JP2007222780A

JP2007222780A - イミダゾール系化合物−パラジウム錯体触媒および同触媒を用いる芳香族オレフィン化合物の製造方法

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Publication number: JP2007222780A
Application number: JP2006046745A
Authority: JP
Inventors: Masahiko Hayashi; 昌彦林; Chigusa Ueha; 千草上羽; Ayaka Okui; あやか奥井
Original assignee: Kobe University NUC
Current assignee: Kobe University NUC
Priority date: 2006-02-23
Filing date: 2006-02-23
Publication date: 2007-09-06
Anticipated expiration: 2026-02-23
Also published as: JP4951250B2

Abstract

【課題】芳香族ハロゲン化合物とビニル化合物を反応させる芳香族オレフィン化合物の製造において、従来のパラジウム錯体触媒に比し、より簡便に製造でき、かつ、取り扱いの容易で、触媒活性の高い新たなパラジウム錯体触媒を提供し、また、当該触媒を用いた芳香族オレフィン化合物の製造方法を提供する。
【解決手段】下記の一般式で表されるパラジウム錯体からなる炭素―炭素カップリング触媒：

【選択図】なし

Description

本発明は、芳香族オレフィン化合物製造において触媒として有用なイミダゾール系化合物―パラジウム錯体に関する。

芳香族オレフィン化合物は、医薬品、農薬、染料、ポリマー原料などに広く使用される有用な化合物であるが、その製造方法としては、パラジウム触媒存在下に、芳香族ハロゲン化合物とビニル化合物を塩基存在下で反応させる溝呂木―ヘック反応が用いられている。

この反応において、近年、触媒として、P(t−Bt)₃等のアルキルホスフィンやアリールホスフィンなどのホスフィン化合物等を配位子としたパラジウム錯体が使用されているが、これらのものは酸化に対して不安定であり、また、ホスフィン配位子と同様に近年よく用いられているカルベン配位子を有する錯体は、合成が複雑である等の問題を有している（Journal of Molecular Catalysis A: Chemical 208(2004) 109−114）。
ハロゲン化パラジウムにイミダゾールが配位したイミダゾール―パラジウム錯体については、その合成方法、構造及び腫瘍細胞に対する活性作用に関する研究について報告されている（Inorganica Chimica Acta,36(1979) 69−77）。
Journal of Molecular Catalysis A: Chemical 208(2004) 109−114 Inorganica Chimica Acta,36(1979) 69−77

本発明は、芳香族ハロゲン化合物とビニル化合物を反応させる芳香族オレフィン化合物の製造において、従来のパラジウム錯体触媒に比し、より簡便に製造でき、かつ、取り扱いの容易で、触媒活性の高い新たなパラジウム錯体触媒を提供するものであり、また、当該触媒を用いた芳香族オレフィン化合物の製造方法を提供することを目的とする。

本発明者は、溝呂木―ヘック反応で炭素―炭素結合を構築するパラジウム錯体について鋭意検討した結果、イミダゾール系化合物を配位子とする塩化パラジウム錯体が、その製造方法が容易であり、触媒活性も高く、かつ、安定であり保存等の取扱が容易であることを見出した。
即ち、本発明は、芳香族ハロゲン化合物（II）とビニル化合物（III）を反応して芳香族オレフィン化合物（IV）を製造する反応において、触媒として有用なイミダゾール系化合物−パラジウム錯体触媒（I）を提供する。
更に、本発明は、同触媒の存在下に、芳香族ハロゲン化合物（II）とビニル化合物（III）を反応して芳香族オレフィン化合物（IV）を製造する方法を提供するものである。

［一般式［I］中、R¹及びR²は、それぞれ独立して水素原子、アルキル基、ホルミル基、又は置換又は無置換のアリール基を表し、−A−は、一重結合又は二重結合を表す。一般式［II］中、R^３は、低級アルキル基、ホルミル基、低級アルコキシ基又は低級アルキルカルボニル基を表し、Ｘは、ハロゲン原子を表す。一般式［III］中、R^４は、置換又は無置換のアリール基、又は低級アルコキシカルボニル基を表す。］

本発明のパラジウム錯体触媒は、酸化等に対して安定であり、高い触媒活性を有しており、芳香族ハロゲン化合物とビニル化合物のカップリング反応に触媒として優れた特性を有するものである。

本発明のイミダゾール系化合物−パラジウム錯体触媒（I）としては、塩化パラジウムに、無置換或いはメチル等の置換基を有するイミダゾール或いはイミダゾリン化合物が配位したパラジウム錯体が挙げられる。特に、イミダゾリン化合物を配位子とするもの、中でも2位にメチル等の低級アルキル基を有するイミダゾリンを配位子とするパラジウム錯体が高い触媒活性を示し好適である。

