JP5371545B2 - ナフタレン誘導体の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、置換基に−ＣＨ_２ＯＨを有するナフタレン誘導体の製造方法に関する。

置換基に−ＣＨ_２ＯＨを有するナフタレン誘導体の製造方法について、下記特許文献１には、６−ヒドロキシ−２−ナフタレンカルボン酸を、ボラン類で還元して、医薬や農薬等の製造用中間体として有用な６−ヒドロキシ−２−ナフタレンメタノールを製造する方法が記載されている。
また下記非特許文献１には、６−ヒドロキシ−２−ナフチルアルデヒドを、リチウムアルミニウムハイドライドで還元して６−ヒドロキシ−２−ナフタレンメタノールを製造する方法が記載されている。

国際公開第００／７３２５２号パンフレット

Ｔｅｔｒａｈｅｄｒｏｎ，２００１年，第５７巻，ｐ．７３４９−７３５９

しかし、特許文献１および非特許文献１に記載の方法は何れも、還元剤が高価であるとともに取り扱いが難しく、工業的に容易な製造方法とは言いがたい。

本発明は上記問題を鑑みてなされたもので、置換基に−ＣＨ_２ＯＨを有するナフタレン誘導体を、困難な操作を伴わない容易な方法で製造できるようにすることを目的とする。

前記課題を解決するために本発明の第１の態様は、下記一般式（Ｉ）で表わされる化合物（Ｉ）を、触媒および水素の存在下で還元することにより、下記一般式（ＩＩ）で表わされる化合物（ＩＩ）を製造することを特徴とする方法であって、前記触媒がパラジウムからなる金属触媒またはパラジウムを担体に担持させた担持触媒を含み、前記還元を行う際の反応温度が０℃以上５０℃未満であるナフタレン誘導体の製造方法である。

（式中、Ｒ₇およびＲ₈のうち少なくとも一つは−Ｑ^１−ＣＨＯを表し、該Ｒ₇およびＲ₈のうち−Ｑ^１−ＣＨＯでないもの、およびＲ_１〜Ｒ_６はそれぞれ独立に、水素原子、炭素数１〜６の１価の炭化水素基、−Ｑ^２−ＯＨ、または−Ｑ^３−ＯＲ’を表わす。ただし、Ｑ ^１ は単結合を表し、Ｑ ^２ 、Ｑ^３はそれぞれ独立に単結合または炭素数１〜６の２価の炭化水素基を表わし、Ｒ’は炭素数１〜６の１価の炭化水素基を表わす。）

（式中、Ｒ_１〜Ｒ_６は、式（Ｉ）におけるＲ_１〜Ｒ_６とそれぞれ同じであり、Ｒ_７‘、Ｒ_８‘は、式（Ｉ）におけるＲ_７、Ｒ_８とそれぞれ同じである。ただしＲ_７が−Ｑ^１−ＣＨＯであるときＲ_７‘は、−Ｑ^１−ＣＨ_２ＯＨを表し、Ｒ_８が−Ｑ^１−ＣＨＯであるときＲ_８‘は−Ｑ^１−ＣＨ_２ＯＨを表す。Ｑ^１は、式（Ｉ）におけるＱ^１と同じである。）

本発明の第２の態様は、前記第１の態様における反応温度が０℃以上４０℃以下である、ナフタレン誘導体の製造方法である。
本発明の第３の態様は、前記第１または第２の態様における前記還元を行う際の、反応系内の水素圧が１．０×１０^４Ｐａ〜５．０×１０^５Ｐａの範囲である、ナフタレン誘導体の製造方法である。

本発明によれば、前記式（II）で表わされるナフタレン誘導体、すなわち置換基に−ＣＨ_２ＯＨを有するナフタレン誘導体を、困難な操作を伴わない容易な方法で製造できる。

