(57)【要約】【課題】複素環式化合物を高収率でかつ簡単な組成で得ること。【解決手段】  本願の複素環式化合物の製造方法は、複素環式化合物の製造方法であって、原料基質を溶解した溶媒を含む原料溶液を加熱する工程と；前記加熱する工程後に前記原料溶液を冷却する工程と；を備え、前記加熱する工程において、前記溶媒の状態が亜臨界流体または超臨界流体である。「超臨界流体」とは、臨界点以上の温度・圧力下においた物質の状態のことをいう。「亜臨界流体」とは、臨界点に満たない高温高圧下の液体ことをいう。【選択図】図１
2017137244.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複素環式化合物の製造方法であって、
原料基質を溶解した溶媒を含む原料溶液を加熱する工程と；
前記加熱する工程後に前記原料溶液を冷却する工程と；を備え、
前記加熱する工程において、前記溶媒の状態が亜臨界流体または超臨界流体である、
複素環式化合物の製造方法。
【請求項２】
前記亜臨界流体または超臨界流体の温度が１００〜５００℃であり、圧力が０．１〜１００ＭＰａである、
請求項１に記載の複素環式化合物の製造方法。
【請求項３】
前記溶媒が、有機溶媒、有機溶媒と無機溶媒の混合溶媒、イオン液体のいずれかである、
請求項１または請求項２に記載の複素環式化合物の製造方法。
【請求項４】
前記原料基質および前記溶媒を流通式高温高圧装置に導入する工程；をさらに備え、
前記原料基質を連続流通式で反応させ、反応時間が２０秒〜１０時間である、
請求項１〜３のいずれか１項に記載の複素環式化合物の製造方法。
【請求項５】
前記流通式高温高圧装置が、流路内径１００μｍ〜１００００μｍの、マイクロリアクター、マイクロミキサー、マイクロ熱交換器、またはフローマイクロ反応器のいずれかである、
請求項４に記載の複素環式化合物の製造方法。
【請求項６】
前記複素環式化合物が、フラン誘導体またはチオフェン誘導体である、
請求項１〜５のいずれか１項に記載の複素環式化合物の製造方法。
【請求項７】
前記原料基質が、下記一般式（１）で示されるビフェニル誘導体であり、
前記複素環式化合物が、下記一般式（２）で示される複素環式化合物である、
請求項１〜６のいずれか１項に記載の複素環式化合物の製造方法。
【化１】
2017137244.tif 000022
【化２】
2017137244.tif 000023
【化３】
2017137244.tif 000024
ここで、置換基Ｒ１〜Ｒ４、Ｒ５〜Ｒ８は、隣接する置換基が一般式（Ａ−１）、一般式（Ａ−２）で示される環であってもよく、置換基Ｒ１〜Ｒ４、Ｒ５〜Ｒ８、Ｒ９〜Ｒ１０は、同一または異なって、水素原子、炭素数１〜２０のアルキル基若しくはハロゲン化アルキル基、炭素数４〜３０のアリール基、炭素数１〜２０の有機オキシ基、またはフッ素原子であり、置換基Ｘ１〜Ｘ２、Ｘ３〜Ｘ４は、同一または異なって、水酸基、チオール基、ジアルキルカルバモイル基、またはジアルキルチオカルバモイル基を示す。
ここで、置換基Ｒ１１〜Ｒ１４、Ｒ１５〜Ｒ１８は、同一または異なって、水素原子、炭素数１〜２０のアルキル基若しくはハロゲン化アルキル基、炭素数４〜３０のアリール基、炭素数１〜２０の有機オキシ基、またはフッ素原子であり、置換基Ｚは、酸素原子または硫黄原子を示す。
【請求項８】
前記一般式（２）において、ｎ＝０、Ｚ＝Ｓ、隣接するＲ２〜Ｒ３およびＲ６〜Ｒ７に一般式（Ａ−１）を有する、
請求項７に記載の複素環式化合物の製造方法。
【請求項９】
前記複素環式化合物は、前記一般式（１）で示されるビフェニル誘導体の縮合環化反応により得られ、
前記縮合環化反応が、Newman-Kwart転位反応である、
