(57)【要約】  少量の水分では失活せず、保管ができ、使用前に加熱乾燥が不要な不斉触媒として使用可能な光学活性希土類錯体を提供することを課題とする。解決手段として、下記一般式（１）で表される光学活性希土類錯体を提供する。【化１】2019208023.tif 000019
2019208023.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記一般式（１）で表される光学活性希土類錯体。
【化１】
2019208023.tif 000018
（式中、
Ｒは、それぞれ独立して水素原子、ハロゲン原子、ハロゲン原子で置換されてもよい炭素数１〜６のアルキル基、炭素数１〜１０のアルキル基またはハロゲン原子で置換されてもよいフェニル基、ハロゲン原子で置換されてもよい炭素数３〜８のシクロアルキル基、炭素数１〜６のアルキル基またはハロゲン原子またはフェニル基で置換されてもよいアルケニル基、炭素数１〜６のアルキル基またはハロゲン原子またはフェニル基で置換されてもよいアルキニル基、ニトロ基、ハロゲン原子で置換されてもよい炭素数１〜６のアルキルオキシ基、シアノ基を示し、
ｎは１〜６の整数であり、この環はメチレン基が、−Ｃ＝Ｃ−、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＯ−、−ＣＯ−Ｏ−、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＮＨ−で置き換えられていてもよく、
Ｚは、Ｎ、Ｏ、Ｓのいずれかを示し、
Ｌｎは、希土類元素を示し、
Ｘは、ハロゲン原子、トリフルオロメタンスルホニルオキシ基、ビス（トリフルオロメタンスルホニル）アミノ基、ニトレート基、アセテート基を示し、同一または相違してもよい。）
【請求項２】
ＺがＮである、請求項１に記載の光学活性希土類錯体。
【請求項３】
ｎが３または４である、請求項１または２に記載の光学活性希土類錯体。
【請求項４】
Ｘがハロゲン原子、トリフルオロメタンスルホニルオキシ基、ビス（トリフルオロメタンスルホニル）アミノ基である、請求項１〜３のいずれかに記載の光学活性希土類錯体。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の光学活性希土類錯体からなる不斉触媒。
【請求項６】
請求項５に記載の不斉触媒を用いることを特徴とする光学活性有機化合物の製造方法。
【請求項７】
ジエン化合物にジエノフィルが付加することにより６員環化合物を製造することを特徴とする請求項６に記載の光学活性有機化合物の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、新規な光学活性希土類錯体と、この光学活性希土類錯体からなる不斉触媒、及び、この不斉触媒を用いた光学活性有機化合物の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、工業的な化学合成は、環境に配慮した方法で行うことが重要視されており、通常では困難な化学反応を温和な条件下かつ高効率で進行させることのできる「触媒」を用いた合成手法が注目されている。中でも金属と光学活性配位子から構成される「光学活性有機金属触媒」は、少量の触媒から大量の有用な光学活性化合物を合成する能力を持つため特に重要である。【０００３】
光学活性有機金属触媒の一種として、希土類元素を中心金属として用いる光学活性触媒がある。希土類元素とは、スカンジウム、イットリウムと、原子番号５７（ランタン：Ｌａ）から７１（ルテチウム：Ｌｕ）の１５元素（ランタノイド）の総称である。希土類元素は、以下に示した特徴を有するため、希土類元素以外を中心金属とする光学活性有機金属触媒では代替できない特殊な触媒として機能する。
（１）いずれも高い配位許容性を有するため、自由な触媒設計が可能。
（２）いずれも高い配位許容性を有するため、高配位性・多官能基性基質を用いた反応にも適用可能。
（３）化学的性質が互いに似ているものの、ルイス酸性及びイオン半径がそれぞれ少しずつ異なるため、配位子や基質、反応種別によって用いるランタノイドを変えることで触媒を最適化することが可能。【０００４】
