JPWO2013191287A1 - Alcohol oxidation catalyst and alcohol oxidation method using the same - Google Patents

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Abstract

アルコールを酸化せしめるアルコール酸化触媒であって、下記一般式(1):【化1】[式(1)中、R1は水素原子又はアルキル基を示し、R2は水素原子、置換基を有していてもよい炭素数1〜5のアルキル基、及び置換基を有していてもよい炭素数6〜10の芳香族炭化水素基からなる群から選択されるいずれか1種を示し、Xはヘテロ原子を含む基(ただし、次式:−NO・−で表わされる基を除く)を示す。]で表わされる多環式N−オキシル化合物及びその誘導体からなる群から選択される少なくとも1種を含有するアルコール酸化触媒。An alcohol oxidation catalyst for oxidizing an alcohol, represented by the following general formula (1): ## STR1 ## wherein R1 represents a hydrogen atom or an alkyl group, and R2 has a hydrogen atom and a substituent. Any one selected from the group consisting of an optionally substituted alkyl group having 1 to 5 carbon atoms and an optionally substituted aromatic hydrocarbon group having 6 to 10 carbon atoms, wherein X is hetero; A group containing an atom (excluding a group represented by the following formula: -NO.-). ] The alcohol oxidation catalyst containing at least 1 sort (s) selected from the group which consists of a polycyclic N-oxyl compound represented by these, and its derivative (s).

Description

本発明は、アルコール酸化触媒及びそれを用いたアルコール酸化方法に関する。   The present invention relates to an alcohol oxidation catalyst and an alcohol oxidation method using the same.

アルコールをカルボニル化合物へ酸化せしめるアルコール酸化反応は、医薬、農薬、香料、化成品等の高付加価値化合物を有機合成する際に用いられる最も基本的な反応の1つであり、これまでに様々な手法が開発されてきている。しかしながら、従来の手法においては、高温に加熱する必要があったり、毒性や爆発性を有する酸化剤を使用する必要があったり、重金属等の廃棄物が大量に生じたりするといった、安全性や環境負荷の面からの問題を抱えていた。   The alcohol oxidation reaction that oxidizes alcohol to carbonyl compounds is one of the most basic reactions used in organic synthesis of high value-added compounds such as pharmaceuticals, agricultural chemicals, fragrances, and chemical products. Methods have been developed. However, the conventional method requires safety and environment such as heating to a high temperature, the need to use toxic and explosive oxidants, and heavy metal and other waste. Had problems with the load.

このような問題を背景として、近年では、2,2,6,6−テトラメチルピペリジン1−オキシル(2,2,6,6−tetramethylpiperidine 1−oxyl、以下「TEMPO」という。)が、毒性の高い危険な試薬を使うことなく、種々の共酸化剤を用いて0度から室温という極めて温和な条件下においてアルコールを酸化せしめることができるという観点から、大量スケールにおいてもアルコールの酸化を実施可能な触媒として注目を集めている。   Against this background, in recent years, 2,2,6,6-tetramethylpiperidine 1-oxyl (2,2,6,6-tetramethylpiperidine 1-oxyl, hereinafter referred to as “TEMPO”) is toxic. Oxidation of alcohols can be carried out even on a large scale from the viewpoint that alcohols can be oxidized using various co-oxidants under extremely mild conditions from 0 ° C. to room temperature without using highly dangerous reagents. Has attracted attention as a catalyst.

前記共酸化剤としては、例えば、工業プロセスでも利用される安価かつ環境調和性に優れた次亜塩素酸ナトリウム水溶液(Pier Lucio Anelliら、ザ・ジャーナル・オブ・オーガニック・ケミストリー、1987年、52巻、12号、p.2559−2562(非特許文献1))、二重結合や電子豊富な芳香環を有するアルコールにも適用可能な広い官能基共存性を有するヨードベンゼンジアセテート(PhI(OAc))(Antonella De Micoら、ザ・ジャーナル・オブ・オーガニック・ケミストリー、1997年、62巻、20号、p.6974−6977(非特許文献2))を始め、多くの酸化剤が利用できることが報告されている。Examples of the co-oxidant include an aqueous sodium hypochlorite aqueous solution (Pier Lucio Anelli et al., The Journal of Organic Chemistry, 1987, Vol. 52, which is inexpensive and environmentally friendly, which is also used in industrial processes. No. 12, p. 2559-2562 (Non-patent Document 1), iodobenzene diacetate (PhI (OAc)) having broad functional group compatibility applicable to alcohols having double bonds and electron-rich aromatic rings. 2 ) (Antonella De Mico et al., The Journal of Organic Chemistry, 1997, 62, 20, p. 6974-6777 (Non-patent Document 2)) and many other oxidizing agents can be used. It has been reported.

さらに、最近、本発明者らは、アザアダマンタン骨格を有するN−オキシル(ニトロキシルラジカル)化合物(2−azaadamantane N−oxyl(以下「AZADO」という)、及び、1−methyl−2−azaadamantane N−oxyl(以下「1−Me−AZADO」という。))、アザビシクロ[3.3.1]ノナン骨格を有するN−オキシル化合物(9−azabicyclo[3.3.1]nonane N−oxyl、以下「ABNO]という。)、ノルアザアダマンタン骨格を有するN−オキシル化合物(9−norazaadamantane N−oxyl、以下「Nor−AZADO」という。)といった多環式N−オキシル化合物が、TEMPOに比較して高いアルコール酸化触媒活性を有すること、及び、TEMPOでは酸化が進行しない嵩高い第2級アルコールの酸化も速やかに進行させることが可能であることを報告している(澁谷正俊ら、ジャーナル・オブ・ザ・アメリカン・ケミカル・ソサイエティー、2006年、128巻、26号、p.8412−8413(非特許文献3)、澁谷正俊ら、ケミカル・コミュニケーションズ、2009年、13号、p.1739−1741(非特許文献4)、澁谷正俊ら、ザ・ジャーナル・オブ・オーガニック・ケミストリー、2009年、74巻、12号、p.4619−4622(非特許文献5)、澁谷正俊ら、シンセシス、2011年、21号、p.3418−3425(非特許文献6)、林政樹ら、ケミカル・アンド・ファーマシューティカル・ブリテン、2011年、59巻、12号、p.1570−1573(非特許文献7)、国際公開第2006/001387号パンフレット(特許文献1)、特開2009−114143号公報(特許文献2)、特開2008−212853号公報(特許文献3)、国際公開第2012/008228号パンフレット(特許文献4))。   In addition, recently, the present inventors have developed an N-oxyl (nitroxyl radical) compound having an azaadamantane skeleton (2-azaadamantane N-oxyl (hereinafter referred to as “AZADO”) and 1-methyl-2-azaadamantane N— oxyl (hereinafter referred to as “1-Me-AZADO”)), an N-oxyl compound having an azabicyclo [3.3.1] nonane skeleton (9-azabicyclo [3.3.1] nonane N-oxyl, hereinafter “ABNO”). ], Polycyclic N-oxyl compounds such as N-oxyl compounds having a norazaadamantane skeleton (9-norazaadamantane N-oxyl, hereinafter referred to as “Nor-AZADO”) have higher alcohol oxidation than TEMPO. Catalytic activity And TEMPO has reported that oxidation of bulky secondary alcohol, which does not proceed with oxidation, can also proceed rapidly (Masutoshi Sugaya et al., Journal of the American Chemical Society, 2006, 128, 26, p.8412-8413 (Non-patent Document 3), Masatoshi Sugaya et al., Chemical Communications, 2009, 13, p.1739-1741 (Non-patent Document 4), Sugaya Masatoshi et al., The Journal of Organic Chemistry, 2009, 74, No. 12, p. 4619-4622 (Non-Patent Document 5), Masatoshi Sugaya et al., Synthesis, 2011, No. 21, p. 3418- 3425 (Non-patent Document 6), Masaki Hayashi et al., Chemical and Pharmaceutical Britain, 2011, 5 9, No. 12, p. 1570-1573 (Non-patent Document 7), pamphlet of International Publication No. 2006/001387 (Patent Document 1), Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2009-114143 (Patent Document 2), Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2008-212853. (Patent Document 3), International Publication No. 2012/008228 (Patent Document 4)).

なお、ジャーナル・オブ・ザ・アメリカン・ケミカル・ソサイエティー、1974年、96:21巻、p.6559−6568(非特許文献8)においては、アザアダマンタン骨格にニトロキシルラジカルが2つ導入された化合物が記載されているが、同文献には、この化合物をアルコール酸化触媒として用いることについて何ら記載されていない。   Journal of the American Chemical Society, 1974, 96:21, p. 6559-6568 (Non-patent Document 8) describes a compound in which two nitroxyl radicals are introduced into an azaadamantane skeleton, but this document describes nothing about using this compound as an alcohol oxidation catalyst. It has not been.

また、アルコールの酸化反応に一般に使用される様々な酸化剤の中でも、酸素(分子状酸素)は、操作性・安全性・経済性に優れるのみならず、副生物として水のみを生成する酸化システムの構築が可能であることから、化学工業における環境保全の必要性が叫ばれている昨今において最も理想的な酸化剤であると位置づけられている。しかしながら、近年、TEMPOを触媒としたアルコールの空気酸化反応が数多く検討されているものの、その触媒活性は未だ十分なものではなく、第2級アルコールの酸化反応を速やかに進行させることも未だ困難であるという問題を有していた。   Among various oxidants commonly used in alcohol oxidation reactions, oxygen (molecular oxygen) not only excels in operability, safety and economy, but also produces an oxidation system that produces only water as a by-product. Therefore, it is positioned as the most ideal oxidizer in recent years when the need for environmental conservation in the chemical industry is screamed. However, in recent years, many air oxidation reactions of alcohol using TEMPO as a catalyst have been studied, but the catalytic activity is not yet sufficient, and it is still difficult to proceed with the oxidation reaction of secondary alcohol quickly. Had the problem of being.

これに対して、本発明者らは、AZADOの5位にフッ素原子を導入したN−オキシル化合物(5−fluoro−2−azaadamantane N−oxyl、以下「5−F−AZADO」という。)を触媒とした反応条件を報告している(澁谷正俊ら、ジャーナル・オブ・ザ・アメリカン・ケミカル・ソサイエティー、2011年、133巻、17号、p.6497−6500(非特許文献9)、国際公開第2009/145323号パンフレット(特許文献5))。この条件によれば、酸素を酸化剤とし、常温・常圧という温和な空気酸化条件においても、第2級アルコールや高度に官能基化されたアルコールを速やかに酸化せしめることが可能である。   In contrast, the present inventors catalyzed an N-oxyl compound (5-fluoro-2-azaadamantane N-oxyl, hereinafter referred to as “5-F-AZADO”) in which a fluorine atom is introduced at the 5-position of AZADO. (Mr. Toshiya, Journal of the American Chemical Society, 2011, Vol. 133, No. 17, p. 6497-6500 (Non-patent Document 9), International Publication No. 2009/145323 pamphlet (Patent Document 5)). According to these conditions, it is possible to quickly oxidize secondary alcohols or highly functionalized alcohols even under mild air oxidation conditions of normal temperature and normal pressure using oxygen as an oxidizing agent.

しかしながら、5−F−AZADOはフッ素原子が導入された化合物であるため、製造工程が煩雑であり、特に、アザアダマンタン骨格にフッ素原子を導入する工程においては、重金属を用いるC−H酸化反応や低温条件において高価なフッ素剤を用いる反応を実施することが必要であり、触媒の大量供給を指向した合成経路による製造が困難であるという問題を有していた。   However, since 5-F-AZADO is a compound in which a fluorine atom is introduced, the production process is complicated. In particular, in the step of introducing a fluorine atom into an azaadamantane skeleton, a C—H oxidation reaction using a heavy metal, It was necessary to carry out a reaction using an expensive fluorinating agent under low temperature conditions, and there was a problem that it was difficult to produce by a synthetic route directed to supplying a large amount of catalyst.

国際公開第2006/001387号パンフレットInternational Publication No. 2006/001387 Pamphlet 特開2009−114143号公報JP 2009-114143 A 特開2008−212853号公報JP 2008-212853 A 国際公開第2012/008228号パンフレットInternational Publication No. 2012/008228 Pamphlet 国際公開第2009/145323号パンフレットInternational Publication No. 2009/145323 Pamphlet

Pier Lucio Anelliら、ザ・ジャーナル・オブ・オーガニック・ケミストリー、1987年、52巻、12号、p.2559−2562Pier Lucio Anelli et al., The Journal of Organic Chemistry, 1987, 52, 12, p. 2559-2562 Antonella De Micoら、ザ・ジャーナル・オブ・オーガニック・ケミストリー、1997年、62巻、20号、p.6974−6977Antonella De Mico et al., The Journal of Organic Chemistry, 1997, 62, 20, p. 6974-6777 澁谷正俊ら、ジャーナル・オブ・ザ・アメリカン・ケミカル・ソサイエティー、2006年、128巻、26号、p.8412−8413Masatoshi Sugaya et al., Journal of the American Chemical Society, 2006, 128, 26, p. 8412-8413 澁谷正俊ら、ケミカル・コミュニケーションズ、2009年、13号、p.1739−1741Masatoshi Sugaya et al., Chemical Communications, 2009, No. 13, p. 1739-1741 澁谷正俊ら、ザ・ジャーナル・オブ・オーガニック・ケミストリー、2009年、74巻、12号、p.4619−4622Masatoshi Sugaya et al., The Journal of Organic Chemistry, 2009, 74, 12, p. 4619-4622 澁谷正俊ら、シンセシス、2011年、21号、p.3418−3425Masatoshi Sugaya et al., Synthesis, 2011, No. 21, p. 3418-3425 林政樹ら、ケミカル・アンド・ファーマシューティカル・ブリテン、2011年、59巻、12号、p.1570−1573Masaki Hayashi et al., Chemical and Pharmaceutical Britain, 2011, 59, 12, p. 1570-1573 Rassatら、ジャーナル・オブ・ザ・アメリカン・ケミカル・ソサイエティー、1974年、96:21巻、p.6559−6568Rassat et al., Journal of the American Chemical Society, 1974, 96:21, p. 6559-6568 澁谷正俊ら、ジャーナル・オブ・ザ・アメリカン・ケミカル・ソサイエティー、2011年、133巻、17号、p.6497−6500Masatoshi Sugaya et al., Journal of the American Chemical Society, 2011, Vol. 133, No. 17, p. 6497-6500

本発明は、上記従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、第2級アルコールの酸化においても、空気酸化においても、十分に高い触媒活性を発揮することができ、かつ、製造が容易なアルコール酸化触媒及びそれを用いたアルコール酸化方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and can exhibit sufficiently high catalytic activity in both secondary alcohol oxidation and air oxidation, and is easy to manufacture. An object of the present invention is to provide an alcohol oxidation catalyst and an alcohol oxidation method using the same.

本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、アザアダマンタン骨格の2位の位置にニトロキシルラジカル基(−NO−)を有し、かつ、同アザアダマンタン骨格の6位の位置のメチレン炭素がヘテロ原子に置換されたヘテロ多環式N−オキシル化合物をアルコール酸化触媒として用いることにより、酸素を酸化剤とする空気酸化であっても、基質が嵩高い第2級アルコールであっても、十分に高いアルコール酸化触媒活性が発揮されることを見出した。The present inventors have made intensive studies to achieve the above objective, nitroxyl radical group at the 2-position aza adamantane skeleton (-NO · -) have, and, of the aza-adamantane skeleton 6 By using a heteropolycyclic N-oxyl compound in which the methylene carbon at the position is substituted with a heteroatom as an alcohol oxidation catalyst, the substrate is bulky even in air oxidation using oxygen as an oxidizing agent. It has been found that even an alcohol exhibits a sufficiently high alcohol oxidation catalytic activity.

さらに、本発明者らは、このようなヘテロ多環式N−オキシル化合物は、5−F−AZADOのようにフッ素原子を置換基として導入する必要がないため、煩雑な工程を経なくとも容易に製造することが可能であることを見出し、本発明を完成するに至った。   Furthermore, since the present inventors do not need to introduce | transduce a fluorine atom as a substituent like 5-F-AZADO, such a heteropolycyclic N-oxyl compound does not need to go through a complicated process. Thus, the present invention was completed.

すなわち、本発明のアルコール酸化触媒は、
アルコールを酸化せしめるアルコール酸化触媒であって、
下記一般式(1):
That is, the alcohol oxidation catalyst of the present invention is
An alcohol oxidation catalyst that oxidizes alcohol,
The following general formula (1):

[式(1)中、Rは水素原子又はアルキル基を示し、Rは水素原子、置換基を有していてもよい炭素数1〜5のアルキル基、及び置換基を有していてもよい炭素数6〜10の芳香族炭化水素基からなる群から選択されるいずれか1種を示し、Xはヘテロ原子を含む基(ただし、次式:−NO−で表わされる基を除く)を示す。]
で表わされる多環式N−オキシル化合物及びその誘導体からなる群から選択される少なくとも1種を含有することを特徴とするものである。
[In Formula (1), R 1 represents a hydrogen atom or an alkyl group, and R 2 has a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms which may have a substituent, and a substituent. Any one selected from the group consisting of aromatic hydrocarbon groups having 6 to 10 carbon atoms, wherein X is a group containing a hetero atom (excluding a group represented by the following formula: —NO · —) ). ]
It contains at least 1 sort (s) selected from the group which consists of the polycyclic N-oxyl compound represented by these, and its derivative (s).

さらに、本発明のアルコール酸化触媒としては、前記一般式(1)中のXが酸素原子及び下記一般式(2):
−NY− ・・・(2)
[式(2)中、Yはスルホニル基を含む基又はアシル基を示す。]
で表わされる基からなる群から選択されるいずれか1種であることが好ましい。
Furthermore, as the alcohol oxidation catalyst of the present invention, X in the general formula (1) is an oxygen atom and the following general formula (2):
-NY- (2)
[In the formula (2), Y represents a group containing a sulfonyl group or an acyl group. ]
It is preferable that it is any one selected from the group consisting of groups represented by:

本発明のアルコール酸化方法は、前記本発明のアルコール酸化触媒及び共酸化剤の存在下でアルコールを酸化せしめることを特徴とするものであり、前記共酸化剤としては、酸素であることがより好ましい。   The alcohol oxidation method of the present invention is characterized in that alcohol is oxidized in the presence of the alcohol oxidation catalyst and the cooxidant of the present invention, and the cooxidant is more preferably oxygen. .

また、本発明のアルコール酸化方法においては、前記アルコールが第1級アルコール又は第2級アルコールであることが好ましく、前記多環式N−オキシル化合物の添加量が前記アルコールにおける全ヒドロキシ基100モルに対して0.001〜150モルであることが好ましい。   In the alcohol oxidation method of the present invention, the alcohol is preferably a primary alcohol or a secondary alcohol, and the amount of the polycyclic N-oxyl compound added is 100 mol of all hydroxy groups in the alcohol. The amount is preferably 0.001 to 150 mol.

本発明によれば、第2級アルコールの酸化においても、空気酸化においても、十分に高い触媒活性を発揮することができ、かつ、製造が容易なアルコール酸化触媒及びそれを用いたアルコール酸化方法を提供することが可能となる。   According to the present invention, an alcohol oxidation catalyst that can exhibit sufficiently high catalytic activity both in the oxidation of secondary alcohol and in air oxidation and that is easy to manufacture and an alcohol oxidation method using the same are provided. It becomes possible to provide.

以下、本発明をその好適な実施形態に即して詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to preferred embodiments thereof.

先ず、本発明のアルコール酸化触媒について説明する。本発明のアルコール酸化触媒は、アルコールを酸化せしめるアルコール酸化触媒であって、
下記一般式(1):
First, the alcohol oxidation catalyst of the present invention will be described. The alcohol oxidation catalyst of the present invention is an alcohol oxidation catalyst that oxidizes alcohol,
The following general formula (1):

[式(1)中、Rは水素原子又はアルキル基を示し、Rは水素原子、置換基を有していてもよい炭素数1〜5のアルキル基、及び置換基を有していてもよい炭素数6〜10のアリール基からなる群から選択されるいずれか1種を示し、Xはヘテロ原子を含む基(ただし、次式:−NO−で表わされる基を除く)を示す。]
で表わされる多環式N−オキシル化合物及びその誘導体からなる群から選択される少なくとも1種を含有するものである。
[In Formula (1), R 1 represents a hydrogen atom or an alkyl group, and R 2 has a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms which may have a substituent, and a substituent. Or any one selected from the group consisting of aryl groups having 6 to 10 carbon atoms, and X represents a group containing a hetero atom (excluding a group represented by the following formula: —NO · —). . ]
Containing at least one selected from the group consisting of a polycyclic N-oxyl compound represented by the formula:

[多環式N−オキシル化合物]
本発明に係る多環式N−オキシル化合物は前記一般式(1)で表わされる化合物である。前記一般式(1)中、Rは水素原子又はアルキル基を示す。前記アルキル基としては、炭素数1〜5のアルキル基が好ましく、このようなアルキル基としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、s−ブチル基、tert−ブチル基、n−ペンチル基、イソペンチル基が挙げられる。これらの中でも、Rとしては、より活性が高くまた合成が容易であるという観点から、水素原子又はメチル基が好ましく、水素原子がより好ましい。
[Polycyclic N-oxyl compound]
The polycyclic N-oxyl compound according to the present invention is a compound represented by the general formula (1). In the general formula (1), R 1 represents a hydrogen atom or an alkyl group. The alkyl group is preferably an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms. Examples of such an alkyl group include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, an isobutyl group, and an s-butyl group. Group, tert-butyl group, n-pentyl group and isopentyl group. Among these, R 1 is preferably a hydrogen atom or a methyl group, and more preferably a hydrogen atom, from the viewpoint of higher activity and easy synthesis.

