JP2000001475A - 2−(4−シアノフェニル)ピリジン誘導体の製造方法 - Google Patents
2−(4−シアノフェニル)ピリジン誘導体の製造方法Info
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Abstract
ニル)ピリジン誘導体の簡便かつ安全な製造方法を提供
する。 【解決手段】 一般式(II) 【化1】 の化合物を酸性脱水剤と反応させることを特徴とする一
般式(I) 【化2】
Description
材料として有用な、2−(4−シアノフェニル)ピリジ
ン誘導体である液晶性化合物の新規製造方法に関する。
して、各種測定機器、自動車用パネル、ワープロ、電子
手帳、プリンター、パソコン、テレビ等に用いられるよ
うになっている。液晶表示方式としては、その代表的な
ものにTN(捩れネマチック)型、STN(超捩れネマ
チック)型、DS(動的光散乱)型、GH(ゲスト・ホ
スト)型あるいは高速応答が可能なFLC(強誘電性液
晶)等を挙げることができるが現在のところTN型及び
STN型が主流である。また駆動方式としても従来のス
タティック駆動からマルチプレックス駆動が一般的にな
り、単純マトリックス駆動からさらにアクティブマトリ
ックス駆動が実用化されている。
晶材料においてもよりすぐれた特性が要求されるように
なっており、これまでに極めて多種の液晶化合物が合成
されている。
式は電界応答型であり、液晶材料としては通常誘電率異
方性が正のいわゆるp型液晶が用いられる。p型液晶と
しては既に多くの化合物が開発されているが、そのなか
で最もよく用いられているものは4−シアノベンゼンの
誘導体である。
ば式(A)
される2−(4−シアノフェニル)ピリジン誘導体が報
告(M.F.Grebyonkin et. al., Mol. Cryst. Liq. Crys
t., 129, 245(1985)に記載)されており、これは低粘性
で液晶性に優れ、かつ閾値電圧の低減効果にも優れると
いった特徴を有する有用な化合物である。
(4−シアノフェニル)ピリジン誘導体としては最も簡
単な構造を有するにもかかわらず、その製造は決して容
易ではなかった。その公知の製造方法を以下に示す。
(製法A)
の4−ブロモアセトフェノンから6工程、また第3工程
で用いるエナミンも別途調製が必要であるなど、工程数
が極めて多い。そのためその製造には長い日数を必要と
し、非常にコストがかかるのが避けられない。また、製
法Aではその最終工程で毒物のシアン化合物を使用しな
ければならないこと、第3工程で使用するエナミンの臭
気が非常に強いこと、第4工程で急激な分解の危険性が
あるピリリウムの過塩素酸塩を単離しなければならない
等、各工程における問題点も多い。従って、より短工程
で、簡便かつ安全な製造法が必要とされている。
ェニルリチウム反応剤を用いる方法(製法B)も知られ
ている。
不活性な基を表す。この製法Bでは極めて短工程でフェ
ニルピリジン骨格を形成することができる。しかしなが
ら、反応の収率は高々20%程度と非常に低い。また、
この後工程でフェニルリチウム反応剤に対し不活性な基
Qをシアノ基に変換しなければならないが、決して容易
ではない。そのため、この製法Bは(A)のような2−
(4−シアノフェニル)ピリジン誘導体の製造方法とし
てはあまり適したものとは言えなかった。
リジン誘導体のより簡便で安全な製造方法が望まれてい
る。
する課題は、液晶材料として有用な2−(4−シアノフ
ェニル)ピリジン誘導体の簡便かつ安全な製造方法を提
供することにある。
するために、 1.一般式(II)
シル基により置換されていてもよい炭素原子数1〜20
のアルキル基、アルケニル基、アルコキシル基又はアル
ケニルオキシ基を表し、mは0又は1を表し、m=1の
場合に環Aはトランス−1,4−シクロへキシレン基又
