WO2002000668A1 - Ligands, et catalyseurs asymetriques les contenant - Google Patents

Ligands, et catalyseurs asymetriques les contenant

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Masakatsu Shibasaki
Motomu Kanai
Yoshitaka Hamashima
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Definitions

  • the present invention relates to a ligand and an asymmetric catalyst using the ligand,
  • the present invention relates to an asymmetric catalyst which promotes an anosilylation reaction in a highly efficient manner.
  • An asymmetric catalyst is a catalyst that itself has the ability to generate optically active substances, and refers to an enantiodiscriminating catalyst. Various products obtained using an asymmetric catalyst can be easily used as starting materials to obtain various products easily.
  • an object of the present invention is to provide an asymmetric catalyst that can act on ketones in general. Means for solving the problem
  • the ligand of the present invention has accumulated basic researches such as catalytic asymmetric cyanosilylation reaction of aldehyde dimine and the like, and as a result, have found the compound of the present invention.
  • the ligand of the present invention has accumulated basic researches such as catalytic asymmetric cyanosilylation reaction of aldehyde dimine and the like, and as a result, have found the compound of the present invention.
  • the electron withdrawing group is one NH 3, one CF 3, One CC1 3, - N0 2, one CN, one CH0 4, - C0C3 ⁇ 4, one C0CH 3, single C0 2 H, one S0 2 CH 3 , following formula
  • R 5 represents a substituent on the aromatic ring. It is characterized by comprising at least one member selected from the group consisting of:
  • the asymmetric catalyst of the present invention is characterized in that a catechol portion of the ligand is bonded to a metal.
  • the asymmetric catalyst of the present invention is characterized in that a metal is bonded as a metal complex.
  • the asymmetric catalyst of the present invention has a metal complex
  • the metal is at least one selected from the group consisting of titanium, zirconium, ytterbium, aluminum / gallium, and gallium.
  • the metal is a rare earth metal.
  • the rare earth metal comprises La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Dy, Ho, Er. It is characterized in that it is at least one selected from a group.
  • the method for producing siloxynitrile of the present invention is characterized in that it is obtained by reacting a ketone with silyl cyanide in the presence of the asymmetric catalyst.
  • the ketone is a group consisting of acetofenone, acetonaphthone, propionofenone, indanone, enone, cyclohexyl methyl ketone, n-alkanone, and 2-peptanone. At least one selected from the group consisting of:
  • the silyl cyanide is characterized in that it is at least one selected from the group consisting of trimethylsilyl cyanide, triethylsilyl cyanide, and t-butyldimethylsilyl cyanide.
  • the reaction is carried out in the presence of a coordinating solvent.
  • the coordinating solvent is selected from the group consisting of tetrahydrofuran (THF), dimethoxyethane, and ether.
  • the ligand of the present invention has the following formula:
  • n is not limited to an integer. Therefore, the catalyst can be simultaneously performed using a plurality of ligands having different n.
  • ligand of the present invention has the following formula:
  • n is not limited to an integer. Therefore, the catalyst can be simultaneously performed using a plurality of ligands having different n.
  • a 1 -Lewis base (phosphinoxide) catalyst shown in FIG. 2.
  • the ligand serving as the skeleton of the above formula 15 can be synthesized, for example, as follows.
  • the reaction in the synthesis process is shown in Formula 17.
  • a nucleophilic substitution reaction with an allene-chromium complex yields 2 in which a catechol moiety has been introduced into the hydroxyl group of alcohol 1.
  • the alcohol used as a starting material is not particularly limited, and examples thereof include alcohols using sugar as a raw material. After diluting the ester of 2 with DIBAL-H to 3 and tosylating the alcohol, it is converted to 4. 4 is reacted with Ph 2 PK, the resulting phosphine to oxidize at Eta 2 0 2, and 5. 5 palladium (Pd / C) reductively de base Njiru by catalyst, followed A1C1 3 - methyl ether deprotected with EtSH, 1 - L can be obtained.
  • ligand 1-L can be easily synthesized on a scale of about 5 g from a known alcohol as shown in Formula 17.
  • reaction conditions and reagents in the formula 1 (a) 7, NaH, THF; I 2, 8 4% (b) TBAF, THF, 9 9%; (c) PDC, MS 4 A, CH2C12 , 9 4%; (d) PhMgBr, THF, 9 5%; (e) PDC, MS 4 A, C3 ⁇ 4C1 2, 8 8%; (f) TsOH ⁇ MeOH, 9 7%; (g) tsC 1, y , 8 3%; (h) ph 2 PK, THF (2 2equiv..); (i) H 2 0 2, MeOH-H 2 0, 4 0 (2 S teps); (j) Li l, DMF, 150 ° C, 80%.
  • a nucleophilic substitution reaction with an allene-chromium complex yields 8 in which a catechol moiety has been introduced into the hydroxyl group of alcohol 6.
  • the alcohol used as a starting material is not particularly limited, and examples thereof include alcohols using sugar as a raw material.
  • 9 was synthesized by oxidation, addition of Grignard reagent, and oxidation. The acetal in 9 is deprotected with an acid, and the primary alcohol is selectively tosylated to give 10. Reacting the 1 0 and Ph 2 PK, raw Ji phosphine is oxidized with H 2 0 2, then with de Mechirui spoon can be obtained 2-L.
  • RR 2 , R 3 and R 5 are substituents on the aromatic ring, and are not particularly limited. Specific examples of the substituent include alkyl, ether, amine, ester and the like.
  • R 1 is preferably an ester group from the viewpoint of increasing Lewis acidity
  • R 2 and R 3 are preferably an ether, amine or alkyl group from the viewpoint of increasing Lewis basicity.
  • R 5 is preferably a ⁇ -butyl group from the viewpoint of sterically large R 5 .
  • a metal binds to the catechol portion of the ligand of the formula 1 or 2.
  • An asymmetric catalyst is a catalyst that has the ability to generate optically active substances by itself, and correctly means an enantio-discriminating catalyst. The metal is capable of forming a metal complex at the hydroxyl group of the catechol portion of the ligand.
