JPWO2015163440A1 - ルテニウム錯体及びその製造方法並びにその用途 - Google Patents

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Abstract

本発明は、製造及び取り扱いが容易で比較的安価に調達できる新規ルテニウム錯体及びその製造法と、該ルテニウム錯体を触媒としたアルコール類等の製造方法、該ルテニウム錯体を触媒としたカルボニル化合物の製造方法及び該ルテニウム錯体を触媒としたN−アルキルアミン化合物の製造方法を提供する。本発明は、次の一般式(1)RuX1X2(PNP)(NHC)m(Solv)n(1)(一般式(1)中、X1及びX2は各々独立して一価のアニオン性単座配位子を表す。PNPは三座アミノジホスフィン配位子を表し、NHCは含窒素複素環に由来するN−へテロ環状カルベンを表し、Solvは配位性溶媒を表す。mは1から3、nは0から2の整数を表し、1≦m+n≦3である。)で表されるルテニウム錯体及びその製造方法、並びにそれを含有してなる触媒及び当該触媒を用いる各種有機化合物の製造方法に関する。

Description

本発明は、三座配位子とN−へテロ環状カルベン配位子を有するルテニウム錯体及びその製造方法、並びにこの錯体を触媒として用いた、ケトン類又はアルデヒド類の水素化還元によるアルコール類の製造方法;エステル類の水素化還元によるアルコール類、アルデヒド類又はヘミアセタール類の製造方法;アミド類の水素化還元によるアルコール類、アルデヒド類、ヘミアミナール類又はアミン類の製造方法;アルコール類の脱水素的酸化によるカルボニル化合物の製造方法;及びアルコール類とアミン類の脱水縮合によるN−アルキルアミン化合物の製造方法に関する。
還元によるアルコール類、アルデヒド類、ヘミアセタール類、ヘミアミナール類及びアミン類の合成は工業上重要な反応である。特に遷移金属触媒を用いた水素化還元は、副生成物の低減、良好な操作性、作業の安全性などから有用である。また、光学活性なアルコール類は医薬品、農薬及び香料などの生理活性物質、並びにそれらの合成中間体として重要であり、ケトン類の不斉水素化や不斉点を有する光学活性アルデヒド、光学活性エステル及び光学活性アミドの水素化還元は光学活性アルコールの製造法として有用である。
また、酸化によるカルボニル化合物の合成も工業上重要である。特に遷移金属触媒を用いた脱水素的酸化は、一般的に酸化剤として用いられる過酸化物などの爆発性の物質を必要としないため、安全性から有用である。
また、N−アルキルアミン化合物の合成も工業上重要な反応である。特に遷移金属触媒を用いたN−アルキル化反応は、一般的にアルキル化剤として用いられているヨウ化メチル及びジメチル硫酸等の変異原性物質を必要としないため、安全な手法として有用である。
これらの反応に用いられる遷移金属触媒としては、金属として白金やクロム等を用いた不均一型系触媒と、金属としてルテニウム、イリジウムやロジウム等を用いた均一系触媒が挙げられる。不均一系触媒を用いる反応には一般的に高温、高圧が必要であり、安全面に問題を有するため、均一系触媒が工業上優位である。特にルテニウム触媒はイリジウム触媒やロジウム触媒よりもコスト面で優位である。
ケトン類及びエステル類等の水素化還元に用いられる触媒として、ビス(ホスフィノアルキル)アミンを三座配位子として有し、かつ一酸化炭素を単座配位子として有するルテニウム錯体が報告されている(特許文献1参照)。また、このルテニウム錯体を触媒としたアミド類の水素化還元やアルコール類の脱水素的酸化、アルコール類とアミン類の脱水縮合も報告されている(特許文献2、3、4参照)。また、ビス(ホスフィノアルキル)アミンを三座配位子として有し、かつ3級ホスフィン類を単座配位子として有するルテニウム錯体が報告されているが、このルテニウム錯体は触媒として用いられていない(非特許文献1参照)。
WO2011/048727号公報 WO2012/039098号公報 WO2012/144650号公報 WO2014/136374号公報
Inorg. Chem. 2010, 49, 5482-5494
本発明の目的は、安価に製造可能で取り扱いが容易なルテニウム錯体及びその製造方法、並びに該ルテニウム錯体を触媒として用いた、ケトン類又はアルデヒド類の水素化還元によるアルコール類の製造方法;エステル類の水素化還元によるアルコール類、アルデヒド類又はヘミアセタール類の製造方法;アミド類の水素化還元によるアルコール類、アルデヒド類、ヘミアミナール類又はアミン類の製造方法;アルコール類、ヘミアセタール類又はヘミアミナール類の酸化によるカルボニル化合物の製造方法;及びアルコール類とアミン類の脱水縮合によるN−アルキルアミン化合物の製造方法を提供することにある。これらの反応ではコスト面や残留金属の問題及び安全面から工業的に実施する上で、より温和な反応条件下で、高い触媒活性を示す錯体が求められている。
本発明者らは上記の事情に鑑み、鋭意検討を行った結果、ビス(ホスフィノアルキル)アミンを三座配位子として有すること、及びN−ヘテロ環状カルベンを単座配位子として有することを特徴とするルテニウム錯体を見出した。本発明によって見出されたルテニウム錯体は安価に製造可能である上、空気中で秤量可能な粉末であるために取扱いが容易であり、ケトン類、アルデヒド類、エステル類及びアミド類の水素化還元、アルコール類、ヘミアセタール類及びヘミアミナール類の脱水素的酸化、及びアルコール類とアミン類の脱水縮合によるN−アルキル化を触媒することを見出した。また、本発明によって見出されたルテニウム錯体は、一酸化炭素を単座配位子として有する従来のルテニウム錯体より高い触媒活性を示し、温和な反応条件を可能とすることを見出した。これらの知見を基にして、本発明を完成させるに至った。
本発明は、以下の[1]から[26]に関するものである。
[1]次の一般式(1)
RuX(PNP)(NHC)(Solv) (1)
(一般式(1)中、X及びXは各々独立して一価アニオン性単座配位子を表す。PNPは下記一般式(2)
Figure 2015163440
(一般式(2)中、R、R、R’及びR’は、各々独立して水素原子、アルキル基、アリール基、アラルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキルオキシ基、複素環基又はアミノ基を表し、これらの基のうちアルキル基、アリール基、アラルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキルオキシ基及び複素環基は置換基を有していてもよい。また、これらのRとR及びR’とR’は、各々独立して互いに結合し隣接するリン原子と共に環を形成していてもよい。Q及びQは、各々独立して置換基を有していてもよいアルカンジイル基、又は置換基を有していてもよいアラルキレン基を表す。)
で表される三座配位子を表し、NHCは含窒素複素環に由来するN−へテロ環状カルベンを表し、Solvは配位性溶媒を表す。mは1から3、nは0から2の整数を表し、1≦m+n≦3である。)
で表されるルテニウム錯体。
[2]PNPが下記一般式(3)
Figure 2015163440
(一般式(3)中、R、R、R’及びR’は、前記一般式(2)における定義と同一の基を表す。R、R’、R、R’、R、R’、R10及びR10’は各々独立して、水素原子、アルキル基、アリール基、アラルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキルオキシ基、複素環基又はアミノ基を表し、これらの基のうちアルキル基、アリール基、アラルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキルオキシ基及び複素環基は置換基を有していてもよい。また、これらのRとR又はR又はR10、R’とR’又はR’又はR10’、RとR又はR10、R’とR’又はR10’、RとR10又はR’又はR10’、R’とR10又はR10’、R10とR10’は、各々独立して互いに結合し隣接する炭素原子と共に環を形成していてもよい。)で表される三座配位子であることを特徴とする、前記[1]に記載のルテニウム錯体。
[3]PNPが下記一般式(4)
Figure 2015163440
(一般式(4)中、R、R、R’及びR’は、前記一般式(2)における定義と同一の基を表す。)で表される三座配位子であることを特徴とする、前記[2]に記載のルテニウム錯体。
[4]R、R、R’及びR’が各々独立して、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいアリール基又は置換基を有していてもよいアラルキル基であることを特徴とする、前記[1]〜[3]のいずれか一つに記載のルテニウム錯体。
[5]NHCが、イミダゾールイリデン類、ジヒドロイミダゾールイリデン類、チアゾールイリデン類、ジヒドロピリミジンイリデン類、ヘキサヒドロ−1,3−ジアゼピンイリデン類、ジヒドロチアゾ−ルイリデン類、オキサゾールイリデン類、ジヒドロオキサゾ−ルイリデン類、テトラヒドロピリミジンイリデン類、ピリミジンイリデン類及びトリアゾールイリデン類からなる群から選ばれるN−ヘテロ環状カルベンのいずれかであることを特徴とする、前記[1]〜[4]のいずれか一つに記載のルテニウム錯体。
[6]NHCが、以下の一般式(5)又は(6)
Figure 2015163440
(一般式(5)及び(6)中、R、R’、R及びR’は、各々独立してアルキル基、アリール基、アラルキル基、アルケニル基、アルキニル基又は複素環基を表し、これらのアルキル基、アリール基、アラルキル基、アルケニル基、アルキニル基及び複素環基は置換基を有していてもよい。また、一般式(5)及び(6)中、R、R’、R及びR’は、各々独立して水素原子、アルキル基、アリール基、アラルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキルオキシ基、複素環基又はアミノ基を表し、これらの基のうちアルキル基、アリール基、アラルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキルオキシ基及び複素環基は置換基を有していてもよい。一般式(5)中、RとR’、RとR、RとR’及びR’とR’は、各々独立して互いに結合し隣接する原子と共に環を形成していても良い。また、一般式(6)中、RとR’、RとR、RとR’、R’とR’は、各々独立して結合し隣接する原子と共に環を形成していてもよい。)
で表されるイミダゾール−2−イリデン類又はジヒドロイミダゾール−2−イリデン類であることを特徴とする、前記[5]に記載のルテニウム錯体。
[7]R、R’、R及びR’が、各々独立して置換基を有していてもよいアルキル基又は置換基を有していてもよいアリール基であること、及びR、R’、R及びR’が、各々独立して水素原子、置換基を有していてもよいアルキル基又は置換基を有していてもよいアリール基であることを特徴とする、前記[6]に記載のルテニウム錯体。
[8]PNP及び/又はNHCが光学活性体であることを特徴とする、前記[1]〜[7]のいずれか一つに記載のルテニウム錯体。
[9] 下記一般式(7)
[RuX(PNP)] (7)
(一般式(7)中、X及びXは各々独立して一価アニオン性単座配位子を表し、PNPは一般式(2)、(3)若しくは(4)で表される三座配位子又はその光学活性体を表し、qは1〜2の整数を表す。)で表されるルテニウム錯体とNHC(NHCは含窒素複素環に由来するN−ヘテロ環状カルベン、又はその光学活性体を表す。)又はNHCの等価体を反応させることを特徴とする、前記[1]〜[8]のいずれか一つに記載のルテニウム錯体の製造方法。
[10]下記一般式(8)
RuX(arene)(NHC) (8)
(一般式(8)中、X及びXは各々独立して一価アニオン性単座配位子を表し、areneは芳香族化合物を表し、NHCは含窒素複素環に由来するN−ヘテロ環状カルベン、又はその光学活性体を表す。)
とPNP(PNPは一般式(2)、(3)又は(4)で表される三座配位子又はその光学活性体を表す。)を反応させることを特徴とする、前記[1]〜[8]のいずれか一つに記載のルテニウム錯体の製造方法。
[11]前記[1]〜[8]のいずれか一つに記載のルテニウム錯体を触媒として用いる、ケトン類の水素化還元によるアルコール類の製造方法。
[12]前記[1]〜[8]のいずれか一つに記載のルテニウム錯体を触媒として用いる、アルデヒド類の水素化還元によるアルコール類の製造方法。
[13]前記[1]〜[8]のいずれか一つに記載のルテニウム錯体を触媒として用いる、エステル類の水素化還元によるアルコール類、アルデヒド類、又はヘミアセタール類の製造方法。
[14]前記[1]〜[8]のいずれか一つに記載のルテニウム錯体を触媒として用いる、アミド類の水素化還元によるアルコール類、アルデヒド類、ヘミアミナール類、又はアミン類の製造方法。
[15]前記[1]〜[8]のいずれか一つに記載のルテニウム錯体を触媒として用いる、アルコール類、ヘミアセタール類、又はヘミアミナール類の脱水素的酸化によるカルボニル化合物の製造方法。
[16]前記[1]〜[8]のいずれか一つに記載のルテニウム錯体を触媒として用いる、アルコール類とアミン類の脱水縮合によるN−アルキルアミン化合物の製造方法。
[17]前記[11]〜[16]のいずれか一つに記載の製造方法において、前記[1]〜[8]のいずれか一つに記載のルテニウム錯体の代わりに、下記一般式(7)
[RuX(PNP)] (7)
(一般式(7)中、X及びXは各々独立して一価アニオン性単座配位子を表し、PNPは一般式(2)、(3)若しくは(4)で表される三座配位子又はその光学活性体を表し、qは1又は2の整数を表す。)で表されるルテニウム錯体とNHC(NHCは含窒素複素環に由来するN−ヘテロ環状カルベン、又はその光学活性体を表す。)又はNHCの等価体を反応系内に各々添加して触媒とすることを特徴とする、アルコール類、アルデヒド類、ヘミアセタール類、ヘミアミナール類、アミン類、カルボニル化合物及びN−アルキルアミン化合物の製造方法。
[18]前記[11]〜[16]のいずれか一つに記載の製造方法において、前記[1]〜[8]のいずれか一つに記載のルテニウム錯体の代わりに、下記一般式(8)
RuX(arene)(NHC) (8)
(一般式(8)中、X及びXは各々独立して一価アニオン性単座配位子を表し、areneは芳香族化合物を表し、NHCは含窒素複素環に由来するN−ヘテロ環状カルベン、又はその光学活性体を表す。)で表されるルテニウム錯体とPNP(PNPは一般式(2)、(3)若しくは(4)で表される三座配位子又はその光学活性体を表す。)を反応系内に各々添加して触媒とすることを特徴とする、アルコール類、アルデヒド類、ヘミアセタール類、ヘミアミナール類、アミン類、カルボニル化合物及びN−アルキルアミン化合物の製造方法。
[19]前記[1]〜[8]のいずれか一つに記載のルテニウム錯体を含有してなることを特徴とする、有機反応用触媒。
[20]有機反応が、水素供与体を用いて不飽和結合を有する官能基を還元する反応であることを特徴とする、前記[19]に記載の有機反応用触媒。
[21]不飽和結合を有する官能基が、カルボニル基、エステル基及びアミド基からなる群から選ばれる官能基である、前記[20]に記載の有機反応用触媒。
[22]有機反応が、アルコール類を脱水素化してカルボニル化合物を製造する反応であることを特徴とする、前記[19]に記載の有機反応用触媒。
[23]有機反応が、アミン類をN−アルキル化する反応である、前記[19]に記載の有機反応用触媒。
[24]ルテニウム錯体が、有機反応系内で形成されることを特徴とする、前記[19]から[23]のいずれか一つに記載の有機反応用触媒。
[25]有機反応系内で形成されるルテニウム錯体が、下記一般式(7)
[RuX(PNP)] (7)
(一般式(7)中、X及びXは各々独立して一価アニオン性単座配位子を表し、PNPは一般式(2)、(3)若しくは(4)で表される三座配位子又はその光学活性体を表し、qは1〜2の整数を表す。)
で表されるルテニウム錯体とNHC(NHCは含窒素複素環に由来するN−ヘテロ環状カルベン、又はその光学活性体を表す。)又はNHCの等価体から形成されるものであることを特徴とする、前記[24]に記載の有機反応用触媒。
[26]有機反応系内で形成されるルテニウム錯体が、下記一般式(8)
RuX(arene)(NHC) (8)
(一般式(8)中、X及びXは各々独立して一価アニオン性配位子を表し、areneは芳香族化合物を表し、NHCは含窒素複素環に由来するN−ヘテロ環状カルベン、又はその光学活性体を表す。)
で表されるルテニウム錯体とPNP(PNPは一般式(2)、(3)若しくは(4)で表される三座配位子又はその光学活性体を表す。)から形成されるものであることを特徴とする、前記[24]に記載の有機反応用触媒。
本発明の新規ルテニウム錯体は、ルテニウム化合物、PNPで表される三座配位子、及びNHCで表されるN−ヘテロ環状カルベン(又はNHCの等価体)から容易に調製することができ、工業的な使用に適したものである。本発明の新規ルテニウム錯体は、温和な反応条件且つ高い触媒活性で反応を触媒することができる。例えば、本発明の新規ルテニウム錯体は水素供与体存在下、ケトン類、アルデヒド類、エステル類及びアミド類の水素化還元を触媒し、アルコール類等の好適な製造を可能とする。特に、エステル類の水素化還元においては、従来のルテニウム触媒では困難であった常圧の水素ガスによるアルコール類等の製造を可能とする。また、このルテニウム錯体はアルコール類等の脱水素的酸化やアルコール類とアミン類の脱水縮合を触媒することも可能である。また、このルテニウム錯体は、光学活性な配位子を用いることにより、ケトン類の不斉水素還元を触媒することも可能である。
ルテニウム錯体B(実施例1)のX線構造解析のORTEP図である。
本発明の下記一般式(1)で表されるルテニウム錯体について説明する。
RuX(PNP)(NHC)(Solv) (1)
一般式(1)において、PNPは下記一般式(2)で表される三座配位子を表す。
Figure 2015163440
(一般式(2)中、R、R、R’及びR’は、各々独立して水素原子、アルキル基、アリール基、アラルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキルオキシ基、複素環基又はアミノ基を表し、これらの基のうちアルキル基、アリール基、アラルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキルオキシ基及び複素環基は置換基を有していてもよい。また、これらのRとR及びR’とR’は、各々独立して互いに結合し隣接するリン原子と共に環を形成していてもよい。Q及びQは、各々独立して置換基を有していてもよいアルカンジイル基、又は置換基を有していてもよいアラルキレン基を表す。)
一般式(2)における、R、R、R’及びR’に関して説明する。
アルキル基としては、直鎖状、分岐状、環状のいずれでも良く、炭素数1〜50、好ましくは炭素数1〜20、より好ましくは炭素数1〜10のアルキル基が挙げられ、具体的には、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、2−ペンチル基、3−ペンチル基、tert−ペンチル基、2−メチルブチル基、3−メチルブチル基、2,2−ジメチルプロピル基、3−メチルブタン−2−イル基、n−ヘキシル基、n−オクチル基、シクロプロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロオクチル基、1−ビシクロ[2.2.1]ヘプチル基、2−ビシクロ[2.2.1]ヘプチル基、1−ビシクロ[2.2.2]オクチル基、2−ビシクロ[2.2.2]オクチル基、1−アダマンチル基(1−トリシクロ[3.3.1.1]デシル基)及び2−アダマンチル基(1−トリシクロ[3.3.1.1]デシル基)等が挙げられ、より具体的にはイソプロピル基及びシクロヘキシル基等が挙げられる。
アリール基としては、炭素数6〜36、好ましくは炭素数6〜18、より好ましくは炭素数6〜14の単環式、多環式又は縮合環式のアリール基が挙げられ、具体的には、フェニル基、1−ナフチル基、2−ナフチル基、1−アントリル基、2−アントリル基、9−アントリル基、1−フェナントリル基、2−フェナントリル基、9−フェナントリル基、1−ビフェニル基、2−ビフェニル基及び3−ビフェニル基等が挙げられ、より具体的にはフェニル基等が挙げられる。
アラルキル基としては、前記したアルキル基の少なくとも1個の水素原子が前記したアリール基で置換された基が挙げられ、例えば炭素数7〜37、好ましくは炭素数7〜20、より好ましくは炭素数7〜15のアラルキル基が挙げられる。具体的には、ベンジル基、1−フェニルエチル基、2−フェニルエチル基及び1−フェニルプロピル基等が挙げられる。
