JPH11319576A - 1―アルキンの水和反応用触媒 - Google Patents

1―アルキンの水和反応用触媒

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JPH11319576A
JPH11319576A JP11058103A JP5810399A JPH11319576A JP H11319576 A JPH11319576 A JP H11319576A JP 11058103 A JP11058103 A JP 11058103A JP 5810399 A JP5810399 A JP 5810399A JP H11319576 A JPH11319576 A JP H11319576A
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aldehyde
catalyst
reaction
alkyne
complex
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JP11058103A
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Makoto Tokunaga
信 徳永
Yasuo Wakatsuki
康雄 若槻
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RIKEN
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RIKEN
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  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】1−アルキンを効率よくアルデヒドないし1−
アルコールに変換する方法およびその方法に用いる触媒
を提供すること。 【解決手段】ビニリデン錯体を形成しうる金属錯体を含
有することを特徴とする触媒、およびこの触媒を用いて
1−アルキンからアルデヒドないし1−アルコールを製
造する方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、1−アルキンを水
和してアルデヒドに転換する反応、および該アルデヒド
をさらに還元して1−アルコールに転換する反応に関す
る。また本発明は、これらの反応に使用する触媒に関す
る。
【0002】
【従来の技術】水は最も簡便な試薬であり、これを有効
に利用した反応は経済性、安全性、環境への影響などあ
らゆる点で理想的な物質変換法になり得る。なかでも、
1−アルキンの水和は合成的に重要な変換反応であり、
利用価値の高い生成物を効率よく得る方法が提供されれ
ば極めて有用である。
【0003】1−アルキンの水和反応として、従来から
酸水溶液中で硫酸水銀(II)や酢酸水銀(II)などの水
銀触媒を用いる反応が知られている。この方法によれ
ば、マルコニコフの法則にしたがってメチルケトンがほ
ぼ選択的に生成することが知られている(J.March, Adv
anced Organic Chemistry, 4th ed.,762)。また、これ
に類するさまざまな触媒が開発されているが、いずれも
反応生成物はケトンに限られており、より利用価値の高
いアルデヒドを主として生成する反応はない。
【0004】一方、1−アルキンからアルデヒドを生成
する反応も知られている。しかしながら、この反応はま
ず1−アルキンをヒドロホウ素化してから、その生成物
を酸化するものである。アルデヒドを得るには二段階に
わたる反応を行わなければならないことから、煩雑であ
り原子効率が悪いという問題があった。したがって、ア
ルデヒドや該アルデヒドを還元した1−アルコールを、
1−アルキンから簡便で効率よく合成する方法は存在し
なかった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】そこで本発明は、この
