JPH07507101A - オレフィン化合物の電気触媒的不斉ジヒドロキシル化 - Google Patents

オレフィン化合物の電気触媒的不斉ジヒドロキシル化

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 オレフィン化合物の電気触媒的不斉ジヒドロキジル化1、技術分野 本発明は、オレフィン化合物の不斉ジヒドロキジル化を実施する方法に関する。
特定すると、オレフィン基質の不斉ジヒドロキジル化を媒介できる触媒的に活性 量の四酸化オスミウムーキラルリガンド複合体を用いる、光学活性なグリコール およびα−ヒドロキシケトンの製造法を開示する。本発明の方法においては、四 酸化オスミウムをオスミウム含有先駆物質から電解的に製造するか、あるいはジ ヒドロキジル化反応中に形成される低酸化状態のオスミウム種から電解的に再生 する。さらに、本発明の方法によると、ジヒドロキジル化反応中にそれ自体が電 解的に製造されるかまたは再生される第2の酸化剤を用いて、四酸化オスミウム をオスミウム含有先駆物質または低酸化状態のオスミウム種から化学酸化によっ て製造する。
2、背景技術 四酸化オスミウムによるオレフィンの不斉ジヒドロキジル化によって光学的に活 性なグリコールを製造する方法が文献に記載されている(Sharpless、  K、 B、、 et al、、 J、 Org、 Chew、 1991.5 8゜4585並びにこれに記載の文献)。ジヒドロキジル化反応においては、オ レフィン基質は、二重結合に2つのヒドロキシル基が付加することによってジヒ ドロキジル置換化合物(すなわちグリコール)に変換される。不斉ジヒドロキジ ル化反応においては、ヒドロキシル基がプロキラルなオレフィン二重結合の特定 の面から立体選択的に付加する。この立体面選択性はキラル媒介物質、特に四酸 化オスミウムと複合体を形成するキラルな第三アミンリガンドによって可能とな る()lentges、 S、G、、 et al、 J、 Atr、 Che w。
Sac、 1980.102.4263; Jacobsen、 E、 N、、  et al、同上、1988゜110、1968)。
この不斉反応によって製造される光学活性なグリコールは有機合成の重要なキラ ル出発物質である。例えば、これらのグリコールはより複雑な分子の先駆物質と して有利に使用できる。特に、光学活性な2.3−ジヒドロキシ−3−フェニル プロピオネートから製造される抗癌剤タキソール(Laxol)などの薬剤的に 活性な化合物が挙げられる(Denis、 J、 N、、 et at、 J、  Org、 Chew。
1990、55.1957)。また、桂皮酸エステルから製造される光学的に純 粋な2.3−ジヒドロキシ−3−アリールプロピオネートがジルチアゼム(Di ltiazem)などの抗高血圧薬の製造に使用される(PCT AU8810 0345)。また、スチルベンから得られる光学的に純粋なスチルベンジオール (ヒドロベンゾイン)はルイス酸で触媒される不斉ディールス・アルダ−反応の キラルリガンドとして使用されてきた(Devine、 P、 N、 and  Oh、 T、、 J、 Org、 Chew。
1992、57.396)。さらに、光学的に純粋なグリコールは、ラセミ体カ ルボニル含有化合物からの化学的に区別可能または分離可能なジアステレオマー 混合物の製造、すなわち、ケトンおよびアルデヒドからのそれぞれケタールおよ びアセクールの製造、に使用できる(Mukaiyama、 T、、 et a l、 5ynthesis、 1987.1043)。
最初、不斉ジヒドロキジル化反応は、化学量論的量の四酸化オスミウムーキラル リガンド複合体を用いて実施された(Hentgens。
S、G、 et al、 J、 Am、 CheIl、 Soc、1980.1 02.4263; Yag+ada、 T。
et at、Che+n、Lett、1986. 131; Tomioka、 に、、et al、J、^■。
CheIl、 Soc、 1987.109.6213) 、しかしながら、最 近になって、貴重な四酸化オスミウムーキラルリガンド複合体を化学量論的量以 下の量で用いる触媒法の開発によってこの反応の有用性が進展した。この触媒法 は、ジヒドロキジル化反応中に生産される低原子価状態のオスミウム種から四酸 化オスミウムを再酸化または再生するのに有効である化学量論的量の第2の酸化 剤を用いることによって可能となる(Sharpless、 K、 B、 et  at、 J、 Am、 Chew。
Sac、1989. Ill、 1123; 5harpless、 K、 B 、 eL al、 TeLrahedront、eu、 1990.31.29 99) 、一般に、反応混合物中に存在するオレフィンの最初の量に比べてやや 過剰モルの第2の酸化剤を用いると高度の転化が観察される。
米国特許第4.217.291号は、5より小さい原子価状態のオスミウム種か ら5より大きい原子価状態への化学的再酸化の方法を開示する。化学的酸化剤は 有機第二または第三ヒドロペルオキシドである。この特許はまた、触媒量の四酸 化オスミウムの存在下にヒドロペルオキシドを用いる、オレフィンのグリコール へのジヒドロキジル化を開示する。
しかしながら、特定の合成法が商業的に成功するが否かは、競合法に対するその 方法に関連するコストによることが多い。触媒量の四酸化オスミウムとキラルリ ガンドに加えて化学量論的量の第2の酸化剤、例えばN−メチルモルホリン−N −オキシドまたはフェリシアン化カリウムを用いることによりオレフィンの不斉 ジヒドロキジル化は比較的うまく進行するが、第2の酸化剤のコストは特に大規 模なファインケミカルの製造においては無視できない。さらに、製造法において 用いる試薬の数と対応する量を減らすための他の要因も同様に重要な考慮の対象 となる。このような付加的考慮には、生産性や有効性の問題のほかに、廃棄物処 理や環境要因、作業場や健康上の法規などがある。
したがって、市場の要求、地域の必要性に合致し、また管理当局による要求を満 足し、または先取りさえするために現存の方法を改良する必要性が存在する。
2.1.公知の電解法 オレフィンのグリコールへの電気化学的酸化における触媒として四酸化オスミウ ムが使用されてきた。この反応においては、8価の四酸化オスミウムがオスミウ ム(Vl)などの低い酸化状態の種に還元される。次いで低酸化状態のオスミウ ム種が電極で直接的(Che+n1cal Abstracts、 1973. 82.36521c)に、あるいはそれ自体が電解的に製造および再生される第 2の酸化剤による化学的酸化によって間接的に、電解再生される。例えば、アル カリ溶液中のフェロ−フェリシアン化物レドックス対(Mayell、 J、  S。
[ECProducts Res、 1968.7.129) 、塩化物−次亜 塩素酸塩レドックス対(米国特許第3.846.478号)、および酸性条件下 におけるクロム(IN)−クロム酸塩レドックス対(米国特許第3、953.3 05号)はすべて、オレフィンのグリコールへのジヒドロキジル化において四酸 化オスミウムを再生するために用いられてきた。さらに、米国特許第3.650 .918号は第Vlll族金属化合物とヨウ化物などの電気化学的に再生された 第2の酸化剤の存在下でのオレフィン化合物のアルデヒドへの電気化学的酸化に ついて記載する。オスミウム(Vi)のオスミウム(Vll+)への直接的電気 化学的再酸化が記載されている。セペリン(Shepel in)は、1゜−’ Mの6価オスミウムの存在下に、“非常に低い電流(10μA/ c m ”以 下)と、かなりの電圧(0,7−1,OV)”での白金電極を用いてアルカリ溶 液中で、エチレンおよびプロピレンのそれぞれエチレングリコールおよびプロピ レングリコールへの転化を報告する(Shepelin、 V、 A、、 No vosti Elektrokhim、 Org。
5oedin、 Tezisy Dokl、 Vses、 5oveshch、  Elektrokhim Org。
