JP5128282B2 - 光学活性カルボニル化合物の製造方法 - Google Patents
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Description
R1、R2基はそれぞれ、1〜25個の炭素原子を有し、場合によって、1個以上、一般に1〜約5個のエチレン性二重結合ならびに/またはOR4、NR5R6、ハロゲン、C6−C10−アリールおよびC3−C9−ヘタリール置換基からなる群から選択される1個以上、一般に1〜約5個の同一または異なる置換基を有していてもよい非分岐状、分岐状または環状アルキル基であり、また、R3と一緒になって、5員〜25員環を形成していてもよく、ただし、R1とR2は異なるものであり、
R3基は、水素または1〜25個の炭素原子を有し、かつ場合によって、1個以上、一般に1〜約5個のエチレン性二重結合および/またはOR4、NR5R6、ハロゲン、C6−C10−アリールおよびC3−C9−ヘタリール置換基からなる群から選択される1個以上、一般に1〜約5個の同一または異なる置換基を有していてもよい非分岐状、分岐状または環状アルキル基であるか、あるいはOR7またはNR8R9であり、
R4、R5、R6はそれぞれ独立して水素、C1−C6−アルキル、C6−C10−アリール、C7−C12−アラルキルまたはC7−C12−アルキルアリールであり、
また、R5とR6は一緒になって、NまたはOによって中断されていてもよい、2〜5個の炭素原子を有するアルキレン鎖であってもよく、
R7、R8はそれぞれ、1〜25個の炭素原子を有し、かつ場合によって、1個以上、一般に1〜約5個のエチレン性二重結合および/またはOR4、NR5R6、ハロゲン、C6−C10−アリール およびC3−C9−ヘタリール置換基からなる群から選択される1個以上、一般に1〜約5個の同一もしくは異なる置換基を有し得る非分岐状、分岐状または環状アルキル基であるか、R1またはR2と一緒になって、5員〜25員環を形成していてもよく、
R9は水素、C1−C4−アルキル、C6−C10−アリール、C7−C12−アラルキルまたはC7−C12−アルキルアリールであり、
*は、不斉炭素原子を示す)を、
下記式(II)のα,β−不飽和アルデヒドまたはケトン:
R1’、R2’はそれぞれ、R1およびR2について上に定義したものと同様であってもよく、
R3’は、水素または、1〜25個の炭素原子を有し、場合によって、1個以上、一般に1〜約5個のエチレン性二重結合および/もしくはOR4、NR5R6、ハロゲン、C6−C10−アリールおよびC3−C9−ヘタリール置換基からなる群から選択される1個以上、一般に1〜約5個の同一もしくは異なる置換基を有していてもよい非分岐状、分岐状または環状アルキル基であり、
R4、R5およびR6はそれぞれ、上に定義されるものと同様であり得る)を、
下記の式(II’)のα,β−不飽和アルデヒドまたはケトン:
を不斉水素化することによって製造することに、特に適している。
R10は、2〜25個の炭素原子を有し、かつ場合によって、1〜5個のエチレン性二重結合を有していてもよい非分岐状または分岐状アルキル基であり、
*は、不斉炭素原子を示す)を、
下記式(IV)または(V)のα,β−不飽和アルデヒド:
不斉水素化することによって製造することに特に適している。
R11、R12はそれぞれ独立して、1〜20個の炭素原子を有し、場合によって、1個以上、一般に1〜約4個のエチレン性二重結合および/またはOR19、NR20R21、ハロゲン、C6−C10−アリールおよびC3−C9−ヘタリール置換基からなる群から選択される1個以上、一般に1〜約4個の同一または異なる置換基を有していてもよい非分岐状、分岐状または環状アルキル基であり、R11とR12は一緒になって、1個以上、一般に1または2個の酸素原子を含みうる4員〜20員環を形成していてもよく、
R13、R14はそれぞれ独立して、水素または直鎖もしくは分岐状 C1−C4−アルキルであり、
R15、R16、R17、R18はそれぞれ、C6−C10−アリールであり、それぞれ場合によって、C1−C4−アルキル、C6−C10−アリール、C1−C4−アルコキシおよびアミノ置換基からなる群から選択される1個以上、一般に1〜8個、好ましくは1〜4個の置換基を有していてもよく、
R19、R20、R21はそれぞれ独立して水素、C1−C4−アルキル、C6−C10−アリール、C7−C12−アラルキルまたはC7−C12−アルキルアリールであり、
また、R20、R21は一緒になって、2〜5個の炭素原子を有し、NまたはOによって中断されていてもよいアルキレン鎖であってもよい)。
30体積%〜99体積%の水素、
1体積%〜70体積%の一酸化炭素および
