JP2017122072A - 化合物の製造方法 - Google Patents

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宗矩 櫻井
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Abstract

【課題】 医薬、農薬、液晶材料等の化成品の製造中間体及び原体として有用な化合物の製造方法を提供する。【解決手段】 一般式(1)で表される化合物と一般式(2)で表されるホウ素化合物を一般式(3)で表されるニッケル触媒を用いてカップリング反応させる、一般式(4)で表される化合物の製造方法として、一般式(1)中のR1が表す基と異なる基が付加した一般式(3)で表されるニッケル触媒を用いる。これにより、副生成物の生成を抑えられ、高価なホウ素化合物を無駄に消費することなく、一般式(4)で表される化合物を効率的に得ることができる。【選択図】 なし

Description

本願発明は医薬、農薬、液晶材料等の化成品の製造中間体及び原体として有用な化合物の製造方法に関する。
医薬、農薬、液晶材料等の分野において有用な化合物であるビフェニル誘導体を製造する方法としてカップリング反応が広く用いられており、そのほとんどのカップリング反応において、パラジウム触媒が使用されている。しかし、パラジウム触媒は高価であるため、原料費が高くつくのが現状である。そこで、より安価なニッケル触媒を使用したカップリング反応の開発が求められている。
ニッケル触媒を使用したカップリング反応として、アリールハライドとホウ素化合物を、ニッケル触媒を用いて縮合させる方法が挙げられる。非特許文献1には、以下のようなニッケル‐ナフチル錯体を用いた反応が開示されている。
Figure 2017122072
しかしながら、この手法では、ニッケルに付加しているナフタレン由来の副生成物が必ず生成してしまい、高価なホウ素化合物を無駄に消費してしまうとともに、該副生成物を除去する必要がある。従って、安価なニッケル触媒を使用して目的化合物を無駄なく効率的に得るための新しいカップリング反応の開発が求められている。
Chen Chen and Lean-Ming Yang, Tetrahedron Letters, 48 (2007) 2427-2430
本発明の課題は、ニッケル触媒を用いるカップリング反応において、基質を無駄に消費することなく、目的化合物を効率的に得られる製造方法を提供することにある。
本願発明者らは、上記課題を解決するために使用するニッケル触媒について検討した結果、反応基質が付加したニッケル触媒を用いることで、ニッケル触媒由来の副生成物の生成が抑えられることを見出し、本願発明の完成に至った。
すなわち、本発明は一般式(1)
Figure 2017122072
(式中、Rは置換もしくは無置換のアリール基、置換もしくは無置換のヘテロアリール基、置換もしくは無置換のアルケニル基、又はアルキル基中の1個又は2個以上の水素原子がフッ素原子により置換されたアルキル基を表し、Rがアルケニル基又はアルキル基を表す場合、該アルケニル基又はアルキル基は直鎖状、分枝状もしくは環状構造を表し、また、該アルケニル基又はアルキル基中に存在する1個又は隣接していない2個以上の−CH−はそれぞれ独立して−O−、−S−、−COO−、−OCO−、−CO−により置換されてもよく、
は脱離基を表す。)
で表される化合物と一般式(2)
Figure 2017122072
(式中、Rは置換もしくは無置換のアリール基、置換もしくは無置換のヘテロアリール基、置換もしくは無置換のアルケニル基、又はアルキル基中の1個又は2個以上の水素原子がフッ素原子により置換されたアルキル基を表し、Rがアルケニル基又はアルキル基を表す場合、該アルケニル基又はアルキル基は直鎖状、分枝状もしくは環状構造を表し、また、該アルケニル基又はアルキル基中に存在する1個又は隣接していない2個以上の−CH−はそれぞれ独立して−O−、−S−、−COO−、−OCO−、−CO−により置換されてもよく、
21及びX22はそれぞれ独立して水酸基又はアルコキシ基を表し、該アルコキシ基は直鎖状、分枝状を表し、X21及びX22は互いに結合して環構造を形成していてもよい。)
で表されるホウ素化合物を一般式(3)
Figure 2017122072
(式中、Xは脱離基を表し、Yは配位子を表し、n3は0〜3の整数を表し、Rは一般式(1)中のRと同じ意味を表し、且つ、Rは一般式(1)中のRが表す基と同じ基を表す。)
で示されるニッケル触媒を用いてカップリング反応させる、一般式(4)
Figure 2017122072
(Rは一般式(1)中のRと同じ意味を表し、Rは一般式(2)中のRと同じ意味を表し、且つ、R及びRは一般式(1)中のR及び一般式(2)中のRが表す基とそれぞれ同じ基を表す。)
で表される化合物の製造方法を提供する。
本願発明の製造方法により、ニッケル触媒を用いるカップリング反応において、副生成物の生成が抑えられ、基質として用いるホウ素化合物を無駄に消費することなく、目的化合物を効率的に得ることができる。高価なホウ素化合物の消費を抑えられるため、生産コストを低下させることができる。
本願発明は、一般式(1)で表される化合物と一般式(2)で表される化合物を基質として用いて一般式(4)で表される化合物を得る際、一般式(3)で表される特定のニッケル触媒を用いてカップリング反応を行う製造方法である。
一般式(1)で表される化合物において、式中のXはハロゲン原子、スルホネート基、又は−OCO−RX1(Rx1はアルキル基を表す。)であることが好ましい。Xが−OCO−RX1を表す場合、Rx1の炭素原子数は1〜8が好ましく、1〜5が好ましい。また、アルキル基は直鎖状であっても分枝状であってもよい。Xは、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原又はトリフルオロメタンスルホニルオキシ基であることがより好ましく、塩素原子、臭素原子がより好ましく、塩素原子であることがより好ましい。
一般式(1)においてRは置換もしくは無置換のアリール基、置換もしくは無置換のヘテロアリール基、置換もしくは無置換のアルケニル基又はアルキル基中の1個又は2個以上の水素原子がフッ素原子により置換されたアルキル基を表す。
