(57)【要約】【課題】  芳香族化合物において、ニトロ基を水素原子で置換する場合、アミノ基への還元、ジアゾニウム塩の変換、という異なる２種の反応を行う必要がある。これらの手順は、反応後処理及び精製作業の都合から、工程数が長く、製造に時間がかかるといった課題があった。さらに、ジアゾニウム塩は化合物種によっては不安定であり、時に爆発の危険性がある中間体であるため、慎重な取り扱いが必要となる問題があった。【解決手段】  金属触媒存在下、芳香族ニトロ化合物とプロトン供給化合物とを反応させ、芳香族ニトロ化合物のニトロ基を水素原子に直接還元することを含むことを特徴とする芳香族化合物の製造方法を提供する。【選択図】    なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属触媒存在下、芳香族ニトロ化合物とプロトン供給化合物とを反応させ、前記芳香族ニトロ化合物のニトロ基を水素原子に直接還元することを含むことを特徴とする芳香族化合物の製造方法。
【請求項２】
前記プロトン供給化合物が１級又は２級アルコール化合物であることを特徴とする、請求項１に記載の製造方法。
【請求項３】
前記金属触媒が、遷移金属触媒であることを特徴とする、請求項１または２に記載の製造方法。
【請求項４】
前記遷移金属触媒がパラジウム又はニッケル化合物であることを特徴とする、請求項３に記載の製造方法。
【請求項５】
前記金属触媒と下記一般式（４）
【化１】
2018140985.tif 000009
（式中、Ｒ１は、各々独立して、シクロヘキシル基又はｔｅｒｔ−ブチル基を表す。Ｒ２は、各々独立して、水素原子、メチル基、メトキシ基、イソプロピル基、イソプロポキシ基、ジメチルアミノ基、又はスルホン酸基を表す。）
で表されるホスフィン化合物とを共存させて反応を進行させることを特徴とする請求項１から４のいずれか一つに記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、芳香族化合物の製造法に関し、より具体的には、芳香族ニトロ化合物を原料として、ニトロ基を直接還元する反応を行って、芳香族化合物を製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
芳香族ニトロ化合物は、医農薬品、染料やポリマー等に用いられる重要な基礎原料である。ニトロ基は強い電子吸引性基であり、芳香族化合物においては、メタ位への置換基導入の足掛かりとなる有用な置換基として、また芳香族求核置換反応を誘発する置換基として、古くから活用されている。さらに、ニトロ基は、アミノ基へと還元した後、ジアゾニウム塩を経由することで、水素原子に変換することも可能である。このように、ニトロ基の特徴を活かした分子骨格の構築手順は、有機合成化学の基本の一つであり、工業的にも価値があるものである（例えば、特許文献１及び非特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２００９／１００１６９号
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】Ｊ．Ｏｒｇ．Ｃｈｅｍ．  １９８６，  ５１，  ５１２７−５１３３
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ニトロ基を水素原子で置換する場合、背景技術に記載の通り、通常は、アミノ基への還元、ジアゾニウム塩の変換、という異なる２種の反応を行う必要がある。これらの手順は、反応後処理及び精製作業の都合から、工程数が長く、製造に時間がかかるといった課題があった。さらに、ジアゾニウム塩は化合物種によっては不安定であり、時に爆発の危険性がある中間体であるため、慎重な取り扱いが必要となる問題があった。
本発明は、より生産効率の高く、安全面においても優位性のある、芳香族ニトロ化合物を原料としての芳香族化合物の製造に係る新規な技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
出願人らは、金属触媒存在下で、芳香族ニトロ化合物と、プロトン供給化合物を反応させることにより、芳香族ニトロ化合物のニトロ基が水素原子で置換した化合物がわずか１段階の反応で高選択的に得られることを見だした。
本発明の要旨は以下のとおりである。
［１］    金属触媒存在下、芳香族ニトロ化合物とプロトン供給化合物とを反応させ、前記芳香族ニトロ化合物のニトロ基を水素原子に直接還元することを含むことを特徴とする芳香族化合物の製造方法。
［２］    前記プロトン供給化合物が１級又は２級アルコール化合物であることを特徴とする、［１］に記載の製造方法。
［３］    前記金属触媒が、遷移金属触媒であることを特徴とする、［１］または［２］に記載の製造方法。
［４］    前記遷移金属触媒がパラジウム又はニッケル化合物であることを特徴とする、［３］に記載の製造方法。
［５］    前記金属触媒と下記一般式（４）
【化１】
2018140985.tif 000002
（式中、Ｒ１は、各々独立して、シクロヘキシル基又はｔｅｒｔ−ブチル基を表す。Ｒ２は、各々独立して、水素原子、メチル基、メトキシ基、イソプロピル基、イソプロポキシ基、ジメチルアミノ基、又はスルホン酸基を表す。）
