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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-07-08
(45)【発行日】2024-07-17
(54)【発明の名称】トリオルガノシラン化合物の製造方法
(51)【国際特許分類】
   C07F 7/08 20060101AFI20240709BHJP
   C07B 61/00 20060101ALN20240709BHJP
【FI】
C07F7/08 C
C07F7/08 B
C07B61/00 300
【請求項の数】 21
(21)【出願番号】P 2021516200
(86)(22)【出願日】2020-04-23
(86)【国際出願番号】 JP2020017478
(87)【国際公開番号】W WO2020218413
(87)【国際公開日】2020-10-29
【審査請求日】2023-02-20
(31)【優先権主張番号】P 2019086647
(32)【優先日】2019-04-26
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】000003986
【氏名又は名称】日産化学株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001508
【氏名又は名称】弁理士法人 津国
(72)【発明者】
【氏名】吉野 円香
(72)【発明者】
【氏名】涌井 和也
(72)【発明者】
【氏名】長屋 昭裕
【審査官】高森 ひとみ
(56)【参考文献】
【文献】特開2016-036038(JP,A)
【文献】特開2003-201294(JP,A)
【文献】UHLIG,W. et al.,Neuartige silyltriflat-derivate,Journal of Organometallic Chemistry,1989年,Vol.378, No.1,pp.C1-C5
【文献】Uhlig, W.,Silyl Triflates - Valuable Synthetic Materials in Organosilicon Chemistry,Chem. Ber.,1996年,Vol.129,pp.733-739
【文献】KIM,C. et al.,The formation of dendrimeric silane on poly(carbosilane): silane arborols (V),Journal of the Korean Chemical Society,1996年,Vol.40, No.5,pp.347-356
【文献】LIANG, H. et al.,Di-ter-butylisobytylsilyl, another useful protecting group,Organic Letters,2011年,Vol.13, No.15,pp.4120-4123,DOI:10.1021/ol201640y
【文献】CHEN, Qing-An et al.,Bronsted Acid-Promoted Formation of Stabilized Silylium Ions for Catalytic Friedel-Crafts C-H Silyla,Journal of the American Chemical Society,2016年,Vol.138, No.25,pp.7868-7871,DOI: 10.1021/jacs.6b04878
【文献】BASSINDALE,A.R. et al.,The synthesis of functionalized silyltriflates,Journal of Organometallic Chemistry,1984年,Vol.271,pp.C1-C3,DOI:10.1016/0022-328X(84)85193-1
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
C07F
CAplus/REGISTRY(STN)
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
下記工程(1)及び(2)を含む、トリオルガノシラン化合物の製造方法:
(1)
式(I):
【化1】

[式中、R及びRは、独立して、2又は3級の 4-6 アルキル基を表す]で表されるジオルガノシラン化合物にトリフラート化試薬を反応させて、
式(III)
【化2】

[式中、R及びRは、前記と同じ意味を表す]で表されるモノトリフラート化合物を得る工程;
(2)
工程(1)で得られたモノトリフラート化合物に、RLiまたはRMgX(式中、Rは、 3-6 アルキル基、無置換もしくはC 1-20 アルキル基で置換されているC 6-12 アリール基または 7-13 アラルキル基を表し、Xは塩素原子、臭素原子またはヨウ素原子を表す)で表される金属試薬を反応させて、
式(II):
【化3】

