JP2003261568A - 環状シクロファン、アザカリックスピリジンの製造法及びその利用法 - Google Patents

環状シクロファン、アザカリックスピリジンの製造法及びその利用法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 包接化合物のホスト分子としての利用できる
新規な環状化合物であるアザカリックスピリジンを提供
する。 【解決手段】 4,6の反復構成単位からなる環状化合物
である次の化学式: 【化1】 (式中、Rは炭素数1〜6のアルキル基を示す。)の化
合物1及び2で表されるアザカリックスピリジンを提供
する。これらの環状化合物は2,6-ジハロゲン化ピリジン
と2,6-ジ(アルキルアミノ)ピリジン(アルキルは炭素
数1〜6のアルキルを示す。)もしくは2-ハロゲン化-6
-アルキルアミノピリジン(アルキルは炭素数1〜6の
アルキルを示す。)をパラジウム錯体触媒存在下で縮合
反応させることによって製造することができる。新規な
アザカリックスピリジンの製造によって環状骨格内に孤
立電子対を集約させ、ルイス酸性を有する原子及び分子
を包接することが可能となり、新しい金属錯体触媒及び
電荷移動錯体を提供できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、環状シクロファ
ン、4,6の反復構成単位からなる環状化合物であるアザ
カリックスピリジン及びその製造法並びに利用法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】芳香環を構造中に有する環状化合物は安
定かつ歪みをほとんど持たないことから環構造の内孔の
大きさによって特定の分子を認識し包接することができ
ることが知られている[例えば、「包接化合物」東京化
学同人、25頁(1989)]。
【0003】また、パラジウム錯体触媒を用いるハロゲ
ン化芳香族化合物とアミンの反応では、種々の芳香族ア
ミン類が効率よく得られることが知られており[例え
ば、有機合成化学協会誌、59巻、607頁(2001)]、製造法
としては、例えば特開平-97451号明細書に提案されてい
る。そして、この製造法を二官能性のジハロゲン化芳香
属化合物とジアミノ化合物に適用することにより、重合
体や環状化合物の製造が提案されている[例えば、J. Or
g. Chem., 64巻、8236頁(1999)]。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、芳香環を構造
中に有する従来の環状化合物の包接特性はそのπ電荷移
動や疎水性相互作用によるものであり、包接可能な原子
及び分子は限定される。そのため、環状包接化合物を構
成する分子構造を工夫することにより、従来の環状包接
化合物にはない物性を備えた物質の開発が望まれてい
る。例えば、芳香環を遷移金属に対して配位機能を有す
ることが知られているピリジン等の複素六員環に置き換
えた場合、環状構造の内側に遷移金属を包接した錯体が
得られる[例えば、有機合成化学協会誌、56巻、604頁(1
998)]。
【0005】本発明は、これらの状況の下、新しい分子
構造を有する環状化合物を探索すべく鋭意研究の結果完
成したものである。
【0006】本発明の課題は、遷移金属に対して配位機
能を有することが知られているピリジン環とアミノ基を
直接結合させた新規な環状化合物を提供することにあ
る。
【0007】また、本発明の他の課題は、従来の非環状
キレート配位子や環状包接化合物とは異なる包接機能及
び配位特性を有する環状包接化合物を提供することにあ
る。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、環式化合物で
あって、次の化学式:
【化2】 (式中、Rは炭素数1〜6のアルキル基を示す。)の化
合物1又は2で表されることを特徴とするアザカリック
スピリジンに係るものである。
【0009】また、本発明は、包接錯体であって、[化
2]の化合物1又は2で表されるアザカリックスピリジ
ンを包接化合物のホスト分子としていることを特徴とす
る包接錯体に係るものである。
【0010】本発明者は、上記目的が、遷移金属に対し
て配位機能を有することが知られているピリジン環の2,
6-位をアミノ基で架橋し、反復構成単位を6又は4結合
させた[化2]で表される化合物1又は2で表されるア
ザカリックスピリジンによって達成されることを見出
し、本発明に到達した。
【0011】本発明によれば、ピリジン環とアミノ基を
直接結合させることによって内孔に多数の孤立電子対を
集約させた環状化合物を製造することができ、環の内側
の塩基性を高め、ルイス酸性を有する原子及び分子との
相互作用を向上させることが可能となる。
【0012】さらに、環構造を構成する反復構成単位数
を変えることによって配位座となるピリジン環内窒素及
びアミノ基の幾何配置を制御もしくは固定化し、従来の
非環状キレート配位子や環状包接化合物とは異なる包接
