(57)【要約】【課題】エステル等の調製や化学量論量の塩基を用いることなく、アリルアルコールを水中で直接アリル化反応するための方法を提供する。【解決手段】次式（Ｉ）【化１】2004262843.tif 000015（ただし、Ｒ１およびＲ２は同一または別異に水素原子または置換基を有していてもよい炭化水素基である）で表されるアリルアルコールと、次式（ＩＩ）【化２】2004262843.tif 000016（ただし、Ｗ１およびＷ２は同一または別異に電子吸引基であり、Ｒ３は置換基を有していてもよい炭化水素基である）で表される求核剤を、Ｐｄ化合物もしくは錯体とトリアリールホスフィンと次式（ＩＩＩ）Ｒ４ＣＯ２Ｈ                                    （ＩＩＩ）（ただし、Ｒ４は置換基を有していてもよい炭化水素基である）で表されるカルボン酸を含有する触媒系の存在下、水中で反応させる。【選択図】    なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
次式（Ｉ）
【化１】
2004262843.tif 000012
（ただし、Ｒ１およびＲ２は同一または別異に水素原子または置換基を有していてもよい炭化水素基である）
で表されるアリルアルコールと、次式（ＩＩ）
【化２】
2004262843.tif 000013
（ただし、Ｗ１およびＷ２は同一または別異に電子吸引基であり、Ｒ３は置換基を有していてもよい炭化水素基である）
で表される求核剤を、Ｐｄ化合物もしくは錯体とトリアリールホスフィンと次式（ＩＩＩ）
Ｒ４ＣＯ２Ｈ                                    （ＩＩＩ）
（ただし、Ｒ４は置換基を有していてもよい炭化水素基である）
で表されるカルボン酸を含有する触媒系の存在下、水中で反応させることを特徴とするアリルアルコールの水中直接アリル化反応方法。
【請求項２】
Ｒ４ＣＯ２Ｈは、次式（ＩＶ）
【化３】
2004262843.tif 000014
で表されるアダマンタンカルボン酸、または次式（Ｖ）
ＣＨ３（ＣＨ２）１０ＣＯ２Ｈ                      （Ｖ）
で表される１−ラウリル酸のいずれかである請求項１のアリルアルコールの水中直接アリル化反応方法。
【請求項３】
Ｐｄの濃度は、求核剤に対して０．５〜５  ｍｏｌ％とする請求項１または２のいずれかのアリルアルコールの水中直接アリル化反応方法。
【請求項４】
Ｒ４ＣＯ２Ｈの濃度は、求核剤に対して５〜２０  ｍｏｌ％とする請求項１または３のいずれかのアリルアルコールの水中直接アリル化反応方法。
【請求項５】
反応は過熱還流下で行う請求項１ないし４のいずれかのアリルアルコールの水中直接アリル化反応方法。
【請求項６】
水中でアリルアルコールを直接アリル化するための触媒系であって、Ｐｄ化合物もしくは錯体とトリアリールホスフィンと次式（ＩＩＩ）
Ｒ４ＣＯ２Ｈ                                    （ＩＩＩ）
（ただし、Ｒ４は置換基を有していてもよい炭化水素基である）