アルケニル基としては、直鎖状、分岐状、環状のいずれでもよく、例えば炭素数2〜20、好ましくは炭素数2〜15、より好ましくは炭素数2〜10のアルケニル基が挙げられ、その具体例としては、例えば、ビニル基、1−プロペニル基、2−プロペニル基、1−シクロヘキセニル基及び1−シクロへプテニル基等が挙げられる。
アルキニル基としては、直鎖状でも分岐状でもよく、例えば炭素数2〜20、好ましくは炭素数2〜15、より好ましくは炭素数2〜10のアルキニル基が挙げられ、その具体例としては、例えば、エチニル基、1−プロピニル基及び2−プロピニル基等が挙げられる。
アルコキシ基としては、直鎖状、分岐状、環状のいずれでもよく、炭素数1〜20、好ましくは炭素数1〜15、より好ましくは炭素数1〜10のアルキル基からなるアルコキシ基が挙げられ、具体的には、メトキシ基、エトキシ基、n−プロポキシ基、イソプロポキシ基、n−ブトキシ基、イソブトキシ基、s−ブトキシ基、tert−ブトキシ基、n−ペンチルオキシ基、シクロプロピルオキシ基、シクロペンチルオキシ基及びシクロヘキシルオキシ基等が挙げられる。
アリールオキシ基としては、炭素数6〜36、好ましくは炭素数6〜18、より好ましくは炭素数6〜14の単環式、多環式又は縮合環式のアリール基からなるアリールオキシ基が挙げられ、具体的には、例えば、フェノキシ基、p−メチルフェノキシ基及び1−ナフチルオキシ基等が挙げられる。
アラルキルオキシ基としては前記アルコキシ基のアルキル基の少なくとも1個の水素原子が前記アリール基で置換された基が挙げられ、例えば炭素数7〜20、好ましくは7〜15のアラルキルオキシ基が好ましく、具体的にはベンジルオキシ基、1−フェニルエトキシ基、2−フェニルエトキシ基、1−フェニルプロポキシ基、2−フェニルプロポキシ基、3−フェニルプロポキシ基、4−フェニルブトキシ基、1−ナフチルメトキシ基及び2−ナフチルメトキシ基等が挙げられる。
複素環基としては、脂肪族複素環基及び芳香族複素環基が挙げられる。脂肪族複素環基としては、例えば、炭素数2〜14で、異種原子として少なくとも1個、好ましくは1〜3個の例えば窒素原子、酸素原子及び/又は硫黄原子等のヘテロ原子を含んでいる、3〜8員、好ましくは4〜6員の単環の脂肪族複素環基、多環又は縮合環の脂肪族複素環基が挙げられる。脂肪族複素環基の具体例としては、例えば、2−ピロリジル基、2−ピペリジニル基、2−ピペラジニル基、2−モルホリニル基、2−テトラヒドロフリル基、2−テトラヒドロピラニル基及び2−テトラヒドロチエニル基等が挙げられる。
芳香族複素環基としては、例えば、炭素数2〜15で、異種原子として少なくとも1個、好ましくは1〜3個の窒素原子、酸素原子及び/又は硫黄原子等の異種原子を含んでいる、5又は6員の単環式ヘテロアリール基、多環式又は縮合環式のヘテロアリール基が挙げられる。その具体例としては、例えば、2−フリル基、3−フリル基、2−チエニル基、3−チエニル基、2−ピリジル基、3−ピリジル基、2−ピリミジル基、2−ピラジル基、2−イミダゾリル基、4−イミダゾリル基、2−オキサゾリル基、2−チアゾリル基、2−ベンゾフリル基、3−ベンゾフリル基、2−ベンゾチエニル基、3−ベンゾチエニル基、2−キノリル基、3−キノリル基、1−イソキノリル基、2−ベンゾイミダゾリル基、2−ベンゾオキサゾリル基及び2−ベンゾチアゾリル基等が挙げられる。
アミノ基は、置換基を有していても良く、例えばアミノ基の少なくとも1つの水素原子が、各々独立して前記したアルキル基、アリール基、アラルキル基、アルケニル基又はアルキニル基で置換されたアミノ基が挙げられ、具体的には、N,N−ジエチルアミノ基、N,N−ジイソプロピルアミノ基、N,N−ジシクロヘキシルアミノ基、N,N−ジフェニルアミノ基、N−ナフチル−N−フェニルアミノ基及びN,N−ジベンジルアミノ基等が挙げられる。また、置換基を2つ有する場合は互いに結合し環を形成していてもよく、具体的には、1−ピロリジニル基及び1−ピペリジニル基等が挙げられる。また、1−ピペラジニル基及び1−モルホリニル基もアミノ基として挙げられる。
これらのアルキル基、アリール基、アラルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキルオキシ基及び複素環基は置換基を有していても良い。
アルキル基、アラルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アルコキシ基及びアラルキルオキシ基が有していても良い置換基としては、水酸基、前記したアルコキシ基、前記したアリールオキシ基、前記したアラルキルオキシ基、前記した複素環基、前記したアミノ基、ハロゲノ基、シリル基、シロキシ基及びアシルオキシ基が挙げられる。
アリール基、アリールオキシ基及び複素環基が有していてもよい置換基としては、前記したアルキル基、前記したアリール基、前記したアラルキル基、前記したアルケニル基、前記したアルキニル基、前記した複素環基、水酸基、前記したアルコキシ基、前記したアリールオキシ基、前記したアラルキルオキシ基、前記したアミノ基、ハロゲノ基、ハロゲノアルキル基、シリル基、シロキシ基及びアシルオキシ基が挙げられる。
ハロゲノ基としては、フルオロ基、クロロ基、ブロモ基及びヨード基等が挙げられる。
ハロゲノアルキル基としては、前記したアルキル基上の少なくとも一つの水素原子がハロゲン原子によって置換された基が挙げられ、具体的にはトリフルオロメチル基及びn−ノナフルオロブチル基等が挙げられ、より具体的にはトリフルオロメチル基等が挙げられる。
シリル基としては、シリル基上の少なくとも一つの水素原子が前記したアルキル基、前記したアリール基、前記したアラルキル基等に置き換った基が挙げられる。具体的にはトリメチルシリル基、トリエチルシリル基、トリイソプロピルシリル基、t−ブチルジメチルシリル基、t−ブチルジフェニルシリル基及びトリフェニルシリル基等が挙げられる。
シロキシ基としては、前記したシリル基が酸素原子と結合した基が挙げられ、具体的にはトリメチルシロキシ基、トリエチルシロキシ基、トリイソプロピルシロキシ基、t−ブチルジメチルシロキシ基、t−ブチルジフェニルシロキシ基及びトリフェニルシロキシ基等が挙げられる。
アシルオキシ基としては、炭素数1〜36、好ましくは炭素数6〜36、より好ましくは炭素数6〜18、さらに好ましくは炭素数6〜14のアシルオキシ基が挙げられ、具体的にはアセチルオキシ基及びベンジルオキシカルボニル基等が挙げられる。
とR及びR’とR’は各々独立して互いに結合し隣接するリン原子を含む環を形成していてもよい。リン原子を含む環としては、例えばホスホラン、ホスホール、ホスフィナン、2,5−ジオキサホスホラン及び2,5−ジアザホスホリジン等が挙げられる。これらの基は前記したような置換基を有していても良い。
一般式(2)におけるQ、Qに関して説明する。
及びQは置換基を有していてもよい二価基を表し、好ましくはアルカンジイル基、又は置換基を有していてもよいアラルキレン基を表す。
アルカンジイル基としては、鎖状、分岐状、環状のいずれでもよく、炭素数1〜20、好ましくは炭素数1〜10、より好ましくは炭素数1〜6のアルカンジイル基が挙げられ、具体的には、メチレン基、エチレン基、トリメチレン基、テトラメチレン基、ペンタメチレン基、シクロプロパン−1,2−ジイル基、シクロブタン−1,2−ジイル基、シクロブタン−1,3−ジイル基、シクロペンタン−1,2−ジイル基、シクロペンタン−1,3−ジイル基、シクロヘキサン−1,2−ジイル基及びシクロヘキサン−1,3−ジイル基等が挙げられ、より具体的にはエチレン基等が挙げられる。
アラルキレン基としてはベンジル基、フェネチル基等などのアラルキル基上のアリール基から水素を一個除いた炭素数7〜11のアラルキレンジイル基を挙げることができ、具体的には、ベンジレン基(−Ph−CH−)、2−フェニルエチレン基(−Ph−CHCH−)、1−ナフチルメチレン基(−Np−CH−)及び2−ナフチルメチレン基(−Np−CH−)等が挙げられる。
これらのアルカンジイル基、アラルキレン基が有していてもよい置換基としては、水酸基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキルオキシ基、複素環基、アミノ基、ハロゲノ基、シリル基、シロキシ基及びアシルオキシ基が挙げられる。これらの基は本項にて先述した基と同様の基が挙げられる。
さらに好ましいPNPとしては下記一般式(3)で表される三座配位子が挙げられ、より好ましくは下記一般式(4)で表される三座配位子が挙げられる。
Figure 2015163440
(一般式(3)中、R、R、R’及びR’は、前記一般式(2)における定義と同一の基を表す。R、R’、R、R’、R、R’、R10及びR10’は各々独立して、水素原子、アルキル基、アリール基、アラルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキルオキシ基、複素環基又はアミノ基を表し、これらの基のうちアルキル基、アリール基、アラルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキルオキシ基及び複素環基は置換基を有していてもよい。また、これらのRとR又はR又はR10、R’とR’又はR’又はR10’、RとR又はR10、R’とR’又はR10’、RとR10又はR’又はR10’、R’とR10又はR10’、R10とR10’は、各々独立して互いに結合し隣接する炭素原子と共に環を形成していてもよい。)
Figure 2015163440
(一般式(4)中、R、R、R’及びR’は、前記一般式(2)における定義と同一の基を表す。)
一般式(3)中、R、R’、R、R’、R、R’、R10及びR10’に関して説明する。アルキル基、アリール基、アラルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキルオキシ基、複素環基及びアミノ基としては前記一般式(2)におけるR、R、R’及びR’の説明において詳述した基と同様の基が挙げられる。
また、これらのアルキル基、アリール基、アラルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキルオキシ基及び複素環基は置換基を有していてもよい。
アルキル基、アラルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アルコキシ基及びアラルキルオキシ基が有していてもよい置換基としては、水酸基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキルオキシ基、複素環基、アミノ基、ハロゲノ基、シリル基、シロキシ基及びアシルオキシ基が挙げられる。これらの基のうちアルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキルオキシ基、複素環基、アミノ基、ハロゲノ基、シリル基、シロキシ基及びアシルオキシ基は、前記一般式(2)におけるR、R、R’及びR’の説明において詳述した基と同様の基が挙げられる。
アリール基、アリールオキシ基及び複素環基が有していてもよい置換基としては、アルキル基、アリール基、アラルキル基、アルケニル基、アルキニル基、水酸基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキルオキシ基、複素環基、アミノ基、ハロゲノ基、シリル基、シロキシ基及びアシルオキシ基が挙げられる。これらの基のうちアルキル基、アリール基、アラルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキルオキシ基、複素環基、アミノ基、ハロゲノ基、シリル基、シロキシ基及びアシルオキシ基は、前記一般式(2)におけるR、R、R’及びR’の説明において詳述した基と同様の基が挙げられる。
一般式(1)中のNHCに関して説明する。
NHCは含窒素複素環に由来するN−へテロ環状カルベンを表す。含窒素複素環としては異種原子として少なくとも1個、好ましくは1〜3個の窒素原子を有し、さらに1個〜3個の酸素原子及び/又は硫黄原子等の異種原子を含んでいてもよい、3〜8員、好ましくは4〜6員の単環、多環、又は縮合環の含窒素複素環が挙げられる。カルベンは、電荷の無い2価の炭素原子を有している状態であり、含窒素複素環の炭素原子がカルベンの状態又は2価の炭素原子の状態でルテニウム原子に配位可能な状態になっているものを「N−へテロ環状カルベン」という。好ましいN−ヘテロ環状カルベンとしては、例えばイミダゾールに由来するイミダゾールイリデン類、ジヒドロイミダゾールに由来するジヒドロイミダゾールイリデン類、ジヒドロピリミジンに由来するジヒドロピリミジンイリデン類、テトラヒドロ−1,3−ジアゼピンに由来するヘキサヒドロ−1,3−ジアゼピンイリデン類、チアゾールに由来するチアゾールイリデン類、ジヒドロチアゾールに由来するジヒドロチアゾ−ルイリデン類、オキサゾールに由来するオキサゾールイリデン類、ジヒドロオキサゾールに由来するジヒドロオキサゾ−ルイリデン類、テトラヒドロピリミジンに由来するテトラヒドロピリミジンイリデン類、ピリミジンに由来するピリミジンイリデン類及びトリアゾールに由来するトリアゾールイリデン類等が挙げられる。好ましいNHCにおいては、次の一般式(5)で表されるイミダゾール−2−イリデン類、及び一般式(6)で表されるジヒドロイミダゾール−2−イリデン類等が挙げられる。
Figure 2015163440
(一般式(5)及び(6)中、R、R’、R及びR’は、各々独立してアルキル基、アリール基、アラルキル基、アルケニル基、アルキニル基又は複素環基を表し、これらのアルキル基、アリール基、アラルキル基、アルケニル基、アルキニル基及び複素環基は置換基を有していてもよい。また、一般式(5)及び(6)中、R、R’、R及びR’は、各々独立して水素原子、アルキル基、アリール基、アラルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキルオキシ基、複素環基又はアミノ基を表し、これらの基のうちアルキル基、アリール基、アラルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキルオキシ基及び複素環基は置換基を有していてもよい。一般式(5)中、RとR’、RとR、RとR’及びR’とR’は、各々独立して互いに結合し隣接する原子と共に環を形成していても良い。また、一般式(6)中、RとR’、RとR、RとR’、R’とR’は、各々独立して結合し隣接する原子と共に環を形成していてもよい。)
一般式(5)及び(6)におけるR、R’、R及びR’に関して説明する。
アルキル基、アリール基、アラルキル基、アルケニル基、アルキニル基及び複素環基は前記一般式(2)におけるR、R、R’及びR’の説明において詳述した基と同様の基が挙げられる。また、これらの基は置換基を有していてもよい。
、R’、R及びR’が各々独立してアルキル基、アラルキル基、アルケニル基又はアルキニル基の場合に有しても良い置換基としては、アルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキルオキシ基、水酸基、複素環基、アミノ基、ハロゲノ基、シリル基及びアシルオキシ基が挙げられる。これらの基のうちアルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキルオキシ基、複素環基、アミノ基、ハロゲノ基、シリル基及びアシルオキシ基は、前記一般式(2)におけるR、R、R’及びR’の説明において詳述した基と同様の基が挙げられる。
、R’、R及びR’が各々独立してアリール基又は複素環基の場合に有しても良い置換基としては、アルキル基、アリール基、アラルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキルオキシ基、複素環基、水酸基、アミノ基、ハロゲノ基、アルキルハロゲノ基、シリル基及びアシルオキシ基が挙げられる。これらの基のうちアルキル基、アリール基、アラルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキルオキシ基、複素環基、アミノ基、ハロゲノ基、アルキルハロゲノ基、シリル基及びアシルオキシ基は、前記一般式(2)におけるR、R、R’及びR’の説明において詳述した基と同様の基が挙げられる。
一般式(5)及び(6)におけるR、R’、R及びR’に関して説明する。
アルキル基、アリール基、アラルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキルオキシ基、複素環基及びアミノ基は、前記一般式(2)におけるR、R、R’及びR’の説明において詳述した基と同様の基が挙げられる。これらの基のうちアルキル基、アリール基、アラルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキルオキシ基及び複素環基は置換基を有していてもよい。
、R’、R及びR’が各々独立してアルキル基、アラルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アルコキシ基又はアラルキルオキシ基の場合に有しても良い置換基としては、水酸基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキルオキシ基、複素環基、アミノ基、ハロゲノ基、シリル基及びアシルオキシ基が挙げられる。これらの基のうちアルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキルオキシ基、複素環基、アミノ基、ハロゲノ基、シリル基及びアシルオキシ基は、前記一般式(2)におけるR、R、R’及びR’の説明において詳述した基と同様の基が挙げられる。
、R’、R及びR’が各々独立してアリール基、アリールオキシ基又は複素環基の場合に有しても良い置換基としては、アルキル基、アリール基、アラルキル基、アルケニル基、アルキニル基、水酸基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキルオキシ基、複素環基、アミノ基、ハロゲノ基、アルキルハロゲノ基、シリル基及びアシルオキシ基が挙げられる。これらの基のうちアルキル基、アリール基、アラルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキルオキシ基、複素環基、アミノ基、ハロゲノ基、アルキルハロゲノ基、シリル基及びアシルオキシ基は、前記一般式(2)におけるR、R、R’及びR’の説明において詳述した基と同様の基が挙げられる。
一般式(5)で表されるイミダゾール−2−イリデン類の具体例としては、以下に構造式で示される1,3−ジメチルイミダゾール−2−イリデン、1,3−ジイソプロピルイミダゾール−2−イリデン、1,3−ジ−tert−ブチルイミダゾール−2−イリデン、1,3−ジシクロヘキシルイミダゾール−2−イリデン、1,3−ビス(2,4,6−トリメチルフェニル)イミダゾール−2−イリデン、1,3−ジメチルベンゾイミダゾール−2−イリデン、1,3−ジイソプロピルベンゾイミダゾール−2−イリデン、1,3−ジ−tert−ブチルベンゾイミダゾール−2−イリデン、1,3−ジシクロヘキシルベンゾイミダゾール−2−イリデン、1,3−ビス(2,4,6−トリメチルフェニル)ベンゾイミダゾール−2−イリデン、1,3,4,5−テトラメチルイミダゾール−2−イリデン、1,3−ジイソプロピル−4,5−ジメチルイミダゾール−2−イリデン、1,3−ジ−tert−ブチル−4,5−ジメチルイミダゾール−2−イリデン、1,3−ジシクロヘキシル−4,5−ジメチルイミダゾール−2−イリデン及び1,3−ビス(2,4,6−トリメチルフェニル)−4,5−ジメチルイミダゾール−2−イリデン等が挙げられる。
また、一般式(6)で表されるジヒドロイミダゾール−2−イリデン類の具体例としては、以下に構造式で示される1,3−ジメチルジヒドロイミダゾール−2−イリデン、1,3−ジイソプロピルジヒドロイミダゾール−2−イリデン、1,3−ジ−tert−ブチルジヒドロイミダゾール−2−イリデン、1,3−ジシクロヘキシルジヒドロイミダゾール−2−イリデン及び1,3−ビス(2,4,6−トリメチルフェニル)ジヒドロイミダゾール−2−イリデン等が挙げられる。
Figure 2015163440