5oedin、、 8th Meeting: Feoktistov、 L、  G、(編集)、1973.19−20)。この著者はオスミウム(6+)の還 元形が連続的にオスミウム(Vll+)に酸化され、前述したオスミウム種の濃 度では2〜3mA/cm2の電流が得られると主張する。
しかしながら、上記したいずれの場合においても、オレフィン化合物からは光学 的に不活性な(ラセミ)グリコールまたはカルボニル化合物が得られる。光学的 に純粋な薬剤製造の出発物質として使用できる商業的量の光学活性なグリコール を製造するために、電気触媒的不斉ジヒドロキジル化に基づく新規で効率のよい 、かつ経済的に価値がある立体選択的方法がめられている。オレフィンの触媒的 不斉電気化学的酸化によって光学活性なグリコールおよび関連化合物を製造する ことは未だ報告されていない。驚くべきことに、我々は以下に記載する電気触媒 的不斉ジヒドロキジル化反応によって、オレフィン化合物から光学活性なグリコ ールおよび関連化合物を製造できることを見いだした。
3、発明の概略 本発明は、プロトン性媒質中、触媒量のキラルリガンドの存在下に、触媒的に活 性な量の四酸化オスミウムの電解再生によって、オレフィンの不斉ジヒドロキジ ル化(ADH)が実施される、光学活性なグリコールの製造法に関する。あるい は、電解再生は第2の酸化剤に対して行われ、この酸化剤が次に四酸化オスミウ ムを化学的に再生することができる。好ましくは、プロトン性媒質は有機成分を 含む水性溶媒からなる。
本発明の一般的態様では、オレフィンの不斉ジヒドロキジル化は、プロトン性媒 質中、触媒的に活性な量のオスミウム含有先駆物質とキラルリガンドの存在下に 実施される。好ましくは、プロトン性媒質は少な(とも1つの水混和性有機溶媒 を含む水性アルカリ溶液、または水と少なくとも1つの水不混和性有機溶媒との アルカリ溶媒混合物からなる。本発明の好ましい態様においては、オスミウム含 有先駆物質は四酸化オスミウムに電解的に転換され、次いでこれがキラルリガン ドとキラル複合体を形成する。ADH反応の過程において、四酸化オスミウムは 低原子価状態のオスミウム種に還元される。本発明の方法によると、このような 低原子価状態のオスミウム種は電極(アノード)で四酸化オスミウムへと電解的 に再生(すなわち再酸化)されて、これにより触媒サイクルを完了する。したが って、最初に存在した触媒のモル量より過剰な量で光学活性なグリコール生成物 が製造される触媒法が得られる。一般に、得られる生成物の量は電気化学的反応 により消費される電流量に比例する。
換言すれば、全体の反応は、オスミウム含有先駆物質/触媒またはキラルリガン ドの有意な正味損失なしに、水と電気の消費だけを伴う。本発明は以下の化学反 応式を参照することによって最もよく理解される: (I)光学活性なグリコールの生成(*はキラル種を表す):05Ot(Of( )% + L * (キラルリガンド、例えば、DHQDまたは(D)!Qr) ) (DHQ) −−一→OsO+”L* + 20H−OsO4・L* + オレフィン −− −→オスミウム酸エステル(以下参照) オスミウム酸エステル+2)1.0−−→グリコール生成物+ 0sOt(0) 1)* (3) (II)四酸化オスミウムの電気再生 アノード 0SO2(OH)t + 40H−−−一→OSO*(OH)g”+2HxO+ 28− (4)カソード 2H20+ 2e−−−−−Hf +20H−(5)(Ill)全体の触媒反応 ニ オレフイン+2H20−−一→ グリコール* +H2(6)本発明の別の態様 においては、ADH反応をプロトン性媒質中、触媒的に活性な量のオスミウム含 有先駆物質、キラルリガンド、および有効量の第2の酸化剤の存在下に実施する 。このような第2の酸化剤は、オスミウム含有先駆物質またはこのようなADH 反応によって生じる低原子価状態のオスミウム種の化学的酸化によって触媒的に 活性な四酸化オスミウムを再生するために存在する。本発明の方法によると、使 用済みの(あるいは還元された)第2の酸化剤種は次いでアノードにおいて電解 的に再生されて触媒サイクルを完了する。したがって、光学活性なグリコールは 、最初に存在するオスミウム種と第2の酸化剤を合わせたモル量より過剰のモル 量で製造される。事実、全体の反応は、オスミウム含有先駆物質/触媒、第2の 酸化剤またはキラルリガンドの対応する消費なしに、水と電気の消費だけを伴う 。本発明のこの点は以下の化学反応式を参照することによって最もよく理解され る:(IV)光学活性なグリコールの生成:0501(OH)2” +L* ( キラルリガンド、例えば、DHQDまたはDHQ) (DHQI)3 (DHQ) −m−→ 0sOt ・ L * + 20H−OsO4・L*+ オレフィン  −−−→ オスミウム酸エステル(以下参照) オスミウム酸エステル+2H,0−一→グリコール+L*+ 0SO2(OH)  * (3) (V)四酸化オスミウムの再生 0502(OH)2 + 2酸化剤(酸化型) +40H−−−−−O5O+( OH)i” + 2酸化剤(還元型)+2H*0 (7)(Vl)第2の酸化剤 の電気再生ニ アノード 2酸化剤(還元型)−−−→2酸化剤(酸化型) +2e−(8)(Vl+)全 体の触媒反応 オレフィン+2H20−−一→グリコール*十H! (6)本発明の好ましい態 様においては、オスミウム含有先駆物質はオスミウム(Vlll)含有化合物、 好ましくは四酸化オスミウム自体、またはその機能的な均等物から誘導される。
適当なオスミウム含有先駆物質には、オスミウム酸カリウムまたは三塩化オスミ ウム、三臭化オスミウムなどの低原子価状態のオスミウム化合物またはその機能 的な均等物を含むが、これに限定されない。キラルリガンドは耐酸化性のキラル 第三アミン、好ましくはキニンやキニジンなどのキナアルカロイド、その誘導体 または機能的な均等物である。第2の酸化剤は、もしこれが存在する場合には、 クロムまたは鉄化合物が好ましく、鉄(III) 、例えばフェリシアン化ナト リウムまたはカリウムなどのフェリシアン化物が最も好ましい。他の適当な第2 の酸化剤には次亜塩素酸塩または次亜臭素酸塩が含まれるが、これに限定されな い。
したがって、本発明の目的は光学活性化合物、特にグリコールの製造法を提供す ることにあり、該方法は反応を完了するために必要な貴重な試薬の量を減少でき る。特に、本発明の目的は、ADH反応触媒の立体選択性の利点を保持しなが呟 大量の光学活性なグリコールを提供する電気化学的手段を提供することにある。
さらに本発明の目的は光学活性なα−ヒドロキシカルボニル含有化合物の製造法 を提供することにある。
本発明の目的はまた、適当なオスミウム含有先駆物質または低原子価状態のオス ミウム種の電解によって触媒的に活性な四酸化オスミウムを直接再生する、“直 接”電気触媒ADH反応によって製造された光学活性なグリコールを提供するこ とにある。
本発明の目的はまた、オスミウム含有先駆物質またはA、 D H反応で製造さ れる低酸化状態のオスミウム種の化学的酸化によって触媒的に活性な四酸化オス ミウムを製造する、“間接”電気触媒ADH反応によって製造された光学活性な グリコールを提供することにある。このような化学的酸化反応は、それ自体がそ の還元型から電解的に再生される第2の酸化剤を用いて実施される。
