JP2005314377A - ビピリジニウム化合物の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】中間体を単離することなく一貫で目的物を製造できるビピリジン化合物の製造方法を提供する。
【解決手段】置換基を有していてもよいビピリジンと一般式（１）：R-X[一般式（１）中Rは（ヘテロ）アリール基を表し、Xはハロゲン原子を表す]で表わされる（ヘテロ）アリールハロゲン化合物を反応させて 一般式（２）：
【化１】
[一般式（２）中R11〜R18は各々独立に水素原子又は置換基を表わす。R、Xは上記と同義である]で表されるN,N’-ビス（（ヘテロ）アリール）-4,4’-ビピリジウム化合物を製造し、これを単離することなく 一般式（３）：R1-NH2[一般式（３）中R1は置換基を有していてもよい（ヘテロ）アリール基またはアルキル基を表す]で表されるアミン化合物と反応させて 一般式（４）：
【化２】
[一般式（４）中R11、R12〜R18、R1、Xは上記と同義である]で表わされる4,4’-ビピリジニウム化合物を製造する方法であって、反応溶媒として多価アルコールを用いることを特徴とする方法。
【選択図】 なし
【解決手段】置換基を有していてもよいビピリジンと一般式（１）：R-X[一般式（１）中Rは（ヘテロ）アリール基を表し、Xはハロゲン原子を表す]で表わされる（ヘテロ）アリールハロゲン化合物を反応させて 一般式（２）：
【化１】
[一般式（２）中R11〜R18は各々独立に水素原子又は置換基を表わす。R、Xは上記と同義である]で表されるN,N’-ビス（（ヘテロ）アリール）-4,4’-ビピリジウム化合物を製造し、これを単離することなく 一般式（３）：R1-NH2[一般式（３）中R1は置換基を有していてもよい（ヘテロ）アリール基またはアルキル基を表す]で表されるアミン化合物と反応させて 一般式（４）：
【化２】
[一般式（４）中R11、R12〜R18、R1、Xは上記と同義である]で表わされる4,4’-ビピリジニウム化合物を製造する方法であって、反応溶媒として多価アルコールを用いることを特徴とする方法。
【選択図】 なし
Description
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有用なビピリジニウム化合物好ましくは2,2’-ビピリジニウム化合物及び4,4’-ビピリジニウム化合物の製造方法に関する。
4,4’-ビピリジニウム化合物は除草剤としてすで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’−ビピリジニウム化合物の製造方法としてはメンシュトキン反応と呼ばれる製造法があるが、本方法ではアリール置換誘導体の４，４’−ビピリジニウム化合物は製造できない。アリール置換の４，４’−ビピリジニウム化合物の製造法としては、従来以下に示す方法が知られている（非特許文献１）。
また別のアリール置換の４，４’−ビピリジニウム化合物の製造法として、４，４’−ビピリジンとヘテロアリールハロゲン化合物を反応させることを鍵段階とする方法も開示されている（特許文献１）。
一方近年化学品製造プロセスの環境に対する負荷が問題になってきており、反応条件が温和で、環境や作業に対する負荷が少なく、有害な溶剤や反応剤等を可能な限り使用しないクリーンな化学反応が求められるようになってきている（例えば、非特許文献２）。
特開２００３―１２８６５４号公報
Bull. Chem. Soc. Jpn., 1991年、64巻、321〜323ページ、
化学フロンティア・まるつき数字４・「グリーンケミストリー」、化学同人、ＧＳＣネットワーク訳、２００１年１１月３０日
非特許文献１に記載の方法は、第１段階である4,4’-ビピリジンとアリールハロゲン化合物の反応がアセトニトリル中72時間加熱と長く、製造を行う場合のコストアップ要因となるため満足すべき方法とは言い難い。さらに生成物であるN,N’-ビス（アリール）-4,4’-ビピリジウム化合物が皮膚刺激性やかぶれ性を有しており、取り扱いに格段の注意が必要である。また本発明者らの検討によれば、特許文献１に開示されている方法も4,4’-ビピリジンとヘテロアリールハロゲン化合物の反応に長時間が必要であり、反応制御が困難なことが明らかとなった。 反応が不完全だとN-ヘテロアリール化が1ケで止まってしまい、目的物の生成率低下原因となる。 一方反応率の向上を目的として反応温度を上昇すると、目的物の分解が進行する結果となった。
このように従来から知られている４，４’−ビピリジニウム化合物の製造方法は効率、原料あるいは中間体の安全性、所要時間、環境への配慮などを考慮すると決して有利な方法とは言えず、温和かつ簡便な操作で純度の高い４，４’−ビピリジニウム化合物を安全に製造できる技術が強く求められていた。