一般式(1)中のX及びXは、各々独立して一価アニオン性単座配位子を表す。一価アニオン性単座配位子とは、一価の負電荷を有し、金属錯体中の金属に対して単結合しうる官能基、金属錯体に対する対イオンとして機能しうる陰イオン、又は双方の性質を同時に有する基を表し、具体的には(官能基/イオンの名称、括弧内に一般式を示す。)、ヒドリド/水素化物イオン(−H/H)、水酸基/水酸化物イオン(−OH/HO)、アルコキシ基/アルコキシドイオン(−OR/RO)、アリールオキシ基/アリールオキシドイオン(−OAr/ArO)、アラルキルオキシ基/アラルキルオキシドイオン(−OAral/AralO)、アシルオキシ基/カルボン酸イオン(−OC(=O)R/RCO )、スルホニルオキシ基/スルホン酸イオン(−OSOR/RSO )、ハロゲノ基/ハロゲン化物イオン(−X/X)、炭酸水素イオン(HCO )、テトラヒドロホウ酸イオン(BH )、テトラフルオロホウ酸イオン(BF )、テトラアリールホウ酸イオン(BAr )、過塩素酸イオン(ClO )、ヘキサフルオロリン酸イオン(PF )、ヘキサフルオロアンチモン酸イオン(SbF )、テトラヒドロアルミン酸イオン(AlH )、テトラヒドロキソアルミン酸イオン([Al(OH))、ビス(2−メトキシエトキシ)ジヒドロアルミン酸イオン(AlH(OCHCHOCH )、トリヒドロシアノホウ酸イオン(BHCN)、トリエチルヒドロホウ酸イオン(BH(Et) )及びトリス(2−ブチル)ヒドロホウ酸イオン(BH(sec−Bu) )等が挙げられ、好ましくはヒドリド/水素化物イオン(−H/H)、ハロゲノ基/ハロゲン化物イオン(−X/X)及びテトラヒドロホウ酸イオン(BH )等が挙げられる。
アルコキシ基/アルコキシドイオンとしては、例えば炭素数1〜10のアルコキシ基/アルコキシドイオン、好ましくは炭素数1〜4のアルコキシ基/アルコキシドイオンが挙げられ、具体的にはメトキシ基/メトキシドイオン、エトキシ基/エトキシドイオン、1−プロポキシ基/1−プロポキシドイオン、2−プロポキシ基/2−プロポキシドイオン、1−ブトキシ基/1−ブトキシドイオン、2−ブトキシ基/2−ブトキシドイオン及びtert−ブトキシ基/tert−ブトキシドイオン等が挙げられる。
アリールオキシ基/アリールオキシドイオンとしては、例えば炭素数6〜14のアリールオキシ基/アリールオキシドイオン、好ましくは炭素数6〜10のアリールオキシ基/アリールオキシドイオンが挙げられ、具体的にはフェノキシ基/フェノキシドイオン、p−メチルフェノキシ基/p−メチルフェノキシドイオン、2,4,6−トリメチルフェノキシ基/2,4,6−トリメチルフェノキシドイオン、p−ニトロフェノキシ基/p−ニトロフェノキシドイオン、ペンタフルオロフェノキシ基/ペンタフルオロフェノキシドイオン、1−ナフチルオキシ基/1−ナフチルオキシドイオン及び2−ナフチルオキシ基/2−ナフチルオキシドイオン等が挙げられる。
アラルキルオキシ基/アラルキルオキシドイオンとしては、例えば炭素数7〜20のアラルキルオキシ基/アラルキルオキシドイオン、好ましくは炭素数7〜15のアラルキルオキシ基/アラルキルオキシドイオンが挙げられ、具体的にはベンジルオキシ基/ベンジルオキシドイオン、1−フェニルエトキシ基/1−フェニルエトキシドイオン及び2−フェニルエトキシ基/2−フェニルエトキシドイオン等が挙げられる。
アシルオキシ基/カルボン酸イオンとしては、例えば炭素数1〜18、好ましくは炭素数1〜6のカルボキシル基/カルボン酸イオンが挙げられ、具体的にはホルミルオキシ基/ギ酸イオン、アセトキシ基/酢酸イオン、トリフルオロアセトキシ基/トリフルオロ酢酸イオン、プロパノイルオキシ基/プロピオン酸イオン、アクリロイルオキシ基/アクリル酸イオン、ブタノイルオキシ基/酪酸イオン、ピバロイルオキシ基/ピバリン酸イオン、ペンタノイルオキシ基/吉草酸イオン、ヘキサノイルオキシ基/カプロン酸イオン、ベンゾイルオキシ基/安息香酸イオン及びペンタフルオロベンゾイルオキシ基/ペンタフルオロ安息香酸イオン等が挙げられる。
スルホニルオキシ基/スルホン酸イオンとしては、具体的にはメタンスルホニルオキシ基/メタンスルホン酸イオン、トリフルオロメタンスルホニルオキシ基/トリフルオロメタンスルホン酸イオン、n−ノナフルオロブタンスルホニルオキシ基/n−ノナフルオロブタンスルホン酸イオン、p−トルエンスルホニルオキシ基/p−トルエンスルホン酸イオン及び10−カンファースルホニルオキシ基/10−カンファースルホン酸イオン等が挙げられる。
ハロゲノ基/ハロゲン化物イオンとしては、具体的にはフルオロ基/フッ化物イオン、クロロ基/塩化物イオン、ブロモ基/臭化物イオン及びヨード基/ヨウ化物イオンが挙げられ、好ましい具体例としてはクロロ基/塩化物イオン及びヨード基/ヨウ化物イオンが挙げられる。
テトラアリールホウ酸イオンとしては、具体的にはテトラフェニルホウ酸イオン、テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ホウ酸イオン及びテトラキス[3,5−ビス(トリフルオロメチル)フェニル]ホウ酸イオン等が挙げられる。
本発明におけるルテニウム錯体を製造するためのルテニウム化合物としては、特に制限はないが、例えば、三塩化ルテニウム水和物、三臭化ルテニウム水和物、三ヨウ化ルテニウム水和物等の無機ルテニウム化合物、テトラ(ジメチルスルホキシド)ジクロロルテニウム(RuCl(DMSO))、ジクロロ(1,5−シクロオクタジエン)ルテニウム(II)ポリマー([Ru(cod)Cl]n)、ジクロロ(ノルボルナジエン)ルテニウム(II)ポリマー([Ru(nbd)Cl]n)、ビス(2−メタリル)(1,5−シクロオクタジエン)ルテニウム(II)((cod)Ru(2−methallyl))、ジクロロ(ベンゼン)ルテニウム(II)ダイマー([Ru(benzene)Cl)、ジブロモ(ベンゼン)ルテニウム(II)ダイマー([Ru(benzene)Br)、ジヨード(ベンゼン)ルテニウム(II)ダイマー([Ru(benzene)I)、ジクロロ(p−シメン)ルテニウム(II)ダイマー([Ru(p−cymene)Cl)、ジブロモ(p−シメン)ルテニウム(II)ダイマー([Ru(p−cymene)Br)、ジヨード(p−シメン)ルテニウム(II)ダイマー([Ru(p−cymene)I)、ジクロロ(メシチレン)ルテニウム(II)ダイマー([Ru(mesitylene)Cl)、ジブロモ(メシチレン)ルテニウム(II)ダイマー([Ru(mesitylene)Br)、ジヨード(メシチレン)ルテニウム(II)ダイマー([Ru(mesitylene)I)、ジクロロ(ヘキサメチルベンゼン)ルテニウム(II)ダイマー([Ru(hexamethylbenzene)Cl)、ジブロモ(ヘキサメチルベンゼン)ルテニウム(II)ダイマー([Ru(hexamethylbenzene)Br)、ジヨード(ヘキサメチルベンゼン)ルテニウム(II)ダイマー([Ru(hexamethylbenzene)I)、ジクロロトリス(トリフェニル)ホスフィン(RuCl(PPh)、ジブロモトリス(トリフェニル)ホスフィン(RuBr(PPh)、ジヨードトリス(トリフェニル)ホスフィン(RuI(PPh)、テトラヒドロトリス(トリフェニルホスフィン)ルテニウム(IV)(RuH(PPh)、ヒドロクロロトリス(トリフェニルホスフィン)ルテニウム(II)(RuClH(PPh)、アセタトトリス(トリフェニルホスフィン)ルテニウム(II)(RuH(OAc)(PPh)及びジヒドロテトラキス(トリフェニルホスフィン)ルテニウム(II)(RuH(PPh)等が挙げられる。
一般式(1)で表される本発明のルテニウム錯体は、PNP、ルテニウム化合物及びNHC又はNHCの等価体から容易に製造することができる。
NHCの等価体としては系中でN−へテロ環状カルベンに変換されるものが挙げられる。好ましくはN−ヘテロ環状カルベン銀錯体、アゾリウム塩及びアゾリウムカルボキシラート双性イオン等が挙げられ、具体的には、例えば、系中でイミダゾール−2−イリデン類、ジヒドロイミダゾール−2−イリデン類に変換される以下の構造式で示されるN−ヘテロ環状カルベン銀錯体、アゾリウム塩及びアゾリウムカルボキシラート双性イオン等が挙げられる。以下の図におけるXとしては、フルオロ基/フッ化物イオン、クロロ基/塩化物イオン、ブロモ基/臭化物イオン及びヨード基/ヨウ化物イオン等のハロゲノ基/ハロゲン化物イオン、過塩素酸イオン(ClO )、テトラフルオロホウ酸イオン(BF )、ヘキサフルオロリン酸イオン(PF )及びヘキサフルオロアンチモン酸イオン(SbF )等のアニオンが挙げられる。
Figure 2015163440
一般式(1)中のm、nに関して説明する。mは1から3、nは0から2の整数を表し、1≦m+n≦3である。
具体的には、m=1、n=0の際に一般式(1)で表されるルテニウム錯体はRuX(PNP)(NHC)となり、m=1、n=1の際に一般式(1)で表されるルテニウム錯体は[RuX(PNP)(NHC)(Solv)]Xとなり、m=1、n=2の際に一般式(1)で表されるルテニウム錯体は[Ru(PNP)(NHC)(Solv)]Xとなり、m=2、n=0の際に一般式(1)で表されるルテニウム錯体は[RuX(PNP)(NHC)]Xとなり、m=2、n=1の際に一般式(1)で表されるルテニウム錯体は[Ru(PNP)(NHC)(Solv)]Xとなり、m=3、n=0の際に一般式(1)で表されるルテニウム錯体は[Ru(PNP)(NHC)]Xとなる。より好ましい具体例としては。m=1、n=0及びm=1、n=1等が挙げられる。
一般式(1)中のSolvに関して説明する。Solvは配位性溶媒を表し、例えばトルエン及びキシレン等の芳香族炭化水素、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、メチルtert−ブチルエーテル及びシクロペンチルメチルエーテル等のエーテル類、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、n−ブチルアルコール、2−ブタノール及びtert−ブチルアルコール等のアルコール類、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,2−プロパンジオール及びグリセリン等の多価アルコール類、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド等のアミド類、アセトニトリル等のニトリル類、ジメチルスルホキシド等のスルホキシド類及び水等が挙げられ、好ましくは芳香族炭化水素、エーテル類、アルコール類、多価アルコール類、アミド類、ニトリル類及びスルホキシド類等が挙げられる。好ましい具体例としては、テトラヒドロフラン、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、ジメチルホルムアミド、アセトニトリル及びジメチルスルホキシド等が挙げられ、より好ましい具体例としてはアセトニトリル等が挙げられる。
これらの配位性溶媒は一般式(1)で表されるルテニウム錯体の製造過程において反応に用いた溶媒が溶媒和することにより導入されてもよい。また、これらの配位性溶媒は一般式(1)において溶媒和されていないルテニウム錯体(一般式(1)においてn=0のルテニウム錯体)に対し配位性溶媒を添加することにより導入されてもよい。
また、一般式(1)中のSolvは、他の配位性溶媒を添加することにより置き換わってもよい。
このようにして製造される本発明のルテニウム錯体は、配位子の配位様式やコンホメーションによって立体異性体を生じることがあるが、反応に用いる錯体はこれら立体異性体の混合物であっても純粋なひとつの異性体であっても構わない。
一般式(1)で表されるルテニウム錯体の製造方法は特に限定されるものではないが、例えば、下記一般式(7)
[RuX(PNP)] (7)
(一般式(7)中、X及びXは、各々独立して一価アニオン性単座配位子を表し、PNPは一般式(2)、(3)若しくは(4)で表される三座配位子又はその光学活性体を表し、qは1〜2の整数を表す。)で表されるルテニウム錯体とNHC(NHCは含窒素複素環に由来するN−ヘテロ環状カルベン、又はその光学活性体を表す。)又はNHCの等価体を反応させることを特徴とするルテニウム錯体の製造方法、及び下記一般式(8)
RuX(arene)(NHC) (8)
(一般式(8)中、X及びXは各々独立して一価アニオン性単座配位子を表し、areneは芳香族化合物を表し、NHCは含窒素複素環に由来するN−ヘテロ環状カルベン、又はその光学活性体を表す。)とPNP(PNPは一般式(2)、(3)又は(4)で表される三座配位子又はその光学活性体を表す。)を反応させることを特徴とするルテニウム錯体の製造方法等が挙げられる。
一般式(7)及び(8)におけるX及びXは前記一般式(1)にて詳述した一価アニオン性単座配位子と同様の一価アニオン性単座配位子を表す。
一般式(8)中areneは芳香族化合物を表し、具体的には、p−シメン、ベンゼン、トルエン、o−キシレン、m−キシレン、p−キシレン、メシチレン、ヘキサメチルベンゼン、エチルベンゼン、クメン、t−ブチルベンゼン、スチレン、アリルベンゼン、フェニルアセチレン、ベンジルアルコール、フェネチルアルコール、アニソール、エトキシベンゼン、安息香酸メチル、安息香酸エチル、インダン、テトラリン及び2−インダノール等が挙げられ、好ましくはp−シメン及びベンゼン等が挙げられる。
一般式(1)で表されるルテニウム錯体の製造においては、溶媒を用いることが望ましい。用いられる溶媒としては、例えば、ヘキサン及びヘプタン等の脂肪族炭化水素、トルエン及びキシレン等の芳香族炭化水素、塩化メチレン及びクロロベンゼン等のハロゲン化炭化水素、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、メチルtert−ブチルエーテル及びシクロペンチルメチルエーテル等のエーテル類、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、n−ブチルアルコール、2−ブタノール及びtert−ブチルアルコール等のアルコール類、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,2−プロパンジオール及びグリセリン等の多価アルコール類、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド等のアミド類及びアセトニトリル等のニトリル類、ジメチルスルホキシド等のスルホキシド類及び水等が挙げられ、好ましくは脂肪族炭化水素、芳香族炭化水素、エーテル類、アルコール類、多価アルコール類、アミド類、ニトリル類及びスルホキシド類等が挙げられる。好ましい具体例としては、テトラヒドロフラン、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、ジメチルホルムアミド、アセトニトリル及びジメチルスルホキシド等が挙げられ、より好ましい具体例としてはメタノール、エタノール及びアセトニトリル等が挙げられる。これらの溶媒は、各々単独で用いても2種以上適宜組み合わせて用いてもよい。
溶媒の使用量は、反応が進行する限り特に制限されないが、通常0.001mol/L(Ruの物質量/溶媒量)〜20mol/L、好ましくは0.005mol/L〜10mol/L、より好ましくは0.01mol/L〜5mol/Lの範囲から適宜選択される。また、反応は必要に応じ撹拌下に行われる。
また、本反応では適宜添加剤を加えてもよい。添加剤としては、例えば、ブレンステッド酸、ブレンステッド酸の塩、塩基性化合物等が挙げられる。ブレンステッド酸としては、具体的には、フッ化水素酸、塩酸、臭化水素酸、ヨウ化水素酸、酢酸、安息香酸、トリフルオロメタンスルホン酸、テトラフルオロホウ酸及びヘキサフルオロリン酸等が挙げられる。ブレンステッド酸の塩としては、例えばブレンステッド酸からなる金属塩等が挙げられ、好ましくは金属ハロゲン化物等が挙げられ、好ましい具体例としては塩化リチウム、臭化リチウム、ヨウ化リチウム、フッ化ナトリウム、臭化ナトリウム、ヨウ化ナトリウム、フッ化カリウム及び臭化カリウム等が挙げられる。塩基性化合物としては、例えば、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム及び水酸化セシウム等の金属水酸化物、水素化リチウム、水素化ナトリウム、水素化カリウム、水素化ホウ素リチウム、水素化ホウ素ナトリウム、水素化ホウ素カリウム、水素化アルミニウムリチウム及び水素化ジイソブチルアルミニウム等の金属水素化物、リチウムメトキシド、リチウムイソプロポキシド、リチウムtert−ブトキシド、ナトリウムメトキシド、ナトリウムエトキシド、ナトリウムイソプロポキシド、ナトリウムtert−ブトキシド、カリウムメトキシド、カリウムエトキシド、カリウムイソプロポキシド及びカリウムtert−ブトキシド等の金属アルコキシドが挙げられ、好ましい具体例としては、水素化ホウ素ナトリウム、ナトリウムメトキシド及びカリウムtert−ブトキシド等が挙げられる。また、NHC及びその等価体を添加剤として加えてもよい。
本反応は不活性ガス、水素ガス、又は大気雰囲気下で行うことが望ましい。不活性ガスとしては、具体的にはアルゴンガス及び窒素ガス等が挙げられる。これらのガス及び大気は各々単独で用いても混合ガスとして用いてもよい。反応温度は、通常−50℃〜200℃、好ましくは−20℃〜150℃、より好ましくは0℃〜100℃の範囲から適宜選択される。反応時間は、塩基、溶媒及び反応温度その他の条件によって自ずから異なるが、通常1分〜72時間、好ましくは1分〜24時間、より好ましくは5分〜12時間の範囲から適宜選択される。
本反応により製造したルテニウム錯体は、必要に応じて後処理、単離及び精製を行うことができる。後処理の方法としては例えば、濃縮、溶媒置換、洗浄、抽出、逆抽出、濾過及び貧溶媒の添加による晶析等が挙げられ、これらを単独で或いは併用して行うことができる。単離及び精製の方法としては例えば、反応溶液の乾固、カラムクロマトグラフィー、再結晶及び貧溶媒による結晶洗浄等が挙げられ、これらを単独で或いは併用して行うことができる。
本発明の一般式(1)で表されるルテニウム錯体はケトン類、アルデヒド類、エステル類及びアミド類の水素化還元における触媒として有用である。また、本発明の一般式(1)で表されるルテニウム錯体はアルコール類、ヘミアセタール類及びヘミアミナール類の脱水素的酸化、並びにアルコール類とアミン類の脱水縮合によるN−アルキル化における触媒として有用である。
したがって、本発明は、一般式(1)で表されるルテニウム錯体を含有してなる、有機反応用の触媒を提供する。
ケトン類の水素化還元によるアルコール類の製造方法について説明する。
本発明におけるケトン類の水素化還元によるアルコール類の製造方法は、一般式(1)で表されるルテニウム錯体と水素供与体を用いてケトン類からアルコール類を製造する方法であり、下記スキーム(9)
Figure 2015163440
(スキーム(9)中、R13及びR14は、各々独立してアルキル基、アリール基、アラルキル基、アルケニル基、アルキニル基、複素環基又は一価基を一つ有するカルボニル基を表し、好ましくはアルキル基又はアリール基を表す。また、R13とR14は互いに結合し隣接する原子と共に環を形成していてもよい。また、これらのアルキル基、アリール基、アラルキル基、アルケニル基、アルキニル基及び複素環基は置換基を有していてもよい。)
で表される方法が挙げられる。
アルキル基としては、直鎖状、分岐状、環状のいずれでも良く、炭素数1〜50、好ましくは炭素数1〜30、より好ましくは炭素数1〜20のアルキル基が挙げられ、具体的には、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、2−ペンチル基、3−ペンチル基、tert−ペンチル基、2−メチルブチル基、3−メチルブチル基、2,2−ジメチルプロピル基、3−メチルブタン−2−イル基、n−ヘキシル基、n−オクチル基、n−ノニル基、n−デシル基、n−ウンデシル基、n−ドデシル基、n−トリデシル基、n−テトラデシル基、n−ペンタデシル基、n−ヘキサデシル基、n−ヘプタデシル基、n−オクタデシル基、n−ノナデシル基、n−イコシル基、シクロプロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロオクチル基、1−ビシクロ[2.2.1]ヘプチル基、2−ビシクロ[2.2.1]ヘプチル基、1−ビシクロ[2.2.2]オクチル基、2−ビシクロ[2.2.2]オクチル基、1−アダマンチル基(1−トリシクロ[3.3.1.1]デシル基)及び2−アダマンチル基(1−トリシクロ[3.3.1.1]デシル基)等が挙げられ、より具体的にはメチル基、エチル基、イソプロピル基及びシクロヘキシル基等が挙げられ、さらに具体的にはメチル基が挙げられる。
アリール基としては、炭素数6〜36、好ましくは炭素数6〜18、より好ましくは炭素数6〜14の単環式、多環式又は縮合環式のアリール基が挙げられ、具体的には、フェニル基、1−ナフチル基、2−ナフチル基、1−アントリル基、2−アントリル基、9−アントリル基、1−フェナントリル基、2−フェナントリル基、9−フェナントリル基、1−ビフェニル基、2−ビフェニル基及び3−ビフェニル基等が挙げられ、より具体的にはフェニル基等が挙げられる。
アラルキル基としては、前記したアルキル基の少なくとも1個の水素原子が前記したアリール基で置換された基が挙げられ、例えば炭素数7〜50、好ましくは炭素数7〜30、より好ましくは炭素数7〜20のアラルキル基が挙げられる。具体的には、ベンジル基、1−フェニルエチル基、2−フェニルエチル基、1−フェニルプロピル基、1−フェニルブチル基、1−フェニルペンチル基、1−フェニルヘキシル基、1−フェニルヘプチル基、1−フェニルオクチル基、1−フェニルノニル基、1−フェニルデシル基、1−フェニルウンデシル基、1−フェニルドデシル基、1−フェニルトリデシル基及び1−フェニルテトラデシル基等が挙げられる。
