JP2010513503A - 芳香族酸のエーテルの合成方法 - Google Patents
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- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
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Abstract
芳香族酸のエーテルは、銅(I)または銅(II)源および銅に配位するジアミン配位子を含有する反応混合物でハロゲン化芳香族酸から製造される。
Description
本出願は、あらゆる目的のために本明細書の一部として全体を援用される、2006年12月21日出願の米国仮特許出願第60/876,575号の優先権を主張するものである。
本発明は、中間体としてのまたはポリマーを製造するためのモノマーとしての使用などの様々な目的のために有益であるヒドロキシ芳香族酸のエーテルの製造に関する。
芳香族酸のエーテルは、医薬品および作物保護に活性な化合物を含む多くの有益な物質の製造における中間体および添加物として有用であり、高性能剛性ロッドポリマー、例えば、電子用途向けの線状剛性オリゴアントラニルアミド[非特許文献1]およびポリピリドビスイミダゾールなど[例えば、非特許文献2を参照されたい]の製造におけるモノマーとしても有用である。
2,5−ジアルコキシおよび2,5−ジアレーンオキシテレフタル酸の既存製造方法は、相当する2,5−アルコキシおよび2,5−ジアレーンオキシテレフタル酸エステルを形成するための2,5−ジヒドロキシテレフタル酸の段階的アルキル化、引き続く酸へのエステルの脱アルキル化を含む。n−ヒドロキシ芳香族酸をn−アルキル硫酸と塩基性条件下に接触させることによって、n−ヒドロキシ芳香族酸をn−アルコキシ芳香族酸に変換することができる。かかる変換反応を行う好適な一方法は、特許文献1に記載されている通りである。収率は中程度〜低く、生産性は低く、かつ、2段階法が必要である。
Wuら、Organic Letters、6(2)(2004)、229−232ページ
Beersら、High−Performance Fibres(2000)、93−155ページ
それ故、芳香族酸のエーテルが小および大規模運転で、ならびに回分式および連続運転で経済的に、そして高収率および高生産性で製造できる方法の必要性は依然としてある。
本明細書に開示される発明は、芳香族酸のエーテルの製造方法、かかるエーテルを変換することができる製品の製造方法。かかる方法の使用、およびかかる方法によって得られる、および得ることができる製品を含む。
本明細書の方法の一実施形態は、
式I
(式中、ArはC6〜C20単環または多環式芳香族核であり、Rは一価の有機基であり、nおよびmはそれぞれ独立して非ゼロの値であり、そしてn+mは8以下である)
の構造によって表される芳香族酸のエーテルの製造方法であって、
(a)式II
(式中、各Xは独立してCl、BrまたはIであり、そしてAr、nおよびmは上述の通りである)
の構造によって表されるハロゲン化芳香族酸を、
(i)ROHであるか、ROHより酸性度の低い溶媒であるかのどちらかである、アルコラートRO−M+(ここで、MはNaまたはKである)を含有する極性プロトン性溶媒、極性非プロトン性溶媒またはアルコール溶媒、
(ii)銅(I)または銅(II)源、および
(iii)銅に配位するジアミン配位子
と接触させて反応混合物を形成する工程と、
(b)前記反応混合物を加熱して式III
の構造によって表されるような、工程(a)の生成物のm−塩基性塩を形成する工程と、
(c)場合により、式IIIm−塩基性塩を、それが形成される反応混合物から分離する工程と、
(d)式IIIm−塩基性塩を酸と接触させてそれから芳香族酸のエーテルを形成する工程と
による方法を提供する。
式I
の構造によって表される芳香族酸のエーテルの製造方法であって、
(a)式II
の構造によって表されるハロゲン化芳香族酸を、
(i)ROHであるか、ROHより酸性度の低い溶媒であるかのどちらかである、アルコラートRO−M+(ここで、MはNaまたはKである)を含有する極性プロトン性溶媒、極性非プロトン性溶媒またはアルコール溶媒、
(ii)銅(I)または銅(II)源、および
(iii)銅に配位するジアミン配位子
と接触させて反応混合物を形成する工程と、
(b)前記反応混合物を加熱して式III
(c)場合により、式IIIm−塩基性塩を、それが形成される反応混合物から分離する工程と、
(d)式IIIm−塩基性塩を酸と接触させてそれから芳香族酸のエーテルを形成する工程と
による方法を提供する。
本発明の別の実施形態は、式Iの構造によって表される芳香族酸のエーテルを製造し、次にそのように製造されたエーテルを、それから化合物、モノマー、オリゴマーまたはポリマーを製造するための反応(多段階反応を含む)にかけることによる化合物、モノマー、オリゴマーまたはポリマーの製造方法を提供する。
本発明は、式I
(式中、ArはC6〜C20単環または多環式芳香族核であり、Rは一価の有機基であり、nおよびmはそれぞれ独立して非ゼロの値であり、そしてn+mは8以下である)
の構造によって表される芳香族酸のエーテルの、改善された収率および生産性を有する製造方法を提供する。
の構造によって表される芳香族酸のエーテルの、改善された収率および生産性を有する製造方法を提供する。
かかる方法の一実施形態は、
(a)式II
(式中、各Xは独立してCl、BrまたはIであり、そしてAr、nおよびmは上述の通りである)
の構造によって表されるハロゲン化芳香族酸を、
(i)ROHであるか、ROHより酸性度の低い溶媒であるかのどちらかである、アルコラートRO−M+(ここで、MはNaまたはKである)を含有する極性プロトン性溶媒、極性非プロトン性溶媒またはアルコール溶媒、
(ii)銅(I)または銅(II)源、および
(iii)銅に配位するジアミン配位子
と接触させて反応混合物を形成する工程と、
(b)前記反応混合物を加熱して式III