前記一般式(1)中、Rは水素原子、置換基を有していてもよい炭素数1〜5のアルキル基、及び置換基を有していてもよい炭素数6〜10の芳香族炭化水素基からなる群から選択されるいずれか1種を示す。前記炭素数1〜5のアルキル基としては、直鎖状であっても分岐鎖状であってもよく、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、s−ブチル基、tert−ブチル基、n−ペンチル基、イソペンチル基が挙げられる。また、炭素数6〜10の芳香族炭化水素基としては、芳香環を含む基が挙げられ、例えば、フェニル基、トリル基、ベンジル基、フェネチル基、ナフチル基が挙げられる。さらに、前記置換基としては、水酸基(−OH)、アジ基(−N)、アセチレン基(−C)が挙げられる。これらの中でも、Rとしては、より活性が高くまた合成が容易であるという観点からは、水素原子又は炭素数1〜5の直鎖状アルキル基が好ましく、水素原子又はメチル基がより好ましく、水素原子がさらに好ましい。また、本発明のアルコール酸化触媒に固相への連結能や水溶性を付与することが可能な官能基を導入することができるという観点からは、Rとしては、炭素数1〜5の直鎖状アルキル基又は該直鎖状アルキル基の末端が前記置換基で置換された基であることが好ましく、このような直鎖状アルキル基としてはn−ブチル基がより好ましい。In the general formula (1), R 2 represents a hydrogen atom, an optionally substituted alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, and an optionally substituted aromatic group having 6 to 10 carbon atoms. Any one selected from the group consisting of hydrocarbon groups is shown. The alkyl group having 1 to 5 carbon atoms may be linear or branched, for example, methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl. Group, s-butyl group, tert-butyl group, n-pentyl group and isopentyl group. In addition, examples of the aromatic hydrocarbon group having 6 to 10 carbon atoms include groups containing an aromatic ring, and examples thereof include a phenyl group, a tolyl group, a benzyl group, a phenethyl group, and a naphthyl group. Furthermore, examples of the substituent include a hydroxyl group (—OH), an azide group (—N 3 ), and an acetylene group (—C 2 ). Among these, R 2 is preferably a hydrogen atom or a linear alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, more preferably a hydrogen atom or a methyl group, from the viewpoint of higher activity and easy synthesis. More preferred is a hydrogen atom. Further, from the viewpoint that a functional group capable of imparting linking ability to a solid phase and water solubility can be introduced into the alcohol oxidation catalyst of the present invention, R 2 is a straight chain having 1 to 5 carbon atoms. A chain alkyl group or a group in which the terminal of the linear alkyl group is substituted with the above-described substituent is preferable, and such a linear alkyl group is more preferably an n-butyl group.

前記一般式(1)中、Xはヘテロ原子を含む基を示す。前記ヘテロ原子としては、酸素原子(O)、窒素原子(N)、硫黄原子(S)、リン原子(P)等が挙げられる。このようなヘテロ原子がアザアダマンタン骨格の6位の位置に組み込まれることにより、本発明の多環式N−オキシル化合物を触媒として用いると優れたアルコール酸化触媒活性が発揮される。ただし、Xとしては、次式:−NO−で表わされる基を除く。本発明においては、本発明に係る多環式N−オキシル化合物がこのような−NO−で表わされる基(以下、ニトロキシルラジカル基という)をアザアダマンタン骨格の2位と6位の位置に2つ有さなくとも、第2級アルコールの酸化においても、空気酸化においても、十分に高い触媒活性を発揮することができる。In the general formula (1), X represents a group containing a hetero atom. Examples of the hetero atom include an oxygen atom (O), a nitrogen atom (N), a sulfur atom (S), and a phosphorus atom (P). By incorporating such a heteroatom at the 6-position of the azaadamantane skeleton, an excellent alcohol oxidation catalytic activity is exhibited when the polycyclic N-oxyl compound of the present invention is used as a catalyst. However, as X, a group represented by the following formula: —NO · — is excluded. In the present invention, the polycyclic N- oxyl compounds according to the present invention is such -NO · a - group represented by (hereinafter referred to nitroxyl radical group) to the position of the 2-position and 6-position of aza-adamantane skeleton Even without two, sufficiently high catalytic activity can be exhibited both in the oxidation of the secondary alcohol and in the air oxidation.

このようなXとしては、硫黄原子やリン原子では酸化を受けやすいのに対して、酸化を受けにくい傾向にあるという観点から、酸素原子及び下記一般式(2):
−NY− ・・・(2)
で表わされる基からなる群から選択されるいずれか1種であることが好ましい。前記一般式(2)中、Yはスルホニル基を含む基又はアシル基を示す。前記スルホニル基(−SO−)を含む基としては、トシル基、メシル基が挙げられ、前記アシル基としては、ベンゾイル基、ピバロイル基、アセチル基が挙げられる。これらの中でも、Xとしては、合成の際の反応条件下において安定性に優れる傾向にあるという観点から、酸素原子、上記一般式(2)中のYがトシル基である基(トシルアミド基)が好ましい。
As such X, a sulfur atom or a phosphorus atom is susceptible to oxidation, but from the viewpoint of being less susceptible to oxidation, an oxygen atom and the following general formula (2):
-NY- (2)
It is preferable that it is any one selected from the group consisting of groups represented by: In the general formula (2), Y represents a group containing a sulfonyl group or an acyl group. Examples of the group containing a sulfonyl group (—SO 2 —) include a tosyl group and a mesyl group, and examples of the acyl group include a benzoyl group, a pivaloyl group, and an acetyl group. Among these, X is an oxygen atom or a group in which Y in the above general formula (2) is a tosyl group (tosylamide group) from the viewpoint that stability tends to be excellent under reaction conditions during synthesis. preferable.

また、本発明に係る多環式N−オキシル化合物としては、第2級アルコールの酸化においても、空気酸化においても、より高い触媒活性を発揮することができ、かつ、製造がより容易であるという観点から、前記式(1)中のR及びRが水素原子でありXが酸素原子である6−オキサ−2−アザアダマンタンN−オキシル(6−oxa−2−azaadamantane N−oxyl、以下場合により「Oxa−AZADO」という。)、前記式(1)中のR及びRが水素原子でありXがトシルアミド基であるN−トシル−2,6−ジアザアダマンタンN’−オキシル(N−tosyl−2,6−diazaadamantane N’−oxyl、以下場合により「N−Ts−AZADO」という。)、前記式(1)中のRが水素原子でありRがアルキル基でありXが酸素原子である7−アルキル−6−オキサ−2−アザアダマンタンN−オキシル(7−Alkyl−6−oxa−2−azaadamantane N−oxyl、以下場合により「7−Alkyl−Oxa−AZADO」という。)が好ましい。In addition, the polycyclic N-oxyl compound according to the present invention can exhibit higher catalytic activity both in the oxidation of the secondary alcohol and in the air, and is easier to manufacture. From the viewpoint, 6-oxa-2-azaadamantane N-oxyl (hereinafter referred to as 6-oxa-2-azaadamantane N-oxyl), wherein R 1 and R 2 in the formula (1) are hydrogen atoms and X is an oxygen atom, Optionally referred to as “Oxa-AZADO”), N-tosyl-2,6-diazaadamantane N′-oxyl in which R 1 and R 2 in formula (1) are hydrogen atoms and X is a tosylamide group N-tosyl-2,6-diazaadamantane N' -oxyl, optionally referred to as "N-Ts-AZADO".), R 1 is water in the formula (1) An atom R 2 is an alkyl group X is oxygen atom 7 alkyl-6-oxa-2-aza-adamantan N- oxyl (7-Alkyl-6-oxa -2-azaadamantane N-oxyl, optionally less "7-Alkyl-Oxa-AZADO") is preferred.

このような多環式N−オキシル化合物は、5−F−AZADOのようにフッ素原子を置換基として導入する必要がないため、煩雑な工程を経なくとも容易に製造することが可能である。このような多環式N−オキシル化合物を製造するための方法としては、より容易にかつ確実に本発明の多環式N−オキシル化合物を得られるという観点から、
下記一般式(3):
Since such a polycyclic N-oxyl compound does not need to introduce a fluorine atom as a substituent unlike 5-F-AZADO, it can be easily produced without going through complicated steps. As a method for producing such a polycyclic N-oxyl compound, from the viewpoint that the polycyclic N-oxyl compound of the present invention can be obtained more easily and reliably,
The following general formula (3):

[式(3)中、Rは前記一般式(1)中のRと同義であり、Zは、水素原子、ベンジルオキシカルボニル基、アルキル基、ベンジル基、スルホニル基を含む基、及びアシル基からなる群から選択されるいずれか1種を示す。]
で表わされるアザビシクロ[3.3.1]ノナン化合物を、ヘテロ原子を含む基で環化することにより下記一般式(4):
[In the formula (3), R 1 has the same meaning as R 1 in the general formula (1), and Z represents a hydrogen atom, a benzyloxycarbonyl group, an alkyl group, a benzyl group, a group containing a sulfonyl group, and acyl. Any one selected from the group consisting of groups is shown. ]
The azabicyclo [3.3.1] nonane compound represented by general formula (4) is cyclized with a group containing a hetero atom:

[式(4)中、R、R及びXは、それぞれ独立に、前記一般式(1)中のR、R及びXと同義であり、Zは、前記一般式(3)中のZと同義である。]
で表わされる多環式化合物を得る工程と、
前記多環式化合物を酸化することにより前記一般式(1)で表わされる多環式N−オキシル化合物を得る工程とを含む方法が好ましい。
[In the formula (4), R 1 , R 2 and X are each independently synonymous with R 1 , R 2 and X in the general formula (1), and Z is in the general formula (3). Is synonymous with Z. ]
Obtaining a polycyclic compound represented by:
And a step of obtaining the polycyclic N-oxyl compound represented by the general formula (1) by oxidizing the polycyclic compound.

前記一般式(3)中、Rは前記一般式(1)中のRと同義である。また、前記一般式(3)中、Zは水素原子、ベンジルオキシカルボニル基、アルキル基、ベンジル基、スルホニル基を含む基、及びアシル基からなる群から選択されるいずれか1種を示す。前記スルホニル基(−SO−)を含む基としては、トシル基、メシル基が挙げられ、前記アシル基としては、ベンゾイル基、ピバロイル基、アセチル基が挙げられる。また、前記アルキル基としては、炭素数1〜5のアルキル基が挙げられる。これらの中でも、環化反応の際に副反応がおこりにくく、分解されにくい傾向にあるという観点から、トシル基が好ましい。In the general formula (3), R 1 has the same meaning as R 1 in the general formula (1). In the general formula (3), Z represents any one selected from the group consisting of a hydrogen atom, a benzyloxycarbonyl group, an alkyl group, a benzyl group, a group containing a sulfonyl group, and an acyl group. Examples of the group containing a sulfonyl group (—SO 2 —) include a tosyl group and a mesyl group, and examples of the acyl group include a benzoyl group, a pivaloyl group, and an acetyl group. Moreover, as said alkyl group, a C1-C5 alkyl group is mentioned. Among these, a tosyl group is preferable from the viewpoint that side reactions are unlikely to occur during the cyclization reaction and tend to be hardly decomposed.

このような前記一般式(3)で表わされるアザビシクロ[3.3.1]ノナン化合物は、例えば、次の反応工程に示すように、アセトンジカルボン酸、グルタルアルデヒドもしくは対応するδ−ケトアルデヒド及びアンモニア水を原料として縮合反応を行う(反応工程中a)ことにより得られたビシクロ体のアミノ基中の水素原子を、NaCO、NaOH、トリエチルアミン等の存在下、Zのハロゲン化塩(例えばZCl、ZBr、ZI)や無水物(Z−O−Z)等を用いてZに置換する(反応工程中b)ことにより得ることができる。Such an azabicyclo [3.3.1] nonane compound represented by the general formula (3) includes, for example, acetone dicarboxylic acid, glutaraldehyde or corresponding δ-ketoaldehyde and ammonia as shown in the following reaction step. Condensation reaction is performed using water as a raw material (a in the reaction step). The hydrogen atom in the amino group of the bicyclo compound obtained in the presence of Na 2 CO 3 , NaOH, triethylamine, etc. It can be obtained by substituting Z with ZCl, ZBr, ZI) or an anhydride (Z-O-Z) (b in the reaction step).

前記アザビシクロ[3.3.1]ノナン化合物をヘテロ原子を含む基で環化することにより、前記一般式(4)で表わされる多環式化合物を得る方法としては特に制限されないが、前記一般式(4)で表わされる多環式化合物のうち、例えば、Xが酸素原子でありRが水素原子である多環式化合物を得る場合には、先ず、前記アザビシクロ[3.3.1]ノナン化合物のカルボニル基を水素化アルミニウムリチウム等の水素化アルミニウムアルカリ金属、ニッケル、白金、銅等の存在下、室温(25℃程度)においてヒドロキシ基に還元し、次いで、ヨウ素を添加して前記ヒドロキシ基の水素原子をヨウ素化させた後、ヨードベンゼンジアセテート(PhI(OAc))、酢酸鉛(Pb(OAc))等の酸化剤の存在下においてラジカル的に脱ヨウ素化させて分子内縮合させる方法が挙げられる。前記分子内縮合の方法としては、例えば、100〜500Wの白熱電球を用いて0℃程度の氷冷下から25℃程度の室温下において光照射を行いながら撹拌する方法が挙げられる。この反応工程の好適な一例を下記に示す。The method for obtaining the polycyclic compound represented by the general formula (4) by cyclization of the azabicyclo [3.3.1] nonane compound with a group containing a hetero atom is not particularly limited. Among the polycyclic compounds represented by (4), for example, when obtaining a polycyclic compound in which X is an oxygen atom and R 2 is a hydrogen atom, first, the azabicyclo [3.3.1] nonane is obtained. The carbonyl group of the compound is reduced to a hydroxy group at room temperature (about 25 ° C.) in the presence of an alkali metal hydride such as lithium aluminum hydride, nickel, platinum, copper, etc., and then iodine is added to the hydroxy group. after the hydrogen atom is iodinated, iodobenzene diacetate (PhI (OAc) 2), La in the presence of an oxidizing agent such as lead acetate (Pb (OAc) 4) Cal manner by deiodination and a method of engaged intramolecular condensation with. Examples of the intramolecular condensation method include a method of stirring using an incandescent bulb of 100 to 500 W while performing light irradiation from about 0 ° C. under ice cooling to about 25 ° C. at room temperature. A suitable example of this reaction step is shown below.

また、前記一般式(4)で表わされる多環式化合物のうち、例えば、Xが上記一般式(2)で表わされる基でありRが水素原子である多環式化合物を得る場合には、例えば、先ず、60℃で4〜10時間、ピリジンの存在下で前記アザビシクロ[3.3.1]ノナン化合物のカルボニル基をヒドロキシアミン(NHOH・HCl、NHOH、NHOH・HSO、NHOH・CHCOOH、NHOH・HPO等)と反応させてオキシム基とし、次いで、氷冷下(0℃程度)で2〜3時間、水素化ホウ素ナトリウム、酸化モリブデン等の存在下で前記オキシム基を還元してアミノ基とした後に前記アミノ基中の水素原子の一部をY(式(2)中のY)のハロゲン化塩(例えばYCl、YBr、YI)等を用いてYに置換し、次いで、ヨウ素を添加して前記アミノ基中の残りの水素原子をヨウ素化させた後、ヨードベンゼンジアセテート(PhI(OAc))、酢酸鉛(Pb(OAc))等の酸化剤の存在下においてラジカル的に脱ヨウ素化させて分子内縮合させる方法が挙げられる。前記分子内縮合の方法としては、前述のとおりである。この反応工程の好適な一例を下記に示す。Further, among the polycyclic compounds represented by the general formula (4), for example, when obtaining a polycyclic compound in which X is a group represented by the general formula (2) and R 2 is a hydrogen atom. For example, first, the carbonyl group of the azabicyclo [3.3.1] nonane compound in the presence of pyridine is converted to hydroxyamine (NH 2 OH · HCl, NH 2 OH, NH 2 OH · H 2 SO 4 , NH 2 OH · CH 3 COOH, NH 2 OH · H 3 PO 4, etc.) to form an oxime group, and then borohydride for 2 to 3 hours under ice cooling (about 0 ° C.). After reducing the oxime group to an amino group in the presence of sodium, molybdenum oxide or the like, a part of the hydrogen atoms in the amino group is converted to a halogenated salt of Y (Y in Formula (2)) (for example, YCl, YBr, YI) etc. Substituted with Y Te, then after remaining hydrogen atoms in said amino group by the addition of iodine was iodinated, iodobenzene diacetate (PhI (OAc) 2), lead acetate (Pb (OAc) 4) And a method of radically deiodinating in the presence of an oxidant such as intramolecular condensation. The method for intramolecular condensation is as described above. A suitable example of this reaction step is shown below.

また、前記一般式(4)で表わされる多環式化合物のうち、例えば、Xが酸素原子であり、Rがアルキル基である多環式化合物を得る場合には、先ず、前記アザビシクロ[3.3.1]ノナン化合物のカルボニル基を、アルキルリチウムやアルキルマグネシウム等のグリニャール試薬(例えばn−ブチルLi)、及び必要に応じてCeCl等の添加剤の存在下、好ましくは温度−78〜−40℃の範囲内においてヒドロキシ基及びアルキル基(例えばn−ブチル基)に還元し、次いで、ヨウ素を添加して前記ヒドロキシ基の水素原子をヨウ素化させた後、ヨードベンゼンジアセテート(PhI(OAc))、酢酸鉛(Pb(OAc))等の酸化剤の存在下においてラジカル的に脱ヨウ素化させて分子内縮合させる方法が挙げられる。前記分子内縮合の方法としては、前述のとおりである。この反応工程の好適な一例を下記に示す。Further, among the polycyclic compounds represented by the general formula (4), for example, when obtaining a polycyclic compound in which X is an oxygen atom and R 2 is an alkyl group, first, the azabicyclo [3 .3.1] carbonyl group nonane compounds, alkyl lithium or alkyl magnesium, and the like Grignard reagent (e.g. n- butyl Li), and the presence of additives such as CeCl 3 as necessary, preferably at a temperature -78 Reduction to a hydroxy group and an alkyl group (for example, n-butyl group) within a range of −40 ° C., followed by addition of iodine to iodinate the hydrogen atom of the hydroxy group, followed by iodobenzene diacetate (PhI ( OAc) 2), free-radically method of condensing the molecule by deiodination in the presence of an oxidizing agent such as lead acetate (Pb (OAc) 4) can be mentioned . The method for intramolecular condensation is as described above. A suitable example of this reaction step is shown below.

なお、前記一般式(4)で表わされる多環式化合物のうち、例えば、Xが酸素原子であり、Rが置換基を有するアルキル基である多環式化合物を得る場合には、前記グリニャール試薬として、例えば、次式:BrMg−R−OTHP(式中、Rは炭素数1〜5のアルキレン基、炭素数6〜10の2価の芳香族炭化水素基からなる群から選択されるいずれか1種を示し、OTHPはテトラヒドロピラニル基で保護されたヒドロキシ基を示す。Rとしては、例えば、ブチレン基及び−C−C−で表される基等が挙げられる。)で表されるようなグリニャール試薬を用い、分子内縮合させた後に脱保護することによって、ヒドロキシ基を置換基として有するアルキル基を導入することができる。さらに、得られたヒドロキシ基を置換することにより、アジ基(−N)やアセチレン基(−C)を置換基として有するアルキル基を導入することができる。また、前記ヒドロキシ基をアジ基(−N)やアセチレン基(−C)に置換する方法としては、適宜公知の方法を採用することができる。Among the polycyclic compounds represented by the general formula (4), for example, when obtaining a polycyclic compound in which X is an oxygen atom and R 2 is an alkyl group having a substituent, the Grignard The reagent is, for example, the following formula: BrMg—R 3 —OTHP (wherein R 3 is selected from the group consisting of an alkylene group having 1 to 5 carbon atoms and a divalent aromatic hydrocarbon group having 6 to 10 carbon atoms). OTHP represents a hydroxy group protected with a tetrahydropyranyl group, and examples of R 3 include a butylene group and a group represented by —C 6 H 4 —C 2 H 4 — An alkyl group having a hydroxy group as a substituent can be introduced by deprotection after intramolecular condensation using a Grignard reagent represented by the following formula: Furthermore, by substituting the obtained hydroxy group, an alkyl group having an azido group (—N 3 ) or an acetylene group (—C 2 ) as a substituent can be introduced. In addition, as a method of substituting the hydroxy group with an azide group (—N 3 ) or an acetylene group (—C 2 ), a known method can be appropriately employed.