[式中、R、R及びRは、前記と同じ意味を表す]で表されるトリオルガノシラン化合物を得る工程。
【請求項2】
及びRが、それぞれ独立して、3級のC4-6アルキル基である、請求項に記載のトリオルガノシラン化合物の製造方法。
【請求項3】
及びRが、それぞれtert-ブチル基である、請求項に記載のトリオルガノシラン化合物の製造方法。
【請求項4】
金属試薬が、RLiである、請求項1乃至の何れか一項に記載のトリオルガノシラン化合物の製造方法。
【請求項5】
が、C3-6アルキル基又は無置換もしくはC 1-20 アルキル基で置換されている6-12アリール基である、請求項に記載のトリオルガノシラン化合物の製造方法。
【請求項6】
が、C3-6アルキル基である、請求項に記載のトリオルガノシラン化合物の製造方法。
【請求項7】
が、sec-ブチル基又はn-ブチル基である、請求項に記載のトリオルガノシラン化合物の製造方法。
【請求項8】
が、無置換もしくはC 1-20 アルキル基で置換されている6-12アリール基である、請求項に記載のトリオルガノシラン化合物の製造方法。
【請求項9】
が、無置換もしくはC 1-20 アルキル基で置換されているフェニル基である、請求項に記載のトリオルガノシラン化合物の製造方法。
【請求項10】
Liが、無置換もしくはC 1-20 アルキル基で置換されているハロゲン化C6-12アリールから調製した、無置換もしくはC 1-20 アルキル基で置換されている6-12アリールリチウムである、請求項に記載のトリオルガノシラン化合物の製造方法。
【請求項11】
Liが、無置換もしくはC 1-20 アルキル基で置換されているハロゲン化C6-12アリールと、n-ブチルリチウム又はsec-ブチルリチウムを用いて調製した、置換基を有していてもよいC6-12アリールリチウムである、請求項に記載のトリオルガノシラン化合物の製造方法。
【請求項12】
金属試薬が、RMgXである、請求項1乃至の何れか一項に記載のトリオルガノシラン化合物の製造方法。
【請求項13】
が、C7-13アラルキル基である、請求項12に記載のトリオルガノシラン化合物の製造方法。
【請求項14】
が、ベンジル基である、請求項13に記載のトリオルガノシラン化合物の製造方法。
【請求項15】
Xが、塩素原子又は臭素原子である、請求項12乃至14の何れか一項に記載のトリオルガノシラン化合物の製造方法。
【請求項16】
トリフラート化試薬が、トリフルオロメタンスルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸無水物、トリフルオロメタンスルホニルクロリド、N-(2-ピリジル)ビス(トリフルオロメタンスルホンイミド)又はトリフルオロメタンスルホン酸トリメチルシリルである、請求項1乃至15の何れか一項に記載のトリオルガノシラン化合物の製造方法。
【請求項17】
トリフラート化試薬が、トリフルオロメタンスルホン酸である、請求項16に記載のトリオルガノシラン化合物の製造方法。
【請求項18】
さらに下記工程(3)を含む、請求項1乃至17の何れか一項に記載のトリオルガノシラン化合物の製造方法:
(3)
工程(2)で得られたトリオルガノシラン化合物のR 無置換もしくはC 1-20 アルキル基で置換されているC 6-12 アリール基であり、該アリール基を、金属触媒存在下水素を反応させて、シクロアルキル基に変換する工程。
【請求項19】
工程(2)で得られたトリオルガノシラン化合物のR 無置換もしくはC 1-20 アルキル基で置換されているフェニル基である、請求項18に記載のトリオルガノシラン化合物の製造方法。
【請求項20】
金属触媒が、ルテニウム-アルミナ粉末又はロジウムカーボン粉末である、請求項18又は19に記載のトリオルガノシラン化合物の製造方法。
【請求項21】
金属触媒が、ルテニウム-アルミナ粉末である、請求項20に記載のトリオルガノシラン化合物の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、トリオルガノシラン化合物の新規な製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
トリオルガノシラン化合物は、有機化合物の合成中間体の様々な官能基に適用可能なシリル保護剤として利用されている(非特許文献1)。
トリオルガノシラン化合物の製造方法としては、ジアルキルシラン化合物に、2級脂肪族炭化水素基またはアリール基を導入する方法が知られている(非特許文献2、3)。
また、オルガノシラン化合物の置換基にアリール基が含まれる場合、そのアリール基を水素化反応によってシクロアルキル基へと変換する方法が知られている(非特許文献4)。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【0003】
【文献】オーガニックレターズ、2011年、13巻、4120-4123頁
【文献】ジャーナル オブ アメリカン ケミカル ソサイエティー、2013年、135巻、15282-15285頁
【文献】インオーガニックケミストリー、2004年、43巻、3421-3432頁
【文献】アンゲヴァンテ ケミー インターナショナル エディション、2018年、57巻、8297-8300頁
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
非特許文献2に記載の方法で、ジ-t-ブチルシランに2級脂肪族炭化水素基を導入する場合、収率が中程度であり、望まない異性体が生成することが課題となっている。
また、非特許文献3に記載の方法で、ジ-t-ブチルシランにアリール基を導入する場合、加熱還流攪拌という高温条件が必要となることが課題となっている。なお発明者らが確認したところ、ハロゲン化アリール化合物とn-ブチルリチウム又はsec-ブチルリチウム試薬から調製したアリールリチウムを使用した場合、アリール基を効率的に導入できないことが見出された。さらに、非特許文献3に記載の方法では、sec-ブチルリチウムを導入する反応は低収率であることも見出された。
そこで本発明者らは鋭意検討した結果、特定の中間体を使用することにより、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。すなわち、本発明は、以下を特徴とするものである。
【0005】
[1]
下記工程(1)及び(2)を含む、トリオルガノシラン化合物の製造方法:
(1)
式(I):
【化1】

[式中、R及びRは、独立して、それぞれ置換基を有していてもよい2級もしくは3級の炭素数が4以上のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数が3以上のシクロアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数が6以上のアリール基または置換基を有していてもよい炭素数が7以上のアラルキル基を表す]で表されるジオルガノシラン化合物にトリフラート化試薬を反応させて、
式(III)
【化2】

[式中、R及びRは、前記と同じ意味を表す]で表されるモノトリフラート化合物を得る工程;
(2)
工程(1)で得られたモノトリフラート化合物に、RLiまたはRMgX(式中、Rは、置換基を有していてもよい炭素数が3以上のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数が3以上のシクロアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数が6以上のアリール基または置換基を有していてもよい炭素数が7以上のアラルキル基を表し、Xは塩素原子、臭素原子またはヨウ素原子を表す)で表される金属試薬を反応させて、
式(II):
【化3】

