JP2014114257A - ルテニウムカルボニル錯体を用いたハロゲン置換安息香酸エステルの還元方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】芳香環がハロゲン原子で置換された安息香酸エステルを下式(1)で表されるルテニウム錯体の存在下、芳香族炭化水素を溶媒として、水素ガスによりエステル基を還元して、芳香環がハロゲン原子で置換されたベンジルアルコールを製造する、脱ハロゲン化が抑制された安息香酸エステルの還元方法。RuXY(CO)(L)(1)(式中、X及びYはアニオン性配位子を表し、Lは下式(2)で表される3座アミノジホスフィン配位子を表す。)
(式中、R1、R2、R3、及びR4はそれぞれ同一であっても異なっていてもよく、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基等を表し、Q1、及びQ2は同一であっても異なっていてもよく、置換基を有していてもよい二価のアルキレン基、置換基を有していてもよい二価のシクロアルキレン基等を表す。
【選択図】なし
Description
[1]下記一般式(1)
RuXY(CO)(L) (1)
(一般式(1)中、X及びYは同一であっても異なっていてもよくアニオン性配位子を表し、Lは下記一般式(2)
で表される3座アミノジホスフィン配位子を表す。)
で表されるルテニウム錯体の存在下、下記一般式(6)
で表される安息香酸エステルを芳香族炭化水素溶媒中で還元して、下記一般式(7)
で表されるアルコール化合物を製造する、脱ハロゲン化が抑制された還元方法。
[2]一般式(6)及び(7)において、Halの置換位置がアルコキシカルボニル基及びヒドロキシメチル基に対してp位である前記[1]に記載の還元方法。
[3]芳香族炭化水素溶媒がトルエン、キシレン及びメシチレンから選ばれるものである前記[1]又は[2]に記載の還元方法。
まず、本発明の下記一般式(1)で表されるルテニウムカルボニル錯体について説明する。
(一般式(1)中、X及びYは同一であっても異なっていてもよくアニオン性配位子を表し、Lは下記一般式(2)で表される3座アミノジホスフィン配位子を表す。)
アルキル基としては、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の直鎖又は分岐のアルキル基が挙げられ、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、s−ブチル基、tert−ブチル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基、n−オクチル基等が挙げられる。
シクロアルキル基としては炭素数3〜30、好ましくは炭素数3〜20、より好ましくは炭素数3〜10の単環式、多環式又は縮合環式のシクロアルキル基が挙げられ、例えば、シクロプロピル基、シクロペンチル基、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、例えば、フェニル基、ナフチル基、アントリル基、フェナントリル基、ビ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7〜15のアラルキル基が好ましく、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、3−ナフチルプロピル基等が挙げられる。
シクロアルキルオキシ基としては、炭素数3〜20、好ましくは炭素数3〜15、より好ましくは炭素数3〜10の多環式又は縮合環式のシクロアルキル基からなるシクロアルキルオキシ基が挙げられ、例えば、シクロプロピルオキシ基、シクロペンチルオキシ基、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、トリロキシ基、キシリロキシ基、ナフト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キルオキシ基のアルキル基又はシクロ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、2−ナフチルメトキシ基等が挙げられる。
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、フリル基、チエニル基、ピリジル基、ピリミジル基、ピラジル基、ピリダジル基、ピラゾリル基、イミダゾリル基、オキサゾリル基、チアゾリル基、ベンゾフリル基、ベンゾチエニル基、キノリル基、イソキノリル基、キノキサリル基、フタラジル基、キナゾリル基、ナフチリジル基、シンノリル基、ベンゾイミダゾリル基、ベンゾオキサゾリル基、ベンゾチアゾリル基、アクリジル基、アクリジニル基等が挙げられる。
R1、R2、R3、及びR4の置換基としてのハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子及びヨウ素原子が挙げられる。
二価のアルキレン基としては、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の鎖状又は分岐状の二価のアルキル鎖が挙げられ、具体的には例えば、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、ペンタメチレン基等が挙げられる。
