JP2008127332A - 芳香族ケトンの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】工業的規模での生産に適した芳香族ケトンの製造方法を提供する。
【解決手段】一般式ＩｎＸ_ｎ（但し、ＸはＣｌ、Ｂｒ、Ｉ又はＣＦ_３ＳＯ_２Ｏを示す。ｎは１、２又は３を示す。）で示されるインジウム化合物及び一般式ＳｉＨ_３−ｍＲ^１ _ｍＸ（但し、Ｒ^１はアルキル基を示す。ＸはＣｌ、Ｂｒ又はＩを示す。ｍは１、２又は３を示す。）で示されるアルキルハロシランの存在下、カルボン酸とフェニルエーテル誘導体及びフェニルスルフィド誘導体の少なくとも１種のフェニル基含有化合物とを反応させることにより芳香族ケトンを製造する方法に係る。
【選択図】なし

Description

本発明は、芳香族ケトンの製造方法に関する。

芳香環にケトン基が結合してなる化合物（芳香族ケトン）は、医薬、農薬等をはじめとした各種の化学品の原料として有用な化合物である。

芳香族ケトンの合成方法として、芳香族化合物を出発原料として、ルイス酸触媒の存在下でフリーデル−クラフツアシル化反応により合成する方法が知られている。

ところが、上記反応では、ルイス酸を使用するに際し、生成したケトンの酸素原子との親和性が強すぎ、触媒としての再生ステップが進行しないため、等モル量の触媒を必要とする。

また、上記反応では、一般的にアシル化剤としてのカルボン酸無水物又はカルボン酸ハライドが用いられる。すなわち、カルボン酸無水物を用いる場合は、副生成物としてカルボン酸が生成し、その回収又は精製が必要となる。また、カルボン酸ハライドを用いる場合は、酸ハライドが不安定であり（水分と激しく反応する等）、その取り扱いが困難である。

一方、アシル化剤としてカルボン酸又はカルボン酸三置換シリルエステルを用いる方法もあるが、これらの反応性が低いので、反応を円滑に進めることができない。

これに対し、芳香族化合物に、ルイス酸触媒の存在下、フリーデルクラフト型アシル化剤をアシル化反応させて芳香族ケトン化合物を製造する方法において、該アシル化剤としてカルボン酸又はカルボン酸三置換シリルエステルを用いるとともに、該アシル化反応を、パラトリフルオロメチル安息香酸無水物の存在下で行うことを特徴とする芳香族ケトン化合物の製造方法が提案されている（特許文献１）。

しかしながら、添加すべき薬剤が多いため、これらの処理（回収、精製等）が大きな負担となり、工業的規模での生産に適しているとは言い難い。

また、カルボン酸とアルキル化剤とを活性化剤の存在下、遷移金属錯体触媒を用いて反応させることを特徴とするケトン類の製造法が知られている（特許文献２）。この方法では、前記活性化剤として酸無水物又はジアルキルジカルボナートが使用されており、遷移金属錯体触媒としてパラジウム錯体触媒が使用されている。