で表されるカルボン酸を含有してなることを特徴とするアリルアルコールの水中直接アリル化反応用触媒。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この出願の発明は、水中でアリルアルコールを直接アリル化するための方法に関するものである。さらに詳しくは、この出願の発明は、エステルや炭酸エステルの調製や化学量論量の塩基を必要とせず、副生成物が水のみであるアリルアルコールの水中直接アリル化反応とそのための触媒に関するものである。
【０００２】
【従来の技術とその課題】
近年、環境や人体への配慮から、安価で安全な媒体として水が注目されている。有機合成においても、従来使用されてきた有機溶媒の代わりに水を使用することができれば、コスト削減や環境保全の観点から大きな利点を有するといえる。また、水中で反応を行う上では、溶媒、基質、触媒等の乾燥が不要となるため、反応工程の短縮にも繋がる。さらに、他の溶媒とは全く異なる性質を示す水を溶媒とすることにより、新たな反応化学を展開できる可能性も高い。
【０００３】
様々な炭素−炭素結合形成反応の中でも、π−アリル遷移金属種を鍵中間体とするアリル化反応、特にパラジウム錯体を触媒とするアリル位置換反応は、合成化学において極めて重要な反応の一つであり、様々な触媒系が報告されている。
【０００４】
しかし、アリル化反応の多くは、求核剤としてアリルエステルと化学量論量の塩基の組み合わせ、あるいは、アリル化炭酸エステルを用いるものであり、反応が煩雑となりやすい。一方、アリルアルコールを直接アリル化反応に用いることが出来れば、エステルや炭酸エステルを調製する必要がなく、化学量論量の塩基も必要としないため、反応工程が簡略化でき、原子効率も上がると考えられる。
【０００５】
Ｐｄ触媒を用いるアリルアルコール類の直接アリル化反応については、これまでにも報告されている（非特許文献１〜８）。また、Ｐｄ以外の触媒を用いるアリルアルコール類の直接アリル化反応も知られている（非特許文献９〜１０）。
【０００６】
しかし、これらの反応は、いずれも有機溶媒中（あるいは無溶媒条件下）で高温下に長時間行う、化学量論量の活性化剤を必要とする（例えば、非特許文献１１）等の問題を有していた。また、触媒量で有効に作用するものも知られてはいるものの（非特許文献１２）、これまで水溶媒中でのアリルアルコールの直接アリル化反応を可能とするＰｄ触媒は一切知られていなかったのが実情である。
【０００７】
このようなアリルアルコール類の直接アリル化反応を水溶媒中で行うことができれば、省エネルギー、省化学物質型合成反応プロセルとして有用である。
【０００８】
【非特許文献１】
Ａｔｋｉｎｓ，  Ｋ．Ｅ．；  Ｗａｌｋｅｒ，  Ｗ．Ｅ．；  Ｍａｎｙｉｋ，  Ｒ．Ｍ．  Ｔｅｔｒａｈｅｄｒｏｎ  Ｌｅｔｔ．  １９７０，  ３８２１
【非特許文献２】
Ｈａｕｄｅｇｏｎｄ，  Ｊ．Ｐ．；  Ｃｈａｕｖｉｎ，  Ｙ．；  Ｃｏｍｍｅｒｅｕｃ，  Ｄ．  Ｊ．  Ｏｒｇ．  Ｃｈｅｍ．  １９７９，  ４４，  ３０６３
【非特許文献３】
Ｂｅｒｇｂｒｅｉｔｅｒ，  Ｄ．Ｅ．；  Ｗｅａｔｈｅｒｆｏｒｄ，  Ｄ．Ａ．  Ｊ．  Ｃｈｅｍ．  Ｓｏｃ．  Ｃｈｅｍ．  Ｃｏｍｍｕｎ．  １９８９，  ８８３
【非特許文献４】
Ｂｅｒｇｂｒｅｉｔｅｒ，  Ｄ．Ｅ．；  Ｗｅａｔｈｅｒｆｏｒｄ，  Ｄ．Ａ．  Ｊ．  Ｏｒｇ．  Ｃｈｅｍ．  １９８９，  ５４，  ２７２６
【非特許文献５】