二価の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のアリール基から水素を一個除いた炭素数7〜11の二価の基を挙げることができる。ベンジレン基(−Ph−CH2−)、2−フェニルエチレン基(−Ph−CH2CH2−)、1−ナフチルメチレン基(−Np−CH2−)、2−ナフチルメチレン基(−Np−CH2−)等(式中、−Ph−はフェニレン基を示し、−Np−はナフチレン基を示す。)が挙げられる。
1価のアニオン性配位子としては、例えば、ヒドリド、アルキルオキシ基、シクロアルキルオキシ基、アリールオキシ基、アラルキルオキシ基、ヒドロキシ基、アシルオキシ基、スルホニルオキシ基、ハロゲンイオン、AlH4 −、AlH2(OCH2CH2OCH3)2 −、BH4 −、BH3CN−、BH(Et)3 −及びBH(sec−Bu)3 −等が挙げられる。好ましいものとしてはBH4 −、ヒドリド、又は塩素イオンが挙げられる。なお、本明細書中では、ヒドリドを単に水素、ハロゲンイオンを単にハロゲンということもある。
アシルオキシ基としては(RaCO2)で表されるものが挙げられる、アシルオキシ基RaCO2におけるRaとしては、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基が挙げられる。アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基、としては、例えば前記した一般式(2)におけるR1、R2、R3、及びR4についての説明で述べたようなアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基が挙げられ、これらのアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基は、さらに前記した一般式(2)におけるR1、R2、R3、及びR4についての説明で述べたようなアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基、アルキルオキシ基、シクロアルキルオキシ基、アラルキルオキシ基、アリールオキシ基、及び複素環基、並びにハロゲン原子、シリル基、保護されていてもよい水酸基、及び保護されていてもよいアミノ基等で置換されていてもよい。
オロメチル基、フェニル基、ペンタフルオロフェニル基等が挙げられる。
スルホニルオキシ基としては(RSSO3)で表されるものが挙げられる。スルホニルオキシ基RSSO3におけるRSとしてはアシルオキシ基におけるRaと同様のものがあげられる。
ハロゲンイオンとしては、フッ素イオン、塩素イオン、臭素イオン、ヨウ素イオンが挙げられる。好ましくは塩素イオン、臭素イオン、さらに好ましくは塩素イオンが挙げられる。
一般式(3)において、R5、R6、R7及びR8で表されるアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、及びアラルキル基としては、前記した一般式(2)におけるR1、R2、R3、及びR4についての説明で述べたようなアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、及びアラルキル基が挙げられる。また、これらのアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、及びアラルキル基が有していてもよい置換基としては、前記した一般式(2)におけるR1、R2、R3、及びR4についての説明で述べたようなアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基、アルキルオキシ基、シクロアルキルオキシ基、アリールオキシ基、アラルキルオキシ基、及び複素環基、並びにハロゲン原子、シリル基、置換アミノ基、及び保護されていてもよい水酸基等が挙げられる。
3座アミノジホスフィン配位子は、脱離基を有するビス(置換アルキル)アミンとリチウム、ナトリウム、カリウムなどのアルカリ金属フォスフィド化合物を反応させることで容易に製造することができる。
例えば、一般式(1)で表されるルテニウムカルボニル錯体は、一般式(2)で表される3座アミノジホスフィン配位子LとRuXY(CO)(P(Ar5)3)3(式中、Ar5は、それぞれ同一であっても異なっていてもよく、置換基を有していてもよいアリール基を表す。)とを反応させて製造することができる。Ar5における、アリール基やその置換基としては前記したものが挙げられる。好ましいAr5としては、アルキル基などの置換基を有してもよいフェニル基、特にフェニル基が挙げられる。
このようにして製造される錯体は、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。
また、例えば、J.Am.Chem.Soc.2005,127,516.に記載の方法などに準じて、3座アミノジホスフィン配位子とX=H−(ヒドリド)、Y=BH4 −を有するルテニウムカルボニルヒドリドボロヒドリド錯体を得ることができる。これらの錯体は比較的安定に存在し、取り扱いが容易である。
RuHCl(CO)(L) (8)
