JP2007523071A - アミノ芳香族アミン化合物からのフルオロ芳香族化合物の調製のための方法 - Google Patents

アミノ芳香族アミン化合物からのフルオロ芳香族化合物の調製のための方法 Download PDF

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Abstract

本発明は、フッ素原子でのアミノ基の置換による、対応するアミンからの、フッ素化芳香族化合物の調製のための方法に関する。芳香環に少なくとも1個のアミノ基を有する芳香族化合物からのフルオロ芳香族化合物の調製法は、有機媒体中での三フッ化ホウ素源存在下における、該芳香族アミン化合物の、ニトロ化剤との反応と、その中間体分離を行わずに、ジアゾニウム塩の分解によりフルオロ芳香族化合物を直接与えるために、得られるジアゾニウム塩を含有する反応媒体の熱処理を行うことと、を特徴とする。

Description

本発明の目的は、フッ素原子でのアミノ基の置換による、対応するアミンからの、フッ素化芳香族化合物の調製のためのプロセスである。
臭素化又は塩化芳香族化合物は、分子臭素もしくは塩素での求電子性ハロゲン化により容易に得られるが、フルオロ芳香族化合物は、フッ素でのフッ素化により直接合成されることは殆どなく、この反応は調節が難しい。
フッ素の導入のための方法が2種類開発された。
第一の方法は、フッ素による塩素のハロゲン交換プロセスの手段による、ハロゲン原子のフッ化物での置換からなる(B.Langlois,L.Gilbert及びG.Forat.Ind.Chem.Libr.,1996,8,244.)。この交換は、ハロゲンに対して、電子吸引基がオルト及び/又はパラ位置にある塩化(又は臭素化)置換基に非常に適している。さらに、NOなどの基を置換することができる(フルオロ脱ニトロ化)。
第二の方法は、フッ素によりジアゾニウム基N を置換することからなる。これは、通常、2段階で行われ、即ち、ジアゾ化反応と、それに続く、フルオロ−脱ジアゾ化である。
したがって、無水フッ化水素酸中の亜硝酸ナトリウムを用いて、アニリンをジアゾ化することができ、このように得られたアレーンジアゾニウムフッ化物を、熱分解に供して、フルオロ芳香族化合物を得る。この反応は、単純フルオロ芳香族(フルオロベンゼン、3−フルオロトルエン)に対して用いられる(N.Ishikawa,Petrotech,1987,10,543)。この反応手順は、化学的に不安定な基(ニトリル、ケトンなど)を有するアミノアレーンに適さないという欠点を示し、特別な装置を必要とする。タールの生成を最小限に抑えるために、N.Yoneda(Tetrahedron,1991,47,5329)により、フッ化水素酸に塩基を添加することが推奨されたが、一般に、その生産性は、フッ化水素酸のみの場合よりも低い。
フッ化水素酸を用いるこの経路は、特別な装置を必要とし、酸性状態に対して化学的に不安定な基を有さない基質にしか適さないため、適用が限られる。
別の古くからのジアゾ化法は、塩酸及び亜硝酸ナトリウムを用いて、水媒体中でアミノアレーンのジアゾ化を行うことからなる。形成される塩化アレーンジアゾニウムは、前記媒体中で可溶性であるが、テトラフルオロホウ酸ナトリウム又はフルオロホウ酸の、水溶液の添加の結果、形成されるジアゾニウムテトラフルオロホウ酸塩の沈殿が生じる。
芳香族アミンはまた、三フッ化ホウ素が導入される、水性のテトラフルオロホウ酸又は水性のフッ化水素酸において、直接ジアゾ化することができる。
分解してフルオロ芳香族化合物、窒素及び三フッ化ホウ素が得られるまで加熱することにより、得られるアレーンジアゾニウムテトラフルオロホウ酸塩を、フルオロ−脱ジアゾ化操作に供する。しかし、この「Balz−Schiemann」反応は、非常に発熱性である。
水媒体中での、及びアニリンからの、フルオロ芳香族化合物の合成には多くの欠点がある。
体積生産性は、水媒体中で一部のアミンの溶解度が低いために、あまり高くないことがある。
塩酸及び亜硝酸ナトリウムを用いて水媒体中でジアゾ化を行う際、フルオロ脱ジアゾ化反応中に着色した不純物が形成され得る。さらに、このプロセスでは、処理しなければならない塩類の水性の廃液が大量に生成される。
アレーンジアゾニウムテトラフルオロホウ酸塩を乾燥させ単離することは、危険である可能性がある(熱散逸、爆発、毒性など。)。しかし、実際に、アレーンジアゾニウムテトラフルオロホウ酸塩があまり安定でなく、低温で分解し、湿潤状態の場合により激しく分解する場合、乾燥が必要である。さらに、水が存在する結果、フェノールが生成する可能性がある。
本発明の目的は、上述の欠点を乗り越えることができるプロセスを提供することである。
今回、三フッ化ホウ素源の存在下、有機媒体中で、アミノ芳香族化合物がニトロ化剤と反応させられることと、得られるジアゾニウム塩を含有する反応媒体中で加熱処理が行われ、したがって、後者の中間体分離を行わずに、該ジアゾニウム塩の分解により、フルオロ芳香族化合物を直接得ることを可能にすることと、を特徴とする、その芳香環に少なくとも1個のアミノ基を有する芳香族化合物からの、フルオロ芳香族化合物の調製のためのプロセスを見出したが、それが本発明の目的を構成するものである。
本明細書中で、「ジアゾニウム塩の分解温度」という用語は、前もって調製される試料における様々な熱分析により決定される、フルオロ芳香族化合物を与えるためのジアゾニウム塩の変換の温度を意味すると理解されたい。
したがって、本発明のプロセスにより、後者の中間体分離を行わずに、ジアゾニウム塩を分解することにより、フルオロ芳香族化合物を直接得ることが可能となる。