アリール基としては、置換もしくは無置換のフェニレン基、置換もしくは無置換のナフチル基であることが好ましい。ヘテロアリール基としては、フェニレン基中又はナフタレン−2,6−ジイル基中に存在する1個の−CH=又は隣接していない2個以上の−CH=は−N=に置き換えられた基であることが好ましく、以下の基であることが好ましい。
Figure 2017122072
(各基中の黒点は一般式(1)中のXを表す。)
置換もしくは無置換のアルケニル基としては、以下の基であることが好ましい。
Figure 2017122072
(基中の黒点は一般式(1)中のXを表し、R11は水素原子、アルキル基を表し、該アルキル基中に存在する1個又は隣接していない2個以上の−CH−はそれぞれ独立して−O−、−S−、−COO−、−OCO−、−CO−、−C=C−又は−C≡C−により置換されてもよい。)
アルキル基中の1個又は2個以上の水素原子がフッ素原子により置換されたアルキル基の炭素原子数は1〜30が好ましく、1〜20が好ましく、1〜10が好ましく、該アルキル基は直鎖状であっても分枝状であっても環状構造であってもよい。
一般式(1)で表される化合物は、以下の一般式(1−a)で表される化合物であることが好ましい。
Figure 2017122072
(式中、R1aは水素原子、フッ素原子、シアノ基又は炭素原子数1から12のアルキル基を表すが、アルキル基中に存在する1個の−CH−又は隣接していない2個以上の−CH−は−O−、−S−、−CO−、−CO−O−、−O−CO−、−CO−S−、−S−CO−、−O−CO−O−、−CO−NH−、−NH−CO−、−CH=CH−COO−、−CH=CH−OCO−、−COO−CH=CH−、−OCO−CH=CH−、−CH=CH−、−C≡C−により置換されても良く、また、アルキル基中の1個又は2個以上の水素原子はフッ素原子で置換されていてもよく、
1a1は1,4−フェニレン基又はナフタレン−2,6−ジイル基(1,4−フェニレン基又はナフタレン−2,6−ジイル基はそれぞれ独立してフッ素原子又はシアノ基で置換されていてもよく、また、これらの基中に存在する1個の−CH=又は隣接していない2個以上の−CH=は−N=に置換されてもよい。)を表し、
1a2
(a) 1,4−シクロヘキシレン基、1,4−シクロヘキセニレン基(これらの基中に存在する1個の−CH−又は隣接していない2個以上の−CH−は−O−に置換されてもよい。)
(b) 1,4−フェニレン基(この基中に存在する1個の−CH=又は隣接していない2個以上の−CH=は−N=に置換されてもよい。)及び
(c) ナフタレン−2,6−ジイル基又は1,2,3,4−テトラヒドロナフタレン−2,6−ジイル基(これらの基中に存在する1個の−CH=又は隣接していない2個以上の−CH=は−N=に置換されてもよい。)
からなる群より選ばれる基を表し、上記の基(a)、基(b)及び基(c)はそれぞれ独立してフッ素原子又はシアノ基で置換されていてもよく、
1aは単結合又は炭素原子数1〜10のアルキレン基を表し、該アルキレン基中に存在する1個又は隣接していない2個以上の−CH−はそれぞれ独立して−O−、−S−、−CO−、−CO−O−、−O−CO−、−CO−S−、−S−CO−、−O−CO−O−、−CO−NH−、−NH−CO−、−CH=CH−COO−、−CH=CH−OCO−、−COO−CH=CH−、−OCO−CH=CH−、−CH=CH−、−CF=CF−、−OCF−、−CFO−、又は−C≡C−で置換されてもよく、
1aは0,1,2又は3を表すが、m1aが2又は3を表しA1a2及び/又はZ1aが複数存在する場合にはそれらは同一であっても異なっていてもよく、
は一般式(1)中のXと同じ意味を表す。)
一般式(1−a)中のR1aは粘度を低下させる為には、炭素原子数1〜8のアルキル基、アルコキシ基、炭素原子数2〜8のアルケニル基、アルケニルオキシ基であることが好ましく、炭素原子数1〜5のアルキル基、アルコキシ基、又は炭素原子数2〜5のアルケニル基、アルケニルオキシ基であることが特に好ましい。また、直鎖状であっても分枝状であってもよい。
1a1は置換又は無置換の1,4−フェニレン基であることが好ましく、1,4−フェニレン基中の水素原子がフッ素原子で置換されたフェニレン基又は無置換の1,4−フェニレン基であることが好ましく、無置換の1,4−フェニレン基であることがより好ましい。
1a2は液晶組成物の粘度を低下させるためにはトランス−1,4−シクロヘキシレン基、無置換のナフタレン−2,6−ジイル基又は無置換の1,4−フェニレン基であることが好ましく、他の液晶成分との混和性を高くする為には、トランス−1,4−シクロヘキシレン基又は無置換の1,4−フェニレン基である事が好ましい。
一般式(1)で表される化合物を用いて、一般式(4)で表される化合物として液晶化合物を製造することができる。液晶化合物として、誘電率異方性(Δε)が正の一般式(4)で表される液晶化合物を製造する場合、A1a2は、Δεを大きくするためには
Figure 2017122072
が好ましく、
Figure 2017122072
が更に好ましい。
一般式(1)で表される化合物を用いてΔεが負の一般式(4)で表される化合物を製造する場合、A1a2は下記の構造が好ましい。
Figure 2017122072
1aは粘度の低下及び他の液晶成分との混和性を高くするためには−CHO−、−OCH−、−CFO−、−OCF−、−CF=CF−、−C≡C−又は単結合であることが好ましく、−CFO−、−OCF−、−CHCH−又は単結合であることが更に好ましく、単結合である事が特に好ましく、大きなΔεを示す為には単結合又は−CFO−である事が好ましい。Yと直接結合するZ及びZは、炭素原子数1〜10の直鎖状のアルキレン基又は単結合を表すことが好ましく、炭素原子数1〜4の直鎖状のアルキレン基又は単結合を表すことが好ましい。
1aは0、1又は2を表すことが好ましい。
一般式(1−a)で表される化合物は、以下の一般式が好ましい。
Figure 2017122072