しかしながら、上記方法ではアルキル化剤はホウ素化合物に誘導して用いる必要があるという問題がある。
特開平６−１４５０９２号公報 特開２００３−７３３２６号公報

従って、本発明の主な目的は、工業的規模での生産に適した芳香族ケトンの製造方法を提供することにある。

本発明者は、従来技術の問題点に鑑みて鋭意研究を重ねた結果、特定の工程を採用することにより上記目的を達成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、下記の芳香族ケトンの製造方法に係る。
１． 一般式ＩｎＸ_ｎ（但し、ＸはＣｌ、Ｂｒ、Ｉ又はＣＦ_３ＳＯ_２Ｏを示す。ｎは１、２又は３を示す。）で示されるインジウム化合物及び一般式ＳｉＨ_３−ｍＲ^１ _ｍＸ（但し、Ｒ^１はアルキル基を示す。ＸはＣｌ、Ｂｒ又はＩを示す。ｍは１、２又は３を示す。）で示されるアルキルハロシランの存在下、カルボン酸とフェニルエーテル誘導体及びフェニルスルフィド誘導体の少なくとも１種のフェニル基含有化合物とを反応させることにより芳香族ケトンを製造する方法。
２． 前記カルボン酸が、一般式Ｒ^２ＣＯＯＨ（但し、Ｒ^２はアルキル基又はフェニル基であって、置換基を有していても良いものを示す。）で示されるカルボン酸である、前記項１に記載の製造方法。
３． 前記置換基が、ハロゲン基、フェニル基及び水酸基の少なくとも１種である、前記項２に記載の製造方法。
４． 前記アルキル基がハロゲン基及びフェニル基の少なくとも１種を有する、前記項２に記載の製造方法。
５． 前記フェニル基が水酸基を有する、前記項２に記載の製造方法。
６． 前記フェニル基含有化合物が、一般式Ｒ^３−Ａ−Ｒ^４（但し、ＡはＯ又はＳを示す。Ｒ^３はアルキル基又は芳香族基であって、置換基を有していても良いものを示す。Ｒ^４は置換基を有していても良いフェニル基を示す。Ｒ^３とＲ^４は酸素原子を介して又は介さずに環を形成していても良い。）で示される化合物である、前記項１〜５のいずれかに記載の製造方法。
７． 芳香族ケトンが、Ｒ^３−Ａ−Ｒ^４−ＣＯ−Ｒ^２（但し、ＡはＯ又はＳを示す。Ｒ^２はアルキル基又はフェニル基であって、置換基を有していても良いものを示す。Ｒ^３はアルキル基又は芳香族基であって、置換基を有していても良いものを示す。Ｒ^４は置換基を有していても良いフェニル基を示す。Ｒ^３とＲ^４は酸素原子を介して又は介さずに環を形成していても良い。）で示される、前記項６に記載の製造方法。

本発明では、触媒として特定のインジウム化合物とアルキルハロシランとを用いることにより、一工程（ワンポット）で芳香族ケトンを合成することができる。すなわち、従来の方法では、カルボン酸からいったん酸ハライドを合成した上でアシル化反応により芳香族ケトンを製造していたのに対し、本発明の製造方法では工程数を減らすことができる、という点で有利である。さらに、カルボン酸を直接用いることにより酸ハライドよりもアシル化剤の適用範囲を拡大できるという利点がある。

また、本発明では、強酸性のＡｌＣｌ_３、ＳｎＣｌ_４、ＳｉＣｌ_４等のルイス酸触媒や助触媒が不要になるという点でも、従来法より有利と言える。

このような特徴のある本発明の製造方法は、芳香族ケトンの工業的規模での生産に好適である。

本発明の製造方法は、一般式ＩｎＸ_ｎ（但し、ＸはＣｌ、Ｂｒ、Ｉ又はＣＦ_３ＳＯ_２Ｏを示す。ｎは１、２又は３を示す。）で示されるインジウム化合物及び一般式ＳｉＨ_３−ｍＲ^１ _ｍＸ（但し、Ｒ^１はアルキル基を示す。ＸはＣｌ、Ｂｒ又はＩを示す。ｍは１、２又は３を示す。）で示されるアルキルハロシランの存在下、カルボン酸とフェニルエーテル誘導体及びフェニルスルフィド誘導体の少なくとも１種のフェニル基含有化合物とを反応させることにより芳香族ケトンを製造する方法である。

カルボン酸
カルボン酸としては、モノカルボン酸又はポリカルボン酸（ジカルボン酸等）のいずれであっても良いが、特に一般式Ｒ^２ＣＯＯＨ（但し、Ｒ^２はアルキル基又はフェニル基であって、置換基を有していても良いものを示す。）で示されるカルボン酸（モノカルボン酸）を好適に用いることができる。

前記アルキル基としては、炭素数１〜２０（特に炭素数１〜１２）のアルキル基が好ましい。例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、イソプロピル基、ヘキシル基等の分岐型又は直鎖型アルキル基が挙げられる。

前記アルキル基又はフェニル基は、置換基を有していても良い。置換基としては、例えばメチル基、エチル基、フェニル基、エーテル基、ニトロ基、スルホ基、アミド基、アミノ基、カルボキシル基、ハロゲン基、ヒドロキシ基、エステル基等の各種の置換基が挙げられる。特に、本発明では、前記置換基が、ハロゲン基、フェニル基及び水酸基の少なくとも１種であることが望ましい。ルイス酸（ＡｌＣｌ_３等）を用いる従来の方法では、水酸基はルイス酸を分解してしまうため共存させることが困難である。さらに、ハロゲン基又はフェニル基を有するアルキル基をもつカルボン酸を出発原料として用いると目的外のフリーデルクラフツ反応が生じて所望の芳香族ケトンが得られない。これに対し、本発明では、ハロゲン基、フェニル基又は水酸基を前記置換基として有するカルボン酸を出発原料として用いても、これらの基を維持した状態の芳香族ケトンを得ることができる。換言すれば、本発明は、強ルイス酸を用いずに、芳香族ケトンを好適に製造することができる。

