炭素―炭素結合の生成反応及びその触媒
【課題】触媒と目的生成物の分離が容易な固体触媒であって、調製が容易な、芳香族ボロン酸とα,β不飽和カルボニル化合物若しくはα，β不飽和ニトリル化合物との1,4−付加反応による炭素―炭素結合生成物の製造用の触媒を提供する。
【解決手段】 一般式：[Mg8-zAlz(OH)16]z+[Xn-z/n]・mH2O で表わされるハイドロタルサイトからなる担体と、該ハイドロタルサイト担体に担持されたロジウムとを含むことを特徴とする、芳香族ボロン酸とα,β不飽和カルボニル化合物若しくはα,β不飽和ニトリル化合物との付加反応用触媒；及び芳香族ボロン酸とα,β不飽和カルボニル化合物若しくはα,β不飽和ニトリル化合物とを、前記付加反応用固体触媒の存在下、付加反応させることを特徴とする、炭素−炭素結合生成物の製造方法。
【解決手段】 一般式：[Mg8-zAlz(OH)16]z+[Xn-z/n]・mH2O で表わされるハイドロタルサイトからなる担体と、該ハイドロタルサイト担体に担持されたロジウムとを含むことを特徴とする、芳香族ボロン酸とα,β不飽和カルボニル化合物若しくはα,β不飽和ニトリル化合物との付加反応用触媒；及び芳香族ボロン酸とα,β不飽和カルボニル化合物若しくはα,β不飽和ニトリル化合物とを、前記付加反応用固体触媒の存在下、付加反応させることを特徴とする、炭素−炭素結合生成物の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、芳香族ボロン酸とα,β不飽和カルボニル化合物若しくはα,β不飽和ニトリル化合物との付加反応用触媒、及び該触媒を使用した該付加反応生成物の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
炭素―炭素結合生成は古くから有機合成反応において重要な基幹反応として知られている。近年では、該反応は医薬農薬といった複雑な化学構造を有する化合物合成において極めて有用な合成手段となっている。
炭素―炭素生成反応については、均一系の酸塩基を使用した種々の反応が知られているが、反応後、酸又は塩基を中和することにより多量の塩が副生するという問題があった。 近年、該問題を回避する為に均一系有機金属触媒、又は固体酸触媒若しくは固体塩基触媒を用いて炭素―炭素結合生成反応を実施する方法が取られている。一例として、芳香族ボロン酸とα,β不飽和カルボニル化合物の1,4−付加による炭素―炭素生成にロジウム均一系触媒の使用例がある（非特許文献１）。しかしながら、該均一系触媒を使用した場合は、触媒と目的生成物の分離が困難であるという問題が発生する。
また、ロジウムを担持した固体触媒の反応例として、配位子を樹脂に固定した触媒を使用した芳香族ボロン酸とα,β不飽和カルボニル化合物の1,4−付加反応が報告されている（非特許文献２）。該反応系については、配位子を樹脂に固定化することに起因して、触媒の調製が複雑であり、触媒が高価になるという問題点がある。
【非特許文献１】Organometallics, vol 16, 4229-4231 (1997)
【非特許文献２】Organic Letters, vol 6, 3357-3359 (2004)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従って本発明の目的は、触媒と目的生成物の分離が容易な固体触媒であって、調製が容易である、芳香族ボロン酸とα,β不飽和カルボニル化合物との1,4−付加反応による炭素―炭素結合生成物の製造用の触媒を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記状況を鑑み、本発明はこれらの問題を解決するために触媒担体の特性検討を行った結果、表面層の表面塩基性及び表面吸着能、中間層のアニオン交換能、並びに基本層のカチオン交換能を有するハイドロタルサイトにロジウムを担持した触媒が、α,β不飽和カルボニル化合物と芳香族ボロン酸からの炭素―炭素生成反応に有効であることを見出した。
即ち、本発明は、下記一般式（Ｉ）で表わされるハイドロタルサイトからなる担体と、該ハイドロタルサイト担体に担持されたロジウムを含むことを特徴とする、芳香族ボロン酸とα,β不飽和カルボニル化合物若しくはα,β不飽和ニトリル化合物との付加反応用触媒を提供する。
[Mg8-zAlz(OH)16]z+[Xn-z/n]・mH2O （Ｉ）
（式中、Zは0<Z≦4の実数であり、X n-はアニオンとその電荷を表し、nは1≦n≦4の自然数であり、mは0≦m≦12の実数である。）
更に本発明は、芳香族ボロン酸とα,β不飽和カルボニル化合物若しくはα,β不飽和ニトリル化合物とを、上記付加反応用固体触媒の存在下、付加反応させることを特徴とする、炭素−炭素結合生成物の製造方法を提供する。
【発明の効果】
【０００５】
本発明の触媒を使用することにより、芳香族ボロン酸とα,β不飽和カルボニル化合物若しくはα,β不飽和ニトリル化合物との付加反応において、触媒と目的生成物の分離が容易となり、かつ複雑な構造を有するα,β不飽和カルボニル化合物への芳香族ボロン酸化合物の1,4−付加反応による炭素―炭素結合の生成が可能となる。さらに、本発明の反応物質（α,β不飽和カルボニル化合物若しくはα，β不飽和ニトリル化合物）の調製の為に、クネフェナーゲル反応（Knoevenagel反応）（アルデヒド又はケトンを、ジエチルアミンのような有機塩基の存在の下で、β−ジケトン、β-ケト酸エステル、マロン酸エステル等と縮合する反応）を１ポットで上記1,4−付加反応と組合せることが可能となる。クネフェナーゲル反応と本発明の触媒反応とを組み合わせることにより、より複雑な化合物の炭素―炭素生成反応を容易に実施することが可能となる。すなわち、本発明の触媒反応は複雑な構造を有する有機化合物の合成に極めて有用であり、有機合成反応の幅を著しく向上させることが期待される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
ハイドロタルサイトとは、一般的にMg６Al２(OH)16・CO3・nH2Oで表される塩基性層状粘土化合物の一種であり、天然鉱物の名称である。ハイドロタルサイトの特徴として、その構造が層状構造を形成していることがあげられる。ハイドロタルサイトの層状の間（層間）には各種の陰イオン及び水分子を取り込むことが可能であり、層状の間の距離（層間距離）は取り込んだ陰イオンの種類及び水分子の数により変化する。また、ハイドロタルサイトは、表面層の表面塩基性及び表面吸着能、中間層のアニオン交換能、並びに基本層のカチオン交換能といった性質を有している。近年では、ハイドロタルサイトは天然のみならず人工合成によって工業的に製造が可能となっている。
【０００７】
本発明で使用されるハイドロタルサイトとは、下記一般式（Ｉ）
[Mg8-zAlz(OH)16]z+[Xn-z/n]・mH2O
（式中、Zは0<Z≦4の実数であり、X n-はアニオンとその電荷を表し、nは1≦n≦4の自然数であり、mは0≦m≦12の実数である。）で表される組成を有するものである。
【０００８】
上記一般式（Ｉ）中、Ｚは０より大きく４以下の実数であることが必要であり、好ましくは０．５〜３の実数、より好ましくは１〜２．５の実数である。
【０００９】
上記一般式（Ｉ）中のｎはアニオンの電荷を表し、ｎは１〜４の自然数であることが必要であり、好ましくは１〜２の自然数である。
【００１０】
