CN117940408A - 吖啶化合物 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种由式[I]表示的化合物，在式中，R12、R13、R14、R15和R16相同或不同，并且是氢、卤素、任选被卤素取代的C1‑6烷基、或任选被卤素取代的C1‑6烷氧基；R21、R22和R23相同或不同，并且是氢、卤素、任选被卤素取代的C1‑6烷基、任选被卤素取代的C1‑6烷氧基、任选被卤素取代的硫烷基、硝基、或氰基；R3是C1‑6烷基等；并且X‑是阴离子。
Description
技术领域
本发明涉及吖啶化合物。
背景技术
酚类是在酚树脂、各种医药产品以及各种化工产品如染料和消毒剂中广泛使用的重要化合物。作为酚类家族的典型化合物苯酚的工业合成方法，异丙苯法是通常已知的；然而，其制造过程复杂。
作为通过光照射直接氧化苯来制造酚的方法，公开了使用具有喹啉鎓骨架的光氧化还原催化剂的情况(专利文献1、非专利文献1和非专利文献2)。这些方法不适合作为制造方法，因为酚的产量为约50％。
作为具有吖啶鎓骨架的光氧化还原催化剂，例如，9-苯基-10-甲基吖啶鎓(ACR+-Ph)和9-基-10-甲基吖啶鎓(ACR+-Mes)是已知的(专利文献2和专利文献3)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：特开2011-189224号公报
专利文献2：特开2005-145853号公报
专利文献3：国际公开第2011/034071号
非专利文献
非专利文献1：Angew.Chem.Int.Ed.,50,8652(2011)
非专利文献2：J.Am.Chem.Soc.,135,5368(2013)
发明内容
发明要解决的问题
由化学式(A)表示的喹啉鎓衍生物：
是一种具有高氧化力的光氧化还原催化剂。使用光催化剂从苯制造酚需要高氧化力。然而，所述喹啉鎓衍生物的最大吸收波长为约310nm，并且本发明人确认，由于该波长被作为产物的酚吸收而使反应中途停止。
在专利文献2和专利文献3中公开的吖啶化合物具有作为光氧化还原催化剂的氧化力；然而，它们的氧化力不足。
本发明的目的是提供一种吖啶化合物，其最大吸收波长在酚的吸收波长以外的波长处，并且其作为光氧化还原催化剂具有极高氧化力。
解决问题的手段
作为为解决上述问题进行反复研究的结果，本发明人成功地合成了由下式[I]表示的新型吖啶化合物，并发现该化合物作为光氧化还原催化剂具有极高的氧化力。从而，完成了本发明。
具体地，本发明包括以下实施方式。
[项1]
一种由式[I]表示的化合物：
其中
R12、R13、R14、R15和R16相同或不同并且各自是氢、卤素、任选被卤素取代的C1-6烷基、或任选被卤素取代的C1-6烷氧基；
R21、R22和R23相同或不同并且各自是氢、卤素、任选被卤素取代的C1-6烷基、任选被卤素取代的C1-6烷氧基、任选被卤素取代的硫烷基、硝基、或氰基；
R3是C1-6烷基或
其中R32、R33、R34、R35和R36相同或不同并且各自是氢、卤素、任选被卤素取代的C1-6烷基、任选被卤素取代的C1-6烷氧基、任选被卤素取代的硫烷基、硝基、或氰基；并且
X-是阴离子；
条件是下列情况被排除在外：
1)R12、R13、R14、R15、R16、R21、R22和R23全部是氢，并且R3是甲基或苯基；
2)R12、R14、R16和R3全部是甲基，并且R23是氢或氟；和
3)R12是氢或甲基，R13是氢或甲基，R14是氢或甲基，R15是氢或甲基，R16是氢或甲基，R3是甲基或未取代的苯基，以及R23是氢。
[项2]
根据项1所述的化合物，其中
R12、R13、R14、R15和R16相同或不同并且各自是氢、氟、氯、甲基、叔丁基、三氟甲基或三氟甲氧基；
R21、R22和R23相同或不同并且各自是氢、氟、氯、溴、三氟甲基、甲氧基、五氟硫烷基、硝基、或氰基；并且
R3是甲基或
其中R32、R33、R34、R35和R36相同或不同并且各自是氢、氟、氯、溴、甲基、三氟甲基、甲氧基、五氟硫烷基、硝基、或氰基。
[项3]
根据项1或2所述的化合物，其中
R12、R13、R14、R15和R16相同或不同并且各自是氢、氟、甲基、叔丁基、三氟甲基或三氟甲氧基；
R21和R22是氢，R23是氟；并且
R3是甲基或4-氟苯基。
[项4]
根据项1至3中的任一项所述的化合物，其选自下列化合物：
[项5]
根据项1至4中的任一项所述的化合物，其中X-是高氯酸根离子(ClO4 -)、六氟磷酸根离子(PF6 -)或四氟硼酸根离子(BF4 -)。
[项6]
