(57)【要約】本発明は、１−ブチル−３−メチルイミダゾリウム（ｂｍｍｉｍ）塩のような既存のイミダゾリウム系イオン性液体（ＩＬ）に対して生分解性が強化され、毒性が低減した、アルキル−イミダゾリウムカチオンコア含有イオン性液体に基づく化学合成用イオン性液体溶媒に関する。記載するＩＬの多くは、Ｓｔｕｒｍ試験、クローズドボトル試験（ＯＥＣＤ３０１Ｄ）またはＣＯ２ヘッドスペース試験のような生分解性試験により２８日間で６０％を超える生分解性スコアを提示する。本発明のＩＬは、イミダゾール環の３位に−Ｃ＝ＯＸ−側鎖を有するアルキル置換イミダゾリウムカチオンコア（式中、Ｘ＝Ｏ、ＮＨ、ＮまたはＳ）および結合対アニオンを含み、−Ｃ＝ＯＸ側鎖は少なくとも１つのエーテル結合を含むことを特徴とする。生分解性で非毒性のＩＬは、化学工業、製薬工業、バイオ燃料工業およびバイオマス工業でグリーン溶媒として使用され得る。
2010536828.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
イミダゾール環の３位に−Ｃ＝ＯＸ−側鎖を有するアルキル置換イミダゾリウムカチオンコア（式中、Ｘ＝Ｏ、ＮＨ、ＮまたはＳ）および結合対アニオンを含む化合物であって、前記−Ｃ＝ＯＸ−側鎖が少なくとも１つのエーテル結合を含むことを特徴とする化合物。
【請求項２】
ＸがＯであり、前記−Ｃ＝ＯＸ−基が、エステル基を含む官能基側鎖を表す、請求項１に記載の化合物。
【請求項３】
ＸがＮであり、前記−Ｃ＝ＯＸ−基が、アミドを含む官能基側鎖を表す、請求項１に記載の化合物。
【請求項４】
前記アミド基が第二級アミドまたは第三級アミドである、請求項３に記載の化合物。
【請求項５】
前記第三級アミドが、式−ＣＯＮＲ１Ｒ２
（式中、Ｒ１およびＲ２は、Ｃ１〜Ｃ１３アルキル基であり、ここで、Ｒ１およびＲ２は、同一であるかまたは異なっており、Ｒ１およびＲ２のうちの少なくとも一方は、少なくとも１つのエーテル結合を含み、
あるいはＲ１およびＲ２は、一緒になって、５〜７個の原子を有する複素環を形成し、ここで、前記環は、前記アミド窒素に加えて少なくとも１個の他のヘテロ原子を含む）
を有する、請求項３に記載の化合物。
【請求項６】
Ｒ１およびＲ２が異なっており、エーテル結合を含んでいない、Ｒ１およびＲ２の一方が、Ｃ１〜Ｃ４アルキル基を含む、請求項５に記載の化合物。
【請求項７】
ＸがＳであり、その結果、前記−Ｃ＝ＯＸ−基が、チオエステル基を含む官能基側鎖を表す、請求項１に記載の化合物。
【請求項８】
前記アルキル置換イミダゾールが、少なくとも１つのＣ１〜Ｃ４アルキル基で置換されている、請求項１から７のいずれか一項に記載の化合物。
【請求項９】
前記アルキル置換イミダゾール環が、少なくとも１つの位置において、１−メチル、２−メチル、４−メチル、５−メチル、１−エチル、２−エチル、４−エチル、５−エチル、１−プロピル、２−プロピル、４−プロピル、５−プロピルおよび４−トリフルオロメチルからなる群から選択される少なくとも１つのアルキル基で置換されている、請求項１から８のいずれか一項に記載の化合物。
【請求項１０】
前記−Ｃ＝ＯＸ−基側鎖が、１〜４つのエーテル結合を含む、請求項１から９のいずれか一項に記載の化合物。
【請求項１１】
前記−Ｃ＝ＯＸ−側鎖が、２−メトキシエチルエステル、２−エトキシエチルエステル、２−プロポキシエチルエステル、２−ブトキシエチルエステル、２−（２−エトキシエトキシ）エチルエステル、２−（２−プロポキシエトキシ）エチルエステルおよび２−（２−ブトキシエトキシ）エチルエステル、２−［２−（２−メトキシエトキシ）エトキシ］エチルエステル、２−［２−（２−エトキシエトキシ）エトキシ］エチルエステル、２−［２−（２−プロポキシエトキシ）エトキシ］エチルエステルおよび２−［２−（２−ブトキシエトキシ）エトキシ］エチルエステルからなる群から選択される、請求項１、２および８から１０のいずれか一項に記載の化合物。
【請求項１２】
前記−Ｃ＝ＯＸ−が、２−メトキシエチルアミド、２−エトキシエチルアミド、２−プロポキシエチルアミド、２−ブトキシエチルアミド、２−（２−メトキシエトキシ）エチルアミド、２−（２−エトキシエトキシ）エチルアミド、２−（２−プロポキシエトキシ）エチルアミドおよび２−（２−ブトキシエトキシ）エチルアミド、２−［２−（２−メトキシエトキシ）エトキシ］エチルアミド、２−［２−（２−エトキシエトキシ）エトキシ］エチルアミド、２−［２−（２−プロポキシエトキシ）エトキシ］エチルアミド、２−［２−（２−ブトキシエトキシ）エトキシ］エチルアミド、ビス−（２−メトキシエチル）アミドおよびＮ，Ｎ−２−メトキシエチル−２−プロポキシエチルアミドからなる群から選択される、請求項１、３、５、６および８から１０のいずれか一項に記載の化合物。
【請求項１３】
前記−Ｃ＝ＯＸ−側鎖が、２−メトキシエチルチオエステル、２−エトキシエチルチオエステル、２−プロポキシエチルチオエステル、２−ブトキシエチルチオエステル、２−（２−エトキシエトキシ）エチルチオエステル、２−（２−プロポキシエトキシ）エチルチオエステルおよび２−（２−ブトキシエトキシ）エチルチオエステル、２−［２−（２−メトキシエトキシ）エトキシ］エチルチオエステル、２−［２−（２−エトキシエトキシ）エトキシ］エチルチオエステル、２−［２−（２−プロポキシエトキシ）エトキシ］エチルチオエステルおよび２−［２−（２−ブトキシエトキシ）エトキシ］エチルチオエステルからなる群から選択される、請求項１、７および８から１０のいずれか一項に記載の化合物。
【請求項１４】
前記対アニオンが、Ｂｒ−、Ｃｌ−、Ｉ−、ＮＴｆ２−、ＢＦ４−、ＰＦ６−、Ｎ（ＣＮ）２−、サルフェート、ＯＣｔＯＳＯ３−、トシレート、ベンゼンスルホネート、硫酸水素塩、直鎖アルキルサルフェート、ヘプタデカフルオロオクタンスルホネート、２−（２−メトキシエトキシ）−エチルサルフェート、メタンスルホネート、トリフルオロメタンスルホネート、ノナフルオロブタンスルホネート、ホスフェート、ジメチルホスフェート、ジエチルホスフェート、ビス（ペンタフルオロエチル）ホスフィネート、ビス（２，４，４−トリメチルペンチル）−ホスフィネート、トリス（ペンタフルオロエチル）トリフルオロホスフェート、トリス（ヘプタフルオロプロピル）トリフルオロホスフェート、トリス（ノナフルオロブチル）トリフルオロホスフェート、ジエチルホスフェート、ナイトレート、チオシアネート、トリシアノメタニド、ビス（ペンタフルオロエチルスルホニル）イミド、ビス（トリフルオロメチル）イミド、トリス（トリフルオロメチルスルホニル）メチド、ビス（メタンスルホニル）アミド、２，２，２−トリフルオロ−Ｎ−（トリフルオロメチルスルホニル）アセトアミドおよびテトラシアノボレート、ビス［オキサラト］ボレート、ビス−［１，２−ベンゼンジオラト（２−）］ボレート、ビス−［サリチラト（２−）］ボレート、ビス−［マロナト（２−）］−ボレート、ビス−［２，２’ビフェニル−ジオラト−（２−）−Ｏ，Ｏ’］−ボレート、アセテート、トリフルオロアセテート、デカノエート、ヘキサフルオロアンチモネート、テトラクロロアルミネートおよびコバルトテトラカルボニルからなる群から選択され得る、請求項１から１３のいずれか一項に記載の化合物。
【請求項１５】
前記直鎖アルキルサルフェートが、一般式ＣｎＨ２ｎ＋１ＯＳＯ３−（式中、ｎ＝１〜８）を有し、メチルサルフェート、エチルサルフェート、プロピルサルフェート、ブチルサルフェート、ペンチルサルフェート、ヘキシルサルフェート、ヘプチルサルフェート、オクチルサルフェートおよびトリフルオロエチルサルフェートからなる群から選択され得る、請求項１４に記載の化合物。
【請求項１６】
前記対アニオンがＯｃｔＯＳＯ３−であることで特徴づけられる、請求項１から１４のいずれか一項に記載の化合物。
【請求項１７】
ＫＧ７（３−メチル−１−（２−［２−メトキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムブロミド）、
ＫＧ８（３−メチル−１−（２−［２−エトキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムブロミド）、
ＫＧ９（３−メチル−１−（２−［２−プロポキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムブロミド）、
ＫＧ１０（３−メチル−１−（２−［２−ブトキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムブロミド）、
ＫＧ１２（３−メチル−１−（２−［２−メトキシエトキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムブロミド）、
ＫＧ１３（３−メチル−１−（２−［２−エトキシエトキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムブロミド）、
ＫＧ１４（３−メチル−１−（２−［２−プロポキシエトキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムブロミド）、
ＫＧ１５（３−メチル−１−（２−［２−ブトキシエトキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムブロミド）、
ＫＧ１６（２，３−ジメチル−１−（２−［２−ブトキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムブロミド）、
ＫＧ１８（２，３−ジメチル−１−（２−［２−メトキシエトキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムブロミド）、
ＫＧ２３（３−メチル−１−（２−［２−メトキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムＰＦ６）、
ＫＧ２４（３−メチル−１−（２−［２−エトキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムＰＦ６）、
ＫＧ２５（３−メチル−１−（２−［２−プロポキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムＰＦ６）、
ＫＧ２６（３−メチル−１−（２−［２−ブトキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムＰＦ６）、
ＫＧ２７（３−メチル−１−（２−［２−メトキシエトキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムＰＦ６）、
ＫＧ２８（３−メチル−１−（２−［２−エトキシエトキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムＰＦ６）、
ＫＧ２９（３−メチル−１−（２−［２−プロポキシエトキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムＰＦ６）、
ＫＧ３０（３−メチル−１−（２−［２−ブトキシエトキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムＰＦ６）、
ＫＧ３２（２，３−ジメチル−１−（２−［２−ブトキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムＰＦ６）、
ＫＧ３３（２，３−ジメチル−１−（２−［２−メトキシエトキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムＰＦ６）、
ＫＧ３４（３−メチル−１−（ブトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムオクチルサルフェート）、
ＫＧ３５（３−メチル−１−（ペントキシカルボニルメチル）イミダゾリウムオクチルサルフェート）、
ＫＧ３６（３−メチル−１−（２−［２−メトキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムオクチルサルフェート）、
ＫＧ３７（３−メチル−１−（２−［２−エトキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムオクチルサルフェート）、
ＫＧ３８（３−メチル−１−（２−［２−プロポキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムオクチルサルフェート）、
ＫＧ３９（３−メチル−１−（２−［２−ブトキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムオクチルサルフェート）、
ＫＧ４０（３−メチル−１−（２−［２−メトキシエトキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムオクチルサルフェート）、
ＫＧ４１（３−メチル−１−（２−［２−エトキシエトキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムオクチルサルフェート）、
ＫＧ４２（３−メチル−１−（２−［２−プロポキシエトキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムオクチルサルフェート）、
ＫＧ４３（３−メチル−１−（２−［２−ブトキシエトキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムオクチルサルフェート）、
ＫＧ４４（２，３−ジメチル−１−（２−［２−ブトキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムオクチルサルフェート）、
ＫＧ４５（２，３−ジメチル−１−（２−［２−メトキシエトキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムオクチルサルフェート、
ＫＧ４９（３−メチル−１−（２−［２−メトキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムＮＴｆ２）、
ＫＧ５０（３−メチル−１−（２−［２−エトキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムＮＴｆ２）、
ＫＧ５１（３−メチル−１−（２−［２−プロポキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムＮＴｆ２）、
ＫＧ５２（３−メチル−１−（２−［２−ブトキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムＮＴｆ２）、
ＫＧ５３（３−メチル−１−（２−［２−メトキシエトキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムＮＴｆ２）、
ＫＧ５４（３−メチル−１−（２−［２−エトキシエトキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムＮＴｆ２）、
ＫＧ５５（３−メチル−１−（２−［２−プロポキシエトキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムＮＴｆ２）、
ＫＧ５６（３−メチル−１−（２−［２−ブトキシエトキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムＮＴｆ２）、
ＫＧ５８（２，３−ジメチル−１−（２−［２−ブトキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムＮＴｆ２）、
ＫＧ５９（２，３−ジメチル−１−（２−［２−メトキシエトキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムＮＴｆ２）、
ＫＧ６２（３−メチル−１−（２−［２−メトキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムＢＦ４）、
ＫＧ６３（３−メチル−１−（２−［２−エトキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムＢＦ４）、
ＫＧ６４（３−メチル−１−（２−［２−プロポキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムＢＦ４）、
ＫＧ６５（３−メチル−１−（２−［２−ブトキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムＢＦ４）、
ＫＧ６６（３−メチル−１−（２−［２−メトキシエトキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムＢＦ４）、
ＫＧ６７（３−メチル−１−（２−［２−エトキシエトキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムＢＦ４）、
