ジアリールメタン化合物または環式有機化合物の製造方法
【課題】高収率であって、かつ環境負荷が小さい、ジアリールメタン化合物を得る方法を提供する。
【解決手段】（Ａ）例えば一般式（Ａ１）で表される芳香族化合物と、（Ｂ）置換基を有していてもよいベンジルアルコールを、結晶性の三酸化モリブデンの存在下で脱水反応させて、ジアリールメタン化合物を製造する。
［式（Ａ１）中、Ｒ１は置換基であり、炭素数が１〜４のアルキル基、または炭素数が１〜４のアルコキシル基であり；ｘは前記Ｒ１の数であり、０〜５の整数である；ｘが２〜５である場合、それぞれのＲ１は異なっていてもよい］
【解決手段】（Ａ）例えば一般式（Ａ１）で表される芳香族化合物と、（Ｂ）置換基を有していてもよいベンジルアルコールを、結晶性の三酸化モリブデンの存在下で脱水反応させて、ジアリールメタン化合物を製造する。
［式（Ａ１）中、Ｒ１は置換基であり、炭素数が１〜４のアルキル基、または炭素数が１〜４のアルコキシル基であり；ｘは前記Ｒ１の数であり、０〜５の整数である；ｘが２〜５である場合、それぞれのＲ１は異なっていてもよい］
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はジアリールメタン化合物または環式有機化合物の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ジフェニルメタンに代表されるジアリールメタン化合物や、９，１０−ジヒドロアントラセンに代表される環式有機化合物は、医薬品、化成品の原料として有用である。一般に、これらの化合物は、ベンジルアルコールの水酸基と、芳香族化合物の水素を脱離させることにより合成できる。すなわちベンジルアルコールと芳香族化合物を脱水反応させることによって合成できる。
【０００３】
例えば非特許文献１には、硫酸と塩化アルミニウムの存在下で、ベンジルアルコールとベンゼンを反応させてジフェニルメタンを得る方法が開示されている。また、非特許文献２には、固体酸触媒であるゼオライトの存在下で、ベンジルアルコールと芳香族化合物を反応させて、ジアリールメタン化合物を得る方法が開示されている。
さらに非特許文献３には、パーフルオロスルホン酸とテトラフルオロエチレンの共重合体であるナフィオン（登録商標）存在下で、ベンジルアルコールと芳香族化合物を反応させて、ジアリールメタン化合物を得る方法が開示されている。
【０００４】
しかしながら、これらの文献に開示されている方法は、反応活性および反応選択性が悪く、高収率でジアリールメタン化合物を得ることが困難であった。さらに、非特許文献１に開示されている方法は、強酸を用いる必要があるため、環境適合性に劣るという点も問題になっていた。
【０００５】
以上から、高収率であって、かつ環境負荷が小さい、ジアリールメタン化合物または環式有機化合物を得る方法が望まれていた。
【非特許文献１】G. A Olah, Freidel-Crafts and Related reactions, Vol II, NewYork, John Wile & Sons Inc. New York, (1964)
【非特許文献２】Rao, Y. X.; Trudeau, M.; Antonelli, D. J. Am. Chem. Soc., 128,13996, (2006)
【非特許文献３】Yamato, T.; Hideshima, C.; Prakash, G. K. S.; Olah, G. A. J. Org. Chem., 56, 2089 (1991)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
かかる点に鑑み、本発明は、高収率であって、かつ環境負荷が小さい、ジアリールメタン化合物、または９，１０−ジヒドロアントラセン等の環式有機化合物（以下単に「環式有機化合物」ともいう）を得る方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
発明者らは鋭意検討した結果、結晶性の三酸化モリブデンを用いることにより、前記課題が解決されることを見出した。すなわち、前記課題は以下の本発明により解決される。
［１］ （Ａ）一般式（Ａ１）または（Ａ２）で表される芳香族化合物と、
（Ｂ）置換基を有していてもよいベンジルアルコール、または置換基を有していてもよいナフタレンメタノールを、
結晶性の三酸化モリブデンの存在下で脱水反応させる、ジアリールメタン化合物の製造方法。
【化１】
［式（Ａ１）中、Ｒ１は置換基であり、炭素数が１〜４のアルキル基、または炭素数が１〜４のアルコキシル基である；
ｘは前記Ｒ１の数であり、０〜５の整数である；
ｘが２〜５である場合、それぞれのＲ１は異なっていてもよい］
【化２】
［式（Ａ２）中、Ｒ２はナフタレン環の１〜８位の置換基であり、炭素数が１〜４のアルキル基、または炭素数が１〜４のアルコキシル基である；
ｙは前記Ｒ２の数であり、０〜７の整数である；
ｙが２〜７である場合、それぞれのＲ２は異なっていてもよい］
［２］ （Ｄ）一般式（Ｄ１）で表されるアルコールを、結晶性の三酸化モリブデンの存在下で分子内脱水反応させる、一般式（Ｅ）で表される環式有機化合物の製造方法。
【化３】
［式（Ｄ１）中、数字は位置番号である；
Ｒ３は３’〜６’位の置換基であり、炭素数が１〜４のアルキル基、または炭素数が１〜４のアルコキシル基である；
ｐは前記Ｒ３の数であり、０〜４の整数である；ｐが２〜４である場合、それぞれのＲ３は異なっていてもよい；
Ｒ４は３〜６位の置換基であり、炭素数が１〜４のアルキル基、または炭素数が１〜４のアルコキシル基である；
ｑは前記Ｒ４の数であり、０〜４の整数である；ｑが２〜４である場合、それぞれのＲ４は異なっていてもよい；
ｎは１または２である］
【化４】
［式（Ｅ）中、数字は位置番号である；
Ｒ３は５〜８位の置換基であり、炭素数が１〜４のアルキル基、または炭素数が１〜４のアルコキシル基である；
ｐは前記Ｒ３の数であり、０〜４の整数である；ｐが２〜４である場合、それぞれのＲ３は異なっていてもよい；
Ｒ４は１〜４位の置換基であり、炭素数が１〜４のアルキル基、または炭素数が１〜４のアルコキシル基である；
ｑは前記Ｒ４の数であり、０〜４の整数である；ｑが２〜４である場合、それぞれのＲ４は異なっていてもよい；
ｎは１または２である］
［１］に記載の製造方法。
［３］ 前記結晶性の三酸化モリブデンは、板状であり、電界放射型走査電子顕微鏡を用いて測定された板状粒子の平均サイズが、縦０．５〜２μｍ、横１〜３μｍ、厚さ３０〜２００ｎｍである、［１］または［２］に記載の製造方法。
［４］前記結晶性の三酸化モリブデンの全表面積中に占める板状面の面積の割合が、６０〜９５％である、［１］〜［３］のいずれかに記載の製造方法。
［５］前記結晶性の三酸化モリブデンの板状面の面積が、５〜２０ｍ２／ｇである、［１］〜［４］いずれかに記載の製造方法。
【発明の効果】
【０００８】
本発明により、環境負荷を低減させた条件で、ジアリールメタン化合物または環式有機化合物を収率よく得ることができる。すなわち、安全性・生産性に優れたジアリールメタン化合物または環式有機化合物の製造方法が提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下に、ジアリールメタン化合物の製造方法、および環式有機化合物の製造方法について分けて説明するが、両者は、結晶性の三酸化モリブデンの存在下で「芳香環に結合されたヒドロキシメチル基の水酸基と、芳香環上の水素を脱離させる」点で共通する。
【００１０】
１．ジアリールメタン化合物の製造方法
本発明のジアリールメタン化合物の製造方法は、
（Ａ）一般式（Ａ１）または（Ａ２）で表される芳香族化合物と、
（Ｂ）置換基を有していてもよいベンジルアルコール、または置換基を有していてもよいナフタレンメタノールを、
結晶性の三酸化モリブデンの存在下で脱水反応させることを特徴とする。
ジアリールメタン化合物とは、メタンの二つの水素が、それぞれ芳香族化合物で置換されている化合物である。
【００１１】
本発明の反応式を以下に示す。
【化５】
上記反応式は、一般式（Ａ１）で表される化合物と、ベンジルアルコール（式（Ｂ１））を原料として用いた場合の反応スキームである。この場合、ジアリールメタン化合物は式（Ｃ１）で表される化合物となる。ベンジルアルコールは、置換基を有していてもよい。
【００１２】
上記反応は、上記の原料の組み合わせの他に、一般式（Ａ２）で表される化合物と、置換基を有していてもよいベンジルアルコールを原料とする場合；一般式（Ａ２）で表される化合物と、置換基を有していてもよいナフタレンメタノールを原料とする場合；一般式（Ａ１）で表される化合物と、置換基を有していてもよいナフタレンメタノールを原料とする場合がある。
【００１３】
（１） （Ａ）成分について
本発明では、原料の（Ａ）成分として一般式（Ａ１）または（Ａ２）で表される芳香族化合物を用いる。一般式（Ａ１）で表される化合物は、ベンゼンまたは置換基を有するベンゼンである。ただし、脱水反応において、脱離される水素が必要であるため、置換基を有するベンゼンの置換基の数は、最大で５個である。上記式（Ａ１）で表される化合物を「ベンゼン類」ともいう。
【００１４】
【化６】
式（Ａ１）中、Ｒ１は置換基であり、炭素数が１〜４のアルキル基、または炭素数が１〜４のアルコキシル基である。
ｘは前記Ｒ１の数であり、０〜５の整数である。ｘが２〜５である場合、それぞれのＲ１は異なっていてもよい。
【００１５】
ベンゼン類の具体例には、ベンゼン；トルエン、ｐ−キシレン、ｏ−キシレン、メシチレン（トリメチルベンゼン）、エチルベンゼン、ジエチルベンゼン、プロピルベンゼン、ブチルベンゼン等のアルキルベンゼン；アニソール（メトキシベンゼン）等のアルコキシベンゼンが含まれる。
【００１６】
ベンゼン類として、ベンゼン、ｐ−キシレン、メシチレン等の構造的に対象である化合物を用いると、異性体のないジアリールメタン化合物が得られる。
【００１７】
また、ベンゼン類としてアニソールのような、電子供与基性のメトキシ基を置換基に有する化合物を用いると、アニソールのメトキシ基に対して、パラ位またはオルト位にメチレン基が結合したジアリールメタン化合物のみが選択的に得られる。すなわちメタ位にメチレン基が結合した化合物は得られない。これは後述するように、アニソールが、ベンジルアルコール由来のベンジルカチオン、またはナフタレンメタノール由来のナフチルメチルカチオン（以下、ベンジルカチオンとナフチルメチルカチオンをあわせて「ベンジルカチオン等」という）により求電子置換反応を受けるためと推察される。アニソールは求電子置換反応を受ける際に、顕著なオルト、パラ配向性を有するため、メタ位への求電子置換反応が起こりにくく、アニソールのメタ位にメチレン基が結合したジアリールメタン化合物は得られないと考えられる。
【００１８】
同様にベンゼン類としてトルエンを用いた場合も、トルエンのメチル基に対して、パラ位またはオルト位にメチレン基が結合したジアリールメタン化合物が得られやすい。トルエンはアニソールほど電子供与性が強くはないが、電子供与基であるメチル基を有しているため、メタ位にメチレン基が結合した化合物は得られにくいと推察される。
【００１９】
一般式（Ａ２）で表される化合物は、ナフタレンまたは置換基を有するナフタレンである。ただし、後述する脱水反応において、脱離される水素が必要であるため、置換基を有するナフタレンの置換基の数は、最大で７個である。一般式（Ａ２）で表される化合物を「ナフタレン類」ともいう。
