JP5913352B2 - 不斉水素化触媒、およびそれを用いた光学活性カルボニル化合物の製造方法 - Google Patents

不斉水素化触媒、およびそれを用いた光学活性カルボニル化合物の製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、不斉水素化用触媒と、当該不斉水素化用触媒を用い、α,β−不飽和カルボニル化合物の炭素−炭素二重結合を選択的に不斉水素化することにより、光学活性カルボニル化合物である光学活性アルデヒド又は光学活性ケトンを製造する方法に関するものである。
従来から、α,β−不飽和アルデヒドの炭素−炭素二重結合を水素ガスで不斉水素化する試みは行なわれており、特に香料として重要な光学活性シトロネラールを得るためにネラール又はゲラニアールを不斉水素化する方法は知られている(特許文献1、2)。これらの方法は、少量の均一系触媒を用い水素ガスにより炭素−炭素二重結合を水素化する方法であることから、助剤を必要としないため大量の廃棄物がでない。
Pdブラック、Pd/C又はPd/TiOと(−)−dihydroapovincamic酸エチルエステル、プロリン又はシンコニジンとを組み合わせて使用したα,β−不飽和ケトンの炭素−炭素二重結合の不斉水素化が報告されている(非特許文献1〜5)。
また、有機不斉触媒とHantzschエステルを用いたα,β−不飽和化合物の水素移動型不斉水素化反応が報告されている(特許文献3、非特許文献6)。
日本国特開昭54−14911号公報 日本国特表2008−515843号公報 米国特許出願公開第2006/0161024号明細書
Journal of Molecular Catalysis A: Chemical 1999,138,123−127 Journal of Molecular Catalysis A: Chemical 2001,170,101−107 Journal of Molecular Catalysis A: Chemical 2002,179,101−106 Journal of Molecular Catalysis A: Chemical 2002,179,107−112 Journal of Molecular Catalysis A: Chemical 2003,192,189−194 Acc.Chem.Res.2007,40,1327−1339
しかしながら、特許文献1及び2の方法で使用する触媒は高価なロジウム金属等を用いた均一系触媒であり、反応溶液に溶解するため触媒の回収は難しい。
非特許文献1〜5の方法においては、実施例としてイソホロンと特殊なエキソサイクリックケトンしかなく、また、本発明の触媒系は使用されていない。
非特許文献6及び特許文献3の有機触媒を用いる方法では、原料の不飽和アルデヒド又は不飽和ケトンに対して20mol%程度の触媒量が必要であることと、水素化の基質であるHantzschエステルは原料の不飽和アルデヒド又はケトンに対して等量以上必要であることから、光学活性アルデヒド又は光学活性ケトンの製造方法としては経済的に不利である。
そこで、反応溶液に溶解しない固体触媒等の不均一系触媒を用いることにより、容易に触媒の回収をする方法が求められていた。
また、固体触媒等の不均一系触媒を使用したα,β−不飽和アルデヒドの不斉水素化反応は知られていなかった。
本発明の目的は、反応溶液からの分離が容易な不均一系触媒を不斉水素化用触媒として用い、α,β−不飽和カルボニル化合物の炭素−炭素二重結合を不斉水素化し対応する光学活性アルデヒド又は光学活性ケトンを得る方法に関する。特にシトラール、ゲラニアール、又はネラールを不斉水素化反応により水素化して、光学活性なシトロネラールを得る方法に関する。
本発明者等は上記課題を解決するために鋭意検討を行った結果、特定の金属粉末又は金属担持物、特定の光学活性環状含窒素化合物、及び酸を用いることにより、α,β−不飽和カルボニル化合物を不斉水素化し、対応する光学活性アルデヒド又は光学活性ケトンが得られることを見いだし、本発明を完成するに到った。
また、反応終了後に光学活性含窒素化合物、及び金属粉末又は金属担持物を反応系内より容易に回収することにより、再び不斉水素化用触媒として再利用ができる。
すなわち本発明は以下の各発明を包含する。
〔1〕
周期表における第8〜10族金属より選ばれる少なくとも一種の金属の粉末又は第8〜10族金属より選ばれる少なくとも一種の金属が担体に担持された金属担持物と、下記一般式(1)
Figure 0005913352
(式(1)中、R、R、R、R、R、R、R、R、R及びR10は、
それぞれ独立して水素原子、炭素数6〜20のアリール基で置換してもよい炭素数1〜30のアルキル基、又は炭素数6〜20のアリール基を表す。ただし、RとRは、互いに異なる置換基であり、R 又はR は水素原子を表す。
hは、0または1を表す。
jは0を表す。
lは、0または1を表す。
nは0を表す。
*は不斉炭素原子を表す。
Aは、水素原子、炭素数6〜20のアリール基で置換してもよい炭素数1〜30のアルキル基、又は炭素数6〜20のアリール基を表す。
、Y 、X 及びX は、O、C、O及びN、O、C、O及びO、またはO、C、N及びNの組合せである。
で表される光学活性環状含窒素化合物と、トリフルオロ酢酸、DL−酒石酸、D−酒石酸、L−酒石酸、DL−マンデル酸、D−マンデル酸、L−マンデル酸、クエン酸、サリチル酸及び塩酸から選ばれる1以上の酸とを含む、α,β−不飽和カルボニル化合物の不斉水素化用触媒。
〔2〕
前記金属がニッケル、ルテニウム、ロジウム、イリジウム、パラジウム及び白金からなる群から選ばれる上記〔1〕に記載の不斉水素化用触媒。
〔3〕
下記一般式(2)
Figure 0005913352
(式(2)中、R11、R12、R13及びR14は、それぞれ独立して、水素原子、置換基を有してもよいアルキル基、置換基を有してもよいシクロアルキル基、置換基を有してもよいアルケニル基、置換基を有してもよいアリール基、又は置換基を有してもよいアラルキル基、置換基を有してもよい芳香族複素環基、置換基を有してもよい脂肪族複素環基、置換基を有してもよいアシル基、置換基を有してもよいアルコキシカルボニル基、又は置換基を有してもよいアラルキルオキシ基を表す。また、R11とR12、R11とR13、R11とR14、R12とR14、又はR13とR14とで環を形成してもよい。ただし、R11とR12、又はR11とR13とが環を形成していない場合、R12が水素原子でないときはR13及びR14は互いに同じでも異なってもよい。R11とR12、又はR11とR13とが環を形成していない場合、R12が水素原子のときはR13及びR14は水素原子以外であり互いに異なる。)
で表されるα,β−不飽和カルボニル化合物を、上記〔1〕又は〔2〕に記載の不斉水素化用触媒を用いて不斉水素化する工程を含む、下記一般式(3)
Figure 0005913352
(式(3)中、R11、R12、R13及びR14は、式(2)の定義と同じである。2つの*は、少なくとも一方が不斉炭素原子を表す。)
で表される光学活性カルボニル化合物の製造方法。
〔4〕
α,β−不飽和カルボニル化合物が、ゲラニアール、ネラール又はシトラールである上記〔3〕に記載の製造方法。
〔5〕
α,β−不飽和カルボニル化合物が、炭素数5〜18のα,β−不飽和ケトン類である上記〔3〕に記載の製造方法。
本発明は上記のように、不斉水素化反応における触媒として、金属粉末又は金属担持物と共に、エナンチオ選択性に寄与する添加物として光学活性環状含窒素化合物、及び酸を用いるものである。
本発明の不斉水素化触媒は、従来の不斉水素化触媒のように、触媒を調製するための反応工程を必要としない。単に、原料化合物、光学活性環状含窒素化合物、金属粉末又は金属担持物、及び酸を混合して不斉水素化するものである。このように操作も簡便であり、また、金属粉末又は金属担持物、及び光学活性環状含窒素化合物は回収して再使用でき、工業的にも有利である。
また、本発明の触媒を使用する際に、α,β−不飽和カルボニル化合物のα位とβ位の二重結合においてZ配置及びE配置の化合物のいずれを基質として使用した場合においても、生成する光学活性カルボニル化合物の立体配置は、使用する光学活性環状含窒素化合物の立体配置に依存する。そのため、本発明では、Z配置化合物とE配置化合物との混合物(いわゆるシトラール)を基質として使用した場合においても、同じ立体配置の光学活性カルボニル化合物を製造することができる。
以下、本発明について詳細に説明する。
本願において“重量%”及び“重量部”は、それぞれ“質量%”及び“質量部”と同義である。
<触媒>
本発明においては、α,β−不飽和カルボニル化合物を基質として用い、これを本発明の触媒を使用して不斉水素化し、光学活性カルボニル化合物である光学活性アルデヒド又は光学活性ケトンを製造する。まず本発明の触媒について説明する。
(金属)
本発明の触媒は、周期表における第8〜10族金属より選ばれる少なくとも一種の金属の粉末又は第8〜10族金属より選ばれる少なくとも一種の金属が担体に担持された金属担持物と、一般式(1)で表される光学活性環状含窒素化合物と、酸とを含むα,β−不飽和カルボニル化合物の不斉水素化用触媒である。
周期表における第8〜10族金属より選ばれる少なくとも一種の金属粉末又は第8〜10族金属より選ばれる少なくとも一種の金属が担体に担持された金属担持物について説明する。
周期表における第8〜10族の金属としては、Ni(ニッケル)、Ru(ルテニウム)、Rh(ロジウム)、Ir(イリジウム)、Pd(パラジウム)及びPt(白金)が好ましく、特に好ましい金属はPdである。
金属粉末としては、例えば、Pdブラック、Ptブラック、ラネーニッケル等があげられる。
金属担持物としては、上記の金属が担体に担持されたものが用いられ、これらの金属がカーボン、シリカ、アルミナ、シリカ−アルミナ、ゼオライト、金属酸化物、金属ハロゲン化物、金属硫化物、金属スルホン酸塩、金属硝酸塩、金属炭酸塩、金属リン酸塩等の担体に担持されているものが好適に用いられる。これらの中でも、パラジウム又は白金が担体に担持されているものが好ましい。
具体的な金属担持物としては、Ru/C、Rh/C、Pd/C、Ir/C、Pt/C、Pd/C(en)(パラジウム炭素―エチレンジアミン複合体)、Pd/Fib(パラジウム−フィブロイン)、Pd/PEI(パラジウム−ポリエチレンイミン)、Pd/Al、Pd/SiO、Pd/TiO、Pd/ZrO、Pd/CeO、Pd/ZnO、Pd/CdO、Pd/TiO、Pd/SnO、Pd/PbO、Pd/As、Pd/Bi、Pd/Sb、Pd/V、Pd/Nb、Pd/Cr、Pd/MoO、Pd/WO、Pd/BeO、Pd/MgO、Pd/CaO、Pd/SrO、Pd/BaO、Pd/Y、Pd/La、Pd/NaO、Pd/KO、Pd/CdS、Pd/ZnS、Pd/MgSO、Pd/CaSO、Pd/SrSO、Pd/BaSO、Pd/CuSO、Pd/ZnSO、Pd/CdSO、Pd/Al(SO、Pd/FeSO、Pd/Fe(SO、Pd/CoSO、Pd/NiSO、Pd/Cr(SO、Pd/KHSO、Pd/KSO、Pd/(NHSO、Pd/Zn(NO、Pd/Ca(NO、Pd/Bi(NO、Pd/Fe(NO、Pd/NaCO、Pd/KCO、Pd/KHCO、Pd/KNaCO、Pd/CaCO、Pd/SrCO、Pd/BaCO、Pd/(NHCO、Pd/NaWO・2HO、Pd/KCN、Pd/BPO、Pd/AlPO、Pd/CrPO、Pd/FePO、Pd/Cu(PO、Pd/Zn(PO、Pd/Mg(PO、Pd/Ti(PO、Pd/Zr(PO、Pd/Ni(PO、Pd/AgCl、Pd/CuCl、Pd/CaCl、Pd/AlCl、Pd/TiCl、Pd/SnCl、Pd/CaF、Pd/BaF、Pd/AgClO、Pd/Mg(ClO、Pd/Zeolite、Pd/SiO−Al、Pd/SiO−TiO、Pd/SiO−ZrO、Pd/SiO−BeO、Pd/SiO−MgO、Pd/SiO−CaO、Pd/SiO−SrO、Pd/SiO−BaO、Pd/SiO−ZnO、Pd/SiO−TiO、Pd/SiO−ZrO、Pd/SiO−Ga、Pd/SiO−Y、Pd/SiO−La、Pd/SiO−MoO、Pd/SiO−WO、Pd/SiO−V、Pd/SiO−ThO、Pd/Al−MgO、Pd/Al−ZnO、Pd/Al−CdO、Pd/Al−B、Pd/Al−ThO、Pd/Al−TiO、Pd/Al−ZrO、Pd/Al−V、Pd/Al−MoO、Pd/Al−WO、Pd/Al−Cr、Pd/Al−Mn、Pd/Al−Fe、Pd/Al−Co、Pd/Al−NiO、Pd/TiO−CuO、Pd/TiO−MgO、Pd/TiO−ZnO、Pd/TiO−CdO、Pd/TiO−ZrO、Pd/TiO−SnO、Pd/TiO−Bi、Pd/TiO−Sb、Pd/TiO−V、Pd/TiO−Cr、Pd/TiO−MoO、Pd/TiO−WO、Pd/TiO−Mn、Pd/TiO−Fe、Pd/TiO−Co、Pd/TiO−NiO、Pd/ZrO−CdO、Pd/ZnO−MgO、Pd/ZnO−Fe、Pd/MoO−CoO−Al、Pd/MoO−NiO−Al、Pd/TiO−SiO−MgO、Pd/MoO−Al−MgO、Pd/heteropoly acids、Pt/SiO、Pt/Al、Pt/Zeolite、Rh/Al等が挙げられる。
(光学活性環状含窒素化合物)
続いて、本発明における触媒成分として用いられる一般式(1)で表される光学活性環状含窒素化合物について説明する。
Figure 0005913352
式(1)中、R、R、R、R、R、R、R、R、R及びR10は、それぞれ独立して水素原子、置換基を有してもよいアルキル基、置換基を有してもよいシクロアルキル基、置換基を有してもよいアルケニル基、置換基を有してもよいアリール基、置換基を有してもよいアラルキル基、置換基を有してもよいアルコキシ基、置換基を有してもよいカルボキシル基、置換基を有してもよいアルコキシカルボニル基、置換基を有してもよいアミド基、置換基を有してもよいシロキシ基、置換基を有してもよい芳香族複素環基、又は置換基を有してもよい脂肪族複素環基を表す。ただし、RとRは、互いに異なる置換基である。RとRは、互いに異なる置換基である。
h、i、j、k、l及びmは0または1の整数を表す。nは0〜3の整数を表す。*は不斉炭素原子を表す。
Aは、n=0のとき、水素原子、置換基を有してもよいヘテロ原子、置換基を有してもよいアルキル基、置換基を有してもよいシクロアルキル基、置換基を有してもよいアルケニル基、置換基を有してもよいアリール基、置換基を有してもよいアラルキル基、置換基を有してもよいアルコキシ基、置換基を有してもよいカルボキシル基、置換基を有してもよいアルコキシカルボニル基、置換基を有してもよいアミド基、置換基を有してもよい芳香族複素環基、置換基を有してもよい脂肪族複素環基、オリゴマー鎖又はポリマー鎖を表す。
また、Aは、n=1〜3のとき、置換基を有してもよいヘテロ原子、置換基を有してもよいアルキレン基、アリーレン基を含み置換基を有してもよいアルキレン基、シクロアルキレン基を含み置換基を有してもよいアルキレン基、ヘテロ原子を含み置換基を有してもよいアルキレン基、置換基を有してもよい2価の脂肪族炭化水素環基、置換基を有してもよい2価の脂肪族複素環基、置換基を有してもよい2価の芳香族炭化水素環基、置換基を有してもよい2価の芳香族複素環基、オリゴマー鎖又はポリマー鎖を表す。
とR、RとA、又はRとAは、環をなしていてもよい。
、X、X、X、X及びXは、それぞれ独立して酸素原子、窒素原子、燐原子又は硫黄原子を表す。
