(57)【要約】  【課題】    遷移金属に基づく多座ホスフィン配位子を有する金属触媒に関する。この触媒は有機合成分野や他の分野において要求されるグリーンケミストリーを提供する。  【解決手段】    一般式（化１）  Ｃ６（−Ｒ１−ＰＲ２２）６（式中、Ｒ１は、それぞれ独立して、ヘテロ原子を含んでもよいアルキレン基、アリーレン基又はこれらの混合基を表し、Ｒ２はそれぞれ独立してアリール基又はアルキル基を表す。）で表される置換基を表す。）で表されるデンドリマー状化合物及び遷移金属の塩又は錯体から成り、該デンドリマー状化合物が該遷移金属を介して高分子化した多座ホスフィン配位子を有する遷移金属触媒である。この触媒は、液相で、一般式（化２）  ＰＲ２２−Ｒ１−Ｃ≡Ｃ−Ｒ１−ＰＲ２２（式中、Ｒ１〜Ｒ２は上記と同様に定義される。）で表されるアセチレン化合物に遷移金属の塩又は錯体を反応させ、不溶物を回収することから成る方法により製造できる。  【選択図】    なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
一般式（化１）
Ｃ６（−Ｒ１−ＰＲ２２）６
（式中、Ｒ１は、それぞれ独立して、ヘテロ原子を含んでもよいアルキレン基、アリーレン基又はこれらの組合せを表し、Ｒ２はそれぞれ独立してアリール基又はアルキル基を表す。）で表されるデンドリマー状化合物及び遷移金属の塩又は錯体から成り、該デンドリマー状化合物が該遷移金属を介して高分子化した多座ホスフィン配位子を有する遷移金属触媒。
【請求項２】
液相で、一般式（化２）
ＰＲ２２−Ｒ１−Ｃ≡Ｃ−Ｒ１−ＰＲ２２
（式中、Ｒ１〜Ｒ２は上記と同様に定義される。）で表されるアセチレン化合物に遷移金属の塩又は錯体を反応させ、不溶物を回収することから成る方法により製造された請求項１に記載の触媒。
【請求項３】
前記Ｒ１が、それぞれ独立して、−Ｒ３−Ｘ１−Ｒ４−又は−Ｒ５−（式中、Ｒ３は共有結合、アルキレン基又はアリーレン基を表し、Ｒ４はアルキレン基又はアリーレン基を表し、Ｘ１は−Ｏ−、−Ｓ−又は−ＮＲ６−（式中、Ｒ６は水素原子又はアルキル基を表す。）を表し、Ｒ５はアルキレン基、アリーレン基又はこれらの組合せを表す。）で表される置換基を表す請求項１又は２に記載の触媒。
【請求項４】
環化三量化反応、アリールハライド、アルケニルハライド、アルキルハライドとアリールボロン酸、アルケニルボロン酸、アルキルボロン酸とのクロスカップリング反応、アリールハライド、アルケニルハライド、アルキルハライドとアリール金属試薬、アルケニル金属試薬、アルキル金属試薬とのクロスカップリング反応、アリールハライド、アルケニルハライド、アルキルハライドのホモカップリング反応、アルケンとアルキンとのエンイン環化反応のための請求項１〜３のいずれか一項に記載の触媒の使用。
【請求項５】
一般式（化４）
ＰＲ２２−Ｒ４−Ｘ１−Ｒ３−Ｃ≡Ｃ−Ｒ３−Ｘ１−Ｒ４−ＰＲ２２
（式中、Ｒ２はそれぞれ独立してアリール基又はアルキル基を表し、Ｒ３は共有結合、アルキレン基又はアリーレン基を表し、Ｒ４はアルキレン基又はアリーレン基を表し、Ｘ１は−Ｏ−、−Ｓ−又は−ＮＲ６−（式中、Ｒ６は水素原子又はアルキル基を表す。）を表す。）を表し、Ｒ４はアルキレン基又はアリーレン基を表す。）で表されるアセチレン化合物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、遷移金属に基づく多座ホスフィン配位子を有する金属触媒に関する。この触媒は有機合成分野や他の分野において要求されるグリーンケミストリーを提供する。
【背景技術】
【０００２】
均一系ニッケル触媒は様々な有機合成反応に対して有用である。たとえば、玉尾らはニッケルクロリドビスジフェルニホスフィノプロパンを触媒として、アリールハライド、アルケニルハライドとのクロスカップリングを開発した（非特許文献１）。また伊與田らはニッケルブロミドビストリフェニルホスフィンを用いたアリールハライドのウルマン型二量化反応を報告している（非特許文献２）。さらに最近注目されている反応はニッケル触媒を用いた環化三量化である。
【０００３】
