JP6839356B2 - １，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロプロパン−２−オールと脂肪族炭化水素系溶媒を用いた二相系反応媒体 - Google Patents

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Description

本発明は、１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロプロパン−２−オールと脂肪族炭化水素系溶媒を用いた二相系反応媒体に関する。また、当該二相系反応媒体を反応溶媒とする、酸触媒を用いたフェナセン類の製造方法に関する。
近年、１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロプロパン−２−オール（以下、本明細書においてＨＦＩＰとも呼ぶ）を反応溶媒として用いた有機反応は、その特異な溶媒効果から学術的に大きな注目を集めており、従来使用されてきた汎用有機溶媒では成し得なかった反応や生成物の制御が可能になる溶媒として期待されている。
例えば、１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロプロパン−２−オールは、２つのトリフルオロメチル基の強力な電子求引性に起因して、そのヒドロキシ基が強力な水素結合供与能を有することから、それを利用してキノンモノアセタールと、アリルトリメチルシランまたはスチレン類などの活性アルケンとの高速かつ高効率の付加環化反応が報告されている（非特許文献１）。この例では、他の汎用有機溶媒では所望の反応は極めて遅く、また類似のフッ素系溶媒である２，２，２−トリフルオロエタノールにおいてさえ十分な反応速度が得られないことが明らかにされている。
また遷移金属触媒によるＣ−Ｈ結合活性化反応について、１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロプロパン−２−オールの使用により劇的な反応性向上効果が報告されている（非特許文献２）。これは極めて大きな水素結合供与能に加え、高い溶媒和効果による優れたカチオン安定化効果、際立った極性、低い求核能、特異的な配位能など複数の特徴が寄与していると考えられている。
１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロプロパン−２−オール中でＦｒｉｅｄｅｌ−Ｃｒａｆｔｓアシル化反応を行った例では、通常必要とされるルイス酸の添加を必要とせず、室温下、溶媒のみで所望の反応が進行することが報告されている（非特許文献３）。さらにこの例では、余計な触媒等を加えていないことから通常の後処理工程を行う必要もなく、反応液の蒸留により１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロプロパン−２−オールを回収すれば、目的物は単離可能となっている。
また、１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロプロパン−２−オールは水と任意の割合で混和するが、そのような混合溶媒系において特定の基質と反応試薬を添加してＦｒｉｅｄｅｌ−Ｃｒａｆｔｓ型反応を行うと、系は１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロプロパン−２−オール相と水相の二相に分離しつつ高効率で所望の反応が進行し、目的物を容易に単離できることが報告されている（非特許文献４）。
さらに産業用途においても、１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロプロパン−２−オールと超原子価ヨウ素反応剤を反応原料として用いることで、機能性材料の原料として有望なヘキサヒドロキシトリフェニレン類を製造する方法が報告されている（特許文献１）。
特許第５８７８８４２号
Ｏｒｇ．Ｌｅｔｔ．，２０１１年，１３，４８１４−４８１７頁 Ｏｒｇ．Ｃｈｅｍ．Ｆｒｏｎｔ．，２０１６年，３，３９４−４００頁 Ｏｒｇ．Ｌｅｔｔ．，２０１６年，１８，３５３４−３５３７頁 Ｇｒｅｅｎ Ｃｈｅｍ．，２０１６年，１８，６８１−６８５頁
ＨＦＩＰを溶媒とする有機反応系は、上記した例のように、その高い溶媒和効果に起因して反応性がしばしば高められるため、非常に魅力的な反応系と言える。例えば、カルボカチオン中間体を経てＣ−Ｃ結合形成を行う反応システム、とりわけアセン類やフェナセン類、トリフェニレン類などに代表される多環式芳香族炭化水素を、カルボカチオン中間体を経て合成するシステムでは、ＨＦＩＰを反応溶媒とすることで、反応性は大幅に増大する。これは、カルボカチオン中間体がＨＦＩＰの高い溶媒和効果によって安定化されていることが理由と考えられる。
ところがこれらＨＦＩＰを溶媒とする有機反応系では、反応性（反応速度）は著しく増大するものの、しばしば最終的な目的物の収率は期待したほどには高まらない（すなわち目的化合物の収率が、低〜中程度に留まることがある）という問題があった。
この原因について発明者らは種々検討を行ったところ、ＨＦＩＰを溶媒とする有機反応系では、所望の反応の他にＨＦＩＰの溶媒効果により安定化された反応中間体と基質との副反応や、反応中間体と目的物との後続反応が併発しており、その結果、目的物の収率が期待したほどには高まらないという知見を得た（後述の比較例１を参照）。
つまり、ＨＦＩＰを溶媒とする有機反応系では目的とする反応だけでなく望まれない副反応も促進される傾向があり、ＨＦＩＰの持つ反応促進効果を維持しつつ、望まれない副反応を抑制できる新規反応システムが強く求められた。
本発明者らは上記課題を解決するべく鋭意検討を行った。その結果、
１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロプロパン−２−オール（ＨＦＩＰ）を溶媒とする第１液相と、
前記ＨＦＩＰと実質的に相溶しない、脂肪族炭化水素、好ましくは炭素数が５〜３０の脂肪族炭化水素（当該脂肪族炭化水素は、直鎖状、分岐鎖状または環状のものであり、Ｃ−Ｃ結合の一部が二重結合または三重結合を形成していても良い）またはこれらを主成分（当該主成分とは、これらの脂肪族炭化水素を５０％以上含むことを意味する）とする溶媒からなる第２液相と、
を含む、
有機反応用の二相系反応媒体、
を見出すに至った。
発明者らは、ＨＦＩＰと上述の脂肪族炭化水素とは、実質的に相溶せず、安定した二相系反応媒体を形成する、という特徴的事実を見出した。なお、「実質的に相溶しない」とは、ＨＦＩＰと該脂肪族炭化水素が互いに親和せず、二相の溶媒系を形成することを意味し、具体的には、一方の相における他方の相の溶媒の飽和溶解度が、好ましくは１ｇ／１００ｇを下回ることを意味し、より好ましくは０．１ｇ／１００ｇを下回ることである。
そして、当該二相系反応媒体中で、有機反応を実施したところ、「ＨＦＩＰを溶媒とする有機反応」の有する高い反応性は維持されつつ、上述した副反応の発生を大幅に抑制できるという、特筆すべき知見を得た。その結果、「ＨＦＩＰを単独で溶媒とする反応系」に比べ、より高い収率で目的物を得ることが可能となった。その理由として、発明者らは次のように考察している。
前記の通り、ＨＦＩＰと該脂肪族炭化水素の二相系反応媒体を使用する場合、有機反応の中間活性種（反応中間体）はＨＦＩＰ相（第１液相）において安定化されるため、第１液相中に偏在する。それに起因して、目的とする有機反応は第１液相中で主に進行し、ＨＦＩＰ系の持つ反応性増大効果が発現する。一方、有機反応の原料や生成物は、前記の通り、脂肪族炭化水素との親和性が相対的に高いために第２液相に偏在する。その結果として、望まれない「反応中間体と原料の間で起こる副反応」、「反応中間体と目的物の間で起こる後続反応」はともに大幅に抑えられ、目的とする有機反応の収率の増大につながったものと考察している。