4、定義 特に記載しない限りは、以下の用語は本明細書において以下のごとく定義される ニ オレフィンまたはオレフィン化合物とは、化学試薬に接近容易であるか、または さらなる官能化を受けやすい少なくとも1つの炭素−炭素二重結合を含む化合物 と定義され、これに限定されないが、アルケン、エノールエーテル、ビニルハラ イド(例えばビニルクロリド)を含む; ADHとは、不斉ジヒドロキジル化、すなわち、オレフィンの炭素−炭素二重結 合へのヒドロキシル基の付加をもたらす反応をいい、このとき付加はオレフィン の一方の面への付加がオレフィンの他の面への付加よりも優先しておこる;キラ ル中心とは普通、4つの異なる基が結合する四面体炭素原子として定義され、キ ラル中心は“キラル”分子間の立体化学、空間関係の基礎を形成する; プロキラルとは、キラル中心・をもだないが、通常三方(trigonal)の 炭素原子(例えば、カルボニル基またはオレフィンのs p 2混成炭素中心) へのさらなる化学基の付加によってキラル分子に変換されうるような化合物をい う;キラルリガンドとは、金属中心と会合し、錯体形成し、またはキレート形成 し、得られる複合体自体が左右像(handedness)をもつ(すなわち、 得られる複合体自体がキラルである)ことのできる光学活性なキラル分子をいう ; 本明細書中でオスミウム含有先駆物質とは、触媒的に活性な四酸化オスミウムに 変換されつるオスミウム金属を含むすべての化合物をいう; 本明細書中で低原子価状態のオスミウム種とは、より広い用語である“オスミウ ム含有先駆物質“の中の一部を意味し、四酸化オスミウム(Vlll)の還元に よって得られる“還元された”または低酸化状態のオスミウム含有化合物を含む ;第2の酸化剤とは、“オスミウム含有先駆物質”または“低原子価状態のオス ミウム種”を触媒的に活性な四酸化オスミウムへと化学的に再酸化することので きる化学物質をいい、さらにこのような第2の酸化剤は、このような化学的再酸 化によって生成される“還元された”種または“使用済み”第2の酸化剤から電 気化学的に再生されることができるものでなければならない。
5、発明の詳細な説明 本発明は、化学量論的(すなわち触媒的)量以下の量のキラルリガンドおよび触 媒量の四酸化オスミウムの存在下にオレフィン基質の不斉ンヒドロキシル化を行 う電解的方法に関する。特に、ADH反応から得られる低原子価状態の還元され たオスミウム種を電解的に四酸化オスミウムへとリサイクルまたは再生して戻し 、そしてこの四酸化オスミウムがキラルリガンドとさらにキラル複合体を形成し て更なるADH反応に用いられる。したがって、触媒的に活性な四酸化オスミウ ム単独の最初の量から得られる筈であった量よりも多量の光学活性生成物が得ら れる。本発明の特定の態様においては、適当なオスミウム含有先駆物質は、四酸 化オスミウム自体、またはオスミウム酸カリウムなどのオスミウム(nil)含 有化合物を含むが、これに限定されない。
本発明の方法によって触媒的に活性な四酸化オスミウムを電解的に製造できる、 他の低原子価状態のオスミウム含有先駆物質化合物が米国特許第4.217.2 91号およびヨーロッパ特許出願第83303673、4号(1983年6月2 4日公開)に記載されており、これらの開示はそのすべてを参考として本明細書 に組み入れる。
一般に、使用される四酸化オスミウム、オスミウム含有先駆物質、または低原子 価状態種の量は、オレフィン化合物の量の約0゜O1%〜5%1%〜5%モル当 量は約0. 5%〜1.5%モル当量の範囲である。キラルリガンドの量は一般 にオレフィンの約0゜05%〜10%モル当量、好ましくは約0. 5%〜5% モル当量の範囲である。
反応はプロトン性媒質、好ましくは約8=13、好ましくは約9〜I2の範囲の pHをもつ、有機成分を含む水性アルカリ溶液中で実施する。反応は約θ〜60 ℃、好ましくは5〜20℃の範囲の温度で実施する。
電解(アノード酸化)による低原子価状態のオスミウム種からの四酸化オスミウ ムの直接再生およびこれに続<ADH反応は電解槽中で実施するのが便利である 。本発明に適した電解槽のデザインは絶対的なものではなく、当業者に公知のも のでよい。例えば、本発明に適した電解槽はGoodridge、 F、 an d King、 C1,H,。
Technique of Electroorganic 5ynthesi s、 N、L、 Weinberg Jig集。
Wiley & 5ons、New York、Chapter 2. +97 4; OrganicElectrochemistry、 3rd Bd、、  Lund、 H,and Ba1zer M、M、編集。
Dekker、 Marcel、 New York、 1991に記載されて いる。
電解槽の電極はいかなる適当な金属物質も使用できる。これらは通常白金または イリジウム箔などの貴金属から調製されるが、あるいはチタンまたはスチールな どの金属支持体に貴金属をコーティングすることによって調製される。イオン交 換膜のような半透膜の仕切を用いてアノード区画をカソード区画から分離するこ とができる。一般に、2〜50mA/cm”、好ましくは15〜25mA/cm ”の範囲の印加電流密度を用いることができる。
電解は、少なくとも理論量の電気が消費されるまで行うことができる。電解の後 、生成物を単離し、当業界で公知の方法のいずれかを用いて触媒を回収する。
本発明の別の態様においては、オスミウム含有先駆物質またはADH反応に由来 する低原子価状態の還元されたオスミウム種を再酸化するために第2の酸化剤種 を用いる。この場合、電解再生工程は、上記の化学的再酸化反応によって生成さ れた使用済みの第2の酸化剤種からの第2の酸化剤の再構成を行う。この方法で は、化学的再酸化工程のために追加の第2の酸化剤を使用することができる。し たがって、より多くの光学活性なグリコール生成物を生産するADH反応のさら なる循環が可能になる。本発明の特定の態様においては、適当な第2の酸化剤に はフェリシアン化物(例えば、フェリシアン化ナトリウムまたはカリウム)、次 亜塩素酸塩(例えば、次亜塩素酸ナトリウム)、次亜臭素酸塩などを含むが、こ れに限定されない。
一般に、選択しうる第2の酸化剤は、オスミウム含有先駆物質または低原子価状 態のオスミウム種を四酸化オスミウムに酸化でき、一方それ自体が使用済みの第 2の酸化剤種から電気化学的に再生されうるような化合物を含む。好ましくは、 このような第2の酸化剤は050110504”−のレドックス対の電位(NH E (標準水素電極)に対して0.43V)よりも高い標準還元電位をもち、一 般には約0.5v〜約2.5V (NHEに対して)の範囲であり、最も好まし くは約0.6v〜約2.GV (NHEに対して)である。驚いたことに、フェ リシアン化物のような第2の酸化剤種の電解再生が、このような一般的電位範囲 で反応混合物中の他の興味のある重要な化学種に悪影響または害を及ぼすことな 〈実施できるということを発見した。例えば、使用済み第2の酸化剤種から第2 の酸化剤を再生するのに有効で、しかも混合物中の他の成分、例えばキラルリガ ンド、オスミウムーキラルリガンド複合体、オレフィンまたは生成物であるグリ コールが望ましくない副反応を受けないように選択される電位で電解再酸化が実 施できる。使用する第2の酸化剤の量は一般に、存在するオレフィン基質のモル 当量の約lθ%〜約100%、好ましくは約lO%〜約50%の範囲である。
いずれの場合でも、光学活性なグリコール生成物の量は電解工程によって消費さ れる電流の量にほぼ比例する。本発明の好ましい態様においては、少なくともオ スミウム含有先駆物質、低原子価状態のオスミウム種、または第2の酸化剤の電 解再生工程は電気化学槽中において行う。さらに好ましくは、電解再生は、電解 槽のアノード区画とカソード区画が半透明の仕切で分割された分割電解槽のアノ ード部分で実施される。仕切はカチオンまたはアニオン交換膜などの適当なイオ ン交換膜でよく、最も好ましくはクロル−アルカリニ業で広く用いられてきたナ フィオン(Nafi o n TM)カチオン交換膜などの過フッ素化イオン交 換膜でありうる。
檜のアノードは白金、イリジウム、または金属支持体上の白金またはイリジウム で構成される複合材料(例えば、Pt/Ti。
Pt/Nb、またはIr/Ti)などの適当な耐酸化性金属で構成される。適当 なアノードはまた、金属支持体にコーティングされた貴金属酸化物(例えば、I r0t/Ti)で作製される。アノードのための好ましい金属は白金である。カ ソードはスチール、ニッケル、高表面積Niコーティング、または貴金属コーテ ィング(例えば、Pt/Ti、P t/Nb) 、好ましくは白金で構成される 。いずれの電極の表面積も電解槽の大きさに依存する。例えば、50〜100m Lの大きさの槽では、電極の大きさは約2cm2から約5cm2の範囲である。
