JP6246202B2 - 3座アミノジカルベン配位子を有する金属錯体及びそれを用いた水素化還元方法 - Google Patents

3座アミノジカルベン配位子を有する金属錯体及びそれを用いた水素化還元方法 Download PDF

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Description

本発明は、特定の3座アミノジカルベン配位子と、特定のイオンを有する金属錯体、及びこの錯体を用いてカルボニル化合物、イミン類等を水素化還元して、アルコール、ジオール、アミン、アミノアルコール等を製造する方法又は水素化還元方法に関する。
ケトン類、カルボン酸エステル類、ラクトン類、カルボン酸アミド類、ラクタム類といったカルボニル化合物や、イミン類等を還元して、対応するアルコール類、アミン類等を得る方法は化学合成において重要である。とくに触媒を用いた接触還元法は、副生成物の低減、操作性のよさ、作業の安全性等からアルコール類、アミン類等の製造方法として有用である。このような還元触媒の1つとして多座配位子を有するルテニウム錯体等が知られている。
たとえば、2座又は4座のアミノホスフィンを配位子とするルテニウム錯体(特許文献1及び2)、3座のアミノジホスフィンを配位子とするルテニウム錯体(特許文献3)、ピリジン環を有するルテニウム錯体(特許文献4及び非特許文献1)を用いたカルボン酸エステル類の水素化還元方法等多数の方法が提案されている。
また、置換基を有していてもよいアミノ基を少なくとも一つ有するイミダゾリウム塩とルテニウム化合物とを塩基の存在下で反応させることにより得られるルテニウム錯体を用いたカルボン酸エステル類の水素化還元方法(特許文献5)も提案されている。特許文献5には、イミダゾリウム塩と塩基とを反応させて得られる2座配位子であるアミノカルベン配位子を有するルテニウム錯体が開示されている。
特表2008−538352号公報 特表2008−537946号公報 WO2011/048727号 WO2012/052996号 WO2010/114137号
Song,D.et al.,「Chemical Communications」,2011,47,8349−8351
しかし、上記特許文献1〜5及び非特許文献1に記載のカルボン酸エステル類の水素化反応はいずれも、収率及び触媒効率を共に満たすものではなく、経済的に有利な方法とは言いがたい。また特許文献1〜3及び5に記載の水素化還元方法はいずれも10気圧以上の水素圧力が必要なため、工業生産を行う上で経済性、操作性において課題を有する。
従って、本発明の目的は、比較的温和な条件下で、ケトン類、カルボン酸エステル類、ラクトン類、カルボン酸アミド類、ラクタム類等のカルボニル化合物やイミン類等を水素化還元して対応するアルコール類、アミン類等を高収率かつ高触媒効率で製造することができる金属錯体を提供することにある。
本発明者らは、上記の目的を達成すべく検討を重ねてきた。その結果、1つの2級アミン基と、該アミン基を挟んで、特定の2つの複素環カルベン基とを有する3座アミノジカルベン配位子と、ルテニウムイオン又はオスミニウムイオンを有する金属錯体の合成に成功した。
また、本発明において合成された金属錯体は、ケトン類、カルボン酸エステル類、ラクトン類、カルボン酸アミド類、ラクタム類等のカルボニル化合物やイミン類等の水素化還元において高い触媒活性を持つことを見出した。
また、驚くべきことに、従来知られていた金属錯体のなかでも特に高い収率と触媒効率を有する特許文献5に記載の2座アミノカルベン配位子とルテニウムからなる金属錯体と比較しても、非常に高い収率と触媒効率を示すことも見出した。
本発明者らは、その後、さらに研究を重ね、本発明を完成させるに至った。すなわち、本発明は、以下の(1)〜(16)に示す構成を包含する。
(1) 3座アミノジカルベン配位子と、ルテニウムイオン又はオスミニウムイオンと
を有する金属錯体であって、
前記3座アミノジカルベン配位子は、1つの2級アミン基と、
該アミン基を挟んで、下記一般式L及び/又はL
Figure 0006246202
[式中、R〜Rは同一又は異なって、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、水酸基、オキシアニオン(−O)基、ヒドロキシカルボニル基、ニトロ基、シアノ基、スルホン酸基、又は置換基を有していてもよいアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、複素環基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルコキシカルボニル基、カルボン酸無水物基、アミノ基、アシルオキシ基、若しくはスルホニルオキシ基であるか、或いはRとR及び/又はRとRが一緒になって、置換基を有していてもよい2価の炭化水素基又はヘテロ原子含有炭化水素基を形成している;R〜Rは同一又は異なって、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、水酸基、オキシアニオン(−O)基、ヒドロキシカルボニル基、ニトロ基、シアノ基、スルホン酸基、又は置換基を有していてもよいアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、複素環基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルコキシカルボニル基、カルボン酸無水物基、アミノ基、アシルオキシ基、若しくはスルホニルオキシ基であるか、或いはRとR及び/又はRとRが一緒になって、置換基を有していてもよい2価の炭化水素基又はヘテロ原子含有炭化水素基を形成している。]
で表される2つの複素環カルベン基と
を有する、金属錯体。
(2) 前記R〜Rは同一又は異なって、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、又は置換基を有していてもよいアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、複素環基、アルコキシ基、若しくはアリールオキシ基であるか、或いはRとR及び/又はRとRが一緒になって、置換基を有していてもよいアルキレン基、アルケニレン基、又はオキシアルキレン基を形成しており、且つ、前記R〜Rは同一又は異なって、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、又は置換基を有していてもよいアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、複素環基、アルコキシ基、若しくはアリールオキシ基であるか、或いはRとR及び/又はRとRが一緒になって、置換基を有していてもよいアルキレン基、アルケニレン基又はオキシアルキレン基を形成している、前記(1)に記載の金属錯体。
(3) 前記3座アミノジカルベン配位子が、下記一般式(1):
Figure 0006246202
[式中、Q及びQは同一又は異なって、それぞれ置換基を有していてもよい炭素数1〜5のアルキレン基又は炭素数3〜15のシクロアルキレン基;2個のLは同一又は異なって、それぞれ前記L又はLを表す。]
で表される配位子である、前記(1)又は(2)に記載の金属錯体。
(4) 前記Q及びQは同一であり、いずれもメチレン基、エチレン基又はプロピレン基である、前記(3)に記載の金属錯体。
(5) 前記一般式LにおけるRが置換基を有してもよいアルキル基であり、一般式LにおけるRが置換基を有してもよいアルキル基である、前記(1)〜(4)のいずれかに記載の金属錯体。
(6) 前記一般式LにおけるRが置換基を有してもよい直鎖状のアルキル基であり、一般式LにおけるRが置換基を有してもよい直鎖状のアルキル基である、前記(1)〜(5)のいずれかに記載の金属錯体。
(7) 下記一般式(2)又は(3):
[M(A)Y] ・・・(2)
[M(A)Y]Y ・・・(3)
[式中、Mはルテニウムイオン又はオスミニウムイオン;Aは前記3座アミノジカルベン
配位子;Y及びYは同一又は異なって、それぞれ1価のアニオン性配位子;Z及び
は同一又は異なって、それぞれ単座配位子である。]
で表される組成を有する、前記(1)〜(6)のいずれかに記載の金属錯体。
(8) 前記単座配位子は、CO、PR1a1b1c(R1a、R1b及びR1cは同一又は異なって、それぞれ置換基を有していてもよいアルキル基、シクロアルキル基、アリール基又は複素環基)、P(OR2a)(OR2b)(OR2c)(R2a、R2b及びR2cは同一又は異なって、それぞれ置換基を有していてもよいアルキル基、シクロアルキル基、アリール基又は複素環基)、SR3a3b(R3a及びR3bは同一又は異なって、それぞれ置換基を有していてもよいアルキル基、シクロアルキル基、アリール基又は複素環基)、ニトリル基、イソニトリル基、N、PF、CS、テトラヒドロチオフェン又は炭素数1〜5のアルケンである、前記(7)に記載の金属錯体。
(9) 前記一般式(2)及び(3)におけるY及びYのうち少なくとも一方がハロゲンイオンである、前記(7)又は(8)に記載の金属錯体。
(10) 水素供与体を用いてカルボニル化合物又はイミン類を還元する反応の還元触媒として使用される、前記(1)〜(9)のいずれかに記載の金属錯体。
(11) 金属錯体の製造方法であって、
アミノジカルベン前駆体(I)に金属化合物(II)を反応させ、次いで、化合物(III)を反応させる工程
を備え、
前記アミノジカルベン前駆体(I)は、
1つの2級アミン基と、
該アミン基を挟んで、下記一般式L’又はL’:
Figure 0006246202
[式中、R〜Rは同一又は異なって、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、水酸基、オキシアニオン(−O)基、ヒドロキシカルボニル基、ニトロ基、シアノ基、スルホン酸基、又は置換基を有していてもよいアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、複素環基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルコキシカルボニル基、カルボン酸無水物基、アミノ基、アシルオキシ基、若しくはスルホニルオキシ基であるか、或いはRとR及び/又はRとRが一緒になって、置換基を有していてもよい2価の炭化水素基又はヘテロ原子含有炭化水素基を形成している;R〜R8は同一又は異なって、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、水酸基、オキシアニオン(−O)基、ヒドロキシカルボニル基、ニトロ基、シアノ基、スルホン酸基、又は置換基を有していてもよいアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、複素環基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルコキシカルボニル基、カルボン酸無水物基、アミノ基、アシルオキシ基、若しくはスルホニルオキシ基であるか、或いはRとR及び/又はRとRが一緒になって、置換基を有していてもよい2価の炭化水素基又はヘテロ原子含有炭化水素基を形成している;Yはアニオン性配位子;Yはアニオン性配位子を表す。]
で表される2つの複素環基と
を有し、
前記金属化合物(II)は、コバルトイオン、ニッケルイオン、銅イオン、ロジウムイオン、パラジウムイオン又は銀イオンを有し、
前記化合物(III)は、下記一般式(4):
MY ・・・(4)
[式中、Mはルテニウムイオン又はオスミニウムイオン;Y及びYは同一又は異なって、それぞれ1価のアニオン性配位子;Zは同一又は異なって、それぞれ単座配位子;nは2〜4の整数を表す。]
で表される、金属錯体の製造方法。
(12) 前記単座配位子は、CO、PR1a1b1c(R1a、R1b及びR1cは同一又は異なって、それぞれ置換基を有していてもよいアルキル基、シクロアルキル基、アリール基又は複素環基)、P(OR2a)(OR2b)(OR2c)(R2a、R2b及びR2cは同一又は異なって、それぞれ置換基を有していてもよいアルキル基、シクロアルキル基、アリール基又は複素環基)、SR3a3b(R3a及びR3bは同一又は異なって、それぞれ置換基を有していてもよいアルキル基、シクロアルキル基、アリール基又は複素環基)、ニトリル基、イソニトリル基、N、PF、CS、テトラヒドロチオフェン又は炭素数1〜5のアルケンである、前記(11)に記載の金属錯体の製造方法。
(13) 前記金属化合物(II)が含有する金属イオンが、銀イオンである前記(11)又は(12)に記載の金属錯体の製造方法。
(14) 前記(1)〜(10)のいずれかに記載の金属錯体の存在下、水素供与体を用いてカルボニル化合物又はイミン類を還元する工程を備える、
カルボニル化合物又はイミン類の水素化還元方法。
(15) 前記カルボニル化合物がケトン類、カルボン酸エステル類、ラクトン類、カルボン酸アミド類及びラクタム類から選ばれる少なくとも1種である、前記(14)に記載の水素化還元方法。
(16) 前記(1)〜(10)のいずれかに記載の金属錯体の存在下、水素供与体を用いてカルボニル化合物又はイミン類を還元する工程を備える、
水素化還元されたカルボニル化合物又はイミン類の製造方法。
本発明の3座アミノカルベン配位子と、ルテニウムイオン又はオスニウムイオンを有する金属錯体は、比較的温和な反応条件下でも触媒活性が極めて高く、例えば、水素供与体存在下、ケトン類、カルボン酸エステル類、ラクトン類、カルボン酸アミド類、ラクタム類等といったカルボニル化合物やイミン類等を水素化還元して対応するアルコール類、アミン類等を高収率かつ高触媒効率で製造することが可能である。
実施例1−1で合成した錯体1の化学構造を模式化した図である。
以下に本発明について詳細に説明する。
[1]金属錯体