従って本発明の目的は、工業的規模で安全、効率的、経済的に実施可能な４，４’−ビピリジニウム化合物の製造方法を提供することにある。
従って本発明の目的は、工業的規模で安全、効率的、経済的に実施可能な４，４’−ビピリジニウム化合物の製造方法を提供することにある。
本発明者らは上記の事情に鑑みビピリジニウム化合物好ましくは４，４’−ビピリジニウム化合物の製造方法について鋭意研究した結果、予想外にもある特定の反応条件を採用することで反応を温和化し、かつ中間体を単離することなく一貫で目的物を製造できることを見出し、本発明を完成するに至ったものである。すなわち本発明は、下記の手段によって達成された。
（１）置換基を有していてもよいビピリジンと
一般式（１）：Ｒ−Ｘ
[一般式（１）中Ｒは（ヘテロ）アリール基を表し、Ｘはハロゲン原子を表す］
で表わされる（ヘテロ）アリールハロゲン化合物を反応させて
一般式（２）：
（１）置換基を有していてもよいビピリジンと
一般式（１）：Ｒ−Ｘ
[一般式（１）中Ｒは（ヘテロ）アリール基を表し、Ｘはハロゲン原子を表す］
で表わされる（ヘテロ）アリールハロゲン化合物を反応させて
一般式（２）：
［一般式（２）中Ｒ11、Ｒ12、Ｒ13、Ｒ14、Ｒ15、Ｒ16、Ｒ17、Ｒ18は各々独立に水素原子又は置換基を表わす。Ｒ、Ｘは上記と同義である］
で表されるビピリジウム化合物を製造し、これを単離することなく
一般式（３）：Ｒ1−ＮＨ2
[一般式（３）中R1は置換基を有していてもよい（ヘテロ）アリール基またはアルキル基を表す]
で表されるアミン化合物と反応させて
一般式（４）：
で表されるビピリジウム化合物を製造し、これを単離することなく
一般式（３）：Ｒ1−ＮＨ2
[一般式（３）中R1は置換基を有していてもよい（ヘテロ）アリール基またはアルキル基を表す]
で表されるアミン化合物と反応させて
一般式（４）：
[一般式（４）中R11、R12、R13、R14、R15、R16、R17、R18、R1、Xは一般式（２）におけると同義である]
で表わされるビピリジニウム化合物を製造する方法であって、反応溶媒として多価アルコールを用いることを特徴とする方法。上記のビピリジンは２，２’−ビピリジン、４，４’−ビピリジンが好ましいが、４，４’−ビピリジンがより好ましい。上記のビピリジニウム化合物は２，２’−ビピリジニウム化合物、４，４’−ビピリジニウム化合物が好ましいが、４，４’−ビピリジニウム化合物がより好ましい。
（２）該多価アルコールがエチレングリコール、プロピレングリコール、ブチレングリコール、グリセリン、ジエチレングリコール、トリエチレングリコールからなる群より選択される少なくとも１つであることを特徴とする（１）に記載の方法。
で表わされるビピリジニウム化合物を製造する方法であって、反応溶媒として多価アルコールを用いることを特徴とする方法。上記のビピリジンは２，２’−ビピリジン、４，４’−ビピリジンが好ましいが、４，４’−ビピリジンがより好ましい。上記のビピリジニウム化合物は２，２’−ビピリジニウム化合物、４，４’−ビピリジニウム化合物が好ましいが、４，４’−ビピリジニウム化合物がより好ましい。
（２）該多価アルコールがエチレングリコール、プロピレングリコール、ブチレングリコール、グリセリン、ジエチレングリコール、トリエチレングリコールからなる群より選択される少なくとも１つであることを特徴とする（１）に記載の方法。
本発明の方法により、除草剤やエレクトロクロミック表示材料として有用なビピリジニウム化合物好ましくは４，４’−ビピリジニウム化合物を工業的規模で安全に、効率的、かつ経済的に製造することができる。
まず本発明の製造方法において使用される一般式（１）で表される（ヘテロ）アリールハロゲン化合物について説明する。一般式（１）中Ｒは（ヘテロ）アリール基を表す。
ここで（ヘテロ）アリール基とは芳香族性を有する環状残基を意味し、炭素原子のみで構成されるアリール基、Ｎ、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ等のヘテロ原子を含有するヘテロアリール基のいずれであってもよい。前記「アリール基」および「ヘテロアリール基」は置換基を有するものを包含する。
一般式（１）： Ｒ−Ｘ
ここで（ヘテロ）アリール基とは芳香族性を有する環状残基を意味し、炭素原子のみで構成されるアリール基、Ｎ、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ等のヘテロ原子を含有するヘテロアリール基のいずれであってもよい。前記「アリール基」および「ヘテロアリール基」は置換基を有するものを包含する。
一般式（１）： Ｒ−Ｘ
