JP2008222576A - インドール化合物の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】インドリン化合物を、式(I)を満たす活性炭からなる触媒の存在下酸素と接触させるインドール化合物の製造方法。
4000<S×(Oco) (I)
但し、SはBET比表面積(m2/g)を、Ocoは加熱により一酸化炭素として脱離する表面酸素量の活性炭に対する重量%を示す。
【選択図】なし
Description
インドリン誘導体から脱水素することでインドール化合物を合成する方法も知られており、この方法では副生成物が少なく、簡便な方法であるが、脱水素反応に酸化マンガン、パラジウム化合物などの重金属触媒を用いる必要があり、より温和な条件で合成できる方法の開発が望まれていた。
(1)置換基を有していてもよいインドリン(以下インドリン化合物という。)を、式(I)を満たす活性炭からなる触媒の存在下酸素と接触させる対応するインドール(以下インドール化合物という。)の製造方法。
4000<S×(Oco) (I)
但し、SはBET比表面積(m2/g)を、Ocoは次の方法により求められる加熱により一酸化炭素として脱離する表面酸素量の活性炭に対する重量%を示す。
Ocoの測定法:
活性炭約3gを測り取り、内径25mm、長さ100cmの石英管に入れ、石英管を温度調節のできる管状炉に挿入し、窒素ガスを0.1L/分の割合で流しながら、室温から900℃まで30分かけて昇温した後その温度で30分間保持し、この工程で排出されたガスを全量採取し、メタンコンバーターを設置したガスクロマトグラフィーで一酸化炭素を定量し、これに含まれる酸素量の活性炭に対する重量%を計算して求める、
(2)
インドリン化合物が式(II)
(式中R1およびR2は、同一または異なって、水素原子、芳香族基、脂肪族基、ハロゲン、ニトロ、カルボキシル基である。)
で示される化合物であり、インドール化合物が式(III)
(式中R1およびR2は前記と同義である。)
で示される化合物である(1)記載のインドール化合物の製造方法、
(3)
インドリン化合物およびインドール化合物が2−置換体である(1)または(2)記載のインドール化合物の製造方法、
(4)
触媒が300〜750℃で薬品賦活された活性炭である(1)〜(3)のいずれかに記載のインドール化合物の製造方法、
である。
溶媒としては、例えばベンゼン、トルエン、キシレン、メシチレン、エチルベンゼンのような芳香族化合物、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、アミルアルコール、オクタノールのようなアルコール類、エチレングリコール、プロピレングリコールのような多価アルコール類等の有機溶媒が挙げられる。溶媒のなかでは特にベンゼン、トルエン、キシレン、メシチレン、エチルベンゼンのような芳香族化合物が好ましい。
一般式(II)および(III)において、R1およびR2で示される基としては、水素原子、さらに置換基を有していてもよい芳香族または脂肪族基、ハロゲン原子、ニトロ基、カルボキシル基)などが挙げられる。
基質を接触させる酸素の濃度は、0.1〜100容量%の範囲が好ましく、5〜100容量%の範囲がさらに好ましく、15〜100容量%の範囲が最も好ましい。酸素又は空気は、反応液中に管から導入しても良いが、通常反応液を攪拌しながら空気と接触させることによって行ってもよい。また、濃度0.1〜100容量%酸素が含まれる雰囲気で加圧下に反応させてもよい。
本発明の反応時間は、反応が終了することを確認できれば特に限定されないが、通常3時間以上、好ましくは5時間以上であり、50時間以下であり、好ましくは24時間以下である。
反応終了後、生成物、未反応の基質と酸化反応触媒をろ過によって分離することができる。分離した酸化反応触媒は、溶媒で洗浄した後乾燥することで、再度酸化反応触媒として使用することができる。
賦活した活性炭のBET比表面積は、通常1000〜2000m2/g、好ましくは1200〜1800m2/gである。
通常触媒用として用いられる活性炭は、水蒸気賦活法で製造されたものが多いが、水蒸気賦活に必要な800〜1000℃といった高い温度では、上記のような官能基は活性炭表面で安定的に存在できない。したがって、本発明の酸化触媒を製造するには、りん酸、塩化亜鉛、アルカリ金属水酸化物などの賦活薬品を用いて通常300〜750℃、好ましくは320〜700℃で賦活するのが良い。
第2段焼成は第1段焼成と同じく窒素ガス、炭酸ガス、ヘリウムガス、燃焼排ガス等の不活性ガス中で有利に行なわれるが、窒素ガスが好適に用いられる。このような焼成により賦活された活性炭をたとえば水で洗浄してアルカリ金属水酸化物を除去し、乾燥する。
活性炭約3gを測り取り、内径25mm程度、長さ100cm程度の石英管に入れ、石英管を温度調節のできる管状炉に挿入し、窒素ガスを0.1L/分の割合で流しながら、室温から900℃まで30分かけて好ましくは徐々に昇温し、そのままの温度で30分間保持する。この工程で排出されたガスを全量採取し、メタンコンバーターを設置したガスクロマトグラフィーで一酸化炭素を定量し、これに含まれる酸素量の活性炭に対する重量%を計算して求める。
