JP4791361B2 - ニトリル官能基が組み込まれているイミダゾリウム塩に基づくイオン性液体 - Google Patents

ニトリル官能基が組み込まれているイミダゾリウム塩に基づくイオン性液体 Download PDF

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Description

発明の詳細な説明
発明の分野
本発明は、新規のイオン性液体に関する。前記イオン性液体を、医薬などの化合物の二相または多相合成のために触媒を固定化するための溶媒として用いることができる。
発明の背景
イオン性液体は、水の沸点より低い融解温度を有する塩である。工業利用における溶媒として有用なイオン性液体はまた、室温で液体である。
室温イオン性液体または溶融塩は、米国特許番号第2,446,331号に最初に記載された。この特許に記載されたこれらのイオン性液体が有する問題は、前記陰イオン成分が、空気中の水分との接触により分解され得ることである。
最近、空気および水分に安定なイオン性液体が製造され、そして現在、大規模な研究が、2つの主な領域で行われている:
1.多くの異なる陽イオンと陰イオンの組合せに基づく新しいイオン性液体の開発。
2.ランタニド種およびアクチニド種ならびに遷移金属触媒のための固定化媒体としてのイオン性液体の利用。
イオン性液体は、化学工業分野が、環境を破壊する揮発性有機溶媒をより害のない代替物に置換するよう圧力を受けているため、有機合成および触媒反応のための新規の溶媒として現在かなりの注目を集めている。“室温イオン性液体”、とりわけ1,3−ジアルキルイミダゾリウム陽イオンに基づくものは、それらが、蒸気圧がほとんどなく、空気および水分に安定であり、そしてイオン種および分子種の両方をよく溶かし、その結果、多相系触媒に適するために有力な候補物質となっている。合成および触媒反応における適用は最も広く検討され初めての工業規模工程が現在一年以上稼働中であるが、イオン性液体はまた、電気化学における分離工程にて、太陽電池の電解質として、潤滑油として、そしてMALDI質量分析におけるマトリクスとしての用途も発見されている。
合成および触媒反応におけるイオン性液体の魅力的な特徴の1つは、陽イオンおよび陰イオン成分を両方とも、液体が特定の適用に合わせられるように変化および修飾することが可能なことである。用語“課題特異的イオン性液体”は、アミンおよびアミドなどの官能基、スルホン酸、エーテルおよびアルコール、カルボン酸、尿素およびチオ尿素およびホスフィン官能基、ならびにアルキル側鎖と結合したフルオラス鎖との低溶融塩を記載するために用いられる。課題特異的イオン性液体の定義はまた、カルボランなどの機能性陰イオン、[Co(CO)などの金属カルボニル陰イオン;専売触媒である[Rh(CO)および亜セレン酸アルキルを有するイオン性液体を含むまで拡大される。
イオン性液体を多相反応における触媒の固定化に用いるとき、課題特異的イオン性液体の設計および合成が非常に重要である。水素化、ヒドロホルミル化およびC−Cカップリング反応を含む多くの様々な反応が、固定化溶媒としてイオン性液体を用いて触媒されている。多くのイオン性液体の非求核特性は、触媒がその寿命を延ばすことのできる保護環境を提供するため、有利であるように見えるが、配位中心を組み込むイオン性液体は、触媒の固定化溶媒およびリガンドの両方として働くために非常に有用であり得ることも明らかとなっている。Wasserscheidらは、イミダゾリウム陽イオンの2位にジフェニルホスフィン基を導入することによるこの概念を最初に述べた;得られた塩は、“室温イオン性液体”ではなく、二相系触媒反応で有効に利用するために他のイオン性液体に溶解しなければならなかった。このリガンドは、塩であるために、イオン性液体に高溶解性であり、生成物抽出の間に強く保持される。NHおよびOHなどの基はまた、イミダゾリウム陽イオン部分に成功裏に導入されるが、触媒的に有用な複合体を与えるためにランタニドおよびアクチニド種ならびに遷移金属と結合するそれらの能力にはいくつかの限界がある。チオ尿素およびチオエーテルなどのより高級な官能基は、イミダゾリウムに基づくイオン性液体に固定化されており、それらは、水溶液から毒性の金属イオンを除くことが示されている。
本発明の1つの目的は、ニトリル基がアルキル側鎖と結合されるような四級窒素含有ヘテロ環化合物、例えば、とりわけイミダゾリウムまたはピリジニウムヘテロ環式化合物(塩など)の合成および特性を提供することである。前記ニトリル基は、リチウムおよびカリウムなどの主族金属、ならびにランタニドおよびアクチニド種、そしてパラジウムおよび白金などの遷移金属に対する有望な供与体として選択される。これらの新しいイオン性液体の物理化学的特性を記載する。本発明のさらなる目的は、四級窒素含有ヘテロ環とCN基を連結するアルキル単位の長さの関係、およびこの関係がイオン性液体の融点にどのように影響するかについての情報を提供することである。本発明のさらなる他の目的は、低い融点、約100℃以下、理想的には室温またはそれ以下の温度を維持しながら(すなわち、溶媒として作用する)、配位中心(すなわち、それはリガンドとして作用する)を提供するイオン性液体を作製することである。本発明のさらなる目的は、触媒の固定化に特定の価値を有し、触媒の回収および効率よい再利用を可能にするとして、触媒反応におけるこれらの新しいイオン性液体の適用性を証明することである。
本発明のさらなる局面は、二重官能基化イオン性液体およびそれらの特性を提供する。
発明の詳しい説明および概要
一般式

[式中、Kは、1−3個のヘテロ原子(それは、独立してN、SまたはOであり得る)を有する5員または6員のヘテロ環であり;
ただし、ヘテロ原子のうち少なくとも1個は、−R’CN置換基〔ここで、R’は、アルキル(CからC12)である〕を有する四級窒素原子でなければならず;
前記ヘテロ環は、以下の部分:
(i)H;
(ii)ハロゲンまたは、
(iii)非置換かまたは一部あるいは全部をさらなる基、好ましくはF、Cl、N(C(2n+1−x)、O(C(2n+1−x))、SO(C(2n+1−x)またはC(2n+1−x)(ここで、1<n<6および0<x<13である)により置換されるアルキル(CからC12);および
(iv)非置換かまたは一部あるいは全部をさらなる基、好ましくはF、Cl、N(C(2n+1−x)、O(C(2n+1−x))、SO(C(2n+1−x)またはC(2n+1−x)(ここで、1<n<6および0<x13である)により置換されるフェニル環;
から独立して選択される4または5個までの置換基を有し、そして
は、約100℃以下の低い融点で塩を提供する全ての陰イオンである。最も好ましくは、Aは、例えば塩化物、臭化物、フッ化物などのハロゲン化物;BF 、PF 、NO 、CHCO 、CFSO 、(CFSO、(CFSO、CFCO またはN(CN) である]
で示される新規の化合物を提供する。
これらの化合物は、触媒、とりわけランタニドおよびアクチニド種、ならびに塩化パラジウムおよび塩化白金などの遷移金属塩化物の固定化に有用であり、イオン性液体に可溶な複合体を形成する。前記触媒は、イオン性液体から回収され、容易に再利用され得る。
上記の化合物にて、基R’C≡N(ここで、R’はアルキルである)は官能基として作用し、常に存在していなければならない。2個以上のR’C≡N基はまた、環の窒素または炭素のどちらかと結合して含まれ得る。
環としては、ピロリウム環、ピラゾリウム環、ピリジニウム環、ピラジニウム環、ピリミジニウム環、イミダゾリウム環、チアゾリウム環、オキサゾリウム環、およびトリアゾリウム環が特に好ましく、それらのうちいくつかを、以下に示した一連にて説明する。
Figure 0004791361
イミダゾリウム環およびピリジニウム環が最も好ましい。本質的には、100℃以下の融点を有する塩をもたらす、1個またはそれ以上のR’C≡N基を有する陽イオンと全ての陰イオンの全ての組合せが含まれる。
