JP6689750B2 - 固相担持ルテニウム−ジアミン錯体及び光学活性化合物の製造方法 - Google Patents
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Description
その中で、M.Willsらは、ジアミン部分とルテニウム錯体に配位する芳香族化合物(arene)部位とを炭素鎖で繋いだ錯体を報告しており、これらの錯体は従来の触媒より高い活性を示すことが知られている(J. Am. Chem. Soc. 127 (2005) p. 7318;J. Org. Chem. 71 (2006) p. 7035;Org. Biomol. Chem. 5 (2007) p. 1093;Org. Lett. 9 (2007) p. 4659;J. Organometallic Chem. 693 (2008) p. 3527;Dalton Trans. 39 (2010) p. 1395など)。
また、本発明者らは、ジアミン部分とルテニウム錯体に配位する芳香族化合物(arene)部位とを酸素原子を含む側鎖で繋いだ錯体を報告しており、これらの錯体はさらに高い活性を示すことが知られている(特開2012−67071号公報およびJ. Am. Chem. Soc. 133 (2011) p. 14960等参照)。
一方、前述のJ. Am. Chem. Soc. 117 (1995) p. 7562;J. Am. Chem. Soc. 118 (1996) p. 2521;J. Am. Chem. Soc. 118 (1996) p. 4916で報告されているような、ジアミン部分とルテニウム錯体に配位する芳香族化合物(arene)部位とを炭素鎖もしくは酸素原子を含む側鎖で繋いでいない従来から用いられている錯体を、シリカゲルなどの固相に担持した触媒がいくつか開発されてきた。(Org. Lett. 6 (2004) p. 169;Chem. Commun. (2004) p. 2070;Eur. J. Org. Chem. (2005) p. 3221等参照)。
本発明は、このような課題を解決しようとするものである。
即ち、本発明は、以下の内容を含むものである。
一般式(1)で表される固相担持ルテニウム錯体。
R2及びR3は、それぞれ独立して、炭素数1〜10のアルキル基;炭素数1〜10のアルキル基、炭素数1〜10のアルコキシ基、および、ハロゲン原子から選択される置換基を有していてもよいフェニル基;又は炭素数1〜10のアルキル基から選択される置換基を有していてもよい炭素数3〜8のシクロアルキル基を示す。R2及びR3は、一緒になって環を形成してもよい。
R11、R12、R13、R14、及びR15は、それぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜10のアルキル基、又は炭素数1〜10のアルコキシ基を示す。
R16、R17、R18、及びR19は、それぞれ独立して、水素原子、ヒドロキシル基、炭素数1〜10のアルキル基、又は炭素数1〜10のアルコキシ基を示す。R16及びR17は、R16とR17とこれらが結合している炭素原子とでカルボニル基を形成してもよい。
R18及びR19は、R18とR19とこれらが結合している炭素原子とでカルボニル基を形成してもよい。
Zは、酸素原子又はメチレン(−CH2−)を示す。
n1は1又は2を、n2は1〜3の整数を示す。
Yは水素原子を示す。
Xは、トリフルオロメタンスルホニルオキシ基、p−トルエンスルホニルオキシ基、メタンスルホニルオキシ基、ベンゼンスルホニルオキシ基、水素原子、又はハロゲン原子を示す。
j及びkは、それぞれ独立して、0又は1を示すが、j+kが1になることはない。
Aは、置換基を有してもよい直鎖状又は分岐鎖状の炭素数1〜20のアルキレン基、置換基を有してもよい炭素数3〜20のシクロアルキレン基、置換基を有してもよい炭素数6〜20のアリーレン基、置換基を有してもよい複素環基、酸素原子、硫黄原子、
から選択される二価の基、または、これらの二価の基が複数結合して形成された基を表す。なお、式(A1)及び式(A2)の結合部分は、どちらがB側になってもよい。
Bは、
Dは固相担体を示す。
p、qは、それぞれ独立して、0又は1を表す。)
R2、R3、R11、R12、R13、R14、R15、R16、R17、R18、R19、Z、n1、n2、Y、A、B、D、p、及びqは、上記で定義した通りであり、Q-はカウンターアニオンを示す。)
R2、R3、R11、R12、R13、R14、R15、R16、R17、R18、R19、Z、n1、n2、Y、A、B、D、p、及びqは、上記で定義した通りであり、Vはハロゲン原子を示す。)
一般式(1)〜(3)のいずれかで表される固相担持ルテニウム錯体及び水素供与体の存在下、カルボニル化合物のカルボニル基を還元することを特徴とする光学活性アルコールの製造方法。
一般式(1)〜(3)のいずれかで表される固相担持ルテニウム錯体及び水素供与体の存在下、イミン化合物のイミノ基を還元することを特徴とする光学活性アミンの製造方法。
水素供与体が、ギ酸、ギ酸アルカリ金属塩及び水酸基置換炭素のα位炭素原子に水素原子を有するアルコールの中から選ばれる上記のいずれかの製造方法。
水素供与体が、水素である上記のいずれかの製造方法。
一般式(1)〜(3)のいずれかで表される固相担持ルテニウム錯体を含む還元用触媒。
還元用触媒が、不斉還元用触媒である上記触媒。
また、一般式(1)及び(2)で表される固相担持ルテニウム錯体は、ジアミン配位子の2個の窒素原子が共有結合又は配位結合でルテニウム原子に結合し、当該ジアミンと結合した芳香族化合物部位もルテニウム原子に配位結合する、3座配位子を有し、かつ、芳香族化合物部位とジアミン部分とを連結する鎖状部分を有し、ジアミン部分に結合したスルホニル基から伸びる側鎖の末端が固相担体に結合している錯体である。
一般式(1)、(2)、及び(3)における*印は、当該*印が付されている炭素原子が不斉炭素原子となる場合があることを示している。当該炭素原子が不斉炭素原子となる場合には、それらの光学活性体としてもよいし、光学活性体の混合物であってもよいし、ラセミ体(ラセミ化合物を含む)であってもよい。本発明の好ましい態様としては、これらの炭素原子が不斉炭素原子となる場合には、これらの光学活性体が挙げられる。