ＫＧ６８（３−メチル−１−（２−［２−プロポキシエトキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムＢＦ４）、
ＫＧ６９（３−メチル−１−（２−［２−ブトキシエトキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムＢＦ４）、
ＫＧ７１（２，３−ジメチル−１−（２−［２−ブトキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムＢＦ４）、
ＫＧ７２（２，３−ジメチル−１−（２−［２−メトキシエトキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムＢＦ４）、
ＫＧ７５（３−メチル−１−（２−［２−メトキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムＮ（ＣＮ）２）、
ＫＧ７６（３−メチル−１−（２−［２−エトキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムＮ（ＣＮ）２）、
ＫＧ７７（３−メチル−１−（２−［２−プロポキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムＮ（ＣＮ）２）、
ＫＧ７８（３−メチル−１−（２−［２−ブトキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムＮ（ＣＮ）２）、
ＫＧ７９（３−メチル−１−（２−［２−メトキシエトキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムＮ（ＣＮ）２）、
ＫＧ８０（３−メチル−１−（２−［２−エトキシエトキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムＮ（ＣＮ）２）、
ＫＧ８１（３−メチル−１−（２−［２−プロポキシエトキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムＮ（ＣＮ）２）、
ＫＧ８２（３−メチル−１−（２−［２−ブトキシエトキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムＮ（ＣＮ）２）、
ＫＧ８４（２，３−ジメチル−１−（２−［２−ブトキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムＮ（ＣＮ）２）、
ＫＧ８５（２，３−ジメチル−１−（２−［２−メトキシエトキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムＮ（ＣＮ）２）、
ＫＧ４０５（３−メチル−１−［ビス−１−メトキシエチル］カルバミルメチル）イミダゾリウムオクチルサルフェート］および
ＫＧ４０７（３−メチル−１−［ビス−１−メトキシエチル］カルバミルメチル）イミダゾリウムブロミド）
ＫＧ４２２（３−メチル−１−［１−メトキシエチル］カルバミルメチル）イミダゾリウムブロミド）、
ＫＧ４２３（３−メチル−１−［１−メトキシプロピル］カルバミルメチル）イミダゾリウムブロミド）
からなる群から選択される化合物。
【請求項１８】
請求項１から１７のいずれか一項に記載の化合物を調製する方法であって：
（ｉ）エーテルまたはポリエーテル基を含むアルコールをハロアセチルハロゲン化物と反応させることにより、ハロエステルアルキル化剤を形成するステップ；および
前記ハロエステルアルキル化剤をイミダゾールと反応させてイミダゾールエステルハロゲン化物塩を形成するステップ；または
（ｉｉ）エーテルまたはポリエーテル基を含むチオールをハロアセチルハロゲン化物と反応させることにより、ハロチオエステルアルキル化剤を形成するステップ；および
前記ハロチオエステルアルキル化剤をイミダゾールと反応させてイミダゾールチオエステルハロゲン化物塩を形成するステップ；または
（ｉｉｉ）エーテルまたはポリエーテル基を含むアミドをハロアセチルハロゲン化物と反応させることにより、ハロアミドアルキル化剤を形成するステップ；および
前記ハロアミドアルキル化剤をイミダゾールと反応させてイミダゾールアミドハロゲン化物塩を形成するステップ
を含む方法。
【請求項１９】
前記ハロアセチルハロゲン化物が、ブロモアセチルブロミド、クロロアセチルクロリド、ブロモアセチルクロリドおよびクロロアセチルブロミドからなる群から選択される、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記ハロゲン化物塩が、アニオン交換反応においてアルカリ塩と反応し、ここで、前記アルカリ塩は、ＮＴｆ２−、ＢＦ４−、ＰＦ６−、Ｎ（ＣＮ）２−またはＯｃｔＯＳＯ３−アニオンを含む、請求項１８または１９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２１】
前記化合物が、２−メトキシエチルエステル、２−エトキシエチルエステル、２−プロポキシエチルエステル、２−ブトキシエチルエステル、２−（２−エトキシエトキシ）エチルエステル、２−（２−プロポキシエトキシ）エチルエステルおよび２−（２−ブトキシエトキシ）エチルエステル、２−［２−（２−メトキシエトキシ）エトキシ］エチルエステル、２−［２−（２−エトキシエトキシ）エトキシ］エチルエステル、２−［２−（２−プロポキシエトキシ）エトキシ］エチルエステル、２−［２−（２−ブトキシエトキシ）エトキシ］エチルエステル、２−メトキシエチルアミド、２−エトキシエチルアミド、２−プロポキシエチルアミド、２−ブトキシエチルアミド、２−（２−メトキシエトキシ）エチルアミド、２−（２−エトキシエトキシ）エチルアミド、２−（２−プロポキシエトキシ）エチルアミドおよび２−（２−ブトキシエトキシ）エチルアミド、２−［２−（２−メトキシエトキシ）エトキシ］エチルアミド、２−［２−（２−エトキシエトキシ）エトキシ］エチルアミド、２−［２−（２−プロポキシエトキシ）エトキシ］エチルアミド、２−［２−（２−ブトキシエトキシ）エトキシ］エチルアミド、ビス−（２−メトキシエチル）アミドおよびＮ，Ｎ−２−メトキシエチル−２−プロポキシエチルアミド、２−メトキシエチルチオエステル、２−エトキシエチルチオエステル、２−プロポキシエチルチオエステル、２−ブトキシエチルチオエステル、２−（２−エトキシエトキシ）エチルチオエステル、２−（２−プロポキシエトキシ）エチルチオエステル、２−（２−ブトキシエトキシ）エチルチオエステル、２−［２−（２−メトキシエトキシ）エトキシ］エチルチオエステル、２−［２−（２−エトキシエトキシ）エトキシ］エチルチオエステル、２−［２−（２−プロポキシエトキシ）エトキシ］エチルチオエステルおよび２−［２−（２−ブトキシエトキシ）エトキシ］エチルチオエステルからなる群から選択され得るエーテル結合含有鎖を含む、請求項１８から２０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２２】
イミダゾール環の３位にエステル、アミドまたはチオエステル側鎖を含むイミダゾールカチオン含有イオン性液体において、前記側鎖に少なくとも１つのエーテル基を導入することにより、前記イオン性液体の生分解性を改善するかまたは毒性を低減する方法。
【請求項２３】
さらに、ＯｃｔＯＳＯ３−アニオンを分子に導入することからなる、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
化学反応、バイオマス分解およびバイオ燃料調製からなる群から選択されるプロセスにおける溶媒としての請求項１から１７のいずれか一項に記載の化合物の使用。
【請求項２５】
前記バイオマス分解が、セルロース希釈である、請求項２４に記載の使用。
【請求項２６】
酵素反応および生体触媒反応、中和、酸性化、塩基化、酸化、還元、水素化反応、ラジカル反応、求電子付加、求電子置換、求核付加、求核置換、転位、ペリ環状反応ならびにメタセシス反応からなる群から選択される化学反応のための溶媒または共溶媒としての、請求項１から１７のいずれか一項に記載の化合物の使用。
【請求項２７】
前記化学反応が水素化反応である、請求項２６に記載の使用。
【請求項２８】
前記化学反応がメタセシス反応である、請求項２６に記載の使用。
【請求項２９】
前記化学反応がペリ環状反応である、請求項２６に記載の使用。
【請求項３０】
前記水素化反応が、水素ガスおよび炭素上に担持されたパラジウムの存在下でのトランス−シンナムアルデヒドのヒドロシンナムアルデヒドへの選択的還元である、請求項２７に記載の使用。
【請求項３１】
前記水素化反応が、水素ガスおよび炭素上に担持されたパラジウムを用いた、桂皮酸ベンジルのカルボニル基と共役しているアルケン結合の選択的還元である、請求項２７に記載の使用。
【請求項３２】
前記化合物がＫＧ５１である、請求項２４から３１のいずれか一項に記載の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、化学工業用生分解性溶媒を提供することに関する。より詳細には、本発明は、化学合成およびバイオマス分解のような反応で溶媒として用いる新規イオン性液体（ＩＬ）を提供することに関する。より詳細には、本発明のイオン性溶媒は、１−ブチル−３−メチルイミダゾリウム（ｂｍｉｍ）塩のような既存のイミダゾリウム系ＩＬに対して生分解性が強化され、毒性が低減した、アルキル−イミダゾリウムカチオンコアを含むイオン性液体に基づくものである。
【背景技術】
【０００２】
イオン性液体（ＩＬ）は、様々な合成法および分析法での媒体としてかなり注目される対象である。（１，２）それらは、蒸気圧が低いこと、再利用を促進する回収が容易であること（３）、および触媒法への適用性（４）のために、「グリーンケミストリー」に照らして検討されている。ＩＬは、融点が１００℃より低いことを特徴とする。ＩＬは、極性およびイオン導電率が高いこと、電気化学電位窓が広いこと、様々な化学物質に対して高温でも化学的安定性および熱安定性が優れていることなど、複数の興味深い特性を有する。しかし、ＩＬが環境に経時的に蓄積する可能性についての懸念につながったのがこの安定性である。（５）イオン性液体は、早期分解または環境持続性から問題を引き起こす可能性があり、その結果、イオン性液体がその実用にかなうときには、処分が問題となる。焼却および埋め立て廃棄物を減らす圧力が高まると、生分解性である化学物質の必要条件も増える。（６）グリーンケミストリーの分野においては、生態毒性または生物活性が高い廃棄物を大量に出すことは容認できない。（７）イオン性液体を数トン規模で用いる最初の工業法はＳｅｄｄｏｎによって報告されている。（８）イオン性液体は学術的な関心から進歩したため、イオン性液体を用いる方法を拡大する前にそれらの毒性および生分解を考える必要性が最優先である。
【０００３】
グリーン溶媒としてイオン性液体（ＩＬ）を使用することに強い関心が寄せられているが（図１）、生分解性および毒性について知られていることは比較的わずかであり、それらは有機化合物の環境リスクアセスメントにおける基本特性である。
【０００４】
ＩＬの生分解性は、次の標準的な方法を用いて評価することができる：（ｉ）Ｓｔｕｒｍ試験（ｉｉ）クローズドボトル試験（ＯＥＣＤ３０１Ｄ）（ｉｉｉ）ＣＯ２ヘッドスペース試験（ＩＳＯ１４５９３）。（ｉｉ）および（ｉｉｉ）の両試験は、洗浄用界面活性剤の生分解性についての欧州規制（ＥＣ）第６４８／２００４号に含まれており、ＣＯ２ヘッドスペース試験は、最終生分解性についての実験室試験のための参照方法である。クローズドボトル試験およびＣＯ２ヘッドスペース試験では、評価されるべき化合物を、廃水微生物を接種した好気性水性媒体に加え、溶存Ｏ２の枯渇またはＣＯ２の発生を定期的に測定し、理論上の最大のパーセンテージとして報告する。参照物質としてｎ−ドデシル硫酸ナトリウム（ＳＤＳ）が通常用いられる。
【０００５】
ＩＬは「易生分解性」であると考えられるため、このような化学物質は、記載した試験の１つによって測定した生分解レベルが２８日間で６０％より高い場合には、好気条件下で水生環境において迅速かつ完全に分解されているとされる。
【０００６】
ＩＬ毒性試験は、生物学的複雑性レベルが異なる系統に基づいている。ＩＬの毒性は、細菌および真菌からゼブラフィッシュ、土壌線虫および淡水産巻貝のような高等生物まで様々な生物で測定されてきた。生物に対するＩＬの毒性の測定値として、ＬＣ５０値、ＩＣ５０値、ＥＣ５０値およびＭＩＣ値が用いられる。増殖阻害研究も藻類および陸生植物で行われてきた。このような試験では、生体系内のＩＬが増殖を防止または阻止するレベルが示される。さらに、このような研究のＩＬについてのデータは、一般的な有機溶媒の周知の値と比較することができる。全般的に、これまで試験されたイオン性液体の毒性は、アセトンおよびメタノールのような従来の溶媒の毒性よりも桁違いに高いことが分かっている。イオン性液体の毒性に関する一般的な問題は、長い炭化水素鎖の存在に関連している。ジアルキルイミダゾリウムイオン性液体の毒性には側鎖の長さが影響を及ぼすことが分かっており、鎖長が長いほど毒性が強くなることが証明されている。実際には、Ｂｏｄｏｒら（９）により、メチルイミダゾールの長鎖エステル誘導体（図３において化合物６として示している）が、ｐｐｍ濃度で有効な抗微生物活性を示し、このようなＩＬの微生物に対する毒性効果をはっきりと示すことが示されている。
【０００７】
１９９１年に、Ｈｏｗａｒｄら、（１０）により、化学構造だけに基づいて有機化合物の好気的生分解性を予測するためのモデルの開発に関する報告が発表された。生分解性に影響を与えることが分かっているか、または生分解性に影響を与えると考えられている特定の構造フラグメントを有する有機化合物を調査した。例えば、エステル官能基を追加することによって生分解性が全般的に高まることが知られている。化合物の多くについて優れた予測結果が得られた。しかし、興味深いことに、ある特定の脂肪族エーテルを含めたある特定の化合物では、急速に生分解するという誤った予測がなされた。
【０００８】
１９９６年に、Ｂｏｅｔｈｌｉｎｇにより、４０年にわたる研究で、分子構造における比較的小さな変化によって生分解に対する化学物質の感受性がかなり変化し得ることが分かったという報告がなされた。このような研究により、生分解性に対する化学構造の影響についていくつかの「経験則」がもたらされた。これらの経験則には、例えば、ハロゲン、鎖の分岐、ニトロ基、複素環残基および脂肪族エーテルのような分子特徴はすべて、好気的生分解性に対する耐性を高めることに全般的につながるということが含まれていた（１０）。
【０００９】
２００２年に、ＧａｔｈｅｒｇｏｏｄおよびＳｃａｍｍｅｌｌｓは、ジアルキルイミダゾリウムカチオンを含むＩＬの生分解性に対する置換基の効果の調査に基づいて、ＩＬの生分解性についての最初の研究を行った（１１）。（図１）窒素含有複素環は、微生物による分解には困難な基であることはすでに知られていた（９）。ＧａｔｈｅｒｇｏｏｄおよびＳｃａｍｍｅｌｌｓは、イミダゾリウムカチオンコアと、Ｂｒ−、ＢＦ４−、ＰＦ６−、ＮＴｆ２−もしくはＮ（ＣＮ）２−のようなアニオンと、非置換直鎖アルキルエステルまたはアルキルアミド側鎖（エチル−オクチル）との特徴の組合せにより、大部分は室温で液体であるＩＬがもたらされることを見出した。限られた数のこれらの化合物は、Ｓｔｕｒｍ生分解性試験（ＩＳＯ９４３９：合格は６０％発生であり、８０％発生は「易生分解性」と見なされる）に供した際、４８〜６０％の領域においてＣＯ２を放出することが分かった。
【００１０】
２００４年に、Ｇａｔｈｅｒｇｏｏｄ、ＳｃａｍｍｅｌｌｓおよびＧａｒｃｉａ（１１）は、ブロモ酢酸の適当なアルキルエステルまたはアミド誘導体によるメチルイミダゾールのアルキル化を含む、イミダゾリウムＩＬを得るための標準的な方法を用いて、イミダゾリウムＩＬを生成した。対イオン交換手法は、代替対イオンの導入および高収率でのＩＬの形成を可能にした。生分解性は、「クローズドボトル試験」（ＯＥＣＤ３０１Ｄ）を用い、ドデシル硫酸ナトリウムを参照として評価した。ここで、試験した化合物についての６０％より高い生分解性の結果は、その化合物を「易生分解性」と見なすことを意味する。ＧａｔｈｅｒｇｏｏｄおよびＧａｒｃｉａは、一般的に用いられているジアルキルイミダゾリウムＩＬ（ＢｍｉｍＸ）が、クローズドボトル試験においてごくわずかな生分解性（２８日間で０〜２％分解の範囲にある）しか示さないことを報告した。しかし、イミダゾリウムカチオンの側鎖にエステルを組み込むことにより、ＢｍｉｍＸと比較して生分解性は著しく高まるが、側鎖にアミドを組み込むとはるかに低い生分解性効果を示し、その結果は２８日間で６０％の生分解性とは程遠いものであった。３−メチル−１−（ペントキシカルボニルメチル）イミダゾリウムブロミドは、この系において最も生分解性が高い化合物であることが証明されており、２８日後にちょうど３２％の分解結果を提示する。ＧａｔｈｅｒｇｏｏｄおよびＧａｒｃｉａはまた、生分解性は、最も低級のアルキルエステルのアルキル側鎖長が増すとともに少し高まり、後に比較的一定にとどまることも示しており、４を超える鎖長のエステルが最も生分解性が高いものであることが証明されている。エステル結合の酵素的切断によって容易に代謝される断片がもたらされると仮定された。多くの第四級アンモニウム塩が有力な殺生物剤であることが知られており、そこで、ある特定のＩＬが、生分解する微生物の増殖を阻害し得るという議論が提示されていることから、この論文において著者らは、化合物毒性が生分解性に対して及ぼし得る悪影響を簡単に確認した。生分解する微生物に対して毒性が低いＩＬを生成することが望ましいことは明らかである。