本発明者らは、光学活性ランタノイド触媒を用いた、シロキシジエンの触媒的不斉ディールス−アルダー反応を報告している（非特許文献１〜４）。シロキシジエンはディールス−アルダー反応において高い反応性を示し、反応生成物から有用化合物へ変換できることも報告されているが、分解しやすいため触媒的不斉反応の報告例は少ない。しかし、光学活性ランタノイド触媒はシロキシジエンのディールス−アルダー反応を促進し、高い光学純度の生成物を高収率で与えた。【０００５】
しかし、光学活性ランタノイド触媒は、調製時に水分が存在すると活性な錯体形成を阻害する。また、光学活性ランタノイド触媒は、活性な錯体であっても水分により失活するため、下記に示す問題点があった（非特許文献４）。
（１）触媒を保管することができず、用事調製する必要がある。
（２）触媒の乾燥を行わないと収率及びエナンチオ選択性が劇的に低下するため、触媒調製の際に触媒を高度減圧下で加熱乾燥する必要がある。
（３）触媒の加熱乾燥時に高度真空装置、高純度不活性ガス、加熱浴を必要とする。
（４）触媒調製およびそれを用いた反応は、厳密な無水条件下で行う必要がある。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】Y Sudo, D Shirasaki, S Harada, A Nishida; Highly Enantioselective Diels-Alder Reactions of Danishefsky Type Dienes with Electron-Deficient Alkenes Catalyzed by Yb(III)-BINAMIDE Complexes; Journal of the American Chemical Society; 2008, 130, 12588-12589.
【非特許文献２】S Harada, T Morikawa, A Nishida; Chiral Holmium Complex-Catalyzed Diels-Alder Reaction of Silyloxyvinylindoles: Stereoselective Synthesis of Hydrocarbazoles; Organic Letters;2013,15,5314-5317.
【非特許文献３】S Harada, S Nakashima, W Yamada, T Morikawa, A Nishida; CATALYTIC AND ENANTIOSELECTIVE DIELS-ALDER REACTION OF SILYLOXYDIENE THAT INCORPORATES A PYRROLIDINE RING, AND ITS APPLICATION TO THE CONSTRUCTION OF CHIRAL TRI-AND TETRACYCLIC SKELETONS; Heterocycles, 2017, 95, 872-893.
【非特許文献４】原田真至、森川貴裕、平岡紫陽、西田篤司；光学活性希土類錯体を用いる電子豊富ジエンの触媒的不斉Ｄｉｅｌｓ−Ａｌｄｅｒ反応の開発；有機合成化学協会誌；2013,71,818-829.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、少量の水分では失活せず、保管ができ、使用前に加熱乾燥が不要な不斉触媒として使用可能な光学活性希土類錯体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】
本発明の課題を解決するための手段は以下のとおりである。
１．下記一般式（１）で表される光学活性希土類錯体。
【化１】
2019208023.tif 000003
（式中、
Ｒは、それぞれ独立して水素原子、ハロゲン原子、ハロゲン原子で置換されてもよい炭素数１〜６のアルキル基、炭素数１〜１０のアルキル基またはハロゲン原子で置換されてもよいフェニル基、ハロゲン原子で置換されてもよい炭素数３〜８のシクロアルキル基、炭素数１〜６のアルキル基またはハロゲン原子またはフェニル基で置換されてもよいアルケニル基、炭素数１〜６のアルキル基またはハロゲン原子またはフェニル基で置換されてもよいアルキニル基、ニトロ基、ハロゲン原子で置換されてもよい炭素数１〜６のアルキルオキシ基、シアノ基を示し、
