JP2000212192A - N―複素環式カルベン配位子を含むルテニウムのホモバイメタル及びヘテロバイメタルアルキリデン錯体及びオレフィンメタセシスのための高活性の選択的触媒としてのそれらの使用 - Google Patents

N―複素環式カルベン配位子を含むルテニウムのホモバイメタル及びヘテロバイメタルアルキリデン錯体及びオレフィンメタセシスのための高活性の選択的触媒としてのそれらの使用

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JP2000212192A JP14388A JP2000014388A JP2000212192A JP 2000212192 A JP2000212192 A JP 2000212192A JP 14388 A JP14388 A JP 14388A JP 2000014388 A JP2000014388 A JP 2000014388A JP 2000212192 A JP2000212192 A JP 2000212192A
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ヴォルフガング・アントン・ヘルマン
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フロリアン・ヨット・コール
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】 N−複素環式カルベン配位子を含むルテニウ
ムのホモバイメタル及びヘテロバイメタルアルキリデン
錯体及びオレフィンメタセシスのための高活性の選択的
触媒としてのそれらの使用を提供する。 【解決手段】 課題を解決するために、本発明は次の構
造式I: (式中、Xはアニオン配位子であり、Zは、金属を含有
しそしてルテニウム中心に非イオン的に結合する単座な
いし三座配位子であり、R1及びR2は、同一であるか又
は異なっておりそして各々水素であり又は/及び炭化水
素基であるが、しかし環を形成することもでき、そして
配位子Lは、N−複素環式カルベンである)を有するル
テニウム錯体、そしてまた2個又はそれ以上の炭素原子
を有する非環式オレフィン又は/及び3個又はそれ以上
の炭素原子を有する環式オレフィンの製造方法並びにオ
レフィンメタセシスにおける式Iの少なくとも1種の錯
体の使用に関する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、N−複素環式カル
ベン配位子を含むルテニウムのホモバイメタル(homobi
metallic)及びヘテロバイメタル(heterobimetallic)
アルキリデン錯体並びに2個又はそれ以上の炭素原子を
有する非環式オレフィンから又は/及び3個又はそれ以
上の炭素原子を有する環式オレフィンからオレフィンメ
タセシスによりオレフィンの製造方法に関し、その方法
においてこれらのバイメタルアルキリデン錯体の少なく
とも1種を触媒として用いる。
【0002】
【従来の技術】遷移金属を触媒にしたC−C結合の形成
は、有機合成化学の最も重要な反応の内のものである。
オレフィンメタセシスは、そのような反応の重要の例で
ある;何故ならば、それは副生物のないオレフィンの製
造を可能にするからである。オレフィンメタセシスは、
例えば閉環メタセシス(RCM)、エテノリシス又は非
環式オレフィンのメタセシスに対する、調製、有機合成
の分野において非常に可能性を有するのみならず、例え
ば開環メタセシス重合(ROMP)、非環式ジエンメタ
セシス(ADMET)又はアルキン重合に対して、高分
子化学においても高い可能性を有する。
【0003】1950年代にそれが発見されて以来、多
数の工業的プロセスが実現可能となってきている。それ
にもかかわらず、オレフィンメタセシスは、新規な触媒
の開発の結果進歩してごく最近において幅広い適用可能
な合成法を提供するようになった(参考文献として:J.
C. Mol in:B.Cornils,W.A. Herrmann, Applied Homogen
eous Catalysis with Organometallic Compounds, VCH,
Weinheim, 1996, p.318-332; M. Schuser, S. Blecher
t, Angew. Chem. 1997, 109, 2124-2144; Angew. Chem.
Int. Ed. Engl. 1997, 36, 2036-2056; R. H. Grubbs,
S. Chang, Tetrahedron 1998, 54, 4413-4450を参照の
こと)。
【0004】多数の基本的研究が、オレフィン間でアル
キリデン単位の交換が起こるこの遷移金属触媒反応の理
解に著しく寄与してきている。一般に受け入れられてい
る機構は、活性種として金属−アルキリデン錯体を含
む。これらは、オレフィンと反応して金属非シクロブタ
ン中間体を形成し、そしてその中間体は環への逆戻り
(cycloreversion)を受けて再びオレフィンとアルキリ
デン錯体を生ずる。メタセシス−活性アルキリデン及び
金属非シクロブタン錯体の単離は、これらの機構の仮定
を支持する。
【0005】多数の例が、特にモリブデン及びタングス
テンの錯体化学において見出される。特に、Schrockの
研究は、反応性が制御できる明確なアルキリデン錯体を
明らかにした(J. S. Murdzek, R. R. Schrock, Organo
metallics 1987, 6, 1373-1374)。これらの錯体へのキ
ラル配位子圏(ligand sphere)の導入は、高い立体規
則性を有するポリマーの合成を可能にする(K. M. Totl
and, T. J. Boyd, G.C. Lavoie, W.M. Davis, R. R. Sc
hrock, Macromolecules 1996, 29, 6114-6125)。同じ
構造タイプのキラル錯体は、また閉環メタセシスにおい
てうまく用いられた(O. Fujimura, F. J. d. l. Mata,
R H. Grubbs, Organometallics 1996,15, 1865-1871;
J. B. Alexander, D. S. La, D. R. Cefalo, A.H. Hove
yda, R.R. Schrock, J. Am. Chem. Soc. 1998, 120, 40
41-4042)。しかしながら、官能基、空気及び水に対す
る高い感受性が、欠点である。
【0006】最近、ルテニウムのホスフィン含有錯体
が、確立された(R. H. Grubbs, S. T. Nguyen, L. K.