一般式(2)で表される固相担持ルテニウム錯体は、一般式(1)で表される固相担持ルテニウム錯体におけるRu−Xの結合が、Ru+−Q-のイオン結合となる場合の錯体である。
一般式(3)で表される固相担持ルテニウム錯体は、ハロゲン原子であるVを介した二量体(ダイマー)であり、芳香族化合物部位がルテニウム原子に配位している錯体である。一般式(3)で表される固相担持ルテニウム錯体は、一般式(1)又は(2)で表される固相担持ルテニウム錯体を製造する際の中間体として有用なだけでなく、それ自体も還元触媒としての活性を有している錯体である。
<一般式(1)の固相担持ルテニウム錯体>
本発明の一般式(1)のR2及びR3は、それぞれ独立して、炭素数1〜10のアルキル基;炭素数1〜10のアルキル基、炭素数1〜10のアルコキシ基、およびハロゲン原子から選択される置換基を有していてもよいフェニル基;又は炭素数1〜10のアルキル基から選択される置換基を有していてもよい炭素数3〜8のシクロアルキル基を示す。R2及びR3は、一緒になって環を形成してもよい。また、R2及びR3の双方が炭素数1〜10のアルキル基、炭素数1〜10のアルコキシ基、およびハロゲン原子から選択される置換基を有していてもよいフェニル基であることが好ましく、R2及びR3の双方が置換基を有さないフェニル基であることがより好ましい。
本発明の一般式(1)のR2及びR3で示される炭素数1〜10のアルキル基としては、炭素数1〜10、好ましくは炭素数1〜5の直鎖又は分岐のアルキル基が挙げられる。具体的なアルキル基としては、例えばメチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、s−ブチル基、t−ブチル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基、n−ヘプチル基、n−オクチル基、n−ノニル基及びn−デシル基等が挙げられる。当該アルキル基としては、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、イソブチル基、s−ブチル基、t−ブチル基、n−ペンチル基であることが好ましい。
次に、本発明の一般式(1)のR2及びR3で示される、フェニル基が有しうる置換基としての炭素数1〜10のアルキル基、炭素数1〜10のアルコキシ基、及び、ハロゲン原子について説明する。なお、当該フェニル基は、1つまたは複数の置換基を有しうる。
置換基としての炭素数1〜10のアルキル基は、例えば前記した式(1)のR2及びR3で示される炭素数1〜10のアルキル基として定義された基から選択することができる。
置換基としての炭素数1〜10のアルコキシ基としては、炭素数1〜10、好ましくは炭素数1〜5の直鎖又は分岐のアルコキシ基が挙げられ、具体的なアルコキシ基としては、例えばメトキシ基、エトキシ基、n−プロポキシ基、イソプロポキシ基、n−ブトキシ基、イソブトキシ基、s−ブトキシ基、t−ブトキシ基、n−ペンチルオキシ基、n−ヘキシルオキシ基、n−ヘプチルオキシ基、n−オクチルオキシ基、n−ノニルオキシ基及びn−デシルオキシ基等が挙げられる。当該アルコキシ基としては、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、イソブトキシ基、s−ブトキシ基、t−ブトキシ基、n−ペンチルオキシ基であることが好ましい。
置換基としてのハロゲン原子としては、例えば、フッ素原子、塩素原子及び臭素原子が挙げられる。
式(1)のR2及びR3で示される当該シクロアルキル基が有しうる置換基としての炭素数1〜10のアルキル基は、例えば前記した式(1)のR2及びR3で示される炭素数1〜10のアルキル基として定義された基から選択することができメチル基、イソプロピル基、t−ブチル基等が好ましい。当該シクロアルキル基は、1つまたは複数の置換基を有しうる。
また、R2及びR3が一緒になって環を形成する場合、隣接する炭素原子と共に4〜8員、好ましくは5〜8員のシクロアルカン環を形成する。好ましいシクロアルカン環としては、シクロペンタン環、シクロヘキサン環及びシクロヘプタン環が挙げられ、これらの環は、炭素数1〜10のアルキル基から選択される置換基を有していても良い。置換基として具体的な当該アルキル基としては、メチル基、イソプロピル基、t−ブチル基等が挙げられる。当該環は、1つまたは複数の置換基を有しうる。
R11、R12、R13、R14、及びR15で示される炭素数1〜10のアルキル基としては、上述したR2及びR3で表される炭素数1〜10のアルキル基として定義された基から選択することができる。
R11、R12、R13、R14、及びR15で示される炭素数1〜10のアルコキシ基としては、炭素数1〜10、好ましくは炭素数1〜5の直鎖又は分岐のアルコキシ基が挙げられ、具体的なアルコキシ基としては、例えばメトキシ基、エトキシ基、n−プロポキシ基、イソプロポキシ基、n−ブトキシ基、イソブトキシ基、s−ブトキシ基、t−ブトキシ基、n−ペンチルオキシ基、n−ヘキシルオキシ基、n−ヘプチルオキシ基、n−オクチルオキシ基、n−ノニルオキシ基及びn−デシルオキシ基等が挙げられる。当該アルコキシ基としては、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、イソブトキシ基、s−ブトキシ基、t−ブトキシ基、n−ペンチルオキシ基であることが好ましい。
また、一般式(1)中のn1は、1又は2を示し、n2は1〜3の整数を示す。n1は1であることが好ましく、n2は2であることが好ましい。
R16、R17、R18、及びR19で示される炭素数1〜10のアルキル基としては、上述したR2及びR3で表される炭素数1〜10のアルキル基として定義された基から選択することができる。
R16、R17、R18、及びR19で示される炭素数1〜10のアルコキシ基としては、上述したR11〜R15で表される炭素数1〜10のアルコキシ基として定義された基から選択することができる。
R16とR17は、R16とR17とこれらが結合している炭素原子とでカルボニル基を形成してもよい。