はフッ素原子により置換されていてもよい1,4−フェ
ニレン基を表し、Xa及びXbはそれぞれ独立的に水素原
子又はフッ素原子を表し、Ra〜Rdはそれぞれ独立的に
水素原子又は炭素原子数1〜5のアルキル基を表す。)
で表されるオキサゾリン誘導体を、酸性脱水剤と反応さ
せることを特徴とする一般式(I)
式(II)におけると同じ意味を表す。)で表される2
−(4−シアノフェニル)ピリジン誘導体の製造方法。 2.酸性脱水剤がオキシ塩化リンであることを特徴とす
る上記1記載の製造方法。 3.一般式(II)のオキサゾリン誘導体が、一般式
(III)
(II)におけると同じ意味を表し、Yは臭素、ヨウ
素、塩素のハロゲン原子を表す。)で表される化合物
に、一般式(IV)
におけると同じ意味を表し、ZaはMgBr、MgI、
MgCl又はLi等の金属原子又は金属原子を含む基を
表す。)で表される有機金属反応剤を、遷移金属触媒存
在下に反応させて得られることを特徴とする上記1又は
2記載の製造方法。 4.一般式(II)の化合物を得るための反応で用いる
遷移金属触媒がニッケル錯体であることを特徴とする上
記3記載の製造方法。 5.一般式(III)で表される化合物が、一般式
(V)
素、ヨウ素、塩素のハロゲン原子を表す。)で表される
2,5−ジハロゲノピリジンに、一般式(VI)
(II)におけると同じ意味を表し、Z bはMgBr、
MgI、MgCl又はLi等の金属原子又は金属原子を
含む基を表す。)で表される有機金属反応剤を、遷移金
属触媒存在下に反応させて得られることを特徴とする上
記3又は4記載の製造方法。 6.一般式(III)の化合物を得るための反応で用い
る遷移金属触媒がパラジウム(0)錯体であることを特徴
とする上記5記載の製造方法。を前記課題を解決するた
めの手段として見出した。
する。上記課題を解決するために、本発明は対応するオ
キサゾリン誘導体を酸性脱水剤と反応させることを特徴
とする一般式(I)
リジン誘導体の新規製造法を提供する。一般式(I)に
おいて、Rは炭素原子数1〜7のアルコキシル基により
置換されていてもよい炭素原子数1〜20のアルキル
基、アルケニル基、アルコキシル基又はアルケニルオキ
シ基を表すが、炭素原子数1〜12のアルキル基又はア
ルコキシル基が好ましく、炭素原子数1〜7の直鎖状ア
ルキル基が特に好ましい。mは0又は1を表すが、m=
0が好ましく、m=1の場合に環Aはトランス−1,4
−シクロへキシレン基又はフッ素原子により置換されて
いてもよい1,4−フェニレン基を表すが、トランス−
1,4−シクロへキシレン基又は1,4−フェニレン基
が好ましい。Xa及びXbはそれぞれ独立的に水素原子又
はフッ素原子を表すが、少なくとも一方は水素原子であ
ることが好ましい。
シル基により置換されていてもよい炭素原子数1〜20
のアルキル基、アルケニル基、アルコキシル基又はアル
ケニルオキシ基を表し、mは0又は1を表し、m=1の
場合に環Aはトランス−1,4−シクロへキシレン基又
はフッ素原子により置換されていてもよい1,4−フェ
ニレン基を表し、Xa及びXbはそれぞれ独立的に水素原
子又はフッ素原子を表し、Ra〜Rdはそれぞれ独立的に
水素原子又は炭素原子数1〜5のアルキル基を表す。)
で表される2−フェニル−1,3−オキサゾリン誘導体
を酸性脱水剤と反応させることを特徴とするものであ
る。
子又は低級アルキル基であれば特に制限はないが、1,
3−オキサゾリン環の形成における原料のアミノアルコ
ールの入手し易さの点から、Ra及びRbはメチル基が好
ましく、Rc及びRdは水素原子が好ましい。酸性脱水剤
としてはオキシ塩化リン、五塩化リン、三塩化リン等の
リン系化合物、あるいは塩化チオニル、塩化スルフリル
等のイオウ系化合物が使用できるが、特にオキシ塩化リ
ンが好ましい。
MF)、ジメチルアセトアミド(DMA)、ジメチルス