機能及び配位特性を有する環状包接化合物を提供するこ
とができる。
【0013】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を説明する。
本発明の上記環状化合物は、ピリジンの2,6-位をハロゲ
ンに置換した2,6-ジハロゲン化ピリジンとピリジンの2,
6-位をアミノ基で置換した2,6-ジ(アルキルアミノ)ピ
リジン(アルキルは炭素数1〜6のアルキルを示す。)
もしくはピリジンの2-位をハロゲンに、6-位をアミノ基
で置換した2-ハロゲン化-6-アルキルアミノピリジン
(アルキルは炭素数1〜6のアルキルを示す。)をパラ
ジウム錯体触媒存在下で次の反応式:
【化3】 (式中、Rはアルキル基を示す。)で表される縮合反応
によって製造される。
【0014】上記の反応において、パラジウム錯体触媒
には、反応直前に反応系で合成したものをそのまま用い
るか、又は予め合成単離したものを用いることもでき
る。
【0015】かかるパラジウム錯体触媒は、中性配位子
存在下での還元反応及び配位子交換反応なる方法によっ
て生成されるパラジウム錯体であり、その中性配位子と
してはトリ-tert-ブチルホスフィン、ビスジフェニルホ
スフィノバイナフチル等を例示することができる。
【0016】本発明では、4,6の反復構成単位からなる
環状化合物であるアザカリックスピリジンを提供する。
この環状化合物は、2,6-ジハロゲン化ピリジンと2,6-ジ
(メチルアミノ)ピリジンもしくは2-ハロゲン化-6-メ
チルアミノピリジンをパラジウム錯体触媒存在下で縮合
反応させることによって製造する。
【0017】本発明によれば、アザカリックスピリジン
の製造によって環状骨格内に孤立電子対を集約させ、ル
イス酸性を有する原子及び分子を包接可能となり、新し
い金属錯体触媒及び電荷移動錯体を提供できる。
【0018】
【実施例】以下、本発明をさらに具体的かつ詳細に、実
施例について説明する。 実施例1 トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム0.0375
mmol、トリ-tert-ブチルホスフィン0.1125 mmolをトル
エン150 mlに溶解し、ナトリウム-tert-ブトキシド2.25
mmolを加え、さらに0.75 mmolの2,6-ジブロモピリジン
と0.75 mmolの2,6-ジ(メチルアミノ)ピリジンを加え
て、70℃の反応温度で72時間反応させた。この反応によ
り環状化合物であるアザカリックスピリジンが得られ
た。
【0019】パラジウム錯体や副生成物である臭化ナト
リウム及び非環状化合物を除くために、下記の(イ)か
ら(ニ)の操作を行った。 (イ)アンモニア水(29%)で洗浄し、トルエンで抽出 (ロ)カラムクロマトグラフィー(アルミナ、溶出液:
クロロホルム/酢酸エチルの2:1混合溶液)で分離精製 (ハ)カラムクロマトグラフィー(アルミナ、溶出液:
クロロホルム)で分離精製 (ニ)カラムクロマトグラフィー(プロピルアミン修飾
シリカゲル、溶出液:クロロホルム)で分離精製
【0020】以上の精製操作により粉状環状化合物1を
単離し、真空ラインを用いて乾燥した。この環状化合物
1の元素分析値は炭素67.9%、水素5.7%、窒素26.1%、
塩素0.1%であり、N-メチルアミノピリジンを反復構成単
位とする環状化合物の計算値(炭素67.9%、水素5.7
%、窒素26.4%)とほぼ一致した。本実施例における環
状化合物の収率は10%であった。
【0021】上記の環状化合物はクロロホルム、アセト
ン、アセトニトリル、テトラヒドロフラン等の一般的な
極性有機溶媒に可溶であった。そのため、質量分析(FAB
MS)を行ったところ、m/z = 636に主のピークが観測さ
れ、N-メチルアミノピリジンを反復構成単位とし、反復
構成単位数が6から成る環状化合物1の分子イオンピーク
と一致することがわかった。
【0022】更に、化合物1をクロロホルム−メタノー
ル混合溶媒から再結晶することにより単結晶を作成し、
X線結晶構造解析を行ったところ、N-メチルアミノピリ
ジンを反復構成単位とし、反復構成単位数が6から成る
環状化合物1の分子構造と一致することが確認された。
【0023】また、上記環状化合物1の1H NMRスペクト
ルは以下のシグナルを示した。1 H NMR (in CDCl3) d 7.37 (t, 6H), 6.35 (d, 12H),
3.46 (s, 18H)
【0024】実施例2 トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム0.0375
mmol、トリ-tert-ブチルホスフィン0.1125 mmolをトル
エン150 mlに溶解し、ナトリウム-tert-ブトキシド2.25
mmolを加え、さらに0.75 mmolの2,6-ジブロモピリジン
と0.75 mmolの2,6-ジ(メチルアミノ)ピリジンを加え
て、70℃の反応温度で72時間反応させた。この反応によ