で表されるホスフィン化合物を共存させて反応を進行させることを特徴とする［１］から［４］のいずれか一つに記載の製造方法。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、従来多段階の反応が必要とされていたニトロ基の水素原子への変換反応を、わずか１段階で実施することが可能となる。工程が短く、製造にかかる時間も短縮できるため、従来技術よりも生産効率の高い工業的に優れる製造方法が提供できる。さらに、本発明はジアゾニウム塩を経由しないプロセスであるから、安全面においても優位性がある。なお、得られた芳香族化合物は、カラムクロマトグラフィー、蒸留及び再結晶等の簡易な精製操作により、より高純度の芳香族化合物を得ることができる。又、必要に応じて、さらに数段階の工程を経て別の化合物へと変換することができる。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明について具体的に説明する。
【０００９】
本発明は、金属触媒存在下、芳香族ニトロ化合物とプロトン供給化合物とを反応させ、芳香族ニトロ化合物のニトロ基を水素原子に直接還元することを特徴とする芳香族化合物の製造方法である。
【００１０】
芳香族ニトロ化合物としては、特に限定するものではないが、例えば、ニトロ化芳香族炭化水素化合物やニトロ化ヘテロ芳香族化合物を例示することができる。当該芳香族ニトロ化合物は、特に限定するものではないが、下記一般式（１）で表される化合物を挙げることができる。
【００１１】
【化２】
2018140985.tif 000003
【００１２】
式中、Ａｒ１は、置換基を有してもよい芳香族炭化水素基又は置換基を有してもよいヘテロ芳香族基を表し、ｎは１〜３の整数を表す。
【００１３】
上述の置換基を有してもよい芳香族炭化水素基としては、特に限定するものではないが、例えば、置換基を有してもよいフェニル基、置換基を有してもよいビフェニル基、置換基を有してもよいナフチル基、置換基を有してもよいアントラセニル基、置換基を有してもよいピレニル基、置換基を有してもよいターフェニル基、置換基を有してもよいフェナントラセニル基、置換基を有してもよいペリレニル基、又は置換基を有してもよいトリフェニレニル基等を例示することができる。
【００１４】
上述の置換基を有してもよいヘテロ芳香族基としては、特に限定するものではないが、例えば、置換基を有してもよいフラニル基、置換基を有してもよいベンゾフラニル基、置換基を有してもよいジベンゾフラニル基、置換基を有してもよいフェニルジベンゾフラニル基、置換基を有してもよいジベンゾフラニルフェニル基、置換基を有してもよいチエニレニル基、置換基を有してもよいベンゾチエニル基、置換基を有してもよいジベンゾチエニレニル基、置換基を有してもよいフェニルジベンゾチエニレニル基、置換基を有してもよいジベンゾチエニレニルフェニル基、置換基を有してもよいピリジレニル基、置換基を有してもよいピリミジル基、置換基を有してもよいピラジル基、置換基を有してもよいキノリル基、置換基を有してもよいイソキノリル基、置換基を有してもよいカルバゾリル基、置換基を有してもよい９−フェニルカルバゾリル基、置換基を有してもよいアクリジニル基、置換基を有してもよいベンゾチアゾリル基、置換基を有してもよいキナゾリル基、置換基を有してもよいキノキサリル基、置換基を有してもよい１，６−ナフチリジニル基、又は置換基を有してもよい１，８−ナフチリジニル基等を挙げることができる。
【００１５】
また、上述の置換基を有してもよい芳香族炭化水素基上及び置換基を有してもよいヘテロ芳香族基上の置換基としては、特に限定するものではないが、例えば、メチル基、エチル基、炭素数３〜１８のアルキル基（例えば、ｎ−プロピル基、ｉ−プロピル基、ｎ−ブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ｎ−ヘキシル基、シクロヘキシル基、シクロヘキサジエニル基、オクチル基、ベンジル基、又はフェネチル基等）、炭素数１−１８のハロゲン化アルキル基（例えば、トリフルオロメチル基等）、メトキシ基、エトキシ基、炭素数３−１８のアルコキシ基（例えば、ｎ−プロピルオキシ基、ｉ−プロピルオキシ基、ｎ−ブチルオキシ基、ｓｅｃ−ブチルオキシ基、ｔｅｒｔ−ブチルオキシ基、ｎ−ヘキシルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基、シクロヘキサジエニルオキシ基、オクチルオキシ基、ベンジルオキシ基、フェネチルオキシ基等）、炭素数１−１８のハロゲン化アルコキシ基（例えば、トリフルオロメトキシ基等）、フェニル基、トリル基、ピリジル基、ピリミジル基、カルバゾリル基、ジベンゾチエニル基、又はジベンゾフラニル基等が挙げられる。
【００１６】
