JP2006298902A - ２，４−置換ピロールの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】安全で収率の高い２，４-置換ピロールの製造方法の提供。
【解決手段】一般式（Ｉ）で表されるヒドラゾニウム誘導体と、一般式（II）で表されるヒドラゾニウム誘導体を、３級アルコールの金属アルコキシド存在下、１５℃以下で反応させることを特徴とする２，４−置換ピロールの製造方法。

（Ｒ_１，Ｒ_６，Ｒ_２，及びＲ_７はアルキル基，アリール基等を；Ｒ_３〜Ｒ_５及びＲ_８〜Ｒ_１０はアルキル基を；Ｘ_１及びＸ_２はハロゲンを表す。）
【選択図】 なし

Description

本発明は、２，４−置換ピロールの製造方法に関し、さらに詳しくは、蛍光材料、レーザー用色素、顔料などの電子情報材料の中間体として有用な一般式（III）で表される２，４−置換ピロールの製造方法に関するものである。

２，４−置換ピロールの合成方法としては、ヒドラゾニウム誘導体と２級アルコールの金属アルコキシドを用いて製造する方法が知られている（例えば、非特許文献１参照。）。しかしながら、この方法では得られる２，４−置換ピロール誘導体の収率が低いという課題があった。一方、収率を改善した合成方法として、β-アルキンアミンをロジウム触媒で環化する方法が知られている（例えば、非特許文献２参照。）。しかしながら、この方法では収率の改善は見られるが、一酸化炭素と水素の混合ガス（合成ガス）を用いるため、安全性に課題があった。
「Bull．Chem．Soc．Jpn．」，１９６８年，第４１巻，第６号，ｐ．１４４０−１４４３ 「Tetrahedron Lett．」，（米国），１９９１年，第３２巻，第８号，ｐ．１０９３−１０９４

本発明は前述の課題を解決し、安全で収率の高い２，４−置換ピロールの製造方法を提供することを目的とするものである。

上記課題を解決するため本発明は以下の方法を取る。すなわち、一般式（I）で表されるヒドラゾニウム誘導体と、一般式（II）で表されるヒドラゾニウム誘導体を、３級アルコールの金属アルコキシド存在下、１５℃以下で反応させ、一般式（III）で表される２，４−置換ピロールを製造するものである。

（一般式（I）、（II）中、Ｒ_１及びＲ_６は同じでも異なっていてもよく、水素、アルキル基、シクロアルキル基、アラルキル基、置換されていてもよいアリール基または置換されていてもよい複素環基を表す。Ｒ_２及びＲ_７は同じでも異なっていてもよく、アルキル基、シクロアルキル基、アラルキル基、置換されていてもよいアリール基または置換されていてもよい複素環基を表す。Ｒ_３〜Ｒ_５及びＲ_８〜Ｒ_１０はそれぞれ同じでも異なっていてもよく、アルキル基を表す。Ｘ_１及びＸ_２は同じでも異なっていてもよく、ハロゲンを表す。）

（一般式（III）中、Ｒ_１１及びＲ_１３は水素、アルキル基、シクロアルキル基、アラルキル基、置換されていてもよいアリール基または置換されていてもよい複素環基を表し、それぞれ同じでも異なっていてもよい。またＲ_１２及びＲ_１４はアルキル基、シクロアルキル基、アラルキル基、置換されていてもよいアリール基または置換されていてもよい複素環基を表し、それぞれ同じでも異なっていてもよい。）

本発明によれば、２，４−置換ピロールを安全に、かつ高収率で製造することができる。

本発明について詳細に説明する。本発明においては、前記一般式（Ｉ）ないしは（II）に示したヒドラゾニウム誘導体を使用する。これらの化合物は、ケトン化合物とヒドラジン誘導体を反応させ、ついでハロゲン化アルキルで４級化させることにより製造可能である（例えば「J．Org．Chem．」，１９５７年，第２２巻，ｐ．３５８）。