[式中、R、R及びRは、前記と同じ意味を表す]で表されるトリオルガノシラン化合物を得る工程。
[2]
及びRが、それぞれ独立して、2級又は3級のC4-6アルキル基である、[1]に記載のトリオルガノシラン化合物の製造方法。
[3]
及びRが、それぞれ独立して、3級のC4-6アルキル基である、[2]に記載のトリオルガノシラン化合物の製造方法。
[4]
及びRが、それぞれtert-ブチル基である、[3]に記載のトリオルガノシラン化合物の製造方法。
[5]
金属試薬が、RLiである、[1]乃至[4]の何れか一つに記載のトリオルガノシラン化合物の製造方法。
[6]
が、C3-6アルキル基又は置換基を有していてもよいC6-12アリール基である、[5]に記載のトリオルガノシラン化合物の製造方法。
[7]
が、C3-6アルキル基である、[6]に記載のトリオルガノシラン化合物の製造方法。
[8]
が、sec-ブチル基又はn-ブチル基である、[7]に記載のトリオルガノシラン化合物の製造方法。
[9]
が、置換基を有していてもよいC6-12アリール基である、[6]に記載のトリオルガノシラン化合物の製造方法。
[10]
が、置換基を有していてもよいフェニル基である、[9]に記載のトリオルガノシラン化合物の製造方法。
[11]
Liが、置換基を有していてもよいハロゲン化C6-12アリールから調製した、置換基を有していてもよいC6-12アリールリチウムである、[9]に記載のトリオルガノシラン化合物の製造方法。
[12]
Liが、置換基を有していてもよいハロゲン化C6-12アリールと、n-ブチルリチウム又はsec-ブチルリチウムを用いて調製した、置換基を有していてもよいC6-12アリールリチウムである、[9]に記載のトリオルガノシラン化合物の製造方法。
[13]
金属試薬が、RMgXである、[1]乃至[4]の何れか一つに記載のトリオルガノシラン化合物の製造方法。
[14]
が、C7-13アラルキル基である、[13]に記載のトリオルガノシラン化合物の製造方法。
[15]
が、ベンジル基である、[14]に記載のトリオルガノシラン化合物の製造方法。
[16]
Xが、塩素原子又は臭素原子である、[13]乃至[15]の何れか一つに記載のトリオルガノシラン化合物の製造方法。
[17]
トリフラート化試薬が、トリフルオロメタンスルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸無水物、トリフルオロメタンスルホニルクロリド、N-(2-ピリジル)ビス(トリフルオロメタンスルホンイミド)又はトリフルオロメタンスルホン酸トリメチルシリルである、[1]乃至[16]の何れか一つに記載のトリオルガノシラン化合物の製造方法。
[18]
トリフラート化試薬が、トリフルオロメタンスルホン酸である、[17]に記載のトリオルガノシラン化合物の製造方法。
[19]
さらに下記工程(3)を含む、[1]乃至[18]の何れか一つに記載のトリオルガノシラン化合物の製造方法:
(3)
工程(2)で得られたトリオルガノシラン化合物のR、R及びRの内、少なくとも一つが置換基を有していてもよい炭素数が6以上のアリール基であり、該アリール基を、金属触媒存在下水素を反応させて、シクロアルキル基に変換する工程。
[20]
工程(2)で得られたトリオルガノシラン化合物のR、R及びRの内、少なくとも一つが置換基を有していてもよいフェニル基である、[19]に記載のトリオルガノシラン化合物の製造方法。
[21]
金属触媒が、ルテニウム-アルミナ粉末又はロジウムカーボン粉末である、[19]又は[20]に記載のトリオルガノシラン化合物の製造方法。
[22]
金属触媒が、ルテニウム-アルミナ粉末である、[21]に記載のトリオルガノシラン化合物の製造方法。
【発明の効果】
【0006】
本発明により、トリオルガノシラン化合物の新規な製造方法を提供することができた。
【発明を実施するための形態】
【0007】
以下、さらに詳細に本発明を説明する。
【0008】
本明細書における「n-」はノルマル、「s-」及び「sec-」はセカンダリー、「t-」及び「tert-」はターシャリー、「Bu」はブチル、「Hex」はヘキシル、「Ph」はフェニル、「c」はシクロ、「Bn」はベンジル、「Mes」はメシチル、「cC10」はシクロヘキサンジイルを意味する。
【0009】
「ハロゲン原子」とは、フッ素原子、塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子を意味する。
【0010】
「C1-40アルキル基」とは、炭素数が1乃至40である、直鎖又は分岐鎖状のアルキル基を意味し、具体例としては、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、s-ブチル基、t-ブチル基、n-ペンチル基、n-ヘキシル基、オクチル基、デシル基、ドデシル基、ヘキサデシル基、オクタデシル基、ドコシル基、トリアコンチル基、テトラコンチル基、3,7,11,15-テトラメチルヘキサデシル基などが挙げられる。また「C1-20アルキル基」とは、炭素数が1乃至20であり、「C1-6アルキル基」とは、炭素数が1乃至6であり、「C3-6アルキル基」とは、炭素数が3乃至6である、直鎖又は分岐鎖状のアルキル基を意味する。
【0011】
「2級又は3級の炭素数が4以上のアルキル基」とは、炭素数が4以上である、2級又は3級のアルキル基を意味し、好ましくは炭素数が4乃至40、より好ましくは炭素数が4乃至20、さらに好ましくは炭素数が4乃至10、特に好ましくは炭素数が4乃至6である、2級又は3級のアルキル基を意味する。なお、2級又は3級のアルキル基とは、基としての結合位置が、2級又は3級炭素上にあるアルキル基を意味する。具体例としては、2-ブチル基、t-ブチル基、3-ペンチル基、テキシル基などが挙げられる。また「2級又は3級のC4-6アルキル基」とは、炭素数が4乃至6である、2級または3級のアルキル基を意味し、「3級のC4-6アルキル基」とは、炭素数が4乃至6である、3級のアルキル基を意味する。
【0012】