本発明の金属錯体は、3座アミノジカルベン配位子と、ルテニウムイオン又はオスミニウムイオンとを有する。
3座アミノジカルベン配位子は、1つの2級アミン基と、該アミン基を挟んで、下記一般式L又はL
Figure 0006246202
[式中、R〜Rは同一又は異なって、それぞれ水素原子、ハロゲン原子、水酸基、オキシアニオン(‐O)基、ヒドロキシカルボニル基、ニトロ基、シアノ基、スルホン酸基、又は置換基を有していてもよいアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、複素環基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルコキシカルボニル基、カルボン酸無水物基、アミノ基、アシルオキシ基、若しくはスルホニルオキシ基であるか、或いはRとR又はRとRが一緒になって、置換基を有していてもよい2価の炭化水素基又はヘテロ原子含有炭化水素基を形成している;R〜Rは同一又は異なって、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、水酸基、オキシアニオン(−O)基、ヒドロキシカルボニル基、ニトロ基、シアノ基、スルホン酸基、又は置換基を有していてもよいアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、複素環基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルコキシカルボニル基、カルボン酸無水物基、アミノ基、アシルオキシ基、若しくはスルホニルオキシ基であるか、或いはRとR又はRとRが一緒になって、置換基を有していてもよい2価の炭化水素基又はヘテロ原子含有炭化水素基を形成している。]
で表される2つの複素環カルベン基とを有する。
このように、本発明の3座アミノジカルベン配位子では、3級アミン基等ではなく、2級アミン基を有することにより、触媒活性を著しく向上させることができる。また、該2級アミン基を間に挟んで、特定の複素環カルベン基を2つ有することにより、ルテニウムイオン又はオスミニウムイオンに平面的に配位することができ、ルテニウムイオン又はオスミニウムイオン周りの立体障害が小さく、これら触媒活性を有する金属イオンの露出度が高くなるため、触媒効率を著しく向上させることができる。
上記LにおけるR、R及びRは、水素原子、ハロゲン原子、水酸基、オキシアニオン(−O)基、ヒドロキシカルボニル基、ニトロ基、シアノ基、スルホン酸基、又は置換基を有してもよいアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、複素環基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルコキシカルボニル基、カルボン酸無水物基、アミノ基、アシルオキシ基、若しくはスルホニルオキシ基であるか、或いはRとR及び/又はRとRは一緒になって置換基を有していてもよい2価の炭化水素基又はヘテロ原子含有炭化水素基を形成している。R、R及びRは同じであっても又は異なっていてもよい。
、R及びRにおけるハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられる。
、R及びRにおけるアルキル基としては、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、s−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。特に、Rとしては、触媒安定性、触媒効率等の観点から、直鎖アルキル基が好ましい。
アルキル基は置換基を有していてもよい。該置換基としては、例えば、前記したハロゲン原子、オキシアニオン(−O)基、ヒドロキシカルボニル基、ニトロ基、シアノ基、スルホン酸基、後述のシクロアルキル基、後述のアリール基、後述の複素環基、後述のアルコキシ基、後述のアリールオキシ基、後述のアルコキシカルボニル基、後述のカルボン酸無水物基、後述のアシルオキシ基、スルホニルオキシ基、シリル基、保護されていてもよい水酸基、保護されていてもよいアミノ基等が挙げられる。置換基の数としては、1〜3個が好ましい。
アルキル基が有していてもよい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、後述のアラルキル基、後述のアリール基等に置換したもの等が挙げられる。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。
アルキル基が有していてもよい置換基としての、保護されていてもよい水酸基としては、無保護の水酸基;並びに例えば、トリメチルシリル基、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等のシリル基;ベンジル基;メトキシメチル基等の参考文献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る一般的な水酸基の保護基で保護された水酸基等が挙げられる。
アルキル基が有していてもよい置換基としての、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;並びに、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―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の置換基で保護されたアミノ基が挙げられる。さらに保護し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。
つまり、前記アルキル基は、例えば、置換基としてアリール基を有するアラルキル基であってもよい。アラルキル基としては、例えばベンジル基、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。
また、R、R及びRにおけるシクロアルキル基としては炭素数3〜20、より好ましくは炭素数3〜10の単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。
シクロアルキル基は置換基を有していてもよい。該置換基としては、例えば、前記したハロゲン原子、オキシアニオン(−O)基、ヒドロキシカルボニル基、ニトロ基、シアノ基、スルホン酸基、前記したアルキル基、前記したシクロアルキル基、後述のアリール基、後述の複素環基、後述のアルコキシ基、後述のアリールオキシ基、後述のアルコキシカルボニル基、後述のカルボン酸無水物基、後述のアシルオキシ基、スルホニルオキシ基、前記したシリル基、前記した保護されていてもよい水酸基、前記した保護されていてもよいアミノ基等が挙げられる。置換基の数としては、1〜3個が好ましい。
また、R、R及びRにおけるアリール基としては、炭素数6〜20、より好ましくは炭素数6〜14の単環式又は縮合環式のアリール基が挙げられ、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。
アリール基は置換基を有していてもよい。該置換基としては、例えば、前記したハロゲン原子、オキシアニオン(−O)基、ヒドロキシカルボニル基、ニトロ基、シアノ基、スルホン酸基、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、後述の複素環基、後述のアルコキシ基、後述のアリールオキシ基、後述のアルコキシカルボニル基、後述のカルボン酸無水物基、後述のアシルオキシ基、スルホニルオキシ基、前記したシリル基、前記した保護されていてもよい水酸基、前記した保護されていてもよいアミノ基等が挙げられる。置換基の数としては、1〜3個が好ましい。
また、R、R及びRにおける複素環基としては、炭素数2〜15で、異種原子として少なくとも1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3〜8員の複素環基が挙げられる。このような複素環基としては、脂肪族複素環基、芳香族複素環基等が挙げられる。
脂肪族複素環基としては、例えば、炭素数2〜14、好ましくは3〜5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、硫黄原子等の異種原子を含んでいる、3〜8員、好ましくは4〜6員の単環式又は縮合環式の脂肪族複素環基等が挙げられる。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、好ましくは3〜5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、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、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。
複素環基は置換基を有していてもよい。該置換基としては、例えば、前記したハロゲン原子、オキシアニオン(−O)基、ヒドロキシカルボニル基、ニトロ基、シアノ基、スルホン酸基、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、前記した複素環基、後述のアルコキシ基、後述のアリールオキシ基、後述のアルコキシカルボニル基、後述のカルボン酸無水物基、後述のアシルオキシ基、スルホニルオキシ基、前記したシリル基、前記した保護されていてもよい水酸基、前記した保護されていてもよいアミノ基等が挙げられる。置換基の数としては、1〜3個が好ましい。
また、R、R及びRにおけるアルコキシ基としては、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の直鎖又は分岐状のアルコキシ基が挙げられる。たとえば、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、イソブトキシ基、tert−ブトキシ基、n−ペンチルオキシ基等が挙げられる。
アルコキシ基は置換基を有していてもよい。該置換基としては、例えば、前記したハロゲン原子、オキシアニオン(−O)基、ヒドロキシカルボニル基、ニトロ基、シアノ基、スルホン酸基、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、前記した複素環基、前記したアルコキシ基、後述のアリールオキシ基、後述のアルコキシカルボニル基、後述のカルボン酸無水物基、後述のアシルオキシ基、スルホニルオキシ基、前記したシリル基、前記した保護されていてもよい水酸基、前記した保護されていてもよいアミノ基等が挙げられる。置換基の数としては、1〜3個が好ましい。つまり、前記アルコキシ基は、例えば、置換基としてアリール基を有するアラルキルオキシ基であってもよい。アラルキルオキシ基としては、例えばベンジルオキシ基、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又は2−ナフチルメトキシ基等が挙げられる。
また、R、R及びRにおけるアリールオキシ基としては、炭素数6〜18、より好ましくは6〜14の単環式又は縮合環式の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、トリノキシ基、キシリロキシ基又はナフトキシ基等が挙げられる。
アリールオキシ基は置換基を有していてもよい。該置換基としては、例えば、前記したハロゲン原子、オキシアニオン(−O)基、ヒドロキシカルボニル基、ニトロ基、シアノ基、スルホン酸基、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、前記した複素環基、前記したアルコキシ基、前記したアリールオキシ基、後述のアルコキシカルボニル基、後述のカルボン酸無水物基、後述のアシルオキシ基、スルホニルオキシ基、前記したシリル基、前記した保護されていてもよい水酸基、前記した保護されていてもよいアミノ基等が挙げられる。置換基の数としては、1〜3個が好ましい。
また、R、R及びRにおけるアルコキシカルボニル基としては、アルコキシ基の炭素数が1〜20、好ましくは1〜15、より好ましくは1〜10である直鎖又は分岐状のアルコキシカルボニル基が挙げられる。たとえば、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、イソブトキシカルボニル基、s−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−ペンチルオキシカルボニル基等が挙げられる。
アルコキシカルボニル基は置換基を有していてもよい。該置換基としては、例えば、前記したハロゲン原子、オキシアニオン(−O)基、ヒドロキシカルボニル基、ニトロ基、シアノ基、スルホン酸基、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、前記した複素環基、前記したアルコキシ基、前記したアリールオキシ基、後述のカルボン酸無水物基、後述のアシルオキシ基、スルホニルオキシ基、前記したシリル基、前記した保護されていてもよい水酸基、前記した保護されていてもよいアミノ基等が挙げられる。置換基の数としては、1〜3個が好ましい。
また、R、R及びRにおけるカルボン酸無水物基としては、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の直鎖又は分岐状のカルボン酸無水物基が挙げられる。たとえば、ギ酸無水物基、酢酸無水物基、プロピオン酸無水物基、酪酸無水物基、吉草酸無水物基、カプロン酸無水物基等が挙げられる。
