JP5638862B2 - Biaryl compound production method and microwave reaction catalyst usable therefor - Google Patents
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Description
本発明は、マイクロ波照射と担持パラジウム触媒を利用するビアリール化合物の効率的な製造方法およびそれに利用可能なマイクロ波反応用担持パラジウム触媒に関する。 The present invention relates to an efficient method for producing a biaryl compound using microwave irradiation and a supported palladium catalyst, and a supported palladium catalyst for microwave reaction that can be used therefor.
これまでビアリール化合物は、例えば、有機ホウ素化合物とハロゲン化アリールをパラジウム触媒下で反応させる鈴木−宮浦反応等を利用して製造されているが、反応が長時間であることや溶媒の使用量が多いことから、環境への負荷を考慮してマイクロ波照射を利用した反応系への転換等、効率的な製造方法が要求されていた。 So far, biaryl compounds have been produced using, for example, the Suzuki-Miyaura reaction in which an organoboron compound and an aryl halide are reacted in the presence of a palladium catalyst. However, the reaction takes a long time and the amount of solvent used is large. Therefore, there has been a demand for an efficient manufacturing method such as switching to a reaction system using microwave irradiation in consideration of environmental burdens.
しかしながら、通常の鈴木−宮浦反応等に用いられるパラジウム触媒は、マイクロ波照射を利用した反応系においては、触媒活性等の面で必ずしも十分なものとはいえず、そのため新たなパラジウム触媒が求められていた。 However, the palladium catalyst used in the usual Suzuki-Miyaura reaction and the like is not necessarily sufficient in terms of catalytic activity and the like in a reaction system using microwave irradiation, and therefore a new palladium catalyst is required. It was.
ところで、多孔質シリカは、さまざまな細孔構造や広い表面積を有することから、触媒用の担体等として優れた材料である。一方、炭素系材料は、一般にマイクロ波吸収特性の指標となる誘電損失係数が大きく、マイクロ波を吸収して加熱されやすい特性を有することから、適切量の炭素成分を含む多孔質シリカ担体を用いて製造される担持金属触媒は、マイクロ波照射下での反応において効果的に使用できる可能性がある。特に、触媒金属がパラジウムであるものは、鈴木−宮浦反応、園頭反応等、さまざまな反応への応用を期待できる。 By the way, porous silica is an excellent material as a carrier for a catalyst because it has various pore structures and a wide surface area. On the other hand, carbon-based materials generally have a large dielectric loss coefficient, which is an index of microwave absorption characteristics, and have characteristics of being easily heated by absorbing microwaves. Therefore, a porous silica carrier containing an appropriate amount of carbon component is used. There is a possibility that the supported metal catalyst produced in this way can be effectively used in the reaction under microwave irradiation. In particular, those in which the catalyst metal is palladium can be expected to be applied to various reactions such as the Suzuki-Miyaura reaction and the Sonogashira reaction.
しかしながら、マイクロ波反応に利用されているパラジウム触媒は、均一系のものやポリマーを担体とした不均一系のものがほとんどであり、実際に、鈴木−宮浦反応については、マイクロ波照射と均一系触媒を用いた、アリールハロゲン化物またはアリールトリフラートと、アリールボロン酸誘導体とのクロスカップリング反応によるビアリール化合物の製造例が報告されていたが(非特許文献1〜4)、炭素成分含有多孔質シリカを担体とした担持パラジウム触媒を使用するものは知られていなかった。 However, most of the palladium catalysts used for microwave reactions are homogeneous and heterogeneous using a polymer as a carrier. In fact, the Suzuki-Miyaura reaction is related to microwave irradiation and homogeneous systems. Production examples of biaryl compounds by a cross-coupling reaction between an aryl halide or aryl triflate and an aryl boronic acid derivative using a catalyst have been reported (Non-Patent Documents 1 to 4), but carbon component-containing porous silica No one has been known that uses a supported palladium catalyst with a carrier.
一方、上記均一系反応では触媒の分離・回収・再利用が難しいため、工業的により有利な不均一系の担持パラジウム触媒を用いたマイクロ波照射を利用した反応系の例も報告されている。このような報告としては、例えば、不均一系の鈴木−宮浦反応では、ポリエチレンまたはポリスチレンを担体とした反応例(非特許文献5)、クロロメチル化ポリスチレン−ジビニルベンゼンポリマー/ガラス複合体を担体とした反応例(非特許文献6)、ポリスチレン−マレイン酸無水物共重合ポリマーを担体とした反応例(非特許文献7)が挙げられる。 On the other hand, since it is difficult to separate, recover and reuse the catalyst in the homogeneous reaction, an example of a reaction system using microwave irradiation using a heterogeneous supported palladium catalyst which is industrially advantageous has been reported. As such reports, for example, in the heterogeneous Suzuki-Miyaura reaction, a reaction example using polyethylene or polystyrene as a carrier (Non-Patent Document 5), a chloromethylated polystyrene-divinylbenzene polymer / glass composite as a carrier is used. Reaction examples (Non-patent Document 6), and reaction examples (Non-Patent Document 7) using polystyrene-maleic anhydride copolymer as a carrier.
しかしながら、これらの報告例で使用されている不均一系の担持パラジウム触媒は、担体としてポリマーを用いているため熱安定性が低い、あるいは、担体がポリエチレンである場合には表面修飾による高機能化が困難である等の問題点があった。そして、当業者において、マイクロ波照射を利用した反応系には、どのような物理的特性・物性の触媒が適しているのかは必ずしも明確ではないため、不均一系に用いられる優れた担持パラジウム触媒は提案されていないのが実情であった。 However, the heterogeneous supported palladium catalyst used in these reported examples has low thermal stability because it uses a polymer as a support, or when the support is polyethylene, it has high functionality by surface modification. There were problems such as being difficult. In addition, since it is not always clear to those skilled in the art what kind of physical properties and physical properties are suitable for a reaction system using microwave irradiation, an excellent supported palladium catalyst used in a heterogeneous system. The situation was not proposed.
また、一般に触媒を用いた反応では触媒を加熱等して活性化させる必要があるが、マイクロ波照射を利用した反応系では、触媒は通常の外部加熱と異なり誘電加熱により加熱される(非特許文献8)ので、誘電損失係数等の物性が好ましい範囲の触媒を使用しないと触媒が上手く加熱されず、触媒の活性化が行えない。そのため、従来の触媒をマイクロ波照射を利用した反応系に用いた場合には、触媒の活性・選択性制御が困難になったり、触媒の分解・失活が起きる可能性がある、などの問題点が生じるが、それを解決した触媒も提案されていないのが実情であった。 In general, in a reaction using a catalyst, it is necessary to activate the catalyst by heating or the like. However, in a reaction system using microwave irradiation, the catalyst is heated by dielectric heating unlike normal external heating (non-patent) According to Document 8), unless a catalyst having a preferable physical property such as a dielectric loss coefficient is used, the catalyst is not heated well and the catalyst cannot be activated. Therefore, when conventional catalysts are used in a reaction system using microwave irradiation, it may be difficult to control the activity / selectivity of the catalyst, or the decomposition / deactivation of the catalyst may occur. Although a point arises, the fact that the catalyst which solved it is not proposed.