(式中(L)は、前記した一般式(5)で表される3座アミノジホスフィンを表す)で表される錯体が挙げられ、この錯体は一般式(5)で表される3座アミノジホスホスフィン配位子LとRuClH(CO)(PPh3)3を適宜溶媒中で攪拌することで容易に製造することができる。
RuH(BH4)(CO)(L) (9)
(式中(L)は、前記した一般式(5)で表される3座アミノジホスフィンを表す)で表される錯体が挙げられ、この錯体は一般式(8)で表されるルテニウムカルボニル錯体と水素化ホウ素化合物、例えば、NaBH4を適宜溶媒中で攪拌することで容易に製造することができる。
RZ1としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基等の炭素数1〜4のアルキル基が挙げられる。RZ2としてはメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基等の炭素数1〜4のアルキル基、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等のハロゲン原子等が挙げられる。
また、隣接する2つのRZ2同士で環を形成してもよく、形成される環としては、ベンゼン環、ピロール環、ピリジン環、ピラジン環、ピリミジン環、フラン環、チオフェン環等が挙げられる。
Halで表されるハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子である。
触媒の使用量は、水素化基質、反応条件や触媒の種類等によって異なるが、通常、水素化基質に対するルテニウム金属としてのモル比で0.0001モル%〜10モル%、好ましくは0.005モル%〜5モル%の範囲である。本発明の方法において、水素化還元を行う際の反応温度は、0℃〜180℃、好ましくは0℃〜120℃である。反応温度が低すぎると未反応の原料が多く残存する場合があり、また高すぎると、原料、触媒等の分解が起こる場合があり、好ましくない。本発明において、水素還元を行う際の水素の圧力は、0.1MPa〜10MPa、好ましくは3MPa〜6MPaである。また反応時問は30分〜72時間、好ましくは2時間から48時間で十分に高い原料転化率を得ることができる。
反応終了後は、抽出、濾過、結晶化、蒸留、各種クロマトグラフィー等、通常用いられる精製法を単独又は適宜組み合わせることにより目的のアルコール類を得ることができる。
核磁気共鳴スペクトル(NMR);MERCURY300−C/H(VARIAN)
質量分析(MS);LCMS−IT−TOF(Shimadzu Corp.)
ガスクロマトグラフィー(GC);GC−14A(Shimadzu Corp.)
GC;キャピラリー InertCap
注入温度 220℃,検出温度 250℃
50℃(0分)−5℃/分−150℃−10℃/分250℃(5分)
次の反応式によりルテニウムカルボニル錯体1を製造した。
前記反応式中のルテニウムカルボニル錯体(4.18mmol)を200mlのフラスコに仕込み、窒素置換した後、トルエン(33ml)に溶解させた遊離のアミンを加え、60分加熱還流を行った。ヘキサン(82ml)を加えた後、窒素雰囲気下にて結晶をろ別した。得られた結晶をヘキサン(10ml)、エタノール(40ml)で洗浄した。減圧乾燥し、前記反応式に記載のルテニウムカルボニル錯体1を1.4g(2.3mmol)得た。
1H−NMR(300MHz CD2Cl2): δ = -15.23(t, J = 29.3Hz, 1H), 2.40-2.65(m, 4H), 2.90-3.05(m, 2H), 3.30-3.55(m, 2H), 3.92(bs, 1H), 7.08-7.34(m, 4H), 7.38-7.46(m, 8H), 7.40-7.88(m, 8H)
31P−NMR(121.5MHz CD2Cl2): δ=52.8(d, J = 14Hz)
Organometallics 2011, 30, 3479の記載に従い、次の反応式によりルテニウムカルボニル錯体2を製造した。
1H−NMR(300MHz CD2Cl2): δ = -16.30(t, J = 18.0Hz, 1H), 1.01-1.49(m,24H), 1.72-1.84(m, 4H), 2.20-2.36(m, 4H), 2.62-2.70(m, 2H), 3.15-3.33(m, 2H), 3.42(bs, 1H)
31P−NMR(121.5MHz CD2Cl2): δ=75.1(s)
HRMS (ESI): m/z calced for C17H38NOP2ClRu [M]+ 471.1155; m/z found 471.1133.
Organometallics 2011, 30, 3479に記載の方法に従い、次の反応式によりルテニウムカルボニル錯体3を製造した。
1H−NMR(300MHz CD2Cl2): δ = -16.37(t, J = 18.0Hz, 1H), 1.25-2.02(m,50H), 2.20-2.40(m, 8H), 3.19-3.25(m, 2H), 3.50-3.52(m, 2H)
31P−NMR(121.5MHz CD2Cl2):δ=52.8(d, J = 14Hz)
HRMS (ESI): m/z calced for C29H54NOP2ClRu [M]+ 631.2407; m/z found 631.2427.
