JP2008037822A - 炭素−窒素又は炭素−炭素結合形成方法 - Google Patents

炭素−窒素又は炭素−炭素結合形成方法 Download PDF

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Kiyoomi Kaneda
清臣 金田
Hirokazu Matsuda
洋和 松田
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Abstract

【課題】安価な触媒により比較的温和な条件下で反応が進行し、目的化合物を簡易な手段で大量に製造できる炭素−窒素結合形成方法を提供する。
【解決手段】プロトン型モンモリロナイト触媒の存在下、有機化合物を反応させて炭素−窒素結合を形成する。例えば、スルホンアミド類、酸アミド類、アミン類等の窒素原子含有化合物と、不飽和化合物又はアルコールとを反応させて炭素−窒素結合を形成させる。
【選択図】なし

Description

本発明は、例えば窒素原子含有化合物と不飽和化合物又はアルコールとを反応させて炭素−窒素結合を形成する炭素−窒素結合の形成方法、及び、不飽和シラン化合物、インドール化合物又は1,3−ジカルボニル化合物とアルコールとを反応させて炭素−炭素結合を形成する炭素−炭素結合の形成方法に関する。
炭素−窒素結合や炭素−炭素結合の選択的な形成は、ファインケミカルズ合成の基幹となる反応プロセスであり、有機合成化学において重要な位置を占める。ハイドロアミネーションによる炭素−窒素結合の形成について、これまで種々の遷移金属触媒が検討されてきたが、不活性アルケンを原料として分子間反応が進行したという報告例は少ない。最近、金触媒を用いた不活性アルケンと活性なベンゼンスルホンアミドとの反応例が報告されている[J. Am. Chem. Soc., 2006, 128, 1798]。しかし、この方法は、毒性があり且つ高価な触媒を用いる必要があること、アミノ化剤としてのアミド基に大きな制約があり汎用性に劣ること等の欠点を有する。一方、炭素−炭素結合の形成に利用されるマイケル(Michael)反応などでは、古くから酸塩基触媒として硫酸や塩酸などのブレンステッド酸、塩化アルミニウムやフッ化ホウ素などのルイス酸、又は水酸化ナトリウム、アルカリ金属アルコラート、アミン類に代表される均一系塩基が化学量論量又は量論量近く使用されている。これらの試剤は反応性は高いものの、生成物との分離操作が煩雑で、回収・再使用が困難であり、反応器も耐腐食性の高いものを使用する必要がある。また、反応後の中和処理によって、多量の無機塩を再生不可能な廃棄物として生成することが多いため、反応のグリーン度が低いという問題がある。また、通常の酸塩基触媒を用いた1,3−ジカルボニル化合物のマイケル反応では、電子が欠乏した活性なアルケンしか反応が進行せず、単純なアルケンでは付加反応がほとんど進行しないという制約がある。近年、中性条件下でのこれらの単純なアルケンへの均一系付加反応を可能とする有機金属錯体を用いた触媒反応も活発に研究されている[J. Am. Chem. Soc., 123, 11290(2001)、J. Am. Chem. Soc., 126, 6884(2004)など]。しかし、これらの方法では高価な金属や環境面で好ましくないハロゲン系溶媒を用いる必要がある。また、反応後の生成物の分離、触媒の再使用が困難という実用上の問題がある。
J. Am. Chem. Soc., 2006, 128, 1798 J. Am. Chem. Soc., 123, 11290(2001) J. Am. Chem. Soc., 126, 6884(2004)
本発明の目的は、安価な触媒で且つ比較的温和な条件下で反応が進行し、目的化合物を簡易な手段で大量に製造可能な炭素−窒素又は炭素−炭素結合形成方法を提供することにある。本発明の他の目的は、汎用性に優れる炭素−窒素又は炭素−炭素結合形成方法を提供することにある。本発明のさらに他の目的は、生成物と触媒とを簡単に分離でき、触媒の再使用が容易である炭素−窒素又は炭素−炭素結合形成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、モンモリロナイトから容易に調製できるプロトン型モンモリロナイト等を触媒として用いると、炭素−窒素結合形成反応や炭素−炭素結合形成反応が比較的温和な条件下で進行し、目的化合物を簡易な操作で収率良く製造できることを見出し、本発明を完成した。
すなわち、本発明は、プロトン型モンモリロナイト触媒の存在下、有機化合物を反応させて炭素−窒素結合を形成することを特徴とする炭素-窒素結合形成方法を提供する。
この方法では、例えば、下記式(1)
Figure 2008037822
(式中、R1、R2は、同一又は異なって、水素原子又は非金属原子含有基を示す。R1、R2は互いに結合して隣接する窒素原子とともに環を形成していてもよい)
で表される窒素原子含有化合物と、下記式(2a)又は(2b)
Figure 2008037822
[式中、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9は、同一又は異なって、水素原子又は非金属原子含有基を示す。式(2a)において、R3、R4、R5、R6のうち少なくとも2つが結合して隣接する1又は2個の炭素原子とともに環を形成していてもよい。式(2b)において、R7、R8、R9のうち少なくとも2つが結合して隣接する炭素原子とともに環を形成していてもよい]
で表される不飽和化合物又はアルコールとを反応させて炭素−窒素結合を形成し、下記式(3a)又は(3b)
Figure 2008037822
(式中、R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9は前記に同じ)
で表される化合物を生成させることができる。
本発明は、また、プロトン型モンモリロナイト触媒の存在下、下記式(4)
Figure 2008037822
(式中、R10、R11、R12、R13、R14、R15、R16、R17は水素原子又は非金属原子含有基を示す。R10、R11、R12、R13、R14のうち少なくとも2つが結合して隣接する1又は2以上の炭素原子とともに環を形成していてもよい。R15、R16、R17のうち少なくとも2つが結合して隣接するケイ素原子とともに環を形成していてもよい)
で表される不飽和シラン化合物と、下記式(2b)
Figure 2008037822
(式中、R7、R8、R9は、同一又は異なって、水素原子又は非金属原子含有基を示す。R7、R8、R9のうち少なくとも2つが結合して隣接する炭素原子ととも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炭素−炭素結合を形成し、下記式(5)
Figure 2008037822
(式中、R7、R8、R9、R10、R11、R12、R13、R14は前記に同じ)
で表される化合物を生成させることを特徴とする炭素−炭素結合形成方法を提供する。
本発明は、さらに、プロトン型モンモリロナイト触媒の存在下、下記式(6)
Figure 2008037822
(式中、R18、R19、R20、R21、R22、R23は、同一又は異なって、水素原子又は非金属原子含有基を示す。R18、R19、R20、R21、R22、R23のうち少なくとも2つが結合して隣接する炭素原子とともに環を形成していてもよい)
で表されるインドール化合物と、下記式(2b)
Figure 2008037822
(式中、R7、R8、R9は、同一又は異なって、水素原子又は非金属原子含有基を示す。R7、R8、R9のうち少なくとも2つが結合して隣接する炭素原子ととも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炭素−炭素結合を形成し、下記式(7)
Figure 2008037822
(式中、R7、R8、R9、R18、R19、R20、R21、R22、R23は前記に同じ)
で表される化合物を生成させることを特徴とする炭素−炭素結合形成方法を提供する。
本発明は、さらにまた、周期表4〜13族金属置換モンモリロナイト触媒の存在下、下記式(8)
Figure 2008037822
(式中、R24、R25、R26は、同一又は異なって、水素原子又は非金属原子含有基を示す。R24、R25、R26のうち少なくとも2つが結合して隣接する複数の炭素原子とともに環を形成していてもよい)
で表される1,3−ジカルボニル化合物と、下記式(2b)
Figure 2008037822
[式中、R7、R8、R9は、同一又は異なって、水素原子又は非金属原子含有基を示す。R7、R8、R9のうち少なくとも2つが結合して隣接する炭素原子ととも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炭素−炭素結合を形成し、下記式(9)
Figure 2008037822
(式中、R7、R8、R9、R24、R25、R26は前記に同じ)
で表される化合物を生成させることを特徴とする炭素−炭素結合形成方法を提供する。
本発明の方法によれば、安価な触媒で且つ比較的温和な条件下で反応が進行し、目的化合物を簡易な手段で大量に製造することができる。また、本発明の方法は基質の制約が少なく、汎用性に優れる。さらに、生成物と触媒とを簡単に分離でき、触媒の再使用が容易である。従って、目的物の大量生産に適しており、またグリーンケミストリー上、極めて有用である。
[モンモリロナイト触媒]
本発明で触媒として用いるプロトン型モンモリロナイト(H−モンモリロナイト)は、モンモリロナイトの陽イオンをプロトンと交換したものであり、例えば、ナトリウム型モンモリロナイト等のモンモリロナイト(通常、粉末状のモンモリロナイト)を酸で処理することにより容易に調製できる。なお、モンモリロナイトは層状ケイ酸塩鉱物の一種であるスメクタイトに分類される粘土鉱物(ベントナイトの主成分)であり、モンモリロナイトの結晶は、ケイ酸四面体層−アルミナ八面体層−ケイ酸四面体層の3層構造を有している。モンモリロナイトのカチオン交換能は、通常0.5〜3meq/g程度である。
モンモリロナイトを酸で処理する場合の酸としては、強酸が好ましく、特に塩酸が好ましい。酸は、通常水溶液で使用され、その濃度は特に制限はないが、例えば0.1〜10重量%程度である。処理温度は、例えば20〜150℃、好ましくは50〜110℃程度である。処理時間は処理温度によっても異なるが、通常1時間〜4日、好ましくは10時間〜2日程度である。酸処理の後、濾過、水洗、乾燥することにより、プロトン型モンモリロナイトを得ることができる。
プロトン型モンモリロナイトとしては、モンモリロナイトの金属陽イオン(ナトリウムイオン等)が、プロトンで30%以上、好ましくは50%以上、さらに好ましくは90%以上交換されたものが望ましい。プロトン型モンモリロナイトの酸量(Amount of Acid Site)は、通常0.15〜3mmol/g、好ましくは0.5〜3mmol/g程度である。
本発明において、前記式(8)で表される1,3−ジカルボニル化合物と式(2b)で表されるアルコールとを反応させる場合に用いる周期表4〜13族金属置換モンモリロナイトは、例えば、ナトリウム型モンモリロナイト(通常、粉末状のモンモリロナイト)を周期表4〜13族金属(例えば、アルミニウム等の周期表13族金属;鉄、チタン、銅等の遷移金属など)の塩化物又は硝酸塩の水溶液で処理することにより調製できる。金属塩化物又は硝酸塩の水溶液の濃度は特に制限はないが、例えば0.1〜10重量%程度である。処理温度は、例えば20〜150℃、好ましくは20〜110℃程度である。処理時間は処理温度によっても異なるが、通常1時間〜4日、好ましくは10時間〜2日程度である。前記処理の後、濾過、水洗、乾燥することにより、周期表4〜13族金属置換モンモリロナイトを得ることができる。周期表4〜13族金属置換モンモリロナイトとしては、モンモリロナイトの金属陽イオン(ナトリウムイオン等)が、周期表4〜13族金属イオンで30%以上、好ましくは50%以上、さらに好ましくは90%以上交換されたものが望ましい。
