(57)【要約】  【課題】１工程でアルコール類から水酸基を炭素官能基に置換する方法を提供する。【解決手段】一般式Ｒ1−ＯＡ1（但し、Ｒ1は、置換基を有していても良い炭化水素基を示す。Ａ1は、水素原子又は置換基を有するシリル基を示す。）で示されるアルコール類に有機ケイ素化合物を求核剤として反応させることにより、Ｒ1−Nu（但し、Ｒ1は、前記と同じ。Ｎｕは、置換基を有していても良い炭化水素基を示す。）を製造する方法であって、前記反応をインジウム系触媒及びケイ素系触媒の存在下で行うことを特徴とするアルコール系誘導体の製造方法に係る。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
一般式Ｒ1−ＯＡ1（但し、Ｒ1は、置換基を有していても良い炭化水素基を示す。Ａ1は、水素原子又は置換基を有するシリル基を示す。）で示されるアルコール類に有機ケイ素化合物を求核剤として反応させることにより、Ｒ1−Ｎｕ（但し、Ｒ1は、前記と同じ。Ｎｕは、置換基を有していても良い炭化水素基を示す。）を製造する方法であって、前記反応をインジウム系触媒及びケイ素系触媒の存在下で行うことを特徴とするアルコール系誘導体の製造方法。
【請求項２】
有機ケイ素化合物が、一般式Ｎｕ−ＳｉＲ23（但し、Ｎｕは、置換基を有していても良い炭化水素基を示す。Ｒ2は、置換基を有していても良い炭化水素基を示す。）で示される化合物である、請求項１に記載の製造方法。
【請求項３】
前記Ｎｕが、アリル基、アレニル基、アルキニル基、エチニル基又はベンジル基であって、置換基を有していても良いものである、請求項２に記載の製造方法。
【請求項４】
前記インジウム系触媒が、インジウム及びインジウム（III）化合物の少なくとも１種である、請求項１に記載の製造方法。
【請求項５】
前記インジウム系触媒がハロゲン化インジウム（III）である、請求項１に記載の製造方法。
【請求項６】
前記ケイ素系触媒が、一般式Ｒ34-aＳｉＸa（ただし、Ｒ3はアルキル基又は芳香族炭化水素基を示す。Ｘはハロゲン原子（ただし、フッ素を除く。）又はＣＦ3ＳＯ2Ｏ−基を示す。ａは１、２又は３を示す。）の少なくとも１種である、請求項１に記載の製造方法。
【請求項７】
前記ケイ素系触媒が、（ＣＨ3）3ＳｉＸ（ただし、Ｘはハロゲン原子（フッ素を除く。）又はＣＦ3ＳＯ2Ｏ−基を示す。）である、請求項１に記載の製造方法。
【請求項８】
前記反応を有機溶媒中で行う、請求項１に記載の製造方法。
【請求項９】
前記炭化水素基Ｒ1が、炭素数１〜１０のアルキル基に置換基を有していても良いものである、請求項１に記載の製造方法。
【請求項１０】
アルコール類が１価アルコールである、請求項１に記載の製造方法。
【請求項１１】
アルコール類が第２級アルコール又は第３級アルコールである、請求項１記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、求核置換反応によりアルコール類の水酸基又はその保護基を直接に炭化水素系求核種Ｎｕで置換することによりアルコール系誘導体を製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
アルコール類を出発原料として用い、そのＯＨ基が炭化水素系求核種Ｎｕで置換された誘導体を最終的に製造しようとする場合、ＯＨ基を直接Ｎｕで置換することは困難である。このため、従来においては、アルコール類Ｒ−ＯＨのＯＨ基をいったんハロゲン、エステル、トリフラート等の脱離性の良い置換基に変更してＲ−Ｙとした後、Ｙを炭化水素系求核種であるＮｕに置換することによってアルコール系誘導体Ｒ−Ｎｕの合成がなされている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来技術の合成方法では、少なくともＲ−ＯＨからＲ−Ｙへの反応、Ｒ−ＹからＲ−Ｎｕへの反応という２工程を経由しなければならず、各工程での副生成物の処理など操作上の複雑さなどから工業的規模で生産するためにはさらなる改善が必要である。Ｒ−ＯＨから直接Ｒ−Ｎｕを合成することができれば、製造コスト、生産効率等の点で有利になる。
