JPH06128245A - 光学活性4−メチル−2−オキセタノンの製造方法 - Google Patents
光学活性4−メチル−2−オキセタノンの製造方法Info
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Abstract
ム−光学活性ホスフィン錯体を触媒として不斉水素化す
ることを特徴とする光学活性4−メチル−2−オキセタ
ノンの製造方法。 【効果】 本発明方法によれば、容易にかつ経済的に有
利に、しかも高い光学純度の光学活性4−メチル−2−
オキセタノンを得ることができる。
Description
合成原料或いは液晶材料等の有機合成化学工業における
中間体として有用な、光学活性4−メチル−2−オキセ
タノンの製造方法に関する。
ン(「β−ブチロラクトン」または「β−メチル−β−
プロピオラクトン」とも言う)は、例えば特公昭47−
25065号公報に記載されているようにケテンとアセ
トアルデヒドを反応させるか、或いは、米国特許第2,
763,644号明細書に記載されているように4−メ
チレン−2−オキセタノン(「ジケテン」とも言う)を
パラジウム黒を用いて水素添加することにより製造され
ていた。
えば山下雄也ら(工業化学雑誌、第66巻、第1号、110-
115 頁 (1963))が報告しているように、ポリマー原料
等に用いられているが、近年では、例えば、N.タナハ
シら(N.Tanahashi et al.;Macromolecules, Vol.24,
pp.5732-5733 (1991))が報告しているように、特にそ
の光学活性体が有用であるとして注目されている。
2−オキセタノンのラセミ体しか製造することができ
ず、現在、光学活性体の製造方法としては次のような方
法が報告されている。
られる3−ブロモ酪酸を、光学活性なナフチルエチルア
ミンを用いて光学分割し、次いで環化する方法(J.Reid
Sheltonら;Polymer Letters, Vol.9, pp.173-178 (19
71) 及びT.Satoら;Tetrahedron Lett.,Vol.21, pp.337
7-3380 (1980) )。
エチルオルト酢酸を反応させ光学活性な2−エトキシ−
2,6−ジメチル−1,3−ジオキサン−4−オンを得、
これを熱分解する方法(A.Griesbeck ら;Helv.Chim.Ac
ta, Vol.70, pp.1320-1325 (1987) 及びR.Breitschuh
ら;Chimia, Vol.44, pp.216-218 (1990) )。
ルをメタンスルホニルクロリドと反応させて水酸基をメ
シル化した後、得られたエステルを加水分解し、次いで
炭酸水素ナトリウムで縮合環化する方法(Y.Zhang ら;
Macromolecules, Vol.23, pp.3206-3212 (1990) )。
に報告されている光学活性4−メチル−2−オキセタノ
ンの製造方法はそれぞれ次のような問題点を有してい
た。すなわち、の方法は、光学分割剤として特殊な光
学活性アミンを原料化合物と等モル必要とし、また、不
要な鏡像体が目的物と等モル副生するので、無駄が多く
経済的に有利な方法ではない。
る光学活性な3−ヒドロキシ酪酸またはそのエステルの
合成が容易ではない。すなわち、微生物が産生する光学
活性なポリ−3−ヒドロキシ酪酸エステルを熱分解する
か、或いは、ラセミ体の4−メチル−2−オキセタノン
をアルコーリシス反応によってアセト酢酸エステルに導
いた後不斉還元を行う必要があり、工程数が多く操作が
煩雑である。
かつ経済的に有利な方法で目的とする光学活性4−メチ
ル−2−オキセタノンを製造する方法の提供が求められ
ており、本発明はその解決を課題とするものである。
を解決しようとして鋭意研究を行なった結果、容易に入
手可能な4−メチレン−2−オキセタノンを原料化合物
とし、下式に従って、比較的安価なルテニウム−光学活
性ホスフィン錯体を触媒として不斉水素化を行えば、容
易にかつ経済的に有利に、しかも高い光学純度の光学活
性4−メチル−2−オキセタノンを合成できることを見
出した。
オキセタノンをルテニウム−光学活性ホスフィン錯体を
触媒として不斉水素化することを特徴とする光学活性4
−メチル−2−オキセタノンの製造方法である。
ン−2−オキセタノンは、例えば、R.J.クレメンス
(R.J.Clemens)らが報告した方法(Chem.Rev., Vol.8
6, pp.241-318 (1986))によって、酢酸または無水酢酸
を熱分解することによって容易に合成により得ることが
できる。
ウム−光学活性ホスフィン錯体の例としては、例えば、
次の一般式(1)〜(5)で表される光学活性錯体を挙
げることができる。
で表される第三級ホスフィンを示し、Aは第三級アミン
を示し、yが0のとき、xは2、zは4、wは1を示
し、yが1のとき、xは1、zは1、wは0を示す)
または炭素数3〜8のシクロアルキル基を示し、BIP
HEPは式(7)
またはシクロヘキシル基を示し、R3、R4及びR5はそ
れぞれ同一又は異なっていてもよく、水素原子、メチル
基、メトキシ基を示す。 また、R3とR4が一緒になっ
て隣接するフェニル基とともにオクタヒドロナフチル基
を形成してもよい。 更に、R5はジ低級アルキル置換ア
ミノ基であってもよい。 但し、R3、R4及びR5が同時
に水素原子であることはない。
O4、PF6またはBF4を示し、mが0のとき、nは
1、pは2を示し、mが1のとき、nは2、pは1を示
す)
原子を示し、Qは置換基を有していてもよいベンゼンま
たはアセトニトリルを示し、Lはハロゲン原子、ClO
4、PF6、BF4またはBPh4(ここでPhはフェニル
基を示す。以下同様)を示し、Qが置換基を有していて
もよいベンゼンの場合、a、b及びcはいずれも1を示
し、Qがアセトニトリルの場合、aが0のとき、bは
4、cは2を示し、aが1のとき、bは2、cは1を示
す。 尚、Qが置換基を有するベンゼンのうちp−シメ
ンであり、X及びLがヨウ素原子である場合は、a、b
及びcがいずれも1であるほか、aが1、bが1、cが
3であってもよい]
子、臭素原子又はO2CR6 (ここでR6は低級アルキル
基又はハロゲン化低級アルキル基を示す)を示す]
又はメタリル基を示す)
Pが一般式(6)で表されるR1−BINAPである場
合、R1で表されるアリール基とは、フェニル基並びに
p−置換フェニル基、m−置換フェニル基及びm−ジ置
換フェニル基のような置換基を有するフェニル基を意味
し、フェニル基に置換してもよい置換基とは、メチル
基、tert−ブチル基のような低級アルキル基(「低
級」とは炭素数1〜4の直鎖または分岐鎖を意味する)
及びメトキシ基を挙げることができる。 また、R1で表
される炭素数3〜8のシクロアルキル基では、特にシク
ロペンチル基及びシクロヘキシル基が好ましい。
ィンの具体例としては、次のものを挙げることができ
る。 (a) 2,2'−ビス(ジフェニルホスフィノ)−1,
1'−ビナフチル(以下、単に「BINAP」と略記す
る) (b) 2,2'−ビス(ジ−p−トリルホスフィノ)−
1,1'−ビナフチル(以下、「Tol−BINAP」と
略記する) (c) 2,2'−ビス(ジ−p−tert−ブチルフェ
ニルホスフィノ)−1,1'−ビナフチル(以下、「t−
Bu−BINAP」と略記する) (d) 2,2'−ビス(ジ−m−トリルホスフィノ)−
1,1'−ビナフチル(以下、「m−Tol−BINA
P」と略記する)
チルフェニル)ホスフィノ〕−1,1'−ビナフチル(以
下、「DM−BINAP」と略記する) (f) 2,2'−ビス(ジ−p−メトキシフェニルホス
フィノ)−1,1'−ビナフチル(以下、「Methoxy−B
INAP」と略記する) (g) 2,2'−ビス(ジシクロペンチルホスフィノ)
−1,1'−ビナフチル(以下、「CpBINAP」と略
記する) (h) 2,2'−ビス(ジシクロヘキシルホスフィノ)
−1,1'−ビナフチル(以下、「CyBINAP」と略
記する)
−63690号公報、特開平3−20290号公報、特
開平3−255090号公報、特開平1−68386号
公報または特開平4−74192号公報に記載されてい
る方法によって調製することができる。
Pが一般式(7)で表されるBIPHEPである場合、
R2で表されるアリール基とは、フェニル基並びにp−
置換フェニル基、m−置換フェニル基及びm−ジ置換フ
ェニル基のような置換基を有するフェニル基を意味し、
フェニル基に置換してもよい置換基とは、メチル基、t
ert−ブチル基のような低級アルキル基(「低級」と
は炭素数1〜4の直鎖または分岐鎖を意味する)及びメ
トキシ基を挙げることができる。 また、R5がジ低級ア
ルキル置換アミノ基である場合の、低級アルキル基と
は、炭素数1〜4の直鎖または分岐鎖のアルキル基を意
味する。
の具体例としては、次のものを挙げることができる。 (i) 2,2'−ジメチル−6,' 6'−ビス(ジフェニ
ルホスフィノ)−1,1'−ビフェニル(以下、「BIP
HEMP」と略記する) (j) 2,2'−ジメチル−6,6'−ビス(ジシクロヘ
キシルホスフィノ)−1,1'−ビフェニル(以下、「B
ICHEP」と略記する) (k) 2,2'−ビス(ジフェニルホスフィノ)−5,
5',6,6',7,7',8,8'−オクタヒドロ−1,1'−ビ
フェニル(以下、「OcHBINAP」と略記する) (l) 2,2'−ジメチル−4,4'−ビス(ジメチルア
ミノ)−6,6'−ビス(ジフェニルホスフィノ)−1,
1'−ビフェニル(m) 2,2',4,4'−テトラメチル
−6,6'−ビス(ジフェニルホスフィノ)−1,1'−ビ
フェニル (n) 2,2'−ジメトキシ−6,6'−ビス(ジフェニ
ルホスフィノ)−1,1'−ビフェニル (o) 2,2',3,3'−テトラメトキシ−6,6'−ビス
(ジフェニルホスフィノ)−1,1'−ビフェニル (p) 2,2',4,4'−テトラメチル−3,3'−ジメト
キシ−6,6'−ビス(ジフェニルホスフィノ)−1,1'
−ビフェニル (q) 2,2'−ジメチル−6,6'−ビス(ジ−p−ト
リルホスフィノ)−1,1'−ビフェニル (r) 2,2'−ジメチル−6,6'−ビス(ジ−p−t
ert−ブチルフェニルホスフィノ)−1,1'−ビフェ
ニル (s) 2,2',4,4'−テトラメチル−3,3'−ジメト
キシ−6,6'−ビス(ジ−p−メトキシフェニルホスフ
ィノ)−1,1'−ビフェニル
−135397号公報、特開平3−275691号公
報、特開平4−139140号公報、R.Schmid et a
l.;Helv.Chim.Acta, Vol.74, pp.370-389(1991)、R.Sc
hmid et al.;Helv.Chim.Acta, Vol.71, pp.897-929(19
88)またはN.Yamamoto et al.;Chem.Pharm.Bull., Vol.
