(57)【要約】【目的】反応収率の高い、炭素−炭素結合を有する有機化合物の製造方法の提供。【構成】乾燥したパラジウム担持活性炭触媒の存在下、一般式（１）で表される有機ホウ素酸と一般式（２）で表されるハロゲン化有機物を反応させることを特徴とする、一般式（３）で表される有機化合物の製造方法。【化１】ＲＢ（ＯＨ）ｎ                    （１）Ｒ’Ｘ                            （２）Ｒ−Ｒ’                          （３）（式中、Ｒ及びＲ’はそれぞれ独立して有機残基を示し、ｎは１又は２を表す。）【特許請求の範囲】
【請求項１】
乾燥したパラジウム担持活性炭触媒の存在下、一般式（１）で表される有機ホウ素酸と一般式（２）で表されるハロゲン化有機物を反応させることを特徴とする、一般式（３）で表される有機化合物の製造方法。
【化１】
2005047842.tif 000002
（式中、Ｒ及びＲ’はそれぞれ独立して有機残基を示し、ｎは１又は２を表す。）
【請求項２】
乾燥したパラジウム担持活性炭触媒の含水量が３重量％以下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】
塩基の存在下で反応を行うことを特徴とする、請求項１又は２に記載の製造方法。
【請求項４】
一般式（１）及び（２）において、Ｒ及びＲ’がそれぞれ独立して置換基を有していてもよいアリー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製造方法。
【請求項５】
一般式（１）及び（２）において、Ｒ及びＲ’がそれぞれ独立して置換基を有していてもよいフェニ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製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機ホウ素酸とハロゲン化有機物とを反応させて炭素−炭素結合を有する化合物を製造する方法に関し、特にアリールホウ素酸とハロゲン化アリール化合物とを反応させてビアリール化合物を製造する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
これまでに、ビアリール化合物の製造方法について数多く報告されている。中でも、液晶ディスプレイなどの機能性材料や医農薬、及びその中間体として有用なビアリール体化合物の合成反応として、芳香族ボロン酸と芳香族ハロゲン化合物とを、塩基共存下、パラジウム錯体触媒を用いて反応させる鈴木カップリングが良く知られている。しかしこの鈴木カップリングは、希少で高価なパラジウム錯体触媒として用いる均一系触媒反応なので、触媒の再利用は不可能である。
【０００３】
しかしながら、近年のグリーンケミストリーと言われる、環境、資源面に負荷を軽減する化学物質の製造方法が注目を集めている中、金属触媒の再生、再利用は大きな課題とされ、この課題を解決する技術としてパラジウム金属を無機固体又は有機固体に担持又は固定化した触媒が提案されているが、何れの場合も反応において配位子剤の介在を必要とする。
【０００４】
例えば、活性炭にパラジウムを担持した触媒を用いた場合、トリフェニルホスフィン等の配位子を用いないと活性が著しく低下することが知られている（例えば、特許文献１参照）。
また、パラジウムをはじめ白金族金属を活性炭に担持した触媒は、発火等の危険性を回避するため、通常５０％相当量の水分を含んだ状態で市販されており、かつ特別な場合を除いて通常この状態で使用されている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−２４９４８３号公報
【非特許文献１】
白金族金属触媒の使い方（エヌ・イーケムキャト株式会社発行、「白金族金属触媒の使い方」、第１０頁、２０００年）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、錯体触媒の代わりに、市販の活性炭担持触媒を用いて、配位子を用いなくても高い反応効率で鈴木カップリングを行う方法提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、市販の活性炭担持触媒を乾燥して用いると、配位子を用いなくても有機ホウ素酸とハロゲン化有機物との反応が良好に進行することを見出した。