【００２０】
【化７】
式（Ａ２）中、Ｒ２はナフタレン環の１〜８位の置換基であり、炭素数が１〜４のアルキル基、または炭素数が１〜４のアルコキシル基である。
ｙは前記Ｒ２の数であり、０〜７の整数である。ｙが２〜７である場合、それぞれのＲ２は異なっていてもよい。
【００２１】
ナフタレン類の具体例には、ナフタレン；１−メチルナフタレン、２−メチルナフタレン、２，６−ジメチルナフタレン、１−エチルナフタレン、２−エチルナフタレン、１−プロピルナフタレン、２−プロピルナフタレン、１−ブチルナフタレン、２−ブチルナフタレン等のアルキルナフタレン；１−メトキシナフタレン、２−メトキシナフタレン等のアルコキシナフタレンが含まれる。
【００２２】
アルキルナフタレンとしては１位に置換基を有しない化合物が好ましい。後述するように本発明の反応においては、ナフタレン環がベンジルカチオン等により求電子置換される。当該反応は求電子置換反応により生じた中間体カルボカチオンの安定性により、その反応性が左右される。ナフタレン環の１位が攻撃されることによって生じた中間体カルボカチオンは、ナフタレン環の２位が攻撃されることによって生じた中間体カルボカチオンよりも安定であることが知られている。従ってアルキルナフタレンとしては１位に置換基を有しないことが好ましい。
【００２３】
アルコキシナフタレンは、１位または２位のいずれが置換されていてもよい。アルコキシル基は電子供与性のため、ナフタレンの１位に結合している場合は、ナフタレンの４位にメチレン基が結合したジアリールメタン化合物が得られやすい。また、アルコキシル基がナフタレンの２位に置換している場合は、１位にメチレン基が結合したジアリールメタン化合物が得られやすい。
上記のベンゼン類およびナフタレン類を合わせて「ベンゼン類等」と呼ぶことがある。
【００２４】
（２） （Ｂ）成分について
本発明では、原料の（Ｂ）成分として、置換基を有していてもよいベンジルアルコールまたはナフタレンメタノールを用いる。「置換基を有していてもよいベンジルアルコール（「ベンジルアルコール類」ともいう）」とは、ベンジルアルコールまたはベンゼン環に置換基を有するベンジルアルコールをいう。当該置換基はアルキル基またはアルコキシル基であることが好ましい。
ベンジルアルコール類の例には、ベンジルアルコール、（メトキシフェニル）メタノール、（３，４−ジメトキシフェニル）メタノール、（４−イソプロピルフェニル）メタノール（「クミノール」ともいう）が含まれる。
【００２５】
「置換基を有していてもよいナフタレンメタノール（「ナフタレンメタノール類」ともいう）」とは、ナフタレンメタノールまたはナフタレン環に置換基を有するナフタレンメタノールをいう。ナフタレンメタノールとは下記の式（Ｂ２）で表される化合物である。
【００２６】
【化８】
【００２７】
式（Ｂ２）において、ヒドロキシメチル基は、ナフタレンの１位または２位に結合されていてよいが、１位に結合されていることが好ましい。本発明においてはナフチルメチルカチオンが、ベンゼン類に対して求電子置換反応することにより、ジアリールメタン化合物が得られると考えられる。１−ナフチルメチルカチオンの方が、２−ナフチルメチルカチオンよりも安定である。よって、ナフタレンメタノール類として、１−ナフチルメチルカチオンを生成する１−ナフトールを用いると、反応性を高めることができる。
【００２８】
ナフタレン環に置換基を有する場合は、当該置換基は、アルキル基またはアルコキシル基であることが好ましい。
上記のベンジルアルコール類とナフタレンメタノール類を合わせて「ベンジルアルコール類等」と呼ぶことがある。
【００２９】
ベンゼン類等とベンジルアルコール類等の比率は、化学当量であれば特に限定されない。しかしながら、ベンゼン類等１モルに対して、ベンジルアルコール類等が１モル以上であることが好ましく、１０〜２００モルであることがより好ましく、３０〜９０モルであることがよりさらに好ましい。反応を効率よく行うことができるからである。
【００３０】
（３）三酸化モリブデンについて
三酸化モリブデンはＭｏＯ３で表される化合物である。三酸化モリブデンは非晶性のもと結晶性のものが知られているが、本発明においては結晶性の三酸化モリブデン（以下単に「三酸化モリブデン」という）を用いる。三酸化モリブデンは斜方晶系結晶であり、ＭｏＯ６のゆがんだ８面体の２頂点を共有して連なった層状構造をしている。当該層は３０〜６０ｎｍ程度の厚みを有する。
【００３１】
本発明において三酸化モリブデンは、ジアリールメタン化合物を合成する際の触媒としてふるまう。そのメカニズムは次のように推察される。いかに、Ａ成分としてベンジルアルコールを用いた場合を例に説明する。
三酸化モリブデンは、酸素原子が離脱して、価数的に不安定であるＭｏ部位が生じることがある。当該部位は電子が不足した状態になる。すると当該部位はルイス酸のようにふるまい、ベンジルアルコールの水酸基を引き抜く。その結果、ベンジルカチオンが生成される。ベンジルカチオンは、前述のベンゼン類等によって求核攻撃を受ける。逆にいえばベンジルカチオンはベンゼン類等を求電子攻撃する。もし、三酸化モリブデンが、ブレンステッド酸のようにプロトン供与能力が高ければ、ベンジルアルコールにプロトンを供与して、ジベンジルエーテルが生成すると考えられるが、本発明では、ジベンジルエーテルは生成しない。このことからも三酸化モリブデンがルイス酸的な役割を果たし、これによりベンジルカチオンを生成していると推察される。
【００３２】
前記ルイス酸部位は、三酸化モリブデンの表面で生じやすい。そのため三酸化モリブデンは表面積が大きいことが好ましく、すなわち粒径が小さいことが好ましい。また、前記ルイス酸部位は、層状構造である三酸化モリブデンのミラー指数による０１０面において最も発生しやすいと考えられる。このため、三酸化モリブデンは板状であることが好ましい。以上から、本発明の三酸化モリブデンは、板状であって、板状粒子の平均サイズが、縦０．５〜２μｍ、横１〜３μｍ、厚さ３０〜２００ｎｍであることが好ましい。板状粒子のサイズは、電界放射型走査電子顕微鏡などを用いて、得られた像から測定することが好ましい。
【００３３】
さらに本発明の三酸化モリブデンは、全表面積に占める板状面の面積の割合（「Ｒ値」ともいう）が６０〜９５％であることが好ましい。Ｒ値は電界放射型走査電子顕微鏡の像から画像解析によって求めることができる。Ｒ値が前記範囲であると、上述したルイス酸部位が生じやすいからである。板状面とは、ミラー指数における０１０面のことである。
【００３４】
また、本発明の三酸化モリブデンは、板状面の面積（「Ａ値」ともいう）が、５〜２０ｍ２/ｇであることがより好ましい。Ａ値は電界放射型走査電子顕微鏡の像から画像解析によって求めることができる。Ａ値が前記範囲であると、上述したルイス酸部位が生じやすいからである。
【００３５】
本発明の三酸化モリブデンは、市販のものを準備してそれを所望の形状に粉砕するなどして得てもよいが、次に示すように、化学式（ＮＨ４）６Ｍｏ７Ｏ２４・４Ｈ２Ｏで表されるアンモニウムヘプタモリブデート・４水和物（以下「ＡＨＭ」ともいう）を焼成して合成することが好ましい。
【００３６】
まず、本発明の三酸化モリブデンは、ＡＨＭを空気雰囲気あるいは窒素雰囲気で焼成して得てよい。具体的には、ＡＨＭをるつぼに入れ４００℃一定時間で加熱することにより焼成を行うことができる。４００℃で保持する時間は１〜５時間であることが好ましく、２時間程度とすることがより好ましい。また、４００℃に加熱する際の昇温速度は１０℃／分程度であることが好ましい。
【００３７】
焼成する際の雰囲気を、空気雰囲気として得た三酸化モリブデンを「ＭＣＡ」、窒素雰囲気として得た三酸化モリブデンを「ＭＣＮ」という。本発明の三酸化モリブデンとしては、ＭＣＮであることが好ましい。既に述べたＲ値、Ａ値をＭＣＡよりも大きくでき、優れた触媒活性を示すからである。
【００３８】
本発明の三酸化モリブデンは、アンモニウムヘプタモリブデート・４水和物（ＡＨＭ）を、水洗または溶媒で洗浄して、塩や有機物等の不純物を除去してから、焼成して得てもよい。このようにＡＨＭから溶媒等で不純物を抽出して三酸化モリブデンを得る方法を、「溶媒抽出法」と呼ぶことがある。焼成は空気雰囲気で行うことが好ましい。溶媒で不純物を抽出した後のＡＨＭを、空気雰囲気で焼成して得た三酸化モリブデンを「ＭＳＥＡ」という。
また、溶媒で不純物を抽出した後のＡＨＭを、窒素雰囲気において焼成すると、三酸化モリブデンではなく、Ｍｏ４Ｏ１１が得られるので好ましくない。このメカニズムは明らかではないが、次のように推察される。
【００３９】
不純物が除去されたＡＨＭは、何らかの理由で焼成される際にＡＨＭから酸素原子が脱離しやすい。そのため生成される三酸化モリブデンの価数は、本来６価になるべきところ、６価よりも低下してしまう傾向がある。しかし、空気雰囲気において焼成すると、雰囲気には酸素が豊富に存在するため、脱離した酸素原子が雰囲気から供給されるため、モリブデンの価数は変わらない。一方で、窒素雰囲気において焼成すると、酸素供給源がないために、酸素がＡＨＭから脱離しやすく、モリブデンの価数は低下してしまう。その結果、Ｍｏ４Ｏ１１を主成分とする化合物が得られる。当該化合物は三酸化モリブデンのような層状構造を有さないため、本発明において触媒として機能しないと考えられる。
【００４０】
溶媒抽出法は、以下のようにして行うことが好ましい。
１）純水を入れたビーカーを準備し、その中にＡＨＭを挿入し、攪拌する。
２）続いて、当該ビーカーに有機溶媒を挿入し、攪拌する。
３）ろ過して、不純物が除去されたＡＨＭを得る。
４）ＡＨＭを既に述べた方法で焼成する。
前記１）工程で用いられる純水の量は、特に限定されないが、ＡＨＭ１質量部に対し、５０〜１００質量部であることが好ましい。前記２）工程で用いられる有機溶媒の種類は特に限定されないが、好ましい溶媒の例にはアセトン、ペンタンが含まれる。有機溶媒の量は、ＡＨＭ１質量部に対し、５０〜２００質量部であることが好ましい。
【００４１】
本発明の三酸化モリブデンは、ＭＳＥＡであることが特に好ましい。ＭＳＥＡは、前述のＭＣＮおよびＭＣＮよりも高いＲ値、Ａ値を有し、本発明の触媒として優れた性能を有するからである。
ＭＳＥＡが、ＭＣＮおよびＭＣＮよりも高いＲ値、Ａ値を有するのは、不純物が除去された状態で焼成させられるため、得られる焼成物は純度の高い三酸化モリブデンとなるからであると推察される。三酸化モリブデンは、本来層状構造であるため、高いＲ値、Ａ値を有するからである。
【００４２】
このようにして得られた三酸化モリブデンは、必要に応じてアルコキシシラン等で処理してもよい。アルコキシシランによる処理は公知の方法で行ってよい。その方法の例には、アルコキシシランを含むトルエン溶液に、ＭＣＮ等を浸漬して、トルエン還流下でしばらく反応させて得ることができる。アルコキシシランで処理された三酸化モリブデンは、本発明の反応に用いた際に、溶媒や原料等との親和性が向上することにより、反応性を高められる効果が期待できる。
【００４３】
三酸化モリブデンの使用量は、反応が十分進行する量であれば特に限定されないが、ベンジルアルコール類１ｍＬに対して、１〜１．５ｇ程度であることが好ましい。
本発明に用いる三酸化モリブデンは、不均一触媒であるので、反応後、濾過等により容易に回収できる。さらに三酸化モリブデンは再利用も可能であり、環境負荷が小さいという利点を有する。
【００４４】