本発明のプロセスの好ましい実施形態によると、本プロセスは、形成されるときに、反応媒体中で形成されたジアゾニウム塩の分解を行うことからなる。
したがって、本発明のプロセスにより、ジアゾニウム塩の取り扱いに関連する安全性の問題を回避することが可能となる。
このように、この好ましい実施形態によると、本発明によるフルオロ芳香族化合物の調製のためのプロセスは、次の手順を含む:
前記三フッ化ホウ素源、芳香環に少なくとも1個のアミノ基を有する前記アミノ芳香族化合物及び前記有機溶媒が、あらゆる順番で導入されることにより混合され、
前記反応媒体が、前記ジアゾニウム塩の分解温度にされ、
前記ニトロ化剤が徐々に添加され、
形成される前記フルオロ芳香族化合物が回収される。
別の実施形態は、様々な順番で反応物質を導入することからなる。
したがって、前記三フッ化ホウ素源、前記ニトロ化剤及び前記有機溶媒が、あらゆる順番で導入されることにより混合され;前記反応媒体が、前記ジアゾニウム塩の分解温度にされ;芳香環に少なくとも1個のアミノ基を有する前記芳香族化合物が徐々に添加され、次いで、形成される前記フルオロ芳香族化合物が回収される。
これらの好ましい実施形態において、本発明のプロセスにより、反応媒体中のジアゾニウム塩の蓄積を回避することができるようになる。
本発明のプロセスによると、ジアゾニウム塩は、三フッ化ホウ素源の存在下、有機媒体中での、その芳香環に少なくとも1個のアミノ基を有する芳香族化合物及びニトロ化剤の反応により、中間体として調製され、該ジアゾニウム塩は、中間体分離を行わずに分解される。
本発明で使用される場合、「アミノ芳香族化合物」という用語は、芳香核に直接結合した水素原子が、それぞれアミノ基により置換される芳香族化合物を意味し、「芳香族化合物」という用語は、文献において定義されるような(特に、Jerry March,Advanced Organic Chemistry,第4版、John Wiley and Sons.1992.pp.40以下参照。)芳香性の従来の概念を意味すると理解されたい。
本発明は、とりわけ、一般式:
Figure 2007523071
(該式中、
Aは、単環式もしくは多環式芳香族、炭素環式又は複素環式系の全てもしくは一部を形成する環の残部分を表し、
Rは、同一もしくは異なり、該環における置換基を表し、
mは、該環における置換基の数を表す。)に相当するアミノ芳香族化合物に関する。
本発明は、とりわけ、式(I)(式中、Aは、好ましくは該環中に少なくとも4個の炭素を有し、好ましくは5個又は6個を有する、環状化合物の、場合によっては置換される残部分であり、次の環の少なくとも1個を表す:
単環式又は多環式、芳香族、炭素環式
単環式又は多環式、芳香族、ヘテロ原子 O、N及びSのうち少なくとも1個を含有する複素環。)に相当するアミノ芳香族化合物に適用される。
本発明の範囲に限定することなく、場合によっては置換される前記残部分Aは、
1°−単環式又は多環式、芳香族、炭素環式の化合物の残部分
(「多環式炭素環化合物」という用語は、
それらの間で、オルト又はオルト及びペリ縮合系を形成する、少なくとも2個の芳香族炭素環からなる化合物、
それらの間で、オルト又はオルト及びペリ縮合系を形成する、少なくとも2個の炭素環(そのうち1個のみが芳香族である。)からなる化合物
を意味すると理解されたい。)、
2°−単環式又は多環式、芳香族、複素環の化合物の残部分
(「多環式複素環化合物」という用語は、
それらの間で、オルト又はオルト及びペリ縮合系を形成する、各環に少なくとも1個のヘテロ原子を含有する少なくとも2個の複素環(その2個の環のうち1個が芳香族である。)からなる化合物、
それらの間で、オルト又はオルト及びペリ縮合系を形成する、少なくとも1個の炭素環及び少なくとも1個の複素環(それらの環のうち少なくとも1個が芳香族である。)からなる化合物、を定義する。)、
3°
原子価結合を介して、
1個から4個の炭素原子を有する、アルキレンもしくはアルキリデン基、好ましくはメチレンもしくはイソプロピリデン基、を介して、
次の基のうち1つを介して:
Figure 2007523071
(これらの式中、Rは、水素原子又は、1個から4個の炭素原子を有するアルキル基、シクロヘキシル基又はフェニル基を表す。)、
互いに結合する、段落1及び/又は2で定義される、一連の環からなる化合物の残部分、
を表すものに特定される。
例として、場合によって置換される残部分Aは、次の環の1つを表す:
芳香族炭素環:
Figure 2007523071
2個の芳香族炭素環を含有する芳香族二環式:
Figure 2007523071
2個の炭素環を含有し、この2個のうち1個が芳香族である、部分的芳香族二環:
Figure 2007523071
芳香族複素環:
Figure 2007523071
芳香族炭素環及び芳香族複素環を含有する芳香族二環:
Figure 2007523071
芳香族炭素環及び複素環を含有する部分的芳香族二環:
Figure 2007523071
2個の芳香族複素環を含有する芳香族二環:
Figure 2007523071
炭素環及び芳香族複素環を含有する部分的芳香族二環:
Figure 2007523071
少なくとも1個の芳香族炭素環又は複素環を含有する三環:
Figure 2007523071
一連の芳香族炭素環:
Figure 2007523071
部分的芳香族の一連の炭素環:
Figure 2007523071
一連の芳香族炭素環及び芳香族複素環:
Figure 2007523071