カルボン酸無水物基は置換基を有していてもよい。該置換基としては、例えば、前記したハロゲン原子、オキシアニオン(−O)基、ヒドロキシカルボニル基、ニトロ基、シアノ基、スルホン酸基、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、前記した複素環基、前記したアルコキシ基、前記したアリールオキシ基、前記したアルコキシカルボニル基、前記したカルボン酸無水物基、後述のアシルオキシ基、スルホニルオキシ基、前記したシリル基、前記した保護されていてもよい水酸基、前記した保護されていてもよいアミノ基等が挙げられる。置換基の数としては、1〜3個が好ましい。
アミノ基としては、前述した保護されていてもよいアミノ基が挙げられる。このアミノ基は置換基を有していてもよい。該置換基としては、例えば、前記したハロゲン原子、オキシアニオン(−O)基、ヒドロキシカルボニル基、ニトロ基、シアノ基、スルホン酸基、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、前記した複素環基、前記したアルコキシ基、前記したアリールオキシ基、前記したアルコキシカルボニル基、後述のアシルオキシ基、スルホニルオキシ基、前記したシリル基、前記した保護されていてもよい水酸基、前記した保護されていてもよいアミノ基等が挙げられる。置換基の数としては、1〜3個が好ましい。
また、R、R及びRにおけるアシ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の直鎖又は分岐状のアシルオキシ基が挙げられる。たとえば、アシルオキシ基としては、アセトキシ基、プロピオニルオキシ基、ブチリルオキシ基、ビバロイルオキシ基、トリフルオロアセチルオキシ基、ベンゾイルオキシ基、ペンタフルオロベンゾイルオキシ基等が挙げられる。
アシルオキシ基は置換基を有していてもよい。該置換基としては、例えば、前記したハロゲン原子、オキシアニオン(−O)基、ヒドロキシカルボニル基、ニトロ基、シアノ基、スルホン酸基、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、前記した複素環基、前記したアルコキシ基、前記したアリールオキシ基、前記したアルコキシカルボニル基、前記したアシルオキシ基、スルホニルオキシ基、前記したシリル基、前記した保護されていてもよい水酸基、前記した保護されていてもよいアミノ基等が挙げられる。置換基の数としては、1〜3個が好ましい。
また、R、R及びRにおけるスルホニルオキシ基は置換基を有していてもよい。該置換基としては、例えば、前記したハロゲン原子、オキシアニオン(−O)基、ヒドロキシカルボニル基、ニトロ基、シアノ基、スルホン酸基、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、前記した複素環基、前記したアルコキシ基、前記したアリールオキシ基、前記したアルコキシカルボニル基、前記したアシルオキシ基、前記したシリル基、前記した保護されていてもよい水酸基、前記した保護されていてもよいアミノ基等が挙げられる。置換基の数としては、1〜3個が好ましい。
とR又はRとRは、一緒になって2価の炭化水素基又はヘテロ原子含有炭化水素基を形成していてもよい。この場合、RとR、RとRは、それぞれが結合している複素環の炭素原子又は窒素原子と一緒になって環状構造を形成する。また、RとR及びRとRが一緒になって2価の炭化水素基又はヘテロ原子含有炭化水素基を形成していてもよく、この場合、複素環もあわせて3環縮環構造の複素環カルベン基となる。
とR又はRとRが一緒になって形成される2価の炭化水素基としては、アルキレン基;アルケニレン基;等の2個以上の不飽和結合を有する炭化水素基等が挙げられる。また、RとR又はRとRが一緒になって形成される2価のヘテロ原子含有炭化水素基としては、オキシアルキレン基等が挙げられる。
該アルキレン基、アルケニレン基、2個以上の不飽和結合を有する2価の炭化水素基及びオキシアルキレン基を形成する炭素数としては、炭素数1〜20の範囲内であり、炭素数1〜6が好ましく、3〜6がより好ましい。例えば、RとRが一緒になって炭素数4のアルキレン基を形成する場合、RとRが結合する複素環の炭素原子と一緒になって6員環を形成する。
とR及び/又はRとRが一緒になってアルキレン基を形成している場合は、好ましい炭素数は上記のとおり1〜6、より好ましくは3〜6であり、好ましいアルキレン基の具体例としては、プロピレン基、ブチレン基、ペンチレン基、ヘキシレン基等を挙げることができ、6員環を形成でき、より安定である観点から、好ましくはブチレン基である。
とR及び/又はRとRが一緒になって形成するアルキレン基は置換基を有していてもよい。該置換基としては、例えば、前記したハロゲン原子、オキシアニオン(−O)基、ヒドロキシカルボニル基、ニトロ基、シアノ基、スルホン酸基、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、前記した複素環基、前記したアルコキシ基、前記したアリールオキシ基、前記したアルコキシカルボニル基、前記したアシルオキシ基、スルホニルオキシ基、前記したシリル基、前記した保護されていてもよい水酸基、前記した保護されていてもよいアミノ基等が挙げられる。置換基の数としては、1〜3個が好ましい。この場合、該置換基はRとR及び/又はRとRが一緒になって形成する環状構造に結合しているか、あるいは縮環していてもよい。例えば、RとRが一緒になって、RとRが結合する複素環の炭素原子と共に6員環を形成する場合、該6員環にシクロアルキル基、アリーレン基等が縮環していてもよい。
とR及び/又はRとRが一緒になってアルケニレン基を形成している場合は、炭素数2〜6のアルケニレン基であることが好ましく、炭素数3〜6のアルケニレン基がより好ましい。好ましいアルケニレン基の具体例としては、ビニレン基、1−メチルビニレン基、プロペニレン基、1−ブテニレン基、2−ブテニレン基等を挙げることができる。炭素数3〜6のアルケニレン基を形成している場合は、RとR及び/又はRとRのそれぞれが結合している複素環の原子と一緒になって環中に不飽和結合を有する5〜8員環が形成される。
とR及び/又はRとRが一緒になって形成するアルケニレン基は置換基を有していてもよい。該置換基としては、例えば、前記したハロゲン原子、オキシアニオン(−O)基、ヒドロキシカルボニル基、ニトロ基、シアノ基、スルホン酸基、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、前記した複素環基、前記したアルコキシ基、前記したアリールオキシ基、前記したアルコキシカルボニル基、前記したアシルオキシ基、スルホニルオキシ基、前記したシリル基、前記した保護されていてもよい水酸基、前記した保護されていてもよいアミノ基等が挙げられる。置換基の数としては、1〜3個が好ましい。この場合、該置換基はRとR及び/又はRとRが一緒になって形成する環状構造に結合しているか、あるいは縮環していてもよい。例えば、RとRが一緒になって、RとRが結合する複素環の炭素原子と共に6員環を形成する場合、該6員環にシクロアルキル基、アリーレン基等が縮環していてもよい。
とR及び/又はRとRが一緒になって2個以上の不飽和結合を有する2価の炭化水素基を形成している場合は、炭素数が3〜8の基が好ましく、炭素数が4〜8の基がより好ましい。このような2個以上の不飽和結合を有する2価の炭化水素基としては、例えば、−(CH=CH)−(rは2又は3)等が挙げられる。このような2個以上の不飽和結合を有する2価の炭化水素基としては、具体的には、−CH=CH−CH=CH−、−CH=CH−CH=CH−CH=CH−、1,2−フェニレン基、1,8−ナフチレン基等が挙げられる。
とR及び/又はRとRが一緒になって形成する2個以上の不飽和結合を有する2価の炭化水素基は置換基を有していてもよい。該置換基としては、例えば、前記したハロゲン原子、オキシアニオン(−O)基、ヒドロキシカルボニル基、ニトロ基、シアノ基、スルホン酸基、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、前記した複素環基、前記したアルコキシ基、前記したアリールオキシ基、前記したアルコキシカルボニル基、前記したアシルオキシ基、スルホニルオキシ基、前記したシリル基、前記した保護されていてもよい水酸基、前記した保護されていてもよいアミノ基等が挙げられる。置換基の数としては、1〜3個が好ましい。この場合、該置換基はRとR及び/又はRとRが一緒になって形成する環状構造に結合しているか、あるいは縮環していてもよい。
とR及び/又はRとRが一緒になってオキシアルキレン基を形成している場合は、オキシアルキレン基を構成する炭素原子と酸素原子の合計が3〜6個であることが好ましい。つまり、炭素原子が1〜5個で酸素原子が1〜2個であることが好ましい。好ましいオキシアルキレン基の具体例としては、−O−CH−O−、−CH−O−CH−、−O−CH−CH−、−O−CH−CH−O−、−O−CH−CH−CH−、−CH−O−CH−CH−、−O−CH−CH−CH−CH−、−O−CH−CH−CH−CH−CH−等を挙げることができる。
とR及び/又はRとRが一緒になって形成するオキシアルキレン基は置換基を有していてもよい。該置換基としては、例えば、前記したハロゲン原子、オキシアニオン(−O)基、ヒドロキシカルボニル基、ニトロ基、シアノ基、スルホン酸基、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、前記した複素環基、前記したアルコキシ基、前記したアリールオキシ基、前記したアルコキシカルボニル基、前記したアシルオキシ基、スルホニルオキシ基、前記したシリル基、前記した保護されていてもよい水酸基、前記した保護されていてもよいアミノ基等が挙げられる。置換基の数としては、1〜3個が好ましい。この場合、該置換基はRとR及び/又はRとRが一緒になって形成する環状構造に結合しているか、あるいは縮環していてもよい。例えば、RとRが一緒になって、RとRが結合する複素環の炭素原子と共に6員環を形成する場合、該6員環にシクロアルキル基、アリーレン基等が縮環していてもよい。
また、上記LにおけるR、R、R、R及びRは、水素原子、ハロゲン原子、オキシアニオン(−O)基、ヒドロキシカルボニル基、ニトロ基、シアノ基、スルホン酸基、又は置換基を有してもよいアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、複素環基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルコキシカルボニル基、カルボン酸無水物基、アミノ基、アシルオキシ基、若しくはスルホニルオキシ基であるか、或いはRとR及び/又はRとRは一緒になって置換基を有していてもよい2価の炭化水素基又はヘテロ原子含有炭化水素基を形成している。R、R、R、R及びRは同じであっても又は異なっていてもよい。
、R、R、R及びRにおけるハロゲン原子、並びに置換基を有してもよいアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、複素環基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルコキシカルボニル基、カルボン酸無水物基、アミノ基、アシルオキシ基、及びスルホニルオキシ基としては、前記したものを採用できる。また、RとR及び/又はRとRは一緒になっている場合の置換基を有していてもよい2価の炭化水素基又はヘテロ原子含有炭化水素基としても、前記したものを採用できる。
上記R〜Rの好ましい態様としては、R〜Rは同一又は異なって、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、又は置換基を有していてもよいアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、複素環基、アルコキシ基、若しくはアリールオキシ基であるか、或いはRとR及び/又はRとRが一緒になって、置換基を有していてもよいアルキレン基、アルケニレン基、又はオキシアルキレン基を形成していることが好ましい。また、R〜Rは同一又は異なって、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、又は置換基を有していてもよいアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、複素環基、アルコキシ基、若しくはアリールオキシ基であるか、或いはRとR及び/又はRとRが一緒になって、置換基を有していてもよいアルキレン基、アルケニレン基、又はオキシアルキレン基を形成していることが好ましい。
なかでも、R、R、R、R、R及びRは、収率及び触媒効率の観点から、水素原子、並びに前記した置換基を有していてもよいアルキル基及びシクロアルキル基が好ましく、水素原子がより好ましい。また、RとR、RとR、RとR、及びRとRの少なくとも1つが一緒になって、置換基を有する場合には、RとRが一緒になって、隣接する炭素原子とともにベンゼン環を形成していることが好ましい。つまり、R、R、R、R、R及びRは、水素原子、又は前記した置換基を有していてもよいアルキル基若しくはシクロアルキル基であるか、或いは、RとRが一緒になって、隣接する炭素原子とともにベンゼン環を形成していることが好ましい。
また、R及びRは、触媒効率の観点から、置換基を有してもよい炭素数1〜20のアルキル基が好ましく、炭素数1〜6のアルキル基がより好ましい。さらに触媒安定性、触媒効率等の点から炭素数1〜6の直鎖状アルキル基がより好ましい。
本発明において、3座アミノジカルベン配位子は、L及びLのうちいずれを含んでいてもよく、双方を含んでいてもよいが、L及びLのうち触媒安定性の観点から、Lが好ましい。
好ましい3座アミノジカルベン配位子としては、下記一般式(1):
Figure 0006246202
[式中、Q及びQは同一又は異なって、それぞれ置換基を有していてもよい炭素数1〜5のアルキレン基又は炭素数3〜15のシクロアルキレン基;2個のLは同一又は異なって、それぞれ前記L又はLを表す。]
