(57)【要約】  ３−ハロチオフェンからの３−アルキルチオフェン又は３−アリールチオフェンの形成法。更に詳しくは、３−ハロチオフェンを触媒及び２−メチルテトラヒドロフラン溶媒の存在下でアルキルマグネシウムハライド又はアリールマグネシウムハライドグリニャール試薬と反応させることによって３−アルキルチオフェン又は３−アリールチオフェンを製造するための熊田カップリング反応に対する改良である。２−メチルテトラヒドロフランは、グリニャール試薬の濃度を高めることを可能にし、ジチエニル副産物の生成も最小限又は皆無なので、その他の公知法よりも高い生成物収率と低コストを達成する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
３−アルキルチオフェン又は３−アリールチオフェンの形成法であって、３−ハロチオフェンを触媒及びメチルテトラヒドロフラン溶媒の存在下でアルキルマグネシウムハライド又はアリールマグネシウムハライドのいずれかのグリニャール試薬と反応させることを含み、グリニャール試薬は前記溶媒に対して少なくとも約０．５ｍｏｌ／Ｌの量で存在する、３−アルキルチオフェン又は３−アリールチオフェンの形成法。
【請求項２】
３−（Ｃ１〜Ｃ２０）アルキルチオフェンを形成することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
３−（Ｃ６〜Ｃ２０）アリールチオフェンを形成することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記グリニャール試薬が前記溶媒に対して約２．０ｍｏｌ／Ｌ〜約４．０ｍｏｌ／Ｌの量で存在する、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記グリニャール試薬が前記溶媒に対して約３．０ｍｏｌ／Ｌ〜約３．５ｍｏｌ／Ｌの量で存在する、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記溶媒が２−メチルテトラヒドロフランを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
グリニャール試薬がＣ４〜Ｃ２０アルキルマグネシウムハライドを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
グリニャール試薬が、ヘキシルマグネシウムハライド、デシルマグネシウムハライド、又はドデシルマグネシウムハライドを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記触媒が、Ｎｉ（II）、Ｎｉ（０）、Ｐｄ（II）及びＰｄ（０）化合物並びにそれらの組合せからなる群から選ばれる物質を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記触媒が、［１，３−ビス（ジフェニルホスフィノ）プロパン］ジクロロニッケル（II）；ニッケル（II）アセチルアセトナート；１，２−ビス（ジフェニルホスフィノ）エタンニッケル（II）クロリド；ジクロロビス（トリフェニルホスフィン）パラジウム（II）；ニッケル（II）アセチルアセトナートとトリ−ｔｅｒｔ−ブチルホスフィン、トリアダマンチルホスフィン、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リド、１，３−ビス（２，６−ジイソプロピルフェニル）、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リド、１，３，４−トリフェニル−４，５−ジヒドロ−１Ｈ−１，２，４−トリアゾール−５−イリデン、１，３−ジアダマンチル−イミダゾリウムクロリド、１，３−ビス（２，４，６−トリメチルフェニル）イミダゾリジニウムクロリド、１，３−ビス（２，６−ジイソプロピルフェニル）−イミダゾリジニウムクロリドの錯体、及びそれらの組合せからなる群から選ばれる、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記反応が約１５℃〜約２０℃の温度で実施される、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
３−アルキルチオフェン又は３−アリールチオフェンの形成法であって、
ａ）アルキルマグネシウムハライド又はアリールマグネシウムハライドのいずれかのグリニャール試薬をメチルテトラヒドロフラン溶媒中に形成すること（グリニャール試薬は前記溶媒に対して少なくとも約０．５ｍｏｌ／Ｌの量で存在する）；
ｂ）触媒とメチルテトラヒドロフラン溶媒の組合せを含む触媒組成物を別に形成すること；
ｃ）触媒組成物をグリニャール試薬及びメチルテトラヒドロフラン溶媒と混合して反応混合物を形成すること；及び
ｄ）その後、３−ハロチオフェンを前記反応混合物と、３−アルキルチオフェン又は３−アリールチオフェンのいずれかの反応生成物を製造するに足る条件下で反応させること、
を含む方法。
【請求項１３】
３−（Ｃ１〜Ｃ２０）アルキルチオフェンを形成することを含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
３−（Ｃ６〜Ｃ２０）アリールチオフェンを形成することを含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
