JP5847838B2 - 3座配位子を有するルテニウムカルボニル錯体を脱水素酸化触媒として用いてカルボニル基を有する化合物を製造する方法 - Google Patents

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Description

本発明は、2つのホスフィノ基と−NH−基を持つ3座配位子を有するルテニウムカルボニル錯体を脱水素酸化触媒として用いてカルボニル基を有する化合物を製造する方法に関する。
カルボニル基を有する化合物は工業上重要な化合物である。酸化反応を利用したカルボニル化合物の製造方法としては、アルコール類をクロム酸を用いて酸化する方法、過ルテニウム酸テトラプロピルアンモニウムを触媒として用いて酸化する方法、Swern酸化、Dess-Martin酸化などで行うことが知られているが、有害なクロムが化学量論必要なことや、過ルテニウム酸テトラプロピルアンモニウムを触媒として用いる酸化に使用される共酸化剤であるN−メチルモルホリンオキシドは高価であること、Swern酸化の際に悪臭を発するジメチルスルフィドや有害な一酸化炭素が副生すること、あるいはDess-Martin試薬は合成の際に爆発などの危険性があることなどから、より低環境負荷で安価に行える安全性の高い化学合成技術が求められている。このような化学合成法の一つとして、触媒を用いた脱水素酸化反応が挙げられる。この反応では、化学量論の有害な金属や高価な共酸化剤を用いる必要はなく、副生成物による臭気や危険性の問題もない。このような反応としてはアルミニウムイソプロポキシドを触媒としてアセトンなどを水素受容体とするオッペナウアー酸化が知られている。しかしながら、この反応では触媒効率がよくないことや2級アルコール類のケトン類への酸化は順調に反応が進行するものの、その他の脱水素酸化反応への応用が難しいなどの問題があり、より効率のよい触媒反応が求められていた。
効率のよい触媒としてはルテニウム錯体が挙げられる。
ルテニウム錯体を脱水素酸化触媒として用いてカルボニル化合物を製造する方法としては、1級アルコール類からのアルデヒド類の製造、2級アルコール類からのケトン類の製造、アルコール類2分子からのエステル類の製造、アルデヒド類とアルコール類からのエステル類の製造、ジオール類からのラクトン類の製造、アルコール類とアミン類からのアミド類の製造、アルデヒド類とアミン類からのアミド類の製造、アミノアルコール類からのラクタム類の製造等が挙げられる。
次の反応式(1)、
Figure 0005847838
(式中、RN1は、水素原子又は1価の有機残基を表す。)
で表される1級アルコール類からアルデヒド類を、ルテニウム錯体を脱水素酸化触媒として用いて製造する方法としては、次の化学式(2)、
Figure 0005847838
(式中、Cyはシクロヘキシル基を表す。)
で表される非特許文献11に記載されるようなルテニウム−μ−オキソ−μ−ヒドロキソ錯体や、次の化学式(3)、
Figure 0005847838
(式中、Phはフェニル基を表す。)
で表される非特許文献14に記載されるようなヘテロバイメタリックなロジウム−ルテニウム錯体を用いた方法が知られている。
しかしながら、非特許文献11に記載されるようなルテニウム−μ−オキソ−μ−ヒドロキソ錯体では原料の1級アルコールとしてはベンジルアルコール類やアリルアルコール類のみが用いられた。また、非特許文献14に記載されるようなヘテロバイメタリックなロジウム−ルテニウム錯体を用いて収率よくアルデヒドを製造できる1級アルコールは、ベンジルアルコール類が挙げられているが、1−アルカノールを用いると収率が低いことが報告されている。
さらに、十分な転化率を得るために非特許文献11に記載されるようなルテニウム−μ−オキソ−μ−ヒドロキソ錯体では2.5mol%(4核錯体のためルテニウム換算で10mol%)の触媒を必要としており、
また、非特許文献14に記載されるような方法では高価なロジウムを含むヘテロバイメタリックなロジウム−ルテニウム錯体が0.5mol%使用されている。
また、次の反応式(4)、
Figure 0005847838
(式中、RN2及びRN3はそれぞれ独立して、水素原子又は1価の有機残基を表す。)
で表される2級アルコール類からケトン類を、ルテニウム錯体を脱水素酸化触媒として用いて製造する方法としては、次の化学式(5)、
Figure 0005847838
(式中、Phはフェニル基を表す。)
で表される非特許文献1に記載されるようなルテニウム−ジホスフィン−ジアミン錯体や、
非特許文献10に記載されるようなカルボニルトリス(トリフェニルホスフィン)ルテニウム(II) ジヒドリドとジホスフィンを組み合わせた触媒や、
前記の化学式(2)で表される非特許文献11に記載されるようなルテニウム−μ−オキソ−μ−ヒドロキソ錯体や、次の化学式(6)、
Figure 0005847838
(式中、Rはイソプロピル基又はフェニル基を表す。)
で表される非特許文献15に記載されるようなルテニウム−フェロセニルオキサゾリニルホスフィン錯体や、次の化学式(7)、
Figure 0005847838
(式中、Tsはp−トルエンスルホニル基を表し、Arはp−シメン又はメシチレンを表し、Phはフェニル基を表す。)
で表される非特許文献16に記載されるようなルテニウム−アレーン−ジアミン錯体や、次の化学式(8)、
Figure 0005847838
(式中、Phはフェニル基を表す。)
で表される非特許文献17に記載されるようなルテニウム二核錯体や、非特許文献18に記載されるようなトリス(トリフェニルホスフィン)ルテニウム(II) ジクロリド錯体を用いた方法が知られている。
しかしながら、非特許文献1に記載されるようなルテニウム−ジホスフィン−ジアミン錯体では、0.4mol%の触媒を用いた場合でもアセトフェノンの酸化収率は20時間後で58%にとどまっていた。
また、非特許文献10に記載されるようなカルボニルトリス(トリフェニルホスフィン)ルテニウム(II) ジヒドリドとジホスフィンを組み合わせた触媒は、1.25〜2.5mol%の触媒を使用した上、24時間の反応時間を必要としていた。
また、非特許文献11に記載されるようなルテニウム−μ−オキソ−μ−ヒドロキソ錯体は5回再使用しても触媒活性が変わらないと記載されているが、一度の反応に用いられる錯体は2.5mol%(4核錯体のためルテニウム換算で10mol%)、5回再使用したとしても0.5mol%(4核錯体のためルテニウム換算で2mol%)の触媒が必要であった。
また、非特許文献15に記載されるようなルテニウム−フェロセニルオキサゾリニルホスフィン錯体は、配位子の合成には、Synlett., 1995, p74-76やSynlett., 1995, p79-80に記載されているように多段階を必要とし、煩雑である上、収率も低かった。
また、非特許文献16に記載されるようなルテニウム−アレーン−ジアミン錯体は高価な光学活性ジアミン配位子を用いた上、0.2mol%の触媒量が必要とされていた。
非特許文献17に記載されるようなルテニウム二核錯体では0.1mol%の触媒を用いて多くの基質で20時間以上の反応時間を必要としていた。また例えばシクロヘキサノールを基質として用いた場合には24時間後でも収率が60%であった。
非特許文献17に記載されるようなトリス(トリフェニルホスフィン)ルテニウム(II)ジクロリド錯体では、例えば2−オクタノールの酸化においては、アセトフェノンを添加剤として必要としている上、12時間の反応後でも収率が60%程度であった。また、非特許文献18にもトリス(トリフェニルホスフィン)ルテニウム(II)ジクロリド錯体を用いる方法が記載されているが、0.2mol%使用して24時間反応して71%の収率を得ていた。
また、次の反応式(9)、
Figure 0005847838
(式中、RN4、RN5、RN6、及びRN7はそれぞれ独立して、水素原子又は1価の有機残基を表す。)
で表されるアルコール類2分子からエステル類を、ルテニウム錯体を脱水素酸化触媒として用いて製造する方法としては、次の化学式(10)、
Figure 0005847838
で表される非特許文献6に記載されるようなルテニウム−カルボニル錯体や、次の化学式(11)、
Figure 0005847838
(式中、iPrはイソプロピル基を表す。)
及び、次の化学式(12)、
Figure 0005847838
(式中、tBuはtert−ブチル基を、Etはエチル基を表す。)
及び、次の化学式(13)、
Figure 0005847838
(式中、tBuはtert−ブチル基を、Etはエチル基を表す。)
で表される非特許文献13に記載されるようなルテニウム−カルボニル錯体や、非特許文献19に記載されるテトラキス(トリフェニルホスフィン)ルテニウム(II) ジヒドリド錯体を用いた方法が知られている。
しかしながら、非特許文献6に記載されるようなルテニウム−カルボニル錯体では、十分な収率を得るために26〜72時間の反応時間を必要としていた。
また、非特許文献13に記載されるような化学式(11)で表されるルテニウム−カルボニル錯体の配位子を合成するためには、例えばOrganometallics, 2003, 22, p. 4604-4609に記載されるように、−90℃という超低温が必要であったし、化学式(12)及び化学式(13)で示される錯体の配位子合成には環境負荷の高い四塩化炭素や−78℃という超低温が必要であった。
また、次の反応式(14)、
Figure 0005847838
(式中、RN8、RN9、RN10、及びRN11は、それぞれ独立して、水素原子又は1価の有機残基を表す。)
で表されるアルデヒド類とアルコール類からエステル類を、ルテニウム錯体を脱水素酸化触媒として用いて製造する方法としては、前記の化学式(13)で表される非特許文献13に記載されるようなルテニウム−カルボニル錯体や、非特許文献19に記載されるようなテトラキス(トリフェニルホスフィン)ルテニウム(II)ジヒドリド錯体を用いた方法が知られている。
しかしながら、非特許文献13に記載のピリジン環と1つのホスフィノ基と1つの3級アミノ基を有する配位子を有するルテニウムカルボニル錯体は、配位子合成の際に環境負荷の高い四塩化炭素や−78℃という超低温が必要であった。
また、非特許文献19に記載のテトラキス(トリフェニルホスフィン)ルテニウム(II)ジヒドリド錯体を用いた方法では5mol%の触媒を用いて24時間の反応時間が必要であった。
また、次の反応式(15)、
Figure 0005847838
(式中、QN1−XN1−QN2は、2価の有機残基を示す。)
で表されるジオール類からのラクトン類を、ルテニウム錯体を脱水素酸化触媒として用いて製造する方法としては、次の化学式(16)、
Figure 0005847838
(式中、Meはメチル基を表す。)
で表される非特許文献12に記載されるようなルテニウム−ホスフィン−ジアミン錯体を用いると特に効率よく製造できる。また、非特許文献19に記載されるようなテトラキス(トリフェニルホスフィン)ルテニウム(II)ジヒドリド錯体を用いた方法や、非特許文献20に記載されるようなCpRuCl(PhP(CH)NH)錯体を用いた方法が知られている。
しかしながら、非特許文献12に記載されるようなルテニウム−ホスフィン−ジアミン錯体を用いる方法では0.0058mol%で反応を完結させるためには、200℃以上の高温条件で48時間を必要とした。
また、非特許文献19に記載されるようなテトラキス(トリフェニルホスフィン)ルテニウム(II)ジヒドリド錯体を用いた方法では2mol%の触媒が必要であった。
また、非特許文献20に記載されるようなCpRu(PN)錯体を用いた方法では1mol%の触媒が必要であった。
また、次の反応式(17)、
Figure 0005847838
(式中、RN12、RN13、及びRN14は、それぞれ独立して、水素原子又は1価の有機残基を表す。)