本発明のさらなる局面にて、通常の陰イオンの代わりに、BF 、PF 、NO 、CHCO 、CFSO 、(CFSO、(CFSO、CFCO 、N(CN) を含む官能基化陰イオンを有するイオン性液体を提供する。官能基化陰イオンは、ニトリル官能基化陰イオン、例えば[BFCN]〔ここで、R’は、アルキル(CからC18、例えばCからC12)である〕であり得る。好ましくは陰イオンは、[BFCHCHCHCN]である。
イオン性液体の作製法
塩を作製する合成経路は、適当なアルキル置換ヘテロ環式化合物を出発物質として用い、その後、それを適当なクロロアルキルニトリルと反応させる。反応物を、テトラヒドロフラン、アセトニトリル、およびジエチルエーテルなどのヘテロ環化学の通常の溶媒系のいずれかであり得る溶媒中に、およそ当モル量で用いる。反応を、約200℃までの周囲温度で行う。
例えば、1−アルキルニトリル−3−メチルイミダゾリウムおよび1−アルキルニトリル−2,3−ジメチルイミダゾリウム塩の合成を、以下のスキーム1に示す。塩化イミダゾリウム、例えば[1−アルキルニトリル−3−メチルイミダゾリウム][Cl](ここで、アルキルは、C=1−12、とりわけ、(C=(CH、n=1 1a、n=2 2a、n=3 3aおよびn=4 4a)などのC=1−4である)を、関連する1−アルキル−3−塩化メチルイミダゾリウムについて文献に記載の方法の変法で1−メチルイミダゾールおよび適当なクロロアルキルニトリル Cl(CHCNから高収量で製造する。1−アルキルニトリル−2,3−ジメチルイミダゾリウム塩[1−アルキルニトリル−3−メチルイミダゾリウム]Cl 5aを、1,2−ジメチルイミダゾールおよびCl(CHCNから同様に合成する。1aの合成は、よりやや複雑な方法の変法を用いて既に記載されている。両方法は、以下の文献に見出される:(a)Hitchcock, P. B.; Seddon, K. R.; Welton, T. J. Chem. Soc. Dalton Trans. 1993, 2639、(b)Suarez, P. A. Z.; Dullius, J. E. L.; Einloft, S.; de Souza, R. F.; Dupont, J. Polyhedron 1996, 15, 1217、およびHerrmann, W. A.; Goossen, L. J.; Spiegler, M.; Organometallics 1998, 17, 2162。
ニトリル基の比較的強い電子求引性効果は、溶媒の不存在下にて1−メチルイミダゾールとゆっくり反応し、1aを得るような程度までにクロロメチルアセトニトリル ClCHCNを活性化する。しかしながら、クロロアルキルニトリル Cl(CHCN前駆体のアルキル鎖の長さが増すにつれ、反応の完了に必要な温度も上がる。
Figure 0004791361
スキーム1:イオン性液体の合成:1a n=1、R=H;2a n=2、R=H;3a n=3、R=H;4a n=4、R=H;5a n=3、R=CH;1b n=1、R=H、A=PF;1c n=1、R=H、A=BF;2b n=2、R=H、A=PF;2c n=2、R=H、A=BF;3b n=3、R=H、A=PF;3c n=3、R=H、A=BF;4b n=4、R=H、A=PF;4c n=4、R=H、A=BF;5b n=3、R=CH、A=PF;5c n=3、R=CH、A=BF
1a−4aとモル等量のHPFまたはNaBFの反応により、イミダゾリウム塩[1−アルキルニトリル−3−メチルイミダゾリウム][PF](n=1−4)1b−4bおよび[1−アルキルニトリル−3−メチルイミダゾリウム][BF](n=1−4)1c−4cそれぞれを得る。イミダゾリウム塩[1−アルキルニトリル−3−メチルイミダゾリウム]PF 5bおよび[1−アルキルニトリル−3−メチルイミダゾリウム]BF 5cを、類似の方法を用いて5aから製造する。1b−5bについて、前記塩を、陰イオン交換反応中に形成した塩化水素を除去するために水で洗浄し、一方、1c−5cでは、テトラヒドロフラン(tetrohydrofuran)およびジエチルエーテルを洗浄に用いる。その後、前記塩を1−2日間、真空下で乾燥させる。塩2c、3c、4a、4bおよび3cは室温で液体であり、さらにシリカを通してろ過により精製し、数日間40−50℃にて真空下に置く。すべてのイミダゾリウム塩は、中から高収量で得られる。それらは空気中で安定であり、150℃まで分解の様相を呈さない。本発明の範囲内のイオン性液体のいくつかを、実施例および別表に列記する。
官能基化陰イオンでイオン性液体を製造するための合成経路は、カリウム塩としての陰イオンの生成を伴い、その後、様々なハロゲン化イミダゾリウムとの陰イオンメタセシス反応を伴う。例えば、K [BFCHCHCHCN]の合成を、スキーム2に示す。陰イオン合成の最初の工程は、三塩化ホウ素およびトリエチルシランを用いるシアン化アリルのヒドロホウ素化を伴い、その後、水を添加によりボロン酸を得、次に、それをエーテル/HO中、周囲温度でKHFと共に撹拌する。生成物、K [BFCHCHCHCN] 1を、ジエチルエーテルの添加によりアセトンから再結晶化し、74%収量で無色の針状物として得る。驚くべきことに、α−アルケンヒドロホウ素化により、α位にボロン酸エステルまたはボロン酸を得る。


1−メチルイミダゾールまたは1−トリメチルシリルイミダゾールから、一連のハロゲン化イミダゾリウム2−10を製造した。その後、アセトン中、1とのメタセシスにより、80から90%の収量で二重官能基化イオン性液体11−19を得る。
Figure 0004791361
スキーム2 [BFCHCHCHCN]陰イオンでの‘二重官能基化’イオン性液体の合成
イオン性液体の使用
これらのイオン性液体は、触媒として用いるランタニドおよびアクチニド種および遷移金属塩化物、ならびに他の金属塩または化合物と反応し、例えば、PdCl、PtCl、RuCl、RhCl、および[Ru(アレーン)Clとの複合体を形成し得る。塩なる用語には塩化物のみでなく、他の塩も含まれ、それらは当業者に公知でありかつ用いられる。触媒として用いる金属含有分子化合物、例えば、ウィルキンソン触媒およびグラブ触媒などもまた用いることができる。
複合体を作製する方法は、十分量のイオン性液体に触媒的に有効量の所望の触媒を溶解し溶液を形成する簡単なものである。前記触媒およびイオン性液体の溶液を触媒反応に直ちに用いる場合、その2つの量は反応に必要な量であり得、イオン性液体は、前記反応工程直後に溶媒として働く。その反応生成物は通常、溶媒抽出により反応物質から分離されるが、固定化触媒はイオン性液体溶媒中に残っており、それを回収し、他の反応に用いることができる。前記触媒はまた、イオン性液体中一定濃度の形態で製造され得、その後、所望の触媒濃度まで過剰量のイオン性液体で希釈される。
これらの複合体は、液体の一部を形成するため、それらはイオン性液体に非常によく溶ける。多くが、水素化、ヒドロホルミル化、メタセシス、C−Cカップリング反応、二量体化、オリゴマー化および重合化などの広範な有機変換を触媒し得る。
本発明の主な利点は、
1.イオン性液体が、多相触媒における有機合成のための媒体として使用するときリガンドおよび溶媒の両方として作用し、故に、他のリガンドが必要ないこと
2.触媒が、イオン性液体に強く固定化され、触媒の損失がなく(または最小限の損失で)容易に再利用され得ること
である。
二重官能基化イオン性液体は、例えば実施例33から35に示すような、それらの非常に低い粘性により特に有利である。