炭素環及び複素環の一連の部分的芳香族:
Figure 2007523071
本発明のプロセスにおいて、式中、Aが、芳香族性の核、好ましくは、ベンゼン、ナフタレン、ピリジン又はキノリン核を表す、式(I)のアミノ芳香族化合物が使用されることが好ましい。
式(I)の芳香族化合物は、1又は複数の置換基を有し得る。
その環に存在する置換基の数は、その環の炭素縮合及び、その環の不飽和性の存否に依存する。
1個の環が有することができる置換基の最大数は、当業者により容易に決定される。
本明細書中で、「いくつかの(several)」という用語は、通常、芳香核上の4置換基未満を意味すると理解されたい。
置換基の例を以下に挙げるが、このリストは限定することを表すものではない。
基もしくは(複数の)基Rが、同一もしくは異なり、好ましくは、次の基の1つを表す:
1個から6個の炭素原子、好ましくは1個から4個の炭素原子を有する、直鎖もしくは分枝鎖アルキル基(メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、イソブチル、sec−ブチル又はtert−ブチルなど。)、
2個から6個の炭素原子、好ましくは2個から4個の炭素原子を有する、直鎖もしくは分枝鎖アルケニルもしくはアルキニル基(ビニル又はアリルなど。)、
1個から6個の炭素原子、好ましくは1個から4個の炭素原子を有する、直鎖もしくは分枝鎖アルコキシ基(メトキシ、エトキシ、プロポキシ、イソプロポキシもしくはブトキシ基、アルケニルオキシ基、好ましくはアリルオキシ基もしくはフェノキシ基など。)、
シクロヘキシル、フェニルもしくはベンジル基、
2個から6個の炭素原子を有するアシル基、
式:
−R−OH
−R−SH
−R−COOM
−R−COOR
−R−CO−R
−R−CHO
−R−N=C=O
−R−N=C=S
−R−NO
−R−CN
−R−N(R
−R−CO−N(R
−R−SO
−R−SO
−R−X
−R−CF
−R−C2p+1(該式中、Rは、原子価結合又は1個から6個の炭素原子を有する、飽和もしくは不飽和及び直鎖もしくは分枝鎖2価炭化水素基(例えば、メチレン、エチレン、プロピレン、イソプロピレンもしくはイソプロピリデンなど。)を表し;基Rは、同一もしくは異なり、水素原子又は、1個から6個の炭素原子を有する、直鎖もしくは分枝鎖アルキル基又はフェニル基を表し;Mは、水素原子、アルカリ金属、好ましくはナトリウム、又は基Rを表し;Xは、ハロゲン原子、好ましくは塩素、臭素、フッ素もしくはヨウ素原子を表し;pは、1から10の範囲の数を表す。)。
本発明は、基もしくは(複数の)基Rが:
1個から6個の炭素原子、好ましくは1個から4個の炭素原子を有する、直鎖もしくは分枝鎖アルキル基(メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、イソブチル、sec−ブチル又はtert−ブチルなど。)、
2個から6個の炭素原子、好ましくは2個から4個の炭素原子を有する、直鎖もしくは分枝鎖アルケニル基(ビニル又はアリルなど。)、
1個から6個の炭素原子、好ましくは1個から4個の炭素原子を有する、直鎖もしくは分枝鎖アルコキシ基(メトキシ、エトキシ、プロポキシ、イソプロポキシもしくはブトキシ基、アルケニルオキシ基、好ましくはアリルオキシ基もしくはフェノキシ基など。)、
式:
−R−OH
−R−N(R
−R−SO
の基(該式中、Rは、原子価結合又は1個から6個の炭素原子を有する、飽和もしくは不飽和及び直鎖もしくは分枝鎖2価炭化水素基(例えば、メチレン、エチレン、プロピレン、イソプロピレンもしくはイソプロピリデンなど。)を表し;基Rは、同一もしくは異なり、水素原子又は、1個から6個の炭素原子を有する、直鎖もしくは分枝鎖アルキル基又はフェニル基を表し;Mは、水素原子又はナトリウム原子を表す。)
を表す、式(I)に相当する化合物にとりわけ適用される。
式(I)において、mは、4以下であり、好ましくは、1又は2に等しい。pに関して、これは、好ましくは、1又は2に等しい。
本発明は、とりわけ、次の式(Ia):
Figure 2007523071
(該式中、R及びmは、上記で与えられる意味を有する。)の芳香族炭素環式化合物に関する。
本発明は、好ましくは、次の式(Ib):
Figure 2007523071
(該式中、
R及びmは、上記で与えられる意味を有し、
Bは、5もしくは6個の原子を含有し、そのうち1もしくは2個が窒素原子である単環式芳香族複素環の残部分を表すか、又は、一方で、5もしくは6個の原子を有し、そのうち1もしくは2個が窒素原子である芳香族複素環、他方で、飽和、不飽和もしくは芳香族であり、5もしくは6個の原子を有する、炭素環もしくは窒素含有複素環を含有する、多環式複素環の残部分を表す。)に相当する、窒素含有複素環化合物を標的とする。
式(I)に対応する化合物の例として、次のアミノ芳香族化合物:すなわち、4−ブロモアニリン、4−ブロモ−3−メチルアニリン、1−アミノナフタレン、2−クロロ−3−アミノピリジン、3−アミノ−キノリン又は3−アミノ−6−メトキシキノリンが特に挙げられ得る。
ジアゾ化剤として、あらゆるプロトン不含NO生成ニトロ化剤が使用される。
したがって、二酸化窒素 NO、三酸化窒素 N又は四酸化窒素 Nから出発可能である。反応条件下で、本試薬は気体でなければならず、媒体に通気される。
亜硝酸アルキル及びとりわけ、式(II):
Figure 2007523071
(該式(II)中、Rは、1個から12個の炭素原子、好ましくは1個から6個の炭素原子を有する、直鎖又は分枝鎖アルキル基又は5個もしくは6個の炭素原子を有するシクロアルキル基を表す。)に相当するものを使用することもできる。
