JPH0151141B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、含フツ素光学分析試薬、特にNMR
（核磁気共鳴分析）用のシフト試薬に関するもの
である。 有機化合物の光学純度を知るために、NMRシ
フト試薬を利用することが広範に行なわれてい
る。ユーロピウムキレート等のランタニドキレー
トからなるシフト試薬では、リガンド（配位子）
であるβ−ジケトンがその性能を決定する重要な
化合物であり、一般にフツ素原子を多く含むもの
が特に有効であるとされている。しかしながら、
このようなシフト試薬はいずれも、分子内に酸素
原子や窒素原子等のヘテロ原子による孤立電子対
を有する試薬に対してしかシフト作用がなく、従
つてオレフインの如き不飽和結合又は芳香族性不
飽和結合を有している試料に対してはシフト作用
を発揮しないものである。オレフインや、芳香族
置換基しか有さない炭化水素系の基質に対するシ
フト試薬については、エバンス（“J.Chem.Soc.
Chem.Commun.”，1975，205）によるLn（fod）₃
−C₃F₇COOAg、及びシーバース（“Anal.
Chem.”53，393（1981）又は“J.Am.Chem.
Soc.”，102，5903（1980））によるLn（fod）₃−Ag
（tfa）が提案されているが、これらの系における
光学異性体の分析に関しては１報（R.E.Sievivs
et.al.，J.Am.Chem.Soc.，104，382−388（1982）〕
を除いて報告されていない。 本発明の目的は、不飽和結合をもつ試料に対し
ても充分なシフト作用等の光学分析機能を発揮
し、かつフツ素原子を含みしかも適度な立体的か
さ高さのある新規で有用なフツ素光学分析試薬を
提供するものである。 即ち、本発明は、一般式： （但、R_f及びR_f′は互いに同一の若しくは異なる
フルオロ炭化水素基、または鎖中にエーテル結合
を有する互いに同一の若しくは異なるフルオロ炭
化水素基、Ｙは水素原子又はフツ素原子である。） で表わされるフルオロ−β−ジケトンのプラセオ
ジムキレート化合物と、 一般式： R_f″COOAg （但、R_f″はフルオロ炭化水素基である。）で
表わされる脂肪族の銀塩とからなることを特徴と
する含フツ素光学分析試薬に係るものである。 本発明による含フツ素光学分析試薬を形成する
上記フルオロ−β−ジケトンのようにキラル炭素
Ｃ〓^＊が存在している化合物は、プラセオジムキレ
ート、ユーロピウムキレート等のランタニドキレ
ートからなるシフト試薬を形成するのに有効であ
る。即ち、フツ素原子によつて、１）電子求引性
が高まつてキレートが活性化され、シフト試薬と
してのルイス酸性度が増大するので、低濃度でも
シフト効果に優れたものとなる。２）基質とオー
バーラツプする水素原子が少ないため、基質のシ
グナルとのオーバーラツプが少なくなる。３）有
機溶媒に対する溶解度が増す。４）上記一般式中
のR_f及びR_f′が
【式】である 場合には、分子構造的にみて対称的な構造になる
から立体効果によつてシフト試薬が安定化し、か
つキラル中心（炭素）を２個もたせることができ
る。なお、R_f，R_f′には夫々キラル炭素が３以上
存在していてもよい。 上記一般式において、R_f及びR_f′は炭素原子数
７以下のフルオロアルキル基、例えば−CF₃，−
C₂F₅，−C₃F₇，−C₄F₉等からなつていてよい。 本発明で注目すべきことは、上記のフルオロ−
β−ジケトンのランタニドキレートと併用して、
上記一般式：（R_f″COO）nMで表わされる脂肪酸
の金属塩（銀塩）を使用していることである。こ
の金属塩は、後述する如く、その金属元素を介し
てオレフイン等の不飽和化合物とランタニドキレ
ートとの間の相互作用を効果的に生ぜしめ、これ
によつて上記ランタニドキレートとオレフイン等
との間に複合化合物を形成し、これがNMRスペ
クトルにシフトをもたらすものと考られる。本発
明による上記ランタニドキレートと上記金属塩と
からなる分析試薬はまた、キラルでない炭化水素
化合物の非等価なプロトンのNMRスペクトル上
のシフトをも可能にするものである。 上記金属塩の一般式において、R_f″は溶媒への
