JP2019042708A - Catalyst composition for producing aromatic carboxylic acid or ester thereof from carbon dioxide and aromatic halogen compound, and a method for producing aromatic carboxylic acid or ester thereof using the catalyst composition - Google Patents

Catalyst composition for producing aromatic carboxylic acid or ester thereof from carbon dioxide and aromatic halogen compound, and a method for producing aromatic carboxylic acid or ester thereof using the catalyst composition Download PDF

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Abstract

To provide a catalyst cycle which carboxylates an aromatic halogen compound without using a metallic reduction agent.SOLUTION: Provided is a catalyst composition for producing an aromatic carboxylic acid or an ester thereof from carbon dioxide and an aromatic halogen compound under a light irradiation condition. The catalyst composition comprises: a light oxidation-reduction catalyst component (A) containing a transition metal M which belongs to Periodic Table Groups 8-10; and a transition metal catalyst component (B) containing a transition metal M' which belongs to Periodic Table Groups 8-11 and is different from the transition metal M.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、二酸化炭素と芳香族ハロゲン化合物とから芳香族カルボン酸又はそのエステルを製造するための触媒組成物、さらに詳しくは、特定の光酸化還元触媒成分(A)と特定の遷移金属触媒成分(B)とを含有する触媒組成物に関する。また、当該触媒組成物を用いた芳香族カルボン酸又はそのエステルの製造方法に関する。   The present invention relates to a catalyst composition for producing an aromatic carboxylic acid or an ester thereof from carbon dioxide and an aromatic halogen compound, more specifically to a specific photoredox catalyst component (A) and a specific transition metal catalyst component The present invention relates to a catalyst composition containing (B). In addition, the present invention relates to a method for producing an aromatic carboxylic acid or an ester thereof using the catalyst composition.

近年、Pd、Ni及びCu等の遷移金属触媒成分を用い、二酸化炭素により有機ハロゲン化合物をカルボキシル化する反応が注目されている。具体的には、パラジウム触媒の存在下、二酸化炭素との反応により芳香族臭化物を直接カルボキシル化する方法が知られている(非特許文献1)。また、ニッケル触媒の存在下、二酸化炭素との反応により芳香族塩化物や塩化ビニルをカルボキシル化する方法も知られている(非特許文献2)。   In recent years, a reaction of carboxylating an organic halogen compound with carbon dioxide has attracted attention using transition metal catalyst components such as Pd, Ni and Cu. Specifically, a method is known in which aromatic bromide is directly carboxylated by reaction with carbon dioxide in the presence of a palladium catalyst (Non-patent Document 1). Also known is a method of carboxylating aromatic chloride or vinyl chloride by reaction with carbon dioxide in the presence of a nickel catalyst (Non-patent Document 2).

一方、金属還元剤を必要としない反応として、Rh(I)複合体と光酸化還元触媒成分の存在下、可視光を照射し、二酸化炭素との反応によりアルケンをヒドロカルボキシル化する触媒サイクルが知られている(非特許文献3)。   On the other hand, as a reaction that does not require a metal reductant, a catalyst cycle is known that emits visible light in the presence of a Rh (I) complex and a photoredox catalyst component and hydrocarboxylates an alkene by reaction with carbon dioxide. (Non-Patent Document 3).

Arkaitz Correa, and Ruben Martin, Palladium-Catalyzed Direct Carboxylation of Aryl Bromides with Carbon Dioxide, J.AM.CHEM.SOC.2009,131,15974-15975, DOI:10.1021/ja905264aArkaitz Correa, and Ruben Martin, Palladium-Catalyzed Direct Carboxylation of Aryl Bromides with Carbon Dioxide, J. AM. CHEM. SOC. 2009, 131, 15974-15975, DOI: 10.1021 / ja905264a Tetsuaki Fujihira, Keisuke Nogi, Tinghua Xu, Jun Terao, and Yasushi Tsuji, Nickel-Catalyzed Carboxylation of Aryl and Vinyl Chlorides Employing Carbon Dioxide, J.AM.CHEM.SOC.2012,134,9106-9109, DOI:10.1021/ja303514bTetsuaki Fujihira, Keisuke Nogi, Tinghua Xu, Jun Terao, and Yasushi Tsuji, Nickel-Catalyzed Carboxylation of Aryl and Vinyl Chlorides Employing Carbon Dioxide, J. AM. CHEM. SOC. 2012, 134, 9106-9109, DOI: 10.1021 / ja303514b Kei Murata, Nobutsugu Numasawa, Katsuya Shimomaki, Jun Takaya, and Nobuharu Iwasawa, Construction of a visible light-driven hydrocarboxylation cycle of alkenes by the combined use of Rh(I) and photoredox catalysts, ChemComm, 2017, DOI:10.1039/c7cc00678kKei Murata, Nobutsugu Numsawa, Katsuya Shimomaki, and Jun Takaya, and Nobuharu Iwasawa, Construction of a visible light-driven hydrocarboxylation cycle of alkenylenes by the combined use of Rh (I) and photoredox catalysts, Chem, Comm, DOI

非特許文献1及び2に記載の方法では、EtZnやMnなどの金属還元剤を多量に必要とし、環境面から好ましくない。また、非特許文献3では、光酸化還元触媒反応によりオレフィンをヒドロカルボキシル化することには成功しているが、芳香族ハロゲン化合物のカルボキシル化を達成するに至っていない。 The methods described in Non-Patent Documents 1 and 2 require a large amount of metal reducing agent such as Et 2 Zn or Mn, which is not preferable from the environmental aspect. In addition, although Non-Patent Document 3 succeeds in hydrocarboxylating an olefin by a photoredox catalytic reaction, it has not reached carboxylation of an aromatic halogen compound.

そこで、本発明は、上記課題を解決することを目的としている。すなわち、本発明は、ZnやMn等の遷移金属元素(周期表7族又は12属に属する遷移金属元素等)を含む金属還元剤を用いずに、芳香族ハロゲン化合物をカルボキシル化する触媒組成物を提供することを目的とする。   Then, this invention aims at solving the said subject. That is, the present invention provides a catalyst composition for carboxylating an aromatic halogen compound without using a metal reducing agent containing a transition metal element such as Zn or Mn (a transition metal element belonging to Group 7 or 12 of the periodic table). Intended to provide.

本発明者らは、特定の光酸化還元触媒成分と特定の遷移金属触媒成分とを含む触媒組成物を用いることで、光照射条件にて、金属還元剤を用いずに、二酸化炭素と芳香族ハロゲン化合物とから芳香族カルボン酸又はそのエステルを製造する触媒サイクルを見出した。   By using a catalyst composition containing a specific photoredox catalyst component and a specific transition metal catalyst component, the present inventors can use carbon dioxide and an aromatic without using a metal reducing agent under light irradiation conditions. We have found a catalytic cycle for producing aromatic carboxylic acids or their esters from halogen compounds.

すなわち、本発明は以下に示す具体的態様を提供する。
[1]周期表8〜10族に属する遷移金属Mを含む光酸化還元触媒成分(A)と、周期表8〜11族に属し、前記遷移金属Mと異なる遷移金属M’を含む遷移金属触媒成分(B)とを含有し、
光照射条件下で、二酸化炭素と芳香族ハロゲン化合物とから芳香族カルボン酸又はそのエステルを製造するための触媒組成物。
That is, the present invention provides the following specific embodiments.
[1] Photoredox catalyst component (A) containing transition metal M belonging to periodic table groups 8 to 10 and transition metal catalyst containing transition metal M ′ belonging to periodic table groups 8 to 11 and different from said transition metal M Contains component (B),
A catalyst composition for producing an aromatic carboxylic acid or an ester thereof from carbon dioxide and an aromatic halogen compound under light irradiation conditions.

[2]前記光酸化還元触媒成分(A)が一般式(1)で表される化合物である、[1]に記載の触媒組成物。
(N−C)3−x(N−N)M (1)
(前記一般式(1)中のNは窒素原子、Cは炭素原子を示す。また、N−Cは、窒素原子と炭素原子とで前記遷移金属Mに配位する二座配位子を示し、N−Nは、窒素原子と窒素原子とで前記遷移金属Mに配位する二座配位子を示す。また、xは0〜3の整数を示す。)
[3]前記遷移金属Mがイリジウムまたはルテニウムである、[1]または[2]に記載の触媒組成物。
[4]前記遷移金属M’が、パラジウム、コバルト、ニッケル及び鉄からなる群から選択される少なくとも1種である、[1]〜[3]の何れか一項に記載の触媒組成物。
[5]前記遷移金属触媒成分(B)がリン原子を含む、[1]〜[4]の何れか一項に記載の触媒組成物。
[2] The catalyst composition according to [1], wherein the photoredox catalyst component (A) is a compound represented by the general formula (1).
(N-C) 3-x (N-N) x M (1)
(In the above general formula (1), N represents a nitrogen atom, C represents a carbon atom, and N—C represents a bidentate ligand coordinated to the transition metal M with a nitrogen atom and a carbon atom. And N-N each represents a bidentate ligand coordinated to the transition metal M with a nitrogen atom and a nitrogen atom, and x represents an integer of 0 to 3.)
[3] The catalyst composition according to [1] or [2], wherein the transition metal M is iridium or ruthenium.
[4] The catalyst composition according to any one of [1] to [3], wherein the transition metal M ′ is at least one selected from the group consisting of palladium, cobalt, nickel and iron.
[5] The catalyst composition according to any one of [1] to [4], wherein the transition metal catalyst component (B) contains a phosphorus atom.

[6]周期表8〜10族に属する遷移金属Mを含む光酸化還元触媒成分(A)と、周期表8〜11族に属し、前記遷移金属Mと異なる遷移金属M’を含む遷移金属触媒成分(B)とを含む触媒組成物の存在下、二酸化炭素と芳香族ハロゲン化合物とに光照射する工程を含む、芳香族カルボン酸又はそのエステルの製造方法。
[7]前記芳香族ハロゲン化合物が、芳香族塩化物、芳香族臭化物又は芳香族ヨウ素化物である、[6]に記載の芳香族カルボン酸又はそのエステルの製造方法。
[8]前記触媒組成物とともに三級アミン化合物を存在させる、[6]または[7]に記載の芳香族カルボン酸又はそのエステルの製造方法。
[9]前記触媒組成物とともに塩基性化合物を存在させる、[6]〜[8]の何れか一項に記載の芳香族カルボン酸又はそのエステルの製造方法。
[6] Photoredox catalyst component (A) containing transition metal M belonging to periodic table groups 8 to 10, and transition metal catalyst containing transition metal M ′ belonging to periodic table groups 8 to 11 and different from said transition metal M A method for producing an aromatic carboxylic acid or an ester thereof, comprising the step of irradiating carbon dioxide and an aromatic halogen compound with light in the presence of a catalyst composition containing component (B).
[7] The method for producing an aromatic carboxylic acid or ester thereof according to [6], wherein the aromatic halogen compound is an aromatic chloride, an aromatic bromide or an aromatic iodide.
[8] The method for producing an aromatic carboxylic acid or ester thereof according to [6] or [7], wherein a tertiary amine compound is present together with the catalyst composition.
[9] The method for producing an aromatic carboxylic acid or ester thereof according to any one of [6] to [8], wherein a basic compound is present together with the catalyst composition.

本発明に係る触媒組成物によれば、金属還元剤を用いずに、芳香族ハロゲン化合物をカルボキシル化できる。また、本発明に係る製造方法によれば、特定の触媒組成物の存在下、光照射により、二酸化炭素と芳香族ハロゲン化合物とから芳香族カルボン酸又はそのエステルを製造できるため、金属還元剤が不要であり、環境負荷を低減できる。   According to the catalyst composition of the present invention, an aromatic halogen compound can be carboxylated without using a metal reducing agent. Further, according to the production method of the present invention, since the aromatic carboxylic acid or the ester thereof can be produced from carbon dioxide and the aromatic halogen compound by light irradiation in the presence of a specific catalyst composition, the metal reducing agent It is unnecessary and can reduce the environmental load.

以下、本発明の実施の形態について詳細に説明するが、以下の実施の形態は、本発明を説明するための例示であり、本発明はこれらに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で任意に変更して実施することができる。なお、本明細書において、「〜」を用いてその前後に数値又は物性値を挟んで表現する場合、その前後の数値又は物性値を含むものとして用いることとする。例えば「1〜100」との数値範囲の表記は、その下限値「1」及び上限値「100」の双方を包含するものであり、「1以上100以下」を表す。他の数値範囲の表記も同様である。   Hereinafter, the embodiments of the present invention will be described in detail, but the following embodiments are exemplifications for explaining the present invention, and the present invention is not limited to these, and does not deviate from the gist thereof It can be arbitrarily changed and implemented within the scope. In addition, in this specification, when expressing using numerical value or physical property value on either side before and behind that using "-", suppose that it uses as a thing containing numerical value or physical property value before and behind that. For example, the notation of the numerical range of "1 to 100" includes both of the lower limit value "1" and the upper limit value "100", and represents "1 or more and 100 or less". The notation of other numerical ranges is also the same.

1.触媒組成物
本実施形態の触媒組成物は、光照射条件下で、二酸化炭素と芳香族ハロゲン化合物とから芳香族カルボン酸又はそのエステルを製造するために用いられ、周期表8〜10族に属する遷移金属Mを含む光酸化還元触媒成分(A)と、周期表8〜11族に属し、前記遷移金属Mと異なる遷移金属M’を含む遷移金属触媒成分(B)とを含有することを特徴とする。
本実施形態の触媒組成物によれば、ハロゲンアニオンの脱離及び芳香族カルボン酸の還元的脱離の段階で、光照射条件下で励起された光酸化還元触媒成分(A)から遷移金属触媒成分(B)に電子が渡されることで反応が進行すると推測される。
1. Catalyst Composition The catalyst composition of the present embodiment is used to produce an aromatic carboxylic acid or an ester thereof from carbon dioxide and an aromatic halogen compound under light irradiation conditions, and belongs to periodic table groups 8 to 10 It is characterized by containing a photoredox catalyst component (A) containing a transition metal M and a transition metal catalyst component (B) containing a transition metal M ′ which belongs to Groups 8 to 11 of the periodic table and is different from the transition metal M. I assume.
According to the catalyst composition of the present embodiment, at the stage of elimination of halogen anion and reductive elimination of aromatic carboxylic acid, transition metal catalyst from photoredox catalyst component (A) excited under light irradiation conditions It is presumed that the reaction proceeds by passing electrons to the component (B).

以下において、本実施形態の触媒組成物に含まれる成分に関し、光酸化還元触媒成分(A)及び遷移金属触媒成分(B)の順に説明する。   The components included in the catalyst composition of the present embodiment will be described below in the order of the photoredox catalyst component (A) and the transition metal catalyst component (B).

〔光酸化還元触媒成分(A)〕
光酸化還元触媒成分(A)は、周期表8〜10族に属する遷移金属Mを含む。遷移金属Mは、周期表8〜10族に属する遷移金属元素であれば特に限定されないが、好ましくはイリジウム又はルテニウムであり、より好ましくはイリジウムである。
[Photo-redox catalyst component (A)]
The photoredox catalyst component (A) contains a transition metal M belonging to Group 8 to Group 10 of the periodic table. The transition metal M is not particularly limited as long as it is a transition metal element belonging to periodic table groups 8 to 10, but is preferably iridium or ruthenium, more preferably iridium.

このような光酸化還元触媒成分(A)は、以下の一般式(1)で表される化合物であることが好ましい。
(N−C)3−x(N−N)M (1)
(一般式(1)中のNは窒素原子、Cは炭素原子を示す。また、N−Cは、窒素原子と炭素原子とで遷移金属Mに配位する二座配位子を示し、N−Nは、窒素原子と窒素原子とで遷移金属Mに配位する二座配位子を示す。また、xは0〜3の整数を示す。xは1又は2であることが好ましく、xは1であることがより好ましい。)
It is preferable that such a photo-redox catalyst component (A) is a compound represented by the following general formula (1).
(N-C) 3-x (N-N) x M (1)
(In the general formula (1), N represents a nitrogen atom, C represents a carbon atom, and N—C represents a bidentate ligand coordinated to the transition metal M with a nitrogen atom and a carbon atom, -N represents a bidentate ligand coordinated to the transition metal M with a nitrogen atom and a nitrogen atom, and x represents an integer of 0 to 3. x is preferably 1 or 2, x Is more preferably 1.)