0体積%〜5体積%のさらなる気体
(体積%で示すデータは、合計して最高で100体積%となる)
を含む混合ガスを用いるのが好ましい。
40〜80体積%の水素、
20〜60体積%の一酸化炭素および
0体積%〜5体積%のさらなる気体
(体積%で示すデータは、合計して100体積%となる)
を含む混合ガスを用いるのが特に好ましい。
17.9 mgのRh(CO)2acacおよび38.5 mgの (R,R)−キラホス(chiraphos)を、保護ガス雰囲気下にて、20 gの トルエンに溶解し、一酸化炭素および水素の混合物 (1:1, vol./vol.)を用いて予め3回パージした100 mlのオートクレーブに移した。この混合物を、8 barの1:1 CO/H2圧下にて、60℃で3時間攪拌し、その後室温まで冷ました。その後、圧力ロックにより、10.94 gのネラール(ネラール/ゲラニアール 二重結合異性体の割合 = 99.1:0.9; 基質/触媒の割合 = 1000) を15 barのH2を用いて注入した。反応圧を、水素を注入することによって80 bar に調節した。CO分圧を減少させるために、 圧力を3回下げて8 bar にして、水素を注入して3回圧力を上げて80 barにし、3時間後、もう一度8 barまで下げた。18時間後、ガスクロマトグラフィーを用いて、転化率が99.9%であり、D−シトロネラールの収率が99.8%(光学純度90% ee)であると測定された。
17.0 mgの Rh(CO)2acacおよび43.8 mgの (R,R)−キラホス(chiraphos)を、0.8 mlの THFに溶解し、80 barの合成ガス (H2/CO = 1:1, vol./vol.)下にて60℃で8 時間、オートクレーブ中にて攪拌した。その後、39.00 gのネラール(ネラール/ゲラニアール二重結合異性体の割合= 95.2:4.8; 基質/触媒の割合 = 4000) を、溶解し、1:1 CO/H2 (vol./vol.)を用いて予め3回パージした100 ml のオートクレーブに触媒溶液と共に入れた。反応圧を1000 ppmの一酸化炭素を含む水素ガスを注入することによって80 barに調節した。144時間後、転化率が84.3%であり、D−シトロネラールの収率が80.9%(光学純度64% ee)であると、ガスクロマトグラフィーによって測定された。
23.7 mgの Rh(CO)2acacおよび55.7 mgの (R,R)−キラホス(chiraphos)を、保護ガス雰囲気下にて24 gの THF中に溶解し、予め1:1 CO/H2 (vol./vol.)を用いて3回パージした100 mlの オートクレーブに入れた。この混合物を、80 barの1:1 CO/H2圧下にて、60℃で3時間攪拌した。その後、この混合物を室温まで冷まし8 barの1:1 CO/H2圧まで減圧した。圧力ロックにより、13.2 gのネラール(ネラール/ゲラニアール 二重結合異性体の割合= 99.4:0.6) を、15 barのH2を用いて注入した。反応圧を、水素を注入することによって80 barに調節した。CO分圧を減少させるために、圧力を5回下げて8 barにして、水素を注入することによって、圧力を5回、80 bar まで上げた。頭隙におけるCO の含有量はガスクロマトグラフィーによって測定したところ、510ppmであった。それぞれ20時間および40時間後に、13.20 gおよび19.80 gのさらなるネラールを加えた。66時間後、転化率が75.8%であり、D−シトロネラールの収率が72.8%(光学純度87% ee)であると、ガスクロマトグラフィーによって測定された。D−シトロネラールの収率に基づくターンオーバーの総数は、1030であった。
8.4 mgの Rh(CO)2acacおよび21.6 mgの (R,R)−キラホス(chiraphos)を、0.8 mlの THF中に溶解し、80 barの合成ガス (H2/CO = 1:1, vol./vol.)下にて、60℃で8時間、オートクレーブ中にて撹拌した。その後、9 gのネラール(ネラール/ゲラニアール 二重結合異性体の割合= 95.2:4.8) を、オートクレーブに入れた。反応圧を、1000 ppmの一酸化炭素を含む水素ガスを注入することによって80barに調節した。24時間後、99%の転化率を達成し、得られたD−シトロネラールのeeは83%であった。