Johnson, M. A. Hillmyer, G. C. Fu, WO 96/04289, 19
94; P.Schwab, M. B. France, J. W. Ziller, R. H. Gr
ubbs, Angew. Chem., 1995, 107, 2179-2181; Angew. C
hem. Int. Ed. Engl. 1995, 34, 2039-2041; R. H. Gr
ubbs, E. L. Dias, Organometallics, 1998, 17 275
8)。後者の遷移金属の電子過剰の、“ソフト(sof
t)”性のために、これらの錯体は、ハード(hard)な
官能基に対して高い許容性(high tolerance)を持つ。
このことは、例えば、天然物化学におけるそれらの使用
により実証される(ジエンのRCM)(Z. Yang,Y. He,
D. Vourloumis, H. Vallberg, K. C. Nicolaou, Ange
w. Chem. 1997, 109, 170-172; Angew. Chem., Int. E
d. Engl. 1997, 36, 166-168; D. Meng, P.Bertinato,
A. Balog, D. S. Su, T. Kamenecka, E. J. Sorensen,
S. J. Danishefsky, J. Am. Chem. Soc. 1997, 119, 27
33-2734; D. Schizer, A. Limberg,A. Bauer, O. M. Bo
ehm, M. Cordes, Angew. Chem. 1997, 109, 543-544; A
ngew. Chem., Int. Ed. Engl. 1997, 36, 523-524; A.
Fuerstner, K. Langemann,J. Am. Chem. Soc. 1997, 11
9, 9130-9136)。
【0007】しかしながら、用いられるホスフィン配位
子を変える機会は、立体的因子及び電子的因子のために
非常に制限されている。トリシクロヘキシルホスフィ
ン、トリイソプロピルホスフィン及びトリシクロペンチ
ルホスフィンのようなただ単に強塩基の、嵩高いアルキ
ルホスフィンは、非環式オレフィン及び比較的ひずみの
ない環系のメタセシスに対して好適である。従って、こ
れらの触媒の反応性は、調節できない。更に、この構造
タイプのキラル錯体は、得ることができない。
【0008】本発明の発明者により以下の内容が既に明
らかにされている;即ち、配位子としてN−複素環式カ
ルベンの導入は、これらの系の活性を増加させるだけで
なく、著しくより可変性の配位子圏のために、例えばキ
ラリティ−、立体規則性又は活性の調節に関して、新規
な制御の可能性を達成することを可能ならしめる(T.We
skarmp, W. C. Schattenmann, M. Spiegler, W. A. Her
rmann, Angew. chem.1988, 110, 2631-2633; Angew. Ch
em. Int. Ed. Engl. 1998, 37, 2490-2493)。
【0009】しかしながら、それらが官能基に対して許
容性を持つとき、全てのルテニウム系はモリブデン及び
タングステンの活性よりも著しくより低い活性を今でも
なお有している。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】これらの理由のため
に、本発明の目的は、官能基に対して高い許容性及びよ
り可変性の配位子圏を有するだけでなく、著しく増加し
た活性をも有する目的に合わせて製造されたメタセシス
触媒を開発することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】この目的は、次の構造式
I:
【0012】
【化4】
【0013】[式中、Xは、アニオン配位子であり、Z
は、金属を含有しそしてルテニウム中心に非イオン的に
結合する単座ないし三座配位子であり、R1及びR2は、
同一であるか又は異なっておりそして環を形成すること
もでき、R1及びR2は各々水素又は/及び炭化水素基で
あり、ここでその炭化水素基は同一であるか又は異なっ
ていてもよくそして各々1〜50個の炭素原子を有する
アルキル基、2〜50個の炭素原子を有するアルケニル
基、2〜50個の炭素原子を有するアルキニル基、6〜
30個の炭素原子を有するアリール基及びシリル基から
選択される直鎖のもしくは分岐又は/及び環式の基であ
ってよく、ここで炭化水素基又は/及びシリル基中の1
個又はそれ以上の水素原子は、同一の又は独立に異なる
アルキル、アリール、アルケニル、アルキニル、メタロ
セニル、ハロゲン、ニトロ、ニトロソ、ヒドロキシ、ア
ルコキシ、アリールオキシ、アミノ、アミド、カルボキ
シル、カルボニル、チオ又は/及びスルホニル基により
置換されていてもよく、配位子Lは、下記式II−V:
【0014】
【化5】
【0015】(ここで、式II、III、IV及びV中
のR1、R2、R3及びR4は、同一であるか又は異なって
おりそして各々水素又は/及び炭化水素基であり、ここ
でその炭化水素基は同一であるか又は異なっておりそし
て1〜50個の炭素原子を有するアルキル基、2〜50
個の炭素原子を有するアルケニル基、2〜50個の炭素
原子を有するアルキニル基、6〜30個の炭素原子を有
するアリール基から成る群から選択される独立に環式
