JPWO2012157760A1 - 多価ビニル芳香族化合物およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
(1)特定のビニル芳香族化合物と、(2)特定のビニル化合物とを、(3−1)金属錯体、および(3−2)過カルボン酸類、または超原子価ヨウ素化合物の存在下で反応させて前記ビニル芳香族化合物の、ビニル基が結合している炭素原子と隣接する炭素原子上に前記ビニル化合物から誘導されるビニル基を導入して下記化学式4で表される多価ビニル芳香族化合物を製造する。[Arは単環の芳香族炭化水素基等であり;R1aは、−CH2OC(=O)R4等であり;R2は水素原子等であり;R3は水素原子等であり;Aは炭素数1〜20のアルキル基等であり;nは1〜mの整数である。]
Description
本発明は、多価ビニル芳香族化合物およびその製造方法に関する。
ベンゼン等の芳香族化合物に置換基を導入した置換芳香族化合物は、表示分野における発光材料や液晶材料として注目されている。所望の置換芳香族化合物を得るには、置換基の導入位置を制御することが必要である。置換基の位置を制御する方法として、非特許文献1〜5には、カルボニル基等の極性基を置換基として有するベンゼンのオルト位にPd(OAc)2を結合させる方法が提案されている。
例えば、非特許文献1〜3には、それぞれアセトアミド基(−NH−C(=O)−CH3)、カルボキシル基、アルデヒド基を置換基として有するベンゼンのオルト位にPd(OAc)2を結合させる方法が記載されている。また、非特許文献4には2−メチル−2−ヒドロキシプロピル基(−CH2C(CH3)(CH3)OH)を置換基として有するベンゼンのオルト位にPd(OAc)2を結合させる方法が、非特許文献5にはピリジル基を置換基として有するベンゼンのオルト位にPd(OAc)2を結合させる方法が記載されている。
de Vries et al., J. Am. Chem. Soc., 124, 1586 (2002)
Yu et al., J. Am. Chem. Soc., 130, 17676 (2008)
Yu et al., J. Am. Chem. Soc., 132, 5916 (2010)
Glorius et al., J. Am. Chem. Soc., 132, 5970 (2010)
Yu et al., J. Am. Chem. Soc., 128, 12634 (2006)
発明者らは非特許文献1〜5に記載の方法を予備的に検討した結果、Pd(OAc)2の導入位置の制御が困難であることがわかった。
また、特に2つ以上の不飽和炭化水素基(ビニル基等)を隣接する炭素原子上(ベンゼンの場合はオルト位)に有する誘導体は共役系であるため高い発光強度を有する発光材料や色素増感型太陽電池材料としての応用が期待されるが、非特許文献1〜5には置換基として不飽和炭化水素基を用いることに関する記載はない。
このように2つ以上のビニル基を隣接する炭素原子上に有する芳香族化合物を簡便に製造する方法が望まれていたが、未だ満足の行く製造方法はなかった。上記事情を鑑み、本発明は隣接する炭素原子上に2つ以上のビニル基を有する多価ビニル芳香族化合物ならびにその製造方法を提供することを目的とする。
発明者らは検討の結果、特定の金属触媒を用いることで、前記課題を解決できることを見出した。すなわち、前記課題は以下の本発明により解決される。
[1] (1)下記化学式1で表されるビニル芳香族化合物と、
[1] (1)下記化学式1で表されるビニル芳香族化合物と、
[Arは単環の芳香族炭化水素基または複数の当該芳香族炭化水素基が単結合もしくは不飽和結合で連結してなる環集積炭化水素基であり、炭素原子上にビニル基を有し、かつ当該ビニル基を有する炭素原子と隣接しない炭素原子上に置換基を有していてもよく、
R1は、−CH2OC(=O)R4(ただしR4は炭素数1〜20のアルキル基)で表される基、炭素数1〜20のアルキル基、置換基を有していてもよい単環の芳香族炭化水素基もしくは複数の当該芳香族炭化水素基が単結合もしくは不飽和結合で連結してなる環集積炭化水素基、トリアルキルシリル基、または水素原子であり、
R2は水素原子または炭素数1〜5のアルキル基であり、
R3は水素原子または炭素数1〜20のアルキル基であり、
nは1〜mの整数(ただしmはArが単環の芳香族炭化水素基の場合、Arの芳香環を構成する炭素原子の数から1を減じた数であり、Arが環集積炭化水素基の場合、芳香環を構成する炭素原子のうち単結合もしくは不飽和結合に関与していない炭素原子の数から1を減じた数)である]
(2)下記化学式2で表されるビニル化合物とを、
R1は、−CH2OC(=O)R4(ただしR4は炭素数1〜20のアルキル基)で表される基、炭素数1〜20のアルキル基、置換基を有していてもよい単環の芳香族炭化水素基もしくは複数の当該芳香族炭化水素基が単結合もしくは不飽和結合で連結してなる環集積炭化水素基、トリアルキルシリル基、または水素原子であり、
R2は水素原子または炭素数1〜5のアルキル基であり、
R3は水素原子または炭素数1〜20のアルキル基であり、
nは1〜mの整数(ただしmはArが単環の芳香族炭化水素基の場合、Arの芳香環を構成する炭素原子の数から1を減じた数であり、Arが環集積炭化水素基の場合、芳香環を構成する炭素原子のうち単結合もしくは不飽和結合に関与していない炭素原子の数から1を減じた数)である]
(2)下記化学式2で表されるビニル化合物とを、
[Aは、R5または−COOR5で表される基(ただしR5は炭素数1〜20のアルキル基またはハロゲン化アルキル基)である]
(3−1)下記化学式3で表される金属錯体、および(3−2)過カルボン酸類、または超原子価ヨウ素化合物の存在下で反応させて、
(3−1)下記化学式3で表される金属錯体、および(3−2)過カルボン酸類、または超原子価ヨウ素化合物の存在下で反応させて、
[Mは、Pd、Pt、Au、Rh、またはIrであり、
R6は、炭素数1〜5のアルキル基、フェニル基、または炭素数1〜5のアルキル基を置換基として有するフェニル基である]
前記ビニル芳香族化合物の、ビニル基が結合している炭素原子と隣接する炭素原子であって置換基を持たない炭素原子上に前記ビニル化合物から誘導されるビニル基を導入する工程を含む、
下記化学式4
R6は、炭素数1〜5のアルキル基、フェニル基、または炭素数1〜5のアルキル基を置換基として有するフェニル基である]
前記ビニル芳香族化合物の、ビニル基が結合している炭素原子と隣接する炭素原子であって置換基を持たない炭素原子上に前記ビニル化合物から誘導されるビニル基を導入する工程を含む、
下記化学式4
[Arは前述のとおり定義され、
R1aはR1、または前記化学式1におけるR1がメチル基である場合は−CH2OC(=O)R6(R1およびR6は前述のとおり定義される)であり、
R2、R3、Aおよびnは前述のとおり定義される]
で表される多価ビニル芳香族化合物の製造方法。
[2]前記化学式3で表される金属錯体におけるMがPdであり、R6がメチル基またはフェニル基である、[1]に記載の製造方法。
[3]前記過カルボン酸類が過安息香酸エステルであり、前記超原子価ヨウ素化合物がジアシルオキシヨードベンゼンである、[1]または[2]に記載の製造方法。
[4]前記化学式1で表されるビニル芳香族化合物1molに対して、前記化学式2で表されるビニル化合物を2〜5mol、前記化学式3で表される金属錯体を0.1〜0.5mol、過カルボン酸類または超原子価ヨウ素化合物を1〜3mol使用する、[1]〜[3]のいずれかに記載の製造方法。
[5]前記化学式1で表されるビニル芳香族化合物におけるArがフェニル基、R1がフェニル基、炭素数1〜4のアルキル基、シリル基、または−CH2OC(=O)R4(ただしR4は炭素数1〜20のアルキル基)で表される基であり、R2およびR3が、独立して水素原子またはメチル基であり、
前記化学式2で表されるビニル化合物におけるAが−COOR5で表される基(ただしR5は炭素数1〜20のアルキル基)である、[1]〜[4]のいずれかに記載の製造方法。
[6]前記反応をカルボン酸溶媒中で行なう、[1]〜[5]のいずれかに記載の製造方法。