一种光氧化还原催化剂，其选自根据项1至5中的任一项所述的化合物。
[项7]
根据项1至5中的任一项所述的化合物作为光氧化还原催化剂的用途。
[项8]
一种从任选取代的苯制造酚的方法，所述方法包括在根据项1至5中的任一项所述的化合物的存在下，用可见光照射任选取代的苯。
发明的效果
本发明的化合物作为光氧化还原催化剂具有极高的氧化力。另外，使用本发明的化合物能够通过苯的直接光氧化来有效率地制造酚。
附图说明
图1是显示单重态激发态还原电位与电子亲和势之间相关性的图。
图2显示了荧光寿命的图。
具体实施方式
下面详细描述本说明书中使用的短语和术语。
本说明书中，“卤素”是氟、氯、溴或碘；优选是氟、氯或溴；更优选是氟或氯。
本说明书中，“C1-6烷基”的实例包括C1-6直链或支链烷基，其具体实例包括甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、新戊基、正己基、异己基、3-甲基戊基等。
此外，“C1-6烷基”还包括其中1至7个氢原子被氘原子代替的C1-6烷。
本说明书中，“任选被卤素取代的C1-6烷基”的实例包括任选被1至4个卤素取代的C1-6直链或支链烷基基团。其具体实例包括甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、仲丁基、正戊基、异戊基、新戊基、正己基、异己基、3-甲基戊基、氟甲基、氯甲基、溴甲基、碘甲基、二氟甲基、二氯甲基、二溴甲基、三氟甲基、三氯甲基、2-氟乙基、2-氯乙基、2,2,2-三氟乙基、2,2,2-三氯乙基、1,1,2,2-四氟乙基、3-氯丙基、2,3-二氯丙基、4,4,4-三氯丁基、4-氟丁基、5-氯戊基、3-氯-2-甲基丙基、5-溴己基、5,6-二溴己基等。
本说明书中，“任选被卤素取代的C1-6烷氧基”的实例包括任选被1至4个卤素取代的C1-6直链或支链烷氧基基团。其具体实例包括甲氧基、乙氧基、正丙氧基、异丙氧基、正丁氧基、异丁氧基、叔丁氧基、仲丁氧基、正戊氧基、异戊氧基、新戊氧基、正己氧基、异己氧基、3-甲基戊氧基、氟甲氧基、氯甲氧基、溴甲氧基、碘甲氧基、二氟甲氧基、二氯甲氧基、二溴甲氧基、三氟甲氧基、三氯甲氧基、2-氟乙氧基、2-氯乙氧基、2,2,2-三氟乙氧基、2,2,2-三氯乙氧基、1,1,2,2-四氟乙氧基、3-氯丙氧基、2,3-二氯丙氧基、4,4,4-三氯丁氧基、4-氟丁氧基、5-氯戊氧基、3-氯-2-甲基丙氧基、5-溴己氧基、5,6-二溴己氧基等。
本说明书中，“任选被卤素取代的硫烷基”的实例包括五氟硫烷基等。
本说明书中，“任选取代的苯”是可具有1至5个取代基的苯。取代基的实例包括烷基、卤素、具有卤素作为取代基的烷基基团等。具体实例包括苯、甲苯、氟苯、氯苯、溴苯、邻二甲苯、间二甲苯、对二甲苯、三氟甲基苯、苯磺酸等。
本说明书中，“路易斯酸(Lewis acid)”是1923年由G.N.Lewis定义的酸。具体实例包括四氟硼酸锂、氯化铝、硝酸钇(III)、四氯化硅、氯化钌、异丙醇铝、氯化铝(III)、溴化铝、氯化铟(III)、三氟甲磺酸铜(II)、三氟甲磺酸镧(III)、三氟甲磺酸锌(II)、三氟甲磺酸银、三氟甲基磺酸镱(III)水合物、三氟甲磺酸钪(III)、三氟甲磺酸铪(IV)、三氟甲磺酸铈(III)、三氟甲磺酸钕(III)、三氟甲磺酸铥(III)、三氟甲磺酸钇(III)、氯化锡(IV)、原钛酸四异丙酯、氯化钛(IV)、三氟化硼、和双环已基(三氟甲磺酰氧)硼烷。优选的是四氟硼酸锂和氯化铝，更优选的是氯化铝。
本说明书中，X-只要是阴离子即可，对其没有特别的限制。实例包括氟离子(F-)、氯离子(Cl-)、溴离子(Br-)、碘离子(I-)、氢氧根离子(OH-)、氰根离子(CN-)、硝酸根离子(NO3 -)、亚硝酸根离子(NO2 -)、次氯酸根离子(ClO-)、亚氯酸根离子(ClO2 -)、氯酸根离子(ClO3 -)、高氯酸根离子(ClO4 -)、高锰酸根离子(MnO4 -)、乙酸根离子(CH3COO-)、碳酸氢根离子(HCO3 -)、磷酸二氢根离子(H2PO4 -)、硫酸氢根离子(HSO4 -)、硫化氢根离子(HS-)、硫氰酸根离子(SCN-)、草酸氢根离子(H(COO)2 -)、六氟磷酸根离子(PF6 -)、四氟硼酸根离子(BF4 -)等。优选的是高氯酸根离子(ClO4 -)、六氟磷酸根离子(PF6 -)和四氟硼酸根离子(BF4 -)；更优选的是高氯酸根离子(ClO4 -)。