前記グリニャール試薬が前記溶媒に対して約２．０ｍｏｌ／Ｌ〜約４．０ｍｏｌ／Ｌの量で存在する、請求項１２に記載の方法。
【請求項１６】
前記グリニャール試薬が前記溶媒に対して約３．０ｍｏｌ／Ｌ〜約３．５ｍｏｌ／Ｌの量で存在する、請求項１２に記載の方法。
【請求項１７】
前記溶媒が２−メチルテトラヒドロフランを含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１８】
前記触媒が前記溶媒に対して約０．００１ｍｏｌ％〜約１０ｍｏｌ％の量で存在する、請求項１２に記載の方法。
【請求項１９】
グリニャール試薬がＣ４〜Ｃ２０アルキルマグネシウムハライドを含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項２０】
前記触媒が、Ｎｉ（II）、Ｎｉ（０）、Ｐｄ（II）及びＰｄ（０）化合物並びにそれらの組合せからなる群から選ばれる物質を含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項２１】
前記重合触媒が、［１，３−ビス（ジフェニルホスフィノ）プロパン］ジクロロニッケル（II）；ニッケル（II）アセチルアセトナート；１，２−ビス（ジフェニルホスフィノ）エタンニッケル（II）クロリド；ジクロロビス（トリフェニルホスフィン）パラジウム（II）；ニッケル（II）アセチルアセトナートとトリ−ｔｅｒｔ−ブチルホスフィン、トリアダマンチルホスフィン、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リド、１，３−ビス（２，６−ジイソプロピルフェニル）、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リド、１，３，４−トリフェニル−４，５−ジヒドロ−１Ｈ−１，２，４−トリアゾール−５−イリデン、１，３−ジアダマンチル−イミダゾリウムクロリド、１，３−ビス（２，４，６−トリメチルフェニル）イミダゾリジニウムクロリド、１，３−ビス（２，６−ジイソプロピルフェニル）−イミダゾリジニウムクロリドの錯体、及びそれらの組合せからなる群から選ばれる、請求項１２に記載の方法。
【請求項２２】
３−アルキルチオフェン又は３−アリールチオフェンを前記反応生成物から回収することをさらに含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項２３】
前記反応が約１５℃〜約２０℃の温度で実施される、請求項１２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
発明の背景
発明の分野
本発明は、３−ハロチオフェンから３−アルキルチオフェン又は３−アリールチオフェンを形成する方法に関する。更に詳しくは、本発明は３−アルキルチオフェン又は３−アリールチオフェンを製造するための熊田（Kumada）カップリング反応に対する改良に関する。
【０００２】
関連技術の記載
アルキル置換チオフェン及びアリール置換チオフェンは導電性ポリマーの重要な中間体である。導電性ポリマーは、ポリマーの機械的性質を保持しつつ金属の電気的性質も有する材料である。そのような導電性ポリマーは、ポリマーの導電性を促進するドーピング材料と組み合わせると導電性になる材料である。これは当該技術分野で一般に“ポリマーのドーピング”と呼ばれ、導電性に対するエネルギー閾値を低くする。一部の導電性ポリマーのドーピングに適したドーピング材料は、ヨウ素、臭素及び塩素のようなハロゲンなどである。近年、天然導電性金属の導電性に迫れるほどの導電性ポリマーの開発がもたらされた。今日、導電性ポリマーは、光学及び電子デバイス、エレクトロルミネセントデバイス、センサ及びシールド材料のようなデバイスの製造にとって特に望ましい材料である。
【０００３】
導電性ポリマーによって示される導電度は分子レベルにおける秩序度に依存する。これは一部は、結晶格子が電子のための重複経路を可能にするためである。適当なドーピング材料と組み合わせた場合に導電性を示すポリマーにポリチオフェンがある。ポリチオフェンは、効果的に自己集合してよく秩序化された高導電性ナノスケール層になり、また広範囲の商業用途に有用な汎用性を有しているため、特に望ましい。しかしながら、ポリ（チオフェン）の一つの欠点は、それらが不溶性なために加工を困難にしていることである。溶解性と加工性を増大するために３位にアルキル鎖を加えることが知られている。それによってポリ（３−アルキルチオフェン）が得られる。
【０００４】
例えば、Tamao,K.; Kodama,S.; Nakajima,I.; Kumada,M.; Minato,A.；及びSuzuki,K.による論文“ニッケル−ホスフィン錯体に触媒されるグリニャールカップリングII．ヘテロサイクリック化合物のグリニャールカップリング(Nickel-Phosphine Complex-Catalyzed Grignard Coupling II. Grignard Coupling of Heterocyclic Compounds)”（Ｔｅｔｒａｈｅｄｒｏｎ  １９８２，３８，３３４７−３３５４）（以後“熊田ら”）に、触媒としてニッケル−ホスフィン錯体の存在下でヘテロサイクリックハライドと様々なグリニャール試薬とのクロスカップリング反応が解説されている。特に該論文は、有機基、例えばアルキル基をハロゲン化へテロサイクル、例えば５及び６員の窒素又は硫黄含有ヘテロサイクリック化合物に、ニッケル−ホスフィン触媒錯体、例えば［１，３−ビス（ジフェニルホスホニル）プロパンニッケル（II）クロリド］（ＮｉＣｌ２ｄｐｐｐ）を用いて導入する方法を解説している。熊田らによれば、ハロゲンが結合しているヘテロサイクルの炭素原子上に有機基を導入し、異性体的に純粋なカップリング生成物を得ることを教える反応手順が記載されている。しかしながら、熊田らの記載した手順は、反応混合物から析出する望ましくないジチエニル副産物を生成し、所望生成物の収率を制限することが分かった。