[7]下記化学式1aで表されるビニル芳香族化合物と、
R1aはR1、または前記化学式1におけるR1がメチル基である場合は−CH2OC(=O)R6(R1およびR6は前述のとおり定義される)であり、
R2、R3、Aおよびnは前述のとおり定義される]
で表される多価ビニル芳香族化合物の製造方法。
[2]前記化学式3で表される金属錯体におけるMがPdであり、R6がメチル基またはフェニル基である、[1]に記載の製造方法。
[3]前記過カルボン酸類が過安息香酸エステルであり、前記超原子価ヨウ素化合物がジアシルオキシヨードベンゼンである、[1]または[2]に記載の製造方法。
[4]前記化学式1で表されるビニル芳香族化合物1molに対して、前記化学式2で表されるビニル化合物を2〜5mol、前記化学式3で表される金属錯体を0.1〜0.5mol、過カルボン酸類または超原子価ヨウ素化合物を1〜3mol使用する、[1]〜[3]のいずれかに記載の製造方法。
[5]前記化学式1で表されるビニル芳香族化合物におけるArがフェニル基、R1がフェニル基、炭素数1〜4のアルキル基、シリル基、または−CH2OC(=O)R4(ただしR4は炭素数1〜20のアルキル基)で表される基であり、R2およびR3が、独立して水素原子またはメチル基であり、
前記化学式2で表されるビニル化合物におけるAが−COOR5で表される基(ただしR5は炭素数1〜20のアルキル基)である、[1]〜[4]のいずれかに記載の製造方法。
[6]前記反応をカルボン酸溶媒中で行なう、[1]〜[5]のいずれかに記載の製造方法。
[7]下記化学式1aで表されるビニル芳香族化合物と、
[Arおよびnは前述のとおり定義され、
R1bは、メチル基または−CH2OC(=O)R4(ただしR4は炭素数1〜20のアルキル基)であり、
R2は水素原子または炭素数1〜5のアルキル基であり、
R3は水素原子または炭素数1〜20のアルキル基である]
(2)下記化学式2aで表されるビニル化合物とを、
R1bは、メチル基または−CH2OC(=O)R4(ただしR4は炭素数1〜20のアルキル基)であり、
R2は水素原子または炭素数1〜5のアルキル基であり、
R3は水素原子または炭素数1〜20のアルキル基である]
(2)下記化学式2aで表されるビニル化合物とを、
(R5は炭素数1〜20のアルキル基またはハロゲン化アルキル基である)
(3−1)前記化学式3で表される金属錯体、および(3−2)過カルボン酸または超原子価ヨウ素化合物の存在下で反応させて、
前記ビニル芳香族化合物の、ビニル基が結合している炭素原子と隣接する炭素原子であって置換基を持たない炭素原子上に前記ビニル化合物から誘導されるビニル基を導入して、下記化学式4aで表される
(3−1)前記化学式3で表される金属錯体、および(3−2)過カルボン酸または超原子価ヨウ素化合物の存在下で反応させて、
前記ビニル芳香族化合物の、ビニル基が結合している炭素原子と隣接する炭素原子であって置換基を持たない炭素原子上に前記ビニル化合物から誘導されるビニル基を導入して、下記化学式4aで表される
(Arおよびnは前述のとおり定義され、R1cは−CH2OC(=O)R4、または前記化学式1aで表されるビニルベンゼン化合物のR1bがメチル基である場合は−CH2OC(=O)R6である)
多価ビニル芳香族化合物を得る工程、
前記導入工程で得た化合物のエステル基を還元してヒドロキシ基とする還元工程、
前記還元工程で得た化合物のヒドロキシ基を酸化してアルデヒド基とする酸化工程、ならびに
前記酸化工程で得た化合物と下記化学式5で表される化合物を反応させて、
多価ビニル芳香族化合物を得る工程、
前記導入工程で得た化合物のエステル基を還元してヒドロキシ基とする還元工程、
前記還元工程で得た化合物のヒドロキシ基を酸化してアルデヒド基とする酸化工程、ならびに
前記酸化工程で得た化合物と下記化学式5で表される化合物を反応させて、
(R7およびR9は独立して、水素原子または炭素数1〜8のアルキル基であり、R8は、水素原子、ハロゲン原子、または炭素数1〜8個のアルキル基である)
アルデヒド基をジフルオロメチル基に変換する工程を含む、
下記化学式6で表される
アルデヒド基をジフルオロメチル基に変換する工程を含む、
下記化学式6で表される
(Ar、R2、R3、およびnは前述のとおり定義される)
多価ビニル芳香族化合物の製造方法。
[8]下記化学式4
多価ビニル芳香族化合物の製造方法。
[8]下記化学式4
(Ar、R1a〜R3、Aおよびnは前記のとおり定義され、
−CH2=CH2−A基は、−CHR3=CR1aR2基が結合している炭素原子の隣接する炭素原子上に結合している)
で表される多価ビニル芳香族化合物。
[9]下記化学式4’
−CH2=CH2−A基は、−CHR3=CR1aR2基が結合している炭素原子の隣接する炭素原子上に結合している)
で表される多価ビニル芳香族化合物。
[9]下記化学式4’
(Arは前述のとおり定義され、Rfは独立にジフルオロメチル基またはパーフルオロメチル基であり、R2、R3、およびnは前記のとおり定義され、
−CH2=CH2−Rf基は、−CHR3=CRfR2基が結合している炭素原子の隣接する炭素原子上に結合している)
で表される多価ビニル芳香族化合物。
−CH2=CH2−Rf基は、−CHR3=CRfR2基が結合している炭素原子の隣接する炭素原子上に結合している)
で表される多価ビニル芳香族化合物。
本発明により、2つ以上のビニル基を隣接する炭素原子上に有する多価ビニル芳香族化合物ならびにその製造方法が提供される。
以下、本発明を詳細に説明する。本明細書において「〜」はその両端の値を含む。
1.多価ビニル芳香族化合物の製造方法
本発明の製造方法は、(1)化学式1で表されるビニル芳香族化合物と、(2)化学式2で表されるビニル化合物とを、(3−1)金属錯体、および(3−2)過カルボン酸類または超原子価ヨウ素化合物の酸化剤の存在下で反応させて、前記ビニル芳香族化合物の、ビニル基が結合している炭素原子と隣接する炭素原子であって置換基を持たない炭素原子上に前記ビニル化合物から誘導されるビニル基を導入する工程を含む。
本発明の製造方法は、(1)化学式1で表されるビニル芳香族化合物と、(2)化学式2で表されるビニル化合物とを、(3−1)金属錯体、および(3−2)過カルボン酸類または超原子価ヨウ素化合物の酸化剤の存在下で反応させて、前記ビニル芳香族化合物の、ビニル基が結合している炭素原子と隣接する炭素原子であって置換基を持たない炭素原子上に前記ビニル化合物から誘導されるビニル基を導入する工程を含む。
ビニル芳香族化合物におけるArは、炭素原子上にビニル基を有する単環の芳香族炭化水素基である。単環の芳香族炭化水素基としては、フェニル基、シクロペンタジエニル基の他、複素芳香族炭化水素基として、チオフェニル基、チオピラニル基、ピローリル基、ピラゾリル基、イミダゾリル基、ピリジル基、ピラジニル基、ピリミジニル基、フラニル基、ピラニル基が挙げられる。あるいはArは複数の前記芳香族炭化水素基が単結合もしくは不飽和結合で連結してなる環集積炭化水素基である。この場合、連結している単環の数は限定されないが、入手容易性等を考慮すると2〜3が好ましく、2がより好ましい。このような環集積炭化水素基の例としては、ビフェニレン基、ターフェニレン基、ビチオフェン基、またはターチオフェン基、スチルベニル基等が挙げられる。
化学式1で表されるビニル芳香族化合物は、ビニル基をn個含む。nは1〜mの整数である。mはArが単環の芳香族炭化水素基の場合、Arの芳香環を構成する炭素原子の数から1を減じた数であり、Arが前記環集積炭化水素基の場合、芳香環を構成する炭素原子のうち単結合もしくは不飽和結合に関与していない炭素原子の数から1を減じた数である。単結合もしくは不飽和結合に関与していない炭素原子とは、芳香族炭化水素基を連結する単結合もしくは不飽和結合に関与していない炭素原子であり、つまり芳香族炭化水素基の連結に関与していない炭素原子である。すなわち、Arがフェニル基の場合、nは1〜5であり、Arがビフェニレン基の場合、nは1〜9であり、Arがチオフェンの場合、nは1〜4である。nは限定されないが、化合物の入手容易性等を考慮すると1〜3が好ましく、1〜2がより好ましい。