本発明の二相系反応媒体中で実施できる有機反応の種類に特段の制限はないが、（１）酸性条件下の反応、（２）中性条件下の反応、（３）金属触媒を利用した反応、（４）ラジカル反応、に大別すると、次のような反応が挙げられる。
（１）酸性条件下での反応；ＳＮ１反応、Ｅ１反応、転位反応、Ａｌｄｏｌ型反応、Ｍｉｃｈａｅｌ型反応、エステル化反応、Ｆｒｉｅｄｅｌ−Ｃｒａｆｔｓ型反応、Ｎａｚａｒｏｖ型環化反応。
（２）中性条件下での反応；オキシラン類に対する酸素、窒素、硫黄各種求核剤によるＣ−Ｏ開裂反応、アレーン類のｐ−メトキシベンジル化反応、Ｄｉｅｌｓ−Ａｌｄｅｒ型反応等のＣ−Ｃ結合形成反応、環化反応、エン反応、β−アリールチオアルキル化反応（β−クロロアルキルアリールチオエーテルを、ルイス酸存在下でアリルトリメチルシランなどの求核剤と反応させるもの。M. O. Ratnikov, V. V. Tumanov, W. A. Smit, Angew. Chem. Int. Ed. 2008, 47, 9739にある通り、この反応は、ＨＦＩＰを溶媒とする場合、ルイス酸を必要とせずに進行する）。
（３）金属触媒を利用した反応；Ｐｄ（ＯＡｃ）２、Ｃｏ（ａｃａｃ）２、[RhCp＊Cl2]2やNi(cod)2を用いたＣ−Ｈ結合活性化反応。
（４）ラジカル反応；ラジカル重合、ラジカルカップリング、ラジカル付加、光反応、電解反応。
本発明の対象とする有機反応の中では、一般に「酸触媒」または「金属触媒」などの反応促進剤を用いる反応において、特に好ましい副次的効果を有する。当該「酸触媒」または「金属触媒」は、その高い極性に起因して、本発明の二相系反応媒体中ではＨＦＩＰ相（第１液相）に分配される傾向が高い。そして反応が終了した後も、当該「酸触媒」または「金属触媒」はＨＦＩＰ相（第１液相）に残存するのが通常である。したがって、上記した有機反応を「酸触媒」または「金属触媒」の存在下で実施した場合、目的物や反応原料（反応が完結しなかった場合）は第２液相に偏在し、反応終了後に第２液相から取り出せるのに対し、第１液相はＨＦＩＰ中に「酸触媒」または「金属触媒」が溶存した状態が維持され、所望であれば、次の反応バッチで再利用することも可能である。すなわち、本発明の二相系反応媒体を用いた有機反応が「酸触媒」または「金属触媒」を用いて行う反応の場合、触媒の再利用が可能となることから、本発明の二相系反応媒体は特に好ましい反応媒体となる。
さらに本発明者らは、本発明の二相系反応媒体を用いた有機反応における次の特徴的な知見も得た。すなわち、ＨＦＩＰを溶媒とする第１液相と、とりわけ炭素数が５〜３０の脂肪族炭化水素を主成分としたときの第２液相とは、液体状態における二相分離が極めて容易であり、両者がほとんど混入し合うことなく、分離（分液）が可能である。このため後述の実施例に示す通り、反応終了後に、とりわけ、ＨＦＩＰを溶媒とする第１液相が、ほぼ定量的に（所望であれば９５％以上、さらには９９％以上の回収率で）回収することができる。ＨＦＩＰは高価な化合物であるから、この化合物を高い回収率で回収でき次の反応バッチにそのまま利用できるということは、大量規模でＨＦＩＰを使用するに当たってきわめて有益なことである。
その点、例えば前述の非特許文献３においては、「ＨＦＩＰ単一溶媒系」でＦｒｉｅｄｅｌ−Ｃｒａｆｔｓアシル化反応を２回実施した後、得られた反応混合物に対する蒸留回収を行い、ＨＦＩＰを取り出してリサイクルしている。そこでのＨＦＩＰの回収率は「７９％」であり、確かに回収はなし得ているものの、蒸留ロスによるＨＦＩＰ量の減少は避けられていない。
これに比べると、本発明の二相系反応媒体を用いた反応システムは、反応終了後のＨＦＩＰの回収率が極めて高く、その点でも経済的に有利で環境にも優しい、大変優れた反応システムが実現したと言える。
このように、本発明者らは、１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロプロパン−２−オール（ＨＦＩＰ）を用いた二相系反応媒体を見出し、それを用いた、新規の有機反応システムを見出し、本発明を完成させた。
すなわち本発明は、次の＜１＞〜＜８＞を含む。
＜１＞
１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロプロパン−２−オールを溶媒とする第１液相と、前記１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロプロパン−２−オールと実質的に相溶しない、脂肪族炭化水素（当該脂肪族炭化水素は、直鎖状、分岐鎖状または環状のものであり、Ｃ−Ｃ結合の一部が二重結合または三重結合を形成していても良い）またはこれらを主成分（当該主成分とは、これらの成分を５０％以上含むことを意味する）とする溶媒からなる第２液相と、を含む、酸触媒を用いるフェナセン類の合成用の二相系反応媒体。
＜２＞
第２液相における脂肪族炭化水素が、炭素数５〜３０の脂肪族炭化水素（当該脂肪族炭化水素は、直鎖状、分岐鎖状または環状のものであり、Ｃ−Ｃ結合の一部が二重結合または三重結合を形成していても良い）である、＜１＞に記載の酸触媒を用いるフェナセン類の合成用の二相系反応媒体。
＜３＞
第２液相における脂肪族炭化水素が、ｎ−ペンタン、シクロペンタン、ｎ−ヘキサン、２−メチルペンタン、シクロヘキサン、ｎ−ヘプタン、メチルシクロヘキサン、シクロヘプタン、ｎ−オクタン、シクロオクタン、２−メチルヘプタン、エチルシクロヘキサン、ｎ−デカン、デカリン、シクロデカンからなる群より選ばれる少なくとも１種である、＜１＞に記載の酸触媒を用いるフェナセン類の合成用の二相系反応媒体。
＜４＞
酸触媒として、塩酸、硫酸、硝酸、過塩素酸、テトラフルオロホウ酸、ヘキサフルオロリン酸、フッ化水素酸、トリフルオロメタンスルホン酸、ｐ−トルエンスルホン酸一水和物、メタンスルホン酸、（＋）−１０−カンファースルホン酸、トリフルオロ酢酸、FSO 3 H・SbF 5 、Tf 2 NHの少なくとも一つを含む、＜１＞乃至＜３＞の何れかに記載の酸触媒を用いるフェナセン類の合成用の二相系反応媒体。
＜５＞
次の第１〜第３工程を含む、下記一般式［２］で表されるフェナセン類の製造方法。
第１工程：
（ａ）１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロプロパン−２−オールを溶媒とする第１液相と、前記１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロプロパン−２−オールと実質的に相溶しない、炭素数が５〜３０の脂肪族炭化水素（当該脂肪族炭化水素は、直鎖状、分岐鎖状または環状のものであり、Ｃ−Ｃ結合の一部が二重結合または三重結合を形成していても良い）またはこれらを主成分（当該主成分とは、これらの成分を５０％以上含むことを意味する）とする溶媒からなる第２液相と、を含む、有機反応用の二相系反応媒体と、
（ｂ）前記第２液相に溶存する下記一般式［１］で表される２−エチニルビフェニル類および前記第１液相に溶存する酸触媒と、を備える、有機反応システムを準備する工程。
第２工程：
前記第１工程において準備した前記有機反応システムにおいて、下記一般式［１］で表される２−エチニルビフェニル類が有機反応を起こして、少なくともその一部が下記一般式［２］で表されるフェナセン類に変換するに十分な条件を設定する工程。
第３工程：
前記第２工程を実施した後、該有機反応システムを前記第１液相と第２液相とに二相分離し、このうち、第２液相を、そこに溶存する下記一般式［２］で表されるフェナセン類と共に取り出す工程。
Figure 0006839356
Figure 0006839356