アルケニル基としては、直鎖状、分岐状、環状のいずれでもよく、例えば炭素数2〜50、好ましくは炭素数2〜30、より好ましくは炭素数2〜20のアルケニル基が挙げられ、その具体例としては、例えば、ビニル基、1−プロペニル基、2−プロペニル基、2−ブテニル基、2−ペンテニル基、2−ヘキセニル基、2−ヘプテニル基、2−オクテニル基、2−ノネニル基、2−イコセニル基、1−シクロヘキセニル基及び1−シクロへプテニル基等が挙げられる。
アルキニル基としては、直鎖状でも分岐状でもよく、例えば炭素数2〜50、好ましくは炭素数2〜30、より好ましくは炭素数2〜20のアルキニル基が挙げられ、その具体例としては、例えば、エチニル基、1−プロピニル基、2−プロピニル基、2−ブチニル基、2−ペンチニル基、2−ヘキシニル基、2−ヘプチニル基、2−オクチニル基、2−ノニニル基及び2−イコシニル基等が挙げられる。
複素環基としては、脂肪族複素環基及び芳香族複素環基が挙げられる。脂肪族複素環基としては、例えば、炭素数2〜14で、異種原子として少なくとも1個、好ましくは1〜3個の例えば窒素原子、酸素原子及び/又は硫黄原子等のヘテロ原子を含んでいる、3〜8員、好ましくは4〜6員の単環の脂肪族複素環基、多環又は縮合環の脂肪族複素環基が挙げられる。脂肪族複素環基の具体例としては、例えば、2−ピロリジル基、2−ピペリジニル基、2−ピペラジニル基、2−モルホリニル基、2−テトラヒドロフリル基、2−テトラヒドロピラニル基及び2−テトラヒドロチエニル基等が挙げられる。
芳香族複素環基としては、例えば、炭素数2〜15で、異種原子として少なくとも1個、好ましくは1〜3個の窒素原子、酸素原子及び/又は硫黄原子等の異種原子を含んでいる、5又は6員の単環式ヘテロアリール基、多環式又は縮合環式のヘテロアリール基が挙げられる。その具体例としては、例えば、2−フリル基、3−フリル基、2−チエニル基、3−チエニル基、2−ピリジル基、3−ピリジル基、2−ピリミジル基、2−ピラジル基、2−イミダゾリル基、4−イミダゾリル基、2−オキサゾリル基、2−チアゾリル基、2−ベンゾフリル基、3−ベンゾフリル基、2−ベンゾチエニル基、3−ベンゾチエニル基、2−キノリル基、3−キノリル基、1−イソキノリル基、2−ベンゾイミダゾリル基、2−ベンゾオキサゾリル基及び2−ベンゾチアゾリル基等が挙げられる。
一価基を一つ有するカルボニル基としては、下記一般式(A)
Figure 2015163440
(一般式(A)中、Rは一価基を表し、具体的には水素原子、アルキル基、アリール基、アラルキル基、アルケニル基、アルキニル基、複素環基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキルオキシ基、アミノ基、ハロゲノ基又はハロゲノアルキル基を表し、これらの基のうちアルキル基、アリール基、アラルキル基、アルケニル基、アルキニル基、複素環基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキルオキシ基及びハロゲノアルキル基は置換基を有していても良い)で表されるものが挙げられる。
一般式(A)中のRに関して説明する。アルキル基、アリール基、アラルキル基、アルケニル基、アルキニル基及び複素環基としては、本項において先述した基と同様の基が挙げられる。
アルコキシ基としては、直鎖状、分岐状、環状のいずれでもよく、炭素数1〜50、好ましくは炭素数1〜30、より好ましくは炭素数1〜20のアルキル基からなるアルコキシ基が挙げられ、具体的には、メトキシ基、エトキシ基、n−プロポキシ基、イソプロポキシ基、n−ブトキシ基、イソブトキシ基、s−ブトキシ基、tert−ブトキシ基、n−ペンチルオキシ基、n−ヘキシルオキシ基、n−ヘプチルオキシ基、n−オクチルオキシ基、n−ノニルオキシ基、n−デシルオキシ基、n−ウンデシルオキシ基、n−ドデシルオキシ基、n−トリデシルオキシ基、n−テトラデシルオキシ基、n−ペンタデシルオキシ基、n−ヘキサデシルオキシ基、n−ヘプタデシルオキシ基、n−オクタデシルオキシ基、n−ノナデシルオキシ基、n−イコシルオキシ基、シクロプロピルオキシ基、シクロペンチルオキシ基及びシクロヘキシルオキシ基等が挙げられる。
アリールオキシ基としては、炭素数6〜36、好ましくは炭素数6〜18、より好ましくは炭素数6〜14の単環式、多環式又は縮合環式のアリール基からなるアリールオキシ基が挙げられ、具体的には、例えば、フェノキシ基、p−メチルフェノキシ基及び1−ナフチルオキシ基等が挙げられる。
アラルキルオキシ基としては前記アルコキシ基のアルキル基の少なくとも1個の水素原子が前記アリール基で置換された基が挙げられ、例えば炭素数7〜15のアラルキルオキシ基が好ましく、具体的にはベンジルオキシ基、1−フェニルエトキシ基、2−フェニルエトキシ基、1−フェニルプロポキシ基、2−フェニルプロポキシ基、3−フェニルプロポキシ基、4−フェニルブトキシ基、1−ナフチルメトキシ基及び2−ナフチルメトキシ基等が挙げられる。
アミノ基は、置換基を有していても良く、例えばアミノ基の少なくとも1つの水素原子が、各々独立して本項にて先述したアルキル基、本項にて先述したアリール基、本項にて先述したアルケニル基、本項にて先述したアルキニル基又は本項にて先述したアラルキル基で置換されたアミノ基が挙げられ、具体的には、N,N−ジエチルアミノ基、N,N−ジイソプロピルアミノ基、N,N−ジブチルアミノ基、N,N−ジペンチルアミノ基、N,N−ジデシルアミノ基、N,N−ジシクロヘキシルアミノ基、N,N−ジフェニルアミノ基、N−ナフチル−N−フェニルアミノ基及びN,N−ジベンジルアミノ基等が挙げられる。また、置換基を2つ有する場合は互いに結合し環を形成していてもよく、具体的には、1−ピロリジニル基及び1−ピペリジニル基等が挙げられる。また、1−ピペラジニル基及び1−モルホリニル基もアミノ基の例として挙げられる。
ハロゲノ基としては、フルオロ基、クロロ基、ブロモ基及びヨード基等が挙げられる。
ハロゲノアルキル基としては、前記したアルキル基上の少なくとも一つの水素原子がハロゲン原子によって置換された基が挙げられ、具体的にはトリフルオロメチル基及びn−ノナフルオロブチル基等が挙げられ、より具体的にはトリフルオロメチル基等が挙げられる。
がこれらのアルキル基、アリール基、アラルキル基、アルケニル基、アルキニル基、複素環基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキルオキシ基又はハロゲノアルキル基の場合は置換基を有していても良い。
がアルキル基、アラルキル基、アルケニル基、アルキニル基又はハロゲノアルキル基の場合に有していても良い置換基としては、複素環基、水酸基、オキソ基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキルオキシ基、アミノ基、ハロゲノ基、シリル基、シロキシ基及びアシルオキシ基が挙げられる。これらの基のうち複素環基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキルオキシ基、アミノ基及びハロゲノ基は、本項において先述した基と同様の基が挙げられる。
シリル基としては、シリル基上の少なくとも一つの水素原子が本項にて先述したアルキル基、本項にて先述したアリール基又は本項にて先述したアラルキル基等に置き換った基が挙げられる。具体的にはトリメチルシリル基、トリエチルシリル基、トリイソプロピルシリル基、t−ブチルジメチルシリル基、t−ブチルジフェニルシリル基及びトリフェニルシリル基等が挙げられる。
シロキシ基としては、本項にて先述したシリル基が酸素原子と結合した基が挙げられ、具体的にはトリメチルシロキシ基、トリエチルシロキシ基、トリイソプロピルシロキシ基、t−ブチルジメチルシロキシ基、t−ブチルジフェニルシロキシ基及びトリフェニルシロキシ基等が挙げられる。
アシルオキシ基としては、直鎖状、分岐状、環状のいずれでもよく、炭素数1〜50、好ましくは炭素数1〜30、より好ましくは炭素数2〜20のアシルオキシ基が挙げられ、具体的には、アセトキシ基、ベンゾイルオキシ基、ピバロイルオキシ基(2,2−ジメチルプロパノイルオキシ基)、n−ブタノイルオキシ基、n−ペンタノイルオキシ基、n−ヘキサノイルオキシ基、n−ヘプタノイルオキシ基、n−オクタノイルオキシ基、n−ノナノイルオキシ基、n−デカノイルオキシ基、n−ウンデカノイルオキシ基及びn−ドデカノイルオキシ基等が挙げられる。
がアリール基、複素環基、アルコキシ基、アリールオキシ基又はアラルキルオキシ基の場合に有していてもよい置換基としては、アルキル基、アリール基、アラルキル基、アルケニル基、アルキニル基、複素環基、水酸基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキルオキシ基、アミノ基、ハロゲノ基、ハロゲノアルキル基、シリル基、シロキシ基及びアシルオキシ基が挙げられる。これらの基のうちアルキル基、アリール基、アラルキル基、アルケニル基、アルキニル基、複素環基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキルオキシ基、アミノ基、ハロゲノ基、ハロゲノアルキル基、シリル基、シロキシ基及びアシルオキシ基は、本項において先述した基と同様の基が挙げられる。
スキーム(9)において、これらのアルキル基、アリール基、アラルキル基、アルケニル基、アルキニル基及び複素環基は置換基を有していても良い。
アルキル基、アラルキル基、アルケニル基及びアルキニル基が有していても良い置換基としては、複素環基、水酸基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキルオキシ基、アミノ基、ハロゲノ基、シリル基、シロキシ基、アシルオキシ基及びカルボニル基が挙げられる。これらの基のうち複素環基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキルオキシ基、アミノ基、ハロゲノ基、シリル基、シロキシ基、アシルオキシ基及びカルボニル基は本項にて先述した基と同様の基が挙げられる。
アリール基及び複素環基が有していてもよい置換基としては、アルキル基、アリール基、アラルキル基、アルケニル基、アルキニル基、複素環基、水酸基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキルオキシ基、アミノ基、ハロゲノ基、ハロゲノアルキル基、シリル基、シロキシ基、アシルオキシ基及びカルボニル基が挙げられる。これらの基のうちアルキル基、アリール基、アラルキル基、アルケニル基、アルキニル基、複素環基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキルオキシ基、アミノ基、ハロゲノ基、ハロゲノアルキル基、シリル基、シロキシ基、アシルオキシ基及びカルボニル基は本項にて先述した基と同様の基が挙げられる。
13とR14が互いに結合し隣接する原子と共に環を形成する場合は、ケトン類は環状ケトンになる。
13及びR14が各々独立して一価基を一つ有するカルボニル基、アルケニル基又はアルキニル基である場合や、R13及びR14が各々独立して一価基を一つ有するカルボニル基、アルケニル基、アルキニル基及び/又はアシルオキシ基を置換基として有する場合には、これらの基は反応の過程で還元されても良い。
13及びR14が各々独立してアラルキルオキシ基を置換基として有する場合には、アラルキルオキシ基は反応の過程で還元されても良い。
前記一般式(2)で表されるPNP及び/又はNHCが光学活性体である場合は、スキーム(9)における生成物として片方の鏡像体が過剰なアルコールが得られても良い。
本発明におけるケトン類からアルコール類への水素化反応は、無溶媒又は溶媒中で好適に実施することができるが、溶媒を使用することが望ましい。好ましい溶媒としてはトルエン、キシレン等の芳香族炭化水素、ヘキサン、ヘプタン等の脂肪族炭化水素、塩化メチレン、クロロベンゼン等のハロゲン化炭化水素、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、メチルtert−ブチルエーテル、シクロペンチルメチルエーテル等のエーテル類、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、n−ブチルアルコール、2−ブタノール、tert−ブチルアルコール等のアルコール類、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,2−プロパンジオール、グリセリン等の多価アルコール類及び水等が挙げられ、特に好ましい溶媒の具体例としてはトルエン、テトラヒドロフラン及びメタノール等が挙げられる。これらの溶媒は、各々単独で用いても2種以上適宜組み合わせて用いてもよい。
溶媒の使用量は、反応が進行する限り特に制限されないが、通常0.001mol/L(基質の物質量/溶媒量)〜20mol/L、好ましくは0.005mol/L〜15mol/L、より好ましくは0.01mol/L〜10mol/Lの範囲から適宜選択される。また、反応は必要に応じ撹拌下に行われる。
本発明の方法で用いられる水素供与体としては、水素ガス、蟻酸、1級アルコール及び2級アルコール等が挙げられる。好ましい具体例としては、水素ガス、メタノール、エタノール、1−ブタノール及びイソプロパノール等が挙げられ、より好ましい具体例としては水素ガスが挙げられる。
触媒の使用量は、基質、反応条件や触媒の種類等によって異なるが、通常0.0001mol%〜20mol%(基質の物質量に対するルテニウム錯体の物質量)、好ましくは0.002mol%〜10mol%、より好ましくは0.005mol%〜5mol%の範囲である。
本発明のケトン類の水素化還元では、適宜添加剤を加えてもよい。添加剤としては例えばブレンステッド酸の塩及び塩基性化合物等が挙げられる。ブレンステッド酸の塩としては、例えば、ブレンステッド酸からなる金属塩等が挙げられ、好ましくは金属ハロゲン化物等が挙げられる。より好ましい具体例としては塩化リチウム、臭化リチウム、ヨウ化リチウム、フッ化ナトリウム、臭化ナトリウム、ヨウ化ナトリウム、フッ化カリウム及び臭化カリウム等が挙げられる。塩基性化合物としては、例えば、トリエチルアミン、ジイソプロピルエチルアミン、N,N−ジメチルアニリン、ピペリジン、ピリジン、4−ジメチルアミノピリジン、1,5−ジアザビシクロ[4.3.0]ノナ−5−エン、1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデカ−7−エン、トリ−n−ブチルアミン及びN−メチルモルホリン等のアミン類、炭酸カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸リチウム、炭酸セシウム等のアルカリ金属炭酸塩、炭酸マグネシウム及び炭酸カルシウム等のアルカリ土類金属炭酸塩、炭酸水素ナトリウム及び炭酸水素カリウム等のアルカリ金属炭酸水素塩、水酸化ナトリウム及び水酸化カリウム及び水酸化リチウム等のアルカリ金属水酸化物、水酸化マグネシウム及び水酸化カルシウム等のアルカリ土類金属水酸化物、ナトリウムメトキシド、ナトリウムエトキシド、ナトリウムイソプロポキシド、ナトリウムtert−ブトキシド、カリウムメトキシド、カリウムエトキシド、カリウムイソプロポキシド、カリウムtert−ブトキシド、リチウムメトキシド、リチウムイソプロポキシド及びリチウムtert−ブトキシド等のアルカリ金属アルコキシド、マグネシウムメトキシド及びマグネシウムエトキシド等のアルカリ土類金属アルコキシド、水素化ナトリウム、水素化カルシウム、水素化ホウ素リチウム、水素化ホウ素ナトリウム、水素化ホウ素カリウム及び水素化アルミニウムリチウム等の金属水素化物等が挙げられ、特に好ましい具体例としては、ナトリウムメトキシド、カリウムtert−ブトキシド及び水素化ホウ素ナトリウム等が挙げられる。また、NHC及びその等価体を添加物として加えてもよい。これらの添加物の使用量は反応が進行する限り特に制限されないが、基質の10mol%以下用いることでも十分に高い転化率を得ることを可能とする。
本反応は不活性ガス、水素ガス、一酸化炭素ガス、又は大気雰囲気下で行うことが望ましい。不活性ガスとしては、具体的にはアルゴンガス及び窒素ガス等が挙げられる。これらのガス及び大気は各々単独で用いても混合ガスとして用いても良い。
水素ガスを水素供与体とした水素化還元を行う際の圧力は、通常、常圧〜20MPa、好ましくは常圧〜10MPa、より好ましくは常圧〜5MPaである。尚、常圧とは水素の加圧を必要としない、水素雰囲気下での圧力を意味する。
反応温度は、通常−50℃〜200℃、好ましくは−20℃〜150℃、より好ましくは0℃〜100℃の範囲から適宜選択される。
反応時間は、溶媒、反応温度、及びその他の条件によって自ずから異なるが、通常1分〜72時間、好ましくは1分〜24時間、より好ましくは5分〜12時間の範囲から適宜選択される。
生成物は、必要に応じて後処理、単離及び精製を行うことができる。後処理の方法としては例えば、濃縮、洗浄、抽出、逆抽出及び貧溶媒の添加による晶析等が挙げられ、これらを単独で或いは併用して行うことができる。単離及び精製の方法としては例えば、反応溶液の乾固、各種のクロマトグラフィー、蒸留、再結晶及び貧溶媒による結晶洗浄等が挙げられ、これらを単独で或いは併用して行うことができる。
続いて、アルデヒド類の水素化還元によるアルコール類の製造方法について説明する。
本発明におけるアルデヒド類の水素化還元によるアルコール類の製造方法は、一般式(1)で表されるルテニウム錯体と水素供与体を用いてアルデヒド類からアルコール類を製造する方法であり、例えば、下記スキーム(10)
Figure 2015163440
(スキーム(10)中、R15は、アルキル基、アリール基、アラルキル基、アルケニル基、アルキニル基、複素環基又は一価基を一つ有するカルボニル基を表し、好ましくはアルキル基、アリール基を表す。また、これらのアルキル基、アリール基、アラルキル基、アルケニル基、アルキニル基及び複素環基は置換基を有していてもよい。)
で表されるアルデヒド類からアルコール類を製造する方法が挙げられる。
スキーム(10)におけるR15について説明する。アルキル基、アリール基、アラルキル基、アルケニル基、アルキニル基、複素環基及び一価基を一つ有するカルボニル基は、前記スキーム(9)におけるR13及びR14の説明において詳述した基と同様の基が挙げられる。
また、これらの基のうちアルキル基、アリール基、アラルキル基、アルケニル基、アルキニル基及び複素環基は置換基を有していてもよい。
アルキル基、アラルキル基、アルケニル基又はアルキニル基が有しても良い置換基としては複素環基、水酸基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキルオキシ基、アミノ基、ハロゲノ基、シリル基、シロキシ基、アシルオキシ基及び一価基を一つ有するカルボニル基が挙げられる。これらの基のうち複素環基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキルオキシ基、アミノ基、ハロゲノ基、シリル基、シロキシ基、アシルオキシ基及び一価基を一つ有するカルボニル基は前記スキーム(9)におけるR13及びR14の説明において詳述した基と同様の基が挙げられる。
アリール基又は複素環基が有しても良い置換基としては、アルキル基、アリール基、アラルキル基、アルケニル基、アルキニル基、複素環基、水酸基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキルオキシ基、アミノ基、ハロゲノ基、ハロゲノアルキル基、シリル基、シロキシ基、アシルオキシ基及び一価基を一つ有するカルボニル基が挙げられる。これらの基のうちアルキル基、アリール基、アラルキル基、アルケニル基、アルキニル基、複素環基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキルオキシ基、アミノ基、ハロゲノ基、ハロゲノアルキル基、シリル基、シロキシ基、アシルオキシ基及び一価基を一つ有するカルボニル基は前記スキーム(9)におけるR13及びR14の説明において詳述した基と同様の基が挙げられる。
15が一価基を一つ有するカルボニル基、アルケニル基又はアルキニル基である場合や、R15が一価基を一つ有するカルボニル基、アルケニル基、アルキニル基及び/又はアシルオキシ基を置換基として有する場合には、これらの基は反応の過程で還元されても良い。
15がアラルキルオキシ基を置換基として有する場合は、アラルキルオキシ基は反応の過程で還元されても良い。
