JP4008306B2

JP4008306B2 - 末端アルキンの製造法

Info

Publication number: JP4008306B2
Application number: JP2002228678A
Authority: JP
Inventors: 和彦高井
Original assignee: Japan Science and Technology Agency; National Institute of Japan Science and Technology Agency
Current assignee: Japan Science and Technology Agency; National Institute of Japan Science and Technology Agency
Priority date: 2002-08-06
Filing date: 2002-08-06
Publication date: 2007-11-14
Anticipated expiration: 2022-08-06
Also published as: JP2004067580A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、機能性化学品、医薬品、生理活性物質等の原料、中間体等として有用な末端アルキン類の新規で且つ実用性の高い製造法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
末端アルキンは、Ｃ≡Ｃの官能性から、種々の化合物へ誘導され、機能性化学品、医薬品、生理活性物質等の原料、中間体等として有用である。
末端アルキンを得る方法としては、アルデヒド類（ＲＣＨＯ）へ四臭化炭素とトリフェニルホスフィンを作用させて二臭素化物を得、次いでこれにブチルリチウムを作用させて脱臭素化するCorey-Fuchs反応が広く用いられている（Tetrahedron Lett. 1972, 3769等）。この方法は、二段階反応であること、ホスフィンを用い後処理が面倒なこと、ブチルリチウム（強塩基）を用いること、原料ＲＣＨＯのＲにケトンなどの官能基が含まれる場合には適用出来ない、などの問題がある。また、Corey-Fuchs法の改良法として、脱臭素化反応をテトラヒドロフラン中、マグネシウムを用いて行う方法も提案されているが（Tetrahedron Lett.,30,3655−3656（1989））、二段階反応であることには変りはなく、また、この条件下では、テトラヒドロピラニルオキシ基の開裂やアルデヒド基に隣接する不斉中心のエピマー化は見られないと言う利点はあるが、ホスフィンを用いるので後処理が面倒なこと、などの問題点は依然として残っている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記した如き現状に鑑みなされたもので、アルデヒド類から、一段階反応で末端アルキンを得る方法であって、穏和な条件、単純な操作で、収率良く目的とする末端アルキンを得ることが出来、且つ、原料選択性の幅が広い末端アルキンの製造法を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、四ハロゲン化炭素を２価のクロム化合物で還元して得られる反応試剤をアルデヒド類と反応させることを特徴とする末端アルキンの製造法に関する。
【０００５】
本発明に係る反応の考えられる反応メカニズムを下記スキーム１に示す。
【化１】