（４）溶媒
本発明は、ベンジルアルコール類が液体であるため、溶媒を用いずに反応を行ってもよいが、溶媒を用いてもよい。溶媒は公知のものを用いてよいが、好ましい溶媒の例には、１，４−ジオキサン、ニトロメタンが含まれる。
【００４５】
（５）反応条件
本発明の反応は、任意の条件で行ってよいが、以下好ましい反応方法について述べる。
原料であるベンジルアルコール類、ベンゼン類等、三酸化モリブデン、および必要に応じて溶媒をガラス容器に装入する。ガラス容器はアルゴンガス雰囲気下でシールされるようにして、オイルバス等で加熱する。その際マグネチックスターラー等を用いて系内を攪拌することが好ましい。
反応温度はベンゼン類または溶媒が還流する条件とすることが好ましい。反応時間は反応の進行度により適宜調整される。反応終了後、濾過により三酸化モリブデンは分離される。濾液に残った目的化合物は定法により単離される。
【００４６】
２．環式有機化合物の製造方法
本発明の一般式（Ｅ）で表される環式有機化合物の製造方法は、
（Ｄ）一般式（Ｄ１）で表されるアルコールを、結晶性の三酸化モリブデンの存在下で分子内脱水反応させることを特徴とする。
一般式（Ｅ）で表される環式有機化合物とは、二つのベンゼン環がアルキル鎖で結合された構造を有する。
【００４７】
【化９】
式（Ｅ）中、Ｒ３は５〜８位の置換基であり、炭素数が１〜４のアルキル基、または炭素数が１〜４のアルコキシル基である。
ｐは前記Ｒ３の数であり、０〜４の整数である。ｐが２〜４である場合、それぞれのＲ３は異なっていてもよい。
Ｒ４は１〜４位の置換基であり、炭素数が１〜４のアルキル基、または炭素数が１〜４のアルコキシル基である。
ｑは前記Ｒ４の数であり、０〜４の整数である。ｑが２〜４である場合、それぞれのＲ４は異なっていてもよい。
ｎは１または２である。
【００４８】
一般式（Ｅ）で表される化合物の例には、９，１０−ジヒドロアトラセンや１０，１１−ジヒドロ−５Ｈ−ジベンゾ［ａ，ｄ］シクロヘプテンが含まれる。
【００４９】
（１） （Ｄ）成分について
本発明においては原料として（Ｄ）成分である、一般式（Ｄ１）で表されるアルコールを用いる。一般式（Ｄ１）で表されるアルコールは、メタノールの一つの水素がフェニル基で置換されたアルコールである。ただし当該フェニル基の２位には、フェニルアルキル基が結合している。
一般式（Ｄ１）で表されるアルコールを、以下「特定アルコール」と呼ぶことがある。
【００５０】
【化１０】
式（Ｄ１）中、数字は位置番号を示す。Ｒ３はフェニルアルキル基上の置換基であり、２’位以外、すなわち３’〜６’位の置換基である。２’位は、分子内脱水反応に必要であるため、置換されていない。Ｒ３は炭素数が１〜４のアルキル基、または炭素数が１〜４のアルコキシル基である。Ｒ３が３’位に結合していると立体障害により分子内脱水反応が進みにくくなるおそれがあるため、Ｒ３は３’位に結合していないことが好ましい。ｐは前記Ｒ３の数であり、０〜４の整数である。ｐが２〜４である場合、それぞれのＲ３は異なっていてもよい。
Ｒ４は３〜６位の置換基であり、炭素数が１〜４のアルキル基、または炭素数が１〜４のアルコキシル基である。ｑは前記Ｒ４の数であり、０〜４の整数である。ｑが２〜４である場合、それぞれのＲ４は異なっていてもよい。ｎは１または２である。
【００５１】
特定アルコールの好ましい化合物の例には、（２−ベンジルフェニル）メタノールや（２−フェニルエチルフェニル）メタノールが含まれる。
【００５２】
（２）三酸化モリブデンについて
三酸化モリブデンは、ジアリールメタン化合物の製造方法で述べたものと同じものを用いてよい。ただし、三酸化モリブデンの使用量は特定アルコール１ｍｏｌに対して５〜８ｇ程度であることが好ましい。
【００５３】
（３）溶媒について
特定アルコールは室温では固体であるため、溶媒を用いることが好ましい。溶媒は、ジアリールメタン化合物の製造方法で述べたものと同じものを用いることが好ましい。溶媒の量は特に限定されないが、特定アルコール１ｍｏｌに対して０．１〜０．３Ｌ程度であることが好ましい。
【００５４】
（４）反応条件について
反応条件は、ジアリールメタン化合物の製造方法で述べたとおりにすることが好ましい。
【実施例】
【００５５】
実施例においては、総て和光純薬株式会社製の試薬を用いた。
［合成例１：ＭＣＡの合成］
化学式（ＮＨ４）６Ｍｏ７Ｏ２４・４Ｈ２Ｏで表されるアンモニウムヘプタモリブデート・４水和物（ＡＨＭ）１５ｇをるつぼに装入した。当該るつぼをオーブンに入れ、５０ｍＬ／分の空気気流下で４００℃まで１０℃／分の昇温速度で加熱し、４００℃で２時間保持して焼成を行った。次に、当該るつぼをオーブン中で放冷して５０℃以下に冷却した。このようにして得られたＭＣＡは、密閉容器に保存された。
【００５６】
このようにして得たＭＣＡを、リガク株式会社製、ＲＩＮＴ Ｕｌｔｉｍａ＋を用いてＸ線回折分析を行い、三酸化モリブデンであることを確認した。
電界放射型走査電子顕微鏡を用いて観察されたＭＣＡ粒子の板状粒子の平均サイズは、縦１μｍ、横１．５μｍ、厚さ６０〜１００ｎｍであった。
ＭＣＡの電界放射型走査電子顕微鏡（日本電子株式会社製、ＪＳＭ−７４００Ｆ）を用いてＲ値およびＡ値を、クワントクロームインスツルメンツ社製６ＡＧを用いて、ＢＥＴ法による表面積を測定した。それぞれの値を表１に示した。
【００５７】
［合成例２：ＭＣＮの合成］
オーブンに５０ｍＬ／分の窒素ガスを吹き込んで焼成した以外は合成例１と同様にしてＭＣＮを得た。このようにして得たＭＣＮをＭＣＡと同様にしてＸ線回折により分析したところ、三酸化モリブデンであることが確認された。
電界放射型走査電子顕微鏡を用いて観察されたＭＣＮ粒子の板状粒子の平均サイズは、縦１μｍ、横１．５μｍ、厚さ４０〜８０ｎｍであった。
ＭＣＮのＲ値、Ａ値および表面積は、ＭＣＡと同様に測定された。それぞれの値を表１に示した。
【００５８】
［合成例３：ＭＳＥＡの合成］
２Ｌのビーカーに５００ｍＬの水と７．５ｇのＡＨＭを装入し、室温で４．５分間攪拌した。続いて当該ビーカーに１Ｌのアセトンを加え、７分間攪拌した。その後、ろ過してＡＨＭを分離した。ＡＨＭを１００ｍＬのアセトンで二回洗浄し、続いて２０ｍＬのペンタンで２回洗浄した。その後ＡＨＭを８０℃で１４時間乾燥して、不純物が溶媒抽出されたＡＨＭを得た。
続いて、ＡＨＭを合成例１と同様にして空気気流下で焼成し、ＭＳＥＡを得た。このようにして得たＭＳＥＡを、ＭＣＡと同様にしてＸ線回折により分析したところ、三酸化モリブデンであることが確認された。
電界放射型走査電子顕微鏡を用いて観察されたＭＳＥＡ粒子の板状粒子の平均サイズは、縦１μｍ、横２μｍ、厚さ３０〜６０ｎｍであった。
ＭＳＥＡのＲ値、Ａ値および表面積は、ＭＣＡと同様に測定された。それぞれの値を表１に示した。
【００５９】
［合成例４：ＭＳＥＮの合成］
合成例３と同様にして不純物が溶媒抽出されたＡＨＭを得た。当該ＡＨＭを窒素気流下で焼成し、ＭＳＣＮを得た。このようにして得たＭＳＥＮをＭＣＡと同様に、Ｘ線回折により分析したところ、三酸化モリブデンはなく、Ｍｏ４Ｏ１１であることが確認された。
【００６０】
［合成例５：シリル化ＭＣＡ−１の合成］
冷却管を備えた１００ｍＬフラスコを準備し、１．０ｇのＭＣＡを装入した。フラスコ内をアルゴンガスでパージした。
０．５ｍＬのメトキシトリメチルシランを、ＮａＨを用いて乾燥させたトルエン２５ｍＬに溶解させ、メトキシトリメチルシランのトルエン溶液を調整した。当該トルエン溶液を前記フラスコに装入し、フラスコをオイルバスで加熱して２４時間トルエン還流下でメトキシトリメチルシランとＭＣＡを反応させた。反応はアルゴンガス気流下で行った。
続いて、ＭＣＡを濾過して、２００ｍＬのトルエンで洗浄し、１０ｍＬのアセトニトリルで３回洗浄し、さらには１０ｍＬのペンタンで３回洗浄した。
こうして得られたシリル化ＭＣＡをアルゴンガス気流下で１２０℃で１４時間乾燥した。
【００６１】
［合成例６：シリル化ＭＣＡ−２の合成］
メトキシトリメチルシランの代わりにエトキシトリメチルシランを用いた以外は合成例５と同様にして、シリル化ＭＣＡ−２を合成した。
【００６２】
［実施例１：ＭＳＥＡを用いたジアリールメタン化合物の製造］
冷却管を備えた５０ｍＬの３つ口フラスコを準備した。当該フラスコに０．３ｇのＭＳＥＡと、マグネチックスターラーを装入した。２０ｍＬ／分のアルゴンガスでフラスコをパージした後シールし、オイルバスで加熱し１２０℃で２０分間保持した。
【００６３】
当該フラスコをオイルバスから出し、室温まで空冷した。この状態で、フラスコ内に、０．２４ｍＬのベンジルアルコール、１５ｍＬのトルエン、内部標準として０．１ｍＬのヘキサデカンを装入した。フラスコ内に１０ｍＬ／分のアルゴンガスを３分間導入した後、５ｍＬ／分のアルゴンガスをフラスコ内に導入するようにした。
当該フラスコを１１６℃のオイルバスで加熱し、トルエン還流下で、トルエンとベンジルアルコールを反応させた。５分おきに反応液を０．１ｍＬ採取して分析を行い、反応を追跡した。採取された反応液は０．２μｍのメンブランフィルターでろ過し、ろ液をＧＣ／Ｍａｓｓ（アネルバ社製、Ｍ−１００ＱＡ）で分析した。
【００６４】
前記ろ液の残分は、１Ｈ−ＮＭＲにより分析された。１Ｈ−ＮＭＲは日本電子株式会社製、ＥＣＸ−６００、ＥＣＸ−４００により、ｄ６−ＤＭＳＯを用いて２３℃で行った。
【００６５】
このようにして反応を１０分間行い、式（Ｃ２）で表されるジアリールメタン化合物を単離した。本反応におけるベンジルアルコールの転化率は１００％であり、収率は９５％であった。本反応では式（Ｃ２）において、メチレン基の結合部位が、メチル基に対してオルト、メタ、パラ位である異性体が得られる。よって収率は異性体の合計質量を理論収量で除した値とした。
本例におけるジアリールメタン化合物の異性体の比率は、表１に示すとおり、オルト体／メタ体／パラ体＝４４／１０／４６であり、オルト体、パラ体が選択的に得られることが明らかとなった。
本例で用いたＭＳＥＡはＲ値が９０％、Ａ値が９ｍ２／ｇ、ＢＥＴ法による表面積は１０ｍ２／ｇであった。
【００６６】
【化１１】
【００６７】
［実施例２：ＭＣＮを用いたジアリールメタン化合物の製造］
三酸化モリブデンとしてＭＳＥＡの代わりにＭＣＮを用いる以外は、実施例１と同様にしてジアリールメタン化合物を製造した。本反応におけるベンジルアルコールの転化率は１００％であり、収率は９５％であった。得られたジアリールメタン化合物の異性体の比率は、表１に示すとおり、オルト体／メタ体／パラ体＝４５／９／４６であり、オルト体、パラ体が選択的に得られた。
本例で用いたＭＣＮはＲ値が８６％、Ａ値が９ｍ２／ｇ、ＢＥＴ法による表面積は１１ｍ２／ｇであった。
【００６８】
［実施例３：ＭＣＡを用いたジアリールメタン化合物の製造］
三酸化モリブデンとしてＭＳＥＡの代わりにＭＣＡを用い、反応時間を１０分から２０分に変更した以外は、実施例１と同様にしてジアリールメタン化合物を製造した。本反応におけるベンジルアルコールの転化率は１００％であり、収率は９５％であった。得られたジアリールメタン化合物の異性体の比率は、表１に示すとおり、オルト体／メタ体／パラ体＝４４／９／４７であり、オルト体、パラ体が選択的に得られた。
本例で用いたＭＣＡはＲ値が５０％、Ａ値が３ｍ２／ｇ、ＢＥＴ法による表面積は６ｍ２／ｇであった。
【００６９】
［実施例４：市販品の三酸化モリブデンを用いたジアリールメタン化合物の製造］