本発明の製造方法は、前記一般式（Ｉ）で表わされる化合物（Ｉ）を、触媒および水素の存在下で還元して、前記一般式（II）で表わされる化合物（II）を得る工程（以下、還元工程ということもある。）を有する。
［化合物（Ｉ）］
前記一般式（Ｉ）において、Ｒ₇およびＲ₈のうち少なくとも一つは−Ｑ^１−ＣＨＯを表し、Ｑ^１は単結合または炭素数１〜６の２価の炭化水素基を表わす。
連結基Ｑ^１としての炭素数１〜６の２価の炭化水素基は、直鎖でも分岐を有していてもよく、飽和であっても不飽和であってもよい。また、該炭化水素基は、炭素鎖の途中あるいは分岐鎖の末端に、酸素、硫黄、窒素などのヘテロ原子を有していてもよい。

一般式（Ｉ）において、Ｒ₇およびＲ₈のうち−Ｑ^１−ＣＨＯでないもの、およびＲ_１〜Ｒ_６はそれぞれ独立に、水素原子、炭素数１〜６の１価の炭化水素基、−Ｑ^２−ＯＨ、または−Ｑ^３−ＯＲ’を表わす。
Ｒ_１〜Ｒ_８としての炭素数１〜６の１価の炭化水素基は直鎖でも分岐を有していてもよく、飽和であっても不飽和であってもよい。また、該炭化水素基は、炭素鎖の途中あるいは末端に、酸素、硫黄、窒素などのヘテロ原子を有していてもよい。
該炭化水素基の具体例は、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、ｓｅｃ−ブチル基、イソブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ｎ−ペンチル基、イソペンチル基、ｔｅｒｔ−ペンチル基、ネオペンチル基、ｎ−ヘキシル基、イソヘキシル基等が挙げられる。

連結基Ｑ^２、Ｑ^３は、Ｑ^１と同様である。一分子中に、Ｑ^１〜Ｑ^３から選ばれる２つ以上が存在する場合、それらは互いに同一であってもよく、異なっていてもよい。
Ｒ’は炭素数１〜６の１価の炭化水素基を表わす。Ｒ’としての炭化水素基は、直鎖でも分岐を有していてもよく、飽和であっても不飽和であってもよい。また、該炭化水素基は、炭素鎖の途中あるいは末端に酸素、硫黄、窒素などのヘテロ原子を有していてもよい。
Ｒ’としての炭化水素基の具体例は、上記Ｒ_１〜Ｒ_８としての炭化水素基の具体例と同様のものが挙げられる。

［化合物（II）］
前記一般式（II）において、Ｒ_１〜Ｒ_６はそれぞれ、式（Ｉ）におけるＲ_１〜Ｒ_６と同じである。
式（Ｉ）においてＲ_７が−Ｑ^１−ＣＨＯであるとき、式（II）におけるＲ_７’は、−Ｑ^１−ＣＨ_２ＯＨであり、Ｑ^１は、式（Ｉ）におけるＱ^１と同じである。Ｒ_７が−Ｑ^１−ＣＨＯでない場合、Ｒ_７’は、式（Ｉ）におけるＲ_７と同じである。
同様にＲ_８が−Ｑ^１−ＣＨＯであるとき、Ｒ_８’は、−Ｑ^１−ＣＨ_２ＯＨであり、Ｑ^１は、式（Ｉ）におけるＱ^１と同じである。Ｒ_８が−Ｑ^１−ＣＨＯでない場合、Ｒ_８’は、式（Ｉ）におけるＲ_８と同じである。
化合物（II）の具体例としては、例えばフォトレジスト用高分子化合物を構成する単量体の中間体として有用な、２−ヒドロキシ−６−ナフタレンメタノールが挙げられる。