溶解性を考慮して炭素原子数３〜８のフルオロア
ルキル基、例えばC₃F₇−，C₄F₉−，C₅F₁₁−，
C₆F₁₃−等が望ましい。また、Ｍは銀原子からな
つている。参考迄に述べると他にも、他の周期表
第族、第族、第族、第族又は第族に属
する金属原子、例えば水銀、ハフニウム、ポロニ
ウム、パラジウム等の各元素が適用可能であり、
遷移金属であるのが望ましい。 次に、本発明による分析試薬を形成するフルオ
ロ−β−ジケトン類をその製造プロセスに従つて
具体的に例示する。 ペルフルオロカルボン酸フツ化物、例えばペル
フルオロ−２−プロポキシプロピオン酸フツ化物
【式】をヘキサンフルオ ロ−１，２−エポキシプロパンの二量化反応によ
つて得る。このペルフルオロカルボン酸フツ化物
１は次式により（−）−α−フエニルエチルアミ
ンと縮合させることによりジアステレオマー混合
物２を生成し、これをカラムクロマトグラフイー
で分離して得られた生成物を加水分解し、光学活
性なペルフルオロカルボン酸１′に光学分割する。 なお、本発明者の検討によれば、このペルフル
オロカルボン酸１′において上記R_fとしてペルフ
ルオロイソプロピル基を適用した場合には混合物
２から非常に良好に１′を光学分割できることが
分つている。このうちペルフルオロ−２−イソプ
ロポキシプロピオン酸については、本出願人が先
に出願した特願昭56−155440号（特開昭58−
57333号）による次の反応に従つて合成されたフ
ツ化物３を経て得るのがよい。 一方、次式の如く酢酸tert−ブチル４から得ら
れるエノレートアニオン５はカルボン酸塩化物か
ら相当するβ−ジケトンを得る有用な試薬である
ことが知られている。 そこで、本発明者は、光学分割された上記ペル
フルオロカルボン酸のうち例えば（＋）−ペルフ
ルオロ−２−プロポキシプロピオン酸１を五塩化
リンによつてその酸塩化物：
【式】６に導びき、 これを次式に従つて反応させ、目的とするキラル
なβ−ジケトンジ（ペルフルオロ−２−プロポキ
シプロピオニル）−メタン７を合成した。このジ
ケトン７は好収率（例えば90％）で得ることがで
きる。 こうして得られた（＋）−β−ジケトンジ（ペ
ルフルオロ−２−プロポキシプロピオニル）−メ
タン７（DPPM）は、更に次の常法に従つて相
当する下記の（＋）−ランタニドキレート８に導
びく。これは、（−）−β−ジケトンジ（ペルフル
オロ−２−プロポキシプロピオニル）−メタンで
も同様である。 なお、このランタニドキレート８は、上述した
ペルフルオロ−２−イソプロポキシプロピオン酸
を用いた場合には、次の如くに表わせる。 一方、このランタニドキレートと併用して使用
する金属塩、即ち銀塩９は、次の如くにペルフル
オロカルボン酸（例えばペルフルオロペンタン
酸）と酢酸銀とをエーテル中で反応させることに
より合成する。 また、次の銀塩９′も合成可能である。 次に、上記に得られたランタニドキレート８と
銀塩９とからなるNMRシフト試薬をエナンチオ
マー分析に適用した例を説明する。 本発明のシフト試薬で最も注目すべき点とし
て、キラル中心をもつ化合物、例えば次の一般式
で表わされるオレフイン（アリル位に不斉炭素を
もつもの）を基質とした場合のシフト作用を検討
する。 （但、R¹，R²は炭素原子数10以下の例えばメ
チル基、エチル基、プロピル基等のアルキル基。） このオレフインとして具体的には、
【式】を使用する場合、 上記ランタニドキレート８としてのプラセオジム
キレートと、銀塩９とを等モル含むシフト試薬で
分析すると、第１図に示す如きオレフインの
¹HNMRスペクトル（ｒ／ｓ＝０）が第２図に示
す如くに充分にシフトする（ｒ／ｓ＝0.16）。こ
の事実は、従来のシフト試薬では全く得られない
新規で有用な発見であり、これまで不可能とされ
ていたキラルなオレフインの光学純度の決定（ひ
いては光学分割）を可能にするものである。こう
したシフト作用は、（＋）プラセオジムキレート
と（−）銀塩との組合せが有効であり、また
（−）プラセオジムキレートに対しては（＋）銀
塩を組合せると有効であることが確認されてい
る。なお、上記のｒ／ｓとは、試薬対基質の濃度
比（モル比）のことであり、一般に値が小さい
