JP5083868B2 - 有機塩基固定化モンモリロナイトを用いた光学活性な環式化合物の製造方法 - Google Patents

有機塩基固定化モンモリロナイトを用いた光学活性な環式化合物の製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、モンモリロナイト上に光学活性な有機塩基を固定化した有機塩基固定化モンモリロナイトと、これをディールスアルダー(Diels-Alder)反応の触媒として用いた光学活性な環式アルデヒド等の環式化合物の製造方法に関する。
ディールスアルダー反応は、熱的にも進行する炭素−炭素結合形成反応である。ルイス酸触媒を用いた反応例は数多く知られており、不斉配位子を用いた不斉ディールスアルダー反応の報告例も多い。他に不斉ディールスアルダー反応に関しては金属錯体を用いた例もある。一方、金属触媒を用いない反応として、近年有機分子を触媒とする有機触媒反応が開発されてきており、光学活性なイミン経由の不斉ディールスアルダー反応として、K. Ishihara and K. Nakano, J. Am. Chem. Soc., 127, 10504(2005)、2−アシルオキシアクロレインとジエンとの反応や、他に、D. W. C. MacMillan et al, J. Am. Chem. Soc., 122, 4243(2000)などがある。これらは均一系反応であり、反応後の触媒と生成物の分離精製に煩雑な操作を必要とする。また、不斉有機アミンを共有結合によりポリマーに固定し、触媒の分離を容易にした例としては、F. Cozzi et al, Ad. Synth. Catal., 344, 149(2002)、P. M. Pihko et al, Ad. Synth. Catal., 344, 941(2002)がある。
K. Ishihara and K. Nakano, J. Am. Chem. Soc., 127, 10504(2005) D. W. C. MacMillan et al, J. Am. Chem. Soc., 122, 4243(2000) F. Cozzi et al, Ad. Synth. Catal., 344, 149(2002) P. M. Pihko et al, Ad. Synth. Catal., 344, 941(2002)
本発明の目的は、安価に入手でき、不斉ディールスアルダー反応を効率よく進行させることができるとともに、反応生成物と容易に分離でき、再使用が可能な触媒を提供することにある。
本発明の他の目的は、安価な触媒を用い、ジエンとジエノフィルとの不斉ディールスアルダー反応により、高い収率及びエナンチオ選択率で対応する環化付加生成物が得られるとともに、反応後には反応生成物と触媒とを容易に分離でき、触媒を再使用できる光学活性な環式化合物の製造方法を提供することにある。
本発明者らは、前記目的を達成するため鋭意検討した結果、モンモリロナイトと光学活性な有機塩基とから容易に調製できる有機塩基固定化モンモリロナイトを不斉ディールスアルダー反応の触媒として用いると、対応する付加環化生成物が高い収率及びエナンチオ選択率で得られることを見出し、本発明を完成した。
本発明は、モンモリロナイトに光学活性な有機塩基を固定化した有機塩基固定化モンモリロナイトを触媒として、ジエンとジエノフィルとを不斉ディールスアルダー反応させて、対応する光学活性な環化付加生成物を得ることを特徴とする光学活性な環式化合物の製造方法を提供する。
上記製造方法においては、ジエンとα,β−不飽和アルデヒドとを不斉ディールスアルダー反応させて、環化付加生成物である光学活性な環式アルデヒドを得ることができる。
本発明の有機塩基固定化モンモリロナイトは、安価に入手できるとともに、不斉ディールスアルダー反応の触媒として使用でき、反応後には反応生成物と容易に分離回収でき、再使用が可能である。
また、本発明の製造方法によれば、用いる触媒が安価であり、ジエンとジエノフィルとの不斉ディールスアルダー反応により高い収率及び高いエナンチオ選択性で光学活性な環式化合物が得られる。また、反応生成物と触媒とを簡単に分離でき、分離回収した触媒は再使用が可能であり、且つ不斉源が固体触媒に固定化されているので、生成物と不斉源との分離が容易である。さらに、目的化合物を簡易な手段で大量に製造することができる。
[有機塩基固定化モンモリロナイト]