R18とR19は、R18とR19とこれらが結合している炭素原子とでカルボニル基を形成してもよい。
好ましい−(−C(R16)(R17)−)n1−基としては、例えば、−CH2−基、−CH2−CH2−基、基、−CH(CH3)−基、−CO−基などが挙げられるが、これらの基に限定されるものではない。
好ましい−(−C(R18)(R19)−)n2−基としては、例えば、−CH2−基、−CH2−CH2−基、−CH(CH3)−基、−CO−基などが挙げられるが、これらの基に限定されるものではない。
一般式(1)のj及びkは、それぞれ独立して、0又は1であり、j+kが1になることはない。即ち、kが1であればjも1であり、kが0であればjも0である。
Yは水素原子を示す。
一般式(1)のXは、トリフルオロメタンスルホニルオキシ基、p−トルエンスルホニルオキシ基、メタンスルホニルオキシ基、ベンゼンスルホニルオキシ基、水素原子、又はハロゲン原子を表す。好ましいXとしては、水素原子及びハロゲン原子、具体的にはフッ素原子、塩素原子及び臭素原子等が挙げられ、例えば塩素原子が特に好ましい。
一般式(1)のY、並びに一般式(1)のXにおける水素原子としては、通常の水素原子だけでなく水素原子の同位体であってもよい。好ましい同位体としては重水素原子が挙げられる。
当該アルキレン基が有しうる置換基としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、及び、ヨウ素原子などのハロゲン原子、上述したようなアルコキシ基、カルボキシル基、オキソ基(=O)、ヒドロキシル基、アミノ基、シアノ基、ニトロ基などが挙げられる。当該アルキレン基は、1つまたは複数の置換基を有しうる。
当該シクロアルキレン基が有しうる置換基としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子などのハロゲン原子、炭素数1〜10のアルキル基、上述したようなアルコキシ基、カルボキシル基、オキソ基(=O)、ヒドロキシル基、アミノ基、シアノ基、ニトロ基などが挙げられる。当該シクロアルキレン基は、1つまたは複数の置換基を有しうる。
当該アリーレン基が有しうる置換基としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子などのハロゲン原子、炭素数1〜10のアルキル基、上述したようなアルコキシ基、カルボキシル基、ヒドロキシル基、アミノ基、シアノ基、ニトロ基などが挙げられる。当該アリーレン基は、1つまたは複数の置換基を有しうる。
当該複素環基が有しうる置換基としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子などのハロゲン原子、炭素数1〜10のアルキル基、上述したようなアルコキシ基、カルボキシル基、ヒドロキシル基、アミノ基、シアノ基、ニトロ基などが挙げられる。当該複素環基は、1つまたは複数の置換基を有しうる。
Ra及びRbで示される炭素数1〜10のアルキル基としては、上述したR2及びR3で表される炭素数1〜10のアルキル基として定義された基から選択することができる。
Ra及びRbで示される炭素数6〜10のアリール基としては、芳香族単環式基、芳香族多環式基又は芳香族縮合環式基が挙げられ、芳香族単環式基が好ましい。また、当該アリール基は、置換基として炭素数1〜10のアルキル基又は炭素数1〜6のアルコキシ基から選択される置換基を1つまたは複数有していてもよい。当該アリール基としては、具体的にはフェニル基、トリル基、キシリル基などが挙げられる。
Rcで示される炭素数1〜10のアルキル基としては、上述したR2及びR3で表される炭素数1〜10のアルキル基として定義された基から選択することができる。
Rcで示される炭素数6〜10のアリール基としては、上述したRa及びRbで表される炭素数6〜10のアリール基として定義された基から選択することができる。
なお、式(A1)及び式(A2)の結合部分は、どちらがB側になってもよい。
好ましいAの骨格としては、−アリーレン−アルキレン−、−アリーレン−、および−アリーレン−アルキレン−式(A2)−アルキレン−アリーレン−が挙げられる。Aの骨格としては、−フェニレン‐アルキレン‐、‐フェニレン‐、および−フェニレン−アルキレン−式(A2)−アルキレン−フェニレン−がより好ましく、‐フェニレン‐炭素数1〜3のアルキレン‐、‐フェニレン‐、または、−フェニレン−炭素数1〜3のアルキレン−Rcが水素である式(A2)−オキソ基で置換された炭素数1〜3のアルキレン−フェニレン−であることがより好ましい。
Bで示される式(B1)について説明する。
Rd及びReで示される炭素数1〜10のアルキル基としては、上述したR2及びR3で表される炭素数1〜10のアルキル基として定義された基から選択することができる。
Rd及びReで示される炭素数6〜10のアリール基としては、芳香族単環式基、芳香族多環式基又は芳香族縮合環式基が挙げられ、芳香族単環式基が好ましい。また、当該アリール基は、炭素数1〜10のアルキル基および炭素数1〜6のアルコキシ基から選択される1つ又は複数の置換基を有していてもよい(置換基としての炭素数1〜10のアルキル基は、R2及びR3で表される炭素数1〜10のアルキル基として定義された基から選択でき、置換基としての炭素数1〜6のアルコキシ基は、R11〜R15で表される炭素数1〜10のアルコキシ基として定義された基から選択できる)。Rd及びReで示される当該アリール基としては、具体的にはフェニル基、トリル基、キシリル基などが挙げられる。Rd及びReで示される炭素数1〜10のアルコキシ基としては、上述したR11〜R15で表される炭素数1〜10のアルコキシ基として定義された基から選択することができる。
Rfで示される炭素数1〜10のアルキル基としては、上述したR2及びR3で表される炭素数1〜10のアルキル基として定義された基から選択することができる。
また、一般式(1)中のpおよびqはそれぞれ独立して、0又は1を示すが、例えば、pが1でqが1である場合、又は、pが1でqが0である場合が、より好ましい。
