(57)【要約】      （修正有）【課題】アルデヒドとケイ素エノラートのアルドール反応により副生するケイ素成分を定量的に回収する手法を提供する。【解決手段】アルデヒドとケイ素エノラートのアルドール反応による立体選択的合成プロセスにおけるケイ素成分の回収方法であって、以下のステップ含むことを特徴とするケイ素成分の回収方法。    ステップ１：キラルリガンドの存在下、原料アルデヒドと原料ケイ素エノラート組成物〔一般式：Ra3Si-O-X（Raは、アルキル基を示し、Xは任意の置換基を示す）〕をアルドール反応させ立体選択的合成を行うステップ、    ステップ２：ステップ１の反応液を蒸留し、蒸留液として溶媒とともにケイ素成分を分離するステップ、および、    ステップ３：ステップ２の蒸留液を濃硫酸で処理し、生成ケイ素エーテル組成物〔一般式：（Ra3Si）2O（式中のRaは、前記のものを示す）〕を得ると同時に、精密蒸留によりケイ素成分を回収するステップ。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルデヒドとケイ素エノラートのアルドール反応による立体選択的合成プロセスにおけるケイ素成分の回収方法であって、以下のステップ含むことを特徴とするケイ素成分の回収方法。
ステップ１：キラルリガンドの存在下、原料アルデヒドと原料ケイ素エノラート組成物〔一般式：Ra3Si-O-X（Raは、アルキル基を示し、Xは任意の置換基を示す）〕をアルドール反応させ立体選択的合成を行うステップ、
ステップ２：ステップ１の反応液を蒸留し、蒸留液として溶媒とともにケイ素成分を分離するステップ、および、
ステップ３：ステップ２の蒸留液を濃硫酸で処理し、生成ケイ素エーテル組成物〔一般式：（Ra3Si）2O（式中のRaは、前記のものを示す）〕を得ると同時に、溶媒の沸点と生成ケイ素エーテル組成物の沸点の違いを利用して、精密蒸留によりケイ素成分を回収するステップ。
【請求項２】
Raがメチル基であって、原料ケイ素エノラート組成物がTMS-O-X（TMSはトリメチルシリル基、Xは任意の置換基を示す）であって、生成ケイ素エーテル組成物がTMS-O-TMS（TMSはトリメチルシリル基を示す）であることを特徴とする請求項１記載のケイ素成分の回収方法。
【請求項３】
Raがエチル基であって、原料ケイ素エノラート組成物がTES-O-X（TESはトリエチルシリル基、Xは任意の置換基を示す）であって、生成ケイ素エーテル組成物がTES-O-TES（TESはトリエチルシリル基を示す）であることを特徴とする請求項１記載のケイ素成分の回収方法。
【請求項４】
Raがイソプロピル基であって、原料ケイ素エノラート組成物がTiPS-O-X（TiPSはトリイソプロピルシリル基、Xは任意の置換基を示す）であって、生成ケイ素エーテル組成物がTiPS-O-TiPS（TiPSはトリイソプロピルシリル基を示す）であることを特徴とする請求項１記載のケイ素成分の回収方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この出願の発明は、立体選択的合成プロセスにおけるケイ素成分の回収方法に関するものである。より詳しくは、ケイ素エノラートを用いて立体選択的合成反応を行った後に、副生したケイ素成分を回収して、ケイ素エノラートとして再利用するための技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
立体選択的合成プロセスにおいて、トリアルキルシリル基、中でもトリメチルシリル（TMS）基は保護基や材料の表面処理等の用途として重要で、通常はTMS-Y（Yは脱離基）の構造を有するシリル化剤として大量に使用されている。また、シリル基は有機合成において保護基としてばかりではく、立体選択性の改善にも有用である。特にケテンシリルアセタールやシリルエノールエーテルなどのケイ素エノラートは、アルドール反応やマンニッヒ型反応、ディールス・アルダー反応などで優れた立体選択性を発現することから、現代有機合成化学で最も重要なテーマである不斉合成反応の分野で広く用いられている。
特にアルデヒドとケイ素エノラートとのアルドール反応（化１）は、原料の種類あるいは組み合わせによって様々なアルドール成績体を得ることができる。また、得られたアルドール成績体は、水酸基・カルボニル基といった変換可能な置換基を有することから、有機合成における有用な中間体である。さらに原料の種類および光学活性な触媒を選択することで、光学活性なアルドール成績体を立体選択的に得ることもできる。近年開発された医薬品において、光学活性医薬品の占める割合は増加傾向にあり、光学活性なアルドール成績体は有望な中間原料である。
【０００３】
【化１】