及びYは、それぞれ独立して炭素原子、珪素原子又は硫黄原子を表す。
次に、R、R、R、R、R、R、R、R、R及びR10で表される基である、アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、アリール基、アラルキル基、アルコキシ基、カルボキシル基、アルコキシカルボニル基、アミド基、シロキシ基、芳香族複素環基、脂肪族複素環基について説明する。これらの基はいずれも置換基を有してもよい。
アルキル基としては、鎖状又は分岐状の例えば炭素数1〜30、好ましくは炭素数1〜10のアルキル基が挙げられ、具体的にはメチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、2−ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、n−ペンチル基、2−ペンチル基、3−ペンチル基、tert−ペンチル基、2−メチルブチル基、3−メチルブチル基、2,2−ジメチルプロピル基、1,2−ジメチルプロピル基、n−ヘキシル基、2−ヘキシル基、3−ヘキシル基、2−メチルペンチル基、3−メチルペンチル基、4−メチルペンチル基、1,1−ジメチルブチル基、1,2−ジメチルブチル基、1,3−ジメチルブチル基、2,2−ジメチルブチル基、2,3−ジメチルブチル基、3,3−ジメチルブチル基、2−エチルブチル基、1,1,2−トリメチルプロピル基、1,2,2−トリメチルプロピル基、1−エチル−1−メチルプロピル基、1−エチル−2−メチルプロピル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基、ヘキサデシル基、ヘプタデシル基、オクタデシル基、ノナデシル基、イコシル基、ヘンイコシル基及びドコシル基等が挙げられる。
また、これらアルキル基は置換基を有してもよく、該アルキル基の置換基としては、例えばアルケニル基、アルキニル基、アリール基、脂肪族複素環基、芳香族複素環基、アルコキシ基、トリアルキルシロキシ基、アルキレンジオキシ基、アリールオキシ基、アラルキルオキシ基、ヘテロアリールオキシ基、アミノ基、置換アミノ基、ハロゲン化アルキル基、シクロアルキル基、水酸基及びハロゲン原子等が挙げられる。
アルキル基の置換基としてのアルケニル基としては、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2〜10、より好ましくは炭素数2〜6のアルケニル基が挙げられ、具体的にはビニル基、プロペニル基、1−ブテニル基、ペンテニル基及びヘキセニル基等が挙げられる。
アルキル基に置換す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2〜15、好ましくは炭素数2〜10、より好ましくは炭素数2〜6のアルキニル基が挙げられ、具体的にはエチニル基、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、ペンチニル基及びヘキシニル基等が挙げられる。
アルキル基の置換基としてのアリール基としては、例えば炭素数6〜20のアリール基が挙げられ、具体的にはフェニル基、トリル基、イソプロピルフェニル基、キシリル基、t−ブチルフェニル基、アダマンチルフェニル基、トリフロロメチルフェニル基、ナフチル基、アンスリル基、フェナンスリル基、ビフェニル基、4−(2’−p−トリルプロピル)フェニル基、メシチル基、メトキシフェニル基、ジメトキシフェニル基、4−(3’,4’,5’,6’,7’,8’,9’,10’−ヘプタデカフロロデシル)フェニル基及びフルオロフェニル基等が挙げられる。
アルキル基の置換基としての脂肪族複素環基としては、例えば炭素数2〜14であり、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、又は硫黄原子等のヘテロ原子を含んでいる基があげられる。好ましくは、5又は6員の単環の脂肪族複素環基、及び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、2−オキソ−1−ピロリジニル基、ピペリジノ基、ピペラジニル基、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及びテトラヒドロチエニル基等が挙げられる。
アルキル基の置換基としての芳香族複素環基としては、例えば炭素数2〜15であり、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、又は硫黄原子等の異種原子を含んでいる基があげられる。好ましくは、5又は6員の単環の芳香族複素環基、及び多環又は縮合環の芳香族複素環基が挙げられる。芳香族複素環基の具体例としては、例えば、フリル基、メチルフリル基、チエニル基、ピリジル基、ピリミジニル基、ピラジニル基、ピリダジニル基、ピラゾリニル基、イミダゾリル基、オキサゾリニル基、チアゾリニル基、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、キノキサリニル基、フタラジニル基、キナゾリニル基、ナフチリジニル基、シンノリニル基、ベンゾイミダゾリル基、ベンゾオキサゾリル基及びベンゾチアゾリル基等が挙げられる。
アルキル基の置換基としてのアルコキシ基としては、直鎖状又は分岐状の、例えば炭素数1〜8のアルコキシ基が挙げられ、具体的にはメトキシ基、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、2−ブトキシ基、イソブトキシ基、tert−ブトキシ基、n−ペンチロキシ基、2−メチルブトキシ基、3−メチルブトキシ基、2,2−ジメチルプロポキシ基、n−ヘキシロキシ基、2−メチルペンチロキシ基、3−メチルペンチロキシ基、4−メチルペンチロキシ基、5−メチルペンチロキシ基、シクロペンチロキシ基及びシクロヘキシロキシ基等が挙げられる。
アルキル基の置換基としてのトリアルキルシロキシ基としては、例えばトリメチルシロキシ基、トリエチルシロキシ基、ジメチルtert−ブチルシロキシ基等が挙げられる。
アルキル基の置換基としてのアルキレンジオキシ基としては、例えば炭素数1〜3のアルキレンジオキシ基が挙げられ、具体的にはメチレンジオキシ基、エチレンジオキシ基、プロピレンジオキシ基及びイソプロピリデンジオキシ基等が挙げられる。
アルキル基の置換基としてのアリールオキシ基としては、例えば炭素数6〜15のアリールオキシ基が挙げられ、具体的にはフェノキシ基、ナフチロキシ基、アンスリロキシ基、トリルオキシ基、キシリルオキシ基、4−フェニルフェノキシ基、3,5−ジフェニルフェノキシ基、4−メシチルフェノキシ基及び3,5−ビス(トリフロロメチル)フェノキシ基等が挙げられる。
アルキル基の置換基としてのアラルキルオキシ基としては、例えば炭素数7〜12のアラルキルオキシ基が挙げられ、具体的にはベンジロキシ基、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、1−フェニルブトキシ基、2−フェニルブトキシ基、3−フェニルブトキシ基、4−フェニルブトキシ基、1−フェニルペンチロキシ基、2−フェニルペンチロキシ基、3−フェニルペンチロキシ基、4−フェニルペンチロキシ基、5−フェニルペンチロキシ基、1−フェニルヘキシロキシ基、2−フェニルヘキシロキシ基、3−フェニルヘキシロキシ基、4−フェニルヘキシロキシ基、5−フェニルヘキシロキシ基及び6−フェニルヘキシロキシ基等が挙げられる。
アルキル基の置換基としてのヘテロアリールオキシ基としては、例えば、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、硫黄原子等の異種原子を含んでいる、炭素数2〜14のヘテロアリールオキシ基が挙げられ、具体的には、2−ピリジルオキシ基、2−ピラジルオキシ基、2−ピリミジルオキシ基及び2−キノリルオキシ基等が挙げられる。
アルキル基の置換基としての置換アミノ基としては、例えば、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、ピロリジル基、ピペリジル基及びモルホリル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等が挙げられる。
アルキル基に置換するハロゲン化アルキル基としては、パーハロゲノアルキル基が好ましく、例えば、トリフロロメチル基、ペンタフロロエチル基、ヘプタフロロプロピル基、ウンデカフロロペンチル基、ヘプタデカフロロオクチル基、ウンデカフロロシクロヘキシル基、ジクロロメチル基等が挙げられる。
アルキル基に置換するシクロアルキル基としては、例えばシクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基及び1−メチルシクロヘキシル基等が挙げられる。
アルキル基に置換するハロゲン原子としては、例えばフッ素原子、塩素原子、臭素原子及びヨウ素原子等が挙げられる。
シクロアルキル基としては、例えばシクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基及び1−メチルシクロヘキシル基等が挙げられる。
これらシクロアルキル基は置換基を有してもよく、該置換基としては、前記のアルキル基の置換基の説明で述べたような置換基が挙げられる。
アルケニル基としては、鎖状又は分岐状あるいは環状の、例えば炭素数2〜20、好ましくは炭素数2〜10のアルケニル基が挙げられる。具体的なアルケニル基としては、例えばビニル基、1−プロペニル基、2−プロペニル基、1−ブテニル基、2−ブテニル基、3−ブテニル基、1−ペンテニル基、2−ペンテニル基、3−ペンテニル基、4−ペンテニル基、1−シクロペンテニル基、3−シクロペンテニル基、1−ヘキセニル基、2−ヘキセニル基、3−ヘキセニル基、4−ヘキセニル基、5−ヘキセニル基、4−メチル−3−ペンテニル基、4,8−ジメチル−3,7−ノナジエニル基、1−シクロヘキセニル基及び3−シクロヘキセニル基等が挙げられる。
これらアルケニル基は置換基を有してもよく、該置換基としては、前記のアルキル基の置換基の説明で述べたような基が挙げられる。
アリール基としては、例えば炭素数6〜20のアリール基が挙げられ、具体的にはフェニル基、トリル基、イソプロピルフェニル基、キシリル基、t−ブチルフェニル基、アダマンチルフェニル基、トリフロロメチルフェニル基、ナフチル基、アンスリル基、フェナンスリル基、ビフェニル基、4−(2’−p−トリルプロピル)フェニル基、メシチル基、メトキシフェニル基、ジメトキシフェニル基、4−(3’,4’,5’,6’,7’,8’,9’,10’−ヘプタデカフロロデシル)フェニル基及びフルオロフェニル基等が挙げられる。
これらアリール基は置換基を有してもよく、該置換基としてはアルキル基の置換基の説明で述べたような基が挙げられる。
アラルキル基としては、例えば炭素数7〜45のアラルキル基が好ましく、具体的にはベンジル基、トリルメチル基、キシリルメチル基、メシチルメチル基、4−フェニルフェニルメチル基、3−フェニルフェニルメチル基、2−フェニルフェニルメチル基、4−メシチルフェニルメチル基、1−ナフチルメチル基、2−ナフチルメチル基、9−アンスリルメチル基、9−フェナントリルメチル基、3,5−ジフェニルフェニルメチル基、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、ジフェニルメチル基、ジトリルメチル基、ジキシリルメチル基、ジメシチルメチル基、ジ(4−フェニルフェニル)メチル基、ジ(3−フェニルフェニル)メチル基、ジ(2−フェニルフェニル)メチル基、ジ(4−メシチルフェニル)メチル基、ジ1−ナフチルメチル基、ジ2−ナフチルメチル基、ジ9−アンスリルメチル基、ジ9−フェナントリルメチル基、ビス(3,5−ジフェニルフェニル)メチル基、トリフェニルメチル基、トリトリルメチル基、トリキシリルメチル基、トリメシチルメチル基、トリ(4−フェニルフェニル)メチル基、トリ(3−フェニルフェニル)メチル基、トリ(2−フェニルフェニル)メチル基、トリ(4−メシチルフェニル)メチル基、トリ1−ナフチルメチル基、トリ2−ナフチルメチル基、トリ9−アンスリルメチル基、トリ9−フェナントリルメチル基、トリス(3,5−ジフェニルフェニル)メチル基、トリメチルシロキシフェニルメチル基、トリメチルシロキシジフェニルメチル基、トリメチルシロキシジトリルメチル基、トリメチルシロキシジ(4−t−ブチルフェニル)メチル基、トリメチルシロキシジキシリルメチル基、トリメチルシロキシジ(2−フェニルフェニル)メチル基、トリメチルシロキシジ(3−フェニルフェニル)メチル基、トリメチルシロキシジ(4−フェニルフェニル)メチル基、トリメチルシロキシビス(3,5−ジフェニルフェニル)メチル基、トリメチルシロキシジ(4−メシチルフェニル)メチル基及びトリメチルシロキシビス(3,5−ジトリフロロメチルフェニル)メチル基等が挙げられる。
これらアラルキル基は置換基を有してもよく、該置換基としてはアルキル基の置換基の説明で述べたような基が挙げられる。
アルコキシ基としては、たとえば炭素数1〜30のアルコキシ基が好ましく、具体的にはメトキシ基、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、2−ブトキシ基、イソブトキシ基、tert−ブトキシ基、n−ペンチロキシ基、2−メチルブトキシ基、3−メチルブトキシ基、2,2−ジメチルプロポキシ基、n−ヘキシロキシ基、2−メチルペンチロキシ基、3−メチルペンチロキシ基、4−メチルペンチロキシ基、5−メチルペンチロキシ基、シクロペンチロキシ基、シクロヘキシロキシ基、ジシクロペンチルメトキシ基、ジシクロヘキシルメトキシ基、トリシクロペンチルメトキシ基、トリシクロヘキシルメトキシ基、フェニルメトキシ基、ジフェニルメトキシ基及びトリフェニルメトキシ基等が挙げられる。
これらアルコキシ基は置換基を有してもよく、該置換基としてはアルキル基の置換基の説明で述べたような基が挙げられる。
カルボキシル基としては、例えば炭素数1〜30のカルボキシル基が好ましく、具体的にはアセトキシ基、n−プロパノイロキシ基、イソプロパノイロキシ基、n−ブタノイロキシ基、2−ブタノイロキシ基、イソブタノイロキシ基、tert−ブタノイロキシ基、n−ペンタノイロキシ基、2−メチルブタノイロキシ基、3−メチルブタノイロキシ基、2,2−ジメチルプロパノイロキシ基、n−ヘキサノイロキシ基、2−メチルペンタノイロキシ基、3−メチルペンタノイロキシ基、4−メチルペンタノイロキシ基、5−メチルペンタノイロキシ基、シクロペンタノイロキシ基、シクロヘキサノイロキシ基、ジシクロペンチルアセトキシ基、ジシクロヘキシルアセトキシ基、トリシクロペンチルアセトキシ基、トリシクロヘキシルアセトキシ基、フェニルアセトキシ基、ジフェニルアセトキシ基、トリフェニルアセトキシ基、ベンゾイロキシ基、ナフトイロキシ基等が挙げられる。
これらカルボキシ基は置換基を有してもよく、該置換基としてはアルキル基の置換基の説明で述べたような基が挙げられる。
