JP4173569B2 - ハロゲン化反応剤およびハロゲン化方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、芳香族性化合物から対応するハロゲン化物や酸化物を生成させる上で有用な反応剤、およびこの反応剤を用いた芳香族性化合物のハロゲン化又は酸化方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ハロゲン酸及びその塩（以下、ハロゲン酸類と称する場合がある）は、工業的に利用価値の高い酸化剤として利用されている。ハロゲン酸類は、比較的安価な酸化物であるとともに、ハンドリングが容易であり、代表的な空気酸化や過酸化物を用いた酸化反応などに比べて安全性が高く、しかも反応をコントロールしやすいという利点がある。また、化学量論的に反応が進行するため、反応制御が可能であり、高い酸化選択性が得られる。
【０００３】
特開昭６２−１５５２２５号公報には、アルカリ性媒体中、亜臭素酸又はその塩に対して、活性化剤として、マグネシウム、アルミニウム、クロム、マンガン、鉄、ニッケル、銅、亜鉛、ルテニウムの単体、又はこれらの金属の塩（硫酸塩、炭酸塩、硝酸塩、塩酸塩、燐酸塩）を添加し、炭化水素類やアルコール類を液相で酸化する方法が開示されている。特開平１−１５１５３２号公報および特開平１−１５１５３４号公報には、アルミナ又はシリカゲルの存在下、水に不溶な不活性有機溶媒中、固体の亜臭素酸塩とアルコールとを反応させ、ケトンやアルデヒドを生成させる方法が開示されている。
【０００４】
さらに、特開平９−７７７０５号公報には、アルコール類と、ハロゲン酸類および還元性無機化合物で構成された酸化反応剤とを反応させて酸化し、対応するカルボニル化合物を生成させることが開示されている。
【０００５】
一方、芳香族化合物のハロゲン化は、通常、光照射や高温で、芳香族化合物とハロゲン化剤とを反応させることにより行われている。例えば、臭素化剤として臭素やＮ−ブロモコハク酸イミドを用い、光照射により、トルエンを臭素化すると、ベンジル位がブロム化され、ブロモメチルベンゼンを得ることができ、塩素化剤として塩素を用い、光照射によりベンゼンを塩素化してクロロベンゼンなどを得ることができる。しかし、光照射や高温反応では、反応の制御が困難であり、高い選択性でハロゲン化物を得ることが困難である。特に、温和な条件で選択的にハロゲン化物を得ることが困難である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の目的は、高い反応性および選択性で、芳香族性化合物をハロゲン化できる反応剤（ハロゲン化剤）、およびそれを用いたハロゲン化方法を提供することにある。
【０００７】
本発明の他の目的は、温和な条件下であっても、高い転化率および選択率で芳香族性化合物をハロゲン化できる反応剤、およびそれを用いたハロゲン化方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、前記目的を達成するため鋭意検討の結果、ＮａＢｒＯ３／ＮａＨＳＯ３反応剤を、芳香族性化合物のハロゲン化反応に適用したところ、ベンジル位や芳香環を高い選択率でブロム化できることを見いだし、さらに検討を重ねた結果、本発明を完成した。
【０００９】
すなわち、本発明の反応剤は、アルキル基置換芳香族性化合物のアルキル基のうち芳香環に隣接するα−位のメチル基又はメチレン基をハロゲン化、又は前記アルキル基置換芳香族性化合物の芳香環をハロゲン化するための反応剤であって、式 Ｍ（ＸＯ３）ｎ（式中、Ｍは水素原子又は金属、Ｘはハロゲン原子を示し、ｎは１又は前記金属Ｍの価数を示す）で表されるハロゲン酸又はその塩と、亜硫酸塩、亜硫酸水素塩、チオ硫酸塩およびピロ亜硫酸塩から選択された少なくとも一種の還元性無機化合物とで構成されている。前記ハロゲン酸又はその塩において、通常、Ｍは水素原子又は１〜３価金属、Ｘは塩素、臭素又はヨウ素原子、ｎは１〜３の整数であり、このようなハロゲン酸には、塩素酸、臭素酸およびヨウ素酸が含まれる。前記アルキル基置換芳香族性化合物は、さらに、アルコキシ基，アシル基，アシルオキシ基，カルボキシル基，アルコキシカルボニル基，アルコキシカルボニルアルキル基，ニトロ基，ハロゲン原子から選択された少なくとも一種の置換基を有する化合物であってもよい。
【００１０】
本発明の方法では、アルキル基置換芳香族性化合物を、前記反応剤により芳香環に隣接するα−位のメチル基又はメチレン基をハロゲン化、又は芳香環をハロゲン化する。前記芳香族性化合物は、さらに、種々の置換基（アルコキシ基，アシル基，カルボキシル基，アルコキシカルボニル基，アルコキシカルボニルアルキル基，ニトロ基，アシルオキシ基，ハロゲン原子など）を有する場合が多い。反応は、非酸化性有機溶媒と水とが共存する液相系で行うことができる。
【００１１】
なお、本明細書において、「芳香族性化合物（特に、アルキル基置換芳香族性化合物）」を単に「基質」と称する場合がある。また、ハロゲン酸又はその塩を総称して「ハロゲン酸類」という場合がある。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明で用いるハロゲン酸又はその塩は、式 Ｍ（ＸＯ3）n で表される。（式中、Ｍは水素原子又は金属、Ｘはハロゲン原子を示し、ｎは１又は前記金属の価数を示す）
Ｍで表される金属の種類は、ハロゲン酸の活性を損わない限り特に制限されず、例えば、Ｎａ，Ｋ，Ｌｉなどのアルカリ金属（周期表１Ａ族金属）、Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａなどのアルカリ土類金属（周期表２Ａ族金属）、Ｓｃ，Ｙなどの周期表３Ａ族金属、Ｔｉ，Ｚｒなどの周期表４Ａ族金属、Ｖ、Ｎｂなどの周期表５Ａ族金属、Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗなどの周期表６Ａ族金属、Ｍｎ，Ｔｃなどの周期表７Ａ族金属、Ｆｅ，Ｒｕ，Ｃｏ，Ｒｈ，Ｎｉ，Ｐｄ，Ｐｔなどの遷移金属（周期表８族金属）、Ｃｕ，Ａｇ，Ａｕなどの周期表１Ｂ族金属、Ｚｎ，Ｃｄなどの周期表２Ｂ族金属、Ａｌ，Ｇａなどの周期表３Ｂ族金属、Ｓｎ，Ｐｂなどの周期表４Ｂ族金属、Ｓｂ，Ｂｉなどの周期表５Ｂ族金属などが含まれる。好ましい金属Ｍは、通常、水溶性ハロゲン酸塩を形成する。
【００１３】
好ましいＭには、水素原子又は１〜３価金属、例えば、アルカリ金属（ナトリウム、カリウムなど）、アルカリ土類金属（マグネシウム、カルシウムなど）、アルミニウムなどが含まれる。経済性および安全性などを考慮すると、通常、前記Ｍはナトリウム、カリウムなどのアルカリ金属である。
【００１４】
Ｘで表されるハロゲン原子には、フッ素、塩素、臭素およびヨウ素原子が含まれる。好ましいハロゲン原子は、塩素、臭素およびヨウ素原子、特に臭素原子である。ｎは１又は前記金属Ｍの価数であり、通常、１〜３程度である。
【００１５】
ハロゲン酸又はその塩の具体例としては、例えば、臭素酸、臭素酸アルカリ金属塩（臭素酸ナトリウムＮａＢｒＯ3、臭素酸カリウムＫＢｒＯ3、臭素酸リチウムなど）、臭素酸アルカリ土類金属塩（臭素酸マグネシウム、臭素酸カルシウムなど）、臭素酸亜鉛、臭素酸アルミニウム、これらの臭素酸又はその塩に対応する塩素酸又はヨウ素酸若しくはこれらの塩（例えば、塩素酸ナトリウム、ヨウ素酸ナトリウムなど）などが挙げられる。これらのハロゲン酸又はその塩は単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。これらのハロゲン酸又はその塩のうち、臭素酸、臭素酸アルカリ金属塩（臭素酸ナトリウムＮａＢｒＯ3、臭素酸カリウムＫＢｒＯ3、臭素酸リチウムなど）、塩素酸又は塩素酸アルカリ金属塩、ヨウ素酸又はヨウ素酸アルカリ金属塩、特に臭素酸アルカリ金属塩を用いる場合が多い。
【００１６】
なお、前記ハロゲン酸類は、反応系中で生成してもよく、例えば、臭素酸アルカリ金属塩は、対応するアルカリ金属水酸化物を含む水溶液に臭素を吹き込むことにより生成させてもよい。前記ハロゲン酸類は、結晶などの固体、水溶液、又は適当な有機溶媒溶液として使用でき、通常、水溶液として使用される。
【００１７】
本発明の特色は、芳香族性化合物のハロゲン化又は酸化反応剤を、前記ハロゲン酸類と、還元性無機化合物とを組み合わせて構成している点にある。このような組み合わせにより構成される反応剤は、芳香族性化合物に対して高い反応活性を示し、選択的にハロゲン化又は酸化する能力が高い。
【００１８】
前記還元性無機化合物には、種々の無機化合物、例えば、アルカリ金属（ナトリウム、カリウム、リチウムなど）、アルカリ土類金属（マグネシウム、カルシウムなど）、アルミニウム、クロム、マンガン、遷移金属（鉄、ニッケルなど）、銅、亜鉛などの金属単体、又はこれらの金属又はアンモニアと無機酸との塩（例えば、硫酸塩、亜硫酸塩、亜硫酸水素塩、チオ硫酸塩、ピロ亜硫酸塩、硝酸塩、塩酸塩、リン酸塩、炭酸塩など）などが含まれる。
【００１９】
好ましい還元性無機化合物としては、例えば、アルカリ金属塩又はアンモニウム塩、特に、亜硫酸金属塩（例えば、亜硫酸ナトリウムＮａ2ＳＯ3、亜硫酸カリウムの亜硫酸アルカリ金属塩、亜硫酸アンモニウムなど）、亜硫酸水素金属塩（例えば、亜硫酸水素ナトリウムＮａＨＳＯ3，亜硫酸水素カリウムなどの亜硫酸水素アルカリ金属塩、亜硫酸アンモニウム塩など）、チオ硫酸金属塩（例えば、チオ硫酸ナトリウムＮａ2Ｓ2Ｏ3、チオ硫酸カリウムなどのチオ硫酸アルカリ金属塩、チオ硫酸アンモニウムなど）、ピロ亜硫酸塩（ピロ亜硫酸ナトリウム、ピロ亜硫酸カリウムなどのピロ亜硫酸アルカリ金属塩、ピロ亜硫酸アンモニウムなど）などが例示できる。これらの還元性無機化合物は、単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。還元性化合物としては、通常、亜硫酸金属塩、亜硫酸水素金属塩、チオ硫酸金属塩などが使用される。
【００２０】
還元性無機化合物の使用量は、ハロゲン酸類の活性および選択能を損わない範囲で選択でき、例えば、ハロゲン酸換算で、ハロゲン酸類１当量に対して、０．１〜５当量、好ましくは０．２５〜２．５当量、さらに好ましくは０．５〜１．５当量、特に０．７〜１．３当量（例えば、０．９〜１．１当量）程度である。
【００２１】
このような反応剤は、芳香族性化合物からハロゲン化物又は酸化物を選択的に生成させる上で有用である。そのため、本発明の方法では、前記反応剤を用いて、芳香族性化合物をハロゲン化又は酸化する。
【００２２】