で表されるアルコール類とアミン類からアミド類を、ルテニウム錯体を脱水素酸化触媒として用いて製造する方法としては、(1)非特許文献3記載のルテニウムN−ヘテロサイクリックカルベン錯体を用いる方法、(2)非特許文献4記載のテトラキス(トリフェニルホスフィン)ルテニウムジヒドリド錯体とN−ヘテロサイクリックカルベン前駆体、ナトリウムヒドリド及びアセトニトリルを用いる方法、(3)非特許文献5記載のルテニウムN−ヘテロサイクリックカルベン錯体を用いる方法、(4)非特許文献7記載のアレーンルテニウム(II)クロリドダイマー錯体、N−ヘテロサイクリックカルベン前駆体、ナトリウムヒドリド及びアセトニトリル又はピリジンを用いる方法、(5)非特許文献8記載のジクロロ(1,5−シクロオクタジエン)ルテニウム(II)とN−ヘテロサイクリックカルベン前駆体、カリウムt−ブトキシド及びホスフィン配位子を用いる方法、(6)上の化学式(13)で表される非特許文献9記載のピリジン環と1つのホスフィノ基と1つの3級アミノ基を有する配位子を有するルテニウムカルボニル錯体を用いる方法が知られている。
しかしながら、非特許文献3、4、5、7、及び8に記載されている方法では5mol%の触媒を必要とした。
また、非特許文献9記載のピリジン環と1つのホスフィノ基と1つの3級アミノ基を有する配位子を有するルテニウムカルボニル錯体は、配位子合成の際に環境負荷の高い四塩化炭素や−78℃という超低温が必要であった。
また、次の反応式(18)、
Figure 0005847838
(式中、RN15、RN16、及びRN17は、それぞれ独立して、水素原子又は1価の有機残基を表す。)
で表されるアルデヒド類とアミン類からアミド類を、ルテニウム錯体を脱水素酸化触媒として用いて製造する方法としては、(1)非特許文献4記載のテトラキス(トリフェニルホスフィン)ルテニウムジヒドリド錯体とN−ヘテロサイクリックカルベン前駆体、ナトリウムヒドリド及びアセトニトリルを用いる方法や、(2)非特許文献5記載のルテニウムN−ヘテロサイクリックカルベン錯体と10mol%の1級アルコールを添加する方法や、(3)非特許文献7記載のアレーンルテニウム(II)クロリドダイマー錯体、N−ヘテロサイクリックカルベン前駆体、ナトリウムヒドリド及びアセトニトリル又はピリジンを用いる方法が知られている。
しかしながら、非特許文献4記載のテトラキス(トリフェニルホスフィン)ルテニウムジヒドリドとN−ヘテロサイクリックカルベン前駆体、ナトリウムヒドリド及びアセトニトリルを用いる方法や、非特許文献5記載のルテニウムN−ヘテロサイクリックカルベン錯体と10mol%の1級アルコールを添加する方法、非特許文献7記載のルテニウムとN−ヘテロサイクリックカルベン前駆体、塩基及びアセトニトリル又はピリジンを用いる方法では5mol%の触媒と24〜36時間という反応時間を必要としていた。
また、次の反応式(19)、
Figure 0005847838
(式中、RN18は水素原子又は1価の有機残基を表し、QN3−XN2−QN4は2価の有機残基を表す。)
で表されるアミノアルコール類からアミド類を、ルテニウム錯体を脱水素酸化触媒として用いて製造する方法としては、次の化学式(20)、
Figure 0005847838
(式中、Phはフェニル基を表す。)
で表される非特許文献2記載のルテニウム−ジホスフィン−ジアミン錯体を用いる方法や、非特許文献3記載のルテニウムN−ヘテロサイクリックカルベン錯体を用いる方法や、非特許文献5記載のルテニウムN−ヘテロサイクリックカルベン錯体を用いる方法が挙げられる。
しかしながら、非特許文献2記載のルテニウム−ジホスフィン−ジアミン触媒では、十分な転化率を得るためには2.5mol%の触媒を必要とした。
また、非特許文献3及び非特許文献5記載のルテニウムN−ヘテロサイクリックカルベン錯体では5mol%の触媒を必要としていた。
Chem. Eur. J. 2011, 17, p. 3474-3481. Organometallics 2010, 29, p. 6548-6558. Chem. Eur. J. 2010, 16, p. 6820-6827. J. Org. Chem. 2010, 75, p. 3002-3006. Organometallics 2010, 29, p. 1374-1378. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, p. 3146-3147. Adv. Synth. Catal. 2009, 351, p. 2643-2649. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, p. 17672-17673. Science 2007, 317, p. 790-792. Tetrahedron Lett. 2007, 48, p. 3639-3641. Organometallics 2006, 25, p. 1047-1051. Organometallics 2005, 24, p. 2441-2446. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, p. 10840-10841. Organometallics 2004, 23, p. 3769-3771. J. Org. Chem. 2003, 68, p. 5875-5880. Angew. Chem. Int. Ed. 1997, 36, p. 288-290. Chem. Eur. J. 1996, 2, p. 1533-1536. J. Chem. Soc., Chem. Commun., 1992, p.337-339. J. Org. Chem. 1987, 52, p. 4319-4327. Org. Lett. 2007, 9, p. 1821-1824.
本発明の目的は、製造及び取り扱いが容易で比較的安価に調達できるルテニウム錯体を脱水素酸化触媒として用いてカルボニル基を有する化合物を製造する方法を提供することにある。
本発明者らは上記の事情に鑑み、鋭意検討を行った結果、2つのホスフィノ基と−NH−基を持つ3座配位子とカルボニル配位子を有するルテニウム錯体を脱水素酸化触媒として用いることで、カルボニル化合物を製造できることを見出し、本発明を完成させるに至った。
本発明は、以下の[1]から[21]に関するものである。
[1]次の一般式(21)
RuXY(CO)(L) (21)
(式中、X及びYは同一であっても異なっていてもよくアニオン性配位子を表し、Lは下記の一般式(22)、
Figure 0005847838
(式中、R、R、R、及びRは、それぞれ同一であっても異なっていてもよく、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基、アルキルオキシ基、シクロアルキルオキシ基、アリールオキシ基、アラルキルオキシ基、複素環基、又は置換アミノ基を表し、これらのRとR又はRとRは互いに結合し隣接するリン原子と共に環を形成していてもよい。また、これらのアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基、アルキルオキシ基、シクロアルキルオキシ基、アリールオキシ基、アラルキルオキシ基、複素環基、置換アミノ基は置換基を有していてもよい。
及びQは同一であっても異なっていてもよく、置換基を有していてもよい二価のアルキレン基、置換基を有していてもよい二価のシクロアルキレン基、又は置換基を有していてもよい二価のアラルキレン基を表す。)
で表される3座アミノジホスフィン配位子を表す。)
で表されるルテニウムカルボニル錯体を含有してなる脱水素酸化触媒の存在下で、原料化合物を脱水素酸化反応させて、カルボニル基を有する化合物を製造する方法。
[2]ルテニウムカルボニル錯体の3座アミノジホスフィン配位子Lが、下記の一般式(23)、
Figure 0005847838
(式中、R、R、R、及びRは前記と同じ基を表す。R、R、R、及びRはそれぞれ同一であっても異なっていてもよく、水素原子、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいシクロアルキル基、置換基を有していてもよいアリール基、又は置換基を有していてもよいアラルキル基を表す。nは0から3の整数を表す。)
で表される3座アミノジホスフィン配位子である、前記[1]に記載の方法。
[3]ルテニウムカルボニル錯体の3座アミノジホスフィン配位子Lが、下記の一般式(24)、
Figure 0005847838
(式中、Ar、Ar、Ar、及びArは、それぞれ同一であっても異なっていてもよく、アリール基、又は芳香族複素環基を表す。また、これらのアリール基、及び芳香族複素環基は置換基を有していてもよい。)
で表される3座アミノジホスフィン配位子である、前記[1]又は[2]に記載の方法。
[4]一般式(24)における、Ar、Ar、Ar、及びArが、置換基を有していてもよいフェニル基である前記[3]に記載の方法。
[5]ルテニウムカルボニル錯体の3座アミノジホスフィン配位子Lが、下記の一般式(25)、
Figure 0005847838
(式中、Phはフェニル基を表す。)
で表される前記[4]に記載の方法。
[6]ルテニウムカルボニル錯体の3座アミノジホスフィン配位子Lが、光学活性な3座アミノジホスフィン配位子である前記[1]又は[2]に記載の方法。
[7]一般式(21)におけるXのアニオン性配位子がヒドリドであり、Yのアニオン性配位子がClである前記[1]〜[6]のいずれかに記載の方法。
[8]一般式(21)におけるXのアニオン性配位子がヒドリドであり、Yのアニオン性配位子がBHである前記[1]〜[6]のいずれかに記載の方法。
[9]脱水素酸化反応が、さらに塩基の存在下で行われる、前記[1]〜[8]のいずれかに記載の方法。
[10]カルボニル基を有する化合物が、アルデヒド、ケトン、エステル、アミド、ラクトン、及びラクタムからなる群から選ばれる化合物である前記[1]〜[9]のいずれかに記載の方法。
[11]カルボニル基を有する化合物が、次の一般式(Z)
P1−CO−Y−RP2 (Z)
(式中、RP1及びRP2はそれぞれ同一であっても異なっていてもよく、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基、複素環基、アルケニル基、アルキニル基、シクロアルケニル基、アルコキシカルボニル基、シクロアルキルオキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、アラルキルオキシカルボニル基、アルケニルオキシカルボニル基、アルキニルオキシカルボニル基、シクロアルケニルオキシカルボニル基、カルボキサミド基、ホスホノ基、ホスフィノイル基、ホスホリル基、スルホニル基、スルホ基、アルキルオキシ基、シクロアルキルオキシ基、アリールオキシ基、アラルキルオキシ基、アルケニルオキシ基、アルキニルオキシ基、シクロアルケニルオキシ基、又は保護されていてもよいヒドロキシル基を表し、これらのアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基、複素環基、アルケニル基、アルキニル基、シクロアルケニル基、アルコキシカルボニル基、シクロアルキルオキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、アラルキルオキシカルボニル基、アルケニルオキシカルボニル基、アルキニルオキシカルボニル基、シクロアルケニルオキシカルボニル基、カルボキサミド基、ホスホノ基、ホスフィノイル基、ホスホリル基、スルホニル基、スルホ基、アルキルオキシ基、シクロアルキルオキシ基、アリールオキシ基、アラルキルオキシ基、アルケニルオキシ基、アルキニルオキシ基、シクロアルケニルオキシ基は置換基を有していてもよい。
また、RP1とRP2が一緒になって、二価のアルキレン基、二価のシクロアルキレン基、二価のアリーレン基、又は二価のアラルキレン基を表し、これらの二価のアルキレン基、二価のシクロアルキレン基、二価のアリーレン基、又は二価のアラルキレン基は置換基を有していてもよく、当該二価の基の中の少なくとも1つの炭素原子が、酸素原子、硫黄原子、又はN−R(式中、Rは、前記したRP1と同じ基、又はアミノ基の保護基を表す。)で置換されていてもよい。
は、結合手、酸素原子、N−R(式中、Rは、前記したRP1と同じ基、又はアミノ基の保護基を表す。)、又は−O−C(RT1)(RT2)−(式中、RT1及びRT2はそれぞれ同一であっても異なっていてもよく、前記したRP1と同じ基を表す。)を表す。)
で表されるカルボニル基を有する化合物である、前記[1]〜[10]のいずれかに記載の方法。