窒素原子と炭素原子とで遷移金属Mに配位する二座配位子(N−C)としては、分子内に1個以上の窒素原子と1個以上の炭素原子とを有し、これらの窒素原子と炭素原子とが遷移金属Mとの間に配位結合を形成して二座配位することで錯体を形成し得る化合物であればよい。このような化合物としては、例えば、フェニルピリジン骨格を有する化合物、フェニルキノリン骨格を有する化合物、フェニルイソキノリン骨格を有する化合物、フェニルイミダゾール骨格を有する化合物、ピリジルピリジン骨格を有する化合物、ナフチルピリジン骨格を有する化合物、ピリジルベンゾチオフェン骨格を有する化合物、フェニルベンゾチアゾール骨格を有する化合物、イソキノリルベンゾチオフェン骨格を有する化合物、フェニルキノキサリン骨格を有する化合物、フェニルベンゾイソキノリン骨格を有する化合物、フェニルピラゾール骨格を有する化合物、フェニルテトラゾール骨格を有する化合物、又はフェニルベンゾイミダゾール骨格を有する化合物等が挙げられる。これらの中でも、フェニルピリジン骨格を有する化合物が好ましく、2−フェニルピリジン骨格を有する化合物がより好ましい。   The bidentate ligand (N-C) coordinated to the transition metal M by a nitrogen atom and a carbon atom includes one or more nitrogen atoms and one or more carbon atoms in the molecule, and It may be a compound capable of forming a complex by forming a coordinate bond between the nitrogen atom and the carbon atom and the transition metal M to be bidentately coordinated. As such a compound, for example, a compound having a phenylpyridine skeleton, a compound having a phenylquinoline skeleton, a compound having a phenylisoquinoline skeleton, a compound having a phenylimidazole skeleton, a compound having a pyridylpyridine skeleton, a compound having a naphthylpyridine skeleton A compound having a pyridylbenzothiophene skeleton, a compound having a phenylbenzothiazole skeleton, a compound having an isoquinolylbenzothiophene skeleton, a compound having a phenylquinoxaline skeleton, a compound having a phenylbenzoisoquinoline skeleton, a compound having a phenylpyrazole skeleton, phenyl Examples thereof include compounds having a tetrazole skeleton, and compounds having a phenylbenzimidazole skeleton. Among these, a compound having a phenylpyridine skeleton is preferable, and a compound having a 2-phenylpyridine skeleton is more preferable.

2−フェニルピリジン骨格を有する化合物としては、例えば、2−フェニルピリジン及びその誘導体が挙げられる。ここで、2−フェニルピリジンの誘導体には、置換基を有する2−フェニルピリジンが含まれる。このような誘導体の有する置換基は特に限定されないが、例えば、メチル基やエチル基等の炭素数が1〜10のアルキル基(C1〜10アルキル基)、メトキシ基やエトキシ基等の炭素数が1〜10のアルコキシ基(C1〜10アルコキシ基)、フッ素原子等のハロゲン原子、及びトリフルオロメチル基等のフッ素原子を含むアルキル基等が挙げられる。 As a compound which has 2-phenylpyridine frame | skeleton, 2-phenylpyridine and its derivative (s) are mentioned, for example. Here, derivatives of 2-phenylpyridine include 2-phenylpyridine having a substituent. The substituent which such a derivative has is not particularly limited. For example, the alkyl group having 1 to 10 carbons such as methyl and ethyl (C 1 to 10 alkyl), and carbons such as methoxy and ethoxy And an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms (C 1-10 alkoxy group), a halogen atom such as a fluorine atom, and an alkyl group containing a fluorine atom such as a trifluoromethyl group.

2−フェニルピリジン骨格を有する化合物が置換基を有する場合、置換基の数は特に限定されないが、通常1以上、好ましくは2以上であり、通常6以下、好ましくは4以下である。例えば、2−フェニルピリジン骨格を有する化合物は、少なくとも5,4’,6’位のいずれかに置換基を有することが好ましく、5,4’,6’位に置換基を有することがより好ましい。   When the compound having a 2-phenylpyridine skeleton has a substituent, the number of substituents is not particularly limited, but is usually 1 or more, preferably 2 or more, and usually 6 or less, preferably 4 or less. For example, a compound having a 2-phenylpyridine skeleton preferably has a substituent at any of positions 5,4 'and 6', and more preferably has a substituent at position 5,4 'and 6' .

また、窒素原子と窒素原子とで遷移金属Mに配位する二座配位子(N−N)としては、分子内に2個以上の窒素原子を有し、これらの窒素原子が遷移金属Mとの間に配位結合を形成して二座配位することで錯体を形成し得る化合物であればよい。このような化合物としては、ビピリジンやその誘導体等のビピリジン骨格を有する化合物、フェナントロリンやその誘導体等のフェナントロリン骨格を有する化合物、及び、エチレンジアミン等が挙げられる。これらの中でも、ビピリジン骨格を有する化合物及びフェナントロリン骨格を有する化合物が好ましく、ビピリジン骨格を有する化合物がより好ましい。また、ビピリジン骨格を有する化合物の中でも、2,2’−ビピリジン骨格を有する化合物が好ましく用いられる。フェナントロリン骨格を有する化合物の中でも、1,10−フェナントロリン骨格を有する化合物が好ましく用いられる。
なお、ビピリジンの誘導体には、置換基を有するビピリジンが含まれる。また、フェナントロリンの誘導体には、置換基を有するフェナントロリンが含まれる。これら誘導体の有する置換基は特に限定されないが、例えば、メチル基、エチル基、イソプロピル基やt−ブチル基等の炭素数が1〜10のアルキル基(C1〜10アルキル基)、メトキシ基やエトキシ基等の炭素数が1〜10のアルコキシ基(C1〜10アルコキシ基)及びフェニル基等が挙げられる。これらの置換基としては、C1〜10アルキル基及びC1〜10アルコキシ基が好ましく、C1〜5アルキル基及びC1〜5アルコキシ基がより好ましく、C1〜5アルキル基が特に好ましい。なお、これらの置換基は、さらに別の置換基を有していてもよい。
Moreover, as a bidentate ligand (N-N) which coordinates to transition metal M by a nitrogen atom and a nitrogen atom, it has 2 or more nitrogen atoms in a molecule, and these nitrogen atoms are transition metal M And a compound capable of forming a complex by forming a coordinate bond between them and forming a bidentate coordinate. As such a compound, a compound having a bipyridine skeleton such as bipyridine and its derivative, a compound having a phenanthroline skeleton such as phenanthroline and its derivative, ethylene diamine and the like can be mentioned. Among these, a compound having a bipyridine skeleton and a compound having a phenanthroline skeleton are preferable, and a compound having a bipyridine skeleton is more preferable. Moreover, among the compounds having a bipyridine skeleton, a compound having a 2,2'-bipyridine skeleton is preferably used. Among the compounds having a phenanthroline skeleton, a compound having a 1,10-phenanthroline skeleton is preferably used.
The derivatives of bipyridine include bipyridine having a substituent. Further, derivatives of phenanthroline include phenanthroline having a substituent. The substituent which these derivatives have is not particularly limited, and examples thereof include alkyl groups having 1 to 10 carbon atoms such as methyl, ethyl, isopropyl and t-butyl (C 1-10 alkyl groups), methoxy groups and the like A C1-C10 alkoxy group ( C1-10 alkoxy group), a phenyl group, etc., such as an ethoxy group, etc. are mentioned. As these substituents, a C 1-10 alkyl group and a C 1-10 alkoxy group are preferable, a C 1-5 alkyl group and a C 1-5 alkoxy group are more preferable, and a C 1-5 alkyl group is particularly preferable. In addition, these substituents may have another substituent further.

2,2’−ビピリジン骨格を有する化合物や1,10−フェナントロリン骨格を有する化合物が置換基を有する場合、置換基の数は特に限定されないが、通常1以上、好ましくは2以上であり、通常6以下、好ましくは4以下である。例えば、2,2’−ビピリジン骨格を有する化合物は、少なくとも4,4’位のいずれかに置換基を有することが好ましく、4,4’位に置換基を有することがより好ましい。また、1,10−フェナントロリン骨格を有する化合物は、少なくとも3,4,7,8位のいずれかに置換基を有することが好ましく、3,4,7,8位に置換基を有することがより好ましい。   When the compound having a 2,2′-bipyridine skeleton or the compound having a 1,10-phenanthroline skeleton has a substituent, the number of substituents is not particularly limited, but is usually 1 or more, preferably 2 or more, and usually 6 Below, Preferably it is four or less. For example, a compound having a 2,2'-bipyridine skeleton preferably has a substituent at any of at least the 4, 4 'positions, and more preferably has a substituent at the 4, 4' positions. In addition, the compound having a 1,10-phenanthroline skeleton preferably has a substituent at any of 3,4,7,8 position, and more preferably has a substituent at 3,4,7,8 position preferable.

上記の二座配位子は単独又は2種以上を組み合わせて用いることができる。   The above bidentate ligands can be used alone or in combination of two or more.

光酸化還元触媒成分(A)の好ましい具体例としては、例えば、トリス(2,2’-ビピリジン)ルテニウムジクロリド(Ru(bpy)3Cl2)、トリス(2,2’-ビピリジン)ルテニウムビス(ヘキサフルオロホスフェート)(Ru(bpy)3(PF6)2)、トリス(2-(2-ピリジニル-κN)フェニル-κC)イリジウム(fac-Ir(ppy)3)、ビス(2-(2-ピリジニル-κN)フェニル-κC)(4,4’-ジターシャリーブチル-2,2’-ビピリジン)イリジウム(ヘキサフルオロホスフェート)(Ir(ppy)2(dtbbpy)(PF6))、ビス(2-(5-トリフルオロメチルピリジン-2-イル-κN)-4,6-ジフルオロフェニル-κC)(4,4’-ジターシャリーブチル-2,2’-ビピリジン)イリジウム(ヘキサフルオロホスフェート)(Ir(dF(CF3)ppy)2(dtbbpy)(PF6))、ビス(2-(5-トリフルオロメチルピリジン-2-イル-κN)-4,6-ジフルオロフェニル-κC)(2,2’-ビピリジン)イリジウム(ヘキサフルオロホスフェート)(Ir(dF(CF3)ppy)2(bpy)(PF6))、ビス(2-(ピリジニル-κN)フェニル-κC)(4,4’-ジメトキシ-2,2’-ジピリジニル)イリジウム(ヘキサフルオロホスフェート)(Ir(ppy)2(dmobpy)(PF6))、ビス(2-(ピリジニル-κN)フェニル-κC)(4,4’-ジフェニル-2,2’-ジピリジニル)イリジウム(ヘキサフルオロホスフェート)(Ir(ppy)2(bpbpy)(PF6))、ビス(2-(ピリジニル-κN)フェニル-κC)(1,10-フェナントロリン)イリジウム(ヘキサフルオロホスフェート)(Ir(ppy)2(phen)(PF6))、ビス(2-(ピリジニル-κN)フェニル-κC)(3,4,7,8-テトラメチル-1,10-フェナントロリン)イリジウム(ヘキサフルオロホスフェート)(Ir(ppy)2(Me4phen)(PF6))などを挙げることができる。これらの光酸化還元触媒成分(A)は、単独又は2種以上を組み合わせて用いてもよい。 Preferred specific examples of the photoredox catalyst component (A) include, for example, tris (2,2'-bipyridine) ruthenium dichloride (Ru (bpy) 3 Cl 2 ), tris (2,2'-bipyridine) ruthenium bis ( Hexafluorophosphate) (Ru (bpy) 3 (PF 6 ) 2 ), Tris (2- (2-pyridinyl-κN) phenyl-κC) iridium (fac-Ir (ppy) 3 ), bis (2- (2- (2-) Pyridinyl-κN) phenyl-κC) (4,4'-ditertiarybutyl-2,2'-bipyridine) iridium (hexafluorophosphate) (Ir (ppy) 2 (dtbbpy) (PF 6 )), bis (2- (2)) (5-Trifluoromethylpyridin-2-yl-κN) -4,6-difluorophenyl-κC) (4,4'-ditertiarybutyl-2,2'-bipyridine) iridium (hexafluorophosphate) (Ir ( dF (CF 3) ppy) 2 (dtbbpy) (PF 6)), bis (2- (5-trifluoromethyl-pyridin-2-yl -κN) -4, - difluorophenyl-KC) (2,2'-bipyridine) iridium (hexafluorophosphate) (Ir (dF (CF 3 ) ppy) 2 (bpy) (PF 6)), bis (2- (pyridinyl -KappaN) phenyl -κC) (4,4'-Dimethoxy-2,2'-dipyridinyl) iridium (hexafluorophosphate) (Ir (ppy) 2 (dmobpy) (PF 6 )), bis (2- (pyridinyl-κN) phenyl- κC) (4,4'-diphenyl-2,2'-dipyridinyl) iridium (hexafluorophosphate) (Ir (ppy) 2 (bpbpy) (PF 6 )), bis (2- (pyridinyl-κN) phenyl--C ) (1, 10-phenanthroline) iridium (hexafluorophosphate) (Ir (ppy) 2 (phen) (PF 6 )), bis (2- (pyridinyl- N N) phenyl- C C) (3, 4, 7, 8) -Tetramethyl-1,10-phenanthroline) iridium (hexafluorophosphate) (Ir (ppy) 2 (Me 4 phen) (PF 6 )) and the like can be mentioned. . You may use these photoredox catalyst components (A) individually or in combination of 2 or more types.

芳香族カルボン酸の収率に優れるという観点から、光酸化還元触媒成分(A)のより好ましい具体例はIr(dF(CF3)ppy)2(dtbbpy)(PF6)、Ir(ppy)2(dtbbpy)(PF6)、Ir(ppy)2(dmobpy)(PF6)、Ir(ppy)2(bpbpy)(PF6)及び Ir(ppy)2(Me4phen)(PF6)であり、さらに好ましい具体例はIr(ppy)2(dtbbpy)(PF6)及び Ir(ppy)2(dmobpy)(PF6)であり、特に好ましい具体例は、Ir(ppy)2(dtbbpy)(PF6)である。 From the viewpoint of excellent yield of the aromatic carboxylic acid, more preferable specific examples of the photo-redox catalyst component (A) are Ir (dF (CF 3 ) ppy) 2 (dtbbpy) (PF 6 ), Ir (ppy) 2 (dtbbpy) (PF 6), Ir (ppy) 2 (dmobpy) (PF 6), be Ir (ppy) 2 (bpbpy) (PF 6) , and Ir (ppy) 2 (Me 4 phen) (PF 6) Further preferred examples are Ir (ppy) 2 (dtbbpy) (PF 6 ) and Ir (ppy) 2 (dmobpy) (PF 6 ), and particularly preferred examples are Ir (ppy) 2 (dtbbpy) (PF) 6 )

触媒組成物中の光酸化還元触媒成分(A)の含有割合は特に限定されないが、カルボキシル化反応の出発物質(基質)である芳香族ハロゲン化合物に対して、通常0.01mol%以上、好ましくは0.1mol%以上、より好ましくは0.5mol%以上であり、通常20mol%以下、好ましくは10mol%以下、より好ましくは5mol%以下である。
光酸化還元触媒成分(A)の含有割合が少ないと、触媒サイクルが十分に進行しないことがある。一方、光酸化還元触媒成分(A)の含有割合が多いと、効果の著しい向上は認められない傾向にあるため経済的ではない。
The content ratio of the photoredox catalyst component (A) in the catalyst composition is not particularly limited, but is usually 0.01 mol% or more, preferably to the aromatic halogen compound which is the starting material (substrate) of the carboxylation reaction. It is 0.1 mol% or more, more preferably 0.5 mol% or more, and usually 20 mol% or less, preferably 10 mol% or less, more preferably 5 mol% or less.
If the content of the photoredox catalyst component (A) is low, the catalyst cycle may not proceed sufficiently. On the other hand, when the content ratio of the photoredox catalyst component (A) is high, there is a tendency that no significant improvement in the effect is observed, which is not economical.

