(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一般式（３）または（４）
【化１】
0003837793.tif 000012
（式中、Ｒ1は２−もしくは４−ピリミジニル基を示し、またＲ1'は２−ピリジル基または２−もしくは４−ピリミジニル基を示し、それらピリジル基およびピリミジニル基の環上に置換基を有していてもよい。Ｒ2およびＲ3はそれぞれ水素原子、アルキル基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基あるいはハロゲン原子を示し、または、Ｒ2およびＲ3が隣接しているとき、一緒になって芳香族環を形成していてもよい。ただし、Ｒ1またはＲ1'が結合している炭素に隣接する位置の炭素のうち少なくとも１つの炭素には水素原子が結合している。Ｘは酸素原子、硫黄原子または窒素原子を示し、窒素原子は水素原子または他の置換基を有する）
で示される芳香族化合物を、遷移金属触媒の存在下、一酸化炭素および式（５）
【化２】
0003837793.tif 000013
（式中、Ｒは水素原子またはアルキル基を示す）
で示されるオレフィン類と反応させることを特徴とする一般式（１）または（２）
【化３】
0003837793.tif 000014
（式中、Ｒ、Ｒ1、Ｒ1'、Ｒ2およびＲ3は前記に同じ）
で示される芳香族ケトンを製造する方法。
【請求項２】
遷移金属触媒がルテニウム化合物である請求項１に記載の製法。
【請求項３】
ルテニウム化合物がトリルテニウムドデカカルボニルである請求項２に記載の製法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種の有機工業製品、医薬、農薬、香料、高分子製品等として、あるいはそれらの製造中間体として有用な芳香族ケトンの製造法、さらに詳しくは、遷移金属触媒の存在下、含窒素複素環置換の芳香族化合物を一酸化炭素およびオレフィン類と反応させることを特徴とする芳香族環が位置選択的にアシル化された芳香族ケトンを高収率で製造する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】
従来、ピリジン環の炭素−水素結合をルテニウムカルボニルを触媒として一酸化炭素、次いで１−オクテンなどへと逐次付加させる反応が知られているが（Moore, E. J. et al, J. Am. Chem. Soc., 114, 5888 (1992)）、ベンゼンやトルエンなどの芳香族化合物の一酸化炭素、ついでオレフィンの付加によるアシル化反応は今までに知られていない。
本発明は、従来知られていなかったベンゼン環やピロール、チオフェン、フラン環の炭素−水素結合を高い反応性と位置選択性を伴ってカルボニル化することにより芳香族ケトンを効率よく製造する方法を提供するものである。
【０００３】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記の目的を達成するために鋭意検討した結果、遷移金属触媒の存在下、含窒素複素環が置換した芳香族化合物を一酸化炭素およびオレフィン類と反応させることにより、芳香族環の炭素−水素結合が位置選択的に直接カルボニル化され、次いで、オレフィンが取り込まれモノアシル化あるいはジアシル化されることを見い出した。
【０００４】
【発明の実施の形態】
本発明の方法によれば、一般式（３）または（４）
【化４】
0003837793.tif 000002
（式中、Ｒ1は２−もしくは４−ピリミジニル基を示し、またＲ1'は２−ピリジル基または２−もしくは４−ピリミジニル基を示し、それらピリジル基およびピリミジニル基の環上に置換基を有していてもよい。Ｒ2およびＲ3はそれぞれ水素原子、アルキル基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基あるいはハロゲン原子を示し、またはＲ2およびＲ3が隣接しているときは、一緒になって芳香族環を形成してもよい。ただし、Ｒ1またはＲ1'が結合している炭素に隣接する炭素のうち少なくとも１つの炭素には水素原子が結合している。Ｘは酸素原子、硫黄原子または窒素原子を示し、窒素原子は水素原子または他の置換基を有する）