「炭素数が3以上のアルキル基」とは、炭素数が3以上である、直鎖又は分岐鎖状のアルキル基を意味し、好ましくは炭素数が3乃至40、より好ましくは炭素数が3乃至20、さらに好ましくは炭素数が3乃至10、特に好ましくは炭素数が3乃至6である、直鎖又は分岐鎖状のアルキル基を意味し、炭素数が3以上のアルキル基の具体例としては、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、2-ブチル基、t-ブチル基、n-ペンチル基、3-ペンチル基、n-ヘキシル基、テキシル基などが挙げられる。
【0013】
「炭素数が3以上のシクロアルキル基」とは、炭素数が3以上である、環状のアルキル基を意味し、好ましくは炭素数が3乃至40、より好ましくは炭素数が3乃至20、さらに好ましくは炭素数が3乃至10、特に好ましくは炭素数が3乃至6である、環状のアルキル基を意味する。炭素数が3以上のシクロアルキル基の具体例としては、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基などが挙げられる。
【0014】
「炭素数が6以上のアリール基」とは、炭素数が6以上である、芳香族炭化水素基を意味し、好ましくは炭素数が6乃至40、より好ましくは炭素数が6乃至20、さらに好ましくは炭素数が6乃至12である、芳香族炭化水素基を意味する。炭素数が6以上のアリール基の具体例としては、フェニル基、1-ナフチル基、2-ナフチル基、1-アントラセニル基、2-アントラセニル基、9-アントラセニル基、ビフェニル基などが挙げられる。また「C6-12アリール基」とは、炭素数が6乃至12である、アリール基を意味する。
【0015】
「炭素数が7以上のアラルキル基」とは、炭素数が7以上である、アリールアルキル基を意味し、好ましくは炭素数が7乃至40、より好ましくは炭素数が7乃至20、さらに好ましくは炭素数が7乃至13である、アリールアルキル基を意味する。炭素数が7以上のアラルキル基の具体例としては、ベンジル基、1-フェニルエチル基、2-フェニルエチル基、1-フェニルプロピル基、2-フェニルプロピル基、3-フェニルプロピル基、ジフェニルメチル基、ナフチルメチル基、1-ナフチルエチル基、1-ナフチルプロピル基などが挙げられる。また「C7-13アラルキル基」とは、炭素数が7乃至13である、アラルキル基を意味する。
【0016】
「ハロゲン化C6-12アリール」とは、炭素数が6乃至12であり、芳香環上の1つ以上の水素がハロゲン原子に置換されたアリールを意味し、具体例としては、クロロベンゼン、ブロモベンゼン、ヨードベンゼンなどが挙げられる。
【0017】
「C6-12アリールリチウム」とは、炭素数が6乃至12であり、炭素-リチウム結合を有する化合物を意味し、具体例としては、フェニルリチウム、1-ナフチルリチウム、2-ナフチルリチウムなどが挙げられる。
【0018】
「置換基を有していてもよい」とは、無置換であるか、または任意の数の任意の置換基で置換されていることを意味する。
【0019】
上記の「任意の置換基」は、本発明が対象とする反応に悪影響を与えない置換基であれば特に種類は限定されない。
【0020】
「置換基を有していてもよい」における「置換基」としては、特に制限されないが、例えば、C1-40アルキル基、ヒドロキシ基、C1-40アルコキシ基、アセトキシ基、ジC1-40アルキルアミノ基、ハロゲン原子等が挙げられ、好ましくは、C1-40アルキル基、C1-40アルコキシ基又はジC1-6アルキルアミノ基であり、より好ましくはC1-40アルキル基又はC1-40アルコキシ基である。
【0021】
「C1-40アルコキシ基」とは、炭素数が1乃至40である、直鎖又は分岐鎖状のアルコキシ基を意味し、具体例としては、メトキシ基、エトキシ基、n-プロピルオキシ基、イソプロピルオキシ基、n-ブチルオキシ基、t-ブチルオキシ基、n-ペンチルオキシ基、n-ヘキシルオキシ基、オクチルオキシ基、ドデシルオキシ基、ヘキサデシルオキシ基、オクタデシルオキシ基などが挙げられる。
【0022】
「ジC1-40アルキルアミノ基」とは、同一又は異なる2個の前記「C1-40アルキル基」がアミノ基に結合した基を意味し、具体例としては、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、ジ-n-プロピルアミノ基、ジイソプロピルアミノ基、ジ-n-ブチルアミノ基、ジイソブチルアミノ基、ジ-t-ブチルアミノ基、ジ-n-ペンチルアミノ基、ジ-n-ヘキシルアミノ基、N-エチル-N-メチルアミノ基、N-メチル-N-n-プロピルアミノ基、N-イソプロピル-N-メチルアミノ基、N-n-ブチル-N-メチルアミノ基、N-イソブチル-N-メチルアミノ基、N-t-ブチル-N-メチルアミノ基、N-メチル-N-n-ペンチルアミノ基、N-n-ヘキシル-N-メチルアミノ基、N-エチル-N-n-プロピルアミノ基、N-エチル-N-イソプロピルアミノ基、N-n-ブチル-N-エチルアミノ基、N-エチル-N-イソブチルアミノ基、N-t-ブチル-N-エチルアミノ基、N-エチル-N-n-ペンチルアミノ基、N-エチル-N-n-ヘキシルアミノ基、ジオクチルアミノ基、ジデシルアミノ基、ジドデシルアミノ基、ジヘキサデシルアミノ基、ジオクタデシルアミノ基、ジドコシルアミノ基などが挙げられる。
【0023】
(本発明のトリオルガノシラン化合物の製造法の具体的な説明)
以下に本発明のトリオルガノシラン化合物の製造法の各工程(i)乃至(iii)について説明する。
一つの側面として、本発明のトリオルガノシラン化合物の製造は、以下の工程(i)乃至(iii)として記載されるそれぞれの単位工程により構成される。
一つの側面として、本発明のトリオルガノシラン化合物の製造は、以下の工程(i)乃至(iii)として記載される単位工程を、すべてまたは適宜組み合わせることで行うことができる。
なお、本具体的な説明は以下に基づき説明される。
(a)工程(i)乃至(iii)の記載におけるR、RおよびRは、上記と同義である。
(b)反応の具体的な条件は、本発明のトリオルガノシラン化合物の製造が達成される限りにおいて特に制限されない。各反応における好ましい条件は適宜詳述される。
(c)各反応で記載される溶媒は、単独で用いても、2種類以上を混合して用いても良い。
【0024】
工程(i):モノトリフラート化工程
本工程は、ジオルガノシラン化合物(化合物(I))にトリフラート化試薬を反応させて、モノトリフラート化合物(化合物(III))を得る工程である。
【0025】
【化4】