プロトン型モンモリロナイト、周期表4〜13族金属置換モンモリロナイトは粉末状で、あるいは粉末状のものを打錠、成形することにより使用に供される。
本発明の方法では、プロトン型モンモリロナイト触媒の存在下、有機化合物を(例えば、窒素原子含有化合物と不飽和化合物又はアルコール等とを)反応させて炭素−窒素結合を形成する。また、プロトン型モンモリロナイト触媒又は周期表4〜13族金属置換モンモリロナイト触媒の存在下、特定の有機化合物とアルコールとを反応させて、炭素−炭素結合を形成する。以下、代表的な炭素−窒素結合方法、及び上記炭素−炭素結合方法について説明する。なお、プロトン型モンモリロナイト及び周期表4〜13族金属置換モンモリロナイトは不均一系(固体)酸触媒、特に、ブレンステッド酸触媒として作用する。金属置換モンモリロナイトはブレンステッド酸点のほかルイス酸点をも有している。
[炭素−窒素結合形成方法]
プロトン型モンモリロナイト触媒の存在下、前記式(1)で表される窒素原子含有化合物と、前記式(2a)又は(2b)で表される不飽和化合物又はアルコールとを反応させると、炭素−窒素結合が形成され、それぞれ前記式(3a)又は(3b)で表される化合物が生成する。
式(1)において、R1、R2は、同一又は異なって、水素原子又は非金属原子含有基を示す。R1、R2は互いに結合して隣接する窒素原子とともに環を形成していてもよい。式(2a)、(2b)において、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9は、同一又は異なって、水素原子又は非金属原子含有基を示す。式(2a)において、R3、R4、R5、R6のうち少なくとも2つが結合して隣接する1又は2個の炭素原子とともに環を形成していてもよい。式(2b)において、R7、R8、R9のうち少なくとも2つが結合して隣接する炭素原子とともに環を形成していてもよい。
1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9における非金属原子含有基における非金属原子としては、例えば、ハロゲン原子、炭素原子、酸素原子、硫黄原子、窒素原子などが挙げられる。非金属原子含有基としては、例えば、ハロゲン原子、炭化水素基、複素環式基、カルボキシル基、置換オキシカルボニル基、置換若しくは無置換カルバモイル基、シアノ基、アシル基、ニトロ基、置換スルフィニル基、置換スルホニル基、硫黄酸基、硫黄酸エステル基、ヒドロキシル基、置換オキシ基、メルカプト基、置換チオ基、これらが複数個結合した基などが挙げられる。前記カルボキシル基、硫黄酸基、ヒドロキシル基、メルカプト基は保護基で保護されていてもよい。保護基としては有機合成の分野で慣用の保護基を使用できる。
前記ハロゲン原子としては、フッ素、塩素、臭素及びヨウ素原子が挙げられる。炭化水素基としては、脂肪族炭化水素基、脂環式炭化水素基、芳香族炭化水素基、これらが複数結合した基が挙げられる。脂肪族炭化水素基として、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、ヘキシル、デシル、ドデシル、テトラデシル、ヘキサデシル、ビニル、アリル、エチニル、1−プロピニル基などの炭素数1〜20(好ましくは1〜10、さらに好ましくは1〜8)程度の直鎖状又は分岐鎖状の脂肪族炭化水素基(アルキル基、アルケニル基、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、例えば、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、シクロヘキセニル、シクロオクチル、シクロデシル、シクロドデシル、ノルボルニル、アダマンチル基などの炭素数3〜20(好ましくは3〜15)程度の脂環式炭化水素基(シクロアルキル基、シクロアルケニル基、橋架け炭素環式基等)などが挙げられる。芳香族炭化水素基としては、例えば、フェニル、ナフチル基などの炭素数6〜14程度の芳香族炭化水素基などが挙げられる。
脂肪族炭化水素基と脂環式炭化水素基とが結合した基として、例えば、シクロペンチルメチル、シクロヘキシルメチル、シクロヘキシルエチル基などが挙げられる。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基として、例えば、ベンジル、2−フェニルエチル、1−フェニルエチル、3−フェニルプロピル等のアラルキル基;2−メチルフェニル、3−メチルフェニル、4−メチルフェニル基などが挙げられる。
1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9における非金属原子含有基としての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、イソオキサゾールなどの5員環、4−オキソ−4H−ピラン、テトラヒドロピランなどの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、イソクロマンなどの縮合環など)、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、チアジアゾールなどの5員環、4−オキソ−4H−チオピランなどの6員環、ベンゾチオフェンなどの縮合環など)などが挙げられる。
1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9における非金属原子含有基としての置換オキシカルボニル基としては、例えば、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、プロピルオキシカルボニル基、イソプロピルオキシカルボニル基、ブチルオキシカルボニル基、t−ブチルオキシカルボニル基等のC1-10アルコキシ−カルボニル基;ビニルオキシカルボニル基等のC2-10アルケニルオキシカルボニル基;シクロヘキシルオキシ−カルボニル基等のC3-15シクロアルキルオキシカルボニル基;フェニルオキシカルボニル基等のC6-14アリールオキシ−カルボニル基;C7-15ベンジルオキシカルボニル基等のアラルキルオキシカルボニル基などが挙げられる。置換若しくは無置換カルバモイル基としては、例えば、カルバモイル基、メチルカルバモイル基、ジメチルカルバモイル基などが挙げられる。アシル基としては、例えば、ホルミル基、アセチル基、プロピオニル基、ブチリル基、バレリル基、ヘキサノイル基、アクリロイル基、メタクリロイル基、アセトアセチル基等のC1-10脂肪族アシル基;シクロヘキサンカルボニル基等のC3-15脂環式アシル基;ベンゾイル基等のC6-14芳香族アシル基;2−テノイル基等の複素環式アシル基などが挙げられる。置換スルフィニル基としては、例えば、メチルスルフィニル基等のアルキルスルフィニル基、フェニルスルフィニル基等のアリールスルフィニル基(芳香環上に置換基を有するものを含む)などが挙げられる。置換スルホニル基としては、メタンスルホニル基等のアルキルスルホニル基、シクロヘキサンスルホニル基等のシクロアルキルスルホニル基、ベンゼンスルホニル基等のアリールスルホニル基(芳香環上に置換基を有するものを含む)などが挙げられる。硫黄酸エステル基としては、例えば、p−トルエンスルホニルオキシ基などが挙げられる。
1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9における非金属原子含有基としての置換オキシ基としては、例えば、メトキシ、エトキシ、イソプロピルオキシ、ブトキシ基等のC1-6アルコキシ基;シクロヘキシルオキシ基等のシクロアルキルオキシ基;フェノキシ基等のアリールオキシ基;アセチルオキシ、プロピオニルオキシ基等のアシルオキシ基などが挙げられる。置換チオ基としては、例えば、メチルチオ、エチルチオ基等のC1-6アルキルチオ基;シクロヘキシルチオ基等のシクロアルキルチオ基;フェニルチオ基等のアリールチオ基;アセチルチオ基等のアシルチオ基などが挙げられる。
式(1)におけるR1、R2が互いに結合して隣接する窒素原子とともに形成する環としては、ピロリジン環、ピペリジン環などの3〜10員の含窒素環などが挙げられる。式(2a)におけるR3、R4、R5、R6のうち少なくとも2つが結合して隣接する1又は2個の炭素原子とともに形成する環、式(2b)において、R7、R8、R9のうち少なくとも2つが結合して隣接する炭素原子とともに形成する環としては、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、シクロペンテン環、シクロヘキサン環、シクロヘキセン環、シクロオクタン環、シクロデカン環、シクロドデカン環、デカリン環、ノルボルナン環、ノルボルネン環、アダマンタン環などの3〜20員(好ましくは3〜15員)程度の非芳香族性炭素環(シクロアルカン環、シクロアルケン環、橋かけ炭素環);オキシラン環、オキセタン環、オキソラン環、オキサン環、オキセパン環、チオラン環、チアン環などの酸素原子及び硫黄原子からなる群より選択された少なくとも1種のヘテロ原子を有する非芳香族性複素環が挙げられる。これらの環は、置換基を有していてもよく、また他の環(非芳香族性環又は芳香族性環)が縮合していてもよい。
1、R2としては、特に、水素原子、置換基を有していてもよい炭化水素基、アシル基(例えば、炭素数1〜20のアシル基等)、置換スルホニル基[例えば、炭素数1〜20の置換基を有していてもよい炭化水素基置換スルホニル基(アルキルスルホニル基、シクロアルキルスルホニル基、アリールスルホニル基等)など]であるのが好ましい。R1とR2が結合して隣接する窒素原子とともに環を形成するのも好ましい。
また、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9としては、特に、水素原子、置換基を有していてもよい炭化水素基であるのが好ましい。また、R3とR6が結合して隣接する2個の炭素原子とともに非芳香族性炭素環又は非芳香族性複素環を構成するのも好ましい。R7、R8、R9のうち少なくとも1つはアリール基、芳香族性複素環式基又は1−アルケニル基であるのが好ましい。R7とR8が結合して隣接する炭素原子とともに、シクロヘキサン環、シクロヘキセン環、アダマンタン環などの脂環式炭素環(橋架け環を含む)を形成するのも好ましい。
式(1)で表される窒素原子含有化合物の代表的な例として、例えば、ベンゼンスルホンアミド、p−トルエンスルホンアミド、p−クロロベンゼンスルホンアミド、p−メトキシベンゼンスルホンアミド、p−ニトロベンゼンスルホンアミド、N−メチル−p−トルエンスルホンアミド、メタンスルホンアミドなどのスルホンアミド類(アルキルスルホンアミド、シクロアルキルスルホンアミド、アリールスルホンアミド、ヘテロアリールスルホンアミド等);酢酸アミド、プロピオン酸アミド、イソ酪酸アミド、シクロヘキサンカルボキサミド、桂皮酸アミド、ベンズアミド、2−チオフェンカルボキサミドなどのアミド類(脂肪族カルボン酸アミド、脂環式カルボン酸アミド、芳香族カルボン酸アミド、複素環式カルボン酸アミド等);アニリン、p−クロロアニリン、p−ニトロアニリンなどのアミン類(特に芳香族アミン類)などが挙げられる。