アルコキシカルボニル基としては、たとえば炭素数1〜30のアルコキシカルボニル基が好ましく、具体的にはメトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、n−プロポキシカルボニル基、イソプロポキシカルボニル基、n−ブトキシカルボニル基、2−ブトキシカルボニル基、イソブトキシカルボニル基、tert−ブトキシカルボニル基、n−ペンチロキシカルボニル基、2−メチルブトキシカルボニル基、3−メチルブトキシカルボニル基、2,2−ジメチルプロポキシカルボニル基、n−ヘキシロキシカルボニル基、2−メチルペンチロキシカルボニル基、3−メチルペンチロキシカルボニル基、4−メチルペンチロキシカルボニル基、5−メチルペンチロキシカルボニル基、シクロペンチロキシカルボニル基、シクロヘキシロキシカルボニル基、ジシクロペンチルメトキシカルボニル基、ジシクロヘキシルメトキシカルボニル基、トリシクロペンチルメトキシカルボニル基、トリシクロヘキシルメトキシカルボニル基、フェニルメトキシカルボニル基、ジフェニルメトキシカルボニル基及びトリフェニルメトキシカルボニル基等が挙げられる。
これらアルコキシカルボニル基は置換基を有してもよく、該置換基としてはアルキル基の置換基の説明で述べたような基が挙げられる。
アミド基としては、例えば炭素数1〜30のアミド基が好ましく具体的にはアセトアミド基、n−プロピオンアミド基、イソプロピオンアミド基、n−ブタナミド基、2−ブタナミド基、イソブタナミド基、tert−ブタナミド基、n−ペンタナミド基、2−メチルブタナミド基、3−メチルブタナミド基、2,2−ジメチルプロピオンアミド基、n−ヘキサナミド基、2−メチルペンタナミド基、3−メチルペンタナミド基、4−メチルペンタナミド基、5−メチルペンタナミド基、シクロペンタナミド基、シクロヘキサナミド基、ジシクロペンチルアセトアミド基、ジシクロヘキシルアセトアミド基、トリシクロペンチルアセトアミド基、トリシクロヘキシルアセトアミド基、フェニルアセトアミド基、ジフェニルアセトアミド基、トリフェニルアセトアミド基、ベンズアミド基、ナフタレンアミド基等が挙げられる。
これらアミド基は置換基を有してもよく、該置換基としてはアルキル基の置換基の説明で述べたような基が挙げられる。
シロキシ基としては、例えばトリメチルシロキシ基、トリエチルシロキシ基、ジメチルtert−ブチルシロキシ基等があげられる。
これらシロキシ基は置換基を有してもよく、該置換基としてはアルキル基の置換基の説明で述べたような基が挙げられる。
芳香族複素環基としては、例えば炭素数2〜15であり、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、又は硫黄原子等の異種原子を含んでいる基があげられる。好ましくは、5又は6員の単環の芳香族複素環基、及び多環又は縮合環の芳香族複素環基が挙げられる。芳香族複素環基の具体例としては、例えば、フリル基、メチルフリル基、チエニル基、ピリジル基、ピリミジニル基、ピラジニル基、ピリダジニル基、ピラゾリニル基、イミダゾリル基、オキサゾリニル基、チアゾリニル基、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、キノキサリニル基、フタラジニル基、キナゾリニル基、ナフチリジニル基、シンノリニル基、ベンゾイミダゾリル基、ベンゾオキサゾリル基及びベンゾチアゾリル基等が挙げられる。
これら芳香族複素環基は置換基を有してもよく、該置換基としてはアルキル基の置換基の説明で述べたような基が挙げられる。
脂肪族複素環基としては、例えば炭素数2〜14であり、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、又は硫黄原子等のヘテロ原子を含んでいる基があげられる。好ましくは、5又は6員の単環の脂肪族複素環基、及び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、2−オキソ−1−ピロリジニル基、ピペリジノ基、ピペラジニル基、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及びテトラヒドロチエニル基等が挙げられる。
これら脂肪族複素環基は置換基を有してもよく、該置換基としてはアルキル基の置換基の説明で述べたような基が挙げられる。
これらの中でも、R〜Rとしては、水素原子、置換基を有してもよいアルキル基、置換基を有してもよいアラルキル基が好ましく、とくに水素原子、置換基を有してもよいフェニル基で置換されたアルキル基が好ましい。
これらの中でも、R〜R10としては、水素原子、置換基を有してもよいアルキル基、置換基を有してもよいシクロアルキル基、置換基を有してもよいアリール基が好ましく、とくに水素原子、置換基を有してもよいアルキル基、置換基を有してもよいフェニル基、置換基を有してもよいシクロヘキシル基が好ましい。
次に、Aについて説明する。
Aは、n=0のとき、水素原子、置換基を有してもよいヘテロ原子、置換基を有してもよいアルキル基、置換基を有してもよいシクロアルキル基、置換基を有してもよいアルケニル基、置換基を有してもよいアリール基、置換基を有してもよいアラルキル基、置換基を有してもよいアルコキシ基、置換基を有してもよいカルボキシル基、置換基を有してもよいアルコキシカルボニル基、置換基を有してもよいアミド基、置換基を有してもよい芳香族複素環基、置換基を有してもよい脂肪族複素環基、オリゴマー鎖又はポリマー鎖である。
ヘテロ原子としては、酸素原子、窒素原子、珪素原子等が挙げられる。
これらのヘテロ原子は置換基を有していてもよく、該置換基としては、水素原子、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、脂肪族複素環基、芳香族複素環基があげられ、これらの具体例としては、R〜R10の説明で列挙した基やR〜R10の説明で述べたアルキル基の置換基で列挙した基が挙げられる。
置換基を有してもよいアルキル基、置換基を有してもよいシクロアルキル基、置換基を有してもよいアルケニル基、置換基を有してもよいアリール基、置換基を有してもよいアラルキル基、置換基を有してもよいアルコキシ基、置換基を有してもよいカルボキシル基、置換基を有してもよいアルコキシカルボニル基、置換基を有してもよいアミド基、置換基を有してもよい芳香族複素環基、置換基を有してもよい脂肪族複素環基は、R〜R10の説明で述べたような基が挙げられる。
オリゴマー鎖としては、一般に使用されるものであれば使用できる。例えば、ポリスチレン、ポリエチレングリコール、ポリアクリレート、ポリメタクリレート、ポリエステル、ポリアミド、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリウレタン、ポリペプチド等のオリゴマー鎖及びそれらの共重合体等が挙げられる。
ポリマー鎖としては、一般に使用されるものであれば使用できる。例えば、ポリスチレン、ポリエチレングリコール、ポリアクリレート、ポリメタクリレート、ポリエステル、ポリアミド、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリウレタン、ポリペプチド等のポリマー鎖及びそれらの共重合体等が挙げられる。
これらの中でも、水素原子、置換基を有してもよいアルキル基、置換基を有してもよいシクロアルキル基、置換基を有してもよいアリール基が好ましく、とくに水素原子、置換基を有してもよいアルキル基、置換基を有してもよいフェニル基、置換基を有してもよいシクロヘキシル基が好ましい。
n=1〜3のときのAである、ヘテロ原子、アルキレン基、アリーレン基を含むアルキレン基、シクロアルキレン基を含むアルキレン基、ヘテロ原子を含むアルキレン基、2価の脂肪族炭化水素環基、2価の脂肪族複素環基、2価の芳香族炭化水素環基、2価の芳香族複素環基、オリゴマー鎖又はポリマー鎖について説明する。これらの基は置換基を有してもよい。
ヘテロ原子としては、酸素原子、窒素原子、珪素原子等が挙げられる。
これらのヘテロ原子は置換基を有してもよく、該置換基としては、水素原子、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、脂肪族複素環基、芳香族複素環基があげられ、これらの具体例としては、R〜R10の説明で列挙した基やR〜R10の説明で述べたアルキル基の置換基で列挙した基が挙げられる。
アルキレン基としては、鎖状又は分岐状の例えば炭素数1〜30、好ましくは炭素数1〜10のアルキル基より水素原子を1つ除いたものがあげられる。具体的には、R〜R10の説明で述べたアルキル基より水素原子を1つ除いたものがあげられる。
これらのアルキレン基は置換基を有してもよく、該置換基としてはR〜R10の説明で述べたアルキル基の置換基が挙げられる。
アリーレン基を含むアルキレン基としては、例えば、前記したアルキレン基にアリーレン基が含まれているものがあげられる。ここでいうアリーレン基とは、後述する2価の芳香族炭化水素環基があげられる。アリーレン基には置換基を有してもよく、該置換基としてはR〜R10の説明で述べたアルキル基の置換基が挙げられる。
これらのアリーレン基を含むアルキレン基は置換基を有してもよく、該置換基としてはR〜R10の説明で述べたアルキル基の置換基が挙げられる。
シクロアルキレン基を含むアルキレン基としては、例えば、前記したアルキレン基にシクロアルキレン基が含まれているものがあげられる。ここでいうシクロアルキレン基とは、後述する2価の脂肪族炭化水素環基があげられる。シクロアルキレン基には置換基を有してもよく、該置換基としてはR〜R10の説明で述べたアルキル基の置換基が挙げられる。
これらのシクロアルキレン基を含むアルキレン基は置換基を有してもよく、該置換基としてはR〜R10の説明で述べたアルキル基の置換基が挙げられる。
ヘテロ原子を含むアルキレン基としては、前記したアルキレン基にヘテロ原子が含まれているものがあげられる。ここでいうヘテロ原子とは、酸素原子、窒素原子、珪素原子があげられる。
これらのヘテロ原子を含むアルキレン基は置換基を有してもよく、該置換基としてはR〜R10の説明で述べたアルキル基の置換基が挙げられる。
2価の脂肪族炭化水素環基としては、R〜R10の説明で述べたシクロアルキル基から誘導される2価の基が挙げられる。
これらの2価の脂肪族炭化水素環基は置換基を有してもよく、該置換基としては該置換基としてはR〜R10の説明で述べたアルキル基の置換基が挙げられる。
2価の脂肪族複素環基としては、R〜R10の説明で述べた脂肪族複素環基から誘導される2価の基が挙げられる。
これらの2価の脂肪族複素環基は置換基を有してもよく、該置換基としてはR〜R10の説明で述べたアルキル基の置換基が挙げられる。
2価の芳香族炭化水素環基としては、R〜R10の説明で述べたアリール基から誘導される2価の基が挙げられる。
これらの2価の芳香族炭化水素基は置換基を有してもよく、該置換基としてはR〜R10の説明で述べたアルキル基の置換基が挙げられる。
2価の芳香族複素環基としては、R〜R10の説明で述べた芳香族複素環基から誘導される2価の基が挙げられる。
これらの2価の芳香族複素環基は置換基を有してもよく、該置換基としてはR〜R10の説明で述べたアルキル基の置換基が挙げられる。
2価の脂肪族炭化水素環基、2価の脂肪族複素環基、2価の芳香族炭化水素環基、及び2価の芳香族複素環基は、多環構造をとっていてもよい。
Aは、アルキレン基、アリーレン基を含むアルキレン基、シクロアルキレン基を含むアルキレン基、ヘテロ原子を含むアルキレン基、2価の脂肪族炭化水素環基、2価の脂肪族複素環基、2価の芳香族炭化水素環基、および2価の芳香族複素環基が連結されていてもよい。
オリゴマー鎖としては、一般に使用されるものであれば使用できる。例えば、ポリスチレン、ポリエチレングリコール、ポリアクリレート、ポリメタクリレート、ポリエステル、ポリアミド、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリウレタン、ポリペプチド等のオリゴマー鎖及びそれらの共重合体等が挙げられる。
ポリマー鎖としては、一般に使用されるものであれば使用できる。例えば、ポリスチレン、ポリエチレングリコール、ポリアクリレート、ポリメタクリレート、ポリエステル、ポリアミド、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリウレタン、ポリペプチド等のポリマー鎖及びそれらの共重合体等が挙げられる。
n=1〜3の場合のAは、これらの中でも、アルキレン基、アリーレン基を含むアルキレン基、シクロアルキレン基を含むアルキレン基、2価の脂肪族炭化水素環基、2価の芳香族炭化水素環基が好ましい。さらには、アルキレン基、シクロへキシレン基を含むアルキレン基、フェニレン基を含むアルキレン基、フェニレン基、ナフチレン基、多環のフェニレン基、フェニレン基がアルキレン基で連結されている基、シクロへキシレン基がアルキレン基で連結されている基がとくに好ましい。これらの基は、置換基を有してもよい。
次に、X、X、X、X、X及びXについて説明する。X、X、X、X、X及びXは、それぞれ独立して酸素原子、窒素原子、燐原子、又は硫黄原子を表す。
次に、Y、及びYについて説明する。Y及びYは、それぞれ独立して炭素原子、珪素原子、又は硫黄原子を表す。
、Y、X、及びXの好ましい組み合わせとしては、例えば以下の表1に示すものがあげられる。
Figure 0005913352
これらの中でも、より好ましくは例1、2、5、6、7、8、11、及び12であり、さらに好ましくは例1、例2、及び例6である。
、Y、X、及びXの好ましい組み合わせとしては、例えば以下の表2に示すものがあげられる。
Figure 0005913352
なお、本発明の一般式(1)で表される光学活性環状窒素化合物としては、R、R、R又はRがヒドロキシカルボニル基であるアミノ酸は該当しない。
一般式(1)で表される光学活性環状含窒素化合物の具体例としては、例えば以下のような化合物が挙げられる。
以下化合物中、Meはメチル基、Etはエチル基、Prはプロピル基、iPrはイソプロピル基、Buはブチル基、tBuはターシャリーブチル基、Cyはシクロヘキシル基、Phはフェニル基、Bnはベンジル基、TMSはトリメチルシリル基、polymerはポリマー鎖、pは2以上の自然数を表す。
Figure 0005913352
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本発明で使用する一般式(1)で表される光学活性環状含窒素化合物は、市販品を使用することができ、また合成することもできる。
一般式(1)で表される光学活性環状含窒素化合物のうち、光学活性ジアリールメチルピロリジン化合物の製造方法について説明する。
光学活性ジアリールメチルピロリジン化合物は、例えば、Tetrahedron 1993,49,5127−5132、及びTetrahedron:Asymmetry 1997,8,149−153に記載されている方法に従って合成することができる。該方法は、以下のScheme1で表すことができる。
Figure 0005913352
Scheme1中、化合物5は、Tetrahedron 1993,49,5127−5132に記載されている方法に従って合成することができる。
化合物5の合成は、(R)−又は(S)−ヒドロキシプロリン(化合物4)と一般式MCOで表されるアルカリ金属化合物とを一般式R16OHで表されるアルコール化合物に溶解した溶液に、一般式ClCO15で表されるクロロ炭酸エステル化合物を0〜30℃の範囲で滴下して行うことができる。溶媒の使用量は、基質である(R)−又は(S)−ヒドロキシプロリンの重量(g)に対して例えば1〜30倍容量(mL)〔mL/g〕、好ましくは5〜20倍容量(mL)〔mL/g〕である。