で示される芳香族化合物を、遷移金属触媒の存在下、一般式（５）
【化５】
0003837793.tif 000003
（式中、Ｒは水素原子またはアルキル基を示す）
で示されるオレフィン類および一酸化炭素と反応させることにより、一般式（１）または（２）
【化６】
0003837793.tif 000004
（式中、Ｒ、Ｒ1、Ｒ1'、Ｒ2およびＲ3は前記に同じ）
で示される芳香族ケトンを製造することができる。
【０００５】
本発明の化合物におけるＲ基としてのアルキル基としては、メチル、エチル、ｎ−プロピル、イソプロピル、ｎ−ブチル、ｔｅｒｔ−ブチル等の炭素数１〜４個の直鎖または分枝鎖アルキル基が挙げられる。好ましいＲ基は水素原子またはｔｅｒｔ−ブチル基である。
Ｒ1基またはＲ1'基におけるピリジル基またはピリミジニル基上の置換基としては、メチル、エチル、ｎ−プロピル、イソプロピル、ｎ−ブチル、ｔｅｒｔ−ブチル等の炭素数１〜４個の直鎖または分枝鎖アルキル基があげられ、それらの１〜４個がピリジン環またはピリミジン環上に置換していてもよい。
Ｒ2基およびＲ3基としてのアルキル基としては、メチル、エチル、ｎ−プロピル、イソプロピル、ｎ−ブチル、ｔｅｒｔ−ブチル等の炭素数１〜４個の直鎖または分枝鎖アルキル基、アルコキシ基としては、メトキシ、エトキシ、ｎ−プロポキシ、イソプロピルオキシ、ｎ−ブトシキ、ｔｅｒｔ−ブトキシ等の炭素数１〜４個の直鎖または分枝鎖アルコキシ基、アルコキシカルボニル基としては上記と同様のアルコキシ基を有するアルコキシカルボニル基が含まれる。ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が含まれる。またＲ2とＲ3が一緒になって形成される芳香族環としてはベンゼン環およびナフタレン環が含まれる。好ましいＲ2およびＲ3は水素原子、メチル基、メトキシ基、メトキシカルボニル基、フッ素原子、またはＲ2およびＲ3が一緒になってベンゼン環を形成する。
Ｘは酸素原子、硫黄原子または窒素原子（１個の水素原子または他の置換基、例えば低級アルキル基が置換している）を示す。
【０００６】
本発明の方法を反応式で示せば下記のとおりである。
【化７】
0003837793.tif 000005
（式中、Ｒ、Ｒ1、Ｒ1'、Ｒ2およびＲ3は前記と同じ）
【０００７】
上記反応式で示されるように、遷移金属触媒としてルテニウム化合物を用い、芳香族化合物（３）または（４）をオレフィン類（５）および一酸化炭素と反応させると、芳香族化合物（３）または（４）の置換基Ｒ1またはＲ1'が結合している炭素の隣の炭素に位置選択的にモノアシル化された芳香族ケトン類を高収率で得ることができる。本発明の反応機構は明らかではないが、以下のように推定できる。まず、芳香族化合物（３）または（４）の置換基Ｒ1またはＲ1'である含窒素複素環の窒素原子のルテニウムへの配位が起こり、ついでシクロメタル化が進行し、置換基Ｒ1またはＲ1'が結合している炭素の隣の炭素−水素結合の切断を経て、一酸化炭素次いでオレフィンが取り込まれ還元脱離で、アシル化された生成物を与えたものと考えられる。
【０００８】
遷移金属触媒としては遷移金属そのまま、またはその化合物、あるいはそれらの錯体が含まれる。遷移金属は、好ましくは貴金属であって特に好ましくはルテニウムである。ルテニウム化合物あるいはルテニウム錯体としては、Ru3(CO)12、RuH2(CO)(PPh3)3、RuCl2(CO)2(PPh3)2、RuCl2(PPh3)3、Ru(acac)3、[RuCl2(CO)3]2、RuCl(C5H5)(PPh3)2、[RuCl2(C8H12)]nが挙げられ、これらは単独であるいは２種以上組合わせて用いることができる。好ましい遷移金属触媒はRu3(CO)12である。