Ｓｈｉｍｉｚｕ，  Ｉ．；  Ｔｏｙｏｄａ，  Ｍ．；  Ｔｅｒａｓｈｉｍａ，  Ｔ．；  Ｏｓｈｉｍａ，  Ｍ．；  Ｈａｓｅｇａｗａ，  Ｈ．  Ｓｙｎｌｅｔｔ  １９９２，  ３０１
【非特許文献６】
Ｓａｋａｋｉｂａｒａ，  Ｍ．；  Ｏｇａｗａ，  Ａ．  Ｔｅｔｒａｈｅｄｒｏｎ  Ｌｅｔｔ．  １９９４，  ４３，  ８０１３
【非特許文献７】
Ｂｒｉｃｏｕｔ，  Ｈ．；  Ｃａｒｐｅｎｔｉｅｒ，  Ｊ．−Ｆ．；  Ｍｏｒｔｒｅｕｘ，  Ａ．  Ｊ．Ｍｏｌ．Ｃａｔａｌ．  Ａ：  Ｃｈｅｍ．  １９９８，  １３６，  ２４３
【非特許文献８】
Ｏｚａｗａ，  Ｆ．；  Ｏｋａｍｏｔｏ，  Ｈ．；  Ｋａｗａｇｉｓｈｉ，  Ｓ．；  Ｙａｍａｍｏｔｏ，  Ｓ．；  Ｍｉｎａｍｉ，  Ｔ．；  Ｙｏｓｈｉｆｕｊｉ，  Ｍ．  Ｊ．  Ａｍ．  Ｃｈｅｍ．  Ｓｏｃ．  ２００２，  １２４，  １０９６８
【非特許文献９】
Ｍｕｋｈｏｐａｄｈｙａｙ，  Ｍ．；  Ｉｑｂａｌ，  Ｊ．  Ｔｅｔｒａｈｅｄｒｏｎ  Ｌｅｔｔ．  １９９５，  ３６，  ６７６１
【非特許文献１０】
Ｔａｋｅｕｃｈｉ，  Ｒ．；  Ｋａｈｉｏ，  Ｍ．  Ａｎｇｅｗ．  Ｃｈｅｍ．，  Ｉｎｔ．  Ｅｄ．  Ｅｎｇｌ．  １９９７，  ３６，  ２６３
【非特許文献１１】
Ｌｕ，  Ｘ．；  Ｊｉａｎｇ，  Ｘ．；  Ｔａｏ，  Ｘ．  Ｊ．  Ｏｒｇａｎｏｍｅｔ．  Ｃｈｅｍ．１９９８，  ３４４，  １０９
【非特許文献１２】
Ｌｕ，  Ｘ．；  Ｌｕ，  Ｌ．；  Ｓｕｎ，  Ｊ．，  Ｊ．  Ｍｏｌ．  Ｃａｔａｌ．  １９８７，  ４１，  ２４５
そこで、この出願の発明は、以上のとおりの事情に鑑みてなされたものであり、従来技術の問題点を解決し、エステル等の調製や化学量論量の塩基を用いることなく、アリルアルコールを水中で直接アリル化反応するための方法を提供することを課題としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この出願の発明は、上記の課題を解決するものとして、まず第１には、次式（Ｉ）
【００１０】
【化４】
2004262843.tif 000002
【００１１】
（ただし、Ｒ１およびＲ２は同一または別異に水素原子または置換基を有していてもよい炭化水素基である）
で表されるアリルアルコールと、次式（ＩＩ）
【００１２】
【化５】
2004262843.tif 000003
【００１３】
（ただし、Ｗ１およびＷ２は同一または別異に電子吸引基であり、Ｒ３は置換基を有していてもよい炭化水素基である）
で表される求核剤を、Ｐｄ化合物もしくは錯体とトリアリールホスフィンと次式（ＩＩＩ）
Ｒ４ＣＯ２Ｈ                                    （ＩＩＩ）
（ただし、Ｒ４は置換基を有していてもよい炭化水素基である）
で表されるカルボン酸を含有する触媒系の存在下、水中で反応させることを特徴とするアリルアルコールの水中直接アリル化反応方法を提供する。
【００１４】
また、この出願の発明は、第２には、Ｒ４ＣＯ２Ｈが次式（ＩＶ）
【００１５】
【化６】
2004262843.tif 000004
【００１６】
で表されるアダマンタンカルボン酸、または次式（Ｖ）
ＣＨ３（ＣＨ２）１０ＣＯ２Ｈ                      （Ｖ）
