JP2000288399A - ルテニウム−光学活性ホスフィン錯体混合物、その製法およびこれを用いた不斉水素化触媒 - Google Patents
ルテニウム−光学活性ホスフィン錯体混合物、その製法およびこれを用いた不斉水素化触媒Info
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Abstract
新規なルテニウム−光学活性ホスフィン錯体混合物を提
供する。この混合物は、光学活性4−メチル−2−オキ
セタノンの製造にとって特に有用な不斉水素化触媒であ
る。 【解決手段】 下記の式(1)、(2)及び(3)、 [Ru(R1-SEGPHOS)(sol)4]I2 ・・・(1) [Ru(R1-SEGPHOS)(sol)4]I(anion) ・・・(2) [RuI(R1-SEGPHOS)(sol)3](anion) ・・・(3) {式中、solはニトリル系溶媒であり、R1-SEGPHOSは式
(4) 【化1】 (ここでR1は、炭素数1乃至4の低級アルキル基、炭素
数1乃至4の低級アルコキシ基、炭素数1乃至4の低級
アルキルアミノ基およびハロゲン原子からなる群から選
ばれる置換基を有してもよいアリール基、または、炭素
数3乃至8のシクロアルキル基を示す)で示される光学
活性な第三級ホスフィンを示し、anionはパーフルオロ
アルキルスルホニルアニオンを示す}で表される3種の
錯体を含有することを特徴とするルテニウム−光学活性
ホスフィン錯体混合物、とその製造法、及びその混合物
からなる不斉水素化触媒。
Description
−光学活性ホスフィン錯体混合物とその製造法、及びそ
の混合物からなる不斉水素化触媒に関する。この混合物
は、各種の有機合成反応、特に不斉水素化反応等の触媒
として有用なものであり、ポリマー原料、医薬の合成原
料あるいは液晶材料等の有機合成化学工業における中間
体として用いられる光学活性4−メチル−2−オキセタ
ノンの製造にとって特に有用な不斉水素化触媒を提供す
る。
応の触媒として使用されている。特にルテニウム金属と
光学活性な第三級ホスフィンによる金属錯体は、不斉水
素化反応の触媒として良く知られており、例えば、2,
2'−ビス(ジフェニルホスフィノ)−1,1'−ビナフ
チル(以下、BINAPと略記する)の様な光学活性な第三
級ホスフィンを配位子としたルテニウム−光学活性ホス
フィン錯体は、特開昭63-135397号、特開昭63-145492
号、特開平5-111639号、特開昭63-145291号、特開平10-
139791号公報等によって知られている。
製造方法及びこれを配位子としたルテニウム錯体であ
る、[RuX(arene)(SEGPHOS)] (Xはハロゲン原子、arene
はベンゼン環を有する炭化水素を表す。)、Ru2X4(SEGP
HOS)2NEt3、Ru(methylallyl)2(SEGPHOS)が示されてい
る。また、本発明に類似した錯体である、[Ru(BINAP)(C
H3CN)4]2 +X-(Y-)(Xはハロゲン原子を表し、Yはハロゲ
ン原子またはBF4を表す。)、[RuX(BINAP)(CH3CN)3]
+X-、RuX2(BINAP)(CH3CN)2等は、K. Mashima et al; J.
Chem. Soc. Dalton Trans., pp. 2099-2107 (1992) に
示されている。
スフィン錯体を用いても、対象とする反応または反応基
質によっては、触媒活性や不斉収率が不十分である等、
実際の工業化に当たってはいくつかの問題点があった。
一方、4−メチル−2−オキセタノン(「β−ブチロラ
クトン」または「α−メチル−β−プロピオラクトン」
とも言う。)は、従来より、ポリマー原料等に用いられ
ているが、近年になって、特開平6-256482号、特開平6-
329768号、特開平7-53694号、特開平8-53540号、特開平
8-127645号公報に記載されているように、特にその光学
活性体が有用であるとして注目されている。
の製法としては、次のような方法が報告されている。 (a) クロトン酸に臭化水素酸を付加して得られる3
−ブロモ酪酸を、光学活性なナフチルエチルアミンを用
いて光学分割し、次いで環化する方法(J. ReidShelton
et al.; Polymer Letters, Vol. 9, pp. 173-178 (197
1)及びT. Sato et al; Tetrahedron Lett., Vol. 21, p
p. 3377-3380 (1980))。
トリエチルオルト酢酸を反応させて光学活性な2−エト
キシ−2,6−ジメチル−1,3−ジオキサン−4−オ
ンを得、これを熱分解する方法 (A. Griesbeck et al.;
Helv. Chim. Acta, Vol. 70,pp. 1320-1325 (1987)及
びR. Breitschuh et al.; Chimia, Vol. 44, pp. 216-2
18 (1990))。
ステルをメタンスルホニルクロリドと反応させて水酸基
をメシル化した後、得られたエステルを加水分解し、次
いで炭酸水素ナトリウムで縮合環化する方法(Y. Zhang
et al.; Macromolecules, Vol. 23, pp. 3206-3212 (1
990))。
フィン錯体を用いた例として次のような方法も報告され
ている。 (d) 4−メチレン−2−オキセタノン(「ジケテ
ン」とも言う)を、塩化メチレンまたはテトラヒドロフ
ランのような非プロトン性溶媒中で、[RuCl[(S)-もしく
は(R)-BINAP(benzene)]Cl、または、Ru2Cl4[(S)-もしく
は(R)-BINAP]2NEt3[ここで、Etはエチル基を示す]を
触媒として不斉水素化する方法(T. Ohta etal.; J. Ch
em. Soc., Chem. Commun., 1725 (1992))。
次のような問題点を有していた。すなわち、(a)の方
法は、光学分割剤として特殊な光学活性アミンを原料化
合物と等モル必要とし、また、不要な鏡像体が目的物と
等モル副生するので、無駄が多く経済的に有利な方法で
はない。