上記のようにして得られた化合物5は、例えば抽出、再結晶、各種クロマトグラフィー等の通常用いられる操作により、単離精製を行うことができる。
一般式ClCO15で表されるクロロ炭酸エステル化合物において、R15で表される基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基等の炭素数1〜8のアルキル基;シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基等の炭素数1〜8の環状アルキル基;ベンジル基、p−メチルベンジル基等の炭素数7〜10のアラルキル基等が挙げられる。
一般式MCOで表されるアルカリ金属化合物において、Mで表される金属としては、リチウム、ナトリウム、カリウム、セシウム等が挙げられる。
一般式R16OHで表されるアルコール化合物において、R16で表される基としては、前記一般式(1)で表される光学活性環状含窒素化合物のR〜R10の説明で列挙するアルキル基が挙げられる。
化合物6は、Tetrahedron:Asymmetry 1997,8,149−153に記載されている方法に従って合成することができる。
化合物6の合成は、化合物5のテトラヒドロフラン(以下THFと略す)等のエーテル溶液に、一般式ArMg(halogen)で表されるグリニヤ化合物のTHF等のエーテル溶液を不活性気体雰囲気下、−5〜20℃で滴下し、反応温度を最終的に70℃程度にまで上げ3〜6時間の範囲で保持して行われる。溶媒の使用量は、基質である化合物5の重量(g)に対して例えば1〜40倍容量(mL)〔mL/g〕、好ましくは5〜25倍容量(mL)〔mL/g〕である。
上記のようにして得られた化合物6は、例えば抽出、再結晶、各種クロマトグラフィー等の通常用いられる操作により、単離精製を行うことができる。
一般式ArMg(halogen)で表されるグリニヤ化合物において、Arで表されるアリール基としては、例えば炭素数6〜20の置換基を有していても良いアリール基が挙げられる。
アリール基の具体例としては、一般式(1)で表される光学活性環状含窒素化合物のR〜R10の説明で列挙するアリール基が挙げられる。
アリール基に置換する置換基の具体例としては、一般式(1)で表される光学活性環状含窒素化合物のR〜R10の説明で列挙するアルキル基の置換基の説明で述べたような基が挙げられる。
アリール基としては、例えばフェニル基、トリル基、イソプロピルフェニル基、キシリル基、t−ブチルフェニル基、シクロヘキシル基、1−メチルシクロヘキシル基、アダマンチルフェニル基、トリフロロメチルフェニル基、ナフチル基、アンスリル基、フェナンスリル基、ビフェニル基、4−(2’−p−トリルプロピル)フェニル基等が挙げられる。
一般式ArMg(halogen)で表されるグリニヤ化合物において、halogenで表されるハロゲン原子としては、例えば塩素、臭素、ヨウ素が挙げられる。
化合物7で表される化合物は、一般的な方法、例えば、化合物6をR17NCOで表されるイソシアナート類に付加させる方法で容易に合成することができる。
化合物7の合成は、化合物6のN,N−ジメチルホルムアミド(以下DMFと略す)等の非プロトン性極性溶液に、塩化銅(I)などのルイス酸触媒存在下、一般式R17NCOで表されるイソシアネート化合物を不活性気体雰囲気下、室温付近で滴下し、1〜24時間撹拌することで行われる。溶媒の使用量は、基質である化合物6の重量(g)に対して例えば1〜20倍容量(mL)〔mL/g〕、好ましくは3〜10倍容量(mL)〔mL/g〕である。
上記のようにして得られた化合物7は、例えば抽出、再結晶、各種クロマトグラフィー等の通常用いられる操作により、単離精製を行うことができる。
一般式R17NCOで表されるイソシアネート化合物において、R17で表される置換基としては、例えば、一般式(1)で表される光学活性環状含窒素化合物のR〜R10の説明で列挙する置換基やポリマー鎖が挙げられる。
置換基としては、アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、アリール基、アラルキル基、カルボキシル基、アルコキシカルボニル基、アミド基、芳香族複素環基、脂肪族複素環基が挙げられる。これらの基はいずれも置換基を有してもよい。
化合物8で表される光学活性ジアリールメチルピロリジン化合物は、Tetrahedron:Asymmetry 1997,8,149−153に記載されている方法に従って合成することができる。
化合物8の合成は、化合物7を、化合物7に対して0.1〜40重量%のパラジウム触媒存在下、前記R16OHで表されるアルコール溶媒、THF、またはこれらの混合溶媒中、20〜80℃で0.1MPa〜1MPa程度の水素雰囲気下で1日〜10日、脱ベンジル化をすることによって行われる。溶媒の使用量は、基質である化合物7の重量(g)に対して、例えば1〜50倍容量(mL)〔mL/g〕、好ましくは5〜40倍容量(mL)〔mL/g〕である。
上記のようにして得られた化合物8の光学活性ジアリールメチルピロリジン化合物は、例えば抽出、再結晶、各種クロマトグラフィー等の通常用いられる操作により、単離精製を行うことができる。
一般式Pd cat.で表されるパラジウム触媒は、Pd/Cのような脱ベンジル触媒から選ばれる。
なおScheme1中、*は不斉炭素原子を表す。
(酸)
更に、本発明においてはもう一つの触媒成分として酸を含む。
酸としては有機酸又は無機酸を用いることができる。
具体的な有機酸の例としては、酢酸、クロロ酢酸、ジフロロ酢酸、トリフルオロ酢酸、トリクロロ酢酸、トリブロモ酢酸、安息香酸、2,4−ジニトロ安息香酸、パラトルエンスルホン酸、メタンスルホン酸、L−乳酸、DL−トロパ酸、DL−リンゴ酸、L−リンゴ酸、D−リンゴ酸、DL−酒石酸、D−酒石酸、L−酒石酸、L−ジベンゾイル酒石酸、D−ジベンゾイル酒石酸、DL−マンデル酸、L−マンデル酸、D−マンデル酸、クエン酸、サリチル酸、及びトリフルオロメタンスルホン酸等が挙げられる。
具体的な無機酸の例としては、弗酸、塩酸、臭酸、ヨウ酸、硫酸、過塩素酸、燐酸及び硝酸等が挙げられる。
これらの酸は、単独で使用してもよいし、2種以上を組合せて使用してもよい。
これらの酸の中でも、トリフルオロ酢酸、DL−酒石酸、D−酒石酸、L−酒石酸、DL−マンデル酸、L−マンデル酸、D−マンデル酸、クエン酸、サリチル酸、塩酸が好ましい。
<基質>
本発明においては、α,β−不飽和カルボニル化合物を基質として用い、これを本発明の触媒を使用して不斉水素化し、光学活性カルボニル化合物である光学活性アルデヒド又は光学活性ケトンを製造する。
基質として用いられるα,β−不飽和カルボニル化合物としては、特に限定されないが、例えば下記一般式(2)で示される化合物が挙げられる。なお、α,β−不飽和カルボニル化合物のα位とβ位の二重結合において、Z配置及びE配置があるものは、それらの何れも含むものである。
一般式(2)
Figure 0005913352
(式(2)中、R11、R12、R13及びR14は、それぞれ独立して、水素原子、置換基を有してもよいアルキル基、置換基を有してもよいシクロアルキル基、置換基を有してもよいアルケニル基、置換基を有してもよいアリール基、又は置換基を有してもよいアラルキル基、置換基を有してもよい芳香族複素環基、置換基を有してもよい脂肪族複素環基、置換基を有してもよいアシル基、置換基を有してもよいアルコキシカルボニル基、又は置換基を有してもよいアラルキルオキシ基を表す。また、R11とR12、R11とR13、R11とR14、R12とR14、又はR13とR14とで環を形成してもよい。ただし、R11とR12、又はR11とR13とが環を形成していない場合、R12が水素原子でないときはR13及びR14は互いに同じでも異なってもよい。R11とR12、又はR11とR13とが環を形成していない場合、R12が水素原子のときはR13及びR14は水素原子以外であり互いに異なる。)
前記式(2)で示される化合物すなわちα,β−不飽和アルデヒド又はα,β−不飽和ケトンを、本発明の触媒を使用して不斉水素化することにより、下記式(3)で示される光学活性カルボニル化合物である光学活性アルデヒド又は光学活性ケトンが製造される。
Figure 0005913352
式(3)中、R11、R12、R13及びR14は、式(2)の定義と同じである。2つの*は、少なくとも一方が不斉炭素原子を表す。
一般式(2)で示されるα,β−不飽和カルボニル化合物及び一般式(3)で表される光学活性カルボニル化合物において、R11、R12、R13、及びR14で表される基である、アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、アリール基、アラルキル基、芳香族複素環基、脂肪族複素環基、アシル基、アルコキシカルボニル基、アラルキルオキシ基について説明する。これらの基はいずれも置換基を有してもよい。
アルキル基としては、鎖状又は分岐状の例えば炭素数1〜30、好ましくは炭素数1〜10のアルキル基が挙げられ、具体的にはメチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、2−ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、n−ペンチル基、2−ペンチル基、3−ペンチル基、tert−ペンチル基、2−メチルブチル基、3−メチルブチル基、2,2−ジメチルプロピル基、1,2−ジメチルプロピル基、n−ヘキシル基、2−ヘキシル基、3−ヘキシル基、2−メチルペンチル基、3−メチルペンチル基、4−メチルペンチル基、1,1−ジメチルブチル基、1,2−ジメチルブチル基、1,3−ジメチルブチル基、2,2−ジメチルブチル基、2,3−ジメチルブチル基、3,3−ジメチルブチル基、2−エチルブチル基、1,1,2−トリメチルプロピル基、1,2,2−トリメチルプロピル基、1−エチル−1−メチルプロピル基、1−エチル−2−メチルプロピル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基、ヘキサデシル基、ヘプタデシル基、オクタデシル基、ノナデシル基、イコシル基、ヘンイコシル基及びドコシル基等が挙げられる。
また、これらアルキル基は置換基を有してもよく、該アルキル基の置換基としては、例えばアルケニル基、アルキニル基、アリール基、脂肪族複素環基、芳香族複素環基、アルコキシ基、アルキレンジオキシ基、アリールオキシ基、アラルキルオキシ基、ヘテロアリールオキシ基、アミノ基、置換アミノ基、ニトロ基、シアノ基、アルコキシカルボニル基、ハロゲン原子、及びハロゲン化アルキル基等が挙げられる。
アルキル基の置換基としてのアルケニル基としては、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2〜10、より好ましくは炭素数2〜6のアルケニル基が挙げられ、具体的にはビニル基、プロペニル基、1−ブテニル基、ペンテニル基及びヘキセニル基等が挙げられる。
アルキル基に置換す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2〜15、好ましくは炭素数2〜10、より好ましくは炭素数2〜6のアルキニル基が挙げられ、具体的にはエチニル基、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、ペンチニル基及びヘキシニル基等が挙げられる。
アルキル基の置換基としてのアリール基としては、例えば炭素数6〜14のアリール基が挙げられ、具体的にはフェニル基、ナフチル基、アンスリル基、フェナンスリル基、ビフェニル基、トリル基、キシリル基、メシチル基、メトキシフェニル基、ジメトキシフェニル基及びフルオロフェニル基等が挙げられる。
アルキル基の置換基としての脂肪族複素環基としては、例えば炭素数2〜14であり、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、硫黄原子等のヘテロ原子を含んでいる基があげられる。好ましくは、5又は6員の単環の脂肪族複素環基、及び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、2−オキソ−1−ピロリジニル基、ピペリジノ基、ピペラジニル基、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及びテトラヒドロチエニル基等が挙げられる。
アルキル基の置換基としての芳香族複素環基としては、例えば炭素数2〜15であり、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、硫黄原子等の異種原子を含んでいる基があげられる。好ましくは、5又は6員の単環の芳香族複素環基、及び多環又は縮合環の芳香族複素環基が挙げられる。芳香族複素環基の具体例としては、例えば、フリル基、チエニル基、ピリジル基、ピリミジニル基、ピラジニル基、ピリダジニル基、ピラゾリニル基、イミダゾリル基、オキサゾリニル基、チアゾリニル基、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、キノキサリニル基、フタラジニル基、キナゾリニル基、ナフチリジニル基、シンノリニル基、ベンゾイミダゾリル基、ベンゾオキサゾリル基及びベンゾチアゾリル基等が挙げられる。
アルキル基の置換基としてのアルコキシ基としては、直鎖状又は分岐状の、例えば炭素数1〜6のアルコキシ基が挙げられ、具体的にはメトキシ基、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、2−ブトキシ基、イソブトキシ基、tert−ブトキシ基、n−ペンチロキシ基、2−メチルブトキシ基、3−メチルブトキシ基、2,2−ジメチルプロポキシ基、n−ヘキシロキシ基、2−メチルペンチロキシ基、3−メチルペンチロキシ基、4−メチルペンチロキシ基及び5−メチルペンチロキシ基等が挙げられる。
アルキル基の置換基としてのアルキレンジオキシ基としては、例えば炭素数1〜3のアルキレンジオキシ基が挙げられ、具体的にはメチレンジオキシ基、エチレンジオキシ基、プロピレンジオキシ基及びイソプロピリデンジオキシ基等が挙げられる。
アルキル基の置換基としてのアリールオキシ基としては、例えば炭素数6〜14のアリールオキシ基が挙げられ、具体的にはフェノキシ基、ナフチロキシ基及びアンスリロキシ基等が挙げられる。
アルキル基の置換基としてのアラルキルオキシ基としては、例えば炭素数7〜12のアラルキルオキシ基が挙げられ、具体的にはベンジルオキシ基、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、1−フェニルブトキシ基、2−フェニルブトキシ基、3−フェニルブトキシ基、4−フェニルブトキシ基、1−フェニルペンチロキシ基、2−フェニルペンチロキシ基、3−フェニルペンチロキシ基、4−フェニルペンチロキシ基、5−フェニルペンチロキシ基、1−フェニルヘキシロキシ基、2−フェニルヘキシロキシ基、3−フェニルヘキシロキシ基、4−フェニルヘキシロキシ基、5−フェニルヘキシロキシ基及び6−フェニルヘキシロキシ基等が挙げられる。
アルキル基の置換基としてのヘテロアリールオキシ基としては、例えば、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、硫黄原子等の異種原子を含んでいる、炭素数2〜14のヘテロアリールオキシ基が挙げられ、具体的には、2−ピリジルオキシ基、2−ピラジルオキシ基、2−ピリミジルオキシ基及び2−キノリルオキシ基等が挙げられる。
