CN101400640B - 使用原子转移自由基偶联反应的1,2-苯基乙烷系化合物的制造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
技术领域
本申请基于2006年3月17日申请的特愿2006-074463号主张优先权,在此援引其内容。
本发明涉及1,2-苯基乙烷系化合物的制造方法,更详细而言涉及使用过渡金属化合物作为催化剂的1,2-苯基乙烷系化合物的制造方法。
背景技术
四(羟基苯基)烷烃可以用作多分子系包合化合物中的主体化合物。例如,1,1,2,2-四(4-羟基苯基)乙烷与各种有机客体化合物选择性地形成包合化合物(具有客体分子进入主体分子形成的空洞内的结构的化合物),因此期待着在选择性分离、化学稳定化、不挥发化、粉末化等的技术领域中的应用。
目前为止,作为制造四(羟基苯基)烷烃的方法,已知例如在醋酸中、硫酸存在下,在2~10℃的温度范围内使苯酚和乙二醛缩合的方法(例如,参考非专利文献1)。
此外,还已知在盐酸存在下、在100~180℃的温度范围内使乙二醛和相对于乙二醛大大过量的苯酚缩合的方法(例如,参考专利文献1);以在硫酸和磷酸的存在下使苯酚和二醛或其衍生物缩合为特征的四(羟基苯基)烷烃的制造方法(例如,参考专利文献2)。
然而,如专利文献1中所述的方法那样在硫酸催化剂单独存在下的反应,存在易发生副反应、且反应容易失去控制等控制困难的问题。此外,使用大大过量苯酚的高温下的反应虽然具有不需反应溶剂、反应时间短、低成本的特点,但是存在易发生副反应,无法得到高收率,而且由副反应所得的产物有多种,其除去非常困难的问题。
此外,如专利文献2中所述的方法那样,通过在硫酸和磷酸的混合酸催化剂存在下进行缩合,副反应得到抑制,能够效率良好地选择性地生成四(羟基苯基)烷烃,但是其收率为40~70%左右,反应也需要数小时~数十小时这样的长时间。
此外,如专利文献3中所述的方法那样,通过以锌为催化剂的偶联反应,能够制造具有在苯基上结合有酯基的四苯基骨架的化合物,但是该方法也要进行回流24小时左右来反应,反应时间长且反应收率也低。
非专利文献1:Monatshefte fur ChemIe.,82,652(1951)
专利文献1:特开昭57-65716号公报
专利文献2:特开平7-076538号公报
专利文献3:WO00/20372
发明内容
本发明的课题在于提供能够通过短时间的反应、以极高的收率来制造1,2-苯基乙烷系化合物的方法。
本发明人等为了解决上述问题而进行了悉心研究,结果发现通过使用过渡金属配合物作为催化剂来进行原子转移自由基偶联反应,与使用锌的偶联法、其它以往的合成法相比,能够以非常短的反应时间且高收率地制造1,2-苯基乙烷系化合物,从而完成了本发明。
即,本发明涉及:
1,2-苯基乙烷系化合物的制造方法,其特征在于,在过渡金属配合物的存在下,使式(I)所示的化合物
(Ra表示氢原子或者取代或未取代的苯基,Rb表示氢原子或者取代基,n表示1~5的整数,n为2以上时,Rb可以相同也可以不同,可以相互连接而形成环,X表示卤原子)进行偶联反应,制造式(II)所示的化合物。
上述[1]所述的1,2-苯基乙烷系化合物的制造方法,其特征在于,Ra为取代或未取代的苯基。