すなわち、本発明の要旨は、乾燥したパラジウム担持活性炭触媒の存在下、一般式（１）で表される有機ホウ素酸と一般式（２）で表されるハロゲン化有機物を反応させることを特徴とする、一般式（３）で表される有機化合物の製造方法に関する。
【０００８】
【化２】
ＲＢ（ＯＨ）ｎ                    （１）
Ｒ’Ｘ                            （２）
Ｒ−Ｒ’                          （３）
（式中、Ｒ及びＲ’はそれぞれ独立して有機残基を示し、ｎは１又は２を表す。）
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について詳細に説明する。
＜パラジウム担持活性炭触媒の乾燥＞
本発明のパラジウム担持活性炭触媒は、一般的な調製法により得ることもできるが、市販されているものを使用することもできる。
【００１０】
活性炭へのパラジウムの担持量は、特に制限されず、活性炭に対して金属重量で０．１〜２０％であり、好ましくは０．５〜１０％である。これより少ないと反応を完結するのに長時間を必要とする。逆に多すぎると反応への影響はないが高価なパラジウムを多量に要することから経済性面で不利である。また、パラジウム担持活性炭触媒を第１〜１５族金属、或いはそれらの化合物で修飾した触媒として使用することも可能である。
【００１１】
パラジウム担持活性炭触媒は、乾燥されているものを使用する。本発明においては、パラジウム担持活性炭触媒中の水分を通常３０重量％以下、好ましくは１０重量％以下、さらに好ましくは５重量％以下になるまで乾燥させる。少しでも乾燥させれば発明の効果が得られるが、触媒中の水分が少ない方が反応活性が上がるため、好ましい。
【００１２】
触媒の含水量は、熱重量分析／示差熱分析等の熱天秤法により測定できる。
乾燥方法は特に限定されないが、焼成管等を用いた酸素を含まない乾燥ガス流通法でも、減圧乾燥器等を用いた減圧乾燥法でもよく、これらの乾燥方法を併用してもよいが、安全性の点からは不活性ガス存在下に乾燥させるのが好ましい。
乾燥温度は、通常室温以上、好ましくは１００℃以上であって、通常５００℃以下、好ましくは３００℃以下で行う。乾燥時間は乾燥温度に応じて使用する触媒中の水分量が目的値となるように適宜設定するが、通常１分以上、好ましくは１０分以上、より好ましくは３０分以上であって、通常１０日以下、好ましくは１日以下、より好ましくは１２時間以下、さらに好ましくは６時間以下行う。
【００１３】
＜有機化合物生成方法＞
前記本発明の触媒の存在下、有機ホウ素酸とハロゲン化有機物を反応し、炭素−炭素結合を導入する有機化合物を得る。
（１）有機ホウ素酸
有機ホウ素酸は、前記（１）式で表される化合物である。その炭素数は、通常１以上、好ましくは６以上であり、上限は通常３０以下、好ましくは２０以下である。有機ホウ素酸１分子中の−Ｂ（ＯＨ）ｎ基の数は、通常３個以下、好ましくは２個以下である。
【００１４】
（１）式中、Ｒとしては、置換基を有していてもよいアリール基が好ましい。好ましい有機ホウ素酸の具体例としては、アセチルベンゼンボロン酸、アミノベンゼンボロン酸、ベンゼンボロン酸、ベンゼンジボロン酸、ベンジルオキシベンゼンボロン酸、ビフェニルボロン酸、ビフェニルジボロン酸、ビス（トリフルオロメチル）ベンゼンボロン酸、ブチルベンゼンボロン酸、カルボキシベンゼンボロン酸、カルボキシエチルベンゼンボロン酸、（カルボキシビニル）ベンゼンボロン酸、シアノベンゼンボロン酸、ジメトキシベンゼンボロン酸、ジメチルベンゼンボロン酸、（エタンスルフォニル）ベンゼンボロン酸、エチルベンゼンボロン酸、（エチルチオ）ベンゼンボロン酸、フォルミルベンゼンボロン酸、フォルミル−メトキシベンゼンボロン酸、ヒドロキシベンゼンボロン酸、（ヒドロキシメチル）ベンゼンボロン酸サイクリックモノエステル、（ヒドロキシメチル）ベンゼンボロン酸、プロピルベンゼンボロン酸、イソプロピル−メトキシベンゼンボロン酸、（メタンスルフィニル）ベンゼンボロン酸、（メタンスルフォニル）ベンゼンボロン酸、メトキシベンゼンボロン酸、（メトキシカルボニル）ベンゼンボロン酸、メトキシナフタレンボロン酸、メチルベンゼンボロン酸、（メチレンジオキシ）ベンゼンボロン酸、（メチルチオ）ベンゼンボロン酸、ナフタレンボロン酸、ニトロベンゼンボロン酸、（ニトロビニル）ベンゼンボロン酸、ノニルベンゼンボロン酸、ペンチルベンゼンボロン酸、（トリフルオロメチル）ベンゼンボロン酸、（トリフルオロメトキシ）ベンゼンボロン酸、トリメトキシベンゼンボロン酸、ビニルベンゼンボロン酸、等が挙げられる。