ような従来技術の問題点を解決して、1−アルキンから
効率よくアルデヒドないし1−アルコールを生成する反
応を提供することを解決すべき課題とした。また本発明
は、これらの反応に使用する触媒を提供することも解決
すべき課題とした。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、これらの
課題を解決するために鋭意検討を行った結果、ビニリデ
ン錯体を形成しうる金属錯体を触媒として使用すれば1
−アルキンを効率よくアルデヒドないし1−アルコール
に変換しうることを見出し、本発明に至った。
【0007】すなわち本発明は、ビニリデン錯体を形成
しうる金属錯体を含有することを特徴とする、1−アル
キンをアルデヒドないし1−アルコールに変換する反応
用の触媒を提供する。 本発明の好ましい実施態様で
は、ビニリデン錯体を形成しうる金属錯体はTa、C
r、Mo、W、Mn、Re、Fe、Ru、Os、Rhま
たはIrの錯体である。その中でもRuの錯体が好まし
く、特に[(C6H6)RuCl2(PPh2(C
6F5))]とPPh2(C6F5)を反応させて得られる
錯体、および[(C6H6)RuCl2]2とP(3−(S
O3Na)Ph)3を反応させて得られる錯体が好まし
い。
【0008】また、本発明は、これらの触媒を用いて1
−アルキンを水和することを特徴とするアルデヒドの製
造方法、および1−アルキンを水和し還元することを特
徴とする1−アルコールの製造方法も提供する。1−ア
ルコールの製造方法では、水素、エチレン、プロピレン
およびトリアルキルシランからなる群から選択される化
合物の存在下で反応させることが好ましい。
【0009】
【発明の実施の形態】以下において、本発明の触媒およ
び製造方法について説明する。本発明の触媒は、1−ア
ルキンをアルデヒドないし1−アルコールに転換する反
応の触媒であり、ビニリデン錯体を形成しうる金属錯体
である。すなわち、以下の式:
【化1】LnM=C=CR1R2 (式中、Lはリガンド、nはリガンドの配位数、Mは金
属、R1およびR2は水素原子、アルキル基、アリール基
などである)で表されるビニリデン錯体構造を形成する
ことができる金属錯体である。
【0010】そのような金属錯体として、Ta、Cr、
Mo、W、Mn、Re、Fe、Ru、Os、Rhおよび
Irの錯体が知られている。これらの金属が形成するビ
ニリデン錯体は、Chemical Reviews,1991,Vol.91(2),20
2-204の表に具体的に記載されており、これらのビニリ
デン錯体を形成しうる金属錯体を本発明の錯体として用
いることができる。
【0011】本発明の好ましい金属錯体はルテニウム錯
体である。ルテニウム錯体の中でも好ましいものは、
[(C6H6)RuCl2(PPh3)]とPPh3を反応
させて得られる錯体、RuCl2(PPh3)3、[(C6
Me6)RuCl(PPh3)2]Cl、[(C6H6)R
uCl(P(p−FPh)3)2]ClとP(p−FP
h)3を反応させて得られる錯体、[(C6H6)RuC
l2(PPh2(C6F5))]とPPh2(C6F5)を反
応させて得られる錯体、[(C6H6)RuCl(PCy
3)2]ClとPCy3を反応させて得られる錯体、
[(C6H6)RuCl(PCy3)2]ClとPPh3を
反応させて得られる錯体、[(C6H6)RuCl(F2
0−dppe]ClとPPh2(C6F5)を反応させて
得られる錯体、CpRuCl(PPh3)2、[(C
6H6)RuCl2]2とPh2P(3−(SO3Na)P
h)を反応させて得られる錯体、および[(C6H6)R
uCl2]2とP(3−(SO3Na)Ph)3を反応させ
て得られる錯体である。これらのルテニウム錯体の中で
は、[(C6H6)RuCl2(PPh2(C6F5))]と
PPh2(C6F5)を反応させて得られる錯体、または
[(C6H6)RuCl2]2とP(3−(SO3Na)P
h)3を反応させて得られる錯体が特に好ましい。