2006206552.tif 000002
【０００４】
（R1はアルキル基、アリール基、またはこれらの誘導体を示し、R2、R3、および、R4は、水素原子、アルキル基、アリール基、アルコキシ基、窒素原子、硫黄原子またはこれらの誘導体を示す。）
このアルドール反応において使用されるケイ素エノラートは各種のカルボニル化合物とTMS-Y（Yは脱離基として任意の置換基を示す）とから合成され、ここで導入されたTMS基はアルドール反応後に除去・廃棄される（化２）。すなわち、アルドール成績体のTMS基は、加水分解後に生成する水溶性のTMS-OH等の副生成物として廃棄されていた。このTMS-OHは反応性に富む低分子化合物であるためこれを定量的に回収することは困難であった。これは、シリル基を含む副生成物は単一の化合物ではない上、水溶性化合物である場合が多いことから、定量的な回収が困難なことに起因している。
【０００５】
【化２】
2006206552.tif 000003
【０００６】
（R1はアルキル基、アリール基、またはこれらの誘導体を示し、R2、R3、および、R4は、  水素原子、アルキル基、アリール基、アルコキシ基、窒素原子、硫黄原子またはこれらの誘導体を示し、Yは任意の脱離基を示す）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
この出願の発明は、以上の通りの背景から、従来の問題点を解消し、アルデヒドとケイ素エノラートのアルドール反応により生成するケイ素成分を定量的に回収し、これをケイ素エノラートとして再利用する手法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するために手段として、この出願の発明は、第１には、アルデヒドとケイ素エノラートのアルドール反応による立体選択的合成プロセスにおけるケイ素成分の回収方法であって、以下のステップ含むことを特徴とするケイ素成分の回収方法を提供する。
【０００９】
ステップ１：キラルリガンドの存在下、原料アルデヒドと原料ケイ素エノラート組成物〔一般式：Ra3Si-O-X（Raは、アルキル基を示し、Xは任意の置換基を示す）〕をアルドール反応させ立体選択的合成を行うステップ、
ステップ２：ステップ１の反応液を蒸留し、蒸留液として溶媒とともにケイ素成分を分離するステップ、および、
ステップ３：ステップ２の蒸留液を濃硫酸で処理し、生成ケイ素エーテル組成物〔一般式：（Ra3Si）2O（式中のRaは、前記のものを示す）〕を得ると同時に、溶媒の沸点と生成ケイ素エーテル組成物の沸点の違いを利用して、精密蒸留によりケイ素成分を回収するステップ。
【００１０】
この出願の発明は、第２には、Raがメチル基であって、原料ケイ素エノラート組成物がTMS-O-X（TMSはトリメチルシリル基、Xは任意の置換基を示す）であって、生成ケイ素エーテル組成物がTMS-O-TMS（TMSはトリメチルシリル基を示す）であることを特徴とする前記のケイ素成分の回収方法を提供する。
【００１１】
また、この出願の発明は、第３には、Raがエチル基であって、原料ケイ素エノラート組成物がTES-O-X（TESはトリエチルシリル基、Xは任意の置換基を示す）であって、生成ケイ素エーテル組成物がTES-O-TES（TESはトリエチルシリル基を示す）であることを特徴とする前記のケイ素成分の回収方法を提供する。
【００１２】
さらに、この出願の発明は、第４には、Raがイソプロピル基であって、原料ケイ素エノラート組成物がTiPS-O-X（TiPSはトリイソプロピルシリル基、Xは任意の置換基を示す）であって、生成ケイ素エーテル組成物がTiPS-O-TiPS（TiPSはトリイソプロピルシリル基を示す）であることを特徴とする前記のケイ素成分の回収方法を提供する。
【発明の効果】
【００１３】
ケイ素エノラートは医薬品や生理活性物質の合成プロセスにおいて不斉合成や立体選択的合成に有用であるが、以上詳しく説明したとおり、この出願の発明によって、副生成物として廃棄されていたケイ素エノラート由来のケイ素成分を、単純な操作により低コストで高収率で回収可能となる。これにより、回収されたケイ素成分をケイ素源としてケイ素エノラートへの再生が可能となり、不斉合成を含む立体選択的合成プロセスにおけるコストの低減効果、および、廃棄物を削減による環境負荷の削減効果が期待される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
この出願の発明は上記のとおりの特徴をもつものであるが、以下にこの出願の発明の実施の形態について説明する。
【００１５】
この出願の発明の対象とする立体選択的合成プロセスは、ケイ素エノラートを使用する化学反応プロセスであれば特に制限はない。好ましくはアルドール反応を用いた立体選択的な最終生成物を得るプロセスであって、不斉合成プロセスを含む。