【００１５】
（２）ハロゲン化有機物
ハロゲン化有機物は、前記（２）式で表される化合物である。その炭素数は通常１以上、好ましくは６以上であり、上限は通常３０以下、好ましくは２０以下である。ハロゲン化有機物１分子中に置換するハロゲン原子の数は、通常３個以下、好ましくは２個以下である。
ハロゲン原子としては、通常塩素原子、ヨウ素原子、臭素原子が用いられる。
（２）式中、Ｒ’としては、置換基を有していてもよいアリール基を表すのが好ましい。好ましいハロゲン化有機物の具体例としては  芳香族ハロゲン化合物、それぞれがブロモ、クロロ及びヨードから選ばれる原子で置換されたベンゼン、アルキルベンゼン、アルケニルベンゼン、ナフタレン、アルキルナフタレン、アルケニルナフタレン、ビフェニル、アルキルビフェニル、アルケニルビフェニル等が挙げられ、更にこれらにカルボン酸基、エステル基、ニトリル基、シアノ基、水酸基、フェニル基、等が置換されていてもよい。
【００１６】
本発明に係る有機ホウ素酸とハロゲン化有機物との反応を行うためには、前述の乾燥パラジウム担持活性炭触媒を、還元剤で処理する。還元するためには通常溶媒中で水素化ホウ素ナトリウム又はブチルリチウム等の還元剤で処理する。
本発明においては、前記触媒の存在下、有機ホウ素酸とハロゲン化有機物とを反応させて、炭素−炭素結合を有する有機化合物を得るが、好ましくは塩基の存在下で反応を行う。
【００１７】
反応系に共存させる塩基としては、無機塩基でも有機塩基でもよい。無機塩基としては、例えばアルカリ金属類（例えば、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム等）、アルカリ土類金属類（例えば、ベリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム等）の水酸化物、フッ化物、炭酸化合物、炭酸水素化合物、燐酸化合物等が挙げられる。有機塩基としては、トリエチルアミン、ピリジン、アニリン、１，５−ジアザビシクロ［４．３．０］ノン−５−エン、１，４−ジアザビシクロ［２．２．２］オクタン、１，８−ジアザビシクロ［５．４．０］−７−ウンデセン等のアミン類が挙げられる。これらの中でもカリウムやナトリウム等、無機のアルカリ金属類が好ましい。塩基は、１種単独で使用してもよく、２種以上を併用してもよい。
【００１８】
使用する試剤は全て前記触媒乾燥法である乾燥ガス流通法、減圧乾燥法或いはモレキュラシーブ等の脱水剤によって脱水処理するのが好ましい。含水量は、固体試剤の場合は３重量％以下、液状試剤の場合は５０重量ｐｐｍ以下とするのが好ましい。これらの含水率は、熱天秤法または水分測定法（カールフィッシャー：三菱化学社製）で確認できる。
【００１９】
本発明に係る製造方法は、無溶媒で行うこともできるが、好ましくは有機溶媒を用いて行われる。
有機溶媒としては、メチルアルコール、エチルアルコール、プロピルアルコール、ブチルアルコール等のアルコール類；ジクロロメタン、クロロホルム、四塩化炭素、１，２−ジクロロエタン、１，１，１−トリクロロエタン等のハロゲン系類；ジエチルエーテル、メチル−ｔ−ブチルエーテル、ジオキサン、エチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル（Ｄｉｇｌｙｍｅ）、テトラヒドロフラン等のエーテル類；ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン等の飽和炭化水素類；ベンゼン、トルエン、キシレン、クロロベンゼン等のベンゼン類；アセトニトリル、ベンゾニトリル等のニトリル類、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル類；Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、Ｎ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）等のアミド類や、シクロヘキサン、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）等が挙げられ、これらの中でも、ジオキサン、エチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル（Ｄｉｇｌｙｍｅ）等が好ましい。これらの有機溶媒は、１種単独で使用してもよく、２種以上を併用してもよい。