の構造によって表されるような、工程(a)の生成物のm−塩基性塩を形成する工程と、
(c)場合により、式IIIm−塩基性塩を、それが形成される反応混合物から分離する工程と、
(d)式IIIm−塩基性塩を酸と接触させてそれから芳香族酸のエーテルを形成する工程とによって進行する。
(a)式II
の構造によって表されるハロゲン化芳香族酸を、
(i)ROHであるか、ROHより酸性度の低い溶媒であるかのどちらかである、アルコラートRO−M+(ここで、MはNaまたはKである)を含有する極性プロトン性溶媒、極性非プロトン性溶媒またはアルコール溶媒、
(ii)銅(I)または銅(II)源、および
(iii)銅に配位するジアミン配位子
と接触させて反応混合物を形成する工程と、
(b)前記反応混合物を加熱して式III
(c)場合により、式IIIm−塩基性塩を、それが形成される反応混合物から分離する工程と、
(d)式IIIm−塩基性塩を酸と接触させてそれから芳香族酸のエーテルを形成する工程とによって進行する。
式I、IIおよびIIIにおいて、ArはC6〜C20単環または多環式芳香族核であり;nおよびmはそれぞれ独立して非ゼロの値であり、そしてn+mは8以下であり;Rは一価の有機基であり;式IIにおいて、各Xは独立してCl、BrまたはIである。
一価の基Rは一価の有機基である。好ましくは、RはC1〜C12アルキル基またはアリール基である。より好ましくは、RはC1〜C4アルキル基またはフェニルである。特に好適なR基の例には、限定なしにメチル、エチル、i−プロピル、i−ブチル、およびフェニルが挙げられる。Rの幾つかの他の非限定的な例は下に示される:
「m−塩基性塩」は、この用語が本明細書で用いるところでは、置換可能な水素原子を有するm個の酸基を各分子中に含有する酸から形成される塩である。
本発明の方法で出発原料として使用されるべき、様々なハロゲン化芳香族酸は、商業的に入手可能である。例えば、2−ブロモ安息香酸は、Aldrich Chemical Company(Milwaukee,Wisconsin)から入手可能である。しかしながら、それは、Sassonら、Journal of Organic Chemistry 51(15)(1986)、2880−2883ページに記載されているようにブロモメチルベンゼンの酸化によって合成することができる。使用することができる他のハロゲン化芳香族酸には、限定なしに2,5−ジブロモ安息香酸、2−ブロモ−5−ニトロ安息香酸、2−ブロモ−5−メチル安息香酸、2−クロロ安息香酸、2,5−ジクロロ安息香酸、2−クロロ−3,5−ジニトロ安息香酸、2−クロロ−5−メチル安息香酸、2−ブロモ−5−メトキシ安息香酸、5−ブロモ−2−クロロ安息香酸、2,3−ジクロロ安息香酸、2−クロロ−4−ニトロ安息香酸、2,5−ジクロロテレフタル酸、2−クロロ−5−ニトロ安息香酸、2,5−ジブロモテレフタル酸、および2,5−ジクロロテレフタル酸が含まれ、それらの全てが商業的に入手可能である。好ましくは、ハロゲン化芳香族酸は、2,5−ジブロモテレフタル酸または2,5−ジクロロテレフタル酸である。
本発明の方法での出発原料として有用な他のハロゲン化芳香族酸には、下の表の左列に示されるものが含まれ、表中、X=Cl、BrまたはIであり、そして表中、本発明の方法によってそれらから製造される芳香族酸の相当するエーテルは右列に示される。
工程(a)で、ハロゲン化芳香族酸は、アルコラートRO−M+(ここで、Rは上に定
義された通りであり、MはNaまたはKである);銅(I)または銅(II)源、および銅に配位するジアミン配位子を含有する極性プロトン性もしくは極性非プロトン性溶媒またはアルコール溶媒と接触させられる。
義された通りであり、MはNaまたはKである);銅(I)または銅(II)源、および銅に配位するジアミン配位子を含有する極性プロトン性もしくは極性非プロトン性溶媒またはアルコール溶媒と接触させられる。
アルコールは、好ましいROHであってもよいし、またはそれはROH以下の酸性度であるアルコールであってもよい。例えば、ROHがフェノールであるように、Rがフェニルである場合、工程(a)に使用することができる酸性度の低いアルコールの1つの非限定的な例はイソプロパノールである。好適なアルコールの例には、限定なしにメタノール、エタノール、i−プロパノール、i−ブタノール、およびフェノールが挙げられ、ただし、アルコールはROHか、ROH以下の酸性度であるアルコールである。
溶媒はまた、極性プロトン性もしくは極性非プロトン性溶媒またはプロトン性もしくは極性非プロトン性溶媒の混合物であってもよい。極性溶媒は、本明細書で用いるところでは、その構成分子が非ゼロの双極子モーメントを示す溶媒である。極性プロトン性溶媒は、本明細書で用いるところでは、その構成分子がO−HまたはN−H結合を含有する極性溶媒である。極性非プロトン性溶媒は、本明細書で用いるところでは、その構成分子がO−HまたはN−H結合を含有しない極性溶媒である。本明細書での使用に好適なアルコール以外の極性溶媒の例には、テトラヒドロフラン、N−メチルピロリジノン、ジメチルホルムアミド、およびジメチルアセトアミドが挙げられる。
工程(a)で、ハロゲン化芳香族酸は好ましくは、ハロゲン化芳香族酸の1当量当たり合計約n+mからn+m+1当量のアルコラートRO−M+と接触させられる。m〜m+1当量は、m−塩基性塩を形成するために使用され、n〜n+1当量は、置換反応のために使用される。アルコラートの総量はm+n+1を超えないことが好ましい。還元反応を回避するためにアルコラートの総量はm+n未満ではないこともまた好ましい。1「当量」は、本文脈で用いられるところでは、水素イオンの1モルと反応するであろうアルコラートRO−M+のモル数であり、酸については、1当量は、水素イオンの1モルを供給するであろう酸のモル数である。
上述のように、工程(a)で、ハロゲン化芳香族酸はまた、銅に配位するジアミン配位子の存在下に銅(I)または(II)源と接触させられる。銅源および配位子は、反応混合物に順次添加されてもよいし、または別途組み合わせられ(例えば、水またはアセトニトリル中の溶液で)、一緒に添加されてもよい。