本発明のアルデヒド類の水素化還元は、無溶媒又は溶媒中で好適に実施することができるが、溶媒を使用することが望ましい。溶媒及び溶媒の使用量は、ケトン類の水素化還元において詳述した溶媒及び溶媒の使用量と同様の溶媒及び溶媒の使用量が挙げられる。
本発明のアルデヒド類の水素化還元で用いられる水素供与体は、ケトン類の水素化還元において詳述した水素供与体と同様の水素供与体が挙げられる。
また、本発明のアルデヒド類の水素化還元では、適宜添加剤を加えても良い。添加剤としてはケトン類の水素化還元において詳述した添加剤と同様の添加剤が挙げられる。
本反応は不活性ガス、水素ガス、一酸化炭素ガス、又は大気雰囲気下で行うことが望ましい。不活性ガスとしては、具体的にはアルゴンガス及び窒素ガス等が挙げられる。これらのガス及び大気は単独で用いても混合ガスとして用いてもよい。
水素ガスを水素供与体とした水素化還元を行う際の圧力は、通常、常圧〜20MPa、好ましくは常圧〜10MPa、より好ましくは常圧〜5MPaである。尚、常圧とは水素の加圧を必要としない、水素雰囲気下での圧力を意味する。
反応温度は、通常−50℃〜200℃、好ましくは−20℃〜150℃、より好ましくは0℃〜100℃の範囲から適宜選択される。
反応時間は、溶媒、反応温度、及びその他の条件によって自ずから異なるが、通常1分〜72時間、好ましくは1分〜24時間、より好ましくは5分〜12時間の範囲から適宜選択される。
生成物は、必要に応じて後処理、単離及び精製を行うことができる。後処理の方法としては例えば、濃縮、洗浄、抽出、逆抽出及び貧溶媒の添加による晶析等が挙げられ、これらを単独で或いは併用して行うことができる。単離及び精製の方法としては例えば、反応溶液の乾固、各種のクロマトグラフィー、蒸留、再結晶及び貧溶媒による結晶洗浄等が挙げられ、これらを単独で或いは併用して行うことができる。
続いて、エステル類の水素化還元によるアルコール類、アルデヒド類及びヘミアセタール類の製造方法について説明する。
本発明におけるエステル類の水素化還元によるアルコール類、アルデヒド類及びヘミアセタール類の製造方法は、下記スキーム(11)
Figure 2015163440
(スキーム(11)中、R16は、水素原子、アルキル基、アリール基、アラルキル基、アルケニル基、アルキニル基、複素環基又は一価基を一つ有するカルボニル基を表し、好ましくはアルキル基、アリール基又は複素環基を表す。また、これらの基のうちアルキル基、アリール基、アラルキル基、アルケニル基、アルキニル基及び複素環基は置換基を有していてもよい。R17は、アルキル基、アリール基、アラルキル基、アルケニル基、アルキニル基又は複素環基を表し、好ましくはアルキル基を表す。また、これらのアルキル基、アリール基、アラルキル基、アルケニル基、アルキニル基及び複素環基は置換基を有していてもよい。また、R16とR17は互いに結合してもよい。)
で表される方法が挙げられる。
スキーム(11)中のR16におけるアルキル基、アリール基、アラルキル基、アルケニル基、アルキニル基、複素環基及び一価基を一つ有するカルボニル基は前記スキーム(9)におけるR13及びR14の説明において詳述した基と同様の基が挙げられる。
また、これらの基のうちアルキル基、アリール基、アラルキル基、アルケニル基、アルキニル基及び複素環基は置換基を有していてもよい。
アルキル基、アラルキル基、アルケニル基又はアルキニル基が有しても良い置換基としては複素環基、水酸基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキルオキシ基、アミノ基、ハロゲノ基、シリル基、シロキシ基、アシルオキシ基及び一価基を一つ有するカルボニル基が挙げられる。これらの基のうち複素環基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキルオキシ基、アミノ基、ハロゲノ基、シリル基、シロキシ基、アシルオキシ基及び一価基を一つ有するカルボニル基は前記スキーム(9)におけるR13及びR14の説明において詳述した基と同様の基が挙げられる。
アリール基又は複素環基が有しても良い置換基としては、アルキル基、アリール基、アラルキル基、アルケニル基、アルキニル基、複素環基、水酸基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキルオキシ基、アミノ基、ハロゲノ基、ハロゲノアルキル基、シリル基、シロキシ基、アシルオキシ基及び一価基を一つ有するカルボニル基が挙げられる。これらの基のうちアルキル基、アリール基、アラルキル基、アルケニル基、アルキニル基、複素環基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキルオキシ基、アミノ基、ハロゲノ基、ハロゲノアルキル基、シリル基、シロキシ基、アシルオキシ基及び一価基を一つ有するカルボニル基は前記スキーム(9)におけるR13及びR14の説明において詳述した基と同様の基が挙げられる。
スキーム(11)中のR17におけるアルキル基、アリール基、アラルキル基、アルケニル基、アルキニル基及び複素環基は前記スキーム(9)におけるR13及びR14の説明において詳述した基と同様の基が挙げられる。
また、これらの基は置換基を有していてもよい。
アルキル基、アラルキル基、アルケニル基又はアルキニル基が有しても良い置換基としては複素環基、水酸基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキルオキシ基、アミノ基、ハロゲノ基、シリル基、シロキシ基、アシルオキシ基及び一価基を一つ有するカルボニル基が挙げられる。これらの基のうち複素環基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキルオキシ基、アミノ基、ハロゲノ基、シリル基、シロキシ基、アシルオキシ基及び一価基を一つ有するカルボニル基は前記スキーム(9)におけるR13及びR14の説明において詳述した基と同様の基が挙げられる。
アリール基又は複素環基が有しても良い置換基としては、アルキル基、アリール基、アラルキル基、アルケニル基、アルキニル基、複素環基、水酸基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキルオキシ基、アミノ基、ハロゲノ基、ハロゲノアルキル基、シリル基、シロキシ基、アシルオキシ基及び一価基を一つ有するカルボニル基が挙げられる。これらの基のうちアルキル基、アリール基、アラルキル基、アルケニル基、アルキニル基、複素環基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキルオキシ基、アミノ基、ハロゲノ基、ハロゲノアルキル基、シリル基、シロキシ基、アシルオキシ基及び一価基を一つ有するカルボニル基は前記スキーム(9)におけるR13及びR14の説明において詳述した基と同様の基が挙げられる。
16とR17は互いに結合している場合は、エステル類はラクトン等の環状化合物となる。
16が一価基を一つ有するカルボニル基である場合や、R16及びR17が各々独立して一価基を一つ有するカルボニル基を置換基として有する場合は、一価基を一つ有するカルボニル基は反応の過程で還元されても良い。
16及びR17が、各々独立してアルケニル基又はアルキニル基である場合や、R16及びR17が、各々独立してアルケニル基、アルキニル基及び/又はアシルオキシ基を置換基として有する場合は、これらの基は反応の過程で還元されても良い。
16及びR17が、各々独立してアラルキルオキシ基を置換基として有する場合は、アラルキルオキシ基は反応の過程で還元されても良い。
また、R16とR17が互いに結合している場合は、エステル類はラクトン等の環状化合物となる。
本発明のエステル類の水素化還元は、無溶媒又は溶媒中で好適に実施することができるが、溶媒を使用することが望ましい。溶媒及び溶媒の使用量は、ケトン類の水素化還元において詳述した溶媒及び溶媒の使用量と同様の溶媒及び溶媒の使用量が挙げられる。
本発明のエステル類の水素化還元で用いられる水素供与体は、ケトン類の水素化還元において詳述した水素供与体と同様の水素供与体が挙げられる。
また、本発明のエステル類の水素化還元では、適宜添加剤を加えても良い。添加剤としてはケトン類の水素化還元において詳述した添加剤と同様の添加剤が挙げられる。
本反応は不活性ガス、水素ガス、一酸化炭素ガス、又は大気雰囲気下で行うことが望ましい。不活性ガスとしては、具体的にはアルゴンガス及び窒素ガス等が挙げられる。これらのガス及び大気は単独で用いても混合ガスとして用いてもよい。
水素ガスを水素供与体とした水素化還元を行う際の圧力は、通常、常圧〜20MPa、好ましくは常圧〜10MPa、より好ましくは常圧〜5MPaである。尚、常圧とは水素の加圧を必要としない、水素雰囲気下での圧力を意味する。
反応温度は、通常−50℃〜200℃、好ましくは−20℃〜150℃、より好ましくは0℃〜100℃の範囲から適宜選択される。
反応時間は、溶媒、反応温度、及びその他の条件によって自ずから異なるが、通常1分〜72時間、好ましくは1分〜24時間、より好ましくは5分〜12時間の範囲から適宜選択される。
生成物は、必要に応じて後処理、単離及び精製を行うことができる。後処理の方法としては例えば、濃縮、洗浄、抽出、逆抽出及び貧溶媒の添加による晶析等が挙げられ、これらを単独で或いは併用して行うことができる。単離及び精製の方法としては例えば、反応溶液の乾固、各種のクロマトグラフィー、蒸留、再結晶及び貧溶媒による結晶洗浄等が挙げられ、これらを単独で或いは併用して行うことができる。
続いて、アミド類の水素化還元によるアルコール類、アルデヒド類、アミン類及びヘミアミナール類の製造方法について説明する。
本発明におけるアミド類の水素化還元によるアルコール類、アルデヒド類、ヘミアミナール類及びアミン類の製造方法は、下記スキーム(12)
Figure 2015163440
(スキーム(12)中、R18は水素原子、アルキル基、アリール基、アラルキル基、アルケニル基、アルキニル基、複素環基又は一価基を一つ有するカルボニル基を表し、好ましくはアルキル基、アリール基を表し、さらに好ましくはアリール基を表す。これらの基のうちアルキル基、アリール基、アラルキル基、アルケニル基、アルキニル基及び複素環基は置換基を有していてもよい。R19及びR20は、各々独立して水素原子、アルキル基、アリール基、アラルキル基、アルケニル基、アルキニル基又は複素環基を表し、好ましくはアルキル基、アリール基、アラルキル基を表し、さらに好ましくはアルキル基を表す。これらのアルキル基、アリール基、アラルキル基、アルケニル基、アルキニル基及び複素環基は置換基を有していても良い。また、R18とR19及び/又はR20、又はR19とR20は互いに結合してもよい。)で表される方法が挙げられる。
スキーム(12)中のR18におけるアルキル基、アリール基、アラルキル基、アルケニル基、アルキニル基、複素環基及び一価基を一つ有するカルボニル基は、前記スキーム(9)におけるR13及びR14の説明において詳述した基と同様の基が挙げられる。
また、これらの基のうちアルキル基、アリール基、アラルキル基、アルケニル基、アルキニル基及び複素環基は置換基を有していてもよい。
アルキル基、アラルキル基、アルケニル基又はアルキニル基が有しても良い置換基としては複素環基、水酸基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキルオキシ基、アミノ基、ハロゲノ基、シリル基、シロキシ基、アシルオキシ基及び一価基を一つ有するカルボニル基が挙げられる。これらの基のうち複素環基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキルオキシ基、アミノ基、ハロゲノ基、シリル基、シロキシ基、アシルオキシ基及び一価基を一つ有するカルボニル基は前記スキーム(9)におけるR13及びR14の説明において詳述した基と同様の基が挙げられる。
アリール基又は複素環基が有しても良い置換基としては、アルキル基、アリール基、アラルキル基、アルケニル基、アルキニル基、複素環基、水酸基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキルオキシ基、アミノ基、ハロゲノ基、ハロゲノアルキル基、シリル基、シロキシ基、アシルオキシ基及び一価基を一つ有するカルボニル基が挙げられる。これらの基のうちアルキル基、アリール基、アラルキル基、アルケニル基、アルキニル基、複素環基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキルオキシ基、アミノ基、ハロゲノ基、ハロゲノアルキル基、シリル基、シロキシ基、アシルオキシ基及び一価基を一つ有するカルボニル基は前記スキーム(9)におけるR13及びR14の説明において詳述した基と同様の基が挙げられる。
スキーム(12)中のR19及びR20におけるアルキル基、アリール基、アラルキル基、アルケニル基、アルキニル基及び複素環基は、前記スキーム(9)におけるR13及びR14の説明において詳述した基と同様の基が挙げられる。また、これらの基は置換基を有していてもよい。
アルキル基、アラルキル基、アルケニル基又はアルキニル基が有しても良い置換基としては複素環基、水酸基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキルオキシ基、アミノ基、ハロゲノ基、シリル基、シロキシ基、アシルオキシ基及び一価基を一つ有するカルボニル基が挙げられる。これらの基のうち複素環基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキルオキシ基、アミノ基、ハロゲノ基、シリル基、シロキシ基、アシルオキシ基及び一価基を一つ有するカルボニル基は前記スキーム(9)におけるR13及びR14の説明において詳述した基と同様の基が挙げられる。
アリール基又は複素環基が有しても良い置換基としては、アルキル基、アリール基、アラルキル基、アルケニル基、アルキニル基、複素環基、水酸基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキルオキシ基、アミノ基、ハロゲノ基、ハロゲノアルキル基、シリル基、シロキシ基、アシルオキシ基及び一価基を一つ有するカルボニル基が挙げられる。これらの基のうちアルキル基、アリール基、アラルキル基、アルケニル基、アルキニル基、複素環基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキルオキシ基、アミノ基、ハロゲノ基、ハロゲノアルキル基、シリル基、シロキシ基、アシルオキシ基及び一価基を一つ有するカルボニル基は前記スキーム(9)におけるR13及びR14の説明において詳述した基と同様の基が挙げられる。
18が一価基を一つ有するカルボニル基である場合や、R18、R19及びR20が各々独立して一価基を一つ有するカルボニル基を置換基として有する場合は、一価基を一つ有するカルボニル基は反応の過程で還元されても良い。
18、R19及びR20が、各々独立してアルケニル基又はアルキニル基である場合や、R18、R19及びR20が、各々独立してアルケニル基、アルキニル基及び/又はアシルオキシ基を置換基として有する場合は、これらの基は反応の過程で還元されても良い。
18、R19及びR20が、各々独立してアラルキルオキシ基を置換基として有する場合は、アラルキルオキシ基は反応の過程で還元されても良い。
また、R18とR19及び/又はR20が互いに結合している場合は、アミド類はラクタム等の環状化合物となる。また、R19とR20が互いに結合している場合は、アミド類は環状アミンのアミド類となる。
本発明のアミド類の水素化還元は、無溶媒又は溶媒中で好適に実施することができるが、溶媒を使用することが望ましい。溶媒及び溶媒の使用量は、ケトン類の水素化還元において詳述した溶媒及び溶媒の使用量と同様の溶媒及び溶媒の使用量が挙げられる。
本発明のアミド類の水素化還元で用いられる水素供与体は、ケトン類の水素化還元において詳述した水素供与体と同様の水素供与体が挙げられる。
また、本発明のアミド類の水素化還元では、適宜添加剤を加えても良い。添加剤としてはケトン類の水素化還元において詳述した添加剤と同様の添加剤が挙げられる。
本反応は不活性ガス、水素ガス、一酸化炭素ガス、又は大気雰囲気下で行うことが望ましい。不活性ガスとしては、具体的にはアルゴンガス及び窒素ガス等が挙げられる。これらのガス及び大気は各々単独で用いても混合ガスとして用いてもよい。
水素ガスを水素供与体とした水素化還元を行う際の圧力は、通常、常圧〜20MPa、好ましくは常圧〜10MPa、より好ましくは常圧〜5MPaである。尚、常圧とは水素の加圧を必要としない、水素雰囲気下での圧力を意味する。
反応温度は、通常−50℃〜200℃、好ましくは−20℃〜150℃、より好ましくは0℃〜100℃の範囲から適宜選択される。
反応時間は、溶媒、反応温度、及びその他の条件によって自ずから異なるが、通常1分〜72時間、好ましくは1分〜24時間、より好ましくは5分〜12時間の範囲から適宜選択される。
生成物は、必要に応じて後処理、単離及び精製を行うことができる。後処理の方法としては例えば、濃縮、洗浄、抽出、逆抽出及び貧溶媒の添加による晶析等が挙げられ、これらを単独で或いは併用して行うことができる。単離及び精製の方法としては例えば、反応溶液の乾固、各種のクロマトグラフィー、蒸留、再結晶及び貧溶媒による結晶洗浄等が挙げられ、これらを単独で或いは併用して行うことができる。
次に、アルコール類、ヘミアセタール類及びヘミアミナール類を酸化するカルボニル化合物の製造方法に関して説明する。
本発明におけるアルコール類、ヘミアセタール類及びヘミアミナール類の脱水素的酸化によるカルボニル化合物の製造方法は、例えば下記スキーム(13)、(14)及び(15)
Figure 2015163440
(スキーム(13)、(14)及び(15)中、R21、R22、R23、R25は各々独立して水素原子、アルキル基、アリール基、アラルキル基、アルケニル基、アルキニル基、複素環基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキルオキシ基又は一価基を一つ有するカルボニル基を表し、好ましくは、アルキル基、アリール基、アラルキル基、アルケニル基、アルキニル基、又は複素環基を表し、より好ましくはアルキル基、アリール基を表す。これらのアルキル基、アリール基、アラルキル基、アルケニル基、アルキニル基、複素環基、アルコキシ基、アリールオキシ基及びアラルキルオキシ基は置換基を有していてもよい。R24はアルキル基、アリール基、アラルキル基、アルケニル基、アルキニル基又は複素環基を表す。これらのアルキル基、アリール基、アラルキル気、アルケニル基、アルキニル基及び複素環基は置換基を有していてもよい。R26及びR27は各々独立して、水素原子、アルキル基、アリール基、アラルキル基、アルケニル基、アルキニル基又は複素環基を表し、これらのアルキル基、アリール基、アラルキル基、アルケニル基、アルキニル基及び複素環基は置換基を有していてもよい。また、スキーム(13)におけるR21とR22は互いに結合してもよく、スキーム(14)におけるR23とR24は互いに結合してもよく、スキーム(15)におけるR25とR26及び/又はR27、又はR27とR26は互いに結合してもよい。)
で表される。
スキーム(13)、(14)及び(15)中のR21、R22、R23及びR25におけるアルキル基、アリール基、アラルキル基、アルケニル基、アルキニル基、複素環基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキルオキシ基及び一価基を一つ有するカルボニル基は前記スキーム(9)におけるR13及びR14の説明において詳述した基と同様の基が挙げられる。
また、これらの基のうちアルキル基、アリール基、アラルキル基、アルケニル基、アルキニル基、複素環基、アルコキシ基、アリールオキシ基及びアラルキルオキシ基は置換基を有していてもよい。
アルキル基、アラルキル基、アルケニル基又はアルキニル基が有しても良い置換基としては複素環基、水酸基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキルオキシ基、アミノ基、ハロゲノ基、シリル基、シロキシ基、アシルオキシ基及び一価基を一つ有するカルボニル基が挙げられる。これらの基のうち複素環基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキルオキシ基、アミノ基、ハロゲノ基、シリル基、シロキシ基、アシルオキシ基及び一価基を一つ有するカルボニル基は前記スキーム(9)におけるR13及びR14の説明において詳述した基と同様の基が挙げられる。
