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CN102177170B - 具有三齿配体的新型羰基钌配合物、其制备方法和用途 - Google Patents

具有三齿配体的新型羰基钌配合物、其制备方法和用途 Download PDF

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CN102177170B CN201080002901.4A CN201080002901A CN102177170B CN 102177170 B CN102177170 B CN 102177170B CN 201080002901 A CN201080002901 A CN 201080002901A CN 102177170 B CN102177170 B CN 102177170B
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Abstract

本发明涉及一种如下通式(1)所示的羰基钌配合物及其制备方法，以及使用该配合物作为催化剂，通过对酮类、酯类和内酯类进行加氢还原制备醇类的方法。RuXY(CO)(L) (1)(所述通式(1)中，X及Y可以是相同或不同的阴离子配体，L为含有-NH-基和2个膦基的三齿胺二膦配体。)本发明中的羰基钌配合物具有催化活性高、制备及处理方便的特点。

Description

具有三齿配体的新型羰基钌配合物、其制备方法和用途
技术领域
本发明涉及一种含有-NH-基和2个膦基的新型三齿胺二膦配体及其制备方法，以及使用该配合物作为催化剂，通过对酮类、酯类或内酯类进行加氢还原制备醇类的方法。
背景技术
由酮类、酯类和内酯类还原得到醇类是化学合成中很重要的一种方法。由于催化加氢还原形成的副产物少、操作性好、作业安全性高，因此作为醇类制备方法应用广泛。而且，光学活性醇类作为医药品、农药、香料等生理活性物质及其合成中间体非常重要，因此酮类的不对称加氢或光学活性酯的加氢还原作为一种光学活性醇制备的方法非常有用。作为还原催化剂的一种，可列举具有多齿配体的钌配合物。
作为三齿配体含有-NH-基和2个膦基的钌配合物在专利文献1中有二氯配合物的记载。而且，非专利文献1报道了含有三甲基膦作为配体的二氯配合物或氢配合物(hydride complex)。但是，上述配合物中都不含有羰基配体。而且，虽然具有三齿配体以及羰基配体的钌配合物(所述三齿配体含有吡啶环和2个膦基)在非专利文献2、非专利文献3及非专利文献4中有过报道，但该三齿配体中都不含有-NH-基。
对于专利文献1中记载的钌二氯配合物，虽然有过报道说，在碱存在的条件下，对酮类进行加氢还原能得到醇类，但却没有关于酯类或内酯类还原的报道。虽然有过报道说，非专利文献1中记载的钌膦配合物可作为氨-硼烷的脱氢催化剂，但没有关于对酮类、酯类及内酯类进行加氢还原的报道。另外，有报道说，该钌膦配合物不稳定，难处理，工业上使用困难。此外，非专利文献2和非专利文献3中记载了含有吡啶环的钌配合物，虽然有报道说，该钌配合物可催化酯类加氢还原或基于醇脱氢的酯合成反应，但是除配合物的合成所需的低温外，还有配体合成步骤繁杂以及要使用工业上不优选使用的锡的自由基反应等问题。特别是，非专利文献2中记载的含有吡啶环的钌配合物在酯类加氢还原中的催化活性低，因此期望开发出具有更高催化活性的催化剂。
现有技术文件
专利文献
专利文献1：美国专利公开2005/0107638号公报
非专利文献
非专利文献1：Angew.Chem.Int.Ed.2009，48，p.905-907
非专利文献2：Angew.Chem.Int.Ed.2006，45，p.1113-1115
非专利文献3：J.Am.Chem.Soc.2005，127，p.10840-10841
非专利文献4：Organometallics.2004，23，p.4026-4033
发明内容
本发明的目的在于提供一种制备及处理方便、可廉价获得的钌配合物及其制备方法，以及将该配合物作为催化剂，用于对酮类、酯类及内酯类进行加氢还原来制备对应醇类的技术。
鉴于上述情况，本发明者们通过深入的研究，发现了新型的钌配合物，该配合物具有-NH-基和2个膦基的三齿配体以及羰基配体。该配体及配合物的合成简单、稳定性高且容易处理。
而且，本发明者发现，本发明的钌配合物在酮类、酯类和内酯类的加氢还原中具有很高的催化活性，从而完成本发明。
如果对本发明进行更详细的说明，则本发明涉及以下的[1]至[18]。
[1]下述通式(1)所示的羰基钌配合物。
RuXY(CO)(L)    (1)
(所述通式(1)中，X及Y可以是相同或不同的阴离子配体，L为下述通式(2)所示的三齿胺二膦配体，
Figure BPA00001347622300021
(所述通式(2)中，R1、R2、R3及R4彼此间可以相同或不同，为氢原子、烷基、环烷基、芳基、芳烷基、烷氧基、环烷氧基、芳氧基、芳烷氧基、杂环基、或取代氨基；上述R1与R2、或者R3与R4也可相互结合与相邻的磷原子共同成环；另外，上述烷基、环烷基、芳基、芳烷基、烷氧基、环烷氧基、芳氧基、芳烷氧基、杂环基以及取代氨基也可具有取代基；Q1及Q2彼此间可以相同或不同，为可具有取代基的二价亚烷基、可具有取代基的二价亚环烷基(cycloalkylene group)、或者可具有取代基的二价亚芳烷基(aralkylene group)。)
[2]如前述[1]所述的羰基钌配合物，其中，所述三齿胺二膦配体L如下述通式(3)所示：
Figure BPA00001347622300031
(所述通式(3)中，R5、R6、R7及R8彼此间可以相同或不同，为氢原子、可具有取代基的烷基、可具有取代基的环烷基、可具有取代基的芳基、或可具有取代基的芳烷基；n为0至3的整数。)
[3]如前述[1]记载的羰基钌配合物，其中，所述三齿胺二膦配体L如下述通式(4)所示：
(所述通式(4)中，Ar1、Ar2、Ar3及Ar4彼此间可以相同或不同，为芳基或芳杂环基；另外，上述芳基和芳杂环基可具有取代基。)
[4]如前述[3]所述的羰基钌配合物，其中，所述通式(4)中Ar1、Ar2、Ar3及Ar4为可具有取代基的苯基。
[5]如前述[1]～[4]任一项所述的羰基钌配合物，其中，所述三齿胺二膦配体L如下述通式(5)所示：
Figure BPA00001347622300033
(式中，Ph为苯基)。
[6]如前述[1]或[2]所述的羰基钌配合物，其中，所述三齿胺二膦配体L为具有光学活性的三齿胺二膦配体。
[7]如前述[1]～[6]任一项所述的羰基钌配合物，其中，所述通式(1)中，所述阴离子配体X为氢负离子，所述阴离子配体Y为氯离子。
[8]如前述[1]～[6]任一项所述的羰基钌配合物，其中，所述通式(1)中，所述阴离子配体X为氢负离子，所述阴离子配体Y为BH4 -。
[9]一种通式(1)所示的羰基钌配合物的制备方法，所述方法是使通式(2)所示的三齿胺二膦配体L与RuXY(CO)(P(Ar5)3)3进行反应(式中，Ar5彼此间可以相同或不同，为可具有取代基的芳基)。
[10]如前述[9]所述的方法，其中，Ar5为苯基。
[11]如前述[9]或[10]所述的方法，其中，所述通式(2)所示的三齿胺二膦配体L为所述通式(5)所示的三齿胺二膦配体L。
[12]如前述[9]～[11]任一项所述的方法，其中，RuXY(CO)(P(Ar5)3)3为RuHCl(CO)(PPh3)3。
[13]一种通式(6)所示的羰基钌配合物的制备方法，所述方法是使RuHCl(CO)(PPh3)3与所述通式(5)所示的三齿胺二膦配体L进行反应。
Figure BPA00001347622300041