本発明は、以上のような事情に鑑みてなされたものであって、マイクロ波照射と担持パラジウム触媒を利用するビアリール化合物の効率的な製造方法の提供およびこれに用いることのできるマイクロ波反応用の高効率触媒の提供を目的とするものである。 The present invention has been made in view of the circumstances as described above, and provides an efficient method for producing a biaryl compound using microwave irradiation and a supported palladium catalyst, and for a microwave reaction that can be used for this method. The purpose is to provide a highly efficient catalyst.
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、特定の誘電損失係数を有する担持パラジウム触媒、特に特定の誘電損失係数および組成を有する担持パラジウム触媒を、ビアリール化合物の製造方法に利用することにより、効率的にビアリール化合物が製造できることを見出し、本発明を完成させた。 As a result of intensive studies to solve the above-mentioned problems, the present inventors have obtained a supported palladium catalyst having a specific dielectric loss coefficient, particularly a supported palladium catalyst having a specific dielectric loss coefficient and composition, and a method for producing a biaryl compound. As a result, the present inventors have found that a biaryl compound can be produced efficiently by using the present invention, thereby completing the present invention.
すなわち、本発明は、多孔質シリカにパラジウムを担持させ、その誘電損失係数が0.1〜3.0である担持パラジウム触媒の存在下、マイクロ波を照射し、下記一般式(I)
RX (I)
(式中、Rは1価のアリール基を示し、Xは臭素、ヨウ素、塩素原子から選ばれるハロゲン原子またはトリフルオロメタンスルホニルオキシ基を示す。アリール基の水素原子の一部は反応に関与しない基で置換されていても差し支えない。)
で表されるアリールハロゲン化物またはアリールトリフラートと、下記一般式(II)
R’B(OR”)2 (II)
(式中、R’は1価のアリール基を示し、R”は水素原子またはアルキル基を示す。分子内の2つのR”がアルキル基の場合、それらが末端で結合して化合物が環状になっていても差し支えない。)
で表されるアリールボロン酸誘導体とのクロスカップリング反応を行い、下記一般式(III)
R−R’ (III)
(式中、RおよびR’は前記と同じ意味である。)
で表されるビアリール化合物を製造する方法である。
That is, in the present invention, palladium is supported on porous silica and irradiated with microwaves in the presence of a supported palladium catalyst having a dielectric loss coefficient of 0.1 to 3.0, and the following general formula (I)
RX (I)
(In the formula, R represents a monovalent aryl group, X represents a halogen atom or trifluoromethanesulfonyloxy group selected from bromine, iodine and chlorine atoms. A group in which some of the hydrogen atoms of the aryl group do not participate in the reaction) Can be replaced with.)
An aryl halide or aryl triflate represented by the following general formula (II)
R'B (OR ") 2 (II)
(In the formula, R ′ represents a monovalent aryl group, R ″ represents a hydrogen atom or an alkyl group. When two R ″ in the molecule are alkyl groups, they are bonded at the end to form a cyclic compound. It does not matter if it is.)
A cross-coupling reaction with an arylboronic acid derivative represented by the following general formula (III)
RR '(III)
(In the formula, R and R ′ have the same meaning as described above.)
Is a method for producing a biaryl compound represented by the formula:
また、本発明は、有機鋳型成分を含む多孔質シリカ前駆体を、不活性ガス雰囲気下、400℃以上の温度で焼成することにより製造される、炭素成分を0.1〜5質量%(以下、単に「%」という)含有する含炭素多孔質シリカを担体とし、パラジウム担持後の誘電損失係数が0.1〜3.0であることを特徴とするマイクロ波反応用の担持パラジウム触媒である。 Further, the present invention provides a carbon component produced by firing a porous silica precursor containing an organic template component at a temperature of 400 ° C. or higher in an inert gas atmosphere. A supported palladium catalyst for microwave reaction, characterized in that the carbon-containing porous silica contained is simply “%” and the dielectric loss coefficient after palladium is supported is 0.1 to 3.0. .
本発明のビアリール化合物を製造する方法では、特定の誘電損失係数を有する担持パラジウム触媒を利用することにより、マイクロ波照射による反応を効率的に行うことができる。 In the method for producing a biaryl compound of the present invention, a reaction by microwave irradiation can be efficiently performed by using a supported palladium catalyst having a specific dielectric loss coefficient.
また、本発明のマイクロ波反応用の担持パラジウム触媒は、マイクロ波照射下における反応において、オイルバスやアルミブロック等の通常の加熱条件で反応を行った場合よりも、高い触媒活性を示し、その結果、短時間でも高収率で目的物が得られる。 In addition, the supported palladium catalyst for microwave reaction of the present invention exhibits higher catalytic activity in the reaction under microwave irradiation than when the reaction is performed under normal heating conditions such as an oil bath or an aluminum block. As a result, the target product can be obtained in a high yield even in a short time.
本発明のビアリール化合物を製造する方法(以下、「本発明製法」という)において触媒として使用される、多孔質シリカにパラジウムを担持させ、その誘電損失係数が0.1〜1.5である担持パラジウム触媒(以下、「本発明触媒」)は、多孔質シリカを原料とするものである。ここで多孔質シリカとは、孔を多数有するシリカであれば、形態、形状、粒径、比表面積、平均細孔径等は特に限定されないが、好ましくは100〜1500m2/g、より好ましくは200〜1200m2/gの比表面積、好ましくは0.5〜500nm、より好ましくは1〜100nmの平均細孔径を有するシリカである。このような多孔質シリカとしては、CARiACT Q−3、CARiACT Q−10(いずれも富士シリシア化学社製)等として市販されているものの他、下記の様にして調製されるSBA−15、MCM−41、MCM−48、MCM−50、FSM−16、FSM−22等の基本構造を有する多孔質シリカが挙げられる。 Palladium is supported on porous silica used as a catalyst in the method for producing the biaryl compound of the present invention (hereinafter referred to as “the present invention process”), and the dielectric loss coefficient thereof is 0.1 to 1.5. The palladium catalyst (hereinafter referred to as “the catalyst of the present invention”) is made from porous silica as a raw material. As long as the porous silica is a silica having a large number of pores, the form, shape, particle diameter, specific surface area, average pore diameter and the like are not particularly limited, but are preferably 100 to 1500 m 2 / g, more preferably 200. A silica having a specific surface area of ˜1200 m 2 / g, preferably 0.5 to 500 nm, more preferably 1 to 100 nm. Examples of such porous silica include those commercially available as CARiACT Q-3, CARiACT Q-10 (both manufactured by Fuji Silysia Chemical Co., Ltd.) and the like, as well as SBA-15 and MCM- prepared as follows. 41, porous silica having a basic structure such as MCM-48, MCM-50, FSM-16, and FSM-22.