【００１１】
他のグループはＩＬの毒性学を調査し（１２）、そのような分子の生物学的特性にアルキル鎖の長さが影響を及ぼし、アルキル鎖が長いほど毒性が高いことを見出した。上述のとおり、イミダゾリウム塩の側鎖にエステル基を含む１つの特定の化合物は明らかな毒性効果を有し、実際には、強力な抗菌薬であることが示されている（９）（構造比較については図３参照）。この際、Ｂｏｄｏｒは、この種の化合物の生物活性を利用するために、医薬化学プロジェクトの一環として化学物質を設計した。
【００１２】
２００４年の後半に、Ｇａｔｈｅｒｇｏｏｄ、ＳｃａｍｍｅｌｌｓおよびＧａｒｃｉａ（１１）は、イミダゾリウム系ＩＬの生分解性および毒性学に対する対アニオンおよびアルキル鎖長の影響を、ＢｍｉｍＢｒ類似体と比較して検討した。Ｂｒ−、ＢＦ４−、ＰＦ６−、ＮＴｆ２−、Ｎ（ＣＮ）２−およびオクチルＯＳＯ３−のような対アニオンを調査した。オクチルサルフェートアニオンおよびアルキルエステル側鎖を含むＩＬは、クローズドボトル試験により、生分解性が低いことが証明されている一般的に用いられているＩＬ、ＢｍｉｍＢＦ４およびＢｍｉｍＰＦ６と比較して、最も高い生分解性を示した（２８日後に４９％生分解）。
【００１３】
しかし、これらの研究において開示された化合物はいずれも「易生分解性」と分類され得なかったことに留意しなければならない。淡水産甲殻類および海産細菌での生物検定水生毒性試験では、試験したＩＬの毒性が、アルキル鎖長が増すとともにより顕著になることが示された。毒性は、アセトン、アセトニトリルのような有機溶媒の場合、そして塩素化溶媒の場合よりもはるかに顕著であったが、カチオン性界面活性剤の場合よりも低かった。また、鎖長が増すにつれて、ＩＬおよびカチオン性界面活性剤の毒性の違いが大幅に小さくなることも示された。水生毒性に関する決定因子はアルキル側鎖長であり、無機対アニオンにはわずかな効果しかないことが提示された。
【００１４】
最近になって、Ｇａｔｈｅｒｇｏｏｄ、ＳｃａｍｍｅｌｌｓおよびＧａｒｃｉａは、「クローズドボトル試験」（ＯＥＣＤ３０１Ｄ）および「ＣＯ２ヘッドスペース試験」（ＩＳＯ１４５９３）を用いて好気条件下で「易生分解性」と分類することができる最初のＩＬを報告した（１１、１３、１４）。さらに、調査は、ＩＬのイミダゾールユニットへの２−メチル基の追加効果の性質に向けられた。２−メチル置換は、生分解性を高めることにおいて潜在的利益を有すると考えられた。これは、そのような電子供与基の追加により環が活性化されて攻撃されるはずであり、また、カルベンの形成が望ましくない場合には、イミダゾール環を含むＩＬがカルベンを形成する傾向を克服するはずであるからである。１−アルコキシカルボニル−３−メチルイミダゾリウムカチオンおよび１−アルコキシカルボニル−２，３−ジメチルイミダゾリウム類似体を試験した。驚くべきことに、ＩＬへの２−メチル基の追加は、生分解結果に有意な影響を及ぼさなかった。興味深いことに、ＣＯ２ヘッドスペース試験データはクローズドボトル試験と一致し、実際には、側鎖にエステル基と、対イオンとしてのオクチルサルフェートとの両方を含む特定のＩＬでは、生分解性結果は６０〜６７％の範囲であった。クローズドボトル試験の結果と比べて高い結果は、試験物の細胞密度の違いと関係していると考えられる。これらの結果より、ＩＬ群を「易生分解性」と初めて分類することができる、言い換えれば、特定のＩＬは、好気条件下で水生環境において迅速に無機化／生分解されると推測することができる。最後に、好気性微生物に対するＢｍｉｍＸ化合物の阻害効果の可能性を調査したが、試験濃度では毒性効果は示されなかった。抗菌活性についてスクリーニングされる濃度は、全般的に２μｇ／ｍｌ〜１０００μｇ／ｍｌである。強力な抗菌薬は、この範囲の下限においてＭＩＣ値を示し、そしてこの範囲の上限においてＭＩＣ値を示す化合物は抗菌活性を示すが、抗菌薬開発に重要なレベルではそうではない。２００００μｇ／ｍｌまでのレベルで抗菌活性不足を示すＩＬ化合物が最も望ましいであろう。このような高濃度において抗菌活性がないことが重要な結果となるであろう。
【００１５】
グリーン溶媒は、遷移金属触媒作用の分野において１つの用途が見出されており、主要な現代の問題の１つが、コストのかかる触媒およびリガンドの非効率的な再利用および再生である。経済効率の良い触媒を用いる場合、通常、選択性は乏しく、結果を改善するためには複雑な毒物または条件が必要である（１５）。有機媒体および水性媒体のものと比べた、ＩＬの物理化学的性質から、ＩＬは触媒固定化手段を提供する（１６）。非求核性であることから、触媒寿命を延長させることもできる不活性反応媒体を与える（１７）。低極性化合物、例えば、ジエチルエーテルおよびｎ−ヘキサンは、一般的にＩＬに不溶である。前述の有機溶媒およびＩＬの、このさまざまな溶解度によって、二相系触媒作用に好適な環境が提供される。二相系を用いて均一系触媒作用および不均一系触媒作用のプラス面が組み合わされる。このような相系では、触媒はＩＬ中に存在し、基質／生成物は別の相中に存在する。この系は、簡単なデカンテーションにより所望の生成物を成功裏に分離する費用効果の高い方法を実行することができ、触媒はＩＬ中に固定化され、再生のために準備される。ＩＬ中での単相系触媒作用については、基質がＩＬ媒体に溶解する場合、ＩＬの低蒸気圧により、簡単な抽出すなわち実際には簡便な蒸留を、ＩＬ／触媒系から生成物を分離するための代替法として利用することができる。
【００１６】
多くの一般的なＩＬは、接触水素化用の代替溶媒として調査されている。これらの研究のうち、大半はＲＭｉｍ＋（Ｒ：アルキル鎖）Ｘ−という形態の一般的な市販のＩＬに重点を置いている（１８）。（図１）
パラジウム炭素は、オレフィン水素化用の汎用触媒として周知であるが、その有効な触媒活性が選択性の低下につながる可能性がある。そのため、例えば、水素化反応のような有機反応に用い得る、代替のグリーン溶媒を提供することが望ましい。特に興味深いのは、市販のＰｄ／Ｃ触媒を用いた、トランス−シンナムアルデヒドまたは桂皮酸ベンジルのような化合物の水素化に用いることができる、変換および選択性の優れた制御を可能にするような溶媒である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
よって、非毒性であるか、またはより伝統的なイオン性液体溶媒と比べて低減された毒性を示す、化学合成用の一連の「易生分解性」のイオン性液体溶媒（ＩＬ）を提供することを通じて、化学工業における薬物製造のためのグリーン法の開発を手助けすることが望ましい。廃棄物量が少なくなることで処分コストの削減につながり、より環境に優しいという会社のプロフィールにもつながるため、このような生分解性で非毒性のイオン性液体溶媒は非常に望ましい。
【００１８】
望ましい溶媒特性、すなわち生分解性と、反応の特定のニーズ、例えば、生成物の変換および／または選択性の増大に合わせることができる溶媒における配位能力とを組み合わせることが望ましい。本発明におけるイオン性液体により、このような溶媒を調整することが可能になる。
【００１９】
さらに望ましいのは、これらの特徴を有しているが採算の合う強力で薬物の調製に理想的に適合したイオン性液体溶媒のデザイナーライブラリーを提供することである。本発明のイオン性液体は、調整可能なアキラル配位生分解性非毒性溶媒の優れた商業的供給源を与える。
【００２０】
さらに、ほとんどの場合、従来の液体は、生体高分子（例えばセルロース、絹、羊毛およびケラチンの他の形態）を含めた種々の重要な生体分子を溶解することができないため、イオン性液体はバイオマス分解に重要な溶媒として認められている（１）。より小さな炭水化物オリゴマーならびに高分子炭水化物も適当なイオン性液体で可溶化することができる（１）。そのため、非毒性かつ／または生分解性のイオン性液体をバイオマス分解に用いることが非常に望ましい。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
本発明によれば、添付の特許請求の範囲に示すとおり、イミダゾール環の３位に−Ｃ＝ＯＸ−側鎖を有するアルキル置換イミダゾリウムカチオンコア（式中、Ｘ＝Ｏ、ＮＨ、ＮまたはＳ）および結合対アニオンを含む化合物であって、−Ｃ＝ＯＸ−側鎖が少なくとも１つのエーテル結合を含むことを特徴とする化合物が提供される。よって、本発明は、多数の化学反応でイオン性液体として用いることができる一連の化合物を提供する。従って、本発明の化合物は、イミダゾール環の３位にエステル、アミドまたはチオエステル（−Ｃ＝ＯＸ−；式中、それぞれ、Ｘ＝Ｏ、ＮＨ、ＮまたはＳ）側鎖を有するアルキル置換イミダゾリウムカチオンコアおよび結合対アニオンを含み、ここで、エステル、アミドまたはチオエステル側鎖は、少なくとも１つのエーテル結合を含む。本発明のイオン性液体化合物の多くは、標準的な生分解性試験に供した場合（例えばＣＯ２ヘッドスペース試験データまたはクローズドボトル試験）、２８日間で少なくとも６０％の生分解性を示し、これまでにイオン性液体として用いられていた他の化合物と比べて毒性の低減を示す。驚くべきことに、既に簡単に述べた十分に確立された生分解性経験則に反して、そのようなエーテルまたはポリエーテル含有側鎖により、これまでのＩＬと比べて毒性が大幅に低減し生分解性が増大したＩＬ化合物が生成される。
【００２２】
本発明のＩＬは、長い鎖を含むエステル側鎖、アミド側鎖またはチオエステル側鎖を有し、当該鎖は、少なくとも１つのエーテル結合をさらに含む。特に、鎖に４〜１３個の原子を有する側鎖が好ましいが、６〜１０個の原子を有する側鎖がより特に好ましい。
【００２３】
一実施形態において、ＸはＯであってよく、−Ｃ＝ＯＸ−基は、エステル基を含む官能基側鎖を表す。
【００２４】
異なる実施形態では、ＸはＳであってよく、その結果、−Ｃ＝ＯＸ−基は、チオエステル基を含む官能基側鎖を表す。
【００２５】
ＸがＮまたはＮＨＲ１またはＮＲ１Ｒ２であってよいさらに別の実施形態では、−Ｃ＝ＯＸ−基は、アミドを含む官能基側鎖を表す。アミド基は、第二級アミドまたは第三級アミドであってよい。−Ｃ＝ＯＮ−基が、式−ＣＯＮＲ１Ｒ２の第三級アミドである場合、Ｒ１およびＲ２は、Ｃ１〜Ｃ１３アルキル基（鎖には１〜１３個の原子）であってよく、ここで、Ｒ１およびＲ２は、同一であっても異なっていてもよく、Ｒ１およびＲ２のうちの少なくとも１つは、少なくとも１つのエーテル結合を含み得る。Ｒ１およびＲ２が異なっている場合、エーテル結合を含んでいないＲ１およびＲ２のうちの１つは、Ｃ１〜Ｃ４アルキル基を含んでもよく；あるいはＲ１およびＲ２は、一緒になって、５〜７個の原子を有する複素環を形成していてよく、ここで、この環は、前記アミド窒素に加えて少なくとも１個の他のヘテロ原子を含み得る。前記ヘテロシリック環は、その環に６個の原子を含むことが好ましい。当該環は、少なくとも１個の酸素原子を含むことが好ましい。
【００２６】
−Ｃ＝ＯＮ−基が第二級アミド基（ＣＯＮＨＲ１）である場合、Ｒ１は、側鎖に４〜１３個の原子を有し得る。−Ｃ＝ＯＮ−基が第三級アミド基（−ＣＯＮＲ１Ｒ２）である場合、Ｒ１およびＲ２は各々、その鎖に１〜１３個の原子を有していてよく、ここで、Ｒ１およびＲ２両基は、同一であっても異なっていてもよく、Ｒ１およびＲ２の各鎖に１〜３つのエーテル結合を含み得る。Ｒ１またはＲ２のいずれか一方がエーテル結合を含む特定の実施形態では、他方のＲは、Ｃ１〜Ｃ４アルキル基であってよい。−Ｃ＝ＯＮ−基が、第三級アミド官能基である場合、複素環の一部としてアミド基の窒素を含んでもよく、ここで、環は、少なくとも１個のエーテル酸素を含んでよい。アミドは、シソイドまたはトランソイド回転異性体、あるいはその２つの回転異性体の任意の組合せであってよい。
【００２７】
本明細書において用いられる、アルキル基は、脂肪族炭化水素から誘導される、一連の一般式ＣｎＨ２ｎ＋Ｉの一価基のいずれかである。アルキル鎖は、直鎖であっても分枝鎖であってもよい。メチル基（−ＣＨ３）はＣ１アルキル基を表し、エチル（−Ｃ２Ｈ５）はＣ２アルキル基を表し、ノニル基はＣ９アルキル基を表し、ドデシル基はＣ１２基を表す等。
【００２８】
エーテル基は、２つの（置換）アルキル基に結合された酸素原子を有する（一般式Ｒ−Ｏ−Ｒ’）。典型的な例は、エトキシエタン（ＣＨ３−ＣＨ２−Ｏ−ＣＨ２−ＣＨ３）である。
【００２９】
本明細書において、アルキル基が少なくとも１つのエーテル結合を含む場合、アルキル鎖の少なくとも１個の炭素（−ＨＣＨ−）が少なくとも１個の酸素（−Ｏ−）で置換されて少なくとも１つのエーテル結合を含むアルキル鎖を与えることを意味する。酸素で置換される炭素原子の数は、鎖に必要なエーテル結合の数によって決まる。
【００３０】
本発明の化合物は、イミダゾリウム環の周りで、少なくとも１つのＣ１〜Ｃ４アルキル置換基によってまたは少なくとも１つのハロゲン化アルキル置換基によって置換されていてよいイミダゾリウムコアを有する。好適には、アルキル置換イミダゾリウムコアは、イミダゾリウムコアの１位にＣ１−Ｃ４アルキル置換基を有してよい。しかし、１位のＣ１−Ｃ２アルキル置換基は、好ましい置換基である。最も有利な置換基は、１位のメチル置換基である。また、イミダゾリウム環上にさらなる置換基を有することもでき、このような追加置換基は、少なくとも１つのＣ１−Ｃ４アルキル置換基または少なくとも１つのハロゲン化アルキル置換基、例えばトリフオロメチルであってよい。よって、本発明の化合物は、少なくとも１つの位置において、１−メチル、２−メチル、４−メチル、５−メチル、１−エチル、２−エチル、４−エチル、５−エチル、１−プロピル、２−プロピル、４−プロピル、５−プロピルおよび４−トリフルオロメチルからなる群から選択されるアルキル基で置換されていてよいアルキル置換イミダゾール環を有するＩＬ化合物を含む。しかし、本発明の最も好ましい化合物は、イミダゾリウムコアに１−メチル置換基を含む。
【００３１】
記載した実施形態のすべてにおいて、化合物のすべてに関し、−Ｃ＝ＯＸ−基側鎖は、１〜４つのエーテル結合を含み得る。よって、本発明の化合物は、イミダゾール環の３位にエステル、アミドまたはチオエステル側鎖を含んでもよく、側鎖に少なくとも１つのエーテル結合を有し得る。しかし、エステルまたはアミドまたはチオエステル側鎖は、ポリエーテル結合を含むことが好ましい。好ましくは、−Ｃ＝ＯＸ−側鎖は、１〜４つのエーテル結合を含む。２〜４つのエーテル結合を含む側鎖を有する本発明のＩＬが特に好ましく、２〜３つのエーテル結合を含む側鎖を有するＩＬが最も好ましい。
【００３２】
好適には、本発明の化合物は、２−メトキシエチルエステル、２−エトキシエチルエステル、２−プロポキシエチルエステル、２−ブトキシエチルエステル、２−（２−エトキシエトキシ）エチルエステル、２−（２−プロポキシエトキシ）エチルエステルおよび２−（２−ブトキシエトキシ）エチルエステル、２−［２−（２−メトキシエトキシ）エトキシ］エチルエステル、２−［２−（２−エトキシエトキシ）エトキシ］エチルエステル、２−［２−（２−プロポキシエトキシ）エトキシ］エチルエステルおよび２−［２−（２−ブトキシエトキシ）エトキシ］エチルエステルからなる群から選択され得るエーテルまたはポリエーテル結合含有エステル側鎖を含み得る。
【００３３】
好適には、本発明の他の化合物は、２−メトキシエチルアミド、２−エトキシエチルアミド、２−プロポキシエチルアミド、２−ブトキシエチルアミド、２−（２−メトキシエトキシ）エチルアミド、２−（２−エトキシエトキシ）エチルアミド、２−（２−プロポキシエトキシ）エチルアミドおよび２−（２−ブトキシエトキシ）エチルアミド、２−［２−（２−メトキシエトキシ）エトキシ］エチルアミド、２−［２−（２−エトキシエトキシ）エトキシ］エチルアミド、２−［２−（２−プロポキシエトキシ）エトキシ］エチルアミド、２−［２−（２−ブトキシエトキシ）エトキシ］エチルアミド、ビス−（２−メトキシエチル）アミドおよびＮ，Ｎ−２−メトキシエチル−２−プロポキシエチルアミドからなる群から選択され得るエーテルまたはポリエーテル結合含有アミド側鎖を含み得る。本発明には、上記アミド置換基のビス置換アミド例（例えば、限定されないが、ビス−（２−メトキシエチル）アミド）および非対称置換アミド誘導体（例えば、限定されないが、Ｎ，Ｎ−２−メトキシエチル−２−プロポキシエチルアミド）が含まれる。