[14]一种通式(7)所示的羰基钌配合物的制备方法，所述方法是使所述通式(6)所示的羰基钌配合物与NaBH4进行反应。
Figure BPA00001347622300042
[15]一种醇的制备方法，所述方法是在前述[1]～[8]任一项所述的羰基钌配合物的存在下，用氢供体对酮类进行加氢还原。
[16]一种光学活性醇的制备方法，所述方法是在前述[6]～[8]任一项所述的羰基钌配合物的存在下，用氢供体对酮类进行不对称加氢还原。
[17]一种醇的制备方法，所述方法是在前述[1]～[8]任一项所述的羰基钌配合物的存在下，用氢供体对酯类或内酯类进行加氢还原。
[18]一种光学活性醇的制备方法，所述方法是在前述[1]～[8]任一项所述的羰基钌配合物的存在下，用氢供体对光学活性酯类或光学活性内酯类进行加氢还原，同时保持所述酯类或者所述内酯类的光学活性。
本发明中的新型羰基钌配合物可通过三齿胺二膦配体与作为先导物的羰基钌配合物简单地进行制备，而且所述三齿胺二膦配体可通过具有离去基团的二烷基胺和膦化合物在碱存在条件下反应容易地制备。而且，作为先导物的羰基钌配合物也可通过易得的无机钌化合物简便制备得到。因此，本发明中的羰基钌配合物不仅便于制备、且稳定性高、容易处理，适用于工业使用。本发明的羰基钌配合物即使在比较温和的反应条件下也有很高的催化活性，例如，可在氢供体存在条件下，催化酮类、酯类或内酯类的加氢还原，高收率地制备醇类。而且，若使用光学活性配体，可通过酮类的不对称加氢还原合成光学活性醇类。此外，即使在待加氢还原的酯类或内酯类为光学活性体的情况下，也不会伴随显著的光学纯度降低，可还原得到光学活性醇类。
附图说明
图1为基于本发明中的羰基钌配合物18的X射线结构分析结果的配合物18的化学结构示意图。
具体实施方式
首先，对本发明中的通式(1)所示的羰基钌配合物进行说明。
RuXY(CO)(L)    (1)
(所述通式(1)中，X及Y可以是相同或不同的阴离子配体，L为下述通式(2)所示的三齿胺二膦配体。)
Figure BPA00001347622300051
(所述通式(2)中，R1、R2、R3及R4彼此间可以相同或不同，为氢原子、烷基、环烷基、芳基、芳烷基、烷氧基、环烷氧基、芳氧基、芳烷氧基、杂环基、或取代氨基；上述R1与R2、或者R3与R4也可相互结合与相邻的磷原子共同成环；另外，上述烷基、环烷基、芳基、芳烷基、烷氧基、环烷氧基、芳氧基、芳烷氧基以及杂环基也可具有取代基；Q1及Q2彼此间可以相同或不同，为可具有取代基的二价亚烷基、可具有取代基的二价亚环烷基、或者可具有取代基的二价亚芳烷基。)
对本发明中使用的三齿胺二膦配体进行说明。作为通式(1)中L表示的三齿胺二膦配体可含有-NH-基和2个膦基。作为具体的三齿胺二膦配体可列举上述通式(2)所示的配体。
对通式(2)中的R1、R2、R3及R4进行说明。
作为烷基，列举碳数1～50、优选碳数1～20、更优选碳数1～10的直链或支链烷基，例如，甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、正戊基、正己基、正辛基等。
另外，作为环烷基，列举碳数3～30、优选碳数3～20、更优选碳数3～10的单环式、多环式或稠环式环烷基，例如，环丙基、环戊基、环己基等。
另外，作为芳基，列举碳数6～36、优选碳数6～18、更优选碳数6～14的单环式、多环式或稠环式芳基，具体地，例如苯基、萘基、蒽基、菲基、联苯基等。
另外，作为芳烷基，列举前述烷基中至少一个氢原子被前述芳基取代的基团，例如优选碳数7～15的芳烷基，具体为苄基、1-苯乙基、2-苯乙基、1-苯丙基、3-萘丙基等。
另外，作为烷氧基，列举由碳数1～20、优选碳数1～15、更优选碳数1～10的直链或支链烷基形成的烷氧基，例如，甲氧基、乙氧基、正丙氧基、异丙氧基、正丁氧基、异丁氧基、仲丁氧基、叔丁氧基、正戊氧基等。
另外，作为环烷氧基，列举由碳数3～20、优选碳数3～15、更优选碳数3～10的多环式或稠环式环烷基形成的环烷氧基，例如，环丙氧基、环戊氧基、环己氧基等。
另外，作为芳氧基，列举由碳数6～36、优选碳数6～18、更优选碳数6～14的单环式、多环式或稠环式芳基形成的芳氧基，具体地，例如，苯氧基、甲苯氧基、二甲苯氧基、萘氧基等。
另外，作为芳烷氧基，列举前述烷氧基中的烷基或环烷基中至少一个氢原子被前述芳基取代的基团，例如优选碳数7～15的芳烷氧基，具体地，列举苄氧基、1-苯乙氧基、2-苯乙氧基、1-苯丙氧基、2-苯丙氧基、3-苯丙氧基、4-苯丁氧基、1-萘甲氧基、2-萘甲氧基等。
另外，作为杂环基，列举脂肪族杂环基及芳香族杂环基。作为脂肪族杂环基，例如，具有2～14个碳原子的3～8元、优选4～6元的单环脂肪族杂环基、多环式或稠环式脂肪族杂环基，这些基团含有至少1个、优选1～3个例如氮原子、氧原子和/或硫原子等杂原子。作为脂肪族杂环基的具体例子，例如氮杂环丁烷基(azetidyl group)、氮杂环丁基(azetidino group)、吡咯烷基(pyrrolidyl group)、吡咯烷基(pyrrolidinogroup)、哌啶基(piperidinyl group)、哌啶基(piperidino group)、哌嗪基(piperazinyl group)、哌嗪基(piperazino group)、吗啉基(morpholinylgroup)、吗啉基(morpholino group)、四氢呋喃基、四氢吡喃基、四氢噻吩基等。
作为芳香杂环基，列举具有2～15个碳原子的、5元或6元的单环芳杂环基、多环式或稠环式芳杂环基，这些基团含有至少1个、优选1～3个例如氮原子、氧原子和/或硫原子等杂原子。作为具体例子，例如呋喃基、噻吩基、吡啶基、嘧啶基、吡嗪基、哒嗪基、吡唑基、咪唑基、噁唑基、噻唑基、苯并呋喃基、苯并噻吩基、喹啉基、异喹啉基、喹喔啉基、酞嗪基(phthalazyl group)、喹唑啉基、萘啶基、噌啉基、苯并咪唑基、苯并噁唑基、苯并噻唑基、吖啶基(acridly group)和吖啶基(acridinylgroup)等。
作为取代氨基，列举氨基的2个氢原子被相同或不同的前述烷基、环烷基、芳基、芳烷基和/或杂环基取代的基团，具体为N，N-二乙氨基、N，N-二异丙氨基等二烷氨基；N，N-二环己氨基等二环烷氨基；N，N-二苯氨基、N-萘基-N-苯基氨基等二芳氨基；N，N-二苄氨基等二芳烷氨基。而且，上述取代氨基上的烷基、环烷基、芳基、芳烷基及杂环基也可进一步具有取代基。
作为上述烷基、环烷基、芳基、芳烷基、烷氧基、环烷氧基、芳氧基、芳烷氧基、杂环基上可能具有的取代基，以及作为上述取代氨基上的烷基、环烷基、芳基、芳烷基及杂环基上可能具有的取代基，可列举前述烷基、前述环烷基、前述芳基、前述芳烷基、前述烷氧基、前述环烷氧基、前述芳氧基、前述芳烷氧基、前述杂环基、前述取代氨基、卤素原子、甲硅烷基以及任选被保护的羟基等。
作为R1、R2、R3及R4取代基的卤素原子可列举氟原子、氯原子、溴原子及碘原子。
作为R1、R2、R3及R4取代基的甲硅烷基，列举甲硅烷基中的3个氢原子被前述烷基、前述环烷基、前述芳基或前述芳烷基等取代的基团。具体为三甲基甲硅烷基、三乙基甲硅烷基、叔丁基二甲基甲硅烷基、叔丁基二苯基甲硅烷基、三苯基甲硅烷基等。
作为R1、R2、R3及R4取代基的任选被保护的羟基，可列举无保护的羟基；或者例如三甲基甲硅烷基、叔丁基二甲基甲硅烷基、叔丁基二苯基甲硅烷基等的甲硅烷基；或者是可被常规羟基保护基所保护的羟基，如参考文献1(Protective Groups in Organic Synthesis Second Edition，JOHNWILEY & SONS，INC.1991)中记载的通常用于肽合成的保护基，例如苄基和甲氧基甲基等。