また、他の固相担体としては、より膨潤性を高めたポリスチレン類似の担体であるJandaJelsTMや、TantaGel(登録商標)などが挙げられる。さらにトリチルレジン、PEGレジン、HalolinkTMResin、オキシム樹脂やペプチド、さらに酸化鉄などの無機担体なども挙げられる。
式(2)中、R2、R3、R11、R12、R13、R14、R15、R16、R17、R18、R19、Z、n1、n2、Y、A、B、D、p、及びqは、上記で定義した通りである。
式(2)中、Q-はカウンターアニオンを示す。具体的なカウンターアニオンとしては、トリフルオロメタンスルホニルオキシイオン(TfO-)、p−トルエンスルホニルオキシイオン(TsO-)、メタンスルホニルオキシイオン(MsO-)、ベンゼンスルホニルオキシイオン(BsO-)などのアルキルスルホニルオキシイオン又はアレーンスルホニルオキシイオン;又はBF4 -、SbF6 -、CF3COO-、CH3COO-、PF6 -、NO3 -、ClO4 -、SCN-、OCN-、ReO4 -、MoO4 -、BPh4 -、B(C6F5)4 -、及びB(3,5−(CF3)2C6F3)4 -などのイオンが挙げられる。
式(3)中、R2、R3、R11、R12、R13、R14、R15、R16、R17、R18、R19、Z、n1、n2、Y、A 、B、D、p、及びqは、上記で定義した通りである。
式(3)中、Vはハロゲン原子を示す。
一般式(3)のVで示すハロゲン原子は、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子のいずれかを表す。一般式(3)におけるすべてのVが同じハロゲン原子であってもよいし、異なるハロゲン原子の組み合わせでもよい。
以下のスキームの*、R2、R3、X、Y、Z、V、Q-、R11、R12、R13、R14、R15、R16、R17、R18、R19、A、B、D、n1、n2、p、q、j、及びkは、上記で定義した通りである。
一般式(3)の錯体を製造するための中間体である一般式(5)で表されるシクロヘキサジエンを有するジアミン化合物は、スキーム1やスキーム2の方法により合成することができる。
スキーム1に示したように、一般式(5)は、J. Am. Chem. Soc. 133 (2011) p. 14960のSupporting Information(14962頁右欄参照)に記載された内容に従い、一般式(6)で表される一方にスルホニル基を導入したジアミン化合物に一般式(7)で表されるシクロヘキサジエン誘導体を反応させることにより合成できる。
また、スキーム2のように、一般式(5)は、一般式(9)で表される化合物を、一般式(8)で表されるスルホニルクロリドなどによりスルホニル化して合成することもできる。
なお、一般式(9)で表される化合物は、上記したスキーム1の一般式(7)とジアミンを反応させることにより合成できる。
用いる溶媒は、特に限定はされないが、2−プロパノール、n−ブタノール、2−ブタノール、n−ペンタノール、2−ペンタノール、3−ペンタノール、3−メチル−1−ブタノール、シクロペンタノール、3−メトキシ−1−プロパノール、2−メトキシエタノール、2−エトキシエタノール、2−イソプロポキシエタノール、n−ヘキサノール、3−メトキシ−1−ブタノール、3−メトキシ−3−メチル−1−ブタノール、2−ヘキサノール、3−ヘキサノール、シクロヘキサノール、n−ヘプタノール、2−ヘプタノール、3−ヘプタノール、シクロヘプタノール、n−オクタノール、2−オクタノール、3−オクタノール、4−オクタノール、シクロオクタノール等の脂肪族アルコール;フェノール、ベンジルアルコール、1−フェニルエタノール、2−フェニルエタノール、o−クレゾール、m−クレゾール、p−クレゾール、2−メチルベンジルアルコール、3−メチルベンジルアルコール、4−メチルベンジルアルコールなどの芳香族アルコール;エチレングリコール、1,2−プロパンジオール、1,3−プロパンジオール、1,2−ブタンジオール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、エチレングリコール−n−ブチルエーテル、エチレングリコール−iso−ブチルエーテル、エチレングリコール−n−ヘキシルエーテルなどのジオール及びその誘導体が挙げられる。溶媒は1種単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。2種以上の溶媒を組み合わせることにより、溶媒の沸点を所望の範囲に調整することができ、還流下で反応を行う場合に反応温度を調整することができる。例えば、アルコールに少量の水を混合して用いてもよい。
一般式(5)の化合物の使用量は、ルテニウム原子に対して1〜20倍モル当量、好ましくは1〜10倍モル当量、より好ましくは1〜5倍モル当量である。
溶媒の使用量は、反応温度においてハロゲンルテニウム又はその水和物を溶解する量であればよく、特に制限されない。例えば、ハロゲンルテニウム又はその水和物の2〜100倍容量(すなわち、ハロゲンルテニウム又はその水和物1gに対して溶媒2〜100mL。以下同様。)、好ましくは2〜75倍容量である。
反応温度は、用いる溶媒によっても異なるが、反応効率の観点から60℃以上、好ましくは100℃以上であり、200℃以下、好ましくは160℃以下である。
反応時間は用いる反応基質により異なるが、30分〜20時間、好ましくは1時間〜12時間である。本製造法は、窒素ガス、アルゴンガス等の不活性ガス中で行うことが好ましい。
[一般式(1)のうち、j=1であり、Xがハロゲン原子の錯体の製造方法]
一般式(1)のうち、j=1であり、Xがハロゲン原子である錯体は、スキーム4で示すように、適切な溶媒の存在下、一般式(3)の錯体に塩基を作用させることにより合成することができる。
用いられる塩基としては、炭酸水素ナトリウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素カリウム、炭酸カリウム、水酸化リチウム、炭酸水素リチウム、炭酸リチウム、炭酸セシウム、水酸化マグネシウム、炭酸マグネシウム、水酸化カルシウム、炭酸カルシウムなどの無機塩基;トリエチルアミン、トリプロピルアミン、トリブチルアミン、ピリジン、トリイソプロピルアミンなどのアミン類が挙げられる。これらの中でも特にトリエチルアミンが好適である。塩基の使用量としては、ルテニウム原子に対して0.2〜20倍モル当量、好ましくは1.0〜10倍モル当量である。
