JP2008214330A - ビスムトニウム塩を用いたアルコールの選択的酸化方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 有機合成の属する分野および他の分野において要求されている，温和な条件下でのアルコール類のアルデヒド，ケトンへの選択的酸化法を提供すること。
【解決手段】 ４つのフェニル基の１つに置換基を導入したテトラフェニルビスムトニウム塩を酸化剤として用いることにより，上記課題を解決することができた。
【選択図】なし

Description

本発明はビスムトニウム塩を用いたアルコールの酸化法に関するものである。この酸化法は第一級アルコールをアルデヒドに，第二級アルコールをケトンに変換するものであって，有機合成の属する分野および他の分野において要求されている温和な条件下でのアルコール類の選択的酸化に供するものである。

第一級アルコールをアルデヒドに，第二級アルコールをケトンに酸化する反応は有機合成上最も重要な反応の１つであり，Ｊｏｎｅｓ試薬，Ｓａｒｅｔｔ試薬，Ｃｏｌｌｉｎｓ試薬などの酸化クロムを利用する酸化剤が用いられてきた。そして，アルコールのアルデヒドあるいはケトンへの酸化反応が極めて重要であるため，より有用な酸化法の開発を意図して活発な研究が行われ，数多くの優れた方法が次々と開発されている。例えば，Ｃｏｒｅｙらはジクロロメタン中，ピリジニウムクロロクロマート（以下，ＰＣＣ）を用いてアルコールを酸化し，高収率でアルデヒドを得ている（非特許文献１参照）。同じくＣｏｒｅｙらはジクロロメタン中，ピリジニウムジクロマート（以下，ＰＤＣ）を用いてデカノールを酸化し，収率９８％でデカナールを得ている（非特許文献２参照）。酸化クロムのような重金属化合物に代わる酸化剤として，超原子価ヨウ素化合物である１，１，１−トリアセトキシ−１，１−ジヒドロ−１，２−ベンゾヨードキソール−３（１Ｈ）−オン（以下，Ｄｅｓｓ−Ｍａｒｔｉｎペルヨージナン）が開発され，アルコールの選択的な酸化剤として用いられている（非特許文献３参照）。また，ジメチルスルホキシド（以下，ＤＭＳＯ）を活性化してアルコールと反応させ，アルデヒドに導く方法がある。その中でもオキザリルジクロリドを活性化剤として用いるＳｗｅｒｎ酸化は広く利用されている（非特許文献４参照）。

一方，超原子価ビスマス化合物はその酸化能力とビスマス元素の低い毒性から，酸化剤として注目されている。例えば，Ｃｈａｌｌｅｎｇｅｒらはトリフェニルビスマスジヒドロキシドを用いてアルコールを対応するアルデヒド，ケトンに酸化している（非特許文献５参照）。Ｂａｒｔｏｎらは（Ｐｈ_３ＢｉＣｌ）_２Ｏを，ＤｏｄｏｎｏｖはＰｈ_３Ｂｉ（ＯＡｃ）_２を用いて中性もしくは塩基性条件下，対応するカルボニル化合物を得ている（非特許文献６，７参照）。また，テトラアリールビスムトニウム塩を用いたアルコールの酸化も報告されている（非特許文献８参照）。

