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含ケイ素クロスカップリング反応剤およびこれを用いる有機化合物の製造方法 実績あり 外国出願あり

国内特許コード P10S000413
整理番号 793
掲載日 2010年7月16日
出願番号 特願2007-521073
登録番号 特許第4934823号
出願日 平成17年11月21日(2005.11.21)
登録日 平成24年3月2日(2012.3.2)
国際出願番号 JP2005021382
国際公開番号 WO2006112073
国際出願日 平成17年11月21日(2005.11.21)
国際公開日 平成18年10月26日(2006.10.26)
優先権データ
  • 特願2005-117452 (2005.4.14) JP
発明者
  • 中尾 佳亮
  • 檜山 爲次郎
出願人
  • 国立大学法人京都大学
発明の名称 含ケイ素クロスカップリング反応剤およびこれを用いる有機化合物の製造方法 実績あり 外国出願あり
発明の概要 安定性に優れ、且つ、フッ化物イオン、遷移金属プロモーター、強塩基等を用いずに穏和な反応条件下でのクロスカップリング反応を可能とするとともに、回収・再利用が可能な有機ケイ素化合物である含ケイ素クロスカップリング反応剤を提供する。分子内活性化に供することができる水酸基を有するo-ヒドロキシルメチルフェニル基がケイ素原子に結合したケイ素化合物を含ケイ素クロスカップリング反応剤として用いる。
従来技術、競合技術の概要

クロスカップリング反応はsp炭素同士等の結合を直接形成できる有機合成化学上極めて重要な合成反応である。クロスカップリング反応では、芳香族やオレフィンなどのsp炭素にハロゲン原子が結合したハロゲン化アリールやハロゲン化アルケニルと、有機金属化合物やアセチレンとを、ニッケルやパラジウム等の遷移金属触媒存在下反応させる。これにより、芳香族またはオレフィン等のsp炭素に結合したハロゲンが有機金属化合物やアセチレンで置換されて、ハロゲンと結合する炭素原子と有機金属化合物やアセチレンの炭素原子とを直接結合させ、sp-sp炭素間やsp炭素-sp炭素間に結合を形成することができる。それゆえ、クロスカップリング反応は、医薬中間体や分子エレクトロニクス素子の鍵化合物であるパイ共役電子系の構築にはなくてはならない方法となっている。


かかるクロスカップリング反応に用いられる有機金属化合物としては、sp炭素にマグネシウム、亜鉛、ホウ素、ケイ素、スズ等が結合した種々の有機金属化合物が用いられている。中でも、ホウ素がsp炭素に結合した含ホウ素クロスカップリング反応剤は、安定性およびクロスカップリング反応の選択性に優れるため現在最もよく用いられている。かかる含ホウ素クロスカップリング反応剤は、東京化成等の試薬メーカーから、数十種類以上が販売されている。


また、ケイ素がsp炭素に結合した含ケイ素クロスカップリング反応剤も、クロスカップリング反応の選択性、毒性の低さ、安定性、入手の容易さなどから大きな期待が寄せられている(例えば、非特許文献1:Armin de Meijere,Francois Diederich,Metal-Catalyzed Cross-Coupling Reactions,2nd Edition,2004 WILEY-VCH Verlag GmbH&Co.KGaA,Weinheim,p163-216等参照。)。


含ケイ素クロスカップリング反応剤のうち、ケイ素原子に結合する基が全て有機基である含ケイ素クロスカップリング反応剤は極めて安定であるが、かかる含ケイ素クロスカップリング反応剤をクロスカップリング反応に利用するには、高価なフッ化物イオンを活性化剤として用いる必要がある。フッ化物イオンを用いない方法についての報告(例えば、非特許文献2:Org.Lett.2002,4,3635-3638、非特許文献3:J.Org.Chem.2004,69,8971-8974等参照)もあるが、かかる場合にも化学量論的な遷移金属プロモーターや強塩基を用いる必要がある。