ルホキシド(DMSO)、N−メチルピロリドン(NM
P)、ヘキサメチルリン酸トリアミド(HMPA)等の
非プロトン性極性溶媒、あるいはトリエチルアミン、ピ
リジン等のアミン類を用いることができ、これらは単独
で用いてもあるいはその複数を混合して用いてもよい
が、ピリジン等のアミン類が特に好ましい。
温度範囲で実施が可能ではあるが、反応を迅速に進行さ
せるためには室温以上、特に加熱下で実施することが好
ましい。反応終了後は水中に注ぎ、析出した結晶を濾取
し、水洗を繰り返した後、減圧下乾燥させ、必要に応じ
カラムクロマトグラフィー、再結晶等により精製するこ
とにより目的物を得ることができる。
体は、一般式(III)
(II)におけると同じ意味を表し、Yは臭素、ヨウ
素、塩素のハロゲン原子を表すが、臭素原子が好まし
い。)で表される化合物に、一般式(IV)
におけると同じ意味を表し、ZaはMgBr、MgI、
MgCl又はLi等の金属原子又は金属原子を含む基を
表すが、MgBrが好ましい。)で表される有機金属反
応剤を、遷移金属触媒存在下に反応させることにより得
ることができる。
II)の化合物と(IV)の化合物を遷移金属触媒(好
ましくはニッケル錯体)存在下にカップリング反応させ
ることにより、一般式(II)のオキサゾリン誘導体を
得て、これを酸性脱水剤と反応させることを特徴とする
一般式(I)の化合物の製造方法を提供する。
媒としてはジクロロビス(ジフェニルホスフィノエタ
ン)ニッケル(II)等のニッケル(II)錯体又はテトラキス
(トリフェニルホスフィン)ニッケル(0)等のニッケル
(0)錯体が特に好ましい。
ヘキサン、トルエン等の炭化水素類、テトラヒドロフラ
ン(THF)、ジオキサン、ジメトキシエタン等のエー
テル類、エタノール、イソプロパノール、メチルセルソ
ルブ等のアルコール類、ジメチルホルムアミド(DM
F)、ジメチルアセトアミド(DMA)、ジメチルスル
ホキシド(DMSO)、N−メチルピロリドン(NM
P)、ヘキサメチルリン酸トリアミド(HMPA)等の
非プロトン性極性溶媒、あるいはトリエチルアミン、ピ
リジン等のアミン類を用いることができ、これらは単独
で用いてもあるいはその複数を混合して用いてもよい
が、THF等のエーテル類及びDMF等の非プロトン性
極性溶媒が好ましく、特にZがMgBr、MgI、Mg
ClあるいはLiの場合にはエーテル類が好ましい。
の広い温度範囲で進行するが、通常は氷冷下から溶媒の
沸点までの加熱下に実施することが好ましく、室温付近
あるいは100℃までの加熱下で実施することが好まし
い。反応終了後は必要に応じて中和して有機溶媒を加
え、水洗を繰り返した後、溶媒を留去することにより目
的物を得る。また、必要に応じカラムクロマトグラフィ
ーや再結晶により精製することもできる。
誘導体は、
素、ヨウ素、塩素のハロゲン原子を表すが、ともに臭素
原子であることが好ましい。)で表される2,5−ジハ
ロゲノピリジンに、一般式(VI)
(II)におけると同じ意味を表し、Z bはMgBr、
MgI、MgCl又はLi等の金属原子又は金属原子を
含む基を表すが、MgBrが好ましい。)で表される有
機金属反応剤を、遷移金属触媒存在下に反応させること
により得ることができる。
ジウム(II)等のパラジウム(II)塩、ジクロロビス(トリ
フェニルホスフィン)パラジウム(II)等のパラジウム(I
I)錯体、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジ
ウム(0)等のパラジウム(0)錯体が好ましく、パラジウム
(0)錯体が特に好ましい。反応は溶媒中で行われるが、
溶媒としてはヘキサン、トルエン等の炭化水素類、テト
ラヒドロフラン(THF)、ジオキサン、ジメトキシエ
タン等のエーテル類が好ましく、特にエーテル類が好ま
しい。反応は、氷点下から溶媒の還流温度まで広い温度