合物である光学活性な3−ヒドロキシ酪酸またはそのエ
ステルの合成が容易ではない。すなわち、微生物が産生
する光学活性なポリ−3−ヒドロキシ酪酸エステルを熱
分解するか、或いは、4−メチレン−2−オキセタノン
をアルコ−リシス反応によってアセト酢酸エステルに導
いた後不斉還元を行なう必要があり、工程数が多く操作
が煩雑である。
(c)の方法の問題点の多くを解決してはいるが、まだ
いくつかの問題を抱えている。すなわち、触媒活性が低
く、反応時間が長い。さらに得られる生成物の光学純度
が70乃至92%e.e.と低かった。さらに、特開平6-
128245号、特開平7-188201号、特開平7-206885号公報で
報告されているようにこの方法は改良されてきている
が、未だ触媒活性が低いことから、工業的には十分満足
のいく方法ではなかった。
活性が高く、かつ、不斉反応における高い不斉収率、す
なわち、光学純度が高い生成物を得ることができる触媒
として特に有用な新規なルテニウム−光学活性ホスフィ
ン錯体混合物を提供し、さらに、この錯体混合物からな
る触媒を用いて、ポリマー原料等として有用な光学活性
4−メチル−2−オキセタノン等を、短時間で効率良
く、しかも高い光学純度で製造する方法を提供すること
である。
を解決するために鋭意研究を行なった結果、新たに開発
に成功したルテニウム−光学活性ホスフィン錯体混合物
が、極めて高い触媒活性を有し、不斉合成触媒として広
く用いることができること、及び、特にこれを4−メチ
レン−2−オキセタノンの不斉水素化反応の触媒に用い
れば、短時間で効率良く、高い光学純度の光学活性4−
メチル−2−オキセタノンを製造できることを見い出
し、本発明を完成した。
る。 (1) 下記の式(1)、(2)及び(3)、 [Ru(R1-SEGPHOS)(sol)4]I2 ・・・(1) [Ru(R1-SEGPHOS)(sol)4]I(anion) ・・・(2) [RuI(R1-SEGPHOS)(sol)3](anion) ・・・(3)
ニトリル系溶媒であり、R1-SEGPHOSは式(4)
キル基、炭素数1乃至4の低級アルコキシ基、炭素数1
乃至4の低級アルキルアミノ基およびハロゲン原子から
なる群から選ばれる置換基を有してもよいアリール基、
または、炭素数3乃至8のシクロアルキル基を示す。)
で示される光学活性な第三級ホスフィンを示し、anion
はパーフルオロアルキルスルホニルアニオンを示す。}
で表される3種の錯体を含有することを特徴とするルテ
ニウム−光学活性ホスフィン錯体混合物。
水素、 R1-SEGPHOSは式(4)
同じ。)で示される光学活性な第三級ホスフィンを示
す。}で表されるルテニウム−光学活性ホスフィン錯体
と、式(6) Me(anion)f ・・・(6) (式中、Mはアルカリ金属カチオン、アルカリ土類金属
カチオンまたはアンモニウムカチオンから選ばれるモ
ノ、ジまたはトリカチオンを示し、anionはパーフルオ
ロアルキルスルホニルアニオンを示し、Mがモノカチオ
ン類の場合はeおよびfは1であり、Mがジカチオン類の
場合はeは1でfは2であり、Mがトリカチオン類の場合は
eは1でfは3を示す。)で示されるパーフルオロアルキ
ルスルホン酸塩類とを、ニトリル系溶媒中で反応させる
ことを特徴とする前記第1項記載のルテニウム−光学活
性ホスフィン錯体混合物の製法。
す。)と、式(4)
義に同じ。)で示される光学活性な第三級ホスフィン
と、式(6) Me(anion)f ・・・(6) (式中、Mはアルカリ金属カチオン、アルカリ土類金属
カチオンまたはアンモニウムカチオンから選ばれるモ
ノ、ジまたはトリカチオンを示し、anionはパーフルオ
ロアルキルスルホニルアニオンを示し、Mがモノカチオ
ン類の場合はeおよびfは1であり、Mがジカチオン類の
場合はeは1でfは2であり、Mがトリカチオン類の場合は
eは1でfは3を示す。)で示されるパーフルオロアルキ
ルスルホン酸塩類とを、ニトリル系溶媒中で反応させる
ことを特徴とする前記第1項記載のルテニウム−光学活
性ホスフィン錯体混合物の製法。
学活性ホスフィン錯体混合物を主成分とすることを特徴
とする4−メチレン−2−オキセタノンの不斉水素化触
媒。 (5) 前記第2項、第3項のいずれかの製法によって
得られたルテニウム−光学活性ホスフィン錯体混合物で
あることを特徴とする4−メチレン−2−オキセタノン
の不斉水素化触媒。
の前記した式(1)、(2)及び(3)で示されるルテ
ニウム−ヨード−光学活性ホスフィン錯体(以下、まと
めて[RuIa(R1-SEGPHOS)(sol)b](I)c(anion)dと略記す
る。この式では、a, b, c, dはそれぞれa=0,b=4,c=
2, d= 0;a=0,b=4,c= 1, d= 1またはa=1,b=3,c
= 0, d= 1の組み合わせからなる数を示す。)は、前記
に示した二種類の方法で得ることができる。反応式1、
2で示すと次のとおりである。
った反応容器中に化7の反応式1のごとく、上記ルテニ
ウム−ホスフィン錯体(5)とパーフルオロアルキルス
ルホン酸塩類(6)とをニトリル系溶媒中で加熱、攪拌
反応をしてニトリル系溶媒を留去し、さらに塩化メチレ
ン−水の二層系溶媒中で室温、撹拌し洗浄することによ
って得ることができる。また、化7の反応式2のごと
く、上記ルテニウム錯体(7)とホスフィン配位子
(4)およびパーフルオロアルキルスルホン酸塩類
(6)をニトリル系溶媒中で加熱、攪拌反応をしてニト
リル系溶媒を留去し、さらに塩化メチレン−水の二層系
溶媒中で室温、撹拌し洗浄することによって得ることが
できる。
の結果と前述のK. Mashima et al; J. Chem. Soc. Dalt
on Trans., pp.2099-2107 (1992)から判断して、[Ru(SE
GPHOS)(sol)4]2 +(anion)2、[Ru(SEGPHOS)(sol)4]2 +(I-)
2、[Ru(SEGPHOS)(sol)4]2 +I-(anion)および[RuI(SEGPH
OS)(sol)3]+(anion)の混合物である。
るパーフルオロアルキルスルホン酸塩類は、化合物