の、直鎖又は/及び分岐の基であり、ここにおいて少な
くとも1個の水素は官能基により置換されていてもよ
く、そしてここでR3及びR4は、同一であるか又は異な
っていてもよくそして各々独立にハロゲン、ニトロ、ニ
トロソ、アルコキシ、アリールオキシ、アミド、カルボ
キシル、カルボニル、チオ,シリル又は/及びスルホニ
ル基であってよい)で表されるものを有するN−複素環
式カルベンである]を有するルテニウム錯体により本発
明に従って達成される。
【0016】本発明に係る構造を有しそして二座ないし
三座配位子Zと組み合わせたN−複素環式カルベン配位
子を含有するアルキリデン錯体は、オレフィンメタセシ
スに対して高度に活性な触媒である。それらは、特に安
価である。本発明に係る触媒を用いるオレフィンメタセ
シスは、多様の官能基に対して高い許容性及び配位子圏
の変化に対して多くの可能性を示すばかりでなく、特に
高い活性も示す。
【0017】N−複素環式カルベン配位子Lを簡易に製
造しうるバリエイションのために、目的とする方法で活
性及び選択性を制御可能となり、更に加えてキラリティ
ーを簡単な方法で導入できる。従って、式II、II
I、IV及びV中において、炭化水素基R1、R2、R3
及びR4中の幾つかの又は全ての水素は、同一の又は独
立に異なるハロゲン原子、特に塩素、臭素もしくは沃
素、又は/及びニトロ、ニトロソ、ヒドロキシ、アリー
ルオキシ、アミノ、アミド、カルボキシル、カルボニ
ル、チオ、スルホニル、又は/及びメタロセニル基によ
り置換できる。
【0018】置換基R1、R2、R3及びR4としての官能
基の例は、ヒドロキシメチル、2−ヒドロキシエチル、
3−ヒドロキシプロピル、アミノメチル、2−アミノエ
チル、3−アミノプロピル、2−アセチルエチルアミノ
エチル、エトキシエチル、ポリエーテル、エトキシアセ
チル、メトキシカルボニルエチル、エトキシカルボニル
エチル、カリウムカルボキシラートメチル及びイソプロ
ピルアミノカルボニルメチルである。
【0019】R1及びR2は、例えばメチル、エチル、イ
ソプロピル、シクロプロピル、シクロヘキシル、1−フ
ェニルエチル、1−ナフチルエチル、1−tert−ブチル
エチル、tert−ブチル、フェニル(これらの基は、ニト
ロ、アミノ、ヒドロキシ又は/及びカルボキシル基によ
り置換されていてもよい)、メシチル、トリル及びナフ
チル基の中から選択できる。もしもそれらが、キラルで
ある場合、基はまた(R)及び(S)形で存在できる。
【0020】R3及びR4の例は、水素、メチル、エチル
及びフェニル(これらの基は、所望によりニトロ、アミ
ノ、ヒドロキシ又は/及びカルボキシル基により置換さ
れる)である。これらの式中のR3及びR4は、縮合環系
も形成できる。
【0021】式II、III、IV又は/及びVの配位
子Lは、中心性、軸性又は/及び面性キラリティーを有
することができる。
【0022】式Iにおいて、Zは、単座ないし三座配位
子L’nMX’m(式中、nは0〜4であり、mは0〜6
でありそしてm+nは零でなく、そしてL’は、同一で
あるか又は異なることができそしてπ結合した、不飽和
の炭素環式炭化水素及び非荷電電子供与体から選択さ
れ、X’は同一又は異なることができそして各々ハライ
ド、擬ハライド、テトラフェニルボレート、過ハロゲン
化テトラフェニルボレート、テトラハロボレート、ヘキ
サハロホスフェート、ヘキサハロアンチモネート、トリ
ハロメタンスルホネ−ト、アルコキシド、チオレート、
カルボキシレート、テトラハロアルミネート、テトラカ
ルボニルコバルテート、ヘキサハロフェレート(II
I)、テトラハロフェレート(III)又は/及びテト
ラハロパラデート(II)から成る群から選択されるア
ニオン配位子でありそしてMは、金属である。
【0023】L’の好ましい例は、シクロペンタジエニ
ル、ペンタメチルシクロペンタジエニル又はさもなけれ
ば置換シクロペンタジエニル基、ベンゼン及び置換ベン
ゼン、例えばシメン、そして又ホスフィン、ホスファイ
ト、アミン、イミン、ニトリル、N−複素環式カルベン
及びカルボニルである。
【0024】X’の好ましい例は、ハライド、特にクロ
リド、ブロミド又はヨード、擬ハライド、アルコキシ
ド、チオレート、アミド及びカルボキシレートである。
もしも、ハライドが前記化合物の1つにおける置換基で
ある場合、クロリドが好ましい。
【0025】金属Mは、遷移族IないしVIII及び主
族IないしIVの金属、特に遷移族I、II、VI、V
II及びVIII並びに主族IないしIVの金属の中か
ら選択でき、特に遷移族VIIIの金属が好ましい。好
ましい例は、遷移族VIIIに対してOs、Ru、I
r、Rh、Fe及びPdであり、遷移族VIIに対して
Reであり、遷移族VIに対してMo及びWであり、そ
して主族III及びIVに対してB、Al及びSiであ
る。
【0026】本発明の錯体中のアニオン配位子Xは、好
ましくはハライド、擬ハライド、テトラフェニルボレー
ト、過ハロゲン化テトラフェニルボレート、テトラハロ
ボレート、ヘキサハロホスフェート、ヘキサハロアンチ
モネート、トリハロメタンスルホネート、アルコキシ
ド、フェノキシド、チオレート、カルボキシレート、テ
トラハロアルミネート、テトラカルボニルコバルテー
ト、ヘキサハロフェレート(III)、テトラハロフェ
レート(III)、又は/及びテトラハロパラデート
(II)であり、ハライド、擬ハライド、テトラフェニ
ルボレート、過フッ化テトラフェニルボレート、テトラ
フルオロボレート、ヘキサフルオロホスフェート、ヘキ