对通式(2)中的Q1及Q2进行说明。
作为二价亚烷基，列举碳数1～20、优选碳数1～10、更优选碳数1～6的直链状或支链状二价烷基链，具体例如亚甲基、亚乙基、三亚甲基、四亚甲基、五亚甲基等。
另外，作为二价亚环烷基，列举由碳数3～15、优选碳数3～10、更优选碳数3～6的单环式、多环式或稠环式环烷基得到的二价基团，例如，亚环丙基、亚环丁基、亚环戊基、亚环己基等。
另外，作为二价亚芳烷基，列举从苄基、苯乙基等芳烷基的芳基脱去一个氢原子的碳数7～11的二价基团。可列举亚苯亚甲基(-Ph-CH2-)、2-亚苯亚乙基(-Ph-CH2CH2-)、1-亚萘亚甲基(-Np-CH2-)、2-亚萘亚甲基(-Np-CH2-)等(式中-Ph-为亚苯基、-Np-为亚萘基)。
作为上述二价亚烷基、二价亚环烷基或二价亚芳烷基的取代基，列举在对前述通式(2)中R1、R2、R3及R4进行说明时所述的烷基、环烷基、芳基、芳烷基、烷氧基、环烷氧基、芳氧基、芳烷氧基和杂环基、以及卤素原子、甲硅烷基、取代氨基及任选被保护的羟基。
接下来，对通式(1)中的X或Y所示的1价阴离子配体进行说明。
作为1价阴离子配体，列举例如氢负离子、烷氧基、环烷氧基、芳氧基、芳烷氧基、羟基、酰氧基、磺酰氧基、卤素离子、AlH4 -、AlH2(OCH2CH2OCH3)2 -、BH4 -、BH3CN-、BH(Et)3 -及BH(sec-Bu)3 -等。优选BH4 -、氢负离子、或氯离子。另外，本说明书中，所述氢负离子可能会简单记为氢、卤素离子可能会简单记为卤素。
作为酰氧基，列举(RaCO2)所示。作为酰氧基RaCO2中的Ra，列举氢原子、烷基、环烷基、芳基、芳烷基。作为所述烷基、环烷基、芳基、芳烷基，例如列举在对前述通式(2)中R1、R2、R3及R4进行说明时所述的烷基、环烷基、芳基、芳烷基，上述烷基、环烷基、芳基、芳烷基可进一步被如在对前述通式(2)中R1、R2、R3及R4进行说明时的如下基团取代：所述烷基、环烷基、芳基、芳烷基、烷氧基、环烷氧基、芳烷氧基、芳氧基及杂环基、卤素原子、甲硅烷基、任选被保护的羟基、以及任选被保护的氨基等。
作为Ra取代基的任选被保护的氨基，列举未保护的氨基；N-甲基氨基、N，N-二甲基氨基、N，N-二乙基氨基、N，N-二异丙基氨基、N-环己基氨基等的单或二烷基氨基；N-苯基氨基、N，N-二苯基氨基、N-萘氨基、N-萘基-N-苯基氨基等的单或二芳基氨基；N-苄氨基、N，N-二苄氨基等的单或二芳烷氨基；甲酰氨基、乙酰氨基、丙酰氨基、特戊酰氨基、戊酰氨基、己酰氨基、苯甲酰氨基等酰氨基；甲氧羰基氨基、乙氧羰基氨基、正丙氧羰基氨基、正丁氧羰基氨基、叔丁氧羰基氨基、戊氧羰基氨基、己氧羰基氨基等烷氧羰基氨基；苯氧羰基氨基等芳氧羰基氨基；苄氧羰基氨基等芳烷氧基羰基氨基等。进一步地，作为任选被保护的氨基，列举例如前述参考文献1中记载的用于肽合成等的被常规氨基保护基所保护的氨基。
作为Ra，列举例如甲基、乙基、丙基、叔丁基、三氟甲基、苯基、五氟苯基等。
作为磺酰氧基，列举如(RsSO3)所示的那些基团。作为磺酰氧基RsSO3中的Rs可与所述酰氧基中的Ra相同。
作为卤素离子，可列举氟离子、氯离子、溴离子、碘离子。优选氯离子、溴离子，更优选氯离子。
作为优选三齿胺膦配体，列举下述通式(3)所示的结构。
(所述通式(3)中，R5、R6、R7及R8彼此相同或不同，为氢原子、烷基、环烷基、芳基、或者芳烷基，R5与R5之间、R5与R6之间、或R5与R7之间、或R5与R8之间、以及R6与R7之间或R6与R8之间可相互结合与邻近的碳原子共同成环。n表示0至3的整数。另外，上述烷基、环烷基、芳基及芳烷基可具有取代基。)
通式(3)中，R5、R6、R7及R8所示的烷基、环烷基、芳基及芳烷基可列举为如在对前述通式(2)中R1、R2、R3及R4进行说明时所述的烷基、环烷基、芳基、芳烷基。而且，上述烷基、环烷基、芳基、芳烷基可含有的取代基，列举为如在对前述通式(2)中R1、R2、R3及R4进行说明时所述的烷基、环烷基、芳基、芳烷基、烷氧基、环烷氧基、芳氧基、芳烷氧基及杂环基、以及卤素原子、甲硅烷基、取代氨基、以及任选被保护的羟基。
作为更优选的三齿胺二膦配体可由下述通式(4)所示。
Figure BPA00001347622300102
通式(4)中，Ar1、Ar2、Ar3及Ar4彼此间可以相同或不同，为芳基或芳杂环基。另外，上述芳基、芳杂环基可具有取代基。
作为通式(4)中的芳基、芳杂环基，列举为如在对前述通式(2)中R1、R2、R3及R4进行说明时所述的芳基和杂环中所述的芳杂环基等另外，上述的芳基和芳杂环基可含有的取代基，列举为如在对前述通式(2)中R1、R2、R3及R4进行说明时所述的烷基、环烷基、芳基、芳烷基、烷氧基、环烷氧基、芳氧基及芳烷氧基、以及卤素原子、甲硅烷基、杂环基、取代氨基、以及任选被保护的羟基等。
另外，作为更优选的三齿胺二膦配体可由下述通式(5)所示。
Figure BPA00001347622300111
另外，通式(2)或(3)所示的三齿胺二膦配体根据Q1、Q2上的取代基或根据R1～R8作为光学活性体可用作通式(1)所示的羰基钌配合物的配体。
作为制备本发明中的羰基钌配合物的起始原料的钌化合物，无特别限制，可列举例如，RuCl3水合物、RuBr3水合物、RuI3水合物等无机钌化合物，RuCl2(DMSO)4，[Ru(cod)Cl2]n，[Ru(nbd)Cl2]n，(cod)Ru(2-甲代烯丙基)2，[Ru(苯)Cl2]2，[Ru(苯)Br2]2，[Ru(苯)I2]2，[Ru(对甲基异丙基苯)Cl2]2，[Ru(对甲基异丙基苯)Br2]2，[Ru(对甲基异丙基苯)I2]2，[Ru(均三甲苯)Cl2]2，[Ru(均三甲苯)Br2]2，[Ru(均三甲苯)I2]2，[Ru(六甲苯)Cl2]2，[Ru(六甲苯)Br2]2，[Ru(六甲苯)I2]2，RuCl2(PPh3)3，RuBr2(PPh3)3，RuI2(PPh3)3，RuH4(PPh3)3，RuClH(PPh3)3，RuH(OAc)(PPh3)3，RuH2(PPh3)4等。示例中，DMSO为二甲亚砜、cod为1，5-环辛二烯、nbd为降冰片二烯、Ph为苯基。
通式(1)所示的羰基钌配合物可由三齿胺二膦配体与先导物羰基钌配合物简便地制备。
三齿胺二膦配体可通过具有离去基团的二(取代烷基)胺与锂、钠、钾等碱金属磷化合物(phosphido compound)进行反应而简便地制备。
先导物羰基钌配合物可通过例如Inorg.Synth，1974，15，45所记载的方法制备。将所得的先导物羰基钌配合物与三齿胺二膦配体反应可得到本发明的含有三齿胺二膦配体的羰基钌配合物
本发明中作为先导物的羰基钌配合物，可列举三(三苯基膦)羰基二氢化钌(II)、三(三苯基膦)羰基氢氯化钌(II)、三(三苯基膦)羰基氢二氯化钌(II)(carbonyldichlorohydride tris(triphenylphosphine)ruthenium(II))等。
例如，通式(1)所示的羰基钌配合物可由通式(2)所示的三齿胺二膦配体L与RuXY(CO)(P(Ar5)3)3(式中，Ar5彼此相同或不同，为可具有取代基的芳基)反应制备。作为Ar5中的芳基或其取代基，列举前述的基团。作为优选的Ar5，列举为可具有取代基的苯基，特别是苯基。
另外，通式(1)所示的羰基钌配合物中的X为BH4 -的羰基钌配合物可通过X为氯离子的羰基钌配合物与NaBH4反应进行制备。
如此制备的配合物，由于配体的配位形式或构象可产生立体异构体，但反应中使用的配合物为上述立体异构体的混合物或单纯的一种异构体均无可。