これらの芳香族炭化水素基は、ビニル基が結合している炭素原子と隣接しない炭素原子上に置換基を有していてもよい。当該置換基の例としては炭素数1〜20のアルキル基、−S−Ph(Phはフェニル基またはハロゲン化フェニル基)で表される基、−C(=O)−Ph(Phはフェニル基またはハロゲン化フェニル基)で表される基、−SO2−X(Xはアルキルアミノ基)で表される基が挙げられる。
説明を簡単にするために、以下、化学式1で表されるビニル芳香族化合物におけるArがフェニル基であってnが1である場合を例にして本発明を説明し(この場合、多価ビニル芳香族化合物としてジビニルベンゼンが製造できる)、必要に応じてArが複素芳香族炭化水素基である場合について説明する。当該反応のスキームを以下に示す。なお、Arがフェニル基以外の場合も同様である。
1−1.各成分
(1)ビニルベンゼン化合物
本発明で原料として用いるビニルベンゼン化合物は化学式10で表される。以下、当該ビニルベンゼン化合物を「ビニルベンゼン化合物10」ともいう。
(1)ビニルベンゼン化合物
本発明で原料として用いるビニルベンゼン化合物は化学式10で表される。以下、当該ビニルベンゼン化合物を「ビニルベンゼン化合物10」ともいう。
化学式10において、フェニル基はオルト位以外に置換基を有していてもよい。当該置換基は、化学式2で表されるビニル化合物(以下「ビニル化合物2」ともいう)との反応性を妨げない範囲で任意に選択できる。当該置換基としては、前述のとおり、−S−Ph(Phはフェニル基またはハロゲン化フェニル基)で表される基、−C(=O)−Ph(Phはフェニル基またはハロゲン化フェニル基)で表される基、−SO2−X(Xはアルキルアミノ基)で表される基が挙げられる。炭素数1〜20のアルキル基の例には、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノネニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基、ヘキサデシル基、ヘプタデシル基、オクタデシル基、ノナデシル基、およびイコサニル基が含まれる。これらの基は異性体も含むので、例えばプロピル基は、n−プロピルまたはi−プロピル基である。当該置換基が過度に嵩高いと、ビニル化合物2との反応が進行しにくくなることがあるので、当該置換基は、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、およびペンチル基等の炭素数が1〜5のアルキル基が好ましい。
R1は、−CH2OC(=O)R4(ただしR4は炭素数1〜20のアルキル基)で表される基である。炭素数1〜20のアルキル基の例は既に述べたとおりである。R4が過度に嵩高いと、ビニル化合物2との反応が進行しにくくなることがあるので、R4は、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、およびペンチル基等の炭素数が1〜5のアルキル基が好ましい。
R1は前記炭素数1〜20のアルキル基または炭素数1〜20のハロゲン化アルキル基であってもよい。
R1は無置換の単環の芳香族炭化水素基または複数の当該芳香族炭化水素基が単結合もしくは不飽和結合で連結してなる環集積炭化水素基であってよい。R1が無置換の単環の芳香族炭化水素基または環集積炭化水素基であると反応が進行しやすい。この場合、特にR1は無置換のフェニル基が好ましい。またR1が置換基を有する芳香族炭化水素基または環集積炭化水素基である場合、当該置換基はドナーとして機能する基であることが好ましい。R1がこのような基であると発光材料として有用な化合物を製造できる。この場合、ドナー置換基としては、ジフェニルアミノ基、ジアルキルアミノ基、ガルバゾイル基、オキサジアゾール基、ピラゾリル基、ニトロ基等が挙げられるが、これらに限定されない。一方で芳香族炭化水素基または環集積炭化水素基上の置換基が過度に嵩高いとビニル化合物2との反応が進行しにくくなることがあるので、この観点からは前記置換基は炭素数が1〜5のアルキル基が好ましい。前記置換基は、香族炭化水素基または環集積炭化水素基上に複数存在していてもよい。
R1は、トリアルキルシリル基であってもよい。トリアルキルシリル基とはケイ素原子に3つのアルキル基が結合した基である。アルキル基はR4で述べたとおりであることが好ましい。トリアルキルシリル基の例には、トリメチルシリル(TMS)基、トリエチルシリル(TES)基、tert−ブチルジメチルシリル(TBS)基、およびトリイソプロピルシリル(TIPS)基が含まれる。
R1は水素原子であってもよいが、この場合ビニル基が重合しやすくなるおそれがあるので、R1は前述の置換基であることが好ましい。
上記の中でも、R1が−CH2OC(=O)R4で表される基であると、後述するとおりフルオロメチル基に容易に変換できるという利点がある。フルオロメチル基は、発光性化合物においてドナーやアクセプターとして機能する。
また、R1がメチル基であると、ビニル化合物2との反応の際に、当該メチル基も酸化されて−CH2OC(=O)R6で表される基が生成する。すなわち、メチル基の水素が、金属錯体由来のOC(=O)R6基で置換される。よって、R1がメチル基であると−CH2OC(=O)R6で表される基に容易に変換できるという利点がある。
上記の他、R1はニトリル基、または炭素数1〜20のアルキレート基であってもよい。炭素数1〜20のアルキル基は既に述べたとおりである。
R2は水素原子または炭素数1〜5のアルキル基である。炭素数1〜5のアルキル基の具体例については既に述べたとおりであるが、当該アルキル基はハロゲン化アルキル基であってもよい。R2が嵩高いと立体障害が大きくなり、ビニル化合物2との反応が進行しにくくなることがあるので、R2は、メチル基またはエチル基が好ましく、水素原子がより好ましい。
上記の他、R2はニトリル基、または炭素数1〜20のアルキレート基であってもよい。炭素数1〜20のアルキル基は既に述べたとおりである。
R3は水素原子または炭素数1〜20のアルキル基である。炭素数1〜20のアルキル基の具体例については既に述べたとおりである。R3は、R2に比べるとオルト位への距離が長いので、ビニル化合物2との反応を阻害しにくい。そのため、炭素数1〜20のアルキル基またはハロゲン化アルキル基であってもよい。しかしながら、過度にR3が嵩高いと前記反応を阻害しやすくなるので、R3は炭素数1〜5のアルキル基またはハロゲン化アルキル基が好ましく、メチル基またはエチル基がより好ましく、水素原子がさらに好ましい。上記の他、R3はニトリル基であってもよい。
上記では、Arがフェニル基である場合を説明したが、Arが複素芳香族炭化水素基である場合は、化学式1で表される化合物として、例えば以下のビニルチオフェン化合物を用いることができる。
式中、ビニル基はチオフェニル基の炭素原子上に結合しており、ビニル基におけるR1〜R3は前述のとおり定義される。チオフェニル基は、当該ビニル基を有する炭素原子と隣接しない炭素原子上に前述のとおりの置換基を有していてもよい。nは前記のとおり定義される。
このようなビニルチオフェン化合物の具体例として次の化合物が挙げられる。
(2)化学式2で表されるビニル化合物
本発明で原料として用いるビニル化合物は、化学式2で表される。
本発明で原料として用いるビニル化合物は、化学式2で表される。
化学式2においてAはR5であり、R5は炭素数1〜20のアルキル基またはハロゲン化アルキル基である。当該アルキル基の具体例は前記ビニルベンゼン化合物10において既に説明したとおりであるが、R5が過度に嵩高いと前記ビニルベンゼン化合物10との反応が進行しにくくなることある。よって、R5は炭素数が1〜5のアルキル基またはハロゲン化アルキル基が好ましい。R5がパーフルオロメチル基またはジフルオロメチル基等のハロゲン化アルキル基である(すなわちAが当該ハロゲン化アルキル基である)とフルオロアルキル化ビニル基を有する化合物が得られるが、当該化合物は発光材料として有用であり、さらには色素増感太陽電池材料における酸化チタンへのアンカーとしても用いることができる。
