JP2008214329A - 新規ヨードベンゼン誘導体，およびそれを用いたカルボニル化合物のα−スルホニルオキシ化法 - Google Patents

Abstract

【課題】簡便かつ副生物の除去が容易なカルボニル化合物のα−スルホニルオキシ化方法，および再利用が容易なそのための反応試剤の提供。
【解決手段】式（１）

（式中、Ｒ^１、Ｒ^３、Ｒ^４はそれぞれ独立して水素、アルキル基等を示し；Ｒ^２はアルキル基を示し；Ｒ^５、Ｒ^６、Ｒ^７、Ｒ^８はそれぞれ独立に水素、ハロゲン、アルキル基等を示し；Ａは置換されていても良い炭素数１から１０までのアルキル基鎖を示す。）で示されるヨードベンゼン誘導体を反応試剤として用いる。
【選択図】なし

Description

本発明はヨードベンゼン透導体，およびそれを用いたカルボニル化合物のα−スルホニルオキシ化法に関するもので，有機合成の分野において利用される有用な合成中間体であるα−スルホニルオキシカルボニル化合物の製造に供されるものである。

有機ヨウ素化合物は，その原子価を容易に拡張し，オクテット則を超える超原子価ヨウ素化合物を形成する。代表的な超原子価ヨウ素化合物としては，（ジアセトキシヨード）ベンゼンや［ヒドロキシ（スルホニルオキシ）ヨード］ベンゼンが挙げられる。ことに，［ヒドロキシ（スルホニルオキシ）ヨード］ベンゼンはカルボニル化合物のα−スルホニルオキシ化剤として用いられており，得られたα−スルホニルオキシカルボニル化合物は複素環合成のための有用な合成中間体として多方面で利用されている。

α−スルホニルオキシ化剤として用いられる超原子価ヨウ素化合物は，［ヒドロキシ（メタンスルホニルオキシ）ヨード］ベンゼン（ＨＭＩＢ），［ヒドロキシ（ｐ−ニトロベンゼンスルホニルオキシ）ヨード］ベンゼン（ＨＮＩＢ），「ヒドロキシ（ｐ−トルエンスルホニルオキシ）ヨード］ベンゼン（ＨＴＩＢまたはＫｏｓｅｒ試薬）などが代表例として挙げられる。

近年，これらのスルホニルオキン化剤を事前に合成することなく，反応系内で生成させ，単離することなくそのまま利用する方法が研究されている。例えば，β−ジケトン，β−ケトエステルのクロロホルム溶液に，ヨードソベンゼンとメタンスルホン酸を加え，反応させる方法（非特許文献１参照），マイクロ波を利用し，カルボニル化合物と（ジアセトキシヨード）ベンゼンとｐ−トルエンスルホン酸を反応させる方法（非特許文献２参照）が報告されている。また，発明者らも，触媒量のヨードベンゼン，および３−クロロ過安息香酸，ｐ−トルエンスルホン酸を用い、反応系内でＨＴＩＢを発生させることにより，効率的にカルボニル化合物をα−ｐ−トルエンスルホニルオキシ化する方法を報告している（非特許文献３参照）。

上記の手法は，事前にスルホニルオキシ化剤を調整する必要がないため，簡便かつ，有用な手法であるが，反応後に副生するヨードベンゼンと目的物の分離がしばしば問題となる。この問題を解決すべく，スルホニルオキシ化剤を担体に結合させたポリマー担持ＨＴＩＢやイオン液体担持ＨＴＩＢか開発されている（非特許文献４，５参照）。これらを用いた反応では，反応終了後にポリマー担持ヨードベンゼン，およびイオン液体担持ヨードベンゼンが副生するが，前者は固体であり，後者はエーテルを加えることにより沈殿する。そのため，ろ過により容易に除去することができる。また，回収されたポリマー担持ヨードベンゼン，イオン液体担持ヨードベンゼンは再酸化，スルホニルオキン化により，ポリマー担持ＨＴＩＢやイオン液体担持ＨＴＩＢに再生，再利用することができる。

