WO2010004883A1 - エステル類およびラクトン類の実用的な還元方法 - Google Patents
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Definitions
- the base is not particularly limited, but alkali metal hydroxides or alkoxides are preferable, and alkali metal alkoxides are more preferable.
- a desired reaction can be efficiently performed by performing the reaction at a higher temperature than the reduction of ketones, epoxides and imides.
- a suitable reaction temperature is 80 to 150 ° C.
- A represents a cyclopentadienyl (Cp) group or a 1,2,3,4,5-pentamethylcyclopentadienyl (Cp * ) group
- M represents Fe, Ru, or Os.
- B represents halogen, carbon monoxide, acetonitrile, phenyl isocyanide or triphenylphosphine
- C represents a nitrogen-nitrogen (NN) or phosphorus-nitrogen (PN) bidentate ligand.
- C in the group 8 (VIII) transition metal complex represented by the general formula [1] represents an NN or PN bidentate ligand.
- P—C 2 —N is preferable, and Ph 2 P (CH 2 ) 2 NH 2 is particularly preferable.
- NN bidentate ligands can be produced by known methods, and many are commercially available. The PN bidentate ligand is described in Aldrichichima ACTA (USA), 2008, Vol. 41, No. 1, p. 15-26 or the like.
- the reaction solvent may be used in an amount of 0.01 L (liter) or more per 1 mol of the ester represented by the general formula [2] or the lactone represented by the general formula [3]. 0.05 to 2L is preferable, and 0.1 to 1.5L is more preferable. When the reaction is carried out at a low substrate concentration, the reaction rate may decrease. In such a case, the reaction rate is improved by using a suitable amount of the reaction solvent.
- the reaction time is not particularly limited, but is usually within 72 hours. However, since it varies depending on the catalyst system, substrate and reaction conditions, analytical means such as gas chromatography, thin layer chromatography, liquid chromatography, nuclear magnetic resonance, etc. It is preferable that the progress of the reaction is followed by the reaction, and the point of time when the raw material has almost disappeared is the end point of the reaction.