このようにして得られた多環式化合物中のアミノ基(上記反応工程中、次式:−NZ−で表わされるアミノ基)を酸化させてニトロキシルラジカル基とすることにより前記式(1)で表わされる本発明の多環式N−オキシル化合物を得ることができる。   By oxidizing the amino group (the amino group represented by the following formula: -NZ- in the above reaction step) in the polycyclic compound thus obtained to form a nitroxyl radical group, the above formula (1) The polycyclic N-oxyl compound of this invention represented by these can be obtained.

このような酸化方法としては、例えば、前記多環式化合物の有機溶媒(例えばアセトニトリル)溶液に尿素−過酸化水素付加物、タングステン酸ナトリウム2水和物(NaWO・2HO)、NaOCl等の酸化剤を加えて25℃程度の室温下で3〜4時間撹拌する方法や、酸素やオゾン等の活性酸素を含む気体を前記溶液に吹き込む方法が挙げられる。As such an oxidation method, for example, a urea-hydrogen peroxide adduct, sodium tungstate dihydrate (Na 2 WO 4 .2H 2 O) in an organic solvent (for example, acetonitrile) solution of the polycyclic compound, Examples thereof include a method of adding an oxidizing agent such as NaOCl and stirring at room temperature of about 25 ° C. for 3 to 4 hours, and a method of blowing a gas containing active oxygen such as oxygen and ozone into the solution.

また、前記本発明に係る多環式N−オキシル化合物の製造方法において、上記のようにアミノ基を酸化させると、例えば、上記反応工程中、次式:−NY−で表わされるアミノ基も一部酸化されるため、反応生成物中には、前記一般式(1)で表わされる多環式化合物のうち、Xが上記一般式(2)で表わされる基である本発明に係る多環式化合物と、前記Xがニトロキシルラジカル基であり、分子内にニトロキシルラジカル基を2つ有する多環式化合物とをこのように容易に得ることができる。なお、このような反応生成物をカラムクロマトグラフィー等により分離することにより本発明に係る多環式N−オキシル化合物を得ることができる。   In the method for producing a polycyclic N-oxyl compound according to the present invention, when an amino group is oxidized as described above, for example, during the reaction step, an amino group represented by the following formula: -NY- Since the reaction product is partially oxidized, among the polycyclic compounds represented by the general formula (1), X is a polycyclic compound according to the present invention in which X is a group represented by the general formula (2). A compound and a polycyclic compound having X as a nitroxyl radical group and having two nitroxyl radical groups in the molecule can be easily obtained in this way. In addition, the polycyclic N-oxyl compound based on this invention can be obtained by isolate | separating such a reaction product by column chromatography etc.

以上、本発明に係る多環式N−オキシル化合物の製造方法の好適な実施形態を例に挙げて説明したが、本発明の多環式N−オキシル化合物の製造方法はこれに限定されるものではなく、例えば、反応の条件は用いる原料や反応系に応じて適宜調整することができ、また、必要に応じて、濃縮、減圧濃縮、溶媒抽出、晶出、再結晶、転溶、クロマトグラフィー等の公知の分離精製手段を用いて単離精製する工程等をさらに含んでいてもよい。   As mentioned above, although the preferred embodiment of the manufacturing method of the polycyclic N-oxyl compound which concerns on this invention was mentioned as an example, the manufacturing method of the polycyclic N-oxyl compound of this invention is limited to this. Instead, for example, the reaction conditions can be appropriately adjusted according to the raw materials and reaction system used, and if necessary, concentration, concentration under reduced pressure, solvent extraction, crystallization, recrystallization, phase transfer, chromatography It may further include a step of isolation and purification using a known separation and purification means such as.

さらに、必要に応じて適宜溶媒を用いてもよく、このような溶媒としては、反応に悪影響を及ぼさない公知の溶媒を用いることができ、例えば、芳香族炭化水素類、脂肪族炭化水素類、エステル類、エーテル類、脂肪族ハロゲン炭化水素類、アルコール類、アミド類、有機酸類、水等が挙げられ、これらのうちの1種を単独で用いても2種以上を組み合わせて用いてもよい。これらの中でも、前記溶媒としては、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、n−ブタノール、酢酸エチル、酢酸ブチル、ギ酸、酢酸、ヘキサメチルホスホリックアミド、ジメチルイミダゾリジノン、アセトニトリル、N,N−ジメチルホルムアミド(DMF)、ジメチルアセトアミド、N−メチルピペリドン、ジメチルスルホキシド(DMSO)、クロロホルム、ジクロロメタン、1,2−ジクロロエタン、塩化メチレン、ジオキサン、トルエン、ベンゼン、キシレン、へキサン、シクロヘキサン、ペンタン、ヘプタン、テトラヒドロフラン(THF)、ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、t−ブチルメチルエーテル、1,2−ジメトキシエタン、塩化メチレン、及びこれらの混合物が好ましい。   Furthermore, if necessary, a solvent may be used as appropriate, and as such a solvent, a known solvent that does not adversely influence the reaction can be used, for example, aromatic hydrocarbons, aliphatic hydrocarbons, Examples include esters, ethers, aliphatic halogen hydrocarbons, alcohols, amides, organic acids, water, and the like. One of these may be used alone, or two or more may be used in combination. . Among these, as the solvent, methanol, ethanol, propanol, isopropanol, n-butanol, ethyl acetate, butyl acetate, formic acid, acetic acid, hexamethylphosphoric amide, dimethylimidazolidinone, acetonitrile, N, N-dimethylformamide (DMF), dimethylacetamide, N-methylpiperidone, dimethylsulfoxide (DMSO), chloroform, dichloromethane, 1,2-dichloroethane, methylene chloride, dioxane, toluene, benzene, xylene, hexane, cyclohexane, pentane, heptane, tetrahydrofuran (THF) ), Diethyl ether, diisopropyl ether, t-butyl methyl ether, 1,2-dimethoxyethane, methylene chloride, and mixtures thereof.

本発明のアルコール酸化触媒としては、前記多環式N−オキシル化合物及び/又はその誘導体を含有するものである。前記多環式N−オキシル化合物としては、1種が単独で含有されていても2種以上が組み合わされて含有されていてもよい。   The alcohol oxidation catalyst of the present invention contains the polycyclic N-oxyl compound and / or its derivative. As the polycyclic N-oxyl compound, one kind may be contained alone, or two or more kinds may be contained in combination.

また、前記多環式N−オキシル化合物の誘導体としては、前記式(1)で表わされる多環式N−オキシル化合物の水和物、前記式(1)で表わされる多環式N−オキシル化合物中のニトロキシルラジカル基に水素原子が結合してヒドロキシルアミノ基(次式:−NOH−で表わされる基)となったヒドロキシルアミン化合物、前記ニトロキシルラジカル基がオキソアンモニウム基(次式:=N=Oで表わされる基)となったオキソアンモニウムカチオン及びその塩が挙げられ、これらのうちの1種を単独で用いても2種以上を組み合わせて用いてもよい。In addition, examples of the derivative of the polycyclic N-oxyl compound include a hydrate of the polycyclic N-oxyl compound represented by the formula (1) and a polycyclic N-oxyl compound represented by the formula (1). A hydroxylamine compound in which a hydrogen atom is bonded to a nitroxyl radical group therein to form a hydroxylamino group (a group represented by the following formula: —NOH—), and the nitroxyl radical group is an oxoammonium group (the following formula: = N Oxoammonium cation and a salt thereof, which may be a group represented by ═O + , may be used alone or in combination of two or more.

前記塩としては、低毒性のものが好ましく、例えば、ハロゲン原子の陰イオン(例えば、Cl、Br、I)等との塩;塩酸塩、臭化水素酸塩、硫酸塩、ギ酸塩、酢酸塩、プロピオン酸塩、フマル酸塩、シュウ酸塩、マレイン酸塩、クエン酸塩、コハク酸塩、酒石酸塩、トリフルオロ酢酸塩、メタンスルホン酸塩、ベンゼンスルホン酸塩、p−トルエンスルホン酸塩等の無機酸塩及び有機酸塩;ナトリウム塩、カリウム塩等のアルカリ金属塩;カルシウム塩、マグネシウム塩等のアルカリ土類金属塩;アルミニウム塩;アンモニウム塩、メチルアミン塩、エチルアミン塩、トリメチルアミン塩、トリエチルアミン塩、アニリン塩、ピリジン塩、ピペリジン塩、ピコリン塩、エタノールアミン塩、ジエタノールアミン塩、トリエタノールアミン塩、ジシクロヘキシルアミン塩、N,N’−ジベンジルエチレンジアミン塩等の窒素原子含有塩が挙げられる。The salt is preferably a low toxicity salt, for example, a salt of a halogen atom with an anion (for example, Cl , Br , I ), etc .; hydrochloride, hydrobromide, sulfate, formate , Acetate, propionate, fumarate, oxalate, maleate, citrate, succinate, tartrate, trifluoroacetate, methanesulfonate, benzenesulfonate, p-toluenesulfone Inorganic acid salts and organic acid salts such as acid salts; alkali metal salts such as sodium salts and potassium salts; alkaline earth metal salts such as calcium salts and magnesium salts; aluminum salts; ammonium salts, methylamine salts, ethylamine salts, trimethylamine Salt, triethylamine salt, aniline salt, pyridine salt, piperidine salt, picoline salt, ethanolamine salt, diethanolamine salt, triethanol Amine salt, dicyclohexylamine salt, N, include a nitrogen atom-containing salts such as N'- dibenzylethylenediamine salt.

本発明のアルコール酸化触媒としては、前記多環式N−オキシル化合物及び/又はその誘導体を触媒としての有効量含有していればよく、本発明の効果を阻害しない範囲内において、前記多環式N−オキシル化合物及び/又はその誘導体の合成に用いた試薬由来の不純物、精製により生じる不純物等をさらに含有していてもよい。   As the alcohol oxidation catalyst of the present invention, the polycyclic N-oxyl compound and / or a derivative thereof may be contained in an effective amount as a catalyst. It may further contain impurities derived from reagents used in the synthesis of N-oxyl compounds and / or derivatives thereof, impurities generated by purification, and the like.

次いで、本発明のアルコール酸化触媒を用いたアルコール酸化方法について説明する。本発明のアルコール酸化方法において、基質となるアルコールは下記一般式(5)で表わされる第1級アルコールであっても下記一般式(6)で表わされる第2級アルコールであってもよい。   Next, an alcohol oxidation method using the alcohol oxidation catalyst of the present invention will be described. In the alcohol oxidation method of the present invention, the alcohol as a substrate may be a primary alcohol represented by the following general formula (5) or a secondary alcohol represented by the following general formula (6).

前記一般式(5)〜(6)中、R、R、Rは、それぞれ独立に、酸化反応に悪影響を及ぼさない置換基を示し、例えば、置換されてもよい直鎖状又は分枝鎖状のアルキル基、置換されてもよい環状アルキル基、置換されてもよい芳香族基、及び置換されてもよい複素環基が挙げられる。また、本発明のアルコール酸化方法に係るアルコールとしては、前記一般式(5)及び(6)で表わされる構造単位を同一分子内に複数有する多価アルコールであってもよいが、アルコール酸化反応がより十分に進行するという観点から、ヒドロキシ基を1つ有するモノアルコールであることが好ましい。In the general formulas (5) to (6), R 4 , R 5 , and R 6 each independently represent a substituent that does not adversely affect the oxidation reaction. Examples thereof include a branched alkyl group, an optionally substituted cyclic alkyl group, an optionally substituted aromatic group, and an optionally substituted heterocyclic group. In addition, the alcohol according to the alcohol oxidation method of the present invention may be a polyhydric alcohol having a plurality of structural units represented by the general formulas (5) and (6) in the same molecule. From the viewpoint of proceeding more sufficiently, a monoalcohol having one hydroxy group is preferable.

前記「置換されてもよい直鎖状又は分枝鎖状のアルキル基」におけるアルキル基としては、例えば、炭素数1〜16のアルキル基が挙げられ、これらの中でも、炭素数が1〜8のアルキル基が好ましい。このようなアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、s−ブチル基、tert−ブチル基、n−ペンチル基、イソペンチル基、2−メチルブチル基、ネオペンチル基、1−エチルプロピル基、n−へキシル基、イソへキシル基、4−メチルペンチル基、3−メチルペンチル基、2−メチルペンチル基、1−メチルペンチル基、3,3−ジメチルブチル基、2,2−ジメチルブチル基、1,1−ジメチルブチル基、1,2−ジメチルブチル基、1,3−ジメチルブチル基、2,3−ジメチルブチル基、2−エチルブチル基、ヘプチル基、1−メチルへキシル基、2−メチルへキシル基、3−メチルへキシル基、4−メチルへキシル基、2−メチルヘプチル基、3−メチルヘプチル基、4−メチルヘプチル基、5−メチルヘプチル基、6−メチルヘプチル基、1−プロピルペンチル基、2−エチルへキシル基、及び5,5−ジメチルへキシル基が挙げられる。   Examples of the alkyl group in the “optionally substituted linear or branched alkyl group” include an alkyl group having 1 to 16 carbon atoms, and among these, a C 1 to C 8 carbon group is included. Alkyl groups are preferred. Examples of such an alkyl group include a methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group, s-butyl group, tert-butyl group, n-pentyl group, isopentyl group, 2-methylbutyl group, neopentyl group, 1-ethylpropyl group, n-hexyl group, isohexyl group, 4-methylpentyl group, 3-methylpentyl group, 2-methylpentyl group, 1-methylpentyl group, 3 , 3-dimethylbutyl group, 2,2-dimethylbutyl group, 1,1-dimethylbutyl group, 1,2-dimethylbutyl group, 1,3-dimethylbutyl group, 2,3-dimethylbutyl group, 2-ethylbutyl Group, heptyl group, 1-methylhexyl group, 2-methylhexyl group, 3-methylhexyl group, 4-methylhexyl group, 2-methylheptyl group, 3-methylhexyl group, Ruhepuchiru group, 4-methylheptyl group, 5-methylheptyl group, 6-methylheptyl group, 1-propyl pentyl group, 2-ethylhexyl group, and 5,5-dimethylcyclohexyl are hexyl groups.

前記アルキル基の置換基としては、酸化反応に影響を及ぼさない限り特に制限はされず、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基等の炭素数1〜6のアルキル基;メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基等の炭素数1〜6のアルコキシ基;フッ素、塩素、臭素、ヨウ素等のハロゲン原子;ビニル基、アリル基等の炭素数2〜6のアルケニル基;エチニル基、プロパルギル基等の炭素数2〜6のアルキニル基;ヒドロキシ基;置換されていてもよいアミノ基;置換されていてもよいスルホニル基;シアノ基;ニトロソ基;置換されていてもよいアミジノ基;カルボキシ基;炭素数2〜7のアルコキシカルボニル基;置換されていてもよいカルバモイル基;芳香族基;芳香族複素環基;アシル基(置換されていてもよいアルキルカルボニル基、置換されていてもよいアリールカルボニル基)が挙げられる。   The substituent of the alkyl group is not particularly limited as long as it does not affect the oxidation reaction. For example, the alkyl group having 1 to 6 carbon atoms such as methyl group, ethyl group, propyl group; methoxy group, ethoxy group, C1-C6 alkoxy groups such as propoxy groups; Halogen atoms such as fluorine, chlorine, bromine and iodine; C2-C6 alkenyl groups such as vinyl groups and allyl groups; Carbon numbers such as ethynyl groups and propargyl groups 2-6 alkynyl groups; hydroxy groups; optionally substituted amino groups; optionally substituted sulfonyl groups; cyano groups; nitroso groups; optionally substituted amidino groups; carboxy groups; 7 an alkoxycarbonyl group; an optionally substituted carbamoyl group; an aromatic group; an aromatic heterocyclic group; an acyl group (an optionally substituted alkylcarbonyl group, Be conversion include aryl carbonyl group).

前記「置換されていてもよい環状アルキル基」における環状アルキル基としては、例えば、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロペプチル基等の炭素数3〜7のシクロアルキル基が挙げられる。また、前記環状アルキル基の置換基としては、上記の「置換されていてもよいアルキル基」における置換基と同様のものを挙げることができる。   Examples of the cyclic alkyl group in the “optionally substituted cyclic alkyl group” include cycloalkyl groups having 3 to 7 carbon atoms such as cyclopropyl group, cyclobutyl group, cyclopentyl group, cyclohexyl group, and cyclopeptyl group. . In addition, examples of the substituent of the cyclic alkyl group include the same substituents as those in the “optionally substituted alkyl group”.

前記「置換されていてもよい芳香族基」における芳香族基としては、例えば、単環式若しくは縮合多環式の芳香族炭素環基が挙げられ、具体的には、フェニル基、ナフチル基、アントリル基、アズレニル基、フェナントリル基、アセナフチレニル基等の炭素数が2〜14のアリール基が挙げられる。   The aromatic group in the “optionally substituted aromatic group” includes, for example, a monocyclic or condensed polycyclic aromatic carbocyclic group, and specifically includes a phenyl group, a naphthyl group, Examples include an aryl group having 2 to 14 carbon atoms such as an anthryl group, an azulenyl group, a phenanthryl group, and an acenaphthylenyl group.

前記「置換されていてもよい複素環基」における複素環としては、5員環の単環式であっても、6員環の単環式であっても、6−5又は6−6の縮合環形式でありかつ複素原子として酸素原子、硫黄原子及び窒素原子からなる群から選択される1〜3の複素原子を有する芳香族複素環であってもよい。このような複素環基としては、具体的には、フリル基、チエニル基、ピロリル基、オキサゾリル基、イソキサゾリル基、チアゾリル基、イソチアゾリル基、イミダゾリル基、ピラゾリル基、1,2,3−オキサジアジゾリル基、1,2,4−オキサジアゾリル基、1,3,4−オキサジアゾリル基、フラザニル基、1,2,3−チアジアゾリル基、1,2,4−チアジアゾリル基、1,3,4−チアジアゾリル基、1,2,3−トリアゾリル基、1,2,4−トリアゾリル基、テトラゾニル基、ピリジル基、ピリダジニル基、ピリミジニル基、ピラジニル基、トリアジニル基等の単環式芳香族複素環基;ベンゾフラニル基、イソベンゾオキサリル基、1,2−ベンゾイソオキサゾリル基、ベンゾチアゾリル基、ベンゾピラニル基、1,2−ベンゾイソチアゾリル基、1H−ベンゾトリアゾリル基、キノリル基、イソキノリル基、シンノリニル基、キナゾリル基、キノキサリニル基、フタラジニル基、ナフチリジニル基、プリニル基、ブテリジニル基、カルバゾリニル基、α−カルボリニル基、β−カルボリニル基、γ−カルボリニル基、アクリジニル基、フェノキサジニル基、フェノチアジニル基、フェナジニル基、フェノキサチイニル基、チアントレニル基、フェナトリジニル基、フェナトロリニル基、インドリジニル基、ピロロ[1,2−b]ピリダジニル基、ピラゾロ[1,5−a]ピリジル基、イミダソ[1,2−a]ピリジル基、イミダゾ[1,5−a]ピリジル基、イミダゾ[1,2−b]ピリダジニル基、イミダゾ[1,2−a]ピリミジニル基、1,2,4−トリアゾロ[4,3−a]ピリジル基、1,2,4−トリアゾロ[4,3−b]ピリダジニル基等の8〜12員の縮合多環式芳香族複素環基等が挙げられる。また、前記芳香族基及び前記複素環基の置換基としては、上記の「置換されていてもよいアルキル基」における置換基と同様のものを挙げることができる。   The heterocyclic ring in the “optionally substituted heterocyclic group” may be a 5-membered monocyclic ring, a 6-membered monocyclic ring, 6-5 or 6-6 An aromatic heterocycle having 1 to 3 heteroatoms selected from the group consisting of an oxygen atom, a sulfur atom and a nitrogen atom as a heteroatom may be used. Specific examples of such heterocyclic groups include furyl, thienyl, pyrrolyl, oxazolyl, isoxazolyl, thiazolyl, isothiazolyl, imidazolyl, pyrazolyl, 1,2,3-oxadiadi. Zolyl group, 1,2,4-oxadiazolyl group, 1,3,4-oxadiazolyl group, furazanyl group, 1,2,3-thiadiazolyl group, 1,2,4-thiadiazolyl group, 1,3,4-thiadiazolyl Group, 1,2,3-triazolyl group, 1,2,4-triazolyl group, tetrazonyl group, pyridyl group, pyridazinyl group, pyrimidinyl group, pyrazinyl group, triazinyl group and the like monocyclic aromatic heterocyclic group; benzofuranyl group , Isobenzoxalyl group, 1,2-benzisoxazolyl group, benzothiazolyl group, benzopyranyl group, Zisoisothiazolyl group, 1H-benzotriazolyl group, quinolyl group, isoquinolyl group, cinnolinyl group, quinazolyl group, quinoxalinyl group, phthalazinyl group, naphthyridinyl group, purinyl group, buteridinyl group, carbazolinyl group, α-carbolinyl group, β-carbolinyl group , Γ-carbolinyl group, acridinyl group, phenoxazinyl group, phenothiazinyl group, phenazinyl group, phenoxathiinyl group, thiantenyl group, phenatolidinyl group, phenatrolinyl group, indolizinyl group, pyrrolo [1,2-b] pyridazinyl group, pyrazolo [ 1,5-a] pyridyl group, imidazo [1,2-a] pyridyl group, imidazo [1,5-a] pyridyl group, imidazo [1,2-b] pyridazinyl group, imidazo [1,2-a] Pyrimidinyl group, 1,2,4-tria B [4,3-a] pyridyl, 1,2,4-triazolo [4,3-b], etc. 8-12 membered fused polycyclic aromatic heterocyclic groups such as a pyridazinyl group. In addition, examples of the substituent of the aromatic group and the heterocyclic group include the same substituents as those in the “optionally substituted alkyl group”.