n−ブチル、tert−ブチル又は亜硝酸イソアミルを選択することが有利である。
三フッ化ホウ素源に関して、気体形態でのBFを用い得る。
しかし、三フッ化ホウ素を、およそ20重量%から70重量%の間で含有する三フッ化ホウ素錯体を用いることが好ましい。
特に、錯体の例として、水、エーテル、アルコール及びフェノール、酢酸又はアセトニトリルから選択されるルイス塩基型の有機化合物と組み合わせて三フッ化ホウ素を含有する錯体を挙げることができる。
エーテルの例として、特に、ジメチルエーテル、ジエチルエーテル、ジブチルエーテル又はメチルtert−ブチルエーテルを挙げることができる。
その他の溶媒として、とりわけ、メタノール、プロパノール又はフェノールなどのアルコールを挙げることができる。
市販源の三フッ化ホウ素が好ましくは用いられる。
とりわけ、BF・2HO錯体もしくはBFの錯体及び酢酸の錯体、ジエチルエーテルの錯体、ジブチルエーテルの錯体もしくはメチルtert−ブチルエーテルの錯体を挙げることができる。
好ましい試薬として、好ましくは、水、酢酸又はジエチルエーテルと組み合わせた三フッ化ホウ素が選択される。
本発明のプロセスによると、有機媒体中で本反応を行う(これは、有機溶媒又は場合によっては有機溶媒混合液が存在することを意味する。)。
ジアゾニウム塩に対して還元的性質を示さないように、溶媒の選択を行う。
極性又は非極性の非プロトン性溶媒を用いる。
本発明のプロセスに適切な溶媒の非限定例として、
脂肪族炭化水素及びとりわけ、パラフィン、例えば、とりわけ、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、イソオクタン、ノナン、デカン、ウンデカン、テトラデカン、ペトロレウムエーテル及びシクロヘキサン;芳香族炭化水素、例えば、とりわけ、ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、ジエチルベンゼン、トリメチルベンゼン、クメン、シュードクメン(pseudocumene)、アルキルベンゼンの混合物で構成されるペトロレウム留分、とりわけ、Solvesso(R)タイプの留分、
ハロゲン化脂肪族もしくは芳香族炭化水素及び、過塩素酸炭化水素、例えば、とりわけ、トリクロロメタンもしくはテトラクロロエチレンなど;部分塩素化炭化水素、例えば、ジクロロメタン、ジクロロエタン、テトラクロロエタン、トリクロロエチレン、1−クロロブタン、1,2−ジクロロブタンなど;モノクロロベンゼン、1,2−ジクロロベンゼン、1,3−ジクロロベンゼン、1,4−ジクロロベンゼンもしくは様々なクロロベンゼンの混合物;ペルフルオロデカリン、トリフルオロメチルベンゼン、
脂肪族、シクロ脂肪族又は芳香族エーテル及び、とりわけ、メチルtert−ブチルエーテル、ジペンチルエーテル、ジイソペンチルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテル(又は1,2−ジメトキシエタン)、ジエチレングリコールジメチルエーテル(又は1,5−ジメトキシ−3−オキサペンタン)又は環状エーテル、例えば、ジオキサン又はテトラヒドロフラン、
脂肪族又は芳香族ニトリル、例えば、アセトニトリル、プロピオニトリル、ブタンニトリル、イソブタンニトリル、ベンゾニトリル又はシアン化ベンジル、
直鎖又は環状カルボキサミド、例えば、N,N−ジメチルアセトアミド(DMAC)、N,N−ジエチルアセトアミド、ジメチルホルムアミド(DMF)又はジエチルホルムアミド、
N−メチルピロリドン
を挙げることができる。
これらの溶媒の中で、クロロベンゼン、1,2−ジクロロベンゼン、トルエン及びベンゾニトリルが好ましい。
本発明のプロセスを行うための、試薬の量及び条件に関して、下記で指定するものが好ましい。
用いるジアゾ化剤の量は、広く変化し得る。それは、NOモル比として定義されるアミノ芳香族化合物/ニトロ化剤により表され、それは、少なくとも化学量論的量と等しいが、化学量論的量の120%、好ましくは、100%と120%との間、に到達し得る過剰量で使用されることが好ましい。
用いるフッ化物源の量は、F/アミノ芳香族化合物モル比が、1と2との間で、好ましくは、1.2と1.5との間で変化するような量である。
用いる有機溶媒の量に関して、それは、反応媒体中のアミノ芳香族基質の濃度が、好ましくは0.5と2.5モル/Lとの間であり、好ましくは1モル/Lの付近であるようなものである。
本発明のプロセスが、非イオン性の三フッ化ホウ素源を用いることに留意されたい。
温度及び圧力条件に関して、それらは有利に、下記で述べるとおりである。
第一段階のジアゾ化反応は、通常、低温、有利には、−10℃と20℃との間、好ましくは、0℃と10℃との間で行われる。
ジアゾニウム塩の分解温度に関して、それは、室温と150℃との間、好ましくは40℃と130℃との間で変化し得る。
「室温」という用語は、通常、15℃と25℃との間の温度を意味すると理解されたい。
加熱処理の時間は、有利に、5分間から4時間の間で、好ましくは15分間から2時間の間で変化する。
本発明のプロセスは、大気圧で行われるが、好ましくは、窒素もしくは希ガス(例えばアルゴン)などのの不活性ガスの調整雰囲気下で行われる。大気圧よりも僅かに高いか低い圧力が適切であり得る。
実際に本発明を実行する方法に関して、それらのうち1つが、アミノ芳香族化合物からのジアゾニウム塩の形成及び、次いで、反応媒体中の該塩の熱分解を含む。