【０００４】
従って、本発明の主な目的は、１つの工程でアルコール類の水酸基を置換してＲ−Ｎｕを製造する方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者は、従来技術の問題に鑑みて研究を重ねた結果、特定の触媒を採用することによって上記目的を達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００６】
すなわち、本発明は、下記に示すアルコール系誘導体の製造方法に係る。
１．  一般式Ｒ1−ＯＡ1（但し、Ｒ1は、置換基を有していても良い炭化水素基を示す。Ａ1は、水素原子又は置換基を有するシリル基を示す。）で示されるアルコール類に有機ケイ素化合物を求核剤として反応させることにより、Ｒ1−Ｎｕ（但し、Ｒ1は、前記と同じ。Ｎｕは、置換基を有していても良い炭化水素基を示す。）を製造する方法であって、前記反応をインジウム系触媒及びケイ素系触媒の存在下で行うことを特徴とするアルコール系誘導体の製造方法。
２．  有機ケイ素化合物が、一般式Ｎｕ−ＳｉＲ23（但し、Ｎｕは、置換基を有していても良い炭化水素基を示す。Ｒ2は、置換基を有していても良い炭化水素基を示す。）で示される化合物である、前記項１に記載の製造方法。
３．  前記Ｎｕが、アリル基、アレニル基、アルキニル基、エチニル基又はベンジル基であって、置換基を有していても良いものである、前記項２に記載の製造方法。
４．  前記インジウム系触媒が、インジウム及びインジウム（III）化合物の少なくとも１種である、前記項１に記載の製造方法。
５．  前記インジウム系触媒がハロゲン化インジウム（III）である、前記項１に記載の製造方法。
６．  前記ケイ素系触媒が、一般式Ｒ34-aＳｉＸa（ただし、Ｒ3はアルキル基又は芳香族炭化水素基を示す。Ｘはハロゲン原子（ただし、フッ素を除く。）又はＣＦ3ＳＯ2Ｏ−基を示す。ａは１、２又は３を示す。）の少なくとも１種である、前記項１に記載の製造方法。
７．  前記ケイ素系触媒が、（ＣＨ3）3ＳｉＸ（ただし、Ｘはハロゲン原子（フッ素を除く。）又はＣＦ3ＳＯ2Ｏ−基を示す。）である、前記項１に記載の製造方法。
８．  前記反応を有機溶媒中で行う、前記項１に記載の製造方法。
９．  前記炭化水素基Ｒ1が、炭素数１〜１０のアルキル基に置換基を有していても良いものである、前記項１に記載の製造方法。
１０．  アルコール類が１価アルコールである、前記項１に記載の製造方法。
１１．  アルコール類が第２級アルコール又は第３級アルコールである、前記項１記載の製造方法。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の製造方法によれば、触媒としてインジウム系触媒及びケイ素系触媒を併用することにより、１つの工程でアルコール類からアルコール系誘導体Ｒ−Ｎｕを製造することができる。このため、本発明の製造方法は、従来技術よりも経済性、生産効率等の点で優れるので、工業的規模での生産に最適である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明のアルコール系誘導体の製造方法は、一般式Ｒ1−ＯＡ1（但し、Ｒ1は、置換基を有していても良い炭化水素基を示す。Ａ1は、水素原子又は置換基を有するシリル基を示す。）で示されるアルコール類に有機ケイ素化合物を求核剤として反応させることにより、Ｒ1−Ｎｕ（但し、Ｒ1は、前記と同じ。Ｎｕは、置換基を有していても良い炭化水素基を示す。）を製造する方法であって、前記反応をインジウム系触媒及びケイ素系触媒の存在下で行うことを特徴とする。
【０００９】
アルコール類
出発原料として用いるアルコール類は、一般式Ｒ1−ＯＡ1（但し、Ｒ1は、置換基を有していても良い炭化水素基を示す。Ａ1は、水素原子又は置換基を有するシリル基を示す。）で示される化合物である。
【００１０】
Ｒ1は、置換基を有していても良い炭化水素基を示す。Ｒ1に関して、その種類に制限はないが、好ましくは炭素数が３〜３０程度、より好ましくは５〜３０の炭化水素基である。この中でも、特に、置換基を有していても良い炭素数１〜１０のアルキル基が特に好ましい。