本発明において、アルキル基とはメチル基、エチル基、プロピル基、ｎ−ブチル基、ｔ−ブチル基などの飽和脂肪族炭化水素基を示し、炭素数１〜１６のものが好ましい。

シクロアルキル基とは、シクロプロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、ノルボルニル基、アダマンチル基などの飽和脂環式炭化水素基を示す。

アラルキル基とは、ベンジル基、フェニルエチル基などの脂肪族炭化水素を介した芳香族炭化水素基を示す。

アリール基とは、フェニル基、ナフチル基、ビフェニル基、フェナントリル基、ターフェニル基、ピレニル基、ブチルフェニル基、メトキシフェニル基などの芳香族炭化水素基を示し、これは無置換でも置換されていても構わない。置換基としては、アルキル基、アリール基、アルコキシ基、アリールエーテル基などが挙げられる。アルコシキ基とは、例えばメトキシ基などのエーテル結合を介した脂肪族炭化水素基を示す。アリールエーテル基とは、例えばフェノキシ基などのエーテル結合を介した芳香族炭化水素基を示す。

複素環基とは、フリル基、オキサゾリル基、ピリジル基、メチルピリジル基、キノリル基、カルバゾリル基などの炭素以外の原子を有する環状構造基を示す。これは無置換でも置換されていても構わない。置換基としては、アルキル基、アリール基、アルコキシ基、アリールエーテル基などが挙げられる。
ハロゲンとは、フッ素、塩素、臭素またはヨウ素を示す。

一般式（Ｉ）ないしは（II）で表されるヒドラゾニウム誘導体としては、次のようなものが挙げられる。

これらヒドラゾニウム誘導体を、後述する適当な溶媒中において３級アルコールの金属アルコキシドの存在下、１５℃以下で反応させることにより２，４−置換ピロールを高収率で得ることができる。

ヒドラゾニウム誘導体を一般式（IV）及び（Ｖ）のように限定すれば、生成する可能性のあるピロールの種類が４種類となり、特定の２，４-置換ピロールを得たい場合には有利となる。

（一般式（IV）、（Ｖ）中、Ｒ_１及びＲ_６は同じでも異なっていてもよく、水素、アルキル基、シクロアルキル基、アラルキル基、置換されていてもよいアリール基、置換されていてもよい複素環基を表す。Ｒ_３〜Ｒ_５及びＲ_８〜Ｒ_１０はそれぞれ同じでも異なっていてもよく、アルキル基を表す。）
一般式（Ｉ）及び（II）に示したヒドラゾニウム誘導体の置換基Ｒ_１とＲ_６が等しく、且つＲ_２とＲ_７が等しい場合、生成する可能性のある２，４−置換ピロールの種類が４種類となり、特定の２，４−置換ピロールを得たい場合には有利となる。

一般式（Ｉ）及び（II）に示したヒドラゾニウム誘導体のイミンの一方のα位炭素上に存在する水素が1つ以下である場合、生成する可能性のある２，４−置換ピロールの種類が4種類となり、特定の２，４-置換ピロールを得たい場合には有利となる。このようなヒドラゾニウム誘導体としては、例えば式（VI）または（VII）で示す化合物が挙げられる。

さらに、一般式（Ｉ）及び（II）に示したヒドラゾニウム誘導体の置換基Ｒ_１とＲ_６が等しく、且つＲ_２とＲ_７が等しく、且つイミンの一方のα位炭素上に存在する水素が1つ以下である場合には、生成する可能性のある２，４−置換ピロールの種類が1種類となり、特定の２，４-置換ピロールを得たい場合には極めて有利となる。具体的には、一般式（VIII）と（IX）で表されるヒドラゾニウム誘導体、一般式（Ｘ）と（XI）で表されるヒドラゾニウム誘導体などを挙げることができる。

さらに、一般式（Ｉ）及び（II）のＲ_２及びＲ_７がアリール基または置換アリール基であると、副反応が少なく、単離収率が向上するため好ましい。具体的には、次のようなものが挙げられる。