本発明のアルコール酸化方法としては、反応基質である前記アルコールを含有する混合物中に本発明のアルコール酸化触媒を添加するものであっても、本発明のアルコール酸化触媒を含有する溶媒中に前記アルコールを添加するものであってもよい。   As the alcohol oxidation method of the present invention, even if the alcohol oxidation catalyst of the present invention is added to a mixture containing the alcohol as a reaction substrate, the alcohol in the solvent containing the alcohol oxidation catalyst of the present invention is used. May be added.

前記アルコール酸化触媒と前記アルコールとの混合比としては、前記アルコール酸化触媒中に含まれる前記多環式N−オキシル化合物及び/又はその誘導体の添加量が前記アルコールにおける全ヒドロキシ基100モルに対して0.001〜150モルであることが好ましく、0.01〜50モルであることがより好ましい。前記多環式N−オキシル化合物及び/又はその誘導体の添加量が前記下限未満である場合には、反応が進行しない、反応速度が低下する、あるいは反応が途中で停止するといった傾向にあり、他方、前記上限を超える場合には、反応速度を制御することが困難となる傾向にある。また、本発明においては、前記多環式N−オキシル化合物及び/又はその誘導体の前記添加量が前記アルコールにおける全ヒドロキシ基100モルに対して0.01〜5.0モルと少量であっても十分な活性を得ることが可能である。   The mixing ratio of the alcohol oxidation catalyst and the alcohol is such that the addition amount of the polycyclic N-oxyl compound and / or its derivative contained in the alcohol oxidation catalyst is 100 mol of all hydroxy groups in the alcohol. It is preferable that it is 0.001-150 mol, and it is more preferable that it is 0.01-50 mol. When the addition amount of the polycyclic N-oxyl compound and / or derivative thereof is less than the lower limit, the reaction does not proceed, the reaction rate decreases, or the reaction tends to stop halfway, If the upper limit is exceeded, it tends to be difficult to control the reaction rate. Moreover, in this invention, even if the said addition amount of the said polycyclic N-oxyl compound and / or its derivative (s) is as small as 0.01-5.0 mol with respect to 100 mol of all the hydroxyl groups in the said alcohol. It is possible to obtain sufficient activity.

本発明のアルコール酸化方法としては、前記アルコール酸化触媒と共に、共酸化剤の存在下において前記アルコールを酸化せしめることが好ましい。本発明において、共酸化剤とは、本発明のアルコール酸化触媒への酸化能の供給源であって、本発明に係る多環式N−オキシル化合物中のニトロキシルラジカル基をオキソアンモニウム基に酸化できるものを指す。   As the alcohol oxidation method of the present invention, it is preferable to oxidize the alcohol in the presence of a co-oxidant together with the alcohol oxidation catalyst. In the present invention, the co-oxidant is a source of oxidation ability to the alcohol oxidation catalyst of the present invention, and oxidizes the nitroxyl radical group in the polycyclic N-oxyl compound according to the present invention to an oxoammonium group. It refers to what can be done.

このような共酸化剤としては、例えば、TEMPOを使用する酸化反応で一般に利用されているものから適宜選択することができ、特に制限はされず、過酸素酸、過酸化水素、次亜ハロゲン酸及びその塩、過ハロゲン酸及びその塩、過硫酸塩、ハロゲン化物、N−ブロモコハク酸イミド等のハロゲン化剤、トリハロゲン化イソシアヌル酸類、ジアセトキシヨードアレン類、酸素、及びこれらの混合物等が挙げられる。これらの中でも、前記共酸化剤としては、過酢酸、m−クロロ過安息香酸、過酸化水素、次亜塩素酸ナトリウム、次亜塩素酸リチウム、次亜塩素酸カリウム、次亜塩素酸カルシウム、次亜臭素酸ナトリウム、次亜臭素酸リチウム、次亜臭素酸カリウム、次亜臭素酸カルシウム、過硫酸水素ナトリウム、過ヨウ素酸ナトリウム、過ヨウ素酸、トリクロロイソシアヌル酸、トリブロモイソシアヌル酸、N−ブロモコハク酸イミド、N−クロロコハク酸イミド、塩素、臭素、ヨウ素、ジアセトキシヨードベンゼン、酸素が好ましい。   Such a co-oxidant can be appropriately selected from those generally used in an oxidation reaction using TEMPO, and is not particularly limited, and is not limited to peroxyacid, hydrogen peroxide, hypohalous acid. And salts thereof, perhalogenates and salts thereof, persulfates, halides, N-bromosuccinimides and other halogenating agents, trihalogenated isocyanuric acids, diacetoxyiodoalenes, oxygen, and mixtures thereof It is done. Among these, the co-oxidant includes peracetic acid, m-chloroperbenzoic acid, hydrogen peroxide, sodium hypochlorite, lithium hypochlorite, potassium hypochlorite, calcium hypochlorite, Sodium bromite, lithium hypobromite, potassium hypobromite, calcium hypobromite, sodium hydrogen persulfate, sodium periodate, periodic acid, trichloroisocyanuric acid, tribromoisocyanuric acid, N-bromosuccinic acid Imide, N-chlorosuccinimide, chlorine, bromine, iodine, diacetoxyiodobenzene, and oxygen are preferred.

また、本発明のアルコール酸化触媒は、温和な条件の空気酸化であっても前記アルコールに対して、十分に高い触媒活性を発揮することができ、操作性・安全性・経済性に優れるのみならず、副生物として水のみを生成する酸化システムの構築が可能であるという観点からは、前記共酸化剤の中でも、酸素が特に好ましい。なお、このような酸素としては、空気(通常は酸素濃度18〜21体積%)の状態で供給されてもよい。   Further, the alcohol oxidation catalyst of the present invention can exhibit a sufficiently high catalytic activity against the alcohol even under mild air oxidation, and is only excellent in operability, safety and economy. In view of the fact that it is possible to construct an oxidation system that produces only water as a byproduct, oxygen is particularly preferred among the co-oxidants. In addition, as such oxygen, you may supply in the state of air (usually oxygen concentration 18-21 volume%).

前記共酸化剤の添加量としては、前記共酸化剤の種類に依存するため一概には言えないが、例えば、前記共酸化剤が酸素である場合には、前記アルコールにおける全ヒドロキシ基100モルに対して酸素分子が100モル以上であることが好ましい。前記共酸化剤の添加量が前記下限未満である場合には、反応が進行しない、反応速度が低下する、あるいは反応が途中で停止するといった傾向にある。   The amount of the co-oxidant added depends on the type of the co-oxidant and cannot be generally stated. For example, when the co-oxidant is oxygen, the total amount of hydroxy groups in the alcohol is 100 mol. On the other hand, the number of oxygen molecules is preferably 100 mol or more. When the addition amount of the co-oxidant is less than the lower limit, the reaction does not proceed, the reaction rate decreases, or the reaction tends to stop in the middle.

さらに、例えば、前記共酸化剤として次亜塩素酸ナトリウムを用いる場合には、反応をさらに促進させることを目的として、アルカリ金属のハロゲン化物等の他の共酸化剤や、四級アンモニウム塩等の添加剤をさらに組み合わせて用いることが好ましい。このように次亜塩素酸ナトリウムと組み合わせて用いるものとしては、塩化テトラブチルアンモニウム、臭化テトラブチルアンモニウム、臭化ナトリウム、臭化カリウム、及びこれらの混合物が好ましい。また、これらの添加量としては、前記次亜塩素酸ナトリウム100モルに対して10モル以下であることが好ましい。   Furthermore, for example, when sodium hypochlorite is used as the co-oxidant, other co-oxidants such as alkali metal halides, quaternary ammonium salts, etc. are used for the purpose of further promoting the reaction. It is preferable to use a combination of additives. Thus, what is used in combination with sodium hypochlorite is preferably tetrabutylammonium chloride, tetrabutylammonium bromide, sodium bromide, potassium bromide, and mixtures thereof. Moreover, as these addition amount, it is preferable that it is 10 mol or less with respect to 100 mol of said sodium hypochlorites.

さらに、例えば、前記共酸化剤として酸素を用いる場合においても、反応をさらに促進させることを目的として、塩化銅、塩化鉄等の他の共酸化剤や、添加剤をさらに組み合わせて用いることが好ましい。前記添加剤としては、TEMPOを使用する空気酸化反応で一般に利用されているものから適宜選択することができる。このように酸素と組み合わせて用いるものとしては、例えば、亜硝酸塩、亜硝酸エステル等の亜硝酸化合物;無機酸;酢酸、蟻酸、プロピオン酸等のカルボン酸類;臭素;銅、鉄、ルテニウム等の遷移金属、及びこれらの混合物が挙げられ、中でも、反応効率がより向上し、活性がより高くなる傾向にあるという観点から、亜硝酸ナトリウム及び酢酸の混合物、亜硝酸ナトリウム及び臭素の混合物、亜硝酸ナトリウム及び塩化鉄の混合物、塩化銅、tert−ブチルナイトライトが好ましい。また、これらの添加量としては、例えば、亜硝酸ナトリウム及び酢酸の混合物を用いる場合には、前記酸素分子100モルに対して混合物の全モル数で180モル以下であることが好ましい。   Further, for example, even when oxygen is used as the co-oxidant, it is preferable to use other co-oxidants such as copper chloride and iron chloride, and additives in combination for the purpose of further promoting the reaction. . As said additive, it can select suitably from what is generally utilized by the air oxidation reaction which uses TEMPO. As used in combination with oxygen, for example, nitrite compounds such as nitrite and nitrite; inorganic acids; carboxylic acids such as acetic acid, formic acid and propionic acid; bromine; transitions such as copper, iron and ruthenium Metals, and mixtures thereof, among which, from the viewpoint that reaction efficiency is more improved and activity tends to be higher, a mixture of sodium nitrite and acetic acid, a mixture of sodium nitrite and bromine, sodium nitrite And a mixture of iron chloride, copper chloride, and tert-butyl nitrite. Moreover, as these addition amount, when using the mixture of sodium nitrite and an acetic acid, for example, it is preferable that it is 180 mol or less in the total number of moles of a mixture with respect to 100 mol of said oxygen molecules.

さらに、本発明のアルコール酸化方法においては、本発明の効果を阻害しない範囲内において、公知の溶媒を適宜用いてもよい。このような溶媒としては、例えば、ヘキサン、ヘプタン、石油エーテル等の脂肪族炭化水素類;ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類;アセトニトリル、プロピオニトリル等のニトリル類;ジクロロメタン、クロロホルム、1,2−ジクロロエタン、四塩化炭素等のハロゲン化炭化水素類;ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサン、ジメトキシエタン、ジエチレングリコールジメチルエーテル等のエーテル類;ホルムアミド、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ヘキサメチルリン酸トリアミド等のアミド類;ジメチルスルホキシド等のスルホキシド類;蟻酸エチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル、炭酸ジエチル等のエステル類;スルホラン;水が挙げられ、これらのうちの1種を単独で用いても2種以上を組み合わせて用いてもよい。   Furthermore, in the alcohol oxidation method of the present invention, a known solvent may be appropriately used as long as the effects of the present invention are not inhibited. Examples of such solvents include aliphatic hydrocarbons such as hexane, heptane and petroleum ether; aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene and xylene; nitriles such as acetonitrile and propionitrile; dichloromethane, chloroform, Halogenated hydrocarbons such as 1,2-dichloroethane and carbon tetrachloride; ethers such as diethyl ether, diisopropyl ether, tetrahydrofuran, dioxane, dimethoxyethane, and diethylene glycol dimethyl ether; formamide, dimethylformamide, dimethylacetamide, hexamethylphosphoric triamide Amides such as dimethyl sulfoxide; sulfoxides such as dimethyl sulfoxide; esters such as ethyl formate, ethyl acetate, propyl acetate, butyl acetate, and diethyl carbonate; sulfolane; May be used in combination of two or more be used one kind alone of.

また、前記溶媒としては、反応効率がより向上する傾向にあるという観点から、脂肪族炭化水素類、芳香族炭化水素類、ニトリル類、ハロゲン化炭化水素類、エステル類、水、及びこれらの混合物が好ましく、ジクロロメタン、アセトニトリル、トルエン、酢酸エチル、酢酸イソプロピル、水、及びこれらの混合溶液がより好ましく、ジクロロメタン、アセトニトリル、ジクロロメタン−水混合溶液、アセトニトリル−水混合溶液、トルエン−水混合溶液、酢酸エチル−水混合溶液がさらに好ましい。   Moreover, as the solvent, aliphatic hydrocarbons, aromatic hydrocarbons, nitriles, halogenated hydrocarbons, esters, water, and mixtures thereof from the viewpoint that reaction efficiency tends to be further improved. More preferably, dichloromethane, acetonitrile, toluene, ethyl acetate, isopropyl acetate, water, and a mixed solution thereof, dichloromethane, acetonitrile, dichloromethane-water mixed solution, acetonitrile-water mixed solution, toluene-water mixed solution, ethyl acetate are preferable. -A water mixed solution is more preferred.

また、本発明のアルコール酸化方法においては、本発明の効果を阻害しない範囲内において、緩衝剤をさらに添加してもよい。このような緩衝剤としては、アルカリ金属又はアルカリ土類金属の炭酸塩、アルカリ金属又はアルカリ土類金属の重炭酸塩、アルカリ金属又はアルカリ土類金属の水酸化物、アルカリ金属又はアルカリ土類金属のリン酸塩、アルカリ金属又はアルカリ土類金属の酢酸塩等が挙げられ、これらのうちの1種を単独で用いても2種以上を組み合わせて用いてもよい。また、前記緩衝剤としては、炭酸水素ナトリウム、炭酸ナトリウム、酢酸ナトリウム、リン酸塩が好ましい。これらの緩衝剤を添加する場合、その添加量としては、前記アルコール酸化触媒に含まれる多環式N−オキシル化合物及び/又はその誘導体100モルに対して500モル以下であることが好ましい。   Further, in the alcohol oxidation method of the present invention, a buffer may be further added within a range not inhibiting the effects of the present invention. Such buffering agents include alkali metal or alkaline earth metal carbonates, alkali metal or alkaline earth metal bicarbonates, alkali metal or alkaline earth metal hydroxides, alkali metals or alkaline earth metals. Phosphates, alkali metal or alkaline earth metal acetates, and the like may be used alone or in combination of two or more. Moreover, as said buffering agent, sodium hydrogencarbonate, sodium carbonate, sodium acetate, and a phosphate are preferable. When these buffering agents are added, the amount added is preferably 500 mol or less with respect to 100 mol of the polycyclic N-oxyl compound and / or its derivative contained in the alcohol oxidation catalyst.

本発明のアルコール酸化方法における反応温度としては、前記アルコール及び用いる前記共酸化剤の種類に依存するため一概には言えないが、通常、−80〜120℃であり、0〜40℃であることが好ましい。また、反応時間としても、前記反応温度に依存するため一概には言えないが、通常、2〜8時間である。さらに、反応圧力は特に制限されず、通常、10〜3.4×10Paである。Although the reaction temperature in the alcohol oxidation method of the present invention depends on the type of the alcohol and the co-oxidant used, it cannot be generally stated, but is usually −80 to 120 ° C. and 0 to 40 ° C. Is preferred. Also, the reaction time depends on the reaction temperature and cannot be generally stated, but is usually 2 to 8 hours. Furthermore, the reaction pressure is not particularly limited, and is usually 10 5 to 3.4 × 10 6 Pa.

また、例えば、前記共酸化剤が酸素である場合には、反応温度としては0〜40℃であることが好ましく、反応時間としては2〜8時間であることが好ましい。本発明のアルコール酸化方法においては、酸素を酸化剤として、このような温和な条件下であっても十分に高い触媒活性を発揮することができる。   For example, when the co-oxidant is oxygen, the reaction temperature is preferably 0 to 40 ° C., and the reaction time is preferably 2 to 8 hours. In the alcohol oxidation method of the present invention, sufficiently high catalytic activity can be exhibited even under such mild conditions using oxygen as an oxidizing agent.

このような本発明のアルコール酸化方法により、前記アルコールを酸化せしめることができる。また、酸化して得られた反応生成物は、反応終了後に抽出、再結晶、及びカラムクロマトグラフィー等の単離操作によって単離することができる。   The alcohol can be oxidized by such an alcohol oxidation method of the present invention. In addition, the reaction product obtained by oxidation can be isolated by an isolation operation such as extraction, recrystallization, and column chromatography after completion of the reaction.

以下、実施例及び比較例に基づいて本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated more concretely based on an Example and a comparative example, this invention is not limited to a following example.

各実施例比較例において得られた化合物は、核磁気共鳴分析法(NMR:H−NMR、13C−NMR)、赤外線吸収分析法(IR)、質量分析法(MS)、高分解能質量分析法(電子イオン化)(HRMS(EI))、元素分析法(Anal.)により分析した。なお、H−NMRにおける多重度は、s=singlet(一重線)、d=doublet(二重線)、t=triplet(三重線)、q=quintet(四重線)、m=multiplet(多重線)、dd=double doublet(ダブルダブレット)、br s=broad singlet(ブロードシングレット)を示す。また、Jは結合定数を示す。なお、各NMRにおいては、CDClを溶媒として用いた。The compounds obtained in the comparative examples of each example are nuclear magnetic resonance analysis (NMR: 1 H-NMR, 13 C-NMR), infrared absorption analysis (IR), mass spectrometry (MS), and high resolution mass spectrometry. Analysis was performed by the method (electron ionization) (HRMS (EI)) and elemental analysis (Anal.). The multiplicity in 1 H-NMR is as follows: s = singlet (single line), d = doublelet (double line), t = triplet (triple line), q = quintet (quadruple line), m = multiplet (multiplexing) Line), dd = double doublet, and brs = broad singlet. J represents a coupling constant. In each NMR, CDCl 3 was used as a solvent.

(実施例1)
<6−オキサ−2−アザアダマンタンN−オキシル(6−oxa−2−azaadamantane N−oxyl、Oxa−AZADO)の合成>
(1−1)9−トシル−9−アザビシクロ[3.3.1]ノナン−3−オンの合成
Example 1
<Synthesis of 6-oxa-2-azaadamantane N-oxyl (6-oxa-2-azaadamantane N-oxyl, Oxa-AZADO)>
(1-1) Synthesis of 9-tosyl-9-azabicyclo [3.3.1] nonan-3-one

前記式に示す反応経路のとおり、9−トシル−9−アザビシクロ[3.3.1]ノナン−3−オンを合成した。すなわち、先ず、アセトンジカルボン酸(8.0g、54.8mmol)の水(200mL)溶液に28%アンモニア水溶液(19mL、274mmol)を氷冷下15分以上かけてゆっくり滴下した。ここに、50%グルタルアルデヒド水溶液(10mL、55.3mmol)をゆっくり(4〜5秒に一滴)滴下した後、室温(25℃、以下同じ。)において24時間攪拌した。攪拌後の反応液を凍結乾燥にて乾燥させ、オレンジ色の粗結晶を得た。得られた粗結晶は精製することなく次の反応に用いた。   9-tosyl-9-azabicyclo [3.3.1] nonan-3-one was synthesized according to the reaction pathway shown in the above formula. That is, first, a 28% aqueous ammonia solution (19 mL, 274 mmol) was slowly added dropwise to an aqueous solution (200 mL) of acetone dicarboxylic acid (8.0 g, 54.8 mmol) over 15 minutes under ice cooling. To this, 50% aqueous glutaraldehyde solution (10 mL, 55.3 mmol) was slowly added dropwise (one drop every 4 to 5 seconds), followed by stirring at room temperature (25 ° C., the same applies hereinafter) for 24 hours. The stirred reaction solution was dried by lyophilization to obtain orange crude crystals. The obtained crude crystals were used for the next reaction without purification.

