JPH0535137B2 - - Google Patents

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JPH0535137B2
JPH0535137B2 JP61132777A JP13277786A JPH0535137B2 JP H0535137 B2 JPH0535137 B2 JP H0535137B2 JP 61132777 A JP61132777 A JP 61132777A JP 13277786 A JP13277786 A JP 13277786A JP H0535137 B2 JPH0535137 B2 JP H0535137B2
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JP
Japan
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hydroxy
cyclopentenone
optically active
cyclopentanedione
group
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JP61132777A
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Japanese (ja)
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Ryoji Noyori
Kenji Manabe
Seiji Kurozumi
Masahito Kitamura
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Teijin Ltd
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Teijin Ltd
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Publication date
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/52Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts

Description

【発明の詳細な説明】 <産業上の利用分野> 本発明は、光学活性4−ヒドロキシ−2−シク
ロペンテノンおよび関連化合物の製法に関する。
更に詳細には本発明は、4−ヒドロキシ−2−シ
クロペンテノンを光学活性ロジウム錯体と接触さ
せることにより一方の光学異性体を選択的に異性
化せしめ、1,3−シクロペンタンジオンとし、
同時にRまたはS配位の光学活性が誘起された4
−ヒドロキシ−2−シクロペンテノンの新規な製
法に関する。 かかる製造法によれば、種々の薬理作用を有す
るプロスタグランジンあるいは制ガン作用を有す
るメイタンシン等の種々の医薬品の製造中間体と
なる光学活性な4−ヒドロキシ−2−シクロペン
テノン類を高収率で効率よく得ることができ、更
にかかる製造法は立体化学上極めて意義ある製造
法である。 <従来技術> 従来、(R)−4−ヒドロキシ−2−シクロペンテ
ノン、(S)−4−ヒドロキシ−2−シクロペンテノ
ン等の光学活性な4−ヒドロキシ−2−シクロペ
ンテノン類の製造法としては、例えば次のような
製造法が知られている。 すなわち、 (1) シクロペンタジエンから得られるジアセトキ
シシクロペント−1−エンを酵素により加水分
解して、3(R)−アセトキシ−5(R)−ヒドロキシ
シクロペント−1−エンを得、次いでこれを二
酸化マンガンで酸化して、4(R)−アセトキシシ
クロペント−2−エン−1−オンを得、これを
必要に応じて加水分解酵素で脱保護して製造す
る方法(テトラヘドロン、32、1713−1718
(1977)、テトラヘドロン、32、1893(1977)、テ
トラヘドロン、レターズ、27、1255(1986)、
26、407(1985)、5875(1984)、ザ・ジヤーナ
ル・アメリカン・ケミカル・ソサイエテイー、
106、3695(1984)参照) (2) 出発化合物としてD又はL−酒石酸を用い、
これを4工程の操作によりD又はL−1,4−
ジヨード−2,3−イソプロピリデンジオキシ
ブタンとし、これとリチオ化合物とを反応させ
て次いで加水分解し、(R)又は(S)−4−ヒドロキ
シ−2−シクロペンテノンを製造する方法(テ
トラヘドロン・レターズ、10、759〜762(1976)
参照)、 (3) 出発物質として、微生物の代謝産物であるテ
ラインという化合物より、5工程を経て4(R)−
アセトキシ−2−シクロペンテノンを製造する
方法(テトラヘドロンレターズ、(29)、2553〜
2556(1978)参照)、 (4) 2,4,6−トリクロロフエノールを、塩素
で反応せしめて、3,5,5−トリクロロ−
1,4−ジヒドロキシシクロペント−2−エン
−1−カルボン酸を得、これをブルシンにて光
学分割し、次いで4工程の操作を経て、(R)−4
−t−ブチルジメチルシロキシシクロペント−