39,No.4 pp.1085-1087(1991)に記載されている方法によ
って調製することができる。
光学活性ホスフィン錯体(以下、「光学活性錯体1」と
略記する)のうち、一般式(1)中、CBPが一般式
(6)で表されるR1−BINAPである化合物は、例
えばT.イカリヤら(T.Ikariya et al.;J.Chem.Soc.,C
hem.Commun., pp.922-924 (1985))または特開昭61−
63690号公報に記載の方法により得ることができ
る。
−1,5−ジエン(以下、「COD」と略記する)とを
エタノール溶媒中で反応させて得られる[RuX2(C
OD)]q(qは自然数を示す)を、更に、Aで表され
る第三級アミンの存在下、トルエンまたはエタノール等
の溶媒中で、R1−BINAPと加熱反応させることに
より製造される。 Aで表される第三級アミンとして
は、トリエチルアミン、トリブチルアミン、エチルジイ
ソプロピルアミン、1,8−ビス(ジメチルアミノ)−
ナフタレン、ジメチルアニリン、ピリジン、N−メチル
ピペリジン等が挙げられるが、特にトリエチルアミンが
好ましく用いられる。
(7)で表されるBIPHEPである化合物は、特開昭
63−135397号公報に記載の方法によって得るこ
とができる。
を挙げることができる。 Ru2Cl4(BINAP)2NEt3 (Etはエチル基を示す。以下同様) Ru2Cl4(Tol-BINAP)2NEt3 Ru2Cl4(t−Bu−BINAP)2NEt3 Ru2Cl4(m−Tol-BINAP)2NEt3 Ru2Cl4(DM−BINAP)2NEt3 Ru2Cl4(Methoxy-BINAP)2NEt3 Ru2Cl4(CpBINAP)2NEt3
光学活性ホスフィン錯体(以下、「光学活性錯体2」と
略記する)は、例えば特開昭63−41487号公報ま
たは特開昭63−145292号公報に記載の方法によ
り得ることができる。
1、pが2である化合物は、前記した光学活性錯体1の
うちRu2Cl4(CBP)2NEt3と、MT(Mは、N
a、K、Li、Mg、Agの金属を示し、Tは前記と同
じ意味を有する。以下同様)で表される塩とを、相関移
動触媒としての第四級アンモニウム塩または第四級ホス
ホニウム塩の存在下反応させることにより製造される。
pが1である化合物は、前記した光学活性錯体1のRu
HCl(CBP)2とMTとを相関移動触媒を用いて反
応させることにより製造される。
を挙げることができる。 [Ru(BINAP)](ClO4)2 [Ru(Tol-BINAP)](PF6)2 [Ru(BINAP)](BF4)2 [Ru(Methoxy-BINAP)](BF4)2 [RuH(BINAP)2]ClO4 [RuH(t−Bu−BINAP)2]PF6 [RuH(Tol-BINAP)2]BF4 [RuH(BIPHEMP)2]ClO4
光学活性ホスフィン錯体(以下、「光学活性錯体3」と
略記する)は、例えば特開平2−191289号公報に
記載の方法により得ることができる。
ていてもよいベンゼンでX及びLがともにハロゲン原子
である化合物は、[RuX2(Q')]2(Xは前記と同
じ意味を有し、Q'は置換基を有していてもよいベンゼ
ンを示す。以下同様)とCBPとを適当な溶媒中反応さ
せることにより製造される。 ここで用いられる溶媒と
しては、メタノール、エタノール、ベンゼン、塩化メチ
レン及びこれらの混合溶媒等を挙げることができる。
子であり、aが1、bが1、cが3である化合物は、特
開平5−111639号公報に記載の方法により得るこ
とができる。 すなわち、上記の方法で得られる次式 [RuI(p−シメン)(CBP)]I で表される化合物に、メタノール等の適当な溶媒中、1
5〜30℃で1〜5時間ヨウ素を反応させることにより
得ることができる。
てもよいベンゼンでLがClO4、PF6、BF4または
BPh4である化合物は、上記で得られる[RuX
(Q')(CBP)]XにML'(Mは前記と同じ意味を
有し、L'はClO4、PF6、BF4またはBPh4を示
す)で表される塩を反応させることにより製造される。
ンとは、ベンゼン、及び、低級アルキル基、低級アルコ
キシ基、低級アルコキシカルボニル基、ハロゲン原子等
で置換されたベンゼンであり(「低級」とは、炭素数1
〜4の直鎖または分岐鎖を意味する)、具体例として
は、ベンゼン、トルエン、キシレン、トリメチルベンゼ
ン、ヘキサメチルベンゼン、エチルベンゼン、tert
−ブチルベンゼン、p−シメン、クメン、アニソール、
メチルアニソール、安息香酸メチルエステル、メチル安
息香酸メチルエステル、クロロ安息香酸メチルエステ
ル、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン、トリクロロベ
ンゼン、ブロモベンゼン、フルオロベンゼン等を挙げる
ことができる。
aが1、bが2、cが1である化合物は、例えば[Ru
X(Q')(CBP)]Xをアセトニトリルに溶解し、
50℃程度で加熱反応することにより製造される。更に
また、Qがアセトニトリルでaが0、bが4、cが2で
ある化合物は、[RuX(Q')(CBP)]Xをアセ
トニトリルと他の適当な溶媒の混合溶媒に溶解してお
き、これを25〜50℃程度の温度で加熱反応すること
により製造される。 ここでアセトニトリルと混合して
用いる溶媒としては、メタノール、エタノール、アセト
ン、塩化メチレン等を挙げることができる。
を挙げることができる。 [RuCl(ベンゼン)(BINAP)]Cl [RuCl(ベンゼン)(Tol-BINAP)]Cl [RuBr(ベンゼン)(BINAP)]Br [RuI(p−シメン)(BINAP)]I [RuI(p−シメン)(m−Tol−BINAP)]
I [RuI(p−シメン)(BINAP)]I3 [RuI(p−シメン)(Tol−BINAP)]I3 [RuI(p−シメン)(DM−BINAP)]I3
lO4 [RuCl(ベンゼン)(BINAP)]PF6 [RuCl(ベンゼン)(BINAP)]BF4 [RuCl(ベンゼン)(BINAP)]BPh4 [Ru(アセトニトリル)4(BINAP)](BF4)
2
光学活性ホスフィン錯体(以下、「光学活性錯体4」と
略記する)のうち、一般式(4)中、Jが塩素原子また
は臭素原子である化合物は、例えば、J.P.ジェネット
ら(J.P.Genet et al.)の方法(Tetrahedron:Asymmetr
y, Vol.2, No.7, pp.555-567 (1991))により得ること
ができる。
に、HJ(Jは前記と同じ意味を有する)で表される酸
のメタノール溶液を加え反応させることにより製造され
る。ここで用いられる適当な溶媒としては、塩化メチレ
ン、トルエン、アセトン等を挙げることができる。
わされる化合物は、例えば、特開昭62−265293
号公報または特開昭63−145291号に記載されて
いるように、前記した光学活性錯体1のうちRu2Cl4
(CBP)2NEt3とO2CR6で表わされる基に対応す
るカルボン酸塩をアルコール溶媒中で反応させることに
より製造される。ここで、R6で表わされる低級アルキ
ル基とは、炭素数1〜4の直鎖または分岐鎖のアルキル
基を意味し、また、R6で表わされるハロゲン化低級ア
ルキル基とは、ハロゲン原子が1個ないし複数個置換し
た炭素数1〜4の直鎖または分岐鎖のアルキル基を意味
し、具体例としては、モノクロロメチル基、ジクロロメ
チル基、トリクロロメチル基、トリフルオロメチル基等
を挙げることができる。 なお、R6がトリフルオロメチ
ル基である化合物は、例えば、前記のようにして得られ
たRu(CBP)(O2CCH3)2にトリフルオロ酢酸
を反応させることにより製造される。
を挙げることができる。 Ru(BINAP)Cl2 Ru(BINAP)Br2 Ru(Tol-BINAP)Br2 Ru(t−Bu−BINAP)Br2 Ru(BINAP)(O2CCH3)2
光学活性ホスフィン錯体(以下、「光学活性錯体5」と
略記する)も、例えば、J.P.ジェネットら(J.P.Gene
t etal.)の方法(Tetrahedron:Asymmetry, Vol.2, No.
