JP6761997B2 - ヒドロシリル化鉄触媒 - Google Patents

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Description

本発明は、ヒドロシリル化鉄触媒に関し、さらに詳述すると、触媒前駆体である鉄錯体化合物と、二電子配位子とから形成されるヒドロシリル化鉄触媒に関する。
炭素−炭素二重結合や同三重結合を有する化合物に対してSi−H官能性化合物を付加反応するヒドロシリル化反応は、有機ケイ素化合物を合成する有用な手段であり、工業的にも重要な合成反応である。
このヒドロシリル化反応の触媒としては、Pt、Pd、Rh化合物が知られており、その中でも最も多く用いられているものはSpeier触媒、Karstedt触媒に代表されるPt化合物である。
Pt化合物を触媒とする反応の問題点としては、末端オレフィンにSi−H官能性化合物を付加する際、オレフィンが内部転位する副反応が生じることが挙げられる。この系では内部オレフィンに対しては付加反応性を示さず、未反応オレフィンが付加生成物中に残留してしまうことから、反応を完結させるためには、副反応で残留する分を見込んであらかじめ過剰のオレフィンを用いる必要がある。
また、オレフィンの種類により、α付加体とβ付加体の選択性が劣るという問題もある。
最も大きな問題点は、中心金属であるPt,Pd,Rhはいずれも極めて高価な貴金属元素であるということであり、より安価に使用できる金属化合物触媒が望まれていることから、数多くの研究が進められている。
鉄錯体触媒によるヒドロシリル化反応について、例えば、鉄−カルボニル錯体(Fe(CO)5、Fe3(CO)12)による反応が知られているが(非特許文献1)、この反応では160℃といった高温下での反応条件、または光照射(非特許文献2)が必要である。
また、これらの鉄−カルボニル錯体では付加反応ではなく、脱水素シリル化生成物が得られるとの報告もある(非特許文献3、特許文献1)
シクロペンタジエニル基を配位子として有する鉄−カルボニル錯体を使用した、メチルビニルジシロキサンとメチルハイドロジェンジシロキサンの反応例も報告されているが(非特許文献4、特許文献2)、この反応では脱水素シリル化反応も進行するため、付加反応の選択性が低い。
ターピリジン系配位子を有する鉄触媒の反応では(非特許文献5)、反応助剤として大過剰の還元剤(NaBHEt3)が必要であるのみならず、PhSiH3、Ph2SiH2はオレフィンに対して付加するものの、より有用性の高いトリアルキルシラン類、アルコキシシラン類、シロキサン類はオレフィンに対する付加反応性が乏しい。
同じくターピリジン系配位子とビストリメチルシリルメチル基を有する鉄触媒の反応で、収率良く付加反応物が得られることが報告されている(非特許文献6)ものの、この手法は、先ず触媒前駆体となるターピリジン−鉄錯体を合成し、さらに低温下でのビストリメチルシリルメチル基の導入と、触媒合成に至るまでが工業的に容易ではない。
ビスイミノピリジン配位子を有するFe錯体も報告されており(非特許文献7,8)、アルコキシシラン類、シロキサン類に対しても温和な条件下で優れた反応性を示すことが開示されている。
しかし、この錯体を用いた反応では、内部オレフィンに対する反応性が低いこと、錯体合成時には、禁水性のナトリウムと毒性の高い水銀からなり、取り扱いに注意を要するNaアマルガムを使用すること(もしくは禁水性のNaBEt3Hを使用すること)、錯体化合物自体の安定性が低く、取り扱いにはグローブボックス等の特殊な設備が必要となるほか、窒素等の不活性ガス雰囲気下、低温で保存する必要があるといった問題点がある。
コバルト−カルボニル錯体(Co2(CO)8など)による反応例も報告されているが(非特許文献9〜14)、反応収率、反応モル比の点で満足すべきものではなく、シロキサン類への付加反応性についても開示されていない。
トリアルキルシリル基を置換基として有するコバルト−カルボニル錯体によるオレフィンとトリアルキルシランの反応例も報告されているが(非特許文献15)、収率が低く、また選択性にも乏しい。
シクロペンタジエニル基を配位子として有するコバルト−ホスファイト錯体を使用することによるオレフィンとトリアルキルシランの反応(非特許文献16)、N−ヘテロ環状カルベンを配位子として有するコバルト錯体によるオレフィンとトリヒドロフェニルシランの反応(非特許文献17)が報告されているが、錯体化合物の安定性が低く、取り扱いにはグローブボックス等の特殊な設備が必要であり、保存には、不活性ガス雰囲気下、かつ、低温下が必要となる。
配位子をターピリジン、ビスイミノピリジン、ビスイミノキノリンとした、鉄、コバルト、ニッケル触媒の例も報告されているが(特許文献3〜6)、前述した非特許文献6〜8と同様に、触媒前駆体の合成、あるいは同前駆体から錯体触媒の合成に至るまでが工業的に容易ではないこと、錯体化合物自体の安定性が低く、取り扱いには特殊な設備が必要になるといった問題点がある。
また、ビスイミノキノリン配位子を有する錯体触媒による反応で、触媒の活性化剤としてMg(ブタジエン)・2THF、NaEt3BHを使用する方法が開示されているが(特許文献7)、上記と同じ問題点がある他に、目的物の収率も満足すべきものではない。
ニッケル錯体触媒も多数報告されている。例えば、ホスフィンを配位子とする触媒(非特許文献18)では選択性に劣り、触媒の保存や取り扱いに注意が必要である。
ビニルシロキサンが配位した触媒(非特許文献19)は、脱水素シリル化生成物が主成分となり、付加反応の選択性は低い。
アリルホスフィンを配位子とする触媒(非特許文献20)は収率が低く、トリヒドロフェニルシランは工業的に価値の高い反応基質ではない。
ビスアミド基を有する触媒(非特許文献21)は、触媒の保存や取り扱いに注意が必要であり、またジヒドロジフェニルシランも工業的に価値の高い反応基質ではない。
N−ヘテロ環状カルベンを配位子として有する触媒(非特許文献22)は、反応の選択性が低く、トリヒドロフェニルシランは工業的な価値が高くない。
ロジウム錯体触媒も多数報告されている。例えば、カルボニル基またはCOD基(シクロオクタジエニル基)と、N−ヘテロカルベン配位子を有する触媒(非特許文献23,24)は、いずれも錯体化合物の安定性が低い。
反応性を上げるためにイオン性液体存在下で反応させる方法も開示されているが(非特許文献25)、反応生成物からイオン性液体を分離する工程が必要となる。また触媒もCOD基とN−ヘテロカルベン基を配位子として有しており、上記と同じ問題点を有している。
また、脱水素シリル化反応が優先して進行する触媒例も報告されている(非特許文献26)。
さらに、錯体触媒にカルベン化合物を加え、生成した触媒を単離することなくヒドロシリル化を行った例も報告されている(非特許文献27)。3種類のシランとの反応性について検討され、反応性はジメチルフェニルシランが最も高収率(収率81%)であり、次いでトリエチルシラン(同66%)、トリエトキシシラン(同40%)となっており、この3種類のシランの中では最も工業的に価値の高いトリエトキシシランでの反応性は高くない。また、シロキサンとの反応性については報告されていない。
さらに、前駆体となる触媒はCOD基を配位子とするものであり、保存や取り扱いに注意が必要である。
一方、アセチルアセトナート基またはアセテート基を有するロジウム触媒で、トリエトキシランが収率良く付加反応するとの報告もされている(非特許文献28)。
この方法は、触媒の保存および取り扱いが容易であることが利点であるものの、工業的観点からより実用性の高いシロキサンへの反応性について検討されていない。
しかも、ロジウムも高価な貴金属元素であることに変わりなく、白金に替わる触媒として実用化するには触媒機能をさらに高活性化することが要求される。
オルガノポリシロキサンへの応用を念頭に置いたものとして、ホスフィン配位子を有する触媒(特許文献8)、アリール−アルキル−トリアゼニド基を有する触媒(特許文献9)、コロイド状の触媒(特許文献10)、スルフィド基を配位子とする触媒(特許文献11)、アミノ基、ホスフィノ基、スルフィド基とオルガノシロキサン基を配位子とする触媒(特許文献12)が開示されている。
しかし、反応活性を具体的に例示しているのは高価な金属元素である白金、パラジウム、ロジウム、イリジウムのみであり、コスト的に有利な方法とはいえない。
また、特許文献13,14の実施例で効果が示されているのは公知となっている白金触媒のみであり、他の金属で触媒活性を示す構造については何も示唆していない。
カルベンを配位子として有する触媒も開示されている(特許文献15〜17)が、特許文献15ではヒドロシリル化反応への有効性についてはなんら検討されていない。
特許文献16および特許文献17にはカルベンとビニルシロキサンを配位子として有する触媒が開示されているが、実施例として記載されているのは白金触媒のみである。
しかも、カルベンを配位子として有する金属触媒は、錯体化合物の保存安定性が低く、取り扱いにも注意を要する。
同様にカルベンを配位子として有する触媒の例として、特許文献27,28は白金触媒のみが開示されている。
また、特許文献29には、Ni−カルベン錯体と金属前駆体との反応から得られる金属−カルベン錯体触媒が開示されている。しかし、別途Ni−カルベン錯体を合成する必要があるうえ、反応させる金属前駆体はホスフィン、CODなどの配位子を有する金属化合物であり、これらの配位子を有する金属前駆体は保存安定性が低い。
特許文献30,31にはオレフィン性の配位子を有するPd、Pt、Ni錯体をカルベンと反応させて得られる錯体触媒が開示されている。しかし、オレフィン性配位子を有する金属錯体は、公知のビニルシロキサンを配位子とするPt触媒を除き、保存安定性が低い。
特許文献32にはCo−カルベン錯体が開示されているが、ケトン類に対するヒドロシリル化反応に活性を有するものである。
特許文献33,34には金属−カルベン錯体によるオルガノポリシロキサンの硬化反応への応用が開示されているが、ここで示されている金属はPtのみであり、合成方法も公知のビニルシロキサンを配位子として有するPt錯体をカルベンと反応するものである。
η6−アレーン、η6−トリエンを配位子として有するルテニウム触媒も開示されているが(特許文献18,19)、白金触媒に較べると反応活性は劣り、また錯体化合物の保存安定性が低く、取り扱いにも注意を要する。
金属錯体を触媒とするのではなく、金属塩と金属に対して配位性のある化合物を混合し、それを触媒として用いる方法も開示されている(特許文献20〜26)。しかし、これらの特許文献では、数例の組み合わせでヒドロシリル化が進行したとされているが、収率の記載等が無く、反応がどの程度効果的に進行しているのかは不明である。
例えば、特許文献21,22にはそれぞれCo、あるいはFeのハロゲン化物、またはトリメチルシリルアミド塩へ、カルベンに相当する化合物を添加した実施例がいくつか記載されているものの、反応活性有りと記載されているのはフェニルトリヒドロシランのみであり、ヘプタメチルトリシロキサンでは反応活性が無いとされている。
同じように特許文献25ではNi化合物とカルベン化合物の例が開示されており、ヘプタメチルトリシロキサンへの付加反応において活性が認められたのは1例のみで、他はフェニルトリヒドロシランのみに活性を示したか、あるいはヘプタメチルトリシロキサンにも活性を示さない例が多数示されている。
