親水性聚合物載體承載的氧化鋨的製作方法
2023-05-19 20:33:31
專利名稱：親水性聚合物載體承載的氧化鋨的製作方法
技術領域：
本發明涉及可將採用氧化鋨的有機化合物的氧化反應等擴大到工業化生產規模實施的，承載在結合了特定取代基的芳香族聚烯烴類上的氧化鋨組合物。
背景技術：
雖說在氧化鋨中，單獨且穩定地存在的氧化鋨為4價和8價的鋨氧化物，但是認為也存在著2價、3價和6價的鋨氧化物。
已知8價的氧化鋨通常被稱作「四氧化鋨」，或在水溶液的情況下被稱作「鋨酸」，由於其具有強氧化性，因此在有機合成反應中作為優異的氧化劑或者催化劑。但在另一方面，還已知四氧化鋨具有升華性，即使在2×10-5mg/ml的極低濃度下也具有能感受到的特殊臭味，而且其蒸氣侵害眼睛黏膜，對整個呼吸器官帶來不利的影響等，是毒性非常高的物質。因此，在工業上使用四氧化鋨時問題較多，在現有技術中，四氧化鋨不過是作為對貴重物質進行少量氧化時的氧化劑使用。於是，為了在工業上安全使用四氧化鋨，已經作了一些嘗試。
例如，特表平4-505884號公報中記載了一種使氧化鋨從溶劑中析出到含氮聚合物上的方法，實際上作為在聚(4-乙烯基吡啶)上承載有約1重量％的四氧化鋨的商品(例如由Sigma-Aldrich公司的商品目錄所公開的)出售。
但是，由於該方法全是採用具有氮原子的鹼性聚合物，特別是其中的交聯聚合物，利用氧化鋨與四元氮原子之間的化學鍵，因此可以說用該方法並不一定容易製造出四氧化鋨化合物。此外，還存在這樣的問題，由該方法得到的氧化鋨化合物如果在氧化條件下作為氧化劑使用，承載有該氧化鋨的聚合物本身會慢慢分解{Journal of Molecular Catalysis AChemical第120卷(1997年)203頁的右欄}。
而且，上述特表平4-505884號公報中公開的氧化鋨化合物中的氧化鋨不是以四氧化鋨存在的，而是以三氧化鋨或根據情況，以例如聚合物的氧化物或者氧代陰離子的還原狀態存在的，因此，不能穩定地作為四氧化鋨被承載，而且作為氧化劑，其作用與四氧化鋨本身相比明顯要差。
另一方面，最近在由Ojima編輯的「Catalytic asymmetricsynthesis」VHC Publisher，New York，1993第227-272頁，Chem.Rev.，94，2483-2574(1994)等中報導了在採用四氧化鋨的二醇化反應中，通過與光學活性配位體並用，可以得到光學活性化合物，但是用於這些不對稱氧化反應中的四氧化鋨不承載在聚合物等上，而是直接使用，因此從操作等安全性來看，是難以回收和循環使用的。
此外，在Eur.J.Org.Chem.，1998，21-27等中報導了一種向聚合物導入光學活性配位體、並將其與四氧化鋨配位的高分子配合物和使用該配合物的不對稱氧化反應，但是由於導入了光學活性配位體的聚合物本身是不容易製造的，而且必需進一步使這種聚合物與四氧化鋨發生反應，因此在用這種方式獲得的四氧化鋨，在製造方面殘留著許多問題。而且，在該方法中存在著這樣的問題，與配位體配位了的四氧化鋨在反應過程等中會慢慢地脫離，不能反覆使用。
此外，還嘗試了用聚苯乙烯等烯類高分子化合物將這種毒性強且操作不容易的四氧化鋨等氧化鋨進行微膠囊化，由此使其容易操作，且增加該氧化鋨的耐溶劑性(特開平11-314038)。這種微膠囊化的四氧化鋨，通過耐溶劑性的改良，雖然在芳香族烯烴的不對稱二羥基化反應中也可以使用，但是該產品只能在均一的溶劑體系的反應中使用，而且為了嚴格地控制不對稱性，必須使基質慢慢地反應。
另外已知，一般在均一溶劑體系中的不對稱二羥基化反應中，為了獲得較高的光學產率，必須慢慢地提供基質進行反應，與此相對的是，在採用鐵氰化鉀等作為共氧化劑的非均一體系的不對稱二羥基化反應中，無須慢慢地提供基質進行反應，短時間反應就可以獲得高的光學產率。
因此希望創造出一種新的氧化鋨承載化合物，其無需現有技術中為控制不對稱性而實施的操作等，且可以作為氧化劑，使非均一溶劑體系中的不對稱二羥基化反應成為可能。
發明的公開本發明是針對上述情況作出的，其目的是提供一種氧化鋨承載化合物，其能有效地作為非均一溶劑體系反應中的催化劑使用，且耐溶劑性和耐熱性優異，即使反覆使用也不會洗脫出氧化鋨。