(5)又は(7)で示される触媒前駆体中に存在するヨ
ウ素イオンの一部又は全部をパーフルオロアルキルスル
ホンアニオンに置換するために使用されるもので、化合
物(6)に示されるパーフルオロアルキルスルホン酸塩
類中の金属カチオン又はアンモニウムカチオンとヨウ素
アニオンとで塩類を形成することで系中からヨウ素イオ
ンが除外される。従って、パーフルオロアルキルスルホ
ン酸塩類中の金属カチオン又はアンモニウムカチオンは
ヨウ素アニオンと塩類を形成するものであれば特に制限
はない。又、上記の2種類の製法で生成される錯体の組
成物には大きな差異はない。
nion)dを製造するための原料である、ルテニウム−光学
活性ホスフィン錯体(5)において、式(4)で表され
るR1-SEGPHOSのR1で表されるアリール基としては、フェ
ニル基、2−ナフチル基ならびにp−置換フェニル基、
m−置換フェニル基、m−ジ置換フェニル基のような置
換基を有するフェニル基、6−置換−2−ナフチル基の
ような置換基を有する2−ナフチル基を挙げることがで
きる。フェニル基及びナフチル基に置換してもよい置換
基としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、i
so-プロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、
tert−ブチル基のような低級アルキル基(「低級」
とは炭素数1乃至4の直鎖または分岐鎖を意味する。以
下同じ。)、低級アルコキシ基、低級アルキルアミノ基
およびハロゲン原子、例えば塩素原子を挙げることがで
きる。また、R1で表される炭素数3乃至8のシクロアル
キル基としては、特にシクロペンチル基及びシクロヘキ
シル基が好ましい。
に記載した方法の3,4−メチレンジオキシベンゼンか
ら次の5工程で得られる。すなわち、3,4−メチレン
ジオキシブロモベンゼンのグリニヤ試薬とジフェニルホ
スフィニルクロリドからジフェニル(3,4−メチレン
ジオキシフェニル)ホスフィンオキシドを調整し、これ
をヨード化し銅粉末存在下カップリング反応を行いラセ
ミ体のR1-SEGPHOSのオキサイドを得る。このものを、光
学分割した後、トリクロロシランを用いて還元すると光
学活性のR1-SEGPHOSが得られる。その第三級ホスフィン
の具体例としては、次のものを挙げることができる。
尚、いずれの第三級ホスフィンも(R)体及び(S)体が存在
するがその表記は省略した。以下同じ。
レンジオキシ)ビフェニル−2,2’−ジイル]ビス
(ジフェニルホスフィン)(以下、単に「SEGPHOS」と
略記する) [(5,6),(5',6')−ビス(メチレンジオキ
シ)ビフェニル−2,2’−ジイル]ビス(ジ−p−ト
リル−ホスフィン)(以下、「T-SEGPHOS」と略記す
る) [(5,6),(5',6')−ビス(メチレンジオキ
シ)ビフェニル−2,2’−ジイル]ビス[ジ−(p−
tert−ブチルフェニル)ホスフィン](以下、「tB
u-SEGPHOS」と略記する) [(5,6),(5',6')−ビス(メチレンジオキ
シ)ビフェニル−2,2’−ジイル]ビス(ジ−m−ト
リル−ホスフィン)(以下、「m-T-SEGPHOS」と略記す
る) [(5,6),(5',6')−ビス(メチレンジオキ
シ)ビフェニル−2,2’−ジイル]ビス[ジ−(3,
5−ジメチルフェニル)ホスフィン](以下、「DM-SEG
PHOS」と略記する) [(5,6),(5',6')−ビス(メチレンジオキ
シ)ビフェニル−2,2’−ジイル]ビス[ジ−(3,
5−ジ−tert−ブチルフェニル)ホスフィン](以
下、「DtBu-SEGPHOS」と略記する) [(5,6),(5',6')−ビス(メチレンジオキ
シ)ビフェニル−2,2’−ジイル]ビス[ジ−(p−
メトキシフェニル)ホスフィン](以下、「MeO-SEGPHO
S」と略記する) [(5,6),(5',6')−ビス(メチレンジオキ
シ)ビフェニル−2,2’−ジイル]ビス[ジ−(p−
クロロフェニル)ホスフィン](以下、「p-Cl-SEGPHO
S」と略記する) [(5,6),(5',6')−ビス(メチレンジオキ
シ)ビフェニル−2,2’−ジイル]ビス(ジ−2−ナ
フチルホスフィン)(以下、「Naph-SEGPHOS」と略記す
る) [(5,6),(5',6')−ビス(メチレンジオキ
シ)ビフェニル−2,2’−ジイル]ビス(ジシクロペ
ンチルホスフィン)(以下、「cpSEGPHOS」と略記す
る) [(5,6),(5',6')−ビス(メチレンジオキ
シ)ビフェニル−2,2’−ジイル]ビス(ジシクロヘ
キシルホスフィン)(以下、「CySEGPHOS」と略記す
る)
S)]I で表されるルテニウム−光学活性ホスフィン錯体
は、特開平2-191289号公報および特開平5-111639号公報
記載の方法によって得ることができる。簡単に説明する
と、上記式(7)で示される錯体と上記式(4)で示さ
れるR1-SEGPHOSを有機溶媒存在下、50℃、2時間程度
加熱撹拌すれば得ることが出来る。上記式(5)及び
(7)において、areneで表されるベンゼン環を有する
炭化水素としては、ベンゼン、トルエン、キシレン、メ
シチレン、p-サイメン、ヘキサメチルベンゼン、メトキ
シベンゼン、安息香酸メチル等が挙げられる。
るルテニウム−光学活性ホスフィン錯体の具体例として
は次のものを挙げることができる。 [RuI(arene)(R1-SEGPHOS)]I ・・・(5) 式中、areneとしては、benzene, p-cymene、また、 R1-
SEGPHOSとしては上記のSEGPHOS、T-SEGPHOS、tBu-SEGPH
OS、m-T-SEGPHOS、DM-SEGPHOS、DtBu-SEGPHOS、MeO-SEG
PHOS、p-Cl-SEGPHOS、Naph-SEGPHOS、cpSEGPHOS、CySEG
PHOSを用いたものを例示できる。
ド錯体は、例えば、Zelonka(R. A.Zelonka et al.; Ca
n. J. Chem., Vol 50, 3063 (1972))の方法により得る
ことができる。得られるルテニウム−光学活性ホスフィ