これに対して、含ケイ素クロスカップリング反応剤として、ケイ素原子に結合する有機基が部分的に塩素原子やフッ素原子のようなハロゲンで置換されたもの(例えば、特許文献1:特開平8-310972号公報(平成8年(1996)11月26日公開)、特許文献2:特開平4-283521号公報(平成4年(1992)10月8日公開)、非特許文献4:Tetrahedron Lett.1997,38,439-442等参照。)、ケイ素原子に結合する有機基が部分的にアルコキシル基で置換されたもの(例えば、特許文献2、非特許文献5:Org.Lett.2004,6,1147-1150等参照。)、シラノール(例えば、非特許文献6:J.Org.Chem.2000,65,5342-5349等参照。)等を用いることによって、フッ化物イオンを用いずにクロスカップリング反応を可能とすることについての報告がなされている。


一方、含ケイ素クロスカップリング反応剤の分子内活性化を利用するクロスカップリング反応に関する報告もなされている(例えば、非特許文献7:J.Org.Chem.2002,67,8450-8456、非特許文献8:SYNLETT 2005,N0.1,pp0176-0178、非特許文献9:Chem.Pharm.Bull.,36(11)4622-4625(1988)、非特許文献10:Organic Letters,2004,Vol.6,No.23,4379-4381等参照。)。非特許文献7では、(Z)-γ-トリメチルシリルアリルアルコールを銅(I)t-ブトキシドと反応させて得られる分子内活性化された中間体をパラジウム触媒の存在下でハロゲン化アリールとクロスカップリングさせる方法が開示されている。非特許文献8では、(Z)-β-位のカルボキシル基のケイ素原子への5配位により分子内活性化されたトリアルキルビニルシランの、フッ化物イオンを用いない、パラジウム触媒存在下でのクロスカップリング反応が報告されている。非特許文献9は、ケイ素原子が5配位であるトリエチルアンモニウム,ビス(カテコラト)アルケニルシリコネートが、パラジウム触媒存在下でヨウ化アリールと反応してクロスカップリング生成物を生じることが報告されている。非特許文献10では、5配位のアリールビス(カテコール)ケイ酸塩とシュウ化アリールとのクロスカップリング反応をマイクロ波を用いることにより可能とできることについて報告されている。


また、クロスカップリング反応に関するものではないが、o-シリルベンジルアルコールの分子内反応で生じるアルコキシドが、穏やかな条件下で分解し、シリル基がカルボニル化合物への付加反応に用いられることが報告されている(例えば、非特許文献11:Can.J.Chem.78:1421-1427(2000)等参照。)。


含ケイ素クロスカップリング反応剤は、上述したようにクロスカップリング反応の選択性に優れ、また、含ホウ素クロスカップリング反応剤では合成することができない化合物の合成ができるという点で含ホウ素クロスカップリング反応剤と相互に補完できる立場にあることから、期待が寄せられているが、安定性に優れ、且つ、穏和な反応条件下でクロスカップリング反応を行い得る含ケイ素クロスカップリング反応剤は未だ存在しない。


すなわち、ケイ素原子に結合する基が全て有機基である極めて安定な含ケイ素クロスカップリング反応剤を用いることができ、且つ、フッ化物イオンを用いないでクロスカップリング反応が可能な上記非特許文献2、3の構成では、フッ化物イオンは用いないが、化学量論的な遷移金属プロモーターや強塩基を用いる必要がある。また、ケイ素原子にハロゲンや酸素原子等の電子求引性のヘテロ原子が結合した上記特許文献1、2、上記非特許文献4、5、6の構成では、フッ化物イオンを用いずにクロスカップリング反応を行なうことは可能であるが、水分、酸またはアルカリに対する安定性が低い。


また、分子内活性化を利用する上記非特許文献7、8の構成では、クロスカップリング反応に供されるケイ素原子に結合する有機基中に、ヒドロキシル基やカルボニル基がケイ素原子と配位できる位置で含まれていることが必要であるため、クロスカップリング反応で結合させる有機基がかかる構造を有するものに限られてしまう。また、非特許文献9で、開示されている5配位のケイ素原子を含む含ケイ素クロスカップリング反応剤を用いたクロスカップリング反応は長時間を要する上に収率も十分ではない。非特許文献10では、マイクロ波を照射する必要があるため装置が必要な上、操作が煩雑となる。