三酸化モリブデンとしてＭＳＥＡの代わりに市販の三酸化モリブデンを用い、反応時間を１０分から３０分に変更した以外は、実施例１と同様にしてジアリールメタン化合物を製造した。本反応におけるベンジルアルコールの転化率は５４％であった。得られたジアリールメタン化合物の異性体の比率は、表１に示すとおり、オルト体／メタ体／パラ体＝４４／９／４７であり、オルト体、パラ体が選択的に得られた。
本例で用いた市販の三酸化モリブデンはＲ値が４５％、Ａ値が１ｍ２／ｇ、ＢＥＴ法による表面積は２ｍ２／ｇであった。
【００７０】
［比較例１：二酸化モリブデンを用いたジアリールメタン化合物の製造］
三酸化モリブデンとしてＭＳＥＡの代わりに市販の二酸化モリブデンを用い、反応時間を１０分から２６０分に変更した以外は、実施例１と同様にしてジアリールメタン化合物を製造した。しかしながら本反応におけるベンジルアルコールの転化率は１１％であり、反応が十分進行しないことが明らかとなった。得られたジアリールメタン化合物の異性体の比率は、表２に示すとおり、オルト体／メタ体／パラ体＝４８／６／４６であり、オルト体、パラ体が選択的に得られた。
本例で用いた市販の二酸化モリブデンは、ＢＥＴ法による表面積は１ｍ２／ｇであった。
【００７１】
［比較例２：ＭＳＥＮを用いたジアリールメタン化合物の製造］
三酸化モリブデンとしてＭＳＥＡの代わりにＭＳＥＮを用い、反応時間を１０分から２０分に変更した以外は、実施例１と同様にしてジアリールメタン化合物の合成を試みた。しかし本反応におけるベンジルアルコールの転化率は０％であり、ジアリールメタン化合物は得られなかった。
【００７２】
【表１】
【００７３】
【表２】
【００７４】
［実施例５：ベンゼンを用いたジアリールメタン化合物の製造］
トルエンの代わりにベンゼンを用い、オイルバス温度を１１６℃から８５℃に、反応時間を２０分から９０分に変更した以外は、実施例３と同様にしてジアリールメタン化合物を合成した。本反応におけるベンジルアルコールの転化率は１００％であり、収率は９４％であった。
【００７５】
［実施例６：アニソールを用いたジアリールメタン化合物の製造］
トルエンの代わりにアニソールを用いた以外は、実施例３と同様にしてジアリールメタン化合物を合成した。本反応におけるベンジルアルコールの転化率は１００％であり、収率は９４％であった。ジアリールメタン化合物として、表３に示すとおり、メトキシ基に対してオルト位、パラ位にメチレン基が結合している異性体が得られたが、メタ位にメチレン基が結合した異性体は得られなかった。アニソールの求電子置換反応における強いオルト、パラ配向性のため、極めて高い反応選択性が示された。
【００７６】
［実施例７：ｐ−キシレンを用いたジアリールメタン化合物の製造］
トルエンの代わりにｐ−キシレンを用い、オイルバス温度を１１６℃から１４４℃に、反応時間を２０分から１０分に変更した以外は、実施例３と同様にしてジアリールメタン化合物を合成した。本反応におけるベンジルアルコールの転化率は１００％であり、収率は９３％であった。
【００７７】
［実施例８：エチルベンゼンを用いたジアリールメタン化合物の製造］
トルエンの代わりにエチルベンゼンを用い、オイルバス温度を１１６℃から１４４℃に、反応時間を２０分から５分に変更した以外は、実施例３と同様にしてジアリールメタン化合物を合成した。本反応におけるベンジルアルコールの転化率は１００％であり、収率は９３％であった。ジアリールメタン化合物として、表３に示すとおり、エチル基に対してオルト、メタ、パラ位にメチレン基が結合する異性体が得られた。その比率は、オルト体／メタ体／パラ体＝４２／１２／４６であり、オルト体、パラ体が選択的に得られた。
【００７８】
［実施例９：メシチレンを用いたジアリールメタン化合物の製造］
トルエンの代わりにメシチレンを用い、オイルバス温度を１１６℃から１４６℃に、反応時間を２０分から５分に変更した以外は、実施例３と同様にしてジアリールメタン化合物を合成した。本反応におけるベンジルアルコールの転化率は１００％であり、収率は９５％であった。
【００７９】
［実施例１０：ナフタレンを用いたジアリールメタン化合物の製造］
ナフタレン０．７８ｍｍｏｌ、ベンジルアルコール２６μｍｏｌ、内部標準であるヘキサデカンを３０μＬ、ＭＣＡを３０ｍｇ、溶媒として１，４−ジオキサン２ｍＬを用い、実施例３と同様にして、ジアリールメタン化合物を製造した。反応におけるオイルバス温度は１０６℃とし、反応時間は１２０分とした。本反応におけるベンジルアルコールの転化率は９５％であった。
ジアリールメタン化合物として、表３に示すとおり、メチレン基の結合部位が、ナフタレンの１位、２位である異性体が得られた。その比率は、１位体／２位体＝７４／２６であり、１位体が選択的に得られた。ナフタレンの反応性が影響していると推察された。
【００８０】
実施例５〜１０の結果を表３に示す。
【表３】
【００８１】
［実施例１１：環式有機化合物の製造］
（２−ベンジルフェニル）メタノール１５ｍｍｏｌ、溶媒として１，４−ジオキサン３．０ｍＬ、三酸化モリブデンとしてＭＣＡ０．１ｇを用いて、実施例１と同様にして、分子内脱水反応を行い、環式有機化合物である９，１０−ジヒドロアントラセンを製造した。オイルバスの温度は１０６℃とし、反応時間は４時間とした。
本反応における（２−ベンジルフェニル）メタノールの転化率は９７％であった。
【００８２】
［実施例１２：環式有機化合物の製造］
（２−ベンジルフェニル）メタノールの代わりに、（２−フェニルエチルフェニル）メタノールを用いる以外は、実施例１０と同様にして、環式有機化合物である１０，１１−ジヒドロ−５Ｈ−ジベンゾ［ａ，ｄ］シクロヘプテンを製造した。オイルバスの温度は１０６℃とし、反応時間は４時間とした。
本反応における（２−ベンジルフェニル）メタノールの転化率は４２％であった。転化率が実施例１１に比べて低かったのは、シクロペンタン環は、シクロヘキサン環に比べてひずみエネルギーが高く、不安定な化合物であるためと推察された。
【００８３】
実施例１１および１２の結果を表４に示した。
【表４】
【００８４】
［実施例１３：三酸化モリブデンのリサイクル性］
実施例１と同様にして、ジアリールメタン化合物を製造した（１回目の反応）。反応後の混合物を、０．２μｍのメンブランフィルター（東洋ろ紙株式会社製）でろ過し、ＭＳＥＡをろ別した。ろ別されたＭＳＥＡを３ｍＬのトルエンで五回洗浄した。
新たなベンジルアルコールとトルエンを用意し、前記ＭＳＥＡを用い、実施例１と同様にしてジアリールメタン化合物の製造を行った（２回目の反応）。反応終了後、ＭＳＥＡを前述した方法でろ別し、洗浄した。
同一のＭＳＥＡを用いて、同様の反応を繰り返し、７回目の反応を行った。その結果、７回目の反応においても、実施例１と同様の転化率、収率、選択率でジアリールメタン化合物が得られた。このことから、本発明のＭＳＥＡはリサイクル性に優れていることが明らかとなった。
【００８５】
［実施例１４：シリル化ＭＣＡ−１を用いたジアリールメタン化合物の製造］
ＭＣＡの代わりにシリル化ＭＣＡ−１を用いた以外は、実施例３と同様にして、ジアリールメタン化合物を製造した。その結果、実施例３と同様の転化率、収率、選択率でジアリールメタン化合物が得られた。
【００８６】
［実施例１５：シリル化ＭＣＡ−２を用いたジアリールメタン化合物の製造］
ＭＣＡの代わりにシリル化ＭＣＡ−２を用いた以外は、実施例３と同様にして、ジアリールメタン化合物を製造した。その結果、実施例３と同様の転化率、収率、選択率でジアリールメタン化合物が得られた。
【００８７】
シリル化ＭＣＡは、三酸化モリブデン表面に存在する水酸基が、アルコキシルシランと反応させられているため、三酸化モリブデン表面には水酸基はほとんど存在しない。しかしながら実施例１３、１４の結果は、ＭＣＡを用いた実施例３の結果とほぼ同等であった。このことから本発明の反応には、三酸化モリブデンの表面に存在する水酸基は関与していないことが推察された。
【００８８】
［比較例３］
ベンジルアルコールと同じモル数のピリジンを加えた以外は、実施例１と同様にして、ジアリールメタン化合物の製造を試みた。しかしながら、ジアリールメタン化合物は得られなかった。この結果から、ピリジンのようなルイス塩基が存在すると反応が阻害されることが明らかである。三酸化モリブデンのルイス酸部位とピリジンが反応することにより、三酸化モリブデンのルイス酸部位が不活性化されることが原因と推察された。すなわち、本発明の反応には三酸化モリブデンのルイス酸部位が大きく関与していることが推察された。
【産業上の利用可能性】
【００８９】
本反応により、穏和な条件において収率よくジアリールメタン化合物または環式有機化合物が得られる。本発明は、医薬品や化成品の原料であるジアリールメタン化合物または環式有機化合物の製造方法として有用である。
【技術分野】
【０００１】
本発明はジアリールメタン化合物または環式有機化合物の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ジフェニルメタンに代表されるジアリールメタン化合物や、９，１０−ジヒドロアントラセンに代表される環式有機化合物は、医薬品、化成品の原料として有用である。一般に、これらの化合物は、ベンジルアルコールの水酸基と、芳香族化合物の水素を脱離させることにより合成できる。すなわちベンジルアルコールと芳香族化合物を脱水反応させることによって合成できる。
【０００３】
例えば非特許文献１には、硫酸と塩化アルミニウムの存在下で、ベンジルアルコールとベンゼンを反応させてジフェニルメタンを得る方法が開示されている。また、非特許文献２には、固体酸触媒であるゼオライトの存在下で、ベンジルアルコールと芳香族化合物を反応させて、ジアリールメタン化合物を得る方法が開示されている。
さらに非特許文献３には、パーフルオロスルホン酸とテトラフルオロエチレンの共重合体であるナフィオン（登録商標）存在下で、ベンジルアルコールと芳香族化合物を反応させて、ジアリールメタン化合物を得る方法が開示されている。
【０００４】
しかしながら、これらの文献に開示されている方法は、反応活性および反応選択性が悪く、高収率でジアリールメタン化合物を得ることが困難であった。さらに、非特許文献１に開示されている方法は、強酸を用いる必要があるため、環境適合性に劣るという点も問題になっていた。
【０００５】
以上から、高収率であって、かつ環境負荷が小さい、ジアリールメタン化合物または環式有機化合物を得る方法が望まれていた。
【非特許文献１】G. A Olah, Freidel-Crafts and Related reactions, Vol II, NewYork, John Wile & Sons Inc. New York, (1964)
【非特許文献２】Rao, Y. X.; Trudeau, M.; Antonelli, D. J. Am. Chem. Soc., 128,13996, (2006)
【非特許文献３】Yamato, T.; Hideshima, C.; Prakash, G. K. S.; Olah, G. A. J. Org. Chem., 56, 2089 (1991)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
かかる点に鑑み、本発明は、高収率であって、かつ環境負荷が小さい、ジアリールメタン化合物、または９，１０−ジヒドロアントラセン等の環式有機化合物（以下単に「環式有機化合物」ともいう）を得る方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