2−エノンを製造する方法(テトラヘドロン・
レターズ、1539〜42(1979)(17)参照)、 (5) 1−シクロペンテン−3,5−ジオンをキラ
ルなビナフトール化合物とアルコールと水素化
リチウムアルミニウムとから得られる化合物で
不斉還元して(R)または(S)の4−ヒドロキシ−2
−シクロペンテノンを得る方法(野依ら、特開
昭56−123932参照)、 (6) dl−4−ヒドロキシ−2−シクロペンテノン
と光学分割剤を結合させ、生成物を2つのジア
ステレオマーとして分離した後分割剤を反応で
脱保護して光学活性体を得、この水酸基を必要
に応じて保護して製造する方法(羽里ら、特開
昭57−159777および野依ら、テトラヘドロン・
レターズ、23、4057(1982)参照)、 (7) dl−4−ヒドロキシ−2−シクロペンテノン
をオルト−フタル酸のハーフエステル体とし、
これを光学活性アミンとの塩として、再結晶に
より一方の異性体を分離し、脱保護して光学活
性体を得、水酸基を必要に応じて保護して製造
する方法(渡辺ら、特開昭57−14560参照)、 (8) D−グルコーズを出発原料として化学変換に
よつて得る方法(鳥居ら、ザ・ジヤーナル・オ
ブ・オルガニツク・ケミストリー、51、254
(1986)参照) (9) シクロペント−3−エン−1−オールの3,
4−エポキシドの不斉塩基触媒によるアリルア
ルコールへの異性化及び酸化による方法(浅見
ら、テトラヘドロン・レターズ、26、5803
(1985)参照) 等が知られている。 これらの方法においては、(1)、(2)の方法は得ら
れる4−ヒドロキシ−2−シクロペンテノン類の
光学収率が充分に満足し得るものではなく、また
そのトータル収率も低いものであり、(3)、(4)の方
法にあつては光学収率は高いが、(3)の方法によれ
ば入手が困難なテラインという化合物を出発物質
として用いており、また(4)の方法にあつては製造
工程において光学分割を行うものであり、また
(3)、(4)のいずれの方法のトータル収率も充分に満
足し得るものではない。(5)の方法は原料である1
−シクロペンテン−3,5−ジオンが出発原料と
して高価で入手が比較的困難であるものを用いる
という難点がある。さらに(6)、(7)の光学分割によ
る方法では一方の光学活性体として利用出来るも
のは理論的にも高々50%であり、トータル収率も
充分ではない。(8)のD−グルコーズからの誘導は
光学収率は良いが、目的物に至るまでの工程数が
長いという欠点がある。(9)の方法では出発原料の
入手が容易でなく、光学収率も90%e.e.と満足で
はない。 また、シクロペンタン−1,3−ジオンの従来
からの製取の方法としては、β−ケトアジピン酸
エチルエステルのデイツクマン(Dieckmann)
縮合反応による方法(アール・リヒター、ヘルベ
チカ・キミカ・アクタ、32、1123(1949)及びジ
エー・エツチ・ブローズら、ジヤーナル・オブ・
アメリカン・ケミカル・ソサイエテイ、75、1731
(1953)参照)あるいはレブリン酸エチルエステ
ルの環化反応により方法(ジエー・スラガら、シ
ンセシス、282(1977)参照)が知られている。し
かしながら、これらの方法は収率、操作の複雑さ
から見て必ずしも工業生産上満足すべき方法では
ない。また、シクロペンタジエンを用いて4−シ
クロペンテンジオールを経由して得る方法が知ら
れている(エル・エヌ・オーンら、ジヤーナル・
オブ・ザ・ケミカル・ソサイエテイー、4035
(1952):ジー・エム・コラシユら、オルガニツ
ク・シンセシス、42、50(1962):ジー・エツチ・
ラスムツセンら、オルガニツク・シンセシス、
VolV、234(1973):ジヤーナル・オブ・ザ・オ
ルガニツク・ケミストリー、37、2905(1972)及
びこれらの引用文献参照)。しかし、これらの方
法も収率、工程の複雑さの点において欠点を有し
ている。 また、最近ノルボルネンを用いる1,3−シク
ロペンタンジオンの有利な製法が提案された(シ
ー・リツクら、ケミシエ・ベリヒテ、111、2461
(1978)参照)。この方法はこれまでの製法に比し
てその生産性は著しく向上した方法である。しか
し、工程は数段階であり、操作の面で必ずしも満
足すべきものでない。 また、2,3−エポキシシクロペンタノンを異
性化して得る方法も提案されている(特開昭55−
069537、ザ・ジヤーナル・アメリカン・ケミカ
ル・ソサイエテイー、102、2095(1980)参照〕。 この方法は短段階であるが、収率は満足すべき
ものではない。 <発明の目的> このように従来の、光学活性な4−ヒドロキシ
−2−シクロペンテノンおよび1,3−シクロペ
ンタンジオンの製造法は、必ずしも工業的に優れ
たものとは言えないものである。 そこで本発明者らは、容易に入手し得る化合物
を用いて、光学収率が高く、またトータル収率も
高い、工業的に有利な光学活性4−ヒドロキシ−
2−シクロペンテノンおよび1,3−シクロペン
タンジオンの製造法を見出すべく鋭意研究した。
すなわち、従来から知られているアリルコールが
不斉触媒により1,3−水素移動反応により不斉
のカルボニル化合物を与えるという知見(ガゼ
