JP2003128654A - Method for producing 4,4'-bipyridinium derivative - Google Patents

Method for producing 4,4'-bipyridinium derivative

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JP2003128654A
JP2003128654A JP2001328920A JP2001328920A JP2003128654A JP 2003128654 A JP2003128654 A JP 2003128654A JP 2001328920 A JP2001328920 A JP 2001328920A JP 2001328920 A JP2001328920 A JP 2001328920A JP 2003128654 A JP2003128654 A JP 2003128654A
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JP
Japan
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compound
bipyridinium
ring
heteroaryl
general formula
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Pending
Application number
JP2001328920A
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Japanese (ja)
Inventor
Shinichi Morishima
慎一 森嶌
Yoshio Inagaki
由夫 稲垣
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Fujifilm Holdings Corp
Original Assignee
Fuji Photo Film Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for simply producing a 4,4'-bipyridinium derivative in a high yield. SOLUTION: The 4,4'-bipyridinium derivative is synthesized by reacting N,N'- bis(heteroaryl)-4,4'-bipyridinium compound with amines or anilines.

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、除草剤やエレクト
ロクロミック表示材料として重要な素材である4,4'-ビ
ピリジニウム誘導体の製造方法に関するものである。 【0002】 【従来の技術】4,4'−ビピリジニウム誘導体は、除草剤
として既に実用に供されており、更に近年ではエレクト
ロクロミック表示材料としても検討されている。4,4'−
ビピリジニウム誘導体の製造方法には、メンシュトキン
反応と呼ばれる合成法があるが、この方法では、アリー
ル置換誘導体の4,4'−ビピリジニウム誘導体は合成でき
ない。アリール置換の4,4'−ビピリジニウム誘導体の合
成法としては、従来、以下に示したようなルートが知ら
れている。 [合成ルート(Bull. Chem. Soc. Jpn.,64巻,321頁 (19
91年))] 【0003】 【化2】 【0004】しかし、従来の合成ルートでは、爆発性の
危険性があるニトロ化合物を使用する必要があり、工業
的製造方法としては汎用性や安全性の面で問題を含んで
いるのが現状である。 【0005】 【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、従来
の方法における製造の汎用性や安全性に関する上記の問
題点を排除し、簡便にして高収率な4,4'-ビピリジニウ
ム誘導体の製造方法を提供することにある。 【0006】 【課題を解決するための手段】上記目的は、下記の手段
によって達成された。 (1) 4,4’−ビピリジンと下記一般式(I)で表
されるヘテロアリールハロゲン化合物とから、下記一般