請求項７または請求項８に記載の複素環式化合物の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複素環式化合物の製造方法に関する。特に、高収率でかつ簡単な組成で得られる複素環式化合物の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
複素環式化合物、特にベンゾフラン環、ベンゾチオフェン環を含む化合物群は、医農薬、電子材料などの分野で有用である。その骨格を、簡便かつ安価に合成する手法が求められた結果、多くの合成方法が提案されている。例えば、非特許文献１には、ニューマン−クワート転位（Newman-Kwart Rearrangement）の最適条件下におけるジベンゾチオフェン６の合成が開示されている。すなわち、オートクレーブ中（回分式）でジメチルチオカルバモイル基を有する化合物５ａ−５ｃを非溶媒で２９０℃１２時間加熱し、対応する１，９−二置換ジベンゾチオフェン６ａ−６ｃを８０％以上の収率で得ている。収率は、化合物６ａが８６％であり、化合物６ｂが８５％であり、化合物６ｃが８１％である（３８１２頁、右段２４−２９行、３８１３頁、スキーム４（SCHEME4））。
【０００３】
化学合成における収率は、その反応プロセスの有用性を評価する指標の一つである。収率が１００％に達しない原因の多くは、目的の反応以外の副反応が起きることにより、副産物が生成することによる。すなわち、収率が１００％に近ければ近いほど、原材料から効率よく目的物質が得られることを示す。このように、化学合成では常により収率が高いことが求められる。
しかしながら、高温条件を要する上記の手法では、分子中の他の官能基が熱分解や副反応を起こすことにより、収率や純度が低下する問題があった。それ故に、熱的に不安定な基が共存する複雑な化合物の合成には、上記の手法は必ずしも最適とは言えないものであった。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，２００４年，６９巻，３８１１頁−３８２３頁
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたもので、複素環式化合物を高収率でかつ簡単な組成で得られることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは、前記課題を解決するために鋭意検討した。従来法では、非特許文献１のように、ビフェニル骨格を含むジメチルチオカルバモイル基を有する化合物には溶解度が低いものもあり、非溶媒で固体のまま加熱して縮合環化させ例えばチオフェン誘導体を生成する。しかし回分式では、固体のため加熱による熱のばらつきが生じ、熱分布幅が大きい。そうすると、例えばアルキル鎖を有している場合はアルキル鎖が切れたり、脱水素により不飽和化したりする等の副反応が起こる。そのため、本発明者らは原料基質となる化合物を非溶媒ではなく溶媒に溶解させて、連続流通式で反応させることにより、高収率で目的の化合物が得られることを見出し、本発明を完成させた。なお、「回分式」とは、投入、反応、回収の工程が順番にひとつずつ行われ、それらをセットとして回数として数えられる方式をいう。「連続流通式」とは、連続的に原料を投入し、連続的に回収する方式であり、投入、反応、回収を全て同時に行い、操作に途切れ目のない方式をいう。
【０００７】
本発明の第１の態様に係る複素環式化合物の製造方法は、複素環式化合物の製造方法であって、原料基質を溶解した溶媒を含む原料溶液を加熱する工程と；前記加熱する工程後に前記原料溶液を冷却する工程と；を備え、前記加熱する工程において、前記溶媒の状態が亜臨界流体または超臨界流体である。「超臨界流体」とは、臨界点以上の温度・圧力下においた物質の状態のことをいう。「亜臨界流体」とは、臨界点に満たない高温高圧下の液体のことをいう。