(式中、R1a1、R1a2、R1a3、R1a4及びR1a5はそれぞれ独立してフッ素原子、シアノ基又は炭素原子数1から8のアルキル基を表し、当該アルキル基中に存在する1個の−CH−又は隣接していない2個以上の−CH−は各々独立して、−CH=CH−、−C≡C−、−O−、−S−、−COO−、−OCO−又は−CO−により置き換えられてもよく、Z1a1、Z1a2及びZ1a3はそれぞれ独立して単結合、−CH=CH−、−C≡C−、−CHCH−、−(CH−、−COO−、−OCO−、−OCH−、−CHO−、−CF=CF−、−OCF−又は−CFO−を表し、Xは一般式(1)中のXと同じ意味を表し、式中の1,4−フェニレン基又はナフタレン−2,6−ジイル基はそれぞれ独立してフッ素原子又はシアノ基で置換されていてもよい。)
一般式(2)で表される化合物において、X21及びX22はそれぞれ独立して水酸基又はアルコキシ基を表す。アルコキシ基は、炭素原子数1〜20であることが好ましく、炭素原子数1〜10であることが好ましく、1〜5であることが好ましく、直鎖状であっても分枝状であってもよく、また、X21及びX22が互いに結合して環を形成していてもよい。より具体的には、以下の一般式(B−1)又は(B−2)で表す置換基を表すことが好ましい。
Figure 2017122072
(式中、RB1及びRB2はそれぞれ独立して水素原子、又は直鎖状であっても又は分岐状であってもよい炭素原子数1から5のアルキル基を表し、
Eは基中に存在する一つ以上の水素原子が各々独立してメチル基に置換されていても良い−(CH−を表し、pは2、3又は4を表す。)
は上述した一般式(1)中のRと同様の基を表すことが好ましい。
具体的には、一般式(2)で表される化合物は、以下の一般式(2−a)で表される化合物であることが好ましい。
Figure 2017122072
(式中、R2aは水素原子、フッ素原子、シアノ基又は炭素原子数1から12のアルキル基を表すが、アルキル基中に存在する1個の−CH−又は隣接していない2個以上の−CH−は−O−、−S−、−CO−、−CO−O−、−O−CO−、−CO−S−、−S−CO−、−O−CO−O−、−CO−NH−、−NH−CO−、−CH=CH−COO−、−CH=CH−OCO−、−COO−CH=CH−、−OCO−CH=CH−、−CH=CH−、−C≡C−により置換されても良く、また、アルキル基中の1個又は2個以上の水素原子はフッ素原子で置換されていてもよく、
2a1は1,4−フェニレン基又はナフタレン−2,6−ジイル基(1,4−フェニレン基又はナフタレン−2,6−ジイル基はそれぞれ独立してフッ素原子又はシアノ基で置換されていてもよく、また、これらの基中に存在する1個の−CH=又は隣接していない2個以上の−CH=は−N=に置換されてもよい。)を表し、
2a2
(a) 1,4−シクロヘキシレン基、1,4−シクロヘキセニレン基(これらの基中に存在する1個の−CH−又は隣接していない2個以上の−CH−は−O−に置換されてもよい。)
(b) 1,4−フェニレン基(この基中に存在する1個の−CH=又は隣接していない2個以上の−CH=は−N=に置換されてもよい。)及び
(c) ナフタレン−2,6−ジイル基又は1,2,3,4−テトラヒドロナフタレン−2,6−ジイル基(これらの基中に存在する1個の−CH=又は隣接していない2個以上の−CH=は−N=に置換されてもよい。)
からなる群より選ばれる基を表し、上記の基(a)、基(b)及び基(c)はそれぞれ独立してフッ素原子又はシアノ基で置換されていてもよく、
2aは単結合又は炭素原子数1〜10のアルキレン基を表し、該アルキレン基中に存在する1個又は隣接していない2個以上の−CH−はそれぞれ独立して−O−、−S−、−CO−、−CO−O−、−O−CO−、−CO−S−、−S−CO−、−O−CO−O−、−CO−NH−、−NH−CO−、−CH=CH−COO−、−CH=CH−OCO−、−COO−CH=CH−、−OCO−CH=CH−、−CH=CH−、−CF=CF−、−OCF−、−CFO−、又は−C≡C−で置換されてもよく、
2aは0,1,2又は3を表すが、m2aが2又は3を表しA2a2及び/又はZ2aが複数存在する場合にはそれらは同一であっても異なっていてもよく、
21及びX22は一般式(2)中のX21及びX22と同じ意味を表す。)
一般式(2−a)中のR2aは粘度を低下させる為には、炭素原子数1〜8のアルキル基、アルコキシ基、炭素原子数2〜8のアルケニル基、アルケニルオキシ基であることが好ましく、炭素原子数1〜5のアルキル基、アルコキシ基、又は炭素原子数2〜5のアルケニル基、アルケニルオキシ基であることが特に好ましい。また、直鎖状であっても分枝状であってもよい。
2a1は置換又は無置換の1,4−フェニレン基であることが好ましく、1,4−フェニレン基中の水素原子がフッ素原子で置換されたフェニレン基又は無置換の1,4−フェニレン基であることが好ましく、無置換の1,4−フェニレン基であることがより好ましい。
2a2は液晶組成物の粘度を低下させるためにはトランス−1,4−シクロヘキシレン基、無置換のナフタレン−2,6−ジイル基又は無置換の1,4−フェニレン基であることが好ましく、他の液晶成分との混和性を高くする為には、トランス−1,4−シクロヘキシレン基又は無置換の1,4−フェニレン基である事が好ましい。
一般式(1)で表される化合物を用いてΔεが正の一般式(4)で表される化合物を製造する場合、A2a2は、Δεを大きくするためには
Figure 2017122072
が好ましく、
Figure 2017122072
が更に好ましい。
一般式(1)で表される化合物を用いてΔεが負の一般式(4)で表される化合物を製造する場合、A2a2は下記の構造が好ましい。
Figure 2017122072
2aは粘度の低下及び他の液晶成分との混和性を高くするためには−CHO−、−OCH−、−CFO−、−OCF−、−CF=CF−、−C≡C−又は単結合であることが好ましく、−CFO−、−OCF−、−CHCH−又は単結合であることが更に好ましく、単結合である事が特に好ましく、大きなΔεを示す為には単結合又は−CFO−である事が好ましい。Yと直接結合するZ及びZは、炭素原子数1〜10の直鎖状のアルキレン基又は単結合を表すことが好ましく、炭素原子数1〜4の直鎖状のアルキレン基又は単結合を表すことが好ましい。