【００１６】
アルデヒドとケイ素エノラートによるアルドール反応は、具体的には次のような定法で行うことができる。アルゴン雰囲気下で、前もって調製しておいたジルコニウムとキラルリガンドであるBINOL誘導体との活性錯体のモリキュラーシーブ（MS）固定化触媒（5〜10 mol %程度）を高沸点溶媒に溶解し、添加剤の水（30 mol %程度）とアルコール（300 mol %程度）を室温下で加え、さらに原料アルデヒド、次いでもう一方の原料ケイ素エノラート組成物を5℃下で加え、そのまま一日撹拌する。原料アルデヒドは一般式：R-CHO（Rはアルキル基、アリール基、またはこれらの誘導体を示す）に示される任意のアルデヒドを用いることができる。また、原料ケイ素エノラート組成物は、一般式：Ra3Si-O-X（Raは、アルキル基、アリール基、またはこれらの誘導体を示し、Xは任意の置換基を示す）で示される任意のケイ素エノラートを用いることができる。より好ましくは原料ケイ素エノラート組成物としてTMS-O-X、TES-O-X、TiPS-O-X（TMSはトリメチルシリル基、TESはトリエチルシリル基、TiPSはトリイソプロピルシリル基、Xは前記のものを示す）や、これらのトリアルキルシリル化合物由来の各種のケイ素エノラート組成物を用いることができる。また、原料ケイ素エノラート組成物は各種のカルボニル化合物にシリル化剤Ra3Si-Y（Raは前記のものを示し、Yは任意の脱離基を示す）を作用させて作成することができ、好ましくは、シリル化剤としてTMS-Y、TES-Y、TiPS-Y（TMS、TES、TiPS、およびYは前記のものを示す）を用いる。なお、アルドール反応は室温以下の温度で行うことができるが、好ましくは5℃で行う。キラルリガンドは酒石酸誘導体、BINOL誘導体、TADOL誘導体などを用いることができるが、最も好ましくは(R)-3,3',6,6'-I4-BINOLを用いる。また、触媒としては、好ましくはBF3Et2O, Sc(OTf)3, Sn(OTf)2などの金属触媒、より好ましくはZr(OPr)4を用いる。溶媒は、好ましくは有機溶媒であって、より好ましくは目的とする生成ケイ素エーテル組成物と精密蒸留により分溜可能な沸点を有する有機溶媒である。例えば、原料ケイ素エノラート組成物がTMS-O-Xの場合は、後述の通り生成ケイ素エーテル組成物がTMS-O-TMS（沸点101℃）となることから溶媒としては高沸点のo-キシレン（沸点144℃）が好ましい。一方、生成ケイ素エーテル組成物がTES-O-TES（沸点232℃）やTiPS-O-TiPS（沸点46〜48℃/0.2mmHg）の場合は、低沸点のトルエン（沸点111℃）が好ましい。
【００１７】
この出願の発明の方法によれば、立体選択的合成反応が完了後、合成反応液の一次分離操作を行う。ケイ素エノラートを利用する立体選択的合成プロセスにおいては、ケイ素成分として一般的にRa3Si-O-R（Raは、アルキル基を示し、Rは水素原子、アルキル基、または、TMS基、TES基、TiPS基など）の混合物が生じる。この出願の発明によれば、適切な溶媒を用いることによって、合成反応後、溶媒およびこのケイ素成分の混合物を、合成の目的化合物およびキラルリガンドの混合物から分離することができる。この分離操作は好ましくは蒸留、より好ましくは減圧蒸留である。蒸留操作により、合成反応液が溶媒およびケイ素成分を含む蒸留液と、目的化合物およびキラルリガンドなどからなる蒸留残渣が分離される。
【００１８】
さらに、この蒸留液に対して二次分離操作を行う。この出願の発明では前記分離操作で分離された溶媒およびケイ素成分を含む蒸留液に、濃硫酸を作用させてRa3Si-O-HやRa3Si-O-R（Rはアルキル基、アリール基、Ra3Si基）等のケイ素成分を、生成ケイ素エーテル組成物〔一般式：（Ra3Si）2O（Raは、アルキル基を示す）〕へ変換する。この操作によって原料ケイ素エノラート組成物がTMS-O-Xの場合、生成ケイ素エーテル組成物はTMS-O-TMSに変換される。生成ケイ素エーテル組成物は精密蒸留により溶媒と分離させ、定量的に回収することが可能である。具体的には、前記分離操作の回収液に濃硫酸（ケイ素成分に対して4当量）を5℃下で添加し、その後室温で30分強撹拌し、反応液を水洗、飽和重曹水洗、飽和食塩水洗し、硫酸ナトリウムで乾燥後、吸引ろ過して生成ケイ素エーテル組成物を含む有機層を得る。これを常圧下で精密蒸留して、有機溶媒から生成ケイ素エーテル組成物を単離する。
【００１９】
また一方で、立体選択的合成プロセスの目的化合物およびキラルリガンドについては、前記一次分離操作での蒸留残渣をカラム精製することにより、それぞれを分離・回収することができる。このキラルリガンドは定法により、キラルリガンドとして再利用できる。
