JP2006248927A

JP2006248927A - ニトリル化合物の製造法

Info

Publication number: JP2006248927A
Application number: JP2005064657A
Authority: JP
Inventors: Yasutaka Ishii; 康敬石井; Takahiro Iwahama; 隆裕岩浜; Tatsuya Nakano; 達也中野
Original assignee: Daicel Chemical Industries Ltd
Current assignee: Daicel Corp
Priority date: 2005-03-08
Filing date: 2005-03-08
Publication date: 2006-09-21

Abstract

【課題】ニトリル化合物のα−アルキル化により炭素鎖の伸長したニトリル化合物を、触媒の存在下、温和な条件で効率よく製造できる方法を提供する。
【解決手段】周期表９族元素化合物と塩基の存在下、下記式（１）
【化１】

（式中、Ｒ¹、Ｒ²は、同一又は異なって、水素原子又は有機基を示す。Ｒ¹及びＲ²は互いに結合して隣接する炭素原子と共に環を形成していてもよい）で表されるニトリル化合物と、下記式（２）
【化２】

（式中、Ｒ³、Ｒ⁴は、同一又は異なって、水素原子又は有機基を示す。Ｒ³及びＲ⁴は互いに結合して隣接する炭素原子と共に環を形成していてもよい）で表されるアルコールとを反応させて、下記式（３）
【化３】

（式中、Ｒ¹、Ｒ²、Ｒ³、Ｒ⁴は前記に同じ）
で表される炭素鎖が伸長したニトリル化合物を生成させることを特徴とする。
【選択図】なし

Description

本発明は、周期表９族元素化合物触媒を用いたニトリル化合物の製造法、より詳細には、周期表９族元素化合物触媒を用いて、α位に水素原子を有するニトリル化合物と第１級又は第２級アルコールから、前記α位において炭素鎖が伸長したニトリル化合物を製造する方法に関する。

ニトリルのα−アルキル化反応は、一般に塩基の存在下、ハロゲン化アルキルをアルキル化剤として用いることで行われている。しかし、この方法では、反応後、塩の副生が避けられない。一方、ハロゲン化アルキルを用いない手法として、アルコールによるニトリルのα−アルキル化反応がルテニウム触媒を用いることで進行することが知られており、最近では、ルテニウム−ハイドロタルサイト触媒がニトリルのα−アルキル化を促進することが報告されている（非特許文献１参照）。しかし、この方法は反応温度が高く、しかも長い反応時間を必要とするという問題を有している。

Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，２００４，１２６，５６６２

従って、本発明の目的は、ニトリル化合物のα−アルキル化により炭素鎖の伸長したニトリル化合物を、触媒の存在下、温和な条件で効率よく製造できる方法を提供することにある。

本発明者らは、前記目的を達成するため鋭意検討した結果、特定の触媒を用いてα位に水素原子を有するニトリル化合物と第１級又は第２級アルコールとを反応させると、前記ニトリル化合物のα位がアルキル化され、炭素鎖の伸長したニトリル化合物が、温和な条件下で効率よく得られることを見いだし、本発明を完成した。

すなわち、本発明は、周期表９族元素化合物と塩基の存在下、下記式（１）

（式中、Ｒ¹、Ｒ²は、同一又は異なって、水素原子又は有機基を示す。Ｒ¹及びＲ²は互いに結合して隣接する炭素原子と共に環を形成していてもよい）
で表されるニトリル化合物と、下記式（２）

（式中、Ｒ³、Ｒ⁴は、同一又は異なって、水素原子又は有機基を示す。Ｒ³及びＲ⁴は互いに結合して隣接する炭素原子と共に環を形成していてもよい）
で表されるアルコールとを反応させて、下記式（３）

（式中、Ｒ¹、Ｒ²、Ｒ³、Ｒ⁴は前記に同じ）
で表される炭素鎖が伸長したニトリル化合物を生成させることを特徴とするニトリル化合物の製造法を提供する。

なお、本明細書において、「有機基」は、炭素原子含有基だけでなく、例えば、ハロゲン原子、ヒドロキシル基、メルカプト基、アミノ基、ニトロ基、スルホン酸基などの非金属原子含有基を含む広い意味に用いられる。

本発明の製造法によれば、アルコールを用いたニトリル化合物のα−アルキル化により炭素鎖の伸長したニトリル化合物を触媒反応により温和な条件下で効率よく製造することができる。

［周期表９族元素化合物］
本発明では周期表９族元素化合物（金属単体を含む）を触媒として用いる。周期表９族元素（金属）には、コバルト、ロジウム、イリジウムが含まれる。周期表９族元素化合物には、周期表９族元素を含む広範な無機及び有機化合物が含まれる。無機化合物としては、例えば、金属単体、酸化物、硫化物、水酸化物、ハロゲン化物、硫酸塩、周期表９族元素を含むオキソ酸又はその塩、無機錯体などが挙げられる。有機化合物としては、例えば、シアン化物、有機酸塩（酢酸塩など）、有機錯体などが挙げられる。これらの中でも有機錯体などの有機化合物が好ましい。錯体の配位子には公知の配位子が含まれる。周期表９族元素化合物における９族元素の価数は０〜６程度、好ましくは０〜３である。特にイリジウム化合物などの場合には１価又は３価が好ましい。周期表９族元素化合物は単独で又は２種以上組み合わせて使用できる。