上記一般式［I］において、アルキル基とは、炭素数1から２０のアルキル基を意味するが、炭素数1から５のものが好適である。置換アリール基とは、低級アルキル基、低級アルコキシ基又は低級アルキルカルボニル基で置換されたフェニル基等が好適である。
本明細書において、低級アルキル基、低級アルコキシ基、低級アルキルカルボニル基及び低級アルコキシカルボニル基において、低級とは炭素数１から１０、特に1から５のものを意味する。
本発明のイミダゾール系化合物−パラジウム錯体（I）は、塩化パラジム１モルに対して、２モルのイミダゾール系化合物をＤＭＦ、アセトン、トルエン等の溶媒中で50℃付近で30分から2時間程度反応させた後、生成物を沈殿、又は溶媒を留去することによって製造することができる。

本発明では、イミダゾール系化合物−パラジウム錯体（I）の存在下、芳香族ハロゲン化合物（II）とビニル化合物（III）を反応させることを特徴とする芳香族オレフィン化合物（IV）の製造方法を提供する。
本反応において使用する芳香族ハロゲン化合物（II）において、Ｘで表されるハロゲンとしては、塩素、臭素、フッ素、沃素が挙げられるが、好ましくは臭素である。
置換基R^３としては、メチル等の低級アルキル基、メトキシ等の低級アルコキシ基、アセチル基等の低級アルキルカルボニル基が挙げられる。
本反応に使用するビニル化合物（III）において、Ｒ^４としては、フェニル等のアリール基又はメトキシカルボニル基等の低級アルコシキカルボニル基を表す。

本反応においては、通常、芳香族ハロゲン化合物（II）１モルに対してビニル化合物（III）を１モルから2モル程度を使用するが、特にこれに限定されない。
本反応において、使用するイミダゾール系化合物−パラジウム錯体（I）の量は、芳香族ハロゲン化合物（II）に対して、1 mol%〜0.01mol%モルを使用するのが好適である。
本反応は、塩基存在下で実施することが好ましい。塩基の例は、炭酸カルシウム、炭酸セシウム等の無機塩基、トリアルキルアミン、酢酸ナトリウム等の有機塩基である。塩基の量は、芳香族ハロゲン化合物（II）１モルに対して、１〜１０モル、より好適には、２〜３モルを使用してよい。
本反応は、通常、８０〜１４０℃の反応温度で行われるが、好ましくは、120℃付近である。反応時間は、通常1時間から24時間の範囲であるが、これに限定されない。

本反応は、通常、溶媒、例えば、ＤＭＦ、ＤＭＡ、アセトニトリル、ジオキサン、ＴＨＦ等などの極性溶媒（特に、極性有機溶媒）中で行われるが、無溶媒下での反応も可能である。溶媒を使用する場合、その量は、芳香族ハロゲン化合物（II）１重量部に対して、１００重量部以下、例えば、５〜５０重量部、特に好ましくは、２０〜３０重量部である。

本反応は、通常は、常圧で行うことができるが、これに限定されない。
本反応は、アルゴン等の不活性ガス中で実施することが好ましい。
本反応において添加剤として、ハロゲン化テトラブチルアンモニウム、ハロゲン化リチウム、又はハロゲン化ナトリウム等を使用することが好ましい。添加剤の量は、芳香族ハロゲン化合物（II）１モルに対して、１０モル以下、例えば、０．１〜５モル、特に好ましくは、１〜２モルである。
本発明の反応条件は、上記に説明したものに限定されるものではなく、反応に用いる化合物に応じて条件を適宜変更可能である。

以下、実施例により本発明をより具体的に説明するが、本発明の範囲は、これらの実施例のみに限定されるものではない。

実施例１
イミダゾール―パラジウム錯体1の合成

フラスコに、アルゴン雰囲気下、塩化パラジウム（70.9 mg, 0.4 mmol）、DMF 3 mLを加えた。次いで、反応溶液に、8 mLのアセトンに溶かしたイミダゾール（54.5 mg, 0.8 mmol）を、アルゴン雰囲気下加え50 ℃で攪拌した。粉末状のものが完全に無くなったら(14時間後）、ナスフラスコに移し、真空下加熱することより濃縮、乾燥させた。得られた粉末をアセトンで再結晶すると黄色結晶が得られた。

実施例２
２-メチルイミダゾリン―パラジウム錯体2の合成

フラスコに、アルゴン雰囲気下、塩化パラジウム（17.7 mg, 0.1 mmol）、DMF 0.3 mLを加え、50 ℃で攪拌した。次いで、反応溶液に0.3 mLのDMFに溶かした２-メチルイミダゾリン（16.8 mg, 0.2 mmol）を、アルゴン雰囲気下加え50 ℃で攪拌した。粉末が完全に無くなったら、ナスフラスコに移し、真空下加熱することより溶媒を蒸発させ飽和溶液にした。飽和溶液を真空下放置し、析出した橙色の結晶をDMFを用いて洗浄し、乾燥した。