特許文献23,26にはIrまたはRu化合物とカルベン化合物の例が開示されているが、反応活性を示したのはオレフィン性の配位子としてCOD基、またはη6−アリール基を有する金属化合物のみである。
しかも、これら特許文献21〜26に示されている全ての実施例は、活性化剤としてイオン性の塩やヒドリド還元剤を使用しているが、それにも関わらず、ほとんどの実施例が触媒活性を示していない。
国際公開第2013/081794号 国際公開第2010/016416号 特表2012−532885号公報 特表2012−532884号公報 特表2013−544824号公報 特表2014−502271号公報 特表2014−503507号公報 特開平6−136126号公報 特開平6−263780号公報 特開平1−315344号公報 特許第3174616号公報 特開平7−149780号公報 特開2001−131231号公報 特許第4007467号公報 特許第3599669号公報 特許第3854151号公報 特許第4249702号公報 特許第4934190号公報 特許第5032561号公報 国際公開第2013/043846号 国際公開第2013/043783号 国際公開第2013/043912号 国際公開第2014/021908号 国際公開第2013/081794号 国際公開第2013/043785号 国際公開第2013/043787号 中国特許出願公開第102516314号明細書 米国特許出願公開第2011/0160454号明細書 中国特許出願公開第102351907号明細書 国際公開第2008/095785号 仏国特許発明第2911876号明細書 米国特許第6737531号明細書 米国特許出願公開第2004/0236054号明細書 米国特許第7019145号明細書
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本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、遷移金属の中でもコスト面で特に有利である鉄を用い、合成が容易であって、温和な条件下でヒドロシリル化反応を進行させ得るヒドロシリル化鉄触媒、およびそれを用いたヒドロシリル化反応による付加化合物の製造方法を提供することを目的とする。
本発明者らは、上記目的を達成するため鋭意検討を行った結果、触媒前駆体となる所定の鉄錯体と、二電子配位子とを用いて得られた触媒が、ヒドロシリル化反応に優れた活性を発揮し得、温和な条件下で付加反応が進行することを見出し、本発明を完成した。
すなわち、本発明は、
1. 式(1)
Fe(X)a (1)
(式中、Xは、互いに独立して、カルボニル基(CO基)およびシクロペンタジエニル基を除く、不飽和基を含んでいてもよい炭素数2〜30の配位子を表すが、Xの少なくとも1つは不飽和基を含んでおり、aはFe原子1個あたり2〜4の整数を表す。)
で表され、前記FeがXに含まれる炭素原子との結合を有し、そのFe−炭素結合の総数が2〜10である鉄の単核錯体、または二核もしくは三核錯体と、二電子配位子(L)との組み合わせからなることを特徴とするヒドロシリル化鉄触媒、
2. 前記Feが、Xに含まれる炭素原子のみと結合した1のヒドロシリル化鉄触媒、
3. 前記Xが、不飽和基を含む炭素数2〜30の配位子のみからなる1または2のヒドロシリル化鉄触媒、
4. 前記Xが、アリール基であり、Fe−炭素結合の総数が2である1〜3のいずれかのヒドロシリル化鉄触媒、
5. Fe−炭素結合の総数が6〜10の単核錯体である1〜3のいずれかのヒドロシリル化鉄触媒、
6. Fe−炭素結合の総数が10である5のヒドロシリル化鉄触媒、
7. 前記Xが、分子中に1〜5個の不飽和基を有する環状オレフィン、非環状オレフィン、環状オレフィニル基および非環状オレフィニル基から選ばれる少なくとも1種の配位子である5または6のヒドロシリル化鉄触媒、
8. 前記Lが、カルボニル基、分子状水素、アミン、イミン、含窒素ヘテロ環、ホスフィン、アルシン、アルコール、チオール、エーテル、スルフィド、ニトリル、イソシアニド、アルデヒド、ケトンおよびカルベンから選ばれる少なくとも1種の二電子配位子である1〜7のいずれかのヒドロシリル化鉄触媒、
9. 前記Lが、分子状水素、アミン、イミン、含窒素ヘテロ環、ホスフィン、アルシン、アルコール、チオール、エーテル、スルフィド、ニトリル、イソシアニド、アルデヒド、ケトンおよびカルベンから選ばれる少なくとも1種の二電子配位子である8のヒドロシリル化鉄触媒、
10. 前記Lが、含窒素ヘテロ環、イソシアニドおよびカルベンから選ばれる少なくとも1種の二電子配位子である9のヒドロシリル化鉄触媒、
11. 前記Lが、式(2)
Y−NC (2)
(式(2)中、Yは置換されていてもよく、かつ、酸素、窒素、硫黄およびリンから選ばれる原子が1個またはそれ以上介在していてもよい炭素数1〜30の1価有機基を表す。)で表されるイソシアニド化合物、および式(3)
Figure 0006761997
(式(3)中、Zは、炭素原子、窒素原子または酸素原子を表し、Zが炭素原子のとき、bは3であり、Zが窒素原子のとき、bは2であり、Zが酸素原子のとき、bは1であり、R1およびR2は、互いに独立して、ハロゲン原子またはアルコキシ基で置換されていてもよい、炭素数1〜30のアルキル基、アリール基またはアラルキル基を表し、R1のいずれか1つと、R2のいずれか1つが結合して2価の有機基を構成して環状構造をとっていてもよく、環状構造をとるときは、窒素原子および/または不飽和結合を含んでいてもよい。)で表される、1つまたは2つの窒素原子が隣接しているカルベン化合物から選ばれる少なくとも1種の二電子配位子である10のヒドロシリル化鉄触媒、
12. 前記式(3)で表されるカルベン化合物が、式(4)で表される11のヒドロシリル化鉄触媒、
Figure 0006761997
(式中、Aは、窒素原子および/または不飽和結合を含んでいてもよい炭素数2〜5の2価の有機基を表す。)
13. 前記Lが、ビスイミノピリジン化合物またはテルピリジン化合物である10のヒドロシリル化鉄触媒、
14. 1〜13のいずれかのヒドロシリル化鉄触媒の存在下、脂肪族不飽和結合を有する化合物と、Si−H結合を有するヒドロシランまたはオルガノヒドロポリシロキサンとをヒドロシリル化反応させることを特徴とする付加化合物の製造方法、
15. 前記脂肪族不飽和結合を有する化合物が、アルケニル基を有するオルガノポリシロキサンである14の付加化合物の製造方法
を提供する。
本発明のヒドロシリル化鉄触媒の前駆体となる鉄錯体化合物は、公知の方法で合成して容易に得ることができる。
この鉄錯体化合物は、単独ではヒドロシリル化触媒活性を持たないが、所定の二電子配位子と組み合わせることにより、良好な触媒活性を発揮する。
また、不活性な鉄錯体を用いて反応活性種を発生させるためには、しばしば還元剤が必要となるが、本発明においては反応物であるヒドロシラン自体を還元剤として利用するため、その他の還元剤を加える必要がなく、加えなくても目的とするヒドロシリル化による付加反応が進行する。
前駆体となる鉄錯体と二電子配位子とから調製される本発明の触媒は、調製した触媒を単離してから使用してもよく、ヒドロシリル化反応させる系内で調製し、これを単離せずに使用してもよい。
前駆体となる鉄錯体と二電子配位子とから調製された本発明の触媒を用い、脂肪族不飽和基含有化合物とSi−H基を有するシラン、あるいはポリシロキサンとのヒドロシリル化反応を行うと、室温〜100℃以下の条件下で付加反応が可能になる。特に工業的に有用なポリシロキサン、およびトリアルコキシシラン、ジアルコキシシランとの付加反応も良好に進行する。
なお、公知文献では鉄錯体を用いた同反応において、不飽和基への付加反応と、脱水素シリル化反応による不飽和基含有化合物が生成する反応がたびたび同時に進行し、かつ脱水素シリル化反応が優先的に進行することが示されているが、本発明の触媒を用いると不飽和基への付加反応が優先的に進行し、シリコーン工業において極めて有用性が高いものである。
合成例5で得られた鉄錯体AのX線結晶構造解析結果を示す図である。 合成例5で得られた鉄錯体Aの1H−NMRスペクトル図である。 合成例5で得られた鉄錯体Aの13C−NMRスペクトル図である。 合成例6で得られた鉄錯体BのX線結晶構造解析結果を示す図である。 合成例6で得られた鉄錯体Bの1H−NMRスペクトル図である。 合成例6で得られた鉄錯体Bの13C−NMRスペクトル図である。 合成例7で得られた鉄錯体CのX線結晶構造解析結果を示す図である。 合成例7で得られた鉄錯体Cの1H−NMRスペクトル図である。 合成例7で得られた鉄錯体Cの13C−NMRスペクトル図である。 合成例8で得られた鉄錯体DのX線結晶構造解析結果を示す図である。 合成例8で得られた鉄錯体Dの1H−NMRスペクトル図である。 合成例8で得られた鉄錯体Dの13C−NMRスペクトル図である。
以下、本発明についてさらに詳しく説明する。
本発明に係るヒドロシリル化鉄触媒は、式(1)
Fe(X)a (1)
で表され、FeがXに含まれる炭素原子との結合を有し、そのFe−炭素結合の総数が2〜10である鉄の単核錯体、または二核もしくは三核錯体と、二電子配位子(L)とから調製されるものである。
式(1)において、Xは、互いに独立して、カルボニル基(CO基)およびシクロペンタジエニル基を除く、不飽和基を含んでいてもよい炭素数2〜30の配位子を表すが、本発明においては、式(1)で示される鉄錯体の配位子Xの少なくとも1つは不飽和基を含んでいる。
aはFe原子1個あたり2〜4の整数を表すが、好ましくは2である。
配位子Xは、カルボニル基およびシクロペンタジエニル基以外の不飽和基を含んでいてもよい炭素数2〜30のものであれば特に限定されるものではないが、本発明においては、ハロゲン原子またはアルコキシ基で置換されていてもよい、アルキル基、アリール基、アラルキル基、環状または非環状のオレフィン、環状オレフィニル基および非環状のオレフィニル基から選ばれるものが好ましい。
アルキル基としては、直鎖、分岐鎖、環状のいずれでもよく、好ましくは炭素数1〜10のアルキル基であり、その具体例としては、メチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、s−ブチル、t−ブチル、n−ペンチル、n−ヘキシル、n−ヘプチル、n−オクチル、n−ノニル、n−デシル、n−ウンデシル、n−ドデシル、n−トリデシル、n−テトラデシル、n−ペンタデシル、n−ヘキサデシル、n−ヘプタデシル、n−オクタデシル、n−ノナデシル、n−エイコサニル基等の直鎖または分岐鎖アルキル基;シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロヘプチル、シクロオクチル、シクロノニル、ノルボルニル、アダマンチル基等のシクロアルキル基などが挙げられる。
アリール基としては、好ましくは炭素数6〜30、より好ましくは炭素数6〜20のアリール基であり、その具体例としては、フェニル、1−ナフチル、2−ナフチル、アントリル、フェナントリル、o−ビフェニリル、m−ビフェニリル、p−ビフェニリル基等が挙げられる。