式(II)で表されるN,N'−ビス(ヘテロアリール)−
4,4’−ビピリジニウム化合物を合成し、次いで下記
一般式(III)で表されるアミン類を反応させることに
よって、下記一般式(IV)で表される4,4’−ビピリ
ジニウム誘導体を合成することを特徴とする4,4'-ビピ
リジニウム誘導体の製造方法。 【0007】 【化3】 【0008】[式中、Rはヘテロアリール基を表し、R1
置換基を表し、Xはハロゲン原子を表す。] (2) N,N'−ビス(ヘテロアリール)−4,4’−ビ
ピリジニウム化合物の合成時におけるヘテロアリールハ
ロゲン化合物の使用量は、4,4’−ビピリジンに対し
て2〜10倍モルであり、反応温度は、20℃から20
0℃までの間であり、反応時間は1〜100時間である
ことを特徴とする(1)記載の4,4'-ビピリジニウム誘
導体の製造方法。 (3) アミン類による置換反応時におけるアミン類の
使用量は、N,N'−ビス(ヘテロアリール)−4,4’−
ビピリジニウム化合物に対して2〜10倍モルであり、
反応温度は、20℃から150℃までの間であり、反応
時間は1〜20時間であることを特徴とする(1)記載
の4,4'-ビピリジニウム誘導体の製造方法。 (4) N,N'−ビス(ヘテロアリール)−4,4’−ビ
ピリジニウム化合物の合成時におけるヘテロアリールハ
ロゲン化合物の使用量は、4,4’−ビピリジンに対し
て2〜5倍モルであり、反応温度は、80℃から150
℃までの間であり、反応時間は3〜50時間であり、か
つ、アミン類による置換反応時におけるアミン類の使用
量は、N,N'−ビス(ヘテロアリール)−4,4’−ビピ
リジニウム化合物に対して2〜3倍モルであり、反応温
度は、20℃から100℃までの間であり、反応時間は
3〜12時間であることを特徴とする(1)記載の4,4'
-ビピリジニウム誘導体の製造方法。 【0009】 【発明の実施の形態】以下に本発明の詳細を説明する。
本発明の要点は、4,4’−ビピリジンとヘテロアリー
ルハロゲン化合物とからN,N'−ビス(ヘテロアリール)
−4,4’−ビピリジニウム化合物を合成し、次いでア
ミン類を反応させることによって、4,4’−ビピリジ
ニウム誘導体誘導体を合成する点にある。ヘテロアリー
ルハロゲン化合物は下記一般式(I)で表される。 一般式(I)R-X 【0010】式中、Rは置喚基を有していてもよいヘテ
ロアリール基を表す。Rで表されるヘテロアリール基は
好ましくは炭素数0〜20、より好ましくは炭素数3〜
10の、N、O、S、Se等のヘテロ原子を含むものが
好ましく、その例としては、オキサゾール環、ベンゾオ
キサゾール環、チアゾール環、ベンゾチアゾール環、イ
ミダゾール環、ベンゾイミダゾール環、ピリジン環、ピ
リミジン環、ピラジン環、ピリダジン環、フラン環、チ
オフェン環、ピラゾール環、ピロール環、イソオキサゾ
ール環、インドール環などを挙げることができるがこれ
らに限定されるものではない。Rで表されるヘテロアリ
ール基の置換基としては以下の置換基を挙げることがで
きる。置換または無置換のアルキル基(例えば、メチ
ル、エチル、プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イ
ソブチル、secーブチル、t−ブチル、シクロヘキシ
ル、メトキシエチル、エトキシカルボニルエチル、シア
ノエチル、ジエチルアミノエチル、ヒドロキシエチル、
クロロエチル、アセトキシエチル、トリフルオロメチル
など)、アラルキル基(例えば、ベンジルなど)、アル
ケニル基(例えば、ビニルなど)、アルキニル基(例え
ば、エチニルなど)、アリール基(例えば、フェニル、
4ーメチルフェニル、4ーメトキシフェニル、4ーカル
ボキシフェニルなど)、ヘテロ環基(例えば、ピリジ
ル、ピリミジル、フラニル、チオフェニル、オキサゾリ
ル、イソオキサゾリル、キノリル、スクシンイミド、フ
タルイミド、マレイミドなど)、アシル基(例えば、ア
セチル、プロピオニル、ブタノイル、クロロアセチルな
ど)、スルホニル基(例えば、メタンスルホニル、p−
トルエンスルホニルなど)、スルフィニル基(例えば、
メタンスルフィニル、エタンスルフィニルなど)、アル
コキシカルボニル基(例えば、メトキシカルボニル、エ
トキシカルボニルなど)、アリールオキシカルボニル基
(例えば、フェノキシカルボニル、4ーメトキシフェニ
ルカルボニルなど)、アルコキシ基(例えば、メトキ