銅源は、Cu(I)塩、Cu(II)塩、またはそれらの混合物である。例には、限定なしにCuCl、CuBr、CuI、Cu2SO4、CuNO3、CuCl2、CuBr2、CuI2、CuSO4、およびCu(NO3)2が挙げられる。銅源の選択は、使用されるハロゲン化芳香族酸が何であるかに関連して行われてもよい。例えば、出発ハロゲン化芳香族酸がブロモ安息香酸である場合、CuCl、CuBr、CuI、Cu2SO4、CuNO3、CuCl2、CuBr2、CuI2、CuSO4、およびCu(NO3)2が有用な選択の中に含まれるであろう。出発ハロゲン化芳香族酸がクロロ安息香酸である場合、CuBr、CuI、CuBr2およびCuI2が有用な選択の中に含まれるであろう。場合により、工程(a)の前に、一定量(約0.25モルの酸素/CuIの1モル)がCuIをジアミン/アルコール溶液に溶解させるために準備される。CuBrおよびCuBr2は、ほとんどのシステムにとって一般に好ましい選択にある。使用される銅の量は典型的には、ハロゲン化芳香族酸のモルを基準として約0.1〜約5モル%である。
配位子は、直鎖もしくは分岐鎖または環式、脂肪族または芳香族、置換または非置換ジアミン、または2つ以上のかかる配位子の混合物であってもよい。その非置換形態では、配位子は、炭素、窒素および水素原子のみを含有するジアミンであってもよい。その置換形態では、アミン配位子は、酸素または硫黄などのヘテロ原子を含有してもよい。様々な実施形態では、アミンは、少なくとも1つの第一級または第二級アミノ基を含有してもよい。
配位子として本明細書での使用に好適な第一級または第二級ジアミンには、次式IV
(式中、各R1および各R2は独立して、
H;
C1〜C10直鎖もしくは分岐、飽和もしくは不飽和、置換もしくは非置換のヒドロカルビル基;
C3〜C12環式脂肪族、飽和もしくは不飽和、置換もしくは非置換のヒドロカルビル基;または
C6〜C12芳香族置換もしくは非置換のヒドロカルビル基
であり;
式中、R3およびR4はそれぞれ独立して、
H;
C1〜C10直鎖もしくは分岐、飽和もしくは不飽和、置換もしくは非置換のヒドロカルビル基;
C3〜C12環式脂肪族、飽和もしくは不飽和、置換もしくは非置換のヒドロカルビル基;または
C6〜C12芳香族置換もしくは非置換のヒドロカルビル基
であるか、または
R3およびR4は一緒になって環構造、すなわち
C4〜C12脂肪族、飽和もしくは不飽和、置換もしくは非置換のヒドロカルビル環構造;または
C6〜C12芳香族置換もしくは非置換のヒドロカルビル環構造
を形成し、そして、
式中、a、b、およびcはそれぞれ独立して0〜4である)
によって一般に表されるものが含まれる。
H;
C1〜C10直鎖もしくは分岐、飽和もしくは不飽和、置換もしくは非置換のヒドロカルビル基;
C3〜C12環式脂肪族、飽和もしくは不飽和、置換もしくは非置換のヒドロカルビル基;または
C6〜C12芳香族置換もしくは非置換のヒドロカルビル基
であり;
式中、R3およびR4はそれぞれ独立して、
H;
C1〜C10直鎖もしくは分岐、飽和もしくは不飽和、置換もしくは非置換のヒドロカルビル基;
C3〜C12環式脂肪族、飽和もしくは不飽和、置換もしくは非置換のヒドロカルビル基;または
C6〜C12芳香族置換もしくは非置換のヒドロカルビル基
であるか、または
R3およびR4は一緒になって環構造、すなわち
C4〜C12脂肪族、飽和もしくは不飽和、置換もしくは非置換のヒドロカルビル環構造;または
C6〜C12芳香族置換もしくは非置換のヒドロカルビル環構造
を形成し、そして、
式中、a、b、およびcはそれぞれ独立して0〜4である)
によって一般に表されるものが含まれる。
ある種の実施形態では、R1の1つまたは両方ともHである。他の実施形態では、R2の1つまたは両方ともHである。他の実施形態では、R1〜R4の任意の1つ以上がメチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシルまたはフェニル基であってもよい。
様々な特定の実施形態では、a、bおよびcは全て0に等しくてもよく、そしてR3=R4=Hか、R3およびR4は一緒になって脂肪族環構造を形成するかのどちらかである。特にb=0のとき、脂肪族環構造は、下に示されるような、二価基、−C6H10−である、シクロヘキシレン基であってもよく、こうしてシクロヘキシルジアミンを提供する
。
。
R3およびR4からのシクロヘキシレン基の形成は、次の構造(V):
(式中、R1、R2、aおよびcは上述の通りである)
によって一般に例示されてもよい。しかしながら、代わりの実施形態では、1つのアミノ基、またはそれがその上に配置されているアルキル基は、他のアミノ基に対してシクロアルキルまたは芳香環上でメタまたはパラ位にあってもよい。
によって一般に例示されてもよい。しかしながら、代わりの実施形態では、1つのアミノ基、またはそれがその上に配置されているアルキル基は、他のアミノ基に対してシクロアルキルまたは芳香環上でメタまたはパラ位にあってもよい。
特に好適な脂肪族ジアミンには、N,N’−ジ−n−アルキルエチレンジアミンおよびN,N’−ジ−n−アルキルシクロヘキサン−1,2−ジアミンが含まれる。具体的な例には、限定なしにN,N’−ジメチルエチレンジアミン、N,N’−ジエチルエチレンジアミン、N,N’−ジ−n−プロピルエチレンジアミン、N,N’−ジブチルエチレンジアミン、N,N’−ジメチルシクロヘキサン−1,2−ジアミン、N,N’−ジエチルシクロヘキサン−1,2−ジアミン、N,N’−ジ−n−プロピルシクロヘキサン−1,2−ジアミン、およびN,N’−ジブチルシクロヘキサン−1,2−ジアミンが挙げられる。好適な芳香族ジアミンの例には、限定なしにN,N’−ジメチル−1,2−フェニレンジアミンおよびN,N’−ジエチル−1,2−フェニレンジアミンなどの1,2−フェニレンジアミンおよびN,N’−ジアルキルフェニレンジアミン;ならびにベンジジンが挙げられる。