アラルキル基としては、好ましくは炭素数7〜30、より好ましくは炭素数7〜20のアラルキル基であり、その具体例としては、ベンジル、フェニルエチル、フェニルプロピル、ナフチルメチル、ナフチルエチル、ナフチルプロピル基等が挙げられる。
環状オレフィン基の具体例としては、シクロブテン、シクロペンテン、メチルシクロペンテン、ジメチルシクロペンテン、シクロヘキセン、メチルシクロヘキセン、ジメチルシクロヘキセン、トリメチルシクロヘキセン、テトラメチルシクロヘキセン、シクロオクテン、メチルシクロオクテン、ジメチルシクロオクテン、テトラメチルシクロオクテン、シクロデセン、シクロドデセン、ノルボルネン等の環状モノオレフィン基;シクロブタジエン、シクロヘキサジエン、シクロオクタジエン、シクロオクタトリエン、シクロオクタテトラエン、シクロデカジエン、シクロデカトリエン、シクロデカテトラエン、ノルボルナジエン等の分子内に2個以上の不飽和基を有する環状ポリエン基などが挙げられる。
非環状オレフィン基の具体例としては、エチレン、プロピレン、ブテン、イソブテン、ペンテン、ヘキセン、オクテン、デセン、ウンデセン等の非環状(鎖状)モノオレフィン基;ブタジエン、2−メチルブタジエン、ペンタジエン、メチルペンタジエン、ジメチルペンタジエン、ヘキサジエン、ヘキサトリエン、オクタジエン、オクタトリエン、オクタテトラエン、デカジエン、デカトリエン、デカテトラエン等の分子内に2個以上の不飽和基を有する非環状(鎖状)ポリエン基などが挙げられる。
環状オレフィニル基の具体例としては、シクロブテニル基、シクロペンテニル基、メチルシクロペンテニル基、ジメチルシクロペンテニル基、シクロヘキセニル基、メチルシクロヘキセニル基、ジメチルシクロヘキセニル基、トリメチルシクロヘキセニル基、テトラメチルシクロヘキセニル基、シクロオクテニル基、メチルシクロオクテニル基、ジメチルシクロオクテニル基、テトラメチルシクロオクテニル基、シクロデセニル基、ノルボニル基等のモノオレフィニル基、シクロブタジエニル基、シクロヘキサジエニル基、シクロオクタジエニル基、シクロオクタトリエニル基、シクロオクタテトラエニル基、シクロデカジエニル基、シクロデカトリエニル基、シクロデカテトラエニル基、ノルボルナジエニル基等のシクロペンタジエニル基を除いた、分子内に2個以上の不飽和基を有する環状ポリエニル基などが挙げられる。
非環状オレフィニル基の具体例としては、ビニル基、アリル基、メタリル基、ブテニル基、イソブテニル基、ペンテニル基、ヘキセニル基、オクテニル基、デセニル基等の非環状(鎖状)モノオレフィニル基;ブタジエニル基、メチルブタジエニル基、ジメチルブタジエニル基、ペンタジエニル基、メチルペンタジエニル基、ジメチルペンタジエニル基、ヘキサジエニル基、ヘキサトリエニル基、オクタジエニル基、オクタトリエニル基、オクタテトラエニル基、デカジエニル基、デカトリエニル基、デカテトラエニル基等の分子内に2個以上の不飽和基を有する非環状(鎖状)ポリエニル基などが挙げられる。
なお、上記各配位子は、一部がフッ素、塩素、臭素、ヨウ素から選ばれるハロゲン原子;メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基、ペントキシ基、ヘキソキシ基、オクチルオキシ基、デシルオキシ基等のアルコキシ基;トリフルオロメチル、ペンタフロロエチレン、トリフルオロプロピル、ノナフルオロブチル、トリクロロメチル、トリクロロプロピル基等のハロゲン化アルキル基で置換されていてもよい。
さらに、配位子X中の炭素原子の一部が、窒素、リン、ビスマス、ケイ素、ゲルマニウム元素のいずれかで置換されていてもよい。
Feと配位子X中の炭素原子との結合は、共有結合だけでも、配位結合だけでもよいし、その両方を含んでいてもよい。
特に、式(1)の鉄錯体としては、Feが配位子Xに含まれる炭素原子のみと結合し、その結合総数が2〜10のものが好ましく、さらに配位子Xが分子中に不飽和基を有する配位子のみからなる鉄錯体である。
中でも、配位子Xがアリール基であり、Feと配位子Xに含まれる炭素原子との結合の総数が2である二核錯体が好適である。
また、Feと配位子Xに含まれる炭素原子との結合総数が6〜10、好ましくは10である単核錯体も好適である。
この場合、配位子Xが分子中に1〜5個の不飽和基を有する環状オレフィン、非環状オレフィン、環状オレフィニル基、非環状オレフィニル基から選ばれるものが好ましく、分子中に2個以上の不飽和基を有する環状ポリエン、非環状ポリエン、環状ポリエニル基、非環状ポリエニル基から選ばれるものがより好ましい。なお、分子中に存在する2個以上の不飽和基は、連続していても、連続していなくてもよい。
一方、二電子配位子(L)は、配位子に含まれる2つの電子がFeに配位するものである。
二電子配位子としては特に限定されるものではなく、金属錯体の二電子配位子として従来用いられている任意の配位子を用いることができるが、典型的には、一酸化炭素(カルボニル基);窒素、リン、酸素、イオウ等の非共有電子対(不対電子)を含む、アミン化合物、イミン化合物、含窒素ヘテロ環化合物、ホスフィン化合物、アルシン化合物、アルコール化合物、チオール化合物、エーテル化合物、スルフィド化合物、カルベン等の化合物;不対電子とπ電子双方を含む、アルデヒド化合物、ケトン化合物、ニトリル化合物、イソシアニド等の化合物などが挙げられるが、一酸化炭素以外のものが好ましく、含窒素ヘテロ環化合物、カルベン化合物、イソシアニド化合物がより好ましい。
アミン化合物としては、R3Nで示される3級アミンが挙げられる。
ここで、Rは互いに独立して、ハロゲン原子、水酸基、アルコキシ基で置換されていてもよい、アルキル基、アリール基、アラルキル基であり、これらハロゲン原子、アルキル基、アリール基、アラルキル基の具体例としては、上記で例示したものと同様のものが挙げられる。
アルコキシ基としては、その炭素数は特に限定されるものではないが、好ましくは炭素数1〜10であり、その具体例としては、メトキシ、エトキシ、n−プロポキシ、i−プロポキシ、n−ブトキシ、i−ブトキシ、s−ブトキシ、t−ブトキシ、n−ペントキシ、n−ヘキソキシ、n−ヘプチルオキシ、n−オクチルオキシ、n−ノニルオキシ、n−デシルオキシ基等が挙げられる。
イミン化合物としては、RC(=NR)R(Rは互いに独立して上記と同じ意味を表す。)で示されるものが挙げられる。
ホスフィン化合物としては、例えば、R3P(Rは互いに独立して上記と同じ意味を表す。)で示されるものが挙げられる。
アルシン化合物としては、例えば、R3As(Rは互いに独立して上記と同じ意味を表す。)で示されるものが挙げられる。
アルコール化合物としては、例えば、ROH(Rは上記と同じ意味を表す。)で示されるものが挙げられる。
チオール化合物としては、上記アルコールの酸素原子を硫黄原子で置換したものが挙げられる。
エーテル化合物としては、例えば、ROR(Rは互いに独立して上記と同じ意味を表す。)で示されるものが挙げられる。
スルフィド化合物としては、上記エーテルの酸素原子を硫黄原子で置換したものが挙げられる。
ケトン化合物としては、例えば、RCOR(Rは互いに独立して上記と同じ意味を表す。)で示されるものが挙げられる。
ニトリル化合物としては、例えば、RCN(Rは互いに独立して上記と同じ意味を表す。)で示されるものが挙げられる。
イソシアニド化合物としては、特に限定されるものではないが、本発明においては、Y−NC(式(2))で示されるものが好適である。
ここでYは置換されていてもよく、かつ、酸素、窒素、硫黄およびリンから選ばれる原子が1個またはそれ以上介在していてもよい炭素数1〜30の1価有機基を表す。
炭素数1〜30の1価の有機基としては、特に限定されるものではないが、炭素数1〜30の1価炭化水素基が好ましい。
1価炭化水素基としては、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、アラルキル基等が挙げられ、これらアルキル基、アリール基、アラルキル基の具体例としては、上記で例示した基と同様のものが挙げられる。
アルケニル基としては、炭素数2〜20のアルケニル基が好ましく、その具体例としては、エテニル、n−1−プロペニル、n−2−プロペニル、1−メチルエテニル、n−1−ブテニル、n−2−ブテニル、n−3−ブテニル、2−メチル−1−プロペニル、2−メチル−2−プロペニル、1−エチルエテニル、1−メチル−1−プロペニル、1−メチル−2−プロペニル、n−1−ペンテニル、n−1−デセニル、n−1−エイコセニル基等が挙げられる。
アルキニル基としては、炭素数2〜20のアルキニル基が好ましく、その具体例としては、エチニル、n−1−プロピニル、n−2−プロピニル、n−1−ブチニル、n−2−ブチニル、n−3−ブチニル、1−メチル−2−プロピニル、n−1−ペンチニル、n−2−ペンチニル、n−3−ペンチニル、n−4−ペンチニル、1−メチル−n−ブチニル、2−メチル−n−ブチニル、3−メチル−n−ブチニル、1,1−ジメチル−n−プロピニル、n−1−ヘキシニル、n−1−デシニル、n−1−ペンタデシニル、n−1−エイコシニル基等が挙げられる。
また、炭素数1〜30の1価の有機基は置換基を有していてもよく、任意の位置に同一または異なる複数の置換基を有していてもよい。
上記置換基の具体例としては、フッ素原子、塩素原子等の上述した各種ハロゲン原子、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基等のアルコキシ基、ジアルキルアミノ基等のアミノ基等が挙げられる。
本発明において配位子として好適に使用できるイソシアニド化合物の具体例としては、メチルイソシアニド、エチルイソシアニド、n−プロピルイソシアニド、シクロプロピルイソシアニド、n−ブチルイソシアニド、イソブチルイソシアニド、sec−ブチルイソシアニド、t−ブチルイソシアニド、n−ペンチルイソシアニド、イソペンチルイソシアニド、ネオペンチルイソシアニド、n−ヘキシルイソシアニド、シクロヘキシルイソシアニド、シクロヘプチルイソシアニド、1,1−ジメチルヘキシルイソシアニド、1−アダマンチルイソシアニド、2−アダマンチルイソシアニド等のアルキルイソシアニド;フェニルイソシアニド、2−メチルフェニルイソシアニド、4−メチルフェニルイソシアニド、2,4−ジメチルフェニルイソシアニド、2,5−ジメチルフェニルイソシアニド、2,6−ジメチルフェニルイソシアニド、2,4,6−トリメチルフェニルイソシアニド、2,4,6−トリt−ブチルフェニルイソシアニド、2,6−ジイソプロピルフェニルイソシアニド、1−ナフチルイソシアニド、2−ナフチルイソシアニド、2−メチル−1−ナフチルイソシアニド等のアリールイソシアニド;ベンジルイソシアニド、フェニルエチルイソシアニド等のアラルキルイソシアニドなどが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
カルベン化合物としては、特に限定されるものではないが、本発明においては式(3)で示されるものが好適である。
Figure 0006761997
式(3)において、Zは、炭素原子、窒素原子または酸素原子を表し、Zが炭素原子のとき、bは3であり、Zが窒素原子のとき、bは2であり、Zが酸素原子のとき、bは1である。