シ、エトキシ、n−ブトキシ、メトキシエトキシ、ヒド
ロキシエトキシなど)、アリールオキシ基(例えば、フ
ェノキシ、4ーメトキシフェノキシなど)、アルキルチ
オ基(例えば、メチルチオ、エチルチオなど)、アリー
ルチオ基(例えば、フェニルチオなど)、アシルオキシ
基(例えば、アセトキシ、エチルカルボニルオキシ、シ
クロヘキシルカルボニルオキシ、ベンゾイルオキシ、ク
ロロアセチルオキシなど)、スルホニルオキシ基(例え
ば、メタンスルホニルオキシなど)、カルバモイルオキ
シ基(例えば、メチルカルバモイルオキシ、ジエチルカ
ルバモイルオキシなど)、アミノ基(例えば、無置換ア
ミノ、メチルアミノ、ジメチルアミノ、ジエチルアミ
ノ、アニリノ、メトキシフェニルアミノ、クロロフェニ
ルアミノ、モリホリノ、ピペリジノ、ピロリジノ、ピリ
ジルアミノ、メトキシカルボニルアミノ、フェノキシカ
ルボニルアミノ、エチルチオカルボニルアミノ、メチル
カルバモイルアミノ、フェニルカルバモイルアミノ、メ
チルスルファモイルアミノ、フェニルスルファモイルア
ミノ、アセチルアミノ、エチルカルボニルアミノ、エチ
ルチオカルボニルアミノ、ベンゾイルアミノ、クロロア
セチルアミノ、メタンスルホニルアミノ、ベンゼンスル
ホニルアミノなど)、カルバモイル基(例えば、無置換
カルバモイル、メチルカルバモイル、ジメチルカルバモ
イルなど)、スルファモイル基(例えば、無置換スルフ
ァモイル、メチルスルファモイル、フェニルスルファモ
イルなど)、ハロゲン原子(例えば、フッ素、塩素な
ど)、水酸基、ニトロ基、シアノ基、カルボキシ基、ス
ルホ基などである。Rは好ましくは、オキサゾール環、
ベンゾオキサゾール環、チアゾール環、ベンゾチアゾー
ル環、イミダゾール環、ベンゾイミダゾール環、ピリジ
ン環、ピリミジン環、ピラジン環、ピリダジン環であ
り、特に好ましくは、オキサゾール環、ベンゾオキサゾ
ール環、チアゾール環、ベンゾチアゾール環、イミダゾ
ール環、ベンゾイミダゾール環、ピリジン環、ピリミジ
ン環である。 【0011】Xはハロゲン原子を表す。Xで表されるハロ
ゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、
沃素原子である。 【0012】本発明で中間体として合成されるN,N'−ビ
ス(ヘテロアリール)−4,4’−ビピリジニウム化合
物は、下記一般式(II)で表される。 【0013】 【化4】 【0014】式中、R及びXは前記一般式(I)のR及びX
とそれぞれ同義であり、その好ましい態様も同一であ
る。 【0015】本発明で用いられるアミン類としては下記
一般式(III)で表される化合物が好ましい。 一般式(III) R1‐NH2 【0016】式中、R1は置換基を表す。R1で表される
置換基としては、前記一般式(I)のRで表されるヘテ
ロアリール基の置換基として挙げたものと同一のものを
挙げることが出来る。R1は好ましくは、アルキル基、
アラルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール
基、ヘテロ環基であり、特に好ましくは、アルキル基、
アリール基である。 【0017】本発明で合成される4,4’−ビピリジニ
ウム誘導体は、下記一般式(IV)で表される。 【0018】 【化5】 【0019】式中、R1及びXは前記一般式(III)のR1
及び前記一般式(I)のXとそれぞれ同義であり、その好
ましい態様も同一である。 【0020】以下に、一般式(I)〜(IV)で表される
化合物の具体例を示すが、本発明はこれらに限定される
ものではない。 【0021】 【化6】 【0022】 【化7】【0023】 【化8】【0024】 【化9】【0025】ヘテロアリールハロゲン化合物による4,
4’−ビピリジンの4級化におけるヘテロアリールハロ
ゲン化合物の使用量は、4,4’−ビピリジンに対して
2〜10倍モルが好ましく、より好ましくは2〜5倍モ
ルである。 【0026】反応温度は、20℃から200℃までの間
が好ましく、特に好ましくは、80℃から150℃の間
である。反応時間は1〜100時間が好ましく、より好
ましくは3〜50時間である。 【0027】反応溶媒としては、トルエン、キシレン、
ヘキサンなどの炭化水素系溶媒、ジメチルホルムアミ
ド、ジメチルイミダゾリドンなどのアミド系溶媒、テト
ラヒドロフランなどのエーテル系溶媒、メタノール、エ