［式［１］および式［２］中、Ｒ １ は炭素数１〜１２の直鎖、分岐鎖もしくは環状のアルキル基、芳香族炭化水素基、水素原子、または−ＳｉＲ ３ （ここでＲは、それぞれ独立に、炭素数１〜１２の直鎖、分岐鎖もしくは環状のアルキル基、または芳香族炭化水素基、水素原子の何れかを表す）を表し、該アルキル基のＣ−Ｃ結合の一部が二重結合または三重結合を形成していても良く、該アルキル基、または該芳香族炭化水素基の水素原子または炭素原子の一部がハロゲン原子（フッ素、塩素、臭素、およびヨウ素）、酸素原子、カルボニル基、硫黄原子、窒素原子に置換されていても良い。Ｒ ２ およびＲ ３ はそれぞれ独立に炭素数１〜１２の直鎖、分岐鎖もしくは環状のアルキル基、または芳香族炭化水素基を表し、該アルキル基のＣ−Ｃ結合の一部が二重結合または三重結合を形成していても良く、（ｎ＋ｍ）が２以上であるとき複数のＲ ２ もしくはＲ ３ 同士が互いに繋がりあって環を形成していても良く、該環は多重結合を持っていても良く、該アルキル基、または該芳香族炭化水素基の水素原子または炭素原子の一部がハロゲン原子（フッ素、塩素、臭素、およびヨウ素）、酸素原子、カルボニル基、硫黄原子、窒素原子に置換されていても良い。ｍ、ｎはそれぞれ独立に０〜４の任意の整数を表す。Ｒ ２ およびＲ ３ のそれぞれが複数の場合、それぞれは同一でも異なっていても良い。なお式［１］および式［２］のＲ ２ およびＲ ３ がそれぞれ置換する位置については特に制限は無く、これらの置換基は構造上、とりうる範囲内で存在しても良い。］
＜６＞
次の第４工程をさらに含む、＜５＞に記載のフェナセン類の製造方法。
第４工程：第３工程で二相分離を行った後の、第１液相を回収する工程。
＜７＞
第２液相における脂肪族炭化水素が、ｎ−ペンタン、シクロペンタン、ｎ−ヘキサン、２−メチルペンタン、シクロヘキサン、ｎ−ヘプタン、メチルシクロヘキサン、シクロヘプタン、ｎ−オクタン、シクロオクタン、２−メチルヘプタン、エチルシクロヘキサン、ｎ−デカン、デカリン、シクロデカンからなる群より選ばれる少なくとも１種であって、かつ、酸触媒が、塩酸、硫酸、硝酸、過塩素酸、テトラフルオロホウ酸、ヘキサフルオロリン酸、フッ化水素酸、トリフルオロメタンスルホン酸、ｐ−トルエンスルホン酸一水和物、メタンスルホン酸、（＋）−１０−カンファースルホン酸、トリフルオロ酢酸、FSO 3 H・SbF 5 、Tf 2 NHからなる群より選ばれる少なくとも１種である、＜５＞又は＜６＞に記載のフェナセン類の製造方法。
＜８＞
Ｒ １ がフェニル基であり、ｎが０である、＜５＞乃至＜７＞の何れかに記載のフェナセン類の製造方法。
本発明は、上記＜１＞〜＜８＞に係る発明であるが、以下、それ以外の事項（例えば、下記［発明１］−［発明１２］）についても記載している。
［発明１］
１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロプロパン−２−オールを溶媒とする第１液相と、前記１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロプロパン−２−オールと実質的に相溶しない、脂肪族炭化水素（当該脂肪族炭化水素は、直鎖状、分岐鎖状または環状のものであり、Ｃ−Ｃ結合の一部が二重結合または三重結合を形成していても良い）またはこれらを主成分（当該主成分とは、これらの脂肪族炭化水素を５０％以上含むことを意味する）とする溶媒からなる第２液相と、を含む、有機反応用の二相系反応媒体。
［発明２］
第２液相における脂肪族炭化水素が、炭素数５〜３０の脂肪族炭化水素（当該脂肪族炭化水素は、直鎖状、分岐鎖状または環状のものであり、Ｃ−Ｃ結合の一部が二重結合または三重結合を形成していても良い）である、請求項１に記載の有機反応用の二相系反応媒体。
［発明３］
第２液相における脂肪族炭化水素が、ｎ−ペンタン、シクロペンタン、ｎ−ヘキサン、２−メチルペンタン、シクロヘキサン、ｎ−ヘプタン、メチルシクロヘキサン、シクロヘプタン、ｎ−オクタン、シクロオクタン、２−メチルヘプタン、エチルシクロヘキサン、ｎ−デカン、デカリン、シクロデカンからなる群より選ばれる少なくとも１種である、発明１に記載の有機反応用の二相系反応媒体。
［発明４］
発明１乃至発明３の何れかに記載の有機反応用の二相系反応媒体であって、適用される該有機反応が、酸性条件下で行われる、ＳＮ１反応、Ｅ１反応、転位反応、Ａｌｄｏｌ型反応、Ｍｉｃｈａｅｌ型反応、エステル化反応、Ｆｒｉｅｄｅｌ−Ｃｒａｆｔｓ型反応、Ｎａｚａｒｏｖ型環化反応のうちの何れかである、二相系反応媒体。
［発明５］
酸触媒として、塩酸、硫酸、硝酸、過塩素酸、テトラフルオロホウ酸、ヘキサフルオロリン酸、フッ化水素酸、トリフルオロメタンスルホン酸、ｐ−トルエンスルホン酸一水和物、メタンスルホン酸、（＋）−１０−カンファースルホン酸、トリフルオロ酢酸、FSO3H・SbF5、Tf2NHの少なくとも一つを含む、発明１乃至発明４の何れかに記載の有機反応用の二相系反応媒体。
［発明６］
次の第１〜第３工程を含む、有機化合物Ｂの製造方法。
第１工程：
（ａ）１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロプロパン−２−オールを溶媒とする第１液相と、
前記１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロプロパン−２−オールと実質的に相溶しない、脂肪族炭化水素（当該脂肪族炭化水素は、直鎖状、分岐鎖状または環状のものであり、Ｃ−Ｃ結合の一部が二重結合または三重結合を形成していても良い）またはこれらを主成分（当該主成分とは、これらの脂肪族炭化水素を５０％以上含むことを意味する）とする溶媒からなる第２液相と、
を含む、
有機反応用の二相系反応媒体と、
（ｂ）前記二相系反応媒体に溶存又は分散している、有機反応原料群Ａと、
を備える、有機反応システムを準備する工程。
第２工程：
前記第１工程において準備した前記有機反応システムにおいて、該有機反応原料Ａが有機反応を起こして、少なくともその一部が該有機化合物Ｂに変換するに十分な条件を設定する工程。
第３工程：
前記第２工程を実施した後、該有機反応システムを前記第１液相と第２液相とに二相分離し、このうち、第２液相を、そこに溶存又は分散する該有機化合物Ｂと共に取り出す工程。
［発明７］
第２液相における脂肪族炭化水素が、炭素数５〜３０の脂肪族炭化水素（当該脂肪族炭化水素は、直鎖状、分岐鎖状または環状のものであり、Ｃ−Ｃ結合の一部が二重結合または三重結合を形成していても良い）である、発明６に記載の製造方法。
［発明８］
次の第４工程をさらに含む、発明６又は７に記載の製造方法。
第４工程：第３工程で二相分離を行った後の、第１液相を回収する工程。
［発明９］
次の第１〜第３工程を含む、下記一般式［２］で表されるフェナセン類の製造方法。
第１工程：
（ａ）１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロプロパン−２−オールを溶媒とする第１液相と、前記１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロプロパン−２−オールと実質的に相溶しない、炭素数が５〜３０の脂肪族炭化水素（当該脂肪族炭化水素は、鎖状、分岐鎖状または環状のものであり、Ｃ−Ｃ結合の一部が二重結合または三重結合を形成していても良い）またはこれらを主成分（当該主成分とは、これらの成分を５０％以上含むことを意味する）とする溶媒からなる第２液相と、を含む、有機反応用の二相系反応媒体と、
（ｂ）前記二相系反応媒体に溶存する、下記一般式［１］で表される２−エチニルビフェニル類および酸触媒と、
を備える、有機反応システムを準備する工程。
第２工程：
前記第１工程において準備した前記有機反応システムにおいて、下記一般式［１］で表される２−エチニルビフェニル類が有機反応を起こして、少なくともその一部が下記一般式［２］で表されるフェナセン類に変換するに十分な条件を設定する工程。