周期表９族元素化合物の代表的な例をイリジウムを例にとって示すと、無機のイリジウム化合物として、例えば、金属イリジウム、酸化イリジウム、硫化イリジウム、水酸化イリジウム、フッ化イリジウム、塩化イリジウム、臭化イリジウム、ヨウ化イリジウム、硫酸イリジウム、イリジウム酸又はその塩（例えば、イリジウム酸カリウムなど）、無機イリジウム錯体［例えば、ヘキサアンミンイリジウム（III）塩、クロロペンタアンミンイリジウム（III）塩等］などが挙げられる。

有機のイリジウム化合物としては、例えば、シアン化イリジウムのほか、有機イリジウム錯体を用いることができる。該有機イリジウム錯体として、例えば、トリス（アセチルアセトナト）イリジウム、ドデカカルボニル四イリジウム（０）、クロロトリカルボニルイリジウム（Ｉ）、ジ−μ−クロロテトラキス（シクロオクテン）二イリジウム（Ｉ）（［ＩｒＣｌ（ｃｏｅ）₂］₂）、ジ−μ−クロロテトラキス（エチレン）二イリジウム（Ｉ）、ジ−μ−クロロビス（１，５−シクロオクタジエン）二イリジウム（Ｉ）（［ＩｒＣｌ（ｃｏｄ）］₂）、ジ−μ−クロロジクロロビス（１，２，３，４，５−ペンタメチルシクロペンタジエニル）二イリジウム（III）（［Ｃｐ^*ＩｒＣｌ₂］₂）、トリクロロトリス（トリエチルホスフィン）イリジウム（III）、ペンタヒドリドビス（トリメチルホスフィン）イリジウム（Ｖ）、クロロカルボニルビス（トリフェニルホスフィン）イリジウム（Ｉ）、クロロトリス（トリフェニルホスフィン）イリジウム（Ｉ）（ＩｒＣｌ（ＰＰｈ₃）₃）、クロロエチレンビス（トリフェニルホスフィン）イリジウム（Ｉ）、（ペンタメチルシクロペンタジエニル）ジカルボニルイリジウム（Ｉ）、ビス｛１，２−ビス（ジフェニルホスフィノ）エタン｝イリジウム（Ｉ）塩化物、ペンタメチルシクロペンタジエニルビス（エチレン）イリジウム（Ｉ）、カルボニルメチルビス（トリフェニルホスフィン）イリジウム（Ｉ）、（１，５−シクロオクタジエン）（ジホスフィン）イリジウム（Ｉ）ハロゲン化物、１，５−シクロオクタジエン（１，２−ビス（ジフェニルホスフィノ）エタン）イリジウム（Ｉ）ヘキサフルオロリン酸塩、（１，５−シクロオクタジエン）ビス（トリアルキルホスフィン）イリジウム（Ｉ）ハロゲン化物、ビス（１，５−シクロオクタジエン）イリジウムテトラフルオロボレート（［Ｉｒ（ｃｏｄ）₂］⁺ＢＦ₄ ^-）、（１，５−シクロオクタジエン）（アセトニトリル）イリジウムテトラフルオロボレートなどが挙げられる。

好ましいイリジウム化合物にはイリジウム錯体が含まれる。これらの中でも、有機イリジウム錯体、特に、シクロペンテン、ジシクロペンタジエン、シクロオクテン、１，５−シクロオクタジエン、エチレン、ペンタメチルシクロペンタジエン、ベンゼン、トルエンなどの不飽和炭化水素；アセトニトリルなどのニトリル類；テトラヒドロフランなどのエーテル類；トリフェニルホスフィンなどのホスフィン類を配位子として有する有機イリジウム錯体［例えば、ジ−μ−クロロテトラキス（シクロオクテン）二イリジウム（Ｉ）、ジ−μ−クロロテトラキス（エチレン）二イリジウム（Ｉ）、ジ−μ−クロロビス（１，５−シクロオクタジエン）二イリジウム（Ｉ）、ジ−μ−クロロジクロロビス（１，２，３，４，５−ペンタメチルシクロペンタジエニル）二イリジウム（III）、ビス（１，５−シクロオクタジエン）イリジウムテトラフルオロボレート、（１，５−シクロオクタジエン）（アセトニトリル）イリジウムテトラフルオロボレート等］が好ましい。

イリジウム化合物以外の周期表９族元素化合物の例としては、上記イリジウム化合物に対応する化合物［例えば、ジクロロビス（１，５−シクロオクタジエン）二ロジウム等］や、文献等（例えば、日本化学会編、第４版実験化学講座１７及び１８、丸善株式会社発行など）に記載の公知の化合物などが挙げられる。イリジウム以外の周期表９族元素化合物においても、例えば、シクロペンテン、ジシクロペンタジエン、シクロオクテン、１，５−シクロオクタジエン、エチレン、ペンタメチルシクロペンタジエン、ベンゼン、トルエンなどの不飽和炭化水素；アセトニトリルなどのニトリル類；テトラヒドロフランなどのエーテル類；トリフェニルホスフィンなどのホスフィン類を配位子として有する有機錯体が特に好ましい。