芳香族性化合物は、同素環又は複素環を有する化合物のいずれであってもよい。芳香族性同素環化合物は、ベンゼン環，ナフタレン環などのＣ6-12同素環を有する場合が多く、芳香族性複素環化合物は、酸素，窒素および硫黄原子から選択された少なくとも１つ（通常、１〜３個程度）のヘテロ原子を有する５員又は６員ヘテロ環を有する場合が多く、ヘテロ環は縮合環を構成してもよい。
【００２３】
芳香族性化合物は、所望のハロゲン化部位に応じて、種々の置換基を有していてもよく、このような置換基としては、例えば、アルキル基（例えば、メチル，エチル，プロピル，イソプロピル，ブチル，イソブチル，ｓ−ブチル，ｔ−ブチル，ペンチル，ヘキシル，ヘプチル，オクチル基などのＣ1-10アルキル基、好ましくはＣ1-6アルキル基、特にＣ1-4アルキル基），アルケニル基（例えば、ビニル，１−プロペニル，２−プロペニル，アリル，ブテニル基などのＣ2-6アルケニル基），ヒドロキシル基，アルコキシ基（例えば、メトキシ，エトキシ，プロポキシ，イソプロポキシ，ブトキシ，イソブトキシ，ｔ−ブトキシなどのＣ1-6アルコキシ基、特にＣ1-4アルコキシ基），アシル基（例えば、ホルミル基，アセチル，プロピオニル基などのＣ1-6アルキル−カルボニル基，ベンゾイル基などのアリール−カルボニル基など），アシルオキシ基（例えば、ホルミルオキシ，アセチルオキシ，プロピオニルオキシ基などのＣ1-6アシルオキシ基），カルボキシル基，アルコキシカルボニル基（例えば、メトキシカルボニル，エトキシカルボニル，プロポキシカルボニル，イソプロポキシカルボニル，ブトキシカルボニル，イソブトキシカルボニル，ｔ−ブトキシカルボニルなどのＣ1-6 アルコキシ−カルボニル基など），アルコキシカルボニルアルキル基（例えば、メトキシカルボニルメチル，メトキシカルボニルエチル，エトキシカルボニルメチル，エトキシカルボニルエチル，エトキシカルボニルプロピル基などのＣ1-6アルコキシ−カルボニル−Ｃ1-4アルキル基など），アミノ基，モノ又はジアルキルアミノ基（例えば、メチルアミノ，ジメチルアミノ，ジエチルアミノ基などのモノ又はジＣ1-6アルキルアミノ基），アシルアミノ基（例えば、ホルミルアミノ，アセチルアミノ基などのＣ1-6アシルアミノ基など），カルバモイル基，置換カルバモイル基，カルボニル基，ニトリル基，ニトロ基，ハロゲン原子（フッ素，塩素，臭素，ヨウ素原子）などを有していてもよい。
【００２４】
さらに、芳香族性化合物は、非芳香族性同素環又は非芳香族性複素環を有する縮合多環式化合物であってもよく、このような化合物において、芳香環に隣接するα−位（ベンジル位）は通常メチレン基であってもよい。
【００２５】
前記芳香族性化合物は、通常、アルキル基，ヒドロキシル基，アルコキシ基，アシル基，アシルオキシ基，カルボキシル基，アルコキシカルボニル基，アルコキシカルボニルアルキル基，ニトリル基，ニトロ基，ハロゲン原子などから選択された少なくとも１つの置換基を有しており、芳香環の隣接位にメチレン基を有していてもよい。特に、少なくとも１つの置換基は、通常、Ｃ1-6アルキル基、なかでも少なくともＣ1-4アルキル基であり、本発明は、アルキルベンゼンなどのアルキル基置換芳香族性化合物に好適に適用される。芳香族性化合物は、これらの置換基のうち同一又は異なる複数の置換基を有していてもよい。芳香族性化合物は、通常、これらの置換基を、芳香環当たり少なくとも１つ（１〜６個、好ましくは１〜３個）程度有している。
【００２６】
なお、溶媒などの反応条件にも依存するが、本発明において、アルキル基又はアルキレン基（芳香環の隣接位にメチル基又はメチレン基）を有する化合物においては、通常、芳香環に隣接するα−位（ベンジル位）が選択的にハロゲン化されるか、又は芳香環が選択的にハロゲン化される。さらに、溶媒などの反応条件にも依存するが、置換基が電子供与性基（アルコキシ基，メチル基など）である場合には、芳香環のハロゲン化が進行しやすく、置換基が電子吸引性基（カルボキシル基，ハロゲン原子など）である場合には、芳香環の側鎖のハロゲン化が進行しやすい傾向を示す。なお、反応は、ラジカル的又はイオン的に進行するようであり、溶媒の種類や光線（室内光線，紫外線など）の有無などによっても反応部位を高い選択率で選択できる。そのため、本発明の方法は、芳香環に隣接する部位（α−位）や芳香環にハロゲン原子が置換したハロゲン化物の製造に有用である。
【００２７】
芳香族性同素環化合物のうちメチル基を有する化合物としては、芳香環に１〜６個（通常、１〜３個）程度のメチル基が置換した化合物、例えば、トルエン，キシレン（ｏ−，ｍ−，ｐ−キシレン），メシチレン，１，２，３−トリメチルベンゼン，１−メチルナフタレン，２−メチルナフタレン，１，２−ジメチルナフタレンなどが例示できる。芳香環のα−位にメチレン基を有する化合物には、炭素数２以上のアルキル基（例えば、Ｃ2-6アルキル基など）又は置換アルキル基が置換した化合物、および芳香環に非芳香族性の同素又は複素環が縮合した縮合化合物が含まれる。このような化合物には、Ｃ2-10アルキル基を有する化合物［例えば、エチルベンゼン，ジエチルベンゼン（１，４−ジエチルベンゼンなど），プロピルベンゼン，イソプロピルベンゼン，ジイソプロピルベンゼン（１，４−ジイソプロピルベンゼンなど），ブチルベンゼン，イソブチルベンゼン，ｓ−ブチルベンゼン，クメン，シメン（ｐ−シメンなど）など］などが例示できる。
【００２８】
メチル基が置換した複素環化合物としては、例えば、１〜６個（好ましくは１〜３個、特に１又は２個）程度のメチル基が置換した化合物、例えば、ヘテロ原子として酸素原子を含む化合物（メチル基置換フラン類など）、ヘテロ原子として硫黄原子を含む化合物（メチル基置換チオフェン類、メチル基置換チアゾール類、メチル基置換イソチアゾール類など）、ヘテロ原子として窒素原子を含む化合物（メチル基置換ピロール類、メチル基置換ピラゾール類、メチル基置換イミダゾール類、メチル基置換トリアゾール類、メチル基置換ピリジン類（２−メチルピリジン、３−メチルピリジン、４−メチルピリジンなどのピコリン、２，３−ジメチルピリジン、２，４−ジメチルピリジン、２，５−ジメチルピリジン、２，６−ジメチルピリジン、３，５−ジメチルピリジンなどのルチジン、２，３，４−トリメチルピリジン、２，３，５−トリメチルピリジン、２，３，６−トリメチルピリジン、２，４，６−トリメチルピリジンなどのコリジンなど）、メチル基置換ピリダジン、メチル基置換ピリミジン、メチル基置換ピラジン、メチル基置換トリアジン、メチル基置換インドール、メチル基置換イソインドール、メチル基置換キノリン、メチル基置換イソキノリンなど）などが例示できる。
【００２９】
前記アルキル基又は置換アルキル基を有する複素環化合物としては、例えば、前メチル基置換複素環化合物に対応し、かつメチル基がＣ2-10アルキル基に置換した化合物（例えば、２−エチルフラン、３−プロピルフラン、２−エチルチオフェン、２，６−ジエチルチオフェン、２−エチルピリジン、２−プロピルピリジン、３−エチルピリジン、３−ブチルピリジン、４−エチルピリジンなど）が例示できる。
【００３０】
ヒドロキシル基を有する化合物としては、芳香環に１〜３個程度のヒドロキシル基が置換した同素環化合物［例えば、フェノール，ｏ−，ｍ−，ｐ−クレゾール，キシレノール，１−ヒドロキシ−４−イソプロピルフェノール，チモール，ヒドロキノン，レゾルシノール，ピロガロール，ナフトール，ジ（４−ヒドロキシフェニル）メタン，１，２−ジ（４−ヒドロキシフェニル）エタン，２，２−ジ（４−ヒドロキシフェニル）プロパンなど］、複素環化合物（キノリノール，インドール−５−オールなど）が例示できる。
【００３１】
アルコキシ基を有する化合物としては、前記ヒドロキシル基含有化合物に対応するＣ1-6アルコキシ基含有化合物、例えば、メトキシ基を有する化合物（アニソール，ｏ−，ｍ−，ｐ−メチルアニソール，エチルアニソール，フェネトール，メトキシフェノールなど）、これらのメトキシ基含有化合物に対応するＣ2-4アルコキシ基含有化合物などが例示できる。
【００３２】
アシル基を有する化合物としては、例えば、同素環化合物（例えば、ベンズアルデヒド，アニスアルデヒド，バニリン，フタルアルデヒド，アセトフェノン，プロピオフェノン，ベンゾフェノンなど），複素環化合物（ニコチンアルデヒド，フルフラールなど）が例示できる。アシルオキシ基を有する化合物としては、ホルミルオキシベンゼン，アセチルオキシベンゼン，ホルミルオキシトルエン，アセチルオキシトルエン（ｐ−アセチルオキシトルエンなど）などが例示できる。
【００３３】
カルボキシル基を有する化合物としては、例えば、同素環化合物（安息香酸，ｏ−，ｍ−，ｐ−メチル安息香酸，エチル安息香酸，オキシ安息香酸，アミノ安息香酸，ジメチルアミノ安息香酸，フタル酸，イソフタル酸，テレフタル酸，ナフタレンカルボン酸，ナフタレンジカルボン酸など）、複素環化合物（フランカルボン酸，チオフェンカルボン酸，ピリジンカルボン酸など）が例示できる。アルコキシカルボニル基を有する化合物としては、前記カルボキシル基含有化合物に対応するＣ1-6アルコキシカルボニル基含有化合物などが例示できる。
【００３４】
アルコキシカルボニルアルキル基を有する化合物としては、例えば、エチルフェニルアセテート（メトキシカルボニルエチルベンゼン），エトキシカルボニルエチルベンゼンなどのＣ1-6アルコキシ−カルボニル−Ｃ1-4アルキル基含有化合物などが例示できる。
【００３５】
さらに、基質の具体例としては、ニトリル基を有する化合物（ベンゾニトリル、ジシアノベンゼンなど），ニトロ基を有する化合物［ニトロベンゼン，ｐ−メチルニトロベンゼン，ｐ−エチルニトロベンゼン，ピクリン酸など］，ハロゲン原子を有する化合物［ブロモベンゼン，クロロベンゼン，ハロトルエン（ｐ−ブロモトルエン，ｐ−クロロトルエンなど），ハロキシレンなど］などが例示できる。
【００３６】
ハロゲン化反応において、ハロゲン酸類の使用量は、例えば、基質芳香族性化合物１モルに対して０．５〜５モル、好ましくは１〜３モル程度であり、還元性無機化合物の使用量は、ハロゲン酸類に対して０．５〜２モル、好ましくは０．７〜１．７モル、さらに好ましくは０．８〜１．５モル程度である。ハロゲン酸類及び還元性無機化合物の使用量は、基質芳香族性化合物１モルに対して、それぞれ、０．９〜５モル、好ましくは１〜４モル（例えば、１〜３モル）程度である場合が多い。
【００３７】