上記SBA−15、MCM−41、MCM−48、MCM−50、FSM−16、FSM−22等の基本構造を有する多孔質シリカは、有機鋳型成分とシリカ源を用いる従来公知の方法(例えば、J.Am.Chem.Soc.,114,10834(1992)、Bull.Chem.Soc.Jpn.,69,1149(1996)、J.Am.Chem.Soc.,120,6024(1998)、Angew.Chem.Int.Ed.,45,3216(2006))に従って調製することができる。 Porous silica having a basic structure such as SBA-15, MCM-41, MCM-48, MCM-50, FSM-16, FSM-22 or the like is a conventionally known method using an organic template component and a silica source (for example, J. Am. Chem. Soc., 114, 10834 (1992), Bull. Chem. Soc. Jpn., 69, 1149 (1996), J. Am. Chem. Soc., 120, 6024 (1998), Angew. Chem. Int. Ed., 45, 3216 (2006)).
具体的に、上記多孔質シリカのうち、MCM−41、MCM−48、MCM−50、FSM−16またはFSM−22の基本構造を有する多孔質シリカを調製するには、有機鋳型成分として、例えば、ヘキサデシルトリメチルアンモニウムクロリド、テトラデシルトリメチルアンモニウムクロリド、ドデシルトリメチルアンモニウムクロリド、ドコシルトリメチルアンモニウムクロリド等の長鎖アルキル基を有する4級アンモニウム塩等を用い、シリカ源として、テトラエトキシシラン、テトラメトキシシラン、テトラプロポキシシラン等を用いればよい。 Specifically, to prepare porous silica having the basic structure of MCM-41, MCM-48, MCM-50, FSM-16 or FSM-22 among the above porous silica, as an organic template component, for example, Quaternary ammonium salts having a long chain alkyl group such as hexadecyltrimethylammonium chloride, tetradecyltrimethylammonium chloride, dodecyltrimethylammonium chloride, docosyltrimethylammonium chloride, etc., and tetraethoxysilane, tetramethoxysilane as a silica source Tetrapropoxysilane or the like may be used.
一方、SBA−11、SBA−12、SBA−15またはSBA−16の基本構造を有する多孔質シリカを調製するには、有機鋳型成分として、例えば、Brij30、Brij52、Brij56、Tween20、Tween40、Tween60、Tween80、Triton X114、Tergitor TMN6等のポリ(エチレンオキシド)(PEO)の骨格を有する界面活性剤や、Pluronic P123、Pluronic L121、Tetronic 908等のブロック共重合ポリマー等を用い、シリカ源として、テトラエトキシシラン、テトラメトキシシラン、テトラプロポキシシラン等を用いればよい。 On the other hand, in order to prepare porous silica having a basic structure of SBA-11, SBA-12, SBA-15 or SBA-16, as an organic template component, for example, Brij30, Brij52, Brij56, Tween20, Tween40, Tween60, Tetraethoxysilane is used as a silica source using a surfactant having a poly (ethylene oxide) (PEO) skeleton such as Tween 80, Triton X114, Tergitol TMN6, or a block copolymer such as Pluronic P123, Pluronic L121, Tetronic 908 or the like. Tetramethoxysilane, tetrapropoxysilane, or the like may be used.
上記有機鋳型成分とシリカ源を用いて多孔質シリカを調製するには、例えば、有機鋳型成分とシリカ源(それらの質量比は通常1:0.5〜1:10)を酸性水溶液中で反応させて得られる多孔質シリカ前駆体を電気炉等の加熱装置に入れ、空気中または窒素、アルゴン等の不活性ガス雰囲気下、400℃以上、好ましくは400〜600℃の温度で3〜10時間程度焼成すればよい。空気中で焼成する場合には、基本的には、炭素をほとんど含まない、または炭素量が少ない多孔質シリカが得られる。 In order to prepare porous silica using the organic template component and the silica source, for example, the organic template component and the silica source (the mass ratio thereof is usually 1: 0.5 to 1:10) are reacted in an acidic aqueous solution. The porous silica precursor obtained by heating is put into a heating apparatus such as an electric furnace, and the temperature is 400 ° C. or higher, preferably 400 to 600 ° C. for 3 to 10 hours in air or in an inert gas atmosphere such as nitrogen or argon. What is necessary is just to bake. When calcination is performed in the air, basically, porous silica containing almost no carbon or a small amount of carbon is obtained.
本発明製法において用いられる多孔質シリカには、炭素成分が含まれていなくてもよいが、炭素成分を0.1〜5%、好ましくは0.1〜4%含有する炭素を含有する多孔質シリカ(以下、「含炭素多孔質シリカ」という)を使用することが、触媒に高い活性と安定性を与えるため、更には、生成物1モルあたりの電力量が少なくて済むため好ましい。このような含炭素多孔質シリカは、上記焼成の際に焼成温度・時間・不活性ガスの気流速度等を制御することにより調製することができる。焼成温度としては、400℃以上、好ましくは400〜600℃であり、時間としては、3〜10時間、好ましくは3〜7時間であり、また気流速度しては、10〜1000mL/分、好ましくは30〜800mL/分である。例えば、焼成温度が低いほど、時間が短いほど、及び/又は、気流速度が低いほど、炭素成分の含有量は増大する傾向がある。 The porous silica used in the production method of the present invention may not contain a carbon component, but the porous silica contains carbon containing 0.1 to 5%, preferably 0.1 to 4% of the carbon component. Use of silica (hereinafter referred to as “carbon-containing porous silica”) is preferable because it gives the catalyst high activity and stability, and furthermore, the amount of electric power per mole of the product is small. Such carbon-containing porous silica can be prepared by controlling the firing temperature, time, air flow rate of the inert gas, and the like during the firing. The firing temperature is 400 ° C. or higher, preferably 400 to 600 ° C., the time is 3 to 10 hours, preferably 3 to 7 hours, and the air velocity is 10 to 1000 mL / min, preferably Is 30-800 mL / min. For example, the lower the firing temperature, the shorter the time, and / or the lower the air velocity, the more the carbon component content tends to increase.
なお、含炭素多孔質シリカは、適当な大きさの誘電損失係数を有し、マイクロ波を適度に吸収する性能を有することから、これにパラジウムを担持させれば、パラジウム触媒を用いる各種のマイクロ波照射を利用した反応系に、通常の使用量で利用できる。このような反応の例としては、鈴木−宮浦反応、園頭反応、ヘック(Heck)反応、スティレ(Stille)反応等として知られる炭素−炭素結合生成を伴う各種の反応や、ブッフバルト−ハートウィッグ(Buchwald−Hartwig)反応として知られる炭素−窒素結合や炭素−酸素結合生成を伴う反応等を挙げることができる。 Carbon-containing porous silica has a dielectric loss coefficient of an appropriate size and has the ability to absorb microwaves appropriately. Therefore, if palladium is supported on this, various types of microbes using a palladium catalyst are used. It can be used in a normal usage amount in a reaction system using wave irradiation. Examples of such reactions include various reactions involving carbon-carbon bond formation known as Suzuki-Miyaura reaction, Sonogami reaction, Heck reaction, Stille reaction, etc., and Buchwald-Hartwig ( Buchwald-Hartwig) reaction known as carbon-nitrogen bond and carbon-oxygen bond generation can be exemplified.