本明細書での使用に好適な配位子の説明で上に言及された「ヒドロカルビル」基は、非置換であるとき、炭素および水素のみを含有する一価の基である。同様に、非置換アミンは、その構造に窒素、炭素および水素原子のみを含有する化合物である。
特に汎用性のある配位子には、第二級アミン、特に、R5NH−(CHR6CHR7)−NHR8(式中、R5およびR8はそれぞれ独立して、C1〜C4第一アルキル基の群から選択され、R6およびR7はそれぞれ独立して、HおよびC1〜C4アルキル基の群から選択される、および/またはR6およびR7は一緒になって環構造を形成してもよい)として表されてもよいものを含む、N,N’−置換1,2−ジアミンが含まれる。
式V中で、R3およびR4が一緒になって芳香環構造を形成するとき、および/または環式アミン配位子が1つ以上の芳香環構造を含有するとき、より厳しい反応条件(例えば、より高い温度、またはより多い量の銅および/または配位子)が高い転化率、選択率、収率および/または純度を反応で達成するために必要であるかもしれない。
本明細書での使用に好適な配位子は、上記の名前または構造によって表される配位子の全集団のメンバーの任意の1つ以上または全てとして選択されてもよい。
本明細書での使用に好適な様々な銅源および配位子は、当該技術分野で公知の方法によって製造されてもよいし、またはAlfa Aesar(Ward Hill,Massachusetts)、City Chemical(West Haven,Connecticut)、Fisher Scientific(Fairlawn,New Jersey)、Sigma−Aldrich(St.Louis,Missouri)またはStanford Materials(Aliso Viejo,California)などの供給業者から商業的に入手可能である。
様々な実施形態では、配位子は、銅の1モル当たり約1〜約8、好ましくは約1〜約2モル当量の量で提供されてもよい。それらのおよび他の実施形態では、配位子のモル当量対ハロゲン化芳香族酸のモル当量の比は、約0.1以下であってもよい。本明細書で用いるところでは、用語「モル当量」は、銅の1モルと相互作用するであろう配位子のモル数を示す。
工程(a)および(b)についての反応温度は好ましくは、約40〜約120℃、より好ましくは約75〜約95℃である。典型的には、工程(a)に要する時間は約0.1〜約1時間である。工程(b)に要する時間は典型的には約0.1〜約1時間である。最適時間および温度は、具体的な原材料に応じて変わってもよい。酸素は、反応の間望ましくは排除されてもよい。溶液は典型的には、任意の工程(c)の前におよび工程(d)での酸性化が実施される前に放冷される。
芳香族酸のエーテルのm−塩基性塩は次に工程(d)で、それをヒドロキシ芳香族酸生成物に変換するために酸と接触させられる。m−塩基性塩をプロトン化するのに十分な強度の任意の酸が好適である。例には、限定なしに塩酸、硫酸およびリン酸が挙げられる。
一実施形態では、銅(I)または銅(II)源は、CuBr、CuBr2およびそれらの混合物からなる群から選択され;配位子は、N,N’−ジメチルエチレンジアミン、N,N’−ジエチルエチレンジアミン、N,N’−ジ−n−プロピルエチレンジアミン、N,N’−ジブチルエチレンジアミン、N,N’−ジメチルシクロヘキサン−1,2−ジアミン、N,N’−ジエチルシクロヘキサン−1,2−ジアミン、N,N’−ジ−n−プロピルシクロヘキサン−1,2−ジアミン、およびN,N’−ジブチルシクロヘキサン−1,2−ジアミンからなる群から選択され;銅(I)または銅(II)源は2モル当量の配位子と組み合わせられる。
上記の本方法はまた、化合物、モノマー、またはそれのオリゴマーもしくはポリマーなどの、生じた芳香族酸のエーテルから製造される製品の効果的なおよび効率的な合成を可能にする。これらの製造された物質は、エステル官能基、エーテル官能基、アミド官能基、イミド官能基、イミダゾール官能基、チアゾール官能基、オキサゾール官能基、カーボネート官能基、アクリレート官能基、エポキシド官能基、ウレタン官能基、アセタール官能基、および酸無水物官能基の1つ以上を有するかもしれない。
本発明の方法によって製造された物質、またはかかる物質の誘導体を含む代表的な反応には、例えば、米国特許第3,047,536号明細書(あらゆる目的のために本明細書の一部として全体を援用される)に教示されている方法に従って、窒素下に1−メチルナフタレン中0.1%のZn3(BO3)2の存在下に芳香族酸のエーテルとジエチレングリコールかトリエチレングリコールかのどちらかとからのポリエステルの製造が含まれる。同様に、芳香族酸のエーテルは、米国特許第3,227,680号明細書(あらゆる目的のために本明細書の一部として全体を援用される)に教示されている方法であって、代表的な条件が200〜250℃でブタノール中チタンテトライソプロポキシドの存在下でのプレポリマーの形成、引き続く0.08mmHgの圧力で280℃での固相重合を含む方法に従って熱安定化ポリエステルを製造するための二塩基酸およびグリコールとの共重合に好適である。
芳香族酸のエーテルはまた、米国特許第5,674,969号明細書(あらゆる目的のために本明細書の一部として全体を援用される)に開示されているように、減圧下に100℃より上で約180℃以下へのゆっくりした加熱下の強ポリリン酸中での重縮合、引き続く水中での沈澱で;または国際公開第2006/104974号パンフレットとして公開された、2005年3月28日出願の米国仮特許出願第60/665,737号明細書(あらゆる目的のために本明細書の一部として全体を援用される)に開示されているように、モノマーを約50℃〜約110℃、次に145℃の温度で混合してオリゴマーを形成し、次にオリゴマーを約160℃〜約250℃の温度で反応させることによってテトラアミノピリジンの三塩酸塩一水和物と重合させることができる。