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JP6496923B2 - 有機化学反応を行うためのマンガン蓄積植物の使用 - Google Patents

有機化学反応を行うためのマンガン蓄積植物の使用 Download PDF

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Description

本発明は、化学反応を実施するための金属、より具体的には、マンガンを蓄積する植物の使用に関する。合成の観点から、本願発明によれば、従来の有機化学の酸化体を有利に置き換えることができる植物由来の反応性実体を用いることによる、一連の穏やかな酸化反応全体を実施することを初めて可能にする。
その上、土壌は、食品生産物及び水質をもっぱら決定する重要な機能を果たすことから、金属、半金属、工業及び農業の有機性廃棄物と排出、又は放射性同位元素により汚染された土壌の生物学的除染は、非常に重要である。
種々の異なる汚染物質のうち、重金属は生物分解性ではなく、それらは土壌中に濃縮されるため、最も有害な化合物に属するものである。ニッケルが特に資源開発されている地域について、一番近い地域は、例えば、フランス、ベルギー、ルクセンブルク、スイスアルプス低部のジュラ山脈、又はピレネー山脈であり、また、より遠い地域は、例えばニューカレドニアである。ほかにも、ガボン、マリ、南アフリカ等のアフリカ諸国や、メキシコ、中国、インド又はオーストラリアも例として挙げられる。
土壌除染技術は、汚染物質の緩衝剤及び処理剤として重要な役割を有し、これは不均質、複雑及び動的環境であるから、開発が困難である。
種々のフィトレメディエーション(phytoremediation)技術(植物抽出(phytoextraction)、植物分解(phytodegradation)、植物安定化(phytostabilization)、植物促進(phytostimulation)、植物変換(phytotransformation)、植物揮発(phytovolatilization)及び根によるろ過(rhizofiltration)が、現在開発されている(Terry, N.及びBanuelos G., 編, Phytoremediation of contaminated soil in water, Lewis Publishers, Boca Raton, Fl.2000)。
進化・機能生態学センター(CEFE)は、重金属の存在下で成長できる(これは耐性と呼ばれる)植物で汚染土壌を覆うことからなる植物安定化の技術を研究している(Frerotら、Specific interactions between local metallicolous plants improve the phytostabilization of mine soils, Plant and Soil, 282, 53-65, 2006)。用いられたこれらの植物種のいくつかは、それらの液胞中に大量の金属を蓄積する特徴を有する(これは、超蓄積植物と呼ばれる)。これは植物抽出の問題になる。
上記のチームは、特に2つの植物について研究しており:アブラナ科に属するそのうちの1つ、スラスピ カエルレッセンス(Thlaspi caerulescens(別名:ノカエア カエルレセンス(Noccaea caerulescens))は、亜鉛、カドミウム及びニッケルの耐性及び超蓄積の顕著な特性を有する。地上部(葉及び茎)にこれらを濃縮する。
この植物は、通常の植物よりも100倍高い濃度で亜鉛を貯蔵できる。さらに、これらの2つの金属の濃度が低い土壌であっても、亜鉛及びカドミウムを地上組織に抽出して濃縮できる。
Zn2+、Cd2+及びその他の金属に対するそれらの通常でない耐性に加えて、超蓄積体は、金属を抽出し、それらを地上部に移動させることができ、ここでそれらは濃縮される。その理由で、蓄積体ではない植物とは対照的に、根は非常に少量の重金属を含有する。採集可能部位における耐性/蓄積/濃縮のこの3つの特性により、これらは、適切なフィトレメディエーションツールとなる。
その上、重金属は、高い活性化エネルギーを必要とする化学変換を行うために必要不可欠な触媒として有機化学で通常用いられる。したがって、触媒の役割は、エネルギーバリアを低くすることである。
それらの作用メカニズムはしばしば、それらのルイス酸の特性に基づく。塩化亜鉛が、それらのうちでも最もよく用いられ、多数の工業的及び実験室での反応に必要不可欠である。これはまた、多数の求電子芳香族置換を触媒するために複素環有機化学においても頻繁に用いられる。
これは、ルーカス試薬を用いる第1級アルコールの水素化、アセタール化、アルドール化反応又はディールス−アルダー型付加環化反応などを行うために選択される触媒でもある。
触媒はまた、分析電気化学、電気冶金及び固液抽出においても非常に有用であり、ここでの応用分野は多数であり、異なる領域の経済生活に直接関わる(電池、燃料電池及び蓄電池、分光学的装置の検出器、冶金、溶接など)。
2011年6月3日に公開された国際出願公開公報WO2011/064462及び国際出願公開公報WO2011/064487において、Grison教授とEscarre博士の発明は、明細書及び特許請求の範囲に記載されており、特に亜鉛(Zn)、ニッケル(Ni)又は銅(Cu)の中から選択されるM(II)型の少なくても1種の金属を蓄積した焼成植物又は焼成植物の一部の使用に関するものであり、少なくとも1つの金属触媒を含有する組成物を調製するためであり、前記植物に由来するM(II)型の前記金属であり、前記組成物がクロロフィルを含まず、前記触媒が関与する有機合成反応の実施を可能にするための使用に関係している。
前記の植物種は、(現在ノカエア カエルレセンスと呼ばれているスラスピ カエルレッセンス及びアンシリス ブルネラリア(Anthyllis vulneraria))は勿論のこと、公開公報WO2011/064487は、有機化学に使われる触媒を調製するための重金属超蓄積体であるその他の多数の金属耐性植物(metallophyte plants)の使用が記載されている。
したがって、公開公報WO2011/064487に記載された発明は、上記のように特に亜鉛(Zn)、ニッケル(Ni)又は銅(Cu)から選択される、M(II)型の少なくとも1つの金属を蓄積した焼成植物又は焼成植物の一部の使用に関し、上記の植物が、アブラナ科、特にグンバイナズナ属(Thlaspi)の種、特にティー.ゲシンゲンス(T. goesingense)、ティー.タトレンス(T. tatrense)、ティー.ロトゥンジフォリウム(T. rotundifolium)、ティー.プレコックス(T. praecox)、シロイヌナズナ属(Arabidopsis)の種、特にアラビドプシス ハレリー(Arabidopsis hallerii)及びイワナズナ属(Alyssum)の種、特にエー.ベルトロニー(A. bertolonii)、エー.セルピリフォリウム(A. serpyllifolium)、マメ科(Fabaceae)、アカテツ科(Sapotaceae)、
特にセベルティア・アクミナタ(Sebertia acuminata)、プランコネラ・オキシエドゥラ(Planchonella oxyedra)の種、ヒルガオ科(Convolvulaceae)、特にイポメア アルピナ(Ipomea alpina)、プランコネラ オキシエドゥラ(Planchonella oxyedra)の種、アカネ科(Rubiaceae)、特にサイコトリア ドウアレイ(Psychotria douarrei)の種、特にピー.コスチベニア(P. costivenia)、ピー.クレメンティス(P. clementis)、ピー.ヴァンヘルマニー(P. vanhermanii)、クノニア科(Cunoniaceae)、特にゲイソイス(Geissois)、ゴマノハグサ科(Scrophulariaceae)、特にバコパ(Bacopa)属の種、特にバコパ モンニエリ(Bacopa monnieri)、藻類、特に紅藻、特に紅藻植物(rhodophyta)、より具体的にロドフィタ ボストリキア(Rhodophyta bostrychia)、緑藻類又は褐藻類から選択される。
従って、植物性廃棄物は直接利用され、環境に優しい触媒又は従来とは異なった試薬に変換される。
2012年3月6日に出願した、未公開のフランス特許出願第12/52045号明細書において、Grison教授、Escande及びLosfeld研究者は、マンネングサ属(Sedum)に属するいくつかの他の植物及び異なる植物ポテンティラ グリフィスィ(Potentilla griffithi)が重金属の超蓄積植物として異なる金属耐性特性を有しており、これらを特に、有機化学の触媒における使用に興味深くした。
マンネングサ属植物はベンケイソウ(Crassulaceae)科に属する多肉植物であり、400より多い種から構成される。それらは、やせた乾燥土壌、大気中に露出の環境及び厳しい状況で生長する自然な能力を有する。それらの葉組織は多肉質で成長しやすい。
それらのうちの3種は、亜鉛とカドミウムを抽出する普通ではない特性を発達させた。セダム プラムビジンシコラ(Sedum plumbizincicola)及びセダム ジニアナム(Sedum jinianum)は、中国東部と南部の汚染土壌から亜鉛を抽出する特に顕著な能力を有する。それらは、植物抽出の実際の可能性を有し、「プラムビジンシコラフォー(plumbizincicolafor)」として記載されている。
重金属の超蓄積体であるこれらの金属耐性植物は、既にいくつかの科学出版物の主題であり、それらのうち、以下:
1− L.H. Wu, N. Li, Y.M. Luo, Phytoextraction of heavy metal contaminated soil by Sedum plumbizincicola under different agronomic strategies, in: Proc. 5th Int. Phytotech. Conf., Nanjing, China, 2008, pp. 49-50.
2− L.H. Wu, S.B. Zhou, D. Bi, X.H. Guo, W.H. Qin, H. Wang, G.J. Wang, Y.M. Luo, Sedum plumbizincicola, a new species of the Crassulaceae from Zhejiang, China. Soils 38 (2006) 632-633 (中国語).
3− Longhua Wu, Changyin Tan, Ling Liu, Ping Zhu, Chang Peng, Yongming Luo, Peter Christie. 2012. Cadmium bioavailability in surface soils receiving long-term applications of inorganic fertilizers and pig manures. Geoderma, 173-174: 224-230
4− Ling Liu, Longhua Wu, Na Li, Yongming Luo, Siliang Li, Zhu Li, Cunliang Han, Yugen Jiang, Peter Christie. 2011. Rhizosphere concentrations of zinc and cadmium in a metal contaminated soil after repeated phytoextraction by Sedum plumbizincicola. International Journal of Phytoremediation, 13(8): 750-764
5− Jinping Jiang, Longhua Wu, Na Li, Yongming Luo, Ling Liu, Qiguo Zhao, Lei Zhang, Peter Christie. 2010. Effects of multiple heavy metal contamination and repeated phytoextraction by Sedum plumbizincicola on soil microbial properties. European Journal of Soil Biology, 46: 18-26
6− Ling Liu, Longhua Wu, Na Li, Cunliang Han, Zhu Li, JP Jiang, Yugen Jiang, XY Qiu, Yongming Luo, 2009. Effect of planting densities on yields and zinc and cadmium uptake by Sedum plumbizincicola. Huan Jing Ke Xue, 30 (11): 3422-67
7− Longhua Wu, Yongming Luo, Xuerong Xing and Peter Christie. 2004. EDTA-enhanced phytoremediation of heavy metal contaminated soil and associated environmental risk. Agriculture, Ecosystems & Environment, 102(3): 307-318
が挙げられる。
しかしながら、触媒としてのこれら植物の抽出物の応用は、今迄に上記出版物に記載されておらず、フランス特許出願第12/52045号明細書の主題を形成している。
今回、本願の発明者らは、マンガンのような鉱物種を含む土壌の豊富さが植物群落の漸進的な適応の原因となることを見出し、それらの植物群落は、特にマンガン(Mn(II))のような微量金属元素に耐性ができて超蓄積体になる。
マンガンの超蓄積体である種を含む植物属の例としては、以下の:
シマテイカズラ属(Alyxia)、アカウキグサ属(Azolla)、ベアウプレア属(Beauprea)、ベアウプレオプシス属(Beaupreopsis)、カンコモドキ属(Bridelia)、タヌキマメ属(Crotalaria)、コシダ属(Dicranopteris)、ヤブレガサウラボシ属(Dipteris)、フトモモ属(Eugenia)、ウラジロ属(Gleichenia)、ゴッシア属(Gossia)、ハゴロモノキ属(Grevillea)、マカダミア属(Macadamia)、ニシキギ科(Maytenus)、マツ属(Pinus)、スペルマコン属(Spermacone)、ステノカルプス属(Stenocarpus)及びヴィロチア属(Virotia)
