JP2002338539A - 高分子担持型アリールビス(パーフルオロアルキルスルホニル)メタン - Google Patents
高分子担持型アリールビス(パーフルオロアルキルスルホニル)メタンInfo
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Abstract
る反応を効率よく行い、例えばアルコールのベンゾイル
化反応をも容易に進行させ、且つ、触媒の回収や再利用
も容易とする、毒性、環境等の点から優れた固体酸触媒
を提供すること。 【解決手段】 一般式[1](式[1]中、R1は置換
又は非置換のアリール基、Rf1及びRf2は互いに独立
してパーフルオロアルキル基を示す。)で表されるアリ
ールビス(パーフルオロアルキルスルホニル)メタン、
例えばペンタフルオロフェニルビス(パーフルオロアル
キルスルホニル)メタンのパラ位を、ポリスチレン樹脂
に担持させ、一般式[3](式[3]中、R3は置換又
は非置換のアリーレン基、Rf1及びRf2は前記と同
じ。)で表されるポリスチレン担持型アリールビス(パ
ーフルオロアルキルスルホニル)メタンを得る。 【化1】 【化2】
Description
等の高分子に担持させたアリールビス(パーフルオロア
ルキルスルホニル)メタン、すなわち高分子担持型アリ
ールビス(パーフルオロアルキルスルホニル)メタン
や、かかる化合物の製造方法や、かかる化合物を有効成
分とするブレンステッド酸触媒等の触媒や、かかる触媒
を用いた有機化合物の合成方法に関する。
2CF3;トリフリル,Tf)基は最も強い電子求引性基
の一つとして知られており、そのα位のプロトン酸性を
高める働きがある(J. Am. Chem. Soc. 96, 2275, 197
4、Synthesis, 691, 1997、J. Fluorine Chem. 66, 30
1, 1994)。例えば、ビス(トリフリル)メタン(CH2
Tf2;pKa(H2O)=−1)(J. Am. Chem. Soc. 10
6, 1510, 1984)やフェニルビス(トリフリル)メタン
(PhCHTf2;pKa(MeCN)=7.83)(J.
Org. Chem. 63, 7868, 1998)は酸化力のない強酸であ
る。Koppelらによって見積もられた固有酸性度ΔGac
id(気体状態)は次のようになっている(J.Am. Che
m. Soc. 116, 3047, 1994):MeSO3H(315.
0)<CH2Tf2(310.5)<PhCHTf2(3
10.3)<TfOH(299.5)<NHTf2(2
91.8)<CHTf3(289.0)。これらの揮発
性の結晶性固体は有機金属ヒドリドをプロトン化してカ
チオン性有機金属ジヒドリドを調製する際の反応剤とな
ることが知られている(J. Am. Chem. Soc. 106, 1510,
1984、J. Chem. Soc., Chem. Commun. 1675, 1987、In
org. Chem. 27, 1593, 1988、Inorg. Chem. 27, 2473,
1988、Organometallics 9, 1290, 1990)。これらのこ
とから、上記フェニルビス(トリフリル)メタン等のア
リールビス(トリフリル)メタンにおける芳香族基の立
体及び電子的効果は、そのブレンステッド酸性やそれら
の有機金属錯体の特性に大きな影響を与えることが期待
される。
合成法としては、従来、二つの方法が知られている(J.
Org. Chem. 38, 3358, 1973、Heteroatom Chem. 5, 9,
1994、J. Fluorine Chem. 64, 47, 1993、J. Fluorine
Chem. 106, 139, 2000)。1つの方法は、ベンジルマ
グネシウムクロリドとトリフリルフルオリドとの反応に
よりフェニルビス(トリフリル)メタンを合成する方法
であり(40%収率)(J. Org. Chem. 38, 3358, 197
3)、もう一つの方法は、ヨードベンゼンビス(トリフ
リルメチド)とベンゼンとの光反応である(61%収
率)(Heteroatom Chem. 5, 9, 1994)。前者は入手困
難なトリフリルフルオリドガス(bp=−21℃)をト
リフリル源として必要とし、後者は反応剤であるベンゼ
ンを溶媒として大過剰に必要とする。また、後者の場
合、フルオロベンゼンのような電子求引基をもつアレン
との光反応ではアリールビス(トリフリル)メタンは形
成されない。
フロンの合成方法が報告されている(J. Am. Chem. So
c. 96, 2275, 1974、Synthesis, 691, 1997、J. Fluori
ne Chem. 66, 301, 1994)が、芳香族基が電子求引基で
非活性化されている場合にはアリールメチルトリフロン
を収率よく合成できないという問題点があった(Synthe
sis, 691, 1997)。
されている触媒として、ルイス酸触媒が知られている。
このルイス酸触媒は有機化合物の特定の官能基と会合
し、複合体を作り、そして特定の反応だけを行うように
仕立て上げることが出来る。ルイス酸とは反応する相手
から電子対を受容するものをいう。有機化合物には一般
に官能基を有し、かかる官能基は大抵がルイス塩基であ
り、ルイス酸とお互いに引きつけあう。このようにして
デザインされたルイス酸触媒は有機化合物の官能基とコ
ンプレックスを作って、起こって欲しい反応へとまっす
ぐに導いて行く。このような点からして、ルイス酸触媒
は人工の酵素にもたとえられるが、従来のルイス酸触媒
は酵素を用いた場合のように反応性や選択性はそれ程高
くはなく、充分なものではなかった。そのため、優れた
選択性や反応性を有し、さらには温和な条件下で反応が
可能であり、且つ、回収率がよく再利用可能なルイス酸
触媒が求められていた。
[RfSO2−N−SO2Rf’]nあるいはM[RfS
O2−N−SO2Rf’〕n・mH2O(Rf及びRf’
は、炭素原子数1〜8のペルフルオロアルキル基を表
し、Mはアルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属、
希土類、アルミニウム、ガリウム、イリジウム、タリウ
ム、ケイ素、ゲルマニウム、スズ、鉛、ヒ素、アンチモ
ン、ビスマス、セレン、テルルから選ばれた元素を表
し、nは該当する金属の原子価と同数の整数を表し、m
は0.5〜20の自然数を表す)で示される化合物から
なるルイス酸触媒(特開平7−246338号公報)
や、次式
1を表し、Tf2は−SO 2Rf2(Rf1およびRf2はそ
れぞれ独立にフッ素原子またはパーフルオロアルキル基
を表す。)を表す。]を表し、R1は置換もしくは非置
換のシクロペンタジエニル基、−OR3または−N(T
f3)R4を表し、R2は置換もしくは非置換のシクロペ
ンタジエニル基、−OR5または−N(Tf4)R6[T
f3は−SO2Rf3を表し、Tf4は−SO2Rf4(Rf
3およびRf4はそれぞれ独立にフッ素原子またはパーフ
ルオロアルキル基を表す。)を表し、R3、R4、R5お
よびR6はそれぞれ独立に低級アルキル基を表すか、ま
たは、R3およびR5、R3およびR6、R4およびR5、あ
るいは、R4およびR6がいっしょになって2価の基を形
成する。]を表し、Mはアルカリ土類金属、希土類元
素、遷移金属、ホウ素、アルミニウム、ガリウム、イン
ジウム、タリウム、ケイ素、ゲルマニウム、スズ、鉛、
ヒ素、アンチモン、ビスマス、セレンまたはテルルから
選ばれる元素を表し、nは該当するMの原子価−2の整
数を表し、−N(Tf1)Tf2、−N(Tf 3)R4また
は−N(Tf4)R6の少なくとも1つを有する。]で示
されるルイス酸触媒(特開平9−57110号公報)な
どが知られている。
中、Mは周期律表IIIA族からVB族の元素からなる群
から選ばれる少なくとも1種の金属を表し、X1はハロ
ゲン原子を表し、qはMの原子価数と同一の整数を表
す。)で示される金属ハロゲン化物と四級塩型陰イオン
交換樹脂とから成る、水共存下でも使用できる高活性な
ルイス酸触媒(特開平9−262479号公報)や、次
式 [(RfSO2)3C]nM2(但し、Rfは炭素数1以上
のパーフルオロアルキル基を、M2は、アルカリ金属、
アルカリ土類金属、希土類を含む遷移金属、亜鉛、カド
ミウム、アルミニウム、ガリウム、インジウム、タリウ
ム、ケイ素、ゲルマニウム、スズ、鉛、ヒ素、アンチモ
ン、ビスマス、セレン、テルルから選ばれる元素を表
す。nはM2の原子価と同数の整数を表す。)で示され
る、トリス(パーフルオロアルキルスルホニル)メチド
の金属塩からなる酸触媒(特開2000−219692
号公報)も高活性な酸触媒として開示されている。
触媒としてはナフィオン(デュポン社製)が知られてい
るが、このものは水やアルコール等優れた膨潤能を示す
ものの、有機反応によく用いられる非プロトン性有機溶
媒には余り膨潤しない。超強酸性を有する固体触媒を膨
潤した状態で触媒として用いることができれば、ナフィ
オンを超える優れた固体触媒といいうることから、有機
溶媒(例えば、芳香族系溶媒、ハロゲン系溶媒、エーテ
ル系溶媒等)に対し優れた膨潤能を示す固体触媒が求め
られていた。本発明の課題は、ブレンステッド酸やルイ
ス酸触媒で進行する殆どの反応に利用でき、回収率が高
く、再利用が容易であって、汎用性があり、金属を含ま
ないことから環境にも優しい、固体触媒として有用な高
分子担持型アリールビス(パーフルオロアルキルスルホ
ニル)メタンや、かかる化合物の製造方法や、かかる化
合物からなるブレンステッド酸触媒等の触媒や、かかる
触媒を用いての有機化合物の合成方法を提供することに
ある。
を解決するために鋭意研究し、トリフリル源としての求
電子反応剤にトリフルオロメタンスルフィン酸ナトリウ
ム(TfNa)とトリフルオロメタンスルホン酸無水物
(Tf2O)を用いることによりペンタフルオロフェニ
ルビス(トリフリル)メタンを合成し、このペンタフル
オロフェニルビス(トリフリル)メタンとLiOH・H
2Oとをジエチルエーテル中で反応させることによりリ
チウムペンタフルオロフェニルビス(トリフリル)メチ
ドを合成し、このリチウムペンタフルオロフェニルビス
(トリフリル)メチドと4−ブロモポリスチレン樹脂
を、ブチルリチウムの存在下、ベンゼンとTHFの混合
溶媒中で反応させ、ポリスチレン樹脂のフェニルアニオ
ンをペンタフルオロフェニルビス(トリフリル)メタン
のパラ位に特異的に求核置換反応をさせることにより得
られるポリスチレン担持ペンタフルオロフェニルビス
(トリフリル)メタンが、ブレンステッド酸やルイス酸
触媒としてアルコールのアシル化反応や、アルドール反
応、アリル化反応等の優れた酸触媒となることを見い出
し、本発明を完成するに至った。
るアリールビス(パーフルオロアルキルスルホニル)メ
タンが有機高分子樹脂に担持されたことを特徴とする高
分子担持型アリールビス(パーフルオロアルキルスルホ
ニル)メタン
f1及びRf2は互いに独立してパーフルオロアルキル基
を示す。)(請求項1)や、有機高分子樹脂が、塩基性
反応剤によりアニオンを発生することができる樹脂ポリ
マーであることを特徴とする請求項1記載の高分子担持