ン錯体の具体例としては、次のものを挙げることができ
る。 [RuI2(benzene)]2 [RuI2(p-cymene)]2
るルテニウム錯体から[RuIa(R1-SEGPHOS)(sol)b](I)c(a
nion)dを製造するための原料である、式(6)で表され
る塩類としては、例えば、次の(a)〜(d)ものを挙
げることができる。 (a) リチウムトリフルオロメタンスルホネート(リ
チウムトリフレート)(以下、「LiOTf」と略記す
る)、ナトリウムトリフルオロメタンスルホネート(ナ
トリウムトリフレート)(以下、「NaOTf」と略記す
る)、カリウムトリフルオロメタンスルホネート(カリ
ウムトリフレート)(以下、「KOTf」と略記する)、Mg
(OTf)2、Al(OTf)3、AgOTf、NH4OTf (b) リチウムノナフルオロブタンスルホネート(以
下、「LiONf」と略記する)、ナトリウムノナフルオロ
ブタンスルホネート(以下、「NaONf」と略記する)、
カリウムノナフルオロブタンスホネート(以下、「KON
f」と略記する) (c) リチウムヘプタデカフルオロオクタンスルホネ
ート(以下、「LiOhepDfと略記する」、ナトリウムヘプ
タデカフルオロオクタンスルホネート(以下、「NaOhep
Df」と略記する)、カリウムヘプタデカフルオロオクタ
ンスルホネート(以下、「KOhepDf」と略記する) (d) ナトリウムウンデカフルオロシクロヘキサンス
ルホネ−ト(以下、「NaOuDCyf」と略記する)、カリウ
ムウンデカフルオロシクロヘキサンスルホネ−ト(以
下、「KOuDCyf」と略記する)
(5)および(7)のルテニウム原子1モルに対し約
0.25乃至2倍モルの範囲とするのがよく、特に好ましく
は約0.5乃至1倍モルの範囲である。前記の反応式1
および反応式2において用いられるニトリル系溶媒とし
ては、アセトニトリル、ベンゾニトリル、アセトニトリ
ル−ベンゾニトリル混合溶媒等が挙げられる。
明の[RuIa(R1-SEGPHOS)(sol)b](I)c(anion)d を製造す
るための温度は、約60〜90℃、好ましくは70〜8
0℃であり、また、反応時間は約10〜40時間、特に
好ましくは約15〜20時間とするとよい。反応終了
後、疎水性有機溶媒層を取出し、溶媒を留去、乾燥等の
方法により精製すれば、目的とする本発明の錯体混合物
[RuIa(R1-SEGPHOS)(sol) b](I)c(anion)d(ただし、a,
b, c, dはそれぞれa=0,b=4,c= 2, d= 0; a=0,b=
4,c= 1, d= 1またはa=1,b=3,c= 0, d= 1の組み合
わせからなる数を示す。)を得ることができる。
S)(sol)b](I)c(anion)dは、化合物(5)および(7)
のarene分子が脱離し、ニトリル系溶媒が配位した構造
を有する錯体であり、また、一部または全てのヨウ素原
子が他のパーフルオロアルキルスルホニルアニオン類に
置き換わった構造を有する錯体の混合物である。すなわ
ち、得られる錯体の混合物は、ルテニウム、ヨウ素、パ
ーフルオロアルキルスルホニルアニオン類および光学活
性第三級ホスフィンから成る式で示せば、図1の式−1
乃至式−3に示す[Ru(R1-SEGPHOS)(sol)4]I2、[Ru(R1-S
EGPHOS )(sol)4]I(anion)、[RuI(R1-SEGPHOS)(sol)3](a
nion)に対応する構造をもつもの、及び[Ru(R1-SEGPHOS)
(sol)4](anion)2を具体例として挙げることができる。
尚、これらの錯体は、用いるR1-SEGPHOS(4)の絶対配
置により(R)体または(S)体のいずれかとして得られる
が、その表示は省略した。
OS、T-SEGPHOS、tBu-SEGPHOS、m-T-SEGPHOS、DM-SEGPHO
S、DtBu-SEGPHOS、MeO-SEGPHOS、p-Cl-SEGPHOS、Naph-S
EGPHOS、cpSEGPHOS、又はCySEGPHOS であり、sol とし
てはアセトニトリル(CH3CN)又はベンゾニトリル( Ph
CN)であり、anionとしては上記の OTf 、ONf 、OhepDf
又はOuDCyf である。但し、[Ru(R1-SEGPHOS)(sol)4](a
nion)2はヨード錯体でなく、活性が低いので生成を少な
くする必要がある。又、これを含有してもとくに問題は
なく、本発明のヨード錯体混合物は分離精製することな
く混合物として反応に用いることができる。
有し、不斉合成用触媒として広く用いることができる。
特にこの混合物を4−メチレン−2−オキセタノンの不
斉水素化反応の触媒に用いれば、短時間で効率良く、高
い光学純度の光学活性4−メチル−2−オキセタノンを
製造することができる。
nion)dを用いて光学活性4−メチル−2−オキセタノン
を製造するには、例えば、耐圧容器に、窒素雰囲気下、
上記した[RuIa(R1-SEGPHOS)(sol)b](I)c(anion)d及び原
料化合物である4−メチレン−2−オキセタノンおよび
溶媒を加えて、水素圧5乃至150kg/cm2,室温乃至1
00℃で不斉水素化を行なえばよい。この方法におい
て、原料化合物として用いられる4−メチレン−2−オ
キセタノンは、例えば、R.J.クレメンスらが報告し
た方法(R. J. Clemens et al., Chem. Rev., Vol. 86,
pp. 241-318 (1986))によって、酢酸または無水酢酸
を熱分解することによって容易に合成により得ることが
できるものである。不斉水素化触媒である[RuIa(R1-SEG
PHOS)(sol)b](I)c(anion)dは、(R)体または(S)体のいず
れかを選択することにより、所望する絶対配置の4−メ
チル−2−オキセタノンを得ることができる。
ノンの製造を有利に実施するには、[RuIa(R1-SEGPHOS)
(sol)b](I)c(anion)dが、金属ルテニウムと光学活性ホ
スフィンのモル比が1:1.05乃至1:0.95の割合
で調製されたものを用いるとよい。通常、式(5)で示
される光学活性錯体を調製する場合、ルテニウム1当量