溶媒の使用量は、特に制限されないが、例えば、基質に対して2倍容量〜50倍容量(溶媒mL/基質g)である。
反応温度は、特に限定はされないが、0℃〜各溶媒の沸点以下の温度であり、好ましくは室温〜80℃である。
反応時間は用いる反応基質により異なるが、30分〜20時間、好ましくは1時間〜12時間である。本製造法は、窒素ガス、アルゴンガス等の不活性ガス中で行うことが好ましい。
一般式(1)のうち、j=0である錯体は、スキーム5で示すように、適切な溶媒の存在下、一般式(3)の錯体に塩基を作用させることにより合成することができる。
用いられる塩基としては、水酸化ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸水素カリウム、炭酸カリウム、水酸化リチウム、炭酸水素リチウム、炭酸リチウム、炭酸セシウム、水酸化マグネシウム、炭酸マグネシウム、水酸化カルシウム、炭酸カルシウムなどの無機塩基類が挙げられる。これらの中でも特に水酸化ナトリウム、水酸化カリウムが好適である。塩基の使用量としては、ルテニウム原子に対して1〜20倍モル当量、好ましくは1.0〜10倍モル当量である。
溶媒の使用量は、特に制限されないが、例えば、基質に対して2倍容量〜20倍容量(溶媒mL/基質g)である。
反応温度は、特に限定はされないが、0℃〜各溶媒の沸点以下の温度であり、好ましくは室温〜80℃である。
反応時間は用いる反応基質により異なるが、30分〜20時間、好ましくは1時間〜12時間である。本製造法は、窒素ガス、アルゴンガス等の不活性ガス中で行うことが好ましい。
一般式(1)のうち、j=1であり、Xがトリフルオロメタンスルホニルオキシ基、p−トルエンスルホニルオキシ基、メタンスルホニルオキシ基、又はベンゼンスルホニルオキシ基である錯体は、スキーム5で得られる一般式(1)のうちj=0の錯体に対して、対応する適切な酸類で処理することにより合成することができる。
製造方法をスキーム6に示す。
用いられる酸類(X−H)としては、トリフルオロメタンスルホン酸、p−トルエンスルホン酸、メタンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸などである。用いる酸の使用量としては、ルテニウムに対して1〜20倍モル当量、好ましくは1.0〜10倍モル当量である。
用いる溶媒としては特に限定はされないが、例えば、塩化メチレン、ジクロロエタン、クロロホルム、トリフルオロエタノール等のハロゲン化溶媒;トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類;ジイソプロピルエーテル、テトラヒドロフラン等のエーテル類;メタノール、エタノールなどのアルコール類が挙げられる。
溶媒の使用量は、特に制限されないが、例えば基質に対して2倍容量〜20倍容量(溶媒mL/基質g)である。
反応温度は、特に限定はされないが、0℃〜各溶媒の沸点以下の温度であり、好ましくは室温〜80℃である。
反応時間は用いる反応基質により異なるが、30分〜20時間、好ましくは1時間〜12時間である。本製造法は、窒素ガス、アルゴンガス等の不活性ガス中で行うことが好ましい。
一般式(1)のうち、j=1でありXが水素原子である錯体は、スキーム7で示すように、一般式(3)で表される錯体に、ギ酸や水素ガスなど反応させることにより合成することができる。
製造方法をスキーム7に示す。
用いられる溶媒としては特に限定されないが、メタノール、エタノール、イソプロパノール等のアルコール、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素、ジクロロメタン、1,2−ジクロロエタンなどのハロゲン化炭化水素、アセトニトリル、N,N−ジメチルホルムアミド等の非プロトン性極性溶媒、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン等のエーテル等が挙げられ、これらの中でもメタノールやジクロロメタンが好ましい。溶媒は、1種類を使用してもよいし、複数を混合して使用してもよい。
溶媒の使用量は、特に制限されないが、例えば、基質に対して2倍容量〜20倍容量(溶媒mL/基質g)である。
反応温度は、特に限定はされないが、0℃〜各溶媒の沸点以下の温度であり、好ましくは室温〜80℃である。
反応時間は用いる反応基質により異なるが、30分〜20時間、好ましくは1時間〜12時間である。本製造法は、窒素ガス、アルゴンガス等の不活性ガス中で行うことが好ましい。
また、一般式(1)のうち、j=1でありXが水素原子である錯体は、(a)スキーム5で得られた一般式(1)のうち、j=0である錯体に、ギ酸や水素ガスなどを反応させる、(b)スキーム6で得られた一般式(1)のうち、j=1でありXがトリフルオロメタンスルホニルオキシ基、p−トルエンスルホニルオキシ基、メタンスルホニルオキシ基、又はベンゼンスルホニルオキシ基である錯体に、ギ酸や水素ガスなどを反応させる、又は(c)後述するスキーム8で合成される一般式(2)の錯体に、ギ酸や水素ガスなどを反応させる、ことにより合成することもできる。
これらの反応条件は、スキーム7の条件と同様である。
一般式(2)で表される固相担持ルテニウム錯体は、一般式(1)のうちj=1でありXがハロゲン原子である錯体とG−Qで表される金属塩を反応させることにより製造することができる。
製造方法をスキーム8に示す。
当該G−Qで表される金属塩の例としては、AgOTf、AgOTs、AgOMs、AgOBs、AgBF4、AgSbF6、CF3COOAg、CH3COOAg、AgPF6、AgNO3、AgClO4、AgSCN、AgOCN、AgReO4、AgMoO4、NaOTf、NaBF4、NaSbF6、CF3COONa、CH3COONa、NaPF6、NaNO3、NaClO4、NaSCN、KOTf、KBF4、KSbF6、CF3COOK、CH3COOK、KPF6、KNO3、KClO4、KSCN、KBPh4、KB(C6F5)4、KB(3,5−(CF3)2C6F3)4、LiOTf、LiBF4、LiSbF6、CF3COOLi、CH3COOLi、LiPF6、LiNO3、LiClO4、LiSCN、LiBPh4、LiB(C6F5)4、LiB(3,5−(CF3)2C6F3)4などが挙げられ、特に限定はされないが、例えばAgBF4が使用しやすい。