範囲で進行するが、特に氷冷下から40℃以下で行うこ
とが好ましい。
(V)の2,5−ジハロゲノピリジン化合物と(VI)
の化合物を遷移金属触媒(好ましくはパラジウム錯体)
の存在下に反応させて(III)の化合物を得て、これ
に(IV)で表される有機金属反応剤を遷移金属触媒
(好ましくはニッケル錯体)存在下に反応させて一般式
(II)で表されるオキサゾリン誘導体を得て、さらに
これを酸性脱水剤と反応させることを特徴とする一般式
(I)の化合物の製造方法を提供するものである。
料中間体であるオキサゾリン誘導体(VI)は対応する
カルボン酸から容易に製造することができる。即ち、一
般式(VII)
けると同じ意味を表し、Halは臭素、ヨウ素又は塩素
のハロゲン原子を表す。)で表される4−ハロ安息香酸
誘導体を酸クロリドとした後、一般式(VIII)
ると同じ意味を表す。)で表されるアミノアルコールと
反応させてアミドとし、これを脱水剤存在下に閉環させ
ることにより一般式(IX)
(II)におけると同じ意味を表し、Halは一般式
(VII)におけると同じ意味を表す。)の化合物を得
て、これをマグネシウムと反応させることにより一般式
(VI)においてZbがMgBr、MgI、MgClを
表すグリニヤール反応剤を、金属リチウムあるいはアル
キルリチウムと反応させることにより一般式(VI)に
おいてZbがLiを表すリチウム反応剤をそれぞれ得る
ことができる。
ピリジンはY及びY’がともに臭素原子である化合物が
市販されており、容易に入手することができる。また、
一般式(IV)の化合物は市販のハロゲン化アルキル、
ハロゲン化アリール等の公知の化合物から容易に製造す
ることができる。
はオキサゾリン環をカップリング反応に際してのカルボ
キシル基の保護基として利用しているが、このオキサゾ
リン環を直接シアノ基に変換することにより脱保護とシ
アノ化を同時に実現できたことになり、製造工程の短縮
化の達成が可能となったものである。
物を包含しており、本発明の製造方法はこれらすべてに
ついて使用が可能であるが、特に以下の(Iaa)〜
(Idb)の製造法として好ましいものである。(以
下、式中Rは一般式(II)におけると同じ意味を表
す。)
説明する。しかし、本発明はこれらの実施例に限定され
るものではない。
ジを備えた偏光顕微鏡および示差走査熱量計(DSC)
を併用して行った。また化合物の構造は核磁気共鳴スペ
クトル(1H−NMR,13C−NMR,19F−NM
R)、赤外共鳴スペクトル(IR)、質量スペクトル
(MS)等により確認した。 (実施例1) 2−(4−シアノフェニル)−5−エチ
ルピリジンの合成 (1) 4,4−ジメチル−2−(4−ブロモフェニ
ル)−2−オキサゾリンの合成
クロロエタン450ml、ピリジン3g、塩化チオニル
134gを加え6時間加熱還流させた。溶媒及び過剰の
塩化チオニルを留去し、ジクロロメタン300mlを加
え、氷冷下、10℃を越えない速度で2−アミノ−2−
メチル−3−プロパノール146gのジクロロメタン3
00ml溶液を滴下し、室温でさらに2時間撹拌した。
析出した結晶を濾過し、ジクロロメタン150mlで洗
浄し、濾液を集め、溶媒を留去し、ジクロロメタン45
0mlを加えた。この溶液に、塩化チオニル107gを
氷零下、10℃を越えない速度で滴下し、室温でさらに
2時間撹拌した。溶媒を留去し、ジクロロメタン450
mlを加え、900mlの20%水酸化ナトリウム水溶
液に滴下し、1時間撹拌した。有機層を分離し、無水炭
酸カリウムで乾燥した。溶媒を留去し、減圧下に蒸留
(110〜125℃/0.7mmHg)して精製し、
4,4−ジメチル−2−(4−ブロモフェニル)−2−
オキサゾリン160gを得た。 (2) 2−[4−[5−ブロモ(2−ピリジル)]フ
ェニル]−4,4−ジメチル−1,3−オキサゾリンの
合成
に懸濁させ、上記(1)で得た4,4−ジメチル−2−