このように構成すると、亜臨界流体または超臨界流体の溶媒中で反応が行われるため、液の撹拌（拡散）や、熱の伝導が効果的に働き、より高収率に生成物を得ることができる。さらに、精製し易い反応組成で粗液（反応液）を得ることができ、精製が容易となる。
【０００８】
本発明の第２の態様に係る複素環式化合物の製造方法は、上記本発明の第１の態様に係る複素環式化合物の製造方法において、前記亜臨界流体または超臨界流体の温度が１００〜５００℃であり、圧力が０．１〜１００ＭＰａである。
このように構成すると、常温で液体である溶媒を用いた場合であっても、加熱時の高温下での気化を抑制することができる。なお、常温で液体の溶媒は精製時に分離し易く好ましい。
【０００９】
本発明の第３の態様に係る複素環式化合物の製造方法は、上記本発明の第１の態様または第２の態様に係る複素環式化合物の製造方法において、前記溶媒が、有機溶媒、有機溶媒と無機溶媒の混合溶媒、イオン液体のいずれかである。
このように構成すると、原料基質がビフェニル骨格を含む場合であっても、溶媒に溶解し易いため好ましい。
【００１０】
本発明の第４の態様に係る複素環式化合物の製造方法は、上記本発明の第１の態様〜第３の態様のいずれか１の態様に係る複素環式化合物の製造方法において、前記原料基質および前記溶媒を流通式高温高圧装置に導入する工程；をさらに備え、前記原料基質を連続流通式で反応させ、反応時間が２０秒〜１０時間である。「反応時間」とは、流通式高温高圧装置中での「滞留時間」と同義であり、連続流通式の反応器において物質がチューブ（管、筒等）等の中にいる時間をいう。
このように構成すると、反応速度に関わらず複素環式化合物を製造することができる。
【００１１】
本発明の第５の態様に係る複素環式化合物の製造方法は、上記本発明の第４の態様に係る複素環式化合物の製造方法において、前記流通式高温高圧装置が、流路内径１００μｍ〜１００００μｍの、マイクロリアクター、マイクロミキサー、マイクロ熱交換器、またはフローマイクロ反応器のいずれかである。
このように構成すると、より大きなスケールで反応を行う他の装置と比べ、エネルギー効率、反応速度、収率、条件の制御等に優れるため好ましい。
【００１２】
本発明の第６の態様に係る製造方法は、上記本発明の第１の態様〜第５の態様のいずれか１の態様に係る複素環式化合物の製造方法において、前記複素環式化合物が、フラン誘導体またはチオフェン誘導体である。
このように構成すると、医農薬、電子材料などの分野で有用であるフラン環、チオフェン環を含む化合物群を合成することができる。
【００１３】
本発明の第７の態様に係る製造方法は、上記本発明の第１の態様〜第６の態様のいずれか１の態様に係る複素環式化合物の製造方法において、前記原料基質が、下記一般式（１）で示されるビフェニル誘導体であり、前記複素環式化合物が、下記一般式（２）で示される複素環式化合物である。
【化１】
2017137244.tif 000003
【化２】
2017137244.tif 000004
【化３】
2017137244.tif 000005
ここで、置換基Ｒ１〜Ｒ４、Ｒ５〜Ｒ８は、隣接する置換基が一般式（Ａ−１）、一般式（Ａ−２）で示される環であってもよく、置換基Ｒ１〜Ｒ４、Ｒ５〜Ｒ８、Ｒ９〜Ｒ１０は、同一または異なって、水素原子、炭素数１〜２０のアルキル基若しくはハロゲン化アルキル基、炭素数４〜３０のアリール基、炭素数１〜２０の有機オキシ基、またはフッ素原子であり、置換基Ｘ１〜Ｘ２、Ｘ３〜Ｘ４は、同一または異なって、水酸基、チオール基、ジアルキルカルバモイル基、またはジアルキルチオカルバモイル基を示す。
ここで、置換基Ｒ１１〜Ｒ１４、Ｒ１５〜Ｒ１８は、同一または異なって、水素原子、炭素数１〜２０のアルキル基若しくはハロゲン化アルキル基、炭素数４〜３０のアリール基、炭素数１〜２０の有機オキシ基、またはフッ素原子であり、置換基Ｚは、酸素原子または硫黄原子を示す。
