(57)【要約】【課題】空気に対して高い安定性を有し、かつその使用後に反応生成物からの分離回収の容易なパラジウム錯体触媒を用いるアリール化アントラセン化合物の製造方法を提供する。【解決手段】含窒素を配位子を有するパラジウム錯体を、連結基を通じて多孔質無機担体に固定化した触媒の存在下で、９−ハロアントラセン化合物をアリールボロン酸化合物と反応させることを特徴とする９−アリールアントラセン化合物の製造方法。【選択図】      なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
含窒素を配位子を有するパラジウム錯体を、連結基を通じて多孔質無機担体に固定化した触媒の存在下で、９−ハロアントラセン化合物をアリールボロン酸化合物と反応させることを特徴とする９−アリールアントラセン化合物の製造方法。
【請求項２】
含窒素配位子を有するパラジウム錯体を、連結基を通じて多孔質無機担体に固定化した触媒の存在下で、９，１０−ジハロアントラセン化合物をアリールボロン酸化合物と反応させることを特徴とする９，１０−ジアリールアントラセン化合物の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、パラジウム錯体触媒を用い、ハロアントラセンとアリールボロン酸の反応によりアリールアントラセン化合物の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、アリールアントラセン化合物を得るために、ハロアントラセン化合物にパラジウム触媒の存在下でアリールボロン酸化合物を反応させることは知られている（非特許文献１）。前記の如き反応において用いられるパラジウム触媒としては、一般的には、ホスフィンを配位子とするパラジウム−ホスフィン錯体触媒が用いられている。
しかしながら、このようなパラジウム錯体触媒は、空気により酸化されやすいために、その取扱いや保管に困難を生じた。また、前記した従来のホスフィン−パラジウム錯体触媒は、溶媒可溶性の均一系触媒であり、液状の反応生成物から分離回収することが困難であった。
【０００３】
【非特許文献１】
Ｃｈｅｍ．  Ｒｅｖ．，９５，２４５７（１９９５）．
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、空気に対して高い安定性を有し、かつその使用後に反応生成物からの分離回収の容易なパラジウム錯体触媒を用いるアリール化アントラセン化合物の製造方法を提供することをその課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、以下に示すアリールアントラセン化合物の製造方法が提供される。
（１）含窒素を配位子を有するパラジウム錯体を、連結基を通じて多孔質無機担体に固定化した触媒の存在下で、９−ハロアントラセン化合物をアリールボロン酸化合物と反応させることを特徴とする９−アリールアントラセン化合物の製造方法。
（２）含窒素配位子を有するパラジウム錯体を、連結基を通じて多孔質無機担体に固定化した触媒の存在下で、９，１０−ジハロアントラセン化合物をアリールボロン酸化合物と反応させることを特徴とする９，１０−ジアリールアントラセン化合物の製造方法。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明で用いるパラジウム錯体触媒において、そのパラジウム配位子として用いる含窒素配位子は、共役した窒素原子およびイミン基を含有しパラジウムと配位出来るものであればよい。このようなものには、各種の含窒素複素環からなる配位子、例えば、ピリジン−２−カルボイミン基、キノリン−２−カルボイミン基、イソキノリン−３−カルボイミン基、イソキノリン−１−カルボイミン基、ジピリジン−２−カルボイミン基、ピリミジン−２−カルボイミン基、ピラジン−２−カルボイミン基、フェナントロリン−２−カルボイミン基、フェナジン−２−カルボイミン基等が挙げられる。
本発明においては、ピリジンカルボイミン及びキノリンカルボイミンが好ましく用いられる。
【０００７】
前記含窒素配位子は、不活性置換基、例えば、炭素数１〜６のアルキル基又は炭素数１〜６のアルコキシ基を有していてもよい。
本発明の錯体触媒において、その多孔質無機担体としては、従来公知の各種の無機物質が用いられる。その平均細孔径は、１５〜１００Å、好ましくは２０〜５０Åである。