程、少量の試薬量でシフト効果が得られることを
示す。 上記の如く、オレフイン（基質）に対し本発明
のシフト試薬が効果を発揮するのは、銀塩がオレ
フインとプラセオジムキレートとの間を媒介する
ことにより、両者の相互作用を生ぜしめるためで
あると考えられる。 従つて、本発明によるシフト試薬によつて、た
とえ分子内にＯやＮ等のヘテロ原子が存在してい
なくても、キラルなオレフインの光学純度の決定
がはじめて可能となつたのである。 なお、基質としてのオレフインは上記以外にも
種々選択でき、また
【式】や 【式】の如く分子中にヘ テロ原子を有しているものにも適用可能である。
この場合、Ｃ〓^＊と【式】との間は離れすぎてい るが、−CH＝CH−がＣ〓^＊に隣接しているので、
シフト試薬との相互作用が増し、NMRによる分
析が可能となる。また、上記オレフインに代え
て、炭素−炭素間三重結合を有するアルキンから
なる基質も、上記したと同様にして光学純度を決
定することができる。 次に、本発明のシフト試薬はキラルでない不飽
和炭化水素、例えばトルエンの非等価なプロトン
のシフトにも効果があることが確認されている。 即ち、上記のランタニドキレートとしての
（±）Pr（DPPM）₃と、銀塩としてのC₄F₉COOAg
とを等モルずつトルエン溶液（溶媒CHCl₃）に添
加したところ、第３図に示す如く、トルエンのベ
ンゼン環上の非等価な３種類のプロトン（H^a，
H^b，H^c）をNMRスペクトルにおいて完全に分
離できることが判明した。 次に、本発明を実施例について更に詳細に説明
するが、以下の実施例は本発明の技術的思想に基
いて種々変形が可能であることが理解されよう。 実施例 １ １ 光学活性なペルフルオロ−２−プロポキシプ
ロピオン酸の合成： ペルフルオロ−２−プロポキシプロピオン酸フ
ツ化物13.28ｇ（40mmol）を水浴中で、（−）−α
−フエニルエチルアミン4.84ｇ（40mmol）およ
びトリエチルアミン4.04ｇ（40mmol）を含むジ
クロロメタン溶液（50ml）に滴下した。滴下後、
混合物を室温でさらに30分間撹拌した。反応混合
物を水および１規定塩酸で洗浄し、乾燥後に溶媒
を除去して、油状のジアステレオマー混合物
（（＋）−（−）および（−）−（−））を得た。 この混合物をヘキサン−ベンゼン混合溶媒
（３：１）を用いてシリカゲルカラムにより分離
した。第一のフラクシヨンとして（−）−（−）ア
ミドを6.23ｇ（72％）得た。このアミドはm.
p.55.5〜56.5℃、〔α〕²⁰ _D−82.0゜（c1.00，C₆H₆）で
あつた。また、（＋）−（−）アミドを第二のフラ
クシヨンとして6.06ｇ（70％）得た。これはm.
p.83〜83.5℃、〔α〕²⁰ _D−88.0゜（c1.00，C₆H₆）であ
つた。 両者はIRスペクトルにおいてはともに、3300
cm^-1および1700cm^-1にそれぞれNH及びＣ＝０の
特性吸収を示した。¹HNMR（in CCl₄）において
も、両者は全く同様なパターンを示した（δ1.53
（Me），5.12（CH），6.72（NH），7.27（Ph））。しか
しながら、¹⁹FNMRでは、ペルフルオロプロポキ
シ基の末端トリフルオロメチル基のケミカルシフ
トにおいて、（−）−（−）アミドの方が（＋）−
（−）アミドよりも9HZ低磁場にあらわれること
がわかつた。両者はまだガスクロマトグラフイー
においても、その保持時間に差があることから、
¹⁹FNMRおよびガスクロマトグラフイーにより
純度を決定することができる。 純粋な（＋）−（−）アミド4.33ｇ（10mmol）
を、10％の水酸化ナトリウムを含むエタノール−
水混合溶媒（40ml）中に加え、16時間加熱還流さ
せた。反応液を塩酸で中和し、生成したカルボン
酸をエーテル抽出した。抽出液を硫酸マグネシウ
ムで乾燥したのち、エーテルを除去し、残留物を
減圧蒸留して、（＋）−ペルフルオロ−２−プロポ
キシプロピオン酸2.28ｇ（69％）を得た。（α²⁸ _D＋
26.50゜（neat，ｌ＝１））。 同様にして（−）−（−）アミドから、（−）−ペ
ルフルオロ−２−プロポキシプロピオン酸2.38ｇ
（72％）を得た。（α²⁸ _D−26.30゜（neat、ｌ＝１））