ヒドラゾニウム誘導体の対イオンはハロゲンから選ばれるが、製造の容易さからヨウ素が好ましく用いられる。

３級アルコールの金属アルコキシドの金属原子としては、リチウム原子、ナトリウム原子、カリウム原子の１Ａ族原子、マグネシウム原子、カルシウム原子等の２Ａ族原子、アルミニウム原子などの３Ｂ族原子が挙げられるが、溶解度の観点から１Ａ族原子が好ましく、特にカリウムが好ましく用いられる。

３級アルコールの金属アルコキシドのアルコール部分としてはｔ−ブチルアルコール、２−メチル−２−ブタノールなどが挙げられ、ｔ−ブチルアルコールが好ましい。

金属アルコキシドの使用量としては、ヒドラゾニウム誘導体総量に対して０．５〜２．０倍モルが好ましく、より好ましくは０．５〜１．０倍モル、更に好ましくは０．６〜０．８倍モルである。これらの金属アルコキシドは単独または２種以上を混合して使用してもよい。

ヒドラゾニウム誘導体の反応工程に使用する溶媒は、反応を阻害しない溶媒であれば特に制限がないが、通常、ＴＨＦ、１，４−ジオキサン、１，３−ジオキソランなどのエーテル系溶媒、ｔ−ブチルアルコールや２−メチル−２−ブタノールなどの３級アルコール系溶媒、ＤＭＦやＤＭＳＯなどの非プロトン性極性溶媒が好ましい。中でも、反応速度の観点からＴＨＦ、１，４−ジオキサンなどのエーテル系溶媒が用いられる。

上記溶媒の使用量としては、ヒドラゾニウム誘導体総重量に対して０．５〜２０倍が好ましく、より好ましくは１．０〜１０倍、さらに好ましくは２〜５倍重量である。これらの溶媒は単独または２種以上を混合して使用してもよい。

本発明において、ヒドラゾニウム誘導体の反応温度は１５℃以下である。反応温度が１５℃を超えると、収率の低下が顕著となる。反応開始から終了までこの温度に保つことが望ましい。

以下、本発明の２，４−置換ピロールの製造方法を詳述する。例えば、前述したヒドラゾニウム誘導体を溶媒に溶解もしくは分散し、冷却下にて溶媒に溶解もしくは分散させた金属アルコキシドを添加するなどの方法により反応させる。反応の圧力は特に限定されないが、通常１気圧の不活性ガス下にて行う。反応は水を添加することにより停止させることができ、その後は抽出などの方法を用いて２，４−置換ピロールを単離することができる。

以下、実施例および比較例をあげて本発明を説明するが、本発明はこれらの例によって限定されるものではない。

比較例１
ナトリウム（１．４ｇ、６１ｍｍｏｌ）とイソプロパノール１５０ｍＬから調製したナトリウムイソプロポキシド溶液に、アセトフェノンＮ，Ｎ，Ｎ−トリメチルヒドラゾニウムヨージド（１５．０ｇ、４９．３ｍｏｌ）を添加し、４０℃で１時間攪拌した。ロータリーエバポレーターで溶媒を留去した後、残渣を冷却すると結晶化した。メタノール／水で再結晶を行い、１．６ｇの２，４−ジフェニルピロールを得た。アセトフェノンＮ，Ｎ，Ｎ−トリメチルヒドラゾニウムヨージド基準の収率は１４．８％であった。

比較例２
カリウム（１．４ｇ、６１ｍｍｏｌ）とｔ−ブチルアルコール１５０ｍＬから調製したｔ−ブトキシカリウム溶液に、プロピオフェノンＮ，Ｎ，Ｎ−トリメチルヒドラゾニウムヨージド（１５．０ｇ、４９．３ｍｏｌ）を添加し、５０〜５５℃で１．５時間攪拌した。反応後、溶媒を留去し、残渣をｎ−ヘキサンで抽出した。有機層を無水硫酸ナトリウムで乾燥後、溶媒を留去し、残渣を減圧蒸留に供し、１．２ｇの液状物質を得た。分析したところ、得られたものは２−フェニル−３−メチルアジリンであった。