式中、R及びRは、それぞれ独立して、置換基を有していてもよい2級もしくは3級の炭素数が4以上のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数が3以上のシクロアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数が6以上のアリール基または置換基を有していてもよい炭素数が7以上のアラルキル基を表す。
【0026】
及びRは、それぞれ独立して、好ましくは2級又は3級の炭素数が4以上のアルキル基であり、より好ましくは2級又は3級のC4-6アルキル基であり、さらに好ましくはt-ブチル基である。
【0027】
本工程で使用するトリフラート化試薬は、特に制限は無いが、その例としては、トリフルオロメタンスルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸無水物、トリフルオロメタンスルホニルクロリド、N-(2-ピリジル)ビス(トリフルオロメタンスルホンイミド)、トリフルオロメタンスルホン酸トリメチルシリル等が挙げられる。好ましくは、トリフルオロメタンスルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸トリメチルシリルであり、より好ましくはトリフルオロメタンスルホン酸である。
【0028】
本工程で使用する溶媒は、反応を妨げない限り特に限定されないが、その例としては、脂肪族炭化水素(例えば、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン)、含ハロゲン炭化水素溶媒(例えば、ジクロロメタン、クロロホルム)、芳香族炭化水素溶媒(例えば、トルエン、キシレン)、エーテル溶媒(例えば、テトラヒドロフラン、1,4-ジオキサン、シクロペンチルメチルエーテル、メチル-t-ブチルエーテル)、アミド溶媒(例えば、N,N-ジメチルホルムアミド)、ニトリル溶媒(例えば、アセトニトリル)等が挙げられる。好ましくは脂肪族炭化水素又は含ハロゲン炭化水素溶媒であり、より好ましくはヘキサン、ヘプタン又はジクロロメタンである。
【0029】
本工程で使用する溶媒の使用量は、化合物(I)に対して、好ましくは100質量倍以下であり、より好ましくは1質量倍乃至50質量倍であり、さらに好ましくは5質量倍乃至20質量倍である。
【0030】
反応温度は、特に制限は無いが、-20℃から反応混合物の還流温度までが好ましく、より好ましくは-20℃乃至50℃であり、さらに好ましくは-10℃乃至30℃である。
【0031】
工程(ii):置換基導入工程
本工程は、上記工程(i)で得られた化合物(III)に金属試薬を反応させて、トリオルガノシラン化合物(化合物(II))を得る工程である。
【0032】
【化5】