〔遷移金属触媒成分(B)〕
遷移金属触媒成分(B)は、周期表8〜11属に属し、光酸化還元触媒成分(A)に含まれる遷移金属Mとは異なる遷移金属M’を含む。
遷移金属M’は、周期表8〜11族に属する遷移金属元素であれば特に限定されないが、ロジウム以外の遷移金属元素が好ましく、パラジウム、コバルト、ニッケル及び鉄からなる群から選択される少なくとも1種であることがより好ましく、パラジウム又はニッケルがさらに好ましく、パラジウムが特に好ましい。
[Transition metal catalyst component (B)]
The transition metal catalyst component (B) belongs to periodic table groups 8 to 11, and contains a transition metal M ′ different from the transition metal M contained in the photoredox catalyst component (A).
The transition metal M ′ is not particularly limited as long as it is a transition metal element belonging to Groups 8 to 11 of the periodic table, but a transition metal element other than rhodium is preferable, and at least one selected from the group consisting of palladium, cobalt, nickel and iron It is more preferably a species, more preferably palladium or nickel, particularly preferably palladium.

また、遷移金属触媒成分(B)はリン原子を含むことが好ましい。このような遷移金属触媒成分(B)は、遷移金属M’を含む触媒前駆体とリン原子を含む単座配位子とからなる錯体である。   The transition metal catalyst component (B) preferably contains a phosphorus atom. Such transition metal catalyst component (B) is a complex comprising a catalyst precursor containing transition metal M 'and a monodentate ligand containing a phosphorus atom.

パラジウムを含む触媒前駆体の具体例としては、例えば、Pd(PPh、Pd(P(o-tol)、Pd(P(tBu)、Pd(dba)、Pd(dba)・CHCl、Pd(dba)、Pd(MeCN)(BF、PdCl、PdBr、Pd(acac)、Pd(TFA)、Pd(allyl)Cl、[(allyl)PdCl]、Pd(PCyCl、Pd(P(o-tol)Cl、Pd(OAc)、PdCl(dppf)、PdCl(dppf)CHCl、Pd(MeCN)Cl、Pd(amPhos)Cl、PdCl(dtbpf)又はPdCl(PPh等の、パラジウムが0価又は2価のものが挙げられる。
なお、本明細書において、Phはフェニル基、o-tolはo-トリル基、tBuはtert-ブチル基、dbaはジベンジリデンアセトン、MeCNはアセトニトリル、acacはアセチルアセトナート、TFAはトリフルオロアセテート、OAcはアセテート、allylはアリル、Cyはシクロへキシル基、dppfは1,1'-ビス(ジフェニルホスフィノ)フェロセン、dtbpfは1,1’-ジ-tert-ブチルホスフィノフェロセン、PPhはトリフェニルホスフィン、amPhosは[4-(N,N-ジメチルアミノ)フェニル]ジ-tert-ブチルホスフィンを表す。
これらの触媒前駆体は、単独又は2種以上を組み合わせて用いてもよい。
これらの中でも、芳香族カルボン酸の収率に優れるという観点から、Pd(OAc)及び[(allyl)PdCl]が好ましく、Pd(OAc)がより好ましい。
Specific examples of the catalyst precursor containing palladium include, for example, Pd (PPh 3 ) 4 , Pd (P (o-tol) 3 ) 4 , Pd (P (tBu) 3 ) 4 , Pd 2 (dba) 3 , Pd 2 (dba) 3 · CHCl 3, Pd (dba) 2, Pd (MeCN) 4 (BF 4) 2, PdCl 2, PdBr 2, Pd (acac) 2, Pd (TFA) 2, Pd (allyl) Cl 2, [(allyl) PdCl] 2, Pd (PCy 3) 2 Cl 2, Pd (P (o-tol) 3) 2 Cl 2, Pd (OAc) 2, PdCl 2 (dppf), PdCl 2 (dppf) CH 2 Cl 2, Pd (MeCN ) 2 Cl 2, Pd (amPhos) Cl 2, PdCl 2 (dtbpf) or PdCl 2 (PPh 3) 2, etc., palladium 0 Ataimata Divalent ones, and the like.
In the present specification, Ph is phenyl, o-tol is o-tolyl, tBu is tert-butyl, dba is dibenzylideneacetone, MeCN is acetonitrile, acac is acetylacetonate, TFA is trifluoroacetate, OAc is acetate, allyl is allyl, Cy is a cyclohexyl group, dppf is 1,1'-bis (diphenylphosphino) ferrocene, dtbpf is 1,1'-di-tert-butylphosphinoferrocene, PPh 3 is triol Phenyl phosphine, amPhos represents [4- (N, N-dimethylamino) phenyl] di-tert-butyl phosphine.
You may use these catalyst precursors individually or in combination of 2 or more types.
Among these, Pd (OAc) 2 and [(allyl) PdCl] 2 are preferable, and Pd (OAc) 2 is more preferable, from the viewpoint of excellent yield of aromatic carboxylic acid.

リン原子を含む単座配位子(以下において、単に「配位子」と記載することがある。)としては、分子内に1個以上のリン原子を有し、このリン原子が遷移金属M’との間に配位結合を形成して単座配位することで錯体を形成し得る化合物であればよい。
このような化合物としては、一般式P(Rで表される有機リン化合物を用いることが好ましい。Rはリン原子(P)に結合する置換基を表す。Rは、置換又は無置換のC1〜30アルキル基、置換又は無置換のC1〜30シクロアルキル基、置換又は無置換の環形成炭素数6〜30の芳香族炭化水素基であることが好ましい。複数のRは互いに同一でも異なっていてもよい。また、有機リン化合物としては、一般式P(R・(HX)で表されるホスフィン塩を用いることもできる。Rは、前述と同義であり、Hは水素原子であり、Xは原子又は原子団を表し、HXとしては、例えば、HCl、HBr及びHBF等が挙げられる。
As a monodentate ligand containing a phosphorus atom (hereinafter sometimes referred to simply as “ligand”), it has one or more phosphorus atoms in the molecule, and this phosphorus atom is a transition metal M ′. And a compound capable of forming a complex by monodentate coordination by forming a coordinate bond therebetween.
As such a compound, it is preferable to use an organophosphorus compound represented by the general formula P (R x ) 3 . R x represents a substituent bonded to a phosphorus atom (P). R x is a substituted or unsubstituted C 1-30 alkyl group, a substituted or unsubstituted C 1-30 cycloalkyl group, a substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon group having 6 to 30 ring carbon atoms Is preferred. Plural Rx may be the same as or different from each other. The organic phosphorus compounds of the general formula P (R x) can also be used phosphine salt represented by 3 · (HX a). R x is as defined above, H is a hydrogen atom, X a is an atom or a group of atoms, and HX a includes, for example, HCl, HBr, HBF 4 and the like.

有機リン化合物としては、例えば、トリフェニルホスフィン(PPh3)、トリメシチルホスフィン(PMes3)、トリシクロヘキシルホスフィン(PCy3)、トリ(t-ブチル)ホスフィン(P(tBu)3)、トリ-tert-ブチルホスホニウムテトラフルオロボラート(PtBu3-HBF4)、トリ-o-トリルホスフィン(P(o-tol)3)、トリ-p-トリルホスフィン(P(p-tol)3)、トリス(p-メトキシフェニル)ホスフィン(P(p-MeOC6H4)3)、トリス(o-メトキシフェニル)ホスフィン(P(o-MeOC6H4)3)、トリフラニルホスフィン(P(furanyl))、トリチエニルホスフィン(P(thienyl))、トリス(3,5-ジメトキシフェニル)ホスフィン(P(3,5-(MeO)2C6H3))、ジシクロへキシルフェニルホスフィン(PPh(Cy))、シクロへキシルジフェニルホスフィン(PPh(Cy))、ジシクロへキシルホスフィン(HPCy)、ジ-tert-ブチルホスフィン(HP(tBu))、ジ-tert-ブチルクロロホスフィン(P(tBu)Cl)、トリメチルホスファイト(P(OMe))、トリフェニルホスファイト(P(OPh))、ジフェニルホスフィンオキシド(HPOPh)、トリス(ジメチルアミノ)ホスフィン(HMPT)、トリス(ジエチルアミノ)ホスフィン(P(NEt))、5-(ジ-t-ブチルホスフィノ)-1’,3’,5’-トリフェニル-1’H-[1,4’]ビピラゾール(BippyPhos)、1,2,3,4,5-ペンタフェニル-1’-(ジ-t-ブチルホスフィノ)フェロセン(QPhos)、1,3,5-トリアザ-7-ホスファアダマンタン(PTA)、ビス[2-(ジフェニルホスフィノ)フェニル]エーテル(DPEPhos)、1,1’-ビス(ジフェニルホスフィノ)フェロセン(dppf)、1,1’-ビス(ジフェニルホスフィノ)メタン(dppm)、1,2-ビス(ジフェニルホスフィノ)エタン(dppe)、1,3-ビス(ジフェニルホスフィノ)プロパン(dppp)、1,4-ビス(ジフェニルホスフィノ)ブタン(dppb)、1,2-ビス(ジシクロへキシルホスフィノ)エタン(dcpe)、1,1’-ビス(ジ-tert-ブチルホスフィノ)フェロセン(dtbpf)、2,2'-ビス(ジフェニルホスフィノ)-1,1'-ビナフチル(BINAP)、2-ジシクロヘキシルホスフィノ-2',6'-ジメトキシビフェニル(SPhos)、2-ジシクロヘキシルホスフィノ-2',4',6'-トリイソプロピルビフェニル(XPhos)、2-ジフェニルホスフィノ-2’,4’,6’-トリイソプロピルビフェニル(PhXPhos)、2-ジ-tert-ブチルホスフィノ-2',4',6'-トリイソプロピルビフェニル(tBuXPhos)、2-ジイソプロピルホスフィノ-2',4',6'-トリイソプロピルビフェニル(iPrXPhos)、2-ビス(p-トリフルオロメチルフェニル)ホスフィノ-2',4',6'-トリイソプロピルビフェニル(ArCF3XPhos)、2-(ジ-tert-ブチルホスフィノ)ビフェニル(JohnPhos)、2-(ジシクロへキシルホスフィノ)ビフェニル(cyclohexyl JohnPhos)、2-(ジシクロヘキシルホスフィノ)-2’-メチルビフェニル(MePhos)、2-(ジシクロへキシルホスフィノ)-2’,6’-ジイソプロポキシ-1,1’-ビフェニル(RuPhos)、2-(ジシクロへキシルホスフィノ)-3,6-ジメトキシ-2’,4’,6’-トリイソプロピル-1,1’-ビフェニル(BrettPhos)、2’-(ジシクロへキシルホスフィノ)-2,6-ジメトキシ-ビフェニル-3-スルホン酸ナトリウム塩(SPhos)、2-(ジフェニルホスフィノ)-2’-(N,N’-ジメチルアミノ)ビフェニル(PhDavePhos)、2-ジ-tert-ブチルホスフィノ-3,4,5,6-テトラメチル-2’,4’,6’-トリイソプロピル-1,1’-ビフェニル(Tetramethyl di-tBuXPhos)、2-(ジ-tert-ブチルホスフィノ)-2’-メチルビフェニル(tBuMePhos)、2-ジ-tert-ブチルホスフィノ-2’-(N,N-ジメチルアミノ)ビフェニル(tBuDavePhos)、2-(ビス-[3,5-ビス(トリフルオロメチル)フェニル]ホスフィノ)-3,6-ジメトキシ-2’,4’,6’-トリイソプロピル-1,1’-ビフェニル(JackiePhos)、(n-ブチル)ジ(1-アダマンチル)ホスフィン(cataCXium A)、(n-ブチル)ジ(1-アダマンチル)ホスフォニウムヒドロヨージド(cataCXium AHI)、N-フェニル-2-(ジ-tert-ブチルホスフィノ)ピロール(cataCXium PtB)、2-(ジ-tert-ブチルホスフィノ)-N-フェニルインドール(cataCXium PlntB)、N-フェニル-2-(ジシクロヘキシルホスフィノ)ピロール(cataCXium PCy)、N-(2-メトキシフェニル)-2-(ジ-tert-ブチルホスフィノ)ピロール(cataCXium POMetB)、2-(ジ(1-アダマンチル)ホスフィノ)-ジメチルアミノベンゼン(Me-DalPhos)、ジ(1-アダマンチル)-2-モルホリノフェニルホスフィン(Mor-DalPhos)、2-(ジシクロヘキシルホスフィノ)-2'-(ジメチルアミノ)ビフェニル(DavePhos)、及び4,5-ビス(ジフェニルホスフィノ)-9,9-ジメチルキサンテン(XantPhos)等が挙げられる。
これらの中でも、XPhos、PhXPhos、iPrXPhos、ArCF3XPhos及びtBuXPhosが好ましい。
これらの有機リン化合物は、単独又は2種以上を組み合わせて用いてもよい。
Examples of organic phosphorus compounds include triphenylphosphine (PPh 3 ), trimesitylphosphine (PMes 3 ), tricyclohexylphosphine (PCy 3 ), tri (t-butyl) phosphine (P (tBu) 3 ), and tri-tert. -Butyl phosphonium tetrafluoroborate (PtBu 3 -HBF 4 ), tri-o-tolyl phosphine (P (o-tol) 3 ), tri-p-tolyl phosphine (P (p-tol) 3 ), tris (p -Methoxyphenyl) phosphine (P (p-MeOC 6 H 4 ) 3 ), tris (o-methoxyphenyl) phosphine (P (o-MeOC 6 H 4 ) 3 ), trifuranyl phosphine (P (furanyl) 3 ) , Trithienyl phosphine (P (thienyl) 3 ), tris (3,5-dimethoxyphenyl) phosphine (P (3,5- (MeO) 2 C 6 H 3 ) 3 ), dicyclohexylphenyl phosphine (PPh (Cy) ) 2), hexyl diphenylphosphine cyclohexane (PPh 2 (Cy)), dicyanamide B hexyl phosphine (HPCy 2), di -tert- butylphosphine (HP (tBu) 2), di -tert- butylchlorophosphine (P (tBu) 2 Cl) , trimethyl phosphite (P (OMe) 3), Triphenyl phosphite (P (OPh) 3 ), diphenyl phosphine oxide (HPOP h 2 ), tris (dimethylamino) phosphine (HMPT), tris (diethylamino) phosphine (P (NEt 2 ) 3 ), 5- (di-t) -Butylphosphino) -1 ', 3', 5'-triphenyl-1'H- [1,4 '] bipyrazole (BippyPhos), 1,2,3,4,5-pentaphenyl-1'- ( Di-t-butylphosphino) ferrocene (QPhos), 1,3,5-triaza-7-phosphaadamantane (PTA), bis [2- (diphenylphosphino) phenyl] ether (DPEPhos), 1,1 ' -Bis (diphenylphosphino) ferrocene (dppf), 1,1'- Scan (diphenylphosphino) methane (dppm), 1,2-bis (diphenylphosphino) ethane (dppe), 1,3-bis (diphenylphosphino) propane (dppp), 1,4-bis (diphenylphosphino) ) Butane (dppb), 1,2-bis (dicyclohexylphosphino) ethane (dcpe), 1,1′-bis (di-tert-butylphosphino) ferrocene (dtbpf), 2,2′-bis (diphenylphos) Fino) -1,1'-binaphthyl (BINAP), 2-dicyclohexylphosphino-2 ', 6'-dimethoxybiphenyl (SPhos), 2-dicyclohexylphosphino-2', 4 ', 6'-triisopropylbiphenyl XPhos), 2-diphenylphosphino-2 ′, 4 ′, 6′-triisopropylbiphenyl (PhXPhos), 2-di-tert-butylphosphino-2 ′, 4 ′, 6′-triisopropylbiphenyl (tBuXPhos) , 2-diiso Pirphosphino-2 ', 4', 6'-triisopropylbiphenyl (iPrXPhos), 2-bis (p-trifluoromethylphenyl) phosphino-2 ', 4', 6'-triisopropylbiphenyl (Ar CF3 XPhos), 2 -(Di-tert-butylphosphino) biphenyl (JohnPhos), 2- (dicyclohexylphosphino) biphenyl (cyclohexyl JohnPhos), 2- (dicyclohexylphosphino) -2'-methylbiphenyl (MePhos), 2- (dicyclophosphino) biphenyl Xylphosphino) -2 ', 6'-diisopropoxy-1,1'-biphenyl (RuPhos), 2- (dicyclohexylphosphino) -3,6-dimethoxy-2', 4 ', 6'-triisopropyl-1 , 1'-biphenyl (BrettPhos), 2 '- (dicyclohexyl Kishiruhosufino) -2,6-dimethoxy - biphenyl-3-sulfonic acid sodium salt (s SPhos), 2- (diphenylphosphino) -2' - (N N'-Dimethylamino) biphenyl (PhDavePhos), 2-di-tert-butylphosphino-3,4,5,6-tetramethyl-2 ', 4', 6'-triisopropyl-1,1'-biphenyl (Tetramethyl di-tBuXPhos), 2- (di-tert-butylphosphino) -2'-methylbiphenyl (tBuMePhos), 2-di-tert-butylphosphino-2 '-(N, N-dimethylamino) biphenyl (TBuDavePhos), 2- (bis- [3,5-bis (trifluoromethyl) phenyl] phosphino) -3,6-dimethoxy-2 ', 4', 6'-triisopropyl-1,1'-biphenyl Jackie Phos), (n-butyl) di (1-adamantyl) phosphine (cataCXium A), (n-butyl) di (1-adamantyl) phosphonium hydroiodide (cataCXium AHI), N-phenyl-2- (di) -tert-butylphosphino) pyrrole (cataCXium PtB), 2- (di) -tert-Butylphosphino) -N-phenylindole (cataCXium PlntB), N-phenyl-2- (dicyclohexylphosphino) pyrrole (cataCXium PCy), N- (2-methoxyphenyl) -2- (di-tert-) Butylphosphino) pyrrole (cataCXium POMetB), 2- (di (1-adamantyl) phosphino) -dimethylaminobenzene (Me-DalPhos), di (1-adamantyl) -2-morpholinophenylphosphine (Mor-DalPhos), 2 And-(dicyclohexylphosphino) -2 '-(dimethylamino) biphenyl (DavePhos), and 4,5-bis (diphenylphosphino) -9,9-dimethylxanthene (XantPhos).
Among these, XPhos, PhXPhos, iPrXPhos, Ar CF3 XPhos and tBuXPhos are preferable.
These organophosphorus compounds may be used alone or in combination of two or more.