上述[1]或[2]所述的1,2-苯基乙烷系化合物的制造方法,其特征在于,Ra所示的苯基的取代基、或者Rb所示的取代基为COOR1、SO2R2、OR3、SR4或N(R5)(R6)(R1~R6表示氢原子或有机基团)。
此外,本发明还涉及:
上述[1]~[3]中任一项所述的1,2-苯基乙烷系化合物的制造方法,其特征在于,式(I)所示的化合物为式(I-1)所示的化合物;
式(II)所示的化合物为式(II-1)所示的化合物。
上述[4]所述的1,2-苯基乙烷系化合物的制造方法,其特征在于,式(I-1)和式(II-1)中的Rb为OR3或COOR1。
上述[1]~[5]中任一项所述的1,2-苯基乙烷系化合物的制造方法,其特征在于,过渡金属配合物为铜配合物或铁配合物。
根据本发明的制造方法,能在极短的时间内以高收率制造1,2-苯基乙烷系化合物。
具体实施方式
作为本发明的1,2-苯基乙烷系化合物的制造方法,只要是如下的方法就没有特别限制,即,在过渡金属配合物的存在下,使式(I)
所示的化合物进行偶联反应,制造式(II)
所示的化合物。根据本发明,能够在极短的时间内效率良好地得到式(II)所示的化合物。式(I)所示的化合物可以使用一种或两种以上,本发明的偶联反应可以是自偶联(homocoupling)也可以是交叉偶联(cross-coupling)。
式(I)和式(II)中,Ra表示氢原子或者取代或未取代的苯基,从反应性的角度出发,优选为取代或未取代的苯基。苯基的取代基为2个以上时,该取代基可以相同也可以不同,可以相互连接,形成饱和环、芳香环、杂环。Rb表示氢原子或者取代基。n表示1~5的整数,n为2以上时,Rb可以相同也可以不同,可以相互连接,形成饱和环、芳香环、杂环。此外,X表示卤原子,可以列举例如氯原子、溴原子、碘原子,从反应性的角度出发,优选为溴原子。
作为Ra所示的苯基的取代基、或者Rb所示的取代基,可以列举例如COOR1、SO2R2、OR3、SR4或N(R5)(R6),优选COOR1。R1~R6表示氢原子或有机基团,作为有机基团,可以列举例如烷基、甲硅烷基、酰基、芳基、磷酰基、磺酰基、烷基磷酰基、烷基磺酰基等。具体而言,作为取代基,可以列举甲氧基、乙氧基等烷氧基;三甲基甲硅烷氧基、叔丁基二甲基甲硅烷氧基、二甲基苯基甲硅烷氧基等甲硅烷氧基;乙酰基、苯甲酰基等酰基;苯氧基、萘氧基等芳氧基等。
尤其可以列举例如甲基、甲氧基甲基、2-甲氧基乙氧基甲基、甲硫基甲基、四氢吡喃基、苯甲酰甲基(phenacyl)、环丙基甲基、烯丙基(allyl)、异丙基、环己基、叔丁基、苄基、邻硝基苄基、9-蒽基甲基(anthrylmethyl)、4-甲基吡啶基(picolyl)、三甲基甲硅烷基、叔丁基二甲基甲硅烷基、乙酰基、苯甲酰基、戊酰基(valeryl)、2,2,2-三氯乙基羰基、乙烯基羰基、苄基羰基、芳基氨基甲酰基(aryl carbamoyl)、甲磺酰基、甲苯磺酰基等。
作为优选的式(I)所示的化合物,具体而言,可以列举式(I-1)
所示的化合物。
通过进行该式(I-1)所示化合物的偶联,能够得到式(II-1)
所示的化合物。
作为本发明中的过渡金属配合物,可以列举能够在活性自由基聚合法中使用的催化剂。在本发明的制造方法中,可以向体系内添加过渡金属配合物本身,也可以向体系内添加金属化合物和作为其配位体的化合物而在体系内形成过渡金属配合物。