に対し光学活性ホスフィン配位子を約1.05乃至1.2
当量用いるが、これを1.05当量以内に抑えたものを
用いることによって、副反応である4−メチレン−2−
オキセタノンの重合反応を防ぐことができる。尚、光学
活性ホスフィン配位子が0.95当量より少ないと、金
属ルテニウムが過剰になり、不経済となる。
(I)c(anion)dの使用量は、原料化合物である4−メチレ
ン−2−オキセタノン1モルに対して通常約1/30000乃
至1/2000当量の範囲、特に好ましくは約1/20000乃至1/1
0000当量の範囲とするとよい。触媒が1/30000当量より
少ない量では触媒としての効果を充分奏さず、また、1/
2000より多い量では不経済となる。
れる溶媒であれば特に限定されないが、具体的には、ジ
エチルエーテル、テトラヒドフラン、ジオキサン等の直
鎖状または環状エーテル類、塩化メチレン、臭化メチレ
ン、ジクロロエタン等の有機ハロゲン化物、アセトン、
メチルエチルケトン、メチルブチルケトン等のケトン
類、酢酸、プロピオン酸等のカルボン酸類、酢酸エチ
ル、酢酸ブチル、3−ヒドロキシ酪酸メチル等のエステ
ル類、トルエン、ベンゼン等の芳香族化合物、メタノ−
ル、エタノ−ル、イソプロパノ−ル、tert−ブチル
アルコ−ル、1,3−ブタンジオール等のアルコール類
及びこれらの混合溶媒を挙げることができる。さらに、
不斉水素化反応の速度を上げるために上記溶媒に1%程
度の水を添加してもよい。
種類やその他の反応条件により異なるが、通常、室温乃
至100℃、特に好ましくは約30乃至70℃の温度
で、約0.5〜40時間反応させると良い。また、水素
圧は、約5乃至150kg/cm2、特に好ましくは約20乃
至100kg/cm2とすると良い。反応終了後、溶媒留去、
蒸留等の方法により反応生成物を精製することによっ
て、目的とする高い光学純度の光学活性4−メチル−2
−オキセタノンを短時間で効率良く得ることができる。
体的に説明するが、本発明はこれらに何ら制約されるも
のではない。尚、以下の実施例において、得られた化合
物の物性の測定には、次の機器を用いた。31 P NMRスペクトル: DRX500型装置(ブル
ッカー社製) 外部標準物質;85%リン酸 溶媒;重クロロホルム (光学純度測定) ガスクロマトグラフ装置: HEWLETT PACKARD 5890 SERIE
S II 光学活性カラム(Chraldex G-TA 30m (ASTEC社製))
((S)-SEGPHOS)(CH3CN)4](I)2 、[Ru((S)-SEGPHOS)(CH3C
N)4](I)(ONf)および[RuI((S)-SEGPHOS)(CH3CN)3](ONf)
錯体混合物の製造:100 mlのナスフラスコを窒素置換し
た後、[RuI2(p-cymene)]2を685 mg (0.700mmol)、(S)-S
EGPHOSを863 mg (1.414 mmol)、KONfを239mg(0.707 mmo
l)、脱気アセトニトリルを35 ml入れ、80 ℃で16時間撹
拌した。その後、40 ℃まで冷却しアセトニトリルを減
圧回収後、窒素下で塩化メチレン20 ml、脱気水20 mlを
加えて10分間撹拌した。塩化メチレン層を注射器で取
り、脱気水20 mlで洗浄し塩化メチレンを減圧留去した
後、得られた錯体を30 ℃で4時間減圧乾燥した。標題の
化合物を1.6 g(収率89.7%)を得た。31 P NMR: δ 43.1、45.9、47.5 ppm. また、図2から、[Ru((S)-SEGPHOS)(CH3CN)4](ONf)2と
[Ru((S)-SEGPHOS)(CH3CN)4](I)2 および[Ru((S)-SEGPHO
S)(CH3CN)4](I)(ONf)の合計(47.5ppm)に対して[RuI((S)
-SEGPHOS)(CH3CN)3](ONf)(43.1,45.8ppm)の混合割合は2
9:71であった。
((S)-SEGPHOS)(CH3CN)4](I)2 、[Ru((S)-SEGPHOS)(CH3C
N)4](I)(ONf)および[RuI((S)-SEGPHOS)(CH3CN)3](ONf)
錯体混合物の製造:20 mlのナスフラスコを窒素置換し
た後、[RuI(p-cymene){(S)-SEGPHOS}] Iを135 mg (0.12
2 mmol)、 KONfを20.9 mg (0.0619 mmol)を入れ脱気ア
セトニトリル3 mlを加えて16時間撹拌した。その後、40
℃まで冷却しアセトニトリルを減圧回収後、窒素下で
塩化メチレン10 ml, 脱気水10 mlを加えて10分間撹拌し
た。塩化メチレン層を注射器で取り、脱気水20 mlで洗
浄し塩化メチレンを減圧留去した後、得られた錯体を30
℃で4時間減圧乾燥した。標題の化合物を130 mg(収率
84.1%)を得た。31 P NMR: δ 43.1、45.8、47.5 ppm. また、図3から、[Ru((S)-SEGPHOS)(CH3CN)4](ONf)2と
[Ru((S)-SEGPHOS)(CH3CN)4](I)2および[Ru((S)-SEGPHO
S)(CH3CN)4](I)(ONf)の合計(47.5ppm)に対して[RuI((S)
-SEGPHOS)(CH3CN)3](ONf)(43.1,45.8ppm) の混合割合は
45:54であった。
((S)-SEGPHOS)(CH3CN)4](I)2 、[Ru((S)-SEGPHOS)(CH3C
N)4](I)(OTf)および[RuI((S)-SEGPHOS)(CH3CN)3](OTf)
錯体混合物の製造:20 mlのナスフラスコを窒素置換し
た後、[RuI2(p-cymene)]2を60 mg (0.0613mmol)、(S)-S
EGPHOSを75.7 mg (0.124 mmol)、KOTfを11.7 mg (0.061
9 mmol)、脱気アセトニトリルを3 ml入れ、80 ℃で16時
間撹拌した。その後、40 ℃まで冷却しアセトニトリル
を減圧回収後、窒素下で塩化メチレン10 ml, 脱気水15
mlを加えて10分間撹拌した。塩化メチレン層を注射器で
取り、脱気水15 mlで洗浄し塩化メチレンを減圧留去し