このように構成すると、医農薬、電子材料などの分野で特に有用であるベンゾフラン環、ベンゾチオフェン環を含む化合物群を合成することができる。
【００１４】
本発明の第８の態様に係る製造方法は、上記本発明の第７の態様に係る製造方法において、前記一般式（２）において、ｎ＝０、Ｚ＝Ｓ、隣接するＲ２〜Ｒ３およびＲ６〜Ｒ７に一般式（Ａ−１）を有する。
このように構成すると、高収率でジナフトチオフェン誘導体を得ることができる。
【００１５】
本発明の第９の態様に係る製造方法は、上記本発明の第７の態様または第８の態様に係る複素環式化合物の製造方法において、前記複素環式化合物が、前記一般式（１）で示されるビフェニル誘導体の縮合環化反応により得られ、前記縮合環化反応が、Newman-Kwart転位反応である。
このように構成すると、より副反応を避けることができ、反応収率の向上が期待できる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の複素環式化合物の製造方法、特に、チオフェン誘導体またはフラン誘導体の製造方法は、熱の制御が容易であり、高収率でかつ簡単な組成で目的の化合物を得ることができる。なお、ジベンゾチオフェン、ジナフトチオフェン等のポリチオフェンや、ジベンゾフラン、ジナフトフラン等のポリフランは、伝導性を示すことから有機ＥＬ材料や有機半導体材料として用いられるものであり、これらを高収率で得られる製造方法は有用である。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】実施例で使用したフローリアクター１０の構成図である。
【図２】実施例１１、比較例２で用いた原料基質の構造式である。
【図３】実施例１１、比較例２の目的物の構造式である。
【図４】実施例１２、比較例３で用いた原料基質の構造式である。
【図５】実施例１２、比較例３の目的物の構造式である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において互いに同一または相当する部分には同一あるいは類似の符号を付し、重複した説明は省略する。また、本発明は、以下の実施の形態に制限されるものではない。
【００１９】
本願発明は、その構造中にビフェニル骨格を含む原料基質から縮合環化反応により複素環式化合物（ヘテロ環式化合物）を製造する方法の発明である。なお、複素環式化合物として、硫黄原子を有するチオフェン誘導体または酸素原子を有するフラン誘導体を用いて説明するが、本願発明はこれらの誘導体に限定されるものではない。
【００２０】
本願発明の製造方法で起こる反応を下記反応式［１］〜［３］を例に説明するが、反応式はこれらに限られるものではなく、原料基質および生成物もこられに限られるものではない。
［１］Ｏ，Ｏ’−（１，１’−ビフェニル）−２，２’−ジイル  ビス（ジメチルチオカルバメート）の縮合環化反応
【化４】
2017137244.tif 000006
上記反応式は、トルエンに溶解したＯ，Ｏ’−（１，１’−ビフェニル）−２，２’−ジイル  ビス（ジメチルチオカルバメート）から高温高圧下で、まずNewman-Kwart転位により中間生成物を生成し、さらに縮合環化反応によりジベンゾチオフェンを生成する例である。
【００２１】
なお、Ｏ，Ｏ’−（１，１’−ビフェニル）−２，２’−ジイル  ビス（ジメチルチオカルバメート）は、一例として下記反応式の通り、別途ビフェノールにジメチルチオカルバモイルクロリドを反応させ、ジメチルチオカルバモイル基を付加することにより得ることができる。
【化５】
2017137244.tif 000007
【００２２】
［２］ビフェノールの縮合環化反応
【化６】
2017137244.tif 000008
上記反応式は、トルエンに溶解したビフェノールから高温高圧下で、縮合環化反応によりジベンゾフランを生成する例である。
【００２３】