サフルオロアンチモネート、トリフルオロメタンスルホ
ネート、アルコキシド、フェノキシド、カルボキシレー
ト、テトラクロロアルミネート、テトラカルボニルコバ
ルテート、ヘキサフルオロフェレート(III)、テト
ラクロロフェレート(III)又は/及びテトラクロロ
パラデート(II)が好ましい。擬ハライドの中で、シ
アニド、チオシアネート、シアネート、イソシアネート
及びイソチオシアネートが好ましく、ハライドの中でク
ロリド、ブロミド又はヨードを用いるのが好ましい。
【0027】式IないしVI中のアルキル基、アルケニ
ル基、アルキニル基又はアルキレン基、アルケニレン
基、アルキニレン基は、1又は2〜20個の炭素原子、
特に好ましくは1又は2〜12個の炭素原子を有する。
【0028】錯体の構造式Iにおいて、R1ないしR
2は、好ましくは水素、置換又は/及び未置換アルキ
ル、アルケニル又は/及びアリール基であり、Xは好ま
しくはハライド、アルコキシド又は/及びカルボキシレ
ートイオンでありそしてLは、好ましくは式IIのN−
複素環式カルベンである。
【0029】錯体は、通常対応するホスフィン錯体中の
配位子置換により合成される。これらは、反応式に対応
して、第1の工程において選択的にモノ置換されるか又
はさもなければジ置換されることができそして引き続き
第2の工程でZの適当なダイマーと反応して本発明の錯
体を与える:
【0030】
【化6】
【0031】本発明の錯体は、オレフィンメタセシスに
おいて極めて有効な触媒であることが見出されている。
非常によいメタセシス活性は、実施例における種々のメ
タセシス反応の多数の例により実証される。
【0032】従って、本発明は、開環メタセシス重合
(ROMP)、非環式オレフィンのメタセシス、エタノ
リシス、閉環メタセシス(RCM)、非環式ジエンメタ
セシス重合(ADMET)及びオレフィンポリマーの解
重合のような全てのオレフィンメタセシス反応のプロセ
スも包含する。官能基、特にアルコール、アミン、チオ
ール、ケトン、アルデヒド、カルボン酸、エステル、ア
ミド、エーテル、シラン、スルフィド及びハロゲンの基
に対する本発明の錯体の高い安定性及び許容性は、メタ
セシス反応中にそのような官能基の存在を可能にする。
【0033】本発明の目的は、また 少なくとも1種の
前記錯体の存在下、オレフィンメタセシス反応により、
各々の場合において式VIに対応する2個又はそれ以上
の炭素原子を有する非環式オレフィンから又は/及び3
個又はそれ以上の炭素原子を有する環式オレフィンか
ら、各々の場合において式VI:
【0034】
【化7】
【0035】に対応する2個又はそれ以上の炭素原子を
有する非環式オレフィン又は/及び3個又はそれ以上の
炭素原子を有する環式オレフィンを製造する方法によっ
て達成され、そして式VI中のR'1、R'2、R'3及び
R'4は、水素又は/及び炭化水素基であり、ここでその
炭化水素基は同一であるか又は異なっており、そして所
望により少なくとも1個の水素が官能基により置換され
ていてもよい、1〜50個の炭素原子を有するアルキル
基、2〜50個の炭素原子を有するアルケニル基、2〜
50個の炭素原子を有するアルキニル基、6〜30個の
炭素原子を有するアリール基、メタロセニル又は/及び
シリル基から独立に選択される直鎖の、分岐又は/及び
環式の基であり、そして所望により、R'1、R'2、R'3
及びR'4の1種又はそれ以上が、同一であるか又は異な
るハロゲン、ニトロ、ニトロソ、ヒドロキシ、アルコキ
シ、アリールオキシ、アミノ、アミド、カルボキシル、
カルボニル、チオ、スルホニル又は/及びメタロセニル
基である。
【0036】使用され又は/及び製造されるべきオレフ
ィンは、1個又はそれ以上の二重結合を有する。特に、
式VIのオレフィン中のR'1、R'2、R'3及びR'4は、
ペアを組んで環を形成することができる。
【0037】式VIのオレフィンにおいて、炭化水素基
R'1、R'2、R'3及びR'4の幾つか又は全ての水素は、
1種又はそれ以上の同一の又は独立に異なるハロ、シリ
ル、ニトロ、ニトロソ、ヒドロキシ、アルコキシ、アリ
ールオキシ、アミノ、アミド、カルボキシル、カルボニ
ル、チオ、スルホニル又は/及びメタロセニル基により
置換できる。
【0038】R'1、R'2、R'3及びR'4の例及び水素の
代わりの置換基の例は、式IないしVに関して前記した
ものと同じである。
【0039】本発明の方法は、溶媒と共に又は溶媒なし
で行うことができるが、しかし好ましくは有機溶媒を用
いる。本発明の方法は、ブレンステッド酸、好ましく
は、HCl、HBr、HI、HBF4、HPF6又は/及
びトリフルオロ酢酸を添加して、ルイス酸、好ましくは
BF3、AlCl3、又は/及びZnCl2を添加して行
うことができる。
【0040】驚くべきことに、このことにより初めて以
下の内容が可能となる;即ち、高い触媒活性で、触媒条
件又は/及び触媒の簡易なバリエイションにより、種々
の性質を有するように個々に目的に合わせて製造された
多様のオレフィンを得ることができる;このことは特に
オレフィンを製造するための本発明の方法が、意外なこ
とに官能基に対して高い許容性を有しているからであ
る。
【0041】
【実施例】次の実施例は、本発明を説明するものである
が、その範囲を制限するものではない。
【0042】1)本発明の錯体の製造 一般的手順:1mmolのRuCl2(ジ−R−イミダ
ゾリン−2−イリデン)2(CHPh)又はRuCl