另外，例如依据J.Am.Chem.Soc.2005，127，516中记载的方法，可得到含有三齿胺二膦配体与X＝H-(氢负离子，hydride)、Y＝BH4 -的羰基硼氢钌配合物(ruthenium carbonylhydride borohydride complex)。上述配合物可较稳定的存在，处理容易。
作为优选配合物，例如，下述通式(8)所示的配体，该配合物可通过将通式(5)所示的三齿胺二膦配体L与RuHCl(CO)(PPh3)3在适宜的溶剂中搅拌而简便地制备。
RuHCl(CO)(L)    (8)
(式中(L)为前述通式(5)所示的三齿胺基二膦)
作为优选配合物，例如，下述通式(9)所示的配体，该配合物可通过将通式(8)所示的羰基钌配合物与NaBH4在适宜的溶剂中搅拌而简便地制备。
RuH(BH4)(CO)(L)    (9)
(式中(L)为前述通式(5)所示的三齿胺二膦)
通过使用所述羰基钌配合物为催化剂，使得可能在工业上有利的、相对低的氢气压力和反应温度下，以高收率、高催化效率地由酯类、内酯类和酮类制备醇类。
作为本发明原料的氢化底物，使用酯类、内酯类以及酮类。但是，所述酯类、内酯类或酮类可具有对本发明的氢化方法不产生不利影响的取代基。
本发明中加氢还原酮类制备醇类的方法为使用通式(1)所示的羰基钌配合物与氢供体进行下述反应式(10)所示的方法。
Figure BPA00001347622300131
(式中，R9和R10彼此间可以相同或不同，为氢原子、烷基、环烷基、芳基、芳烷基、杂环基、烯基、炔基、环烯基、或下述通式(I)所示的酮基。另外，R9和R10可相互结合与邻近的碳原子共同成环。另外，上述烷基、环烷基、芳基、芳烷基、杂环基、烯基、炔基以及环烯基均可具有取代基。)
对反应式(10)中的R9和R10进行说明。所述烷基、环烷基、芳基、芳烷基以及杂环基列举为如在对前述通式(2)中R1、R2、R3及R4进行说明时所述的烷基、环烷基、芳基、芳烷基以及杂环基。作为烯基，可为直链状也可为支链状，例如碳数2～20、优选碳数2～15、进一步优选碳数2～10的烯基，列举具体例为，例如乙烯基、丙烯基、1-丁烯基、戊烯基、己烯基、庚烯基、辛烯基、壬烯基、癸烯基等。作为炔基，可为直链状也可为支链状，例如碳数2～20、优选碳数2～15、进一步优选碳数2～10的炔基，列举具体例为，乙炔基、1-丙炔基、2-丙炔基、1-丁炔基、3-丁炔基、戊炔基、己炔基等。作为环烯基，可为环内含有1个或2个双键的4～10元的单环～三环的脂肪族烃基，具体可列举环丁烯基、环戊烯基、环己烯基、环庚烯基或环辛烯基。
所述酮基为下述通式(I)所示。
Figure BPA00001347622300132
(所述通式(I)中，Rk可为氢原子、烷基、环烷基、芳基、芳烷基、杂环基、烯基、炔基或环烯基。另外，上述烷基、环烷基、芳基、芳烷基、杂环基、烯基、炔基或环烯基可具有取代基。)
Rk中的烷基、环烷基、芳基、芳烷基、杂环基、烯基、炔基以及环烯基与前述的相同。
另外，作为反应式(10)中的R9、R10可具有的取代基以及所述酮基中的Rk可具有的取代基，列举为如在对前述通式(2)中R1、R2、R3及R4进行说明时所述的烷基、环烷基、芳基、芳烷基、烷氧基、环烷氧基、芳氧基、芳烷氧基及杂环基、以及卤素原子、甲硅烷基、任选被保护的氨基、任选被保护的羟基；以及在对前述反应式(10)中的R9、R10进行说明时所述的烯基、炔基、环烯基及酮基。
在R9和R10为酮基的情况下或者以酮基作为取代基的情况下，作为产物得到的是多元醇。
在使用R9与R10彼此不同、如通式(2)或(3)所示的三齿胺二膦配体为光学活性体的通式(1)所示的羰基钌配合物进行反应式(10)所示的反应时，作为产物，得到的是一个对映体过量的醇。
对本发明中酯类或内酯类加氢还原制备醇类的方法进行说明。
本发明中酯类加氢还原制备醇类的方法为使用通式(1)所示的羰基钌配合物和氢供体进行下述反应式(11)所示的由酯类制备醇类的方法。
(式中，R11和R12彼此间相同或不同，为烷基、环烷基、芳基、芳烷基、杂环基、烯基、炔基、环烯基、或前述通式(I)所示的酮基。但R11可为氢原子。另外，上述烷基、环烷基、芳基、芳烷基、杂环基、烯基、炔基、环烯基可具有取代基。)
本发明中内酯类加氢还原制备醇类的方法为使用通式(1)所示的羰基钌配合物和氢供体进行下述反应式(12)所示的由内酯类制备醇类的方法。
Figure BPA00001347622300151
(式中，Q8为二价亚烷基、二价亚环烷基、二价亚芳烷基、或二价亚芳基；(Q9-X12)表示结合臂，或是Q9为二价亚烷基、二价亚环烷基、二价亚芳烷基、或二价亚芳基，X12为氧、氮、硫等杂原子的基团。另外，Q8及Q9中的二价亚烷基、二价亚环烷基、二价亚芳烷基、或二价亚芳基以及作为氮原子的X12可具有取代基。)
对反应式(11)中的R11和R12进行说明。R11和R12所表示的烷基、环烷基、芳基、芳烷基、杂环基列举为如在对前述通式(2)中对R1、R2、R3及R4进行说明时所述的烷基、环烷基、芳基、芳烷基及杂环基，另外，作为烯基、炔基、环烯基及酮基，列举为如在对前述反应式(10)中的R9和R10进行说明时所述的烯基、炔基、环烯基及酮基。
另外，作为反应式(11)中的R11和R12可具有的取代基，列举为如在对前述通式(2)中R1、R2、R3及R4进行说明时所述的烷基、环烷基、芳基、芳烷基、烷氧基、环烷氧基、芳氧基、芳烷氧基、卤素原子、甲硅烷基、杂环基、任选被保护的氨基以及任选被保护的羟基；或者在对前述反应式(10)中的R9、R10进行说明时所述的烯基、炔基、环烯基及酮基、烷氧羰基、环烷氧羰基、芳氧羰基、芳烷氧羰基、烯氧基、炔氧基、环炔氧基。然而，在任选被保护的羟基的保护基为酰基的情况下，可得到保护基被还原的产物。另外，R11和R12为酮基的情况下，或者酮基、烷氧羰基、环烷氧羰基、芳氧羰基、芳烷氧羰基、烯氧羰基、炔氧羰基或环炔氧羰基作为取代基存在的情况下，可得到上述基团被加氢还原的多元醇类。
作为取代基的烷氧羰基、环烷氧羰基、芳氧羰基、芳烷氧羰基、烯氧羰基、炔氧羰基、环炔氧羰基为下述通式(13)所示的结构。
Figure BPA00001347622300152
(所述通式(13)中，R13为烷基、环烷基、芳基、芳烷基、杂环基、烯基、炔基或环烯基。另外，上述烷基、环烷基、芳基、芳烷基、杂环基、烯基、炔基和环烯基可具有取代基。)
对通式(13)中的R13进行说明。所述烷基、环烷基、芳基、芳烷基、杂环基，列举为如在对前述通式(2)中R1、R2、R3及R4进行说明时所述的烷基、环烷基、芳基、芳烷基及杂环基；另外，作为所述烯基、炔基和环烯基，列举为如在对前述反应式(10)中的R9、R10进行说明时所述的烯基、炔基和环烯基。
作为通式(13)中的R13可含有的取代基，列举为如在对前述通式(2)中R1、R2、R3及R4进行说明时所述的烷基、环烷基、芳基、芳烷基及杂环基，以及在对前述反应式(10)中的R9和R10进行说明时所述的烯基、炔基以及环烯基。
作为R12，优选碳数1～10的烷基。具体列举为甲基、乙基、异丙基，更优选甲基。
对反应式(12)中的Q8及Q9进行说明。作为Q8及Q9表示的二价亚烷基、二价亚环烷基、二价亚芳烷基列举为如在对前述通式(2)中Q1及Q2进行说明时所述的二价亚烷基、二价亚环烷基、二价亚芳烷基。作为二价亚芳基，例举碳数6～12的单环式或稠环式芳基得到的二价基团，列举例如，亚苯基、2，3-亚萘基(naphthalenediyl)等。亚苯基可为邻亚苯基或间亚苯基。