アルキル基の置換基としての置換アミノ基としては、例えば、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等が挙げられる。
アルキル基の置換基としてアルコキシカルボニル基としては、たとえば炭素数1〜30のアルコキシカルボニル基が好ましく、具体的にはメトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、n−プロポキシカルボニル基、イソプロポキシカルボニル基、n−ブトキシカルボニル基、2−ブトキシカルボニル基、イソブトキシカルボニル基、tert−ブトキシカルボニル基、n−ペンチロキシカルボニル基、2−メチルブトキシカルボニル基、3−メチルブトキシカルボニル基、2,2−ジメチルプロポキシカルボニル基、n−ヘキシロキシカルボニル基、2−メチルペンチロキシカルボニル基、3−メチルペンチロキシカルボニル基、4−メチルペンチロキシカルボニル基、5−メチルペンチロキシカルボニル基、シクロペンチロキシカルボニル基、シクロヘキシロキシカルボニル基、ジシクロペンチルメトキシカルボニル基、ジシクロヘキシルメトキシカルボニル基、トリシクロペンチルメトキシカルボニル基、トリシクロヘキシルメトキシカルボニル基、フェニルメトキシカルボニル基、ジフェニルメトキシカルボニル基及びトリフェニルメトキシカルボニル基等が挙げられる。
アルキル基に置換するハロゲン原子としては、例えばフッ素原子、塩素原子、臭素原子及びヨウ素原子等が挙げられる。
アルキル基に置換するハロゲン化アルキル基としては、パーハロゲノアルキル基が好ましく、例えば、トリフロロメチル基、ペンタフロロエチル基、ヘプタフロロプロピル基、ウンデカフロロペンチル基、ヘプタデカフロロオクチル基、ウンデカフロロシクロヘキシル基、ジクロロメチル基等が挙げられる。
シクロアルキル基としては、例えばシクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基及びシクロヘキシル基等が挙げられる。
これらシクロアルキル基は置換基を有してもよく、該置換基としては、前記のアルキル基の置換基の説明で述べたような置換基が挙げられる。
アルケニル基としては、鎖状又は分岐状あるいは環状の、例えば炭素数2〜20、好ましくは炭素数2〜10のアルケニル基が挙げられる。具体的なアルケニル基としては、例えばビニル基、1−プロペニル基、2−プロペニル基、1−ブテニル基、2−ブテニル基、3−ブテニル基、1−ペンテニル基、2−ペンテニル基、3−ペンテニル基、4−ペンテニル基、1−シクロペンテニル基、3−シクロペンテニル基、1−ヘキセニル基、2−ヘキセニル基、3−ヘキセニル基、4−ヘキセニル基、5−ヘキセニル基、4−メチル−3−ペンテニル基、4,8−ジメチル−3,7−ノナジエニル基、1−シクロヘキセニル基及び3−シクロヘキセニル基等が挙げられる。
これらアルケニル基は置換基を有してもよく、該置換基としては、前記のアルキル基の置換基の説明で述べたような基が挙げられる。
アリール基としては、例えば炭素数6〜14のアリール基が挙げられ、具体的にはフェニル基、ナフチル基、アントリル基、フェナンスリル基、ビフェニル基等が挙げられる。
これらアリール基は置換基を有してもよく、該置換基としてはアルキル基の置換基の説明で述べたような基が挙げられる。
アラルキル基としては、例えば炭素数7〜12のアラルキル基が好ましく、具体的にはベンジル基、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。
これらアラルキル基は置換基を有してもよく、該置換基としてはアルキル基の置換基の説明で述べたような基が挙げられる。
芳香族複素環基としては、例えば炭素数2〜15であり、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、又は硫黄原子等の異種原子を含んでいる基があげられる。好ましくは、5又は6員の単環の芳香族複素環基、及び多環又は縮合環の芳香族複素環基が挙げられる。芳香族複素環基の具体例としては、例えば、フリル基、メチルフリル基、チエニル基、ピリジル基、ピリミジニル基、ピラジニル基、ピリダジニル基、ピラゾリニル基、イミダゾリル基、オキサゾリニル基、チアゾリニル基、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、キノキサリニル基、フタラジニル基、キナゾリニル基、ナフチリジニル基、シンノリニル基、ベンゾイミダゾリル基、ベンゾオキサゾリル基及びベンゾチアゾリル基等が挙げられる。
これら芳香族複素環基は置換基を有してもよく、該置換基としてはアルキル基の置換基の説明で述べたような基が挙げられる。
脂肪族複素環基としては、例えば炭素数2〜14であり、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、又は硫黄原子等のヘテロ原子を含んでいる基があげられる。好ましくは、5又は6員の単環の脂肪族複素環基、及び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、2−オキソ−1−ピロリジニル基、ピペリジノ基、ピペラジニル基、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及びテトラヒドロチエニル基等が挙げられる。
これら脂肪族複素環基は置換基を有してもよく、該置換基としてはアルキル基の置換基の説明で述べたような基が挙げられる。
アシル基としては、例えば、アセチル基、プロパノイル基、ブタノイル基、オクタノイル基、ベンゾイル基、トルオイル基、キシロイル基、ナフトイル基、フェナンスロイル基、アンスロイル基等が挙げられる。
これらアシル基は置換基を有してもよく、該置換基としてはアルキル基の置換基の説明で述べたような基が挙げられる。
アルコキシカルボニル基としては、たとえば炭素数1〜30のアルコキシカルボニル基が好ましく、具体的にはメトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、n−プロポキシカルボニル基、イソプロポキシカルボニル基、n−ブトキシカルボニル基、2−ブトキシカルボニル基、イソブトキシカルボニル基、tert−ブトキシカルボニル基、n−ペンチロキシカルボニル基、2−メチルブトキシカルボニル基、3−メチルブトキシカルボニル基、2,2−ジメチルプロポキシカルボニル基、n−ヘキシロキシカルボニル基、2−メチルペンチロキシカルボニル基、3−メチルペンチロキシカルボニル基、4−メチルペンチロキシカルボニル基、5−メチルペンチロキシカルボニル基、シクロペンチロキシカルボニル基、シクロヘキシロキシカルボニル基、ジシクロペンチルメトキシカルボニル基、ジシクロヘキシルメトキシカルボニル基、トリシクロペンチルメトキシカルボニル基、トリシクロヘキシルメトキシカルボニル基、フェニルメトキシカルボニル基、ジフェニルメトキシカルボニル基及びトリフェニルメトキシカルボニル基等が挙げられる。
これらアルコキシカルボニル基は置換基を有してもよく、該置換基としてはアルキル基の置換基の説明で述べたような基が挙げられる。
アラルキルオキシ基としては、例えば炭素数7〜12のアラルキルオキシ基が挙げられ、具体的にはベンジロキシ基、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、1−フェニルブトキシ基、2−フェニルブトキシ基、3−フェニルブトキシ基、4−フェニルブトキシ基、1−フェニルペンチロキシ基、2−フェニルペンチロキシ基、3−フェニルペンチロキシ基、4−フェニルペンチロキシ基、5−フェニルペンチロキシ基、1−フェニルヘキシロキシ基、2−フェニルヘキシロキシ基、3−フェニルヘキシロキシ基、4−フェニルヘキシロキシ基、5−フェニルヘキシロキシ基及び6−フェニルヘキシロキシ基等が挙げられる。
これらアラルキルオキシ基は置換基を有してもよく、該置換基としてはアルキル基の置換基の説明で述べたような基が挙げられる。
一般式(2)で表されるα,β−不飽和カルボニル化合物及び一般式(3)で表される光学活性カルボニル化合物において、R11とR12、R11とR13、R11とR14、R12とR14、又はR13とR14とで形成する環としては、例えば、シクロペンタン環、シクロヘキサン環、インダン環、テトラリン環、シクロペンテン環、シクロヘキセン環、シクロヘプテン環、インデン環、ジヒドロナフタレン環、オクタヒドロナフタレン環、デカヒドロナフタレン環等が挙げられる。これらの環は、前述したようなアルキル基、以下で説明するアシル基等で置換されていてもよい。
11とR12、R11とR13、R11とR14、R12とR14、又はR13とR14とで形成する環の置換基としてのアシル基としては、例えば、アセチル基、プロパノイル基、ブタノイル基、オクタノイル基、ベンゾイル基、トルオイル基、キシロイル基、ナフトイル基、フェナンスロイル基、アンスロイル基等が挙げられる。
本発明において基質として用いられるα,β−不飽和アルデヒドの具体例としては、例えば以下のような化合物が挙げられる。なお、α,β−不飽和アルデヒドのα位とβ位の二重結合において、Z配置及びE配置があるものは、それらの何れも含むものである。以下化合物中の波線は、Z配置及びE配置、又はそれらの混合物を表す。
以下、化合物中、Meはメチル基を、Bnはベンジル基を表す。
Figure 0005913352
前記したようなα,β−不飽和アルデヒドの中でも、ゲラニアール(下記A)、ネラール(下記B)及びシトラールが特に好ましいものとして挙げられる。
Figure 0005913352
本発明において基質として用いられるα,β−不飽和ケトンは、炭素数5〜18のケトン類が好ましい。
α,β−不飽和ケトンの具体例としては、例えば以下のような化合物が挙げられる。なお、α,β−不飽和ケトンのα位とβ位の二重結合において、Z配置及びE配置があるものは、それらの何れも含むものである。以下、化合物中の波線は、Z配置及びE配置、又はそれらの混合物を表す。
以下化合物中、Meはメチル基、Phはフェニル基、Etはエチル基、Buはブチル基、Prはプロピル基、Bnはベンジル基を表す。
Figure 0005913352
Figure 0005913352
<光学活性カルボニル化合物の製造方法>
本発明では、前記した触媒の存在下に、α,β−不飽和カルボニル化合物を不斉水素化反応させることにより、光学活性アルデヒド又は光学活性ケトンのような光学活性カルボニル化合物が得られる。
本発明の触媒の成分として用いられる金属粉末及び金属担持物の使用量は、種々の反応条件により異なるが、基質であるα,β−不飽和カルボニル化合物の重量に対して、金属粉末の全重量及び金属担持物の全重量が、例えば0.01〜10重量%であり、好ましくは0.02〜5重量%用いることができる。
本発明の触媒の成分として用いられる光学活性環状含窒素化合物の使用量は、種々の反応条件により異なるが、基質であるα,β−不飽和カルボニル化合物に対して、例えば0.01〜20重量%であり、好ましくは0.04〜10重量%用いることができる。
本発明の触媒の成分として用いられる酸の使用量は、種々の反応条件により異なるが、光学活性環状含窒素化合物に対して、例えば、0.01〜10倍モルであり、好ましくは0.2〜4倍モル用いることができる。
本発明の触媒を用いてα,β−不飽和カルボニル化合物を不斉水素化し光学活性カルボニル化合物を製造する際には、溶媒の存在下又は非存在下で行うことができるが、溶媒存在下で行うことが好ましい。
使用される具体的な溶媒としては、ヘキサン、ヘプタン、オクタン等の脂肪族炭化水素系有機溶媒;シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン等の脂環式炭化水素系有機溶媒;ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素系有機溶媒;ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、ジオキサン、ジオキソランなどのエーテル系有機溶媒;水;メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ターシャリーブタノール等のアルコール系有機溶媒;ジクロロメタン、ジクロロエタン、クロロベンゼン、ブロモトルエン等のハロゲン化炭化水素系有機溶媒;ジメチルホルムアミド、アセトニトリル等が好ましく、必要に応じこれらの溶媒の混合溶媒を用いることもできる。これら溶媒の中でも、ヘプタン、トルエン、テトラヒドロフラン、t−ブタノール、含水t−ブタノールが特に好ましい。
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が、基質であるα,β−不飽和カルボニル化合物の重量(g)に対して例えば0〜20倍容量(mL)〔(mL/g)〕、好ましくは0〜5倍容量(mL)〔(mL/g)〕である。
本発明の方法は、水素ガスを水素源として行うが、その水素圧は、0.01MPa〜10MPaであり、好ましくは0.1MPa〜1MPaである。また、水素ガスは、窒素、ヘリウム及びアルゴンのような不活性気体との混合気体も使用できる。
反応温度は、−78〜100℃であり、好ましくは10〜70℃である。反応時間は、反応条件により異なるが、通常1〜30時間である。
上記のようにして得られた光学活性カルボニル化合物は、例えば抽出、再結晶、各種クロマトグラフィー等の通常用いられる操作により、単離精製を行うことができる。また、得られる光学活性カルボニル化合物の立体配置は、光学活性環状含窒素化合物の立体配置を適宜選択することによって、d体又はl体(R体又はS体)を製造することができる。
以下、本発明を実施例及び比較例により具体的に説明するが、本発明はこれらにより何ら限定されるものではない。
以下、Buはブチル基、tBuはt−ブチル基、Etはエチル基、Meはメチル基、Phはフェニル基、Octはオクチル基を表す。
生成物の測定は、ガスクロマトグラフィー法(GLC)により行った。条件は以下に述べる通りである。
使用分析機器:島津製作所製G2010ガスクロマトグラフ
カラム: 転化率測定 Agilent社製DB−WAX(0.25mm x 30m)、
光学純度 スペルコ社製β−DEX−225(0.25mm x 30m)、
検出器:FID
一般式(1)で表される光学活性環状含窒素化合物のうち、実施例1〜52で使用した化合物は下記方法により合成した。
(合成例1)
(2R,4R)−4−Hydoxyproline−N−ethyl carbamate methyl esterの合成
Figure 0005913352
Tetrahedron,Vol.49,No.23,5127−5132の合成法に従って行った。
300mLの四つ口フラスコに、(2R,4R)−ヒドロキシプロリン(渡辺化学工業株式会社製)25.0g(191mmol)、無水メタノール150mL、炭酸カリウム26.4g(191mmol)を投入し攪拌した。氷冷下、この溶液にクロロ炭酸エチル40.2mL(420mmol)を25℃以下で滴下し、0℃で24時間攪拌した。反応液をろ過後、メタノールを留去し水150mLを投入し、クロロホルム150mLで抽出、さらに水層をクロロホルム150mLで2回抽出した。得られた有機層を飽和食塩水で洗浄し、無水硫酸マグネシウムで乾燥、ろ過後溶媒を留去し、36.5g、94.0%の収率で目的物を得た。
(合成例2)