が挙げられる。
したがって、これらの金属耐性植物種は、これらの葉組織中に、マンガンを110,000 ppm(乾燥成分に基づく)まで濃縮することができる。有機物が枯渇し、日照りにさらされ、侵食された採掘現場におけるこれら植物の生長能力は、これら植物種を徹底的な採掘操業により損なわれた用地の環境修復に非常に有用とした。
このような植物種、例えばハゴロモノキ属の栽培は、環境修復に加えて興味深い。これらは新しいルイス酸触媒の1つの供給源であり、とても強力な酸化剤であり、その反応性は、マンガンの酸化度及び媒体の組成を制御することで調整でき得る。環境危機及び化学工業に対する欧州の規制が厳しいこととの関連で、有効でかつ環境に優しい穏やかな新規の酸化システムの開発は現実的な機会である。
触媒及び酸化システムの処理及び調製は簡単で、実施し易く、また環境に優しく、かつ生態学的制約に適合する。
従って、本願の第1の目的は、マンガン(Mn)と、マグネシウム(Mg)亜鉛(Zn)、銅(Cu)、鉄(Fe)、カルシウム(Ca)、カドミウム(Cd)及びアルミニウム(Al)からなる群から任意に選択される1種の金属又は数種の金属を蓄積したシマテイカズラ属、アカウキグサ属、ベアウプレア属、ベアウプレオプシス属、カンコモドキ属、タヌキマメ属、コシダ属、ヤブレガサウラボシ属、フトモモ属、ウラジロ属、ゴッシア属、ヒマワリ属(Helanthius)、マカダミア属、ニシキギ科、マツ属、スペルマコン属、ステノカルプス属又はヴィロチア属のうちの1つの属に属する1つの植物又は植物の一部の熱処理の後における使用であって、少なくとも1つの単一金属剤又は多金属剤を含む組成物を調製するためであり、前記金属剤の金属は、前記植物に由来する金属から選択した1種の金属又は数種の金属であり、前記組成物は、実質的に有機物を欠いており、前記金属剤を含む有機合成反応を実施するための使用である。
前述したように、合成の観点から、上述したマンガン蓄積植物に由来する植物由来の反応性実体は、上記の適用において引用した植物と対照的に、穏やかな酸化反応の全シリーズを実施することを可能にし、また有機化学に使われる従来の酸化剤と有利に置き換えることが可能である。
「実質的に有機物を欠いている」との表現は、本発明の組成物が約10重量%未満、好ましくは5重量%未満、またより好ましくは2重量%未満の炭素を含むことを指す。本発明の好適な態様において、組成物は0.2%未満及び約0.1%の炭素を含む。
したがって、より具体的に、本願は、予めろ過され及び/又は樹脂で精製され及び/又は酸化され及び/又は担持体に固定され及び/又はキレートされ及び/又は酸処理後の電気分解を受け、前記剤を含む有機合成反応を実施するために、マンガン(Mn)と、カルシウム(Ca)、マグネシウム(Mg)、鉄(Fe)及びアルミニウム(Al)からなる群からとりわけ選択される任意の1種の金属又は数種の金属とを蓄積したハゴロモノキ属、特にグレビレア エクサル サブスピーシーズ ルビギノサ(Grevillea exul ssp. rubiginosa)、グレビレア エクサル サブスピーシーズ エクサル(Grevillea exul ssp. exul)及びグレビレア ジリヴィレイ(Grevillea gillivrayi)から選択される植物又は植物の一部の熱処理の後における使用に関する。
したがって、より具体的には、本出願は、マンガン(Mn)と、マグネシウム(Mg)亜鉛(Zn)、銅(Cu)、鉄(Fe)、カルシウム(Ca)、カドミウム(Cd)及びアルミニウム(Al)から任意に選択される1種の金属又は数種の金属とを蓄積し、少なくとも前記の単一金属剤又は多金属剤を含むシマテイカズラ属、アカウキグサ属、ベアウプレア属、ベアウプレオプシス属、カンコモドキ属、タヌキマメ属、コシダ属、ヤブレガサウラボシ属、フトモモ属、ウラジロ属、ゴッシア属、ヒマワリ属、マカダミア属、ニシキギ科、マツ属、スペルマコン属、ステノカルプス属、ヴィロチア属又はハゴロモノキ属から選択される1つの属に属する植物又は植物の一部を熱処理して調製した組成物の使用であって、前記前記の単一金属剤又は多金属剤の金属は、前記植物に由来する金属から選択され、前記組成物は実質的に有機物を欠いており、前記金属剤が触媒として関与する有機合成反応を実施するための、前記組成物の使用に関する。
特に、本願は、マンガン(Mn)と、マグネシウム(Mg)、亜鉛(Zn)、銅(Cu)、鉄(Fe)、カルシウム(Ca)、カドミウム(Cd)及びアルミニウム(Al)から任意に選択される1種の金属又は数種の金属を蓄積し、少なくとも1つの前記の単一金属剤又は多金属剤を含むビュープレア グラシリス(Beauprea gracilis)、ビュープレア モンタナ(Beauprea montana)、ビュープレオプシス パニキュラータ(Beaupreopsis paniculata)、グラシニア アンプレキシカウリス(Garcinia amplexicaulis)、グレヴィレア エクサル(Grevillea exul)、グレビレア エクサル サブスピーシーズ ルビギノサ、グレビレア エクサル サブスピーシーズ エクサル、グレビレア ジリヴィレイ、グレヴィレア メイスネリ(Grevillea meissneri)、メイテヌス フォーニエリ ドラキアナ(Maytenus fournieri drakeana)、メイテナス フォーニエリ フォーニエリ(Maytenus fournieri fournieri)、スペルマコセ ラティフォリア アウブル(Spermacoce latifolia Aubl)、ジクラノプテリス リネアリス(Dicranopteris linearis)(別名:グレイチェニア リネアリス(Gleichenia linearis))、ブリデリア フェルギニア(Bridelia ferruginea)、ランタナ カマラ(Lantana camara)、プソロスペルマム フェブリフガム スパハ(Psorospermum febrifugum Spach)、マカダミア ニューロフィラ(Macadamia neurophylla)、
フィトラカ アメリカナ(Phytolacca americana)、ゴッシア ビドウィリイ(Gossia bidwillii)、フィトラカ アシノサ ロクスブ(Phytolacca acinosa Roxb)、ヴィロチア ニューロフィラ(Virotia neurophylla)、マカダミア インテグリフォリア(Macadamia integrifolia)、マカダミア テトラフィラ(Macadamia tetraphylla)、エリューセロコッカス シアドフィロイデス(Eleutherococcus sciadophylloides)(別名:アカントパナクス シアドフィロイデス(Acanthopanax sciadophylloides))、エリューセロコッカス シアドフィロイデス、イレクス クリナタ(Ilex crenata)、ゴッシア バマゲンシス(Gossia bamagensis)、ゴッシア フラグランティシマ(Gossia fragrantissima)、ゴッシア サンコウシオラム(Gossia sankowsiorum)、ゴッシア ゴノクラダ(Gossia gonoclada)、メイテナス カンニンガミイ(Maytenus cunninghamii)、チェンギオパナクス シアドフィロイデス(Chengiopanax sciadophylloides)、フィトラカ アメリカナ、オーストロミルタス ビドウィリイ(Austromyrtus bidwillii)、
アリキシア ルブリコーリア(Alyxia rubricaulia)、アゾラ カロリニアナ(Azolla caroliniana)、クロタラリア センパーフロレンス(Crotalaria semperflorens)、クロタラリア クラーケイ(Crotalaria clarkei)、ディプテリス コンジュゲータ(Dipteris conjugata)、エリューセロコッカス シアドフィロイデス、イレクス クリナタ、ユーゲニア クルシオイデス(Eugenia clusioides)、ピナス シルヴェストリス(Pinus sylvestris)、ステノカルプス ンドゥネイ(Stenocarpus ndnei)、ヴィロチア ニューロフィラ、シマ スペルバ(Schima superba)、ポリゴナム ハイドロパイパー(Polygonum hydropiper)、スペルマコセ ラティフォリア アウブル、ジクラノプテリス リネアリス(別名:グレイチェニア リネアリス)、ブリデリア フェルギニア、ランタナ カマラ及びプソロスペルマム フェブリフガム スパハから選択される属の1つに属する1つの植物又は植物の一部を熱処理して調製した組成物の使用に関し、前記の単一金属剤又は多金属剤の金属は、前記植物に由来する金属から選択され、前記組成物は、実質的に有機物を欠いており、前記金属剤が触媒として前記の剤を含み有機合成反応を実施するための前記組成物の使用に関する。
したがって、より具体的には、本発明は、マンガン(Mn)と、カルシウム(Ca)、マグネシウム(Mg)、鉄(Fe)及びアルミニウム(Al)からなる群から任意に選択される1種の金属又は数種の金属とを蓄積したビュープレア グラシリス、ビュープレア モンタナ、ビュープレオプシス パニキュラータ、グラシニア アンプレキシカウリス、グレヴィレア エクサル、グレビレア エクサル サブスピーシーズ ルビギノサ、グレビレア エクサル サブスピーシーズ エクサル、グレビレア ジリヴィレイ、グレヴィレア メイスネリ、メイテヌス フォーニエリ ドラキアナ、メイテナス フォーニエリ フォーニエリ、スペルマコセ ラティフォリア アウブル、ジクラノプテリス リネアリス(別名:グレイチェニア リネアリス)、ブリデリア フェルギニア、ランタナ カマラ、プソロスペルマム フェブリフガム スパハ、マカダミア ニューロフィラ、フィトラカ アメリカナ、
ゴッシア ビドウィリイ、フィトラカ アシノサ ロクスブ、ヴィロチア ニューロフィラ、マカダミア インテグリフォリア、マカダミア テトラフィラ、エリューセロコッカス シアドフィロイデス(別名:アカントパナクス シアドフィロイデス)、エリューセロコッカス シアドフィロイデス、イレクス クリナタ、ゴッシア バマゲンシス、ゴッシア フラグランティシマ、ゴッシア サンコウシオラム、ゴッシア ゴノクラダ、メイテナス カンニンガミイ、チェンギオパナクス シアドフィロイデス、フィトラカ アメリカナ、オーストロミルタス ビドウィリイ、アリキシア ルブリコーリア、アゾラ カロリニアナ、クロタラリア センパーフロレンス、クロタラリア クラーケイ、ディプテリス コンジュゲータ、エリューセロコッカス シアドフィロイデス、イレクス クリナタ、ユーゲニア クルシオイデス、ピナス シルヴェストリス、ステノカルプス ンドゥネイ、ヴィロチア ニューロフィラ、
シマ スペルバ、ポリゴナム ハイドロパイパー、スペルマコセ ラティフォリア アウブル、ジクラノプテリス リネアリス(別名:グレイチェニア リネアリス)、ブリデリア フェルギニア、ランタナ カマラ及びプソロスペルマム フェブリフガム スパハ、好ましくはハゴロモノキ属、特にグレビレア エクサル サブスピーシーズ ルビギノサ、グレビレア エクサル サブスピーシーズ エクサル及びグレビレア ジリヴィレイから選択される1つの植物又は植物の一部の熱処理後の使用に関し、前記植物に由来する有効な前記の単一金属剤又は多金属剤を少なくとも1つを含む組成物を調製するための、予めろ過され及び/又は樹脂で精製され及び/又は酸化され及び/又は担持体に固定され及び/又はキレートされ及び/又は酸処理後の電気分解を受け、前記金属剤が触媒として関与する有機合成反応を実施するための、前記植物又は植物の一部の熱処理後の使用に関する。
ハゴロモノキ属、特にグレビレア エクサル サブスピーシーズ ルビギノサ、グレビレア エクサル サブスピーシーズ エクサル及びグレビレア ジリヴィレイの植物は、マンガン(Mn)蓄積に対して最も豊富な植物である。
出願公開公報WO2011/064487及びフランス特許出願第12/52045号明細書に記載の大量のマンガンを含む抽出物に対して、本発明による植物の抽出物は金属混合物の異なる組成を有する。
鉄とアルミニウムの存在はまた、多くの合成にも非常に有用であることを証明する。
未精製又は部分精製した混合物に存在する種々の金属が相互に多金属相乗効果を示すことも示され、これらの混合物が、数多くの反応に使用することを可能にする。
本発明による植物に由来する混合物の特性は、極めて多数の反応に有効な触媒として使うことを可能にし、以前の出願においてほとんど予想されていなかった。
したがって、本発明は、前記の単一金属剤又は多金属剤が、酸化度(II)を有するマンガン(Mn(II))又は酸化度(III)を有するマンガン(Mn(III))と、マグネシウム(Mg)、亜鉛(Zn)、銅(Cu)、鉄(Fe)、カルシウム(Ca)、カドミウム(Cd)及びアルミニウム(Al)から任意に選択される1種の金属又は数種の金属とで構成される触媒であり、上述した使用にも関する。
したがって、本発明は、前記の単一金属剤又は多金属剤が、酸化度(III)を有するマンガン(Mn(III))又は酸化度(IV)を有するマンガン(Mn(IV))と、マグネシウム(Mg)、亜鉛(Zn)、銅(Cu)、鉄(Fe)、カルシウム(Ca)、カドミウム(Cd)及びアルミニウム(Al)から任意に選択される1種の金属又は数種の金属とで構成される試薬である、上述した使用にも関する。
より具体的には、本発明は、マンガン(Mn)と、マグネシウム(Mg)、亜鉛(Zn)、銅(Cu)、鉄(Fe)、カルシウム(Ca)、カドミウム(Cd)及びアルミニウム(Al)から任意に選択される1種の金属又は数種の金属を蓄積したハゴロモノキ属、特にグレビレア エクサル サブスピーシーズ ルビギノサ、グレビレア エクサル サブスピーシーズ エクサル及びグレビレア ジリヴィレイ、好ましくはグレビレア エクサル サブスピーシーズ エクサルから選択される1つの植物又は植物の一部を熱処理に続いて酸処理及び任意に酸化及び/又は電気分解後の、上述した使用に関する。