電解は文献記載のようにして(例えば、Rlectrosynthesis;F rom Laboratory、 To Pilot、 To Product ion、 Genders、 J、D。
and Pletcher、 D、編集、 The ESC,Inc、 199 0; Fry、 A、J、。
5ynthetic Organic Electrochemistry、  2nd、 Ed、、 Wiley &5ons、 New York、 198 9)市販の装置を用いて制御電位モードまたは定電流モードのいずれかで実施で きる。制御電位モードでは、アノード(作動電極)の電位をモニターするために 参照電極を用い、電位可変器によって電位が制御され維持される。約0.20V  (NHEに対して)の標準レドックス電位をもつAg/AgC1参照電極を用 いる場合には、第2の酸化剤としてフェリシアン化物を用いて0.2V (Ag /AgClに対して)のような小さい作動電位を用いることができる。より簡便 には、定電流の電力供給を用いて電解を定電流モードで行うことができる。約1 0mA/cm’から約60mA/cm’の定電流を用いることによって、1.  0〜3.0ボルトの槽内電位が得られる。いずれのモードでも、約0℃から約6 0℃、好ましくは約5℃から約20℃で電解を実施できる。電解で消費される電 気量は電量計を用いてモニターできる。電解では90%以上の電流効率が得られ 、これは消費された電気の少なくとも90%がオレフィン化合物の酸化に消費さ れたことを意味する。
特定の実験の必要性に応じて電解装置にその他の要素を加えることもできる。例 えば、消費電気量をモニターするための電量計に加えて、電圧および電流をモニ ターするためのマルチメーター、一定の反応温度を維持するための撹拌棒と水浴 、または例えば一定の電位条件下における時間の関数として電流を調べるための チャートレコーダーなどを選択することが当業者には可能である。
上記の各モードで実施される電解反応を以下に詳しく記載する。
槽の各区画に適当な溶液を装填し、カソード区画には水性電解質溶液、そしてア ノード区画にはオレフィン基質、オスミウム含有化合物またはその機能的均等物 、キラルリガンド、および場合により第2の酸化剤を含むプロトン性媒質混合物 を装填する。一般に、一定濃度のアニオンおよびカチオン種双方を与える電解溶 液であれば何でも使用できる。例えば、K t COsなどの炭酸のアルカリ金 属塩またはアルカリ土類金属塩、またはKOHなどの水酸化物の水溶液がアノー ド液として使用できる。これらの溶液は電解ADH反応に最も好ましいアルカリ 性pHを与えるのにも有用である。硫酸やリン酸などの希酸溶液、およびKH8 O,やN a Hr P 04などの硫酸やリン酸の塩を仕切られた電解槽中の カソード液として使用できる。
本発明の特定の態様においては、約8〜13、好ましくは約9〜12の範囲のp Hで有機成分を含む水性アルカリ溶液中で電解を実施する。アルカリ金属炭酸塩 または水酸化物またはその他の均等な塩基を加えることによって溶液をアルカリ にする。非分割電解槽または分割槽中でアニオン交換膜を用いる場合には、電解 中に生じる水酸化物によって溶液をアルカリ性にし、所望のpHに維持するため に適当なバッファーを用いる。分割電解槽またはカチオン交換膜を用いる場合に は、通常カソード液として希酸を用い、アノード溶液のpHを好ましくは9〜1 2の範囲に維持する。
所望の光学活性グリコールを大規模に製造するには流動槽(flow cell )システムを用いることができる。このような大規模な装置の詳細はEIeCt rO8y11theSiS、 From Laboratory、 To Pi lot。
To Production; Genders、 J、D、 and Ple tcher、 D、、編集、 TheESC,Inc、 1990に記載されて おり、その開示は参考としてここに組み入れる。
上述したように、オスミウム(Vlll)が[0s04(OH)t] ”−の形 で、そしてオスミウム(mが[O5O□(OH)1] ”−の形である場合の全 体の反応は以下の通りであるニ オレフイン+2H,0−−−→ グリコール* +Ht (6)この反応では、 ヒドロキシルラジカル2当量がプロキラルオレフィン基質の特定の面から立体選 択的に付加して光学活性(*)グリコールを生成する。
本発明では、全体の化学反応式(6)に示すように、水の供給源が必要であり、 本発明の1態様では、プロトン性媒質が水または水と有機溶媒の混合物を含んで いる。
場合により、各種有機溶媒が本発明の方法に使用できる。しかしながら、有機溶 媒は電解および酸化に耐性でなければならない。
適当な有機溶媒の例には、第三アルコール(例えば、t−ブチルアルコール、t −アミルアルコールなど)、エーテル(例えば、メチルt−ブチルエーテル、ジ イソプロピルエーテルなど)、芳香族溶媒(例えば、ベンゼン、トルエン、キシ レンなど)、非反応性ケトン(例えば、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサ ノンなど)、ニトリル(例えば、アセトニトリルなど)、ハロゲン化化合物(例 えば、ジクロロメタン、l、2−ジクロロエタンなど)、または飽和炭化水素( 例えば、ヘキサン、シクロヘキサン、ヘプタン、イソオクタンなど)を含むが、 これに限定されない。
過塩素酸リチウム、アルキルまたはアリールスルホン酸の塩およびスルファミド などの適当な塩を反応に加えて溶液の導電率を増加することができる。
本発明の好ましい態様によると、プロトン性媒質は水と第三アルコール、特にt −ブチルアルコールとの混合物を含む。有機溶媒に対する水の比は非常に広い範 囲を含む。しかしながら、典型的には約3:lから約1:3の範囲の水/有機溶 媒の容量/容量比が適しており便利である。好ましくは、その比は約1.5:1 から約1:1.5の範囲、最も好ましくは約1=1である。電解の間、媒質は好 ましくは撹拌によって混合するが、もちろん基質および/または有機溶媒が水不 混和性である場合にはエマルジョンが形成され得る。
化学反応式(1)に示すように、遷移金属化合物がキラル補助リガンド(L*) と結合して遷移金属−キラル補助リガンド複合体を形成する。理論に拘束される のを望むわけではないが、このキラル複合体がその後より大きい複合体(すなわ ち、(オレフィン)金属(L*)またはオスミウム酸エステル(化学反応式(2 )参照)を形成すると考えられる。このより大きい複合体が最終的に光学活性グ リコール(グリコール*)、還元された低原子価状態の遷移金属種およびキラル 補助リガンドに分解する。化学反応式(1)および(2)の化学に関しては既に 文献(例えば、5harpless、 K、B、 et at、 Tetrah edron Lett、 1990.32.3965ならびにそこに引用されて いる参考文献、そのすべての開示をここに参考として組み入れる)に記載されて いる。
本発明への使用に適したキラルリガンドは、シャープレス(Sharpless 、 K、B、 et al、 J、 Org、 CheII+、 1991.5 6.4585)の記載するキラルな第三アミン化合物、好ましくはキニン、キニ ジンまたはその誘導体などのキナアルカロイドである。例えば、2−クロロ−4 −メチルキノリンとジヒドロキニン(MEQ−DHQ)またはジヒドロキニシン (MEQ−DHQD)との反応によって生成するキニンまたはキニジンの誘導体 、および1.4−ジクロロフタラジンとジヒドロキニン(PHAL−DHQ)ま たはジヒドロキニシン(PHAL−DHQD)との反応によって生成するキニン またはキニジンの誘導体を本発明に使用できる。通常、使用するキラルリガンド の量はオレフィンの約0.1%から約10%モル当量の範囲であり、好ましくは 約0.5%から約5.0%モル当量である。
