JPS6092297A - η↑5−置換シクロペンタジエニルコバルトポリエン錯体の製造方法 - Google Patents

η↑5−置換シクロペンタジエニルコバルトポリエン錯体の製造方法

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JPS6092297A
JPS6092297A JP58199941A JP19994183A JPS6092297A JP S6092297 A JPS6092297 A JP S6092297A JP 58199941 A JP58199941 A JP 58199941A JP 19994183 A JP19994183 A JP 19994183A JP S6092297 A JPS6092297 A JP S6092297A
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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】 本発明はη5−置換シクロペンタジェニルコバルト錯体
の新規な製造方法に関する。さらに、アルキン類とニト
リル類よりピリジン誘導体の合成反応へ、ここで得られ
た物質の触媒としての適用に関する。
η55−シクロベンタジエニルコバルi体、とくにη5
−シクロペンタジェニルコバルト−η4−ボリエン錯体
は公知の物質であり、またこの物質を触媒としてアルキ
ン類とニトリル類を反応させ、ピリジン誘導体を製造す
る方法は既に知られている。たとえば、シクロアルカジ
ェニルコバルトシクロアルカジエン詰体、あるいはコバ
ルト塩をニトリル類またはアルキン類の存在のもとで還
元剤を作用させたものを製造すること、さらにこの物質
を触媒として上記の反応を進行せしめることが公知であ
る。(特開昭50−135084号、特開昭58−25
780号、USP4287329号)しかしながら、 式(H) n B+。
[但し、式中Aは炭素数1〜4個のアルキル基及び/又
はフェニル基であり、置換数nはO〜2を示し、一方、
Bはアルコキシカルボニル基(アルコキシ部分の炭素数
は1〜3個)あるいはアシル基(炭素数は1〜4個)か
ら選ばれ、置換数mはl又は2を示す。さらにRは炭素
数4〜16のポリエン(二重結合の数は2〜4組である
。但し、芳香族性不飽和結合のみより成るポリエンを除
く)であってそのジエン部分でコバルトと配位結合を形
成する。] に示すようなシクロペンタジェニル基に電子吸引性の置
換基が付いたシクロペ“ンタジエニルコバルトポリエン
錯体の#J造は困難であり、文献未知であった。しかる
に本発明者等は、こうした錯体の製造に成功し、また、
この物質がとくに上記反応によるピリジン誘導体の合成
に勝れた触媒であることを知見した。
本発明は、こうした電子吸引性の置換基を持つシクロペ
ンタジェニルコバルI・ポリエン錯体を容易にかつ安価
に製造する新規の方法を提供するものである。即ち、本
発明は、 1)式(T) n 8m [但し、式中Aは炭素数1〜4個のアルキル基及び/又
はフェニル基であり、置換数nはO〜2を示し、一方、
Bはアルコキシカルボニル基(アルコキシ部分の炭素数
は1〜3個)あるいはアシル基(炭素数は1〜4個)か
ら選ばれ置換数mはl又は2を示す。ざらに又はハロゲ
ン原子である。] で示されるη5−置換シクロペンタジエニルコバルトモ
ノハロゲナイドと、 ii)炭素数4〜i6のポリエン(二重結合の数は2〜
4組である。但し、芳香族性不飽和結合のみより成るポ
リエンを除く。) の各群のそれぞれ1種以−ヒとを混合し、さらに…)ア