前記の植物が、酸化度(II)を有するマンガンだけを蓄積可能であること、また、酸化度(III)又は(IV)のマンガンの存在が植物又は植物の一部を熱処理の後の酸化反応で生じることは理解される。
上述した様々な使用方法において、本発明は、前記の酸処理が、特に、好ましくは塩酸、特にHClガス、1N〜12N HCl、硫酸、酢酸、リン酸、トリフルオロ酢酸、トリフルオロメタンスルホン酸、硝酸、過塩素酸又はp−トルエンスルホン酸を用いて実施される、特に酸の使用に関する。
上述した様々な使用方法において、本発明は、特に、セライトのような不活性な無機体でのろ過及び任意に続くイオン交換樹脂で精製された組成物の使用に関する。
上述した様々な使用方法において、本発明は、特に、植物グレビレアエクサル サブスピーシーズ エクサルの乾燥した葉に含まれるマンガンの濃度が、好ましくは約15,000〜約280,000mg/植物乾燥重量kgまで、鉄(III)の濃度が約2,000〜約35,000mg/植物乾燥重量kgまで、アルミニウム(III)の濃度が約1,500〜約80,000mg/植物乾燥重量kgの間であることにおける使用に関する。
本発明は、実質的に有機物を欠いており、酸化度(II)を有するマンガン(Mn(II))、酸化度(III)を有するマンガン(Mn(III))又は酸化度(IV)を有するマンガン(Mn(IV))と、マグネシウム(Mg)、亜鉛(Zn)、銅(Cu)、鉄(Fe)、カルシウム(Ca)、カドミウム(Cd)及びアルミニウム(Al)から任意に選択される1種の金属又は数種の金属で構成される前記の単一金属剤又は多金属剤で構成される組成物の調製方法に関し、以下の工程:
a)マンガン(Mn)と、マグネシウム(Mg)、亜鉛(Zn)、銅(Cu)、鉄(Fe)、カルシウム(Ca)、カドミウム(Cd)及びアルミニウム(Al)からなる群から任意に選択される1種の金属又は数種の金属を蓄積したシマテイカズラ属、アカウキグサ属、ベアウプレア属、ベアウプレオプシス属、カンコモドキ属、タヌキマメ属、コシダ属、ヤブレガサウラボシ属、フトモモ属、ウラジロ属、ゴッシア属、ヒマワリ属、マカダミア属、ニシキギ科、マツ属、スペルマコン属、ステノカルプス属、ヴィロチア属又はハゴロモノキ属、特にグレビレア エクサル サブスピーシーズ ルビギノサ、グレビレア エクサル サブスピーシーズ エクサル及びグレビレア ジリヴィレイから選択される属の1つに属する植物又は植物抽出物バイオマスの脱水処理、
b)工程a)で得られた植物又は植物抽出物の乾燥したバイオマスの粉砕、
c)好ましくは500℃未満の温度での、粉砕混合物のオーブン中での熱処理、
及び、所望により、好ましくは、
d)工程c)で得られた灰を、好ましくは塩酸、硝酸、硫酸、酢酸、又はトリフルオロメタンスルホン酸、硝酸、過塩素酸、p−トルエンスルホン酸、リン酸、及びトリフルオロ酢酸からなる群から選択される酸での処理、
その後、所望により、乾燥残留物を得るために、好ましくは減圧下での得られた溶液又は懸濁液の脱水処理、
及び工程d)で得られた溶液又は懸濁液は、所望により、
e)工程d)で得られたものが懸濁液の場合は、乾燥残留物を得るために、セライトのような不活性な無機体でろ過、又は遠心分離で不溶物を除去し、所望により、除去に続いて、好ましくは減圧で得られた溶液の脱水、
及び/又は
f)乾燥残留物を得るために、懸濁液をイオン交換樹脂による完全又は部分的精製し、所望により、精製に続けて、好ましくは減圧で得られた溶液を脱水し、
g)酸化度(II)を有するマンガン(Mn(II))を含む、工程c)、d)、e)
又はf)で得られた乾燥残留物を、所望により、酸化度(II)を有するマンガンを酸化度(III)に転換させるために、
OHイオンが存在する下で空気中の二原子酸素と反応させ、無水酢酸のような無水物での処理、
もしくは、酸化度(II)を有するポルフィナト−マンガン複合体(porphinato-manganese complex)の形成を得るために、アルデヒド存在下、任意に置換されたピロールの作用を受けさせ、酸化度(III)を有する複合体を得るために、空気中の二原子酸素の作用を受けさせ、
得られた生成物は、特にマグネシウム(Mg)、亜鉛(Zn)、銅(Cu)、鉄(Fe)、カルシウム(Ca)、カドミウム(Cd)及びアルミニウム(Al)から任意に選択される少なくとも1つの金属の、塩化物、硫酸塩又は酢酸塩のような塩又は酸化物に任意に関連する酸化度(III)を有するマンガン(Mn(III))を含む乾燥残留物を得るために、好ましくは減圧で脱水処理を受けさせ、
h)工程c)、d)、e)又はf)で得られた乾燥した生成物は、所望により、酸化度(II)を有するマンガンを酸化度(IV)に転換するために、OHイオン存在下で、空気中の二原子酸素と反応させ、また所望により、得られた懸濁液は、酸化度(IV)を有するマンガン(Mn(IV))と、マグネシウム(Mg)、亜鉛(Zn)、銅(Cu)、鉄(Fe)、カルシウム(Ca)、カドミウム(Cd)及びアルミニウム(Al)から任意に選択される少なくとも1つの金属塩化物又は酢酸塩のような塩類あるいは酸化物に任意に関連する、Mn又はMnの形態のマンガンを実質的に欠いている試薬を得るために、酸化処理後、好ましくは減圧で脱水処理を受けさせ、
i)工程c)、d)、e)又はf)で得られた乾燥形態にある生成物を、所望により、実質的にその他の金属を欠いており、MnOの形態で存在するの酸化度(IV)を有するマンガン(Mn(IV))を得るために、酸性媒体中で電気分解を受けさせ、
j)工程c)、d)、e)、f)、g)又はh)で得られた乾燥形態にある生成物を、所望により、担持された触媒を得るために、好ましくはシリカ、モンモリロナイト、ポリガラクツロン酸、キトサン、及びこれらの混合物から選択される1つの担持体を含む酸性媒体で混和又は処理し、
k)工程c)、d)、e)、f)、g)又はh)で得られた乾燥形態にある生成物を、所望により、キレートされた試剤、好ましくはポルフィリンでキレートされた好ましくは触媒を得るために、任意のマイクロウェーブの作用下、リガンド、好ましくは有機リガンドと反応させること
を含む。
工程h)で得られた生成物ならびに本発明の方法により得られた酸化度(IV)を有するマンガンを含む生成物は、実質的に、Mn又はMnの形態のマンガンを欠いている。これは、得られた酸化生成物が、pH=3に戻すことにより、MnとMnからMnOへの不均化を受けることで、Mn及びMnの2つの酸化物は全3重量%未満で含まれることを意味する。
触媒調製工程の好適な態様では、後半の工程は全ての調製に共通する工程を含む。
1.バイオマスを脱水する。
2.乾燥した葉を粉砕し、茎と不純物を分離する。
乾燥した葉は、好ましくは次の処理を受ける。一部の工程は省略でき、又は異なる順番で実施できると理解される。
3.粉砕機中で葉を短時間で粉砕する。
4.灰を得るためにオーブン中で葉を焼成する。
5.微粉末を得るために粉砕機中で灰を粉砕する。
6.酸で分解する。
7.ウォータージェットポンプで吸引しながら、セライトで覆われるフリット(frit)でろ過(目詰まりを防止)し、酸で洗浄する。
8.換気装置下、電気ヒータ上の磁性るつぼ中にある多金属溶液を蒸発させる。
9.スパーテルを使って、るつぼから固相物を回収し、触媒をオーブン中に入れる。
前記固体物は、必要な目的に応じて、未精製又は部分的に精製して使用され得る。
灰の調製の代替方法としては、葉の脱水工程及び/又は粉砕工程又は複数の工程を省略でき、葉は300から500℃までの処理により直接焼成され得る。
金属酸化物を用いる塩基性触媒において反応に触媒作用を及ぼす場合には、前記の灰は、任意に直接使用することができる。
これらの工程を実施するための好ましい条件を以下に示す。
バイオマスの脱水は、オーブン中、約60℃の温度で72時間実施する。
上述した熱処理は、バイオマス及び特に葉を、オーブン中300〜500℃の間の温度で、好ましくは400℃で、約5時間、好ましくは連続段階で運転し焼成ずることからなる。
例えば、前記方法の工程d)で得られた灰の酸分解又は酸処理は、1N〜12N HCl、HClガス、硫酸、酢酸、HNO、トリフルオロメタンスルホン酸(トリフリン酸又はTfOH)、p−トルエンスルホン酸、過塩素酸のような溶液中の予想される有機合成に適した酸で実施し得る。灰1グラム当たり約15〜20mlの希酸(1M)又は濃酸(12Mまで)が、反応媒体に添加される。反応媒体を約60℃で加熱し、少なくとも2時間撹拌する。
例えば、前記方法の工程d)で得られた溶液は、セライト又はシリカで任意にろ過する。ろ過は、ウォータージェットポンプで吸引しながら、(目詰まりを防止するため)約3cmのセライトで覆われた、例えば多孔率4のフリットで実施される。次いで、この溶液を濃塩酸で洗浄し、任意に、減圧下で濃縮するか、又は凍結乾燥する。
任意の部分精製は、好ましくはイオン交換樹脂(例えば、Dowex 1)で実施されるが、選択的沈殿又は液−液抽出方法を使用することも可能である。これら精製の目的は、有益な反応性を有さず、触媒の反応性を低下させるナトリウムNa(I)、 カリウムK(I)、マグネシウムMg(II) 及びカルシウムCa(II)のような生理的起源の陽イオン元素、又はCd、Pb、Tlのような植物に超蓄積される種類を除去することにある。
しかしながら、種々の金属の存在が、非常に有益な相乗効果をもたらすことは、有機合成の結果で確認されているように、精製後でも触媒の多金属性の性質を維持することは重要であると思われる。イオン交換樹脂の使用は最も適切な精製方法である。
イオン交換樹脂を通したのち、選択的な沈殿が考えられ得る。
イオン交換樹脂での精製方法は、好ましくは以下の条件:
Mn(II)は12M HCl媒体中の陰イオン交換体に固定され得る。したがって、K(I)、Ca(II)、Al(III)、Mg(II)、Ni(II)が分離される
8M、次いで6M HCl媒体の溶出で、マンガン(II)を分離する
に従って実施される。
酸化度(II)を有する(Mn(II))の酸化度(III)を有する(Mn(III))への酸化。
本方法の独創性は、穏やかでかつ環境に優しい条件で使用される、1つの天然酸化剤:二原子酸素である。塩基性pHが維持された場合は、酸化還元反応は可能になる。事実、用いられる一対/一組の酸化還元電位は、pHと共に減少するが、平行的ではない。7より高いpHにおいて、O/HO一対又は一組の酸化還元電位は、Mn(III)/Mn(II)一対/一組のものより大きい。
したがって、本方法の最初の工程は、MClをM(OH)に、より具体的にはMnClをMn(OH)に変換するために、ソーダを添加することによる塩基性媒体を提供することである。
したがって、酸処理及び任意のろ過及び/又は精製の後に得られ、酸化度(II)を有するマンガン(Mn(II))を含む、得られた乾燥残留物の、酸化度(III)を有するマンガン(Mn(III))への任意の酸化は、好ましくはソーダで提供されるOHイオンの存在下で空気中の二原子酸素の作用により実施され次いで、無水酢酸のような過剰の無水物処理が実施される。生成物は、水中で還流下に約30分間加熱した後に、酸化度(III)を有する酢酸塩の形態で得られる。
酸処理及び任意のろ過及び/又は精製の後に得られ、酸化度(II)を有するマンガン(Mn(II))を含む、得られた乾燥残留物の酸化度(III)を有するマンガン(Mn(III))への任意の酸化の実施に使われるもう1つの方法は、酸化度(II)を有するポルフィナト−マンガン複合体に対して作用する空気中の二原子酸素を作用させることを可能にすることからなる。この複合体に対して空気中の二原子酸素で処理した後、酸化度(III)を有するポルフィナト−マンガン複合体が得られる。酸化度(II)を有するポルフィナト−マンガン複合体は、酸処理及び任意のろ過及び/又は精製の後に得られ、アルデヒド存在下で得られる酸化度(II)を有するマンガン(Mn(II))を含有する乾燥残留物で任意に置換されたピロールの反応により得られる。これは、好ましくは室温でクロロホルム中、4当量のアセトアルデヒド、又は4当量のベンズアルデヒド、及び4当量のピロールを用いて実施される。
次いで、例えば、以下の分子式:
Figure 0006496923
(式中、R=H、COOEt、CHCOOEt、CHCHCOOEt、CH、CH=CHであり、Arはフェニル、p−クロロフェニル、p−トルイルのようなアリール基である。)
で示される生成物が得られる。
マンガン(IV)酸化剤の調製:
酸処理及び任意のろ過及び/又は精製の後に得られ、酸化度(II)を有するマンガン(Mn (II))を含む乾燥残留物の酸化度(IV)を有するマンガン(Mn(IV))への任意の酸化は、ほぼ8程度の塩基性pHにおいて空気中の二原子酸素のMnO、Mn及びMnに対する空気中の二原子酸素の強い作用により実施され、次いで、後者の2つの酸化物のMnOへの不均化が続き、ほぼ0.9M程度の塩酸の添加によりpH=3に戻される。
マンガン塩類の精製は必須ではなく、酸化反応においてMnOを活性化するFeCl及びAlClのような関連する金属二塩化物の存在は好ましい。
酸化後、水酸化物を再溶解するために、固体懸濁液を濃塩酸で処理する。
MnOは、FeClを含むその他の金属ハロゲン化物の存在下で収集される。
空気中の二原子酸素によるMn(II)からMn(IV)へ制御された酸化の場合は、空気による酸化は、ほぼ約15時間程度であり、Mn(II)からMn(III)への制御された酸化の場合は、ほぼ30分間である。
酸処理及び任意のろ過及び/又は精製の後に得られ、酸化度(II)を有するマンガン(Mn(II))を含有する乾燥残留物は、実質的にその他の金属を欠いているMnOの形態の酸化度(IV)を有するマンガン(Mn(IV))を得るために、酸性媒体中で電気分解に付される。純粋なMnOタイプの従来の酸化剤が得られる。
電気分解は、予め硫酸を用いて400℃で処理されたグレヴィレア エクサル エクサルに由来するバイオマスの酸処理により実施される。電気分解は黒鉛電極を用いて硫酸媒体中で直接実施される。MnOは単にこすることにより電極から直接得られる。
このように得られた植物ミネラル抽出物は、有機合成の必要に応じて、直接に非担持触媒として使われるか、又は担持触媒としての使用(その他の応用の全て)のために、担持体に沈着させられる
非担持触媒:
均一相反応において、触媒は、植物抽出の間に存在する酸化度で、又は共触媒として、又は酸化形体で用いられる。