［３］ビフェニルジチオールの縮合環化反応
【化７】
2017137244.tif 000009
上記反応式は、トルエンに溶解したビフェニルジチオールから高温高圧下で、縮合環化反応によりジベンゾチオフェンが生成する例である。
【００２４】
なお、ビフェニルジチオールは、一例として下記反応式の通り、ジメチルカルバモイル基の脱離反応により得ることができる。
【化８】
2017137244.tif 000010
【００２５】
［生成物］
本願発明は、高温高圧流体を反応溶媒として、構造中にビフェニル骨格を含む原料基質を連続流通式で反応させた縮合環化反応により、下記一般式（２）で示される複素環式化合物を製造する方法である。
【化９】
2017137244.tif 000011
具体的には、一般式（２）において、置換基Ｒ１〜Ｒ４、Ｒ５〜Ｒ８は、隣接する置換基が一般式（Ａ−１）、一般式（Ａ−２）で示される環であってもよく、置換基Ｒ１〜Ｒ４、Ｒ５〜Ｒ８、Ｒ９〜Ｒ１０は、同一または異なって、水素原子、炭素数１〜２０のアルキル基若しくはハロゲン化アルキル基、炭素数４〜３０のアリール基、炭素数１〜２０の有機オキシ基、またはフッ素原子であり、置換基Ｚは、酸素原子または硫黄原子である。
【化１０】
2017137244.tif 000012
ここで、置換基Ｒ１１〜Ｒ１４、Ｒ１５〜Ｒ１８は、同一または異なって、水素原子、炭素数１〜２０のアルキル基若しくはハロゲン化アルキル基、炭素数４〜３０のアリール基、炭素数１〜２０の有機オキシ基、またはフッ素原子であり、置換基Ｚは、酸素原子または硫黄原子である。
【００２６】
炭素数１〜２０のアルキル基は特に限定されず、例えばメチル基、エチル基、プロピル基、ｎ−ブチル基、イソブチル基、ネオペンチル基、オクチル基、ドデシル基等を挙げることができる。
炭素数１〜２０のハロゲン化アルキル基は特に限定されず、例えばトリフルオロメチル基、トリフルオロエチル基、パーフルオロヘキシル基等を挙げることができる。
【００２７】
炭素数４〜３０のアリール基は特に限定されず、例えばフェニル基、ｐ−トリル基、ｐ−（ｎ−オクチル）フェニル基、ｍ−（ｎ−オクチル）フェニル基、ｐ−フルオロフェニル基、ペンタフルオロフェニル基、ｐ−（トリフルオロメチル）フェニル基、ｐ−メトキシフェニル基、ｐ−フェノキシフェニル基、１−ナフチル基、２−ナフチル基、２−フルオレニル基、９，９−ジメチル−２−フルオレニル基、１−ビフェニレノ基、２−ビフェニレノ基、ビフェニル基、パーフルオロビフェニル基、ターフェニル基、２−チエニル基、２，２’−ビチエニル−５−基、５’−（ｎ−オクチル）−２，２’−ビチエニル−５−基、２−ピリジル基、３−ピリジル基、２，２’−ビピリジル−６−基、テトラフルオロピリジル基、２−チエニル基、３−チエニル基、５−（ｎ−ヘキシル）−２−チエニル基、２，２’−ビチエニル−５−基、キノリル基、（ジフェニルアミノ）フェニル基、（ジフェニルアミノ）ビフェニル基等を挙げることができ、好ましくは、フェニル基、ｐ−（トリフルオロメチル）フェニル基、ペンタフルオロフェニル基である。
【００２８】
炭素数１〜２０の有機オキシ基は特に限定されず、例えばメトキシ基、エトキシ基、１−ヘキシルオキシ基、フェノキシ基、４−メチルフェノキシ基、４−（トリフルオロメチル）フェノキシ基、４−フルオロフェノキシ基等を挙げることができる。
【００２９】
置換基Ｒ１〜Ｒ１８は好ましくは、水素原子、フッ素原子、または炭素数１〜２０のアルキル基若しくはハロゲン化アルキル基であり、より好ましくは水素原子及び／またはフッ素原子である。
【００３０】
例えば、複素環式化合物として以下の化合物を挙げることができる。
【化１１】
2017137244.tif 000013
【化１２】
2017137244.tif 000014
【化１３】
2017137244.tif 000015
【化１４】