発明者らは鋭意検討した結果、結晶性の三酸化モリブデンを用いることにより、前記課題が解決されることを見出した。すなわち、前記課題は以下の本発明により解決される。
［１］ （Ａ）一般式（Ａ１）または（Ａ２）で表される芳香族化合物と、
（Ｂ）置換基を有していてもよいベンジルアルコール、または置換基を有していてもよいナフタレンメタノールを、
結晶性の三酸化モリブデンの存在下で脱水反応させる、ジアリールメタン化合物の製造方法。
【化１】
［式（Ａ１）中、Ｒ１は置換基であり、炭素数が１〜４のアルキル基、または炭素数が１〜４のアルコキシル基である；
ｘは前記Ｒ１の数であり、０〜５の整数である；
ｘが２〜５である場合、それぞれのＲ１は異なっていてもよい］
【化２】
［式（Ａ２）中、Ｒ２はナフタレン環の１〜８位の置換基であり、炭素数が１〜４のアルキル基、または炭素数が１〜４のアルコキシル基である；
ｙは前記Ｒ２の数であり、０〜７の整数である；
ｙが２〜７である場合、それぞれのＲ２は異なっていてもよい］
［２］ （Ｄ）一般式（Ｄ１）で表されるアルコールを、結晶性の三酸化モリブデンの存在下で分子内脱水反応させる、一般式（Ｅ）で表される環式有機化合物の製造方法。
【化３】
［式（Ｄ１）中、数字は位置番号である；
Ｒ３は３’〜６’位の置換基であり、炭素数が１〜４のアルキル基、または炭素数が１〜４のアルコキシル基である；
ｐは前記Ｒ３の数であり、０〜４の整数である；ｐが２〜４である場合、それぞれのＲ３は異なっていてもよい；
Ｒ４は３〜６位の置換基であり、炭素数が１〜４のアルキル基、または炭素数が１〜４のアルコキシル基である；
ｑは前記Ｒ４の数であり、０〜４の整数である；ｑが２〜４である場合、それぞれのＲ４は異なっていてもよい；
ｎは１または２である］
【化４】
［式（Ｅ）中、数字は位置番号である；
Ｒ３は５〜８位の置換基であり、炭素数が１〜４のアルキル基、または炭素数が１〜４のアルコキシル基である；
ｐは前記Ｒ３の数であり、０〜４の整数である；ｐが２〜４である場合、それぞれのＲ３は異なっていてもよい；
Ｒ４は１〜４位の置換基であり、炭素数が１〜４のアルキル基、または炭素数が１〜４のアルコキシル基である；
ｑは前記Ｒ４の数であり、０〜４の整数である；ｑが２〜４である場合、それぞれのＲ４は異なっていてもよい；
ｎは１または２である］
［１］に記載の製造方法。
［３］ 前記結晶性の三酸化モリブデンは、板状であり、電界放射型走査電子顕微鏡を用いて測定された板状粒子の平均サイズが、縦０．５〜２μｍ、横１〜３μｍ、厚さ３０〜２００ｎｍである、［１］または［２］に記載の製造方法。
［４］前記結晶性の三酸化モリブデンの全表面積中に占める板状面の面積の割合が、６０〜９５％である、［１］〜［３］のいずれかに記載の製造方法。
［５］前記結晶性の三酸化モリブデンの板状面の面積が、５〜２０ｍ２／ｇである、［１］〜［４］いずれかに記載の製造方法。
【発明の効果】
【０００８】
本発明により、環境負荷を低減させた条件で、ジアリールメタン化合物または環式有機化合物を収率よく得ることができる。すなわち、安全性・生産性に優れたジアリールメタン化合物または環式有機化合物の製造方法が提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下に、ジアリールメタン化合物の製造方法、および環式有機化合物の製造方法について分けて説明するが、両者は、結晶性の三酸化モリブデンの存在下で「芳香環に結合されたヒドロキシメチル基の水酸基と、芳香環上の水素を脱離させる」点で共通する。
【００１０】
１．ジアリールメタン化合物の製造方法
本発明のジアリールメタン化合物の製造方法は、
（Ａ）一般式（Ａ１）または（Ａ２）で表される芳香族化合物と、
（Ｂ）置換基を有していてもよいベンジルアルコール、または置換基を有していてもよいナフタレンメタノールを、
結晶性の三酸化モリブデンの存在下で脱水反応させることを特徴とする。
ジアリールメタン化合物とは、メタンの二つの水素が、それぞれ芳香族化合物で置換されている化合物である。
【００１１】
本発明の反応式を以下に示す。
【化５】
上記反応式は、一般式（Ａ１）で表される化合物と、ベンジルアルコール（式（Ｂ１））を原料として用いた場合の反応スキームである。この場合、ジアリールメタン化合物は式（Ｃ１）で表される化合物となる。ベンジルアルコールは、置換基を有していてもよい。
【００１２】
上記反応は、上記の原料の組み合わせの他に、一般式（Ａ２）で表される化合物と、置換基を有していてもよいベンジルアルコールを原料とする場合；一般式（Ａ２）で表される化合物と、置換基を有していてもよいナフタレンメタノールを原料とする場合；一般式（Ａ１）で表される化合物と、置換基を有していてもよいナフタレンメタノールを原料とする場合がある。
【００１３】
（１） （Ａ）成分について
本発明では、原料の（Ａ）成分として一般式（Ａ１）または（Ａ２）で表される芳香族化合物を用いる。一般式（Ａ１）で表される化合物は、ベンゼンまたは置換基を有するベンゼンである。ただし、脱水反応において、脱離される水素が必要であるため、置換基を有するベンゼンの置換基の数は、最大で５個である。上記式（Ａ１）で表される化合物を「ベンゼン類」ともいう。
【００１４】
【化６】
式（Ａ１）中、Ｒ１は置換基であり、炭素数が１〜４のアルキル基、または炭素数が１〜４のアルコキシル基である。
ｘは前記Ｒ１の数であり、０〜５の整数である。ｘが２〜５である場合、それぞれのＲ１は異なっていてもよい。
【００１５】
ベンゼン類の具体例には、ベンゼン；トルエン、ｐ−キシレン、ｏ−キシレン、メシチレン（トリメチルベンゼン）、エチルベンゼン、ジエチルベンゼン、プロピルベンゼン、ブチルベンゼン等のアルキルベンゼン；アニソール（メトキシベンゼン）等のアルコキシベンゼンが含まれる。
【００１６】
ベンゼン類として、ベンゼン、ｐ−キシレン、メシチレン等の構造的に対象である化合物を用いると、異性体のないジアリールメタン化合物が得られる。
【００１７】
また、ベンゼン類としてアニソールのような、電子供与基性のメトキシ基を置換基に有する化合物を用いると、アニソールのメトキシ基に対して、パラ位またはオルト位にメチレン基が結合したジアリールメタン化合物のみが選択的に得られる。すなわちメタ位にメチレン基が結合した化合物は得られない。これは後述するように、アニソールが、ベンジルアルコール由来のベンジルカチオン、またはナフタレンメタノール由来のナフチルメチルカチオン（以下、ベンジルカチオンとナフチルメチルカチオンをあわせて「ベンジルカチオン等」という）により求電子置換反応を受けるためと推察される。アニソールは求電子置換反応を受ける際に、顕著なオルト、パラ配向性を有するため、メタ位への求電子置換反応が起こりにくく、アニソールのメタ位にメチレン基が結合したジアリールメタン化合物は得られないと考えられる。
【００１８】
同様にベンゼン類としてトルエンを用いた場合も、トルエンのメチル基に対して、パラ位またはオルト位にメチレン基が結合したジアリールメタン化合物が得られやすい。トルエンはアニソールほど電子供与性が強くはないが、電子供与基であるメチル基を有しているため、メタ位にメチレン基が結合した化合物は得られにくいと推察される。
【００１９】
一般式（Ａ２）で表される化合物は、ナフタレンまたは置換基を有するナフタレンである。ただし、後述する脱水反応において、脱離される水素が必要であるため、置換基を有するナフタレンの置換基の数は、最大で７個である。一般式（Ａ２）で表される化合物を「ナフタレン類」ともいう。
【００２０】
【化７】
式（Ａ２）中、Ｒ２はナフタレン環の１〜８位の置換基であり、炭素数が１〜４のアルキル基、または炭素数が１〜４のアルコキシル基である。
ｙは前記Ｒ２の数であり、０〜７の整数である。ｙが２〜７である場合、それぞれのＲ２は異なっていてもよい。
【００２１】
ナフタレン類の具体例には、ナフタレン；１−メチルナフタレン、２−メチルナフタレン、２，６−ジメチルナフタレン、１−エチルナフタレン、２−エチルナフタレン、１−プロピルナフタレン、２−プロピルナフタレン、１−ブチルナフタレン、２−ブチルナフタレン等のアルキルナフタレン；１−メトキシナフタレン、２−メトキシナフタレン等のアルコキシナフタレンが含まれる。
【００２２】
アルキルナフタレンとしては１位に置換基を有しない化合物が好ましい。後述するように本発明の反応においては、ナフタレン環がベンジルカチオン等により求電子置換される。当該反応は求電子置換反応により生じた中間体カルボカチオンの安定性により、その反応性が左右される。ナフタレン環の１位が攻撃されることによって生じた中間体カルボカチオンは、ナフタレン環の２位が攻撃されることによって生じた中間体カルボカチオンよりも安定であることが知られている。従ってアルキルナフタレンとしては１位に置換基を有しないことが好ましい。
【００２３】
アルコキシナフタレンは、１位または２位のいずれが置換されていてもよい。アルコキシル基は電子供与性のため、ナフタレンの１位に結合している場合は、ナフタレンの４位にメチレン基が結合したジアリールメタン化合物が得られやすい。また、アルコキシル基がナフタレンの２位に置換している場合は、１位にメチレン基が結合したジアリールメタン化合物が得られやすい。
上記のベンゼン類およびナフタレン類を合わせて「ベンゼン類等」と呼ぶことがある。
【００２４】
（２） （Ｂ）成分について
本発明では、原料の（Ｂ）成分として、置換基を有していてもよいベンジルアルコールまたはナフタレンメタノールを用いる。「置換基を有していてもよいベンジルアルコール（「ベンジルアルコール類」ともいう）」とは、ベンジルアルコールまたはベンゼン環に置換基を有するベンジルアルコールをいう。当該置換基はアルキル基またはアルコキシル基であることが好ましい。
ベンジルアルコール類の例には、ベンジルアルコール、（メトキシフェニル）メタノール、（３，４−ジメトキシフェニル）メタノール、（４−イソプロピルフェニル）メタノール（「クミノール」ともいう）が含まれる。
【００２５】
「置換基を有していてもよいナフタレンメタノール（「ナフタレンメタノール類」ともいう）」とは、ナフタレンメタノールまたはナフタレン環に置換基を有するナフタレンメタノールをいう。ナフタレンメタノールとは下記の式（Ｂ２）で表される化合物である。
【００２６】
【化８】
【００２７】
式（Ｂ２）において、ヒドロキシメチル基は、ナフタレンの１位または２位に結合されていてよいが、１位に結合されていることが好ましい。本発明においてはナフチルメチルカチオンが、ベンゼン類に対して求電子置換反応することにより、ジアリールメタン化合物が得られると考えられる。１−ナフチルメチルカチオンの方が、２−ナフチルメチルカチオンよりも安定である。よって、ナフタレンメタノール類として、１−ナフチルメチルカチオンを生成する１−ナフトールを用いると、反応性を高めることができる。
【００２８】
ナフタレン環に置換基を有する場合は、当該置換基は、アルキル基またはアルコキシル基であることが好ましい。
上記のベンジルアルコール類とナフタレンメタノール類を合わせて「ベンジルアルコール類等」と呼ぶことがある。
【００２９】
ベンゼン類等とベンジルアルコール類等の比率は、化学当量であれば特に限定されない。しかしながら、ベンゼン類等１モルに対して、ベンジルアルコール類等が１モル以上であることが好ましく、１０〜２００モルであることがより好ましく、３０〜９０モルであることがよりさらに好ましい。反応を効率よく行うことができるからである。