  • Examples of the metal that binds to the catechol moiety include at least one selected from the group consisting of titanium, zirconium, ytterbium, aluminum, and gallium. These metals can be used alone or in combination You. From the viewpoint of high enantioselectivity, titanium can be mentioned as a metal.
  • Rare earth metals can be cited as the metal binding to the catechol moiety.
  • the rare earth metal for example, at least one selected from the group consisting of La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Dy, Ho, and Er Can be mentioned. From the viewpoint of obtaining high enantioselectivity, the rare earth metal is preferably Gd or Sm.
  • a metal complex is represented by the following formula:
  • Ph Can be constituted.
  • R 6 examples include alkoxide, CN, Cl, F, Br, and I.
  • the asymmetric catalyst can be stabilized by using a ligand using these alkoxides, CN, Cl, F, Br, or I as R 6 .
  • the asymmetric catalyst of the present invention can catalyze a cyanosilylation reaction of a ketone.
  • Cyanosilylation means that cyanide performs nucleophilic addition to a carbonyl carbon and the resulting alkoxide is captured by a silyl group.
  • siloxynitrile is a ketone in the presence of the asymmetric catalyst.
  • silyl cyanide is silyl cyanide.
  • Siloxynitrile obtained by a cyanosilylation reaction of a ketone enables useful substances such as quaternary ⁇ -hydroxycarboxylic acid to be obtained in one step.
  • the ketone targeted by the asymmetric catalyst of the present invention is not particularly limited. Therefore, the target ketone includes general ketones including aliphatic ketones, aromatic ketones and the like.
  • ketones include at least one selected from the group consisting of acetophenone, acetonaphthone, propiophenone, indanone, enone, cyclohexylmethylketone, and ⁇ -alkynone.
  • Examples of ⁇ -alkanone include 2-hepnonone.
  • silyl cyanide examples include, for example, trimethylsilyl cyanide (TMSCN), triethylsilyl cyanide, t-butyldimethylsilyl cyanide, and the like.
  • TMSCN trimethylsilyl cyanide
  • examples of the substance from which siloxynitrile can be obtained by applying the same method include HCN, trimethyltin cyanide, and the like, in addition to silyl cyanide.
  • the solvent used for the cyanosilylation reaction of the ketone is not particularly limited.
  • the solvent for example, toluene, low-polarity solvent such as C3 ⁇ 4C1 2, Tetorahido port furan (THF), Jimetokishe Yun, as possible out to include coordinating solvent such as ether.
  • the solvent is preferably a coordinating solvent such as tetrahydrofuran (THF), dimethoxyethane, or ether.
  • the reaction temperature of the cyanosilylation reaction may be room temperature, and is not particularly limited, but from the viewpoint of obtaining high-engineering selectivity from -50 to room temperature.
  • C preferably —50 to 0 ° C., and more preferably 150 to 120 ° C.
  • the lower limit was set to 150 for the purpose of enhancing the enantioselectivity, and the upper limit was set to the room temperature for the purpose of increasing the reaction rate.
  • the concentration of the ketone can be appropriately changed according to the target product, and is not particularly limited.
  • [3-benzyloxy-1- (2-methoxyphenyl) -tetrahydro-pyrano [3,2-d] [1,3] dioxin-18-ol alcohol (hereinafter referred to as 1) is converted to sodium alkoxide, 8_ (2-Methoxyphenyl) -2-phenyl-2-hexahydrohydropyrano [3,2-d] [1], in which a catechol moiety was introduced into the hydroxyl group of the alcohol by a nucleophilic substitution reaction to a monochromium complex [3] dioxin (hereinafter referred to as 2).
  • Enantioselectivity was investigated using various metals. Specifically, we investigated the different metals bound to ligand 1-L for catalysts that added TMS (tetramethylsilane) CN to acetophenone. The reaction is shown in Equation 20 below.
  • Table 1 shows the results of the monoselectivity.
  • ee indicates the enantiomer excess ratio.
  • R / S indicates the absolute configuration of the product.
  • the Yb catalyst showed significant activity, while the Ti catalyst showed the highest enantiomeric excess. Furthermore, when the reaction was carried out at 120 ° C., the enantiomeric excess increased to 73%.
  • the newly developed asymmetric catalysts show wide applicability to a wide variety of ketones, including aromatic and aliphatic ketones, with high engineering nanoselectivity.
  • the results are shown in Table 3.
  • the reaction is shown in the following formula 22.
  • 2-trimethylsiloxy-2- (2′-naphthyl) -propanenitrile (product 10d) can be obtained in a single step using a quaternary hydroxyester (HCl-EtOH, 90%). (3 h at ° C) or aldehyde (DIBAL-H).
  • TMS 13 CN the labeling test using TMS 13 CN suggested that cyanide reacted from TMSCN, not from titanium cyanide. That is, An active titanium catalyst containing 12 CN was prepared from 1-L (1 equivalent) and TMS 12 CN (1 equivalent) (at room temperature for 10 hours) .After confirming complete consumption of TMS 12 C by 1 H NMR, 9a (l Eq.) And TMS 13 CN (1 eq.). CMR confirmed that 77% of 13 CN was incorporated into the product 10a. These results suggested that titanium cyanide only acted as a Lewis acid and not as a source of CN.
  • [3-benzyloxy] 4- (2-methoxyphenyl) -tetrahydropyrano [3,2-d] [1,3] dioxin-18-ol alcohol (hereinafter referred to as 1) is converted into sodium alkoxide
  • the di-t-butyl- [4-methoxy-3- (2-phenylhexahydro-) is a nucleophilic substitution reaction of an allene-chromium complex with a hydroxyl group introduced into the hydroxyl group of the alcohol.
  • Pyrano [3,2-d] [1,3] dioxin-1-yi-xy) 1-benzyloxy] -methyl-silane is obtained.
  • Table 4 shows the results of the enantiomeric selectivity.