鉄、ニッケル、コバルト、パラジウム、ロジウム、ジルコニウム、タンタルなど色々な金属触媒を用いた環化三量化反応では均一系金属触媒の使用が不可欠であり、そしてこの金属触媒の存在が目的物の生成の妨げとなる場合がある。特に医薬品、化粧品、食品などの属する分野では、厳密に金属触媒を除去する必要がある。また環境保全を目的として環境にやさしい有機合成化学が強く求められており、有害性の高い試薬の使用を抑制した反応系の確立が望まれている。そしてReppe反応（非特許文献３）等において、金属触媒の除去に関する解決策の開発が最近行われ始めた。
金属触媒の除去に関する解決策として、高分子樹脂担持金属触媒もしくはシリカゲル担持金属触媒の利用が挙げられる。この方法により、簡便に触媒を回収し、成績体を単離し、触媒の再利用が理論的には可能となり得る。例えば、Boothらはシリカゲルにロジウム錯体を担持した触媒を用いて、ジメチルアセチレンジカルボキシラートの環化三量化を行っている（非特許文献４）。
【０００４】
またIshiiらは酢酸パラジウムとクロロヒドロキノンモリブドバナドホスフェートと酸素からなる触媒を用いた環化反応を報告している（非特許文献５）。同様にYuらはシリカゲルにパラジウム錯体を担持したパラジウム触媒を用いて、環化三量化を行い再利用も検討している（非特許文献６）。さらにBlumelらはシリカゲル担持型ニッケル触媒を用いた環化三量化を検討している（非特許文献７）。今回の発明者の一人であるUozumiらは、高分子樹脂にロジウム錯体を担持した触媒を用いた環化反応を行っている（非特許文献６）。
【０００５】
以上のように、Reppe反応の改良法が報告されており、上述の方法は有用な方法となりつつある。しかし、Boothらの方法は反応性、触媒の再利用に問題がある。Ishiiらの方法は、反応性が高く有用な方法であるものの、再利用ができない。Yuらの方法は、反応性が高く、触媒の再利用が可能であり興味深い結果であるものの、反応溶媒に発癌性物質であるクロロホルムを用いているためその利用は満足できるものではない。Blumelらの方法では、触媒活性が高く、再利用の検討も行われているものの、触媒の失活が認められており、実用を供すには問題がある。
【０００６】
【非特許文献１】Bull. Chem. Soc. Jpn. 49, 1958 (1976)
【非特許文献２】Tetrahedron Lett. 26, 3829 (1985)
【非特許文献３】Ann. Chem. 560, 1 (1948)
【非特許文献４】Adv. Synth. Catal. 344, 274 (2002)
【非特許文献５】Tetrahedron. Lett. 38, 3923 (1997)
【非特許文献６】Angew. Chem. Int Ed. 40, 437 (2002)
【非特許文献７】Adv. Synth. Catal. 345, 589 (2003)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、環化三量化反応をはじめとする種々の反応のための遷移金属に基づく触媒として十分な触媒活性を有し、目的の生成物との分離が容易で、再利用可能な触媒を提供することを目的とする。
【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、多座の配位化合物を有するデンドリマー型配位子と遷移金属とから、金属を介してデンドリマー型配位子を架橋した不溶性高分子錯体を調製した。更に簡便かつ用意にデンドリマー型配位子を得るために、用いる遷移金属自身が触媒となりデンドリマー型配位子を製造しつつ、不溶性高分子錯体が合成されるような触媒設計を行った。その結果、末端に配位子を有するアセチレン化合物と遷移金属からなる、再利用可能な固相金属触媒を得ることができることを見出し、本発明を完成させるに至った。
【０００９】
即ち、本発明は、一般式（化１）
Ｃ６（−Ｒ１−ＰＲ２２）６
（式中、Ｒ１は、それぞれ独立して、ヘテロ原子を含んでもよいアルキレン基、アリーレン基又はこれらの組合せを表し、Ｒ２はそれぞれ独立してアリール基又はアルキル基を表す。）で表されるデンドリマー状化合物及び遷移金属の塩又は錯体から成り、該デンドリマー状化合物が該遷移金属を介して高分子化した多座ホスフィン配位子を有する遷移金属触媒である。