本说明书中，对“碱”没有特别限制，但实例包括无机碱、有机碱等。无机碱的实例包括碱金属氢氧化物(例如，氢氧化锂、氢氧化钠和氢氧化钾)、碱土金属氢氧化物(例如，氢氧化镁、氢氧化钙和氢氧化钡)、碱金属碳酸盐(例如，碳酸钠、碳酸钾和碳酸铯)、碱土金属碳酸盐(例如，碳酸镁、碳酸钙和碳酸钡)、碱金属碳酸氢盐(例如，碳酸氢钠和碳酸氢钾)、碱金属磷酸盐(例如，磷酸钠、磷酸钾和磷酸铯)、碱土金属磷酸盐(例如，磷酸镁和磷酸钙)、碱金属醇盐(例如，甲醇钠、乙醇钠、叔丁醇钠和叔丁醇钾)、碱金属氢化物(例如，氢化钠和氢化钾)、氢化钠等。有机碱的实例包括三烷基胺(例如，三甲胺、三乙胺和N,N-二异丙基乙胺(DIPEA))、二烷基胺(例如，二乙胺和二异丙胺)、4-二甲氨基吡啶(DMAP)、N-甲基吗啉、甲基吡啶、1,5-二氮杂双环[4.3.0]壬-5-烯、1,4-二氮杂双环[2.2.2]辛烷、1,8-二氮杂双环[5.4.0]-7-十一烯(DBU)等。可以适当选择其中的1种或2种或更多种并组合使用。
本说明书中，“布朗斯台德(Bronsted)碱”是1923年由Bronsted定义的碱，实例包括无机碱和有机碱。无机碱的具体实例包括碱金属氢化物(氢化钠和氢化钾)和碱土金属氢化物(氢化钙)。有机碱的具体实例包括金属酰胺(二异丙基氨基锂、六甲基二硅氮烷钾和2,2,6,6-四甲基哌啶锂)。
本说明书中，对“钯催化剂”没有特别限制，但实例包括四价钯催化剂，如六氯钯(IV)酸钠四水合物和六氯钯(IV)酸钾；二价钯催化剂，如[1,1’-双(二苯基膦)二茂铁]二氯化钯(II)二氯甲烷加合物(Pd(dppf)Cl2·CH2Cl2)、甲磺酸(2-二环己基膦-2’,4’,6’-三异丙基-1,1’-联苯)[2-(2’-氨基-1,1’-联苯)]钯(II)(XPhos Pd G3)、甲磺酸[(2-二环己基膦-3,6-二甲氧基-2’,4’,6’-三异丙基-1,1’-联苯-2-(2’-氨基-1,1’-联苯)]钯(II)(BrettPhos Pd G3)、氯化钯(II)、溴化钯(II)、乙酸钯(II)、乙酰丙酮钯(II)、二氯双(苄腈)钯(II)、二氯双(乙腈)钯(II)、二氯双(三苯基膦)钯(II)、二氯四胺钯(II)、二氯(环辛-1,5-二烯)钯(II)、三氟乙酸钯(II)、和1,1'-双(二苯基膦)二茂铁二氯钯(II)-二氯甲烷复合物；零价钯催化剂，如三(二亚苄基丙酮)二钯(0)(Pd2(dba)3)、三(二亚苄基丙酮)二钯(0)氯仿复合物和四(三苯基膦)钯(0)(Pd(PPh3)4)；等等。这些钯催化剂可以单独使用或两种或更多种组合使用。
本说明书中，“离去基团”的具体实例包括卤素、C1-18烷磺酰基、低级烷磺酰氧基、芳基磺酰氧基、芳烷基磺酰氧基、全卤代烷磺酰氧基、锍基(sulfonio)、甲苯磺酰氧基(toluenesulfoxy)等。本反应中优选卤素作为离去基团。
所述“卤素”是氟、氯、溴或碘。
所述“C1-18烷磺酰基”的实例包括具有1至18个碳原子的直链或支链烷磺酰基，其具体实例包括甲烷磺酰基、1-丙烷磺酰基、2-丙烷磺酰基、1-丁烷磺酰基、环己烷磺酰基、1-十二烷磺酰基、1-十八烷磺酰基等。
所述“低级烷磺酰氧基”的实例包括具有1至6个碳原子的直链或支链烷磺酰氧基，其具体实例包括甲烷磺酰氧基、乙烷磺酰氧基、1-丙烷磺酰氧基、2-丙烷磺酰氧基、1-丁烷磺酰氧基、3-丁烷磺酰氧基、1-戊烷磺酰氧基、1-己烷磺酰氧基等。
所述“芳基磺酰氧基”的实例包括在苯环上任选具有1至3个选自具有1至6个碳原子的直链或支链烷基、具有1至6个碳原子的直链或支链烷氧基、硝基和卤素中的基团作为取代基的苯磺酰氧基、萘磺酰氧基等。“任选具有……取代基的苯磺酰氧基”的具体实例包括苯磺酰氧基、4-甲基苯磺酰氧基、2-甲基苯磺酰氧基、4-硝基苯磺酰氧基、4-甲氧基苯磺酰氧基、2-硝基苯磺酰氧基、3-氯苯磺酰氧基等。
所述“萘磺酰氧基”的具体实例包括α-萘磺酰氧基、β-萘磺酰氧基等。
所述“芳烷基磺酰氧基”的实例包括：苯基取代的具有1至6个碳原子的直链或支链烷磺酰氧基，在所述苯环上任选具有1至3个选自具有1至6个碳原子的直链或支链烷基、具有1至6个碳原子的直链或支链烷氧基、硝基和卤素中的基团作为取代基；萘基取代的具有1至6个碳原子的直链或支链烷磺酰氧基，其在苯环上任选具有1至3个选自具有1至6个碳原子的直链或支链烷基、具有1至6个碳原子的直链或支链烷氧基、硝基和卤素中的基团作为取代基；等等。所述“苯基取代的烷磺酰氧基”的具体实例包括苄基磺酰氧基、2-苯基乙基磺酰氧基、4-苯基丁基磺酰氧基、4-甲基苄基磺酰氧基、2-甲基苄基磺酰氧基、4-硝基苄基磺酰氧基、4-甲氧基苄基磺酰氧基、3-氯苄基磺酰氧基等。所述“萘基取代的烷磺酰氧基”的具体实例包括α-萘基甲基磺酰氧基、β-萘基甲基磺酰氧基等。
