JP3815535B2 - アルコール類のシリル化方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、アルコール類をシリル化する方法に関する。特に、少ない触媒量で、短い反応時間においてアルコール類をシリル化する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
アルコール類をシリル化して保護する反応は、有機合成上重要な反応であり、カルバペネム系抗生物質などの医薬品や各種農薬、そのほかのファインケミカル製品の合成に欠かせない反応のひとつである。その中でもt−ブチルジメチルシリル基は、各種の反応条件下安定であり、また、フッ素アニオンなどにより容易に脱保護できることから、アルコールの保護基として非常に有用である。
【0003】
アルコール類をシリル化する場合、通常トリアルキルクロロシランやトリアルキルシリルトリフラートなどとアルコール類を、イミダゾール、トリエチルアミンなどの塩基存在下に無水のDMF溶媒中反応させる(有機化学実験の手引き4−合成反応〔2〕−、6頁、化学同人)ことにより行われる。しかしながら、この方法では、反応時に副生する塩酸やトリフルオロメタンスルホン酸と塩基とが反応し、生成する塩を濾過や水洗により除去する必要があり、また、除去した塩から塩基を回収したり、又は産業廃棄物として処理する必要があり、コストがかかってしまう。更に、反応には溶媒が必要であり、ポットイールドが低下してしまうという問題点もある。
【0004】
一方、アルコール類をシリル化する別の方法として、アルコールをVIII属金属触媒の存在下、トリアルキルシリルヒドロシランとを反応させる方法がある(Bull.Chem.Soc.Japan,62,2111(1989))。この方法では、副生物は水素だけであり、触媒も濾過により容易に除去できる点でクロロシランやシリルトリフラートを用いる反応に比較して優れている。しかしながら、この方法は、パラジウム−活性炭やロジウム−活性炭などの高価なVIII属金属触媒を大量に使用する必要があり、触媒コストの点で問題があった。また、この反応でも溶媒が必要であり、ポットイールドが低下してしまうという問題点は、トリアルキルクロロシランやトリアルキルシリルトリフラートを用いたアルコール類のシリル化と同様である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような問題点に鑑みなされたもので、廃棄又は回収が必要となる副生物を生じることなく、また、高価な金属触媒を大量に用いることなく製造できるアルコール類のシリル化方法を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段及び発明の実施の形態】
本発明者は、上記目的を達成するため鋭意検討を行った結果、アルコールとヒドロシランとを反応させてアルコールのシリル化を行うに際し、担持パラジウム金属、及び酸又はアルコールもしくはヒドロシランと反応条件下で反応して酸を発生する化合物をそれぞれ触媒量使用することにより、上記パラジウム金属が少量でも短時間でシリル化反応が行われることを知見し、本発明をなすに至った。
【0007】
即ち、本発明は、アルコールと下記一般式(1)
R1R2R3SiH (1)
(式中、R1〜R3は、互いに同一又は異種の炭素数1〜10の非置換又は置換一価炭化水素基を示す。)
で表されるヒドロシランとを、触媒量の担持パラジウム金属と、触媒量の酸又は上記アルコールもしくはヒドロシランと反応して酸を発生する化合物の存在下に反応させて、上記アルコールの水酸基の水素原子をR1R2R3Si基で置換した化合物を得ることを特徴とするアルコール類のシリル化方法を提供する。
【0008】
以下、本発明につき更に詳しく説明する。
本発明に係るアルコール類のシリル化方法は、アルコール類にヒドロシラン類を反応させる。
【0009】
本発明で用いられるアルコール類としては、メタノール、エタノール、n−プロピルアルコール、n−ブチルアルコール、n−ヘキシルアルコール等の1級アルコール類、イソプロピルアルコール、s−ブチルアルコール、シクロヘキシルアルコール等の2級アルコール類、t−ブチルアルコール、t−アミルアルコールなどの3級アルコール類、フェノール、2−メチルフェノール、3−メチルフェノール、4−メチルフェノールなどの非置換又は置換フェノール類が挙げられる。また、反応条件下ヒドロシラン類と反応しない官能基、例えば、エステル基、N,N−ジアルキルアミノ基、N−アルキル−N−トリアルキルシリルアミノ基、N,N−ビス(トリアルキルシリル)アミノ基等の置換基を有するアルコール類も用いることができる。