ルカリ金属のアマルガム、ポロハイドライド、アルミニ
ウムハイドライド若しくはハイドライド;アルキルアル
ミニウム;またはアルキル亜鉛の群から選ばれた還元剤
を作用させることにより電子吸引性の置換基を有する式
(IT)で示されるη5−置換シクロペンタジェニルコ
バルトポリエン錯体の製造方法 、および i)式(III) n I11 [イーし、式中Aは炭素数1〜4個のアルキル基及び/
又はフェニル基であり、置換数nはO〜2を示し、一方
、Bはアルコキシカルボニル基(アルコキシ部分の炭素
数は1〜3個)あるいはアシル基(炭素数1〜4.4@
 )から選ばれ、mは1又は2を示す。Mはアルカリ金
属である。1 で示される置換シクロペンタジェニルアルカリ金属錯体
と、 ii )コバルト (If)ハライドと、■)炭素数4
〜1Bのポリエン(二重結合の数は2〜4組である。但
し、芳香族性不飽和結合のみより成るポリエンを除く。
) の各群のそれぞれ1種以上とを混合反応させ、さらに iV )アルカリ金属のアマルガム、ポロハイドライド
、アルミニウムハイドライド、若しくはハイドライド;
アルキルアルミニウム;またはアルキル亜鉛の群から選
ばれた還元剤を作用させて、電子吸引性の置換基を有す
る式(II)で示されるη5−5−置換シクロベンタジ
エニルコバルトボリエンの製造方法である。
尚このプロセスでni )群のポリエンはi)群とii
)群の反応の後に添加してもよい。
シクロペンタジエニルコバルトモノハロゲナイドは、既
知の物質であるが本発明で示す置換シクロペンタジェニ
ルコバルト七ノハロゲナイドはいずれも新規物質である
。置換シクロペンタジェニルコバルト七ノハロゲナイド
の製造には式(1)のllシクロペンタジェニルアルカ
リ金属錯体とコバルト(IF)ハライドとを反応させる
ことにより達成することができる。この場合両者はでき
るだけ等モルに近い比率で反応させることが重要である
ことが見出された。コバルト塩の過少はコバルトセン型
の副生物の増大を招来し、一方過大は未反応物が増大し
、いずれも好結果を与えな O い。反応の方法は溶媒の存在のもとで−20〜50 ’
0に保つことにより容易に行うことができる。
溶媒としては、不活性溶媒たとえば炭化水素、エーテル
などが好適に使用できるが、上記のポリエン類を存在さ
せるのもよい方法である。こうして得られた反応生成液
から置換シクロペンタジェニルモノハロゲナイドを分離
取得することができるが、この反応液をただちに次の反
応に供することもできる。
置換シクロベンタジェニルコバルトモノハロゲナイドと
ポリエン類は還元剤の作用により、置換シクロペンタジ
ェニルコバルトボリエン錯体に容易に導けることが判明
した。従来、コバルト塩とアルキン類、あるいはニトリ
ル類とを還元剤のもとにピリジン誘導体合成に活性な触
媒に導く試みは知られているが、本発明に示すような置
換シクロペンタジエニルコバル:・モノハロゲナイドを
出発物質とする例は知られていない。本発明により、置
換シクロペンタジェニルコバルトボリエン錯体を容易か
つ好収率で製造する方法は、はじめて見出されたのであ
る。
式(I)の置換シクロペンタジェニルコバルトモノハロ
ゲナイドとポリエン類の存在比は1〜200モル倍の範
囲が適している。ポリエンとしては炭素数4〜16個の
ポリエンであって二重結合の数としては2〜4組をもつ
ものが適している。例えば、ブタジェン、インプレン、
ノルボルナジェン、インデン、アズレン、シクロオクタ
ジエン。
シクロドデカトリエン及びこれらのアルキル、アルコキ