タ・キミア・イタリアーナ、106、1131(1976)、
ピユアー・アンド・アプライド・ケミストリー、
57、1845(1985)参照)に着目し、4−ヒドロキ
シ−2−シクロペンテノンを原料に不斉ロジウム
触媒を接触させることにより、速度論的分割によ
り光学活性な4−ヒドロキシ−2−シクロペンテ
ノンおよび1,3−シクロペンタンジオンが効率
良く得られることを見出し、本発明に到達したも
のである。 <発明の構成> すなわち本発明は下記式〔〕 〔式中、〜〜〜線はαおよびβ−結合の任意の比
を表わす。〕 で表わされる4−ヒドロキシ−2−シクロペンテ
ノンを光学活性ロジウム錯体と接触させることを
特徴とする下記式〔〕 〔式中、*印は光学活性が誘起された不斉炭素原
子を表わす。〕 で表わされる光学活性4−ヒドロキシ−2−シク
ロペンテノン及び1,3−シクロペンタンジオン
の製法である。 本発明の製造法では、出発原料として前記式
〔〕で表わされる4−ヒドロキシ−2−シクロ
ペンテノンを用いる。〜〜〜線は水酸基の結合が
αがまたはβ結合の任意の比を表わし、その比が
1/1、すなわちdl体は従来知られた方法により
容易に得ることが出来る(野依ら、特開昭54−
154735、田中ら、特開昭56−086128参照)。また
出発原料がいづれかの光学異性体が過剰になつて
いるもの、すなわちα/β比が1以上または1以
下のものもこの製法の原料として供することも出
来る。 かかる4−ヒドロキシ−2−シクロペンテノン
を光学活性なロジウム錯体と処理することによつ
て、速度論的分割を行ない、生成物として光学活
性4−ヒドロキシ−2−シクロペンテノンと1,
3−シクロペンタンジオンが同時に得られる。こ
こで用いられる光学活性ロジウム錯体は下記式
〔〕 <Rh(binap)Ln> X ……〔〕 〔式中、binapは光学活性2,2′−ビス(ジフエ
ニルホスフイノ)−1,1′−ビナフチルであり、
Lは配位子を表わし、Xはパークロレートまたは
テトラフルオロボレートを表わし、nは1または
2の整数を表わす。〕 で表わされるようなものであり、Lの配位子はシ
クロオクタジエン、ノルボルナジエン、メタノー
ル、アセトン等があり、特にシクロオクタジエ
ン、メタノールが良い。 かかる錯体は公知の文献(例えば日本公開公報
53−13605、ザ・ジヤーナル・オブ・アメリカ
ン・ケミカル・ソサイエテイー、102、7932
(1980)参照)に記載された方法により容易に調
製される。 かくして調製された光学活性ロジウム錯体は原
料と接触させることにより、一方の光学異性体が
優先して異性化反応を起こし、1,3−シクロペ
ンタンジオンとして生成しながら、光学活性の誘
起された4−ヒドロキシ−2−シクロペンテノン
が生ずる結果となる。反応では媒体を使用するこ
とが出来、例えばテトラヒドロフラン、エーテ
ル、ジオサン等のエーテル類、特に好ましくはテ
トラヒドロフランがあげられ、例えばトルエン、
キシレン、ベンゼン等の芳香族炭化水素類、特に
好ましくはトルエンがあげられる。用いられる媒
体は原料に対して1部〜100部、好ましくは10部
〜50部が用いられる。 反応は通常は−20℃〜70℃、好ましくは−5℃
〜30℃で進行する。反応の進行はプロトン−
nmr、薄層クロマトグラフイー等の手段により追
跡出来き、反応時間は目的の生成物の性状に応じ
て設定出来る。 生成物はいづれも非常に水に溶けやすいので、
反応混合物を直接フラツシユカラムクロマトグラ
フイーなどの手段により分離精製するのが良い。
またリン酸緩衝液(PH7.4)を加えて有機溶媒で
抽出される。水層部は再度減圧濃縮した後、有機
溶媒で抽出して生成物をさらに得る。抽出溶媒と
しては酢酸エチルまたはメチルイソブチルケトン
が好ましく用いられる。 また生成物のひとつのシクロペンタン−1,3
−ジオンは媒体中で結晶する場合があり、ロ過に
より容易に分離することも出来る。 かくして前記式〔〕で示される光学活性4−
ヒドロキシ−2−シクロペンテノンおよび1,3
−シクロペンタンジオンが得られる。 光学活性4−ヒドロキシ−2−シクロペンテノ
ンは必要に応じて更にその水酸基を保護せしめて
もよい。 かかる化合物の水酸基を保護するには、公知の
反応を採用することができる。 すなわち、保護基が例えばアセチル基、プロパ
ノイル基、クロロアセチル基、ベンゾイル基、p
−ブロモベンゾイル基、p−ニトロベンゾイル
基、モツシヤ試薬等のアシル基の場合には、酸ハ
ロゲン化物もしくは酸無水物とピリジンとを反応
せしめることにより容易に保護基を導入すること
ができる。また保護基がトリメチルシリル基、ジ
メチル−t−ブチルシリル基等のトリアルキルシ
リル基の場合には、トリアルキルシリルハロゲン
化物とイミダゾールとヘキサメチルホスホリツク
トリアミドを反応せしめることによつて保護基を
導入することができる。また保護基が2−テトラ
ヒドロピラニル基;2−テトラヒドロフラニル
基、α−エトキシエチル基、α−エトキシ−α−
メチルエチル基等の場合は対応するビニルエーテ
ル化合物であるジヒドロピラン、ジヒドロフラ
ン、エチルビニルエーテル、エチルイソプロペニ
ルエーテルをパラトルエンスルホン酸などの酸性
触媒存在下に接触せしめることにより保護基を導