無置換のカルボン酸としては、例えば酢酸、プロピオン酸、酪酸、イソ酪酸、吉草酸、ステアリン酸、オレイン酸、フェニル酢酸、安息香酸、ナフチル酸等のアルキル及び芳香族カルボン酸の少なくとも１種が挙げられる。

また、これらのカルボン酸のうちハロゲン基、フェニル基又は水酸基を前記置換基として有するカルボン酸としては、例えばＰｈ−ＣＯＯＨ（Ｐｈはフェニル基を示す。以下同じ。）、Ｐｈ（ＣＨ_２）_４ＣＯＯＨ、Ｐｈ（ＣＨ_２）_２ＣＯＯＨ、Ｃｌ（ＣＨ_２）_４ＣＯＯＨ、Ｂｒ（ＣＨ_２）_４ＣＯＯＨ、Ｐｈ（ＣＨ_２）_５ＣＯＯＨ、Ｃｌ（ＣＨ_２）_５ＣＯＯＨ、Ｂｒ（ＣＨ_２）_５ＣＯＯＨ、Ｐｈ（ＣＨ_２）_３ＣＯＯＨ、Ｃｌ（ＣＨ_２）_３ＣＯＯＨ、Ｂｒ（ＣＨ_２）_３ＣＯＯＨ、ＨＯ−（Ｃ_６Ｈ_４）−ＣＯＯＨ、ＨＯ−（Ｃ_６Ｈ_４）（ＣＨ_２）_２ＣＯＯＨ、Ｐｈ（Ｃ_２Ｈ_５）ＣＨＣＯＯＨ等が挙げられる。

フェニル基含有化合物
フェニル基含有化合物としては、フェニルエーテル誘導体及びフェニルスルフィド誘導体の少なくとも１種を用いることができる。

本発明では、フェニル基含有化合物として、一般式Ｒ^３−Ａ−Ｒ^４（但し、ＡはＯ又はＳを示す。Ｒ^３はアルキル基又は芳香族基であって、置換基を有していても良いものを示す。Ｒ^４は置換基を有していても良いフェニル基を示す。Ｒ^３とＲ^４は酸素原子を介して又は介さずに環を形成していても良い。）で示される化合物を好適に用いることができる。

前記アルキル基Ｒ^３としては、炭素数１〜１５（特に炭素数１〜１０）のアルキル基が好ましい。例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、イソプロピル基、ヘキシル基等の分岐型又は直鎖型アルキル基が挙げられる。前記芳香族基Ｒ^３としては、フェニル基、ナフチル基等が挙げられる。

前記アルキル基又は芳香族基Ｒ^３あるいはフェニル基Ｒ^４は置換基を有していても良い。置換基としては、例えばメチル基、エチル基、フェニル基、エーテル基、ニトロ基、スルホ基、アミド基、アミノ基、カルボキシル基、ハロゲン基、ヒドロキシ基、エステル基等の各種の置換基が挙げられる。

フェニル基含有化合物の具体例としては、ＣＨ_３−Ｏ−Ｐｈ（アニソール）、ＣＨ_３−Ｏ−Ｃ_６Ｈ_４−Ｐｈ、ＣＨ_３−Ｏ−Ｃ_６Ｈ_４−ＣＨ_３、ＣＨ_３−Ｏ−Ｃ_６Ｈ_４−ＣＨ_２Ｃｌ、ＣＨ_３−Ｏ−Ｃ_６Ｈ_４−Ｃｌ、ＣＨ_３−Ｏ−Ｃ_６Ｈ_４−Ｂｒ、ＨＯ−（ＣＨ_２）_２−Ｃ_６Ｈ_４−ＯＣＨ_３、ＣＨ_３−Ｓ−Ｐｈ、ＣＨ_３−Ｓ−Ｃ_６Ｈ_４−Ｐｈ、ＣＨ_３−Ｓ−Ｃ_６Ｈ_４−ＣＨ_３、ＣＨ_３−Ｓ−Ｃ_６Ｈ_４−ＣＨ_２Ｃｌ、ＣＨ_３−Ｓ−Ｃ_６Ｈ_４−Ｃｌ、ＣＨ_３−Ｓ−Ｃ_６Ｈ_４−Ｂｒ、ＨＯ−（ＣＨ_２）_２−Ｃ_６Ｈ_４−Ｓ−ＣＨ_３等が挙げられる。