7, pp.555-567 (1991))により得ることができる。
と同じ意味を有する)とCBPをアルゴン雰囲気下ヘキ
サン等の溶媒中50℃程度で加熱反応させることにより
製造される。
を挙げることができる。 Ru(C3H5)2(BINAP) (式中、C3H5はアリル基を示す。以下同様) Ru(C3H5)2(t−Bu−BINAP) Ru(C4H7)2(BINAP) (式中、C4H7はメタリル基を示す。以下同様) Ru(C4H7)2(Tol-BINAP) Ru(C3H5)2(3,5−dimethyl-BINAP) Ru(C4H7)2(BIPHEMP)
ィン誘導体は、いずれも(+)体または(−)体のいず
れかとして得られるが、その表示は省略した。 また、
本発明方法においては、これらの(+)体または(−)
体のいずれかを選択することにより、所望する絶対配置
の4−メチル−2−オキセタノンを得ることができる。
に例示したルテニウム−光学活性ホスフィン錯体が、金
属ルテニウムと光学活性ホスフィンのモル比が1:1〜
1:0.95の割合で調製されたものを用いるとよい。
通常、ルテニウム−光学活性ホスフィン錯体を調製する
場合、ルテニウム1当量に対し光学活性ホスフィン配位
子を約1.05〜1.2等量用いるが、本発明ではこれを
1等量以内に抑えたものを用いることによって、副反応
である4−メチレン−2−オキセタノンの重合反応を防
ぐことができる。 尚、光学活性ホスフィン配位子が0.
95当量より少ないと、金属ルテニウムが過剰になり、
不経済となる。
に、窒素雰囲気下、上記したルテニウム−光学活性ホス
フィン錯体、原料化合物である4−メチレン−2−オキ
セタノンおよび溶媒を加えて、水素雰囲気下で不斉水素
化を行えばよい。
ン錯体の使用量は、原料化合物である4−メチレン−2
−オキセタノン1モルに対して通常約0.0001モル
〜0.01モルの範囲、特に好ましくは、約0.0005
モル〜0.002モルの範囲とするとよい。 触媒が0.
0001モルより少ない量では触媒としての効果を充分
奏さず、また、0.01モルより多い量では不経済とな
る。
レン−2−オキセタノンと反応してしまうアルコール
類、水等の溶媒は使用できないが、それ以外の溶媒で通
常の不斉水素化に使用される溶媒であればよい。 具体
的には、塩化メチレン、アセトン、メチルエチルケト
ン、メチルブチルケトン、テトラヒドロフラン、1,4
−ジオキサン、酢酸エチル、酢酸ブチル等が挙げられ
る。但し、酢酸やプロピオン酸のような酸の存在下では
反応が遅くなる。
選択率および光学純度を上昇させる為には、触媒に対し
て約0.5〜1当量の第三級アミンを添加することが好
ましい。 特に、触媒として光学活性錯体1のようにア
ミンを有するものを用いる場合以外は、第三級アミンを
添加すべきである。 尚、過剰の第三級アミンの添加は
必ずしも有利ではない。
器に、窒素雰囲気下、上記したルテニウム−光学活性ホ
スフィン錯体を入れ、次いで溶媒を加えて溶解し、更に
第三級アミンを加えて室温〜60℃の温度で約10分間
〜2時間攪拌した後、原料化合物である4−メチレン−
2−オキセタノンを加えて水素雰囲気下で不斉水素化を
行うことが好ましい。 使用される第三級アミンの具体
例としては、トリエチルアミン、トリブチルアミン、ジ
イソプロピルエチルアミン、1,8−ビス(ジメチルア
ミノ)−ナフタレン、ジメチルアニリン、ピリジン、N
−メチルピペリジン等が挙げられる。
の種類やその他の反応条件により異なるが、通常、室温
〜100℃、特に好ましくは約30℃〜60℃の温度
で、約15時間〜150時間反応させると良い。 ま
た、水素圧は、約5kg/cm2〜150kg/cm2、
特に好ましくは約50kg/cm2〜100kg/cm2
とすると良い。
り反応生成物を精製することにより目的とする光学活性
4−メチル−2−オキセタノンを得ることができる。
するが、本発明はこれらになんら制約されるものではな
い。 尚、実施例1〜20で用いたルテニウム−光学活
性ホスフィン錯体としては、金属ルテニウムと光学活性
ホスフィンのモル比を約1:1とした調製品を用いた。
雰囲気下、Ru2Cl4 ((+)−BINAP)2NEt3
16.9mg(0.01mmol)を精秤し、塩化メチレン 1
0mlを加えて溶解した。 これにジイソプロピルエチ
ルアミン 2.6mg(0.02mmol)を入れ、50℃で20
分間攪拌した。 次いで、4−メチレン−2−オキセタ
ノン 1.7g(20mmol)を入れ、水素圧 50kg/c
m2、反応温度50℃で90時間撹拌した。 得られた反
応液をクライゼン蒸留装置を用いて蒸留して沸点71℃
〜73℃/29mmHgの留分 1.63g(収率:95
%)を得た。
標品との比較分析の結果、4−メチル−2−オキセタノ
ンであることが確認され、比旋光度の測定値[α]D 25
が−24°(c=5.9,CHCl3)から(S)体であることが
確認された。 更に、光学純度は、生成物をメタノール
中で加溶媒分解(メタノリシス)し、次いでメトキシト
リフルオロメチルフェニル酢酸のエステルに導き、この
ものについて1H-NMRを測定し、測定値のジアステレ
オマーの比率から90%e.e.であると決定した。
雰囲気下、Ru2Cl4 ((−)−Tol-BINAP)2
NEt3 17.1mg(0.01mmol)を精秤し、塩化メチ
レン 10mlを加えて溶解した。 これにジメチルアニ
リン2.42mg(0.02mmol)を入れ、50℃で20分
間攪拌した。 次いで、4−メチレン−2−オキセタノ
ン 1.7g(20mmol)を入れ、水素圧 100kg/c
m2、反応温度60℃で60時間撹拌した。
チル−2−オキセタノン 1.64g(収率:95%)を
得た。 実施例1と同様にして光学純度を測定したとこ
ろ、91%e.e.であった。
雰囲気下、Ru2Cl4 ((+)−BIPHEMP)2N
Et3 15.3mg(0.01mmol)を精秤し、テトラヒド
ロフラン 10mlを加えて溶解した。 これにジイソプ
ロピルエチルアミン 2.6mg(0.02mmol)を入れ、5
0℃で20分間攪拌した。 次いで、4−メチレン−2
−オキセタノン 1.7g(20mmol)を入れ、水素圧 1
00kg/cm2、反応温度50℃で56時間撹拌し
た。
チル−2−オキセタノン 1.56g(収率:90%)を
得た。 実施例1と同様にして光学純度を測定したとこ
ろ、89%e.e.であった。
雰囲気下、[RuI(p−シメン)((+)−BINA
P)]I 22mg(0.02mmol)を精秤し、塩化メチレ
ン 10mlを加えて溶解した。 これにジイソプロピル
エチルアミン2.6mg(0.02mmol)を入れ、50℃で
20分間攪拌した。 次いで、4−メチレン−2−オキ
セタノン 1.7g(20mmol)を入れ、水素圧 80kg
/cm2、反応温度50℃で50時間撹拌した。
チル−2−オキセタノン 1.6g(収率:93%)を得
た。 実施例1と同様にして光学純度を測定したとこ
ろ、89%e.e.であった。
雰囲気下、[RuCl(ベンゼン)((+)−BIPH
EMP)]Cl 13.98mg(0.02mmol)を精秤し、
酢酸エチル 10mlを加えて溶解した。 これにジイソ
プロピルエチルアミン 2.6mg(0.02mmol)を入れ、
50℃で20分間攪拌した。 次いで、4−メチレン−
2−オキセタノン 1.7g(20mmol)を入れ、水素圧
100kg/cm2、反応温度50℃で50時間撹拌し
た。
チル−2−オキセタノン 1.6g(収率:93%)を得
た。 実施例1と同様にして光学純度を測定したとこ
ろ、90%e.e.であった。
雰囲気下、[RuI(p−シメン)((−)−BIPH
EMP)]I 20.78mg(0.02mmol)を精秤し、塩
化メチレン 10mlを加えて溶解した。 これにジイソ
プロピルエチルアミン 2.6mg(0.02mmol)を入れ、
50℃で20分間攪拌した。 次いで、4−メチレン−
2−オキセタノン 1.7g(20mmol)を入れ、水素圧9
0kg/cm2、反応温度50℃で45時間撹拌した。
チル−2−オキセタノン 1.64g(収率:95%)を
得た。 実施例1と同様にして光学純度を測定したとこ
ろ、90%e.e.であった。
囲気下、Ru((−)−BINAP)Br2 17.7m
g(0.02mmol)を精秤し、テトラヒドロフラン10ml
を加えて溶解した。 これにジイソプロピルエチルアミ
ン 1.3mg(0.01mmol)を入れ、50℃で20分間攪
拌した。 次いで、4−メチレン−2−オキセタノン
1.7g(20mmol)を入れ、水素圧 100kg/c
m2、反応温度55℃で50時間撹拌した。
チル−2−オキセタノン 1.59g(収率:92%)を
得た。 実施例1と同様にして光学純度を測定したとこ