Ｒが炭素原子のみで構成されるアリール基である場合、該アリール基は置換基を有していてもよい。該アリール基としてはフェニル基あるいはナフチル基が挙げられるが、フェニル基が好ましく、環上に電子吸引性基が置換したフェニル基がより好ましい。前記電子吸引性基としてはシアノ基、ニトロ基、炭素数１〜６のアシル基、炭素数１〜６のアルコキシカルボニル基、炭素数１〜６のアルキルスルホニル基等が挙げられるが、これらの中でもシアノ基、ニトロ基、または炭素数１〜６のアルキルスルホニル基が好ましい。最も好ましい置換基はニトロ基であり、Ｒとしては２，４−ジニトロフェニル基がもっとも好ましい。
ＲがＮ、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ等のヘテロ原子を含有するヘテロアリール基である場合、該ヘテロアリール基としては環を構成する炭素数１〜２０、より好ましくは３〜１０のものが好ましく、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、ピリミジン環等を挙げることができる。これらの中でも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、またはピリミジン環が好ましく、チアゾール環、ベンゾチアゾール環、またはピリミジン環がより好ましい。
以上説明したヘテロアリール基は置換基を有していてもよい。本明細書においてある官能基（例えばアリール基、アリールオキシ基、アルキル基など）について「置換基を有していてもよい」という場合には、置換基の個数及び種類は特に限定されず、複数個の置換基が存在する場合にはそれらは同一でも異なっていてもよい。存在可能な置換基としては、例えばハロゲン原子、アルキル基、ハロアルキル基、アルコキシ基、ハロアルコキシ基、アリール基、アリールオキシ基、アリールアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、シアノ基、水酸基、カルボキシル基、スルホ基、ジアルキルアミノ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、アルキルスルホニル基、アリールスルホニル基、ニトロ基、ホルミル基、アルキルカルボニル基、アリールカルボニル基、アルコキシカルボニル基、カルバモイル基、スルファモイル基、アルキレンジオキシ基などを挙げることができるが、これらに限定されることはない。また、これらの置換基がさらに１個又は２個以上の置換基を有していてもよい。このような場合、置換基として上記に例示した置換基を好適に用いることができる。例えば、アリールアルキル基やアリールカルボニル基などアリール基を有する置換基は、そのアリール環上にアルキル基、ハロゲン原子、アルコキシ基など１〜５個程度、好ましくは１〜２個有していてもよい。
一般式（１）中Xはハロゲン原子を表す。本明細書において「ハロゲン原子」という場合にはフッ素原子、塩素原子、臭素原子、又はヨウ素原子のいずれでもよいが、原料の入手の容易さや価格の点から塩素原子または臭素原子が好ましく、塩素原子がより好ましい。
本発明で中間体として製造されるＮ，Ｎ’−ビス（（ヘテロ）アリール）−ビピリジウム化合物は、一般式（２）で表わされる。
一般式（２）：
一般式（２）：
一般式（２）中Ｒ11、Ｒ12、Ｒ13、Ｒ14、Ｒ15、Ｒ16、Ｒ17、Ｒ18は各々独立に水素原子又は置換基を表わす。置換基としてはハロゲン原子、アルキル基、ハロアルキル基、アルコキシ基、ハロアルコキシ基、アリール基、アリールオキシ基、アリールアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、シアノ基、水酸基、カルボキシル基、スルホ基、ジアルキルアミノ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、アルキルスルホニル基、アリールスルホニル基、ニトロ基、ホルミル基、アルキルカルボニル基、アリールカルボニル基、アルコキシカルボニル基、カルバモイル基、スルファモイル基、アルキレンジオキシ基などを挙げることができるが、これらに限定されることはない。本発明においてはＲ11、Ｒ12、Ｒ13、Ｒ14、Ｒ15、Ｒ16、Ｒ17、Ｒ18が全て水素原子であるものがより好ましい。Ｒ及びＸは一般式（１）において説明したものと同義であり、好ましい範囲も同一である。
次に一般式（３）で表わされるアミン化合物について説明する。
一般式（３）：Ｒ1−ＮＨ2