作为构成过渡金属配合物的中心金属,可以列举锰、铼、铁、钌、铑、镍、铜等元素周期表第7~11族元素(根据日本化学会编“化学便 览基础编I修订第4版”(1993年)记载的元素周期表)。这些金属中,优选铜、铁,特别优选铜。
具体而言,作为铜配合物,可以列举以NH3、NO、NO2、NO3、乙二胺、二亚乙基三胺、三丁基胺、1,3-二异丙基-4,5-二甲基咪唑-2-叉基(ylidene)、吡啶、邻二氮杂菲、二邻二氮杂菲、取代邻二氮杂菲、2,2’:6’,2”-四吡啶、吡啶亚胺、交联脂肪族二胺、4-4’-二(5-壬基)-2,2’-联吡啶、硫氰酸根、O、S、Se、Te配位的联吡啶、亚胺基联吡啶、烷基亚胺基吡啶、烷基联吡啶基胺、烷基取代三吡啶、二(烷基氨基)烷基吡啶、乙二胺联吡啶、三(吡啶基甲基)胺、N,N,N’,N’,N”-五甲基二亚乙基三胺等含氮化合物和/或卤原子为配位体的铜配合物,具体而言,可以列举乙酰基[4-4’-二(5-壬基)-2,2’-联吡啶]合铜、六氟化膦-二[4-4’-二(5-壬基)-2,2’-联吡啶]合铜、硫氰酸根合铜、[N,N,N’,N’,N”-五甲基二亚乙基三胺]溴化铜等。
作为铁配合物,可以列举二(三苯基膦)二氯化铁、二(三丁基氨基)二氯化铁、三苯基膦三氯化铁、(1-溴)乙基苯-三乙氧基膦-二溴化铁、(1-溴)乙基苯-三苯基膦-二溴化铁、(1-溴)乙基苯-[4-4’-二(5-壬基)-2,2’-联吡啶]二溴化铁、(1-溴)乙基苯-三-正丁基氨基-二溴化铁、(1-溴)乙基苯-三-正丁基膦-二溴化铁、三-正丁基膦-二溴化铁、[4-4’-二(5-壬基)-2,2’-联吡啶]二溴化铁、四烷基铵三卤化铁(II)、二羰基环戊二烯基碘化铁(II)、二羰基环戊二烯基溴化铁(II)、二羰基环戊二烯基氯化铁(II)、二羰基茚基碘化铁(II)、二羰基茚基溴化铁(II)、二羰基茚基氯化铁(II)、二羰基芴基碘化铁(II)、二羰基芴基溴化铁(II)、二羰基芴基氯化铁(II)、1,3-二异丙基-4,5-二甲基咪唑-2-叉基氯化铁、1,3-二异丙基-4,5-二甲基咪唑-2-叉基溴化铁等。
进而,作为其它过渡金属配合物,可以列举二氯三(三苯基膦)合钌、二氯三(三丁基膦)合钌、二氯(三烷基膦)对甲基异丙基苯合钌、二氯-二(三(甲基异丙基苯)膦)苯乙烯基合钌、二氯(环辛二烯)合钌、二氯苯合钌、二氯对甲基异丙基苯合钌、二氯(降冰片二烯)合钌、顺-二氯双(2,2’-联吡啶)合钌、二氯三(1,10-邻二氮杂菲)合钌、羰基氯氢化三(三苯基膦)合钌、氯环戊二烯基双(三苯基膦) 合钌、氯茚基双(三苯基膦)合钌、二氢四(三苯基膦)合钌、二羰基环戊二烯基碘化钌(II)、二羰基环戊二烯基溴化钌(II)、二羰基环戊二烯基氯化钌(II)、二羰基茚基碘化钌(II)、二羰基茚基溴化钌(II)、二羰基茚基氯化钌(II)、二羰基芴基碘化钌(II)、二羰基芴基溴化钌(II)、二羰基芴基氯化钌(II)、二氯-二-2,6-双[(二甲氨基)-甲基](μ-N2)吡啶合钌(II)等钌配合物;