上記一般式（Ｉ）中、X n-はアニオンとその電荷を表すが、アニオンの種類は特に限定されるものではない。アニオンの例としては、フッ化物イオン、塩化物イオン、臭化物イオンもしくはヨウ化物イオンなどのハロゲン化物イオン；炭酸イオン、炭酸水素イオン、硫酸イオン、硫酸水素イオン、硝酸イオン、過塩素酸イオン、燐酸イオン、燐酸１水素イオンもしくは燐酸２水素イオンなどの酸素酸イオン；ギ酸イオン、酢酸イオンもしくは安息香酸などの有機カルボン酸イオン；ヘキサシアノ鉄（ＩＩＩ）酸イオンもしくはヘキサクロロ白金（ＩＶ）酸イオン等の錯イオンがあげられる。これらのうち、好ましくはハロゲン化物イオンもしくは酸素酸イオンであり、より好ましくは炭酸イオンである。
【００１１】
上記一般式（Ｉ）中のｍは０〜１２の実数であることが必要であり、好ましくは０〜８の実数、より好ましくは０〜４の実数である。
本発明で使用されるハイドロタルサイトの物性は特に限定されるものではない。
【００１２】
−ロジウム担持触媒の調製方法（無機担体へのロジウムの担持）−
ハイドロタルサイト担体へのロジウムの担持は、該ハイドロタルサイト担体にロジウム化合物を含む溶液を含浸させることにより行うことができる。使用されるロジウム化合物は、水又は有機溶剤に溶解可能であればよい。
【００１３】
本発明のロジウム担持触媒の調製は、ロジウム化合物を溶媒に溶解させ、得られる溶液にハイドロタルサイトを添加し、室温〜１００℃、１〜１６時間攪拌して、ロジウムを当該担体に担持させた後、固液分離・乾燥して、水素雰囲気下で還元して得ることができる。また、水素還元を実施する代わりに、ロジウム化合物、ハイドロタルサイト、及び溶媒混合スラリーに還元剤を添加することによりロジウムをハイドロタルサイトに固定することができる。
【００１４】
ロジウムの担体への担持工程に用いる溶媒は、ロジウム塩を溶解するものであれば特に制限されないが、エタノール、メタノール、水、或いはこれらの混合物が好適である。
【００１５】
使用されるロジウム化合物としては、担持反応工程に使用する溶媒に可溶性であれば特に限定されないが、塩化物、臭化物、硝酸塩、硫酸塩、過塩素酸塩、酢酸塩等の塩の他、ヘキサアンミンロジウム塩化物、ビス（エチレンジアミン）ロジウム塩化物、トリス（２，４−ペンタンジオナト）ロジウム、ジクロロビス（１，５−シクロオクタジエン）二ロジウム、ジクロロビス｛（２，２，１）−ビシクロヘプタ−２，５−ジエン｝二ロジウム、（２，４−ペンタンジオナト）ジカルボニルロジウム、（２，４−ペンタンジオナト）ジエチレンロジウム、ヒドリドカルボニルトリストリフェニルホスフィンロジウム等の錯体が使用でき、塩化物、臭化物、ジクロロビス（１，５−シクロオクタジエン）二ロジウムが好ましい。
【００１６】
ロジウムの担体への担持量は特に限定されないが、前記担体１ｇ当たりのロジウムの担持量は、ロジウム元素に換算して、通常、O.1 mg〜100mg、好ましくは1mg〜100mgである。
【００１７】
α,β不飽和カルボニル若しくはニトリル化合物への芳香族ボロン酸化合物の1,4付加反応
本反応に使用され得るα,β不飽和カルボニル化合物若しくはα,β不飽和ニトリル化合物としては環状構造を有する化合物、直鎖構造を有する化合物、ヘテロ環化合物の何れの構造を有するものでもよく、化合物内にα,β不飽和カルボニル構造（α,β不飽和アルデヒドを含む構造）またはα,β不飽和ニトリル構造を有すればよい。
【００１８】
環状構造を有するα,β不飽和カルボニル化合物としては２-シクロブテン-１-オン、２-シクロヘプテン-1-オン、２-シクロヘキセン-1-オン、２−シクロヘプテン-１-オン、２-シクロオクテン-1-オン、２-シクロノネン-1-オン、２-シクロデケン-1-オン、及びこれらの化合物に置換基を有するものが挙げられる。また、同様に環状構造を有するα,β不飽和ニトリル化合物としては、１-シクロブテン-１-カルボニトリル、１-シクロペンテン-１-カルボニトリル、１-シクロヘキセン-１-カルボニトリル、１-シクロヘプテン-１-カルボニトリル、１-シクロオクテン-１-カルボニトリル、１-シクロノネン-１-カルボニトリル、１-シクロデケン-１-カルボニトリル、及びこれらの化合物に置換基を有するものが挙げられる。
【００１９】
直鎖構造を有するα,β不飽和カルボニル化合物としては、アルキルビニルケトン化合物（アルキル基は炭素数1から10が好ましく、より好ましくは1から6である）、アリルビニルケトン化合物、アリールビニルケトン化合物等が挙げられる。
直鎖構造を有するα,β不飽和ニトリル化合物としては、アルキルアクリロニトリル化合物、アリールアクリロニトリル化合物等が挙げられる。
ヘテロ環を有するα,β不飽和カルボニル若しくはα,β不飽和ニトリル化合物としては、ピラン環、フラン環、ピリジン環、チオフェン環等を有するものが挙げられる。
【００２０】
α,β不飽和カルボニル若しくはニトリル化合物への芳香族ボロン酸化合物の1,4付加反応は通常、有機溶媒又は水等の溶媒中で行われる。該有機溶媒としては1,4-ジオキサン、が挙げられる。付加反応工程中、触媒中の貴金属の凝集を抑制するための添加剤として、例えば1,5−シクロオクタジエンを添加するのが好ましい。
α,β不飽和カルボニル若しくはニトリル化合物と芳香族ボロン酸化合物との使用割合は、モル比で０．１：１〜５：１、好ましくは０．５：１〜３：１である。
本発明の触媒は、芳香族ボロン酸化合物１ミリモル当りロジウム元素として通常０．１〜１００ｍｇ、好ましくは１〜１０ｍｇとなる量で使用される。
上記1,4付加反応の反応温度は通常０〜２００℃、好ましくは６０〜１５０℃であり、反応時間は通常１〜４８時間である。
【００２１】
一方の反応物質である上記α,β不飽和カルボニルは、クネフェナーゲル反応により調製することができる。このクネフェナーゲル反応と、α,β不飽和カルボニルと芳香族ボロン酸化合物との1,4付加反応を１ポットで行うこともできる。
【実施例】
【００２２】
［合成例１］（ロジウム担持ハイドロタルサイト触媒の調製）
塩化ロジウム水和物（エヌ・イー ケムキャット（株）製）0.05g（0.2mmol）を水100mlに溶解させた。この溶液にMgとAlのモル比率が３：１のハイドロタルサイト（Mg６Al２(OH)16・CO3・nH2O）1.0gを添加し、9時間室温で攪拌した。その後、ろ別・乾燥してロジウム担持ハイドロタルサイト触媒1.0gを得た。該ロジウム担持ハイドロタルサイト触媒のハイドロタルサイト担体１ｇ当りのロジウム担持量は0.19mmolであった。
【００２３】
α,β不飽和−カルボニル若しくはニトリル化合物への芳香族ボロン酸化合物の1,4付加反応
（有機溶媒系）
［実施例１］
300ｍｌの３口フラスコに、合成例１で調製したロジウム担持ハイドロタルサイト触媒0.06g（ロジウム0.012mmol）、有機溶媒として1,4−ジオキサン2.0mlを添加し、次にロジウムの凝集を抑制する添加剤として1,5−シクロオクタジエン1.3mg（0.012mmol）、反応物質として2-シクロヘキセン-１-オン0.10mg(1.0mmol)及びフェニルボロン酸0.12g(1mmol)を添加し、攪拌を行った。３口フラスコの１口よりアルゴンガスをパージし、フラスコ内の空気をアルゴンに置換した。その後、オイルバスにて反応温度100℃にて反応を開始し、４時間経ったところでフラスコをオイルバスより取り出し、冷却後、反応溶媒を蒸発させ、シリカゲルカラムクロマトグラフィー（展開溶媒ｎ−へキサン：酢酸エチル＝９：１体積比）にて生成物を生成分取した。目的生成物である３-フェニル-シクロヘキサン-1-オンの単離精製収率は92％であった。
【００２４】