また、その粒径は、反応生成物から分離回収しやすいような粒径であればよく、通常、平均粒径で、０．００１〜１ｍｍ、好ましくは０．０１〜０．１ｍｍである。
前記多孔質無機担体としては、例えば、規則性メソポーラスシリカ、ゼオライト、シリカ、アルミナ、マグネシア、チタニア、セピオライト、シリカ−アルミナ等が挙げられるが、より好ましくはＦＳＭ−１６，ＭＣＭ−４１，ＳＢ−１５等の規則性メソポーラスシリカが用いられる。
【０００８】
本発明の錯体触媒は、含窒素配位子を有するパラジウム錯体を、連結基を介して、多孔質無機担体に固定化した構造を有する。このパラジウム錯体触媒に結合する連結基は、含窒素配位子、特に、その配位子に含まれる含窒素複素環に結合しているのが好ましい。この連結基において、その多孔質無機担体に結合する端部は、該担体に吸着反応や、化学反応を生じるように、極性基からなるのが好ましい。このような極性基には、例えば、ハロゲン原子（塩素、臭素、ヨウ素等）、炭素数１〜６のヒドロキシアルキル基、アミノ基、メリカプト基、水酸基、カルボニル基、カルボキシル基、スルホン酸基等が包含される。
【０００９】
前記連結基において、その含窒素複素環等の配位子部分に結合する端部は、通常、炭素原子であるが、その他、酸素、窒素、イオウ等のへテロ原子であることができる。また、その連結基の中間部は、その主鎖が炭素のみからなる炭化水素鎖の他、その主鎖に酸素原子や、窒素原子、イオウ原子などのヘテロ原子を有する炭化水素鎖等であることができる。
【００１０】
連結基において、その含窒素複素環等の配位子部分に結合する原子及び担体に結合する原子を含めたその主鎖を構成する原子の数（主鎖原子数）は、１〜１０、好ましくは３〜５である。
【００１１】
本発明による好ましい配位子は、下記一般式（１）で表されるものである。
【化１】
Ａ−Ｒ−Ｓｉ（Ｏ）３≡Ｂ              （１）
前記式中、Ａは含窒素配位子基を示し、Ｂは多孔質無機担体を示し、Ｒは連結基を示す。
【００１２】
連結基Ｒの例としては、２価炭化水素基、好ましくは炭素数１〜１０、より好ましくは２〜５のアルキレン基である。また、アルキレン基はその分子鎖の炭素原子の一部が酸素、窒素などで置換されてもいても良く、またカルボニル基、エステル基等を含んでも良い。
【００１３】
前記一般式（２）で表される配位子の製造例を示すと、先ず、多孔質無機担体Ｂに、下記一般式（２）で表されるシランカップリング剤を反応させる。
【化２】
Ｒ１−ＳｉＬ３                    （２）
前記式中、Ｒ１は含窒素複素環化合物等の含窒素配位子と結合することの可能な反応性基Ｘを有する炭化水素基等の有機基を示し、Ｌはハロゲン原子（塩素や臭素等）又は炭素数１〜６、好ましくは１〜３のアルコキシ基を示す。
前記反応性基Ｘとしては、例えば、水酸基、グリドキシ基、カルボキシル基、アルデヒド基、アミノ基、メルカプト基等が挙げられる。
【００１４】
前記シランカップリング剤の具体例を示すと、３−アミノプロピルトリエトキシシラン、３−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−２−アミノエチル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−２−アミノエチル−γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、Ｎ−フェニル−３−アミノプロピルトリメトキシシラン、３−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、３−クロロプロピルトリメトキシシラン、３−トリメトキシシリルプロピオン酸等が挙げられる。
【００１５】
前記含窒素複素環化合物は、下記一般式（３）で表される化合物である。
【化３】
А−Ｙ                      （３）
前記式中、Ａは含窒素配位子基を示し、Ｙは前記シランカップリング剤の反応性基Ｘと反応し得る基を示す。
その反応性基Ｙの具体例としては、水素、アルデヒド基又はアルデヒド基含有基、カルボキシル基又はカルボキシル基含有基、ハロゲン原子又はハロゲン原子含有基、水酸基又は水酸基含有基、アミノ基又はアミノ基含有基等が挙げられる。
【００１６】