ｎは１〜６の整数であり、この環はメチレン基が、−Ｃ＝Ｃ−、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＯ−、−ＣＯ−Ｏ−、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＮＨ−で置き換えられていてもよく、
Ｚは、Ｎ、Ｏ、Ｓのいずれかを示し、
Ｌｎは、希土類元素を示し、
Ｘは、ハロゲン原子、トリフルオロメタンスルホニルオキシ基、ビス（トリフルオロメタンスルホニル）アミノ基、ニトレート基、アセテート基を示し、同一または相違してもよい。）
２．ＺがＮである、１．に記載の光学活性希土類錯体。
３．ｎが３または４である、１．または２．に記載の光学活性希土類錯体。
４．Ｘがハロゲン原子、トリフルオロメタンスルホニルオキシ基、ビス（トリフルオロメタンスルホニル）アミノ基である、１．〜３．のいずれかに記載の光学活性希土類錯体。
５．１．〜４．のいずれかに記載の光学活性希土類錯体からなる不斉触媒。
６．５．に記載の不斉触媒を用いることを特徴とする光学活性有機化合物の製造方法。
７．ジエン化合物にジエノフィルが付加することにより６員環化合物を製造することを特徴とする６．に記載の光学活性有機化合物の製造方法。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の光学活性希土類錯体は、高度真空装置、高純度不活性ガス、加熱浴といった特殊な実験装置を必要とせず、通常の実験操作で製造することができる。この光学活性希土類錯体は、光学活性有機化合物を製造する際の不斉触媒として利用できる。
この光学活性希土類錯体からなる本発明の不斉触媒は、少量の水分では失活しないため、保管が可能であり固体試薬として用いることができる。本発明の不斉触媒は、使用前に加熱乾燥する必要がないため、光学活性有機化合物製造における作業の効率化、低コスト化が達成できる。本発明の不斉触媒により、高収率、高選択性で、光学活性有機化合物を製造することができる。特に、本発明の不斉触媒は、ディールス−アルダー反応の触媒として、光学活性な６員環化合物の製造に好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明のＺがＮである光学活性希土類錯体（ＩｍＢｐｙ−１とガドリニウムトリフラートとの錯体）の構造を示す図。
【図２】本発明のＺがＯである光学活性希土類錯体（ＩｍＢｐｙ−４とガドリニウムトリフラートとの錯体）の構造を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明は、下記一般式（１）で表される光学活性希土類錯体に関する。
【００１２】
【化２】
2019208023.tif 000004
【００１３】
上記一般式（１）中、
Ｒは、それぞれ独立して水素原子、ハロゲン原子、ハロゲン原子で置換されてもよい炭素数１〜６のアルキル基、炭素数１〜１０のアルキル基またはハロゲン原子で置換されてもよいフェニル基、ハロゲン原子で置換されてもよい炭素数３〜８のシクロアルキル基、炭素数１〜６のアルキル基またはハロゲン原子またはフェニル基で置換されてもよいアルケニル基、炭素数１〜６のアルキル基またはハロゲン原子またはフェニル基で置換されてもよいアルキニル基、ニトロ基、ハロゲン原子で置換されてもよい炭素数１〜６のアルキルオキシ基、シアノ基を示す。
ｎは１〜６の整数であり、この環はメチレン基が、−Ｃ＝Ｃ−、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＯ−、−ＣＯ−Ｏ−、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＮＨ−で置き換えられていてもよい。
Ｚは、Ｎ、Ｏ、Ｓのいずれかを示し、
Ｌｎは、希土類元素を示す。
Ｘは、ハロゲン原子、トリフルオロメタンスルホニルオキシ基、ビス（トリフルオロメタンスルホニル）アミノ基、ニトレート基、アセテート基を示し、同一または相違してもよい。
【００１４】
本発明の一般式（１）で表される光学活性希土類錯体において、
