JP3562322B2

JP3562322B2 - 光学活性１，２−ジオール類の製造方法

Info

Publication number: JP3562322B2
Application number: JP18403398A
Authority: JP
Inventors: 一哉岡野; 美和白崎; 寛岩根
Original assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Current assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Priority date: 1998-06-30
Filing date: 1998-06-30
Publication date: 2004-09-08
Anticipated expiration: 2018-06-30
Also published as: JP2000016954A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光学活性な１，２−ジオール類の製造法に関する。詳しくは、不斉触媒を用いた不斉水素移動還元による光学活性な１，２−ジオール類の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光学活性ジオール類は、例えば医薬品や農業化学品の合成中間体として、あるいは触媒の配位子として重要な化合物である。例えば、分子内にＣ２対称性を有する光学活性１，２−ジアリールエタンジオール、特に１，２−ジフェニルエタンジオールは不斉合成用触媒の配位子またはその原料として有用である。このような化合物を選択的に合成する際に重要なことは、得られる化合物のうち、光学非活性であるメソ体の選択率を低下させることと、ラセミ体のなかでのエナンチオマー過剰率（ｅｅ）を向上させることである。なお、ここで「ラセミ」とは光学活性体混合物を意味する。
【０００３】
しかしながら、例えば、Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，Ｖｏｌ．１１０，Ｎｏ．２，ｐ６２９（１９８８）の報告においては、ビナフチルジホスフィン配位子を有するルテニウム触媒により、種々のモノケトンが水素化され光学活性アルコールが生成することが開示されているが、ジアセチルのような１，２−ジケトンに対し同様の方法を適用した場合、メソ対ラセミの比が７４：２６で対応するジオールが得られ、目的のラセミジオールの生成量は少ない。
【０００４】
また、光学活性１，２−ジフェニルエタンジオールの製造方法としては１）光学分割による方法、２）ｔｒａｎｓ−スチルベン類の不斉ジヒドロキシル化による方法、３）ベンジル類の不斉還元による方法の３種が知られているが、従来の方法は以下のような問題点を有している。すなわち、光学分割（Ｃｈｅｍ．Ｌｅｔｔ．１９９１，７６３）による方法では回収率が５０％以下になることが避けられない他、原料となるジフェニルエタンジオールをベンジルの還元によって得る場合、通常のハイドライド還元ではメソ体が選択的に得られ、目的のラセミ体の収率自体が低いことが問題になる。ｔｒａｎｓ−スチルベンの不斉ジヒドロキシル化（Ｊ．Ｏｒｇ．Ｃｈｅｍ．，１９９４，５９，８３０２）は、選択率の点で優れた方法であるが、反応において毒性の四酸化オスミウムを使用している。ベンジルの酵素不斉還元（ＴｅｔｒａｈｅｄｒｏｎＬｅｔｔ．１９８６，２７，４４５３、Ｊ．Ｏｒｇ．Ｃｈｅｍ．１９７８，４３，３３１９、Ｊ．Ｏｒｇ．Ｃｈｅｍ．１９８９，５４，９６８、ＩｎｄｉａｎＪ．Ｃｈｅｍ．，Ｓｅｃｔ．Ｂ．１９９３，３２Ｂ，１３１）やベンゾインの酵素不斉還元（Ｔｅｃｈｎｏｌ．Ｒｅｐ．ＴｏｈｏｋｕＵｎｉｖ．１９８３，４８，２１１）による方法は、生産性など実用性に問題がある。ベンジルの不斉ポロヒドリド還元（Ｊ．Ｏｒｇ．Ｃｈｅｍ．１９９６，６１，３８８８）は高い光学純度であるが、触媒量が１０ｍｏｌ％と多い点と、生成物の中のメソ体が１２％と多いことが問題である。
【０００５】
特開平９−１５７１９６号公報には、アセトフェノン等のモノケトンを、遷移金属錯体、塩基及び光学活性含窒素化合物からなる三元系不斉触媒を用い、水素供与性の化合物の共存下、水素移動型不斉還元して光学活性アルコールを製造する方法が開示されているが、ジケトンへの適用に関しては何等記載されていない。最近Ｋｎｏｃｈｅｌらは光学活性含窒素化合物として不斉フェロセニルジアミンを用いたルテニウム触媒によるベンジルの不斉水素移動還元（ＴｅｔｒａｈｅｄｒｏｎＡｓｙｍｍｅｔｒｙ、９（１９９８）１１４３）を報告しているが、未だメソ体選択率の方が６９％と高く、ｅｅも５０％と実用的レベルとはいえない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はかかる事情に鑑み、従来技術に比し、より簡便で選択性の高い光学活性１，２−ジオール類の製造法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は上記目的を達成すべく検討した結果、特定の配位子を用いた金属触媒による不斉水素移動還元により、高反応収率、高ラセミ選択率及び高エナンチオ選択率で目的とする光学活性ジオール類が得られることを見出し、本発明を完成した。
即ち、本発明の要旨は、下記一般式（１）
【０００８】
【化６】