30 mgの Rh(CO)2acacおよび75 mgの (R,R)−キラホス(chiraphos)を3 mlのTHFに溶解し、80 barの合成ガス (H2/CO = 1:1, vol./vol)の存在下、20時間、60℃にてオートクレーブ中で撹拌した。その後、37 gのネラール(ネラール/ゲラニアール 二重結合異性体の割合 = 96.6:3.4)を加え、この溶液を、1:1 CO/H2 (vol./vol.)を用いて予め 3回パージした100 mlのオートクレーブに入れた。反応圧を、1000 ppmの一酸化炭素を含む水素ガスを注入することによって80 barに調節した。24時間後、99%を超える転化率を達成した。得られたD−シトロネラールのeeは、87%であった。
連続的な実験室の装置に、2.13 gのRh(CO)2acacと6.00 gの (R,R)−キラホス(chiraphos)を含む70 gのTHFおよび60 gの Oxo oil 9N (BASF Aktiengesellschaft)の溶液を、60℃、80bar の1:1 CO/H2 (vol./vol.)圧力下にて、20時間予め撹拌し、そして170 gのネラール(ネラール/ゲラニアール 二重結合異性体の割合がおよそ95:5)を入れ、その後、装置の前形成反応器中の混合ガスを、水素(80 bar)中の一酸化炭素が10000 ppm に、そして温度が60℃になるように調節した。水素化反応器中に、水素中の一酸化炭素が1000 ppmの混合ガス(80 bar)と温度25℃を確立した。
0.3049 gの Rh(CO)2acacおよび0.7767 gの (R,R)−キラホス(chiraphos)を、保護ガス雰囲気下にて15 gのテトラヒドロフラン中に溶解し、一酸化炭素と水の混合物(1:1, vol./vol.)を用いて予め3回パージした100 mlのオートクレーブに移した。この混合物を、1:1 CO/H2が8 bar の圧力下にて、60℃で24時間撹拌し、その後室温まで冷ました。得られたストック溶液より、その2.48 gを保護ガス雰囲気下にて取り出し、35 mlのテトラヒドロフランに溶解した。注射器によって、2.0 gの 3−メチルシクロペンタ−2−エノンを加え、この混合物を、50℃、2000 ppmの一酸化炭素を含む、60 barの水素ガス下にて、21時間撹拌した。3−メチルシクロペンタノンへの転化率は99%であった。鏡像異性体過剰率は87%であった。
比較例 1:ネラールの不斉水素化
12.3 mgの Rh4(CO)12 および31.5 mgの (S,S)−キラホス(chiraphos)を、保護ガス雰囲気下にて15 gのトルエン中に溶解し、H2を用いて予め3回パージした100 mlのオートクレーブに移した。この混合物を、1.5 barのH2 下にて1.5時間撹拌し、標準的な圧力まで減圧し、そして15 gのトルエンに溶解した1 gのネラール(ネラール/ゲラニアール 二重結合異性体の割合 = 98.7:1.3; 基質/触媒の割合 = 100)を、注射器によって加えた。反応圧を、水素を注入することによって90 barに調節した。ガスクロマトグラフィー反応モニタリングは、15時間後に完全な変換を示し、また、ガスクロマトグラフィーによって、L−シトロネラールの収率が98%(光学純度96% ee)であると測定された。
Claims (16)
- 反応混合物中に可溶性でありかつ少なくとも1個の一酸化炭素リガンドを有する光学活性な遷移金属触媒の存在下にて、α,β−不飽和カルボニル化合物を不斉水素化することによって、光学活性カルボニル化合物を製造するための方法であって、一酸化炭素および水素を含む混合ガスを用いて前記触媒を前処理する工程、および/または前記反応混合物にさらに供給した一酸化炭素の存在下で不斉水素化を行う工程、を含み、
前記光学活性カルボニル化合物が、式(I):
R 1 、R 2 基はそれぞれ、1〜25個の炭素原子を有し、場合によって、1個または複数のエチレン性二重結合ならびに/またはOR 4 、NR 5 R 6 、ハロゲン、C 6 −C 10 −アリールおよびC 3 −C 9 −ヘタリール置換基からなる群から選択される1個もしくは複数の同一もしくは異なる置換基を有していてもよい非分岐状、分岐状または環状アルキル基であり、R 3 と一緒になって、5員〜25員環を形成していてもよく、ただし、R 1 とR 2 は異なるものであり、
R 3 基は、水素、または1〜25個の炭素原子を有し、場合によって、1個もしくは複数のエチレン性二重結合ならびに/またはOR 4 、NR 5 R 6 、ハロゲン、C 6 −C 10 −アリールおよびC 3 −C 9 −ヘタリール置換基からなる群から選択される1個もしくは複数の同一もしくは異なる置換基を有していてもよい非分岐状、分岐状もしくは環状アルキル基であるか、あるいはOR 7 またはNR 8 R 9 であり
ここで、
R 4 、R 5 、R 6 はそれぞれ独立して水素、C 1 −C 6 −アルキル、C 6 −C 10 −アリール、C 7 −C 12 −アラルキルまたはC 7 −C 12 −アルキルアリールであり、