Ａｒ１については、芳香族化合物の製造効率に優れる点で、置換基を有してもよい炭素数６〜３０の芳香族炭化水素基、又は置換基を有してもよい炭素数３〜３０のヘテロ芳香族基であることが好ましく、置換基を有してもよい炭素数６〜２０の芳香族炭化水素基、又は置換基を有してもよい炭素数３〜２０のヘテロ芳香族基であることがより好ましい。さらに詳細には、フェニル基、ビフェニル基、ナフチル基、ターフェニル基、ジベンゾフラニル基、フェニルジベンゾフラニル基、ジベンゾフラニルフェニル基、ジベンゾチエニレニル基、フェニルジベンゾチエニレニル基、ジベンゾチエニレニルフェニル基、ピリジル基、フェニルピリジル基、ピリジルフェニル基、ピリミジル基、ピラジル基、キノリル基、イソキノリル基、カルバゾリル基、又は９−フェニルカルバゾリル基（これらの置換基は、メチル基、ブチル基、ヘキシル基、オクチル基、メトキシ基、フェニル基、トリル基、ピリジル基、ピリミジル基、カルバゾリル基、ジベンゾチエニル基、ジベンゾフラニル基で置換されていてもよい）であることがさらにより好ましく、フェニル基、ビフェニル基、ナフチル基、ジベンゾフラニル基、フェニルジベンゾフラニル基、ジベンゾフラニルフェニル基、ジベンゾチエニル基、フェニルジベンゾチエニレニル基、ジベンゾチエニレニルフェニル基、ピリジル基、キノリル基、又はカルバゾリル基（これらの置換基は、メチル基、ブチル基、ヘキシル基、オクチル基、又はメトキシ基で置換されていてもよい）であることがさらにより一層好ましい。
【００１７】
上述のプロトン供給化合物としては、特に限定するものではないが、例えば、１級又は２級アルコール化合物を例示することができる。当該１級又は２級アルコール化合物としては、特に限定するものではないが、例えば、下記一般式（２）で表される化合物を挙げることができる。
【００１８】
【化３】
2018140985.tif 000004
【００１９】
式中、２つのＡｒ２はそれぞれ独立して、水素原子、置換基を有していてもよいアルキル基、又は置換基を有してもよい芳香族基を表す。
【００２０】
上述の置換基を有していてもよいアルキル基としては、特に限定するものではないが、例えば、炭素数１〜１８のアルキル基を挙げることができ、特に限定するものではないが、例えば、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、ｉ−プロピル基、ｎ−ブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、ｎ−ヘキシル基、シクロヘキシル基、シクロヘキサジエニル基、オクチル基、又はベンジル基等を例示することができる。
【００２１】
上述の置換基を有していてもよい芳香族基としては、特に限定するものではないが、例えば、置換基を有してもよい芳香族炭化水素基又は置換基を有してもよいヘテロ芳香族基が挙げられる。置換基を有してもよい芳香族炭化水素基及び置換基を有してもよいヘテロ芳香族基については、それぞれ、上述のＡｒ１における置換基を有してもよい芳香族炭化水素基及び置換基を有してもよいヘテロ芳香族基と同様である。
【００２２】
Ａｒ２については、芳香族化合物の製造効率に優れる点で、炭素数１〜１８のアルキル基、又は置換基を有してもよい芳香族炭化水素基であることが好ましく、さらに詳細には、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、ｉ−プロピル基、ｎ−ブチル基、ｉ−ブチル基、シクロヘキシル基、ベンジル基、フェニル基、２−メチルフェニル基、３−メチルフェニル基、４−メチルフェニル基、２，４，６−トリメチルフェニル基であることがより好ましい。
【００２３】
すなわち、上述のプロトン供給化合物としては、メタノール、エタノール、ｎ−プロパノール、ｉ−プロパノール、ｎ−ブタノール、ｉ−ブタノール、シクロヘキサノール、１，１−ジシクロヘキシルメタノール、ベンジルアルコール、１，１−ジフェニルメタノール、１，１−ビス（２−メチルフェニル）メタノール、１，１−ビス（３−メチルフェニル）メタノール、１，１−ビス（４−メチルフェニル）メタノール、又はジメシチルメタノールであることがさらにより好ましい。
【００２４】
なお、本発明において、金属触媒存在下、上記一般式（１）で表される化合物とプロトン供給化合物とを反応させ、上記一般式（１）で表される化合物のニトロ基を水素原子に直接還元すると、下記一般式（３）で表される芳香族化合物が得られる。
【００２５】
【化４】
2018140985.tif 000005
【００２６】
式中、Ａｒ１及びｎは一般式（１）及び（２）で示したものと同じものを表す。
【００２７】
本発明では、ニトロ基が水素原子に変換されるため、ニトロ基が結合してあった炭素上に水素原子との結合が新たに形成されることになる。
【００２８】
本発明の製造方法において、上述の芳香族ニトロ化合物（モル）÷上述のプロトン供給化合物（モル）で示されるモル比は、特に限定するものではないが、０．１〜１０．０の範囲が好ましい。経済性の観点から、当該モル比については、０．２〜５．０であることがより好ましく、０．３３〜３．０であることがさらにより好ましく、０．５〜２．０の範囲であることがさらにより一層好ましい。
【００２９】
ｎは１〜３の整数を表す。目的の芳香族化合物をより高選択的に合成する観点から、好ましくは１〜２の整数であり、さらに好ましくは１である。
【００３０】