前記の置換基としては、本発明の反応を妨げない限りいずれであっても良く、例えばメチル基、エチル基、プロピル基、フェニル基、メトキシ基、エトキシ基、ニトロ基、シアノ基、スルホ基、アミド基、カルボキシル基、ハロゲン基、エステル基等の各種の置換基が挙げられる。
【００１１】
Ａ1は、水素原子又は置換基を有するシリル基を示す。シリル基としては、例えば一般式−ＳｉＲ’3（但し、Ｒ’は、炭素数１〜８のアルキル基又は芳香族を示し互いに異なっていても良い。）で表わされる基であることが望ましい。より具体的には、−ＳｉＭｅ3（Ｍｅはメチル基を示す。以下同じ。）、−ＳｉＥｔ3（Ｅｔはエチル基を示す。以下同じ。）、−ＳｉＭｅ2Ｐｈ（Ｐｈはフェニル基を示す。以下同じ）等が挙げられる。置換基としては、前記と同様のものを挙げることができる。
【００１２】
より具体的には、アルコール類としては、１−プロパノール、２−プロパノール、１−ブタノール、２−ブタノール、１−ヘキサノール、２−へプタノール、２−メチル−２−プロパノール、アリルアルコール、１−フェニルエタノール、ｔｅｒｔ−ブチルアルコール、ベンジルアルコール、シクロヘキシルアルコール、エチレングリコール、プロピレングリコール等を用いることができる。
【００１３】
これらのアルコール類は、第１級アルコール、第２級アルコール又は第３級アルコールのいずれであっても良いが、特に本発明では第２級アルコール又は第３級アルコールが好ましい。
【００１４】
また、アルコール類は、１価又は多価アルコールのいずれであっても良いが、特に１価アルコールを好適に用いることができる。
【００１５】
求核剤
本発明では、求核剤として有機ケイ素化合物を用いる。有機ケイ素化合物は炭化水素系求核種を含むものが好ましい。特に、一般式Ｎｕ−ＳｉＲ23（但し、Ｎｕ及びＲ2は、置換基を有していても良い炭化水素基を示す。）で表わされる有機ケイ素化合物がより好ましい。
【００１６】
Ｎｕは、置換基を有していても良い炭化水素基の中から、所望の最終生成物の種類等に応じて適宜選択することができる。特に、アリル基、アレニル基、アルキニル基、エチニル基又はベンジル基であって、置換基を有していても良いものが好ましい。置換基としては、前記のアルコール類で挙げた置換基と同様のものを採用することができる。
【００１７】
Ｒ2は、置換基を有していても良い炭化水素基を示す。特に、炭素数１〜８のアルキル基又は芳香族炭化水素基が好ましい。置換基としては、前記のアルコール類で挙げた各種の置換基を採用することができる。
【００１８】
より具体的には、求核剤としては、例えばアリルトリメチルシラン、アレニルトリメチルシラン、エチニルトリメチルシラン、プロパルギルトリメチルシラン等を挙げることができる。
【００１９】
触  媒
本発明では、触媒として、インジウム系触媒及びケイ素系触媒を用いる。本発明では、両者を併用することによって１工程での求核置換反応を進行させることができる。
【００２０】
インジウム系触媒は、インジウム（０〜II）及びインジウム（III）化合物の少なくとも１種を用いることが望ましい。インジウム化合物としては、例えばハロゲン化インジウム、インジウムトリフラート、酸化インジウム等が挙げられる。これらインジウム化合物中でもハロゲン化インジウムＩｎＸ3（ただし、Ｘはハロゲン原子）の少なくとも１種を用いることが望ましい。特にＩｎＣｌ3、ＩｎＩ3及びＩｎＢｒ3の少なくとも１種がより好ましく、最も好ましくはＩｎＣｌ3である。
インジウム系触媒の形態は限定的でないが、通常は粒状（粉末状）の形態で使用することができる。この場合の粒度は特に制限されないが、一般的には平均粒径１０〜２００μｍ程度の範囲内で適宜設定すれば良い。また、必要に応じてアルミナ、シリカ、ジルコニア、活性炭等の公知の担体に適宜担持して用いることもできる。
【００２１】
インジウム系触媒の使用量は、用いるインジウム系触媒の種類、用いるアルコール類の種類等に応じて適宜設定することができるが、一般的にはアルコール類に対して通常０．０１〜１０モル％、特に０．１〜５モル％とすることが望ましい。
【００２２】