。 両者の物性値およびIR、NMRスペクトルを次
に示す。ここで、同プロピオン酸の構造式は次の
通りである。（但し、同構造式中のフツ素原子を
ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆとし、対応するNMRの
データの左上に同じアルフアベツトを記した：以
下同様）。 b.p.：93〜94℃／90mmHg IR（film）：3200（OH），1780（Ｃ＝０）cm^{-1 1}HNMR（CDCl₃）：δ10.3ppm ¹⁹FNMR（neat）：δ^a2.7（1F），^b5.43（3F），^c6.3
（3F），^d10.0（1F），^e53.0（2F），^f54.8（1F）ppm（
外部
標準CF₃CO₂H） ２ （＋）−ペルフルオロ−２−プロポキシプロ
ピオン酸塩化物の合成： （＋）−ペルフルオロ−２−プロポキシプロピ
オン酸3.30ｇ（10mmol）を氷浴中で五塩化リン
2.50ｇ（12mmol）に滴下した。加え終わつたの
ち、室温で10分間撹拌し、注意深く蒸留すること
により、酸塩化物を3.24ｇ（93％）得た。この
bp73〜74℃、α²⁰ _D＋8.66゜（neat，ｌ＝１）であつ
た。 ３ （＋）−ジ（ペルフルオロ−２−プロポキシ
プロピオニル（メタン）の合成： イソプロピルマグネシウムクロリド
（40mmol）をジエチルエーテル（20ml）中で合
成した。これに酢酸tert−ブチル4.64ｇ
（40mmol）を室温で滴下した。反応は発熱的で
あり、すみやかにプロパンガスが発生した。エー
テルが自己還流するように滴下速度を調節した。
滴下終了後、さらに１時間撹拌したのち、（＋）−
ペルフルオロ−２−プロポキシプロピオン酸塩化
物6.54ｇ（18mmol）を滴下した。滴下後、15分
間室温で撹拌したのち、希塩酸でクエンチした。
有機層を分離したのち、硫酸マグネシウムで乾燥
した。エーテルおよび過剰の試薬を留去したの
ち、少量のｐ−トルエンスルホン酸を加え、混合
物を120℃で15分間加熱した。残留物を蒸留して
目的物を得た。この生成物の物性値、スペクトル
は次の通りであつた。その構造式は次の通りであ
る。 収量：5.20ｇ（90％） bp：94−96℃／110mmHg 〔α〕²⁸ _D：＋34.88゜（neat，ｌ＝１） IR（film）：1600cm^-1（Ｃ＝０） ¹HNMR（CCl₄）：13.67，5.97ppm ¹⁹FNMR（CCl₄）：δ^a1.65（1F），^b4.00（3F），^c4.7
7
（3F），^d6.55（1F），^e51.73（2F），^f57.50（1F）ppm
（外
部標準CF₃CO₂H） ４ （−）−トリス〔ジ（ペルフルオロ−２−プ
ロポキシプロピオニル）メタナート〕プラセオ
ジム（）の合成： 硝酸プラセオジム６水物（566mg、1.3mmol）
をメタノール（１ml）に溶解した。６規定水酸ナ
トリウム50％メタノール溶液（0.5ml）に（−）−
ジ（ペルフルオロ−２−プロポキシプロピオニ
ル）メタン（2.40ｇ、3.9mmol）を加えた溶液
を、さきに準備した硝酸プラセオジム溶液に加
え、室温で２時間撹拌した。その後、蒸留水（５
ml）を加え、分離したオイルを塩化メチレンで抽
出した。抽出液は多量の蒸留水で洗い、Mg SO₄
で乾燥した。塩化メチレンを減圧下で完全に留去
した後、五酸化リンをいれたデシケータ内で減圧
下２日おき、乾燥した。ほぼ純粋なプラセオジム
キレートを得た。（収量1.91ｇ（72％））。 このキレートの分析データは次の通りであつ
た。その構造式は次の通りである。 〔α〕¹⁵ _D：＋74.20゜（C.0.29，CF₂ClCF₂Cl₂） IR（film）：1630cm^-1（Ｃ＝０） 1530cm^-1（Ｃ＝Ｃ） ¹HNMR（CF₂ClCFCl₂）：δ1.67ppm（broad） ¹⁹FNMR（ 〃 ）：^a5.83（6F），^b6.17（2F），
^c53.67（2F），^d60.00（1F）ppm（外部標準CF₃CO₂H） ５ （＋）−ペルフルオロ−２−プロポキシプロ
ピオン酸の銀塩の合成： （＋）−ペルフルオロ−２−プロポキシプロピ
オン酸（1.65ｇ、5mmol）と酢酸銀（1.00ｇ、