この多座ホスフィン配位子を有する遷移金属触媒は、液相で、一般式（化２）
ＰＲ２２−Ｒ１−Ｃ≡Ｃ−Ｒ１−ＰＲ２２
（式中、Ｒ１〜Ｒ２は上記と同様に定義される。）で表されるアセチレン化合物に遷移金属の塩又は錯体を反応させ、不溶物を回収することから成る方法により製造されることが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の触媒は、金属触媒の除去に関する解決策としての再利用可能な不溶性金属触媒である。従来の触媒と異なり、工業的に多用される溶媒を用いて定量的に成績体を与えることができ、再利用可能な不溶性触媒である。
本発明の触媒は、環化三量化反応に限られず、アリールハライド、アルケニルハライド、アルキルハライドとアリールボロン酸、アルケニルボロン酸、アルキルボロン酸とのクロスカップリング、アリールハライド、アルケニルハライド、アルキルハライドとアリール金属試薬、アルケニル金属試薬、アルキル金属試薬とのクロスカップリング反応、アリールハライド、アルケニルハライド、アルキルハライドのホモカップリング反応、アルケンとアルキンとのエンイン環化反応等に用いることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の触媒は、一般式（化１）
Ｃ６（−Ｒ１−ＰＲ２２）６
で表されるデンドリマー状化合物及び遷移金属の塩又は錯体から成る。このデンドリマー状化合物におけるこの置換基（−Ｒ１−ＰＲ２２）は、同じであっても異なってもよいが、合成を考慮すると同じであることが好ましい。
Ｒ２は、それぞれ同じであっても異なってもよく、アリール基又はアルキル基を表す。
アリール基としてはフェニル基が好ましく、アルキル基の炭素数は１０以下が好ましい。
【００１２】
Ｒ１は、それぞれ独立して、ヘテロ原子を含んでもよいアルキレン基、アリーレン基又はこれらの組合せを表す。
このアルキレン基の炭素数は１〜２０が好ましく、直鎖であることがより好ましく、−（ＣＨ２）ｎ−で表されるアルキレン基であることが更に好ましい。ヘテロ原子としては、酸素原子、窒素原子、イオウ原子が挙げられる。アリーレン基としては、フェニル基やナフチル基が挙げられる。これらの組合せとは、これらアルキレン基とアリーレン基とをブロック状に結合させたものをいう。
【００１３】
またこのＲ１は、−Ｒ３−Ｘ１−Ｒ４−又は−Ｒ５−で表されることが好ましい。
Ｒ３は共有結合、アルキレン基又はアリーレン基を表し、Ｒ４はアルキレン基又はアリーレン基を表す。これらのアルキレン基の炭素数は１〜２０が好ましく、直鎖であることがより好ましく、−（ＣＨ２）ｎ−で表されるアルキレン基であることが更に好ましく、この場合炭素数（ｎ）は好ましくは１０以下であり、より好ましくは４〜８である。これらのアリーレン基は好ましくはフェニレン基又はナフチレン基である。
Ｘ１は−Ｏ−、−Ｓ−又は−ＮＲ６−（式中、Ｒ６は水素原子又はアルキル基を表す。）を表す。このアルキル基の炭素数は１〜２０程度である。
Ｒ５は、アルキレン基、アリーレン基又はこれらの組合せを表す。このアルキレン基の炭素数は１〜２０が好ましく、直鎖であることがより好ましく、−（ＣＨ２）ｎ−で表されるアルキレン基であることが更に好ましく、この場合炭素数（ｎ）は好ましくは１０以下であり、より好ましくは４〜８である。このアリーレン基は好ましくはフェニレン基又はナフチレン基である。これらの組合せとは、これらアルキレン基とアリーレン基とをブロック状に結合させたものをいう。
【００１４】
従って、上記デンドリマー状化合物は、好ましくは、一般式（化３）
Ｃ６（−Ｒ３−Ｘ１−Ｒ４−ＰＲ２２）６
又は、一般式（化７）
Ｃ６（−Ｒ５−ＰＲ２２）６
（式中、Ｒ２〜Ｒ５、Ｘ１は上記と同様に定義される。）で表される。
【００１５】
このようなデンドリマー状化合物として例えば下式のような化合物が挙げられる。
【化１】
2008133191.tif 000002
（式中、Ｒ２及びｎは上記と同様である。）
【００１６】
本発明の触媒は、このデンドリマー状化合物と遷移金属の塩又は錯体から成り、このデンドリマー状化合物が遷移金属を介してポリマー化したものである。このデンドリマー状化合物と遷移金属との比はモル数で約１：１である。