これらの芳香族性化合物のハロゲン化は、通常、液相（特に非酸化性有機溶媒と水との共存系）で行われる。有機溶媒としては、例えば、脂肪族炭化水素類（ペンタン，ヘキサン，ヘプタン，オクタンなど）、脂環族炭化水素類（シクロヘキサン，メチルシクロヘキサンなど）、芳香族炭化水素類（ベンゼンなど）、ハロゲン化炭化水素類（ジクロロメタン，ジクロロエタン，クロロホルム，四塩化炭素など）、アルコール類（メタノール，エタノール，プロパノール，ｔ−ブタノールなど）、エーテル類（ジオキサン，ジエチルエーテル，テトラヒドロフランなど），ケトン類（アセトン，メチルエチルケトン，メチルイソブチルケトンなど）、エステル類（酢酸メチル，酢酸エチル，酢酸ブチルなど）、低級カルボン酸（例えば、ギ酸、酢酸など）、非プロトン性極性溶媒（アセトニトリル，ベンゾニトリルなどのニトリル類，ホルムミド、ジメチルホルムアミド、アセトアミド，ジメチルアセトアミドなどのアミド類、ジメチルスルホキシドなどのスルホキシド類など）またはこれらの混合溶媒が使用できる。有機溶媒としては、通常、炭化水素類，ハロゲン化炭化水素類，エステル類，非プロトン性極性溶媒などを用いる場合が多い。
【００３８】
有機溶媒と水の割合は特に制限されないが、通常、有機溶媒／水＝９５／５〜５／９５（重量比）、好ましくは９０／１０〜１０／９０（重量比）、特に７０／３０〜３０／７０（重量比）程度の範囲から選択できる。溶媒系は、水を含む均一系又は二相系（不均一系）であってもよい。二相系で反応させる場合、基質の溶解性などを考慮して、相間移動触媒（例えば、四級アンモニウム塩など）、界面活性剤などを併用してもよい。さらには、基質を溶媒として利用することもできる。
【００３９】
反応において、基質や各成分の添加順序などは特に制限されないが、反応操作性の観点からは、基質とハロゲン酸類とを含む所定温度の混合液に、還元性無機化合物を添加するのが有利である。ハロゲン酸類を用いて基質をハロゲン化する際、反応系に活性化剤として還元性無機化合物を添加すると、常温常圧下であっても、基質を化学量論的に、しかも高選択率でハロゲン化し、対応するハロゲン化物を高い収率で得ることができる。
【００４０】
本発明は、温和な条件で、しかも高い選択率でハロゲン化物を生成させることができるという特色がある。反応温度は、特に制限されないが、通常、温度０〜１００℃（例えば、１０〜７０℃）、好ましくは１０〜６０℃、さらに好ましくは１５〜５０℃（特に２０〜５０℃）程度であり、特に室温（１５〜２５℃）程度であっても、反応は円滑に進行する。反応は、常圧又は加圧（例えば、１〜１０ａｔｍ程度）下で行なうことができる。
【００４１】
反応終了後、慣用の分離精製手段、例えば、蒸留、濃縮、溶媒抽出、再結晶、クロマトグラフィーなどにより、ハロゲン化物を容易に分離精製できる。このように、本発明の方法では、温和な条件で反応を促進できるとともに、従来法に比べて非常に安全である。しかも、高い転化率及び選択率で芳香族性化合物をハロゲン化できるとともに、分離精製を含む後処理工程を極めて簡素化でき、簡単な操作で目的生成物を高い収率で得ることができる。そのため、本発明の方法は、工業的及び経済的に極めて有利である。
【００４２】
【発明の効果】
本発明の反応剤は、ハロゲン酸類と還元性無機化合物とを組み合わせているため、高い反応性および選択性で、基質をハロゲン化できる。また、温和な条件下であっても、化学量論的に高い転化率および選択率で基質を効率よくハロゲン化でき、汎用性が高い。
【００４３】
【実施例】
以下に、実施例に基づいて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。
【００４４】
実施例１
（１）トルエン５ミリモルと臭素酸ナトリウムＮａＢｒＯ3 １５ミリモル（３当量）とを含む混合溶媒（酢酸エチル／水＝１０／７．５ｍｌ）中に、亜硫酸水素ナトリウム１５ミリモル（３当量）の水溶液（１５ｍｌ）を室温で１５分間に亘り滴下した後、室温で４時間反応させたところ、側鎖のブロム化が進行し、転化率９９％でα−ブロモトルエン（ブロモメチルベンゼン）が収率７２％で生成した。
【００４５】
（２）さらに、非照明下（暗室）で上記と同様にして反応させたところ、転化率３８％でα−ブロモトルエンが収率１６％、ブロモトルエンが収率１６％（ｏ−ブロモトルエン／ｐ−ブロモトルエン＝８／８（％））で生成した。
【００４６】
（３）一方、混合溶媒（アセトニトリル／水＝１０／７．５ｍｌ）を用いた均一条件下では、芳香環がブロム化され、転化率９９％、ブロモトルエンが収率５７％（ｏ−ブロモトルエン／ｐ−ブロモトルエン＝１８／３９（％））で生成した。
【００４７】
実施例２
ｏ−キシレン，臭素酸ナトリウムＮａＢｒＯ3 ，混合溶媒（有機溶媒／水＝１０／７．５（容積比））１０ｍｌに，亜硫酸水素ナトリウムＮａＨＳＯ3 水溶液を表１に示す条件で使用する以外、実施例１と同様にして、室温で１５分間に亘り滴下した後、室温で反応させたところ、表１に示す結果を得た。なお、混合溶媒中、ＡｃＯＥｔは酢酸エチル，ｎ−Ｃ6Ｈ14はｎ−ヘキサン，ＣＨ3ＣＮはアセトニトリルを示す。
【００４８】
【表１】
【００４９】
実施例３
ｍ−キシレン，臭素酸ナトリウムＮａＢｒＯ3，混合溶媒（有機溶媒／水＝１０／７．５（容積比））１０ｍｌ，亜硫酸水素ナトリウムＮａＨＳＯ3 水溶液を表２に示す条件で使用する以外、実施例１と同様にして、室温で１５分間に亘り滴下した後、室温で反応させたところ、表２に示す結果を得た。なお、混合溶媒中、ｃ−Ｃ6Ｈ12はシクロヘキサン、ＭＣＨはメチルシクロヘキサン、ＣＨ2Ｃｌ2はジクロロメタンを示す。
【００５０】
【表２】
【００５１】
実施例４
ｐ−キシレン，臭素酸ナトリウムＮａＢｒＯ3，混合溶媒（有機溶媒／水＝１０／７．５（容積比）），亜硫酸水素ナトリウムＮａＨＳＯ3水溶液を表３に示す条件で使用する以外、実施例１と同様にして、室温で１５分間に亘り滴下した後、室温で反応させたところ、表３に示す結果を得た。
【００５２】
【表３】
【００５３】
実施例５
メシチレン，臭素酸ナトリウムＮａＢｒＯ3，溶媒（酢酸エチルまたはアセトニトリル），亜硫酸水素ナトリウムＮａＨＳＯ3 水溶液を表４に示す条件で使用する以外、実施例１と同様にして、室温で１５分間に亘り滴下した後、室温で反応させたところ、表４に示す結果を得た。
【００５４】
【表４】
【００５５】
実施例６
（１）１−メチルナフタレン５ミリモル，臭素酸ナトリウムＮａＢｒＯ3 １０ミリモル（２当量），酢酸エチル１０ｍｌ，亜硫酸水素ナトリウムＮａＨＳＯ3 １０ミリモル（２当量）水溶液を用いる以外、実施例１と同様にして、室温で１５分間に亘り滴下した後、室温で２時間反応させたところ、転化率８６％、収率１０％で１−（ブロモメチル）ナフタレン、収率６７％で１−メチル−４−ブロモナフタレン、収率で２％１−（ブロモメチル）−４−ブロモナフタレンが生成した。
【００５６】
（２）溶媒酢酸エチルに代えてｎ−ヘキサンを用いる以外、上記と同様にして反応させたところ、転化率６８％、収率５１％で１−（ブロモメチル）ナフタレン、収率８％で１−メチル−４−ブロモナフタレン、収率２％で１−（ブロモメチル）−４−ブロモナフタレンが生成した。
【００５７】
実施例７
（１）２−メチルナフタレン５ミリモル，臭素酸ナトリウムＮａＢｒＯ3 １５ミリモル（３当量），酢酸エチル１０ｍｌ，亜硫酸水素ナトリウムＮａＨＳＯ3１５ミリモル（３当量）水溶液を用いる以外、実施例１と同様にして、室温で１５分間に亘り滴下した後、室温で４時間反応させたところ、転化率９９％、収率９５％で２−メチル−１−ブロモナフタレンが生成した。
【００５８】
（２）溶媒酢酸エチルに代えてｎ−ヘキサンを用いる以外、上記と同様にして反応させたところ、転化率９７％、収率２９％で２−（ブロモメチル）ナフタレン、収率３７％で２−メチル−１−ブロモナフタレン、収率８％で２−（ブロモメチル）−１−ブロモナフタレンが生成した。
【００５９】
（３）溶媒酢酸エチルに代えてシクロヘキサンを用いる以外、上記と同様にして反応させたところ、転化率９３％、収率２３％で２−（ブロモメチル）ナフタレン、収率５２％で２−メチル−１−ブロモナフタレン、収率で３％２−（ブロモメチル）−１−ブロモナフタレンが生成した。
【００６０】
実施例８
（１）４−ｔ−ブチルトルエン５ミリモル，臭素酸ナトリウムＮａＢｒＯ3 １５ミリモル（３当量），酢酸エチル６ｍｌ，亜硫酸水素ナトリウムＮａＨＳＯ3 １５ミリモル（３当量）水溶液を用いる以外、実施例１と同様にして、室温で１５分間に亘り滴下した後、５０℃で１時間反応させたところ、転化率６４％、収率５６％で４−ｔ−ブチル−１−ブロモメチルベンゼンが生成した。
【００６１】
（２）反応時間を２時間とする以外、上記と同様にして反応させたところ、転化率１００％、収率６２％で４−ｔ−ブチル−１−ブロモメチルベンゼン、収率１６％で４−ｔ−ブチル−１−ジブロモメチルベンゼン、収率２％で４−ｔ−ブチルベンズアルデヒドが生成した。
【００６２】
（３）反応時間を３時間とする以外、上記と同様にして反応させたところ、転化率１００％、収率１０％で４−ｔ−ブチル−１−ブロモメチルベンゼン、収率５％で４−ｔ−ブチルベンズアルデヒド、収率１１％で４−ｔ−ブチル安息香酸が生成した。
【００６３】
（４）反応時間を４時間とする以外、上記と同様にして反応させたところ、転化率１００％、収率２％で４−ｔ−ブチル−１−ブロモメチルベンゼン、収率２％で４−ｔ−ブチルベンズアルデヒド、収率２１％で４−ｔ−ブチル安息香酸が生成した。
【００６４】
（５）酢酸エチルの使用量を１８ｍｌ、反応温度を４０℃、反応時間を４時間とする以外、上記（１）と同様にして反応させたところ、収率２１％で４−ｔ−ブチル−１−ブロモメチルベンゼン、収率１０％で４−ｔ−ブチルベンズアルデヒド、収率７％で４−ｔ−ブチル安息香酸が生成した。
【００６５】
（６）反応時間を６時間とする以外、上記（５）と同様にして反応させたところ、収率４％で４−ｔ−ブチル−１−ブロモメチルベンゼン、収率４％で４−ｔ−ブチルベンズアルデヒド、収率２８％で４−ｔ−ブチル安息香酸が生成した。
【００６６】
（７）酢酸エチルの使用量を１８ｍｌ、反応温度を３０℃、反応時間を４時間とする以外、上記（１）と同様にして反応させたところ、収率８９％で４−ｔ−ブチル−１−ブロモメチルベンゼン、収率４％で４−ｔ−ブチルベンズアルデヒドが生成した。
【００６７】
（８）反応時間を８時間とする以外、上記（７）と同様にして反応させたところ、収率５３％で４−ｔ−ブチル−１−ブロモメチルベンゼン、収率３８％で４−ｔ−ブチルベンズアルデヒドが生成した。
【００６８】
（９）溶媒を混合溶媒（酢酸エチル／水＝１０／７．５（容積比））に変更し、室温で４時間反応させる以外、上記（１）と同様にして反応させたところ、転化率９９％以上、収率６３％で４−ｔ−ブチル−１−ブロモメチルベンゼンが生成した。