シカルボニル、フェニル、シアノ、シアノメチレン置換
体などが挙げられる。しかし、ベンゼン、トルエン、キ
シレン等の不飽和結合が芳香族環のみより成る化合物は
反応しないので不適である。一方還元剤としては、アル
カリ金属のアマルガム、ハイドライド、ポロハイドライ
ド、アルミニウムハイドライド等や、アルキルアルミニ
ウムまたはアルキル亜鉛を使用することができる。
還元剤の量はコバルトに対し当量以上存在させることが
望ましい。反応は溶媒の存在または非存在のもとに一2
0〜100°Cの範囲で行なう。
溶媒としては炭化水素、エーテル類が好適に使用でき、
反応原料でもあるポリエン類、あるいは前述工程の系を
そのままこの反応に適用してもよい。反応の雰囲気は酸
素、水分、酸性ガス等を含まない不活性雰囲気が好まし
く、常圧、もしくは加圧で反応させてもよい。反応時間
は温度及び溶媒等で異なるが通常は1時間以内である。
以1−1本発明の方法は、式(T)の置換シクロペンタ
ジェニルコバルト千ノハロゲナイドを出発物質として反
応させることで達成できるが、さらに式(Ill)の置
換シクロペンタジェニルアルカリ金属錯体とコバルト(
IT)ハライドを出発物質とし、置換シクロペンタジェ
ニルコバルト七ノハロゲナイドを中間体として経由する
一貫プロセスを採る方法も有利な選択である。
かくして得られた反応生成液よりη5−置換シクロペン
タジェニルコバルト−η4−ポリエン錯体の純物質を分
離精製して取得することができる。この分離操作は簡便
に行うことができる。しかし本発明の錯体な触媒として
適用するために 3 2 は、必ずしもこうした分離操作を要せず、反応生成液を
そのまま使用することもできる。
本発明の方法で得られた物質は新規物質を含むものであ
る。
又、本発明によって得られた物質はアルキン類とニトリ
ル類よりピリジン誘導体を製造する反応に触媒として使
用した場合、とくに高い活性を示すものである。
触媒の使用量は反応系中にコバルト原子換算で0.1m
 mol/ 1以上の濃度で効力を発揮する。そして1
0h mol/ 1以上にする必要は通常認められない
。反応原料については本発明の触媒を用いても先行技術
と同様に広範囲のアルキン類、ニトリル類に適用できる
。
アルキン類としては、アセチレン、アルキル−、アルケ
ニル−及びアリル−アセチレンのような末端アルキン、
ジアルキル−、ジアリル−、アルキルアルケニル−アセ
チレン及びアルキルアリル−アセチレンのようなジ置換
アセチレン、これらのアルキンは異種アルキンの混合物
であっても4 よい。またこれらアルキン類のエーテルあるいはアルコ
ール誘導体でもよい。
一方、ニトリル類としては、シアン化水素、アルキル−
、アリル−、アルケニル−ニトリルのようなモノニトリ
ル、さらにニトリル基が複数個存在する多官能ニトリル
が好適に使用できる。
本発明方法の特徴は、簡単な操作で活性の高い触媒を合
成することにあり、さらに、触媒をリサイクルして再使
用する場合の利点と合わせ、工業的には重要な利点であ
る。例えばビニルピリジン、α−ピコリン、ピリジン等
をアセチレンとニトリルより工業的に容易に製造するこ
とが本発明により可能になったといえる。
以下に実施例によって本発明の態様を述べるが本発明の
範囲はこの態様により制限されるものではない。
実施例1 窒素気流下、1001の容器中に無水塩化コバル) 1
.0g(7,7+ mol)、テトラヒドロフラン15
1及び1.5−シクロオクタジエン3mlを加える。攪
拌下5 15℃で、メトキシカルボニルシクロペンタジェニルナ
トリウムのテトラヒドロフラン溶液51(7a+ mo