型アリールビス(パーフルオロアルキルスルホニル)メ
タン(請求項2)や、塩基性反応剤によりアニオンを発
生することができる樹脂ポリマーが、分子内に置換又は
非置換のアリール基を有する樹脂ポリマーであることを
特徴とする請求項2記載の高分子担持型アリールビス
(パーフルオロアルキルスルホニル)メタン(請求項
3)や、分子内に置換又は非置換のアリール基を有する
樹脂ポリマーが、ポリスチレン樹脂であることを特徴と
する請求項3記載の高分子担持型アリールビス(パーフ
ルオロアルキルスルホニル)メタン(請求項4)や、一
般式[1]で表されるアリールビス(パーフルオロアル
キルスルホニル)メタンが、そのアリール基の求電子性
置換基と有機高分子のアニオンとの反応により、有機高
分子に担持されたことを特徴とする請求項1〜4のいず
れか記載の高分子担持型アリールビス(パーフルオロア
ルキルスルホニル)メタン(請求項5)や、一般式
[1]におけるRf1及びRf2が共にトリフルオロメチ
ル基であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか記
載の高分子担持型アリールビス(パーフルオロアルキル
スルホニル)メタン(請求項6)や、一般式[1]にお
けるR1が、フェニル基、ナフチル基、2,4,6−ト
リメチルフェニル基、4−(トリフルオロメチル)フェ
ニル基、3,5−ビス(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、又はパーフルオロビフ
ェニル基であることを特徴とする請求項1〜6のいずれ
か記載の高分子担持型アリールビス(パーフルオロアル
キルスルホニル)メタン(請求項7)や、アリールビス
(パーフルオロアルキルスルホニル)メタンが、フェニ
ルビス(トリフリル)メタン、2−ナフチルビス(トリ
フリル)メタン、1−ナフチルビス(トリフリル)メタ
ン、2,4,6−トリメチルフェニルビス(トリフリ
ル)メタン、4−(トリフルオロメチル)フェニルビス
(トリフリル)メタン、3,5−ビス(トリフルオロメ
チル)フェニルビス(トリフリル)メタン、ペンタフル
オロフェニルビス(トリフリル)メタン、又は{4−
(ペンタフルオロフェニル)−2,3,5,6−テトラ
フルオロフェニル}ビス(トリフリル)メタンであるこ
とを特徴とする請求項1〜7のいずれか記載の高分子担
持型アリールビス(パーフルオロアルキルスルホニル)
メタン(請求項8)に関する。
載の高分子担持型アリールビス(パーフルオロアルキル
スルホニル)メタンの製造方法であって、塩基性反応剤
によりアニオンを発生することができる樹脂ポリマー
と、一般式[2]で表されるアリールビス(パーフルオ
ロアルキルスルホニル)メタンの金属塩とを反応させる
ことを特徴とする高分子担持型アリールビス(パーフル
オロアルキルスルホニル)メタンの製造方法
基、Rf1及びRf2は互いに独立してパーフルオロアル
キル基を示す。)(請求項9)や、塩基性反応剤により
アニオンを発生することができる樹脂ポリマーとして、
ハロアルキル樹脂ポリマーを用いることを特徴とする請
求項9記載の高分子担持型アリールビス(パーフルオロ
アルキルスルホニル)メタンの製造方法(請求項10)
や、ハロアルキル樹脂ポリマーとして、ハロゲノポリス
チレン樹脂を用いることを特徴とする請求項10記載の
高分子担持型アリールビス(パーフルオロアルキルスル
ホニル)メタンの製造方法(請求項11)や、ハロゲノ
ポリスチレン樹脂として、4−ブロモポリスチレン樹脂
を用いることを特徴とする請求項11記載の高分子担持
型アリールビス(パーフルオロアルキルスルホニル)メ
タンの製造方法(請求項12)や、アリールビス(パー
フルオロアルキルスルホニル)メタンの金属塩が、アル
カリ金属元素、アルカリ土類金属元素、遷移金属元素、
ホウ素、ケイ素、アルミニウム、スズ、亜鉛又はビスマ
スから選ばれるいずれかの金属塩であることを特徴とす
る請求項9〜12のいずれか記載の高分子担持型アリー
ルビス(パーフルオロアルキルスルホニル)メタンの製
造方法(請求項13)や、遷移金属元素が、スカンジウ
ム、イットリウム、ランタノイド、銅、銀、チタン、ジ
ルコニウム又はハフニウムから選ばれるいずれかの金属
元素であることを特徴とする請求項13記載の高分子担
持型アリールビス(パーフルオロアルキルスルホニル)
メタンの製造方法(請求項14)や、アリールビス(パ
ーフルオロアルキルスルホニル)メタンの金属塩が、ペ
ンタフルオロビス(トリフルオロメチルスルホン)のリ
チウム塩であることを特徴とする請求項9〜14のいず
れか記載の高分子担持型アリールビス(パーフルオロア
ルキルスルホニル)メタンの製造方法(請求項15)
や、塩基性反応剤としてブチルリチウムを用いることを
特徴とする請求項9〜15のいずれか記載の高分子担持
型アリールビス(パーフルオロアルキルスルホニル)メ
タンの製造方法(請求項16)や、溶媒としてベンゼン
とテトラヒドロフランの混合物を用いることを特徴とす
る請求項9〜16のいずれか記載の高分子担持型アリー
ルビス(パーフルオロアルキルスルホニル)メタンの製
造方法(請求項17)に関する。
記載の高分子担持型アリールビス(パーフルオロアルキ
ルスルホニル)メタンの金属塩を有効成分とする触媒
(請求項18)や、ブレンステッド酸触媒であることを
特徴とする請求項18記載の触媒(請求項19)や、請
求項18又は19記載の触媒を用いる有機化合物の合成
方法であって、前記触媒の存在下、触媒反応を溶媒中で
行うことを特徴とする有機化合物の合成方法(請求項2
0)や、触媒反応が、アセタール化反応、アルコールの
アシル化反応、アルドール型反応、アリル化反応、ディ
ールス−アルダー反応、フリーデル−クラフツ型反応、
マンニッヒ型反応、グリコシル化反応、エステル化反
応、エン反応又はカチオン重合反応であることを特徴と
する請求項21記載の有機化合物の合成方法(請求項2
1)に関する。
ス(パーフルオロアルキルスルホニル)メタンとして
は、一般式[1](式[1]中、R1は置換又は非置換
のアリール基、Rf1及びRf2は互いに独立してパーフ
ルオロアルキル基を示す。)で表されるアリールビス
(パーフルオロアルキルスルホニル)メタンが有機高分
子樹脂に化学的及び/又は物理的に担持されたものであ
れば特に制限されるものではないが、アリールビス(パ
ーフルオロアルキルスルホニル)メタンが、塩基性反応
剤によりアニオンを発生することができる樹脂ポリマー
に化学的に担持されたもの、例えば、アリールビス(パ
ーフルオロアルキルスルホニル)メタンのアリール基の
求電子性置換基と有機高分子のアニオンとの反応により
化学的に担持されたものが好ましく、また、塩基性反応
剤によりアニオンを発生することができる樹脂ポリマー
としては、分子内に置換又は非置換のアリール基を有す
る樹脂ポリマー、分子内に水酸基を有する樹脂ポリマー
等を挙げることができ、より具体的には、ポリ(p−ヒ
ドロキシスチレン)、ポリエチレングリコールが担持さ
れたポリスチレン(商品名:テンタゲル;TENTAGEL)等
に担持されたものを例示することができる。これらアリ
ールビス(パーフルオロアルキルスルホニル)メタンを
担持する担体としてのポリスチレン樹脂等の高分子樹脂
は、ホモポリマーであってもよく、コポリマーであって
もよい。
ス(パーフルオロアルキルスルホニル)メタンが、ペン
タフルオロフェニルビス(パーフルオロアルキルスルホ
ニル)メタンの場合は、そのパラ位において有機高分子
樹脂に担持されたものが、また{4−(ペンタフルオロ
フェニル)−2,3,5,6−テトラフルオロフェニ
ル}ビス(トリフリル)メタンの場合は、その4′位に
おいて有機高分子樹脂に担持されたものが、それぞれ簡
便に合成することができるので有利である。そしてま
た、一般式[1]で表されるアリールビス(パーフルオ
ロアルキルスルホニル)メタンがポリスチレン樹脂に担
持されたアリールビス(パーフルオロアルキルスルホニ
ル)メタンとして、一般式[3]で表されるポリスチレ
ン担持型アリールビス(パーフルオロアルキルスルホニ
ル)メタンを例示することができる。
f1及びRf2は互いに独立してパーフルオロアルキル基
を示す。)
るRf1及びRf2としては、互いに同一または相異なっ
ていてもよいパーフルオロアルキル基、好ましくはトリ
フルオロメチル基等のC1〜8のパーフルオロアルキル
基を示し、これらを含む−SO2Rf1や−SO2Rf2と
しては、トリフルオロメチルスルホニル基、パーフルオ
ロエチルスルホニル基、パーフルオロプロピルスルホニ
ル基、パーフルオロイソプロピルスルホニル基、パーフ
ルオロブチルスルホニル基、パーフルオロイソブチルス
ルホニル基、パーフルオロペンチルスルホニル基、パー
フルオロイソペンチルスルホニル基、パーフルオロネオ
ペンチルスルホニル基等を具体的に例示することができ
る。
置換又は非置換のフェニル基、ナフチル基、ビフェニル
基等のアリール基を挙げることができ、また、上記式
[3]におけるR3としては、置換又は非置換のフェニ
レン基、ナフチレン基、ビフェニレン基等のアリーレン
基を挙げることができ、これらの場合の置換基として
は、メチル基等のC1〜4の低級アルキル基、トリフル
オロメチル基等のC1〜4のハロゲン化低級アルキル
基、フッ素等のハロゲン原子、アルコキシ基、スルホニ
ル基、アミノ基などを例示することができる。かかるR
1としては、フェニル基、ナフチル基、2,4,6−ト
リメチルフェニル基、4−(トリフルオロメチル)フェ
ニル基、3,5−ビス(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、p−トリル基、m−ト
リル基、メシチル基、キシリル基、ビフェニル基、パー
フルオロビフェニル基、p−クロロフェニル基、o−ク
ロロフェニル基等を具体的に挙げることができる。
型アリールビス(パーフルオロアルキルスルホニル)メ
タンにおけるアリールビス(パーフルオロアルキルスル
ホニル)メタンとしては、フェニルビス(トリフリル)
メタン、2−ナフチルビス(トリフリル)メタン、1−
ナフチルビス(トリフリル)メタン、2,4,6−トリ
メチルフェニルビス(トリフリル)メタン、4−(トリ
フルオロメチル)フェニルビス(トリフリル)メタン、
3,5−ビス(トリフルオロメチル)フェニルビス(ト
リフリル)メタン、ペンタフルオロフェニルビス(トリ
フリル)メタン、{4−(ペンタフルオロフェニル)−
2,3,5,6−テトラフルオロフェニル}ビス(トリ
フリル)メタン等を具体的に例示することができる。
フルオロアルキルスルホニル)メタンの製造方法として
は、塩基性反応剤によりアニオンを発生することができ
る樹脂ポリマー、例えばハロアルキル樹脂ポリマーと、
前記一般式[2](式[2]中、R2は求電子性置換基
を有するアリール基、Rf1及びRf2は互いに独立して
パーフルオロアルキル基を示す。)で表されるアリール
ビス(パーフルオロアルキルスルホニル)メタンの金属
塩とを反応させる方法であれば特に制限されるものでは
なく、アリールビス(パーフルオロアルキルスルホニ
ル)メタンの金属塩の求核置換反応により、樹脂ポリマ
ー分子中のアニオンにアリールビス(パーフルオロアル
キルスルホニル)メタン金属塩の求電子性置換基を反応