【0010】
また、ヒドロシラン類としては、下記一般式(1)
R1R2R3SiH (1)
で表されるものを使用する。
【0011】
ここで、R1,R2,R3は、互いに同一又は異種の炭素数1〜10の非置換又は置換一価炭化水素基であり、具体的には、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、イソブチル、t−ブチル、ペンチル、ヘキシル、オクチル等の直鎖もしくは分岐状のアルキル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等のシクロアルキル基、フェニル基、トリル基等のアリール基、ベンジル基、フェニルエチル基、フェニルプロピル基等のアラルキル基などや、これらの基の水素原子の一部又は全部をメトキシ、エトキシ、プロポキシ、ブトキシ、ヘキシロキシ基等の炭素数1〜8のアルコキシ基で置換した基などが挙げられる。
【0012】
式(1)で表されるヒドロシラン類としては、トリエチルシラン、ジエチルイソプロポキシシラン、t−ブチルジメチルシラン、トリイソプロポキシシラン、ジメチルフェニルシラン、t−ブチルジフェニルシランなどが挙げられる。
【0013】
ヒドロシラン類の使用量は、アルコール1モルに対して1.0〜1.5モルが好ましく、より好ましくは1.0〜1.1モルである。
【0014】
上記アルコールとヒドロシランとの反応は、(A)担持パラジウム金属、及び、(B)酸又は反応条件下でアルコールもしくはヒドロシランと反応して酸を生成する化合物の存在下で行う。
【0015】
本発明で用いられる担持パラジウム金属としては、パラジウム−活性炭、パラジウム−アルミナ、パラジウム−シリカアルミナ、パラジウム−アスベストなどが挙げられる。
【0016】
本発明で用いられる酸触媒としては、メタンスルホン酸、ドデシルベンゼンスルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸、塩化水素酸、臭化水素酸などが挙げられる。反応条件下、アルコールと反応して酸を発生する化合物としては、トリメチルシリルブロマイド、トリエチルシリルブロマイド、トリメチルシリルアイオダイド、トリメチルシリルトリフルオロメタンスルホネート、トリエチルシリルトリフルオロメタンスルホネート、t−ブチルジメチルシリルトリフルオロメタンスルホネート、トリイソプロピルシリルトリフルオロメタンスルホネート及びトリメチルシリルノナフルオロ−1−ブタンスルホネートなどが挙げられる。
【0017】
反応条件下、式(1)で表されるヒドロシラン類と反応して酸を発生する化合物としては、エチルブロマイド、n−プロピルブロマイド、n−ブチルブロマイド、n−ヘキシルブロマイド、イソプロピルブロマイドなどのブロマイド類、メチルアイオダイド、エチルアイオダイド、n−プロピルアイオダイド、n−ブチルアイオダイド、n−ヘキシルアイオダイド、イソプロピルアイオダイド等のアイオダイド類が挙げられる。好ましくは、トリメチルシリルブロマイド、メタンスルホン酸、ドデシルベンゼンスルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸が挙げられる。
【0018】
上記(A)成分の担持パラジウム金属の使用量は、アルコール1モルに対して好ましくは0.0005〜0.05モル、より好ましくは0.01〜0.02モルである。
【0019】
また(B)成分の酸又はアルコールもしくはヒドロシランと反応して酸を生成する化合物の使用量は、アルコール1モルに対して好ましくは0.001〜0.5モル、より好ましくは0.002〜0.01モルである。この場合、(B)成分は(A)成分に対して過剰に用いることが好ましく、(A)成分に対してモル比で2〜10倍が好ましく、より好ましくは4〜6倍である。
【0020】
反応は、触媒量の担持パラジウム金属と、触媒量の酸又は触媒量の反応条件下でアルコール又はヒドロシランと反応して酸を発生する化合物を含有するアルコール中に、ヒドロシラン類を加えてもよく、また、触媒量の担持パラジウム金属と、触媒量の酸又は触媒量の反応条件下でアルコール又はヒドロシランと反応して酸を発生する化合物を含有するヒドロシラン中にアルコールを加えて行ってもよい。
【0021】
反応温度は、30〜120℃、好ましくは50〜100℃であり、反応時間は、15分〜10時間、好ましくは15分〜4時間である。
【0022】