上記のように、本発明のニトリル誘導体化イオン性液体は、触媒保持および生成物分離に関して、多相触媒のための溶媒として有用である。[CCNmim][BF] 3c中PdClの溶解により、定量的収量で[Pd(NCCmim)Cl][BFを得る。得られる溶液を、二相条件下での1,3,−シクロヘキサジエンの水素化に用い、シクロヘキセンおよびシクロヘキサンを得る。総変換率は90%であり、触媒比活性(turnover frequency)は、247molmol−1−1である;シクロヘキセンは、97%の選択性で形成される。このことは、おそらくモノエンが触媒から分離し、ジエンよりもイオン性液体に溶けにくく、故に、優先的に水素化されるためである。水素化反応は、基質1,3−シクロヘキサジエンを含むイオン性液体にて広く研究されているが、本発明は、シクロヘキセンに対する選択性が観察された最初のものであると思われる。パラジウムおよび白金複合体と共にキラルフェロセンアミン硫化物およびセレン化物リガンドを用いる1,3−シクロヘキサジエンの選択的水素化が、既に報告されている。パラジウムイオン性液体系が、さらなる共リガンドの必要性なしにそのような選択性を提供することは、明らかに利点がある。しかしながら、この系の最も重要な特性は、触媒がイオン性液体の一部であり、それ故に、生成物の抽出中に損失がないことである。活性の減少は、触媒溶液の再利用後に観察されない。有機相中のパラジウム残基は、誘導結合プラズマ分析を用いて検出されない。
本発明を、以下の実施例により説明する。
実施例
以下の実施例は、これらのイオン性液体の合成および触媒反応における適用を説明するためのものである。
1−メチルイミダゾールおよび1,2−ジメチルイミダゾールおよびクロロニトリルを、Flukaから購入し、HPFおよびNaBFを、Aldrichから購入し、そしてさらなる精製なしに入手したまま用いる。イミダゾリウム塩 1a−5aの合成を、乾燥窒素の不活性雰囲気下で、適当な試薬を用いて乾燥した溶媒にて、標準シュレンク技術を用いて行い、使用前に蒸留する。全ての他の化合物を、空気または水分を除く前処理なしで作製する。IRスペクトルを、Perkin−Elmer FT−IR 2000系にて記録する。NMRスペクトルを、20℃にて、外部標準としてHについてSiMe31Pについて85% HPOを用いてBruker DMX400で測定する。エレクトロスプレーイオン化質量スペクトル(ESI−MS)を、メタノール中に希釈した試料にてThermoFinnigan LCQ(登録商標)Deca XP プラス四重極イオントラップ装置で記録する。19試料を、シリンジポンプを用いて5μL min−1で供給源に直接注入し、スプレー圧を5kV、そしてキャピラリー温度を50℃に設定する。試料2c、3c、4a、4bおよび4cを、シリカを通してろ過により精製し、残りの塩不純物および揮発性成分を除くために40−50℃で真空下(約0.1mmHg)に置く。示差走査熱量測定を、SETARAM DSC 131で行う。密度を、1.0mlの試料で室温(20±1℃)にてピコメーター単位で測定する。前記測定を3回繰り返し、平均値を用いる。粘性度を、0.50mlの試料にてBrookfield DV−II+粘度計で測定する。試料の温度を、外部温度コントローラーで25±1℃に維持する。その測定をデュプリケートで行う。
実施例1. [1−メチルニトリル−3−メチルイミダゾリウム]Cl 1aの合成
1−メチルイミダゾール(8.21g、0.10mol)およびClCHCN(9.06g、0.12mol)の混合物を、室温で24時間撹拌し、その間に、反応混合物は固体となる。その固体をジエチルエーテル(3×30ml)で洗浄し、真空下で24時間乾燥する。収量:14.5g、92%;融点170。X線回折に好適な結晶を、室温で、エチルエーテルを化合物のアセトニトリル溶液へゆっくりと拡散させることにより得る。ESI−MS(CHOH):陽イオン:122[CCNmim]、陰イオン:35[Cl]。1H NMR(D2O):δ=9.06(s, 1H), 7.72(s, 1H), 7.61(s, 1H), 4.65(s, 2H), 3.96(s, 3H). 13C NMR(D2O):δ=140.40, 127.65, 125.52, 117.02, 74.82, 39.54. IR(cm−1):3177, 3126, 3033(νC−H 芳香族), 2979, 2909, 2838, 2771(νC−H 脂肪族), 2261(νC≡N), 1769(νC=N)。C6H8ClN3の分析計算値(%):C 45.73, H 5.12, N 22.66; 実測値:C 45.86, H 5.26, N 22.58。
実施例2. [1−メチルニトリル−3−メチルイミダゾリウム]PF 1bの合成
1a(4.73g、0.03mol)の水溶液(50ml)に、HPF(8.03g、60wt%、0.033mol)を室温で加える。10分後、形成した固体をろ過により集め、氷水で洗浄し(3×15ml)、その後、真空下で乾燥する。収量:5.61g、70%;融点78℃。ESI−MS(CHOH):陽イオン:122[CCNmim]、陰イオン:145[PF]。1H NMR(CD3CN):δ=8.59(s, 1H), 7.53(s, 1H), 7.44(s, 1H), 5.41(s, 2H), 3.86(s, 3H). 13C NMR(CD3CN):δ=139.9, 127.6, 125.5, 120.5, 40.0, 39.3. 31P NMR(CD3CN):−145.25(hept). IR(cm−1):3180, 3133, 3027(νC−H 芳香族性), 2983, 2938(νC−H 脂肪族), 2274(νC≡N), 1602(νC=N)。C6H8N3F6Pの分析計算値(%):C 26.98, H 3.02, N 15.73; 実測値:C 27.02, H 3.09, N 15.66。
実施例3. [1−メチルニトリル−3−メチルイミダゾリウム]BF 1cの合成
アセトン(80ml)中、1a(4.73g、0.03mol)およびNaBF(3.62g、0.033mol)の混合物を、室温で48時間撹拌する。ろ過および溶媒の除去後、得られた淡黄色のろう状固体を、テトラヒドロフランおよびジエチルエーテルで洗浄し、生成物を得る。収量:5.76g、92%;融点35℃。ESI−MS(CHOH):陽イオン:122[CCNmim]、陰イオン:87[BF]。1H NMR(CD3CN):δ=8.67(s, 1H), 7.56(s, 1H), 7.47(s, 1H), 5.26(s, 2H), 3.87(s, 3H). 13C NMR(CDCl3):δ=140.35, 127.57, 125.46, 116.76, 39.79, 39.21. IR(cm−1):3171, 3124, 3015(νC−H 芳香族性), 2977, 2845(νC−H 脂肪族), 2253(νC≡N), 1588(νC=N)。C6H8BF4N3の分析計算値(%):C 34.48, H 3.86, N 20.11; 実測値:C 34.52, H 3.82, N 20.26。
実施例4. [1−エチルニトリル−3−メチルイミダゾリウム]Cl 2aの合成
1−メチルイミダゾール(8.21g、0.10mmol)およびCl(CHCN(10.74g、0.12mol)の混合物を、24時間70℃でトルエン(20ml)中にて撹拌する。得られた白色固体をジエチルエーテルで洗浄する(5×30ml)。その後、生成物を24時間真空下で乾燥する。収量:15.5g、82%;融点50℃。ESI−MS(CHOH):陽イオン:136[CCNmim]、陰イオン:35[Cl]。1H NMR(D2O):δ=8.73(s, 1H), 7.48(s, 1H), 7.46(s, 1H), 4.64(t, J(H, H)=6.8 Hz, 2H), 3.94(s, 3H), 3.03(t, J(H, H)=6.8 Hz, 2H); 13C NMR(D2O):δ=139.58, 138.05, 126.16, 122.53, 47.86, 42.12, 38.83. IR(cm−1):3244(νC−H 芳香族性), 2916, 2788, 2700(νC−H 脂肪族), 2250(νC≡N), 1720(νC=N)。C7H10ClN3の分析計算値(%):C 48.99, H 5.87, N 24.48; 実測値:C 50.02, H 5.75, N 24.71。
実施例5. [1−エチルニトリル−3−メチルイミダゾリウム]PF 2bの合成