させることにより、本発明の高分子担持型アリールビス
(パーフルオロアルキルスルホニル)メタンを製造する
ことができる。一般式[2]におけるR2は、−+N
H3,−CF3,−CCl3,−NO2,−CN,−CH
O,−COCH3,−COOC2H5,−COOH,−S
O2CH3,−SO3等の求電子性置換基(電子求引性
基)を有するフェニル基、ナフチル基、ビフェニル基等
のアリール基を示し、Rf1及びRf2は、前記と同様に
互いに独立してパーフルオロアルキル基を示す。また、
上記ハロアルキル樹脂ポリマーとしては、分子内に置換
又は非置換のアリール基を有する樹脂ポリマー等を挙げ
ることができ、中でも4−ブロモポリスチレン樹脂等の
ハロゲノポリスチレン樹脂を好適に例示することがで
き、特に、4−ブロモポリスチレン樹脂と、ペンタフル
オロフェニルビス(パーフルオロアルキルスルホニル)
メタンや{4−(ペンタフルオロフェニル)−2,3,
5,6−テトラフルオロフェニル}ビス(トリフリル)
メタンとを用いた場合、一段階の反応で担持させること
ができる。これらの樹脂ポリマーはホモポリマーであっ
ても、コポリマーであってもよい。コポリマーとして
は、例えば、スチレンとジビニルベンジルとの共重合体
の架橋構造のものを好適に例示することができる。
スルホニル)メタンの金属塩としては、金属塩を構成す
る元素がアルカリ金属元素(リチウム、ナトリウム、カ
リウム、ルビジウム、セシウム、フランシウム等)、ア
ルカリ土類金属元素(ベリリウム、マグネシウム、カル
シウム、ストロンチウム、バリウム、ラジウム等)、遷
移金属元素(スカンジウム、イットリウム、ランタノイ
ド、セリウム、プラセオジム、ネオジム、プロメチウ
ム、サマリウム、ユーロピウム、ガドリニウム、テルビ
ウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリ
ウム、イッテルビウム、ルテチウム、チタン、ジルコニ
ウム、ハフニウム、バナジウム、ニオブ、タンタル、ク
ロム、モリブデン、タングステン、マンガン、テクネチ
ウム、レニウム、鉄、ルテニウム、オスミウム、コバル
ト、ロジウム、イリジウム、ニッケル、パラジウム、ホ
ウ素、アルミニウム、白金、銅、銀、金、亜鉛、カドミ
ウム、水銀等)、ホウ素、ケイ素、アルミニウム、ス
ズ、亜鉛、ビスマス等からなる金属塩を例示することが
でき、中でもペンタフルオロフェニルビス(トリフルオ
ロメチルスルホニル)メタンのリチウム塩、すなわち、
リチウムペンタフルオロフェニルビス(トリフルオロメ
チルスルホニル)メチドや{4−(ペンタフルオロフェ
ニル)−2,3,5,6−テトラフルオロフェニル}ビ
ス(トリフリル)メタンのリチウム塩、すなわち、リチ
ウム{4−(ペンタフルオロフェニル)−2,3,5,
6−テトラフルオロフェニル}ビス(トリフリル)メチ
ドを特に好適に例示することができる。
アリールビス(パーフルオロアルキルスルホニル)メタ
ンの金属塩を製造するには、例えば、上記一般式[1]
で表されるアリールビス(パーフルオロアルキルスルホ
ニル)メタンと、金属の水酸化物との中和反応、遷
移金属の塩又は酸化物との加熱還流下での反応、炭酸
銀との遮光下での反応を挙げることができる。また、そ
の他の製造方法としては、一般式[1]で表されるアリ
ールビス(パーフルオロアルキルスルホニル)メタンの
銀塩等の金属塩と、金属種の異なる金属のハロゲン化物
とを反応させる金属種の交換反応を例示することができ
る。上記の中和反応における金属の水酸化物として
は、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウ
ム等のアルカリ金属の水酸化物や、水酸化カルシウム等
のアルカリ土類金属の水酸化物を具体的に例示すること
ができ、これら金属の水酸化物をジエチルエーテル等の
溶媒に溶解した溶液を用いて、10分〜10数時間反応
させる方法を例示することができる。上記の加熱還流
下での反応における遷移金属の塩又は酸化物としてはラ
ンタンやセリウムの塩化物等のランタノイド金属塩やS
c2O3等のスカンジウム酸化物を具体的に例示すること
ができ、水溶液中の加熱還流を10分〜10数時間行う
方法を例示することができる。
(パーフルオロアルキルスルホニル)メタンの具体例と
しては、フェニルビス(トリフリル)メタン、2−ナフ
チルビス(トリフリル)メタン、1−ナフチルビス(ト
リフリル)メタン、2,4,6−トリメチルフェニルビ
ス(トリフリル)メタン、4−(トリフルオロメチル)
フェニルビス(トリフリル)メタン、3,5−ビス(ト
リフルオロメチル)フェニルビス(トリフリル)メタ
ン、ペンタフルオロフェニルビス(トリフリル)メタ
ン、{4−(ペンタフルオロフェニル)−2,3,5,
6−テトラフルオロフェニル}ビス(トリフリル)メタ
ン等のアリールビス(パーフルオロアルキルスルホニ
ル)メタンを挙げることができるが、これらに限定され
るものではない。また、TfOHより強い有機酸である
ことから{4−(ペンタフルオロフェニル)−2,3,
5,6−テトラフルオロフェニル}ビス(トリフリル)
メタンやペンタフルオロフェニルビス(トリフリル)メ
タンを用いることが好ましい。
ルビス(パーフルオロアルキルスルホニル)メタンの製
造方法としては、アリールハロメタンとパーフルオロア
ルキルスルフィン酸塩とを反応させ、次いで生成したア
リールメチルパーフルオロアルキルスルホンを有機金属
又は金属塩からなる脱プロトン化剤と反応させ、得られ
るアリールメチルパーフルオロアルキルスルホンの金属
塩を無水パーフルオロアルキルスルホン酸と反応させる
方法であれば特に制限されるものではない。この製造方
法に用いられるアリールハロメタンとしては、置換又は
非置換のアリール基とハロゲン原子により置換されたメ
タンであれば特に制限されるものではなく、具体的に
は、ベンジルブロミド、2−ブロモメチルナフタレン、
1−クロロメチルナフタレン、2,4,6−トリメチル
フェニルメチルクロリド、4−(トリフルオロメチル)
フェニルメチルブロミド、3,5−ビス(トリフルオロ
メチル)フェニルメチルブロミド、ペンタフルオロフェ
ニルメチルブロミド、4−(ブロモメチル)パーフルオ
ロビフェニル(パーフルオロビフェニルメチルブロミ
ド)等を挙げることができる。
(パーフルオロアルキルスルホニル)メタンの製造方法
に用いられるパーフルオロアルキルスルフィン酸塩とし
ては、トリフルオロメチルスルフィン酸、パーフルオロ
エチルスルフィン酸、パーフルオロプロピルスルフィン
酸、パーフルオロイソプロピルスルフィン酸、パーフル
オロブチルスルフィン酸、パーフルオロイソブチルスル
フィン酸、パーフルオロペンチルスルフィン酸、パーフ
ルオロイソペンチルスルフィン酸、パーフルオロネオペ
ンチルスルフィン酸等のC1〜8のパーフルオロアルキ
ルスルフィン酸の金属塩を好適に例示することができ、
また金属塩としてはアルカリ金属塩やアルカリ土類金属
塩を例示することができるが、ナトリウム塩等のアルカ
リ金属塩が好ましい。
(パーフルオロアルキルスルホニル)メタンの製造方法
における、アリールハロメタンとパーフルオロアルキル
スルフィン酸塩との求核置換反応は、触媒存在下又は非
存在下で溶媒を用いて加熱還流するなど、アリールメチ
ルパーフルオロアルキルスルホンを高効率に合成できる
条件で行うことが好ましい。上記反応系におけるアリー
ルハロメタンのモル濃度としては、0.2〜0.4Mが
好ましく、またトリフルオロメタンスルフィン酸ナトリ
ウム塩等のパーフルオロアルキルスルフィン酸塩は、ア
リールハロメタンの1.0〜1.5当量、特に1.3当
量程度使用することが好ましい。また、触媒を使用する
場合は、テトラブチルアンモニウムヨウ化物、ヨウ化カ
リウム等のヨウ化物からなる触媒を好適に用いることが
でき、これら触媒の使用量はアリールハロメタンに対し
て2〜20mol%、好ましくは5〜10mol%を例
示することができる。また、溶媒としてはアセトニトリ
ル、プロピオニトリル、ニトロメタン、ニトロプロパン
等の溶媒を挙げることができるが、極性と沸点が適して
いるという点でプロピオニトリルを用いることが好まし
い。上記反応は、乾燥不活性ガス雰囲気中、例えば、ア
ルゴン又は窒素雰囲気中の加熱還流下で行うことが好ま
しく、80〜150℃、特に100〜120℃で12〜
48時間加熱還流下で反応を行うことが好ましい。これ
らの合成反応によって得られるアリールメチルトリフロ
ンの精製方法としては、例えば、上記の条件下で反応し
て得られた反応溶液を濾過することにより塩を取り除
き、展開溶媒としてヘキサンと酢酸エチル(EtOA
c)とを用いたシリカゲルカラムクロマトグラフィー
や、ヘキサンとトルエンとを用いた再結晶操作等の方法
を挙げることができる。
アルキルスルフィン酸塩との求核置換反応により生成し
たアリールメチルパーフルオロアルキルスルホンを有機
金属又は金属塩からなる脱プロトン化剤と反応させ、得
られるアリールメチルパーフルオロアルキルスルホンの
金属塩をパーフルオロアルキルスルホン酸無水物と反応
させることにより、一般式[1]で表されるアリールビ
ス(パーフルオロアルキルスルホニル)メタンを製造す
ることができるが、上記脱プロトン化剤としては脱プロ
トン化作用を有する有機金属又は塩基性反応剤であれば
特に制限されず、低級アルキルのアルカリ金属塩やアル
カリ土類金属塩、具体的にはt−BuLiやt−BuM
gClを好適に例示することができる。また上記パーフ
ルオロアルキルスルホン酸無水物としては、トリフルオ
ロメタンスルホン酸無水物(Tf 2O)、パーフルオロ
エタンスルホン酸無水物、パーフルオロプロパンスルホ
ン酸無水物、パーフルオロイソプロパンスルホン酸無水
物、パーフルオロブタンスルホン酸無水物、パーフルオ
ロイソブタンスルホン酸無水物、パーフルオロペンタン
スルホン酸無水物、パーフルオロイソペンタンスルホン
酸無水物、パーフルオロネオペンタンスルホン酸無水物
等のC1〜8のパーフルオロアルキルスルホン酸無水物
を好適に例示することができるが、特にTf2Oが好ま
しい。上記アリールメチルパーフルオロアルキルスルホ
ンを、アルキルリチウム、アルキルマグネシウムクロリ
ド等の脱プロトン化剤とTf2O等のパーフルオロアル
キルスルホン酸無水物と反応させる方法としては、高収
率でアリールビス(トリフルオロメチルスルホニル)メ
タン等のアリールビス(パーフルオロアルキルスルホニ
ル)メタンを生成できる方法であれば特に制限されるも
のではなく、例えばアリールメチルトリフロン等のアリ
ールメチルパーフルオロアルキルスルホンをジエチルエ
ーテル等の溶媒に溶解した後アルキルリチウム等を−7
8℃で加え、5〜10分間反応させ、反応後にTf2O
を加えて室温で1〜2時間反応させる方法や、アルキル
マグネシウムクロリドを−78℃で加え30分間、0℃
で30分間反応させ、反応後に−78℃でTf2Oを加
えて室温で1〜2時間反応させる方法などを具体的に挙
げることができるが、収率を向上させるという点から、
かかる操作を複数回繰り返すことが好ましい。
ロメチルスルホニル)メタン等のアリールビス(パーフ
ルオロアルキルスルホニル)メタンを得るため、アリー
ルメチルトリフロン等のアリールメチルパーフルオロア