式(2a)で表される不飽和化合物の代表的な例として、例えば、エチレン、プロピレン、1−ブテン、2−ブテン、1−ペンテン、2−ペンテン、1−ヘキセン、2−ヘキセン、3−ヘキセン、1−オクテン、1−デセンなどのアルケン;スチレン、p−クロロスチレン、p−メチルスチレン、p−メトキシスチレン、α−メチルスチレン、1−プロペニルベンゼン、3−ブテニルベンゼン、2−ビニルナフタレンなどの芳香族ビニル化合物;シクロペンテン、シクロヘキセン、ノルボルネンなどの環状オレフィンなどが挙げられる。本発明では、電子吸引性基によって活性化されていない単純なアルケン類等の不飽和化合物であっても反応が円滑に進行する。
式(2b)で表されるアルコールの代表的な例として、例えば、エタノール、1−プロパノール、2−プロパノール、t−ブタノール、アリルアルコール、クロチルアルコール、1−メチル−2−プロペニルアルコールなどの脂肪族アルコール;シクロヘキシルアルコール、2−シクロヘキセン−1−オール、2−ノルボルネオールなどの脂環式アルコール;ベンジルアルコール、1−フェニルエチルアルコール、1−(4−クロロフェニル)エチルアルコール、1−(4−メチルフェニル)エチルアルコール、1−(2−ナフチル)エチルアルコール、ベンズヒドロール、トリチルアルコール、シンナミルアルコールなどの芳香族アルコール;2−テニルアルコールなどの複素環式アルコールなどが挙げられる。これらの中でも、ヒドロキシル基のβ,γ位に炭素−炭素二重結合を有するいわゆるアリルアルコール類や、ヒドロキシル基のβ位に芳香環を有するいわゆるベンジルアルコール類を用いると、N−アリル化反応、N−ベンジル化反応が速やかに進行して目的化合物を高い収率で得ることができる。また、前記アルコールとして第2級アルコールを用いると、高い収率で目的化合物が得られる。
反応は、溶媒の存在下又は非存在下で行われる。溶媒としては、反応を阻害しないような溶媒であればよく、例えば、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、デカンなどの飽和脂肪族炭化水素;シクロペンタン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、シクロオクタンなどの飽和脂環式炭化水素;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;塩化メチレンなどのハロゲン化炭化水素;ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサンなどの鎖状又は環状エーテル;ニトロメタンなどのニトロ化合物などが用いられる。
式(1)で表される化合物と式(2a)又は(2b)で表される化合物との比率は適宜選択できるが、一般に、化合物(2a)又は(2b)で表される化合物の使用量は、式(1)で表される化合物1モルに対して、例えば0.1〜10モル、好ましくは0.3〜3モル程度である。プロトン型モンモリロナイト触媒の使用量は、原料の種類によっても異なるが、式(1)で表される化合物及び式(2a)又は(2b)で表される化合物のうち少ない方の化合物1モルに対して、例えば1〜1000g、好ましくは10〜500g程度である。反応温度は原料の種類等に応じて適宜選択でき、例えば20〜250℃、好ましくは50〜200℃程度である。反応は、回分式、半回分式、連続式等の慣用の方式で行うことができる。反応は常圧で行ってもよく、加圧下で行ってもよい。反応器は混合撹拌型の反応器、固定床方式の反応器等の何れであってもよい。
前記式(1)で表される窒素原子含有化合物と式(2a)で表される不飽和化合物との反応により、前記式(3a)で表される付加反応生成物が生成する。例えば、ノルボルネンと式(1)で表される窒素原子含有化合物(スルホンアミド類、アミド類、アミン類等)との反応により、下記式(3a-1)で表される2位にスルホニルアミノ基、アシルアミノ基、炭化水素置換アミノ基等を有するノルボルナン誘導体を得ることができる。このノルボルナン誘導体は医薬、農薬等の精密化学品の原料、機能性ポリマーの原料等として有用である。式(3a-1)で表されるノルボルナン誘導体のなかでも、R1がアルキル基(特にC1-4アルキル基)で且つR2がアリールスルホニル基である化合物、R1が水素原子又はアルキル基(特にC1-4アルキル基)で且つR2がアルキルスルホニル基(特にC1-4アルキルスルホニル基)である化合物、R1が水素原子又はアルキル基(特にC1-4アルキル基)で且つR2がアシル基(C1-10脂肪族アシル基、C3-15脂環式アシル基、複素環式アシル基等)である化合物、R1が水素原子又はアルキル基(特にC1-4アルキル基)で且つR2がアリール基である化合物が重要である。
Figure 2008037822
(式中、R1、R2は前記に同じ)
また、式(1)で表される窒素原子含有化合物と式(2b)で表されるアルコールとの反応により、式(3b)で表される脱水反応生成物が生成する。
酸触媒を用いた不活性アルケンとアミドとの分子間ハイドロアミネーションは本発明によって初めて達成されたものである。また、アルコールを用いたアミン類(特にアニリン類)の直接N−ベンジル化も本発明が最初の達成例である。
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、吸着、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。
[炭素−炭素結合形成方法(1)]
プロトン型モンモリロナイト触媒の存在下、前記式(4)で表される不飽和シラン化合物と前記式(2b)で表されるアルコールとを反応させると、炭素−炭素結合が形成され、前記式(5)で表される不飽和化合物が生成する。
式(4)において、R10、R11、R12、R13、R14、R15、R16、R17は水素原子又は非金属原子含有基を示す。R10、R11、R12、R13、R14のうち少なくとも2つが結合して隣接する1又は2以上の炭素原子とともに環を形成していてもよい。R15、R16、R17のうち少なくとも2つが結合して隣接するケイ素原子とともに環を形成していてもよい。
10、R11、R12、R13、R14、R15、R16、R17における非金属原子含有基としては前記R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9における非金属原子含有基と同様のものが挙げられる。R10、R11、R12、R13、R14のうち少なくとも2つが結合して隣接する1又は2以上の炭素原子とともに形成する環としては、前記R3、R4、R5、R6のうち少なくとも2つが結合して隣接する1又は2個の炭素原子とともに形成する環と同様のものが挙げられる。R15、R16、R17のうち少なくとも2つが結合して隣接するケイ素原子とともに形成する環としては、3〜10員のケイ素原子含有環が挙げられる。R10、R11、R12、R13、R14、R15、R16、R17としては、特に、水素原子、置換基を有していてもよい炭化水素基、置換基を有していてもよい複素環式基であるのが好ましく、なかでも水素原子、炭素数1〜6のアルキル基、アリール基等が好ましい。
式(4)で表される不飽和シラン化合物の代表的な例として、例えば、アリルトリメチルシラン、アリル−t−ブチルジメチルシラン等のアリルシラン類などが挙げられる。式(2b)で表されるアルコールの代表的な例は前記と同様である。
反応は、溶媒の存在下又は非存在下で行われる。溶媒としては、反応を阻害しないような溶媒であればよく、例えば、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、デカンなどの飽和脂肪族炭化水素;シクロペンタン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、シクロオクタンなどの飽和脂環式炭化水素;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;塩化メチレンなどのハロゲン化炭化水素;ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサンなどの鎖状又は環状エーテル;ニトロメタン等のニトロ化合物などが用いられる。
式(4)で表される化合物と式(2b)で表される化合物との比率は適宜選択できるが、一般に、式(2b)で表される化合物の使用量は、式(4)で表される化合物1モルに対して、例えば0.1〜10モル、好ましくは0.3〜3モル程度である。プロトン型モンモリロナイト触媒の使用量は、原料の種類によっても異なるが、式(4)で表される化合物及び式(2b)で表される化合物のうち少ない方の化合物1モルに対して、例えば1〜1000g、好ましくは10〜500g程度である。反応温度は原料の種類等に応じて適宜選択でき、例えば20〜250℃、好ましくは20〜100℃程度である。反応は、回分式、半回分式、連続式等の慣用の方式で行うことができる。反応は常圧で行ってもよく、加圧下で行ってもよい。反応器は混合撹拌型の反応器、固定床方式の反応器等の何れであってもよい。
前記式(4)で表される不飽和シラン化合物と式(2b)で表されるアルコールとの反応により、いわゆるアリル化反応が進行し、前記式(5)で表されるアリル化生成物が生成する。
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、吸着、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。
[炭素−炭素結合形成方法(2)]
プロトン型モンモリロナイト触媒の存在下、前記式(6)で表されるインドール化合物と前記式(2b)で表されるアルコールとを反応させると、炭素−炭素結合が形成され、前記式(7)で表される化合物が生成する。
式(6)において、R18、R19、R20、R21、R22、R23は、同一又は異なって、水素原子又は非金属原子含有基を示す。R18、R19、R20、R21、R22、R23のうち少なくとも2つが結合して隣接する炭素原子とともに環を形成していてもよい。
18、R19、R20、R21、R22、R23における非金属原子含有基としては前記R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9における非金属原子含有基と同様のものが挙げられる。R18、R19、R20、R21、R22、R23のうち少なくとも2つが結合して隣接する炭素原子とともに形成する環としては、例えば、前記R3、R4、R5、R6のうち少なくとも2つが結合して隣接する1又は2個の炭素原子とともに形成する環と同様のものが挙げられる。R18、R19、R20、R21、R22、R23としては、特に、水素原子、置換基を有していてもよい炭化水素基、置換基を有していてもよい複素環式基であるのが好ましく、なかでも水素原子、炭素数1〜6のアルキル基、アリール基等が好ましい。また、R19、R20、R21、R22、R23としては、炭素数1〜6のアルコキシ基又はハロアルキル基、ハロゲン原子、ニトロ基なども好ましい。
式(6)で表されるインドール化合物の代表的な例として、例えば、インドール、1−メチルインドール、2−メチルインドールなどが挙げられる。式(2b)で表されるアルコールの代表的な例は前記と同様である。
反応は、溶媒の存在下又は非存在下で行われる。溶媒としては、反応を阻害しないような溶媒であればよく、例えば、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、デカンなどの飽和脂肪族炭化水素;シクロペンタン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、シクロオクタンなどの飽和脂環式炭化水素;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;塩化メチレンなどのハロゲン化炭化水素;ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサンなどの鎖状又は環状エーテル;ニトロメタン等のニトロ化合物などが用いられる。