た後、得られた錯体を30 ℃で4時間減圧乾燥した。標題
の化合物を120 mg(収率88.1%)を得た。31 P NMR: δ 43.1、45.8、47.5 ppm. また、図4から、[Ru((S)-SEGPHOS)(CH3CN)4](OTf)2と
[Ru((S)-SEGPHOS)(CH3CN)4](I)2および[Ru((S)-SEGPHO
S)(CH3CN)4](I)(OTf)の合計(47.5ppm)に対して[RuI((S)
-SEGPHOS)(CH3CN)3](OTf)(43.1,45.8ppm) の混合割合は
37:63であった。
u((S)-SEGPHOS)(CH3CN)4](I)2 、[Ru((S)-SEGPHOS)(CH3
CN)4](I)(OhepDf)および[RuI((S)-SEGPHOS)(CH3CN)3](O
hepDf)錯体混合物の製造:20 mlのナスフラスコを窒素
置換した後、[RuI2(p-cymene)]2を60.0 mg (0.0613 mmo
l)、(S)-SEGPHOSを75.7 mg (0.124 mmol)、KOhepDfを3
3.3 mg (0.0619 mmol)、脱気アセトニトリルを3 ml入
れ、80℃で16時間撹拌した。その後、40℃まで冷却しア
セトニトリルを減圧回収後、窒素下で塩化メチレン10 m
l, 脱気水15 mlを加えて10分間撹拌した。塩化メチレン
層を注射器で取り、脱気水15 mlで洗浄し塩化メチレン
を減圧留去した後、得られた錯体を30℃で4時間減圧乾
燥した。標題の化合物を150 mg(収率83.8%)を得た。31 P NMR: δ 43.2、45.8、47.5 ppm. また、図5から、[Ru((S)-SEGPHOS)(CH3CN)4](OhepDf)2
と[Ru((S)-SEGPHOS)(CH3CN)4](I)2および[Ru((S)-SEGPH
OS)(CH3CN)4](I)(OhepDf)の合計(47.5ppm)に対して[RuI
((S)-SEGPHOS)(CH3CN)3](OhepDf)(43.2,45.8ppm)の混合
割合は42:58であった。
((S)-SEGPHOS)(PhCN)4](I)2 、[Ru((S)-SEGPHOS)(PhCN)
4](I)(ONf)および[RuI((S)-SEGPHOS)(PhCN)3](ONf)錯体
混合物の製造:20 mlのナスフラスコを窒素置換した
後、[RuI2(p-cymene)]2を60.0 mg (0.0613 mmol)、(S)-
SEGPHOSを75.7 mg (0.124 mmol)、KONfを20.9 mg (0.06
19 mmol)、脱気ベンゾニトリルを3 ml入れ、80℃で16時
間撹拌した。その後、40℃まで冷却しベンゾニトリルを
減圧回収後、窒素下で塩化メチレン10 ml, 脱気水15 ml
を加えて10分間撹拌した。塩化メチレン層を注射器で取
り、脱気水15 mlで洗浄し塩化メチレンを減圧留去した
後、得られた錯体を30 ℃で4時間減圧乾燥した。標題の
化合物を140 mg(収率78.9%)を得た。31 P NMR: δ 42.1、44.0、46.6 ppm. また、図6から、[Ru((S)-SEGPHOS)(PhCN)4](ONf)2と[R
u((S)-SEGPHOS)(PhCN) 4](I)2 および[Ru((S)-SEGPHOS)
(PhCN)4](I)(ONf)の合計(46.6ppm)に対して[RuI((S)-SE
GPHOS)(PhCN)3](ONf)(42.1,44.0ppm)の混合割合は16:84
であった。
f)2、[Ru((S)-DM-SEGPHOS)(CH3CN)4](I)2 、[Ru((S)-DM-
SEGPHOS)(CH3CN)4](I)(OhepDf)および[RuI((S)-DM-SEGP
HOS)(CH3CN)3](OhepDf)錯体混合物の製造:100mlのナス
フラスコを窒素置換した後、[RuI2(p-cymene)]2を166.0
mg(0.170mmol)、(S)-DM-SEGPHOSを250.0mg(0.344mmo
l)、KOhepDfを93.3mg(0.172mmol)、脱気アセトニトリル
を8ml入れ、80℃で16時間撹拌した。その後、40℃まで
冷却しアセトニトリルを減圧回収後、窒素下で塩化メチ
レン10ml、脱気水15mlを加えて10分間撹拌した。塩化メ
チレン層を注射器で取り、脱気水15mlで洗浄し塩化メチ
レンを減圧留去した後、得られた錯体を30℃で4時間減
圧乾燥した。標題の化合物を400mg(収率74.6%)を得
た。31 PNMR:σ45.8、44.4、41.9ppm また、図7から、[Ru((S)-DM-SEGPHOS)(CH3CN)4](OhepD
f)2と[Ru((S)-DM-SEGPHOS)(CH3CN)4](I)2および[Ru((S)
-DM-SEGPHOS)(CH3CN)4](I)(OhepDf)の合計(45.8ppm)に
対して[RuI((S)-DM-SEGPHOS)(CH3CN)3](OhepDf)(44.3,4
1.9ppm)の混合割合は49:51であった。
製造:500 ml容量のステンレス製オートクレーブに、窒
素雰囲気下、実施例1で得られた混合物触媒 16.7 mg
(0.0132 mmol)、4−メチレン−2−オキセタノン20.02
g (238.1 mmol)、アセトン80 ml、脱気水0.45 mlを仕
込み、水素圧40 kg/cm2、反応温度60℃で16時間撹拌し
た。得られた反応液をクライゼン管蒸留装置を用いて蒸
留し、沸点71〜73℃/29 mmHgの留分18.6 g(収率93.0
%)を得た。この反応の転化率は93.0 %、触媒活性は
ターンオーバー数16771であった。生成物は、ガスクロ
マトグラフィーによる標品との比較分析の結果、4−メ
チル−2−オキセタノンであることが確認され、ASTEC
社製光学活性カラム(Chiraldex G-TA 30m)を用いたガス
クロマトグラフィー(GC)測定から絶対配置は(R)体で
光学純度は91.6 %e.e.であることが確認された。
製造:実施例3で得られた錯体混合物触媒 21.1 mg (0.