2aは0、1又は2を表すことが好ましい。
一般式(2−a)で表される化合物は、以下の一般式が好ましい。
Figure 2017122072
(式中、R2a1、R2a2、R2a3、R2a4及びR2a5はそれぞれ独立して炭素原子数1から8のアルキル基を表し、当該アルキル基中に存在する1個の−CH−又は隣接していない2個以上の−CH−は各々独立して、−CH=CH−、−C≡C−、−O−、−S−、−COO−、−OCO−又は−CO−により置き換えられても良く、Z2a1、Z2a2及びZ2a3はそれぞれ独立して単結合、−CH=CH−、−C≡C−、−CHCH−、−(CH−、−COO−、−OCO−、−OCH−、−CHO−、−CF=CF−、−OCF−又は−CFO−を表し、X21及びX22は一般式(2)中のX21及びX22とそれぞれ同じ意味を表し、式中の1,4−フェニレン基又はナフタレン−2,6−ジイル基はそれぞれ独立してフッ素原子又はシアノ基で置換されていてもよい。)
一般式(3)で表される化合物において、Xは塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等のハロゲン原子であることが好ましく、塩素原子、臭素原子がより好ましく、塩素原子であることがより好ましい。
は3つの置換基を有するリン系配位子又は含窒素配位子が好ましく、単座配位子であっても多座配位子であってもよい。リン系配位子としては、ホスフィン、ホスフィンオキシド、ホスファイトが挙げられ、具体的には、トリフェニルホスフィン、メチルジフェニルホスフィン、トリフリルホスフィン、トリ( o − トリル) ホスフィン、トリ( p − トリル) ホスフィン、トリメトキシホスフィン、トリシクロヘキシルホスフィン、ジシクロヘキシルホスフィン、トリ( t − ブチル) ホスフィン等の単座配位子や、2 , 2 ’ − ビス( ジフェニルホスフィノ) − 1 , 1 ’ − ビナフチル、1 , 2 − ジフェニルホスフィノエタン、1 , 4 − ジフェニルホスフィノブタン、1 , 1’ − ジフェニルホスフィノフェロセン、1 , 3 − ジシキクロヘキシルホスフィノプロパン、1 , 4 − ジシキクロヘキシルホスフィノブタン、1 , 1 ’ − ジシクロヘキシルホスフィノフェロセン等の二座配位子が好ましく、トリフェニルホスフィンがより好ましい。含窒素配位子としては、アミン系配位子が挙げられ、具体的には、2 , 2 ’ − ビピリジル、1 − メチルイミダゾール、1 , 8 − ジアザビシクロ[ 5 . 4 . 0 ] − 7 − ウンデセン等が好ましい。
は一般式(1)中のRが表す基と同じ基を表す。
ここで、一般式(1)で表される化合物と一般式(2)で表される化合物のカップリング反応を行う際、例えば以下の式(A)
Figure 2017122072
(式中、R’は一般式(1)中のRが表す基と異なる基を表し、Xは脱離基を表し、Yは配位子を表す。)
で表されるような、一般式(1)中のRが表す基と異なる基が付加したニッケル触媒を用いると、一般式(2)で表される化合物と一般式(A)で表される化合物の反応により、R’−Rで表される化合物が副生成物として生成される。当該副生成物の生成により、一般式(2)で表されるホウ素化合物を無駄に消費する結果となる。また、反応終了後には、R’−Rで表される化合物が不純物として含まれるため、純度の高い一般式(4)で表される化合物を得るためには、再結晶等の精製を繰り返す必要があり、精製の工程で一般式(4)で表される化合物も除かれてしまうため、結果として収率が低下してしまう。これに対し本発明では、反応基質が付加した一般式(3)で表されるニッケル触媒を用いることで、前記の副生成物の生成を抑えられ、一般式(4)で表される化合物を効率的に得ることができる。
一般式(3)で表される化合物は、一般式(1)で表される化合物とニッケルハロゲン化物を配位子と金属還元剤の存在下で反応させて得られる。
ニッケルハロゲン化物としては、塩化ニッケルを用いることが好ましい。配位子はホスフィン、ホスフィンオキシド、ホスファイト又は含窒素配位子を用いることが好ましい。金属還元剤としては、反応を円滑に進行させるものであればいずれでも構わないが、銅、亜鉛、マグネシウム及びマンガンから選ばれる少なくとも一種を用いることが好ましく、亜鉛を用いることが好ましい。これらの一般式(1)で表される化合物、ニッケルハロゲン化物、配位子及び金属還元剤に、溶媒を加え後、必要に応じて加熱・撹拌を行い、反応物である一般式(3)で表されるニッケル触媒を含有する混合物(i)を得られる。
溶媒としては、反応を円滑に進行させるものであればいずれでも構わないが、テトラヒドロフラン、ジエチルエーテル、tert−ブチルメチルエーテル等のエーテル系溶媒、エタノール等のアルコール系溶媒、アセトン、メチルエチルケトン等のケトン系溶媒、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド等のアミド系溶媒及びベンゼン、トルエン等の芳香族炭化水素系溶媒が好ましく、テトラヒドロフラン、エタノール、アセトン、メチルエチルケトン、N,N−ジメチルホルムアミド、トルエンがさらに好ましい。またこれら溶媒を単独で使用しても、混合して使用してもよい。
反応を実施する際には、使用する全ての原料及び溶媒を室温にて混合し、加熱することが好ましい。反応温度は、反応を円滑に進行させる温度であればいずれでも構わないが、0℃から溶媒が還流する範囲までの温度が好ましく、40℃から110℃までが更に好ましい。これらの反応は、不活性ガス雰囲気化で行うことが好ましい。
反応後、混合物(i)から一般式(3)で表されるニッケル触媒を抽出し、一般式(1)で表される化合物及び一般式(2)で表される化合物と混合し、塩基存在下で反応させることにより、一般式(4)で表される化合物を得ることができる。また、必要に応じて配位子を加えても良い。