アリール基、複素環基、アルコキシ基、アリールオキシ基又はアラルキルオキシ基が有しても良い置換基としては、アルキル基、アリール基、アラルキル基、アルケニル基、アルキニル基、複素環基、水酸基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキルオキシ基、アミノ基、ハロゲノ基、ハロゲノアルキル基、シリル基、シロキシ基、アシルオキシ基及び一価基を一つ有するカルボニル基が挙げられる。これらの基のうちアルキル基、アリール基、アラルキル基、アルケニル基、アルキニル基、複素環基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキルオキシ基、アミノ基、ハロゲノ基、ハロゲノアルキル基、シリル基、シロキシ基、アシルオキシ基及び一価基を一つ有するカルボニル基は前記スキーム(9)におけるR13及びR14の説明において詳述した基と同様の基が挙げられる。
スキーム(14)におけるR24について説明する。
アルキル基、アリール基、アラルキル基、アルケニル基、アルキニル基及び複素環基は前記スキーム(9)におけるR13及びR14の説明において詳述した基と同様の基が挙げられる。また、これらの基は置換基を有していてもよい。
アルキル基、アラルキル基、アルケニル基又はアルキニル基が有しても良い置換基としては複素環基、水酸基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキルオキシ基、アミノ基、ハロゲノ基、シリル基、シロキシ基、アシルオキシ基及び一価基を一つ有するカルボニル基が挙げられる。これらの基のうち複素環基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキルオキシ基、アミノ基、ハロゲノ基、シリル基、シロキシ基、アシルオキシ基及び一価基を一つ有するカルボニル基は前記スキーム(9)におけるR13及びR14の説明において詳述した基と同様の基が挙げられる。
アリール基又は複素環基が有しても良い置換基としては、アルキル基、アリール基、アラルキル基、アルケニル基、アルキニル基、複素環基、水酸基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキルオキシ基、アミノ基、ハロゲノ基、ハロゲノアルキル基、シリル基、シロキシ基、アシルオキシ基及び一価基を一つ有するカルボニル基が挙げられる。これらの基のうちアルキル基、アリール基、アラルキル基、アルケニル基、アルキニル基、複素環基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキルオキシ基、アミノ基、ハロゲノ基、ハロゲノアルキル基、シリル基、シロキシ基、アシルオキシ基及び一価基を一つ有するカルボニル基は前記スキーム(9)におけるR13及びR14の説明において詳述した基と同様の基が挙げられる。
スキーム(13)におけるR21とR22が互いに結合している場合は、アルコール類は環状アルコール等の環状化合物となる。スキーム(14)におけるR23とR24が互いに結合している場合は、ヘミアセタール類は環状化合物となる。スキーム(15)におけるR25とR26及び/又はR27が互いに結合している場合は、ヘミアミナール類は環状化合物となる。
また、R26とR27が互いに結合している場合は、ヘミアミナール類は環状化合物となる。
スキーム(13)〜スキーム(15)中、R21〜R27が、各々独立して水酸基を置換基として有する場合は、水酸基は反応の過程で酸化されても良い。
また、スキーム(14)におけるヘミアセタール類は反応系内で形成させてもよく、例えば下記スキーム(14’)
Figure 2015163440
(スキーム(14’)中、R23及びR24はスキーム(14)における定義と同一の基を表す。)で表される手法が挙げられる。
スキーム(15)におけるヘミアミナール類は反応系内で形成させてもよく、例えば下記スキーム(15’)
Figure 2015163440
(スキーム(15’)中、R25、R26及びR27はスキーム(15)における定義と同一の基を表す。)で表される手法が挙げられる。
本発明のアルコール類、ヘミアセタール類及びヘミアミナール類の脱水素的酸化は、無溶媒又は溶媒中で好適に実施することができるが、溶媒を使用することが望ましい。好ましい溶媒としてはトルエン、キシレン等の芳香族炭化水素、ヘキサン、ヘプタン等の脂肪族炭化水素、塩化メチレン、クロロベンゼン等のハロゲン化炭化水素、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、メチルtert−ブチルエーテル、シクロペンチルメチルエーテル等のエーテル類、1−フェニルエタノン及びベンゾフェノン等のケトン類が挙げられ、より好ましい具体例としてはトルエン及びキシレン等が挙げられる。
溶媒の使用量は、反応が進行する限り特に制限されないが、通常0.001mol/L(基質の物質量/溶媒量)〜20mol/L、好ましくは0.005mol/L〜15mol/L、より好ましくは0.01mol/L〜10mol/Lの範囲から適宜選択される。また、反応は必要に応じ撹拌下に行われる。
また、本発明のアルコール類、ヘミアセタール類及びヘミアミナール類の脱水素的酸化では、適宜添加剤を加えても良い。添加剤としてはケトン類の水素化還元において詳述した添加剤と同様の添加剤が挙げられる。
本反応は不活性ガス又は大気雰囲気下で行うことが望ましい。不活性ガスとしては、具体的にはアルゴンガス及び窒素ガス等が挙げられる。これらの不活性ガス及び大気は各々単独で用いても、混合ガスとして用いても良い。
反応温度は、通常−50℃〜300℃、好ましくは0℃〜200℃、より好ましくは20℃〜150℃の範囲から適宜選択される。
反応時間は、溶媒、反応温度、及びその他の条件によって自ずから異なるが、通常1分〜72時間、好ましくは1分〜24時間、より好ましくは5分〜12時間の範囲から適宜選択される。
生成物は、必要に応じて後処理、単離及び精製を行うことができる。後処理の方法としては例えば、濃縮、洗浄、抽出、逆抽出及び貧溶媒の添加による晶析等が挙げられ、これらを単独で或いは併用して行うことができる。単離及び精製の方法としては例えば、反応溶液の乾固、各種のクロマトグラフィー、蒸留、再結晶及び貧溶媒による結晶洗浄等が挙げられ、これらを単独で或いは併用して行うことができる。
続いて、アルコール類とアミン類を脱水縮合することによるN−アルキルアミン化合物の製造方法に関して説明する。
本発明におけるアルコール類とアミン類を脱水縮合することによるN−アルキルアミン化合物の製造方法は、例えば下記スキーム(16)及び(17)
Figure 2015163440
(スキーム(16)及び(17)中、R28、R31及びR32は、各々独立して水素原子、アルキル基、アリール基、アラルキル基、アルケニル基、アルキニル基又は複素環基を表し、好ましくはアルキル基、アリール基を表し、より好ましくはアリール基を表す。これらの基のうちアルキル基、アリール基、アラルキル基、アルケニル基、アルキニル基及び複素環基は置換基を有していてもよい。R29及びR30は、各々独立して水素原子、アルキル基、アリール基、アラルキル基、アルケニル基、アルキニル基、複素環基、ハロゲノ基、ハロゲノアルキル基又はシリル基が挙げられ、好ましくはアルキル基又はアラルキル基を表す。これらの基のうちアルキル基、アリール基、アラルキル基、アルケニル基、アルキニル基、複素環基及びハロゲノアルキル基は置換基を有していても良い。
また、スキーム(16)におけるR28とR29、R28とR30、R28とR29及びR30、又はR29とR30は互いに結合してもよく、スキーム(17)におけるR29とR30、R32とR31、R32とR30及び/又はR29、R32とR31とR30及び/又はR29、又はR31とR30及び/又はR29は互いに結合しても良い。)
で表される。
スキーム(16)及び(17)中のR28、R31及びR32におけるアルキル基、アリール基、アラルキル基、アルケニル基、アルキニル基及び複素環基は前記スキーム(9)におけるR13及びR14の説明において詳述した基と同様の基が挙げられる。また、これらの基のうちアルキル基、アリール基、アラルキル基、アルケニル基、アルキニル基及び複素環基は置換基を有していてもよい。
アルキル基、アラルキル基、アルケニル基又はアルキニル基が有しても良い置換基としては複素環基、水酸基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキルオキシ基、アミノ基、ハロゲノ基、シリル基、シロキシ基、アシルオキシ基及び一価基を一つ有するカルボニル基が挙げられる。これらの基のうち複素環基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキルオキシ基、アミノ基、ハロゲノ基、シリル基、シロキシ基、アシルオキシ基及び一価基を一つ有するカルボニル基は、前記スキーム(9)におけるR13及びR14の説明において詳述した基と同様の基が挙げられる。
アリール基又は複素環基が有しても良い置換基としては、アルキル基、アリール基、アラルキル基、アルケニル基、アルキニル基、複素環基、水酸基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキルオキシ基、アミノ基、ハロゲノ基、ハロゲノアルキル基、シリル基、シロキシ基、アシルオキシ基及び一価基を一つ有するカルボニル基が挙げられる。これらの基のうちアルキル基、アリール基、アラルキル基、アルケニル基、アルキニル基、複素環基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキルオキシ基、アミノ基、ハロゲノ基、ハロゲノアルキル基、シリル基、シロキシ基、アシルオキシ基及び一価基を一つ有するカルボニル基は前記スキーム(9)におけるR13及びR14の説明において詳述した基と同様の基が挙げられる。
スキーム(16)及び(17)中のR29及びR30におけるアルキル基、アリール基、アラルキル基、アルケニル基、アルキニル基、複素環基、ハロゲノ基、ハロゲノアルキル基及びシリル基は、前記スキーム(9)におけるR13及びR14の説明において詳述した基と同様の基が挙げられる。また、これらの基のうちアルキル基、アリール基、アラルキル基、アルケニル基、アルキニル基、複素環基及びハロゲノアルキル基は置換基を有していてもよい。
アルキル基、アラルキル基、アルケニル基、アルキニル基又はハロゲノアルキル基が有しても良い置換基としては複素環基、水酸基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキルオキシ基、アミノ基、ハロゲノ基、シリル基、シロキシ基、アシルオキシ基及び一価基を一つ有するカルボニル基が挙げられる。これらの基のうち複素環基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキルオキシ基、アミノ基、ハロゲノ基、シリル基、シロキシ基、アシルオキシ基及び一価基を一つ有するカルボニル基は前記スキーム(9)におけるR13及びR14の説明において詳述した基と同様の基が挙げられる。
アリール基又は複素環基が有しても良い置換基としては、アルキル基、アリール基、アラルキル基、アルケニル基、アルキニル基、複素環基、水酸基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキルオキシ基、アミノ基、ハロゲノ基、ハロゲノアルキル基、シリル基、シロキシ基、アシルオキシ基及び一価基を一つ有するカルボニル基が挙げられる。これらの基のうちアルキル基、アリール基、アラルキル基、アルケニル基、アルキニル基、複素環基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキルオキシ基、アミノ基、ハロゲノ基、ハロゲノアルキル基、シリル基、シロキシ基、アシルオキシ基及び一価基を一つ有するカルボニル基は前記スキーム(9)におけるR13及びR14の説明において詳述した基と同様の基が挙げられる。
スキーム(16)におけるR28とR29、R28とR30、並びにR28とR29及びR30が互いに結合している場合は分子内反応となり、反応生成物は環状アミン等の環状化合物となる。また、R29とR30が互いに結合している場合はアルコール類は環状アルコール等の環状化合物となる。スキーム(17)におけるR29とR30が互いに結合している場合はアルコール類は環状アルコール等の環状化合物となる。また、R32とR31が互いに結合している場合は、アミン類は環状アミン等の環状化合物になる。また、R32とR30及び/又はR29、R32とR31とR30及び/又はR29、並びにR31とR30及び/又はR29が互いに結合している場合は、分子内反応となり、反応生成物は環状アミン等の環状化合物となる。
スキーム(16)及び(17)中、R28〜R32が、各々独立してアルケニル基又はアルキニル基である場合や、R28〜R32が、各々独立してアルケニル基、アルキニル基、アシルオキシ基及び/又は一価基を一つ有するカルボニル基を置換基として有する場合は、これらの基は反応の過程で還元されても良い。
スキーム(16)及び(17)中、R28〜R32が、各々独立してアラルキルオキシ基を置換基として有する場合は、アラルキルオキシ基は反応の過程で還元されても良い。
スキーム(16)及び(17)中、R28〜R32が、各々独立して水酸基を置換基として有する場合は、水酸基は反応の過程で酸化されても良い。
本発明のアルコール類とアミン類の脱水縮合は、無溶媒又は溶媒中で好適に実施することができるが、溶媒を使用することが望ましい。溶媒及び溶媒の使用量は、アルコール類、ヘミアセタール類及びヘミアミナールの脱水素的酸化において詳述した溶媒及び溶媒の使用量と同様の溶媒及び溶媒の使用量が挙げられる。
また、本発明のアルコール類とアミン類の脱水縮合では適宜添加剤を加えても良い。添加剤としてはケトン類の水素化還元において詳述した添加剤と同様の添加剤が挙げられる。
本反応は不活性ガス、水素ガス、一酸化炭素ガス、又は大気雰囲気下で行うことが望ましい。不活性ガスとしては、具体的にはアルゴンガス及び窒素ガス等が挙げられる。これらのガス及び大気は各々単独で用いても混合ガスとして用いてもよい。
本反応は脱水素的酸化と水素化還元を同一の系で行うことが可能なため、水素供与体は必ずしも必要ではないが、水素ガス、蟻酸等の水素供与体を用いても良い。水素供与体として水素ガスを用いる際の圧力は、通常、常圧〜10MPa、好ましくは常圧〜5MPa、より好ましくは常圧〜2MPaである。尚、常圧とは水素の加圧を必要としない、水素雰囲気下での圧力を意味する。
反応温度は、通常−50℃〜200℃、好ましくは0℃〜180℃、より好ましくは20℃〜150℃の範囲から適宜選択される。
反応時間は、溶媒、反応温度、及びその他の条件によって自ずから異なるが、通常1分〜72時間、好ましくは1分〜24時間、より好ましくは5分〜12時間の範囲から適宜選択される。
生成物は、必要に応じて後処理、単離及び精製を行うことができる。後処理の方法としては例えば、濃縮、洗浄、抽出、逆抽出及び貧溶媒の添加による晶析等が挙げられ、これらを単独で或いは併用して行うことができる。単離及び精製の方法としては例えば、反応溶液の乾固、各種のクロマトグラフィー、蒸留、再結晶及び貧溶媒による結晶洗浄等が挙げられ、これらを単独で或いは併用して行うことができる。
前記した一般式(1)で表されるルテニウム錯体を用いた反応はいずれも錯体を形成させながら行うことが可能である(in situ法)。例えば、前記した一般式(7)で表されるルテニウム錯体、NHC(NHCは含窒素複素環に由来するN−ヘテロ環状カルベン、又はその光学活性体を表す。)又はNHCの等価体、基質、溶媒及び必要に応じて添加剤を同一容器に封入し、水素供与体存在下でケトン類、アルデヒド類、エステル類及びアミド類の水素化還元を行うことが可能である。溶媒、溶媒の使用量、水素供与体、添加剤、反応温度、水素ガスを用いた場合の圧力、後処理、単離及び精製に関しては、スキーム(9)におけるケトン類の水素化還元において詳述した溶媒、溶媒の使用量、水素供与体、添加剤、反応温度、水素ガスを用いた場合の圧力、後処理、単離及び精製と同様の条件が挙げられる。
同様に、一般式(7)で表されるルテニウム錯体、NHC(NHCは含窒素複素環に由来するN−ヘテロ環状カルベン、又はその光学活性体を表す。)又はNHC等価体、基質、溶媒及び必要に応じて添加剤を同一容器に封入することによりアルコール類、ヘミアセタール類及びヘミアミナール類の脱水素的酸化を行うことが可能である。この反応における溶媒、溶媒の使用量、添加剤、反応温度、後処理、単離及び精製に関しては、スキーム(13)、(14)及び(15)におけるアルコール類、ヘミアセタール類及びヘミアミナール類の脱水素的酸化において詳述した溶媒、溶媒の使用量、添加剤、反応温度、水素ガスを用いた場合の圧力、後処理、単離及び精製と同様の条件が挙げられる。
また、一般式(7)で表されるルテニウム錯体、NHC(NHCは含窒素複素環に由来するN−ヘテロ環状カルベン、又はその光学活性体を表す。)又はNHC等価体、基質(アミン類及びアルコール類)、溶媒、必要に応じて水素供与体、及び必要に応じて添加剤を同一容器に封入することによりアルコール類とアミン類の脱水縮合によるN−アルキル化反応を行うことも可能である。この反応における溶媒、溶媒の使用量、水素供与体、添加剤、反応温度、水素ガスを用いた場合の圧力、後処理、単離及び精製に関しては、スキーム(16)及び(17)におけるN−アルキル化反応において詳述した溶媒、溶媒の使用量、水素供与体、添加剤、反応温度、水素ガスを用いた場合の圧力、後処理、単離及び精製と同様の条件が挙げられる。
また、前記一般式(8)で表されるルテニウム錯体、PNP(PNPは一般式(2)、(3)若しくは(4)で表される三座配位子又はその光学活性体を表す。)、基質、溶媒及び必要に応じて添加剤を同一容器に封入し、水素供与体存在下でケトン類、アルデヒド類、エステル類及びアミド類の水素化還元を行うことが可能である。この反応における溶媒、溶媒の使用量、水素供与体、添加剤、反応温度、水素ガスを用いた場合の圧力、後処理、単離及び精製に関しては、スキーム(11)におけるケトン類の水素化還元において詳述した溶媒、溶媒の使用量、水素供与体、添加剤、反応温度、水素ガスを用いた場合の圧力、後処理、単離及び精製と同様の条件が挙げられる。
同様に、一般式(8)で表されるルテニウム錯体、PNP(PNPは一般式(2)、(3)若しくは(4)で表される三座配位子又はその光学活性体を表す。)、基質、溶媒及び必要に応じて添加剤を同一容器に封入することによりアルコール類、ヘミアセタール類及びヘミアミナール類の脱水素的酸化を行うことが可能である。この反応における溶媒、溶媒の使用量、添加剤、反応温度、後処理、単離及び精製に関しては、スキーム(13)、(14)及び(15)におけるアルコール類、ヘミアセタール類及びヘミアミナール類の脱水素的酸化において詳述した溶媒、溶媒の使用量、添加剤、反応温度、水素ガスを用いた場合の圧力、後処理、単離及び精製と同様の条件が挙げられる。
また、一般式(8)で表されるルテニウム錯体、PNP(PNPは一般式(2)、(3)若しくは(4)で表される三座配位子又はその光学活性体を表す。)、基質(アミン類及びアルコール類)、溶媒、必要に応じて水素供与体、及び必要に応じて添加剤を同一容器に封入することによりアルコール類とアミン類の脱水縮合によるN−アルキル化反応を行うことも可能である。この反応における溶媒、溶媒の使用量、水素供与体、添加剤、反応温度、水素ガスを用いた場合の圧力、後処理、単離及び精製に関しては、スキーム(16)及び(17)におけるN−アルキル化反応において詳述した溶媒、溶媒の使用量、水素供与体、添加剤、反応温度、水素ガスを用いた場合の圧力、後処理、単離及び精製と同様の条件が挙げられる。
以下に実施例を挙げ、本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例によってなんら限定されるものではない。
また、実施例中の構造式は、三座配位子を有する金属錯体が有するfacial/meridional異性体及び、複数の単座配位子を有する金属錯体が有するcis/trans異性体等の幾何異性体を考慮しない。
尚、GC収率はガスクロマトグラフィー(以下、GCと略す。)で行った。用いた装置は次のとおりである。

プロトン核磁気共鳴スペクトル(以下、H NMRと略す。)
;MERCURY300−C/H(共鳴周波数:300MHz、VARIAN社製)又は
;400MR/DD2(共鳴周波数:400MHz、Agilent社製)
リン31核磁気共鳴スペクトル(以下、31P NMRと略す。)
;MERCURY300−C/H(共鳴周波数:121MHz、VARIAN社製)又は
;400MR/DD2(共鳴周波数:161MHz、Agilent社製)

ガスクロマトグラフィー(GC)
;GC−4000(GL−SCIENCES社製)
InertCAP PureWAX(30m、0.25mmID、0.25μm df)
Inj.Temp.;200℃、Det.Temp.;250℃
Temp.50℃(0min.)−5℃/min.−150℃(0min.)−10℃/min.−250℃(5min.)