入することができる。 この保護された水酸基を有する生成物はその光
学純度をさらに上げるために再結晶等の手段で処
理しても良い。特に保護基がブチルジメチルシリ
ル基の場合は低温で例えばペンタン、ヘキサン等
の酸化水素類を用いて再結晶され、光学純度を上
げることも出来る。 以上の如くして、種々のプロスタグランジン類
の合成中間体となり得る光学活性な4−ヒドロキ
シ−2−シクロペンテノンを、容易に入手し得る
4−ヒドロキシ−2−シクロペンテノンより高い
光学収率で効率よく製造することが出来、しかも
同時に1,3−シクロペンタンジオンも得ること
が出来る。この製法は原料として用いた4−ヒド
ロキシ−2−シクロペンテノンの骨格構造をほぼ
定量的に利用出来る点にあり、比較的高い光学活
性を簡単にしかも温和な条件で誘起出来る点であ
り、従来の方法に比べて非常に工程数が短かく、
目的の光学活性体を得ることが出来る、新規で有
利な方法と言える。 <実施例> 以下、本発明を実施例により更に詳細に説明す
る。 実施例 1 あらかじめ乾燥、アルゴン置換した5mm管
NMR管に約2mgのRh〔(R)−binap〕
(CH3OH)2+ClO4 -を計り取り、ナトリウム−カ
リウムより蒸留しナトリウムミテー中に保存した
重水素化テトラヒドロフラン(THF−d3)を0.5
ml蒸留によつて導入する。脱気、乾燥済みの
(±)−4−ヒドロキシ−2−シクロペンテノン
(25μ)をマイクロシリンジで、アルゴン気流
下、−78℃で先に用意したTHF−d3の触媒溶液
(一部不溶)に導入する。2回の脱気操作後0℃
に昇温し、13日間放置した。この間に完全に溶液
となり、黄橙々色から濃い緑色の溶液へと変化す
る。 反応混合液を直接、フラツシユカラムクロマト
に供し(シリカゲル6g、エーテル−ヘキサン
8:1.5→エーテル→ジクロロメタン−メタノー
ル9:1)触媒、目的物の8.5mgの4−ヒドロキ
シ−2−シクロペンテノン(A)および17.9mgの1,
3−シクロペンタンジオン(B)を分離した。分離し
た4−ヒドロキシ−2−シクロペンテノンはただ
ちにメチレンクロリト(0.5mlに溶かし、モツシ
ヤー試薬((+)−MTPACl)(20μ)とピリジ
ン(50μ)を加え、室温1〜5時間放置する。 反応混合液を酸性条件下、エーテル(全量約15
ml)で抽出し、有機層を飽和食塩水で洗浄後、無
水硫酸ナトリウムで乾燥し、濃縮して黄色油状物
質を得る。この混合物をフラツシユクロマト(シ
リカゲル6g、エーテル−ヘキサン1:5→1:
3)で分離し24mgの(+)MTPACエステル体を
得た。HPLC分析により87%eeと決定した。 実施例 2〜9 実施例1と同様な動力学的分割を実施し、下表
に示したように、触媒、溶媒、温度、時間等の
種々の条件下での結果を得た。 【表】 【表】 参考例 1 4(R)−t−ブチルジメチルシロキシ−2−シク
ロペンテン−1−オンの合成 4(R)−ヒドロキシ−2−シクロペンテン−1−
オン1.84mg(1.88mmol)をヘキサメチルホスホ
リツクトリアミド(NMPA)5mlにとかし、0
℃にてt−ブチルジメチルシリルクロライド369
mg(2.45mmol)を加え、そのまま終夜撹拌す
る。反応後エーテルを加えた後水洗を行うと油状
物320mgが得られる。これをカラムクロマトグラ
フイーに付し、n−ヘキサン−酢酸エチル(2:
1)により精製することにより4(R)−t−ブチル
ジメチルシロキシ−2−シクロペンテン−1−オ
ン294mg(74%)が得られる。 〔α23 D:+55.7° C:0.42 MeOH 参考例 2 再結晶−1 得られた光学純度87%eeの4(R)−t−ブチル−
ジメチルシロキシ−2−シクロペンテノン2.360
g(室温で結晶)(R体=2.207g、S体=0.153
g)を200mlナスフラスコに採りペンタン110mlに
溶解する。これをN2下でイソプロピルアルコー
ルの冷却バスにつけ冷却バスにドライアイス片を
少しづつ入れ徐々に冷却する。約−45℃で白色針
状の結晶が生成する。温度を約−50℃に保ち1時
間静置後、−50℃に冷却した3G−グラスフイルタ
ーに移し瞬時に低温減圧過した。 分離した結晶部を減圧乾燥して0.755g(32%)
の結晶−を得た。又母液を減圧濃縮・減圧乾燥
して1.605g(68%)の母液−(室温で結晶)
を得た。 これらのm.p.光学純度、収量は下表の通りであ
る。 【表】 再結晶−2 再結晶−1での母液−1.605gをペンタン70
mlに溶解し、再結晶−1と同様に−50℃での低温
再結晶操作を行い1.042g(収量44%)の結晶−
と0.563g(24%)の母液−2を得た。 これらの光学純度、収量は下表の通りである。 【表】
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION <Industrial Field of Application> The present invention relates to a method for producing optically active 4-hydroxy-2-cyclopentenone and related compounds.