【０００５】
本発明は、熊田らが記載したカップリング反応の改良法である。本発明は、３−アルキルチオフェン及び３−アリールチオフェンを格別に高収率で製造するための方法を提供する。具体的には、本発明は、３−ハロチオフェンを触媒及び２−メチルテトラヒドロフラン溶媒の存在下でアルキルマグネシウムハライドグリニャール試薬と反応させることを含み、前記溶媒中の試薬濃度は少なくとも約０．５ｍｏｌ／Ｌである３−アルキルチオフェン又は３−アリールチオフェンの形成法を記載する。思いがけず２−メチルテトラヒドロフラン溶媒の使用が、高濃度のグリニャール試薬と最小限又は皆無のジチエニル副産物生成を可能にすることが分かった。所望の３−アルキルチオフェン反応生成物について得られた高収率（スペース収率、ｋｇ／ｌ）は、熊田らの記載した周知法と比べて約５倍の収率である。反応混合物のガスクロマトグラフィーによって決定された粗収率又は選択性は約７０〜８０％から約９７〜９９％まで増加しうる。
【０００６】
発明の要旨
本発明は、３−ハロチオフェンを触媒及びメチルテトラヒドロフラン溶媒の存在下でアルキルマグネシウムハライド又はアリールマグネシウムハライドのいずれかのグリニャール試薬と反応させることを含む３−アルキルチオフェン又は３−アリールチオフェンの形成法を提供する。ここで、グリニャール試薬は前記溶媒に対して少なくとも約０．５ｍｏｌ／Ｌの量で存在する。
【０００７】
本発明はまた、
ａ）アルキルマグネシウムハライド又はアリールマグネシウムハライドのいずれかのグリニャール試薬をメチルテトラヒドロフラン溶媒中に形成すること（グリニャール試薬は前記溶媒に対して少なくとも約０．５ｍｏｌ／Ｌの量で存在する）；
ｂ）触媒とメチルテトラヒドロフラン溶媒の組合せを含む触媒組成物を別に形成すること；
ｃ）前記の触媒組成物を前記のグリニャール試薬及びメチルテトラヒドロフラン溶媒と混合して反応混合物を形成すること；及び
ｄ）その後、３−ハロチオフェンを前記反応混合物と、３−アルキルチオフェン又は３−アリールチオフェンのいずれかを製造するに足る条件下で反応させること、
を含む、３−アルキルチオフェン又は３−アリールチオフェンの形成法も提供する。
【０００８】
発明の詳細な説明
本発明は、３−ハロゲン置換チオフェンから３−アルキル又は３−アリール置換チオフェンを形成するための改良法を提供する。本反応を実施する従来的方法は前述の熊田らの論文に記載されている。熊田法は、テトラヒドロフラン溶媒での、３−ハロチオフェンとグリニャール試薬及びニッケル触媒との反応を含む。しかしながら、熊田の反応プロセス、又はＴＨＦ、ジエチルエーテル又はメチルターシャリーブチルエーテル（ＭＴＢＥ）溶媒を用いる方法によって達成される収率は、カップリング反応を妨害するジチエニル副産物の生成によって制限される。思いがけず、メチルテトラヒドロフラン（メチル−ＴＨＦ）溶媒、特に２−メチルテトラヒドロフランを使用すると妨害副産物の形成が実質的に削減又は完全に排除され、グリニャール試薬と触媒両方の高濃度が可能となり、アルキルチオフェン又はアリールチオフェンのほぼ定量的収率が達成されることが分かった。メチル−ＴＨＦは、過酸化物形成傾向が小さいので他の溶媒よりずっと安全であるということからも好適である。
【０００９】
グリニャール試薬はよく知られた技術を用いて製造される。グリニャール試薬は極めて反応性の高い物質で、有機基、例えばアルキル又はアリール基が高極性共有結合によってマグネシウムに結合し、一方マグネシウムはイオン結合によってハロゲンイオン、例えば臭化物又は塩化物イオンに結合してなる。グリニャール試薬は感受性物質なので一般的には使用直前に、有機ハライド、例えば臭化メチル又はブロモデカンをマグネシウム金属と本質的に完全乾燥溶媒中で反応させることによって製造する。さらに、空気も通常は反応容器から、例えば窒素を流すことによって除去する。
【００１０】
本発明の方法では、グリニャール試薬は、マグネシウム金属を容器（例えばフラスコ）中でメチルテトラヒドロフランと混合することによって製造する。本発明の好適な態様において、メチルテトラヒドロフラン溶媒は２−メチルテトラヒドロフランを含む。３−メチルテトラヒドロフランも有用である。本発明の好適な態様において、マグネシウム金属とｍ−ＴＨＦは約１：３〜約１：６のモル比で混合される。次に、有機ハライド、すなわち１−ブロモアルカン、例えば１−ブロモヘキサン、１−ブロモデカン又は１−ブロモドデカンをフラスコに加え、マグネシウム金属と反応させて、式ＲＭｇＸを有する化合物を形成させる。式中、ＲはＣ１〜Ｃ２０アルキル基又はＣ６〜Ｃ２０アリール基のいずれかであり、Ｘはハロゲンである。