【００３４】
代替実施形態では、本発明の化合物は、例えば、モルホリン基のような環状エーテルを含む第三級アミド側鎖を含み得る。
【００３５】
異なる実施形態では、本発明の化合物は、エーテルまたはポリエーテル結合含有チオエステル側鎖を含んでもよく、ここで、−Ｃ＝ＯＳ−側鎖は、２−メトキシエチルチオエステル、２−エトキシエチルチオエステル、２−プロポキシエチルチオエステル、２−ブトキシエチルチオエステル、２−（２−エトキシエトキシ）エチルチオエステル、２−（２−プロポキシエトキシ）エチルチオエステルおよび２−（２−ブトキシエトキシ）エチルチオエステル、２−［２−（２−メトキシエトキシ）エトキシ］エチルチオエステル、２−［２−（２−エトキシエトキシ）エトキシ］エチルチオエステル、２−［２−（２−プロポキシエトキシ）エトキシ］エチルチオエステルおよび２−［２−（２−ブトキシエトキシ）エトキシ］エチルチオエステルからなる群から選択され得る。
【００３６】
これまで記載したすべての実施形態に関し、本発明の化合物は、Ｂｒ−、Ｃｌ−、Ｉ−、ＮＴｆ２−、ＢＦ４−、ＰＦ６−、Ｎ（ＣＮ）２−、サルフェート、ＯｃｔＯＳＯ３−、トシレート、ベンゼンスルホネート、硫酸水素、直鎖アルキルサルフェート、ヘプタデカフルオロオクタンスルホネート、２−（２−メトキシエトキシ）−エチルサルフェート、メタンスルホネート、トリフルオロメタンスルホネート、ノナフルオロブタンスルホネート、ホスフェート、ジメチルホスフェート、ジエチルホスフェート、ビス（ペンタフルオロエチル）ホスフィネート、ビス（２，４，４−トリメチルペンチル）−ホスフィネート、トリス（ペンタフルオロエチル）トリフルオロホスフェート、トリス（ヘプタフルオロプロピル）トリフルオロホスフェート、トリス（ノナフルオロブチル）トリフルオロホスフェート、ジエチルホスフェート、ナイトレート、チオシアネート、トリシアノメタニド、ビス（ペンタフルオロエチルスルホニル）イミド、ビス（トリフルオロメチル）イミド、トリス（トリフルオロメチルスルホニル）メチド、ビス（メタンスルホニル）アミド、２，２，２−トリフルオロ−Ｎ−（トリフルオロメチルスルホニル）アセトアミドおよびテトラシアノボレート、ビス［オキサラト］ボレート、ビス−［１，２−ベンゼンジオラト（２−）］ボレート、ビス−［サリチラト（２−）］ボレート、ビス−［マロナト（２−）］−ボレート、ビス−［２，２’ビフェニル−ジオラト−（２−）−Ｏ，Ｏ’］−ボレート、アセテート、トリフルオロアセテート、デカノエート、ヘキサフルオロアンチモネート、テトラクロロアルミネートおよびコバルトテトラカルボニルからなる群から選択され得る対アニオンを含む。直鎖アルキルサルフェートアニオンを含む実施形態に関し、直鎖アルキルサルフェートは、一般式ＣｎＨ２ｎ＋１ＯＳＯ３−（式中、ｎ＝１〜８）を有し得る。例えば、直鎖アルキルサルフェートは、メチルサルフェート、エチルサルフェート、プロピルサルフェート、ブチルサルフェート、ペンチルサルフェート、ヘキシルサルフェート、ヘプチルサルフェートまたはトリフルオロエチルサルフェートからなる群から選択され得る。
【００３７】
本発明の最も好ましいＩＬ化合物は、Ｂｒ−、ＮＴｆ２−、ＢＦ４−、ＰＦ６−、Ｎ（ＣＮ）２−、ＯｃｔＯＳＯ３−、Ｃｌ−またはＩ−対アニオンを含む。しかし、ＯｃｔＯＳＯ３−アニオンの使用により最も生分解性が高いイオン性液体がもたらされるため、ＯｃｔＯＳＯ３−アニオンを有するＩＬ化合物が最も好ましいＩＬである。
【００３８】
エーテルまたはポリエーテル結合含有エステル側鎖を含む本発明のイミダゾール系イオン性液体化合物の生分解性は、臭化物対アニオンを、ＮＴｆ２−、ＢＦ４−、ＰＦ６−、Ｎ（ＣＮ）２−、ＯｃｔＯＳＯ３−、Ｃｌ−およびＩ−からなる群から選択される対アニオンに置き換えることによっては大きく低下しない。これらの対アニオンのいずれを本発明のＩＬに導入しても、従来のイオン性液体溶媒（例えばｂｍｉｍＢＦ４およびｂｍｉｍＰＦ６）と比べて、本発明のイミダゾール系イオン性液体の毒性を低減するという利点がある。
【００３９】
関連実施形態では、本発明のＩＬ化合物を調製する方法が提供され、その方法は：
（ｉ）エーテルまたはポリエーテル基を含むアルコールをハロアセチルハロゲン化物と反応させることにより、ハロエステルアルキル化剤を形成するステップ、および
前記ハロエステルアルキル化剤をイミダゾールと反応させてイミダゾールエステルハロゲン化物塩を形成するステップ、または
（ｉｉ）エーテルまたはポリエーテル基を含むチオールをハロアセチルハロゲン化物と反応させることにより、ハロチオエステルアルキル化剤を形成するステップ、および
ハロチオエステルアルキル化剤をイミダゾールと反応させてイミダゾールチオエステルハロゲン化物塩を形成するステップ、または
（ｉｉｉ）エーテルまたはポリエーテル基を含むアミドをハロアセチルハロゲン化物と反応させることにより、ハロアミドアルキル化剤を形成するステップ、および
ハロアミドアルキル化剤をイミダゾールと反応させてイミダゾールアミドハロゲン化物塩を形成するステップ
を含む。
【００４０】
ハロアセチルハロゲン化物は、ブロモアセチルブロミド、クロロアセチルクロリド、ブロモアセチルクロリドおよびクロロアセチルブロミドからなる群から選択され得る。ハロアセチルハロゲン化物は、ブロモアセチルブロミドであることが好ましい。
【００４１】
この方法によって形成されたイオン性液体化合物の性質は、アニオン交換反応においてイミダゾールエステルハロゲン化物塩を好適なアルカリ塩と反応させることを含むさらなる合成ステップを通じて変更することができる。アルカリ塩は、ＮＴｆ２−、ＢＦ４−、ＰＦ６−、Ｎ（ＣＮ）２−またはＯｃｔＯＳＯ３−アニオンを含むことが好ましい。好適には、そのようなアルカリ塩として、限定されないが、ＬｉＮＴｆ２、ＮａＢＦ４、ＫＰＦ６、ＮａＮ（ＣＮ）２、ＮａＯｃｔＯＳＯ３が挙げられる。当業者ならば、上述の対アニオンを含む多くの他のアルカリ塩も適宜用いられ得ることを理解するであろう。
【００４２】
本発明の方法のいずれにおいても、ハロエステルアルキル化剤は、２−メトキシエチルエステル、２−エトキシエチルエステル、２−プロポキシエチルエステル、２−ブトキシエチルエステル、２−（２−エトキシエトキシ）エチルエステル、２−（２−プロポキシエトキシ）エチルエステルおよび２−（２−ブトキシエトキシ）エチルエステル、２−［２−（２−メトキシエトキシ）エトキシ］エチルエステル、２−［２−（２−エトキシエトキシ）エトキシ］エチルエステル、２−［２−（２−プロポキシエトキシ）エトキシ］エチルエステル、２−［２−（２−ブトキシエトキシ）エトキシ］エチルエステルから選択され得る。
【００４３】
あるいは、エーテルまたはポリエーテル結合含有ハロアミドアルキル化剤は、２−メトキシエチルアミド、２−エトキシエチルアミド、２−プロポキシエチルアミド、２−ブトキシエチルアミド、２−（２−メトキシエトキシ）エチルアミド、２−（２−エトキシエトキシ）エチルアミド、２−（２−プロポキシエトキシ）エチルアミドおよび２−（２−ブトキシエトキシ）エチルアミド、２−［２−（２−メトキシエトキシ）エトキシ］エチルアミド、２−［２−（２−エトキシエトキシ）エトキシ］エチルアミド、２−［２−（２−プロポキシエトキシ）エトキシ］エチルアミド、２−［２−（２−ブトキシエトキシ）エトキシ］エチルアミド、ビス−（２−メトキシエチル）アミドおよびＮ，Ｎ−２−メトキシエチル−２−プロポキシエチルアミドからなる群から選択され得る。
【００４４】
別の関連実施形態では、エーテルまたはポリエーテル結合含有ハロチオエステルアルキル化剤は、２−メトキシエチルチオエステル、２−エトキシエチルチオエステル、２−プロポキシエチルチオエステル、２−ブトキシエチルチオエステル、２−（２−エトキシエトキシ）エチルチオエステル、２−（２−プロポキシエトキシ）エチルチオエステルおよび２−（２−ブトキシエトキシ）エチルチオエステル、２−［２−（２−メトキシエトキシ）エトキシ］エチルチオエステル、２−［２−（２−エトキシエトキシ）エトキシ］エチルチオエステル、２−［２−（２−プロポキシエトキシ）エトキシ］エチルチオエステル、２−［２−（２−ブトキシエトキシ）エトキシ］エチルチオエステルからなる群から選択され得る。
【００４５】
よって、本発明はまた、イミダゾール環の３位にエステル、アミドまたはチオエステル側鎖を含むイミダゾールカチオン含有イオン性液体において、当該側鎖に少なくとも１つのエーテル基を導入することにより、当該イオン性液体の生分解性を改善するかまたは毒性を低減する方法も提供する。
【００４６】
別の実施形態では、本発明は、ＯｃｔＯＳＯ３−対アニオンを本発明の化合物分子に導入することにより、本発明の化合物の生分解性を改善する手段を提供する。
【００４７】
関連実施形態では、ＩＬの毒性は、イミダゾリウム環の３位にエステル官能基側鎖を導入することにより低減され得、ここで、エステル官能基側鎖は、１〜４つのエーテル結合を含む。２〜４つのエーテル結合を含む側鎖を有する化合物が特に好ましい。
【００４８】
よって、本発明は：
ＫＧ３８（３−メチル−１−（２−［２−プロポキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムオクチルサルフェート）、
ＫＧ４２（３−メチル−１−（２−［２−プロポキシエトキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムオクチルサルフェート）、
ＫＧ４４（２，３−ジメチル−１−（２−［２−ブトキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムオクチルサルフェート）、
ＫＧ３５（３−メチル−１−（ペントキシカルボニルメチル）イミダゾリウムオクチルサルフェート）、
ＫＧ３９（３−メチル−１−（２−［２−ブトキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムオクチルサルフェート）および
ＫＧ４３（３−メチル−１−（２−［２−ブトキシエトキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムオクチルサルフェート）
からなる群から選択され得る、少なくとも６０％の生分解性を有する化合物を提供する。
【００４９】
少なくとも５０％の生分解性を有する化合物は：
ＫＧ３４（３−メチル−１−（ブトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムオクチルサルフェート）、
ＫＧ３６（３−メチル−１−（２−［２−メトキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムオクチルサルフェート）、
ＫＧ３７（３−メチル−１−（２−［２−エトキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムオクチルサルフェート）、
ＫＧ４０（３−メチル−１−（２−［２−メトキシエトキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムオクチルサルフェート）、
ＫＧ４１（３−メチル−１−（２−［２−エトキシエトキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムオクチルサルフェート）および
ＫＧ４５（２，３−ジメチル−１−（２−［２−メトキシエトキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムオクチルサルフェート
からなる群から選択され得る。
【００５０】
緑膿菌、黄色ブドウ球菌、大腸菌、腸球菌属種、クレブシエラ属種、枯草菌、サルモネラ菌属種に対して非毒性であるＩＬ化合物は：
ＫＧ７（３−メチル−１−（２−［２−メトキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムブロミド）、
ＫＧ８（３−メチル−１−（２−［２−エトキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムブロミド）、
ＫＧ９（３−メチル−１−（２−［２−プロポキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムブロミド）、
ＫＧ１０（３−メチル−１−（２−［２−ブトキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムブロミド）、
ＫＧ１２（３−メチル−１−（２−［２−メトキシエトキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムブロミド）、
ＫＧ１３（３−メチル−１−（２−［２−エトキシエトキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムブロミド）、
ＫＧ１４（３−メチル−１−（２−［２−プロポキシエトキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムブロミド）、
ＫＧ１５（３−メチル−１−（２−［２−ブトキシエトキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムブロミド）、
ＫＧ１６（２，３−ジメチル−１−（２−［２−ブトキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムブロミド）、
ＫＧ１８（２，３−ジメチル−１−（２−［２−メトキシエトキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムブロミド）、
ＫＧ２３（３−メチル−１−（２−［２−メトキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムＰＦ６）、
ＫＧ２４（３−メチル−１−（２−［２−エトキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムＰＦ６）、
ＫＧ２５（３−メチル−１−（２−［２−プロポキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムＰＦ６）、
ＫＧ２６（３−メチル−１−（２−［２−ブトキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムＰＦ６）、
ＫＧ２７（３−メチル−１−（２−［２−メトキシエトキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムＰＦ６）、
ＫＧ２８（３−メチル−１−（２−［２−エトキシエトキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムＰＦ６）、
ＫＧ２９（３−メチル−１−（２−［２−プロポキシエトキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムＰＦ６）、
ＫＧ３０（３−メチル−１−（２−［２−ブトキシエトキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムＰＦ６）、
ＫＧ３２（２，３−ジメチル−１−（２−［２−ブトキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムＰＦ６）、
ＫＧ３３（２，３−ジメチル−１−（２−［２−メトキシエトキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムＰＦ６）、
ＫＧ３８（３−メチル−１−（２−［２−プロポキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムオクチルサルフェート）、
ＫＧ４２（３−メチル−１−（２−［２−プロポキシエトキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムオクチルサルフェート）、
ＫＧ４４（２，３−ジメチル−１−（２−［２−ブトキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムオクチルサルフェート）、
ＫＧ３５（３−メチル−１−（ペントキシカルボニルメチル）イミダゾリウムオクチルサルフェート）、
ＫＧ３９（３−メチル−１−（２−［２−ブトキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムオクチルサルフェート）、
ＫＧ４３（３−メチル−１−（２−［２−ブトキシエトキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムオクチルサルフェート）、
ＫＧ３４（３−メチル−１−（ブトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムオクチルサルフェート）、