式(6)で表される化合物と式(2b)で表される化合物との比率は適宜選択できるが、一般に、式(2b)で表される化合物の使用量は、式(6)で表される化合物1モルに対して、例えば0.1〜10モル、好ましくは0.3〜3モル程度である。プロトン型モンモリロナイト触媒の使用量は、原料の種類によっても異なるが、式(6)で表される化合物及び式(2b)で表される化合物のうち少ない方の化合物1モルに対して、例えば1〜1000g、好ましくは10〜500g程度である。反応温度は原料の種類等に応じて適宜選択でき、例えば20〜250℃、好ましくは50〜150℃程度である。反応は、回分式、半回分式、連続式等の慣用の方式で行うことができる。反応は常圧で行ってもよく、加圧下で行ってもよい。反応器は混合撹拌型の反応器、固定床方式の反応器等の何れであってもよい。
前記式(6)で表されるインドール化合物と式(2b)で表されるアルコールとの反応により、前記式(7)で表される3位に置換基を有するインドール化合物が生成する。
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、吸着、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。
[炭素−炭素結合形成方法(3)]
周期表4〜13族金属置換モンモリロナイト触媒の存在下、前記式(8)で表される1,3−ジカルボニル化合物と前記式(2b)で表されるアルコールとを反応させると、炭素−炭素結合が形成され、前記式(9)で表される化合物が生成する。
周期表4〜13族金属置換モンモリロナイト触媒としては、アルミニウム(Al3+)置換モンモリロナイト、鉄(Fe3+)置換モンモリロナイト、チタン(Ti4+)置換モンモリロナイト、銅(Cu2+)置換モンモリロナイトなどが好ましく、特にアルミニウム置換モンモリロナイトが好適である。
式(8)において、R24、R25、R26は、同一又は異なって、水素原子又は非金属原子含有基を示す。R24、R25、R26のうち少なくとも2つが結合して隣接する複数の炭素原子とともに環を形成していてもよい。
24、R25、R26における非金属原子含有基としては前記R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9における非金属原子含有基と同様のものが挙げられる。R24、R25、R26のうち少なくとも2つが結合して隣接する複数の炭素原子とともに形成する環としては、例えば、前記R3、R4、R5、R6のうち少なくとも2つが結合して隣接する1又は2個の炭素原子とともに形成する環と同様のものが挙げられる。R24、R25、R26としては、特に、水素原子、置換基を有していてもよい炭化水素基、置換オキシ基であるのが好ましい。また、R24とR25が結合して隣接する複数の炭素原子とともに環(置換を有していてもよい非芳香族性炭素環又は非芳香族性複素環等)を形成するのも好ましい。
式(8)で表される1,3−ジカルボニル化合物の代表的な例として、例えば、アセチルアセトン、3−メチル−2,4−ペンタンジオン、プロピオニルアセトン、ブチリルアセトン、ベンゾイルアセトン、ジベンゾイルメタン、2−アセチルシクロヘキサン−1−オン、2−アセチルシクロペンタン−1−オンなどのβ−ジケトン;アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル、3−オキソペンタン酸メチル、3−オキソペンタン酸エチル、2−メチル−3−オキソブタン酸メチル、2−メチル−3−オキソブタン酸エチル、ベンゾイル酢酸メチル、ベンゾイル酢酸エチル、2−オキソシクロペンタンカルボン酸メチル、2−オキソシクロペンタンカルボン酸エチル、2−オキソシクロヘキサンカルボン酸メチル、2−オキソシクロヘキサンカルボン酸エチル、α−アセチル−γ−ブチロラクトン、α−アセチル−δ−バレロラクトンなどのβ−ケトエステルなどが挙げられる。式(2b)で表されるアルコールの代表的な例は前記と同様である。
反応は、溶媒の存在下又は非存在下で行われる。溶媒としては、反応を阻害しないような溶媒であればよく、例えば、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、デカンなどの飽和脂肪族炭化水素;シクロペンタン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、シクロオクタンなどの飽和脂環式炭化水素;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;塩化メチレンなどのハロゲン化炭化水素;ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサンなどの鎖状又は環状エーテル;ニトロメタン、ニトロエタン等のニトロアルカンなどのニトロ化合物などが用いられる。なかでも、溶媒としてニトロ化合物が好ましい。
式(8)で表される化合物と式(2b)で表される化合物との比率は適宜選択できるが、一般に、式(2b)で表される化合物の使用量は、式(8)で表される化合物1モルに対して、例えば0.1〜10モル、好ましくは0.3〜3モル程度である。周期表4〜13族金属置換モンモリロナイト触媒の使用量は、原料の種類によっても異なるが、式(8)で表される化合物及び式(2b)で表される化合物のうち少ない方の化合物1モルに対して、例えば1〜1000g、好ましくは10〜500g程度である。反応温度は原料の種類等に応じて適宜選択でき、例えば20〜250℃、好ましくは50〜200℃程度である。反応は、回分式、半回分式、連続式等の慣用の方式で行うことができる。特に、式(2b)で表されるアルコールを式(8)で表される化合物を含む混合液中に逐次添加する方式が好ましい。反応は常圧で行ってもよく、加圧下で行ってもよい。反応器は混合撹拌型の反応器、固定床方式の反応器等の何れであってもよい。
前記式(8)で表される1,3−ジカルボニル化合物と式(2b)で表されるアルコールとの反応により、前記式(9)で表される脱水反応生成物(2−置換−1,3−ジカルボニル化合物)が生成する。本発明の方法では、第1級芳香族アルコールや第1級複素環式アルコールによっても1,3−ジカルボニル化合物の触媒的α−アルキル化反応が進行する。このような反応は従来知られていない。
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、吸着、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、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。なお、生成物の同定は1H-NMR及び13C−NMRにより行った。
製造例1(プロトン型モンモリロナイトの調製)
ナトリウム型モンモリロナイト[クニミネ工業(株)製、商品名「クニピアF」、元素分析値:Na, 2.69;Mg, 1.97;Al, 11.8;Fe, 1.46 %]3.0g、1.1重量%塩酸200mlの混合物を90℃で24時間撹拌した。反応混合液(スラリー)を濾過し、1Lの蒸留水で水洗し、空気中110℃の温度で乾燥することにより、白っぽい灰色の粉末状のプロトン型モンモリロナイトを得た。プロトン型モンモリロナイトの酸量(Amount of Acid Site)を測定したところ0.86mmol/gであった。ナトリウムイオンのプロトンへの変換率は98.9%であった。
元素分析値:Na, 0.03;Mg, 1.73;Al, 10.0;Fe, 1.34 %。
製造例2(アルミニウム置換モンモリロナイトの調製)
ナトリウム型モンモリロナイト[クニミネ工業(株)製、商品名「クニピアF」、元素分析値:Na, 2.69;Mg, 1.97;Al, 11.8;Fe, 1.46 %]4.2g、AlCl3・6H2O水溶液(3.3×10-2M)200mlの混合物を50℃で24時間撹拌した。反応混合液(スラリー)を濾過し、1Lの蒸留水で水洗し、空気中110℃の温度で乾燥することにより、白っぽい灰色の粉末状のアルミニウム置換モンモリロナイトを得た。アルミニウム置換モンモリロナイトの酸量(Amount of Acid Site)を測定したところ0.75mmol/gであった。アルミニウム置換モンモリロナイトブレンステッド酸点のほか、ルイス酸点を有していた。Na+のAl3+への変換率は96.7%であった。
元素分析値:Na, 0.06;Al, 12.9;Fe, 1.50;Mg, 2.04 %。
上記と同様の方法により、鉄置換モンモリロナイト、チタン置換モンモリロナイト、銅置換モンモリロナイトを調製した。
実施例1
耐圧ガラス管に、プロトン型モンモリロナイト0.1g、ヘプタン2ml、ノルボルネン1.5mmol、及びp−トルエンスルホンアミド1.0mmolを入れ、150℃で激しく撹拌した。1時間後、触媒を濾別し、濾液をガスクロマトグラフィー(GC)で分析したところ、N−エキソ−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−イル p−トルエンスルホンアミドが定量的に生成していた。濾液を蒸発させ、粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(酢酸エチル/ヘキサン=1/4)で精製したところ、純粋な目的物が得られた(単離収率95%)。回収した触媒を繰り返し使用したところ、少なくとも5回は活性及び選択率の低下は見られなかった(5回目の再使用で単離収率94%)。ノルボルネンとの反応では、エキソ体のみが生成していた。
実施例2
反応温度を80℃、反応時間を24時間とした以外は実施例1と同様の操作を行った。その結果、N−エキソ−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−イル p−トルエンスルホンアミドが90%の収率(GC収率)で生成していた。
実施例3
p−トルエンスルホンアミド1.0mmolの代わりにp−クロロベンゼンスルホンアミドを1.0mmol使用したこと以外は実施例1と同様の操作を行った。その結果、N−エキソ−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−イル p−クロロベンゼンスルホンアミドが90%の単離収率で得られた。
実施例4
耐圧ガラス管に、プロトン型モンモリロナイト0.1g、1,4−ジオキサン2ml、ノルボルネン1.0mmol、及びp−メトキシベンゼンスルホンアミド1.5mmolを入れ、150℃で激しく撹拌した。1時間後、触媒を濾別し、濾液を蒸発させ、粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製した結果、N−エキソ−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−イル p−メトキシベンゼンスルホンアミドが89%の単離収率で得られた。
実施例5
耐圧ガラス管に、プロトン型モンモリロナイト0.1g、1,4−ジオキサン2ml、ノルボルネン1.5mmol、及びp−ニトロベンゼンスルホンアミド1.0mmolを入れ、150℃で激しく撹拌した。3時間後、触媒を濾別し、濾液を蒸発させ、粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製した結果、N−エキソ−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−イル p−ニトロベンゼンスルホンアミドが85%の単離収率で得られた。
実施例6