(5R,7R)−[3,3,0]−1−aza−2−oxo−3−oxa−4,4−bis−(4’−t−butylphenyl)−7−hydroxybicyclooctaneの合成
Figure 0005913352
Tetrahedron: Asymmetry,Vol.8,No.1,149−153の(S)−2−(diphenylmethyl)pyrrolidineの合成法に従って合成した。
窒素置換した500mL反応フラスコに、窒素気流下、マグネシウム2.41g(99mmol)、無水THF15mLを投入し攪拌した。室温にて、この溶液に4−t−ブチルフェニルブロモベンゼン19.2g(90mmol)のTHF75mL溶液を滴下し、室温で1時間攪拌した(グリニヤ化合物の合成)。
次に、上記溶液を5℃以下に冷却し、合成例1で得られた(2R,4R)−4−Hydroxyproline−N−ethyl carbamate methyl ester 6.10g(30mmol)のTHF125mL溶液を10℃以下にて滴下して反応させた。その後、3時間加熱還流したのち冷却し、飽和アンモニウムクロライド水溶液100mLに反応液を投入した。THFを回収後、濃縮物を酢酸エチル200mLで2回抽出し、合わせた有機層を飽和食塩水で2回洗浄した。有機層を無水硫酸ナトリウムで乾燥後、溶媒を留去し、得られた濃縮物を酢酸エチル・ヘキサン中から再結晶し、8.24gの目的物を得た。
(合成例3)
(5R,7R)−[3,3,0]−1−aza−2−oxo−3−oxa−4,4−bis−(4’−t−butylphenyl)−7−(butylcarbamoyloxy)bicyclooctaneの合成
Figure 0005913352
50mLの四つ口フラスコに、合成例2で得られた(5R,7R)−[3,3,0]−1−aza−2−oxo−3−oxa−4,4−bis−(4’−t−butylphenyl)−7−hydroxybicyclooctane 900mg(2.21mmol)、無水DMF9mL、塩化銅(I)110mg(1.11mmol)を投入し攪拌した。室温下、この溶液にn−ブチルイソシアネート0.37mL(3.32mmol)を滴下し、室温で4時間攪拌した。反応液に水とトルエンを加えて抽出後、合わせた有機層を水および飽和食塩水で洗浄した。溶媒を留去後、シリカゲルカラムカラムクロマトグラフィーにて精製し、無色油状の目的物を1.10g,98.2%の収率で得た。
(合成例4)
(2R,4R)−2−(bis−(4’−t−butylphenyl)methyl)−4−(butylcarbamoyloxy)pyrrolidineの合成(実施例1,6及び12で使用した光学活性環状含窒素化合物の合成)
Figure 0005913352
合成例3で得られた(5R,7R)−[3,3,0]−1−aza−2−oxo−3−oxa−4,4−bis−(4’−t−butylphenyl)−7−(butylcarbamoyloxy)bicyclooctane 1.08g(2.13mmol)に、メタノール10.8mL、THF10.8mL、10重量%Pd/C 135mgを投入し攪拌、水素置換した。水素雰囲気下、3日間室温で反応した後、Pd−Cをろ過にて除去、濃縮を行い、シリカゲルカラムクロマトグラフィーにて精製し、無色油状の目的物を720mg,72.7%の収率で得た。
H−NMR(CDOD):δ=0.80〜0.95、t、3H δ=1.20〜1.30、s、18H δ=1.15〜1.55、m、6H δ=2.05〜2.20、m、1H δ=2.90〜3.10、m、4H δ=3.70〜3.95、m、2H δ=4.90〜5.05、bs、1H δ=7.10〜7.35、m、8H
(合成例5)
(5R,7R)−[3,3,0]−1−aza−2−oxo−3−oxa−4,4−bis−(4’−t−butylphenyl)−7−(t−butylcarbamoyloxy)bicyclooctaneの合成
Figure 0005913352
50mLの四つ口フラスコに、合成例2で得られた(5R,7R)−[3,3,0]−1−aza−2−oxo−3−oxa−4,4−bis−(4’−t−butylphenyl)−7−hydroxybicyclooctane 900mg(2.21mmol)、無水DMF9mL、塩化銅(I)110mg(1.11mmol)を投入し攪拌した。室温下、この溶液にt−ブチルイソシアネート0.39mL(3.32mmol)を滴下し、室温で4時間攪拌した。反応液に水とトルエンを加えて抽出後、合わせた有機層を水および飽和食塩水で洗浄した。溶媒を留去後、シリカゲルカラムクロマトグラフィーにて精製し、無色油状の目的物を1.09g,97.3%の収率で得た。
(合成例6)
(2R,4R)−2−(bis−(4’−t−butylphenyl)methyl)−4−(t−butylcarbamoyloxy)pyrrolidineの合成(実施例7及び13で使用した光学活性環状含窒素化合物の合成)
Figure 0005913352
合成例5で得られた(5R,7R)−[3,3,0]−1−aza−2−oxo−3−oxa−4,4−bis−(4’−t−butylphenyl)−7−(t−butylcarbamoyloxy)bicyclooctane 1.08g(2.13mmol)に、メタノール10.8mL、THF10.8mL、10重量%Pd/C 135mgを投入し攪拌、水素置換した。水素雰囲気下、3日間室温で反応した後、Pd−Cをろ過にて除去、濃縮を行い、シリカゲルカラムクロマトグラフィーにて精製し、無色油状の目的物を690mg,60.1%の収率で得た。
H−NMR(CDCl):δ=1.20、s、9H δ=1.22、s、9H δ=1.25、s、9H δ=1.20〜1.30、m、1H δ=1.50〜1.65、m、1H δ=2.10〜2.30、m、1H δ=2.90〜3.00、m、2H δ=3.70〜3.40、m、2H δ=5.00〜5.20、bs、1H δ=7.10〜7.40、m、8H
(合成例7)
(5R,7R)−[3,3,0]−1−aza−2−oxo−3−oxa−4,4−bis−(4’−t−butylphenyl)−7−(ethylcarbamoyloxy)bicyclooctaneの合成
Figure 0005913352
50mLの四つ口フラスコに、合成例2で得られた(5R,7R)−[3,3,0]−1−aza−2−oxo−3−oxa−4,4−bis−(4’−t−butylphenyl)−7−hydroxybicyclooctane 900mg(2.21mmol)、無水DMF9mL、塩化銅(I)110mg(1.11mmol)を投入し攪拌した。室温下、この溶液にエチルイソシアネート0.26mL(3.32mmol)を滴下し、室温で4時間攪拌した。反応液に水とトルエンを加えて抽出後、合わせた有機層を水および飽和食塩水で洗浄した。溶媒を留去後、シリカゲルカラムカラムクロマトグラフィーにて精製し、無色油状の目的物を680mg,64.3%の収率で得た。
(合成例8)
(2R,4R)−2−(bis−(4’−t−butylphenyl)methyl)−4−(ethylcarbamoyloxy)pyrrolidineの合成(実施例2、8、及び16〜51で使用した光学活性環状含窒素化合物の合成)
Figure 0005913352
合成例7で得られた(5R,7R)−[3,3,0]−1−aza−2−oxo−3−oxa−4,4−bis−(4’−t−butylphenyl)−7−(ethylcarbamoyloxy)bicyclooctane 1.08g(2.13mmol)に、メタノール10.8mL、THF10.8mL、10重量%Pd/C 135mgを投入し攪拌、水素置換した。水素雰囲気下、3日間室温で反応した後、Pd/Cをろ過にて除去、濃縮を行い、シリカゲルカラムクロマトグラフィーにて精製し、無色油状の目的物を480mg,80.8%の収率で得た。
H−NMR(CDCl):δ=1.05〜1.20、t、3H δ=1.25、s、18H δ=1.30〜1.60、m、2H δ=2.15〜2.30、m、1H δ=2.95〜3.25、m、4H δ=3.80、bs、2H δ=4.60、bs、1H δ=5.10、bs、1H δ=7.10〜7.30、m、8H
(合成例9)
(5R,7R)−[3,3,0]−1−aza−2−oxo−3−oxa−4,4−bis−(4’−t−butylphenyl)−7−(octylcarbamoyloxy)bicyclooctaneの合成
Figure 0005913352
50mLの四つ口フラスコに、合成例2で得られた(5R,7R)−[3,3,0]−1−aza−2−oxo−3−oxa−4,4−bis−(4’−t−butylphenyl)−7−hydroxybicyclooctane 900mg(2.21mmol)、無水DMF9mL、塩化銅(I)110mg(1.11mmol)を投入し攪拌した。室温下、この溶液にオクチルイソシアネート0.59mL(3.32mmol)を滴下し、室温で4時間攪拌した。反応液に水とトルエンを加えて抽出後、合わせた有機層を水および飽和食塩水で洗浄した。溶媒を留去後、シリカゲルカラムカラムクロマトグラフィーにて精製し、無色油状の目的物を1.08g,86.8%の収率で得た。
(合成例10)
(2R,4R)−2−(bis−(4’−t−butylphenyl)methyl)−4−(octylcarbamoyloxy)pyrrolidineの合成(実施例3及び9で使用した光学活性環状含窒素化合物の合成)
Figure 0005913352
合成例9で得られた(5R,7R)−[3,3,0]−1−aza−2−oxo−3−oxa−4,4−bis−(4’−t−butylphenyl)−7−(octylcarbamoyloxy)bicyclooctane 1.08g(2.13mmol)に、メタノール10.8mL、THF10.8mL、10重量%Pd/C 135mgを投入し攪拌、水素置換した。水素雰囲気下、3日間室温で反応した後、Pd/Cをろ過にて除去、濃縮を行い、シリカゲルカラムクロマトグラフィーにて精製し、無色油状の目的物を540mg,58.3%の収率で得た。
H−NMR(CDOD):δ=0.80〜0.95、t、3H δ=1.00〜1.60、m、14H δ=1.10、s、18H δ=2.00〜2.20、m、1H δ=2.90〜3.20、m、4H δ=3.70〜4.00、m、2H δ=5.00〜5.10、bs、1H δ=7.10〜7.40、m、8H
(合成例11)
(5R,7R)−[3,3,0]−1−aza−2−oxo−3−oxa−4,4−bis−(4’−t−butylphenyl)−7−(diphenylcarbamoyloxy)bicyclooctaneの合成
Figure 0005913352
50mLの四つ口フラスコに、合成例2で得られた(5R,7R)−[3,3,0]−1−aza−2−oxo−3−oxa−4,4−bis−(4’−t−butylphenyl)−7−hydroxybicyclooctane 1.00g(2.45mmol)、無水DMF10mL、水素化ナトリウム118mg(4.90mmol)を投入し攪拌した。氷冷下、この溶液にジフェニルカルバモイルクロリド626mg(2.70mmol)を投入し、室温で2時間攪拌した。反応液に水とトルエンを加えて抽出後、合わせた有機層を水および飽和食塩水で洗浄した。溶媒を留去後、シリカゲルカラムカラムクロマトグラフィーにて精製し、無色油状の目的物を920mg,62.3%の収率で得た。
(合成例12)
(2R,4R)−2−(bis−(4’−t−butylphenyl)methyl)−4−(diphenylcarbamoyloxy)pyrrolidineの合成(実施例4及び10で使用した光学活性環状含窒素化合物の合成)
Figure 0005913352
合成例11で得られた(5R,7R)−[3,3,0]−1−aza−2−oxo−3−oxa−4,4−bis−(4’−t−butylphenyl)−7−(diphenylcarbamoyloxy)bicyclooctane 920mg(1.53mmol)に、メタノール18.4mL、THF18.4mL、10重量%Pd/C 115mgを投入し攪拌、水素置換した。水素雰囲気下、5日間室温で反応した後、Pd/Cをろ過にて除去、濃縮を行い、シリカゲルカラムクロマトグラフィーにて精製し、無色油状の目的物を680mg,79.3%の収率で得た。
H−NMR(CDOD):δ=δ=1.20〜1.35、s、18H δ=1.45〜1.60、m、1H δ=2.00〜2.20、m、1H δ=2.90〜3.00、m、1H δ=3.10〜3.20、m、1H δ=3.35〜3.45、m、1H δ=3.85〜4.00、m、1H δ=5.15〜5.25、m、1H δ=6.90〜7.50、m、18H
(合成例13)
(5R,7R)−[3,3,0]−1−aza−2−oxo−3−oxa−4,4−diphenyl−7−hydroxybicyclooctaneの合成
Figure 0005913352
Tetrahedron: Asymmetry,Vol.8,No.1,149−153の(S)−2−(diphenylmethyl)pyrrolidineの合成法に従って合成した。
窒素置換した500mL反応フラスコに、窒素気流下、合成例1で得られた(2R,4R)−4−Hydoxyproline−N−ethyl carbamate methyl ester 5.10g(23mmol)のTHF50mL溶液を投入し10℃以下に冷却した。この溶液に、滴下漏斗よりフェニルマグネシウムブロミドの1.08mol/L THF溶液64mLを滴下して反応させた。その後、3時間加熱還流したのち冷却し、飽和アンモニウムクロライド水溶液100mLに反応液を投入した。THFを回収後、濃縮物を酢酸エチル200mLで2回抽出し、合わせた有機層を飽和食塩水で2回洗浄した。有機層を無水硫酸ナトリウムで乾燥後、溶媒を留去し、得られた濃縮物をシリカゲルクロマトグラフィーで単離精製し、3.43gの目的物を得た。
(合成例14)
(5R,7R)−[3,3,0]−1−aza−2−oxo−3−oxa−4,4−diphenyl−7−(butylcarbamoyloxy)bicyclooctaneの合成
Figure 0005913352
100mLの四つ口フラスコに、合成例13で得られた(5R,7R)−[3,3,0]−1−aza−2−oxo−3−oxa−4,4−diphenyl−7−hydroxybicyclooctane 3.43g(11.6mmol)、無水DMF17mL、塩化銅(I)115mg(1.16mmol)を投入し攪拌した。室温下、この溶液にn−ブチルイソシアネート1.55mL(1.39mmol)を滴下し、室温で4時間攪拌した。反応液に水とトルエンを加えて抽出後、合わせた有機層を水および飽和食塩水で洗浄した。溶媒を留去後、シリカゲルカラムカラムクロマトグラフィーにて精製し、無色油状の目的物を1.91g,41.9%の収率で得た。
(合成例15)
(2R,4R)−2−diphenylmethyl−4−(butylcarbamoyloxy)pyrrolidineの合成(実施例5及び11で使用した光学活性環状含窒素化合物の合成)
Figure 0005913352
合成例14で得られた(5R,7R)−[3,3,0]−1−aza−2−oxo−3−oxa−4,4−diphenyl−7−(butylcarbamoyloxy)bicyclooctane 1.91g(4.87mmol)に、メタノール19mL、10重量%Pd/C 95.6mgを投入し攪拌、水素置換した。水素雰囲気下、3日間40℃で反応した後、Pd/Cをろ過にて除去、濃縮を行い、シリカゲルカラムクロマトグラフィーにて精製し、無色油状の目的物を690mg,40.3%の収率で得た。