0190 mmol)、4−メチレン−2−オキセタノン20.72 g
(246.5 mmol)を用いたほかは実施例6と同様に反応を行
い、標題の化合物18.5 g (収率89.2 %)を得た。この
反応の転化率は89.2 %、触媒活性はターンオーバー数1
1594であった。生成物の絶対配置は(R)体で光学純度
は91.9 %e.e.であった。
製造:実施例4で得られた錯体混合物触媒 17.4 mg (0.
0119 mmol)、4−メチレン−2−オキセタノン21.01 g
(249.9 mmol)を用いたほかは実施例6と同様に反応を行
い、標題の化合物18.1 g(収率86.2%)を得た。この反
応の転化率は86.2 %、触媒活性はターンオーバー数181
10であった。生成物の絶対配置は(R)体で光学純度は
91.9 %e.e.であった。
の製造:実施例5で得られた錯体混合物触媒 22.9 mg
(0.0159 mmol)、4−メチレン−2−オキセタノン20.6
8 g (246.0 mmol)を用いたほかは実施例6と同様に反応
を行い、標題の化合物13.5 g(収率65.2 %)を得た。
この反応の転化率は65.2 %、触媒活性はターンオーバ
ー数10092であった。生成物の絶対配置は(R)体で光
学純度は91.2 %e.e.であった。
の製造:実施例1で得られた錯体混合物触媒 20.9 mg
(0.0166 mmol)、4−メチレン−2−オキセタノン20.8
8 g (248.4 mmol)を用い、水素圧20 kg/cm2で反応を行
ったほかは実施例6と同様に反応を行い、標題の化合物
11.8 g(収率56.7%)を得た。この反応の転化率は56.7
%、触媒活性はターンオーバー数8508であった。生成
物の絶対配置は(R)体で光学純度は93.0 %e.e.であ
った。
の製造:実施例6で得られた混合物触媒18.9mg(0.0120m
mol)、4−メチレン−2−オキセタノン21.1g(252mmol)
を用いたほかは実施例7と同様に反応を行い、標題の化
合物14.9g(収率68.9%)を得た。この反応の転化率は6
8.9%、触媒活性はターンオーバー数14459であった。生
成物の絶対配置は(R)体で光学純度は89.6%e.e.であ
った。
製造:特開平10−139791号公報に記載の以下に
示すルテニウム−ヨード−光学活性ホスフィン錯体を製
造し、これを触媒として用いて光学活性4−メチル−2
−オキセタノンを製造した。すなわち、あらかじめ窒素
置換した80 mlシュレンク管に[RuI2(p-cymene)]2 1.0 g
(1.02 mmol)、(S)-T-BINAP 1.41 g (2.07 mmol)、メタ
ノール 40 mlを入れ、55℃で16時間攪拌した。反応後、
メタノ−ルを減圧留去してRuI2{(S)-T-BINAP}を2.35 g
得た。この錯体RuI2{(S)-T-BINAP} 82.0 mg (0.0793 mm
ol)、4−メチレン−2−オキセタノン21.3 g (253 mmo
l)、テトラヒドロフラン80 ml、脱気水0.45 mlを仕込
み、水素圧40 kg/cm2、反応温度60 ℃で反応を行い、標
題の化合物13.8 g(収率65.0%)を得た。この反応の転
化率は65.0%、触媒活性はターンオーバー数で2073であ
った。生成物の絶対配置は(R)体で光学純度は94.0 %
e.e.であった。
製造:従来の特開平5-111639の方法により調整した錯体
[RuI(p-cymene)((S)-SEGPHOS)]I 52.3mg(0.0476mmol)、
4−メチレン−2−オキセタノン21.1g(263mmol)、アセ
トン80ml、脱気水0.45mlを仕込み、水素圧40kg/cm2、反
応温度60℃で反応を行い、標題の化合物5.41g(収率23.
9%)を得た。この反応の転化率は23.9%、触媒活性は
ターンオーバー数1318であった。生成物の絶対配置は
(R)体で光学純度は91.8%e.e.であった。
製造:従来のJ.Chem.Soc.Dalton Trans.,pp.2099-2107
(1992)の方法により調整した錯体[RuI((S)-BINAP)(CH3C
N)3]+I- 52.4mg(0.0476mmol)、4−メチレン−2−オキ
セタノン20.8g(247mmol)、アセトン80ml、脱気水0.45ml
を仕込み、水素圧40kg/cm2、反応温度60℃で反応を行
い、標題の化合物9.31g(収率43.8%)を得た。この反
応の転化率は43.8%、触媒活性はターンオーバー数2278
であった。生成物の絶対配置は(R)体で光学純度は9
3.5%e.e.であった。
造:100mlのナスフラスコを窒素置換した後、[RuI2(p-c
ymene)]2を12.0mg(0.123mmol)、(S)-SEGPHOSを15.2mg
(0.248mmol)、KOhepDfを277mg(0.515mmol)、脱気アセト
ニトリルを10ml入れ、80℃で16時間撹拌した。その後、
40℃まで冷却しアセトニトリルを減圧回収後、窒素下で
塩化メチレン10ml、脱気水15mlを加えて10分間撹拌し
た。塩化メチレン層を注射器で取り、脱気水15mlで洗浄
し塩化メチレンを減圧留去した後、得られた錯体を30℃
で4時間減圧乾燥した。標題の化合物を360mg(収率78.3
%)を得た。31 PNMR:σ47.4 (R)−4−メチル−2−オキセタノンの製造:比較例
4で得られた[Ru((S)-SEGPHOS)(CH3CN)4](OhepDf)2 22.