2a(5.15g、0.03mol)およびHPF(8.03g、60wt%、0.033mol)を用いること以外は、上記1bに記載のとおりに同様の方法で行い、生成物を白色固体として得る。収量:6.83g、81%;融点35℃。ESI−MS(CHOH):陽イオン:136[CCNmim]、陰イオン:145[PF]。1H NMR(CD3CN):δ=8.64(s, 1H) 7.50(s, 1H), 7.43(s, 1H), 4.46(t, J(H, H)=6.49 Hz, 2H), 3.89(s, 3H), 3.03(t, J(H, H)=6.49 Hz, 2H). 13C NMR(CD3CN):δ=139.36, 127.13, 125.34, 120.49, 47.87, 39.01, 21.92. 31P NMR(CD3CN):−142.90(hept). IR(cm−1):3168, 3126, 3101(νC−H 芳香族性), 2964(νC−H 脂肪族), 2255(νC≡N), 1704(νC=N)。C7H10F6N3Pの分析計算値(%):C 29.90, H 3.58, N 14.95; 実測値:C 29.95, H 3.62, N 14.88。
実施例6. [1−エチルニトリル−3−メチルイミダゾリウム]BF 2cの合成
1aの代わりに2a(5.15g、0.03mol)を用いること以外は、上記1cに記載のとおりに同様の方法で行う。生成物を、室温で淡黄色の液体として得る。収量:5.69g、85%;融点20℃。ESI−MS(CHOH):陽イオン:136[CCNmim]、陰イオン:87[BF]。1H NMR(CD3CN,):δ=8.56(s, 1H), 7.41(s, 1H), 7.37(s, 1H), 4.48(brs, 2H), 3.88(s, 3H), 3.05(brs, 2H). 13C NMR(CD3CN):δ=138.33, 126.22, 122.56, 121.04, 47.81, 38.54, 21.81. IR(cm−1):3165 and 3124(νC−H 芳香族性), 2955 and 2855(νC−H 脂肪族), 2251(νC≡N), 1736(νC=N)。C7H10N3BF4の分析計算値(%):C 37.70, H 4.52, N 18.84; 実測値:C 37.52, H 4.65, N 19.05。
実施例7. [1−プロピルニトリル−3−メチルイミダゾリウム]Cl 3aの合成
1−メチルイミダゾール(8.21g、0.10mmol)およびCl(CHCN(12.43g、0.12mol)の混合物を、80℃で24時間撹拌する。得られた白色固体を、ジエチルエーテル(3×30ml)で洗浄する。生成物を24時間真空で乾燥する。収量:17.6g、95%;融点80℃。ESI−MS(CHOH):陽イオン:150[CCNmim]、陰イオン:35[Cl]。1H NMR(CDCl3):δ=8.73(s, 1H), 7.45(s, 1H), 7.39(s, 1H), 4.27(t, J(H, H)=6.8 Hz, 2H), 3.82(s, 3H), 2.50(t, J(H, H)=6.8 Hz, 2H), 2.20(t, J(H, H)=6.8 Hz, 2H). 13C NMR(CDCl3):δ=134.11, 130.49, 120.01, 116.19, 44.01, 30.87, 21.21, 9.87. IR(cm−1):3373, 3244, 3055(νC−H 芳香族性), 3029, 2974, 2949, 2927(νC−H 脂肪族), 2243(νC≡N), 1692(νC=N)。C8H12ClN3の分析計算値(%):C, 51.76, H, 6.51, N, 22.63; 実測値:C 51.72, H 6.55, N 22.71。
実施例8. [1−プロピルニトリル−3−メチルイミダゾリウム]PF 3bの合成
1aの代わりに3a(5.57g、0.03mol)を用いること以外は、上記1bに記載のとおりに同様の方法で行う。生成物を白色固体として得る。収量:6.90g、78%;融点75℃。ESI−MS(CHOH):陽イオン:150[CCNmim]、陰イオン:145[PF]。1H NMR(CDCl3):δ=8.63(s, 1H), 7.59(s, 1H), 7.55(s, 1H), 4.42(t, J(H, H)=7.0 Hz, 2H), 4.03(s, 3H), 2.66(t, J(H, H)=7.0 Hz, 2H), 2.33(m, 2H). 13C NMR(CDCl3):δ=135.50, 131.80, 120.10, 116.50, 44.25, 33.30, 22.50, 9.98. 31P NMR(CDCl3):−145.90(hept). IR(cm−1):3171, 3158, 3128(νC−H 芳香族性), 2980, 2807(νC−H 脂肪族), 2246(νC≡N), 1696((νC=N)。C8H12F6N3Pの分析計算値(%):C 32.55, H 4.10, N 14.24; 実測値:C 32.59, H 4.11, N 14.30。
実施例9. [1−プロピルニトリル−3−メチルイミダゾリウム]BF 3cの合成
1aの代わりに3a(5.57g、0.03mol)を用いること以外は、上記1cに記載のとおりに同様の方法で行う。収量:6.4g、90%;融点−71.9℃。ESI−MS(CHOH):陽イオン:150[CCNmim]、陰イオン:87[BF]。1H NMR(CDCl3):δ=9.32(s, 1H), 8.18(s, 1H), 8.14(s, 1H), 4.96(brs, 2H), 4.54(s, 3H), 3.20(brs, 2H), 2.85(brs, 2H). 13C NMR(CDCl3):δ=135.03, 131.17, 120.69, 116.71, 44.69, 33.78, 22.01, 10.15. IR(cm−1):3161, 3121(νC−H 芳香族性), 2971(νC−H 脂肪族), 2249(νC≡N), 1712(νC=N)。C8F4BH12N3の分析計算値(%):C 40.54, H 5.10, N 17.73; 実測値:C 40.58, H 5.13, N 17.69。
実施例10. [1−ブチルニトリル−3−メチルイミダゾリウム]Cl 4aの合成
1−メチルイミダゾール(8.21g、0.10mmol)およびCl(CHCN(14.1g、0.12mol)の混合物を、80℃で4時間撹拌する。その後、温度を110℃まで上げ、反応混合物をさらに2時間撹拌する。冷却後、反応混合物をジエチルエーテル(3×15ml)で洗浄し、真空下で24時間乾燥する。生成物を褐色がかった粘性液体として得る。収量:17.9g、90%;融点32℃。ESI−MS(CHOH):陽イオン:164[CCNmim]、陰イオン:35[Cl].1H NMR(CD3CN):δ=9.99(s, 1H), 7.75(s, 1H), 7.70(s, 1H), 4.41(t, J(H, H)=7.2 Hz, 2H), 3.94(s, 3H), 2.57(t, J(H, H)=7.0 Hz, 2H), 2.07(m, J(H, H)=6.8 Hz, 2H), 1.64(m, J(H, H)=6.8 Hz, 2H). 13C NMR(CD3CN):δ=134.22, 129.29, 127.97, 125.81, 123.18, 41.50, 34.43, 27.47, 21.77. IR(cm−1):3138, 3088, 3082(νC−H 芳香族性), 2948(νC−H 脂肪族), 2241(νC≡N), 1701((νC=N)。C9H14ClN3(%)の分析計算値:C 54.13, H 7.07, N, 21.04; 実測値:C 54.21, H 7.09, N, 21.09。
実施例11. [1−ブチルニトリル−3−メチルイミダゾリウム]PF 4bの合成