このポリマー化した触媒は、液相で、一般式（化２）
ＰＲ２２−Ｒ１−Ｃ≡Ｃ−Ｒ１−ＰＲ２２
（式中、Ｒ１〜Ｒ２は上記と同様に定義される。）で表されるアセチレン化合物に遷移金属の塩又は錯体を反応させると、三量化し、上記デンドリマー状化合物を生成すると同時に、このデンドリマー状化合物が遷移金属を介してポリマー化し、不溶化するので、不溶物を回収することにより容易に得ることができる。
このアセチレン化合物は一般式（化４）
ＰＲ２２−Ｒ４−Ｘ１−Ｒ３−Ｃ≡Ｃ−Ｒ３−Ｘ１−Ｒ４−ＰＲ２２
や一般式（化８）
ＰＲ２２−Ｒ５−Ｃ≡Ｃ−Ｒ５−ＰＲ２２
（式中、Ｒ２〜Ｒ５及びＸ１は上記と同様に定義される。）で表されるものでもよい。
【００１７】
この遷移金属としては、２１Ｓｃから３０Ｚｎまで、３９Ｙから４８Ｃｄまで、、及び５７Ｌａから８０Ｈｇまでの金属であるが、好ましくはマンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛、銀、パラジウム、金又は白金である。
遷移金属の塩としては、塩化物、カルボン酸塩、炭酸塩、リン酸塩、硫酸塩、硝酸塩、臭化物、ヨウ化物等が挙げられる。
遷移金属の錯体としては、アルケン錯体、アルキン錯体、有機リン錯体、有機砒素錯体、ジベンジリデンアセトン錯体、カルボニル錯体等が挙げられる。
【００１８】
この反応に用いる溶媒としては低極性溶媒が好ましく、例えば、トルエン、ベンゼン、キシレン、テトラヒドロフラン、ジアルキルエーテル等のエーテル系溶媒等が挙げられる。
溶液中のアセチレン化合物の濃度及び遷移金属の塩又は錯体の濃度は通常0.01〜1.0Ｍ程度である。
この反応の反応温度は通常０℃から溶媒の還流温度までの範囲で選択されるが、好ましくは８０℃付近である。反応時間は通常１〜１４４時間の範囲で選択されるが、好ましくは９６時間程度である。
このこのデンドリマー状化合物と遷移金属から成るポリマー化した触媒の分子量は特に限定されないが、通常の製法によれば数万〜数百万程度と考えられる。
【００１９】
なお、この一般式（化２）で表されるアセチレン化合物は溶液中で容易に金属を捕捉するので、金属の回収等に有用であると考えられる。
【００２０】
上記一般式（化２）で表されるアセチレン化合物は、如何なる方法で得てもよいが、このアセチレン化合物が、上記一般式（化４）で表される場合には、一般式（化５）
Ｘ２−Ｒ３−Ｃ≡Ｃ−Ｒ３−Ｘ２
で表されるアセチレン化合物と、一般式（化６）
ＨＸ１−Ｒ４−ＰＲ２２
（式中、Ｒ２〜Ｒ４及びＸ１は上記と同様に定義され、Ｘ２は、それぞれ独立にハロゲン原子を表す。）で表されるリン化合物とを反応させることにより得ることができる。
このアセチレン化合物が、上記一般式（化８）で表される場合には、一般式（化９）
Ｘ２−Ｒ５−Ｃ≡Ｃ−Ｒ５−Ｘ２
で表されるアセチレン化合物と、一般式（化１０）
ＨＰＲ２２
（式中、Ｒ２及びＲ５は上記と同様に定義され、Ｘ２は、それぞれ独立にハロゲン原子を表す。）で表されるリン化合物とを反応させることにより得ることができる。
【００２１】
この反応は通常プロトン溶媒又は非プロトン溶媒中で行われることが好ましく、この溶媒として、アセトン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、アセトニトリル、２−ブタノン、エタノール、メタノール、２−プロパノール等が挙げられる。
溶液中のアセチレン化合物及びリン化合物の濃度は通常0.01〜1.0Ｍ程度である。
この反応は、通常0〜150℃で行われ、反応時間は通常6〜96時間程度である。
本触媒は、水や上記の有機溶媒に不溶であり、反応液からろ過により容易に回収することができ、再利用することが可能である。
本発明の触媒は、水、エタノール、酢酸エチル、アセトン、エーテル、ヘキサン、トルエン、塩化メチレンなどに不溶であるため、触媒の回収や反応生成物の生成が容易に行える。そして、回収した触媒は再利用可能である。
以下、実施例にて本発明を例証するが本発明を限定することを意図するものではない。
【実施例１】
【００２２】