上記のようにして調製された多孔質シリカは、調製したそのまま、あるいは更に常法に従ってポリエチレングリコール基、ヒドロキシアルキル基、ホスフィノアルキル基、アミノアルキルシリル基等、適当な有機基で修飾して使用することもできる。 The porous silica prepared as described above is used as it is or after being modified with an appropriate organic group such as polyethylene glycol group, hydroxyalkyl group, phosphinoalkyl group, aminoalkylsilyl group according to a conventional method. You can also
上記多孔質シリカへのパラジウムの担持は、液相法、気相法等の従来公知の方法を利用すればよい。液相法としては、例えば、担体と適当なパラジウム化合物を溶液中で混合・濃縮して、担体上にパラジウム化合物を吸着させる方法等を使用できる。液相法に使用されるパラジウム化合物としては、パラジウム塩、パラジウム錯体等が挙げられ、具体的には、酢酸パラジウム、塩化パラジウム、臭化パラジウム、アリルパラジウムクロリドダイマー、ビス(ベンゾニトリル)ジクロロパラジウム等が挙げられる。また、液相法に使用される溶媒としては、パラジウム化合物を溶解できる溶媒であれば特に限定されないが、酢酸パラジウム等のパラジウム錯体を使用する場合には、溶解性のよいテトラヒドロフラン等を用いることが好ましい。一方、気相法で、酢酸パラジウム、アリル(シクロペンタジエニル)パラジウム、ビス(アセチルアセトナト)パラジウム等のパラジウム錯体(昇華精製できるようなパラジウム錯体)を担体に真空下で蒸着させる方法で調製することもできる。なお、本発明触媒におけるパラジウム量は通常0.001〜10%、好ましくは0.01〜5%である。 For supporting palladium on the porous silica, a conventionally known method such as a liquid phase method or a gas phase method may be used. As the liquid phase method, for example, a method in which a support and an appropriate palladium compound are mixed and concentrated in a solution to adsorb the palladium compound on the support can be used. Examples of the palladium compound used in the liquid phase method include palladium salts, palladium complexes, and the like. Specifically, palladium acetate, palladium chloride, palladium bromide, allyl palladium chloride dimer, bis (benzonitrile) dichloropalladium, etc. Is mentioned. The solvent used in the liquid phase method is not particularly limited as long as it is a solvent capable of dissolving a palladium compound. However, when using a palladium complex such as palladium acetate, it is preferable to use tetrahydrofuran having good solubility. preferable. On the other hand, prepared by vapor deposition of palladium complexes (palladium complexes that can be sublimated and purified) such as palladium acetate, allyl (cyclopentadienyl) palladium, and bis (acetylacetonato) palladium under vacuum on a carrier. You can also In addition, the palladium amount in the catalyst of the present invention is usually 0.001 to 10%, preferably 0.01 to 5%.
斯くして調製される本発明触媒は、誘電損失係数が0.1〜3.0、好ましくは0.1〜1.5、より好ましくは0.1〜1.4、特に好ましくは0.7〜1.2である。担持パラジウム触媒の誘電損失係数が3.0より大きい場合には、マイクロ波照射により触媒が加熱されすぎて、触媒の分解・失活が生じる可能性があり、0.1より小さい場合には、マイクロ波吸収が非常に少ないために、効率的な加熱・活性化効果を期待できない。なお、この誘電損失係数の値は、測定周波数によって変化するが、マイクロ波を用いた化学プロセスへの応用を考慮すると、0.3〜30GHzにおいて上記値をもつことが重要である。また、この周波数領域の中では、工業的応用が可能なIMS周波数帯である0.915GHz、2.45GHz、5.8GHzまたは24.125GHzにおいて上記範囲の誘電損失係数を有することが好ましく、特に、家庭用利用が普及し工業的利用も進みつつある安価なマイクロ波周波数である2.45GHz帯において、上記範囲の誘電損失係数を有することが最も好ましい。それらの誘電損失係数が0.1〜1.5の担持パラジウム触媒は、1.5〜2.5g/cm3の真密度、2〜7の比誘電率を通常有するものである。 The catalyst of the present invention thus prepared has a dielectric loss coefficient of 0.1 to 3.0, preferably 0.1 to 1.5, more preferably 0.1 to 1.4, and particularly preferably 0.7. ~ 1.2. When the dielectric loss coefficient of the supported palladium catalyst is larger than 3.0, the catalyst may be heated too much by microwave irradiation, which may cause decomposition / deactivation of the catalyst. Since microwave absorption is very small, an efficient heating / activation effect cannot be expected. Note that the value of the dielectric loss coefficient varies depending on the measurement frequency, but considering the application to a chemical process using a microwave, it is important to have the above value at 0.3 to 30 GHz. Further, in this frequency region, it is preferable to have a dielectric loss coefficient in the above range at 0.915 GHz, 2.45 GHz, 5.8 GHz, or 24.125 GHz which are IMS frequency bands that can be industrially applied. It is most preferable to have a dielectric loss coefficient in the above-mentioned range in the 2.45 GHz band, which is an inexpensive microwave frequency that is widely used for home use and industrial use. The supported palladium catalysts having a dielectric loss coefficient of 0.1 to 1.5 usually have a true density of 1.5 to 2.5 g / cm 3 and a relative dielectric constant of 2 to 7.
ここで誘電損失係数とは下記式で表される複素誘電率の虚数部分の係数である。
[数1]
ε=ε’−ε’’j
(ε:複素誘電率、ε’:比誘電率、ε’’:誘電損失係数)
この複素誘電率の測定法としては、例えば、空洞共振器摂動法、同軸プローブ反射法、伝搬遅延法等を挙げることができる。また、粉体サンプルについては、空隙の影響を粉体の真密度測定により補正することによって、測定精度・再現性を向上させることができる。
Here, the dielectric loss coefficient is a coefficient of the imaginary part of the complex dielectric constant represented by the following formula.
[Equation 1]
ε = ε'-ε''j
(Ε: complex dielectric constant, ε ′: relative dielectric constant, ε ″: dielectric loss coefficient)
Examples of the method for measuring the complex dielectric constant include a cavity resonator perturbation method, a coaxial probe reflection method, and a propagation delay method. In addition, for a powder sample, measurement accuracy and reproducibility can be improved by correcting the influence of voids by measuring the true density of the powder.
本発明触媒を用いた本発明製法は、本発明触媒の存在下、マイクロ波を照射することにより、一般式
RX (I)
で表されるアリールハロゲン化物またはアリールトリフラートと、一般式
R’B(OR”)2 (II)
で表されるアリールボロン酸誘導体とのクロスカップリングにより、一般式
R−R’ (III)
で表されるビアリール化合物を効率的に製造できる。
The production method of the present invention using the catalyst of the present invention has a general formula by irradiating microwaves in the presence of the catalyst of the present invention.