耐圧ガラス管に、プロトン型モンモリロナイト0.1g、ヘプタン2ml、シクロペンテン2.0mmol、及びp−トルエンスルホンアミド1.0mmolを入れ、150℃で激しく撹拌した。5時間後、触媒を濾別し、濾液を蒸発させ、粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製した結果、N−シクロペンチル p−トルエンスルホンアミドが77%の単離収率で得られた。
実施例7
耐圧ガラス管に、プロトン型モンモリロナイト0.1g、ヘプタン2ml、シクロヘキセン2.0mmol、及びp−トルエンスルホンアミド1.0mmolを入れ、150℃で激しく撹拌した。5時間後、触媒を濾別し、濾液を蒸発させ、粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製した結果、N−シクロヘキシル p−トルエンスルホンアミドが93%の単離収率で得られた。
実施例8
耐圧ガラス管に、プロトン型モンモリロナイト0.1g、ヘプタン2ml、及びp−トルエンスルホンアミド1.0mmolを入れ、150℃で激しく撹拌しながら、1−ヘキセン4mmolを12時間かけて逐次添加した。反応終了液から触媒を濾別し、濾液を蒸発させ、粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製した結果、N−(1−メチルペンチル) p−トルエンスルホンアミドとN−(1−エチルブチル) p−トルエンスルホンアミドが合計89%の単離収率(2:1)で得られた。
実施例9
耐圧ガラス管に、プロトン型モンモリロナイト0.1g、ヘプタン2ml、及びp−トルエンスルホンアミド1.0mmolを入れ、150℃で激しく撹拌しながら、4−フェニル−1−ブテン4mmolを20時間かけて逐次添加した。反応終了液から触媒を濾別し、濾液を蒸発させ、粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製した結果、N−(1−メチル−3−フェニルプロピル) p−トルエンスルホンアミドとN−(2−エチル−2−フェニルエチル) p−トルエンスルホンアミドが合計48%の単離収率(3:1)で得られた。
実施例10
耐圧ガラス管に、プロトン型モンモリロナイト0.1g、ヘプタン2ml、ノルボルネン1.5mmol、及びN−メチル−p−トルエンスルホンアミド1.0mmolを入れ、150℃で激しく撹拌した。2時間後、触媒を濾別し、濾液を蒸発させ、粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製した結果、N−エキソ−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−イル−N−メチル p−トルエンスルホンアミドが76%の単離収率で得られた。
[N−エキソ−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−イル−N−メチル p−トルエンスルホンアミドのNMRスペクトルデータ]
1H NMR (270MHz, CDCl3): δ 1.03-1.60(m, 8H), 1.89(s, 1H), 2.20(s, 1H), 2.42(s, 3H), 2.72(s, 3H), 3.83(dd, J=5.9, 8.2Hz, 1H), 7.26-7.33(m, 2H), 7.66(d tr, J=1.8, 8.2Hz, 2H)
13C {1H}NMR (67.8MHz, CDCl3): 21.4, 27.3, 29.1, 29.8, 35.7, 36.6, 36.8, 39.2, 59.9, 127.0, 129.3, 136.2, 142.8
実施例11
耐圧ガラス管に、プロトン型モンモリロナイト0.1g、ヘプタン2ml、ノルボルネン1.5mmol、及びメタンスルホンアミド1.0mmolを入れ、150℃で激しく撹拌した。1時間後、触媒を濾別し、濾液を蒸発させ、粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製した結果、N−エキソ−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−イル メタンスルホンアミドが96%の単離収率で得られた。なお、反応終了時におけるGC収率は99%であった。
[N−エキソ−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−イル メタンスルホンアミドのNMRスペクトルデータ]
1H NMR (270MHz, CDCl3): δ 1.06-1.65(m, 7H), 1.82(ddd, J=2.0, 7.9, 13.2Hz, 1H), 2.30(s, 2H), 2.96(s, 3H), 3.33(d tr, J=3.6, 7.6Hz, 1H), 4.42(br s, 1H)
13C {1H}NMR (67.8MHz, CDCl3): 26.5, 28.1, 35.2, 35.7, 41.2, 41.4, 43.1, 56.8
実施例12
耐圧ガラス管に、プロトン型モンモリロナイト0.15g、1,4−ジオキサン2ml、ノルボルネン2.0mmol、及びベンズアミド1.0mmolを入れ、150℃で激しく撹拌した。5時間後、触媒を濾別し、濾液を蒸発させ、粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製した結果、N−エキソ−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−イル ベンズアミドが95%の単離収率で得られた。
実施例13
耐圧ガラス管に、プロトン型モンモリロナイト0.15g、1,4−ジオキサン2ml、ノルボルネン1.0mmol、及びチオフェン酸アミド1.5mmolを入れ、150℃で激しく撹拌した。3時間後、触媒を濾別し、濾液をガスクロマトグラフィー(GC)で分析したところ、N−エキソ−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−イル 2−チオフェンカルボキサミドが93%のGC収率で生成していた。
[N−エキソ−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−イル 2−チオフェンカルボキサミドのNMRスペクトルデータ]
1H NMR (400MHz, CDCl3): δ 1.13-1.33(m, 4H), 1.38(tr d, J=1.8, 10.2Hz, 1H), 1.44-1.59(m, 2H), 1.88(ddd, J=2.5, 8.1, 13.2Hz,1H), 2.32(s, 2H), 3.89(d tr, J=3.6, 7.7Hz, 1H), 5.87(br s, 1H), 7.05(dd, J=3.7, 4.9Hz, 1H), 7.42(dd, J=1.1, 5.0Hz, 1H), 7.46(dd, J=1.1, 3.8Hz, 1H)
13C {1H}NMR (100.4MHz, CDCl3): 26.5, 28.2, 35.7, 35.8, 40.5, 42.5, 53.4, 127.4, 127.7, 129.4, 139.3, 161.0
実施例14
耐圧ガラス管に、プロトン型モンモリロナイト0.15g、1,4−ジオキサン2ml、ノルボルネン2.0mmol、及び桂皮酸アミド1.0mmolを入れ、150℃で激しく撹拌した。9時間後、触媒を濾別し、濾液をガスクロマトグラフィー(GC)で分析したところ、N−エキソ−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−イル 桂皮酸アミドが88%のGC収率で生成していた。
実施例15
耐圧ガラス管に、プロトン型モンモリロナイト0.15g、1,4−ジオキサン2ml、ノルボルネン2.0mmol、及びイソ酪酸アミド1.0mmolを入れ、180℃で激しく撹拌した。10時間後、触媒を濾別し、濾液を蒸発させ、粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製した結果、N−エキソ−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−イル イソ酪酸アミドが77%の単離収率で得られた。
[N−エキソ−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−イル イソ酪酸アミドのNMRスペクトルデータ]
1H NMR (270MHz, CDCl3): δ 1.06-1.32(m, 5H), 1.13(d, J=6.9Hz, 6H), 1.35-1.57(m, 2H), 1.77-1.84(m, 1H), 2.18(s, 1H), 2.28(quint, J=6.9Hz, 1H), 2.28(s, 1H), 3.71(dt, J=3.6, 7.6Hz, 1H), 5.29(br s, 1H)
13C {1H}NMR (67.8MHz, CDCl3): 19.68, 19.74, 26.6, 28.2, 35.6, 35.7, 35.8, 40.7, 42.5, 52.5, 175.8
実施例16
耐圧ガラス管に、プロトン型モンモリロナイト0.15g、1,4−ジオキサン2ml、ノルボルネン2.0mmol、及びシクロヘキサンカルボン酸アミド1.0mmolを入れ、180℃で激しく撹拌した。20時間後、触媒を濾別し、濾液を蒸発させ、粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製した結果、N−エキソ−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−イル シクロヘキサンカルボキサミドが76%の単離収率で得られた。
[N−エキソ−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−イル シクロヘキサンカルボキサミドのNMRスペクトルデータ]
1H NMR (400MHz, CDCl3): δ 1.09-1.30(m, 8H), 1.36-1.54(m, 4H), 1.64-1.84(m, 6H), 2.00(trtr, J=11.6, 3.3Hz, 1H), 2.16(br, 1H), 2.26(br s, 1H), 3.74(dt, J=3.4, 7.6Hz, 1H), 5.29(br s,1H)
13C {1H}NMR (100.4MHz, CDCl3): 25.8, 26.5, 28.2, 29.76, 29.81, 35.6, 35.8, 40.7, 42.5, 45.6, 52.4, 175.0
実施例17
耐圧ガラス管に、プロトン型モンモリロナイト0.1g、ヘプタン2ml、ノルボルネン1.0mmol、及びアニリン2.0mmolを入れ、150℃で激しく撹拌した。2時間後、触媒を濾別し、濾液を蒸発させ、粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製した結果、N−(エキソ−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−イル)アニリンと2−[エキソ−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−イル]アニリンが88%の単離収率(1:1)で得られた。
実施例18