周期表９族元素化合物は、そのままで又は担体に担持した形態で使用できる。前記担体としては、触媒担持用の慣用の担体、例えば、シリカ、アルミナ、シリカ−アルミナ、ゼオライト、チタニア、マグネシアなどの金属酸化物や活性炭などが挙げられる。担体担持型触媒において、周期表９族元素化合物の担持量は、担体に対して、例えば０．１〜５０重量％、好ましくは１〜２０重量％程度である。触媒の担持は、慣用の方法、例えば、含浸法、沈殿法、イオン交換法などにより行うことができる。

周期表９族元素化合物の使用量は、原料の種類や触媒の種類等によって適宜選択できるが、一般には、原料として用いるニトリル化合物及びアルコールのうち少ない方の成分１モルに対して、例えば０．０００１〜１モル、好ましくは０．００１〜０．３モル、さらに好ましくは０．００５〜０．１モル程度である。

本発明では、有機錯体等の周期表９族元素化合物は適当な配位子と組み合わせて使用することもできる。配位子としては、例えば、リン原子含有配位子、酸素原子含有配位子、窒素原子含有配位子、炭素−炭素二重結合含有配位子などが挙げられる。配位子としては、リン原子含有配位子を好適に用いることができる。リン原子含有配位子としては、例えば、トリシクロヘキシルホスフィン等のトリシクロアルキルホスフィン、トリメチルホスフィンやトリブチルホスフィン等のトリアルキルホスフィン、トリフェニルホスフィン等のトリアリールホスフィンなどの単座配位子；１，２−ビス（ジフェニルホスフィノ）エタン、１，３−ビス（ジフェニルホスフィノ）プロパン、１，４−ビス（ジフェニルホスフィノ）ブタン、２，３−ビス（ジフェニルホスフィノ）ブタン等のビス（ジアリールホスフィノ）アルカンなどの二座配位子などが挙げられる。

配位子の使用量は、反応を阻害しない範囲内で適宜選択できるが、一般には、前記周期表９族元素化合物１モルに対して、０．５〜１０モル程度、好ましくは１〜５モル程度である。

また、配位子の使用量は、例えば、原料として用いるニトリル化合物及びアルコールのうち少ない方の成分（特にニトリル化合物）１モルに対して、０．００１〜１モル程度、好ましくは０．００５〜０．３モル程度、さらに好ましくは０．０１〜０．１モル程度の範囲から選択してもよい。

［塩基］
本発明では、前記周期表９族元素化合物と共に塩基を用いる。塩基は、無機塩基、有機塩基、ルイス塩基等の何れであってもよく、アルドール縮合に通常用いられる塩基が好適である。

無機塩基としては、例えば、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化セシウム等のアルカリ金属水酸化物；炭酸リチウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸セシウム等のアルカリ金属炭酸塩；炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム、炭酸水素セシウム等のアルカリ金属炭酸水素塩；水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化バリウム等のアルカリ土類金属水酸化物；炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸バリウム等のアルカリ土類金属炭酸塩などが挙げられる。

有機塩基としては、例えば、ナトリウムメトキシド、ナトリウムエトキシドなどのアルカリ金属アルコキシド；酢酸ナトリウムなどのアルカリ金属有機酸塩；トリエチルアミン、ピペリジン、Ｎ−メチルピペリジン、ピリジンなどのアミン類（第３級アミンなど）や含窒素複素環化合物などが挙げられる。

これらの中でも、特に、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどのアルカリ金属水酸化物、炭酸ナトリウム、炭酸セシウムなどのアルカリ金属炭酸塩、炭酸水素ナトリウムなどのアルカリ金属炭酸水素塩、アルカリ金属アルコキシド、アルカリ金属有機酸塩などのアルカリ金属元素含有塩基が好ましい。

塩基の添加量は、原料の種類や周期表９族元素化合物等によっても異なるが、通常、原料として用いるニトリル化合物及びアルコールのうち少ない方の成分（特にニトリル化合物）１モルに対して、０．０１〜０．５モル程度、好ましくは０．０５〜０．３モル程度である。

［ニトリル化合物］
式（１）で表されるニトリル化合物において、Ｒ¹、Ｒ²は、それぞれ、水素原子又は有機基を示す。有機基としては、本反応を阻害しないような基（例えば、本方法における反応条件下で非反応性の基）であればよく、例えば、ハロゲン原子（フッ素、塩素、臭素、ヨウ素原子）、炭化水素基、複素環式基、置換オキシカルボニル基（アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、アラルキルオキシカルボニル基、シクロアルキルオキシカルボニル基など）、カルボキシル基、置換又は無置換カルバモイル基、シアノ基、ニトロ基、硫黄酸基、硫黄酸エステル基、アシル基（アセチル基等の脂肪族アシル基；ベンゾイル基等の芳香族アシル基など）、置換オキシ基（メトキシ基、エトキシ基等のＣ_1-6アルコキシ基などのアルコキシ基；ビニルオキシ基、アリルオキシ基等のＣ_2-6アルケニルオキシ基などのアルケニルオキシ基；シクロヘキシルオキシ基などのシクロアルキルオキシ基；フェノキシ基などのアリールオキシ基；ベンジルオキシ基などのアラルキルオキシ基；アセトキシ基などのアシルオキシ基など）、ヒドロキシル基、置換又は無置換アミノ基（アミノ基；Ｎ−メチルアミノ基、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノ基などのモノ又はジＣ_1-6アルキル置換アミノ基；１−ピロリジニル基、ピペリジノ基、モルホリノ基などの環状アミノ基）など、及びこれらが２以上結合した基などが挙げられる。前記カルボキシル基、ヒドロキシル基、アミノ基などは有機合成の分野で公知乃至慣用の保護基で保護されていてもよく、金属で置換されていてもよい。