最後に、生成ケイ素エーテル組成物は再生操作を行って原料ケイ素エノラート組成物として再利用することができる。生成ケイ素エーテル組成物（Ra3Si）2Oは、定法によりシリル化剤Ra3Si-Y（Raは、アルキル基を示し、Yは任意の脱離基を示す）に変換し、さらに原料ケイ素エノラート組成物Ra3Si-O-X（Raは、アルキル基、アリール基、またはこれらの誘導体を示し、Xは任意の置換基を示す）として再利用が可能である。たとえば、TMS-O-TMSは容易にシリル化剤TMS-Y（Yは脱離基）に容易に変換できる。すなわち、TMS-O-TMSに濃硫酸を溶媒としてNH4Clを反応することでTMS-Clを得ることができるし（Pray, P. O.; Sommer, L. H.; Goldberg, G. M.; Kerr, G. T.; Giorgio, P. A. D.; Whitmore, F. C. J.Am.Chem.Soc. 1948, 70, 433.）、TMS-O-TMSに無溶媒下でTfOTfと加温することでTMS-O-Tfを得ることができる（Aizpurua, J. M.; Palomo, C. Synthesis 1985, 206.）。この出願の本発明の方法により提供される生成ケイ素エーテル組成物は、このような公知の方法により、各種のシリル化剤への変換や、原料ケイ素エノラート組成物へ再生することが可能である（化３）。
【００２０】
【化３】
2006206552.tif 000004
【００２１】
（R1はアルキル基、アリール基、またはこれらの誘導体をし、R2、R3、および、R4は、水素原子、アルキル基、アリール基、アルコキシ基、窒素原子、硫黄原子またはこれらの誘導体を示し、Yは任意の脱離基を示す）
そこで、以下に実施例を示し、この出願の発明をさらに詳細に説明するが、下記実施例により、発明が限定されることはない。
【実施例】
【００２２】
この出願の発明の不斉合成プロセスにおける実施例を示す。(R)-I4-ZrMS 26.35g（2.38 g/1 mmol）を3000ml ナスフラスコに測り取り、密栓後アルゴン置換した。室温下、脱水o-xylene 362mlを加えて10分間撹拌溶解し、次に蒸留水1.20g（66.45mmol）をisoPrOH 33.7ml（443mmol）に溶解して添加した。さらに10分後に、アルデヒド 55.14g（化合物1；220mmol）を固体で添加し、同時に脱水tBuOMe 22.1 mlを注射筒で加えて室温下10分間撹拌した。この懸濁溶液を氷浴で5℃に冷却し、2本の滴下ロートからそれぞれケテンシリルアセタール124.79g（化合物2；379mmol, 1.7eq）の脱水tBuOMe 510ml溶液、およびisoPrOH 33.7ml（443mmol）の脱水オルトキシレン 151ml溶液を同時に滴下した。滴下に要した時間は9時間であり、さらに5℃にて13時間撹拌した。
【００２３】
撹拌後、真空ポンプ減圧下で溶媒を全て留去し、コールドトラップに回収した。1H-NMR測定から、溶液中には3種類のケイ素化合物（TMS-O-TMS, TMS-O-H, isoPr-O-TMS）が含有することが確認された。回収液に濃硫酸（156.7ml, 2.94mol）を5℃下で添加し、その後室温で30分間強撹拌した。反応液をそれぞれ150mlの水、飽和重曹水、飽和食塩水で順に洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥後、吸引ろ過してTMS-O-TMS（化合物4）を含む有機層を得た。これを常圧下で精密蒸留して、有機溶媒から化合物4を63g（388mmol）単離した。
【００２４】
一方、得られた残渣については、AcOEt 250ml, 0.5M KHSO4 aq 250 mlを加えて撹拌後、セライトろ過し、セライトをAcOEt 100mlで2回洗浄後分層し、水層をAcOEt 100mlで抽出した。あわせた有機層を、飽和重曹水、飽和食塩水で洗浄、のちNa2SO4で乾燥し、ろ過、濃縮してオレンジオイル157gを得た。カラム精製（SiO2 480g）によりAcOEt/Hexane=1/10溶出区分から(R)-3,3',6,6'-I4-BINOL（化合物3）を定量的に回収し、AcOEt/Hexane=1/1溶出区分から化合物5を89.0g（93.7% y. from 化合物1）得た。
【００２５】
これより以下の反応経路で不斉合成プロセスが行われ、ケイ素成分およびキラルリガンド等の再利用が可能となったことが示される。
【００２６】
【化４】
2006206552.tif 000005