前記シランカップリング剤と多孔質無機担体との反応は、周知の反応であり、常法により実施することができる。
【００１７】
また、シランカップリング剤と多孔質無機担体との反応生成物と、含窒素複素環化合物等の含窒素配位子化合物との反応は、その反応の種類に応じて、適宜の方法により実施される。
【００１８】
本発明による含窒素配位子を有するパラジウム錯体触媒は、該含窒素配位子を連結鎖を介して多孔質無機担体に固定化した構造を有する配位子化合物を、有機溶媒中において、パラジウム塩と反応させることによって得ることができる。パラジウム塩としては、塩化パラジウム、臭化パラジウム、ヨウ化パラジウム、硝酸パラジウム、硫酸パラジウム、酢酸パラジウム、テトラクロロパラジウム酸ナトリウム、テトラクロロパラジウム酸カリウム、塩化テトラキスアンミンパラジウム、パラジウムアセチルアセトナート、ジベンゾイルアセチルパラジウム、ビス塩化π−アリルパラジウム等が挙げられる。有機溶媒としては、パラジウム塩を溶解し得るものであればよく、このようなものとしては、芳香族炭化水素（ベンゼン、トルエン、キシレン等）や、脂肪族炭化水素（ヘキサン、シクロヘキサン等）、グリコールエーテル（エチレングリコールモノアルキルエーテル等）等が挙げられる。
【００１９】
本発明のパラジウム錯体は、空気に対して安定であり、取扱い性及び保管性にすぐれている。また、固体であることから、反応後に、反応生成物から分離回収することが容易である。
【００２０】
本発明は、上記のパラジウム錯体触媒を用いて、以下に示すアリールアントラセン化合物を合成することを特徴とする。
【００２１】
（１）９−アリールアントラセン化合物を合成するための９−ハロアントラセン化合物とアリールボロン酸化合物との反応。
（２）９，１０−ジアリールアントラセン化合物を合成するための９，１０−ジハロアントラセン化合物とアリールボロン酸化合物との反応。
【００２２】
前記アリールボロン酸化合物は、芳香族炭素環化合物（アリール化合物）及び芳香族複素環化合物（ヘテロアリール化合物）を包含するものと定義される。このアリールボロン酸化合物は、下記一般式（４）で表わすことができる。
【化４】
Ａｒ−Ｂ（ＯＨ）２                          （４）
前記式中、Ａｒは芳香族炭化水素基又は芳香族複素環基を示す。
【００２３】
該芳香族炭化水素基において、その炭素数は６〜１４、好ましくは６〜１０である。該芳香族炭化水素基は単環又は多環構造のものであることができる。このようなものには、単環（ベンゼン環）、縮合多環（ナフタレン環等）鎖状多環（ビフェニル環等）等の各種芳香族炭素環から由来の基を挙げることができる。
【００２４】
該芳香族複素環基において、その１つの複素環を構成する原子数は５〜１２、好ましくは５〜８である。また、これらの複素環は、ベンゼン環等が縮合したもの等の多環構造のものであることができる。このようなものには、ピリジン、チオフェン、ピラジン、キノリン、イソキノリン、フェナントロリン、ベンゾフラン、ベンゾチオフェン等の各種複素環由来の基を挙げることができる。
【００２５】
また、前記芳香族炭素環及び芳香族複素環は、反応に不活性の各種の置換基、例えば、炭素数１〜６のアルキル基、炭素数１〜６のアルコキシ基、フェニル基、ベンジル基等の置換基を有していてもよい。その置換基の数は、特に制約されないが、通常、１〜３程度である。
【００２６】
前記ハロアントラセン化合物は、９−ブロモアントラセン、９−ヨードアントラセン、９，１０−ジブロモアントラセン、９，１０−ジヨードアントラセン等が例示され、これらは、反応に不活性な置換基、例えば、炭素数１〜６のアルキル基や炭素数１〜６のアルコキシ基を有してもよい。
【００２７】
前記ハロアントラセン化合物とアリールボロン酸化合物との反応において、その反応温度は６０〜１５０℃、好ましくは１００〜１２０℃である。該反応は有機溶媒中で好ましく実施される。該溶媒としては、ベンゼンやトルエン等の芳香族炭化水素が好ましく用いられる。また、反応系には、副生する臭化水素（ＨＢｒ）を除去するために、臭化水素固定剤として、アルカリ性物質、例えば、炭酸カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素カリウム、炭酸水素ナトリウム、酢酸ナトリウム、酢酸カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等の無機塩基性化合物、トリエチルアミン、トリプロピルアミン、トリブチルアミン、ピペリジン、ピロリジン、モルフォリン、ピペラジン、アニリン、Ｎ−メチルアニリン、Ｎ，Ｎ―ジメチルアニリン等の有機塩基性化合物等を存在させるのが好ましい。その割合は、ハロアントラセン化合物１当量当り、０．８〜２当量、好ましくは１．０〜１．２当量である。