2(ジ−R−イミダゾリン−2−イリデン)(PCy3
(CHPh)(式中、Rはあらゆる基である)を、5m
lの塩化メチレンに溶解し次いで5mlの塩化メチレン
に溶解した1mmolの[L'MX'2]2の溶液と混合す
る。反応溶液を室温(RT)で約15〜180分間撹拌
し次いで溶媒を引き続き除去し、錯体をトルエン/ペン
タン混合物で洗浄し次いで高真空下で多くの時間乾燥す
る。反応は、示した時間で定量的に進行する。
【0043】記載した一般的手順を用いて次の化合物を
製造した: (触媒1)
【0044】
【化8】
【0045】出発物質:RuCl2(ジ−シクロヘキシ
ル−イミダゾリンー2−イリデン)(PCy3)(CH
Ph)及び[(p−シメン)RuCl2]2 反応時間:2時間 C3244Cl42Ru2に対する元素分析: 計算値C48.00;H5.54;N3.50 実測値C48.11;H5.61;N3.52。1 H NMR(CD2Cl2/25℃):δ=21.14
(1H,s,Ru=CH),7.89(2H,d,3
HH=7.8Hz,C65のo−H),7.67(1H,
t,3HH=7.8Hz,C65のp−H),7.22
(2H、t、3HH=7.8Hz,C65のm−H),
7.09(1H,s,NCH),6.65(1H,s,
NCH),5.70(1H,m,NC611のCH),
5.53,5.50,5.43及び5.28(全て1
H,d,3HH=5.7Hz,p−シメンのCH)3.
05(1H,m,NC611のCH),2.85(1
H,m,p−シメンのC(CH32),2.34(3
H,s,p−シメンのCH3),1.82−0.91
(20H,全てm,NC611のCH2),1.41(3
H,d, 3HH=7.0Hz,p−シメンのCH(C
32),1.27(3H,d,3 HH=7.0Hz,
p−シメンのCH(C 32)。13C NMR(CD2
2/25℃):δ=319.4(Ru=CH),16
5.2(NCN),154.0(C65のipso−
C),131.4,130.7,及び128.7(C6
5のo−C,m−C及びp−C),119.1及び1
18.0(NCH),101.3,96.8,81.
3,80.6,79.7及び79.4(p−シメン),
58.9及び56.7(NC611のCH),36.
0,34.9,31.3,25.8,25.4及び2
2.3(NC611のCH2),30.8(p−シメンの
H(CH32),22.2及び21.9(p−シメン
のCH(CH32),18.8(p−シメンのC
3)。
【0046】(触媒2)
【0047】
【化9】
【0048】出発物質:RuCl2(ジ−シクロヘキシ
ル−イミダゾリンー2−イリデン)2(CHPh)及び
[(p−シメン)OsCl2]2 反応時間:3時間 C3244Cl42OsRuに対する元素分析: 計算値C43.14;H4.98;N3.15 実測値C43.31;H5.11;N3.13。1 H NMR(CD2Cl2/25℃):δ=21.21
(1H,s,Ru=CH),7.91(2H,d,3
HH=6.4Hz,C65のo−H),7.72(1H,
t,3HH=6.4Hz,C65のp−H),7.24
(2H、t、3HH=6.4Hz,C65のm−H),
7.04(1H,s,NCH),6.69(1H,s,
NCH),5.70(1H,m,NC611のCH),
6.08(1H,d,3HH=5.9Hz,p−シメン
のCH),5.95(1H,d,3HH=5.9Hz,
p−シメンのCH),5.75(2H,おおよそt,3
HH=5.9Hz,p−シメンのCH),3.07(1
H,m,NC611のCH),2.83(1H,m,p
−シメンのC(CH32),2.34(3H,s,p
−シメンのCH3),1.90−0.85(20H,全
てm,NC611のCH2),1.39(3H,d,3
HH=6.8Hz,p−シメンのCH(C 32),1.
33(3H,d,3HH=6.8Hz,p−シメンのC
H(C 3213C NMR(CD2Cl2/25℃):
δ=319.7(Ru=CH),165.0(NC
N),153.9(C65のipso−C),131.
2,130.7,及び128.6(C65のo−C,m
−C,及びp−C)、119.3及び118.1(NC
H),96.5,91.5,71.6,71.4,7
0.4及び69.7(p−シメン),58.8及び5
6.5(NC611のCH),35.8,35.3,3
1.2,25.9,25.2及び22.7(NC611
のCH2),31.2(p−シメンのH(C
32),22.2及び22.1(p−シメンのCH
32),18.7(p−シメンのCH3)。
【0049】(触媒3)
【0050】
【化10】
【0051】出発物質:RuCl2(ジ−シクロヘキシ
ル−イミダゾリンー2−イリデン)2(CHPh)及び
[Cp*RuCl2]2 反応時間:15分 C4546Cl24RhRuに対する元素分析: 計算値C47.88;H5.65;N3.49 実測値C47.99;H5.70;N3.45。1 H NMR(CD2Cl2/25℃):δ=21.20
(1H,s,Ru=CH),7.95(2H,d,3
HH=7.2Hz,C65のo−H),7.67(1H,
t,3HH=7.2Hz,C65のp−H),7.25
(2H,t,3HH=7.8Hz,C65のm−H),
7.09(1H,s,NCH),6.68(1H,s,
NCH),6.57(1H,m,NC611のCH),
2.97(1H,m,NC611のCH),1.85−
0.86(20H,全てm,NC611のCH2),1.