この目的のために、三フッ化ホウ素源、アミノ芳香族化合物及び有機溶媒をあらゆる順番で導入し;ニトロ化剤を導入し、得られる前記ジアゾニウム塩を、前記媒体から除去することなく分解するために、該反応媒体を加熱処理に供し;得られるフルオロ芳香族化合物を回収する。
とりわけ、操作の便宜上、三フッ化ホウ素源は、好ましくは、錯体の形態で、低温にて添加される。
二水和物の形態での三フッ化ホウ素(これは、室温で導入される。)を除いて、その温度は、有利に、−10℃と20℃との間、好ましくは0℃と10℃との間で選択される。
続いて、アミノ芳香族化合物を、一度に、又は徐々に添加する。徐々に添加することが好ましい。
アミノ芳香族化合物を最初に導入し、次にフッ化物源を導入することは不都合ではない。
アミノ芳香族化合物は、単独で、又は、例えば含まれる溶媒の総量の50重量%から100重量%量で用いられる全てもしくは一部の有機溶媒溶液中で、導入することができる。
その後、一度に、又は徐々に、ニトロ化剤を添加する。徐々に添加することが好ましい。
ニトロ化剤は、単独で、又は、例えば50重量%から100重量%の間で含まれる有機溶媒における溶液中で、導入することができる。
アレーンジアゾニウム又はヘテロアレーンジアゾニウム塩が得られ、沈殿する。
好ましくは、それは、次の式(III):
Figure 2007523071
(式中、
A、R及びmは、上記で与えられる意味を有し、
Xは、BF又は亜硝酸アルキル起源である、アルコキシド部分(R−O−)由来の塩であり得る。)に相当する。
媒体から除去することなく、得られるジアゾニウム塩を分解するために、反応媒体を加熱処理に供する。
上記で定義される温度領域、すなわち、室温と150℃との間、好ましくは40℃と130℃との間で加熱を行う。
式:
Figure 2007523071
(式中、A、R及びmは、上記で与える意味を有する。)に相当するフルオロ芳香族化合物(IV)が得られる。
式(IV)には、式(Ia)及び(Ib)に相当するアミノ芳香族化合物から得られる化合物が含まれることに、留意されたい。
有機溶液中でフルオロ芳香族化合物が得られる。
それは、従来の分離技術に従い、好ましくは蒸留により、回収される。
好ましい実施形態によると、反応媒体中で形成されるに連れジアゾニウム塩を分解することにより、本発明のプロセスを行う。
基質、三フッ化ホウ素源及び有機溶媒の使用は、同一である。
三フッ化ホウ素源は、好ましくは低温で添加し、次いで、その後、アミノ芳香族化合物を、単独又は有機溶液中で、一度に、もしくは徐々に、添加する。徐々に添加することが好ましい。
アミノ芳香族化合物の添加後、反応媒体をジアゾニウム塩の分解温度にするために、加熱を行うが、その温度は、室温と150℃との間、好ましくは40℃と130℃との間で選択される。
次の手順において、ニトロ化剤(好ましくは亜硝酸アルキルである。)を、ジアゾニウム塩の分解温度に維持されている反応媒体に添加する。
温度上昇と第三の試薬添加を含む、加熱処理の時間は、有利に、5分間から4時間の間で、好ましくは15分間から2時間の間で変化する。
本反応は、気体発生が完全に停止するまで(窒素、場合により三フッ化ホウ素)、継続される。この目的に対して、加熱を続けることができる。
式(III)に好ましくは相当するアレーンジアゾニウム又はヘテロアレーンジアゾニウム塩が中間体として得られるが、この塩は、すぐに分解されるため、反応媒体中に存在するのは非常に少量である。出発アミノ芳香族化合物の濃度よりも約10分の1と低いジアゾニウム塩濃度の大きさのオーダーは、指示により特定される。
この反応終了時に、式(IV)に好ましくは相当するフルオロ芳香族化合物が有機溶液中で得られる。
上述のように、それを従来どおり回収する。
本発明のプロセスの別の実施形態によると、三フッ化ホウ素源、ニトロ化剤及び有機溶媒をあらゆる順番で導入し、次いで、その混合物をジアゾニウム塩の分解温度に加熱し、続いて、アミノ芳香族化合物を導入する。
後者を徐々に添加する。分割して、又は連続的に添加を行うことができる。
式(IV)の化合物を得て、上述のように回収する。
本発明のプロセスは、連続プロセスにより、容易に行われる。
本発明のプロセスは、それにより、とりわけ、不安定な基(例えばCO)又はフッ素化窒素含有複素環化合物の存在のために得ることが困難な、フルオロ芳香族化合物が得られるようになるので、特に有利である。
本発明のプロセスは、多数の長所を示す。
それにより、ジアゾニウム塩を分離する段階を省くことが可能となる。
ジアゾニウム塩を分離せず、好ましくは形成されたら分解させるので、このプロセスは、安全性の面での要求に良く対応し、それにより、爆発又は熱散逸のリスクが低下する。
本プロセスは、BF(これは、中和により無機塩を形成するが、容易に分離することができる。)以外の酸源を全く使用しないため、先行プロセスよりも汚染が少ない。
説明の目的であり、制限するものとしてではなく、本発明の実施例を下記に与える。
本実施例において、使用される略語は、以下のように定義される:
変換度(DC)は、変換された基質のモル数の、関わる基質のモル数に対する比に相当する。
収率(RY)は、形成される産物のモル数の、関わる基質のモル数に対する比に相当する。
(実施例1)
m−フルオロトルエンの調製
−15℃の温度にて、還流冷却器、サーモカップル及び撹拌システムを供える三つ口丸底フラスコにおいて、o−ジクロロベンゼン(o−DCB)2.96g中のm−トルイジン 534mg(4.98mmol)をゆっくりと、5分間にわたり、BF・EtO 1.05g(7.42mmol、1.5mol当量)の端部に導入する。