Ｒ．Ｍ．Ｍｏｒｉａｒｔｙ．Ｒ．Ｋ．Ｖａｉｄ，Ｖ．Ｔ．Ｒａｖｉｋｕｍａｒ，Ｂ．Ｋ．Ｖａｉｄ，Ｔ．Ｅ．Ｈｏｐｋｉｎｓ，Ｔｅｔｒａｈｅｄｒｏｎ，１９８８，１４４，１６０３ Ｊ．Ｃ．Ｌｅｅ，Ｊ．−Ｈ．Ｃｈｏｉ，Ｓｙｎｌｅｔｔ，２００１，２３４ Ｙ．Ｙａｍａｍｏｔｏ，Ｈ．Ｔｏｇｏ，Ｓｙｎｌｅｔｔ，２００６，７９８ Ｓ．Ａｂｅ，Ｋ．Ｓａｋｕｒａｔａｎｉ，Ｈ．Ｔｏｇｏ，Ｊ．Ｏｒｇ．Ｃｈｅｍ．，２００１，６６，６１７４ Ｓ．Ｔ．Ｈａｎｄｙ．Ｍ．Ｏｋｅｌｌｏ，，Ｊ．Ｏｒｇ．Ｃｈｅｍ．，２００５，７０，２８７４

しかしながら，ポリマー担持ＨＴＩＢは固体であるため，反応は不均一系となり，高収率で目的物を得るためには比較的，長時間の反応時間が必要である。また，副生物のポリマー担持ヨードベンゼンから，ポリマー担持ＨＴＩＢを再生し，再利用できるが，再生するためには一旦アセトキシ化する必要があり，操作が煩雑である。イオン液体担持ＨＴＩＢは液体であり，均一系反応であるため，比較的反応性が良好であるが，イオン液体担持超原子価ヨウ素化合物は一般的に安定性に問題があると言われている。この化合物の保存安定性についても報文には示されていない。また，副生物のイオン液体担持ヨードベンゼンは，ポリマー担持ヨードベンゼンと同様の手法で再生することができると報告されているが，実験例が記載されていない。このような状況から，簡便かつ副生物の除去が容易なカルボニル化合物のα−スルホニルオキシ化法，および再利用が容易な反応試剤が強く求められている。

そこで，本発明者らは鋭意研究を重ねた結果，本発明を完成するに至った。

本発明は，下記構造式（４）

（式中，Ｒ^１，Ｒ^３，Ｒ^４はそれぞれ独立に水素，アルキル基，アルキルオキシメチル基，アルケニル基，芳香環，複素環から選択され，Ｒ^２はアルキル基，アルキルオキシメチル基，アルケニル基，芳香環，複素環から選択され，Ｒ^５，Ｒ^６，Ｒ^７，Ｒ^８はそれぞれ独立に水素，ハロゲン，アルキル基から選択され，Ａは炭素数１から１０までのアルキル鎖で，鎖中の任意のメチレンが酸素，硫黄，窒素で置換されていても良く，Ｘはハロゲン，アセタート，トリフルオロアセタート，トリフルオロメタンスルホナート，ｐ−トルエンスルホナート，テトラフルオロボラート，ヘキサフルオロホスファート，ビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミドから選択される）で示されるヨードベンゼン誘導体に関するものである。

本発明に係るヨードベンゼン誘導体は文献未載の新規化合物である。本発明に係る新規ヨードベンゼン誘導体の代表例として，下記構造式（５）

で示される１−［４−（４−ヨードフェノキン）ブチル］−３−メチルイミダゾリウムブロミドを取り上げ，その合成法を例示する。

この反応は無溶媒でも溶媒を用いても良い。溶媒を用いる場合は，エーテル系溶媒を用いると，反応後の回収が容易である。反応温度は室温から７０℃の間で適宜選択される。反応時間は１０分から２４時間の間で適宜選択される。

また，本発明に係るヨードベンゼン誘導体を用いるカルボニル化合物のα−スルホニルオキシ化法の代表例として，１−［４−（４−ヨードフェノキシ）ブチル］−３−メチルイミダゾリウムブロミドを用いたアセトフェノンのα−スルホニルオキシ化法を例示する。