1およびR2は、互いに独立して、ハロゲン原子またはアルコキシ基で置換されていてもよい、炭素数1〜30のアルキル基、アリール基またはアラルキル基を表すが、R1のいずれか1つと、R2のいずれか1つが結合して2価の有機基を構成して環状構造をとっていてもよく、この場合、環状構造内に窒素原子および/または不飽和結合を含んでいてもよい。
ハロゲン原子、炭素数1〜30のアルキル基、アリール基、およびアラルキル基、ならびにアルコキシ基の具体例は上記で例示した基と同様のものが挙げられる。
好ましくは、式(4)で表される環状のカルベン化合物である。
Figure 0006761997
ここで、Aは窒素原子および/または不飽和結合を含んでいてもよい、炭素数2〜5の2価有機基であり、その具体例としては、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、トリメチレン基、n−ブチレン基、イソブチレン基、s−ブチレン基、ビニレン基、プロパ−1−エン−1,3−ジイル(プロぺニレン)基等が挙げられる。
環状カルベン化合物の具体例としては、以下の化合物を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。
Figure 0006761997
また、その他に、前駆体であるイミダゾリウム塩とKOtBuのような塩基を反応させ、系内でカルベン化合物を発生させながらヒドロシリル化反応を行うこともできる。
前駆体であるイミダゾリウム塩の具体例としては、以下の化合物を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。
Figure 0006761997
含窒素ヘテロ環化合物としては、例えば、ピロール、イミダゾール、ピリジン、ターピリジン、ビスイミノピリジン、ピリミジン、オキサゾリン、イソオキサゾリン等が挙げられ、特に、式(5)で表されるビスイミノピリジン化合物、式(6)で表されるターピリジン化合物が好ましい。
Figure 0006761997
Figure 0006761997
ここでR10は、互いに独立して、水素原子または置換されていてもよい炭素数1〜10のアルキル基であり、アルキル基の具体例としては上記で例示した基と同様のものが挙げられる。
ビスイミノピリジン化合物の具体例としては、2,6−ビス[1−(2,6−ジメチルフェニルイミノ)エチル]ピリジン、2,6−ビス[1−(2,6−ジエチルフェニルイミノ)エチル]ピリジン、2,6−ビス[1−(2,6−ジイソプロピルフェニルイミノ)エチル]ピリジン等が挙げられる。
ターピリジン化合物の具体例としては、2,2’:6’,2”−テルピリジン等が挙げられる。
本発明のヒドロシリル化鉄触媒を調製するにあたり、前駆体となる鉄錯体と二電子配位子との使用量は特に限定されるものではないが、二電子配位子を、鉄錯体1当量に対して、0.5〜10当量程度とすることが好ましく、1〜6当量がより好ましく、1〜3当量がより一層好ましい。
また、本発明のヒドロシリル化鉄触媒を用いてヒドロシリル化反応を行うにあたり、触媒の使用量は特に限定されるものではないが、室温〜100℃程度の温和な条件下で反応を進行させて収率よく目的物を得ることを考慮すると、基質である脂肪族不飽和基含有化合物1モルに対して、金属化合物として0.1モル%以上用いることが好ましく、0.5モル%以上用いることがより好ましい。
なお、金属化合物の使用量に特に上限はないが、経済的な観点から基質1モルに対して10モル%程度、好ましくは5モル%である。
本発明のヒドロシリル化鉄触媒は、前駆体となる鉄錯体および二電子配位子から調製した鉄錯体触媒を単離してから用いても、それを単離せずに、すなわち、脂肪族不飽和結合を有する化合物と、Si−H基を有するヒドロシラン化合物またはオルガノヒドロポリシロキサン化合物とをヒドロシリル化反応させる系内で、前駆体となる鉄錯体と二電子配位子から調製して用いてもよいが、操作の簡便化等の点から、単離せずに系内で調製して用いることが好ましい。
この際、一旦、前駆体となる鉄錯体と二電子配位子から触媒を調製した後に、脂肪族不飽和結合を有する化合物と、Si−H基を有するヒドロシラン化合物またはオルガノヒドロポリシロキサン化合物を加えても、いくつかの成分ずつに分けて仕込んでも、全ての成分を一括して仕込んでもよい。
前駆体となる鉄錯体と二電子配位子との反応条件は、特に限定されるものではないが、通常、反応温度が10〜100℃程度、好ましくは20〜80℃であり、反応時間は、1〜48時間程度である。
触媒調製時およびヒドロシリル化反応時に有機溶媒を用いることもできるが、本発明では無溶媒で行うことが好ましい。
有機溶媒を用いる場合、その種類としては反応に影響を及ぼさない限り任意であり、例えば、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、シクロヘキサン等の脂肪族炭化水素類;ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ジブチルエーテル、シクロペンチルメチルエーテル、テトラヒドロフラン、1,4−ジオキサン等のエーテル類;ベンゼン、トルエン、キシレン、メシチレン等の芳香族炭化水素類などを用いることができる。
本発明のヒドロシリル化鉄触媒を用いるヒドロシリル化反応では、脂肪族不飽和結合を含有する、オレフィン化合物、シラン化合物またはオルガノポリシロキサン化合物等の脂肪族不飽和結合を有する化合物と、Si−H結合を有する、シラン化合物またはオルガノポリシロキサン化合物との組み合わせであれば、それら各化合物の構造はなんら制限なく使用できる。
また、本発明のヒドロシリル化鉄触媒を用いるヒドロシリル化反応は、脂肪族不飽和結合を有するオレフィン化合物とSi−H結合を有するシラン化合物から得られるシランカップリング剤、脂肪族不飽和結合を有するオレフィン化合物とSi−H結合を有するオルガノポリシロキサンから得られる変性シリコーンオイル類等の他、脂肪族不飽和結合を有するオルガノポリシロキサン化合物とSi−H結合を有するオルガノポリシロキサンから得られるシリコーン硬化物など、従来の白金触媒を用いて工業的に行われていた全ての用途に使用できる。
以下、合成例、実施例および比較例を挙げて、本発明をより具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に制限されるものではない。
金属錯体の合成は、シュレンクテクニックもしくはグローブボックスを用いてすべての操作を窒素またはアルゴン雰囲気下で行い、金属化合物の調製に用いた溶媒は、全て公知の方法で脱酸素、脱水を行った後に用いた。
アルケンのヒドロシリル化反応および溶媒精製は、全て不活性ガス雰囲気下で行い、各種反応に用いた溶媒等は、全て予め公知の方法で精製、乾燥、脱酸素を行ったものを用いた。
1H、13C−NMRの測定は日本電子(株)製JNM−ECA600,JNM−LA400を、IR測定は日本分光(株)製FT/IR−550を、元素分析はPerkin Elmer製2400II/CHNを、X線結晶構造解析は(株)リガク製VariMax、MoKα線0.71069オングストロームを用いてそれぞれ行った。
なお、以下に示す化学構造式においては慣用的な表現法に従って水素原子を省略している。また、NHCはN−ヘテロサイクリックカルベンを指す。
(1)金属化合物の合成
[合成例1][Fe(mesityl)(μ−mesityl)]2の合成
文献Organometallics,1993,12,2414.を参考にし、下記手法により合成した。
50mL二口ナスフラスコに、マグネシウムリボン1.08g(44.3mmol)、THF35mLを加え、そこにブロモメシチレン8.49g(42.6mmol)をゆっくり滴下しながら加えた。滴下後、発熱がおさまったことを確認し、60℃で3時間撹拌した。得られた溶液をガラスフィルターでろ過し、臭化メシチルマグネシウムグリニャール試薬のTHF溶液を調製した。
100mLシュレンクチューブにFeCl22.63g(20.7mmol)、THF30mL、1,4−ジオキサン10mLを加え、−78℃まで冷却した。そこに、上記で調製した臭化メシチルマグネシウムグリニャール試薬のTHF溶液をゆっくり加え、25℃で2時間撹拌した。この際、反応液は、茶色懸濁液から赤色懸濁液へと変化した。その後、析出した固体を遠心分離で除去し、減圧乾燥した。得られた赤色固体をジエチルエーテルに溶かし、再度遠心分離で固体を除去後、−30℃で再結晶させて結晶を得た(4.36g、収率72%)。得られた結晶は、C66中で1H−NMRを測定し、同定した。
1H−NMR(600MHz、C66)δ:23.68(s,2H),23.17(s,2H),21.44(s,3H),17.94(s,3H),10.19(s,6H),−6.66(s,6H).
[合成例2]ビスシクロオクタテトラエン鉄の合成
ビスシクロオクタテトラエン鉄は、非特許文献(Inorganic syntheses,1974,15,2)を参考にし、下記手法により合成した。
100mLシュレンクチューブに、トリアセチルアセトナート鉄1.0g(2.9mmol)、ジエチルエーテル20mL、シクロオクタテトラエン2.0g(19.3mmol)を加えて、その混合溶液を−78℃まで冷却した。そこにトリエチルアルミニウムのヘキサン溶液(1.0M)10mLをゆっくりと滴下し、全量滴下後、−10℃で2時間撹拌した。その後、室温で30分撹拌した後、再度−78℃まで冷却し、3時間かけて結晶を析出させた。上澄みを除去し、得られた結晶を再度ジエチルエーテルに溶かし、−30℃で再結晶化させてビスシクロオクタテトラエン鉄(以下、Fe(COT)2と略記する)の黒色結晶を得た(0.47g,収率62%)。得られた結晶は、C66中で1H−NMRを測定し、同定した。
1H−NMR(600MHz、C66)δ:5.05(s,16H).
[合成例3]ビス(3−メチルペンタジエニル)鉄の合成
ビス(3−メチルペンタジエニル)鉄は、非特許文献(Organometallics,1983,2,1220−1228)を参考にし、下記手法により合成した。
50mL2口ナスフラスコに、t−ブトキシカリウム1.37g(12.2mmol)、ヘキサン20mL、1.67Mn−ブチルリチウムヘキサン溶液7.3mL(12.2mmol)を加え、撹拌した。そこに、3−メチルペンタジエン1.05g(12.8mmol)を加え、室温で1時間撹拌した。反応溶液は白色から赤色へと変化し、沈殿物を生じた。その後、上澄みを除き、ヘキサンで洗浄し、減圧乾燥した。これをTHF20mLに溶かして3−メチルペンタジエニルカリウムのTHF溶液を調製した。
50mLシュレンクチューブに、FeCl20.78g(6.2mmol)、THF5mL加え、−78℃まで冷却した。そこに上記で調製した3−メチルペンタジエニルカリウムのTHF溶液をゆっくり滴下し、滴下後、室温で16時間撹拌した。その後、減圧乾燥し、ペンタンに溶かし、セライトでろ過した後、−78℃で再結晶させた。さらに、得られた赤色固体を50℃減圧下で昇華精製し、ビス(3−メチルペンタジエニル)鉄(以下、(MPDE)2Feと略記する)の赤色固体を得た(0.10g,収率8%)。得られた固体はC66中で1H−NMRスペクトルにより同定した。
1H−NMR(600MHz、C66)δ:0.34(d,J=9.6Hz,4H),1.69(s,6H),2.87(d,J=8.2Hz,4H),3.80(t,J=9.6Hz,4H).