ADH反応の基質として広範囲のオレフィン化合物を用いることができることも 当業者には公知である。しかしながら、テトラ(嵩高い基)−置換アルケンなど の立体障害の高いオレフィンは触媒活性な四酸化オスミウムーキラルリガンド複 合体との相互作用がほとんどないので、合成的に有用な量の光学活性グリコール が容易に得られないかも知れない。このような考慮、ならびにキラル中心が不斉 ジヒドロキジル化によって生成されるように、不飽和化合物中に十分な置換基が 存在していて、かつ一定の方式で配置されていなければならない、という更なる 認識は別にして、−置換(l−または2−)、二置換(1,2−または2. 2 −)および三置換(1,1,2−または1. 2. 2−)アルケンを含む多数 のオレフィンが基質として使用できる。本発明のADH反応に使用できるオレフ ィン基質のリストは5harpless、 K、B、 etal、 J、 Or g、 Chem、 1991.56.4585に記載されている。さらに、カル ボニル化合物(例えば、ケトンまたはアルデヒド)から誘導されるエノールエー テルなどのオレフィン化合物も基質として使用でき、ジヒドロキジル化生成物の その場での加水分解によって、グリコールの代わりにα−ヒドロキシカルボニル 化合物を与える。
例えば、l−フェニル−1−メトキシプロペン、l−フェニル−1−トリメチル シリルオキシプロペン、■−(3−クロロフェニル)−1−メトキンプロペン、 l−エトキシシクロヘキセンなどのエノールエーテルが実際に光学活性な2−ヒ ドロキシブ口ピオフェノン、2−ヒドロキシ−3−クロロプロピオフェノンまた は2−ヒドロキシシクロヘキサノンに変換される。
2−クロロ−2−ブテン、2−ブロモ−2−ブテン、l−フェニル−1−クロロ プロペン、1−(3−クロロフェニル)−t−クロロプロペン、l−クロロシク ロヘキセンなどのビニルハライドも適当な基質であり、中間体α−ヒドロキシ− ハロヒドリンの分解によって対応するα−ヒドロキシカルボニル化合物を生成す る。有機層中のオレフィン化合物の濃度は好ましくは約0.2Mから約1.0M の範囲である。
これらのオレフィン基質は当業界で公知または自明な方法によって製造または入 手できる。例えば、ラロック(R,C,Larock)はComprehens ive Organic Transformations、 VCH。
1989の中で不飽和化合物のいくつかの製造法を開示する。
また、本発明では光学活性なキラルリガンドのキラリティによってグリコール生 成物のいずれかのエナンチオマーを選択的に製造できることも当業者には明らか であろう。例えば、キニン誘導体をキラルリガンドとして用いる場合、1つのグ リコール異性体が優先的に形成される。一方、キニジン誘導体を用いる場合には 、キニンまたはその誘導体を用いて形成されるグリコールとは反対のエナンチオ マーが得られる。特に、キニジン由来のリガンドを用いると(R)−スチレンジ オールが得られ、一方キニン由来のリガンドを用いると(S)−スチレンジオー ルが得られる。
本発明の方法によって製造される光学活性グリコール中間体を用いて、標準法に よって、光学活性で生物活性な化合物の全合成が次に行われる。このような例に は、(S)−1−ナフチルグリセロールからの(S)−プロプラノロールなどの ベータ遮断剤として知られる抗高血圧剤の合成(Rao、 AJ、 Rama  et al。
Tetrahedron: Asymmetry、 1990.1.697)  ; (2S、 3 R) −(−)−メチル−2,3−ジヒドロキシルー3−フ ェニルプロピオネートからの抗癌剤であるタキソールの側鎖の製造(Den[s 、 J。
−N、 et al、、 J、 Org、 CheIl、 1990.1957 ) ;および2−アリールプロペンから本発明を用いて得られる2−アリール− 1,2−プロパンジオールからの(S)−イブプロフェンまたは(S)−ナプロ キセンなどの2−アリールプロピオン酸抗炎症剤の製造が含まれる。上記の文献 、およびこの明細書に引用するすべての文献はそのすべてを参考としてここに組 み入れる。さらに、本発明によって製造される光学活性グリコールまたはα−ヒ ドロキシカルボニル生成物を利用、またはこれから究極的に利益を得ることので きる、これらの価値ある化合物の他の合成法も当業者には明らかであろう。
本発明の特定の態様においては、ADH反応はオスミウム触媒の直接電解再酸化 によって行われる。有利には、この反応は例えば0.5V (Ag/AgC1参 照電極に対して)のアノード電位での制御電位モード、または例えば30mA/ cm”の電流密度での定電流モードで、白金箔をアノードおよびカソードとして 用いて実施される。したがって、触媒量のキラルリガンド、例えば5.0%モル 当量のPHAL−DHQ、および触媒量、例えば5゜0%モル当量のQ s O +の存在下に、周囲温度、適当な溶媒、例えばt−ブチルアルコール−水(1: L v/v)中、約lO〜12のpHでα−メチルスチレンが(S)−2−フェ ニル−1゜2−フェニル−1,2−プロパンジオールに転化される。
大規模な電気触媒ADHのためには、反応を市販の多事行電極槽(multi− parallel electrode cell)を用いて便利に行うことが できる(例えば、Electrosyn thesis、 From Labo ratory、 T。
Pilot、 To Production; Genders、 J、D、  and Pletcher、 D、編集。
The ESC,Inc、 1990を参照のこと)。したがって、熱交換器を もつ2つの溜め(1つはカソード液のためのもであり、他方はアノード液のため のものである)からなる仕切られた多事行電極槽が構成される。ADH反応に必 要な試薬をアノード溜めに装填し、反対の電極溜めには酸性電解液を装填する。
必要な転化率が達成されるまで、対応する電極区画中に電解液を循環させながら 、定電流または制御電位モードのいずれかで電解を実施する。次いでアノード液 を別のタンクに移して常法で後処理して所望の生成物を得る。次いでキラルリガ ンド、オスミウム含有種、および存在するときにはフェリシアン化物などの使用 済みの第2の酸化剤を再循環させて次の反応サイクルに使用する。詳細を以下に 記載する。
本発明の原理は以下の特定の実施例によってさらに詳細に説明されるが、これら はいずれも本発明を限定するものと解してはなエニル)−プロペンの制御電位電 気触媒ADHの一般的方法アノード区画(容量100mL)、カソード区画(1 00mL)からなり、2つの区画が半透性のNafion型カチオン交換膜で仕 切られた電解槽の、それぞれが白金箔(各大きさが50m 2 )で作製された アノードとカソードに、カソード区画にはKH2PO,(50mL、0.5M) 溶液を、そしてアノード区画にはH2O(50〜60mL) 、t−BuOH( 40〜5.0mL) 、KtCOs (30〜40mmo l、4.14〜5. 52g)、およびに+Fe (CN)*・38tO(4,0mmo I、1.6 9g)を加える。次いでアノード区画に参照電極(Ag/AgC1電極)を取り 付け、市販の電位可変器によってアノード電位を0.3〜0.4V (Ag/A gC1参照電極に対して)に調整する。はとんどのフェロシアン化物がフェリシ アン化物に変換されるまで(約340クーロンの電気量)20℃で混合物を電解 する。次いでリガンド(MEQ−DHQD)(0,15mm。
l、71mg)およびOs’−()ルエン中0.196M、0゜01mmo l 、0.051mL)を加えて、すべてのリガンドが溶解するまで電気を通さずに 混合物を撹拌する。次いでオレフィンを加え、所望の量の電気が消費されるまで 電解を続ける(反応をTLCでモニターする)。フェリシアン化カリウム(4, 0mmol、1.32g)を使用する場合には、すべての成分を一緒に加える。