第３工程：
前記第２工程を実施した後、該有機反応システムを前記第１液相と第２液相とに二相分離し、このうち、第２液相を、そこに溶存する下記一般式［２］で表されるフェナセン類と共に取り出す工程。
Figure 0006839356
Figure 0006839356
［式［１］および式［２］中、Ｒ１は炭素数１〜１２の直鎖、分岐鎖もしくは環状のアルキル基、芳香族炭化水素基、水素原子、ハロゲン原子（フッ素、塩素、臭素、およびヨウ素）、酸素原子、カルボニル基、硫黄原子、窒素原子または−ＳｉＲ３（ここでＲは、それぞれ独立に、炭素数１〜１２の直鎖、分岐鎖もしくは環状のアルキル基、または芳香族炭化水素基、水素原子の何れかを表す）を表し、該アルキル基のＣ−Ｃ結合の一部が二重結合または三重結合を形成していても良く、該アルキル基、または該芳香族炭化水素基の水素原子または炭素原子の一部がハロゲン原子（フッ素、塩素、臭素、およびヨウ素）、酸素原子、カルボニル基、硫黄原子、窒素原子に置換されていても良い。Ｒ２およびＲ３はそれぞれ独立に炭素数１〜１２の直鎖、分岐鎖もしくは環状のアルキル基、または芳香族炭化水素基を表し、該アルキル基のＣ−Ｃ結合の一部が二重結合または三重結合を形成していても良く、（ｎ＋ｍ）が２以上であるとき複数のＲ２もしくはＲ３同士が互いに繋がりあって環を形成していても良く、該環は多重結合を持っていても良く、該アルキル基、または該芳香族炭化水素基の水素原子または炭素原子の一部がハロゲン原子（フッ素、塩素、臭素、およびヨウ素）、酸素原子、カルボニル基、硫黄原子、窒素原子に置換されていても良い。ｍ、ｎはそれぞれ独立に０〜４の任意の整数を表す。Ｒ２およびＲ３のそれぞれが複数の場合、それぞれは同一でも異なっていても良い。なお式［１］および式［２］のＲ２およびＲ３がそれぞれ置換する位置については特に制限は無く、これらの置換基は構造上、とりうる範囲内で存在しても良い。］
［発明１０］
次の第４工程をさらに含む、発明９に記載のフェナセン類の製造方法。
第４工程：第３工程で二相分離を行った後の、第１液相を回収する工程。
［発明１１］
第２液相における脂肪族炭化水素が、ｎ−ペンタン、シクロペンタン、ｎ−ヘキサン、２−メチルペンタン、シクロヘキサン、ｎ−ヘプタン、メチルシクロヘキサン、シクロヘプタン、ｎ−オクタン、シクロオクタン、２−メチルヘプタン、エチルシクロヘキサン、ｎ−デカン、デカリン、シクロデカンからなる群より選ばれる少なくとも１種であって、かつ、酸触媒が、塩酸、硫酸、硝酸、過塩素酸、テトラフルオロホウ酸、ヘキサフルオロリン酸、フッ化水素酸、トリフルオロメタンスルホン酸、ｐ−トルエンスルホン酸一水和物、メタンスルホン酸、（＋）−１０−カンファースルホン酸、トリフルオロ酢酸、FSO3H・SbF5、Tf2NHからなる群より選ばれる少なくとも１種である、発明９又は発明１０に記載のフェナセン類の製造方法。
［発明１２］
Ｒ１がフェニル基であり、ｎが０である、発明９乃至発明１１の何れかに記載のフェナセン類の製造方法。
本発明の反応システムによれば、１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロプロパン−２−オール（ＨＦＩＰ）溶媒系の持つ反応性促進効果を発現させつつ、反応原料や生成物に起因する副反応を抑制し、結果として、高い収率で目的とする有機反応を実施できるという効果を奏する。
また、第２液相として炭素数が５〜３０の脂肪族炭化水素を用いた場合、ＨＦＩＰを溶媒とする第１液相と、当該炭素数が５〜３０の脂肪族炭化水素を主成分とする第２液相とは、両者がほとんど混入し合うことなく分液でき、反応終了後、ＨＦＩＰを溶媒とする第１液相を高い回収率で回収することができるという効果を奏する。
とりわけ、当該二相系反応媒体を用いると、「不活性アルキンの分子内ヒドロアリール化」によるフェナセン類の合成反応において、目的物の収率が、ＨＦＩＰを単独で溶媒として用いる場合に比べて、有意に向上する。
本発明によって、高収率かつ低コストで、有機合成反応を行うことができる反応システムが実現した。
［有機反応用の二相系反応媒体］
本発明の反応システムにおける二相系反応媒体は、ＨＦＩＰを溶媒とする第１液相と、
前記ＨＦＩＰと実質的に相溶しない、脂肪族炭化水素、好ましくは炭素数が５〜３０の脂肪族炭化水素（当該脂肪族炭化水素は、直鎖状、分岐鎖状または環状のものであり、Ｃ−Ｃ結合の一部が二重結合または三重結合を形成していても良い）またはこれらを主成分（当該主成分とは、これらの脂肪族炭化水素を５０％以上含むことを意味する）とする溶媒からなる第２液相と、
から構成される。
第１液相を構成するＨＦＩＰは純物質のＨＦＩＰに限られず、他の物質との混合物であっても、本発明の範疇に含まれる。例えばＨＦＩＰは水やアルコールの一部とは混ざり合って、一相の均一液体を形成する。このためこのような液体との混合物も第１液相として用いることは妨げられない。しかし、前記の通り、ＨＦＩＰはその特異的な有機反応の促進効果を持つ溶媒であり、その特徴を活かすために本発明者らは当該反応システムに想到したものである。したがって、ＨＦＩＰに含有される不純物によりその特徴が阻害されることは好ましくなく、ＨＦＩＰは純度の高いものを用いることが好ましい。通常、純度９０％以上が好ましく、純度９９％以上のものがより好ましい。既に述べた通り、本発明において、反応を終了した後、第１液相と第２液相の分離は極めて効率的に行えるので、高純度の（すなわち価格の高い）ＨＦＩＰを溶媒に用いたとしても、反応後に回収できるので、必ずしも経済的な不利にはならない。
一方、第２液相を構成する主成分の脂肪族炭化水素は、１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロプロパン−２−オールと実質的に相溶しない、脂肪族炭化水素、好ましくは炭素数が５〜３０の脂肪族炭化水素（当該脂肪族炭化水素は、直鎖状、分岐鎖状または環状のものであり、Ｃ−Ｃ結合の一部が二重結合または三重結合を形成していても良い）またはそれらの混合物である。
第２液相を構成する脂肪族炭化水素としては、第１液相のＨＦＩＰと同じく、不純物が少ないものを用いることが好ましい。不純物すなわち、当該脂肪族炭化水素以外の液体が混入したものを第２液相として使用することは妨げられるものではないが、本発明の二相系反応媒体は、ＨＦＩＰを主とする第１液相と共に、それと相溶しない、第２液相を併用するところに大きな特徴がある。不純物が第２液相に多く含まれると、第２液相の特質がその分希釈化されてしまうことがある。よって、第２液相を構成する脂肪族炭化水素としては、通常、不純物は１０％未満が好ましく、１％未満がより好ましい。
第２液相を構成する脂肪族炭化水素の中でも、常温付近で液体を呈するものは、取り扱いが便利であり、反応後の回収も容易であるから好ましい。そうした点から、直鎖または分岐または分岐を有しても良い環状の炭素数５〜２０の脂肪族炭化水素またはそれらの混合物、中でも炭素数５〜１０の脂肪族炭化水素がより好ましい。
上記脂肪族炭化水素系有機溶媒の好ましい具体例としては、ｎ−ペンタン、シクロペンタン、ｎ−ヘキサン、２−メチルペンタン、シクロヘキサン、ｎ−ヘプタン、メチルシクロヘキサン、シクロヘプタン、ｎ−オクタン、シクロオクタン、２−メチルヘプタン、エチルシクロヘキサン、ｎ−デカン、デカリン、シクロデカンなどが挙げられるが、必ずしもこれらに限定されるものではない。特に好ましい具体例として、ｎ−ヘキサン、シクロヘキサン、ｎ−ヘプタン、メチルシクロヘキサン、デカリンは溶媒として適当な沸点を有しつつ反応生成物を抽出分離する性能に優れる。
本発明の二相系反応媒体において、前記第１液相と第２液相の媒体比率は特に制限のあるものではなく、当業者が適宜調整することができるが、通常第１液相の質量が１に対して第２液相の質量は０．１〜１０の範囲で実施すれば良い。なお後述の実施例に示すように、特定の生成物については第２液相の媒体比率を第１液相に対して２倍量で行えば過不足無く生成物を第２液相に抽出分離できるという、工業的にも優位な知見を得た。