  • ee indicates the enantiomeric excess.
  • R / S indicates the absolute configuration of the product.
  • R 7 when using a phenyl group and n-Csliu, respectively, it showed a 97% ⁇ 86% and high Enanchioma excess.
  • ee indicates the enantiomeric excess.
  • R / S indicates the absolute configuration of the product.
  • the test was performed using an asymmetric catalyst having a metal: ligand molar ratio shown in Table 7. As a result, when a phenyl group, a PhCHCH group, or m-, was used as R7, a high enantiomeric excess was exhibited.
  • ee indicates the enantiomer excess ratio.
  • an asymmetric catalyst composed of 5mo 1% Gd (0r) and 1 Omo 1% ligand 1-L was used. THF was used as a solvent.
  • FIG. 1 is a diagram showing one example of the action of the asymmetric catalyst of the present invention containing a metal and phosphinoxide on the hornworm media.
  • FIG. 2 is a view showing a phosphinoxide catalyst.
  • Figure 3 is a diagram showing a catalyst in which a catechol moiety has been introduced at the C3 hydroxyl group of an alcohol.
  • the ligand of the present invention has an advantageous effect that it can be effectively used as a ligand of an asymmetric catalyst.
  • asymmetric catalyst of the present invention it is possible to achieve highly efficient nancho-selective cyanosilylation of ketone by using a novel multipoint recognition catalyst containing a metal and phosphinoxide.
  • the product (chiral cyanohydrin) can be effectively converted to the asymmetric quaternary hydroxycarbonyl derivative, j3-amino alcohol.
  • This provides a novel synthetic method for the construction of the center of the chiral quaternary hydroxycarbonyl derivative, and has the advantageous effect of facilitating the study of biochemistry using grade ⁇ -hydroxycarbodilic acid. .

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Description

明 細 書 配位子及びそれを用いた不斉触媒
発明の詳細な説明
発明の属する技術分野
本発明は、 配位子及びその配位子を用いた不斉触媒に関し、 特に、
ァノシリルィ匕反応を高工ナンチォ選択的に促進する不斉触媒に関する。
従来の技術
不斉触媒は、 触媒自体が光学活性物質を生成する能力を持つ触媒で、 ェナンチ ォ区別触媒のことを意味する。 不斉触媒を用いて得られる各種生成物を、 出発物 質等に利用して簡便に種々の生成物を得ることができる。
現在では、 アルデヒド、 ィミン、 及びケトンなどの力ルポ二ルイ匕合物に対する シアンの不斉触媒の研究が集中的に行われている。 化学触媒を用いた例として、 ァリールメチルケトンについて、 最高でも 7 2 %程度のェナンチォマ一過剰率が 得られる触媒が知られている。
発明が解決しょうとする課題
しかしながら、ケトンの実用的な不斉触媒はこれまで報告されていない。また、 事実、 前述の化学触媒を用いた例においても、 ェチルケトン (30 %)や脂肪族ケト ンには適用できないという問題点がある。 ェチルケトンや脂肪族ケトンを含めケ トン全般に作用できる不斉触媒を得ることができれば、 医学及び薬学の研究など に大量に要求される 4級ひ-ヒドロキシカルボン酸、 4級 ]3 -ァミノアルコール等 の有用物質を大量に、 かつ、 簡便に合成することが可能となる。 それゆえ、 ケト ンの有効的な触媒的シァノシリル化の開発が長く待ち望まれていた。 しかし、 こ のような不斉触媒は、 これまで存在しない。
そこで、 本発明は、 広くケトン全般に作用し得る不斉触媒を提供することを目 的とする。 課題を解決するための手段
上記目的を達成するために、 発明者らは、 アルデヒドゃィミン等の触媒的不斉 シァノシリル化反応等の基礎研究を積み重ねた結果、 本発明の化合物を見出すに 至った。 本発明の配位子は、
Figure imgf000004_0001
(但し、式 8中 R R2、 R3は、芳香族環上の置換基であり、 Xは、 P又は As.である c nは 1〜3である。 ）で表されることを特徴とする。
本発明の配位子は、
Figure imgf000004_0002
(式中 R R3は、芳香族環上の置換基であり、 R ま、電子吸引基を示す。 Xは、 P又は Asである。 nは 1〜3である。 ）で表されることを特徴とする。 本発明の配位子は、 前記電子吸引基が、 一 NH3、 一 CF3、 一 CC13、 — N02、 一 CN、 一 CH04、 — C0C¾、 一 C0CH3、 一 C02H、 一 S02CH3、 下記式
Figure imgf000005_0001
下記式
Figure imgf000005_0002
己式
(12)
Figure imgf000005_0003
及び下記式
Figure imgf000006_0001
(但し、 式 1 0中、 R5は、 芳香族環上の置換基を示す。 ） 力、らなる群から選択さ れる少なくとも 1つからなることを特徴とする。