［実施例２］
反応物質２-シクロヘキセン-１-オンの代わりに２-シクロヘプテン-1-オン82mg(1.0mmol)、フェニルボロン酸の量を0.18g(1.5mmol)、反応温度150℃、反応時間5時間とした以外は実施例１と同様にして、反応を実施した。目的の生成物である３-フェニル-シクロへプタン-1-オンの単離精製後の収率は75％であった。
【００２５】
［実施例３］
反応物質２-シクロヘキセン-１-オンの代わりにメチルビニルケトン70mg(1.0mmol)を使用した以外は実施例１と同様にして、反応を実施した。目的の生成物であるベンザルアセトンの単離精製後の収率は92％であった。
【００２６】
［実施例４］
反応物質２-シクロヘキセン-１-オンの代わりに３-ノネン-２-オン135mg(1.0mmol)、触媒量を0.12g（ロジウム0.024mmol）、フェニルボロン酸の量を0.18g(1.5mmol)、反応温度150℃、反応時間８時間とした以外は実施例１と同様にして、反応を実施した。目的の生成物である４−フェニルノナン-２-オンの単離精製後の収率は76％であった。
【００２７】
［実施例５］
反応物質２-シクロヘキセン-１-オンの代わりに１，３-ジフェニル-プロペナール136mg(1.0mmol)、触媒量を0.12g（ロジウム0.024mmol）、フェニルボロン酸の量を0.18g(1.5mmol)、反応温度150℃、反応時間24時間とした以外は実施例１と同様にして、反応を実施した。目的の生成物である1,3,3,-トリフェニル-1-プロパノンの単離精製後の収率は99％であった。
【００２８】
［実施例６］
反応物質２-シクロヘキセン-１-オンの代わりに３-フェニルアクロレイン132mg(1.0mmol)、反応温度150℃、反応時間４時間とした以外は実施例１と同様にして、反応を実施した。目的の生成物である3,3-ジフェニル-1-プロパナールのガスクロマトグラフィー分析による生成収率は74％であった。
【００２９】
［実施例７］
反応物質２-シクロヘキセン-１-オンの代わりに３-フェニル-アクリロニトリル129mg(1.0mmol)、反応温度150℃、反応時間８時間とした以外は実施例１と同様にして、反応を実施した。目的の生成物である3,3-ジフェニルプロパンニトリルのガスクロマトグラフィー分析による生成収率は61％であった。
【００３０】
［実施例８］
２-シクロヘキセン-１-オンの代わりに5,6-ジヒドロ-2Ｈ-ピラン-２-オン98mg(1.0mmol)を使用した以外は実施例１と同様にして、反応を実施した。目的の生成物である６-フェニルテトラヒドロ-２Ｈ-ビラン-２-オンのガスクロマトグラフィー分析による収率は61％であった。
【００３１】
［実施例９］
フェニルボロン酸の代わりに４-メチルフェニルボロン酸136mg(1mmol)を使用した以外は実施例１と同様にして、反応を実施した。目的の生成物である３-（４-メチルフェニル）シクロヘキサノンの単離精製後の収率は99％であった。
【００３２】
［実施例１０］
フェニルボロン酸の代わりに４-メトキシフェニルボロン酸152mg(1mmol)を使用した以外は実施例１と同様にして、反応を実施した。目的の生成物である３-（４-メトキシフェニル）シクロヘキサノンの単離精製後の収率は75％であった。
【００３３】
［実施例１１］
フェニルボロン酸の代わりに４-クロロフェニルボロン酸156mg(1mmol)を使用した以外は実施例１と同様にして、反応を実施した。目的の生成物である３-（４-クロロフェニル）シクロヘキサノンの単離精製後の収率は78％であった。
【００３４】
α,β不飽和カルボニル化合物への芳香族ボロン酸化合物の1,4付加反応
（水系）
【００３５】
［実施例１２］
有機溶媒である1,4−ジオキサン2.0mlの代わりに水2.0mlを用い、フェニルボロン酸の量を0.18g(1.5mmol)とした以外は実施例１と同様にして、反応を実施した。目的の生成物である３-フェニル-シクロヘキサン-1-オンの単離精製後の収率は90％であった。
【００３６】
［実施例１３］
有機溶媒である1,4−ジオキサン2.0mlの代わりに水2.0 mlを用い、フェニルボロン酸の量を0.18g(1.5mmol)とし、反応温度100℃、反応時間４時間とした以外は実施例２と同様にして、反応を実施した。目的の生成物である３-フェニル-シクロへプタン-1-オンの単離精製後の収率は80％であった。
【００３７】
［実施例１４］
有機溶媒である1,4−ジオキサン2.0mlの代わりに水2.0mlを用い、フェニルボロン酸の量を0.18g(1.5mmol)とし、反応温度100℃、反応時間４時間とした以外は実施例６と同様にして、反応を実施した。目的の生成物である3,3-ジフェニル-1-プロパナールの単離精製後の収率は88％であった。
【００３８】
［実施例１５］
有機溶媒である1,4−ジオキサン2.0mlの代わりに水2.0 mlを用い、フェニルボロン酸の量を0.18g(1.5mmol)とし、反応温度100℃、反応時間５時間とした以外は実施例５と同様にして、反応を実施した。目的の生成物である1,3,3,-トリフェニル-1-プロパノンの単離精製後の収率は90％であった。
【００３９】
［実施例１６］
有機溶媒である1,4−ジオキサン2.0mlの代わりに水2.0mlを用い、４−メチルフェニルボロン酸の量を204mg(1.5mmol)とした以外は実施例９と同様にして、反応を実施した。目的の生成物である３-（４-メチルフェニル）シクロヘキサノンの単離精製後の収率は95％であった。
【００４０】
［実施例１７］
有機溶媒である1,4−ジオキサン2.0mlの代わりに水2.0mlを用い、４−クロロフェニルボロン酸の量を234mg(1.5mmol)とした以外は実施例１１と同様にして、反応を実施した。目的の生成物である３-（４-クロロフェニル）シクロヘキサノンの単離精製後の収率は85％であった。
【００４１】
［実施例１８］
有機溶媒である1,4−ジオキサン2.0mlの代わりに水2.0mlを用い、４−メトキシフェニルボロン酸の量を228mg(1.5mmol)とした以外は実施例１０と同様にして、反応を実施した。目的の生成物である３-（４-メトキシフェニル）シクロヘキサノンの単離精製後の収率は85％であった。
【００４２】
クネーフェナーゲル反応生成物と芳香族ボロン酸化合物の１，４付加反応（１ポット反応）
［実施例１９］
３口フラスコにロジウム担持ハイドロタルサイト触媒0.06g（ロジウム0.012mmol）、及び有機溶媒として1,4−ジオキサン2.0mlを添加し、次にロジウム(Rh)の凝集を抑制する添加剤として1,5−シクロオクタジエン1.3mg（0.012mmol）、クネフェナーゲル反応のドナーとしてシアノ酢酸エチル113mg(1.0mmol)、クネフェナーゲル反応のアルデヒドソースとしてベンズアルデヒド106mg(1.0mmol)を添加し、３口フラスコの１口よりアルゴンガスをパージし、フラスコ内の空気をアルゴンに置換した。その後、オイルバスにて反応温度100℃にて８時間反応させたところでフラスコをオイルバスより取り出して冷却し、フェニルボロン酸0.12g(1mmol)を添加し、再度オイルバスにて反応温度100℃にて12時間反応させたところ、目的とする生成物２−シアノ-３，３-ジフェニルプロピオン酸エチルを単離精製後の収率88％で得た。
【００４３】
［実施例２０］
クネフェナーゲル反応のアルデヒドソースとして４-クロロベンズアルデヒド140mg(1.0mmol)を用いた以外は実施例１９と同様にして、反応を実施した。目的とする生成物である２−シアノ-３-フェニル-３-（４-クロロフェニル）プロピオン酸エチルを単離精製後の収率84％で得た。