RX (I)
An aryl halide or aryl triflate represented by the general formula
R'B (OR ") 2 (II)
Cross-coupling with an arylboronic acid derivative represented by general formula
RR '(III)
Can be efficiently produced.
一般式(I)で表されるアリールハロゲン化物またはアリールトリフラートにおいて、Rは1価のアリール基であり、その炭素数は6〜18が好ましく、6〜14がより好ましい。アリール基の具体例としては、フェニル基、ナフチル基、アントリル基等が挙げられる。これらのアリール基の水素原子の一部は反応に関与しない基で置換されていても差し支えなく、それら基の具体例としては、アルキル基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基、アシル基、シアノ基、ニトロ基、フッ素原子等が挙げられる。 In the aryl halide or aryl triflate represented by the general formula (I), R is a monovalent aryl group, and the carbon number thereof is preferably 6 to 18, and more preferably 6 to 14. Specific examples of the aryl group include a phenyl group, a naphthyl group, and an anthryl group. Some of the hydrogen atoms of these aryl groups may be substituted with groups that do not participate in the reaction. Specific examples of these groups include alkyl groups, alkoxy groups, alkoxycarbonyl groups, acyl groups, cyano groups, nitro groups. Group, fluorine atom and the like.
また、Xは臭素、ヨウ素、塩素原子から選ばれるハロゲン原子またはトリフルオロメタンスルホニルオキシ基を示す。したがって、それらの基を有するアリールハロゲン化物またはアリールトリフラートの具体例としては、ヨードベンゼン、ブロモベンゼン、クロロベンゼン、ブロモナフタレン、ブロモアントラセン、4−ブロモトルエン、4−ブロモアニソール、4−ブロモ安息香酸エチル、4−クロロ安息香酸エチル、4−ブロモアセトフェノン、4−クロロベンゾニトリル、1−クロロ−4−ニトロベンゼン、1−ブロモ−4−フルオロベンゼン、フェニルトリフラート等が挙げられる。 X represents a halogen atom or a trifluoromethanesulfonyloxy group selected from bromine, iodine and chlorine atoms. Thus, specific examples of aryl halides or aryl triflates having these groups include iodobenzene, bromobenzene, chlorobenzene, bromonaphthalene, bromoanthracene, 4-bromotoluene, 4-bromoanisole, ethyl 4-bromobenzoate, Examples include ethyl 4-chlorobenzoate, 4-bromoacetophenone, 4-chlorobenzonitrile, 1-chloro-4-nitrobenzene, 1-bromo-4-fluorobenzene, phenyl triflate and the like.
一方、一般式(II)で表されるアリールボロン酸誘導体において、R’は1価のアリール基であり、その炭素数は6〜18が好ましく、6〜14がより好ましい。R’の具体例としては、上記Rの具体例として例示したもの等が挙げられる。また、R”は、水素原子またはアルキル基で、2つのR”が末端で結合して環状になっているアルキレン基でもよい。そのようなアルキレン基の具体例としては、トリメチレン基、1,1,2,2−テトラメチルエチレン基等を挙げることができる。したがって、それらの基を有するアリールボロン酸誘導体の具体例としては、フェニルボロン酸、4−ホルミルフェニルボロン酸、4−ヒドロキシフェニルボロン酸、3−アミノフェニルボロン酸、4−ビフェニルボロン酸、10−ブロモアントラセン−9−ボロン酸、ピレン−1−ボロン酸、フェニルボロン酸1,3−プロパンジオールエステル、フェニルボロン酸ピナコールエステル、4−カルボキシフェニルボロン酸ピナコールエステル等が挙げられる。 On the other hand, in the aryl boronic acid derivative represented by the general formula (II), R ′ is a monovalent aryl group, and the carbon number thereof is preferably 6-18, and more preferably 6-14. Specific examples of R ′ include those exemplified as the specific examples of R above. R ″ may be a hydrogen atom or an alkyl group, and may be an alkylene group in which two R ″ are bonded at the ends to form a ring. Specific examples of such an alkylene group include trimethylene group and 1,1,2,2-tetramethylethylene group. Therefore, specific examples of arylboronic acid derivatives having these groups include phenylboronic acid, 4-formylphenylboronic acid, 4-hydroxyphenylboronic acid, 3-aminophenylboronic acid, 4-biphenylboronic acid, 10- Examples include bromoanthracene-9-boronic acid, pyrene-1-boronic acid, phenylboronic acid 1,3-propanediol ester, phenylboronic acid pinacol ester, 4-carboxyphenylboronic acid pinacol ester, and the like.
上記一般式(I)で表されるアリールハロゲン化物またはアリールトリフラートと、一般式(II)で表されるアリールボロン酸誘導体とのクロスカップリング反応は、反応促進のために、通常、塩基共存下で反応を行う。その塩基としては、無機系、有機系等、従来公知のものを含む各種の塩基を使用できる。それらの具体例としては、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸セシウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、リン酸カリウム、tert−ブトキシナトリウム、tert−ブトキシカリウム、トリエチルアミン、トリブチルアミン、1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]−7−ウンデセン等が挙げられる。また、アリールハロゲン化物またはアリールトリフラートに対するアリールボロン酸誘導体と塩基のモル比は任意に選ぶことができるが、アリールハロゲン化物またはアリールトリフラートに対するビアリール化合物の収率を考慮すれば、通常0.5以上3以下である。 The cross-coupling reaction between the aryl halide or aryl triflate represented by the general formula (I) and the aryl boronic acid derivative represented by the general formula (II) is usually performed in the presence of a base in order to promote the reaction. Perform the reaction. As the base, various bases including conventionally known ones such as inorganic and organic can be used. Specific examples thereof include sodium carbonate, potassium carbonate, cesium carbonate, sodium hydroxide, potassium hydroxide, potassium phosphate, tert-butoxy sodium, tert-butoxy potassium, triethylamine, tributylamine, 1,8-diazabicyclo [5. 4.0] -7-undecene and the like. Further, the molar ratio of the arylboronic acid derivative to the base relative to the aryl halide or aryl triflate can be arbitrarily selected. However, considering the yield of the biaryl compound relative to the aryl halide or aryl triflate, it is usually 0.5 or more and 3 It is as follows.
また、アリールハロゲン化物またはアリールトリフラートに対する本発明触媒のモル比は任意に選ぶことができるが、アリールハロゲン化物またはアリールトリフラートに対する本発明触媒中のパラジウムのモル比としては、通常0.0000001〜0.5である。 The molar ratio of the catalyst of the present invention to the aryl halide or aryl triflate can be arbitrarily selected, but the molar ratio of palladium in the catalyst of the present invention to the aryl halide or aryl triflate is usually 0.0000001 to 0.00. 5.