【0012】なお、本明細書において、Phはフェニ
ル、Meはメチル、PCy3はトリシクロヘキシルホス
フィン、F20−dppeは1,2−ビス(ジ(ペンタ
フルオロフェニル)ホスフィノ)エタン、Cpはシクロ
ペンタジエニルを表す。また、後述する実施例に記載さ
れるP(p−tolyl)はトリ(p−トリル)ホスフ
ィン、dppeは1,2−ビス(ジフェニルホスフィ
ノ)エタン、binapは2,2’−ビス(ジフェニル
ホスフィノ)−1,1’−ビナフチル、triphos
はビス(2−(ジフェニルホスフィノ)エチル)フェニ
ルホスフィンを表す。
【0013】これらのビニリデン錯体を形成しうる金属
錯体を触媒として使用することによって、1−アルキン
をアルデヒドに変換することができる。また、反応条件
を適宜選択すれば、1−アルキンを1−アルコールまで
変換することができる。触媒の使用量は、1−アルキン
1当量に対して、通常0.05〜0.1当量の範囲内に
する。
【0014】これらの反応では、目的とするアルデヒド
や1−アルコールが効率よく生成する。したがって、副
生成物であるケトンや2−アルコールの生成はほとんど
確認されないか、確認されたとしても少量である。従来
は、1−アルキンからアルデヒドを得るために煩雑な2
段階反応を行わなければならなかったが、本発明によれ
ば極めて簡便にアルデヒドや1−アルコールを得ること
ができる。
【0015】いかなる理論にも拘泥するわけではない
が、本発明の反応によって効率よくアルデヒドや1−ア
ルコールが生成するのは、1−アルキンと金属錯体の間
でビニリデン錯体が形成されるためであろう。すなわ
ち、従来から知られている水銀触媒を用いた水和反応で
は、水銀イオンが1−アルキンの三重結合に向かって反
応し、その結果2位の炭素原子の電子密度が低くなりケ
トンが生成する。しかしながら、本発明の触媒は分子の
外側から1−アルキンの1位の炭素に向かって反応して
ビニリデン錯体を形成するため、1位の炭素原子の電子
密度が低くなりアルデヒドが生成するものと考えられ
る。このように、本発明の触媒を用いた1−アルキンの
水和反応は従来の水和反応とは異なる機構により進行す
る新しいタイプの反応である。
【0016】本発明の反応の出発物質とすることができ
る1−アルキンは、末端に三重結合を有していて、本発
明の反応を過度に阻害する官能基を含まない化合物であ
ればとくにその範囲は制限されない。したがって、RC
≡CHで表される1−アルキンのR部分は、アルキル
基、アリール基、アリールアルキル基、アルコキシ基、
アルコキシアルキル基など広範囲な構造をとり得る。ま
た、Rが二重結合や三重結合を有する構造であっても、
反応条件を選択することによって1−アルキンの末端部
分のみを反応させることが可能である。
【0017】本発明の反応に使用する溶媒は、本発明の
触媒、反応物質、目的生成物質に対して不活性である広
範囲な溶媒の中から適宜選択することができる。例え
ば、メタノール、エタノール、1−プロパノール、2−
プロパノール、1−ブタノール、2−ブタノ−ル、te
rt−ブタノール、塩化メチレン、2−メトキシエタノ
ールなどを使用することができる。これらの溶媒は単独
で使用してもよいし、2種以上を組み合わせて使用して
もよい。
【0018】1−アルキンからアルデヒドまたは1−ア
ルコールを生成させるために、反応系に水素、エチレ
ン、プロピレンおよびトリアルキルシラン(例えばトリ
エチルシランおよびトリイソプロピルシラン)からなる
群から選択される1以上の化合物を導入しながら反応を
行うことができる。これらの化合物を導入することによ
って、アルデヒドまたは1−アルコールの収率を高める
ことができる。このため、これらの化合物を使用すれ
ば、高価なルテニウム触媒の使用量を減らし、製造コス
トを削減することが可能である。水素、エチレン、プロ
ピレンを反応系に導入する場合は、単に反応混合物をこ
れらの気体の雰囲気下に常圧ないし加圧下に置くだけで
もよいし、反応混合物中にこれらの気体を吹き込んでも