H−NMR(CDOD):δ=0.90〜0.96、t、3H δ=1.30〜1.59、m、5H δ=2.10〜2.21、qui、1H δ=3.00〜3.11、m、4H δ=3.86〜4.05、m、2H δ=5.00〜5.05、m、1H δ=7.14〜7.41、m、10H
(合成例16)
(5R,7R)−[3,3,0]−1−aza−2−oxo−3−oxa−4,4−bis−(4’−t−butylphenyl)−7−(t−butylcarbonyloxy)bicyclooctaneの合成
Figure 0005913352
50mLの四つ口フラスコに、合成例2で得られた(5R,7R)−[3,3,0]−1−aza−2−oxo−3−oxa−4,4−bis−(4’−t−butylphenyl)−7−hydroxybicyclooctane 1020mg(2.50mmol)、無水THF10.2mL、N,N−ジメチルー4−アミノピリジン6mg(0.05mmol)を投入し攪拌した。室温下、この溶液にDi−t−butyl−dicarbonate 600mg(2.76mmol)を滴下し、室温で4時間攪拌した。反応液に水とトルエンを加えて抽出後、合わせた有機層を水および飽和食塩水で洗浄した。溶媒を留去後、シリカゲルカラムクロマトグラフィーにて精製し、目的物を0.96g,75.6%の収率で得た。
(合成例17)
(2R,4R)−2−(bis−(4’−t−butylphenyl)methyl)−4−(t−butylcarbonyloxy)pyrrolidineの合成(実施例14で使用した光学活性環状含窒素化合物の合成)
Figure 0005913352
合成例16で得られた(5R,7R)−[3,3,0]−1−aza−2−oxo−3−oxa−4,4−bis−(4’−t−butylphenyl)−7−(t−butylcarbonyloxy)bicyclooctane 900mg(1.77mmol)に、メタノール13.5mL、THF13.5mL、5重量%Pd/C 150mgを投入し攪拌、水素置換した。水素雰囲気下、24時間35℃で反応した後、Pd/Cをろ過にて除去、濃縮を行い、シリカゲルカラムクロマトグラフィーにて精製し、目的物を580mg,70.4%の収率で得た。
H−NMR(CDOD):δ=1.00〜1.35、s、18H δ=1.35〜1.65、m、11H δ=2.10〜2.30、m、1H δ=3.00〜3.10、m、1H δ=3.10〜3.20、m、1H δ=3.80、s、2H δ=5.00、s、1H δ=7.10〜7.30、m、8H
(合成例18)
(Z)−((6R,7aR)−1,1−bis(4−t−butylphenyl)−3−oxohexahydropyrrolo[1,2−c]oxazol−6yl)N,N’−diisopropylcarbamimidateの合成
Figure 0005913352
50mLの四つ口フラスコに、合成例2で得られた(5R,7R)−[3,3,0]−1−aza−2−oxo−3−oxa−4,4−bis−(4’−t−butylphenyl)−7−hydroxybicyclooctane 2000mg(4.91mmol)、無水DMF10.0mL、N,N’−ジイソプロピルカルボジイミド 740mg(5.86mmol)、塩化銅(I)48.6mg(0.49mmol)を投入し攪拌した。室温で24時間攪拌したのち、反応液に飽和塩化アンモニウム水溶液と酢酸エチルを加えて抽出後、有機層を飽和塩化アンモニウム水溶液で洗浄した。無水硫酸ナトリウムで乾燥後、溶媒を留去し、シリカゲルカラムクロマトグラフィーにて精製し、目的物を1.41g,53.8%の収率で得た。
(合成例19)
(Z)−((3R,5R)−5−(bis(4−t−butylphenyl)methyl)pyrrolidine−3−yl)N,N’−diisopropylcarbamimidateの合成(実施例15で使用した光学活性環状含窒素化合物の合成)
Figure 0005913352
合成例18で得られた(Z)−((6R,7aR)−1,1−bis(4−t−butylphenyl)−3−oxohexahydropyrrolo[1,2−c]oxazol−6yl)N,N’−diisopropylcarbamimidate 1400mg(2.62mmol)に、メタノール14.0mL、THF14.0mL、10重量%Pd/C 140mgを投入し攪拌、水素置換した。水素雰囲気下、24時間室温で反応した後、Pd/Cをろ過にて除去、濃縮を行い、アルミナカラムクロマトグラフィーにて精製し、目的物を648mg,50.2%の収率で得た。
H−NMR(CDOD):δ=1.00〜1.25、m、30H δ=1.45〜1.65、m、2H δ=2.00〜2.20、m、1H δ=3.00〜3.15、m、3H δ=3.35、br、1H δ=3.70〜3.90、m、2H δ=5.20、br、1H δ=7.20〜7.30、m、8H
(合成例20)
(2S,4S)−4−Hydoxyproline−N−ethyl carbamate methyl esterの合成
Figure 0005913352
Tetrahedron,Vol.49,No.23,5127−5132の合成法に従って行った。
300mLの四つ口フラスコに、(2S,4S)−ヒドロキシプロリン(渡辺化学工業株式会社製)25.0g(191mmol)、無水メタノール150mL、炭酸カリウム26.4g(191mmol)を投入し攪拌した。氷冷下、この溶液にクロロ炭酸エチル40.2mL(420mmol)を25℃以下で滴下し、0℃で24時間攪拌した。反応液をろ過後、メタノールを留去し水150mLを投入し、クロロホルム150mLで抽出、さらに水層をクロロホルム150mLで2回抽出した。得られた有機層を飽和食塩水で洗浄し、無水硫酸マグネシウムで乾燥、ろ過後溶媒を留去し、35.9g、86.7%の収率で目的物を得た。
(合成例21)
(5S,7S)−[3,3,0]−1−aza−2−oxo−3−oxa−4,4−bis−(4’−t−butylphenyl)−7−hydroxybicyclooctaneの合成
Figure 0005913352
Tetrahedron: Asymmetry,Vol.8,No.1,149−153の(S)−2−(diphenylmethyl)pyrrolidineの合成法に従って合成した。
窒素置換した500mL反応フラスコに、窒素気流下、マグネシウム2.41g(99mmol)、無水THF15mLを投入し攪拌した。室温にて、この溶液に4−t−ブチルフェニルブロモベンゼン19.2g(90mmol)のTHF75mL溶液を滴下し、室温で1時間攪拌した(グリニヤ化合物の合成)。
次に、上記溶液を5℃以下に冷却し、合成例20で得られた(2S,4S)−4−Hydroxyproline−N−ethyl carbamate methyl ester 6.10g(30mmol)のTHF125mL溶液を10℃以下にて滴下して反応させた。その後、3時間加熱還流したのち冷却し、飽和アンモニウムクロライド水溶液100mLに反応液を投入した。THFを回収後、濃縮物を酢酸エチル200mLで2回抽出し、合わせた有機層を飽和食塩水で2回洗浄した。有機層を無水硫酸ナトリウムで乾燥後、溶媒を留去し、得られた濃縮物を酢酸エチル・ヘキサン中から再結晶し、8.01gの目的物を得た。
(合成例22)
(5S,7S)−[3,3,0]−1−aza−2−oxo−3−oxa−4,4−bis−(4’−t−butylphenyl)−7−(butylcarbamoyloxy)bicyclooctaneの合成
Figure 0005913352
50mLの四つ口フラスコに、合成例21で得られた(5S,7S)−[3,3,0]−1−aza−2−oxo−3−oxa−4,4−bis−(4’−t−butylphenyl)−7−hydroxybicyclooctane 900mg(2.21mmol)、無水DMF9mL、塩化銅(I)110mg(1.11mmol)を投入し攪拌した。室温下、この溶液にn−ブチルイソシアネート0.37mL(3.32mmol)を滴下し、室温で4時間攪拌した。反応液に水とトルエンを加えて抽出後、合わせた有機層を水および飽和食塩水で洗浄した。溶媒を留去後、シリカゲルカラムカラムクロマトグラフィーにて精製し、無色油状の目的物を1.08g,96.5%の収率で得た。
(合成例23)
(2S,4S)−2−(bis−(4’−t−butylphenyl)methyl)−4−(butylcarbamoyloxy)pyrrolidineの合成(実施例52で使用した光学活性環状含窒素化合物の合成)
Figure 0005913352
合成例22で得られた(5S,7S)−[3,3,0]−1−aza−2−oxo−3−oxa−4,4−bis−(4’−t−butylphenyl)−7−(butylcarbamoyloxy)bicyclooctane 1.08g(2.13mmol)に、メタノール10.8mL、THF10.8mL、10重量%Pd/C 135mgを投入し攪拌、水素置換した。水素雰囲気下、3日間室温で反応した後、Pd−Cをろ過にて除去、濃縮を行い、シリカゲルカラムクロマトグラフィーにて精製し、無色油状の目的物を755mg,76.2%の収率で得た。
H−NMR(CDOD):δ=0.80〜0.95、t、3H δ=1.20〜1.30、s、18H δ=1.15〜1.55、m、6H δ=2.05〜2.20、m、1H δ=2.90〜3.10、m、4H δ=3.70〜3.95、m、2H δ=4.90〜5.05、bs、1H δ=7.10〜7.35、m、8H
(実施例1)
50mL反応フラスコに、シトラール2g(13.14mmol)、5重量%Pd/硫酸バリウム 25mg(シトラールに対して1.25重量%)、(2R,4R)−2−(bis−(4’−t−butylphenyl)methyl)−4−(butylcarbamoyloxy)pyrrolidine110mg(0.24mmol。シトラールに対して5.5重量%)、トリフルオロ酢酸(以下、TFAと略すことがある)27.0mg(0.24mmol)、10重量%含水t−ブタノール2mLをいれ攪拌し、水素雰囲気とした。50℃にて21時間攪拌した後、触媒をろ過後、ガスクロマトグラフィ−で分析したところ、シトラールからシトロネラールへの転化率は78.0%で、得られたシトロネラ−ルはd体であり、その光学純度は90.3%e.e.であった。なお、使用したシトラールのゲラニアール:ネラールの混合割合は、50:50であった。
(実施例2〜5)
光学活性環状含窒素化合物を変更した以外は、全て実施例1と同様に反応を行なった。なお、光学活性環状含窒素化合物は110mg、酸は光学活性環状含窒素化合物に対して同モルを使用した。結果を表3に示す。
Figure 0005913352
(実施例6)
50mL反応フラスコに、シトラール2g(13.14mmol)、5重量%Pd/硫酸バリウム 25mg(シトラールに対して1.25重量%)、(2R,4R)−2−(bis−(4’−t−butylphenyl)methyl)−4−(butylcarbamoyloxy)pyrrolidine110mg(0.24mmol。シトラールに対して5.5重量%)、トリフルオロ酢酸27.0mg(0.24mmol)、10重量%含水t−ブタノール2mLをいれ攪拌し、水素雰囲気とした。60℃にて21時間攪拌した後、触媒をろ過後、ガスクロマトグラフィ−で分析したところ、シトラールからシトロネラールへの転化率は100%で、得られたシトロネラ−ルはd体であり、その光学純度は89.6%e.e.であった。なお、使用したシトラールのゲラニアール:ネラールの混合割合は、50:50であった。
(実施例7〜11)
光学活性環状含窒素化合物を変更した以外は、全て実施例6と同様に反応を行なった。なお、光学活性環状含窒素化合物は110mg、酸は光学活性環状含窒素化合物に対して同モルを使用した。結果を表4に示す。
Figure 0005913352
(実施例12)
50mL反応フラスコに、シトラール2g(13.14mmol)、5重量%Pd/硫酸バリウム 25mg(シトラールに対して1.25重量%)、(2R,4R)−2−(bis−(4’−t−butylphenyl)methyl)−4−(butylcarbamoyloxy)pyrrolidine50mg(0.11mmol。シトラールに対して2.5重量%)、トリフルオロ酢酸12.3mg(0.11mmol)、10重量%含水t−ブタノール2mLをいれ攪拌し、水素雰囲気とした。60℃にて21時間攪拌した後、触媒をろ過後、ガスクロマトグラフィ−で分析したところ、シトラールからシトロネラールへの転化率は98.9%で、得られたシトロネラ−ルはd体であり、その光学純度は90.5%e.e.であった。なお、使用したシトラールのゲラニアール:ネラールの混合割合は、50:50であった。
(実施例13)
光学活性環状含窒素化合物を変更した以外は、全て実施例12と同様に反応を行なった。なお、光学活性環状含窒素化合物は50mg、酸は光学活性環状含窒素化合物に対して同モルを使用した。結果を表5に示す。
Figure 0005913352
(実施例14)
50mL反応フラスコに、シトラール2g(13.14mmol)、5重量%Pd/硫酸バリウム 25mg(シトラールに対して1.25重量%)、(2R,4R)−2−(bis−(4’−t−butylphenyl)methyl)−4−(t−butylcarbonyloxy)pyrrolidine 100mg(0.21mmol。シトラールに対して5.0重量%)、トリフルオロ酢酸24.5mg(0.21mmol)、10重量%含水t−ブタノール2mLをいれ攪拌し、水素雰囲気とした。60℃にて21時間攪拌した後、触媒をろ過後、ガスクロマトグラフィ−で分析したところ、シトラールからシトロネラールへの転化率は100%で、得られたシトロネラ−ルはd体であり、その光学純度は91.1%e.e.であった。なお、使用したシトラールのゲラニアール:ネラールの混合割合は、50:50であった。
(実施例15)
光学活性環状含窒素化合物を変更した以外は、全て実施例14と同様に反応を行なった。なお、光学活性環状含窒素化合物は100mg、酸は光学活性環状含窒素化合物に対して同モルを使用した。結果を表6に示す。
Figure 0005913352
(実施例16)
50mL反応フラスコに、シトラール2g(13.14mmol)、5重量%Pd/硫酸バリウム 20mg(シトラールに対して1.0重量%)、(2R,4R)−2−(bis−(4’−t−butylphenyl)methyl)−4−(ethylcarbamoyloxy)pyrrolidine 40mg(0.09mmol。シトラールに対して2.0重量%)、トリフルオロ酢酸10.5mg(0.09mmol)、10重量%含水t−ブタノール2mLをいれ攪拌し、水素雰囲気とした。60℃にて21時間攪拌した後、触媒をろ過後、ガスクロマトグラフィ−で分析したところ、シトラールからシトロネラールへの転化率は97.1%で、得られたシトロネラ−ルはd体であり、その光学純度は90.8%e.e.であった。なお、使用したシトラールのゲラニアール:ネラールの混合割合は、50:50であった。
(実施例17〜24)