実施例１
４’−メチルアセトフェノンＮ，Ｎ，Ｎ−トリメチルヒドラゾニウムヨージド（５００ｇ、１．５７ｍｏｌ）及び脱水ＴＨＦ（８８０ｍＬ）を攪拌分散させた。内温２〜８℃下、攪拌しながら、あらかじめ調製したｔ−ブトキシカリウムのＴＨＦ溶液（１２３．４ｇ／（ＴＨＦ５００ｍＬ））を滴下した。滴下終了後、同温度で６．５時間攪拌した。反応終了後、内温１０℃以下に保持しながら水（１５００ｍＬ）を滴下し、反応を終了させた。生じた沈殿を濾取し、ｎ−ヘキサン（３０００ｍＬ）、次いでメタノール（２５００ｍＬ）で洗浄した。６０℃で減圧乾燥し、１７０．４ｇの２，４−ビス−（４’−メチル−フェニル）−１Ｈ−ピロールを得た。収率は８７．８％であった。
^１Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤＣｌ_３（ｄ＝ｐｐｍ））：０．９１（６Ｈ，ｓ），６．７６（１Ｈ，ｄｄ，Ｊ＝２．６，１．６Ｈｚ），７．０９（１Ｈ，ｄｄ，２．６Ｈｚ，１．６Ｈｚ），７．１７（２Ｈ，ｄ，Ｊ＝８．０Ｈｚ），７．２０（２Ｈ，ｄ，Ｊ＝８．０Ｈｚ），７．４３（２Ｈ，ｄ，Ｊ＝１３．９Ｈｚ），７．４６（２Ｈ，ｄ，Ｊ＝１３．９Ｈｚ），８．３９（１Ｈ）。

実施例２
４’−ｔ−ブチルアセトフェノンＮ，Ｎ，Ｎ−トリメチルヒドラゾニウムヨージド （５４．４ｇ、１５０ｍｍｏｌ）及び脱水ＴＨＦ（１５４ｍＬ）を攪拌分散させた。内温５〜８℃下、攪拌しながら、あらかじめ調製したｔ−ブトキシカリウムのＴＨＦ溶液（１１．８ｇ／（ＴＨＦ１０５ｍＬ））を滴下した。滴下終了後、同温度で５時間攪拌した。反応終了後、内温１０℃以下に保持しながら水（１００ｍＬ）を滴下し、反応を終了させた。酢酸エチル（１００ｍＬ）を加え抽出を行い、有機層を減圧留去した。残渣に水を加え、生じた沈殿を濾取し、ｎ−ヘキサンで洗浄した。６０℃で減圧乾燥して、１５．９ｇの２，４−ビス−（４’−ｔ−ブチル−フェニル）−１Ｈ−ピロールを得た。収率は６３．９％であった。
^１Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤＣｌ_３（ｄ＝ｐｐｍ））：１．３１（１８Ｈ，ｓ），６．７６（１Ｈ，ｄｄ，Ｊ＝２．３，２．３Ｈｚ），７．０９（１Ｈ，ｄｄ，２．３Ｈｚ，２．３Ｈｚ），７．３７−７．５２（８Ｈ，ｍ），８．３７（１Ｈ）。

実施例３
３’，４’，５’−トリメトキシアセトフェノンＮ，Ｎ，Ｎ−トリメチルヒドラゾニウムヨージド（２５ｇ，６３ｍｍｏｌ）及び脱水ＴＨＦ（２５ｍＬ）を攪拌分散させた。内温２〜８℃下、攪拌しながら、あらかじめ調製したｔ−ブトキシカリウムのＴＨＦ溶液（４．９８ｇ／（ＴＨＦ２５ｍＬ））を滴下した。滴下終了後、同温度で６．５時間攪拌した。反応終了後、内温１０℃以下に保持しながら水（６０ｍＬ）を滴下し、反応を終了させた。常圧下、バス温９０℃でＴＨＦを留去し、残渣をメタノール（１００ｍＬ）に投入すると結晶化した。結晶を濾取し、メタノールで洗浄後、６０℃で減圧乾燥して、３．１７ｇの２，４−ビス−（３’，４’，５’−トリメトキシ−フェニル）−１Ｈ−ピロールを得た。収率は５５．０％であった。
１Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３（ｄ＝ｐｐｍ））：３．８７（９Ｈ，ｓ），３．９３（９Ｈ，ｓ），６．６７（１Ｈ），６．７３（２Ｈ，ｓ），６．７７（２Ｈ，ｓ），７．０８（１Ｈ）。