で表される配位子が挙げられる。
一般式(1)において、Q及びQにおけるアルキレン基は、前記したL及びLにおけるR、R、R、R、R、R及びRについての説明で述べたようなアルキレン基が挙げられる。有していてもよい置換基も同様である。アルキレン基としては炭素数1〜3のものがより好ましく、具体的には、メチレン基、エチレン基、プロピレン基等が好ましい。Q及びQは、同じであってもよいし異なっていてもよいが、収率及び触媒効率の観点から、同一であることが好ましい。
また、一般式(1)において、Q及びQにおける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、より好ましくは炭素数3〜8の単環式又は縮合環式のシクロアルカンを構成する2個の炭素原子に結合する水素原子をそれぞれ1個ずつ脱離させた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。中でも、シクロへキシレン基が好ましい。また、シクロアルキレン基が有してもよい置換基としては、前記したL及びLにおけるR、R、R、R、R、R、R及びRについての説明で述べたようなハロゲン原子、水酸基、オキシアニオン(−O)基、ヒドロキシカルボニル基、ニトロ基、シアノ基、スルホン酸基、アルキル基、シクロアルキル基、アリ−ル基、複素環基、アルコキシ基、アリ−ルオキシ基、アルコキシカルボニル基、カルボン酸無水物基、アミノ基、アシルオキシ基、若しくはスルホニルオキシ基、シリル基、保護されていてもよい水酸基、保護されていてもよいアミノ基等が挙げられる。
これらの中でも、Q及びQとしては、それぞれメチレン基、エチレン基及びプロピレン基であることが好ましい。Q及びQがメチレン基、エチレン基又はプロピレン基であると、上記3座アミノジカルベン配位子がルテニウムイオン又はオスミニウムイオンに対しより平面的に配位しやすいため、本発明の金属錯体の触媒効率がより向上する。さらに入手容易性(合成容易性等)、触媒安定性、触媒効率等の点からエチレン基がより好ましい。
一般式(1)において、2個のLは、前記したL及びLのいずれかである。2個のLは同一でもよいし異なっていてもよい。つまり、2個のLは、双方がLでもよいし、双方がLでもよいし、片方がLで他方がLでもよいが、上述のように、触媒安定性の観点から、双方がLであることが好ましい。
このような本発明において使用される3座アミノジカルベン配位子としては、特に制限されるわけではないが、下記一般式(1A):
Figure 0006246202
[式中、R、R及びRは同一又は異なって、前記に同じ;Q及びQは同一又は異なって、前記に同じである。]
で示される配位子が好ましく、下記一般式(1B)又は(1C):
Figure 0006246202
[式中、R3A及びR3Bは同一又は異なって、それぞれ炭素数1〜20のアルキル基;Q1a及びQ2aは同一又は異なって、炭素数1〜5のアルキレン基又は炭素数3〜8のシクロアルキレン基である。]
で示される配位子がより好ましい。Q1a及びQ2aは、同一であるものが好ましく、中でも、メチレン基、エチレン基、プロピレン基及びシクロヘキシレン基から選ばれるいずれかが好ましく、エチレン基が特に好ましい。R3A及びR3Bは、同一であるものが好ましく、中でも、炭素数1〜6の直鎖状アルキル基が特に好ましい。
本発明の金属錯体は、ルテニウムイオン又はオスミウムイオンを含有する。本発明の金属錯体は、ルテニウムイオン又はオスミウムイオンを1個有する単核錯体と、ルテニウムイオン及び/又はオスミウムイオンを複数有する複核錯体のいずれも包含する。単核錯体と複核錯体とではいずれの場合でも触媒活性に大差はない(例えば、Angew.Chem.Int.Ed.2012,51,2772−2775参照)が、構造安定性等の観点から、単核錯体が好ましい。また、触媒活性等の観点から、ルテニウムイオンを有するものが好ましい。
本発明の金属錯体は、上記の3座アミノジカルベン配位子と、ルテニウムイオン又はオスミウムイオン以外にも、公知の金属錯体が有する単座配位子や、電荷バランスを取るためのアニオン性配位子等を有していてもよい。
このため、本発明の金属錯体は、下記一般式(2)又は(3):
[M(A)Y] ・・・(2)
[M(A)Y]Y ・・・(3)
[式中、Mはルテニウムイオン又はオスミニウムイオン;Aは前記3座アミノジカルベン配位子;Y及びYは同一又は異なって、それぞれ1価のアニオン性配位子;Z及びZは同一又は異なって、それぞれ単座配位子である。]
で示される組成を有することが好ましい。
一般式(2)及び(3)におけるY及びYで表される1価のアニオン性配位子としては、例えば、ヒドリド基、アルコキシ基、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(Rd1CO)基、スルホニルオキシ(Rd2SO)基、ハロゲンイオン、AlH 、AlH(OCHCHOCH 、BH 、BHCN、BH(C 、BH(sec−C 等が挙げられる。
アルコキシ基、アリールオキシ基及びアラルキルオキシ基としては、前記したものを採用できる。
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3〜10の単環式、多環又は縮合環式の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。
アシルオキシ基(Rd1CO)及びスルホニルオキシ(Rd2SO)基におけるRd1及びRd2としては、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が挙げられる。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、例えば、前記したL及びLにおけるR、R、R、R、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、これらアルキル基、シクロアルキル基、アリール基及びアラルキル基は、さらに前記したL及びLにおけるR、R、R、R、R、R、R及びRについての説明で述べたような置換基が置換されていてもよい。Rd1及びRd2の好ましい具体例としては例えば、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。この観点から、アシルオキシ基としては、アセトキシ基、プロピオニルオキシ基、ブチリルオキシ基、ビバロイルオキシ基、トリフルオロアセチルオキシ基、ベンゾイルオキシ基、ペンタフルオロベンゾイルオキシ基等が好ましい。また、スルホニルオキシ基としては、メチルスルホニルオキシ基、エチルスルホニルオキシ基、イソプロピルスルホニルオキシ基、ビバロイルスルホニルオキシ基、トリフルオロメタンスルホニルオキシ基、フェニルスルホニルオキシ基、ペンタフルオロフェニルスルホニルオキシ基等が好ましい。
また、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。
これらのなかでも、好ましいアニオン性配位子としてはBH 、ヒドリド基、ハロゲンイオン(特に塩素イオン)が挙げられ、ハロゲンイオン(特に塩素イオン)が好ましい。また、前記Y及びYのうち少なくとも一方がハロゲンイオンであるものがより好ましい。
次に、一般式(2)及び(3)におけるZ及びZで表される単座配位子について説明する。
本発明では、2電子供与性の単座配位子が好ましく使用され、例えば、CO、PR1a1b1c(R1a、R1b及びR1cは同一又は異なって、それぞれ置換基を有していてもよいアルキル基、シクロアルキル基、アリール基又は複素環基)、P(OR2a)(OR2b)(OR2c)(R2a、R2b及びR2cは同一又は異なって、それぞれ置換基を有していてもよいアルキル基、シクロアルキル基、アリール基又は複素環基)、SR3a3b(R3a及びR3bは同一又は異なって、それぞれ置換基を有していてもよいアルキル基、シクロアルキル基、アリール基又は複素環基)、ニトリル基(R4aCN;R4aは置換基を有していてもよいアルキル基、シクロアルキル基、アリール基又は複素環基)、イソニトリル基(R5aNC;R5aは置換基を有していてもよいアルキル基、シクロアルキル基、アリール基又は複素環基)、N、PF、CS、テトラヒドロチオフェン、炭素数1〜5、好ましくは2〜5のアルケン等が挙げられる。
PR1a1b1c、P(OR2a)(OR2b)(OR2c)、SR3a3b、ニトリル基(R4aCN)、イソニトリル基(R5aNC)におけるR1a、R1b、R1c、R2a、R2b、R2c、R3a、R3b、R4a、R5aとしては、置換基を有していてもよいアルキル基、シクロアルキル基、アリ―ル基、複素環基等が挙げられる。アルキル基、シクロアルキル基、アリール基及び複素環基としては、例えば、前記したL及びLにおけるR、R、R、R、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―ル基及び複素環基が挙げられ、これらアルキル基、シクロアルキル基、アリ―ル基及び複素環基は、さらに前記したL及びLにおけるR、R、R、R、R、R、R及びRについての説明で述べたような置換基を有していてもよい。また、好ましい具体例も上記と同様である。なお、上記のうち、R1a、R1b及びR1cはそれぞれ同一でも異なっていてもよく、R2a、R2b及びR2cはそれぞれ同一でも異なっていてもよく、R3a及びR3bはそれぞれ同一でも異なっていてもよい。また、炭素数1〜5のアルケンとしては、エチレン、プロピレン、1−ブテン、2−ブテン、2−メチル−2−ブテン等が挙げられる。
これらのなかでも、好ましい単座配位子としては、CO、PR1a1b1c(R1a、R1b及びR1cは同一又は異なって、それぞれ上記説明した、置換基を有していてもよいアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、複素環基である)、P(OR2a)(OR2b)(OR2c)(R2a、R2b及びR2cは同一又は異なって、それぞれ置換基を有していてもよいアルキル基、シクロアルキル基、アリ―ル基、複素環基である)等が挙げられる。
このような条件を満たす好ましい錯体としては、特に制限されないが、一般式(3)で示される組成を有する金属錯体が好ましく、下記一般式(3A):
Figure 0006246202
[式中、R、R及びRは同一又は異なって、前記に同じ;Q及びQは同一又は異なって、前記に同じ;Mはルテニウムイオン又はオスミウムイオン;Y及びYは同一又は異なって、前記に同じ;Z及びZは同一又は異なって、前記に同じである。]
で示される金属錯体が好ましく、下記一般式(3B)又は(3C):
Figure 0006246202
[式中、R3A及びR3Bは同一又は異なって、前記に同じ;Q1a及びQ2aは同一又は異なって、前記に同じ;Mは前記に同じ;Y1’はヒドリド基、ハロゲンイオン又はBH ;Y2’はハロゲンイオンである。]
で示される金属錯体がより好ましい。Q1a及びQ2aは、同一であるものが好ましく、中でも、メチレン基、エチレン基、プロピレン基及びシクロヘキシレン基から選ばれるいずれかが好ましい。R3A及びR3Bは、同一であるものが好ましく、中でも、炭素数1〜6の直鎖状アルキル基が特に好ましい。
好ましい金属錯体としては、具体的には、
Figure 0006246202
[式中、Buはn−ブチル基;Phはフェニル基である。]
で表される金属錯体が挙げられる。
[2]金属錯体の製造方法
本発明における金属錯体の製造方法は、特に制限されないが、
方法(A):
特定のアミノジカルベン前駆体(I)に特定の金属化合物(II)を反応させ、次いで、特定の化合物(III)を反応させる工程
を備える方法により得られる。
前記アミノジカルベン前駆体(I)は、1つの2級アミン基と、該アミン基を挟んで、下記一般式L’又はL’:
Figure 0006246202
[式中、R〜Rは同一又は異なって、前記に同じ;R〜R8は同一又は異なって、前記に同じ;Yはアニオン性配位子;Yはアニオン性配位子を表す。]
で表される2つの複素環基とを含有する。
上記一般式L1’及びL2’におけるR〜Rは、本発明の金属錯体を製造する際には、そのまま一般式L及びLにおけるR〜Rとなる部分であり、その具体例や好ましい具体例は上記と同じである。
一般式L1’及びL2’におけるY及びYはアニオン性配位子を表し、例えば、ヒドロキシ基、アシルオキシ(Rd1CO)基(Rd1は前記に同じ)、スルホニルオキシ(Rd2SO)基(Rd2は前記に同じ)、ハロゲンイオン、BF 、PF 、SbF 、BPh 等が挙げられる。アシルオキシ基、スルホニルオキシ基及びハロゲンイオン具体例の及び好ましい具体例は上記と同じである。なかでもハロゲンイオンが好ましく、より好ましくは塩素イオンが挙げられる。
アミノジカルベン前駆体(I)としては、一般式Lで示される配位子を有する錯体が得られる観点から、一般式L1’及びL2’のうち、L1’を有するものが好ましい。このようなアミノジカルベン前駆体(I)としては、下記一般式(IA):
Figure 0006246202
[式中、R、R及びRは同一又は異なって、前記に同じ;Q及びQは同一又は異なって、前記に同じ;Yは同一又は異なって、前記に同じである。]
で示されるアミノジカルベン前駆体が好ましく、下記一般式(IB)又は(IC):
Figure 0006246202
[式中、R3A及びR3Bは同一又は異なって、前記に同じ;Q1a及びQ2aは同一又は異なって、前記に同じ;Y3Aは同一又は異なって、ハロゲンイオンである。]
で示されるアミノジカルベン前駆体がより好ましい。Q1a及びQ2aは、同一であるものが好ましく、中でも、メチレン基、エチレン基、プロピレン基及びシクロヘキシレン基から選ばれるいずれかが好ましい。R3A及びR3Bは、同一であるものが好ましく、中でも、炭素数1〜6の直鎖状アルキル基が特に好ましい。