また、Aは−COOR5で表されるエステル基である。R5が過度に嵩高いと前記ビニルベンゼン化合物との反応が進行しにくくなることあり、また入手が容易である。よってAが−COOR5である場合、R5は炭素数が1〜5のアルキル基であることが好ましく、メチル基またはエチル基であることがより好ましい。また、前述のとおりAがハロゲン化アルキル基であると発光材料等として有用な化合物を得ることができるが、Aがエステル基の場合も後述するとおりフルオロメチル基に容易に変換できるので、フルオロアルキル化ビニル基を有する化合物を得やすいという利点がある。
ビニル化合物2は、前記ベンゼン化合物1molに対して2〜5mol用いることが好ましく、2.5〜3.5mol用いることがより好ましい。ビニル化合物のmol数がこの範囲であると反応が効率よく進行する。
(3)化学式3で表される金属錯体
本発明で触媒として用いる金属錯体は化学式3で表される。
本発明で触媒として用いる金属錯体は化学式3で表される。
Mは2価の金属原子であり、Pd(パラジウム)、Pt(白金)、Au(金)、Rh(ロジウム)、またはIr(イリジウム)である。中でも、入手容易性等の観点から、MはPdであることが好ましい。
R6は、炭素数1〜5のアルキル基、フェニル基、または炭素数1〜5のアルキル基を置換基として有するフェニル基である。炭素数1〜5のアルキル基については既に述べたとおりである。このような金属錯体の具体例には、MがPdである場合を例にすると、酢酸パラジウム(R6がメチル基)、プロピオン酸パラジウム(R6がエチル基)、酪酸パラジウム(R6がブチル基)、吉草酸パラジウム(R6がペンチル基)、および安息香酸(R6がフェニル基)パラジウムが含まれる。これらの中でも、入手容易性から、R6はメチル基またはフェニル基が好ましい。
反応効率およびコストを考慮すると、金属錯体は、1molの前記ビニルベンゼン化合物10に対して0.1〜0.5mol用いることが好ましく、0.15〜0.25mol用いることがより好ましい。
(4)酸化剤
本発明では、過カルボン酸類または超原子価ヨウ素化合物を酸化剤として使用する。使用される酸化剤により反応機構が異なるため、両者は併用しないことが好ましい。以下、酸化剤について説明する。
本発明では、過カルボン酸類または超原子価ヨウ素化合物を酸化剤として使用する。使用される酸化剤により反応機構が異なるため、両者は併用しないことが好ましい。以下、酸化剤について説明する。
1)過カルボン酸類
本発明では酸化剤として過カルボン酸類を使用する。過カルボン酸類とは、過カルボン酸または過カルボン酸エステルである。過カルボン酸類としては公知のものを使用できるが、その例には、過安息香酸ブチルや過酸化ベンゾイル等の過安息香酸エステルが含まれる。
本発明では酸化剤として過カルボン酸類を使用する。過カルボン酸類とは、過カルボン酸または過カルボン酸エステルである。過カルボン酸類としては公知のものを使用できるが、その例には、過安息香酸ブチルや過酸化ベンゾイル等の過安息香酸エステルが含まれる。
反応機構については後述するが、触媒として用いる前記金属錯体は前記ビニルベンゼン化合物10とビニル化合物2との反応に伴い還元される。そのため、当該還元された金属錯体を過カルボン酸類を用いて酸化して再生する。過カルボン酸類の使用量は、1molのビニルベンゼン化合物10に対して1〜3molが好ましい。過カルボン酸類の使用量が下限値未満であると、前記酸化反応を十分に行なえないことがあり、上限値を超えると、ビニル化合物2の重合等の副反応が生じやすくなる。
2)超原子価ヨウ素化合物
本発明では酸化剤として超原子価ヨウ素化合物を使用する。超原子価ヨウ素化合物とは、3配位、5配位、7配位、または8配位のヨウ素化合物の総称である。超原子価ヨウ素化合物の具体例には、ヨードフェニルジアセテート等のジアシルオキシヨードベンゼン(3配位ヨウ素化合物)や、DMP(デスマーチンペルヨージナン)(5配位ヨウ素化合物)が含まれる。
本発明では酸化剤として超原子価ヨウ素化合物を使用する。超原子価ヨウ素化合物とは、3配位、5配位、7配位、または8配位のヨウ素化合物の総称である。超原子価ヨウ素化合物の具体例には、ヨードフェニルジアセテート等のジアシルオキシヨードベンゼン(3配位ヨウ素化合物)や、DMP(デスマーチンペルヨージナン)(5配位ヨウ素化合物)が含まれる。
反応機構については後述するが、超原子価ヨウ素化合物は金属錯体の中心金属を2価から4価に酸化し、当該4価の金属錯体がビニルベンゼン化合物10とビニル化合物2の反応を促進すると考えられる。超原子価ヨウ素化合物の量は、1molのビニルベンゼン化合物10に対して1〜3molが好ましい。超原子価ヨウ素化合物の使用量が下限値未満であると、前記酸化反応を十分に行なえないことがあり、上限値を超えると、ビニル化合物2の重合等の副反応が生じやすくなる。
1−2.反応条件
(1)溶媒
溶媒は、原料化合物および触媒を溶解できるように適宜選択される。本発明においては、金属錯体との親和性に優れるため酢酸やプロピオン酸等のカルボキシル基を有する溶媒、すなわちカルボン酸溶媒が好ましい。
(1)溶媒
溶媒は、原料化合物および触媒を溶解できるように適宜選択される。本発明においては、金属錯体との親和性に優れるため酢酸やプロピオン酸等のカルボキシル基を有する溶媒、すなわちカルボン酸溶媒が好ましい。
(2)温度、時間
反応温度は50〜150℃が好ましい。温度が下限値未満であると反応が十分進行しないことがあり、上限値を超えるとビニルベンゼン化合物10またはビニル化合物2のビニル基が重合する等の副反応が生じる場合がある。
反応温度は50〜150℃が好ましい。温度が下限値未満であると反応が十分進行しないことがあり、上限値を超えるとビニルベンゼン化合物10またはビニル化合物2のビニル基が重合する等の副反応が生じる場合がある。
反応時間は、反応が完結するように適宜調整してよい。例えば、反応温度を80〜120℃で反応時間を5〜24時間程度とすることが好ましい。
原料の劣化を防ぐため、反応はアルゴンや窒素等の不活性ガス雰囲気下で行なうことが好ましい。
1−3.生成物
前記方法で得られたジビニルベンゼン化合物は化学式40で表される。反応機構は次節で説明する。
前記方法で得られたジビニルベンゼン化合物は化学式40で表される。反応機構は次節で説明する。
R1aは、前記のとおり定義されるR1または−CH2OC(=O)R6である。前述のとおり、原料であるビニルベンゼン化合物10のR1がメチル基である場合、当該メチル基は酸化されて−CH2OC(=O)R6となる。R6は金属錯体における−OC(=O)R6基に由来する。R2、R3およびAは前述のとおり定義される。
上記化合物40において、−CH2=CH2−A基は、−CHR3=CR1aR2基が結合している炭素原子の隣接する炭素原子上に結合している。原料化合物10として、ビニル基(−CHR3=CR1R2基)が複数存在するベンゼン化合物を用いた場合、−CH2=CH2−A基は、−CHR3=CR1aR2基が結合している炭素原子の隣接する炭素原子上に導入される。例えば、原料化合物10として、2つのビニル基(−CHR3=CR1R2基)が1位と4位の炭素原子上に存在するベンゼン化合物を用いた場合、−CH2=CH2−A基は、ベンゼン環の2位、3位、5位、または6位のいずれか1以上の炭素原子上に導入される。また、原料化合物10として、2つのビニル基(−CHR3=CR1R2基)が2位と5位の炭素原子上に存在するチオフェン化合物を用いた場合、−CH2=CH2−A基は、チオフェン環の3位または4位または3位のいずれか1以上の炭素原子上に導入される。
1−4.反応機構
(1)過カルボン酸類を用いる場合
本反応の反応機構を以下のスキームに示す。説明を簡略にするため、ビニルベンゼン化合物10におけるR2およびR3を水素原子、ビニル化合物2におけるAを−COOR5、金属錯体におけるMをPd、過カルボン酸類を過安息香酸t−ブチルとした。
(1)過カルボン酸類を用いる場合
本反応の反応機構を以下のスキームに示す。説明を簡略にするため、ビニルベンゼン化合物10におけるR2およびR3を水素原子、ビニル化合物2におけるAを−COOR5、金属錯体におけるMをPd、過カルボン酸類を過安息香酸t−ブチルとした。