ケイ素系触媒は、有機ケイ素化合物を用いることが好ましく、より好ましくは一般式Ｒ34-aＳｉＸa（ただし、Ｒ3はアルキル基又は芳香族基、Ｘはハロゲン原子（フッ素を除く。）又はＣＦ3ＳＯ2−基を示す。ａは１、２又は３を示す。）の少なくとも１種の有機ケイ素化合物である。この中でも、（ＣＨ3）3ＳｉＸである。より具体的には、クロロトリメチルシラン、ジクロロジメチルシラン、トリクロロメチルシラン、ブロモトリメチルシラン、ジブロモジメチルシラン、トリブロモメチルシラン等を用いることができる。
【００２３】
ケイ素系触媒の使用量は、用いるケイ素系触媒の種類、用いるアルコール類の種類等に応じて適宜設定することができるが、一般的にはアルコール類に対して通常０．０２〜２０モル％、特に０．１〜１０モル％とすることが望ましい。
また、インジウム系触媒とケイ素系触媒との使用割合も特に限定されないが、一般的にはモル比でインジウム系触媒：ケイ素系触媒＝１：１〜５程度とすることが好ましい。
【００２４】
アルコール類と求核剤との反応
反応条件としては、アルコール類と求核剤とをインジウム系触媒及びケイ素系触媒の存在下で反応させることができれば良い。
反応の形態は、例えば液相反応、気相反応、液相−気相等のいずれであっても良い。特に、本発明では、有機溶媒中で反応させることが望ましい。有機溶媒としては、用いるアルコール類の種類等に応じて適宜決定することができる。特に、本発明では、例えばジクロロメタン、ヘキサン、トルエン等の炭化水素系溶媒をを好適に用いることができる。溶媒を使用する場合、アルコール類等の濃度（溶媒使用量）は適宜調節することができる。
反応形式は、例えば連続式、回分式、半回分式等の公知の反応形式から適宜選択することができる。また、触媒の接触方式も限定されず、例えば固定床、流動床、懸濁床等のいずれも採用することができる。
反応条件に関し、反応温度は限定的でないが、通常は１００℃以下の範囲内で適宜調整することができる。特に、本発明では、５０℃以下、好ましくは３０℃以下、より好ましくは２５℃以下でも所望の収率で反応を進行させることができる。反応時間は、反応温度等により適宜変更することができるが、通常は１０〜２４０分程度である。
反応が終了した後は、必要に応じて反応生成物を公知の方法により精製（抽出、蒸留等）、分離（遠心分離、ろ過等）等を行った上で目的とするアルコール系誘導体（求核置換体）を回収すれば良い。
【実施例】
【００２５】
以下に実施例を示し、本発明の特徴とするところをより具体的に説明する。ただし、本発明の範囲は、実施例の範囲に限定されるものではない。
【００２６】
実施例１
アルコール類として１−フェニルエタノールを用い、これと求核剤（アリルトリメチルシラン）を反応させた。
【００２７】
二口反応容器（容量１０ｍｌ）に冷却器を取り付け、減圧下フレーム乾燥した後に窒素置換した。そこへ３塩化インジウム（１１ｍｇ、０．０５ｍｍｏｌ（１−フェニルエタノールに対して５モル％））を加え、減圧下ドライヤーで乾燥させた後、再び窒素置換を行った。室温下でヘキサン（１ｍｌ）、１−フェニルエタノール（１２２ｍｇ、１ｍｍｏｌ）、アリルトリメチルシラン（２２９ｍｇ、２ｍｍｏｌ）及びブロモトリメチルシラン（１５．３ｍｇ、０．１ｍｍｏｌ（１−フェニルエタノールに対して１０モル％））をそれぞれ順に加えた。２時間攪拌して反応させた後、重曹水を加え、ヘキサン：酢酸エチル＝１０：１（体積比、５０ｍｌ）の混合液で抽出し、無水硫酸マグネシウムを用いて乾燥を行った。エバポレーションにより溶媒を除去し、1Ｈ−ＮＭＲにより定量を行った。カラムクロマトグラフィー（ヘキサン）の後、減圧蒸留（４０〜５０℃、０．０１１ｍｍＨｇ）することによって４−フェニル−１−ペンテンを単離精製した。目的生成物の同定は、1Ｈ−ＮＭＲ、13Ｃ−ＮＭＲ及びＩＲにより行った。その結果、４−フェニル−１−ペンテンの収率は７７％であった。
【００２８】
実施例２
ケイ素系触媒の種類等を表１のように変更したほかは、実施例１と同様にしてアルコール系誘導体の合成を行った。得られた生成物を実施例１と同様にして精製し、その同定及び定量を行った。その結果、いずれも４−フェニル−１−ペンテンが得られた。それぞれの収率を表１に示す。