所述“全卤代烷磺酰氧基”的具体实例包括三氟甲烷磺酰氧基等。
“锍基”的具体实例包括二甲基锍基、二乙基锍基、二丙基锍基、二(2-氰基乙基)锍基、二(2-硝基乙基)锍基、二-(氨基乙基)锍基、二(2-甲基氨基乙基)锍基、二-(2-二甲基氨基乙基)锍基、二-(2-羟基乙基)锍基、二-(3-羟基丙基)锍基、二-(2-甲氧基乙基)锍基、二-(2-氨基甲酰基乙基)锍基、二-(2-羧基乙基)锍基、二-(2-甲氧基羰基乙基)锍基、二苯基锍基等。
本说明书中，“溶剂”可以是对反应惰性的溶剂。实例包括水、醚(例如二烷、四氢呋喃、二乙醚、1,2-二甲氧基乙烷、二乙二醇二甲醚和乙二醇二甲醚)、卤代烃(例如二氯甲烷、氯仿、1,2-二氯乙烷和四氯化碳)、芳族烃(例如苯、甲苯、二甲苯和氯苯)、C1-4醇(例如甲醇、乙醇和异丙醇)和极性溶剂(例如，N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)、二甲基亚砜(DMSO)、六甲基磷酰三胺和乙腈)。这些溶剂可以单独使用或两种或更多种组合使用。
下面描述由本发明的式[I]表示的化合物(以下称为“化合物[I]”)中的各取代基。
化合物[I]中的R12、R13、R14、R15和R16相同或不同并且各自是氢、卤素、任选被卤素取代的C1-6烷基、或任选被卤素取代的C1-6烷氧基；优选氢、氟、氯、甲基、叔丁基、三氟甲基或三氟甲氧基；更优选氢、氟、甲基、叔丁基、三氟甲基或三氟甲氧基。
化合物[I]中的R21、R22和R23相同或不同并且各自是氢、卤素、任选被卤素取代的C1-6烷基、任选被卤素取代的C1-6烷氧基、任选被卤素取代的硫烷基、硝基、或氰基；优选氢、氟、氯、溴、三氟甲基、甲氧基、五氟硫烷基、硝基、或氰基；优选氢或氟。
化合物[I]中的R3是C1-6烷基，优选甲基。
在另一个实施方式中，化合物[I]中的R3是
其中R32、R33、R34、R35和R36相同或不同并且各自是氢、卤素、任选被卤素取代的C1-6烷基、任选被卤素取代的C1-6烷氧基、任选被卤素取代的硫烷基、硝基、或氰基；优选氢、氟、氯、溴、甲基、三氟甲基、甲氧基、五氟硫烷基、硝基、或氰基；更优选4-氟苯基、2,4-二氟苯基、2,4,6-三氟苯基、2,3,4,5,6-五氟苯基、4-氟-2-甲基苯基、4-氟-2,6-二甲基苯基、4-三氟甲基苯基、4-氰基苯基、4-硝基苯基或4-五氟硫烷基苯基。
然而，以下情况被排除在外：R12、R13、R14、R15、R16、R21、R22和R23全部是氢，并且R3是甲基或苯基；R12、R14、R16和R3全部是甲基，并且R23是氢或氟；R12是氢或甲基，R13是氢或甲基，R14是氢或甲基，R15是氢或甲基，R16是氢或甲基，R3是甲基或未取代的苯基，并且R23是氢；以及R12、R14、R16和R3同时是甲基。
在另一个实施方式中，化合物[I]中的R21和R22是氢，并且R23是卤素、任选被卤素取代的C1-6烷基、任选被卤素取代的硫烷基、硝基、或氰基，优选氟、氯、溴、三氟甲基、五氟硫烷基、硝基、或氰基。
在另一个实施方式中，化合物[I]中的R22和R23是氢，并且R21是卤素、任选被卤素取代的C1-6烷基、任选被卤素取代的硫烷基、硝基、或氰基，优选氟、氯、三氟甲基、五氟硫烷基、硝基、或氰基。
在另一个实施方式中，化合物[I]中的R21和R23是氢，并且R22是卤素、任选被卤素取代的C1-6烷基、任选被卤素取代的硫烷基、硝基、或氰基，优选氟、氯、三氟甲基、五氟硫烷基、硝基、或氰基。
在又一个实施方式中，化合物[I]中的R22是氢，并且R21和R23是氟。
在另一个实施方式中，化合物[I]中的R23和R34各自是氢、卤素、任选被卤素取代的烷基、任选被卤素取代的硫烷基、氰基、或硝基，优选氢、氟、三氟甲基、五氟硫烷基、氰基、或硝基。
优选的具体实施方式是以下化合物。
在一个具体实施方式中，与吖啶化合物形成盐的阴离子(X-)是高氯酸根离子(ClO4 -)、六氟磷酸根离子(PF6 -)或四氟硼酸根离子(BF4 -)。
在一个具体实施方式中，与吖啶化合物形成盐的阴离子(X-)是高氯酸根离子(ClO4 -)。
本说明书中，关于本发明的化合物、方法和组合物的不同特征的优选实施方式和选项的提示也包括关于所述不同特征的优选实施方式和选项的组合的提示，只要这些特征可组合且相容即可。
下面描述化合物[I]的制造方法。化合物[I]可以例如通过下面所示的任何制造方法来制造。下面所示的制造方法仅仅是示例，化合物[I]的制造方法不限于此。