本発明の二相系反応媒体において、溶質（有機反応の原料物質）の濃度は特に制限のあるものではなく、媒体に溶解する濃度であれば当業者が適宜調整することができるが、通常前記第２液相に対して０．０１〜１０ｍｏｌ／ｄｍ３の範囲で実施すれば良い。原料物質が複数あるときは、モル数の多い方の物質について、前記第２液相に対して０．０１〜１０ｍｏｌ／ｄｍ３の範囲で行えばよい。
本発明の二相系反応媒体中で実施できる有機反応の種類に特段の制限はないが、（１）酸性条件下の反応、（２）中性条件下の反応、（３）金属触媒を利用した反応、（４）ラジカル反応、に大別すると、次のような反応が挙げられる。
（１）酸性条件下での反応；ＳＮ１反応、Ｅ１反応、転位反応、Ａｌｄｏｌ型反応、Ｍｉｃｈａｅｌ型反応、エステル化反応、Ｆｒｉｅｄｅｌ−Ｃｒａｆｔｓ型反応、Ｎａｚａｒｏｖ型環化反応。
（２）中性条件下での反応；オキシラン類に対する酸素、窒素、硫黄各種求核剤によるＣ−Ｏ開裂反応、アレーン類のｐ−メトキシベンジル化反応、Ｄｉｅｌｓ−Ａｌｄｅｒ型反応等のＣ−Ｃ結合形成反応、環化反応、エン反応、β−アリールチオアルキル化（前記の通り）。
（３）金属触媒を利用した反応；Ｐｄ（ＯＡｃ）２やＣｏ（ａｃａｃ）２、[RhCp＊Cl2]2、Ni(cod)2を用いたＣ−Ｈ結合活性化反応（なお、Ａｃはアセチル基、ａｃａｃはアセチルアセトナト基、Cp＊はペンタメチルシクロペンタジエニル基、codはシクロオクタジエン基を、それぞれ表す）。
（４）ラジカル反応；ラジカル重合、ラジカルカップリング、ラジカル付加、光反応、電解反応。
後述する「不活性アルキンの分子内ヒドロアリール化」によるフェナセン類の合成は、このうち（１）に属するもので、本発明の二相系反応媒体中を好ましく適用できる有機反応の代表的なものの１つである。
これらの有機反応の中では、一般に「酸触媒」と言われる反応促進剤を用いる反応が、特に好ましい。そのような「酸触媒」としては、１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロプロパン−２−オールに可溶であればルイス酸であってもブレンステッド酸であっても良い。特に塩酸、硫酸、硝酸、過塩素酸、テトラフルオロホウ酸、ヘキサフルオロリン酸、フッ化水素酸、トリフルオロメタンスルホン酸、ｐ−トルエンスルホン酸一水和物、メタンスルホン酸、（＋）−１０−カンファースルホン酸、トリフルオロ酢酸、FSO3H・SbF5、Tf2NHが好ましく、ｐ−トルエンスルホン酸一水和物がより好ましい。
「酸触媒」を使用する場合、その添加量については、反応基質（反応原料、複数の反応原料を用いる場合には、当量数の少ない方の原料を指す）に対して通常０．００１倍モル〜１０倍モルであるが、好ましくは０．０１倍モル〜５倍モルであり、さらに好ましくは０．０１倍モル〜３倍モルである。
本発明の二相系反応媒体を各種有機合成反応に適用する際、反応温度は反応基質および目的の反応の種類により変化するが、通常、−５０〜１５０℃の範囲で行えば良い。
反応容器としては、特に制限は無く、反応時に使用する圧力に耐えるもの、または反応に影響を与えない材質のものを使用することが出来る。反応は常圧でも加圧下でも良く、反応の種類により当業者が適宜調整することができる。二相系の反応であるから、通常は二相を十分接触させるため、攪拌を行うことが好ましい。
反応時間は、特に制限はないが、通常は２４時間以内の範囲で行えばよく、ガスクロマトグラフィー、液体クロマトグラフィー、ＮＭＲ等の分析手段により反応の進行状況を追跡し、原料基質がほとんど消失した時点を終点とするのが好ましい。
［本発明の二相系反応媒体の適用例］
本発明の二相系反応媒体の好適な応用例の１つは、次の第１〜第３工程を含む、有機化合物Ｂの製造方法である。
第１工程：
（ａ）ＨＦＩＰを溶媒とする第１液相と、
前記ＨＦＩＰと実質的に相溶しない、炭素数が５〜３０の脂肪族炭化水素（当該脂肪族炭化水素は、直鎖状、分岐鎖状または環状のものであり、Ｃ−Ｃ結合の一部が二重結合または三重結合を形成していても良い）またはこれらを主成分（当該主成分とは、これらの成分を５０％以上含むことを意味する）とする溶媒からなる第２液相と、
を含む、
有機反応用の二相系反応媒体と、
（ｂ）前記二相系反応媒体に溶存又は分散している、有機反応原料群Ａと、
を備える、有機反応システムを準備する工程。
第２工程：
前記第１工程において準備した前記有機反応システムにおいて、該有機反応原料Ａが有機反応を起こして、少なくともその一部が該有機化合物Ｂに変換するに十分な条件を設定する工程。
第３工程：
前記第２工程を実施した後、該有機反応システムを前記第１液相と第２液相とに二相分離し、このうち、第２液相を、そこに溶存又は分散する該有機化合物Ｂと共に取り出す工程。
このうち第１工程は、反応開始前の準備工程である。ここで、「前記二相系反応媒体に溶存又は分散している、有機反応原料群Ａ」とは、前述した各種有機合成反応の原料化合物のことである。特に好ましい反応である「不活性アルキンの分子内ヒドロアリール化」によるフェナセン類の合成反応において、「有機反応原料群Ａ」とは、原料である「不活性アルキン」がこれに該当する。複数の有機化合物が原料となって起こる反応においては「有機反応原料群Ａ」とはそれら全ての有機化合物を指す。
また、この他に、必要に応じて、触媒（酸触媒も含む）を反応系中に加えることも、妨げられない。
第１工程における、各試薬の添加順序は特に限定されない。既に説明したように「有機反応原料群Ａ」は、本発明の二相系反応媒体中では「第２液相」すなわち炭化水素系溶媒相に大きく偏在することとなる。また、触媒（特に酸触媒）を用いる場合には、当該触媒は「第１液相（ＨＦＩＰ相）」に偏在することとなる。したがって第１工程において「有機反応原料群Ａ」の中で、第２液相に溶けやすい物質は、予め第２液相中に溶解させ、第１液相に溶けやすい（或は分散しやすい）物質は、予め第１液相中に溶解（分散させ）、かかる後に、両液相を接触させて二相にして、有機反応システムを準備することができる。一方、予め、第１液相と第２液相を接触させて二相系反応媒体を形成した後に、有機反応原料群Ａをそこに投入してもよい。
第２工程は、目的とする有機反応工程であって、それによって、前記「有機反応原料群Ａ」の少なくとも一部が目的物である「有機化合物Ｂ」へと変換される。先に記した通り、諸条件は、反応の特性に応じて、当業者の知識によって最適化することができる。
第３工程は、第２工程（反応工程）が終了した後に、第１液相と第２液相を分離し、このうち少なくとも第２液相を、そこに溶存する該有機化合物Ｂと共に取り出す工程である。第１液相と第２液相の分離は、通常の液−液分離の手法によれば良い。目視によってもよいし、電気伝導度その他の物性を検知して、液−液分離を行っても良い。
なお、ＨＦＩＰは比重が約１．６あり、脂肪族炭化水素に比べると比重が大きいため、通常第１液相が下相、第２液相が上相となる。先にも述べた通り、本発明において、第１液相と第２液相の分離状況は極めて良好であり、反応終了後、例えば３０分〜１時間静置すれば、２相はほぼ完全に分離でき、溶媒や生成物のロスがほとんどないのが利点と言える。
本発明において、前記第１〜第３工程までに加えて、さらに次の第４工程も実施するのが、さらに好ましい。
第４工程：第３工程で二相分離を行った後の、第１液相を回収する工程。
先に説明した通り、反応に酸触媒を用いた場合、第１液相中には、当該酸触媒が溶け込んでいることが通常である。この場合、回収された第１液相は「ＨＦＩＰと酸触媒」を反応開始時のまま含むこととなり、所望であれば次のバッチにそのまま再利用することもできる（後述の実施例を参照）。