本発明の不斉触媒は、 前記配位子のカテコール部分と金属とが結合しているこ とを特徴とする。
本発明の不斉触媒は、金属が、金属錯体として結合していることを特徴とする。 本発明の不斉触媒は、 金属錯体が、
Figure imgf000006_0002
に示す構造からなることを特徴とする c 本発明の不斉触媒の好ましい実施態様としては、 金属が、 チタン、 ジルコニゥ ム、 イッテルビウム、 ア^/ミニゥム、 ガリウムからなる群から選択される少なく とも 1種であることを特徴とする。
本発明の不斉触媒の好ましい実施態様としては、 金属が、 希土類金属であるこ とを特徴とする。
本発明の不斉触媒の好ましい実施態様としては、 希土類金属が、 L a、 C e、 P r、 N d , Pm、 S m、 E u、 G d、 D y、 H o、 E rからなる群から選択さ れる少なくとも 1種であることを特徴とする。
本発明のシロキシニトリルの製法としては、 上記不斉触媒の存在下、 ケトンと シリルシアニドとを反応させて得ることを特徴とする。
本発明のシロキシニトリルの製法の好ましい実施態様としては、 ケトンが、 ァ セトフエノン、 ァセトナフトン、 プロピオフエノン、 インダノン、 ェノン、 シク 口へキシルメチルケトン、 n—アルカノン、 2—ぺプ夕ノンからなる群から選択さ れる少なくとも 1種であることを特徴とする。
本発明のシロキシニトリルの製法の好ましい実施態様としては、 シリルシア二 ドが、 トリメチルシリルシアニド、 トリェチルシリルシアニド、 t ブチルジメチ ルシリルシアニドからなる群から選択される少なくとも 1種であることを特徴と する。
本発明のシロキシニトリルの製法の好ましい実施態様としては、 反応を、 配位 性溶媒の存在下で行うことを特徴とする。
本発明のシロキシニトリルの製法の好ましい実施態様としては、配位性溶媒が、 テトラヒドロフラン (THF)、ジメトキシェタン、エーテルからなる群から選択され ることを特徴とする。
発明の実施の形態
本発明の配位子は、 次式、
Figure imgf000008_0001
(式中 I 1、 R2、 R3は、 芳香族環上の置換基であり、 Xは、 P又は Asである。 nは 1 〜3である。）で表される。 nは、 整数に限定されない。 従って、 nが異なる複数 の配位子を用いて、 触媒を同時に行うこともできる。
また、 本発明の配位子は、 次式、
Figure imgf000008_0002
(式中 Rl、 R2、 R3は、芳香族環上の置換基であり、 は、電子吸引基を示す。 Xは、 P又は Asである。 nは 1〜 3である。）で表される。 nは、整数に限定されない。 従って、 nが異なる複数の配位子を用いて、 触媒を同時に行うこともできる。 本発明者らは、 機能性触媒の概念から新規不斉触媒を開発するための研究過程 中、 ルイス酸 (A 1 )—ルイス塩基 (ホスフィンォキシド)触媒 (図 2に示す。 ）がァ セトフエノンのシァノシリル化を促進することができることを見出したが、 ェナ ンチォマー過剰率が低い（2 0 %)ものであった。 より高いェナンチォ選択性を得 るために、 C 3ヒドロキシル基にてカテコール部分を導入することを試みた。 C 3でのエーテル酸素の配位は、 例えば図 3のような複合体の形成を可能とする。 したがって、 カテコールのフエニル基を、 触媒のひ側（リンと反対側、 凹部側)で 固定しなければならず、 それゆえ、 ^側、 ルイス塩基ホスフィンォキシドと同じ 側で、 ケトンの結合する位置を規定することを考えた。 その結果、 創作されたの が上式 1 5及び式 1 6で示されるような配位子である。
上記式 1 5の骨格となる配位子は、 例えば、 以下のように合成することができ る。 合成過程における反応を式 1 7に示した。
(17)
Figure imgf000010_0001
Figure imgf000010_0002
1-L HO
アルコール 1をナトリウム アルコキシドとした後、アレン—クロム錯体への求 核置換反応により、アルコール 1の水酸基にカテコール部分を導入した 2を得る。 出発原料となるアルコールとしては、 特に限定されないが、 例えば、 糖を原料と するアルコールを挙げることができる。 2のァセ夕一ルを、 DIBAL— Hにより還元 し 3とした後、 アルコールをトシル化し 4とする。 4と Ph2PKを反応させ、 生じ たホスフィンを Η202で酸化することで、 5とする。 5をパラジウム （Pd/C) 触媒 により還元的に脱べンジル化し、 その後 A1C1 3— EtSHでメチルエーテルを脱保護 し、 1 - Lを得ることができる。
このように、 配位子 1— Lを、 式 1 7に示すように既知のアルコールから 5g 程度のスケールで容易に合成することができる。
特に、 R 4として、式 3で示される場合の合成方法について説明すると、以下の ようになる。 合成過程における反応を式 1 8に示した。
( 1 8 )
Figure imgf000011_0001
なお、 式 1 8中の反応条件及び試薬については、 （a) 7， NaH, THF； I2, 8 4 % (b) TBAF, THF, 9 9 % ; (c)PDC, MS 4 A, CH2C12, 9 4 %； (d) PhMgBr, THF, 9 5 %； (e) PDC, MS 4 A, C¾C12, 8 8 % ; (f) TsOH · MeOH, 9 7 % ; (g) TsC 1 , y, 8 3 % ; (h) ph2PK(2. 2equiv. ) , THF ; (i)H202, MeOH-H20, 4 0 (2 S teps)； (j)Li l, DMF, 150°C, 80%. である。
アルコール 6をナトリゥム アルコキシドとした後、アレン一クロム錯体への求 核置換反応により、アルコール 6の水酸基にカテコール部分を導入した 8を得る。 出発原料となるアルコ一ルとしては、 特に限定されないが、 例えば、 糖を原料と するアルコールを挙げることができる。 TBS基を除去した後、 酸化、 グリニャ一 ル試薬の付加、 酸化により 9を合成した。 9のァセタールを酸により脱保護し一 級アルコールを選択的にトシルイ匕し、 1 0とする。 1 0と Ph2PKを反応させ、 生 じたホスフィンを H202で酸化し、 その後、 脱メチルイ匕により 2—Lを得ることが できる。
R R2、 R3及び R5は、 芳香族環上の置換基であり、 特に限定されるものではな い。 置換基として、 具体的には、 アルキル、 エーテル、 ァミン、 エステル等を挙 げることができる。 R1として、ルイス酸性を高めるという観点から、好ましくは、 エステル基、 R2、 R3として、ルイス塩基性を高めるという観点から、好ましくは、 エーテル、 ァミン、 アルキル基を挙げることができる。 R5としては、 立体的に大 きなものという観点から、 好ましくは、 ί -ブチル基を挙げることができる。 本発明の不斉触媒は、 式 1又は式 2の配位子のカテコール部分に金属が結合す る。 不斉触媒とは、 触媒自体が光学活性物質を生成する能力をもつ触媒で、 正し くは、 ェナンチォ区別触媒のことを意味する。 金属は、 配位子のカテコール部分 のヒドロキシル基にて金属錯体を形成することが可能である。