本發明的發明者等為了達到上述目的反覆進行了深入研究，結果發現通過使氧化鋨承載在側鏈上具有特定取代基的芳香族聚烯烴上，可以增加該化合物的親水性，即使在非均一溶劑體系(混合溶劑體系)中也能有效地進行作用，由此完成了本發明。
本發明提供一種含有具有通式[1]所示基團的芳香族聚烯烴的承載氧化鋨用的載體，承載在該承載氧化鋨用載體上的氧化鋨及其製造方法。
-A』-O(-A-O)n-R[1](式中，A表示亞烷基，A』表示結合鍵或亞烷基，R表示芳基，n表示1～10的整數。)另外，本發明還提供一種含有承載在承載氧化鋨用載體上的氧化鋨形成的氧化劑，以及使該氧化劑對具有反應性雙鍵的化合物進行作用為特徵的相應的二醇化合物的製造方法。
另外，本發明還提供使該氧化劑和強氧化劑對具有反應性雙鍵的化合物進行作用為特徵的相應的羰基化合物的製造方法。
實施本發明的最佳方式作為本發明涉及的氧化鋨，可列舉例如二氧化鋨、四氧化鋨等，優選可列舉四氧化鋨。
根據本發明的製造方法，承載在芳香族聚烯烴上的氧化鋨的一部分被芳香族聚烯烴上通常殘存的微量未反應的不飽和鍵還原，但這種部分被還原的氧化鋨也包含在本發明的氧化鋨中。
在通式[1]中，作為A或A』所示的亞烷基可以為直鏈狀，分枝狀或者環狀，通常為1～6個碳原子，優選1～3個碳原子的基團，具體地可列舉例如亞甲基，亞乙基，亞丙基、三亞甲基、四亞甲基、五亞甲基、六亞甲基、乙基亞乙基、1-甲基三亞甲基、2-甲基三亞甲基、2-乙基三亞甲基、1-甲基四亞甲基、2-甲基四亞甲基、1-乙基四亞甲基、2-甲基四亞甲基、1-甲基五亞甲基、2-甲基五亞甲基、3-甲基五亞甲基、亞環丙基、亞環戊基和亞環己基等，其中優選直鏈狀的基團。
作為R所示的芳基，可列舉例如苯基、萘基等。
n通常為1～10，優選為1～5，更優選為1～3的整數，特別優選的是1。
作為構成本發明涉及的承載氧化鋨用載體的、具有通式[1]所示基團的芳香族聚烯烴(下文簡稱為本發明的載體)，只要是在該聚合物分子內含有1個或以上的在任意位置中具有通式[1]所示基團的芳香環的芳香族聚烯烴即可，具體可列舉例如，在芳香環的任意位置處通常含1～5個、優選含1～2個、更優選含1個通式[1]所示基團的芳香族烯烴化合物的均聚物，以及該芳香族烯烴化合物與不具有通式[1]所示的基團的芳香族烯烴化合物，和/或其它可聚合單體形成的共聚物等。
作為具有在芳香環任意位置上具有通式[1]所示基團作為取代基的芳香族烯烴化合物和不具有通式[1]所示基團的芳香族烯烴化合物，可列舉例如其α-位上可具有通常為1～4個碳原子的烷基作為取代基的苯乙烯，具體地可列舉例如，苯乙烯、α-甲基苯乙烯、α-乙基苯乙烯、α-丙基苯乙烯、α-異丙基苯乙烯、α-丁基苯乙烯、α-異丁基苯乙烯、α-叔丁基苯乙烯等。
在本發明載體的芳香環上，進一步可被1個或以上作為通式[1]所示基團以外的基團的例如氯原子、溴原子、氟原子等滷素原子，如甲基、乙基、丙基等通常碳原子數為1～6個、優選為1～3個的烷基，如甲氧基、乙氧基、丙氧基等通常碳原子數為1～6個、優選為1～3個的烷氧基等取代。
作為其它可聚合單體的具體實例，可列舉例如乙烯、丙烯、丁烯、異丁烯等碳原子數2～20的烯鍵式不飽和脂肪烴類，例如甲酸乙烯酯、醋酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、乙酸異丙烯酯等碳原子數3～20的烯基酯類，例如氯乙烯、偏二氯乙烯、偏二氟乙烯、四氟乙烯等碳原子數2～20的含滷素的烯鍵式不飽和化合物類，例如丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、馬來酸、富馬酸、巴豆酸、乙烯基乙酸、烯丙基乙酸、乙烯基苯甲酸等碳原子數3～20的烯鍵式不飽和羧酸類(這些酸類也可以形成例如鈉、鉀等鹼金屬鹽或銨鹽等鹽的形式)，例如甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸十二烷基酯、丙烯酸硬脂醯基酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸十二烷基酯、丙烯酸硬脂醯基酯、衣康酸甲酯、衣康酸乙酯、馬來酸甲酯、馬來酸乙酯、富馬酸甲酯、富馬酸乙酯、巴豆酸甲酯、巴豆酸乙酯、3-丁烯酸甲酯等烯鍵式不飽和羧酸酯類，例如丙烯腈、甲基丙烯腈、烯丙基腈等碳原子數3～20的含氰基的烯鍵式不飽和化合物類，例如丙烯醯胺，甲基丙烯醯胺等碳原子數3～20的烯鍵式不飽和醯胺化合物類，例如丙烯醛、巴豆醛等碳原子數3～20的烯鍵式醛類，例如N-乙烯基吡咯烷酮、乙烯基哌啶等碳原子數5～20的烯鍵式不飽和脂肪族雜環胺類，例如乙烯基吡啶、1-乙烯基咪唑等碳原子數5～20的烯鍵式不飽和芳香族雜環胺類等。