本発明の活性炭からなる酸化反応触媒における一酸化炭素として脱離する表面酸素量は、活性炭の比表面積にもよるが、活性炭にたいして2.0重量%以上が好ましく、2.5重量%以上がより好ましく、3.0重量%以上が最も好ましい。この一酸化炭素として脱離する表面酸素量は理論的には多い程酸化反応触媒として好ましいが、実際には5重量%あれば十二分である。
また、本発明の酸化反応触媒における式(I)のS×(Oco)の値は、4000以上、好ましくは4200以上、更に好ましくは4500以上である。
このS×(Oco)の値も理論的には多い程酸化反応触媒として好ましいが、実際には10000あれば十二分である。
乾燥した木粉50gに60W/W%濃度の塩化亜鉛水溶液220gを加えよく混合し、るつぼに入れ蓋をした。これを電気炉に入れ、100〜250℃まで2時間、250〜530℃まで1時間かけて昇温し、そのままの温度で30分保持した後冷却した。これをろ布の付いた洗浄槽にいれ、塩酸50mlを水0.2Lで希釈した水溶液を加え、2時間かくはん洗浄し、水切りした後、50℃の水を0.25L/時間の割合で4時間通水して洗浄した。この洗浄活性炭を115±5℃に保った電気乾燥機で乾燥した。乾燥した活性炭を、ボールミルを用いて粉砕して酸化反応触媒No.1を得た。この活性炭の比表面積は1455m2/g、S×(Oco)の値は4554であった。
粒度1.7〜0.25mmに整粒したやし殻炭化品1kgと、粒状の水酸化ナトリウム 1.5kgをよく混合し、窒素気流中340℃で60分間の第1段焼成を行ない、ついで650℃、40分間の第2段焼成を行った。得られた活性炭を温水でよく洗浄して水酸化ナトリウムを除去し、乾燥した。乾燥した活性炭をボールミルを用いて粉砕して酸化反応触媒No.2を得た。この活性炭の比表面積は1494m2/g、S×(Oco)の値は4407であった。
木粉500gに80W/W%濃度のりん酸1560gを加えよく混合し、るつぼに入れふたをした。これを電気炉に入れ、100〜250℃まで2時間、250〜500℃まで1時間かけて昇温し、そのままの温度で30分保持した後冷却した。これをろ布の付いた洗浄槽にいれ、50℃の水を2.5L/時間の割合で4時間通水して洗浄した。この洗浄活性炭を115±5℃に保った電気乾燥機で乾燥した。乾燥した活性炭を、ボールミルを用いて粉砕して酸化反応触媒No.3を得た。この活性炭の比表面積は1487m2/g、S×(Oco)の値は4423であった。
比較用の活性炭として、市販のやし殻活性炭をボールミルを用いて粉砕して酸化反応触媒No.4を得た。この活性炭の比表面積は1426m2/g、S×(Oco)の値は1725であった。
あらかじめ表1に記載のインドリン化合物2mmol、インドリン化合物と同じ重量の酸化反応触媒および溶媒として無水キシレン4mlを、内容積100mlの三口フラスコに入れ、酸素雰囲気で所定時間、加熱、攪拌した。酸化反応の終了を確認した後、反応混合物を、セライトを用いてろ過し、セライトを少量のアセトンおよび酢酸エチルで洗った。ろ液と洗液を混合し、濃縮して得られた固体あるいは液体をシリカゲルクロマトグラフィーあるいは再結晶法により単離し、得られた対応インドール化合物の収率を反応収率とした。これらの結果を表1に示した。
なお、実験例3は、触媒を使用しなかった例であり、実験例6は触媒No.4を用いた例で、いずれもインドール化合物の収率は低かった。一方、本発明の触媒を使用した実施例では60%以上の高収率で対応インドール化合物が得られた。
Claims (4)
- 置換基を有していてもよいインドリン(以下インドリン化合物という。)を、式(I)を満たす活性炭からなる触媒の存在下に酸素と接触させることを特徴とする対応するインドール(以下インドール化合物という。)の製造方法。
4000<S×(Oco) (I)
但し、SはBET比表面積(m2/g)を、Ocoは次の方法により求められる加熱により一酸化炭素として脱離する表面酸素量の活性炭に対する重量%を示す。
Ocoの測定法:
活性炭約3gを測り取り、内径25mm、長さ100cmの石英管に入れ、石英管を温度調節のできる管状炉に挿入し、窒素ガスを0.1L/分の割合で流しながら、室温から900℃まで30分かけて昇温した後その温度で30分間保持し、この工程で排出されたガスを全量採取し、メタンコンバーターを設置したガスクロマトグラフィーで一酸化炭素を定量し、これに含まれる酸素量の活性炭に対する重量%を計算して求める。 - インドリン化合物およびインドール化合物が2−置換体である請求項1または請求項2記載のインドール化合物の製造方法。
- 触媒が300〜750℃で薬品賦活された活性炭である請求項1〜3のいずれかに記載のインドール化合物の製造方法。
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