そのように製造されてもよいポリマーは、ピリドビスイミダゾール−2,6−ジイル(2,5−ジアルコキシ−p−フェニレン)ポリマーまたはポリ(1,4−(2,5−ジアレーンオキシ)フェニレン−2,6−ピリド[2、3−d:5,6−d’]ビスイミダゾール)ポリマーなどのピリドビスイミダゾール−2,6−ジイル(2,5−ジアレーンオキシ−p−フェニレン)ポリマーであってもよい。しかしながら、それのピリドビスイミダゾール部分は、ベンゾビスイミダゾール、ベンゾビスチアゾール、ベンゾビスオキサゾール、ピリドビスチアゾールおよびピリドビスオキサゾールの任意の1つ以上で置換されてもよいし;それの2,5−ジアルコキシ−p−フェニレン部分は、イソフタル酸、テレフタル酸、2,5−ピリジンジカルボン酸、2,6−ナフタレンジカルボン酸、4,4’−ジフェニルジカルボン酸、2,6−キノリンジカルボン酸、および2,6−ビス(4−カルボキシフェニル)ピリドビスイミダゾールの1つ以上のアルキルまたはアリールエーテルであって、本明細書に開示される方法に従って製造される、かかるエーテルで置換されてもよい。
かかる方法で製造されるポリマーは、例えば、次の単位の1つ以上を含有してもよい:
ピリドビスイミダゾール−2,6−ジイル(2,5−ジアルコキシ−p−フェニレン)および/またはピリドビスイミダゾール−2,6−ジイル(2,5−ジフェノキシ−p−フェニレン)単位;
ピリドビスイミダゾール−2,6−ジイル(2,5−ジメトキシ−p−フェニレン)、ピリドビスイミダゾール−2,6−ジイル(2,5−ジエトキシ−p−フェニレン)、ピリドビスイミダゾール−2,6−ジイル(2,5−ジプロポキシ−p−フェニレン)、ピリドビスイミダゾール−2,6−ジイル(2,5−ジブトキシ−p−フェニレン)およびピリドビスイミダゾール−2,6−ジイル(2,5−ジフェノキシ−p−フェニレン)からなる群から選択された単位;
ピリドビスチアゾール−2,6−ジイル(2,5−ジアルコキシ−p−フェニレン)および/またはピリドビスチアゾール−2,6−ジイル(2,5−ジフェノキシ−p−フェニレン)単位;
ピリドビスチアゾール−2,6−ジイル(2,5−ジメトキシ−p−フェニレン)、ピリドビスチアゾール−2,6−ジイル(2,5−ジエトキシ−p−フェニレン)、ピリドビスチアゾール−2,6−ジイル(2,5−ジプロポキシ−p−フェニレン)、ピリドビスチアゾール−2,6−ジイル(2,5−ジブトキシ−p−フェニレン)およびピリドビスチアゾール−2,6−ジイル(2,5−ジフェノキシ−p−フェニレン)からなる群から選択された単位;
ピリドビスオキサゾール−2,6−ジイル(2,5−ジアルコキシ−p−フェニレン)および/またはピリドビスオキサゾール−2,6−ジイル(2,5−ジフェノキシ−p−フェニレン)単位;
ピリドビスオキサゾール−2,6−ジイル(2,5−ジメトキシ−p−フェニレン)、ピリドビスオキサゾール−2,6−ジイル(2,5−ジエトキシ−p−フェニレン)、ピリドビスオキサゾール−2,6−ジイル(2,5−ジプロポキシ−p−フェニレン)、ピリドビスオキサゾール−2,6−ジイル(2,5−ジブトキシ−p−フェニレン)およびピリドビスオキサゾール−2,6−ジイル(2,5−ジフェノキシ−p−フェニレン)からなる群から選択された単位;
ベンゾビスイミダゾール−2,6−ジイル(2,5−ジアルコキシ−p−フェニレン)および/またはベンゾビスイミダゾール−2,6−ジイル(2,5−ジフェノキシ−p−フェニレン)単位;
ベンゾビスイミダゾール−2,6−ジイル(2,5−ジメトキシ−p−フェニレン)、ベンゾビスイミダゾール−2,6−ジイル(2,5−ジエトキシ−p−フェニレン)、ベンゾビスイミダゾール−2,6−ジイル(2,5−ジプロポキシ−p−フェニレン)、ベンゾビスイミダゾール−2,6−ジイル(2,5−ジブトキシ−p−フェニレン)およびベンゾビスイミダゾール−2,6−ジイル(2,5−ジフェノキシ−p−フェニレン)からなる群から選択された単位;
ベンゾビスチアゾール−2,6−ジイル(2,5−ジアルコキシ−p−フェニレン)および/またはベンゾビスチアゾール−2,6−ジイル(2,5−ジフェノキシ−p−フェニレン)単位;
ベンゾビスチアゾール−2,6−ジイル(2,5−ジメトキシ−p−フェニレン)、ベンゾビスチアゾール−2,6−ジイル(2,5−ジエトキシ−p−フェニレン)、ベンゾビスチアゾール−2,6−ジイル(2,5−ジプロポキシ−p−フェニレン)、ベンゾビスチアゾール−2,6−ジイル(2,5−ジブトキシ−p−フェニレン)およびベンゾビスチアゾール−2,6−ジイル(2,5−ジフェノキシ−p−フェニレン)からなる群から選択された単位;
ベンゾビスオキサゾール−2,6−ジイル(2,5−ジアルコキシ−p−フェニレン)および/またはベンゾビスオキサゾール−2,6−ジイル(2,5−ジフェノキシ−p−フェニレン)単位;および/または
ベンゾビスオキサゾール−2,6−ジイル(2,5−ジメトキシ−p−フェニレン)、ベンゾビスオキサゾール−2,6−ジイル(2,5−ジエトキシ−p−フェニレン)、ベンゾビスオキサゾール−2,6−ジイル(2,5−ジプロポキシ−p−フェニレン)、ベンゾビスオキサゾール−2,6−ジイル(2,5−ジブトキシ−p−フェニレン)およびベンゾビスオキサゾール−2,6−ジイル(2,5−ジフェノキシ−p−フェニレン)からなる群から選択された単位。
ピリドビスイミダゾール−2,6−ジイル(2,5−ジアルコキシ−p−フェニレン)および/またはピリドビスイミダゾール−2,6−ジイル(2,5−ジフェノキシ−p−フェニレン)単位;
ピリドビスイミダゾール−2,6−ジイル(2,5−ジメトキシ−p−フェニレン)、ピリドビスイミダゾール−2,6−ジイル(2,5−ジエトキシ−p−フェニレン)、ピリドビスイミダゾール−2,6−ジイル(2,5−ジプロポキシ−p−フェニレン)、ピリドビスイミダゾール−2,6−ジイル(2,5−ジブトキシ−p−フェニレン)およびピリドビスイミダゾール−2,6−ジイル(2,5−ジフェノキシ−p−フェニレン)からなる群から選択された単位;
ピリドビスチアゾール−2,6−ジイル(2,5−ジアルコキシ−p−フェニレン)および/またはピリドビスチアゾール−2,6−ジイル(2,5−ジフェノキシ−p−フェニレン)単位;