上記有機リン化合物の中でも、リン原子(P)に結合する置換基(R)の少なくとも1つは嵩高い置換基であることが好ましい。具体的には、Rの少なくとも1つが芳香環を2つ以上有することが好ましく、Rの少なくとも1つがキサントホス骨格又はビフェニル骨格を有することがより好ましく、Rの少なくとも1つがビフェニル骨格を有することがさらに好ましく、Rの一つがビフェニル骨格を有することが特に好ましい。
このような有機リン化合物を選択することで、芳香族カルボン酸の収率がより向上する。
Among the organic phosphorus compounds, at least one of the substituents (R x ) bonded to the phosphorus atom (P) is preferably a bulky substituent. Specifically, it is preferable to at least one of R x having at least two aromatic rings, more preferably having at least one xantphos skeleton or biphenyl skeleton of R x, at least one of R x have the biphenyl skeleton More preferably, it is particularly preferred that one of R x has a biphenyl skeleton.
By selecting such an organophosphorus compound, the yield of aromatic carboxylic acid is further improved.

また、ビフェニル骨格は置換基を有することが好ましい。このような置換基としては、メチル基、エチル基やイソプロピル基等のC1〜10アルキル基、メトキシ基やエトキシ基等のC1〜10アルキル基、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ等のC1〜10のアルキル基を有するジアルキルアミノ基等が挙げられ、好ましくはC1〜5アルキル基である。置換基の数は特に限定されないが、通常1以上、好ましくは3以上であり、通常6以下、好ましくは5以下である。 Moreover, it is preferable that a biphenyl skeleton has a substituent. Such substituents, C 1 to 10 alkyl group such as a methyl group, an ethyl group or an isopropyl group, C 1 to 10 alkyl group such as a methoxy group or an ethoxy group, a dimethylamino group, C 1 to 10 of diethylamino The dialkylamino group etc. which have the alkyl group of these are mentioned, Preferably it is a C1-5 alkyl group. The number of substituents is not particularly limited, but is usually 1 or more, preferably 3 or more, and usually 6 or less, preferably 5 or less.

遷移金属触媒成分(B)は、予め遷移金属M’を含む触媒前駆体に有機リン化合物を反応させて調製しておいてもよいし、反応系中に遷移金属M’を含む触媒前駆体と有機リン化合物とを添加し、反応系中で調製してもよい。
反応系中で調製する際に、遷移金属M’を含む触媒前駆体と有機リン化合物を添加する順序は特に限定されず、遷移金属M’を含む触媒前駆体を有機リン化合物よりも先に添加してもよいし、後に添加してもよい。遷移金属触媒成分(B)を反応系中で調製する場合、遷移金属触媒成分(B)の存在は、予め調製した遷移金属触媒成分(B)のH−NMRスペクトルと、触媒組成物のH−NMRスペクトルとを対比することで確認できる。
The transition metal catalyst component (B) may be prepared by reacting a catalyst precursor containing transition metal M 'in advance with an organophosphorus compound, or a catalyst precursor containing transition metal M' in the reaction system An organophosphorus compound may be added to prepare a reaction system.
When preparing in a reaction system, the order of adding the catalyst precursor containing transition metal M ′ and the organophosphorus compound is not particularly limited, and the catalyst precursor containing transition metal M ′ is added before the organophosphorus compound. Or may be added later. When preparing the transition metal catalyst component (B) in the reaction system, the presence of a transition metal catalyst component (B), and 1 H-NMR spectrum of the previously prepared transition metal catalyst component (B), 1 of the catalyst composition It can confirm by contrasting with the 1 H-NMR spectrum.

触媒組成物中の遷移金属触媒成分(B)の含有割合は特に限定されないが、カルボキシル化反応の出発物質(基質)である芳香族ハロゲン化合物に対して、通常0.01mol%以上、好ましくは0.1mol%以上、より好ましくは0.5mol%以上であり、通常20mol%以下、好ましくは10mol%以下、より好ましくは5mol%以下である。
遷移金属触媒成分(B)の含有割合が少ないと、触媒サイクルが十分に進行しないことがある。一方、遷移金属触媒成分(B)の含有割合が多いと、効果の著しい向上は認められない傾向にあるため経済的ではない。
The content ratio of the transition metal catalyst component (B) in the catalyst composition is not particularly limited, but generally 0.01 mol% or more, preferably 0 based on the aromatic halogen compound which is the starting material (substrate) for the carboxylation reaction. .1 mol% or more, more preferably 0.5 mol% or more, usually 20 mol% or less, preferably 10 mol% or less, more preferably 5 mol% or less.
When the content ratio of the transition metal catalyst component (B) is low, the catalyst cycle may not proceed sufficiently. On the other hand, when the content ratio of the transition metal catalyst component (B) is high, there is a tendency that significant improvement in the effect is not observed, which is not economical.

なお、遷移金属触媒成分(B)を反応系中で調製する場合には、遷移金属M’を含む触媒前駆体と有機リン化合物のそれぞれの含有割合は以下の通りである。
遷移金属M’を含む触媒前駆体の含有割合は、芳香族ハロゲン化合物に対して、通常0.1mol%以上、好ましくは0.5mol%以上、より好ましくは1.0mol%以上、さらに好ましくは2.0mol%以上であり、通常30mol%以下、好ましくは25mol%以下、より好ましくは20mol%以下、さらに好ましくは15mol%以下である。
また、有機リン化合物の含有割合は、芳香族ハロゲン化合物に対して、通常0.5mol%以上、好ましくは1.0mol%以上、より好ましくは2.0mol%以上、さらに好ましくは3.0mol%以上であり、通常50mol%以下、好ましくは40mol%以下、より好ましくは30mol%以下、さらに好ましくは25mol%以下である。
遷移金属M’を含む触媒前駆体の含有割合や有機リン化合物の含有割合が少ないと、遷移金属触媒成分(B)の生成量が少なくなり、触媒サイクルが十分に進行しないことがある。
一方、遷移金属M’を含む触媒前駆体の含有割合や有機リン化合物の含有割合が多いと、効果の著しい向上は認められない傾向にあるため経済的ではない。また、遷移金属触媒成分(B)が生成された後の残渣物(過剰量の触媒前駆体又は有機リン化合物)により、触媒サイクルが十分に進行しないことがある。
In addition, when preparing a transition metal catalyst component (B) in a reaction system, each content ratio of the catalyst precursor containing transition metal M 'and an organic phosphorus compound is as follows.
The content ratio of the catalyst precursor containing the transition metal M ′ is usually 0.1 mol% or more, preferably 0.5 mol% or more, more preferably 1.0 mol% or more, and further preferably 2 with respect to the aromatic halogen compound. It is not less than 0.3 mol%, usually not more than 30 mol%, preferably not more than 25 mol%, more preferably not more than 20 mol%, still more preferably not more than 15 mol%.
In addition, the content ratio of the organic phosphorus compound is usually 0.5 mol% or more, preferably 1.0 mol% or more, more preferably 2.0 mol% or more, still more preferably 3.0 mol% or more based on the aromatic halogen compound. And is usually 50 mol% or less, preferably 40 mol% or less, more preferably 30 mol% or less, and still more preferably 25 mol% or less.
When the content ratio of the catalyst precursor containing the transition metal M ′ and the content ratio of the organic phosphorus compound are small, the amount of the transition metal catalyst component (B) produced may be small, and the catalyst cycle may not proceed sufficiently.
On the other hand, when the content ratio of the catalyst precursor containing the transition metal M 'and the content ratio of the organic phosphorus compound are high, the improvement of the effect tends not to be recognized, which is not economical. In addition, the residue after the transition metal catalyst component (B) is formed (excess catalyst precursor or organophosphorus compound) may not allow the catalyst cycle to proceed sufficiently.

また、遷移金属M’を含む触媒前駆体に対する有機リン化合物のモル比(有機リン化合物/触媒前駆体)は、通常0.1以上、好ましくは0.5以上、より好ましくは1以上であり、通常20以下、好ましくは10以下、より好ましくは5以下である。
遷移金属M’を含む触媒前駆体に対する有機リン化合物のモル比が小さいと、遷移金属触媒成分(B)の生成量が少なくなり、触媒サイクルが十分に進行しないことがある。一方、遷移金属M’を含む触媒前駆体に対する有機リン化合物のモル比が大きいと、効果の著しい向上は認められない傾向にあるため経済的ではない。また、遷移金属M’を含む触媒前駆体に対する有機リン化合物のモル比が小さすぎたり、大きすぎたりすると、遷移金属触媒成分(B)が生成された後の残渣物(過剰量の触媒前駆体又は有機リン化合物)により、触媒サイクルが十分に進行しないことがある。
In addition, the molar ratio (organic phosphorus compound / catalyst precursor) of the organophosphorus compound to the catalyst precursor containing transition metal M ′ is usually 0.1 or more, preferably 0.5 or more, more preferably 1 or more, Usually 20 or less, preferably 10 or less, more preferably 5 or less.
When the molar ratio of the organophosphorus compound to the catalyst precursor containing the transition metal M ′ is small, the amount of the transition metal catalyst component (B) produced may be small, and the catalyst cycle may not proceed sufficiently. On the other hand, when the molar ratio of the organophosphorus compound to the catalyst precursor containing the transition metal M ′ is large, it is not economical because a significant improvement in the effect tends not to be observed. In addition, when the molar ratio of the organophosphorus compound to the catalyst precursor containing the transition metal M ′ is too small or too large, the residue after the transition metal catalyst component (B) is formed (excess catalyst precursor Or, due to organophosphorus compounds, the catalytic cycle may not proceed sufficiently.

光酸化還元触媒成分(A)に対する遷移金属触媒成分(B)のモル比(B/A)は、通常1/20以上、好ましくは1/10以上、より好ましくは1/5以上であり、通常20/1以下、好ましくは15/1以下、より好ましくは10/1以下である。
光酸化還元触媒成分(A)に対する遷移金属触媒成分(B)のモル比が小さすぎたり、大きすぎたりすると、触媒サイクルが十分に進行しないことがある。また、過剰量に配合された成分が反応系中に残留し、触媒サイクルに影響を及ぼすおそれがある。
The molar ratio (B / A) of the transition metal catalyst component (B) to the photooxidation reduction catalyst component (A) is usually 1/20 or more, preferably 1/10 or more, more preferably 1/5 or more, It is 20/1 or less, preferably 15/1 or less, more preferably 10/1 or less.
If the molar ratio of the transition metal catalyst component (B) to the photoredox catalyst component (A) is too small or too large, the catalyst cycle may not proceed sufficiently. In addition, an excessive amount of the component may remain in the reaction system, which may affect the catalyst cycle.

2.芳香族カルボン酸又はそのエステルの製造方法
本実施形態における芳香族カルボン酸又はそのエステルの製造方法は、周期表8〜10族に属する遷移金属Mを含む光酸化還元触媒成分(A)と、周期表8〜11族に属し、前記遷移金属Mと異なる遷移金属M’を含む遷移金属触媒成分(B)とを含む触媒組成物の存在下、二酸化炭素と芳香族ハロゲン化合物とに光照射する工程を含む。
2. Method for Producing Aromatic Carboxylic Acid or Ester Thereof A method for producing an aromatic carboxylic acid or an ester thereof according to the present embodiment comprises: photoredox catalyst component (A) containing transition metal M belonging to periodic table groups 8 to 10; A step of irradiating carbon dioxide and an aromatic halogen compound in the presence of a catalyst composition which belongs to Groups 8 to 11 and contains the transition metal M and a transition metal catalyst component (B) containing a different transition metal M ′. including.

照射する光の波長は、使用する光酸化還元触媒成分(A)に応じて決めればよいが、光酸化還元触媒成分(A)に含まれる遷移金属Mがルテニウムやイリジウムの場合には、可視光(例えば、波長が400〜700nmの範囲にある光)を照射することが好ましく、青色光(例えば、波長が400〜500nmの範囲にある光)を照射することがより好ましい。また、照射する光は、太陽光のような自然光でも、LED等を光源とする人口光でもよい。   The wavelength of light to be irradiated may be determined according to the photoredox catalyst component (A) to be used, but when the transition metal M contained in the photoredox catalyst component (A) is ruthenium or iridium, visible light is It is preferable to irradiate (for example, light having a wavelength of 400 to 700 nm), and more preferable to emit blue light (for example, light having a wavelength of 400 to 500 nm). The light to be emitted may be natural light such as sunlight or artificial light using an LED or the like as a light source.

光照射する際の温度(反応温度)は特に限定されないが、通常0℃以上、好ましくは15℃以上であり、通常70℃以下、好ましくは50℃以下である。なお、反応温度は、芳香族カルボン酸又はそのエステルを製造するための反応容器中の温度を意味する。反応温度が低すぎると、触媒サイクルが十分に進行しないことがある。また、反応温度が高すぎると、水素化生成物の収率が増加する傾向にある。   The temperature (reaction temperature) at the time of light irradiation is not particularly limited, but is usually 0 ° C. or more, preferably 15 ° C. or more, and is usually 70 ° C. or less, preferably 50 ° C. or less. In addition, reaction temperature means the temperature in the reaction container for manufacturing aromatic carboxylic acid or its ester. If the reaction temperature is too low, the catalyst cycle may not proceed sufficiently. In addition, when the reaction temperature is too high, the yield of hydrogenation products tends to increase.

また、光照射する時間(反応時間)は特に限定されないが、通常1時間以上、好ましくは2時間以上であり、通常24時間以下、好ましくは10時間以下である。反応時間が短いと、触媒サイクルが十分に進行しないことがある。一方、反応時間が長くても芳香族カルボン酸の収率の著しい向上は認められず、水素化生成物の収率が増加する傾向にある。   The light irradiation time (reaction time) is not particularly limited, but is usually 1 hour or more, preferably 2 hours or more, and usually 24 hours or less, preferably 10 hours or less. If the reaction time is short, the catalyst cycle may not proceed sufficiently. On the other hand, even if the reaction time is long, no significant improvement in the yield of the aromatic carboxylic acid is observed, and the yield of the hydrogenated product tends to increase.

また、照射する光の強度は特に限定されない。例えば、LEDランプ等の光照射装置を用いる場合には、ソケット数の増減により光の強度を制御することができる。照射する光の強度が大きくなると、出発物質である芳香族ハロゲン化合物の転化率が向上することがある。   Further, the intensity of the light to be irradiated is not particularly limited. For example, in the case of using a light emitting device such as an LED lamp, the light intensity can be controlled by increasing or decreasing the number of sockets. When the intensity of the light to be irradiated is increased, the conversion of the starting aromatic halogen compound may be improved.