(4−ブロモフェニル)−2−オキサゾリン123gの
THF490ml溶液をTHFが穏やかに還流する速さ
で滴下し、さらに1時間撹拌した。過剰のマグネシウム
を濾別し、2,5−ジブロモピリジン100g及びテト
ラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)4.9
gのTHF400ml溶液に氷冷下、10℃以下を保つ
速度で滴下した。室温に戻し、さらに15時間撹拌し、
10%塩化アンモニウム水溶液1lを加え、トルエン1
000mlで抽出し、飽和食塩水で洗浄し、無水炭酸カ
リウムで乾燥した。溶媒を留去し、アルミナカラムクロ
マトグラフィー(溶媒:トルエン)で精製し、2−[4
−(5−ブロモピリジン−2−イル)フェニル]−4,
4−ジメチル−1,3−オキサゾリン115gを得た。 (3) 2−[4−(5−エチルピリジン−2−イル)
フェニル]−4,4−ジメチル−1,3−オキサゾリン
の合成
ピリジン−2−イル)フェニル]−4,4−ジメチル−
1,3−オキサゾリン115g及びジクロロ[1,2−
ビス(ジフェニルホスフィノ)エタン]ニッケル(II)
0.9gをTHF460mlに溶解し、臭化エチルマグ
ネシウム(マグネシウム11.3g及びブロモエタン4
6.0gから調製した)のTHF溶液を室温で滴下し
た。さらに1時間撹拌し、10%塩化アンモニウム水溶
液450mlをゆっくり加え、トルエン450mlで抽
出し、飽和食塩水で洗浄し、無水炭酸カリウムで乾燥し
た。溶媒を留去し、2−[4−(5−エチルピリジン−
2−イル)フェニル]−4,4−ジメチル−1,3−オ
キサゾリン95gを得た。 (4) 2−(4−シアノフェニル)−5−エチルピリ
ジンの合成
ピリジン−2−イル)フェニル]−4,4−ジメチル−
1,3−オキサゾリン95gをピリジン290mlに溶
解し、オキシ塩化リン68gを滴下した後、1時間加熱
還流させた。室温まで放冷し、水600mlに注ぎ、析
出した結晶を濾過し、水で洗滌した。減圧下で乾燥した
後、アルミナカラムクロマトグラフィー(溶媒:トルエ
ン)で精製し、さらにメタノールから再結晶して2−
(4−シアノフェニル)−5−エチルピリジン40gを
得た。
ルピリジン 2−(3−フルオロ−4−シアノフェニル)−5−プロ
ピルピリジン 2−(3−フルオロ−4−シアノフェニル)−5−ブチ
ルピリジン 2−(3−フルオロ−4−シアノフェニル)−5−ペン
チルピリジン 2−(4−シアノフェニル)−5−(4−エチルシクロ
ヘキシル)ピリジン 2−(4−シアノフェニル)−5−(4−プロピルシク
ロヘキシル)ピリジン 2−(4−シアノフェニル)−5−(4−ブチルシクロ
ヘキシル)ピリジン 2−(4−シアノフェニル)−5−(4−ペンチルシク
ロヘキシル)ピリジン 2−(3−フルオロ−4−シアノフェニル)−5−(4
−エチルシクロヘキシル)ピリジン 2−(3−フルオロ−4−シアノフェニル)−5−(4
−プロピルシクロヘキシル)ピリジン 2−(3−フルオロ−4−シアノフェニル)−5−(4
−ブチルシクロヘキシル)ピリジン 2−(3−フルオロ−4−シアノフェニル)−5−(4
−ペンチルシクロヘキシル)ピリジン 2−(4−シアノフェニル)−5−(4−エチルフェニ
ル)ピリジン 2−(4−シアノフェニル)−5−(4−プロピルフェ
ニル)ピリジン 2−(4−シアノフェニル)−5−(4−ブチルフェニ
ル)ピリジン 2−(4−シアノフェニル)−5−(4−ペンチルフェ
ニル)ピリジン 2−(3−フルオロ−4−シアノフェニル)−5−(4
−エチルシクロヘキシル)ピリジン 2−(3−フルオロ−4−シアノフェニル)−5−(4
−プロピルシクロヘキシル)ピリジン 2−(3−フルオロ−4−シアノフェニル)−5−(4
−ブチルシクロヘキシル)ピリジン 2−(3−フルオロ−4−シアノフェニル)−5−(4