実施例４
４’−ｎ−ブチルアセトフェノンＮ，Ｎ，Ｎ−トリメチルヒドラゾニウムヨージド （１８．０ｇ，０．０５０ｍｏｌ）及び脱水ＴＨＦ（２０ｍＬ）を攪拌分散させた。内温２〜４℃下、攪拌しながら、あらかじめ調製したｔ−ブトキシカリウムのＴＨＦ溶液（３．９３ｇ／（ＴＨＦ４０ｍＬ））を滴下した。滴下終了後、同温度で１０時間攪拌した。反応終了後、内温１０℃以下に保持しながら水（６０ｍＬ）を滴下し、反応を終了させた。常圧下、バス温９０℃でＴＨＦを留去した。残渣をｎ−ヘキサン（３０ｍＬ）、水（３０ｍＬ）で洗浄した。６０℃で減圧乾燥し、５．３５ｇの２，４−ビス−（４’−ｎ−ブチル−フェニル）−１Ｈ−ピロールを得た。収率は６４．６％であった。
１Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３（ｄ＝ｐｐｍ））：０．９１（６Ｈ，ｔ，Ｊ＝７．２Ｈｚ），１．３８（４Ｈ，ｍ），１．６１（４Ｈ，ｍ），
２．６１（４Ｈ，ｔ，７．６Ｈｚ），６．７５（１Ｈ，ｄｄ，Ｊ＝２．７，１．６Ｈｚ），７．０７（１Ｈ，ｄｄ，２．４Ｈｚ，１．６Ｈｚ）。

実施例５
４’−ｎ−ブチルアセトフェノンＮ，Ｎ，Ｎ−トリメチルヒドラゾニウムヨージド（３６．０ｇ，１００ｍｍｏｌ）及び脱水ＴＨＦ（６０ｍＬ）を攪拌分散させた。内温３〜４℃下、攪拌しながら、あらかじめ調製したｔ−ブトキシカリウムのＴＨＦ溶液（７．８４ｇ／（ＴＨＦ ６０ｍＬ））を滴下した。滴下終了後、２〜４℃で２時間次いで２６〜２９℃で２時間攪拌した。水（１２５ｍＬ）を滴下し、反応を終了させた後、酢酸エチル（２００ｍＬ）を加え抽出を行い、有機層を減圧留去した。残渣にｎ−ヘキサンを加え、生じた沈殿を濾取した。一方濾液から回収するために、濾液に更にｎ−ヘキサンを加え、生じた沈殿を濾取した。沈殿を合わせて６０℃で減圧乾燥して、６．８２ｇの２，４−ビス−（４’−ｎ−ブチル−フェニル）−１Ｈ−ピロールを得た。収率は４１．２％であった。

実施例６
４’−メトキシアセトフェノン Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリメチルヒドラゾニウムヨージド（７．２３ｇ，２１．６ｍｍｏｌ）及び脱水ＴＨＦ（１９．３ｍＬ）を攪拌分散させた。内温３〜４℃下、攪拌しながら、あらかじめ調製したｔ−ブトキシカリウムのＴＨＦ溶液（１．７０ｇ／（ＴＨＦ ７．２５ｍＬ））を滴下した。滴下終了後、２〜４℃で２時間攪拌した。水（２．４ｍＬ）を滴下し、反応を終了させた後、ジクロロメタンと水で分配抽出を行った。有機層を水洗後、減圧留去した。残渣をエタノール、ジクロロメタン、ｎ−ヘキサンで順次洗浄し、減圧乾燥して、１．５１ｇの２，４−ビス−（４’−メトキシフェニル）−１Ｈ−ピロールを得た。収率は５２．３％であった。
^１Ｈ−ＮＭＲ（ＤＭＳＯ（ｄ＝ｐｐｍ））：３．７７（３Ｈ，ｓ），３．８０（３Ｈ，ｓ），６．７３（１Ｈ，ｓ），６．８７−６．９０（２Ｈ，ｄ，Ｊ＝８．３７Ｈｚ），６．９３−６．９６（２Ｈ，ｄ，Ｊ＝８．３７Ｈｚ），７．１５（１Ｈ，ｓ），７．４８−７．５２（２Ｈ，ｄ，Ｊ＝８．９Ｈｚ），７．５７−７．６０（２Ｈ，ｄ，Ｊ＝８．９Ｈｚ）， １１．２（１Ｈ，ｓ）。