本発明の有機塩基固定化モンモリロナイトは、モンモリロナイト上に光学活性な有機塩基を固定化したものである。有機塩基の固定化に用いるモンモリロナイトとしては、金属陽イオン型のモンモリロナイト(ナトリウム型モンモリロナイト等)であってもよいが、不斉ディールスアルダー反応の触媒活性の点からはプロトン型モンモリロナイトがより好ましい。
プロトン型モンモリロナイト(H−モンモリロナイト;H+−mont)は、モンモリロナイトの陽イオンをプロトンと交換したものであり、例えば、ナトリウム型モンモリロナイト(Na−モンモリロナイト;Na+−mont)等のモンモリロナイト(通常、粉末状のモンモリロナイト)を酸で処理することにより容易に調製できる。なお、モンモリロナイトは層状ケイ酸塩鉱物の一種であるスメクタイトに分類される粘土鉱物(ベントナイトの主成分)であり、モンモリロナイトの結晶は、ケイ酸四面体層−アルミナ八面体層−ケイ酸四面体層の3層構造を有している。モンモリロナイトのカチオン交換能は、通常0.5〜3meq/g程度である。
モンモリロナイトを酸で処理する場合の酸としては、強酸が好ましく、特に塩酸が好ましい。酸は、通常水溶液で使用され、その濃度は特に制限はないが、例えば0.1〜10重量%程度である。処理温度は、例えば20〜150℃、好ましくは50〜110℃程度である。処理時間は処理温度によっても異なるが、通常1時間〜4日、好ましくは10時間〜2日程度である。酸処理の後、濾過、水洗、乾燥することにより、プロトン型モンモリロナイトを得ることができる。プロトン型モンモリロナイトとしては、モンモリロナイトの金属陽イオン(ナトリウムイオン等)が、プロトンで30%以上、好ましくは50%以上、さらに好ましくは90%以上交換されたものが望ましい。プロトン型モンモリロナイトの酸量(Amount of Acid Site)は、通常0.15〜3mmol/g、好ましくは0.5〜3mmol/g程度である。プロトン型モンモリロナイトは粉末状で、あるいは粉末状のものを打錠、成形することにより使用に供される。
モンモリロナイトに固定する光学活性な有機塩基は不斉触媒として作用する。この光学活性な有機塩基としては、分子内に不斉中心を有する光学活性な有機塩基であればよく、例えば均一系触媒の不斉配位子として知られている不斉有機塩基を使用できる。光学活性な有機塩基には光学活性なアミン化合物が含まれる。アミン化合物としては、モンモリロナイトへ確実に固定できることから、第1級アミンまたは第2級アミンが好ましい。アミン化合物は、鎖状アミン化合物、環状アミン化合物のいずれであってもよいが、環状アミン化合物(特に、環状第2級アミン)が特に好ましい。アミン化合物におけるアミノ基は不斉中心(不斉炭素原子等)から近いのがよく、例えば、不斉中心のα位またはβ位、特にα位に位置するのが好ましい。
光学活性な有機塩基の代表的な例として、例えば、下記式(A)で表される(5S)−2,2,3−トリメチル−5−フェニルメチル−4−イミダゾリジノン、下記式(B)で表される(2S,5S)−2−(1,1−ジメチルエチル)−3−メチル−5−フェニルメチル−4−イミダゾリジノンなどが挙げられるが、これらに限定されない。
Figure 0005083868
本発明の有機塩基固定化モンモリロナイトの調製法としては、固体表面上に有機化合物を固定化する公知の方法、例えばイオン交換法などを採用できる。例えば、粉末状或いはペレット状等に成形したモンモリロナイト(ナトリウム型モンモリロナイト、プロトン型モンモリロナイト等)を水に分散させ、この中に光学活性な有機塩基を加えて撹拌した後、固体を濾取することにより得ることができる。また、プロトン型モンモリロナイト上に光学活性な有機塩基を固定化した有機塩基固定化モンモリロナイトは、粉末状或いはペレット状等に成形したナトリウム型モンモリロナイト等の金属陽イオン型モンモリロナイトを水に分散させ、この中に光学活性な有機塩基を加え、さらに塩酸などの酸を加えて撹拌した後、固体を濾取することにより得ることもできる。
光学活性な有機塩基の使用量は、例えば、原料モンモリロナイト1g当たり、0.01〜10mmol、好ましくは0.05〜5mmol、さらに好ましくは0.1〜3mmolである。モンモリロナイト分散液に光学活性な有機塩基を加えて撹拌する際の温度は、例えば10〜100℃、好ましくは30〜80℃程度である。原料モンモリロナイトとして金属陽イオン型モンモリロナイトを用いて、プロトン型モンモリロナイト上に光学活性な有機塩基を固定化した有機塩基固定化モンモリロナイトを調製する際に用いる酸(塩酸など)の使用量は、例えば、原料モンモリロナイト1g当たり、1〜1000mmol、好ましくは2〜200mmol、さらに好ましくは5〜50mmolである。