カテコール部分に結合する金属としては、 チタン、 ジルコニウム、 イツテルビ ゥム、 アルミニウム、 ガリウムからなる群から選択される少なくとも 1種を挙げ ることができる。 これらの金属を単独で、 又は組み合わせて使用することができ る。 ェナンチォ選択性が高いという観点から、 金属としては、 チタンを挙げるこ とができる。
また、 カテコール部分に結合する金属としては、 希土類金属を挙げることがで きる。 希土類金属としては、 例えば、 L a、 C e、 P r、 N d , P m、 S m、 E u、 G d、 D y、 H o、 E rからなる群から選択される少なくとも 1種を挙げる ことができる。 高いェナンチォ選択性が得られるという観点から、 希土類金属と しては、 好ましくは、 Gd、 Smを挙げることができる。
本発明の不斉角虫媒としては、 金属錯体が、 下記式
Ph
Figure imgf000013_0001
に示す構造からなることができる。
チタン、 ジルコニウム等の場合、 式 1 9に示す構造を取り得る。 R6としては、 アルコキシド、 CN、 Cl、 F、 Br、 Iなどを挙げることができる。 R6として、 これら アルコキシド、 CN、 Cl、 F、 Br、 又は Iを用いた配位子により、 不斉触媒の安定化 を図ることができる。 なお、 イッテルビウム等の場合のように、 結合形態から、 C などの配位子を必要としないものも存在する。
本発明の不斉触媒は、 ケトンのシァノシリル化反応を触媒することができる。 シァノシリル化とは、 カルポニル炭素にシアニドが求核付加をし、 生じたアルコ キシドがシリル基により補足されることをいう。
本発明の製法によれば、 シロキシニトリルは、 上記不斉触媒の存在下、 ケトン とシリルシア二ドとを反応させて得ることができる。
ケトンのシァノシリル化反応によって得られるシロキシニトリルは、 4級 α— ヒドロキシカルボン酸などの有用物質を、 一工程で得ることを可能とする。
ここで、 本発明の不斉触媒の対象となるケトンは特に限定されない。 従って、 対象となるケトンとしては、 脂肪族ケトン、 芳香族ケトンなどを含めケトン全般 を挙げることができる。 例えば、 ケトンとして、 ァセトフエノン、 ァセトナフト ン、 プロピオフエノン、 インダノン、 ェノン、 シクロへキシルメチルケトン、 η 一アル力ノンからなる群から選択される少なくとも 1種を挙げることができる。 η—アルカノンとしては、 2—ヘプ夕ノンなどを挙げることができる。
シリルシア二ドとしては、例えば、 トリメチルシリルシア二ド（TMSCN)、 トリェ チルシリルシア二ド、 t—プチルジメチルシリルシア二ド等を挙げることができる。 なお、 同様に適用してシロキシニトリルが得られる物質としては、 シリルシア二 ド以外に、 HCN、 トリメチルすずシアニド等を挙げることができる。
また、 ケトンのシァノシリル化反応に用いる溶媒は、 特に限定されるものでは ない。 溶媒としては、 例えば、 トルエン、 C¾C12などの低極性溶媒、 テトラヒド 口フラン (THF)、ジメトキシェ夕ン、エーテルなどの配位性溶媒を挙げることがで きる。 反応速度を上げ、 高工ナンチォ選択性を得るという観点から、 溶媒として は、好ましくは、 テトラヒドロフラン (THF)、 ジメトキシェタン、 エーテルなどの 配位性溶媒を挙げることができる。
シァノシリル化反応の反応温度は、 室温でもよく特に限定されないが、 高工ナ ンチォ選択性を得るという観点から、 - 5 0〜室温。 C、好ましくは、 _ 5 0〜 0 °C、 さらに好ましくは、 一 5 0〜一 2 0 °Cである。 下限を一 5 0としたのは、 ェナン チォ選択性を高めるという理由からであり、 上限を室温としたのは、 反応速度を あげるという理由からである。
また、 ケトンの濃度は、 目的とする生成物に応じて適宜変更することができ、 特に限定されない。 ケトンの濃度が高いほど反応速度が高いという傾向がある。 実施例
ここで、 本発明の一実施例を説明するが、 本発明は、 下記の実施例に限定して 解釈されるものではない。 また、 本発明の要旨を逸脱することなく、 適宜変更す ることが可能であることは言うまでもない。
実施例 1
[3—ベンジルォキシ一4— (2—メトキシフエニル）ーテトラハイドロ一ピラノ [3,2-d] [1,3]ジォキシン一 8 _オールアルコール (以下、 1とする）をナトリウム アルコキシドとした後、 アレン一クロム錯体への求核置換反応により、 アルコ一 ルの水酸基にカテコール部分を導入した 8 _ (2—メトキシフエニル）—2—フエ 二ルーへキサハイドロ一ピラノ [3,2— d] [1,3]ジォキシン (以下、 2とする）を得る。 2のァセタールを、 DIBAL— H により還元し [3—ベンジルォキシ— 4一（2—メトキ シフエ二ル）—テトラハイドロピラン— 2-ィル]メタノール (以下、 3とする）とし た後、アルコ一ルをトシル化しトルエン一 4—スルホン酸 3—ベンジルォキシー 4 一（2—メ卜キシフエニル）ーテトラハイドロピラン一 2—ィルーメチルエステル (以下、 4とする）とする。 4と Ph2PKを反応させ、 生じたホスフィンを H202で酸 化することで、 3—ベンジルォキシー 2— (ジフエニルホスフィノィルメチル）一 4 一（2—メトキシフエ二ル）ーテトラハイドロピラン（以下、 5とする）とする。 5を パラジウム CPd/C)触媒により還元的に脱べンジル化し、 その後 A1C13— EtSHでメ チルエーテルを脱保護し、 本発明の配位子 1-Lを得ることができる。
得られた配位子の 1-Lの物性値を以下に示す。
融点 219— 220°C
XH NMR (500MHz, CDC13) δ 1.94(m、 1H)、 2.14(m、 1H)、 2.69(ddd、 J=9.8、 15.0, 15.0Hz, 1H)、 2.84(ddd、 J=2.8, 9.5、 15.3Hz、 IE), 3.23(ddd、 J = 1.9、 12.2、 12.2Hz, 1H)、 3.34(dddd、 J=2.8, 7.0, 9.4, 9.8Hz、 1H)、 3.55(ddd、 J=5.5, 8.9， 11.6Hz, 1H)、 3.73(dd、 J=8.9, 9.4Hz、 1H)、 3.90(ddd、 J=1.2、 5.7, 12.2Hz、 1H)、 6.71(ddd、 J = 1.9, 7.4、 7.4Hz、 1H)、 6.96(m、 3H)、 7.51(m、 6H)、 7.75 (m, 4H)、 8.92(s、 1H)； 13C MR (125MHz, CDC13) (531.62, 37.61 (d、 J=68Hz)、 65.50, 74.96、
76.11、 84.84, 117.22、 119.14、 122.45, 125.50、 128.90、 129.00、 129.03、 129.13、
130.60(d, J=10Hz), 131.11(d、 J=9Hz)、 132.47, 145.89、 150.15 : 31P NMR(202MHz,
CDC13)、 634.0
IR 3422, 1156、 1103cm—1
C25H2705Pとしての分析値：（、 67.67； H、 6.10%.