［本発明の特に好適な実施態様：酸触媒を用いるフェナセン類の合成］
本発明の特に好適な実施態様の１つは、次の式３で表される「酸触媒を用いるフェナセン類の合成」である。
Figure 0006839356
式３中、Ｒ１は炭素数１〜１２の直鎖、分岐鎖もしくは環状のアルキル基、芳香族炭化水素基、又は水素原子、または−ＳｉＲ３（ここでＲは、それぞれ独立に、炭素数１〜１２の直鎖、分岐鎖もしくは環状のアルキル基、または芳香族炭化水素基、水素原子の何れかを表す）を表し、該アルキル基のＣ−Ｃ結合の一部が二重結合または三重結合を形成していても良く、該アルキル基、または該芳香族炭化水素基の水素原子または炭素原子の一部がハロゲン原子（フッ素、塩素、臭素、およびヨウ素）、酸素原子、カルボニル基、硫黄原子、窒素原子に置換されていても良い。Ｒ２およびＲ３はそれぞれ独立に炭素数１〜１２の直鎖、分岐鎖もしくは環状のアルキル基、または芳香族炭化水素基を表し、該アルキル基のＣ−Ｃ結合の一部が二重結合または三重結合を形成していても良く、（ｎ＋ｍ）が２以上であるとき複数のＲ２もしくはＲ３同士が互いに繋がりあって環を形成していても良く、該環は多重結合を持っていても良く、該アルキル基、または該芳香族炭化水素基の水素原子または炭素原子の一部がハロゲン原子（フッ素、塩素、臭素、およびヨウ素）、酸素原子、カルボニル基、硫黄原子、窒素原子に置換されていても良い。また該窒素原子は当業者により適宜、保護基で保護しておいても良い。ｍ、ｎはそれぞれ独立に０〜４の任意の整数を表す。Ｒ２およびＲ３のそれぞれが複数の場合、それぞれは同一でも異なっていても良い。なお式［１］のＲ２およびＲ３がそれぞれ置換する位置については特に制限は無く、これらの置換基は構造上、とりうる範囲内で存在しても良い。
本反応に用い得る二相系反応媒体としては、既に説明した二相系反応媒体を再び挙げることができる。このうち、第２液相として特に好ましいのはｎ−ヘキサン、シクロヘキサン、ｎ−ヘプタン、メチルシクロヘキサン、デカリンである。第１液相と第２液相の比率についても、上記したものを再び挙げることができるが、特に好ましい比率は第二液相の媒体比率が第一液相に対して２倍量である。
本反応の温度として特に好ましいのは１５〜３５℃である。
本反応は、酸触媒を用いることで促進されるので、使用することが好ましい。酸触媒の種類としては、上に挙げたものを再び挙げることができるが、特に本反応に好ましいのは塩酸、硫酸、硝酸、過塩素酸、テトラフルオロホウ酸、ヘキサフルオロリン酸、フッ化水素酸、トリフルオロメタンスルホン酸、ｐ−トルエンスルホン酸一水和物、メタンスルホン酸、（＋）−１０−カンファースルホン酸、トリフルオロ酢酸、FSO3H・SbF5、Tf2NHである。その量は２−エチニルビフェニル類に対して１〜２０ｍｏｌ％が特に好ましい。
反応の手順は、特段限定されないが、前述の第１工程の記載にしたがって、まず反応原料（触媒も含む）を含む本発明の有機反応システムを準備し、次いでそれを好ましくは攪拌器を備えた反応器に投入して、所定温度にて攪拌を開始すればよい（第２工程）。反応の進捗は適宜反応液を採取し抽出溶媒に抽出した上で、ＮＭＲ、ＧＣまたはＨＰＬＣなどの分析手段を適宜用いれば容易に知ることができる。
反応が終了した後は、前述の第３工程の記載にしたがって二相分離を行い、第２液相（通常は上相となる）を採取すれば良い。この中に目的物のフェナセンが溶存しているので、公知の精製手段によって当該フェナセンを単離することができる。
また、前述の第４工程の記載にしたがって、さらに第１液相（通常は下相となる）を採取すれば、その液相は、ＨＦＩＰと酸触媒が、当初のままの状態となっている。しかも、ＨＦＩＰの回収率もほぼ定量的である。つまりこの回収した第１液相は、所望であれば、次バッチにそのまま（新たなＨＦＩＰや触媒を補充する必要もなく）、次バッチの同反応に再利用することもできる。つまり、第１〜第３工程までに加えて、第４工程も併せて行うことは、本発明の特に好ましい態様である。
以下、実施例により本発明の実施の形態を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。
［実施例１］
Figure 0006839356
攪拌子を具備した１０ｍＬのガラス反応容器に、２−（フェニルエチニル）ビフェニル１ａ、７６ｍｇ（０．３０ｍｍｏｌ）、３ｍＬのシクロヘキサン、及び０．８ｍＬの１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロプロパン−２−オール（ＨＦＩＰ）を加え、溶液を攪拌した。反応溶液にｐ−トルエンスルホン酸一水和物６．１ｍｇ（３２μｍｏｌ）、ＨＦＩＰ０．７ｍＬ溶液を加え、空気中で９時間激しく攪拌した。反応終了後、ジクロロメタン５ｍＬを加え、その溶液をＮａＨＣＯ３が充填されたフィルターに通過させた後、エバポレーターにより溶媒を減圧留去した。残留物を重クロロホルムで溶かし、内部標準物質としてＣＨ２Ｂｒ２を所定量加えてから１Ｈ−ＮＭＲを測定したところ、生成物２ａが８５％、副生成物３ａが１３％の収率で得られたことが確認できた。
＜２ａの分析結果＞
１Ｈ−ＮＭＲ（溶媒：重クロロホルム）；δ７．４０−７．４４（ｍ、１Ｈ）、７．４６−７．５３（ｍ、５Ｈ）、７．５５−７．５８（ｍ、１Ｈ）、７．６０−７．６３（ｍ、２Ｈ）、７．６５（ｓ、１Ｈ）、７．８４（ｄｄ、Ｊ＝７．７、１．０Ｈｚ、１Ｈ）、７．９０（ｄｄ、Ｊ＝８．２、０．９Ｈｚ、１Ｈ）、８．６７（ｄ、Ｊ＝８．２Ｈｚ、１Ｈ）、８．７２（ｄ、Ｊ＝８．２Ｈｚ、１Ｈ）．
１３Ｃ−ＮＭＲ（溶媒：重クロロホルム）；δ１２２．５、１２２．９、１２６．４、１２６．４６、１２６．５４、１２６．８、１２６．９、１２７．３、１２７．５、１２８．３、１２８．６、１２９．９、１３０．０、１３０．６、１３１．１、１３１．５、１３８．７、１４０．８．
ＩＲ（ｎｅａｔ）：ν ３０５７、３０２２、１４９１、１４５０、７７７、７６８、７４４、７２５、７００ ｃｍ−１．
ＨＲＭＳ（ＥＩ） ｍ／ｚ Ｃａｌｃｄ．ｆｏｒ Ｃ２０Ｈ１４ ［Ｍ］＋： ２５４．１０９０； Ｆｏｕｎｄ： ２５４．１０９４．
［実施例２］
３ｍＬのシクロヘキサンの代わりに３ｍＬのｎ−ヘキサンを使用した以外は、実施例１と同様の手順で操作を行うことにより、生成物２ａが７８％、副生成物３ａが９％の収率で得られた。
［実施例３］
３ｍＬのシクロヘキサンの代わりに３ｍＬのデカリンを使用した以外は、実施例１と同様の手順で操作を行うことにより、生成物２ａが６７％、副生成物３ａが１１％の収率で得られた。
［比較例１］
３ｍＬのシクロヘキサンの代わりに３ｍＬのＨＦＩＰを使用した以外は、実施例１と同様の手順で操作を行うことにより、生成物２ａが５４％、副生成物３ａが５％の収率で得られた。
［比較例２］
３ｍＬのシクロヘキサンの代わりに３ｍＬのＨＦＩＰを使用し、ｐ−トルエンスルホン酸一水和物６．１ｍｇ（３２μｍｏｌ）の代わりにトリフルオロメタンスルホン酸２．８μＬ（３２μｍｏｌ）を使用した以外は、実施例１と同様の手順で操作を行うことにより、生成物２ａが５３％、副生成物３ａが７％の収率で得られた。
［比較例３］
３ｍＬのシクロヘキサンの代わりに３ｍＬのＨＦＩＰを使用し、ｐ−トルエンスルホン酸一水和物６．１ｍｇ（３２μｍｏｌ）の代わりにメタンスルホン酸２．１μＬ（３２μｍｏｌ）を使用した以外は、実施例１と同様の手順で操作を行うことにより、生成物２ａが４７％、副生成物３ａが７％の収率で得られた。
［比較例４］
３ｍＬのシクロヘキサンの代わりに３ｍＬのＨＦＩＰを使用し、ｐ−トルエンスルホン酸一水和物６．１ｍｇ（３２μｍｏｌ）の代わりに４２％テトラフルオロホウ酸水溶液５．１μＬ（３２μｍｏｌ）を使用した以外は、実施例１と同様の手順で操作を行うことにより、生成物２ａが４８％、副生成物３ａが９％の収率で得られた。
［比較例５］