本発明の有機塩基固定化モンモリロナイトにおける光学活性な有機塩基の担持量は、例えば、全体の1〜25重量%、好ましくは3〜15重量%程度である。
こうして得られる有機塩基固定化モンモリロナイトは、例えば不斉ディールスアルダー反応の触媒(不均一系触媒)等として有用である。
[光学活性な環式化合物の製造]
本発明の光学活性な環式化合物の製造方法では、上記の有機塩基固定化モンモリロナイトを触媒として用いて、ジエンとジエノフィルとを不斉ディールスアルダー反応させ、対応する光学活性な環化付加生成物を得る。
前記ジエンとしては、ディールスアルダー反応で通常用いられるジエンを使用でき、例えば、直鎖状のジエン、1つの環に二重結合を2つ有するジエン、二重結合の1つが環の内部に他の1つが環に結合しているジエン、二重結合が環の内部と環の外部にあるジエン、単結合で結合した2つの環のそれぞれに二重結合を有するジエンなどのいずれであってもよい。また、ジエンとして炭素−酸素二重結合や炭素−窒素二重結合を有する複素ジエンを使用することもできる。さらに、ジエンは二重結合と三重結合を有する共役エンイン、2つの三重結合を有するジインであってもよい。
代表的なジエンとして、下記式(1)
Figure 0005083868
(式中、R1、R2、R3、R4、R5、R6は、同一又は異なって、水素原子又は非金属原子含有基を示す。R1、R2、R3、R4、R5、R6のうち少なくとも2つが結合して隣接する1又は2以上の炭素原子とともに環を形成していてもよい)
で表される化合物が挙げられる。
1、R2、R3、R4、R5、R6における非金属原子含有基としては、例えば、ハロゲン原子、炭化水素基、複素環式基、カルボキシル基、置換オキシカルボニル基、置換若しくは無置換カルバモイル基、シアノ基、アシル基、ニトロ基、アルキルスルフィニル基、硫黄酸基、硫黄酸エステル基、ヒドロキシル基、置換オキシ基、メルカプト基、置換チオ基、これらが複数個結合した基などが挙げられる。前記カルボキシル基、硫黄酸基、ヒドロキシル基、メルカプト基は保護基で保護されていてもよい。保護基としては有機合成の分野で慣用の保護基を使用できる。
前記ハロゲン原子としては、フッ素、塩素、臭素及びヨウ素原子が挙げられる。炭化水素基としては、脂肪族炭化水素基、脂環式炭化水素基、芳香族炭化水素基、これらが複数結合した基が挙げられる。脂肪族炭化水素基として、例えば、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、イソブチル、s−ブチル、t−ブチル、ヘキシル、デシル、ドデシル、テトラデシル、ヘキサデシル、ビニル、アリル、エチニル、1−プロピニル基などの炭素数1〜20(好ましくは1〜10、さらに好ましくは1〜8)程度の直鎖状又は分岐鎖状の脂肪族炭化水素基(アルキル基、アルケニル基、アルキニル基)などが挙げられる。脂環式炭化水素基としては、例えば、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロヘキセニル、シクロオクチル、シクロデシル、シクロドデシル、ノルボルニル、アダマンチル基などの炭素数3〜20(好ましくは3〜15)程度の脂環式炭化水素基(シクロアルキル基、シクロアルケニル基、橋架け炭素環式基等)などが挙げられる。芳香族炭化水素基としては、例えば、フェニル、ナフチル基などの炭素数6〜14程度の芳香族炭化水素基などが挙げられる。
脂肪族炭化水素基と脂環式炭化水素基とが結合した基として、例えば、シクロペンチルメチル、シクロヘキシルメチル、シクロヘキシルエチル基などが挙げられる。また、脂肪族炭化水素基と芳香族炭化水素基とが結合した基として、例えば、ベンジル、2−フェニルエチル、1−フェニルエチル、3−フェニルプロピル等のアラルキル基;2−メチルフェニル、3−メチルフェニル、4−メチルフェニル基などが挙げられる。
1、R2、R3、R4、R5、R6における非金属原子含有基としての複素環式基を構成する複素環には、芳香族性複素環及び非芳香族性複素環が含まれる。このような複素環としては、例えば、ヘテロ原子として酸素原子を含む複素環(例えば、フラン、テトラヒドロフラン、オキサゾール、イソオキサゾールなどの5員環、4−オキソ−4H−ピラン、テトラヒドロピランなどの6員環、ベンゾフラン、イソベンゾフラン、4−オキソ−4H−クロメン、クロマン、イソクロマンなどの縮合環など)、ヘテロ原子としてイオウ原子を含む複素環(例えば、チオフェン、チアゾール、イソチアゾール、チアジアゾールなどの5員環、4−オキソ−4H−チオピランなどの6員環、ベンゾチオフェンなどの縮合環など)などが挙げられる。