次いで混合物をフラスコに移してN a t S O*またはK 2 S O3 (5〜lOg)で反応を停止する。水層を分離し、t−BuOMe (3X50 mL)で抽出する。有機層を合わせて10% HxPOt (15mL)および N a HCOs (飽和水溶液)(15mL)で順次洗浄する。Mg5O,( 5g>で乾燥して溶媒を除去した後、粗ジオールを固体として得て、これをキラ ルセル(Chiralcel I) OJカラムを用いるH P L Cによっ てエナンチオマー過剰(enantiomeric excess:ee)を分 析する。粗生成物をヘキサンから再結晶してさらに精製し、白色固体を得る。こ のような制御電位条件下では、電流効率は少なくとも約90%であることが示さ れる。2−(4−インブチルフェニル)プロペンを用いて各種条件下で実施した 電気触媒ADHの結果を表1にまとめた。一般に、キ、=ジン由来のリガンドM EQ−DHQDを用いると、(R)−2−(4−イソブチルフェニル)−1,2 −プロパンジオールが90%以上の収率と50−70%eeの光学純度で得られ る。表Iにおいて、転化率とは消費された基質オレフィン化合物の量を最初に存 在した基質量のパーセントとした表した数値を意味する。
(本頁以下余白) 6.2.再循環物質を用いる2−(4−イソブチルフェニル)ブオスミウム触媒 およびフェリシアン化物酸化剤を再循環させるために、2−(4−イソブチルフ ェニル)プロペンの電気触媒ADHを96%の転化率で中断する。この中断点で は、第2の酸化剤はフェロシアン化物の形であり、オスミウム触媒は低原子価状 態の水溶性形態で存在することが多い(表1、エントリー5)。
したがって、水性混合物はフェロシアン化物と0s(VDのような低原子価状態 の水溶性オスミウム種を含み、有機混合物はジオール、リガンドおよび未反応オ レフィンを含む。次いで水層を分離し、少量のt−BuOMeで洗浄し、KOH (20mmo りを加えてpHを約12に調整し、実施例6.1.に記載したよ うに、12回目の電解サイクルのためにアノードに再装填する。かくして、リガ ンド(MEQ−DHQD、0.15mmo l)とt−BuOH(40mL)を 加えた後、アノード電位を0.37V(Ag/AgClに対して)に調整すると 、2−(4−イソブチルフェニル)プロペン(1,71g510mmol)が収 率100%および55.2%eeで対応のグリコールに転化される(表1、エン トリー5)。例の通り、6時間の反応中に消費される電気量は約1956クーロ ンに等しい。
酸水溶液による抽出、塩基によるキラルリガンドの酸溶液の中和、およびキラル リガンドが可溶な水不混和性有機溶媒による中性混合物の抽出によって有機層か らキラルリガンドを回収できることも当業者には明らかであろう。
6.3.2−(4−イソブチルフェニル)プロペンの制御電位電気触媒ADH 上記のガラスH槽のカソード区画にK H2P Ot (0、4M −50mL )の水溶液を装填し、アノード区画に以下のものを装填する: t−BuOH( 50mL) 、H2O(50mL) 、KtCO,(2,65g、20mmo  l) 、K4Fe (CN) 13H20(0,633g、1.5mmo 1) o溶液を22℃に保ち、0.20〜0.25V(参照Ag/AgCxに対して) の制御電位で電解を行う。約144クーロンの電気量を消費した後、アノ−ド区 画にキラルリガンド、MEQ−DHQD (94mg、0゜2mmol)、トル エン中のOsO+(0,1mL、0.196M)および2−(4−イソブチルフ ェニル)プロペン(0,45g、2.smmo I)を装填する。さらに合計で 448クーロンの電気量を消費した後、反応を停止し、上記のように後処理する と、ジオールである(R)−2−(4−イソブチルフェニル)−1,2−プロパ ンジオールが約100%収率および81.4%ee(キラセル OJカラムでの HPLCによる粗ee)で得られる。
粗生成物の少量をヘキサンから再結晶すると、分析的に純粋で光学活性に富む( R)−2−(4−イソブチルフェニル)−1゜2−プロパンジオールが白色固体 として99%のeeで得られる。
[αコ ”、=−20,4℃ (c=2. 1. CHCIs) ; ’HNM R(CDCI3) δ: 7.0−7.5 (Q、4H) 、3゜7 (bs、 2H)、2. 8 (s、IH)、2. 5 (d、 J=6゜0Hz、H): 2.4 (bs、IH)、1. 6−’2. 1 (m、IH) 、1.5 ( s、3H) 、0.9 (d、J=6.0Hz、6H)。
6.4.第2の酸化剤の存在下における2−(4−イソブチルフェニル)プロペ ンの定電流電解ADH 光学活性グリコールの工業規模での製造は定電流電解条件下で実施される。した がって、20〜30mA/cm”の一定電流が維持されるという点以外において は、実施例6.1で記載したのと同じ実験が行われる。これらの条件下では、約 98%以上の電流効率で約5時間で反応が完了する。
このように、2−(4−インブチルフェニル)プロペン(10mmoL 1.7 1g)が、約1896クーロンの電気量を用いて約3時間後に98%の収率およ び62.1%のeeで対応するグリコールに転化される(表■、エントリー6) 。
上記した制御電位実験と同様に、水層は循環可能で貴重な成分を含み、有機溶媒 から分離あるいは回収することができる。
第6.1節で記載した仕切られたガラスH槽のアノード区画にに+Fe (CN )s・38to (1,69g、4.0mmoり、KzCOz (5,52g、 40mmo l)およびt−BuOH(40mL)/水(50mL)を装填する 。混合物を約300クーロンの電気量が消費されるまで0.3〜0.4V(参照 Ag/AgC1に対して)で電解する。キラルリガンドであるPHAL−DHQ D (117mg、0. 15mmo I) 、OsO4()ルエン中0.19 6M、0.02mmo I) 、および2−(4−イソブチルフェニル−ル)プ ロペン(1,71g、10mmo 1)を加えて、約7時間で理論量の電気量( 約1930クーロン)が消費されるまで(HPLCが完全な反応の終了を示すま で)約0. 5■、15℃で電解を続ける。混合物を実施例6. 1と同様に後 処理し、粗ジオールを100%の収率で得る。HPLC分析(OJカラム)によ る粗ジオールのeeは約91%である。
(本頁以下余白) 6.6トランスースチルベンの制御電位電気触媒的ADH第6.1節に記載した ような仕切られたガラスH槽のアノード区画にに、Fe(CN)g31(tO( 1,69g、 4.Ommol)、KICOI (5,52g、 40mmol )およびt−BuOH(40mL)/水(50mL)を装填する。約300クー ロンの電気が使用されるまでこの混合物を0.3V(参照Ag/AgClに対し て)で電解する。キラルリガンドのPHAL−DtlQD(117mg、 0. 15 mmol) 、Ose< (トルエン中0.196 M、 0.02 m mol)およびトランス−スチルベン(1,8g、 10 mmol)を加え、 理論量の電気(約1930クーロン)が消費されるまで25℃、0.5vで電解 を続ける。この混合物を抽出溶媒として塩化メチレンを使って実施例6.1のよ うに後処理すると、粗製のジオールが白色固体として95%の収率で得られる。
粗製ジオールのeeはHPLC分析(OJカラム)で約96%である。
6.7 α−メチルスチレンの制御電位電気触媒的ADH実施例6.1に記載し たような仕切られたガラスH槽のカソード区画に40mLのIOXリン酸を、そ してアノード区画にNa、Fe(CN)6.1OH20(3,9g、 8.0  mmol)、KtCOs (8,3g、 60 mmol)およびt−BuOH (50mL)/水(50mL)、キラルリガンドのPHAL−DHQD (87 8mg、 0.10 mmol) 、0s(L ()ルエン中0.196 M、  0.05 mL、 0.01mmol)、およびα−メチルスチレン(2,4 g、 20 mmol)を装填する。約4253クーロンの電気が消費されるま で、この混合物を15℃、0.4V(参照Ag/AgClに対して)で電解する 。電気を流さずに4時間攪拌した後、実施例6.1のように後処理すると(R) −2−フェニル−1,2−プロパンジオール(2,87g、収率94.5X 、  e e 92.6X)が得られる。
この生成物のサンプルを分析したところ、次の物理的性質を示す: [αコ25o = −9,−to (C:2.2. CHCl5); ’HNM R(CDCI−)δ7.2 (m。
5)1)、 3.6 (a+、 2H)、 2.7 (bs、 2H)、 1. 5 (s、 3H); IR(無溶媒)3410、2980. 1450. 1 375.1043.762.701 cm−’。