添加する酸の種類、および酸の添加量を変更した以外は、全て実施例16と同様に反応を行なった。なお、使用した酸の量は光学活性環状含窒素化合物に対して使用量を決定した。結果を表7に示す。
Figure 0005913352
(実施例25)
50mL反応フラスコに、シトラール2g(13.14mmol)、5重量%Pd/硫酸バリウム 20mg(シトラールに対して1.0重量%)、(2R,4R)−2−(bis−(4’−t−butylphenyl)methyl)−4−(ethylcarbamoyloxy)pyrrolidine 40mg(0.09mmol。シトラールに対して2.0重量%)、L−酒石酸13.6mg(0.09mmol)、10重量%含水t−ブタノール2mLをいれ攪拌し、水素雰囲気とした。60℃にて5時間攪拌した後、触媒をろ過後、ガスクロマトグラフィ−で分析したところ、シトラールからシトロネラールへの転化率は71.9%で、得られたシトロネラ−ルはd体であり、その光学純度は75.9%e.e.であった。なお、使用したシトラールのゲラニアール:ネラールの混合割合は、50:50であった。
(実施例26〜30)
添加する酸の種類、および酸の添加量を変更した以外は、全て実施例25と同様に反応を行なった。なお、使用した酸の量は光学活性環状含窒素化合物に対して使用量を決定した。結果を表8に示す。
Figure 0005913352
(実施例31)
50mL反応フラスコに、シトラール2g(13.14mmol)、5重量%Pd/硫酸バリウム 20mg(シトラールに対して1.0重量%)、(2R,4R)−2−(bis−(4’−t−butylphenyl)methyl)−4−(ethylcarbamoyloxy)pyrrolidine 40mg(0.09mmol。シトラールに対して2.0重量%)、トリフルオロ酢酸5.2mg(0.05mmol)、DL−マンデル酸13.9mg(0.09mmol)、10重量%含水t−ブタノール2mLをいれ攪拌し、水素雰囲気とした。60℃にて21時間攪拌した後、触媒をろ過後、ガスクロマトグラフィ−で分析したところ、シトラールからシトロネラールへの転化率は100%で、得られたシトロネラ−ルはd体であり、その光学純度は89.0%e.e.であった。なお、使用したシトラールのゲラニアール:ネラールの混合割合は、50:50であった。
(実施例32〜33)
添加するDL−マンデル酸の量を変更した以外は、全て実施例31と同様に反応を行なった。なお、使用したDL−マンデル酸の量は光学活性環状含窒素化合物に対して使用量を決定した。結果を表9に示す。
Figure 0005913352
(実施例34)
50mL反応フラスコに、シトラール2g(13.14mmol)、5重量%Pd/硫酸バリウム 20mg(シトラールに対して1.0重量%)、(2R,4R)−2−(bis−(4’−t−butylphenyl)methyl)−4−(ethylcarbamoyloxy)pyrrolidine 40mg(0.09mmol。シトラールに対して2.0重量%)、トリフルオロ酢酸5.2mg(0.05mmol)、クエン酸17.6mg(0.09mmol)、10重量%含水t−ブタノール2mLをいれ攪拌し、水素雰囲気とした。60℃にて5時間攪拌した後、触媒をろ過後、ガスクロマトグラフィ−で分析したところ、シトラールからシトロネラールへの転化率は89.5%で、得られたシトロネラ−ルはd体であり、その光学純度は86.7%e.e.であった。なお、使用したシトラールのゲラニアール:ネラールの混合割合は、50:50であった。
(実施例35〜36)
添加するクエン酸の量を変更した以外は、全て実施例34と同様に反応を行なった。なお、使用したクエン酸の量は光学活性環状含窒素化合物に対して使用量を決定した。結果を表10に示す。
Figure 0005913352
(実施例37)
50mL反応フラスコに、シトラール2g(13.14mmol)、5重量%Pd/硫酸バリウム 20mg(シトラールに対して1.0重量%)、(2R,4R)−2−(bis−(4’−t−butylphenyl)methyl)−4−(ethylcarbamoyloxy)pyrrolidine 40mg(0.09mmol。シトラールに対して2.0重量%)、塩酸1.7mg(0.05mmol)、DL−マンデル酸13.9mg(0.09mmol)、10重量%含水t−ブタノール2mLをいれ攪拌し、水素雰囲気とした。60℃にて21時間攪拌した後、触媒をろ過後、ガスクロマトグラフィ−で分析したところ、シトラールからシトロネラールへの転化率は92.5%で、得られたシトロネラ−ルはd体であり、その光学純度は88.8%e.e.であった。なお、使用したシトラールのゲラニアール:ネラールの混合割合は、50:50であった。
(実施例38〜39)
添加するDL−マンデル酸の量を変更した以外は、全て実施例37と同様に反応を行なった。なお、使用したDL−マンデル酸の量は光学活性環状含窒素化合物に対して使用量を決定した。結果を表11に示す。
Figure 0005913352
(実施例40)
50mL反応フラスコに、シトラール2g(13.14mmol)、5重量%Pd/硫酸バリウム 20mg(シトラールに対して1.0重量%)、(2R,4R)−2−(bis−(4’−t−butylphenyl)methyl)−4−(ethylcarbamoyloxy)pyrrolidine 40mg(0.09mmol。シトラールに対して2.0重量%)、塩酸1.7mg(0.05mmol)、クエン酸17.6mg(0.09mmol)、10重量%含水t−ブタノール2mLをいれ攪拌し、水素雰囲気とした。60℃にて5時間攪拌した後、触媒をろ過後、ガスクロマトグラフィ−で分析したところ、シトラールからシトロネラールへの転化率は98.9%で、得られたシトロネラ−ルはd体であり、その光学純度は85.3%e.e.であった。なお、使用したシトラールのゲラニアール:ネラールの混合割合は、50:50であった。
(実施例41〜42)
添加するクエン酸の量を変更した以外は、全て実施例40と同様に反応を行なった。なお、使用したクエン酸の量は光学活性環状含窒素化合物に対して使用量を決定した。結果を表12に示す。
Figure 0005913352
(実施例43)
50mL反応フラスコに、シトラール2g(13.14mmol)、5重量%Pd/硫酸バリウム 20mg(シトラールに対して1.0重量%)、(2R,4R)−2−(bis−(4’−t−butylphenyl)methyl)−4−(ethylcarbamoyloxy)pyrrolidine 40mg(0.09mmol。シトラールに対して2.0重量%)、塩酸1.7mg(0.05mmol)、L−酒石酸13.8mg(0.09mmol)、10重量%含水t−ブタノール2mLをいれ攪拌し、水素雰囲気とした。60℃にて5時間攪拌した後、触媒をろ過後、ガスクロマトグラフィ−で分析したところ、シトラールからシトロネラールへの転化率は76.0%で、得られたシトロネラ−ルはd体であり、その光学純度は88.5%e.e.であった。なお、使用したシトラールのゲラニアール:ネラールの混合割合は、50:50であった。
(実施例44〜45)
添加するL−酒石酸の量を変更した以外は、全て実施例43と同様に反応を行なった。なお、使用したL−酒石酸の量は光学活性環状含窒素化合物に対して使用量を決定した。結果を表13に示す。
Figure 0005913352
(実施例46)
50mL反応フラスコに、シトラール2g(13.14mmol)、5重量%Pd/硫酸バリウム 20mg(シトラールに対して1.0重量%)、(2R,4R)−2−(bis−(4’−t−butylphenyl)methyl)−4−(ethylcarbamoyloxy)pyrrolidine 20mg(0.05mmol。シトラールに対して1.0重量%)、塩酸3.3mg(0.09mmol)、クエン酸8.8mg(0.05mmol)、10重量%含水t−ブタノール2mLをいれ攪拌し、水素雰囲気とした。60℃にて21時間攪拌した後、触媒をろ過後、ガスクロマトグラフィ−で分析したところ、シトラールからシトロネラールへの転化率は88.0%で、得られたシトロネラ−ルはd体であり、その光学純度は86.3%e.e.であった。なお、使用したシトラールのゲラニアール:ネラールの混合割合は、50:50であった。
(実施例47〜48)
添加するクエン酸の量を変更した以外は、全て実施例46と同様に反応を行なった。なお、使用したクエン酸の量は光学活性環状含窒素化合物に対して使用量を決定した。結果を表14に示す。
Figure 0005913352
(実施例49)
50mL反応フラスコに、シトラール2g(13.14mmol)、5重量%Pd/硫酸バリウム 20mg(シトラールに対して1.0重量%)、(2R,4R)−2−(bis−(4’−t−butylphenyl)methyl)−4−(ethylcarbamoyloxy)pyrrolidine 20mg(0.05mmol。シトラールに対して1.0重量%)、塩酸3.3mg(0.09mmol)、L−酒石酸6.9mg(0.05mmol)、10重量%含水t−ブタノール2mLをいれ攪拌し、水素雰囲気とした。60℃にて21時間攪拌した後、触媒をろ過後、ガスクロマトグラフィ−で分析したところ、シトラールからシトロネラールへの転化率は98.5%で、得られたシトロネラ−ルはd体であり、その光学純度は89.2%e.e.であった。なお、使用したシトラールのゲラニアール:ネラールの混合割合は、50:50であった。
(実施例50〜51)
添加するL−酒石酸の量を変更した以外は、全て実施例49と同様に反応を行なった。なお、使用したL−酒石酸の量は光学活性環状含窒素化合物に対して使用量を決定した。結果を表15に示す。
Figure 0005913352
(実施例52)
50mL反応フラスコに、シトラール2g(13.14mmol)、5重量%Pd/硫酸バリウム 25mg(シトラールに対して1.25重量%)、(2S,4S)−2−(bis−(4’−t−butylphenyl)methyl)−4−(butylcarbamoyloxy)pyrrolidine110mg(0.24mmol。シトラールに対して5.5重量%)、トリフルオロ酢酸27.0mg(0.24mmol)、10重量%含水t−ブタノール2mLをいれ攪拌し、水素雰囲気とした。50℃にて21時間攪拌した後、触媒をろ過後、ガスクロマトグラフィ−で分析したところ、シトラールからシトロネラールへの転化率は85.8%で、得られたシトロネラ−ルはl体であり、その光学純度は91.1%e.e.であった。なお、使用したシトラールのゲラニアール:ネラールの混合割合は、50:50であった。
本出願を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。
本出願は、2010年11月29日出願の日本特許出願(特願2010−265556)に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
本発明において用いられる不斉水素化用触媒は、金属粉末又は金属担持物、光学活性環状含窒素化合物、及び酸を単に混合するだけで、基質であるα,β−不飽和カルボニル化合物を簡便に不斉水素化し、光学活性α,β−カルボニル化合物を製造することができる。
つまり、シトラール(ゲラニアールとネラールとの混合物)、ゲラニアール、又はネラールのα,β−炭素−炭素二重結合を選択的に不斉水素化することにより、光学活性シトロネラールを得ることができる。光学活性シトロネラールはそれ自体が香料として有用であるばかりでなく、光学活性シトロネロール、光学活性イソプレゴール、光学活性メントールの重要な原料である。
本発明はZ配置化合物とE配置化合物との混合物(いわゆるシトラール)を基質として使用した場合においても、シトラールを蒸留して高純度のネラール、またはゲラニアールを得た後に不斉水素化を行う必要がなく、同じ立体配置の光学活性カルボニル化合物を製造することができる。
そして、本発明の触媒は、反応溶液に可溶性ではないため、反応系内から金属又は金属担持物、及び光学活性環状含窒素化合物を容易に回収して再利用でき、工業的にも有利である。

Claims (5)

  1. 周期表における第8〜10族金属より選ばれる少なくとも一種の金属の粉末又は第8〜10族金属より選ばれる少なくとも一種の金属が担体に担持された金属担持物と、下記一般式(1)
    Figure 0005913352
    (式(1)中、R、R、R、R、R、R、R、R、R及びR10は、
    それぞれ独立して水素原子、炭素数6〜20のアリール基で置換してもよい炭素数1〜30のアルキル基、又は炭素数6〜20のアリール基を表す。ただし、RとRは、互いに異なる置換基であり、R 又はR は水素原子を表す。
    hは、0または1を表す。
    jは0を表す。
    lは、0または1を表す。
    nは0を表す。
    *は不斉炭素原子を表す。
    Aは、水素原子、炭素数6〜20のアリール基で置換してもよい炭素数1〜30のアルキル基、又は炭素数6〜20のアリール基を表す。
    、Y 、X 及びX は、O、C、O及びN、O、C、O及びO、またはO、C、N及びNの組合せである。
    で表される光学活性環状含窒素化合物と、トリフルオロ酢酸、DL−酒石酸、D−酒石酸、L−酒石酸、DL−マンデル酸、D−マンデル酸、L−マンデル酸、クエン酸、サリチル酸及び塩酸から選ばれる1以上の酸とを含む、α,β−不飽和カルボニル化合物の不斉水素化用触媒。
  2. 前記金属がニッケル、ルテニウム、ロジウム、イリジウム、パラジウム及び白金からなる群から選ばれる請求項1に記載の不斉水素化用触媒。
  3. 下記一般式(2)
    Figure 0005913352
    (式(2)中、R11、R12、R13及びR14は、それぞれ独立して、水素原子、置換基を有してもよいアルキル基、置換基を有してもよいシクロアルキル基、置換基を有してもよいアルケニル基、置換基を有してもよいアリール基、又は置換基を有してもよいアラルキル基、置換基を有してもよい芳香族複素環基、置換基を有してもよい脂肪族複素環基、置換基を有してもよいアシル基、置換基を有してもよいアルコキシカルボニル基、又は置換基を有してもよいアラルキルオキシ基を表す。また、R11とR12、R11とR13、R11とR14、R12とR14、又はR13とR14とで環を形成してもよい。
    ただし、R11とR12、又はR11とR13とが環を形成していない場合、R12が水素原子でないときはR13及びR14は互いに同じでも異なってもよい。R11とR12、又はR11とR13とが環を形成していない場合、R12が水素原子のときはR13及びR14は水素原子以外であり互いに異なる。)
    で表されるα,β−不飽和カルボニル化合物を、請求項1又は請求項2に記載の不斉水素化用触媒を用いて不斉水素化する工程を含む、下記一般式(3)
    Figure 0005913352
    (式(3)中、R11、R12、R13及びR14は、式(2)の定義と同じである。2つの*は、少なくとも一方が不斉炭素原子を表す。)
    で表される光学活性カルボニル化合物の製造方法。
  4. 前記α,β−不飽和カルボニル化合物が、ゲラニアール、ネラール又はシトラールである請求項3に記載の製造方法。
  5. 前記α,β−不飽和カルボニル化合物が、炭素数5〜18のα,β−不飽和ケトン類である請求項3に記載の製造方法。
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