JPH08501541A - 不飽和化合物の増感された光酸素付加のための方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 不飽和化合物の増感された光−酸素付加のための方法。増感剤としてフレレンを使用する不飽和化合物の増感された光−酸素付加のための方法。

Description

【発明の詳細な説明】 不飽和化合物の増感された光酸素付加のための方法 光増感された酸化反応は、広範囲の生成物への簡単かつ選択的な到達を許容す る（Pure Appl．Chem．43（1975）481；Chem．Rev．81（1981）91）。この特別 な温和な酸化方法によって、２種の化合物、即ち、環式ぺルオキシドおよびアリ ル性（allylic）ヒドロペルオキシドが原則として合成できるが、これらの化合 物は通常単離されずに、反応中または反応後に標的生成物に転換される。反応方 法に依存して、各種の生成物を、最初に形成したぺルオキシドから形成すること ができる（Chem．Rev．81（1981）91）。 脂肪族、同素環式および複素環式１，３−ジエン、並びに芳香族および複素芳 香族化合物は、増感された光酸素付加によって、対応する環式および二環式１， ４−エンドペルオキシドを生じる（Singlet Oxygen，Academic Press，New York ，1979）。１，４−エンドペルオキシドは、ＬｉＡｌＨ₄またはチオ尿素と反応 して、２位において不飽和である対応するｓｙｎ−１，４−ジオールを生成する ことができる（Synthesis（1974）876；J．Org．Chem．43（1978）2737；Tetrah edron Lett．（1975）738）。１，４−エンドペルオキシドの接触水素添加によ り、飽和したｓｙｎ−１，４−ジオールが生成する（Chem．Rev．81（1981）91 ）。飽和した環式および二環式１，４−エンドペルオキシドは、ジイミドによる 還元によって対応する不飽和エンドペルオキシドから製造することができるが、 これらは特にプロスタグランジン化学のために重要である（J．Am．Chem．Soc． 99（1977）655；J．Am．Chem．Soc．（1977）3500，J．Am．Chem．Soc．99（197 7）3501）。エンドペルオキシドの熱的転換により、ｓｙｎ−ジエポキシドが誘 導され、これは他の方法によれば多段階の合成によってのみ得ることができる（ J．Am．Chem．Soc．94（1972）7939；W．Adam Tetrahedron Lett．36（1980）83 3）。対応する４−ヒドロキシ−２−エノンは塩基的分解によってエンドペルオ キシドから製造することができる（Chem．Rev．81（1981）91）。例えばメタノ ールのようなプロティック（protic）溶媒を塩基の代わりに使用する場合、ヒド ロキシ ル基はさらにメチル化される（Chem．Ber．99（1966）1984）。 少なくとも１のアリル性（allylic）プロトンを有している脂肪族、同素環式 および複素環式オレフィンは、アリル性ヒドロペルオキシドに光化学的に転換す ることができる（Chem．Rev．79（1979）359）。アリル性ヒドロペルオキシドは 、還元によって対応するアリル性アルコールに転換することができる（Angew．C hem．73（1961）578；DOS1443338；Pure Appl．Chem．43（1975）481）。ヒドロ ペルオキシドもまた還元条件下または好適な触媒によってエノンに転換すること ができる（Helv．Chim．Acta 64（1981）1247，J．Org．Chem．48（1983）4135 ；Ann．Chem．93（1964）674）。出発物資の二重結合は、アリル性ヒドロペルオ キシドの酸に触媒された作用（work-up）により切断されて、対応するジオンに なる（Ber．Dtsch．Chem．Ges．75（1942）300，Ber．Dtsch．Chem．Ges．75（1 942）247，Ann．Chem．560（1948）127）。アリル性アルコールは、ヒドロペル オキシドを介してエポキシーケトンに光化学的に転換することができる（Modern Synthetic Reaction，Menlo Park，1972，308）。アリル性ヒドロペルオキシド は、シャープレス（Sharpless）触媒による１ポット反応においてシス−２，３ −エポキシアルコールに部位選択的に転換することができる（U.S．4,345,984； Tetrahedron Lett．27（1986）2839）。 シトロネロールからのローズオキシドの製造は、増感された光酸素付加の産業 的利用の一例である。ローズオキシドはブルガリアローズ油の重要な成分である 。従来は多段階合成によってのみ得ることができたプロスタグランジンエンドペ ルオキシドもまた、この方法によって容易に合成することができる（J．Am．Che m．Soc．99（1977）3503，J．Org．Chem．43（1978）2088、J．Am．Chem．