溶媒としては、反応を円滑に進行させるものであればいずれでも構わないが、テトラヒドロフラン、ジエチルエーテル、tert−ブチルメチルエーテル等のエーテル系溶媒、エタノール等のアルコール系溶媒、アセトン、メチルエチルケトン等のケトン系溶媒、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド等のアミド系溶媒及びベンゼン、トルエン等の芳香族炭化水素系溶媒が好ましく、テトラヒドロフラン、エタノール、アセトン、メチルエチルケトン、N,N−ジメチルホルムアミド、トルエンがさらに好ましい。またこれら溶媒を単独で使用しても、混合して使用してもよい。
塩基としては、反応を円滑に進行させるものであればいずれでも構わないが、リン酸三カリウム等にリン酸塩、トリエチルアミン、エチルジイソプロピルアミン等のアミン系試薬、炭酸カリウム、炭酸セシウム等の炭酸塩類又は水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等の水酸化アルカリ金属類が好ましく、リン酸三カリウム等のリン酸塩又は炭酸カリウム、炭酸セシウム等の炭酸塩が更に好ましい。また、これらの塩基は必要に応じて水溶液として用いても良い。
反応を行う際には、
(a1)使用する原料及び溶媒を全て混合しておき加熱する。
(b1)一般式(2)で表されるホウ素化合物以外の原料及び溶媒を混合しておき、必要に応じて加熱しながら、一般式(2)で表されるホウ素化合物を加える。
のどちらの方法で行っても良く、(a1)及び(b1)共に反応温度は0℃から溶媒が還流する範囲までの温度が好ましく、40℃から110℃までが更に好ましい。
また、本発明では、一般式(3)で表されるニッケル触媒を含有する上記混合物(i)に、更に一般式(1)で表される化合物及び一般式(2)で表される化合物を加えて、一般式(4)で表される化合物を得ることができる。すなわち、一般式(1)で示される有機化合物、ニッケルハロゲン化物、配位子及び金属還元剤を含有する混合液を用いて一般式(3)で示されるニッケル触媒を発生させた後、この混合物(i)に一般式(2)で表されるホウ素化合物を加えて、一般式(4)で表される化合物を同一系内の反応で得ることができる。従って、混合物(i)から一般式(3)で表されるニッケル触媒を抽出するという工程を省くことができ、製造工程をより簡略化することができる。
混合物(i)を利用して反応を行う際には、
(a2)混合物(i)に、一般式(1)で表される化合物、一般式(2)で表されるホウ素化合物及び塩基、必要に応じて配位子を混合して加熱する。
(b2)混合物(i)に、一般式(2)で表されるホウ素化合物以外の原料を混合しておき、必要に応じて加熱しながら、一般式(2)で表されるホウ素化合物を加える。
のどちらの方法で行っても良く、(a2)及び(b2)共に反応温度は0℃から溶媒が還流する範囲までの温度が好ましく、40℃から110℃までが更に好ましい。混合物(i)に原料を混合する際、原料を含む溶媒に溶解した後混合することが好ましい。
以上の反応により、一般式(4)で表される化合物を得ることができる。一般式(4)で表される化合物としては、一般式(1−a)で表される化合物及び一般式(2−a)で表される化合物が縮合した化合物が好ましい。具体的には、以下の一般式(4−a)〜(4−j)で表される化合物が好ましい。
Figure 2017122072
(式中、R4a〜R4eはそれぞれ独立して炭素原子数1〜8のアルキル基、炭素原子数2〜8のアルケニル基又は炭素原子数1〜8のアルコキシ基を表し、Y4a〜Y4eはそれぞれ独立してフッ素原子又はOCFを表し、X4a1〜X4e4はそれぞれ独立して水素原子又はフッ素原子を表し、Z4d及びZ4eはそれぞれ独立して−CHO−、−OCH−、−CFO−、−OCF−、−CHCH−、−CFCF−、−CH=CH−、−CF=CF−、−C≡C−を表し、A4a1〜A4e2はそれぞれ独立して
Figure 2017122072
から選ばれる基を表し、m4a〜m4eはそれぞれ独立して0又は1を表す。)
Figure 2017122072
(式中、R4f1〜R4j2はそれぞれ独立して炭素原子数1〜8のアルキル基、炭素原子数2〜8のアルケニル基又は炭素原子数1〜8のアルコキシ基を表し、X4f1〜X4j2はそれぞれ独立して水素原子又はフッ素原子を表し、Z4jはそれぞれ独立して−CHO−、−OCH−、−CFO−、−OCF−、−CHCH−、−CFCF−、−CH=CH−、−CF=CF−、−C≡C−を表す。)
得られた一般式(4)で表される化合物の精製を行ってもよい。精製方法としてはクロマトグラフィー、再結晶、蒸留、昇華、再沈殿、吸着、分液処理等が挙げられる。精製剤を用いる場合、精製剤としてシリカゲル、アルミナ、活性炭、活性白土、セライト、ゼオライト、メソポーラスシリカ、カーボンナノチューブ、カーボンナノホーン、備長炭、木炭、グラフェン、イオン交換樹脂、酸性白土、二酸化ケイ素、珪藻土、パーライト、セルロース、有機ポリマー、多孔質ゲル等が挙げられる。
以下、例を挙げて本願発明を更に詳述するが、本願発明はこれらによって限定されるものではない。
収率は単離により、また純度はガスクロマトグラフィー(カラム:DB−1HT 15m、膜厚0.25μm、内径0.25mm、検出器:FID)を用いて測定した。GC測定を行う際は各成分のピーク面積比を、各成分の割合として算出した。なお、本発明において上記カラムを使用する場合には、分析を行った各成分のピーク面積比は、各成分の質量%にほぼ対応している。各成分の化合物における補正係数にほとんど差が無いからである。
以下、下記の略語を使用する。
THF:テトラヒドロフラン
PPh3:トリフェニルホスフィン
1−naph:1−ナフチル基
(実施例1)
Figure 2017122072
(化合物4−1の合成)