タノール、ブタノールなどのアルコール系溶媒、アセト
ニトリルなどのニトリル系溶媒、アセトンなどのケトン
系溶媒、酢酸エチルなどのエステル系溶媒、スルホラ
ン、ジメチルスルホキシドなどを用いることができ、2
種以上の有機溶媒を併用してもよい。最も好ましくはア
ルコール系溶媒である。また、4級化剤であるヘテロア
リールハロゲン化合物を、そのまま反応溶剤として用い
てもよい。 【0028】アミン類による置換反応におけるアミン類
の使用量は、N,N'−ビス(ヘテロアリール)−4,4’
−ビピリジニウム化合物に対して2〜10倍モルが好ま
しく、より好ましくは2〜3倍モルである。 【0029】反応温度は、20℃から150℃までの間
が好ましく、特に好ましくは、20℃から100℃の間
である。反応時間は1〜20時間が好ましく、より好ま
しくは3〜12時間である。 【0030】反応系としては、水−有機溶媒の2相系、
含水有機溶媒あるいは有機溶媒の均一系いずれであって
もよい。有機溶媒としては、ジメチルホルムアミド、ジ
メチルイミダゾリドンなどのアミド系溶媒、メタノー
ル、エタノール、ブタノールなどのアルコール系溶媒、
スルホラン、ジメチルスルホキシドなどを用いることが
でき、2種以上の有機溶媒を併用してもよい。最も好ま
しくはアミド系溶媒、アルコール系溶媒またはこれら含
水溶媒である。 【0031】 【実施例】以下、本発明をさらに詳しく説明するために
実施例を示すが、これは本発明を限定するものではな
い。[実施例1] 【0032】 【化10】 【0033】化合物(II−2)の合成 4,4’−ビピリジン(1.56g, 0.010モル)
及び化合物(I―2)(4.07g,0.024モル)
をブタノール(20mL)に溶解させ、10時間還流し
た後濾過し、エタノール(50mL)で加熱洗浄して濃
黄色粉末の化合物(II―2)を3.72g得た。これは
理論収量の75%に相当する。 分析データ:λmax : 355nm(メタノール中) MS(m/e):424(M+) 【0034】化合物(IV―2)の合成 化合物(II―2)(1.98g, 4.0ミリモル)及び
化合物(III―2)(1.43g,9.6ミリモル)を
DMF(25mL)に溶解させ、90℃で6時間攪拌し
たのち酢酸エチル(200mL)を添加した。室温で2
時間攪拌したのち濾過し、酢酸エチル(50mL)で洗
浄して白黄色粉末の化合物(IV―2)を1.14g得
た。これは理論収量の58%に相当する。 分析データ:1H−NMR(D2O):9.6(d,4
H),9.1(d,4H),7.3−7.7(m,6
H),2.3(q,8H),1.1(t,12H)[実
施例2] 【0035】 【化11】 【0036】化合物(II−8)の合成 4,4’−ビピリジン(6.20g, 0.040モル)
及び化合物(I―8)(36.4g,0.32モル)を
4時間還流したのち、DMF(100mL)を添加し
た。室温で2時間攪拌したのち濾過し、DMF(50m
L)で洗浄して黒色粉末の化合物(II―8)を14.1
g得た。これは理論収量の92%に相当する。 分析データ:1H−NMR(D2O):9.8(d,4
H),8.9(d,4H),8.8(d,2H),8.
4(dd,2H),8.2(d,2H),7.9(d
d,2H) 【0037】化合物(IV―4)の合成 化合物(II―8)(1.92g, 5.0ミリモル)及び
化合物(III―4)(2.22g,0.012モル)を
DMF(20mL)に溶解させ、100℃で6時間攪拌
した。得られた黄色沈殿物を濾取し、DMF(50m
L)及びアセトン(50mL)で洗浄して黄色粉末の化
合物(IV―4)を0.75g得た。これは理論収量の2
7%に相当する。 分析データ:1H−NMR(D2O):8.7−10.3
(broad,8H),7.6(d,3H),7.3−
7.5(m,5H)[実施例3] 【0038】 【化12】 【0039】化合物(II−10)の合成 4,4’−ビピリジン(5.0g, 0.032モル)及
び化合物(I―10)(9.1g,0.079モル)を
DMF(200mL)に溶解させ、90℃で48時間攪
拌した。反応液を室温まで冷却したのち濾過し、DMF
(50mL)で洗浄して黄色粉末の化合物(II―10)
を11.0g得た。これは理論収量の89%に相当す
る。 分析データ:1H−NMR(D2O):10.4(d,4
H),9.3(d,4H),8.9(d,4H),8.