【００２８】
本発明のパラジウム錯体触媒は、前記反応系に存在させるが、その使用量は、その反応系であるハロアントラセン化合物１モル当り、パラジウム金属換算量で、０．１〜１０モル％、好ましくは０．２〜５モル％の割合である。
【００２９】
前記反応により得られる液状の反応生成物からの触媒の分離は、通常の固液分離法、例えば、濾過分離や遠心分離により行うことができる。
【００３０】
【実施例】
次に本発明を実施例によりさらに詳述する。
【００３１】
実施例１
（ピリジン−２−カルボイミン固定化触媒の調製）
文献記載の方法により調製した規則性メソポーラスシリカＦＳＭ−１６、平均粒径：０．０５ｍｍ、平均細孔径：２５Å、Ｂ．Ｅ．Ｔ．表面積：９００ｍ２／ｇ）１ｇを真空下２５０℃で、１時間加熱した後、Ｎ２雰囲気下で室温に冷却した。
このシリカを１００ｍｌフラスコに入れ、次いで無水トルエン１５ｍｌを加え、さらに、３−アミノプロピルトリメトキシシラン０．２４ｇ（１．４ｍｍｏｌ）を加えた後、２時間加熱還流した。反応により生成するメタノールを除去するために、トルエン５ｍｌを加え、１５０℃で２時間還流した。メタノールを留去後、さらに３０分間加熱還流を続けた後、常温で濾過し、７５℃で１２時間乾燥することにより、３−アミノプロピル基が結合したメソポーラスシリカ（以下、アミノ化メソポーラスシリカと称す）を得た。
【００３２】
次に、アミノ化メソポーラスシリカ１．０ｇを、室温においてエタノール中で、Ｎ２雰囲気下で、２−ピリジンカルボアルデヒド０．０４３ｇ（０．４ｍｍｏｌ）と２４時間反応させた。得られた触媒配位子を分離し、空気中において９０℃で一夜乾燥した。
この乾燥物を、塩化パラジウム７０ｍｇを含むアセトン５ｍｌに加え、常温で２４時間攪拌した後、得られた触媒を濾過し、アセトンで洗浄廃液が無色になるまで洗浄し、次いで、該触媒を９０℃で一夜乾燥した。さらに、物理吸着したパラジウムを除去するために、エタノール、トルエン及びアセトニトリルを用い、加熱還流を順次行った後、１８時間７５℃で乾燥して触媒Ａを約１ｇ得た。
【００３３】
なお、前記２−ピリジンカルボアルデヒドは、下記構造式で表される化合物である。
【化５】
2005015403.tif 000002
【００３４】
実施例２
ピリジン−２−カルボアルデヒドの代わりに、キノリン−２−カルボアルデヒドを用いた以外、実施例１と同様の操作により触媒Ｂを得た。
なお、前記キノリン−２−カルボアルデヒドは、下記構造式で表される化合物である。
【化６】
2005015403.tif 000003
【００３５】
実施例３
（触媒Ａを用いた９−フェニルアントラセンの合成）
脱ガス処理した蒸留ベンゼン１０ｍｌ中に、９−ブロモアントラセン１．２８ｇ（５ｍｍｏｌ）を加え、次いで炭酸カリウム（Ｋ２ＣＯ３）１．４ｇ（１０ｍｍｏｌ）を加え、さらに、フェニルボロン酸１．０３ｇ（７．５ｍｍｏｌ）を加え、最後に、実施例１で得たパラジウム錯体触媒Ａ２０ｍｇ（９−ブロモアントラセンに対し０．５５ｍｏｌ％）を加えた。この混合物を、８０℃（還流温度）まで昇温し、１８時間加熱還流することにより反応を行った。
得られた反応生成物を分析した結果、９−ジフェニルアントラセンが収率４８％で生成したことが確認された。
また、反応生成物を濾過することにより、それに含まれていた触媒を分離回収することができた。
【００３６】
実施例４
（触媒Ｂを用いた９−フェニルアントラセンの合成）
脱ガス処理した蒸留ベンゼン５ｍｌ中に、９−ブロモアントラセン６４３ｍｇ（２．５ｍｍｏｌ）を加え、次いで炭酸カリウム（Ｋ２ＣＯ３）６９１ｍｇ（５ｍｍｏｌ）を加え、さらに、フェニルボロン酸５１７ｍｇ（３．７５ｍｍｏｌ）を加え、最後に、実施例２で得たパラジウム錯体触媒Ａ６２．５ｍｇ（９−ブロモアントラセンに対し０．５５ｍｏｌ％）を加えた。この混合物を、８０℃（還流温度）まで昇温し、１８時間加熱還流することにより反応を行った。