Soc． 99（1977）3500，3501；J．Chem．Soc.，Chem．Commun．（1979）741）。この方 法はさらに、プロスタグランジンのための重要な中間生成物である、シス−２， ３−エポキシシクロペンタン−１−オールの容易な入手を許容する（U.S．4,345 ,984）。 シクロヘキサノンは、他の方法によれば多段階合成を経てのみ製造することが できるが、光酸化によれば副生物の生成なしに７８％の収量でシクロヘキセンか ら得ることができる（J．Org．Chem．48（1983）4135）。５−メトキシ−２（５ Ｈ）−フラノンは、他の方法によれば得ることが困難であるが、これもまた、こ の方法によって商業上入手できるフルフラール（furfural）から容易に合成する ことができる（Chem．Ber．99（1966）1984）。 チアジン若しくはフルオレセイン色素、またはポルフィリン、または重縮合し た芳香族に属する増感剤は、この方法によれば、通常、触媒的な量において添加 される。増感剤自体がその反応条件下で酸化され得るので、それらの寿命は制限 されたものに過ぎず、それらの再利用度は厳格に制限されている（Houben-Weyls Methoden Org．Chem．（Methods of Org．Chem.）4/5b（1976）1465，J．Am．C hem．Soc．110（1988）1275）。増感剤の短い寿命のために、収量もまた制限さ れる。この欠点は、反応中により多量の増感剤を添加することによって部分的に 排除することができる（W.R．Adams，Houben-Weyls Methoden Org．Chem．（Met hods of Org．Chem.）4/5b（1976）1465）。しかしながら、増感剤およびその分 解生成物は増感剤の三重項状態を不安定化するために、この方法は反復できない ことが多い。 半導体性質を有する固体もまた、オレフィンの光化学的酸化のための増感剤と して好適である（U.S．4,571,290）。しかしながら、この方法の収量は少量であ ることが判明している。 Ｃ₆₀の三重項状態は光物理学的励起によって定量的に形成されること、および 、³Ｏ₂は³Ｃ₆₀によって¹Ｏ₂に定量的に転換されることもさらに知られている（J ．Phys．Chem．95（1991）11，J．Phys．Chem．95（1991）6073，J．Phys．Chem ．95（1991）9080）。 しかしながら、Ｃ₆₀は光および酸素の作用により分解され得ることもまた報告 されている（Nature 351 ［1991］ 277）。 意外なことに、フレレン（fullerenes）を増感剤として使用すれば、上記のよ うな増感剤の不安定化が生じないこと、および増感された光酸素付加の収量をか なり改良し得ることが見つかった。 即ち、本発明は、フレレン（fullerenes）を増感剤として使用することを含む 、不飽和化合物の増感された光酸素付加のための方法に関する。 不飽和化合物の増感された光酸素付加には、中でも、オレフィンのアリル性 （allylic）酸化（ＥＮＥ反応）、４＋２シクロ付加および２＋２シクロ付加が 含まれる。かかる反応は専門家によく知られているものであり、さらに、Chemic al Reviews Volume 79，Number October 1979，Chem．Rev．71［1971］395また はPure Appl．Chem．43［1975］481のような評論文献に記載されている。 本反応は、好ましくは、例えば以下の化合物を使用して実施される：（Ｃ₃− Ｃ₂₀）−オレフィン、（Ｃ₅−Ｃ₁₂）−シクロオレフィン、（Ｃ₅−Ｃ₂₀）−１， ３−ジエン（これらは各々置換されていてもよい）、並びに、１０から２０の炭 素原子を有する芳香族および複素芳香族。特に好ましい化合物は、例えば、プロ ピレン、１−ブテン、１−ぺンテン、１−へキセン、１−オクテン、１−ノネン 、シスおよびトランス−２−ブテン、イソブチレン、シスおよびトランス−２− ぺンテン、２，３−ジメチル−２−ブテン、１，４−ぺンタジエン、１，５−へ キサジエン、１，３−ブタジエン、２，３−ジメチル−１，３−ブタジエン、シ クロペンテン、１，３−シクロペンタジエン、シクロヘキセン、１，３−シクロ ヘキサジエン、１，４−シクロヘキサジエン、シトロネロール、ビシクロ［２． ２．２］オクタ−２−エンおよびシクロパハム（cyclophams）、例えば２．２． ２．２−（１，２，２，５）シクロパハム、またはアニュレン（annulenes）、 例えば１，６−メタノール［１０］アニュレンである。 好ましく使用されるフレレンは、純粋なＣ₆₀および／またはＣ₇₀であるが、主 成分としてＣ₆₀およびＣ₇₀の混合物を含む粗フレレンもまた使用される。しかし ながら、他の全ての想像可能なフレレンまたはフレレン誘導体を使用することも できる。フレレンはまた、ポリマー結合生成物として使用することもできる（Bu 11．Korean Chem．Soc．12（1991）596）。 