3mg(0.119mmol)、4−メチレン−2−オキセタノン21.6
g(256mmol)を用いたほかは実施例7と同様に反応を行
い、標題の化合物8.53g(収率38.7%)を得た。この反
応の転化率は38.7%、触媒活性はターンオーバー数8332
であった。生成物の絶対配置は(R)体で光学純度は8
5.1%e.e.であった。
比較例4の触媒活性(ターンオーバー数)と、得られた
4−メチル−2−オキセタノンの立体配置と光学純度
(%e.e.)を、下記の表1にまとめて示す。
EGPHOS)(sol)b](I)c(anion)dを触媒として用いた実施例
は、公知のルテニウム−光学活性ホスフィン錯体より
も、はるかに高い速度で反応を進行させることができ
る。
ム−ヨード−光学活性ホスフィン錯体混合物は、不斉水
素化反応の触媒として用いたとき、極めて高い触媒活性
を有し、かつ、不斉反応における高い不斉収率、すなわ
ち、光学純度が高い生成物を得ることができる。このた
め、工業的にも経済的に有利な不斉合成用触媒として広
く用いることができる。特に、本発明のこの錯体混合物
を触媒として用いて、4−メチレン−2−オキセタノン
を不斉水素化することにより、ポリマーの原料等として
有用な光学活性4−メチル−2−オキセタノンを、短時
間で効率良く、しかも高い光学純度のものとして得るこ
とができる。
フィン錯体混合物を構成する[Ru(R1-SEGPHOS)(sol)4]
I2、[Ru(R1-SEGPHOS)(sol)4]I(anion)及び[RuI(R 1-SEGP
HOS)(sol)3](anion)の各構造式を示す。
ード−光学活性ホスフィン錯体混合物の31P NMRス
ペクトル図である。
ード−光学活性ホスフィン錯体混合物の31P NMRス
ペクトル図である。
ード−光学活性ホスフィン錯体混合物の31P NMRス
ペクトル図である。
ード−光学活性ホスフィン錯体混合物の31P NMRス
ペクトル図である。
ード−光学活性ホスフィン錯体混合物の31P NMRス
ペクトル図である。
ード−光学活性ホスフィン錯体混合物の31P NMRス
ペクトル図である。
Claims (5)
- 【請求項1】 下記の式(1)、(2)及び(3)、 [Ru(R1-SEGPHOS)(sol)4]I2 ・・・(1) [Ru(R1-SEGPHOS)(sol)4]I(anion) ・・・(2) [RuI(R1-SEGPHOS)(sol)3](anion) ・・・(3) {式(1)、(2)及び(3)中、solはニトリル系溶
媒であり、R1-SEGPHOSは式(4) 【化1】 (ここでR1は、炭素数1乃至4の低級アルキル基、炭素
数1乃至4の低級アルコキシ基、炭素数1乃至4の低級
アルキルアミノ基およびハロゲン原子からなる群から選
ばれる置換基を有してもよいアリール基、または、炭素
数3乃至8のシクロアルキル基を示す)で示される光学
活性な第三級ホスフィンを示し、anionはパーフルオロ
アルキルスルホニルアニオンを示す}で表される3種の
錯体を含有することを特徴とするルテニウム−光学活性
ホスフィン錯体混合物。 - 【請求項2】 式(5) [RuI(arene)(R1-SEGPHOS)]I ・・・(5) {式中、areneはベンゼン環を有する炭化水素、 R1-SEG
PHOSは式(4) 【化2】 ( R1は請求項1記載の式(4)の定義に同じ。)で示
される光学活性な第三級ホスフィンを示す。}で表され
るルテニウム−光学活性ホスフィン錯体と、式(6) Me(anion)f ・・・(6) (式中、Mはアルカリ金属カチオン、アルカリ土類金属
カチオンまたはアンモニウムカチオンから選ばれるモ
ノ、ジまたはトリカチオンを示し、anionはパーフルオ
ロアルキルスルホニルアニオンを示し、Mがモノカチオ
ン類の場合はeおよびfは1であり、Mがジカチオン類の
場合はeは1でfは2であり、Mがトリカチオン類の場合は
eは1でfは3を示す。)で示されるパーフルオロアルキ
ルスルホン酸塩類とを、ニトリル系溶媒中で反応させる
ことを特徴とする請求項1記載のルテニウム−光学活性
ホスフィン錯体混合物の製法。 - 【請求項3】 式(7) [RuI2(arene)]2 ・・・(7) (式中、areneはベンゼン環を有する炭化水素を表
す。)と、式(4) 【化3】 (式中、R1は請求項1記載の式(4)の定義に同じ。)
で示される光学活性な第三級ホスフィンと、式(6) Me(anion)f ・・・(6) (式中、Mはアルカリ金属カチオン、アルカリ土類金属
カチオンまたはアンモニウムカチオンから選ばれるモ
ノ、ジまたはトリカチオンを示し、anionはパーフルオ
ロアルキルスルホニルアニオンを示し、Mがモノカチオ
ン類の場合はeおよびfは1であり、Mがジカチオン類の
場合はeは1でfは2であり、Mがトリカチオン類の場合は
eは1でfは3を示す。)で示されるパーフルオロアルキ
ルスルホン酸塩類とを、ニトリル系溶媒中で反応させる
ことを特徴とする請求項1記載のルテニウム−光学活性
ホスフィン錯体混合物の製法。 - 【請求項4】 請求項1記載のルテニウム−光学活性ホ
スフィン錯体混合物を主成分とすることを特徴とする4
−メチレン−2−オキセタノンの不斉水素化触媒。 - 【請求項5】 請求項2、請求項3のいずれかの製法に
よって得られたルテニウム−光学活性ホスフィン錯体混
合物であることを特徴とする4−メチレン−2−オキセ
タノンの不斉水素化触媒。
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