前記炭化水素基及び複素環式基には、置換基を有する炭化水素基及び複素環式基も含まれる。前記炭化水素基には、脂肪族炭化水素基、脂環式炭化水素基、芳香族炭化水素基及びこれらの結合した基が含まれる。脂肪族炭化水素基としては、例えば、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、イソブチル、ｓ−ブチル、ｔ−ブチル、ペンチル、ヘキシル、デシル、ドデシル基などの炭素数１〜２０（好ましくは１〜１０、さらに好ましくは１〜３）程度のアルキル基；ビニル、アリル、１−ブテニル基などの炭素数２〜２０（好ましくは２〜１０、さらに好ましくは２〜３）程度のアルケニル基；エチニル、プロピニル基などの炭素数２〜２０（好ましくは２〜１０、さらに好ましくは２〜３）程度のアルキニル基などが挙げられる。

脂環式炭化水素基としては、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロオクチル基などの３〜２０員（好ましくは３〜１５員、さらに好ましくは５〜８員）程度のシクロアルキル基；シクロペンテニル、シクロへキセニル基などの３〜２０員（好ましくは３〜１５員、さらに好ましくは５〜８員）程度のシクロアルケニル基；パーヒドロナフタレン−１−イル基、ノルボルニル、アダマンチル、テトラシクロ［４．４．０．１^2,5．１^7,10］ドデカン−３−イル基などの橋かけ環式炭化水素基などが挙げられる。芳香族炭化水素基としては、フェニル、ナフチル基などの炭素数６〜１４（好ましくは６〜１０）程度の芳香族炭化水素基が挙げられる。

脂肪族炭化水素基と脂環式炭化水素基とが結合した炭化水素基には、シクロペンチルメチル、シクロヘキシルメチル、２−シクロヘキシルエチル基などのシクロアルキル−アルキル基（例えば、Ｃ_3-20シクロアルキル−Ｃ_1-4アルキル基など）などが含まれる。また、脂肪族炭化水素基と芳香族炭化水素基とが結合した炭化水素基には、アラルキル基（例えば、Ｃ_7-18アラルキル基など）、アルキル置換アリール基（例えば、１〜４個程度のＣ_1-4アルキル基が置換したフェニル基又はナフチル基など）などが含まれる。

好ましい炭化水素基には、Ｃ_1-10アルキル基、Ｃ_2-10アルケニル基、Ｃ_2-10アルキニル基、Ｃ_3-15シクロアルキル基、Ｃ_6-14芳香族炭化水素基、Ｃ_3-15シクロアルキル−Ｃ_1-4アルキル基、Ｃ_7-14アラルキル基等が含まれる。

上記炭化水素基は、種々の置換基、例えば、ハロゲン原子、オキソ基、ヒドロキシル基、置換オキシ基（例えば、アルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキルオキシ基、アシルオキシ基など）、カルボキシル基、置換オキシカルボニル基（アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、アラルキルオキシカルボニル基など）、置換又は無置換カルバモイル基、シアノ基、ニトロ基、アシル基、置換又は無置換アミノ基、スルホ基、複素環式基などを有していてもよい。前記ヒドロキシル基やカルボキシル基は有機合成の分野で慣用の保護基で保護されていてもよい。また、脂環式炭化水素基や芳香族炭化水素基の環には芳香族性又は非芳香属性の複素環が縮合していてもよい。

前記Ｒ¹等における複素環式基を構成する複素環には、芳香族性複素環及び非芳香族性複素環が含まれる。このような複素環としては、例えば、ヘテロ原子として酸素原子を含む複素環（例えば、フラン、テトラヒドロフラン、オキサゾール、イソオキサゾール、γ−ブチロラクトン環などの５員環、４−オキソ−４Ｈ−ピラン、テトラヒドロピラン、モルホリン環などの６員環、ベンゾフラン、イソベンゾフラン、４−オキソ−４Ｈ−クロメン、クロマン、イソクロマン環などの縮合環、３−オキサトリシクロ［４．３．１．１^4,8］ウンデカン−２−オン環、３−オキサトリシクロ［４．２．１．０^4,8］ノナン−２−オン環などの橋かけ環）、ヘテロ原子としてイオウ原子を含む複素環（例えば、チオフェン、チアゾール、イソチアゾール、チアジアゾール環などの５員環、４−オキソ−４Ｈ−チオピラン環などの６員環、ベンゾチオフェン環などの縮合環など）、ヘテロ原子として窒素原子を含む複素環（例えば、ピロール、ピロリジン、ピラゾール、イミダゾール、トリアゾール環などの５員環、ピリジン、ピリダジン、ピリミジン、ピラジン、ピペリジン、ピペラジン環などの６員環、インドール、インドリン、キノリン、アクリジン、ナフチリジン、キナゾリン、プリン環などの縮合環など）などが挙げられる。上記複素環式基には、前記炭化水素基が有していてもよい置換基のほか、アルキル基（例えば、メチル、エチル基などのＣ_1-4アルキル基など）、シクロアルキル基、アリール基（例えば、フェニル、ナフチル基など）などの置換基を有していてもよい。