Claims (9)

1. 一般式（Ｉ）で表されるヒドラゾニウム誘導体と、一般式（II）で表されるヒドラゾニウム誘導体を、３級アルコールの金属アルコキシド存在下、１５℃以下で反応させることを特徴とする、一般式（III）で表される２，４−置換ピロールの製造方法。
   

   

   （一般式（Ｉ）、（II）中、Ｒ_１及びＲ_６は同じでも異なっていてもよく、水素、アルキル基、シクロアルキル基、アラルキル基、置換されていてもよいアリール基または置換されていてもよい複素環基を表す。Ｒ_２及びＲ_７は同じでも異なっていてもよく、アルキル基、シクロアルキル基、アラルキル基、置換されていてもよいアリール基または置換されていてもよい複素環基を表す。Ｒ_３〜Ｒ_５及びＲ_８〜Ｒ_１０はそれぞれ同じでも異なっていてもよく、アルキル基を表す。Ｘ_１及びＸ_２は同じでも異なっていてもよく、ハロゲンを表す。）
   

   

   （一般式（III）中、Ｒ_１１及びＲ_１３は水素、アルキル基、シクロアルキル基、アラルキル基、置換されていてもよいアリール基または置換されていてもよい複素環基を表し、それぞれ同じでも異なっていてもよい。またＲ_１２及びＲ_１４はアルキル基、シクロアルキル基、アラルキル基、置換されていてもよいアリール基または置換されていてもよい複素環基を表し、それぞれ同じでも異なっていてもよい。）
2. 一般式（Ｉ）、（II）で表されるヒドラゾニウム誘導体が、それぞれ一般式（IV）、（Ｖ）で表される請求項１記載の２，４−置換ピロールの製造方法。
   

   

   （一般式（IV）、（Ｖ）中、Ｒ_１及びＲ_６は同じでも異なっていてもよく、水素、アルキル基、シクロアルキル基、アラルキル基、置換されていてもよいアリール基または置換されていてもよい複素環基を表す。Ｒ_３〜Ｒ_５及びＲ_８〜Ｒ_１０はそれぞれ同じでも異なっていてもよく、アルキル基を表す。）
3. 一般式（Ｉ）及び（II）において、Ｒ_１＝Ｒ_６且つＲ_２＝Ｒ_７である請求項１記載の２，４−置換ピロールの製造方法。
4. 一般式（Ｉ）及び（II）において、イミンの一方のα位炭素上に存在する水素が１つ以下である請求項１記載の２，４−置換ピロールの製造方法。
5. Ｒ_１＝Ｒ_６且つＲ_２＝Ｒ_７である請求項４記載の２，４−置換ピロールの製造方法。
6. Ｒ_２及びＲ_７が置換されていてもよいアリール基である請求項３記載の２，４−置換ピロールの製造方法。
   （ただし、一般式（III）中、Ｒ_１２及びＲ_１４は置換されていてもよいアリール基を表す。）
7. 金属アルコキシドがアルカリ金属アルコキシドであることを特徴とする請求項１記載の２，４−置換ピロールの製造方法。
8. 金属アルコキシドがｔ−ブトキシカリウムであることを特徴とする請求項１記載の２，４−置換ピロールの製造方法。
9. Ｘ_１および／またはＸ_２がヨウ素であることを特徴とする請求項１記載の２，４−置換ピロールの製造方法。