アルキル基又はアリール基がＣ２０を超えうることも本発明の範囲内であるが、最善の結果はＣ１〜Ｃ２０アルキル基又はＣ６〜Ｃ２０アリール基で期待される。本発明の好適な態様において、Ｒは好ましくは約４〜約２０個の炭素原子を有するアルキル基を含む。さらに好ましくは、Ｒは約６〜約１２個の炭素原子を有するアルキル基を含む。このアルキル又はアリール基は最終的には３−ハロチオフェン反応物のハロゲン基を置換し、本発明の３−アルキルチオフェン又は３−アリールチオフェンが形成される。従って、グリニャール試薬のタイプによってアルキルチオフェンが製造されるかアリールチオフェンが製造されるかが決まる。本発明の好適な態様において、グリニャール試薬は好ましくは、ヘキシルマグネシウムハライド、デシルマグネシウムハライド又はドデシルマグネシウムハライドのいずれかを含むアルキルマグネシウムハライドである。従って、本発明の好適な３−アルキルチオフェンは、３−ヘキシルチオフェン、３−デシルチオフェン及び３−ドデシルチオフェンである。式ＲＭｇＸにおいて、Ｘは任意のハロゲンを含みうるが、好ましくは臭素、塩素又はヨウ素のいずれかを含む。従って、本発明のグリニャール試薬は、好ましくは、アルキルマグネシウムブロミド、アルキルマグネシウムクロリド又はアルキルマグネシウムヨージド、あるいはアリールマグネシウムブロミド、アリールマグネシウムクロリド又はアリールマグネシウムヨージドを含む。グリニャール試薬とその形成は当該技術分野で周知である。本発明の好適な態様において、得られたグリニャール試薬はｍ−ＴＨＦ中で約０．５ｍｏｌ／Ｌ〜約５．０ｍｏｌ／Ｌ、さらに好ましくは約２．０ｍｏｌ／Ｌ〜約４．０ｍｏｌ／Ｌ、最も好ましくは約３．０ｍｏｌ／Ｌ〜約３．５ｍｏｌ／Ｌの濃度を有する。
【００１１】
本発明のための有用な触媒組成物も周知である。好適な触媒は熊田らの論文に記載のものを含む。該論文は引用によって本明細書に援用する。適切な触媒は、当該技術分野で周知の典型的なニッケル及びパラジウム触媒、例えば、Ｎｉ（II）、Ｎｉ（０）、Ｐｄ（II）及びＰｄ（０）化合物を含む。本発明の好適な態様において、該触媒は、［１，３−ビス（ジフェニルホスフィノ）プロパン］ジクロロニッケル（II）、ニッケル（II）アセチルアセトナート、１，２−ビス（ジフェニルホスフィノ）エタンニッケル（II）クロリド、ジクロロビス（トリフェニルホスフィン）パラジウム（II）を含みうる。ニッケル（II）アセチルアセトナートとトリ−ｔｅｒｔ−ブチルホスフィン、トリアダマンチルホスフィン、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リド、１，３−ビス（２，６−ジイソプロピルフェニル）、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リド、１，３，４−トリフェニル−４，５−ジヒドロ−１Ｈ−１，２，４−トリアゾール−５−イリデン、１，３−ジアダマンチル−イミダゾリウムクロリド、１，３−ビス（２，４，６−トリメチルフェニル）イミダゾリジニウムクロリド、１，３−ビス（２，６−ジイソプロピルフェニル）−イミダゾリジニウムクロリドの錯体、及びその懸濁液及び組合せ、並びに上記いずれかの懸濁液及び組合せも好適である。最も好適な触媒は、１，３−ジフェニルホスフィノプロパンニッケルジクロリド（Ｎｉ（ｄｐｐｐ）Ｃｌ２）である。
【００１２】
本発明の触媒組成物は懸濁液又は溶液の形態であり得る。上記触媒は一般的にメチルテトラヒドロフラン中の懸濁液としてなる。しかしながら、グリニャール試薬の一部を触媒−ｍ−ＴＨＦ懸濁液中に加えることによって触媒溶液を形成してもよい。好適な態様において、触媒溶液は、触媒化合物に対して約０．９当量〜約３．０当量のグリニャール試薬、さらに好ましくは触媒化合物に対して約１．５〜約２．５当量の前記グリニャール試薬を加えることによって形成する。概ね、触媒は好ましくは、前記溶媒中約０．００１ｍｏｌ％〜約１０ｍｏｌ％、さらに好ましくは約０．０１ｍｏｌ％〜約１．０ｍｏｌ％、最も好ましくは前記溶媒中約０．０９ｍｏｌ％〜約０．１ｍｏｌ％の触媒化合物濃度を含む。最も好ましくは、触媒組成物はメチルＴＨＦ中の触媒化合物の懸濁液であり、該触媒化合物は好ましくは前記溶媒の約１重量％〜約５０重量％の濃度を含む。
【００１３】
本発明の３−アルキルチオフェン又は３−アリールチオフェンは、３−ハロチオフェン反応物を触媒の存在下で本明細書中に記載のアルキルマグネシウムハライド又はアリールマグネシウムハライドグリニャール試薬と反応させることによって形成する。この反応はメタセシス反応として知られている。ハロチオフェンは任意の３−ハロゲン化チオフェンを含んでよいが、ハロゲンは典型的には臭素、塩素又はヨウ素である。本発明の好適な態様において、３−ハロチオフェンは３−ブロモチオフェン又は３−クロロチオフェンのいずれかを含む。
【００１４】
本発明の反応の方法は、最初に触媒組成物とグリニャール試薬を混合し、次いで３−ハロチオフェンを加えることによって実施できる。あるいは、３−ハロチオフェンをグリニャール試薬と混合し、次いで触媒組成物を加えてもよいし、最初に触媒組成物と混合し、次いでグリニャール試薬を加えてもよい。これらのステップ順は例示を意図したものであって、制限を意図しているのではない。反応ステップの更なる例は以下の実施例に記載した。例えば、実施例３では、マグネシウム金属と１−ブロモデカンを１００％の２−メチルテトラヒドロフラン溶媒中でニッケル（II）触媒と共に混合する。その後３−ブロモチオフェンをフラスコに加える。