反応は、無溶媒下で行っても溶媒存在下で行ってもよく、無溶媒下で行った方がポットイールドが向上するため好ましいが、反応温度の制御等を容易にするために溶媒を用いてもよい。用いる溶媒としては、オクタン、デカン、トルエン、o−キシレンなどが挙げられる。
【0023】
なお、本発明のシリル化方法で得られる化合物は、アルコールの水酸基の水素原子がR1R2R3Si基で置換されたものである。
【0024】
【実施例】
以下、実施例及び比較例を示し、本発明を具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に制限されるものではない。
【0025】
[実施例1]
100mlの4つ口ガラスフラスコに還流冷却器、温度計、滴下漏斗、及び撹拌器を取り付け、内部を窒素置換した。このフラスコに、シクロヘキサノール10.0g(0.1mol)、5%パラジウム−活性炭1.06g(0.0005mol)、トリフルオロメタンスルホン酸0.38g(0.0025mol)を仕込んだ。
【0026】
次いで、湯浴により内温を80℃に保ちながらt−ブチルジメチルシラン11.6g(0.1mol)を15分かけて滴下した。滴下終了後、反応液をGLCにより分析したところ、t−ブチルジメチルシランは消失しており、シクロヘキサノールのシリルエーテルへの反応率は95.1%であった。
【0027】
[比較例1]
100mlの4つ口ガラスフラスコに還流冷却器、温度計、滴下漏斗、及び撹拌器を取り付け、内部を窒素置換した。このフラスコに、シクロヘキサノール10.0g(0.1mol)、5%パラジウム−活性炭1.06g(0.0005mol)を仕込んだ。
【0028】
次いで、湯浴により内温を80℃に保ちながらt−ブチルジメチルシラン11.6g(0.1mol)を15分かけて滴下した。滴下終了後、80℃で8時間熟成し、反応液をGLCにより分析したところ、シクロヘキサノールの反応率は2.9%であった。
【0029】
[実施例2]
100mlの4つ口ガラスフラスコに還流冷却器、温度計、滴下漏斗、及び撹拌器を取り付け、内部を窒素置換した。このフラスコに、シクロヘキサノール10.0g(0.1mol)、5%パラジウム−活性炭1.06g(0.0005mol)、メタンスルホン酸0.24g(0.0025mol)を仕込んだ。
【0030】
次いで、湯浴により内温を80℃に保ちながらt−ブチルジメチルシラン11.6g(0.1mol)を15分かけて滴下した。滴下終了後、80℃で2時間熟成した。得られた反応液をGLCにより分析したところ、t−ブチルジメチルシランは消失しており、シクロヘキサノールのシリルエーテルへの反応率は96.0%であった。
【0031】
[実施例3]
100mlの4つ口ガラスフラスコに還流冷却器、温度計、滴下漏斗、及び撹拌器を取り付け、内部を窒素置換した。このフラスコに、シクロヘキサノール10.0g(0.1mol)、5%パラジウム−活性炭1.06g(0.0005mol)、ドデシルベンゼンスルホン酸0.82g(0.0025mol)を仕込んだ。
【0032】
次いで、湯浴により内温を80℃に保ちながらt−ブチルジメチルシラン11.6g(0.1mol)を15分かけて滴下した。滴下終了後、80℃で2時間熟成した。得られた反応液をGLCにより分析したところ、t−ブチルジメチルシランは消失しており、シクロヘキサノールのシリルエーテルへの反応率は97.2%であった。
【0033】
[実施例4]
100mlの4つ口ガラスフラスコに還流冷却器、温度計、滴下漏斗、及び撹拌器を取り付け、内部を窒素置換した。このフラスコに、シクロヘキサノール10.0g(0.1mol)、5%パラジウム−活性炭1.06g(0.0005mol)、トリメチルシリルブロマイド0.38g(0.0025mol)を仕込んだ。
【0034】
次いで、湯浴により内温を80℃に保ちながらt−ブチルジメチルシラン11.6g(0.1mol)を15分かけて滴下した。滴下終了後、80℃で2時間熟成した。得られた反応液をGLCにより分析したところ、t−ブチルジメチルシランは消失しており、シクロヘキサノールのシリルエーテルへの反応率は94.9%であった。
【0035】
[実施例5]
100mlの4つ口ガラスフラスコに還流冷却器、温度計、滴下漏斗、及び撹拌器を取り付け、内部を窒素置換した。このフラスコに、シクロヘキサノール10.0g(0.1mol)、5%パラジウム−活性炭1.06g(0.0005mol)、エチルアイオダイド0.39g(0.0025mol)を仕込んだ。
【0036】
次いで、湯浴により内温を80℃に保ちながらt−ブチルジメチルシラン11.6g(0.1mol)を15分かけて滴下した。滴下終了後、80℃で2時間熟成した。得られた反応液をGLCにより分析したところ、t−ブチルジメチルシランは消失しており、シクロヘキサノールのシリルエーテルへの反応率は94.6%であった。