另外，作为反应式(12)中的Q8及Q9可具有取代基，列举为如在对前述通式(2)中R1、R2、R3及R4进行说明时所述的烷基、环烷基、芳基、芳烷基、烷氧基、环烷氧基、芳氧基、芳烷氧基、卤素原子、甲硅烷基、杂环基、任选被保护的氨基、任选被保护的羟基；或者在对前述反应式(10)中的R9和R10进行说明时所述的烯基、炔基、环烯基、烷氧羰基、环烷氧羰基、芳氧羰基、芳烷氧羰基、烯氧基、炔氧基、环炔氧基。然而，任选被保护的羟基的保护基为酰基的情况下，可得到保护基被还原的产物。另外，包含烷氧羰基、环烷氧羰基、芳氧羰基、芳烷氧羰基、烯氧羰基、炔氧羰基或环炔氧羰基作为取代基的情况下，可得到上述基团被加氢还原的多元醇类。另外，X12所示的杂原子为氮的情况下，作为氮上可具有的取代基，列举为如在对前述通式(2)中R1、R2、R3及R4进行说明时所述的烷基、环烷基、芳基、芳烷基以及前述参考文献1中所记载的一般的氨基保护基。
作为内酯类，优选的是β-内酯、γ-内酯、δ-内酯等内酯类。
将光学活性的酯类或内酯类(其中，R11、Q8或Q9为具有不对称中心的基团)通过本发明的方法加氢还原，可以得到与原来的酯类或内酯类立体构型一致的醇类而不会显著降低光学纯度。
本发明所述的醇类制备方法可使用溶剂也可不用溶剂，优选使用溶剂的方法。优选使用可溶解底物及催化剂的溶剂，可使用单一溶剂或混合溶剂。具体可列举甲苯、二甲苯等芳香烃，己烷、庚烷等脂肪烃；二氯甲烷、氯苯等卤代烃类；乙醚、四氢呋喃、甲基叔丁基醚、甲基环戊醚等醚类；甲醇、乙醇、异丙醇、正丁醇、2-丁醇、叔丁醇等醇类；乙二醇、丙二醇、1，2-丙二醇及甘油等多元醇。其中，优选醚类或醇类，特别优选的溶剂为四氢呋喃、甲醇或异丙醇。所述溶剂的使用量可根据反应条件等进行适当选择。根据需要，反应可在搅拌条件下进行。
作为本发明的方法中使用的氢供体，列举分子氢(molecularhydrogen)、甲酸、伯醇(甲醇、乙醇和丁醇等)以及仲醇(异丙醇等)等。优选为分子氢和伸醇。
催化剂的使用量可根据氢化底物、反应条件和催化剂的种类等而异，通常钌金属与氢化底物的摩尔比范围为0.0001mol％～10mol％，优选为0.005mol％～5mol％。本发明的方法中，进行加氢还原时的反应温度为0℃～180℃，优选0℃～120℃。如果反应温度过低，会出现使未反应的原料大量残留的情况；若反应温度过高，会引起原料、催化剂等分解的情况，是不优选的。本发明中进行加氢还原的氢的压力为0.1MPa～10MPa，优选3MPa～6MPa。另外，反应时间为30分钟～72小时，优选2小时～48小时，可得到相当高的原料转化率。
反应完成后，单独或适当组合使用萃取、过滤、结晶、蒸馏以及各种色谱法等通常使用的纯化方法，可得到目标醇类。
本发明中的加氢还原可加入适宜的添加剂。
作为添加剂，列举例如碱性化合物和金属氢化物等。所述碱性化合物的具体例为例如三乙胺、二异丙基乙胺、N，N-二甲基苯胺、哌啶、吡啶、4-二甲氨基吡啶、1，5-二氮杂双环[4.3.0]-5-壬烯、1，8-二氮杂双环[5.4.0]十一碳-7-烯、三正丁基胺及N-甲基吗啉等胺类；碳酸钾、碳酸钠、碳酸锂、碳酸铯等碱金属碳酸盐；碳酸镁、碳酸钙等碱土金属碳酸盐；碳酸氢钠、碳酸氢钾等碱金属碳酸氢盐；氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂等碱金属氢氧化物；氢氧化镁、氢氧化钙等碱土金属氢氧化物；甲醇钠、乙醇钠、异丙醇钠、叔丁醇钠、甲醇钾、乙醇钾、异丙醇钾、叔丁醇钾、甲醇锂、异丙醇锂、叔丁醇锂等碱金属醇盐；甲醇镁、乙醇镁等碱土金属醇盐；氢化钠、氢化钙等金属氢化物。特别优选的碱基为甲醇钠或叔丁醇钾。
作为金属氢化物，列举硼氢化锂、硼氢化钠、硼氢化钾、氢化铝锂等，上述金属氢化物的用量即使为作为氢化底物的酯类、内酯类、酮类的10mol％以下，也可获得非常高的转化率。
实施例
下面通过实施例对本发明加以说明，但本发明不仅限于实施例。
另外，转化率、选择性、光学纯度的测量通过气相色谱法(GC)及液相色谱法(LC)进行。使用的装置如下。
转化率、选择性
转化率及选择性的分析条件使用A、B、C或D。
分析条件A：
GC；毛细管HP-INNOWax
进样温度250℃，检测温度250℃
80℃(1分钟)-10℃/分钟-250℃(12分钟)
分析条件B：
GC；毛细管RTx-5
进样温度250℃，检测温度250℃
80℃(10分钟)-10℃/分钟-270℃(1分钟)
分析条件C：
GC；毛细管TC-WAX
进样温度250℃，检测温度250℃
80℃-10℃/分钟-200℃(2分钟)
分析条件D：
GC；毛细管CP-CHIRASIL-DEX-CB
进样温度250℃，检测温度250℃
115℃(12分钟)
各产物的光学纯度分别用下列方法测定。
光学纯度：1，2-丙二醇的光学纯度分析
转化为碳酸丙烯酯后进行分析。
GC；毛细管β-DEX225
进样温度250℃，检测温度250℃
170℃(30分钟)
光学纯度：2-(叔丁氧羰基(叔丁氧羰基)氨基)-1-丙醇的光学纯度分析
转化为对硝基苯甲酸酯后进行分析。
HPLC：色谱柱DAICEL CHIRALCEL OD-H
柱温：40℃，洗脱剂：己烷∶异丙醇＝95∶5
光学纯度：2-(苄氧基)-1-丙醇的光学纯度分析
HPLC：色谱柱DAICEL CHIRALCEL AD-H
柱温：30℃，洗脱剂：己烷∶异丙醇＝98∶2
光学纯度：3-(叔丁氧羰基氨基)-1-丁醇的光学纯度分析
转化为对硝基苯甲酸酯后进行分析。
HPLC：色谱柱DAICEL CHIRALCEL AD-H
柱温：30℃，洗脱剂：己烷∶异丙醇＝90∶10
光学纯度：3-(苯胺)-1-丁醇的光学纯度分析
HPLC：色谱柱DAICEL CHIRALCEL AS-H
柱温：30℃，洗脱剂：己烷∶异丙醇＝95∶5
光学纯度：3-(叔丁基二甲硅氧基)-1-丁醇的光学纯度分析
GC；毛细管CP-CHIRASIL-DEX-CB
进样温度250℃，检测温度250℃
80℃(30分钟)
光学纯度：1-苯乙醇的光学纯度分析
GC；毛细管CP-CHIRASIL-DEX-CB
进样温度250℃，检测温度250℃
115℃(12分钟)
使用Varian公司制造的MERCURY plus 300测定1H-NMR谱及31P-NMR谱。
实施例1
通过下面反应式制备羰基钌配合物1a及羰基钌配合物1b。
在氮气流下，将胺盐酸盐8(4.18mmol)加入100ml烧瓶中，使其悬浊于甲苯(33ml)，再加入15％NaOH水溶液(14ml)室温搅拌至没有固体。溶液分液后，将有机层用蒸馏水洗净(14ml×2)，水层用甲苯萃取(14ml×2)。用硫酸钠干燥合并的有机层，蒸出溶剂得到胺9。
将羰基钌配合物7(4.18mmol)加入200ml烧瓶中，氮气置换后，加入溶解于甲苯(33ml)的胺9，加热回流60分钟。放冷后，向反应液中加入己烷(82ml)，过滤出氮气保护下析出的晶体。得到的晶体用己烷(10ml)、乙醇(40ml)洗净。减压干燥，得到钌配合物1a 1.4g(2.3mmol)。
1H-NMR(300MHz CD2Cl2)：δ＝-15.23(t，J＝29.3Hz，1H)，2.40-2.65(m，4H)，2.90-3.05(m，2H)，3.30-3.55(m，2H)，3.92(bs，1H)，7.08-7.34(m，4H)，7.38-7.46(m，8H)，7.40-7.88(m，8H)
31P-NMR(121.5MHz CD2Cl2)：δ＝52.8(d，J＝14Hz)
在氮气气氛下，将前述制备的配合物1a(2.22mmol)加入1000ml烧瓶中，使其悬浊于甲苯(222ml)。向该悬浊液中加入溶于乙醇(222ml)的NaBH4(60.0mmol)，65℃搅拌30分钟后，室温搅拌30分钟，减压蒸出溶剂。向残渣中加入己烷(220ml)、蒸馏水(110ml)搅拌15分钟后，滤出析出的晶体。得到的晶体用蒸馏水(110ml×2)、己烷(110ml×2)洗净。进行减压干燥，得到目标钌配合物1b 1.05g(1.79mmol)。