耐圧ガラス管に、プロトン型モンモリロナイト0.1g、ヘプタン2ml、ノルボルネン1.0mmol、及びp−クロロアニリン2.0mmolを入れ、150℃で激しく撹拌した。3時間後、触媒を濾別し、濾液を蒸発させ、粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製した結果、N−(エキソ−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−イル)−p−クロロアニリンと2−[エキソ−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−イル]−p−クロロアニリンが95%の単離収率(8:1)で得られた。
実施例19
耐圧ガラス管に、プロトン型モンモリロナイト0.1g、ヘプタン2ml、ノルボルネン1.0mmol、及び4−ニトロアニリン2.0mmolを入れ、150℃で激しく撹拌した。5時間後、触媒を濾別し、濾液を蒸発させ、粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製した結果、N−(エキソ−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−イル)−p−ニトロアニリンが97%の単離収率で得られた。
[N−(エキソ−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−イル)−p−ニトロアニリンのNMRスペクトルデータ]
1H NMR (400MHz, CDCl3): δ 1.15-1.30(m, 4H), 1.45(dt, J=10.0, 1.8Hz, 1H), 1.49-1.64(m, 2H), 1.88(ddd, J=2.4, 8.0, 12.7Hz,1H), 2.29(s, 1H), 2.34(s, 1H), 3.28-3.33(m, 1H), 4.56(br s, 1H), 6.48(d, J=9.2Hz, 2H), 8.05(d, J=8.8Hz, 2H)
13C {1H}NMR (100.4MHz, CDCl3): 26.3, 28.3, 35.5, 35.7, 40.9, 41.5, 56.4, 111.3, 126.2, 137.5, 152.5
実施例20
耐圧ガラス管に、プロトン型モンモリロナイト0.02g、n−ヘプタン2ml、ノルボルネン12mmol、及びp−トルエンスルホンアミド10mmolを入れ、150℃で激しく撹拌した。1時間後、触媒を濾別し、濾液を0℃まで冷却し、析出した無色の結晶を濾取し、冷却したヘプタンで洗浄した結果、純粋なN−エキソ−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−イル p−トルエンスルホンアミドが98%の単離収率で得られた。
実施例21
フラスコに、プロトン型モンモリロナイト0.1g、1,4−ジオキサン2ml、p−トルエンスルホンアミド1.5mmol、及びベンズヒドロール1.0mmolを入れ、100℃で激しく撹拌した。2時間後、触媒を濾別し、濾液を蒸発させ、粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(酢酸エチル/ヘキサン=2/1)で精製した結果、N−ジフェニルメチル p−トルエンスルホンアミドが94%の単離収率で得られた。回収した触媒を繰り返し使用したところ、少なくとも3回は活性及び選択率の低下は見られなかった(3回目の再使用で単離収率95%)。
実施例22
フラスコに、プロトン型モンモリロナイト0.1g、1,4−ジオキサン2ml、メタンスルホンアミド1.5mmol、及びベンズヒドロール1.0mmolを入れ、100℃で激しく撹拌した。2時間後、触媒を濾別し、濾液を蒸発させ、粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製した結果、N−ジフェニルメチル メタンスルホンアミドが87%の単離収率で得られた。
実施例23
フラスコに、プロトン型モンモリロナイト0.1g、1,4−ジオキサン2ml、ベンズアミド1.5mmol、及びベンズヒドロール1.0mmolを入れ、100℃で激しく撹拌した。20時間後、触媒を濾別し、濾液を蒸発させ、粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製した結果、N−ジフェニルメチル ベンズアミドが90%の単離収率で得られた。
実施例24
フラスコに、プロトン型モンモリロナイト0.1g、1,4−ジオキサン2ml、p−トルエンスルホンアミド1.5mmol、及びα−フェニル−p−クロロフェニルメチルアルコール1.0mmolを入れ、100℃で激しく撹拌した。20時間後、触媒を濾別し、濾液を蒸発させ、粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製した結果、N−(p−クロロフェニル−フェニルメチル) p−トルエンスルホンアミドが97%の単離収率で得られた。
実施例25
フラスコに、プロトン型モンモリロナイト0.1g、1,4−ジオキサン2ml、p−トルエンスルホンアミド1.5mmol、及びα−フェニルエチルアルコール1.0mmolを入れ、100℃で激しく撹拌した。20時間後、触媒を濾別し、濾液を蒸発させ、粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製した結果、N−(1−フェニルエチル) p−トルエンスルホンアミドが60%の単離収率で得られた。
実施例26
フラスコに、プロトン型モンモリロナイト0.1g、1,4−ジオキサン2ml、p−トルエンスルホンアミド5mmol、及び2−シクロヘキセン−1−オール1.0mmolを入れ、100℃で激しく撹拌した。20時間後、触媒を濾別し、濾液をガスクロマトグラフィーにより分析したところ、N−(2−シクロヘキセン−1−イル) p−トルエンスルホンアミドが50%のGC収率で生成していた。
実施例27
フラスコに、プロトン型モンモリロナイト0.1g、1,4−ジオキサン2ml、p−トルエンスルホンアミド1.5mmol、及びノルボルナン−2−オール1.5mmolを入れ、100℃で激しく撹拌した。20時間後、触媒を濾別し、濾液を蒸発させ、粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製した結果、N−(ノルボルナン−2−イル) p−トルエンスルホンアミドが97%の単離収率で得られた。
実施例28
フラスコに、プロトン型モンモリロナイト0.1g、1,4−ジオキサン2ml、p−トルエンスルホンアミド1.5mmol、及びシクロヘキシルアルコール1.0mmolを入れ、100℃で激しく撹拌した。2時間後、触媒を濾別し、濾液をガスクロマトグラフィーにより分析したところ、N−シクロヘキシル p−トルエンスルホンアミドが39%のGC収率で生成していた。
実施例29
反応器に、プロトン型モンモリロナイト0.1g、ヘプタン2ml、アニリン2mmol、及び2−シクロヘキセン−1−オール1.0mmolを入れ、80℃で激しく撹拌した。24時間後、触媒を濾別し、濾液をガスクロマトグラフィーにより分析したところ、N−(2−シクロヘキセン−1−イル)アニリンが79.2%のGC収率で生成していた。また、ベンゼン環にシクロヘキセニル基が結合したアニリンが8.8%のGC収率で生成していた。
比較例1
プロトン型モンモリロナイトの代わりにプロトン型モルデナイト(市販品)を用いた以外は実施例29と同様の操作を行った。その結果、N−(2−シクロヘキセン−1−イル)アニリンが10.8%のGC収率で生成していた。また、ベンゼン環にシクロヘキセニル基が結合したアニリンが1.2%のGC収率で生成していた。
比較例2
プロトン型モンモリロナイトの代わりにH−ZSM−5(市販品)を用いた以外は実施例29と同様の操作を行った。その結果、N−(2−シクロヘキセン−1−イル)アニリンが10.7%のGC収率で生成していた。また、ベンゼン環にシクロヘキセニル基が結合したアニリンが1.3%のGC収率で生成していた。しかし、反応は全く進行しなかった。
比較例3
プロトン型モンモリロナイトの代わりに硫酸0.1mmolを用いた以外は実施例29と同様の操作を行った。しかし、N−(2−シクロヘキセン−1−イル)アニリンもベンゼン環にシクロヘキセニル基が結合したアニリンもほとんど生成していなかった。
比較例4
プロトン型モンモリロナイトの代わりにp−トルエンスルホン酸1水塩0.1mmolを用いた以外は実施例29と同様の操作を行った。しかし、N−(2−シクロヘキセン−1−イル)アニリンもベンゼン環にシクロヘキセニル基が結合したアニリンもほとんど生成していなかった。
比較例5
触媒を使用しなかった以外は実施例29と同様の操作を行った。しかし、反応は全く進行しなかった。
実施例30
反応器に、プロトン型モンモリロナイト0.1g、ヘプタン2ml、4−クロロアニリン2mmol、及び2−シクロヘキセン−1−オール1.0mmolを入れ、80℃で激しく撹拌した。24時間後、触媒を濾別し、濾液を蒸発させ、粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製した結果、4−クロロ−N−(2−シクロヘキセン−1−イル)アニリンが72%の単離収率で得られた。
実施例31
反応器に、プロトン型モンモリロナイト0.1g、ヘプタン2ml、4−ニトロアニリン2mmol、及び2−シクロヘキセン−1−オール1.0mmolを入れ、80℃で激しく撹拌した。24時間後、触媒を濾別し、濾液をガスクロマトグラフィーにより分析したところ、N−(2−シクロヘキセン−1−イル)−4−ニトロアニリンが66%のGC収率で生成していた。
実施例32
反応器に、プロトン型モンモリロナイト0.1g、ヘプタン2ml、4−メトキシアニリン2mmol、及び2−シクロヘキセン−1−オール1.0mmolを入れ、150℃で激しく撹拌した。24時間後、触媒を濾別し、濾液を蒸発させ、粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製した結果、2−(2−シクロヘキセン−1−イル)−4−メトキシアニリンが59%の単離収率で得られた。ベンゼン環に電子供与性の置換基を有するアニリンを原料に用いる場合には、主としてオルト位がアリル化されたアニリン誘導体が生成する。
実施例33
反応器に、プロトン型モンモリロナイト0.1g、ヘプタン2ml、3,5−ビス(トリフルオロメチル)アニリン2mmol、及び2−シクロヘキセン−1−オール1.0mmolを入れ、80℃で激しく撹拌した。24時間後、触媒を濾別し、濾液をガスクロマトグラフィーにより分析したところ、N−(2−シクロヘキセン−1−イル)−3,5−ビス(トリフルオロメチル)アニリンが78%のGC収率で生成していた。
実施例34
反応器に、プロトン型モンモリロナイト0.1g、ヘプタン2ml、アニリン2mmol、及び2−シクロペンテン−1−オール1.0mmolを入れ、150℃で激しく撹拌した。24時間後、触媒を濾別し、濾液をガスクロマトグラフィーにより分析したところ、N−(2−シクロペンテン−1−イル)アニリンが生成していた。
実施例35
反応器に、プロトン型モンモリロナイト0.1g、ヘプタン2ml、アニリン1mmol、及びアリルアルコール2mmolを入れ、150℃で激しく撹拌した。24時間後、触媒を濾別し、濾液をガスクロマトグラフィーにより分析したところ、N−アリルアニリンが29%のGC収率で生成していた。
実施例36
反応器に、プロトン型モンモリロナイト0.1g、ヘプタン2ml、アニリン2mmol、及び2−ブテン−1−オール1mmolを入れ、150℃で激しく撹拌した。24時間後、触媒を濾別し、濾液をガスクロマトグラフィーにより分析したところ、N−(2−ブテニル)アニリンが63%のGC収率で生成していた。
実施例37
反応器に、プロトン型モンモリロナイト0.1g、ヘプタン2ml、アニリン2mmol、及び1−ブテン−3−オール1mmolを入れ、150℃で激しく撹拌した。24時間後、触媒を濾別し、濾液をガスクロマトグラフィーにより分析したところ、N−(2−ブテニル)アニリンが63%のGC収率で生成していた。この場合には、2−ブテン−1−オールを原料として用いた実施例36と同一の生成物が得られた。