1aの代わりに4a(5.99g、0.03mol)を用いること以外は、上記1bに記載のとおりに同様の方法で行う。生成物を室温で褐色の液体として得る。収量:7.6g、82%;融点−60.3℃。ESI−MS(CHOH):陽イオン:164[CCNmim]、陰イオン:145[PF]。1H NMR(CD3CN):δ=8.45(s, 1H), 7.38(s, 1H), 7.35(s, 1H), 4.15(t, J(H, H)=7.17 Hz, 2H), 3.83(s, 3H), 2.44(t, J(H, H)=7.17 Hz, 2H), 1.93(m, J(H, H)=7.17, 2H), 1.64(m, J(H, H)=7.17, 2H). 13C NMR(CD3CN):δ=138.95, 126.72, 125.16, 122.85, 120.80, 38.78, 31.61, 24.74, 18.93. 31P NMR(CDCl3):−140.80(hept). IR(cm−1):3168, 3123(νC−H 芳香族性), 2972, 2901(νC−H 脂肪族), 2250(νC≡N), 1577((νC=N)。C9F6H14N3Pの分析計算値(%):C 34.96, H 4.56, N 13.59; 実測値:C 35.05, H 4.41, N 13.64。
実施例12. [1−ブチルニトリル−3−メチルイミダゾリウム]BF 4cの合成
1aの代わりに4a(5.99g、0.03mol)を用いること以外は、上記1cに記載のとおりに同様の方法を用いて行う。生成物を室温で褐色の液体として得る。収量:6.4g、85%;融点−71.9℃。ESI−MS(CHOH):陽イオン:164[CCNmim]、陰イオン:87[BF]。1H NMR(CD3CN):δ=8.54(s, 1H), 7.43(s, 1H), 7.39(s, 1H), 4.17(brs, 2H), 3.83(s, 3H), 2.44(brs, 2H), 1.92(brs, 2H), 1.60(brs, 2H). 13C NMR(CD3CN):δ=139.24, 131.19, 128.02, 126.68, 123.72, 38.69, 31.64, 24.70, 18.64. IR(cm−1):3161, 3120(νC−H 芳香族性), 2955, 2876(νC−H 脂肪族), 2247(νC≡N), 1575(νC=N)。C9H14N3BF4の分析計算値(%):C 43.06, H 5.62, N 16.74; 実測値:C 43.12, H 5.53, N 16.70。
実施例13. [1−メチルニトリル−2,3−ジメチルイミダゾリウム]Cl 5aの合成
1,2−ジメチルイミダゾール(9.61g、0.10mol)およびCl(CHCN(12.43g、0.12mol)の混合物を、100℃で24時間撹拌する。2相が反応の終わりに形成される。上相をデカントし、下相をジエチルエーテルで洗浄する(3×30ml)。淡黄色の固体が洗浄の間に形成され、そして生成物を室温で24時間真空下にて乾燥する。収量:18.6g、93%;融点105℃。×(CHOH):陽イオン:164[CCNdimim]、陰イオン:35[Cl]。1H NMR(CD3CN):δ=7.50(s, 1H), 7.31(s, 1H), 4.14(t, J(H, H)=7.17 Hz, 2H), 3.71(s, 3H), 2.53(s, 3H), 2.46(t, J(H, H)=7.17 Hz, 2H), 2.11(m, J(H, H)=7.17 Hz, 2H). 13C NMR(CD3CN):δ=125.52, 123.70, 122.32, 120.73, 49.47, 37.66, 28.12, 16.50, 11.92. IR(cm−1):3182, 3098, 3046(νC−H 芳香族性), 2989, 2898, 2834(νC−H 脂肪族), 2240(νC≡N), 1631(νC=N)。C9H14ClN3の分析計算値(%):C 54.13, H 7.07, N 21.04; 実測値:C 54.18, H 7.17, N 20.92。
実施例14. [1−メチルニトリル−2,3−ジメチルイミダゾリウム]PF 5bの合成
1aの代わりに5a(5.99g、0.03mol)を用いること以外は、1bに記載のとおりに同様の方法を用いて行う。生成物を白色固体として室温で得る。収量:7.33g、79%;融点85℃。ESI−MS(CHOH):陽イオン:164[CCNdimim]、陰イオン:145[PF]。1H NMR(CD3CN):δ=7.34(s, 1H), 7.32(s, 1H), 4.18(t, J(H, H)=7.17 Hz, 2H), 3.75(s, 3H), 2.55(s, 3H), 2.51(t, J(H, H)=7.17 Hz, 2H), 2.14(m, J(H, H)=7.17, 2H). 13C NMR(CD3CN):δ=144.91, 122.87, 120.99, 120.59, 46.85, 35.08, 25.02, 14.09, 9.37. 31P NMR(CD3CN):−140.80(hept). IR(cm−1):3150(νC−H 芳香族性), 2966(νC−H 脂肪族), 2249(νC≡N), 1628(νC=N)。C9F6H14N3Pの分析計算値(%):C 34.96, H 4.56, N 13.59; 実測値:C 35.02, H 4.52, N 13.61。
実施例15. [1−メチルニトリル−2,3−ジメチルイミダゾリウム]BF 5cの合成
1aの代わりに5a(5.99g、0.03mol)を用いること以外は、上記の1cに記載のとおりに同様の方法で行う。生成物を室温で白色のろう状固体として得る。収量:6.77g、90%;融点40℃。ESI−MS(CHOH):陽イオン:164[CCNdimim]、陰イオン:87[BF]。1H NMR(CD3CN):δ=7.31(s, 1H), 7.30(s, 1H), 4.15(t, J(H, H)=6.84 Hz, 2H), 3.72(s, 3H), 2.59(s, 3H), 2.47(t, J(H, H)=6.84, 2H), 2.13(m, J(H, H)=6.84, 2H). 13C NMR(CD3CN):δ=125.54, 123.70, 122.08, 120.52, 49.51, 37.71, 28.04, 16.59, 11.98. IR(cm−1) 3185, 3145(νC−H 芳香族性), 2966(νC−H 脂肪族), 2244(νC≡N), 1701((νC=N)。C9H14BF4N3の分析計算値(%):C 43.06, H 5.62, N 16.74; 実測値:C 42.85, H 5.75, N 16.68。
実施例16. [Pd(1−メチルニトリル−2,3−ジメチルイミダゾリウム)Cl][BFの合成
5.0mlのジクロロメタン中、5c(153mg、0.61mmol)および塩化パラジウム(54mg、0.305mmol)の混合物を、室温で3日間撹拌する。得られる黄色固体をろ過により抽出し、ジエチルエーテル(2×5.0ml)で洗浄し、そして真空乾燥する。収量:195mg、94%;融点:130℃;1H NMR(DMSO):δ=7.62(s, 1H), 7.61(s, 1H), 4.16(t, J(H, H)=7.17 Hz, 2H), 3.72(s, 3H), 2.57(s, 3H), 2.56(brs, 3H), 2.06(m, J(H, H)=7.17 Hz,2H); 13C NMR(DMSO):δ=148.10, 125.91, 124.20, 123.16, 49.61, 38.09, 28.39, 16.81 and 12.60;C18H28B2Cl2F8N6Pdの分析計算値(%):C 31.82, H 4.15, N 12.37; 実測値:C 31.75, H 4.10, N 12.34; IR(cm−1):3152および3120(νC−H 芳香族性), 2988, 2973および2901(νC−H 脂肪族), 2325(νC≡N), 1692(νC=N)。
実施例17. [1−シアノプロピル−3−メチルイミダゾリウム][PdCl]の合成