得られた反応生成物を分析した結果、９−ジフェニルアントラセンが収率６５％で生成したことが確認された。
また、反応生成物を濾過することにより、それに含まれていた触媒を分離回収することができた。
【００３７】
比較例１
（シリカ担持パラジウム触媒を用いた９−ジフェニルアントラセンの合成）
触媒Ａの代わりにシリカ担持パラジウム触媒（１０ｗｔ％Ｐｄ）１６ｍｇ（９−ブロモアントラセンに対し０．５５ｍｏｌ％）を用いた以外は、実施例３と同様の操作を行った。
２４時間反応させた後に得られた反応生成物を分析した結果、９−ジフェニルアントラセンが収率２４％で生成したことが確認された。
【００３８】
実施例５
（触媒Ａを用いた９−（２−ナフチル）アントラセンの合成）
脱ガス処理した蒸留ベンゼン５ｍｌ中に、９−ブロモアントラセン６４３ｍｇ（２．５ｍｍｏｌ）を加え、次いで炭酸カリウム（Ｋ２ＣＯ３）６９１ｍｇ（５ｍｍｏｌ）を加え、さらに、２−ナフチルボロン酸５１７ｍｇ（３．７５５ｍｍｏｌ）を加え、最後に、実施例１で得たパラジウム錯体触媒Ａ２０ｍｇ（９−ブロモアントラセンに対し１．１ｍｏｌ％）を加えた。この混合物を、８０℃（還流温度）まで昇温し、８時間加熱還流することにより反応を行った。
得られた反応生成物を分析した結果、９−（２−ナフチル）アントラセンが収率１０％で生成したことが確認された。
【００３９】
実施例６
（触媒Ｂを用いた９−（２−ナフチル）アントラセンの合成）
脱ガス処理した蒸留ベンゼン３ｍｌ中に、９−ブロモアントラセン２５７ｍｇ（１ｍｍｏｌ）を加え、次いで炭酸カリウム（Ｋ２ＣＯ３）２７６ｍｇ（１．５ｍｍｏｌ）を加え、さらに、２−ナフチルボロン酸３０６ｍｇ（１．５ｍｍｏｌ）を加え、最後に、実施例１で得たパラジウム錯体触媒Ａ６０ｍｇ（９−ブロモアントラセンに対し１．１ｍｏｌ％）を加えた。この混合物を、８０℃（還流温度）まで昇温し、１８時間加熱還流することにより反応を行った。
得られた反応生成物を分析した結果、９−（２−ナフチル）アントラセンが収率５３％で生成したことが確認された。
【００４０】
実施例６
（触媒Ａを用いた９，１０−ジフェニルアントラセンの合成）
脱ガス処理した蒸留ベンゼン５ｍｌ中に、９，１０−ジブロモアントラセン５０４ｍｇ（１．５ｍｍｏｌ）を加え、次いで炭酸カリウム（Ｋ２ＣＯ３）６２１ｇ（４．５ｍｍｏｌ）を加え、さらに、フェニルボロン酸１．２２ｇ（６．０ｍｍｏｌ）を加え、最後に、実施例１で得たパラジウム錯体触媒Ａ３０ｍｇ（９，１０−ジブロモアントラセンに対し１．６５ｍｏｌ％）を加えた。この混合物を、８０℃（還流温度）まで昇温し、１６時間加熱還流することにより反応を行った。
得られた反応生成物を分析した結果、９，１０−ジフェニルアントラセンが収率９２％で生成したことが確認された。
また、反応生成物を濾過することにより、それに含まれていた触媒を分離回収することができた。
【００４１】
実施例７
（触媒Ｂを用いた９，１０−ジフェニルアントラセンの合成）
脱ガス処理した蒸留ベンゼン５ｍｌ中に、９，１０−ジブロモアントラセン８４０ｍｇ（２．５ｍｍｏｌ）を加え、次いで炭酸カリウム（Ｋ２ＣＯ３）１．３８ｇ（１０ｍｍｏｌ）を加え、さらに、フェニルボロン酸８２８ｍｇ（６ｍｍｏｌ）を加え、最後に、実施例１で得たパラジウム錯体触媒Ｂ６２．５ｍｇ（９，１０−ジブロモアントラセンに対し１．２４ｍｏｌ％）を加えた。この混合物を、８０℃（還流温度）まで昇温し、１６時間加熱還流することにより反応を行った。
得られた反応生成物を分析した結果、９，１０−ジフェニルアントラセンが収率３３％で生成したことが確認された。
【００４２】
実施例８
実施例６から回収した触媒を用いて触媒のリサイクル実験を行った。反応操作は実施例６と同様に行った。
得られた反応生成物を分析した結果、９，１０−ジフェニルアントラセンが収率８８％で生成したことが確認された。
【００４３】
実施例９
実施例８から回収した触媒を用いて触媒のリサイクル実験を行った。反応操作は実施例６と同様に行った。
得られた反応生成物を分析した結果、９，１０−ジフェニルアントラセンが収率８７％で生成したことが確認された。
【００４４】
【発明の効果】
本発明によれば、空気に対して高い安定性を有し、かつその使用後に反応生成物からの分離回収の容易なパラジウム錯体触媒を用いることから、アリールアントラセン化合物を工業的に有利に製造することができる。