JP6745452B2 - オレフィンの酸化反応生成物の製造方法 - Google Patents
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本発明のオレフィンの酸化反応生成物の製造方法は、例えば、ルイス酸およびブレーンステッド酸の少なくとも一方と、ラジカル発生源と、を混合する混合工程を含む。前記混合工程において、さらに、ルイス酸およびブレーンステッド酸の少なくとも一方と、ラジカル発生源と、以外の任意の物質を混合しても良いし、混合しなくても良い。すなわち、前記混合工程により得られる混合物は、ルイス酸およびブレーンステッド酸の少なくとも一方と、ラジカル発生源と、以外の任意の物質を、さらに含んでも良いし、含まなくても良い。例えば、前記混合工程において、さらに溶媒を混合することが、反応性等の観点から好ましい。なお、本発明において、「溶媒」は、ルイス酸、ブレーンステッド酸、ラジカル発生源等を溶解しても良いが、溶解しなくても良い。例えば、前記混合工程後において、前記ルイス酸およびブレーンステッド酸の少なくとも一方と、ラジカル発生源とは、それぞれ、前記溶媒中に溶解した状態でも良いが、前記溶媒中に分散したり沈殿したりした状態でも良い。また、本発明において、「ルイス酸」は、例えば、前記ラジカル発生源に対してルイス酸として働く物質をいう。
下記化学反応式(1a)中のコバルトテトラフェニルポルフィリン、飽和O2およびルイス酸性度の測定対象物(例えば金属等のカチオンであり、下記化学反応式(1a)ではMn+で表される)を含むアセトニトリル(MeCN)を、室温において紫外可視吸収スペクトル変化の測定をする。得られた反応速度定数(kcat)からルイス酸性度の指標であるΔE値(eV)を算出することができる。kcatの値は大きいほど強いルイス酸性度を示す。
本発明の酸化反応生成物の製造方法は、前述のとおり、前記ラジカルを酸化剤としてオレフィンを酸化する酸化反応工程を含む。
本実施例では、スカンジウムトリフラートと亜塩素酸ナトリウムにより、スチレンの効率的なジヒドロキシル化ができることを確認した。具体的には、常温常圧下で、スカンジウムトリフラートと亜塩素酸イオン(ClO2 -)によるスチレンのジヒドロキシル化により、1-フェニルエタン-1,2-ジオールを効率的に製造することができた。スカンジウムトリフレートは、強ルイス酸として作用し、亜塩素酸イオン(ClO2 -)から二酸化塩素ラジカル(ClO2 ・)を生成させるとともに、二酸化塩素ラジカル(ClO2 ・)の反応性を向上させることが確認された。
1 M. Schroeder, Chem. Rev., 1980, 80, 187-213.
2 (a) E. N. Jacobsen, I. Marko, W. S. Mungall, G. Schroeder and K. B.Sharpless, J. Am. Chem. Soc., 1988, 110, 1968-1970; (b) S. G.Hentges and K. B. Sharpless, J. Am. Chem. Soc., 1980, 102, 4263-4265.
3 W. Yu, Y. Mei, Y. Kang, Z. Hua and Z. Jin, Org. Lett., 2004, 6,3217-3219.
4 (a) A. J. DelMonte, J. Haller, K. N. Houk, K. B. Sharpless, D. A.Singleton, T. Strassner, and A. A. Thomas, J. Am. Chem. Soc., 1997,119, 9907-9908. (b) J. S. M. Wai, I. Marko, J. S. Svendsen, M. G.Finn, E. N. Jacobsen and K. B. Sharpless, J. Am. Chem. Soc., 1989,111, 1123-1125.
5 (a) S. Kobayashi, M. Endo and S. Nagayama, J. Am. Chem. Soc.,1999, 121, 11229-11230; (b) S. Kobayashi, T. Ishida and R. Akiyama,Org. Lett., 2001, 3, 2649-2652.