ＫＧ３６（３−メチル−１−（２−［２−メトキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムオクチルサルフェート）、
ＫＧ３７（３−メチル−１−（２−［２−エトキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムオクチルサルフェート）、
ＫＧ４０（３−メチル−１−（２−［２−メトキシエトキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムオクチルサルフェート）、
ＫＧ４１（３−メチル−１−（２−［２−エトキシエトキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムオクチルサルフェート）、
ＫＧ４５（２，３−ジメチル−１−（２−［２−メトキシエトキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムオクチルサルフェート、
ＫＧ４９（３−メチル−１−（２−［２−メトキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムＮＴｆ２）、
ＫＧ５０（３−メチル−１−（２−［２−エトキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムＮＴｆ２）、
ＫＧ５１（３−メチル−１−（２−［２−プロポキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムＮＴｆ２）、
ＫＧ５２（３−メチル−１−（２−［２−ブトキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムＮＴｆ２）、
ＫＧ５３（３−メチル−１−（２−［２−メトキシエトキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムＮＴｆ２）、
ＫＧ５４（３−メチル−１−（２−［２−エトキシエトキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムＮＴｆ２）、
ＫＧ５５（３−メチル−１−（２−［２−プロポキシエトキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムＮＴｆ２）、
ＫＧ５６（３−メチル−１−（２−［２−ブトキシエトキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムＮＴｆ２）、
ＫＧ５８（２，３−ジメチル−１−（２−［２−ブトキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムＮＴｆ２）、
ＫＧ５９（２，３−ジメチル−１−（２−［２−メトキシエトキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムＮＴｆ２）、
ＫＧ６２（３−メチル−１−（２−［２−メトキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムＢＦ４）、
ＫＧ６３（３−メチル−１−（２−［２−エトキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムＢＦ４）、
ＫＧ６４（３−メチル−１−（２−［２−プロポキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムＢＦ４）、
ＫＧ６５（３−メチル−１−（２−［２−ブトキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムＢＦ４）、
ＫＧ６６（３−メチル−１−（２−［２−メトキシエトキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムＢＦ４）、
ＫＧ６７（３−メチル−１−（２−［２−エトキシエトキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムＢＦ４）、
ＫＧ６８（３−メチル−１−（２−［２−プロポキシエトキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムＢＦ４）、
ＫＧ６９（３−メチル−１−（２−［２−ブトキシエトキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムＢＦ４）、
ＫＧ７１（２，３−ジメチル−１−（２−［２−ブトキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムＢＦ４）、
ＫＧ７２（２，３−ジメチル−１−（２−［２−メトキシエトキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムＢＦ４）、
ＫＧ７５（３−メチル−１−（２−［２−メトキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムＮ（ＣＮ）２）、
ＫＧ７６（３−メチル−１−（２−［２−エトキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムＮ（ＣＮ）２）、
ＫＧ７７（３−メチル−１−（２−［２−プロポキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムＮ（ＣＮ）２）、
ＫＧ７８（３−メチル−１−（２−［２−ブトキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムＮ（ＣＮ）２）、
ＫＧ７９（３−メチル−１−（２−［２−メトキシエトキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムＮ（ＣＮ）２）、
ＫＧ８０（３−メチル−１−（２−［２−エトキシエトキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムＮ（ＣＮ）２）、
ＫＧ８１（３−メチル−１−（２−［２−プロポキシエトキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムＮ（ＣＮ）２）、
ＫＧ８２（３−メチル−１−（２−［２−ブトキシエトキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムＮ（ＣＮ）２）、
ＫＧ８４（２，３−ジメチル−１−（２−［２−ブトキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムＮ（ＣＮ）２）および
ＫＧ８５（２，３−ジメチル−１−（２−［２−メトキシエトキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムＮ（ＣＮ）２）、
ＫＧ４２２（３−メチル−１−［１−メトキシエチル］カルバミルメチル）イミダゾリウムブロミド）
ＫＧ４０５（３−メチル−１−［ビス−１−メトキシエチル］カルバミルメチル）イミダゾリウムオクチルサルフェート）および
ＫＧ４０７（３−メチル−１−［ビス−１−メトキシエチル］カルバミルメチル）イミダゾリウムブロミド）
からなる群から選択され得る。
【００５１】
有利なことに、本発明の化合物の多くは、Ｓｔｕｒｍ試験、クローズドボトル試験（ＯＥＣＤ３０１Ｄ）またはＣＯ２ヘッドスペース試験（ＩＳＯ１４５９３）のような生分解性試験により２８日間で６０％を超える生分解性スコアを提示する。
【００５２】
関連実施形態では、本明細書に記載の化合物は、化学反応、バイオ燃料調製またはバイオマス分解のための溶媒として用いることができる。本発明のＩＬを用いることができるバイオマス分解反応の例としては、限定されないが、セルロース分解（関連ポリエーテルＩＬで証明されている（１９））が挙げられる。本発明のＩＬの微生物毒性および生体適合性が低いことは、分解されたセルロースに対するさらなる生体触媒反応または酵素反応を可能にするのに有利であるため、本発明のＩＬは、バイオマス分解に有利に用いられ得る。セルロースの分解は、本発明のＩＬを用いて、あまり有利でないＤＣＡ（ジシアノアミド）対アニオンでも少なくとも０．６質量％のレベルで（例えば、ＫＧ８１、１５０℃、３０分）達成された。他のグループがセルロース分解を関連ポリエーテルＩＬで証明している（１９）］が、特許請求されるＩＬは、その微生物毒性および生体適合性が低いことが、分解されたセルロースに対するさらなる生体触媒反応または酵素反応に有利な性質であるという追加利点を有する。
【００５３】
本明細書に記載の化合物はまた、化学反応で溶媒としてまたは共溶媒としても用いることができる。例として、限されないが、酵素反応および生体触媒反応、中和、酸性化および塩基性化、酸化、水素化反応、還元反応、ラジカル反応、求電子付加、求電子置換、求核付加、求核置換、転位、ペリ環状反応ならびにメタセシス反応（水素化を伴う）が挙げられる。当然のことながら、そのようなメタセシス反応（水素化を伴う）という反応は、エステルまたはアミド結合に全般的に適合可能なものでなければならないが、例えば、水酸化物、複合水素化物、グリニャール試薬またはアルキルリチウム試薬のような求核試薬を必要とする反応は、エステルまたはアミド基に適合可能でないこともある。
【００５４】
本発明のＩＬは、適当な対アニオンと一緒にエーテル酸素をＩＬ側鎖に含めることでアルカリ金属との錯体形成およびヒドロキシル溶媒に対する親和性の増加のような特殊な性質が付与されることから、水素化、ペリ環状反応およびメタセシス反応において特に有用であることが分かった。しかし、水素化反応、ペリシリック反応およびメタセシス反応を含む化学反応において本発明の化合物を使用することが特に好ましい。これに関して注目すべきは、触媒としての水素ガスおよびパラジウム担持炭素の存在下でのトランス−シンナムアルデヒドのヒドロシンナムアルデヒドへの選択的還元における、溶媒としてのＩＬ  ＫＧ４８またはＫＧ５１の使用である。
【００５５】
一特定例では、上記の化学反応おいてＫＧ５１に対応するＩＬの使用を含むことは、側鎖にエーテル酸素が存在することで生分解性が増加し毒性が低減することから、特に有利であることが分かった。同時に、還元の選択性も、１−ブチル−３−メチルイミダゾリウムオクチルサルフェート（ｂｍｉｍＯｃｔＯＳＯ３）のような従来のＩＬの場合よりもかなり高い（表１１および図１０）。
【００５６】
化学反応における本発明のＩＬの使用についてのさらなる例では、ＫＧ５１に対応するＩＬは、水素ガスおよびパラジウム担持炭素を触媒として用いた、桂皮酸ベンジルのカルボニル基と共役している炭素−炭素二重結合の選択的水素化のための溶媒として、特に有用であることが分かった（図６）。このような使用では、水素ガスおよびパラジウム担持炭素を水素化用触媒とする場合、ベンジルエステルの開裂が回避される。このＩＬの使用は、１−ブチル−３−メチルイミダゾリウムＮＴｆ２（ｂｍｉｍＮＴｆ２）または１−ブチル−３−メチルイミダゾリウムオクチルサルフェート（ｂｍｉｍＯｃｔＯＳＯ３）のような従来のＩＬの使用よりも驚くほどに優れている。なぜなら、従来のＩＬの使用では、一般に、ベンジルエステルの水素化分解だけでなく、カルボニル基と共役している炭素−炭素二重結合の水素化ももたらされるからである（表１３および図１１）。
【００５７】
本発明の化合物は、記載した特徴の任意の組合せを組み込み得ることが理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】イオン性液体を示す。
【図２】スキームＡ〜Ｃ：標的が配位しているＩＬの三段階合成を示す。
【図３】（６）１−［（ｎ−ドデカノイルオキシ）メチル］−３−メチルイミダゾリウムクロリドおよびＫＧ２０（３−メチル−１−（デカノキシカルボニルメチル）イミダゾリウムブロミドの構造の比較を示す。どちらも強力な抗菌薬である。
【図４】強力な抗菌薬であるＫＧ２０（３−メチル−１−（デカノキシカルボニルメチル）イミダゾリウムブロミドおよび低毒性イオン性液体であるＫＧ１５（３−メチル−１−（２−［２−ブトキシエトキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムブロミド）の比較を示す。
【図５】反応溶媒として用いるイオン性液体の例を示す。
【図６】トランス−シンナムアルデヒドの還元経路を示す。
【図７】桂皮酸ベンジルの還元を示す。
【図８】桂皮酸アリルの還元を示す。
【図９】桂皮酸ビニルの還元を示す。
【図１０】スキームＤ〜Ｆ：トランス−シンナムアルデヒドおよびトランス−（４−ヒドロキシ−３−メトキシ）シンナムアルデヒドの選択的水素化を示す。
【図１１】スキームＧ〜Ｉ：ベンジルエステル基の水素化分解を回避する、トランス−桂皮酸ベンジルのヒドロ桂皮酸ベンジルへの選択的水素化を示す。
【図１２】表３に対応するＣＯ２ヘッドスペース試験結果のグラフである。
【図１３】表４に対応するＣＯ２ヘッドスペース試験結果のグラフである。
【図１４】表５に対応するＣＯ２ヘッドスペース試験結果のグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００５９】
本発明は、優れたイオン性液体候補を提供し、これらのイオン性液体候補は、室温において安定しかつ液体であり、易生分解性であり、かつ低い毒性を有し、配位側鎖を含んでいる。
【００６０】
本明細書に提示するＩＬは、粘度、融点、疎水性、毒性および生分解性のような性質に関して調整することができ、これらの性質は、溶媒用途に重要なパラメータである。本発明の化合物の毒性データおよび生分解性データは以下に示しており、それらは、本発明のイオン性液体の一部の使用により高率変換および高生成物選択性が得られる化学反応、例えば水素化反応におけるその使用の例である。セルロース分解データも示している。
【００６１】
ＩＬの調製
イオン性液体群を合成する簡単な方法を開発し、その方法によれば各ステップについて高収率でＩＬが生成される。アキラルＩＬの合成についての典型的な反応スキームを図２に示している（スキームＡ〜Ｃ）。簡潔には、ブロモエステルアルキル化剤３を対象のアルコールから作製する（チオエステル側鎖を有するＩＬまたはアミド側鎖を有するＩＬは、一般に、それぞれ、ハロアミド４またはハロチオエステル５アルキル化剤を使用することにより調製することができる）。次いで、このブロモエステルを対象のイミダゾールと反応させて、２−イミダゾリウムエステルの臭化物塩を形成する。不飽和非置換アルキル種、例えば、１−ブタノールおよび１−ペンタノール、エーテルまたはポリエーテル置換種、例えば、２−エトキシエタノールおよび２−（２−エトキシエトキシ）エタノールなどの様々なアキラルアルコールが、図２に概要を示した合成方法に適合可能であることが分かった（表１）。前者の使用により所望の長さの非置換アルキルエステル側鎖を有するＩＬが生成され、一方、後者の使用によりエーテルまたはポリエーテル含有アルキルエステル側鎖を有する独特なＩＬが生成される。種々の性質を有する広範囲のこれらのタイプのＩＬは、ハロゲン化物から種々の塩ＬｉＮＴｆ２、ＮａＢＦ４、ＫＰＦ６、ＮａＮ（ＣＮ）２およびＮａＯｃｔＯＳＯ３への最終合成アニオン交換ステップを通じて作製された。当然のことではあるが、所望のアニオンを導入するために他の関連塩も用いてよく、例えば、Ｎａ、Ｋ、Ｌｉおよび適当なアニオンを含むアルカリ金属塩を用いてよい。
【００６２】
ステップＩ：アルキル化剤の調製
一般に、第１のステップ（ｉ）は、ブロモアセチルブロミドと種々のアルコール、アミンまたはチオールとの反応により得られるアルキル化剤の調製である。ブロモアセチルブロミドおよびアルコールに関する反応を、窒素雰囲気下、−７８℃で３時間行った。蒸留による精製後、６２〜８３％の収率で対応するブロモエステルを得た（表１）。この反応は、１〜１．４当量のブロモアセチルブロミドに対して１０ｍｍｏｌ〜０．５ｍｏｌの幅広い規模で種々のアルコールを用いて成功裏に実施された。
【００６３】
２−メトキシエチルから２−（ブトキシエトキシ）−エチルまで、すべてのブロモエステルを蒸留により精製した。より高分子量のブロモエステル誘導体は、カラムクロマトグラフィーにより精製する必要はなく、大規模に純粋な形で容易に調製された。
【００６４】
ステップＩ：アルキル化剤の代替調製
一般に、第１のステップ（ｉ）は、ブロモアセチルブロミドと種々のアルコール、アミンまたはチオールとの反応により得られるアルキル化剤の調製である。ブロモアセチルブロミドおよびアルコールに関する反応を溶媒の不在下で行い、中性アルミナによって促進した。この反応は、Ｙａｄａｖの手法（２０）に従い、完了まで一般に１時間を要し、添加中氷浴で冷却した後、ＲＴまで加温し、不活性雰囲気の必要はなかった。粗反応混合物を過剰な固体ＮａＨＣＯ３に吸収させ一晩置くことにより精製した後、固体をトルエンで洗浄し、濾過し、濾液を蒸発させ、典型的にはおよそ８８％の収率で対応するブロモエステルが得られた（表１）。この反応は、少なくとも２当量のブロモアセチルブロミドを用いる幅広い規模で種々のアルコールを用いて成功裏に実施すされた。