実測値： C、 67.92； H、 5.94% 実施例 2
各種金属を用いて、 ェナンチォマ一選択性を調べた。 具体的には、 ァセトフエ ノンに TMS (テトラメチルシラン） CNを添加する触媒について配位子 1—Lと結合 した異なる金属について調査した。 反応を、 以下の式 20に示す。
(20)
Figure imgf000016_0001
W
一選択性の結果を表 1に示す。
Figure imgf000017_0002
表 1中、 eeは、 ェナンチォマ一過剰率を示す。 また、 R/Sは、 生成物の絶対配 置を示す。 Yb触媒は、 著しい活性を示したが、 Ti触媒は、 最もよぃェナンチォ マー過剰率を示した。 さらに、 反応を、 一 2 0 °Cで行ったとき、 ェナンチォマー 過剰率は 7 3 %まで増加した。
実施例 3
次に、 不斉触媒の溶媒に対する影響を調べた。 その結果を表 2に示す。 また、 反応を以下の式化 2 1に示す。
Ph
Figure imgf000017_0001
興味深いことに、 反応速度とェナンチォ選択性の双方は、 CH2C12又はトルエン などの低極性溶媒と比較してテトラヒドロフラン (以下、 THF という。 ）などの配 位性溶媒において増加した。 興味あることに、 より濃縮した条件下で使用すると (ァセ卜フエノンの条件で 3M)、反応は、 一 30°Cで 36時間の間より効率的に行 われ、 8 5 %の収率と92% の生成物を与えた。 反応条件を 1 Oraol%の Τΐ (Ο Γ) 4及び THF溶媒中の配位子 1— Lを含むとした場合、最も良い結果を得た。 表 2
Figure imgf000018_0002
実施例 4
この新しく開発した不斉触媒は、 芳香族及び脂肪族ケトンを含む、 様々なケト ンに対して幅広い適用性を高工ナンチォ選択性で示す。 その結果を表 3に示す。 また、 反応を下記式 22に示す。
Figure imgf000018_0001
具体的に、プロピオフエノン 9fゃィンダノン 9eなどの反応性の低いケトンは、 収率が、 それぞれ 89%と 72%であり、 ェナンチォマ一過剰率が、 それぞれ 91 % と 69%の生産物を与えた。 ェノン 9gは、 完全な選択性で付加生成物を与えた。 簡単な n—アルカノン 9jでさえ、 76%のェナンチォマー過剰率を持つ生成物を与 えた。
また、 ェナンチォマー過剰率をおとさずに、 2—トリメチルシロキシー 2—（2' 一ナフチル）—プロパン二トリル (生成物 10d)を、単一工程で第 4級ヒドロキシェ ステル (HCl—EtOH、 90°Cにて 3時間）又はアルデヒド（DIBAL— H)に変えることがで さた。
ケトンの触媒的不斉シァノシリル化
ケ卜ン 温 i /°C 時間/ h 収率 /% . e e/%
Figure imgf000020_0001
R=C1 9c -40 80 82 92
Figure imgf000020_0002
9j -50 36 88 76 実施例 5
不斉触媒の構造を確認するため、 NMR解析を行った。 Τί(0¾)4及び 1—Lの混 合物を、トルエン中で 75°Cにて 1時間加熱したとき、 2当量の iprOHの精製を1 H腿 R において観察した。 したがって、 この段階にて、 予備触媒は、 チタンイソプロボ キシド（1：
Figure imgf000021_0001
を含む。 トルエンを蒸発させた後、 THF及び TMSCN(Ti に対して 2当量）を加えた。 その後、 TMSOiPrに対応するピーク（0.19、 1.21及び 4.1ppm)が現われ、 チタンシアニドの生成を示した。 室温にて 1時間後、 約 70% のチタンがモノシアニドを含むと考えられ、 それは、 残部の TMSCN(0.44ppm)と発 生した TMSOPrの集積率から推測できる。ァセトフエノン (Tiに対して 10当量)及 び TMSCN(Tiに対して 15当量）を更に加えることにより反応が始まり、ほとんど完 全にモノシアニドに変化する。 した力つて、 不斉触媒は、 チタンモノシァノモノ イソプロボキシド（1 ： MU=Ti(CN) (0 からなる複合体として存在することが 可能である。後述するように、チタンモノシァニドの複合体形成は、 1当量の TMSCN を使用してより長い反応時間（10h)によっても行える。
この反応の性質についてさらなる識見を得るために、 反応速度論的な研究を行 い、 触媒に対する反応次数を決定した。
さらに、 TMS13CNを使用した標識試験から、 シアニドは、 チタンシアニドから ではなく、 TMSCNから反応したと考えられた。 すなわち、
Figure imgf000021_0002
1-L(1当量） 及び TMS 12CN(1当量)から12 CNを含む活性チタン触媒を調整した (室温で 10時間) TMS12C の完全な消費を H NMRで確認した後、 9a(l当量）と TMS13CN(1当量）を加 えた。 生成物 10aに13 CNが 77%取込まれていることを、 C MRで確認した。 これ らの結果は、 チタンシアニドは、 CN源としてでなくルイス酸としてだけ作用する ことを示唆した。
そして、 ェナンチォ選択におけるホスフィンォキシドの役割を解明するために