ルキルスルホンに対して、1.7〜2.4当量のアルキ
ルリチウム等の有機金属や1.0〜1.2当量のTf2
O等のパーフルオロアルキルスルホン酸無水物を反応さ
せることが好ましい。例えば、ベンジルトリフロンに対
しt−BuLi(1.2当量)を使用すると、フェニル
ビス(トリフリル)メタンはベンジルトリフロンより遥
かに強い酸であるため、生成するフェニルビス(トリフ
リル)メタンはベンジルトリフロンのリチウム塩によっ
てすぐに脱プロトン化を受け、フェニルビス(トリフリ
ル)メタンはリチウム塩となり、得られたフェニルビス
(トリフリル)メタンのリチウム塩はTf2Oとの反応
によってフェニルトリス(トリフリル)メタンに変換さ
れ、ベンジルトリフロンとフェニルトリス(トリフリ
ル)メタンのモル比がほぼ1:1となり、フェニルビス
(トリフリル)メタンはほんのわずかしか合成されない
が、ベンジルトリフロンに対し2.2当量のt−BuL
iを使用すると、生成するフェニルビス(トリフリル)
メタンはt−BuLiによって脱プロトン化を受け、ベ
ンジルトリフロンが定量的にフェニルビス(トリフリ
ル)メタンのリチウム塩に変換される。しかし、ペンタ
フルオロメチルブロミドを用いてペンタフルオロフェニ
ルビス(トリフリル)メタンを製造する場合、1:1の
割合でペンタフルオロフェニルビス(トリフリル)メタ
ンと4−tert−ブチル−2,3,5,6−テトラフ
ルオロフェニルビス(トリフリル)メタンが共に得られ
る(収率はそれぞれ45%)ことから、この場合は、
1.0当量のt−BuLiと0.5当量のTf2Oとを
用いると、4−tert−ブチル−2,3,5,6−テ
トラフルオロフェニルビス(トリフリル)メタンの生成
が完全に抑制され、ペンタフルオロフェニルビス(トリ
フリル)メタンがTf2Oをベースに高収率で得ること
ができる。
フルオロアルキルスルホニル)メタンの製造方法におけ
る樹脂ポリマーとアリールビス(パーフルオロアルキル
スルホニル)メタンの金属塩との反応は、例えば、樹脂
ポリマーをトルエン、ベンゼン等の溶媒に膨潤させ、不
活性ガス雰囲気中で塩基性反応剤を添加し20〜80℃
の範囲、好ましくは60℃に加熱し、攪拌した後、室温
に戻し溶液部分を除去した樹脂に、反応溶媒を加え一
旦、−10〜25℃の範囲、好ましくは0℃に冷却し、
アリールビス(パーフルオロアルキルスルホニル)メタ
ンの金属塩を加えて室温とし攪拌した後、25〜85℃
の範囲、好ましくは70℃に加熱して、樹脂ポリマーに
アリールビス(パーフルオロアルキルスルホニル)メタ
ンを担持させ、冷却、洗浄、乾燥して高分子担持型アリ
ールビス(パーフルオロアルキルスルホニル)メタンを
得ることができる。上記塩基性反応剤としては、樹脂ポ
リマーにアニオンを発生させ得るものであれば特に制限
されないが、ブチルリチウム等のアルキルリチウムが好
ましく、反応溶媒としてはベンゼンとテトラヒドロフラ
ンの混合液が反応収率の点で好ましい。ベンゼンはトル
エンと異なり、上記ブチルリチウム等と反応することが
なく、収率が低下しない。
子担持型アリールビス(パーフルオロアルキルスルホニ
ル)メタンを有効成分として含有している固体酸触媒で
あればどのようなものでもよく、例えば、上記一般式
[2]で表されるポリスチレン担持型アリールビス(パ
ーフルオロアルキルスルホニル)メタンからなるブレン
ステッド酸触媒を好適に例示することができる。本発明
の触媒は、回収や再利用が簡単であり、また、製造が容
易であることから、きわめて実用的であるといえる。本
発明の固体酸触媒は、アルコールのアシル化反応、向山
アルドール反応、桜井−細見アリル化反応、ケトンのア
セタール化反応等に有利に用いることができ、特に上記
一般式[2]で表されるポリスチレン担持型アリールビ
ス(パーフルオロアルキルスルホニル)メタン等からな
るブレンステッド酸触媒を用いたアルコールのアシル化
反応においては、アセチル化はもちろん、反応性の低い
ベンゾイル化も容易に進行させることができる。高分子
担持型ブレンステッド酸の中でも酸触媒となりうる強い
酸性プロトンを有するものとしては、現在までのところ
ナフィオン(デュポン社製)以外殆ど知られていない
が、かかるナフィオンを触媒として上記ベンゾイル化を
試したが全く反応は進行しなかったことからしても、本
発明の触媒の有用性が明らかである。
アリールビス(パーフルオロアルキルスルホニル)メタ
ン等の高分子担持型アリールビス(パーフルオロアルキ
ルスルホニル)メタンを触媒として用いることにより、
医薬品、農薬、不斉触媒、各種機能性材料などの有機化
合物を合成することができる。かかる合成方法として
は、上記高分子担持型担持型アリールビス(パーフルオ
ロアルキルスルホニル)メタンを有効成分とする触媒の
存在下、水溶液中、有機溶媒中、又は水と有機溶媒との
混合系溶媒中で触媒反応を行う方法を具体的に挙げるこ
とができ、上記触媒反応としては、前記アルコールのア
シル化反応(アセチル化、ベンゾイル化反応)、アルド
ール型反応、アリル化反応、アセタール化反応の他、デ
ィールス−アルダー反応、フリーデル−クラフツ型反
応、マンニッヒ型反応、グリコシル化反応、エステル化
反応、エン反応、カチオン重合反応、エステル交換反
応、マンニッヒタイプ反応、マイケル付加反応、共役付
加反応、脱水反応、脱水縮合反応、重合反応などを具体
的に例示することができる。
的に説明するが、この発明の範囲はこれらの例示に限定
されるものではない。 実施例1[分析方法及び材料] 赤外線スペクトルは、Shimadzu FTIR−9
100で測定した。1HNMRスペクトルは、Vari
an Gemini−300(300MHz)核磁気共
鳴装置で測定した。1H NMRの化学シフトは、内部標
準(0ppmにおけるテトラメチルシラン)としての溶
剤を使用したppmで表わした。分裂パターンは、一重
項をs、二重項をd、三重項をt、四重項をq、多重項
をm、ブロードピークをbrとして示した。13C NM
Rスペクトルは、Varian Gemini−300
(125MHz)核磁気共鳴装置で測定し、内部標準
(77.0ppmにおけるCDCl3)としての溶剤を
使用したppmで表わした。19FNMRスペクトルは、
Varian Gemini−300(282MHz)
核磁気共鳴装置で測定し、内部標準(−64.0ppm
におけるCF3C6H5)としての溶剤を使用したppm
で表わした。高度液体クロマトグラフィ(HPLC)分
析は、Shimadzu LC−10AD機器とSPD
−M10A UV検出器でキラルカラム(Daice
l,AS又はOD−H)を使用して行った。以下の実施
例は全てオーブンで乾燥させたガラス機器中でマグネチ
ックスターラーを用いて行った。反応生成物は、シリカ
ゲルE.Merck9385又はシリカゲル60エキス
トラピュア上でフラッシュクロマトグラフィにより精製
した。
成] 表1に示す各種アリールハロメチル(10mmol)、
トリフルオロメタンスルフィン酸ナトリウム(2.0
g:13mmol)、プロピオニトリル(30mL)、
テトラブチルアンモニウムヨウ化物(0.37g:1m
mol)の混合溶液を約1日間アルゴン雰囲気下で加熱
還流した。加熱還流後、反応溶液を室温に冷やし、濾過
によって塩を取り除いた後濃縮した。得られた粗生成物
をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(展開溶媒:ヘ
キサン−EtOAc)あるいは再結晶操作(ヘキサン−
トルエン)によって精製し、アリールメチルトリフロン
を得た。各アリールメチルトリフロンの収率を表1に示
し、各アリールメチルトリフロンの物性を以下に示す。
表1から、トリフリル源としての求電子反応剤にトリフ
ルオロメタンスルフィン酸ナトリウム(TfNa)を用
いて、テトラブチルアンモニウムヨウ化物触媒存在下で
プロピオニトリルを溶媒に用いてアリールハロメタンと
加熱還流させることにより、Hendricksonらの方法(Syn
thesis, 691, 1997)より高収率でアリールメチルトリ
フロンを得ることができることがわかった。また表1か
ら、ペンタフルオロフェニルメチルトリフロンが、収率
89%で得られたことがわかる。
e;J. Fluorine Chem. 66, 301, 1994):IR (KBr) 136
2, 1347, 1223, 1198, 1188, 1125, 776, 698, 640, 52
5, 507cm-1; 1H NMR (CDCl3, 300 MHz) δ 4.48 (s, 2
H), 7.42-7.47 (m, 5H); 19F NMR (CDCl3, 282 MHz) δ
-77.6 (s, 3F, CF3).
ylmethyl Triflone):IR (KBr) 1358, 1345, 1221, 11
94, 1125, 831, 756, 658, 608, 486 cm-1; 1H NMR (CD
Cl3,300 MHz) δ 4.65 (s, 2H), 7.50 (dd, J=1.8, 8.4
Hz, 1H), 7.54-7.58 (m, 2H), 7.86-7.94 (m, 4H); 13
C NMR (CDCl3, 125 MHz) δ 56.3, 119.8 (q, JCF=326
Hz, 1C), 120.3, 126.9, 127.4, 127.5, 127.8, 128.1,
129.2, 131.5, 133.1, 133.6; 19F NMR (CDCl3, 282 M
Hz) δ -77.6 (s, 3F, CF3). Anal. Calcdfor C12H9O
2F3S: C, 52.55; H, 3.31; F, 20.78; S, 11.69. Fou
nd C, 52.51;H, 3.33; F, 20.81; S, 11.65.
ylmethyl Triflone):IR (KBr) 1510, 1358, 1223, 12
00, 804, 776, 658, 486 cm-1; 1H NMR (CDCl3, 300 MH
z)δ 4.99 (s, 2H), 7.53 (dd, J=7.8, 8.4 Hz, 1H),
7.62 (d, J=7.8 Hz, 1H), 7.58 (ddd, J=0.9, 6.9, 8.3
Hz, 1H), 7.65 (ddd, J=1.5, 6.9, 8.4 Hz, 1H), 7.93
(dd, J=1.5, 8.3 Hz, 1H), 7.98 (dd, J=8.4 Hz, 1H),
8.04 (dd, J=0.9, 8.4 Hz, 1H); 13C NMR (CDCl3, 125
MHz) δ 53.0, 119.2, 120.0 (q, JCF=326 Hz, 1C), 1
23.3, 125.3, 126.5, 127.5, 129.0, 131.1, 131.5, 13
2.3, 134.0; 1 9F NMR (CDCl3, 282 MHz) δ -78.1 (s,
3F, CF3). Anal. Calcd for C12H9O2F3S: C, 52.55;
H, 3.31; F, 20.78; S, 11.69. Found C, 52.53; H,
3.29; F, 20.75; S, 11.73.