式中、R及びRは工程(i)の記載と同義であり、Rは金属試薬における置換基である。
【0033】
本明細書中、金属試薬は、RLi(式中、Rは、置換基を有していてもよい炭素数が3以上のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数が3以上のシクロアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数が6以上のアリール基または置換基を有していてもよい炭素数が7以上のアラルキル基を表す。)で表される有機リチウム試薬、又はRMgX(式中、Rは、置換基を有していてもよい炭素数が3以上のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数が3以上のシクロアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数が6以上のアリール基または置換基を有していてもよい炭素数が7以上のアラルキル基を表し、Xは塩素原子、臭素原子またはヨウ素原子を表す。)で表されるグリニャール試薬を意味する。
【0034】
金属試薬がRLiの場合、Rは、好ましくはC3-6アルキル基又は置換基を有していいても良いC6-12アリール基であり、より好ましくはsec-ブチル基、n-ブチル基、n-ヘキシル基又は置換基を有していてもよいフェニル基であり、さらに好ましくはsec-ブチル基、n-ブチル基又は置換基を有していてもよいフェニル基である。
【0035】
金属試薬がRMgXの場合、Rは、好ましくはC3-6アルキル基、C6-12アリール基又はC7-13アラルキル基であり、より好ましくはC7-13アラルキル基であり、さらに好ましくはベンジル基である。Xは、好ましくは塩素原子又は臭素原子である。
【0036】
有機リチウム試薬の具体例としては、n-ブチルリチウム、sec-ブチルリチウム、tert-ブチルリチウム、n-ヘキシルリチウム、フェニルリチウム等が挙げられ、グリニャール試薬の具体例としては、イソプロピルマグネシウムブロミド、tert-ブチルマグネシウムクロリド、シクロプロピルマグネシウムブロミド、フェニルマグネシウムクロリド、ベンジルマグネシウムブロミド、ベンジルマグネシウムクロリド等が挙げられる。
【0037】
金属試薬がRLiで、Rがアリール基であるアリールリチウムを使用する場合は、市販品を使用しても良いし、ハロゲン化アリールにリチウム試薬(n-ブチルリチウム、sec-ブチルリチウム等)を用いた、ハロゲン-リチウム交換反応により調製したものを使用してもよい。
【0038】
金属試薬の使用量は、工程(i)で使用した化合物(I)に対して、好ましくは1当量乃至20当量であり、より好ましくは1当量乃至10当量であり、さらに好ましくは1当量乃至5当量である。
【0039】
本工程で使用する溶媒は、反応を妨げない限り特に限定されないが、その例としては、脂肪族炭化水素(例えば、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン)、含ハロゲン炭化水素溶媒(例えば、ジクロロメタン、クロロホルム)、芳香族炭化水素溶媒(例えば、トルエン、キシレン)、エーテル溶媒(例えば、テトラヒドロフラン、1,4-ジオキサン、シクロペンチルメチルエーテル、メチル-t-ブチルエーテル)、アミド溶媒(例えば、N,N-ジメチルホルムアミド)、ニトリル溶媒(例えば、アセトニトリル)等が挙げられる。好ましくは脂肪族炭化水素又は含ハロゲン炭化水素溶媒であり、より好ましくはヘキサン、ヘプタン、テトラヒドロフラン、シクロペンチルメチルエーテル又はメチル-t-ブチルエーテルである。
【0040】
溶媒の使用量は、工程(i)で使用した化合物(I)に対して、好ましくは100質量倍以下であり、より好ましくは1質量倍乃至50質量倍であり、さらに好ましくは5質量倍乃至20質量倍である。
【0041】
反応温度は、特に制限は無いが、-40℃から反応混合物の還流温度までが好ましく、より好ましくは-20℃乃至50℃であり、さらに好ましくは-10℃乃至30℃である。
【0042】
反応時間は、特に制限は無いが、反応開始乃至72時間が好ましく、より好ましくは0.1乃至48時間であり、さらに好ましくは0.5乃至24時間である。
【0043】
反応の進行の確認は、一般的な液相有機合成反応と同様の方法を適用できる。即ち、薄層クロマトグラフィー、ガスクロマトグラフィー、ガスクロマトグラフィー/質量分析(GC/MS)等を用いて反応を追跡することができる。
【0044】
工程(iii):水素化工程
本工程は、化合物(II)の置換基R、R及びRの少なくとも1つが、置換基を有していてもよい炭素数が6以上のアリール基である場合において、金属触媒存在下水素を反応させて、該アリール基をシクロアルキル基に変換する工程である。具体例として、該アリール基がフェニル基の場合には、シクロヘキシル基に変換される。
【0045】
本工程で使用する金属触媒としては、特に制限は無いが、パラジウム触媒(例えば、5%パラジウムカーボン粉末STDタイプ、10%パラジウムカーボン粉末PEタイプ、5%パラジウムカーボン粉末NXタイプ、5%パラジウムカーボン粉末Kタイプ、5%パラジウムカーボン粉末PEタイプ、ASCA-2)、白金触媒(例えば、3%白金カーボン粉末STDタイプ、3%白金カーボン粉末SN101タイプ)、ルテニウム触媒(例えば、5%ルテニウムカーボン粉末Aタイプ、5%ルテニウムカーボン粉末Bタイプ、5%ルテニウムアルミナ粉末(HYAc-5E N-type、HYAc-5E S-type)が挙げられる。好ましくはルテニウム-アルミナ粉末又はロジウムカーボン粉末であり、より好ましくは、ルテニウム-アルミナ粉末である。
【0046】
金属触媒の使用量は、化合物(III)に対して、好ましくは0.001質量倍乃至5質量倍であり、より好ましくは0.01質量倍乃至1質量倍であり、さらに好ましくは0.05質量倍乃至0.5質量倍である。
【0047】
本反応に用いる水素ガスは、必ずしも高純度である必要はなく、還元反応に顕著な影響を与えない窒素やメタン等が含まれていてもよい。
【0048】
反応圧力は、水素分圧で0.1~20MPaであり、好ましくは0.2~10MPaであり、特に好ましくは0.3~1MPaである。
【0049】
本工程で使用する溶媒は、反応を妨げない限り特に限定されないが、その例としては、脂肪族炭化水素(例えば、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン)、含ハロゲン炭化水素溶媒(例えば、ジクロロメタン、クロロホルム)、エーテル溶媒(例えば、テトラヒドロフラン、1,4-ジオキサン、シクロペンチルメチルエーテル、メチル-t-ブチルエーテル)、アルコール溶媒(例えば、メタノール、エタノール、2-プロパノール、2,2,2-トリフルオロエタノール)等が挙げられる。好ましくは脂肪族炭化水素、又は含アルコール溶媒であり、より好ましくはヘキサン、ヘプタンである。
【0050】
溶媒の使用量は、化合物(III)に対して、好ましくは100質量倍以下であり、より好ましくは1質量倍乃至50質量倍であり、さらに好ましくは3質量倍乃至10質量倍である。
【0051】
反応温度は、特に制限は無いが、-40℃から反応混合物の還流温度までが好ましく、より好ましくは0℃乃至50℃であり、さらに好ましくは10℃乃至40℃である。
【0052】
反応の進行の確認は、一般的な有機合成反応と同様の方法を適用できる。即ち、薄層クロマトグラフィー、ガスクロマトグラフィー、ガスクロマトグラフィー/質量分析(GC/MS)等を用いて反応を追跡することができる。
【実施例
【0053】
以下に参考合成例、合成例を示し、本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【0054】
なお、実施例中、「M」はmol/Lを意味する。
【0055】
実施例のプロトン核磁気共鳴(H-NMR)は、特に記述が無い場合は、日本電子(JEOL)社製JNM-ECP300、又は日本電子(JEOL)社製JNM-ECX300を用いて重クロロホルム溶媒中で測定し、化学シフトは、テトラメチルシランを内部標準(0.0ppm)としたときのδ値(ppm)で示した。
【0056】
NMRスペクトルの記載において、「s」はシングレット、「d」はダブレット、「t」はトリプレット、「q」はカルテット、「dd」はダブレット オブ ダブレット、「dt」はダブレット オブ トリプレット、「m」はマルチプレット、「br」はブロード、「J」はカップリング定数、「Hz」はヘルツ、「CDCl」は重クロロホルムを意味する。
【0057】
ガスクロマトグラフィー/質量分析は、特に記載が無い場合は、Shimadzu社製GCMS-QP2010 Ultraを用いて測定した。
【0058】
ガスクロマトグラフィー/質量分析の記載において、CIは化学イオン化法であり、M-Hはプロトン欠損体を意味する。
【0059】
以下、特に記載がない場合、Ph(tBu)SiHの定量収率は、以下の分析条件Aによる定量分析法で算出した。
<分析条件A>
ガスクロマトグラフィー:SHIMADZU製 GC-2030
カラム:ジーエルサイエンス製 TC-1(30m×0.53mmID、1.5μm)
注入法:スプリット 10:1
カラム温度:50℃(5分保持)→昇温速度20℃/分で昇温→300℃(10分保持)
キャリアガス:窒素、線速度 30cm/秒
検出器:FID、230℃
標準物質:合成例1に記載の方法にて合成したPh(tBu)SiHをシリカゲルクロマトグラフィーにて精製し、標準物質とした。
標準物質のNMR及びMASSを示す。
H-NMR(CDCl
δppm:1.05(18H,s),3.85(1H,s),7.32-7.36(3H,m),7.55-7.59(2H,m)
MASS(CI)m/z;219.10(M-H)+
定量方法:絶対検量線法
【0060】
以下、特に記載がない場合、cHex(tBu)SiHの定量収率は、分析条件Aによる定量分析法で算出した。
標準物質:合成例5に記載の方法にて合成したcHex(tBu)SiHをシリカゲルクロマトグラフィーにて精製し、標準物質とした。
標準物質のNMR及びMASSを示す。
H-NMR(CDCl
δppm:1.06(18H,s),1.22-1.31(11H,m),3.18(1H,s)
MASS(CI)m/z;225.10(M-H)+
定量方法:絶対検量線法
【0061】
以下、特に記載がない場合、sBu(tBu)SiHの定量収率は、分析条件Aによる定量分析法で算出した。
標準物質:合成例4に記載の方法にて合成したsBu(tBu)SiHをシリカゲルクロマトグラフィーにて精製し、標準物質とした。
標準物質のNMR及びMASSを示す。
H-NMR(CDCl
δppm:0.86-0.91(3H,m),1.05(18H,d,J=1.8Hz),1.19-1.33(5H,m),1.70-1.77(1H,m),3.30(1H,s)
MASS(CI)m/z;199.05(M-H)+
定量方法:絶対検量線法
【0062】
以下、特に記載がない場合、nBu(tBu)SiHの定量収率は、分析条件Aによる定量分析法で算出した。
標準物質:合成例7に記載の方法にて合成したnBu(tBu)SiHをシリカゲルクロマトグラフィーにて精製し、標準物質とした。
標準物質のNMR及びMASSを示す。
H-NMR(CDCl
δppm:0.86-0.91(3H,m),1.00(18H,s),1.27-1.38(6H,m),3.28-3.30(1H,m)
MASS(CI)m/z;199.05(M-H)+
定量方法:絶対検量線法
【0063】
シリカゲルカラムクロマトグラフィーでの精製は、特に記述がない場合は、山善製Hi-Flashカラム、メルク製シリカゲル60又は富士シリシア化学製PSQ60Bのいずれかを用いた。
【0064】
合成例1:Ph(tBu) SiHの合成
【化6】