l)をゆっくり滴下する。青色不均一であった混合液は
滴下とともに暗赤色均−となる。
別の容器に用意したナトリウムの水銀アマルガム(ナト
リウム0.7gより製造)とテトラヒドロフラン101
の系に15°Cで攪拌下上記の液を加える。
10分間撹拌した後、上澄液を分離し、減圧下で溶媒を
留去する。残液を少量のベンゼン/ヘキサン(1: 1
)に溶かし、アルミナ(5%の水を加えたもの)のカラ
ムクロマトグラフにかけ流出する赤褐色のバンドを取り
溶媒を留去すると目的物のη4−1.5−シクロオクタ
ジエン−η5−メトキシカルボニルシクロペンタジェニ
ルコバルトが結晶で析出する。これを少量のヘキサンで
洗い減圧下に乾燥し、収量1320mgが得られた。
融点8B−87℃。分析値CB2 、13% 、 He
 、 5’lL G+fHI?0□COトシテノ計算値
CB2.07% 、 86.80X、 IR(Nujo
l):1720.1700cm −’ (C=0) 、
’H−NMR(CDCH3):6 δ1.O3,2,38,3,58(Co l’l+2)
;3−95 (CH3);4.40゜5、O3ppm 
(C5H4) ・ 実施例2 メI・キシカルボニルシクロペンタジェニルコバルト千
ノハロゲナイドのエタノール/テトラヒドロフラン(1
: 3)溶液301(コバルトとして4ts mol含
有)に1.5−オクタジエン1.51を加え、さらに、
0℃でナトリウムポロハイドライド0.25gを撹拌し
ながら加え、30分反応させた。反応生成液を実施例1
に準じて処理し、実施例1と同シのη4−1.5−シク
ロオクタジエン−η5−メトキシカルボニルシクロペン
タジェニルコバルトの結晶140鵬gを得た。
実施例3 無水塩化コバルトとメトキシカルボニルシクロペンタジ
ェニルナトリウム、当モル(8,5m mol)より0
℃でメトキシカルボニルシクロペンタジェニルコバルト
千ノハロゲナイド錯体を製造した。
一方、テトラヒドロフラン201にブタジェンを室温で
泡出させ飽和溶液を作り、これにナトリウム7 アマルガムと上記錯体を、0℃で加えて反応を行った。
得られたη4−1.3−ブタジェンーη5−メトキシカ
ルボニルシクロペンタジェニルコバルト結晶の収量は4
38mgであった。
融点40−42℃(窒素充填キャピラリー中)。
IR(Nujol):1710cm−’ (G−0) 
、 ’H−NMR(CH12CI2 ):δ−0,28
,1,84,5,11(04H6);3.74 ((l
)H3);4.138,5.29PP園(CsHa)。
実施例4 窒素気流下、1001の容器中に無水ヨウ化コバルト7
m■O1、テトラヒドロフラン15m1及びノルボルナ
ジェン41を仕込んだ。攪拌下、アセチルシクロペンタ
ジェニルナトリウムのテトラヒドロフラン溶液7■mo
l(7ml)を0℃でゆっくり滴下すると反応液は赤褐
色となる。この溶液を、先に実施例1で使用したナトリ
ウムアマルガムとトルエンの系に撹拌下にゆっくりと加
え、温度40℃で15分間反応させた。反応液から溶媒
を減圧留去し、ベンゼン/ヘキサン(1:1)の溶媒少
量に溶かした後アルミナカラムクロマトにかけ、赤褐色
のバ8 ンドをベンゼンで抽111する。溶媒を留去することに
よりη4−ノルボルナジェンーη5−アセチルシクロペ
ンタジェニルコバルト結晶が収1250mgで得られた
。
融点97〜99℃、元素分析値C:65.413L H
:5.85% 、C+4H1aOCOトL ”Cノ計算
値C:85.12%、 H:5.86%、IR吸収(N
ujol):11345c+s−’ (C=0) 、N
MR(inCDCI3):δ0.81,2.9B、3.