Organometallics 2011, 30, 3479に記載の方法に従い、次の反応式によりルテニウムカルボニル錯体4を製造した。
1H−NMR(300MHz CD2Cl2): δ = -18.76(t, J = 19.8Hz, 1H), 1.32(s,9H), 1.34(s,9H), 1.42(s,9H), 1.44(s,9H), 2.04-2.28(m, 4H), 2.37-2.47(m, 2H), 3.11-3.58(m, 3H)
31P−NMR(121.5MHz CD2Cl2):δ=86.7(d, J = 15Hz)
HRMS (ESI): m/z calced for C21H46NOP2Ru [M-Cl]+ 492.2099; m/z found 492.2093.
100mlステンレス製オートクレーブに参考例1で製造した錯体1を6.0mg(0.01mmol)、p−ブロモ安息香酸メチル 430mg(2mmol)、KOtBu57mg(0.5mmol)を加え、窒素置換後、トルエン2.0mlを加えた。続いて、5.0MPaの圧力で水素を導入し、80℃にて16時間攪拌した。冷却後、反応物をGCにて分析したところ、転化率は98%、p−ブロモベンジルアルコール95%、脱ブロモした安息香酸メチルは1%であった。
100mlステンレス製オートクレーブに参考例2で製造した錯体2を1.8mg(0.004mmol)、p−ブロモ安息香酸メチル 430mg(2mmol)、KOtBu57mg(0.5mmol)を加え、窒素置換後、トルエン2.0mlを加えた。続いて、5.0MPaの圧力で水素を導入し、80℃にて16時間攪拌した。冷却後、反応物をGCにて分析したところ、転化率は100%、p−ブロモベンジルアルコール100%、脱ブロモした安息香酸メチルは0%であった。
100mlステンレス製オートクレーブに参考例3で製造した錯体3を2.4mg(0.004mmol)、p−ブロモ安息香酸メチル 430mg(2mmol)、KOtBu57mg(0.5mmol)を加え、窒素置換後、トルエン2.0mlを加えた。続いて、5.0MPaの圧力で水素を導入し、80℃にて16時間攪拌した。冷却後、反応物をGCにて分析したところ、転化率は93%、p−ブロモベンジルアルコール88%、脱ブロモした安息香酸メチルは2%であった。
100mlステンレス製オートクレーブに参考例4で製造した錯体4を2.2mg(0.004mmol)、p−ブロモ安息香酸メチル 430mg(2mmol)、KOtBu57mg(0.5mmol)を加え、窒素置換後、トルエン2.0mlを加えた。続いて、5.0MPaの圧力で水素を導入し、80℃にて16時間攪拌した。冷却後、反応物をGCにて分析したところ、転化率は6%、p−ブロモベンジルアルコール0%、脱ブロモした安息香酸メチルは4%であった。
100mlステンレス製オートクレーブに参考例1で製造した錯体1を2.4mg(0.004mmol)、o−ブロモ安息香酸メチル 280μl(2mmol)、KOtBu57mg(0.5mmol)を加え、窒素置換後、トルエン2.0mlを加えた。続いて、5.0MPaの圧力で水素を導入し、80℃にて16時間攪拌した。冷却後、反応物をGCにて分析したところ、転化率は43%、o−ブロモベンジルアルコール43%、脱ブロモした安息香酸メチルは0%であった。
100mlステンレス製オートクレーブに参考例2で製造した錯体2を1.8mg(0.004mmol)、o−ブロモ安息香酸メチル 280μl(2mmol)、KOtBu57mg(0.5mmol)を加え、窒素置換後、トルエン2.0mlを加えた。続いて、5.0MPaの圧力で水素を導入し、80℃にて16時間攪拌した。冷却後、反応物をGCにて分析したところ、転化率は100%、o−ブロモベンジルアルコール97%、脱ブロモしたベンジルアルコールは2%であった。
100mlステンレス製オートクレーブに参考例3で製造した錯体3を2.4mg(0.004mmol)、o−ブロモ安息香酸メチル 280μl(2mmol)、KOtBu57mg(0.5mmol)を加え、窒素置換後、トルエン2.0mlを加えた。続いて、5.0MPaの圧力で水素を導入し、80℃にて16時間攪拌した。冷却後、反応物をGCにて分析したところ、転化率は61%、o−ブロモベンジルアルコール58%、脱ブロモしたベンジルアルコールは1%であった。