以下反应式中，当进行烷化反应、水解反应、胺化反应、酯化反应、酰胺化反应、醚化反应、亲核取代反应、加成反应、氧化反应、还原反应等时，这些反应可以根据已知的方法进行。此类方法的示例包括例如下列文献中描述的方法：实验化学讲座(ExperimentalChemistry Course,第5版，日本化学会主编，丸善株式会社)，有机官能团制备(OrganicFunctional Group Preparations)，第2版，Academic Press Inc.，1989年出版；综合有机转换(Comprehensive Organic Transformations)，VCH Publishers Inc.，1989年出版；以及P.G.M.Wuts和T.W.Greene，有机合成中的格林保护基团(Greene’s Protective Groupsin Organic Synthesis)(第4版，2006)。
化合物[I]的一般合成途径
1)化合物[IV]的制造方法(1)
其中Y1是离去基团，其它符号如上述的定义。
通过上述反应式中所示的反应，可以制造作为本发明化合物[I]的中间体的化合物[IV]。具体地，使化合物[II]和化合物[III]在碱的存在下用钯催化剂在反应惰性溶剂中进行交叉偶联反应，从而可以制造化合物[IV]。
化合物[II]和化合物[III]都是已知的化合物，或是可以通过已知的方法容易制造的化合物。
其它反应条件(反应温度、反应时间等)可以基于已知的交叉偶联反应适当地确定。
2)化合物[VI]的制造方法(1)
其中Y2是离去基团，其它符号如上述的定义。
通过上述反应式中所示的反应，可以制造作为本发明化合物[I]的中间体的化合物[VI]。具体地，使化合物[IV]和化合物[V]在布朗斯台德碱的存在下在反应惰性溶剂中反应，从而可以制造化合物[VI]。
化合物[V]是已知的化合物，或是可以通过已知的方法容易制造的化合物。
其它反应条件(反应温度、反应时间等)可以基于已知的反应适当地确定。
3)化合物[VI]的制造方法(2)
其中Y3是离去基团，其它符号如上述的定义。
通过上述反应式中所示的反应，可以制造作为本发明化合物[I]的中间体的化合物[VI]。具体地，使化合物[IV]和化合物[VII]在碱的存在下用钯催化剂在反应惰性溶剂中反应，从而可以制造化合物[VI]。
化合物[VII]是已知的化合物，或是可以通过已知的方法容易制造的化合物。
其它反应条件(反应温度、反应时间等)可以基于已知的反应适当地确定。
4)化合物[I]的制造方法(1)
其中Y4是离去基团，R+是阳离子，X-是阴离子，其它符号如上述的定义。
通过上述反应式中所示的反应，可以制造本发明的化合物[I]。具体地，使化合物[VI]和化合物[VIII]在路易斯酸的存在下无需溶剂或在反应惰性溶剂中反应。该步骤可以在微波照射下进行。此外，盐(R+·X-)起作用，从而可以制造化合物[I]。在此，R是例如碱金属原子，优选钠。
化合物[VIII]是已知的化合物，或是可以通过已知的方法容易制造的化合物。
其它反应条件(反应温度、反应时间等)可以基于已知的反应适当地确定。
5)化合物[I]的制造方法(2)
其中Y5是离去基团，其它符号如上述的定义。
通过上述反应式中所示的反应，可以制造本发明的化合物[I]。具体地，使化合物[IX]和化合物[X]在反应惰性溶剂中反应，并且盐(R+·X-)进一步作用，从而可以制造化合物[I]。
化合物[IX]和化合物[X]都是已知的化合物，或是可以通过已知的方法容易制造的化合物。
化合物[X]也可以由其前体卤化物和镁生成，并且可以原样用于本反应中。
其它反应条件(反应温度、反应时间等)可以基于已知的反应适当地确定。
在上述反应式的各反应中，产物可以作为反应液或作为粗产物用于下一反应。或者，可以将其根据常规方法从反应混合物中分离并通过通常的分离手段容易地纯化。通常的分离手段的实例包括重结晶、蒸馏和色谱。
上述各步骤中的起始原料化合物、中间体化合物和目标化合物以及化合物[I]包括几何异构体、立体异构体、光学异构体和互变异构体。各种异构体可以通过一般的光学拆分方法进行分离。这样的异构体也可以由适当的光学活性原料化合物来制造。
化合物[I]可以通过上述各反应式所示的合成方法或通过与其等效的方法来制造。
除非描述了具体制造方法，否则在化合物[I]的制造中的原料化合物可以是市售的或根据已知方法或等效方法制造的。
上述各步骤中的起始原料化合物和目标化合物可以以适当的盐的形式使用。这样的盐包括与下文作为化合物[I]的盐例示的盐相似的盐。
本发明还包括化合物[I]的各种水合物、溶剂合物和多晶型物。