- the inside of the reaction vessel was replaced with hydrogen gas five times, the hydrogen pressure was set to 5 MPa, and the mixture was stirred at 100 ° C. for 21 hours. From the gas chromatographic analysis of the reaction completed liquid, the conversion rate and the area percentage of 1,4-nonanediol (GC area%), which was the target product, were 98.8% and 98.1%, respectively.
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Abstract
８（ＶＩＩＩ）族遷移金属錯体、塩基および水素ガス（Ｈ2）の存在下に、エステル類またはラクトン類を、それぞれアルコール類またはジオール類に還元することができる。８（ＶＩＩＩ）族遷移金属錯体、塩基、塩基の使用量、水素ガスの圧力および反応温度の好適な組み合わせにより、極めて実用的な還元方法を提供できる。この方法は、ヒドリド還元の代替となり、高活性な触媒の設計が比較的容易に行え、高い生産性が期待できる、有用な方法である。
Description
本発明は、医農薬中間体の製造技術として重要なエステル類およびラクトン類の還元方法に関する。
エステル類からアルコール類への還元は、水素化アルミニウムリチウム等のヒドリド還元剤を量論的に用いる方法が多用されている（ラクトン類からジオール類への還元も同様）。一方、遷移金属を触媒とする水素ガス（Ｈ2）による還元、特に、再現性が高い均一系触媒を用いる方法は、研究が充分に成されていない（非特許文献１）。最近、均一系のルテニウム錯体を用いる水素化が報告されたが、触媒活性を発現するには特徴的な配位子を必要とする（特許文献１、非特許文献２）。
本発明で用いる８（ＶＩＩＩ）族遷移金属錯体は、塩基および水素ガスの共存下に、ケトン類、エポキシド類およびイミド類の還元に有効であることが報告されている（非特許文献３から５）。しかしながら、これらの基質に比べて還元が格段に困難なエステル類およびラクトン類への適用は一切報告されていない。
Ｃｈｅｍ．Ｃｏｍｍｕｎ．（英国），２００７年，ｐ．５１３４－５１４２
Ａｎｇｅｗ．Ｃｈｅｍ．Ｉｎｔ．Ｅｄ．（ドイツ），２００７年，第４６巻，ｐ．７４７３－７４７６
Ｏｒｇａｎｏｍｅｔａｌｌｉｃｓ（米国），２００１年，第２０巻，ｐ．３７９－３８１
Ｏｒｇａｎｏｍｅｔａｌｌｉｃｓ（米国），２００３年，第２２巻，ｐ．４１９０－４１９２
Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．（米国），２００７年，第１２９巻，ｐ．２９０－２９１
本発明の目的は、エステル類およびラクトン類の実用的な還元方法を提供することにある。
ヒドリド還元剤を量論的に用いる方法は、該還元剤が高価で取り扱いに注意がいること、後処理が煩雑で廃棄物が多いことから大量規模での生産には不向きであった。よって、この様な問題を伴わない水素ガスを用いる還元、特に、工業化に向けたスケールアップが比較的容易に行える均一系触媒を用いる方法が強く望まれていた。
さらに、本発明では還元が格段に困難なエステル類およびラクトン類を対象とするため、高活性な触媒を設計する必要がある。この様な場合、多くの知見があり、配位子の変更が比較的容易に行える金属錯体を選択することが得策である。本発明で用いる８（ＶＩＩＩ）族遷移金属錯体は、この様な要件を正に備えており好適である。しかしながら、該金属錯体から誘導される触媒系がエステル類およびラクトン類の還元に有効であるかは全く不明であり、この有効性を明らかにすることが本発明の課題である。
本発明者らは、上記の課題を踏まえて鋭意検討した結果、８（ＶＩＩＩ）族遷移金属錯体、塩基および水素ガスの存在下に、エステル類またはラクトン類を、それぞれアルコール類またはジオール類に還元できることを新たに見出した。
先ず、８（ＶＩＩＩ）族遷移金属錯体としては、“シクロペンタジエニル（Ｃｐ）基または１，２，３，４，５－ペンタメチルシクロペンタジエニル（Ｃｐ*）基、ハロゲン、一酸化炭素、アセトニトリル、フェニルイソシアニドまたはトリフェニルホスフィン、および、窒素－窒素（Ｎ－Ｎ）またはリン－窒素（Ｐ－Ｎ）の二座配位子を有する、Ｆｅ、ＲｕまたはＯｓ錯体”を用いることができ、“Ｃｐ*基、ハロゲンまたはアセトニトリル、および、リンと窒素が２つの炭素を介して結ばれた二座配位子（Ｐ－Ｃ2－Ｎ）を有する、Ｒｕ錯体”が好ましく、特に“Ｃｐ*ＲｕＣｌ［Ｐｈ2Ｐ（ＣＨ2）2ＮＨ2］（Ｐｈ；フェニル基）”がより好ましいことを新たに明らかにした。
次に、塩基としては、特に制限はないが、アルカリ金属の水酸化物またはアルコキシドが好ましく、特にアルカリ金属のアルコキシドがより好ましいことを新たに明らかにした。
また、塩基の使用量としては、ケトン類、エポキシド類およびイミド類の還元に比べて多く用いることにより、所望の反応を効率良く行うことができる。係る好適な塩基の使用量は、８（ＶＩＩＩ）族遷移金属錯体１モルに対して１５から９０モルである。