金属化合物(II)における金属イオンとしては、コバルトイオン、ニッケルイオン、銅イオン、ロジウムイオン、パラジウムイオン、銀イオン等が挙げられ、より好ましくは銀イオンが挙げられる。金属化合物(II)としては、酸化物、炭酸塩、硫酸塩、ホウ酸塩、リン酸塩、アンチモン酸塩、酢酸塩等が好ましく、金属化合物(II)の例としては、酸化銀、炭酸銀、硫酸銀、テトラフルオロホウ酸銀、ヘキサフルオロリン酸銀、ヘキサフルオロアンチモン酸銀、トリフルオロ酢酸銀、塩化コバルト、塩化ニッケル、塩化パラジウム、塩化銅、ラネーニッケル、ラネー銅等が挙げられ、酸化銀、炭酸銀、硫酸銀、テトラフルオロホウ酸銀、ヘキサフルオロリン酸銀、ヘキサフルオロアンチモン酸銀、トリフルオロ酢酸銀等が好ましく、入手容易性等の観点から酸化銀がより好ましい。
化合物(III)は、下記一般式(4):
MY ・・・(4)
[式中、Mはルテニウムイオン又はオスミニウムイオン;Y及びYは同一又は異なって、それぞれ1価のアニオン性配位子;Zは同一又は異なって、それぞれ単座配位子;nは2〜4の整数を表す。]
で表される化合物である。
一般式(4)において、Mは上記と同様ルテニウムイオン又はオスミウムイオンであり、好ましくは、上記と同様ルテニウムイオンである。
及びYは上記と同様1価のアニオン性配位子であり、その具体例及び好ましい具体例は上記と同様である。
Zは単座配位子であり、その具体例及び好ましい具体例は、一般式(2)及び(3)におけるZ及びZと同様である。
化合物(III)の特に好ましい例としては、RuCl(PPh(Phはフェニル基)、RuBr(PPh(Phはフェニル基)、RuI(PPh(Phはフェニル基)、RuHCl(PPh(Phはフェニル基)、RuH(OAc)(PPh(Acはアセチル基、Phはフェニル基)、RuH(PPh(Phはフェニル基)、RuCl((CHSO(ジメチルスルホキシド))、RuCl(CO)(PPh(Phはフェニル基)、RuHCl(CO)(PPh(Phはフェニル基)、RuH(CO)(PPh(Phはフェニル基)、OsHCl(CO)(AsPh(Phはフェニル基)、OsCl(CO)(AsPh(Phはフェニル基)、OsHCl(CO)(PPh(Phはフェニル基)、OsCl(CO)(PPh(Phはフェニル基)、[OsCl(p−シメン)]、OsCl(CO)(p−シメン)、又は(NEtOsCl(Etはエチル基)等が挙げられ、反応効率、入手容易性及び取り扱い性等の観点からRuHCl(CO)(PPhがより好ましい。
アミノジカルベン前駆体(I)に金属化合物(II)を反応させる際の混合比率は特に制限はないが、収率等の観点から、アミノジカルベン前駆体(I)1モルに対して、金属化合物(II)0.5〜5モルが好ましく、0.9〜1.1モルがより好ましい。なお、この混合比率は、アミノジカルベン前駆体(I)及び金属化合物(II)のいずれかが過剰に存在していても特に問題はない。
アミノジカルベン前駆体(I)に金属化合物(II)を反応させる際には、通常反応溶媒の存在下で行われる。この反応溶媒は、前記アミノジカルベン前駆体(I)及び金属化合物(II)に対して過剰量であればよく、その種類は特に制限されないが、トルエン、キシレン、ベンゼン等の芳香族炭化水素類;酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル類;ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサン、ジメトキシエタン、ジイソプロピルエーテル等の環状エーテル類;塩化メチル、クロロホルム、ジクロロメタン、ジクロロエタン、ジブロモエタン等のハロゲン化炭化水素類;アセトン、メチルエチルケトン等のケトン類;ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド等のアミド類、アセトニトリル等のニトリル類;メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール等のアルコール類;ジメチルスルホキシド等が挙げられる。これらは、1種のみを用いてよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。これらのうち、本発明では、メタノール、エタノール等のアルコール類が好ましい。
アミノジカルベン前駆体(I)に金属化合物(II)を反応させる温度は、特に制限はないが、未反応の原料の残存をより抑え、且つ、目的の構造以外が生じる反応を抑制する観点から、−50℃〜30℃が好ましく、−30℃〜0℃がより好ましく、−30〜−10℃がさらに好ましい。
アミノジカルベン前駆体(I)に金属化合物(II)を反応させる際の反応雰囲気は、特に制限されないが、好ましくは不活性ガス雰囲気であり、窒素ガス雰囲気、アルゴンガス雰囲気等とすることができる。なお、空気雰囲気とすることもできる。
前記の反応により、前記3座アミノジカルベン配位子(I)と、前記金属化合物(II)を構成する金属イオンとを含有するジカルベン金属錯体(IV)が得られる。
このジカルベン金属錯体(IV)は、下記一般式(5A)又は(5B):
Figure 0006246202
[式中、R、R及びRは同一又は異なって、前記に同じ;Q及びQは同一又は異なって、前記に同じ;Mはコバルトイオン、ニッケルイオン、銅イオン、ロジウムイオン、パラジウムイオン又は銀イオン;Yは前記に同じである。]
で示される金属錯体が好ましく、下記一般式(5C)〜(5F):
Figure 0006246202
[式中、R3A及びR3Bは同一又は異なって、前記に同じ;Q1a及びQ2aは同一又は異なって、前記に同じ;Y3’はハロゲンイオンである。]
で示される金属錯体がより好ましい。Q1a及びQ2aは、同一であるものが好ましく、中でも、メチレン基、エチレン基、プロピレン基及びシクロヘキシレン基から選ばれるいずれかが好ましい。R3A及びR3Bは、同一であるものが好ましく、中でも、炭素数1〜6の直鎖状アルキル基が特に好ましい。
本発明の金属錯体は、アミノジカルベン前駆体(I)と金属化合物(II)との反応を適宜溶媒中で攪拌させて行った混合物から、前記ジカルベン金属錯体(IV)を単離や精製を行った後に、続いて化合物(III)と反応させても得られるが、前記混合物から前記ジカルベン金属錯体(IV)を単離や精製を行わずにそのまま化合物(III)を加えて調製することも可能であり、工程を簡略化することができる。
次に、ここで得られたジカルベン金属錯体(IV)に、化合物(III)を反応させる場合、混合比率は特に制限はないが、収率等の観点から、ジカルベン金属錯体(IV)1モルに対して、化合物(III)0.5〜2モルが好ましく、0.9〜1.1モルがより好ましい。
ジカルベン金属錯体(IV)に化合物(III)を反応させる際には、通常反応溶媒の存在下で行われる。この反応溶媒は、前記ジカルベン金属錯体(IV)及び化合物(III)に対して過剰量であればよく、その種類は特に制限されないが、トルエン、キシレン、ベンゼン等の芳香族炭化水素類;酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル類;ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサン、ジメトキシエタン、ジイソプロピルエーテル等の環状エーテル類;塩化メチル、クロロホルム、ジクロロメタン、ジクロロエタン、ジブロモエタン等のハロゲン化炭化水素類;アセトン、メチルエチルケトン等のケトン類;ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド等のアミド類、アセトニトリル等のニトリル類;メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール等のアルコール類;ジメチルスルホキシド等が挙げられる。これらは、1種のみを用いてよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。これらのうち、本発明では、アセトニトリル等のニトリル類が好ましい。
ジカルベン金属前駆体(IV)に化合物(III)を反応させる際の反応温度は、特に制限されないが、通常、0℃以上であり、且つ上記反応溶媒の沸点以下である範囲から選択され、20〜70℃程度が好ましい。
ジカルベン金属前駆体(IV)に化合物(III)を反応させる際の反応雰囲気は、特に制限されないが、好ましくは不活性ガス雰囲気であり、窒素ガス雰囲気、アルゴンガス雰囲気等とすることができる。なお、空気雰囲気とすることもできる。
これにより、上述した本発明の金属錯体を得ることができる。
なお、本発明の金属錯体の製造方法としては、上記の方法(A)のみに限定されることはなく、例えば、
方法(B):
前記アミノジカルベン前駆体(I)に塩基(カリウム−tert−ブトキシド、リチウムヘキサメチレンジシラザン、水素化ナトリウム等)を反応させ、次いで化合物(III)を反応させる工程
を備える方法によっても得られる。
また、他のカルベン錯体の製造方法として参考文献2(Wanzhi Chenら、Organometallics 2012, 31, 282−288)に記載されている方法を参照することもできる。
これらのなかでも、反応効率、回収率等の観点から方法(A)がより好ましい。
前記のアミノジカルベン前駆体(I)は、パラトルエンスルホニル基等の脱離基を有するビス(置換C1−6アルキル)アミンと下記一般式L1”及びL2”
Figure 0006246202
[式中、R〜Rは同一又は異なって、前記に同じ;R〜R8は同一又は異なって、前記に同じである。]
で示される化合物の少なくとも1種を反応させることで容易に調整することができる。また、アミノジカルベン前駆体(I)は、上記方法に限定されず、公知の反応を参考に様々な方法で合成することができる。
反応終了後は、抽出、濾過、再沈殿、結晶化、蒸留、各種クロマトグラフィ―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ができる。
[3]水素化還元方法及び水素化還元物の製造方法
次に、本発明の金属錯体の存在下、水素供与体を用いてカルボニル化合物又はイミン類を還元する水素化還元方法について説明する。
本発明で水素化還元の対象とするカルボニル化合物は、−C(=O)−で表される2価のカルボニル基を有する化合物であり、ケトン類、カルボン酸エステル類、ラクトン類、カルボン酸アミド類、ラクタム類等を挙げることができる。これらのケトン類、カルボン酸エステル類、ラクトン類、カルボン酸アミド類、ラクタム類等を水素化還元することで対応するアルコ―ル類又はアミン類を製造することができる。
ケトン類の具体例としては、例えば、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、プロピオンアルデヒド、1−ブタナ―ル、クロトンアルデヒド、シクロヘキサンカルボキシアルデヒド等の脂肪族アルデヒド;ベンズアルデヒド、1−ナフトアルデヒド、2−ナフトアルデヒド等の芳香族アルデヒド;アセトン、2−ブタノン、2−ペンタノン、3−ペンタノン、3−ブテン−2−オン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン等の脂肪族ケトン;アセトフェノン、プロピオフェノン、ベンゾフェノン等の芳香族ケトン等が挙げられる。
また、カルボン酸エステル類又はカルボン酸アミド類を構成するカルボン酸の具体例としては、炭酸、蟻酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、イソ酪酸、吉草酸、イソ吉草酸、ヒドロアンゲリカ酸、ピバル酸、ヘキサン酸、ヘプタン酸、オクタン酸、ノナン酸、デカン酸、ドデカン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、オレイン酸、シュウ酸、プロパンジカルボン酸、ブタンジカルボン酸、ヘキサンジカルボン酸、セバシン酸、アクリル酸、メタクリル酸、シクロペンタンカルボン酸、シクロヘキサンカルボン酸、シクロペンテンカルボン酸、シクロヘキセンカルボン酸、2−アゼチジンカルボン酸、2−ピロリジンカルボン酸(プロリン)、3−ピロリジンカルボン酸、2−ピペリジンカルボン酸、3−ピペリジンカルボン酸、4−ピペリジンカルボン酸、ピペラジン−2−カルボン酸、安息香酸、ナフタレンカルボン酸、ピリジンカルボン酸、ピリジンジカルボン酸、キノリンカルボン酸、フランカルボン酸、チオフェンカルボン酸等が挙げられる。
また、カルボン酸エステル類を構成するアルコキシ基、アラルキルオキシ基、アリールオキシ基、及びカルボン酸アミド類を構成する保護されていてもよいアミノ基としては、前記したL及びLにおけるR、R、R、R、R、R、R及びRについての説明で述べたようなアルコキシ基、アラルキルオキシ基、アリールオキシ基又は保護されていてもよいアミノ基等が挙げられる。
ラクトン類の具体例としては、β−ラクトン、γ−ラクトン、δ−ラクトン等が挙げられる。
ラクタム類の具体例としては、β−ラクタム、γ−ラクタム、δ−ラクタム等が挙げられる。
ケトン類、カルボン酸エステル類、ラクトン類、カルボン酸アミド類及びラクタム類は、本発明の水素化還元方法において悪影響を及ぼさない置換基で置換されていてもよく、前記したL及びLにおけるR、R、R、R、R、R、R及びRについての説明で述べたようなハロゲン原子、アルキル基、シクロアルキル基、アラルキル基、アリール基、複素環基、アルコキシ基、アラルキルオキシ基、アリールオキシ基、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。また、それ以外にも、アルケニル基、アルキニル基、シクロアルケニル基等で置換されていてもよい。
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く、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。