ジクロロメタン(2ml)中、PdCl(177mg、1.0mmol)および3a(377mg、2.00mmol)の反応混合物を、室温で4日間攪拌する。得られる橙色の固体を遠心により集め、ジクロロメタン(20ml)で洗浄する。真空で乾燥し、生成物を純粋な形態で得る。収量:548mg、100%。融点:178℃。1H NMR(DMSO−d6):2.18(t, 2H), 2.64(t, 2H), 3.89(s, 3H), 4.32(t, 2H), 7.79(s, 1H), 7.87(s, 1H), 9.37(s, 1H). 13C NMR(DMSO−d6):135.28, 131.36, 120.13, 116.18, 44.02, 31.22, 21.77, 9.99。微量分析:実測値(計算値): C 35.03(35.07), H 4.41(4.44), N 15.32(15.29)%. IR(cm−1):υCN, 2241(s)。前記化合物をイオン性液体に溶解し、触媒として用いることができ、1,3−シクロヘキサジエンの水素化の結果、実施例19にて得られるものと同じ物質を得る。
実施例18. [(1−シアノプロピル−3−メチルイミダゾリウム)PdCl][BFの合成
ジクロロメタン(2ml)中、PdCl(177mg、1.0mmol)および(474mg、2.00mmol)[CCNmim][BF] 3cの反応混合物を、室温で4日間撹拌する。得られる淡黄色の固体を遠心により集め、ジクロロメタン(20ml)で洗浄する。真空乾燥し、純粋な形態の生成物を得る。収量:99%。融点:80℃。1H NMR(DMSO−d6):2.18(m, 2H), 2.58(t, 2H), 3.86(s, 3H), 4.25(t, 2H), 7.71(s, 1H), 7.77(s, 1H), 9.09(s, 1H). 13C NMR(DMSO−d6):132.12, 120.15, 118.69, 116.09, 44.08, 33.35, 27.87, 9.84。微量分析:実測値(計算値): C 29.51(29.50), H 3.74(3.71), N 12.88(12.90)%. IR(cm−1):3159, 3112(νC−H 芳香族性), 2933(νC−H 脂肪族), 2324(νC≡N), 1721(νC=N);この化合物を、イオン性液体に溶解し、触媒として用いることができ、1,3−シクロヘキサジエンの水素化の結果、実施例19にて得られるものと同じ物質を得る。
実施例19. 3cにおけるPdClによる1,3−シクロヘキサジエンの水素化
PdCl(〜5mg)を、イオン性液体3c(1ml)に溶解し、1,3−シクロヘキサジエン(1ml)を加える。反応を、H 45atmで加圧し、密閉し、そして4時間100℃に加熱し、90%収率でシクロヘキセンを得る。生成物をデカンテーションにより単に移し、そして(ICP分析に基づき)パラジウムは検出されない。
実施例20 鈴木反応の比較を[Cmim][BF]および[CCNmim][BF]にて行う(スキーム3に示す)。
Figure 0004791361
複合体7a、7b、7cを、上記のスキーム2に示したとおりにヨードベンゼンとベンゼンボロン酸の鈴木カップリング反応に用いる。ヨードベンゼン(2.5mmol、1当量)、ベンゼンボロン酸(2.75mmol、1.1当量)、NaCO(560mg、5.28mmol、2.1当量)、パラジウム複合体(0.03mmol)および水(2.5ml)を、[Cmim][BF](5ml)と共に混合する。混合物を、12時間、激しく撹拌しながら110℃まで加熱し、その後冷却し、ジエチルエーテル(3×15ml)で抽出する。合わせた有機相をMgSOで乾燥し、ろ過する。生成物ビフェニルを100%収率で得る。ニトリルイオン性液体[CCNmim][BF]を[Cmim][BF]の代わりに用いる場合、同じ収率が得られる。重要なことには、[CCNmim][BF]を用いたときの収率は、触媒を6回使用後でも90%以上に維持され得るが、[Cmim][BF]に関しては収率は急速に減少する。[CCNmim][BF]中PdClの溶解により、複合体6および7を用いたのと同様の結果を得る。
実施例21から32は、[BFCHCHCHCN]陰イオンを有する二重官能基化イオン性液体について記載する。
実施例21 3(R=CHCH=CH、X=Br)の合成
メタノール(50ml)中、1−メチルイミダゾール(8.21g、0.10mol)および臭化プロペニル(12.1g、0.10mol)の混合物を、5日間室温で撹拌する。溶媒を減圧下で除去する。得られる淡黄色の粘性液をジエチルエーテル(3×100ml)で洗浄し、その後真空下で乾燥する。収量:18.67g、92%;融点:−52.5℃;ESI−MS(HO、m/z):陽イオン、123[CHCH=CHmim];陰イオン、80[Br]1H NMR(D2O):δ8.79(s, 1H), 7.62(s, 1H), 7.60(s, 1H), 6.15(m, 1H), 5.50(m, 1H), 4.96(m, 2H), 4.05(s, 3H); 13C NMR(D2O):136.1, 130.7, 124.5, 122.8, 121.5, 51.8, 36.3;C7H11N2Brの分析計算値(%):C 41.40, H 5.46, N, 13.79; 実測値:C 40.41, H 5.41, N 13.27。
実施例22 7(R=CHCH=CH、X=Br)の合成
メタノール(50ml)中、1−アリルイミダゾール(10.8g、0.10mmol)および臭化プロペニル(12.1g、0.10mol)の混合物を、5日間室温で撹拌する。溶媒を減圧下で除去する。得られる淡黄色の粘性液体をジエチルエーテル(3×30ml)で洗浄する。生成物を24時間真空乾燥する。収量:19.3g、95%;融点:−26.5℃。ESI−MS(HO、m/z):陽イオン、149[ジCHCH=CHim];陰イオン、80[Br]1H NMR(D2O):δ 9.20(s, 1H). 7.85(s, 2H), 6.20(m, 2H), 5.55(m, 4H), 5.10(m, 4H); 13C NMR(D2O):135.5, 130.5, 123.1, 122.0, 51.9;C7H11N2Brの分析計算値(%):C 41.40, H 5.46, N, 13.79. 実測値:C 40.41, H 5.41, N 13.27。
実施例23 10(R=CHCHCHC≡N、X=Cl)の合成
トリメチルシリルイミダゾール(14.03g、0.10mol)およびCl(CHCN(24.86g、0.24mol)の混合物を、24時間80℃で撹拌する。得られる白色固体をジエチルエーテル(3×30ml)で洗浄する。生成物を24時間真空で乾燥する。収量:22.4g、94%;融点:100℃。ESI−MS(HO、m/z):陽イオン、203[ジ(CHC≡Nim];陰イオン、35、37[Cl]1H NMR(D2O):δ 8.56(s, 1H), 7.52(s, 2H), 4.48(t, 4H, 3J(H, H)=7.15 Hz), 2.66(m, 4H), 2.35(t, 4H, 3J(H, H)=7.15 Hz); 13C NMR(D2O):137.10, 123.4, 119.2, 48.3, 29.3, 25.1; IR(cm−1):3166, 3075, 2939, 2895, 2839, 2241, 1781, 1669, 1570, 1559;C11H15ClN4の分析計算値(%):C 55.35, H 6.33, N 23.47. 実測値:C 54.98, H 6.08, N 23.55。
実施例24 11(R=CHCHCHCH、R=CH)の合成