さらに、水素ガスの圧力としては、ケトン類、エポキシド類およびイミド類の還元に比べて高い条件で行うことにより、所望の反応を効率良く行うことができる。係る好適な水素ガスの圧力は、３から７ＭＰａである。
最後に、反応温度としては、ケトン類、エポキシド類およびイミド類の還元に比べて高い条件で行うことにより、所望の反応を効率良く行うことができる。係る好適な反応温度は、８０から１５０℃である。
この様に、エステル類およびラクトン類の実用的な還元方法として有用な方法を見出し、本発明に到達した。
すなわち、本発明は［発明１］から［発明６］を含み、エステル類およびラクトン類の実用的な還元方法を提供する。
［発明１］
一般式［１］
［式中、Ａはシクロペンタジエニル（Ｃｐ）基または１，２，３，４，５－ペンタメチルシクロペンタジエニル（Ｃｐ*）基を表し、ＭはＦｅ、ＲｕまたはＯｓを表す。さらに、Ｂはハロゲン、一酸化炭素、アセトニトリル、フェニルイソシアニドまたはトリフェニルホスフィンを表し、Ｃは窒素－窒素（Ｎ－Ｎ）またはリン－窒素（Ｐ－Ｎ）の二座配位子を表す］で示される８（ＶＩＩＩ）族遷移金属錯体、塩基および水素ガス（Ｈ2）の存在下に、一般式［２］
［式中、Ｒ1はアルキル基、置換アルキル基、アルケニル基、置換アルケニル基、芳香環基または置換芳香環基を表し、Ｒ2はアルキル基または置換アルキル基を表す］で示されるエステル類、または一般式［３］
｛式中、Ｒ1－Ｒ2は一般式［２］で示されるエステル類のＲ1とＲ2が共有結合で結ばれていることを表す｝で示されるラクトン類を、それぞれ一般式［４］
｛式中、Ｒ1は一般式［２］で示されるエステル類のＲ1と同じである｝で示されるアルコール類、または一般式［５］
｛式中、Ｒ1－Ｒ2は一般式［２］で示されるエステル類のＲ1とＲ2が共有結合で結ばれていることを表す｝で示されるジオール類に還元する方法。
一般式［１］
［発明２］
一般式［１］で示される８（ＶＩＩＩ）族遷移金属錯体が一般式［６］
［式中、Ｃｐ*は１，２，３，４，５－ペンタメチルシクロペンタジエニル基を表し、Ｘはハロゲンまたはアセトニトリルを表す。さらに、Ｐ－Ｃ2－Ｎはリンと窒素が２つの炭素を介して結ばれた二座配位子であることを表す］で示される８（ＶＩＩＩ）族遷移金属錯体であり、さらに塩基がアルカリ金属の水酸化物またはアルコキシドであることを特徴とする、発明１に記載のエステル類またはラクトン類の還元方法。
一般式［１］で示される８（ＶＩＩＩ）族遷移金属錯体が一般式［６］
［発明３］
一般式［６］で示される８（ＶＩＩＩ）族遷移金属錯体が式［７］
［式中、Ｃｐ*は１，２，３，４，５－ペンタメチルシクロペンタジエニル基を表し、Ｐｈはフェニル基を表す］で示される８（ＶＩＩＩ）族遷移金属錯体であり、さらに塩基がアルカリ金属のアルコキシドであることを特徴とする、発明２に記載のエステル類またはラクトン類の還元方法。
一般式［６］で示される８（ＶＩＩＩ）族遷移金属錯体が式［７］
［発明４］
塩基の使用量が８（ＶＩＩＩ）族遷移金属錯体１モルに対して１５から９０モルであることを特徴とする、発明１及至発明３の何れか１つに記載のエステル類またはラクトン類の還元方法。
塩基の使用量が８（ＶＩＩＩ）族遷移金属錯体１モルに対して１５から９０モルであることを特徴とする、発明１及至発明３の何れか１つに記載のエステル類またはラクトン類の還元方法。
［発明５］
水素ガス（Ｈ2）の圧力が３から７ＭＰａであることを特徴とする、発明１及至発明４の何れか１つに記載のエステル類またはラクトン類の還元方法。
水素ガス（Ｈ2）の圧力が３から７ＭＰａであることを特徴とする、発明１及至発明４の何れか１つに記載のエステル類またはラクトン類の還元方法。
［発明６］
反応温度が８０から１５０℃であることを特徴とする、発明１及至発明５の何れか１つに記載のエステル類またはラクトン類の還元方法。
反応温度が８０から１５０℃であることを特徴とする、発明１及至発明５の何れか１つに記載のエステル類またはラクトン類の還元方法。
本発明は、還元が格段に困難なエステル類およびラクトン類の還元に適用できる。よって、ヒドリド還元の代替となり、大量規模での生産にも好適に利用できる。
本発明で用いる８（ＶＩＩＩ）族遷移金属錯体は、従来から多くの知見があり、高活性な触媒の設計が比較的容易に行える。さらに、光学活性なＮ－ＮまたはＰ－Ｎの二座配位子に変更することで不斉合成への展開も期待できる。一方、特許文献１および非特許文献２で開示されたルテニウム錯体は、配位子の些細な変更で触媒活性が消失し、触媒設計に生かせる知見が限られていた。
また、産業上重要なメリットも新たに見出した。本発明で用いる８（ＶＩＩＩ）族遷移金属錯体から誘導される触媒系においては、塩基性のイソプロピルアルコールが水素ガスのヘテロリティックな開裂に極めて有効である。そのため、反応溶媒は第一選択的にイソプロピルアルコールが用いられてきた。しかしながら、本発明で対象とするエステル類およびラクトン類の還元では、種々の反応溶媒を用いることができる。よって、イソプロピルアルコールに対する溶解度の低い基質においても、反応溶媒を選択することにより高い基質濃度で反応を行うことができ、高い生産性が期待できる。実際に、ケトン類、エポキシド類およびイミド類の還元に比べて高い基質濃度で反応を行っても、所望の反応を効率良く行うことができる。一方、イソプロピルアルコールに対する溶解度の低いイミド類の還元において、溶解を補助するテトラヒドロフランとの混合溶媒を用いて低い基質濃度で反応を行う例が報告されている（非特許文献５）。