既に述べたように、減圧で溶液を濃縮させ、乾燥残留物がルイス酸の水和反応又はさらに加水分解を防ぐため、空気遮断下に保存される。触媒は、使用前に劣化せず数週間保存され得る。
担持触媒:
担持体への沈着は、異なる条件下で1つでかつ同一の担持体上又は異なる別々の担持体上に実施される。
担持触媒における本発明による触媒の使用のために、無機又は有機担持体が使用され得る。無機担持体のうち、アルミノケイ酸塩、例えばゼオライト、シリカSiO、モンモリロナイト、アルミナAl、炭素及び金属酸化物が挙げられる。前記担持体は、前記の担持体と金属酸化物がたっぷり入っているアルミノケイ酸塩のような鉱山廃棄物との混合物を使用することも可能である。
有機担持体のうち、ポリマー樹脂及びセルロース、ヘミセルロース、アルギン酸エステル、タンニン酸、ポリガラツロン酸、酒石酸、マンデル酸、又はキトサンのような天然由来のキラルな有機ポリマーが挙げられる。
使用される担持体により、ルイス酸触媒、ルイス酸/ブレンステッド酸混合触媒、炭素骨格の還元及び伸長用触媒を調製することができる。
担持触媒により好適に実施される反応は、芳香族求電子置換反応、官能基の保護及び脱保護、転移、置き換え、アルドール化及び関連する反応、脱水、官能基交換、複素環形成、多成分反応、解重合及び酸化還元反応である。
触媒は、未精製植物抽出物、好ましくはグレビレア エクサル サブスピーシーズ エクサルを例として始め、モンモリロナイトK10のようなゼオライトに担持されることで調製され得る。
好適な態様では、粗植物抽出物は、好ましくはグレビレア エクサル サブスピーシーズ エクサルを、予め約150℃に加熱した琺瑯るつぼに入れ、次いでモンモリロナイトを添加し、均一の固体が得られるまで粉砕する。この混合物を、次いで有機合成における使用に先立ち、さらに約10分間加熱する。
シリカの代わりに白土を使用し、同じ調製方法を用いることも可能である。
ルイス酸/ブレンステッド酸触媒はまた、未精製植物抽出物、好ましくはグレビレア エクサル サブスピーシーズ エクサルを例として始め、モンモリロナイトK10のようなゼオライトに担持させても調製できる。
好適な態様では、粗触媒の混合物は、70℃で加熱撹拌しながら、グレビレア エクサル サブスピーシーズ エクサル(Mn含有量:58,983ppm)、モンモリロナイトK10及び5M塩酸から導かれる。
70℃で約3時間撹拌した後、加熱は、媒体の蒸発を増加させる。得られた固体は、その脱水を完結させるため、オーブン中に入れ(約80〜100℃、1〜2時間)、粉砕機中で細かく粉砕する。触媒の最終的なMn含有量は約60,000ppmである。
ルイス酸/ブレンステッド酸触媒は、好ましくは例として、グレビレア エクサル サブスピーシーズ エクサルの未精製植物抽出物に始まりシリカに沈着させることで調製される。
好ましい態様において、好ましくはグレビレア エクサル サブスピーシーズ エクサル(Mn含有量:58,983ppm)、シリカ(35〜70μm)及び5M塩酸に由来する触媒の混合物は、撹拌しながら70℃で加熱される。
触媒の最終Mn含有量は約60,000ppmである。
触媒はまた、好ましくは、例えばグレビレア エクサル サブスピーシーズ エクサルの未精製植物抽出物に始まり、SiO/ポリガラクツロン酸混合担持体に担持させて調製することもできる。
酸処理後に得られた触媒溶液を、2MソーダでpH2に調整する。予め共粉砕したシリカとポリガラクツロン(重量比は10/1〜2/1まで変化できる)を固形の形態で添加し、混合物を30分間室温で撹拌し、次いで凍結乾燥し、得られた固体を有機合成に直接に使用する。
同じ方法を用いて、ポリガラクツロン酸は、キトサンに置き換えることができる。
本願において、表現均一系触媒及び非担持触媒は、同じ意味を有すると考えられる。同様に、表現:不均一系触媒及び担持触媒に適用される。
キレート剤の調製例は、マンガン(II)とポルフィリン類との間のリガンドの調製により実験例の項に記載されている。以下に記載の例は、式:
Figure 0006496923
の生成物である。
この生成物は、空気中の二原子酸素でマンガン(III)に酸化され得るので、不活性雰囲気下(窒素又はアルゴン)で得ることができる。
本発明は特に、実質的に有機物を欠き、酸化度(II)、(III)又は(IV)を有するマンガン(Mn)と、カルシウム(Ca)、マグネシウム(Mg)、鉄(Fe)、アルミニウム(Al)から任意に選択される1種の金属又は数種の金属を含み、この方法は、ハゴロモノキ属、特にグレビレア エクサル サブスピーシーズ ルビギノサ、グレビレア エクサル サブスピーシーズ エクサル及びグレビレア ジリヴィレイ、好ましくはグレビレア エクサル サブスピーシーズ エクサルから選択した1つの植物又は植物の一部に始まり実施されることを特徴とする、組成物の製造方法に関する。
本発明は、有機反応、特に複素環の構築、カルボニル化された誘導体の保護、好ましくはアルデヒド及び芳香族求電子置換、好ましくはポルフィリンの構築を行うために、シマテイカズラ属、アカウキグサ属、ベアウプレア属、ベアウプレオプシス属、カンコモドキ属、タヌキマメ属、コシダ属、ヤブレガサウラボシ属、フトモモ属、ウラジロ属、ゴッシア属、ハゴロモノキ属、ヒマワリ属、マカダミア属、ニシキギ科、マツ属、スペルマコン属、ステノカルプス属及びヴィロチア属から選択した属の1つに属している、マンガンの超蓄積体である金属耐性植物の抽出物から得られるマンガン(II)を含む触媒の使用に関する。
ヘテロ環の構築
濃縮されたMnClを有する多金属系の反応性は、複素環の構築により説明され得る機構的解釈に限らないため、出願人は、ピアソンの硬い 柔らかい酸塩基(HSAB)理論に従って、MnClは硬いルイス酸であり、ベギネリ反応のような多成分系反応のいくつかにおいて、AlCl、FeCl及びBFを有利に置き換えることができることを考える。
しかしながら、その使用は低い反応性のため制約を受けている。他の二価陽イオン及び三価陽イオンの存在は、MnClの従来の反応性を増強させ、複素環構造の製造においてそれを有用にする。以下の実験例の項に記載されるピリミドン類の製造例は、ハゴロモノキ属から得られた多金属系触媒のルイス酸特性を説明する。
カルボニル化された誘導体の保護
ハゴロモノキ属由来の環境に優しい触媒の穏やかなルイス酸特性はまた、例えば本発明の主題である触媒系により触媒作用を及ぼされるシトロネラールについてのアセタール化−脱離タイプの反応によっても説明される。
この反応はこの植物触媒系に特有なものである。フランス特許出願第12/52045号明細書に記載されているように、Zn(II)の超蓄積体である植物に由来する実体により触媒作用を及ぼされる同一の反応は、エン反応を自然発生的に生じる。
芳香族求電子置換(ArES)
本発明によるルイス酸触媒は、特にそれらが例えばモンモリロナイトに担持された場合に、フリーデルクラフトのアルキル化及びアシル化タイプの芳香族求電子置換の反応において非常有用な活性を有うする。
これらの結果は予期できぬものであり、二塩化マンガン(Mn(II))を用いるArESの非常に僅かな例が知らている。
本発明によるルイス酸触媒は、こわれ易い芳香族物質を用いる求電子置換反応において非常に有用である。したがって、これらは、金属化されているか、又は金属化されていないメソ−テトラアリールポルフィリン類を形成するためのピロールと芳香族アルデヒドとの反応に触媒作用を及ぼすことができる。
この方法はユニークであり、ロゼムンド、アドラー及びリンジーの方法と有利に置き換える。それは、フリー及び金属化されたポルフィリンの合成における重要な進歩を意味し、温和な抗がん剤治療の研究に興味を高める。これらの光線感作物質としての自然の特性は、動的光線療法に大きな希望を与えている。
したがって、式:
Figure 0006496923
(ここで、R=H、COOEt、CHCOOEt、CHCHCOOE、CH又はCH=CHであり、Arはフェニル、p−クロロフェニル及びp−トリルのようなアリール基であり、Etはエチルである。)
のメソ−テトラアリールポルフィリンの調製することは可能である。
本発明はまた、芳香族求電子置換反応、ヘテロ環の構築、カルボニル化された誘導体の調製及び保護、ラジカル酸化、エポキシ化、ヘテロ環基又は芳香族炭素環基のα位のアルコール又は二重結合の酸化、ポリオールの酸化的開裂、ベンザミン類の酸化、ヘテロ原子を任意の含む不飽和及び/又は共役した環状誘導体の酸化的芳香族の脱水素、エノール化される化合物の直接的なハロゲン化、及びジヒドロピリジン(DHP)を生成する、アルデヒド、β−ジカルボニル化合成物及びアンモニウム源との間のルイス酸触媒におけるハンチ反応から選択される、ルイス酸触媒による官能基転換の有機合成反応の実施における、上述した少なくとも1つの金属触媒、好ましくは多金属触媒を含む組成物の使用にも関する。
ポリオール類の酸化的開裂及び不飽和環状誘導体の酸化的芳香族脱水素の反応は、特に重要であり、かつ予期できないことであることは注目されるべきである。
本発明はまた、有機反応、特にラジカル酸化又はアルケン酸化、特にアルケンのエポキシ化を実施させるために、過酸化水素、次亜塩素酸ソーダ、t−ブチルペルオキシド又はフェニルイオキシゲンハイポイオダイト(phenyl ioxygen hypoiodite)のような1つ又は複数の共酸化剤が任意に存在下に、
OHイオンの存在下、空気中の二原子酸素の作用により、次いで無水酢酸のような無水物を用いる処理によるか、
それとも、酸化度(II)を有するポルフィナト−マンガン複合体の形成を得るためのアルデヒド存在下、任意に置換されたピロールの作用を用い、空気中の二原子酸素の作用に付され実施され、
Mn超蓄積体である金属耐性植物の抽出物から得られ得るMn(III)を含む触媒の使用にも関するものである。
OHイオン存在下、空気中の二原子酸素の作用により、次いで無水酢酸のような無水物の処理で得られた酸化度(III)を有するラジカル酸化剤は、ハロゲン化誘導体の調製及びトリアルキル水素化スズのような有毒誘導体の使用を避けるので、有機合成においてに非常に有用である。
メカニズム的な観点から、Mn(III)を含む試薬は、吸引基のα位に炭素を含有する基を、元来の場所で発生させ、次いで、分子内又は分子間付加反応に捕捉される。この原理はスチレンにおけるアセト酢酸エチルの反応で示される。特にCu(II)及びFe(III)の存在は、最後の工程を有利に加速させる。
酸化度(II)を有するポルフィナト−マンガン複合体の形成を得るために、アルデヒドの存在下、任意に置換されたピロールの作用により得られ、空気中の二原子酸素作用に付された酸化度(III)を有するラジカル酸化剤の反応原理は、生物模倣的な酸化であり、ポルフィリンは、P−450チトクロームの酸化活性を再生する。
この系の魅力及び独創性は、最も効率のよい酸化系であり、ポルフィリン−Mn(III)/ポルフィリン−Fe(III)からなる混合組成物に基づく触媒系を使用することを可能にすることである。この原理は、前記の方法に記載されているMn超蓄積体の天然組成物の使用に基づいている。
これらのバイオミメティック及び生物資源触媒は、多くの可能な酸化剤(ClO、PhIO、t−BuOOH、HOOH等)と組み合わされ得る。
エポキシ化されるオレフィン類は、主に芳香族環に結合しているビニル誘導体であり、ここで、その環はモノ又はジ置換され得る。
本発明はまた、好ましくは、酸化度(III)を有するポルフィナト−マンガン複合体の形態にあり、バニリンを得るために、好ましくはアセトニトリル中イソオイゲノール又はフェルラ酸に作用させるために作られ、
過酸化水素、次亜塩素酸ソーダ、t−ブチルペルオキシド又はフェニルイオキシゲンハイポイオダイト、のような1つ又は複数の共酸化剤の任意の存在下に、作用させるために作られたことを特徴とし、
OHイオンの存在下、空気中の二原子酸素との作用により、次いで無水酢酸のような無水物を用いる処理によるか、
それとも、酸化度(II)を有するポルフィナト−マンガン複合体の形成を得るためのアルデヒド存在下、任意に置換されたピロールの作用を用い、空気中の二原子酸素の作用に付されて実施される、
Mn超蓄積体である金属耐性植物の抽出物から得られるMn(III)を含む触媒の使用にも関する。
酸化度(III)を有するポルフィナト−マンガン複合体を用いる調製例は、以下の実施例の項に記載されている。
本発明はまた、有機反応、特に:
A−ヘテロ環式もしくは芳香族炭素環式基又は二重結合のα位にあるアルコールの酸化、
B−ポリオールの酸化的開裂、
C−ベンザミン類の酸化、
D−ヘテロ原子を任意に含む不飽和及び/又は共役した環式誘導体の酸化的芳香族脱水素、
E−エノール化される化合物の直接ハロゲン化、
を実施するための、
マグネシウム(Mg)、亜鉛(Zn)、銅(Cu)、鉄(Fe)、カルシウム(Ca)、カドミウム(Cd)及びアルミニウム(Al)から特に選択される少なくとも1つの金属の塩化物又は酢酸塩のような塩あるいは酸化物に、任意に関連付けられる酸化度(IV)を有するマンガン(Mn(IV))を含む試薬を得るために、OHイオンの存在下に、空気中の二原子酸素の作用により、そして所望により、酸処理後、次いで好ましくは減圧下での脱水により、Mnの超蓄積体である金属耐性植物の抽出物から得られ得る、実質的にMn又はMnの形態にあるマンガンを欠いており、好ましくはMn又はMnの形態のマンガン3%未満を含むMn(IV)を含む触媒の使用にも関する。
A−ヘテロ環式もしくは芳香族炭素環式基又は二重結合のα位にあるアルコールの酸化
ヘテロ環式もしくは芳香族炭素環式基又は二重結合のα位にあるアルコールの酸化は、ベンジルアルコールへのベンズアルデヒドの全酸化により説明される。そのような調製例は、以下の実験例の項に記載されている。同一条件下で、市販のMnOがわずか微量のアルデヒドをもたらすことに注意すべきである。MnOとFe(III)の再構成された混合物は、同一条件下で20%酸化をもたらす。
この実施例は、市販のMnOの代わりとして、Mn(II)の超蓄積体である種の使用の利点を説明し、その反応性は適度であり、最終的には十分活用されている。植物系の場合、媒体の本来の及び金属耐性の組成物は、Mn(IV)の酸化力を増大させ、中間体アルデヒド段階に至るまで、反応を制御することを可能にする。