ろ、91%e.e.であった。
囲気下、Ru((+)−BINAP)(O2CCH3)2
16.8mg(0.02mmol)を精秤し、塩化メチレン 10
mlを加えて溶解した。 これに、錯体に対して2倍モ
ルの塩酸が添加されるように15%塩酸水溶液を加え、
室温で20分間撹拌した。
留去し、更に高真空下(0.1mmHg)室温で2時間乾燥し
た。 これを100ml容量のステンレス製オートクレ
ーブに移し、テトラヒドロフラン 20ml及びトリエ
チルアミン 2mg(0.02mmol)を加え、50℃で10
分間撹拌した。 最後に、4−メチレン−2−オキセタ
ノン 1.7g(20mmol)を加え、水素圧 100kg/
cm2、反応温度50℃で45時間撹拌した。
チル−2−オキセタノン1.6g(収率93%)を得
た。 実施例1と同様にして光学純度を測定したとこ
ろ、90%e.e.であった。
囲気下、Ru((−)−Tol−BINAP)(O2C
CH3)2 17.94mg(0.02mmol)を精秤し、塩化メ
チレン 10mlを加えて溶解した。 これに、錯体に対
して2倍モルの臭化水素酸が添加されるように20%臭
化水素酸を加え、室温で30分間撹拌した。
留去し、更に高真空下(0.1mmHg)室温で2時間乾燥し
た。 これを100ml容量のステンレス製オートクレ
ーブに移し、1,4−ジオキサン 10ml及びトリエチ
ルアミン 2mg(0.02mmol)を加え、50℃で1時間
撹拌した。 最後に、4−メチレン−2−オキセタノン
0.85g(10mmol)を加え、水素圧100kg/c
m2、反応温度50℃で20時間撹拌した。
チル−2−オキセタノン 0.83g(収率97%)を得
た。 実施例1と同様にして光学純度を測定したとこ
ろ、89%e.e.であった。
の他の条件は実施例6と同様にして光学活性4−メチル
−2−オキセタノンを製造した。 但し、実施例19及
び実施例20においては、原料化合物の4−メチレン−
2−オキセタノンを加える前に、錯体に対して4倍モル
の臭化水素酸が添加されるように20%臭化水素酸水溶
液を加え、減圧下(1mmHg)40℃で乾燥してから原料
化合物及び溶媒を加えて反応を行った。 この結果を表
1に示す。
ィンのモル比が1:1の割合でルテニウム−光学活性ホ
スフィン錯体を調製し、これを用いて光学活性4−メチ
ル−2−オキセタノンを製造した。
1:1(モル比)の錯体の調製 RuCl2(COD) 30g(0.107mol)、(−)−T
ol−BINAP 72.7g(0.107mol)及びトリエ
チルアミン 43.3g(0.428mol)を、トルエン 15
00ml中で39時間加熱還流した。 反応後、トルエ
ン及び過剰のトリエチルアミンを減圧留去し、析出した
固体を塩化メチレンに溶解した。これをシュレンク管に
移し、塩化メチレンを留去後、60℃で真空乾燥して、
Ru2Cl4((−)−Tol-BINAP)2NEt3
102.7g(理論収量:96.52g)を得た。
製造 予め窒素置換した30リットル容量のステンレス製オー
トクレーブに、予め窒素ガス下で蒸留した4−メチレン
−2−オキセタノン 2290g(27.2mol)及び乾燥テ
トラヒドロフラン 18リットルを入れた。 この溶液
に、上記で得られたRu2Cl4((−)−BINAP)
2NEt3 51.57g(28.6mmol)を乾燥テトラヒドロ
フラン 500mlに溶解した溶液を加え、水素圧30
kg/cm2 、反応温度50℃で88時間撹拌した。 反
応終了後、得られた反応液をサンプリングし、ガスクロ
マトグラフィーを用いて、転化率93.8%、選択率9
8.3%であることを確認した。 次いで、テトラヒドロ
フランを留去し、蒸留して、粗(R)−4−メチル−2
−オキセタノン 1856g(純度92.3%、収率7
3.1%、光学純度92.3%e.e.)を得た。
ノン のうち、308.1gを酢酸エチル1500mlに
溶解し、水300ml及びトリエチルアミン88mlを
加えて室温で20分間撹拌し、静置後分液して有機層を
回収した。溶媒を留去後、水素化カルシウム存在下で2
回減圧蒸留を行い、精製(R)−4−メチル−2−オキ
セタノン 180.75g(収率65.1%、光学純度9
2%e.e.)を得た。
ホスフィンのモル比が1:1.2のルテニウム−光学活
性ホスフィン錯体を調製し、これを用いて光学活性4−
メチル−2−オキセタノンを製造した。
量のステンレス製オートクレーブに、予め窒素ガス下で
蒸留した4−メチレン−2−オキセタノン 54.5g
(0.65mol)及び乾燥テトラヒドロフラン 250mlを
入れた。 この溶液に、金属ルテニウムと光学活性ホス
フィンのモル比が1:1.2の割合で調製されたRu2C
l4((−)−BINAP)2NEt3 1.1685g
(0.65mmol)を乾燥テトラヒドロフラン 50mlに溶
解した溶液を加え、水素圧 30kg/cm2、反応温度
50℃で74時間撹拌した。
グし、ガスクロマトグラフィーを用いて、転化率98.
8%、選択率51.3%であることを確認した。 次い
で、テトラヒドロフランを留去し、蒸留して、粗(R)
−4−メチル−2−オキセタノン 28.2g(収率5
0.4%)を得た。
ノン を実施例21と同様にして、酢酸エチルに溶解
後、水及びトリエチルアミンを加えて室温で20分間撹
拌し、静置後分液して有機層を回収した。溶媒を留去
後、水素化カルシウム存在下で2回減圧蒸留を行い、精
製(R)−4−メチル−2−オキセタノン 9.5g(収
率17.0%、光学純度92%e.e.)を得た。
化合物の量を少なくし、反応スケールを縮小してある
が、用いるルテニウム−光学活性ホスフィン錯体の金属
ルテニウムと光学活性ホスフィンのモル比が異なる以外
は、原料化合物に対する使用触媒量、溶媒、反応温度、
反応時間、水素圧等の反応条件は実施例21とほぼ等し
く揃えて行った。 それにもかかわらず、実施例21よ
りも生成物の収率がかなり低いことが明らかである。
触媒の金属ルテニウムと光学活性ホスフィンのモル比が
反応に与える影響が大きく、このモル比が1:1.2の
ように光学活性ホスフィンが過剰な割合で調製されたル
テニウム−光学活性ホスフィン錯体を用いるよりも、
1:1程度の割合で調製された錯体を用いた方が、高い
収率で目的とする光学活性4−メチル−2−オキセタノ
ンを得ることができることが明らかになった。
ホスフィンのモル比が1:1のRu2Cl4(m−Tol
-BINAP)2NEt3 を調製し、これを用いて4−メ
チレン−2−オキタセノンを不斉水素化して光学活性4
−メチル−2−オキセタノンを製造した。
ホスフィンのモル比が1:1のRu2Cl4(CyBIN
AP)2NEt3 を調製し、これを用いて4−メチレン
−2−オキタセノンを不斉水素化して光学活性4−メチ
ル−2−オキセタノンを製造した。
ホスフィンのモル比が1:1のRu2Cl4(CpBIN
AP)2NEt3 を調製し、これを用いて4−メチレン
−2−オキタセノンを不斉水素化して光学活性4−メチ
ル−2−オキセタノンを製造した。
ホスフィンのモル比が1:1のRu2Cl4(BICHE
P)2NEt3 を調製し、これを用いて4−メチレン−
2−オキタセノンを不斉水素化して光学活性4−メチル
−2−オキセタノンを製造した。
ホスフィンのモル比が1:1のRu2Cl4(OcHBI
NAP)2NEt3 を調製し、これを用いて4−メチレ
ン−2−オキタセノンを不斉水素化して光学活性4−メ
チル−2−オキセタノンを製造した。
に有利に、しかも高い光学純度の光学活性4−メチル−
2−オキセタノンを得ることができる。 以 上
または炭素数3〜8のシ クロアルキル基を示し、BI
PHEPは式(7) で表される第三級ホスフィンを示し、R2はアリール基
またはシクロヘキシル基を示し、R3はメチル基または
メトキシ基を示し、R4は水素原子、メチル基またはメ
トキシ基を示し、R5は水素原子、メチル基、メトキシ
基またはジ低級アルキル置換アミノ基を示す。また、R
3とR4が一緒になって隣接するフェニル基とともにオ
クタヒドロナフチル基を形成してもよい。
の具体例としては、次のものを挙げることができる。 (i) 2,2’−ジメチル−6,’6’−ビス(ジフ
ェニルホスフィノ)−1,1’−ビフェニル(以下、
「BIPHEMP」と略記する) (j) 2,2’−ジメチル−6,6’−ビス(ジシク
ロヘキシルホスフィノ)−1,1’−ビフェニル(以
下、「BICHEP」と略記する) (k) 2,2’−ビス(ジフェニルホスフィノ)−
5,5’,6,6’,7,7’,8,8’−オクタヒド
ロ−1,1’−ビナフチル(以下、「OcHBINA
P」と略記する) (l) 2,2’−ジメチル−4,4’−ビス(ジメチ
ルアミノ)−6,6’−ビス(ジフェニルホスフィノ)
−1,1’−ビフェニル (m)2,2’,4,4’−テトラメチル−6,6’−