化合物[I]包括其中一个或多个原子被一个或多个同位素原子置换的化合物。同位素原子的实例包括氘(2H)、氚(3H)、13C、15N、18O等。
化合物[I]可以是共晶体或共晶体盐。共晶体或共晶体盐是指在室温下由两种或更多种独特的固体构成的结晶物质，所述固体各自具有不同的物理性质(例如结构、熔点和熔解热)。共晶体或共晶体盐可以通过应用已知的共结晶化方法来制造。
由于化合物[I]的激发波长(最大吸收波长)是可见光(360nm至830nm)，优选365nm至435nm，因此它可以用作光氧化还原催化剂来氧化物质(各种化合物)。
由于化合物[I]具有强氧化力，因此它可以用作光氧化还原催化剂来氧化芳族化合物，从而高收率地将芳族氢转化为羟基。例如，化合物[I]可以用作光氧化还原催化剂，高收率地从苯制造酚。
化合物[I]可以用作光氧化还原催化剂，来制造医药产品的氧化代谢物。
当化合物[I]用作光氧化还原催化剂时，化合物[I]的添加量可以为每摩尔底物0.001摩尔至10摩尔当量。
酚的制造方法
使用化合物[I]作为光氧化还原催化剂的酚制造方法是一种包括通过氧化将芳族化合物转化为酚类的氧化步骤的酚制造方法，其特征在于在所述氧化步骤中，使用本发明的光氧化还原催化剂来氧化芳族化合物。
在本发明的制造方法中，用作酚类原料的芳族化合物可以有取代基。当所述芳族化合物有取代基时，对取代基的数量没有限制，只要存在一个或多个转化为酚的点即可。具体地，所述芳族化合物可以有一个取代基、或具有两个或更多个取代基。当所述芳族化合物有两个或更多个取代基时，所述取代基可以相同或不同。这样的取代基的实例包括卤素、烷基、烷氧基、羧基等。对作为所述芳族化合物骨架的芳族环没有特别限制，但实例包括苯、萘、蒽、菲、芘和富勒烯。所述芳族化合物的具体实例包括苯、氟苯、氯苯、溴苯、甲苯、邻二甲苯、间二甲苯、对二甲苯、均三甲苯、乙基苯、萘、1-氯萘、2-氯萘、1-溴萘、2-溴萘、1-甲基萘、2-甲基萘、蒽、菲、芘等。
在所述氧化步骤中，如上所述，所述本发明的光氧化还原催化剂氧化所述芳族化合物并将其转化为酚类。例如，所述氧化反应通过本发明的光氧化还原催化剂的光激发进行。对所述光反应中的照射光也没有特别限制，但就反应的进一步简单性等而言，优选是可见光。更具体地，更优选本发明的光氧化还原催化剂具有可见光区域内的吸收带并且可以被可见光激发。在待照射的所述可见光的波长中，更优选的波长取决于本发明的光氧化还原催化剂的吸收带；然而，更优选的是例如300至450nm，更优选360至450nm，特别优选365至435nm。
对所述氧化步骤中的反应温度也没有特别限制，但是为例如-100至250℃，优选0至40℃，更优选0至30℃。例如，可以通过在室温下用可见光照射来加速所述氧化反应。
所述光反应可以通过例如使用太阳光等的自然光中含有的可见光来简便地进行。代替所述自然光或附加于所述自然光，例如，可以适当使用LED灯、氙气灯、卤素灯、荧光灯或汞灯之类的光源。此外，可以适当使用截断必要波长以外的波长的滤光器。
在本说明书中引用的所有专利文献和非专利文献的公开内容通过引用整体并入本说明书中。
实施例
参考下文所示的试验例、参考例和实施例来更详细地说明本发明。然而，这些实施例并不限制本发明，并且可以在不偏离本发明范围的情况下进行改变。
本说明书中可以使用以下缩写。
表1
在下面的实施例中，术语“室温”通常是指约10℃至约35℃。对混合溶剂所示的比率是指体积比，除非另有规定。％是指重量％，除非另有规定。
1HNMR(质子核磁共振)谱通过傅里叶变换型NMR(Bruker AVANCE III 400(400MHz)或Bruker AVANCE III HD(500MHz))进行测量。
参考例
参考例1：4-氟-N-(4-氟苯基)-N-甲基苯胺的制造
将4-氟-N-(4-氟苯基)苯胺(3.80g)溶解在DMF(30mL)中，并在冰冷却下添加NaH(2.424g)，然后在室温下搅拌15分钟。再次冰冷却后，添加CH3I(1.389mL)，然后在冰冷却下搅拌5分钟，之后再在室温下搅拌1小时。在冰冷却下向所述反应液添加水，然后用AcOEt提取。将有机层浓缩，并将残渣在中压柱(Biotage Sar D 50g，己烷/AcOEt)中纯化，从而获得目标产物(3.77g)。
使用相应的原料化合物，以与参考例1相同的方式制造参考例2的化合物。
参考例3：4-氟-N,N-双(4-氟苯基)-2-甲基苯胺的制造