【００１５】
３−ハロチオフェンはニート（neat）又はメチルＴＨＦのような溶媒と共に加えることができる。好ましくは、３−ハロチオフェンは、ハロチオフェン対グリニャール試薬のモル比約０．７：１当量〜約１．２：１当量、さらに好ましくは約０．７５：１当量〜約１：１当量、最も好ましくは約０．８：１当量〜約０．８５：１当量で加える。前述の各反応、すなわちグリニャール試薬の形成及びグリニャールメタセシスカップリング反応は、好ましくは約−２０℃〜約１００℃の反応温度で実施されるが、より好適な反応温度範囲は約０℃〜約２０℃、最も好適な範囲は約１５℃〜約２０℃である。この方法の結果、ほぼ定量的収率の３−アルキルチオフェン又は３−アリールチオフェンが得られる。これはあらゆる先行技術の方法で達成されるより大きい。
【００１６】
以下の非制限的実施例で本発明の方法をより具体的に説明する。
反応スキーム
本発明のプロセスの好適な反応スキームは次の通りである。
【００１７】
【化１】
2008527142.tif 000002
【００１８】
実施例１
フラスコに５７．１ｇ（２．３５ｍｏｌ）のマグネシウム金属と７００ｍｌの２−メチルテトラヒドロフランを入れる。フラスコの内容物を６０〜７０℃に加熱する。反応は、フラスコに２−メチルテトラヒドロフラン中ヘキシルマグネシウムブロミド（１Ｎ）を５ｍｌ加えることによって開始する。溶媒中のグリニャール試薬濃度は３．３５ｍｏｌ／Ｌである。フラスコの温度を８０〜８５℃に上げる。次に３９６ｇのブロモヘキサン（２．４ｍｏｌ）を２．５時間かけてフラスコに加える。次にフラスコを加熱還流し、さらに２時間撹拌する。２時間後、フラスコを１５〜２０℃に冷却する。その後５ｍｌの２−メチルテトラヒドロフラン中１．６ｇのＮｉ（ｄｐｐｐ）Ｃｌ２触媒の懸濁液を加える。次に４時間かけて３２６．１ｇ（２ｍｏｌ）の３−ブロモチオフェンを加える。これをさらに１６時間撹拌する。次に反応混合物を１０００ｍｌのＨＣｌ（１０％  ｗ／ｗ）で加水分解する。１００％の転化が達成され、ビスチエニル副産物も本質的にない。粗分析で９８．５％である。
【００１９】
この手順に従って５回の実験を実施した。
【００２０】
【表１】
2008527142.tif 000003
【００２１】
実施例２
フラスコに５８．３ｇ（２．４ｍｏｌ）のマグネシウム金属と５００ｍｌの２−メチルテトラヒドロフランを入れる。フラスコの内容物を６０〜７０℃に加熱する。反応は、フラスコに２−メチルテトラヒドロフラン中ヘキシルマグネシウムブロミド（１Ｎ）を５ｍｌ加えることによって開始する。溶媒中のグリニャール試薬濃度は４．８ｍｏｌ／Ｌである。フラスコの温度を８０〜８５℃に上げる。次に３９６．２ｇのブロモヘキサン（２．４ｍｏｌ）を２．５時間かけてフラスコに加える。次にフラスコを加熱還流し、さらに２時間撹拌する。１時間後、フラスコを１５〜２０℃に冷却する。その後５ｍｌの２−メチルテトラヒドロフラン中１．６ｇのＮｉ（ｄｐｐｐ）Ｃｌ２触媒の懸濁液を加える。次に４時間かけて３２６．１ｇ（２ｍｏｌ）の３−ブロモチオフェンを加える。これをさらに１６時間撹拌する。次に反応混合物を１０００ｍｌのＨＣｌ（１０％  ｗ／ｗ）で加水分解する。ビスチエニル副産物なしに１００％の転化が達成され、粗分析で９８．５％である。反応生成物の即時のガスクロマトグラフィーで、１５．４％の３−ブロモチオフェン、８１．１％の３−ヘキシルチオフェン及び０．０％のビスチエニル副産物を示した。１時間後のＧＣでは、８．７％の３−ブロモチオフェン、８８．０％の３−ヘキシルチオフェン及び０．０％のビスチエニル副産物を示した。１５時間後のＧＣでは、０．０％の３−ブロモチオフェン、９７．５％の３−ヘキシルチオフェン、０．０％のビスチエニル副産物及び０．４１％の３−（１−メチル−ペンチル）チオフェンを示した。
【００２２】
実施例３
１．２ｍｏｌのマグネシウム金属と１．２ｍｏｌの１−ブロモデカンを１００％の２−メチルテトラヒドロフラン溶媒中で混合し、３００ｍｇの（１，３−ビス（ジフェニルホスフィノ）プロパン）ジクロロニッケル（II）触媒も混合した。溶媒中のグリニャール試薬濃度は２．６ｍｏｌ／Ｌである。次に３−ブロモチオフェン（１当量）をフラスコに加える。反応は室温で実施した。反応生成物の即時のガスクロマトグラフィーで、２７．１％の３−ブロモチオフェン、３０．０％の３−デシルチオフェン及び０．９％のビスチエニル副産物を示した。１時間後のＧＣでは、０．０％の３−ブロモチオフェン、９２．６％の３−デシルチオフェン及び２．３％のビスチエニル副産物を示した。２．５時間後のＧＣでは、０．０％の３−ブロモチオフェン、９４．６％の３−デシルチオフェン及び１．９％のビスチエニル副産物を示した。
【００２３】
実施例４（比較）