よい。トリエチルシランやトリイソプロピルシランを反
応系に導入する場合は、触媒に対して1〜50当量、好
ましくは5〜10当量添加する。上記化合物の中で特に
好ましい化合物は、水素およびエチレンである。
【0019】本発明の反応では、使用する溶媒を適宜選
択することによって主たる反応生成物を1−アルコール
にすることができる。例えば、[(C6H6)RuC
l2]2とP(3−(SO3Na)Ph)3を反応させて得
られる錯体を用いた1−オクチンの水和反応では、2−
メトキシエタノールを溶媒として用いるとアルデヒドが
生成し、2−プロパノールおよびエタノールを溶媒とし
て用いると1−アルコールが生成する。また、使用する
触媒量を調節することによって、主生成物をコントロー
ルすることもできる。例えば、[(C6H6)RuCl2
(PPh)3]とPPh3を反応させて得られる錯体を用
いた1−オクチンの水和反応では、触媒使用量が少なけ
ればアルデヒドが生成し、触媒使用量が多ければ1−ア
ルコールが主として生成する。
【0020】本発明の反応によって得られた反応混合物
から目的生成物を取得する方法は、当業者に周知の方法
を用いて行うことができる。例えば、再結晶、蒸留、濾
過、カラムクロマトグラフィーなどを用いて行うことが
できる。本発明の方法の具体的条件については、後述す
る実施例を参考にして適宜決定することができる。
【0021】なお、本発明の触媒は、上記以外の反応の
触媒として用いることもできる。例えば、[(C6H6)
RuCl2]2とP(3−(SO3Na)Ph)3を反応さ
せて得られる錯体は、従来から知られているアルキンの
水素化およびヒドロホルミル化反応の触媒としても有効
である。とくにこの錯体は、水素化やヒドロホルミル化
に従来から使用されていた触媒よりも簡単に合成するこ
とができる点で優れている。
【0022】すなわちこの錯体は、[(C6H6)RuC
l2]2とP(3−(SO3Na)Ph)3に水を加えて1
00℃で3分程度加熱するだけでほぼ定量的に合成する
ことができる。このため、単に水を留去するだけでほぼ
純粋な錯体を得ることができる。また、原料となる
[(C6H6)RuCl2]2は、RuCl3・3H2Oから
収率95%で合成することができ、しかも反応物質であ
るベンゼンを容易に留去できるため単離も容易である。
したがって、[(C6H6)RuCl2]2とP(3−(S
O3Na)Ph)3を反応させて得られる錯体は実用性が
高くて有用である。
【0023】一方、本発明の研究過程において、従来型
のマルコニコフの法則に従った水和反応を触媒するルテ
ニウム含有錯体も確認された(比較例2)。その中で
も、[(アレーン)RuCl2(PR3)]または[(ア
レーン)RuCl(R2P−PR2)]Clで表されるル
テニウムホスフィン錯体は、マルコニコフの法則に従う
新しい水和反応用触媒である。ここで、アレーンとして
は、ベンゼン、p−シメン、ヘキサメチルベンゼンなど
を例示することができる。また、R2P−PR2は二座ホ
スフィン配位子であり、1,2−ビス(ジフェニルホス
フィノ)エタン、1,2−ビス(ジ(ペンタフルオロフ
ェニル)ホスフィノ)エタン、2,2’−ビス(ジフェ
ニルホスフィノ)−1,1’−ビナフチルを例示するこ
とができる。これらのルテニウム含有錯体を例えば5m
ol%使用して、1−アルキンとともに80〜100℃
で20時間加熱すれば、収率50〜60%でケトンを得
ることができる。
【0024】
【実施例】以下に実施例および比較例を挙げて本発明を
さらに具体的に説明する。以下の例に示す材料、試薬、
割合、操作等は、本発明の精神から逸脱しない限り適宜
変更することができる。したがって、本発明の範囲は以
下に示す具体例に制限されるものではない。
【0025】(実施例1)10mlスクリューキャップ
付バイアルに、[(C6H6)RuCl2(PPh2(C6
F5))](69.3mg,0.1mmol)およびP
Ph2(C6F5)(105.7mg,0.3mmol)
を入れアルゴン置換した。さらに、アルゴン気流下で2