0(d,2H) 【0040】化合物(IV―10)の合成 化合物(II―10)(2.73g, 7.1ミリモル)及
び化合物(III―10)(2.4g,0.016モル)
をDMF(40mL)に溶解させた。室温で6時間攪拌
したのち濾過し、アセトン(50mL)で洗浄して黄色
粉末の化合物(IV―10)を2.15g得た。これは理
論収量の61%に相当する。 分析データ:1H−NMR(DMSO−d6):9.5
(d,4H),8.7(d,4H),2.4(s,18
H),1.8(s,12H) 【0041】以上の結果より、本発明の合成法は簡便で
収率よく4,4’−ビピリジニウム誘導体を与えること
がわかる。また、本発明では、爆発性の危険がなく容易
に入手可能な種々のヘテロアリールハロゲン化合物を用
いて合成できる点において、工業的製造方法として経済
性及び安全性の面で有利である。 【0042】 【発明の効果】本発明の合成法により、4,4’‐ビピ
リジニウム誘導体を簡単な工程で収率よく製造すること
ができる。またヘテロアリールハロゲン化合物から容易
に合成できるため、従来法より安全、安価に製造でき
る。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for producing a 4,4′-bipyridinium derivative that is an important material as a herbicide or an electrochromic display material. [0002] 4,4'-Bipyridinium derivatives have already been put into practical use as herbicides, and more recently have been studied as electrochromic display materials. 4,4'−
A method for producing a bipyridinium derivative includes a synthesis method called a Menstkin reaction, but this method cannot synthesize an aryl-substituted 4,4′-bipyridinium derivative. As a method for synthesizing an aryl-substituted 4,4′-bipyridinium derivative, a route as shown below has been conventionally known. [Synthetic route (Bull. Chem. Soc. Jpn., 64, 321 (19
(1991))] However, the conventional synthesis route requires the use of a nitro compound that has a risk of explosiveness, and the industrial production method currently has problems in terms of versatility and safety. is there. SUMMARY OF THE INVENTION The object of the present invention is to eliminate the above-mentioned problems relating to the versatility and safety of production in the conventional method, and to make 4,4'- simple and high yield. It is providing the manufacturing method of a bipyridinium derivative. The above object has been achieved by the following means. (1) N, N′-bis (heteroaryl)-represented by the following general formula (II) from 4,4′-bipyridine and a heteroaryl halogen compound represented by the following general formula (I)
A 4,4′-bipyridinium compound is synthesized, and then an amine represented by the following general formula (III) is reacted to synthesize a 4,4′-bipyridinium derivative represented by the following general formula (IV). A method for producing a 4,4′-bipyridinium derivative characterized by the above. [0007] [Wherein, R represents a heteroaryl group, R 1 represents a substituent, and X represents a halogen atom. [2] The amount of the heteroaryl halogen compound used in the synthesis of the N, N′-bis (heteroaryl) -4,4′-bipyridinium compound is 2 to 10 times the mole of 4,4′-bipyridine. Yes, the reaction temperature is from 20 ° C to 20 ° C
The process for producing a 4,4′-bipyridinium derivative as described in (1), wherein the reaction time is between 0 ° C. and 1 to 100 hours. (3) The amount of amines used in the substitution reaction with amines is N, N′-bis (heteroaryl) -4,4′-.
2 to 10 moles relative to the bipyridinium compound,
The method for producing a 4,4′-bipyridinium derivative according to (1), wherein the reaction temperature is between 20 ° C. and 150 ° C., and the reaction time is 1 to 20 hours. (4) The amount of the heteroaryl halogen compound used in the synthesis of the N, N′-bis (heteroaryl) -4,4′-bipyridinium compound is 2 to 5 times the mole of 4,4′-bipyridine. The reaction temperature is from 80 ° C to 150 ° C.
The reaction time is 3 to 50 hours, and the amount of amines used in the substitution reaction with amines is N, N′-bis (heteroaryl) -4,4′-bipyridinium 4,4 ′ according to (1), characterized in that the amount is 2 to 3 times the mol of the compound, the reaction temperature is between 20 ° C. and 100 ° C., and the reaction time is 3 to 12 hours.
-Method for producing bipyridinium derivatives. DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Details of the present invention will be described below.
The main point of the present invention is that N, N′-bis (heteroaryl) is obtained from 4,4′-bipyridine and a heteroaryl halogen compound.
A 4,4′-bipyridinium compound is synthesized and then reacted with an amine to synthesize a 4,4′-bipyridinium derivative derivative. The heteroaryl halogen compound is represented by the following general formula (I). General formula (I) RX In the formula, R represents a heteroaryl group which may have a locating group. The heteroaryl group represented by R is preferably 0-20 carbon atoms, more preferably 3-3 carbon atoms.