１−［４−（４−ヨードフェノキシ）ブチル］−３−メチルイミダゾリウムブロミドは化学量論量でも触媒量でも良い。酸化剤としては，過ホウ酸ナトリウム，過酸化水素水，３−クロロ過安息香酸などから適宜選択されるが，より好ましくは３−クロロ過安息香酸である。スルホン酸としては，メタンスルホン酸，ｐ−ニトロベンゼンスルホン酸，ｐ−トルエンスルホン酸などから目的に応じて適宜選択される。反応溶媒として使用しうるイオン液体は，１−エチル−３−メチルイミダゾリウムｐ−トルエンスルホナート，１−エチル−３−メチルイミダゾリウムヘキサフルオロホスファート，１−エチル−３−メチルイミダゾリウムビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド，１−ブチル−３−メチルイミダゾリウムｐ−トルエンスルホナート，１−ブチル−３−メチルイミダゾリウムヘキサフルオロホスファート，１−ブチル−３−メチルイミダゾリウムビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミドなどから適宜選択されるが，より好ましくは１−エチル−３−メチルイミダゾリウムｐ−トルエンスルホナート，１−ブチル−３−メチルイミダゾリウムｐ−トルエンスルホナートである。反応温度は，反応溶媒として使用するイオン液体の融点から１５０℃まで適宜選択される。反応時間は１時間から１２時間の間で適宜選択される。

以下に，１−［４−（４−ヨードフェノキシ）ブチル］−３−メチルイミダゾリウムブロミド（Ａ），および１−［３−（４−ヨードベンジルオキシ）プロピル］−３−メチルイミダゾリウムブロミド（Ｂ）を用いた種々のカルボニル化合物のα−スルホニルオキシ化反応をとりあげ，本発明の有用性をさらに例示する。反応は以下の反応式に従い行った。

以下の表にその結果を示す。

本反応はイオン液体溶媒中，３−クロロ過安息香酸の存在下，ｐ−トルエンスルホン酸と触媒量のヨードベンゼン誘導体から，反応系内でスルホニルオキシ化剤を形成させることにより，良好な収率でα−スルホニルオキシカルボニル化合物が得られる。さらに，ヨードベンゼン誘導体の回収，再利用について以下に示す。

反応終了後，目的物を酢酸エチルで抽出した後，有機層を分液する。ヨードベンゼン誘導体はイオン液体溶媒に保持されるため，イオン液体溶媒ごと次の反応に利用することができる。反応毎に３−クロロ過安息香酸，ｐ−トルエンスルホン酸を追加し，繰り返し再利用したが，反応性が変化することなく，良好な収率で目的物が得られた。

上記のように，本発明に係るヨードベンゼン誘導体を用いたカルボニル化合物のα−スルホニルオキシ化は，スルホニルオキシ化剤を事前に調製することなく，目的物を得ることができる簡便かつ，有用なα−スルホニルオキシ化法である。また，反応終了後，ヨードベンゼン誘導体はイオン液体溶媒に保持されているため，目的物を抽出，分離した後，イオン液体溶媒ごと再利用することができる。以上のように，本発明に係るヨードベンゼン誘導体を用いたカルボニル化合物のα−スルホニルオキシ化は，非常に有用なカルボニル化合物のα−スルホニルオキシ化法といえる。

以下に本発明の好ましい実施例を記載するが，これは例示であり，本発明を制限するものではない。

実施例１ １−［４−（４−ヨードフェノキシ）ブチル］−３−メチルイミダゾリウムブロミドの合成
アセトン５ｍｌに４−ヨードフェノール（１ｍｍｏｌ，０．２２００１ｇ），１，４−ジブロモブタン（３ｍｍｏｌ，０．６４７７３ｇ），炭酸カリウム（１ｍｍｏｌ，０．１３８２１ｇ）を加え，６０℃で１７時間攪拌した。反応後，ろ過してアセトンで洗浄し，エバポレータで濃縮，さらに蒸留で１，４−ジブロモブタンを除去することにより，４−（４−ヨードフェノキシ）ブチルブロミドを収率９６％で得た。得られた４−（４−ヨードフェノキシ）ブチルブロミド（１ｍｍｏｌ，０．３５５ｇ）と１−メチルイミダゾール（１ｍｍｏｌ，０．０８２ｇ）を無溶媒，７０℃で１０〜２０分攪拌すると固化した。これをエーテルで洗浄することにより，１−［４−（４−ヨードフェノキシ）ブチル］−３−メチルイミダゾリウムブロミドを収率９５％で得た。