まず、ビニルベンゼン化合物(11)と金属錯体(31)とが反応して、中間体(32)が生成する。この反応において、Pdはビニルベンゼン化合物(11)のビニル基に配位するので、Pdはビニルベンゼン化合物(11)のオルト位に結合する。次いで当該中間体(32)とビニル化合物とが反応して化合物(33)が脱離し、目的化合物であるジビニルベンゼン化合物(41)が生成する。化合物(33)は過カルボン酸により酸化されて、元の金属錯体(31)が再生される。このサイクルにおいてPdは2価のままである。
(2)超原子価ヨウ素化合物を用いる場合
本反応の反応機構を以下のスキームに示す。説明を簡略にするため、ビニルベンゼン化合物10におけるR2およびR3を水素原子、ビニル化合物2におけるAを−COOR5、金属錯体におけるMをPd、超原子価ヨウ素化合物をジアセトキシヨードベンゼンとした。
本反応の反応機構を以下のスキームに示す。説明を簡略にするため、ビニルベンゼン化合物10におけるR2およびR3を水素原子、ビニル化合物2におけるAを−COOR5、金属錯体におけるMをPd、超原子価ヨウ素化合物をジアセトキシヨードベンゼンとした。
まず、ビニルベンゼン化合物(11)と金属錯体(31)とジアセトキシヨードベンゼンとが反応して、中間体(34)が生成する。この反応において、Pdはビニルベンゼン化合物(11)のビニル基に配位するので、Pdはビニルベンゼン化合物(11)のオルト位に結合する。次いで当該中間体(34)とビニル化合物とが反応して中間体(35)が生成する。当該中間体から、中間体(42)が脱離して元の金属錯体(31)が再生される。中間体(42)から酢酸が脱離して目的化合物であるジビニルベンゼン化合物(41)が生成する。このサイクルにおいてPdは2価→4価→2価と変化する。
以上、いずれの反応機構を経る場合でも、Pdがビニルベンゼン化合物10のビニル基に配位するため、ビニルベンゼン化合物10のオルト位にPdが結合した中間体が形成される。このため、本発明においてはビニル化合物2に由来するビニル基を効率よくオルト位に導入できる。その結果、前記スキームにおいて化学式4で表されるジビニルベンゼン化合物4が製造できる。
2.フルオロメチル化ビニル基を有するベンゼン化合物の製造方法
本発明においては、前記製造方法で得られた特定のビニル基を有するジビニルベンゼン化合物をフルオロメチル化することにより、発光材料等として有用なフルオロメチル化ビニル基を有するベンゼン化合物を製造できる。具体的に当該製造方法は、
1)ビニルベンゼン化合物10aと、ビニル化合物としてアルキルアクリレート2aとを、前記金属錯体および酸化剤の存在下で反応させて、前記ビニルベンゼン化合物10aのオルト位にアルキルアクリレート2a由来の基を導入してジビニルベンゼン40aを合成する工程、
2)前記合成工程で得た化合物40aのエステル基を還元してヒドロキシ基とし、化合物40bを得る還元工程、
3)前記還元工程で得た化合物40bのヒドロキシ基を酸化してアルデヒド基とし、化合物40cを得る酸化工程、ならびに
4)前記酸化工程で得た化合物40cとフッ素化剤とを反応させて、アルデヒド基をジフルオロメチル基に変換し、化合物60を得るフッ素化工程を備える。
本発明においては、前記製造方法で得られた特定のビニル基を有するジビニルベンゼン化合物をフルオロメチル化することにより、発光材料等として有用なフルオロメチル化ビニル基を有するベンゼン化合物を製造できる。具体的に当該製造方法は、
1)ビニルベンゼン化合物10aと、ビニル化合物としてアルキルアクリレート2aとを、前記金属錯体および酸化剤の存在下で反応させて、前記ビニルベンゼン化合物10aのオルト位にアルキルアクリレート2a由来の基を導入してジビニルベンゼン40aを合成する工程、
2)前記合成工程で得た化合物40aのエステル基を還元してヒドロキシ基とし、化合物40bを得る還元工程、
3)前記還元工程で得た化合物40bのヒドロキシ基を酸化してアルデヒド基とし、化合物40cを得る酸化工程、ならびに
4)前記酸化工程で得た化合物40cとフッ素化剤とを反応させて、アルデヒド基をジフルオロメチル基に変換し、化合物60を得るフッ素化工程を備える。
以下に本製造方法の反応スキームを示す。スキーム中、R1bおよびR2〜R6は既に説明したとおりである。
2−1.特定のジビニルベンゼン化合物の合成工程
本工程では、ジビニルベンゼン(化学式40a)を合成する。ジビニルベンゼン40aは、前述の製造方法においてビニルベンゼン化合物10aおよびアルキルアクリレート2aを原料として用いることにより合成できる。
本工程では、ジビニルベンゼン(化学式40a)を合成する。ジビニルベンゼン40aは、前述の製造方法においてビニルベンゼン化合物10aおよびアルキルアクリレート2aを原料として用いることにより合成できる。
上記スキームにおいて、R1bはメチル基または−CH2OC(=O)R4(ただしR4炭素数1〜20のアルキル基)である。R1cは−CH2OC(=O)R4または−CH2OC(=O)R6で表される基である。R4は炭素数1〜20のアルキル基、R6は、炭素数1〜5のアルキル基、フェニル基、または炭素数1〜5のアルキル基を置換基として有するフェニル基である。R2、R3およびフェニル基はすでに説明したとおりである。
2−2.還元工程
本工程では、ジビニルベンゼン化合物40aのエステル基を還元してヒドロキシ基とし、化合物40bを得る。
本工程では、ジビニルベンゼン化合物40aのエステル基を還元してヒドロキシ基とし、化合物40bを得る。
(1)還元剤
還元剤は公知のものを使用できるが、入手容易性および活性の観点から、水素化ジイソブチルアルミニウム等のアルミニウム系還元剤が好ましい。還元剤の使用量は公知の量としてよいが、1モルの化合物40aに対して3〜10モルが好ましい。
還元剤は公知のものを使用できるが、入手容易性および活性の観点から、水素化ジイソブチルアルミニウム等のアルミニウム系還元剤が好ましい。還元剤の使用量は公知の量としてよいが、1モルの化合物40aに対して3〜10モルが好ましい。
(2)条件
反応温度は公知のとおりとしてよいが、副反応を抑制するために通常は−100〜−30℃の低温であり、−90〜−70℃が好ましい。反応時間は、反応の進行により適宜調整できるが、通常は1〜10時間である。
反応温度は公知のとおりとしてよいが、副反応を抑制するために通常は−100〜−30℃の低温であり、−90〜−70℃が好ましい。反応時間は、反応の進行により適宜調整できるが、通常は1〜10時間である。
2−3.酸化工程
前記還元工程で得た化合物40bのヒドロキシ基を、酸化剤を用いて酸化してアルデヒド基とし、化合物40cを得る。
前記還元工程で得た化合物40bのヒドロキシ基を、酸化剤を用いて酸化してアルデヒド基とし、化合物40cを得る。
(1)酸化剤
酸化剤は公知のものを使用できるが、入手容易性および活性の観点から、二酸化マンガン等の金属酸化物系酸化剤が好ましい。酸化剤の使用量は公知の量としてよいが、1モルの化合物40bに対して10〜30モルが好ましい。
酸化剤は公知のものを使用できるが、入手容易性および活性の観点から、二酸化マンガン等の金属酸化物系酸化剤が好ましい。酸化剤の使用量は公知の量としてよいが、1モルの化合物40bに対して10〜30モルが好ましい。
(2)条件
反応温度は公知のとおりとしてよいが、副反応を抑制するために10〜80℃が好ましく、室温程度(20〜30℃)がより好ましい。反応時間は反応の進行により適宜調整できるが、通常は10〜30時間である。酸化工程は還元工程に続いて連続して行なってよい。
反応温度は公知のとおりとしてよいが、副反応を抑制するために10〜80℃が好ましく、室温程度(20〜30℃)がより好ましい。反応時間は反応の進行により適宜調整できるが、通常は10〜30時間である。酸化工程は還元工程に続いて連続して行なってよい。
2−4.フッ素化工程
本工程では、前記酸化工程で得た化合物40cのアルデヒド基を、フッ素化剤を用いてフッ素化して化合物60を得る。
本工程では、前記酸化工程で得た化合物40cのアルデヒド基を、フッ素化剤を用いてフッ素化して化合物60を得る。
(1)フッ素化剤
フッ素化剤としては、化学式5で表される化合物が使用できる。
フッ素化剤としては、化学式5で表される化合物が使用できる。