【００４４】
［実施例２１］
クネフェナーゲル反応のアルデヒドソースとして４-シアノベンズアルデヒド131mg(1.0mmol)を用い、２段目のフェニルボロン酸との反応時間を24時間とした以外は実施例１９と同様にして反応を実施した。目的とする生成物である２−シアノ-３-フェニル-３-（４-シアノフェニル）プロピオン酸エチルを単離精製後の収率63％で得た。
【００４５】
［実施例２２］
クネフェナーゲル反応のアルデヒドソースとしてフルフラール96mg(1.0mmol)を用い、２段目のフェニルボロン酸との反応時間を24時間とした以外は実施例１９と同様にして、反応を実施した。目的とする生成物である２−シアノ-３-フェニル-３-（２-フラリル）プロピオン酸エチルのガスクロマトグラフィーによる収率は51％であった。
【００４６】
［実施例２３］
クネフェナーゲル反応のアルデヒドソースとして１-オクタナール128mg(1.0mmol)を用い、２段目のフェニルボロン酸との反応時間を24時間とした以外は実施例１９と同様にして、反応を実施した。目的とする生成物である２−シアノ-３-フェニルデカン酸エチルを単離精製後の収率61％で得た。
【００４７】
［実施例２４］
クネフェナーゲル反応のアルデヒドソースとして１-ヘキサナール100mg(1.0mmol)を用い、２段目のフェニルボロン酸との反応時間を24時間とした以外は実施例１９と同様にして、反応を実施した。目的とする生成物である２-シアノ-３-フェニルオクタン酸エチルを単離精製後の収率64％で得た。
下記に実施例に関しての一覧を示す。
【００４８】
【表１】
【００４９】
【表２】
【００５０】
【表３】
【００５１】
［比較例１］
（ハイドロタルサイトを触媒として用いた、フェニルボロン酸の２−シクロヘキセン−１−オンへの１，４−付加による炭素−炭素結合生成反応による３−フェニルシクロヘキサノンの合成）
フェニルボロン酸1mmolと２−シクロヘキセン−１−オン1mmolとをアルゴン気流下、0.012mmolの1,5-シクロオクタジエンを含む１，４−ジオキサン溶媒2mlに溶解させた。この溶液にハイドロタルサイト（Mg６Al２(OH)16・CO3・nH2O）を触媒として60mgを加え、アルゴン雰囲気下、100℃で4時間攪拌した。反応液を冷却後、触媒をろ過分離し、ろ液を１，４−ジオキサンで希釈した。この希釈溶液を用いて、３−フェニルシクロヘキサノンの収率をGCで測定した。３−フェニルシクロヘキサノンの収率は0%であった。
【００５２】
［比較例２］
（塩化ロジウムを触媒として用いた、フェニルボロン酸の２−シクロヘキセン−１−オンへの１，４−付加による炭素−炭素結合生成反応による３−フェニルシクロヘキサノンの合成）
フェニルボロン酸1mmolと２−シクロヘキセン−１−オン1mmolとをアルゴン気流下、0.012mmolの1,5-シクロオクタジエンを含む１，４−ジオキサン溶媒2mlに溶解させた。この溶液に塩化ロジウム水和物（エヌ・イー ケムキャット（株）製）を触媒として、ロジウム元素として0.012mmolを加え、アルゴン雰囲気下、100℃で4時間攪拌した。冷却後、反応液をろ過したが、触媒として用いたロジウムはろ別分離できなかった。反応液を１，４−ジオキサンで希釈した後、３−フェニルシクロヘキサノンの収率をGCで測定した。３−フェニルシクロヘキサノンの収率は0%であった。
【００５３】
［比較例３］
（ロジウム担持カーボン触媒を用いた、フェニルボロン酸の２−シクロヘキセン−１−オンへの１，４−付加による炭素−炭素結合生成反応による３−フェニルシクロヘキサノンの合成）
フェニルボロン酸1mmolと２−シクロヘキセン−１−オン1mmolとをアルゴン気流下、0.012mmolの1,5-シクロオクタジエンを含む１，４−ジオキサン溶媒2mlに溶解させた。この溶液にロジウム担持カーボンを触媒として60mg（ロジウム元素として0.012mmol）を加え、アルゴン雰囲気下、100℃で4時間攪拌した。反応液を冷却後、触媒をろ過分離し、ろ液を１，４−ジオキサンで希釈した。この希釈溶液を用いて、３−フェニルシクロヘキサノンの収率をGCで測定した。３−フェニルシクロヘキサノンの収率は0%であった。
【００５４】
［比較例４］
（ロジウム担持アルミナ触媒を用いた、フェニルボロン酸の２−シクロヘキセン−１−オンへの１，４−付加による炭素−炭素結合生成反応による３−フェニルシクロヘキサノンの合成）
フェニルボロン酸1mmolと２−シクロヘキセン−１−オン1mmolとをアルゴン気流下、0.012mmolの1,5-シクロオクタジエンを含む１，４−ジオキサン溶媒2mlに溶解させた。この溶液にロジウム担持アルミナ触媒60mg（ロジウム元素として0.012mmol）を加え、アルゴン雰囲気下、100℃で4時間攪拌した。反応液を冷却後、触媒をろ過分離し、ろ液を１，４−ジオキサンで希釈した。この希釈溶液を用いて、３−フェニルシクロヘキサノンの収率をGCで測定した。３−フェニルシクロヘキサノンの収率はトレース量であった。
【００５５】
［比較例５］
（ロジウム担持マグネシア触媒を用いた、フェニルボロン酸の２−シクロヘキセン−１−オンへの１，４−付加による炭素−炭素結合生成反応による３−フェニルシクロヘキサノンの合成）
フェニルボロン酸1mmolと２−シクロヘキセン−１−オン1mmolとをアルゴン気流下、0.07重量％の1,5-シクロオクタジエンを含む１，４−ジオキサン溶媒2mlに溶解させた。この溶液にロジウム担持マグネシア触媒60mg（ロジウム元素として0.012mmol）を加え、アルゴン雰囲気下、100℃で4時間攪拌した。反応液を冷却後、触媒をろ過分離し、ろ液を１，４−ジオキサンで希釈した。この希釈溶液を用いて、３−フェニルシクロヘキサノンの収率をGCで測定した。３−フェニルシクロヘキサノンの収率は55%であった。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、芳香族ボロン酸とα,β不飽和カルボニル化合物若しくはα,β不飽和ニトリル化合物との付加反応用触媒、及び該触媒を使用した該付加反応生成物の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
炭素―炭素結合生成は古くから有機合成反応において重要な基幹反応として知られている。近年では、該反応は医薬農薬といった複雑な化学構造を有する化合物合成において極めて有用な合成手段となっている。
炭素―炭素生成反応については、均一系の酸塩基を使用した種々の反応が知られているが、反応後、酸又は塩基を中和することにより多量の塩が副生するという問題があった。 近年、該問題を回避する為に均一系有機金属触媒、又は固体酸触媒若しくは固体塩基触媒を用いて炭素―炭素結合生成反応を実施する方法が取られている。一例として、芳香族ボロン酸とα,β不飽和カルボニル化合物の1,4−付加による炭素―炭素生成にロジウム均一系触媒の使用例がある（非特許文献１）。しかしながら、該均一系触媒を使用した場合は、触媒と目的生成物の分離が困難であるという問題が発生する。
また、ロジウムを担持した固体触媒の反応例として、配位子を樹脂に固定した触媒を使用した芳香族ボロン酸とα,β不飽和カルボニル化合物の1,4−付加反応が報告されている（非特許文献２）。該反応系については、配位子を樹脂に固定化することに起因して、触媒の調製が複雑であり、触媒が高価になるという問題点がある。