また、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、シクロヘプテニル基、シクロオクテニル基等が挙げられる。
アルケニル基、アルキニル基及びシクロアルケニル基が有していてもよい置換基としては、前記したL及びLにおけるR、R、R、R、R、R、R及びRについての説明で述べたようなハロゲン原子、アルキル基、シクロアルキル基、アラルキル基、アリール基、複素環基、アルコキシ基、アラルキルオキシ基、アリールオキシ基、シリル基、保護されていてもよい水酸基、前記したY又はYにおけるRd1及びRd2についての説明で述べたような保護されていてもよいアミノ基、並びにカルボニル化合物についての説明で述べたようなアルケニル基、アルキニル基及びシクロアルケニル基が挙げられる。
本発明で水素化還元の対象とするカルボニル化合物は、カルボニル基を1つ以上有する有機化合物であり、単官能性の化合物でも多官能性の化合物でもよく、オリゴマー分子又はポリマー分子のように同一分子中に2〜1,000,000個のカルボニル基を有する化合物でもよい。
本発明で水素化還元の対象とするイミン類とは、前記したケトン類とアンモニア又は保護されていてもよい第1級アミン類が脱水縮合した化合物であり、イミン類を水素化還元することで対応する第1級又は第2級アミン類を製造することができる。
保護されていてもよい第1級アミン類としては、前記した保護されていてもよいアミノ基のうち1置換アミノ基に水素原子が結合した化合物が挙げられる。
カルボニル化合物及びイミン類は、水素化還元させにくい基質であるが、本発明の金属錯体を用いれば、このように水素化還元させにくい基質を水素化還元させることができる。なお、本発明の金属錯体を用いれば、その他の水素化還元させやすい基質も当然ながら、水素化還元させることが可能である。
本発明の水素化還元方法で用いられる水素供与体としては、分子状水素、蟻酸、1級アルコール(メタノール、エタノール、1−プロパノール、1−ブタノール等)、2級アルコール(2−プロパノール等)等が挙げられる。好ましくは、取り扱い性、触媒効率等の観点から分子状水素が好ましい。
本発明の水素化還元方法における触媒としての本発明の金属錯体の使用量は、水素化基質の種類、反応条件や触媒(本発明の金属錯体)の種類等によって異なるが、通常、水素化基質に対する金属(ルテニウム金属又はオスニウム金属)としてのモル比で0.0001モル%〜50モル%、好ましくは0.0005モル%〜5モル%の範囲である。特に、本発明では、本発明の金属錯体を使用することにより、触媒量を非常に低減しても十分に、水素化還元させにくいカルボニル化合物やイミン類を水素化還元することができる。
本発明の水素化還元方法においては、上記水素供与体及び本発明の金属錯体以外にも、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、金属水素化物等が挙げられる。
塩基性化合物としては、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、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、ナトリウム2−メチル−2−アダマントキサイド、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、カリウム2−メチル−2−アダマントキサイド、リチウムメトキシド、リチウムエトキシド、リチウムイソプロポキシド、リチウムtert−ブトキシド、リチウム2−メチル−2−アダマントキサイ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、水素化カルシウム等の金属水素化物等が挙げられる。特に好ましい塩基性化合物としては、ナトリウムメトキシド又はカリウムtert−ブトキシドが挙げられる。
金属水素化物としては水素化ホウ素リチウム、水素化ホウ素ナトリウム、水素化ホウ素カリウム、水素化アルミニウムリチウム等が挙げられる。
これらの塩基性化合物又は金属水素化物は、本発明の効果を損なわない範囲内で使用できるが、具体的には、水素化還元の対象とするカルボニル化合物又はイミン類の10モル%以下(特に0.1〜5モル%)用いることができ、これにより十分に高い転化率が得られる。
本発明の水素化還元方法は、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、例えば、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素;ヘキサン、ヘプタン、メチルシクロヘキサ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―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;メタノール、エタノール、n−プロパノール、2−プロパノール、n−ブタノール、2−ブタノール、tert−ブタノール等のアルコ―ル類;エチレングリコール、プロピレングリコール、1,2−プロパンジオール、グリセリン等の多価アルコール類;トリエチルアミン、N−メチルモルホリン、ピリジン等のアミン類等が挙げられる。このなかでも、芳香族炭化水素、エ―テル類又はアルコ―ル類が好ましく、特に好ましい溶媒としては、トルエン、テトラヒドロフラン等が挙げられる。溶媒の使用量は特に制限はないが、反応混合液全体の重量に基づいて、通常、溶媒の割合が1〜99.5重量%、特に1〜99質量%であることが好ましい。
本発明の水素化還元方法において、水素化還元を行う際の反応温度は、特に制限されないが、未反応の原料の残存をより抑え、且つ、原料、本発明の金属錯体等の分解をより抑制する観点から、0℃〜200℃が好ましく、0℃〜150℃がより好ましい。本発明の金属錯体を用いることで、比較的温和な条件でも、水素化還元させにくい基質であっても水素化還元させることが可能である。なお、本発明では、沸点の低い溶媒を使用することもあるが、例えば加圧下に反応を行えば溶媒の沸点より高い温度で反応を進行させることも可能である。
本発明の水素化還元方法において、水素ガスを用いて水素化還元を行う際には、水素の圧力は、特に制限されないが、未反応の原料の残存をより抑え、且つ、高圧ガス保安法に則った作業を行う必要がなく、反応装備をより安価にできる観点から、0.1MPa〜10MPaが好ましく、0.1MPa〜5MPaがより好ましく、0.1MPa〜1MPaがさらに好ましい。本発明の金属錯体を用いることで、比較的温和な条件でも、水素化還元させにくい基質であっても水素化還元させることが可能である。
また反応時間は、特に制限されないが、10分〜100時間、好ましくは1時間〜48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、再沈殿、結晶化、蒸留、各種クロマトグラフィ―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反応性生物であるアルコ―ル類又はアミン類を得ることができる。
以下、本発明を実施例等により具体的に説明するが、本発明は以下の実施例により限定されるものではない。
なお、水素化反応を実施した各例において、得られた反応混合液を用いて以下の条件におけるガスクロマトグラフィー(GC)測定を行うことによって、転化率及び選択率を求めた。
転化率及び選択率の分析条件は以下の分析条件:
<分析方法>
装置:「島津GC−17A」(株式会社島津ジーエルシー製)
注入口温度:280℃
検出温度:280℃
カラム:「DB−1MS(60m)」(J&W Scientific社製)
カラム温度:40℃(5分)−15℃/分−320℃
検出器:水素炎イオン化検出器(FID)
を使用した。
H−NMRスペクトル及び13C−NMRスペクトルの測定は、JEOL製「JEO
L GX−500」を使用した。
また、下記の実施例及び比較例において使用したルテニウム錯体1〜7及び9の構造を以下に示す。
Figure 0006246202
[式中、Phはフェニル基;Buはn−ブチル基;Buはtert−ブチル基;Etはエチル基である。]
《実施例1−1:錯体1》
次の反応式によりルテニウム錯体1を製造した。
Figure 0006246202
[式中、Tsはパラトルエンスルホニル基;Etはエチル基;Buはn−ブチル基;Phはフェニル基である。]
[ジエタノールアミン→化合物7]
窒素雰囲気下、ジエタノ―ルアミン12g(114mmol)、トリエチルアミン62mL(EtN、445mmol)及びトルエン(160mL)を500mL3つ口フラスコに加え、塩化パラトルエンスルホニル72g(TsCl、378mmol)を添加した。添加終了後、25℃で1時間攪拌したのち、固体分をろ別した。ろ液に蒸留水100mLを加えて分液後、有機層を飽和食塩水(50mL×2)で洗浄した。有機層を硫酸ナトリウムで乾燥し、減圧下で濃縮することにより、粗生成物を得た。この粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(展開液 トルエン:アセトン=50:1(v/v))で精製することにより、化合物7を52g(91mmol、収率80%)得た。
H−NMR(500MHz、CDCl):δ=7.76(d,J=7.9Hz,4H)、7.61(d,J=7.9Hz,2H)、7.36(d,J=7.9Hz,4H)、7.29(d,J=7.9Hz,2H)、4.11(t,J=5.8Hz,4H)、3.38(t,J=5.8Hz,4H)、2.46(s,6H)、2.43(s,3H)。
[化合物7→化合物8]
前記で製造した化合物7を15g(26.4mmol)、窒素雰囲気下の300mL3つ口フラスコに加え、さらに4−メチル−2−ペンタノン(150mL)及び1−ブチルイミダゾール7.0mL(53.6mmol)を加え、3時間加熱還流を行った。放冷後、オイル状沈降物を4−メチル−2−ペンタノン(50mL×2)で洗浄し、減圧下で濃縮することにより化合物8を19.8g(24.3mmol、収率92%)得た。
H−NMR(500MHz、重DMSO):δ=9.24(s,2H)、7.79(s,2H)、7.77(s,2H)、7.63(d,J=7.9Hz,2H)、7.49(d,J=7.9Hz,4H)、7.40(d,J=7.9Hz,2H)、7.12(d,J=7.9Hz,4H)、4.41(t,J=6.4Hz,4H)、4.15(t,J=7.3Hz,4H)、3.65(t,J=6.4Hz,4H)、2.41(s,3H)、2.29(s,6H)、1.75(q,J=7.3Hz,4H)、1.26(quin,J=7.3Hz,4H)、0.89(d,J=7.3Hz,6H)。
[化合物8→化合物9]
前記で製造した化合物8を7.2g(8.82mmol)、窒素雰囲気下の100mL3つ口フラスコに加え、さらに濃臭化水素酸(30mL)を加え、14時間加熱還流を行った。放冷後、溶液のpHが7以上になるまで飽和炭酸水素ナトリウム水を加え、固形部をろ別した後、ろ液部を減圧下で濃縮した。濃縮残渣に2−プロパノ―ル(300mL)を加え、固体分をろ別し、ろ液部を減圧下で濃縮した。得られたオイル状化合物に水(5mL)を加え、その溶液を強塩基I型陰イオン交換樹脂(Cl形、ダウエックス(TM) 1×4 200−400メッシュ、30mL)を充填したカラムに通液することにより化合物9を3.4g(8.71mmol、収率99%)得た。
H−NMR(500MHz、重DMSO):δ=9.46(s,2H)、7.80(s,4H)、4.23(t,J=5.8Hz,4H)、4.19(t,J=7.3Hz,4H)、2.93(m,4H)、1.78(q,J=7.3Hz,4H)、1.26(quin,J=7.3Hz,4H)、0.91(d,J=7.3Hz,6H)。
[化合物9→化合物10]
前記で製造した化合物9を3.4g(8.71mmol)、窒素雰囲気下の200mLの3つ口フラスコに加え、さらにメタノール(80mL)を加え、−25℃に冷却した。さらに酸化銀2.1g(9.06mmol)を加え、−25℃で6時間攪拌した。溶液を−25℃に保ったまま濾過を行って固体分をろ別し、ろ液部を減圧下で濃縮することで化合物10を3.74g(8.12mmol、収率93%)得た。
H−NMR(500MHz、重DMSO):δ=7.49(m,4H)、4.18(m,4H)、4.11(m,4H)、2.95(m,4H)、1.76(m,4H)、1.27(m,4H)、0.89(m,6H)。
[化合物10→化合物1]
前記で製造した化合物10を3.74g(8.12mmol)、窒素雰囲気下の500mL3つ口フラスコに加え、さらにアセトニトリル(190mL)を加え、50℃に加熱した。さらにカルボニルクロロヒドリドトリス(トリフェニルホスフィン)ルテニウム(II)7.48g(8.08mmol)を加え、50℃で3時間攪拌した。放冷後、固体分をろ別し、ろ液部を減圧下で濃縮した。濃縮残渣にジクロロメタン(30mL)を加えて、溶液をヘキサン(300mL)に注ぎ、生じる固体部をろ取した。この固体をジクロロメタン/ヘキサンで再結晶することにより目的のルテニウム錯体1を2.3g(3.08mmol、収率38%)得た。ここでは、前記工程においてろ液を濃縮してから行ったが、濃縮せずにそのまま用いた場合も、同様にルテニウム錯体1が得られた。
H−NMR(500MHz、重CDCl):δ=7.5−7.2(m,17H)、6.98(s,1H)、6.93(s,1H)、4.54(t,J=5.8Hz,1H)、4.23(d,J=5.8Hz,1H)、4.15(d,J=5.8Hz,1H)、3.88(m,1H)、3.8−3.7(m,2H)、3.10(br,1H,N−H)、3.1−2.9(m,4H)、2,72(d,J=5.8Hz,1H)、2.19(m,3H)、1.65(m,1H)、1.48(m,1H)、1.31(m,1H)、1.3−1.1(m,3H)、1.05(m,2H)、0.80(t,J=5.8Hz,1H)、−7.61(d,PH=23.5Hz,1H)