Ｒは、水素原子、ハロゲン原子、ハロゲン原子で置換されてもよい炭素数１〜４のアルキル基、炭素数１〜４のアルキル基またはハロゲン原子で置換されてもよいフェニル基、炭素数１〜４のアルキル基またはフェニル基で置換されてもよいアルケニル基、炭素数１〜４のアルキル基またはフェニル基で置換されてもよいアルキニル基、ニトロ基、炭素数１〜４のアルキルオキシ基、シアノ基が好ましく、水素原子、ハロゲン原子、フェニル基、炭素数１〜４のアルキル基またはフェニル基で置換されてもよいアルキニル基、ニトロ基、炭素数１〜４のアルキルオキシ基がより好ましく、水素原子がさらに好ましい。
【００１５】
ｎは、２〜６の整数であることが好ましく、３〜５の整数であることがより好ましく、３または４であることがさらに好ましい。具体的には、シクロペンタン、シクロヘキサン、４−シクロヘキセンであることが最も好ましい。
【００１６】
Ｚは、Ｎ、Ｏ、Ｓのいずれかを示し、ＺがＮの場合、ビピリジル構造側へ繋がる結合は二重結合であり、ＺがＯまたはＳの場合、ビピリジル構造側へ繋がる結合は単結合である。Ｚは、錯体に使用する希土類元素との相性に応じて選択することができるが、より高い立体選択性を示す傾向があるため、ＺはＮであることが好ましい。
【００１７】
希土類元素は、イットリウムと、原子番号５７（ランタン：Ｌａ）から７１（ルテチウム：Ｌｕ）の１５元素（ランタノイド）であることが好ましく、原子番号６２（サマリウム：Ｓｍ）から７１（ルテチウム：Ｌｕ）の１０元素であることがより好ましく、サマリウム、ガドリニウム、ホルミウム、イッテルビウム、ルテチウムであることがさらに好ましい。
【００１８】
Ｘは、ハロゲン原子、トリフルオロメタンスルホニルオキシ基、ビス（トリフルオロメタンスルホニル）アミノ基であることが好ましく、トリフルオロメタンスルホニルオキシ基、ビス（トリフルオロメタンスルホニル）アミノ基であることがより好ましく、トリフルオロメタンスルホニルオキシ基であることがさらに好ましい。
【００１９】
本発明の光学活性希土類錯体は、キラルジアミンから合成されるビス−イミノ−ビス−ビピリジル型不斉配位子（以下、ＩｍＢｐｙという）と希土類金属塩とを有機溶媒中で混合することで調製される。錯体調製は、無水操作を必要とせず、大気存在下で行うことができる。なお、本発明の光学活性希土類錯体の調製方法は、この方法に限定されるものではない。
【００２０】
本発明で使用するＩｍＢｐｙは、例えば、以下に示す製造方法に従って製造することができるが、この方法に限定されるものではない。
【００２１】
「ＺがＮであるＩｍＢｐｙの製造方法」
【化３】
2019208023.tif 000005
【００２２】
「ＺがＯであるＩｍＢｐｙの製造方法」
【化４】
2019208023.tif 000006
【００２３】
「ＺがＳであるＩｍＢｐｙの製造方法」
【化５】
2019208023.tif 000007
【００２４】
本発明で使用するＩｍＢｐｙは、上記一般式（１）に示す光学活性希土類錯体における配位子構造を満足するものであれば特に制限されないが、例えば、ＺがＮの場合、下記一般式（２）〜（４）に示すＩｍＢｐｙ１〜３が挙げられる。また、Ｚが、ＯまたはＳの場合は、ＩｍＢｐｙ１〜３のそれぞれに対応する構造が挙げられ、一例として下記一般式（５）にＩｍＢｐｙ４を示す。一般式（２）〜（５）に示す化合物は、いずれも安価に購入可能な原料から合成することができる。
【００２５】
【化６】
2019208023.tif 000008
【００２６】
【化７】
2019208023.tif 000009
【００２７】
【化８】
2019208023.tif 000010
【００２８】
【化９】
2019208023.tif 000011
【００２９】
本発明の光学活性希土類錯体は、光学活性有機化合物の製造における不斉触媒として利用することができる。本発明の光学活性希土類錯体は、固体のまま大気中で保管することができ、微量の水分で失活することなく、不斉触媒として利用することができる。
本発明の不斉触媒は、光学活性有機化合物の製造に使用することができ、例えば、ジエン化合物（diene）にジエノフィル（dienophile）が付加することにより６員環化合物を製造するディールス−アルダー反応、１，３−双極子の付加環化反応、ニトロ−アルドール反応、カルボニル−エン反応、１，４−付加反応、ストレッカー反応、共役エノンのエポキシ化反応等の不斉触媒として利用することができる。
【実施例】
【００３０】
「合成例１」