上述の金属触媒としては、特に限定するものではないが、パラジウム触媒又はニッケル触媒が挙げられる。パラジウム触媒としては、特に限定するものではないが、例えば、塩化パラジウム（ＩＩ）、臭化パラジウム（ＩＩ）、酢酸パラジウム（ＩＩ）、パラジウムアセチルアセトナート（ＩＩ）、ジクロロビス（ベンゾニトリル）パラジウム（ＩＩ）、ジクロロビス（アセトニトリル）パラジウム（ＩＩ）、ジクロロビス（トリフェニルホスフィン）パラジウム（ＩＩ）、ジクロロテトラアンミンパラジウム（ＩＩ）、ジクロロ（シクロオクタ−１、５−ジエン）パラジウム（ＩＩ）、パラジウムトリフルオロアセテート（ＩＩ）等の２価パラジウム化合物、トリス（ジベンジリデンアセトン）二パラジウム（０）、トリス（ジベンジリデンアセトン）二パラジウムクロロホルム錯体（０）、テトラキス（トリフェニルホスフィン）パラジウム（０）等の０価パラジウム化合物が挙げられる。また、ポリマー固定型パラジウム触媒、パラジウム炭素等の固定化パラジウム触媒も例示できる。なお、これらのパラジウム触媒については、ホスフィン化合物等の配位性化合物を共存させてもよい。当該配位性化合物としては、特に限定するものではないが、例えば、トリフェニルホスフィン、トリ（ｏ―トリル）ホスフィン、トリ（メシチル）ホスフィン等の単座アリールホスフィン、トリ（シクロヘキシル）ホスフィン、トリ（イソプロピル）ホスフィン、トリ（ｔｅｒｔ−ブチル）ホスフィン等の単座アルキルホスフィン、２−ジシクロヘキシルホスフィノ−２’，６’−ジメトキシビフェニル、２−ジシクロヘキシルホスフィノ−２’，６’−ジイソプロポキシビフェニル、２−ジシクロヘキシルホスフィノ−２’−メチルビフェニル、２−ジシクロヘキシルホスフィノ−２’，４’，６’−トリイソプロピルビフェニル、２−（ジ−ｔｅｒｔ−ブチルホスフィノ）−２’，４’，６’−トリイソプロピルビフェニル、２−ジシクロヘキシルホスフィノ−３，６−ジメトキシ−２’，４’，６’−トリイソプロピルビフェニル、２−（ジシクロヘキシルホスフィノ）ビフェニル、２−（ジ−ｔｅｒｔ−ブチルホスフィノ）−２’−（Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノ）ビフェニル、２−ジシクロヘキシルホスフィノ−２’−（Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノ）ビフェニル等のＢｕｃｈｗａｌｄホスフィン化合物、１，２−ビス（ジフェニルホスフィノ）エタン、１，２−ビス（ジフェニルホスフィノ）プロパン、１，２−ビス（ジシクロヘキシルホスフィノ）エタン、１，２−ビス（ジフェニルホスフィノ）ブタン、１，２−ビス（ジフェニルホスフィノ）フェロセン等のニ座ホスフィン、１，３−ビス（２，６−ジイソプロピルフェニル）−４，５−ジヒドロ−１Ｈ−イミダゾリウムクロライド、１，３−ビス（２，６−ジイソプロピルフェニル）イミダゾリウムクロライド、１，３−ビス（２，４，６−トリメチルフェニル）−４，５−ジヒドロ−１Ｈ−イミダゾリウムクロライド、１，３−ビス（２，４，６−トリメチルフェニル）イミダゾリウムクロライド、１，３−ジ−ｔｅｒｔ−ブチルイミダゾール−２−イリデン、１，３−ジ−ｔｅｒｔ−ブチルベンズイミダゾリニウムクロリド、１，３−ビス（１−アダマンチル）イミダゾリニウムテトラフルオロボラート、１，３−ジイソプロピルイミダゾリニウムテトラフルオロボレート、１，３−ジ−ｔｅｒｔ−ブチルイミダゾリニウムテトラフルオロボレート、１，３−ジシクロヘキシルイミダゾリニウムクロリド、１，３−ジシクロヘキシルイミダゾリニウムテトラフルオロボレート、１，３−ジシクロヘキシルベンズイミダゾリニウムクロリド、１−メチル−３−プロピルイミダゾリニウムテトラフルオロボレート、１−（１−アダマンチル）−３−（２，４，６−トリメチルフェニル）イミダゾリニウムクロリド、２−ベンジルイミダゾ［１，５−ａ］キノリニウムクロリド、２−ベンジルイミダゾ［１，５−ａ］キノリニウムヘキサフルオロフォスフェート、１，３−ビス（１−アダマンチル）ベンズイミダゾリニウムクロリド、１，３−ビス（２−シクロヘキシルナフタレン−１−イル）イミダゾリニウムテトラフルオロボレート、３−メシチル−１−メチル−１Ｈ−ベンゾイミダリニウヨージド、２−シクロへキシル−５−（２，４，６−トリイソプロピルフェニル）イミダゾ［１，５−ａ］ピリジニウムクロリド、２−（１−アダマンチル）−５−（２，４，６−トリイソプロピルフェニル）イミダゾ［１，５−ａ］ピリジニウムクロリド、２−［２，６−ビス（ジフェニルメチル）−４−メチルフェニル］−５−（２，４，６−トリイソプロピルフェニル）イミダゾ［１，５−ａ］ピリジニウムクロリド、２−｛２，６−ビス［ビス（２−ナフチル）メチル］−４−メチルフェニル｝−５−（２，４，６−トリイソプロピルフェニル）イミダゾ［１，５−ａ］ピリジニウムクロリド、２−（２，６−ジイソプロピルフェニル）−５−（２，４，６−トリイソプロピルフェニル）イミダゾ［１，５−ａ］ピリジニウムクロリド、２−（２，４、６−トリメチルフェニル）−５−（２，４，６−トリイソプロピルフェニル）イミダゾ［１，５−ａ］ピリジニウムクロリド等のＮ−ヘテロカルベン化合物等が挙げられる。また、パラジウム触媒にホスフィン化合物等の配位性化合物を共存させる場合、上記パラジウム化合物とホスフィン化合物又はＮ−ヘテロカルベン化合物を事前に混合、調製したものを用いて反応させてもよい。
【００３１】
ニッケル触媒としては、例えば、ニッケル塩と上述のホスフィン化合物とからなる化合物が挙げられる。ニッケル塩とは、ニッケル元素を有効成分とする化合物を示し、例えば、０価から２価のニッケル塩を示す。具体的には、フッ化ニッケル（ＩＩ）、塩化ニッケル（ＩＩ）、臭化ニッケル（ＩＩ）、ヨウ化ニッケル（ＩＩ）等のハロゲン化ニッケル、ニッケル（０）粉末、硫酸ニッケル（ＩＩ）、硝酸ニッケル（ＩＩ）、過塩素酸ニッケル（ＩＩ）等の無機塩、蟻酸ニッケル（ＩＩ）、シュウ酸ニッケル（ＩＩ）、酢酸ニッケル（ＩＩ）、安息香酸ニッケル（ＩＩ）、ニッケルアセチルアセトナート（ＩＩ）等の有機酸ニッケル塩が挙げられる。