用いられる溶媒としては特に限定されないが、メタノール、エタノール、イソプロパノール等のアルコール、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素、ジクロロメタン、1,2−ジクロロエタンなどのハロゲン化炭化水素、アセトニトリル、N,N−ジメチルホルムアミド等の非プロトン性極性溶媒、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン等のエーテル等が挙げられ、これらの中でもメタノールやジクロロメタンが好ましい。溶媒は、1種類を使用してもよいし、複数を混合して使用してもよい。
溶媒の使用量は、特に制限されないが、例えば、基質に対して2倍容量〜20倍容量(溶媒mL/基質g)である。
反応温度は、特に限定はされないが、0℃〜各溶媒の沸点以下の温度であり、好ましくは室温〜80℃である。
反応時間は用いる反応基質により異なるが、30分〜20時間、好ましくは1時間〜12時間である。本製造法は、窒素ガス、アルゴンガス等の不活性ガス中で行うことが好ましい。
錯体調製後は、反応液の濃縮又は貧溶媒の添加等の一般的な晶析手法により、目的とする固相担持ルテニウム錯体を分離することができる。
また、上記の錯体の調製において、ハロゲン化金属塩(G−X)が副生する場合には、必要に応じて水洗の操作を行ってもよい。
上述した固相担持ルテニウム錯体を触媒として用い、かつ、水素供与体の存在下で、有機化合物を還元して、還元生成物を製造することができる。
本発明の還元反応は、上述した固相担持ルテニウム錯体を触媒として用い、かつ、水素供与体の存在下で、カルボニル化合物のカルボニル基を還元してアルコールを製造する方法、及び、イミン化合物のイミノ基を還元してアミンを製造する方法、を含む。また、上述した固相担持ルテニウム錯体が光学活性体の場合は、カルボニル化合物のカルボニル基を不斉還元して光学活性アルコールを製造することができ、また、イミン化合物のイミノ基を還元して光学活性アミンを製造することができる。
水素供与体としては、ギ酸又はそのアルカリ金属塩、水酸基が置換している炭素原子のα位に水素原子を有するアルコールであるイソプロパノール等の水素移動型還元反応に一般的に用いられるようなものであれば特に限定されない。また、水素供与体としては水素ガスも用いることができる。
上記水素供与体と塩基との組み合わせの中で、水素供与体がギ酸の場合にはアミンを塩基として用いるのが好ましく、この場合、ギ酸とアミンは別々に反応系に添加しても良いし、混合して反応系に添加しても良い。混合して用いる場合は、ギ酸とアミンを任意の割合で混合して使用することができる。また、あらかじめギ酸とアミンの共沸混合物を調製して用いてもよい。好ましいギ酸とアミンの共沸混合物としては、例えば、ギ酸トリエチルアミン(5:2(モル比))共沸混合物などが挙げられる。
反応溶媒は通常、水素供与体が液体であればそれを利用できるが、トルエン、テトラヒドロフラン、アセトニトリル、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、アセトン、塩化メチレン等の非水素供与性溶媒やメタノール、エタノール、n−ブタノールを単独又は混合して使用することも可能である。ギ酸塩を用いる時などは、ギ酸塩を溶解させるため水を助溶媒として有機溶媒と併せて用い、二層系で反応を行うこともできる。この場合、反応を加速させるため相間移動触媒を併せて用いても良い。また、水素供与体として水素ガスを用いる場合は、メタノール、エタノール、イソプロパノール、トルフルオロエタノール、ヘキサフルオロ−2−プロパノール等のアルコール溶媒が好ましい。
カルボニル化合物又はイミン類に対する水素供与体の量としては、通常等モル量以上用いられ、このうち水素供与体がギ酸又はその塩である場合には、1.5倍モル量以上が好ましく、また、40倍モル量以下、好ましくは20倍モル量以下の範囲で用いられ、分子効率の観点から、2〜15倍モル量であることが好ましい。一方、水素供与体がイソプロパノール等の場合には、反応平衡の観点から基質に対して大過剰量用いられ、通常1000モル倍以下の範囲で用いられる。
反応温度は−20〜100℃、好ましくは0〜70℃の範囲から選ばれる。
反応圧力は特に限定されず、通常0.5〜2気圧、好ましくは常圧のもとで行われる。また、水素ガスを用いる場合は通常5MPa以下である。
反応時間は触媒比によって異なるが1〜100時間、通常は2〜50時間である。
反応操作としては、例えば、基質、溶媒、塩基、および水素供与体を混合し、混合液をカラムに送液することにより、反応させることができる。また、水素供与体が水素ガスの場合は、基質、溶媒、および塩基を混合し、混合液をカラムに送液するとともに、水素ガスをカラムに通すことにより反応させることができる。
以下、実施例により本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
また、実施例中の記号は以下の意味を表す。
Ph:フェニル
DPEN:1,2−ジフェニルエチレンジアミン
DIPEA:ジイソプロピルエチルアミン
Ts:トシル
Et3N:トリエチルアミン
Me:メチル
2−MeOEtOH:2−メトキシエタノール
PS:ポリスチレン
HFIP:1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ−2−プロパノール
THF:テトラヒドロフラン
300mL4つ口反応フラスコに三方コック、スターラーバー及び温度計を取り付け、内部を窒素置換した。この反応フラスコに、窒素気流下にて(R,R)−DPEN 5.0g(23.5mmol)、化合物1の20重量%トルエン溶液30.38g(18.8mmol)、Na2CO3 4.99g(47.1mmol)、DIPEA 6.09g (47.1mmol)、及びキシレン 100mLを加え、140℃のオイルバスにて11時間攪拌した。その後、水60mL及びトルエン50mLを投入し攪拌した後、静置し分液を行った。さらに有機層を水30mLにて洗浄し、有機層をエバポレーターにて濃縮した後、シリカゲルカラムクロマトグラフィー(酢酸エチル100%→酢酸エチル:メタノール=1:1(容量比))にて精製することにより、化合物2を4.39g(収率64.3%)得た。