100mlステンレス製オートクレーブに参考例1で製造した錯体1を1.2mg(0.002mmol)、2,5−ジブロモ安息香酸メチル 588mg(2mmol)、KOtBu57mg(0.5mmol)を加え、窒素置換後、トルエン2.0mlを加えた。続いて、5.0MPaの圧力で水素を導入し、80℃にて16時間攪拌した。冷却後、反応物をGCにて分析したところ、転化率は100%、2,5−ジブロモベンジルアルコール94%、脱ブロモしたモノブロモ安息香酸メチルは3%であった。
100mlステンレス製オートクレーブに参考例2で製造した錯体2を0.9mg(0.002mmol)、2,5−ジブロモ安息香酸メチル 588mg(2mmol)、KOtBu57mg(0.5mmol)を加え、窒素置換後、トルエン2.0mlを加えた。続いて、5.0MPaの圧力で水素を導入し、80℃にて16時間攪拌した。冷却後、反応物をGCにて分析したところ、転化率は100%、2,5−ジブロモベンジルアルコール93%、脱ブロモしたモノブロモ安息香酸メチルは4%であった。
100mlステンレス製オートクレーブに参考例3で製造した錯体3を1.2mg(0.002mmol)、2,5−ジブロモ安息香酸メチル 588mg(2mmol)、KOtBu57mg(0.5mmol)を加え、窒素置換後、トルエン2.0mlを加えた。続いて、5.0MPaの圧力で水素を導入し、80℃にて16時間攪拌した。冷却後、反応物をGCにて分析したところ、転化率は100%、2,5−ジブロモベンジルアルコール92%、脱ブロモしたモノブロモ安息香酸メチルは3%であった。
100mlステンレス製オートクレーブに参考例1で製造した錯体1を1.2mg(0.002mmol)、p−クロロ安息香酸メチル 682mg(4mmol)、KOtBu114mg(1.0mmol)を加え、窒素置換後、トルエン4.0mlを加えた。続いて、5.0MPaの圧力で水素を導入し、80℃にて16時間攪拌した。冷却後、反応物をGCにて分析したところ、転化率は100%、p−クロロベンジルアルコール96%、脱クロロしたベンジルアルコールは4%であった。
100mlステンレス製オートクレーブに参考例1で製造した錯体2を0.9mg(0.002mmol)、p−クロロ安息香酸メチル 682mg(4mmol)、KOtBu114mg(1.0mmol)を加え、窒素置換後、トルエン4.0mlを加えた。続いて、5.0MPaの圧力で水素を導入し、80℃にて16時間攪拌した。冷却後、反応物をGCにて分析したところ、転化率は100%、p−クロロベンジルアルコール100%、脱クロロしたベンジルアルコールは0%であった。
100mlステンレス製オートクレーブに参考例1で製造した錯体3を1.2mg(0.002mmol)、p−クロロ安息香酸メチル 682mg(4mmol)、KOtBu114mg(1.0mmol)を加え、窒素置換後、トルエン4.0mlを加えた。続いて、5.0MPaの圧力で水素を導入し、80℃にて16時間攪拌した。冷却後、反応物をGCにて分析したところ、転化率は100%、p−クロロベンジルアルコール100%、脱クロロしたベンジルアルコールは0%であった。
100mlステンレス製オートクレーブに参考例1で製造した錯体1を6.0mg(0.01mmol)、p−ブロモ安息香酸メチル 430mg(2mmol)を加え、窒素置換後、1N MeONa 0.5ml(0.5mmol)、メタノール1.5mlを加えた。続いて、5.0MPaの圧力で水素を導入し、80℃にて16時間攪拌した。冷却後、反応物をGCにて分析したところ、転化率は31%、脱ブロモした安息香酸メチルは31%で還元体であるp−ブロモベンジルアルコールは検出されなかった。
実施例1の溶媒のトルエンを、比較例1ではメタノールに変更したが目的物は全く得られなかった。
Claims (3)
- 下記一般式(1)
RuXY(CO)(L) (1)
(一般式(1)中、X及びYは同一であっても異なっていてもよくアニオン性配位子を表し、Lは下記一般式(2)
で表される3座アミノジホスフィン配位子を表す。)
で表されるルテニウム錯体の存在下、下記一般式(6)
で表される安息香酸エステルを芳香族炭化水素溶媒中で還元して、下記一般式(7)
で表されるアルコール化合物を製造する、脱ハロゲン化が抑制された還元方法。 - 一般式(6)及び(7)において、Halの置換位置がアルコキシカルボニル基及びヒドロキシメチル基に対してp位である請求項1に記載の還元方法。
- 芳香族炭化水素溶媒がトルエン、キシレン及びメシチレンから選ばれるものである請求項1又は2に記載の還元方法。
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