式（１）において、Ｒ¹及びＲ²は互いに結合して隣接する炭素原子と共に環を形成していてもよい。このような環として、炭化水素環及び複素環が挙げられる。炭化水素環としては、例えば、シクロプロパン環、シクロブタン環、シクロペンタン環、シクロヘキサン環、シクロヘプタン環、シクロオクタン環、シクロデカン環、シクロドデカン環などの３〜２０員程度のシクロアルカン環；シクロペンテン環、シクロヘキセン環などの３〜２０員程度のシクロアルケン環；アダマンタン環、ノルボルナン環、ノルボルネン環などの橋かけ炭化水素環などが例示される。複素環としては、ペルヒドロアゾール環、ペルヒドロアジン環、ペルヒドロアゼピン環、オキソラン環、オキサン環、オキセパン環、チオラン環、チアン環、チエパン環などの４〜２０員程度の複素環（窒素原子、酸素原子及び硫黄原子から選択された少なくとも１つのヘテロ原子を含む複素環）が挙げられる。前記炭化水素環や複素環には、ベンゼン環、ピリジン環等の芳香族炭化水素環又は芳香族複素環が縮合していてもよい。

好ましいＲ¹には、水素原子、炭化水素基（例えば、Ｃ_1-10アルキル基、Ｃ_2-10アルケニル基、Ｃ_2-10アルキニル基、Ｃ_3-15シクロアルキル基、Ｃ_6-14芳香族炭化水素基、Ｃ_3-12シクロアルキル−Ｃ_1-4アルキル基、Ｃ_7-14アラルキル基など）などが含まれる。Ｒ¹としては、特に水素原子が好ましい。

好ましいＲ²には、水素原子、炭化水素基（例えば、Ｃ_1-10アルキル基、Ｃ_2-10アルケニル基、Ｃ_2-10アルキニル基、Ｃ_3-15シクロアルキル基、Ｃ_6-14芳香族炭化水素基、Ｃ_3-12シクロアルキル−Ｃ_1-4アルキル基、Ｃ_7-14アラルキル基など）、芳香族複素環式基、置換オキシカルボニル基（Ｃ_1-6アルコキシ−カルボニル基、Ｃ_6-14アリールオキシ−カルボニル基、Ｃ_7-15アラルキルオキシカルボニル基、３〜８員のシクロアルキルオキシカルボニル基など）、シアノ基などが含まれる。Ｒ²としては、特に、Ｃ_2-10−１−アルケニル基（ビニル基、１−プロペニル基等）、Ｃ_6-14芳香族炭化水素基（フェニル基、ナフチル基等）、芳香族複素環式基（ピリジル基等）、置換オキシカルボニル基（メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基等）、シアノ基などが好ましい。

式（１）で表されるニトリル化合物の代表的な例として、アセトニトリル、プロピオニトリル、ブチロニトリル、ヘキサンニトリル、３−プロペンニトリルなどの脂肪族ニトリル；マロンニトリルなどの脂肪族ジニトリル；フェニルアセトニトリル、２−フェニルプロピオニトリル、４−メトキシフェニルアセトニトリル、４−メチルフェニルアセトニトリル、４−クロロフェニルアセトニトリル、ナフタレン−２−イルアセトニトリルなどの芳香族ニトリル；シアン酢酸メチル、シアン酢酸エチル、シアン酢酸フェニル、２−シアノプロピオン酸メチルなどのシアン酢酸エステル類；ピリジン−２−イルアセトニトリルなどの複素環ニトリルなどが挙げられる。

［アルコール］
式（２）で表されるアルコールにおいて、Ｒ³、Ｒ⁴は、同一又は異なって、水素原子又は有機基を示す。Ｒ³及びＲ⁴は互いに結合して隣接する炭素原子と共に環を形成していてもよい。式（２）で表されるアルコールには第１級アルコール及び第２級アルコールが含まれる。アルコールは１価アルコール、２価アルコール、多価アルコールの何れであってもよい。

前記有機基としては、本反応を阻害しないような基（例えば、本方法における反応条件下で非反応性の基）であればよく、例えば、前記Ｒ¹、Ｒ²における有機基と同様のものが例示される。代表的な有機基には炭化水素基、複素環式基等が含まれる。炭化水素基、複素環式基としては、前記Ｒ¹、Ｒ²における炭化水素基、複素環式基と同様のものを例示できる。前記炭化水素基及び複素環式基には、置換基を有する炭化水素基及び複素環式基（これらに環が縮合している場合も含む）も含まれる。置換基としては反応を阻害しないものであれば特に制限はなく、例えば、前記Ｒ¹等における炭化水素基及び複素環式基が有していてもよい置換基と同様のものを例示できる。

Ｒ³及びＲ⁴が互いに結合して隣接する炭素原子と共に形成する環としては、前記Ｒ¹、Ｒ²が互いに結合して隣接する１又は２個の炭素原子と共に形成する環と同様のものが例示される。

好ましいＲ³、Ｒ⁴には、水素原子、炭化水素基（例えば、Ｃ_1-10アルキル基、Ｃ_2-10アルケニル基、Ｃ_2-10アルキニル基、Ｃ_3-15シクロアルキル基、Ｃ_6-14芳香族炭化水素基、Ｃ_3-12シクロアルキル−Ｃ_1-4アルキル基、Ｃ_7-14アラルキル基など）、複素環式基（例えば、窒素原子、酸素原子及び硫黄原子から選択された少なくとも１つのヘテロ原子を含む３〜１５員程度の複素環を有する複素環式基）などが含まれる。また、Ｒ³とＲ⁴とが隣接する炭素原子と共に３〜２０員程度の炭化水素環又は４〜２０員程度の複素環を形成しているのも好ましい。