この様に、本発明は、ヒドリド還元の代替となり、高活性な触媒の設計が比較的容易に行え、高い生産性が期待できる、実用的な還元方法である。
本発明のエステル類およびラクトン類の実用的な還元方法について詳細に説明する。
本発明では、一般式［１］で示される８（ＶＩＩＩ）族遷移金属錯体、塩基および水素ガスの存在下に、一般式［２］で示されるエステル類、または一般式［３］で示されるラクトン類を、それぞれ一般式［４］で示されるアルコール類、または一般式［５］で示されるジオール類に還元することができる。
一般式［１］で示される８（ＶＩＩＩ）族遷移金属錯体のＡは、Ｃｐ基またはＣｐ*基を表す。その中でもＣｐ*基が好ましい。
一般式［１］で示される８（ＶＩＩＩ）族遷移金属錯体のＭは、Ｆｅ、ＲｕまたはＯｓを表す。その中でもＦｅおよびＲｕが好ましく、特にＲｕがより好ましい。
一般式［１］で示される８（ＶＩＩＩ）族遷移金属錯体のＢは、塩素、臭素、ヨウ素等のハロゲン、一酸化炭素、アセトニトリル、フェニルイソシアニドまたはトリフェニルホスフィンを表す。その中でもハロゲンおよびアセトニトリルが好ましく、特に塩素がより好ましい。Ｂの種類によってはカチオン性錯体を採ることもあり、係るカウンターアニオンは、塩素、テトラフルオロボラート（ＢＦ4
-）、トリフラートイオン（ＣＦ3ＳＯ3
-）、ヘキサフルオロホスフェート（ＰＦ6
-）、ヘキサフルオロアンチモネート（ＳｂＦ6
-）等が挙げられる。その中でもＣＦ3ＳＯ3
-、ＰＦ6
-およびＳｂＦ6
-が好ましく、特にＣＦ3ＳＯ3
-およびＰＦ6
-がより好ましい。
一般式［１］で示される８（ＶＩＩＩ）族遷移金属錯体のＣは、Ｎ－ＮまたはＰ－Ｎの二座配位子を表す。その中でもＰ－Ｃ2－Ｎが好ましく、特にＰｈ2Ｐ（ＣＨ2）2ＮＨ2がより好ましい。Ｎ－Ｎ二座配位子は、公知の方法により製造でき、また多くが市販されている。Ｐ－Ｎ二座配位子は、Ａｌｄｒｉｃｈｉｍｉｃａ ＡＣＴＡ（米国），２００８年，第４１巻，第１号，ｐ．１５－２６等により製造できる。代表的なＮ－ＮおよびＰ－Ｎ（Ｐ－Ｃ2－Ｎ）の二座配位子を以下の［化８］に示すが、これらの代表例に限定されるものではない（代表例のそれぞれの構造式において、任意の炭素原子上に、任意の数で、低級アルキル基が置換できる）。なお、代表例における略記号は次の通りとする。Ｍｅ；メチル基、Ｐｈ；フェニル基、ｉ－Ｐｒ；イソプロピル基、ｔ－Ｂｕ；ｔｅｒｔ－ブチル基、Ｂｎ；ベンジル基。＊は不斉炭素または軸不斉を表し、Ｒ体またはＳ体を採ることができる。＊が複数ある場合には、Ｒ体またはＳ体の任意の組み合わせを採ることができる。
また、上記のＡｌｄｒｉｃｈｉｍｉｃａ ＡＣＴＡに記載されたＰ－Ｎ二座配位子も同様に用いることができる。
一般式［１］で示される８（ＶＩＩＩ）族遷移金属錯体は、非特許文献４およびＯｒｇａｎｏｍｅｔａｌｌｉｃｓ（米国），１９９７年，第１６巻，ｐ．１９５６－１９６１等により製造できる。本発明の請求項は、触媒系がＡＭＢＣと塩基から誘導される２成分調製法を基に記載しているが、水素ガスとの作用（反応溶媒が関与することもある）により同じ触媒活性種｛ＡＭＨＣ［式中、Ｈはヒドリドを表す］｝が反応系内で調製できる全ての方法が本発明の請求項に含まれるものとする。具体的に補足すると、２成分調製法｛Ｃｐ*ＲｕＣｌ［Ｐｈ2Ｐ（ＣＨ2）2ＮＨ2］、塩基／水素ガス（反応溶媒が関与することもある）｝で調製される触媒活性種のＣｐ*ＲｕＨ［Ｐｈ2Ｐ（ＣＨ2）2ＮＨ2］は、３成分調製法｛Ｃｐ*ＲｕＣｌ（ｃｏｄ）（ｃｏｄ；１，５－シクロオクタジエン）、Ｐｈ2Ｐ（ＣＨ2）2ＮＨ2、塩基／水素ガス（反応溶媒が関与することもある）｝でも同様に調製することができる。さらに、非特許文献４で報告されている様に、同じ触媒活性種｛Ｃｐ*ＲｕＨ［Ｐｈ2Ｐ（ＣＨ2）2ＮＨ2］｝は、イソプロピルアルコール中でＣｐ*ＲｕＣｌ［Ｐｈ2Ｐ（ＣＨ2）2ＮＨ2］と塩基からも同様に調製できる。予め調製した触媒活性種を用いて水素ガスの存在下に（必要に応じて塩基の共在下に）反応を行うこともできる。具体例以外でもこの様な関係にある全ての調製方法が、本発明の請求項には含まれていることを意味する。
一般式［１］で示される８（ＶＩＩＩ）族遷移金属錯体の使用量は、一般式［２］で示されるエステル類、または一般式［３］で示されるラクトン類１モルに対して触媒量を用いれば良いが、通常は０．１から０．００００１モルが好ましく、特に０．０５から０．０００１モルがより好ましい。