光照射工程は、反応容器に触媒組成物、二酸化炭素及び芳香族ハロゲン化合物を入れて行なうことが好ましい。光照射工程は、大気圧下で行っても、大気圧以上の圧力下で行ってもよい。
ここで、二酸化炭素は、大気圧下又は加圧条件下で反応系中にバブリングして添加してもよいし、大気圧下又は加圧条件下で好ましくは上下に撹拌しながら気相から液相に溶解させてもよい。
The light irradiation step is preferably carried out by placing the catalyst composition, carbon dioxide and an aromatic halogen compound in a reaction vessel. The light irradiation step may be performed under atmospheric pressure or under pressure higher than atmospheric pressure.
Here, carbon dioxide may be added by bubbling into the reaction system under atmospheric pressure or under pressure, or it may be added under atmospheric pressure or under pressure, preferably while stirring up and down. It may be dissolved in the phase.

反応形式は特に限定されず、例えば、連続方式又はバッチ方式のいずれでもよい。   The reaction system is not particularly limited, and may be, for example, either a continuous system or a batch system.

上記条件下における光照射工程により、ハロゲンアニオンの脱離及び芳香族カルボン酸の還元的脱離の段階で、励起された光酸化還元触媒成分(A)から遷移金属触媒成分(B)に電子が渡され、反応が進行すると推測される。   In the light irradiation step under the above conditions, at the stage of elimination of the halogen anion and reductive elimination of the aromatic carboxylic acid, electrons are transferred from the excited photoredox catalyst component (A) to the transition metal catalyst component (B) It is assumed that the reaction will proceed.

反応終了後、芳香族カルボン酸を分離する方法は特に限定されず、例えば、蒸留・濃縮法により行うことが好ましい。この蒸留・濃縮のための手段としては、従来の蒸留・濃縮装置、例えば減圧連続式蒸留装置や減圧バッチ式蒸留装置等を用いることができる。   After completion of the reaction, the method for separating the aromatic carboxylic acid is not particularly limited. For example, distillation and concentration are preferable. As a means for this distillation and concentration, a conventional distillation and concentration apparatus, such as a vacuum continuous distillation apparatus and a vacuum batch type distillation apparatus can be used.

このようにして得られる芳香族カルボン酸は、後述する芳香族ハロゲン化合物におけるハロゲン原子(−X)が、カルボキシ基(−COOH)に置換された化合物である。なお、芳香族カルボン酸とともに、副生成物として水素化生成物も得られる。水素化生成物は、芳香族ハロゲン化合物におけるハロゲン原子(−X)が、水素原子(−H)に置換された化合物である。   The aromatic carboxylic acid thus obtained is a compound in which a halogen atom (-X) in an aromatic halogen compound described later is substituted with a carboxy group (-COOH). In addition to aromatic carboxylic acids, hydrogenated products can also be obtained as by-products. The hydrogenation product is a compound in which the halogen atom (-X) in the aromatic halogen compound is replaced by a hydrogen atom (-H).

〔芳香族ハロゲン化合物〕
本実施形態の製造方法において用いられる芳香族ハロゲン化合物は、芳香族化合物の環を構成する原子にハロゲン原子が直接化学結合した構造を含む化合物であれば特に限定されない。ここで、「芳香族化合物の環を構成する原子」とは、例えばベンゼン環を構成する炭素原子が挙げられる。ベンゼン環は1個であっても2個以上であってもよく、ベンゼン環はナフタレン環のように縮合環式構造であってもよい。また、芳香族性を有していれば環構造はベンゼン環に限定されず、複素環式であってもよいし、六員環以外の五員環や七員環等であってもよい。さらに、芳香族ハロゲン化合物は、1種類のみを使用しても、異なる複数種を併用してもよい。
[Aromatic halogen compounds]
The aromatic halogen compound used in the production method of the present embodiment is not particularly limited as long as it is a compound having a structure in which a halogen atom is directly chemically bonded to an atom constituting the ring of the aromatic compound. Here, the "atom which constitutes the ring of the aromatic compound" includes, for example, a carbon atom which constitutes a benzene ring. The number of benzene rings may be one or two or more, and the benzene ring may be a fused cyclic structure like a naphthalene ring. Moreover, as long as it has aromaticity, a ring structure is not limited to a benzene ring, A heterocyclic type may be sufficient, 5 membered rings other than a 6-membered ring, 7 membered ring, etc. may be sufficient. Furthermore, only one aromatic halogen compound may be used, or two or more different aromatic halogen compounds may be used in combination.

例えば、ベンゼン環が1個の場合の芳香族ハロゲン化合物は、下記構造式(I)で表されることが好ましい。

Figure 2019042708
(式中、Xはハロゲン原子を表し、nは1〜3の整数を表す。nが2以上の場合には、Xは互いに同一でも異なっていてもよい。Rは水素原子、フッ素原子、塩素原子、アルキル基、フッ素原子を含有するアルキル基、アルコキシ基、シクロアルキル基、アリール基、カルボニル基、エステル基、ニトリル基又はシリル基を表し、nは1〜3の整数を表す。nが2以上の場合にはRは互いに同一でも異なっていてもよい。またRは隣接炭素原子に結合し、それらの炭素原子とともに炭化水素環又は複素環を形成してもよい。) For example, it is preferable that the aromatic halogen compound in the case of one benzene ring is represented by following Structural formula (I).
Figure 2019042708
(Wherein, X represents a halogen atom, and n 1 represents an integer of 1 to 3. When n 1 is 2 or more, X may be the same or different from each other. R is a hydrogen atom or a fluorine atom , a chlorine atom, an alkyl group, an alkyl group containing a fluorine atom, an alkoxy group, a cycloalkyl group, an aryl group, a carbonyl group, an ester group, a nitrile group or a silyl group, n 2 represents an integer of 1 to 3. When n 2 is 2 or more, Rs may be the same as or different from each other, and R may be bonded to adjacent carbon atoms, and together with their carbon atoms may form a hydrocarbon ring or a heterocyclic ring.

触媒サイクルの進行に優れるという観点から、ハロゲン原子Xとしては塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子が好ましく、臭素原子又は塩素原子がより好ましい。つまり、芳香族ハロゲン化合物は、芳香族塩化物、芳香族臭化物又は芳香族ヨウ素化物であることが好ましく、芳香族塩化物又は芳香族臭化物であることがより好ましい。
また、触媒サイクルの進行に優れるという観点から、構造式(I)中、nは好ましくは1又は2、より好ましくは1であり、nは好ましくは1又は2である。
From the viewpoint of excellent progress of the catalyst cycle, the halogen atom X is preferably a chlorine atom, a bromine atom or an iodine atom, and more preferably a bromine atom or a chlorine atom. That is, the aromatic halogen compound is preferably an aromatic chloride, an aromatic bromide or an aromatic iodide, more preferably an aromatic chloride or an aromatic bromide.
In addition, in the structural formula (I), n 1 is preferably 1 or 2, more preferably 1, and n 2 is preferably 1 or 2 from the viewpoint of excellent progress of the catalyst cycle.

ハロゲン原子Xが臭素原子の場合、構造式(I)で表される化合物の具体例を以下に示す。これらはハロゲン原子Xが臭素原子の場合の単なる例示であり、ハロゲン原子Xが塩素原子やヨウ素原子の場合にも同様の芳香族ハロゲン化合物を例示できる。なお、以下に例示する化合物はo-位もm-位もp-位も含むものとする。   When the halogen atom X is a bromine atom, specific examples of the compound represented by Structural Formula (I) are shown below. These are merely examples of the case where the halogen atom X is a bromine atom, and the same aromatic halogen compounds can be exemplified also when the halogen atom X is a chlorine atom or an iodine atom. The compounds exemplified below include the o-position, the m-position and the p-position.

Rが水素原子の例としては、ブロモベンゼン等が挙げられる。   As an example of R being a hydrogen atom, bromobenzene etc. are mentioned.

Rがフッ素原子及び/又は塩素原子の例としては、フルオロブロモベンゼン、ジフルオロブロモベンゼン、クロロブロモベンゼン、ジクロロブロモベンゼン、フルオロクロロブロモベンエン等が挙げられる。   As an example of R being a fluorine atom and / or a chlorine atom, fluorobromobenzene, difluorobromobenzene, chlorobromobenzene, dichlorobromobenzene, fluorochlorobromobenzene and the like can be mentioned.

Rがアルキル基の例としては、ブロモトルエン、ブロモキシレン、トリメチルブロモベンゼン、エチルブロモベンゼン、メチルエチルブロモベンゼン、tert-ブチルブロモベンゼン、2-エチルヘキシルブロモベンゼン、2,4,6-トリイソプロピルブロモベンゼン等が挙げられる。アルキル基の中でも、C1〜10アルキル基が好ましく、C1〜5アルキル基がより好ましい。 As an example of R being an alkyl group, bromotoluene, bromoxylene, trimethylbromobenzene, ethylbromobenzene, methylethyl bromobenzene, tert-butyl bromobenzene, 2-ethylhexyl bromobenzene, 2,4,6-triisopropyl bromobenzene Etc. Among the alkyl groups, a C 1-10 alkyl group is preferable, and a C 1-5 alkyl group is more preferable.

Rがフッ素原子を含有するアルキル基の例としては、トリフルオロメチルブロモベンゼン等が挙げられる。   Examples of the alkyl group in which R contains a fluorine atom include trifluoromethylbromobenzene and the like.

Rがアルコキシ基の例としては、ブロモアニソール、ジメトキシブロモベンゼン、トリメトキシブロモベンゼン、エトキシブロモベンゼン、メトキシエトキシブロモベンゼン、プロポキシブロモベンゼン、エトキシペントキシブロモベンゼン、フェノキシブロモベンゼン、ベンゾキシブロモベンゼン等が挙げられる。アルコキシ基の中でも、C1〜10アルコキシ基が好ましく、C1〜5アルコキシ基がより好ましい。 Examples of R are alkoxy groups such as bromoanisole, dimethoxybromobenzene, trimethoxybromobenzene, ethoxybromobenzene, methoxyethoxybromobenzene, propoxybromobenzene, ethoxypentoxybromobenzene, phenoxybromobenzene, benzoxbromobenzene and the like It can be mentioned. Among the alkoxy groups, a C 1-10 alkoxy group is preferable, and a C 1-5 alkoxy group is more preferable.

Rがシクロアルキル基の例としては、シクロペンチルブロモベンゼン、シクロヘキシルブロモベンゼン、シクロオクチルブロモベンゼン等が挙げられる。   Examples of cycloalkyl group represented by R include cyclopentylbromobenzene, cyclohexylbromobenzene, cyclooctylbromobenzene and the like.

Rがアリール基の例としては、ブロモビフェニル等が挙げられる。   As an example of R being an aryl group, bromobiphenyl etc. are mentioned.

Rがカルボニル基の例としては、アセチルブロモベンゼン、t-ブトキシカルボニルアミノブロモベンゼン等が挙げられる。   As an example of R being a carbonyl group, acetylbromobenzene, t-butoxycarbonylaminobromobenzene and the like can be mentioned.

Rがエステル基の例としては、ブロモ安息香酸メチル、ブロモ安息香酸エチル、ブロモ安息香酸ブチル、ブロモフタル酸ジメチル等が挙げられる。   Examples of the ester group where R is an ester group include methyl bromobenzoate, ethyl bromobenzoate, butyl bromobenzoate, dimethyl bromophthalate and the like.

Rがニトリル基の例としては、シアノブロモベンゼン等が挙げられる。   Examples of the nitrile group represented by R include cyanobromobenzene and the like.

Rがシリル基の例としては、トリメチルシリルブロモベンゼン、トリエチルシリルブロモベンゼン、トリイソプロピルシリルブロモベンゼン、ジ-t-ブチルメチルシリルブロモベンゼンやトリイソプロピルシリルエチニルブロモベンゼン等が挙げられる。   Examples of silyl groups for R include trimethylsilylbromobenzene, triethylsilylbromobenzene, triisopropylsilylbromobenzene, di-t-butylmethylsilylbromobenzene, triisopropylsilylethynylbromobenzene and the like.

Rがイソプロペニル基、アリル基、ビニル基の例示としては、イソプロペニルブロモベンゼン、アリルブロモベンゼン、ビニルブロモベンゼン等が挙げられる。   Examples of isopropenyl group, allyl group and vinyl group for R include isopropenylbromobenzene, allylbromobenzene, vinylbromobenzene and the like.

Rが炭化水素環又は複素環の例としては、メチレンジオキシブロモベンゼン、ブロモチオフェン、N-tert-ブトキシカルボニルブロモインドール、ブロモインドール等が挙げられる。   Examples of hydrocarbon rings or heterocycles in which R is a hydrocarbon ring or a heterocycle include methylenedioxybromobenzene, bromothiophene, N-tert-butoxycarbonylbromoindole, bromoindole and the like.

〔溶媒〕
本実施形態のカルボキシル化反応は反応溶媒中で行われる。反応溶媒としては有機溶媒が好ましく、特に限定されるものではないが、例えば、ジメチルスルホキシド、トルエン、ベンゼン、1,4-ジオキサン、エタノール、ブタノール、キシレン、N,N-ジメチルホルムアミド(DMF)、N-メチルピロリドン(NMP)、アセトニトリル(MeCN)、アセトン、テトラヒドロフラン(THF)及びN,N-ジメチルアセトアミド(DMA)等が挙げられる。これらの中でも、芳香族カルボン酸の収率に優れるという観点から、DMF、NMP、アセトン又はDMAが好ましく、DMF、NMP又はDMAがより好ましく、DMAが特に好ましい。
〔solvent〕
The carboxylation reaction of this embodiment is carried out in a reaction solvent. The reaction solvent is preferably an organic solvent, and is not particularly limited. For example, dimethylsulfoxide, toluene, benzene, 1,4-dioxane, ethanol, butanol, xylene, N, N-dimethylformamide (DMF), N Methyl pyrrolidone (NMP), acetonitrile (MeCN), acetone, tetrahydrofuran (THF), N, N-dimethylacetamide (DMA) and the like. Among these, from the viewpoint of excellent aromatic carboxylic acid yield, DMF, NMP, acetone or DMA is preferable, DMF, NMP or DMA is more preferable, and DMA is particularly preferable.

〔エステル化反応〕
上記芳香族ハロゲン化合物と二酸化炭素とから得られた芳香族カルボン酸をエステル化することにより、芳香族カルボン酸エステルが得られる。
エステル化反応は従来公知のエステル化法を採用することができ、例えばアルキルエステル化法(アルカノール+酸触媒)、アラルキルエステル化法(アラルキルアルコール+酸触媒)、あるいはジアゾメタンやトリメチルシリルジアゾメタンを用いるメチル化法等が挙げられる。
[Esterification reaction]
An aromatic carboxylic acid ester is obtained by esterifying an aromatic carboxylic acid obtained from the above aromatic halogen compound and carbon dioxide.
The esterification reaction can be carried out using a known esterification method, such as alkyl esterification method (alkanol + acid catalyst), aralkyl esterification method (aralkyl alcohol + acid catalyst), or methylation using diazomethane or trimethylsilyldiazomethane Law etc. are mentioned.

〔三級アミン化合物〕
本実施形態における芳香族カルボン酸又はそのエステルの製造方法においては、触媒組成物とともに、三級アミン化合物を存在させることが好ましい。三級アミン化合物は電子供与体としてハロゲンイオンを水和し、芳香族カルボン酸の収率を向上させることができる。
Tertiary amine compounds
In the method for producing an aromatic carboxylic acid or an ester thereof in the present embodiment, it is preferable to allow a tertiary amine compound to be present together with the catalyst composition. Tertiary amine compounds can hydrate halogen ions as electron donors to improve the yield of aromatic carboxylic acids.