【非特許文献１】Organometallics, vol 16, 4229-4231 (1997)
【非特許文献２】Organic Letters, vol 6, 3357-3359 (2004)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従って本発明の目的は、触媒と目的生成物の分離が容易な固体触媒であって、調製が容易である、芳香族ボロン酸とα,β不飽和カルボニル化合物との1,4−付加反応による炭素―炭素結合生成物の製造用の触媒を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記状況を鑑み、本発明はこれらの問題を解決するために触媒担体の特性検討を行った結果、表面層の表面塩基性及び表面吸着能、中間層のアニオン交換能、並びに基本層のカチオン交換能を有するハイドロタルサイトにロジウムを担持した触媒が、α,β不飽和カルボニル化合物と芳香族ボロン酸からの炭素―炭素生成反応に有効であることを見出した。
即ち、本発明は、下記一般式（Ｉ）で表わされるハイドロタルサイトからなる担体と、該ハイドロタルサイト担体に担持されたロジウムを含むことを特徴とする、芳香族ボロン酸とα,β不飽和カルボニル化合物若しくはα,β不飽和ニトリル化合物との付加反応用触媒を提供する。
[Mg8-zAlz(OH)16]z+[Xn-z/n]・mH2O （Ｉ）
（式中、Zは0<Z≦4の実数であり、X n-はアニオンとその電荷を表し、nは1≦n≦4の自然数であり、mは0≦m≦12の実数である。）
更に本発明は、芳香族ボロン酸とα,β不飽和カルボニル化合物若しくはα,β不飽和ニトリル化合物とを、上記付加反応用固体触媒の存在下、付加反応させることを特徴とする、炭素−炭素結合生成物の製造方法を提供する。
【発明の効果】
【０００５】
本発明の触媒を使用することにより、芳香族ボロン酸とα,β不飽和カルボニル化合物若しくはα,β不飽和ニトリル化合物との付加反応において、触媒と目的生成物の分離が容易となり、かつ複雑な構造を有するα,β不飽和カルボニル化合物への芳香族ボロン酸化合物の1,4−付加反応による炭素―炭素結合の生成が可能となる。さらに、本発明の反応物質（α,β不飽和カルボニル化合物若しくはα，β不飽和ニトリル化合物）の調製の為に、クネフェナーゲル反応（Knoevenagel反応）（アルデヒド又はケトンを、ジエチルアミンのような有機塩基の存在の下で、β−ジケトン、β-ケト酸エステル、マロン酸エステル等と縮合する反応）を１ポットで上記1,4−付加反応と組合せることが可能となる。クネフェナーゲル反応と本発明の触媒反応とを組み合わせることにより、より複雑な化合物の炭素―炭素生成反応を容易に実施することが可能となる。すなわち、本発明の触媒反応は複雑な構造を有する有機化合物の合成に極めて有用であり、有機合成反応の幅を著しく向上させることが期待される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
ハイドロタルサイトとは、一般的にMg６Al２(OH)16・CO3・nH2Oで表される塩基性層状粘土化合物の一種であり、天然鉱物の名称である。ハイドロタルサイトの特徴として、その構造が層状構造を形成していることがあげられる。ハイドロタルサイトの層状の間（層間）には各種の陰イオン及び水分子を取り込むことが可能であり、層状の間の距離（層間距離）は取り込んだ陰イオンの種類及び水分子の数により変化する。また、ハイドロタルサイトは、表面層の表面塩基性及び表面吸着能、中間層のアニオン交換能、並びに基本層のカチオン交換能といった性質を有している。近年では、ハイドロタルサイトは天然のみならず人工合成によって工業的に製造が可能となっている。
【０００７】
本発明で使用されるハイドロタルサイトとは、下記一般式（Ｉ）
[Mg8-zAlz(OH)16]z+[Xn-z/n]・mH2O
（式中、Zは0<Z≦4の実数であり、X n-はアニオンとその電荷を表し、nは1≦n≦4の自然数であり、mは0≦m≦12の実数である。）で表される組成を有するものである。
【０００８】
上記一般式（Ｉ）中、Ｚは０より大きく４以下の実数であることが必要であり、好ましくは０．５〜３の実数、より好ましくは１〜２．５の実数である。
【０００９】
上記一般式（Ｉ）中のｎはアニオンの電荷を表し、ｎは１〜４の自然数であることが必要であり、好ましくは１〜２の自然数である。
【００１０】
上記一般式（Ｉ）中、X n-はアニオンとその電荷を表すが、アニオンの種類は特に限定されるものではない。アニオンの例としては、フッ化物イオン、塩化物イオン、臭化物イオンもしくはヨウ化物イオンなどのハロゲン化物イオン；炭酸イオン、炭酸水素イオン、硫酸イオン、硫酸水素イオン、硝酸イオン、過塩素酸イオン、燐酸イオン、燐酸１水素イオンもしくは燐酸２水素イオンなどの酸素酸イオン；ギ酸イオン、酢酸イオンもしくは安息香酸などの有機カルボン酸イオン；ヘキサシアノ鉄（ＩＩＩ）酸イオンもしくはヘキサクロロ白金（ＩＶ）酸イオン等の錯イオンがあげられる。これらのうち、好ましくはハロゲン化物イオンもしくは酸素酸イオンであり、より好ましくは炭酸イオンである。
【００１１】
上記一般式（Ｉ）中のｍは０〜１２の実数であることが必要であり、好ましくは０〜８の実数、より好ましくは０〜４の実数である。
本発明で使用されるハイドロタルサイトの物性は特に限定されるものではない。
【００１２】
−ロジウム担持触媒の調製方法（無機担体へのロジウムの担持）−
ハイドロタルサイト担体へのロジウムの担持は、該ハイドロタルサイト担体にロジウム化合物を含む溶液を含浸させることにより行うことができる。使用されるロジウム化合物は、水又は有機溶剤に溶解可能であればよい。
【００１３】
本発明のロジウム担持触媒の調製は、ロジウム化合物を溶媒に溶解させ、得られる溶液にハイドロタルサイトを添加し、室温〜１００℃、１〜１６時間攪拌して、ロジウムを当該担体に担持させた後、固液分離・乾燥して、水素雰囲気下で還元して得ることができる。また、水素還元を実施する代わりに、ロジウム化合物、ハイドロタルサイト、及び溶媒混合スラリーに還元剤を添加することによりロジウムをハイドロタルサイトに固定することができる。
【００１４】
ロジウムの担体への担持工程に用いる溶媒は、ロジウム塩を溶解するものであれば特に制限されないが、エタノール、メタノール、水、或いはこれらの混合物が好適である。
【００１５】
使用されるロジウム化合物としては、担持反応工程に使用する溶媒に可溶性であれば特に限定されないが、塩化物、臭化物、硝酸塩、硫酸塩、過塩素酸塩、酢酸塩等の塩の他、ヘキサアンミンロジウム塩化物、ビス（エチレンジアミン）ロジウム塩化物、トリス（２，４−ペンタンジオナト）ロジウム、ジクロロビス（１，５−シクロオクタジエン）二ロジウム、ジクロロビス｛（２，２，１）−ビシクロヘプタ−２，５−ジエン｝二ロジウム、（２，４−ペンタンジオナト）ジカルボニルロジウム、（２，４−ペンタンジオナト）ジエチレンロジウム、ヒドリドカルボニルトリストリフェニルホスフィンロジウム等の錯体が使用でき、塩化物、臭化物、ジクロロビス（１，５−シクロオクタジエン）二ロジウムが好ましい。
【００１６】
ロジウムの担体への担持量は特に限定されないが、前記担体１ｇ当たりのロジウムの担持量は、ロジウム元素に換算して、通常、O.1 mg〜100mg、好ましくは1mg〜100mgである。
【００１７】
α,β不飽和カルボニル若しくはニトリル化合物への芳香族ボロン酸化合物の1,4付加反応