以下に得られた１−［４−（４−ヨードフェノキシ）ブチル］−３−メチルイミダゾリウムブロミドの物性値を示す。
ｍｐ：１２６〜１２８℃
^１Ｈ ＮＭＲ（４００ＭＨｚ，ＣＤＣｌ_３）：δ＝１．９（ｍ，２Ｈ），２．２（ｍ，２Ｈ），４．０（ｔ，Ｊ＝６．０Ｈｚ，２Ｈ），４．０９（ｓ，３Ｈ），４．４７（ｔ，Ｊ＝７．３Ｈｚ，２Ｈ），６．６７（ｄ，Ｊ＝８．４Ｈｚ，ｓ，２Ｈ），７．４（ｄ，Ｊ＝１２．８Ｈｚ，２Ｈ），７．５（ｄ，Ｊ＝８．４Ｈｚ，２Ｈ）

実施例２ １−［３−（４−ヨードベンジルオキシ）プロピル］−３−メチルイミダゾリウムブロミドの合成
４−ヨードベンジルブロミド（１ｍｍｏｌ，０．２９６ｇ）と２−（３−ヒドロキンプロポキシ）テトラヒドロピラン（１．１ｍｍｏｌ，０．１８７ｇ）のＤＭＦ（１ｍｌ）混合物に水素化ナトリウム（１．５ｍｍｏｌ，０．０６ｇ）を加え，室温下，１時間反応させた。反応後，水を加え，塩基性条件下で分液し，有機層を濃縮した。メタノールとｐ−トルエンスルホン酸を加え攪拌した後，分液し，有機層を濃縮した。濃縮液をカラム（ヘキサン：酢酸エチル＝３：１）にかけることにより，３−（４−ヨードベンジルオキシ）−１−プロパノールを収率７３％で得た。得られた３−（４−ヨードベンジルオキシ）−１−プロパノール（１ｍｍｏｌ，０．２６３ｇ）とトリフェニルホスフィン（１．１ｍｍｏｌ，０．２８９ｇ），四臭化炭素（１．２ｍｍｏｌ，０．３９８ｇ）をジクロロメタン（２ｍｌ）中，５０℃で１６時間攪拌した。反応後，水を加え分液し，有機層を濃縮した。濃縮液をカラム（ヘキサン：酢酸エチル＝３：１）にかけることにより，３−（４−ヨードベンジルオキシ）プロピルブロミド収率９７％で得た。３−（４−ヨードベンジルオキシ）プロピルブロミド（１ｍｍｏｌ，０．３５５ｇ）と１−メチルイミダゾール（１．１ｍｍｏｌ，０．０９０ｇ）を混合し，７０℃で２時間攪拌した。得られた液体をエーテル洗浄することにより，１−［３−（４−ヨードベンジルオキシ）プロピル］−３−メチルイミダゾリウムブロミドを収率９５％で得た。

以下に得られた１−［３−（４−ヨードベンジルオキシ）プロピル］−３−メチルイミタゾリウムブロミドの物性値を示す。
^１Ｈ ＮＭＲ（４００ＭＨｚ，ＣＤＣｌ_３）：δ＝２．３（ｍ，２Ｈ），３．６（ｔ，Ｊ＝５．５Ｈｚ，２Ｈ），４．０（ｓ，３Ｈ），４．４（ｓ，２Ｈ），４．９（ｔ，Ｊ＝６．８Ｈｚ，２Ｈ），７．４（ｄ，Ｊ＝８．５Ｈｚ，２Ｈ），７．２（ｄ，Ｊ＝１８．１Ｈｚ，２Ｈ），７．７（ｄ，Ｊ＝８．５Ｈｚ，２Ｈ），１０．７（ｓ，１Ｈ）