ロン(2,4,6-TrimethylphenylmethylTriflone):IR (K
Br) 1358, 1206, 1117, 864, 619, 550, 500, 469 c
m-1; 1H NMR (CDCl3, 300 MHz) δ 2.29 (s, 3H), 2.43
(s, 6H) 4.62 (s, 2H), 6.96 (s, 2H); 13C NMR (CDC
l3, 125 MHz) δ 20.3, 21.0 (2C), 49.8, 117.0, 120.
0(q, JCF=326 Hz, 1C, CF3), 129.9 (2C), 139.7 (2C),
139.8; 19F NMR (CDCl3,282 MHz) δ -79.7 (s, 3F, C
F3). Anal. Calcd for C11H13O2F3S: C, 49.62; H,
4.92; F, 21.40; S, 12.04. Found C, 49.58; H, 4.5
3; F, 21.35; S, 12.06.
ルトリフロン(4-(Trifluoromethyl)phenylmethyl Trif
lone;Synthesis, 691, 1997):IR (KBr) 1356, 1341,
1227, 1210, 1144, 1121, 855, 658, 513 cm-1; 1H NMR
(CDCl3, 300 MHz) δ 4.53(s, 2H), 7.58 (d, J=8.0 H
z, 2H), 7.72 (d, J=8.0 Hz, 2H); 19F NMR (CDCl3,282
MHz) δ -77.5 (s, 3F, CF3), -64.3 (s, 3F, CF3).
ニルメチルトリフロン(3,5-Bis(trifluoromethyl)phen
ylmethyl Triflone):IR (KBr) 1376, 1362, 1277, 11
75,1117, 918, 910, 669 cm-1; 1H NMR (CDCl3, 300 MH
z) δ 4.60 (s, 2H), 7.91(s, 2H), 8.01 (s, 1H); 13C
NMR (CDCl3, 125 MHz) δ 55.0, 119.6 (q, JCF=326 H
z, 1C, CF3), 122.6 (q, JCF=272 Hz, 2C, 2CF3), 124.
2 (septet, JCF=4 Hz, 1C), 126.1, 131.3 (2C), 132.9
(q, JCF=34 Hz, 2C); 19F NMR (CDCl3, 282MHz) δ -7
7.4 (s, 3F, CF3), -64.3 (s, 6F, 2CF3). Anal. Cal
cd for C10H 3O2F9S: C, 33.53; H, 0.84; F, 47.74;
S, 8.95. Found C, 33.48; H, 0.91;F, 47.87; S, 8.8
9.
(Pentafluorophenylmethyl Triflone):IR (KBr) 150
9, 1374, 1210, 1121, 995 cm-1; 1H NMR (CDCl3, 300
MHz)δ 4.64; 13C NMR (CDCl3, 125 MHz) δ 44.3, 10
0.0 (dt, JCF=4, 17 Hz, 1C,ipso-C), 119.5 (q, JCF=3
26 Hz, 1C, CF3), 137.9 (d, JCF=251 Hz, 2C, 2m-C),
142.8 (d, JCF=258 Hz, 1C, p-C), 145.9 (d, JCF=252
Hz, 2C, 2o-C); 19FNMR (CDCl3, 282 MHz) δ -160.0
(d, J=15.2 Hz, 2F, 2m-F), 149.0 (s, 1F, p-F), 139.
4 (d, J=15.2 Hz, 2F, 2o-F), -78.3 (s, 3F, CF3). A
nal. Calcd for C8H2O2F8S: C, 30.59; H, 0.64; F,
48.38; S, 10.21. Found C, 30.49; H, 0.73; F, 48.3
7; S, 10.18.
タンの合成] 実施例2により得られた各アリールメチルトリフロン
(0.5mmol)をジエチルエーテル(3mL)に溶
解してそれぞれの溶液を調製した。これらの溶液を−7
8℃まで冷却してから1.1当量(0.55mmol)
のt−BuLi(0.34mL,1.6Mのペンタン溶
液)を加え、10分間撹拌した後、続いてTf2O(4
6μL,0.275mmol)を加え、反応溶液を室温
まで上げて更に1時間撹拌した。再び−78℃に冷却し
た後、1.1当量(0.55mmol)のt−BuLi
(0.34mL,1.6Mのペンタン溶液)を加え、1
0分間撹拌した後、Tf2O(46μL,0.275m
mol)を加え、反応溶液を室温まで上げて更に1時間
撹拌した。その後、水を加えて反応を止め、中和した
後、ヘキサンで洗浄した。これら水相を4Mの塩酸で酸
性にし、ジエチルエーテルで2回抽出した。有機相を硫
酸マグネシウムで乾燥、濾過、濃縮してアリールビス
(トリフリル)メタンを固体として得た。更なる精製は
必要としなかった。各アリールメチルトリフロンの収率
を表2に示し、各アリールメチルトリフロンの物性を以
下に示す。
ylbis(triflyl)methane;J. Org. Chem. 38, 3358, 197
3、Heteroatom Chem. 5, 9, 1994):IR (KBr) 2950, 1
381,1242, 1219, 1184, 1102, 806, 695, 660, 608, 58
5, 507 cm-1; 1H NMR (CDCl 3, 300 MHz) δ 5.97 (s, 1
H), 7.54-7.68 (m, 5H); 13C NMR (CDCl3, 125 MHz)δ
80.7, 119.3, 119.3 (q, JCF=329 Hz, 2C, 2CF3), 130.
0 (2C), 131.8 (br), 132.9 (2C); 19F NMR (CDCl3, 28
2 MHz) -73.8 (s, 6F, 2CF3).
(2-Naphthylbis(triflyl)methane):IR (KBr) 1393,
1381, 1244, 1213, 1103, 646, 586 cm-1; 1H NMR (CD
Cl3,300 MHz) δ 6.10 (s, 1H), 7.61-7.71 (m, 3H),
7.92-7.99 (m, 2H), 8.03 (d,J=8.4 Hz, 2H); 13C NMR
(CDCl3, 75 MHz) δ 80.9, 116.3, 119.3 (q, JCF=329
Hz, 2C, 2CF3), 127.7, 128.0, 128.8, 129.1, 130.1,
132.8, 133.4, 134.7;19F NMR (CDCl3, 282 MHz) δ -7
3.6 (s, 6F, 2CF3); HRMS (EI) calcd for C1 3H8O4F6S2
[M]+ 405.9768, found 405.9761.
(1-Naphthylbis(triflyl)methane):IR (KBr) 1389,
1383, 1215, 1111, 770, 650, 504 cm-1; 1H NMR (CDCl
3, 300 MHz) δ 6.87 (s, 1H), 7.62-7.80 (m, 4H), 8.
02 (d, J=8.4 Hz, 1H), 8.16(d, J=8.4 Hz, 1H), 8.37
(d, J=7.5 Hz, 1H); 13C NMR (CDCl3, 75 MHz) δ 74.
6, 114.1 (s, 1C, ipso-C), 119.4 (q, JCF=328 Hz, 2
C, 2CF3), 119.9, 125.4, 127.0, 128.9, 130.1, 131.
5, 131.7, 133.8, 134.0; 19F NMR (CDCl3, 282 MHz)
δ -74.2 (s, 6F, 2CF3); HRMS (EI) calcd for C13H8O
4F6S2 [M]+ 405.9768, found 405.9761.
リフリル)メタン(2,4,6-Trimethylphenylbis(trifly
l)methane):IR (KBr) 1397, 1383, 1217, 1119, 110
7, 642, 590 cm-1; 1H NMR (CDCl3, 300 MHz) δ 2.33
(s, 3H), 2.35 (s, 3H), 2.61(s, 3H), 6.48 (s, 1H),
7.00 (s, 1H), 7.08 (2, 1H); 13C NMR (CDCl3, 75 MH
z) δ 20.2, 21.1, 22.2, 77.7, 115.9, 119.4 (q, JCF
=328 Hz, 2C, 2CF3), 130.4, 132.2, 140.0, 142.2, 14
2.6; 19F NMR (CDCl3, 282 MHz) δ -76.3 (s, 6F, 2CF
3); HRMS (EI) calcd for C12H12O4F6S2 [M]+ 398.008
1, found 398.0089.
(トリフリル)メタン(4-(Trifluoromethyl)phenylbis
(triflyl)methane):IR (KBr) 1393, 1383, 1327, 123
1, 1171, 1136, 1111, 860, 671, 610 cm-1; 1H NMR (C
DCl3, 300 MHz) δ 5.98 (s,1H), 7.84 (s, 4H); 13C N
MR (CDCl3, 125 MHz) δ 80.4, 120.0 (q, JCF=329Hz,
2C, 2CF3), 123.8 (q, JCF=271 Hz, 1C, CF3), 124.2,
127.6 (q, J=4 Hz,2C), 133.0 (2C), 135.6 (q, JCF=33
Hz, 1C); 19F NMR (CDCl3, 282 MHz) δ -73.5 (s, 6
F, 2CF3), -64.7 (s, 3F, CF3); HRMS (EI) calcd for
C10H5O4F9S2[M]+ 423.9486, found 423.9471.
ニルビス(トリフリル)メタン(3,5-Bis(trifluoromet
hyl)phenylbis(triflyl)methane):IR (KBr) 1395, 13
74,1285, 1223, 1194, 1179, 1144, 1105, 936, 909, 6
29, 519 cm-1; 1H NMR (CDCl3, 300 MHz) δ 6.05 (s,
1H), 8.13 (s, 2H), 8.18 (s, 1H); 13C NMR (CDCl3, 1
25 MHz) δ 78.9, 119.2 (q, JCF=329 Hz, 2C, 2CF3),
122.2 (q, JCF=272 Hz, 2C, 2CF3), 122.9, 126.7 (sep
tet, JCF=4 Hz), 131.6 (s, 2C), 133.8 (q,J=35 Hz, 2
C); 19F NMR (CDCl3, 282 MHz) δ -73.2 (s, 6F, 2C
F3), -64.3 (s,6F, 2CF3); HRMS (EI) calcd for C11H4
O4F12S2 [M]+ 472.9375, found 472.9372.