[合成例4]ビス(2,4−ジメチルペンタジエニル)鉄の合成
ビス(2,4−ジメチルペンタジエニル)鉄は、非特許文献(Organometallics,1983,2,1220−1228)を参考にし、下記手法により合成した。
50mL2口ナスフラスコに、t−ブトキシカリウム1.19g(10.6mmol)、ヘキサン5mL、1.67Mn−ブチルリチウムヘキサン溶液6.5mL(10.9mmol)を加え、撹拌した。そこに、2,4−ジメチルペンタジエン1.00g(10.4mmol)を加え、室温で1時間撹拌した。反応溶液は白色から赤色へと変化し、沈殿物が生じた。その後、上澄みを除き、ヘキサンで洗浄後、減圧乾燥した。これをTHF20mLに溶かし、2,4−ジメチルペンタジエニルカリウムのTHF溶液を調製した。
50mLシュレンクチューブにFeCl20.63g(5.0mmol)、THF5mLを加え、−78℃まで冷却した。そこに上記で調製した2,4−ジメチルペンタジエニルカリウムのTHF溶液をゆっくり滴下し、滴下後、室温で21時間撹拌した。その後、減圧乾燥し、ペンタンに溶かし、セライトでろ過した後、−78℃で再結晶させた。さらに、得られた赤色固体を50℃減圧下で昇華精製し、ビス(2,4−ジメチルペンタジエニル)鉄(以下、(DMPDE)2Feと略記する)の赤色固体を得た(0.30g,収率25%)。得られた固体はC66中で1H−NMRスペクトルにより同定した。
1H−NMR(600MHz、C66)δ:0.28(br,4H),1.82(br,12H),2.65(br,4H),4.35(br,2H).
[合成例5]鉄錯体Aの合成
20mLシュレンクチューブに、Fe(COT)217mg(0.07mmol)、ペンタン12mL、t−ブチルイソシアニド(以下、tBuNCと略記する)7mg(0.08mmol)を加えて、室温で8時間撹拌した。その後、溶液をろ過し、−30℃で再結晶させ、黒色結晶を得た(11mg,収率48%)。得られた結晶は、X線単結晶構造解析、元素分析、NMR測定により同定した。得られた鉄錯体Aの構造を図1に、1H−NMRの測定結果を図2に、13C−NMRの測定結果を図3にそれぞれ示す。
1H−NMR(600MHz、C66)δ:1.19(s,9H)、4.48(br,16H).
13C−NMR(151MHz、C66)δ:31.1,55.6,100.9(br),166.5.
[合成例6]鉄錯体Bの合成
20mLシュレンクチューブにFe(COT)250mg(0.19mmol)、トルエン2mL、1−イソシアノアダマンタン(以下、AdNCと略記する)33mg(0.21mmol)を加えて、室温で1時間撹拌した。その後、溶液をろ過し、ペンタンを加えて−30℃で再結晶させ、黒色結晶を得た(50mg,収率62%)。得られた結晶は、X線単結晶構造解析、元素分析、NMR測定により同定した。得られた鉄錯体Bの構造を図4に、1H−NMRの測定結果を図5に、13C−NMRの測定結果を図6にそれぞれ示す。
1H−NMR(600MHz、C66)δ:1.37(br,6H),1.79(s,3H),1.97(s,6H),4.52(br,16H).
13C−NMR(151MHz、C66)δ:29.3,35.8,44.4,55.7,101.0(br),166.6.
[合成例7]鉄錯体Cの合成
20mLシュレンクチューブにFe(COT)242mg(0.16mmol)、ペンタン4mL、tBuNC54mg(0.65mmol)を加えて、室温で8時間撹拌した。その後、溶液をろ過し、−30℃で再結晶させ、赤色結晶を得た(32mg,収率50%)。得られた結晶は、X線単結晶構造解析、元素分析、NMR測定により同定した。得られた鉄錯体Cの構造を図7に、1H−NMRの測定結果を図8に、13C−NMRの測定結果を図9にそれぞれ示す。
1H−NMR(600MHz、C66)δ:1.07(s,27H),5.37(br,8H).
13C−NMR(151MHz、C66)δ:31.5,55.9,97.0(br),183.6.
[合成例8]鉄錯体Dの合成
20mLシュレンクチューブに、Fe(COT)2100mg(0.38mmol)、トルエン4mL、AdNC185mg(1.15mmol)を加えて、室温で1時間撹拌した。その後、溶液をろ過し、ペンタンを加えて−30℃で再結晶させ、赤色結晶を得た(168mg,収率62%)。得られた結晶は、X線単結晶構造解析、元素分析、NMR測定により同定した。得られた鉄錯体Dの構造を図10に、1H−NMRの測定結果を図11に、13C−NMRの測定結果を図12にそれぞれ示す。
1H−NMR(600MHz、C66)δ:1.32(br,18H),1.72(s,9H),1.86(s,18H),5.46(br,8H).
13C−NMR(151MHz、C66)δ:29.5,35.8,45.1,56.4,97.1,183.8.
(2)各種イソシアニド配位子を用いた1−オクテンの1,1,3,3,3−ペンタメチルジシロキサンによるヒドロシリル化
Figure 0006761997
[実施例1]イソシアニド配位子を用いた1−オクテンの1,1,3,3,3−ペンタメチルジシロキサンによるヒドロシリル化
スクリューバイアルに、合成例1で合成した[Fe(mesityl)(μ−mesityl)]215mg(0.025mmol)、tBuNC11μL(0.10mmol)、1,1,3,3,3−ペンタメチルジシロキサン98μL(0.5mmol)、1−オクテン78μL(0.5mmol)を加え、密閉後80℃で16時間撹拌した。
冷却後、内部標準となるアニソールを反応溶液に1.0mmol加えて撹拌した後、極少量を重クロロホルムに溶解させ、アルミナカラムを通して触媒を除き、1H−NMRスペクトルを測定して生成物の構造と収率を決定した。以降に示す実施例は、同様にこの手順で測定用サンプルを調製し、1H−NMRスペクトルを測定した。その結果、原料となる1−オクテンのエチレン部位のシグナルが完全に消失したことを確認した。そして、目的生成物1,1,1,3,3−ペンタメチル−3−オクチルジシロキサンにおけるケイ素に隣接する炭素上のプロトンのシグナルである0.50ppm付近の多重線を確認し、その収率を求めた。結果を表1に示す。
1H−NMR(396MHz、CDCl3)δ:0.03(s,6H),0.06(s,9H),0.50(t,J=7.7Hz,2H),0.88(t,J=6.8Hz,3H),1.19−1.34(br,12H).
[実施例2]NHC配位子を用いた1−オクテンの1,1,3,3,3−ペンタメチルジシロキサンによるヒドロシリル化
スクリューバイアルに、合成例1で合成した[Fe(mesityl)(μ−mesityl)]28mg(0.015mmol)、1,3−ジメシチルイミダゾール−2−イリデン18mg(0.06mmol)、1,1,3,3,3−ペンタメチルジシロキサン254μL(1.3mmol)、1−オクテン157μL(1.0mmol)を加え、密閉後80℃で24時間撹拌した。
冷却後、1H−NMRスペクトルを測定して生成物の構造と収率を決定した。その結果、原料のシグナルが完全に消失したことを確認した。そして、目的生成物のシグナルである0.50ppm付近の多重線を確認し、その収率を求めた。結果を表1に示す。
Figure 0006761997
(3)イソシアニドを配位子として用いたスチレンの1,1,3,3,3−ペンタメチルジシロキサンによるヒドロシリル化1
Figure 0006761997
[実施例3〜10]
スクリューバイアルに、合成例2で合成したFe(COT)28mg(0.03mmol)、表2記載の各種イソシアニド0.06mmol、1,1,3,3,3−ペンタメチルジシロキサン254μL(1.3mmol)、スチレン115μL(1.0mmol)を加え、密閉後80℃で3時間撹拌した。冷却後、1H−NMRスペクトルを測定して生成物の構造と収率を決定した。その結果、原料のシグナルが完全に消失したことを確認した。そして、目的生成物1,1,1,3,3−ペンタメチル−3−フェネチルジシロキサンにおけるケイ素に隣接する炭素上のプロトンのシグナルである0.89ppm付近の多重線を確認し、その収率を求めた。結果を表2に示す。
1H−NMR(396MHz、CDCl3)δ:0.07(s,6H),0.09(s,9H),0.86−0.92(m,2H),2.61−2.68(m,2H),7.13−7.33(m,5H).
Figure 0006761997
(4)tBuNC配位子を用いた各種アルケンの1,1,3,3,3−ペンタメチルジシロキサンによるヒドロシリル化1
Figure 0006761997
[実施例11]スチレンの1,1,3,3,3−ペンタメチルジシロキサンによるヒドロシリル化(実施例3の反応条件変更)
スクリューバイアルに、合成例2で合成したFe(COT)28mg(0.03mmol)、tBuNC7μL(0.06mmol)、1,1,3,3,3−ペンタメチルジシロキサン254μL(1.3mmol)、スチレン115μL(1.0mmol)を加え、密閉後50℃で23時間撹拌した。冷却後、1H−NMRスペクトルを測定し、生成物の構造と収率を決定した。その結果、原料のシグナルが完全に消失したことを確認した。そして、目的生成物のシグナルである0.89ppm付近の多重線を確認し、その収率を求めた。結果を表3に示す。
[実施例12]4−メトキシスチレンの1,1,3,3,3−ペンタメチルジシロキサンによるヒドロシリル化
スチレンの代わりに4−メトキシスチレン134μL(1.0mmol)を用いた以外は、実施例11と同様の手順で反応を行った。その結果、原料となる4−メトキシスチレンのエチレン部位のシグナルが完全に消失したことを確認した。そして、目的生成物1−(4−メトキシフェニルエチル)−1,1,3,3,3−ペンタメチルジシロキサンにおけるケイ素に隣接する炭素上のプロトンのシグナルである0.89ppmの多重線を確認し、その収率を求めた。結果を表3に示す。
1H−NMR(396MHz、CDCl3)δ:0.06(s,6H),0.08(s,9H),0.83−0.89(m,2H),2.56−2.62(m,2H),3.79(s,3H),6.82(d,J=8.2Hz,2H),7.12(d,J=8.2,2H).
[実施例13]4−t−ブチルスチレンの1,1,3,3,3−ペンタメチルジシロキサンによるヒドロシリル化
スチレンの代わりに4−t−ブチルスチレン180μL(1.0mmol)を用いた以外は、実施例11と同様の手順で反応を行った。その結果、原料となる4−t−ブチルスチレンのエチレン部位のシグナルが完全に消失したことを確認した。そして、目的生成物におけるケイ素に隣接する炭素上のプロトンのシグナルである0.89ppm付近の多重線を確認し、その収率を求めた。結果を表3に示す。
その後、反応溶液をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(展開溶媒ヘキサン:酢酸エチル=10:1(v/v))で精製し、1−(4−(t−ブチル)フェニルエチル)−1,1,3,3,3−ペンタメチルジシロキサンを得た(302mg,単離収率99%)。
1H−NMR(396MHz、CDCl3)δ:0.08(s,6H),0.08(s,9H),0.85−0.92(m,2H),2.58−2.65(m,2H),7.10−7.16(m,2H),7.21−7.29(m,2H).
13C−NMR(99MHz、CDCl3)δ:0.5,2.1,20.5,29.0,128.5,129.3,131.3,143.8.
[実施例14]4−クロロスチレンの1,1−3,3,3−ペンタメチルジシロキサンによるヒドロシリル化
スチレンの代わりに4−クロロスチレン127μL(1.0mmol)を用いた以外は、実施例11と同様の手順で反応を行った。その結果、原料となる4−クロロスチレンのエチレン部位のシグナルが完全に消失したことを確認した。そして、目的生成物におけるケイ素に隣接する炭素上のプロトンのシグナルである0.85ppmの多重線を確認し、その収率を求めた。結果を表3に示す。
その後、反応溶液をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(展開溶媒ヘキサン)で精製し、1−(4−クロロフェニルエチル)−1,1,3,3,3−ペンタメチルジシロキサンを得た(246mg,単離収率86%)。
1H−NMR(396MHz、CDCl3)δ:0.07(s,6H),0.08(s,9H),0.82−0.88(m,2H),1.31(s,9H),2.58−2.64(m,2H),7.12−7.16(m,2H),7.29−7.32(m,2H).
