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(In Japanese)芳香族化合物の製造方法 commons

Patent code P110003654
File No. K056P45
Posted date Jun 27, 2011
Application number P2005-517836
Patent number P4783633
Date of filing Feb 10, 2005
Date of registration Jul 15, 2011
International application number JP2005002529
International publication number WO2005075384
Date of international filing Feb 10, 2005
Date of international publication Aug 18, 2005
Priority data
  • P2004-033941 (Feb 10, 2004) JP
  • P2004-282578 (Sep 28, 2004) JP
Inventor
  • (In Japanese)中村 正治
  • (In Japanese)中村 栄一
  • (In Japanese)松尾 敬子
  • (In Japanese)伊藤 慎庫
Applicant
  • (In Japanese)国立研究開発法人科学技術振興機構
Title (In Japanese)芳香族化合物の製造方法 commons
Abstract (In Japanese)本発明の課題は、多種多様なアルキル基等の様々な置換基を有する芳香族化合物の低毒性且つ経済的な製造方法を提供することであり、鉄触媒およびジアミン化合物存在下、下記式(2)で示される化合物と、下記式(3a)で示される芳香族マグネシウム試薬とを反応させることを特徴とする、下記式(1)で示される芳香族化合物の製造方法により、上記課題を解決する。



[式中、Rは、置換基を有していてもよい炭化水素基又は、C3~C10飽和環基若しくは不飽和環基であり、Aは、置換基を有ししていてもよいC4~C20芳香族基又は置換基を有していてもよい複素芳香族基であり、Xは、ハロゲン原子又はスルホン酸エステルであり、Y1は、臭素、ヨウ素、塩素、又は炭素アニオン配位子である。]
Outline of related art and contending technology (In Japanese)

アルキル化芳香族化合物、特に第二級アルキル基を芳香環上に有する一群の芳香族化合物は、医薬や農薬等の化成品中間体、液晶などの原料として有用であることが知られている。
従来、第二級アルキル基を持つ芳香族化合物の位置選択的な製造方法として、ニッケル又はパラジウム触媒存在下で、アルキルマグネシウム試薬とハロゲン化アリール又はアリールスルホン酸エステルとをカップリング反応させる方法が知られていた(Hayashi,T.;Konishi,M.;Kobori,Y.;Kumada,M.;Higuchi,T.;Hirotsu,K.J.Am.Chem.Soc.1984,106,158-163、Ogasawara,M.;Yoshida,K.;Hayashi,T.Organometallics,2000,19,1567-1571、Doherty,S.;Knight,J.;Robins,E.G.;Scanlan,T.H.;Champkin,P.A.Clegg,W.J.Am.Chem.Soc.2001,123,5110-5111)。
しかしながら、この方法によれば、複雑な構造を有するホスフィン配位子の添加が必須であり、かつ第二級アルキル基の構造によっては、第二級アルキル基から第一級アルキル基への異性化を伴い目的生成物を高収率で得ることができないという問題があった。また、ニッケル触媒又はパラジウム触媒という毒性の高いあるいは高価な触媒が必要であるという問題があり、医薬や農薬といった毒性の高い試薬を避ける必要がある分野で大量合成への応用ができないという問題があった。
また、ハロゲン化アルキル又はアルキルスルホン酸エステルと芳香族有機金属試薬からアルキル基を有する芳香族化合物を製造する方法として、ジエン配位子存在下パラジウムを触媒としてアルキルスルホン酸エステルあるいはハロゲン化アルキルと芳香族マグネシウム試薬をクロスカップリングさせる方法(Terao,J.;Naitoh,Y.;Kuniyasu,H.;Kambe,N.Chem.Lett.2003,32,890-901)や、ジエン配位子存在下銅やニッケルを触媒としてハロゲン化アルキルと芳香族マグネシウム試薬を触媒的にクロスカップリングする方法(Terao,J.;Ikumi,A.;Kuniyasu,H.;Kambe,N.J.Am.Chem.Soc.2003,125,5646-5647)も知られている。
その他にも、トリシクロヘキシルホスフィンなどの嵩高いホスフィン配位子存在下、パラジウム触媒によるハロゲン化アルキルと芳香族亜鉛化合物、芳香族スズ化合物または芳香族ケイ素化合物との触媒的なクロスカップリング反応(Zhou,J.;Fu,G.C.J.Am.Chem.Soc.2003,125,12527-12530、Tang,H.;Menzel,K.;Fu,G.C.Angew.Chem.,Int.Ed.2003,42,5079-5082、Lee,J.-Y.;Fu,G.C.J.Am.Chem.Soc.2003,125,5616-5617.)も知られている。
しかしながらこれらの方法によって第二級アルキル基を導入する場合、脱離反応などの副反応によりアルケンが生じ、目的生成物が低収率でしか生成しないため、第二級アルキル置換基を有する芳香族化合物の合成には適用できないという問題があった。
また、第二級ハロゲン化アルキルと芳香族有機金属化合物からアルキル基を有する芳香族化合物を製造する方法として、ニッケル触媒を用いた芳香族ホウ素化合物を、第二級ハロゲン化アルキルと触媒的にクロスカップリング反応させるという方法も知られている(Zhou,J.;Fu,G.C.J.Am.Chem.Soc.2004,126,1340-1341)。この方法によれば、種々の第二級アルキル置換基を有する芳香族化合物が合成可能であるが、やはり毒性の高いニッケルを用いなければならない点などの問題点は解決されていない
また、触媒として廉価であり且つ低毒性の鉄触媒を用いた方法として、ハロゲン化アリールあるいはハロゲン化アルケニル等の不飽和有機ハロゲン化物あるいはアリルリン酸エステル等の求電子剤と、芳香族あるいはアルキルマグネシウム試薬、亜鉛試薬又はマンガン試薬とをクロスカップリング反応させるという方法が知られている(Furstner,A.;Leitner,A.Angew Chem.,Int.Ed.2002,41,609-612、Furstner,A.;Leitner,A.;Mendez,M.;Krause,H.;J.Am.Chem.Soc.2002,124,13856-13863、米国公開公報2003/0220498)。
この方法で第二級アルキルマグネシウム試薬とハロゲン化アリールから第二級アルキル置換基を有する芳香族化合物を合成することは可能である。しかしながら、第二級アルキルマグネシウム試薬調製時に、カルボニル基、シアノ基など多くの官能基が共存できないことに加えて、収率が50%~60%と低く、多種多様なアルキル化芳香族化合物の製造方法としては適さないという問題があった。またこの方法での反応条件下でハロゲン化アルキルと芳香族マグネシウム試薬を用いた場合、脱離反応等の副反応によりオレフィンの生成が優先し、目的生成物は低収率でしか生成しないという問題があった。
また、触媒量のN,N,N’,N’-テトラメチルエチレンジアミン(TMEDA)を配位子として有する鉄錯体触媒を用いて、ハロゲン化アルキルと芳香族マグネシウム試薬とのカップリング反応を行う方法が知られている(Martin,R.:Furstner,A.;Angew.Chem.,Int.Ed.2004,43,3955-3957.)。しかしながら、この方法によれば、ハロゲン化アルキルとして、塩化物、フッ化物を用いた場合には全く反応が進まないという問題があった。
更に、触媒として三価の鉄アセチルアセトナート錯体を用い、ジアミン配位子を使わず、溶媒をテトラヒドロフラン(THF)からジエチルエーテルに変えた以外は上記と同様の方法でカップリング反応を行う方法も知られている(Nagano,T.;Hayashi,T.Org.Lett.2004,6,1297-1299.)。しかしながら、この方法においても、ハロゲン化アルキルとして、塩化物、フッ化物を用いた場合には全く反応が進まないという問題があった。のみならず、収率は一般に低く、実用的でないという問題もあった。
このため、大量合成が可能であり、かつ安全性の高い方法で多種多様な第一級または第二級アルキル置換基を有する芳香族化合物を高収率で得る方法が望まれていた。