ル)メタン(Pentafluorophenylbis(triflyl)methan
e):Mp. 86〜87℃;IR (KBr) 1522, 1501, 1347,
1321, 1198, 1127, 1024, 988, 613 cm-1; 1H NMR (CDC
l3, 300 MHz) δ 6.21 (brs, 1H);13C NMR (CDCl3, 125
MHz) δ 70.4, 98.0 (s, 1C, ipso-C), 119.2 (q, JCF
=330 Hz, 2C, 2CF3), 137.8 (d, JCF=258 Hz, 1C, m-
C), 138.6 (d, JCF=257 Hz,1C, m-C), 144.7 (d, JCF=2
64 Hz, 1C, p-C), 145.4 (d, JCF=262 Hz, 1C o-C),14
7.2 (d, JCF=262 Hz, 1C, o-C); 13C NMR (CD3OD (δ 4
9.0), 125 MHz) δ 56.2, 109.1 (dt, J=6, 19 Hz, 1C,
ipso-C), 122.4 (q, JCF=324 Hz, 2C, 2CF3), 138.5
(d, JCF=250 Hz, 2C, 2m-C), 143.0 (d, JCF=251 Hz, 1
C, p-C), 150.0(d, JCF=245 Hz, 1C, o-C), 19F NMR (C
DCl3, 282 MHz) δ -157.9 (dt, J=6.2, 21.5 Hz, 1F,
m-F), -156.8 (dt, J=6.2, 21.5 Hz, 1F, m-F), -142.6
(tt, J=5.9, 21.5 Hz, 1F, p-F), -140.3 (br, 1F, o-
F), -127.7 (ddd, J=5.9, 15.2,21.5 Hz, 1F, o-F), -7
5.2 (s, 6F, 2CF3); HRMS (EI) calcd for C9HO4F11S
2[M]+ 445.9141, found 445.9137.
(トリフリル)メタンのパラ位特異的な求核置換] また、表2にペンタフルオロフェニルビス(トリフリ
ル)メタンの収率が45%と記載されているように、ペ
ンタフルオロフェニルメチルトリフロンを用いてペンタ
フルオロフェニルビス(トリフリル)メタンを製造する
場合、1:1の割合でペンタフルオロフェニルビス(ト
リフリル)メタンと4−tert−ブチル−2,3,
5,6−テトラフルオロフェニルビス(トリフリル)メ
タンが共に得られることがわかった(収率はそれぞれ4
5%)。しかし、1.0当量のt−BuLiと0.5当
量のTf2Oとを用いた場合では、4−tert−ブチ
ル−2,3,5,6−テトラフルオロフェニルビス(ト
リフリル)メタンの生成が完全に抑制され、ペンタフル
オロフェニルビス(トリフリル)メタンはTf2Oをベ
ースに95%の収率で得られることがわかった。そこ
で、ペンタフルオロフェニルビス(トリフリル)メタン
のパラ位特異的な求核置換の一般性と範囲を調べるため
に、ペンタフルオロフェニルビス(トリフリル)メタン
と種々のアルキルリチウム試薬との反応について調べ
た。アルキルリチウム試薬の種類と反応条件とペンタフ
ルオロフェニルビス(トリフリル)メタンのパラ位置換
体の収率を表3に示す。なお、表3に示されたペンタフ
ルオロフェニルビス(トリフリル)メタンのパラ位置換
体は、ペンタフルオロフェニルビス(トリフリル)メタ
ンとアルキルリチウム試薬との反応生成物を塩酸溶液で
洗浄することにより得られ、また、表3中「Bn」はベ
ンジル基を表す。
ル)−2,3,5,6−テトラフルオロフェニル}ビス
(トリフリル)メタンの合成] 4−メチルパーフルオロビフェニルの合成;パーフルオ
ロビフェニル(10g,30mmol)のTHF(50
mL)溶液にアルゴン雰囲気下、−78℃でメチルリチ
ウムのジエチルエーテル溶液(13mL,15mmo
l)を0.5時間かけて滴下した。さらに、同温で2時
間撹拌した後、室温でさらに2時間撹拌した。水を加え
て反応を停止した後、ジエチルエーテルを用いて抽出
し、その有機相を硫酸マグネシウムで乾燥し、濾過後、
溶媒を減圧除去して、4−メチルパーフルオロビフェニ
ル、4,4′−ジメチルパーフルオロビフェニル、パー
フルオロビフェニルの混合物(モル比、30:3:6
7)を粗生成物として得た。
ニルの合成;上記4−メチルパーフルオロビフェニルを
含む混合物、N−ブロモ琥珀酸イミド(NBS)(2
6.7g,150mmol)、AIBN(0.99g,
6mmol)、四塩化炭素(100mL)の混合溶液を
1週間加熱環流した。その間、反応の進行状況をTLC
で確認し、適時、NBSとAIBNを追加した。最終的
に、285mmolのNBS、15mmolのAIBN
を加えた。反応終了後、室温まで冷却し、溶媒を減圧除
去した。粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィ
ー(展開溶媒:ヘキサンー酢酸エチル=100:1)に
より精製し、4−(ブロモメチル)パーフルオロビフェ
ニル(7.36g,18mmol,メチルリチウムから
の総収率60%)を単離した。1 H NMR (CDCl3, 300 MHz)δ 4.58 (s, 2H, CH2Br); 19F
NMR (CDCl3, 282 MHz)δ -138.02 (dd, J=10.6, 19.8
Hz, 2F), -138.56 (dt, J=9.1, 20.3 Hz, 2F),-142.36
(dd, J=10.6, 19.8 Hz, 2F), -150.59 (t, J=20.3 Hz,
1F), -161.08 (dt, J=7.1, 20.3 Hz, 2F).
3,5,6−テトラフルオロフェニル}(トリフリル)
メタンの合成;4−(ブロモメチル)パーフルオロビフ
ェニル(3.68g,9mmol)とトリフルオロメタ
ンスルフィン酸ナトリウム(1.69g,10.8mm
ol)をプロピオニトリル(30mL)に溶解し、12
時間加熱環流した。反応後、室温まで冷却し、水を加え
て酢酸エチルで抽出した。有機相を硫酸マグネシウムで
乾燥し濾過した後、溶媒を減圧除去した。粗生成物をシ
リカゲルカラムクロマトグラフィー(ヘキサンー酢酸エ
チル=20:1〜8:1〜1:1)で精製し目的とする
{4−(ペンタフルオロフェニル)−2,3,5,6−
テトラフルオロフェニル}(トリフリル)メタン(3.
91g,8.46mmol,94%収率)を単離した。1 H NMR (CDCl3, 300 MHz) δ 4.75 (s, 2H, CH2Tf); 19
F NMR (CDCl3, 282 MHz)δ -78.24 (s, 3F, CF3), -13
6.82〜-136.62 (m, 1F), -137.72 (dd, J=10.7, 18.3 H
z, 2F), -138.84 (dd, J=10.7, 18.3 Hz, 2F), -149.69
(t, J=21.3 Hz, 1F), -160.63 (dt, J=6.1, 21.3 Hz,
2F).
3,5,6−テトラフルオロフェニル}ビス(トリフリ
ル)メタンの合成;{4−(ペンタフルオロフェニル)
−2,3,5,6−テトラフルオロフェニル}(トリフ
リル)メタン(4.6g,10mmol)を溶解したジ
エチルエーテル(120mL)の溶液に、アルゴン雰囲
気下、−78℃でtert−ブチルマグネシウムクロリ
ド(5mL,10mmol,2.0Mのジエチルエーテ
ル溶液)を加えた。反応溶液を−78℃で0.5時間撹
拌した後、さらに0℃で0.5時間撹拌した。再度、−
78℃まで冷却し、トリフルオロメタンスルホン酸無水
物(0.84mL,5mmol)を加え、室温で2時間
撹拌した。引き続き、−78℃でtert−ブチルマグ
ネシウムクロリド(3.75mL,7.5mmol,
2.0Mのジエチルエーテル溶液)を加えた。反応溶液
を−78℃で0.5時間撹拌した後、0℃で0.5時間
撹拌した。再度、−78℃まで冷却し、トリフルオロメ
タンスルホン酸無水物(0.84mL,5mmol)を
加え、室温で2時間撹拌した。反応終了後、水を加え、
更に1Mの塩酸水で中和し、ヘキサンで水相を洗った。
次に、その水相を4Mの塩酸水で酸性にし、ジエチルエ
ーテルで抽出した。有機相を硫酸マグネシウムで乾燥
し、濾過した後、溶媒を減圧除去した。粗生成物を昇華
(8〜9Pa,150℃)して、目的の{4−(ペンタ
フルオロフェニル)−2,3,5,6−テトラフルオロ
フェニル}ビス(トリフリル)メタン(2.79g,
4.7mmol,47%収率)を単離した。1 H NMR (CDCl3, 300 MHz)δ 6.32 (s, 1H, CH), 19F NM
R (CDCl3, 282 MHz)δ -75.1 (s, 6F, 2CF3), -127.72
〜-127.58 (m, 1F), -133.43 (dt, J=10.2, 21.3Hz, 1
F), -134.60 (dt, J=9.4, 21.3 Hz, 1F), -137.08〜-13
7.35 (m, 2F), -140.07 (br, 1F), -148.38 (t, J=21.3
Hz, 1F), -160.01 (dt, J=6.2, 21.3 Hz,2F).
ルビス(トリフリル)メチドの合成] 実施例3で得られたペンタフルオロフェニルビス(トリ
フリル)メタン(1mmol)と、LiOH・H2O
(1mmol)とをジエチルエーテル(10mL)に溶
かし室温で12時間撹拌した後、濃縮乾燥して白い粉末
のリチウムペンタフルオロフェニルビス(トリフリル)
メチドを得た(100%収率)。この得られたリチウム
ペンタフルオロフェニルビス(トリフリル)メチドの物
性を以下に示す。
リフリル)メチド(Lithium Pentafluorophenylbis(tri
flyl)methide): 13C NMR (CD3OD, 125 MHz) δ 56.1,
109.0 (dt, J=4, 19 Hz, 1C, ipso-C), 122.3 (q, JCF
=324 Hz, 2C, 2CF3), 138.5(d, JCF=247 Hz, 2C, 2m-
C), 143.0 (d, JCF=251 Hz, 1C, p-C), 149.5 (d, JCF=
245 Hz, 2C, 2o-C).
ロフェニル)−2,3,5,6−テトラフルオロフェニ
ル}ビス(トリフリル)メチドの合成] 実施例5で得られた{4−(ペンタフルオロフェニル)
−2,3,5,6−テトラフルオロフェニル}ビス(ト
リフリル)メタン(1mmol)と、LiOH・H2O
(1mmol)とをジエチルエーテル(10mL)に溶
かし室温で12時間撹拌した後、濃縮乾燥して白色固体
のリチウム{4−(ペンタフルオロフェニル)−2,
3,5,6−テトラフルオロフェニル}ビス(トリフリ
ル)メチドを得た(100%収率)。
ビス(トリフリル)メチドの合成] アルミニウムホイルで光を遮断した反応フラスコ内でペ
ンタフルオロフェニルビス(トリフリル)メタン(0.
20g,0.40mmol)の水溶液(3mL)にAg
2CO3(66mg,0.24mmol)を加え室温で1
2時間撹拌した後、固体が残っているようであれば濾過
してから濃縮し、銀(I)ペンタフルオロフェニルビス
(トリフリル)メタンの白色固体を得た(収率99%以
上)。この得られた銀(I)ペンタフルオロフェニルビス
(トリフリル)メチドの物性を以下に示す。
フリル)メチド(Silver(I) Pentafluorophenylbis(tri
flyl)methide): 19F NMR (CDCl3, 282 MHz) δ -162.
6 (dt, J=7.6, 21.4 Hz, 2F, 2m-F), -150.6 (t, J=21.
4 Hz, 1F, p-F), -134.7-134.6 (m, 2F, 2o-F), -79.5
(s, 6F, 2CF3).
