JP2017222632A - ポリアルキニル−アレーンを形成するための方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】ポリアルキニル置換アレーン化合物の調製方法の提供。【解決手段】(a)ポリヒドロキシ置換芳香族化合物とフルオロスルホン化剤とを反応させて、ポリ(フルオロスルホン酸塩)置換芳香族化合物を形成することと、(b)前記ポリ(フルオロスルホン酸塩)置換芳香族化合物とアルキンとを、触媒の存在下、前記アルキンと前記ポリ(フルオロスルホン酸塩)置換芳香族化合物とをカップリングさせるのに有効な条件下で反応させ、前記ポリアルキニル置換アレーン化合物を形成することと、を含み、触媒が、1つ以上の10族原子または銅錯体を含むポリアルキニル置換アレーン化合物の調製方法。【選択図】なし
Description
本発明は、特定の置換芳香族化合物を形成することに関し、より具体的にはポリアルキニル−アレーンを形成することに関する。
薗頭カップリングは、芳香族化合物とアルキンとをカップリングさせ、それにより芳香族化合物とアルキンとの間の新しい炭素−炭素結合を形成するための有用な合成方法である。1つの一般的な薗頭カップリング反応は、出発物質としてハロ置換芳香族化合物を使用する。別の一般的なカップリング反応は、ヒドロキシル置換芳香族化合物を使用する。
式F3CSO3−を有するトリフレートが、薗頭カップリング反応においてハロゲン化物の代わりに使用され得ることは既知であるが、トリフリン酸無水物((CF3SO2)2O)の費用のために、薗頭カップリングにおけるトリフレートの使用が精密化学薬品の生産に限定されている。更に、フェノール出発物質の官能化後、分子のうちの半分が、モノマートリフレート陰イオン(CF3SO3 −)として消費されるため、トリフリン酸無水物のアトムエコノミーは低い。いくつかの例において、トリフレートを伴う薗頭カップリング反応は、塩基性条件下で水に対する感受性を呈する。
アリールメタンスルホン酸塩はまた、薗頭カップリング反応に好適であるが、高価なパラジウム触媒を必要とするという欠点を有する。アリールメタンスルホン酸塩を使用することの別の欠点は、低いアトムエコノミーである。
トリフレートまたはメタンスルホン酸塩部分のいずれかを使用して薗頭カップリングを実行するとき、芳香族化合物上のヒドロキシル基をトリフレートまたはメタンスルホン酸塩で置換することを含む第1のステップ、及び芳香族化合物とアルキンとをカップリングさせることを含む第2のステップの、2つのステップで反応を実行することが一般的である。第1のステップと第2のステップとの間に、一般に分離ステップが必要とされる。
ポリアルキニル置換アレーンは、ポリフェニレンポリマーを形成するためのディールスアルダー重合におけるモノマーとして有用である。2015年8月18日に出願され、本出願と同一の譲受人に譲受された米国特許出願第62/206,343号は、薗頭カップリングを使用して芳香族アルキンを形成する、改良された方法を開示する。しかしながら、この出願は、ポリアルキニル置換アレーンの形成は開示していない。トリフレートまたはメタンスルホン酸塩を使用することなく、薗頭カップリングを使用してポリアルキニル置換アレーンを形成する方法が所望される。
本発明は、ポリアルキニル置換アレーン化合物を形成する方法であって、(a)ポリヒドロキシ置換芳香族化合物とフルオロスルホン化剤とを反応させて、ポリ(フルオロスルホン酸塩)置換芳香族化合物を形成することと、(b)ポリ(フルオロスルホン酸塩)置換芳香族化合物とアルキンとを、触媒の存在下、アルキンとポリ(フルオロスルホン酸塩)置換芳香族化合物とをカップリングさせるのに有効な条件下で反応させ、ポリアルキニル置換アレーン化合物を形成することと、を含み、触媒が、1つ以上の10族原子または銅錯体を含む、方法を提供する。
本発明はまた、ポリアルキニル置換アレーン化合物を形成する方法であって、(a)2つ以上のフルオロスルホン酸塩置換基を有する芳香族化合物を提供することと、(b)2つ以上のフルオロスルホン酸塩置換基を有する芳香族化合物とアルキンとを、アルキンと芳香族化合物とをカップリングさせるのに有効な条件下で反応させ、ポリアルキニル置換アレーン化合物を形成することと、を含み、反応混合物が、1つ以上の10族原子または銅錯体を含む触媒を含む、方法を提供する。