一般式（３）中R1は置換基を有していてもよい（ヘテロ）アリール基またはアルキル基を表す。（ヘテロ）アリール基としては一般式（１）において説明したものと同一のものを挙げることができる。好ましくはフェニル基、1−ナフチル基、2−ナフチル基である。 これらは置換基を有していてもよく、存在可能な置換基としては、例えばハロゲン原子、アルキル基、ハロアルキル基（ハロゲン置換アルキル基）、アルコキシ基、ハロアルコキシ基（ハロゲン置換アルコキシ基）、アリール基、アリールオキシ基、アリールアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、シアノ基、水酸基、カルボキシル基、スルホ基、ジアルキルアミノ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、アルキルスルホニル基、アリールスルホニル基、ニトロ基、ホルミル基、アルキルカルボニル基、アリールカルボニル基、アルコキシカルボニル基、カルバモイル基、スルファモイル基、アルキレンジオキシ基などを挙げることができる。これらの中でもアルキル基、アリール基、アリールオキシ基、アリールアルキル基、水酸基、カルボキシル基、スルホ基、アルキルスルホニル基、アリールスルホニル基、ニトロ基、アルキルカルボニル基、アリールカルボニル基、アルコキシカルボニル基、またはカルバモイル基が好ましく、アルキル基、アリール基、水酸基、カルボキシル基、またはスルホ基がより好ましい。
一般式（３）：Ｒ1−ＮＨ2
一般式（３）中R1は置換基を有していてもよい（ヘテロ）アリール基またはアルキル基を表す。（ヘテロ）アリール基としては一般式（１）において説明したものと同一のものを挙げることができる。好ましくはフェニル基、1−ナフチル基、2−ナフチル基である。 これらは置換基を有していてもよく、存在可能な置換基としては、例えばハロゲン原子、アルキル基、ハロアルキル基（ハロゲン置換アルキル基）、アルコキシ基、ハロアルコキシ基（ハロゲン置換アルコキシ基）、アリール基、アリールオキシ基、アリールアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、シアノ基、水酸基、カルボキシル基、スルホ基、ジアルキルアミノ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、アルキルスルホニル基、アリールスルホニル基、ニトロ基、ホルミル基、アルキルカルボニル基、アリールカルボニル基、アルコキシカルボニル基、カルバモイル基、スルファモイル基、アルキレンジオキシ基などを挙げることができる。これらの中でもアルキル基、アリール基、アリールオキシ基、アリールアルキル基、水酸基、カルボキシル基、スルホ基、アルキルスルホニル基、アリールスルホニル基、ニトロ基、アルキルカルボニル基、アリールカルボニル基、アルコキシカルボニル基、またはカルバモイル基が好ましく、アルキル基、アリール基、水酸基、カルボキシル基、またはスルホ基がより好ましい。
アルキル基としては例えば炭素数１〜２２、好ましくは炭素数１〜１２、より好ましくは炭素数１〜８の直鎖、分岐状、若しくは環状、又はそれらの組み合わせからなるアルキル基が挙げられるが、好ましくは直鎖、分岐鎖あるいは環状のアルキル基である。より具体的にはイソプロピル基、ｔ−ブチル基、シクロヘキシル基、ベンジル基、アダマンチル基などを挙げることができる。
本発明の製造方法により製造されるビピリジニウム化合物は、下記一般式（４）で表わされる。
一般式（４）：
一般式（４）：
一般式（４）中、R11、R12、R13、R14、R15、R16、R17、R18、R1、Xは一般式（２）におけると同義であり、好ましい範囲も同一であり、Ｘ、Ｒ1は一般式（１）、（３）において説明したものと同義であり、好ましい範囲も同一である。
本発明の好ましい実施形態として一般式（１）、一般式（２）、一般式（３）、一般式（４）で表わされる化合物の具体例を以下に示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。
一般式（１）で表わされる化合物の具体例：
一般式（１）で表わされる化合物の具体例：
一般式（２）で表わされる化合物の具体例：
一般式（３）で表わされる化合物の具体例：
一般式（４）で表わされる化合物の具体例：
本発明の製造方法について更に詳述する。本発明の好ましい製造方法は、置換基を有していてもよい４，４’−ビピリジンと一般式（１）で表わされる（ヘテロ）アリールハロゲン化合物を反応させて一般式（２）で表されるＮ，Ｎ’−ビス（（ヘテロ）アリール）−４，４’−ビピリジウム化合物を製造する第１工程、及びＮ，Ｎ’−ビス（（ヘテロ）アリール）−４，４’−ビピリジウム化合物と一般式（３）で表されるアミン化合物と反応させて一般式（４）で表わされる４，４’−ビピリジニウム化合物を製造する第２工程から構成され、これら２工程を一貫で、多価アルコールを反応溶媒として実施することを特徴とする。ここで多価アルコールとしては、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブチレングリコール、グリセリン、ジエチレングリコール、トリエチレングリコールが好ましく挙げられる。これらのなかでもエチレングリコール、プロピレングリコール、グリセリン、ジエチレングリコール、トリエチレングリコールがより好ましい。最も好ましい溶媒はエチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、あるいはこれらの中から選択される複数の溶媒の併用系である。