式（２）で表されるアルコールのうち、第１級アルコールの代表的な例としては、例えば、メタノール、エタノール、１−プロパノール、１−ブタノール、２−メチル−１−プロパノール、１−ペンタノール、１−ヘキサノール、１−オクタノール、１−デカノール、１−ヘキサデカノール、２−ブテン−１−オール、エチレングリコール、トリメチレングリコール、グリセリン、ヘキサメチレングリコール、ペンタエリスリトールなどの炭素数１〜３０（好ましくは１〜２０、さらに好ましくは１〜１５）程度の飽和又は不飽和脂肪族第１級アルコール；シクロペンチルメチルアルコール、シクロヘキシルメチルアルコール、２−シクロヘキシルエチルアルコール、１−アダマンタンメタノール、１−アダマンタンエタノールなどの飽和又は不飽和脂環式第１級アルコール；ベンジルアルコール、１，２−（１，３−又は１，４−）ビス（ヒドロキシメチル）ベンゼン、１，２，３−（１，２，４−又は１，３，５）−トリス（ヒドロキシメチル）ベンゼン、２−フェニルエチルアルコール、３−フェニルプロピルアルコール、桂皮アルコールなどの芳香族第１級アルコール；２−ヒドロキシメチルピリジンなどの複素環式第１級アルコールなどが挙げられる。また、炭化水素部位に置換基を有する第１級アルコールとして、例えば、グリコール酸メチル、グリコール酸エチル等のグリコール酸エステル；エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル等のアルキレングリコールモノアルキルエーテル；エチレングリコールモノアセテート等のアルキレングリコールモノエステルなどが挙げられる。

代表的な第２級アルコールとしては、例えば、２−プロパノール、ｓ−ブチルアルコール、２−ペンタノール、３−ペンタノール、３，３−ジメチル−２−ブタノール、２−オクタノール、４−デカノール、２−ヘキサデカノール、２−ペンテン−４−オール、グリセリン、１，２−プロパンジオール、２，３−ブタンジオールや２，３−ペンタンジオールなどのビシナルジオール類などの炭素数３〜３０（好ましくは３〜２０、さらに好ましくは３〜１５）程度の飽和又は不飽和脂肪族第２級アルコール；１−シクロペンチルエタノール、１−シクロヘキシルエタノールなどの、ヒドロキシル基の結合した炭素原子に脂肪族炭化水素基と脂環式炭化水素基（シクロアルキル基など）とが結合している第２級アルコール；シクロブタノール、シクロペンタノール、シクロヘキサノール、シクロオクタノール、シクロドデカノール、２−シクロヘプテン−１−オール、２−シクロヘキセン−１−オール、２−アダマンタノール、アダマンタン環にオキソ基を有する２−アダマンタノール、２−ヒドロキシノルボルナン、２，５−ジヒドロキシノルボルナン、３−ヒドロキシテトラシクロ［４．４．０．１^2,5．１^7,10］ドデカンなどの３〜２０員（好ましくは３〜１５員、さらに好ましくは５〜１５員、特に５〜８員）程度の飽和又は不飽和脂環式第２級アルコール（橋かけ環式第２級アルコールを含む）；１−フェニルエタノール、１−フェニルプロパノール、１−フェニルメチルエタノール、ジフェニルメタノールなどの芳香族第２級アルコール；１−（２−ピリジル）エタノールなどの複素環式第２級アルコールなどが例示される。

［反応］
式（１）で表されるニトリル化合物と式（２）で表されるアルコールとの反応は、溶媒の存在下又は非存在下で行われる。前記溶媒としては、例えば、ヘキサン、ヘプタン、オクタンなどの脂肪族炭化水素；シクロヘキサンなどの脂環式炭化水素；ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼンなどの芳香族炭化水素；クロロホルム、ジクロロメタン、１，２−ジクロロエタンなどのハロゲン化炭化水素；ジエチルエーテル、ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、ジオキサンなどのエーテル；Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミドなどのアミドなどが挙げられる。これらの溶媒は単独で又は２種以上を混合して用いられる。

式（１）で表されるニトリル化合物と式（２）で表されるアルコールとの割合は、反応性及び原料コスト等を考慮して適宜選択できる。通常、式（２）で表されるアルコールの使用量は、式（１）で表されるニトリル化合物１モルに対して、０．１〜１００モル程度、好ましくは０．５〜５０モル程度、さらに好ましくは０．８〜１０モル程度である。式（２）で表されるアルコールを式（１）で表されるニトリル化合物に対して過剰量用いると収率が向上する場合が多い。この場合、無溶媒下でも反応が円滑に進行する。

なお、反応系に、式（２）で表されるアルコールに対応するカルボニル化合物［Ｒ³−Ｃ（＝Ｏ）−Ｒ⁴］（ケトン又はアルデヒド）を少量添加してもよい。該カルボニル化合物の添加により、反応速度が向上する場合がある。また、オレフィン、アルキン等の不飽和部を有する化合物の添加により、反応速度が向上する場合がある。