1H-NMR(300MHz CD2Cl2)：δ＝-12.36(t，J＝28.5Hz，1H)，-2.80--1.70(bs，4H)，2.40-2.78(m，4H)，2.90-3.05(m，2H)，3.32-3.60(m，2H)，4.20-4.40(m，1H)，6.92-7.28(m，4H)，7.38-7.46(m，8H)，7.70-7.82(m，8H)
31P-NMR(121.5MHz CD2Cl2)：δ＝56.6(s)
实施例2
通过下面反应式对(R)-乳酸甲酯进行氢化。
Figure BPA00001347622300211
向放有搅拌子的100ml的高压釜中，加入光学纯度为99.3％ee的(R)-乳酸甲酯(10mmol)、实施例1制备的配合物1a(0.01mmol)、甲醇(7.6ml)、0.5M甲醇钠的甲醇溶液(0.4ml)，在氢气压力5MPa下、30℃加氢还原16小时。反应液经气相色谱法分析的结果是转化率96.3％。所得醇的光学纯度为99.1％ee。
实施例3
通过下面反应式对L-叔丁氧羰基丙氨酸甲酯进行氢化。
Figure BPA00001347622300221
向放有搅拌子的100ml的高压釜中，加入L-叔丁氧羰基丙氨酸甲酯(5mmol)、实施例1制备的配合物1b(0.01mmol)、四氢呋喃(4ml)，在氢气压力5MPa下、80℃氢化16小时。反应液经气相色谱法分析结果为转化率100％、选择性100％，生成(S)-2-(叔丁氧羰基氨基)-1-丙醇。所得醇的光学纯度为99％ee以上。
实施例4
通过下面反应式对(S)-2-(苄氧基)丙酸甲酯进行氢化。
Figure BPA00001347622300222
向放有搅拌子的100ml的高压釜中，加入光学纯度98.5％ee的(S)-2-(苄氧基)丙酸甲酯(5mmol)、实施例1制备的配合物1b(0.01mmol)、四氢呋喃(4ml)，在氢气压力5MPa下、80℃氢化16小时。反应液经气相色谱法分析结果为转化率100％、选择性99％，生成(S)-2-(苄氧基)-1-丙醇。所得醇的光学纯度为98.5％ee。
实施例5
通过下面的反应式对(R)-3-(叔丁氧羰基氨基)丁酸甲酯进行氢化。
Figure BPA00001347622300231
向放有搅拌子的100ml的高压釜中，加入实施例1制备的配合物1b(0.02mmol)，氮气置换。再向其中加入四氢呋喃(4ml)和光学纯度99％ee的(R)-3-(叔丁氧羰基氨基)丁酸甲酯(5mmol)，在氢气压力5MPa下、80℃氢化16小时。反应液经气相色谱法分析结果为转化率95.9％，生成(R)-3-(叔丁氧羰基氨基)-1-丁醇。所得醇的光学纯度为99％ee以上。
实施例6
通过下面反应式对(S)-3-(苯氨基)丁酸甲酯进行氢化。
Figure BPA00001347622300232
向放有搅拌子的100ml的高压釜中，加入光学纯度93.9％ee的(S)-3-(苯氨基)丁酸甲酯(5mmol)、实施例1制备的配合物1b(0.01mmol)、四氢呋喃(4ml)，在氢气压力5MPa下、80℃氢化16小时。反应液经气相色谱法分析结果为转化率86.4％，生成(3S)-3-(苯氨基)-1-丁醇。所得醇的光学纯度为91.1％ee。
实施例7
通过下面的反应式对(R)-3-(叔丁基二甲硅氧基)丁酸甲酯进行氢化。
Figure BPA00001347622300233
向放有搅拌子的100ml的高压釜中，加入光学纯度99％ee的(3R)-3-(叔丁基二甲硅氧基)丁酸甲酯(5.0mmol)、实施例1制备的配合物1b(0.02mmol)、四氢呋喃(4ml)，在氢气压力5MPa下、80℃氢化16小时。反应液经气相色谱法分析结果为转化率87.9％，生成(R)-3-(叔丁基二甲硅氧基)-1-丁醇。所得醇的光学纯度为99％ee。
实施例8
通过下面的反应式对苯甲酸甲酯进行氢化。
Figure BPA00001347622300241
向放有搅拌子的100ml的高压釜中，加入苯甲酸甲酯(10.0mmol)、实施例1制备的配合物1a(0.01mmol)、甲醇钠(0.5mmol)、四氢呋喃(5ml)，在氢气压力5MPa下、80℃氢化13.5小时。反应液经气相色谱法分析结果为转化率96％，生成苯甲醇。
实施例9
通过下面的反应式对苯甲酸异丙酯进行氢转移型还原。
Figure BPA00001347622300242
向放有搅拌子的100ml的高压釜中，加入苯甲酸异丙酯(6.15mmol)、实施例1制备的配合物1a(0.06mmol)、0.1M叔丁醇钾的异丙醇溶液(12.3ml)、异丙醇(8ml)，在80℃搅拌16小时。反应液经气相色谱法分析结果为转化率21.0％，选择性47.0％，生成苯甲醇。
实施例10
通过下面的反应式对苯乙酮进行氢化。
Figure BPA00001347622300251
向放有搅拌子的100ml的高压釜中，加入苯乙酮(20.1mmol)、实施例1制备的配合物1a(0.01mmol)、叔丁醇钾(0.1mmol)、异丙醇(11.5ml)，在氢气压力3MPa下、40℃氢化17.5小时。反应液经气相色谱法分析结果为转化率100％，生成1-苯乙醇。
实施例11
使用含有光学活性三齿胺二膦配体的羰基钌配合物，通过下面的反应式对苯乙酮进行不对称氢化。
Figure BPA00001347622300252
(1)含有光学活性三齿胺二膦配体的羰基钌配合物的制备
作为三齿胺二膦配体，用N，N-二[(S)-2-二苯基膦-丙基]胺代替实施例1中记载的胺9，与实施例1同样制备含有光学活性三齿胺二膦配体的目标羰基钌配合物1a′。
(2)苯乙酮的不对称氢化
向放有搅拌子的100ml的高压釜中，加入苯乙酮(20mmol)、含有光学活性配体的配合物1a′(0.01mmol)、叔丁醇钾(0.1mmol)、异丙醇(11.5ml)，在氢气压力3MPa下、40℃氢化5小时。反应液经气相色谱法分析结果为转化率100％，生成1-苯乙醇。所得醇的光学纯度为54.0％ee。
实施例12
通过下面的反应式对苯乙酮进行氢转移型不对称还原。
Figure BPA00001347622300261
向放有搅拌子的20ml的烧瓶中，加入苯乙酮(20mmol)、实施例11制备的含有光学活性配体的配合物1a′(0.01mmol)、0.1M叔丁醇钾的异丙醇溶液(1ml)、异丙醇(10.5ml)，在氮气保护下，40℃搅拌8.5小时。反应液经气相色谱法分析结果为反应转化率72％，生成1-苯乙醇。所得醇的光学纯度为40.0％ee。
实施例13
通过下面的反应式对(R)-乳酸甲酯进行氢化。
Figure BPA00001347622300262
向放有搅拌子的100ml的高压釜中，加入(R)-乳酸甲酯(50mmol)、实施例1制备的配合物1a(0.01mmol)、甲醇钠(0.5mmol)、四氢呋喃(19ml)，在氢气压力5MPa下、80℃氢化16小时。反应液经气相色谱法分析结果为转化率95％。
实施例14
通过下面的反应式对(R)-乳酸甲酯进行氢化。
Figure BPA00001347622300263
向放有搅拌子的100ml的高压釜中，加入光学纯度99.3％ee的(R)-乳酸甲酯(10mmol)、实施例1制备的配合物1b(0.01mmol)、异丙醇(7.6ml)，在氢气压力5MPa下、80℃加氢还原16小时。反应液经气相色谱法分析结果为转化率98.4％。所得醇的光学纯度为81.8％ee。
实施例15
将实施例14中的异丙醇更换为甲苯进行同样的反应，结果为转化率88.2％。所得醇的光学纯度为88.8％ee。
实施例16
将实施例14中的异丙醇更换为乙醇进行同样的反应，结果为转化率98.3％。所得醇的光学纯度为93.7％ee。