本反応に使用され得るα,β不飽和カルボニル化合物若しくはα,β不飽和ニトリル化合物としては環状構造を有する化合物、直鎖構造を有する化合物、ヘテロ環化合物の何れの構造を有するものでもよく、化合物内にα,β不飽和カルボニル構造（α,β不飽和アルデヒドを含む構造）またはα,β不飽和ニトリル構造を有すればよい。
【００１８】
環状構造を有するα,β不飽和カルボニル化合物としては２-シクロブテン-１-オン、２-シクロヘプテン-1-オン、２-シクロヘキセン-1-オン、２−シクロヘプテン-１-オン、２-シクロオクテン-1-オン、２-シクロノネン-1-オン、２-シクロデケン-1-オン、及びこれらの化合物に置換基を有するものが挙げられる。また、同様に環状構造を有するα,β不飽和ニトリル化合物としては、１-シクロブテン-１-カルボニトリル、１-シクロペンテン-１-カルボニトリル、１-シクロヘキセン-１-カルボニトリル、１-シクロヘプテン-１-カルボニトリル、１-シクロオクテン-１-カルボニトリル、１-シクロノネン-１-カルボニトリル、１-シクロデケン-１-カルボニトリル、及びこれらの化合物に置換基を有するものが挙げられる。
【００１９】
直鎖構造を有するα,β不飽和カルボニル化合物としては、アルキルビニルケトン化合物（アルキル基は炭素数1から10が好ましく、より好ましくは1から6である）、アリルビニルケトン化合物、アリールビニルケトン化合物等が挙げられる。
直鎖構造を有するα,β不飽和ニトリル化合物としては、アルキルアクリロニトリル化合物、アリールアクリロニトリル化合物等が挙げられる。
ヘテロ環を有するα,β不飽和カルボニル若しくはα,β不飽和ニトリル化合物としては、ピラン環、フラン環、ピリジン環、チオフェン環等を有するものが挙げられる。
【００２０】
α,β不飽和カルボニル若しくはニトリル化合物への芳香族ボロン酸化合物の1,4付加反応は通常、有機溶媒又は水等の溶媒中で行われる。該有機溶媒としては1,4-ジオキサン、が挙げられる。付加反応工程中、触媒中の貴金属の凝集を抑制するための添加剤として、例えば1,5−シクロオクタジエンを添加するのが好ましい。
α,β不飽和カルボニル若しくはニトリル化合物と芳香族ボロン酸化合物との使用割合は、モル比で０．１：１〜５：１、好ましくは０．５：１〜３：１である。
本発明の触媒は、芳香族ボロン酸化合物１ミリモル当りロジウム元素として通常０．１〜１００ｍｇ、好ましくは１〜１０ｍｇとなる量で使用される。
上記1,4付加反応の反応温度は通常０〜２００℃、好ましくは６０〜１５０℃であり、反応時間は通常１〜４８時間である。
【００２１】
一方の反応物質である上記α,β不飽和カルボニルは、クネフェナーゲル反応により調製することができる。このクネフェナーゲル反応と、α,β不飽和カルボニルと芳香族ボロン酸化合物との1,4付加反応を１ポットで行うこともできる。
【実施例】
【００２２】
［合成例１］（ロジウム担持ハイドロタルサイト触媒の調製）
塩化ロジウム水和物（エヌ・イー ケムキャット（株）製）0.05g（0.2mmol）を水100mlに溶解させた。この溶液にMgとAlのモル比率が３：１のハイドロタルサイト（Mg６Al２(OH)16・CO3・nH2O）1.0gを添加し、9時間室温で攪拌した。その後、ろ別・乾燥してロジウム担持ハイドロタルサイト触媒1.0gを得た。該ロジウム担持ハイドロタルサイト触媒のハイドロタルサイト担体１ｇ当りのロジウム担持量は0.19mmolであった。
【００２３】
α,β不飽和−カルボニル若しくはニトリル化合物への芳香族ボロン酸化合物の1,4付加反応
（有機溶媒系）
［実施例１］
300ｍｌの３口フラスコに、合成例１で調製したロジウム担持ハイドロタルサイト触媒0.06g（ロジウム0.012mmol）、有機溶媒として1,4−ジオキサン2.0mlを添加し、次にロジウムの凝集を抑制する添加剤として1,5−シクロオクタジエン1.3mg（0.012mmol）、反応物質として2-シクロヘキセン-１-オン0.10mg(1.0mmol)及びフェニルボロン酸0.12g(1mmol)を添加し、攪拌を行った。３口フラスコの１口よりアルゴンガスをパージし、フラスコ内の空気をアルゴンに置換した。その後、オイルバスにて反応温度100℃にて反応を開始し、４時間経ったところでフラスコをオイルバスより取り出し、冷却後、反応溶媒を蒸発させ、シリカゲルカラムクロマトグラフィー（展開溶媒ｎ−へキサン：酢酸エチル＝９：１体積比）にて生成物を生成分取した。目的生成物である３-フェニル-シクロヘキサン-1-オンの単離精製収率は92％であった。
【００２４】
［実施例２］
反応物質２-シクロヘキセン-１-オンの代わりに２-シクロヘプテン-1-オン82mg(1.0mmol)、フェニルボロン酸の量を0.18g(1.5mmol)、反応温度150℃、反応時間5時間とした以外は実施例１と同様にして、反応を実施した。目的の生成物である３-フェニル-シクロへプタン-1-オンの単離精製後の収率は75％であった。
【００２５】
［実施例３］
反応物質２-シクロヘキセン-１-オンの代わりにメチルビニルケトン70mg(1.0mmol)を使用した以外は実施例１と同様にして、反応を実施した。目的の生成物であるベンザルアセトンの単離精製後の収率は92％であった。
【００２６】
［実施例４］
反応物質２-シクロヘキセン-１-オンの代わりに３-ノネン-２-オン135mg(1.0mmol)、触媒量を0.12g（ロジウム0.024mmol）、フェニルボロン酸の量を0.18g(1.5mmol)、反応温度150℃、反応時間８時間とした以外は実施例１と同様にして、反応を実施した。目的の生成物である４−フェニルノナン-２-オンの単離精製後の収率は76％であった。
【００２７】
［実施例５］
反応物質２-シクロヘキセン-１-オンの代わりに１，３-ジフェニル-プロペナール136mg(1.0mmol)、触媒量を0.12g（ロジウム0.024mmol）、フェニルボロン酸の量を0.18g(1.5mmol)、反応温度150℃、反応時間24時間とした以外は実施例１と同様にして、反応を実施した。目的の生成物である1,3,3,-トリフェニル-1-プロパノンの単離精製後の収率は99％であった。
【００２８】
［実施例６］
反応物質２-シクロヘキセン-１-オンの代わりに３-フェニルアクロレイン132mg(1.0mmol)、反応温度150℃、反応時間４時間とした以外は実施例１と同様にして、反応を実施した。目的の生成物である3,3-ジフェニル-1-プロパナールのガスクロマトグラフィー分析による生成収率は74％であった。
【００２９】
［実施例７］
反応物質２-シクロヘキセン-１-オンの代わりに３-フェニル-アクリロニトリル129mg(1.0mmol)、反応温度150℃、反応時間８時間とした以外は実施例１と同様にして、反応を実施した。目的の生成物である3,3-ジフェニルプロパンニトリルのガスクロマトグラフィー分析による生成収率は61％であった。
【００３０】
［実施例８］
２-シクロヘキセン-１-オンの代わりに5,6-ジヒドロ-2Ｈ-ピラン-２-オン98mg(1.0mmol)を使用した以外は実施例１と同様にして、反応を実施した。目的の生成物である６-フェニルテトラヒドロ-２Ｈ-ビラン-２-オンのガスクロマトグラフィー分析による収率は61％であった。
【００３１】
［実施例９］
フェニルボロン酸の代わりに４-メチルフェニルボロン酸136mg(1mmol)を使用した以外は実施例１と同様にして、反応を実施した。目的の生成物である３-（４-メチルフェニル）シクロヘキサノンの単離精製後の収率は99％であった。