−ペンチルシクロヘキシル)ピリジン 2−(4−シアノフェニル)−5−(2−フルオロ−4
−エチルフェニル)ピリジン 2−(4−シアノフェニル)−5−(2−フルオロ−4
−プロピルフェニル)ピリジン 2−(4−シアノフェニル)−5−(2−フルオロ−4
−ブチルフェニル)ピリジン 2−(4−シアノフェニル)−5−(2−フルオロ−4
−ペンチルフェニル)ピリジン 2−(3−フルオロ−4−シアノフェニル)−5−(2
−フルオロ−4−エチルフェニル)ピリジン 2−(3−フルオロ−4−シアノフェニル)−5−(2
−フルオロ−4−プロピルフェニル)ピリジン 2−(3−フルオロ−4−シアノフェニル)−5−(2
−フルオロ−4−ブチルフェニル)ピリジン 2−(3−フルオロ−4−シアノフェニル)−5−(2
−フルオロ−4−ペンチルフェニル)ピリジン
p型液晶材料として液晶性と閾値電圧の低減に有用な2
−(4−シアノフェニル)ピリジン誘導体である各種液
晶化合物を、従来知られていた製造方法と比較して
(i)入手可能な原料あるいは中間体から、(ii)短
工程で簡便かつ安価に、(iii)さらに安全に製造す
ることができる。従って本発明の製造方法は工業的に極
めて有用である。
Claims (6)
- 【請求項1】 一般式(II) 【化1】 (式中、Rは炭素原子数1〜7のアルコキシル基により
置換されていてもよい炭素原子数1〜20のアルキル
基、アルケニル基、アルコキシル基又はアルケニルオキ
シ基を表し、mは0又は1を表し、m=1の場合に環A
はトランス−1,4−シクロへキシレン基又はフッ素原
子により置換されていてもよい1,4−フェニレン基を
表し、Xa及びXbはそれぞれ独立的に水素原子又はフッ
素原子を表し、Ra〜Rdはそれぞれ独立的に水素原子又
は炭素原子数1〜5のアルキル基を表す。)で表される
オキサゾリン誘導体を、酸性脱水剤と反応させることを
特徴とする一般式(I) 【化2】 (式中、R、m、環A、Xa及びXbは一般式(II)に
おけると同じ意味を表す。)で表される2−(4−シア
ノフェニル)ピリジン誘導体の製造方法。 - 【請求項2】 酸性脱水剤がオキシ塩化リンであること
を特徴とする請求項1記載の製造方法。 - 【請求項3】 一般式(II)のオキサゾリン誘導体
が、一般式(III) 【化3】 (式中、Xa、Xb及びRa〜Rdは一般式(II)におけ
ると同じ意味を表し、Yは臭素、ヨウ素、塩素のハロゲ
ン原子を表す。)で表される化合物に、一般式(IV) 【化4】 (式中、R、m及び環Aは一般式(II)におけると同
じ意味を表し、ZaはMgBr、MgI、MgCl又は
Li等の金属原子又は金属原子を含む基を表す。)で表
される有機金属反応剤を、遷移金属触媒存在下に反応さ
せて得られることを特徴とする請求項1又は2記載の製
造方法。 - 【請求項4】 一般式(II)の化合物を得るための反
応で用いる遷移金属触媒がニッケル錯体であることを特
徴とする請求項3記載の製造方法。 - 【請求項5】 一般式(III)で表される化合物が、
一般式(V) 【化5】 (式中、Y及びY’はそれぞれ独立的に臭素、ヨウ素、
塩素のハロゲン原子を表す。)で表される2,5−ジハ
ロゲノピリジンに、一般式(VI) 【化6】 (式中、Xa、Xb及びRa〜Rdは一般式(II)におけ
ると同じ意味を表し、Z bはMgBr、MgI、MgC
l又はLi等の金属原子又は金属原子を含む基を表
す。)で表される有機金属反応剤を、遷移金属触媒存在
下に反応させて得られることを特徴とする請求項3又は
4記載の製造方法。 - 【請求項6】 一般式(III)の化合物を得るための
反応で用いる遷移金属触媒がパラジウム(0)錯体である
ことを特徴とする請求項5記載の製造方法。
Priority Applications (1)
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