【００３０】
（３）三酸化モリブデンについて
三酸化モリブデンはＭｏＯ３で表される化合物である。三酸化モリブデンは非晶性のもと結晶性のものが知られているが、本発明においては結晶性の三酸化モリブデン（以下単に「三酸化モリブデン」という）を用いる。三酸化モリブデンは斜方晶系結晶であり、ＭｏＯ６のゆがんだ８面体の２頂点を共有して連なった層状構造をしている。当該層は３０〜６０ｎｍ程度の厚みを有する。
【００３１】
本発明において三酸化モリブデンは、ジアリールメタン化合物を合成する際の触媒としてふるまう。そのメカニズムは次のように推察される。いかに、Ａ成分としてベンジルアルコールを用いた場合を例に説明する。
三酸化モリブデンは、酸素原子が離脱して、価数的に不安定であるＭｏ部位が生じることがある。当該部位は電子が不足した状態になる。すると当該部位はルイス酸のようにふるまい、ベンジルアルコールの水酸基を引き抜く。その結果、ベンジルカチオンが生成される。ベンジルカチオンは、前述のベンゼン類等によって求核攻撃を受ける。逆にいえばベンジルカチオンはベンゼン類等を求電子攻撃する。もし、三酸化モリブデンが、ブレンステッド酸のようにプロトン供与能力が高ければ、ベンジルアルコールにプロトンを供与して、ジベンジルエーテルが生成すると考えられるが、本発明では、ジベンジルエーテルは生成しない。このことからも三酸化モリブデンがルイス酸的な役割を果たし、これによりベンジルカチオンを生成していると推察される。
【００３２】
前記ルイス酸部位は、三酸化モリブデンの表面で生じやすい。そのため三酸化モリブデンは表面積が大きいことが好ましく、すなわち粒径が小さいことが好ましい。また、前記ルイス酸部位は、層状構造である三酸化モリブデンのミラー指数による０１０面において最も発生しやすいと考えられる。このため、三酸化モリブデンは板状であることが好ましい。以上から、本発明の三酸化モリブデンは、板状であって、板状粒子の平均サイズが、縦０．５〜２μｍ、横１〜３μｍ、厚さ３０〜２００ｎｍであることが好ましい。板状粒子のサイズは、電界放射型走査電子顕微鏡などを用いて、得られた像から測定することが好ましい。
【００３３】
さらに本発明の三酸化モリブデンは、全表面積に占める板状面の面積の割合（「Ｒ値」ともいう）が６０〜９５％であることが好ましい。Ｒ値は電界放射型走査電子顕微鏡の像から画像解析によって求めることができる。Ｒ値が前記範囲であると、上述したルイス酸部位が生じやすいからである。板状面とは、ミラー指数における０１０面のことである。
【００３４】
また、本発明の三酸化モリブデンは、板状面の面積（「Ａ値」ともいう）が、５〜２０ｍ２/ｇであることがより好ましい。Ａ値は電界放射型走査電子顕微鏡の像から画像解析によって求めることができる。Ａ値が前記範囲であると、上述したルイス酸部位が生じやすいからである。
【００３５】
本発明の三酸化モリブデンは、市販のものを準備してそれを所望の形状に粉砕するなどして得てもよいが、次に示すように、化学式（ＮＨ４）６Ｍｏ７Ｏ２４・４Ｈ２Ｏで表されるアンモニウムヘプタモリブデート・４水和物（以下「ＡＨＭ」ともいう）を焼成して合成することが好ましい。
【００３６】
まず、本発明の三酸化モリブデンは、ＡＨＭを空気雰囲気あるいは窒素雰囲気で焼成して得てよい。具体的には、ＡＨＭをるつぼに入れ４００℃一定時間で加熱することにより焼成を行うことができる。４００℃で保持する時間は１〜５時間であることが好ましく、２時間程度とすることがより好ましい。また、４００℃に加熱する際の昇温速度は１０℃／分程度であることが好ましい。
【００３７】
焼成する際の雰囲気を、空気雰囲気として得た三酸化モリブデンを「ＭＣＡ」、窒素雰囲気として得た三酸化モリブデンを「ＭＣＮ」という。本発明の三酸化モリブデンとしては、ＭＣＮであることが好ましい。既に述べたＲ値、Ａ値をＭＣＡよりも大きくでき、優れた触媒活性を示すからである。
【００３８】
本発明の三酸化モリブデンは、アンモニウムヘプタモリブデート・４水和物（ＡＨＭ）を、水洗または溶媒で洗浄して、塩や有機物等の不純物を除去してから、焼成して得てもよい。このようにＡＨＭから溶媒等で不純物を抽出して三酸化モリブデンを得る方法を、「溶媒抽出法」と呼ぶことがある。焼成は空気雰囲気で行うことが好ましい。溶媒で不純物を抽出した後のＡＨＭを、空気雰囲気で焼成して得た三酸化モリブデンを「ＭＳＥＡ」という。
また、溶媒で不純物を抽出した後のＡＨＭを、窒素雰囲気において焼成すると、三酸化モリブデンではなく、Ｍｏ４Ｏ１１が得られるので好ましくない。このメカニズムは明らかではないが、次のように推察される。
【００３９】
不純物が除去されたＡＨＭは、何らかの理由で焼成される際にＡＨＭから酸素原子が脱離しやすい。そのため生成される三酸化モリブデンの価数は、本来６価になるべきところ、６価よりも低下してしまう傾向がある。しかし、空気雰囲気において焼成すると、雰囲気には酸素が豊富に存在するため、脱離した酸素原子が雰囲気から供給されるため、モリブデンの価数は変わらない。一方で、窒素雰囲気において焼成すると、酸素供給源がないために、酸素がＡＨＭから脱離しやすく、モリブデンの価数は低下してしまう。その結果、Ｍｏ４Ｏ１１を主成分とする化合物が得られる。当該化合物は三酸化モリブデンのような層状構造を有さないため、本発明において触媒として機能しないと考えられる。
【００４０】
溶媒抽出法は、以下のようにして行うことが好ましい。
１）純水を入れたビーカーを準備し、その中にＡＨＭを挿入し、攪拌する。
２）続いて、当該ビーカーに有機溶媒を挿入し、攪拌する。
３）ろ過して、不純物が除去されたＡＨＭを得る。
４）ＡＨＭを既に述べた方法で焼成する。
前記１）工程で用いられる純水の量は、特に限定されないが、ＡＨＭ１質量部に対し、５０〜１００質量部であることが好ましい。前記２）工程で用いられる有機溶媒の種類は特に限定されないが、好ましい溶媒の例にはアセトン、ペンタンが含まれる。有機溶媒の量は、ＡＨＭ１質量部に対し、５０〜２００質量部であることが好ましい。
【００４１】
本発明の三酸化モリブデンは、ＭＳＥＡであることが特に好ましい。ＭＳＥＡは、前述のＭＣＮおよびＭＣＮよりも高いＲ値、Ａ値を有し、本発明の触媒として優れた性能を有するからである。
ＭＳＥＡが、ＭＣＮおよびＭＣＮよりも高いＲ値、Ａ値を有するのは、不純物が除去された状態で焼成させられるため、得られる焼成物は純度の高い三酸化モリブデンとなるからであると推察される。三酸化モリブデンは、本来層状構造であるため、高いＲ値、Ａ値を有するからである。
【００４２】
このようにして得られた三酸化モリブデンは、必要に応じてアルコキシシラン等で処理してもよい。アルコキシシランによる処理は公知の方法で行ってよい。その方法の例には、アルコキシシランを含むトルエン溶液に、ＭＣＮ等を浸漬して、トルエン還流下でしばらく反応させて得ることができる。アルコキシシランで処理された三酸化モリブデンは、本発明の反応に用いた際に、溶媒や原料等との親和性が向上することにより、反応性を高められる効果が期待できる。
【００４３】
三酸化モリブデンの使用量は、反応が十分進行する量であれば特に限定されないが、ベンジルアルコール類１ｍＬに対して、１〜１．５ｇ程度であることが好ましい。
本発明に用いる三酸化モリブデンは、不均一触媒であるので、反応後、濾過等により容易に回収できる。さらに三酸化モリブデンは再利用も可能であり、環境負荷が小さいという利点を有する。
【００４４】
（４）溶媒
本発明は、ベンジルアルコール類が液体であるため、溶媒を用いずに反応を行ってもよいが、溶媒を用いてもよい。溶媒は公知のものを用いてよいが、好ましい溶媒の例には、１，４−ジオキサン、ニトロメタンが含まれる。
【００４５】
（５）反応条件
本発明の反応は、任意の条件で行ってよいが、以下好ましい反応方法について述べる。
原料であるベンジルアルコール類、ベンゼン類等、三酸化モリブデン、および必要に応じて溶媒をガラス容器に装入する。ガラス容器はアルゴンガス雰囲気下でシールされるようにして、オイルバス等で加熱する。その際マグネチックスターラー等を用いて系内を攪拌することが好ましい。
反応温度はベンゼン類または溶媒が還流する条件とすることが好ましい。反応時間は反応の進行度により適宜調整される。反応終了後、濾過により三酸化モリブデンは分離される。濾液に残った目的化合物は定法により単離される。
【００４６】
２．環式有機化合物の製造方法
本発明の一般式（Ｅ）で表される環式有機化合物の製造方法は、
（Ｄ）一般式（Ｄ１）で表されるアルコールを、結晶性の三酸化モリブデンの存在下で分子内脱水反応させることを特徴とする。
一般式（Ｅ）で表される環式有機化合物とは、二つのベンゼン環がアルキル鎖で結合された構造を有する。
【００４７】
【化９】
式（Ｅ）中、Ｒ３は５〜８位の置換基であり、炭素数が１〜４のアルキル基、または炭素数が１〜４のアルコキシル基である。
ｐは前記Ｒ３の数であり、０〜４の整数である。ｐが２〜４である場合、それぞれのＲ３は異なっていてもよい。
Ｒ４は１〜４位の置換基であり、炭素数が１〜４のアルキル基、または炭素数が１〜４のアルコキシル基である。
ｑは前記Ｒ４の数であり、０〜４の整数である。ｑが２〜４である場合、それぞれのＲ４は異なっていてもよい。
ｎは１または２である。
【００４８】
一般式（Ｅ）で表される化合物の例には、９，１０−ジヒドロアトラセンや１０，１１−ジヒドロ−５Ｈ−ジベンゾ［ａ，ｄ］シクロヘプテンが含まれる。
【００４９】
（１） （Ｄ）成分について
本発明においては原料として（Ｄ）成分である、一般式（Ｄ１）で表されるアルコールを用いる。一般式（Ｄ１）で表されるアルコールは、メタノールの一つの水素がフェニル基で置換されたアルコールである。ただし当該フェニル基の２位には、フェニルアルキル基が結合している。
一般式（Ｄ１）で表されるアルコールを、以下「特定アルコール」と呼ぶことがある。
【００５０】
【化１０】
式（Ｄ１）中、数字は位置番号を示す。Ｒ３はフェニルアルキル基上の置換基であり、２’位以外、すなわち３’〜６’位の置換基である。２’位は、分子内脱水反応に必要であるため、置換されていない。Ｒ３は炭素数が１〜４のアルキル基、または炭素数が１〜４のアルコキシル基である。Ｒ３が３’位に結合していると立体障害により分子内脱水反応が進みにくくなるおそれがあるため、Ｒ３は３’位に結合していないことが好ましい。ｐは前記Ｒ３の数であり、０〜４の整数である。ｐが２〜４である場合、それぞれのＲ３は異なっていてもよい。
Ｒ４は３〜６位の置換基であり、炭素数が１〜４のアルキル基、または炭素数が１〜４のアルコキシル基である。ｑは前記Ｒ４の数であり、０〜４の整数である。ｑが２〜４である場合、それぞれのＲ４は異なっていてもよい。ｎは１または２である。
【００５１】
特定アルコールの好ましい化合物の例には、（２−ベンジルフェニル）メタノールや（２−フェニルエチルフェニル）メタノールが含まれる。
【００５２】
（２）三酸化モリブデンについて
三酸化モリブデンは、ジアリールメタン化合物の製造方法で述べたものと同じものを用いてよい。ただし、三酸化モリブデンの使用量は特定アルコール１ｍｏｌに対して５〜８ｇ程度であることが好ましい。
【００５３】
（３）溶媒について