ビス(ジフェニルホスフィノ)−1,1’−ビフェニル (n) 2,2’−ジメトキシ−6,6’−ビス(ジフ
ェニルホスフィノ)−1,1’−ビフェニル (o) 2,2’,3,3’−テトラメトキシ−6,
6’−ビス(ジフェニルホスフィノ)−1,1’−ビフ
ェニル (p) 2,2’,4,4’−テトラメチル−3,3’
−ジメトキシ−6,6’−ビス(ジフェニルホスフィ
ノ)−1,1’−ビフェニル (q) 2,2’−ジメチル−6,6’−ビス(ジ−p
−トリルホスフィノ)−1,1’−ビフェニル (r) 2,2’−ジメチル−6,6’−ビス(ジ−p
−tert−ブチルフェニル ホスフィノ)−1,1’
−ビフェニル (s) 2,2’,4,4’−テトラメチル−3,3’
−ジメトキシ−6,6’−ビス(ジ−p−メトキシフェ
ニルホスフィノ)−1,1’−ビフェニル ─────────────────────────────────────────────────────
合成原料或いは液晶材料等の有機合成化学工業における
中間体として有用な、光学活性4−メチル−2−オキセ
タノンの製造方法に関する。
ン(「β−ブチロラクトン」または「β−メチル−β−
プロピオラクトン」とも言う)は、例えば特公昭47−
25065号公報に記載されているようにケテンとアセ
トアルデヒドを反応させるか、或いは、米国特許第2,
763,644号明細書に記載されているように4−メ
チレン−2−オキセタノン(「ジケテン」とも言う)を
パラジウム黒を用いて水素添加することにより製造され
ていた。
えば山下雄也ら(工業化学雑誌、第66巻、第1号、1
10−115頁(1963))が報告しているように、
ポリマー原料等に用いられているが、近年では、例え
ば、N.タナハシら(N.Tanahashi et
al.;Macromolecules,Vol.2
4,pp.5732−5733(1991))が報告し
ているように、特にその光学活性体が有用であるとして
注目されている。
2−オキセタノンのラセミ体しか製造することができ
ず、現在、光学活性体の製造方法としては次のような方
法が報告されている。
れる3−ブロモ酪酸を、光学活性なナフチルエチルアミ
ンを用いて光学分割し、次いで環化する方法(J.Re
idSheltonら;Polymer Letter
s,Vol.9,pp.173−178(1971)及
びT.Satoら;Tetrahedron Let
t.,Vol.21,pp.3377−3380(19
80))。
チルオルト酢酸を反応させ光学活性な2−エトキシ−
2,6−ジメチル−1,3−ジオキサン−4−オンを
得、これを熱分解する方法(A.Griesbeck
ら;Helv.Chim.Acta,Vol.70,p
p.1320−1325(1987)及びR.Brei
tschuhら;Chimia,Vol.44,pp.
216−218(1990)。
をメタンスルホニルクロリドと反応させて水酸基をメシ
ル化した後、得られたエステルを加水分解し、次いで炭
酸水素ナトリウムで縮合環化する方法(Y.Zhang
ら;Macromolecules,Vol.23,p
p.3206−3212(1990))。
に報告されている光学活性4−メチル−2−オキセタノ
ンの製造方法はそれぞれ次のような問題点を有してい
た。すなわち、の方法は、光学分割剤として特殊な光
学活性アミンを原料化合物と等モル必要とし、また、不
要な鏡像体が目的物と等モル副生するので、無駄が多く
経済的に有利な方法ではない。
る光学活性な3−ヒドロキシ酪酸またはそのエステルの
合成が容易ではない。すなわち、微生物が産生する光学
活性なポリ−3−ヒドロキシ酪酸エステルを熱分解する
か、或いは、ラセミ体の4−メチル−2−オキセタノン
をアルコーリシス反応によってアセト酢酸エステルに導
いた後不斉還元を行う必要があり、工程数が多く操作が
煩雑である。
かつ経済的に有利な方法で目的とする光学活性4−メチ
ル−2−オキセタノンを製造する方法の提供が求められ
ており、本発明はその解決を課題とするものである。
を解決しようとして鋭意研究を行なった結果、容易に入
手可能な4−メチレン−2−オキセタノンを原料化合物
とし、下式に従って、比較的安価なルテニウム−光学活
性ホスフィン錯体を触媒として不斉水素化を行えば、容
易にかつ経済的に有利に、しかも高い光学純度の光学活
性4−メチル−2−オキセタノンを合成できることを見
出した。
オキセタノンをルテニウム−光学活性ホスフイン錯体を
触媒として不斉水素化することを特徴とする光学活性4
−メチル−2−オキセタノンの製造方法である。
ン−2−オキセタノンは、例えば、R.J.クレメンス
(R.J.Clemens)らが報告した方法(Che
m.Rev.,Vol.86,pp.241−318
(1986))によって、酢酸または無水酢酸を熱分解
することによって容易に合成により得ることができる。
ウム−光学活性ホスフィン錯体の例としては、例えば、
次の一般式(1)〜(5)で表される光学活性錯体を挙
げることができる。
で表される第三級ホスフインを示し、Aは第三級アミン
を示し、yが0のとき、xは2、vは4、wは1を示
し、yが1のとき、xは1、zは1、wは0を示す)
または炭素数3〜8のシクロアルキル基を示し、BIP
HEPは式(7)
またはシクロヘキシルを示し、R3はメチル基またはメ
トキシ基を示し、R4は水素原子、メチル基またはメト
キシ基を示し、R5は水素原子、メチル基、メトキシ基
またはジ低級アルキル置換アミノ基を示す。また、R3
とR4が一緒になって隣接するフェニル基とともにオク
タヒドロナフチル基を形成してもよい。
O4,PF6またはBF4を示し、mが0のとき、nは
1、pは2を示し、mが1のとき、nは2、pは1を示
す)
原子を示し、Qは置換基を有していてもよいベンゼンま
たはアセトニトリルを示し、Lはハロゲン原子、ClO
4,PF6、BF4またはBPh4(ここでPhはフェ
ニル基を示す。以下同様)を示し、Qが置換基を有して
いてもよいベンゼンの場合、a、b及びcはいずれも1
を示し、Qがアセトニトリルの場合、aが0のとき、b
は4、cは2を示し、aが1のとき、bは2、cは1を
示す。尚、Qが置換基を有するベンゼンのうちp−シメ
ンであり、X及びLがヨウ素原子である場合は、a、b
及びcがいずれも1であるほか、aが1、bが1、cが
3であってもよい]
子、臭素原子又はO2CR6(ここでR6は低級アルキ
ル基又はハロゲン化低級アルキル基を示す)を示す]
又はメタリル基を示す)
Pが一般式(6)で表されるR1−BINAPである場
合、R1で表されるアリール基とは、フェニル基並びに
p−置換フェニル基、m−置換フェニル基及びm−ジ置
換フェニル基のような置換基を有するフェニル基を意味
し、フェニル基に置換してもよい置換基とは、メチル
基、tert−ブチル基のような低級アルキル基(「低
級」とは炭素数1〜4の直鎖または分岐鎖を意味する)
及びメトキシ基を挙げることができる。また、R1で表
される炭素数3〜8のシクロアルキル基では、特にシク
ロペンチル基及びシクロヘキシル基が好ましい。
ィンの具体例としては、次のものを挙げることができ
る。 (a) 2,2’−ビス(ジフェニルホスフィノ)−
1,1’−ビナフチル(以下、単に「BINAP」と略
記する) (b) 2,2’−ビス(ジ−p−トリルホスフィノ)
−1,1’−ビナフチル(以下、「Tol−BINA
P」と略記する) (c) 2,2’−ビス(ジ−p−tert−ブチルフ
ェニルホスフィノ)−1,1’−ビナフチル(以下、
「t−Bu−BINAP」と略記する) (d) 2,2’−ビス(ジ−m−トリルホスフィノ)
−1,1’−ビナフチル(以下、「m,Tol−BIN
AP」と略記する)
ジメチルフェニル)ホスフィノ〕−1,1’−ビナフチ
ル(以下、「DM−BINAP」と略記する) (f) 2,2’−ビス(ジ−p−メトキシフェニルホ
スフィノ)−1,1’−ビナフチル(以下、「Meth
oxy−BINAP」と略記する) (g) 2,2’−ビス(ジシクロペンチルホスフィ
ノ)−1,1’−ビナフチル(以下、「CpBINA
P」と略記する) (h) 2,2’−ビス(ジシクロヘキシルホスフィ
ノ)−1,1’−ビナフチル(以下、「CyBINA
P」と略記する)
−63690号公報、特開平3−20290号公報、特
開平3−255090号公報、特開平1−68386号
公報または特開平4−74192号公報に記載されてい
る方法によって調製することができる。
Pが一般式(7)で表されるBIPHEPである場合、
R2で表されるアリール基とは、フェニル基並びにp−
置換フェニル基、m−置換フェニル基及びm−ジ置換フ
ェニル基のような置換基を有するフェニル基を意味し、
フェニル基に置換してもよい置換基とは、メチル基、t