アルゴン雰囲気下、撹拌装置、温度計、滴下ロート、冷却管を備えた反応容器に、化合物1−1(0.92g)、塩化ニッケル(1.00g)、トリフェニルホスフィン(5.07g)および亜鉛(0.25g)を加え、窒素フローした。THF(20ml)を加え55℃に昇温し、1.5時間攪拌した。反応混合物にあらかじめ水(60ml)に溶解しておいたりん酸三カリウム(32.81g)を加え、続いてあらかじめトルエン(100ml)に溶解しておいた化合物1−1(17.38g)をさらに加えた。反応混合物を65℃に昇温し、あらかじめTHF(51ml)に溶解しておいた4−エトキシ−2,3−ジフルオロフェニルボロン酸(17.17g)を滴下した。3時間攪拌後、反応混合物を室温まで放冷し、10%塩酸(100ml)を加えた。1時間攪拌後、有機層を分けとり、さらに水層をトルエン(50ml)で抽出した。得られた有機層を合わせた後、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液(100ml)と飽和食塩水(100ml)で洗浄し、得られた溶液を濃縮して、化合物4−1の粗体(40.19g)を得た。50℃に保温したカラムクロマトグラフィー(シリカゲル40g)に対し、あらかじめヘキサン(80ml)に溶解しておいた粗体を通し、さらにヘキサン(240ml)で溶出させた。得られた溶液を濃縮・乾燥し、化合物4−1(34.20g)を得た。得られた化合物4−1の純度83.73%。収率=得量×純度/理論収量と考えると、本反応の収率は103.34%、すなわち定量的に反応が進行したといえる。
(実施例2)
Figure 2017122072
(化合物4−2の合成)
アルゴン雰囲気下、撹拌装置、温度計、滴下ロート、冷却管を備えた反応容器に、化合物1−2(4.60g)、塩化ニッケル六水和物(368mg)、トリフェニルホスフィン(1.02g)および亜鉛(51mg)を加え、窒素フローした。THF(5ml)を加え55℃に昇温し、1時間攪拌した。反応混合物にあらかじめ水(15ml)に溶解しておいたりん酸三カリウム(6.58g)を加え、続いてトルエン(25ml)を加えた。あらかじめTHF(7ml)に溶解しておいた4−プロピルフェニルボロン酸(2.79g)を滴下した。65℃で2.5時間攪拌後、反応混合物を室温まで放冷し、10%塩酸(25ml)およびトルエン(25ml)を加えた。1時間攪拌後、有機層を分けとり、さらに水層をトルエン(25ml)で抽出した。得られた有機層を合わせた後、15%過酸化水素水(2ml)を加えた。室温で1時間攪拌後、10%亜硫酸ナトリウム水溶液(40ml)を加え有機層を分けとった。飽和食塩水(40ml)で洗浄し、得られた溶液を濃縮して、化合物4−2の粗体(9.50g)を得た。ジャケットを50℃に保温したカラムクロマトグラフィー(シリカゲル10g)に対し、あらかじめヘキサン(60ml)に50℃で溶解しておいた粗体を通し、さらにヘキサン(80ml)で溶出させた。得られた溶液を濃縮・乾燥し、化合物4−2(5.89g)を得た。得られた化合物4−2の純度87.60%。収率=得量×純度/理論収量と考えると、本反応の収率は87.45%である。
(実施例3)
Figure 2017122072
(化合物4−3の合成)
アルゴン雰囲気下、撹拌装置、温度計、滴下ロート、冷却管を備えた反応容器に、化合物1−3(0.37g)、塩化ニッケル(178mg)、トリフェニルホスフィン(1.80g)および亜鉛(179mg)を加え、窒素フローした。THF(5ml)を加え60℃に昇温し、1時間攪拌した。反応混合物にあらかじめ水(22ml)に溶解しておいたりん酸三カリウム(32.8g)を加え、続いてあらかじめトルエン(44ml)に溶解しておいた化合物1−3(7.00g)をさらに加えた。あらかじめTHF(18ml)に溶解しておいた4−プロピルフェニルボロン酸(4.94g)を滴下した。70℃で7時間攪拌後、反応混合物を室温まで放冷し、10%塩酸(100ml)およびトルエン(50ml)を加えた。1時間攪拌後、有機層を分けとり、さらに水層をトルエン(50ml)で抽出した。得られた有機層を合わせた後、飽和食塩水(100ml)で洗浄し、得られた溶液を濃縮して、化合物4−3の粗体(15.16g)を得た。カラムクロマトグラフィー(シリカゲル10g)に対し、あらかじめトルエン(120ml)に溶解しておいた粗体を通し、さらにトルエン(100ml)で溶出させた。得られた溶液を濃縮・乾燥し、化合物4−3(16.26g)を得た。得られた化合物4−3の純度は82.64%、収率は定量的であった。続いて、アセトン溶媒を用いて再結晶を1回行い、乾燥することで再結晶後の化合物4−2を得た。再結晶後の純度は99.30%、収率は91%であった。
(実施例4)
Figure 2017122072
(化合物(4−4)の合成)
アルゴン雰囲気下、撹拌装置、温度計、滴下ロート、冷却管を備えた反応容器に、化合物1−4(1.0g)、塩化ニッケル(1.0g)、トリフェニルホスフィン(5.1g)および亜鉛(253mg)を加え、窒素フローした。THF(20ml)を加え55℃に昇温し、1.5時間攪拌した。反応混合物にあらかじめ水(60ml)に溶解しておいたりん酸三カリウム(32.8g)を加え、続いてあらかじめトルエン(100ml)に溶解しておいた化合物1−1(19.0g)をさらに加えた。反応混合物を65℃に昇温し、あらかじめTHF(51ml)に溶解しておいた4−エトキシ−2,3−ジフルオロフェニルボロン酸(17.2g)を滴下した。3時間攪拌後、反応混合物を室温まで放冷し、10%塩酸(100ml)を加えた。1時間攪拌後、有機層を分けとり、さらに水層をトルエン(50ml)で抽出した。得られた有機層を合わせた後、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液(100ml)と飽和食塩水(100ml)で洗浄し、得られた溶液を濃縮して、化合物4−4(42.7g)を得た。続いて、50℃に保温したカラムクロマトグラフィー(シリカゲル40g)に対し、あらかじめヘキサン(80ml)に溶解しておいた粗体を通し、さらにヘキサン(240ml)で溶出させた。得られた溶液を濃縮・乾燥し、化合物4−4の粗体(36.3g)を得た。続いて、アセトン/メタノール混合溶媒を用いて再結晶を1回行い、ヘキサン/トルエン混合溶媒を用いて再結晶を1回行い、乾燥することで化合物4−4(20.0g)を得た。再結晶後の純度は99.99%、収率は68%であった。
(比較例1)
Figure 2017122072
(化合物4−1の合成)