ピリドビスチアゾール−2,6−ジイル(2,5−ジメトキシ−p−フェニレン)、ピリドビスチアゾール−2,6−ジイル(2,5−ジエトキシ−p−フェニレン)、ピリドビスチアゾール−2,6−ジイル(2,5−ジプロポキシ−p−フェニレン)、ピリドビスチアゾール−2,6−ジイル(2,5−ジブトキシ−p−フェニレン)およびピリドビスチアゾール−2,6−ジイル(2,5−ジフェノキシ−p−フェニレン)からなる群から選択された単位;
ピリドビスオキサゾール−2,6−ジイル(2,5−ジアルコキシ−p−フェニレン)および/またはピリドビスオキサゾール−2,6−ジイル(2,5−ジフェノキシ−p−フェニレン)単位;
ピリドビスオキサゾール−2,6−ジイル(2,5−ジメトキシ−p−フェニレン)、ピリドビスオキサゾール−2,6−ジイル(2,5−ジエトキシ−p−フェニレン)、ピリドビスオキサゾール−2,6−ジイル(2,5−ジプロポキシ−p−フェニレン)、ピリドビスオキサゾール−2,6−ジイル(2,5−ジブトキシ−p−フェニレン)およびピリドビスオキサゾール−2,6−ジイル(2,5−ジフェノキシ−p−フェニレン)からなる群から選択された単位;
ベンゾビスイミダゾール−2,6−ジイル(2,5−ジアルコキシ−p−フェニレン)および/またはベンゾビスイミダゾール−2,6−ジイル(2,5−ジフェノキシ−p−フェニレン)単位;
ベンゾビスイミダゾール−2,6−ジイル(2,5−ジメトキシ−p−フェニレン)、ベンゾビスイミダゾール−2,6−ジイル(2,5−ジエトキシ−p−フェニレン)、ベンゾビスイミダゾール−2,6−ジイル(2,5−ジプロポキシ−p−フェニレン)、ベンゾビスイミダゾール−2,6−ジイル(2,5−ジブトキシ−p−フェニレン)およびベンゾビスイミダゾール−2,6−ジイル(2,5−ジフェノキシ−p−フェニレン)からなる群から選択された単位;
ベンゾビスチアゾール−2,6−ジイル(2,5−ジアルコキシ−p−フェニレン)および/またはベンゾビスチアゾール−2,6−ジイル(2,5−ジフェノキシ−p−フェニレン)単位;
ベンゾビスチアゾール−2,6−ジイル(2,5−ジメトキシ−p−フェニレン)、ベンゾビスチアゾール−2,6−ジイル(2,5−ジエトキシ−p−フェニレン)、ベンゾビスチアゾール−2,6−ジイル(2,5−ジプロポキシ−p−フェニレン)、ベンゾビスチアゾール−2,6−ジイル(2,5−ジブトキシ−p−フェニレン)およびベンゾビスチアゾール−2,6−ジイル(2,5−ジフェノキシ−p−フェニレン)からなる群から選択された単位;
ベンゾビスオキサゾール−2,6−ジイル(2,5−ジアルコキシ−p−フェニレン)および/またはベンゾビスオキサゾール−2,6−ジイル(2,5−ジフェノキシ−p−フェニレン)単位;および/または
ベンゾビスオキサゾール−2,6−ジイル(2,5−ジメトキシ−p−フェニレン)、ベンゾビスオキサゾール−2,6−ジイル(2,5−ジエトキシ−p−フェニレン)、ベンゾビスオキサゾール−2,6−ジイル(2,5−ジプロポキシ−p−フェニレン)、ベンゾビスオキサゾール−2,6−ジイル(2,5−ジブトキシ−p−フェニレン)およびベンゾビスオキサゾール−2,6−ジイル(2,5−ジフェノキシ−p−フェニレン)からなる群から選択された単位。
本明細書の方法の有利な特質および効果は、下に記載されるような、実験室実施例に見られるかもしれない。実施例がベースとするこれらの方法の実施形態は、代表例であるにすぎず、本発明を例示するためのそれらの実施形態の選択は、実施例に記載されない条件、構成、アプローチ、工程、技法、立体配置または反応体がこれらの方法を実施するのに好適ではないこと、または実施例に記載されない主題が添付の特許請求の範囲およびその等価物の範囲から除外されることを示すものではない。
原材料
全ての試薬は入手時の状態で使用した。ラセミ−トランス−N,N’−ジメチルシクロヘキサン−1,2−ジアミン(97%純度)およびナトリウムメトキシド(95%純度)は、Aldrich Chemical Company(Milwaukee,Wisconsin,USA).から入手した。2,5−ジブロモテレフタル酸(95+%純度)は、Maybridge Chemical Company Ltd.(Cornwall,United Kingdom)から入手した。臭化銅(II)(「CuBr2」)は、Acros Organics(Geel,Belgium)から入手した。
全ての試薬は入手時の状態で使用した。ラセミ−トランス−N,N’−ジメチルシクロヘキサン−1,2−ジアミン(97%純度)およびナトリウムメトキシド(95%純度)は、Aldrich Chemical Company(Milwaukee,Wisconsin,USA).から入手した。2,5−ジブロモテレフタル酸(95+%純度)は、Maybridge Chemical Company Ltd.(Cornwall,United Kingdom)から入手した。臭化銅(II)(「CuBr2」)は、Acros Organics(Geel,Belgium)から入手した。
本明細書で用いるところでは、用語「転化率」は、反応体のどれほど多くが理論量の分率または百分率として使い果たされたかを意味する。生成物Pについての用語「選択率」は、最終生成物混合物中のPのモル分率またはモル百分率を意味する。選択率を乗じた転化率は従って、Pの最大「収率」に等しく、実際のまたは「正味の」収率は通常、単離、取扱い、乾燥などのような作業の過程で被るサンプル損失のためにこれより幾分低くなるであろう。用語「純度」は、掌中の単離サンプルの何%が実際に指定物質であるかを示す。生成物純度は1H NMRによって測定した。
省略形の意味は次の通りである:「h」は時間を意味し、「mL」はミリリットルを意味し、「g」はグラムを意味し、「MeOH」はメタノールを意味し、「mg」はミリグラムを意味し、「mmol」はミリモルを意味し、「mol equiv」はモル当量を意味し、「NMR」は核磁気共鳴分光法を意味する。
実施例1