【００６９】
なお、香料の原料又は添加物として利用されている４−ｔ−ブチルベンズアルデヒドは、入手が困難で、しかも高価な４−ｔ−ブチル−１−ブロモメチルベンゼンから合成されているが、本発明では、温和な条件であっても、前記のように４−ｔ−ブチル−１−ブロモメチルベンゼンを高い収率で容易に得ることができる。
【００７０】
実施例９
（１）ｐ−メチルアニソール３ミリモル，臭素酸ナトリウムＮａＢｒＯ3 ９ミリモル（３当量），酢酸エチル１０ｍｌ，亜硫酸水素ナトリウムＮａＨＳＯ3 ９ミリモル（３当量）水溶液を用いる以外、実施例１と同様にして、室温で１５分間に亘り滴下した後、室温で２時間反応させたところ、転化率９９％、収率９４％で４−メトキシ−３−ブロモトルエンが生成した。
【００７１】
（２）溶媒を酢酸エチルからｎ−ヘキサンに代えたところ、転化率９９％、収率９２％で４−メトキシ−３−ブロモトルエンが生成した。
【００７２】
（３）溶媒を酢酸エチルからベンゼンに代えたところ、転化率９９％、収率９３％で４−メトキシ−３−ブロモトルエンが生成した。
【００７３】
（４）溶媒を酢酸エチルからトルエンに代えたところ、転化率８８％、収率９６％で４−メトキシ−３−ブロモトルエンが生成した。
【００７４】
（５）さらに、臭素酸ナトリウムＮａＢｒＯ3の使用量を３当量，亜硫酸水素ナトリウムＮａＨＳＯ3の使用量を３当量とするとともに、溶媒を酢酸エチルからアセトニトリルに代えたところ、転化率６８％、収率４５％で４−メトキシ−３−ブロモトルエンが生成した。
【００７５】
実施例１０
４−メチル安息香酸３ミリモル，臭素酸ナトリウムＮａＢｒＯ3 ９ミリモル（３当量），混合溶媒（酢酸エチル／水＝１０／７．５（容積比））１０ｍｌ，亜硫酸水素ナトリウムＮａＨＳＯ3 ９ミリモル（３当量）水溶液を用いる以外、実施例１と同様にして、室温で１５分間に亘り滴下した後、室温で６時間反応させたところ、転化率１００％、収率９８％で４−ブロモメチル安息香酸が生成した。
【００７６】
参考例１
（１）アニソール３ミリモル，臭素酸ナトリウムＮａＢｒＯ3 ９ミリモル（３当量），混合溶媒（アセトニトリル／水＝１０／７．５（容積比））１０ｍｌ，亜硫酸水素ナトリウムＮａＨＳＯ3 ９ミリモル（３当量）水溶液を用いる以外、実施例１と同様にして、室温で１５分間に亘り滴下した後、室温で２時間反応させたところ、転化率９９％以上、収率６１％で４−ブロモアニソール、収率９％で２，４−ジブロモアニソールが生成した。
【００７７】
（２）溶媒を混合溶媒（酢酸エチル／水＝１０／７．５（容積比））とする以外、上記（１）と同様に反応させたところ、転化率９９％以上、収率８４％で４−ブロモアニソール、収率３％で２，４−ジブロモアニソールが生成した。
【００７８】
（３）溶媒を混合溶媒（ｎ−ヘキサン／水＝１０／７．５（容積比））とする以外、上記（１）と同様に反応させたところ、転化率９９％以上、収率８１％で４−ブロモアニソール、収率４％で２，４−ジブロモアニソールが生成した。
【００７９】
参考例２
（１）フェノール３ミリモル，臭素酸ナトリウムＮａＢｒＯ3 ９ミリモル（３当量），混合溶媒（酢酸エチル／水＝１０／７．５（容積比））１０ｍｌ，亜硫酸水素ナトリウムＮａＨＳＯ3 ９ミリモル（３当量）水溶液を用いる以外、実施例１と同様にして、室温で１５分間に亘り滴下した後、室温で２時間反応させたところ、転化率９９％、収率１３％で２−ブロモフェノール、収率３５％で４−ブロモフェノール、収率２％で２，６−ジブロモフェノール、収率１０％で２，４−ジブロモフェノール、収率５％で２，４，６−トリブロモフェノールが生成した。
【００８０】
（２）溶媒を混合溶媒（アセトニトリル／水＝１０／７．５（容積比））とする以外、上記（１）と同様に反応させたところ、転化率９９％、収率１％で２−ブロモフェノール、収率４％で４−ブロモフェノール、収率４１％で２，４−ジブロモフェノール、収率１％で２，４，６−トリブロモフェノールが生成した。
【００８１】
実施例１１
（１）エチルベンゼン５ミリモル，臭素酸ナトリウムＮａＢｒＯ3 １５ミリモル（３当量），酢酸エチル１０ｍｌ，亜硫酸水素ナトリウムＮａＨＳＯ3 １５ミリモル（３当量）水溶液を用いる以外、実施例１と同様にして、室温で１５分間に亘り滴下した後、室温で４時間反応させたところ、転化率８０％、収率５１％でアセトフェノン、収率１０％でｏ−／ｐ−ブロモ−１−エチルベンゼンが生成した。
【００８２】
（２）溶媒を酢酸エチルからアセトニトリルに変更する以外、上記（１）と同様に反応させたところ、転化率９９％、収率１５％でアセトフェノン、収率４８％でｏ−／ｐ−ブロモ−１−エチルベンゼン、収率１１％で２，４−ジブロモ−１−エチルベンゼンが生成した。
【００８３】
（３）溶媒を酢酸エチルからｎ−ヘキサンに変更する以外、上記（１）と同様に反応させたところ、転化率９２％、収率１９％でアセトフェノン、収率６２％でα−ブロモエチルベンゼンが生成した。
【００８４】
参考例３
（１）α−ブロモエチルベンゼン５ミリモル，臭素酸ナトリウムＮａＢｒＯ3 １５ミリモル（３当量），酢酸エチル１０ｍｌ，亜硫酸水素ナトリウムＮａＨＳＯ3 １５ミリモル（３当量）水溶液を用いる以外、実施例１と同様にして、室温で１５分間に亘り滴下した後、室温で１時間反応させたところ、転化率９９％以上、収率８２％でアセトフェノンが生成した。
【００８５】
（２）溶媒を酢酸エチルからアセトニトリルに変更する以外、上記（１）と同様に反応させたところ、転化率９９％以上、収率８１％でアセトフェノンが生成した。
【００８６】
（３）溶媒を酢酸エチルからｎ−ヘキサンに変更する以外、上記（１）と同様に反応させたところ、転化率３２％、収率３％でアセトフェノン、収率２１％で１−（α−ブロモエチル）−２−／−４−ブロモベンゼンが生成した。
【００８７】
参考例４
ｎ−プロピルベンゼン５ミリモル，臭素酸ナトリウムＮａＢｒＯ3 １５ミリモル（３当量），混合溶媒（酢酸エチル／水＝１０／７．５（容積比））１０ｍｌ，亜硫酸水素ナトリウムＮａＨＳＯ3 １５ミリモル（３当量）水溶液を用いる以外、実施例１と同様にして、室温で１５分間に亘り滴下した後、室温で４時間反応させたところ、転化率９９％、収率９６％でプロピオフェノンが生成した。
【００８８】
参考例５
（１）エチルフェニルアセテート（メトキシカルボニルエチルベンゼン）５ミリモル，臭素酸ナトリウムＮａＢｒＯ3 １５ミリモル（３当量），混合溶媒（酢酸エチル／水＝１０／７．５（容積比））１０ｍｌ，亜硫酸水素ナトリウムＮａＨＳＯ3 １５ミリモル（３当量）水溶液を用いる以外、実施例１と同様にして、室温で１５分間に亘り滴下した後、室温で４時間反応させたところ、転化率８１％、収率７３％で（１−ブロモ−２−メトキシカルボニル）エチルベンゼンが生成した。
【００８９】
（２）反応時間を６時間とする以外、上記（１）と同様に反応させたところ、転化率９９％、収率９５％で（１−ブロモ−２−メトキシカルボニル）エチルベンゼンが生成した。
【００９０】
（３）溶媒を混合溶媒（ｎ−ヘキサン／水＝１０／７．５（容積比））に変更する以外、上記（１）と同様に反応させたところ、転化率７０％、収率６６％で（１−ブロモ−２−メトキシカルボニル）エチルベンゼンが生成した。
【００９１】
参考例６
イソブチルベンゼン５ミリモル，臭素酸ナトリウムＮａＢｒＯ3 １５ミリモル（３当量），混合溶媒（酢酸エチル／水＝１０／７．５（容積比））１０ｍｌ，亜硫酸水素ナトリウムＮａＨＳＯ3 １５ミリモル（３当量）水溶液を用いる以外、実施例１と同様にして、室温で１５分間に亘り滴下した後、室温で４時間反応させたところ、転化率９９％以上、収率５６％でイソブチロフェノンが生成した。
【００９２】
参考例７
（１）クメン５ミリモル，臭素酸ナトリウムＮａＢｒＯ3 １５ミリモル（３当量），混合溶媒（酢酸エチル／水＝１０／７．５（容積比））１０ｍｌ，亜硫酸水素ナトリウムＮａＨＳＯ3 １５ミリモル（３当量）水溶液を用いる以外、実施例１と同様にして、室温で１５分間に亘り滴下した後、室温で４時間反応させたところ、転化率９９％、収率９１％でα−ヒドロキシイソプロピルベンゼン（すなわち、（１−ヒドロキシ−１，１−ジメチル）メチルベンゼン）が生成した。
【００９３】
（２）溶媒を混合溶媒（酢酸エチル／水＝１０／７．５（容積比））に変更する以外、上記（１）と同様に反応させたところ、転化率９９％、収率１４％でα−ヒドロキシイソプロピルベンゼン、収率７％で２−ブロモクメン，収率２２％で４−ブロモクメン、収率１７％で４−ブロモ−１−（α−ヒドロキシイソプロピル）ベンゼンが生成した。
【００９４】
参考例８
表５に示す基質５ミリモル，臭素酸ナトリウムＮａＢｒＯ3 １５ミリモル，表５に示す混合溶媒１０ｍｌに，亜硫酸水素ナトリウムＮａＨＳＯ3 １５ミリモルの水溶液を使用する以外、実施例１と同様にして、室温で１５分間に亘り滴下した後、室温で４時間反応させたところ、表５に示す結果を得た。
【００９５】
【表５】
【００９６】
実施例１２
（１）４−ニトロトルエン５ミリモルと臭素酸ナトリウムＮａＢｒＯ3 １５ミリモル（３当量）とを含む混合溶媒（酢酸エチル／水＝１０／７．５ｍｌ）中に、亜硫酸水素ナトリウム１５ミリモル（３当量）の水溶液（１５ｍｌ）を室温で１５分間に亘り滴下した後、室温で４時間反応させたところ、側鎖のブロム化が進行し、４−ニトロ−１−ブロモメチルベンゼンが収率１８％で生成した。
【００９７】
（２）４−ニトロトルエンに代えて４−ブロモトルエンを用いる以外、上記（１）と同様に反応させたところ、４−ブロモ−１−ブロモメチルベンゼンが収率８３％で生成した。
【００９８】
（３）４−ニトロトルエンに代えて４−クロロトルエンを用いる以外、上記（１）と同様に反応させたところ、４−クロロ−１−ブロモメチルベンゼンが収率８０％で生成した。
【発明の属する技術分野】
本発明は、芳香族性化合物から対応するハロゲン化物や酸化物を生成させる上で有用な反応剤、およびこの反応剤を用いた芳香族性化合物のハロゲン化又は酸化方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ハロゲン酸及びその塩（以下、ハロゲン酸類と称する場合がある）は、工業的に利用価値の高い酸化剤として利用されている。ハロゲン酸類は、比較的安価な酸化物であるとともに、ハンドリングが容易であり、代表的な空気酸化や過酸化物を用いた酸化反応などに比べて安全性が高く、しかも反応をコントロールしやすいという利点がある。また、化学量論的に反応が進行するため、反応制御が可能であり、高い酸化選択性が得られる。