【００３２】
［実施例１０］
フェニルボロン酸の代わりに４-メトキシフェニルボロン酸152mg(1mmol)を使用した以外は実施例１と同様にして、反応を実施した。目的の生成物である３-（４-メトキシフェニル）シクロヘキサノンの単離精製後の収率は75％であった。
【００３３】
［実施例１１］
フェニルボロン酸の代わりに４-クロロフェニルボロン酸156mg(1mmol)を使用した以外は実施例１と同様にして、反応を実施した。目的の生成物である３-（４-クロロフェニル）シクロヘキサノンの単離精製後の収率は78％であった。
【００３４】
α,β不飽和カルボニル化合物への芳香族ボロン酸化合物の1,4付加反応
（水系）
【００３５】
［実施例１２］
有機溶媒である1,4−ジオキサン2.0mlの代わりに水2.0mlを用い、フェニルボロン酸の量を0.18g(1.5mmol)とした以外は実施例１と同様にして、反応を実施した。目的の生成物である３-フェニル-シクロヘキサン-1-オンの単離精製後の収率は90％であった。
【００３６】
［実施例１３］
有機溶媒である1,4−ジオキサン2.0mlの代わりに水2.0 mlを用い、フェニルボロン酸の量を0.18g(1.5mmol)とし、反応温度100℃、反応時間４時間とした以外は実施例２と同様にして、反応を実施した。目的の生成物である３-フェニル-シクロへプタン-1-オンの単離精製後の収率は80％であった。
【００３７】
［実施例１４］
有機溶媒である1,4−ジオキサン2.0mlの代わりに水2.0mlを用い、フェニルボロン酸の量を0.18g(1.5mmol)とし、反応温度100℃、反応時間４時間とした以外は実施例６と同様にして、反応を実施した。目的の生成物である3,3-ジフェニル-1-プロパナールの単離精製後の収率は88％であった。
【００３８】
［実施例１５］
有機溶媒である1,4−ジオキサン2.0mlの代わりに水2.0 mlを用い、フェニルボロン酸の量を0.18g(1.5mmol)とし、反応温度100℃、反応時間５時間とした以外は実施例５と同様にして、反応を実施した。目的の生成物である1,3,3,-トリフェニル-1-プロパノンの単離精製後の収率は90％であった。
【００３９】
［実施例１６］
有機溶媒である1,4−ジオキサン2.0mlの代わりに水2.0mlを用い、４−メチルフェニルボロン酸の量を204mg(1.5mmol)とした以外は実施例９と同様にして、反応を実施した。目的の生成物である３-（４-メチルフェニル）シクロヘキサノンの単離精製後の収率は95％であった。
【００４０】
［実施例１７］
有機溶媒である1,4−ジオキサン2.0mlの代わりに水2.0mlを用い、４−クロロフェニルボロン酸の量を234mg(1.5mmol)とした以外は実施例１１と同様にして、反応を実施した。目的の生成物である３-（４-クロロフェニル）シクロヘキサノンの単離精製後の収率は85％であった。
【００４１】
［実施例１８］
有機溶媒である1,4−ジオキサン2.0mlの代わりに水2.0mlを用い、４−メトキシフェニルボロン酸の量を228mg(1.5mmol)とした以外は実施例１０と同様にして、反応を実施した。目的の生成物である３-（４-メトキシフェニル）シクロヘキサノンの単離精製後の収率は85％であった。
【００４２】
クネーフェナーゲル反応生成物と芳香族ボロン酸化合物の１，４付加反応（１ポット反応）
［実施例１９］
３口フラスコにロジウム担持ハイドロタルサイト触媒0.06g（ロジウム0.012mmol）、及び有機溶媒として1,4−ジオキサン2.0mlを添加し、次にロジウム(Rh)の凝集を抑制する添加剤として1,5−シクロオクタジエン1.3mg（0.012mmol）、クネフェナーゲル反応のドナーとしてシアノ酢酸エチル113mg(1.0mmol)、クネフェナーゲル反応のアルデヒドソースとしてベンズアルデヒド106mg(1.0mmol)を添加し、３口フラスコの１口よりアルゴンガスをパージし、フラスコ内の空気をアルゴンに置換した。その後、オイルバスにて反応温度100℃にて８時間反応させたところでフラスコをオイルバスより取り出して冷却し、フェニルボロン酸0.12g(1mmol)を添加し、再度オイルバスにて反応温度100℃にて12時間反応させたところ、目的とする生成物２−シアノ-３，３-ジフェニルプロピオン酸エチルを単離精製後の収率88％で得た。
【００４３】
［実施例２０］
クネフェナーゲル反応のアルデヒドソースとして４-クロロベンズアルデヒド140mg(1.0mmol)を用いた以外は実施例１９と同様にして、反応を実施した。目的とする生成物である２−シアノ-３-フェニル-３-（４-クロロフェニル）プロピオン酸エチルを単離精製後の収率84％で得た。
【００４４】
［実施例２１］
クネフェナーゲル反応のアルデヒドソースとして４-シアノベンズアルデヒド131mg(1.0mmol)を用い、２段目のフェニルボロン酸との反応時間を24時間とした以外は実施例１９と同様にして反応を実施した。目的とする生成物である２−シアノ-３-フェニル-３-（４-シアノフェニル）プロピオン酸エチルを単離精製後の収率63％で得た。
【００４５】
［実施例２２］
クネフェナーゲル反応のアルデヒドソースとしてフルフラール96mg(1.0mmol)を用い、２段目のフェニルボロン酸との反応時間を24時間とした以外は実施例１９と同様にして、反応を実施した。目的とする生成物である２−シアノ-３-フェニル-３-（２-フラリル）プロピオン酸エチルのガスクロマトグラフィーによる収率は51％であった。
【００４６】
［実施例２３］
クネフェナーゲル反応のアルデヒドソースとして１-オクタナール128mg(1.0mmol)を用い、２段目のフェニルボロン酸との反応時間を24時間とした以外は実施例１９と同様にして、反応を実施した。目的とする生成物である２−シアノ-３-フェニルデカン酸エチルを単離精製後の収率61％で得た。
【００４７】
［実施例２４］
クネフェナーゲル反応のアルデヒドソースとして１-ヘキサナール100mg(1.0mmol)を用い、２段目のフェニルボロン酸との反応時間を24時間とした以外は実施例１９と同様にして、反応を実施した。目的とする生成物である２-シアノ-３-フェニルオクタン酸エチルを単離精製後の収率64％で得た。
下記に実施例に関しての一覧を示す。
【００４８】
【表１】
【００４９】
【表２】
【００５０】
【表３】
【００５１】
［比較例１］
（ハイドロタルサイトを触媒として用いた、フェニルボロン酸の２−シクロヘキセン−１−オンへの１，４−付加による炭素−炭素結合生成反応による３−フェニルシクロヘキサノンの合成）
フェニルボロン酸1mmolと２−シクロヘキセン−１−オン1mmolとをアルゴン気流下、0.012mmolの1,5-シクロオクタジエンを含む１，４−ジオキサン溶媒2mlに溶解させた。この溶液にハイドロタルサイト（Mg６Al２(OH)16・CO3・nH2O）を触媒として60mgを加え、アルゴン雰囲気下、100℃で4時間攪拌した。反応液を冷却後、触媒をろ過分離し、ろ液を１，４−ジオキサンで希釈した。この希釈溶液を用いて、３−フェニルシクロヘキサノンの収率をGCで測定した。３−フェニルシクロヘキサノンの収率は0%であった。
【００５２】
［比較例２］
（塩化ロジウムを触媒として用いた、フェニルボロン酸の２−シクロヘキセン−１−オンへの１，４−付加による炭素−炭素結合生成反応による３−フェニルシクロヘキサノンの合成）