【００２９】
【表１】
2006151892.tif 000002
【００３０】
実施例３
インジウム系触媒等を表２のように変更したほかは、実施例１と同様にしてアルコール系誘導体の合成を行った。得られた生成物を実施例１と同様にして精製し、その同定及び定量を行った。その結果、いずれも４−フェニル−１−ペンテンが得られた。それぞれの収率を表２に示す。
【００３１】
【表２】
2006151892.tif 000003
【００３２】
実施例４
表３に示す種々のアルコール類を用い、水酸基の直接置換反応を行った。
【００３３】
二口反応容器（容量１０ｍｌ）に冷却器を取り付け、減圧下フレーム乾燥した後に窒素置換した。そこへ３塩化インジウム（１１ｍｇ、０．０５ｍｍｏｌ（下記のアルコール類に対して５モル％））を加え、減圧下ドライヤーで乾燥させた後、再び窒素置換を行った。室温下でジクロロメタン（２ｍｌ）、アルコール類（１ｍｍｏｌ）、アリルトリメチルシラン（２２９ｍｇ、２ｍｍｏｌ）及びクロロトリメチルシラン（５．４ｍｇ、０．０５ｍｍｏｌ（１−フェニルエタノールに対して５モル％））をそれぞれ順に加えた。２時間攪拌して反応させた後、重曹水を加え、ヘキサン：酢酸エチル＝１０：１（体積比、５０ｍｌ）の混合液で抽出し、無水硫酸マグネシウムを用いて乾燥した。エバポレーションにより溶媒を除去し、1Ｈ−ＮＭＲにより定量を行った。カラムクロマトグラフィー（ヘキサン）の後、減圧蒸留（４０〜５０℃、０．０１１ｍｍＨｇ）することによって４−フェニル−１−ペンテンを単離精製した。目的生成物の同定は、1Ｈ−ＮＭＲ、13Ｃ−ＮＭＲ及びＩＲにより行った。その結果を表３に示す。
【００３４】
【表３】
2006151892.tif 000004
【００３５】
実施例５
表４に示す種々の求核剤を用い、アルコール水酸基の直接置換反応を実施した。
二口反応容器（容量１０ｍｌ）に冷却器を取り付け、減圧下フレーム乾燥した後に窒素置換した。そこへ３塩化インジウム（１１ｍｇ、０．０５ｍｍｏｌ（下記のアルコール類に対して５モル％））を加え、減圧下ドライヤーで乾燥させた後、再び窒素置換を行った。室温下でジクロロメタン（１ｍｌ）、アルコール類（１ｍｍｏｌ）、求核剤Ｎｕ−ＳｉＭｅ3（２mmol）及びクロロトリメチルシラン（アルコール類に対してＸモル％））をそれぞれ順に加えた。２時間攪拌して反応させた後、重曹水を加え、ヘキサン：酢酸エチル＝１０：１（体積比、５０ｍｌ）の混合液で抽出し、無水硫酸マグネシウムを用いて乾燥した。エバポレーションにより溶媒を除去し、1Ｈ−ＮＭＲにより定量を行った。カラムクロマトグラフィー（ヘキサン）の後、減圧蒸留することによって目的生成物を単離精製した。目的生成物の同定は、1Ｈ−ＮＭＲ、13Ｃ−ＮＭＲ及びＩＲにより行った。その結果を表４に示す。
【００３６】
【表４】
2006151892.tif 000005
【００３７】
実施例６
表５に示すシリルエーテル類を用い、シロキシ基の直接置換反応を実施した。
二口反応容器（容量１０ｍｌ）に冷却器を取り付け、減圧下フレーム乾燥した後に窒素置換した。そこへ３塩化インジウム（１１ｍｇ、0.05 mmol、下記のシリルエーテル類に対して５モル％））を加え、減圧下ドライヤーで乾燥させた後、再び窒素置換を行った。室温下でヘキサン（１ｍｌ）、シリルエーテル類（１ｍｍｏｌ）、アリルトリメチルシラン（２２９ｍｇ、２ｍｍｏｌ）及びブロモトリメチルシラン（１５．３ｍｇ、0.1 mmol）をそれぞれ順に加えた。２時間攪拌して反応させた後、重曹水を加え、ヘキサン：酢酸エチル＝１０：１(体積比、 50 ml）の混合液で抽出し、無水硫酸マグネシウムを用いて乾燥した。エバポレーションにより溶媒を除去し、1Ｈ−ＮＭＲにより定量を行った。カラムクロマトグラフィー（ヘキサン）の後、減圧蒸留（４０〜５０℃、０．０１１ｍｍＨｇ）することによって４−フェニル−１−ペンテンを単離精製した。目的生成物の同定は、1Ｈ−ＮＭＲ、13Ｃ−ＮＭＲ及びＩＲにより行った。その結果を表５に示す。
【００３８】
【表５】
2006151892.tif 000006