また、上記フェニル基含有化合物においては、前記Ｒ^３とＲ^４は酸素原子を介して又は介さずに環を形成していても良い。酸素原子を介さずに環を形成している場合としては、下記式に示すフェニルエーテル誘導体が挙げられる。

また、酸素原子を介して環を形成している場合としては、下記式に示すフェニルエーテル誘導体が挙げられる。

フェニル基含有化合物の使用量は、カルボン酸に対してモル比で１倍以上とすれば良いが、未反応のカルボン酸を残存させないという点で過剰量のフェニル基含有化合物を用いることが望ましい。すなわち、カルボン酸に対してモル比で１．１〜３倍程度、より好ましくは１．５〜２．５倍とすれば良い。

インジウム化合物
インジウム化合物としては、一般式ＩｎＸ_ｎ（但し、ＸはＣｌ、Ｂｒ、Ｉ又はＣＦ_３ＳＯ_２Ｏを示す。ｎは１、２又は３を示す。）で示されるものを用いる。例えば、ＩｎＣｌ、ＩｎＣｌ_２、ＩｎＣｌ_３、ＩｎＢｒ、ＩｎＢｒ_２、ＩｎＢｒ_３、ＩｎＩ、ＩｎＩ_２、ＩｎＩ_３、Ｉｎ（ＣＦ_３ＳＯ_２Ｏ）_３等を挙げることができる。

上記インジウム化合物の使用量は、用いるインジウム化合物の種類、カルボン酸の種類等に応じて適宜設定できるが、通常はモノカルボン酸に対して５〜５０モル％、特に１０〜３０モル％とすることが好ましい。

アルキルハロシラン
アルキルハロシランとしては、一般式ＳｉＨ_３−ｍＲ^１ _ｍＸ（但し、Ｒ^１はアルキル基を示す。ＸはＣｌ、Ｂｒ又はＦを示す。ｍは１、２又は３を示す。）で示されるものを用いる。アルキル基としては、炭素数１〜６のアルキル基が好ましい。

上記アルキルシリルハライドの具体例としては、ＳｉＨ（ＣＨ_３）_２Ｃｌ、ＳｉＨ（ＣＨ_２ＣＨ_３）_２Ｃｌ等が挙げられる。

上記アルキルハロシランの使用量は、用いるインジウム化合物の種類、カルボン酸の種類等に応じて適宜設定できるが、通常はカルボン酸に対してモル比で１倍以上、特にモル比で１〜３倍とすることが好ましい。

カルボン酸とフェニル基含有化合物との反応
カルボン酸とフェニル基含有化合物との反応は、インジウム化合物及びアルキルハロシランの存在下で反応させることができれば良い。

反応の形態は、例えば液相反応、気相反応、液相−気相等のいずれであっても良い。特に、本発明では、溶媒を使用しなくても良い。すなわち、溶媒の非存在下で芳香族ケトンを製造することもできる。また、必要に応じて溶媒中で反応させることもできる。溶媒としては、用いる出発原料（カルボン酸及びフェニル基含有化合物）の種類等に応じて適宜決定することができる。特に、本発明では、例えば１，２−ジクロロエタン、ベンゼン、トルエン、テトラヒドロフラン、１，４−ジオキサン、アセトニトリル等の炭化水素系溶媒を好適に用いることができる。溶媒を使用する場合、カルボン酸及びフェニル基含有化合物等の濃度（溶媒使用量）は適宜調節することができる。

反応形式は、例えば連続式、回分式、半回分式等の公知の反応形式から適宜選択することができる。また、触媒の接触方式も限定されず、例えば固定床、流動床、懸濁床等のいずれも採用することができる。

反応条件に関し、反応温度は限定的でないが、通常は１００℃以下の範囲内で適宜調整することができる。特に、本発明では、９０℃以下、好ましくは８５℃でも所望の収率で反応を進行させることができる。反応時間は、反応温度等により適宜変更することができるが、通常は１０〜２４０分程度である。

反応が終了した後は、必要に応じて反応生成物を公知の方法により精製（抽出、蒸留等）、分離（遠心分離、ろ過等）等を行った上で目的とする芳香族ケトンを回収すれば良い。

本発明では、Ｒ^３−Ａ−Ｒ^４−ＣＯ−Ｒ^２（但し、ＡはＯ又はＳを示す。Ｒ^２はアルキル基又はフェニル基であって、置換基を有していても良いものを示す。Ｒ^３はアルキル基又は芳香族基であって、置換基を有していても良いものを示す。Ｒ^４は置換基を有していても良いフェニル基を示す。Ｒ^３とＲ^４は酸素原子を介して又は介さずに環を形成していても良い。）で示される芳香族ケトンを好適に得ることができる。