将双(4-氟苯基)胺(1.0g)和2-溴-5-氟甲苯(0.724mL)溶解在甲苯(5mL)中，并添加BrettPhos Pd G3(0.022g)和叔丁醇钠(1.171g)，然后在氮气气氛中在加热回流下搅拌。通过LC-MS确认原料的消失。向所述反应液添加水。搅拌片刻后，将生成物通过硅藻土过滤，并用AcOEt提取滤液。将有机层浓缩，并将残渣在中压柱(Yamazen Hi-Flash柱，2L，己烷/AcOEt)中纯化，从而获得目标产物(1.21g)。
表2显示了参考例1至3的化合物的结构式和物理化学数据。
表2
实施例
实施例1(1)：2,7-二氟-10-甲基-9-(全氟苯基)吖啶-10-鎓高氯酸盐的制造(1)
向4-氟-N-(4-氟苯基)-N-甲基苯胺(1.0g)的DCM(20mL)溶液添加AlCl3(0.608g)，然后在氮气气氛中在室温下搅拌15分钟。将所述反应液进行冰冷却，用滴液漏斗经15分钟滴加五氟苯甲酰氯(0.945mL)的DCM(3.0mL)溶液，并将所述混合物升温至室温。22小时后，向所述反应液添加水，然后用己烷洗涤。将1.0M NaClO4水溶液添加到水层，然后用DCM提取。将有机层分离和浓缩。将残渣分散并用IPE洗涤，从而获得目标产物(0.212g).
实施例1(2)：2,7-二氟-10-甲基-9-(全氟苯基)吖啶-10-鎓高氯酸盐的制造(1)
将AlCl3(547mg)添加到4-氟-N-(4-氟苯基)-N-甲基苯胺(1.00g)和五氟苯甲酰氯(945μL)的混合物中，然后在室温下搅拌。向所述反应液1.0M NaClO4水溶液，然后用己烷清洗。用DCM从水层中提取目标产物。将有机层分离和浓缩。残渣用DCM/IPE结晶，然后过滤，从而获得目标产物(0.070g)。
实施例5. 2,7-二氟-10-甲基-9-苯基吖啶-10-鎓高氯酸盐的制造
在MW试管中，将4-氟-N-(4-氟苯基)-N-甲基苯胺(300mg)溶解在氯苯(5mL)中，并添加苯甲酰氯(189μL)和Tf-OH(三氟甲磺酸)(122μL)，然后在微波照射下160℃搅拌1小时。将所述反应液用DCM稀释，并将有机层用水和1M NaClO4水溶液洗涤，并浓缩。将残渣溶解在少量DCM中，添加IPE以析出晶体。然后，再添加IPE，过滤出晶体并用IPE洗涤，从而获得目标产物(140mg)。
实施例20. 10-(4-氟苯基)-9-苯基吖啶-10-鎓高氯酸盐的制造
将10-(4-氟苯基)吖啶-9(10H)-酮(300mg)溶解在THF(10mL)中，并在氮气气氛中在冰冷却下添加苯基溴化镁(691μL)，然后在室温下搅拌。确认原料的消失，并将所述反应液浓缩。将残渣溶解在DCM中，用水和1M NaClO4洗涤，并浓缩。将残渣溶解在少量DCM中，并逐步添加IPE以析出晶体。过滤出晶体并用IPE洗涤，从而获得目标产物(174mg)。
使用相应的原料化合物，以与实施例1、5和20相同的方式制造实施例2至4、6至19和21的化合物。
表3至表8显示了实施例1至21的化合物的结构式和物理化学数据。在表中，“Prop1(1)”是指实施例1(1)，“Prop 1(2)”是指实施例1(2)。
表3
表4
表5
表6
表7
表8
使用相应的原料化合物，可以以与实施例1、5或20相同的方式制造实施例22至40的化合物。表9至12显示了实施例22至40的化合物的结构式。
表9
表10
表11
表12
试验例
以下显示了本发明的代表性化合物的试验结果，并解释了该化合物的效果；然而，本发明不限于这些试验例。
试验例1(单重态激发态还原电位的测量)
-样品制备
将本发明的化合物或下表13中所示的比较化合物(5mmol/L)和TBAPF6(100mmol/L)溶解在乙腈(1mL)中制成样品。
-循环伏安法(CV)测量
将各样品注入容量池中，在氩气气氛下连接电极，然后将所述池放入装置中并进行测量。单电子还原电位(ERED)由峰电位的平均值确定。
电解质：四丁基六氟磷酸铵(TBAPF6)
工作电极：铂圆盘电极(BAS制造)
对电极：铂丝(BAS制造)
参比电极：Ag/AgNO3(BAS制造)
扫描速度：100mV/s
装置：610E型电化学分析仪(BAS制造)
-最大吸收波长测量
各样品使用紫外可见光分光光度计8454(Agilent Technologies制造)进行测量。
-最大荧光波长测量
各样品使用FluoroMax-4P荧光分光光度计(堀场制作社制造)进行测量。
-计算单重态激发态还原电位
由所述最大吸收波长和最大荧光波长计算单重态激发能。将单重态激发能与通过循环伏安法确定的单电子还原电位相加，计算出单重态激发态还原电位。
图1显示了结果。
表13
试验例2(荧光寿命的测量)