このカップリング反応は、バッチ型、フロー型等、従来知られている各種形態の反応装置で行うことができる。反応温度は、−20℃以上、好ましくは0〜250℃、より好ましくは、10〜220℃である。反応時間は、反応温度、触媒量、反応装置の形態等に依存するが、1〜300分、好ましくは1〜240分、より好ましくは1〜180分程度である。 This coupling reaction can be performed in various types of conventionally known reaction apparatuses such as a batch type and a flow type. The reaction temperature is −20 ° C. or higher, preferably 0 to 250 ° C., more preferably 10 to 220 ° C. The reaction time depends on the reaction temperature, the amount of catalyst, the form of the reactor, etc., but is about 1 to 300 minutes, preferably about 1 to 240 minutes, more preferably about 1 to 180 minutes.
また、反応は溶媒の有無にかかわらず実施できるが、溶媒を用いる場合には、トルエン、デカリン(デカヒドロナフタレン)等の炭化水素、ジメチルホルムアミド等のアミド、クロロベンゼン、1,2−または1,3−ジクロロベンゼン等のハロゲン化炭化水素、アニソール、ジブチルエーテル等のエーテル等、原料と反応するものを除いた各種の溶媒が使用可能で、2種以上混合して用いることもできる。 The reaction can be carried out with or without a solvent, but when a solvent is used, hydrocarbons such as toluene and decalin (decahydronaphthalene), amides such as dimethylformamide, chlorobenzene, 1,2- or 1,3 -Various solvents other than those that react with the raw material, such as halogenated hydrocarbons such as dichlorobenzene, ethers such as anisole and dibutyl ether, can be used, and two or more types can be used in combination.
本発明製法においてマイクロ波の照射は、接触式または非接触式の温度センサーを備えた各種の市販装置、例えば、導波路を用いたシングルモード型、あるいは、家庭用電子レンジと同様のマルチモード型の構造を有するマイクロ波反応装置等が使用できる。それら市販装置の具体例を示すと、Discover(CEM社製:マイクロ波最大出力 300W)、Initiator(Biotage社製:マイクロ波最大出力 400W)、MicroSYNTH(Milestone社製:マイクロ波最大出力 1000W)、グリーン・モチーフ(IDX社製:マイクロ波最大出力 300W)、μReactor(四国計測工業社製:マイクロ波最大出力 800W)等が挙げられる。また、マイクロ波照射の出力、キャビティの種類(マルチモード型、シングルモード型)、照射の形態(連続的、断続的)、強制冷却の有無(空気、不活性ガス、冷媒等による冷却)等は、反応のスケールや種類等に応じて任意に決めることができる。マイクロ波の周波数としては、通常、0.3〜30GHz、好ましくは、工業的応用が可能なIMS周波数帯である0.915GHz、2.45GHz、5.8GHzまたは24.125GHzである。 In the production method of the present invention, microwave irradiation is performed by various commercially available devices equipped with a contact-type or non-contact-type temperature sensor, for example, a single mode type using a waveguide, or a multimode type similar to a home microwave oven. The microwave reactor etc. which have the following structure can be used. Specific examples of such commercially available devices are: Discover (CEM: microwave maximum output 300 W), Initiator (Biotage: microwave maximum output 400 W), MicroSYNCH (Milestone: microwave maximum output 1000 W), Green -Motif (made by IDX: microwave maximum output 300W), μReactor (manufactured by Shikoku Keiki Kogyo Co., Ltd .: microwave maximum output 800W) and the like. Also, the output of microwave irradiation, the type of cavity (multimode type, single mode type), irradiation mode (continuous, intermittent), presence or absence of forced cooling (cooling with air, inert gas, refrigerant, etc.), etc. , Can be arbitrarily determined according to the scale and type of reaction. The frequency of the microwave is usually 0.3 to 30 GHz, preferably 0.915 GHz, 2.45 GHz, 5.8 GHz, or 24.125 GHz, which are IMS frequency bands that can be industrially applied.
上記マイクロ波照射を行うカップリング反応により一般式(III)のビアリール化合物が製造される。なお、この式において、RおよびR’としては、前記例示したもの等を挙げることができる。本発明製法に本発明触媒を用いた場合には、例えば、原料としてアリール臭化物を用いると、通常70%以上の収率が得られ、特に、本発明触媒に含炭素多孔質シリカを用いたものを本発明製法に用いた場合には、80%以上の収率が得られる。 A biaryl compound of the general formula (III) is produced by a coupling reaction in which microwave irradiation is performed. In this formula, examples of R and R ′ include those exemplified above. When the catalyst of the present invention is used in the production method of the present invention, for example, when an aryl bromide is used as a raw material, a yield of 70% or more is usually obtained. Is used in the production method of the present invention, a yield of 80% or more is obtained.
また、本発明製法で生成したビアリール化合物については、蒸留、再結晶、カラムクロマトグラフィー等の有機化学上通常用いられる手段により精製を行うことができる。 The biaryl compound produced by the production method of the present invention can be purified by means usually used in organic chemistry such as distillation, recrystallization, column chromatography and the like.
次に、本発明を実施例によりさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。 EXAMPLES Next, although an Example demonstrates this invention further more concretely, this invention is not limited to these Examples.
実 施 例 1
担持パラジウム触媒の製造(1):
テフロン製スクリューキャップ付きのテフロン製反応容器に、攪拌子、有機鋳型成分であるポリ(アルキレンオキシド)トリブロック共重合ポリマー(Pluronic P123、シグマアルドリッチ社製(平均分子量5800))10gを純水100gに溶解した溶液、およびテトラエトキシシラン21.25gを添加して、室温で30分攪拌した。この溶液に、濃塩酸71.5gを加え、さらに純水162.5gを添加した。テフロン製キャップを締め、密閉状態にして、室温で30分攪拌し、さらに、80℃で20時間攪拌を続けた。反応混合物を純水1Lに加え、白色固体を濾別して、固体を純水2Lで洗浄した。洗浄固体を、80℃で一晩乾燥させ、有機鋳型成分を含む多孔質シリカ前駆体を白色粉末固体として得た。
Example 1
Production of supported palladium catalyst (1):
In a Teflon reaction vessel with a Teflon screw cap, 10 g of a stirrer, poly (alkylene oxide) triblock copolymer (Pluronic P123, Sigma-Aldrich (average molecular weight 5800)), which is an organic template component, is added to 100 g of pure water. The dissolved solution and 21.25 g of tetraethoxysilane were added and stirred at room temperature for 30 minutes. To this solution, 71.5 g of concentrated hydrochloric acid was added, and 162.5 g of pure water was further added. The Teflon cap was tightened and sealed, stirred at room temperature for 30 minutes, and further stirred at 80 ° C. for 20 hours. The reaction mixture was added to 1 L of pure water, the white solid was filtered off, and the solid was washed with 2 L of pure water. The washed solid was dried overnight at 80 ° C. to obtain a porous silica precursor containing an organic template component as a white powder solid.