この観点から、本発明はまた、実質的にMn又はMnの形態にあるマンガンを欠いており(百分率は規定される)Mn(IV)を含み、OHイオンの存在下に、空気中の二原子酸素の作用により、そして所望により、酸処理、次いで好ましくは減圧下での脱水により、ハゴロモノキ属、特にグレビレア エクサル サブスピーシーズ ルビギノサ、グレビレア エクサル サブスピーシーズ エクサル及びグレビレア ジリヴィレイから選択される1つの植物又は植物の一部の抽出物から得られる、マグネシウム(Mg)、亜鉛(Zn)、銅(Cu)、鉄(Fe)、カルシウム(Ca)、カドミウム(Cd)、アルミニウム(Al)から特に選択される少なくとも1つの金属の塩化物又は酢酸塩のような塩あるいは酸化物に任意に関連付けられ、バニリンを得るために、好ましくは還流下に酢酸エチル中で(3−メトキシ−4−ヒドロキシ)ベンゼンメタノールに作用するために作られた試薬であることを特徴とする、試薬の使用にも関する。
酸化度(IV)を有する試薬:Mn(IV)を用いる、(3−メトキシ4−ヒドロキシ)ベンゼンメタノール又はバニリンアルコールの酸化は、非常に有効である。それは、優れた単純性及び効率性の環境に優しいプロセスに従って、直接バニリンをもたらす。この生成物は世界中で最も人気のある香りを有する。この合成は、全体的に生物を資源とし:
− このアルコールの前駆体は、コンティヌス コギグリア(Cotinus cogyggria)のようないくつかの植物種中に存在し、かつ豊富である天然物質であり、
− この酸化剤は、植物抽出物から調製されているから、完全に天然物由来である。したがって、合成されたバニリンは、自然の香りを有するバニリンとして記載されている。
そのような調製例は、以下の実施例の項に記載されている。
この酸化反応は、類似条件下でのアリルアルコールの制御された酸化と、容易に置き換えられる。
この可能性は、ゲラニオールの例で説明でき、それはレモン臭のために食品業界において需要があるシトラールA(又はゲラニアール)をもたらす。
この観点から、本発明はまた、実質的にMn又はMnの形態にあるマンガンを欠いており(百分率は特定される)Mn(IV)を含み、OHイオンの存在下に、空気中の二原子酸素のさようにより、そして所望により、酸処理、次いで好ましくは減圧下での脱水により、ハゴロモノキ属、特にグレビレア エクサル サブスピーシーズ ルビギノサ、グレビレア エクサル サブスピーシーズ エクサル及びグレビレア ジリヴィレイから選択される1つの植物又は植物の一部の抽出物から得られる、マグネシウム(Mg)、亜鉛(Zn)、銅(Cu)、鉄(Fe)、カルシウム(Ca)、カドミウム(Cd)、アルミニウム(Al)から特に選択される少なくとも1つの金属の塩化物又は酢酸塩のような塩あるいは酸化物に関連付けられ、ゲラニアールを得るためにゲラにオールに作用するために作られた試薬であることを特徴とする、試薬の使用にも関する。
そのような調製例は、以下の実施例の項に記載されている。
B−ポリオールの酸化的開裂
きわだった実際的に重要な酸化反応はまた、ベンジル型の第2級アルコールについても可能であり、ポリオール系の存在は、従来の二酸化マンガンを用いてめったに記載されない酸化的開裂をもたらす。
この反応は、非常に高い反応性であることで特筆されるべきであり、したがって、分解がなく、かつ競争反応がなく、室温においてジクロロメタン中で5時間撹拌後に終了する。したがって、非常に攻撃的であるか、又は毒性が強い酸化試剤(Ce(NH(NO又はPb(OAc))と置き換えることができる。この結果は、マンガンの超蓄積体に由来する多金属酸化系の使用の利点を明示している。
そのような調製例は、以下の実施例の項に記載されている。
C−ベンザミン類の酸化:アニリンの酸化
アニリンの酸化は、注目に値する工業的な関心であるが、しかし困難であり、めったに明確にされていない。しかしながら、とても有用な感光性化合物であるアゾベンゼンを生成することができる。この反応は、その調製の改良を目的として、更に研究中である。最も一般的な方法は、塩基性媒体におけるニトロベンゼンの還元に基づくものであり、例えば、ニトロソベンゼン、1,2−ジフェニルヒドラジン、1,2−ジフェニル−1−オキシドジアゼン及びN−フェニル−1,4−ベンゼンジアミンのような多数の副生成物をもたらす可能性がある。
以下の実施例の項に記載されているそのような例は、酸化系GER−Mn(IV)が、アニリンから出発し、副生成物の形成がなく、直接、単一生成物であるアゾベンゼン(E/Z:6/1)の制御された酸化を可能にすることを示している。
D−ヘテロ原子を任意に含有する不飽和及び/又は環状共役誘導体の芳香族脱水素の酸化
きわだった実際的に重要な興味はまた、複素環の脱水素を可能にし、芳香族構造の合成をもたらす、金属耐性植物に由来する酸化系Mn(IV)の使用でもある。
この可能性を説明する第1の例は、以下の実施例の項に記載される。
他の一実施例は、天然環式テルペン、α−テルピネンの、芳香族誘導体であり、化学工業の基準分子分子であるp−メチルクメンへの脱水素でもあり、それはまた、以下の実施例の項にも記載されている。
E−エノール化される合成物の直接ハロゲン化
ハゴロモノキ属に由来し、Mn(IV)を含む酸化系の大きな利点の1つは、混合したルイス酸の存在下において酸化実体を生ずることである。この非常に特定の鉱物組成物は、連続的な転換をその場所で実施させることを可能にする。1つの例は、媒体にアルカリ性のヨウ化物の単なる添加によるカルボニル化された化合物のヨウ素化である。
この反応原理は、以下:
・ GEE−Mn(IV)に由来するMnOによるヨウ化物の二ヨウ素への酸化。
・ 存在するジハライドによるカルボニル化された化合物のエノール化。
・ このようにして形成されたエノールの直接ヨウ素化。
に基づく。
ヨウ素、ヨウ化物から自然に得られることに始まり、単一反応器においてこれらの全工程が、元来の場所で連続して実施される。
アセト酢酸エチル及びシクロヘキサノンのヨウ素化の実施例は、以下の実施例の項に記載されている。
得られた結果は注目に値し、かつカルボニル化された誘導体を容易にヨウ素化するための新規な環境に優しい方法を構成するが、それは反応性が低い。そは危険な及び/又は有毒な試薬(オキソン、塩化第二水銀)及び二ヨウ素の使用を回避する。
F−ハンチ反応によるピリジン類の合成−元来の位置での酸化
アルデヒド、β−ジカルボニル化された化合物及びアンモニウム源を含むハンチ反応は、ルイス酸触媒中でジヒドロピリジン類(DHPs)をもたらす。従来の方法によれば、得られたDHPsは、KMnO、MnO、HNOのような酸化剤を用いてピリジン類に酸化され得る。ワンポットにおいて、これらマンガンベースの触媒は、実質的にMn(II)からなり、触媒中に(酸化特性を有する)Mn(IV)の痕跡を含むおかげで、その2つの反応に非常に効率的に触媒作用を及ぼし、ルイス酸特性のおかげでDHPの形成に触媒作用を及ぼす。したがって、マンガンに基づく生物資源の触媒の使用は、触媒効率、取り扱い、工程及び用いられる試薬数の減少の観点から明らかな優位性を提供する。最終的には、攻撃性及び汚染性の酸化剤の使用を回避する。
開発された反応条件は、有機溶媒を使わず、固相において、マイクロ波の照射下5分間で反応が完結するので、環境に優しい化学の原則に完全に適合する。
反応図式を以下に示す。
Figure 0006496923
ハンチ反応の実施例は、以下の実施例の項に記載されている。
G−アルケン類のエポキシ化
出発するアルケンから、選択的にエポキシドを得ることは可能である。この反応は、触媒の安全性及び低い環境影響で選択され、活性種は、炭酸水素ナトリウム及び過酸化水素から調製され、Mn(II)で配位されるパーオキシモノカーボネートの形成に基づいている。この反応は、非常に優れたエポキシ化収率をもたらし、時には、0℃において4時間以上で、類似の触媒系についての文献に記載されているものより上回る。富化及び劣化したアルケン類は、この反応において活性である(しかし、劣化したアルケンのゆえに収率は低い)。
Figure 0006496923
この反応を行う実施例は、以下の実施例の項に記載されている。
H−バニリンの合成
触媒内のMnのいくつかの酸化度に起因し、それらの各々が変換の特定の工程に関与する、新しいバニリンの、非常に優位性がある合成が開発された。イソオイゲノールから始まるバニリンの従来の合成は、フェノールの保護、アルケンの酸化的開裂及び次いでフェノールの脱保護を必要とするのに対して、生物資源由来のMn触媒は、ワンポットおいて、保護/脱保護工程を必要とせず、イソオイゲノールからバニリンへの直接な経過を可能にする。この反応は室温で起こり、バニリンの高い収率(81%)をもたらす。
この例は、本方法の特有な合成的可能性であり。酸性媒体中で、エポキシドはジオールに開裂し、それは順にその場所で酸化的に開裂される。エポキシドは穏やかな塩基性媒体中で単離される。
Figure 0006496923
調製例は、以下の実施例の項に記載されている。
I−エン反応
Figure 0006496923
Figure 0006496923
この可能性はマンガン触媒に特異的である。
イソプレゴール形成までの発展は尋常ではない。この結果は、グレヴィレア エクサル ルビギノサ由来の触媒中のMn(IV)の痕跡の存在に起因して、カルボニル-エン反応、脱水素及び芳香族化を連続して実施することを可能にする。それは、p−シメンの直接合成のために利用でき、そらは香水、化粧品、薬剤(去痰薬及び鎮咳薬)において及び有機金属触媒において使用される。
この調製の実施例は、以下の実施例の項に記載されている。
上記及び特許請求の範囲を含む以下の本願の明細書における表現、「触媒を含む組成物」又は「少なくとも1つの触媒を含む組成物」は、「触媒」により置き換えられ得る。
したがって、本願は、マンガン(Mn)と、任意にマグネシウム(Mg)、亜鉛(Zn)、銅(Cu)、鉄(Fe)、カルシウム(Ca)、カドミウム(Cd)及びアルミニウム(Al)から特に選択される1種の金属又は数種の金属とを蓄積したシマテイカズラ属、アカウキグサ属、ベアウプレア属、ベアウプレオプシス属、カンコモドキ属、タヌキマメ属、コシダ属、ヤブレガサウラボシ属、フトモモ属、ウラジロ属、ゴッシア属、ハゴロモノキ属、ヒマワリ属、マカダミア属、ニシキギ科、マツ属、スペルマコン属、ステノカルプス属及びヴィロチア属から選択される属の1つに属する1つの植物又は植物の一部の熱処理後の使用に関しており、少なくとも1つの金属触媒を含む組成物の調製のためであり、前記金属の1つは、前記植物に由来する前記の金属の1つであり、前記組成物は実質的にクロロフィル又は有機物質を欠いており、前記金属触媒が関与する有機合成反応の実施のための触媒の使用に関する。
したがって、本願は、マンガン(Mn)と、任意にマグネシウム(Mg)、亜鉛(Zn)、銅(Cu)、鉄(Fe)、カルシウム(Ca)、カドミウム(Cd)及びアルミニウム(Al)から特に選択される1種の金属又は数種の金属とを蓄積したシマテイカズラ属、アカウキグサ属、ベアウプレア属、ベアウプレオプシス属、カンコモドキ属、タヌキマメ属、コシダ属、ヤブレガサウラボシ属、フトモモ属、ウラジロ属、ゴッシア属、ハゴロモノキ属、ヒマワリ属、マカダミア属、ニシキギ科、マツ属、スペルマコン属、ステノカルプス属及びヴィロチア属から選択される属の1つに属する1つの植物又は植物の一部の熱処理後の使用に関しており、少なくとも1つの金属触媒を含む組成物の調製のためであり、前記金属の1つは前記植物に由来し、前記組成物は実質的にクロロフィルを欠いており、前記金属触媒が関与する有機合成反応の実施のための組成物の使用に関する。
したがって、本願は、マンガン(Mn)と、任意にマグネシウム(Mg)、亜鉛(Zn)、銅(Cu)、鉄(Fe)、カルシウム(Ca)、カドミウム(Cd)及びアルミニウム(Al)から特に選択される1種の金属又は数種の金属とを蓄積したシマテイカズラ属、アカウキグサ属、ベアウプレア属、ベアウプレオプシス属、カンコモドキ属、タヌキマメ属、コシダ属、ヤブレガサウラボシ属、フトモモ属、ウラジロ属、ゴッシア属、ハゴロモノキ属、ヒマワリ属、マカダミア属、ニシキギ科、マツ属、スペルマコン属、ステノカルプス属及びヴィロチア属から選択される属の1つに属する1つの植物又は植物の一部の熱処理後の使用に関しており、少なくとも1つの金属触媒を含有する組成物の調製のためであり、前記金属は前記植物由来のマンガン(II)形態にある金属の1つであり、前記組成物は、実質的にクロロフィル又は有機物質を欠いており、前記金属触媒が関与する有機合成反応の実施のための組成物の使用に関する。
本願は、有機物質、特にクロロフィルを欠き、少なくとも触媒として塩化物又は硫酸塩の形態のMn、セロビオース及び/又はグルコースのようなセルロースの分解断片、及び/又は5−ヒドロキシメチルフルフラール及びギ酸のようなグルコース分解断片を、約2重量%未満、炭素の約0.2重量%未満、特に炭素の約0.14重量%未満を含む組成物に関する。
本願において、表現「有機物質を欠いている」とは、本発明による組成物が、上記の基準を満たしていることを意味する。
本願は、上記の種々の方法を実施することにより得られるような組成物にも関する。
本願はまた、マンガン(Mn)と、任意にマグネシウム(Mg)、亜鉛(Zn)、銅(Cu)、鉄(Fe)、カルシウム(Ca)、カドミウム(Cd)及びアルミニウム(Al)から特に選択される1種の金属又は数種の金属とを蓄積したシマテイカズラ属、アカウキグサ属、ベアウプレア属、ベアウプレオプシス属、カンコモドキ属、タヌキマメ属、コシダ属、ヤブレガサウラボシ属、フトモモ属、ウラジロ属、ゴッシア属、ハゴロモノキ属、ヒマワリ属、マカダミア属、ニシキギ科、マツ属、スペルマコン属、ステノカルプス属及びヴィロチア属から選択される属の1つに属する1つの植物又は植物の一部の熱処理後の使用に関しており、金属は、前記の植物由来の前記金属の1つであり、前記金属触媒は、有機物質を欠いており、前記金属触媒が関与する有機合成反応の実施のための金属触媒の調製のための使用にも関する。
以下の実施例の項に記載されているように、本発明の組成物のマンガンの含有量は、15000〜270000ppmの間である。
本願に記載された表において、特に明記しない限り、ppm単位で記載されている。
国際公開公報WO2011/064462及びWO2011/064487に記載の方法は、適宜に、本願に記載の植物及び植物抽出物の調製及び使用に使われる。
実施例1:触媒調製の手順
全ての調製に共通する工程