【０００３】
特開昭６２−１５５２２５号公報には、アルカリ性媒体中、亜臭素酸又はその塩に対して、活性化剤として、マグネシウム、アルミニウム、クロム、マンガン、鉄、ニッケル、銅、亜鉛、ルテニウムの単体、又はこれらの金属の塩（硫酸塩、炭酸塩、硝酸塩、塩酸塩、燐酸塩）を添加し、炭化水素類やアルコール類を液相で酸化する方法が開示されている。特開平１−１５１５３２号公報および特開平１−１５１５３４号公報には、アルミナ又はシリカゲルの存在下、水に不溶な不活性有機溶媒中、固体の亜臭素酸塩とアルコールとを反応させ、ケトンやアルデヒドを生成させる方法が開示されている。
【０００４】
さらに、特開平９−７７７０５号公報には、アルコール類と、ハロゲン酸類および還元性無機化合物で構成された酸化反応剤とを反応させて酸化し、対応するカルボニル化合物を生成させることが開示されている。
【０００５】
一方、芳香族化合物のハロゲン化は、通常、光照射や高温で、芳香族化合物とハロゲン化剤とを反応させることにより行われている。例えば、臭素化剤として臭素やＮ−ブロモコハク酸イミドを用い、光照射により、トルエンを臭素化すると、ベンジル位がブロム化され、ブロモメチルベンゼンを得ることができ、塩素化剤として塩素を用い、光照射によりベンゼンを塩素化してクロロベンゼンなどを得ることができる。しかし、光照射や高温反応では、反応の制御が困難であり、高い選択性でハロゲン化物を得ることが困難である。特に、温和な条件で選択的にハロゲン化物を得ることが困難である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の目的は、高い反応性および選択性で、芳香族性化合物をハロゲン化できる反応剤（ハロゲン化剤）、およびそれを用いたハロゲン化方法を提供することにある。
【０００７】
本発明の他の目的は、温和な条件下であっても、高い転化率および選択率で芳香族性化合物をハロゲン化できる反応剤、およびそれを用いたハロゲン化方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、前記目的を達成するため鋭意検討の結果、ＮａＢｒＯ３／ＮａＨＳＯ３反応剤を、芳香族性化合物のハロゲン化反応に適用したところ、ベンジル位や芳香環を高い選択率でブロム化できることを見いだし、さらに検討を重ねた結果、本発明を完成した。
【０００９】
すなわち、本発明の反応剤は、アルキル基置換芳香族性化合物のアルキル基のうち芳香環に隣接するα−位のメチル基又はメチレン基をハロゲン化、又は前記アルキル基置換芳香族性化合物の芳香環をハロゲン化するための反応剤であって、式 Ｍ（ＸＯ３）ｎ（式中、Ｍは水素原子又は金属、Ｘはハロゲン原子を示し、ｎは１又は前記金属Ｍの価数を示す）で表されるハロゲン酸又はその塩と、亜硫酸塩、亜硫酸水素塩、チオ硫酸塩およびピロ亜硫酸塩から選択された少なくとも一種の還元性無機化合物とで構成されている。前記ハロゲン酸又はその塩において、通常、Ｍは水素原子又は１〜３価金属、Ｘは塩素、臭素又はヨウ素原子、ｎは１〜３の整数であり、このようなハロゲン酸には、塩素酸、臭素酸およびヨウ素酸が含まれる。前記アルキル基置換芳香族性化合物は、さらに、アルコキシ基，アシル基，アシルオキシ基，カルボキシル基，アルコキシカルボニル基，アルコキシカルボニルアルキル基，ニトロ基，ハロゲン原子から選択された少なくとも一種の置換基を有する化合物であってもよい。
【００１０】
本発明の方法では、アルキル基置換芳香族性化合物を、前記反応剤により芳香環に隣接するα−位のメチル基又はメチレン基をハロゲン化、又は芳香環をハロゲン化する。前記芳香族性化合物は、さらに、種々の置換基（アルコキシ基，アシル基，カルボキシル基，アルコキシカルボニル基，アルコキシカルボニルアルキル基，ニトロ基，アシルオキシ基，ハロゲン原子など）を有する場合が多い。反応は、非酸化性有機溶媒と水とが共存する液相系で行うことができる。
【００１１】
なお、本明細書において、「芳香族性化合物（特に、アルキル基置換芳香族性化合物）」を単に「基質」と称する場合がある。また、ハロゲン酸又はその塩を総称して「ハロゲン酸類」という場合がある。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明で用いるハロゲン酸又はその塩は、式 Ｍ（ＸＯ3）n で表される。（式中、Ｍは水素原子又は金属、Ｘはハロゲン原子を示し、ｎは１又は前記金属の価数を示す）
Ｍで表される金属の種類は、ハロゲン酸の活性を損わない限り特に制限されず、例えば、Ｎａ，Ｋ，Ｌｉなどのアルカリ金属（周期表１Ａ族金属）、Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａなどのアルカリ土類金属（周期表２Ａ族金属）、Ｓｃ，Ｙなどの周期表３Ａ族金属、Ｔｉ，Ｚｒなどの周期表４Ａ族金属、Ｖ、Ｎｂなどの周期表５Ａ族金属、Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗなどの周期表６Ａ族金属、Ｍｎ，Ｔｃなどの周期表７Ａ族金属、Ｆｅ，Ｒｕ，Ｃｏ，Ｒｈ，Ｎｉ，Ｐｄ，Ｐｔなどの遷移金属（周期表８族金属）、Ｃｕ，Ａｇ，Ａｕなどの周期表１Ｂ族金属、Ｚｎ，Ｃｄなどの周期表２Ｂ族金属、Ａｌ，Ｇａなどの周期表３Ｂ族金属、Ｓｎ，Ｐｂなどの周期表４Ｂ族金属、Ｓｂ，Ｂｉなどの周期表５Ｂ族金属などが含まれる。好ましい金属Ｍは、通常、水溶性ハロゲン酸塩を形成する。
【００１３】
好ましいＭには、水素原子又は１〜３価金属、例えば、アルカリ金属（ナトリウム、カリウムなど）、アルカリ土類金属（マグネシウム、カルシウムなど）、アルミニウムなどが含まれる。経済性および安全性などを考慮すると、通常、前記Ｍはナトリウム、カリウムなどのアルカリ金属である。
【００１４】
Ｘで表されるハロゲン原子には、フッ素、塩素、臭素およびヨウ素原子が含まれる。好ましいハロゲン原子は、塩素、臭素およびヨウ素原子、特に臭素原子である。ｎは１又は前記金属Ｍの価数であり、通常、１〜３程度である。
【００１５】
ハロゲン酸又はその塩の具体例としては、例えば、臭素酸、臭素酸アルカリ金属塩（臭素酸ナトリウムＮａＢｒＯ3、臭素酸カリウムＫＢｒＯ3、臭素酸リチウムなど）、臭素酸アルカリ土類金属塩（臭素酸マグネシウム、臭素酸カルシウムなど）、臭素酸亜鉛、臭素酸アルミニウム、これらの臭素酸又はその塩に対応する塩素酸又はヨウ素酸若しくはこれらの塩（例えば、塩素酸ナトリウム、ヨウ素酸ナトリウムなど）などが挙げられる。これらのハロゲン酸又はその塩は単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。これらのハロゲン酸又はその塩のうち、臭素酸、臭素酸アルカリ金属塩（臭素酸ナトリウムＮａＢｒＯ3、臭素酸カリウムＫＢｒＯ3、臭素酸リチウムなど）、塩素酸又は塩素酸アルカリ金属塩、ヨウ素酸又はヨウ素酸アルカリ金属塩、特に臭素酸アルカリ金属塩を用いる場合が多い。
【００１６】
なお、前記ハロゲン酸類は、反応系中で生成してもよく、例えば、臭素酸アルカリ金属塩は、対応するアルカリ金属水酸化物を含む水溶液に臭素を吹き込むことにより生成させてもよい。前記ハロゲン酸類は、結晶などの固体、水溶液、又は適当な有機溶媒溶液として使用でき、通常、水溶液として使用される。
【００１７】
本発明の特色は、芳香族性化合物のハロゲン化又は酸化反応剤を、前記ハロゲン酸類と、還元性無機化合物とを組み合わせて構成している点にある。このような組み合わせにより構成される反応剤は、芳香族性化合物に対して高い反応活性を示し、選択的にハロゲン化又は酸化する能力が高い。
【００１８】
前記還元性無機化合物には、種々の無機化合物、例えば、アルカリ金属（ナトリウム、カリウム、リチウムなど）、アルカリ土類金属（マグネシウム、カルシウムなど）、アルミニウム、クロム、マンガン、遷移金属（鉄、ニッケルなど）、銅、亜鉛などの金属単体、又はこれらの金属又はアンモニアと無機酸との塩（例えば、硫酸塩、亜硫酸塩、亜硫酸水素塩、チオ硫酸塩、ピロ亜硫酸塩、硝酸塩、塩酸塩、リン酸塩、炭酸塩など）などが含まれる。
【００１９】
好ましい還元性無機化合物としては、例えば、アルカリ金属塩又はアンモニウム塩、特に、亜硫酸金属塩（例えば、亜硫酸ナトリウムＮａ2ＳＯ3、亜硫酸カリウムの亜硫酸アルカリ金属塩、亜硫酸アンモニウムなど）、亜硫酸水素金属塩（例えば、亜硫酸水素ナトリウムＮａＨＳＯ3，亜硫酸水素カリウムなどの亜硫酸水素アルカリ金属塩、亜硫酸アンモニウム塩など）、チオ硫酸金属塩（例えば、チオ硫酸ナトリウムＮａ2Ｓ2Ｏ3、チオ硫酸カリウムなどのチオ硫酸アルカリ金属塩、チオ硫酸アンモニウムなど）、ピロ亜硫酸塩（ピロ亜硫酸ナトリウム、ピロ亜硫酸カリウムなどのピロ亜硫酸アルカリ金属塩、ピロ亜硫酸アンモニウムなど）などが例示できる。これらの還元性無機化合物は、単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。還元性化合物としては、通常、亜硫酸金属塩、亜硫酸水素金属塩、チオ硫酸金属塩などが使用される。
【００２０】
還元性無機化合物の使用量は、ハロゲン酸類の活性および選択能を損わない範囲で選択でき、例えば、ハロゲン酸換算で、ハロゲン酸類１当量に対して、０．１〜５当量、好ましくは０．２５〜２．５当量、さらに好ましくは０．５〜１．５当量、特に０．７〜１．３当量（例えば、０．９〜１．１当量）程度である。
【００２１】
このような反応剤は、芳香族性化合物からハロゲン化物又は酸化物を選択的に生成させる上で有用である。そのため、本発明の方法では、前記反応剤を用いて、芳香族性化合物をハロゲン化又は酸化する。
【００２２】
芳香族性化合物は、同素環又は複素環を有する化合物のいずれであってもよい。芳香族性同素環化合物は、ベンゼン環，ナフタレン環などのＣ6-12同素環を有する場合が多く、芳香族性複素環化合物は、酸素，窒素および硫黄原子から選択された少なくとも１つ（通常、１〜３個程度）のヘテロ原子を有する５員又は６員ヘテロ環を有する場合が多く、ヘテロ環は縮合環を構成してもよい。
【００２３】