ert−ブチル基のような低級アルキル基(「低級」と
は炭素数1〜4の直鎖または分岐鎖を意味する)及びメ
トキシ基を挙げることができる。また、R5がジ低級ア
ルキル置換アミノ基である場合の、低級アルキル基と
は、炭素数1〜4の直鎖または分岐鎖のアルキル基を意
味する。
の具体例としては、次のものを挙げることができる。 (i) 2,2’,ジメチル−6,’6’−ビス(ジフ
ェニルホスフィノ)−1,1’−ビフェニル(以下、
「BIPHEMP」と略記する) (j) 2,2’−ジメチル−6,6’−ビス(ジシク
ロヘキシルホスフィノ)−1,1’−ビフェニル(以
下、「BICHEP」と略記する) (k) 2,2’−ビス(ジフェニルホスフィノ)−
5,5’,6,6’,7,7’,8,8’−オクタヒド
ロ−1,1’−ビナフチル(以下、「OcHBINA
P」と略記する) (l) 2,2’−ジメチル−4,4’−ビス(ジメチ
ルアミノ)−6,6’−ビス(ジフェニルホスフィノ)
−1,1’−ビフェニル (m)2,2’,4,4’−テトラメチル−6,6’−
ビス(ジフェニルホスフィノ)−1,1’−ビフェニル (n) 2,2’−ジメトキシ−6,6’−ビス(ジフ
ェニルホスフィノ)−1,1’−ビフェニル (o)2,2’,3,3’−テトラメトキシ−6,6’
−ビス(ジフェニルホスフィノ)−1,1’−ビフェニ
ル (p)2,2’,4,4’−テトラメチル−3,3’−
ジメトキシ−6,6’−ビス(ジフェニルホスフィノ)
−1,1’−ビフェニル (q) 2,2’−ジメチル−6,6’−ビス(ジ−p
−トリルホスフィノ)−1,1,−ビフェニル (r) 2,2’−ジメチル−6,6’−ビス(ジ−p
−tert−ブチルフェニルホスフィノ)−1,1’−
ビフェニル (s)2,2’,4,4’−テトラメチル−3,3’−
ジメトキシ−6,6’−ビス(ジ−p−メトキシフェニ
ルホスフィノ)−1,1’−ビフェニル
−135397号公報、特開平3−275691号公
報、特開平4−139140号公報、R.Schmid
etal.;Helv.Chim.Acta,Vo
l.74,pp.370−389(1991),R.S
chmid et al.;Helv.Chim.Ac
ta,Vol.71,pp.897−929(198
8)またはN.Yamamoto et al.;Ch
em.Pharm.Bull.,Vol.39,No.
4pp.1085−1087(1991)に記載されて
いる方法によって調製することができる。
光学活性ホスフィン錯体(以下、「光学活性錯体1」と
略記する)のうち、一般式(1)中、CBPが一般式
(6)で表されるR1−BINAPである化合物は、例
えばT.イカリヤら(T.Ikariya et a
l.;J.Chem.Soc.,Chem.Commu
n.,pp.922−924(1985))または特開
昭61−63690号公報に記載の方法により得ること
ができる。
−1,5−ジエン(以下、「COD」と略記する)とを
エタノール溶媒中で反応させて得られる[RuX2(C
OD)]q(qは自然数を示す)を、更に、Aで表され
る第三級アミンの存在下、トルエンまたはエタノール等
の溶媒中で、R1−BINAPと加熱反応させることに
より製造される。Aで表される第三級アミンとしては、
トリエチルアミン、トリブチルアミン、エチルジイソプ
ロピルアミン、1,8−ビス(ジメチルアミノ)−ナフ
タレン、ジメチルアニリン、ピリジン、N−メチルピペ
リジン等が挙げられるが、特にトリエチルアミンが好ま
しく用いられる。
(7)で表されるBIPHEPである化合物は、特開昭
63−135397号公報に記載の方法によって得るこ
とができる。
を挙げることができる。 Ru2Cl4(BINAP)2NEt3 (Etはエチル基を示す。以下同様) Ru2Cl4(Tol−BINAP)2NEt3 Ru2Cl4(t−Bu−BINAP)2NEt3 Ru2Cl4(m−Tol−BINAP)2NEt3 Ru2Cl4(DM−BINAP)2NEt3 Ru2Cl4(Methoxy−BINAP)2NEt
3 Ru2Cl4(CpBINAP)2NEt3
光学活性ホスフィン錯体(以下、「光学活性錯体2」と
略記する)は、例えば特開昭63−41487号公報ま
たは特開昭63−145292号公報に記載の方法によ
り得ることができる。
1、rが2である化合物は、前記した光学活性錯体1の
うちRu2Cl4(CBP)2NEt3と、MT(M
は、Na、K、Li、Mg、Agの金属を示し、Tは前
記と同じ意味を有する。以下同様)で表される塩とを、
相関移動触媒としての第四級アンモニウム塩または第四
級ホスホニウム塩の存在下反応させることにより製造さ
れる。
pが1である化合物は、前記した光学活性錯体1のRu
HCl(CBP)2とMTとを相関移動触媒を用いて反
応させることにより製造される。
を挙げることができる。 [Ru(BINAP)](ClO4)2 [Ru(Tol−BINAP)](PF6)2 [Ru(BINAP)](BF4)2 [Ru(Methoxy−BINAP)](BF4)2 [RuH(BINAP)2]ClO4 [RuH(t−Bu−BINAP)2]PF6 [RuH(Tol−BINAP)2]BF4 [RuH(BIPHEMP)2]ClO4
光学活性ホスフィン錯体(以下、「光学活性錯体3」と
略記する)は、例えば特開平2−191289号公報に
記載の方法により得ることができる。
ていてもよいベンゼンでX及びLがともにハロゲン原子
である化合物は、[RuX2(Q’)]2(Xは前記と
同じ意味を有し、Q’は置換基を有していてもよいベン
ゼンを示す。以下同様)とCBPとを適当な溶媒中反応
させることにより製造される。ここで用いられる溶媒と
しては、メタノール、エタノール、ベンゼン、塩化メチ
レン及びこれらの混合溶媒等を挙げることができる
子であり、aが1、bが1、cが3である化合物は、特
開平5−111639号公報に記載の方法により得るこ
とができる。すなわち、上記の方法で得られる次式 [RuI(p−シメン)(CBP)]I で表される化合物に、メタノール等の適当な溶媒中、1
5〜30℃で1〜5時間ヨウ素を反応させることにより
得ることができる。
てもよいベンゼンでLがClO4、PF6、BF4また
はBPh4である化合物は、上記で得られる[RuX
(Q’)(CBP)]XにML’(Mは前記と同じ意味
を有し、L’はCLO4、PF6、BF4またはBPh
4を示す)で表される塩を反応させることにより製造さ
れる。
ンとは、ベンゼン、及び、低級アルキル基、低級アルコ
キシ基、低級アルコキシカルボニル基、ハロゲン原子等
で置換されたベンゼンであり(「低級」とは、炭素数1
〜4の直鎖または分岐鎖を意味する)、具体例として
は、ベンゼン、トルエン、キシレン、トリメチルベンゼ
ン、ヘキサメチルベンゼン、エチルベンゼン、tert
−ブチルベンゼン、p−シメン、クメン、アニソール、
メチルアニソール、安息香酸メチルエステル、メチル安
息香酸メチルエステル、クロロ安息香酸メチルエステ
ル、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン、トリクロロベ
ンゼン、ブロモベンゼン、フルオロベンゼン等を挙げる
ことができる。
aが1、bが2、cが1である化合物は、例えば[Ru
X(Q’)(CBP)]Xをアセトニトリルに溶解し、
50℃程度で加熱反応することにより製造される。更に
また、Qがアセトニトリルでaが0、bが4、cが2で
ある化合物は、[RuX(Q’)(CBP)]Xをアセ
トニトリルと他の適当な溶媒の混合溶媒に溶解してお
き、これを25〜50℃程度の温度で加熱反応すること
により製造される。ここでアセトニトリルと混合して用
いる溶媒としては、メタノール、エタノール、アセト
ン、塩化メチレン等を挙げることができる。
を挙げることができる。 [RuCl(ベンゼン)(BINAP)]Cl [RuCl(ベンゼン)(Tol−BINAP)]Cl [RuBr(ベンゼン)(BINAP)]Br [RuI(p−シメン)(BINAP)]I [RuI(p−シメン)(m−Tol−BINAP)]
I [RuI(p−シメン)(BINAP)]I3 [RuI(p−シメン)(Tol−BINAP)]I3 [RuI(p−シメン)(DM−BINAP)]I3
lO4 [RuCl(ベンゼン)(BINAP)]PF6 [RuCl(ベンゼン)(BINAP)]BF4 [RuCl(ベンゼン)(BINAP)]BPh4 [Ru(アセトニトリル)4(BINAP)](B
F4)2
光学活性ホスフィン錯体(以下、「光学活性錯体4」と
略記する)のうち、一般式(4)中、Jが塩素原子また
は臭素原子である化合物は、例えば、J.P.ジェネッ
トら(J.P.Genetet al.)の方法(Te
trahedron:Asymmetry,Vol.