実施例38
反応器に、プロトン型モンモリロナイト0.1g、ヘプタン2ml、アニリン2mmol、及びシンナミルアルコール1mmolを入れ、150℃で激しく撹拌した。3時間後、触媒を濾別し、濾液をガスクロマトグラフィーにより分析したところ、2−(3−フェニル−2−プロペニル)アニリン及び2−(1−フェニル−2−プロペニル)アニリンが、それぞれ48.7%、24.3%のGC収率で生成していた。この場合には、N−アリル化生成物は得られず、オルト位及びパラ位がアリル化されたアニリン誘導体が得られた。
実施例39
反応器に、プロトン型モンモリロナイト0.1g、ヘプタン2ml、4−ニトロアニリン2mmol、及びシンナミルアルコール1mmolを入れ、150℃で激しく撹拌した。1時間後、触媒を濾別し、濾液をガスクロマトグラフィーにより分析したところ、N−(3−フェニル−2−プロペニル)−4−ニトロアニリンが70%のGC収率で生成していた。
実施例40
反応器に、プロトン型モンモリロナイト0.1g、1,4−ジオキサン2ml、アニリン2mmol、及びベンズヒドロール1mmolを入れ、150℃で激しく撹拌した。1時間後、触媒を濾別し、濾液を蒸発させ、粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製した結果、N−ジフェニルメチルアニリンと4−ジフェニルメチルアニリンが合計96%の単離収率(1:1)で得られた。
実施例41
反応器に、プロトン型モンモリロナイト0.1g、1,4−ジオキサン2ml、4−クロロアニリン2mmol、及びベンズヒドロール1mmolを入れ、120℃で激しく撹拌した。3時間後、触媒を濾別し、濾液を蒸発させ、粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製した結果、4−クロロ−N−ジフェニルメチルアニリンが83%の単離収率で得られた。
実施例42
反応器に、プロトン型モンモリロナイト0.1g、1,4−ジオキサン2ml、4−ニトロアニリン2mmol、及びベンズヒドロール1mmolを入れ、100℃で激しく撹拌した。1時間後、触媒を濾別し、濾液を蒸発させ、粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製した結果、4−ニトロ−N−ジフェニルメチルアニリンが97%の単離収率で得られた。回収した触媒を繰り返し使用したところ、少なくとも3回は活性及び選択率の低下は見られなかった(3回目の再使用で単離収率98%)。
実施例43
反応器に、プロトン型モンモリロナイト0.1g、1,4−ジオキサン2ml、4−メチルアニリン2mmol、及びベンズヒドロール1mmolを入れ、150℃で激しく撹拌した。7時間後、触媒を濾別し、濾液を蒸発させ、粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製した結果、4−メチル−N−ジフェニルメチルアニリンが66%の単離収率で得られた。
実施例44
反応器に、プロトン型モンモリロナイト0.1g、1,4−ジオキサン2ml、4−メトキシアニリン2mmol、及びベンズヒドロール1mmolを入れ、150℃で激しく撹拌した。30時間後、触媒を濾別し、濾液を蒸発させ、粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製した結果、4−メトキシ−N−ジフェニルメチルアニリンが39%の単離収率で得られた。
実施例45
反応器に、プロトン型モンモリロナイト0.1g、1,4−ジオキサン2ml、4−ニトロアニリン2mmol、及びα−フェニル−p−クロロフェニルメチルアルコール1mmolを入れ、100℃で激しく撹拌した。1時間後、触媒を濾別し、濾液を蒸発させ、粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製した結果、4−ニトロ−N−(p−クロロフェニル−フェニルメチル)アニリンが93%の単離収率で得られた。
実施例46
反応器に、プロトン型モンモリロナイト0.1g、1,4−ジオキサン2ml、アニリン2mmol、及び1−フェニルエチルアルコール1mmolを入れ、125℃で激しく撹拌した。15時間後、触媒を濾別し、濾液を蒸発させ、粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製した結果、N−(1−フェニルエチル)アニリン、2−(1−フェニルエチル)アニリン及び4−(1−フェニルエチル)アニリンが合計93%の単離収率(5:3:2)で得られた。
実施例47
反応器に、プロトン型モンモリロナイト0.1g、1,4−ジオキサン2ml、4−ニトロアニリン2mmol、及び1−フェニルエチルアルコール1mmolを入れ、100℃で激しく撹拌した。1時間後、触媒を濾別し、濾液を蒸発させ、粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製した結果、4−ニトロ−N−(1−フェニルエチル)アニリンが77%の単離収率で得られた。
実施例48
反応器に、プロトン型モンモリロナイト0.1g、1,4−ジオキサン2ml、アニリン2mmol、及び1−(2−ナフチル)エチルアルコール1mmolを入れ、100℃で激しく撹拌した。30時間後、触媒を濾別し、濾液を蒸発させ、粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製した結果、N−[1−(2−ナフチル)エチル]アニリン、2−[1−(2−ナフチル)エチル]アニリン及び4−[1−(2−ナフチル)エチル]アニリンが合計99%の単離収率(8:1:1)で得られた。
実施例49
反応器に、プロトン型モンモリロナイト0.1g、1,4−ジオキサン2ml、4−ニトロアニリン2mmol、及び1−(2−ナフチル)エチルアルコール1mmolを入れ、100℃で激しく撹拌した。1時間後、触媒を濾別し、濾液を蒸発させ、粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製した結果、N−[1−(2−ナフチル)エチル]−4−ニトロアニリンが93%の単離収率で得られた。
実施例50
反応器に、プロトン型モンモリロナイト0.02g、ヘプタン2ml、アリルトリメチルシラン1.5mmol、及びベンズヒドロール1mmolを入れ、60℃で激しく撹拌した。1時間後、触媒を濾別し、濾液を蒸発させ、粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製した結果、アリルジフェニルメタンが96%の単離収率で得られた。
比較例6
プロトン型モンモリロナイトの代わりにプロトン型モルデナイト(市販品)を用いた以外は実施例50と同様の操作を行った。その結果、反応はほとんど進行せず、アリルジフェニルメタンは痕跡程度しか得られなかった。
比較例7
プロトン型モンモリロナイトの代わりにH−ZSM−5(市販品)を用いた以外は実施例50と同様の操作を行った。その結果、反応はほとんど進行せず、アリルジフェニルメタンは痕跡程度しか得られなかった。
比較例8
プロトン型モンモリロナイトの代わりに硫酸0.1mmolを用いた以外は実施例50と同様の操作を行った。その結果、アリルジフェニルメタンが収率(GC収率)6%で生成していた。なお、ビス(ジフェニルメチル)エーテルが収率(GC収率)42%で生成していた。
比較例9
プロトン型モンモリロナイトの代わりにp−トルエンスルホン酸1水塩0.1mmolを用いた以外は実施例50と同様の操作を行った。しかし、アリルジフェニルメタンは痕跡程度しか生成していなかった。なお、ビス(ジフェニルメチル)エーテルが収率(GC収率)43%で生成していた。
比較例10
プロトン型モンモリロナイトの代わりにナトリウム型モンモリロナイトを用いた以外は実施例50と同様の操作を行った。しかし、反応はほとんど進行しなかった。
比較例11
触媒を使用しなかった以外は実施例50と同様の操作を行った。しかし、反応は全く進行しなかった。
実施例51
反応器に、プロトン型モンモリロナイト0.02g、ヘプタン2ml、アリルトリメチルシラン1.5mmol、及び4−メチルベンズヒドロール1mmolを入れ、60℃で激しく撹拌した。1時間後、触媒を濾別し、濾液を蒸発させ、粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製した結果、アリル(4−メチルフェニル)フェニルメタンが98%の単離収率で得られた。
実施例52
反応器に、プロトン型モンモリロナイト0.02g、ヘプタン2ml、アリルトリメチルシラン1.5mmol、及び4−クロロベンズヒドロール1mmolを入れ、60℃で激しく撹拌した。1時間後、触媒を濾別し、濾液を蒸発させ、粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製した結果、アリル(4−クロロフェニル)フェニルメタンが86%の単離収率で得られた。
実施例53
反応器に、プロトン型モンモリロナイト0.02g、ヘプタン2ml、アリルトリメチルシラン2mmol、及び4−メトキシベンズヒドロール1mmolを入れ、60℃で激しく撹拌した。1時間後、触媒を濾別し、濾液を蒸発させ、粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製した結果、アリル(4−メトキシフェニル)フェニルメタンが97%の単離収率で得られた。
実施例54
反応器に、プロトン型モンモリロナイト0.02g、1,4−ジオキサン2ml、アリルトリメチルシラン3mmol、及び4,4′−ジメトキシベンズヒドロール1mmolを入れ、60℃で激しく撹拌した。1時間後、触媒を濾別し、濾液を蒸発させ、粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製した結果、アリルビス(4−メトキシフェニル)メタンが96%の単離収率で得られた。
実施例55
反応器に、プロトン型モンモリロナイト0.02g、ヘプタン2ml、アリルトリメチルシラン2mmol、及び1−フェニルエチルアルコール1mmolを入れ、60℃で激しく撹拌した。2時間後、触媒を濾別し、濾液を蒸発させ、粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製した結果、4−フェニル−1−ペンテンが66%の単離収率で得られた。
実施例56
反応器に、プロトン型モンモリロナイト0.02g、ヘプタン2ml、アリルトリメチルシラン3mmol、及び1−(4−クロロフェニル)エチルアルコール1mmolを入れ、60℃で激しく撹拌した。2時間後、触媒を濾別し、濾液を蒸発させ、粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製した結果、4−(4−クロロフェニル)−1−ペンテンが54%の単離収率で得られた。
実施例57
反応器に、プロトン型モンモリロナイト0.02g、ヘプタン2ml、アリルトリメチルシラン2mmol、及び1−(2−ナフチル)エチルアルコール1mmolを入れ、60℃で激しく撹拌した。2時間後、触媒を濾別し、濾液を蒸発させ、粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製した結果、4−(2−ナフチル)−1−ペンテンが58%の単離収率で得られた。
実施例58
反応器に、プロトン型モンモリロナイト0.02g、ヘプタン2ml、アリルトリメチルシラン3mmol、及び2−シクロヘキセン−1−オール1mmolを入れ、60℃で激しく撹拌した。1時間後、触媒を濾別し、濾液をガスクロマトグラフィーにより分析したところ、1−アリル−2−シクロヘキセンが88%のGC収率で生成していた。