得られた粗結晶(全量)のジクロロメタン(31mL)及び水(62mL)混合溶液に、室温下、炭酸ナトリウム(19.0g、178mmol)を加えた後、氷冷下においてp−トルエンスルホニルクロリド(TsCl(Ts:トシル基)、12.5g、65.8mmol)のジクロロメタン溶液(31mL)をゆっくりと加え、室温下4時間攪拌した。攪拌後の反応液を水(200mL)で薄めて有機層を分離した後、酢酸エチルで水層を抽出して除き、有機層をさらに飽和食塩水で洗浄した後、硫酸マグネシウムで乾燥させ、減圧下において溶媒を留去した。得られた残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し、9−トシル−9−アザビシクロ[3.3.1]ノナン−3−オン(5.8g、収率36%)を白色結晶として得た。   Sodium carbonate (19.0 g, 178 mmol) was added to a mixed solution of the obtained crude crystals (total amount) in dichloromethane (31 mL) and water (62 mL) at room temperature, and then p-toluenesulfonyl chloride (TsCl) was added under ice cooling. A dichloromethane solution (31 mL) of (Ts: tosyl group), 12.5 g, 65.8 mmol) was slowly added, and the mixture was stirred at room temperature for 4 hours. The reaction mixture after stirring is diluted with water (200 mL) to separate the organic layer, and then the aqueous layer is extracted and removed with ethyl acetate. The organic layer is further washed with saturated brine, dried over magnesium sulfate, and reduced in pressure. The solvent was distilled off underneath. The obtained residue was purified by silica gel column chromatography to obtain 9-tosyl-9-azabicyclo [3.3.1] nonan-3-one (5.8 g, yield 36%) as white crystals.

以下に得られた9−トシル−9−アザビシクロ[3.3.1]ノナン−3−オンについてのH−NMR、13C−NMR、IR、MS、HRMS(EI)の結果を示す。The results of 1 H-NMR, 13 C-NMR, IR, MS, and HRMS (EI) for 9-tosyl-9-azabicyclo [3.3.1] nonane-3-one obtained are shown below.

H−NMR(400MHz):δ7.78(d,J=8.0Hz,2H)、7.31(d,J=8.0Hz,2H)、4.50(s,2H)、2.71(dd,J=17.2,6.8Hz,2H)、2.43(s,3H)、2.35(d,J=16.8Hz,2H)、1.79−1.46(m,6H).
13C−NMR(100MHz):δ207.9、143.6、137.8、129.8、126.9、49.6、45.4、30.4、21.5、15.8.
IR(neat[cm−1]):1707、1351、1161、1090.
MS[m/z〕:293(M)、138(100%).
HRMS(EI):Calcd. for C1519NOS:293.1086,found:.293.1068。
1 H-NMR (400 MHz): δ 7.78 (d, J = 8.0 Hz, 2H), 7.31 (d, J = 8.0 Hz, 2H), 4.50 (s, 2H), 2.71 (Dd, J = 17.2, 6.8 Hz, 2H), 2.43 (s, 3H), 2.35 (d, J = 16.8 Hz, 2H), 1.79-1.46 (m, 6H).
13 C-NMR (100 MHz): δ 207.9, 143.6, 137.8, 129.8, 126.9, 49.6, 45.4, 30.4, 21.5, 15.8.
IR (neat [cm < -1 >]): 1707, 1351, 1161, 1090.
MS [m / z]: 293 (M <+> ), 138 (100%).
HRMS (EI): Calcd. for C 15 H 19 NO 3 S: 293.1086, found:. 293.1068.

(1−2)9−トシル−9−アザビシクロ[3.3.1]ノナン−3−オールの合成   (1-2) Synthesis of 9-tosyl-9-azabicyclo [3.3.1] nonan-3-ol

前記式に示す反応経路のとおり、9−トシル−9−アザビシクロ[3.3.1]ノナン−3−オールを合成した。すなわち、先ず、リチウムアルミニウムヒドリド(194mg、5.12mmol)のテトラヒドロフラン溶液(THF、18mL)に、氷冷下、上記(1−1)で得られた9−トシル−9−アザビシクロ[3.3.1]ノナン−3−オン(1.00g、3.41mmol)のテトラヒドロフラン溶液(7mL)をカニュレーションでゆっくりと加えた。次いで、これを室温で3時間攪拌した後、酢酸エチル及び水を順次ゆっくりと加えて反応を停止させた。次いで、ここに飽和ロッシェル塩水溶液を加えて室温で30分間攪拌し、酢酸エチルで水層を抽出して除き、有機層をさらに飽和食塩水で洗浄した後、硫酸マグネシウムで乾燥させ、減圧下において濃縮し、得られた残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィーを用いて精製し、9−トシル−9−アザビシクロ[3.3.1]ノナン−3−オール(719mg、収率71%)を白色結晶として得た。   9-tosyl-9-azabicyclo [3.3.1] nonan-3-ol was synthesized according to the reaction pathway shown in the above formula. That is, first, in a tetrahydrofuran solution (THF, 18 mL) of lithium aluminum hydride (194 mg, 5.12 mmol) under ice cooling, 9-tosyl-9-azabicyclo [3.3. 1] A tetrahydrofuran solution (7 mL) of nonan-3-one (1.00 g, 3.41 mmol) was slowly added by cannulation. Subsequently, after stirring this at room temperature for 3 hours, ethyl acetate and water were added slowly slowly in order, and reaction was stopped. Next, a saturated Rochelle salt aqueous solution was added thereto, and the mixture was stirred at room temperature for 30 minutes. The aqueous layer was extracted and removed with ethyl acetate, and the organic layer was further washed with saturated brine, and then dried over magnesium sulfate. The residue was purified using silica gel column chromatography to give 9-tosyl-9-azabicyclo [3.3.1] nonan-3-ol (719 mg, 71% yield) as white crystals. It was.

以下に得られた9−トシル−9−アザビシクロ[3.3.1]ノナン−3−オールについてのH−NMR、13C−NMR、IR、MS、HRMS(EI)の結果を示す。The results of 1 H-NMR, 13 C-NMR, IR, MS, and HRMS (EI) for 9-tosyl-9-azabicyclo [3.3.1] nonane-3-ol obtained below are shown.

H−NMR(400MHz):δ7.70(d,J=8.0Hz,2H)、7.27(d,J=7.6Hz,2H)、4.25(d,J=10.4Hz,2H)、3.72(m,1H)、2.42(s,3H)、2.36(m,2H)、2.13(qt,J=13.6,4.8Hz,1H)、1.62−1.31(m,8H).
13C−NMR(100MHz):δ142.8、138.9、129.6、126.7、63.6、47.1、34.6、30.3、21.4、13.7.
IR(neat[cm−1]):3510、1335、1312、1162.
MS[m/z]:295(M)、140(100%).
HRMS(EI):Calcd. for C1521NOS:295.1242,found:295.1233。
1 H-NMR (400 MHz): δ 7.70 (d, J = 8.0 Hz, 2H), 7.27 (d, J = 7.6 Hz, 2H), 4.25 (d, J = 10.4 Hz, 2H), 3.72 (m, 1H), 2.42 (s, 3H), 2.36 (m, 2H), 2.13 (qt, J = 13.6, 4.8 Hz, 1H), 1 .62-1.31 (m, 8H).
13 C-NMR (100 MHz): δ 142.8, 138.9, 129.6, 126.7, 63.6, 47.1, 34.6, 30.3, 21.4, 13.7.
IR (neat [cm < -1 >]): 3510, 1335, 1312, 1162..
MS [m / z]: 295 (M <+> ), 140 (100%).
HRMS (EI): Calcd. for C 15 H 21 NO 3 S : 295.1242, found: 295.1233.

(1−3)N−トシル−6−オキサ−2−アザアダマンタンの合成   (1-3) Synthesis of N-tosyl-6-oxa-2-azaadamantane

前記式に示す反応経路のとおり、N−トシル−6−オキサ−2−アザアダマンタンを合成した。すなわち、先ず、上記(1−2)で得られた9−トシル−9−アザビシクロ[3.3.1]ノナン−3−オール(560mg、1.90mmol)のシクロヘキサン(14mL)溶液に、室温下、ヨウ素(723mg、2.85mmol)及びヨードベンゼンジアセテート(PhI(OAc)、950mg、2.95mmol)を加えた。次いで、この反応液を氷冷し、100V−100Wの白熱電球を用いて、反応容器から5〜10cmの位置より光照射を行いつつ1時間攪拌した。次いで、反応液に飽和重曹水及び20%チオ硫酸ナトリウムを順次加え、酢酸エチルで水層を抽出して除き、有機層をさらに飽和食塩水で洗浄した後、硫酸マグネシウムで乾燥させ、減圧下において濃縮した。得られた残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し、N−トシル−6−オキサ−2−アザアダマンタン(389mg、1.33mmol、収率70%)の白色結晶、及び、9−トシル−9−アザビシクロ[3.3.1]ノナン−3−オン(47mg、0.160mmol、収率8.5%)の白色結晶を得た。N-tosyl-6-oxa-2-azaadamantane was synthesized according to the reaction pathway shown in the above formula. That is, first, in a cyclohexane (14 mL) solution of 9-tosyl-9-azabicyclo [3.3.1] nonan-3-ol (560 mg, 1.90 mmol) obtained in (1-2) above at room temperature. , Iodine (723 mg, 2.85 mmol) and iodobenzene diacetate (PhI (OAc) 2 , 950 mg, 2.95 mmol) were added. Subsequently, this reaction liquid was ice-cooled and stirred for 1 hour while irradiating light from a position of 5 to 10 cm from the reaction vessel using a 100 V-100 W incandescent bulb. Next, saturated aqueous sodium hydrogen carbonate and 20% sodium thiosulfate were sequentially added to the reaction solution, and the aqueous layer was extracted and removed with ethyl acetate. The organic layer was further washed with saturated brine, and then dried over magnesium sulfate. Concentrated. The obtained residue was purified by silica gel column chromatography, white crystals of N-tosyl-6-oxa-2-azaadamantane (389 mg, 1.33 mmol, yield 70%), and 9-tosyl-9-azabicyclo [3.3.1] Nonane-3-one (47 mg, 0.160 mmol, 8.5% yield) was obtained as white crystals.

以下に得られたN−トシル−6−オキサ−2−アザアダマンタンについてのH−NMR、13C−NMR、IR、MS、HRMS(EI)の結果を示す。The results of 1 H-NMR, 13 C-NMR, IR, MS, and HRMS (EI) for the obtained N-tosyl-6-oxa-2-azaadamantane are shown below.

H−NMR(400MHz):δ7.74(d,J=8.4Hz,2H)、7.29(d,J=8.4Hz,2H)、4.30(s,2H)、4.10(s,2H)、2.42(s,3H)、1.98(d,J=12.4Hz,4H)、1.75(d,J=12.8Hz,2H).
13C−NMR(100MHz):δ143.2、138.3、129.7、127.0、66.3、47.2、33.9、21.5.
IR(neat[cm−1]):1345、1165.
MS[m/z]:293(M)、293(100%).
HRMS(EI):Calcd. for C1519NOS:293.1086,found:293.1083。
1 H-NMR (400 MHz): δ 7.74 (d, J = 8.4 Hz, 2H), 7.29 (d, J = 8.4 Hz, 2H), 4.30 (s, 2H), 4.10 (S, 2H), 2.42 (s, 3H), 1.98 (d, J = 12.4 Hz, 4H), 1.75 (d, J = 12.8 Hz, 2H).
13 C-NMR (100 MHz): δ 143.2, 138.3, 129.7, 127.0, 66.3, 47.2, 33.9, 21.5.
IR (neat [cm < -1 >]): 1345,1165.
MS [m / z]: 293 (M <+> ), 293 (100%).
HRMS (EI): Calcd. for C 15 H 19 NO 3 S : 293.1086, found: 293.1083.

(1−4)6−オキサ−2−アザアダマンタンN−オキシル(Oxa−AZADO)の合成   (1-4) Synthesis of 6-oxa-2-azaadamantane N-oxyl (Oxa-AZADO)

前記式に示す反応経路のとおり、6−オキサ−2−アザアダマンタンN−オキシル(Oxa−AZADO)を合成した。すなわち、先ず、上記(1−3)で得られたN−トシル−6−オキサ−2−アザアダマンタン(200mg、0.682mmol)のトルエン溶液(1.5mL)に、水素化ビス(2−メトキシエトキシ)アルミニウムナトリウム(シグマアルドリッチ社製「Red−Al」、70%トルエン溶液、0.95mL、3.41mmol)を氷冷下ゆっくりと加え、その後1.5時間加熱還流した。加熱還流後の反応液を室温まで冷却後、ジエチルエーテルで希釈し、ここに氷冷下、注意深く水を加え、セライト濾過を行った。得られたろ液に10%塩酸を加えて水層のpHを1にした後、ジエチルエーテルで洗浄した。次いで、前記水層に10%水酸化ナトリウム水溶液を加えてpHを12にした後、クロロホルムで抽出した。クロロホルム層を炭酸カリウムで乾燥させて減圧下において濃縮した。得られた6−オキサ−2−アザアダマンタンをアセトニトリル(MeCN)溶液(3.4mL)とした後、タングステン酸ナトリウム2水和物(112mg、0.341mmol)を加え、室温下、20分間撹拌した。次いで、さらに尿素・過酸化水素(過酸化尿素又はUHP(urea hydrogen peroxide)、256mg、2.73mmol)を加え、室温下2時間撹拌した。攪拌後の反応液に飽和重曹水を加え、クロロホルムを用いて抽出した有機層を炭酸カリウムで乾燥させ、減圧下において濃縮した。得られた残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し、6−オキサ−2−アザアダマンタンN−オキシル(Oxa−AZADO)(52mg、0.337mmol、収率50%)を黄色結晶として得た。   According to the reaction route shown in the above formula, 6-oxa-2-azaadamantane N-oxyl (Oxa-AZADO) was synthesized. That is, first, bis (2-methoxy hydride) was added to a toluene solution (1.5 mL) of N-tosyl-6-oxa-2-azaadamantane (200 mg, 0.682 mmol) obtained in (1-3) above. Ethoxy) aluminum sodium ("Red-Al" manufactured by Sigma-Aldrich, 70% toluene solution, 0.95 mL, 3.41 mmol) was slowly added under ice-cooling, and then heated to reflux for 1.5 hours. The reaction liquid after heating to reflux was cooled to room temperature and diluted with diethyl ether, and water was carefully added thereto under ice-cooling, followed by Celite filtration. The obtained filtrate was added with 10% hydrochloric acid to adjust the pH of the aqueous layer to 1, and then washed with diethyl ether. Next, a 10% aqueous sodium hydroxide solution was added to the aqueous layer to adjust the pH to 12, followed by extraction with chloroform. The chloroform layer was dried over potassium carbonate and concentrated under reduced pressure. The obtained 6-oxa-2-azaadamantane was made into an acetonitrile (MeCN) solution (3.4 mL), sodium tungstate dihydrate (112 mg, 0.341 mmol) was added, and the mixture was stirred at room temperature for 20 minutes. . Subsequently, urea / hydrogen peroxide (urea peroxide or UHP (urea hydrogen peroxide), 256 mg, 2.73 mmol) was further added, and the mixture was stirred at room temperature for 2 hours. Saturated aqueous sodium hydrogen carbonate was added to the reaction solution after stirring, and the organic layer extracted with chloroform was dried over potassium carbonate and concentrated under reduced pressure. The obtained residue was purified by silica gel column chromatography to obtain 6-oxa-2-azaadamantane N-oxyl (Oxa-AZADO) (52 mg, 0.337 mmol, yield 50%) as yellow crystals.

以下に得られたOxa−AZADOのIR、MS、HRMS(EI)、Anal.の結果を示す。得られたOxa−AZADOをそのまま触媒として活性評価を行った。   IR, MS, HRMS (EI), Anal. Of Oxa-AZADO obtained below. The results are shown. Activity evaluation was performed using the obtained Oxa-AZADO as a catalyst.

IR(neat[cm−1]):1442、1338、1284、1057.
MS[m/z〕:154(M)、154(100%).
HRMS(EI):Calcd. for C12NO:154.0868,found:154.0858.
Anal.:Calcd. for C12NO:C, 62.32;H, 7.84;N, 9.08,found:C, 62.14;H, 7.83;N, 8.96。
IR (neat [cm < -1 >]): 1442, 1338, 1284, 1057.
MS [m / z]: 154 (M <+> ), 154 (100%).
HRMS (EI): Calcd. for C 8 H 12 NO 2 : 154.0868, found: 154.0858.
Anal. : Calcd. for C 8 H 12 NO 2: C, 62.32; H, 7.84; N, 9.08, found: C, 62.14; H, 7.83; N, 8.96.

(実施例2)
<N−トシル−2,6−ジアザアダマンタンN’−オキシル(N−tosyl−2,6−diazaadamantane N’−oxyl、N−Ts−AZADO)の合成>
(2−1)9−トシル−9−アザビシクロ[3.3.1]ノナン−3−オンオキシムの合成
(Example 2)
<Synthesis of N-tosyl-2,6-diazaadamantane N′-oxyl (N-tosyl-2,6-diazaadamantane N′-oxyl, N-Ts-AZADO)>
(2-1) Synthesis of 9-tosyl-9-azabicyclo [3.3.1] nonan-3-one oxime

前記式に示す反応経路のとおり、9−トシル−9−アザビシクロ[3.3.1]ノナン−3−オンオキシムを合成した。すなわち、先ず、上記(1−1)と同様にして得られた9−トシル−9−アザビシクロ[3.3.1]ノナン−3−オン(15.0g、51.2mmol)のエタノール(EtOH)溶液(85mL)に、室温下、ピリジン(17mL、205mmol)及び塩化ヒドロキシルアンモニウム(11.0g、154mmol)を加えた後、この反応液を60℃で10時間攪拌した。次いで、室温まで冷却後、飽和重曹水を加え、減圧下においてエタノールを留去した後の残渣から酢酸エチルで水層を抽出して除き、有機層をさらに飽和食塩水で洗浄した後、硫酸マグネシウムで乾燥させ、減圧下において濃縮した。得られた残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し、9−トシル−9−アザビシクロ[3.3.1]ノナン−3−オンオキシム(15.5g、50.3mmol、収率98%)を白色結晶として得た。   9-tosyl-9-azabicyclo [3.3.1] nonane-3-one oxime was synthesized according to the reaction pathway shown in the above formula. That is, first, 9-tosyl-9-azabicyclo [3.3.1] nonan-3-one (15.0 g, 51.2 mmol) obtained in the same manner as (1-1) above in ethanol (EtOH) After adding pyridine (17 mL, 205 mmol) and hydroxylammonium chloride (11.0 g, 154 mmol) to the solution (85 mL) at room temperature, the reaction solution was stirred at 60 ° C. for 10 hours. Next, after cooling to room temperature, saturated aqueous sodium hydrogen carbonate was added, and after removing ethanol under reduced pressure, the aqueous layer was extracted and removed from the residue with ethyl acetate. The organic layer was further washed with saturated brine, and then magnesium sulfate. And concentrated under reduced pressure. The obtained residue was purified by silica gel column chromatography, and 9-tosyl-9-azabicyclo [3.3.1] nonan-3-one oxime (15.5 g, 50.3 mmol, yield 98%) was obtained as white crystals. Obtained.

以下に得られた9−トシル−9−アザビシクロ[3.3.1]ノナン−3−オンオキシムについてのH−NMR、13C−NMR、IR、MS、HRMS(EI)の結果を示す。The results of 1 H-NMR, 13 C-NMR, IR, MS, and HRMS (EI) for 9-tosyl-9-azabicyclo [3.3.1] nonane-3-one oxime obtained are shown below.

H−NMR(400MHz):δ9.16(br s,1H)、7.75(d,J=8.4Hz,2H)、7.27(d,J=7.6Hz,2H)、4.32(br s,2H)、3.14(d,J=16.0Hz,1H)、2.58(dd,J=15.2,5.6Hz,1H)、2.41(s,3H)、2.35(d,J=15.6Hz,1H)、2.21(dd,J=16.2,6.4Hz,1H)、1.78−1.46(m,6H).
13C−NMR(100MHz):δ157.1、143.2、138.2、129.7、126.9、48.7、47.9、35.1、30.8、29.9、28.5、21.4、16.3.
IR(neat[cm−1]):3242、1350、1162.
MS[m/z]:308(M)、291(100%).
HRMS(EI):Calcd. for C1520S:308.1195,found:308.1183。
1 H-NMR (400 MHz): δ 9.16 (br s, 1H), 7.75 (d, J = 8.4 Hz, 2H), 7.27 (d, J = 7.6 Hz, 2H), 4. 32 (br s, 2H), 3.14 (d, J = 16.0 Hz, 1H), 2.58 (dd, J = 15.2, 5.6 Hz, 1H), 2.41 (s, 3H) 2.35 (d, J = 15.6 Hz, 1H), 2.21 (dd, J = 16.2, 6.4 Hz, 1H), 1.78-1.46 (m, 6H).
13 C-NMR (100 MHz): δ 157.1, 143.2, 138.2, 129.7, 126.9, 48.7, 47.9, 35.1, 30.8, 29.9, 28. 5, 21.4, 16.3.
IR (neat [cm < -1 >]): 3242, 1350, 1162.
MS [m / z]: 308 (M <+> ), 291 (100%).
HRMS (EI): Calcd. for C 15 H 20 N 2 O 3 S: 308.1195, found: 308.1183.