本發明的載體的重均分子量通常為10,000～50萬，優選為2萬～10萬，其聚合度為100～5000，優選為200～1000。
當本發明載體是由具有通式[1]所示基團的芳香族烯烴化合物與不具有通式[1]所示基團的芳香族烯烴化合物的共聚物形成時，具有通式[1]所示基團的芳香環數目為聚合物中所有芳香環數目的1～30％，優選為1～10％。
當本發明載體是由具有通式[1]所示基團的芳香族烯烴化合物與其它可聚合單體的共聚物形成時，具有芳香環的單元通常為整個聚合物的30％或以上，優選為50～90％。具有通式[1]所示基團的芳香環數目為聚合物中所有芳香環數目的1～30％，優選為1～10％。
此外，當本發明載體是由具有通式[1]所示基團的芳香族烯烴化合物、不具有通式[1]所示基團的芳香族烯烴化合物和其它可聚合單體的共聚物形成時，具有芳香環的單元通常為整個聚合物的30％或以上，優選為50～90％，具有通式[1]所示基團的芳香環數目為聚合物中所有芳香環數目的1～30％，優選為1～10％。
在製造本發明的載體時，例如，可根據通常方法，使芳香環被通式[1]所示基團取代的芳香族烯烴化合物聚合得到，也可例如根據通常方法，使芳香環上取代有通式[1]所示基團的芳香族烯烴化合物與不具有通式[1]所示基團的芳香族烯烴化合物，和/或其它可聚合單體共聚得到。
另外，還可以用芳香環上取代有例如氯原子等滷素原子的芳香族烯烴化合物代替芳香環上取代有通式[1]所示基團的芳香族烯烴化合物，使採用上述同樣方法聚合乃至共聚得到的聚合物和與通式[1]所示基團相對應的醇化合物發生反應，也可以獲得本發明的載體。
作為與用通式[1]所示基團相對應的醇化合物，例如，當通式[1]中的A』為結合鍵時，可列舉通式[4]所示的化合物HO-(A-O-)n-R[4](式中，A、R和n與上述相同)當通式[1]中的A』為亞烷基時，可列舉通式[5]所示的化合物等。
HO-X-O-(A-O-)n-R[5](式中，X表示亞烷基，A、R和n與上述相同)。
在通式[5]中，作為X表示的亞烷基，可列舉與上述A或A』所示的相同的基團。
在將氧化鋨承載在本發明的載體上時，可以應用如藥品或食品領域中所採用的以分子量較大的物質為對象的所謂微膠囊化技術，可以根據例如Pharmaceutica Acta Helvetiae的第53卷(1978年)17-23頁和33-39頁作為概論記載的方法，使本發明的載體和氧化鋨相接觸來使之反應。
即，例如將本發明載體溶解在適當的有機溶劑中後，一邊根據需要加熱一邊加入氧化鋨，在攪拌下反應至形成均一狀態，反應完成後冷卻反應液，出現析出物時，向反應液中加入適當的不良溶劑，使產物固體化，將固體濾出並乾燥，由此可獲得承載在本發明載體上的氧化鋨。
作為溶解本發明載體的有機溶劑，可列舉例如苯、甲苯、二甲苯等芳香烴，例如甲乙酮等酮類，例如乙酸乙酯等酯類，例如氯仿、二氯乙烷、四氯化碳等滷代烴類，例如環己烷等飽和環狀烴類，例如乙醚、四氫呋喃等醚類。這些有機溶劑可以單獨使用，也可以將兩種或以上溶劑組合使用，可根據所要溶解的本發明載體的種類進行適當地選擇。
作為反應完成後加入的不良溶劑，可列舉例如甲醇、乙醇等低級醇類，例如正己烷等脂肪族烴類等。可根據反應中所用的本發明載體的種類適當地選擇這些不良溶劑。
本發明載體的用量為使載體中芳香環的量為所用的氧化鋨的1～10000倍摩爾，優選為5～100倍摩爾的量。
溶解本發明載體用的有機溶劑的用量，相對於本發明的載體通常為1～100倍重量，優選為2～20倍重量。
反應溫度通常為0～150℃，優選為10～100℃，更優選為25～80℃。
反應時間通常為10分鐘～5小時，優選為30分鐘～2小時。