３ｍＬのシクロヘキサンの代わりに３ｍＬのＨＦＩＰを使用し、ｐ−トルエンスルホン酸一水和物６．１ｍｇ（３２μｍｏｌ）の代わりに（＋）−１０−カンファースルホン酸７．４ｍｇ（３２μｍｏｌ）を使用した以外は、実施例１と同様の手順で操作を行うことにより、生成物２ａが４７％、副生成物３ａが７％の収率で得られた。
［比較例６］
３ｍＬのシクロヘキサンの代わりに３ｍＬのｎ−ヘキサンを使用し、ＨＦＩＰ０．８ｍＬおよびｐ−トルエンスルホン酸一水和物６．１ｍｇ（３２μｍｏｌ）を含むＨＦＩＰ０．７ｍＬ溶液の代わりにｐ−トルエンスルホン酸一水和物６．１ｍｇ（３２μｍｏｌ）を含むヘキサン１．５ｍＬ溶液を使用した以外は、実施例１と同様の手順で操作を行った。その結果、生成物２ａ、副生成物３ａはともに検出されなかった。
［比較例７］
３ｍＬのシクロヘキサンの代わりに３ｍＬのジクロロメタンを使用し、ＨＦＩＰ０．８ｍＬおよびｐ−トルエンスルホン酸一水和物６．１ｍｇ（３２μｍｏｌ）を含むＨＦＩＰ０．７ｍＬ溶液の代わりにｐ−トルエンスルホン酸一水和物６．１ｍｇ（３２μｍｏｌ）を含むジクロロメタン１．５ｍＬ溶液を使用した以外は、実施例１と同様の手順で操作を行った。その結果、ごく微量の生成物２ａが検出され、副生成物３ａは検出されなかった。
［比較例８］
３ｍＬのシクロヘキサンの代わりに３ｍＬのニトロメタンを使用し、ＨＦＩＰ０．８ｍＬおよびｐ−トルエンスルホン酸一水和物６．１ｍｇ（３２μｍｏｌ）を含むＨＦＩＰ０．７ｍＬ溶液の代わりにｐ−トルエンスルホン酸一水和物６．１ｍｇ（３２μｍｏｌ）を含むニトロメタン１．５ｍＬ溶液を使用した以外は、実施例１と同様の手順で操作を行った。その結果、生成物２ａが１％の収率で得られ、副生成物３ａは検出されなかった。
［比較例９］
３ｍＬのシクロヘキサンの代わりに３ｍＬのイソプロピルアルコールを使用し、ＨＦＩＰ０．８ｍＬおよびｐ−トルエンスルホン酸一水和物６．１ｍｇ（３２μｍｏｌ）を含むＨＦＩＰ１．５ｍＬ溶液の代わりにｐ−トルエンスルホン酸一水和物６．１ｍｇ（３２μｍｏｌ）を含むイソプロピルアルコール０．７ｍＬ溶液を使用した以外は、実施例１と同様の手順で操作を行った。その結果、生成物２ａ、副生成物３ａはともに検出されなかった。
実施例１〜３、および比較例１〜９について、使用した反応溶媒、触媒、生成物２ａ、および副生成物３ａの収率について表１および表２にまとめた。表中のＴｓＯＨ・Ｈ２Ｏはｐ−トルエンスルホン酸一水和物を、ＴｆＯＨはトリフルオロメタンスルホン酸を、ＭｓＯＨはメタンスルホン酸を、ＣＳＡは（＋）−１０−カンファースルホン酸をそれぞれ表す。なお、「ｔｒａｃｅ」とは「痕跡量のみ検出された」、「Ｎ．Ｄ．」とは「検出されなかった」の意味である。
Figure 0006839356
Figure 0006839356
このように、ＨＦＩＰを単一の溶媒とする反応系の場合（比較例１〜５）、生成物２ａは４０〜５０％の収率で生成しており、ヘキサン、ジクロロメタン、ニトロメタン、ｉ−プロピルアルコールを溶媒とした比較例６〜９に比べれば、環化反応の収率は高いものの、上記の実施例１〜３の収率はさらに格段に高い。本発明の二相系反応システムの優位性が実証されたと言える。
［実施例４］
攪拌子を具備した１０ｍＬのガラス反応容器に、２−（フェニルエチニル）ビフェニル１ａ、７６ｍｇ（０．３０ｍｍｏｌ）、３ｍＬのシクロヘキサン、及び０．８ｍＬのＨＦＩＰを加え、溶液を攪拌した。反応溶液にｐ−トルエンスルホン酸一水和物６．１ｍｇ（３２μｍｏｌ）、ＨＦＩＰ０．７ｍＬ溶液を加え、空気中で９時間激しく攪拌した。反応終了後、ジクロロメタン５ｍＬを加え、その溶液をＮａＨＣＯ３が充填されたフィルターに通過させた後、エバポレーターにより溶媒を減圧留去した。残留物をシリカゲルカラムクロマトグラフィー（溶離液：ヘキサン／ジクロロメタン＝２０／１）で精製することにより、生成物２ａを８６％、副生成物３ａを１０％の収率で得た。
［実施例５］
Figure 0006839356
２−（フェニルエチニル）ビフェニル７６ｍｇ（０．３０ｍｍｏｌ）１ａの代わりに、４’−メチル−２−（２−フェニルエチニル）−１，１’−ビフェニル１ｂ、８０ｍｇ（０．３０ｍｍｏｌ）を使用した以外は実施例４と同様の手順で操作を行うことにより、生成物２ｂを８６％、副生成物３ｂを７％の収率で得た。
［実施例６］
Figure 0006839356
２−（フェニルエチニル）ビフェニル７６ｍｇ（０．３０ｍｍｏｌ）１ａの代わりに、３’−メチル−２−（２−フェニルエチニル）−１，１’−ビフェニル１ｃ、８０ｍｇ（０．３０ｍｍｏｌ）を使用した以外は実施例４と同様の手順で操作を行うことにより、生成物２ｃ、２ｃ’の混合物を７７％（２ｃ：２ｃ’=５３：４７）、副生成物３ｃを４％の収率で得た。
［実施例７］
Figure 0006839356
２−（フェニルエチニル）ビフェニル７６ｍｇ（０．３０ｍｍｏｌ）１ａの代わりに、３’，５’−ジメチル−２−（２−フェニルエチニル）−１，１’−ビフェニル１ｄ、８５ｍｇ（０．３０ｍｍｏｌ）を使用した以外は実施例４と同様の手順で操作を行うことにより、生成物２ｄを８５％、副生成物３ｄを３％の収率で得た。
［実施例８］
Figure 0006839356
２−（フェニルエチニル）ビフェニル７６ｍｇ（０．３０ｍｍｏｌ）１ａの代わりに、４’−ｔ−ブチル−２−（２−フェニルエチニル）−１，１’−ビフェニル１ｅ、９３ｍｇ（０．３０ｍｍｏｌ）を使用した以外は実施例４と同様の手順で操作を行うことにより、生成物２ｅを８７％、副生成物３ｅを３％の収率で得た。
［実施例９］
Figure 0006839356
２−（フェニルエチニル）ビフェニル７６ｍｇ（０．３０ｍｍｏｌ）１ａの代わりに、３’−ｉ−プロピル−２−（２−フェニルエチニル）−１，１’−ビフェニル１ｆ、８９ｍｇ（０．３０ｍｍｏｌ）を使用した以外は実施例４と同様の手順で操作を行うことにより、生成物２ｆ、２ｆ’の混合物を９２％（２ｆ:２ｆ’=６５：３５）、副生成物３ｆを７％の収率で得た。
［実施例１０］
Figure 0006839356
２−（フェニルエチニル）ビフェニル７６ｍｇ（０．３０ｍｍｏｌ）１ａの代わりに、４’−クロロ−２−（２−フェニルエチニル）−１，１’−ビフェニル１ｇ、８７ｍｇ（０．３０ｍｍｏｌ）を使用した以外は実施例４と同様の手順で操作を行うことにより、生成物２ｇを８４％、副生成物３ｇを５％の収率で得た。
［実施例１１］
Figure 0006839356
２−（フェニルエチニル）ビフェニル７６ｍｇ（０．３０ｍｍｏｌ）１ａの代わりに、４’−フルオロ−２−（２−フェニルエチニル）−１，１’−ビフェニル１ｈ、８２ｍｇ（０．３０ｍｍｏｌ）を使用した以外は実施例４と同様の手順で操作を行うことにより、生成物２ｈを８２％、副生成物３ｈを９％の収率で得た。
実施例４〜１１について、使用した反応基質、生成物、生成物収率、生成比、副生成物、副生成物収率について表３にまとめた。
Figure 0006839356
このようにベンゼン環の任意の位置が置換基によって置換されていても、フェナセンの合成反応は高い収率（選択率）で行えることが実証されたと言える。
［実施例１２］
攪拌子を具備した１０ｍｌのガラス反応容器に、２−（フェニルエチニル）ビフェニル１ａ ０．０７６ｇ（０．３０ｍｍｏｌ）、３．００ｍＬのシクロヘキサン、及び０．８０ｍＬのＨＦＩＰを加え溶液を攪拌した。反応溶液にｐ−トルエンスルホン酸一水和物６．１ｍｇ（０．０３２ｍｍｏｌ）、ＨＦＩＰ（０．７０ｍＬ）溶液を加え、空気中で９時間激しく攪拌した。反応終了後、上相のシクロヘキサン相と下相のＨＦＩＰ相を分離し、それぞれ回収した。シクロヘキサン相の溶液から、エバポレーターにより溶媒を減圧留去した。残留物を重クロロホルムで溶かし、内部標準物質としてＣＨ２Ｂｒ２を所定量加えてから１Ｈ−ＮＭＲを測定し、生成物２ａ、副生成物３ａの収率を算出した。