ヘキシルマグネシウムブロミドグリニャール試薬（１当量）を、５０：５０のテトラヒドロフラン／トルエン溶媒、３−ブロモチオフェン（１当量）及び２００ｍｇのジクロロ−ビス（トリフェニルホスフィン）パラジウム（II）触媒の混合物に加えた。溶媒中のグリニャール試薬濃度は１ｍｏｌ／Ｌである。反応は８０℃で実施した。反応生成物の即時のガスクロマトグラフィー（ＧＣ）で、１５．２％の３−ブロモチオフェン、３８．０％の３−ヘキシルチオフェン及び１７．９％のビスチエニル副産物を示した。１時間後のＧＣでは、２．０％の３−ブロモチオフェン、４０．７％の３−ヘキシルチオフェン及び２３．９％のビスチエニル副産物を示した。２．５時間後のＧＣでは、１．３％の３−ブロモチオフェン、４２．１％の３−ヘキシルチオフェン、２４．３％のビスチエニル副産物及び２．５３％の３−（１−メチルペンチル）チオフェンを示した。この結果は、ジクロロ−ビス（トリフェニルホスフィン）パラジウム（II）触媒と５０：５０のＴＨＦ／トルエン溶媒を使用すると選択性が低いことを示している。さらに、望ましくない量のビスチエニル及び３−（１−メチルペンチル）チオフェン副産物の生成も示している。
【００２４】
実施例５（比較）
ヘキシルマグネシウムブロミドグリニャール試薬（１当量）を、５０：５０のＴＨＦ／トルエン溶媒、３−ブロモチオフェン（１当量）及び２００ｍｇのジクロロ−ビス（トリフェニルホスフィン）ニッケル（II）触媒の混合物に加えた。溶媒中のグリニャール試薬濃度は１ｍｏｌ／Ｌである。反応は室温で実施した。反応生成物の即時のガスクロマトグラフィーで、７．１％の３−ブロモチオフェン、６６．８％の３−ヘキシルチオフェン及び１２．６％のビスチエニル副産物を示した。１時間後のＧＣでは、２．２％の３−ブロモチオフェン、７０．４％の３−ヘキシルチオフェン及び１３．３％のビスチエニル副産物を示した。２．５時間後のＧＣでは、２．１％の３−ブロモチオフェン、６８．８％の３−ヘキシルチオフェン、１４．０％のビスチエニル副産物及び０．２３％の３−（１−メチルペンチル）チオフェンを示した。この結果は、ジクロロ−ビス（トリフェニルホスフィン）ニッケル（II）触媒と５０：５０のＴＨＦ／トルエン溶媒の使用により、実施例５よりも良好な選択性を示しているが、不完全な転化と望ましくない量のビスチエニル副産物をもたらした。
【００２５】
実施例６（比較）
ヘキシルマグネシウムブロミドグリニャール試薬（１当量）を、１００％テトラヒドロフラン溶媒、３−ブロモチオフェン（１当量）及び２００ｍｇのジクロロ−ビス（トリフェニルホスフィン）ニッケル（II）触媒の混合物に加えた。溶媒中のグリニャール試薬濃度は１ｍｏｌ／Ｌである。反応は６０℃で実施した。反応生成物の即時のガスクロマトグラフィーで、９．６％の３−ブロモチオフェン、３６．２％の３−ヘキシルチオフェン及び２５．７％のビスチエニル副産物を示した。１時間後のＧＣでは、６．６％の３−ブロモチオフェン、３８．６％の３−ヘキシルチオフェン及び２７．１％のビスチエニル副産物を示した。２．５時間後のＧＣでは、３．３％の３−ブロモチオフェン、３７．７％の３−ヘキシルチオフェン及び２０．３％のビスチエニル副産物を示した。高温（６０℃）と１００％テトラヒドロフラン溶媒は、低選択性、不完全な転化、及び望ましくない量のビスチエニル副産物をもたらした。
【００２６】
実施例７（比較）
ヘキシルマグネシウムブロミドグリニャール試薬（１当量）を、１００％テトラヒドロフラン溶媒、３−ブロモチオフェン（１当量）及び２００ｍｇのジクロロ−ビス（トリフェニルホスフィン）ニッケル（II）触媒の混合物に加えた。溶媒中のグリニャール試薬濃度は１ｍｏｌ／Ｌである。反応は０℃で実施した。反応生成物の即時のガスクロマトグラフィーで、０．０９％の３−ブロモチオフェン、８２．７％の３−ヘキシルチオフェン及び６．６％のビスチエニル副産物を示した。１時間後のＧＣでは、０．０９％の３−ブロモチオフェン、８２．３％の３−ヘキシルチオフェン及び６．７％のビスチエニル副産物を示した。２．５時間後のＧＣでは、０．５％の３−ブロモチオフェン、８１．５％の３−ヘキシルチオフェン及び６．４％のビスチエニル副産物を示した。低温（０℃）で満足のゆく選択性が得られたが、望ましくない量のビスチエニル副産物が生じた。
【００２７】
実施例８（比較）
３−ブロモチオフェン（１当量）を１００％ジエチルエーテル溶媒中のヘキシルマグネシウムブロミドグリニャール試薬（１．２当量）及び２００ｍｇのジクロロ−ビス（トリフェニルホスフィン）ニッケル（II）触媒と反応させる。溶媒中のグリニャール試薬濃度は２ｍｏｌ／Ｌである。反応は室温で実施した。反応生成物の即時のガスクロマトグラフィーで、０．２％の３−ブロモチオフェン、７４．３％の３−ヘキシルチオフェン及び１０．５％のビスチエニル副産物を示した。１時間後のＧＣでは、０．１％の３−ブロモチオフェン、７３．６％の３−ヘキシルチオフェン及び１１．８５％のビスチエニル副産物を示した。２．５時間後のＧＣでは、０．３％の３−ブロモチオフェン、７３．３％の３−ヘキシルチオフェン、１０．７％のビスチエニル副産物及び０．０９％の３−（１−メチルペンチル）チオフェンを示した。ジエチルエーテル溶媒は完全転化をもたらしたが、選択性はわずか〜７０％であり、望ましくない量のビスチエニル副産物が形成された。
【００２８】
実施例９（比較）