如此得到的承載在本發明載體上的氧化鋨，被認為是以被本發明載體微膠囊化的狀態存在的。即，可推斷氧化鋨的鋨原子的空軌道與本發明載體具有的芳香環的π鍵之間發生電子的相互作用，由此使氧化鋨保持在本發明的載體中或者其表面上。
可承載在本發明載體上的氧化鋨的承載量相對於載體通常為10％(w/w)～20％(w/w)。
被承載在本發明載體上的氧化鋨的形狀，可以為例如塊狀、微粒狀等任何形狀，如果從容易操作和作為氧化劑的性能方面考慮，優選為微粒狀，但即使為塊狀，也可以通過適當的破碎以供於實用。
當承載在本發明載體上的氧化鋨的形狀為微粒狀時，其平均粒徑通常為0.1～1000μm，優選為100～200μm。
承載在本發明載體上的氧化鋨不僅可以作為各種反應催化劑使用，而且由於氧化鋨本身的性能可以在12個月或以上的長時間穩定發揮，並具有優異的耐久性和耐溶劑性，因此即使反覆使用其活性也不會下降。此外，如果並用適當的共氧化劑，其活性使用更多的次數也不會下降。
此外，承載在本發明載體上的氧化鋨，由於是承載在本發明載體上的，可以不用格外考慮氧化鋨所具有的毒性和特有的臭氣等，可以更有效地進行處理，而且是使用後可定量回收的催化劑。
所具有的這些特徵說明氧化鋨大概被作為基材的聚合物所包圍乃至覆蓋，在貯藏期間或甚至作為氧化劑使用之後，其結構也不會崩潰，其效果，例如作為氧化劑的效果仍被維持。此外，承載在本發明載體上的氧化鋨微粒，雖然被作為基材的聚合物微膠囊化或者包圍，但是該微膠囊或者被包圍狀態不完全，其具有直接與大氣相接的細孔或者間隙(Pharmaceutica Acta Helvetiae的第53卷(1978年)17-23頁和33-39頁)，由此可以推斷出承載在作為基材的聚合物上的氧化鋨並不完全與大氣隔斷。
由於具有這樣優異的特徵，承載在本發明載體上的氧化鋨可以作為各種化學反應的催化劑在工業上有利地使用。其中，在將具有反應性雙鍵的化合物進行二羥基化或者羰基化時，該氧化鋨可以特別有效地作為氧化催化劑乃至氧化劑使用。
本發明的氧化劑在對反應性雙鍵進行作用時，具有反應活性的雙鍵部分斷開，導入2個羥基，形成對應的二醇化合物。
作為具有反應性雙鍵的化合物，只要其具有反應性雙鍵即可，當然包括例如烯烴、二烯化合物、不飽和環式烴化合物，還包括只要分子內具有1個或以上反應性雙鍵的物質即可，可以是高分子化合物，也可以是具有任何官能團和/或芳香環作為取代基的物質。
以下以烯烴作為具有反應性雙鍵的化合物的一個實例，採用本發明的氧化劑對該烯烴的二醇化反應進行說明。
例如，將通式[6] (式中，R1、R2、R3和R4分別獨立地表示氫原子、烷基、芳基和芳烷基)表示的烯烴化合物混合在合適的溶劑中，向其中加入承載在本發明載體上的氧化鋨以及根據需要加入共氧化劑，使其發生反應，得到以下通式[7]表示的二醇化合物。
(式中，R1～R4與上述相同)。
在通式[6]和[7]中，R1～R4表示的烷基可以為直鏈狀、分枝狀或環狀，通常可列舉碳原子數為1或以上，優選為1～20，更優選為1～10，最優選為1～6的基團。具體可列舉例如，甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、異丁基、仲丁基、叔丁基、正戊基、異戊基、仲戊基、叔戊基、新戊基、正己基、異己基、仲己基、叔己基、正庚基、異庚基、仲庚基、叔庚基、正辛基、仲辛基、叔辛基、壬基、癸基、十一烷基、十二烷基、十三烷基、十四烷基、十五烷基、十六烷基、十七烷基、十八烷基、十九烷基、二十烷基、二十二烷基、二十四烷基、二十五烷基、二十七烷基、三十烷基、三十二烷基、六十烷基、八十烷基、環丙烷基、環戊烷基、環己烷基、環庚烷基、環辛烷基、環壬烷基、環癸烷基、環十一烷基、環十二烷基、環十三烷基、環十四烷基、環十五烷基、環十六烷基、環十七烷基、環十八烷基、環壬烷基和環二十烷基等。
作為芳基一般可列舉碳原子數為6～14的基團，具體地可列舉例如，苯基、萘基、蒽基、菲基等。
作為芳烷基，一般可列舉碳原子數為7～10的基團，具體可列舉例如苄基、苯乙基、苯丙基、苯丁基等。
承載在本發明載體上的氧化鋨的使用量為，被承載的氧化鋨相對於被使用的烯烴通常為0.001～0.3倍摩爾，優選為0.01～0.05倍摩爾。