羰基环戊二烯基碘化镍(II)、羰基环戊二烯基溴化镍(II)、羰基环戊二烯基氯化镍(II)、羰基茚基碘化镍(II)、羰基茚基溴化镍(II)、羰基茚基氯化镍(II)、羰基芴基碘化镍(II)、羰基芴基碘化镍(II)、羰基芴基溴化镍(II)、羰基芴基氯化镍(II)、o,o’-二(二甲氨基甲基)苯基卤化镍、二-三苯基膦二溴化镍、二(三正丁基氨基)二溴化镍、1,3-二氨基苯基溴化镍、二(三正丁基膦)二溴化镍、四(三苯基膦)合镍等镍配合物;
三羰基环戊二烯基碘化钼(II)、三羰基环戊二烯基溴化钼(II)、三羰基环戊二烯基氯化钼(II)、二(N-芳基)-二(2-二甲氨基甲基苯基)锂钼、二(N-芳基)-(2-二甲氨基甲基苯基)-甲基-锂钼、二(N-芳基)-(2-二甲氨基甲基苯基)-三甲基甲硅烷基甲基-锂钼、二(N-芳基)-(2-二甲氨基甲基苯基)-对甲苯基-锂钼等钼配合物;三羰基环戊二烯基碘化钨(II)、三羰基环戊二烯基溴化钨(II)、三羰基环戊二烯基氯化钨(II)等钨配合物;二羰基环戊二烯基合钴(I)等钴配合物;三羰基环戊二烯基合锰(I)、三羰基(甲基环戊二烯基)合锰(I)等锰配合物;三羰基环戊二烯基合铼(I)、二氧代双(三苯基膦)碘化铼等铼配合物;三(三苯基膦)氯化铑等铑配合物;三苯基膦二乙酰基合钯等钯配合物等。这些过渡金属配合物可以使用一种或两种以上组合使用。
作为过渡金属化合物的添加量,由其种类而定,一般相对于作为原料的式(I)所示的化合物,优选为0.1~5当量,更优选为0.3~1当量。
此外,在本发明的制造方法中,从能够实现提高催化剂的活性的观点出发,优选在碱的存在下进行偶联反应。作为碱,可以是有机碱也可以是无机碱,作为有机碱,可以列举例如脂肪族胺、芳香族胺等胺类,作为无机碱,可以列举例如碱金属氢氧化物或碳酸盐、碱土类金属的氧 化物或碳酸盐等。
作为反应中使用的有机溶剂没有特别限制,可以列举例如苯、甲苯、二甲苯等芳香族烃类;己烷、庚烷、辛烷等脂肪族烃类;环戊烷、环己烷、环辛烷等脂环族烃类;丙酮、甲基乙基酮、环己酮等酮类;四氢呋喃、二氧杂环己烷等醚类;乙酸乙酯、乙酸丁酯等酯类;N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺等酰胺类;二甲基亚砜等亚砜类;甲醇、乙醇等醇类;乙二醇单甲醚、乙二醇单甲醚乙酸酯等多元醇衍生物类等。这些溶剂可以单独使用一种,或者可以将两种以上组合使用。
反应温度通常为室温~150℃,优选为60~120℃。反应通常在常压或加压下进行。此外,反应以极短的时间进行,在3~90分钟、优选5~30分钟左右完成。这样,根据本发明的制造方法,能够极有效率地制造目标化合物。反应的终止可以通过使反应体系的温度下降来进行。反应结束后,可以通过重结晶、柱纯化、减压纯化、过滤等一般的分离纯化方法来分离目标化合物。
此外,在本发明的制造方法中,所制造的式(II)所示的化合物在苯环上具有如上所述的COOR1、SO2R2、OR3、SR4或N(R5)(R6)之类的取代基时,可以实施酸处理来生成活泼氢,将取代基分别转化为COOH、SO2H、OH、SH或NH2。此外,可以在碱存在下进行水解后转化为OH、SH基。作为酸处理中使用的酸,可以列举盐酸、溴酸、硫酸、硝酸、硼酸、甲磺酸等无机酸;乙酸等有机酸。酸处理的处理温度没有特别限制,可以在例如-10℃~150℃的范围进行。作为碱,可以是有机碱也可以是无机碱,作为有机碱,可以列举例如脂肪族胺、芳香族胺等胺类,作为无机碱,可以列举例如碱金属氢氧化物或碳酸盐、碱土类金属的氧化物或碳酸盐等。