1. バイオマスの脱水を、60℃のオーブンに1日又は2日、最大72時間(脱水の進捗は重量が安定するまでに重量で観察される)行う。
2. 乾燥した葉の粉砕、好ましくは茎及び不純物が分離される。
乾燥した葉は以下のとおり、処理される。
3. 粉砕機中で葉を短時間で粉砕する。
4. オーブンに400℃、最高500℃で5時間葉を焼成する。
5. 粉砕機中で灰を粉砕して微粉を得る。
6. 12Mの塩酸を用いて60℃で12時間の磁気撹拌で温浸する。
7. ウォータージェットポンプで吸引しながら3cmのセライトで覆われる多孔率4のフリットでろ過する(目詰まりを防ぐ)。濃塩酸で洗浄する。
8. 換気装置下で、電気ヒータ上の磁性るつぼで多金属溶液を蒸発(又は蒸留)させる。
9. スパーテルを使って、るつぼ上の固体物を回収し、触媒をオーブンに入れる(90℃で保存)。

当該固体物は所定の目的により、未精製又は部分的に精製された後に使われる。
実施例1.1
300℃〜500℃の間におけるバイオマスの脱水
1kgのグレビレア エクサル サブスピーシーズ エクサルの葉を400℃で5時間処理したことで、150gの灰を得た。
この段階では、当該灰は、金属酸化剤を用いる基本的な触媒作用で反応を触媒することが必要な場合に、任意に直接使用可能である。
全てのその他のケースでは、当該灰は、所要の有機合成に適した、溶液中で酸(例えば、HCl、HNO、トリフルオロメタンスルホン酸)で処理される。
1. 15mLの酸、例えば、1g当たりの灰に1〜12M塩酸溶液を、前記反応混合物に添加する。
2. 前記反応混合物を少なくとも12時間撹拌しながら60℃に加熱する。
3. 得られる溶液をセライト又はシリカでろ過する。
実施例1.2
Dowex(登録商標)1樹脂を用いた精製
マンガン触媒の精製のプロトコルは、例えばDowex1のような樹脂の使用に基づいたものである。12MHCl媒体において、Mn(II)はアニオン交換体に固定可能である。このようにして、K(I)、Ca(II)、Al(III)、Mg(II)、Ni(II)は、分離される。8M、次いで6MのHCl媒体での溶出で、Mn(II)が遊離される。
プロトコル
− 20gのポリスチレン−ジビニルベンゼン樹脂Dowex−1を12MのHClに24時間膨潤させる。高さ20cmの0.03cmイオン交換カラムに20gの樹脂を注入する。また使用直前に、当該カラムを、濃塩酸(12M)で洗浄する。
− 分離される予定の最大500mgの元素を含んだ、12Mの塩酸媒体における溶液をカラムに添加する。そして、100mlの8Mの塩酸及び100mlの6M塩酸の順でMn(II)を溶出させる(流速:約0.5cm/min(例えば、40分間))。興味のある種々の溶出物を収集して濃縮することで、固体触媒を得る。当該固体触媒は、乾燥空間で保存される(90℃におけるオーブン)。
下記の表1は、ICP MS(誘導結合プラズマ質量分析)により分析した、イオン交換樹脂による精製前及び精製後の前記固体残留物の組成を示す。当該樹脂は、マンガンに対して非常に選択性を有するものである。精製された触媒は、IRA400型樹脂の場合よりも、Fe,Al及びZnの減少が少ない。
得られた当該固体残留物を、窒素下に保存する。
表1、ハゴロモノキ属の3種、グレビレア エクサル サブスピーシーズ ルビギノサ (GER)、グレビレア エクサル サブスピーシーズ エクサル (GEE)及びグレビレア ジリヴィレイ (GG)、並びに、コシダ属の1つの種、ジクラノプテリス リネアリス (DL)、ピナス ピネア(Pinus pinea)(P)及びスペルマコン ラティフォリア(Spermacone latifolia) (SL)からの、ICP MSで示された鉱物組成の実施例を示す(これらの値は、400℃で5時間、次いで6N HClを用いて60℃で12時間処理した後の、乾燥物中のppmで表されている。
Figure 0006496923
蛍光X線による各種触媒固体の試験例は、これらのデータを確認すると共に、Mnは、Mn(II)として、Feは、Fe(III)として、Ni、Cu、Zn、Co、Cd、Pb、Ba、Mg、Hg及びMgは、酸化度(II)を有して存在していることを可能にする。
対イオンは、主にクロライドであり、対応する酸化物を伴ったものである。
400℃でのバイオマスの熱処理、そして、1〜10NのHClを用いる6〜12時間の酸処理を経て、セライトでろ過すると共に、100℃において真空下で濃縮したグレヴィレア エクサル由来の未精製のサンプルは、精製せずに直接使用される。
実施例2
Mn(III)酸化反応試薬の調製
ポルフィリンリガンドと結合せず、異なる反応性を有する酸化系を発生させることができる。
第1の方法:
Mn(III)は、主にMnX(Xは、好ましくはOAcである)として存在する。
酸化度(II)を有するマンガン(Mn(II))から、酸化度(III)を有するマンガン(Mn(III))への変換は、酸化度(II)を有するマンガン(Mn(II))がOHイオンの存在下で空気中の二原子酸素の作用を受け、さらに、無水酢酸のような無水物で処理することで、次のように行われることを特徴とする。
当該方法の独創性は、天然酸化剤、つまり、穏やかでかつ環境に優しい条件である二原子酸素の使用にある。酸化還元反応は、塩基性pH条件下で可能になる。実際には、使用される当該カップルの酸化還元電位は、pHで低減するものの、平行して低減するものではない。pH7より高い場合、O/HO一対の酸化還元電位は、Mn(III)/Mn(II)一対より高い。
したがって、当該方法の第1工程では、ソーダを添加して塩基性媒体を形成して、MClからM(OH)へ変換し、具体的には、MnClからMn(OH)へ変換する。
Figure 0006496923
その他の金属種の存在は、ヒドロキシルイオンの消費をもたらすものの、酸化還元工程を妨げない。それは、その他の遷移金属の全ては、最高酸化度(Fe3+、Cu2+、Ni2+、Zn2+など)で植物抽出されているからである。
方法:1gのGG(又はGER、又はGEE)の触媒作用を有する固体が、100mLの脱気された蒸留水で満たされた二口フラスコに入れられ、不活性雰囲気(窒素又はアルゴン)下に放置される。その後、700mgのソーダが徐々に添加される。二原子酸素を穏和にバブリングし、1/4モルのガスが溶解する(重量でモニタする)まで行う。当該反応は、酸性pH(pH4)が得られるまでに、大過剰量の無水酢酸を添加することで30分後に停止される。二原子酸素は、Mnカチオンをこれ以上に酸化できず、還流下で30分間の加熱を経たのち、遷移金属由来の酢酸塩が得られる。それらをろ過し、酢酸で洗浄し、窒素気流下で乾燥する。その結果GG−Mn(III)(又はGER−Mn(III)、GEE−Mn(III))が得られる。
第2の方法:
リガンドを持つG−Mn(III):当該可能性は金属化されたポルフィリンの調製の例により説明される。
酸化度(II)を有するマンガン(Mn(II))から、酸化度(III)を有するマンガン(Mn(III))への変換は、酸化度(II)を有するマンガン(Mn(II))が、アルデヒドの存在下で任意に置換されたピロールの作用を受けることで、酸化度(II)を有するポルフィナト−マンガン複合体を得、空気中の二原子酸素の作用を受け、得られる生成物は、脱水、好ましくは減圧条件下で受け、これにより、酸化度(III)を有するマンガンを含む、乾燥された残留物が得られることを特徴とし、当該残留物は、特にマンガン(Mg)、亜鉛(Zn)、銅(Cu)、鉄(Fe)、カルシウム(Ca)、カドミウム(Cd)、及びアルミニウム(Al)から選択される少なくとも1つの金属の塩化物、硫酸塩、もしくは酢酸塩のような塩又は酸化物を任意に伴い、以下のように実施される。
例:
ポルフィリンは、4当量のアルデヒド及び4当量のピロールの縮合により調製される。この反応は、アルデヒド基質及びピロールに対して10−2Mの濃度と共にCHCl中で行う。GEE又は精製されたGEE触媒は、3.2×10−3MのMn(II)の濃度で使用する。反応混合物は、室温で1時間撹拌し、徐々に暗色になる。フラスコ内容物は、その後、100mLのNaClの氷水溶液(30g/100mL、0℃)に注がれる。グリーンの懸濁液が現れる。混合物は、フリットでろ過され、過剰量の水で洗浄される。水性相を、2×50mlのエーテルで抽出し、NaSOにより乾燥し、その後、蒸発させる。濃いグリーンの固体が得られる。それは、ソーレー帯及びQ帯を観察することによるUV可視分光学により分析され、H NMRで確認する。
得られた生成物は、クロロ−メソ−テトラフェニルポルフィナト−マンガン(III)である。それは、精製されたGEEでは収率27%で得られ、2つの工程が必要で、且つその総収率が3〜18%の間で変化する従来方法に対して顕著な改善が見られる。得られる上澄みは紫色である。それが濃縮されれば、メソ−テトラフェニルポルフィリンが単離され、クロマトグラフィにより精製され、UV可視分析を受ける。得られる量は、使用される触媒の組成に依存する。未精製のGEEでより大きく、その違いは、クロロ−メソ−テトラフェニルポルフィナト−マンガン(III)の不足に対応するものである。よって、ハゴロモノキ属由来の触媒の組成を調整することにより、第二マンガンの又はフリーのポルフィリンへの反応向かわせることが可能である。
Figure 0006496923
Figure 0006496923
実施例3
実施例3.1:G−Mn(III)酸化剤の調製
タイプ1:リガンドを持つG−Mn(III):この実現性は、前の段落における金属化されたポルフィリンの調製後の例により説明される。
タイプ2:G−Mn(III)、ここでMn(III)は、主にMnX(Xは好ましくはOAcである)として存在する。
実施例3.2:
ファイトエクストラクションされたMn(II)からMn(IV)への、制御された酸化。
Mn(IV)酸化剤の調製
ここでの目的は、Mnに対する過剰量のOHイオンを用いて金属カチオンの全てを沈殿させ、その後、空気中で、得られる混合物を酸化度(IV)に酸化させることである。この方法は、強烈な酸化剤の使用を回避することを可能にする非常に有利な方法である。よって、当該好適な方法は、可能な限り簡単であり、低コストに抑えられると共に、環境への悪影響をもたらさない。当該方法は、植物抽出され、単離されたMn(II)を空気中の二原子酸素によりpH8でMnO、Mn及びMnに酸化し、続いてすぐ前で言及された酸化物のpH3に戻すことによるMnOへの不均化による。再度、マンガン塩の生成は要求されないが、その一方、FeClのような関連する金属塩塩化物の存在により、酸化反応においてMnOが活性化される。
酸化反応後、水酸化物を再溶解させるために、固体懸濁液は、濃HClにより処理される。MnOは、FeClを含むその他の金属ハライドの存在下で収集される。酸化系はG−Mn(IV)と表される。
その他の代替法としては、電気分解によりMn(IV)の調製であるが、多金属組成物が失われ、純粋なMnOタイプの従来の酸化剤が得られる。
0.20Mの塩酸に溶解したグレビレア ジリヴィレイの焼成サンプルの例。NaOHの濃縮物は、酸及びマグネシウムを除いたその他のカチオンが定量的に水酸化されたものである。
酸化作用のための溶液の容量は、250mLである。(Mn(II)からMn(III)への制御された酸化の場合の30分間の代わりに)空気による酸化作用は、約15時間後に停止される。
固体懸濁液は、初期は黄土色であり、急速に暗褐色に変化する。当該着色は、0.90M HClの添加により、実質的に無変化になる。
アンモニア性媒体中でのテストにおける青色着色の出現は、水酸化銅が再溶解されることを示す。pH7における前のテストでは、全てのマンガン(II)が変換されたこと、酸化反応が完了していることを示す。得られるグレビレア ジリヴィレイ由来の酸化系はGG−Mn(IV)と表される。
実施例4:
有機合成における本試薬の適用
有機合成における、金属塩化物を伴う、MnClとしての植物抽出されたMn(II)の適用は、表1により得られる。
実施例4.1:
ヘテロ環の構築
当該反応は、次の条件で行われる。
Figure 0006496923
Figure 0006496923
例:
A.425mgのモンモリロナイトK10に分散されたグレヴィレア エクサル ルビギノサ GER由来の触媒(0.25mmolのMn)は、その後、15mLのエタノール中の2.5mmolのベンズアルデヒド、2.5mmolのアセト酢酸エチル及び1.25mmolのウレアが、磁気攪拌子、凝集装置、滴下漏斗及び温度計付きのフラスコに入れられる。混合物を12時間還流する。反応はTLC(発色UV−展開液:ジクロロメタン/EtOAc)によりモニタリングし、その後、混合物をろ過し、ろ過物を濃縮する。未精製の生成物は、EtOH/HOによる結晶化により精製され、その後、H NMR、13C NMR、COSY、HSQC及びIRにより分析する。収率は88%である。
実施例4.2:
カルボニル化誘導体の保護
当該反応は、以下のとおりに行われる。
Figure 0006496923
Figure 0006496923
例:
5mLの無水エタノール及びGER触媒(0.30mmolのMn(II))を、磁気攪拌子、凝集装置、滴下漏斗及び温度計付きの25mLフラスコに入れる。還流及び撹拌条件下で加熱し、さらに、540μLのシトロネラール(462mg、3.0mmol)を滴下する。撹拌及び加熱を6時間続けた後、反応が完了する。反応生成物は、GC−MS及びIRにより容易に分析可能である。
実施例4.3:
芳香求電子置換
当該反応は、以下の略図に従って行われる。
Figure 0006496923
Figure 0006496923
Figure 0006496923
例:上記で示されたとおり、リガンドを持つMn(III)の調製を説明する項において、メソ−テトラフェニルポルフィリンが単離され、クロマトグラフィーにより精製し、UV可視化分析をした。得られる量は、使用される触媒の組成に依存する。未精製のGEEでより大きい。その違いは、クロロ−メソ−テトラフェニルポルフィナト−マンガン(III)の不足に対応するものである。よって、ハゴロモノキ属由来の触媒の組成を調整することにより、第2マンガン又はフリーのポリフィリンへの反応へ向かわせることが可能である。
実施例4.4:
植物由来のMn(III)系を用いるラジカル酸化反応:
前記の実施例2に示された第1の方法により得られたMn(III)。