塩基は、特に制限はないが、炭酸水素リチウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム等のアルカリ金属の炭酸水素塩、炭酸リチウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸セシウム等のアルカリ金属の炭酸塩、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ金属の水酸化物、水酸化テトラｎ－ブチルアンモニウム、リチウムメトキシド、ナトリウムメトキシド、カリウムメトキシド、リチウムエトキシド、ナトリウムエトキシド、カリウムエトキシド、リチウムイソプロポキシド、ナトリウムイソプロポキシド、カリ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ｔｅｒｔ－ブトキシド、カリウムｔｅｒｔ－ブトキシド等のアルカリ金属のアルコキシド、トリエチルアミン、ジイソプロピルエチルアミン、１，８－ジアザビシクロ［５．４．０］ウンデセ－７－エン（ＤＢＵ）等の有機塩基、リチウムビス（トリメチルシリル）アミド、ナトリウムビス（トリメチルシリル）アミド、カリウムビス（トリメチルシリル）アミド等が挙げられる。その中でもアルカリ金属の水酸化物およびアルコキシドが好ましく、特にアルカリ金属のアルコキシドがより好ましい。
塩基の使用量は、一般式［１］で示される８（ＶＩＩＩ）族遷移金属錯体１モルに対して１モル以上を用いれば良いが、所望の反応を効率良く行うには１５から９０モルが好ましく、実用性を考慮すると特に２０から８０モルがより好ましい。
一般式［１］で示される８（ＶＩＩＩ）族遷移金属錯体および塩基の使用量の組み合わせは、一般式［２］で示されるエステル類、または一般式［３］で示されるラクトン類１モルに対してそれぞれ触媒量、触媒量以上を用いれば良いが、通常はそれぞれ０．１から０．００００１モル、９から０．０００１５モルが好ましく、特にそれぞれ０．０５から０．０００１モル、４から０．００２モルがより好ましい。
水素ガス（Ｈ2）の使用量は、一般式［２］で示されるエステル類、または一般式［３］で示されるラクトン類１モルに対して２モル以上を用いれば良いが、通常は大過剰が好ましく、特に加圧下での大過剰がより好ましい。係る水素ガスの圧力は、大気圧より高い条件で行えば良いが、所望の反応を効率良く行うには３から７ＭＰａが好ましく、実用性を考慮すると特に４から６ＭＰａがより好ましい。
一般式［２］で示されるエステル類のＲ1は、アルキル基、置換アルキル基、アルケニル基、置換アルケニル基、芳香環基または置換芳香環基を表す。その中でも置換アルキル基、置換アルケニル基および置換芳香環基が好ましく、特に該フッ素置換体がより好ましい。
アルキル基は、炭素数が１から１８の、直鎖または枝分れの鎖式、または環式（炭素数が３以上の場合）を採ることができる。アルケニル基は、該アルキル基の、任意の隣り合う２つの炭素原子の単結合が二重結合に、任意の数で置き換わり、該二重結合の立体化学はＥ体、Ｚ体、またはＥ体とＺ体の混合物を採ることができる。芳香環基は、炭素数が１から１８の、フェニル基、ナフチル基、アントリル基等の芳香族炭素水素基、またはピロリル基、フリル基、チエニル基、インドリル基、ベンゾフリル基、ベンゾチエニル基等の窒素原子、酸素原子または硫黄原子等のヘテロ原子を含む芳香族複素環基を採ることができる。
該アルキル基、アルケニル基または芳香環基は、任意の炭素原子上に、任意の数でさらに任意の組み合わせで、置換基を有することもできる（それぞれ置換アルキル基、置換アルケニル基および置換芳香環基に対応する）。係る置換基としては、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素のハロゲン原子、アジド基、ニトロ基、メチル基、エチル基、プロピル基等の低級アルキル基、フルオロメチル基、クロロメチル基、ブロモメチル基等の低級ハロアルキル基、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基等の低級アルコキシ基、フルオロメトキシ基、クロロメトキシ基、ブロモメトキシ基等の低級ハロアルコキシ基、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、ジプロピルアミノ基等の低級アルキルアミノ基、メチルチオ基、エチルチオ基、プロピルチオ基等の低級アルキルチオ基、シアノ基、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、プロポキシカルボニル基等の低級アルコキシカルボニル基、アミノカルボニル基（ＣＯＮＨ2）、ジメチルアミノカルボニル基、ジエチルアミノカルボニル基、ジプロピルアミノカルボニル基等の低級アミノカルボニル基、アルキニル基、フェニル基、ナフチル基、ピロリル基、フリル基、チエニル基等の芳香環基、フェノキシ基、ナフトキシ基、ピロリルオキシ基、フリルオキシ基、チエニルオキシ基等の芳香環オキシ基、ピペリジル基、ピペリジノ基、モルホリニル基等の脂肪族複素環基、ヒドロキシル基の保護体、アミノ基（アミノ酸またはペプチド残基も含む）の保護体、チオール基の保護体、アルデヒド基の保護体、カルボキシル基の保護体等が挙げられる。