以下に得られた化合物２のデーターを示す。
R_f = 0.60 (4:1ethyl acetate-methanol);
mp 181℃ dec.;
IR (KBr): ν_max (cm^-1) 3297, 2954, 2873, 1616, 1524, 1460, 1415, 1277, 1050, 954, 619, 539;
¹H NMR (400 MHz, DMSO-d₆)： δ 7.57 (s, 1H), 3.63-3.23 (m, 4H), 2.22 (s, 3H);
¹³C NMR (100.6 MHz, DMSO-d₆)： δ 166.2, 53.5, 42.8, 15.6;
Anal. Calcd for C₆H₈Cl₂N₄Pd: C, 27.81; H, 4.67; N, 16.21. Found: C, 27.82; H, 4.56; N, 16.31.

実施例３
本発明触媒による芳香族オレフィン化合物の製造

フラスコに、炭酸カリウム（552.8 mg, 4 mmol）を加え、真空下加熱し乾燥させた。次いでアルゴン雰囲気下、塩化パラジウム（3.55 mg, 0.01 mmol）、イミダゾール（2.72 mg, 0.02 mmol）、DMF 10 mLを加え、50 ℃で1時間攪拌した。
アルゴン雰囲気下、反応溶液にブロモトルエン（246.1 μL, 2 mmol)、アクリル酸メチル（358.7 μL, 4 mmol）、DMF 1 mLを加え120 ℃で24時間攪拌した。反応終了後、酢酸エチルを用いて、セライトによる減圧濾過を行った後、エバポレーターで酢酸エチルを除去した。エーテルを用いて抽出を行い、有機層を無水硫酸ナトリウムを用いて乾燥した。エバポレーターを用いて溶媒を除いた後、シリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し、目的物を単離した。

実施例４〜１１
実施例1及び２で製造したパラジウム錯体触媒を用いて、実施例３と同様に反応して、芳香族オレフィン化合物を合成した。

実施例12

フラスコに、炭酸カリウム（552.8 mg, 4 mmol）を加え、真空下加熱し乾燥させた。次いでアルゴン雰囲気下、塩化パラジウム（3.55 mg, 0.01 mmol）、イミダゾール系化合物（ 0.02 mmol）、DMFを加え、50 ℃で1時間攪拌し、次の式で示されるイミダゾール系化合物―パラジウム錯体を得た。次にこれを用いて、実施例３と同様にして芳香族オレフィン化合物を製造し、下記の収率で目的とする芳香族オレフィン化合物を得た。

（）内は、目的物の収率を表す。

本発明のパラジウム錯体触媒を用いて製造される芳香族オレフィン化合物は、医薬品、農薬、染料、ポリマー原料などに広く使用される。

Claims

下記の一般式で表されるパラジウム錯体からなる炭素―炭素カップリング触媒。

［式中 R¹及びR²は、それぞれ独立して水素原子、アルキル基、ホルミル基、又は置換又は無置換のアリール基を表し、−A−は、一重結合又は二重結合を表す。］
R¹が水素原子、炭素数１〜５のアルキル基、ホルミル基、又は、無置換又は炭素数１〜５のアシル基もしくはアルコキシ基で置換されたアリール基、及びR²が、水素原子又はホルミル基である請求項１に記載の触媒。
下記の一般式で表される化合物。

［式中 R¹及びR²は、それぞれ独立して水素原子、アルキル基、ホルミル基、又は置換又は無置換のアリール基を表し、−A−は、一重結合又は二重結合を表す。ただし、−A−が二重結合を表す場合、R¹及びR²の双方が水素原子である場合を除く。］
下記式で表される化合物。
下記の一般式［I］：

で表されるパラジウム錯体触媒の存在下、一般式［II］：

で表される芳香族ハロゲン化合物と一般式［III］：

で表されるビニル化合物を反応させることを特徴とする一般式［IV］：

の芳香族オレフィン化合物の製造方法。
［一般式［I］中、R¹及びR²は、それぞれ独立して水素原子、アルキル基、ホルミル基、又は置換又は無置換のアリール基を表し、−A−は、一重結合又は二重結合を表す。一般式［II］中、R^３は、低級アルキル基、ホルミル基、低級アルコキシ基又は低級アルキルカルボニル基を表し、Ｘは、ハロゲン原子を表す。一般式［III］中、R^４は、置換又は無置換のアリール基、又は低級アルコキシカルボニル基を表す。］