[12]前記一般式(Z)におけるRP1、RP2、RT1、RT2、及びRが、それぞれ独立して、水素原子、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいシクロアルキル基、置換基を有していてもよいアリール基、置換基を有していてもよいアラルキル基、置換基を有していてもよい複素環基、置換基を有していてもよいアルケニル基、置換基を有していてもよいアルキニル基、若しくは置換基を有していてもよいシクロアルケニル基を表すか、又はRP1とRP2が一緒になって、置換基を有していてもよい二価のアルキレン基、置換基を有していてもよい二価のシクロアルキレン基、置換基を有していてもよい二価のアリーレン基、若しくは置換基を有していてもよい二価のアラルキレン基を表す基である、前記[11]に記載の方法。
[13]原料化合物が、下記一般式(26)、
Figure 0005847838
(式中、Rは、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基、複素環基、アルケニル基、アルキニル基、シクロアルケニル基、オキシカルボニル基、カルボキサミド基、ホスホノ基、ホスホリル基、スルホニル基、又はスルホ基を表し、これらのアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基、複素環基、アルケニル基、アルキニル基、シクロアルケニル基、オキシカルボニル基、カルボキサミド基、ホスホノ基、ホスホリル基、スルホニル基、又はスルホ基は置換基を有していてもよい。)
で表される1級アルコール類であり、製造されるカルボニル基を有する化合物が、下記一般式(27)、
Figure 0005847838
で表されるアルデヒド類である、前記[1]〜[12]のいずれかに記載の方法。
[14]原料化合物が、下記一般式(28)、
Figure 0005847838
(式中、RA1、及びRA2はそれぞれ同一であっても異なっていてもよく、一般式(26)におけるRと同じ基、又はアルキルオキシ基、シクロアルキルオキシ基、アリールオキシ基、アラルキルオキシ基、アルケニルオキシ基、アルキニルオキシ基、シクロアルケニルオキシ基、保護されていてもよいヒドロキシル基を表し、これらのアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基、複素環基、アルケニル基、アルキニル基、シクロアルケニル基、アルコキシカルボニル基、シクロアルキルオキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、アラルキルオキシカルボニル基、アルケニルオキシカルボニル基、アルキニルオキシカルボニル基、シクロアルケニルオキシカルボニル基、カルボキサミド基、ホスホノ基、ホスフィノイル基、ホスホリル基、スルホニル基、スルホ基、アルキルオキシ基、シクロアルキルオキシ基、アリールオキシ基、アラルキルオキシ基、アルケニルオキシ基、アルキニルオキシ基、シクロアルケニルオキシ基は置換基を有していてもよい。さらに、RA1とRA2が互いに結合し、環を形成していてもよい。)
で表される2級アルコール類であり、製造されるカルボニル基を有する化合物が、下記一般式(29)、
Figure 0005847838
(式中、RA1及びRA2は、前記と同じものを表す。)
で表されるケトン類である、前記[1]〜[12]のいずれかに記載の方法。
[15]原料化合物が、下記一般式(30)、
Figure 0005847838
(式中、RC1は、一般式(26)における説明で述べたRと同じ基を表す。)
で表されるアルコール類、及び下記一般式(31)、
Figure 0005847838
(式中、RC2、RC3、及びRC4は、同一であっても異なっていてもよく、一般式(26)における説明で述べたRと同じ基を表す。さらに、RC2とRC3及び/又はRC4が互いに結合し、環を形成していてもよい。)
で表されるアルコール類であり、製造されるカルボニル基を有する化合物が、下記一般式(32)、
Figure 0005847838
(式中、RC1、RC2、RC3、及びRC4は前記と同じ基を表す。)
で表されるエステル類である、前記[1]〜[12]のいずれかに記載の方法。
[16]原料化合物が、下記一般式(33)、
Figure 0005847838
(式中、RK1は水素原子、及び一般式(28)おける説明で述べたRA1とRA2と同じ基を表す。)
で表されるアルデヒド類、及び下記一般式(34)、
Figure 0005847838
(式中、RK2、RK3、及びRK4は、同一であっても異なっていてもよく、一般式(26)における説明で述べたRと同じ基を表す。さらに、RK2とRK3及び/又はRK4が互いに結合し、環を形成していてもよい。)
で表されるアルコール類であり、製造されるカルボニル基を有する化合物が、下記一般式(35)、
Figure 0005847838
(式中、RK1、RK2、RK3、及びRK4は、前記と同じ基を表す。)
で表されるエステル類である、前記[1]〜[12]のいずれかに記載の方法。
[17]原料化合物が、下記一般式(36)、
Figure 0005847838
(式中、QE1及びQE2は同一であっても異なっていてもよく、結合手、二価のアルキレン基、二価のシクロアルキレン基、二価のアリーレン基、又は二価のアラルキレン基を表し、これらの二価のアルキレン基、二価のシクロアルキレン基、二価のアリーレン基、又は二価のアラルキレン基は置換基を有していてもよい。Xは結合手(ただし、QE1E2が同時に結合手となることはない。)、酸素原子、硫黄原子、又はN−R(Rは一般式(33)における説明で述べたRK1と同じ基、又は例えば先に挙げた参考文献1(Protective Groups in Organic Synthesis Second Edition, JOHN WILEY&SONS, INC.1991)にアミノの保護基として記載される保護基を表す。)
で表されるジオール類であり、製造されるカルボニル基を有する化合物が、下記一般式(37)、
Figure 0005847838
(式中、QE1、QE2、及びXは前記と同じ基を表す。)
で表されるラクトン類である、前記[1]〜[12]のいずれかに記載の方法。
[18]原料化合物が、下記一般式(38)、
Figure 0005847838
(式中、RG1は、一般式(26)における説明で述べたRと同じ基を表す。)
で表されるアルコール類、及び下記一般式(39)、
Figure 0005847838
(式中、RH1及びRH2は同一であっても異なっていてもよく、一般式(36)におけるN−Rの説明で述べたRと同じ基を表す。さらに、RH1とRH2が互いに結合し、環を形成していてもよい。)
で表されるアミン類であり、製造されるカルボニル基を有する化合物が、下記一般式(40)、
Figure 0005847838
(式中、RG1、RH1、及びRH2は前記と同じ基を表す。)
で表されるアミド類である、前記[1]〜[12]のいずれかに記載の方法。
[19]原料化合物が、下記一般式(41)、
Figure 0005847838
(式中、RJ1は一般式(33)おける説明で述べたRK1と同じ基を表す。)
で表されるアルデヒド類、及び下記一般式(42)、
Figure 0005847838
(式中、RJ2、RJ3、は同一であっても異なっていてもよく、一般式(36)におけるN−Rの説明で述べたRと同じ基を表す。さらに、RJ2とRJ3が互いに結合し、環を形成していてもよい。)
で表されるアミン類であり、製造されるカルボニル基を有する化合物が、下記一般式(43)、
Figure 0005847838
(式中、RJ1、RJ2、及びRJ3は前記と同じ基を表す。)
で表されるアミド類である、前記[1]〜[12]のいずれかに記載の方法。
[20]原料化合物が、下記一般式(44)、
Figure 0005847838
(式中、QJ1及びQJ2は同一であっても異なっていてもよく、一般式(36)の説明で述べたQE1及びQE2と同じ基を表し、Xは一般式(36)の説明で述べたXと同じ基を表す。(ただし、QJ1J2が同時に結合手となることはない。))
で表されるアミノアルコール類であり、製造されるカルボニル基を有する化合物が、下記一般式(45)、
Figure 0005847838
(式中、QJ1、QJ2、X、及びRJ1は前記と同じ基を表す。)
で表されるラクタム類である、前記[1]〜[12]のいずれかに記載の方法。
[21]前記[1]〜[8]のいずれかに記載のルテニウムカルボニル錯体を含有してなる脱水素酸化触媒。
本発明に用いられるルテニウムカルボニル錯体は、3座アミノジホスフィン配位子と前駆体となるルテニウムカルボニル錯体から容易に製造することができ、また、3座アミノジホスフィン配位子は脱離基を有するビスアルキルアミンとホスフィン化合物とを塩基存在下反応させることで容易に製造することができる。さらに、前駆体となるルテニウムカルボニル錯体も容易に入手可能な無機ルテニウム化合物より簡便に製造することができる。このように、本発明のルテニウムカルボニル錯体は製造方法が容易であるだけでなく、安定性が高く取り扱いも容易であり、工業的な使用に適したものである。
本発明に用いられるルテニウムカルボニル錯体は、比較的温和な反応条件下でも脱水素酸化触媒としての触媒活性が高い。また、本錯体を用いた脱水素酸化反応は必要に応じて水素受容体存在下でも非存在下でも行うことができる。また、必要に応じて塩基を添加することでより効率的に脱水素酸化反応を行うことができる。
本発明のルテニウムカルボニル錯体は、分子内又は分子間における脱水素酸化反応における優れた触媒活性を有し、アルデヒド類やケトン類だけでなく、エステル類、アミド類、ラクトン類、ラクタム類などを安価に効率よく製造することができる。
まず、本発明の下記一般式(21)、
RuXY(CO)(L) (21)
(一般式(1)中、X及びYは同一であっても異なっていてもよくアニオン性配位子を表
し、Lは下記一般式(22)、
Figure 0005847838
で表される3座アミノジホスフィン配位子を表す。)
で表されるルテニウムカルボニル錯体について説明する。
本発明に用いられる3座アミノジホスフィン配位子について説明する。一般式(21)におけるLで表される3座アミノジホスフィン配位子としては、2つのホスフィノ基と−NH−基を有するものが挙げられる。具体的な3座アミノジホスフィン配位子としては前記した一般式(22)で表されるものが挙げられる。
一般式(22)におけるR、R、R、及びRについて説明する。
アルキル基としては、炭素数1〜50、好ましくは炭素数1〜20、より好ましくは炭素数1〜10の直鎖又は分岐のアルキル基が挙げられ、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基、n−オクチル基等が挙げられる。
シクロアルキル基としては、炭素数3〜30、好ましくは炭素数3〜20、より好ましくは炭素数3〜10の単環式、多環式又は縮合環式のシクロアルキル基が挙げられ、例えば、シクロプロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等が挙げられる。
アリール基としては、炭素数6〜36、好ましくは炭素数6〜18、より好ましくは炭素数6〜14の単環式、多環式又は縮合環式のアリール基が挙げられ、具体的には、例えば、フェニル基、ナフチル基、アントリル基、フェナントリル基、ビフェニル基等が挙げられる。
アラルキル基としては、前記したアルキル基の少なくとも1個の水素原子が前記したアリール基で置換された基が挙げられ、例えば炭素数7〜15のアラルキル基が好ましく、具体的にはベンジル基、1−フェニルエチル基、2−フェニルエチル基、1−フェニルプロピル基、3−ナフチルプロピル基等が挙げられる。
アルキルオキシ基としては、炭素数1〜20、好ましくは炭素数1〜15、より好ましくは炭素数1〜10の直鎖若しくは分岐状のアルキル基からなるアルキルオキシ基が挙げられ、例えば、メトキシ基、エトキシ基、n−プロポキシ基、イソプロポキシ基、n−ブトキシ基、イソブトキシ基、s−ブトキシ基、tert−ブトキシ基、n−ペンチルオキシ基等が挙げられる。
シクロアルキルオキシ基としては、炭素数3〜20、好ましくは炭素数3〜15、より好ましくは炭素数3〜10の単環式、多環式又は縮合環式のシクロアルキル基からなるシクロアルキルオキシ基が挙げられ、例えば、シクロプロピルオキシ基、シクロペンチルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基等が挙げられる。