【００３２】
これら金属触媒の内、目的の反応を進行させる観点から、パラジウム触媒を用いることが好ましい。
【００３３】
また、より高選択的に目的の反応を進行させる観点から、金属触媒には、Ｂｕｃｈｗａｌｄホスフィン化合物を共存させるのが望ましく、Ｂｕｃｈｗａｌｄホスフィン化合物としては、特に限定するものではないが、例えば、下記一般式（４）で表されるホスフィン化合物がより好ましい。中でも、２−ジシクロヘキシルホスフィノ−３，６−ジメトキシ−２’，４’，６’−トリイソプロピルビフェニルが特に好ましい。
【００３４】
【化５】
2018140985.tif 000006
【００３５】
式中、Ｒ１は、各々独立して、シクロヘキシル基又はｔｅｒｔ−ブチル基を表す。Ｒ２は、各々独立して、水素原子、メチル基、メトキシ基、イソプロピル基、イソプロポキシ基、ジメチルアミノ基、又はスルホン酸基を表す。
【００３６】
なお、上記Ｎ−ヘテロカルベン化合物としては、特に限定するものではないが、例えば、下記式（５）又は（６）で表されるＮ−ヘテロカルベン化合物であることが好ましい。
【００３７】
【化６】
2018140985.tif 000007
【００３８】
【化７】
2018140985.tif 000008
【００３９】
式中、Ｒ７、Ｒ８及びＲ９は、各々独立して、水素原子、メチル基、エチル基、炭素数３〜１８の直鎖状、分岐状若しくは環状のアルキル基、炭素数１〜１８のアルコキシ基、又は置換基を有してもよい炭素数６〜２４の単環、連結若しくは縮環の芳香族炭化水素基を表す。ｍは０〜５の整数を表す。
【００４０】
上述の炭素数３〜１８の直鎖状、分岐状若しくは環状のアルキル基としては、特に限定するものではないが、例えば、ｎ−プロピル基、ｉ−プロピル基、ｎ−ブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ｎ−ヘキシル基、シクロヘキシル基、シクロヘキサジエニル基、オクチル基、ベンジル基、又はフェネチル基等が挙げられる。
【００４１】
上述の炭素数１〜１８のアルコキシ基としては、特に限定するものではないが、例えば、メトキシ基、エトキシ基、ｎ−プロピルオキシ基、ｉ−プロピルオキシ基、ｎ−ブチルオキシ基、ｓｅｃ−ブチルオキシ基、ｔｅｒｔ−ブチルオキシ基、ｎ−ヘキシルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基、シクロヘキサジエニルオキシ基、オクチルオキシ基、ベンジルオキシ基、フェネチルオキシ基等が挙げられる。
【００４２】
上述の置換基を有してもよい炭素数６〜２４の単環、連結若しくは縮環の芳香族炭化水素基としては、特に限定するものではないが、例えば、置換基を有してもよいフェニル基、置換基を有してもよいビフェニル基、置換基を有してもよいナフチル基、置換基を有してもよいアントラセニル基、置換基を有してもよいピレニル基、置換基を有してもよいターフェニル基、置換基を有してもよいフェナントラセニル基、置換基を有してもよいペリレニル基、置換基を有してもよいトリフェニレニル基等を例示することができる。
【００４３】
上述の置換基を有してもよい炭素数６〜２４の単環、連結若しくは縮環の芳香族炭化水素基上の置換基としては、特に限定するものではないが、例えば、メチル基、エチル基、炭素数３〜１８のアルキル基（例えば、ｎ−プロピル基、ｉ−プロピル基、ｎ−ブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ｎ−ヘキシル基、シクロヘキシル基、シクロヘキサジエニル基、オクチル基、ベンジル基、又はフェネチル基等）、炭素数１〜１８のハロゲン化アルキル基（例えば、トリフルオロメチル基等）、メトキシ基、エトキシ基、炭素数３〜１８のアルコキシ基（例えば、ｎ−プロピルオキシ基、ｉ−プロピルオキシ基、ｎ−ブチルオキシ基、ｓｅｃ−ブチルオキシ基、ｔｅｒｔ−ブチルオキシ基、ｎ−ヘキシルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基、シクロヘキサジエニルオキシ基、オクチルオキシ基、ベンジルオキシ基、フェネチルオキシ基等）、炭素数１〜１８のハロゲン化アルコキシ基（例えば、トリフルオロメトキシ基等）、フェニル基、トリル基、ピリジル基、ピリミジル基、カルバゾリル基、ジベンゾチエニル基、又はジベンゾフラニル基等が挙げられる。
【００４４】
ｍは１〜５の整数を表す。目的のＮ−ヘテロカルベン化合物を高選択的に合成する観点から、好ましくは１〜３の整数であり、さらに好ましくは１〜２の整数である。
【００４５】
金属触媒の使用量は、特に限定するものではないが、芳香族ニトロ化合物１モルに対し通常０．０１〜２０モル％の範囲であることが好ましい。金属触媒が上記範囲内であれば、より高い選択率で芳香族化合物を合成できるが、高価な金属触媒の使用量を低減させる意味から、より好ましい金属触媒使用量は、芳香族ニトロ化合物１モルに対し、金属換算で０．０１〜１０モル％の範囲である。
【００４６】