実施例３ １−［３−（４−ヨードベンジルオキシ）プロピル］−３−メチルイミダゾリウムブロミドを用いたアセトフェノンのα−スルホニルオキシ化
アセトフェノン（１ｍｍｏｌ，０．１２０ｇ）と１−［３−（４−ヨードベンンルオキシ）プロピル］−３−メチルイミダゾリウムブロミド（０．１ｍｍｏｌ，０．０４３７ｇ）とｐ−トルエンスルホン酸一水和物（１．１ｍｍｏｌ，０．２０９ｇ）の１−エチル−３−メチルイミダゾリウムｐ−トルエンスルホナート（２ｍｌ）混合物に３−クロロ過安息香酸（６５％，１．３ｍｍｏｌ，０．３４５ｇ）を加え，５０℃で５時間攪拌した。反応終了後，酢酸エチルで抽出し，有機層をエバポレータで濃縮した。これを塩基性条件下で分液し，有機層を濃縮した。濃縮液をカラム（ヘキサン：酢酸エチル＝３：１）にかけることにより，２−（ｐ−トルニンスルホニルオキシ）アセトフェノンが収率８２％で得られた。

実施例４ 触媒および溶媒の再利用
実施例３の反応終了後，酢酸エチルで目的物等を抽出，分離した後，残りのイオン液体層を室温下，真空ポンプで２時間減圧（約１ｍｍＨｇ）乾燥した。このイオン液体にアセトフェノン（１ｍｍｏｌ，０．１２０ｇ）とｐ−トルエンスルホン酸一水和物（１．１ｍｍｏｌ，０．２０９ｇ）と３−クロロ過安息香酸（６５％，１．３ｍｍｏｌ，０．３４５ｇ）を加えて５０℃で５時間攪拌した。反応後，酢酸エチルで抽出し、有機層をエバポレータで濃縮した。これを塩基性条件下で分液し，有機層を濃縮した。濃縮液をカラム（ヘキサン：酢酸エチル＝３：１）にかけることにより，２−（ｐ−トルエンスルホニルオキン）アセトフェノンが収率８２％で得られた。

Claims (4)

1. 下記構造式（１）
   

   

   （式中，Ｒ^１，Ｒ^３，Ｒ^４はそれぞれ独立に水素，アルキル基，アルキルオキシメチル基，アルケニル基，芳香環，複素環から選択され，Ｒ^２はアルキル基，アルキルオキシメチル基，アルケニル基，芳香環，複素環から選択され，Ｒ^５，Ｒ^６，Ｒ^７，Ｒ^８はそれぞれ独立に水素，ハロゲン，アルキル基から選択され，Ａは炭素数１から１０までのアルキル鎖で，鎖中の任意のメチレンが酸素，硫黄，窒素で置換されていても良く，Ｘはハロゲン，アセタート，トリフルオロアセタート，トリフルオロメタンスルホナート，ｐ−トルエンスルホナート，テトラフルオロボラート，ヘキサフルオロホスファート，ビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミドから選択される）で示されるヨードベンゼン誘導体。
2. 構造式（１）のＲ^１，Ｒ^３，Ｒ^４，Ｒ^５，Ｒ^６，Ｒ^７，Ｒ^８が水素であり，Ｒ^２がメチル基であり，Ａが４−オキシブチル基であり，Ｘが臭素である下記構造式（２）で示される請求項１記載の新規ヨードベンゼン誘導体。
   

   
3. 構造式（１）のＲ^１，Ｒ^３，Ｒ^４，Ｒ^５，Ｒ^６，Ｒ^７，Ｒ^８が水素であり，Ｒ^２がメチル基であり，Ａが３−メトキシプロピル基であり，Ｘが臭素である下記構造式（３）で示される請求項１記載の新規ヨードベンゼン誘導体。
   

   
4. イオン液体溶媒中，酸化剤，スルホン酸，および請求項１記載のヨードベンゼン誘導体の存在下で行うカルボニル化合物のα−スルホニルオキシ化法。