6.8 2−1−クロロ−1−フェニルプロペンの制御電位電気触媒的ADH チタン金属上の白金アノード(5CD1つおよびニッケル箔カソードを備えた実 施例6.1に記載したような仕切られたガラスH槽のカソード区画に50 mL の8%リン酸溶液を、そしてアノード区画にに、Fe(CN)s (1,71g 、 4.5 m1Ial)、KtCOs (10,35g、 75.OIImo l)およびt−BuOH(45mL)/水(50i+L)、キラルリガンドのP HAL−DHQ(175mg、 0.225 mmol) 、OsO+ ()ル エン中0.196 M、 0.077 mL。
0.015 mmol)、およびz−i−クロo−1−フェニルプロペン(6, 9g。
純度66.6L 30 +nmol)を装填する。約4950クーロン(85% の転化率)の電気量が消費されるまで、この混合物を15℃、0.4V(参照A g/AgC1に対して)で電解する。電気を流さずに2時間攪拌した後、抽出溶 媒として酢酸エチルを用いて実施例6.1のように後処理すると、(S)−2− ヒドロキシプロピオフェノンが黄色の液体として得られる(6.8g、キラルセ ルODカラムでのHPLC分析によりe e 95. IN)。粗製の生成物を シリカゲルを用いてヘキサン中の5〜15%酢酸エチルで溶離して精製すると、 純粋なC5”)−2−ヒドロキシプロピオフェノンが淡黄色の固体として得られ る(3.0この生成物のサンプルを分析したところ、次の物理的性質を示す: [al”o :41.6’ (cm2.0. MeOH); 文献: Hond a、 Y、 et al。
Bull、 Chew、 Sac、 Jpn、 1987.60.1027.  (αps、 = 48.4’(cm1.0. MeOH); ’HNMR(CD CII)67.8−8.1 (m、 2H)、 7.2−7.7(w、3H)、 5.2 (q、J=6.0)1z、IH)、3.7 (bs、IH)、1.4  (d。
J=6.0Hz、 3)1); IR(無溶媒> 3474.2996.169 5.1452.1264゜1143、968 c「’。
6.9 アリルクロライドの制御電位電気触媒的ADHチタン金属上の白金アノ ード(5cmりおよびニッケル箔カソードを備えた実施例6.1に記載したよう な仕切られたガラスH槽のカソード区画に90 mLの飽和Na)IzPO+水 溶液を、そしてアノード区画にNa<Fe(CN)s、108*o (4,84 g、 10.Ol1lIIol)、KxCOs (13,8g。
100 a+mo+)およびt−BuOH(45mL)/水(55mL)、キラ ルリガンドのPHAL−DHQD (292mg、 01375 mmol)、 OsO,()レニン中0.196M。
0.128 mL、 0.025 mmol)、およびアリルクロライド(3, 83g、 50mmo1)を装填する。約9090クーロン(19時間、94% の転化率)の電気が消費されるまで、この混合物を15℃、0.4V(参照Ag /AgC1に対して)で電解する。電気を流さずに1時間攪拌した後、アノード の反応混合物をフラスコ(250ml、)に移し、NaCIを飽和させる。次い で、反応混合物を5gのNatsO*で停止させ、3×500ILの酢酸エチル で抽出する。有機溶液を合わせ、NaClを飽和させた5xリン酸水溶液10  mL、および飽和NaCl溶液15 mLで洗い、5gの無水Na25CL上で 乾燥する。濾過および溶媒の減圧除去後に、(S)−3−クロロ−1,2−プロ パンジオールが淡黄色の油として得られる(3.48 g、 94%の転化率に 基づいた収率66.8%)。キラルセルODカラムでのジオールのビス−アセテ ート誘導体のHPLC分析によりジオールのeeは54.9%である。
続いてこの生成物のサンプルを分析したところ、次の物理的性質を示す: [α]″’D 二+4.43°(cm2.1. MeOH); 文献:R−異性 体に関してEP 0286059. [aコ”o ” −6,9° (cm2. 0. Had); ’HNMR(CDCIs)δ3.6−4.20 (+++、  7B); IR(無溶媒’) 3357.2946.1432.1303゜1 102、747 cm−’。
実施例6.1に記載したものと同様であるが、それよりも小型(アノードおよび カソード区画50 ml)の仕切られたガラスH槽のカソードに40 flLの 5%リン酸溶液を、そしてアノードにに*C05(4,l g、 30 Ill mol)、水(25mL)、t−BuOH(25mL)、キラルリガンドのPH AL−DHQD (390mg、 0.5 mmol)、OsO,()レニン中 0゜196 M。
2.6 mL、 0.5 m+nol)、最後にα−メチルスチレン(1,,2 g、 10mmo l )を装填する。この混合物を20℃、0.5 V (A g/AgClに対して)の作動電位でアノードおよびカソードとして白金箔を使 って電解する。約2000クーロンの電気を消費した後、実施例6.7のように 後処理すると良好な収率で(R)−2−フェニル−1,2−プロパンジオールが 得られる。
6.11 流動槽システムでのオレフィンの電気触媒不斉ジヒドロキジル化方法 チタン上の白金アノード(100cm2)およびステンレス鋼カソード(100 c+n”)を備えた流動槽反応器(2つの電極区画Ctナフィオン(Naf 1 ono )カチオン交換膜で仕切られて(Xる)を使用する。
5%リン酸溶液をカソード区画に循環させ、アノード区画に(よ次の成分:水( 2L)、t−BuOH(2L)、K、Fe(CN)s (0,24mole、  91 g)、K2COs (4,8mole、 662 g) 、キラル1ノガ ンドのPHAL−DHQD(0,012mole、9.3 g) 、OsO+  Cト)レニン中0.2 M、0.0008 mole。
4 mL)およびα−メチルスチレン(1,6mole、 189 g)力Xら なるアノード液を循環させる。はとんど全部のα−メチルスチレレノ(消費され るまで15℃で3A(電流密度30 mA/cmt)の定電流を流す(反応はシ リカゲルでの薄層クロマトグラフィーで追跡する)。
生成物を上記のように(実施例6.l)単離して(R)−2−フェニル−1゜2 −プロパンジオールを得る(収率95L e e 90%)。
フロントページの続き (51) Int、C1,’ 識別記号 庁内整理番号C07C33/30 9 159−4H 69/732 Z 9279−4H //C07M 7:00 (81)指定回 EP(AT、BE、CH,DE。
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Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1.最初に存在する四酸化オスミウムのモル量を超えるモル量の光学活性グリコ ールを得るのに効果的な条件のもとで、(a)プロトン性媒質中で触媒活性量の 四酸化オスミウムーキラルリガンド複合体の存在下にオレフィンの不斉ジヒドロ キシル化反応を行い;そして (b)低原子価状態のオスミウム種から、該不斉ジヒドロキシル化反応に再使用 しうる四酸化オスミウムを電解的に再生する;ことからなる光学活性グリコール 類の電解製造法。 2.最初に存在する四酸化オスミウムと第2の酸化剤との合計モル量を超えるモ ル量の光学活性グリコールを得るのに効果的な条件のもとで、 (a)プロトン性媒質中で触媒活性量の四酸化オスミウムーキラルリガンド複合 体の存在下にオレフィンの不斉ジヒドロキシル化反応を行い; (b)低原子価状態のオスミウム種から、化学的酸化により、該不斉ジヒドロキ シル化反応に再使用しうる四酸化オスミウムを再生するのに有効な量の第2の酸 化剤を使用し;そして(c)使用済みの第2の酸化剤種から、該化学的酸化反応 に再使用しうる第2の酸化剤を電解的に再生する;ことからなる光学活性グリコ ール類の電解製造法。 3.少なくとも前記の電解再生を電気化学構内で行う、請求項1または2記載の 方法。 4.