10 containing a heteroatom such as N, O, S, and Se are preferable. Examples thereof include an oxazole ring, a benzoxazole ring, a thiazole ring, a benzothiazole ring, an imidazole ring, a benzimidazole ring, a pyridine ring, and a pyrimidine. Examples thereof include, but are not limited to, a ring, a pyrazine ring, a pyridazine ring, a furan ring, a thiophene ring, a pyrazole ring, a pyrrole ring, an isoxazole ring, and an indole ring. Examples of the substituent of the heteroaryl group represented by R include the following substituents. A substituted or unsubstituted alkyl group (for example, methyl, ethyl, propyl, isopropyl, n-butyl, isobutyl, sec-butyl, t-butyl, cyclohexyl, methoxyethyl, ethoxycarbonylethyl, cyanoethyl, diethylaminoethyl, hydroxyethyl,
Chloroethyl, acetoxyethyl, trifluoromethyl, etc.), aralkyl groups (eg benzyl etc.), alkenyl groups (eg vinyl etc.), alkynyl groups (eg ethynyl etc.), aryl groups (eg phenyl,
4-methylphenyl, 4-methoxyphenyl, 4-carboxyphenyl, etc.), heterocyclic groups (eg, pyridyl, pyrimidyl, furanyl, thiophenyl, oxazolyl, isoxazolyl, quinolyl, succinimide, phthalimide, maleimide, etc.), acyl groups (eg, acetyl, Propionyl, butanoyl, chloroacetyl, etc.), sulfonyl groups (eg, methanesulfonyl, p-
Toluenesulfonyl, etc.), sulfinyl groups (e.g.,
Methanesulfinyl, ethanesulfinyl etc.), alkoxycarbonyl group (eg methoxycarbonyl, ethoxycarbonyl etc.), aryloxycarbonyl group (eg phenoxycarbonyl, 4-methoxyphenylcarbonyl etc.), alkoxy group (eg methoxy, ethoxy, n -Butoxy, methoxyethoxy, hydroxyethoxy, etc.), aryloxy groups (eg phenoxy, 4-methoxyphenoxy etc.), alkylthio groups (eg methylthio, ethylthio etc.), arylthio groups (eg phenylthio etc.), acyloxy groups (eg , Acetoxy, ethylcarbonyloxy, cyclohexylcarbonyloxy, benzoyloxy, chloroacetyloxy, etc.), sulfonyloxy groups (eg methanesulfonate Oxy, etc.), carbamoyloxy groups (eg, methylcarbamoyloxy, diethylcarbamoyloxy, etc.), amino groups (eg, unsubstituted amino, methylamino, dimethylamino, diethylamino, anilino, methoxyphenylamino, chlorophenylamino, morpholino, piperidino, Pyrrolidino, pyridylamino, methoxycarbonylamino, phenoxycarbonylamino, ethylthiocarbonylamino, methylcarbamoylamino, phenylcarbamoylamino, methylsulfamoylamino, phenylsulfamoylamino, acetylamino, ethylcarbonylamino, ethylthiocarbonylamino, benzoyl Amino, chloroacetylamino, methanesulfonylamino, benzenesulfonylamino, etc.), carbamoyl group ( For example, unsubstituted carbamoyl, methylcarbamoyl, dimethylcarbamoyl, etc.), sulfamoyl groups (eg, unsubstituted sulfamoyl, methylsulfamoyl, phenylsulfamoyl etc.), halogen atoms (eg, fluorine, chlorine etc.), hydroxyl groups, nitro groups Cyano group, carboxy group, sulfo group and the like. R is preferably an oxazole ring,
Benzoxazole ring, thiazole ring, benzothiazole ring, imidazole ring, benzimidazole ring, pyridine ring, pyrimidine ring, pyrazine ring, pyridazine ring, particularly preferably oxazole ring, benzoxazole ring, thiazole ring, benzothiazole ring, An imidazole ring, a benzimidazole ring, a pyridine ring, and a pyrimidine ring. X represents a halogen atom. As the halogen atom represented by X, a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom,
It is an iodine atom. The N, N'-bis (heteroaryl) -4,4'-bipyridinium compound synthesized as an intermediate in the present invention is represented by the following general formula (II). Embedded image Wherein R and X are R and X in the general formula (I).