四ハロゲン化炭素のハロゲン２つがクロム(II)により還元されて［Ａ］が生成する。これがアルデヒド類に付加反応し［Ｂ］を与える。３つ目のハロゲンの還元が速く進行し、［Ｃ］を生じたのち脱離反応が起こりクロム−アルキリデンカルベノイド［Ｄ］が生成する。この［Ｄ］のFritsch-Buttenberg-Wiechell転位により末端アルキンが生じると考えられる。
四塩化炭素（Ｘ＝Ｃｌ）を用いて反応を行うと、アルキリデンカルベノイド［Ｄ］の転位が遅いため、２分子目のアルデヒド類との反応が見られる。塩素より脱離しやすい臭素を用いると、転位が早くなり、末端アルキンが選択的に得られる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明に係るアルキンの製造法は、四ハロゲン化炭素を２価のクロム化合物で還元して得られる反応試剤をアルデヒド類と反応させることにより行われるが、実際の態様においては、アルデヒド類に四ハロゲン化炭素と２価のクロム化合物を作用させることにより行われるのが一般的である。なお、この場合、反応系に三者を添加する順序としては、先ず始めに２価のクロム化合物を添加するのが好ましく、続いて四ハロゲン化炭素を添加し、最後にアルデヒド類を加えるのが望ましい。
【０００７】
本発明で用いられるアルデヒド類としては、例えば下記一般式［１］
ＲＣＨＯ［１］
（式中、Ｒは、置換基を有していても良い炭化水素基、当該炭化水素基の炭素−炭素結合の間に酸素原子、硫黄原子又は窒素原子が介在している基、又は置換基を有していても良い複素環基を表す。）で示される化合物が挙げられる。
【０００８】
一般式［１］において、Ｒで表される置換基を有していても良い炭化水素基における炭化水素基としては、例えば、アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、シクロアルケニル基、アリール基、アラルキル基等が挙げられる。
アルキル基としては、例えば、炭素数が１〜２０、好ましくは１〜１０、より好ましくは１〜６の直鎖状又は分枝状のアルキル基が挙げられ、より具体的には、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、第二級ブチル基、第三級ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基などが挙げられる。
また、シクロアルキル基としては、例えば、炭素数３〜３０、好ましくは３〜２０、より好ましくは３〜１０の単環、多環又は縮合環式のシクロアルキル基が挙げられ、より具体的には、シクロプロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロオクチル基等が挙げられる。
アルケニル基としては、例えば、前記した炭素数２以上のアルキル基に１個以上の二重結合を有するものが挙げられ、より具体的には、アリル基、１−プロペニル基、２−ブテニル基、２−ペンテニル基、２−ヘキセニル基等が挙げられる。
シクロアルケニル基としては、前記したシクロアルキル基に１個以上の二重結合を有するものが挙げられ、より具体的には、シクロペンテニル基、シクロヘキセニル基等が挙げられる。
【０００９】
アリール基としては、例えば、炭素数６〜３０、好ましくは６〜２０、より好ましくは６〜１４の単環、多環又は縮合環式の芳香族炭化水素基が挙げられ、より具体的には、例えば、フェニル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基、メチルナフチル基、アントリル基、フェナントリル基、ビフェニル基等が挙げられる。
アラルキル基としては、例えば、炭素数７〜３０、好ましくは７〜２０、より好ましくは７〜１５の単環、多環又は縮合環式のアラルキル基が挙げられ、より具体的には、例えば、ベンジル基、フェネチル基、ナフチルメチル基、ナフチルエチル基等が挙げられる。
【００１０】
これらアルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、シクロアルケニル基、アリール基、アラルキル基等が有していても良い置換基としては、本発明に係る反応に支障を来さない置換基であればどのような置換基でも良いが、例えば、メトキシ基、エトキシ基、ｎ−プロポキシ基、イソプロポキシ基、ｔ−ブトキシ基等のアルコキシ基、例えば、フェノキシ基、トリルオキシ基、キシリルオキシ基、ナフチルオキシ基、メチルナフチルオキシ基のアリールオキシ基、例えば、塩素、臭素、フッ素等のハロゲン原子、例えば、アセチル基、プロピオニル基、ブチリル基、ベンゾイル基等のアシル基、例えば、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、ｎ−プロポキシカルボニル基、イソプロポキシカルボニル基、ｔ−ブトキシカルボニル基等のアルコキシカルボニル基、例えば、フェノキシカルボニル基、トリルオキシカルボニル基、キシリルオキシカルボニル基、ナフチルオキシカルボニル基等のアリールオキシカルボニル基、アミド基、シアノ基、水酸基、アミノ基、例えば、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノ基、Ｎ，Ｎ−ジエチルアミノ基等の置換アミノ基、シリル基、例えば、トリメチルシリル基、トリフェニルシリル基等の置換シリル基等が挙げられる。
【００１１】
一般式［１］において、Ｒで表される炭化水素基の炭素−炭素結合の間に酸素原子、硫黄原子又は窒素原子が介在している基としては、鎖状の炭化水素と鎖状の炭化水素の間に酸素原子、硫黄原子又は窒素原子（−ＮＨ−基）が介在している基、環状の炭化水素と環状の炭化水素の間に酸素原子、硫黄原子又は窒素原子（−ＮＨ−基）が介在している基、環状の炭化水素と鎖状の炭化水素の間に酸素原子、硫黄原子又は窒素原子（−ＮＨ−基）が介在している基等が何れも挙げられる。
【００１２】
一般式［１］において、Ｒで表される置換基を有していても良い複素環基における複素環基としては、環中に少なくとも１個以上の窒素原子、酸素原子又は/及び硫黄原子を有し、１個の環の大きさが５〜２０員、好ましくは５〜１０員、より好ましくは５〜７員であって、シクロアルキル基、シクロアルケニル基又はアリール基などの炭素環式基と縮合していてもよい飽和又は不飽和の単環、多環又は縮合環式のものが挙げられ、より具体的には、例えば、ピリジル基、チエニル基、フェニルチエニル基、チアゾリル基、フリル基、ピペリジル基、ピペラジル基、ピロリル基、モルホリノ基、イミダゾリル基、インドリル基、キノリル基、ピリミジニル基等が挙げられる。
また、これら複素環基が有していても良い置換基としては、本発明に係る反応に支障を来さない置換基であればどのような置換基でも良いが、例えば、アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、シクロアルケニル基、アリール基、アラルキル基等の炭化水素基（具体例等は上で挙げたものと同じ。）の他に上記した炭化水素基の置換基と同じものが挙げられる。
【００１３】
本発明で用いられる四ハロゲン化炭素としては、例えば下記一般式［２］
Ｃ(Ｘ^１)_４［２］
（式中、Ｘ^１はハロゲン原子を表す。）で示される化合物が挙げられる
【００１４】
一般式［２］において、Ｘ^１で表されるハロゲン原子としては、例えば、塩素、臭素、フッ素、沃素等が挙げられるが、臭素が特に好ましい。
即ち、本発明に係る反応は、四ハロゲン化炭素として四臭化炭素を用いるのが最も好ましい。また、四臭化炭素以外の四ハロゲン化炭素を用いた場合には、例えば、臭化リチウム、臭化ナトリウム、臭化カリウム等のアルカリ金属臭化物を併用するのが好ましい。
本発明で用いられる四ハロゲン化炭素の使用量は、アルデヒド類の使用量１ｍｏｌに対して、通常１〜１０ｍｏｌ、好ましくは１〜５ｍｏｌ、より好ましくは１〜３ｍｏｌ程度である。
【００１５】
本発明で用いられる２価のクロム化合物としては、例えば下記一般式［３］
Ｃｒ(Ｘ^２)_２［３］
（式中、Ｘ^２はハロゲン原子を表す。）で示される化合物が挙げられる。
【００１６】
一般式［３］において、Ｘ^２で表されるハロゲン原子としては、例えば、塩素、臭素、フッ素、沃素等が挙げられるが、塩素又は臭素が特に好ましい。
即ち、本発明に係る反応は２価のクロム化合物として塩化クロム(II)又は臭化クロム(II)を用いるのが好ましい。
本発明で用いられる２価のクロム化合物の使用量は、アルデヒド類の使用量１ｍｏｌに対して、通常２〜２０ｍｏｌ、好ましくは５〜１５ｍｏｌ、より好ましくは８〜１２ｍｏｌ程度である。
【００１７】
また、一般式［３］で示される２価のクロム化合物を上記した如き使用量で用いて反応させる代りに、Ｍｎ、Ｚｎ等の金属と、一般式［４］
（Ｒ^０)_３ＳｉＸ［４］
（式中、Ｒ^０はアルキル基又はアリール基を表し、Ｘはハロゲン原子を表す。）で示されるシラン化合物の存在下に、触媒量の２価又は３価のクロム化合物（例えばＣｒ(Ｘ^２)_３等）を用いて該反応を行うことにより、Ｃｒを触媒量に減らすことも出来る。なお、この原理については、図１の触媒サイクル図参照。
【００１８】
上記一般式［４］において、Ｒ^０で表されるアルキル基又はアリール基の具体例としては、上記Ｒの定義で挙げたものと同様のものが挙げられ、３つのＲ^０は、全て同じであっても、異なっていても良い。Ｘで表されるハロゲン原子としては、塩素、臭素、沃素等が挙げられるが、塩素又は臭素が好ましく、塩素が特に好ましい。
一般式［４］で示されるシラン化合物の具体例としては、例えば、クロロトリメチルシラン、クロロトリフェニルシラン、クロロトリエチルシラン、クロロｔ−ブチルジメチルシラン、ブロモトリメチルシラン等が挙げられる。
【００１９】
一般式［３］で示される２価のクロム化合物は３価のクロム化合物Ｃｒ(Ｘ^２)_３を水素化リチウムアルミニウム、水素化ホウ素ナトリウム等のこの種の還元に用いられる自体公知の還元剤で還元することにより容易に得られるので、そのようにして自製したものを用いても良い。
【００２０】
反応は通常有機溶媒中で行われる。反応溶媒としては、当該反応に支障を来さないものであれば何れの溶媒でも良いが、好ましい反応溶媒としては、例えば、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、ジオキサン、イソプロピルエーテル等のエーテル系溶媒が挙げられ、ＴＨＦが特に好ましい。
【００２１】
反応温度は、通常室温以下が好ましく、０℃近辺がより好ましい。反応時間は、反応温度その他の反応条件により自ずから異なるが、通常数十分〜数時間程度で反応は完結する。
反応後の後処理は、常法に従い、例えば、反応液を水洗し、適当な溶媒、例えばジエチルエーテル等で抽出し、得られた有機層を乾燥した後、溶媒を留去すれば粗生成物が得られる。これを必要に応じて、例えばカラムクロマトグラフィー等により精製すれば、目的とする末端アルキンが高収率で得られる。
【００２２】
【実施例】
以下、実施例により本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれら実施例により何ら限定されるものではない。
【００２３】
実施例１
【化２】