三級アミン化合物としては、例えば、トリメチルアミン、ジメチルエチルアミン、トリエチルアミン、トリ(n-ブチル)アミン、ジイソプロピルエチルアミン、ジイソブチルメチルアミン等のN,N,N-トリ(C1〜4アルキル)アミン;ジエチル(テトラメチルシリル)アミン、N-メチルピロリジン、N-メチルピぺリジン、N-エチル-2,2,6,6-テトラメチルピペリジン等のN-(C1〜4アルキル)アザシクロアルカン;N-メチルモルホリン、N-エチルモルホリン等のN-(C1〜4アルキル)アザオキシシクロアルカン;N-ベンジル-N,N-ジメチルアミン、N-ベンジル-N,N-ジエチルアミン等のN-ベンジル-N,N-ジ(C1〜4アルキル)アミン;N,N-ジメチルアニリン等のN,N-ジ(C1〜4アルキル)アニリン;ジアザビシクロウンデセン、ジアザビシクロノネン等の二環式アミン類;トリエタノールアミン等のN,N,N-トリ(C1〜4アルコール)アミン等を挙げることができる。これらの三級アミン化合物は単独又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
これらの中でも、芳香族カルボン酸の収率を向上させる観点から、N,N,N−トリ(C1〜4アルキル)アミンが好ましく、ジイソプロピルエチルアミンがより好ましい。
Examples of tertiary amine compounds include N, N, N-tri (C 1-4 alkyl) amines such as trimethylamine, dimethylethylamine, triethylamine, tri (n-butyl) amine, diisopropylethylamine, diisobutylmethylamine, etc .; N- (C 1-4 alkyl) azacycloalkanes such as tetramethylsilyl) amine, N-methylpyrrolidine, N-methylpiperidine, N-ethyl-2,2,6,6-tetramethylpiperidine; N-methyl N- (C 1-4 alkyl) azaoxycycloalkanes such as morpholine and N-ethylmorpholine; N-benzyl-N, such as N-benzyl-N, N-dimethylamine and N-benzyl-N, N-diethylamine N- di (C 1 to 4 alkyl) amine; N, N- dimethylaniline or the like of N, N- di (C 1 to 4 alkyl) aniline; Can be mentioned N, such as triethanolamine, N, the N- tri (C 1 to 4 alcohols) amine; aza bicyclo Crowe down decene, bicyclic amines such as diazabicyclononene. These tertiary amine compounds can be used alone or in combination of two or more.
Among these, from the viewpoint of improving the yield of aromatic carboxylic acid, N, N, N-tri (C 1-4 alkyl) amine is preferable, and diisopropylethylamine is more preferable.

三級アミン化合物の配合量は特に限定されないが、芳香族ハロゲン化合物中のハロゲン原子に対して、通常1当量以上、好ましくは2当量以上、より好ましくは3当量以上であり、通常20当量以下、好ましくは15当量以下、より好ましくは10当量以下である。三級アミン化合物の配合量を上記範囲とすることで、芳香族カルボン酸の収率を向上させることができる。   The compounding amount of the tertiary amine compound is not particularly limited, but is usually 1 equivalent or more, preferably 2 equivalents or more, more preferably 3 equivalents or more, and usually 20 equivalents or less, with respect to the halogen atom in the aromatic halogen compound. Preferably, it is 15 equivalents or less, more preferably 10 equivalents or less. By making the compounding quantity of a tertiary amine compound into the said range, the yield of aromatic carboxylic acid can be improved.

〔塩基性化合物〕
また、本実施形態における芳香族カルボン酸又はそのエステルの製造方法においては、触媒組成物とともに、添加剤として塩基性化合物を存在させることが好ましい。塩基性化合物は遊離した酸成分を捕捉し、芳香族カルボン酸の収率を向上させることができる。また、塩基性化合物を配合することにより、副生成物の生成を抑制することができる。
[Basic compound]
Moreover, in the method for producing an aromatic carboxylic acid or ester thereof according to the present embodiment, it is preferable to allow a basic compound to be present as an additive together with the catalyst composition. The basic compound can capture the liberated acid component to improve the yield of aromatic carboxylic acid. Further, the formation of a by-product can be suppressed by blending a basic compound.

塩基性化合物としては、例えば、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化セシウム等のアルカリ金属水酸化物;炭酸リチウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸セシウム等のアルカリ金属炭酸塩;炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム、炭酸水素セシウム等のアルカリ金属炭酸水素塩;水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化バリウム等のアルカリ土類金属水酸化物;炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸バリウム等のアルカリ土類金属炭酸塩、ナトリウムメトキシド、ナトリウムエトキシド、カリウムt−ブトキシド等のアルカリ金属アルコキシド;酢酸ナトリウム等のアルカリ金属有機酸塩;トリエチルアミン、ピペリジン、N−メチルピペリジン等のアミン類やピリジン、ピコリン等の含窒素複素環化合物等を挙げることができる。これらの塩基性化合物は、単独又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
これらの中でも、芳香族カルボン酸の収率を向上させる観点から、アルカリ金属炭酸塩が好ましく、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム又は炭酸セシウムがより好ましく、炭酸セシウムがさらに好ましい。
Examples of the basic compound include alkali metal hydroxides such as lithium hydroxide, sodium hydroxide, potassium hydroxide and cesium hydroxide; alkali metal carbonates such as lithium carbonate, sodium carbonate, potassium carbonate and cesium carbonate; Alkali metal hydrogen carbonates such as sodium hydrogen, potassium hydrogen carbonate and cesium hydrogen carbonate; alkaline earth metal hydroxides such as magnesium hydroxide, calcium hydroxide and barium hydroxide; alkalis such as magnesium carbonate, calcium carbonate and barium carbonate Earth metal carbonate, alkali metal alkoxides such as sodium methoxide, sodium ethoxide and potassium t-butoxide; alkali metal organic acid salts such as sodium acetate; amines such as triethylamine, piperidine and N-methylpiperidine, pyridine, picoline Nitrogen containing such as It can be exemplified heterocyclic compounds. These basic compounds can be used alone or in combination of two or more.
Among these, from the viewpoint of improving the yield of aromatic carboxylic acid, alkali metal carbonates are preferable, sodium carbonate, potassium carbonate or cesium carbonate is more preferable, and cesium carbonate is more preferable.

塩基性化合物の配合量は特に限定されないが、芳香族ハロゲン化合物中のハロゲン原子に対して、通常1当量以上、好ましくは2当量以上、より好ましくは3当量以上であり、通常20当量以下、好ましくは15当量以下、より好ましくは10当量以下である。塩基性化合物の配合量を上記範囲とすることで、芳香族カルボン酸の収率を向上させることができる。   The compounding amount of the basic compound is not particularly limited, but is usually 1 equivalent or more, preferably 2 equivalents or more, more preferably 3 equivalents or more, usually 20 equivalents or less, preferably to the halogen atom in the aromatic halogen compound. Is 15 equivalents or less, more preferably 10 equivalents or less. By making the compounding quantity of a basic compound into the said range, the yield of aromatic carboxylic acid can be improved.

三級アミン化合物と塩基性化合物とを併用する場合、三級アミン化合物に対する塩基性化合物の配合比(ハロゲン原子に対する当量比として計算、塩基性化合物/三級アミン化合物)は、通常0.1以上、好ましくは0.5以上であり、通常5以下、好ましくは3以下である。   When a tertiary amine compound and a basic compound are used in combination, the compounding ratio of the basic compound to the tertiary amine compound (calculated as the equivalent ratio to the halogen atom, basic compound / tertiary amine compound) is usually 0.1 or more Preferably it is 0.5 or more, normally 5 or less, preferably 3 or less.

光照射工程終了後、従来公知の手法により、反応物質から芳香族カルボン酸又はそのエステルを分離する。芳香族カルボン酸又はそのエステルを分離した後、残液中の触媒組成物は新しい操作で再使用するため、再循環に供することができる。芳香族カルボン酸又はそのエステルの収率は、出発物質である芳香族ハロゲン化合物の全量に対して、通常2質量%以上、好ましくは10質量%以上、より好ましくは30質量%以上、さらに好ましくは50質量%以上、特に好ましくは60質量%以上である。収率の上限は特に限定されないが、通常100質量%以下である。   After completion of the light irradiation step, the aromatic carboxylic acid or its ester is separated from the reaction substance by a conventionally known method. After separation of the aromatic carboxylic acid or ester thereof, the catalyst composition in the bottoms can be recycled for reuse in a new operation. The yield of the aromatic carboxylic acid or ester thereof is usually 2% by mass or more, preferably 10% by mass or more, more preferably 30% by mass or more, further preferably, with respect to the total amount of the starting aromatic halogen compound. It is 50% by mass or more, particularly preferably 60% by mass or more. The upper limit of the yield is not particularly limited, but is usually 100% by mass or less.

以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は、その要旨を超えない限り、以下の実施例により限定されるものではない。本発明は、本発明の要旨を逸脱せず、本発明の目的を達成する限りにおいて、種々の条件を採用し得るものである。なお、以下の実施例における各種の製造条件や評価結果の値は、本発明の実施態様における上限又は下限の好ましい値としての意味をもつものであり、好ましい範囲は前記した上限又は下限の値と、下記実施例の値又は実施例同士の値との組み合わせで規定される範囲であってもよい。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail by way of examples, but the present invention is not limited by the following examples as long as the gist thereof is not exceeded. The present invention can adopt various conditions as long as the object of the present invention is achieved without departing from the scope of the present invention. The values of various manufacturing conditions and evaluation results in the following examples have meanings as preferable values of the upper limit or the lower limit in the embodiment of the present invention, and the preferable range is the value of the upper limit or the lower limit described above The range defined by the values of the following examples or the combination of the values of the examples may be used.

以下においては、特に記載のない限り、全ての操作はアルゴン、窒素又は二酸化炭素雰囲気下で行った。
H−NMRスペクトルは、内部標準として残留CHCl(for 1H,δ=7.26)を用い、CDCl中のJEOL ECZ−500及びECX−500(500MHz)分光計で測定した。
分析用薄層クロマトグラフィー(TLC)には、Merck Kiesel gel 60 F254プレート(厚さ0.25mm、20×20cmのガラスで被覆)を使用し、分取TLCには、ガラス上に厚さ0.9mmでコーティングしたWakogel B−5Fを使用した。
可視光照射は、光触媒反応用途のRelyon Twin LED Light(3W×2、λirr.=425±15nm)を用いて行った。
In the following, all operations were performed under an atmosphere of argon, nitrogen or carbon dioxide unless otherwise stated.
1 H-NMR spectra were measured on a JEOL ECZ-500 and ECX-500 (500 MHz) spectrometer in CDCl 3 using residual CHCl 3 (for 1 H, δ = 7.26) as internal standard.
Merck Kiesel gel 60 F254 plates (0.25 mm thick, coated with 20 × 20 cm 2 glass) are used for analytical thin layer chromatography (TLC), and 0 nm thick on glass for preparative TLC A 9 mm coated Wakogel B-5F was used.
Visible light irradiation was performed using Relyon Twin LED Light (3 W × 2, λ irr. = 425 ± 15 nm) for photocatalytic reaction.

活性アルミナ(A−2、Purity)のカラムに続いて、Q−5捕捉剤(Engelhard)のカラムを通過させることにより、EtOを乾燥させた。
脱水アセトン、アセトニトリル(MeCN)、ジメチルアセトアミド(DMA)、ジメチルホルムアミド(DMF)及びメタノール(MeOH)は関東化学社から購入し、N-メチルピロリドン(NMP)はシグマアルドリッチ社から購入し、使用前にアルゴンで泡立てて脱気した。
三級アミン化合物を蒸留し、凍結脱気法(3回)で脱気し、窒素雰囲気下で保管した。
COガスは大陽日酸社から購入した。
The Et 2 O was dried by passing through a column of activated alumina (A-2, Purity) followed by a column of Q-5 scavenger (Engelhard).
Dehydrated acetone, acetonitrile (MeCN), dimethylacetamide (DMA), dimethylformamide (DMF) and methanol (MeOH) are purchased from Kanto Chemical Co., and N-methylpyrrolidone (NMP) is purchased from Sigma Aldrich, prior to use Degassed by bubbling with argon.
The tertiary amine compound was distilled and degassed by freeze degassing (3 times) and stored under nitrogen atmosphere.
CO 2 gas was purchased from Taiyo Nippon Acid Co., Ltd.

Pd(OAc)、XPhos、tBuXPhos、ブロモベンゼン(化合物1b)、アセチルブロモベンゼン(化合物1r)及び3-クロロ安息香酸メチル(化合物6u)は、シグマアルドリッチ社から購入した。 Pd (OAc) 2 , XPhos, tBuXPhos, bromobenzene (compound 1 b), acetylbromobenzene (compound 1 r) and methyl 3-chlorobenzoate (compound 6 u) were purchased from Sigma Aldrich.

3,4-メチレンジオキシブロモベンゼン(化合物1a)、4-ブロモトルエン(化合物1c)、4-ブロモアニソール(化合物1d)、4-トリフルオロメチルブロモベンゼン(化合物1e)、4-フルオロブロモベンゼン(化合物1f)、4-クロロブロモベンゼン(化合物1g)、4-ブロモ安息香酸メチル(化合物1i)、4-シアノブロモベンゼン(化合物1j)、2-ブロモトルエン(化合物1m)、2,4,6-トリイソプロピルブロモベンゼン(化合物1n)、3-ブロモチオフェン(化合物1o)、クロロベンゼン(化合物6b)、4-クロロトルエン(化合物6c)、4-トリフルオロメチルクロロベンゼン(化合物6e)、4-シアノクロロベンゼン(化合物6j)、4-アセチルクロロベンゼン(化合物6s)、3-クロロアニソール(化合物6t)及び2-クロロナフタレン(化合物6v)は、東京化成工業社から購入した。   3,4-Methylenedioxybromobenzene (compound 1a), 4-bromotoluene (compound 1c), 4-bromoanisole (compound 1d), 4-trifluoromethylbromobenzene (compound 1e), 4-fluorobromobenzene (compound 1e) Compound 1f), 4-chlorobromobenzene (compound 1g), methyl 4-bromobenzoate (compound 1i), 4-cyanobromobenzene (compound 1j), 2-bromotoluene (compound 1m), 2,4,6- Triisopropylbromobenzene (compound 1n), 3-bromothiophene (compound 1o), chlorobenzene (compound 6b), 4-chlorotoluene (compound 6c), 4-trifluoromethylchlorobenzene (compound 6e), 4-cyanochlorobenzene (compound 6j), 4-acetylchlorobenzene (compound 6s), 3-chloroanisole (compound Compound 6t) and 2-chloronaphthalene (compound 6v) were purchased from Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.

炭酸セシウム及びN-tert-ブトキシカルボニルブロモインドール(化合物1p)は、和光純薬工業社から購入した。   Cesium carbonate and N-tert-butoxycarbonylbromoindole (compound 1p) were purchased from Wako Pure Chemical Industries, Ltd.

PhXPhos、Ru(bpy)3(PF6)2、Ir(dF(CF3)ppy)2(dtbbpy)(PF6)、Ir(ppy)2(dtbbpy)(PF6)、Ir(ppy)2(dmobpy)(PF6)、Ir(ppy)2(Me4phen)(PF6)、TMSCHN2、t-ブトキシカルボニルアミノブロモベンゼン(化合物1h)、4-トリイソプロピルシリルエチニルブロモベンゼン(化合物1k)、4-イソプロペニルブロモベンゼン(化合物1l)、5-ブロモインドール(化合物1q)、4-クロロアニソール(化合物6d)は従来公知の手法により調製した。 PhXPhos, Ru (bpy) 3 ( PF 6) 2, Ir (dF (CF 3) ppy) 2 (dtbbpy) (PF 6), Ir (ppy) 2 (dtbbpy) (PF 6), Ir (ppy) 2 ( dmobpy) (PF 6 ), Ir (ppy) 2 (Me 4 phen) (PF 6 ), TMSCHN 2 , t-butoxycarbonylaminobromobenzene (Compound 1h), 4-triisopropylsilylethynylbromobenzene (Compound 1k), 4-Isopropenylbromobenzene (compound 1l), 5-bromoindole (compound 1q), 4-chloroanisole (compound 6d) were prepared by a conventionally known method.

液体材料である化合物1a〜1f,1m,1o,1r及び6b〜6e,6s〜6uは、蒸留後、アルゴン雰囲気下で保管した。   The liquid materials, compounds 1a to 1f, 1m, 1o, 1r and 6b to 6e, 6s to 6u, were stored in argon atmosphere after distillation.