13C−NMR(99MHz、CDCl3)δ:0.4,2.2,20.4,28.9,31.6,34.5,125.3,127.6,142.3,148.4.
[実施例15]4−フルオロスチレンの1,1,3,3,3−ペンタメチルジシロキサンによるヒドロシリル化
スチレンの代わりに4−フルオロスチレン119μL(1.0mmol)を用いた以外は、実施例11と同様の手順で反応を行った。その結果、原料となる4−フルオロスチレンのエチレン部位のシグナルが完全に消失したことを確認した。そして、目的生成物におけるケイ素に隣接する炭素上のプロトンのシグナルである0.86ppmの多重線を確認し、その収率を求めた。結果を表3に示す。
その後、反応溶液をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(展開溶媒ヘキサン:酢酸エチル=10:1(v/v))で精製し、1−(4−フルオロフェニルエチル)−1,1,3,3,3−ペンタメチルジシロキサンを得た(241mg,単離収率89%)。
1H−NMR(396MHz、CDCl3)δ:0.07(s,6H),0.08(s,9H),0.83−0.89(m,2H),2.59−2.65(m,2H),6.92−6.98(m,2H),7.12−7.17(m,2H).
13C−NMR(99MHz、CDCl3)δ:0.5,2.2,20.7,28.8,115.0,115.2,129.2,129.2,140.9,140.9,160.0,162.5.
[実施例16]4−ビニル安息香酸エチルの1,1,3,3,3−ペンタメチルジシロキサンによるヒドロシリル化
スチレンの代わりに4−ビニル安息香酸エチル176mg(1.0mmol)を用いた以外は、実施例11と同様の手順で反応を行った。その結果、原料となる4−ビニル安息香酸エチルのエチレン部位のシグナルが完全に消失したことを確認した。そして、目的生成物におけるケイ素に隣接する炭素上のプロトンのシグナルである0.89ppmの多重線を確認し、その収率を求めた。結果を表3に示す。
その後、反応溶液をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(展開溶媒ヘキサン:酢酸エチル=30:1(v/v))で精製し、2−(1,1,1,3,3−ペンタメチルジシロキサニル)エチル−4−安息香酸エチルを得た(313mg,単離収率96%)。
1H−NMR(396MHz、CDCl3)δ:0.08(s,6H),0.08(s,9H),0.84−0.91(m,2H),1.39(t,J=7.2Hz,3H),2.66−2.72(m,2H),4.36(q,J=7.2Hz,2H),7.26(d,J=7.2Hz,2H),7.95(d,J=7.2Hz,2H).
13C−NMR(99MHz、CDCl3)δ:0.3,2.0,14.3,20.1,29.6,60.7,127.8,127.9,129.6,150.7,166.7.
[実施例17]2−ビニルナフタレンの1,1,3,3,3−ペンタメチルジシロキサンによるヒドロシリル化
スチレンの代わりに2−ビニルナフタレン154mg(1.0mmol)を用いた以外は、実施例11と同様の手順で反応を行った。その結果、原料となる2−ビニルナフタレンのエチレン部位のシグナルが完全に消失したことを確認した。そして、目的生成物におけるケイ素に隣接する炭素上のプロトンのシグナルである0.98ppmの多重線を確認し、その収率を求めた。結果を表3に示す。
その後、反応溶液をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(展開溶媒ヘキサン)で精製し、1,1,3,3,3−ペンタメチル−3−(2−(2−ナフタレニル)エチル)ジシロキサンを得た(175mg,単離収率58%)。
1H−NMR(396MHz、CDCl3)δ:0.10(s,9H),0.10(s,6H),0.95−1.02(m,2H),2.78−2.84(m,2H),7.33−7.47(m,3H),7.62(s,1H),7.74−7.82(m,3H).
13C−NMR(99MHz、CDCl3)δ:0.5,2.2,20.4,29.8,125.1,125.6,126.0,127.2,127.5,127.7,127.9,132.1,133.9,142.9.
Figure 0006761997
(5)tBuNC配位子を用いた各種アルケンの1,1,3,3,3−ペンタメチルジシロキサンによるヒドロシリル化2
Figure 0006761997
[実施例18]1−オクテンの1,1,3,3,3−ペンタメチルジシロキサンによるヒドロシリル化
スチレンの代わりに1−オクテン157μL(1.0mmol)を用いた以外は、実施例3と同様の手順で反応を行った。その結果、原料となる1−オクテンのエチレン部位のシグナルが完全に消失したことを確認した。そして、目的生成物におけるケイ素に隣接する炭素上のプロトンのシグナルである0.51ppmの多重線を確認し、その収率を求めた。結果を表4に示す。
[実施例19]2−オクテンの1,1,3,3,3−ペンタメチルジシロキサンによるヒドロシリル化
スチレンの代わりに2−オクテン157μL(1.0mmol)を用いた以外は、実施例3と同様の手順で反応を行った。その結果、原料となる2−オクテンのエチレン部位のシグナルが減少したことを確認した。そして、目的生成物におけるケイ素に隣接する炭素上のプロトンのシグナルである0.51ppmの多重線を確認し、その収率を求めた。結果を表4に示す。
1H−NMR(396MHz、CDCl3)δ:0.03(s,6H),0.06(s,9H),0.50(t,J=7.7Hz,2H),0.88(t,J=6.8Hz,3H),1.19−1.34(m,12H).
[実施例20]1,1,1,3,3−ペンタメチル−3−ビニルジシロキサンの1,1,3,3,3−ペンタメチルジシロキサンによるヒドロシリル化
スチレンの代わりに1,1,1,3,3−ペンタメチル−3−ビニルジシロキサン222μL(1.0mmol)を用いた以外は、実施例3と同様の手順で反応を行った。その結果、原料となる1,1,1,3,3−ペンタメチル−3−ビニルジシロキサンのエチレン部位のシグナルが完全に消失したことを確認した。そして、目的生成物におけるケイ素に隣接する炭素上のプロトンのシグナルである0.40ppmの1重線を確認し、その収率を求めた。結果を表4に示す。
1H−NMR(396MHz、CDCl3)δ:0.40(s,4H),0.06(s,18H),0.04(s,12H).
[実施例21]アリルベンゼンの1,1,3,3,3−ペンタメチルジシロキサンによるヒドロシリル化
スチレンの代わりにアリルベンゼン133μL(1.0mmol)を用いた以外は、実施例3と同様の手順で反応を行った。その結果、原料となるアリルベンゼンのエチレン部位のシグナルが減少したことを確認した。そして、目的生成物におけるケイ素に隣接する炭素上のプロトンのシグナルである0.56ppmの多重線を確認し、その収率を求めた。結果を表4に示す。
1H−NMR(396MHz、CDCl3)δ:0.04(s,6H),0.05(s,9H),0.53−0.59(m,2H),1.58−1.69(m,2H),2.62(t,J=6.8,2H),7.13−7.21(m,3H),7.21−7.27(m,2H).
[実施例22]α−メチルスチレンの1,1,3,3,3−ペンタメチルジシロキサンによるヒドロシリル化
スチレンの代わりにα−メチルスチレン130μL(1.0mmol)を用いた以外は、実施例3と同様の手順で反応を行った。その結果、原料となるα−メチルスチレンのエチレン部位のシグナルが減少したことを確認した。そして、目的生成物におけるケイ素に隣接する炭素上のプロトンのシグナルである0.95ppmの多重線を確認し、その収率を求めた。結果を表4に示す。
1H−NMR(396MHz、CDCl3)δ:−0.05(s,3H),−0.04(s,3H),0.07(s,9H),1.02−0.91(m,2H),1.29(d,J=6.8Hz,3H),2.88−2.97(m,1H),7.14−7.19(m,1H),7.21−7.23(m,2H),7.26−7.30(m,2H).
Figure 0006761997
(6)tBuNC配位子を用いたシクロペンテンの1,1,3,3,3−ペンタメチルジシロキサンによるヒドロシリル化
Figure 0006761997
[実施例23]
窒素で満たしたグローブボックス内で撹拌子を入れたスクリューバイアルに、合成例2で合成したFe(COT)226mg(0.10mmol)、tBuNC23μL(0.20mmol)、1,1,3,3,3−ペンタメチルジシロキサン254μL(1.3mmol)、シクロペンテン88μL(1.0mmol)を加え、密閉後80℃で3時間撹拌した。冷却後、1H−NMRスペクトルを測定して生成物の構造と収率を決定した。その結果、原料となるシクロペンテンのエチレン部位のシグナルが減少したことを確認した。そして、目的生成物におけるケイ素に隣接する炭素上のプロトンのシグナルである0.86ppm付近の多重線を確認し、その収率を求めた。結果を表5に示す。
1H−NMR(396MHz、CDCl3)δ:0.02(s,6H),0.06(s,9H),1.20−1.36(m,2H),0.83−0.92(m,1H),1.50−1.57(m,4H),1.66−1.85(m,2H).
Figure 0006761997
(7)tBuNC配位子を用いたスチレンの1,1,3,3,3−ペンタメチルジシロキサンによるヒドロシリル化2
Figure 0006761997
[実施例24]実施例11の触媒量低減
窒素で満たしたグローブボックス内で、撹拌子を入れたスクリューバイアルに合成例2で合成したFe(COT)23mg(0.01mmol)、tBuNC2μL(0.06mmol)、1,1,3,3,3−ペンタメチルジシロキサン1.94g(13.0mmol)、スチレン1.04g(10.0mmol)を加え、密閉後50℃で24時間撹拌した。冷却後、1H−NMRスペクトルを測定し、生成物の構造と収率を確認した。その結果、原料のシグナルが完全に消失したことを確認した。そして、目的生成物のシグナルである0.89ppm付近の多重線を確認し、その収率を求めた。結果を表6に示す。
その後、アルミナカラムを通して触媒を除き、減圧下(3Pa)、40℃で蒸留精製し、透明溶液を得た〔2.36g(9.35mmol),単離収率94%〕。
1H−NMR(396MHz、CDCl3)δ:0.08(s,6H),0.10(s,9H),0.87−0.93(m,2H),2.62−2.69(m,2H),7.14−7.23(m,3H),7.28(t,J=7.2Hz,2H).
13C−NMR(99MHz、CDCl3)δ:0.3,2.0,20.4,29.4,125.5,127.8,128.3,145.2.
Figure 0006761997
(8)tBuNC配位子を用いたスチレンの各種ヒドロシランによるヒドロシリル化
Figure 0006761997
[実施例25]スチレンのジメチルフェニルシランによるヒドロシリル化
1,1,3,3,3−ペンタメチルジシロキサンの代わりにジメチルフェニルシラン202μL(1.3mmol)を用いた以外は、実施例11と同様の手順で反応を行った。その結果、原料となるスチレンのエチレン部位のシグナルが完全に消失したことを確認した。そして、目的生成物であるジメチル(フェネチル)フェニルシランにおけるケイ素に隣接する炭素上のプロトンのシグナルである1.13ppmの多重線を確認し、その収率を求めた。結果を表7に示す。
1H−NMR(396MHz、CDCl3)δ:0.29(s,6H),1.10−1.16(m,2H),2.61−2.67(m,2H),7.13−7.39(m,8H),7.51−7.56(m,2H).