特定アルコールは室温では固体であるため、溶媒を用いることが好ましい。溶媒は、ジアリールメタン化合物の製造方法で述べたものと同じものを用いることが好ましい。溶媒の量は特に限定されないが、特定アルコール１ｍｏｌに対して０．１〜０．３Ｌ程度であることが好ましい。
【００５４】
（４）反応条件について
反応条件は、ジアリールメタン化合物の製造方法で述べたとおりにすることが好ましい。
【実施例】
【００５５】
実施例においては、総て和光純薬株式会社製の試薬を用いた。
［合成例１：ＭＣＡの合成］
化学式（ＮＨ４）６Ｍｏ７Ｏ２４・４Ｈ２Ｏで表されるアンモニウムヘプタモリブデート・４水和物（ＡＨＭ）１５ｇをるつぼに装入した。当該るつぼをオーブンに入れ、５０ｍＬ／分の空気気流下で４００℃まで１０℃／分の昇温速度で加熱し、４００℃で２時間保持して焼成を行った。次に、当該るつぼをオーブン中で放冷して５０℃以下に冷却した。このようにして得られたＭＣＡは、密閉容器に保存された。
【００５６】
このようにして得たＭＣＡを、リガク株式会社製、ＲＩＮＴ Ｕｌｔｉｍａ＋を用いてＸ線回折分析を行い、三酸化モリブデンであることを確認した。
電界放射型走査電子顕微鏡を用いて観察されたＭＣＡ粒子の板状粒子の平均サイズは、縦１μｍ、横１．５μｍ、厚さ６０〜１００ｎｍであった。
ＭＣＡの電界放射型走査電子顕微鏡（日本電子株式会社製、ＪＳＭ−７４００Ｆ）を用いてＲ値およびＡ値を、クワントクロームインスツルメンツ社製６ＡＧを用いて、ＢＥＴ法による表面積を測定した。それぞれの値を表１に示した。
【００５７】
［合成例２：ＭＣＮの合成］
オーブンに５０ｍＬ／分の窒素ガスを吹き込んで焼成した以外は合成例１と同様にしてＭＣＮを得た。このようにして得たＭＣＮをＭＣＡと同様にしてＸ線回折により分析したところ、三酸化モリブデンであることが確認された。
電界放射型走査電子顕微鏡を用いて観察されたＭＣＮ粒子の板状粒子の平均サイズは、縦１μｍ、横１．５μｍ、厚さ４０〜８０ｎｍであった。
ＭＣＮのＲ値、Ａ値および表面積は、ＭＣＡと同様に測定された。それぞれの値を表１に示した。
【００５８】
［合成例３：ＭＳＥＡの合成］
２Ｌのビーカーに５００ｍＬの水と７．５ｇのＡＨＭを装入し、室温で４．５分間攪拌した。続いて当該ビーカーに１Ｌのアセトンを加え、７分間攪拌した。その後、ろ過してＡＨＭを分離した。ＡＨＭを１００ｍＬのアセトンで二回洗浄し、続いて２０ｍＬのペンタンで２回洗浄した。その後ＡＨＭを８０℃で１４時間乾燥して、不純物が溶媒抽出されたＡＨＭを得た。
続いて、ＡＨＭを合成例１と同様にして空気気流下で焼成し、ＭＳＥＡを得た。このようにして得たＭＳＥＡを、ＭＣＡと同様にしてＸ線回折により分析したところ、三酸化モリブデンであることが確認された。
電界放射型走査電子顕微鏡を用いて観察されたＭＳＥＡ粒子の板状粒子の平均サイズは、縦１μｍ、横２μｍ、厚さ３０〜６０ｎｍであった。
ＭＳＥＡのＲ値、Ａ値および表面積は、ＭＣＡと同様に測定された。それぞれの値を表１に示した。
【００５９】
［合成例４：ＭＳＥＮの合成］
合成例３と同様にして不純物が溶媒抽出されたＡＨＭを得た。当該ＡＨＭを窒素気流下で焼成し、ＭＳＣＮを得た。このようにして得たＭＳＥＮをＭＣＡと同様に、Ｘ線回折により分析したところ、三酸化モリブデンはなく、Ｍｏ４Ｏ１１であることが確認された。
【００６０】
［合成例５：シリル化ＭＣＡ−１の合成］
冷却管を備えた１００ｍＬフラスコを準備し、１．０ｇのＭＣＡを装入した。フラスコ内をアルゴンガスでパージした。
０．５ｍＬのメトキシトリメチルシランを、ＮａＨを用いて乾燥させたトルエン２５ｍＬに溶解させ、メトキシトリメチルシランのトルエン溶液を調整した。当該トルエン溶液を前記フラスコに装入し、フラスコをオイルバスで加熱して２４時間トルエン還流下でメトキシトリメチルシランとＭＣＡを反応させた。反応はアルゴンガス気流下で行った。
続いて、ＭＣＡを濾過して、２００ｍＬのトルエンで洗浄し、１０ｍＬのアセトニトリルで３回洗浄し、さらには１０ｍＬのペンタンで３回洗浄した。
こうして得られたシリル化ＭＣＡをアルゴンガス気流下で１２０℃で１４時間乾燥した。
【００６１】
［合成例６：シリル化ＭＣＡ−２の合成］
メトキシトリメチルシランの代わりにエトキシトリメチルシランを用いた以外は合成例５と同様にして、シリル化ＭＣＡ−２を合成した。
【００６２】
［実施例１：ＭＳＥＡを用いたジアリールメタン化合物の製造］
冷却管を備えた５０ｍＬの３つ口フラスコを準備した。当該フラスコに０．３ｇのＭＳＥＡと、マグネチックスターラーを装入した。２０ｍＬ／分のアルゴンガスでフラスコをパージした後シールし、オイルバスで加熱し１２０℃で２０分間保持した。
【００６３】
当該フラスコをオイルバスから出し、室温まで空冷した。この状態で、フラスコ内に、０．２４ｍＬのベンジルアルコール、１５ｍＬのトルエン、内部標準として０．１ｍＬのヘキサデカンを装入した。フラスコ内に１０ｍＬ／分のアルゴンガスを３分間導入した後、５ｍＬ／分のアルゴンガスをフラスコ内に導入するようにした。
当該フラスコを１１６℃のオイルバスで加熱し、トルエン還流下で、トルエンとベンジルアルコールを反応させた。５分おきに反応液を０．１ｍＬ採取して分析を行い、反応を追跡した。採取された反応液は０．２μｍのメンブランフィルターでろ過し、ろ液をＧＣ／Ｍａｓｓ（アネルバ社製、Ｍ−１００ＱＡ）で分析した。
【００６４】
前記ろ液の残分は、１Ｈ−ＮＭＲにより分析された。１Ｈ−ＮＭＲは日本電子株式会社製、ＥＣＸ−６００、ＥＣＸ−４００により、ｄ６−ＤＭＳＯを用いて２３℃で行った。
【００６５】
このようにして反応を１０分間行い、式（Ｃ２）で表されるジアリールメタン化合物を単離した。本反応におけるベンジルアルコールの転化率は１００％であり、収率は９５％であった。本反応では式（Ｃ２）において、メチレン基の結合部位が、メチル基に対してオルト、メタ、パラ位である異性体が得られる。よって収率は異性体の合計質量を理論収量で除した値とした。
本例におけるジアリールメタン化合物の異性体の比率は、表１に示すとおり、オルト体／メタ体／パラ体＝４４／１０／４６であり、オルト体、パラ体が選択的に得られることが明らかとなった。
本例で用いたＭＳＥＡはＲ値が９０％、Ａ値が９ｍ２／ｇ、ＢＥＴ法による表面積は１０ｍ２／ｇであった。
【００６６】
【化１１】
【００６７】
［実施例２：ＭＣＮを用いたジアリールメタン化合物の製造］
三酸化モリブデンとしてＭＳＥＡの代わりにＭＣＮを用いる以外は、実施例１と同様にしてジアリールメタン化合物を製造した。本反応におけるベンジルアルコールの転化率は１００％であり、収率は９５％であった。得られたジアリールメタン化合物の異性体の比率は、表１に示すとおり、オルト体／メタ体／パラ体＝４５／９／４６であり、オルト体、パラ体が選択的に得られた。
本例で用いたＭＣＮはＲ値が８６％、Ａ値が９ｍ２／ｇ、ＢＥＴ法による表面積は１１ｍ２／ｇであった。
【００６８】
［実施例３：ＭＣＡを用いたジアリールメタン化合物の製造］
三酸化モリブデンとしてＭＳＥＡの代わりにＭＣＡを用い、反応時間を１０分から２０分に変更した以外は、実施例１と同様にしてジアリールメタン化合物を製造した。本反応におけるベンジルアルコールの転化率は１００％であり、収率は９５％であった。得られたジアリールメタン化合物の異性体の比率は、表１に示すとおり、オルト体／メタ体／パラ体＝４４／９／４７であり、オルト体、パラ体が選択的に得られた。
本例で用いたＭＣＡはＲ値が５０％、Ａ値が３ｍ２／ｇ、ＢＥＴ法による表面積は６ｍ２／ｇであった。
【００６９】
［実施例４：市販品の三酸化モリブデンを用いたジアリールメタン化合物の製造］
三酸化モリブデンとしてＭＳＥＡの代わりに市販の三酸化モリブデンを用い、反応時間を１０分から３０分に変更した以外は、実施例１と同様にしてジアリールメタン化合物を製造した。本反応におけるベンジルアルコールの転化率は５４％であった。得られたジアリールメタン化合物の異性体の比率は、表１に示すとおり、オルト体／メタ体／パラ体＝４４／９／４７であり、オルト体、パラ体が選択的に得られた。
本例で用いた市販の三酸化モリブデンはＲ値が４５％、Ａ値が１ｍ２／ｇ、ＢＥＴ法による表面積は２ｍ２／ｇであった。
【００７０】
［比較例１：二酸化モリブデンを用いたジアリールメタン化合物の製造］
三酸化モリブデンとしてＭＳＥＡの代わりに市販の二酸化モリブデンを用い、反応時間を１０分から２６０分に変更した以外は、実施例１と同様にしてジアリールメタン化合物を製造した。しかしながら本反応におけるベンジルアルコールの転化率は１１％であり、反応が十分進行しないことが明らかとなった。得られたジアリールメタン化合物の異性体の比率は、表２に示すとおり、オルト体／メタ体／パラ体＝４８／６／４６であり、オルト体、パラ体が選択的に得られた。
本例で用いた市販の二酸化モリブデンは、ＢＥＴ法による表面積は１ｍ２／ｇであった。
【００７１】
［比較例２：ＭＳＥＮを用いたジアリールメタン化合物の製造］
三酸化モリブデンとしてＭＳＥＡの代わりにＭＳＥＮを用い、反応時間を１０分から２０分に変更した以外は、実施例１と同様にしてジアリールメタン化合物の合成を試みた。しかし本反応におけるベンジルアルコールの転化率は０％であり、ジアリールメタン化合物は得られなかった。
【００７２】
【表１】
【００７３】
【表２】
【００７４】
［実施例５：ベンゼンを用いたジアリールメタン化合物の製造］
トルエンの代わりにベンゼンを用い、オイルバス温度を１１６℃から８５℃に、反応時間を２０分から９０分に変更した以外は、実施例３と同様にしてジアリールメタン化合物を合成した。本反応におけるベンジルアルコールの転化率は１００％であり、収率は９４％であった。
【００７５】
［実施例６：アニソールを用いたジアリールメタン化合物の製造］
トルエンの代わりにアニソールを用いた以外は、実施例３と同様にしてジアリールメタン化合物を合成した。本反応におけるベンジルアルコールの転化率は１００％であり、収率は９４％であった。ジアリールメタン化合物として、表３に示すとおり、メトキシ基に対してオルト位、パラ位にメチレン基が結合している異性体が得られたが、メタ位にメチレン基が結合した異性体は得られなかった。アニソールの求電子置換反応における強いオルト、パラ配向性のため、極めて高い反応選択性が示された。
【００７６】
［実施例７：ｐ−キシレンを用いたジアリールメタン化合物の製造］
トルエンの代わりにｐ−キシレンを用い、オイルバス温度を１１６℃から１４４℃に、反応時間を２０分から１０分に変更した以外は、実施例３と同様にしてジアリールメタン化合物を合成した。本反応におけるベンジルアルコールの転化率は１００％であり、収率は９３％であった。
【００７７】
［実施例８：エチルベンゼンを用いたジアリールメタン化合物の製造］
トルエンの代わりにエチルベンゼンを用い、オイルバス温度を１１６℃から１４４℃に、反応時間を２０分から５分に変更した以外は、実施例３と同様にしてジアリールメタン化合物を合成した。本反応におけるベンジルアルコールの転化率は１００％であり、収率は９３％であった。ジアリールメタン化合物として、表３に示すとおり、エチル基に対してオルト、メタ、パラ位にメチレン基が結合する異性体が得られた。その比率は、オルト体／メタ体／パラ体＝４２／１２／４６であり、オルト体、パラ体が選択的に得られた。
【００７８】
［実施例９：メシチレンを用いたジアリールメタン化合物の製造］
トルエンの代わりにメシチレンを用い、オイルバス温度を１１６℃から１４６℃に、反応時間を２０分から５分に変更した以外は、実施例３と同様にしてジアリールメタン化合物を合成した。本反応におけるベンジルアルコールの転化率は１００％であり、収率は９５％であった。