(2−2)N−(9−トシル−9−アザビシクロ[3.3.1]ノン−3−イル)トシルアミドの合成   (2-2) Synthesis of N- (9-tosyl-9-azabicyclo [3.3.1] non-3-yl) tosylamide

前記式に示す反応経路のとおり、N−(9−トシル−9−アザビシクロ[3.3.1]ノン−3−イル)トシルアミドを合成した。すなわち、先ず、上記(2−1)で得られた9−トシル−9−アザビシクロ[3.3.1]ノナン−3−オンオキシム(1.00g、3.25mmol)のメタノール(MeOH)溶液(16mL)に三酸化モリブデン(VI)(792mg、4.88mmol)を加えて室温下で30分間攪拌した後、氷冷下で水素化ホウ素ナトリウム(369mg、9.75mmol)を少量ずつ加え、そのまま氷冷下において攪拌した。次いで、薄層クロマトグラフィーを用いて原料である9−トシル−9−アザビシクロ[3.3.1]ノナン−3−オンオキシムの消失を確認した後、氷冷下、p−トルエンスルホニルクロリド(3.11g、16.3mmol)を加え、さらに一時間攪拌を続けた。攪拌後の反応液をセライトろ過した後、減圧下において溶媒を留去し、残渣を水及び酢酸エチルで薄め、酢酸エチルで水層を抽出して除き、有機層をさらに飽和食塩水で洗浄した後、硫酸マグネシウムで乾燥させ、減圧下において濃縮した。得られた残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し、N−(9−トシル−9−アザビシクロ[3.3.1]ノン−3−イル)トシルアミド(1.18g、2.63mmol、収率81%)を白色結晶として得た。   N- (9-tosyl-9-azabicyclo [3.3.1] non-3-yl) tosylamide was synthesized according to the reaction pathway shown in the above formula. That is, first, a methanol (MeOH) solution (16 mL) of 9-tosyl-9-azabicyclo [3.3.1] nonane-3-one oxime (1.00 g, 3.25 mmol) obtained in (2-1) above. ) Was added with molybdenum trioxide (VI) (792 mg, 4.88 mmol) and stirred at room temperature for 30 minutes, and then sodium borohydride (369 mg, 9.75 mmol) was added little by little under ice cooling, followed by ice cooling. Stir below. Next, disappearance of 9-tosyl-9-azabicyclo [3.3.1] nonan-3-one oxime as a raw material was confirmed using thin layer chromatography, and then p-toluenesulfonyl chloride (3. 11 g, 16.3 mmol) was added and stirring was continued for another hour. The reaction solution after stirring was filtered through Celite, and then the solvent was distilled off under reduced pressure. The residue was diluted with water and ethyl acetate, the aqueous layer was extracted with ethyl acetate, and the organic layer was further washed with saturated brine. Thereafter, it was dried over magnesium sulfate and concentrated under reduced pressure. The obtained residue was purified by silica gel column chromatography, and N- (9-tosyl-9-azabicyclo [3.3.1] non-3-yl) tosylamide (1.18 g, 2.63 mmol, yield 81%) ) Was obtained as white crystals.

以下に得られたN−(9−トシル−9−アザビシクロ[3.3.1]ノン−3−イル)トシルアミドについてのH−NMR、13C−NMR、IR、MS、HRMS(EI)の結果を示す。 1 H-NMR, 13 C-NMR, IR, MS, HRMS (EI) of N- (9-tosyl-9-azabicyclo [3.3.1] non-3-yl) tosylamide obtained below Results are shown.

H−NMR(400MHz):δ7.67(d,J=8.4Hz,2H)、7.64(d,J=8.0Hz,2H)、7.29(d,J=8.4Hz,2H)、7.28(d,J=7.6Hz,2H)、4.39(d,J=8.4Hz,1H)、4.19(br s,1H)、4.16(br s,1H)、3.04(double quintet,J=18.0,6.8Hz,1H)、2.44(s,6H)、2.15(td,J=10.2,6.0Hz,2H)、1.82(m,1H)、1.51−1.42(m,3H)、1.30(dd,J=16.4,2.4Hz,2H)、1.15(m,2H).
13C−NMR(100MHz):δ143.3、143.0、138.6、137.9、129.7、129.6、126.8、126.6、46.9、45.9、32.7、30.3、21.5、14.1.
IR(neat[cm−1]):3279、1331、1162.
MS[m/z〕:448(M)、293(100%).
HRMS(EI):Calcd. for C2228:448.1490, found:448.1494。
1 H-NMR (400 MHz): δ 7.67 (d, J = 8.4 Hz, 2H), 7.64 (d, J = 8.0 Hz, 2H), 7.29 (d, J = 8.4 Hz, 2H), 7.28 (d, J = 7.6 Hz, 2H), 4.39 (d, J = 8.4 Hz, 1H), 4.19 (brs, 1H), 4.16 (brs, 1H), 3.04 (double quantet, J = 18.0, 6.8 Hz, 1H), 2.44 (s, 6H), 2.15 (td, J = 10.2, 6.0 Hz, 2H) 1.82 (m, 1H), 1.51-1.42 (m, 3H), 1.30 (dd, J = 16.4, 2.4 Hz, 2H), 1.15 (m, 2H) .
13 C-NMR (100 MHz): δ 143.3, 143.0, 138.6, 137.9, 129.7, 129.6, 126.8, 126.6, 46.9, 45.9, 32. 7, 30.3, 21.5, 14.1.
IR (neat [cm < -1 >]): 3279,1331,1162.
MS [m / z]: 448 (M <+> ), 293 (100%).
HRMS (EI): Calcd. for C 22 H 28 N 2 O 4 S 2: 448.1490, found: 448.1494.

(2−3)N,N’−ジトシル−2,6−ジアザアダマンタンの合成   (2-3) Synthesis of N, N'-ditosyl-2,6-diazaadamantane

前記式に示す反応経路のとおり、N,N’−ジトシル−2,6−ジアザアダマンタンを合成した。すなわち、先ず、上記(2−2)で得られたN−(9−トシル−9−アザビシクロ[3.3.1]ノン−3−イル)トシルアミド(5.50g、12.3mmol)の1,2−ジクロロエタン(82mL)溶液に、室温下、ヨウ素(1.56g、6.14mmol)及びヨードベンゼンジアセテート(7.89g、24.5mmol)を加えた。次いで、この反応液をシリンジポンプを用いて0.3mL/minの流速でマイクロリアクターへ通しつつ、100V−100Wの白熱電球を用いて、マイクロリアクターから20〜30cmの位置より光照射を行った。次いで、反応液に飽和重曹水及び20%チオ硫酸ナトリウムを順次加え、クロロホルムで抽出した有機層を飽和食塩水で洗浄し,硫酸マグネシウムで乾燥させ、減圧下において濃縮した。得られた残渣をジクロロメタン−メタノール混合溶媒(1:1)を用いて再結晶させ、N,N’−ジトシル−2,6−ジアザアダマンタン(3.85g、8.62mmol、収率70%)を無色針状結晶として得た。さらに、再結晶後の母液をシリカゲルカラムクロマトグラフィーを用いて精製し、N,N’−ジトシル−2,6−ジアザアダマンタン(1.22g)を黄色のアモルファスとして得た。   N, N'-ditosyl-2,6-diazaadamantane was synthesized according to the reaction pathway shown in the above formula. That is, first, N- (9-tosyl-9-azabicyclo [3.3.1] non-3-yl) tosylamide (5.50 g, 12.3 mmol) obtained in (2-2) above, To a solution of 2-dichloroethane (82 mL), iodine (1.56 g, 6.14 mmol) and iodobenzene diacetate (7.89 g, 24.5 mmol) were added at room temperature. Next, the reaction solution was passed through the microreactor using a syringe pump at a flow rate of 0.3 mL / min, and light irradiation was performed from a position of 20 to 30 cm from the microreactor using a 100 V-100 W incandescent bulb. Subsequently, saturated sodium bicarbonate water and 20% sodium thiosulfate were sequentially added to the reaction solution, and the organic layer extracted with chloroform was washed with saturated brine, dried over magnesium sulfate, and concentrated under reduced pressure. The obtained residue was recrystallized using a dichloromethane-methanol mixed solvent (1: 1), and N, N′-ditosyl-2,6-diazaadamantane (3.85 g, 8.62 mmol, yield 70%). Was obtained as colorless needle crystals. Further, the mother liquor after recrystallization was purified using silica gel column chromatography to obtain N, N′-ditosyl-2,6-diazaadamantane (1.22 g) as a yellow amorphous.

以下に得られたN,N’−ジトシル−2,6−ジアザアダマンタンについてのH−NMR、13C−NMR、IR、MS、HRMS(EI)の結果を示す。The results of 1 H-NMR, 13 C-NMR, IR, MS, and HRMS (EI) for the obtained N, N′-ditosyl-2,6-diazaadamantane are shown below.

H−NMR(400MHz):δ7.69(d,J=8.4Hz,4H)、7.27(d,J=8.4Hz,4H)、4.20(s,4H)、2.41(s,6H)、1.74(m,8H).
13C−NMR(100MHz):δ143.4、138.0、129.8、126.9、47.0、33.0、21.5.
IR(neat[cm−1]):1341、1166.
MS[m/z〕:446(M)、446(100%).
HRMS(EI):Calcd. for C2226:446.1334,found:446.1320。
1 H-NMR (400 MHz): δ 7.69 (d, J = 8.4 Hz, 4H), 7.27 (d, J = 8.4 Hz, 4H), 4.20 (s, 4H), 2.41 (S, 6H), 1.74 (m, 8H).
13 C-NMR (100 MHz): δ 143.4, 138.0, 129.8, 126.9, 47.0, 33.0, 21.5.
IR (neat [cm < -1 >]): 1341, 1166.
MS [m / z]: 446 (M <+> ), 446 (100%).
HRMS (EI): Calcd. for C 22 H 26 N 2 O 4 S 2 : 446.1334, found: 446.1320.

(2−4)N−トシル−2,6−ジアザアダマンタンN’−オキシル(N−Ts−AZADO)の合成   (2-4) Synthesis of N-tosyl-2,6-diazaadamantane N'-oxyl (N-Ts-AZADO)

前記式に示す反応経路のとおり、N−トシル−2,6−ジアザアダマンタンN’−オキシル(N−Ts−AZADO)を合成した。すなわち、先ず、上記(2−3)で得られたN,N’−ジトシル−2,6−ジアザアダマンタン(2.00g、4.48mmol)のトルエン溶液(10.0mL)に、水素化ビス(2−メトキシエトキシ)アルミニウムナトリウム(シグマアルドリッチ社製「Red−Al」、70%トルエン溶液、10.0mL、35.9mmol)を氷冷下ゆっくりと加え、その後1時間加熱還流した。加熱還流後の反応液を室温まで冷却後、ジエチルエーテルで希釈し、ここに氷冷下、注意深く水を加え、セライト濾過を行った。得られたろ液に10%塩酸を加えて水層のpHを1にした後、ジエチルエーテルで洗浄した。次いで、前記水層に10%水酸化ナトリウム水溶液を加えてpHを12にした後、塩化ナトリウムを飽和するまで加え、室温下で30分間攪拌した。次いで、クロロホルムで抽出した有機層を炭酸カリウムで乾燥させ、減圧下において濃縮した。得られた粗収物をアセトニトリル溶液(22mL)とした後、タングステン酸ナトリウム2水和物(739mg、2.24mmol)を加え、室温下、30分間撹拌した。次いで、さらに尿素・過酸化水素(過酸化尿素又はUHP)(3.36g、35.8mmol)を加え、室温下4時間撹拌した。次いで、再び尿素・過酸化水素(842mg、8.96mmol)を加え、さらに1.5時間攪拌した。攪拌後の反応液に飽和重曹水を加え、クロロホルムを用いて抽出した有機層を炭酸カリウムで乾燥させ、減圧下において濃縮した。得られた残渣をアミンシリカゲルを用いたカラムクロマトグラフィーで精製し、N−トシル−2,6−ジアザアダマンタンN’−オキシル(N−Ts−AZADO)(223mg、0.726mmol、収率16%)の乳白色結晶、及び、2,6−ジアザアダマンタンN,N’−ジオキシル(DiAZADO)(79mg、0.470mmol、収率10%)の黄色結晶を得た。   N-tosyl-2,6-diazaadamantane N'-oxyl (N-Ts-AZADO) was synthesized according to the reaction pathway shown in the above formula. That is, first, bishydride hydride was added to a toluene solution (10.0 mL) of N, N′-ditosyl-2,6-diazaadamantane (2.00 g, 4.48 mmol) obtained in (2-3) above. (2-Methoxyethoxy) aluminum sodium (“Red-Al” manufactured by Sigma-Aldrich, 70% toluene solution, 10.0 mL, 35.9 mmol) was slowly added under ice-cooling, and then heated to reflux for 1 hour. The reaction liquid after heating to reflux was cooled to room temperature and diluted with diethyl ether, and water was carefully added thereto under ice-cooling, followed by Celite filtration. The obtained filtrate was added with 10% hydrochloric acid to adjust the pH of the aqueous layer to 1, and then washed with diethyl ether. Next, 10% aqueous sodium hydroxide solution was added to the aqueous layer to adjust the pH to 12, and then sodium chloride was added until saturation, followed by stirring at room temperature for 30 minutes. The organic layer extracted with chloroform was then dried over potassium carbonate and concentrated under reduced pressure. The obtained crude product was made into an acetonitrile solution (22 mL), sodium tungstate dihydrate (739 mg, 2.24 mmol) was added, and the mixture was stirred at room temperature for 30 min. Subsequently, urea / hydrogen peroxide (urea peroxide or UHP) (3.36 g, 35.8 mmol) was further added, and the mixture was stirred at room temperature for 4 hours. Next, urea / hydrogen peroxide (842 mg, 8.96 mmol) was added again, and the mixture was further stirred for 1.5 hours. Saturated aqueous sodium hydrogen carbonate was added to the reaction solution after stirring, and the organic layer extracted with chloroform was dried over potassium carbonate and concentrated under reduced pressure. The obtained residue was purified by column chromatography using amine silica gel, and N-tosyl-2,6-diazaadamantane N′-oxyl (N-Ts-AZADO) (223 mg, 0.726 mmol, yield 16%). ) And yellow crystals of 2,6-diazaadamantane N, N′-dioxyl (DiAZADO) (79 mg, 0.470 mmol, yield 10%).

以下に得られたN−Ts−AZADOのIR、MS、HRMS(EI)、Anal.の結果を示す。得られたN−Ts−AZADOをそのまま触媒として活性評価を行った。   N-Ts-AZADO obtained below, IR, MS, HRMS (EI), Anal. The results are shown. Activity evaluation was performed using the obtained N-Ts-AZADO as a catalyst.

IR(neat[cm−1]):1343、1161、686.
MS[m/z]:307(M,100%).
HRMS(EI):Calcd. for C1519S:307.1116、found:307.1098.
Anal.:Calcd. for C1519S:C, 58.61;H, 6.23;N, 9.11,found:C, 58.61;H, 6.23;N, 8.91。
IR (neat [cm < -1 >]): 1343, 1161, 686.
MS [m / z]: 307 (M <+> , 100%).
HRMS (EI): Calcd. for C 15 H 19 N 2 O 3 S: 307.1116, found: 307.1098.
Anal. : Calcd. for C 15 H 19 N 2 O 3 S: C, 58.61; H, 6.23; N, 9.11, found: C, 58.61; H, 6.23; N, 8.91.

(参考例1)
<2,6−ジアザアダマンタンN,N’−ジオキシル(2,6−diazaadamantane N,N’−dioxyl、DiAZADO)の合成>
(Reference Example 1)
<Synthesis of 2,6-diazaadamantane N, N′-dioxyl (2,6-diazadamantane N, N′-dioxyl, DiAZADO)>

前記式に示す反応経路のとおり、2,6−ジアザアダマンタン−N,N’−ジオキシル(DiAZADO)を合成した。すなわち、先ず、上記(2−3)で得られたN,N’−ジトシル−2,6−ジアザアダマンタン(1.00g、2.24mmol)のトルエン溶液(5.0mL)に、水素化ビス(2−メトキシエトキシ)アルミニウムナトリウム(シグマアルドリッチ社製「Red−Al」、70%トルエン溶液、6.2mL、22.4mmol)を氷冷下ゆっくりと加え、その後18時間加熱還流した。加熱還流後の反応液を室温まで冷却後、ジエチルエーテルで希釈し、ここに氷冷下、注意深く水を加え、セライト濾過を行った。得られたろ液に10%塩酸を加えて水層のpHを1にした後、ジエチルエーテルで洗浄した。次いで、前記水層に10%水酸化ナトリウム水溶液を加えてpHを12にした後、塩化ナトリウムを飽和するまで加え、室温下で30分間攪拌した。次いで、クロロホルムで抽出した有機層を炭酸カリウムで乾燥させ、減圧下において濃縮した。得られた粗収物をアセトニトリル溶液(11mL)とした後、タングステン酸ナトリウム2水和物(369mg、1.12mmol)を加え、室温下、30分間撹拌した。次いで、さらに尿素・過酸化水素(過酸化尿素又はUHP)(1.69g、17.9mmol)を加え、室温下2時間撹拌した。次いで、再び尿素・過酸化水素(422mg、4.48mmol)を加え、さらに1時間攪拌した。攪拌後の反応液に飽和重曹水を加え、クロロホルムを用いて抽出した有機層を炭酸カリウムで乾燥させ、減圧下において濃縮した。得られた残渣をクロロホルムで再結晶させ、2,6−ジアザアダマンタン−N,N’−ジオキシル(146mg、0.869mmol)(DiAZADO)の薄黄色針状結晶を得た。再結晶後の母液をアミンシリカゲルを用いたカラムクロマトグラフィーで精製し、DiAZADO(19mg、0.113mmol)の黄色結晶を得た(総収率44%)。   2,6-diazaadamantane-N, N′-dioxyl (DiAZADO) was synthesized according to the reaction route shown in the above formula. That is, first, to a toluene solution (5.0 mL) of N, N′-ditosyl-2,6-diazaadamantane (1.00 g, 2.24 mmol) obtained in (2-3) above, bishydride was added. (2-Methoxyethoxy) aluminum sodium ("Red-Al" manufactured by Sigma-Aldrich, 70% toluene solution, 6.2 mL, 22.4 mmol) was slowly added under ice-cooling, and then heated to reflux for 18 hours. The reaction liquid after heating to reflux was cooled to room temperature and diluted with diethyl ether, and water was carefully added thereto under ice-cooling, followed by Celite filtration. The obtained filtrate was added with 10% hydrochloric acid to adjust the pH of the aqueous layer to 1, and then washed with diethyl ether. Next, 10% aqueous sodium hydroxide solution was added to the aqueous layer to adjust the pH to 12, and then sodium chloride was added until saturation, followed by stirring at room temperature for 30 minutes. The organic layer extracted with chloroform was then dried over potassium carbonate and concentrated under reduced pressure. The obtained crude product was made into an acetonitrile solution (11 mL), sodium tungstate dihydrate (369 mg, 1.12 mmol) was added, and the mixture was stirred at room temperature for 30 min. Subsequently, urea / hydrogen peroxide (urea peroxide or UHP) (1.69 g, 17.9 mmol) was further added, and the mixture was stirred at room temperature for 2 hours. Next, urea / hydrogen peroxide (422 mg, 4.48 mmol) was added again, and the mixture was further stirred for 1 hour. Saturated aqueous sodium hydrogen carbonate was added to the reaction solution after stirring, and the organic layer extracted with chloroform was dried over potassium carbonate and concentrated under reduced pressure. The obtained residue was recrystallized from chloroform to obtain light yellow needle-like crystals of 2,6-diazaadamantane-N, N′-dioxyl (146 mg, 0.869 mmol) (DiAZADO). The mother liquor after recrystallization was purified by column chromatography using amine silica gel to obtain yellow crystals of DiAZADO (19 mg, 0.113 mmol) (total yield 44%).

以下に得られたDiAZADOのIR、MS、HRMS(EI)、Anal.の結果を示す。得られたDiAZADOをそのまま触媒として活性評価を行った。   DiAZADO IR, MS, HRMS (EI), Anal. The results are shown. The activity was evaluated using the obtained DiAZADO as a catalyst.

IR(neat[cm−1]):1423、1143.
MS[m/z]:168(M,100%).
HRMS(EI):Calcd. for C12:168.0899、found:168.0891.
Anal.:Calcd. for C12:C, 57.13;H, 7.19;N, 16.66,found:C, 56.86;H, 7.13;N, 16.52。
IR (neat [cm < -1 >]): 1423, 1143.
MS [m / z]: 168 (M <+> , 100%).
HRMS (EI): Calcd. for C 8 H 12 N 2 O 2 : 168.0899, found: 168.0891.
Anal. : Calcd. for C 8 H 12 N 2 O 2: C, 57.13; H, 7.19; N, 16.66, found: C, 56.86; H, 7.13; N, 16.52.