【００６５】
この方法により調製される臭化物は、次のイミダゾールアルキル化を実行するのに十分に純粋であり、カラムクロマトグラフィーにより精製する必要はない。
【００６６】
２−（２−エトキシエトキシ）エチルブロモアセテートの調製
ＤＣＭ、ジエチレングリコールモノエチルエーテル（２１．０ｍＬ、１５０ｍｍｏｌ）およびトリエチルアミン（３４．７ｍＬ、２５０ｍｍｏｌ）の撹拌溶液に、窒素雰囲気下、−７８℃でブロモアセチルブロミド（１７．２ｍＬ、２００ｍｍｏｌ）を滴加した。−７８℃で３時間撹拌した後、反応混合物を−２０℃まで温め、水（５０ｍＬ）の添加によりクエンチした。有機相を蒸留水（３×５０ｍＬ）、飽和塩化アンモニウム（３×５０ｍＬ）、飽和重炭酸ナトリウム（３×５０ｍＬ）およびブライン（２×５０ｍＬ）で洗浄した。次いで、有機相を硫酸マグネシウムで乾燥させ、濾過し、回転蒸発により溶媒を除去すると、８７％収率で粗生成物が得られた。この粗生成物を蒸留すると（ｂｐ  １０５〜１１５℃）、７１％収率でＲＴで無色の液体が得られた。
【００６７】
２−（２−エトキシエトキシ）エチルブロモアセテートの代替調製
氷浴で冷却したジエチレングリコールモノエチルエーテル（２１．０ｍＬ、１５０ｍｍｏｌ）および中性アルミナ［例えばＡｌｄｒｉｃｈ  タイプＷＮ−３］（１７ｇ、１６７ｍｍｏｌ）にブロモアセチルブロミド（４４ｍＬ、５００ｍｍｏｌ）を加えた。氷浴を外し、ＲＴで１時間置いた後、反応混合物を、脱脂綿で栓をしたガラス製濾過漏斗で固体ＮａＨＣＯ３に注いだ（起沸）。一晩置いた後、固体を２００ｍｌの濾液が採取されるまでトルエンで洗浄した。回転蒸発により揮発性物質を除去すると、８８％収率で粗生成物が得られた。この粗生成物は、次のステップを実行するのに十分に純粋であった。
【００６８】
【化１】
2010536828.tif 000003
表１は、ブロモエステルアルキル化剤へと変換させたアルコールおよび蒸留後の単離収率を示す。
【００６９】
【表１】
2010536828.tif 000004
ステップＩＩ：臭化物塩の調製
第２のステップ（ｉｉ）は、臭化物塩の調製である。この反応は、１−メチルイミダゾールと事前調製したブロモエステル群（表１）との間で、窒素雰囲気下、ジエチルエーテル溶液中−１５℃で３時間、その後室温で１８時間行う。生成物は沈澱し、洗浄し生じた溶媒を蒸発させた後に、８２〜９８％という非常に高い収率で臭化物塩群を得た（表２）。
【００７０】
臭化物塩の大部分は室温で固体であるが、融点は低く（ｍｐ＜１００℃、イオン性液体として定義するための現行の制限）、一部の例は室温付近で融解する（表２）。よって、調製されたエステル、エーテルエステルまたはポリエーテルエステルイミダゾリウム臭化物塩はすべて、イオン性液体として分類することができる。
【００７１】
ステップＩＩＩ：アニオン交換
最終合成ステップ（ｉｉｉ）はアニオン交換である。この交換は、対応するイオン性液体のバルク溶媒特性に変化をもたらすことから重要である。次の塩は、用いた塩である：ＬｉＮＴｆ２、ＮａＢＦ４、ＫＰＦ６、ＮａＮ（ＣＮ）２、ＮａＯｃｔＯＳＯ３。ほとんどの場合、アニオン交換は、とりわけＮＴｆ２−を対アニオンとして用いる場合には、臭化物塩類似体と比べて融点の低下をもたらす。ＮＴｆ２−およびＮ（ＣＮ）２−誘導体は、粘度も低く、この低粘度は、溶媒用途にとって重要なパラメータである。疎水性イオン性液体は、ＮＴｆ２−またはＰＦ６−対アニオンを用いることにより作製することができる。生分解性の増加は、ＯｃｔＯＳＯ３−を対アニオンとして用いることにより達成される。
【００７２】
アニオン交換反応条件
ＮＴｆ２ＩＬ：ＬｉＮＴｆ２と臭化物塩との反応は、水中室温において４〜１８時間で実現した。その後、対応する疎水性イオン性液体が沈澱した。種々の洗浄後に、高収率で生成物を得た（表２、第３欄）。生じた液体はすべて、室温で液体である。
【００７３】
３−メチル−１−（エトキシエトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムＮＴｆ２−の調製
フラスコに３−メチル−１−（エトキシエトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムブロミド（２．９８ｇ、１０．０ｍｍｏｌ）および蒸留水（１０ｍＬ）を投入した。蒸留水（３ｍＬ）中のＬｉＮＴｆ２（４．５９ｇ、１６．０ｍｍｏｌ）を一度に加え、懸濁液をＲＴで４時間激しく撹拌した。上部水層を除去し、ＩＬを蒸留水（３×１０ｍＬ）で洗浄した。次いで、ロータリーエバポレーターそして高真空下で８時間溶媒を除去すると、９０％収率でＲＴで液体が得られた（４．４２ｇ、８．９７ｍｍｏｌ）。
【００７４】
【化２】
2010536828.tif 000005
ＰＦ６ＩＬ：ＮＴｆ２ＩＬと同じ方法を用いて、ＫＰＦ６との交換をまず行ったが、反応時間を延長しても収率は悪かった。反応条件の最適化には、アセトン中で４日間の還流が必要であった。得られた収率は非常に高く、ほとんどの場合最大９０％であった（表２第５欄）。これらのイオン性液体の中で２つだけが、融点が１００℃より低い固体であった。
【００７５】
３−メチル−１−（メトキシエトキシエトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムＰＦ６−の調製
フラスコに３−メチル−１−（メトキシエトキシエトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムブロミド（３．５１ｇ、１１．０ｍｍｏｌ）およびアセトン（１０ｍＬ）を投入した。アセトン（５ｍＬ）中のＫＰＦ６（３．３１ｇ、１８．０ｍｍｏｌ）を一度に加え、懸濁液を還流下で４日間激しく撹拌した。次いで、微細白色沈殿物を濾過し、アセトン（２×５ｍＬ）で洗浄した。ロータリーエバポレーターで生成物から溶媒を除去した。さらに、生成物を高真空下で４時間乾燥させ、９１％収率でＲＴで粘性の液体が得られた（３．８７ｇ、９．９７ｍｍｏｌ）。
【００７６】
【化３】
2010536828.tif 000006
ＢＦ４ＩＬ：ＰＦ６をアニオンとして含むイオン性液体の合成で用いた条件と同じ新しい条件を用い、ＮａＢＦ４を用いてアニオン交換を実現した。収率はすべて優れており、最大９２％収率を得た。
【００７７】
３−メチル−１−（プロポキシエトキシエトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムＢＦ４−の調製
乾燥したフラスコに、窒素雰囲気下で３−メチル−１−（プロポキシエトキシエトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムブロミド（２．９４ｇ、８．３８ｍｍｏｌ）およびアセトン（１０ｍＬ）を投入した。ＮａＢＦ４（１．１１ｇ、１０．１ｍｍｏｌ）を一度に加え、懸濁液を還流下で４日間激しく撹拌した。微細白色沈殿物を空気中で急速に濾過し、乾燥アセトン（２×３ｍＬ）で洗浄した。濾液を洗液と合わせ、回転蒸発その後高真空下で溶媒を除去すると、９３％収率でＲＴで少し粘性のオイルが得られた（２．８８ｇ、８．２１ｍｍｏｌ）。
【００７８】
【化４】
2010536828.tif 000007
Ｎ（ＣＮ）２ＩＬ：ＮａＮ（ＣＮ）２を用いた交換では、異なる条件を用いた。アセトンをアセトニトリルで置換し、還流が必要でないことが判明した。４日後、溶液を濾過し、洗浄し、沈澱したＮａＢｒ塩を除去した。用いた臭化物塩の大部分で高収率が得られた。
【００７９】
３−メチル−１−（ブトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムＮ（ＣＮ）２−の調製
乾燥したフラスコに、窒素雰囲気下で３−メチル−１−（ブトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムブロミド（２．５２ｇ、１１．００ｍｍｏｌ）およびアセトニトリル（１０ｍＬ）を投入した。ＮａＮ（ＣＮ）２（１．４２ｇ、１６．００ｍｍｏｌ）を一度に加え、懸濁液をＲＴで４日間激しく撹拌した。微細白色沈殿物を空気中で急速に濾過し、乾燥アセトニトリル（２×１ｍＬ）で洗浄した。濾液を洗液と合わせ、回転蒸発その後高真空下で溶媒を除去すると、８７％収率でＲＴで黄色のオイルが得られた（２．５０ｇ、９．５１ｍｍｏｌ）。
【００８０】
【化５】
2010536828.tif 000008
ＯｃｔＯＳＯ３ＩＬ：ＮａＯｃｔＯＳＯ３を用い、反応条件を広範囲にわたって最適化した。文献に従い、臭化物塩およびＮａＯｃｔＯＳＯ３を水中６０℃で２時間撹拌した。次いで、水をゆっくりと真空除去した。沈澱物をＤＣＭに溶かし、少量の蒸留水で洗浄した。溶媒を蒸発させた後、最大８２％の高収率で生成物が得られた。しかし、洗浄中に注意を払わなければ、収率は急激に低下し得る。これは、イオン性液体が水に極めて溶解性であり、後処理中に化合物を失いやすいという事実によって説明される。これらのＯｃｔＯＳＯ３イオン性液体１３種のうち３種は、融点が１００℃より低いが、室温で固体であるということに留意する。
【００８１】
３−メチル−１−（プロポキシエトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムオクチルサルフェートの調製
蒸留水（２０ｍＬ）中の３−メチル−１−（プロポキシエトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムブロミド（３．３２ｇ、１２．０ｍｍｏｌ）の溶液に、オクチル硫酸ナトリウム（２．０９ｇ、９．００ｍｍｏｌ）を一度に加え、６０℃で２時間撹拌した。次いで、水をゆっくりと真空除去した。沈澱物をＤＣＭ（１０ｍＬ）に溶解させ、蒸留水（２×５ｍＬ）で洗浄した。残った生成物をロータリーエバポレーターその後高真空下で８時間乾燥させると、８５％収率でＲＴで濃黄色のグリースが得られた（３．３３ｇ、７．６４ｍｍｏｌ）。
【００８２】
【化６】
2010536828.tif 000009
【００８３】
【表２】
2010536828.tif 000010
アミドＩＬの調製
この方法は、エステル誘導体に類似しており、アルコール出発材料がアミンに置き換えられる。
【００８４】
２−ブロモ−Ｎ，Ｎ−ビス（２−メトキシエチル）アセトアミドの調製
ＤＣＭ、ビス（２−メトキシエチル）アミン（４０．０ｇ、４４．０ｍＬ、３００ｍｍｏｌ）およびトリエチルアミン（６９．２５ｍＬ、５００ｍｍｏｌ）の撹拌溶液に、窒素雰囲気下、−７８℃でブロモアセチルブロミド（３４．８ｍＬ、４００ｍｍｏｌ）を滴加した。−７８℃で５時間撹拌した後、反応混合物を−２０℃まで温め、その後水（６０ｍＬ）の添加によりクエンチした。有機相を蒸留水（３×３０ｍＬ）、飽和塩化アンモニウム（３×３０ｍＬ）、飽和重炭酸ナトリウム（３×３０ｍＬ）およびブライン（２×３０ｍＬ）で洗浄した。次いで、有機相を硫酸マグネシウムで乾燥させ、濾過し、回転蒸発により溶媒を除去すると、８２％収率で粗生成物が得られた（６２．３ｇ、２４５ｍｍｏｌ）。さらに、粗生成物を高真空下、１７０℃で蒸留すると、４９％収率で淡黄色の結晶が得られた（３５．５７ｇ、１４０ｍｍｏｌ）。ジエチルエーテルで粗物質から純粋な生成物を再結晶させることもできる。
【００８５】
【化７】
2010536828.tif 000011
（３−メチル−１−［ビス−１−メトキシエチル］カルバミルメチル）イミダゾリウムブロミドの調製
ジエチルエーテル（１００ｍＬ）中の１−メチルイミダゾール（４５．０ｍｍｏｌ、３．６９ｇ、３．５８ｍＬ、ｄ：１．０３０）の撹拌溶液に、窒素雰囲気下、−１５℃で、ジエチルエーテル中の２−ブロモ−Ｎ，Ｎ−ビス（２−メトキシエチル）アセトアミド（５０．０ｍｍｏｌ、１３．２８ｇ）を加えた。反応混合物を−１５℃で２時間、その後ＲＴで一晩激しく撹拌した。エーテル上相をデカントし、生成物をエーテル（３×１０ｍＬ）で洗浄し、ロータリーエバポレーターで溶媒を除去し、高真空下で８時間乾燥させ、９１％収率でＲＴで白色の粉末を得た（１３．７ｇ、４０．８ｍｍｏｌ）。
【００８６】
【化８】
2010536828.tif 000012
（３−メチル−１−［ビス−１−メトキシエチル］カルバミルメチル）イミダゾリウムオクチルサルフェートの調製
蒸留水（２０ｍＬ）中の（３−メチル−１−［ビス−１−メトキシエチル］カルバミルメチル）イミダゾリウムブロミドの撹拌溶液に、オクチル硫酸ナトリウム（４．０ｍｍｏｌ、０．９３ｇ）を一度に加えた。混合物を４時間撹拌し、その後ロータリーエバポレーターで水を蒸発させた。残った生成物をＤＣＭ（１０ｍＬ）に溶かし、水（２×２ｍＬ）で洗浄した。次いで、生成物をロータリーエバポレーターそして高真空下で８時間乾燥させると、９２％収率でＲＴで粘性のオイルが得られた（１．３６ｇ、２．７５ｍｍｏｌ）
【００８７】
【化９】
2010536828.tif 000013
調製されたＩＬの物理的性質および生分解性溶媒としてのそれらの好適性
表２は、調製された溶媒がすべて、融点が１００℃より低いＩＬと特徴付けることができることを示す。表をさらに詳しく調べると、ほとんどすべてが室温で液体であるという見解に至る。これは、これらの材料に重要な性質である。短鎖置換イミダゾリウム化合物から長鎖置換イミダゾリウム化合物までというＩＬ種の幅から、ＩＬ化合物の有用性の範囲の大きさが示唆される。
【００８８】
生分解性試験
クローズドボトル試験
試験化合物の生分解性は、「クローズドボトル」試験（ＯＥＣＤ３０１Ｄ）を用いて評価した。（１２）この方法では、評価する化学物質を、廃水微生物を接種した好気性水性媒体に加え、溶存分子酸素の枯渇を定められた期間測定し、理論上最大の割合として報告する。６０％より高い生分解レベルに達する化合物を「易生分解性」とする。参照物質としてｎ−ドデシル硫酸ナトリウム（ＳＤＳ）を用いた。事前にエアレーションした無機媒体で、唯一の有機炭素供給源として２ｍｇＬ−１の試験イオン性液体および参照化学物質を含む溶液を別々に調製した。次いで、活性汚泥処理プラントから回収した二次処理水をこれらの溶液に接種し、十分に混合した各溶液を一連の生化学的酸素要求量（ＢＯＤ）ボトルに慎重に入れ、すべてのボトルをいっぱいにした。酸素ブランクを測定するために、接種物を入れるが試験化学物質を入れない対照を同時に行った。各系ごとに二連のボトルを溶存酸素について直ちに分析し、残りのボトルを暗所で２０℃±１℃でインキュベートした。２８日のインキュベーション期間にわたる溶存酸素分析に関し、すべての系のボトルを二連で回収した。ｎ日後の生分解をＢＯＤの化学的酸素要求量（ＣＯＤ）に対する比率として表した（ＢＯＤおよびＣＯＤはいずれも化合物１ｍｇ当たりのＯ２のｍｇ数として表した）。化学的酸素要求量は、重クロム酸塩還流法により決定した。（１３，２１）生化学的酸素要求量の算出では、酸素枯渇決定値をイオン性液体の濃度で割った。
【００８９】
ＣＯ２ヘッドスペース試験
試験イオン性液体の生分解性を評価するために、「ＣＯ２ヘッドスペース」試験（ＩＳＯ１４５９３）（１４）も用いた。この方法によれば、無機炭素の分析により所定の微生物濃度での水性媒体における有機化合物の最終好気的生分解性の評価が可能である。試験イオン性液体を、炭素およびエネルギーの唯一の供給源として４０ｍｇＬ−１の濃度で無機塩媒体に加えた。これらの溶液に、活性汚泥処理プラントから回収し、洗浄し、使用前にエアレーションした活性汚泥を接種し、空気のヘッドスペースを有する密封容器でインキュベートした。全有機炭素（ＴＯＣ）レベルの純増加を経時的に測定することにより、生分解（二酸化炭素への無機化）を決定した。
【００９０】
生分解性試験結果
オクチルサルフェートアニオン系アキラルＩＬが最良の生分解試験結果を示した。ＩＬ：
ＫＧ３４（３−メチル−１−（ブトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムオクチルサルフェート）；
ＫＧ３６：（３−メチル−１−（メトキシエトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムオクチルサルフェート）；
ＫＧ３８：（３−メチル−１−（プロポキシエトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムオクチルサルフェート）；
ＫＧ４０：（３−メチル−１−（メトキシエトキシエトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムオクチルサルフェート）．
ＫＧ４２：（３−メチル−１−（プロポキシエトキシエトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムオクチルサルフェート）
ＫＧ４４：（２，３−ジメチル−１−（ブトキシエトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムオクチルサルフェート
ＫＧ３５：（３−メチル−１−（ペントキシカルボニルメチル）イミダゾリウムオクチルサルフェート）；
ＫＧ３７：（３−メチル−１−（エトキシエトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムオクチルサルフェート）；
ＫＧ３９：（３−メチル−１−（ブトキシエトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムオクチルサルフェート）；
ＫＧ４１：（３−メチル−１−（エトキシエトキシエトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムオクチルサルフェート）、
ＫＧ４３：（３−メチル−１−（ブトキシエトキシエトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムオクチルサルフェート）および
ＫＧ４５：（２，３−ジメチル−１−（メトキシエトキシエトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムオクチルサルフェート。
【００９１】
ＫＧ３５、３８、３９、４２、４３、４４は、ＣＯ２ヘッドスペース試験（２８日間で少なくとも６０％）に合格し、この試験によれば、明らかに「易生分解性」である（表３および表４参照）。ＫＧ３４、３６、３７、４０、４１、４５はすべて、著しい生分解特性（ＣＯ２ヘッドスペース試験において５５〜５９％）を示し、ｂｍｉｍＢＦ４およびｂｍｉｍＰＦ６で得られたごくわずかな生分解結果に対して大幅な改善を示す。（９）
【００９２】
【表３】
2010536828.tif 000014
ＫＧ３４：（３−メチル−１−（ブトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムオクチルサルフェート）；
ＫＧ３６：（３−メチル−１−（メトキシエトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムオクチルサルフェート）；
ＫＧ３８：（３−メチル−１−（プロポキシエトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムオクチルサルフェート）；
ＫＧ４０：（３−メチル−１−（メトキシエトキシエトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムオクチルサルフェート）
ＫＧ４２：（３−メチル−１−（プロポキシエトキシエトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムオクチルサルフェート）および
ＫＧ４４：（２，３−ジメチル−１−（ブトキシエトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムオクチルサルフェート
図１２参照。
【００９３】
【表４】
2010536828.tif 000015
ＫＧ３５：（３−メチル−１−（ペントキシカルボニルメチル）イミダゾリウムオクチルサルフェート）；
ＫＧ３７：（３−メチル−１−（エトキシエトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムオクチルサルフェート）；
ＫＧ３９：（３−メチル−１−（ブトキシエトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムオクチルサルフェート）；
ＫＧ４１：（３−メチル−１−（エトキシエトキシエトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムオクチルサルフェート）、
ＫＧ４３：（３−メチル−１−（ブトキシエトキシエトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムオクチルサルフェート）および
ＫＧ４５：（２，３−ジメチル−１−（メトキシエトキシエトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムオクチルサルフェート）
図１３参照。
【００９４】
【表５】
2010536828.tif 000016
ＫＧ４０３：３−メチル−１−（ピロリジニルカルボニルメチル）イミダゾリウムオクチルサルフェート
ＫＧ４０４：２，３−ジメチル−１−（ピロリジニルカルボニルメチル）イミダゾリウムオクチルサルフェート
ＫＧ４０５：３−メチル−１−（Ｎ，Ｎ−ジメトキシエチル−カルバミルメチル）イミダゾリウムオクチルサルフェート。
【００９５】
図１４参照。
【００９６】
調製されたＩＬの毒性
特許請求されるＩＬの抗微生物活性の評価には７種の細菌株を用いた：以下に示す４ｇの陰性菌および３ｇの陽性菌。
グラム陰性菌            グラム陽性菌
緑膿菌                  黄色ブドウ球菌
大腸菌                  腸球菌属種
クレブシエラ属種        枯草菌
サルモネラ菌属種
活性を示したＩＬについて最小発育阻止濃度を測定した。広い濃度範囲を試験した（０〜２００００μｇ／ｍｌ）。抗菌活性についてスクリーニングする濃度は、全般的に２μｇ／ｍｌ〜１０００μｇ／ｍｌである（表６）。強力な抗菌化合物は、この範囲の下限においてＭＩＣ値を示し、そしてこの範囲の上限においてＭＩＣ値を示す化合物は抗菌活性を示すが、抗菌薬開発に重要ではないレベルである。エーテルを含むＩＬについてスクリーニングする濃度範囲は、２００００μｇ／ｍｌまでであった。このような高濃度において抗菌活性がないことは有意な結果である。炭化水素側鎖、または長炭化水素鎖を有するエステルを含むＩＬ例は、強力な抗菌性であることが判明した（表７および参考文献９、１２）。
【００９７】
【表６−１】
2010536828.tif 000017
【００９８】
【表６−２】
2010536828.tif 000018
【００９９】
【表６−３】
2010536828.tif 000019
毒性結果
全般的に、本発明のイオン性液体の毒性は、アセトンおよびメタノールのような従来の溶媒の毒性よりも桁違いに低いことが分かる。上述のとおり、イオン性液体の毒性に関する一般的な問題は、長い炭化水素鎖が存在することに関連している。ジアルキルイミダゾリウムイオン性液体の毒性には側鎖の長さが影響を及ぼすことが分かっており、鎖長が長いほど毒性が強くなることが明らかになっている。Ｂｏｄｏｒら（９）により、メチルイミダゾールの長鎖エステル誘導体（図３において化合物６として示している）は、ｐｐｍ濃度で有効な抗微生物活性を示すことが示されている。化合物６、図３（９）は、鎖の異なる側がエステル、およびエーテル官能基の含有に関係しているという事実を除いて、本発明のイオン性液体群と類似しているように見える。
【０１００】
表６は、調製されたイオン性液体がすべて、エステルおよびエーテルまたはポリエーテル官能基を含まない誘導体より毒性が著しく低いことを示す（図４）。ＫＧ４０５、４２２、４２３および４０７は、アミド誘導体の側鎖に酸素原子が存在することからも、同様のサイズの炭化水素側鎖を有するＩＬと比べて毒性が低いＩＬとなることを示す（例えばＫＧ４０７と強力な抗菌性のドデシル置換イミダゾリウム塩）。長い直鎖アルキル鎖を有さない置換アミド基を含むＫＧ４０３、４０４、４２０、４２１を参照化合物として用いた。これらの結果は、ＩＬの毒性が非常に低いときに、ＩＬの有用性に重要な影響をもたらす。
【０１０１】
ＩＬ化合物の化学名
ＫＧ７（３−メチル−１−（２−［２−メトキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムブロミド）、
ＫＧ８（３−メチル−１−（２−［２−エトキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムブロミド）、
ＫＧ９（３−メチル−１−（２−［２−プロポキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムブロミド）、
ＫＧ１０（３−メチル−１−（２−［２−ブトキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムブロミド）、
ＫＧ１２（３−メチル−１−（２−［２−メトキシエトキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムブロミド）、
ＫＧ１３（３−メチル−１−（２−［２−エトキシエトキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムブロミド）、
ＫＧ１４（３−メチル−１−（２−［２−プロポキシエトキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムブロミド）、
ＫＧ１５（３−メチル−１−（２−［２−ブトキシエトキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムブロミド）
ＫＧ１６（２，３−ジメチル−１−（２−［２−ブトキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムブロミド）、
ＫＧ１８（２，３−ジメチル−１−（２−［２−メトキシエトキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムブロミド）、
ＫＧ２３（３−メチル−１−（２−［２−メトキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムＰＦ６）、
ＫＧ２４（３−メチル−１−（２−［２−エトキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムＰＦ６）、
ＫＧ２５（３−メチル−１−（２−［２−プロポキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムＰＦ６）、
ＫＧ２６（３−メチル−１−（２−［２−ブトキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムＰＦ６）、
ＫＧ２７（３−メチル−１−（２−［２−メトキシエトキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムＰＦ６）、
ＫＧ２８（３−メチル−１−（２−［２−エトキシエトキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムＰＦ６）、
ＫＧ２９（３−メチル−１−（２−［２−プロポキシエトキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムＰＦ６）、
ＫＧ３０（３−メチル−１−（２−［２−ブトキシエトキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムＰＦ６）、
ＫＧ３２（２，３−ジメチル−１−（２−［２−ブトキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムＰＦ６）、
ＫＧ３３（２，３−ジメチル−１−（２−［２−メトキシエトキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムＰＦ６）、
ＫＧ３８（３−メチル−１−（２−［２−プロポキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムオクチルサルフェート）、
ＫＧ４２（３−メチル−１−（２−［２−プロポキシエトキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムオクチルサルフェート）、
ＫＧ４４（２，３−ジメチル−１−（２−［２−ブトキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムオクチルサルフェート）、
ＫＧ３５（３−メチル−１−（ペントキシカルボニルメチル）イミダゾリウムオクチルサルフェート）、
ＫＧ３９（３−メチル−１−（２−［２−ブトキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムオクチルサルフェート）、
ＫＧ４３（３−メチル−１−（２−［２−ブトキシエトキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムオクチルサルフェート）、
ＫＧ３４（３−メチル−１−（ブトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムオクチルサルフェート）、
ＫＧ３６（３−メチル−１−（２−［２−メトキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムオクチルサルフェート）、
ＫＧ３７（３−メチル−１−（２−［２−エトキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムオクチルサルフェート）、
ＫＧ４０（３−メチル−１−（２−［２−メトキシエトキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムオクチルサルフェート）、
ＫＧ４１（３−メチル−１−（２−［２−エトキシエトキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムオクチルサルフェート）、
ＫＧ４５（２，３−ジメチル−１−（２−［２−メトキシエトキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムオクチルサルフェート。
【０１０２】
ＫＧ４９（３−メチル−１−（２−［２−メトキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムＮＴｆ２）、
ＫＧ５０（３−メチル−１−（２−［２−エトキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムＮＴｆ２）、
ＫＧ５１（３−メチル−１−（２−［２−プロポキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムＮＴｆ２）、
ＫＧ５２（３−メチル−１−（２−［２−ブトキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムＮＴｆ２）、
ＫＧ５３（３−メチル−１−（２−［２−メトキシエトキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムＮＴｆ２）、
ＫＧ５４（３−メチル−１−（２−［２−エトキシエトキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムＮＴｆ２）、
ＫＧ５５（３−メチル−１−（２−［２−プロポキシエトキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムＮＴｆ２）、
ＫＧ５６（３−メチル−１−（２−［２−ブトキシエトキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムＮＴｆ２）、
ＫＧ５８（２，３−ジメチル−１−（２−［２−ブトキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムＮＴｆ２）、
ＫＧ５９（２，３−ジメチル−１−（２−［２−メトキシエトキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムＮＴｆ２）。
【０１０３】
ＫＧ６２（３−メチル−１−（２−［２−メトキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムＢＦ４）、
ＫＧ６３（３−メチル−１−（２−［２−エトキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムＢＦ４）、
ＫＧ６４（３−メチル−１−（２−［２−プロポキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムＢＦ４）、
ＫＧ６５（３−メチル−１−（２−［２−ブトキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムＢＦ４）、
ＫＧ６６（３−メチル−１−（２−［２−メトキシエトキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムＢＦ４）、
ＫＧ６７（３−メチル−１−（２−［２−エトキシエトキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムＢＦ４）、
ＫＧ６８（３−メチル−１−（２−［２−プロポキシエトキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムＢＦ４）、