【００２０】
本発明に係る製造方法において、触媒に対する有機化合物の配合比（（有機化合物（有機ホウ素酸＋ハロゲン化有機物）のモル数）／（触媒に含有されるパラジウムのモル数））としては、目的とする生成物によって異なるため一概に規定することはできないが、通常０．０１以上、好ましくは１以上であり、通常１００，０００以下、好ましくは２０，０００以下である。配合比が０．０１未満であると、多量の触媒を使用することによって経済的に不利になったり、反応後に触媒へ吸着した生成物回収が煩雑になる可能性がある。また、配合比が１００，０００を超えると、仕込み原料を１００％転化するのに長時間を必要とする可能性がある。
【００２１】
また、塩基の存在下で反応を行う場合の有機ホウ素酸、ハロゲン化有機物および塩基の配合比（（塩基のモル数）／（有機ホウ素酸のモル数）／（ハロゲン化有機物のモル数））は、（（０．１〜１０）／（０．１〜１０）／１）が好ましく、（（１〜３）／（１〜３）／１）がより好ましい。配合比がこれより小さい場合、ハロゲン化有機物の反応が１００％転化することが難しく、大きい場合は反応へは何等影響はないが経済的に不利である。
【００２２】
反応温度は限定されないが、通常室温以上で行う。反応圧力も特に限定されるものではないが、通常常圧で行う。反応時間は数分から数日である。
前述の有機化合物生成反応の終了後、得られた反応液から触媒を公知の濾過・遠心分離等の方法で適宜分離する。分離された触媒は、触媒に付着した反応生成物を溶解する溶媒で洗浄、乾燥して反応に再使用することができる。
【００２３】
【発明の効果】
本発明に係る製造方法によれば、錯体触媒の代わりに市販されている活性炭担持触媒を用いて、配位子を用いなくても高い反応効率で鈴木カップリング反応を行うことができる。
【００２４】
【実施例】
以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明は下記実施例に何ら限定されるものではない。
実施例１
−触媒の乾燥−
５％パラジウム／活性炭触媒（ＰＳタイプ、含水率５７．０５％：エヌ・イーケムキャット株式会社製）約３００ｍｇを内径７ｍｍの石英焼成管に充填し、乾燥窒素流通下１００℃で２時間乾燥処理を行った。
乾燥処理済み触媒を示差熱／熱重量計を用い、乾燥ヘリウム流通下、室温から６００℃までの昇温（２０℃／分）した。重量減少から算出した触媒中の水分量は、０．８７重量％であった。
【００２５】
−有機化合物（４−メチルビフェニル）の生成−
上記触媒０．１２８ｇ（金属パラジウムとして０．０６ｍｍｏｌ相当量）と予めモレキュラーシェーブで脱水処理したエチレングリコールジメチルエーテル（カールフィシャー測定による含水率：＜１０ｐｐｍ）４ｍｌを含む予め乾燥窒素置換した２０ｍｌの反応容器に、１．６Ｍ  ｎ−ブチルリチウム（ＢｕＬｉ）／ｎ−ヘキサン溶液０．２ｍｌを添加処理した。次いで、予めモレキュラーシェーブで脱水処理したｐ−ブロモトルエン（カールフィシャー測定による含水率：＜１０ｐｐｍ）０．６２ｇ（３．６２ｍｍｏｌ）、予め乾燥窒素流通下１００℃で５時間乾燥処理したベンゼンボロン酸０．６６ｇ（５．４１ｍｍｏｌ）および予め乾燥窒素流通下１３０℃で５時間乾燥処理したリン酸三カリウム・ｎ水和物（Ｋ３ＰＯ４・ｎＨ２Ｏ  ｎ＝１〜２）１．５４ｇを加え還流条件下で５時間撹拌した。
【００２６】
反応液は、吸引濾過にて不均一触媒等を除去した後、ガスクロマトグラフィーを用いて分析した結果、ｐ−ブロモトルエンの転化率は７７．１ｍｏｌ％で、ｐ−フェニルトルエンの収率は６２．９ｍｏｌ％であった。
【００２７】
比較例１
５％パラジウム／活性炭触媒（ＰＳタイプ、含水率５７．０５％：エヌ・イーケムキャット株式会社製）０．３００ｇをそのまま使用した以外は実施例１と同様に処理した結果、ｐ−ブロモトルエンの転化率は１９．２ｍｏｌ％でｐ−フェニルトルエンの収率は１４．７ｍｏｌ％であった。