−プロパノール(2.5ml)、1−オクチン(11
0.20mg,1.0mmol)、ノナン(0.201
9mmol)および水(0.75ml)を加え、栓をし
て80℃で3時間攪拌した。冷却後バイアルを開封し、
ジエチルエーテル(5ml)を加えて無水硫酸ナトリウ
ムで乾燥した。各種生成物の収率をガスクロマトグラフ
ィーにより分析して、アルデヒドとケトンの生成比(2
−オクタノンとオクチルアルデヒドの生成比)およびア
ルデヒドの収率を測定した。1−オクチンの代わりに種
々の1−アルキンを用いて同じ反応を行って、同様にア
ルデヒドとケトンの生成比およびアルデヒドの収率を測
定した。結果を後掲の表1にまとめて示す。
【0026】(実施例2)10mlスクリューキャップ
付バイアルに(1/2)[(C6H6)RuCl2]2(2
5.0mg,0.1mmol)およびP(3−(SO3
Na)Ph)3(227.4mg,0.4mmol)を
入れてアルゴン置換し、さらに水(1.25ml)を加
えて100℃で3分間攪拌した。その後、アルゴン気流
下で2−メトキシエタノール(1.25ml)、1−オ
クチン(110.20mg,1.0mmol)、ノナン
(0.2558mmol)および水を加え、栓をして1
00℃で40時間攪拌した。冷却後バイアルを開封し、
ジエチルエーテル(5ml)を加えてよく攪拌した後、
有機相をガスクロマトグラフィーにより分析して、アル
デヒドとケトンの生成比(2−オクタノンとオクチルア
ルデヒドの生成比)およびアルデヒドの収率を測定し
た。
【0027】有機相を分離したのち、さらにジエチルエ
ーテル(2ml)で3回抽出し、合わせた有機相を塩化
カルシウムで乾燥した。これをシリカゲルカラム(関東
化学製 silica gel 60,300メッシュ,ペンタン:エ
ーテル=20:1)で精製し、オクチルアルデヒド(5
2.3mg,0.408mmol,収率41%)を得
た。1−オクチンの代わりに種々の1−アルキンを用い
て同じ反応を行って、同様にカスクロマトグラフィーに
よりアルデヒドとケトンの生成比およびアルデヒドの収
率を測定した。また、溶媒として2−メトキシエタノー
ルの代わりに2−プロパノールを用いて同じ反応を行っ
て、同様にカスクロマトグラフィーにより生成物を分析
した。その結果、1−アルコールが主生成物であること
が確認されたため、1−アルコールとケトンの生成比お
よび1−アルコールの収率を測定した。結果を後掲の表
1にまとめて示す。
【0028】(比較例1)触媒として[(C6H6)Ru
Cl2(PPh3)](0.05mmol)を用い、溶媒
としてエタノールを用い、反応時間を14時間にして実
施例2と同じ方法によって反応を行った。カスクロマト
グラフィーにより生成物を分析し、アルデヒドとケトン
の生成比およびアルデヒドの収率を測定した。結果を表
1にまとめて示す。
【0029】
【表1】
【0030】(実施例3)実施例1および2で用いた触
媒の代わりに種々のルテニウム触媒を用いて1−オクチ
ンを反応させ、ガスクロマトグラフィーによってアルデ
ヒドとケトンの生成比およびアルデヒドの収率を測定し
た。1−アルコールが主生成物である場合は、1−アル
コールとケトンの生成比および1−アルコールの収率を
測定した。結果を表2にまとめて示す。
【0031】
【表2】
【0032】(比較例2)実施例1および2で用いた触
媒の代わりに種々の比較用ルテニウム触媒を用いて1−
オクチンを反応させ、ガスクロマトグラフィーによって
アルデヒドとケトンの生成比およびアルデヒドの収率を
測定した。結果を表3にまとめて示す。
【0033】
【表3】
【0034】(実施例4)10mlスクリューキャップ
付バイアルに、[(C6H6)RuCl2(P(PhSO3
Na−m)3)](27.8mg,0.02mmol)
およびP(PhSO3Na−m)3(22.8mg,0.
04mmol)を入れ水素置換した。さらに、水素気流
下で2−プロパノール(2.5ml)、1−オクチン
(110.20mg,1.0mmol)、ノナン(0.