作為反應溶劑，可列舉例如甲醇、乙醇、正丙醇、異丙醇、正丁醇、異丁醇、仲丁醇、叔丁醇等醇類，例如丙酮、甲乙酮等酮類、例如乙醚、1，4-二氧六環、四氫呋喃等醚類，例如乙酸乙酯等酯類，例如苯、甲苯、二甲苯、環己烷等烴類，例如氯仿、二氯乙烷、四氯化碳等滷代烴類，例如乙腈、丁腈等腈類，四氫呋喃等水溶性有機溶劑，N，N-二甲基甲醯胺、二甲基亞碸、水等，可以單獨使用這些溶劑，也可以將兩種或以上溶劑組合使用，其中優選水與一種或以上水溶性有機溶劑組合使用。優選的組合的具體實例可列舉例如，水-丙酮，水-乙腈，水-乙腈-丙酮，水-叔丁醇等。在將水與水溶性有機溶劑組合使用時，相對於水溶性有機溶劑的水的比例通常為1～50％，優選為10～30％。
反應溶劑的使用量相對於原料烯烴通常為1～50倍重量，優選為1～20倍重量，更優選為3～15倍重量。
作為共氧化劑，可列舉例如4-甲基嗎啉-N-氧化物、三甲基胺-N-氧化物、三乙胺-N-氧化物、吡啶-N-氧化物、α-甲基吡啶-N-氧化物、β-甲基吡啶-N-氧化物、γ-甲基吡啶-N-氧化物等N-氧化物，例如過氧化氫、叔丁基過氧化氫、乙醯過氧化氫、叔丁基過氧化物、過氧化苯甲醯、過醋酸叔丁酯、過苯甲酸叔丁酯、過氧異丙酸叔丁酯等過氧化物，例如過碘酸鉀、過碘酸鈉等過碘酸鹽，例如過硫酸鉀、過硫酸鈉、過硫酸銨等過硫酸鹽，例如間氯過苯甲酸等過氧化物，例如次氯酸鈉、次氯酸鉀、次氯酸銨等次氯酸鹽，鐵氰化鉀、氧等。
共氧化劑的使用量，相對於原料烯烴通常為1～5倍摩爾，優選為1～3倍摩爾。
反應時間通常為5分鐘～36小時，優選為10分鐘～16小時，更優選為1～6小時。
反應溫度通常為-10～100℃，優選為10～80℃，更優選為15～40℃。
特別是當通式[6]所示的烯烴為，其以反應性雙鍵部分為中心的R1和R2以及R3和R4為互不相同的基團的非對稱烯烴，或者為反式對稱烯烴時，如果在不對稱配體共存的條件下實施上述反應，可引起不對稱氧化反應，高立體選擇性地製造出相應的二醇化合物。
作為不對稱配體，可列舉例如1，4-雙(9-o-二氫化奎尼定基(dihydroquinidil))酞嗪、二氫化奎尼定、二氫化奎寧、二氫化辛可寧、二氫化辛可尼定等。
不對稱配體的使用量，相對於烯烴通常為0.001～0.3倍摩爾，優選為0.01～0.05倍摩爾。
在本發明載體中承載的氧化鋨，由於其分子結構中具有用通式[1]表示的親水性基團，因此通過採用承載在該載體上的氧化鋨，在以前只能通過慢慢添加基質進行的，在例如水-丙酮、水-乙腈、水-叔丁醇等混合溶劑中進行的使用微膠囊化氧化鋨的非均一溶劑體系的不對稱二羥基化反應中，即使一次性添加基質，也可以高產率、高光學產率地獲得所需的光學活性二醇化合物。
即，通過向如上所述的非均一體系的混合溶劑中添加本發明氧化劑和合適的不對稱烯烴或反式對稱烯烴，再向其中添加為實施不對稱二羥基化反應的合適的不對稱配體、以及適當的共氧化劑，並進一步根據需要添加適當的鹼，使其發生反應，然後按照常用方法進行後處理，可以獲得所需的不對稱二醇化合物。
另外，用於上述反應的不對稱配體、共氧化劑等可以從以上舉出的例子中適當選擇使用，作為共氧化劑，特別優選鐵氰化鉀。
作為如果需要添加的鹼，可列舉例如碳酸鉀、碳酸鈉、碳酸氫鈉，碳酸氫鉀等碳酸鹽，例如氫氧化鈉、氫氧化鉀等鹼金屬氫氧化物，例如吡啶等有機鹼等。其使用量相對於烯烴通常為1～5倍摩爾，優選為1～3倍摩爾。
其它各種試劑的使用量、反應時間和反應溫度等可以基於如上所述的烯烴的二醇化反應進行適當地設定。
此外，在合適的溶劑中，通過使承載在本發明載體上的氧化鋨與例如過碘酸鹽等強氧化劑一起對具有反應性雙鍵的化合物作用，可容易並高產率地得到相應的羰基化合物。
以下用烯烴作為具有反應性雙鍵的化合物的一個實例，採用本發明的氧化劑對該烯烴的羰基化進行說明。
例如，在合適的溶劑中混合承載在本發明載體上的氧化鋨、強氧化劑和通式[6]
(式中，R1、R2、R3和R4與以上所述的相同)表示的烯烴化合物，使其反應，烯烴的雙鍵斷開，得到如下通式[8]所示的羰基化合物。
(式中，R1、R2、R3和R4與以上所述的相同)。
作為構成上述羰基化反應基質的具有反應性雙鍵的化合物，可以列舉與如前所述的烯烴的二醇化反應中作為反應基質的具有反應性雙鍵的化合物相同的物質。