18(G7Hs );4.EiO。
5、17pp■(C5H4)である。
実施例5 実施例4に於て、アセチルシクロペンタジェニルナトリ
ウムの代りにアセチル、ベンジルシクロペンタジェニル
リチウムを使用して反応を行った。η4−ノルボルナジ
ェンーη5−アセチルへンジルシクロペンタジェニルコ
バルトは溶媒を留去した状態で暗赤色の粘稠な液状で収
量160■gで得られた。
実施例6 文献【口、Peters、 J、 Chew、 Soc
、、 1757(1958)]に従いジメトキシカルボ
ニルシクロペンタジェニルナトリウムを合成した。この
粉末?m molと無水塩化コバルト7IIfflol
とより実施例4の方法でη4−シクロオクタジエンーη
5−ジメトキシカルボニルシクロペンタジェニルコバル
トを黄橙色バンドより集め、赤褐色の結晶を2種類取得
した。収量計約85mg。
[第1の結晶]融点115−118°0.IR吸収(N
ujol):1725.1710cm ’ (C=O)
、元素分析値G:5B、71% 。
H:8.09%、C,7H2104Coとしテノ計算値
C:5B、83% 。
H:Ei、08% 、 NMR(in CDCh ):
δ1.7,2.4,3.8C,H,□);3.9B(0
(H3);4.54(t、IH)、4.1112(d、
2H)C5H3)・ [第2の結晶]融点!311−100℃、IR吸収(N
ujol):1730.1710cm −’ (C:=
O)、元素分析値C:58.67’X 。
H:8.12%、C+7Hz104Coとシテノ計算値
C:58.83 LH:8.08% 、 NMR(in
 CDCh ) : δ1.7,2.4,3.El(C
o H+z);3.85(OCH3);4.94(d、
2H)、5.18(t、IH)(C5H3)。
前者は1.3−ジメトキシカルボニル、後者はl、2−
ジメトキシカルボニル置換体と同定した。生成比9 は1 : 1.8であった。
実施例7 1001のオートクレーブに実施例1で得られたη’−
1,5−シクロオクタジエン−η5−メトキシカルポニ
ルシクロペンタジェニルコバル) 75.8mg(0,
28腸腸o1) 、アクリロニトリル20g及びトルエ
ン801を加え、温度150 ’O1圧力13kg/c
m2Gで60分間反応させてビニルピリジンを合成した
。ガスクロマトグラフで分析し、その結果を表−1に実
施例1として示した。
同様に実施例3〜6で得られた物質を触媒として反応さ
せ表−1の実施例のそれぞれの欄にその結果を示した。
また、実施例1の反応生成液(ナトリウムアマルガトで
処理した上澄液)を用いて同様にビニルピリジン合成を
行ない表−1に実施例(1)として示した。
1 0 実施例8 1001のオートクレーブに実施例2で得られた触媒2
8mg(0,08m mol) 、アセトニトリル83
1を加え、温度150°C1圧力13kg/cm2Gで
60分間反応させてα−ピコリンを合成した。ガスクロ
マトグラフで分析した結果、触媒効率は1000mol
/Go g原子であった・ 実施例9 1001のオートクレーブに実施例6で得られたη’−
1,5−シクロオクタジエン−η5−1.3−ジメトキ
シカルボニルシクロペンタジェニルコバルト45+ag
(0,13m mol)を加え、窒素雰囲気下、シアン
化水素約2.51を含むトルエン溶液431を加えてか
らアセチレンガスで置換した。150°Cに加熱後、ア
セチレン圧を 18kg/cm2Gに昇圧、60分攪拌
し反応させた。反応液は冷却後ガスクロマトグラフで分
析した。ピリジン生成の触媒効率は30a+ol/Co
 g原子でベンゼンの副生比は0.13■O1/ピリジ
ンmolであった。
実施例10 3 実施例6で得られた結晶のl:l混合物を8.7mg(
0,025+w a+ol) 、ベンゼン121、アセ
トニトリル121、メチルアセチレン約4gをアルゴン
雰囲気下にアンプルに封じ95℃に加熱29時間反応さ
せた。ガスクロマトグラフで生成物を分析した結果、2
,3.8−1−リメチルピリジンI11.3m mol
、2,4.6−ドリメチルピリジン9.9m mol、
1,2.4−トリメチルベンゼン、3.5m sol、
1,3.51リメチルベンゼン0.6+a molが生
成していた。
出願人理化学研究所 電気化学工業株式会社 代理人 豊 ]■ 善 雄 4 手 続 補 正 書 昭和58年11月 24日 特許庁長官 若 杉 和 夫 殿 1、事件の表示 特願昭58−199941号 2、発明の名称 η5−置換シクロペンタジェニルコバルトポリエン錯体