少なくとも前記の電解再生を仕切られた電気化学槽のアノード区画で行う、 請求項3記載の方法。 5.半透性バリヤーが前記の槽のアノード区画とカソード区画を仕切っている、 請求項4記載の方法。 6.前記バリヤーがイオン交換膜からなる、請求項5記載の方法。 7.前記バリヤーがカチオン交換膜からなる、請求項6記載の方法。 8.前記の膜が過フッ素化ポリマーから構成される、請求項6記載の方法。 9.前記のポリマーがナフィオン(Nafion(R))カチオン交換膜である 、請求項7記載の方法。 10.前記のアノードが貴金属から構成される、請求項4記載の方法。 11.前記のアノードが金属支持体上に被覆された白金から構成される、請求項 4記載の方法。 12.プロトン性媒質が水からなる、請求項1または2記載の方法。 13.プロトン性媒質が水と耐酸化性有機溶媒からなる、請求項1または2記載 の方法。 14.有機溶媒が第三アルコール、芳香族溶媒、エーテル、ケトン、ニトリル、 アミド、飽和炭化水素およびこれらの混合物よりなる群から選ばれる、請求項1 3記載の方法。 15.プロトン性媒質が水と第三アルコールからなる、請求項1または2記載の 方法。 16.第三アルコールがt−ブタノールである、請求項15記載の方法。 17.プロトン性媒質が均質な水性混合溶媒からなる、請求項1または2記載の 方法。 18.プロトン性媒質が不均質な水性混合溶媒からなる、請求項1または2記載 の方法。 19.プロトン性媒質がアルカリ性pHを有する、請求項1または2記載の方法 。 20.前記のPHが約9〜12の範囲である、請求項21記載の方法。 21.第2の酸化剤が標準水素電極(NHE)に対して約0.6〜2.0Vの範 囲の電気化学半電池電位を有する、請求項2記載の方法。 22.第2の酸化剤が鉄化合物およびクロム化合物よりなる群から選ばれる、請 求項2記載の方法。 23.第2の酸化剤が次亜塩素酸塩および次亜臭素酸塩よりなる群がら選ばれる 、請求項2記載の方法。 24.第2の酸化剤が鉄(III)の化合物である、請求項2記載の方法。 25.第2の酸化剤がフェリシアン化物塩である、請求項2記載の方法。 26.第2の酸化剤がフェリシアン化カリウムである、請求項2記載の方法。 27.キラルリガンドが耐酸化性のキラルな第三アミンからなる、請求項1また は2記載の方法。 28.キラルリガンドがキニンまたはその誘導体からなる、請求項1または2記 載の方法。 29.キラルリガンドがキニジンまたはその誘導体からなる、請求項1または2 記載の方法。 30.オレフィンがスチルベンである、請求項1または2記載の方法。 31.オレフィンがスチレンである、請求項1または2記載の方法。 32.オレフィンがα−メチルスチレンである、請求項31記載の方法。 33.オレフィンがエノールエーテルである、請求項1または2記載の方法。 34.オレフィンがアリリック(allylic)エーテルである、請求項1ま たは2記載の方法。 35.オレフィンがビニルハライドである、請求項1または2記載の方法。 36.オレフィンがアリリックハライドである、請求項1または2記載の方法。 37.オレフィンがケイ皮酸エステル、ケイ皮酸アミド、またはケイ皮酸の非遊 離酸誘導体よりなる群から選ばれる、請求項1または2記載の方法。 38.請求項1または2の方法により製造された光学活性グリコール。 39(R,R)−または(S,S)−スチルベンジオール、(2S,3R)−ま たは(2R,3S)−2,3−ジヒドロキシ−3−フェニルプロピオネートメチ ルまたはエチルエステル、(R)−または(S)−3−クロロ−1,2−プロパ ンジオール、(R)−]または(S)−2−(イソブチルフェニル)−1,2− プロパンジオール、(R)−または(S)−2−フェニル−1,2−プロパンジ オール、(R)−または(S)−2−ヒドロキシプロビオフェノン、(R)−ま たは(S)−スチレンジオール、(R)−または(S)−1−ナフチルグリセロ ールよりなる群から選ばれる、請求項38記載の光学活性グリコール。 40.前記の電解再生を制御された電位の電解条件下で行う、請求項1または2 記載の方法。 41.前記の電解再生を定電流の電解条件下で行う、請求項1または2記載の方 法。 42.最初に存在する四酸化オスミウムまたはオスミウム含有先駆物質のモル量 を超えるモル量の光学活性グリコールを得るのに効果的な条件のもとで、 (a)オレフィンと有効量の四酸化オスミウムまたはオスミウム含有先駆物質を 、プロトン性媒質中で、四酸化オスミウムと触媒活性キラル複合体を形成するこ とができる有効量のキラルリガンドの存在下に接触させ;そして (b)該オスミウム含有先駆物質または四酸化オスミウムの還元から生じた低原 子価状態のオスミウム種から、触媒量の四酸化オスミウムを再生するのに効果的 な量の電流を該媒質に通す;ことからなる光学活性グリコール類の製造法。 43.最初に存在する四酸化オスミウムまたはオスミウム含有先駆物質および第 2の酸化剤のモル量を超えるモル量の光学活性グリコールを得るのに効果的な条 件のもとで、(a)オレフィンと有効量の四酸化オスミウムまたはオスミウム含 有先駆物質を、プロトン性媒質中で、該オスミウム含有先駆物質または四酸化オ スミウムの還元から生じた低原子価状態のオスミウム種の化学的酸化により触媒 量の四酸化オスミウムを生成することができる有効量の第2の酸化剤の存在下に 接触させ;そして (b)該化学的酸化から生じた使用済みの第2の酸化剤から、有効量の第2の酸 化剤を再生するのに効果的な量の電流を該媒質に通す; ことからなる光学活性グリコール類の製造法。 44.最初に存在する四酸化オスミウムのモル量を超えるモル量の光学活性α− ヒドロキシカルボニル化合物を得るのに効果的な条件のもとで、 (a)プロトン性媒質中で触媒活性量の四酸化オスミウムーキラルリガンド複合 体の存在下にエノールエーテルまたはビニルハライドの不斉ジヒドロキシル化反 応を行い;そして(b)低原子価状態のオスミウム種から、該不斉ジヒドロキシ ル化反応に再使用しうる四酸化オスミウムを電解的に再生する;ことからなる光 学活性α−ヒドロキシカルボニル化合物の電解製造法。 45.量初に存在する四酸化オスミウムと第2の酸化剤との合計モル量を超える モル量の光学活性α−ヒドロキシカルボニル化合物を得るのに効果的な条件のも とで、 (a)プロトン性媒質中で触媒活性量の四酸化オスミウムーキラルリガンド複合 体の存在下にエノールエーテルまたはビニルハライドの不斉ジヒドロキシル化反 応を行い;(b)低原子価状態のオスミウム種から、化学的酸化により、該不斉 ジヒドロキシル化反応に再使用しうる四酸化オスミウムを再生するのに有効な量 の第2の酸化剤を使用し;そして(c)使用済みの第2の酸化剤種から、該化学 的酸化反応に再使用しうる第2の酸化剤を電解的に再生する;ことからなる光学 活性α−ヒドロキシカルボニル化合物の電解製造法。 46.エノールエーテルが1−フェニル−1−メトキシプロペン、1−(3−ク ロロフェニル)−1−メトキシプロペン、1−フェニル−1−トリメチルシリル オキシプロペン、または1−エトキシシクロヘキセンである、請求項44または 45記載の方法。 47.ビニルハライドが2−クロロ−2−ブテン、2−ブロモ−2−ブテン、1 −フェニル−1−クロロ−プロペン、1−(3−クロロフェル)−1−クロロプ ロペン、または1−クロロシクロヘキセンである、請求項44または45記載の 方法。 48.請求項44または45の方法により製造された光学活性α−ヒドロキシカ ルボニル化合物。 49.2−ヒドロキシプロピオフェノン、2−ヒドロキシ−3−クロロプロピオ フェノン、または2−ヒドロキシシクロヘキサノンである、請求項48記載の光 学活性α−ヒドロキシカルボニル化合物。 50.請求項1、2または43の方法により製造された光学活性グリコールを利 用する方法により製造される光学活性化合物。 51.請求項44または45の方法により製造された光学活性α−ヒドロキシカ ルボニル化合物を利用する方法により製造される光学活性化合物。
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