1、R2、R3、R4、R5、R6における非金属原子含有基としての置換オキシカルボニル基としては、例えば、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、プロピルオキシカルボニル基、イソプロピルオキシカルボニル基、ブチルオキシカルボニル基、t−ブチルオキシカルボニル基等のC1-10アルコキシ−カルボニル基;ビニルオキシカルボニル基等のC2-10アルケニルオキシカルボニル基;シクロヘキシルオキシ−カルボニル基等のC3-15シクロアルキルオキシカルボニル基;フェニルオキシカルボニル基等のC6-14アリールオキシ−カルボニル基;C7-15ベンジルオキシカルボニル基等のアラルキルオキシカルボニル基などが挙げられる。置換若しくは無置換カルバモイル基としては、例えば、カルバモイル基、メチルカルバモイル基、ジメチルカルバモイル基などが挙げられる。アシル基としては、例えば、ホルミル基、アセチル基、プロピオニル基、ブチリル基、バレリル基、ヘキサノイル基、アクリロイル基、メタクリロイル基、アセトアセチル基等のC1-10脂肪族アシル基;シクロヘキサンカルボニル基等のC3-15脂環式アシル基;ベンゾイル基等のC6-14芳香族アシル基;複素環式アシル基などが挙げられる。アルキルスルフィニル基としては、例えば、メチルスルフィニル基、フェニルスルフィニル基などが挙げられる。硫黄酸エステル基としては、例えば、メタンスルホニル基、p−トルエンスルホニル基などが挙げられる。
1、R2、R3、R4、R5、R6における非金属原子含有基としての置換オキシ基としては、例えば、メトキシ、エトキシ、イソプロピルオキシ、ブトキシ基等のC1-6アルコキシ基;シクロヘキシルオキシ基等のシクロアルキルオキシ基;フェノキシ基等のアリールオキシ基;アセチルオキシ、プロピオニルオキシ基等のアシルオキシ基などが挙げられる。置換チオ基としては、例えば、メチルチオ、エチルチオ基等のC1-6アルキルチオ基;シクロヘキシルチオ基等のシクロアルキルチオ基;フェニルチオ基等のアリールチオ基;アセチルチオ基等のアシルチオ基などが挙げられる。
1、R2、R3、R4、R5、R6のうち少なくとも2つが結合して隣接する1又は2以上の炭素原子とともに形成する環としては、例えば、シクロプロパン環、シクロブタン環、シクロペンタン環、シクロペンテン環、シクロヘキサン環、シクロヘキセン環、シクロオクタン環、シクロデカン環、シクロドデカン環、デカリン環、ノルボルナン環、ノルボルネン環、アダマンタン環などの3〜20員(好ましくは3〜15員)程度の非芳香族性炭素環(シクロアルカン環、シクロアルケン環、橋かけ炭素環);オキシラン環、オキセタン環、オキソラン環、オキサン環、オキセパン環、チオラン環、チアン環などの酸素原子及び硫黄原子からなる群より選択された少なくとも1種のヘテロ原子を有する非芳香族性複素環;ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環などの芳香族性炭素環又は複素環が挙げられる。これらの環は、置換基を有していてもよく、また他の環(非芳香族性環又は芳香族性環)が縮合していてもよい。
1、R2、R3、R4、R5、R6としては、特に、水素原子、置換基を有していてもよい炭化水素基であるのが好ましい。R1、R2、R3、R4、R5、R6のうち少なくとも2つが結合して隣接する1又は2以上の炭素原子とともに環(置換基を有していてもよい非芳香族性炭素環又は非芳香族性複素環等)を形成するのも好ましい。
ジエンとして、具体的には、例えば、シクロヘキサジエン、シクロペンタジエン、ブタジエン、イソプレンなどが挙げられるが、これらに限定されない。
前記ジエノフィルとしてはα,β−不飽和アルデヒドが好ましく用いられる。α,β−不飽和アルデヒドとして、例えば、下記式(2)
Figure 0005083868
(式中、R7、R8、R9は、同一又は異なって、水素原子又は非金属原子含有基を示す。R7、R8、R9のうち少なくとも2つが結合して隣接する1又は2個の炭素原子とともに環を形成していてもよい)
で表される化合物が挙げられる。
7、R8、R9における非金属原子含有基としては、前記R1、R2、R3、R4、R5、R6における非金属原子含有基として示したものと同様のものが挙げられる。R7、R8、R9のうち少なくとも2つが結合して隣接する1又は2個の炭素原子とともに形成する環としては、前記R1、R2、R3、R4、R5、R6のうち少なくとも2つが結合して隣接する1又は2以上の炭素原子とともに形成する環として例示したものと同様のものが挙げられる。