なお、本明細書において、次の各用語は、それぞれ次に掲げる意味で用いられる。"低級"とは、炭素数が１から６の、直鎖または枝分れの鎖式、または環式（炭素数３以上の場合）を意味する。"ヒドロキシル基、アミノ基（アミノ酸またはペプチド残基も含む）、チオール基、アルデヒド基およびカルボキシル基の保護基"としては、Ｐｒｏｔｅｃｔｉｖｅ Ｇｒｏｕｐｓ ｉｎ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ，Ｔｈｉｒｄ Ｅｄｉｔｉｏｎ，１９９９，Ｊｏｈｎ Ｗｉｌｅｙ ＆ Ｓｏｎｓ，Ｉｎｃ．に記載された保護基等を用いることができる（２つ以上の官能基を１つの保護基で保護することもできる）。また、"アルキニル基"、"芳香環基"、"芳香環オキシ基"および"脂肪族複素環基"には、ハロゲン原子、アジド基、ニトロ基、低級アルキル基、低級ハロアルキル基、低級アルコキシ基、低級ハロアルコキシ基、低級アルキルアミノ基、低級アルキルチオ基、シアノ基、低級アルコキシカルボニル基、アミノカルボニル基、低級アミノカルボニル基、ヒドロキシル基の保護体、アミノ基（アミノ酸またはペプチド残基も含む）の保護体、チオール基の保護体、アルデヒド基の保護体、カルボキシル基の保護体等が置換することもできる。
本発明は還元反応であるため、置換基の種類によっては置換基自体が還元される場合もある。しかしながら、特に、フッ素置換体の場合は、水素化分解（還元的脱ハロゲン化）等の副反応が起こり難く、エステル基のα位、β位またはγ位にフッ素原子が導入されることで反応速度が向上する。さらに、α位がフッ素原子で置換された炭素数が２以上の置換アルキル基（α位に水素原子も有する）においては、光学活性体を用いても本発明の反応条件下では殆どラセミ化しない。この様にして得られる光学活性含フッ素アルコール類は重要な医農薬中間体であり、本発明の好適な基質と言える。
一般式［２］で示されるエステル類のＲ2は、アルキル基または置換アルキル基を表す。その中でもアルキル基が好ましく、実用性を考慮すると特に低級アルキル基がより好ましい。該アルキル基および置換アルキル基は、一般式［２］で示されるエステル類のＲ1に記載したアルキル基および置換アルキル基と同じである。
一般式［３］で示されるラクトン類のＲ1－Ｒ2は、一般式［２］で示されるエステル類のＲ1とＲ2が共有結合で結ばれていることを表す。該共有結合は、Ｒ1とＲ2の任意の炭素原子同士間は当然であるが、窒素原子、酸素原子または硫黄原子等のヘテロ原子を介して結ばれることもある。好適なＲ1およびＲ2は、一般式［２］で示されるエステル類の場合と同じである。
反応溶媒は、ｎ－ヘキサン、シクロヘキサン、ｎ－ヘプタン等の脂肪族炭化水素系、ベンゼン、トルエン、α，α，α－トリフルオロトルエン、キシレン、エチルベンゼン、メシチレン等の芳香族炭化水素系、塩化メチレン、クロロホルム、１，２－ジクロロエタン等のハロゲン化炭化水素系、ジエチルエーテル、１，２－ジメトキシエタン、１，４－ジオキサン、テトラヒドロフラン、２－メチルテトラヒドロフラン、ｔｅｒｔ－ブチルメチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、アニソール等のエーテル系、メタノール、エタノール、ｎ－プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、ｎ－ブチルアルコール、ｔｅｒｔ－ブチルアルコール等のアルコール系等が挙げられる。その中でもｎ－ヘキサン、ｎ－ヘプタン、トルエン、キシレン、ジエチルエーテル、１，４－ジオキサン、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およびｔｅｒｔ－ブチルアルコールが好ましく、特にテトラヒドロフランおよびイソプロピルアルコールがより好ましい。これらの反応溶媒は、単独または組み合わせて用いることができる。一般式［２］で示されるエステル類の還元にイソプロピルアルコールを用いるとエステル交換反応が問題となる場合がある。この様な場合には、テトラヒドロフランを好適に用いることができる。さらに、本発明の好適な目的物である光学活性含フッ素アルコール類の中でも、特に重要な光学活性２－フルオロプロパノール［ＣＨ3Ｃ*ＨＦＣＨ2ＯＨ（＊；不斉炭素）］の蒸留において、反応溶媒との分離はテトラヒドロフランの方がイソプロピルアルコールに比べて容易である。一方、一般式［３］で示されるラクトン類の還元にはイソプロピルアルコールが好適である。
反応溶媒の使用量は、一般式［２］で示されるエステル類、または一般式［３］で示されるラクトン類１モルに対して０．０１Ｌ（リットル）以上を用いれば良いが、通常は０．０５から２Ｌが好ましく、特に０．１から１．５Ｌがより好ましい。低い基質濃度で反応を行うと反応速度が低下する場合がある。この様な場合は、好適な反応溶媒の使用量を用いることにより反応速度が向上する。
反応温度は、５０℃以上で行えば良いが、所望の反応を効率良く行うには８０から１５０℃が好ましく、実用性を考慮すると特に８５から１４０℃がより好ましい。
反応時間は、特に制限はないが、通常は７２時間以内であるが、触媒系、基質および反応条件により異なるため、ガスクロマトグラフィー、薄層クロマトグラフィー、液体クロマトグラフィー、核磁気共鳴等の分析手段により反応の進行状況を追跡し、原料が殆ど消失した時点を反応の終点とすることが好ましい。