Ｅ．Ｊ．Ｃｏｒｅｙ，Ｊ．Ｗ．Ｓｕｇｇｓ，Ｔｅｔｒａｈｅｄｒｏｎ Ｌｅｔｔ．，１９７５，２６４７ Ｅ．Ｊ．Ｃｏｒｅｙ，Ｇ．Ｓｃｈｍｉｄｔ，Ｔｅｔｒａｈｅｄｒｏｎ Ｌｅｔｔ．，１９７９，３９９ Ｄ．Ｂ．Ｄｅｓｓ，Ｊ．Ｃ．Ｍａｒｔｉｎ，Ｊ，Ｏｒｇ．Ｃｈｅｍ．，１９８３，４８，４１５５ Ｋ．Ｏｍｕｒａ，Ｄ．Ｓｗｅｒｎ，Ｔｅｔｒａｈｅｄｒｏｎ，１９７８，３４，１６５１ Ｆ．Ｃｈａｌｌｅｎｇｅｒ，Ｏ．Ｖ．Ｒｉｃｈａｒｄｓ，Ｊ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，１９３４，４０５ Ｄ．Ｈ．Ｒ．Ｂａｒｔｏｎ，Ｊ．Ｐ．Ｋｉｔｃｈｉｎ，Ｄ．Ｊ．Ｌｅｓｔｅｒ，Ｗ．Ｂ．Ｍｏｔｈｅｒｗｅｌｌ，Ｍ．Ｔ．Ｂ．Ｐａｐｏｕｌａ，Ｔｅｔｒａｈｅｄｒｏｎ，１９８１，３７，７３（Ｓｕｐｐｌｅｍｉｎｔ） Ｖ．Ａ．Ｄｏｄｏｎｏｖ，Ａ．Ｖ．Ｇｕｓｈｃｈｉｎ，Ｔ．Ｇ．Ｂｒｉｌｋｉｎａ，Ｊ．Ｇｅｎ．Ｃｈｅｍ．ＵＳＳＲ，１９８５，５５，６３ Ｄ．Ｈ．Ｒ．Ｂａｒｔｏｎ，Ｊ．−Ｐ．Ｆｉｎｅｔ，Ｗ．Ｂ．Ｍｏｔｈｅｒｗｅｌｌ，Ｃ．Ｐｉｃｈｏｎ，Ｊ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，Ｐｅｒｋｉｎ Ｔｒａｎｓ．１，１９８７，２５１．

しかしながら，Ｊｏｎｅｓ試薬，Ｓａｒｅｔｔ試薬，Ｃｏｌｌｉｎｓ試薬，ＰＣＣ，ＰＤＣは，いずれも毒性の高い重金属酸化物を酸化剤として利用している。しかも，反応終了後，重金属酸化物を目的物から完全に除去する操作が煩雑であるという問題点を有している。Ｄｅｓｓ−Ｍａｒｔｉｎペルヨージナンを用いる方法は，高収率で目的物を得ることができるが，Ｄｅｓｓ−ＭａｒｔｉｎペルヨージナンおよびＤｅｓｓ−Ｍａｒｔｉｎペルヨージナンの加水分解物に強い爆発性が報告されている。そのため，この方法の使用には細心の注意が必要であり，利用し易い方法とは言い難い。Ｓｗｅｒｎ酸化は，毒性の強い重金属酸化物や爆発性の酸化剤を使用しない優れた方法である。しかしながら，活性化ＤＭＳＯとアルコールとが反応した中間体は極めて不安定であり，そのため，厳密な温度管理下（−７８℃）で反応を行わなければならない。また，副生するジメチルスルフィドの悪臭が強いため，大量合成には不向きであるなどの問題点が残されている。トリフェニルビスマスジヒドロキシドやテトラアリールビスムトニウム塩などの超原子価ビスマス化合物を酸化剤として用いて高収率で目的物を得るためには，長い反応時間や高い反応温度が必要であり，到底満足できるものではない。温和な条件下，短時間で反応を完了することができるアルコールの酸化法が強く求められている。

そこで，発明者らは鋭意研究を重ねた結果，本発明を完成するに至った。

本発明は，塩基の存在下，第一級アルコールあるいは第二級アルコールと，下記構造式（２）

（式中Ｒ^１，Ｒ^２，Ｒ^３，Ｒ^４，Ｒ^５は水素，アルキル基，アルケニル基，アルキニル基，アルコキシ基のいずれかであり，置換されていても良く，Ｒ^６はハロゲン，ニトロ基などの電子吸引性基であり，Ｘはハロゲン，アセタート，トリフルオロアセタート，トリフルオロメタンスルホナート，ｐ−トルエンスルホナート，テトラフルオロボラート，ヘキサフルオロホスファート，ビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミドから選択される。ただし，Ｒ^１＝Ｒ^２＝Ｒ^３＝Ｒ^４＝Ｒ^５＝水素は除く）で示される４つのフェニル基の１つに置換基を導入したビスムトニウム塩を反応せしめ，第一級アルコールをアルデヒドに，第二級アルコールをケトンに導くことを特徴とするアルコール類の新規酸化法である。