フレレンは、例えばＷＯ９２／０９２７９に記載されているように、非極性有 機溶媒（粗フレレン）を使用する連続抽出によるアーク法においてフレレンブラ ックの製造によって得ることができる。さらに、カラムクロマトグラフィーによ って良好な分離を行うことができる。 本反応は、−７０から１００℃、好ましくは−２０から４０℃の範囲の温度で 実施される。０．０１から１ｇ／基質１モルの増感剤濃度、好ましくは０．０５ から０．２ｇ／基質１モルが使用される。 本反応は、溶媒の添加によって有利に進行する。中性溶媒、例えば酢酸エチル 、または、四塩化炭素、クロロホルムまたは塩化メチレンのような塩素化溶媒、 または、フリゲン（Frigens）、並びに、ベンゼンが、好ましく使用される。し かしながら、これらの中性溶媒と、エタノール、メタノールまたは水のようなプ ロティック溶媒との混合物（例えば、ＣＨ₂Ｃｌ₂とＣＨ₃ＯＨ）もまた使用でき る。如何なる基質を使用するかに依存するが、溶媒を完全に省略することもまた 可能である。対応する反応条件は予備的実験において容易に決定することができ る。 光源としては、自然光、または５００から７００ｎｍ、好ましくは５５０から ６７０ｎｍの放射範囲（emission range）を有する全ての光源を使用できる。好 ましくは、対応するＮａ高圧ランプが使用される。 増感された光−酸素付加は、専門家によく知られる方法で熱的転換によってま たは触媒によって所望の最終生成物に転換することができるエンドペルオキシド またはアリル性ヒドロペルオキシドの中間生成物を経て進行する。 本発明による方法は、増感剤の量を反応の進行中に増加させる必要がないとい う利点を有している。増感剤の三重項状態の安定化は防止され、増感剤投与量は 少量である。本発明は実施例によって以下において広く説明する。 実施例１ シクロヘキセンの酸化 ７７３ｍｌ（１２モル）のＣＨ₂Ｃｌ₂中の８５．２ｍｌ（８４１ミリモル）の シクロヘキセン、８３．２ｍｌ（８８２ミリモル）の無水酢酸、３４．０３ｍｌ （４２１ミリモル）のピリジン、２．０５ｇ（１６．８ミリモル）の４−ジメチ ルアミノピリジンおよび０．０７ｇ（０．１ミリモル）のＣ₆₀の溶液を、ランプ 浸漬シャフトを有する照射装置中に導入し、還流冷却器を備え付けた。ナトリウ ム高圧ランプ（４００Ｗ、Phillips SON-T 400）のジャケットを冷却水で室温ま で冷却した後、反応溶液は照射され、酸素で連続的に飽和した。次いで、反応の 過程をガスクロマトグラフィーでモニターした。４８時間後、転換は９６％であ り、シクロヘキセノンに対する選択性はほぼ１００％であった。 実施例２ シクロヘキセンの酸化 実施例１における０．０７ｇのＣ₆₀を、１００ｍｇの粗フレレンと置換し、処 理方法は実施例１と同様にした。４６時間後の転換は９６％であり、シクロヘキ セノンに対する選択性は９９％であった。 実施例３ シクロペンテンの酸化 ６０ｇ（０．８８２モル）のシクロペンテンを実施例２と同様にして１５℃で １２時間反応させた。シクロペンテノンが、９９％の選択性を有する完全な転換 において形成した。 実施例４ フルフラル（furfural）の酸化 １００ｍｌ（２．５モル）のＭｅＯＨおよび８５０ｍｌ（１３．３モル）のＣ Ｈ₂Ｃｌ₂中の１００ｇ（１．０４モル）のフルフラルおよび１００ｍｇの粗フレ レンの溶液を、実施例１と同様にして４１時間照射する。反応の終了時に、転換 は完全になる。５−ヒドロキシ−２−（５Ｈ）−フラノンおよび５−メトキシー ２−（５Ｈ）−フラノンに対する選択性は各々５１および４６％である。 実施例５ シクロヘキセンの酸化 ８００ｍｌ（１２．５モル）の塩化メチレン中の１３３．３ｍｌ（１．３モル ）のシクロヘキセン、３９．７５ｍｌ（１３３ミリモル）のチタニウム（ＩＶ） イソプロピレートおよび０．０７ｇの粗フレレンの溶液を、ランプ浸潰シャフト を有する照射装置中に導入し、ランプジャケット冷却によって−１０℃にした。 反応溶液の温度は０℃に維持され、次いで照射されて酸素で連続的に飽和された 。４０時間後、転換は９１％のシス−２，３−エポキシシクロヘキサノールに対 する選択性で９０％であった。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ Ｃ０７Ｄ 301/22 7329−4Ｃ 307/60 Ｚ 8217−4Ｃ (72)発明者 シュトルッツ，ハインツ ドイツ連邦共和国デー―61250 ウジンゲ ン，ラントラート―ベックマン―シュトラ ーセ １

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．増感剤としてフレレンを使用することを含む、不飽和化合物の増感された光 −酸素付加のための方法。 ２．反応が−７０から１００℃の温度範囲で実施される、請求の範囲第１項に記 載の方法。 ３．反応が、中性溶媒中で、または中性溶媒およびプロティック溶媒の混合物中 で実施される、請求の範囲第１項または第２項に記載の方法。 ４．５００から７００ｎｍの放射範囲の光を光源として使用する、請求の範囲第 １項から第３項の１項以上に記載の方法。