74(15H,s,Cp*のCH3)。13C NMR(C
2Cl2/25℃):δ=319.3(Ru=CH),
164.4(NCN),153.5(C65のipso
−C),131.2,130.4,及び128.7(C
65のo−C,m−C,p−C),118.9及び11
8.3(NCH),94.3(d,JRhC=7.5H
z,Cp*CH3)58.3及び56.4(NC6
11のCH),35.2,34.1,33.3,25.
8,22.4,21.2(NC611のCH2),9.3
1(Cp*のCH3)。
【0052】2−4)オレフィンメタセシスにおける本
発明の錯体の使用 下記に記載した実施例は、オレフィンメタセシスにおけ
る本発明の錯体の可能性を実証する。既知のホスフィン
含有系に比較した新規な錯体の利点は、特に開環メタセ
シス重合におけるそれらの著しく増加した活性にある。
その結果、単に困難性を伴ってメタセシス反応を受ける
オレフィンであるとしても、メタセシス反応において反
応できる。
【0053】2)開環メタセシス重合 ノルボルネン、官能化ノルボルネン、1,5−シクロオ
クタジエン及びシクロペンテンは、実施例として役立
つ。
【0054】2a)ノルボルネンの開環メタセシス重合 活性を実証するために、ノルボルネンを開環メタセシス
重合に委ねた。 典型的反応バッチ:フラスコ中で、1.0μmolの各
々の錯体を30mlの塩化メチレンに溶解する。20.
0mmolのノルボルネンを添加して反応を開始し次い
で反応液を500mlのメタノール中に注加することに
より特定時間後に停止する(ポリノルボルネンの沈殿が
形成した)。沈殿したポリノルボルネンを、濾過により
単離し、次いで塩化メチレン/メタノール又はトルエン
/メタノールから繰り返し再沈殿した後、高真空下で一
定重量まで乾燥する。重量を測定して収率を求める。
【0055】触媒、反応時間、収率及び代謝回転頻度
(turnover frequence、TOF)を表1に示す。
【0056】
【表1】
【0057】2b)官能化ノルボルネン誘導体の開環メ
タセシス重合 活性及び官能基に対する許容性を実証するために、5−
ノルボルネンー2−イルアセテートを開環メタセシス重
合に委ねた。 典型的な反応バッチ:フラスコ中で、1.0μmolの
各々の錯体を2mlの塩化メチレンに溶解する。5.0
mmolの5−ノルボルネンー2−イルアセテートを添
加して反応を開始し次いで反応液を500mlのメタノ
ール中に注加することにより特定時間後に停止する(ポ
リノルボルネンの沈殿が形成した)。沈殿したポリノル
ボルネンを、濾過により単離し、次いで塩化メチレン/
メタノール又はトルエン/メタノールから繰り返し再沈
殿した後、高真空下で一定重量まで乾燥する。重量を測
定して収率を求める。
【0058】触媒、反応時間、収率及びTOFを表2に
示す。
【0059】
【表2】
【0060】2c)1,5−シクロオクタジエンの開環
メタセシス重合 本発明の錯体の活性を実証するために、1,5−シクロ
オクタジエンの開環メタセシス重合の動力学を、NMR
分光法によりモニターした。ノルボルネンに比較してそ
の著しく小さな環の歪みのために、1,5−シクロオク
タジエンは、著しく重合の困難な基質である。 典型的な反応バッチ:1.8μmolの本発明の各々の
錯体を、NMR管に入れ次いで0.55mlのCD2
2(あるいは、標準液を用いる)に溶解する。引き続
き、重合反応を、55μlの1,5−シクロオクタジエ
ン(モノマー:触媒=250:1)を添加することによ
り開始する。反応の過程を、1H−NMRスペクトルを
記録することにより追跡する。生成物(ポリシクロオク
タジエン)及び出発物質(シクロオクタジエン)の時間
依存性シグナルの統合により、図1に示すようなポリシ
クロオクタジエンの時間依存性収率及び表3に報告する
ような代謝回転頻度(TOF)を得る。
【0061】
【表3】
【0062】ここで達成されたTOFは、既知の系のそ
れよりも著しくより大きい。従って、類似のホスフィン
系(これは、同時に文献から既知の最も活性なルテニウ
ムをベースとする系である)は、同じ条件下で200h
-1から最大1000h-1までのTOFを示す。
【0063】2d)シクロペンテンの開環メタセシス重
合 1,5−シクロオクタジエンと同様に、シクロペンテン
は、極めて重合が困難な基質である。 典型的な実験バッチ:フラスコ中で、1.0μmolの
各々の錯体を1mlの塩化メチレンに溶解する。5.0
mmolのシクロペンテンを添加して反応を開始し次い
で反応液を500mlのメタノール中に注加することに
より特定時間後に停止する(ポリシクロペンテンの沈殿
が形成した)。沈殿したポリシクロペンテンを、濾過に
より単離し、次いで塩化メチレン/メタノール又はトル
エン/メタノールから繰り返し再沈殿した後、高真空下
で一定重量まで乾燥する。重量を測定して収率を求め
る。結果を、表4に要約する。
【0064】
【表4】
【0065】3)閉環メタセシス 閉環メタセシスにおける本発明の錯体の可能性を、エチ
レンを放出してシクロヘキセンを形成するための1,7
−オクタジエンの反応により説明する(表5) 典型的な反応バッチ:6.3μmolの各々の錯体を2
mlの1,2−ジクロロエタンに溶解した溶液を、0.