で表される１−ラウリル酸のいずれかである前記のアリルアルコールの水中直接アリル化反応方法を提供する。
【００１７】
この出願の発明は、第３にはＰｄの濃度が求核剤に対して０．５〜５  ｍｏｌ％である前記いずれかのアリルアルコールの水中直接アリル化反応方法を、第４には、Ｒ４ＣＯ２Ｈの濃度が求核剤に対して５〜２０  ｍｏｌ％である前記いずれかのアリルアルコールの水中直接アリル化反応方法を、また、第５には、反応を過熱還流下で行う前記いずれかのアリルアルコールの水中直接アリル化反応方法を提供する。
【００１８】
そして、この出願は、第６には、Ｐｄ化合物もしくは錯体とトリアリールホスフィンと次式（ＩＩＩ）
Ｒ４ＣＯ２Ｈ                                    （ＩＩＩ）
（ただし、Ｒ４は置換基を有していてもよい炭化水素基である）
で表されるカルボン酸を含有してなることを特徴とするアリルアルコールの水中直接アリル化反応用触媒をも提供する。
【００１９】
【発明の実施の形態】
この出願の発明者らは、Ｐｄ化合物もしくは錯体とトリアリールホスフィンと次式（ＩＩＩ）
Ｒ４ＣＯ２Ｈ                                    （ＩＩＩ）
（ただし、Ｒ４は置換基を有していてもよい炭化水素基である）
で表されるカルボン酸を含有してなる触媒系の共存下で次式（Ｉ）
【００２０】
【化７】
2004262843.tif 000005
【００２１】
（ただし、Ｒ１およびＲ２は同一または別異に水素原子または置換基を有していてもよい炭化水素基である）
で表されるアリルアルコールと、次式（ＩＩ）
【００２２】
【化８】
2004262843.tif 000006
【００２３】
（ただし、Ｗ１およびＷ２は同一または別異に電子吸引基であり、Ｒ３は置換基を有していてもよい炭化水素基である）
で表される求核剤を反応させることにより、水中での直接アリル化が進行し、次式（ＶＩ）のアリル化体
【００２４】
【化９】
2004262843.tif 000007
【００２５】
が得られることを見出し、本願発明に至ったものである。
【００２６】
このようなＰｄ化合物もしくは錯体とトリアリールホスフィンとカルボン酸の組み合わせからなる水中直接アリル化反応用触媒は、水中において有効に作用し、Ｐｄ化合物もしくは錯体とトリアリールホスフィンのみからなる触媒系を用いた場合と比較して格段に高い収率で生成物であるアリル化体を与える。しかし、後述の実施例にも示されるとおり、この触媒系を有機溶媒中で使用した場合には、同様のアリル化反応はほとんど進行しない。
【００２７】
この出願の発明の水中直接アリル化反応方法は、どのようなアリルアルコールに対しても適用できるものである。すなわち、前記式（Ｉ）におけるＲ１およびＲ２は、同一または別異に水素原子または置換基を有していてもよい各種の炭化水素基から選択される。具体的に、Ｒ１およびＲ２としては、メチル、エチル、ｎ−プロピル、ｉ−プロピル等のアルキル基、フェニル、トルイル、アントラセニル等のアリール基、およびこれらの炭化水素基にハロゲン、アミノ、シアノ等がさらに結合した置換基が例示される。
【００２８】
また、求核剤は、同一または別異の二つの電子吸引基Ｗ１およびＷ２に挟まれたＣＨ基を有する式（ＩＩ）のものであればよく、このとき電子吸引基Ｗ１、Ｗ２、およびＲ３はどのようなものであってもよい。