窒素雰囲気下、撹拌装置、温度計、滴下ロート、冷却管を備えた反応容器に、化合物1−1(13.97g)、ニッケル−ナフチル錯体(Ni(PPh(1−naph)Cl)(1.30g)、りん酸三カリウム(50.00g)、20%トリシクロヘキシルホスフィン/トルエン溶液(7.8ml)、トルエン(70ml)および水(40ml)を加え、窒素フローした。80℃に昇温し、反応混合物にあらかじめTHF(45ml)に溶解しておいた4−エトキシ−2,3−ジフルオロフェニルボロン酸(13.13g)を滴下した。ディーンスタークでTHFを抜き取りながら1時間攪拌後、反応混合物を室温まで放冷し、水(50ml)およびトルエン(50ml)を加えた。ガスクロマトグラフィーにより反応をチェックしたところ、副生成物の1−(4−エトキシ−2,3−ジフルオロフェニル)ナフタレンが0.9%生成していた。該副生成物は、ニッケル−ナフチル錯体と4−エトキシ−2,3−ジフルオロフェニルボロン酸との反応物である。その後、有機層を分けとり、さらに水層をトルエン(50ml)で抽出した。得られた有機層を合わせた後、水(100ml)と飽和食塩水(100ml)で洗浄し、得られた溶液を濃縮して、化合物4−1の粗体(39.96g)を得た。カラムクロマトグラフィー(シリカゲル40g)に対し、あらかじめヘキサン/トルエン混合溶媒(ヘキサン/トルエン=1/3)(160ml)に溶解しておいた粗体を通し、さらにヘキサン/トルエン混合溶媒(ヘキサン/トルエン=1/3)(250ml)で溶出させた。得られた溶液を濃縮・乾燥し、化合物4−1(20.81g)を得た。得られた化合物4−1の純度94.85%。収率=得量×純度/理論収量と考えると、本反応の収率は93.33%であり、実施例1の収率には劣る結果となった。
(比較例2)
Figure 2017122072
(化合物4−2の合成)
窒素雰囲気下、撹拌装置、温度計、滴下ロート、冷却管を備えた反応容器に、化合物1−2(18.40g)、ニッケル−ナフチル錯体(Ni(PPh(1−naph)Cl)(1.4g)、りん酸三カリウム(26.3g)、トリフェニルホスフィン(1.5g)、トルエン(100ml)および水(60ml)を加え、窒素フローした。70℃に昇温し、反応混合物にあらかじめTHF(27ml)に溶解しておいた4−プロピルフェニルボロン酸(11.19g)を滴下した。4.5時間攪拌後、反応混合物を室温まで放冷し、10%塩酸(100ml)を加えた。ガスクロマトグラフィーにより反応をチェックしたところ、副生成物の1−(4−プロピルフェニル)ナフタレンが1.1%生成していた。該副生成物は、ニッケル−ナフチル錯体と4−プロピルフェニルボロン酸との反応物である。その後、1時間攪拌後、トルエン(100ml)を加えた。有機層を分けとり、さらに水層をトルエン(50ml)で抽出した。得られた有機層を合わせた後、15%過酸化水素水(10ml)を加えた。室温で1時間攪拌後、10%亜硫酸ナトリウム水溶液(90ml)を加え有機層を分けとった。飽和食塩水(100ml)で洗浄し、得られた溶液を濃縮して、化合物4−2の粗体(35.19g)を得た。ジャケットを50℃に保温したカラムクロマトグラフィー(シリカゲル10g)に対し、あらかじめヘキサン(140ml)に50℃で溶解しておいた粗体を通し、さらにヘキサン(210ml)で溶出させた。得られた溶液を濃縮・乾燥し、化合物4−2(19.40g)を得た。純度92.99%。収率=得量×純度/理論収量と考えると、本反応の収率は76.47%であり、実施例1の収率には劣る結果となった。

Claims (9)

  1. 一般式(1)
    Figure 2017122072
    (式中、Rは置換もしくは無置換のアリール基、置換もしくは無置換のヘテロアリール基、置換もしくは無置換のアルケニル基、又はアルキル基中の1個又は2個以上の水素原子がフッ素原子により置換されたアルキル基を表し、Rがアルケニル基又はアルキル基を表す場合、該アルケニル基又はアルキル基は直鎖状、分枝状もしくは環状構造を表し、また、該アルケニル基又はアルキル基中に存在する1個又は隣接していない2個以上の−CH−はそれぞれ独立して−O−、−S−、−COO−、−OCO−、−CO−により置換されてもよく、
    は脱離基を表す。)
    で表される化合物と一般式(2)
    Figure 2017122072
    (式中、Rは置換もしくは無置換のアリール基、置換もしくは無置換のヘテロアリール基、置換もしくは無置換のアルケニル基、又はアルキル基中の1個又は2個以上の水素原子がフッ素原子により置換されたアルキル基を表し、Rがアルケニル基又はアルキル基を表す場合、該アルケニル基又はアルキル基は直鎖状、分枝状もしくは環状構造を表し、また、該アルケニル基又はアルキル基中に存在する1個又は隣接していない2個以上の−CH−はそれぞれ独立して−O−、−S−、−COO−、−OCO−、−CO−により置換されてもよく、
    21及びX22はそれぞれ独立して水酸基又はアルコキシ基を表し、該アルコキシ基は直鎖状、分枝状を表し、X21及びX22は互いに結合して環構造を形成していてもよい。)
    で表されるホウ素化合物を一般式(3)
    Figure 2017122072
    (式中、Xは脱離基を表し、Yは配位子を表し、n3は0〜3の整数を表し、Rは一般式(1)中のRが表す基と同じ基を表す。)
    で表されるニッケル触媒を用いてカップリング反応させる、一般式(4)
    Figure 2017122072
    (Rは一般式(1)中のRが表す基と同じ基を表し、Rは一般式(2)中のRが表す基と同じ基を表す。)
    で表される化合物の製造方法。
  2. 請求項1に記載の一般式(1)で表される有機化合物とニッケルハロゲン化物を配位子と金属還元剤の存在下で反応させて、請求項1に記載の一般式(3)で表されるニッケル触媒を発生させる請求項1に記載の一般式(4)で表される化合物の製造方法。
  3. 請求項1に記載の一般式(1)で示される化合物、ニッケルハロゲン化物、配位子及び金属還元剤を用いて請求項1に記載の一般式(3)で示されるニッケル触媒を発生させた後、該混合液に請求項1に記載の一般式(2)で表されるホウ素化合物を加える請求項1に記載の一般式(4)で表される化合物の製造方法。
  4. 一般式(1)が一般式(1−a)
    Figure 2017122072