1H-NMR (CDCl3, 300MHz): δ 7.30-7.10(m, 10H), 5.62 (m, 1H), 5.45 (m, 1H), 4.00 (d, 1H), 3.80 (m, 2H), 3.78 (d, 1H), 3.50-3.38 (m, 2H), 2.70-2.50 (m, 6H), 2.45-2.25 (brs, 3H), 1.70 (s, 3H);
1H-NMR (CDCl3, 300MHz): δ 7.40 (d, 2H), 7.20-6.85 (m, 8H), 5.63 (m, 1H), 5.43 (m, 1H), 4.41 (d, 1H), 3.90 (m, 1H), 3.80 (m, 1H), 3.59 (s, 9H), 3.60-3.40 (m, 2H), 3.75-3.60 (m, 2H), 3.60 (brs, 2H), 1.70 (s, 3H), 0.95-0.85 (m, 2H);
反応時間1時間、2時間、及び5時間後の転化率及び光学純度をGCにて測定した。結果は表1の通りである。
反応終了後の溶液に酢酸エチル5mLを加えた後、桐山ロートにて固体触媒をろ取し、本発明の固相担持ルテニウム錯体を回収した。
回収した固相担持ルテニウム錯体を用いて、1回目と同様の操作で2回目の反応を行った。反応時間1時間、2時間、及び5時間後の転化率及び光学純度は表1の通りである。反応終了後、1回目と同様の操作により、本発明の固相担持ルテニウム錯体を回収した。
2回目の反応に使用した後回収した固相担持ルテニウム錯体を用いて、1回目と同様の操作で3回目の反応を行った。反応時間1時間、2時間、及び7時間後の転化率及び光学純度は表1の通りである。
反応時間3時間及び5時間後の転化率及び光学純度は次表3の通りである。
反応終了後の溶液に酢酸エチル5mLを加えた後、反応液の上澄みの液をシリンジで抜き取り、シュレンク管内に残った固体触媒に1回目の反応と同様にして新たな基質とギ酸トリエチルアミン(5:2)共沸物を加えて2回目の反応を行った。反応時間1時間及び3時間後の転化率及び光学純度は次表3の通りである。
反応終了後、1回目と同様の操作により反応液を抜き取り、シュレンク管内に残った固体触媒に1回目の反応と同様にして新たな基質とギ酸トリエチルアミン共沸物を加えて3回目の反応を行った。反応時間1時間及び4時間後の転化率及び光学純度は次表3の通りである。
1H-NMR (CDCl3, 300MHz): δ 7.38-7.10 (m, 10H), 5.60-5.30 (m, 2H), 4.22-4.04 (m, 1H), 3.85-3.70 (m, 1H), 2.78-2.16 (m, 9H), 2.08 (s, 1H), 2.03-1.92 (m, 1H), 1.90 (t, 2H), 1.78 (s, 1H), 1.65 (s, 2H) 1.58-1.20 (m, 4H);
1H-NMR (CDCl3, 300MHz): δ 7.62 (d, 1H), 7.50-6.78 (m, 14H), 5.56-5.20 (m, 2H), (m, 1H), 3.60 (s, 9H), 3.10-2.18 (m, 9H), 2.10-1.56 (m, 9H), 1.45-1.20 (m, 4H), 1.05-0.80 (m, 2H);
[実施例17] ルテニウムダイマー錯体(化合物14)の合成
15mLシュレンク管に実施例20で得られ化合物6B ’0.41g (0.01mmol)、アセトフェノン 0.6g (5.0mmol)、及びギ酸トリエチルアミン(5:2(モル比))共沸物2.5mLを加え、窒素置換した後60℃にて5時間反応を行った。アセトフェノンに対するギ酸の量は、9倍モル量であった。GCにて転化率と光学純度を測定したところ、97.8% conv.、96.8% eeであった。
反応時間10時間後、GCにて転化率及び光学純度を測定したところ、97.6%conv.、96.9%eeであった。
反応時間5時間後、GCにて転化率及び光学純度を測定したところ、100%conv.、98.4%eeであった。
反応時間10時間後、GCにて転化率及び光学純度を測定したところ、96.0%conv.、94.1%eeであった。
反応時間8時間後、GCにて転化率及び光学純度を測定したところ、97.3%conv.、82%eeであった。
反応時間20時間後、GCにて転化率及び光学純度を測定したところ、98.0%conv.、90%eeであった。
反応時間20時間後、GCにて転化率及び光学純度を測定したところ、95.0%conv.、91%eeであった。
30mLナスフラスコに、4-クロロスルホニル安息香酸61mg(0.28mmolを加え、窒素置換した後に、THF2mLに溶解したトリエチルアミン56mg(0.56mmol)を滴下した。これを撹拌しながら氷水で0℃に冷却し、THF2mLに溶解した化合物2 100mg(0.28mmol,実施例1で合成)を滴下し、反応させた。30分後に反応を停止し、シリカゲルクロマトグラフィー(クロロホルム:メタノール=20:1(容量比))にて精製し、化合物16を420mg(0.768mmol,収率28%)得た。
1H-NMR (CDCl3, 300MHz): δ 8.25-7.90 (m, 14H), 6.40-6.20 (m, 1H), 5.82-4.98 (m, 2H), 4.88-4.70 (m, 1H), 4.00-3.18 (m, 5H), 2.96-2.40 (m, 4H), 2.22-1.86 (m, 2H), 1.78-1.40 (m, 4H), 0.08 (s, 1H);