【００２９】
この出願の発明の水中直接アリル化反応方法は、前期のとおり、Ｐｄ化合物もしくは錯体とトリアリールホスフィンＰＡｒ３とカルボン酸Ｒ４ＣＯ２Ｈの存在下で行われるものであるが、Ｐｄ化合物やＰｄ錯体としては、Ｐｄ（ｄｂａ）２（ただし、ｄｂａ＝ジベンジリデンアセトン）やＰｄ（ＯＡｃ）２（ただし、Ａｃ＝アセチル）が例示される。これらはトリフェニルホスフィン等のトリアリールホスフィンＰＡｒ３と錯形成するものである。また、Ｐｄ化合物やＰｄ錯体とＰＡｒ３を共存させる代わりにパラジウムのテトラキス（トリアリールホスフィン）パラジウム錯体を用いてもよい。
【００３０】
この出願の発明において触媒系を構成するカルボン酸としては各種のものが例示される。具体的には、Ｒ４としてＣ１〜２０のアルキル基やシクロアルキル基、アリール基、さらには、ハロゲン、Ｎ、Ｏ、Ｓ等を有する置換基が結合したアルキル基等が挙げられる。中でもラウリルカルボン酸（ＣＨ３（ＣＨ２）１０ＣＯ２Ｈ）とアダマンタンカルボン酸（１−ＡｄＣＯ２Ｈ）を添加した場合には、高い収率で生成物が得られ、好ましい。
【００３１】
さらに、この出願の発明のアリルアルコールの水中直接アリル化反応方法では、触媒系の濃度、すなわち、Ｐｄ化合物または錯体、ＰＡｒ３、およびカルボン酸の濃度はとくに限定されず、例えば求核剤１  ｍｏｌに対して０．００１〜１  ｍｏｌ（０．１  ｍｏｌ％〜１００  ｍｏｌ％）とすることができる。好ましくは、Ｐｄの濃度を求核剤に対して０．５〜５  ｍｏｌ％、カルボン酸の濃度を求核剤に対して５〜２０  ｍｏｌ％とする。このような条件下で反応を行った場合には、９０  ％以上の高い収率でアリル化体が得られ、好ましい。
【００３２】
また、この出願の発明のアリルアルコールの水中直接アリル化反応方法において、反応温度や反応時間等の条件もとくに限定されない。反応温度としては、７０〜１００℃が適用できるが、中でも過熱還流下で反応を行った場合には、短い反応時間でも高い収率でアリル化体が得られ、好ましい。
【００３３】
以下、実施例を示し、この発明の実施の形態についてさらに詳しく説明する。もちろん、この発明は以下の例に限定されるものではなく、細部については様々な態様が可能であることは言うまでもない。
【００３４】
【実施例】
以下の実施例において、各試薬は次のとおりに入手した。
【００３５】
（ａ）東京化成工業（株）より購入
化合物ａ１（ｃｉｎｎａｎｙｌ  ａｌｃｏｈｏｌ）、化合物ｂ１（ｄｉｂｅｎｚｏｙｌｍｅｔｈａｎｅ）、Ｐｄ（ＰＰｈ３）４（ｔｅｔｒａｋｉｓ（ｔｒｉｐｈｅｎｙｌｐｈｏｓｐｈｉｎｅ）ｐａｌｌａｄｉｕｍ）、４−ＯｃｔＣ６Ｈ４ＣＯ２Ｈ（４−ｏｃｔｙｌｂｅｎｚｏｉｃ  ａｃｉｄ）、１−ＡｄＣＯ２Ｈ（１−ａｄａｍａｎｔａｎｅｃａｒｂｏｘｙｌｉｃ  ａｃｉｄ）、Ｐｈ２ＣＨＣＯ２Ｈ（ｄｉｐｈｅｎｙｌａｃｅｔｉｃ  ａｃｉｄ）、ＰｈＯＣＨ２ＣＯ２Ｈ（ｐｈｅｎｏｘｙａｃｅｔｉｃ  ａｃｉｄ）、４−ＮＯ２Ｃ６Ｈ４ＯＨ（４−ｎｉｔｒｏｐｈｅｎｏｌ）、２−Ｆ−４−ＮＯ２Ｃ６Ｈ３ＯＨ（２−ｆｌｕｏｒｏ−４−ｎｉｔｒｏｐｈｅｎｏｌ）、Ｃ６Ｆ５ＯＨ（ｐｅｎｔａｆｌｕｏｒｏｐｈｅｎｏｌ）、化合物ｂ（表３反応３）（ｅｔｈｙｌ  ２−ｏｘｏｃｙｃｌｏｐｅｎｔａｎｅｃａｒｂｏｘｙｌａｔｅ）、化合物ｂ（表３反応５（２−ｐｈｅｎｙｌｓｕｌｆｏｎｙｌａｃｅｔｏｐｈｅｎｏｎｅ）、化合物ａ（表３反応６）（ａｌｌｙｌ  ａｌｃｏｈｏｌ）、化合物ａ（表３反応７）（ｔｒａｎｓ−２−ｈｅｘｅｎ−１−ｏｌ）