    (式中、R1aは水素原子、フッ素原子、シアノ基又は炭素原子数1から12のアルキル基を表すが、アルキル基中に存在する1個の−CH−又は隣接していない2個以上の−CH−は−O−、−S−、−CO−、−CO−O−、−O−CO−、−CO−S−、−S−CO−、−O−CO−O−、−CO−NH−、−NH−CO−、−CH=CH−COO−、−CH=CH−OCO−、−COO−CH=CH−、−OCO−CH=CH−、−CH=CH−、−C≡C−により置換されても良く、また、アルキル基中の1個又は2個以上の水素原子はフッ素原子で置換されていてもよく、
    1a1は1,4−フェニレン基又はナフタレン−2,6−ジイル基(1,4−フェニレン基又はナフタレン−2,6−ジイル基はそれぞれ独立してフッ素原子又はシアノ基で置換されていてもよく、また、これらの基中に存在する1個の−CH=又は隣接していない2個以上の−CH=は−N=に置換されてもよい。)を表し、
    1a2
    (a) 1,4−シクロヘキシレン基、1,4−シクロヘキセニレン基(これらの基中に存在する1個の−CH−又は隣接していない2個以上の−CH−は−O−に置換されてもよい。)
    (b) 1,4−フェニレン基(この基中に存在する1個の−CH=又は隣接していない2個以上の−CH=は−N=に置換されてもよい。)及び
    (c) ナフタレン−2,6−ジイル基又は1,2,3,4−テトラヒドロナフタレン−2,6−ジイル基(これらの基中に存在する1個の−CH=又は隣接していない2個以上の−CH=は−N=に置換されてもよい。)
    からなる群より選ばれる基を表し、上記の基(a)、基(b)及び基(c)はそれぞれ独立してフッ素原子又はシアノ基で置換されていてもよく、
    1aは単結合又は炭素原子数1〜10のアルキレン基を表し、該アルキレン基中に存在する1個又は隣接していない2個以上の−CH−はそれぞれ独立して−O−、−S−、−CO−、−CO−O−、−O−CO−、−CO−S−、−S−CO−、−O−CO−O−、−CO−NH−、−NH−CO−、−CH=CH−COO−、−CH=CH−OCO−、−COO−CH=CH−、−OCO−CH=CH−、−CH=CH−、−CF=CF−、−OCF−、−CFO−、又は−C≡C−で置換されてもよく、
    m1aは0,1,2又は3を表すが、m1aが2又は3を表しA1a2及び/又はZ1aが複数存在する場合にはそれらは同一であっても異なっていてもよく、
    は一般式(1)中のXと同じ意味を表す。)
    である請求項1〜3のいずれか一項に記載の一般式(4)で表される化合物の製造方法。
  5. 一般式(2)が一般式(2−a)
    Figure 2017122072
    (式中、R2aは水素原子、フッ素原子、シアノ基又は炭素原子数1から12のアルキル基を表すが、アルキル基中に存在する1個の−CH−又は隣接していない2個以上の−CH−は−O−、−S−、−CO−、−CO−O−、−O−CO−、−CO−S−、−S−CO−、−O−CO−O−、−CO−NH−、−NH−CO−、−CH=CH−COO−、−CH=CH−OCO−、−COO−CH=CH−、−OCO−CH=CH−、−CH=CH−、−C≡C−により置換されても良く、また、アルキル基中の1個又は2個以上の水素原子はフッ素原子で置換されていてもよく、
    2a1は1,4−フェニレン基又はナフタレン−2,6−ジイル基(1,4−フェニレン基又はナフタレン−2,6−ジイル基はそれぞれ独立してフッ素原子又はシアノ基で置換されていてもよく、また、これらの基中に存在する1個の−CH=又は隣接していない2個以上の−CH=は−N=に置換されてもよい。)を表し、
    2a2
    (a) 1,4−シクロヘキシレン基、1,4−シクロヘキセニレン基(これらの基中に存在する1個の−CH−又は隣接していない2個以上の−CH−は−O−に置換されてもよい。)
    (b) 1,4−フェニレン基(この基中に存在する1個の−CH=又は隣接していない2個以上の−CH=は−N=に置換されてもよい。)及び
    (c) ナフタレン−2,6−ジイル基又は1,2,3,4−テトラヒドロナフタレン−2,6−ジイル基(これらの基中に存在する1個の−CH=又は隣接していない2個以上の−CH=は−N=に置換されてもよい。)
    からなる群より選ばれる基を表し、上記の基(a)、基(b)及び基(c)はそれぞれ独立してフッ素原子又はシアノ基で置換されていてもよく、
    2aは単結合又は炭素原子数1〜10のアルキレン基を表し、該アルキレン基中に存在する1個又は隣接していない2個以上の−CH−はそれぞれ独立して−O−、−S−、−CO−、−CO−O−、−O−CO−、−CO−S−、−S−CO−、−O−CO−O−、−CO−NH−、−NH−CO−、−CH=CH−COO−、−CH=CH−OCO−、−COO−CH=CH−、−OCO−CH=CH−、−CH=CH−、−CF=CF−、−OCF−、−CFO−、又は−C≡C−で置換されてもよく、
    m2aは0,1,2又は3を表すが、m2aが2又は3を表しA2a2及び/又はZ2aが複数存在する場合にはそれらは同一であっても異なっていてもよく、
    21及びX22は一般式(2)中のX21及びX22と同じ意味を表す。)
    である請求項1〜4のいずれか一項に記載の一般式(4)で表される化合物の製造方法。
  6. 一般式(1)中のXがハロゲン原子、スルホナト基、又は−OCO−RX1(Rx1はアルキル基を表す。)である請求項1〜5のいずれか一項に記載の一般式(4)で表される化合物の製造方法。
  7. 一般式(3)中のYがリン系配位子又は含窒素配位子である請求項1〜6のいずれか一項に記載の一般式(4)で表される化合物の製造方法。
  8. 金属還元剤として銅、亜鉛、マグネシウム、マンガンから選ばれる少なくとも一種を用いる請求項1〜7のいずれか一項に記載の一般式(4)で表される化合物の製造方法。
  9. 塩基、配位子及び式(3)で表されるニッケル触媒の存在下でカップリング反応させる請求項1〜8のいずれか一項に記載の一般式(4)で表される化合物の製造方法。
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