HRMS
;LCMS−IT−TOF(Ionization:ESI、又はAPCI、Shimadzu社製)
MS
;JMS−T100GCV(Ionization:FD、JEOL社製)
(実施例1)
次のスキームによりルテニウム錯体Bを製造した。
Figure 2015163440
100mLフラスコに[Ru(p−cymene)Clを981mg(3.2mmol/Ru)、カルベン等価体を472mg(3.37mmol)加え、窒素置換後、アセトニトリルを50mL加え、2時間加熱還流を行った。室温まで冷却した後、PNPを1.44g(3.37mmol)加え、さらに4時間の加熱還流を行った。室温に冷却後、析出した結晶を濾別した後に減圧乾燥することにより590.1mg(0.79mmol)の淡黄色結晶として目的のルテニウム錯体Bを得た。
H NMR(300MHz,CDCl
δ=2.71(s,3H),2.90−3.20(m,6H),3.25−3.40(m,3H),3.36(s,6H),6.84(dd,J=1.8Hz,12.0Hz,2H),7.28−7.50(m,20H)
31P NMR(121MHz,CDCl):δ=43.8
HRMS (ESI, m/z)
計算値 C3540ClRu ([M−Cl])として、715.1461
実測値 715.1433
ルテニウム錯体BのX線構造解析の結果から作成したORTEP図を、図1として示す。
(実施例2)
次のスキームによりルテニウム錯体Aを製造した。
Figure 2015163440
300mLフラスコに[Ru(p−cymene)Clを3.85g(12.6mmol/Ru)、カルベン等価体を1.83g(13.1mmol)加え、窒素置換後、テトラヒドロフラン(以下、THFと表記)を25mL加えた後、4時間加熱還流を行った。室温に冷却後、15mLのTHFを減圧留去し、2−プロパノールを10mL加えた後、40℃にて10分攪拌した。室温に冷却後、ヘキサンを5mL加え、氷浴にて1時間攪拌した。析出した結晶を濾別した後、ヘキサンで洗浄し、減圧乾燥することにより4.20g(10.44mmol)のオレンジ色結晶としてルテニウム錯体Aを得た。
H NMR(300MHz,CDCl
δ=1.24(d,J=6.9Hz,6H),1.98(s,3H),2.92(quin,J=6.9Hz,1H),4.00(s,6H),5.06(d,J=6.0Hz,2H),5.39(d,J=6.0Hz,2H),7.02(s,2H)
HRMS (ESI,m/z)
計算値 C1522ClRu ([M−Cl])として、367.0510
実測値 367.0493
(実施例3)
次のスキームによりルテニウム錯体Bを製造した。
Figure 2015163440
50mLフラスコにPNP・HClを375mg(0.78mmol)、トルエンを10mL、15%NaOH水溶液を10mLを加え、室温にて固形物がなくなるまで攪拌した。反応溶液を分液後、有機層を蒸留水(5mL×2)で洗浄した後、有機層を硫酸ナトリウムで乾燥し、溶媒を留去してPNPを得た。
50mLフラスコにルテニウム錯体Aを287mg(0.71mmol)加え、窒素置換後、アセトニトリルを25mL、上記で得られたPNPのアセトニトリル(5mL)溶液を加え、2時間加熱還流を行った。室温に冷却後、析出した結晶を濾別、減圧乾燥を行い161.0mg(0.21mmol)の淡黄色結晶として目的のルテニウム錯体Bを得た。
(実施例4)
次のスキームによりルテニウム錯体Cを製造した。
Figure 2015163440
20mL枝付きフラスコにPNP・HClを0.189g(0.40mmol)、トルエンを4mL、15%NaOH水溶液を2mL加え、室温にて固形物がなくなるまで攪拌した。溶液を分液後、有機層を蒸留水(2mL×2)で洗浄した後、有機層を硫酸ナトリウムで乾燥し、溶媒を留去してPNPを得た。
密封型反応容器に[Ru(p−cymene)Clを109mg(0.36mmol/Ru)加え、窒素置換後、上記で得られたPNPの2−プロパノール(3mL)溶液を加え、120℃で2時間反応させた後に150℃で2時間反応させた。室温に冷却後、析出した結晶を濾別、2−プロパノール(1mL)で洗浄した後に減圧乾燥し、176.1mg(0.29mmol/Ru)のオレンジ色結晶として目的のルテニウム錯体Cを得た。
H NMR(300MHz,CDCl
δ=2.05−2.30(m,4H),2.65−2.80(m,4H),2.80−3.00(m,4H),3.30−3.50(m,4H),6.68−6.80(m,4H),6.82−6.92(m,8H),7.00−7.18(m,20H),7.70−7.90(m,8H)
31P NMR(121MHz,CDCl):δ=64.3
HRMS (ESI,m/z)
計算値 C5658ClRu ([M−Cl])として、1191.0698
実測値 1191.0701
(実施例5)
次のスキームによりルテニウム錯体Dを製造した。
Figure 2015163440
50mLフラスコにPNP・HClを724mg(1.51mmol)、トルエンを10mL、15%NaOH水溶液を10mL加え、室温にて固形物がなくなるまで攪拌した。反応溶液を分液後、有機層を蒸留水(5mL×2)で洗浄した後、有機層を硫酸ナトリウムで乾燥し、溶媒を留去してPNPを得た。得られたPNPにエタノールを3mL加え、PNP溶液とした。
20mLフラスコにルテニウム錯体Aを609.3mg(1.51mmol)加え、窒素置換後、得られたPNP溶液を加えた後、70℃にて2時間反応させた。室温に冷却後、減圧濃縮を行い、エタノールを留去した。得られた粘性溶液にヘキサンを加え、固体を析出させ、デカンテーションにより、溶媒を除去した後、減圧濃縮を行った。得られた固体を酢酸エチル、ヘキサンで洗浄後、減圧乾燥し、916.8mg(1.29mmol)の黄土色結晶として目的のルテニウム錯体Dを得た。
H NMR(300MHz,CDCl
δ=2.50−2.80(m,2H),2.95−3.15(m,2H),3.05(s,3H),3.19(s,3H),3.19−3.50(m,4H),4.20−4.40(m,1H),6.68−6.80(m,2H),7.20−7.60(m,20H)
31P NMR(121MHz,CDCl):δ=42.5
HRMS (ESI, m/z)
計算値 C3337ClRu ([M−Cl])として、674.1195
実測値 674.1190
(実施例6)
次のスキームによりルテニウム錯体Eを製造した。
Figure 2015163440
20mL枝付きフラスコにPNPを93.1mg(0.20mmol)、ルテニウム錯体Aを80.5mg(0.20mmol)加え、窒素置換後エタノールを2.0mL加えた。40℃で2時間反応させた後、室温に冷却し、減圧下で約1.0mLのエタノールを留去した。析出した固体をろ別した後に、ヘキサン(3mL)で洗浄し、減圧乾燥することにより、41.0mg(0.056mmol)のピンク色結晶として目的のルテニウム錯体Eを得た。
H NMR(400MHz,CDCl
δ=1.00−3.10(m,52H),3.53(s,3H),3.67(s,3H),3.90−4.20(bs,1H),6.70−6.80(m,2H)
31P NMR(161MHz,CDCl):δ=43.1
HRMS (ESI,m/z)
計算値 C3361ClRu ([M−Cl])として、698.3073
実測値 698.3047
(実施例7)
次のスキームによりルテニウム錯体Fを製造した。
Figure 2015163440
20mL枝付きフラスコにPNPを320.2mg(1.05mmol)加え、窒素置換後、ルテニウム錯体Aを402.32mg(1.00mmol)、エタノールを10mL加えた。40℃で3時間反応させた後に室温に冷却し、減圧下で約7.0mLのエタノールを留去した。析出した固体を濾別した後に、ヘキサン(3mL)で洗浄し、減圧乾燥することによって、111.1mg(0.19mmol)のピンク色結晶として目的のルテニウム錯体Fを得た。
H NMR(400MHz,CDCl
δ=1.00−1.40(m,24H),1.68−1.82(m,2H),2.34−2.48(m,2H),2.70−3.10(m,8H),3.40(s,3H),3.74(s,3H),4.00−4.20(m,1H),6.75−6.80(m,2H)
31P NMR(161MHz,CDCl):δ=48.9
HRMS (ESI,m/z)
計算値 C2145ClRu ([M−Cl])として、538.1818
実測値 538.1807
(実施例8)
次のスキームによりルテニウム錯体Gを製造した。
Figure 2015163440
20mL枝付きフラスコにPNPを1.71g(1.74mmol)加え、窒素置換後、トルエンを15.5mL、エタノールを1.7mL、ルテニウム錯体Aを700mg(1.74mmol)加えた。100℃で2時間反応させた後、室温に冷却し、溶媒を減圧下で留去した。析出した固体をヘキサン(3mL)で洗浄、その後減圧乾燥することによって、2.01g(1.60mmol)の黄土色結晶として目的のルテニウム錯体Gを得た。
H NMR(400MHz,CDCl
δ=2.70−2.86(m,2H),2.99(s,3H),3.11(s,3H),3.12−3.28(m,2H),3.30−3.48(m,4H),4.27−4.45(m,1H),6.82−6.90(m,2H),7.70−7.80(m,4H),7.82−7.88(m,4H),7.90−7.98(m,4H)
31P NMR(161MHz,CDCl):δ=48.9
HRMS (APCI,m/z)
計算値 C412924ClRu([M])として、1252.9874
実測値 1252.9865
(実施例9)
次のスキームによりルテニウム錯体Hを製造した。
Figure 2015163440
20mL枝付きフラスコにルテニウム錯体Gを166mg(0.132mmol)、水素化ホウ素ナトリウム(NaBH)を50mg(1.32mmol) を加え、窒素置換後、トルエン(1.7mL)、エタノール(1.7mL)を加えた。65℃で15分間反応させた後、室温に冷却し、溶媒を減圧下で留去した。塩化メチレンを2mL加え不溶物を濾別した後、濾液を再度減圧留去し、得られた固体を減圧乾燥することにより、約50mgの錯体を得た。得られた化合物はルテニウム錯体Gと目的のルテニウム錯体Hとの混合物であり、H NMR分析の結果、ルテニウム錯体Hにおけるルテニウム上のヒドリドに由来するピークが−15.00〜−16.00ppmに、ルテニウム錯体Hにおけるルテニウム上のH-BHに由来するピークが−1.40〜−3.20ppmにそれぞれ観測された。また、31P NMR分析の結果、ルテニウム錯体Hに由来するピークが64.3ppmに観測された。
HRMS (ESI,m/z)
計算値 C413024Ru([M-BH])として、1184.0581
実測値 1184.0616
MS (FD,m/z)
計算値 C4134BF24Ru([M])として、1199
実測値 1199
(実施例10)
次のスキームによりルテニウム錯体Iを製造した。
Figure 2015163440
20mL枝付きフラスコに[Ru(p−cymene)Iを500.7mg(1.02mmol/Ru)、カルベン等価体を152mg(1.08mmol)加え、窒素置換後、THFを10mL加え、3、5時間加熱還流を行った。室温に冷却後、溶媒を減圧下で留去し、2−プロパノールを5mL加えた。析出した固体を濾別し、2−プロパノール及びヘキサンで洗浄した後、減圧乾燥し、414.1mg(0.71mmol)の目的のルテニウム錯体Gを得た。
H NMR(400MHz,CDCl
δ=1.08−1.30(m,6H),1.95(s,3H),3.05−3.22(m,1H),4.05(s,6H),5.10−5.20(m,2H),5.50−5.70(m,2H),7.00−7.20(m,2H)
HRMS (ESI,m/z)
計算値 C1522IRu([M-I])として、458.9870
実測値 458.9852
(実施例11)
安息香酸メチルの水素化還元
100mLステンレス製オートクレーブに実施例1で製造したルテニウム錯体Bを1.9mg(0.0025mmol/Ru)加え、窒素置換後、1 M KOBu(カリウムtert−ブトキシド)のTHF溶液を0.25mL(0.25mmol)、トルエン2mL、基質0.31mL(2.5mmol)を加えた後、水素圧1MPa、80℃にて6時間攪拌した。冷却後、反応物をGCにて分析したところGC収率71%でベンジルアルコールが得られた。
(実施例12〜17)
実施例11の操作と同様に安息香酸メチルの水素化還元を行った結果を以下の表1に示す。
Figure 2015163440
(実施例18)
安息香酸メチルの水素化還元
100mLステンレス製オートクレーブに実施例4で製造したルテニウム錯体Cを1.5mg(0.0024mmol/Ru)、カルベン等価体(NHC−a)を1.0mg(0.0074mmol)加え、窒素置換後、1 M KOBu(THF溶液)を0.25mL(0.25mmol)、トルエン2mL、基質0.31mL(2.5mmol)を加えた後、水素圧1MPa、80℃にて6時間攪拌した。冷却後、反応物をGCにて分析したところGC収率93%でベンジルアルコールが得られた。
(実施例19〜29)
実施例18の操作と同様に安息香酸メチルの水素化還元を行った結果を以下の表2に示す。
Figure 2015163440
表2中のTolはトルエンを示し、THFはテトラヒドロフランを示す。
実施例18及び表2中のNHC−アルファベットで表されるカルベン等価体は、それぞれ次に示すものである。なお、以下に記載する実施例においてもカルベン等価体については同じ記号を使用する。
Figure 2015163440
(実施例30)
安息香酸メチルの水素化還元
100mLステンレス製オートクレーブに実施例2で製造したルテニウム錯体Aを1.0mg(0.0025mmol/Ru)、PNP・HClを1.2mg(0.0025mmol)加え、窒素置換後、1 M KOBu(THF溶液)を0.25mL(0.25mmol)、トルエン2mL、基質0.31mL(2.5mmol)を加えた後、水素圧1MPa、40℃にて6時間攪拌した。冷却後、反応物をGCにて分析したところGC収率66%にてベンジルアルコールが得られた。
(実施例31)
安息香酸メチルの水素化還元
100mLステンレス製オートクレーブに実施例10で製造したルテニウム錯体Iを1.5mg(0.0025mmol/Ru)、PNP・HClを1.2mg(0.0025mmol)加え、窒素置換後、1 M KOBu(THF溶液)を0.25mL(0.25mmol)、トルエン2mL、安息香酸メチル0.31mL(2.5mmol)を加えた後、水素圧1MPa、80℃にて6時間攪拌した。冷却後、反応物をGCにて分析したところGC収率90%にてベンジルアルコールが得られた。
(実施例32)
乳酸メチルの水素化還元
100mLステンレス製オートクレーブに実施例4で製造したルテニウム錯体Cを3.7mg(0.0060mmol/Ru)、カルベン等価体(NHC−d)を1.3mg(0.0059mmol)加え、窒素置換後、1 M KOBu(THF溶液)を0.6mL(0.6mmol)、トルエン4.8mL、基質0.57mL(6.0mmol)を加えた後、水素圧1MPa、80℃にて6時間攪拌した。冷却後、反応物をGCにて分析したところGC収率78%で1,2−プロパンジオールが得られた。
(実施例33)
乳酸メチルの水素化還元
実施例32において、1M KOBu(THF溶液)の代わりに、1.13M NaOMe(ナトリウムメトキシド)(メタノール溶液)、トルエンの代わりにメタノールを用いた以外は、実施例32と同様に操作してGC収率80%で1,2−プロパンジオールが得られた。
(実施例34)
乳酸メチルの水素化還元
50mLガラス製シュレンク管に実施例5で製造したルテニウム錯体Dを7.1mg(0.0100mmol/Ru)加え、窒素置換後、1 M KOBu(THF溶液)を0.50mL(0.50mmol)、THFを1.4mL、基質を0.096mL(1.0mmol)加えた後、水素が入った風船をシュレンク管にとりつけ、水素置換し、50℃にて6時間攪拌した。冷却後、反応物をGCにて分析したところGC収率94%でプロパンジオールが得られた。
(実施例35)
乳酸メチルの水素化還元
50mLガラス製シュレンク管に実施例5で製造したルテニウム錯体Dを14.2mg(0.0200mmol/Ru)加え、窒素置換後、1 M KOBu(THF溶液)を0.20mL(0.20mmol)、THFを3.8mL、基質を0.096mL(1.0mmol)加えた後、水素が入った風船をシュレンク管にとりつけ、水素置換し、50℃にて6時間攪拌した。冷却後、反応物をGCにて分析したところGC収率91%でプロパンジオールが得られた。
(実施例36)
ピコリン酸メチルの水素化還元
100mLステンレス製オートクレーブに実施例4で製造したルテニウム錯体Cを3.7mg(0.0060mmol/Ru)、カルベン等価体(NHC−d)を1.3mg(0.0059mmol)加え、窒素置換後、1 M KOBu(THF溶液)を0.6mL(0.6mmol)、トルエン4.8mL、基質0.72mL(6.0mmol)を加えた後、水素圧1MPa、80℃にて6時間攪拌した。冷却後、反応物をGCにて分析したところGC収率94%で2−ピリジンメタノールが得られた。
(実施例37)
ピコリン酸メチルの水素化還元
50mLガラス製シュレンク管に実施例5で製造したルテニウム錯体Dを7.1mg(0.0100mmol/Ru)加え、窒素置換後、1 M KOBu(THF溶液)を0.10mL(0.10mmol)、THFを1.8mL、基質を0.126mL(1.0mmol)加えた後、水素が入った風船をシュレンク管にとりつけ、水素置換し、45℃にて6時間攪拌した。冷却後、反応物をGCにて分析したところGC収率79%で2−ピリジンメタノールが得られた。
(実施例38)
ピコリン酸メチルの水素化還元
50mLガラス製シュレンク管に実施例5で製造したルテニウム錯体Dを14.2mg(0.0200mmol/Ru)加え、窒素置換後、1 M KOBu(THF溶液)を0.10mL(0.10mmol)、THFを3.8mL、基質を137mg(1.0mmol)加えた後、水素が入った風船をシュレンク管にとりつけ、水素置換し、50℃にて6時間攪拌した。冷却後、反応物をGCにて分析したところGC収率99%で2−ピリジンメタノールが得られた。
(実施例39)
ニコチン酸メチルの水素化還元
50mLガラス製シュレンク管に実施例5で製造したルテニウム錯体Dを7.1mg(0.0100mmol/Ru)加え、窒素置換後、1 M KOBu(THF溶液)を0.10mL(0.10mmol)、THFを1.8mL、基質を137mg(1.0mmol)加えた後、水素が入った風船をシュレンク管にとりつけ、水素置換し、50℃にて6時間攪拌した。冷却後、反応物をGCにて分析したところGC収率88%で3−ピリジンメタノールが得られた。
(実施例40)
ニコチン酸メチルの水素化還元
50mLガラス製シュレンク管に実施例5で製造したルテニウム錯体Dを14.2mg(0.0200mmol/Ru)加え、窒素置換後、1 M KOBu(THF溶液)を0.10mL(0.10mmol)、THFを1.8mL、基質を137mg(1.0mmol)加えた後、水素が入った風船をシュレンク管にとりつけ、水素置換し、50℃にて6時間攪拌した。冷却後、反応物をGCにて分析したところGC収率99%で3−ピリジンメタノールが得られた。
(実施例41)
γ−ブチロラクトンの水素化還元
100mLステンレス製オートクレーブに実施例5で製造したルテニウム錯体Dを1.9mg(0.0027mmol/Ru)加え、窒素置換後、1 M KOBu(THF溶液)を0.25mL(0.25mmol)、トルエン2mL、基質0.19mL(2.5mmol)を加えた後、水素圧1MPa、80℃にて6時間攪拌した。冷却後、反応物をGCにて分析したところGC収率>99%で1−フェニルエタノールが得られた。
(実施例42)
γ−ブチロラクトンの水素化還元
100mLステンレス製オートクレーブに実施例4で製造したルテニウム錯体Cを3.7mg(0.0060mmol/Ru)、カルベン等価体(NHC−d)を1.3mg(0.0059mmol)加え、窒素置換後、1 M KOBu(THF溶液)を0.6mL(0.6mmol)、トルエン4.8mL、基質0.46mL(6.0mmol)を加えた後、水素圧1MPa、80℃にて6時間攪拌した。冷却後、反応物をGCにて分析したところGC収率>99%で1.4−ブタンジオールが得られた。