本発明に係る反応は塩基の存在下での反応とすることが好ましい。使用される塩基としては、無機塩基及び／又は有機塩基から選択すればよく、特に限定するものではないが、より好ましくは、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸ルビジウム、炭酸セシウム、燐酸カリウム、燐酸ナトリウム、フッ化カリウム、フッ化セシウム等の無機塩基、ナトリウム−メトキシド、ナトリウム−エトキシド、カリウム−メトキシド、カリウム−エトキシド、リチウム−ｔｅｒｔ−ブトキシド、ナトリウム−ｔｅｒｔ−ブトキシド、カリウム−ｔｅｒｔ−ブトキシド等のようなアルカリ金属アルコキシド、トリエチルアミン、トリブチルアミン、ピリジン、ジアザビシクロウンデセン、ジアザビシクロノネン等の有機塩基であって、目的の芳香族化合物の選択率を向上させる観点から、さらにより好ましくは、炭酸ルビジウム、炭酸セシウム、燐酸カリウム、燐酸ナトリウム、フッ化セシウム等の無機塩基である。
【００４７】
使用される塩基の量は、使用する芳香族ニトロ化合物に対し１．０倍モル以上使用するのが好ましい。塩基の量が１．０倍モル未満では、１．０倍モル以上である場合と比較して目的の芳香族カップリング反応物の収率が低くなる場合がある。塩基を大過剰に加えても目的の芳香族カップリング反応物の収率に変化はないが、反応終了後の後処理操作が煩雑になることから、より好ましい塩基の量は、１．０〜５．０倍モルの範囲である。
【００４８】
本反応は、通常、不活性溶媒存在下で行うことができる。使用される溶媒としては、本反応を著しく阻害しない溶媒であればよく、特に限定するものではないが、ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族系有機溶媒や、ジエチルエーテル、テトラハイドロフラン、ジメトキシエタン、１，４−ジオキサン、シクロペンチルメチルエーテルなどのエーテル系有機溶媒、アセトニトリル、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、ヘキサメチルホスホトリアミド等を挙げることができる。これらのうちより好ましくは、ジエチルエーテル、ジメトキシエタン、テトラハイドロフラン、１，４−ジオキサン、シクロペンチルメチルエーテル等のエーテル系有機溶媒である。
【００４９】
本反応は、常圧下、窒素、アルゴン等の不活性ガス雰囲気下で行うことも、また加圧下でも行うことができる。反応は、２０〜２５０℃の範囲で行われるが、目的の芳香族化合物の収率を上げるため好ましくは５０〜２００℃の範囲で行われ、さらに好ましくは、１００〜１６０℃の範囲で行われ、さらにより好ましくは、１２０〜１５０℃の範囲で行われる。
【００５０】
本反応は、添加剤として相関移動触媒を使用してもよい。相間移動触媒としては特に限定されるものではないが、具体的には、２４−クラウン−８、１８−クラウン−６、１５−クラウン−５、１２−クラウン−４等のクラウンエーテル類、テトラ（ｎ−ブチル）アンモニウムクロライド、テトラ（ｎ−ブチル）アンモニウムブロマイド、ベンジルトリエチルアンモニウムクロライド、トリエチル−ｎ−ドデシルアンモニウムクロライド、トリエチル−ｎ−ドデシルアンモニウムブロマイド、トリメチル−ｎ−ヘキサデシルアンモニウムクロライド、トリメチル−ｎ−ヘキサデシルアンモニウムブロマイド等の４級アンモニウム塩を挙げることができる。
【００５１】
本反応にかかる反応時間は、芳香族ニトロ化合物、プロトン供給化合物、金属触媒、塩基の量、種類及び反応温度等によって一定ではないが、数分〜７２時間の範囲から選択することが好ましい。
【実施例】
【００５２】
以下、本発明を実施例によって具体的に記述する。しかし、これらによって本発明は何ら限定して解釈されるものではない。
【００５３】
測定機器：島津製作所社製ガスクロマトグラフィー  ＧＣ２０１４（分析条件  使用カラム：ＳＧＥ社製ＢＰ−１、検出器：ＦＩＤ＠２９０  °Ｃ）、ＮＭＲ  日本電子株式会社製ＥＣＳ−４００（１Ｈ  ＮＭＲ、４００ＭＨｚ；  １３Ｃ  ＮＭＲ、１０１  ＭＨｚ）。
【００５４】
実施例１
窒素下において、１５ｍＬスクリューバイアル管に、撹拌子、２−ニトロアニソール  ９２ｍｇ（０．６０ｍｍｏｌ）、２−プロパノール  ５４ｍｇ（０．９０ｍｍｏｌ）、パラジウムアセチルアセトナート（ＩＩ）  ９．１ｍｇ（０．０３０ｍｍｏｌ）、２−ジシクロヘキシルホスフィノ−３，６−ジメトキシ−２’，４’，６’−トリイソプロピルビフェニル  ３２ｍｇ（０．０６０ｍｍｏｌ）、リン酸三カリウム  ３１８ｍｇ（１．５ｍｍｏｌ）、１，４−ジオキサン  ３ｍＬ、及び内標準物質としてｎ−トリデカン  １２０μＬを加えた。バイアル管にしっかりと蓋をした後、１３０℃で４時間加熱撹拌した。次いで、反応液を室温まで冷却してこの反応液の一部を採取し、酢酸エチルで希釈してガスクロマトグラフィー分析を行ったところ、アニソールが収率９６％で検出された。
【００５５】
実施例２
実施例１において、２−ニトロアニソール  ９２ｍｇ（０．６０ｍｍｏｌ）を用いる代わりに、３−ニトロアニソール  ９２ｍｇ（０．６０ｍｍｏｌ）を用い、加熱撹拌を８時間行った以外は、同様の実験操作を実施したところ、ガスクロマトグラフィー分析においてアニソールが収率７１％で検出された。
【００５６】