以下,通过实施例更具体地说明本发明,但本发明的技术范围并不限于这些示例。
实施例1
在50ml烧瓶中加入PhCOOEt2-Br 0.39g(1mmol)、CuBr 0.14g(1mmol)、Cu(0)0.25g(4mmol)、甲苯20ml,脱气。再加入N,N,N’,N’,N”-五甲基二亚乙基三胺0.35g(2mmol),在80℃搅拌30分钟。将反应液冷却后,过滤不溶物。水洗滤液至水层中着色消失,用MgSO4进行干燥。蒸馏除去溶剂后,在减压下进行干燥,得到白色结晶0.30g(分离收率97%)。
实施例2
在30ml烧瓶中加入4-(溴甲基)苯甲酸甲酯1.15g(5mmol)、CuBr0.72g(5mmol)、Cu(0)1.27g(20mmol)、联吡啶1.56g(10mmol)、甲苯20ml并脱气后,在100℃搅拌1小时。将反应液冷却后,加入氯仿10ml,过滤不溶物。水洗滤液后,用MgSO4进行干燥。蒸馏除去溶剂后,用乙酸乙酯/己烷进行重结晶。所得结晶在减压下进行干燥,得到淡黄色结晶0.32g(分离收率43%)。
实施例3
在200ml烧瓶中装入双(4-羟基苯基)甲烷9.6g(48mmol)、三乙基胺11.8g(117mmol)、四氢呋喃200ml,冷却至0℃。向其中加入苯甲酰氯14.9g(106mmol),在室温下搅拌1小时。通过过滤除去三乙基胺盐酸盐后,将滤液浓缩。用二氯甲烷溶解后,水洗三次,用硫酸镁进行干燥。将反应液浓缩后,用己烷/乙酸乙酯进行重结晶,从而得到淡黄色针状结晶A 16.8g(分离收率86%)。
在200ml烧瓶中装入刚才合成的A 14.4g(35mmol)、N-溴代琥珀酰亚胺6.5g(37mmol)、苯70ml,回流1小时。冷却后将反应液浓缩。用二氯甲烷溶解后,水洗三次,用硫酸镁进行干燥。将反应液浓缩后,用乙酸乙酯进行重结晶,从而得到白色絮状结晶B 11.7g(分离收率68%)。
在100ml烧瓶中装入刚才合成的B 4.9g(10mmol)、CuBr 0.7g(5mmol)、Cu 1.3g(20mmol)、甲苯50ml,脱气。加热至80℃后,加入N,N,N’,N’,N”-五甲基二亚乙基三胺1.8g(10mmol),在80℃搅拌30分 钟。将反应液冷却后过滤,将不溶物水洗三次。向不溶物中加入氯仿100ml,回流10分钟后,趁热进行过滤。将滤液浓缩后,用乙酸乙酯洗涤,从而得到白色絮状结晶C 3.1g(分离收率76%)。
然后,在100ml烧瓶中装入刚才合成的C 2.6g(3.2mmol)、甲苯50ml,将在氢氧化钾、水的存在下进行皂化而得的水解产物进行纯化,得到1,1,2,2-四(4-羟基苯基)乙烷D的白色粉末1.1g(2.8mmol)。
Claims (3)
1.一种2-苯基乙烷系化合物的制造方法,其特征在于,在铜配合物的存在下,使式(I)所示的化合物
进行偶联反应,制造式(II)所示的化合物,