回転子を入れた５０ｍＬの二口反応容器に三方コックを付け、フレームドライを行なったのち、アルゴン置換した。塩化クロム(II) (１．４７ｇ，１２ｍｍｏｌ)を量り取り、更にＴＨＦ（２０ｍＬ）を加え懸濁液とした。反応容器を０℃に冷却し、四臭化炭素（０．６６ｇ，２．０ｍｍｏｌ）のＴＨＦ溶液（２ｍＬ）を加えた。そこへ３−フェニルプロパナール（０．１３ｇ，１．０ｍｍｏｌ）のＴＨＦ溶液（２ｍＬ）を０℃で１０分間かけて滴下した。０℃で３０分間撹拌反応させたのち、反応混合物を水（１０ｍＬ）に加え、後処理した。水層をジエチルエーテル（３×１０ｍＬ）で抽出し、得られた有機層を無水硫酸マグネシウムで乾燥した。溶媒を減圧下に留去し、粗生成物をカラムクロマトグラフィー（溶出はヘキサン）で精製し、４−フェニル−１−ブチン０．１０ｇ（０８０ｍｍｏｌ）を得た。収率：８０％。
【００２４】
【発明の効果】
本発明は、アルデヒド類から、一段階反応で末端アルキンを得る方法を提供するものであり、本発明の方法の利点を挙げると以下のようになる。
１）一段階で、穏和な条件、単純な操作で、収率良く目的とする末端アルキンを得ることが出来る。
２）安定で取り扱いやすい反応試剤での反応が可能である。
３）原料アルデヒド類に、ケトン、エステル、ニトリル、炭素−炭素二重結合などの官能基が含まれていても、アルキン合成反応は影響を受けない、即ち、原料選択性の幅が広い。
上記利点は、何れも従来の方法では認められなかったもので、本発明独自の顕著な効果である。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の製造法において、Ｍｎ、Ｚｎ等の金属と、クロロトリメチルシランの共存下、触媒量のＣｒ化合物を用いて反応を行った場合の触媒サイクル図である。