13C―NMR(150MHz、CDCl):δ=207(d,Ru−O)。
実施例1−1で得られた錯体1を、ジクロロメタン−ヘキサンで単結晶を調製し、Rigaku MerCury CCD、Crystal Clearを用いてX線構造解析を行った。解析はCrystalStructure4.0のSHELX97を用いた。
単結晶によるX線構造解析の結果は次のとおりである。
晶系:三斜晶系
空間群:P−1
格子定数:a=9.338(5)、b=12.141(6)、c=19.562(11)(単位はÅ(オングストローム))、β=78.89(3)、V=2087(2)(Å(立方オングストローム))。
Ruの周りの結合長はそれぞれRu−Hが1.658Å(オングストローム);Ru−Nが2.265(3)Å(オングストローム);Ru−Pが2.3702(13)Å(オングストローム);Ru−C(CO基)が1.820(3)Å(オングストローム);Ru−C(カルベン基)がそれぞれ2.072(3)Å(オングストローム)と2.128(3)Å(オングストローム)であった。
これらの結果に基づいて錯体1の化学構造を模式化した図を図1に示す。
《実施例1−2:錯体2》
次の反応式によりルテニウム錯体2を製造した。
Figure 0006246202
[式中、Tsはパラトルエンスルホニル基;Phはフェニル基である。]
[化合物7→化合物11]
前記実施例1−1で製造した化合物7を15g(26.4mmol)、窒素雰囲気下の300mL3つ口フラスコに加え、さらに4−メチル−2−ペンタノン(150mL)及び1−メチルイミダゾール4.2mL(53.2mmol)を加え、3時間加熱還流を行った。放冷後、オイル状沈降物を4−メチル−2−ペンタノン(50mL×2)で洗浄し、減圧下で濃縮することにより化合物12を18.2g(24.9mmol、収率94%)得た。
H−NMR(500MHz、重DMSO):δ=9.12(s,2H)、7.73(s,2H)、7.65(s,2H)、7.61(d,J=7.9Hz,2H)、7.47(d,J=7.9Hz,4H)、7.37(d,J=7.9Hz,2H)、7.10(d,J=7.9Hz,4H)、4.38(t,J=6.2Hz,4H)、3.82(s,6H)、3.63(t,J=7.3Hz,4H)、2.39(s,3H)、2.27(s,6H)。
[化合物11→化合物12]
前記で製造した化合物11を8.0g(10.9mmol)、窒素雰囲気下の100mL3つ口フラスコに加え、さらに濃臭化水素酸(30mL)を加え、14時間加熱還流を行った。放冷後、溶液のpHが7以上になるまで飽和炭酸水素ナトリウム水を加え、固形部をろ別した後、ろ液部を減圧下で濃縮した。濃縮残渣に2−プロパノ―ル(300mL)を加え、固体分をろ別し、ろ液部を減圧下で濃縮した。得られたオイル状化合物に水(5mL)を加え、その溶液を強塩基I型陰イオン交換樹脂(Cl形、ダウエックス(TM) 1×4 200−400メッシュ、30mL)を充填したカラムに通液することにより化合物12を3.2g(10.45mmol、収率96%)得た。
H−NMR(500MHz、重DMSO):δ=9.14(s,2H)、7.72(s,2H)、7.70(s,2H)、4.22(t,J=5.9Hz,4H)、3.87(s,6H)、2.91(m,4H)。
[化合物12→化合物13]
前記で製造した化合物12を3.2g(10.45mmol)、窒素雰囲気下の200mLの3つ口フラスコに加え、さらにメタノール(80mL)を加え、−25℃に冷却した。さらに酸化銀2.5g(10.79mmol)を加え、−25℃で6時間攪拌した。溶液を−25℃に保ったまま濾過を行って固体分をろ別し、ろ液部を減圧下で濃縮することで化合物13を3.2g(8.49mmol、収率81%)得た。
H−NMR(500MHz、重DMSO):δ=7.46(s,2H)、7.43(s,2H)、4.19(m,4H)、3.77(s,6H)、2.93(m,4H)。
[化合物13→化合物2]
前記で製造した化合物13を3.06g(8.12mmol)、窒素雰囲気下の500mL3つ口フラスコに加え、さらにアセトニトリル(190mL)を加え、50℃に加熱した。さらにカルボニルクロロヒドリドトリス(トリフェニルホスフィン)ルテニウム(II)7.48g(8.08mmol)を加え、50℃で3時間攪拌した。放冷後、固体分をろ別し、ろ液部を減圧下で濃縮した。濃縮残渣にジクロロメタン(30mL)を加えて、溶液をヘキサン(300mL)に注ぎ、生じる固体部をろ取した。この固体をジクロロメタン/ヘキサンで再結晶することにより目的のルテニウム錯体2を1.9g(2.87mmol、収率35%)得た。ここでは、前記工程においてろ液を濃縮してから行ったが、濃縮せずにそのまま用いた場合も、同様にルテニウム錯体2が得られた。
H−NMR(500MHz、CDCl):δ=7.5−7.2(m,17H)、6.96(s,1H)、6.92(s,1H)、4.54(t,J=5.8Hz,1H)、4.23(d,J=5.8Hz,1H)、4.15(d,J=5.8Hz,1H)、3.82(s,6H)、3.10(br,1H,N−H)、3.1−2.9(m,4H)、2,72(d,J=5.8Hz,1H)、2.19(m,3H)、−7.58(d,PH=23.1Hz,1H)
13C―NMR(150MHz、重DMSO):δ=204(d,Ru−O)。
《実施例1−3:錯体3》
次の反応式によりルテニウム錯体3を製造した。
Figure 0006246202
[式中、Tsはパラトルエンスルホニル基;Phはフェニル基である。]
[化合物7→化合物14]
前記実施例1−1で製造した化合物7を15g(26.4mmol)、窒素雰囲気下の300mL3つ口フラスコに加え、さらに4−メチル−2−ペンタノン(150mL)及び1−メチルベンゾイミダゾール7.1g(53.7mmol)を加え、3時間加熱還流を行った。放冷後、オイル状沈降物を4−メチル−2−ペンタノン(50mL×2)で洗浄し、減圧下で濃縮することにより化合物14を18.1g(21.8mmol、収率82%)得た。
H−NMR(500MHz、重DMSO):δ=9.74(s,2H)、8.04(m,2H)、7.98(m,2H)、7.69(m,4H)、7.48(d,J=8.5Hz,4H)、7.32(d,J=8.5Hz,2H)、7.09(d,J=8.5Hz,4H)、7.07(d,J=8.5Hz,H)、4.78(t,J=6.0Hz,4H)、4.06(s,6H)、3.89(t,J=6.0Hz,4H)、2.27(s,9H)。
[化合物14→化合物15]
前記で製造した化合物14を9.1g(10.9mmol)、窒素雰囲気下の100mL3つ口フラスコに加え、さらに濃臭化水素酸(30mL)を加え、14時間加熱還流を行った。放冷後、溶液のpHが7以上になるまで飽和炭酸水素ナトリウム水を加え、固形部をろ別した後、ろ液部を減圧下で濃縮した。濃縮残渣に2−プロパノ―ル(300mL)を加え、固体分をろ別し、ろ液部を減圧下で濃縮した。得られたオイル状化合物に水(5mL)を加え、その溶液を強塩基I型陰イオン交換樹脂(Cl形、ダウエックス(TM) 1×4 200−400メッシュ、30mL)を充填したカラムに通液することにより化合物15を3.6g(8.86mmol、収率81%)得た。
H−NMR(500MHz、重DMSO):δ=10.06(s,2H)、8.08(d,J=7.5Hz,2H)、7.97(d,J=7.5Hz,2H)、7.67(t,J=7.5Hz,2H)、7.63(t,J=7.5Hz,2H)、4.66(m,4H)、4.08(s,6H)、3.17(m,4H)。
[化合物15→化合物16]
前記で製造した化合物15を3.6g(8.86mmol)、窒素雰囲気下の200mLの3つ口フラスコに加え、さらにメタノール(80mL)を加え、−25℃に冷却した。さらに酸化銀2.1g(9.06mmol)を加え、−25℃で6時間攪拌した。溶液を−25℃に保ったまま濾過を行って固体分をろ別し、ろ液部を減圧下で濃縮することで化合物16を4.1g(8.56mmol、収率97%)得た。
H−NMR(500MHz、重DMSO):δ=7.82(d,J=7.5Hz,2H)、7.71(d,J=7.5Hz,2H)、7.41(t,J=7.5Hz,2H)、7.37(t,J=7.5Hz,2H)、4.63(m,4H)、3.98(s,6H)、3.19(m,4H)。
[化合物16→化合物3]
前記で製造した化合物16を3.89g(8.12mmol)、窒素雰囲気下の500mL3つ口フラスコに加え、さらにアセトニトリル(190mL)を加え、50℃に加熱した。さらにカルボニルクロロヒドリドトリス(トリフェニルホスフィン)ルテニウム(II)7.48g(8.08mmol)を加え、50℃で3時間攪拌した。放冷後、固体分をろ別し、ろ液部を減圧下で濃縮した。濃縮残渣にジクロロメタン(30mL)を加えて、溶液をヘキサン(300mL)に注ぎ、生じる固体部をろ取した。この固体をジクロロメタン/ヘキサンで再結晶することにより目的のルテニウム錯体3を2.5g(3.27mmol、収率40%)得た。ここでは、前記工程においてろ液を濃縮してから行ったが、濃縮せずにそのまま用いた場合も、同様にルテニウム錯体3が得られた。
H−NMR(500MHz、重DMSO):δ=CDCl):δ=7.5−7.2(m,19H)、6.91(t,J=7.5Hz,2H)、6.88(t,J=7.5Hz,2H)、4.94(t,J=5.8Hz,1H)、4.56(d,J=5.8Hz,1H)、4.45(d,J=5.8Hz,1H)、4.05(s,6H)、3.31br,1H,N−H)、3.3−3.1(m,4H)、2,87(d,J=5.8Hz,1H)、2.36(m,3H)、−7.52(d,PH=23.3Hz,1H)
13C―NMR(150MHz、重DMSO):δ=209(d,Ru−O)。
《比較例1−1:錯体4》
アルドリッチ社より購入したジクロロビス[2−(ジフェニルホスフィノ)エタンアミン]ルテニウムを錯体4としてそのまま使用した。
《比較例1−2:錯体5》
特許文献2中に記載されたWO02/40115のRautenstrauch,V.等の記載に従って配位子:
Figure 0006246202
を合成し、次いで、特許文献2の「例2」中の「b)インサイチューで形成された錯体を使用」の項に準じて、錯体5を合成した。
《比較例1−3:錯体6》
ストレム社より購入したカルボニルクロロヒドリド[ビス(2−ジフェニルホスフィノエチル)アミノ]ルテニウムを錯体6としてそのまま使用した。
《比較例1−4:錯体7》
ストレム社より購入したカルボニルヒドリド[6−(ジ−t−ブチルホスフィノメチレン)−2−(N,N−ジエチルアミノメチル)−1,6−ジヒドロピリジン]ルテニウムを錯体7としてそのまま使用した。
《比較例1−5:錯体8》
特許文献5の実施例10の合成法に従い、下記イミダゾイリウム塩(1−[(2,4,6−トリメチルフェニル)メチル]−3−(3−アミノプロピル)イミダゾリウムクロライド):
Figure 0006246202
と水素化ナトリウムとルテニウムトリクロライドとの反応により合成した。
《比較例1−6:錯体9》
非特許文献1に従い、非特許文献1に記載の化合物2aを錯体9として合成した。
《実施例2−1》
次の反応式:
Figure 0006246202
[式中、Meはメチル基である。]
によりピバル酸メチルの水素化を行った。
窒素雰囲気下、内容積100mlの電磁誘導撹拌機付きオートクレーブに、ピバル酸メチル(11.3mmol)、実施例1−1で製造した錯体1(0.0113mmol)、テトラヒドロフラン(60mL)及び1Mカリウム−tert−ブトキシドのテトラヒドロフラン溶液(0.57mL)を加え、水素圧0.65MPa、100℃で10時間水素化還元を行った。反応液をガスクロマトグラフィーで分析した結果、ピバル酸メチルの転化率は99.2%であり、2,2−ジメチル−1−プロパノールへの選択率は98%であった。副生物はピバル酸−2,2−ジメチル−1−プロピルであった。
《実施例2−2》
実施例2−1において、錯体1の代わりに実施例1−2の錯体2(0.0113mmol)を用いた以外は、実施例2−1と同様にしてピバル酸メチルの水素化を実施した。
反応液をガスクロマトグラフィ―で分析した結果、ピバル酸メチルの転化率は99.1%であり、2,2−ジメチル−1−プロパノールへの選択率は98%であった。副生物はピバル酸−2,2−ジメチル−1−プロピルであった。
《実施例2−3》
実施例2−1において、錯体1の代わりに実施例1−3の錯体3(0.0113mmol)を用いた以外は、実施例2−1と同様にしてピバル酸メチルの水素化を実施した。
反応液をガスクロマトグラフィ―で分析した結果、ピバル酸メチルの転化率は97.7%であり、2,2−ジメチル−1−プロパノールへの選択率は97%であった。副生物はピバル酸−2,2−ジメチル−1−プロピルであった。
《比較例2−1》
実施例2−1において、錯体1の代わりに比較例1−1の錯体4(0.0113mmol)を用いた以外は、実施例2−1と同様にしてピバル酸メチルの水素化を実施した。
反応液をガスクロマトグラフィ―で分析した結果、ピバル酸メチルの転化率は8.8%に過ぎず、2,2−ジメチル−1−プロパノ―ルへの選択率は19%であった。副生物はピバル酸−2,2−ジメチル−1−プロピルであった。
《比較例2−2》
実施例2−1において、錯体1の代わりに比較例1−2の錯体5(0.0113mmol)を用いた以外は、実施例2−1と同様にしてピバル酸メチルの水素化を実施した。
反応液をガスクロマトグラフィ―で分析した結果、反応は全く進行していなかった。
《比較例2−3》
実施例2−1において、錯体1の代わりに比較例1−3の錯体6(0.0113mmol)を用いた以外は、実施例2−1と同様にしてピバル酸メチルの水素化を実施した。
反応液をガスクロマトグラフィーで分析した結果、ピバル酸メチルの転化率は8.0%に過ぎず、2,2−ジメチル−1−プロパノ―ルへの選択率は13%であった。副生物はピバル酸−2,2−ジメチル−1−プロピルであった。