1(1.0g、5.71mmol)および2(1.0g、5.71mmol)の混合物を、24時間室温でアセトン中にて撹拌する。得られる懸濁液をろ過し、ろ液を真空乾燥する。得られるイオン性液体を、ジエチルエーテルで洗浄することにより精製し、そして溶媒を真空除去する。収量:1.32g、84%。淡黄色の液体、融点:−84.5℃;ESI−MS(HO、m/z):陽イオン、139、[Cmim];陰イオン、136、[CH(BF)CHCHCN]1H NMR(d6−アセトン):δ8.28(s, 1H), 7.16(s, 1H), 7.11(s, 1H), 4.45(t, 3J(H, H)=7.15 Hz, 2H), 3.85(s, 3H), 2.35−1.94(m, 4H), 1.92−1.85(m, 2H), 1.32(t, 3H, 3J(H, H)=6.98 Hz), 1.20(m, 2H), 0.89(d, 3H, 3J(H, H)=7.3 Hz), 0.56(m, 1H); 13C NMR(d6−アセトン):δ 136.8, 126.3, 124.5, 121.7, 49.0, 35.7, 31.9, 29.2, 20.6, 19.6, 15.5, 13.0; 19F NMR(d6−アセトン):−149.8(m); IR(cm−1):3154, 3117, 2962, 2872, 2239, 1574;C12H21BF3N3の分析計算値(%):C 52.39, H 7.69, N, 15.27. 実測値:C 52.38, H 7.41, N 15.51。
実施例25 12(R=CHCH=CH、R=CH)の合成
2の代わりに3(1.16g、5.71mmol)を用いること以外は、11の合成と同様の方法で行う。収量:1.30g、88%。淡黄色の液体、融点:−89.2℃;ESI−MS(HO、m/z):陽イオン、123[CHCH=CHmim];陰イオン、136[CH(BF)CHCHCN]1H NMR(d6−アセトン):δ 8.89(s, 1H), 7.67(s, 1H), 7.66(s, 1H), 6.07(m, 1H), 5.58(m, 1H), 4.92(m, 1H), 4.61(s, 3H), 3.95(s, 2H), 2.34(dd, 1H, 2J(H, H)=−17.1 Hz, 3J(H, H)=4.3 Hz), 1.96(dd, 1H, 2J(H, H)=−17.1, 3J(H, H)=10.7 Hz), 0.87(d, 3H, 3J(H, H)=7.3 Hz), 0.54(m, 1H); 13C NMR(d6−アセトン):139.01, 136.7, 124.89, 122.7, 121.5, 121.7, 51.3, 35.9, 28.5, 20.2, 14.8; 19F NMR(d6−アセトン):−147.4(m); IR(cm−1):3151, 3114, 1647, 2943, 2865, 2238, 1708, 1647, 1574;;C11H17BF3N3の分析計算値(%):C 51.00, H 6.61, N, 16.22; 実測値:C 51.21, H 6.45, N 16.17。
実施例26 13(R=CHC≡CH、R=CH)の合成
2の代わりに4(1.15g、5.71mmol)を用いること以外は、11の合成と同様の方法で行う。収量:1.20g、82%。淡黄色の液体、融点:−80.4℃;ESI−MS(HO、m/z):陽イオン、121[CHC≡CHmim];陰イオン、136[CH(BF)CHCHCN]1H NMR(d6−アセトン):δ 9.49(s, 1H). 7.87(s, 1H), 7.58(s, 1H), 5.40(d, 2H, 4J(H, H)=2.80 Hz), 4.37(s, 3H), 3.21(d, 4H, 4J(H, H)=2.80 Hz); 2.36(dd, 1H, 2J(H, H)=−17.1 Hz, 3J(H, H)=4.3 Hz), 1.91(dd, 1H, 2J(H, H)=−17.1, 3J(H, H)=10.7 Hz), 0.89(d, 3H, 3J(H, H)=7.3 Hz), 0.54(m, 1H); 13C NMR(アセトン):δ 137.2, 124.2, 122.2, 121.2, 78.2, 75.2, 35.9, 29.3, 28.7, 20.5, 15.1; 19F NMR(d6−アセトン):−148.8(m); IR(cm−1):3252, 3156, 3116, 2960, 2867, 2238, 2131, 1697, 1625, 1576, 1459, 1425;C11H15BF3N3の分析計算値(%):C 51.40, H 5.88, N, 16.35. 実測値:C 51.21, H 5.75, N 16.32。
実施例27 14(R=CHCHCHCOOH、R=CH)の合成
2の代わりに5(1.17g、5.71mmol)を用いること以外は、11の合成と同様の方法で行う。収量:1.53g、88%。無色の液体、融点:−58.6℃;ESI−MS(HO、m/z):陽イオン、169、[CHCHCHCOOHmim];陰イオン、136、[CH(BF)CHCHCN]1H NMR(d6−アセトン):δ 10.33(br, 1H), 9.01(s, 1H), 7.75(s, 1H), 7.72(s, 1H), 4.35(t, 2H, 3J(H, H)=7.05 Hz), 4.00(s, 3H), 2.17(t, 2H, 3J(H,H)=7.05), 2.39−1.96(m, 2H), 0.89(d, 3H, 3J(H, H)=7.3 Hz), 0.55(m, 1H); 13C NMR(d6−アセトン):δ=173.7, 136.0, 124.6, 121.1, 48.46, 35.1, 30.9, 28.9, 20.5, 15.1; 19F NMR(d6−アセトン):−148.8(m); IR(cm−1):3155, 3117, 2943, 2867, 2238, 1728, 1566, 1460;C12H19BF3N3O2の分析計算値(%):C 47.24, H 6.28, N, 13.77; 実測値:C 471.21, H 6.75, N 13.32。
実施例28 15(R=CHCHCHC≡N、R=CH)の合成
2の代わりに6(1.06g、5.71mmol)を用いること以外は、11の合成と同様の方法で行う。収量:1.39g、85%。淡黄色の液体、融点:−76.6℃;ESI−MS(HO、m/z):陽イオン、150[CHCHCHCNmim];陰イオン、136[CH(BF)CHCHCN]1H NMR(d6−アセトン):δ=8.75(s, 1H), 7.44(s, 1H), 7.39(s, 1H), 4.45(t, 2H, 3J(H, H)=7.15 Hz), 4.00(s, 3H), 2.64(t, 2H, 3J(H, H)=7.15 Hz), 2.31(t, 2H, 1J(H, H)=7.14 Hz), 2.30(m, 1H), 1.98(dd, 1H, 2J(H, H)=−17.1, 3J(H, H)=10.7 Hz), 0.87(d, 3H, 3J(H, H)=7.3 Hz), 0.55(m, 1H); 13C NMR(d6−アセトン):δ134.11, 130.49, 120.0, 121.5, 116.1, 48.0, 30.8, 28.9, 25.9, 20.5, 13.6, 9.8; 19F NMR(d6−アセトン):−148.8(m); IR(cm−1):3156, 3116, 2960, 2866, 2239, 1631, 1575, 1566, 1459, 1425;C12H18BF3N4の分析計算値(%):C 50.38, H 6.34, N, 19.58; 実測値:C 50.21, H 6.45, N 19.32。
実施例29 16(R=R=CHCH=CH)の合成
2の代わりに7(1.31g、5.71mmol)を用いること以外は、11の合成と同様の方法で行う。収量:1.43g、88%。淡黄色の液体、融点:−87.3℃;ESI−MS(HO、m/z):陽イオン、149[ジCHCH=CHim];陰イオン、136[CH(BF)CHCHCN]1H NMR(d6−アセトン):δ 9.25(s, 1H). 7.86(s, 2H), 6.11(m, 2H), 5.45−5.35(m, 4H), 4.99(m, 4H), 2.31(dd, 1H, 2J(H, H)=−17.1 Hz, 3J(H, H)=4.3 Hz), 1.95(dd, 1H, 2J(H, H)=−17.1, 3J(H, H)=10.7 Hz), 1.20(m, 2H), 0.88(d, 3H, 3J(H, H)=7.3 Hz), 0.56(m, 1H); 13C NMR(d6−アセトン):δ 136.0, 131.7, 122.07, 121.7, 120.8, 51.4, 29.4, 20.6, 15.3; 19F NMR(d6−アセトン):−149.8(m); R(cm−1):3143, 3087, 2943, 2866, 2238, 1646, 1562, 1451, 1424;C13H19BF3N3の分析計算値(%):C 54.76, H 6.72, N, 14.74. 実測値:C 54.21, H 6.85, N 14.41。