一般式（１）で表わされる（ヘテロ）アリールハロゲン化合物と４，４’−ビピリジンを反応せしめる第１工程において、（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２．０〜１０．０倍モルの範囲であるが、大過剰に使用しても目的物の生成率／生成速度向上にはそれほど影響しない。逆にあまり過剰に（ヘテロ）アリールハロゲン化合物を使用すると後処理操作が煩雑になり、かえって廃棄物量の増大やコストアップにつながるため工業スケールでの製造では障害となる。
本発明における好ましい（ヘテロ）アリールハロゲン化合物の使用量は２．０〜５．０倍モル、より好ましくは２．０〜３．５倍モル、なおより好ましくは２．０〜３．２倍モルである。
本発明における好ましい（ヘテロ）アリールハロゲン化合物の使用量は２．０〜５．０倍モル、より好ましくは２．０〜３．５倍モル、なおより好ましくは２．０〜３．２倍モルである。
（ヘテロ）アリールハロゲン化合物と４，４’−ビピリジンの反応は１０〜１８０℃の範囲で実施されるが、好ましくは６０〜１５０℃、より好ましくは８０〜１４０℃の範囲で実施される。反応時間は仕込み量、反応温度により異なるが通常９時間以内であり、非特許文献１に記載の方法に比較すると大幅に短い反応時間となっている。反応実施時は特に不活性な雰囲気は不要であるが、アルゴンまたは窒素気流下で反応を行なってもよい。
本発明における多価アルコール類が有効な理由は明確ではない。けれども、以下のように考えることもできる。２価あるいは３価アルコール類は、炭素数が同数の１価アルコールに対して、沸点が高く反応温度を高くし得ること、ビピリジニウム化合物が有する２価のカチオン部に複数の極性基のＯＨ基が配位して１価アルコールよりは溶解しやすいこと、等反応の活性化や溶解性による効果が推定される。
本発明における多価アルコール類が有効な理由は明確ではない。けれども、以下のように考えることもできる。２価あるいは３価アルコール類は、炭素数が同数の１価アルコールに対して、沸点が高く反応温度を高くし得ること、ビピリジニウム化合物が有する２価のカチオン部に複数の極性基のＯＨ基が配位して１価アルコールよりは溶解しやすいこと、等反応の活性化や溶解性による効果が推定される。
以上説明した方法より得られるＮ，Ｎ’−ビス（（ヘテロ）アリール）−４，４’−ビピリジウム化合物は単離することなく一貫で第２工程に使用することが可能であり、効率、コスト、安全性の観点から工業上優れた利点である。
Ｎ，Ｎ’−ビス（（ヘテロ）アリール）−４，４’−ビピリジウム化合物と一般式（３）で表わされるアミン化合物の反応により一般式（４）で表わされる４，４’−ビピリジニウム化合物を製造する工程において、アミン化合物の使用量はＮ，Ｎ’−ビス（（ヘテロ）アリール）−４，４’−ビピリジウム化合物に対して２．０〜１０．０倍モルの範囲であるが、第１工程と同じく大過剰に使用しても目的物の生成率／生成速度向上にはそれほど影響しない。あまり過剰にアミン化合物を使用するとコストアップ、廃棄物量の増大につながるため工業スケールでの製造では障害となる。本発明における好ましいアミン化合物の使用量は２．０〜５．０倍モル、より好ましくは２．０〜３．５倍モル、なおより好ましくは２．０〜３．０倍モルである。反応溶媒は第１工程に用いた溶媒を共通に使用することができる。溶媒として好ましく使用される多価アルコールの範囲は先に説明したものと同一である。また反応混合物の流動性や攪拌効率を向上させる等、工程操作上の観点から補助溶媒を用いることも可能である。補助溶媒として好ましくはメタノール、エタノール、２−プロピルアルコール、アセトン、メチルエチルケトン、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド等が挙げられ、混合して用いても良い。
Ｎ，Ｎ’−ビス（（ヘテロ）アリール）−４，４’−ビピリジウム化合物とアミン化合物の反応は１０〜１８０℃の範囲で実施されるが、好ましくは２０〜１２０℃、より好ましくは２０〜１００℃の範囲で実施される。反応時間は仕込み量、反応温度により異なるが通常６時間以内である。反応実施時は特に不活性な雰囲気は不要であるが、アルゴンまたは窒素気流下で反応を行なってもよい。