アリールオキシ基としては、炭素数6〜36、好ましくは炭素数6〜18、より好ましくは炭素数6〜14の単環式、多環式又は縮合環式のアリール基からなるアリールオキシ基が挙げられ、具体的には、例えば、フェノキシ基、トリロキシ基、キシリロキシ基、ナフトキシ基等が挙げられる。
アラルキルオキシ基としては前記アルキルオキシ基のアルキル基又はシクロアルキル基の少なくとも1個の水素原子が前記アリール基で置換された基が挙げられ、例えば炭素数7〜15のアラルキルオキシ基が好ましく、具体的にはベンジルオキシ基、1−フェニルエトキシ基、2−フェニルエトキシ基、1−フェニルプロポキシ基、2−フェニルプロポキシ基、3−フェニルプロポキシ基、4−フェニルブトキシ基、1−ナフチルメトキシ基、2−ナフチルメトキシ基等が挙げられる。
また、複素環基としては、脂肪族複素環基及び芳香族複素環基が挙げられる。脂肪族複素環基としては、例えば、炭素数2〜14で、異種原子として少なくとも1個、好ましくは1〜3個の例えば窒素原子、酸素原子及び/又は硫黄原子等のヘテロ原子を含んでいる、3〜8員、好ましくは4〜6員の単環の脂肪族複素環基、多環又は縮合環の脂肪族複素環基が挙げられる。脂肪族複素環基の具体例としては、例えば、アゼチジル基、アゼチジノ基、ピロリジル基、ピロリジノ基、ピペリジニル基、ピペリジノ基、ピペラジニル基、ピペラジノ基、モルホリニル基、モルホリノ基、テトラヒドロフリル基、テトラヒドロピラニル基、テトラヒドロチオフェニル基等が挙げられる。芳香族複素環基としては、例えば、炭素数2〜15で、異種原子として少なくとも1個、好ましくは1〜3個の窒素原子、酸素原子及び/又は硫黄原子等の異種原子を含んでいる、5又は6員の単環式ヘテロアリール基、多環式又は縮合環式のヘテロアリール基が挙げられる。その具体例としては、例えば、フリル基、チエニル基、ピリジル基、ピリミジル基、ピラジル基、ピリダジル基、ピラゾリル基、イミダゾリル基、オキサゾリル基、チアゾリル基、ベンゾフリル基、ベンゾチエニル基、キノリル基、イソキノリル基、キノキサリル基、フタラジル基、キナゾリル基、ナフチリジル基、シンノリル基、ベンゾイミダゾリル基、ベンゾオキサゾリル基、ベンゾチアゾリル基、アクリジル基、アクリジニル基等が挙げられる。
置換アミノ基としては、アミノ基の2つの水素原子が、同一又は異なる前記したアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基、及び/又は複素環基で置換されたアミノ基が挙げられ、具体的には、N,N−ジエチルアミノ基、N,N−ジイソプロピルアミノ基等のジアルキルアミノ基;N,N−ジシクロヘキシルアミノ基等のジシクロアルキルアミノ基;N,N−ジフェニルアミノ基、N−ナフチル−N−フェニルアミノ基等のジアリールアミノ基;N,N−ジベンジルアミノ基等のジアラルキルアミノ基などが挙げられる。また、置換アミノ基のアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基、及び複素環基はさらに置換基を有していてもよい。
これらのアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基、アルキルオキシ基、シクロアルキルオキシ基、アリールオキシ基、アラルキルオキシ基、複素環基、並びに、置換アミノ基上のアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基、及び複素環基が有していてもよい置換基としては、前記したアルキル基、前記したシクロアルキル基、前記したアリール基、前記したアラルキル基、前記したアルキルオキシ基、前記したシクロアルキルオキシ基、前記したアリールオキシ基、前記したアラルキルオキシ基、前記した複素環基、前記した置換アミノ基、ハロゲン原子、シリル基、及び保護されていてもよい水酸基等が挙げられる。
、R、R、及びRの置換基としてのハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子及びヨウ素原子が挙げられる
、R、R、及びRの置換基としてのシリル基としては、シリル基の水素原子の3個が前記したアルキル基、前記したシクロアルキル基、前記したアリール基、前記したアラルキル基等に置き換ったものが挙げられる。具体的にはトリメチルシリル基、トリエチルシリル基、t−ブチルジメチルシリル基、t−ブチルジフェニルシリル基、トリフェニルシリル基等が挙げられる。
、R、R、及びRの置換基としての保護されていてもよい水酸基としては、無保護の水酸基、又は例えばトリメチルシリル基、tert−ブチルジメチルシリル基、tert−ブチルジフェニルシリル基などのシリル基、ベンジル基やメトキシメチル基など例えば参考文献1(Protective Groups in Organic Synthesis Second Edition, JOHN WILEY&SONS, INC.1991)に記載されているペプチド合成等で用いられている一般的な水酸基の保護基で保護されていてもよい水酸基などが挙げられる。
一般式(22)におけるQ、及びQについて説明する。
二価のアルキレン基としては、炭素数1〜20、好ましくは炭素数1〜10、より好ましくは炭素数1〜6の直鎖状又は分岐状の二価のアルキル鎖が挙げられ、具体的には例えば、メチレン基、エチレン基、トリメチレン基、テトラメチレン基、ペンタメチレン基等が挙げられる。
二価のシクロアルキレン基としては、炭素数3〜15、好ましくは炭素数3〜10、より好ましくは3〜6の単環式、多環式又は縮合環式のシクロアルキル基からなる二価の基が挙げられ、例えば、シクロプロピレン基、シクロブチレン基、シクロペンチレン基、シクロヘキシレン基等が挙げられる。
二価のアラルキレン基としてはベンジル基、フェネチル基等などのアラルキル基のアリール基から水素を一個除いた炭素数7〜11の二価の基を挙げることができる。ベンジレン基(−Ph−CH−)、2−フェニルエチレン基(−Ph−CHCH−)、1−ナフチルメチレン基(−Np−CH−)、2−ナフチルメチレン基(−Np−CH−)等(式中、−Ph−はフェニレン基を示し、−Np−はナフチレン基を示す。)が挙げられる。
これらの二価のアルキレン基、二価のシクロアルキレン基、又は二価のアラルキレン基が有していてもよい置換基としては、前記した一般式(22)におけるR、R、R、及びRについての説明で述べたようなアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基、アルキルオキシ基、シクロアルキルオキシ基、アリールオキシ基、アラルキルオキシ基、及び複素環基、並びにハロゲン原子、シリル基、置換アミノ基、及び保護されていてもよい水酸基等が挙げられる。
次に、一般式(21)におけるX又はYで表される1価のアニオン性配位子について説明する。
1価のアニオン性配位子としては、例えば、ヒドリド、アルキルオキシ基、シクロアルキルオキシ基、アリールオキシ基、アラルキルオキシ基、ヒドロキシ基、アシルオキシ基、スルホニルオキシ基、ハロゲンイオン、AlH 、AlH(OCHCHOCH 、BH 、BHCN、BH(Et) 及びBH(sec−Bu) 等が挙げられる。好ましいものとしてはBH 、ヒドリド、又は塩素イオンが挙げられる。なお、本明細書中では、ヒドリドを単に水素、ハロゲンイオンを単にハロゲンということもある。
アシルオキシ基としては、下記一般式(46)、
Figure 0005847838
で表されるものが挙げられる。一般式(46)中、Rは、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基を表す。アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基、としては、例えば前記した一般式(22)におけるR、R、R、及びRについての説明で述べたようなアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基が挙げられ、これらのアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基は、さらに前記した一般式(22)におけるR、R、R、及びRについての説明で述べたようなアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基、アルキルオキシ基、シクロアルキルオキシ基、アラルキルオキシ基、アリールオキシ基、及び複素環基、並びにハロゲン原子、シリル基、保護されていてもよい水酸基、及び保護されていてもよいアミノ基等で置換されていてもよい。Rの置換基としての保護されていてもよいアミノ基としては、無保護のアミノ基;N−メチルアミノ基、N,N−ジメチルアミノ基、N,N−ジエチルアミノ基、N,N−ジイソプロピルアミノ基、N−シクロヘキシルアミノ基等のモノ又はジアルキルアミノ基;N−フェニルアミノ基、N,N−ジフェニルアミノ基、N−ナフチルアミノ基、N−ナフチル−N−フェニルアミノ基等のモノ又はジアリールアミノ基;N−ベンジルアミノ基、N,N−ジベンジルアミノ基等のモノ又はジアラルキルアミノ基;ホルミルアミノ基、アセチルアミノ基、プロピオニルアミノ基、ピバロイルアミノ基、ペンタノイルアミノ基、ヘキサノイルアミノ基、ベンゾイルアミノ基等のアシルアミノ基;メトキシカルボニルアミノ基、エトキシカルボニルアミノ基、n−プロポキシカルボニルアミノ基、n−ブトキシカルボニルアミノ基、tert−ブトキシカルボニルアミノ基、ペンチルオキシカルボニルアミノ基、ヘキシルオキシカルボニルアミノ基等のアルコキシカルボニルアミノ基;フェニルオキシカルボニルアミノ基等のアリールオキシカルボニルアミノ基;ベンジルオキシカルボニルアミノ基等のアラルキルオキシカルボニルアミノ基等が挙げられる。さらに保護されていてもよいアミノ基としては、例えば前記の参考文献1に記載されているペプチド合成等で用いられる一般的なアミノ基の保護基で保護されたアミノ基が挙げられる。Rとしては、例えばメチル基、エチル基、プロピル基、tert−ブチル基、トリフルオロメチル基、フェニル基、ペンタフルオロフェニル基等が挙げられる。
スルホニルオキシ基としては、下記一般式(47)、
Figure 0005847838
で表されるものが挙げられる。一般式(47)中、Rはアシルオキシ基におけるRと同じ基を表す。
ハロゲンイオンとしては、フッ素イオン、塩素イオン、臭素イオン、ヨウ素イオンが挙げられる。好ましくは塩素イオン、臭素イオン、さらに好ましくは塩素イオンが挙げられる。
好ましい3座アミノホスフィン配位子としては下記一般式(23)で表されるものが挙げられる。
Figure 0005847838
(式中、R、R、R、及びRは前記と同じ基を表す。R、R、R及びRは同一であっても異なっていてもよく、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、又はアラルキル基を表す。nは0から3の整数を表す。また、これらのアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、及びアラルキル基は、置換基を有していてもよい。)
一般式(23)において、R、R、R及びRで表されるアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、及びアラルキル基としては、前記した一般式(22)におけるR、R、R、及びRについての説明で述べたようなアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、及びアラルキル基が挙げられる。また、これらのアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、及びアラルキル基が有していてもよい置換基としては、前記した一般式(22)におけるR、R、R、及びRについての説明で述べたようなアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基、アルキルオキシ基、シクロアルキルオキシ基、アリールオキシ基、アラルキルオキシ基、及び複素環基、並びにハロゲン原子、シリル基、置換アミノ基、及び保護されていてもよい水酸基等が挙げられる。
より好ましい3座アミノジホスフィン配位子としては、下記一般式(24)で表されるものが挙げられる。