【００７９】
［実施例１０：ナフタレンを用いたジアリールメタン化合物の製造］
ナフタレン０．７８ｍｍｏｌ、ベンジルアルコール２６μｍｏｌ、内部標準であるヘキサデカンを３０μＬ、ＭＣＡを３０ｍｇ、溶媒として１，４−ジオキサン２ｍＬを用い、実施例３と同様にして、ジアリールメタン化合物を製造した。反応におけるオイルバス温度は１０６℃とし、反応時間は１２０分とした。本反応におけるベンジルアルコールの転化率は９５％であった。
ジアリールメタン化合物として、表３に示すとおり、メチレン基の結合部位が、ナフタレンの１位、２位である異性体が得られた。その比率は、１位体／２位体＝７４／２６であり、１位体が選択的に得られた。ナフタレンの反応性が影響していると推察された。
【００８０】
実施例５〜１０の結果を表３に示す。
【表３】
【００８１】
［実施例１１：環式有機化合物の製造］
（２−ベンジルフェニル）メタノール１５ｍｍｏｌ、溶媒として１，４−ジオキサン３．０ｍＬ、三酸化モリブデンとしてＭＣＡ０．１ｇを用いて、実施例１と同様にして、分子内脱水反応を行い、環式有機化合物である９，１０−ジヒドロアントラセンを製造した。オイルバスの温度は１０６℃とし、反応時間は４時間とした。
本反応における（２−ベンジルフェニル）メタノールの転化率は９７％であった。
【００８２】
［実施例１２：環式有機化合物の製造］
（２−ベンジルフェニル）メタノールの代わりに、（２−フェニルエチルフェニル）メタノールを用いる以外は、実施例１０と同様にして、環式有機化合物である１０，１１−ジヒドロ−５Ｈ−ジベンゾ［ａ，ｄ］シクロヘプテンを製造した。オイルバスの温度は１０６℃とし、反応時間は４時間とした。
本反応における（２−ベンジルフェニル）メタノールの転化率は４２％であった。転化率が実施例１１に比べて低かったのは、シクロペンタン環は、シクロヘキサン環に比べてひずみエネルギーが高く、不安定な化合物であるためと推察された。
【００８３】
実施例１１および１２の結果を表４に示した。
【表４】
【００８４】
［実施例１３：三酸化モリブデンのリサイクル性］
実施例１と同様にして、ジアリールメタン化合物を製造した（１回目の反応）。反応後の混合物を、０．２μｍのメンブランフィルター（東洋ろ紙株式会社製）でろ過し、ＭＳＥＡをろ別した。ろ別されたＭＳＥＡを３ｍＬのトルエンで五回洗浄した。
新たなベンジルアルコールとトルエンを用意し、前記ＭＳＥＡを用い、実施例１と同様にしてジアリールメタン化合物の製造を行った（２回目の反応）。反応終了後、ＭＳＥＡを前述した方法でろ別し、洗浄した。
同一のＭＳＥＡを用いて、同様の反応を繰り返し、７回目の反応を行った。その結果、７回目の反応においても、実施例１と同様の転化率、収率、選択率でジアリールメタン化合物が得られた。このことから、本発明のＭＳＥＡはリサイクル性に優れていることが明らかとなった。
【００８５】
［実施例１４：シリル化ＭＣＡ−１を用いたジアリールメタン化合物の製造］
ＭＣＡの代わりにシリル化ＭＣＡ−１を用いた以外は、実施例３と同様にして、ジアリールメタン化合物を製造した。その結果、実施例３と同様の転化率、収率、選択率でジアリールメタン化合物が得られた。
【００８６】
［実施例１５：シリル化ＭＣＡ−２を用いたジアリールメタン化合物の製造］
ＭＣＡの代わりにシリル化ＭＣＡ−２を用いた以外は、実施例３と同様にして、ジアリールメタン化合物を製造した。その結果、実施例３と同様の転化率、収率、選択率でジアリールメタン化合物が得られた。
【００８７】
シリル化ＭＣＡは、三酸化モリブデン表面に存在する水酸基が、アルコキシルシランと反応させられているため、三酸化モリブデン表面には水酸基はほとんど存在しない。しかしながら実施例１３、１４の結果は、ＭＣＡを用いた実施例３の結果とほぼ同等であった。このことから本発明の反応には、三酸化モリブデンの表面に存在する水酸基は関与していないことが推察された。
【００８８】
［比較例３］
ベンジルアルコールと同じモル数のピリジンを加えた以外は、実施例１と同様にして、ジアリールメタン化合物の製造を試みた。しかしながら、ジアリールメタン化合物は得られなかった。この結果から、ピリジンのようなルイス塩基が存在すると反応が阻害されることが明らかである。三酸化モリブデンのルイス酸部位とピリジンが反応することにより、三酸化モリブデンのルイス酸部位が不活性化されることが原因と推察された。すなわち、本発明の反応には三酸化モリブデンのルイス酸部位が大きく関与していることが推察された。
【産業上の利用可能性】
【００８９】
本反応により、穏和な条件において収率よくジアリールメタン化合物または環式有機化合物が得られる。本発明は、医薬品や化成品の原料であるジアリールメタン化合物または環式有機化合物の製造方法として有用である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（Ａ）一般式（Ａ１）または（Ａ２）で表される芳香族化合物と、
（Ｂ）置換基を有していてもよいベンジルアルコール、または置換基を有していてもよいナフタレンメタノールを、
結晶性の三酸化モリブデンの存在下で脱水反応させる、ジアリールメタン化合物の製造方法。
【化１】
［式（Ａ１）中、Ｒ１は置換基であり、炭素数が１〜４のアルキル基、または炭素数が１〜４のアルコキシル基である；
ｘは前記Ｒ１の数であり、０〜５の整数である；
ｘが２〜５である場合、それぞれのＲ１は異なっていてもよい］
【化２】
［式（Ａ２）中、Ｒ２はナフタレン環の１〜８位の置換基であり、炭素数が１〜４のアルキル基、または炭素数が１〜４のアルコキシル基である；
ｙは前記Ｒ２の数であり、０〜７の整数である；
ｙが２〜７である場合、それぞれのＲ２は異なっていてもよい］
【請求項２】
（Ｄ）一般式（Ｄ１）で表されるアルコールを、結晶性の三酸化モリブデンの存在下で分子内脱水反応させる、一般式（Ｅ）で表される環式有機化合物の製造方法。
【化３】
［式（Ｄ１）中、数字は位置番号である；
Ｒ３は３’〜６’位の置換基であり、炭素数が１〜４のアルキル基、または炭素数が１〜４のアルコキシル基である；
ｐは前記Ｒ３の数であり、０〜４の整数である；ｐが２〜４である場合、それぞれのＲ３は異なっていてもよい；
Ｒ４は３〜６位の置換基であり、炭素数が１〜４のアルキル基、または炭素数が１〜４のアルコキシル基である；
ｑは前記Ｒ４の数であり、０〜４の整数である；ｑが２〜４である場合、それぞれのＲ４は異なっていてもよい；
ｎは１または２である］
【化４】
［式（Ｅ）中、数字は位置番号である；
Ｒ３は５〜８位の置換基であり、炭素数が１〜４のアルキル基、または炭素数が１〜４のアルコキシル基である；
ｐは前記Ｒ３の数であり、０〜４の整数である；ｐが２〜４である場合、それぞれのＲ３は異なっていてもよい；
Ｒ４は１〜４位の置換基であり、炭素数が１〜４のアルキル基、または炭素数が１〜４のアルコキシル基である；
ｑは前記Ｒ４の数であり、０〜４の整数である；ｑが２〜４である場合、それぞれのＲ４は異なっていてもよい；
ｎは１または２である］
【請求項３】
前記結晶性の三酸化モリブデンは、板状であり、電界放射型走査電子顕微鏡を用いて測定された板状粒子の平均サイズが、縦０．５〜２μｍ、横１〜３μｍ、厚さ３０〜２００ｎｍである、請求項１または２記載の製造方法。
【請求項４】
前記結晶性の三酸化モリブデンの全表面積中に占める板状面の面積の割合が、６０〜９５％である、請求項３記載の製造方法。
【請求項５】
前記結晶性の三酸化モリブデンの板状面の面積が、５〜２０ｍ２／ｇである、請求項３記載の製造方法。
【請求項１】
（Ａ）一般式（Ａ１）または（Ａ２）で表される芳香族化合物と、
（Ｂ）置換基を有していてもよいベンジルアルコール、または置換基を有していてもよいナフタレンメタノールを、
結晶性の三酸化モリブデンの存在下で脱水反応させる、ジアリールメタン化合物の製造方法。
【化１】
［式（Ａ１）中、Ｒ１は置換基であり、炭素数が１〜４のアルキル基、または炭素数が１〜４のアルコキシル基である；
ｘは前記Ｒ１の数であり、０〜５の整数である；
ｘが２〜５である場合、それぞれのＲ１は異なっていてもよい］
【化２】
［式（Ａ２）中、Ｒ２はナフタレン環の１〜８位の置換基であり、炭素数が１〜４のアルキル基、または炭素数が１〜４のアルコキシル基である；
ｙは前記Ｒ２の数であり、０〜７の整数である；
ｙが２〜７である場合、それぞれのＲ２は異なっていてもよい］
【請求項２】
（Ｄ）一般式（Ｄ１）で表されるアルコールを、結晶性の三酸化モリブデンの存在下で分子内脱水反応させる、一般式（Ｅ）で表される環式有機化合物の製造方法。
【化３】
［式（Ｄ１）中、数字は位置番号である；
Ｒ３は３’〜６’位の置換基であり、炭素数が１〜４のアルキル基、または炭素数が１〜４のアルコキシル基である；
ｐは前記Ｒ３の数であり、０〜４の整数である；ｐが２〜４である場合、それぞれのＲ３は異なっていてもよい；
Ｒ４は３〜６位の置換基であり、炭素数が１〜４のアルキル基、または炭素数が１〜４のアルコキシル基である；
ｑは前記Ｒ４の数であり、０〜４の整数である；ｑが２〜４である場合、それぞれのＲ４は異なっていてもよい；
ｎは１または２である］
【化４】
［式（Ｅ）中、数字は位置番号である；
Ｒ３は５〜８位の置換基であり、炭素数が１〜４のアルキル基、または炭素数が１〜４のアルコキシル基である；
ｐは前記Ｒ３の数であり、０〜４の整数である；ｐが２〜４である場合、それぞれのＲ３は異なっていてもよい；
Ｒ４は１〜４位の置換基であり、炭素数が１〜４のアルキル基、または炭素数が１〜４のアルコキシル基である；
ｑは前記Ｒ４の数であり、０〜４の整数である；ｑが２〜４である場合、それぞれのＲ４は異なっていてもよい；
ｎは１または２である］
【請求項３】
前記結晶性の三酸化モリブデンは、板状であり、電界放射型走査電子顕微鏡を用いて測定された板状粒子の平均サイズが、縦０．５〜２μｍ、横１〜３μｍ、厚さ３０〜２００ｎｍである、請求項１または２記載の製造方法。
【請求項４】
前記結晶性の三酸化モリブデンの全表面積中に占める板状面の面積の割合が、６０〜９５％である、請求項３記載の製造方法。
【請求項５】
前記結晶性の三酸化モリブデンの板状面の面積が、５〜２０ｍ２／ｇである、請求項３記載の製造方法。
【公開番号】特開２００９−６７７５３（Ｐ２００９−６７７５３Ａ）
【公開日】平成２１年４月２日（２００９．４．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２４０２４３（Ｐ２００７−２４０２４３）
【出願日】平成１９年９月１４日（２００７．９．１４）
【出願人】（５０３３６０１１５）独立行政法人科学技術振興機構 (1,734)
【出願人】（５０４１７３４７１）国立大学法人 北海道大学 (971)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年４月２日（２００９．４．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年９月１４日（２００７．９．１４）
【出願人】（５０３３６０１１５）独立行政法人科学技術振興機構 (1,734)
【出願人】（５０４１７３４７１）国立大学法人 北海道大学 (971)
【Ｆターム（参考）】
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