(実施例3)
<7−ノルマルブチル−6−オキサ−2−アザアダマンタンN−オキシル(7−n−Butyl−6−oxa−2−azaadamantane N−oxyl、7−Bu−Oxa−AZADO)の合成>
(3−1)9−トシル−3−ノルマルブチル−9−アザビシクロ[3.3.1]ノナン−3−オールの合成
(Example 3)
<Synthesis of 7-normal butyl-6-oxa-2-azaadamantane N-oxyl (7-n-Butyl-6-oxa-2-azaadamantane N-oxyl, 7-Bu-Oxa-AZADO)>
(3-1) Synthesis of 9-tosyl-3-normalbutyl-9-azabicyclo [3.3.1] nonan-3-ol

前記式に示す反応経路のとおり、9−トシル−3−ノルマルブチル−9−アザビシクロ[3.3.1]ノナン−3−オールを合成した。すなわち、先ず、塩化セリウム(III)七水和物(209mg、0.561mmol)を入れた2頸ナスフラスコにセプタムを取り付け、減圧下熱して乾燥させ,灰色の塩化セリウム(III)無水物を得た。これを室温まで冷却した後、氷冷下、テトラヒドロフラン(1.4mL)をシリンジで加え、室温で1時間攪拌した。その後、これを−78℃まで冷却し、ここにノルマルブチルリチウム(1.56Mヘキサン溶液、327μL、0.510mmol)をシリンジでゆっくりと加え、そのままの温度で30分攪拌した。次いで、上記(1−1)と同様にして得られた9−トシル−9−アザビシクロ[3.3.1]ノナン−3−オン(50mg、0.170mmol)のテトラヒドロフラン溶液(2.0mL)をシリンジを用いてゆっくりと加え、そのまま−78℃で2.5時間攪拌した。続いて、反応液にゆっくりと飽和塩化アンモニウム水溶液を加え反応をクエンチし、酢酸エチルで水層を抽出して除き、有機層をさらに飽和食塩水で洗浄した後、硫酸マグネシウムで乾燥させ、減圧下において濃縮した。得られた残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し、9−トシル−3−ノルマルブチル−9−アザビシクロ[3.3.1]ノナン−3−オール(55mg、0.157mmol、収率93%)の白色結晶を得た。   9-tosyl-3-normalbutyl-9-azabicyclo [3.3.1] nonan-3-ol was synthesized according to the reaction pathway shown in the above formula. That is, first, a septum was attached to a 2-necked eggplant flask containing cerium (III) chloride heptahydrate (209 mg, 0.561 mmol) and dried by heating under reduced pressure to obtain gray cerium (III) chloride anhydride. It was. After cooling to room temperature, tetrahydrofuran (1.4 mL) was added with a syringe under ice cooling, and the mixture was stirred at room temperature for 1 hour. Then, this was cooled to -78 degreeC, normal butyllithium (1.56M hexane solution, 327 microliters, 0.510 mmol) was slowly added here with the syringe, and it stirred at the same temperature for 30 minutes. Next, a tetrahydrofuran solution (2.0 mL) of 9-tosyl-9-azabicyclo [3.3.1] nonan-3-one (50 mg, 0.170 mmol) obtained in the same manner as in the above (1-1) was used. It added slowly using the syringe and it stirred at -78 degreeC as it was for 2.5 hours. Subsequently, the reaction solution was slowly added with a saturated aqueous ammonium chloride solution to quench the reaction, and the aqueous layer was extracted and removed with ethyl acetate. The organic layer was further washed with saturated brine, then dried over magnesium sulfate, and reduced pressure. Concentrated in The obtained residue was purified by silica gel column chromatography, and 9-tosyl-3-normalbutyl-9-azabicyclo [3.3.1] nonan-3-ol (55 mg, 0.157 mmol, yield 93%) was obtained. White crystals were obtained.

以下に得られた9−トシル−3−ノルマルブチル−9−アザビシクロ[3.3.1]ノナン−3−オールについてのH−NMR、13C−NMR、MS、HRMS(EI)の結果を示す。The results of 1 H-NMR, 13 C-NMR, MS, and HRMS (EI) for 9-tosyl-3-normalbutyl-9-azabicyclo [3.3.1] nonane-3-ol obtained below are shown. Show.

H−NMR(400MHz):δ7.73(d,J=7.6Hz,2H)、7.27(d,J=7.6Hz,2H)、4.15(s,2H)、2.67(m,1H)、2.41(s,3H)、1.97(dd,J=7.6、14.6Hz、2H)、1.72(sept,J=6.8Hz,2H)、1.55(s、1H)、1.51(s、1H)1.23(m、8H)、0.87(m、3H).
13C−NMR(100MHz):δ142.7、138.9、129.5、126.9、67.8、47.9、47.4、47.1、40.8、40.6、29.0、28.9、24.7、22.9、21.4、15.1,13.9 IR(neat[cm−1]):3502、1317、1168.
MS[m/z]:351(M)、294(100%).
HRMS(EI):Calcd. for C1929NOS:351.1868,found:351.1890。
1 H-NMR (400 MHz): δ 7.73 (d, J = 7.6 Hz, 2H), 7.27 (d, J = 7.6 Hz, 2H), 4.15 (s, 2H), 2.67 (M, 1H), 2.41 (s, 3H), 1.97 (dd, J = 7.6, 14.6 Hz, 2H), 1.72 (sept, J = 6.8 Hz, 2H), 1 .55 (s, 1H), 1.51 (s, 1H) 1.23 (m, 8H), 0.87 (m, 3H).
13 C-NMR (100 MHz): δ 142.7, 138.9, 129.5, 126.9, 67.8, 47.9, 47.4, 47.1, 40.8, 40.6, 29. 0, 28.9, 24.7, 22.9, 21.4, 15.1, 13.9 IR (neat [cm < -1 >]): 3502, 1317, 1168.
MS [m / z]: 351 (M <+> ), 294 (100%).
HRMS (EI): Calcd. for C 19 H 29 NO 3 S: 351.1868, found: 351.1890.

(3−2)N−トシル−7−ノルマルブチル−6−オキサ−2−アザアダマンタンの合成   (3-2) Synthesis of N-tosyl-7-normalbutyl-6-oxa-2-azaadamantane

前記式に示す反応経路のとおり、N−トシル−7−ノルマルブチル−6−オキサ−2−アザアダマンタンを合成した。すなわち、先ず、上記(3−1)で得られた9−トシル−3−ノルマルブチル−9−アザビシクロ[3.3.1]ノナン−3−オール(36.0mg、0.103mmol)のシクロヘキサン(0.64mL)溶液に、室温下、ヨウ素(39.3mg、0.155mmol)及びヨードベンゼンジアセテート(PhI(OAc)、53.1mg、0.165mmol)を加えた。次いで、この反応液を水冷し、100V−100Wの白熱電球を用いて、反応容器から5〜10cmの位置より光照射を行いつつ40分攪拌した。次いで、反応液に飽和重曹水及び20%チオ硫酸ナトリウムを順次加え、酢酸エチルで水層を抽出して除き、有機層をさらに飽和食塩水で洗浄した後、硫酸マグネシウムで乾燥させ、減圧下において濃縮した。得られた残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し、N−トシル−7−ノルマルブチル−6−オキサ−2−アザアダマンタン(26.1mg、0.0749mmol、収率73%)の無色油状物を得た。N-tosyl-7-normalbutyl-6-oxa-2-azaadamantane was synthesized according to the reaction pathway shown in the above formula. That is, first, 9-tosyl-3-normalbutyl-9-azabicyclo [3.3.1] nonan-3-ol (36.0 mg, 0.103 mmol) of cyclohexane obtained in (3-1) above ( 0.64 mL) solution was added iodine (39.3 mg, 0.155 mmol) and iodobenzene diacetate (PhI (OAc) 2 , 53.1 mg, 0.165 mmol) at room temperature. Next, this reaction solution was cooled with water, and stirred for 40 minutes while irradiating light from a position of 5 to 10 cm from the reaction vessel using a 100V-100W incandescent bulb. Next, saturated aqueous sodium hydrogen carbonate and 20% sodium thiosulfate were sequentially added to the reaction solution, and the aqueous layer was extracted and removed with ethyl acetate. The organic layer was further washed with saturated brine, and then dried over magnesium sulfate. Concentrated. The obtained residue was purified by silica gel column chromatography to obtain a colorless oily substance of N-tosyl-7-normalbutyl-6-oxa-2-azaadamantane (26.1 mg, 0.0749 mmol, 73% yield). It was.

以下に得られたN−トシル−7−ノルマルブチル−6−オキサ−2−アザアダマンタンについてのH−NMR、13C−NMR、IR、MS、HRMS(EI)の結果を示す。The results of 1 H-NMR, 13 C-NMR, IR, MS, and HRMS (EI) of the obtained N-tosyl-7-normalbutyl-6-oxa-2-azaadamantane are shown below.

H−NMR(400MHz):δ7.74(d,J=8.4Hz,2H)、7.29(d,J=8.0Hz,2H)、4.33(s,2H)、4.13(s、1H)、2.42(s,3H)、1.83(m、2H)、1.64(s、6H)、1.34−1.17(m、6H)、0.87(t、J=7.2Hz、3H).
13C−NMR(100MHz):δ143.2、138.3、129.7、127.0、70.7、66,9、47.8、41.8、37.8、33.4、24.3、23.1、21.5、14.0.
IR(neat[cm−1]):1348、1157.
MS[m/z]:349(M)、349(100%).
HRMS(EI):Calcd. for C1927NOS:349.1712,found:349.1706。
1 H-NMR (400 MHz): δ 7.74 (d, J = 8.4 Hz, 2H), 7.29 (d, J = 8.0 Hz, 2H), 4.33 (s, 2H), 4.13 (S, 1H), 2.42 (s, 3H), 1.83 (m, 2H), 1.64 (s, 6H), 1.34-1.17 (m, 6H), 0.87 ( t, J = 7.2 Hz, 3H).
13 C-NMR (100 MHz): δ 143.2, 138.3, 129.7, 127.0, 70.7, 66, 9, 47.8, 41.8, 37.8, 33.4, 24. 3, 23.1, 21.5, 14.0.
IR (neat [cm < -1 >]): 1348,1157.
MS [m / z]: 349 (M <+> ), 349 (100%).
HRMS (EI): Calcd. for C 19 H 27 NO 3 S: 349.1712, found: 349.1706.

(3−3)7−ノルマルブチル−6−オキサ−2−アザアダマンタンN−オキシル(7−Bu−Oxa−AZADO)の合成   (3-3) Synthesis of 7-normal butyl-6-oxa-2-azaadamantane N-oxyl (7-Bu-Oxa-AZADO)

前記式に示す反応経路のとおり、7−ノルマルブチル−6−オキサ−2−アザアダマンタンN−オキシル(7−Bu−Oxa−AZADO)を合成した。すなわち、先ず、上記(3−2)で得られたN−トシル−7−ノルマルブチル−6−オキサ−2−アザアダマンタン(102mg、0.291mmol)のトルエン溶液(0.61mL)に、水素化ビス(2−メトキシエトキシ)アルミニウムナトリウム(シグマアルドリッチ社製「Red−Al」、70%トルエン溶液、0.41mL、1.46mmol)を氷冷下ゆっくりと加え、その後0.75時間加熱還流した。加熱還流後の反応液を室温まで冷却後、さらに水素化ビス(2−メトキシエトキシ)アルミニウムナトリウム(シグマアルドリッチ社製「Red−Al」、70%トルエン溶液、0.41mL、1.46mmol)をゆっくりと加え、その後1.25時間加熱還流した。加熱還流後の反応液を室温まで冷却後、ジエチルエーテルで希釈し、ここに氷冷下、注意深く水を加え、セライト濾過を行った。得られたろ液に10%塩酸を加えて水層のpHを1にした後、ジエチルエーテルで洗浄した。次いで、前記水層に10%水酸化ナトリウム水溶液を加えてpHを12にした後、クロロホルムで抽出した。クロロホルム層を炭酸カリウムで乾燥させて減圧下において濃縮した。得られた7−ノルマルブチル−6−オキサ−2−アザアダマンタンをアセトニトリル(MeCN)溶液(1.5mL)とした後、タングステン酸ナトリウム2水和物(48.2mg、0.146mmol)を加え、室温下、30分間撹拌した。次いで、さらに尿素・過酸化水素(過酸化尿素又はUHP、109mg、1.16mmol)を加え、室温下3時間撹拌した。さらに尿素・過酸化水素(59.0mg、0.580mmol)を加え,室温下2時間撹拌した。以降2時間ごとに尿素・過酸化水素(59.0mg、0.580mmol)を加え、撹拌する操作を2回行った。攪拌後の反応液に飽和重曹水を加え、クロロホルムを用いて抽出した有機層を炭酸カリウムで乾燥させ、減圧下において濃縮した。得られた残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し、7−ノルマルブチル−6−オキサ−2−アザアダマンタン N−オキシル(7−Bu−Oxa−AZADO)(23mg、0.109mmol、収率37%)を黄色結晶として得た。   According to the reaction route shown in the above formula, 7-normalbutyl-6-oxa-2-azaadamantane N-oxyl (7-Bu-Oxa-AZADO) was synthesized. That is, first, hydrogenation was performed on a toluene solution (0.61 mL) of N-tosyl-7-normalbutyl-6-oxa-2-azaadamantane (102 mg, 0.291 mmol) obtained in (3-2) above. Bis (2-methoxyethoxy) aluminum sodium (“Red-Al” manufactured by Sigma-Aldrich, 70% toluene solution, 0.41 mL, 1.46 mmol) was slowly added under ice-cooling, and then heated to reflux for 0.75 hours. The reaction liquid after heating to reflux was cooled to room temperature, and then sodium bis (2-methoxyethoxy) aluminum hydride (“Red-Al” manufactured by Sigma-Aldrich, 70% toluene solution, 0.41 mL, 1.46 mmol) was slowly added. And then heated to reflux for 1.25 hours. The reaction liquid after heating to reflux was cooled to room temperature and diluted with diethyl ether, and water was carefully added thereto under ice-cooling, followed by Celite filtration. The obtained filtrate was added with 10% hydrochloric acid to adjust the pH of the aqueous layer to 1, and then washed with diethyl ether. Next, a 10% aqueous sodium hydroxide solution was added to the aqueous layer to adjust the pH to 12, followed by extraction with chloroform. The chloroform layer was dried over potassium carbonate and concentrated under reduced pressure. The resulting 7-normalbutyl-6-oxa-2-azaadamantane was made into an acetonitrile (MeCN) solution (1.5 mL), and then sodium tungstate dihydrate (48.2 mg, 0.146 mmol) was added, The mixture was stirred at room temperature for 30 minutes. Subsequently, urea / hydrogen peroxide (urea peroxide or UHP, 109 mg, 1.16 mmol) was further added, and the mixture was stirred at room temperature for 3 hours. Further, urea / hydrogen peroxide (59.0 mg, 0.580 mmol) was added, and the mixture was stirred at room temperature for 2 hours. Thereafter, urea / hydrogen peroxide (59.0 mg, 0.580 mmol) was added every 2 hours, and stirring was performed twice. Saturated aqueous sodium hydrogen carbonate was added to the reaction solution after stirring, and the organic layer extracted with chloroform was dried over potassium carbonate and concentrated under reduced pressure. The obtained residue was purified by silica gel column chromatography, and 7-normalbutyl-6-oxa-2-azaadamantane N-oxyl (7-Bu-Oxa-AZADO) (23 mg, 0.109 mmol, yield 37%). Was obtained as yellow crystals.

以下に得られた7−Bu−Oxa−AZADOのIR、MS、HRMS(EI)、Anal.の結果を示す。得られた7−Bu−Oxa−AZADOをそのまま触媒として活性評価を行った。   The 7-Bu-Oxa-AZADO obtained below was subjected to IR, MS, HRMS (EI), Anal. The results are shown. Activity evaluation was performed using the obtained 7-Bu-Oxa-AZADO as a catalyst.

IR(neat[cm−1]):2949、1334.
MS[m/z]:210(M)、210(100%).
HRMS(EI):Calcd. for C1220NO:210.1494,found:210.1496.
Anal.:Calcd. for C1220NO:C, 68.54;H, 9.59;N, 6.66,found:C, 68.62;H, 9.66;N, 6.63。
IR (neat [cm < -1 >]): 2949, 1334.
MS [m / z]: 210 (M <+> ), 210 (100%).
HRMS (EI): Calcd. for C 12 H 20 NO 2: 210.1494, found: 210.1496.
Anal. : Calcd. for C 12 H 20 NO 2: C, 68.54; H, 9.59; N, 6.66, found: C, 68.62; H, 9.66; N, 6.63.

(比較例1)
2,2,6,6−テトラメチルピペリジン1−オキシル(TEMPO)を触媒として活性評価を行った。
(Comparative Example 1)
The activity was evaluated using 2,2,6,6-tetramethylpiperidine 1-oxyl (TEMPO) as a catalyst.

(比較例2)
2−アザアダマンタンN−オキシル(AZADO)を触媒として活性評価を行った。なお、AZADOは、国際公開第2009/066735号パンフレットに記載の方法に従って製造した。
(Comparative Example 2)
Activity evaluation was performed using 2-azaadamantane N-oxyl (AZADO) as a catalyst. AZADO was produced according to the method described in International Publication No. 2009/066735 pamphlet.

(比較例3)
1−メチル−2−アザアダマンタンN−オキシル(1−Me−AZADO)を触媒として活性評価を行った。なお、1−Me−AZADOは、国際公開第2006/001387号パンフレットに記載の方法に従って製造した。
(Comparative Example 3)
The activity was evaluated using 1-methyl-2-azaadamantane N-oxyl (1-Me-AZADO) as a catalyst. 1-Me-AZADO was produced according to the method described in International Publication No. 2006/001387.

(比較例4)
9−ノルアザアダマンタンN−オキシル(Nor−AZADO)を触媒として活性評価を行った。なお、Nor−AZADOは、国際公開第2012/008228号パンフレットに記載の方法に従って製造した。
(Comparative Example 4)
Activity evaluation was performed using 9-norazaadamantane N-oxyl (Nor-AZADO) as a catalyst. Nor-AZADO was produced according to the method described in International Publication No. 2012/008228 pamphlet.

(比較例5)
5−フルオロ−2−アザアダマンタンN−オキシル、(5−F−AZADO)を触媒として活性評価を行った。なお、5−F−AZADOは、国際公開第2009/145323号パンフレットに記載の方法に従って製造した。
(Comparative Example 5)
Activity evaluation was performed using 5-fluoro-2-azaadamantane N-oxyl, (5-F-AZADO) as a catalyst. In addition, 5-F-AZADO was manufactured in accordance with the method as described in the international publication 2009/145323 pamphlet.

<活性評価1>   <Activity evaluation 1>

先ず、前記式に示す反応経路のとおり、l−メントールを基質として酸化反応を行った。すなわち、l−メントール(184mg、1.18mmol)の酢酸(AcOH、1M)溶液に、実施例1〜2、参考例1、及び比較例1〜5において得られた触媒が基質100モルに対して1モルとなるように、亜硝酸ナトリウムが基質100モルに対して10モルとなるように、それぞれ添加し、室温において、表1に示す反応時間、空気(酸素濃度20体積%、以下同じ)雰囲気(balloon)で反応させた。   First, an oxidation reaction was performed using l-menthol as a substrate according to the reaction pathway shown in the above formula. That is, 1-menthol (184 mg, 1.18 mmol) in acetic acid (AcOH, 1M) solution was prepared by adding the catalysts obtained in Examples 1-2, Reference Example 1 and Comparative Examples 1-5 to 100 mol of the substrate. 1 mol of sodium nitrite was added so as to be 10 mol with respect to 100 mol of the substrate, and the reaction time and air (oxygen concentration 20% by volume, the same applies hereinafter) atmosphere shown in Table 1 at room temperature. (Balloon).

次いで、反応後の反応液を5μlとり、アセトン1mlで希釈したものをサンプルとし、このサンプルについてガスクロマトグラフィー(カラム:HP−5(30×0.32mm(i.d);Agilent technologies社製)、機器:Agilent 7890 GC system、製造社:Agilent technologies、水素炎イオン検出器(FID):270℃、インジェクション:250℃、キャリアーガス:ヘリウム、キャリアーガス速度:25mL/min、カラム温度:70℃ (2分間)、昇温条件:20℃/minで210℃まで昇温後210℃で1分間)を用いて得られたピークから残存基質エリア面積(残存基質量)、生成したケトン及び/又はアルデヒドのエリア面積(生成物量)を求め、変換率を次式:
変換率(%)=(生成物量/(残存基質量+生成物量))×100
により算出した。結果を反応時間と共に表1に示す。
Next, 5 μl of the reaction solution after the reaction is taken, and a sample diluted with 1 ml of acetone is used as a sample. This sample is subjected to gas chromatography (column: HP-5 (30 × 0.32 mm (id); manufactured by Agilent Technologies)). Instrument: Agilent 7890 GC system, manufacturer: Agilent technologies, flame ion detector (FID): 270 ° C., injection: 250 ° C., carrier gas: helium, carrier gas velocity: 25 mL / min, column temperature: 70 ° C. 2 minutes), temperature rise condition: 20 ° C./min to 210 ° C. and then 2 hours at 210 ° C. for 1 minute), residual substrate area area (remaining group mass), produced ketone and / or aldehyde Area area (product amount) of The conversion rate is:
Conversion rate (%) = (product amount / (residual base mass + product amount)) × 100
Calculated by The results are shown in Table 1 together with the reaction time.