この種のラジカル酸化剤は、ハロゲン化誘導体の調製及び、トリアルキル水素化スズのような毒性のある誘導体の使用を回避しているため、有機反応において非常に有用である。
メカニズムの観点から、環境に優しい試薬G−Mn(III)は、その場所で、吸引基のα位に、カーボン含有ラジカルを生じさせることが可能であり、次いでそれは分子内又は分子間の付加反応においてトラップされる。当該原理は、スチレンに対するアセト酢酸エチルの反応により説明される。好ましくは、最終の工程は、特にCu(II)及びFe(III)の存在により加速される。
Figure 0006496923
Figure 0006496923
例:等モル混合物(15mmol)のアセト酢酸エチル及びスチレンは、窒素雰囲気下で20mLの酢酸に入れられる。GER−Mn(III)(3当量のMn)は、一回で添加される。混合物は、45℃に加熱され、次いで1時間撹拌される。水で希釈し、さらに、エーテルで抽出し、乾燥及び濃縮する。生成物は、シリカクロマトグラフィー(ヘキサン/EtO:4/1)により精製し、H NMRにより分析する。
実施例4.5:
テトラフェニルポルフィナト−金属化系により触媒される酸化反応、上記示した第2の方法により得られたMn(III)。
当該反応の原理は、バイオミメティック酸化反応の原理であり、ここで、ポルフィリンがP−450シトクロムの酸化活性を再生する。当該系の魅力及び創作性は、最も有効な酸化系であるポルフィリン−Mn(III)/ポルフィリン−Fe(II)から主に構成される混合組成物に基づいた触媒系を使用することを可能にすることである。この原理は、タイプ1−Bの方法に示された、Mn超蓄積性植物の天然組成物の使用に基づいたものである。これらのバイオミメティック及び生物資源由来の触媒は、数多くの可能な酸化剤(ClO、PhIO、t−BuOOH。HOOH等)を組み合せ得る。エポキシ化用のオレフィンは、主に、芳香環に共役したビニル誘導体であり、ここで、当該環は、単置換又は二置換され得る。
Figure 0006496923
Figure 0006496923
例:30mmolのトランス−メチルイソオイゲノールを、5mLのアセトニトリルで希釈する。10%の金属化されたポルフィリン(タイプ2)を添加し、すなわち3mmolの活性種(Mn(III)+Fe(III))が添加され、次いで30mmolの30%過酸化水素。3滴の酢酸を添加し、次いで当該混合物を、35℃に撹拌される。反応の進行を、GCMSによりモニタする。当該反応では、55%のジメトキシベンズアルデヒド及び21%のエポキシドが得られ、次いで当該エポキシドは、後続のシーケンス(加水分解/G−Mn(IV)で処理)において、ジメトキシベンズアルデヒドに変換され得る。
R=OMe、R’=OH、及び R”=Meの場合、当該方法は、バイオミメティック過程に基づく、バニリンへの最も直接的な経路を提供する。当該基質、イソオイゲノール、及び酸化触媒種[G−Mn(III)+Fe(III)]は、天然資源に由来するものであり、「天然」のバニリン香料を入手できる機会を提供する。
実施例5:
有機合成における、植物由来のMn(IV)系の使用
G−Mn(IV)は、種々の有機官能基の制御された酸化反応を可能にする。
A.二重結合の、芳香族基(ヘテロ環又は炭素環)のα位における、アルコール、
B.ポリオールの酸化的開裂
C.ベンザミンの酸化
D.ヘテロ原子を持つ又は持たない、不飽和及び/又は共役した環状誘導体の酸化的芳香族脱水素
E.エノール化された化合物の直接ハロゲン化
実施例5.1:
ベンジルアルコールからベンズアルデヒドへの全酸化
1.15mmolのアルコール、1gの触媒、及び25mLのヘキサンは、不活性雰囲気下で一口フラスコに入れられる。当該反応は、IRによりモニタリングする。アルコールからアルデヒドへの制御された酸化反応は、6時間後に終了する。ろ過及びヘキサンによる固体の洗浄後、蒸発させ、アルデヒドは、IR及びH NMRにより特徴付けられる。
Figure 0006496923
同様な条件下で、市販のMnOは、微量のアルデヒドを与えるだけである。MnO及びFe(III)の再構成混合物は、同様な条件下で20%の酸化反応をもたらす。この例は、市販のMnOの代わりに、Mn(II)の超蓄積体である種を使用する利点を説明し、非常に穏やかで最終まで十分に利用されない反応性を有する。植物系の場合、媒体の元の多金属組成物は、中間体のアルデヒドの段階までの反応を制御しながら、Mn(IV)の酸化力を増強することができる。
(3−メトキシ−4−ヒドロキシ)ベンゼンメタノール、又はバニリンアルコールの酸化も、GEE−Mn(IV)を用いることで非常に効率が優れるものである。
Figure 0006496923
Figure 0006496923
標準プロトコル:アルコール(10mmol)は、窒素雰囲気下で20mLのEtOAcに入れられる。500mgのGEE−Mn(IV)触媒固体は、一括で添加され、当該混合物は、3時間還流下に撹拌される。反応媒体のろ過及び濃縮後、媒体は、IR及びH NMRにより分析される。エステル官能基によるC=O振動帯が1713cm−1にあり、形成されるアルデヒドは、1673cm−1にある。白い生成物は直ちに結晶化する。
この反応は、同様の条件下で、アリルアルコールの制御された酸化に、容易に置き換えることができる。
Figure 0006496923
この実現性は、ゲラニオールの例で説明され、シトラールA(又はゲラニアール)へ導かれ、そのレモンの香りのために食品業界で求められている。
Figure 0006496923
実施例5.2:
ポリオールの制御された酸化的開裂
Figure 0006496923
この反応は、分解反応及び競合反応を起こすことなく、室温でジクロロメタン中で5時間撹拌した後に終了する。
Figure 0006496923
プロトコル:183mgのフラン誘導体(R=OEt,R’=Me)を、20mLのCHClに入れる。500mgのGEE−Mn(IV)触媒固体を、一括で添加し、混合物を撹拌する。当該反応を、IRによりモニタリングする。エステル官能基によるC=O振動帯が1713cm−1にあり、形成されるアルデヒドが、2732及び1687cm−1にある。生成物は、セライトによるろ過及び蒸発後に、結晶する。H NMR分析では、9.7ppmにおけるシングレットの存在、7.5ppmにおける芳香族プロトンの反遮蔽、及びポリオール系の消失により、形成されるアルデヒドが得られることを確認する。
実施例5.3:
ベンザミンの酸化反応、アニリンの例
アニリンの酸化反応は、工業的に興味のある変換である。
Figure 0006496923
Figure 0006496923
プロトコル:10mmolのアニリンを、15mlの酢酸エチルに入れる。GER−Mn(IV)(15mmolのMn(IV))を一括で添加する。当該混合物を8時間還流して加熱する。反応溶液は、オレンジ色に徐々に変化する。当該色は、所要のアゾベンゼンの形成を反映する。媒体のろ過及び濃縮後、純粋なアゾベンゼンが得られる。
実施例5.4:
ヘテロ環及び炭素環の芳香族化脱水素
Figure 0006496923
Figure 0006496923
方法:
GEE−Mn (IV)(1.0mmolのMn(IV))が、25mLのトルエン中の420mg(1.0mmol)のベンゾイル化されたフラン誘導体の撹拌溶液に加える。当該媒体を、還流下で12時間撹拌加熱し、次いでろ過する。固体残留物を、ジクロロメタンで洗浄し、次いでろ過液を、減圧条件下で濃縮する。粗生成物を、シリカカラムにより精製し、ヘキサン/酢酸エチルで溶出することで、収率80%のジフラン化合物が得られる。
他の例:炭素環の芳香族化した脱水素
天然の環状テルペン、α−テルピネンの化学工業のプラットフォーム分子である芳香環誘導体、p−メチルクメンへの脱水素。
Figure 0006496923
Figure 0006496923
方法:10mmolのテルピネンを、15mLのジクロロメタンに入れる。GEE−Mn(IV)を、2モル当量のMn(IV)の割合で一括で添加する。混合物は、45℃で12時間撹拌し、次いでセライトでろ過した後、減圧で濃縮する。芳香族構造は、GCMS、IR及びH NMRで容易に確認される。
実施例5.5:
エノール化される化合物の直接ハロゲン化
アセト酢酸エチルのヨウ素化の例
Figure 0006496923
アセト酢酸エチルの変換は完全である。非常に高精度のGCMS分析は、酢酸エチルのヨウ素化の可能性を示唆する微量のエチルヨードアセテートを示す。このような反応は、通常エノール化し易い化合物の場合のみに現れるものである(α−ketoesters、diones、malonates、etc.: Organic Syntheses, Coll. Vol. 9, 310-314 (1998), L.F. Tietze and U. Beifuss)のでこの結果は、驚くべくことである。この予測もされない結果を検証するために、ヨウ化物からの二原子ヨウ素エノール化−エノールヨウ素化の、エノール化−エノールのヨウ素化は、ワンポット酸化反応シークエンスによる直接ヨウ素化反応がGER−Mn (IV)及びシクロヘキサノンで調べられた。
Figure 0006496923
シクロヘキサノンの直接ヨウ素化反応は、収率64%で行われた。この結果は、注目されるべきであり、通常、低い反応性のカルボニル化誘導体のヨウ素化を容易に許容する新規の環境に優しい方法を構築している。それは、危険な及び/又は有毒な試薬(オキソン、塩化水銀)の使用ならびに二原子ヨウ素の使用を回避できる。
Figure 0006496923
カルボニル化誘導体及びカルボン酸塩のヨウ素化の一般的なプロトコル:10mLのジクロロメタンに希釈されたヨウ素化される基質(10mmol)及びヨウ化ナトリウム(1mmol)が、凝縮装置付の25mLの一口フラスコに入れられる。試薬GER−Mn(IV)(3mmolのMn(IV))が一括で添加され、混合溶液は、室温で12時間撹拌される。溶液は、セライトでろ過され、有機溶液が、チオ硫酸ナトリウムの溶液で洗浄され、硫酸ナトリウムで乾燥し、ろ過し、さらに、減圧下で濃縮される。当該反応は、GC−MS次いでH NMRにより分析される。
実施例6:その場所でのハンチ反応−酸化反応によるピリジンの合成
以下の反応略図:
Figure 0006496923
Figure 0006496923
及び以下の手順:
1mmolのアルデヒド、2mmolのアセト酢酸エチル、1.5mmolの酢酸アンモニウム及び、SiOに担持された0.1mmol(マンガン当量)の触媒(1:1質量当量)を、シンチレーションチューブに入れる。混合物を、5分間600Wのマイクロオーブンに入れる(1分間後に撹拌)。
以下の構造物が得られた。
Figure 0006496923
Figure 0006496923
Figure 0006496923
実施例7:
アルケンのエポキシ化
以下の標準条件を用いる。
Figure 0006496923
1mLのDMF、及び各アルケンの指示水量を、溶血チューブに入れる。アルケン(0.25mmol)を添加し、混合物を撹拌しながら、氷浴中で0℃に氷冷する。次いで触媒K10/グレヴィレア エクサル エクサルを、その後、一括で添加する(m(触媒, mg)/n(アルケン, mmol)=144)。撹拌を5分間続け、次いで前もって5分間撹拌した30%のH(85μL、0.8mmol)及び0.2M NaHCO(250μL、0.05mmol)の混合物を、5分間撹拌し、30分間以上をかけて3部に分けて添加する。撹拌を0℃で4時間続け、次いでサンプルをエーテルで抽出し、GC−MS分析をした。
このようにして以下のアルケンを、通常以下の記載より高い収率でエポキシ化した。
Figure 0006496923
Figure 0006496923
水の少量添加が、効果的であることを示しており、殆どのケースで収率の著しい増加をもたらした。
実施例8:
バニリンの合成
手順
Figure 0006496923
5mLのアセトニトリル、30.5μL(0.2mmol)のイソオイゲノール、選択される触媒の特定の金属種の10%(限定された試薬のモル量)を反応させるように計算した適切量の生物資源由来のMn触媒、4.1μL(0.04mmol)の30%の過酸化水素、22μL(0.38mmol)の酢酸及び4.66μL(0.04mmol)のアセトフェノン(内部基準として)を、25mLフラスコに添加する。混合溶液は、室温で48時間撹拌した後、次いでGCMSで分析する。バニリンの収率は、導入された内部基準に基づいて81%である。
実施例9:
エン反応
操作条件のまとめ
Figure 0006496923
Figure 0006496923
10mLのジクロロメタンに希釈された1mmolのシトロネラールを、CaClトラップ、温度計、磁気攪拌子、凝縮装置及び滴下漏斗付きの25mLの4つ口フラスコに添加する。GER触媒(100mgの触媒、150℃で15分間火炎つにより活性化する)を、溶液に懸濁させる。混合物を、40℃で60分間撹拌する(当該反応は、TLC(展開剤:ヘキサン/エーテル4/1、発色I)によりモニタリングする)。当該反応混合物を、ろ過し、有機相は炭酸水素塩溶液により洗浄し、乾燥及び濃縮する。収率及び立体選択性は、NMR及びGCMSにより決められる。
p−シメンの調製の説明
当該方法は、1gのシリカに担持された100mgの触媒を用いる先行方法と類似するが、当該方法は、溶液なしに90℃で1時間行われる。イソプレゴールからp−シメンへの変換を、GCMSにより容易にモニタリングする。

Claims (17)

  1. マンガン(Mn)単独、又はマンガン(Mn)と、マグネシウム(Mg)、亜鉛(Zn)、銅(Cu)、鉄(Fe)、カルシウム(Ca)、カドミウム(Cd)及びアルミニウム(Al)から選択される1種の金属又は数種の金属との組合せを蓄積したシマテイカズラ属(Alyxia)、アカウキグサ属(Azolla)、ベアウプレア属(Beauprea)、ベアウプレオプシス属(Beaupreopsis)、カンコモドキ属(Bridelia)、タヌキマメ属(Crotalaria)、コシダ属(Dicranopteris)、ヤブレガサウラボシ属(Dipteris)、フトモモ属(Eugenia)、ウラジロ属(Gleichenia)、ゴッシア属(Gossia)、ヒマワリ属(Helanthius)、マカダミア属(Macadamia)、ハリツルマサキ属(Maytenus)、マツ属(Pinus)、スペルマコン属(Spermacone)、ステノカルプス属(Stenocarpus)、ヴィロチア属(Virotia)又はハゴロモノキ属(Grevillea)から選択される属の1つに属する1つの植物又は植物の一部の熱処理により調製した組成物の使用であって、この組成物は少なくとも1つの単一金属剤又は多金属剤を含み、前記金属剤の1種の金属又は数種の金属が前記植物に由来する金属から選択されており、前記組成物は2重量%未満の炭素を含み、前記金属剤が触媒として関与する有機合成反応を実施するための組成物の使用。