45mmolの1,7−オクタジエンと混合した。60
℃で10分後に、反応混合物をGC/MSにより分析し
た。
【0066】
【表5】
【0067】4)非環式オレフィンのメタセシス 非環式オレフィンのメタセシスにおける本発明の錯体の
可能性を、エチレンを放出して7−テトラデセンを形成
するための1−オクテンのホモメタセシスにより説明す
る(表6)。 典型的な反応バッチ:6.0μmolの各々の錯体を1
mlの1,2−ジクロロエタンに溶解した溶液を、3.
0mmolの1−オクテンと混合した。45℃で3時間
後に、反応混合物をGS/MSにより分析した。
【0068】
【表6】
【0069】本発明の錯体を用いた1,5−シクロオク
タジエンのROMP: ◆錯体3;◆錯体1;及び●RuCl2(PCy3)(C
HPh)(P. Schwab,M. B. Frnce, J. W. Ziller, R.
H. Grubbs, Angew. Chem., 1995, 107,2179-2181; Ange
w. Chem. Int. Ed. Engl. 1995, 34, 2039-2041)
【図面の簡単な説明】
【図1】ポリシクロオクタジエンの時間と収率の相関図
である。
フロントページの続き (72)発明者 フロリアン・ヨット・コール ドイツ連邦共和国80798 ミュンヘン,ヒ ルテンシュペルガーシュトラーセ 4 (72)発明者 トーマス・ヴェスカンプ ドイツ連邦共和国80805 ミュンヘン,ウ ンゲラーシュトラーセ 108

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 次の構造式I: 【化1】 [式中、Xはアニオン配位子であり、Zは、金属を含有
    しそしてルテニウム中心に非イオン的に結合する単座な
    いし三座配位子であり、R1及びR2は、同一であるか又
    は異なっておりそして環を形成することもでき、R1
    びR2は各々水素又は/及び炭化水素基であり、ここで
    その炭化水素基は同一であるか又は異なっていてもよく
    そして各々1〜50個の炭素原子を有するアルキル基、
    2〜50個の炭素原子を有するアルケニル基、2〜50
    個の炭素原子を有するアルキニル基、6〜30個の炭素
    原子を有するアリール基及びシリル基から選択される直
    鎖もしくは分岐又は/及び環式の基であってよく、ここ
    で炭化水素基又は/及びシリル基中の1個又はそれ以上
    の水素原子は、同一の又は独立に異なるアルキル、アリ
    ール、アルケニル、アルキニル、メタロセニル、ハロゲ
    ン、ニトロ、ニトロソ、ヒドロキシ、アルコキシ、アリ
    ールオキシ、アミノ、アミド、カルボキシル、カルボニ
    ル、チオ又は/及びスルホニル基により置換されていて
    もよく、配位子Lは、下記式II−V: 【化2】 (ここで、式II、III、IV及びV中のR1、R2
    3及びR4は、同一であるか又は異なっておりそして各
    々水素又は/及び炭化水素基であり、ここでその炭化水
    素基は同一であるか又は異なっておりそして1〜50個
    の炭素原子を有するアルキル基、2〜50個の炭素原子
    を有するアルケニル基、2〜50個の炭素原子を有する
    アルキニル基、6〜30個の炭素原子を有するアリール
    基から成る群から選択される独立に環式の、直鎖又は/
    及び分岐の基であり、ここにおいて少なくとも1個の水
    素は官能基により置換されていてもよく、そしてここで
    3及びR4は、同一であるか又は異なっていてもよくそ
    して各々独立にハロゲン、ニトロ、ニトロソ、アルコキ
    シ、アリールオキシ、アミド、カルボキシル、カルボニ
    ル、チオ又は/及びスルホニル基であってよい)でのい
    ずれかを有するN−複素環式カルベンである]を有する
    ルテニウム錯体。
  2. 【請求項2】 アニオン配位子Xが、ハライド、擬ハラ
    イド、テトラフェニルボレート、過ハロゲン化テトラフ
    ェニルボレート、テトラハロボレート、ヘキサハロホス
    フェート、ヘキサハロアンチモネート、トリハロメタン
    スルホネート、アルコキシド、チオレート、カルボキシ
    レート、テトラハロアルミネート、テトラカルボニルコ
    バルテート、ヘキサハロフェレート(III)、テトラ
    ハロフェレート(III)及びテトラハロパラデート
    (II)から成る群から選択される請求項1記載の錯
    体。
  3. 【請求項3】 Zが、単座ないし三座配位子L’n
    X’m(式中、nは0〜4であり、mは0〜6でありそ
    してm+nは零でなく、そしてL’は、同一であるか又
    は異なっておりそしてπ結合した、不飽和の炭素環式炭
    化水素から成る群又は/及び非荷電電子供与体から成る
    群から選択され、X’は同一であるか又は異なっており
    そして各々ハライド、擬ハライド、テトラフェニルボレ
    ート、過ハロゲン化テトラフェニルボレート、テトラハ
    ロボレート、ヘキサハロホスフェート、ヘキサハロアン
    チモネート、トリハロメタンスルホネ−ト、アルコキシ
    ド、チオレート、カルボキシレート、テトラハロアルミ
    ネート、テトラカルボニルコバルテート、ヘキサハロフ
    ェレート(III)、テトラハロフェレート(III)
    又は/及びテトラハロパラデート(II)から成る群か