空気および水分を含まない環境中で、4.2g(77ミリモル)のナトリウムメトキシドを125gの無水メタノールと組み合わせ、これに5g(15ミリモル)の2,5−ジブロモテレフタル酸の添加が続いた。別に、103mg(0.03モル当量)のCuBr2および132mg(0.06モル当量)のラセミ−トランス−N,N−ジメチルシクロヘキサン−1,2−ジアミンを窒素下に組み合わせ、これに溶解させるための無水メタノールの添加が続いた。この溶液を次に添加して反応混合物を形成した。反応混合物を、窒素雰囲気下に保ちながら加熱して、8時間撹拌しながら還流させた。冷却後に、生成物を濾過し、熱MeOHで洗浄し、乾燥させて3.5g(14.5ミリモル)の白色固体をビス−ナトリウム塩として得た。純度は1H NMRによって97%であると測定された。正味の単離収率は95%であると測定された。
空気および水分を含まない環境中で、4.2g(77ミリモル)のナトリウムメトキシドを125gの無水メタノールと組み合わせ、これに5g(15ミリモル)の2,5−ジブロモテレフタル酸の添加が続いた。別に、103mg(0.03モル当量)のCuBr2および132mg(0.06モル当量)のラセミ−トランス−N,N−ジメチルシクロヘキサン−1,2−ジアミンを窒素下に組み合わせ、これに溶解させるための無水メタノールの添加が続いた。この溶液を次に添加して反応混合物を形成した。反応混合物を、窒素雰囲気下に保ちながら加熱して、8時間撹拌しながら還流させた。冷却後に、生成物を濾過し、熱MeOHで洗浄し、乾燥させて3.5g(14.5ミリモル)の白色固体をビス−ナトリウム塩として得た。純度は1H NMRによって97%であると測定された。正味の単離収率は95%であると測定された。
実施例2
空気および水分を含まない環境中で、8.82g(163ミリモル)のナトリウムメトキシドを250gの無水メタノールと組み合わせ、これに10g(41ミリモル)の2−ブロモテレフタル酸の添加が続いた。別に、274mg(0.03モル当量)のCuBr2および386mg(0.06モル当量)のラセミ−トランス−N,N−ジメチルシクロヘキサン−1,2−ジアミンを窒素下に組み合わせ、これに溶解させるための無水メタノールの添加が続いた。この溶液を次に添加して反応混合物を形成した。反応混合物を、窒素雰囲気下に保ちながら加熱して、8時間撹拌しながら還流させた。冷却後に、生成物を濾過し、熱MeOHで洗浄し、乾燥させて9.80g(40.8ミリモル)の白色固体をビス−ナトリウム塩として得た。純度は1H NMRによって>98%であると測定された。正味の単離収率は99%であると測定された。
空気および水分を含まない環境中で、8.82g(163ミリモル)のナトリウムメトキシドを250gの無水メタノールと組み合わせ、これに10g(41ミリモル)の2−ブロモテレフタル酸の添加が続いた。別に、274mg(0.03モル当量)のCuBr2および386mg(0.06モル当量)のラセミ−トランス−N,N−ジメチルシクロヘキサン−1,2−ジアミンを窒素下に組み合わせ、これに溶解させるための無水メタノールの添加が続いた。この溶液を次に添加して反応混合物を形成した。反応混合物を、窒素雰囲気下に保ちながら加熱して、8時間撹拌しながら還流させた。冷却後に、生成物を濾過し、熱MeOHで洗浄し、乾燥させて9.80g(40.8ミリモル)の白色固体をビス−ナトリウム塩として得た。純度は1H NMRによって>98%であると測定された。正味の単離収率は99%であると測定された。
本明細書に示される式のそれぞれは、(1)他の可変の基、置換基または数係数全てが一定に保持されながら、可変の基、置換基または数係数の1つについて規定範囲内からの選択、および(2)他のものが一定に保持されている状態で他の可変の基、置換基または数係数のそれぞれについて規定範囲内から同じ選択を順次行うことによって当該式で形成することができる別個の、個々の化合物のそれぞれおよび全てを表す。この範囲によって表される群のメンバーのたった1つの可変の基、置換基または数係数のいずれかについて規定範囲内で行われる選択に加えて、複数の化合物が、基、置換基または数係数の全群のメンバーの2つ以上だが全て未満を選択することによって表されてもよい。可変の基、置換基または数係数のいずれかについて規定範囲内で行われる選択が(i)この範囲によって表される全群のメンバーのたった1つ、または(ii)全群のメンバーの2つ以上だが全て未満を含有する部分群であるとき、選択されるメンバーは、部分群を形成するために選択されない全群のそれらのメンバーを除外することによって選択される。1つまたは複数の化合物は、かかる場合には、当該変数についての規定範囲の全群を指すが、部分群を形成するために除外されたメンバーが全群に存在しない可変の基、置換基または数係数の1つ以上の定義によって特徴づけられることがある。
ある範囲の数値が本明細書に列挙される場合、その範囲は、それの終点とその範囲内の個々の整数および分数とを全て含み、かつまた、あたかもそれらのより狭い範囲のそれぞれが明確に記載されるかのように同じ程度に記述範囲内の値のより大きい群の部分群を形成するためにそれらの終点と内部整数および分数との様々な可能な組み合わせ全てによって形成されるそれらの中のより狭い範囲のそれぞれを含む。ある範囲の数値が記述値より大きく本明細書に記述される場合、その範囲は、それにもかかわらず有限であり、本明細書に記載されるような本発明の文脈内で操作可能である値によってその上限を制限される。ある範囲の数値が記述値未満であると本明細書に記述される場合、その範囲は、それにもかかわらず非ゼロの値によってその下限を制限される。
本明細書では、特に明示されないかまたは用法の文脈によって矛盾する記載がない限り、本明細書に記載される量、サイズ、範囲および他の量ならびに特性は、特に用語「約」によって修飾されるときに、正確であってもよいが正確である必要はなく、また、近似値であっても、および/または、本発明の文脈内で、記述値と機能的なおよび/または操作可能な等価性を有する記述値から外れた値の記述値内への包含だけでなく、許容範囲、換算係数、端数計算、測定誤差などを反映して、記述されるより(必要に応じて)大きくてももしくは小さくてもよい。