作為強氧化劑，可列舉例如過碘酸鈉、過碘酸鉀等過碘酸鹽。
強氧化劑的使用量，相對於具有反應性雙鍵化合物為2倍或以上，優選為2～4倍摩爾，更優選為2.1～4倍摩爾。即，強氧化劑的使用量較少時，由這樣的烯烴斷裂引起的羰基化的可能性較小，而僅引起如上所述的二醇化反應。
承載在本發明載體上的氧化鋨的使用量為使被承載的氧化鋨相對於所用的具有反應性雙鍵化合物通常為0.001～0.03倍摩爾，優選為0.01～0.05倍摩爾的量。
作為反應溶劑，在如上所述的烯烴的二醇化反應中可以使用的溶劑均可使用。
其它反應條件與如上所述的烯烴的二醇化反應中的相同。
承載在本發明的載體上的氧化鋨，如前所述，由於在其分子結構中具有親水性基團，因此即使在水溶性有機溶劑或例如水-丙酮、水-乙腈、水-叔丁醇等混合溶劑中，也能夠充分發揮其作為氧化劑的作用。因此，在使用如現有技術中使用的烯烴類高分子化合物微膠囊化的氧化鋨時是困難的，使用不容易溶解在非水溶劑中的過碘酸鹽等對烯烴實施的羰基化，通過採用由承載在本發明載體上的氧化鋨形成的本發明的氧化劑，也可容易且安全地實施。
此外，在以承載在本發明載體上的氧化鋨作為催化劑的反應完成後，如果從反應液的殘渣過濾、乾燥並分離承載在本發明載體上的氧化鋨，其活性不會下降，且可以作為反應催化劑反覆使用。
以下用實施例對本發明進行說明，但是本發明不受這些實施例的任何限制。
實施例實施例1本發明載體的合成(1)聚(苯乙烯-共-對-氯甲基苯乙烯)的合成向100ml氯仿中加入27.9g(267.42mmol)苯乙烯、2.1g(14.07mmol)對-氯甲基苯乙烯和328.0mg(2.0mmol)偶氮二丁腈，在加熱至80℃並回流的同時，使之聚合48小時。反應完成後，恢復到室溫後，將反應液滴加到500ml冰冷卻的甲醇中，使所需的聚合物固化。過濾已固體化的聚合物，用甲醇洗淨後，用真空泵乾燥24小時，得到30g相對於苯乙烯的量已導入5mol％氯甲基的聚(苯乙烯-共-對-氯甲基苯乙烯)(產率100％)。
(2)導入了2-苯氧基乙氧甲基的本發明載體的合成用石油醚將375.2mg氫氧化鈉洗淨後，減壓乾燥。乾燥後，在冰浴的同時向其中添加972.0mg的2-苯氧基乙醇和20ml四氫呋喃，並攪拌使其反應。當不再產生氫氣之後，加入5.0g上述(1)中得到的聚(苯乙烯-共-對-氯甲基苯乙烯)和20ml四氫呋喃，在加熱至90℃並回流的同時，使之反應20小時。反應完成後，停止加熱，恢復到室溫後，將反應液滴加到500ml冰冷卻的甲醇中，使所需的聚合物固化。過濾已固體化的聚合物，並添加到50ml環己烷中，在60℃下攪拌使聚合物溶解。溶解後，停止加熱，恢復到室溫，將該溶液滴加至500ml冰冷卻的甲醇中，使聚合物固化。將固化後的聚合物濾出，用甲醇洗淨後，減壓下乾燥24小時，得到5.9g相對於苯乙烯的量已導入了5mol％2-苯氧基乙氧甲基(-CH2OCH2CH2OPh)的本發明載體(產率100％)。
實施例2本發明載體的合成(1)2-溴乙基苯基醚的合成將13.82g(0.1mol)2-苯氧基乙醇和10.83(0.04mol)三溴化磷加入到3.25ml(0.04mmol)的吡啶中，在0℃下，攪拌下反應1小時，此後，升溫至50℃，繼續在攪拌下反應1小時。反應完成後，向反應液中加入大量過量的1N鹽酸(0℃)，然後用氯仿實施萃取操作。用1N鹽酸、水和碳酸氫鈉水溶液將所得有機層洗淨後，用硫酸鎂乾燥，並減壓濃縮。通過蒸餾對得到的粗產物進行精製，得到9.5g目標產物2-溴乙基苯基醚。
(2)二縮三乙二醇單苯基醚的合成向8.5ml(90mmol)的二甘醇中加入840mg(15mmol)氫氧化鉀，在油浴中加熱至120℃，同時攪拌下溶解。當氫氧化鉀完全溶解後停止加熱，餾出二甘醇後，在120℃加熱條件下慢慢地滴加3.03g(15mmol)上述(1)中得到的2-溴乙基苯基醚。滴完後，在相同溫度下繼續攪拌1小時實施反應。然後，將反應液過濾並將濾液濃縮後，用柱色譜精製，得到952.6mg(4.21mmol)的二縮三乙二醇單苯基醚(產率28％)目標產物。