【0037】
[実施例6]
100mlの4つ口ガラスフラスコに還流冷却器、温度計、滴下漏斗、及び撹拌器を取り付け、内部を窒素置換した。このフラスコに、シクロヘキサノール10.0g(0.1mol)、5%パラジウム−活性炭1.06g(0.0005mol)、エチルブロマイド0.27g(0.0025mol)を仕込んだ。
【0038】
次いで、湯浴により内温を80℃に保ちながらt−ブチルジメチルシラン11.6g(0.1mol)を15分かけて滴下した。滴下終了後、80℃で4時間熟成した。得られた反応液をGLCにより分析したところ、t−ブチルジメチルシランは消失しており、シクロヘキサノールのシリルエーテルへの反応率は92.2%であった。
【0039】
[実施例7]
100mlの4つ口ガラスフラスコに還流冷却器、温度計、滴下漏斗、及び撹拌器を取り付け、内部を窒素置換した。このフラスコに、シクロヘキサノール10.0g(0.1mol)、5%パラジウム−活性炭1.06g(0.0005mol)、メタンスルホン酸0.24g(0.0025mol)を仕込んだ。
【0040】
次いで、湯浴により内温を80℃に保ちながらトリエチルシラン11.6g(0.1mol)を15分かけて滴下した。滴下終了後、80℃で1時間熟成した。得られた反応液をGLCにより分析したところ、t−ブチルジメチルシランは消失しており、シクロヘキサノールのシリルエーテルへの反応率は95.9%であった。
【0041】
[実施例8]
100mlの4つ口ガラスフラスコに還流冷却器、温度計、滴下漏斗、及び撹拌器を取り付け、内部を窒素置換した。このフラスコに、イソプロピルアルコール6.0g(0.1mol)、5%パラジウム−活性炭1.06g(0.0005mol)、メタンスルホン酸0.24g(0.0025mol)を仕込んだ。
【0042】
次いで、湯浴により内温を80℃に保ちながらt−ブチルジメチルシランを15分かけて滴下した。滴下終了後、80℃で2時間熟成した。得られた反応液をGLCにより分析したところ、t−ブチルジメチルシランは消失しており、イソプロピルアルコールのシリルエーテルへの反応率は97.9%であった。
【0043】
[比較例2]
100mlの4つ口ガラスフラスコに還流冷却器、温度計、滴下漏斗、及び撹拌器を取り付け、内部を窒素置換した。このフラスコに、イソプロピルアルコール6.0g(0.1mol)、5%パラジウム−活性炭1.06g(0.0005mol)を仕込んだ。
【0044】
次いで、湯浴により内温を80℃に保ちながらt−ブチルジメチルシラン11.6g(0.1mol)を15分かけて滴下した。滴下終了後、80℃で5時間熟成した。得られた反応液をGLCにより分析したところ、イソプロピルアルコールのシリルエーテルへの反応率は22.0%であった。
【0045】
[実施例9]
100mlの4つ口ガラスフラスコに還流冷却器、温度計、滴下漏斗、及び撹拌器を取り付け、内部を窒素置換した。このフラスコに、イソプロピルアルコール6.0g(0.1mol)、5%パラジウム−活性炭1.06g(0.0005mol)、エチルアイオダイド0.39g(0.0025mol)を仕込んだ。
【0046】
次いで、湯浴により内温を80℃に保ちながらt−ブチルジメチルシラン11.6g(0.1mol)を15分かけて滴下した。滴下終了後、80℃で2時間熟成した。得られた反応液をGLCにより分析したところ、t−ブチルジメチルシランは消失しており、イソプロピルアルコールのシリルエーテルへの反応率は97.9%であった。
【0047】
【発明の効果】
本発明によれば、高価な金属触媒を大量に用いることなく、短時間で、ヒドロシランを用いてアルコール類をシリル化することができる。
Claims (2)
- アルコールと下記一般式(1)
R1R2R3SiH (1)
(式中、R1〜R3は、互いに同一又は異種の炭素数1〜10の非置換又は置換一価炭化水素基を示す。)
で表されるヒドロシランとを、触媒量の担持パラジウム金属と、触媒量の酸又は上記アルコールもしくはヒドロシランと反応して酸を発生する化合物の存在下に反応させて、上記アルコールの水酸基の水素原子をR1R2R3Si基で置換した化合物を得ることを特徴とするアルコール類のシリル化方法。 - 式(1)で表されるヒドロシランが、t−ブチルジメチルシラン又はトリエチルシランである請求項1に記載のアルコール類のシリル化方法。
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