ジ-tert-ブチルシラン(0.20g、1.39mmol)をヘキサン(0.4g)と混合させ、0℃に冷却して、トリフルオロメタンスルホン酸(0.27g、1.81mmol)を加えて室温にて24時間攪拌した。別容器にて、sec-ブチルリチウム(1Mヘキサン溶液、1.9mL、1.9mmol)とフェニルブロミド(0.33g、2.1mmol)を0℃で混合し、室温で30分攪拌した。得られた反応液に、テトラヒドロフラン(0.40g)、ジ-tert-ブチルシランとトリフルオロメタンスルホン酸の混合溶液を滴下して3時間攪拌した。得られた反応液を3.6質量%塩酸(1.4g)、5質量%塩化ナトリウム水溶液(1.4g)の順で洗浄した。有機層中のPh(tBu)SiHの定量収率は、89%であった。
【0065】
合成例2:C 12 25 -C (tBu) SiHの合成
【化7】

ジ-tert-ブチルシラン(0.20g、1.39mmol)をヘキサン(1.0g)と混合させ、0℃に冷却して、トリフルオロメタンスルホン酸(0.27g、1.8mmol)を加えて室温にて1時間攪拌した。別容器にて、sec-ブチルリチウム(1Mヘキサン溶液、1.9mL、1.9mmol)と1-ブロモ-4-ドデシルベンゼン(0.63g、1.9mmol)、テトラヒドロフラン(1.0g)を0℃で混合し、室温で1時間攪拌した。得られた反応液に、ジ-tert-ブチルシランとトリフルオロメタンスルホン酸の混合溶液を滴下して15時間攪拌した。得られた反応液をヘキサンで希釈した後、10質量%塩化アンモニウム水溶液(2mL)、5質量%塩化ナトリウム水溶液(1.0g)の順で洗浄した。得られた有機層を濃縮後、シリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し、C1225-C(tBu)SiH(0.32g、収率59%)を無色油状物として得た。
H-NMR(CDCl
δppm:0.88(3H,t,J=7.2Hz),1.04(18H,s),1.20-1.30(18H,m),1.59-1.61(2H,m),2.52-2.61(2H,m),3.83(1H,s),7.12(2H,d,J=8.4Hz),7.46(2H,d,J=8.1Hz)
【0066】
合成例3:Mes(tBu) SiHの合成
【化8】

ジ-tert-ブチルシラン(0.20g、1.39mmol)をヘキサン(1.0g)と混合させ、0℃に冷却して、トリフルオロメタンスルホン酸(0.27g、1.8mmol)を加えて室温にて1.5時間攪拌した。別容器にて、sec-ブチルリチウム(1Mヘキサン溶液、1.9mL、1.9mmol)と2-ブロモメシチレン(0.39g、1.9mmol)、テトラヒドロフラン(1.0g)を0℃で混合し、1時間攪拌した。得られた反応液に、ジ-tert-ブチルシランとトリフルオロメタンスルホン酸の混合溶液を滴下して15時間攪拌した。得られた反応液をヘキサンで希釈した後、10質量%塩化アンモニウム水溶液(2mL)、5質量%塩化ナトリウム水溶液(1.0g)の順で洗浄した。得られた有機層を濃縮後、シリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し、Mes(tBu)SiH(0.22g、収率62%)を無色油状物として得た。
H-NMR(CDCl
δppm:0.99(18H,s),2.28(9H,s),3.97(1H,s),6.81(2H,s)
【0067】
合成例4:sBu(tBu) SiHの合成
【化9】