【０００９】
（式中、Ｒ^１及びＲ^２は、それぞれ独立して、置換基を有していても良い芳香族炭化水素基又は芳香族複素環基を示す。また、Ｒ^１とＲ^２は互いに結合し又は縮合して環を形成しても良い。）で表されるジケトンを、周期律表第８族金属化合物、及び下記一般式（２）
【００１０】
【化７】

【００１１】
（式中、Ｒ^３及びＲ^４はそれぞれ独立して、置換基を有していても良いアルキル基、フェニル基又は芳香族複素環基を示す。また、Ｒ^３とＲ^４は互いに結合し又は縮合して環を形成しても良い。Ｒ^５及びＲ^６はそれぞれ独立して、水素原子、低級アルキル基、アシル基、カルバモイル基、チオアシル基、チオカルバモイル基、アルキル又はアリールスルホニル基を示す。）で示される不斉配位子とを組み合わせた触媒の存在下、水素供与体で不斉還元することを特徴とする下記一般式（３）
【００１２】
【化８】

【００１３】
（式中、Ｒ^１及びＲ^２は、（１）式と同一の意義を有し、＊は不斉炭素を表す。）で示される光学活性１，２−ジオール類の製造方法に存する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明方法の原料であるジケトンは前記一般式（１）で表わされる。一般式（１）に於て、Ｒ^１，Ｒ^２が芳香族炭化水素基である場合、具体的にはフェニル基、ナフチル基が挙げられ、芳香族複素環基である場合、具体的にはピリジル基、フリル基が挙げられる。これら芳香族環の置換基としては、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、ｉ−プロピル基、ｎ−ブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、ｔ−ブチル基、ｎ−ヘキシル基、２−エチルヘキシル基、ｎ−デシル基等の炭素数１〜１０の直鎖もしくは分岐鎖アルキル基；これらアルキル基に対応する炭素数１〜１０のアルコキシ基；塩素原子、臭素原子、フッ素原子等のハロゲン原子；クロロメチル基、トリフルオロメチル基、１，２−ジブロモエチル基、パーフルオロペンチル基等の炭素数１〜１０のハロアルキル基；アミノ基；アルキルアミノ基等が挙げられる。これらの置換基の数は１又は２以上であり、複数の置換基を有する場合、同じでも異なっていてもよい。ジケトンの具体例としては、ベンジル、３，３′−ジメチルベンジル、４，４′−ジメチルベンジル、３，４，３′，４′−テトラメチルベンジル、３，３′−ジメトキシベンジル、４，４′−ジメトキシベンジル、３，４，３′，４′−テトラメトキシベンジル、３，３′−ジクロロベンジル、４，４′−ジクロロベンジル、３，４，３′，４′−テトラクロロベンジル、４，４′−ビス（ジメチルアミノ）ベンジル、２，２′−ピリジル、２，２′−フリル等が挙げられる。又、Ｒ^１，Ｒ^２は互いに結合し又は縮合して環を形成してもよい。この様な例として下記のジケトンが挙げられる。
【００１５】
【化９】

【００１６】
本発明方法に使用される触媒を構成する不斉配位子は、前記一般式（２）で表されるジアミンである。
一般式（２）において、Ｒ^３，Ｒ^４で示されるアルキル基、芳香族複素環基或いはそれらの置換基としては、Ｒ^１，Ｒ^２の場合と同様の基が挙げられる。又本明細書に於いて、低級とは炭素数１〜４を意味する。Ｒ^５，Ｒ^６が低級アルキル基を示す場合、炭素数１〜４の直鎖もしくは分岐鎖アルキル基を示す。Ｒ^５，Ｒ^６がアシル基を示す場合、例えば、アセチル基、プロピオニル基、ベンゾイル基等が例示され、カルバモイル基を示す場合はＮ−メチルカルバモイル基、Ｎ−フェニルカルバモイル基等が例示される。
【００１７】
チオアシル基を示す場合は、例えばチオアセチル基、チオプロピオニル基、チオベンゾイル基等が例示され、チオカルバモイル基を示す場合はＮ−メチルチオカルバモイル基、Ｎ−フェニルチオカルバモイル基等が例示される。
Ｒ^５，Ｒ^６がアルキル又はアリールスルホニル基を示す場合は、例えばメタンスルホニル基、エタンスルホニル基、ベンゼンスルホニル基、トルエンスルホニル基、２，４，６−メシチルスルホニル基、２，４，６−トリイソプロピルベンゼンスルホニル基、４−メトキシベンゼンスルホニル基、４−クロロベンゼンスルホニル基等が挙げられる。
一般式（２）で示される不斉配位子の中、好ましくは、下記一般式（４）
【００１８】
【化１０】