の製造方法 3、補正をする者 事件との関係・特許出願人 埼玉県和光市広沢2番1号 (879)理化学研究所 代表者宮 島 龍 興 東京都千代田区有楽町1丁目4番1号 (328)電気化学工業株式会社 代表者 篠 原 晃 4、代 理 人 東京都千代田区有楽町1丁目4g1号 三信ビル204号室 電話501−21385、補正の
対象 明細書の「発明の詳細な説明」の欄 6、補正の内容 (1)明細書第6頁第4〜5行の「特開昭58−257
80号」を「特開昭52−25780号」に訂正する。
(2)明細書第17頁第11行の「同じの」を「同じ構
造の」に訂正する。
(3)明細書第22頁表−1中 「副生ベンセン(ベンゼンmall/ビニルヒシンmo
l)Jを[副生ベンゼン(ベンゼンmoJL/ビニルピ
リジンl1ou)Jに訂正する。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1) i)式(I) n 8m [但し、式中Aは炭素数1〜4個のアルキル基及び/又
    はフェニル基であり、置換数nはO〜2を示し、一方、
    Bはアルコキシカルボニル基(アルコキシ部分の炭素数
    は1〜3個)あるいはアシル基(炭素数は1〜4個)か
    ら選ばれ、置換数mは1又は2を示す。さらにXはハロ
    ゲン原子である。] で示されるη5−置換シクロペンタジエニルコ八ルトモ
    ノハロゲナイドと、 ii)炭素数4〜16のポリエン(二重結合の数は2〜
    4組である。但し、芳香族性不飽和結合のみより成るポ
    リエンを除く。) の各群のそれぞれ1種以上とを混合し、さらに…)アル
    カリ金属のアマルガム、ポロハイドライド、アルミニウ
    ムハイドライド若しくはハイドライド;アルキルアルミ
    ニウム;またはアルキル亜鉛の群から選ばれた還元剤を
    作用させることを特徴とする 式(IF) ^n 8m [但し、式中Aは炭素数1〜4個のアルキル基及び/又
    はフェニル基であり、置換数nはO〜2を示し、一方、
    Bはアルコキシカルボニル基(アルコキシ部分の炭素数
    は1〜3個)あるいはアシル基(炭素数は1〜4個)か
    ら選ばれ、置換数mはl又は2を示す。ざらにRは炭素
    数4〜1Bのボリエン(二重結合の数は2〜4組である
    。但し、芳香族性不飽和結合のみより成るポリエンを除
    く)であってそのジエン部分でコバルトと配位結合を形
    成する。] で示されるη5一層換シクロペンタジエニルコバルI・
    ポリエン錯体の製造方法。
  2. (2) i)式(III) n Il [但し、式中Aは炭素数1〜4個のアルキル基及び/又
    はフェニル基であり、置換数nはθ〜2を示し、一方、
    Bはアルコキシカルボニル基(アルコキシ部分のl&素
    数は1〜3個)あるいはアシル基(炭素数1〜4個)か
    ら選ばれ、mは1又は2を示す。Mはアルカリ金属であ
    る。] で示される置換シクロペンタジェニルアルカリ金属錯体
    と、 it )コバルト (II)ハライドと、in)炭素数
    4〜18のポリエン(二重結合の数は2〜4組である。 但し、芳香族性不飽和結合のみより成るポリエンを除く
    。) の各群のそれぞれ1種以上とを混合反応させ、さらに iV )アルカリ金属のアマルガム、ポロハイドライド
    、アルミニウムハイドライド、若しくはハイドライド;
    アルキルアルミニウム;またはアルキル亜鉛の群から選
    ばれた還元剤を作用させることを特徴とする 式(II) n 8m [但し、式中Aは炭素数1〜4個のアルキル基及び/又
    はフェニル基であり、置換数nはO〜2を示し、一方、
    Bはアルコキシカルボニル基(アルコキシ部分の炭素数
    は1〜3個)あるいはアシル基(1′R素数は1〜4個
    )から選ばれ、置換数mは1又は2を示す。さらにRは
    炭素数4〜16のポリエン(二重結合の数は2〜4組で
    ある。但し、芳香族性不飽和結合のみより成るポリエン
    を除く)であってそのジエン部分でコバルトと配位結合
    を形成する。] で示されるη5−5−置換シクロベンタジエニルコバル
    トボリエンの製造方法。
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