３−ブロモチオフェン（１当量）を１００％ジエチルエーテル溶媒中のヘキシルマグネシウムブロミドグリニャール試薬（１．２当量）及び２００ｍｇの（１，３−ビス（ジフェニルホスフィノ）プロパン）ジクロロニッケル（II）触媒と反応させる。溶媒中のグリニャール試薬濃度は２ｍｏｌ／Ｌである。反応は室温で実施した。反応生成物の即時のガスクロマトグラフィーで、０．１％の３−ブロモチオフェン、９１．２％の３−ヘキシルチオフェン及び０．１３％のビスチエニル副産物を示した。１時間後のＧＣでは、０．２％の３−ブロモチオフェン、９０．０％の３−ヘキシルチオフェン及び０．２％のビスチエニル副産物を示した。２．５時間後のＧＣでは、０．１６％の３−ブロモチオフェン、９０．７％の３−ヘキシルチオフェン、０．２％のビスチエニル副産物及び０．４％の３−（１−メチルペンチル）チオフェンを示した。ジエチルエーテル溶媒と（１，３−ビス（ジフェニルホスフィノ）プロパン）ジクロロニッケル（II）触媒で〜９０％の選択性がもたらされた。この反応混合物は２ｍｏｌ／Ｌの濃度で望ましくないことに固体を形成するので、プラントスケールで処理することができない。これは、水に固体をパージできないためである。そのため反応への水の添加が必要になる。これは突然反応を起こしかねない水の蓄積をもたらしうるので、制御されない発熱を招くことになり、深刻な安全上の問題を提起する。
【００２９】
実施例１０（比較）
３−ブロモチオフェン（１当量）を１００％ジエチルエーテル溶媒中のヘキシルマグネシウムブロミドグリニャール試薬（１．２当量）及び２００ｍｇのジクロロ−ビス（トリフェニルホスフィン）パラジウム（II）触媒と反応させる。溶媒中のグリニャール試薬濃度は２ｍｏｌ／Ｌである。反応は室温で実施した。反応生成物の即時のガスクロマトグラフィーで、７７．２％の３−ブロモチオフェン、４．２％の３−ヘキシルチオフェン及び０．５％のビスチエニル副産物を示した。１時間後のＧＣでは、７８．１％の３−ブロモチオフェン、４．０％の３−ヘキシルチオフェン及び０．２％のビスチエニル副産物を示した。２．５時間後のＧＣでは、７６．８％の３−ブロモチオフェン、４．５％の３−ヘキシルチオフェン及び０．３％のビスチエニル副産物を示した。ジエチルエーテル溶媒とジクロロ−ビス（トリフェニルホスフィン）パラジウム（II）触媒は転化率が悪かった。
【００３０】
実施例１１（比較）
３−ブロモチオフェン（１当量）を１００％ジエチルエーテル溶媒中のヘキシルマグネシウムブロミドグリニャール試薬（１．２当量）及び２００ｍｇのジクロロ−ビス（トリフェニルホスフィン）パラジウム（II）触媒と反応させる。溶媒中のグリニャール試薬濃度は２ｍｏｌ／Ｌである。反応は０℃で実施した。反応生成物の即時のガスクロマトグラフィーで、０．０９％の３−ブロモチオフェン、８１．５％の３−ヘキシルチオフェン及び５．３％のビスチエニル副産物を示した。１時間後のＧＣでは、０．０９％の３−ブロモチオフェン、８２．５％の３−ヘキシルチオフェン及び５．１％のビスチエニル副産物を示した。２．５時間後のＧＣでは、０．０７％の３−ブロモチオフェン、８２．９％の３−ヘキシルチオフェン、５．２％のビスチエニル副産物及び０．０９％の３−（１−メチルペンチル）チオフェンを示した。ジエチルエーテル溶媒、０℃の反応温度及びジクロロ−ビス（トリフェニルホスフィン）パラジウム（II）触媒は完全転化と良好な選択性（〜８０％）をもたらしたが、５．２％のビスチエニル副産物を生じた。
【００３１】
実施例１２（比較）
３−ブロモチオフェン（１当量）を１００％ジエチルエーテル溶媒中のヘキシルマグネシウムブロミドグリニャール試薬（１．２当量）及び２００ｍｇのニッケル（II）アセチルアセトナート触媒と反応させる。溶媒中のグリニャール試薬濃度は２ｍｏｌ／Ｌである。反応は室温で実施した。反応生成物の即時のガスクロマトグラフィーで、６０．０％の３−ブロモチオフェン、５．７％の３−ヘキシルチオフェン及び５．９％のビスチエニル副産物を示した。１時間後のＧＣでは、４０．１％の３−ブロモチオフェン、１２．７％の３−ヘキシルチオフェン、１６．２％のビスチエニル副産物及び２．４％の３−（１−メチルペンチル）チオフェンを示した。ニッケル（II）アセチルアセトナート触媒とジエチルエーテル溶媒は不完全な転化をもたらした。
【００３２】
実施例１３（比較）
３−ブロモチオフェン（１当量）を１００％ジエチルエーテル溶媒中のヘキシルマグネシウムブロミドグリニャール試薬（１．２当量）及び１２．６ｍｇの（１，３−ビス（ジフェニルホスフィノ）プロパン）ジクロロニッケル（II）触媒と反応させる。溶媒中のグリニャール試薬濃度は２ｍｏｌ／Ｌである。反応は室温で実施した。反応生成物の即時のガスクロマトグラフィーで、６０．９％の３−ブロモチオフェン、２７．２％の３−ヘキシルチオフェン及び０．３％のビスチエニル副産物を示した。１時間後のＧＣでは、４５．６％の３−ブロモチオフェン、４２．９％の３−ヘキシルチオフェン及び０．３％のビスチエニル副産物を示した。２．５時間後のＧＣでは、３５．６％の３−ブロモチオフェン、５１．８％の３−ヘキシルチオフェン、０．３％のビスチエニル副産物及び０．３１％の３−（１−メチルペンチル）チオフェンを示した。減量した（１，３−ビス（ジフェニルホスフィノ）プロパン）ジクロロニッケル（II）触媒とジエチルエーテル溶媒は不完全な転化をもたらした。
【００３３】
実施例１４（比較）
３−ブロモチオフェン（１当量）を１００％ジエチルエーテル溶媒中のヘキシルマグネシウムブロミドグリニャール試薬（１．２当量）と触媒なしで反応させる。溶媒中のグリニャール試薬濃度は２ｍｏｌ／Ｌである。反応は室温で実施した。反応生成物の即時のガスクロマトグラフィーで、８５．７％の３−ブロモチオフェン、０．５％の３−ヘキシルチオフェン及び０．４％のビスチエニル副産物を示した。１時間後のＧＣでは、８５．７％の３−ブロモチオフェン、１．１％の３−ヘキシルチオフェン及び０．２％のビスチエニル副産物を示した。これは触媒なしでは転化がほとんど起こらないことを示している。