また、上記非特許文献11では、分子内活性化されたアルコキシドは、カルボニル化合物への付加反応に用い得ることが示されているにすぎない。


さらに、クロスカップリング反応剤として現在主に用いられている含ホウ素クロスカップリング反応剤は、回収、再利用ができないが、資源の有効利用、環境への負荷軽減等の観点から、回収・再利用が可能であるような、クロスカップリング反応剤の開発が望まれる。


本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、安定性に優れ、且つ、フッ化物イオンを用いずに穏和な反応条件下でのクロスカップリング反応を可能とする、含ケイ素クロスカップリング反応剤およびこれを用いる有機化合物の製造方法を提供することにある。

産業上の利用分野

本発明は、含ケイ素クロスカップリング反応剤およびこれを用いる有機化合物の製造方法に関するものであり、特に、安定性に優れ、且つ、穏和な反応条件下でのクロスカップリング反応を可能とするとともに回収・再利用が可能な含ケイ素クロスカップリング反応剤およびこれを用いる有機化合物の製造方法に関するものである。

特許請求の範囲 【請求項1】
パラジウム触媒および塩基の存在下で、ハロゲンまたはハロゲン様の脱離基を有する有機化合物と、有機ケイ素化合物である含ケイ素クロスカップリング反応剤とをクロスカップリング反応させて、前記脱離基と結合する炭素原子と前記有機ケイ素化合物のケイ素原子に結合する炭素原子との炭素-炭素結合を形成するために用いる含ケイ素クロスカップリング反応剤であって、
以下の一般式(1)
【化1】


(一般式(1)中、R1、いずれも少なくとも1つの2重結合を有し、ケイ素原子に結合する原子がsp2炭素である、置換基を有するか有しない直鎖状または枝分かれ状のアルケニル基、置換基を有するか有しないアリール基、またはチエニル基を示し、R2およびR3はそれぞれ独立してアルキル基を示し、R4、R5、R61、R62、R63およびR64は水素原子を示す。)
で表される構造を有することを特徴とする含ケイ素クロスカップリング反応剤。

【請求項2】
以下の一般式(2)
【化2】


(一般式(2)中、R2およびR3はそれぞれ独立して炭素数1ないし6の直鎖状または枝分かれ状アルキル基を示し、R7、R8およびR9はそれぞれ独立して、水素原子、置換基としてシアノ基を有するか有しない炭素数1ないし10の鎖状または枝分かれ状のアルキル基、またはフェニル基を示す。)
で表される構造を有することを特徴とする請求項1に記載の含ケイ素クロスカップリング反応剤。

【請求項3】
上記R1は置換基としてハロゲンを有するか有しないフェニル基、または、チエニル基であることを特徴とする請求項1に記載の含ケイ素クロスカップリング反応剤。

【請求項4】
以下の化学式1a、1b、1c、1d、1e、1f、1g、1h、1i、2a、2b、2c、2dまたは2e
【化3】


で表される構造を有することを特徴とする化合物

【請求項5】
請求項1に記載の含ケイ素クロスカップリング反応剤と、
式 X-R10
(式中、Xはハロゲン、アルキルスルホニルオキシ基またはアリールスルホニルオキシ基を示し、R10は置換基を有するか有しない直鎖状、枝分かれ状または環状の炭化水素基、または置換基を有するか有しない複素環式基を示す。)で表される有機化合物とを、
パラジウム触媒および塩基の存在下でクロスカップリング反応させるクロスカップリング工程を含むことを特徴とする有機化合物の製造方法

【請求項6】
さらに、含ケイ素クロスカップリング反応剤を回収する回収工程を含むことを特徴とする請求項5に記載の有機化合物の製造方法
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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出願権利状態 登録
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