り環状化合物であるアザカリックスピリジンが得られ
た。
【0025】パラジウム錯体や副生成物である臭化ナト
リウム及び非環状化合物を除くために、下記の(イ)か
ら(ニ)の操作を行った。 (イ)アンモニア水(29%)で洗浄し、トルエンで抽出 (ロ)カラムクロマトグラフィー(アルミナ、溶出液:
クロロホルム/酢酸エチルの2:1混合溶液)で分離精製
(ハ)カラムクロマトグラフィー(アルミナ、溶出液:
クロロホルム)で分離精製 (ニ)カラムクロマトグラフィー(プロピルアミン修飾
シリカゲル、溶出液:クロロホルム)で分離精製(実施
例1とは異なる溶出速度のフラクションを分離精製)
【0026】以上の精製操作により粉状環状化合物2を
単離し、真空ラインを用いて乾燥した。本実施例におけ
る環状化合物の収率は2%であった。
【0027】上記の環状化合物はクロロホルム、アセト
ン、アセトニトリル、テトラヒドロフラン等の一般的な
極性有機溶媒には可溶であった。そのため、質量分析(F
AB MS)を行ったところ、m/z = 424に主のピークが観測
され、N-メチルアミノピリジンを反復構成単位とし、反
復構成単位数が4から成る環状化合物2の分子イオンピー
クと一致することがわかった。
【0028】また、上記環状化合物2の1H NMRスペクト
ルは以下のシグナルを示した。1 H NMR (in CDCl3) d 7.35 (t, 4H), 6.35 (d, 8H), 3.
20 (s, 12H)
【0029】実施例3 トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム0.05 m
mol、トリ-tert-ブチルホスフィン0.15 mmolをトルエン
30 mlに溶解し、ナトリウム-tert-ブトキシド3 mmolを
加え、さらに1.1 mmolの2-ブロモ-6-メチルアミノピリ
ジンを加えて、70℃の反応温度で72時間反応させた。こ
の反応により環状化合物であるアザカリックスピリジン
が得られた。以後の操作は実施例1と同様に行った。こ
の反応により実施例1で得られたものと同一の環状化合
物である粉状環状化合物1が収率8%で得られた。
【0030】実施例4 実施例2で得られたアザカリックスピリジン(化合物
2)のクロロホルム溶液に過塩素酸銅のエタノール溶液
を加えたところ、薄茶色の沈殿物が生成した。この沈殿
物を濾過・洗浄することにより、化合物2の銅錯体であ
る化合物3を調製した。
【0031】化合物3をアセトニトリルから再結晶する
ことにより単結晶を作成し、X線結晶構造解析を行った
ところ、環状構造内に銅イオンを一つ取り込んだ次の化
学式:
【化4】 で表される錯体が生成していることが確認された。この
ような現象は、本発明の環状化合物が遷移金属に対して
包接可能なホスト分子として使用可能なことを示してい
る。
【0032】
【発明の効果】本発明の環状包接化合物であるアザカリ
ックスピリジンは、有機溶媒に可溶であり、環状骨格内
に孤立電子対を集約していることから、金属イオンや電
子受容性分子を包接するホスト分子としての特性を有す
る。
【0033】また、本発明の製造法により、2種類の反
復構成単位数の異なる、すなわち環サイズの異なる環状
化合物が提供できることから、ゲストとなる原子もしく
は分子のサイズに応じた環状包接化合物を提供できる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宮崎 優子 神奈川県横浜市緑区長津田町4259番地 東 京工業大学内 Fターム(参考) 4C065 AA09 CC05 DD05 EE05 HH01 JJ01 KK09 LL01 PP01 QQ02 4H039 CA42 CH20

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 環式化合物であって、 次の化学式: 【化1】 (式中、Rは炭素数1〜6のアルキル基を示す。)の化
    合物1又は2で表されることを特徴とするアザカリック
    スピリジン。
  2. 【請求項2】 複素環化合物であるピリジンの2,6-位を
    ハロゲンに置換した2,6-ジハロゲン化ピリジンと複素環
    化合物であるピリジンの2,6-位をアミノ基で置換した2,
    6-ジ(アルキルアミノ)ピリジン(アルキルは炭素数1
    〜6のアルキルを示す。)もしくは2-ハロゲン化-6-ア
    ルキルアミノピリジン(アルキルは炭素数1〜6のアル
    キルを示す。)をパラジウム錯体触媒存在下で縮合反応
    させることを特徴とする[化1]の化合物1又は2で表
    されるアザカリックスピリジンの製造法。
  3. 【請求項3】 包接錯体であって、 [化1]の化合物1又は2で表されるアザカリックスピ
    リジンを包接化合物のホスト分子としていることを特徴
    とする包接錯体。
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