Figure 0005847838
(式中、Ar、Ar、Ar及びArは同一であっても異なっていてもよく、アリール基、芳香族複素環基を表す。また、これらのアリール基、芳香族複素環基は置換基を有していてもよい。)
一般式(24)におけるアリール基、芳香族複素環基としては、例えば前記した一般式(22)におけるR、R、R、及びRについての説明で述べたようなアリール基や複素環の中で述べた芳香族複素環等が挙げられる。また、これらのアリール基や芳香族複素環基が有していてもよい置換基としては、前記した一般式(22)におけるR、R、R、及びRについての説明で述べたようなアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基、アルキルオキシ基、シクロアルキルオキシ基、アリールオキシ基、及びアラルキルオキシ基、並びにハロゲン原子、シリル基、複素環基、置換アミノ基、及び保護されていてもよい水酸基等が挙げられる。
また、さらに好ましい3座アミノジホスフィン配位子としては、下記一般式(25)で表されるものが挙げられる。
Figure 0005847838
(式中、Phはフェニル基を表す。)
また、一般式(22)や(23)で表される3座アミノジホスフィン配位子は、Q、Q上の置換基によって、またR〜Rによっては光学活性体として一般式(21)で表されるルテニウムカルボニル錯体の配位子として用いることができる。
本発明におけるルテニウムカルボニル錯体を製造するための出発原料であるルテニウム化合物としては、特に制限はないが、例えば、RuCl水和物、RuBr水和物、RuI水和物等の無機ルテニウム化合物、RuCl(DMSO)、[Ru(cod)Cl]n、[Ru(nbd)Cl]n、(cod)Ru(2−methallyl)、[Ru(benzene)Cl、[Ru(benzene)Br、[Ru(benzene)I、[Ru(p−cymene)Cl、[Ru(p−cymene)Br、[Ru(p−cymene)I、[Ru(mesitylene)Cl、[Ru(mesitylene)Br、[Ru(mesitylene)I、[Ru(hexamethylbenzene)Cl、[Ru(hexamethylbenzene)Br、[Ru(hexamethylbenzene)I、RuCl(PPh、RuBr(PPh、RuI(PPh、RuH(PPh、RuClH(PPh、RuH(OAc)(PPh、RuH(PPh等が挙げられる。例示中、DMSOはジメチルスルホキシド、codは1,5−シクロオクタジエン、nbdはノルボルナジエン、Phはフェニル基をそれぞれ表す。
一般式(21)で表されるルテニウムカルボニル錯体は、前駆体となるルテニウムカルボニル錯体と3座アミノジホスフィン配位子から容易に製造することができる。
一般式(21)で表されるルテニウムカルボニル錯体の前駆体となるルテニウムカルボニル錯体としては例えば、
RuXY(CO)(P(Ar
(式中、Arは、それぞれ同一であっても異なっていてもよく、置換基を有していてもよいアリール基を表す。)
Arにおける、アリール基としては、R、R、R、及びRの説明で述べたのと同じアリール基が挙げられ、その置換基としてはR、R、R、及びRが有していてもよいとして説明した前記置換基が挙げられる。好ましいArとしては、置換基を有してもよいフェニル基、特にフェニル基が挙げられる。これらのルテニウムカルボニル錯体の前駆体となるルテニウムカルボニル錯体は、例えば、Inorg.Synth,1974,15,45.に記載の方法などにより容易に製造することができる。
また、一般式(21)で表されるルテニウムカルボニル錯体の3座アミノジホスフィン配位子は、例えば、脱離基を有するビス(置換アルキル)アミンとリチウム、ナトリウム、カリウムなどのアルカリ金属フォスフィド化合物を反応させることで容易に製造することができる。
また、一般式(21)で表されるルテニウムカルボニル錯体におけるXのアニオン性配位子がヒドリドであり、Yのアニオン性配位子がClであるルテニウムカルボニル錯体は、例えば、RuHCl(CO)(P(Arと3座アミノジホスフィン配位子を反応させて製造することができる。
また、一般式(21)で表されるルテニウムカルボニル錯体におけるXのアニオン性配位子がヒドリドであり、Yのアニオン性配位子がBH であるルテニウムカルボニル錯体は、例えば、J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 516.に記載の方法などに準じて、X及びYが同一又は異なってヒドリド、アルキルオキシ基、シクロアルキルオキシ基、アリールオキシ基、アラルキルオキシ基、ヒドロキシ基、アシルオキシ基、スルホニルオキシ基、ハロゲンイオンである一般式(21)で表されるルテニウムカルボニル錯体と水素化ホウ素化合物、例えばNaBHを反応させることにより製造することができる。
本発明の好ましいルテニウムカルボニル錯体としては、例えば、下記一般式(48)
RuHCl(CO)(L) (48)
(式中、(L)は、前記した一般式(25)で表される3座アミノジホスフィンを表す。)
で表される錯体が挙げられ、この錯体は一般式(25)で表される3座アミノジホスフィン配位子LとRuClH(CO)(PPhを適宜溶媒中で攪拌することで容易に製造することができる。
また、他の好ましいルテニウムカルボニル錯体としては、例えば、下記一般式(49)
RuH(BH)(CO)(L) (49)
(式中、(L)は、前記した一般式(25)で表される3座アミノジホスフィンを表す。)
で表される錯体が挙げられ、この錯体は一般式(46)で表されるルテニウムカルボニル錯体と水素化ホウ素化合物、例えば、NaBHを適宜溶媒中で攪拌することで容易に製造することができる。
このようにして製造される錯体は、配位子の配位様式やコンホメーションによって立体異性体を生じることがあるが、本発明の方法における反応に用いる錯体はこれら立体異性体の混合物であっても純粋なひとつの異性体であっても構わない。
このようなルテニウムカルボニル錯体は工業的に有利で穏和な反応条件、例えば比較的低い反応温度で、脱水素酸化触媒として高効率的に機能することができる。
本発明の方法における脱水素酸化反応(単に、脱水素反応ともいう。)は、一分子による分子内反応であってもよく、1種類の分子が複数関与する分子間反応であってもよく、また2種類以上の異なる分子が関与する分子間反応であってもよい。したがって、本発明の脱水素酸化反応における原料化合物としては、1種類の分子であってもよいが、2種類以上の分子の混合物であってもよい。
本発明の脱水素酸化反応は、水酸基(OH)が炭素原子と結合し、その炭素上に水素原子を有する化合物から水素(水素原子2つ)を脱離させて、アルデヒド基やケト基などのカルボニル基(C=O)を生成させる。こうした脱水素により生じたカルボニル基やあらかじめ基質が有するカルボニル基が分子内の、又は他の分子が有する水酸基(OH)やアミノ基(NH)と結合を形成して生じた化合物が、炭素原子と結合しその炭素上に水素原子を有する水酸基(OH)を持つ場合には、更なる脱水素反応が進行する。このような反応が分子間で起こった場合にはエステル基やアミド基を有するカルボニル化合物が生成し、分子内で起こった場合にはラクトン又はラクタムが生成する。
したがって、本発明の脱水素酸化反応は、分子内反応だけでなく、分子間反応にも応用可能であり、カルボニル基(C=O)を有する化合物として、アルデヒド、ケトンだけでなく、エステル、アミド、ラクトン、ラクタムなどの多様な化合物の製造に適用することができる。
次に、本発明の脱水素酸化反応をより詳細に説明する。
本発明における一般式(21)で表されるルテニウムカルボニル錯体を脱水素酸化触媒として使用して1級アルコール類からアルデヒド類を製造する方法は、下記反応式(A)、
Figure 0005847838
(式中、Rは、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基、複素環基、アルケニル基、アルキニル基、シクロアルケニル基、オキシカルボニル基、カルボキサミド基、ホスホノ基、ホスホリル基、スルホニル基、又はスルホ基を表し、これらのアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基、複素環基、アルケニル基、アルキニル基、シクロアルケニル基、オキシカルボニル基、カルボキサミド基、ホスホノ基、ホスホリル基、スルホニル基、又はスルホ基は置換基を有していてもよい。)
で表される方法である。本発明のこの方法は、一般式(26)で表される第1級アルコール類を、脱水素酸化反応により、対応する一般式(27)で表されるアルデヒド類を製造する方法である。
化学反応式(A)におけるRについて説明する。
化学反応式(A)のRにおけるアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基、複素環基としては、前記した一般式(22)におけるR、R、R、及びRについての説明で述べたようなアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基、及び複素環基が挙げられる。
アルケニル基としては、直鎖状でも分岐状でもよく、例えば炭素数2〜20、好ましくは炭素数2〜15、より好ましくは炭素数2〜10のアルケニル基が挙げられ、その具体例としては、例えば、エテニル基、プロペニル基、1−ブテニル基、ペンテニル基、ヘキセニル基、ヘプテニル基、オクテニル基、ノネニル基、デセニル基等が挙げられる。
アルキニル基としては、直鎖状でも分岐状でもよい、例えば炭素数2〜20、好ましくは炭素数2〜15、より好ましくは炭素数2〜10のアルキニル基が挙げられ、その具体例としては、例えば、エチニル基、1−プロピニル基、2−プロピニル基、1−ブチニル基、3−ブチニル基、ペンチニル基、ヘキシニル基等が挙げられる。
シクロアルケニル基としては、環内に1又は2個の二重結合を含む4〜10員の単環式〜三環式の脂肪族炭化水素基が挙げられ、具体的には、シクロブテニル基、シクロペンテニル基、シクロヘキセニル基、シクロへプテニル基、又はシクロオクテニル基が挙げられる。
これらのアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基、複素環基が有していてもよい置換基としては、前記した R、R、R、及びRが有していてもよい置換基と同様の基が挙げられる。
化学反応式(A)のRにおけるオキシカルボニル基としては、下記化学式(50)、
Figure 0005847838
(式中、Rは、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基、複素環基、アルケニル基、アルキニル基、シクロアルケニル基、及びカルボキシル基の保護基を表す。)
アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基、複素環基としては、前記した一般式(22)の説明で述べたR、R、R、及びRとしてのアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基、複素環基と同様の基が挙げられ、アルケニル基、アルキニル基、及びシクロアルケニル基としては、前記した反応式(A)の説明で述べたRとしてのアルケニル基、アルキニル基、及びシクロアルケニル基と同様の基が挙げられる。また、カルボキシル基の保護基としては、例えば先に挙げた参考文献1(Protective Groups in Organic Synthesis Second Edition, JOHN WILEY&SONS, INC.1991)で表される基が挙げられる。
化学反応式(A)のRにおけるオキシカルボニル基としては、例えばメトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、2−プロポキシカルボニル基、シクロペンチルオキシカルボニル基、シクロへキシルオキシカルボニル基、フェノキシカルボニル基、ベンジルオキシカルボニル基、4−ピリジルオキシカルボニル基、3−ピロリジルオキシカルボニル基、3−ピロリジルオキシカルボニル基等が挙げられる。
化学反応式(A)のRにおけるカルボキサミド基としては、下記化学式(51)、
Figure 0005847838