本発明で使用し得るビスムトニウム塩の１つである，下記構造式（３）

で示されるメシチルトリフェニルビスムトニウムテトラフルオロボラートを取り上げ，本発明の有用性を例示する。メシチルトリフェニルビスムトニウムテトラフルオロボラートは，ボロントリフルオリド−エチルエーテルコンプレックスの存在下，トリフェニルビスマスジフルオリドとメシチルボロン酸を反応させることにより，容易に得られる。

本発明に係る酸化反応は下記反応式に従って進行する。

この反応で使用し得る塩基は，炭酸カリウム，炭酸ナトリウム，ＤＢＵ，トリエチルアミン，１，１，３，３−テトラメチルグアニジン，２−ｔｅｒｔ−ブチル−１，１，３，３−テトラメチルグアニジンなどが挙げられるが，１，１，３，３−テトラメチルグアニジンおよびＤＢＵがより好ましい。使用しうる溶媒は，ジクロロメタン，クロロホルム，トリクロロエタン，トルエン，ベンゼン，アセトニトリル，ＴＨＦ，アセトンあるいはこれらの混合溶媒などが挙げられる。反応温度は−７８℃から使用するビスムトニウム塩の分解温度まで適宜選択されるが，室温で十分な反応速度が得られる。反応時間はアルコール，使用するビスムトニウム塩，使用する溶媒により異なり，１分から１２時間の間で選択されるが，好ましくは３０分から６時間である。

以下にメシチルトリフェニルビスムトニウムテトラフルオロボラートを用いた酸化反応の結果を示す。

エントリー１，２，３，５の結果が示すように，温和な条件下，短時間で第一級アルコールから高収率で対応するアルデヒドを得ることができた。また，エントリー４，６の結果が示すように，第二級アルコールから，高収率で対応するケトンを得ることができた。エントリー５，６の結果が示すように，非共役系アルコールの酸化にはトルエンを溶媒として用いることにより，高収率で目的物を得ることができた。このように本発明は，第一級アルコール，第二級アルコールのどちらも効率よく酸化することができる。

次に，不飽和芳香族アルコール，不飽和鎖状アルコール，非共役系アルコールの共存下における酸化反応の選択性について示す。

反応終了後，目的物の^１Ｈ ＮＭＲを測定し，その積分比から相対的な反応比を算出した。その結果を以下に示す。

上表が示すように，いずれの反応も非共役系アルコールとの共存下，不飽和アルコールが選択的に酸化されている。

さらに，第一級アルコールと第二級アルコールの共存下における酸化反応の選択性について示す。また，比較例としてＤｅｓｓ−Ｍａｒｔｉｎペルヨージナンを用いた酸化反応の結果も示す。

上表が示すように，ビスムトニウム塩を用いた酸化反応では，不飽和アルコール，非共役系アルコールのいずれの場合も第一級アルコールが選択的に酸化され，対応するアルデヒドが優先的に得られた。また，Ｄｅｓｓ−Ｍａｒｔｉｎペルヨージナンよりも格段に優れた選択性を有していることが示された。

上記のごとく，本発明はビスムトニウム塩を用いた第一級アルコールをアルデヒドに，第二級アルコールをケトンに変換するアルコールの酸化法に関するものである。本発明は，有機合成の属する分野および他の分野において要求されている温和な条件下でのアルコール類の選択的酸化に供するものである。本発明の酸化法を用いることにより，温和な条件下，短時間でアルコール類を選択的に酸化することができる。

以下，本発明を実施例により更に詳細に説明する。なお，本発明の範囲は，かかる実施例に限定されないことは言うまでもない。本発明の範囲内では変形が可能なことは当業者には明らかであろう。

実施例１ メシチルトリフェニルビスムトニウムテトラフルオロボラートを用いたｐ−ニトロベンジルアルコールの酸化
メシチルトリフェニルビスムトニウムテトラフルオロボラート（２１３ｍｇ，０．３３ｍｍｏｌ），ｐ−ニトロベンジルアルコール（４５．５ｍｇ，０．３０ｍｍｏｌ），およびＣＨ_２Ｃｌ_２（１０ｍｌ）の混合物に１，１，３，３−テトラメチルグアニジン（３８ｍｇ，０．３３ｍｍｏｌ）を加えて室温で１時間攪拌した。アルコールが消費されたことをＴＬＣで確認した後，反応混合物を減圧下で濃縮し，残渣を短いシリカゲルカラム（流出溶媒：ヘキサン−ヘキサン／酢酸エチル）にかけると，ｐ−ニトロベンズアルデヒド（４５ｍｇ，０．３３ｍｍｏｌ）が得られた。収率９９％。