（ｂ）  関東化学（株）より購入
ＣＨ３（ＣＨ２）１０ＣＯ２Ｈ（ｌａｕｒｉｃ  ａｃｉｄ）、ＰｈＣＯ２Ｈ（ｂｅｎｚｏｉｃ  ａｃｉｄ）、ＣＨ３ＣＯ２Ｈ（ａｃｅｔｉｃ  ａｃｉｄ）
（ｃ）文献（Ｓｍｉｔｈ，  Ａ．  Ｂ．，  ＩＩＩ；  Ｌｅｖｅｎｂｅｒｇ，  Ｐ．  Ａ．  Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ  １９８１，  ５６７）に従い合成
化合物ｂ（表３反応２）（ｅｔｈｙｌ  ２−ｂｅｎｚｏｙｌｐｒｏｐｉｏｎａｔｅ）
（ｄ）シグマアルドリッチジャパン（株）より購入
化合物ｂ（表３反応４）（ｅｔｈｙｌ  ２−ｎｉｔｒｏｐｒｏｐｉｏｎａｔｅ）
＜実施例１＞
反応式（Ａ）にしたがってシンナミルアルコールのアリル化反応を行った。
【００３６】
【化１０】
2004262843.tif 000008
【００３７】
また、反応は次の表１に示した各条件で行った。
【００３８】
【表１】
2004262843.tif 000009
【００３９】
触媒として一般にアリル位置換反応に用いられるＰｄ（ＰＰｈ３）４を用いた場合、７０℃において３０分で反応を停止させると、反応は殆ど進行しておらず、僅かな量の生成物しか得られなかった（反応１）。
【００４０】
また、ラウリル酸を触媒と下場合には、反応は全く進行しなかった（反応２）。
【００４１】
一方、Ｐｄ（ＰＰｈ３）４に添加剤としてラウリル酸を加えた場合には、収率が劇的に向上した（反応３）。さらに、各種のカルボン酸でも収率の改善が見られた。これより、Ｐｄ（ＰＰｈ３）４とカルボン酸を共存させることにより、水中でのアリル化反応が進行することが確認された。
＜比較例１＞
次の反応式（Ｂ）に従い、実施例１で検討した反応をトルエンおよび１，４−ジオキサン中で行った。結果を表２に示した。
【００４２】
【表２】
2004262843.tif 000010
【００４３】
各々の反応の収率は、１  ％および３  ％であった。これより、本願発明の直接アリル化反応用触媒は、水中でのみ機能するものであり、トルエンや１，４−ジオキサン等の有機溶媒中ではアリル化反応が進行しないことが明らかになった。
＜実施例２＞
Ｐｄ（ＰＰｈ３）４と１−ＡｄＣＯ２Ｈからなる触媒系を用いて、反応式（Ｃ）に従い各種の求核剤によるアリルアルコールの直接アリル化反応を行った。
【００４４】
結果を表３に示した。
【００４５】
【表３】
2004262843.tif 000011
【００４６】
表３より、本願発明のアリルアルコールの水中直接アリル化反応方法は、各種のアリルアルコールおよび求核剤に対して有効であることが確認された。
【００４７】
【発明の効果】
以上詳しく説明したとおり、この発明によって、水中でアリルアルコールを直接アリル化するための方法が提供される。この発明の水中直接アリル化反応方法では、安価で環境負荷の低い水を反応溶媒として使用できるため、反応コストの削減や環境保全が期待できる。さらに、一般的な有機合成反応のように溶媒、基質、触媒等の乾燥（脱水、蒸留など）を行う必要がないため、反応工程の短縮が可能となり、有用性が高い。