实施例17
根据以下步骤制备本发明的羰基钌配合物14。
Figure BPA00001347622300271
在氮气流下，将叔丁醇钾(22.3mmol)加入100ml的烧瓶中，使其悬浊于四氢呋喃(40ml)，然后，加入双(3，5-二甲苯基)膦(11.0mmol)、胺12(5.5mmol)，加热回流6小时后，50℃反应12小时，再加热回流2小时。之后将反应液用乙酸乙酯稀释，用15％NaOH水溶液、蒸馏水洗净后，水层用乙醚萃取。合并的有机层用硫酸镁除去水分，进行减压干燥得到粗产品。粗产品用经过碱处理的硅胶柱层析纯化，得到1.63g(54％)的双膦胺13。
1H-NMR(300MHz CDCl3)：δ＝2.27(s，24H)，2.19-2.34(m，4H)，2.68-2.80(m，4H)，6.93(s，4H)，7.02(d，J＝8.1Hz，8H)
31P-NMR(121.5MHz CDCl3)：δ＝-22.89(s)
然后，在氮气流下，将双膦胺13(0.72mmol)加入50ml烧瓶中，再加入甲苯(8.5ml)、配合物7(0.60mmol)，加热回流5小时。之后，反应液经硅胶柱层析纯化，得到配合物14。
1H-NMR(300MHz CD2Cl2)：δ＝-15.37(t，J＝29.1Hz，1H)，2.34(s，12H)，2.36(s，12H)，2.40-2.50(m，4H)，2.80-3.20(m，2H)，3.30-3.50(m，2H)，3.75-3.95(bs，1H)，7.05-7.80(m，4H)，7.36-7.46(m，8H)
31P-NMR(121.5MHz  CD2Cl2)：δ＝51.68(d，J＝11.7Hz)
实施例18
进行(R)-乳酸甲酯的氢化。
向放有搅拌子的100ml的高压釜中，加入乳酸甲酯(20.0mmol)、实施例17制备的配合物14(0.01mmol)、甲醇钠(0.2mmol)、甲醇(8ml)，在氢气压力5MPa下、30℃氢化16小时。反应液经气相色谱法分析结果为转化率48％、选择性98％。所得醇的光学纯度为99.1％ee。
实施例19
根据以下步骤制备本发明的羰基钌配合物18。
Figure BPA00001347622300281
在氮气流下，将叔丁醇钾(8.0mmol)加入100ml的烧瓶中，使其悬浊于四氢呋喃(40ml)，然后，加入双(对甲苯基)膦(4.0mmol)、胺12(2.0mmol)，室温反应14小时后，加热回流5小时。将反应液用乙酸乙酯(40ml)稀释，用15％NaOH水溶液、蒸馏水、饱和食盐水洗净。水层用乙酸乙酯萃取，合并的有机层用硫酸钠除去水分，进行减压干燥。之后，加入己烷(40ml)、1N HCl，室温反应30分钟。滤出沉淀出的固体，用己烷洗净后，进行减压干燥，得到作为混合物的胺盐酸盐17。
然后，在氮气流下，将胺盐酸盐17(0.36mmol)加入20ml烧瓶中，使其悬浊于甲苯(5.0ml)，再加入15％NaOH水溶液，在室温下反应30分钟。分离为两层后，将有机层用饱和食盐水洗净，水层用甲苯(1ml)萃取，合并的有机层作为胺的甲苯溶液。在氮气流下，向20ml烧瓶中加入刚制备的胺的甲苯溶液、配合物7(0.30mmol)，加热回流5小时。之后过滤反应液，向滤液中加入己烷进行重结晶。滤出析出的晶体，用甲苯∶己烷＝1∶1洗净。之后减压干燥得到配合物18。
1H-NMR(300MHz CD2Cl2)：δ＝-15.35(t，J＝19.5Hz，1H)，2.36(s，12H)，2.42-2.52(m，4H)，2.88-3.00(m，2H)，3.30-3.52(m，2H)，3.74-3.88(m，1H)，7.18-7.27(m，8H)，7.60-7.40(m，8H)
31P-NMR(121.5MHz CD2Cl2)：δ＝50.93(d，J＝14.2Hz)
MS：C33H38ClNOP2Ru
计算值：(MH+)＝663.12
实测值：(MH+)＝663.07
实施例19得到的配合物18经甲苯-己烷培养单晶，用Rigaku MercuryCCD、Crystal Clear进行X射线结构分析。使用Crystal Structure 3.8的SHELX97进行分析。
通过单晶X射线结构分析的结果如下。
晶系：单斜晶系。
空间群：P121/c1
晶格常数a＝12.5423(13)、b＝14.5907(11)、c＝18.0776(15)(单位为
Figure BPA00001347622300291
(埃))、β＝102.131(4)、V＝3234.3(5)(
Figure BPA00001347622300292
(立方埃))
Ru周围的键长分别为：Ru-H为1.65
Figure BPA00001347622300293
(埃)；Ru-C为1.834
Figure BPA00001347622300294
(埃)；Ru-N为2.191
Figure BPA00001347622300295
(埃)；Ru-P分别为2.3358(埃)和2.3068(埃)。
根据上述结果配合物18的化学结构的模式图为图1所示。
实施例20
进行(R)-乳酸甲酯的氢化。
向放有搅拌子的100ml的高压釜中，加入乳酸甲酯(10.0mmol)、实施例19制备的配合物18(0.005mmol)、甲醇钠(0.1mmol)、甲醇(4ml)，在氢气压力5MPa下、30℃氢化16小时。反应液经气相色谱法分析结果为转化率70％、选择性94％。
实施例21
根据以下步骤制备本发明的羰基钌配合物16。
Figure BPA00001347622300301
在氮气流下，将叔丁醇钾(2.2mmol)加入20ml的烧瓶中，使其悬浊于四氢呋喃(10ml)，然后，加入双(3，5-二(三氟甲基)苯基)膦(1.09mmol)、胺12(0.55mmol)，加热回流4小时。将反应液减压蒸馏后，向残渣中加入乙酸乙酯，用15％NaOH水溶液和饱和食盐水洗净。得到的有机层用硫酸钠除去水分，进行减压干燥，得到胺15的粗产物。
31P-NMR(121.5MHz CDCl3)：δ＝-14.67(s)
然后，在氮气流下，将胺15(0.55mmol)加入50ml烧瓶中，加入甲苯(6.6ml)、配合物7(0.46mmol)，加热回流4小时。之后将反应液冷却至室温，过滤析出晶体。晶体用甲苯、乙醚洗净后，减压干燥，得到配合物16。
1H-NMR(300MHz CD2Cl2)：δ＝-14.59(t，J＝18.6Hz，1H)，2.35-2.60(m，2H)，2.65-2.85(m，2H)，3.02-3.18(m，2H)，3.35-3.65(m，2H)，3.80-4.20(m，1H)，8.04(d，J＝21.6Hz，4H)，8.18-8.26(m，4H)，8.36-8.44(m，4H)
31P-NMR(121.5MHz CD2Cl2)：δ＝60.18(s)
实施例22
通过下面的反应式对马来酸二甲酯进行氢化。
Figure BPA00001347622300311
向放有搅拌子的100ml的高压釜中，加入马来酸二甲酯(4.0mmol)、实施例1制备的配合物1a(0.01mmol)、甲醇钠(0.2mmol)、甲醇(4ml)，在氢气压力5MPa下、80℃氢化8小时。反应液经气相色谱法分析结果为转化率100％、选择性100％。
实施例23
通过下面的反应式对甲氧基乙酸甲酯进行氢化。
Figure BPA00001347622300312
向放有搅拌子的100ml的高压釜中，加入甲氧基乙酸甲酯(5.0mmol)、配合物1a(0.01mmol)、甲醇钠(0.2mmol)、甲醇(4ml)，在氢气压力5MPa下、80℃氢化8小时。反应液经气相色谱法分析结果为转化率100％、选择性100％。
比较例1