実施例30 17(R=R=CHC≡CH)の合成
2の代わりに8(1.03g、5.71mmol)を用いること以外は、11の合成と同様の方法で行う。収量:1.38g、86%。淡黄色液体、融点:−55.1℃;ESI−MS(HO、m/z):陽イオン、145[ジCHC≡CHim];陰イオン、136[CH(BF)CHCHCN]1H NMR(D2O):δ=9.36(s, 1H), 7.90(s, 2H), 5.97(d, 4H, 4J(H, H)=4.0 Hz), 3.36(t, 2H, 4J(H, H)=4.0Hz), 2.35(dd, 1H, 2J(H, H)=−17.1 Hz, 3J(H, H)=4.3 Hz), 1.94(dd, 1H, 2J(H, H)=−17.1, 3J(H, H)=10.7 Hz), 0.89(d, 3H, 3J(H, H)=7.3 Hz), 0.56(m, 1H); 13C NMR(D2O):δ138.9, 125.7, 121.7, 81.1, 74.8, 42.5, 29.2, 20.5, 15.4; 19F NMR(d6−アセトン):−149.8(m); IR(cm−1):3255, 3145, 2944, 2867, 2239, 2131, 1559, 1445;C13H15BF3N3の分析計算値(%):C 55.55, H 5.38, N, 14.95; 実測値:C 55.21, H 5.45, N 14.69。
実施例31 18(R=R=CHCHCHCOOH)の合成
ろう状固体として、2の代わりに9(1.58g、5.71mmol)を用いること以外は、11の合成と同様の方法で行う。収量:1.83g、85%。ESI−MS(HO、m/z):陽イオン、241[DiCHCHCHCOOHim];陰イオン、136[CH(BF)CHCHCN]1H NMR(d6−アセトン):δ8.76(s, 1H), 7.44(s, 2H), 4.08(t, 4H, 3J(H, H)=7.05 Hz), 2.38−2.30(m, 1H) 2.37(t, 4H, 3J(H, H)=7.05 Hz), 2.08(m, 4H), 1.97(dd, 1H, 2J(H, H)=−17.1, 3J(H, H)=10.7 Hz), 1.21(m, 2H), 0.90(d, 3H, 3J(H, H)=7.3 Hz), 0.59(m, 1H); 13C NMR(d6−アセトン):δ 179.7, 138.5, 125.5, 121.8, 51.6, 33.1, 28.4, 27.5, 20.3, 14.9; 19F NMR(d6−アセトン):−149.8(m); IR(cm−1):3607, 3454, 3151, 2946, 2873, 2246, 1727, 1651, 1565, 1460, 1421, 1308;C15H23BF3N3O4の分析計算値(%):C 47.77, H 6.15, N, 11.14. 実測値:C 47.35, H 6.25, N 11.38。
実施例32 19(R=R=CHCHCHC≡N)の合成
2の代わりに10(1.39g、5.71mmol)を用いること以外は、11の合成と同様の方法で行う。収量:1.68g、87%。無色の液体、融点:−69.8℃;ESI−MS(HO、m/z):陽イオン、203[ジ(CHC≡Nim];陰イオン、136[CH(BF)CHCHCN]1H NMR(d6−アセトン):δ9.30(s, 1H), 7.83(s, 2H), 4.46(t, 4H, 3J(H, H)=7.10 Hz), 2.66(m, 4H), 2.32(t, 4H, 3J(H, H)=7.00 Hz), 2.34(dd, 1H, 2J(H, H)=−17.1 Hz, 3J(H, H)=4.3 Hz), 1.99(dd, 1H, 2J(H, H)=−17.1Hz, 3J(H, H)=10.7 Hz), 0.91(d, 3H, 3J(H, H)=7.3 Hz), 0.58(m, 1H); 13C NMR(d6−アセトン):137.0, 123.4, 121.9, 119.2, 48.3, 29.3, 29.1, 25.1, 20.6, 13.6; 19F NMR(d6−アセトン):−148.8(m); IR(cm−1):3148, 3117, 2967, 2247, 1567, 1461, 1425;C15H21BF3N5の分析計算値(%):C 53.12, H 6.24, N, 20.65. 実測値:C 52.97, H 6.25, N 20.34。
ニトリル官能基化陰イオンの接触水素化に対する安定性は、アセトン(0.4ml)中、K[CHCH(BF)CHCN](8mg)およびRuCl(PMe(1mg)の溶液を、H(40バール)で35℃にて加圧することにより試験する。還元は、48時間後でも観察されなかった。
実施例33
Figure 0004791361
実施例34
Figure 0004791361
実施例35
Figure 0004791361
a[C4mim][BF4]: 1-メチル-3-ブチルイミダゾリウムテトラフルオロホウ酸;
[CC=Cmim][BF4]: 1-メチル-3-アリルイミダゾリウムテトラフルオロホウ酸;
[DiCC≡Cmim][BF4]: 1,3-ジ-アルキルイミダゾリウムテトラフルオロホウ酸;
[C3COOHmim][BF4]: 1-メチル-3-プロリルイミダゾリウムテトラフルオロホウ酸

Claims (7)

  1. 一般式

    [式中、Kは、1−3個のヘテロ原子(それは、独立してN、SまたはOであり得る)を有する5員または6員のヘテロ環であり;
    ただし、ヘテロ原子のうち少なくとも1個は、−R’CN置換基〔ここで、R’は、アルキル(CからC12)である〕を有する四級窒素原子でなければならず;
    前記ヘテロ環は、以下の部分:
    (i)H;
    (ii)ハロゲンまたは、
    (iii)非置換かまたは一部あるいは全部をF、Cl、N(C (2n+1−x) 、O(C (2n+1−x) )、SO (C (2n+1−x) またはC (2n+1−x) (ここで、1<n<6および0<x<13である)により置換されるアルキル(CからC12);および
    (iv)非置換かまたは一部あるいは全部をF、Cl、N(C (2n+1−x) 、O(C (2n+1−x) )、SO (C (2n+1−x) またはC (2n+1−x) (ここで、1<n<6および0<x≦13である)により置換されるフェニル環;
    から独立して選択される4または5個までの置換基を有し、そして
    は、[BFR’CN](ここで、R’は、アルキル(CからC12)である)である]
    で示される化合物。
  2. が、[BFCHCHCHCN]である、請求項に記載の化合物。
  3. 前記ヘテロ環が、ピロリウム、ピラゾリウム、ピリジニウム、ピラジニウム、ピリミジニウム、ピラジニウム、イミダゾリウム、チアゾリウム、オキサゾリウム、またはトリアゾリウムである、請求項1または2に記載の化合物。
  4. 前記ヘテロ環が、ピリジニウムまたはイミダゾリウムである、請求項3に記載の化合物。
  5. 請求項1に記載の化合物と所望の量の金属触媒化合物を混合することによる、金属触媒の固定化方法
  6. 前記金属触媒化合物がランタニド種およびアクチニド種、ならびにPdCl、PtCl、RuCl、RhClおよび[Ru(アレーン)Clを含む遷移金属触媒から選択される、請求項に記載の使用。
  7. PdCl、PtCl、RuCl、RhCl、または[Ru(アレーン)Clと複合体を形成する請求項1からのいずれか一項に記載の化合物。
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