：ジフエ二ルメチル基を有する触媒をした。 その糸 果、 ジフエ二ルメチル基を有する触媒では、 非常にゆっくりと室温にて反応が進 行し、 2—トリメチルシロキシー 2—フエニルプロパニトリル (式 22の 10a)、 及 び 2_トリメチルシロキシー 2—メチル—4一フエニルブタン二トリル (式 22の 10 i)を、双方とも 2%のェナンチォマー過剰率にて 31%及び 33%の収率 (80時間） でそれぞれ得た。 これらの観点、 我々の従来の研究結果とから、 チタンとホスフ インォキシドの酸素原子が、 それぞれルイス酸、 及びルイス塩基としてケトン、 及び TMSCNを活性化する、 触媒による二重活性機構である事が分かる（図 1)。 実施例 6
[3—ベンジルォキシー 4一（2—メトキシフエ二ル）ーテトラハイドローピラノ [3, 2-d] [1, 3]ジォキシン一 8—オールアルコール (以下、 1とする）をナトリゥム アルコキシドとした後、 アレン一クロム錯体への求核置換反応により、 アルコ一 ルの水酸基に力テコ一ル部分を導入したジ - t -プチル - [4—メトキシ— 3— (2—フエ二ルーへキサヒドローピラノ [3， 2-d] [1, 3]ジォキシン一 8—ィ 口キシ） 一べンジロキシ]ーメチルーシラン を得る。 TBS を除去した後、 酸化、 フエニルダリニヤ一ル試薬の付加、酸ィ匕により [4ーメトキシー 3—（2フエニル 一へキサヒドローピラノ [3， 2-d] [1, 3]ジォキシン 8—イロキシ） 一フエ二 ル]一フエ二ルーメタノン（式 18中の 9に相当） とする。 9のァセタ一ルを脱保 護し、一級アルコールを選択的にトシル化し、 トルエンスルホン酸 4— (5—ベン ゾィル一 2—メトキシーフエノキシ一 3—ヒドロキシ一テトラヒドローピラン一 2—ィルメチルエステル（10に相当）とする。 10と Ph2PKを反応させ、 生じた ホスフィンを H202で酸化し、 メチルエーテルを脱保護し、 配位子 2- L を得るこ とができる。 本発明の配位子 2-Lの物性値を以下に示す。
XH-NMR (500MHz, CDC 13) ； δ 1. 94 (m, 1H) , 2. 16 (m、 1H) 、 2. 72 (ddd, J=9. 45, 15. 0, 1 5. 0Hz, 1H) 、 2. 8 4 (d d d, J = 3. 35, 9. 45、 15. 3Hz, 1 H) ， 3. 23 (m、 1H) ， 3. 38 (ddd, J = 3. 05， 9. 1 5， 16. 5Hz, 1 H) 、 3. 60 (ddd, J = 5. 20, 8. 90， 11. 3Hz, 1 H) 、 3. 74 (dd， J=8. 90, 9. 20 Hz, 1 H) 、 3. 89 (m, 1 H) 、 6. 98 (d, J = 8. 25Hz, lH) 、 7. 43-7. 80 (m, 18 H) , 9. 73 (s， 1H) ：
13C— NMR (125. 65MHz, CDC 13) ; 631. 5、 36. 0 (d、 J = 68. 2 Hz) 、 65. 3, 74. 7, 75. 8， 84. 8, 116. 5， 1
23. 8, 128. 0， 128. 7, 128. 8， 128. 8， 128. 9, 1 29. 0， 129. 0， 129. 6, 130. 0， 130. 5, 130. 6、 1
30. 8, 130. 9, 131. 0, 131. 2， 131. 7, 132. 1, 1 32. 3， 138. 3、 145. 7, 1 54. 8， 195. 1 :
31 P-NMR (202. 35 MHz, CDC ") ; 534. 5
旋光度 la] D 27+ 13. 2 (c = 2. 34， CHC 13)
実施例 7
金属としてチタンを、 R4としてベンゾィル基をそれぞれ用いて、 ェナンチォマ —選択性を調べた。 反応式を以下に示す。
(23)
Figure imgf000023_0001
' ェナンチォマー選択性の結果を表 4に示す。
表 4
Figure imgf000024_0001
表 4中、 eeは、 ェナンチォマー過剰率を示す。 また、 R/Sは、 生成物の絶対配 置を示す。 R7として、 フエニル基及び n— Csliuを用いた場合、 それぞれ、 97%及 86%と高いェナンチォマー過剰率を示した。
実施例 8
次に、 式 2の R4が、 フエニル基、 n— C5HU、 及び式 4、 式 5、 及び式 6の場合 のェナンチォマ一選択性を調べた。 結果を表 5に示す。
表 5
金属 R7 温度 /°C 時間/ h 収率 /% ee/% R/S
Ti フエニル基 - 30°C 44 76% . 97% R
Ti N- C5Hn - 50°C 44 71 % 86% R R4が、 フエニル基、 n— C5HU、 及び式 4、 式 5、 及び式 6のいずれの場合におい ても、 高いェナンチォマ一選択性を示した。
実施例 9
次に、 新規不斉触媒のェナンチォ選択性の結果を、 種々のケトンを用いて調べ た。 その結果を表 6に示す。
表 6
ケ卜ン °C 時間/ h 収率 /% e e %
Figure imgf000025_0001
この結果、 いずれも高いェナンチォマー過剰率を示した。
実施例 1 0
次に、 金属として、 種々の希土類金属を用いた場合について、 新規不斉触媒の ェナンチォマー選択性を調べた。 反応式を以下に示す。 ェナンチォマー選択性の 結果を表 7に示す。
表 7
Figure imgf000026_0001