オロフェニルビス(トリフリル)メチドの合成(その
1)] Sc2O3(21mg,0.155mmol)とペンタフ
ルオロフェニルビス(トリフリル)メタン(0.277
g,0.62mmol)を水(0.5mL)中で12時
間加熱還流した。その後、未反応のSc2O3を濾過によ
って除去し濃縮した。得られた粗生成物をクロロホルム
で洗い、未反応のペンタフルオロフェニルビス(トリフ
リル)メタンを除去した後、真空ポンプで減圧にし、1
00℃で乾燥することによりスカンジウム(III)ペンタ
フルオロフェニルビス(トリフリル)メチドの白色粉末
を得た(50%収率)。
ルオロフェニルビス(トリフリル)メチドの合成(その
2)] 実施例8により得られた銀(I)ペンタフルオロフェニル
ビス(トリフリル)メチド(0.19g,0.34mm
ol)とSc(III)Cl3・(H2O)6(29mg,0.1
1mmol)をジエチルエーテル(3mL)中、室温で
12時間撹拌した。その後、塩化銀を濾過によって除去
し濃縮した。未反応のペンタフルオロフェニルビス(ト
リフリル)メタンを除去し、真空ポンプで減圧にし、1
00℃で乾燥することによりスカンジウム(III)ペンタ
フルオロフェニルビス(トリフリル)メチドの白色粉末
を得た(50%収率)。本実施例や実施例9で得られた
スカンジウム(III)ペンタフルオロフェニルビス(トリ
フリル)メチドの物性を以下に示す。
ルビス(トリフリル)メチド(Scandium(III)Pentafluo
rophenylbis(triflyl)methide):Mp. >250℃(deco
mposed);13C NMR (CD3OD (δ 49.0), 125 MHz) δ 56.
2, 109.0 (dt, JCF=2, 20 Hz,1C, ipso-C), 122.3 (q,
JCF=324 Hz, 2C, 2CF3), 137.8 (d, JCF=247 Hz, 2C,2m
-C), 142.3 (d, JCF=251 Hz, 1C, p-C), 148.9 (d, JCF
=245 Hz, 2C, 2o-C);19F NMR (CD3OD, 282 MHz) δ -16
6.4 (dt, J=6.1, 21.3 Hz, 2F, 2m-F), -155.9 (t, J=2
1.3 Hz, 1F, p-F), -134.9〜-134.9 (m, 2F, 2o-F), -8
0.9 (s, 6F,2CF3).
ルオロフェニルビス(トリフリル)メタンの製造] 4−プロモポリスチレン樹脂にリチウムペンタフルオロ
フェニルビス(トリフリル)メチドを担持させ、ポリス
チレン担持型ペンタフルオロフェニルビス(トリフリ
ル)メタンを次のようにして製造した(化7)。4−プ
ロモポリスチレン樹脂(2%のジビニルベンゼンによる
共重合体,200−400メッシュ,臭素担持率3.0
3mmol/g;東京化成社製)(0.33g,1mm
ol)をベンゼン(5mL)に膨潤させ、アルゴン雰囲
気下、室温でブチルリチウムの1.6Mのヘキサン溶液
(1.88mL,3mmol)を加えた。この混合溶液
を60℃(バスの温度)に加熱し、3時間攪拌した後、
一旦室温まで戻し、溶液部分のみをシリンジを用いて除
去した。残った樹脂にベンゼン(1mL)とTHF(1
mL)を加え、0℃まで冷却し、実施例5で得られたリ
チウムペンタフルオロフェニルビス(トリフリル)メチ
ド(1.36g,3mmol)を加えた。次いで、反応
溶液を室温まで昇温して2時間攪拌した後、更に70℃
(バスの温度)で12時間攪拌した。次に、反応溶液を
0℃まで冷却し、4M塩酸(10mL)を加えた。続い
て、濾紙を用いた吸引濾過により樹脂を集め、その樹脂
を蒸留水(10mL)、蒸留水(5mL)−THF(5
mL)混合溶液、THF(10mL)、ジエチルエーテ
ル(10mL)を用いて順次洗浄した。最後に1tor
rの減圧下、80℃で5時間乾燥し、固体触媒であるポ
リスチレン担持型ペンタフルオロフェニルビス(トリフ
リル)メタン(0.413g)を得た。
ロフェニルビス(トリフリル)メタンの元素分析による
フッ素含有量から求めたブレンステッド酸担持率は1.
06mmol/gであった。ポリスチレン担持型ペンタ
フルオロフェニルビス(トリフリル)メタンの物性を以
下に示す。
ルビス(トリフリル)メタン(Polysthlene resin, cro
ss-linked with 2% divinylbenzene with Pentafluorop
henylbis(triflyl)methane):IR(KBr)1475, 13
52, 1194, 1119, 1022, 976,700, 612cm-1
(ペンタフルオロフェニル)−2,3,5,6−テトラ
フルオロフェニル}ビス(トリフリル)メタンの製造] 4−プロモポリスチレン樹脂にリチウム{4−(ペンタ
フルオロフェニル)−2,3,5,6−テトラフルオロ
フェニル}ビス(トリフリル)メチドを担持させ、ポリ
スチレン担持型{4−(ペンタフルオロフェニル)−
2,3,5,6−テトラフルオロフェニル}ビス(トリ
フリル)メタンを次のようにして製造した(化8)。4
−プロモポリスチレン樹脂(2%のジビニルベンゼンに
よる共重合体,200−400メッシュ,臭素担持率
3.03mmol/g;東京化成社製)(0.33g,
1mmol)をベンゼン(5mL)に膨潤させ、アルゴ
ン雰囲気下、室温でブチルリチウムの1.6Mヘキサン
溶液(1.88mL,3mmol)を加えた。この混合
溶液を60℃(バスの温度)に加熱し、3時間攪拌した
後、一旦室温まで戻し、溶液部分のみをシリンジを用い
て除去した。残った樹脂にベンゼン(3mL)とTHF
(1mL)を加え、0℃まで冷却し、実施例7で得られ
たリチウム{4−(ペンタフルオロフェニル)−2,
3,5,6−テトラフルオロフェニル}ビス(トリフリ
ル)メチド(1.78g,3mmol)を加えた。次い
で、反応溶液を室温まで昇温して0.5時間攪拌した
後、更に70℃(バスの温度)で12時間攪拌した。次
に、反応溶液を0℃まで冷却し、4M塩酸(10mL)
を加えた。続いて、濾紙を用いた吸引濾過により樹脂を
集め、その樹脂を蒸留水(10mL)、蒸留水(5m
L)−THF(5mL)混合溶液、THF(10m
L)、ジエチルエーテル(10mL)を用いて順次洗浄
した。最後に1torrの減圧下、80℃で5時間乾燥
し、固体触媒であるポリスチレン担持型{4−(ペンタ
フルオロフェニル)−2,3,5,6−テトラフルオロ
フェニル}ビス(トリフリル)メタン(0.440g)
を得た。
タフルオロフェニル)−2,3,5,6−テトラフルオ
ロフェニル}ビス(トリフリル)メタンの元素分析によ
るフッ素含有量から求めたブレンステッド酸担持率は
0.90mmol/gであった。
ロフェニルビス(トリフリル)メタンを固体触媒として
用い、トリメチルシリルエノールエーテルとベンズアル
デヒドからアルドールを得る向山アルド−ル反応を次の
ように行った(化9)。上記固体触媒(16mg,ブレ
ンステッド酸担持率1.06mmol/g)を1mLの
トルエンに加え、−78℃に冷却した後、アセトフェノ
ンのトリメチルシリルエノールエーテル(0.12m
L,0.6mmol)とベンズアルデヒド(0.05m
L,0.5mmol)を加えて、−78℃で7時間攪拌
した。反応後、−78℃で2,3滴のトリエチルアミン
を加えて室温に戻した。次に、減圧濾過によって樹脂を
集めた。また、ろ液を濃縮し、室温で1Mの塩酸(1m
L)とTHF(1mL)を加えて15分間攪拌し、アル
ドールのトリメチルシリルエーテルをアルコールに変換
した。通常の後処理後、シリカゲルカラムクロマトグラ
フィーで分離精製(ヘキサン:酢酸エチル=8:1〜
4:1)することによってアルドールを得た。得られた
アルドール(109.7mg,0.49mmol)の収
率は97%であった。樹脂を4Mの塩酸(1mL)、蒸
留水(1mL)、蒸留水(0.5mL)−THF(0.
5mL)混合溶液、THF(1mL)、ジエチルエーテ
ル(1mL)で順次洗浄した後乾燥し、固体触媒をほぼ
100%回収した。
ェニルビス(トリフリル)メタンに代えて、従来公知の
高分子担持型ブレンステッド酸触媒としてナフィオンS
AC−13(デュポン社製)16mgを用いる以外は上
記と同様に反応させたところ、アルドールの収率は上記
固体触媒(16mg,ブレンステッド酸担持率1.06
mmol/g)を用いた場合とほぼ同様な結果が得られ
た。また、触媒の回収率は100%であった。
ロフェニルビス(トリフリル)メタンを固体触媒として
用い、アリルトリメチルシランとベンズアルデヒドから
アリルアルコールを得る桜井−細見アリル化反応を次の
ようにして行った(化10)。アリルトリメチルシラン
(0.48mL,3mmol)と上記固体触媒(57m
g,ブレンステッド酸担持率1.06mmol/g)を
0.41mLのジクロロメタンに加え、室温で30分間
攪拌した。それから−40℃に冷却し、ベンズアルデヒ
ドのジクロロメタン溶液(0.2mL,2mmol)を
30分間かけてゆっくり滴下した。滴下後、更に−40
℃で1時間攪拌した。反応後、−40℃で2、3滴のト
リエチルアミンを加えて室温に戻した。次に、減圧濾過
によって樹脂を集めた。また、ろ液を濃縮し、室温で1
M塩酸(2.5mL)とTHF(2.5mL)を加えて
30分間攪拌し、ホモアリルアルコールのトリメチルシ
リルエーテルをアルコールに変換した。通常の後処理
後、シリカゲルカラムクロマトグラフィーで分離精製
(ヘキサン:酢酸エチル=10:1〜5:1)すること
によってホモアリルアルコール(267mg、1.8m
mol)を得た。得られたホモアリルアルコールの収率
は90%であった。樹脂を4Mの塩酸(1mL)、蒸留
水(1mL)、蒸留水(0.5mL)−THF(0.5
mL)混合溶液、THF(1mL)、ジエチルエーテル
(1mL)で順次洗浄した後乾燥し、固体触媒をほぼ1
00%回収した。
ェニルビス(トリフリル)メタンに代えて、従来公知の
高分子担持型ブレンステッド酸触媒としてナフィオンS
AC−13(デュポン社製)57mgを用いる以外は上
記と同様に反応させたところ、アリルアルコールの収率
は2%にすぎなかった。また、触媒の回収率は100%
であった。これらのことから、本発明のポリスチレン担
持型ペンタフルオロフェニルビス(トリフリル)メタン
は、既存の高分子担持型ブレンステッド酸触媒をはるか
に上回る触媒活性を示すことがわかった。
ロフェニルビス(トリフリル)メタンを固体触媒として
用い、メントールと安息香酸とからエステルを得るアシ
ル化反応を次のようにして行った(化11)。l−メン
トール(157mg,1mmol)、安息香酸無水物
(340mg,1.5mmol)、上記固体触媒(65
mg,ブレンステッド酸担持率:1.06mmol/
g)を4.8mLのアセトニトリルに加え、27℃で1
7時間攪拌した。反応後、減圧濾過によって樹脂を集
め、ろ液は水(5mL)とヘキサン(10mL)を用い
て分液抽出し、その有機相を通常の後処理した後、シリ