More specifically, the present invention involves contacting 4-hydroxy-2-cyclopentenone with an optically active rhodium complex to selectively isomerize one optical isomer to form 1,3-cyclopentanedione;
At the same time, optical activity of R or S coordination was induced 4
-Regarding a new method for producing hydroxy-2-cyclopentenone. According to this production method, optically active 4-hydroxy-2-cyclopentenones, which are intermediates for the production of various pharmaceuticals such as prostaglandins with various pharmacological effects and maytansine with anticancer effects, can be produced in high yield. Furthermore, this production method is extremely significant from the viewpoint of stereochemistry. <Prior art> Conventionally, optically active 4-hydroxy-2-cyclopentenones such as (R)-4-hydroxy-2-cyclopentenone and (S)-4-hydroxy-2-cyclopentenone have been produced. For example, the following manufacturing method is known. That is, (1) diacetoxycyclopent-1-ene obtained from cyclopentadiene is hydrolyzed with an enzyme to obtain 3(R)-acetoxy-5(R)-hydroxycyclopent-1-ene; is oxidized with manganese dioxide to obtain 4(R)-acetoxycyclopent-2-en-1-one, which is optionally deprotected with a hydrolase (tetrahedron, 32 , 1713−1718
(1977), Tetrahedron, 32 , 1893 (1977), Tetrahedron, Letters, 27 , 1255 (1986),
26, 407 (1985), 5875 (1984), The Journal American Chemical Society,
106, 3695 (1984)) (2) Using D or L-tartaric acid as a starting compound,
D or L-1,4-
A method for producing (R) or (S)-4-hydroxy-2-cyclopentenone by reacting diiodo-2,3-isopropylidene dioxybutane with a lithio compound and then hydrolyzing it (tetra Hedron Letters, 10 , 759–762 (1976)
(3) As a starting material, 4(R)-
Method for producing acetoxy-2-cyclopentenone (Tetrahedron Letters, ( 29 ), 2553~
2556 (1978)), (4) 2,4,6-trichlorophenol is reacted with chlorine to form 3,5,5-trichloro-
1,4-dihydroxycyclopent-2-ene-1-carboxylic acid was obtained, which was optically resolved with brucine, and then subjected to four steps to obtain (R)-4.
-t-butyldimethylsiloxycyclopent-
Method for producing 2-enone (tetrahedron)
Letters, 1539-42 (1979) (17)), (5) Asymmetric reduction of 1-cyclopentene-3,5-dione with a compound obtained from a chiral binaphthol compound, an alcohol, and lithium aluminum hydride ( 4-hydroxy-2 of R) or (S)
- A method for obtaining cyclopentenone (see Noyori et al., JP-A-123932), (6) combining dl-4-hydroxy-2-cyclopentenone with an optical resolving agent to separate the product into two diastereomers. After separation, the resolving agent is deprotected by reaction to obtain an optically active compound, and the hydroxyl group is protected as necessary to produce the product (Hari et al., JP-A-159777 and Noyori et al., tetrahedron.