(実施例1)
光酸化還元触媒成分(A)としてIr(ppy)2(dtbbpy)(PF6)(0.002 mmol、1.0 mol%)を使用した。また、遷移金属触媒成分(B)を得るための触媒前駆体として酢酸パラジウム(1.1 mg、0.005 mmol、2.5 mol%)を使用し、配位子として表1に記載の有機リン化合物(0.01 mmol,5.0 mol%)を使用した。また、三級アミン化合物としてN,N-ジイソプロピルエチルアミン(iPr2NEt、0.10 mL、0.60 mmol、3.0当量)を使用した。さらに、塩基性化合物として炭酸セシウム(Cs2CO3、195 mg、0.60 mmol、3.0当量)を使用した。
上記光酸化還元触媒成分(A)、遷移金属触媒成分(B)、三級アミン化合物及び塩基性化合物を含む、3,4-メチレンジオキシブロモベンゼン(化合物1a、24 μL、0.20 mmol)のN,N-ジメチルアセトアミド(DMA)溶液(1.0 mL)を窒素雰囲気下、試験管中で調製した。なお、予め調製した遷移金属触媒成分(B)のH−NMRスペクトルと、試験管中の試料のH−NMRスペクトルとを対比したところ、試験管中に遷移金属触媒成分(B)が含まれていることが確認できた。
Example 1
Ir (ppy) 2 (dtbbpy) (PF 6 ) (0.002 mmol, 1.0 mol%) was used as the photoredox catalyst component (A). In addition, palladium acetate (1.1 mg, 0.005 mmol, 2.5 mol%) is used as a catalyst precursor for obtaining the transition metal catalyst component (B), and the organophosphorus compounds (0.01 mmol, 5.0 mol%) was used. In addition, N, N-diisopropylethylamine (iPr 2 NEt, 0.10 mL, 0.60 mmol, 3.0 equivalents) was used as a tertiary amine compound. Furthermore, cesium carbonate (Cs 2 CO 3 , 195 mg, 0.60 mmol, 3.0 equivalents) was used as a basic compound.
N of 3,4-methylenedioxybromobenzene (compound 1a, 24 μL, 0.20 mmol) containing the above-mentioned photoredox catalyst component (A), transition metal catalyst component (B), tertiary amine compound and basic compound , N-Dimethylacetamide (DMA) solution (1.0 mL) was prepared in a test tube under a nitrogen atmosphere. Note that contain a 1 H-NMR spectrum of the previously prepared transition metal catalyst component (B), was compared with the 1 H-NMR spectrum of the sample in the test tube, the transition metal catalyst component into a test tube (B) is It could be confirmed that

次いで、気相を大気圧のCOに置換し、反応容器を光源から10mmの距離に置いたウォーターバスに入れた。そして、2つのソケットを有する青色LEDランプを用い、室温(具体的には25℃)にて、閉鎖系で6時間、可視光(λirr.=425nm)を照射した。可視光照射後、HOを用いて反応を抑え、反応容器中の混合物に対し、EtO(ジエチルエーテル)による抽出作業を3回行った。 The gas phase was then replaced with atmospheric CO 2 and the reaction vessel was placed in a water bath placed at a distance of 10 mm from the light source. Then, using a blue LED lamp having two sockets, visible light (λ irr. = 425 nm) was irradiated at room temperature (specifically 25 ° C.) in a closed system for 6 hours. After irradiation with visible light, the reaction was quenched with H 2 O, and the mixture in the reaction vessel was extracted three times with Et 2 O (diethyl ether).

有機層をHOで洗浄した後、NaSOを添加して脱水した。ろ過した後、ろ液を濃縮して組成物を得た。組成物をH−NMRを用いて分光分析し、出発物質である3,4-メチレンジオキシブロモベンゼン(化合物1a)の回収率及び水素化生成物(化合物3a)の収率を測定した(内部標準:ジブロモメタン)。
また、水層を1N HCl水溶液で酸性化し、次いで、EtO(ジエチルエーテル)による抽出作業を3回行った。有機層をNaSOで脱水・ろ過し、減圧下で濃縮して芳香族カルボン酸(化合物2a)を得た。芳香族カルボン酸(化合物2a)の収率は、H−NMRにより測定した(内部標準:1,4-ジオキサン)。
最初に配合した化合物1aの量と化合物1aの回収率とから、化合物1aの転化率を算出した。結果を表1に示す。
The organic layer was washed with H 2 O and then dried by adding Na 2 SO 4 . After filtration, the filtrate was concentrated to obtain a composition. The composition was subjected to spectroscopic analysis using 1 H-NMR to determine the recovery of the starting material 3,4-methylenedioxybromobenzene (compound 1a) and the yield of the hydrogenated product (compound 3a) (the compound 3a) Internal standard: dibromomethane).
The aqueous layer was also acidified with 1 N aqueous HCl, and then extracted three times with Et 2 O (diethyl ether). The organic layer was dried over Na 2 SO 4 , filtered, and concentrated under reduced pressure to obtain an aromatic carboxylic acid (compound 2a). The yield of aromatic carboxylic acid (compound 2a) was determined by 1 H-NMR (internal standard: 1,4-dioxane).
The conversion of Compound 1a was calculated from the amount of Compound 1a initially blended and the recovery of Compound 1a. The results are shown in Table 1.

(実施例2〜6)
実施例1において、配位子を、表1に記載のものに変更したこと以外は実施例1と同様の操作を行なった。実施例6は、(A)成分を2.5mol%にしたこと以外、実施例4と同様の操作を行なった。得られた結果を表1に示す。
(Examples 2 to 6)
The same operations as in Example 1 were carried out except that in Example 1, the ligands were changed to those described in Table 1. Example 6 performed the same operation as Example 4 except having used (A) component 2.5 mol%. The obtained results are shown in Table 1.

Figure 2019042708
Figure 2019042708

表1より、遷移金属触媒成分(B)を生成するための配位子として、種々の有機リン化合物を用いることができることが示された。また、実施例6から、光酸化還元触媒成分(A)の含有割合を増やすと芳香族カルボン酸(化合物2a)の収率が上昇し、水素化生成物(化合物3a)の収率が低下することが分かる。   Table 1 showed that various organophosphorus compounds can be used as a ligand for producing the transition metal catalyst component (B). In addition, from Example 6, when the content ratio of the photoredox catalyst component (A) is increased, the yield of the aromatic carboxylic acid (compound 2a) is increased, and the yield of the hydrogenated product (compound 3a) is reduced. I understand that.

(実施例7)
実施例1において塩基性化合物を使用しなかったこと以外は実施例1と同様の操作を行った。結果を表2に示す。
(比較例1〜5)
配合成分や光照射の有無及び気相を以下の表2に記載のように変更したこと以外は実施例7と同様の操作を行った(比較例1〜5)。結果を表2に示す。

Figure 2019042708
(Example 7)
The same operation as in Example 1 was carried out except that the basic compound was not used in Example 1. The results are shown in Table 2.
(Comparative Examples 1 to 5)
The same operations as in Example 7 were performed except that the combination components, the presence or absence of light irradiation, and the gas phase were changed as described in Table 2 below (Comparative Examples 1 to 5). The results are shown in Table 2.
Figure 2019042708

表2より、芳香族ハロゲン化合物から芳香族カルボン酸(化合物2a)を得るためには、光酸化還元触媒成分(A)、遷移金属触媒成分(B)、二酸化炭素及び光照射が必須であることが分かる。これらのうちの一つを欠いても、芳香族カルボン酸(化合物2a)が得られないことが示された。   From Table 2, in order to obtain the aromatic carboxylic acid (compound 2a) from the aromatic halogen compound, it is essential that the photoredox catalyst component (A), the transition metal catalyst component (B), carbon dioxide and light irradiation I understand. It was shown that the absence of one of these did not yield an aromatic carboxylic acid (Compound 2a).

(実施例8〜25)
芳香族臭化物として、実施例8〜25において、それぞれ、化合物1a〜1rを使用した。化合物1a〜1rは、芳香族カルボン酸メチルエステル(下記表3中の化合物5a〜5r)のカルボン酸エステル部位(−COMe)を臭素(−Br)に置換した化合物である。
光酸化還元触媒成分(A)としてIr(ppy)2(dtbbpy)(PF6)(4.6 mg、0.005 mmol、2.5 mol%)を使用した。また、遷移金属触媒成分(B)を得るための触媒前駆体として酢酸パラジウム(1.1 mg、0.005 mmol、2.5 mol%)を使用し、配位子としてPhXPhos(0.01 mmol、5.0 mol%)を使用した。また、三級アミン化合物としてiPr2NEt(0.10 mL、0.60 mmol、3.0当量)を使用した。さらに、塩基性化合物としてCs2CO3(195 mg、0.60 mmol、3.0当量)を使用した。
上記光酸化還元触媒成分(A)、遷移金属触媒成分(B)、三級アミン化合物及び塩基性化合物を含む、芳香族臭化物(0.20 mmol、表3中の化合物1a〜1r)のDMA溶液(1.0 mL)を窒素雰囲気下、試験管中で調製した。なお、予め調製した遷移金属触媒成分(B)のH−NMRスペクトルと、試験管中の試料のH−NMRスペクトルとを対比したところ、試験管中に遷移金属触媒成分(B)が含まれていることが確認できた。
(Examples 8 to 25)
Compounds 1a to 1r were used as aromatic bromides in Examples 8 to 25, respectively. Compounds 1a to 1r are compounds in which a carboxylic acid ester part (-CO 2 Me) of an aromatic carboxylic acid methyl ester (compounds 5a to 5r in Table 3 below) is substituted with bromine (-Br).
Ir (ppy) 2 (dtbbpy) (PF 6 ) (4.6 mg, 0.005 mmol, 2.5 mol%) was used as the photoredox catalyst component (A). In addition, palladium acetate (1.1 mg, 0.005 mmol, 2.5 mol%) was used as a catalyst precursor for obtaining the transition metal catalyst component (B), and PhXPhos (0.01 mmol, 5.0 mol%) was used as a ligand. . In addition, iPr 2 NEt (0.10 mL, 0.60 mmol, 3.0 equivalents) was used as a tertiary amine compound. Furthermore, Cs 2 CO 3 (195 mg, 0.60 mmol, 3.0 equivalents) was used as a basic compound.
DMA solution (1.00 mmol, compound 1a to 1r in Table 3) of the aromatic bromide (0.20 mmol, compound 1a to 1r) containing the photoredox catalyst component (A), transition metal catalyst component (B), tertiary amine compound and basic compound mL) was prepared in a test tube under a nitrogen atmosphere. Note that contain a 1 H-NMR spectrum of the previously prepared transition metal catalyst component (B), was compared with the 1 H-NMR spectrum of the sample in the test tube, the transition metal catalyst component into a test tube (B) is It could be confirmed that

次いで、気相を大気圧のCOに置換し、反応容器を光源から10mmの距離に置いたウォーターバスに入れた。そして、2つのソケットを有する青色LEDランプを用い、室温(具体的には25℃)にて、閉鎖系で6時間、可視光(λirr.=425nm)を照射した。可視光照射後、HOを用いて反応を抑え、反応容器中の混合物に対し、EtO(ジエチルエーテル)による抽出作業を3回行った。 The gas phase was then replaced with atmospheric CO 2 and the reaction vessel was placed in a water bath placed at a distance of 10 mm from the light source. Then, using a blue LED lamp having two sockets, visible light (λ irr. = 425 nm) was irradiated at room temperature (specifically 25 ° C.) in a closed system for 6 hours. After irradiation with visible light, the reaction was quenched with H 2 O, and the mixture in the reaction vessel was extracted three times with Et 2 O (diethyl ether).

有機層をHOで洗浄した。水層を1N HCl水溶液で酸性化し、次いで、EtO(ジエチルエーテル)による抽出作業を3回行った。有機層をNaSOで脱水・ろ過し、減圧下で濃縮して芳香族カルボン酸を得た。この芳香族カルボン酸をEtO(2.0 mL)とMeOH(メタノール、0.5 mL)に溶解し、0℃で、トリメチルシリルジアゾメタン(TMSCHN、2.0当量)のEtO溶液を添加した。混合物を0℃で30分間撹拌し、減圧下で溶媒を除去し、組成物を得た。得られた組成物を分取用薄層クロマトグラフィーにより精製し、芳香族カルボン酸に対応するメチルエステル(芳香族カルボン酸メチルエステル、実施例8〜25において、それぞれ、表3中の化合物5a〜5r)を得た。芳香族カルボン酸メチルエステルの収率を表3に示す。収率は、実施例1と同様の操作により、H−NMRスペクトルで測定した。
なお、実施例14では可視光照射時間を4時間とし、実施例21では可視光照射時間を8時間とした。また、実施例15〜17,25ではPhXPhosの代わりにtBuXPhosを使用した。
The organic layer was washed with H 2 O. The aqueous layer was acidified with 1 N aqueous HCl and then extracted three times with Et 2 O (diethyl ether). The organic layer was dried over Na 2 SO 4 , filtered, and concentrated under reduced pressure to obtain an aromatic carboxylic acid. The aromatic carboxylic acid was dissolved in Et 2 O (2.0 mL) and MeOH (methanol, 0.5 mL), and a solution of trimethylsilyldiazomethane (TMSCHN 2 , 2.0 eq.) In Et 2 O was added at 0 ° C. The mixture was stirred at 0 ° C. for 30 minutes and the solvent was removed under reduced pressure to obtain a composition. The resulting composition was purified by preparative thin layer chromatography, and methyl esters corresponding to aromatic carboxylic acids (aromatic carboxylic acid methyl esters, in Examples 8 to 25 respectively, compounds 5a to 5 in Table 3 I got 5r). The yield of aromatic carboxylic acid methyl ester is shown in Table 3. The yield was measured by 1 H-NMR spectrum in the same manner as in Example 1.
In Example 14, the visible light irradiation time was 4 hours, and in Example 21, the visible light irradiation time was 8 hours. In Examples 15 to 17 and 25, tBuXPhos was used instead of PhXPhos.

表3中の「反応時間」とは、可視光照射時間を意味する。結果を表3に示す。   The "reaction time" in Table 3 means the visible light irradiation time. The results are shown in Table 3.

Figure 2019042708
Figure 2019042708

表3から、出発物質として、様々な官能基Rを有する芳香族臭化物を使用できることが示された。具体的には、官能基Rとしてアルキル基、アルコキシ基、ハロゲン原子、内部アルキンやアルケンを、4位に有する芳香族臭化物(化合物1c〜1g,1k,1l)を用いると、トリメチルシリルジアゾメタン(TMSCHN)によるメチルエステル化により得られる芳香族カルボン酸メチルエステルの収率が80%を超え、良好な結果が得られた。
特に、基質(出発物質)として4-クロロブロモベンゼン(化合物1g)を用いると、反応時間が少ないにも関わらず、4-クロロベンゾエート(化合物5g)が選択的に得られた。
Table 3 shows that as starting material, aromatic bromides having various functional groups R can be used. Specifically, when an aromatic bromide (compound 1c to 1g, 1k, 1l) having an alkyl group, an alkoxy group, a halogen atom, and an internal alkyne or alkene as the functional group R at the 4-position is used, trimethylsilyldiazomethane (TMSCHN 2 The yield of the aromatic carboxylic acid methyl ester obtained by the methyl esterification with (1) exceeded 80%, and good results were obtained.
In particular, when 4-chlorobromobenzene (Compound 1g) was used as a substrate (starting material), 4-chlorobenzoate (Compound 5g) was selectively obtained despite the short reaction time.

コバルト及びニッケル触媒による、立体障害性を有するアリールトリフラートのカルボキシル化反応は知られているが、このカルボキシル化反応では2,6-ジイソプロピルフェニルトリフラートからカルボン酸は得られなかった。一方、同様の立体障害性を有する2,4,6-トリイソプロピルブロモベンゼン(化合物1n)のカルボキシル化反応は、光酸化還元触媒成分(A)と遷移金属触媒成分(B)との併用により76%の収率で進行した。これにより、かさ高い基質にも使用できることが示された。   Cobalt and nickel catalyzed carboxylation reactions of sterically hindered aryl triflates are known, but this carboxylation reaction did not yield carboxylic acids from 2,6-diisopropylphenyl triflate. On the other hand, the carboxylation reaction of 2,4,6-triisopropylbromobenzene (Compound 1n) having the same steric hindrance is obtained by the combined use of a photoredox catalyst component (A) and a transition metal catalyst component (B). Proceeding in% yield. This indicates that it can also be used for bulky substrates.

チオフェン(化合物1o)やインドール(化合物1p,1q)などの電子豊富なヘテロアレーンの臭化物からも、メチルエステル(化合物5o〜5q)が得られた。   Methyl esters (compounds 5o-5q) were also obtained from electron-rich heteroarene bromides such as thiophene (compound 1o) and indole (compounds 1p, 1q).

(実施例26〜34)
芳香族臭化物の代わりに芳香族塩化物を用い、遷移金属触媒成分(B)を得るための配位子としてtBuXPhosを使用したこと以外は実施例8〜25と同様の操作を行った。
(Examples 26 to 34)
The same operations as in Examples 8 to 25 were carried out except that aromatic chloride was used instead of aromatic bromide and tBuXPhos was used as a ligand for obtaining the transition metal catalyst component (B).