7、R8、R9としては、特に、水素原子、置換基を有していてもよい炭化水素基であるのが好ましい。R7、R8、R9のうち少なくとも2つが結合して隣接する1又は2個の炭素原子とともに環(置換基を有していてもよい非芳香族性炭素環又は非芳香族性複素環等)を形成するのも好ましい。
α,β−不飽和アルデヒドの具体的な例として、アクロレイン、クロトンアルデヒド、2−ヘキセナール、2−オクテナール、2−デセナール、シンナムアルデヒドなどが挙げられるが、これらに限定されない。
反応は液相反応で実施できる。液相反応であっても、反応生成物と触媒とを簡単に分離することができ、分離した触媒は反応に再使用することができる。液相反応は、溶媒の存在下又は非存在下で行われる。溶媒としては、反応を阻害しないような溶媒であればよく、例えば、アセトニトリル、ベンゾニトリルなどのニトリル;ニトロメタン、ニトロエタンなどのニトロ化合物;N,N−ジメチルホルムアミドなどのアミド;酢酸エチルなどのエステル;ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテル、テトラヒドロフランなどの鎖状又は環状エーテル;ヘキサン、オクタンなどの飽和脂肪族炭化水素;シクロペンタン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサンなどの飽和脂環式炭化水素;ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼンなどの芳香族炭化水素;塩化メチレンなどのハロゲン化炭化水素;水;これらの混合溶媒などが用いられる。これらの中でも、ニトリルやニトロ化合物(ニトロアルカン)等の極性有機溶媒が好ましい。
本発明では、溶媒として有機溶媒(特に極性溶媒)と水の混合溶媒を用いると、エナンチオ選択率(不斉収率)が向上する場合がある。水の使用量としては、水を含めた溶媒の総量に対して、例えば1〜90重量%、好ましくは5〜70重量%、さらに好ましくは10〜50重量%程度である。
また、反応系内に酸を添加すると、反応速度が速くなり、収率が向上するとともに、高いエナンチオ選択率が得られることが多い。添加する酸としては、例えば、酢酸、ジフルオロ酢酸、トリフルオロ酢酸、トリメチル酢酸、プロピオン酸、安息香酸などのカルボン酸;スルホン酸;無機酸などが挙げられる。
酸の使用量は、反応系中の濃度として、例えば0.1〜40重量%、好ましくは1〜30重量%、さらに好ましくは3〜20重量%程度である。
ジエンとジエノフィル(α,β−不飽和アルデヒド等)との比率は適宜選択できるが、一般に、ジエノフィルの使用量は、ジエン1モルに対して、例えば0.5〜30モル、好ましくは1〜20モル,さらに好ましくは1.2〜15モル程度である。
有機塩基固定化モンモリロナイトを触媒の使用量は、原料の種類によっても異なるが、ジエン及びジエノフィルのうち少ない方の化合物1モルに対して、例えば1〜1000g、好ましくは10〜500g程度である。反応温度は原料の種類等に応じて適宜選択でき、例えば−30℃〜120℃、好ましくは−20℃〜60℃、さらに好ましくは−10℃〜15℃程度であり、触媒の劣化の防止の観点からは、−10℃〜10℃程度の範囲が特に好ましい。反応は、回分式、半回分式、連続式等の慣用の方式で行うことができる。反応は常圧で行ってもよく、加圧下で行ってもよい。反応器は流動床方式の反応器、固定床方式の反応器等の何れであってもよい。
ジエンとジエノフィルとの反応により、不斉ディールスアルダー反応が進行して、対応する光学活性な環化付加生成物が生成する。モンモリロナイト上に固定された光学活性な有機塩基とジエノフィルとが反応又はインタラクションし(例えばイミニウムイオンを形成し)、次いでディールスアルダー反応が起こるため、一方のエナンチオマーが選択的に生成するものと考えられる。
例えば、前記式(1)で表されるジエンと式(2)で表されるジエノフィル(α,β−不飽和アルデヒド)とを反応させた場合には、下記式(3)で表される光学活性な環式アルデヒドが得られる。
Figure 0005083868
(式中、R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9は前記に同じ。*は不斉炭素原子を示す)