Letters, 23, 4057 (1982)), (7) dl-4-hydroxy-2-cyclopentenone as a half ester of ortho-phthalic acid,
This is converted into a salt with an optically active amine, one isomer is separated by recrystallization, the optically active form is obtained by deprotection, and the hydroxyl group is protected as necessary. 57-14560), (8) A method for obtaining D-glucose by chemical conversion using it as a starting material (Torii et al., The Journal of Organ Chemistry, 51, 254
(1986)) (9) 3 of cyclopent-3-en-1-ol,
Isomerization and oxidation of 4-epoxide to allyl alcohol using an asymmetric base catalyst (Asami et al., Tetrahedron Letters, 26, 5803)
(1985)) are known. In these methods, the optical yield of the 4-hydroxy-2-cyclopentenones obtained by methods (1) and (2) is not fully satisfactory, and the total yield is also low. Although methods (3) and (4) have high optical yields, method (3) uses a compound called terrain, which is difficult to obtain, as a starting material; In the method described above, optical resolution is performed during the manufacturing process, and
The total yield of either method (3) or (4) is not fully satisfactory. Method (5) is raw material 1
The disadvantage is that -cyclopentene-3,5-dione is used as a starting material which is expensive and relatively difficult to obtain. Furthermore, in the optical resolution methods (6) and (7), only 50% of one optically active substance can be used theoretically, and the total yield is not sufficient. Although the induction of (8) from D-glucose has a good optical yield, it has the disadvantage of requiring a long number of steps to reach the target product. In method (9), the starting materials are not easily available and the optical yield is unsatisfactory at 90% ee. In addition, as a conventional method for producing cyclopentane-1,3-dione, Dieckmann (β-ketoadipate ethyl ester)
Condensation reaction method (Earl Richter, Helvetica Chimica Acta, 32 , 1123 (1949) and J.E.T. Brose et al., Journal of
American Chemical Society, 75 , 1731
(1953)) or the cyclization reaction of levulinic acid ethyl ester (see J. Slaga et al., Synthesis, 282 (1977)). However, these methods are not necessarily satisfactory for industrial production in terms of yield and operational complexity. In addition, a method of obtaining 4-cyclopentenediol using cyclopentadiene is known (L.N.O.N et al., Journal.
of the Chemical Society, 4035
(1952): G.M. Colaciu et al., Organic Synthesis, 42 , 50 (1962): G.H.
Rasmutsen et al., Organic Synthesis;
VolV, 234 (1973): Journal of the Organ Chemistry, 37 , 2905 (1972) and references cited therein). However, these methods also have drawbacks in terms of yield and process complexity. In addition, an advantageous process for the preparation of 1,3-cyclopentanedione using norbornene has recently been proposed (see Rick et al., Chemisier Berichte, 111 , 2461).
(1978)). This method has significantly improved productivity compared to conventional manufacturing methods. However, the process involves several steps and is not necessarily satisfactory in terms of operation. Additionally, a method has been proposed to obtain 2,3-epoxycyclopentanone by isomerizing it (Japanese Patent Application Laid-open No. 1983-1979-
069537, The Journal American Chemical Society, 102 , 2095 (1980)]. Although this method is short-step, the yield is unsatisfactory. <Object of the invention> As described above, conventional methods for producing optically active 4-hydroxy-2-cyclopentenone and 1,3-cyclopentanedione cannot necessarily be said to be industrially superior. . Therefore, the present inventors have developed an industrially advantageous optically active 4-hydroxy-4-hydroxy compound that has a high optical yield and a high total yield, using easily available compounds.
We conducted extensive research to find a method for producing 2-cyclopentenone and 1,3-cyclopentanedione.
That is, the knowledge that the conventionally known allylcol gives an asymmetric carbonyl compound through a 1,3-hydrogen transfer reaction using an asymmetric catalyst (Gazeta Chimia Italiana, 106 , 1131 (1976),
pure and applied chemistry,
57, 1845 (1985)), optically active 4-hydroxy-2-cyclopene was produced by kinetic resolution by contacting 4-hydroxy-2-cyclopentenone with an asymmetric rhodium catalyst. The present invention was achieved by discovering that tenone and 1,3-cyclopentanedione can be obtained efficiently. <Structure of the invention> That is, the present invention has the following formula [] [In the formula, the ~ ~ ~ line represents an arbitrary ratio of α and β-bonds. ] The following formula [] is characterized by contacting 4-hydroxy-2-cyclopentenone represented by with an optically active rhodium complex. [In the formula, * represents an asymmetric carbon atom in which optical activity is induced. ] This is a method for producing optically active 4-hydroxy-2-cyclopentenone and 1,3-cyclopentanedione represented by the following. In the production method of the present invention, 4-hydroxy-2-cyclopentenone represented by the above formula [] is used as a starting material. ~ ~ ~ The line represents an arbitrary ratio of hydroxyl group bonds to α or β bonds, and the ratio is 1/1, that is, the dl form can be easily obtained by a conventionally known method (Noyori et al., JP-A No. Showa 54-
154735, Tanaka et al., JP-A-56-086128). Further, starting materials containing an excess of one of the optical isomers, that is, those having an α/β ratio of 1 or more or 1 or less, can also be used as raw materials for this production method. By treating such 4-hydroxy-2-cyclopentenone with an optically active rhodium complex, kinetic resolution is performed, and the products are optically active 4-hydroxy-2-cyclopentenone and 1,
3-Cyclopentanedione is obtained at the same time. The optically active rhodium complex used here has the following formula [] <Rh(binap)Ln> - binaphthyl;
L represents a ligand, X represents perchlorate or tetrafluoroborate, and n represents an integer of 1 or 2. ] The ligand for L includes cyclooctadiene, norbornadiene, methanol, acetone, etc., and cyclooctadiene and methanol are particularly preferred. Such complexes are described in known literature (e.g. Japanese Publication No.