反応終了後の反応混合物から目的物を単離する方法としては、常套の分離・精製手段を適用することが可能であるが、例えば反応混合物に貧溶媒を添加したのちに冷却することで目的物を結晶として析出せしめ、これを通常の固液分離によって単離する等の方法を採用することができる。以上のようにして得られる４，４’−ビピリジニウム化合物は、通常これ以上の精製をおこなうことなく以降の工程に進めるほどの高い純度を有するが、用途や目的によってはさらに精製を行っても良い。精製方法としては、メタノール、エタノール、２−プロピルアルコール、アセトン、メチルエチルケトン、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド等の有機溶媒を用いて再結晶やスラリー懸濁精製など通常有機化合物の精製に用いられている手法が適用できる。
［実施例］
以下実施例、比較例によって本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
以下実施例、比較例によって本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
化合物1の合成
合成経路を以下に示す。
合成経路を以下に示す。
４，４’−ビピリジン（２３．４ｇ、０．１５ｍｏｌ）と２，４−ジニトロクロロベンゼン（７６．０ｇ、０．３７５ｍｏｌ）をエチレングリコール（３００ｍＬ）に溶解し、反応混合物を内温１２０℃で６時間攪拌した。反応混合物をＨＰＬＣで分析すると、原料：モノ体：ビス体の生成比は１：２９：７０（ＨＰＬＣ面積強度比）であった。９０℃まで冷却したのち、この反応液に４−ヒドロキシ−３−フェニルアニリン（５５．６ｇ、０．３０ｍｏｌ）加え、反応混合物を内温８０℃で３時間攪拌した。アセトン（３００ ｍＬ）を添加して３０分間加熱還流ののち、内温５℃まで反応混合物を冷却すると結晶が析出した。５℃で２時間攪拌したのち濾過、アセトンで洗浄、乾燥して目的とする化合物１を橙色結晶性粉末として得た。収量５６．０ｇ、収率６６％。
1H-NMR (TMS, CD3OD)：δ 9.54 (d, 4H, ピリジン環部), 8.86 (d, 4H, ピリジン環部), 7.25-7.86 (m, 18H)
融点：250℃以上（分解）
1H-NMR (TMS, CD3OD)：δ 9.54 (d, 4H, ピリジン環部), 8.86 (d, 4H, ピリジン環部), 7.25-7.86 (m, 18H)
融点：250℃以上（分解）
比較例１：化合物１の合成において、アセトニトリルを使用した際の反応結果
合成経路は実施例１に記載のそれと同一である。
４，４’−ビピリジン（１．６ｇ）と２，４−ジニトロクロロベンゼン（７．０ｇ、４，４’−ビピリジンに対して３．５倍モル）をアセトニトリル（３５ｍＬ）に懸濁し、反応混合物を４８時間加熱還流した。４８時間後の反応混合物をＨＰＬＣで分析すると原料：モノ体：ビス体の生成比は１４：８５：１（ＨＰＬＣ面積強度比）であった。さらに加熱還流条件で合計７２時間まで反応を継続したが、これ以上反応は進行しなかった。この反応混合物に４−ヒドロキシ−３−フェニルアニリン（６．６ｇ、４，４’−ビピリジンに対して３．５倍モル）を加え１２時間加熱還流したが、目的とする化合物１の生成は認められなかった。
なお４，４’−ビピリジンと２，４−ジニトロクロロベンゼンを反応させた時点で反応混合物から結晶が析出しており、これを別途分析した結果Ｎ−モノアリール体であることが判った。つまりこの条件では中間体が結晶として析出し、系外へ除去されてしまうためビス体への反応が進行しにくいと考えられる。
合成経路は実施例１に記載のそれと同一である。
４，４’−ビピリジン（１．６ｇ）と２，４−ジニトロクロロベンゼン（７．０ｇ、４，４’−ビピリジンに対して３．５倍モル）をアセトニトリル（３５ｍＬ）に懸濁し、反応混合物を４８時間加熱還流した。４８時間後の反応混合物をＨＰＬＣで分析すると原料：モノ体：ビス体の生成比は１４：８５：１（ＨＰＬＣ面積強度比）であった。さらに加熱還流条件で合計７２時間まで反応を継続したが、これ以上反応は進行しなかった。この反応混合物に４−ヒドロキシ−３−フェニルアニリン（６．６ｇ、４，４’−ビピリジンに対して３．５倍モル）を加え１２時間加熱還流したが、目的とする化合物１の生成は認められなかった。
なお４，４’−ビピリジンと２，４−ジニトロクロロベンゼンを反応させた時点で反応混合物から結晶が析出しており、これを別途分析した結果Ｎ−モノアリール体であることが判った。つまりこの条件では中間体が結晶として析出し、系外へ除去されてしまうためビス体への反応が進行しにくいと考えられる。
比較例２: 化合物１の合成において、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）を使用した際の反応結果