R7およびR9は独立して、水素原子または炭素数1〜8のアルキル基であり、R8は、水素原子、ハロゲン原子、または炭素数1〜8のアルキル基である。炭素数1〜8のアルキル基の具体例は既に述べたとおりである。本発明においては入手容易性および反応活性の観点から、R7およびR9はメチル基が好ましい。反応活性の観点からR8は炭素数1〜8の三級アルキル基が好ましく、t−ブチル基であることがより好ましい。このような化合物(R7およびR9がメチル基、R8がt−ブチル基)の例には、宇部興産株式会社製のFLUOLEAD(登録商標)が挙げられる。フッ素化剤の使用量は公知の量としてよいが、1モルの化合物40cに対して2〜10モルが好ましい。
(2)条件
反応温度は副反応を抑制するために10〜80℃が好ましく、室温程度(20〜30℃)がより好ましい。反応時間は、反応の進行により適宜調整できるが、通常は10〜30時間である。
反応温度は副反応を抑制するために10〜80℃が好ましく、室温程度(20〜30℃)がより好ましい。反応時間は、反応の進行により適宜調整できるが、通常は10〜30時間である。
また、フッ素化反応を促進するために、本工程においては反応促進剤としてアルコールを用いることが好ましい。アルコールとしては炭素数が1〜5のアルキルアルコールが好ましく、中でも入手容易性からメタノールまたはエタノールがより好ましい。アルコールは、本発明で用いるフッ素化剤と反応してフッ化水素(HF)を生成し、このHFが本工程における化合物40cのフッ素化反応を促進する。この機構は限定されないが、本発明で用いるフッ素化剤のフッ素原子とHFとが水素結合して硫黄原子のカチオン性を高めるので、化合物40cにおける酸素原子の硫黄原子の攻撃性が高まるのではないかと推察される(下記スキーム参照)。酸素原子が硫黄原子を攻撃した後、酸素原子と炭素原子の間が解裂するとともにフッ素化剤から2つのフッ素原子アニオンが遊離し、当該フッ素アニオンが炭素原子と結合して、ジフルオロメチル基が生成すると考えられる(J.Am.Chem.Soc.,132,p18199,(2010)参照)。
当該反応促進効果を得るために、アルコールの使用量は、フッ素化剤1モルに対して、0.01〜0.05モルが好ましい。
以上の工程により、フルオロメチル化ビニル基を有する化合物60が製造できる。
上記においては、化合物40cにおけるホルミルビニル基をフッ素化する工程を説明したが、例えば化合物40bにおけるヒドロキシメチルビニル基をフッ素化して、パーフルオロメチル化ビニル基を有する化合物を製造することもできる。
3.多価ビニルベンゼン化合物
(1)構造
前述のとおりArをフェニル基とした場合、本発明の多価芳香族化合物は、多価ビニルベンゼン化合物となる。多価ビニルベンゼン化合物は、例えば下記化学式40で表される。
(1)構造
前述のとおりArをフェニル基とした場合、本発明の多価芳香族化合物は、多価ビニルベンゼン化合物となる。多価ビニルベンゼン化合物は、例えば下記化学式40で表される。
R1a〜R3、A、およびフェニル基については既に述べたとおりである。
また、本発明のフルオロメチル化ビニル基を有する多価ビニルベンゼン化合物は、下記化学式40’で表される。
Rfは独立にジフルオロメチル基またはパーフルオロメチル基である。ジフルオロメチル基は、発光材料としたときにアクセプターおよびドナーとして機能でき、パーフルオロメチル基はアクセプターとして機能できる。本発明においては、Rfはともにジフルオロメチル基であることが好ましい。
(2)用途
本発明の多価ビニル芳香族化合物は、前述のとおり表示分野における発光材料や液晶材料、または色素増感型太陽電池材料として有用である。
本発明の多価ビニル芳香族化合物は、前述のとおり表示分野における発光材料や液晶材料、または色素増感型太陽電池材料として有用である。
以下、実施例及び比較例を挙げて、本発明をより詳細に説明する。
[実施例1]
以下の反応によりジビニルベンゼン化合物を製造した。
以下の反応によりジビニルベンゼン化合物を製造した。
詳細は以下のとおりである。
[実施例1−1]
4.5mgのPd(OAc)2(シグマアルドリッチ社製)と38μL(2.0mmol)の過安息香酸t−ブチル(シグマアルドリッチ社製)を酢酸(関東化学株式会社製)に溶解し、酢酸溶液を調製した。
4.5mgのPd(OAc)2(シグマアルドリッチ社製)と38μL(2.0mmol)の過安息香酸t−ブチル(シグマアルドリッチ社製)を酢酸(関東化学株式会社製)に溶解し、酢酸溶液を調製した。
化学式100で表され、R1がメチル基であるビニルベンゼン化合物1.0mmolとエチルアクリレート33μL(3.0mmol)をフラスコに装入した。次いで、室温、アルゴン雰囲気下にて、前記酢酸溶液をフラスコ内に装入した。この際、Pd(OAc)2を、ビニルベンゼン化合物に対して20mol%となるようにした。フラスコを加熱して内部温度を100℃とし、12時間撹拌して反応を実施した。その後、反応混合物を冷却して飽和NaCO3水溶液をフラスコ内に装入して反応を停止した。フラスコ内の混合物から有機相を分離した。残りの水相について、エーテル抽出を3回行って有機相を回収した。先に分離した有機相とエーテル抽出で得た有機相を合わせ、飽和NaCl水溶液で洗浄後、MgSO4を用いて乾燥した。さらに有機相を減圧下に置き、有機溶媒を除去した。シリカゲルクロマトグラフィーを用いて粗生成物を精製した。このようにして化学式401で表されるジビニルベンゼン化合物:(E)−エチル3−(2−((E)−3−アセトキシプロプ−1−エン−1−イル)フェニル)アクリレートを製造した。得られた化合物の1H−NMR(Bruker社製 AV300M、300MHz、CDCl3使用)スペクトルは以下のとおりであった。NMRの結果から、収率は8%であった。
[実施例1−2]
ビニルベンゼン化合物100として、R1がフェニル基である化合物を用いた以外は、実施例1−1と同様にしてジビニルベンゼン化合物402を得た。結果を表1に示す。得られた化合物の1H−NMR(Bruker社製 AV300M、300MHz、CDCl3使用)スペクトルは以下のとおりであった。
ビニルベンゼン化合物100として、R1がフェニル基である化合物を用いた以外は、実施例1−1と同様にしてジビニルベンゼン化合物402を得た。結果を表1に示す。得られた化合物の1H−NMR(Bruker社製 AV300M、300MHz、CDCl3使用)スペクトルは以下のとおりであった。
[実施例1−3]
ビニルベンゼン化合物100として、R1がt−ブチル基である化合物を用いた以外は、実施例1−1と同様にしてジビニルベンゼン化合物403を得た。結果を表1に示す。得られた化合物の1H−NMR(Bruker社製 AV300M、300MHz、CDCl3使用、内部標準としてTMSを使用)スペクトルは以下のとおりであった。
ビニルベンゼン化合物100として、R1がt−ブチル基である化合物を用いた以外は、実施例1−1と同様にしてジビニルベンゼン化合物403を得た。結果を表1に示す。得られた化合物の1H−NMR(Bruker社製 AV300M、300MHz、CDCl3使用、内部標準としてTMSを使用)スペクトルは以下のとおりであった。
[実施例1−4]
ビニルベンゼン化合物100として、R1がアセトキシメチル基である化合物を用いた以外は、実施例1−1と同様にしてジビニルベンゼン化合物401を得た。当該化合物の1H−NMRスペクトルは実施例1−1で得た化合物と同じスペクトルであった。結果を表1に示す。
ビニルベンゼン化合物100として、R1がアセトキシメチル基である化合物を用いた以外は、実施例1−1と同様にしてジビニルベンゼン化合物401を得た。当該化合物の1H−NMRスペクトルは実施例1−1で得た化合物と同じスペクトルであった。結果を表1に示す。
[実施例1−5]
過安息香酸t−ブチルの量を5.0mmolとした以外は、実施例1−1と同様にして反応を行なった。その結果、ジビニルベンゼン化合物401を得たが、一部の化合物のビニル基が重合した重合体が副生成物として生成した。収率は算出しなかった。
過安息香酸t−ブチルの量を5.0mmolとした以外は、実施例1−1と同様にして反応を行なった。その結果、ジビニルベンゼン化合物401を得たが、一部の化合物のビニル基が重合した重合体が副生成物として生成した。収率は算出しなかった。