この白色粉末固体0.502gを、窒素気流下(約200mL/分)、石英管電気炉中、550℃で5時間焼成し、SBA−15構造を有する含炭素多孔質シリカ(C/SiO2−1)を灰色粉末固体として0.201g得た。 This white powdered solid (0.502 g) was calcined in a quartz tube electric furnace at 550 ° C. for 5 hours under a nitrogen stream (about 200 mL / min), and carbon-containing porous silica having an SBA-15 structure (C / SiO 2 — 0.201 g of 1) was obtained as a gray powder solid.
上記で得られたC/SiO2−1 0.201gに、酢酸パラジウム0.00211gをテトラヒドロフラン10mLに溶解した溶液を2.01mL加え、窒素下、室温で5時間攪拌した。この溶液を、減圧下濃縮し、残固体を真空中、80℃で2時間乾燥させて、SBA−15構造を有する含炭素多孔質シリカにパラジウムを担持した触媒(Pd/C/SiO2−1、パラジウム担持量0.1%)を、灰色粉末状固体として得た。 2.01 mL of a solution obtained by dissolving 0.00011 g of palladium acetate in 10 mL of tetrahydrofuran was added to 0.201 g of C / SiO 2 -1 obtained above, and the mixture was stirred at room temperature for 5 hours under nitrogen. This solution was concentrated under reduced pressure, and the remaining solid was dried in vacuum at 80 ° C. for 2 hours to obtain a catalyst (Pd / C / SiO 2 −1) in which palladium was supported on carbon-containing porous silica having an SBA-15 structure. , Palladium loading 0.1%) was obtained as a gray powdery solid.
C/SiO2−1について元素分析、窒素吸脱着測定、Pd/C/SiO2−1の真密度測定(ピクノメータ法)および複素誘電率測定(2.45GHz空洞共振器摂動法)を行ったところ、結果は次の通りであった。
<測定結果>
元素分析:炭素 0.43%;水素 0.93%
窒素吸脱着測定:BET法比表面積 883m2/g;BJH法中心細孔径 6.2n
m
真密度測定:1.83g/cm3
複素誘電率測定:比誘電率 5.10;誘電損失係数 0.997
C / SiO 2 -1 elemental analysis, nitrogen adsorption-desorption measurements, the true density measurements of Pd / C / SiO 2 -1 (pycnometer method) and complex permittivity measurement (2.45 GHz cavity resonator perturbation method) was carried out The results were as follows.
<Measurement results>
Elemental analysis: carbon 0.43%; hydrogen 0.93%
Nitrogen adsorption / desorption measurement: specific surface area of BET method 883 m 2 / g; BJH method center pore diameter 6.2 n
m
True density measurement: 1.83 g / cm 3
Complex permittivity measurement: relative permittivity 5.10; dielectric loss factor 0.997
実 施 例 2
担持パラジウム触媒の製造(2):
石英管電気炉での加熱温度を、550℃から450℃に変更する他は、実施例1と同様に加熱焼成および酢酸パラジウム溶液による処理を行った結果、有機鋳型成分を含む多孔質シリカ前駆体の白色粉末固体0.507gより、SBA−15構造を有する含炭素多孔質シリカを灰色粉末固体として(C/SiO2−2)0.205g、および、C/SiO2−2の0.205gより、SBA−15構造を有する含炭素多孔質シリカにパラジウムを担持した触媒(Pd/C/SiO2−2、パラジウム担持量0.1%)を灰色粉末状固体として得た。
Example 2
Production of supported palladium catalyst (2):
Except for changing the heating temperature in the quartz tube electric furnace from 550.degree. C. to 450.degree. C., as a result of performing the heating and baking and the treatment with the palladium acetate solution in the same manner as in Example 1, the porous silica precursor containing the organic template component From 0.507 g of white powdered solid, 0.205 g of carbon-containing porous silica having an SBA-15 structure as a gray powdered solid (C / SiO 2 -2), and 0.205 g of C / SiO 2 -2 Then, a catalyst (Pd / C / SiO 2 -2, palladium supported amount 0.1%) in which palladium was supported on carbon-containing porous silica having an SBA-15 structure was obtained as a gray powdery solid.
C/SiO2−2の元素分析、窒素吸脱着測定、Pd/C/SiO2−2の真密度測定(ピクノメータ法)および複素誘電率測定(2.45GHz空洞共振器摂動法)を行ったところ、結果は次の通りであった。
<測定結果>
元素分析:炭素 1.35%;水素 1.61%
窒素吸脱着測定:BET法比表面積 967m2/g;BJH法中心細孔径 7.1n
m
真密度測定:1.71g/cm3
複素誘電率測定:比誘電率 5.43;誘電損失係数 1.164
Elemental analysis of C / SiO 2 -2, nitrogen adsorption / desorption measurement, true density measurement (Pycnometer method) and complex permittivity measurement (2.45 GHz cavity resonator perturbation method) of Pd / C / SiO 2 -2 The results were as follows.
<Measurement results>
Elemental analysis: carbon 1.35%; hydrogen 1.61%
Nitrogen adsorption / desorption measurement: BET method specific surface area 967 m 2 / g; BJH method center pore diameter 7.1 n
m
True density measurement: 1.71 g / cm 3
Complex permittivity measurement: relative permittivity 5.43; dielectric loss factor 1.164
実 施 例 3
ビアリール化合物の製造:
4−ブロモ安息香酸エチル(Ia)0.50mmol、フェニルボロン酸(IIa)0.55mmol、炭酸カリウム(塩基)1.0mmol、Pd/C/SiO2−1(実施例1で製造した触媒、比誘電率5.10、誘電損失係数0.997) 0.00005mmol(パラジウムのモル数)およびN,N−ジメチルホルムアミド(溶媒)1.0mlを、テフロンバルブ付反応管に入れ、窒素下、密閉して、攪拌しながらマイクロ波反応装置(CEM社製 Discover、2.45GHz、マイクロ波最大出力 300W)でマイクロ波を反応溶液の温度が2分間で所定の温度(140℃)となるよう照射し、それを8分間維持させた。生成物をガスクロマトグラフィーで分析した結果、4−エトキシカルボニルビフェニルが64%の収率で生成したことがわかった(表1)。
Example 3
Production of biaryl compounds:
Ethyl 4-bromobenzoate (Ia) 0.50 mmol, phenylboronic acid (IIa) 0.55 mmol, potassium carbonate (base) 1.0 mmol, Pd / C / SiO 2 -1 (catalyst prepared in Example 1, ratio Dielectric constant 5.10, dielectric loss coefficient 0.997) 0.00005 mmol (mole number of palladium) and 1.0 ml N, N-dimethylformamide (solvent) were put in a reaction tube with a Teflon valve, and sealed under nitrogen. Then, with stirring, a microwave reaction device (Discoverer manufactured by CEM, 2.45 GHz, microwave maximum output 300 W) was irradiated with microwaves so that the temperature of the reaction solution reached a predetermined temperature (140 ° C.) in 2 minutes, It was maintained for 8 minutes. As a result of analyzing the product by gas chromatography, it was found that 4-ethoxycarbonylbiphenyl was produced in a yield of 64% (Table 1).