芳香族性化合物は、所望のハロゲン化部位に応じて、種々の置換基を有していてもよく、このような置換基としては、例えば、アルキル基（例えば、メチル，エチル，プロピル，イソプロピル，ブチル，イソブチル，ｓ−ブチル，ｔ−ブチル，ペンチル，ヘキシル，ヘプチル，オクチル基などのＣ1-10アルキル基、好ましくはＣ1-6アルキル基、特にＣ1-4アルキル基），アルケニル基（例えば、ビニル，１−プロペニル，２−プロペニル，アリル，ブテニル基などのＣ2-6アルケニル基），ヒドロキシル基，アルコキシ基（例えば、メトキシ，エトキシ，プロポキシ，イソプロポキシ，ブトキシ，イソブトキシ，ｔ−ブトキシなどのＣ1-6アルコキシ基、特にＣ1-4アルコキシ基），アシル基（例えば、ホルミル基，アセチル，プロピオニル基などのＣ1-6アルキル−カルボニル基，ベンゾイル基などのアリール−カルボニル基など），アシルオキシ基（例えば、ホルミルオキシ，アセチルオキシ，プロピオニルオキシ基などのＣ1-6アシルオキシ基），カルボキシル基，アルコキシカルボニル基（例えば、メトキシカルボニル，エトキシカルボニル，プロポキシカルボニル，イソプロポキシカルボニル，ブトキシカルボニル，イソブトキシカルボニル，ｔ−ブトキシカルボニルなどのＣ1-6 アルコキシ−カルボニル基など），アルコキシカルボニルアルキル基（例えば、メトキシカルボニルメチル，メトキシカルボニルエチル，エトキシカルボニルメチル，エトキシカルボニルエチル，エトキシカルボニルプロピル基などのＣ1-6アルコキシ−カルボニル−Ｃ1-4アルキル基など），アミノ基，モノ又はジアルキルアミノ基（例えば、メチルアミノ，ジメチルアミノ，ジエチルアミノ基などのモノ又はジＣ1-6アルキルアミノ基），アシルアミノ基（例えば、ホルミルアミノ，アセチルアミノ基などのＣ1-6アシルアミノ基など），カルバモイル基，置換カルバモイル基，カルボニル基，ニトリル基，ニトロ基，ハロゲン原子（フッ素，塩素，臭素，ヨウ素原子）などを有していてもよい。
【００２４】
さらに、芳香族性化合物は、非芳香族性同素環又は非芳香族性複素環を有する縮合多環式化合物であってもよく、このような化合物において、芳香環に隣接するα−位（ベンジル位）は通常メチレン基であってもよい。
【００２５】
前記芳香族性化合物は、通常、アルキル基，ヒドロキシル基，アルコキシ基，アシル基，アシルオキシ基，カルボキシル基，アルコキシカルボニル基，アルコキシカルボニルアルキル基，ニトリル基，ニトロ基，ハロゲン原子などから選択された少なくとも１つの置換基を有しており、芳香環の隣接位にメチレン基を有していてもよい。特に、少なくとも１つの置換基は、通常、Ｃ1-6アルキル基、なかでも少なくともＣ1-4アルキル基であり、本発明は、アルキルベンゼンなどのアルキル基置換芳香族性化合物に好適に適用される。芳香族性化合物は、これらの置換基のうち同一又は異なる複数の置換基を有していてもよい。芳香族性化合物は、通常、これらの置換基を、芳香環当たり少なくとも１つ（１〜６個、好ましくは１〜３個）程度有している。
【００２６】
なお、溶媒などの反応条件にも依存するが、本発明において、アルキル基又はアルキレン基（芳香環の隣接位にメチル基又はメチレン基）を有する化合物においては、通常、芳香環に隣接するα−位（ベンジル位）が選択的にハロゲン化されるか、又は芳香環が選択的にハロゲン化される。さらに、溶媒などの反応条件にも依存するが、置換基が電子供与性基（アルコキシ基，メチル基など）である場合には、芳香環のハロゲン化が進行しやすく、置換基が電子吸引性基（カルボキシル基，ハロゲン原子など）である場合には、芳香環の側鎖のハロゲン化が進行しやすい傾向を示す。なお、反応は、ラジカル的又はイオン的に進行するようであり、溶媒の種類や光線（室内光線，紫外線など）の有無などによっても反応部位を高い選択率で選択できる。そのため、本発明の方法は、芳香環に隣接する部位（α−位）や芳香環にハロゲン原子が置換したハロゲン化物の製造に有用である。
【００２７】
芳香族性同素環化合物のうちメチル基を有する化合物としては、芳香環に１〜６個（通常、１〜３個）程度のメチル基が置換した化合物、例えば、トルエン，キシレン（ｏ−，ｍ−，ｐ−キシレン），メシチレン，１，２，３−トリメチルベンゼン，１−メチルナフタレン，２−メチルナフタレン，１，２−ジメチルナフタレンなどが例示できる。芳香環のα−位にメチレン基を有する化合物には、炭素数２以上のアルキル基（例えば、Ｃ2-6アルキル基など）又は置換アルキル基が置換した化合物、および芳香環に非芳香族性の同素又は複素環が縮合した縮合化合物が含まれる。このような化合物には、Ｃ2-10アルキル基を有する化合物［例えば、エチルベンゼン，ジエチルベンゼン（１，４−ジエチルベンゼンなど），プロピルベンゼン，イソプロピルベンゼン，ジイソプロピルベンゼン（１，４−ジイソプロピルベンゼンなど），ブチルベンゼン，イソブチルベンゼン，ｓ−ブチルベンゼン，クメン，シメン（ｐ−シメンなど）など］などが例示できる。
【００２８】
メチル基が置換した複素環化合物としては、例えば、１〜６個（好ましくは１〜３個、特に１又は２個）程度のメチル基が置換した化合物、例えば、ヘテロ原子として酸素原子を含む化合物（メチル基置換フラン類など）、ヘテロ原子として硫黄原子を含む化合物（メチル基置換チオフェン類、メチル基置換チアゾール類、メチル基置換イソチアゾール類など）、ヘテロ原子として窒素原子を含む化合物（メチル基置換ピロール類、メチル基置換ピラゾール類、メチル基置換イミダゾール類、メチル基置換トリアゾール類、メチル基置換ピリジン類（２−メチルピリジン、３−メチルピリジン、４−メチルピリジンなどのピコリン、２，３−ジメチルピリジン、２，４−ジメチルピリジン、２，５−ジメチルピリジン、２，６−ジメチルピリジン、３，５−ジメチルピリジンなどのルチジン、２，３，４−トリメチルピリジン、２，３，５−トリメチルピリジン、２，３，６−トリメチルピリジン、２，４，６−トリメチルピリジンなどのコリジンなど）、メチル基置換ピリダジン、メチル基置換ピリミジン、メチル基置換ピラジン、メチル基置換トリアジン、メチル基置換インドール、メチル基置換イソインドール、メチル基置換キノリン、メチル基置換イソキノリンなど）などが例示できる。
【００２９】
前記アルキル基又は置換アルキル基を有する複素環化合物としては、例えば、前メチル基置換複素環化合物に対応し、かつメチル基がＣ2-10アルキル基に置換した化合物（例えば、２−エチルフラン、３−プロピルフラン、２−エチルチオフェン、２，６−ジエチルチオフェン、２−エチルピリジン、２−プロピルピリジン、３−エチルピリジン、３−ブチルピリジン、４−エチルピリジンなど）が例示できる。
【００３０】
ヒドロキシル基を有する化合物としては、芳香環に１〜３個程度のヒドロキシル基が置換した同素環化合物［例えば、フェノール，ｏ−，ｍ−，ｐ−クレゾール，キシレノール，１−ヒドロキシ−４−イソプロピルフェノール，チモール，ヒドロキノン，レゾルシノール，ピロガロール，ナフトール，ジ（４−ヒドロキシフェニル）メタン，１，２−ジ（４−ヒドロキシフェニル）エタン，２，２−ジ（４−ヒドロキシフェニル）プロパンなど］、複素環化合物（キノリノール，インドール−５−オールなど）が例示できる。
【００３１】
アルコキシ基を有する化合物としては、前記ヒドロキシル基含有化合物に対応するＣ1-6アルコキシ基含有化合物、例えば、メトキシ基を有する化合物（アニソール，ｏ−，ｍ−，ｐ−メチルアニソール，エチルアニソール，フェネトール，メトキシフェノールなど）、これらのメトキシ基含有化合物に対応するＣ2-4アルコキシ基含有化合物などが例示できる。
【００３２】
アシル基を有する化合物としては、例えば、同素環化合物（例えば、ベンズアルデヒド，アニスアルデヒド，バニリン，フタルアルデヒド，アセトフェノン，プロピオフェノン，ベンゾフェノンなど），複素環化合物（ニコチンアルデヒド，フルフラールなど）が例示できる。アシルオキシ基を有する化合物としては、ホルミルオキシベンゼン，アセチルオキシベンゼン，ホルミルオキシトルエン，アセチルオキシトルエン（ｐ−アセチルオキシトルエンなど）などが例示できる。
【００３３】
カルボキシル基を有する化合物としては、例えば、同素環化合物（安息香酸，ｏ−，ｍ−，ｐ−メチル安息香酸，エチル安息香酸，オキシ安息香酸，アミノ安息香酸，ジメチルアミノ安息香酸，フタル酸，イソフタル酸，テレフタル酸，ナフタレンカルボン酸，ナフタレンジカルボン酸など）、複素環化合物（フランカルボン酸，チオフェンカルボン酸，ピリジンカルボン酸など）が例示できる。アルコキシカルボニル基を有する化合物としては、前記カルボキシル基含有化合物に対応するＣ1-6アルコキシカルボニル基含有化合物などが例示できる。
【００３４】
アルコキシカルボニルアルキル基を有する化合物としては、例えば、エチルフェニルアセテート（メトキシカルボニルエチルベンゼン），エトキシカルボニルエチルベンゼンなどのＣ1-6アルコキシ−カルボニル−Ｃ1-4アルキル基含有化合物などが例示できる。
【００３５】
さらに、基質の具体例としては、ニトリル基を有する化合物（ベンゾニトリル、ジシアノベンゼンなど），ニトロ基を有する化合物［ニトロベンゼン，ｐ−メチルニトロベンゼン，ｐ−エチルニトロベンゼン，ピクリン酸など］，ハロゲン原子を有する化合物［ブロモベンゼン，クロロベンゼン，ハロトルエン（ｐ−ブロモトルエン，ｐ−クロロトルエンなど），ハロキシレンなど］などが例示できる。
【００３６】
ハロゲン化反応において、ハロゲン酸類の使用量は、例えば、基質芳香族性化合物１モルに対して０．５〜５モル、好ましくは１〜３モル程度であり、還元性無機化合物の使用量は、ハロゲン酸類に対して０．５〜２モル、好ましくは０．７〜１．７モル、さらに好ましくは０．８〜１．５モル程度である。ハロゲン酸類及び還元性無機化合物の使用量は、基質芳香族性化合物１モルに対して、それぞれ、０．９〜５モル、好ましくは１〜４モル（例えば、１〜３モル）程度である場合が多い。
【００３７】
これらの芳香族性化合物のハロゲン化は、通常、液相（特に非酸化性有機溶媒と水との共存系）で行われる。有機溶媒としては、例えば、脂肪族炭化水素類（ペンタン，ヘキサン，ヘプタン，オクタンなど）、脂環族炭化水素類（シクロヘキサン，メチルシクロヘキサンなど）、芳香族炭化水素類（ベンゼンなど）、ハロゲン化炭化水素類（ジクロロメタン，ジクロロエタン，クロロホルム，四塩化炭素など）、アルコール類（メタノール，エタノール，プロパノール，ｔ−ブタノールなど）、エーテル類（ジオキサン，ジエチルエーテル，テトラヒドロフランなど），ケトン類（アセトン，メチルエチルケトン，メチルイソブチルケトンなど）、エステル類（酢酸メチル，酢酸エチル，酢酸ブチルなど）、低級カルボン酸（例えば、ギ酸、酢酸など）、非プロトン性極性溶媒（アセトニトリル，ベンゾニトリルなどのニトリル類，ホルムミド、ジメチルホルムアミド、アセトアミド，ジメチルアセトアミドなどのアミド類、ジメチルスルホキシドなどのスルホキシド類など）またはこれらの混合溶媒が使用できる。有機溶媒としては、通常、炭化水素類，ハロゲン化炭化水素類，エステル類，非プロトン性極性溶媒などを用いる場合が多い。