30mLナスフラスコに、実施例31で得た化合物16 202mg(0.37mmol)、1−エチル−3−[3−(ジメチルアミノ)プロピル]カルボジイミド塩酸塩(EDCIと略す) 85mg(0.444mmol)、ジメチルアミノピリジン(DMAPと略す)54mg(0.444mmol)、及び塩化メチレン1mLを加え、窒素置換を行った。そののち塩化メチレンを1mL追加し、室温にて20時間撹拌した。反応停止後、桐山漏斗上で濾過し、濾過物を30mLナスフラスコに入れた。水10mLおよびクロロホルム10mLをナスフラスコへ加え、10分撹拌して洗浄した。その後、再び濾過し、メタノールにてさらに洗浄したあと乾燥し、化合物17を241mg得た。
30mLナスフラスコに、実施例32で得た化合物17 0.2g(0.31mmol)、及びRuCl3・3H2O 80mg(0.31mmol)を加え、窒素置換を行った。そののち2−メトキシエタノールを5mL追加し、110℃にて2時間撹拌した。反応停止後、桐山漏斗上で濾過し、濾過物をメタノールにて洗浄したのちに乾燥し、本発明のポリスチレンに担持されたルテニウムダイマー錯体(化合物18)を192mg得た。
反応時間5時間及び7時間後の転化率及び光学純度は表5の通りである。
反応終了後の溶液に酢酸エチル5mLを加えた後、桐山ロートにて固体触媒をろ取し、本発明の固相担持ルテニウム錯体を回収した。
回収した固相担持ルテニウム錯体を用いて、1回目と同様の操作で2回目の反応を行った。反応時間5時間及び7時間後の転化率及び光学純度は表5の通りである。
実施例6で得られた化合物6B 2.5g (モノマー錯体に換算すると0.06 mmol)をメタノールに懸濁させパッカー経由でカラムに投入した後、HPLCポンプにてメタノールを送液して圧力が一定になったところで充填を終了とした。次にこのカラムを60℃のカラムオーブンに入れ、アセトフェノン6ml(51.4mmol)、ギ酸トリエチルアミン(5:2(モル比))共沸物25ml、及びメタノール125mlの混合溶液をHPLCポンプを用いて0.05ml/minの流速で連続送液した。アセトフェノンに対するギ酸の量は、約3.6倍モル量であった。
反応開始2時間で転化率は100%、選択率97% eeであった。そのまま連続10時間送液しカラムを通過した反応液を1時間毎にGCにて分析した結果、何れも転化率100% 選択率97% eeであった。
Claims (10)
- 一般式(1)で表される固相担持ルテニウム錯体
(式中、*は不斉炭素原子を示す。
R2及びR3は、それぞれ独立して、炭素数1〜10のアルキル基;炭素数1〜10のアルキル基、炭素数1〜10のアルコキシ基、および、ハロゲン原子から選択される置換基を有していてもよいフェニル基;又は炭素数1〜10のアルキル基から選択される置換基を有していてもよい炭素数3〜8のシクロアルキル基を示す。R2及びR3は、一緒になって環を形成してもよい。
R11、R12、R13、R14、及びR15は、それぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜10のアルキル基、又は炭素数1〜10のアルコキシ基を示す。
R16、R17、R18、及びR19は、それぞれ独立して、水素原子、ヒドロキシル基、炭素数1〜10のアルキル基、又は炭素数1〜10のアルコキシ基を示す。R16及びR17は、R16とR17とこれらが結合している炭素原子とでカルボニル基を形成してもよい。
R18及びR19は、R18とR19とこれらが結合している炭素原子とでカルボニル基を形成してもよい。
Zは、酸素原子又はメチレン(−CH2−)を示す。
n1は1又は2を、n2は1〜3の整数を示す。
Yは水素原子を示す。
Xは、トリフルオロメタンスルホニルオキシ基、p−トルエンスルホニルオキシ基、メタンスルホニルオキシ基、ベンゼンスルホニルオキシ基、水素原子、又はハロゲン原子を示す。
j及びkは、それぞれ独立して、0又は1を示すが、j+kが1になることはない。
Aは、置換基を有してもよい直鎖状又は分岐鎖状の炭素数1〜20のアルキレン基、置換基を有してもよい炭素数3〜20のシクロアルキレン基、置換基を有してもよい炭素数6〜20のアリーレン基、置換基を有してもよい複素環基、酸素原子、硫黄原子、
(式中、Ra及びRbは、それぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜10のアルキル基、又は炭素数6〜10のアリール基を表す)、および
(式中、Rcは、水素原子、炭素数1〜10のアルキル基、又は炭素数6〜10のアリール基を表す)
から選択される二価の基、または、これらの二価の基が複数結合して形成された基を表す。なお、式(A1)及び式(A2)の結合部分は、どちらがB側になってもよい。
Bは、
(式中、Rd及びReは、それぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜10のアルキル基、炭素数6〜10のアリール基、又は炭素数1〜10のアルコキシ基を表す)、
(式中、Rfは、水素原子又は炭素数1〜10のアルキル基を表す)、
酸素原子、又は、硫黄原子を表す。なお、式(B1)、式(B2)及び式(B3)の結合部分は、どちらがD側になってもよい。
Dは固相担体を示す。
p、qは、それぞれ独立して、0又は1を表す。) - 請求項1〜3のいずれかに記載の固相担持ルテニウム錯体及び水素供与体の存在下で、有機化合物を還元することを特徴とする還元生成物を製造する方法。
- 請求項1〜3のいずれかに記載の固相担持ルテニウム錯体及び水素供与体の存在下、カルボニル化合物のカルボニル基を還元することを特徴とする光学活性アルコールの製造方法。
- 請求項1〜3のいずれかに記載の固相担持ルテニウム錯体及び水素供与体の存在下、イミン化合物のイミノ基を還元することを特徴とする光学活性アミンの製造方法。
- 水素供与体が、ギ酸、ギ酸アルカリ金属塩及び水酸基置換炭素のα位炭素原子に水素原子を有するアルコールの中から選ばれる請求項4〜6のいずれかに記載の製造方法。
- 水素供与体が、水素である請求項4〜6のいずれかに記載の製造方法。
- 請求項1〜3のいずれかに記載の固相担持ルテニウム錯体を含む、ギ酸を水素供与体とする水素移動型還元反応用触媒、又は、水素を水素供与体とする水素化還元用触媒。
- 不斉還元用触媒である、請求項9に記載のギ酸を水素供与体とする水素移動型還元反応用触媒、又は、水素を水素供与体とする水素化還元用触媒。
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