また、実施例1、3において得られた触媒について、前記l−メントールの酢酸溶液としてl−メントール(150mg、0.961mmol)の酢酸溶液を用い、反応時間をそれぞれ表2に示す時間としたこと以外は上記と同様にして活性評価を行い、変換率を算出した。得られた結果を反応時間と共に表2に示す。   Moreover, about the catalyst obtained in Example 1, 3, the acetic acid solution of 1-menthol (150 mg, 0.961 mmol) was used as the acetic acid solution of the said 1-menthol, and reaction time was made into the time shown in Table 2, respectively. The activity was evaluated in the same manner as above, and the conversion rate was calculated. The obtained results are shown in Table 2 together with the reaction time.

表1に示した結果から明らかなように、嵩高いl−メントールを基質とした空気雰囲気下において、TEMPO(比較例1)を触媒として用いた場合には反応が全く進行せず、1−Me−AZADO(比較例3)を触媒として用いた場合でも反応が非常に遅いことが確認された。また、AZADO(比較例2)、Nor−AZADO(比較例4)を触媒として用いた場合には、変換率はある程度高い値を示すものの、反応の明らかな減速が確認された。他方、本発明の触媒(Oxa−AZADO(実施例1)、N−Ts−AZADO(実施例2))を触媒として用いた場合には、反応の失速がほとんど起こらずに酸化反応が進行し、5−F−AZADO(比較例5)やDiAZADO(参考例1)と同程度の十分に高い触媒活性が発揮されることが確認された。さらに、表2に示した結果から明らかなように、アザザダマンタン骨格の7位の位置にアルキル基を有する本発明の触媒(7−Bu−Oxa−AZADO(実施例3))を用いた場合においても、アルキル基を有さない触媒(Oxa−AZADO(実施例1))を用いた場合と同様の反応の変換率及び反応時間であり、7位の位置のアルキル基が触媒活性に大きな影響を及ぼさないことが確認された。また、これにより、7位の位置のアルキル基の末端にヒドロキシ基、アジ基(−N)及びアセチレン基(−C)等の、アルコール酸化触媒に更なる機能性を付与することが可能な基を導入することが可能であることが確認された。As is apparent from the results shown in Table 1, when TEMPO (Comparative Example 1) was used as a catalyst in an air atmosphere using bulky l-menthol as a substrate, the reaction did not proceed at all, and 1-Me -It was confirmed that the reaction was very slow even when AZADO (Comparative Example 3) was used as a catalyst. In addition, when AZADO (Comparative Example 2) and Nor-AZADO (Comparative Example 4) were used as catalysts, although the conversion rate showed a somewhat high value, a clear deceleration of the reaction was confirmed. On the other hand, when the catalyst of the present invention (Oxa-AZADO (Example 1), N-Ts-AZADO (Example 2)) is used as a catalyst, the oxidation reaction proceeds with almost no reaction stall, It was confirmed that sufficiently high catalytic activity was exhibited to the same extent as 5-F-AZADO (Comparative Example 5) and DiAZADO (Reference Example 1). Further, as is clear from the results shown in Table 2, even when the catalyst of the present invention (7-Bu-Oxa-AZADO (Example 3)) having an alkyl group at the 7-position of the azaazadamantane skeleton was used. The conversion rate and reaction time of the reaction are the same as when using a catalyst having no alkyl group (Oxa-AZADO (Example 1)), and the alkyl group at the 7-position has a great influence on the catalyst activity. Not confirmed. In addition, this makes it possible to impart further functionality to the alcohol oxidation catalyst such as a hydroxy group, an azide group (—N 3 ) and an acetylene group (—C 2 ) at the terminal of the alkyl group at the 7-position. It was confirmed that it was possible to introduce a simple group.

<活性評価2>   <Activity evaluation 2>

先ず、前記式に示す反応経路のとおり、フルクトースから誘導した糖アルコールを基質として酸化反応を行った。すなわち、l−メントールに代えて前記糖アルコール(200mg、0.796mmol)を用い、反応時間、並びに、各実施例、参考例及び比較例において得られた触媒の基質100モルに対するモル数を、それぞれ表3に示す時間及びモル数としたこと以外は上記活性評価1と同様にして反応させた。   First, an oxidation reaction was performed using a sugar alcohol derived from fructose as a substrate according to the reaction pathway shown in the above formula. That is, the sugar alcohol (200 mg, 0.796 mmol) was used instead of 1-menthol, the reaction time, and the number of moles of the catalyst obtained in each Example, Reference Example, and Comparative Example with respect to 100 moles of the substrate, respectively. The reaction was conducted in the same manner as in the activity evaluation 1 except that the time and the number of moles shown in Table 3 were used.

次いで、薄層クロマトグラフィーを用いて反応が完結又は停止したことを確認した後、反応液を酢酸エチルで希釈し、飽和重曹水及び20%チオ硫酸ナトリウム水溶液を加え、酢酸エチルで抽出した有機層を飽和食塩水で洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥させ、減圧下において濃縮した。得られた残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し、生成物であるケトンを得た。得られたケトンのモル数(生成物量)及び反応に用いた基質のモル数(初期基質量)から、収率を次式:
収率(%)=(生成物量/初期基質量)×100
により算出した。結果を反応時間及び触媒量とあわせて表3に示す。
Next, after confirming that the reaction was completed or stopped using thin layer chromatography, the reaction solution was diluted with ethyl acetate, saturated aqueous sodium bicarbonate and 20% aqueous sodium thiosulfate solution were added, and the organic layer was extracted with ethyl acetate. Was washed with saturated brine, dried over magnesium sulfate, and concentrated under reduced pressure. The resulting residue was purified by silica gel column chromatography to obtain the product ketone. From the number of moles of the obtained ketone (product amount) and the number of moles of the substrate used in the reaction (initial base mass), the yield is expressed by the following formula:
Yield (%) = (product amount / initial base mass) × 100
Calculated by The results are shown in Table 3 together with the reaction time and the amount of catalyst.

表3に示した結果から明らかなように、本発明の触媒(Oxa−AZADO(実施例1)、N−Ts−AZADO(実施例2))は、5−F−AZADO(比較例5)やDiAZADO(参考例1)と同様に、触媒量を減じても反応を十分に進行させることが可能であることが確認された。   As is apparent from the results shown in Table 3, the catalyst of the present invention (Oxa-AZADO (Example 1), N-Ts-AZADO (Example 2)) is 5-F-AZADO (Comparative Example 5) or Similar to DiAZADO (Reference Example 1), it was confirmed that the reaction could be sufficiently advanced even if the amount of catalyst was reduced.

<活性評価3>   <Activity evaluation 3>

前記式に示す反応経路のとおり、アルコールの酸化反応を行った。すなわち、l−メントールに代えて表4に示すアルコール(0.961mmol)をそれぞれ基質として用い、反応時間をそれぞれ表4に示す時間としたこと以外は上記活性評価2と同様にして収率(%)を求めた。結果を各基質の構造及び反応時間とあわせて表4に示す。   According to the reaction route shown in the above formula, the alcohol was oxidized. That is, the yield (%) was obtained in the same manner as in the activity evaluation 2 except that alcohol (0.961 mmol) shown in Table 4 was used as a substrate instead of l-menthol, and the reaction time was set to the time shown in Table 4, respectively. ) The results are shown in Table 4 together with the structure and reaction time of each substrate.

但し、表4中、aは触媒量が基質100モルに対して3モルとなるように添加したことを示し、bは触媒量が基質100モルに対して5モルとなるように添加したことを示し、cは1M酢酸に代えて0.4M酢酸を用いたことを示し、dは1M酢酸に代えて基質に対して2モル当量の酢酸と1Mアセトニトリルとの混合溶液を用いたことを示す。なお、表4中、Meはメチル基を示し、Phはフェニル基を示し、Bzはベンゾイル基を示し、Cbzはベンジルオキシカルボニル基を示し、TBSはt−ブチルジメチルシリル基を示す。   In Table 4, “a” indicates that the catalyst amount is 3 mol with respect to 100 mol of the substrate, and “b” indicates that the catalyst amount is 5 mol with respect to 100 mol of the substrate. C indicates that 0.4 M acetic acid was used instead of 1 M acetic acid, and d indicates that a mixed solution of 2 molar equivalents of acetic acid and 1 M acetonitrile was used instead of 1 M acetic acid. In Table 4, Me represents a methyl group, Ph represents a phenyl group, Bz represents a benzoyl group, Cbz represents a benzyloxycarbonyl group, and TBS represents a t-butyldimethylsilyl group.

表4に示した結果から明らかなように、本発明の触媒(Oxa−AZADO(実施例1)、N−Ts−AZADO(実施例2))は、5−F−AZADO(比較例5)やDiAZADO(参考例1)と同様に、ベンジルアルコール(No.1)や単純な脂肪族アルコール(No.2〜7)のみならず、ヘテロ原子を有するアルコール(No.8〜9)や糖アルコール(No.10〜11)、核酸誘導体(No.12)、αアミノ酸由来のアミノアルコール(No.13)等の幅広いアルコールを基質として酸化せしめることができることが確認された。   As is apparent from the results shown in Table 4, the catalyst of the present invention (Oxa-AZADO (Example 1), N-Ts-AZADO (Example 2)) is 5-F-AZADO (Comparative Example 5) or Similar to DiAZADO (Reference Example 1), not only benzyl alcohol (No. 1) and simple aliphatic alcohols (No. 2 to 7), but also alcohols having hetero atoms (No. 8 to 9) and sugar alcohols ( It was confirmed that a wide range of alcohols such as No. 10-11), nucleic acid derivatives (No. 12), and amino alcohols derived from α-amino acids (No. 13) can be oxidized as substrates.

<活性評価4>   <Activity evaluation 4>

先ず、前記式に示す反応経路のとおり、p−メトキシベンジルアルコールの酸化反応を行った。すなわち、p−メトキシベンジルアルコール(181mg、1.31mmol)の酢酸溶液(1.3mL)に、実施例1において得られた触媒(2.02mg、0.0131mmol)、及び、亜硝酸ナトリウム(9.04mg、0.131mmol)を添加し、室温において、空気雰囲気(balloon)で3時間撹拌した。次いで、反応後の反応液をジエチルエーテルで希釈し、飽和重曹水及び20%チオ硫酸ナトリウム水溶液を加えた後、ジエチルエーテルを用いて抽出した有機層を飽和食塩水で洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥させ、減圧下において溶媒を留去した。得られた残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し、p−メトキシベンズアルデヒド(169mg、1.24mmol、収率93%)を得た。   First, oxidation reaction of p-methoxybenzyl alcohol was performed according to the reaction route shown in the above formula. That is, to the acetic acid solution (1.3 mL) of p-methoxybenzyl alcohol (181 mg, 1.31 mmol), the catalyst (2.02 mg, 0.0131 mmol) obtained in Example 1 and sodium nitrite (9. 04 mg, 0.131 mmol) was added and stirred at room temperature for 3 hours in an atmosphere. Next, the reaction solution after the reaction was diluted with diethyl ether, saturated aqueous sodium hydrogen carbonate and 20% aqueous sodium thiosulfate solution were added, and the organic layer extracted with diethyl ether was washed with saturated brine and dried over magnesium sulfate. And the solvent was distilled off under reduced pressure. The obtained residue was purified by silica gel column chromatography to obtain p-methoxybenzaldehyde (169 mg, 1.24 mmol, yield 93%).

以下に得られたp−メトキシベンズアルデヒドについてのH−NMR、13C−NMR、IR、MS、HRMS(EI)の結果を示す。The results of 1 H-NMR, 13 C-NMR, IR, MS, and HRMS (EI) for the obtained p-methoxybenzaldehyde are shown below.

H−NMR(400MHz):δ9.89(s,1H)、7.84(d,J=8.4Hz,2H)、7.01(d,J=8.4Hz,2H)、3.89(s,3H).
13C−NMR(100MHz):δ190.7、164.6、131.9、129.9、114.2、55.5.
IR(neat[cm−1]);1683.
MS[m/z〕:136(M)、135(100%).
HRMS(EI):Calcd. for C:136.0524,found:136.0518。
1 H-NMR (400 MHz): δ 9.89 (s, 1H), 7.84 (d, J = 8.4 Hz, 2H), 7.01 (d, J = 8.4 Hz, 2H), 3.89 (S, 3H).
13 C-NMR (100 MHz): δ 190.7, 164.6, 131.9, 129.9, 114.2, 55.5.
IR (neat [cm < -1 >]); 1683.
MS [m / z]: 136 (M <+> ), 135 (100%).
HRMS (EI): Calcd. for C 8 H 8 O 2 : 136.0524, found: 136.0518.

<活性評価5>   <Activity evaluation 5>

先ず、前記式に示す反応経路のとおり、N−Cbz−l−プロリノール(Cbz:ベンジルオキシカルボニル基)の酸化反応を行った。すなわち、N−Cbz−l−プロリノール(>99%ee(エナンチオマー過剰率)、115mg、488μmol)のアセトニトリル溶液(488μL)に、酢酸(56μL、976μmol)、実施例2において得られた触媒(1.50mg、4.88μmol)、及び、亜硝酸ナトリウム(3.40mg、48.8μmol)を添加し、室温において、空気雰囲気(balloon)で4時間撹拌した。次いで、反応後の反応液を酢酸エチルで希釈し、飽和重曹水及び20%チオ硫酸ナトリウム水溶液を加えた後、酢酸エチルを用いて抽出した有機層を飽和食塩水で洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥させ、減圧下において溶媒を留去した。得られた残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し、N−Cbz−l−プロリナール(>99%ee(エナンチオマー過剰率)、84mg、360μmol、収率74%)を得た。なお、エナンチオマー過剰率はキラルHPLCを用いて決定した(CHIRALPAC AD−H(Daicel chemical industries社製)、イソプロパノール:ヘキサン=5:95、流速:0.5mL/min)。   First, the oxidation reaction of N-Cbz-1-prolinol (Cbz: benzyloxycarbonyl group) was performed according to the reaction pathway shown in the above formula. That is, N-Cbz-1-prolinol (> 99% ee (enantiomeric excess), 115 mg, 488 μmol) in acetonitrile solution (488 μL), acetic acid (56 μL, 976 μmol), catalyst obtained in Example 2 (1 .50 mg, 4.88 μmol) and sodium nitrite (3.40 mg, 48.8 μmol) were added, and the mixture was stirred at room temperature in an air atmosphere (balloon) for 4 hours. Next, the reaction solution after the reaction was diluted with ethyl acetate, saturated aqueous sodium hydrogen carbonate and 20% aqueous sodium thiosulfate were added, and the organic layer extracted with ethyl acetate was washed with saturated brine and dried over magnesium sulfate. And the solvent was distilled off under reduced pressure. The obtained residue was purified by silica gel column chromatography to obtain N-Cbz-1-prolinal (> 99% ee (enantiomeric excess), 84 mg, 360 μmol, yield 74%). The enantiomeric excess was determined using chiral HPLC (CHIRALPAC AD-H (manufactured by Daicel chemical industries), isopropanol: hexane = 5: 95, flow rate: 0.5 mL / min).

以下に得られたN−Cbz−l−プロリナールについてのH−NMR、13C−NMR、IR、MS、HRMS(EI)の結果を示す。The results of 1 H-NMR, 13 C-NMR, IR, MS, and HRMS (EI) for the obtained N-Cbz-1-prolinal are shown below.

H−NMR(400MHz):δ9.59(s,0.5H)、9.49(s,0.5H)、7.38−7.31(5H,m)、5.17(AB−q,J=12,0Hz,2H)、4.30(0.5H,br−t,J=5.6Hz)、4.02(0.5H,br−t,J=5.6Hz)、2.16−1.81(m,5H).
13C−NMR(100MHz):δ200.0、128.5、128.1、128.0、67.3、65.2、64.9、47.3、46.7、27.8、26.6、24.5、23.7.
IR(neat[cm−1]):2882、1734、1699、1415、1356.
MS[m/z]:204([M−CHO])、91(100%).
HRMS(EI):Calcd. C1214NO:204.1025,found:204.1033。
1 H-NMR (400 MHz): δ 9.59 (s, 0.5 H), 9.49 (s, 0.5 H), 7.38-7.31 (5 H, m), 5.17 (AB-q) , J = 12.0 Hz, 2H), 4.30 (0.5 H, br-t, J = 5.6 Hz), 4.02 (0.5 H, br-t, J = 5.6 Hz), 2. 16-1.81 (m, 5H).
13 C-NMR (100 MHz): δ 200.0, 128.5, 128.1, 128.0, 67.3, 65.2, 64.9, 47.3, 46.7, 27.8, 26. 6, 24.5, 23.7.
IR (neat [cm < -1 >]): 2882,1734,1699,1415,1356.
MS [m / z]: 204 ([M-CHO] <+> ), 91 (100%).
HRMS (EI): Calcd. C 12 H 14 NO 2: 204.1025 , found: 204.1033.

以上説明したように、本発明によれば、第2級アルコールの酸化においても、空気酸化においても、十分に高い触媒活性を発揮することができ、かつ、製造が容易な新規のアルコール酸化触媒及びそれを用いたアルコール酸化方法を提供することが可能となる。したがって、本発明は、医薬品、医薬品原料、農薬、化粧品、有機材料等の高付加価値有機化合物を環境調和的に合成する手段であるアルコールの触媒的空気酸化反応に適用することができ、非常に有用である。   As described above, according to the present invention, a novel alcohol oxidation catalyst that can exhibit sufficiently high catalytic activity both in the oxidation of a secondary alcohol and in air and that is easy to manufacture and It becomes possible to provide an alcohol oxidation method using the same. Therefore, the present invention can be applied to the catalytic air oxidation reaction of alcohol, which is a means for environmentally synthesize high-value-added organic compounds such as pharmaceuticals, pharmaceutical raw materials, agricultural chemicals, cosmetics, and organic materials. Useful.

Claims (6)

アルコールを酸化せしめるアルコール酸化触媒であって、
下記一般式(1):
[式(1)中、Rは水素原子又はアルキル基を示し、Rは水素原子、置換基を有していてもよい炭素数1〜5のアルキル基、及び置換基を有していてもよい炭素数6〜10の芳香族炭化水素基からなる群から選択されるいずれか1種を示し、Xはヘテロ原子を含む基(ただし、次式:−NO−で表わされる基を除く)を示す。]
で表わされる多環式N−オキシル化合物及びその誘導体からなる群から選択される少なくとも1種を含有するアルコール酸化触媒。
An alcohol oxidation catalyst that oxidizes alcohol,
The following general formula (1):
[In Formula (1), R 1 represents a hydrogen atom or an alkyl group, and R 2 has a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms which may have a substituent, and a substituent. Any one selected from the group consisting of aromatic hydrocarbon groups having 6 to 10 carbon atoms, wherein X is a group containing a hetero atom (excluding a group represented by the following formula: —NO · —) ). ]
An alcohol oxidation catalyst containing at least one selected from the group consisting of a polycyclic N-oxyl compound represented by the formula:
前記一般式(1)中のXが、酸素原子及び下記一般式(2):
−NY− ・・・(2)
[式(2)中、Yはスルホニル基を含む基又はアシル基を示す。]
で表わされる基からなる群から選択されるいずれか1種である請求項1に記載のアルコール酸化触媒。
X in the general formula (1) is an oxygen atom and the following general formula (2):
-NY- (2)
[In the formula (2), Y represents a group containing a sulfonyl group or an acyl group. ]
The alcohol oxidation catalyst according to claim 1, which is any one selected from the group consisting of groups represented by:
請求項1又は2に記載のアルコール酸化触媒及び共酸化剤の存在下でアルコールを酸化せしめるアルコール酸化方法。   An alcohol oxidation method for oxidizing an alcohol in the presence of the alcohol oxidation catalyst and the co-oxidant according to claim 1. 前記共酸化剤が酸素である請求項3に記載のアルコール酸化方法。   The alcohol oxidation method according to claim 3, wherein the co-oxidant is oxygen. 前記アルコールが第1級アルコール又は第2級アルコールである請求項3又は4に記載のアルコール酸化方法。   The alcohol oxidation method according to claim 3 or 4, wherein the alcohol is a primary alcohol or a secondary alcohol. 前記多環式N−オキシル化合物及び/又はその誘導体の添加量が前記アルコールにおける全ヒドロキシ基100モルに対して0.001〜150モルである請求項3〜5のうちのいずれか一項に記載のアルコール酸化方法。   The addition amount of the polycyclic N-oxyl compound and / or a derivative thereof is 0.001 to 150 mol with respect to 100 mol of all hydroxy groups in the alcohol. Alcohol oxidation method.
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