後処理は、反応終了液に対して通常の操作を行うことにより、目的とする一般式［４］で示されるアルコール類、または一般式［５］で示されるジオール類を得ることができる。目的物は、必要に応じて、活性炭処理、蒸留、再結晶、カラムクロマトグラフィー等により、高い化学純度に精製することができる。
本発明では、一般式［１］で示される８（ＶＩＩＩ）族遷移金属錯体、塩基および水素ガスの存在下に、一般式［２］で示されるエステル類、または一般式［３］で示されるラクトン類を、それぞれ一般式［４］で示されるアルコール類、または一般式［５］で示されるジオール類に還元することができる（態様１）。
８（ＶＩＩＩ）族遷移金属錯体と塩基の、好ましい同士の組み合わせにより、さらに高活性な触媒活性種を調製することができる（態様２）。
８（ＶＩＩＩ）族遷移金属錯体と塩基の、特により好ましい同士の組み合わせにより、極めて高活性な触媒活性種を調製することができる（態様３）。
態様１から３と好適な塩基の使用量の組み合わせにより、さらに実用的な還元方法を提供できる（態様４）。
態様１から４と好適な水素ガスの圧力の組み合わせにより、格段に実用的な還元方法を提供できる（態様５）。
態様１から５と好適な反応温度の組み合わせにより、極めて実用的な還元方法を提供できる（態様６）。
実施例により本発明の実施の形態を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。なお、実施例における略記号は次の通りとする。ＮａＯＭｅ；ナトリウムメトキシド、Ｍｅ；メチル基、Ｅｔ；エチル基、Ｐｈ；フェニル基、ｉ－Ｐｒ；イソプロピル基、Ｃｐ*；１，２，３，４，５－ペンタメチルシクロペンタジエニル基、Ｅｔ2Ｏ；ジエチルエーテル、ジオキサン；１，４－ジオキサン、ＴＨＦ；テトラヒドロフラン、ＭｅＯＨ；メタノール、ＩＰＡ；イソプロピルアルコール、ｔ－ＢｕＯＨ；ｔｅｒｔ－ブチルアルコール、Ｎ－Ｃ2
*－Ｎ；２つの窒素が２つの炭素を介して結ばれた光学活性二座配位子、Ｎ－Ｃ2－Ｎ；２つの窒素が２つの炭素を介して結ばれた二座配位子。
［実施例１から７］
実施例３の実験操作を代表例として下に示す。
実施例３の実験操作を代表例として下に示す。
アルゴン雰囲気下、シュレンク管に、下記式
で示されるＣｐ*ＲｕＣｌ［Ｐｈ2Ｐ（ＣＨ2）2ＮＨ2］５ｍｇ（０．０１ｍｍｏｌ，０．０１ｅｑ）、ナトリウムメトキシド１３．５ｍｇ［０．２５ｍｍｏｌ，２５ｅｑ（ルテニウム錯体に対する当量）］、テトラヒドロフラン１ｍＬとエチルベンゾエート１５０ｍｇ（１ｍｍｏｌ）を加え、凍結脱気を３回繰り返した。得られた溶液をカニュラーにより、ガラス製内筒を有するステンレス鋼（ＳＵＳ）製耐圧反応容器に移した。反応容器内を水素ガスで５回置換し、水素圧を５ＭＰａに設定し、１００℃で２１時間攪拌した。反応終了液のガスクロマトグラフィー分析より、変換率と目的物であるベンジルアルコールの面積百分率（ＧＣエリア％）は、それぞれ１００％、９９．６％であった。副生物１から３は検出されなかった。
実施例１、２、４から７は、Ｃｐ*ＲｕＣｌ［Ｐｈ2Ｐ（ＣＨ2）2ＮＨ2］の使用量、ナトリウムメトキシドの使用量、反応溶媒、反応温度および反応時間を変えて、実施例３と同様に行った。実施例１から７の結果を表１に纏めた。
［実施例８から２０］
実施例８の実験操作を代表例として下に示す。
実施例８の実験操作を代表例として下に示す。
アルゴン雰囲気下、シュレンク管に、下記式
で示されるＣｐ*ＲｕＣｌ［Ｐｈ2Ｐ（ＣＨ2）2ＮＨ2］５ｍｇ（０．０１ｍｍｏｌ，０．０１ｅｑ）、ナトリウムメトキシド１３．５ｍｇ［０．２５ｍｍｏｌ，２５ｅｑ（ルテニウム錯体に対する当量）］、フタリド１３４ｍｇ（１ｍｍｏｌ）とイソプロピルアルコール１ｍＬを加え、凍結脱気を３回繰り返した。得られた溶液をカニュラーにより、ガラス製内筒を有するステンレス鋼（ＳＵＳ）製耐圧反応容器に移した。反応容器内を水素ガスで５回置換し、水素圧を５ＭＰａに設定し、１００℃で２１時間攪拌した。反応終了液のガスクロマトグラフィー分析より、変換率と目的物である１，２－ベンゼンジメタノールの面積百分率（ＧＣエリア％）は、それぞれ９９．３％、９９．３％であった。
実施例９から２０は、ナトリウムメトキシドの使用量、水素ガスの圧力、反応溶媒および反応温度を変えて、実施例８と同様に行った。実施例８から２０の結果を表２に纏めた。
［実施例２１］
アルゴン雰囲気下、シュレンク管に、下記式
で示されるＣｐ*ＲｕＣｌ［Ｐｈ2Ｐ（ＣＨ2）2ＮＨ2］５ｍｇ（０．０１ｍｍｏｌ，０．０１ｅｑ）、ナトリウムメトキシド１３．５ｍｇ［０．２５ｍｍｏｌ，２５ｅｑ（ルテニウム錯体に対する当量）］、イソプロピルアルコール１ｍＬとγ－ノナノイックラクトン１５６ｍｇ（１ｍｍｏｌ）を加え、凍結脱気を３回繰り返した。得られた溶液をカニュラーにより、ガラス製内筒を有するステンレス鋼（ＳＵＳ）製耐圧反応容器に移した。反応容器内を水素ガスで５回置換し、水素圧を５ＭＰａに設定し、１００℃で２１時間攪拌した。反応終了液のガスクロマトグラフィー分析より、変換率と目的物である１，４－ノナンジオールの面積百分率（ＧＣエリア％）は、それぞれ９８．８％、９８．１％であった。