反応終了後、反応生成物は、例えば、濾過、濃縮、蒸留、抽出、晶析、再結晶、吸着、カラムクロマトグラフィーなどの分離手段やこれらを組み合わせた分離手段により分離精製できる。
触媒として用いた有機塩基固定化モンモリロナイトは、反応混合物から濾過、遠心分離などの固液分離手段により容易に分離回収できる。回収した触媒は、例えば有機溶媒等で洗浄して、反応系にリサイクルできる。
以下、実施例に基づいて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。なお、生成物の同定は1H-NMRにより行った。生成物の定量は、ガスクロマトグラフィー(GC)、ガスクロマトグラフィー/質量分析法(GC−MS)により行った(内部標準法)。
製造例1(有機塩基固定化モンモリロナイトの調製1)
水100mL中に、ナトリウム型モンモリロナイト[クニミネ工業(株)製、商品名「Kunipia F」、元素分析値:Na, 2.69;Mg, 1.97;Al, 11.8;Fe, 1.46 %]1.0gを加えて室温で撹拌し、さらにホモジナイザーをかけて分散させた。次に、50℃で、(5S)−2,2,3−トリメチル−5−フェニルメチル−4−イミダゾリジノン モノハイドロクロリド0.5mmolを水に溶かした100mL水溶液を加え、1時間撹拌し、さらに、36重量%塩酸1.6mL(40滴)を滴下していき、50℃で2時間撹拌した。混合物を吸引濾過し、水で洗浄し、減圧デシケーター中で乾燥すると、白色の固体生成物[Amine−mont (H+−type)]が得られた。元素分析の結果、アミンの担持量は7.4重量%であった。
製造例2(有機塩基固定化モンモリロナイトの調製2)
水100mL中に、ナトリウム型モンモリロナイト[クニミネ工業(株)製、商品名「Kunipia F」、元素分析値:Na, 2.69;Mg, 1.97;Al, 11.8;Fe, 1.46 %]1.0gを加えて室温で撹拌し、さらにホモジナイザーをかけて分散させた。次に、50℃で、(5S)−2,2,3−トリメチル−5−フェニルメチル−4−イミダゾリジノン モノハイドロクロリド0.5mmolを水に溶かした100mL水溶液を加え、1時間撹拌し、さらに50℃で2時間撹拌した。混合物を吸引濾過し、水で洗浄し、減圧デシケーター中で乾燥すると、白色の固体生成物[Amine−mont (Na+−type)]が得られた。
実施例1
パイレックス(登録商標)製反応器に、製造例1で得られた有機塩基固定化モンモリロナイト[Amine−mont (H+−type)]0.1g、アセトニトリル2mL、水0.2mL、シクロヘキサジエン0.5mmol、アクロレイン1.5mmolを加え、アルゴン雰囲気下、26℃で24時間撹拌した。触媒を濾別し、濾液を分析したところ、シクロヘキサジエンの転化率は98%であり、下記式(4)で表される環式アルデヒド(エンド体)が、収率70%、エナンチオ選択率84%(84%ee)(エンド体/エキソ体=12)で生成していた。
Figure 0005083868
実施例2
パイレックス(登録商標)製反応器に、製造例2で得られた有機塩基固定化モンモリロナイト[Amine−mont (Na+−type)]0.1g、アセトニトリル2mL、水0.2mL、シクロヘキサジエン0.5mmol、アクロレイン1.5mmolを加え、アルゴン雰囲気下、26℃で24時間撹拌した。触媒を濾別し、濾液を分析したところ、シクロヘキサジエンの転化率は66%であり、前記式(4)で表される環式アルデヒドが、収率47%、エナンチオ選択率81%(エンド体/エキソ体=12)で生成していた。
比較例1
パイレックス(登録商標)製反応器に、プロトン型モンモリロナイト(H+−mont)0.1g、アセトニトリル2mL、水0.2mL、シクロヘキサジエン0.5mmol、アクロレイン1.5mmolを加え、アルゴン雰囲気下、26℃で24時間撹拌した。触媒を濾別し、濾液を分析したところ、前記式(4)で表される環式アルデヒドは痕跡程度であった。なお、シクロヘキサジエンの転化率は56%であった。
比較例2
パイレックス(登録商標)製反応器に、ナトリウム型モンモリロナイト(Na+−mont)0.1g、アセトニトリル2mL、水0.2mL、シクロヘキサジエン0.5mmol、アクロレイン1.5mmolを加え、アルゴン雰囲気下、26℃で24時間撹拌した。触媒を濾別し、濾液を分析したところ、前記式(4)で表される環式アルデヒドは全く生成していなかった。なお、シクロヘキサジエンの転化率は47%であった。
実施例3