2,No.7,pp.555−567(1991))に
より得ることができる。
に、HJ(Jは前記と同じ意味を有する)で表される酸
のメタノール溶液を加え反応させることにより製造され
る。ここで用いられる適当な溶媒としては、塩化メチレ
ン、トルエン、アセトン等を挙げることができる。
表わされる化合物は、例えば、特開昭62−26529
3号公報または特開昭63−145291号に記載され
ているように、前記した光学活性錯体1のうちRu2C
l4(CBP)2NEt3とO2CR6で表わされる基
に対応するカルボン酸塩をアルコール溶媒中で反応させ
ることにより製造される。ここで、R6で表わされる低
級アルキル基とは、炭素数1〜4の直鎖または分岐鎖の
アルキル基を意味し、また、R6で表わされるハロゲン
化低級アルキル基とは、ハロゲン原子が1個ないし複数
個置換した炭素数1〜4の直鎖または分岐鎖のアルキル
基を意味し、具体例としては、モノクロロメチル基、ジ
クロロメチル基、トリクロロメチル基、トリフルオロメ
チル基等を挙げることができる。なお、R6がトリフル
オロメチル基である化合物は、例えば、前記のようにし
て得られたRu(CBP)(O2COH3)2にトリフ
ルオロ酢酸を反応させることにより製造される。
を挙げることができる。 Ru(BINAP)Cl2 Ru(BINAP)Br2 Ru(Tol−BINAP)Br2 Ru(t−Bu−BINAP)Br2 Ru(BINAP)(O2CCH3)2
光学活性ホスフィン錯体(以下、「光学活性錯体5」と
略記する)も、例えば、J.P.ジェネットら(J.
P.Genet etal.)の方法(Tetrahe
dron:Asymmetry,Vol.2,No.
7,pp.555−567(1991))により得るこ
とができる。
と同じ意味を有する)とCBPをアルゴン雰囲気下ヘキ
サン等の溶媒中50℃程度で加熱反応させることにより
製造される。
を挙げることができる。 Ru(C3H5)2(BINAP) (式中、C3H5はアリル基を示す。以下同様) Ru(C3H5)2(t−Bu−BINAP) Ru(C4H7)2(BINAP) (式中、C4H7はメタリル基を示す。以下同様) Ru(C4H7)2(Tol−BINAP) Ru(C3H5)2(3,5−dimethyl−BI
NAP) Ru(C4H7)2(BIPHEMP)
ィン誘導体は、いずれも(+)体または(−)体のいず
れかとして得られるが、その表示は省略した。また、本
発明方法においては、これらの(+)体または(−)体
のいずれかを選択することにより、所望する絶対配置の
4−メチル−2−オキセタノンを得ることができる。
に例示したルテニウム−光学活性ホスフィン錯体が、金
属ルテニウムと光学活性ホスフィンのモル比が1:1〜
1:0.95の割合で調製されたものを用いるとよい。
通常、ルテニウム−光学活性ホスフィン錯体を調製する
場合、ルテニウム1当量に対し光学活性ホスフィン配位
子を約1.05〜1.2等量用いるが、本発明ではこれ
を1等量以内に抑えたものを用いることによって、副反
応である4−メチレン−2−オキセタノンの重合反応を
防ぐことができる。尚、光学活性ホスフィン配位子が
0.95当量より少ないと、金属ルテニウムが過剰にな
り、不経済となる。
に、窒素雰囲気下、上記したルテニウム−光学活性ホス
フィン錯体、原料化合物である4−メチレン−2−オキ
セタノンおよび溶媒を加えて、水素雰囲気下で不斉水素
化を行えばよい。
ン錯体の使用量は、原料化合物である4−メチレン−2
−オキセタノン1モルに対して通常約0.0001モル
〜0.01モルの範囲、特に好ましくは、約0.000
5モル〜0.002モルの範囲とするとよい。触媒が
0.0001モルより少ない量では触媒としての効果を
充分奏さず、また、0.01モルより多い量では不経済
となる。
レン−2−オキセタノンと反応してしまうアルコール
類、水等の溶媒は使用できないが、それ以外の溶媒で通
常の不斉水素化に使用される溶媒であればよい。具体的
には、塩化メチレン、アセトン、メチルエチルケトン、
メチルブチルケトン、テトラヒドロフラン、1,4−ジ
オキサン、酢酸エチル、酢酸ブチル等が挙げられる。但
し、酢酸やプロピオン酸のような酸の存在下では反応が
遅くなる。
選択率および光学純度を上昇させる為には、触媒に対し
て約0.5〜1当量の第三級アミンを添加することが好
ましい。特に、触媒として光学活性錯体1のようにアミ
ンを有するものを用いる場合以外は、第三級アミンを添
加すべきである。尚、過剰の第三級アミンの添加は必ず
しも有利ではない。
器に、窒素雰囲気下、上記したルテニウム−光学活性ホ
スフィン錯体を入れ、次いで溶媒を加えて溶解し、更に
第三級アミンを加えて室温〜60℃の温度で約10分間
〜2時間撹拌した後、原料化合物である4−メチレン−
2−オキセタノンを加えて水素雰囲気下で不斉水素化を
行うことが好ましい。使用される第三級アミンの具体例
としては、トリエチルアミン、トリブチルアミン、ジイ
ソプロピルエチルアミン、1,8−ビス(ジメチルアミ
ノ)−ナフタレン、ジメチルアニリン、ピリジン、N−
メチルピペリジン等が挙げられる。
の種類やその他の反応条件により異なるが、通常、室温
〜100℃、特に好ましくは約30℃〜60℃の温度
で、約15時間〜150時間反応させると良い。また、
水素圧は、約5kg/cm2〜150kg/cm2、特
に好ましく約50kg/cm2〜100kg/cm2と
すると良い。
り反応生成物を精製することにより目的とする光学活性
4−メチル−2−オキセタノンを得ることができる。
するが、本発明はこれらになんら約されるものではな
い。尚、実施例1〜20で用いたルテニウム−光学活性
ホスフィン錯体としては、金属ルテニウムと光学活性ホ
スフィンのモル比を約1:1とした調製品を用いた。
雰囲気下、Ru2Cl4((+)−BINAP)2NE
t316.9mg(0.01mmol)を精秤し、塩化
メチレン10mlを加えて溶解した。これにジイソプロ
ピルエチルアミン2.6mg(0.02mmol)を入
れ、50℃で20分間撹拌した。次いで、4−メチレン
−2−オキセタノン1.7g(20mmol)を入れ、
水素圧50kg/cm2、反応温度50℃で90時間攪
拌した。得られた反応液をクライゼン蒸留装置を用いて
蒸留して沸点71℃〜73℃/29mmHgの留分1.