将本发明的化合物(0.1mmol/L)各自溶解在乙腈(3mL)中，密封在一个1cm的正方形池中，并在氩气气氛下置换以制备样品。所述样品使用荧光寿命系统(DeltaFlex：堀场制作社制造)进行测量。
图2显示了测量结果。
试验例3(DFT计算：电子亲和势)
使用以下系统进行DFT计算。
硬件：高性能计算机(HPC Systems公司制造)
软件：Gaussian 09Rev D.01
进行以下计算。
1.结构优化(阳离子)(M06-2X/6-31++G(d))和能量值
2.HOMO和LUMO能级
3.结构优化(中性自由基)(UM06-2X/6-31++G(d))和能量值
4.电子亲和势的计算
图1显示了结果。
试验例4(苯酚的制造)
将本发明的化合物(8mol％)、苯(0.1M)、水(72μL，任选的)和氘化乙腈溶液(2mL)在氧气气氛下用LED灯(商品名：Aldrich(商标)微型光化学反应器，Merck制造)使用表14中所示的波长和照射时间进行照射。此外，使用Acr+-Mes(比较例1)进行比较。
表14显示了结果。收率指示生成的苯酚的收率，残存率指示用作原料的苯的比率。
收率和残存率从NMR图谱计算，使用1,3,5-三甲氧基苯作为内标试剂。
表14
| 实施例编号 | 照射波长(nm) | 时间(h) | 水*添加 | 收率(％) | 残存率(％) |
| 1 | 405 | 66 | 无 | 32 | 2 |
| 1 | 435 | 66 | 无 | 24 | 0 |
| 1 | 365 | 15 | 无 | 38 | 4 |
| 1 | 405 | 15 | 无 | 70 | 15 |
| 1 | 435 | 15 | 无 | 73 | 12 |
| 1 | 435 | 15 | 有 | 80 | 12 |
| 2 | 435 | 15 | 有 | 63 | 26 |
| 比较例1 | 365 | 15 | 无 | 0 | 100 |
| 比较例1 | 405 | 15 | 无 | 0 | 100 |
*水在反应开始时和反应开始后10小时添加。
Claims (8)
1.一种由式[I]表示的化合物：
其中
R12、R13、R14、R15和R16相同或不同并且各自是氢、卤素、任选被卤素取代的C1-6烷基、或任选被卤素取代的C1-6烷氧基；
R21、R22和R23相同或不同并且各自是氢、卤素、任选被卤素取代的C1-6烷基、任选被卤素取代的C1-6烷氧基、任选被卤素取代的硫烷基、硝基、或氰基；
R3是C1-6烷基或
其中R32、R33、R34、R35和R36相同或不同并且各自是氢、卤素、任选被卤素取代的C1-6烷基、任选被卤素取代的C1-6烷氧基、任选被卤素取代的硫烷基、硝基、或氰基；并且
X-是阴离子；
条件是下列情况被排除在外：
1)R12、R13、R14、R15、R16、R21、R22和R23全部是氢，并且R3是甲基或苯基；
2)R12、R14、R16和R3全部是甲基，并且R23是氢或氟；和
3)R12是氢或甲基，R13是氢或甲基，R14是氢或甲基，R15是氢或甲基，R16是氢或甲基，R3是甲基或未取代的苯基，以及R23是氢。
2.根据权利要求1所述的化合物，其中
R12、R13、R14、R15和R16相同或不同并且各自是氢、氟、氯、甲基、叔丁基、三氟甲基或三氟甲氧基；
R21、R22和R23相同或不同并且各自是氢、氟、氯、溴、三氟甲基、甲氧基、五氟硫烷基、硝基、或氰基；并且
R3是甲基或
其中R32、R33、R34、R35和R36相同或不同并且各自是氢、氟、氯、溴、甲基、三氟甲基、甲氧基、五氟硫烷基、硝基、或氰基。
3.根据权利要求1所述的化合物，其中
R12、R13、R14、R15和R16相同或不同并且各自是氢、氟、甲基、叔丁基、三氟甲基或三氟甲氧基；
R21和R22是氢，R23是氟；并且
R3是甲基或4-氟苯基。
4.根据权利要求1所述的化合物，其选自下列化合物：
5.根据权利要求1所述的化合物，其中X-是高氯酸根离子(ClO4 -)、六氟磷酸根离子(PF6 -)或四氟硼酸根离子(BF4 -)。
6.一种光氧化还原催化剂，其选自根据权利要求1至5中的任一项所述的化合物。
7.根据权利要求1至5中的任一项所述的化合物作为光氧化还原催化剂的用途。
8.一种从任选取代的苯制造酚的方法，所述方法包括在存在根据权利要求1至5中的任一项所述的化合物的条件下，用可见光照射任选取代的苯。
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-
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