フェニルボロン酸1mmolと２−シクロヘキセン−１−オン1mmolとをアルゴン気流下、0.012mmolの1,5-シクロオクタジエンを含む１，４−ジオキサン溶媒2mlに溶解させた。この溶液に塩化ロジウム水和物（エヌ・イー ケムキャット（株）製）を触媒として、ロジウム元素として0.012mmolを加え、アルゴン雰囲気下、100℃で4時間攪拌した。冷却後、反応液をろ過したが、触媒として用いたロジウムはろ別分離できなかった。反応液を１，４−ジオキサンで希釈した後、３−フェニルシクロヘキサノンの収率をGCで測定した。３−フェニルシクロヘキサノンの収率は0%であった。
【００５３】
［比較例３］
（ロジウム担持カーボン触媒を用いた、フェニルボロン酸の２−シクロヘキセン−１−オンへの１，４−付加による炭素−炭素結合生成反応による３−フェニルシクロヘキサノンの合成）
フェニルボロン酸1mmolと２−シクロヘキセン−１−オン1mmolとをアルゴン気流下、0.012mmolの1,5-シクロオクタジエンを含む１，４−ジオキサン溶媒2mlに溶解させた。この溶液にロジウム担持カーボンを触媒として60mg（ロジウム元素として0.012mmol）を加え、アルゴン雰囲気下、100℃で4時間攪拌した。反応液を冷却後、触媒をろ過分離し、ろ液を１，４−ジオキサンで希釈した。この希釈溶液を用いて、３−フェニルシクロヘキサノンの収率をGCで測定した。３−フェニルシクロヘキサノンの収率は0%であった。
【００５４】
［比較例４］
（ロジウム担持アルミナ触媒を用いた、フェニルボロン酸の２−シクロヘキセン−１−オンへの１，４−付加による炭素−炭素結合生成反応による３−フェニルシクロヘキサノンの合成）
フェニルボロン酸1mmolと２−シクロヘキセン−１−オン1mmolとをアルゴン気流下、0.012mmolの1,5-シクロオクタジエンを含む１，４−ジオキサン溶媒2mlに溶解させた。この溶液にロジウム担持アルミナ触媒60mg（ロジウム元素として0.012mmol）を加え、アルゴン雰囲気下、100℃で4時間攪拌した。反応液を冷却後、触媒をろ過分離し、ろ液を１，４−ジオキサンで希釈した。この希釈溶液を用いて、３−フェニルシクロヘキサノンの収率をGCで測定した。３−フェニルシクロヘキサノンの収率はトレース量であった。
【００５５】
［比較例５］
（ロジウム担持マグネシア触媒を用いた、フェニルボロン酸の２−シクロヘキセン−１−オンへの１，４−付加による炭素−炭素結合生成反応による３−フェニルシクロヘキサノンの合成）
フェニルボロン酸1mmolと２−シクロヘキセン−１−オン1mmolとをアルゴン気流下、0.07重量％の1,5-シクロオクタジエンを含む１，４−ジオキサン溶媒2mlに溶解させた。この溶液にロジウム担持マグネシア触媒60mg（ロジウム元素として0.012mmol）を加え、アルゴン雰囲気下、100℃で4時間攪拌した。反応液を冷却後、触媒をろ過分離し、ろ液を１，４−ジオキサンで希釈した。この希釈溶液を用いて、３−フェニルシクロヘキサノンの収率をGCで測定した。３−フェニルシクロヘキサノンの収率は55%であった。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記一般式（Ｉ）で表わされるハイドロタルサイトからなる担体と、該ハイドロタルサイト担体に担持されたロジウムとを含むことを特徴とする、芳香族ボロン酸とα,β不飽和カルボニル化合物若しくはα,β不飽和ニトリル化合物との付加反応用触媒。
[Mg8-zAlz(OH)16]z+[Xn-z/n]・mH2O （Ｉ）
（式中、Zは0<Z≦4の実数であり、X n-はアニオンとその電荷を表し、nは1≦n≦4の自然数であり、mは0≦m≦12の実数である。）
【請求項２】
芳香族ボロン酸とα,β不飽和カルボニル化合物との付加反応用触媒である、請求項１記載の付加反応用触媒。
【請求項３】
上記α，β不飽和カルボニル化合物若しくはα，β不飽和ニトリル化合物がクネーフェナーゲル反応により生成したものである、請求項１又は２記載の付加反応用触媒。
【請求項４】
芳香族ボロン酸とα,β不飽和カルボニル化合物若しくはα,β不飽和ニトリル化合物とを、請求項１〜３のいずれか１項記載の付加反応用固体触媒の存在下、付加反応させることを特徴とする、炭素−炭素結合生成物の製造方法。
【請求項５】
芳香族ボロン酸とα,β不飽和カルボニル化合物とを付加反応させることを特徴とする、請求項４記載の炭素−炭素結合生成物の製造方法。
【請求項６】
上記α，β不飽和カルボニル化合物若しくはα，β不飽和ニトリル化合物がクネーフェナーゲル反応により生成したものである、請求項４または５記載の炭素−炭素結合生成物の製造方法。
【請求項７】
上記クネーフェナーゲル反応、及びα,β不飽和カルボニル化合物若しくはα，β不飽和ニトリル化合物と芳香族ボロン酸化合物との付加反応を１ポットで行うことを特徴とする、請求項６記載の炭素−炭素結合生成物の製造方法。
【請求項１】
下記一般式（Ｉ）で表わされるハイドロタルサイトからなる担体と、該ハイドロタルサイト担体に担持されたロジウムとを含むことを特徴とする、芳香族ボロン酸とα,β不飽和カルボニル化合物若しくはα,β不飽和ニトリル化合物との付加反応用触媒。
[Mg8-zAlz(OH)16]z+[Xn-z/n]・mH2O （Ｉ）
（式中、Zは0<Z≦4の実数であり、X n-はアニオンとその電荷を表し、nは1≦n≦4の自然数であり、mは0≦m≦12の実数である。）
【請求項２】
芳香族ボロン酸とα,β不飽和カルボニル化合物との付加反応用触媒である、請求項１記載の付加反応用触媒。
【請求項３】
上記α，β不飽和カルボニル化合物若しくはα，β不飽和ニトリル化合物がクネーフェナーゲル反応により生成したものである、請求項１又は２記載の付加反応用触媒。
【請求項４】
芳香族ボロン酸とα,β不飽和カルボニル化合物若しくはα,β不飽和ニトリル化合物とを、請求項１〜３のいずれか１項記載の付加反応用固体触媒の存在下、付加反応させることを特徴とする、炭素−炭素結合生成物の製造方法。
【請求項５】
芳香族ボロン酸とα,β不飽和カルボニル化合物とを付加反応させることを特徴とする、請求項４記載の炭素−炭素結合生成物の製造方法。
【請求項６】
上記α，β不飽和カルボニル化合物若しくはα，β不飽和ニトリル化合物がクネーフェナーゲル反応により生成したものである、請求項４または５記載の炭素−炭素結合生成物の製造方法。
【請求項７】
上記クネーフェナーゲル反応、及びα,β不飽和カルボニル化合物若しくはα，β不飽和ニトリル化合物と芳香族ボロン酸化合物との付加反応を１ポットで行うことを特徴とする、請求項６記載の炭素−炭素結合生成物の製造方法。
【公開番号】特開２００８−２４６３９９（Ｐ２００８−２４６３９９Ａ）
【公開日】平成２０年１０月１６日（２００８．１０．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−９２２８３（Ｐ２００７−９２２８３）
【出願日】平成１９年３月３０日（２００７．３．３０）
【出願人】（０００２２８１９８）エヌ・イーケムキャット株式会社 (87)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１０月１６日（２００８．１０．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年３月３０日（２００７．３．３０）
【出願人】（０００２２８１９８）エヌ・イーケムキャット株式会社 (87)
【Ｆターム（参考）】
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