合成経路は実施例１に記載のそれと同一である。
４，４’−ビピリジン（１．６ｇ）と２，４−ジニトロクロロベンゼン（７．０ｇ、４，４’−ビピリジンに対して３．５倍モル）をＤＭＦ（３０ｍＬ）に懸濁し、反応混合物を１２０℃で２０時間攪拌した。２０時間後の反応混合物をＨＰＬＣで分析すると原料：モノ体：ビス体の生成比は１３：８４：３（ＨＰＬＣ面積強度比）であった。さらに同条件で合計３６時間まで反応を継続したのち４−ヒドロキシ−３−フェニルアニリン（６．６ ｇ、４，４’−ビピリジルに対して３．５倍モル）を加え、１２時間反応したが目的とする化合物１の生成はほとんど認められず、これ以上の作業を中止した。
合成経路は実施例１に記載のそれと同一である。
４，４’−ビピリジン（１．６ｇ）と２，４−ジニトロクロロベンゼン（７．０ｇ、４，４’−ビピリジンに対して３．５倍モル）をＤＭＦ（３０ｍＬ）に懸濁し、反応混合物を１２０℃で２０時間攪拌した。２０時間後の反応混合物をＨＰＬＣで分析すると原料：モノ体：ビス体の生成比は１３：８４：３（ＨＰＬＣ面積強度比）であった。さらに同条件で合計３６時間まで反応を継続したのち４−ヒドロキシ−３−フェニルアニリン（６．６ ｇ、４，４’−ビピリジルに対して３．５倍モル）を加え、１２時間反応したが目的とする化合物１の生成はほとんど認められず、これ以上の作業を中止した。
比較例３:化合物１の合成において、メタノールを使用した際の反応結果
合成経路は実施例１に記載のそれと同一である。
４，４’−ビピリジン（１．６ｇ）と２，４−ジニトロクロロベンゼン（７．０ｇ、４，４’−ビピリジンに対して３．５倍モル）をメタノール（３５ｍＬ）に懸濁し、反応混合物を２０時間加熱還流した。２０時間後の反応混合物をＨＰＬＣで分析すると原料：モノ体：ビス体の生成比は１：８５：１４（ＨＰＬＣ面積強度比）であった。さらに同条件で合計３６時間まで反応を継続したのち４−ヒドロキシ−３−フェニルアニリン（６．６ ｇ、４，４’−ビピリジルに対して３．５倍モル）を加え、１２時間反応ののち反応後処理を行なったが、目的とする化合物１を結晶として単離することができなかった。
合成経路は実施例１に記載のそれと同一である。
４，４’−ビピリジン（１．６ｇ）と２，４−ジニトロクロロベンゼン（７．０ｇ、４，４’−ビピリジンに対して３．５倍モル）をメタノール（３５ｍＬ）に懸濁し、反応混合物を２０時間加熱還流した。２０時間後の反応混合物をＨＰＬＣで分析すると原料：モノ体：ビス体の生成比は１：８５：１４（ＨＰＬＣ面積強度比）であった。さらに同条件で合計３６時間まで反応を継続したのち４−ヒドロキシ−３−フェニルアニリン（６．６ ｇ、４，４’−ビピリジルに対して３．５倍モル）を加え、１２時間反応ののち反応後処理を行なったが、目的とする化合物１を結晶として単離することができなかった。
化合物２の合成
合成経路を以下に示す。
合成経路を以下に示す。
４，４’−ビピリジン（７．８ｇ、０．０５ｍｏｌ）と２−クロロベンゾチアゾール（２９．６ｇ、０．１２５ｍｏｌ）をエチレングリコール（１２０ｍＬ）に溶解し、反応混合物を内温１２０℃で８時間攪拌した。この反応液に２−ヒドロキシ−５−フェニルアニリン（１８．５ｇ、０．１０ｍｏｌ）加え、反応混合物を内温８０℃で５時間攪拌した。アセトン（１５０ｍＬ）を添加して３０分間加熱還流ののち、内温１５℃まで反応混合物を冷却すると結晶が析出した。５℃で２時間攪拌したのち濾過、アセトンで洗浄、乾燥して目的とする化合物２を橙色結晶性粉末として得た。収量１７．３ｇ、収率６１％。
1H-NMR (TMS, CD3OD)：δ 9.83 (d, 4H, ピリジン環部), 8.42 (d, 4H, ピリジン環部), 7.12-7.98 (m, 18H)
融点：２５０℃以上（分解）
1H-NMR (TMS, CD3OD)：δ 9.83 (d, 4H, ピリジン環部), 8.42 (d, 4H, ピリジン環部), 7.12-7.98 (m, 18H)
融点：２５０℃以上（分解）
比較例４：化合物２の合成において、アセトニトリルを使用した際の反応結果
合成経路は実施例2に記載のそれと同一である。
４，４’−ビピリジン（１．６ｇ）と２−クロロベンゾチアゾール（６．１ｇ、４，４’−ビピリジンに対して３．５倍モル）をアセトニトリル（３５ｍＬ）に懸濁し、反応混合物を４０時間加熱還流した。４８時間後の反応混合物をＨＰＬＣで分析すると原料：モノ体：ビス体の生成比は２１：７６：３（ＨＰＬＣ面積強度比）であった。この反応混合物に４−ヒドロキシ−３−フェニルアニリン（６．６ｇ、４，４’−ビピリジンに対して３．５倍モル）を加え、１２時間加熱還流ののち後処理を行なったが、目的とする化合物２を単離することができなかった。
合成経路は実施例2に記載のそれと同一である。