またこれら遷移金属触媒の用量は、反応条件によりまた触媒の種類により最適量が若干異なるが、例えば、ルテニウムカルボニル錯体を用いた場合、ピリジン誘導体１モルに対して、０.０２５モル〜０.１モルが好ましい。
【０００９】
本発明方法により目的の芳香族ケトンを高収率で得るためには、その反応は、一酸化炭素圧５〜５０atm、より好ましくは１０〜３０atmとする。５０atmを超えると生成物の収率が低下する。オレフィン類としてエチレンを用いる場合、仕込み圧力は１〜１０atm、好ましくは３〜７atmである。１atm以下では少し反応性が落ちる。他のオレフィン類を用いる場合は、芳香族化合物に対して、１〜５当量、好ましくは２〜４当量用いる。１当量以下では収率が悪く、５当量以上用いても収率は向上しない。
また、本発明の反応は、通常有機溶媒中で行われ、用いられる溶媒としてはトルエンやベンゼンなどの芳香族炭化水素、テトラヒドロフラン、ジエチルエーテル、ジオキサンなどのエーテル類などが挙げられ、好ましくはトルエンなどの芳香族炭化水素系溶媒である。反応温度は１４０〜２００℃、好ましくは１５０〜１７０℃である。１４０℃以下ではほとんど反応が進行しないので好ましくない。
【００１０】
【実施例】
以下、実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
実施例１
次式
【化８】
0003837793.tif 000006
にそって、２−（２−チエニル）ピリジンと一酸化炭素とエチレンとを反応させた。すなわち、５０ｍｌステンレス製オートクレープ中に、回転子、Ru3(CO)12 ０.０５ｍｍｏｌ、２−（２−チエニル）ピリジン２ｍｍｏｌをこの順に入れ、トルエン６ｍｌを内壁を洗い流しながら入れた。オートクレープ内を５atmのエチレンで２回置換した後、室温でエチレン（７atm）ついで一酸化炭素（２０atm）を圧入し、１６０℃のオイルバスにつけ、２０時間反応させた。反応後、オートクレープを室温に戻し、エチレン、一酸化炭素圧を抜き、溶媒を減圧留去し、得られた残留物をシリカゲルクロマトグラフィーにて単離精製し、下記の物性を有する１−［２−（２−ピリジニル）−３−チエニル］−１−プロパノンを得た。反応の分析はガスクロマトグラフィーを使用した。
黄色油状
沸点 125 ℃ (1mmHg);
Rf = 0.13 (ヘキサン/酢酸エチル = 5/1);
1H NMR (CDCl3) δ 1.15 (t, J = 7.3 Hz, 3H, CH3CH2C(O)), 2.76 (q, J = 7.3 Hz, 2H, CH2C(O)), 7.22-7.27 (m, 1H, 5-H), 7.32-7.37 (m, 2H, チエニル-H), 7.67-7.75 (m, 2H, 3-H, 4-H), 8.61 (d, J = 5.1 Hz, 1H, 6-H);
13C NMR (CDCl3) δ 8.29 (CH3CH2C(O)), 35.94 (CH2C(O)), 122.82 (5-C), 123.41, 126.25, 128.77, 136.39, 138.67, 146.56 (Ar), 149.36 (C-6), 151.90 (Ar), 199.89 (CO);
IR (neat) 3074 m, 2980 m, 2940 m, 1686 s, 1585 s, 1568 m, 1521 s, 1467 s, 1439 s, 1422 s, 1377 s, 1334 m, 1267 s, 1212 s, 1159 m, 1119 m, 1089 m, 1048 m, 995 m, 868 s, 779 s, 731 m, 652 m, 614 m;
MS, m/z (rel intensity) 217 (M+, 0.3), 202 (M+-CH3, 12), 189 (16), 188 (M+-CH2CH3, 100), 116 (16), 89 (20), 78 (10).