表 7中、 eeは、 ェナンチォマー過剰率を示す。 また、 R/Sは、 生成物の絶対配 置を示す。表 7に示す金属：配位子のモル比の不斉触媒を用いて、試験を行った。 その結果、 R 7として、 フエニル基、 P h CHCH基、 m—じ ,を用いた場合、 高い ェナンチォマ一過剰率を示した。
実施例 1 1 次に、 本発明の不斉触媒を用いて、 種々のケトンのシァノシリル化を試みた 結果を表 8に示す。
表 8
. ケトンの触媒的不斉シァノシリル化
ケトン 湍 I TC 時間 /h 幢％ ee/%
Figure imgf000027_0001
Figure imgf000027_0002
o1^ •40 1.5 92 92
4 -60 90 46
表 8中、 eeは、 ェナンチォマ一過剰率を示す。 ケトンのシァノシリル化には、 5mo 1 %の Gd (0 r )と、 1 Omo 1 %の配位子 1 - Lとから構成される不斉触媒を用いた。 溶媒として、 THFを用いた。
表 8からも明らかなように、 いずれも良好なェナンチォマー過剰率を示した。 図面の簡単な説明
図 1 金属とホスフィンォキシドを含む本発明の不斉触媒の角虫媒作用についての 一例を示す図である。
図 2 ホスフィンォキシド触媒を示す図である。
図 3 アルコールの C3ヒドロキシル基にて、 カテコール部分を導入した触媒を示 す図である。
発明の効果
本発明の配位子によれば、 不斉触媒の配位子として有効に使用することができ るという有利な効果を奏する。
また、 本発明の不斉触媒によれば、 金属とホスフィンォキシドを含む新規多点 認識触媒によつて、 ケトンの高工ナンチォ選択的シァノシリル化を達成すること ができる。 生成物 (キラルシアノヒドリン) は、 不斉 4級ひヒドロキシカルポ二 ル誘導体、 j3—ァミノアルコールに効果的に変換することができる。 これは、 不 斉 4級ヒドロキシカルポニル誘導体中心の構築に対する新規な合成法を与え、 級 αヒドロキシカルポ二ル酸を使用する生ィ匕学研究を容易にすることができると いう有利な効果を奏する。

Claims

請 求 の 範 囲
• 一般式
Figure imgf000029_0001
(但し、式 1中 R1, Rz、 R3は、芳香族環上の置換基であり、 Xは、 P又は Asである c nは 1〜3である。 ）で表される配位子。
2 . 一般式
Figure imgf000029_0002
(但し、 式 2中 R1 R R3は、 芳香族環上の置換基であり、 R4は、 電子吸引基を示 す。 Xは、 P又は Asである。 nは 1〜3である。 ）で表される配位子。
3 . 前記電子吸引基が、 一 ¾、 — CF3、 一 CC 13、 —N02、 一 CN、 — CH04、 — C0CH3、 一 C0C¾、 一 C02H、 一 S02C¾、下記式、
Figure imgf000030_0001
下記式、
Figure imgf000030_0002
下記式、
Figure imgf000030_0003
及び下記式、
Figure imgf000031_0001
(但し、 式 3中、 R5は、 芳香族環上の置換基を示す。 ） 力 なる群から選択され る少なくとも 1つからなる請求項 2記載の配位子。
4 . 請求項 1〜3項に記載の前記配位子の力テコ一ル部分に金属が結合してい る不斉触 ¾：。
5 . 金属が、 金属錯体として結合している請求項 4記載の不斉触媒。
6 . 金属錯体が、 下記式
Ph
Figure imgf000031_0002
( [ィ匕 7 ]中、 Mは、 金属を示す。 R6は、 何も存在しない状態であるか、 アルコキ ド、 CN、 Cl、 F、 Br又は Iである。 ）に示す構造からなる請求項 4又は 5項に記載 の不斉触媒。
7. 金属が、 チタン、 ジルコニウム、 イッテルビウム、 アルミニウム、 ガリウ ムからなる群から選択される少なくとも 1種である請求項 4〜 6項のいずれか 1 項に記載の不斉触媒。
8. 金属が、 希土類金属であることを特徴とする請求項 4〜6 項のいずれか 1 項に記載の不斉触媒。
9. 希土類金属が、 La、 Ce、 P r、 Nd, Pm、 Sm、 Eu、 Gd、 Dy、 Ho、 E rからなる群から選択される少なくとも 1種であることを特徵とする請 求項 8項に記載の不斉触媒。
10. 請求項 4〜 9に記載の不斉触媒の存在下、 ケトンと、 シリルシアニドと を反応させて得ることを特徴とする、 シロキシニトリルの製法。
11. ケトンが、 ァセトフエノン、 ァセトナフトン、 プロピオフエノン、 イン ダノン、 ェノン、 シク口へキシルメチルケトン、 n—アルカノン、 2—ヘプ夕ノン からなる群から選択される少なくとも 1種である請求項 10記載の製法。
12. シリルシア二ドが、 卜リメチルシリルシア二ド、 トリェチルシリルシア ニド、 t-プチルジメチルシリルシアニドからなる群から選択される少なくとも 1 種である請求項 10記載の製法。
13. 反応を、 配位性溶媒の存在下で行う請求項 10〜 12のいずれか 1項に 記載の製法。
14. 配位性溶媒が、 テトラヒドロフラン (THF)、 ジメトキシエタン、 エーテル からなる群から選択されることを特徴とする請求項 13記載の製法。
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