(式中、R、R、は同一であっても異なっていてもよく、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基、複素環基、アルケニル基、アルキニル基、シクロアルケニル基、オキシ基、保護されていてもよい水酸基、又はアミノ基の保護基を表す。)
で表される基が挙げられる。
化学式(51)のR、及びRにおけるアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基、複素環基としては、前記した一般式(22)の説明で述べたR、R、R、及びRとしてのアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基、複素環基と同様の基が挙げられ、アルケニル基、アルキニル基、及びシクロアルケニル基としては、前記した反応式(A)の説明で述べたRとしてのアルケニル基、アルキニル基、及びシクロアルケニル基と同様の基が挙げられる。
化学式(51)のR、及びRにおけるオキシ基としては、下記化学式(52)、
Figure 0005847838
(式中、Rは水素原子、及び前記した化学式(50)の説明で述べたRと同じ基を表す。)
で表される基が挙げられる。
化学式(51)のR、及びRにおける保護されていてもよい水酸基としては、例えば前記した参考文献1(Protective Groups in Organic Synthesis Second Edition, JOHN WILEY&SONS, INC.1991)に水酸基の保護基として記載される保護基で保護されていてもよい水酸基が挙げられる。
化学式(51)のR、及びRにおける保護されていてもよいアミノ基としては、例えば前記した参考文献1(Protective Groups in Organic Synthesis Second Edition, JOHN WILEY&SONS, INC.1991)にアミノの保護基として記載される保護基で保護されていてもよいアミノ基が挙げられる。
さらに、化学式(51)のRとRが互いに結合し、環を形成していてもよい。
化学反応式(A)のRにおけるカルボキサミド基としては、例えばカルボキサミド基、N−メチルカルボキサミド基、N,N−ジメチルカルボキサミド基、ピロリジルカルボキサミド基等が挙げられる。
化学反応式(A)のRにおけるホスホノ基としては、下記化学式(53)、
Figure 0005847838
(式中、R、R、は同一であっても異なっていてもよく、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基、複素環基、アルケニル基、アルキニル基、及びシクロアルケニル基を表す。)
化学式(53)におけるアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基、複素環基としては、前記した一般式(22)説明で述べたR、R、R、及びRとしてのアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基、複素環基、アルケニル基、アルキニル基、及びシクロアルケニル基を表す。アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基、複素環基と同様の基が挙げられ、アルケニル基、アルキニル基、及びシクロアルケニル基としては、前記した反応式(A)の説明で述べたRとしてのアルケニル基、アルキニル基、及びシクロアルケニル基と同様の基が挙げられる。
さらに、化学式(53)のRとRが互いに結合し、環を形成していてもよい。
化学反応式(A)のRにおけるホスホノ基としては、例えばジメチルホスホノ基、ジエチルホスホノ基、ジフェニルホスホノ基等が挙げられる。
化学反応式(A)のRにおけるホスホリル基としては、下記化学式(54)、
Figure 0005847838
(式中、R、R、は同一であっても異なっていてもよく、前記した一般式(53)の説明で述べたR、及びRと同じ基が挙げられる。)
で表される基が挙げられる。
さらに、化学式(54)のRとRが互いに結合し、環を形成していてもよい。
化学反応式(A)のRにおけるホスホリル基としては、例えばジメチルホスホリル基、ジエチルホスホリル基、ジフェニルホスホリル基等が挙げられる。
化学反応式(A)のRにおけるスルホニル基としては、下記化学式(55)、
Figure 0005847838
(式中、Rは前記した一般式(53)の説明で述べたR、及びRと同じ基が挙げられる。)
で表される基が挙げられる。
化学反応式(A)のRにおけるスルホニル基としては、例えばメタンスルホニル基、ベンゼンスルホニル基、p−トルエンスルホニル基等が挙げられる。
化学反応式(A)のRにおけるスルホ基としては、下記化学式(56)、
Figure 0005847838
(式中、Rは前記した一般式(53)の説明で述べたR、及びRと同じ基が挙げられる。)
で表される基が挙げられる。
化学反応式(A)のRにおけるスルホ基としては、例えばメチルスルホ基、エチルスルホニル基、フェニルスルホニル基等が挙げられる。
本発明における一般式(21)で表されるルテニウムカルボニル錯体を脱水素酸化触媒として使用して2級アルコール類からケトン類を製造する方法は、下記反応式(B)、
Figure 0005847838
(式中、RA1、及びRA2はそれぞれ同一であっても異なっていてもよく、
前記した一般式(26)の説明で述べたRと同じ基、オキシ基、又は保護されていてもよいヒドロキシ基を表す。さらに、RA1とRA2が互いに結合し、環を形成していてもよい。)
で表される方法である。本発明のこの方法は、一般式(28)で表される第2級アルコールを、脱水素酸化反応により、一般式(29)で表されるケトンを製造する方法である。
化学反応式(B)におけるRA1、及びRA2について説明する。
化学反応式(B)のRA1、及びRA2におけるオキシ基としては、前記した化学式(51)のR、及びRにおけるオキシ基の説明で述べた化学式(52)で表されるオキシ基と同様の基が挙げられる。
化学反応式(B)の保護されていてもよいヒドロキシ基としては、前記した化学式(51)のR、及びRにおける保護されていてもよい水酸基の説明で述べた保護されていてもよい水酸基が挙げられる。
本発明における一般式(21)で表されるルテニウムカルボニル錯体を脱水素酸化触媒として使用してアルコール類からエステル類を製造する方法は、下記反応式(C)、
Figure 0005847838
(式中、RC1、RC2、RC3、及びRC4はそれぞれ同一であっても異なっていてもよく、前記した一般式(26)の説明で述べたRと同じ基を表す。さらに、RC2とRC3及び/又はRC4が互いに結合し、環を形成していてもよい。)
で表される方法である。本発明のこの方法は、一般式(30)で表される第1級アルコール類と、一般式(31)で表される第3級アルコール類とを、脱水素酸化反応により、一般式(32)で表されるエステル類を製造する方法である。
本発明における一般式(21)で表されるルテニウムカルボニル錯体を脱水素酸化触媒として使用してアルデヒド類からエステル類を製造する方法は、下記反応式(D)、
Figure 0005847838
(式中、RK1、RK2、RK3、及びRK4は、それぞれ同一であっても異なっていてもよく、RK1は水素原子、又は前記した一般式(28)の説明で述べたRA1、及びRA2と同じ基を表し、RK2、RK3、及びRK4は前記した一般式(26)の説明で述べたRと同じ基を表す。さらに、RK2とRK3及び/又はRK4が互いに結合し、環を形成していてもよい。)
で表される方法である。本発明のこの方法は、一般式(33)で表されるアルデヒド類と、一般式(34)で表されるアルコール類とを、脱水素酸化反応により、エステル類を製造する方法である。
この方法においては、原料化合物として使用されるアルデヒド類は、対応する第1級アルコール類、例えば、一般式(26)で表されるアルコール類を用いて反応系内で生成させることもできる。したがって、この方法における原料化合物であるアルデヒド類に代えて、第1級アルコール類を用いて、反応系でアルデヒド類として反応させることもできる。
本発明における一般式(21)で表されるルテニウムカルボニル錯体を脱水素酸化触媒として使用してジオール類からラクトン類を製造する方法は、下記反応式(E)、
Figure 0005847838
(式中、QE1及びQE2は同一であっても異なっていてもよく、結合手、二価のアリーレン基、又は前記した一般式(22)説明で述べたQ及びQとしての二価のアルキレン基、二価のシクロアルキレン基、又は二価のアラルキレン基と同じ基を表し、ここで述べた二価のアリーレン基もまた、前記した一般式(22)の説明で述べた二価のアルキレン基、二価のシクロアルキレン基、又は二価のアラルキレン基が有していてもよいのと同じ置換基を有していてもよい。Xは結合手(ただし、QE1E2が同時に結合手となることはない。)、酸素原子、硫黄原子、−S(O)−,−S(O)−,又はN−R(Rは前記した一般式(33)における説明で述べたRK1と同じ基、又は例えば先に挙げた参考文献1(Protective Groups in Organic Synthesis Second Edition, JOHN WILEY&SONS, INC.1991)にアミノの保護基として記載される保護基を表す。)
で表される方法である。本発明のこの方法は、一般式(36)で表されるジオール類を、脱水素酸化反応により、分子内で環化した一般式(37)で表されるラクトン類を製造する方法である。
本発明における一般式(21)で表されるルテニウムカルボニル錯体を脱水素酸化触媒として使用してアルコール類とアミン類からアミド類を製造する方法は、下記反応式(F)、
Figure 0005847838
(式中、RG1、RH1及びRH2は同一であっても異なっていてもよく、RG1は、前記した一般式(26)における説明で述べたRと同じ基を表し、RH1及びRH2は、前記した反応式(E)におけるN−Rの説明で述べたRと同じ基を表す。さらに、RH1とRH2が互いに結合し、環を形成していてもよい。)
で表される方法である。本発明のこの方法は、一般式(38)で表される第1級アルコール類と、一般式(39)で表される第1級又は第2級アミン類とを、脱水素酸化反応により、一般式(40)で表されるアミド類を製造する方法である。
本発明における一般式(21)で表されるルテニウムカルボニル錯体を脱水素酸化触媒として使用してアルデヒド類とアミン類からアミド類を製造する方法は、下記反応式(G)、
Figure 0005847838
(式中、RJ1、RJ2、RJ3はそれぞれ同一であっても異なっていてもよく、RJ1は水素原子又は前記した一般式(28)の説明で述べたRA1、及びRA2と同じ基を表し、RJ2、及びRJ3は前記した反応式(E)におけるN−Rの説明で述べたRと同じ基を表す。さらに、RJ1とRJ2が互いに結合し、環を形成していてもよい。)
で表される方法である。本発明のこの方法は、一般式(41)で表されるアルデヒド類と、一般式(42)で表される第1級又は第2級アミン類とを、脱水素酸化反応により、一般式(43)で表されるアミド類を製造する方法である。
この方法においても、原料化合物として使用されるアルデヒド類は、対応する第1級アルコール類、例えば、一般式(26)で表されるアルコール類を用いて反応系内で生成させることもできる。したがって、この方法における原料化合物であるアルデヒド類に代えて、第1級アルコール類を用いて、反応系でアルデヒド類として反応させることもできる。
本発明における一般式(21)で表されるルテニウムカルボニル錯体を脱水素酸化触媒として使用してアミノアルコール類からラクタム類を製造する方法は、下記反応式(H)、
Figure 0005847838
(式中、QJ1及びQJ2は同一であっても異なっていてもよく、前記した反応式(E)の説明で述べたQE1及びQE2と同じ基を表し、Xは前記した反応式(E)の説明で述べたXと同じ基を表し(ただし、QJ1、QJ2、Xが同時に結合手となることはない。)、RJ1は前記した一般式(33)における説明で述べたRK1と同じ基、又は例えば先に挙げた参考文献1(Protective Groups in Organic Synthesis Second Edition, JOHN WILEY&SONS, INC.1991)にアミノの保護基として記載される保護基を表す。)