４，４’−ビピリジン（１．６ｇ）と２−クロロベンゾチアゾール（６．１ｇ、４，４’−ビピリジンに対して３．５倍モル）をアセトニトリル（３５ｍＬ）に懸濁し、反応混合物を４０時間加熱還流した。４８時間後の反応混合物をＨＰＬＣで分析すると原料：モノ体：ビス体の生成比は２１：７６：３（ＨＰＬＣ面積強度比）であった。この反応混合物に４−ヒドロキシ−３−フェニルアニリン（６．６ｇ、４，４’−ビピリジンに対して３．５倍モル）を加え、１２時間加熱還流ののち後処理を行なったが、目的とする化合物２を単離することができなかった。
化合物３の合成
合成経路を以下に示す。
合成経路を以下に示す。
４，４’−ビピリジン（１５．６ｇ、０．１０ｍｏｌ）と２，４−ジニトロクロロベンゼン（５０．７ｇ、０．２５ｍｏｌ）をエチレングリコール（２００ｍＬ）に溶解し、反応混合物を内温１２０℃で６時間攪拌した。この反応液に４−ヒドロキシ−３−フェニルカルボニルアニリン（４２．７ｇ、０．２０ｍｏｌ）加え、反応混合物を内温９０℃で６時間攪拌した。アセトン（２５０ ｍＬ）を添加して３０分間加熱還流した後、内温５℃まで反応混合物を冷却し１０℃で１時間攪拌したのち結晶を濾過、アセトンで洗浄、乾燥して目的とする化合物３を暗橙色粉末を得た。収量４５．３ｇ、収率７２．９％。
1H-NMR (TMS, DMSO-d6)：δ 9.65 (d, 4H, ピリジン環部), 9.04 (d, 4H, ピリジン環部), 7.38-8.01 (m, 16H), 11.31 (s, 2H, フェノール性OH），融点：250℃以上（分解）。
1H-NMR (TMS, DMSO-d6)：δ 9.65 (d, 4H, ピリジン環部), 9.04 (d, 4H, ピリジン環部), 7.38-8.01 (m, 16H), 11.31 (s, 2H, フェノール性OH），融点：250℃以上（分解）。
比較例５：化合物３の合成において、アセトニトリルを使用した際の反応結果
合成経路は実施例３に記載のそれと同一である。
４，４’−ビピリジン（３．１２ｇ）と２，４−ジニトロクロロベンゼン（１０．１４ｇ、４，４’−ビピリジンに対して２．５倍モル）をアセトニトリル（６０ｍＬ）に懸濁し、反応混合物を４８時間加熱還流した。４８時間後の反応混合物をＨＰＬＣで分析すると原料：モノ体：ビス体の生成比は１２：８４：２（ＨＰＬＣ面積強度比）であった。さらに加熱還流条件で合計７２時間まで反応を継続したが、これ以上反応は進行しなかった。この反応混合物に４−ヒドロキシ−３−フェニルカルボニルアニリン（１０．７ｇ、４，４’−ビピリジルに対して２．５倍モル）を加え１２時間加熱還流したが、目的とする化合物３の生成は約１％（ＨＰＬＣ面積強度比）が認められた程度であった。
合成経路は実施例３に記載のそれと同一である。
４，４’−ビピリジン（３．１２ｇ）と２，４−ジニトロクロロベンゼン（１０．１４ｇ、４，４’−ビピリジンに対して２．５倍モル）をアセトニトリル（６０ｍＬ）に懸濁し、反応混合物を４８時間加熱還流した。４８時間後の反応混合物をＨＰＬＣで分析すると原料：モノ体：ビス体の生成比は１２：８４：２（ＨＰＬＣ面積強度比）であった。さらに加熱還流条件で合計７２時間まで反応を継続したが、これ以上反応は進行しなかった。この反応混合物に４−ヒドロキシ−３−フェニルカルボニルアニリン（１０．７ｇ、４，４’−ビピリジルに対して２．５倍モル）を加え１２時間加熱還流したが、目的とする化合物３の生成は約１％（ＨＰＬＣ面積強度比）が認められた程度であった。
以上説明した実施例および比較例より、本発明の製造方法のほうが反応時間が短く、収率も向上しており、中間体を単離することなく一貫で目的物を得ることができ、製造工程も簡略化されていることがわかる。よって本発明の製造方法の優位性、有用性は明白である。
Claims (2)
- 置換基を有していてもよいビピリジンと
一般式（１）：Ｒ−Ｘ
［一般式（１）中Ｒは（ヘテロ）アリール基を表し、Ｘはハロゲン原子を表す]
で表わされる（ヘテロ）アリールハロゲン化合物を反応させて
一般式（２）：
で表されるビピリジウム化合物を製造し、これを単離することなく
一般式（３）：Ｒ1−ＮＨ2
[一般式（３）中R1は置換基を有していてもよい（ヘテロ）アリール基またはアルキル基を表す]
で表されるアミン化合物と反応させて
一般式（４）：
で表わされるビピリジニウム化合物を製造する方法であって、反応溶媒として多価アルコールを用いることを特徴とする方法。 - 多価アルコールがエチレングリコール、プロピレングリコール、ブチレングリコール、グリセリン、ジエチレングリコール、トリエチレングリコールからなる群より選択される少なくとも1つであることを特徴とする請求項１に記載の方法。
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