Field of industrial application (In Japanese)

本発明は、芳香族化合物の製造方法に関し、より詳しくは、鉄触媒を用いたハロゲン化アルキル等の脂肪族有機化合物と、芳香族有機金属試薬のクロスカップリング反応による芳香族化合物の製造方法に関する。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
下記式(1)で示される芳香族化合物の製造方法であって、
R-A (1)
[式中、Rは、置換基を有していてもよいC2~C30アルキル基、置換基を有していてもよいC7~C30アリールアルキル基、置換基を有していてもよいC3~C30シクロアルキル基、置換基を有していてもよいC3~C30シクロアルケニル基、又は置換基を有していてもよい(C3~C15シクロアルキル)C1~C15アルキル基であり、
Aは、置換基を有していてもよいC4~C20芳香族基又は置換基を有していてもよい複素芳香族基である。]
鉄触媒およびジアミン化合物存在下、下記式(2)で示される化合物と、
R-X (2)
[式中、Rは上記の意味を有する。Xは、ハロゲン原子又はスルホン酸エステルである。]
下記式(3a)で示される芳香族マグネシウム試薬と、
A-Mg-Y1 (3a)
[式中、Aは上記の意味を有する。Y1は、臭素、ヨウ素、塩素、又は炭素アニオン配位子である。]
を反応させることを特徴とする、芳香族化合物の製造方法。

【請求項2】
 
鉄触媒が、鉄塩又は鉄錯体であることを特徴とする、請求項1に記載の芳香族化合物の製造方法。

【請求項3】
 
ジアミン化合物が、2座配位子であることを特徴とする、請求項1又は2に記載の芳香族化合物の製造方法。

【請求項4】
 
Rが、置換基を有していてもよい第一級アルキル基、又は、置換基を有していてもよい第二級アルキル基であることを特徴とする、請求項1~3のいずれかに記載の芳香族化合物の製造方法。

【請求項5】
 
Aが、置換基を有していてもよいC4~C20芳香族基であることを特徴とする、請求項1~4のいずれかに記載の芳香族化合物の製造方法。
IPC(International Patent Classification)
F-term
State of application right Registered
Reference ( R and D project ) PRESTO Synthesis and Control AREA
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