6 H. C. Kolb, P. G. Andersson and K. B. Sharpless, J. Am. Chem. Soc.,1994, 116, 1278-1291.
7 E. J. Corey and M. C. Noe, J. Am. Chem. Soc., 1996, 118, 11038-11053.
8 S. Y. Jonsson, K. Faernegrdh and J.-E. Baeckvall, J. Am. Chem. Soc.,2001,123, 1365-1371.
9 H. Dodgen and H. Taube, J. Am. Chem. Soc., 1949, 71, 2501-2504.
10 J. K. Leigh, J. Rajput, and D. E. Richardson, Inorg. Chem., 2014, 53,6715-6727.
11 C. L. Latshaw, Tappi, 1994, 163−166.
12 (a) J. J. Leddy, in Riegel’s Handbook of Industrial Chemistry, 8th edn. Ed., J. A. Kent, Van Nostrand Reinhold Co. Inc, New York, 1983, pp. 212-235; (b) I. Fabian, Coord. Chem. Rev., 2001, 216-217, 449-472.
13 M. J. Masschelen, J. Am. Works Assoc., 1984, 76, 70-76.
14 X.-L. Geng, Z. Wang, X.-Q. Li, and C. Zhang J. Org. Chem., 2005, 70, 9610-9613
15 A. Jangam and D. E. Richardson, Tetrahedron Lett., 2010, 51, 6481-6484.
16 J. J. Kolar and B. O. Lindgren, Acta Chem. Scand. B, 1982, 36, 599-605.
17 B. O. Lindgren, T. Nilsson, Acta Chem. Scand. B, 1974, 28, 847-852.
18 (a) S. Fukuzumi and K. Ohkubo, J. Am. Chem. Soc., 2002, 124, 10270-10271; (b) S. Fukuzumi and K. Ohkubo, Chem.-Eur. J., 2000, 6, 4532-4535.
19 スチレン(66mM)のNaClO2(200mM)によるエポキシ化をMeCN/H2O(4:1 v/v)混合溶液中333Kで調べた(参考文献等14)。スチレンオキシドの収率は44%であり、スチレンの転化率は61%であった。
20 E. V. Bakhmutova-Albert, D. W. Margerum, J. G. Auer and B. M. Applegate, Inorg. Chem., 2008, 47, 2205-2211.
21 1H NMRで確認したところ、CF3COOHまたはSc(OTf)3による反応中、中間体としてのスチレンエポキシドは観測されなかった。
22 C. Rav-Acha, E. Choushen (Goldstein) and S. Sarel, Helv. Chim. Acta, 1986, 69, 1728-1733.
23 ClO2 ・水溶液中、無水酢酸とNaClO2から生成された(参考文献等22)。ClO2 ・は、プロトン化形態(H+ClO2 ・)である可能性がある。
24 W. Masschelein, Ind. Eng. Chem. Prod. Res. Devel., 1967, 6, 137-142.
25 この数値は、ClO2 ・によるスチレンのエポキシドへの変換(1.17×10-2M-1s-1)(参考文献等10)よりも若干大きい。
26 (a) T. Ozawa and T. Kwan, Chem. Pharm. Bull., 1983, 31, 2864-2867; (b) T. Ozawa, T. Trends Org. Chem., 1991, 2, 51-58.
27 Sc3+ClO2 ・とH+ClO2 ・のスピン分布の計算値を図5に示した。それによれば、ScおよびH核はスピン密度を示さない。このことは、EPRスペクトルが、Sc(I=7/2)またはH(I=1/2)に由来する超微細分裂を示さないことを意味する。
28 Sc3+と金属オキソ錯体のオキソ基との結合については、下記を参照のこと:
(a) J. Chen, X. Wu, K. M. Davis, Y.-M. Lee, M. S. Seo, K.-B. Cho, H. Yoon, Y. J. Park, S. Fukuzumi, Y. N. Pushkar and W. Nam, J. Am. Chem. Soc., 2013, 135, 6388-6391; (b) H. Yoon, Y.-M. Lee, X. Wu, K.-B. Cho, Y. N. Pushkar, W. Nam and S. Fukuzumi, J. Am. Chem. Soc., 2013, 135, 9186-9194; (c) S. Fukuzumi, K. Ohkubo, Y.-M. Lee and W. Nam, Chem.-Eur. J., 2015, 21, 17548-17559.