[実施例1−6〜1−9]
酢酸の代わりに表1に示す溶媒を用いた以外は、実施例1−1と同様にして反応を行なった。その結果、わずかな収率であるがジビニルベンゼン化合物を得た。これらの例において収率は算出しなかった。
酢酸の代わりに表1に示す溶媒を用いた以外は、実施例1−1と同様にして反応を行なった。その結果、わずかな収率であるがジビニルベンゼン化合物を得た。これらの例において収率は算出しなかった。
[比較例1−1]
ビニルベンゼン化合物100の代わりに、下記化学式で表されるエチレニル基を有する化合物を用い、実施例1−1と同様の反応を行なった。しかし、エチルアクリレートに由来する基のオルト位への置換反応は生じなかった。
ビニルベンゼン化合物100の代わりに、下記化学式で表されるエチレニル基を有する化合物を用い、実施例1−1と同様の反応を行なった。しかし、エチルアクリレートに由来する基のオルト位への置換反応は生じなかった。
[比較例1−2]
ビニルベンゼン化合物100の代わりに、下記化学式で表されるニトリル基を有する化合物を用い、実施例1−1と同様の反応を行なった。しかし、エチルアクリレートに由来する基のオルト位への置換反応は生じなかった。
ビニルベンゼン化合物100の代わりに、下記化学式で表されるニトリル基を有する化合物を用い、実施例1−1と同様の反応を行なった。しかし、エチルアクリレートに由来する基のオルト位への置換反応は生じなかった。
[実施例2]
以下の反応によりジビニルベンゼン化合物を製造した。
以下の反応によりジビニルベンゼン化合物を製造した。
詳細は以下のとおりである。
[実施例2−1]
4.5mgのPd(OAc)2(シグマアルドリッチ社製)と64mg(2.0mmol)のヨードフェニルジアセテート(シグマアルドリッチ社製)を酢酸(関東化学株式会社製)に溶解し、酢酸溶液を調製した。
4.5mgのPd(OAc)2(シグマアルドリッチ社製)と64mg(2.0mmol)のヨードフェニルジアセテート(シグマアルドリッチ社製)を酢酸(関東化学株式会社製)に溶解し、酢酸溶液を調製した。
化学式100’で表され、R1がメチル基、R2が水素原子であるビニルベンゼン化合物1.0mmolとエチルアクリレート33μL(3.0mmol)をフラスコに装入した。次いで、室温、アルゴン雰囲気下にて、前記酢酸溶液をフラスコ内に装入した。この際、Pd(OAc)2を、ビニルベンゼン化合物に対して10mol%となるようにした。フラスコを加熱して内部温度を100℃とし、12時間撹拌して反応を実施した。その後、反応混合物を冷却して飽和NaCO3水溶液をフラスコ内に装入して反応を停止した。フラスコ内の混合物から有機相を分離した。残りの水相について、エーテル抽出を3回行って有機相を回収した。先に分離した有機相とエーテル抽出で得た有機相を合わせ、飽和NaCl水溶液で洗浄後、MgSO4を用いて乾燥した。さらに有機相を減圧下に置き、有機溶媒を除去した。シリカゲルクロマトグラフィーを用いて粗生成物を精製した。このようにして化学式401で表されるジビニルベンゼン化合物:(E)−エチル3−(2−((E)−3−アセトキシプロプ−1−エン−1−イル)フェニル)アクリレートを製造した。収率は17%であった。得られた化合物の1H−NMRスペクトルは、実施例1−1で得た化合物と同じスペクトルであった。
[実施例2−2〜2−3]
Pd(OAc)2の量をそれぞれ20mol%、30mol%とした以外は実施例2−1と同様にして、ジビニルベンゼン化合物401を製造した。得られた化合物の1H−NMRスペクトルは、実施例1−1で得た化合物と同じスペクトルであった。結果を表2に示す。
Pd(OAc)2の量をそれぞれ20mol%、30mol%とした以外は実施例2−1と同様にして、ジビニルベンゼン化合物401を製造した。得られた化合物の1H−NMRスペクトルは、実施例1−1で得た化合物と同じスペクトルであった。結果を表2に示す。
[実施例2−4〜2−6]
表2に示すビニルベンゼン化合物を用い、Pd(OAc)2の量を20mol%とした以外は、実施例2−1と同様にしてジビニルベンゼン化合物を製造した。得られた化合物の1H−NMRスペクトルは、それぞれ実施例1−2、1−3、1−1で得た化合物と同じスペクトルであり、それぞれ化合物402、403および401であることを確認した。
表2に示すビニルベンゼン化合物を用い、Pd(OAc)2の量を20mol%とした以外は、実施例2−1と同様にしてジビニルベンゼン化合物を製造した。得られた化合物の1H−NMRスペクトルは、それぞれ実施例1−2、1−3、1−1で得た化合物と同じスペクトルであり、それぞれ化合物402、403および401であることを確認した。
[実施例2−7]
表2に示すビニルベンゼン化合物を用い、Pd(OAc)2の量を20mol%とした以外は、実施例2−1と同様にしてジビニルベンゼン化合物を製造した。その結果、ジビニルベンゼン化合物404を得た。得られた化合物の1H−NMRスペクトルは以下のとおりであった。
表2に示すビニルベンゼン化合物を用い、Pd(OAc)2の量を20mol%とした以外は、実施例2−1と同様にしてジビニルベンゼン化合物を製造した。その結果、ジビニルベンゼン化合物404を得た。得られた化合物の1H−NMRスペクトルは以下のとおりであった。
[実施例2−8]
表2に示すビニルベンゼン化合物を用い、Pd(OAc)2の量を20mol%とした以外は、実施例2−1と同様にしてジビニルベンゼン化合物を製造した。その結果、ジビニルベンゼン化合物405を得た。得られた化合物の1H−NMRスペクトルは以下のとおりであった。
表2に示すビニルベンゼン化合物を用い、Pd(OAc)2の量を20mol%とした以外は、実施例2−1と同様にしてジビニルベンゼン化合物を製造した。その結果、ジビニルベンゼン化合物405を得た。得られた化合物の1H−NMRスペクトルは以下のとおりであった。
[実施例2−9〜2−13]
酢酸の代わりに表2に示す溶媒を用いた以外は、実施例2−1と同様にして反応を行なった。その結果、わずかな収率であるがジビニルベンゼン化合物を得た。これらの例において収率は算出しなかった。
酢酸の代わりに表2に示す溶媒を用いた以外は、実施例2−1と同様にして反応を行なった。その結果、わずかな収率であるがジビニルベンゼン化合物を得た。これらの例において収率は算出しなかった。
[比較例2−1〜2−2]
Pd(OAc)2の代わりにそれぞれPdCl2およびPd(OTs)2(NCMe)2を用いた以外は、実施例2−1と同様にして反応を行なった。しかしジビニルベンゼン化合物は得られなかった。
Pd(OAc)2の代わりにそれぞれPdCl2およびPd(OTs)2(NCMe)2を用いた以外は、実施例2−1と同様にして反応を行なった。しかしジビニルベンゼン化合物は得られなかった。
[比較例2−3]
ビニルベンゼン化合物の代わりに、比較例1−1で用いた化合物を用いた以外は、実施例2−4と同様にして反応を行なった。しかし、エチルアクリレートに由来する基のオルト位への置換反応は生じなかった。
ビニルベンゼン化合物の代わりに、比較例1−1で用いた化合物を用いた以外は、実施例2−4と同様にして反応を行なった。しかし、エチルアクリレートに由来する基のオルト位への置換反応は生じなかった。
[比較例2−4]
ビニルベンゼン化合物の代わりに、比較例1−2で用いた化合物を用いた以外は、実施例2−4と同様にして反応を行なった。しかし、エチルアクリレートに由来する基のオルト位への置換反応は生じなかった。
ビニルベンゼン化合物の代わりに、比較例1−2で用いた化合物を用いた以外は、実施例2−4と同様にして反応を行なった。しかし、エチルアクリレートに由来する基のオルト位への置換反応は生じなかった。
[実施例3]
本例の反応スキームを以下に示す。
本例の反応スキームを以下に示す。