And the preferred embodiments are also the same. The amines used in the present invention are preferably compounds represented by the following general formula (III). General formula (III) R 1 -NH 2 In the formula, R 1 represents a substituent. Examples of the substituent represented by R 1 include the same substituents as those exemplified as the substituent of the heteroaryl group represented by R in the general formula (I). R 1 is preferably an alkyl group,
An aralkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, an aryl group, and a heterocyclic group, particularly preferably an alkyl group,
An aryl group. The 4,4'-bipyridinium derivative synthesized by the present invention is represented by the following general formula (IV). Embedded image [0019] In the formula, R 1 R 1 and X are the general formula (III)
And X in the general formula (I) have the same meanings, and preferred embodiments thereof are also the same. Specific examples of the compounds represented by the general formulas (I) to (IV) are shown below, but the present invention is not limited thereto. Embedded image Embedded image Embedded image Embedded image 4, by heteroaryl halogen compounds
The amount of the heteroaryl halogen compound used in the quaternization of 4′-bipyridine is preferably 2 to 10 moles, more preferably 2 to 5 moles relative to 4,4′-bipyridine. The reaction temperature is preferably between 20 ° C. and 200 ° C., particularly preferably between 80 ° C. and 150 ° C. The reaction time is preferably 1 to 100 hours, more preferably 3 to 50 hours. As the reaction solvent, toluene, xylene,
Hydrocarbon solvents such as hexane, amide solvents such as dimethylformamide and dimethylimidazolidone, ether solvents such as tetrahydrofuran, alcohol solvents such as methanol, ethanol and butanol, nitrile solvents such as acetonitrile, and ketones such as acetone Solvents, ester solvents such as ethyl acetate, sulfolane, dimethyl sulfoxide, etc. can be used.
You may use together the organic solvent of a seed | species or more. Most preferred is an alcohol solvent. Moreover, you may use the heteroaryl halogen compound which is a quaternizing agent as a reaction solvent as it is. The amount of amine used in the substitution reaction with amines is N, N′-bis (heteroaryl) -4,4 ′.
-2-10 times mole is preferable with respect to a bipyridinium compound, More preferably, it is 2-3 times mole. The reaction temperature is preferably between 20 ° C. and 150 ° C., particularly preferably between 20 ° C. and 100 ° C. The reaction time is preferably 1 to 20 hours, more preferably 3 to 12 hours. The reaction system is a two-phase system of water-organic solvent,
Either a hydrous organic solvent or a homogeneous system of an organic solvent may be used. Examples of organic solvents include amide solvents such as dimethylformamide and dimethylimidazolidone, alcohol solvents such as methanol, ethanol, and butanol,
Sulfolane, dimethyl sulfoxide and the like can be used, and two or more organic solvents may be used in combination. Most preferred are amide solvents, alcohol solvents or water-containing solvents. The following examples are provided to illustrate the present invention in more detail but are not intended to limit the scope of the invention. [Example 1] Synthesis of Compound (II-2) 4,4'-Bipyridine (1.56 g, 0.010 mol)
And Compound (I-2) (4.07 g, 0.024 mol)
Was dissolved in butanol (20 mL), refluxed for 10 hours, filtered, and heated and washed with ethanol (50 mL) to obtain 3.72 g of compound (II-2) as a dark yellow powder. This corresponds to 75% of the theoretical yield. Analytical data: λmax: 355 nm (in methanol) MS (m / e): 424 (M + ) Synthesis of compound (IV-2) Compound (II-2) (1.98 g, 4.0 mmol) and Compound (III-2) (1.43 g, 9.6 mmol) was dissolved in DMF (25 mL), stirred at 90 ° C. for 6 hours, and then ethyl acetate (200 mL) was added. 2 at room temperature
After stirring for a period of time, the mixture was filtered and washed with ethyl acetate (50 mL) to obtain 1.14 g of a compound (IV-2) as a white yellow powder. This corresponds to 58% of the theoretical yield. Analytical data: 1 H-NMR (D 2 O): 9.6 (d, 4
H), 9.1 (d, 4H), 7.3-7.7 (m, 6
H), 2.3 (q, 8H), 1.1 (t, 12H) [Example 2] Synthesis of Compound (II-8) 4,4′-bipyridine (6.20 g, 0.040 mol)
And Compound (I-8) (36.4 g, 0.32 mol) was refluxed for 4 hours, and then DMF (100 mL) was added. After stirring at room temperature for 2 hours, the mixture was filtered and DMF (50 m
L) and 14.1 of the black powdered compound (II-8)
g was obtained. This corresponds to 92% of the theoretical yield. Analytical data: 1 H-NMR (D 2 O): 9.8 (d, 4
H), 8.9 (d, 4H), 8.8 (d, 2H), 8.