[実施例26]スチレンのジメチルヒドロシリル両末端封鎖ポリジメチルシロキサンによるヒドロシリル化
窒素で満たしたグローブボックス内で、撹拌子を入れたスクリューバイアルに、合成例2で合成したFe(COT)216mg(0.06mmol)、tBuNC14μL(0.12mmol)、ジメチルヒドロシリル両末端封鎖ポリジメチルシロキサン(n=27)2.77g(1.3mmol)、スチレン230μL(2.0mmol)を加え、密閉後50℃で23時間撹拌した。冷却後、1H−NMRスペクトルを測定し、生成物の構造と収率を決定した。その結果、原料となるスチレンのエチレン部位のシグナルが完全に消失したことを確認した。そして、目的生成物におけるケイ素に隣接する炭素上のプロトンのシグナルである0.91ppmの多重線を確認し、その収率を求めた。その結果は表7に記載した。
1H−NMR(396MHz、CDCl3)δ:0.07(br),0.88−0.95(m,4H),2.62−2.69(m,4H),7.13−7.33(m,10H).
Figure 0006761997
(9)AdNC配位子を用いた各種アルケンの1,1,3,3,3−ペンタメチルジシロキサンによるヒドロシリル化
Figure 0006761997
[実施例27]
窒素で満たしたグローブボックス内で、撹拌子を入れたスクリューバイアルに合成例2で合成したFe(COT)22mg(0.01mmol)、AdNC3mg(0.02mmol)、1,1,3,3,3−ペンタメチルジシロキサン254μL(1.3mmol)、スチレン115μL(1.0mmol)を加え、密閉後室温で23時間撹拌した。冷却後、1H−NMRスペクトルを測定し、生成物の構造と収率を決定した。その結果、原料のシグナルが完全に消失したことを確認した。そして、目的生成物のシグナルである0.89ppm付近の多重線を確認し、その収率を求めた。結果を表8に示す。
[実施例28〜33]
スチレンの代わりに表8記載の各種アルケンを1.0mmol用いるとともに、実施例28,33については表8記載の温度に変更した以外は、実施例27と同様の手順で反応を行った。結果を表8に示す。
Figure 0006761997
(10)AdNC配位子を用いたスチレンの各種ヒドロシランによるヒドロシリル化
Figure 0006761997
[実施例34]スチレンのジメチルフェニルシランによるヒドロシリル化
tBuNCの代わりにAdNC10mg(0.06mmol)を用いた以外は、実施例25と同様の手順で反応を行った。その結果、原料のシグナルが完全に消失したことを確認した。そして、目的生成物のプロトンのシグナルである1.13ppmの多重線を確認し、その収率を求めた。結果を表9に示す。
[実施例35]スチレンのジメチルヒドロシリル両末端封鎖ポリジメチルシロキサンによるヒドロシリル化
tBuNCの代わりにAdNC20mg(0.12mmol)を用いた以外は、実施例26と同様の手順で反応を行った。その結果、原料のシグナルが完全に消失したことを確認した。そして、目的生成物のシグナルである0.91ppmの多重線を確認し、その収率を求めた。結果を表9に示す。
Figure 0006761997
(11)ビスイミノピリジン系配位子を用いたスチレンの1,1,3,3,3−ペンタメチルジシロキサンによるヒドロシリル化
Figure 0006761997
[実施例36〜38]
スクリューバイアルに、合成例2で合成したFe(COT)28mg(0.03mmol)と、表10に示される各配位子(0.03mmol)を加え、1,1,3,3,3−ペンタメチルジシロキサン254μL(1.3mmol)、スチレン115μL(1.0mmol)を加えて密閉後、表10に示される条件で反応を行った。冷却後、1H−NMRスペクトルを測定し、生成物の構造と収率を決定した。その結果、原料のシグナルが減少したことを確認した。そして、目的生成物のシグナルである0.89ppm付近の多重線を確認し、1H−NMRによる転化率および収率をそれぞれ求めた。結果を表10に示す。
Figure 0006761997
MePDI:2,6−ビス[1−(2,6−ジメチルフェニルイミノ)エチル]ピリジンEtPDI:2,6−ビス[1−(2,6−ジエチルフェニルイミノ)エチル]ピリジン
(12)ビスイミノピリジン系配位子を用いた1−オクテンの1,1,3,3,3−ペンタメチルジシロキサンによるヒドロシリル化
Figure 0006761997
[実施例39]
スチレンの代わりに1−オクテン157μL(1.0mmol)を用いた以外は、実施例36と同様の手順で反応を行った。その結果、原料のシグナルが減少したことを確認した。そして、目的生成物のシグナルである0.51ppmの多重線を確認した。1H−NMRによる転化率および収率をそれぞれ求めた。結果を表11に示す。
[実施例40]
スチレンの代わりに1−オクテン157μL(1.0mmol)を用いた以外は、実施例38と同様の手順で反応を行った。その結果、原料のシグナルが減少したことを確認した。そして、目的生成物のシグナルである0.51ppmの多重線を確認した。1H−NMRによる転化率および収率をそれぞれ求めた。結果を表11に示す。
Figure 0006761997
(13)各種鉄前駆体およびtBuNC配位子を用いたスチレンの1,1,3,3,3−ペンタメチルジシロキサンによるヒドロシリル化
Figure 0006761997
[実施例41]
スクリューバイアルに、合成例3で合成した(MPDE)2Fe7mg(0.03mmol)、tBuNC7μL(0.06mmol)、1,1,3,3,3−ペンタメチルジシロキサン254μL(1.3mmol)、スチレン115μL(1.0mmol)を加え、密閉後、80℃で3時間撹拌した。冷却後、1H−NMRスペクトルを測定し、生成物の構造と収率を決定した。その結果、原料のシグナルが完全に消失したことを確認した。そして、目的生成物のプロトンのシグナルである0.89ppm付近の多重線を確認し、その収率を求めた。結果を表12に示す。
[実施例42]
(MPDE)2Feの代わりに合成例4で合成した(DMPDE)2Fe7mg(0.03mmol)を用いた以外は、実施例41と同様の手順で反応を行った。その結果、原料となるスチレンのエチレン部位のシグナルが完全に消失したことを確認した。そして、目的生成物1,1,1,3,3−ペンタメチル−3−フェネチルジシロキサンにおけるケイ素に隣接する炭素上のプロトンのシグナルである0.89ppm付近の多重線を確認し、その収率を求めた。結果を表12に示す。
[実施例43]
スクリューバイアルに、実施例41と同様の反応試剤をそれぞれ同量仕込み、密閉後、50℃で23時間撹拌した。冷却後、1H−NMRスペクトルを測定し、生成物の構造と収率を決定した。その結果、原料となるスチレンのエチレン部位のシグナルが完全に消失したことを確認した。そして、目的生成物のシグナルである0.89ppm付近の多重線を確認し、その収率を求めた。結果を表12に示す。
Figure 0006761997
(14)鉄前駆体およびNHC配位子を用いた1−オクテンの1,1,3,3,3−ペンタメチルジシロキサンによるヒドロシリル化
Figure 0006761997
[実施例44]
スクリューバイアルに、合成例3で合成した(MPDE)2Fe2mg(0.01mmol)、1,3−ジメシチルイミダゾール−2−イリデン6mg(0.02mmol)、1,1,3,3,3−ペンタメチルジシロキサン254μL(1.3mmol)、1−オクテン157μL(1.0mmol)を加え、密閉後、80℃で24時間撹拌した。冷却後、1H−NMRスペクトルを測定し、生成物の構造と収率を決定した。その結果、原料のシグナルが完全に消失したことを確認した。そして、目的生成物のシグナルである0.89ppm付近の多重線を確認し、その収率を求めた。結果を表13に示す。
Figure 0006761997
(15)各種鉄錯体を用いたスチレンの1,1,3,3,3−ペンタメチルジシロキサンによるヒドロシリル化
Figure 0006761997
[実施例45〜48]
窒素で満たしたグローブボックス内で、撹拌子を入れたスクリューバイアルに、表14に示した鉄触媒(0.03mmol)を加え、1,1,3,3,3−ペンタメチルジシロキサン254μL(1.3mmol)、スチレン115μL(1.0mmol)を加えて密閉後、表14に示される条件で反応を行った。冷却後、1H−NMRスペクトルを測定し、生成物の構造と収率を決定した。その結果、原料のシグナルが完全に消失したことを確認した。そして、目的生成物のシグナルである0.89ppm付近の多重線を確認し、1H−NMRによる収率をそれぞれ求めた。結果を表14に示す。
Figure 0006761997
(16)各種鉄前駆体と各種配位子を用いたアルケンの1,1,3,3,3−ペンタメチルジシロキサンによるヒドロシリル化
[実施例49]
合成例2で合成したビスシクロオクタテトラエン鉄3mg(0.01mmol)、tBuNC3μL(0.02mmol)、1,1,3,3,3−ペンタメチルジシロキサン254μL(1.3mmol)、スチレン115μL(1.0mmol)を用い、実施例11と同様に50℃で3時間撹拌した。実施例3と同様に求めた目的物の収率は99%であった。
[実施例50]
合成例2で合成したビスシクロオクタテトラエン鉄3mg(0.01mmol)、AdNC3mg(0.02mmol)、1,1,3,3,3−ペンタメチルジシロキサン254μL(1.3mmol)、スチレン115μL(1.0mmol)を用い、実施例11と同様に50℃で0.5時間撹拌した。実施例3と同様に求めた目的物の収率は99%であった。
[実施例51]
合成例3で合成したビス(3−メチルペンタジエニル)鉄2mg(0.01mmol)、tBuNC3μL(0.02mmol)、1,1,3,3,3−ペンタメチルジシロキサン254μL(1.3mmol)、スチレン115μL(1.0mmol)を用い、実施例11と同様に50℃で6時間撹拌した。実施例3と同様に求めた目的物の収率は99%であった。
[実施例52]
合成例3で合成したビス(3−メチルペンタジエニル)鉄2mg(0.01mmol)、AdNC3mg(0.02mmol)、1,1,3,3,3−ペンタメチルジシロキサン254μL(1.3mmol)、スチレン115μL(1.0mmol)を用い、実施例11と同様に50℃で6時間撹拌した。実施例3と同様に求めた目的物の収率は99%であった。
[実施例53]
合成例3で合成したビス(3−メチルペンタジエニル)鉄2mg(0.01mmol)、AdNC3mg(0.02mmol)、1,1,3,3,3−ペンタメチルジシロキサン2.54mL(13.0mmol)、スチレン1.15mL(10.0mmol)を用い、実施例11と同様に50℃で23時間撹拌した。実施例3と同様に求めた目的物の収率は99%であった。
[実施例54]
合成例3で合成したビス(3−メチルペンタジエニル)鉄2mg(0.01mmol)、MePDI4mg(0.01mmol)、1,1,3,3,3−ペンタメチルジシロキサン254μL(1.3mmol)、スチレン115μL(1.0mmol)を用い、実施例3と同様に80℃で3時間撹拌した。実施例3と同様に求めた目的物の収率は99%であった。
[実施例55]
合成例3で合成したビス(3−メチルペンタジエニル)鉄2mg(0.01mmol)、EtPDI4mg(0.01mmol)、1,1,3,3,3−ペンタメチルジシロキサン254μL(1.3mmol)、スチレン115μL(1.0mmol)を用い、実施例3と同様に80℃で3時間撹拌した。実施例3と同様に求めた目的物の収率は99%であった。
[実施例56]