Claims

四ハロゲン化炭素を２価のクロム化合物で還元して得られる反応試剤をアルデヒド類と反応させることを特徴とする末端アルキンの製造法。
アルデヒド類に四ハロゲン化炭素と２価のクロム化合物を作用させる請求項１に記載の製造法。
Ｚｎ又はＭｎと、下記一般式［４］
（Ｒ^０)_３ＳｉＸ［４］
（式中、Ｒ^０はアルキル基又はアリール基を表し、Ｘはハロゲン原子を表す。）で示されるシラン化合物の存在下に、触媒量の２価又は３価のクロム化合物を用いて該反応を行う、請求項１又は２に記載の製造法。
アルデヒド類が下記一般式［１］
ＲＣＨＯ［１］
（式中、Ｒは、置換基を有していても良い炭化水素基、当該炭化水素基の炭素−炭素結合の間に酸素原子、硫黄原子又は窒素原子が介在している基、又は置換基を有していても良い複素環基を表す。）で示される化合物である請求項１〜３の何れかに記載の製造法。
四ハロゲン化炭素が下記一般式［２］
Ｃ(Ｘ^１)_４［２］
（式中、Ｘ^１はハロゲン原子を表す。）で示される化合物である請求項１〜４の何れかに記載の製造法。
２価のクロム化合物が下記一般式［３］
Ｃｒ(Ｘ^２)_２［３］
（式中、Ｘ^２はハロゲン原子を表す。）で示される化合物である請求項１〜５の何れかに記載の製造法。
四ハロゲン化炭素が四臭化炭素である請求項１〜６の何れかに記載の製造法。
四臭化炭素以外の四ハロゲン化炭素と臭化アルカリとを用いる請求項１〜７の何れかに記載の製造法。
２価のクロム化合物が塩化クロム(II)又は臭化クロム(II)である請求項１〜８の何れかに記載の製造法。
有機溶媒中で反応を行う請求項１〜９の何れかに記載の製造法。
有機溶媒がテトラヒドロフランである請求項１０に記載の製造法。