(3)導入-CH2O(CH2CH2O)3Ph基團的本發明載體的合成除了使用22.6mg上述(2)中得到的二縮三乙二醇單苯基醚代替2-苯氧基乙醇之外，採用和實施例1的(2)同樣的方法，得到15.5g導入了-CH2O(CH2CH2O)3Ph基團的本發明載體(產率47％)。
實施例3本發明載體的合成(1)四縮五乙二醇單苯基醚的合成用石油醚將564.8mg氫氧化鈉洗淨後，減壓乾燥。乾燥後，在冰浴的同時向其中添加2.73g三縮四乙二醇和10ml四氫呋喃，並攪拌使其反應。當不再產生氫氣之後，向其中慢慢滴加入已溶解在5ml四氫呋喃中的、上述實施例2的(1)中得到的1.42g(7.06mmol)2-溴乙基苯基醚。滴完後，在室溫下繼續攪拌18小時後，用甲醇使反應停止。反應完成後，減壓下濃縮溶劑，在柱色譜中精製所得的粗產物，得到515.6mg(1.64mmol)的四縮五乙二醇單苯基醚目標產物(產率23％)。
(2)導入-CH2O(CH2CH2O)5Ph基團的本發明載體的合成除了用22.6mg上述(1)中得到的四縮五乙二醇單苯基醚代替2-苯氧基乙醇之外，採用和實施例1的(2)同樣的方法，得到15.5g導入了-CH2O(CH2CH2O)5Ph基團的本發明載體(產率47％)。
實施例4製造承載在本發明載體上的氧化鋨向1g實施例1中得到的本發明載體中加入20ml環己烷，在50～60℃下邊攪拌，邊加入200mg的四氧化鋨，並在攪拌下進行約1小時反應。停止加熱恢復到室溫後，邊攪拌邊向其中慢慢加入甲醇，靜置約24小時，產物固化後，濾出，用甲醇洗淨並乾燥後，得到1.12g承載在本發明載體上的四氧化鋨(產率100％)(四氧化鋨的承載量為10.8％)。
實施例5和6製造承載在本發明載體上的氧化鋨除了用實施例2或3所得的本發明載體代替實施例1得到的本發明載體之外，採用和實施例4同樣的方法，分別得到各承載在本發明載體上的四氧化鋨目標產物。
實施例7不對稱二羥基化反應向3.5ml水-丙酮(1∶1)溶劑中加入66.6mg實施例4中得到的承載在本發明載體上的氧化鋨，21.5mg 1，4-雙(9-o-二氫化奎尼定基)酞嗪，362.2mg鐵氰化鉀和152.0mg碳酸鉀，在30℃下攪拌反應1小時。然後，向反應液中加入溶解在1.5ml水-丙酮(1∶1)溶劑中的59.0mg反式-β-甲基苯乙烯，進一步攪拌反應2小時。然後，向反應液中加入362.2mg鐵氰化鉀和152.0mg碳酸鉀，進一步攪拌反應2小時。用甲醇使反應停止後，將過濾反應液得到的濾液濃縮到一定程度，使所得的產物溶解在5ml二氯甲烷中，用硅藻土過濾。將濾液濃縮後，採用矽膠薄層色譜精製，得到70.6mg作為二醇目標產物的1-苯基-1，2-丙二醇(產率85％)(97％ee)。
用水和甲醇將所濾出的承載在本發明載體上的四氧化鋨洗淨，用真空泵乾燥，以定量回收。
實施例8和9
除了使用實施例5或6所得的承載在本發明載體上的四氧化鋨代替實施例4得到的承載在本發明載體上的四氧化鋨之外，採用與實施例7同樣的方法，對反式-β-甲基苯乙烯實施氧化，分別得到與實施例7所得的二醇一樣的化合物。
實施例10採用實施例7中回收的承載在本發明載體上的四氧化鋨，再一次實施與實施例7同樣的反應。通過各反應所得的二醇體的產率和光學產率示於表1。
表1
從表1可知，承載在本發明載體上的四氧化鋨，即使作為催化劑反覆使用，其活性也不會喪失。
比較例1除了使用僅用聚苯乙烯作為載體得到的載體承載的四氧化鋨之外，採用和實施例7一樣的方法對反式-β-甲基苯乙烯實施不對稱氧化反應。與在實施例7得到的一樣的二醇體的產率為30％，光學產率為40％ee。
從實施例7和比較例1的結果可知，與現有技術中一直使用的微膠囊化氧化鋨相比，在採用鐵氰化鉀作為共氧化劑的非均一溶劑體系的不對稱羥基化反應中，承載在本發明載體上的氧化鋨可以容易地從高產率獲得光學活性二醇化合物。即，本發明承載在載體上的氧化鋨，由於其分子結構中具有親水性基團，因此即使在非均一溶劑體系中也能夠非常有效地作用。