［触媒］
還元工程で用いられる触媒としては、ニッケル、パラジウム、白金、ルテニウムおよびコバルトからなる群より選ばれる金属を含有する金属触媒が好ましい。金属は一種類でもよく２種類以上でもよい。特に高収率が得られやすい点でパラジウムを含むことが好ましい。
金属触媒として、金属をそのまま用いてもよく、担体に金属を担持させた担持触媒の形でも使用することができる。担体としては特に限定されないが、例として活性炭、シリカ、アルミナ等が挙げられる。
触媒は一種類を使用してもよく、二種類以上を組み合わせて使用してもよい。
触媒の添加量は特に限定されないが、経済性、反応速度、生成物選択率の観点から、反応基質である化合物（Ｉ）の使用量に対して、触媒に含まれる金属量が０．０１質量％〜１０質量％であることが好ましく、０．０５質量％〜５質量％がより好ましい。
還元工程において、触媒の使用量の全量を一括的に添加してもよく、何回かに分けて添加してもよい。

［溶媒］
還元工程では溶媒を適宜使用してもよい。溶媒としては、例えばメタノール、エタノール、２−プロパノール等の炭素数１〜４のアルコール類；１，４−ジオキサン、テトラヒドロフラン等の炭素数４〜６のエーテル類；酢酸、蟻酸などの炭素数１〜３のカルボン酸類；または水等が用いられる。これらは１種類を単独で用いてもよく、２種類以上を併用してもよい。

［助触媒］
還元工程では助触媒を添加してもよい。助触媒を添加することにより選択性の向上が期待できる。助触媒として、例えば鉛、カドミニウム、アンチモン、ビスマス、亜鉛、鉄、鉛、銅、スズ等が用いられる。これらは１種類を単独で用いてもよく、２種類以上を併用してもよい。助触媒の添加量は特に限定されないが、使用される触媒中の金属量の０．１〜５０質量％が好ましい。

［反応条件］
還元工程における反応温度とは、反応容器に反応基質（化合物（Ｉ））、触媒、さらに必要に応じて、助触媒、溶媒などを添加して反応液とした後、水素を共存させて反応基質を消費する時の反応液の温度をさす。反応温度は、使用する溶媒の沸点などの規制を受けるが、操作性、経済性の観点から０〜１５０℃の範囲内が好ましい。さらに反応速度、生成物選択率を考慮すると２０〜１００℃の範囲内が好ましい。反応温度が２０℃以上であると反応速度が適度に高くなり原料の残存が抑えられる。原料の残存が少ないと、後工程における除去精製などの負荷が小さくなるため好ましい。反応温度が１００℃を超えると、生成された化合物（II）において、特に化合物（Ｉ）のＲ_７あるいはＲ_８における−Ｑ^１−ＣＨＯのＱ^１が単結合の場合、ベンジル位の水酸基が還元されて選択率が大きく低下する恐れがある。
反応温度は、還元工程の開始から終わりまで一定であってもよく、段階的に変化させてもよい。

還元工程における反応時間は、特に限定されるものではないが、短すぎると収率が低くなる。一方、必要以上に反応時間が長くなると、生成された化合物（II）において、特に化合物（Ｉ）のＲ_７あるいはＲ_８における−Ｑ^１−ＣＨＯのＱ^１が単結合の場合、ベンジル位の水酸基が時間経過と共に徐々に還元されて選択率が大きく低下する恐れがある。したがって反応時間は０．１時間〜５０時間が好ましく、１時間〜３０時間がより好ましい。

還元工程における反応系には水素を存在させる。反応系内に存在する気体が、水素ガスのみからなるか、または水素ガスと、水素以外の他の不活性ガスとの混合ガスであることが好ましい。不活性ガスとしては、例えば窒素ガスを用いることができる。
反応系への水素ガスまたは混合ガスの供給方法は、特に限定されず、反応基質が水素と接触できる状態であればよい。例えば反応液中に吹き込んでもよく、反応系内の気相部に流通させてもよく、該気相部に間欠的に供給してもよい。