実施例３
実施例１において、２−ニトロアニソール  ９２ｍｇ（０．６０ｍｍｏｌ）を用いる代わりに、４−ニトロアニソール  ９２ｍｇ（０．６０ｍｍｏｌ）を用い、加熱撹拌を１２時間行った以外は、同様の実験操作を実施したところ、ガスクロマトグラフィー分析においてアニソールが収率６２％で検出された。
【００５７】
実施例４
実施例１において、２−ニトロアニソール  ９２ｍｇ（０．６０ｍｍｏｌ）を用いる代わりに、４−ｔ−ブチルニトロベンゼン  １０７ｍｇ（０．６０ｍｍｏｌ）を用い、加熱撹拌を１２時間行った以外は、同様の実験操作を実施したところ、ガスクロマトグラフィー分析においてｔ−ブチルベンゼンが収率８７％で検出された。
【００５８】
実施例５
実施例１において、２−ニトロアニソール  ９２ｍｇ（０．６０ｍｍｏｌ）を用いる代わりに、３−ニトロ安息香酸メチル  １０９ｍｇ（０．６０ｍｍｏｌ）を用い、２−プロパノール  ５４ｍｇ（０．９０ｍｍｏｌ）を用いる代わりに、ジメシチルメタノール  ２４２ｍｇ（０．９０ｍｍｏｌ）を用い、加熱撹拌を２時間行った以外は、同様の実験操作を実施したところ、ガスクロマトグラフィー分析において安息香酸メチルが収率７８％で検出された。
【００５９】
実施例６
実施例１において、２−ニトロアニソール  ９２ｍｇ（０．６０ｍｍｏｌ）を用いる代わりに、Ｎ，Ｎ−ジメチル−４−ニトロアニリン  １００ｍｇ（０．６０ｍｍｏｌ）を用い、２−プロパノール  ５４ｍｇ（０．９０ｍｍｏｌ）を用いる代わりに、ジメシチルメタノール  ２４２ｍｇ（０．９０ｍｍｏｌ）を用い、加熱撹拌を８４時間行った以外は、同様の実験操作を実施したところ、ガスクロマトグラフィー分析においてＮ，Ｎ−ジメチルアニリンが収率２７％で検出された。
【００６０】
実施例７
実施例１において、２−ニトロアニソール  ９２ｍｇ（０．６０ｍｍｏｌ）を用いる代わりに、１−ニトロナフタレン  １０４ｍｇ（０．６０ｍｍｏｌ）を用い、内標準物質としてｎ−トリデカン  １２０μＬの代わりにｎ−デカン  ６０μＬを用い、加熱撹拌を４時間行った以外は、同様の実験操作を実施したところ、ガスクロマトグラフィー分析においてナフタレンが収率８７％で検出された。
【００６１】
実施例８
実施例１において、２−ニトロアニソール  ９２ｍｇ（０．６０ｍｍｏｌ）を用いる代わりに、２−ニトロナフタレン  １０４ｍｇ（０．６０ｍｍｏｌ）を用い、加熱撹拌を１２時間行った以外は同様の実験操作を実施したところ、ガスクロマトグラフィー分析においてナフタレンが収率５９％で検出された。
【００６２】
実施例９
実施例１において、２−ニトロアニソール  ９２ｍｇ（０．６０ｍｍｏｌ）を用いる代わりに、２−（４−ニトロフェニル）−１，３−ジオキソラン  １１７ｍｇ（０．６０ｍｍｏｌ）を用い、内標準物質としてｎ−トリデカン  １２０μＬの代わりにｎ−デカン  ６０μＬを用い、同様の実験操作を実施したところ、ガスクロマトグラフィー分析において２−フェニル−１，３−ジオキソランが収率９２％で検出された。
【００６３】
実施例１０
実施例１において、２−ニトロアニソール  ９２ｍｇ（０．６０ｍｍｏｌ）を用いる代わりに、２−メチル−２−（４−ニトロフェニル）−１，３−ジオキソラン  １２６ｍｇ（０．６０ｍｍｏｌ）を用い、内標準物質としてｎ−トリデカン  １２０μＬの代わりにｎ−デカン  ６０μＬを用い、同様の実験操作を実施したところ、ガスクロマトグラフィー分析において２−メチル−２−フェニル−１，３−ジオキソランが収率８８％で検出された。
【００６４】
実施例１１
窒素下において、１５ｍＬスクリューバイアル管に、撹拌子、３−ニトロビフェニル  １２０ｍｇ（０．６０ｍｍｏｌ）、２−プロパノール  ５４ｍｇ（０．９０ｍｍｏｌ）、パラジウムアセチルアセトナート（ＩＩ）  ９．１ｍｇ（０．０３０ｍｍｏｌ）、２−ジシクロヘキシルホスフィノ−３，６−ジメトキシ−２’，４’，６’−トリイソプロピルビフェニル  ３２ｍｇ（０．０６０ｍｍｏｌ）、リン酸三カリウム  ３１８ｍｇ（１．５ｍｍｏｌ）、及び１，４−ジオキサン  ３ｍＬを加えた。バイアル管にしっかりと蓋をした後、１３０℃で４時間加熱撹拌した。次いで、反応液を室温まで冷却し、この反応液をシリカゲル（粒径５０μＬ）を通じて濾過した。濃縮して得られた残渣を中圧カラムクロマトグラフィー（バイオタージＳＮＡＰ  Ｕｌｔｒａカラム（粒径２５μｍ）使用、展開溶媒＝ヘキサン／酢酸エチル）で精製し、目的のビフェニルを白色粉末として７９ｍｇ得た（収率８５％）。目的物の同定は１Ｈ及び１３Ｃ−ＮＭＲで実施した。
【００６５】
１Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤＣＬ３）＝δ  ７．６２（ｄ、Ｊ  ＝  ７．３  Ｈｚ、４Ｈ）、７．４７（ｔ、Ｊ  ＝  ７．３  Ｈｚ、４Ｈ）、７．３７（ｔ、Ｊ  ＝  ７．３  Ｈｚ、２Ｈ）
１３Ｃ−ＮＭＲ（ＣＤＣＬ３）＝δ  １４１．２、１２８．７、１２７．２、１２７．１。
【００６６】
実施例１２
実施例１１において、３−ニトロビフェニル  １２０ｍｇ（０．６０ｍｍｏｌ）を用いる代わりに、４−ニトロビフェニル  １２０ｍｇ（０．６０ｍｍｏｌ）を用いた以外は、同様の実験操作を実施したところ、ビフェニルを白色粉末として６８ｍｇ得た（収率７３％）。目的物の同定は１Ｈ及び１３Ｃ−ＮＭＲで実施した。