2017137244.tif 000016
【００３１】
［原料基質］
原料基質は、下記一般式（１）で示されるビフェニル誘導体である。
【化１５】
2017137244.tif 000017
置換基Ｒ１〜Ｒ４、Ｒ５〜Ｒ８は、隣接する置換基が一般式（Ａ−１）、一般式（Ａ−２）で示される環であってもよく、置換基Ｒ１〜Ｒ４、Ｒ５〜Ｒ８、Ｒ９〜Ｒ１０は、同一または異なって、水素原子、炭素数１〜２０のアルキル基若しくはハロゲン化アルキル基、炭素数４〜３０のアリール基、炭素数１〜２０の有機オキシ基、またはフッ素原子であり、置換基Ｘ１〜Ｘ２、Ｘ３〜Ｘ４は、同一または異なって、水酸基、チオール基、ジアルキルカルバモイル基、またはジアルキルチオカルバモイル基である。
なお、ジアルキルチオカルバモイル基が有するアルキル基は、炭素数１〜２０のアルキル基である。
【００３２】
例えば、原料基質としては、上記反応式［１］〜［３］等により、上記［化１１］〜［化１４］に記載の化合物を生成可能な化合物を挙げることができる。
【００３３】
［製造方法］
本願発明は、まず、原料基質を溶解した溶媒を含む原料溶液を準備する。「原料溶液を準備する」とは、原料基質を生成または購入等により入手した後、当該原料基質を溶媒に溶解させて原料溶液を調製することだけでなく、すでに調製されている原料溶液を準備する（持ってくる）ことをも含む。
次に原料溶液を連続流通式により加熱、冷却し、生成物を得る。
【００３４】
・溶媒
原料基質を溶解させる溶媒は、有機溶媒または有機溶媒と無機溶媒の混合溶媒であってもよい。例えば、有機溶媒としては、トルエン、酢酸エチル、テトラヒドロフラン、ジエチルエーテル、メチルｔｅｒｔ−ブチルエーテル、１，２−ジメトキシエタン、ジオキサン、ヘキサン、シクロヘキサン、アセトン、アセトニトリル、キシレン、クロロホルム、１，１，２，２−テトラクロロエタン、テトラクロロエチレン、Ｎ−メチルピロリドン、スルホラン等を挙げることができ、無機溶媒としては、酢酸、アンモニア等を挙げることができる。または、イオン液体であってもよい。中でも、熱の拡散が特に優れるため、トルエン、酢酸エチル、Ｎ−メチルピロリドン、スルホラン、またはイオン液体が好ましい。
なお溶媒は、当該溶媒が気化しない温度・圧力の条件下であれば、原料基質の縮合環化に適した温度・圧力の範囲において、超臨界流体または亜臨界流体となり得るものであってもよい。これらの流体では拡散性や溶解性が優れるため好ましい。
【００３５】
原料溶液の濃度が、０．００１〜８０ｗｔ％、好ましくは０．０１〜２０ｗｔ％、より好ましくは０．１〜１０ｗｔ％となるように、原料基質を溶媒に溶解させ原料溶液を作製する。０．００１ｗｔ％以上であると原料基質の量としては十分であり、８０ｗｔ％以下であると溶解度の小さい原料基質であっても原料溶液として調製することができる。
【００３６】
［連続流通式］
連続流通式とは、連続的に原料を投入し、連続的に回収する方式であり、投入、反応、回収を全て同時に行い、操作に途切れ目のない方式を言う。具体的な反応器としては、例えば、連続型の流通式常温高圧装置または流通式高温高圧装置を挙げることができる。
特にマイクロリアクターを用いると、より効率的に化合物の合成が行えるため好ましい。物質移動、熱力学的な点、表面・体積比の高さ、および不安定中間体の取り扱いやすさを考慮した反応設計が行えることが利点として挙げられる。
【００３７】
一例として、図１に示すフローリアクター１０を用いた複素環式化合物の製造方法を説明する。フローリアクター１０は、原料溶液を所定の流量（例えば０．２５ｍｌ／ｍｉｎ）でチューブ１１内に送液し反応液を得る。チューブ１１は継手１６により連結される。原料溶液はポンプ１２によりチューブ１１内を送液される。チューブ１１には、加熱区間である加熱部１３と、冷却区間である冷却部１４が設けられる。加熱部１３は、反応管として機能し、冷却部１４は冷却管として機能する。さらに、チューブ上には、背圧弁１５が設けられる。