本発明の実施形態が、ある種の特徴を含む、包含する、含有する、有する、それらからなるまたはそれらによって構成されるとして記述されるかまたは記載される場合、その記述または記載がそれとは明らかに矛盾しない限り、明確に記述されるかまたは記載されるものに加えて1つ以上の特徴がその実施形態に存在してもよいことは理解されるべきである。しかしながら、本発明の代わりの実施形態は、ある種の特徴から本質的になるとして記述されてもまたは記載されてもよく、その実施形態において実施形態の操作の原理または特徴的な特性を実質的に変えるであろう特徴はそれには存在しない。本発明のさらなる代わりの実施形態は、ある種の特徴からなると記述されてもまたは記載されてもよく、その実施形態には、またはそれのごくわずかな変形例には、具体的に記述されるかまたは記載される特徴が存在するにすぎない。
Claims (20)
- 式I
(a)式II
の構造によって表されるハロゲン化芳香族酸を、
(i)アルコラートRO−M+(ここで、MはNaまたはKである)を含有する極性プロトン性溶媒、極性非プロトン性溶媒またはアルコール溶媒であって、ここで極性プロトン性溶媒、極性非プロトン性溶媒またはアルコール溶媒がROHであるか、ROHより酸性度の低い溶媒であるかのどちらかである、
(ii)銅(I)または銅(II)源、および
(iii)銅に配位するジアミン配位子
と接触させて反応混合物を形成する工程と、
(b)反応混合物を加熱して式III
(c)場合により、式IIIm−塩基の塩を、それが形成される反応混合物から分離する工程と、
(d)式IIIm−塩基の塩を酸と接触させてそれから芳香族酸のエーテルを形成する工程と
を含む方法。 - ハロゲン化芳香族酸が、2−ブロモ安息香酸、2,5−ジブロモ安息香酸、2−ブロモ−5−ニトロ安息香酸、2−ブロモ−5−メチル安息香酸、2−クロロ安息香酸、2,5−ジクロロ安息香酸、2−クロロ−3,5−ジニトロ安息香酸、2−クロロ−5−メチル安息香酸、2−ブロモ−5−メトキシ安息香酸、5−ブロモ−2−クロロ安息香酸、2,3−ジクロロ安息香酸、2−クロロ−4−ニトロ安息香酸、2,5−ジクロロテレフタル酸、2−クロロ−5−ニトロ安息香酸、2,5−ジブロモテレフタル酸、および2,5−ジクロロテレフタル酸からなる群から選択される請求項1に記載の方法。
- 工程(a)で、ハロゲン化芳香族酸の1当量当たり合計約n+m〜n+m+1規定当量のRO−M+を反応混合物に添加する請求項1に記載の方法。
- 銅源がCu(I)塩、Cu(II)塩、またはそれらの混合物を含む請求項1に記載の方法。
- 銅源が、CuCl、CuBr、CuI、Cu2SO4、CuNO3、CuCl2、CuBr2、CuI2、CuSO4、Cu(NO3)2、およびそれらの混合物からなる群から選択される請求項4に記載の方法。
- 配位子がシクロヘキシルジアミンを含む請求項1に記載の方法。
- 配位子がN,N’−置換ジアミンを含む請求項1に記載の方法。
- 配位子がN,N’−ジ−n−アルキルエチレンジアミンまたはN,N’−ジ−n−アルキルシクロヘキサン−1,2−ジアミンを含む請求項7に記載の方法。
- 配位子が、N,N’−ジメチルエチレンジアミン、N,N’−ジエチルエチレンジアミン、N,N’−ジ−n−プロピルエチレンジアミン、N,N’−ジブチルエチレンジアミン、N,N’−ジメチルシクロヘキサン−1,2−ジアミン、N,N’−ジエチルシクロヘキサン−1,2−ジアミン、N,N’−ジ−n−プロピルシクロヘキサン−1,2−ジアミン、およびN,N’−ジブチルシクロヘキサン−1,2−ジアミンからなる群から選択される請求項8に記載の方法。
- 銅源を、反応混合物に添加する前に配位子と化合させる工程をさらに含む請求項1に記載の方法。
- 銅源がCuBrまたはCuBr2を含む請求項5に記載の方法。
- 銅が、ハロゲン化芳香族酸のモルを基準として約0.1〜約5モル%の量で供される請求項1に記載の方法。
- 配位子が、銅の1モル当たり約1〜約2モル当量の量で供される請求項1に記載の方法。
- RがC1〜C4アルキル基またはフェニル基を含む請求項14に記載の方法。
- アルコール溶媒がROHを含む請求項1に記載の方法。
- ハロゲン化芳香族ヒドロキシ酸が2,5−ジブロモテレフタル酸または2,5−ジクロロテレフタル酸を含み;Rがメチル、エチル、i−プロピル、i−ブチルまたはフェニルを含み;アルコール溶媒がROHを含み;銅源がCuBr、CuBr2またはCuBrとCuBr2との混合物を含み;銅源がハロゲン化芳香族酸のモルを基準として約0.1〜約5モル%の量で供され;配位子が、N,N’−ジメチルエチレンジアミン、N,N’−ジエチルエチレンジアミン、N,N’−ジ−n−プロピルエチレンジアミン、N,N’−ジブチルエチレンジアミン、N,N’−ジメチルシクロヘキサン−1,2−ジアミン、N,N’−ジエチルシクロヘキサン−1,2−ジアミン、N,N’−ジ−n−プロピルシクロヘキサン−1,2−ジアミン、N,N’−ジブチルシクロヘキサン−1,2−ジアミンからなる群から選択され;そして配位子が銅の1モル当たり約1〜約2モル当量の量で供される請求項1に記載の方法。
- 芳香族酸のエーテルを、それから化合物、モノマー、オリゴマーまたはポリマーを製造するための反応にかける工程をさらに含む請求項1に記載の方法。
- 製造されたポリマーが、ピリドビスイミダゾール、ピリドビスチアゾール、ピリドビスオキサゾール、ベンゾビスイミダゾール、ベンゾビスチアゾール、およびベンゾビスオキサゾール部分からなる群の少なくとも1つのメンバーを含む請求項18に記載の方法。
- 製造されたポリマーがピリドビスイミダゾール−2,6−ジイル(2,5−ジアルコキシ−p−フェニレン)ポリマーまたはピリドビスイミダゾール−2,6−ジイル(2,5−ジアレーンオキシ−p−フェニレン)ポリマーを含む請求項19に記載の方法。
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