また、R 5 とR 6 は一緒になって、NまたはOによって中断されていてもよい2〜5個の炭素原子を有するアルキレン鎖であってもよく、
R 7 、R 8 はそれぞれ、1〜25個の炭素原子を有し、場合によって、1個または複数のエチレン性二重結合ならびにOR 4 、NR 5 R 6 、ハロゲン、C 6 −C 10 −アリールおよびC 3 −C 9 −ヘタリール置換基からなる群から選択される1または複数の同一または異なる置換基を有していてもよい非分岐状、分岐状または環状アルキル基であり、そしてR 1 またはR 2 と一緒になって、5員〜25員環を形成していてもよく、
R 9 は水素、C 1 −C 6 −アルキル、C 6 −C 10 −アリール、C 7 −C 12 −アラルキルまたはC 7 −C 12 −アルキルアリールであり、
* は、不斉炭素原子を示す)
で表される光学活性カルボニル化合物であり、
前記α,β−不飽和カルボニル化合物が、式(II):
のα,β−不飽和アルデヒドまたはケトンである、上記方法。 - 光学活性なアルデヒドまたはケトンを、α,β−不飽和アルデヒドまたはケトンを不斉水素化することによって製造するための、請求項1に記載の方法。
- D−シトロネラールを、ネラールを不斉水素化することによって製造するための、請求項4に記載の方法。
- 反応混合物中に可溶な少なくとも1種の遷移金属化合物と、少なくとも1個のリン原子および/またはヒ素原子を有する光学活性なリガンドとを反応させることによって得ることができる遷移金属触媒を用いる、請求項1〜5のいずれか1項に記載の方法。
- 用いられる光学活性なリガンドが、一般式(IX)、(X)または(XI):
R11、R12はそれぞれ独立して、1〜20個の炭素原子を有し、場合によって、1個以上、一般に1〜約4個のエチレン性二重結合ならびに/またはOR19、NR20R21、ハロゲン、C6−C10−アリールおよびC3−C9−ヘタリール置換基からなる群から選択される1個以上、一般に1〜約4個の同一もしくは異なる置換基を有していてもよい非分岐状、分岐状または環状アルキル基であり、またR11とR12は一緒になって、1個以上、一般に1または2個の酸素原子を含む得る4員〜20員環を形成していてもよく、
R13、R14はそれぞれ独立して、水素または直鎖もしくは分岐状C1−C4−アルキルであり、
R15、R16、R17、R18はそれぞれ、C6−C10−アリールであり、それぞれ場合によって、C1−C4−アルキル、C6−C10−アリール、C1−C4−アルコキシおよびアミノ置換基からなる群から選択される1個以上、一般に1〜8個、好ましくは1〜4個の置換基を有していてもよく、
R19、R20、R21はそれぞれ独立して、水素、C1−C4−アルキル、C6−C10−アリール、C7−C12−アラルキルまたはC7−C12−アルキルアリールであり、ここで、R20、R21は一緒になって、2〜5個の炭素原子を有し、NまたはOによって中断されていてもよいアルキレン鎖であってもよい)
で表されるものである、請求項6に記載の方法。 - 遷移金属化合物が、元素周期表の第VIII族の遷移金属の化合物である、請求項6または7に記載の方法。
- 金属ロジウムまたはイリジウムの化合物を用いる、請求項6〜8のいずれか1項に記載の方法。
- 2個のリン原子を含む光学活性なリガンドを用いる、請求項6〜9のいずれか1項に記載の方法。
- 触媒を一酸化炭素および水素を含む混合ガスを用いて前処理し、不斉水素化を反応混合物にさらに供給した一酸化炭素の存在下にて行う、請求項1〜10のいずれか1項に記載の方法。
- 触媒を、
30体積%〜99体積%の水素、
1体積%〜70体積%の一酸化炭素、および
0体積%〜5体積%のさらなる気体
(体積%で示すデータは、合計して100体積%となる)
を含む混合ガスによって前処理する、請求項1〜11のいずれか1項に記載の方法。 - 100〜10000 ppmの一酸化炭素を含む水素を、不斉水素化に用いる、請求項1〜12のいずれか1項に記載の方法。
- 不斉水素化を、10〜100 barの圧力にて行う、請求項1〜13のいずれか1項に記載の方法。
- 連続して行われる、請求項1〜14のいずれか1項に記載の方法。
- 光学活性なメントールを製造するための方法であって、
a)請求項1〜15のいずれか1項に記載の方法により光学活性なシトロネラールを製造する工程、
b)工程a)で得られた光学活性なシトロネラールを環化し、光学活性なイソプレゴールを得る工程、および
c)工程b)で得られた光学活性なイソプレゴールを水素化し、光学活性なメントールを得る工程、
を含む、上記方法。
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