以下に実施例を示し、本発明の特徴をより具体的に説明する。ただし、本発明の範囲は、実施例に限定されない。

実施例１
表１に示すインジウム化合物とクロロジメチルシランＨＳｉ（ＣＨ_３）_２Ｃｌ（１．２〜１．３ｍｍｏｌ）との存在下でアニソール（１．５〜２ｍｍｏｌ）と４−フェニル吉草酸（１ｍｍｏｌ）とを反応させることにより、表１に示す芳香族ケトンを合成した。反応条件は、１，２−ジクロロエタン（２ｍＬ）溶媒の中において、室温で４５〜６０分攪拌した後、８０℃で３〜４時間加熱した。インジウム化合物の使用量は、４−フェニル吉草酸に対する割合（モル％）として表１に示す。

生成物である芳香族ケトンの収率を表１に示す。なお、表１には、上記インジウム化合物の代わりに他の触媒を用いて反応させた結果も併せて示す。

実施例２
カルボン酸及びフェニル基含有化合物として表２に示す化合物をそれぞれ用いたほかは、実施例１と同様にして反応させて表２に示す芳香族ケトンを製造した。その収率を表２に示す。

実施例３
表３に示すカルボン酸（１ｍｍｏｌ）及びフェニル基含有化合物（１．５〜２ｍｍｏｌ）用い、表３に示す芳香族ケトンを合成した。インジウム化合物としてＩｎＣｌ_３（カルボン酸に対して３０モル％）、アルキルハロシランとしてＨＳｉ（ＣＨ_３）_２Ｃｌ（２．４ｍｍｏｌ）を用いた。反応条件は、１，２−ジクロロエタン（２〜３ｍＬ）中で室温にて１時間、８０℃で４時間とした。得られた芳香族ケトンの収率を表３に示す。

Claims (7)

1. 一般式ＩｎＸ_ｎ（但し、ＸはＣｌ、Ｂｒ、Ｉ又はＣＦ_３ＳＯ_２Ｏを示す。ｎは１、２又は３を示す。）で示されるインジウム化合物及び一般式ＳｉＨ_３−ｍＲ^１ _ｍＸ（但し、Ｒ^１はアルキル基を示す。ＸはＣｌ、Ｂｒ又はＩを示す。ｍは１、２又は３を示す。）で示されるアルキルハロシランの存在下、カルボン酸とフェニルエーテル誘導体及びフェニルスルフィド誘導体の少なくとも１種のフェニル基含有化合物とを反応させることにより芳香族ケトンを製造する方法。
2. 前記カルボン酸が、一般式Ｒ^２ＣＯＯＨ（但し、Ｒ^２はアルキル基又はフェニル基であって、置換基を有していても良いものを示す。）で示されるカルボン酸である、請求項１に記載の製造方法。
3. 前記置換基が、ハロゲン基、フェニル基及び水酸基の少なくとも１種である、請求項２に記載の製造方法。
4. 前記アルキル基がハロゲン基及びフェニル基の少なくとも１種を有する、請求項２に記載の製造方法。
5. 前記フェニル基が水酸基を有する、請求項２に記載の製造方法。
6. 前記フェニル基含有化合物が、一般式Ｒ^３−Ａ−Ｒ^４（但し、ＡはＯ又はＳを示す。Ｒ^３はアルキル基又は芳香族基であって、置換基を有していても良いものを示す。Ｒ^４は置換基を有していても良いフェニル基を示す。Ｒ^３とＲ^４は酸素原子を介して又は介さずに環を形成していても良い。）で示される化合物である、請求項１〜５のいずれかに記載の製造方法。
7. 芳香族ケトンが、Ｒ^３−Ａ−Ｒ^４−ＣＯ−Ｒ^２（但し、ＡはＯ又はＳを示す。Ｒ^２はアルキル基又はフェニル基であって、置換基を有していても良いものを示す。Ｒ^３はアルキル基又は芳香族基であって、置換基を有していても良いものを示す。Ｒ^４は置換基を有していても良いフェニル基を示す。Ｒ^３とＲ^４は酸素原子を介して又は介さずに環を形成していても良い。）で示される、請求項６に記載の製造方法。