流量は、反応官の容積に合わせて必要な滞留時間になるように設定すればよい。ただし、流速が速いほど伝熱の効果がより高まるため好ましい。
【００３８】
加熱部１３での加熱温度は、原料基質や反応の種類に適した反応温度であることが好ましい。本願の製造方法では、反応温度は１００〜５００℃、好ましくは２００〜４００℃、より好ましくは２５０〜３４０℃である。
より詳細には、例えば上記縮合環化反応［１］のような、ジメチルチオカルバモイル基を有する化合物の縮合環化反応では、２５０〜３４０℃である。
例えば上記縮合環化反応［２］のような、水酸基を有する化合物の縮合環化反応では、反応温度は１００〜５００℃、好ましくは２００〜４００℃、より好ましくは２５０〜３４０℃である。
例えば上記縮合環化反応［３］のような、チオール基を有する化合物の縮合環化反応では、反応温度は１００〜５００℃、好ましくは２００〜４００℃、より好ましくは２５０〜３４０℃である。
冷却部１４での冷却方法は特に限定されず、例えば、風冷（空冷）または水冷であってもよい。反応液の温度が背圧弁の仕様温度を超えない程度に、例えば、２０〜１００℃、好ましくは２０〜５０℃となるように冷却できればよい。
【００３９】
チューブ１１内は加圧され大気圧よりも高くすることが好ましい。具体的には、圧力は０．１〜１００ＭＰａ、好ましくは５〜５０ＭＰａ、より好ましくは１５〜４５ＭＰａまたは４５ＭＰａ付近である。大気圧よりも高くすることにより、溶媒の気化を抑制することができる。
【００４０】
チューブの内径は、１００〜１００００μｍ、好ましくは５００〜４０００μｍ、より好ましくは１０００〜２２００μｍである。チューブの内径が１００μｍ以上であると送液が容易であり、１００００μｍ以下であると加熱時の熱の伝わりが速く均一であり熱分布幅が小さくなるため、精密な温度制御が可能となる。なお、細い方が好ましい理由として、縮合環化反応が吸熱反応であり、伝熱効率の観点から細い方が効率がよくなるためと考えられる。
【００４１】
加熱部１３では、チューブの一部の内径を大きくし、内径の大きい区間を設けてもよい。例えば、加熱部１３において、チューブが第１の反応条件と第２の反応条件を有するように異なる反応条件でチューブを構成する。反応条件とは、滞留時間、チューブの内径、反応温度の組合せである。このように構成すると、Newman-Kwart転位反応と縮合環化反応を別々の反応条件で行うことが可能になり、より効率的な反応を行うことができる。
【００４２】
反応時間としての原料溶液のチューブ内の滞留時間は、２０秒〜１０時間、好ましくは２〜６時間、より好ましくは３〜４時間である。
【００４３】
本発明の一般式（２）で示されるチオフェン誘導体またはフラン誘導体は、電子ペーパー、有機ＥＬディスプレイ、液晶ディスプレイ、またはＩＣタグ用等のトランジスタの有機半導体活性相用途、さらに有機ＥＬディスプレイ材料、有機半導体レーザー材料、有機薄膜太陽電池材料、フォトニック結晶材料、抗菌剤、β３アドレナリンレセプターアゴニスト、酸化防止剤等の医薬、化粧品用途、農薬、その中間体として利用することができる。
【００４４】
本願発明は、連続流通式を用いて複素環式化合物を製造する方法である。従来の回分式を用いて、例えば溶媒にトルエンを用いた場合は、沸点以上でもトルエンが留去しないように、耐圧容器を用いる必要がある。回分式耐圧容器を用いると、その容器の金属の厚みが厚い為に、昇温過程、および冷却過程で余計な熱がかかってしまい、反応選択性の悪化が懸念される。本願発明はこのような不具合を回避できるため、より副反応を避けることができ、反応収率を向上させることができる。
【実施例】
【００４５】
以下に本発明を実施例を用いて詳細に説明する。しかし本発明は以下の実施例に記載された内容に限定されるものではない。