29 Sc3+による中性ラジカルの不均化については、I. Nakanishi, T. Kawashima, K. Ohkubo, T. Waki, Y. Uto, T. Kamada, T. Ozawa, K. Matsumoto and S. Fukuzumi, S. Chem. Commun., 2014, 50, 814-816.を参照のこと。
本実施例では、ルイス酸によるNaClO2の不均化反応の加速効果について確認した。
本実施例では、ルイス酸を用いたNaClO2による基質の酸素化反応を、トリフェニルフォスフィンからトリフェニルフォスフィンオキシドへの酸素化反応に用い、有用であることを確認した。より具体的には、NaClO2によるトリフェニルフォスフィンからトリフェニルフォスフィンオキシドへの酸素化反応を、ルイス酸であるスカンジウムトリフレートSc(OTf)3の存在下および非存在下で行い、ルイス酸が反応を促進することを確認した。
[Ph3P]=0.4mM
[NaClO2]=0.4mM
Sc(OTf)3=0または10mM
0.12M 酢酸緩衝液 pH5.3
MeCN/H2O(4:6)
2Ph3P+NaClO2 --> 2Ph3P=O+NaCl (6)
Claims (10)
- ルイス酸およびブレーンステッド酸の少なくとも一方と、ハロゲンオキソ酸またはその塩と、を作用させてラジカルを発生させるラジカル発生工程と、
前記ラジカルを酸化剤としてオレフィンを酸化する酸化反応工程と、
を含み、
前記ルイス酸のルイス酸性度が、0.4eV以上であり、
前記ルイス酸が、金属イオンを含むルイス酸、AlCl 3 、AlMeCl 2 、AlMe 2 Cl、およびTiCl 4 からなる群から選択される少なくとも一つであることを特徴とする、前記オレフィンの酸化反応生成物の製造方法。 - 前記金属イオンが、アルカリ土類金属イオン、希土類イオン、Mg2+、Sc3+、Li+、Fe2+、Fe3+、およびAl3+からなる群から選択される少なくとも一つである請求項1記載の製造方法。
- 前記ハロゲンオキソ酸が、次亜塩素酸、亜塩素酸、塩素酸、過塩素酸、次亜臭素酸、亜臭素酸、臭素酸、過臭素酸、次亜ヨウ素酸、亜ヨウ素酸、ヨウ素酸、および過ヨウ素酸からなる群から選択される少なくとも一つである請求項1または2記載の製造方法。
- 前記ハロゲンオキソ酸またはその塩が、次亜ハロゲン酸イオン、亜ハロゲン酸イオン、ハロゲン酸イオン、および過ハロゲン酸イオンからなる群から選択される少なくとも一つを含む請求項1から3のいずれか一項に記載の製造方法。
- 前記ハロゲンオキソ酸が、塩素オキソ酸である請求項1から4のいずれか一項に記載の製造方法。
- 前記ハロゲンオキソ酸が、亜塩素酸イオンを含む請求項1から5のいずれか一項に記載の製造方法。
- 前記オレフィンが、芳香族オレフィンである請求項1から6のいずれか一項に記載の製造方法。
- 前記芳香族オレフィンが、スチレンである請求項7記載の製造方法。
- 前記オレフィンが、エチレン、プロピレン、スチレン、およびブタジエンからなる群から選択される少なくとも一つである請求項1から6のいずれか一項に記載の製造方法。
- 前記酸化反応生成物が、エポキシドおよびジオールの少なくとも一方である請求項1から9のいずれか一項に記載の製造方法。
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