で表される方法である。本発明のこの方法は、一般式(44)で表されるアミノアルコール類を、脱水素酸化反応により、分子内で環化させて一般式(45)で表されるラクタム類を製造する方法である。
本発明は、前記してきたルテニウムカルボニル錯体を脱水素酸化触媒として使用して、アルデヒド、ケトン、エステル、ラクトン、アミド、及びラクタムなどのカルボニル化合物を製造する方法を提供するものである。したがって、本発明の方法における生成物であるカルボニル基を有する化合物を一般式で表せば、前記した一般式(Z)として表すことができる。一般式(Z)において、Yが結合手である場合には、生成物はアルデヒド類又はケトン類ということになり、Yが酸素原子の場合には、生成物はエステル類又はラクトン類ということになる。エステル類を製造する場合において、原料として使用するアルコール類がRP1−C(RT1)(RT2)−OHである場合には、Yは−O−C(RT1)(RT2)−となることがある。また、YがN−Rの場合には、生成物はアミド類又はラクタム類ということになる。一般式(Z)における好ましいRP1、RP2、RT1、RT2、及びRとしては、それぞれ独立して、水素原子、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいシクロアルキル基、置換基を有していてもよいアリール基、置換基を有していてもよいアラルキル基、置換基を有していてもよい複素環基、置換基を有していてもよいアルケニル基、置換基を有していてもよいアルキニル基、若しくは置換基を有していてもよいシクロアルケニル基を表すか、又はRP1とRP2が一緒になって、置換基を有していてもよい二価のアルキレン基、置換基を有していてもよい二価のシクロアルキレン基、置換基を有していてもよい二価のアリーレン基、若しくは置換基を有していてもよい二価のアラルキレン基を表す基などが挙げられる。置換基としては、前記で説明してきた置換基などが挙げられる。
本発明のルテニウムカルボニル錯体は、脱水素酸化反応により一般式(Z)で表されるカルボニル基を有する化合物、特にアルデヒド類、ケトン類、エステル類、ラクトン類、アミド類、及びラクタム類などのカルボニル基を有する化合物を製造するための有用な触媒であり、本発明は、前記してきたルテニウムカルボニル錯体からなる脱水素酸化触媒を提供するものでもある。
これらの製造の原料として使用されるアルコール類、アルデヒド類、アミン類、ジオール類、及びアミノアルコール類は、本発明の脱水素酸化方法において悪影響を及ぼさないいかなる置換基で置換されていてもよい。また、原料が反応に悪影響を及ぼす置換基を有する場合には、必要に応じて当該置換基を保護基で保護しておくことができる。
このように、本発明の方法は各種の態様をとることができるが、本発明の方法の基本的な態様はルテニウムカルボニル錯体を脱水素酸化触媒として用いてアルデヒド、ケトン、エステル、ラクトン、アミド、及びラクタムなどのカルボニル化合物を生成させる反応である。そして、分子内又は分子間でさらに反応し得る化合物が存在している場合には、このようにして生成したカルボニル化合物が、これらの化合物と分子内又は分子間でさらに反応しエステルやアミドなどを生成する態様となる。
本発明の脱水素酸化反応においては、水素受容体となる化合物を反応系に存在させておくこともできる。このような水素受容体化合物としては、アセトン、メチルイソブチルケトン(MIBK)、シクロヘキサノン、3−ペンタノン、レブリン酸エステルなどのケト基を有する化合物が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
本発明の脱水素酸化反応の方法は、無溶媒又は溶媒中で好適に実施することができるが、溶媒を使用することが好ましい。用いられる溶媒としては、基質及び触媒を溶解できるものが好ましく、単一溶媒あるいは混合溶媒が用いられる。具体的にはトルエン、キシレン等の芳香族炭化水素、アセトン、シクロヘキサノン、3−ペンタノンなどのケトン類、ヘキサン、ヘプタン等の脂肪族炭化水素、塩化メチレン、クロロベンゼン等のハロゲン化炭化水素、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、メチルtert−ブチルエーテル、シクロペンチルメチルエーテル等のエーテル類、tert−ブチルアルコール等のアルコール類が挙げられる。この中でも芳香族炭化水素類、ケトン類、エーテル類又はアルコール類が好ましく、特に好ましい溶媒としては、トルエン、アセトン、シクロヘキサノン、3−ペンタノン、tert−ブチルアルコールが挙げられる。溶媒の使用量は、反応条件等により適宜選択することができる。反応は必要に応じ撹拌下に行われる。
触媒の使用量は、基質であるアルコール類、反応条件や触媒の種類等によって異なるが、通常、基質であるアルコール類に対するルテニウム金属としてのモル比で0.0001モル%〜10モル%、好ましくは0.002モル%〜5モル%の範囲である。本発明の方法において、酸化(脱水素化)を行う際の反応温度は、0℃〜200℃、好ましくは30℃〜160℃である。反応温度が低すぎると未反応の原料が多く残存する場合があり、また高すぎると、原料、触媒等の分解が起こる場合があり、好ましくない。
本発明の方法において、脱水素酸化を行う際は、反応時問は30分〜72時間、好ましくは2時間から24時間で十分に高い原料転化率を得ることができる。
反応終了後は、抽出、濾過、結晶化、蒸留、各種クロマトグラフィー等、通常用いられる精製法を単独又は適宜組み合わせることにより目的のカルボニル化合物類を得ることができる。
本発明における反応には適宜添加剤を加えてもよい。
添加剤としては例えば塩基性化合物が挙げられる。塩基性化合物の具体例としては、例えば、トリエチルアミン、ジイソプロピルエチルアミン、N,N−ジメチルアニリン、ピペリジン、ピリジン、4−ジメチルアミノピリジン、1,5−ジアザビシクロ[4.3.0]ノナ−5−エン、1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデカ−7−エン、トリ−n−ブチルアミン及びN−メチルモルホリン等のアミン類、炭酸カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸リチウム、炭酸セシウム等のアルカリ金属炭酸塩、炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム等のアルカリ土類金属炭酸塩、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム等のアルカリ金属炭酸水素塩、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウム等のアルカリ金属水酸化物、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム等のアルカリ土類金属水酸化物、ナトリウムメトキシド、ナトリウムエトキシド、ナトリウムイソプロポキシド、ナトリウムtert−ブトキシド、カリウムメトキシド、カリウムエトキシド、カリウムイソプロポキシド、カリウムtert−ブトキシド、リチウムメトキシド、リチウムイソプロポキシド、リチウムtert−ブトキシド等のアルカリ金属アルコキシド、マグネシウムメトキシド、マグネシウムエトキシド等のアルカリ土類金属アルコキシド、水素化ナトリウム、水素化カルシウム、水素化ホウ素ナトリウムの金属水素化物が挙げられる。特に好ましい塩基としては、ナトリウムメトキシド又はカリウムtert−ブトキシド、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウム、水素化ホウ素ナトリウムが挙げられる。特に、触媒として前記一般式(21)におけるX又はYのアニオン性配位子が、ハロゲンイオン又はカルボキシラートである場合には、前記した塩基性化合物を1種以上存在させるのが、好ましい。
以下に実施例を挙げ、本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例によってなんら限定されるものではない。
なお、反応の評価は、単離した収率を出すかガスクロマトグラフィー(GC)のエリアパーセント(%)を確認することで行った。
H−NMRスペクトル及び31P−NMRスペクトルの測定は、バリアン社製のMERCURY plus 300を使用した。
3座配位子を有するルテニウムカルボニル錯体の合成。
[実施例1]
次の反応式によりルテニウムカルボニル錯体2及び1を製造した。
Figure 0005847838
窒素気流下、アミン塩酸塩3(4.18mmol)を100mlのフラスコに仕込み、トルエン(33ml)に懸濁させ、15%NaOH水溶液(14ml)を加え固体がなくなるまで室温で撹拌した。溶液を分離後、有機層を蒸留水(14ml×2)で洗浄し、水層をトルエン(14ml×2)で抽出した。あわせた有機層を硫酸ナトリウムで乾燥し、溶媒を留去してアミン4を得た。
ルテニウムカルボニル錯体5(4.18mmol)を200mlのフラスコに仕込み、窒素置換した後、トルエン(33ml)に溶解させたアミン4を加え、60分加熱還流を行った。ヘキサン(82ml)を加えた後、窒素雰囲気下にて結晶をろ別した。得られた結晶をヘキサン(10ml)、エタノール(40ml)で洗浄した。減圧乾燥し、ルテニウム錯体2を1.4g(2.3mmol)得た。
H−NMR(300MHz CDCl):δ=
-15.23(t,J=29.3Hz,1H),2.40-2.65(m,4H),2.90-3.05(m,2H),3.30-3.55(m,2H),
3.92(bs,1H),7.08-7.34(m,4H),7.38-7.46(m,8H),7.40-7.88(m,8H)
31P−NMR(121.5MHz CDCl):δ=52.8(d,J=14 Hz)
前記で製造した錯体2(2.22mmol)を窒素雰囲気下1000mlフラスコに仕込み、トルエン(222ml)に懸濁させた。エタノール(222ml)に溶解させたNaBH(60.0mmol)を加え、65℃で30分撹拌した。室温で30分撹拌し溶媒を減圧下で留去した。ヘキサン(220ml)、蒸留水(110ml)を加え15分撹拌した後にろ別し、結晶を蒸留水(110ml×2)、ヘキサン(110m1×2)で洗浄した。減圧乾燥を行い、目的のルテニウム錯体1を1.05g(1.79mmol)得た。
H−NMR(300MHz CDCl):δ=
-12.36(t,J=28.5Hz,1H),-2.80-1.70(bs,4H),2.40-2.78(m,4H),2.90-3.05(m,2H),
3.32-3.60(m,2H),4.20-4.40(m,1H),6.92-7.28(m,4H),7.38-7.46(m,8H),7.70-7.82(m,8H)
31P−NMR(121.5MHz CDCl):δ=56.6(s)
アルデヒド類の製造
[実施例2]
1−オクタナールの製造
Figure 0005847838
実施例1で製造したルテニウム錯体1の5.9mg (1mol%)を、スターラーチップの入った200mLナスフラスコに入れた。このナスフラスコを窒素置換した後、1−オクタノール157μl(1.0mmol,130mg)を、フラスコに加えた。続いてアセトン100ml(0.01M)を加えた。これを60℃に設定したオイルバス中で、窒素気流下で攪拌しながら加熱し反応させた。反応溶液を分析したところ、82%のオクタナールが生成していた。
[実施例3〜4]
1−オクタナールの製造
実施例1に記載の方法に準じて、触媒量、反応時間、溶媒を変えて、1−オクタナールを製造した。結果を次の表1に示す。
Figure 0005847838
実施例2〜4の分析で用いた装置及び条件は次のとおりである。
GC機器: 島津 GC−2010
GC : キャピラリー Neutra Bond-1
注入温度: 200℃,検出温度: 280℃
オーブン: 40℃(0分)−100℃(5℃/分)−280℃(10℃/分)−
280℃(10分)
[実施例5〜9]
ベンズアルデヒドの製造
次に示す反応式にしたがってベンズアルデヒドを製造した。
Figure 0005847838
実施例1で製造したルテニウム錯体1を、スターラーチップの入ったガラス容器に入れた。続いてベンジルアルコールと次の表2に記載の溶媒を加えた。これをオイルバス中で表2に記載の反応条件で加熱しながら攪拌した。結果を次の表2に示す。
Figure 0005847838