反応は重合禁止剤の存在下で行ってもよい。反応温度は、反応成分や触媒の種類などに応じて適宜選択でき、例えば、２０〜２００℃、好ましくは５０〜１８０℃、さらに好ましくは７０〜１５０℃程度である。反応は常圧で行ってもよく、減圧又は加圧下で行ってもよい。反応の雰囲気は反応を阻害しない限り特に限定されず、例えば、空気雰囲気、窒素雰囲気、アルゴン雰囲気などの何れであってもよい。また、反応はバッチ式、セミバッチ式、連続式などの何れの方法で行うこともできる。

本発明の方法では、反応により、温和な条件下で、対応する式（３）で表される炭素鎖が伸長したニトリル化合物が生成する。反応機構としては、必ずしも明らかではないが、まず式（２）で表されるアルコールが周期表９族元素化合物により酸化脱水素されてカルボニル化合物となり（この時、周期表９族元素化合物は水素化される）、これが式（１）で表されるニトリル化合物とアルドール型の縮合反応を起こしてα，β−不飽和ニトリル化合物が生成し、この生成物が上記水素化された周期表９族元素化合物により水素添加されて式（３）で表されるニトリル化合物化合物が生成する（この時、元の周期表９族元素化合物が再生する）ものと推測される。

反応終了後、反応生成物は、例えば、濾過、濃縮、蒸留、抽出、晶析、再結晶、カラムクロマトグラフィーなどの分離手段や、これらを組み合わせた分離手段により分離精製できる。

以下に、実施例に基づいて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。

実施例１
反応器に、フェニルアセトニトリル（２ミリモル）、１−ブタノール（１０ミリモル）、ジ−μ−クロロテトラキス（シクロオクテン）二イリジウム（Ｉ）（［ＩｒＣｌ（ｃｏｅ）₂］₂）（０．０２ミリモル）、及び炭酸セシウム（０．２ミリモル）を入れ、窒素雰囲気下、１００℃で４時間撹拌した。反応後、反応液を濃縮し、シリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製したところ、２−フェニルヘキサンニトリルが９６％の収率で得られた。フェニルアセトニトリルの転化率は１００％であった。

実施例２
ジ−μ−クロロテトラキス（シクロオクテン）二イリジウム（Ｉ）（［ＩｒＣｌ（ｃｏｅ）₂］₂）の代わりに、ジ−μ−クロロジクロロビス（１，２，３，４，５−ペンタメチルシクロペンタジエニル）二イリジウム（III）（［Ｃｐ^*ＩｒＣｌ₂］₂）を０．０２ミリモル用いた以外は実施例１と同様の操作を行ったところ、２−フェニルヘキサンニトリルが９１％の収率、２−フェニル−２−ヘキセンニトリルが３％の収率で得られた。フェニルアセトニトリルの転化率は９６％であった。

実施例３
ジ−μ−クロロテトラキス（シクロオクテン）二イリジウム（Ｉ）（［ＩｒＣｌ（ｃｏｅ）₂］₂）の代わりに、ジ−μ−クロロビス（１，５−シクロオクタジエン）二イリジウム（Ｉ）（［ＩｒＣｌ（ｃｏｄ）］₂）を０．０２ミリモル用いた以外は実施例１と同様の操作を行ったところ、２−フェニルヘキサンニトリルが２３％の収率、２−フェニル−２−ヘキセンニトリルが６％の収率で得られた。フェニルアセトニトリルの転化率は５４％であった。

実施例４
ジ−μ−クロロテトラキス（シクロオクテン）二イリジウム（Ｉ）（［ＩｒＣｌ（ｃｏｅ）₂］₂）の代わりに、ビス（１，５−シクロオクタジエン）イリジウムテトラフルオロボレート（［Ｉｒ（ｃｏｄ）₂］⁺ＢＦ₄ ^-）を０．０２ミリモル用いた以外は実施例１と同様の操作を行ったところ、２−フェニルヘキサンニトリルが３４％の収率、２−フェニル−２−ヘキセンニトリルが４％の収率で得られた。フェニルアセトニトリルの転化率は５６％であった。

実施例５
反応器に、フェニルアセトニトリル（２ミリモル）、１−ブタノール（５ミリモル）、ジ−μ−クロロテトラキス（シクロオクテン）二イリジウム（Ｉ）（［ＩｒＣｌ（ｃｏｅ）₂］₂）（０．０２ミリモル）、及び炭酸セシウム（０．２ミリモル）を入れ、窒素雰囲気下、１００℃で８時間撹拌した。反応後、反応液を濃縮し、シリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製したところ、２−フェニルヘキサンニトリルが８５％の収率で得られた。

実施例６
反応器に、フェニルアセトニトリル（２ミリモル）、１−オクタノール（１０ミリモル）、塩化イリジウム（ＩｒＣｌ₃）（０．０２ミリモル）、及び炭酸セシウム（０．２ミリモル）を入れ、窒素雰囲気下、１２０℃で４時間撹拌した。反応後、反応液を濃縮し、シリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製したところ、２−フェニルデカンニトリルが９０％の収率で得られた。