水の添加量を0.4mLとしたこと以外は実施例1と同様の操作を行った。その結果、シクロヘキサジエンの転化率は98%であり、前記式(4)で表される環式アルデヒドが、収率73%、エナンチオ選択率86%(エンド体/エキソ体=14)で生成していた。
実施例4
水の添加量を0.8mLとしたこと以外は実施例1と同様の操作を行った。その結果、シクロヘキサジエンの転化率は98%であり、前記式(4)で表される環式アルデヒドが、収率80%、エナンチオ選択率86%(エンド体/エキソ体=13)で生成していた。
実施例5
水の添加量を1.0mLとしたこと以外は実施例1と同様の操作を行った。その結果、シクロヘキサジエンの転化率は98%であり、前記式(4)で表される環式アルデヒドが、収率81%、エナンチオ選択率85%(エンド体/エキソ体=13)で生成していた。
実施例6
溶媒として、アセトニトリル2mL及び水0.2mLの代わりに、水2mL用いたこと以外は実施例1と同様の操作を行った。その結果、シクロヘキサジエンの転化率は99%であり、前記式(4)で表される環式アルデヒドが、収率49%、エナンチオ選択率75%(エンド体/エキソ体=17)で生成していた。
実施例7
パイレックス(登録商標)製反応器に、製造例1で得られた有機塩基固定化モンモリロナイト[Amine−mont (H+−type)]0.1g、アセトニトリル2mL、水0.8mL、酢酸0.2mL、シクロヘキサジエン0.5mmol、アクロレイン1.5mmolを加え、アルゴン雰囲気下、2℃で24時間撹拌した。触媒を濾別し、濾液を分析したところ、シクロヘキサジエンの転化率は98%であり、前記式(4)で表される環式アルデヒドが、収率81%、エナンチオ選択率89%で生成していた。
実施例8
酢酸の代わりに、トリフルオロ酢酸0.2mLを用いたこと以外は実施例7と同様の操作を行った。その結果、シクロヘキサジエンの転化率は97%であり、前記式(4)で表される環式アルデヒドが、収率79%、エナンチオ選択率87%で生成していた。
実施例9
酢酸の代わりに、ジフルオロ酢酸0.2mLを用いたこと以外は実施例7と同様の操作を行った。その結果、シクロヘキサジエンの転化率は98%であり、前記式(4)で表される環式アルデヒドが、収率72%、エナンチオ選択率92%で生成していた。
実施例10
酢酸の代わりに、トリメチル酢酸0.2mLを用いたこと以外は実施例7と同様の操作を行った。その結果、シクロヘキサジエンの転化率は92%であり、前記式(4)で表される環式アルデヒドが、収率83%、エナンチオ選択率92%で生成していた。
実施例11
酢酸の代わりに、プロピオン酸0.2mLを用いたこと以外は実施例7と同様の操作を行った。その結果、シクロヘキサジエンの転化率は95%であり、前記式(4)で表される環式アルデヒドが、収率78%、エナンチオ選択率90%で生成していた。
実施例12
酢酸の代わりに、安息香酸0.2mLを用いたこと以外は実施例7と同様の操作を行った。その結果、シクロヘキサジエンの転化率は94%であり、前記式(4)で表される環式アルデヒドが、収率77%、エナンチオ選択率92%で生成していた。
実施例13
酢酸を添加しなかったこと以外は実施例7と同様の操作を行った。その結果、シクロヘキサジエンの転化率は71%であり、前記式(4)で表される環式アルデヒドが、収率53%、エナンチオ選択率92%で生成していた。
実施例14
酢酸を添加しなかった点、及び反応時間を48時間とした点以外は実施例7と同様の操作を行った。その結果、シクロヘキサジエンの転化率は97%であり、前記式(4)で表される環式アルデヒドが、収率82%、エナンチオ選択率92%で生成していた。
実施例15
パイレックス(登録商標)製反応器に、製造例1で得られた有機塩基固定化モンモリロナイト[Amine−mont (H+−type)]0.1g、アセトニトリル2mL、水0.8mL、シクロペンタジエン0.5mmol、クロトンアルデヒド2.5mmolを加え、アルゴン雰囲気下、2℃で48時間撹拌した。触媒を濾別し、濾液を分析したところ、対応する付加環化生成物(環式アルデヒド)が収率85%で生成していた。エキソ体のエナンチオ選択率は86%、エンド体のエナンチオ選択率は89%であった。
実施例16
クロトンアルデヒドの代わりに、2−ヘキセナール2.5mmol用いたこと以外は実施例15と同様の操作を行った。その結果、対応する付加環化生成物(環式アルデヒド)が収率80%で生成していた。エキソ体のエナンチオ選択率は87%、エンド体のエナンチオ選択率は96%であった。
実施例17