アルゴン雰囲気下、シュレンク管に、下記式
実施例２１の結果を下のスキームに示す。
［実施例２２］
アルゴン雰囲気下、シュレンク管に、下記式
で示されるＣｐ*ＲｕＣｌ［Ｐｈ2Ｐ（ＣＨ2）2ＮＨ2］５ｍｇ（０．０１ｍｍｏｌ，０．０１ｅｑ）、ナトリウムメトキシド１３．５ｍｇ［０．２５ｍｍｏｌ，２５ｅｑ（ルテニウム錯体に対する当量）］、イソプロピルアルコール１ｍＬとε―カプロラクトン１１４ｍｇ（１ｍｍｏｌ）を加え、凍結脱気を３回繰り返した。得られた溶液をカニュラーにより、ガラス製内筒を有するステンレス鋼（ＳＵＳ）製耐圧反応容器に移した。反応容器内を水素ガスで５回置換し、水素圧を５ＭＰａに設定し、１００℃で２１時間攪拌した。反応終了液のガスクロマトグラフィー分析より、変換率と目的物である１，６－ヘキサンジオールの面積百分率（ＧＣエリア％）は、それぞれ８４．６％、７８．６％であった。
アルゴン雰囲気下、シュレンク管に、下記式
実施例２２の結果を下のスキームに示す。
［実施例２３から２５］
アルゴン雰囲気下、シュレンク管に、Ｃｐ*ＲｕＣｌ（Ｎ－Ｃ2 *－Ｎ）（０．０３ｍｍｏｌ，０．０５ｅｑ）、カリウムｔｅｒｔ－ブトキシド１６．８ｍｇ［０．１５ｍｍｏｌ，５ｅｑ（ルテニウム錯体に対する当量）］、イソプロピルアルコール１．５ｍＬとα―フェニル－γ－ブチロラクトン９７．３ｍｇ［０．６ｍｍｏｌ（ラセミ体）］を加え、凍結脱気を３回繰り返した。得られた溶液をカニュラーにより、ガラス製内筒を有するステンレス鋼（ＳＵＳ）製耐圧反応容器に移した。反応容器内を水素ガスで５回置換し、水素圧を５ＭＰａに設定し、所定の反応温度で所定の反応時間攪拌した。反応終了液の（キラル）ガスクロマトグラフィー分析より、変換率と目的物である２－フェニル－１，４－ブタンジオール（光学活性体）の光学純度を測定した。
アルゴン雰囲気下、シュレンク管に、Ｃｐ*ＲｕＣｌ（Ｎ－Ｃ2 *－Ｎ）（０．０３ｍｍｏｌ，０．０５ｅｑ）、カリウムｔｅｒｔ－ブトキシド１６．８ｍｇ［０．１５ｍｍｏｌ，５ｅｑ（ルテニウム錯体に対する当量）］、イソプロピルアルコール１．５ｍＬとα―フェニル－γ－ブチロラクトン９７．３ｍｇ［０．６ｍｍｏｌ（ラセミ体）］を加え、凍結脱気を３回繰り返した。得られた溶液をカニュラーにより、ガラス製内筒を有するステンレス鋼（ＳＵＳ）製耐圧反応容器に移した。反応容器内を水素ガスで５回置換し、水素圧を５ＭＰａに設定し、所定の反応温度で所定の反応時間攪拌した。反応終了液の（キラル）ガスクロマトグラフィー分析より、変換率と目的物である２－フェニル－１，４－ブタンジオール（光学活性体）の光学純度を測定した。
実施例２３から２５は、光学活性二座配位子であるＮ－Ｃ2
*－Ｎ、反応温度および反応時間を変えて同様に行った。実施例２３から２５の結果を表３に纏めた。
［実施例２６］
アルゴン雰囲気下、シュレンク管に、Ｃｐ*ＲｕＣｌ（Ｎ－Ｃ2－Ｎ）（０．０１ｍｍｏｌ，０．００１ｅｑ）、ナトリウムメトキシド１３５ｍｇ［２．５ｍｍｏｌ，２５０ｅｑ（ルテニウム錯体に対する当量）］、テトラヒドロフラン４．５ｍＬとジフルオロ酢酸エチル１．２４ｇ（１０ｍｍｏｌ）を加え、凍結脱気を３回繰り返した。得られた溶液をカニュラーにより、ガラス製内筒を有するステンレス鋼（ＳＵＳ）製耐圧反応容器に移した。反応容器内を水素ガスで５回置換し、水素圧を５ＭＰａに設定し、１００℃で２４時間攪拌した。反応終了液のガスクロマトグラフィー分析より、変換率と目的物である２，２－ジフルオロエタノールの面積百分率（ＧＣエリア％）は、それぞれ６６％、１００％であった。
アルゴン雰囲気下、シュレンク管に、Ｃｐ*ＲｕＣｌ（Ｎ－Ｃ2－Ｎ）（０．０１ｍｍｏｌ，０．００１ｅｑ）、ナトリウムメトキシド１３５ｍｇ［２．５ｍｍｏｌ，２５０ｅｑ（ルテニウム錯体に対する当量）］、テトラヒドロフラン４．５ｍＬとジフルオロ酢酸エチル１．２４ｇ（１０ｍｍｏｌ）を加え、凍結脱気を３回繰り返した。得られた溶液をカニュラーにより、ガラス製内筒を有するステンレス鋼（ＳＵＳ）製耐圧反応容器に移した。反応容器内を水素ガスで５回置換し、水素圧を５ＭＰａに設定し、１００℃で２４時間攪拌した。反応終了液のガスクロマトグラフィー分析より、変換率と目的物である２，２－ジフルオロエタノールの面積百分率（ＧＣエリア％）は、それぞれ６６％、１００％であった。
実施例２６の結果を下のスキームに示す。
Claims (6)
- 一般式［１］
- 一般式［１］で示される８（ＶＩＩＩ）族遷移金属錯体が一般式［６］
- 一般式［６］で示される８（ＶＩＩＩ）族遷移金属錯体が式［７］
- 塩基の使用量が８（ＶＩＩＩ）族遷移金属錯体１モルに対して１５から９０モルであることを特徴とする、請求項１及至請求項３の何れか１つに記載のエステル類またはラクトン類の還元方法。
- 水素ガス（Ｈ2）の圧力が３から７ＭＰａであることを特徴とする、請求項１及至請求項４の何れか１つに記載のエステル類またはラクトン類の還元方法。
- 反応温度が８０から１５０℃であることを特徴とする、請求項１及至請求項５の何れか１つに記載のエステル類またはラクトン類の還元方法。
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