また、触媒、原料等の反応条件を変えて、実施例3と同様に反応および分析を行った結果を表1に示した(実施例4〜20)。 In addition, the results of the reaction and analysis performed in the same manner as in Example 3 while changing the reaction conditions such as the catalyst and raw materials are shown in Table 1 (Examples 4 to 20).
上記表より、誘電損失係数が0.1〜3.0の範囲にある触媒を用いることにより、4−ブロモ安息香酸を用いた60分の反応において、70%以上の高い収率でビアリール化合物が得られた。また、誘電損失係数が0.7〜1.2の範囲にあり、含炭素多孔質シリカにパラジウムを担持させた担持パラジウム触媒を用いることにより、同様の反応条件において、80%以上の高い収率、かつ、少ない電力量でビアリール化合物が得られた。 From the above table, by using a catalyst having a dielectric loss coefficient in the range of 0.1 to 3.0, the biaryl compound was obtained in a high yield of 70% or more in a reaction for 60 minutes using 4-bromobenzoic acid. Obtained. Further, by using a supported palladium catalyst having a dielectric loss coefficient in the range of 0.7 to 1.2 and having palladium supported on carbon-containing porous silica, a high yield of 80% or more can be obtained under the same reaction conditions. And the biaryl compound was obtained with little electric energy.
比 較 例 1
ビアリール化合物の製造:
表1の実施例5において、誘電損失係数が0.997の担持パラジウム触媒の代わりに、下記測定結果を示す誘電損失係数が>3.0の市販の担持パラジウム触媒(エヌ・イー ケムキャット社製:カーボン担持パラジウム:パラジウム担持量5%、水54.2%含有)を用いてIaとIIaとの反応を行った結果、IIIaの収率は27%から3%へと大きく低下した。また、比較例1における平均照射電力は113Wであり、IIIa1molを得るために要した電力量は113kWh/molであった。
真密度測定:1.62g/cm3
複素誘電率測定:比誘電率 50.9;誘電損失係数 >3.0
Comparative Example 1
Production of biaryl compounds:
In Example 5 of Table 1, instead of a supported palladium catalyst having a dielectric loss coefficient of 0.997, a commercially available supported palladium catalyst having a dielectric loss coefficient of> 3.0 showing the following measurement results (manufactured by N.E. As a result of the reaction between Ia and IIa using 5% palladium on carbon (containing 5% palladium and 54.2% water), the yield of IIIa was greatly reduced from 27% to 3%. Moreover, the average irradiation electric power in the comparative example 1 was 113W, and the electric energy required in order to obtain IIIa1mol was 113 kWh / mol.
True density measurement: 1.62 g / cm 3
Complex permittivity measurement: relative permittivity 50.9; dielectric loss factor> 3.0
比較例1の結果は、担持パラジウム触媒の誘電損失係数が3.0より大きい場合には、マイクロ波照射により触媒が加熱されすぎて、触媒の分解・失活が生じる可能性を示したものである。 The result of Comparative Example 1 shows that when the dielectric loss coefficient of the supported palladium catalyst is larger than 3.0, the catalyst is heated too much by microwave irradiation, and the catalyst may be decomposed or deactivated. is there.
比 較 例 2
従来法との比較:
表1の実施例5、8および9において、マイクロ波を照射して担持パラジウム触媒を加熱していたのに代えて、アルミブロック(参考例1)またはオイルバス(参考例2、3)を用いた通常加熱で反応を行った結果を参考例として表2に示した。
Comparative Example 2
Comparison with conventional methods:
In Examples 5, 8 and 9 in Table 1, instead of heating the supported palladium catalyst by irradiating microwaves, an aluminum block (Reference Example 1) or an oil bath (Reference Examples 2 and 3) was used. Table 2 shows the results of the reaction conducted under normal heating as reference examples.
いずれの参考例でも、対応する実施例よりビアリール化合物の収率は低下していた。この結果は、アルミブロックまたはオイルバスを用いた通常加熱の反応では、マイクロ波照射下の反応ほどには高い触媒活性が得られないことを示したものである。 In any of the reference examples, the yield of the biaryl compound was lower than that of the corresponding example. This result shows that the normal heating reaction using an aluminum block or an oil bath does not provide as high catalytic activity as the reaction under microwave irradiation.
本発明製法は、機能性化学品として有用なビアリール化合物を、効率的かつ安全に製造できる方法を提供すると共に、これに用いられる担持パラジウム触媒も提供する。 The production method of the present invention provides a method by which a biaryl compound useful as a functional chemical can be produced efficiently and safely, and also provides a supported palladium catalyst used for this.
従って、本発明の利用価値は高く、その工業的意義は多大である。
Therefore, the utility value of the present invention is high, and its industrial significance is great.
Claims (4)
RX (I)
(式中、Rは1価のアリール基を示し、Xは臭素、ヨウ素、塩素原子から選ばれるハロゲン原子またはトリフルオロメタンスルホニルオキシ基を示す。アリール基の水素原子の一部は反応に関与しない基で置換されていても差し支えない。)
で表されるアリールハロゲン化物またはアリールトリフラートと、下記一般式(II)
R’B(OR”)2 (II)
(式中、R’は1価のアリール基を示し、R”は水素原子またはアルキル基を示す。分子内の2つのR”がアルキル基の場合、それらが末端で結合して化合物が環状になっていても差し支えない。)
で表されるアリールボロン酸誘導体とのクロスカップリング反応を行い、下記一般式(III)
R−R’ (III)
(式中、RおよびR’は前記と同じ意味である。)
で表されるビアリール化合物を製造する方法であって、
前記多孔質シリカが、有機鋳型成分を含む多孔質シリカ前駆体を、不活性ガス雰囲気下、400℃以上の温度で焼成することにより製造され、炭素成分を0.1〜5質量%含有する含炭素多孔質シリカである前記ビアリール化合物を製造する方法。 Palladium is supported on porous silica and irradiated with microwaves in the presence of a supported palladium catalyst having a dielectric loss coefficient of 0.1 to 3.0, and the following general formula (I)
RX (I)
(In the formula, R represents a monovalent aryl group, X represents a halogen atom or trifluoromethanesulfonyloxy group selected from bromine, iodine and chlorine atoms. A group in which some of the hydrogen atoms of the aryl group do not participate in the reaction) Can be replaced with.)
An aryl halide or aryl triflate represented by the following general formula (II)
R'B (OR ") 2 (II)
(In the formula, R ′ represents a monovalent aryl group, R ″ represents a hydrogen atom or an alkyl group. When two R ″ in the molecule are alkyl groups, they are bonded at the end to form a cyclic compound. It does not matter if it is.)
A cross-coupling reaction with an arylboronic acid derivative represented by the following general formula (III)
RR '(III)
(In the formula, R and R ′ have the same meaning as described above.)
In a method for producing a biaryl compound represented,
The porous silica is produced by firing a porous silica precursor containing an organic template component at a temperature of 400 ° C. or higher in an inert gas atmosphere, and contains 0.1 to 5% by mass of a carbon component. A method for producing the biaryl compound, which is carbon porous silica.
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