(実施例43)
γ−ブチロラクトンの水素化還元
50mLガラス製シュレンク管に実施例5で製造したルテニウム錯体Dを14.2mg(0.0200mmol/Ru)加え、窒素置換後、1 M KOBu(THF溶液)を0.20mL(0.20mmol)、THFを3.8mL、基質を0.076mL(1.0mmol)加えた後、水素が入った風船をシュレンク管にとりつけ、水素置換し、50℃にて6時間攪拌した。冷却後、反応物をGCにて分析したところGC収率81%でプロパンジオールが得られた。
(実施例44)
アセトフェノンの水素還元
100mLステンレス製オートクレーブに実施例5で製造したルテニウム錯体Dを1.9mg(0.0027mmol/Ru)加え、窒素置換後、1 M KOBu(THF溶液)を0.25mL(0.25mmol)、トルエン2mL、基質0.29mL(2.5mmol)を加えた後、水素圧1MPa、80℃にて6時間攪拌した。冷却後、反応物をGCにて分析したところGC収率>99%で1−フェニルエタノールが得られた。
(実施例45)
アセトフェノンの水素化還元
100mLステンレス製オートクレーブに実施例4で製造したルテニウム錯体Cを3.7mg(0.0060mmol/Ru)、カルベン等価体(NHC−d)を1.3mg(0.0059mmol)加え、窒素置換後、1 M KOBu(THF溶液)を0.6mL(0.6mmol)、トルエン4.8mL、基質0.7mL(6.0mmol)を加えた後、水素圧1MPa、80℃にて6時間攪拌した。冷却後、反応物をGCにて分析したところGC収率>99%で1−フェニルエタノールが得られた。
(実施例46)
2,2,6−トリメチルシクロヘキサンカルバルデヒドの水素化還元
100mLステンレス製オートクレーブに実施例5で製造したルテニウム錯体Dを1.4mg(0.0020mmol/Ru)加え、窒素置換後、1 M KOBu(THF溶液)を0.20mL(0.20mmol)、THFを3.5mL、基質0.31g(2.0mmol)を加えた後、水素圧1MPa、80℃にて6時間攪拌した。冷却後、反応物をGCにて分析したところGC収率>99%で(2,2,6−トリメチルシクロヘキシル)メタノールが得られた。
(実施例47)
N,N−ジメチルベンズアミドの水素化還元
100mLステンレス製オートクレーブに実施例5で製造したルテニウム錯体Dを4.4mg(0.0062mmol/Ru)加え、窒素置換後、1 M KOBu(THF溶液)を0.12mL(0.12mmol)、トルエン1mL、基質180mg(1.2mmol)を加えた後、水素圧3MPa、100℃にて6時間攪拌した。冷却後、反応物をGCにて分析したところGC収率93%でベンジルアルコールが得られた。
(実施例48)
N,N−ジメチルベンズアミドの水素化還元
100mLステンレス製オートクレーブに実施例4で製造したルテニウム錯体Cを3.7mg(0.0060mmol/Ru)、カルベン等価体(NHC−d)を1.3mg(0.0059mmol)加え、窒素置換後、1 M KOBu(THF溶液)を0.12mL(0.12mmol)、トルエン1mL、基質180mg(1.2mmol)を加えた後、水素圧3MPa、100℃にて6時間攪拌した。冷却後、反応物をGCにて分析したところGC収率86%でベンジルアルコールが得られた。
(実施例49)
1−フェニルエタノールの酸化
密閉型反応容器に実施例5で製造したルテニウム錯体Dを1.9mg(0.0027mmol/Ru)加え、窒素置換後、1 M KOBu(THF溶液)を0.25mL(0.25mmol)、トルエン2mL、基質0.30mL(2.5mmol)を加えた後、バス温120℃にて7時間加熱還流を行った。冷却後、反応物をGCにて分析したところGC収率31%でアセトフェノンが得られた。
(実施例50)
1−フェニルエタノールの酸化
密閉型反応容器に実施例4で製造したルテニウム錯体Cを3.7mg(0.0060mmol/Ru)、カルベン等価体(NHC−d)を1.3mg(0.0059mmol)加え、窒素置換後、1 M KOBu(THF溶液)を0.6mL(0.6mmol)、トルエン4.8mL、基質0.72mL(6.0mmol)を加えた後、バス温120℃にて5時間攪拌した。冷却後、反応物をGCにて分析したところGC収率29%でアセトフェノンが得られた。
(実施例51)
ベンジルアルコールを炭素源とするアニリンのベンジル化
密閉型反応容器に実施例4で製造したルテニウム錯体Cを15.3mg(0.025mmol/Ru)、カルベン等価体(NHC−e)を94mg(0.50mmol)加え、窒素置換後、1 M KOBu(THF溶液)を1.0mL(1.0mmol)、トルエン3mL、アニリン0.77mL(5.0mmol)、ベンジルアルコール0.98mL(5.0mmol)を加えた後、150℃にて5時間攪拌した。冷却後、反応物をGCにて分析したところGC収率49%でN−ベンジルアニリンが得られた。
(比較例1)
特許文献1に記載されているルテニウム錯体を用いた安息香酸メチルの水素化還元
Figure 2015163440
1004lステンレス製オートクレーブに上記ルテニウム錯体(以下、比較錯体Aという。)を1.5mg(0.0025mmol)加え、窒素置換後、1 M KOBu(THF溶液)を0.25mL(0.25mmol)、トルエン2mL、基質0.31mL(2.5mmol)を加えた後、水素圧1MPa、80℃にて6時間攪拌した。冷却後、反応物をGCにて分析したところGC収率47%でベンジルアルコールが得られた。
(比較例2)
特許文献1に記載されているルテニウム錯体を用いた安息香酸メチルの水素化還元
100mLステンレス製オートクレーブに比較錯体Aを3.6mg(0.0060mmol)、カルベン等価体(NHC−d)を1.3mg(0.0059mmol)加え、窒素置換後、1 M KOBu(THF溶液)を0.6mL(0.6mmol)、トルエン4.8mL、基質0.72mL(6.0mmol)を加えた後、水素圧1MPa、80℃にて6時間攪拌した。冷却後、反応物をGCにて分析したところGC収率47%でベンジルアルコールが得られた。
(比較例3)
特許文献1に記載されているルテニウム錯体を用いたN,N−ジメチルベンズアミドの水素化還元
100mLステンレス製オートクレーブに比較錯体Aを3.6mg(0.0060mmol/Ru)加え、窒素置換後、1 M KOBu(THF溶液)を0.12mL(0.12mmol)、トルエン1mL、基質180mg(1.2mmol)を加えた後、水素圧3MPa、100℃にて6時間攪拌した。冷却後、反応物をGCにて分析したところGC収率43%でベンジルアルコールが得られた。
(比較例4)
ルテニウム錯体Cを用いた安息香酸メチルの水素化還元
100mLステンレス製オートクレーブに実施例4で製造したルテニウム錯体Cを1.5mg(0.0024mmol/Ru)加え、窒素置換後、1 M KOBu(THF溶液)を0.25mL(0.25mmol)、トルエン2mL、基質0.31mL(2.5mmol)を加えた後、水素圧1MPa、80℃にて6時間攪拌した。冷却後、反応物をGCにて分析したところGC収率7%でベンジルアルコールが得られた。
(比較例5)
ルテニウム錯体Iを用いた安息香酸メチルの水素化還元
100mLステンレス製オートクレーブに実施例10で製造したルテニウム錯体Iを1.5mg(0.0025mmol/Ru)加え、窒素置換後、1 M KOBu(THF溶液)を0.25mL(0.25mmol)、トルエン2mL、基質0.31mL(2.5mmol)を加えた後、水素圧1MPa、80℃にて6時間攪拌した。冷却後、反応物をGCにて分析したところベンジルアルコールは観測されなかった。
本発明はビス(ホスフィノアルキル)アミンを三座配位子として有すること、及びN−ヘテロ環状カルベンを単座配位子として有することを特徴とする新規ルテニウム錯体を提供するものである。本発明のルテニウム錯体は安価かつ容易に入手可能な無機ルテニウム化合物より簡便に調製することができる。本発明の新規ルテニウム錯体は、水素供与体存在下、ケトン類、アルデヒド類、エステル類及びアミド類の水素化還元を触媒する。またアルコール類、ヘミアセタール類及びヘミアミナール類の脱水素的酸化反応、アルコール類とアミン類の脱水縮合によるN−アルキル化反応を触媒する。この新規ルテニウム錯体は比較的温和な反応条件下で高い触媒活性を示す。特に、エステル類の水素化還元においては、これまで報告されているルテニウム錯体では困難であった常圧下の反応を可能とする。また、本発明のルテニウム錯体は空気中で秤量可能な粉末であり、取り扱いも容易なため工業的な使用に適したものである。さらに、本発明のルテニウム錯体は、錯体を形成させながら行うこともできるため、状況に応じた様々な反応条件を可能とする。さらに、したがって、本発明のルテニウム錯体及びそれを用いた反応は有機工業化学の分野において有用である。

Claims (26)

  1. 次の一般式(1)
    RuX(PNP)(NHC)(Solv) (1)
    (一般式(1)中、X及びXは各々独立して一価アニオン性単座配位子を表す。PNPは下記一般式(2)
    Figure 2015163440
    (一般式(2)中、R、R、R’及びR’は、各々独立して水素原子、アルキル基、アリール基、アラルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキルオキシ基、複素環基又はアミノ基を表し、これらの基のうちアルキル基、アリール基、アラルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキルオキシ基及び複素環基は置換基を有していてもよい。また、これらのRとR及びR’とR’は、各々独立して互いに結合し隣接するリン原子と共に環を形成していてもよい。Q及びQは、各々独立して置換基を有していてもよいアルカンジイル基、又は置換基を有していてもよいアラルキレン基を表す。)
    で表される三座配位子を表し、NHCは含窒素複素環に由来するN−へテロ環状カルベンを表し、Solvは配位性溶媒を表す。mは1から3、nは0から2の整数を表し、1≦m+n≦3である。)
    で表されるルテニウム錯体。
  2. PNPが下記一般式(3)
    Figure 2015163440
    (一般式(3)中、R、R、R’及びR’は、前記一般式(2)における定義と同一の基を表す。R、R’、R、R’、R、R’、R10及びR10’は各々独立して、水素原子、アルキル基、アリール基、アラルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキルオキシ基、複素環基又はアミノ基を表し、これらの基のうちアルキル基、アリール基、アラルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキルオキシ基及び複素環基は置換基を有していてもよい。また、これらのRとR又はR又はR10、R’とR’又はR’又はR10’、RとR又はR10、R’とR’又はR10’、RとR10又はR’又はR10’、R’とR10又はR10’、R10とR10’は、各々独立して互いに結合し隣接する炭素原子と共に環を形成していてもよい。)で表される三座配位子であることを特徴とする、請求項1に記載のルテニウム錯体。
  3. PNPが下記一般式(4)
    Figure 2015163440
    (一般式(4)中、R、R、R’及びR’は、前記一般式(2)における定義と同一の基を表す。)で表される三座配位子であることを特徴とする、請求項2に記載のルテニウム錯体。
  4. 、R、R’及びR’が各々独立して、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいアリール基又は置換基を有していてもよいアラルキル基であることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか一項に記載のルテニウム錯体。
  5. NHCが、イミダゾールイリデン類、ジヒドロイミダゾールイリデン類、チアゾールイリデン類、ジヒドロピリミジンイリデン類、ヘキサヒドロ−1,3−ジアゼピンイリデン類、ジヒドロチアゾ−ルイリデン類、オキサゾールイリデン類、ジヒドロオキサゾ−ルイリデン類、テトラヒドロピリミジンイリデン類、ピリミジンイリデン類及びトリアゾールイリデン類からなる群から選ばれるN−ヘテロ環状カルベンのいずれかであることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか一項に記載のルテニウム錯体。
  6. NHCが、以下の一般式(5)又は(6)
    Figure 2015163440
    (一般式(5)及び(6)中、R、R’、R及びR’は、各々独立してアルキル基、アリール基、アラルキル基、アルケニル基、アルキニル基又は複素環基を表し、これらのアルキル基、アリール基、アラルキル基、アルケニル基、アルキニル基及び複素環基は置換基を有していてもよい。R、R’、R及びR’は、各々独立して水素原子、アルキル基、アリール基、アラルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキルオキシ基、複素環基又はアミノ基を表し、これらの基のうちアルキル基、アリール基、アラルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキルオキシ基及び複素環基は置換基を有していてもよい。RとR’、RとR、RとR’及びR’とR’は、各々独立して互いに結合し隣接する原子と共に環を形成していても良い。RとR’、RとR、RとR’、R’とR’は、各々独立して結合し隣接する原子と共に環を形成していてもよい。)
    で表されるイミダゾール−2−イリデン類又はジヒドロイミダゾール−2−イリデン類であることを特徴とする、請求項5に記載のルテニウム錯体。
  7. 、R’、R及びR’が、各々独立して置換基を有していてもよいアルキル基又は置換基を有していてもよいアリール基であること、及びR、R’、R及びR’が、各々独立して水素原子、置換基を有していてもよいアルキル基又は置換基を有していてもよいアリール基であることを特徴とする、請求項6に記載のルテニウム錯体。
  8. PNP及び/又はNHCが光学活性体であることを特徴とする、請求項1〜7のいずれか一項に記載のルテニウム錯体。
  9. 下記一般式(7)
    [RuX(PNP)] (7)
    (一般式(7)中、X及びXは各々独立して一価アニオン性単座配位子を表し、PNPは一般式(2)、(3)若しくは(4)で表される三座配位子又はその光学活性体を表し、qは1〜2の整数を表す。)
    で表されるルテニウム錯体とNHC(NHCは含窒素複素環に由来するN−へテロ環状カルベン、又はその光学活性体を表す。)又はNHCの等価体を反応させることを特徴とする、請求項1〜8のいずれか一項に記載のルテニウム錯体の製造方法。
  10. 下記一般式(8)
    RuX(arene)(NHC) (8)
    (一般式(8)中、X及びXは各々独立して一価アニオン性単座配位子を表し、areneは芳香族化合物を表し、NHCは含窒素複素環に由来するN−へテロ環状カルベン、又はその光学活性体を表す。)
    とPNP(PNPは一般式(2)、(3)若しくは(4)で表される三座配位子又はその光学活性体を表す。)を反応させることを特徴とする、請求項1〜8のいずれか一項に記載のルテニウム錯体の製造方法。
  11. 請求項1〜8のいずれか一項に記載のルテニウム錯体を触媒として用いる、ケトン類の水素化還元によるアルコール類の製造方法。
  12. 請求項1〜8のいずれか一項に記載のルテニウム錯体を触媒として用いる、アルデヒド類の水素化還元によるアルコール類の製造方法。
  13. 請求項1〜8のいずれか一項に記載のルテニウム錯体を触媒として用いる、エステル類の水素化還元によるアルコール類、アルデヒド類又はヘミアセタール類の製造方法。
  14. 請求項1〜8のいずれか一項に記載のルテニウム錯体を触媒として用いる、アミド類の水素化還元によるアルコール類、アルデヒド類、ヘミアミナール類又はアミン類の製造方法。
  15. 請求項1〜8のいずれか一項に記載のルテニウム錯体を触媒として用いる、アルコール類、ヘミアセタール類又はヘミアミナール類の脱水素的酸化によるカルボニル化合物の製造方法。
  16. 請求項1〜8のいずれか一項に記載のルテニウム錯体を触媒として用いる、アルコール類とアミン類の脱水縮合によるN−アルキルアミン化合物の製造方法。
  17. 請求項11〜16のいずれか一項に記載の製造方法において、請求項1〜8のいずれか一項に記載のルテニウム錯体の代わりに、下記一般式(7)
    [RuX(PNP)] (7)
    (一般式(7)中、X及びXは各々独立して一価アニオン性単座配位子を表し、PNPは一般式(2)、(3)若しくは(4)で表される三座配位子又はその光学活性体を表し、qは1又は2の整数を表す。)で表されるルテニウム錯体とNHC(NHCは含窒素複素環に由来するN−へテロ環状カルベン、又はその光学活性体を表す。)又はNHCの等価体を反応系内に各々添加して触媒とすることを特徴とする、アルコール類、アルデヒド類、ヘミアセタール類、ヘミアミナール類、アミン類、カルボニル化合物又はN−アルキルアミン化合物の製造方法。
  18. 請求項11〜16のいずれか一項に記載の製造方法において、請求項1〜8のいずれか一項に記載のルテニウム錯体の代わりに、下記一般式(8)
    RuX(arene)(NHC) (8)
    (一般式(8)中、X及びXは各々独立して一価アニオン性単座配位子を表し、areneは芳香族化合物を表し、NHCは含窒素複素環に由来するN−へテロ環状カルベン、又はその光学活性体を表す。)で表されるルテニウム錯体とPNP(PNPは一般式(2)、(3)若しくは(4)で表される三座配位子又はその光学活性体を表す。)を反応系内に各々添加して触媒とすることを特徴とする、アルコール類、アルデヒド類、ヘミアセタール類、ヘミアミナール類、アミン類、カルボニル化合物又はN−アルキルアミン化合物の製造方法。
  19. 請求項1〜8のいずれか一項に記載のルテニウム錯体を含有してなることを特徴とする、有機反応用触媒。
  20. 有機反応が、水素供与体を用いて不飽和結合を有する官能基を還元する反応であることを特徴とする、請求項19に記載の有機反応用触媒。
  21. 不飽和結合を有する官能基が、カルボニル基、エステル基及びアミド基からなる群から選ばれる官能基である、請求項20に記載の有機反応用触媒。
  22. 有機反応が、アルコール類を脱水素化してカルボニル化合物を製造する反応であることを特徴とする、請求項19に記載の有機反応用触媒。
  23. 有機反応が、アミン類をN−アルキル化する反応である、請求項19に記載の有機反応用触媒。
  24. ルテニウム錯体が、有機反応系内で形成されることを特徴とする、請求項19〜23のいずれか一項に記載の有機反応用触媒。
  25. 有機反応系内で形成されるルテニウム錯体が、下記一般式(7)
    [RuX(PNP)] (7)
    (一般式(7)中、X及びXは各々独立して一価アニオン性単座配位子を表し、PNPは一般式(2)、(3)若しくは(4)で表される三座配位子又はその光学活性体を表し、qは1〜2の整数を表す。)
    で表されるルテニウム錯体とNHC(NHCは含窒素複素環に由来するN−へテロ環状カルベン、又はその光学活性体を表す。)又はNHCの等価体から形成されるものであることを特徴とする、請求項24に記載の有機反応用触媒。
  26. 有機反応系内で形成されるルテニウム錯体が、下記一般式(8)
    RuX(arene)(NHC) (8)
    (一般式(8)中、X及びXは各々独立して一価アニオン性配位子を表し、areneは芳香族化合物を表し、NHCは含窒素複素環に由来するN−へテロ環状カルベン、又はその光学活性体を表す。)
    で表されるルテニウム錯体とPNP(PNPは一般式(2)、(3)若しくは(4)で表される三座配位子又はその光学活性体を表す。)から形成されるものであることを特徴とする、請求項24に記載の有機反応用触媒。
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