反応系内の水素圧は、反応系内の気体の温度において、１．０×１０^４Ｐａ〜５．０×１０^５Ｐａの範囲であることが好ましい。
なお本発明における、反応系内の水素圧とは、反応系内に存在する気体が水素ガスのみである場合は、反応系内の気体の圧力そのものであり、混合ガスである場合は、該混合ガスにおける水素分圧をさす。
反応系内の水素圧が低すぎると充分な反応速度が得られない。高すぎると還元反応が過度に促進され、特に化合物（Ｉ）のＲ_７あるいはＲ_８における−Ｑ^１−ＣＨＯのＱ^１が単結合の場合、生成した化合物（II）におけるベンジル位の水酸基がさらに還元されて目的生成物の選択率が大きく低下する恐れがある。
反応系内の水素圧のより好ましい範囲は２．０×１０^４Ｐａ〜４．０×１０^５Ｐａの範囲であり、さらに好ましくは３．０×１０^４Ｐａ〜３．０×１０^５Ｐａの範囲である。

［後処理］
還元反応後の後処理としては、触媒および必要に応じて使用された助触媒を、ろ過、遠心分離、沈殿分離等の操作により固液分離した後、溶媒を留去する等の手段によって反応生成物を単離することができる。その後、再結晶、蒸留など公知の方法にて精製することも可能である。

本発明の方法によれば、取り扱いが難しい還元剤を使用する必要がないため、困難な操作を伴わない容易な方法で目的物を製造できる。また後述の実施例に示されるように、高収率、高選択率を達成することができる。

以下に実施例を用いて本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。以下において、「％」は特に断りのない限り「質量％」である。

反応液の分析は以下の方法で実施した。まず、アセトニトリルと水の混合液（アセトニトリル：水の混合体積比＝１：１）を調製して希釈溶媒とした。次いで、反応液をサンプリングし、これに質量比で１０倍量の前記希釈溶媒を加えて希釈液を得た。続いて該希釈液をメンブレンフィルターにてろ過して触媒を除去した後に、高速液体クロマトグラフィー（ＨＰＬＣ）にて分析を実施した。検出器は示差屈折検出器（ＲＩ検出器）を用いた。

（実施例１）
パラジウムを活性炭に担持させた担持触媒（パラジウムの含有量５％、和光純薬社製）に、水を同質量添加して、含水量５０％のパラジウム／活性炭担持触媒を調製した。
室温（２０℃）にて、ナスフラスコに、溶媒としてメタノールを５０．０ｇ、反応基質として２−ヒドロキシ−６−ナフトアルデヒド（アルドリッチ社製）を５．０ｇ（２９．１ｍｍｏｌ）、および上記で調製したパラジウム／活性炭担持触媒（含水量５０％）を０．２５ｇ添加した。その後、フラスコ内を減圧した後に、フラスコ内の気体を窒素で置換する操作を３回繰り返した。さらに、同様の手順にてフラスコ内の気体を水素で置換する操作を３回行った。その時点のフラスコ内における水素圧は１．０×１０^５Ｐａであった。
この後、フラスコ内の液を撹拌しながら、液温が反応温度である４０℃になるまで昇温した。続いて液温を４０℃に保持して撹拌を続け、４時間後に室温まで冷却し、フラスコ内の気体を窒素で置換し、反応液を得た。セライトを使用した加圧ろ過を行って、該反応液から触媒を取り除き、得られたろ液に対して減圧下で溶媒留去を行って、反応生成物５．８０ｇを得た。
反応液について、上記の方法で分析を行ったところ、反応生成物は、目的物である２−ヒドロキシ−６−ナフタレンメタノール（下記式（III）で表わされる。）を含んでおり、目的物の収率９１％、純度８４％（ＨＰＬＣ面積百分率）、下記式（IV）で表わされる副生物（以下、副生物（IV）という。）の含有量６％（ＨＰＬＣ面積百分率）であることが確認された。