在添加碱的条件下，使用专利文献1记载的二氯钌配合物，通过下面的反应式对(R)-乳酸甲酯进行氢化。
Figure BPA00001347622300321
向放有搅拌子的100ml的高压釜中，加入(R)-乳酸甲酯(50mmol)、配合物10(0.01mmol)、甲醇钠(0.5mmol)、四氢呋喃(19ml)，在氢气压力5MPa下、80℃氢化16小时。反应液经气相色谱法分析结果为转化率31％。
比较例2
使用专利文献1记载的二氯钌配合物，通过下面的反应式对(R)-乳酸甲酯进行氢化。
Figure BPA00001347622300322
向放有搅拌子的100ml的高压釜中，加入(R)-乳酸甲酯(9.95mmol)、配合物10(0.01mmol)、甲醇钠(0.2mmol)、甲醇(4ml)，在氢气压力5MPa下、30℃氢化16小时。反应液经气相色谱法分析结果为转化率3.5％。
比较例3
在添加碱的条件下，使用含有胺二膦配体的羰基钌配合物(该配体中，N上没有氢原子而以乙基替代)，通过下面的反应式对(R)-乳酸甲酯进行氢化。
Figure BPA00001347622300323
向放有搅拌子的100ml的高压釜中，加入(R)-乳酸甲酯(9.95mmo1)、配合物11(0.01mmol)、甲醇钠(0.2mmol)、甲醇(4ml)，在氢气压力5MPa下、30℃氢化16小时。反应液经气相色谱法分析结果为转化率1.2％。
比较例4
在添加碱的条件下，使用含有胺二膦配体的羰基钌配合物(该配体中，N上没有氢原子而以乙基替代)，通过下面的反应式对(R)-乳酸甲酯进行氢化。
Figure BPA00001347622300331
向放有搅拌子的100ml的高压釜中，加入(R)-乳酸甲酯(9.95mmol)、配合物11(0.002mmol)、甲醇钠(0.1mmol)、四氢呋喃(4ml)，在氢气压力5MPa下、80℃氢化16小时。反应液经气相色谱法分析结果为转化率1.1％。
比较例5
使用非专利文献2中记载的羰基钌配合物19(STREM市售品)，通过下面的反应式对(R)-乳酸甲酯进行氢化。
Figure BPA00001347622300332
向放有搅拌子的100ml的高压釜中，加入(R)-乳酸甲酯(10mmol)、配合物19(0.01mmol)、甲醇(8ml)，在氢气压力5MPa下、30℃氢化16小时。反应液经气相色谱法分析结果为转化率2.6％、选择性0％。
比较例6
在使用非专利文献2中记载的羰基钌配合物19(STREM市售品)，在添加碱的条件下，对前述反应式所示的(R)-乳酸甲酯进行氢化。
向放有搅拌子的100ml的高压釜中，加入(R)-乳酸甲酯(10mmol)、配合物19(0.01mmol)、甲醇钠(0.2mmol)、甲醇(8ml)，在氢气压力5MPa下、30℃氢化16小时。反应液经气相色谱法分析结果为转化率5.8％、选择性21.5％。
比较例7
使用非专利文献2中记载的羰基钌配合物19(STREM市售品)，用四氢呋喃(THF)代替甲醇作为溶剂，对前述反应式所示的(R)-乳酸甲酯进行氢化。
向放有搅拌子的100ml的高压釜中，加入(R)-乳酸甲酯(10mmol)、配合物19(0.01mmol)、四氢呋喃(8ml)，在氢气压力5MPa下、100℃氢化16小时。反应液经气相色谱法分析结果为转化率7.4％、选择性40.7％。
工业实用性
本发明提供可通过容易获得的无机钌化合物简便地制备含有三齿胺二膦配体的新型羰基钌配合物，本发明的新型羰基钌配合物在氢供体的存在下，催化酮类、酯类及内酯类的加氢还原，不仅在比较温和的反应条件下也有很高的催化活性，而且能不对称的加氢还原羰基。因此，本发明的新型羰基钌配合物稳定性高、处理容易，适合工业化生产使用。
因此，本发明的羰基钌配合物以及使用该配合物加氢还原酮类、酯类及内酯类的方法，在有机工业化学领域有用。

Claims (17)

1.一种如通式（1）所示的羰基钌配合物，
RuXY(CO)(L)    （1）
所述通式（1）中，X为氢负离子，Y为卤素离子或BH4 －，L为下述通式（3）所示的三齿胺二膦配体，
Figure FDA0000477185240000011
所述通式（3）中，R1、R2、R3及R4彼此间可以相同或不同，为碳数6～14的芳基；另外，上述芳基也可具有碳数1～10的直链或支链烷基的取代基；R5为氢原子，R8为氢原子或碳数1～10的直链或支链烷基；n为0。
2.如权利要求1所述的羰基钌配合物，其中，所述三齿胺二膦配体L如下述通式（4）所示：
Figure FDA0000477185240000012
所述通式（4）中，Ar1、Ar2、Ar3及Ar4彼此间可以相同或不同，为碳数6～14的芳基；另外，上述芳基可具有碳数1～10的直链或支链烷基取代基。
3.如权利要求2所述的羰基钌配合物，其中，所述通式（4）中Ar1、Ar2、Ar3及Ar4为可具有碳数1～10的直链或支链烷基取代基的苯基。
4.如权利要求3所述的羰基钌配合物，其中，所述三齿胺二膦配体L如下述通式（5）所示：
Figure FDA0000477185240000013
式中，Ph为苯基。
5.如权利要求1所述的羰基钌配合物，其中，所述三齿胺二膦配体L为具有光学活性的三齿胺二膦配体。
6.如权利要求5所述的羰基钌配合物，其中，所述通式（1）中，所述Y为氯离子或BH4 －。
7.如权利要求1～4任一项所述的羰基钌配合物，其中，所述通式（1）中，所述Y为氯离子。
8.如权利要求1～5任一项所述的羰基钌配合物，其中，所述通式（1）中，所述Y为BH4 －。
9.一种下述通式（1）所示的羰基钌配合物的制备方法，所述方法是使下述通式（3）所示的三齿胺二膦配体L与RuXY(CO)(P(Ar5)3)3进行反应，式中，Ar5彼此间可以相同或不同，为可具有取代基的芳基，
RuXY(CO)(L)    （1）
Figure FDA0000477185240000021
所述通式（1）中，X为氢负离子，Y为卤素离子或BH4 －，L为上述通式（3），
所述通式（3）中，R1、R2、R3及R4彼此间可以相同或不同，为碳数6～14的芳基；另外，上述芳基也可具有碳数1～10的直链或支链烷基的取代基；R5为氢原子，R8为氢原子或碳数1～10的直链或支链烷基；n为0，
所述Ar5为苯基。
10.如权利要求9所述的方法，其中，所述通式（3）所示的三齿胺二膦配体L为下述通式（5）所示的三齿胺二膦配体L：
式中，Ph为苯基。
11.如权利要求9或10所述的方法，其中，RuXY(CO)(P(Ar5)3)3为RuHCl(CO)(PPh3)3。
12.一种通式（6）所示的羰基钌配合物的制备方法，所述方法是使RuHCl(CO)(PPh3)3与下述通式（5）所示的三齿胺二膦配体L进行反应：
式中，Ph为苯基。
13.一种通式（7）所示的羰基钌配合物的制备方法，所述方法是使下述通式（6）所示的羰基钌配合物与NaBH4进行反应：
Figure FDA0000477185240000033
式中，Ph为苯基。
14.一种醇的制备方法，所述方法是在权利要求1～8任一项所述的羰基钌配合物的存在下，用氢供体对酮类进行加氢还原。
15.一种光学活性醇的制备方法，所述方法是在权利要求5或6所述的羰基钌配合物的存在下，用氢供体对酮类进行不对称加氢还原。
16.一种醇的制备方法，所述方法是在权利要求1～8任一项所述的羰基钌配合物的存在下，用氢供体对酯类或内酯类进行加氢还原。
17.一种光学活性醇的制备方法，所述方法是在权利要求1～8任一项所述的羰基钌配合物的存在下，用氢供体对光学活性酯类或光学活性内酯类进行加氢还原，同时保持所述酯类或者所述内酯类的光学活性。
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