次に、o−DCB 1.96g中の亜硝酸t−ブチル 745mg(6.49mmol)を、この温度(又は室温)にて滴下添加し、次いで、反応媒体を100℃にて17分間加熱する。
ガスクロマトグラフィー(GC)及び19F NMRにより決定される反応収率は、60%であり、変換度は、100%である。
(実施例2から実施例6)
実施例の詳細を説明する前に、本実施例全てにおいて使用される手順を特定する。
還流冷却器、サーモカップル及び撹拌システムを供える三つ口丸底フラスコにおいて、溶媒(o−ジクロロベンゼン又はベンゼンにトリル)中のアミノ芳香族化合物を、ゆっくりとBF・EtO端部(1.4から1.5モル濃度当量)に0℃未満で導入するか、又は、室温にてBF・2HO端部(1.4から1.5モル濃度当量)に導入する。
次に、同じ溶媒中の亜硝酸t−ブチルを室温にて添加し、次いで、反応媒体を下記の表で指示する温度に、示した時間に従い、加熱する。
結果を表(I)に記録する。
Figure 2007523071
(実施例7及び実施例8)
表(II)で定義される条件に従い、実施例1の手段を再現する。
結果を表(II)に記録する。
Figure 2007523071
(実施例9)
m−フルオロトルエンの調製
室温にて、還流冷却器、サーモカップル及び撹拌システムを供える25mL 三つ口フラスコにおいて、o−ジクロロベンゼン 3.30g中のm−トルイジン 284mg(2.62mmol)を滴下により、6分間にわたり、BF・2HO 400.2mg(3.85mmol、1.47mol当量)の端部に導入する。
添加終了時に、溶液は、沈殿を伴い薄赤色を呈する。
次に、反応媒体を100℃に加熱し、次いで、20分後、o−ジクロロベンゼン 2.02g中の亜硝酸t−ブチル(純度 90%) 388mg(3.39mmol、1.29mol当量)を、100℃にて5mL/時間の流速で添加する。
亜硝酸t−ブチルの導入を開始すると、反応媒体が薄赤色から褐色に変化する。
15分間、温度を90℃に維持し、加熱を停止する。
GC及び19F NMRにより決定されるm−フルオロトルエンの反応収率は、39%である。
(実施例10)
2−クロロ−5−フルオロピリジンの調製
室温にて、還流冷却器、サーモカップル及び撹拌システムを供える25mL 三つ口フラスコにおいて、o−ジクロロベンゼン 14.3g中の2−クロロ−5−アミノピリジン 1g(7.78mmol)を、滴下により5分間にわたり、BF・EtO 1.64g(11.5mmol、1.47mol当量)の端部に導入する。
添加終了時に、溶液は、沈殿を伴い、ベージュ色を呈する。
次に、105℃に反応媒体を加熱し、次いで、20分後、o−ジクロロベンゼン 5.0g中の亜硝酸t−ブチル(純度 90%) 1.05g(9.2mmol、1.18mol当量)を、この温度にて25mL/時間の流速で添加する。
温度を、25分間、105℃に維持し、加熱を停止する。
19F NMRにより決定される2−クロロ−5−フルオロピリジンの反応収率は、36%である。
(実施例11)
3−フルオロキノリンの調製
室温にて、還流冷却器、サーモカップル及び撹拌システムを供える50mL 三つ口フラスコにおいて、クロロベンゼン 10mL中の3−アミノキノリン 1g(6.94mmol)を、滴下により、10分間にわたり、BF・2HO 0.66mL(10.4mmol、1.5mol当量)の端部に導入する。
次に、反応媒体を50℃に加熱し、次いで、亜硝酸t−ブチル(純度 90%)1.2mL(9.01mmol、1.3mol当量)をこの温度で30分間にわたり添加する。
この反応媒体を100℃にして、1時間撹拌する。
分離産物の収率は40%である。
(実施例12)
3−フルオロ−6−メトキシキノリンの調製
室温にて、還流冷却器、サーモカップル及び撹拌システムを供える25mL 三つ口フラスコにおいて、o−ジクロロベンゼン 2.5mL中の3−アミノ−6−メトキシキノリン 224mg(1.29mmol)を、滴下により、5分間にわたり、BF・2HO 125μL(1.97mmol、1.5mol当量)の端部に導入する。
次に、反応媒体を40℃に加熱し、次いで、o−ジクロロベンゼン 0.3mL中の亜硝酸t−ブチル(純度 90%) 0.22mL(1.65mmol、1.3mol当量)をこの温度で7分間にわたり添加し、次いで、40分後、この反応媒体を100℃にして、45分間撹拌する。
19F NMRにより決定される反応収率は48%であり、分離産物の収率は34%である。

Claims (35)

  1. 三フッ化ホウ素源の存在下、有機媒体中で、アミノ芳香族化合物がニトロ化剤と反応させられることと、得られたジアゾニウム塩を含有する反応媒体中で加熱処理が行われ、したがって、後者の中間体分離を行わずに、該ジアゾニウム塩の分解により、フルオロ芳香族化合物を直接得ることが可能になることと、を特徴とする、芳香環に少なくとも1個のアミノ基を有する芳香族化合物からのフルオロ芳香族化合物の調製のための方法。
  2. 三フッ化ホウ素源、アミノ芳香族化合物及び有機溶媒が、あらゆる順番で導入され;ニトロ化剤が導入され;得られたジアゾニウム塩を、媒体から除去することなく分解するために、該反応媒体が加熱処理に供され;得られたフルオロ芳香族化合物が回収されること、を特徴とする、請求項1に記載のプロセス。
  3. 反応媒体中で形成されるジアゾニウム塩が、それが形成されるときに分解されることを特徴とする、請求項1に記載のプロセス。
  4. 次の手順:
    三フッ化ホウ素源、芳香環に少なくとも1個のアミノ基を有するアミノ芳香族化合物及び有機溶媒が、あらゆる順番で導入されることにより混合され、
    反応媒体が、ジアゾニウム塩の分解温度にされ、
    ニトロ化剤が徐々に添加され、
    形成されるフルオロ芳香族化合物が回収される、
    ことを含むことを特徴とする、請求項3に記載のプロセス。
  5. 次の手順:
    三フッ化ホウ素源、ニトロ化剤及び前記有機溶媒が、あらゆる順番で導入されることにより混合され、
    反応媒体が、ジアゾニウム塩の分解温度にされ、
    芳香環に少なくとも1個のアミノ基を有する芳香族化合物が徐々に添加され、
    形成されるフルオロ芳香族化合物が回収される、
    ことを含有することを特徴とする、請求項3に記載のプロセス。
  6. 二水和物の形態での三フッ化ホウ素(これは、室温で導入される。)を除いて、三フッ化ホウ素源が低温で添加され、該温度が−10℃と20℃の間、好ましくは0と10℃の間で選択されること、を特徴とする、請求項1から5の一項に記載のプロセス。
  7. アミノ芳香族化合物が、一度に、又は徐々に導入されることを特徴とする、請求項1から4の一項に記載のプロセス。
  8. アミノ芳香族化合物が、単独で、又は有機溶媒における溶液中で導入され得ることを特徴とする、請求項1から7の一項に記載のプロセス。
  9. ニトロ化剤が、一度に、又は徐々に導入されることを特徴とする、請求項1から3、5から8の一項に記載のプロセス。
  10. ニトロ化剤が、単独で、又は有機溶媒における溶液中で導入され得ることを特徴とする、請求項1から9の一項に記載のプロセス。
  11. ジアゾニウム塩の分解温度が、室温と150℃との間で、好ましくは40℃と130℃との間で、変化することを特徴とする、請求項1から10の一項に記載のプロセス。
  12. プロセスが、大気圧であるが、好ましくは不活性ガスの調整雰囲気下で行われることを特徴とする、請求項1から11の一項に記載のプロセス。
  13. 三フッ化ホウ素源が低温で添加され;アミノ芳香族化合物が徐々に添加され;前記反応媒体がジアゾニウム塩の分解温度に加熱され;ニトロ化剤、好ましくは亜硝酸アルキルが徐々に添加されること、を特徴とする、請求項4、6から12の一項に記載のプロセス。
  14. 反応媒体が室温と150℃との間の温度、好ましくは、40℃と130℃との間の温度に加熱されることを特徴とする、請求項13に記載のプロセス。
  15. フルオロ芳香族化合物が有機相から回収されることを特徴とする、請求項1から14の一項に記載のプロセス。
  16. ニトロ化剤が、いずれかのプロトン不含NO生成ソースであることを特徴とする、請求項1から15の一項に記載のプロセス。
  17. ニトロ化剤が、二酸化窒素 NO、三酸化窒素 N、四酸化窒素 N又は亜硝酸アルキルであることを特徴とする、請求項16に記載のプロセス。
  18. 亜硝酸アルキルが、式(II)
    Figure 2007523071
    (前記式(II)中、Rは、1個から12個の炭素原子、好ましくは1個から6個の炭素原子を有する直鎖もしくは分枝鎖アルキル基又は5個もしくは6個の炭素原子を有するシクロアルキル基を表す。)に相当することを特徴とする、請求項16に記載のプロセス。
  19. 亜硝酸アルキルが、亜硝酸n−ブチル、tert−ブチル又はイソアミルであることを特徴とする、請求項18に記載のプロセス。
  20. 三フッ化ホウ素源が、気体状の形態又は、好ましくは、錯体形態の三フッ化ホウ素であることを特徴とする、請求項1から19の一項に記載のプロセス。
  21. フッ化物源が、水、エーテル、アルコール及びフェノール、酢酸又はアセトニトリルから選択される溶媒と組み合わせた三フッ化ホウ素であることを特徴とする、請求項19に記載のプロセス。
  22. フッ化物源が、水、エチルエーテル又は酢酸から選択される溶媒と組み合わせた、三フッ化ホウ素であることを特徴とする、請求項19に記載のプロセス。
  23. 反応が、有機溶媒、好ましくは、極性又は非極性の非プロトン性溶媒中で行われることを特徴とする、請求項1から22の一項に記載のプロセス。
  24. 有機溶媒が、ハロゲン化もしくは非ハロゲン化脂肪族もしくは芳香族炭化水素;脂肪族、脂環式もしくは芳香族エーテル又は環状エーテル;脂肪族もしくは芳香族ニトリル;直鎖状もしくは環状カルボキサミド;N−メチルピロリドンから選択される特徴とする、請求項23に記載のプロセス。
  25. 有機溶媒が、クロロベンゼン、1,2−ジクロロベンゼン、トルエン及びベンゾニトリルであることを特徴とする、請求項24に記載のプロセス。
  26. アミノ芳香族化合物が、一般式:
    Figure 2007523071
    (前記式中、
    Aは、単環式もしくは多環式芳香族、炭素環式又は複素環式系の全て又は一部を形成する環の部分を表し、
    Rは、同一又は異なる、該環における置換基を表し、
    mは、該環における置換基の数を表す。)に相当することを特徴とする、請求項1から25の一項に記載のプロセス。
  27. アミノ芳香族化合物が、式(I)(式中、Aは、好ましくは環中に少なくとも4個、好ましくは5個又は6個、の原子を有する環状化合物の、場合によって置換される残部分であり、および次の環の少なくとも1個を表す:
    単環式又は多環式、芳香族、炭素環式;
    ヘテロ原子 O、N及びSのうち少なくとも1個を含む、単環式又は多環式、芳香族、複素環。)に相当することを特徴とする、請求項26に記載のプロセス。