合成例3で合成したビス(3−メチルペンタジエニル)鉄2mg(0.01mmol)、2,6−ビス[1−(2,6−ジイソプロピルフェニルイミノ)エチル]ピリジン(iPrPDI)5mg(0.01mmol)、1,1,3,3,3−ペンタメチルジシロキサン254μL(1.3mmol)、スチレン115μL(1.0mmol)を用い、実施例3と同様に80℃で3時間撹拌した。実施例3と同様に求めた転化率は40%、目的物の収率は34%であった。
[実施例57]
合成例3で合成したビス(3−メチルペンタジエニル)鉄2mg(0.01mmol)、2,2’:6’,2”−テルピリジン2mg(0.01mmol)、1,1,3,3,3−ペンタメチルジシロキサン254μL(1.3mmol)、スチレン115μL(1.0mmol)を用い、実施例3と同様に80℃で3時間撹拌した。実施例3と同様に求めた転化率は24%、目的物の収率は18%であった。
[実施例58]
合成例3で合成したビス(3−メチルペンタジエニル)鉄2mg(0.01mmol)、MePDI4mg(0.01mmol)、1,1,3,3,3−ペンタメチルジシロキサン254μL(1.3mmol)、1−オクテン157μL(1.0mmol)を用い、実施例1と同様に80℃で3時間撹拌した。実施例1と同様に求めた転化率は99%以上、目的物の収率は67%であった。
[実施例59]
合成例3で合成したビス(3−メチルペンタジエニル)鉄2mg(0.01mmol)、EtPDI4mg(0.01mmol)、1,1,3,3,3−ペンタメチルジシロキサン254μL(1.3mmol)、1−オクテン157μL(1.0mmol)を用い、実施例1と同様に80℃で3時間撹拌した。実施例1と同様に求めた転化率は99%以上、目的物の収率は85%であった。
[実施例60]
合成例3で合成したビス(3−メチルペンタジエニル)鉄2mg(0.01mmol)、iPrPDI5mg(0.01mmol)、1,1,3,3,3−ペンタメチルジシロキサン254μL(1.3mmol)、1−オクテン157μL(1.0mmol)を用い、実施例1と同様に80℃で3時間撹拌した。実施例1と同様に求めた転化率は99%以上、目的物の収率は76%であった。
[実施例61]
合成例3で合成したビス(3−メチルペンタジエニル)鉄2mg(0.01mmol)、2,2’:6’,2”−テルピリジン2mg(0.01mmol)、1,1,3,3,3−ペンタメチルジシロキサン254μL(1.3mmol)、1−オクテン157μL(1.0mmol)を用い、実施例1と同様に80℃で3時間撹拌した。実施例1と同様に求めた転化率は75%、目的物の収率は34%であった。
[実施例62]
合成例3で合成したビス(3−メチルペンタジエニル)鉄7mg(0.03mmol)、tBuNC7μL(0.06mmol)、1,1,3,3,3−ペンタメチルジシロキサン254μL(1.3mmol)、4−クロロスチレン127μL(1.0mmol)を用い、実施例30と同様に50℃で23時間撹拌した。実施例30と同様に求めた目的物の収率は99%であった。
[実施例63]
合成例3で合成したビス(3−メチルペンタジエニル)鉄7mg(0.03mmol)、AdNC10mg(0.06mmol)、1,1,3,3,3−ペンタメチルジシロキサン254μL(1.3mmol)、4−クロロスチレン127μL(1.0mmol)を用い、実施例30と同様に50℃で23時間撹拌した。実施例30と同様に求めた目的物の収率は99%であった。
[実施例64]
合成例3で合成したビス(3−メチルペンタジエニル)鉄7mg(0.03mmol)、tBuNC7μL(0.06mmol)、1,1,3,3,3−ペンタメチルジシロキサン254μL(1.3mmol)、4−メトキシスチレン134μL(1.0mmol)を用い、実施例28と同様に50℃で23時間撹拌した。実施例28と同様に求めた目的物の収率は89%であった。
[実施例65]
合成例3で合成したビス(3−メチルペンタジエニル)鉄7mg(0.03mmol)、AdNC10mg(0.06mmol)、1,1,3,3,3−ペンタメチルジシロキサン254μL(1.3mmol)、4−メトキシスチレン134μL(1.0mmol)を用い、実施例28と同様に50℃で23時間撹拌した。実施例28と同様に求めた目的物の収率は99%であった。

Claims (15)

  1. 式(1)
    Fe(X)a (1)
    (式中、Xは、互いに独立して、カルボニル基(CO基)およびシクロペンタジエニル基を除く、不飽和基を含んでいてもよい炭素数2〜30の配位子を表すが、Xの少なくとも1つは不飽和基を含んでおり、
    aはFe原子1個あたり2〜4の整数を表す。)
    で表され、前記FeがXに含まれる炭素原子との結合を有し、そのFe−炭素結合の総数が2〜10であり、前記結合が、共有結合のみ、配位結合のみ、またはその両方である鉄の単核錯体、または二核もしくは三核錯体と、
    二電子配位子(L)との組み合わせからなり、
    前記Xが、アリール基であり、Fe−炭素結合の総数が2であることを特徴とするヒドロシリル化鉄触媒。
  2. 式(1)
    Fe(X)a (1)
    (式中、Xは、互いに独立して、カルボニル基(CO基)およびシクロペンタジエニル基を除く、不飽和基を含んでいてもよい炭素数2〜30の配位子を表すが、Xの少なくとも1つは不飽和基を含んでおり、
    aはFe原子1個あたり2〜4の整数を表す。)
    で表され、前記FeがXに含まれる炭素原子との結合を有し、そのFe−炭素結合の総数が6〜10であり、前記結合が、共有結合のみ、配位結合のみ、またはその両方である鉄の単核錯体と、
    二電子配位子(L)との組み合わせからなることを特徴とするヒドロシリル化鉄触媒。
  3. 前記式(1)で表される鉄の錯体において、Feが、Xに含まれる炭素原子のみと結合した請求項1または2記載のヒドロシリル化鉄触媒。
  4. 前記式(1)で表される鉄の錯体において、Fe−炭素結合の総数が10である請求項2記載のヒドロシリル化鉄触媒。
  5. 前記Xが、分子中に1〜5個の不飽和基を有する環状オレフィン、非環状オレフィン、環状オレフィニル基および非環状オレフィニル基から選ばれる少なくとも1種の配位子である請求項2記載のヒドロシリル化鉄触媒。
  6. 前記Lが、カルボニル基、分子状水素、アミン、イミン、含窒素ヘテロ環、ホスフィン、アルシン、アルコール、チオール、エーテル、スルフィド、ニトリル、イソシアニド、アルデヒド、ケトンおよびカルベンから選ばれる少なくとも1種の二電子配位子である請求項1〜5のいずれか1項記載のヒドロシリル化鉄触媒。
  7. 前記Lが、分子状水素、アミン、イミン、含窒素ヘテロ環、ホスフィン、アルシン、アルコール、チオール、エーテル、スルフィド、ニトリル、イソシアニド、アルデヒド、ケトンおよびカルベンから選ばれる少なくとも1種の二電子配位子である請求項6記載のヒドロシリル化鉄触媒。
  8. 前記Lが、含窒素ヘテロ環、イソシアニドおよびカルベンから選ばれる少なくとも1種の二電子配位子である請求項7記載のヒドロシリル化鉄触媒。
  9. 前記Lが、式(2)
    Y−NC (2)
    (式(2)中、Yは置換されていてもよく、かつ、酸素、窒素、硫黄およびリンから選ばれる原子が1個またはそれ以上介在していてもよい炭素数1〜30の1価有機基を表す。)で表されるイソシアニド化合物、および式(3)
    Figure 0006761997
    (式(3)中、Zは、炭素原子、窒素原子または酸素原子を表し、Zが炭素原子のとき、bは3であり、Zが窒素原子のとき、bは2であり、Zが酸素原子のとき、bは1であり、
    1およびR2は、互いに独立して、ハロゲン原子またはアルコキシ基で置換されていてもよい、炭素数1〜30のアルキル基、アリール基またはアラルキル基を表し、R1のいずれか1つと、R2のいずれか1つが結合して2価の有機基を構成して環状構造をとっていてもよく、環状構造をとるときは、窒素原子および/または不飽和結合を含んでいてもよい。)
    で表される、1つまたは2つの窒素原子が隣接しているカルベン化合物から選ばれる少なくとも1種の二電子配位子である請求項8記載のヒドロシリル化鉄触媒。
  10. 前記式(3)で表されるカルベン化合物が、式(4)で表される請求項9記載のヒドロシリル化鉄触媒。
    Figure 0006761997
    (式中、Aは、窒素原子および/または不飽和結合を含んでいてもよい炭素数2〜5の2価の有機基を表す。)
  11. 前記Lが、ビスイミノピリジン化合物またはテルピリジン化合物である請求項8記載のヒドロシリル化鉄触媒。
  12. 式(1)
    Fe(X)a (1)
    (式中、Xは、互いに独立して、カルボニル基(CO基)およびシクロペンタジエニル基を除く、不飽和基を含んでいてもよい炭素数2〜30の配位子を表すが、Xの少なくとも1つは不飽和基を含んでおり、
    aはFe原子1個あたり2〜4の整数を表す。)
    で表され、前記FeがXに含まれる炭素原子との結合を有し、そのFe−炭素結合の総数が2〜10であり、前記結合が、共有結合のみ、配位結合のみ、またはその両方である鉄の単核錯体、または二核もしくは三核錯体と、
    二電子配位子(L)との組み合わせからなり、
    前記Lが、式(2)
    Y−NC (2)
    (式(2)中、Yは置換されていてもよく、かつ、酸素、窒素、硫黄およびリンから選ばれる原子が1個またはそれ以上介在していてもよい炭素数1〜30の1価有機基を表す。)で表されるイソシアニド化合物、および式(3)
    Figure 0006761997
    (式(3)中、Zは、炭素原子、窒素原子または酸素原子を表し、Zが炭素原子のとき、bは3であり、Zが窒素原子のとき、bは2であり、Zが酸素原子のとき、bは1であり、
    1およびR2は、互いに独立して、ハロゲン原子またはアルコキシ基で置換されていてもよい、炭素数1〜30のアルキル基、アリール基またはアラルキル基を表し、R1のいずれか1つと、R2のいずれか1つが結合して2価の有機基を構成して環状構造をとっていてもよく、環状構造をとるときは、窒素原子および/または不飽和結合を含んでいてもよい。)
    で表される、1つまたは2つの窒素原子が隣接しているカルベン化合物から選ばれる少なくとも1種の二電子配位子であることを特徴とするヒドロシリル化鉄触媒。
  13. 式(1)
    Fe(X)a (1)
    (式中、Xは、互いに独立して、カルボニル基(CO基)およびシクロペンタジエニル基を除く、不飽和基を含んでいてもよい炭素数2〜30の配位子を表すが、Xの少なくとも1つは不飽和基を含んでおり、
    aはFe原子1個あたり2〜4の整数を表す。)
    で表され、前記FeがXに含まれる炭素原子との結合を有し、そのFe−炭素結合の総数が2〜10であり、前記結合が、共有結合のみ、配位結合のみ、またはその両方である鉄の単核錯体、または二核もしくは三核錯体と、
    二電子配位子(L)との組み合わせからなり、
    前記Lが、テルピリジン化合物であることを特徴とするヒドロシリル化鉄触媒。
  14. 請求項1〜13のいずれか1項記載のヒドロシリル化鉄触媒の存在下、脂肪族不飽和結合を有する化合物と、Si−H結合を有するヒドロシランまたはオルガノヒドロポリシロキサンとをヒドロシリル化反応させることを特徴とする付加化合物の製造方法。
  15. 前記脂肪族不飽和結合を有する化合物が、アルケニル基を有するオルガノポリシロキサンである請求項14記載の付加化合物の製造方法。
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