元素分析値：C12H11NOSとして
計算値： C, 66.33; H, 5.10; N, 6.45
実測値： C, 66.14; H, 5.24; N, 6.51
【００１１】
実施例２
上記実施例１の反応において、反応時間を表１に示すように変化させた以外は実施例１と同様にして反応を行った。その結果を、実施例１の結果と合わせて、表１に示す。
【００１２】
【表１】
0003837793.tif 000007
【００１３】
実施例３
反応時間を４０時間、触媒量を１０ｍｏｌ％にした以外は実施例１と同様にして、次式
【化９】
0003837793.tif 000008
に添って、２−（ｏ−メチルフェニル）ピリミジンと一酸化炭素とエチレンとを反応させ、下記の物性を有する１−［３−メチル−２−（２−ピリミジニル）フェニル］−１−プロパノンを７５％の収率で得た。
赤色油状
沸点 160 ℃ (1mmHg);
Rf = 0.34 (ヘキサン/酢酸エチル = 1/2);
1H NMR (CDCl3) δ 1.06 (t, J = 7.3 Hz, 2H, CH3CH2C(O)), 2.20 (s, 3H, CH3), 2.79 (q, J = 7.3 Hz, 2H, CH2C(O)), 7.26 (t, J = 5.0 Hz, 1H, 5-H), 7.37-7.45 (m, 2H, Ar), 7.63 (dd, J = 6.8, 1.9 Hz, 1H, Ar), 8.81 (d, J = 5.0 Hz, 2H, 4-H, 6-H);
13C NMR (CDCl3) δ 8.20 (CH3CH2C(O)), 19.70 (CH3), 33.95 (CH2C(O)), 118.80, 125.80, 128.39, 133.68, 137.30, 138.22, 138.56, 156.77, 168.10 (Ar), 203.56 (C(O));
IR (neat) 3034 m, 2978 m, 2936 m, 1692 s, 1621 w, 1558 s, 1445 s, 1408 s, 1377 m, 1344 m, 1285 m, 1236 s, 1168 m, 1101 m, 1039 m, 971 m, 951 m, 805 s, 772 s, 748 m, 714 m, 655 w, 629 m;
MS, m/z (rel intensity) 226 (M+, 0), 211 (M+-CH3, 2), 198 (15), 197 (M+-CH2CH3, 100), 169 (11), 89 (13).
元素分析値：C13H14N2Oとして
計算値: C, 74.31; H, 6.24; N, 12.38
実測値: C, 74.36; H, 6.27; N, 12.53
【００１４】
実施例４〜５
上記実施例３の反応において、反応時間、触媒量を変化させた以外は同様にして反応を行った。その結果を、実施例３の結果と合わせて、表２に示す。
【００１５】
【表２】
0003837793.tif 000009
【００１６】
実施例６
前記実施例１の反応において、触媒量を２.５ｍｏｌ％にした以外は同様にして、次式
【化１０】
0003837793.tif 000010
に添って、４−フェニルピリミジンと一酸化炭素とエチレンとを反応させ、下記の物性を有する１−［２−（４−ピリミジニル）フェニル］−１−プロパノンを７８％の収率で得た。
淡赤色油状
沸点 135 ℃ (1mmHg);
Rf = 0.34 (ヘキサン/酢酸エチル = 1/4);
1H NMR (CDCl3) δ 1.18 (t, J = 7.3 Hz, 3H, CH3CH2C(O)), 2.72 (q, J = 7.3 Hz, 2H, CH2C(O)), 7.48-7.61 (m, 4H, Ar), 7.66-7.69 (m, 1H, Ar), 8.79 (d, J = 5.1 Hz, 1H, 5-H), 9.19 (s, 1H, 2-H);
13C NMR (CDCl3) δ 8.27 (CH3CH2C(O)), 36.03 (CH2C(O)), 118.92, 127.28, 129.04, 130.01, 130.08, 135.45, 141.74, 151.27, 158.10, 164.42 (Ar), 206.56 (CO);
IR (neat) 3192 w, 3154 w, 3036 w, 2980 m, 2938 m, 2900 m, 1696 s, 1577 s, 1539 s, 1488 m, 1469 s, 1442 s, 1409 m, 1387 s, 1347 s, 1306 s, 1274 m, 1214m, 1160 m, 1116 m, 1079 m, 1012 m, 988 m, 947 s, 878 w, 846 m, 793 m, 753 s, 674 w, 640 m, 623 m;
MS, m/z (rel intensity) 212 (M+, 0), 197 (M+-CH3, 2), 184 (13), 183 (M+-CH2CH3, 100), 128 (18), 101 (12).
元素分析値：C13H12N2Oとして
計算値: C, 73.57; H, 5.70; N, 13.20
実測値: C, 73.38; H, 5.73; N, 13.22
【００１７】
実施例７〜９
上記実施例６の反応において、反応時間、触媒量を変化させた以外は同様にして反応を行った。その結果を、実施例６の結果と合わせて、表３に示す。
【００１８】
【表３】
0003837793.tif 000011
【００１９】
【発明の効果】
本発明によれば、簡便な手段で高い反応性と位置選択性を伴い、置換基として含窒素複素環を有する芳香族化合物の芳香族環の炭素−水素結合の切断を経る効率的な直接カルボニル化が可能となり、各種の有機工業製品、医薬、農薬、香料、高分子製品等として、あるいはそれらの製造中間体として有用な芳香族ケトンが高収率で提供される。