  28. 場合によって置換される残部分Aが、
    1°−単環式又は多環式、芳香族、炭素環式の化合物の残部分、
    2°−単環式又は多環式、芳香族、複素環式の化合物の残部分、
    3°−
    ・原子価結合を介して、
    ・1個から4個の炭素原子を有する、アルキレンもしくはアルキリデン基、好ましくはメチレンもしくはイソプロピリデン基を介して、
    ・次の基のうち1つを介して:
    Figure 2007523071
    (これらの式中、Rは、水素原子又は、1個から4個の炭素原子を有するアルキル基、シクロヘキシル基又はフェニル基を表す。)、
    互いに結合する、段落1及び/又は2で定義される、一連の環からなる化合物の残部分
    を表すことを特徴とする、請求項26に記載のプロセス。
  29. 場合によって置換される残部分Aが、
    芳香族炭素環、
    2個の芳香族炭素環を含有する芳香族二環、
    2個の炭素環を含有し、この2個のうち1個が芳香族である、部分的芳香族二環、
    芳香族複素環、
    芳香族炭素環及び芳香族複素環を含有する芳香族二環、
    芳香族炭素環及び複素環を含有する部分的芳香族二環、
    2個の芳香族複素環を含有する芳香族二環、
    炭素環及び芳香族複素環を含有する部分的芳香族二環、
    少なくとも1個の芳香族炭素環又は複素環を含有する三環、
    一連の芳香族炭素環、
    部分的芳香族の一連の炭素環、
    一連の芳香族炭素環及び芳香族複素環、
    炭素環及び複素環の一連の部分的芳香族
    を表すことを特徴とする、請求項26に記載のプロセス。
  30. 場合によって置換される残部分Aが、ベンゼン、ナフタレン、ピリジン又はキノリン核を表すことを特徴とする、請求項26に記載のプロセス。
  31. アミノ芳香族化合物が、式(I)(式中、
    Rは、同一もしくは異なる:
    ・1個から6個の炭素原子、好ましくは1個から4個の炭素原子を有する、直鎖もしくは分枝鎖アルキル基(メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、イソブチル、sec−ブチル又はtert−ブチルなど。)、
    ・2個から6個の炭素原子、好ましくは2個から4個の炭素原子を有する、直鎖もしくは分枝鎖アルケニルもしくはアルキニル基(ビニル又はアリルなど。)、
    ・1個から6個の炭素原子、好ましくは1個から4個の炭素原子を有する、直鎖もしくは分枝鎖アルコキシ基(メトキシ、エトキシ、プロポキシ、イソプロポキシもしくはブトキシ基、アルケニルオキシ基、好ましくはアリルオキシ基もしくはフェノキシ基など。)、
    ・シクロヘキシル、フェニル又はベンジル基、
    ・2個から6個の炭素原子を有するアシル基、
    ・式:
    −R−OH
    −R−SH
    −R−COOM
    −R−COOR
    −R−CO−R
    −R−CHO
    −R−N=C=O
    −R−N=C=S
    −R−NO
    −R−CN
    −R−N(R
    −R−CO−N(R
    −R−SO
    −R−SO
    −R−X
    −R−CF
    −R−C2p+1
    の基(前記式中、Rは、原子価結合又は1個から6個の炭素原子を有する、飽和もしくは不飽和及び直鎖もしくは分枝鎖2価炭化水素基(例えば、メチレン、エチレン、プロピレン、イソプロピレンもしくはイソプロピリデンなど。)を表し;基Rは、同一もしくは異なる、水素原子又は、1個から6個の炭素原子を有する、直鎖もしくは分枝鎖アルキル基又はフェニル基を表し;Mは、水素原子、アルカリ金属、好ましくはナトリウム、又は基Rを表し;Xは、ハロゲン原子、好ましくは塩素、臭素、フッ素又はヨウ素原子を表し;pは、1から10の範囲の数を表す。)
    を表す。)
    に相当することを特徴とする、請求項26から30の一項に記載のプロセス。
  32. アミノ芳香族化合物が、mが4以下であり、好ましくは1又は2に等しい、式(I)に相当することを特徴とする、請求項26から31の一項に記載のプロセス。
  33. アミノ芳香族化合物が、式(Ia):
    Figure 2007523071
    (前記式中、R及びmは、上記で与えられる意味を有する。)に相当することを特徴とする、請求項26から32の一項に記載のプロセス。
  34. アミノ芳香族化合物が、式(Ib):
    Figure 2007523071
    (前記式中、
    R及びmは、上記で与えられる意味を有し、
    Bは、5もしくは6個の原子を含有し、そのうち1もしくは2個が窒素原子である単環式芳香族複素環の残部分を表すか、又は、一方で、5もしくは6個の原子を含有し、そのうち1もしくは2個が窒素原子である芳香族複素環、および他方で、飽和、不飽和もしくは芳香族であり、及び5もしくは6個の原子を含有する、炭素環もしくは窒素含有複素環を含有する、多環式複素環の残部分を表す。)
    に相当することを特徴とする、請求項26から33の一項に記載のプロセス。
  35. アミノ芳香族化合物が、4−ブロモアニリン、4−ブロモ−3−メチルアニリン、1−アミノナフタレン、2−クロロ−3−アミノピリジン、3−アミノ−キノリン又は3−アミノ−6−メトキシキノリンから選択されることを特徴とする、請求項26から34の一項に記載のプロセス。
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