【００６７】
１Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤＣＬ３）＝δ  ７．６２（ｄ、Ｊ  ＝  ７．３  Ｈｚ、４Ｈ）、７．４６（ｔ、Ｊ  ＝  ７．３  Ｈｚ、４Ｈ）、７．３７（ｔ、Ｊ  ＝  ７．３  Ｈｚ、２Ｈ）
１３Ｃ−ＮＭＲ（ＣＤＣＬ３）＝δ  １４１．２、１２８．７、１２７．２、１２７．１。
【００６８】
実施例１３
実施例１１において、３−ニトロビフェニル  １２０ｍｇ（０．６０ｍｍｏｌ）を用いる代わりに、４−ニトロ−４’−フルオロビフェニル  １３０ｍｇ（０．６０ｍｍｏｌ）を用いた以外は、同様の実験操作を実施したところ、４−フルオロビフェニルを白色粉末として９３ｍｇ得た（収率９０％）。目的物の同定は１Ｈ及び１３Ｃ及び１９Ｆ−ＮＭＲで実施した。
【００６９】
１Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤＣＬ３）＝δ  ７．５８−７．５１（ｍ、４Ｈ）、７．４４（ｔ、Ｊ  ＝  ７．３  Ｈｚ、２Ｈ）、７．３４（ｔ、Ｊ  ＝  ７．５  Ｈｚ、１Ｈ）、７．１３（ｔ、Ｊ  ＝  ８．７、２Ｈ）
１３Ｃ−ＮＭＲ（ＣＤＣＬ３）＝δ  １６２．４（ｄ、Ｊ  ＝  ２４６．３  Ｈｚ）、１４０．２、１３７．３（ｄ、Ｊ  ＝  ３．８  Ｈｚ）、１２８．８、１２８．７（ｄ、Ｊ  ＝  ７．７  Ｈｚ）、１２７．２、１２７．０、１１５．６（ｄ、Ｊ  ＝  ２１．１  Ｈｚ）
１９Ｆ−ＮＭＲ（Ｃ６Ｆ６）＝δ  −１１６．３。
【００７０】
実施例１４
窒素下において、１５ｍＬスクリューバイアル管に、撹拌子、２−ニトロアニソール  ９２ｍｇ（０．６０ｍｍｏｌ）、ジメシチルメタノール  ２４２ｍｇ（０．９０ｍｍｏｌ）、パラジウムアセチルアセトナート（ＩＩ）  ９．１ｍｇ（０．０３０ｍｍｏｌ）、２−ジシクロヘキシルホスフィノ−３，６−ジメトキシ−２’，４’，６’−トリイソプロピルビフェニル  ３２ｍｇ（０．０６０ｍｍｏｌ）、リン酸三カリウム  ３１８ｍｇ（１．５ｍｍｏｌ）、１，２−ジメトキシエタン  ３ｍＬ、及び内標準物質としてｎ−トリデカン  １２０μＬを加えた。バイアル管にしっかりと蓋をした後、１３０℃で９時間加熱撹拌した。次いで、反応液を室温まで冷却してこの反応液の一部を採取し、酢酸エチルで希釈してガスクロマトグラフィー分析を行ったところ、アニソールが収率９３％で検出された。
【００７１】
実施例１５
実施例１４において、２−ニトロアニソール  ９２ｍｇ（０．６０ｍｍｏｌ）を用いる代わりに、３−ニトロアニソール  ９２ｍｇ（０．６０ｍｍｏｌ）を用いた以外は、同様の実験操作を実施したところ、ガスクロマトグラフィー分析においてアニソールが収率７７％で検出された。
【００７２】
実施例１６
実施例１４において、２−ニトロアニソール  ９２ｍｇ（０．６０ｍｍｏｌ）を用いる代わりに、４−ニトロアニソール  ９２ｍｇ（０．６０ｍｍｏｌ）を用い、加熱撹拌を１２時間行った以外は、同様の実験操作を実施したところ、ガスクロマトグラフィー分析においてアニソールが収率６８％で検出された。
【００７３】
実施例１７
実施例１４において、２−ニトロアニソール  ９２ｍｇ（０．６０ｍｍｏｌ）を用いる代わりに、４−ｔ−ブチルニトロベンゼン  １０７ｍｇ（０．６０ｍｍｏｌ）を用い、加熱撹拌を８時間行った以外は、同様の実験操作を実施したところ、ガスクロマトグラフィー分析においてｔ−ブチルベンゼンが収率８３％で検出された。
【００７４】
実施例１８
実施例１４において、２−ニトロアニソール  ９２ｍｇ（０．６０ｍｍｏｌ）を用いる代わりに、１−ニトロナフタレン  １０４ｍｇ（０．６０ｍｍｏｌ）を用い、内標準物質としてｎ−トリデカン  １２０μＬの代わりにｎ−デカン  ６０μＬを用い、加熱撹拌を８時間行った以外は、同様の実験操作を実施したところ、ガスクロマトグラフィー分析においてナフタレンが収率９２％で検出された。
【００７５】
実施例１９
実施例１４において、２−ニトロアニソール  ９２ｍｇ（０．６０ｍｍｏｌ）を用いる代わりに、２−ニトロナフタレン  １０４ｍｇ（０．６０ｍｍｏｌ）を用い、内標準物質としてｎ−トリデカン  １２０μＬの代わりにｎ−デカン  ６０μＬを用い、加熱撹拌を８時間行った以外は、同様の実験操作を実施したところ、ガスクロマトグラフィー分析においてナフタレンが収率５２％で検出された。
【００７６】
実施例２０
窒素下において、４ｍＬスクリューバイアル管に、撹拌子、４−ニトロアニソール  ３１ｍｇ（０．２０ｍｍｏｌ）、２−プロパノール  １７ｍｇ（０．３０ｍｍｏｌ）、パラジウムアセチルアセトナート（ＩＩ）  ０．６１ｍｇ（２．０μｍｏｌ）、２−シクロへキシル−５−（２，４，６−トリイソプロピルフェニル）イミダゾ［１，５−ａ］ピリジニウム  クロリド  １．８ｍｇ（４．０μｍｏｌ）、リン酸三カリウム  １０６ｍｇ（０．５０ｍｍｏｌ）、１，４−ジオキサン  １ｍＬ、及び内標準物質としてｎ−トリデカン  ２０μＬを加えた。バイアル管にしっかりと蓋をした後、１３０℃で１２時間加熱撹拌した。次いで、反応液を室温まで冷却してこの反応液の一部を採取し、酢酸エチルで希釈してガスクロマトグラフィー分析を行ったところ、アニソールが収率２１％で検出された。