（参考例２）
実施例１において、反応温度を５０℃に変更したほかは実施例１と同様の操作を行った。
その結果、目的物である２−ヒドロキシ−６−ナフタレンメタノールを含む固体を４．８０ｇ得た。分析の結果、収率７３％、純度７８％（ＨＰＬＣ面積百分率）、副生物（IV）２０％（ＨＰＬＣ面積百分率）であった。
本例では反応温度を実施例１よりも高くしたため、生成物がさらに還元されて副生物が多く生成し、その結果、実施例１に比べて目的物の純度が低下した。

（実施例３）
まず、実施例１において、溶媒を１，４−ジオキサン６０．０ｇに変更し、２−ヒドロキシ−６−ナフトアルデヒドの添加量を２．５０ｇ（１４．５ｍｍｏｌ）に変更し、パラジウム／活性炭担持触媒の添加量を０．１０ｇに変更したほかは実施例１と同様にして、４０℃にて４時間の反応を行った後、室温まで冷却し、フラスコ内の気体を窒素で置換するところまで行った。
続いて、前記と同じパラジウム／活性炭担持触媒を０．２４ｇ追加して４０℃にて４時間反応させた後、さらにパラジウム／活性炭担持触媒を０．２２ｇ追加して６０℃にて３時間反応させた。触媒の添加する際には、都度、触媒の追加前に窒素置換と、触媒追加後の水素置換を実施した（実施例１と同様）。
得られた反応液から、実施例１と同様にして触媒を取り除き、さらに溶媒留去を行って、
２−ヒドロキシ−６−ナフタレンメタノールを含む固体を２．５２ｇ得た。分析の結果、収率９５％、純度９３％（ＨＰＬＣ面積百分率）、副生物（IV）２％（ＨＰＬＣ面積百分率））であった。

Claims (3)

1. 下記一般式（Ｉ）
   

   

   （式中、Ｒ₇およびＲ₈のうち少なくとも一つは−Ｑ^１−ＣＨＯを表し、該Ｒ₇およびＲ₈のうち−Ｑ^１−ＣＨＯでないもの、およびＲ_１〜Ｒ_６はそれぞれ独立に、水素原子、炭素数１〜６の１価の炭化水素基、−Ｑ^２−ＯＨ、または−Ｑ^３−ＯＲ’を表わす。ただし、Ｑ^１は単結合を表し、Ｑ^２、Ｑ^３はそれぞれ独立に単結合または炭素数１〜６の２価の炭化水素基を表わし、Ｒ’は炭素数１〜６の１価の炭化水素基を表わす。）
   で表わされる化合物（Ｉ）を、触媒および水素の存在下で還元することにより、下記一般式（ＩＩ）
   

   

   （式中、Ｒ_１〜Ｒ_６は、式（Ｉ）におけるＲ_１〜Ｒ_６とそれぞれ同じであり、Ｒ_７’、Ｒ_８’は、式（Ｉ）におけるＲ_７、Ｒ_８とそれぞれ同じである。ただしＲ_７が−Ｑ^１−ＣＨＯであるときＲ_７’は、−Ｑ^１−ＣＨ_２ＯＨを表し、Ｒ_８が−Ｑ^１−ＣＨＯであるときＲ_８’は−Ｑ^１−ＣＨ_２ＯＨを表す。Ｑ^１は、式（Ｉ）におけるＱ^１と同じである。）
   で表わされる化合物（ＩＩ）を製造する方法であって、
   前記触媒がパラジウムからなる金属触媒またはパラジウムを担体に担持させた担持触媒を含み、
   前記還元を行う際の反応温度が０℃以上５０℃未満であることを特徴とするナフタレン誘導体の製造方法。
2. 前記還元を行う際の反応温度が０℃以上４０℃以下である、請求項１に記載のナフタレン誘導体の製造方法。
3. 前記還元を行う際の、反応系内の水素圧が１．０×１０^４Ｐａ〜５．０×１０^５Ｐａの範囲である、請求項１または２に記載のナフタレン誘導体の製造方法。