実施例59
反応器に、プロトン型モンモリロナイト0.1g、ヘプタン2ml、インドール2mmol、及びベンズヒドロール1mmolを入れ、100℃で激しく撹拌した。12時間後、触媒を濾別し、濾液を蒸発させ、粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製した結果、3−(ジフェニルメチル)インドールが99%の単離収率で得られた。
実施例60
反応器に、プロトン型モンモリロナイト0.1g、ヘプタン2ml、1−メチルインドール2mmol、及びベンズヒドロール1mmolを入れ、100℃で激しく撹拌した。12時間後、触媒を濾別し、濾液を蒸発させ、粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製した結果、1−メチル−3−(ジフェニルメチル)インドールが90%の単離収率で得られた。
実施例61
反応器に、プロトン型モンモリロナイト0.1g、ヘプタン2ml、2−メチルインドール2mmol、及びベンズヒドロール1mmolを入れ、100℃で激しく撹拌した。12時間後、触媒を濾別し、濾液を蒸発させ、粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製した結果、2−メチル−3−(ジフェニルメチル)インドールが70%の単離収率で得られた。
実施例62
反応器に、プロトン型モンモリロナイト0.1g、ヘプタン2ml、インドール2mmol、及び1−フェニルエチルアルコール1mmolを入れ、100℃で激しく撹拌した。12時間後、触媒を濾別し、濾液を蒸発させ、粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製した結果、3−(1−フェニルエチル)インドールが77%の単離収率で得られた。
実施例63
反応器に、プロトン型モンモリロナイト0.1g、ヘプタン2ml、インドール2mmol、及び2−シクロヘキセン−1−オール1mmolを入れ、100℃で激しく撹拌した。12時間後、触媒を濾別し、濾液を蒸発させ、粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製した結果、3−(2−シクロヘキセン−1−イル)インドールが66%の単離収率で得られた。
実施例64
反応器に、アルミニウム置換モンモリロナイト0.1g、ニトロメタン2ml、及びアセチルアセトン3mmolを入れ、60℃で激しく撹拌しながら、ベンジルアルコール2mmolを5.5時間かけて逐次添加し、さらに0.5時間撹拌した。触媒を濾別し、濾液をガスクロマトグラフィーにより分析したところ、3−フェニルメチルペンタン−2,4−ジオンが83%のGC収率で生成していた。ベンジルアルコールの転化率は99%であった。なお、ジベンジルエーテルが12%の収率で副生していた。
実施例65
反応器に、アルミニウム置換モンモリロナイト0.05g、ニトロメタン2ml、アセチルアセトン1.5mmol、及びベンジルアルコール1mmolを入れ、100℃で激しく撹拌した。0.5時間後、触媒を濾別し、濾液をガスクロマトグラフィーにより分析したところ、3−フェニルメチルペンタン−2,4−ジオンが51%のGC収率で生成していた。ベンジルアルコールの転化率は98%であった。なお、ジベンジルエーテルが32%の収率で副生していた。
実施例66
反応器に、鉄置換モンモリロナイト0.05g、ニトロメタン2ml、アセチルアセトン1.5mmol、及びベンジルアルコール1mmolを入れ、100℃で激しく撹拌した。0.5時間後、触媒を濾別し、濾液をガスクロマトグラフィーにより分析したところ、3−フェニルメチルペンタン−2,4−ジオンが42%のGC収率で生成していた。ベンジルアルコールの転化率は99%であった。なお、ジベンジルエーテルが29%の収率で副生していた。
実施例67
反応器に、チタン置換モンモリロナイト0.05g、ニトロメタン2ml、アセチルアセトン1.5mmol、及びベンジルアルコール1mmolを入れ、100℃で激しく撹拌した。0.5時間後、触媒を濾別し、濾液をガスクロマトグラフィーにより分析したところ、3−フェニルメチルペンタン−2,4−ジオンが33%のGC収率で生成していた。ベンジルアルコールの転化率は98%であった。なお、ジベンジルエーテルが32%の収率で副生していた。
実施例67
反応器に、銅置換モンモリロナイト0.05g、ニトロメタン2ml、アセチルアセトン1.5mmol、及びベンジルアルコール1mmolを入れ、100℃で激しく撹拌した。0.5時間後、触媒を濾別し、濾液をガスクロマトグラフィーにより分析したところ、3−フェニルメチルペンタン−2,4−ジオンが22%のGC収率で生成していた。ベンジルアルコールの転化率は63%であった。なお、ジベンジルエーテルが31%の収率で副生していた。
参考例1
アルミニウム置換モンモリロナイトの代わりにプロトン型モンモリロナイトを用いた以外は実施例65と同様の操作を行った。濾液をガスクロマトグラフィーにより分析したところ、3−フェニルメチルペンタン−2,4−ジオンが43%のGC収率で生成していた。ベンジルアルコールの転化率は90%であった。なお、ジベンジルエーテルが33%の収率で副生していた。
比較例12
アルミニウム置換モンモリロナイトの代わりにプロトン型モルデナイト(市販品)を用いた以外は実施例65と同様の操作を行った。その結果、反応はほとんど進行しなかった。
比較例13
アルミニウム置換モンモリロナイトの代わりにH−ZSM−5(市販品)を用いた以外は実施例65と同様の操作を行った。その結果、反応はほとんど進行しなかった。
比較例14
アルミニウム置換モンモリロナイトの代わりにナトリウム型モンモリロナイトを用いた以外は実施例65と同様の操作を行った。しかし、反応はほとんど進行しなかった。

Claims (5)

  1. プロトン型モンモリロナイト触媒の存在下、有機化合物を反応させて炭素−窒素結合を形成することを特徴とする炭素-窒素結合形成方法。
  2. 下記式(1)
    Figure 2008037822
    (式中、R1、R2は、同一又は異なって、水素原子又は非金属原子含有基を示す。R1、R2は互いに結合して隣接する窒素原子とともに環を形成していてもよい)
    で表される窒素原子含有化合物と、下記式(2a)又は(2b)
    Figure 2008037822
    [式中、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9は、同一又は異なって、水素原子又は非金属原子含有基を示す。式(2a)において、R3、R4、R5、R6のうち少なくとも2つが結合して隣接する1又は2個の炭素原子とともに環を形成していてもよい。式(2b)において、R7、R8、R9のうち少なくとも2つが結合して隣接する炭素原子とともに環を形成していてもよい]
    で表される不飽和化合物又はアルコールとを反応させて炭素−窒素結合を形成し、下記式(3a)又は(3b)
    Figure 2008037822
    (式中、R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9は前記に同じ)
    で表される化合物を生成させる請求項1記載の炭素−窒素結合形成方法。
  3. プロトン型モンモリロナイト触媒の存在下、下記式(4)
    Figure 2008037822
    (式中、R10、R11、R12、R13、R14、R15、R16、R17は水素原子又は非金属原子含有基を示す。R10、R11、R12、R13、R14のうち少なくとも2つが結合して隣接する1又は2以上の炭素原子とともに環を形成していてもよい。R15、R16、R17のうち少なくとも2つが結合して隣接するケイ素原子とともに環を形成していてもよい)
    で表される不飽和シラン化合物と、下記式(2b)
    Figure 2008037822
    (式中、R7、R8、R9は、同一又は異なって、水素原子又は非金属原子含有基を示す。R7、R8、R9のうち少なくとも2つが結合して隣接する炭素原子ととも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炭素−炭素結合を形成し、下記式(5)
    Figure 2008037822
    (式中、R7、R8、R9、R10、R11、R12、R13、R14は前記に同じ)
    で表される化合物を生成させることを特徴とする炭素−炭素結合形成方法。
  4. プロトン型モンモリロナイト触媒の存在下、下記式(6)
    Figure 2008037822
    (式中、R18、R19、R20、R21、R22、R23は、同一又は異なって、水素原子又は非金属原子含有基を示す。R18、R19、R20、R21、R22、R23のうち少なくとも2つが結合して隣接する炭素原子とともに環を形成していてもよい)
    で表されるインドール化合物と、下記式(2b)
    Figure 2008037822
    (式中、R7、R8、R9は、同一又は異なって、水素原子又は非金属原子含有基を示す。R7、R8、R9のうち少なくとも2つが結合して隣接する炭素原子ととも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炭素−炭素結合を形成し、下記式(7)
    Figure 2008037822
    (式中、R7、R8、R9、R18、R19、R20、R21、R22、R23は前記に同じ)
    で表される化合物を生成させることを特徴とする炭素−炭素結合形成方法。
  5. 周期表4〜13族金属置換モンモリロナイト触媒の存在下、下記式(8)
    Figure 2008037822
    (式中、R24、R25、R26は、同一又は異なって、水素原子又は非金属原子含有基を示す。R24、R25、R26のうち少なくとも2つが結合して隣接する複数の炭素原子とともに環を形成していてもよい)
    で表される1,3−ジカルボニル化合物と、下記式(2b)
    Figure 2008037822
    [式中、R7、R8、R9は、同一又は異なって、水素原子又は非金属原子含有基を示す。R7、R8、R9のうち少なくとも2つが結合して隣接する炭素原子ととも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炭素−炭素結合を形成し、下記式(9)
    Figure 2008037822
    (式中、R7、R8、R9、R24、R25、R26は前記に同じ)
    で表される化合物を生成させることを特徴とする炭素−炭素結合形成方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013180983A (ja) * 2012-03-01 2013-09-12 Tokyo Univ Of Agriculture & Technology N置換アミド化合物の製造方法
WO2013171926A1 (ja) * 2012-05-14 2013-11-21 国立大学法人北陸先端科学技術大学院大学 アリル基含有化合物を製造する方法、アリル化反応用触媒
CN109053460A (zh) * 2018-07-20 2018-12-21 中山大学 一种催化苄醇类化合物胺化的方法
WO2023171275A1 (ja) * 2022-03-09 2023-09-14 株式会社クレハ ハロゲン化アルケンの製造方法

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