【００１９】
（式中、Ｒ^７は置換基を有していても良いアルキル基又はアリール基を示し、Ｒ^８は水素原子又は低級アルキル基を示す。Ｒ^９及びＲ^１０は、それぞれ独立して、置換基を有していても良いアルキル基、フェニル基又は芳香族複素環基を示す。）で表されるジアミンである。
更に好ましい不斉配位子は下記一般式（５）
【００２０】
【化１１】

【００２１】
（式中、Ｒ^１２は水素原子又は低級アルキル基を示し、Ｒ^１１、Ｒ^１３及びＲ^１４は、それぞれ独立して、水素原子、低級アルキル基、ハロゲン原子、低級アルコキシ基を示す。これらの中でも、Ｒ^１１，Ｒ^１２，Ｒ^１３及びＲ^１４がそれぞれ独立に水素原子又は低級アルキル基が好ましく、特に、Ｒ^１１が低級アルキル基で、Ｒ^１２，Ｒ^１３及びＲ^１４が水素原子が特に好ましい。ｌ，ｍ，ｎは１〜５の整数を示す。なお、ｌ，ｍ，ｎが２以上の数の時、Ｒ^１１，Ｒ^１３，Ｒ^１４は同じでも異なっていてもよい。）で示されるジアミンである。なお、一般式（２）〜（５）において＊は不斉炭素を表す。
【００２２】
一般式（４）、（５）のアルキル基、アリール基、ハロゲン原子、アルコキシ基としては、前記と同様のものが挙げられる。具体的な配位子としては例えば、光学活性な１，２−ジフェニルエチレンジアミン、Ｎ−メチル−１，２−ジフェニルエチレンジアミン、Ｎ−トシル−１，２−ジフェニルエチレンジアミン、Ｎ−メチル−Ｎ′−トシル−１，２−ジフェニルエチレンジアミン、Ｎ−ｐ−メトキシフェニルスルホニル−１，２−ジフェニルエチレンジアミン、Ｎ−ｐ−クロロフェニルスルホニル−１，２−ジフェニルエチレンジアミン、Ｎ−メシチルスルホニル−１，２−ジフェニルエチレンジアミン、Ｎ−（２，４，６−トリ−ｉ−プロピル）フェニルスルホニル−１，２−ジフェニルエチレンジアミン等が挙げられる。
【００２３】
これらの不斉配位子と組み合わせて用いられる周期律表第８族金属化合物の金属種としては、ルテニウム、ロジウム、イリジウム、コバルトが例示される。化合物としてはＲｕＣｌ_３−３Ｈ_２Ｏ、［ＲｕＣｌ_２（ｐ−ｃｙｍｅｎｅ）］_２、［ＲｕＣｌ_２（ｂｅｎｚｅｎｅ）］_２、［ＲｕＣｌ_２（ｍｅｓｙｔｉｌｅｎｅ）］_２、［ＲｕＣｌ_２（ｈｅｘａｍｅｔｈｙｌｂｅｎｚｅｎｅ）］_２、ＲｕＣｌ_２（ＰＰｈ_３）_３、［ＲｕＣｌ_２（ｃｏｄ）］_ｎ、［ＲｕＣｌ_２（ＣＯ）_３］_２、［Ｒｈ（ｃｏｄ）Ｃｌ］_２、［Ｉｒ（ｃｏｄ）Ｃｌ］_２、ＣｏＣｌ_２などが例示され、好ましくは［ＲｕＣｌ_２（ｐ−ｃｙｍｅｎｅ）］_２である。
なお、上記化合物のＰｈはフェニル基、ｃｏｄはシクロオクタジエンを示す。
【００２４】
不斉配位子と金属化合物からの触媒生成はＪ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．１９９５，１１７，ｐ７５６２などにおいて開示されている公知の方法が使用できる。例えばイソプロパノールなどの溶媒中、トリエチルアミンなどの塩基存在下、還流加熱することにより金属原子に不斉配位子が配位した錯体が得られる。これをそのまま用いてもよく、あるいはここからＡｎｇｅｗ．Ｃｈｅｍ．Ｉｎｔ．Ｅｄ．Ｅｎｇｌ．，１９９７，３６，ｐ２８５に記載のように錯体を結晶として単離してもよい。
反応は触媒存在下に原料ジケトンを水素供与体と接触させて行われる。水素供与体としてはアルコールおよびギ酸が例示される。アルコールとしてはメタノール、エタノール、ｎ−プロパノール、イソプロパノール、ｎ−ブタノール、ｓｅｃ−ブタノール等の水素原子をα位に有する低級アルコールが用いられ、好適なアルコールはイソプロパノールである。
【００２５】
反応は塩基不存在下で実施することもできるが、好ましくは塩基存在下で実施される。塩基が存在すると触媒が安定化し、また不純物による活性低下等が防止できる。塩基としては水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどのアルカリ金属水酸化物、リチウムメトキシド、ナトリウムメトキシド、カリウムイソプロポキシドなどのアルカリ金属アルコキシド、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリイソプロピルアミンなどの有機アミン類が例示される。塩基を使用する場合は、触媒に対して過剰量用いるのが好ましい。
【００２６】
好適な水素供与体との組み合わせてとしては、イソプロパノール／水酸化カリウムおよびギ酸／トリエチルアミンであり、最も好適なものはギ酸／トリエチルアミンである。