實施例11烯烴的羰基化反應混合實施例4所得的53.9mg承載在本發明載體上的氧化鋨(含11.8％的四氧化鋨)，235.3mg過碘酸鈉和200mg分子篩4A(Fine power，Aldrich社製造)，在60℃下攪拌使其均一化後，向其中添加0.5mmol的反式-均二苯代乙烯和1ml水-丙酮(1∶1)的混合溶劑，在60℃下攪拌並反應12小時。反應完成後，加入過量的己烷，此後冷卻至室溫，繼續攪拌30分鐘。過濾反應液，用己烷和甲醇洗淨所得濾液，再用二氯甲烷萃取後，用氣相色譜對萃取物進行分析，確認出作為反應產物的苯甲醛的產率為95％。
此後，用水洗和甲醇洗淨過濾出的過濾物，並從其中除去分子篩4A後，減壓、乾燥，定量回收承載在本發明載體上的氧化鋨。
實施例12～14採用實施例11中回收的承載在本發明載體上的四氧化鋨，重複與實施例11一樣的反應。各反應所得苯甲醛的產率示於表2。
表2
從表2可知，即使將承載在本發明載體上的四氧化鋨作為催化劑反覆使用，其活性也不會喪失。
工業實用性承載在本發明載體上的氧化鋨，由於氧化鋨是承載在載體上的，因此即使具有以下優點，以高比例含有氧化鋨，在操作時也可以不用特別考慮其毒性，而且由於氧化鋨本身的作用可長時間穩定地發揮，而且具有優異的耐久性和耐溶劑性，即使多次反覆使用其活性也很難降低，使用後可定量回收反覆使用，因此可以作為各種反應的催化劑使用。
此外，在例如具有反應性雙鍵的化合物的二醇化或者羰基化等各種化學反應中，承載在本發明載體上的氧化鋨可在工業上有利地作為氧化催化劑乃至氧化劑使用。由於承載在本發明載體上的氧化鋨具有親水性基團，因此特別是在非均一溶劑體系中的氧化反應和不對稱氧化反應中可容易且高光學產率地製造二醇化合物，而且還可以安全且有效地用於在現有非水溶劑體系中難以使用氧化鋨的反應中。
權利要求
1一種承載氧化鋨用的載體，其包含具有通式[1]-A』-O(-A-O)n-R[1](式中，A表示亞烷基，A』表示結合鍵或亞烷基，R表示芳基，n表示1～10的整數)所示基團的芳香族聚烯烴。
2如權利要求1所述的承載氧化鋨用的載體，其中A或A』分別表示碳原子數為1～6的亞烷基，R為苯基，n為1～5的整數。
3如權利要求1所述的承載氧化鋨用的載體，其中芳香族聚烯烴為α-位可以有取代基的苯乙烯均聚物或者共聚物。
4一種承載在如權利要求1所述的載體上的氧化鋨。
5一種承載在載體上的氧化鋨的製造方法，其特徵是使權利要求1所述的載體與氧化鋨接觸。
6一種防止氧化鋨活性降低的方法，其特徵是使氧化鋨承載在權利要求1所述的載體上。
7一種由承載在如權利要求1所述載體上的氧化鋨形成的氧化劑。
8如權利要求7所述的氧化劑，其中所述氧化劑是用於從具有反應性雙鍵化合物製造相應的二醇化合物的氧化劑。
9如權利要求7所述的氧化劑，其中所述氧化劑用於不對稱烯烴或反式對稱烯烴的不對稱二羥基化反應。
10一種對應二醇化合物的製造方法，其特徵為使權利要求8所述氧化劑對具有反應性雙鍵的化合物進行作用。
11如權利要求10所述的製造方法，其中具有反應性雙鍵的化合物為烯烴。
12如權利要求11所述的製造方法，其中烯烴為不對稱烯烴或者反式對稱烯烴。
13一種對應的二羰基化合物的製造方法，其特徵為使權利要求7所述氧化劑和強氧化劑對具有反應性雙鍵的化合物進行作用。
14如權利要求13所述的製造方法，其中具有反應性雙鍵的化合物為烯烴。
15如權利要求13或14所述的製造方法，其中，強氧化劑的使用量為相對於具有反應性雙鍵的化合物的2倍或以上摩爾。
16如權利要求13或14所述的製造方法，其中，強氧化劑的使用量為相對於具有反應性雙鍵的化合物的2～4倍摩爾。
17如權利要求13或14所述的製造方法，其中強氧化劑為過碘酸鹽。
全文摘要
本發明公開了一種包含具有通式[1]－A』－O(－A－O)n－R [1](式中，A表示亞烷基，A』表示結合鍵或亞烷基，R表示芳基，n表示1～10的整數。)。所示基團的芳香族聚烯烴構成的承載氧化鋨用的載體，承載在該承載氧化鋨用載體上的氧化鋨及其製造方法。承載在本發明載體上的氧化鋨由於具有親水性基團，因此特別是在非均一體系中的氧化反應和不對稱氧化反應中可容易且高光學產率地製造出二醇化合物，而且還可以安全且有效地用在現有非水溶劑體系中使用困難的化合物等的反應中。
文檔編號B01J13/02GK1494456SQ02806058
公開日2004年5月5日 申請日期2002年3月8日 優先權日2001年3月9日
發明者小林修 申請人:和光純藥工業株式會社, 小林修