  2. マンガン(Mn)単独、又はマンガン(Mn)と、マグネシウム(Mg)、亜鉛(Zn)、銅(Cu)、鉄(Fe)、カルシウム(Ca)、カドミウム(Cd)及びアルミニウム(Al)から選択される1種の金属又は数種の金属との組合せを蓄積したビュープレア グラシリス(Beauprea gracilis)、ビュープレア モンタナ(Beauprea montana)、ビュープレオプシス パニキュラータ(Beaupreopsis paniculata)、グラシニア アンプレキシカウリス(Garcinia amplexicaulis)、グレヴィレア エクサル(Grevillea exul)、グレビレア エクサル サブスピーシーズ ルビギノサ(Grevillea exul ssp. rubiginosa)、グレビレア エクサル サブスピーシーズ エクサル(Grevillea exul ssp. exul)、グレビレア ジリヴィレイ(Grevillea gillivrayi)、グレヴィレア メイスネリ(Grevillea meisneri)、メイテヌス フォーニエリ ドラキアナ(Maytenus fournieri drakeana)、メイテナス フォーニエリ フォーニエリ(Maytenus fournieri fournieri)、スペルマコセ ラティフォリア アウブル(Spermacoce latifolia Aubl)、ジクラノプテリス リネアリス(Dicranopteris linearis)(別名:グレイチェニア リネアリス(Gleichenia linearis))、ブリデリア フェルギニア(Bridelia ferruginea)、ランタナ カマラ(Lantana camara)、プソロスペルマム フェブリフガム スパハ(Psorospermum febrifugum Spach)、マカダミア ニューロフィラ(Macadamia neurophylla)、フィトラカ アメリカナ(Phytolacca americana)、ゴッシア ビドウィリイ(Gossia bidwillii)、フィトラカ アシノサ ロクスブ(Phytolacca acinosa Roxb)、ヴィロチア ニューロフィラ(Virotia neurophylla)、マカダミア インテグリフォリア(Macadamia integrifolia)、マカダミア テトラフィラ(Macadamia tetraphylla)、エリューセロコッカス シアドフィロイデス(Eleutherococcus sciadophylloides)(別名:アカントパナクス シアドフィロイデス(Acanthopanax sciadophylloides))、イレクス クリナタ(Ilex crenata)、ゴッシア バマゲンシス(Gossia bamagensis)、ゴッシア フラグランティシマ(Gossia fragrantissima)、ゴッシア サンコウシオラム(Gossia sankowsiorum)、ゴッシア ゴノクラダ(Gossia gonoclada)、メイテナス カンニンガミイ(Maytenus cunninghamii)、チェンギオパナクス シアドフィロイデス(Chengiopanax sciadophylloides)、オーストロミルタス ビドウィリイ(Austromyrtus bidwillii)、アリキシア ルブリコーリア(Alyxia rubricaulia)、アゾラ カロリニアナ(Azolla caroliniana)、クロタラリア センパーフロレンス(Crotalaria semperflorens)、クロタラリア クラーケイ(Crotalaria clarkei)、ディプテリス コンジュゲータ(Dipteris conjugata)、ユーゲニア クルシオイデス(Eugenia clusioides)、ピナス シルヴェストリス(Pinus sylvestris)、ステノカルプス ンドゥネイ(Stenocarpus ndnei)、シマ スペルバ(Schima superba)、ポリゴナム ハイドロパイパー(Polygonum hydropiper)から選択される属の1つに属する1つの植物又は植物の一部の熱処理により調製した組成物の使用であって、この組成物は少なくとも1つの単一金属剤又は多金属剤を含み、前記金属剤の1種の金属又は数種の金属が前記植物に由来する金属から選択されており、前記組成物は2重量%未満の炭素を含み、前記金属剤が触媒として関与する有機合成反応を実施するための、請求項1に記載の使用。
  3. マンガン(Mn)単独、又はマンガン(Mn)、マグネシウム(Mg)、亜鉛(Zn)、銅(Cu)、鉄(Fe)、カルシウム(Ca)、カドミウム(Cd)及びアルミニウム(Al)から選択される1種の金属または数種の金属との組合せを蓄積したビュープレア グラシリス、ビュープレア モンタナ、ビュープレオプシス パニキュラータ、グラシニア アンプレキシカウリス、グレヴィレア エクサル、グレビレア エクサル サブスピーシーズ ルビギノサ、グレビレア エクサル サブスピーシーズ エクサルグレビレア ジリヴィレイ、グレヴィレア メイスネリ、メイテヌス フォーニエリ ドラキアナ、メイテナス フォーニエリ フォーニエリ、スペルマコセ ラティフォリア アウブル、ジクラノプテリス リネアリス(別名:グレイチェニア リネアリス)、ブリデリア フェルギニア、ランタナ カマラ、プソロスペルマム フェブリフガム スパハ、マカダミア ニューロフィラ、フィトラカ アメリカナ、ゴッシア ビドウィリイ、フィトラカ アシノサ ロクスブ、ヴィロチア ニューロフィラ、マカダミア インテグリフォリア、マカダミア テトラフィラ、エリューセロコッカス シアドフィロイデス(別名:アカントパナクス シアドフィロイデス)、イレクス クリナタ、ゴッシア バマゲンシス、ゴッシア フラグランティシマ、ゴッシア サンコウシオラム、ゴッシア ゴノクラダ、メイテナス カンニンガミイ、チェンギオパナクス シアドフィロイデス、オーストロミルタス ビドウィリイ、アリキシア ルブリコーリア、アゾラ カロリニアナ、クロタラリア センパーフロレンス、クロタラリア クラーケイ、ディプテリス コンジュゲータ、ユーゲニア クルシオイデス、ピナス シルヴェストリス、ステノカルプス ンドゥネイ、シマ スペルバ、ポリゴナム ハイドロパイパーから選択される1つの植物又は植物の一部の熱処理後の組成物の使用であって、前記植物に由来する少なくとも1つの活性な単一金属剤又は多金属剤を含む組成物を調製するために、この組成物は予めろ過、樹脂で精製、酸化、担持体に固定、キレート化及び酸処理後の電気分解の少なくとも1つを受けており、前記金属剤が触媒として関与する有機合成反応を実施するための、請求項1に記載の使用。
  4. 前記の単一金属剤又は多金属剤が、酸化度(II)を有するマンガン(Mn(II))もしくは酸化度(III)を有するマンガン(Mn(III))単独、又は酸化度(II)を有するマンガン(Mn(II))もしくは酸化度(III)を有するマンガン(Mn(III))と、マグネシウム(Mg)、亜鉛(Zn)、銅(Cu)、鉄(Fe)、カルシウム(Ca)、カドミウム(Cd)及びアルミニウム(Al)から選択される1種の金属又は数種の金属との組合せを含む触媒である、請求項1〜3のいずれか1つに記載の使用。
  5. 前記の単一金属剤又は多金属剤が、酸化度(III)を有するマンガン(Mn(III))もしくは酸化度(IV)を有するマンガン(Mn(IV))単独、又は酸化度(III)を有するマンガン(Mn(III))もしくは酸化度(IV)を有するマンガン(Mn(IV))と、マグネシウム(Mg)、亜鉛(Zn)、銅(Cu)、鉄(Fe)、カルシウム(Ca)、カドミウム(Cd)及びアルミニウム(Al)から選択される1種の金属又は数種の金属との組合せを含む試薬である、請求項1〜のいずれか1つに記載の使用。
  6. マンガン(Mn)単独、又はマンガン(Mn)と、マグネシウム(Mg)、亜鉛(Zn)、銅(Cu)、鉄(Fe)、カルシウム(Ca)、カドミウム(Cd)及びアルミニウム(Al)から選択される1種の金属又は数種の金属との組合せを蓄積したハゴロモノキ属およびグレビレア エクサル サブスピーシーズ ルビギノサ、グレビレア エクサル サブスピーシーズ エクサル及びグレビレア ジリヴィレイから選択される1つの植物又は植物の一部の熱処理に続く酸処理、又は酸処理に続く酸化及び/又は電気分解後の、請求項1〜5のいずれか1つに記載の使用。
  7. 前記の酸処理が、塩酸、硫酸、酢酸、トリフルオロメタンスルホン酸、硝酸、過塩素酸、リン酸、トリフルオロ酢酸又はp−トルエンスルホン酸を用いて実施される、請求項〜6のいずれか1つに記載の使用。
  8. 前記組成物が、不活性な無機固体でろ過される、請求項1に記載の使用。
  9. Mnの濃度が、植物グレビレア エクサル サブスピーシーズ エクサルの乾燥した葉に
    おいて、15,000〜280,000mg/植物乾燥重量kgの間である、請求項1〜8のいずれか1つに記載の使用。
  10. 有機反応における複素環の構築、カルボニル化された誘導体、アルデヒドの保護、及び芳香族求電子置換、ポルフィリンの構築を行うために、シマテイカズラ属、アカウキグサ属、ベアウプレア属、ベアウプレオプシス属、カンコモドキ属、タヌキマメ属、コシダ属、ヤブレガサウラボシ属、フトモモ属、ウラジロ属、ゴッシア属、ハゴロモノキ属、ヒマワリ属、マカダミア属、ハリツルマサキ属、マツ属、スペルマコン属、ステノカルプス属及びヴィロチア属から選択した属の1つに属している、マンガンの超蓄積体である金属耐性植物の抽出物から得られるマンガン(II)を含む触媒としての、請求項1〜9のいずれか1つに記載の使用。
  11. 請求項1〜10のいずれか1つに記載の少なくとも1つの金属触媒または多金属触媒を含む前記組成物が、芳香族求電子置換反応、ヘテロ環の構築、カルボニル化された誘導体の調製及び保護、ラジカル酸化、エポキシ化、ヘテロ環式基又は芳香族炭素環式基のα位のアルコール又は二重結合の酸化、ポリオールの酸化的開裂、ベンザミン類の酸化、ヘテロ原子を任意に含む不飽和及び/又は共役した環状誘導体の酸化的芳香族化脱水素、エノール化される化合物の直接的なハロゲン化、アルデヒド、β−ジカルボニル化合成物及びジヒドロピリジン(DHP)を生成するアンモニウム源との間のルイス酸触媒におけるハンチ反応から選択される、ルイス酸触媒による官能基転換の有機合成反応の実施のための、請求項1〜10のいずれか1つに記載の使用。
  12. イオンの存在下、空気中の二原子酸素の酸化作用により、次いで酸無水物を用いる処理により、Mn超蓄積体である金属耐性植物の抽出物から得られる、有機反応におけるラジカル酸化又はアルケン酸化、アルケンのエポキシ化を実施するためのMn(III)を含む触媒としての、請求項1〜3又は5〜9のいずれか1つに記載の使用。
  13. アルデヒド存在下、任意に置換されたピロールの作用によりMn超蓄積体である金属耐性植物の抽出物から酸化度(II)を有するポルフィナト−マンガン複合体の形成を得、そして、それを空気中の二原子酸素の酸化作用に付すことにより酸化度(III)を有するポルフィナト−マンガン複合体の形態にある触媒を得ることによる、有機反応におけるラジカル酸化又はアルケン酸化、アルケンのエポキシ化を実施するためのMn(III)を含む触媒としての、請求項1〜3又は5〜9のいずれか1つに記載の使用。
  14. 酸化度(III)を有するポルフィナト−マンガン複合体の形態にある前記触媒が、バニリンを得るために、アセトニトリル中イソオイゲノールと反応させるために作られた触媒であることを特徴とする、請求項13に記載の使用。
  15. イオンの存在下に、空気中の二原子酸素の酸化作用により、そして酸処理後、次いで減圧下での脱水により、Mnの超蓄積体である金属耐性植物の抽出物から得られ、Mn又はMnの形態にあるマンガンが3重量%未満であるMn(IV)を含む試薬が、有機反応におけるヘテロ環式もしくは芳香族炭素環式基又は二重結合のα位にあるアルコールの酸化、ポリオールの酸化的開裂、ベンザミン類の酸化、ヘテロ原子を任意に含む不飽和及び/又は共役した環式誘導体の酸化的芳香族化、エノール化される化合物の直接ハロゲン化を実施するための試薬である、Mn(IV)を含む試薬としての、請求項1〜3又は5〜9のいずれか1つに記載の使用。
  16. イオンの存在下に、空気中の二原子酸素の酸化作用により、そして酸処理、次いで減圧下での脱水により、ハゴロモノキ属、グレビレア エクサル サブスピーシーズ ル
    ビギノサ、グレビレア エクサル サブスピーシーズ エクサル及びグレビレア ジリヴィレイから選択される1つの植物又は植物の一部の抽出物から得られる、Mn 又はMn の形態にあるマンガンが3重量%未満であるMn(IV)を含む試薬が、バニリンを得るために、還流下に酢酸エチル中で(3−メトキシ−4−ヒドロキシ)ベンゼンメタノールと反応させるために作られた試薬であることを特徴とする、バニリン製造のためのMn(IV)を含む試薬としての、請求項1〜3又は5〜9のいずれか1つに記載の使用。
  17. イオンの存在下に、空気中の二原子酸素の酸化作用により、そして酸処理、次いで減圧下での脱水により、ハゴロモノキ属、グレビレア エクサル サブスピーシーズ ルビギノサ、グレビレ
    ア エクサル サブスピーシーズ エクサル及びグレビレア ジリヴィレイから選択される1つの植物又は植物の一部の抽出物から得られる、Mn 又はMn の形態にあるマンガンが3重量%未満であるMn(IV)を含む試薬が、ゲラニアールを得るためにゲラニオールと反応させるために作られた試薬であることを特徴とする、ゲラニアール製造のためのMn(IV)を含む試薬としての、請求項1〜3又は5〜9のいずれか1つに記載の使用。
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