63g(収率:95%)を得た。
標品との比較分析の結果、4−メチル−2−オキセタノ
ンであることが確認され、比旋光度の測定値[α]D
25が−24°(c=5.9,CHCl3)から(S)
体であることが確認された。更に、光学純度は、生成物
をメタノール中で加溶媒分解(メタノリシス)し、次い
でメトキシトリフルオロメチルフェニル酢酸のエステル
に導き、このものについて1H−NMRを測定し、測定
値のジアステレオマーの比率から90%e.e.である
と決定した。
雰囲気下、Ru2Cl4((−)−Tol−BINA
P)2NEt317.1mg(0.01mmol)を精
秤し、塩化メチレン10mlを加えて溶解した。これに
ジメチルアニリン2.42mg(0.02mmol)を
入れ、50℃で20分間撹拌した。次いで、4−メチレ
ン−2−オキセタノン1.7g(20mmol)を入
れ、水素圧100kg/cm2、反応温度60℃で60
時間攪拌した。
チル−2−オキセタノン1.64g(収率:95%)を
得た。実施例1と同様にして光学純度を測定したところ
91%e.e.であった。
雰囲気下、Ru2Cl4((+)−BIPHEMP)2
NEt315.3mg(0.01mmol)を精秤し、
テトラヒドロフラン10mlを加えて溶解した。これに
ジイソプロピルエチルアミン2.6mg(0.02mm
ol)を入れ、50℃で20分間撹拌した。次いで、4
メチレン−2−オキセタノン1.7g(20mmol)
を入れ、水素圧100kg/cm2、反応温度50℃で
56時間攪拌した。
チル−2−オキセタノン1.56g(収率:90%)を
得た。実施例1と同様にして光学純度を測定したとこ
ろ、89%e.e.であった。
雰囲気下、[RuI(P−シメン)((+)−BINA
P)]I 22mg(0.02mmol)を精秤し塩化
メチレン10mlを加えて溶解した。これにジイソプロ
ピルエチルアミン2.6mg(0.02mmol)を入
れ、50℃で20分間撹拌した。次いで、4−メチレン
−2−オキセタノン1.7g(20mmol)を入れ、
水素圧80kg/cm2、反応温度50℃で50時間攪
拌した。 【0072】実施例1と同様に蒸留して(S)−4−メ
チル−2−オキセタノン1.6g(収率:93%)を得
た。実施例1と同様にして光学純度を測定したところ、
89%e.e.あった。
雰囲気下、[RuCl(ベンゼン)((+)−BIPH
EMP)]Cl 13.98mg(0.02mmol)
を精秤し、酢酸エチル10mlを加えて溶解した。これ
にジイソプロピルエチルアミン2.6mg(0.02m
mol)を入れ、50℃で20分間撹拌した。次いで、
4−メチレン−2−オキセタノン1.7g(20mmo
l)を入れ、水素圧 100kg/cm2、反応温度5
0℃で50時間攪拌した。
チル−2−オキセタノン1.6g(収率:93%)を得
た。実施例1と同様にして光学純度を測定したところ、
9%e.e.であった。
雰囲気下、[RuI(p−シメン)((−)−BIPH
EMP)]I 20.78mg(0.02mmol)を
精秤し、塩化メチレン10mlを加えて溶解した。これ
にジイソプロピルエチルアミン2.6mg(0.02m
mol)を入れ、50℃で20分間撹拌した。次いで、
4−メチレン−2−オキセタノン1.7g(20mmo
l)を入れ、水素圧90kg/cm2、反応温度50℃
で45時間攪拌した。
チル−2−オキセタノン1.64g(収率:95%)を
得た。実施例1と同様にして光学純度を測定したとこ
ろ、90%e.e.であった。
囲気下、Ru((−)−BINAP)Br217.7m
g(0.02mmol)を精秤し、テトラヒドロフラン
10mlを加えて溶解した。これにジイソプロピルエチ
ルアミン1.3mg(0.01mmol)を入れ、50
℃で20分間撹拌した。次いで、4−メチレン−2−オ
キセタノン1.7g(20mmol)を入れ、水素圧1
00kg/cm2、反応温度55℃で50時間攪拌し
た。
チル−2−オキセタノン1.59g(収率:92%)を
得た。実施例1と同様にして光学純度を測定したとこ
ろ、91%e.e.であった。
の他の条件は実施例6と同様にして光学活性4−メチル
−2−オキセタノンを製造した。但し、実施例17及び
実施例18においては、原料化合物の4−メチレン−2
−オキセタノンを加える前に、錯体に対して4倍モルの
臭化水素酸が添加されるように20%臭化水素酸水溶液
を加え、減圧下(1mmHg)40℃で乾燥してから原
料化合物及び溶媒を加えて反応を行った。 この結果を
表1に示す。
ィンのモル比が1:1の割合でルテニウム−光学活性ホ
スフィン錯体を調製し、これを用いて光学活性4−メチ
ル−2−オキセタノンを製造した。
1:1(モル比)の錯体の調製 RuCl2(COD)30g(0.107mol)、
(−)−Tol−BINAP27.7g(0.107m
ol)及びトリエチルアミン43.3g(0.428m
ol)を、トルエン1500ml中で39時間加熱還流
した。反応後、トルエン及び過剰のトリエチルアミンを
減圧留去し、析出した固体を塩化メチレンに溶解した。
これをシュレンク管に移し、塩化メチレンを留去後、6
0℃で真空乾燥して、Ru2Cl4((−)−Tol−
BINAP)2NEt3 102.7g(理論収量:9
6.52g)を得た。
製造 予め窒素置換した30リットル容量のステンレス製オー
トクレーブに、予め窒素ガス下で蒸留した4−メチレン
−2−オキセタノン2290g(27.2mol)及び
乾燥テトラヒドロフラン18リットルを入れた。この溶
液に、上記で得られたRu2Cl4((−)−BINA
P)2NEt351.57g(28.6mol)を乾燥
テトラヒドロフラン500mlに溶解した溶液を加え、
水素圧30kg/cm2、反応温度50℃で88時間攪
拌した。反応終了後、得られた反応液をサンプリング
し、ガスクロマトグラフィーを用いて、転化率93.8
%、選択率98.3%であることを確認した。次いで、
テトラヒドロフランを留去し、蒸留して、粗(R)−4
−メチル−2−オキセタノン1856g(純度92.3
%、収率73.1%、光学純度92.3%e.e.)を
得た。
ノンのうち、308.1gを酢酸エチル1500mlに
溶解し、水300ml及びトリエチルアミン88mlを
加えて室温で20分間攪拌し、静置後分液して有機層を
回収した。溶媒を留去後、水素化カルシウム存在下で2
回減圧蒸留を行い、精製(R)−4−メチル−2−オキ
セタノン180.75g(収率65.1%、光学純度9
2%e.e.)を得た。
ホスフィンのモル比が:1.2のルテニウム−光学活性
ホスフィン錯体を調製し、これを用いて光学活性4−メ
チル−2−オキセタノンを製造した。
量のステンレス製オートクレーブに、予め窒素ガス下で
蒸留した4−メチレン−2−オキセタノン54.5g
(0.65mol)及び乾燥テトラヒドロフラン250
mlを入れた。この溶液に、金属ルテニウムと光学活性
ホスフィンのモル比が1:1.2の割合で調製されたR
u2Cl4((−)−BINAP)2NEt31.16
85g(0.65mmol)を乾燥テトラヒドロフラン
50mlに溶解した溶液を加え、水素圧30kg/cm
2、反応温度50℃で74時間攪拌した。
グし、ガスクロマトグラフィーを用いて、転化率98.
8%、選択率51.3%であることを確認した。次い
で、テトラヒドロフランを留去し、蒸留して、粗(R)
−4−メチル−2−オキセタノン28.2g(収率5
0.4%)を得た。
ノンを実施例19と同様にして酢酸エチルに溶解後、水
及びトリエチルアミンを加えて室温で20分間攪拌し、
静置後分液して有機層を回収した。溶媒を留去後、水素
化カルシウム存在下で2回減圧蒸留を行い、精製(R)
−4−メチル−2−オキセタノン9.5g(収率17.
0%、光学純度92%e.e.)を得た。
化合物の量を少なくし、反応スケールを縮小してある
が、用いるルテニウム−光学活性ホスフィン錯体の金属
ルテニウムと光学活性ホスフィンのモル比が異なる以外
は、原料化合物に対する使用触媒量、溶媒、反応温度、
反応時間、水素圧等の反応条件は実施例19とほぼ等し
く揃えて行った。それにもかかわらず、実施例19より
も生成物の収率がかなり低いことが明らかである。
触媒の金属ルテニウムと光学活性ホスフィンのモル比が
反応に与える影響が大きく、このモル比が1:1.2の
ように光学活性ホスフィンが過剰な割合で調製されたル
テニウム−光学活性ホスフィン錯体を用いるよりも、
1:1程度の割合で調製された錯体を用いた方が、高い
収率で目的とする光学活性4−メチル−2−オキセタノ
ンを得ることができることが明らかになった。
ホスフィンのモル比が1:1のRu2Cl4(m−To
l−BINAP)2NEt3を調製し、これを用いて4
−メチレン−2−オキタセノンを不斉水素化して光学活
性4−メチル−2−オキセタノンを製造した。
ホスフィンのモル比が1:1のRu2Cl4(CyBI
NAP)2NEt3を調製し、これを用いて4−メチレ
ン−2−オキタセノンを不斉水素化して光学活性4−メ
チル−2−オキセタノンを製造した。
ホスフィンのモル比が1:1のRu2Cl4(CpBI
NAP)2NEt3を調製し、これを用いて4−メチレ
ン−2−オキタセノンを不斉水素化して光学活性4−メ
チル−2−オキセタノンを製造した。
ホスフィンのモル比が1:1のRu2Cl4(BICH
EP)2NEt3を調製し、これを用いて4−メチレン
−2−オキタセノンを不斉水素化して光学活性4−メチ
ル−2−オキセタノンを製造した。
ホスフィンのモル比が1:1のRu2Cl4(OcHB
INAP)2NEt3を調製し、これを用いて4−メチ
レン−2−オキタセノンを不斉水素化して光学活性4−
メチル−2−オキセタノンを製造した。
に有利に、しかも高い光学純度の光学活性4−メチル−
2−オキセタノンを得ることができる。
Claims (3)
- 【請求項1】 4−メチレン−2−オキセタノンをルテ
ニウム−光学活性ホスフィン錯体を触媒として不斉水素
化することを特徴とする光学活性4−メチル−2−オキ
セタノンの製造方法。 - 【請求項2】 ルテニウム−光学活性ホスフィン錯体
が、金属ルテニウムと光学活性ホスフィンのモル比が
1:1〜1:0.95の割合で調製されたものであるこ
とを特徴とする請求項第1項記載の光学活性4−メチル
−2−オキセタノンの製造方法。 - 【請求項3】 更に第三級アミンを添加することを特徴
とする請求項第1項乃至第2項記載の光学活性4−メチ
ル−2−オキセタノンの製造方法。
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