市販の環状キラルジアミンから、上記方法により、ＩｍＢｐｙ１〜４を合成した。収率は、それぞれ８６％、５２％、４２％、５４％であった。【００３１】
「合成例２」
ＩｍＢｐｙ１〜４と、希土類金属塩をアセトニトリル中で混合し、溶媒を留去することで光学活性希土類錯体を得た。
得られた光学活性希土類錯体と、測定した物性を表１に示す。なお、Ｎｏ．１〜４、１５〜１８、２０、２１についても、物性は測定していないが、下記表２に示す通り触媒として使用可能であることは確認している。【００３２】
【表１】
2019208023.tif 000012
【００３３】
上記で合成した光学活性希土類錯体Ｎｏ.７について、アセトニトリルとジエチルエーテルの混合溶媒から単結晶を作成し、Ｘ線構造解析を行った。この錯体構造を図１に示す。また、錯体Ｎｏ．１９について、同様にアセトニトリルとジエチルエーテルの混合溶媒から単結晶を作成し、Ｘ線結晶構造解析を行った。この錯体構造を図２に示す。
本発明の光学活性希土類錯体はいずれも、中心の希土類金属に対して、配位子がらせん状に巻き付いた構造を有することが確認できた。このらせん状の構造により、プロキラル化合物の活性点への接近のしやすさが異なるため、本発明の光学活性希土類錯体は、不斉触媒として機能する。【００３４】
「使用例１」
上記で合成した光学活性希土類錯体Ｎｏ．１〜５、７、１０〜２１を不斉触媒として、下記反応を行った。また、比較例として、非特許文献３に記載の光学活性ランタノイド触媒（ホルミウムトリフリックイミド塩と下記（Ｒ）−ｂｉｓｔｈｉｏｕｒｅａとＤＢＵの三成分キラルＨｏ触媒）を用いて同様の反応を行った。さらに、光学活性希土類錯体Ｎｏ．７と非特許文献３に記載の光学活性ランタノイド触媒については、合成から２４時間大気中で保管したものを使用して、同様に反応を行った。反応条件は、以下の通りである。
触媒量：１０ｍｏｌ％
反応温度：Ｎｏ．１〜５，７，１０〜２１は０℃、比較例は−２０℃
反応時間：Ｎｏ．１〜５，７，１０〜１８は４時間、Ｎｏ．１９〜２１は
５時間、比較例は３０分
結果を表２に示す。【００３５】
【化１０】
2019208023.tif 000013
【００３６】
【化１１】
2019208023.tif 000014
【００３７】
【表２】
2019208023.tif 000015
【００３８】
「結果」
比較例である従来の光学活性ランタノイド触媒は、調製直後の触媒だと高い光学選択性で反応が進行したが、保管後の触媒は反応は進行するものの収率は大きく低下し（９６％  −＞  ４５％）、しかも立体選択性がほとんど発現しなかった（４％）。
本発明の光学活性希土類錯体は、高い光学選択性を有していることが確認できた。また、本発明の光学活性希土類錯体は、大気中で保管後も、収率、光学選択性にほとんど変化がなかった。【００３９】
本発明の光学活性希土類錯体は、従来の光学活性ランタノイド触媒と同等の活性を備え、水分で失活することなく大気中で保管でき、使用前に加熱乾燥する必要がない。そのため、本発明の光学活性希土類錯体は、使用したい時にそのまま固体試薬として取り扱うことができ、作業の効率化、低コスト化が達成できる。【００４０】
「使用例２」
上記で合成した光学活性希土類錯体Ｎｏ１３を、合成から１２時間、２日、７日、２１日、３０日、それぞれ大気中室温で保管したものを使用して、下記ディールス−アルダー反応を行った。また、比較例として、Ｎｏ．１３の不斉触媒の合成時における溶媒留去を行う前の溶液をそのまま反応液に加えて同様の反応を行った。反応条件とその結果を表３に示す。【００４１】
【化１２】
2019208023.tif 000016
【００４２】
【表３】
2019208023.tif 000017
【００４３】
「結果」
本発明の光学活性希土類錯体は、高い光学選択性を有していることが確認できた。また、本発明の光学活性希土類錯体は、大気中で３０日保管後も、収率、光学選択性にほとんど変化がなく、調製直後の溶媒留去を行わなかった比較例と同等の触媒活性を維持していた。
【図１】
2019208023.tif 000020
【図２】
2019208023.tif 000021
【国際調査報告】
2019208023.tif 000022
2019208023.tif 000023
2019208023.tif 000024
2019208023.tif 000025