具体的には、芳香族塩化物として、実施例26〜34において、それぞれ、化合物6b〜6e,6j,6s〜6vを使用した。化合物6b〜6e,6j,6s〜6vは、芳香族カルボン酸メチルエステル(下記表4中の化合物5b〜5e,5j,5s〜5v)のカルボン酸エステル部位(−COMe)を塩素(−Cl)に置換した化合物である。
光酸化還元触媒成分(A)としてIr(ppy)2(dtbbpy)(PF6)(4.6 mg、0.005 mmol、2.5 mol%)を使用した。また、遷移金属触媒成分(B)を得るための触媒前駆体として酢酸パラジウム(1.1 mg、0.005 mmol、2.5 mol%)を使用し、配位子としてtBuXPhos(0.01 mmol、5.0 mol%)を使用した。また、三級アミン化合物としてiPr2NEt(0.10 mL、0.60 mmol、3.0当量)を使用した。さらに、塩基性化合物としてCs2CO3(195 mg、0.60 mmol、3.0当量)を使用した。
上記光酸化還元触媒成分(A)、遷移金属触媒成分(B)、三級アミン化合物及び塩基性化合物を含む、芳香族塩化物(0.20 mmol、表4中の化合物6b〜6e,6j,6s〜6v)のDMA溶液(1.0 mL)を窒素雰囲気下、試験管中で調製した。なお、予め調製した遷移金属触媒成分(B)のH−NMRスペクトルと、試験管中の試料のH−NMRスペクトルとを対比したところ、試験管中に遷移金属触媒成分(B)が含まれていることが確認できた。
Specifically, compounds 6b to 6e, 6j, 6s to 6v were used as aromatic chlorides in Examples 26 to 34, respectively. Compound 6b~6e, 6j, 6s~6v is an aromatic carboxylic acid methyl ester (compound in Table 4 5b~5e, 5j, 5s~5v) carboxylic acid ester moiety of the (-CO 2 Me) chlorine (- It is a compound substituted by Cl).
Ir (ppy) 2 (dtbbpy) (PF 6 ) (4.6 mg, 0.005 mmol, 2.5 mol%) was used as the photoredox catalyst component (A). In addition, palladium acetate (1.1 mg, 0.005 mmol, 2.5 mol%) was used as a catalyst precursor for obtaining the transition metal catalyst component (B), and tBuXPhos (0.01 mmol, 5.0 mol%) was used as a ligand. . In addition, iPr 2 NEt (0.10 mL, 0.60 mmol, 3.0 equivalents) was used as a tertiary amine compound. Furthermore, Cs 2 CO 3 (195 mg, 0.60 mmol, 3.0 equivalents) was used as a basic compound.
Aromatic chloride (0.20 mmol, compounds 6b to 6e, 6j, 6s in Table 4) containing the photoredox catalyst component (A), the transition metal catalyst component (B), the tertiary amine compound and the basic compound 6v) DMA solution (1.0 mL) was prepared in a test tube under nitrogen atmosphere. Note that contain a 1 H-NMR spectrum of the previously prepared transition metal catalyst component (B), was compared with the 1 H-NMR spectrum of the sample in the test tube, the transition metal catalyst component into a test tube (B) is It could be confirmed that

次いで、気相を大気圧のCOに置換し、反応容器を光源から10mmの距離に置いたウォーターバスに入れた。そして、2つのソケットを有する青色LEDランプを用い、室温(具体的には25℃)にて、閉鎖系で6時間、可視光(λirr.=425nm)を照射した。可視光照射後、HOを用いて反応を抑え、反応容器中の混合物に対し、EtO(ジエチルエーテル)による抽出作業を3回行った。 The gas phase was then replaced with atmospheric CO 2 and the reaction vessel was placed in a water bath placed at a distance of 10 mm from the light source. Then, using a blue LED lamp having two sockets, visible light (λ irr. = 425 nm) was irradiated at room temperature (specifically 25 ° C.) in a closed system for 6 hours. After irradiation with visible light, the reaction was quenched with H 2 O, and the mixture in the reaction vessel was extracted three times with Et 2 O (diethyl ether).

有機層をHOで洗浄した。水層を1N HCl水溶液で酸性化し、次いで、EtO(ジエチルエーテル)による抽出作業を3回行った。有機層をNaSOで脱水・ろ過し、減圧下で濃縮して芳香族カルボン酸を得た。この芳香族カルボン酸をEtO(2.0 mL)とMeOH(メタノール、0.5 mL)に溶解し、0℃で、トリメチルシリルジアゾメタン(TMSCHN、2.0当量)のEtO溶液を添加した。混合物を0℃で30分間撹拌し、減圧下で溶媒を除去し、組成物を得た。得られた組成物を分取用薄層クロマトグラフィーにより精製し、芳香族カルボン酸に対応するメチルエステル(芳香族カルボン酸メチルエステル、実施例26〜34において、それぞれ、表4中の化合物5b〜5e,5j,5s〜5v)を得た。芳香族カルボン酸メチルエステルの収率を表4に示す。なお、収率は、実施例1と同様の操作により、H−NMRスペクトルで測定した。 The organic layer was washed with H 2 O. The aqueous layer was acidified with 1 N aqueous HCl and then extracted three times with Et 2 O (diethyl ether). The organic layer was dried over Na 2 SO 4 , filtered, and concentrated under reduced pressure to obtain an aromatic carboxylic acid. The aromatic carboxylic acid was dissolved in Et 2 O (2.0 mL) and MeOH (methanol, 0.5 mL), and a solution of trimethylsilyldiazomethane (TMSCHN 2 , 2.0 eq.) In Et 2 O was added at 0 ° C. The mixture was stirred at 0 ° C. for 30 minutes and the solvent was removed under reduced pressure to obtain a composition. The resulting composition is purified by preparative thin layer chromatography, and methyl ester corresponding to aromatic carboxylic acid (aromatic carboxylic acid methyl ester, in Examples 26 to 34, compounds 5b to 5 in Table 4 respectively) 5e, 5j, 5s to 5v) were obtained. The yield of aromatic carboxylic acid methyl ester is shown in Table 4. The yield was measured by 1 H-NMR spectrum in the same manner as in Example 1.

Figure 2019042708
Figure 2019042708

表4より、TMSCHNを用いたメチルエステル化により、種々の芳香族塩化物から、種々の芳香族カルボン酸メチルエステルが良好な収率で得られることが示された。 From Table 4, it was shown that methyl esterification using TMSCHN 2 gives various aromatic carboxylic acid methyl esters in various yields from various aromatic chlorides.

なお、ZnEtを用いたPd触媒によるカルボキシル化反応では、臭素化物よりより安価である芳香族塩化物から芳香族カルボン酸を得ることができなかった。一方、光酸化還元触媒成分(A)と遷移金属触媒成分(B)とを含む触媒組成物を用いたカルボキシル化反応では、多種多様な基質を用いることができ、種々の官能基を有する芳香族塩化物から芳香族カルボン酸又はそのエステルを良好な収率で得られ、非常に有用であることが分かった。 In the Pd-catalyzed carboxylation reaction using ZnEt 2 , an aromatic carboxylic acid could not be obtained from an aromatic chloride which is cheaper than the brominated product. On the other hand, in a carboxylation reaction using a catalyst composition containing a photoredox catalyst component (A) and a transition metal catalyst component (B), a wide variety of substrates can be used, and aromatics having various functional groups The aromatic carboxylic acid or its ester was obtained in good yield from the chloride and proved to be very useful.

(実施例35〜36)
以下の表5に記載の光酸化還元触媒成分(A)を使用し、三級アミン化合物の含有割合を芳香族ハロゲン化合物中のハロゲン原子に対して6.0当量とし、塩基性化合物を使用しなかったこと以外は実施例1と同様の操作を行った。結果を表5に示す。
(Examples 35 to 36)
A basic compound is used, wherein the content of the tertiary amine compound is 6.0 equivalents to the halogen atom in the aromatic halogen compound, using the photo-redox catalyst component (A) described in Table 5 below. The same operation as in Example 1 was performed except that it was not present. The results are shown in Table 5.

Figure 2019042708
Figure 2019042708

表5から、光酸化還元触媒成分(A)としてIr(ppy)2(Me4phen)(PF6)よりも還元力に優れるIr(ppy)2(dmobpy)(PF6)を用いると、基質(化合物1a)の転化率や芳香族カルボン酸(化合物2a)の収率に優れることが分かる。 From Table 5, when Ir (ppy) 2 (dmobpy) (PF 6 ), which is more excellent in reducing power than Ir (ppy) 2 (Me 4 phen) (PF 6 ), is used as the photoredox catalyst component (A), the substrate It can be seen that the conversion rate of (compound 1a) and the yield of aromatic carboxylic acid (compound 2a) are excellent.

(実施例37〜38)
実施例37として、三級アミン化合物の含有割合を6.0当量とし、塩基性化合物を使用しなかったこと以外は実施例1と同様の操作を行った。
また、実施例38として、光酸化還元触媒成分(A)の含有割合を2.5mol%に変更したこと以外は実施例37と同様の操作を行った。結果を表6に示す。
(Examples 37 to 38)
In Example 37, the content ratio of the tertiary amine compound was 6.0 equivalents, and the same operation as in Example 1 was performed except that the basic compound was not used.
In addition, in Example 38, the same operation as in Example 37 was performed except that the content ratio of the photooxidation reduction catalyst component (A) was changed to 2.5 mol%. The results are shown in Table 6.

Figure 2019042708
Figure 2019042708

表6から、塩基性化合物を使用しなくても目的化合物が収率よく得られることが分かる。更に、光酸化還元触媒成分(A)の含有割合を増やすことで、水素化生成物(化合物3a)の生成が抑制され、芳香族カルボン酸(化合物2a)の収率が向上することも分かる。   From Table 6, it can be seen that the target compound can be obtained with good yield without using a basic compound. Furthermore, it can also be seen that the generation of the hydrogenation product (compound 3a) is suppressed and the yield of the aromatic carboxylic acid (compound 2a) is improved by increasing the content ratio of the photoredox catalyst component (A).

(実施例39〜40)
以下の表7に記載の光酸化還元触媒成分(A)を使用し、三級アミン化合物の含有割合を6.0当量とし、塩基性化合物を使用しなかったこと以外は実施例1と同様の操作を行った。結果を表7に示す。
(Examples 39 to 40)
The photoredox catalyst component (A) described in Table 7 below is used, the content of the tertiary amine compound is 6.0 equivalents, and the basic compound is not used. I did the operation. The results are shown in Table 7.

Figure 2019042708
Figure 2019042708

表7より、光酸化還元触媒成分(A)としてRu(bpy)3(PF6)2を用いた場合でも芳香族ハロゲン化合物から芳香族カルボン酸を生成できることが示された。また、Ir(dF(CF3)ppy)2(dtbbpy)(PF6)の還元力はRu(bpy)3(PF6)2の還元力よりも優れることから、適切な遷移金属を含む光酸化還元触媒成分(A)を選択することで、芳香族カルボン酸の収率が向上することが分かる。 It was shown from Table 7 that even when Ru (bpy) 3 (PF 6 ) 2 was used as the photoredox catalyst component (A), an aromatic carboxylic acid could be produced from the aromatic halogen compound. In addition, since the reducing power of Ir (dF (CF 3 ) ppy) 2 (dtbbpy) (PF 6 ) is superior to that of Ru (bpy) 3 (PF 6 ) 2 , photooxidation of an appropriate transition metal is included. It is understood that the yield of the aromatic carboxylic acid is improved by selecting the reduction catalyst component (A).

本発明に係る触媒組成物は、ZnやMn等の遷移金属元素(周期表7族又は12属に属する遷移金属元素等)を含む金属還元剤を用いずに、光照射条件下で、二酸化炭素と芳香族ハロゲン化合物とから芳香族カルボン酸又はそのエステルを製造できるため、環境負荷を低減できる。   The catalyst composition according to the present invention does not use a metal reducing agent containing a transition metal element such as Zn or Mn (a transition metal element belonging to Group 7 or 12 of the periodic table) under light irradiation conditions. Since the aromatic carboxylic acid or ester thereof can be produced from the compound and the aromatic halogen compound, the environmental load can be reduced.

Claims (9)

周期表8〜10族に属する遷移金属Mを含む光酸化還元触媒成分(A)と、周期表8〜11族に属し、前記遷移金属Mと異なる遷移金属M’を含む遷移金属触媒成分(B)とを含有し、
光照射条件下で、二酸化炭素と芳香族ハロゲン化合物とから芳香族カルボン酸又はそのエステルを製造するための触媒組成物。
Photoredox catalyst component (A) containing transition metal M belonging to periodic table groups 8 to 10, and transition metal catalyst component (B) containing transition metal M ′ belonging to periodic table groups 8 to 11 and different from said transition metal M And contains
A catalyst composition for producing an aromatic carboxylic acid or an ester thereof from carbon dioxide and an aromatic halogen compound under light irradiation conditions.
前記光酸化還元触媒成分(A)が一般式(1)で表される化合物である、請求項1に記載の触媒組成物。
(N−C)3−x(N−N)M (1)
(前記一般式(1)中のNは窒素原子、Cは炭素原子を示す。また、N−Cは、窒素原子と炭素原子とで前記遷移金属Mに配位する二座配位子を示し、N−Nは、窒素原子と窒素原子とで前記遷移金属Mに配位する二座配位子を示す。また、xは0〜3の整数を示す。)
The catalyst composition according to claim 1, wherein the photoredox catalyst component (A) is a compound represented by the general formula (1).
(N-C) 3-x (N-N) x M (1)
(In the above general formula (1), N represents a nitrogen atom, C represents a carbon atom, and N—C represents a bidentate ligand coordinated to the transition metal M with a nitrogen atom and a carbon atom. And N-N each represents a bidentate ligand coordinated to the transition metal M with a nitrogen atom and a nitrogen atom, and x represents an integer of 0 to 3.)
前記遷移金属Mがイリジウムまたはルテニウムである、請求項1または2に記載の触媒組成物。   The catalyst composition according to claim 1 or 2, wherein the transition metal M is iridium or ruthenium. 前記遷移金属M’が、パラジウム、コバルト、ニッケル及び鉄からなる群から選択される少なくとも1種である、請求項1〜3の何れか一項に記載の触媒組成物。   The catalyst composition according to any one of claims 1 to 3, wherein the transition metal M 'is at least one selected from the group consisting of palladium, cobalt, nickel and iron. 前記遷移金属触媒成分(B)がリン原子を含む、請求項1〜4の何れか一項に記載の触媒組成物。   The catalyst composition according to any one of claims 1 to 4, wherein the transition metal catalyst component (B) contains a phosphorus atom. 周期表8〜10族に属する遷移金属Mを含む光酸化還元触媒成分(A)と、周期表8〜11族に属し、前記遷移金属Mと異なる遷移金属M’を含む遷移金属触媒成分(B)とを含む触媒組成物の存在下、二酸化炭素と芳香族ハロゲン化合物とに光照射する工程を含む、芳香族カルボン酸又はそのエステルの製造方法。   Photoredox catalyst component (A) containing transition metal M belonging to periodic table groups 8 to 10, and transition metal catalyst component (B) containing transition metal M ′ belonging to periodic table groups 8 to 11 and different from said transition metal M And irradiating the carbon dioxide and the aromatic halogen compound with light in the presence of the catalyst composition. 前記芳香族ハロゲン化合物が、芳香族塩化物、芳香族臭化物又は芳香族ヨウ素化物である、請求項6に記載の芳香族カルボン酸又はそのエステルの製造方法。   The method for producing an aromatic carboxylic acid or an ester thereof according to claim 6, wherein the aromatic halogen compound is an aromatic chloride, an aromatic bromide or an aromatic iodide. 前記触媒組成物とともに三級アミン化合物を存在させる、請求項6または7に記載の芳香族カルボン酸又はそのエステルの製造方法。   The manufacturing method of the aromatic carboxylic acid or its ester of Claim 6 or 7 which makes a tertiary amine compound exist with the said catalyst composition. 前記触媒組成物とともに塩基性化合物を存在させる、請求項6〜8の何れか一項に記載の芳香族カルボン酸又はそのエステルの製造方法。


The manufacturing method of the aromatic carboxylic acid or its ester as described in any one of Claims 6-8 which makes a basic compound exist with the said catalyst composition.


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