実施例5〜9の分析には実施例2〜4の分析で用いたのと同じ装置及び条件を用いた。
[実施例10〜11]
桂皮アルデヒドの製造
実施例5に記載の方法に準じて、次に示す反応式にしたがって桂皮アルデヒドを製造した。
Figure 0005847838
結果を次の表3に示す。
Figure 0005847838
実施例10〜11の分析で用いた装置は次のとおりである。
GC機器: 島津 GC−2010
GC : キャピラリー Neutra Bond-1
注入温度: 200℃,検出温度: 280℃
オーブン: 40℃(0分)−100℃(5℃/分)−280℃(10℃/分)−
280℃(10分)
以上のように、本発明の方法は、各種の第1級アルコールから優れた転化率及び選択率で目的のアルデヒド類を製造することができる。
ケトン類の製造
[実施例12]
アセトフェノンの製造
次に示す反応式にしたがって、ケトン類を製造した。
Figure 0005847838
実施例1で製造したルテニウム錯体2の6.1mg(0.01mol)を、スターラーチップの入った50mLナスフラスコに入れた。さらにKOBu22.4mgを加えた後、1−フェニルエタノール1.21ml(10mmol,1.22g)を加えた。続いてトルエン20mlを加え、120℃に設定したオイルバス中で、攪拌しながら5時間加熱し反応させた。反応溶液を分析したところ、69%のアセトフェノンが生成していた。
[実施例13]
ルテニウム錯体1を用いて、次の反応式にしたがって、アセトフェノンを製造した。
Figure 0005847838
実施例1で製造した錯体1の5.9mg(0.01mmol)を、スターラーチップの入った50mlナスフラスコに入れた。これに1−フェニルエタノール1.21ml(10mmol,1.22g)を加えた。続いてトルエン20mlを加え、120℃に設定したオイルバス中で、攪拌しながら3時間加熱し反応させた。反応溶液を分析したところ、35%のアセトフェノンが生成していた。
実施例12〜13の分析で用いた装置は次のとおりである。
GC機器: 島津 GC−2010
GC : キャピラリー CP-Chirasil-Dex CB
注入温度: 250℃,検出温度: 250℃
オーブン: 120℃(15分)
[実施例14〜21]
錯体2を触媒として用いた各種のケトン類の製造
錯体2を触媒として用いて、次に示す反応式にしたがって、各種のケトン類を製造した。
Figure 0005847838
実施例1で製造したルテニウム錯体2とKOBuを、スターラーチップの入ったシュレンクに入れた。続いて次の表4に記載の基質とアセトンを加え、窒素気流下60℃で攪拌した。表4に記載した原料化合物(基質)に対応したケトン類を得た。結果を次の表4に示す。

Figure 0005847838
実施例14及び15の分析で用いた装置は次のとおりで
ある。
GC機器: 島津 GC−2010
GC : キャピラリー CP-Chirasil-Dex CB
注入温度: 250℃,検出温度: 250℃
オーブン: 120℃(30分)
実施例16及び18の分析で用いた装置は次のとおりである。
GC機器: Hewlett Packard 5890 seriesII
GC : キャピラリー TC−WAX
注入温度: 250℃,検出温度: 250℃
オーブン: 60℃(0分)−140℃(5℃/分)−140℃(4分)
実施例17の分析で用いた装置は次のとおりである。
GC機器: 島津 GC-2010 plus
GC : キャピラリー CP-Chirasil-Dex CB
注入温度: 250℃,検出温度: 250℃
オーブン: 160℃(30分)
実施例19の分析で用いた装置は次のとおりである。
GC機器: 島津 GC-2010 plus
GC : キャピラリー CP-Chirasil-Dex CB
注入温度: 250℃,検出温度: 250℃
オーブン: 110℃(30分)
実施例20の分析で用いた装置は次のとおりである。
GC機器: 島津 GC−2010
GC : キャピラリー Neutra Bond-1
注入温度: 200℃,検出温度: 280℃
オーブン: 130℃(0分)−250℃(5℃/分)−250℃(11分)
実施例21の分析で用いた装置は次のとおりである。
GC機器: 島津 GC-2010 plus
GC : キャピラリー CP-Chirasil-Dex CB
注入温度: 250℃,検出温度: 250℃
オーブン: 130℃(30分)
[実施例22〜29]
錯体1を用いた各種ケトン類の製造
錯体1を触媒として用いて、次の反応式にしたがって、各種のケトン類を製造した。
Figure 0005847838
実施例1で製造したルテニウム錯体1を、スターラーチップの入ったシュレンクに入れた。続いて次の表5に記載の基質とアセトンを加え、窒素気流下60℃で攪拌した。表5に記載した原料化合物(基質)に対応したケトン類を得た。結果を次の表5に示す。
Figure 0005847838
実施例22、23、及び29の分析の条件は実施例14に記載したものと同じであり、実施例24の条件は実施例16と同じであり、実施例25の条件は実施例17と同じであり、実施例26の条件は実施例16と同じであり、実施例27の条件は実施例19と同じであり、実施例28の条件は実施例20と同じである。
エステル類の製造
[実施例30]
錯体2を用いたブタン酸ブチルの製造
次の反応式にしたがって、エステルを製造した。
Figure 0005847838
実施例1で製造したルテニウム錯体2を6.1mg(0.01mmol)とKOBu(11.2mg,0.1mmol)を、スターラーチップの入った15ml試験管に入れた。これに3−ペンタノンを5.0ml加えた。続いて1−ブタノール(915μL,10mmol)を計り取って加え、120℃に設定したオイルバス中で、9時間加熱攪拌した。反応溶液を分析したところ、62%のブタン酸ブチルが生成していた。
[実施例31]
錯体1を用いたブタン酸ブチルの製造
次の反応式にしたがって、エステルを製造した。
Figure 0005847838
実施例1で製造したルテニウム錯体1を5.9mg(0.01mmol)、スターラーチップの入った15ml試験管に入れた。これに3−ペンタノンを5.0ml加え、続いて1−ブタノール(915μL,10mmol)を加えた後、120℃に設定したオイルバス中で、9時間加熱攪拌した。反応溶液を分析したところ、100%のブタン酸ブチルが生成していた。
実施例30と31の分析で用いた装置は次のとおりである。
GC機器: Hewlett Packard 5890 Series II
GC : キャピラリー TC−WAX
注入温度: 250℃,検出温度: 250℃
オーブン: 40℃(0分)−80℃(5℃/分)−250℃(10℃/分)−
250℃(5分)
[実施例32]
錯体1を用いた安息香酸メチルの製造
次の反応式にしたがって、安息香酸メチルを製造した。
Figure 0005847838
実施例1で製造した錯体1を5.9mg(0.01mmol)、スターラーチップの入った15ml試験管に入れた。これにアセトン(2.9ml)とメタノール(406μL,10mmol)を加えた。続いてベンジルアルコール(103μL,1mmol)を加え、60℃に設定したオイルバス中で、16時間加熱攪拌した。反応溶液を分析したところ、38%の安息香酸メチルが生成していた。
実施例32の分析には実施例2〜4の分析で用いたのと同じ装置及び条件を用いた。
ラクトン類の製造
[実施例33〜36]
錯体2を用いたラクトン類の製造
次の反応式にしたがって、各種のラクトン類を製造した。
Figure 0005847838
実施例1で製造したルテニウム錯体2とKOBuを、スターラーチップの入ったシュレンクに入れ、続いて表6に記載の基質と溶媒を加え、窒素気流下攪拌した。結果を次の表6に示す。
Figure 0005847838
[実施例37〜43]
錯体1を用いたラクトン類の製造
次の反応式にしたがって、各種のラクトン類を製造した。
Figure 0005847838
実施例1で製造したルテニウム錯体1を、スターラーチップの入ったシュレンクに入れた。続いて表7に記載の基質と溶媒を加え、窒素気流下攪拌した。結果を次の表7に示す。
Figure 0005847838
実施例33〜34及び37〜41の分析には実施例2〜4の分析で用いたのと同じ装置及び条件を用いた。
実施例35、36、42及び43の分析で用いた装置は次のとおりである。
GC機器: 島津 GC−2010
GC : キャピラリー Neutra Bond-1
注入温度: 200℃,検出温度: 280℃
オーブン: 120℃(30分)
ラクタム類の製造
[実施例44]
錯体1を用いたδ−バレロラクタムの製造
次の反応式にしたがって、δ−バレロラクタムを製造した。
Figure 0005847838
実施例1で製造した錯体1の5.9mg(0.01mmol)を、スターラーチップの入った30mlシュレンクに入れた。これにトルエン(10ml)を加えた。その後、120℃に設定したオイルバス中で、3時間加熱攪拌した。反応溶液を分析したところ、100%のδ−バレロラクタムが生成していた。
実施例44の分析には実施例2〜4の分析で用いたのと同じ装置及び条件を用いた。
本発明は、製造が容易で触媒効率が高い新規な脱水素参加触媒、及びこれを用いたカルボニル基を有する化合物の製造方法を提供するものであり、各種の有機化学工業において有用であり、産業上の利用可能性を有している。

Claims (8)

  1. 次の一般式(21)
    RuXY(CO)(L) (21)
    (式中、X及びYは同一であっても異なっていてもよくアニオン性配位子を表し、Lは下記の一般式(22)、
    Figure 0005847838
    (式中、R、R、R、及びRは、それぞれ同一であっても異なっていてもよく、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基、アルキルオキシ基、シクロアルキルオキシ基、アリールオキシ基、アラルキルオキシ基、複素環基、又は置換アミノ基を表し、これらのRとR又はRとRは互いに結合し隣接するリン原子と共に環を形成していてもよい。また、これらのアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基、アルキルオキシ基、シクロアルキルオキシ基、アリールオキシ基、アラルキルオキシ基、複素環基、置換アミノ基は置換基を有していてもよい。
    及びQは同一であっても異なっていてもよく、置換基を有していてもよい二価のアルキレン基、置換基を有していてもよい二価のシクロアルキレン基、又は置換基を有していてもよい二価のアラルキレン基を表す。)
    で表される3座アミノジホスフィン配位子を表す。)
    で表されるルテニウムカルボニル錯体を含有してなる脱水素酸化触媒の存在下で、原料化合物を脱水素酸化反応させて、カルボニル基を有する化合物を製造する方法。
  2. ルテニウムカルボニル錯体の3座アミノジホスフィン配位子Lが、下記の一般式(24)、
    Figure 0005847838
    (式中、Ar、Ar、Ar、及びArは、それぞれ同一であっても異なっていてもよく、アリール基、又は芳香族複素環基を表す。また、これらのアリール基、及び芳香族複素環基は置換基を有していてもよい。)
    で表される3座アミノジホスフィン配位子である、請求項1に記載の方法。
  3. 一般式(24)における、Ar、Ar、Ar、及びArが、置換基を有していてもよいフェニル基である請求項2に記載の方法。
  4. ルテニウムカルボニル錯体の3座アミノジホスフィン配位子Lが、光学活性な3座アミノジホスフィン配位子である請求項1に記載の方法。
  5. 一般式(21)におけるXのアニオン性配位子がヒドリドであり、Yのアニオン性配位子がClである、請求項1〜4のいずれかに記載の方法。
  6. 一般式(21)におけるXのアニオン性配位子がヒドリドであり、Yのアニオン性配位子がBHである、請求項1〜4のいずれかに記載の方法。
  7. 脱水素酸化反応が、さらに塩基の存在下で行われる、請求項1〜6のいずれかに記載の方法。
  8. 請求項1〜6のいずれかに記載のルテニウムカルボニル錯体を含有してなる脱水素酸化触媒。
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