式中,Ra表示在对位由选自COOH、SO2H、OR3、SH、NH2、COOEt、甲氧基、乙氧基、三甲基甲硅烷氧基、叔丁基二甲基甲硅烷氧基、二甲基苯基甲硅烷氧基、乙酰基、苯甲酰基、苯氧基或萘氧基中的取代基取代的苯基或未取代的苯基,R3表示氢原子或选自甲氧基甲基、2-甲氧基乙氧基甲基、甲硫基甲基、四氢吡喃基、苯甲酰甲基、环丙基甲基、烯丙基、异丙基、环己基、叔丁基、苄基、邻硝基苄基、9-蒽基甲基、4-甲基吡啶基、三甲基甲硅烷基、叔丁基二甲基甲硅烷基、乙酰基、苯甲酰基、戊酰基、2,2,2-三氯乙基羰基、乙烯基羰基、苄基羰基、甲磺酰基、甲苯磺酰基中的有机基团;Rb表示氢原子或者选自COOH、SO2H、OR3、SH、NH2、COOEt、甲氧基、乙氧基、三甲基甲硅烷氧基、叔丁基二甲基甲硅烷氧基、二甲基苯基甲硅烷氧基、乙酰基、苯甲酰基、苯氧基或萘氧基中的对位的取代基,R3表示氢原子或选自甲氧基甲基、2-甲氧基乙氧基甲基、甲硫基甲基、四氢吡喃基、苯甲酰甲基、环丙基甲基、烯丙基、异丙基、环己基、叔丁基、苄基、邻硝基苄基、9-蒽基甲基、4-甲基吡啶基、三甲基甲硅烷基、叔丁基二甲基甲硅烷基、乙酰基、苯甲酰基、戊酰基、2,2,2-三氯乙基羰基、乙烯基羰基、苄基羰基、甲磺酰基、甲苯磺酰基中的有机基团;n表示1的整数,X表示卤原子。
2.根据权利要求1所述的1,2-苯基乙烷系化合物的制造方法,其特征在于,
式(I)所示的化合物为式(I-1)所示的化合物;
Rb表示氢原子或者选自COOH、SO2H、OR3、SH、NH2、COOEt、甲氧基、乙氧基、三甲基甲硅烷氧基、叔丁基二甲基甲硅烷氧基、二甲基苯基甲硅烷氧基、乙酰基、苯甲酰基、苯氧基或萘氧基中的取代基,R3表示氢原子或选自甲氧基甲基、2-甲氧基乙氧基甲基、甲硫基甲基、四氢吡喃基、苯甲酰甲基、环丙基甲基、烯丙基、异丙基、环己基、叔丁基、苄基、邻硝基苄基、9-蒽基甲基、4-甲基吡啶基、三甲基甲硅烷基、叔丁基二甲基甲硅烷基、乙酰基、苯甲酰基、戊酰基、2,2,2-三氯乙基羰基、乙烯基羰基、苄基羰基、甲磺酰基、甲苯磺酰基中的有机基团,X表示卤原子,
式(II)所示的化合物为式(II-1)所示的化合物,
Rb表示氢原子或者选自COOH、SO2H、OR3、SH、NH2、COOEt、甲氧基、乙氧基、三甲基甲硅烷氧基、叔丁基二甲基甲硅烷氧基、二甲基苯基甲硅烷氧基、乙酰基、苯甲酰基、苯氧基或萘氧基中的取代基,R3表示氢原子或选自甲氧基甲基、2-甲氧基乙氧基甲基、甲硫基甲基、四氢吡喃基、苯甲酰甲基、环丙基甲基、烯丙基、异丙基、环己基、叔丁基、苄基、邻硝基苄基、9-蒽基甲基、4-甲基吡啶基、三甲基甲硅烷基、叔丁基二甲基甲硅烷基、乙酰基、苯甲酰基、戊酰基、2,2,2-三氯乙基羰基、乙烯基羰基、苄基羰基、甲磺酰基、甲苯磺酰基中的有机基团。
3.根据权利要求2所述的1,2-苯基乙烷系化合物的制造方法,其特征在于,式(I-1)和式(II-1)中的Rb为OR3、COOH或COOEt,R3表示氢原子或选自甲基、甲氧基甲基、2-甲氧基乙氧基甲基、甲硫基甲基、四氢吡喃基、苯甲酰甲基、环丙基甲基、烯丙基、异丙基、环己基、叔丁基、苄基、邻硝基苄基、9-蒽基甲基、4-甲基吡啶基、三甲基甲硅烷基、叔丁基二甲基甲硅烷基、乙酰基、苯甲酰基、戊酰基、2,2,2-三氯乙基羰基、乙烯基羰基、苄基羰基、甲磺酰基、甲苯磺酰基中的有机基团。
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