6mmol）をジエチルエーテル（10ml）に加えた。
光をさえぎり、４時間撹拌した。その後、ジエチ
ルエーテルを更に200ml加え生成物を完全に溶解
した。濾過して不溶物を取り除いた後、ジエチル
エーテルや副生物の酢酸を減圧留去した。五酸化
リンを入れたデシケータ中で減圧下に２日間乾燥
した。こうして、ほぼ純粋な（＋）−ペルフルオ
ロ−２−プロポキシプロピオン酸銀を得た（収量
2.12ｇ、（97％））。 この銀塩の分析データは次の通りであつた。そ
の構造式は次の通りである。 IR（KBr）：1660cm^-1（−CO₂） ¹⁹FNMR（アセトン）：δ^a2.5（1F），^b4.0（3F），^c4
.9
（3F），^d6.5（1F），^e46.7（2F），^f51.7（1F）ppm（
外部標
準CF₃CO₂H） ６ オレフインの¹HNMR分析 次に、上記に得られた（−）−トリス〔ジ（ペ
ルフルオロ−２−プロポキシプロピオニル）メタ
ナート〕プラセオジム（）と（＋）−ペルフル
オロ−２−プロポキシプロピオン酸銀とからなる
分析試薬を用いて、α−メチルヘキセンの光学純
度を測定した。このオレフインの¹HNMR測定に
おいてVarian EM390 90MHzNMRにより測定
を行つた。α−メチルヘキセン（試料）は液体
で、10mlを計りとり秤量した。溶媒はクロロホル
ム0.3mlを用いた。上記の分析試薬は、プラセオ
ジムキレートを１，１，２−トリクロロトリフル
オロエタンに20wt％に溶解したものと銀塩（結
晶）とを等モルずつ試料溶液に徐々に加え、スペ
クトルの変化を観測した。結果は第２図に示す通
りであつた。 なお、この¹HNMR分析には、上記５）で得ら
れた銀塩をそのまま用いたが、銀塩1mmolにつ
き10mlの四塩化炭素からの再結晶（−10℃、１
日）で精製することも可能であつた。 実施例 ２ 実施例１におけるα−メチルヘキセンに代え、
次のヘテロ原子（酸素原子）含有オレフインを使
用した。 このオレフインは第４図に示す如き¹HNMRス
ペクトルを示した（ｒ／ｓ＝０）。ところが、こ
のオレフインを基質とし、これに次のプラセオジ
ムキレート及び銀塩からなる試薬を加えた結果、
¹HNMRスペクトルは第５図の如くになり、ケミ
カルシフトが充分に生じた（ｒ／ｓ＝0.064）。 実施例 ３ 基質としてトルエン10mlを秤量し（溶媒はクロ
ロホルム）、実施例１のプラセオジムキレートを
１，１，２−トリフルオロエタンに20wt％に溶
解したものとC₄F₉COOAgからなる銀塩とを等モ
ルずつ試料溶液に加え、スペクトルを観測したと
ころ、第３図に示した如きNMRスペクトルが得
られ、トルエンの非等価なプロトンが完全に分離
された。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明を説明するためのものであつて、
第１図はキラルなオレフインのNMRスペクトル
図、第２図は本発明によるシフト試薬を使用した
場合のキラルなオレフインのNMRスペクトル
図、第３図は本発明によるシフト試薬を使用した
場合のトルエンのNMRスペクトル図、第４図は
キラルなヘテロ原子含有オレフインのNMRスペ
クトル図、第５図は本発明によるシフト試薬を使
用した場合のキラルなヘテロ原子含有オレフイン
のNMRスペクトル図、である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 一般式： （但、R_f及びR_f′は互いに同一の若しくは異なる
   フルオロ炭化水素基、または鎖中にエーテル結合
   を有する互いに同一の若しくは異なるフルオロ炭
   化水素基、Ｙは水素原子又はフツ素原子である。） で表わされるフルオロ−β−ジケトンのプラセオ
   ジムキレート化合物と、 一般式： R_f″COOAg （但、R_f″はフルオロ炭化水素基である。）で表
   わされる脂肪族の銀塩とからなることを特徴とす
   る含フツ素光学分析試薬。 ２ R_f及びR_f′が、一般式： （但、ｎ＝０〜３を示す。） で表わされ、鎖中にエーテル結合を有しかつキラ
   ル中心（Ｃ〓^＊）をもつペルフルオロアルキル基で
   ある、特許請求の範囲の第１項に記載した含フツ
   素光学分析試薬。