53−13605, The Journal of American Chemical Society, 102 , 7932
(1980)). When the optically active rhodium complex prepared in this manner is brought into contact with the raw material, one of the optical isomers undergoes an isomerization reaction preferentially, producing 1,3-cyclopentanedione while 4 having induced optical activity. -hydroxy-2-cyclopentenone results. A medium can be used in the reaction, for example ethers such as tetrahydrofuran, ether, diosane, particularly preferably tetrahydrofuran, for example toluene,
Aromatic hydrocarbons such as xylene and benzene, particularly preferably toluene. The medium used is used in an amount of 1 part to 100 parts, preferably 10 parts to 50 parts, based on the raw material. The reaction is usually carried out at -20°C to 70°C, preferably -5°C.
Proceeds at ~30°C. The reaction progresses with proton-
It can be traced by means such as nmr or thin layer chromatography, and the reaction time can be set depending on the properties of the desired product. All products are highly soluble in water, so
It is preferable to directly separate and purify the reaction mixture by means such as flash column chromatography.
It is also extracted with an organic solvent by adding phosphate buffer (PH7.4). The aqueous layer is concentrated again under reduced pressure and then extracted with an organic solvent to further obtain a product. Ethyl acetate or methyl isobutyl ketone is preferably used as the extraction solvent. Also, one of the products, cyclopentane-1,3
-Diones may crystallize in the medium and can be easily separated by filtration. Thus, the optically active 4- represented by the above formula []
Hydroxy-2-cyclopentenone and 1,3
- Cyclopentanedione is obtained. Optically active 4-hydroxy-2-cyclopentenone may further have its hydroxyl group protected as required. In order to protect the hydroxyl group of such a compound, a known reaction can be employed. That is, the protecting group is, for example, an acetyl group, a propanoyl group, a chloroacetyl group, a benzoyl group, a p
In the case of an acyl group such as a -bromobenzoyl group, p-nitrobenzoyl group, or Motsuya's reagent, a protecting group can be easily introduced by reacting an acid halide or acid anhydride with pyridine. When the protecting group is a trialkylsilyl group such as a trimethylsilyl group or a dimethyl-t-butylsilyl group, the protecting group is introduced by reacting a trialkylsilyl halide, imidazole, and hexamethylphosphoric triamide. be able to. In addition, the protecting group is 2-tetrahydropyranyl group; 2-tetrahydrofuranyl group, α-ethoxyethyl group, α-ethoxy-α-
In the case of a methyl ethyl group, etc., a protective group can be introduced by contacting the corresponding vinyl ether compound dihydropyran, dihydrofuran, ethyl vinyl ether, ethyl isopropenyl ether in the presence of an acidic catalyst such as para-toluenesulfonic acid. . This product having a protected hydroxyl group may be treated by means such as recrystallization to further increase its optical purity. In particular, when the protecting group is a butyldimethylsilyl group, it can be recrystallized at low temperature using hydrogen oxides such as pentane or hexane to increase the optical purity. As described above, optically active 4-hydroxy-2-cyclopentenone, which can be used as a synthetic intermediate for various prostaglandins, has an optical yield higher than that of easily available 4-hydroxy-2-cyclopentenone. 1,3-cyclopentanedione can be obtained at the same time. This production method is able to utilize the skeletal structure of 4-hydroxy-2-cyclopentenone used as a raw material almost quantitatively, and can induce relatively high optical activity easily and under mild conditions. The number of steps is very short compared to the method of
It can be said that this is a new and advantageous method that can obtain the desired optically active substance. <Example> Hereinafter, the present invention will be explained in more detail with reference to Examples. Example 1 5 mm tube that was previously dried and replaced with argon
Approximately 2 mg of Rh [(R)-binap] in the NMR tube
(CH 3 OH) 2 ] + ClO 4 - was weighed out, and 0.5% of deuterated tetrahydrofuran (THF-d 3 ), which had been distilled from sodium-potassium and stored in a sodium mitten, was added.
Introduced by ml distillation. Degassed and dried (±)-4-hydroxy-2-cyclopentenone (25μ) was added to the previously prepared THF- d3 catalyst solution (some insoluble ). 0℃ after two degassing operations
The temperature was raised to 1 and left for 13 days. During this time, it completely becomes a solution, changing from a yellow-orange color to a dark green solution. The reaction mixture was directly subjected to flash column chromatography (6 g of silica gel, ether-hexane 8:1.5 → ether → dichloromethane-methanol 9:1), and the catalyst and 8.5 mg of the target product 4-hydroxy-2-cyclopentenone ( A) and 17.9 mg of 1,
3-Cyclopentanedione (B) was separated. The separated 4-hydroxy-2-cyclopentenone is immediately dissolved in methylene chloride (0.5 ml), Motscher's reagent ((+)-MTPACl) (20 μ) and pyridine (50 μ) are added, and the mixture is left at room temperature for 1 to 5 hours. The reaction mixture was mixed with ether (total amount approx. 15%) under acidic conditions.