【００３４】
実施例１５（比較）
３−ブロモチオフェン（１当量）を１００％ジエチルエーテル溶媒中のヘキシルマグネシウムブロミドグリニャール試薬（１．２当量）及び１２．６ｍｇのジクロロ−ビス（トリフェニルホスフィン）ニッケル（II）触媒と反応させる。溶媒中のグリニャール試薬濃度は２ｍｏｌ／Ｌである。反応は室温で実施した。反応生成物の即時ガスクロマトグラフィーで、８５．３％の３−ブロモチオフェン、１．７％の３−ヘキシルチオフェン及び０．５％のビスチエニル副産物を示した。１時間後のＧＣでは、６８．０％の３−ブロモチオフェン、３．１％の３−ヘキシルチオフェン、６．３％のビスチエニル副産物及び０．８９％のを示した。これはジエチルエーテル溶媒とジクロロ−ビス（トリフェニルホスフィン）ニッケル（II）触媒では転化不良であることを示している。
【００３５】
実施例１６（比較）
３−ブロモチオフェン（１当量）を１００％ＴＨＦ溶媒中の１．１ｍｏｌのマグネシウム金属及び１．１５ｍｏｌの１−ブロモヘキサン、そして８１５ｍｇの（１，３−ビス（ジフェニルホスフィノ）プロパン）ジクロロニッケル（II）触媒（懸濁液）とフラスコで混合する。溶媒中のグリニャール試薬濃度は２．２ｍｏｌ／Ｌである。反応は室温で実施した。反応生成物の即時のガスクロマトグラフィーで、８５．３％の３−ブロモチオフェン、１．７％の３−ヘキシルチオフェン及び０．５％のビスチエニル副産物を示した。４８時間後のＧＣでは、２．９％の３−ブロモチオフェン、６４．５％の３−ヘキシルチオフェン、９．８％のビスチエニル副産物及び３．３４％の３−（１−メチルペンチル）チオフェンを示した。これは１００％ＴＨＦ溶媒では選択性が悪いことを示している。
【００３６】
実施例１７（比較）
３−ブロモチオフェン（１当量）を５０：５０のＴＨＦ／ＭＴＢＥ溶媒中の１．２ｍｏｌのマグネシウム金属及び１．２ｍｏｌの１−ブロモヘキサン、そして６００ｍｇの（１，３−ビス（ジフェニルホスフィノ）プロパン）ジクロロニッケル（II）触媒（懸濁液）とフラスコで混合する。溶媒中のグリニャール試薬濃度は１．３ｍｏｌ／Ｌである。反応は室温で実施した。１５時間後の反応生成物のガスクロマトグラフィーで、０．２％の３−ブロモチオフェン、８６．７％の３−ヘキシルチオフェン、５．６％のビスチエニル副産物及び１．５９％の３−（１−メチルペンチル）チオフェンを示した。これは５０：５０のＴＨＦ／ＭＴＢＥ溶媒ではビスチエニル及び３−（１−メチルペンチル）チオフェンの副産物形成が高いことを示している。概して、比較例は、選択性に関する主要なインプット要素は触媒、次に温度であり、溶媒は選択性の最終完成に寄与していることを示している。数字で表すと、６０％、３０％、１０％の寄与度である。メチルＴＨＦ中ではグリニャール試薬濃度は４ｍｏｌ／Ｌまで可能である。
【００３７】
本発明を好適な態様を参照しながら特別に示し記載してきたが、当業者であれば本発明の精神及び範囲から離れることなく多様な変形及び変更が可能であることは容易に分かるであろう。特許請求の範囲は、開示した態様、前述の内容の代替物及びそれらのすべての等価物をカバーすると解釈されるものとする。
【手続補正書】
【提出日】平成19年9月14日(2007.9.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
３−アルキルチオフェン又は３−アリールチオフェンの形成法であって、３−ハロチオフェンを触媒及びメチルテトラヒドロフラン溶媒の存在下でアルキルマグネシウムハライド又はアリールマグネシウムハライドのいずれかのグリニャール試薬と反応させることを含み、グリニャール試薬は前記溶媒に対して少なくとも約０．５ｍｏｌ／Ｌの量で存在する、３−アルキルチオフェン又は３−アリールチオフェンの形成法。
【請求項２】
前記溶媒が２−メチルテトラヒドロフランを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記触媒が、Ｎｉ（II）、Ｎｉ（０）、Ｐｄ（II）及びＰｄ（０）化合物並びにそれらの組合せからなる群から選ばれる物質を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
３−アルキルチオフェン又は３−アリールチオフェンの形成法であって、
ａ）アルキルマグネシウムハライド又はアリールマグネシウムハライドのいずれかのグリニャール試薬をメチルテトラヒドロフラン溶媒中に形成すること（グリニャール試薬は前記溶媒に対して少なくとも約０．５ｍｏｌ／Ｌの量で存在する）；
ｂ）触媒とメチルテトラヒドロフラン溶媒の組合せを含む触媒組成物を別に形成すること；
ｃ）触媒組成物をグリニャール試薬及びメチルテトラヒドロフラン溶媒と混合して反応混合物を形成すること；及び
ｄ）その後、３−ハロチオフェンを前記反応混合物と、３−アルキルチオフェン又は３−アリールチオフェンのいずれかの反応生成物を製造するに足る条件下で反応させること、
を含む方法。
【請求項５】
前記溶媒が２−メチルテトラヒドロフランを含む、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
３−アルキルチオフェン又は３−アリールチオフェンを前記反応生成物から回収することをさらに含む、請求項４に記載の方法。
【国際調査報告】
2008527142.tif 000004