ギ酸とアミンを組み合わせて用いる場合には、あらかじめギ酸とアミンの共沸混合物を調製して用いると、これらの原料中の不純物による影響が抑えられるので好ましい。ギ酸とトリエチルアミンの場合、共沸混合物のモル比はギ酸：トリエチルアミン＝５：２なので、ギ酸ないしトリエチルアミンをさらに添加して最適なギ酸／アミン比にすることが好ましい。
【００２７】
通常は水素供与体自体を反応溶媒として利用するが、原料を溶解させるために、トルエン、テトラヒドロフラン、アセトニトリル、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、ジメチルスルホキシドなどの非水素供与性溶媒を助溶媒として使用することも可能である。
原料に対する触媒量は通常原料に対するルテニウム原子のモル比として１／１０から１／１００００００、好ましくは１／１００から１／１０００で行われる。
原料に対する水素供与体量は通常１モル倍から大過剰の範囲までで、一般にアルコールを水素供与体に用いる場合は溶媒を兼ねて大過剰に用い、ギ酸を水素供与体に用いる場合は１モル倍から２０モル倍の範囲で行われる。
【００２８】
触媒に対する塩基量は通常１モル倍から大過剰の範囲までで、一般にアルコールを水素供与体に用いる場合は水酸化カリウムを１〜１０モル倍、ギ酸を水素供与体に用いる場合はトリエチルアミンを触媒に対して大過剰用いて行われる。
反応温度は−７０℃から１００℃、好ましくは０℃から７０℃の範囲から選ばれる。
反応時間は１時間から２００時間、通常は５時間から７２時間である。
【００２９】
反応後は、一般に知られる抽出、クロマトグラフィー、再結晶などの操作により反応液から生成した光学活性なジオールを分離、精製することができる。
本発明により得られる光学活性１，２−ジオール、例えば光学活性１，２−ジフェニルエタンジオールは、それ自体不斉配位子として用いられるほか、Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ１０２３（１９９０）に開示されているような方法で光学活性１，２−ジフェニルエチレンジアミンに誘導される。
【００３０】
【実施例】
以下、実施例により本発明を更に具体的に示すが、本発明はその要旨を超えない限り、以下の実施例に限定されるものではない。なお、以下の例における「％」は、特記しない限り「重量％」を意味する。
【００３１】
参考例１
触媒（光学活性ルテニウム錯体）の合成
［ＲｕＣｌ_２（ｐ−ｃｙｍｅｎｅ）］_２７．６６ｇと（Ｓ，Ｓ）−Ｎ−トシル−１，２−ジフェニルエチレンジアミン９．１６ｇに２−プロパノール１５０ｍｌとトリエチルアミン７ｍｌを加え、窒素雰囲気で８０℃、１時間攪拌した。次いで反応液を氷冷して析出した結晶を濾過し、２−プロパノールとヘキサンの１：１混合液で洗浄した。さらに水で洗浄し減圧乾燥してオレンジ色の結晶１２．６ｇ（収率７９％）を得た。
【００３２】
実施例１
ギ酸１３５ｇ（２．９３ｍＭ）とトリエチルアミン１１８ｇ（１．１７ｍＭ）を混合した溶液を減圧蒸留し、４５ｍｍＨｇで沸点１１９℃の留分（共沸混合物、ＴＥＡＦと称す）１３７ｇを得た。ＮＭＲにより分析したところ、ＴＥＡＦ中のギ酸とトリエチルアミンのモル比はほぼ５：２であった。
５０ｍｌ四つ口フラスコＴＥＡＦ１８ｍｌ、トリエチルアミン５．８ｍｌ、ベンジル１０．０８ｇ（４７．９５モル）、ＤＭＦ１１．２ｍｌを仕込んだ。窒素置換したのち、参考例１で合成した触媒１５３ｍｇ（０．２４ｍＭ）をＤＭＦ０．５ｍｌに溶かして反応液に加えたところ、直ちに発泡が始まった。室温において反応を行い、７２時間で転化率９９％に達した。反応終了後、反応混合物に、イソプロピルエーテル１８０ｍｌ、酢酸エチル６０ｍｌおよび水４０ｍｌを加え、生成物を抽出した。さらに油層を１Ｎ塩酸４０ｍｌ、飽和食塩水２０ｍｌで洗浄した。油層に無水硫酸マグネシウムを加え脱水した後、濾過により塩を除いた。濾液を濃縮し、１０．１８ｇの粗生成物を得た。ＮＭＲにより分析したところ、ラセミ体とメソ体の比は９４：６であった。粗生成物を９２％エタノール３０ｍｌで加熱溶解させ、室温まで冷却したのち濾別して冷９２％エタノールで洗浄し、７．２０ｇのジフェニルエタンジオールの無色針状結晶（メソ体含有率０％）を得た（単離収率７０％）。光学活性カラムおよび旋光計により分析したところ、得られたものはＲ、Ｒ体であり、光学純度は９７％であった。
尚、実施例１において使用したベンジルの代りに表−１に示す１，２−ジケトンを使用して、実施例１と同様に反応を行うことにより、それぞれ表−１に示す光学活性１，２−ジオールを製造することが可能である。
【００３３】
【表１】