4 (dd, 2H), 8.2 (d, 2H), 7.9 (d
d, 2H) Synthesis of Compound (IV-4) Compound (II-8) (1.92 g, 5.0 mmol) and Compound (III-4) (2.22 g, 0.012 mol) were combined with DMF. (20 mL) and stirred at 100 ° C. for 6 hours. The resulting yellow precipitate was collected by filtration and DMF (50 m
L) and acetone (50 mL) were washed to obtain 0.75 g of yellow powdered compound (IV-4). This is 2 of the theoretical yield.
It corresponds to 7%. Analytical data: 1 H-NMR (D 2 O): 8.7-10.3
(Broad, 8H), 7.6 (d, 3H), 7.3-
7.5 (m, 5H) [Example 3] Synthesis of Compound (II-10) 4,4′-Bipyridine (5.0 g, 0.032 mol) and Compound (I-10) (9.1 g, 0.079 mol) were added to DMF (200 mL). Dissolved and stirred at 90 ° C. for 48 hours. The reaction solution was cooled to room temperature, filtered, and DMF
(50 mL) washed with yellow powder compound (II-10)
11.0g was obtained. This corresponds to 89% of the theoretical yield. Analytical data: 1 H-NMR (D 2 O): 10.4 (d, 4
H), 9.3 (d, 4H), 8.9 (d, 4H), 8.
0 (d, 2H) Synthesis of Compound (IV-10) Compound (II-10) (2.73 g, 7.1 mmol) and Compound (III-10) (2.4 g, 0.016 mol)
Was dissolved in DMF (40 mL). The mixture was stirred at room temperature for 6 hours, filtered, and washed with acetone (50 mL) to obtain 2.15 g of yellow powdered compound (IV-10). This corresponds to 61% of the theoretical yield. Analytical data: 1 H-NMR (DMSO-d 6 ): 9.5
(D, 4H), 8.7 (d, 4H), 2.4 (s, 18
H), 1.8 (s, 12H) From the above results, it can be seen that the synthesis method of the present invention provides a 4,4′-bipyridinium derivative with a simple and good yield. In addition, the present invention is advantageous in terms of economy and safety as an industrial production method in that it can be synthesized using various heteroaryl halogen compounds that are easily available without risk of explosiveness. According to the synthesis method of the present invention, a 4,4'-bipyridinium derivative can be produced in a simple process with a high yield. In addition, since it can be easily synthesized from a heteroaryl halogen compound, it can be produced more safely and cheaply than conventional methods.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4C055 AA01 AA05 AA06 AA10 BA01 BA02 BA54 BB10 CA01 DA30 DB03 DB04 DB08 EA01 EA03 FA01 4C063 AA05 BB02 CC29 CC62 DD12 EE03    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    F-term (reference) 4C055 AA01 AA05 AA06 AA10 BA01                       BA02 BA54 BB10 CA01 DA30                       DB03 DB04 DB08 EA01 EA03                       FA01                 4C063 AA05 BB02 CC29 CC62 DD12                       EE03

Claims (1)

【特許請求の範囲】 【請求項1】 4,4’−ビピリジンと下記一般式
(I)で表されるヘテロアリールハロゲン化合物とか
ら、下記一般式(II)で表されるN,N'−ビス(ヘテロア
リール)−4,4’−ビピリジニウム化合物を合成し、
次いで下記一般式(III)で表されるアミン類を反応さ
せることによって、下記一般式(IV)で表される4,
4’−ビピリジニウム誘導体を合成することを特徴とす
る4,4’−ビピリジニウム誘導体の製造方法。 【化1】 [式中、Rはヘテロアリール基を表し、R1は置換基を表
し、Xはハロゲン原子を表す。]
What is claimed is: 1. N, N'- represented by the following general formula (II) from 4,4'-bipyridine and a heteroaryl halogen compound represented by the following general formula (I): A bis (heteroaryl) -4,4′-bipyridinium compound is synthesized,
Next, by reacting amines represented by the following general formula (III), 4, 4 represented by the following general formula (IV):
4. A method for producing a 4,4′-bipyridinium derivative, comprising synthesizing a 4′-bipyridinium derivative. [Chemical 1] [Wherein, R represents a heteroaryl group, R 1 represents a substituent, and X represents a halogen atom. ]
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