【００３８】
有機溶媒と水の割合は特に制限されないが、通常、有機溶媒／水＝９５／５〜５／９５（重量比）、好ましくは９０／１０〜１０／９０（重量比）、特に７０／３０〜３０／７０（重量比）程度の範囲から選択できる。溶媒系は、水を含む均一系又は二相系（不均一系）であってもよい。二相系で反応させる場合、基質の溶解性などを考慮して、相間移動触媒（例えば、四級アンモニウム塩など）、界面活性剤などを併用してもよい。さらには、基質を溶媒として利用することもできる。
【００３９】
反応において、基質や各成分の添加順序などは特に制限されないが、反応操作性の観点からは、基質とハロゲン酸類とを含む所定温度の混合液に、還元性無機化合物を添加するのが有利である。ハロゲン酸類を用いて基質をハロゲン化する際、反応系に活性化剤として還元性無機化合物を添加すると、常温常圧下であっても、基質を化学量論的に、しかも高選択率でハロゲン化し、対応するハロゲン化物を高い収率で得ることができる。
【００４０】
本発明は、温和な条件で、しかも高い選択率でハロゲン化物を生成させることができるという特色がある。反応温度は、特に制限されないが、通常、温度０〜１００℃（例えば、１０〜７０℃）、好ましくは１０〜６０℃、さらに好ましくは１５〜５０℃（特に２０〜５０℃）程度であり、特に室温（１５〜２５℃）程度であっても、反応は円滑に進行する。反応は、常圧又は加圧（例えば、１〜１０ａｔｍ程度）下で行なうことができる。
【００４１】
反応終了後、慣用の分離精製手段、例えば、蒸留、濃縮、溶媒抽出、再結晶、クロマトグラフィーなどにより、ハロゲン化物を容易に分離精製できる。このように、本発明の方法では、温和な条件で反応を促進できるとともに、従来法に比べて非常に安全である。しかも、高い転化率及び選択率で芳香族性化合物をハロゲン化できるとともに、分離精製を含む後処理工程を極めて簡素化でき、簡単な操作で目的生成物を高い収率で得ることができる。そのため、本発明の方法は、工業的及び経済的に極めて有利である。
【００４２】
【発明の効果】
本発明の反応剤は、ハロゲン酸類と還元性無機化合物とを組み合わせているため、高い反応性および選択性で、基質をハロゲン化できる。また、温和な条件下であっても、化学量論的に高い転化率および選択率で基質を効率よくハロゲン化でき、汎用性が高い。
【００４３】
【実施例】
以下に、実施例に基づいて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。
【００４４】
実施例１
（１）トルエン５ミリモルと臭素酸ナトリウムＮａＢｒＯ3 １５ミリモル（３当量）とを含む混合溶媒（酢酸エチル／水＝１０／７．５ｍｌ）中に、亜硫酸水素ナトリウム１５ミリモル（３当量）の水溶液（１５ｍｌ）を室温で１５分間に亘り滴下した後、室温で４時間反応させたところ、側鎖のブロム化が進行し、転化率９９％でα−ブロモトルエン（ブロモメチルベンゼン）が収率７２％で生成した。
【００４５】
（２）さらに、非照明下（暗室）で上記と同様にして反応させたところ、転化率３８％でα−ブロモトルエンが収率１６％、ブロモトルエンが収率１６％（ｏ−ブロモトルエン／ｐ−ブロモトルエン＝８／８（％））で生成した。
【００４６】
（３）一方、混合溶媒（アセトニトリル／水＝１０／７．５ｍｌ）を用いた均一条件下では、芳香環がブロム化され、転化率９９％、ブロモトルエンが収率５７％（ｏ−ブロモトルエン／ｐ−ブロモトルエン＝１８／３９（％））で生成した。
【００４７】
実施例２
ｏ−キシレン，臭素酸ナトリウムＮａＢｒＯ3 ，混合溶媒（有機溶媒／水＝１０／７．５（容積比））１０ｍｌに，亜硫酸水素ナトリウムＮａＨＳＯ3 水溶液を表１に示す条件で使用する以外、実施例１と同様にして、室温で１５分間に亘り滴下した後、室温で反応させたところ、表１に示す結果を得た。なお、混合溶媒中、ＡｃＯＥｔは酢酸エチル，ｎ−Ｃ6Ｈ14はｎ−ヘキサン，ＣＨ3ＣＮはアセトニトリルを示す。
【００４８】
【表１】
実施例３
ｍ−キシレン，臭素酸ナトリウムＮａＢｒＯ3，混合溶媒（有機溶媒／水＝１０／７．５（容積比））１０ｍｌ，亜硫酸水素ナトリウムＮａＨＳＯ3 水溶液を表２に示す条件で使用する以外、実施例１と同様にして、室温で１５分間に亘り滴下した後、室温で反応させたところ、表２に示す結果を得た。なお、混合溶媒中、ｃ−Ｃ6Ｈ12はシクロヘキサン、ＭＣＨはメチルシクロヘキサン、ＣＨ2Ｃｌ2はジクロロメタンを示す。
【００５０】
【表２】
実施例４
ｐ−キシレン，臭素酸ナトリウムＮａＢｒＯ3，混合溶媒（有機溶媒／水＝１０／７．５（容積比）），亜硫酸水素ナトリウムＮａＨＳＯ3水溶液を表３に示す条件で使用する以外、実施例１と同様にして、室温で１５分間に亘り滴下した後、室温で反応させたところ、表３に示す結果を得た。
【００５２】
【表３】
実施例５
メシチレン，臭素酸ナトリウムＮａＢｒＯ3，溶媒（酢酸エチルまたはアセトニトリル），亜硫酸水素ナトリウムＮａＨＳＯ3 水溶液を表４に示す条件で使用する以外、実施例１と同様にして、室温で１５分間に亘り滴下した後、室温で反応させたところ、表４に示す結果を得た。
【００５４】
【表４】
実施例６
（１）１−メチルナフタレン５ミリモル，臭素酸ナトリウムＮａＢｒＯ3 １０ミリモル（２当量），酢酸エチル１０ｍｌ，亜硫酸水素ナトリウムＮａＨＳＯ3 １０ミリモル（２当量）水溶液を用いる以外、実施例１と同様にして、室温で１５分間に亘り滴下した後、室温で２時間反応させたところ、転化率８６％、収率１０％で１−（ブロモメチル）ナフタレン、収率６７％で１−メチル−４−ブロモナフタレン、収率で２％１−（ブロモメチル）−４−ブロモナフタレンが生成した。
【００５６】
（２）溶媒酢酸エチルに代えてｎ−ヘキサンを用いる以外、上記と同様にして反応させたところ、転化率６８％、収率５１％で１−（ブロモメチル）ナフタレン、収率８％で１−メチル−４−ブロモナフタレン、収率２％で１−（ブロモメチル）−４−ブロモナフタレンが生成した。
【００５７】
実施例７
（１）２−メチルナフタレン５ミリモル，臭素酸ナトリウムＮａＢｒＯ3 １５ミリモル（３当量），酢酸エチル１０ｍｌ，亜硫酸水素ナトリウムＮａＨＳＯ3１５ミリモル（３当量）水溶液を用いる以外、実施例１と同様にして、室温で１５分間に亘り滴下した後、室温で４時間反応させたところ、転化率９９％、収率９５％で２−メチル−１−ブロモナフタレンが生成した。
【００５８】
（２）溶媒酢酸エチルに代えてｎ−ヘキサンを用いる以外、上記と同様にして反応させたところ、転化率９７％、収率２９％で２−（ブロモメチル）ナフタレン、収率３７％で２−メチル−１−ブロモナフタレン、収率８％で２−（ブロモメチル）−１−ブロモナフタレンが生成した。
【００５９】
（３）溶媒酢酸エチルに代えてシクロヘキサンを用いる以外、上記と同様にして反応させたところ、転化率９３％、収率２３％で２−（ブロモメチル）ナフタレン、収率５２％で２−メチル−１−ブロモナフタレン、収率で３％２−（ブロモメチル）−１−ブロモナフタレンが生成した。
【００６０】
実施例８
（１）４−ｔ−ブチルトルエン５ミリモル，臭素酸ナトリウムＮａＢｒＯ3 １５ミリモル（３当量），酢酸エチル６ｍｌ，亜硫酸水素ナトリウムＮａＨＳＯ3 １５ミリモル（３当量）水溶液を用いる以外、実施例１と同様にして、室温で１５分間に亘り滴下した後、５０℃で１時間反応させたところ、転化率６４％、収率５６％で４−ｔ−ブチル−１−ブロモメチルベンゼンが生成した。
【００６１】
（２）反応時間を２時間とする以外、上記と同様にして反応させたところ、転化率１００％、収率６２％で４−ｔ−ブチル−１−ブロモメチルベンゼン、収率１６％で４−ｔ−ブチル−１−ジブロモメチルベンゼン、収率２％で４−ｔ−ブチルベンズアルデヒドが生成した。
【００６２】
（３）反応時間を３時間とする以外、上記と同様にして反応させたところ、転化率１００％、収率１０％で４−ｔ−ブチル−１−ブロモメチルベンゼン、収率５％で４−ｔ−ブチルベンズアルデヒド、収率１１％で４−ｔ−ブチル安息香酸が生成した。
【００６３】
（４）反応時間を４時間とする以外、上記と同様にして反応させたところ、転化率１００％、収率２％で４−ｔ−ブチル−１−ブロモメチルベンゼン、収率２％で４−ｔ−ブチルベンズアルデヒド、収率２１％で４−ｔ−ブチル安息香酸が生成した。
【００６４】
（５）酢酸エチルの使用量を１８ｍｌ、反応温度を４０℃、反応時間を４時間とする以外、上記（１）と同様にして反応させたところ、収率２１％で４−ｔ−ブチル−１−ブロモメチルベンゼン、収率１０％で４−ｔ−ブチルベンズアルデヒド、収率７％で４−ｔ−ブチル安息香酸が生成した。
【００６５】
（６）反応時間を６時間とする以外、上記（５）と同様にして反応させたところ、収率４％で４−ｔ−ブチル−１−ブロモメチルベンゼン、収率４％で４−ｔ−ブチルベンズアルデヒド、収率２８％で４−ｔ−ブチル安息香酸が生成した。
【００６６】
（７）酢酸エチルの使用量を１８ｍｌ、反応温度を３０℃、反応時間を４時間とする以外、上記（１）と同様にして反応させたところ、収率８９％で４−ｔ−ブチル−１−ブロモメチルベンゼン、収率４％で４−ｔ−ブチルベンズアルデヒドが生成した。
【００６７】
（８）反応時間を８時間とする以外、上記（７）と同様にして反応させたところ、収率５３％で４−ｔ−ブチル−１−ブロモメチルベンゼン、収率３８％で４−ｔ−ブチルベンズアルデヒドが生成した。
【００６８】
（９）溶媒を混合溶媒（酢酸エチル／水＝１０／７．５（容積比））に変更し、室温で４時間反応させる以外、上記（１）と同様にして反応させたところ、転化率９９％以上、収率６３％で４−ｔ−ブチル−１−ブロモメチルベンゼンが生成した。
【００６９】
なお、香料の原料又は添加物として利用されている４−ｔ−ブチルベンズアルデヒドは、入手が困難で、しかも高価な４−ｔ−ブチル−１−ブロモメチルベンゼンから合成されているが、本発明では、温和な条件であっても、前記のように４−ｔ−ブチル−１−ブロモメチルベンゼンを高い収率で容易に得ることができる。
【００７０】
実施例９
（１）ｐ−メチルアニソール３ミリモル，臭素酸ナトリウムＮａＢｒＯ3 ９ミリモル（３当量），酢酸エチル１０ｍｌ，亜硫酸水素ナトリウムＮａＨＳＯ3 ９ミリモル（３当量）水溶液を用いる以外、実施例１と同様にして、室温で１５分間に亘り滴下した後、室温で２時間反応させたところ、転化率９９％、収率９４％で４−メトキシ−３−ブロモトルエンが生成した。
【００７１】
（２）溶媒を酢酸エチルからｎ−ヘキサンに代えたところ、転化率９９％、収率９２％で４−メトキシ−３−ブロモトルエンが生成した。