パイレックス(登録商標)製反応器に、製造例1で得られた有機塩基固定化モンモリロナイト[Amine−mont (H+−type)]0.1g、アセトニトリル2mL、水0.8mL、シクロペンタジエン0.3mmol、シンナムアルデヒド1.5mmolを加え、アルゴン雰囲気下、2℃で48時間撹拌した。触媒を濾別し、濾液を分析したところ、対応する付加環化生成物(環式アルデヒド)が収率73%で生成していた。エキソ体のエナンチオ選択率は93%、エンド体のエナンチオ選択率は97%であった。
実施例18
パイレックス(登録商標)製反応器に、製造例1で得られた有機塩基固定化モンモリロナイト[Amine−mont (H+−type)]0.1g、アセトニトリル2mL、水2.0mL、イソプレン0.5mmol、アクロレイン2.5mmolを加え、アルゴン雰囲気下、26℃で24時間撹拌した。触媒を濾別し、濾液を分析したところ、対応する付加環化生成物(環式アルデヒド;エンド体)が、収率82%、エナンチオ選択率74%で生成していた。
実施例19
パイレックス(登録商標)製反応器に、製造例1で得られた有機塩基固定化モンモリロナイト[Amine−mont (H+−type)]0.1g、アセトニトリル2mL、水0.8mL、シクロペンタジエン0.5mmol、アクロレイン2.5mmolを加え、アルゴン雰囲気下、26℃で16時間撹拌した。触媒を濾別し、濾液を分析したところ、対応する付加環化生成物(環式アルデヒド)が収率85%で生成していた。エキソ体のエナンチオ選択率30%、エンド体のエナンチオ選択率16%であった。
実施例20
パイレックス(登録商標)製反応器に、製造例1で得られた有機塩基固定化モンモリロナイト[Amine−mont (H+−type)]0.1g、アセトニトリル2mL、水0.8mL、酢酸0.2mL、シクロヘキサジエン0.5mmol、アクロレイン1.5mmolを加え、アルゴン雰囲気下、26℃で24時間撹拌した。触媒を濾別し、濾液を分析したところ、シクロヘキサジエンの転化率は98%であり、前記式(4)で表される環式アルデヒドが、収率83%、エナンチオ選択率88%で生成していた。
濾別した触媒を酢酸エチル/ヘキサン混合液で洗浄し、これを触媒として上記と同様の反応を行った。この操作を繰り返した。再使用1回目では、シクロヘキサジエンの転化率は98%、前記式(4)で表される環式アルデヒドの収率は80%、エナンチオ選択率は85%であった。また、再使用2回目では、シクロヘキサジエンの転化率は98%、前記式(4)で表される環式アルデヒドの収率は58%、エナンチオ選択率は79%であった。
実施例21
パイレックス(登録商標)製反応器に、製造例1で得られた有機塩基固定化モンモリロナイト[Amine−mont (H+−type)]0.1g、アセトニトリル2mL、水0.8mL、酢酸0.2mL、シクロヘキサジエン0.5mmol、アクロレイン1.5mmolを加え、アルゴン雰囲気下、2℃で24時間撹拌した。触媒を濾別し、濾液を分析したところ、シクロヘキサジエンの転化率は98%であり、前記式(4)で表される環式アルデヒドが、収率82%、エンド体のエナンチオ選択率89%で生成していた。
濾別した触媒を酢酸エチル/ヘキサン混合液で洗浄し、これを触媒として上記と同様の反応を行った。この操作を繰り返した。再使用1回目では、シクロヘキサジエンの転化率は98%、前記式(4)で表される環式アルデヒドの収率は77%、エナンチオ選択率は89%であった。再使用2回目では、シクロヘキサジエンの転化率は98%、前記式(4)で表される環式アルデヒドの収率は80%、エナンチオ選択率は90%であった。再使用3回目では、シクロヘキサジエンの転化率は98%、前記式(4)で表される環式アルデヒドの収率は84%、エナンチオ選択率は88%であった。再使用4回目では、シクロヘキサジエンの転化率は98%、前記式(4)で表される環式アルデヒドの収率は80%、エナンチオ選択率は88%であった。

Claims (2)

  1. モンモリロナイトに光学活性な有機塩基を固定化した有機塩基固定化モンモリロナイトを触媒として、ジエンとジエノフィルとを不斉ディールスアルダー反応させて、対応する光学活性な環化付加生成物を得ることを特徴とする光学活性な環式化合物の製造方法。
  2. ジエンとα,β−不飽和アルデヒドとを不斉ディールスアルダー反応させて、環化付加生成物である光学活性な環式アルデヒドを得る請求項記載の光学活性な環式化合物の製造方法。
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