実施例７
反応器に、４−メトキシフェニルアセトニトリル（２ミリモル）、１−ブタノール（１０ミリモル）、ジ−μ−クロロテトラキス（シクロオクテン）二イリジウム（Ｉ）（［ＩｒＣｌ（ｃｏｅ）₂］₂）（０．０２ミリモル）、及び炭酸セシウム（０．２ミリモル）を入れ、窒素雰囲気下、１００℃で４時間撹拌した。反応後、反応液を濃縮し、シリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製したところ、２−（４−メトキシフェニル）ヘキサンニトリルが９９％の収率で得られた。

実施例８
反応器に、４−メチルフェニルアセトニトリル（２ミリモル）、１−ブタノール（１０ミリモル）、ジ−μ−クロロテトラキス（シクロオクテン）二イリジウム（Ｉ）（［ＩｒＣｌ（ｃｏｅ）₂］₂）（０．０２ミリモル）、及び炭酸セシウム（０．２ミリモル）を入れ、窒素雰囲気下、１００℃で４時間撹拌した。反応後、反応液を濃縮し、シリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製したところ、２−（４−メチルフェニル）ヘキサンニトリルが８９％の収率で得られた。

実施例９
反応器に、４−クロロフェニルアセトニトリル（２ミリモル）、１−ブタノール（１０ミリモル）、ジ−μ−クロロテトラキス（シクロオクテン）二イリジウム（Ｉ）（［ＩｒＣｌ（ｃｏｅ）₂］₂）（０．０２ミリモル）、及び炭酸セシウム（０．２ミリモル）を入れ、窒素雰囲気下、１００℃で４時間撹拌した。反応後、反応液を濃縮し、シリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製したところ、２−（４−クロロフェニル）ヘキサンニトリルが８５％の収率で得られた。

実施例１０
反応器に、ナフタレン−２−イルアセトニトリル（２ミリモル）、１−ブタノール（１０ミリモル）、ジ−μ−クロロテトラキス（シクロオクテン）二イリジウム（Ｉ）（［ＩｒＣｌ（ｃｏｅ）₂］₂）（０．０２ミリモル）、及び炭酸セシウム（０．２ミリモル）を入れ、窒素雰囲気下、１００℃で４時間撹拌した。反応後、反応液を濃縮し、シリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製したところ、２−（ナフタレン−２−イル）ヘキサンニトリルが７３％の収率で得られた。

実施例１１
反応器に、フェニルアセトニトリル（２ミリモル）、３−フェニルプロピルアルコール（１０ミリモル）、ジ−μ−クロロテトラキス（シクロオクテン）二イリジウム（Ｉ）（［ＩｒＣｌ（ｃｏｅ）₂］₂）（０．０２ミリモル）、及び炭酸セシウム（０．２ミリモル）を入れ、窒素雰囲気下、１００℃で４時間撹拌した。反応後、反応液を濃縮し、シリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製したところ、２，５−ジフェニルペンタンニトリルが９０％の収率で得られた。

実施例１２
反応器に、フェニルアセトニトリル（２ミリモル）、１−オクタノール（１０ミリモル）、ジ−μ−クロロテトラキス（シクロオクテン）二イリジウム（Ｉ）（［ＩｒＣｌ（ｃｏｅ）₂］₂）（０．０２ミリモル）、及び炭酸セシウム（０．２ミリモル）を入れ、窒素雰囲気下、１００℃で４時間撹拌した。反応後、反応液を濃縮し、シリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製したところ、２−フェニルデカンニトリルが８９％の収率で得られた。

実施例１３
反応器に、フェニルアセトニトリル（２ミリモル）、イソブチルアルコール（１０ミリモル）、ジ−μ−クロロテトラキス（シクロオクテン）二イリジウム（Ｉ）（［ＩｒＣｌ（ｃｏｅ）₂］₂）（０．０２ミリモル）、及び炭酸セシウム（０．２ミリモル）を入れ、窒素雰囲気下、１００℃で４時間撹拌した。反応後、反応液を濃縮し、シリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製したところ、４−メチル−２−フェニルペンタンニトリルが８８％の収率で得られた。

実施例１４
反応器に、フェニルアセトニトリル（２ミリモル）、ベンジルアルコール（１０ミリモル）、ジ−μ−クロロテトラキス（シクロオクテン）二イリジウム（Ｉ）（［ＩｒＣｌ（ｃｏｅ）₂］₂）（０．０２ミリモル）、及び炭酸セシウム（０．２ミリモル）を入れ、窒素雰囲気下、１００℃で４時間撹拌した。反応後、反応液を濃縮し、シリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製したところ、２，３−ジフェニルプロパンニトリルが８８％の収率で得られた。

Claims

周期表９族元素化合物と塩基の存在下、下記式（１）

（式中、Ｒ¹、Ｒ²は、同一又は異なって、水素原子又は有機基を示す。Ｒ¹及びＲ²は互いに結合して隣接する炭素原子と共に環を形成していてもよい）
で表されるニトリル化合物と、下記式（２）

（式中、Ｒ³、Ｒ⁴は、同一又は異なって、水素原子又は有機基を示す。Ｒ³及びＲ⁴は互いに結合して隣接する炭素原子と共に環を形成していてもよい）
で表されるアルコールとを反応させて、下記式（３）

（式中、Ｒ¹、Ｒ²、Ｒ³、Ｒ⁴は前記に同じ）
で表される炭素鎖が伸長したニトリル化合物を生成させることを特徴とするニトリル化合物の製造法。