実施例2−2と同様にしてビニルベンゼン化合物401を得た。次いで、当該ビニルベンゼン化合物24.8mg(0.09mmol)と塩化メチレン1mLをフラスコに装入して撹拌し溶液とし、内容物の温度を−78℃に冷却した。アルゴン雰囲気下において、1.04MのDIBAL(水素化ジイソブチルアルミニウム)のヘキサン溶液0.46mL(DIBALは0.45mmol)をフラスコ内に滴下した。−78℃で3時間還元反応を行なった後、ロッシェル塩(酒石酸カリウムナトリウム)水溶液を用いて反応をクエンチした。次いでフラスコ内の混合物から有機相を分離した。残った水相について、塩化メチレン抽出を3回行って有機相を回収した。先に分離した有機相と塩化メチレン抽出で得た有機相を合わせ、飽和NaCl水溶液で洗浄後、MgSO4を用いて乾燥した。さらに有機相を減圧下に置き、有機溶媒を除去した。シリカゲルクロマトグラフィーを用いて粗生成物を精製し、化合物401bを得た。収率は95%であった。1H−NMRスペクトルは以下のとおりであった。
7.2mg(0.04mmol)の化合物401bと1mLの塩化メチレンとをフラスコに装入して撹拌し溶液とした。内容物の温度を室温にし、アルゴン雰囲気下で70mgのMnO2(0.8mmol)をフラスコ内に装入し、12時間酸化反応を行なった。その後、減圧下で溶媒を除去した。生成物をシリカゲルクロマトグラフィーで精製し、化学式401cで表されるアルデヒド基を有する化合物を得た。収率は98%であった。1H−NMRスペクトルは以下のとおりであった。
190mg(1mmol)の化合物401cを5mLの塩化メチレンに溶解して溶液とし、PTFEチューブに装入した。次いで、アルゴン雰囲気下においてフッ素化剤であるFLOULEAD(宇部興産株式会社製)851mg(3.4mmol)とエタノール4.6μL(0.1mmol)をPTFEチューブに加え、室温にてフッ素化反応を12時間行なった。その後、チューブ内にNa2CO3水溶液を加えて3時間撹拌した。次いで反応混合物から有機相を分離した。残った水相について、ジエチルエーテル抽出を3回行って有機相を回収した。先に分離した有機相とジエチルエーテル抽出で得た有機相を合わせ、飽和NaCl水溶液で洗浄後、MgSO4を用いて乾燥した。さらに有機相を減圧下に置き、有機溶媒を除去した。シリカゲルクロマトグラフィーを用いて粗生成物を精製し、化合物601を得た。収率は53%であった。得られた化合物の1H−NMRスペクトル、および19F−NMR(Bruker社 AV300M、300MHz、CDCl3使用、内部標準としてBTF(ベンズトリフロリド)を使用)は以下のとおりであった。
[比較例3]
4.5mgのPd(OAc)2(シグマアルドリッチ社製)と、酸化剤として2.0mmolのCu(OAc)2を酢酸(関東化学株式会社製)に溶解し、酢酸溶液を調製した。
4.5mgのPd(OAc)2(シグマアルドリッチ社製)と、酸化剤として2.0mmolのCu(OAc)2を酢酸(関東化学株式会社製)に溶解し、酢酸溶液を調製した。
化学式100’で表され、R1がメチル基、R2が水素原子であるビニルベンゼン化合物1.0mmolとエチルアクリレート33μL(3.0mmol)をフラスコに装入した。次いで、室温、アルゴン雰囲気下にて、前記酢酸溶液をフラスコ内に装入した。この際、Pd(OAc)2を、ビニルベンゼン化合物に対して10mol%となるようにした。フラスコを加熱して内部温度を100℃とし、12時間撹拌して反応を実施した。その後、反応混合物を冷却して飽和NaCO3水溶液をフラスコ内に装入して反応を停止した。フラスコ内の混合物から有機相を分離した。残りの水相について、エーテル抽出を3回行って有機相を回収した。先に分離した有機相とエーテル抽出で得た有機相を合わせ、飽和NaCl水溶液で洗浄後、MgSO4を用いて乾燥した。さらに有機相を減圧下に置き、有機溶媒を除去した。シリカゲルクロマトグラフィーを用いて粗生成物を精製した。しかしながら、化学式400’で表されるジビニルベンゼン化合物は得られなかった。
この他に、触媒としてPd(OTs)2(NCMe)2を、酸化剤としてCu(OAc)2、Ag2O3、分子状酸素(1気圧)を、溶媒としてTHF、DMSOを用いて反応を試みたがジビニルベンゼン化合物は得られなかった。
本例では、以下のスキームに示すような触媒サイクルが生じると予想されたが、実際には当該サイクルは生じないことが明らかとなった。
Claims (9)
- (1)下記化学式1で表されるビニル芳香族化合物と、
R1は、−CH2OC(=O)R4(ただしR4は炭素数1〜20のアルキル基)で表される基、炭素数1〜20のアルキル基、置換基を有していてもよい単環の芳香族炭化水素基もしくは複数の当該芳香族炭化水素基が単結合もしくは不飽和結合で連結してなる環集積炭化水素基、トリアルキルシリル基、または水素原子であり、
R2は水素原子または炭素数1〜5のアルキル基であり、
R3は水素原子または炭素数1〜20のアルキル基であり、
nは1〜mの整数(ただしmはArが単環の芳香族炭化水素基の場合、Arの芳香環を構成する炭素原子の数から1を減じた数であり、Arが環集積炭化水素基の場合、芳香環を構成する炭素原子のうち単結合もしくは不飽和結合に関与していない炭素原子の数から1を減じた数)である]
(2)下記化学式2で表されるビニル化合物とを、
(3−1)下記化学式3で表される金属錯体、および(3−2)過カルボン酸類、または超原子価ヨウ素化合物の存在下で反応させて、
R6は、炭素数1〜5のアルキル基、フェニル基、または炭素数1〜5のアルキル基を置換基として有するフェニル基である]
前記ビニル芳香族化合物の、ビニル基が結合している炭素原子と隣接する炭素原子であって置換基を持たない炭素原子上に前記ビニル化合物から誘導されるビニル基を導入する工程を含む、
下記化学式4
R1aはR1、または前記化学式1におけるR1がメチル基である場合は−CH2OC(=O)R6(R1およびR6は前述のとおり定義される)であり、
R2、R3およびAは前述のとおり定義される]
で表される多価ビニル芳香族化合物の製造方法。 - 前記化学式3で表される金属錯体におけるMがPdであり、R6がメチル基またはフェニル基である、請求項1に記載の製造方法。
- 前記過カルボン酸類が過安息香酸エステルであり、前記超原子価ヨウ素化合物がジアシルオキシヨードベンゼンである、請求項1または2に記載の製造方法。
- 前記化学式1で表されるビニル芳香族化合物1molに対して、前記化学式2で表されるビニル化合物を2〜5mol、前記化学式3で表される金属錯体を0.1〜0.5mol、過カルボン酸類または超原子価ヨウ素化合物を1〜3mol使用する、請求項1〜3のいずれかに記載の製造方法。
- 前記化学式1で表されるビニル芳香族化合物におけるArがフェニル基、R1がフェニル基、炭素数1〜4のアルキル基、シリル基、または−CH2OC(=O)R4(ただしR4は炭素数1〜20のアルキル基)で表される基であり、R2およびR3が、独立して水素原子またはメチル基であり、
前記化学式2で表されるビニル化合物におけるAが−COOR5で表される基(ただしR5は炭素数1〜20のアルキル基)である、請求項1〜4のいずれかに記載の製造方法。 - 前記反応をカルボン酸溶媒中で行なう、請求項1〜5のいずれかに記載の製造方法。
- 下記化学式1aで表されるビニル芳香族化合物と、
R1bは、メチル基または−CH2OC(=O)R4(ただしR4は炭素数1〜20のアルキル基)であり、
R2は水素原子または炭素数1〜5のアルキル基であり、
R3は水素原子または炭素数1〜20のアルキル基である]
(2)下記化学式2aで表されるビニル化合物とを、
(3−1)前記化学式3で表される金属錯体、および(3−2)過カルボン酸または超原子価ヨウ素化合物の存在下で反応させて、
前記ビニル芳香族化合物の、ビニル基が結合している炭素原子と隣接する炭素原子であって置換基を持たない炭素原子上に前記ビニル化合物から誘導されるビニル基を導入して、下記化学式4aで表される
多価ビニル芳香族化合物を得る工程、
前記導入工程で得た化合物のエステル基を還元してヒドロキシ基とする還元工程、
前記還元工程で得た化合物のヒドロキシ基を酸化してアルデヒド基とする酸化工程、ならびに
前記酸化工程で得た化合物と下記化学式5で表される化合物を反応させて、
アルデヒド基をジフルオロメチル基に変換する工程を含む、
下記化学式6で表される
多価ビニル芳香族化合物の製造方法。
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