【００７２】
（３）溶媒を酢酸エチルからベンゼンに代えたところ、転化率９９％、収率９３％で４−メトキシ−３−ブロモトルエンが生成した。
【００７３】
（４）溶媒を酢酸エチルからトルエンに代えたところ、転化率８８％、収率９６％で４−メトキシ−３−ブロモトルエンが生成した。
【００７４】
（５）さらに、臭素酸ナトリウムＮａＢｒＯ3の使用量を３当量，亜硫酸水素ナトリウムＮａＨＳＯ3の使用量を３当量とするとともに、溶媒を酢酸エチルからアセトニトリルに代えたところ、転化率６８％、収率４５％で４−メトキシ−３−ブロモトルエンが生成した。
【００７５】
実施例１０
４−メチル安息香酸３ミリモル，臭素酸ナトリウムＮａＢｒＯ3 ９ミリモル（３当量），混合溶媒（酢酸エチル／水＝１０／７．５（容積比））１０ｍｌ，亜硫酸水素ナトリウムＮａＨＳＯ3 ９ミリモル（３当量）水溶液を用いる以外、実施例１と同様にして、室温で１５分間に亘り滴下した後、室温で６時間反応させたところ、転化率１００％、収率９８％で４−ブロモメチル安息香酸が生成した。
【００７６】
参考例１
（１）アニソール３ミリモル，臭素酸ナトリウムＮａＢｒＯ3 ９ミリモル（３当量），混合溶媒（アセトニトリル／水＝１０／７．５（容積比））１０ｍｌ，亜硫酸水素ナトリウムＮａＨＳＯ3 ９ミリモル（３当量）水溶液を用いる以外、実施例１と同様にして、室温で１５分間に亘り滴下した後、室温で２時間反応させたところ、転化率９９％以上、収率６１％で４−ブロモアニソール、収率９％で２，４−ジブロモアニソールが生成した。
【００７７】
（２）溶媒を混合溶媒（酢酸エチル／水＝１０／７．５（容積比））とする以外、上記（１）と同様に反応させたところ、転化率９９％以上、収率８４％で４−ブロモアニソール、収率３％で２，４−ジブロモアニソールが生成した。
【００７８】
（３）溶媒を混合溶媒（ｎ−ヘキサン／水＝１０／７．５（容積比））とする以外、上記（１）と同様に反応させたところ、転化率９９％以上、収率８１％で４−ブロモアニソール、収率４％で２，４−ジブロモアニソールが生成した。
【００７９】
参考例２
（１）フェノール３ミリモル，臭素酸ナトリウムＮａＢｒＯ3 ９ミリモル（３当量），混合溶媒（酢酸エチル／水＝１０／７．５（容積比））１０ｍｌ，亜硫酸水素ナトリウムＮａＨＳＯ3 ９ミリモル（３当量）水溶液を用いる以外、実施例１と同様にして、室温で１５分間に亘り滴下した後、室温で２時間反応させたところ、転化率９９％、収率１３％で２−ブロモフェノール、収率３５％で４−ブロモフェノール、収率２％で２，６−ジブロモフェノール、収率１０％で２，４−ジブロモフェノール、収率５％で２，４，６−トリブロモフェノールが生成した。
【００８０】
（２）溶媒を混合溶媒（アセトニトリル／水＝１０／７．５（容積比））とする以外、上記（１）と同様に反応させたところ、転化率９９％、収率１％で２−ブロモフェノール、収率４％で４−ブロモフェノール、収率４１％で２，４−ジブロモフェノール、収率１％で２，４，６−トリブロモフェノールが生成した。
【００８１】
実施例１１
（１）エチルベンゼン５ミリモル，臭素酸ナトリウムＮａＢｒＯ3 １５ミリモル（３当量），酢酸エチル１０ｍｌ，亜硫酸水素ナトリウムＮａＨＳＯ3 １５ミリモル（３当量）水溶液を用いる以外、実施例１と同様にして、室温で１５分間に亘り滴下した後、室温で４時間反応させたところ、転化率８０％、収率５１％でアセトフェノン、収率１０％でｏ−／ｐ−ブロモ−１−エチルベンゼンが生成した。
【００８２】
（２）溶媒を酢酸エチルからアセトニトリルに変更する以外、上記（１）と同様に反応させたところ、転化率９９％、収率１５％でアセトフェノン、収率４８％でｏ−／ｐ−ブロモ−１−エチルベンゼン、収率１１％で２，４−ジブロモ−１−エチルベンゼンが生成した。
【００８３】
（３）溶媒を酢酸エチルからｎ−ヘキサンに変更する以外、上記（１）と同様に反応させたところ、転化率９２％、収率１９％でアセトフェノン、収率６２％でα−ブロモエチルベンゼンが生成した。
【００８４】
参考例３
（１）α−ブロモエチルベンゼン５ミリモル，臭素酸ナトリウムＮａＢｒＯ3 １５ミリモル（３当量），酢酸エチル１０ｍｌ，亜硫酸水素ナトリウムＮａＨＳＯ3 １５ミリモル（３当量）水溶液を用いる以外、実施例１と同様にして、室温で１５分間に亘り滴下した後、室温で１時間反応させたところ、転化率９９％以上、収率８２％でアセトフェノンが生成した。
【００８５】
（２）溶媒を酢酸エチルからアセトニトリルに変更する以外、上記（１）と同様に反応させたところ、転化率９９％以上、収率８１％でアセトフェノンが生成した。
【００８６】
（３）溶媒を酢酸エチルからｎ−ヘキサンに変更する以外、上記（１）と同様に反応させたところ、転化率３２％、収率３％でアセトフェノン、収率２１％で１−（α−ブロモエチル）−２−／−４−ブロモベンゼンが生成した。
【００８７】
参考例４
ｎ−プロピルベンゼン５ミリモル，臭素酸ナトリウムＮａＢｒＯ3 １５ミリモル（３当量），混合溶媒（酢酸エチル／水＝１０／７．５（容積比））１０ｍｌ，亜硫酸水素ナトリウムＮａＨＳＯ3 １５ミリモル（３当量）水溶液を用いる以外、実施例１と同様にして、室温で１５分間に亘り滴下した後、室温で４時間反応させたところ、転化率９９％、収率９６％でプロピオフェノンが生成した。
【００８８】
参考例５
（１）エチルフェニルアセテート（メトキシカルボニルエチルベンゼン）５ミリモル，臭素酸ナトリウムＮａＢｒＯ3 １５ミリモル（３当量），混合溶媒（酢酸エチル／水＝１０／７．５（容積比））１０ｍｌ，亜硫酸水素ナトリウムＮａＨＳＯ3 １５ミリモル（３当量）水溶液を用いる以外、実施例１と同様にして、室温で１５分間に亘り滴下した後、室温で４時間反応させたところ、転化率８１％、収率７３％で（１−ブロモ−２−メトキシカルボニル）エチルベンゼンが生成した。
【００８９】
（２）反応時間を６時間とする以外、上記（１）と同様に反応させたところ、転化率９９％、収率９５％で（１−ブロモ−２−メトキシカルボニル）エチルベンゼンが生成した。
【００９０】
（３）溶媒を混合溶媒（ｎ−ヘキサン／水＝１０／７．５（容積比））に変更する以外、上記（１）と同様に反応させたところ、転化率７０％、収率６６％で（１−ブロモ−２−メトキシカルボニル）エチルベンゼンが生成した。
【００９１】
参考例６
イソブチルベンゼン５ミリモル，臭素酸ナトリウムＮａＢｒＯ3 １５ミリモル（３当量），混合溶媒（酢酸エチル／水＝１０／７．５（容積比））１０ｍｌ，亜硫酸水素ナトリウムＮａＨＳＯ3 １５ミリモル（３当量）水溶液を用いる以外、実施例１と同様にして、室温で１５分間に亘り滴下した後、室温で４時間反応させたところ、転化率９９％以上、収率５６％でイソブチロフェノンが生成した。
【００９２】
参考例７
（１）クメン５ミリモル，臭素酸ナトリウムＮａＢｒＯ3 １５ミリモル（３当量），混合溶媒（酢酸エチル／水＝１０／７．５（容積比））１０ｍｌ，亜硫酸水素ナトリウムＮａＨＳＯ3 １５ミリモル（３当量）水溶液を用いる以外、実施例１と同様にして、室温で１５分間に亘り滴下した後、室温で４時間反応させたところ、転化率９９％、収率９１％でα−ヒドロキシイソプロピルベンゼン（すなわち、（１−ヒドロキシ−１，１−ジメチル）メチルベンゼン）が生成した。
【００９３】
（２）溶媒を混合溶媒（酢酸エチル／水＝１０／７．５（容積比））に変更する以外、上記（１）と同様に反応させたところ、転化率９９％、収率１４％でα−ヒドロキシイソプロピルベンゼン、収率７％で２−ブロモクメン，収率２２％で４−ブロモクメン、収率１７％で４−ブロモ−１−（α−ヒドロキシイソプロピル）ベンゼンが生成した。
【００９４】
参考例８
表５に示す基質５ミリモル，臭素酸ナトリウムＮａＢｒＯ3 １５ミリモル，表５に示す混合溶媒１０ｍｌに，亜硫酸水素ナトリウムＮａＨＳＯ3 １５ミリモルの水溶液を使用する以外、実施例１と同様にして、室温で１５分間に亘り滴下した後、室温で４時間反応させたところ、表５に示す結果を得た。
【００９５】
【表５】
実施例１２
（１）４−ニトロトルエン５ミリモルと臭素酸ナトリウムＮａＢｒＯ3 １５ミリモル（３当量）とを含む混合溶媒（酢酸エチル／水＝１０／７．５ｍｌ）中に、亜硫酸水素ナトリウム１５ミリモル（３当量）の水溶液（１５ｍｌ）を室温で１５分間に亘り滴下した後、室温で４時間反応させたところ、側鎖のブロム化が進行し、４−ニトロ−１−ブロモメチルベンゼンが収率１８％で生成した。
【００９７】
（２）４−ニトロトルエンに代えて４−ブロモトルエンを用いる以外、上記（１）と同様に反応させたところ、４−ブロモ−１−ブロモメチルベンゼンが収率８３％で生成した。
【００９８】
（３）４−ニトロトルエンに代えて４−クロロトルエンを用いる以外、上記（１）と同様に反応させたところ、４−クロロ−１−ブロモメチルベンゼンが収率８０％で生成した。
Claims (7)
- アルキル基置換芳香族性化合物のアルキル基のうち芳香環に隣接するα−位のメチル基又はメチレン基をハロゲン化、又は前記アルキル基置換芳香族性化合物の芳香環をハロゲン化するための反応剤であって、式 Ｍ（ＸＯ３）ｎ
（式中、Ｍは水素原子又は金属、Ｘはハロゲン原子を示し、ｎは１又は前記金属Ｍの価数を示す）で表されるハロゲン酸又はその塩と、亜硫酸塩、亜硫酸水素塩、チオ硫酸塩およびピロ亜硫酸塩から選択された少なくとも一種の還元性無機化合物とで構成されている反応剤。 - アルキル基置換芳香族性化合物が、さらに、アルコキシ基，アシル基，アシルオキシ基，カルボキシル基，アルコキシカルボニル基，アルコキシカルボニルアルキル基，ニトロ基，ハロゲン原子から選択された少なくとも一種の置換基を有する化合物である請求項１記載の反応剤。
- ハロゲン酸又はその塩において、Ｍが水素原子又は１〜３価金属、Ｘが塩素、臭素又はヨウ素原子、ｎが１〜３の整数である請求項１又は２記載の反応剤。
- ハロゲン酸が、塩素酸、臭素酸およびヨウ素酸から選択された少なくとも一種である請求項１〜３のいずれかに記載の反応剤。
- ハロゲン酸又はその塩１当量に対する還元性無機化合物の割合が、０．１〜５当量である請求項１〜４のいずれかに記載の反応剤。
- アルキル基置換芳香族性化合物を、請求項１〜５のいずれかに記載の反応剤により芳香環に隣接するα−位のメチル基又はメチレン基をハロゲン化、又は芳香環をハロゲン化する方法。
- 非酸化性有機溶媒と水とが共存する液相で反応させる請求項６記載の方法。
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