【００４６】
［実施例１］
・フローリアクターによるジベンゾチオフェンの合成
Ｏ，Ｏ’−（１，１’−ビフェニル）−２，２’−ジイル  ビス（ジメチルチオカルバメート）の縮合環化反応を図１に示すフローリアクター１０を用いて行った。加熱部１３の区間は、内径１．０ｍｍ（外径１／１６インチ，１．５９ｍｍ）、長さ１０ｍのチューブ１１と、内径２．１７ｍｍ（外径１／８インチ，３．１８ｍｍ）、長さ２０ｍのチューブ１１を順に繋ぎ合わせて使用した。冷却部１４の区間は、内径１．０ｍｍ（外径１／１６インチ，１．５９ｍｍ）、長さ２ｍのチューブ１１を使用した。なお、チューブ１１の継手１６は、スウェージロック社製チューブ継手を使用した。ポンプ１２は、日本精密科学（株）製ＮＰ−ＫＸ−５２０型ダブルプランジャーポンプを、背圧弁１５は、（株）テスコム製エアロード型背圧弁を各々使用した。加熱部１３は、（株）島津製作所製ガスクロマトグラフ装置の恒温槽にチューブを挿入して使用し、所定の反応温度に設定した。冷却部１４は、風冷による冷却を行った。
Ｏ，Ｏ’−（１，１’−ビフェニル）−２，２’−ジイル  ビス（ジメチルチオカルバメート）４０００ｍｇをトルエン４６０．９５ｍＬで溶解し、１．０ｗｔ％原料溶液を調製した。日本精密科学（株）製ＮＰ−ＫＸ−５２０型ダブルプランジャーポンプを用いてフローリアクター１０に送液した。原料溶液の送液速度は、０．２５ｍＬ／ｍｉｎに設定し、反応溶液は組成が安定するまでの始めの４時間切り捨てた後、サンプリング管に採取した。得られた反応液はＧＣで分析を行い、収率を算出した。
【化１６】
2017137244.tif 000018
【化１７】
2017137244.tif 000019
【００４７】
［実施例２〜１０］
実施例１において、原料溶液濃度、反応温度、圧力および滞留時間を表１に示す条件に変更した他は、実施例１と同様の操作で合成を行った。
【００４８】
【表１】
2017137244.tif 000020
【００４９】
［比較例１］
耐圧型回分式反応器（内容積１ｍＬ）を用い、Ｏ，Ｏ’−（１，１’−ビフェニル）−２，２’−ジイル  ビス（ジメチルチオカルバメート）２００ｍｇを入れ、３４０℃、４時間反応させた。その結果、ジベンゾチオフェンの収率は、９４．７％であった。
【００５０】
実施例１〜１０、比較例１より、溶媒に溶解させた連続流通式では、適切な反応温度と滞留時間により、非溶媒での回分式よりも高収率で生成物を得ることができた。
【００５１】
［実施例１１〜１２］
図１に示すフローリアクター１０を用い、表２に記載した原料基質に変えた以外は実施例１と同様の条件で合成を行った。その結果を表２に示す。
【００５２】
［比較例２〜３］
耐圧型回分式反応器（内容積１ｍＬ）を用い、表２に記載した原料基質に変えた以外は比較例１と同様の条件で合成を行った。その結果を表２に示す。
【００５３】
【表２】
2017137244.tif 000021
【００５４】
回分式では、熱分布幅が大きく連続流通式に比べて反応選択性が悪化する。すなわち、局所的な高温によりアルキル鎖が、切れる、脱水素により不飽和化するなどの副反応が起こるため、収率が低下すると考えられる。
一方で、連続流通式では、熱の拡散が良好であり熱分布幅が小さく、より高収率で生成物を得ることができたと考えられる。
【符号の説明】
【００５５】
１０    フローリアクター
１１    チューブ
１２    ポンプ
１３    加熱部
１４    冷却部
１５    背圧弁
１６    継手
【図１】
2017137244.tif 000025
【図２】
2017137244.tif 000026
【図３】
2017137244.tif 000027
【図４】
2017137244.tif 000028
【図５】
2017137244.tif 000029