カゲルカラムクロマトグラフィーで分離精製(ヘキサ
ン:酢酸エチル=10:1)することによってエステル
(260mg、1mmol)を得た。得られたエステル
の収率は>99%であった。樹脂を4Mの塩酸(1m
L)、蒸留水(1mL)、蒸留水(0.5mL)−TH
F(0.5mL)混合溶液、THF(1mL)、ジエチ
ルエーテル(1mL)で順次洗浄した後乾燥し、固体触
媒をほぼ100%回収した。
ェニルビス(トリフリル)メタンに代えて、従来公知の
高分子担持型ブレンステッド酸触媒としてナフィオンS
AC−13(デュポン社製)57mgを用いる以外は上
記と同様に反応させたところ、エステルの収率は0%で
あった。また、触媒の回収率は100%であった。これ
らのことから、本発明のポリスチレン担持型ペンタフル
オロフェニルビス(トリフリル)メタンは、既存の高分
子担持型ブレンステッド酸触媒では行えない反応を行う
ことができることがわかった。
ロフェニルビス(トリフリル)メタンを固体触媒として
用い、ベンジルアセトンとオルトギ酸メチルとからジメ
チルアセタールを得るセタール化反応を次のように行っ
た(化12)。上記固体触媒(10.6mg、0.5m
ol%、1.06mmol/g)にトルエン(2mL)
を加え室温で30分攪拌(膨潤)した後、0℃に冷却
し、ベンジルアセトン(0.30mL、2.0mmo
l)及びオルトギ酸メチル(0.26mL、0.24m
mol)を加えた。0℃で20分間攪拌した後、減圧濾
過によって樹脂を集め、ろ液は水(5mL)とヘキサン
(10mL)を用いて分液抽出し、その有機相を通常の
後処理後、シリカゲルクロマトグラフィーで分離精製
(ヘキサン:酢酸エチル=10:1)することによって
アセタール(388mg、2mmol)を得た。得られ
たアセタールの収率は>99%であった。樹脂を4M塩
酸(1mL)、蒸留水(1mL)、蒸留水(0.5m
L)−THF(0.5mL)混合溶液、THF(1m
L)、ジエチルエーテル(1mL)で順次洗浄した後乾
燥し、固体触媒をほぼ100%回収した。
ェニルビス(トリフリル)メタンに代えて、従来公知の
高分子担持型ブレンステッド酸触媒としてナフィオンS
AC−13(デュポン社製)10.6mgを用いる以外
は上記と同様に反応させたところ、アセタールの収率は
16%にすぎなかった。また、触媒の回収率は100%
であった。これらのことから、本発明のポリスチレン担
持型ペンタフルオロフェニルビス(トリフリル)メタン
は、既存の高分子担持型ブレンステッド酸触媒をはるか
に上回る触媒活性を示すことがわかった。
ス(パーフルオロアルキルスルホニル)メタン等の高分
子担持型アリールビス(パーフルオロアルキルスルホニ
ル)メタンは、超強酸であるアリールビス(パーフルオ
ロアルキルスルホニル)メタンをポリスチレン樹脂等の
樹脂ポリマーに担持させたため、ブレンステッド酸やル
イス酸触媒で進行するほとんどの反応に利用でき、従来
の触媒では反応を進行させることが困難であった反応も
容易に進行させることができる。しかも、触媒の回収率
も高く、再利用も容易であることから非常に汎用性が高
く、この触媒が金属を含まない有機酸であるため、毒
性、環境等の点から優れたものである。本発明による
と、均一触媒となる超強酸を有機溶媒(例えば、芳香族
系溶媒、ハロゲン系溶媒、エーテル系溶媒等)に対し優
れた膨潤能を示す高分子樹脂に初めて担持させることが
でき、これにより、様々な酸触媒による有機反応に対
し、高い触媒活性を達成することができる。
記載の高分子担持型アリールビス(パーフルオロアルキ
ルスルホニル)メタンの金属塩を有効成分とする触媒
(請求項18)や、ブレンステッド酸触媒であることを
特徴とする請求項18記載の触媒(請求項19)や、請
求項18又は19記載の触媒を用いる有機化合物の合成
方法であって、前記触媒の存在下、触媒反応を溶媒中で
行うことを特徴とする有機化合物の合成方法(請求項2
0)や、触媒反応が、アセタール化反応、アルコールの
アシル化反応、アルドール型反応、アリル化反応、ディ
ールス−アルダー反応、フリーデル−クラフツ型反応、
マンニッヒ型反応、グリコシル化反応、エステル化反
応、エン反応又はカチオン重合反応であることを特徴と
する請求項20記載の有機化合物の合成方法(請求項2
1)に関する。
Claims (21)
- 【請求項1】 一般式[1]で表されるアリールビス
(パーフルオロアルキルスルホニル)メタンが有機高分
子樹脂に担持されたことを特徴とする高分子担持型アリ
ールビス(パーフルオロアルキルスルホニル)メタン。 【化1】 (式[1]中、R1は置換又は非置換のアリール基、R
f1及びRf2は互いに独立してパーフルオロアルキル基
を示す。) - 【請求項2】 有機高分子樹脂が、塩基性反応剤により
アニオンを発生することができる樹脂ポリマーであるこ
とを特徴とする請求項1記載の高分子担持型アリールビ
ス(パーフルオロアルキルスルホニル)メタン。 - 【請求項3】 塩基性反応剤によりアニオンを発生する
ことができる樹脂ポリマーが、分子内に置換又は非置換
のアリール基を有する樹脂ポリマーであることを特徴と
する請求項2記載の高分子担持型アリールビス(パーフ
ルオロアルキルスルホニル)メタン。 - 【請求項4】 分子内に置換又は非置換のアリール基を
有する樹脂ポリマーが、ポリスチレン樹脂であることを
特徴とする請求項3記載の高分子担持型アリールビス
(パーフルオロアルキルスルホニル)メタン。 - 【請求項5】 一般式[1]で表されるアリールビス
(パーフルオロアルキルスルホニル)メタンが、そのア
リール基の求電子性置換基と有機高分子のアニオンとの
反応により、有機高分子に担持されたことを特徴とする
請求項1〜4のいずれか記載の高分子担持型アリールビ
ス(パーフルオロアルキルスルホニル)メタン。 - 【請求項6】 一般式[1]におけるRf1及びRf2が
共にトリフルオロメチル基であることを特徴とする請求
項1〜5のいずれか記載の高分子担持型アリールビス
(パーフルオロアルキルスルホニル)メタン。 - 【請求項7】 一般式[1]におけるR1が、フェニル
基、ナフチル基、2,4,6−トリメチルフェニル基、
4−(トリフルオロメチル)フェニル基、3,5−ビス
(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、又はパーフルオロビフェニル基であることを
特徴とする請求項1〜6のいずれか記載の高分子担持型
アリールビス(パーフルオロアルキルスルホニル)メタ
ン。 - 【請求項8】 アリールビス(パーフルオロアルキルス
ルホニル)メタンが、フェニルビス(トリフリル)メタ
ン、2−ナフチルビス(トリフリル)メタン、1−ナフ
チルビス(トリフリル)メタン、2,4,6−トリメチ
ルフェニルビス(トリフリル)メタン、4−(トリフル
オロメチル)フェニルビス(トリフリル)メタン、3,
5−ビス(トリフルオロメチル)フェニルビス(トリフ
リル)メタン、ペンタフルオロフェニルビス(トリフリ
ル)メタン、又は{4−(ペンタフルオロフェニル)−
2,3,5,6−テトラフルオロフェニル}ビス(トリ
フリル)メタンであることを特徴とする請求項1〜7の
いずれか記載の高分子担持型アリールビス(パーフルオ
ロアルキルスルホニル)メタン。 - 【請求項9】 請求項1〜8のいずれか記載の高分子担
持型アリールビス(パーフルオロアルキルスルホニル)
メタンの製造方法であって、塩基性反応剤によりアニオ
ンを発生することができる樹脂ポリマーと、一般式
[2]で表されるアリールビス(パーフルオロアルキル
スルホニル)メタンの金属塩とを反応させることを特徴
とする高分子担持型アリールビス(パーフルオロアルキ
ルスルホニル)メタンの製造方法。 【化2】 (式[2]中、R2は求電子性置換基を有するアリール
基、Rf1及びRf2は互いに独立してパーフルオロアル
キル基を示す。) - 【請求項10】 塩基性反応剤によりアニオンを発生す
ることができる樹脂ポリマーとして、ハロアルキル樹脂
ポリマーを用いることを特徴とする請求項9記載の高分
子担持型アリールビス(パーフルオロアルキルスルホニ
ル)メタンの製造方法。 - 【請求項11】 ハロアルキル樹脂ポリマーとして、ハ
ロゲノポリスチレン樹脂を用いることを特徴とする請求
項10記載の高分子担持型アリールビス(パーフルオロ
アルキルスルホニル)メタンの製造方法。 - 【請求項12】 ハロゲノポリスチレン樹脂として、4
−ブロモポリスチレン樹脂を用いることを特徴とする請
求項11記載の高分子担持型アリールビス(パーフルオ
ロアルキルスルホニル)メタンの製造方法。 - 【請求項13】 アリールビス(パーフルオロアルキル
スルホニル)メタンの金属塩が、アルカリ金属元素、ア
ルカリ土類金属元素、遷移金属元素、ホウ素、ケイ素、
アルミニウム、スズ、亜鉛又はビスマスから選ばれるい
ずれかの金属塩であることを特徴とする請求項9〜12
のいずれか記載の高分子担持型アリールビス(パーフル
オロアルキルスルホニル)メタンの製造方法。 - 【請求項14】 遷移金属元素が、スカンジウム、イッ
トリウム、ランタノイド、銅、銀、チタン、ジルコニウ
ム又はハフニウムから選ばれるいずれかの金属元素であ
ることを特徴とする請求項13記載の高分子担持型アリ
ールビス(パーフルオロアルキルスルホニル)メタンの
製造方法。 - 【請求項15】 アリールビス(パーフルオロアルキル
スルホニル)メタンの金属塩が、ペンタフルオロビス
(トリフルオロメチルスルホン)のリチウム塩であるこ
とを特徴とする請求項9〜14のいずれか記載の高分子
担持型アリールビス(パーフルオロアルキルスルホニ
ル)メタンの製造方法。 - 【請求項16】 塩基性反応剤としてブチルリチウムを
用いることを特徴とする請求項9〜15のいずれか記載
の高分子担持型アリールビス(パーフルオロアルキルス
ルホニル)メタンの製造方法。 - 【請求項17】 溶媒としてベンゼンとテトラヒドロフ
ランの混合物を用いることを特徴とする請求項9〜16
のいずれか記載の高分子担持型アリールビス(パーフル
オロアルキルスルホニル)メタンの製造方法。 - 【請求項18】 請求項1〜8のいずれか記載の高分子
担持型アリールビス(パーフルオロアルキルスルホニ
ル)メタンの金属塩を有効成分とする触媒。 - 【請求項19】 ブレンステッド酸触媒であることを特
徴とする請求項18記載の触媒。 - 【請求項20】 請求項18又は19記載の触媒を用い
る有機化合物の合成方法であって、前記触媒の存在下、
触媒反応を溶媒中で行うことを特徴とする有機化合物の
合成方法。 - 【請求項21】 触媒反応が、アセタール化反応、アル
コールのアシル化反応、アルドール型反応、アリル化反
応、ディールス−アルダー反応、フリーデル−クラフツ
型反応、マンニッヒ型反応、グリコシル化反応、エステ
ル化反応、エン反応又はカチオン重合反応であることを
特徴とする請求項21記載の有機化合物の合成方法。
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