《比較例2−4》
実施例2−1において、錯体1の代わりに比較例1−4の錯体7(0.0113mmol)を用い、かつ1Mカリウム−tert−ブトキシドのテトラヒドロフラン溶液(0.57mL)を加えなかった以外は、実施例2−1と同様にしてピバル酸メチルの水素化を実施した。
反応液をガスクロマトグラフィーで分析した結果、反応は全く進行していなかった。
《比較例2−5》
実施例2−1において、錯体1の代わりに比較例1−5の錯体8(0.0113mmol)を用いた以外は、実施例2−1と同様にしてピバル酸メチルの水素化を実施した。
反応液をガスクロマトグラフィーで分析した結果、ピバル酸メチルの転化率は2.0%に過ぎず、2,2−ジメチル−1−プロパノ―ルへの選択率は8%であった。副生物はピバル酸−2,2−ジメチル−1−プロピルであった。
《比較例2−6》
実施例2−1において、錯体1の代わりに比較例1−6の錯体9(0.0113mmol)を用いた以外は、実施例2−1と同様にしてピバル酸メチルの水素化を実施した。
反応液をガスクロマトグラフィーで分析した結果、ピバル酸メチルの転化率は26.0%に過ぎず、2,2―ジメチル―1―プロパノ―ルへの選択率は74%であった。副生物はピバル酸−2,2−ジメチル−1−プロピルであった。
《実施例2−4》
次の反応式:
Figure 0006246202
[式中、Meはメチル基である。]
により安息香酸メチルの水素化を行った。
窒素雰囲気下、内容積100mlの電磁誘導撹拌機付きオートクレーブに、安息香酸メチル(11.3mmol)、実施例1−1で製造した錯体1(0.0113mmol)、テトラヒドロフラン(60mL)及び1Mカリウム−tert−ブトキシドのテトラヒドロフラン溶液(0.57mL)を加え、水素圧0.65MPa、100℃で40時間水素化還元を行った。反応液をガスクロマトグラフィーで分析した結果、安息香酸メチルの転化率は99.5%であり、ベンジルアルコールへの選択率は99.8%であった。
《実施例2−5》
次の反応式:
Figure 0006246202
により2―オクタノンの水素化を行った。
窒素雰囲気下、内容積100mlの電磁誘導撹拌機付きオートクレーブに、2−オクタノン(11.3mmol)、実施例1−1で製造した錯体1(0.0113mmol)、テトラヒドロフラン(60mL)及び1Mカリウム−tert−ブトキシドのテトラヒドロフラン溶液(0.57mL)を加え、水素圧0.65MPa、100℃で1時間水素化還元を行った。反応液をガスクロマトグラフィーで分析した結果、2−オクタノンの転化率は100%であり、2−オクタノールへの選択率は100%であった。
《実施例2−6》
次の反応式:
Figure 0006246202
によりγ−ブチロラクトンの水素化を行った。
窒素雰囲気下、内容積100mlの電磁誘導撹拌機付きオートクレーブに、γ−ブチロラクトン(11.3mmol)、実施例1−1で製造した錯体1(0.0113mmol)、テトラヒドロフラン(60mL)及び1Mカリウム−tert−ブトキシドのテトラヒドロフラン溶液(0.57mL)を加え、水素圧0.65MPa、100℃で40時間水素化還元を行った。反応液をガスクロマトグラフィーで分析した結果、γ−ブチロラクトンの転化率は100%であり、1,4−ブタンジオールへの選択率は100%であった。
上記した実施例2−1〜2−6及び比較例2−1〜2−6の結果を下記の表1に示す。
Figure 0006246202
本発明の金属錯体は、工業的に有利な比較的低い水素圧及び反応温度でも、ケトン類、カルボン酸エステル類、ラクトン類、カルボン酸アミド類、ラクタム類等といったカルボニル化合物、イミン類等の水素化還元しにくい化合物においても水素化還元を触媒し、対応するアルコール類又はアミン類を高収率、高触媒効率で製造することができる。従って、食品工業、医薬品工業、化粧品工業、香料工業等の各種の産業分野、特に化学産業分野において有用であり、産業上の利用可能性を有する。

Claims (16)

  1. 3座アミノジカルベン配位子と、ルテニウムイオン又はオスミニウムイオンとを有する金属錯体であって、前記3座アミノジカルベン配位子が、下記一般式(1):
    Figure 0006246202
    [式中、Q 及びQ は同一又は異なって、それぞれ置換基を有していてもよい炭素数1〜5のアルキレン基又は炭素数3〜15のシクロアルキレン基;2個のLは同一又は異なって、それぞれL 又はL を表し、L 、L はそれぞれ下記一般式:
    Figure 0006246202
    式中、R〜Rは同一又は異なって、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、水酸基、オキシアニオン(−O)基、ヒドロキシカルボニル基、ニトロ基、シアノ基、スルホン酸基、又は置換基を有していてもよいアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、複素環基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルコキシカルボニル基、カルボン酸無水物基、アミノ基、アシルオキシ基、若しくはスルホニルオキシ基であるか、或いはRとR及び/又はRとRが一緒になって、置換基を有していてもよい2価の炭化水素基又はヘテロ原子含有炭化水素基を形成している;R〜Rは同一又は異なって、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、水酸基、オキシアニオン(−O)基、ヒドロキシカルボニル基、ニトロ基、シアノ基、スルホン酸基、又は置換基を有していてもよいアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、複素環基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルコキシカルボニル基、カルボン酸無水物基、アミノ基、アシルオキシ基、若しくはスルホニルオキシ基であるか、或いはRとR及び/又はRとRが一緒になって、置換基を有していてもよい2価の炭化水素基又はヘテロ原子含有炭化水素基を形成している。
    で表される複素環カルベン基を表す。]
    で表される配位子である、金属錯体。
  2. 前記R〜Rは同一又は異なって、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、又は置換基を有していてもよいアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、複素環基、アルコキシ基、若しくはアリールオキシ基であるか、或いはRとR及び/又はRとRが一緒になって、置換基を有していてもよいアルキレン基、アルケニレン基、又はオキシアルキレン基を形成しており、且つ、前記R〜Rは同一又は異なって、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、又は置換基を有していてもよいアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、複素環基、アルコキシ基、若しくはアリールオキシ基であるか、或いはRとR及び/又はRとRが一緒になって、置換基を有していてもよいアルキレン基、アルケニレン基又はオキシアルキレン基を形成している、請求項1に記載の金属錯体。
  3. 前記Q及びQは同一であり、いずれもメチレン基、エチレン基又はプロピレン基である、請求項1又は2に記載の金属錯体。
  4. 前記一般式LにおけるRが置換基を有してもよいアルキル基であり、一般式LにおけるRが置換基を有してもよいアルキル基である、請求項1〜のいずれかに記載の金属錯体。
  5. 前記一般式LにおけるRが置換基を有してもよい直鎖状のアルキル基であり、一般式LにおけるRが置換基を有してもよい直鎖状のアルキル基である、請求項1〜のいずれかに記載の金属錯体。
  6. 前記一般式(1)における2個のLが共にL である、請求項1〜5のいずれかに記載の金属錯体。
  7. 下記一般式(2)又は(3):
    [M(A)Y] ・・・(2)
    [M(A)Y]Y ・・・(3)
    [式中、Mはルテニウムイオン又はオスミニウムイオン;Aは前記3座アミノジカルベン配位子;Y及びYは同一又は異なって、それぞれ1価のアニオン性配位子;Z及びZは同一又は異なって、それぞれ単座配位子である。]
    で表される組成を有する、請求項1〜6のいずれかに記載の金属錯体。
  8. 前記単座配位子は、CO、PR1a1b1c(R1a、R1b及びR1cは同一又は異なって、それぞれ置換基を有していてもよいアルキル基、シクロアルキル基、アリール基又は複素環基)、P(OR2a)(OR2b)(OR2c)(R2a、R2b及びR2cは同一又は異なって、それぞれ置換基を有していてもよいアルキル基、シクロアルキル基、アリール基又は複素環基)、SR3a3b(R3a及びR3bは同一又は異なって、それぞれ置換基を有していてもよいアルキル基、シクロアルキル基、アリール基又は複素環基)、ニトリル基、イソニトリル基、N、PF、CS、テトラヒドロチオフェン又は炭素数1〜5のアルケンである、請求項7に記載の金属錯体。
  9. 前記一般式(2)及び(3)におけるY及びYのうち少なくとも一方がハロゲンイオンである、請求項7又は8に記載の金属錯体。
  10. 水素供与体を用いてカルボニル化合物又はイミン類を還元する反応の還元触媒として使用される、請求項1〜9のいずれかに記載の金属錯体。
  11. 金属錯体の製造方法であって、
    アミノジカルベン前駆体(I)に金属化合物(II)を反応させ、次いで、化合物(III)を反応させる工程を備え、
    前記アミノジカルベン前駆体(I)は、
    1つの2級アミン基と、
    該アミン基を挟んで、下記一般式L’又はL’:
    Figure 0006246202
    [式中、R〜Rは同一又は異なって、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、水酸基、オキシアニオン(−O)基、ヒドロキシカルボニル基、ニトロ基、シアノ基、スルホン酸基、又は置換基を有していてもよいアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、複素環基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルコキシカルボニル基、カルボン酸無水物基、アミノ基、アシルオキシ基、若しくはスルホニルオキシ基であるか、或いはRとR及び/又はRとRが一緒になって、置換基を有していてもよい2価の炭化水素基又はヘテロ原子含有炭化水素基を形成している;R〜R8は同一又は異なって、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、水酸基、オキシアニオン(−O)基、ヒドロキシカルボニル基、ニトロ基、シアノ基、スルホン酸基、又は置換基を有していてもよいアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、複素環基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルコキシカルボニル基、カルボン酸無水物基、アミノ基、アシルオキシ基、若しくはスルホニルオキシ基であるか、或いはRとR及び/又はRとRが一緒になって、置換基を有していてもよい2価の炭化水素基又はヘテロ原子含有炭化水素基を形成している;Yはアニオン性配位子;Yはアニオン性配位子を表す。]
    で表される2つの複素環基と
    を有し、
    前記金属化合物(II)は、コバルトイオン、ニッケルイオン、銅イオン、ロジウムイオン、パラジウムイオン又は銀イオンを有し、
    前記化合物(III)は、下記一般式(4):
    MY ・・・(4)
    [式中、Mはルテニウムイオン又はオスミニウムイオン;Y及びYは同一又は異なって、それぞれ1価のアニオン性配位子;Zは同一又は異なって、それぞれ単座配位子;nは2〜4の整数を表す。]
    で表される、請求項1に記載の金属錯体の製造方法。
  12. 前記単座配位子は、CO、PR1a1b1c(R1a、R1b及びR1cは同一又は異なって、それぞれ置換基を有していてもよいアルキル基、シクロアルキル基、アリール基又は複素環基)、P(OR2a)(OR2b)(OR2c)(R2a、R2b及びR2cは同一又は異なって、それぞれ置換基を有していてもよいアルキル基、シクロアルキル基、アリール基又は複素環基)、SR3a3b(R3a及びR3bは同一又は異なって、それぞれ置換基を有していてもよいアルキル基、シクロアルキル基、アリール基又は複素環基)、ニトリル基、イソニトリル基、N、PF、CS、テトラヒドロチオフェン又は炭素数1〜5のアルケンである、請求項11に記載の金属錯体の製造方法。
  13. 前記金属化合物(II)が含有する金属イオンが、銀イオンである請求項11又は12に記載の金属錯体の製造方法。
  14. 請求項1〜10のいずれかに記載の金属錯体の存在下、水素供与体を用いてカルボニル化合物又はイミン類を還元する工程を備える、
    カルボニル化合物又はイミン類の水素化還元方法。
  15. 前記カルボニル化合物がケトン類、カルボン酸エステル類、ラクトン類、カルボン酸アミド類及びラクタム類から選ばれる少なくとも1種である、請求項14に記載の水素化還元方法。
  16. 請求項1〜10のいずれかに記載の金属錯体の存在下、水素供与体を用いてカルボニル化合物又はイミン類を還元する工程を備える、
    水素化還元されたカルボニル化合物又はイミン類の製造方法。
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