また回収した下相のＨＦＩＰ相に３．００ｍＬのシクロヘキサン、２−（フェニルエチニル）ビフェニル１ａ ０．０７６ｇを加え、空気中で９時間激しく攪拌した。反応終了後、上述の後処理と同様の操作を行い、生成物２ａ、副生成物３ａを回収した。回収した下相のＨＦＩＰ相を再び反応に用いる操作をさらに３回行い、合計５回の反応の、生成物２ａ、副生成物３ａの収率を比較した。
実施例１２について、表４に５回の反応の生成物２ａの収率、副生成物３ａの収率についてまとめた。
Figure 0006839356
このように、反応工程終了後の二相分離によって第１液相であるＨＦＩＰ相は定量的に回収でき、かつ、当該回収ＨＦＩＰ相は、そのまま次のバッチの溶媒相として再利用できることが実証された。そして、複数回繰り返して再利用しても、目的物２ａの収率はきわめて高いレベルを維持することが明らかになった。
［実施例１３］
Figure 0006839356
攪拌子を具備したガラス反応容器に、実施例１と同様の比率にて２−（フェニルエチニル）ビフェニル１ａ、シクロヘキサン、ＨＦＩＰ、ｐ−トルエンスルホン酸一水和物、および１ａと同モル量の生成物２ａを加え、攪拌した。
実施例１３について、表５に各化合物の第１液相、第２液相への分配比を示す。なお、「ｑｕａｎｔ．」とは「ほぼ全量回収された」、「Ｎ．Ｄ．」とは「検出されなかった」の意味である。
Figure 0006839356
このように、本発明の二相系反応媒体中においては「酸触媒」はほぼ全量、第１液相へ分配される一方、原料の大部分と生成物のほぼ全量は第２液相へ分配されていることを確認した。

Claims (8)

  1. １，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロプロパン−２−オールを溶媒とする第１液相と、前記１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロプロパン−２−オールと実質的に相溶しない、脂肪族炭化水素（当該脂肪族炭化水素は、直鎖状、分岐鎖状または環状のものであり、Ｃ−Ｃ結合の一部が二重結合または三重結合を形成していても良い）またはこれらを主成分（当該主成分とは、これらの成分を５０％以上含むことを意味する）とする溶媒からなる第２液相と、を含む、酸触媒を用いるフェナセン類の合成用の二相系反応媒体。
  2. 第２液相における脂肪族炭化水素が、炭素数５〜３０の脂肪族炭化水素（当該脂肪族炭化水素は、直鎖状、分岐鎖状または環状のものであり、Ｃ−Ｃ結合の一部が二重結合または三重結合を形成していても良い）である、請求項１に記載の酸触媒を用いるフェナセン類の合成用の二相系反応媒体。
  3. 第２液相における脂肪族炭化水素が、ｎ−ペンタン、シクロペンタン、ｎ−ヘキサン、２−メチルペンタン、シクロヘキサン、ｎ−ヘプタン、メチルシクロヘキサン、シクロヘプタン、ｎ−オクタン、シクロオクタン、２−メチルヘプタン、エチルシクロヘキサン、ｎ−デカン、デカリン、シクロデカンからなる群より選ばれる少なくとも１種である、請求項１に記載の酸触媒を用いるフェナセン類の合成用の二相系反応媒体。
  4. 酸触媒として、塩酸、硫酸、硝酸、過塩素酸、テトラフルオロホウ酸、ヘキサフルオロリン酸、フッ化水素酸、トリフルオロメタンスルホン酸、ｐ−トルエンスルホン酸一水和物、メタンスルホン酸、（＋）−１０−カンファースルホン酸、トリフルオロ酢酸、FSO3H・SbF5、Tf2NHの少なくとも一つを含む、請求項１乃至請求項３の何れかに記載の酸触媒を用いるフェナセン類の合成用の二相系反応媒体。
  5. 次の第１〜第３工程を含む、下記一般式［２］で表されるフェナセン類の製造方法。
    第１工程：
    （ａ）１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロプロパン−２−オールを溶媒とする第１液相と、前記１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロプロパン−２−オールと実質的に相溶しない、炭素数が５〜３０の脂肪族炭化水素（当該脂肪族炭化水素は、直鎖状、分岐鎖状または環状のものであり、Ｃ−Ｃ結合の一部が二重結合または三重結合を形成していても良い）またはこれらを主成分（当該主成分とは、これらの成分を５０％以上含むことを意味する）とする溶媒からなる第２液相と、を含む、有機反応用の二相系反応媒体と、
    （ｂ）前記第２液相に溶存する下記一般式［１］で表される２−エチニルビフェニル類および前記第１液相に溶存する酸触媒と、を備える、有機反応システムを準備する工程。
    第２工程：
    前記第１工程において準備した前記有機反応システムにおいて、下記一般式［１］で表される２−エチニルビフェニル類が有機反応を起こして、少なくともその一部が下記一般式［２］で表されるフェナセン類に変換するに十分な条件を設定する工程。
    第３工程：
    前記第２工程を実施した後、該有機反応システムを前記第１液相と第２液相とに二相分離し、このうち、第２液相を、そこに溶存する下記一般式［２］で表されるフェナセン類と共に取り出す工程。
    Figure 0006839356
    Figure 0006839356
    ［式［１］および式［２］中、Ｒ１は炭素数１〜１２の直鎖、分岐鎖もしくは環状のアルキル基、芳香族炭化水素基、水素原子、または−ＳｉＲ３（ここでＲは、それぞれ独立に、炭素数１〜１２の直鎖、分岐鎖もしくは環状のアルキル基、または芳香族炭化水素基、水素原子の何れかを表す）を表し、該アルキル基のＣ−Ｃ結合の一部が二重結合または三重結合を形成していても良く、該アルキル基、または該芳香族炭化水素基の水素原子または炭素原子の一部がハロゲン原子（フッ素、塩素、臭素、およびヨウ素）、酸素原子、カルボニル基、硫黄原子、窒素原子に置換されていても良い。Ｒ２およびＲ３はそれぞれ独立に炭素数１〜１２の直鎖、分岐鎖もしくは環状のアルキル基、または芳香族炭化水素基を表し、該アルキル基のＣ−Ｃ結合の一部が二重結合または三重結合を形成していても良く、（ｎ＋ｍ）が２以上であるとき複数のＲ２もしくはＲ３同士が互いに繋がりあって環を形成していても良く、該環は多重結合を持っていても良く、該アルキル基、または該芳香族炭化水素基の水素原子または炭素原子の一部がハロゲン原子（フッ素、塩素、臭素、およびヨウ素）、酸素原子、カルボニル基、硫黄原子、窒素原子に置換されていても良い。ｍ、ｎはそれぞれ独立に０〜４の任意の整数を表す。Ｒ２およびＲ３のそれぞれが複数の場合、それぞれは同一でも異なっていても良い。なお式［１］および式［２］のＲ２およびＲ３がそれぞれ置換する位置については特に制限は無く、これらの置換基は構造上、とりうる範囲内で存在しても良い。］
  6. 次の第４工程をさらに含む、請求項５に記載のフェナセン類の製造方法。
    第４工程：第３工程で二相分離を行った後の、第１液相を回収する工程。
  7. 第２液相における脂肪族炭化水素が、ｎ−ペンタン、シクロペンタン、ｎ−ヘキサン、２−メチルペンタン、シクロヘキサン、ｎ−ヘプタン、メチルシクロヘキサン、シクロヘプタン、ｎ−オクタン、シクロオクタン、２−メチルヘプタン、エチルシクロヘキサン、ｎ−デカン、デカリン、シクロデカンからなる群より選ばれる少なくとも１種であって、かつ、酸触媒が、塩酸、硫酸、硝酸、過塩素酸、テトラフルオロホウ酸、ヘキサフルオロリン酸、フッ化水素酸、トリフルオロメタンスルホン酸、ｐ−トルエンスルホン酸一水和物、メタンスルホン酸、（＋）−１０−カンファースルホン酸、トリフルオロ酢酸、FSO3H・SbF5、Tf2NHからなる群より選ばれる少なくとも１種である、請求項５又は請求項６に記載のフェナセン類の製造方法。
  8. Ｒ１がフェニル基であり、ｎが０である、請求項５乃至請求項７の何れかに記載のフェナセン類の製造方法。
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