【００３４】
【表２】

＊は光学活性炭素を表す
【００３５】
【発明の効果】
実施例から明らかな様に、本発明方法によれば、１，２−ジケトンを不斉還元して、高収率、高ラセミ選択率、高エナンチオ選択率で光学活性な１，２−ジオールを得ることができる。

Claims

下記一般式（１）

（式中、Ｒ^１及びＲ^２は、それぞれ独立して、置換基を有していても良い芳香族炭化水素基又は芳香族複素環基を示す。また、Ｒ^１とＲ^２は互いに結合し又は縮合して環を形成しても良い。）で表されるジケトンを、周期律表第８族金属化合物、及び下記一般式（２）

（式中、Ｒ^３及びＲ^４はそれぞれ独立して、置換基を有していても良いアルキル基、フェニル基又は芳香族複素環基を示す。また、Ｒ^３とＲ^４は互いに結合し又は縮合して環を形成しても良い。Ｒ^５及びＲ^６はそれぞれ独立して、水素原子、低級アルキル基、アシル基、カルバモイル基、チオアシル基、チオカルバモイル基、アルキル又はアリールスルホニル基を示す。）で示される不斉配位子とを組み合わせた触媒の存在下、水素供与体で不斉還元することを特徴とする下記一般式（３）

（式中、Ｒ^１及びＲ^２は、（１）式と同一の意義を有し、＊は不斉炭素を表す。）で示される光学活性１，２−ジオール類の製造方法。
不斉配位子が、下記一般式（４）で示される構造であることを特徴とする請求項１記載の光学活性１，２−ジオール類の製造方法。

（式中、Ｒ^７は置換基を有していても良いアルキル基又はアリール基を示し、Ｒ^８は水素原子又は低級アルキル基を示す。Ｒ^９及びＲ^１０は、それぞれ独立して、置換基を有していても良いアルキル基、フェニル基又は芳香族複素環基を示す。）
不斉配位子が、下記一般式（５）で示される構造であることを特徴とする請求項２記載の光学活性１，２−ジオール類の製造方法。

（式中、Ｒ^１２は水素原子又は低級アルキル基を示し、Ｒ^１１，Ｒ^１２及びＲ^１４は、それぞれ独立して、水素原子、低級アルキル基、ハロゲン原子、低級アルコキシ基を示す。ｌ，ｍ，ｎはそれぞれ独立して１〜５の整数を示す。）
周期律表第８族金属がルテニウムであることを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の光学活性１，２−ジオール類の製造方法。