ＫＧ６９（３−メチル−１−（２−［２−ブトキシエトキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムＢＦ４）、
ＫＧ７１（２，３−ジメチル−１−（２−［２−ブトキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムＢＦ４）、
ＫＧ７２（２，３−ジメチル−１−（２−［２−メトキシエトキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムＢＦ４）。
【０１０４】
ＫＧ７５（３−メチル−１−（２−［２−メトキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムＮ（ＣＮ）２）、
ＫＧ７６（３−メチル−１−（２−［２−エトキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムＮ（ＣＮ）２）、
ＫＧ７７（３−メチル−１−（２−［２−プロポキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムＮ（ＣＮ）２）、
ＫＧ７８（３−メチル−１−（２−［２−ブトキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムＮ（ＣＮ）２）、
ＫＧ７９（３−メチル−１−（２−［２−メトキシエトキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムＮ（ＣＮ）２）、
ＫＧ８０（３−メチル−１−（２−［２−エトキシエトキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムＮ（ＣＮ）２）、
ＫＧ８１（３−メチル−１−（２−［２−プロポキシエトキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムＮ（ＣＮ）２）、
ＫＧ８２（３−メチル−１−（２−［２−ブトキシエトキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムＮ（ＣＮ）２）、
ＫＧ８４（２，３−ジメチル−１−（２−［２−ブトキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムＮ（ＣＮ）２）、
ＫＧ８５（２，３−ジメチル−１−（２−［２−メトキシエトキシ］エトキシカルボニルメチル）イミダゾリウムＮ（ＣＮ）２）。
【０１０５】
ＫＧ４２０（３−メチル−１−（ピロリジニルカルボニルメチル）イミダゾリウムブロミド）、
ＫＧ４２１（２，３−ジメチル−１−（ピロリジニルカルボニルメチル）イミダゾリウムブロミド）、
ＫＧ４０３（３−メチル−１−（ピロリジニルカルボニルメチル）イミダゾリウムオクチルサルフェート、
ＫＧ４０４（２，３−ジメチル−１−（ピロリジニルカルボニルメチル）イミダゾリウムオクチルサルフェート、
ＫＧ４０５（３−メチル−１−［ビス−１−メトキシエチル］カルバミルメチル）イミダゾリウムオクチルサルフェート）、
ＫＧ４０７（３−メチル−１−［ビス−１−メトキシエチル］カルバミルメチル）イミダゾリウムブロミド）、
ＫＧ４２２（３−メチル−１−［１−メトキシエチル］カルバミルメチル）イミダゾリウムブロミド）および
ＫＧ４２３（３−メチル−１−［１−メトキシプロピル］カルバミルメチル）イミダゾリウムブロミド）。
【０１０６】
参照データを得るために、長アルキル鎖であることから毒性があることが知られている１−メチル−３−デシルオキシ−カルボニルメチルイミダゾール臭化物塩ＫＧ２０を用いた試験参照研究を行った。この実験では、同じ側鎖長で、酸素の存在（例えばＫＧ１５）が毒性に与える影響を比較する。予想通り、ＫＧ２０は、スクリーニングした種々の細菌すべてに対して毒性があり（表７参照）、一部のケースでは低濃度でも毒性があった（表７．大腸菌、腸球菌属種および黄色ブドウ球菌）。表７の結果と表６の結果（ＫＧ１５）とを比較することで、側鎖における酸素の存在が、毒性を抑制するのに非常に重要であることが示される。
【０１０７】
【表７】
2010536828.tif 000020
エーテルまたはポリエーテル側鎖をイオン性液体構造へ組み込むことにより、イオン性液体の毒性は、アルキル誘導体と比べて低減する。特許請求されるイオン性液体の粘度は、公知のアルキル誘導体より著しく低いことが見られる。側鎖のエステルとエーテルまたはポリエーテル側鎖とを組み合わせることにより、生分解傾向がかなり高いイミダゾリウムイオン性液体がもたらされる。オクチルサルフェート対イオンが存在する場合には、最大限の生分解が見られる。
【０１０８】
非毒性ＩＬにおけるセルロース分解
以下の実施例により、セルロース分解における非毒性イオン性液体の有用性を証明する。とりわけ、さらなる生物学的プロセス（例えば酵素変換反応）を分解されたセルロースに対して行う必要があり得る場合には、生物学的に害のない媒体が好ましい。ＩＬ  ＫＧ８１（０．８４ｇ）を小型ビーカーにおいて小型のテフロン（登録商標）コート磁性ビーズで撹拌しながら１５０℃に加熱し、セルロース粉末（Ａｖｉｃｅｌ（登録商標）ＰＨ−１０１、Ｆｌｕｋａ）５ｍｇを一度に加えた。３０分間撹拌した後、セルロースがイオン性液体に溶解したことが観察された。このように、１５０℃の温度で３０分間ＫＧ８１を用いて、少なくとも０．６質量％のレベルでセルロース分解が起こり得る。このような分解は、あまり有利でないＤＣＡ（ジシアノアミド）対アニオンを用いても起こる可能性がある。他のグループがセルロース分解を関連ポリエーテルＩＬで証明している（１９）］が、本発明のＩＬは、その微生物毒性および生体適合性が低いことが、分解されたセルロースに対するさらなる生体触媒反応または酵素反応に有利であるため、これまでに報告されたＩＬでのセルロース分解に対して追加された利点を有する。
【０１０９】
非毒性ＩＬにおけるトランス−シンナムアルデヒドの選択的水素化および桂皮酸ベンジルの水素化分解を伴わない水素化
以下の実施例により、選択性の制御が必要である水素化反応、例えば、α，β−不飽和アルデヒド、特にα，β−不飽和カルボニル、例えばトランス−シンナムアルデヒド、桂皮酸ベンジルまたは桂皮酸アリルに関する水素化反応におけるイオン性液体の有用性を証明する。例えば、本発明のイオン性液体は、非毒性溶媒環境で市販のパラジウム触媒を用いてトランス−シンナムアルデヒドをヒドロシンナムアルデヒドへと選択的に水素化するために使用してよい。選択的水素化は桂皮酸ベンジルにまで及ぶが、この場合、エステルは、同様の条件下での水素化分解から保護される。
【０１１０】
【化１０】
2010536828.tif 000021
【０１１１】
【化１１】
2010536828.tif 000022
水素化反応結果
・トランス−シンナムアルデヒド
高度共役系であることから、α，β−不飽和アルデヒドであるトランスシンナムアルデヒドの水素化は、通常、オレフィン部分だけでなくそのカルボニル基の還元ももたらし、アルコールである３−フェニルプロパノールも生じる（図６）。ヒドロシンナムアルデヒドの選択的形成は、学問的に興味深く、精密化学工業にとっても興味深い（２２）。
【０１１２】
本発明のイミダゾリウムＩＬのペンチル誘導体（ＫＧ４８）を用いると、選択性は、全般的に９０〜１００％の範囲であった。得られた最も優れた結果は、ＩＬのジメチル誘導体（ＫＧ５９）を用いて達成され、この場合、第１回目の再利用では２４時間で１００％の変換および選択性に達した（表８）。再利用手順中に変換および選択性がわずかに変わるが、第４回目の再利用でほとんど同じ反応効率を見ることができる（変換９７％、選択性１００％）。（表８）
【０１１３】
【表８】
2010536828.tif 000023
ＩＬの側鎖長が増しているか、または酸素原子を含む場合、得られる結果は大きく変わらず；変換は１００％に一致したままであり、選択性も９０％未満に低下することはない。従って、この方法は、ＩＬの側鎖に酸素原子が存在する場合でも適用可能であることが分かる（表９）。
【０１１４】
【表９】
2010536828.tif 000024
ＩＬ側鎖の酸素原子数が１個から２個へと増えても、選択性にはわずかにしか悪影響を及ぼさなかった。しかし、第３回目の再利用による変換では（６４％へと）大幅な低下が起こる（表１０）。
【０１１５】
【表１０】
2010536828.tif 000025
市販のＩＬを含む市販の溶媒でこの反応を比較するために、トランスシンナムアルデヒドを、［ｂｍｉｍ］［ＮＴｆ２］、［ｂｍｉｍ］［ＯｃｔＯＳＯ３］またはトルエンを用いて水素化した。得られた結果（表１１）は、これらの市販のＩＬでの選択性が、揮発性有機溶媒（トルエン）と同程度であるにすぎないことを示す。
【０１１６】
【表１１】
2010536828.tif 000026
・トランス−（４−ヒドロキシ−３−メトキシ）シンナムアルデヒド
この方法のさらなる多用途性を証明して、アルデヒドであるトランス−（４−ヒドロキシ−３−メトキシ）シンナムアルデヒドが、アルコールへの過剰還元（１，２−還元および１，４−還元の両方）による望ましくない生成物に対して１００％変換および９０％選択性で、対応する４−ヒドロキシ−３−メトキシ−ジヒドロシンナムアルデヒド誘導体（１，４−還元）へと還元された。これは、従来のイオン性液体であるＢｍｉｍＮＴｆ２での還元（７４％選択性しか得られない）に比べて勝るとも劣らない（表１２）。
【０１１７】
【表１２】
2010536828.tif 000027
・桂皮酸ベンジル
桂皮酸ベンジルのオレフィン部分の選択的水素化をベンジルエステルの水素化分解を伴わずに達成するためには、多くの場合、複雑な条件を必要とする（２３）。
【０１１８】
複数の市販の溶媒とともに、複数の本発明のＩＬを用いて、桂皮酸ベンジルの水素化の際の触媒添加量の影響ならびに溶媒の影響を調査した（表１３）。
【０１１９】
【表１３】
2010536828.tif 000028
１００％変換を誘導するのに有効な触媒最小量は０．００５ｇであった。ＩＬ（ＫＧ５１）では、この半値を用いて、２４時間後に３２％変換しか得られなかった。オクチルサルフェートＩＬ（（ＫＧ３５）および（ＫＧ３８）は、選択性に関して期待できる結果を与えたが、これは、ＩＬ（ＫＧ３５）については変換が低く、ＩＬ（ＫＧ３８）では最適変換を示すときにのみ達成された。このデータセットから最も有力な結果は、ＩＬ（ＫＧ５１）および（ＫＧ３８）を用いて得られる。０．００５ｇ触媒を用いて、２４時間後に、１００％変換および選択性が得られた。さらに驚くべきことは、選択性が４８時間まで保たれたという事実であり、そのため、このＩＬ系でのこの化合物の水素化分解は不飽和エステルでのみ起こることが示唆される。水素化分解されていない還元生成物（１２）を、漸増量の触媒を用いる水素化条件にさらに付すと、この事実の証拠がより多く認められる。水素化分解は観察されない（表１４）。この結果の有意性は、ＩＬ（ＫＧ５１）がベンジルエステルの水素化分解を完全に阻止するという事実に基づく。
【０１２０】
【表１４】
2010536828.tif 000029
ＩＬ（ＫＧ５１）を用いて１００％選択性を得るために用いられる系は、活性を喪失することなく４回再利用された（表１５）。
【０１２１】
【表１５】
2010536828.tif 000030
第４回の再利用後、選択性は変わらないままであるが、変換は再利用７で９１％へと少し低下する。再利用８で初めて大幅な変換の低下が見られる（８１％）。
【０１２２】
ＩＬ（ＫＧ３８）を用いた桂皮酸ベンジルの水素化に関し種々の触媒量を試験した（表１６）。
【０１２３】
【表１６】
2010536828.tif 000031
表１６に示した結果から分かるように、漸増量の触媒は水素化分解に有利であり、０．００５ｇ触媒で最適条件が見られる。
【０１２４】
最良の選択性を与えるのがＩＬ（ＫＧ５１）および（ＫＧ３８）のカチオンだけであるかどうかを判断するために、カチオン鎖長および側鎖の酸素数の影響を調査した（表１７）。
【０１２５】
【表１７】
2010536828.tif 000032
得られた結果から、側鎖長またはその鎖の酸素原子数の違いが反応の選択性に悪い影響を及ぼすことは明らかである。よって、この反応は、ＩＬカチオンに関するＩＬ組成の変化の影響を受けやすい。
【０１２６】
ＩＬ（ＫＧ５１）および（ＫＧ３８）および０．００５ｇ触媒を用いて得られた結果からの条件に基づき、この系を用いて、水素化分解可能な官能基を含む他の化合物を試験した。
【０１２７】
・桂皮酸アリル
桂皮酸アリルの水素化は、オレフィン結合のいずれかの還元をもたらすことができるか、あるいはアリル官能基の水素化分解も観察される場合がある（図８）。
【０１２８】
両方のＩＬを用い、対応するＢｍｉｍＩＬにおいても一般的な有機溶媒である酢酸エチルにおいても水素化分解は認められないが、ＩＬ（ＫＧ５１）を用いて８４％選択性に達した（表１８）。
【０１２９】
【表１８】
2010536828.tif 000033
・桂皮酸ビニル
桂皮酸ビニルの水素化分解は、触媒として白金種を用いる場合に起こる傾向が強い（２４）。
【０１３０】
ＩＬ（ＫＧ５１）および酢酸エチルでは選択性が認められないことに対し、オクチルサルフェートＩＬ、（ＫＧ３８）を用いて中程度の４９％選択性が得られた（表３０）。
【０１３１】
【表１９】
2010536828.tif 000034
実験
典型的手順
乾燥した二ツ口丸底フラスコに１０％Ｐｄ／Ｃ（特に断りのない限り５．０ｍｇ）を秤量した。次いで、フラスコに、予備乾燥させたＩＬ（２．０ｍＬ）、続いて所望の基質（４ｍｍｏｌ）を加え、３Ｎ２／真空サイクルを行った。０．００１２ｍｏｌ％の触媒を用いた。反応混合物を１０分間または所望の反応温度に達するまで、あるいは基質がすべてＩＬに溶解するまで撹拌した。その後、反応物にバルーンで水素を導入し、反応の進行を１ＨＮＭＲにより２４時間間隔および４８時間間隔でモニタリングした。反応生成物の定量分析を、生ＮＭＲスペクトルピークの積分比を測定することにより行った。これらの値は、多くの場合、さらに、カラムクロマトグラフィーにより生成物を精製し単離収率を計算することによって確認した。反応の終了後、ヘキサン（１０×３ｍＬ）を用いて生成物を抽出した。ＩＬからの抽出後の質量回収は常に＞９８％であった。オクチルサルフェートＩＬで行った反応の場合、高真空を用いてＩＬから生成物を蒸留するかまたは簡易カラムを調製してＩＬから生成物を分離した。これらの手順では、カラムで生成物を損失するか、または蒸留手順中に損失するため、全般的により低い質量回収をもたらした（＞８０％）。ＮＴｆ２ＩＬで行ったすべての反応を、オクチルサルフェートＩＬでは５５℃および６５℃で行った。
【０１３２】
再利用手順
ＩＬから生成物を抽出した後、ＩＬ（触媒を含んでいる）を乾燥させ、１ＨＮＭＲにより分析した。ＩＬが基質／生成物を含んでおらず、分解を受けていないことを確認した後、系に新たな基質を加え、記載したとおりに反応を再開した。
【０１３３】
触媒としての水素ガスおよびパラジウム担持炭素の存在下でのトランス−シンナムアルデヒドのヒドロシンナムアルデヒドへの選択的還元における、溶媒としてのＩＬ  ＫＧ５１の使用。ＫＧ５１は、側鎖にエーテル酸素が存在し、それにより生分解性が増加し毒性が低減することから好ましい。同時に、還元の選択性も、１−ブチル−３−メチルイミダゾリウムオクチルサルフェート（ｂｍｉｍＯｃｔＯＳＯ３）のような従来のＩＬの場合よりかなり高い（表１１および図１０）。さらに、水素ガスおよびパラジウム担持炭素を触媒として用いた、ベンジルエステルの開裂が起こらない、桂皮酸ベンジルのカルボニル基と共役している炭素−炭素二重結合の選択的水素化のための溶媒としてのＩＬ  ＫＧ５１の使用。１−ブチル−３−メチルイミダゾリウムＮＴｆ２（ｂｍｉｍＮＴｆ２）または１−ブチル−３−メチルイミダゾリウムオクチルサルフェート（ｂｍｉｍＯｃｔＯＳＯ３）のような従来のＩＬの使用では、一般に、ベンジルエステルの水素化分解だけでなく、カルボニル基と共役している炭素−炭素二重結合の水素化ももたらされる（表１３および図１１）。
【０１３４】
参考文献
【０１３５】
【数１】
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【０１３６】
【数２】
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【０１３７】
【数３】
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【図１】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図２】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【国際調査報告】
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