    ら選択されるアニオン配位子でありそしてMは、金属で
    ある)である、請求項1又は2記載の錯体。
  4. 【請求項4】 L’が、同一であるか又は異なっており
    そしてシクロペンタジエニル、ペンタメチルシクロペン
    タジエニル又はさもなければ置換シクロペンタジエニル
    基、ベンゼン、置換ベンゼン、ホスフィン、ホスファイ
    ト、アミン、イミン、ニトリル、N−複素環式カルベン
    及びカルボニルの中から選択される、請求項3記載の錯
    体。
  5. 【請求項5】 X’が、同一であるか又は異なっており
    そしてハライド、擬ハライド、アルコキシド、チオレー
    ト及びカルボキシレートの中から選択される、請求項3
    又は4記載の錯体。
  6. 【請求項6】 Mが、遷移族I〜VIII又は主族I〜
    IVの金属である、請求項3〜5のいずれか1項に記載
    の錯体。
  7. 【請求項7】 Mが、オスミウム、ロジウム、イリジウ
    ム、ルテニウム、鉄、パラジウム、レニウム、モリブデ
    ン、タングステン、硼素、アルミニウム及び珪素の中か
    ら選択される、請求項6記載の錯体。
  8. 【請求項8】 式II、III、IV及びVにおいて、
    炭化水素基R1、R2、R3及びR4中の幾つかの又は全て
    の水素が、同一の又は独立に異なるハロ、ニトロ、ニト
    ロソ、ヒドロキシ、アルコキシ、アリールオキシ、アミ
    ノ、アミド、カルボキシル、カルボニル、チオ、スルホ
    ニル又は/及びメタロセニル基により置換されている、
    請求項1〜7のいずれか1項に記載の錯体。
  9. 【請求項9】 式II、III、IV及びV中のR3
    びR4が、縮合環系を表す、請求項1〜8のいずれか1
    項に記載の錯体。
  10. 【請求項10】 少なくとも1種の触媒の存在下、オレ
    フィンメタセシス反応により、各々の場合において式V
    Iに対応する2個又はそれ以上の炭素原子を有する非環
    式オレフィンから又は/及び3個又はそれ以上の炭素原
    子を有する環式オレフィンから、各々の場合において式
    VI: 【化3】 に対応する2個又はそれ以上の炭素原子を有する非環式
    オレフィン又は/及び3個又はそれ以上の炭素原子を有
    する環式オレフィンを製造する方法であって、請求項1
    〜9のいずれか1項に記載の触媒を用い、そして式VI
    中のR'1、R'2、R'3及びR'4は、水素又は/及び炭化
    水素基であり、ここで炭化水素基は同一であるか又は異
    なっておりそして所望により少なくとも1個の水素が官
    能基により置換されていてもよい、1〜50個の炭素原
    子を有するアルキル基、2〜50個の炭素原子を有する
    アルケニル基、2〜50個の炭素原子を有するアルキニ
    ル基、6〜30個の炭素原子を有するアリール基、メタ
    ロセニル又は/及びシリル基から独立に選択される直鎖
    の、分岐又は/及び環式の基であり、そして所望によ
    り、R'1、R'2、R'3及びR'4の1種又はそれ以上は、
    同一であるか又は異なるハロ、ニトロ、ニトロソ、ヒド
    ロキシ、アルコキシ、アリールオキシ、アミノ、アミ
    ド、カルボキシル、カルボニル、チオ、スルホニル又は
    /及びメタロセニル基である、前記環式オレフィンの製
    造方法。
  11. 【請求項11】 1個又はそれ以上の二重結合が、用い
    られ又は/及び製造されるべきオレフィン中に存在す
    る、請求項10記載の製造方法。
  12. 【請求項12】 式VIのオレフィン中のR'1、R'2
    R'3及びR'4が、独立にそしてペアを組んで環を形成す
    る請求項10又は11記載の製造方法。
  13. 【請求項13】 式VIのオレフィンにおいて、炭化水
    素基R'1、R'2、R'3及びR'4中の水素の幾つか又は全
    てが1種又はそれ以上の、同一の又は独立に異なるハ
    ロ、シリル、ニトロ、ニトロソ、ヒドロキシ、アルコキ
    シ、アリールオキシ、アミノ、アミド、カルボキシル、
    カルボニル、チオ、スルホニル又は/及びメタロセニル
    基により置換されていてもよい、請求項10〜12のい
    ずれか1項に記載の製造方法。
  14. 【請求項14】 製造を溶液中で行う、請求項10〜1
    3のいずれか1項に記載の製造方法。
  15. 【請求項15】 製造を有機溶剤中で行う、請求項14
    記載の製造方法。
  16. 【請求項16】 製造をブレンステッド酸を添加して行
    う、請求項10〜15のいずれか1項に記載の製造方
    法。
  17. 【請求項17】 ブレンステッド酸を、HCl、HB
    r、HI、HBF4、HPF6及びトリフルオロ酢酸の中
    から選択する、請求項16記載の製造方法。
  18. 【請求項18】 製造をルイス酸を添加して行う、請求
    項10〜17のいずれか1項に記載の製造方法。
  19. 【請求項19】 ルイス酸を、BF3、AlCl3、Zn
    Cl2又は/及びCuCl2の中から選択する、請求項1
    8記載の製造方法。
  20. 【請求項20】 オレフィンメタセシスにおける請求項
    1〜9のいずれか1項に記載の錯体の使用。
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