以下に得られたｐ−ニトロベンズアルデヒドの物性値を示す。
^１Ｈ ＮＭＲ（ＣＤＣｌ_３）δ８．０８（ｄ，Ｊ＝８．８Ｈｚ，２Ｈ），８．４０（ｄ，Ｊ＝８．８Ｈｚ，２Ｈ），１０．１７（ｓ，１Ｈ）

実施例２
メシチルトリフェニルビスムトニウムテトラフルオロボラートを用いたゲラニオールの酸化
メシチルトリフェニルビスムトニウムテトラフルオロボラート（２１３ｍｇ，０．３３ｍｍｏｌ），ゲラニオール（４６．３ｍｇ，０．３０ｍｍｏｌ），およびＣＨ_２Ｃｌ_２（１０ｍｌ）の混合物に１，１，３，３−テトラメチルグアニジン（３８ｍｇ，０．３３ｍｍｏｌ）を加えて室温で３０分間攪拌した。アルコールが消費されたことをＴＬＣで確認した後，反応混合物を減圧下で濃縮し，残渣を短いシリカゲルカラム（流出溶媒：ヘキサン−ヘキサン／酢酸エチル）にかけると，ゲラニアール（４５ｍｇ，０．３３ｍｍｏｌ）が得られた。収率９８％。

以下に得られたゲラニアールの物性値を示す。
^１Ｈ ＮＭＲ（ＣＤＣｌ_３）δ１．６１（ｓ，３Ｈ），１．６９（ｓ，３Ｈ），２．１７（ｓ，３Ｈ），２．１９−２．２３（ｍ，４Ｈ），５．０７（ｔ，Ｊ＝５．６Ｈｚ，１Ｈ），５．８８（ｄ，Ｊ＝８．２Ｈｚ，１Ｈ），９．９９（ｄ，Ｊ＝８．２Ｈｚ，１Ｈ）

実施例３
メシチルトリフェニルビスムトニウムテトラフルオロボラートを用いた３−ペンタノールの酸化
メシチルトリフェニルビスムトニウムテトラフルオロボラート（３５．５ｍｇ，０．０５５ｍｍｏｌ），３−ペンタノール（４．４ｍｇ，０．０５０ｍｍｏｌ），および重トルエン（１ｍｌ）の混合物に１，１，３，３−テトラメチルグアニジン（６．３ｍｇ，０．０５５ｍｍｏｌ）を加えて室温で３時間攪拌した。アルコールが消費されたことをＮＭＲで確認した後，内部標準試料（ＤＭＦ）を用いて３−ペンタノンの収率を決定した。収率９９％。

以下に得られた３−ペンタノンの物性値を示す。
^１Ｈ ＮＭＲ（ＣＤＣｌ_３）δ１．０７（ｔ，Ｊ＝７．８Ｈｚ，６Ｈ），２．４３（ｑ，Ｊ＝７．８Ｈｚ，４Ｈ）

Claims (1)

1. 塩基の存在下，第一級アルコールあるいは第二級アルコールと，下記構造式（１）
   

   

   （式中Ｒ^１，Ｒ^２，Ｒ^３，Ｒ^４，Ｒ^５は水素，アルキル基，アルケニル基，アルキニル基，アルコキシ基のいずれかであり，置換されていても良く，Ｒ^６はハロゲン，ニトロ基などの電子吸引性基であり，Ｘはハロゲン，アセタート，トリフルオロアセタート，トリフルオロメタンスルホナート，ｐ−トルエンスルホナート，テトラフルオロボラート，ヘキサフルオロホスファート，ビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミドから選択される。ただし，Ｒ^１＝Ｒ^２＝Ｒ^３＝Ｒ^４＝Ｒ^５＝水素は除く）で示されるビスムトニウム塩を反応せしめ，第一級アルコールをアルデヒドに，第二級アルコールをケトンに導くことを特徴とするアルコール類の新規酸化法。