ジ-tert-ブチルシラン(0.10g、0.69mmol)とヘキサン(0.5g)を混合し、0℃に冷却して、トリフルオロメタンスルホン酸(0.14g、0.93mmol)を加えて室温にて1時間攪拌した。この溶液を0℃に冷却し、sec-ブチルリチウム(1Mヘキサン溶液、0.90mL、0.90mmol)を加えて10分攪拌した。得られた反応液をヘキサンで希釈した後、10質量%塩化アンモニウム水溶液(1.0g)、5質量%塩化ナトリウム水溶液(1.0g)の順で洗浄した。得られた有機層を濃縮後、シリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し、sBu(tBu)SiH(0.19g、収率85%)を無色油状物として得た。
【0068】
参考合成例1:Ph(tBu) SiHの合成
【化10】

sec-ブチルリチウム(1Mヘキサン溶液、1.8mL、1.8mmol)とフェニルブロミド(0.13g、0.83mmol)を0℃で混合し、室温にて30分攪拌した。得られた反応液に、ジ-tert-ブチルシラン(0.10g、0.69mmol)とテトラヒドロフラン(0.40g)を混合した溶液を滴下し、室温にて16時間攪拌した。得られた反応液を3.6質量%塩酸(1.4g)、5質量%塩化ナトリウム水溶液(0.7g)の順で洗浄した。有機層中のPh(tBu)SiHの定量収率は、56%であった。
【0069】
参考合成例2:sBu(tBu) SiHの合成
【化11】

ジ-tert-ブチルシラン(0.10g、0.69mmol)をヘキサン(0.5g)と混合し、この溶液に室温にてsec-ブチルリチウム(1Mヘキサン溶液、0.90mL、0.90mmol)を加えて、70℃で41時間攪拌した。得られた反応液をヘキサンで希釈した後、10質量%塩化アンモニウム水溶液(1.0g)、5質量%塩化ナトリウム水溶液(1.0g)の順で洗浄した。得られた有機層中のsBu(tBu)SiHの定量収率は4.7%であった。
【0070】
合成例5:cHex(tBu) SiHの合成
【化12】

Ph(tBu)SiH(0.40g、1.81mmol)をヘキサン(2.8g)と混合させ、5質量%ルテニウム-アルミナ粉末(商品名:HYAc-5E N-type、0.16g)を加えて30℃、水素ガス雰囲気下、0.8MPaにて13時間攪拌した。得られた反応液をろ過し、ろ液中のcHex(tBu)SiHの定量収率は94%であった。
【0071】
合成例6:C 12 25 -cC 10 (tBu) SiHの合成
【化13】

1225-C(tBu)SiH(0.70g、1.80mmol)をヘキサン(7.0g)と混合させ、5質量%ルテニウム-アルミナ粉末(商品名:HYAc-5E S-type、0.21g)を加えて60℃、水素ガス雰囲気下、0.8MPaにて4時間攪拌した。5質量%ルテニウム-アルミナ粉末(0.14g)を加えて、更に19時間攪拌し、得られた反応液をろ過した。ろ液を濃縮後、シリカゲルクロマトグラフィーで精製し、C1225-cC10(tBu)SiH(0.56g)を無色油状物として得た。
H-NMR(CDCl
δppm:0.83-0.90(3H,m),1.05(18H,s),1.43-1.70(32H,m),3.18(1H,s)
【0072】
合成例7:nBu(tBu) SiHの合成
【化14】

ジ-tert-ブチルシラン(0.30g、2.08mmol)をヘキサン(3.0g)と混合させ、0℃に冷却して、トリフルオロメタンスルホン酸(0.47g、3.1mmol)を加えて30℃にて2時間攪拌した。この溶液を0℃に冷却し、テトラヒドロフラン(1.2g)とn-ブチルリチウム(1.6Mヘキサン溶液、3.3mL、5.2mmol)を加えて2時間攪拌した。得られた反応液をヘキサンで希釈した後、10質量%塩化アンモニウム水溶液(5mL)で分液した。水層をヘキサン(3mL)で抽出し、得られた有機層を混合した。有機層中のnBu(tBu)SiHの定量収率は93%であった。
【0073】
合成例8:Bn(tBu) SiHの合成
【化15】

ジ-tert-ブチルシラン(0.20g、1.39mmo)をヘキサン(1.0g)と混合させ、0℃に冷却して、トリフルオロメタンスルホン酸(0.27g、1.3mmol)を加えて室温にて3時間攪拌した。この溶液にベンジルマグネシウムクロリド-2Mテトラヒドロフラン溶液(1.0mL、2.0mmol)を滴下し、室温にて4時間攪拌した。得られた反応液をtert-ブチルメチルエーテルで希釈した後、10質量%塩化アンモニウム水溶液(2mL)で分液した。得られた有機層を濃縮後、シリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し、Bn(tBu)SiH(0.28g、収率85%)を無色油状物として得た。
H-NMR(CDCl
δppm:0.99(18H,s),2.22(2H,d,J=3.5Hz),3.56(1H,t,J=3.5Hz),7.03-7.28(5H,m)
MASS(CI)m/z;233.05(M-H)+
【産業上の利用可能性】
【0074】
本発明により、トリオルガノシラン化合物の効率的な製造方法を提供することができる。