2019mmol)および水(0.75ml)を加え、
栓をして100℃で18時間攪拌した。冷却後バイアル
を開封し、ジエチルエーテル(5ml)を加えて無水硫
酸ナトリウムで乾燥した。各種生成物の収率をガスクロ
マトグラフィーにより分析して、アルデヒドとケトンの
生成比(2−オクタノンとオクチルアルデヒドの生成
比)およびアルデヒドの収率を測定した。また、反応時
間を40時間にした場合、および水素の代わりにアルゴ
ン、一酸化炭素で置換した場合についても同様にアルデ
ヒドとケトンの生成比およびアルデヒドの収率を測定し
た。結果を後掲の表4にまとめて示す。
【0035】
【表4】
【0036】(実施例5)10mlスクリューキャップ
付バイアルに、[(C6H6)RuCl2(Ph2PPhF
5](30.1mg,0.05mmol)およびPh2P
PhF5(52.9mg,0.15mmol)を入れ水
素置換した。さらに、水素気流下で2−プロパノール
(2.5ml)、1−オクチン(110.20mg,
1.0mmol)、ノナン(0.2019mmol)お
よび水(0.75ml)を加え、栓をして80℃で18
時間攪拌した。冷却後バイアルを開封し、ジエチルエー
テル(5ml)を加えて無水硫酸ナトリウムで乾燥し
た。各種生成物の収率をガスクロマトグラフィーにより
分析して、アルデヒドとケトンの生成比(2−オクタノ
ンとオクチルアルデヒドの生成比)およびアルデヒドの
収率を測定した。また、添加物を水素、エチレン、プロ
ピレン、ペンテン、ヘキセン、トリエチルシラン、二酸
化炭素に変え、圧力、添加量、反応時間を変えて同様に
アルデヒドとケトンの生成比およびアルデヒドの収率を
測定した。結果を後掲の表5にまとめて示す。
【0037】
【表5】
【0038】
【発明の効果】本発明の触媒を用いれば、1−アルキン
を効率よくアルデヒドないし1−アルコールに変換する
ことができる。この反応は、生成物の利用価値が高くて
合成的に極めて有用である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI C07C 45/26 C07C 45/26 47/02 47/02 47/14 47/14 47/228 47/228 47/277 47/277 49/04 49/04 A 49/16 49/16 49/213 49/213 49/255 49/255 A // C07B 61/00 300 C07B 61/00 300

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ビニリデン錯体を形成しうる金属錯体を含
    有することを特徴とする、1−アルキンをアルデヒドな
    いし1−アルコールに変換する反応用の触媒。
  2. 【請求項2】前記金属錯体が、Ta、Cr、Mo、W、
    Mn、Re、Fe、Ru、Os、RhまたはIrの錯体
    であることを特徴とする請求項1の触媒。
  3. 【請求項3】前記金属錯体がRuの錯体であることを特
    徴とする請求項2の触媒。
  4. 【請求項4】前記金属錯体が、[(C6H6)RuCl2
    (PPh2(C6F5))]とPPh2(C6F5)を反応さ
    せて得られる錯体、または[(C6H6)RuCl2]2と
    P(3−(SO3Na)Ph)3を反応させて得られる錯
    体のいずれか(前記PhはC 6H5である)であることを
    特徴とする請求項3の触媒。
  5. 【請求項5】請求項1〜4のいずれかの触媒を用いて1
    −アルキンを水和することを特徴とするアルデヒドの製
    造方法。
  6. 【請求項6】請求項1〜4のいずれかの触媒を用いて1
    −アルキンを水和し還元することを特徴とする1−アル
    コールの製造方法。
  7. 【請求項7】水素、エチレン、プロピレンおよびトリア
    ルキルシランからなる群から選択される化合物の存在下
    で反応させることを特徴とする請求項6の1−アルコー
    ルの製造方法。
JP11058103A 1998-03-12 1999-03-05 1―アルキンの水和反応用触媒 Pending JPH11319576A (ja)

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WO2002040494A1 (en) * 2000-11-17 2002-05-23 University Of York Ruthenium-aryl-compounds in cancer therapy
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CN104496770A (zh) * 2014-12-23 2015-04-08 湖南大学 一种芳基炔水合反应生成苯乙酮类化合物的方法
CN111501384A (zh) * 2020-04-24 2020-08-07 界首市宏利塑料有限公司 一种高强度耐磨的pp塑料绳

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