ビス（６−クロロヘキシル）アセチレン（16mmmol）とヨウ化ナトリウム（96mmol）をアセトン存在下で７０℃で４８時間攪拌し、反応終了後、ろ過しろ液を濃縮した。
次に４−ヒドロキシフェニルジフェニルホスフィン（48mmol）、炭酸セシウム（96mmol）をアセトン中７０℃１時間攪拌の後、上記で得た反応物（16mmol）を加えさらに４８時間攪拌した。反応終了後、反応液をろ過し、ろ液を濃縮し、シリカゲルカラムクロマトグラフィーでの生成によりビス［（４−ジフェニルホスフィノフェノキシ）ヘキシル］アセチレンを得た（8.8mmol）。収率は５５％であった。反応式及び生成物の分析結果を以下に示す。
【化２】
2008133191.tif 000003
1H NMR (CDCl3): 7.23-7.33 (m, 24H), 6.89-6.88 (m, 4H), 3.94 (t, J = 6.4Hz, 4H), 2.15 (t, J = 6.8 Hz, 4H), 1.76-1.79 (m, 4H), 1.26-1.52 (m, 12H); 31P-NMR (CDCl3) -8.01; ESI-TOFMS for C50H53O2P2 m/z 747; ESI-TOSHRMS for C50H53O2P2 calc. 747.3521, obs 747.3471
【００２３】
脱気したトルエン（6.33mL）に溶解したニッケルビス（シクロオクタジエン）（Ni(cod)2）（0.633mmol）に、脱気したトルエン（5.70mL）に溶解した上記ビス[（４−ジフェニルホスフィノフェノキシ）ヘキシル]アセチレン（1.90mmol）を加え、80℃で96時間震盪した。生じた沈殿物をトルエンで2回洗浄し、乾燥させると黄緑粉体であるニッケル錯体（ニッケル触媒）を収率69％で得た。反応式及び生成物の分析結果を以下に示す。
【化３】
2008133191.tif 000004
得られたニッケル触媒は核磁気共鳴法を用いて構造を確認した。
31P MAS-NMR (トルエン中) δ 22.9，-6.6，-8.1
ESI-TOFMS: m/z 2298; EDS: Ni(+), P(+)
【００２４】
得られた触媒は、ニッケル金属がポリマーに担持された形態をしており、その様子を図１〜３に示す。
図１は、Nikon SMZ1500を用いて撮影した写真を示す。触媒の幅は約５０μｍであり、形態は薄黄緑色の粉体である。
図２は、フィールドエミッション走査電子顕微鏡JSM-6700（日本電子製、電圧5.0kV、倍率６５０倍）を用いて撮影した写真を示す。凝集高分子が観察された。
図３は、フィールドエミッション透過電子顕微鏡JEM-2100F（日本電子製、電圧200KV、倍率400000倍）を用いて撮影した写真を示す。高分子上でニッケルが分散していることが観察された。
【実施例２】
【００２５】
次にこの触媒を用いてトリインを環化三量化するReppe反応を行った。
ビス（プロパルギルオキシメチル）アセチレン８７．７μｍｏｌ、実施例１で合成したニッケル触媒１３．２μｍｏｌにトルエン８．７ｍＬを加え、８０℃で２４時間反応させ、ろ過してニッケル触媒を回収した。ろ液から1、3、6、8-テトラヒドロ-2、7-ジオキサ-as-インダセンを８７．７μｍｏｌ得た（収率100％）。反応式と生成物の分析結果を以下に示す。
【化４】
2008133191.tif 000005
1H-NMR (CDCl3): 7.26 (s, 1H), 7.15 (s, 1H), 5.13 (s, 4H), 5.04 (s, 1H)
以上のように本発明の触媒はReppe反応等の極めて有用な触媒といえる。また、本発明に係る環化成績体の構築法は、毒性元素を流出させない「グリーンケミストリー」を志向した優れた方法といえる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】実施例１で得たニッケル触媒の粒子の写真を示す図である。
【図２】図１の触媒の表面のＳＥＭ写真を示す図である。
【図３】図１の触媒のＴＥＭ写真を示す図である。
【図１】
2008133191.tif 000006
【図２】
2008133191.tif 000007
【図３】
2008133191.tif 000008