ml), and the organic layer was washed with saturated brine, dried over anhydrous sodium sulfate, and concentrated to obtain a yellow oil. This mixture was subjected to flash chromatography (6 g of silica gel, ether-hexane 1:5 → 1:
Separation was performed in step 3) to obtain 24 mg of (+) MTPAC ester. Determined to be 87% ee by HPLC analysis. Examples 2-9 Kinetic resolution similar to Example 1 was carried out, and results were obtained under various conditions such as catalyst, solvent, temperature, time, etc., as shown in the table below. [Table] [Table] Reference Example 1 Synthesis of 4(R)-t-butyldimethylsiloxy-2-cyclopenten-1-one 4(R)-hydroxy-2-cyclopenten-1-
Dissolve 1.84 mg (1.88 mmol) of
t-Butyldimethylsilyl chloride at ℃369
mg (2.45 mmol) and stirred overnight. After the reaction, add ether and wash with water to obtain 320 mg of an oily substance. This was subjected to column chromatography and n-hexane-ethyl acetate (2:
Purification according to 1) yields 294 mg (74%) of 4(R)-t-butyldimethylsiloxy-2-cyclopenten-1-one. [α 23 D : +55.7° C: 0.42 MeOH Reference Example 2 Recrystallization-1 Obtained 4(R)-t-butyl- with optical purity of 87% ee
Dimethylsiloxy-2-cyclopentenone 2.360
g (crystal at room temperature) (R form = 2.207 g, S form = 0.153
Take g) in a 200ml eggplant flask and dissolve in 110ml of pentane. This is placed in a cooling bath of isopropyl alcohol under N2 , and pieces of dry ice are added little by little into the cooling bath to cool it down gradually. White needle-like crystals form at approximately -45°C. The temperature was kept at about -50°C and the mixture was allowed to stand for 1 hour, then transferred to a 3G glass filter cooled to -50°C and instantly filtered under low temperature under reduced pressure. Dry the separated crystal part under reduced pressure to give 0.755g (32%)
Crystals of were obtained. In addition, the mother liquor was concentrated under reduced pressure and dried under reduced pressure to obtain 1.605 g (68%) of the mother liquor (crystallized at room temperature).
I got it. The optical purity and yield of these mps are shown in the table below. [Table] Recrystallization-2 1.605g of mother liquor in Recrystallization-1 was mixed with 70g of pentane.
ml, and perform low temperature recrystallization at -50℃ in the same manner as in Recrystallization-1 to obtain 1.042g (yield 44%) of crystals.
and 0.563 g (24%) of mother liquor-2 was obtained. Their optical purity and yield are shown in the table below. 【table】

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 下記式〔〕 〔式中、〜〜〜線はαおよびβ−結合の任意の比
を表わす。〕 で表わされる4−ヒドロキシ−2−シクロペンテ
ノンを光学活性ロジウム錯体と接触させることを
特徴とする下記式〔〕 〔式中、*印は光学活性が誘起された不斉炭素原
子を表わす。〕 で表わされる光学活性4−ヒドロキシ−2−シク
ロペンテノン及び1,3−シクロペンタンジオン
の製法。 2 光学活性ロジウム錯体が下記式〔〕 <Rh(binap)Ln> X ……〔〕 〔式中、binapは光学活性2,2′−ビス(ジフエ
ニルホスフイノ)−1,1′−ビナフチルであり、
Lは配位子を表わし、Xはパークロレートまたは
テトラフルオロボレートを表わし、nは1または
2の整数を表わす。〕 で表わされる錯体である特許請求の範囲第1項記
載の光学活性4−ヒドロキシ−2−シクロペンテ
ノン及び1,3−シクロペンタンジオンの製法。 3 配位子がメタノールまたシクロオクタジエン
である特許請求の範囲第2項記載の光学活性4−
ヒドロキシ−2−シクロペンテノン及び1,3−
シクロペンタンジオンの製法。
[Claims] 1. The following formula [] [In the formula, the ~ ~ ~ line represents an arbitrary ratio of α and β-bonds. ] The following formula [] is characterized by contacting 4-hydroxy-2-cyclopentenone represented by with an optically active rhodium complex. [In the formula, * represents an asymmetric carbon atom in which optical activity is induced. ] A method for producing optically active 4-hydroxy-2-cyclopentenone and 1,3-cyclopentanedione. 2 The optically active rhodium complex has the following formula [] <Rh(binap)Ln> can be,
L represents a ligand, X represents perchlorate or tetrafluoroborate, and n represents an integer of 1 or 2. ] A method for producing optically active 4-hydroxy-2-cyclopentenone and 1,3-cyclopentanedione according to claim 1, which are complexes represented by the following. 3. Optically active 4- according to claim 2, wherein the ligand is methanol or cyclooctadiene.
Hydroxy-2-cyclopentenone and 1,3-
Production method of cyclopentanedione.
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