本明細書を通して使用される場合、別途文脈が明白に示さない限り、以下の略語は、以下の意味を有するものとする。℃=摂氏度、g=グラム、mg=ミリグラム、mmol=ミリモル、L=リットル、mL=ミリリットル、mmHg=水銀柱ミリメートル、Pa=パスカル、1mmHg=133.3Pa、min.=分、hr.=時間、DI=脱イオン、Da=ダルトン、及びNMR=核磁気共鳴。別途明示しない限り、全ての量は重量パーセント(「wt%」)であり、全ての比率はモル比である。全ての数的範囲は包括的であり、そのような数的範囲が合計100%となるように制約されることが明白である場合を除いて、任意の順序で組み合わせ可能である。「1つの(a)」、「1つの(an)」、及び「その(the)」は、単数及び複数を指す。ある要素が別の要素上に「配置される」と言及されるとき、それは、直接他方の要素上にあってもよく、それらの間に介在要素が存在してもよい。これに対し、ある要素が別の要素上に「直接配置される」と言及されるとき、介在要素は存在しない。
「ハロ」とは、フルオロ、クロロ、ブロモ、及びヨードを指す。「アルキル」という用語はアルカンラジカルを指し、アルカンモノラジカル、ジラジカル(アルキレン)、及びより高次のラジカルを含む。別途明示しない限り、「アルキル」とは、直鎖、分岐鎖、及び環状アルキルを指す。「ヘテロアルキル」という用語は、例えば、エーテルまたはチオエーテルにおけるように、ラジカル内の1つ以上の炭素原子を置換する、窒素、酸素、硫黄、リンなどの1つ以上のヘテロ原子を有するアルキル基を指す。任意のアルキルまたはヘテロアルキルについて炭素の数が示されない場合、1〜12個の炭素が企図される。「アルケニル」という用語はアルケンラジカルを指し、アルケンモノラジカル、ジラジカル(アルケニレン)、及びより高次のラジカルを含む。別途明示しない限り、「アルケニル」とは、直鎖、分岐鎖、及び環状のアルケニルを指す。「アルキニル」という用語はアルキンラジカルを指し、アルキンモノラジカル、ジラジカル、及びより高次のラジカルを含む。「アルキニル」とは、直鎖及び分岐鎖アルキニルを指す。任意のアルケニルまたはアルキニルについて炭素の数が示されない場合、2〜12個の炭素が企図される。
「アレーン」及び「芳香族化合物」という用語は、互換的に使用される。本明細書で使用される場合、「芳香族化合物」とは、1つ以上のアリール部分を有する化合物を指す。「アリール」部分とは、芳香環に由来する任意の官能基または置換基を指す。また、本明細書で使用される場合、「アリール」及び「芳香族」は、それぞれ「ヘテロアリール」及び「ヘテロ芳香族」を含む。アリール部分は4n+2パイ電子を含有し、nは整数である。「ヘテロアリール」及び「ヘテロ芳香族」は、窒素、酸素、及び硫黄から選択される少なくとも1つのヘテロ原子を有する芳香環に由来する、任意の官能基または置換基を指す。
本発明は、ポリアルキニル置換アレーン化合物を形成する方法であって、(a)ポリヒドロキシ置換芳香族化合物とフルオロスルホン化剤とを反応させて、ポリ(フルオロスルホン酸塩)置換芳香族化合物を形成することと、(b)ポリ(フルオロスルホン酸塩)置換芳香族化合物とアルキンとを、触媒の存在下、アルキンとポリ(フルオロスルホン酸塩)置換芳香族化合物とをカップリングさせるのに有効な条件下で反応させ、ポリアルキニル置換アレーン化合物を形成することと、を含み、触媒が、1つ以上の10族原子または銅錯体を含む、方法を提供する。本発明において有用な芳香族化合物は、アリール部分上に2つ以上のヒドロキシ置換基を有し、すなわち、アリール部分上の水素のうちの2つ以上が、ヒドロキシルによって置換される。ヒドロキシル置換基は、アリール部分の同一の芳香環上にあっても、異なる芳香環上にあってもよい。好適なアリール部分は、任意の個々の芳香環もしくは縮合環系、またはこれらの任意の組み合わせである。そのような縮合環系は、2つ以上、好ましくは2〜8個の縮合環からなり得、縮合環のうちの少なくとも1つは、芳香族である。縮合環のうちの2つ以上が芳香族であることが好ましい。好適な縮合環系は、縮合芳香環のみからなり得るか、または、代替的に、1つ以上の非芳香環で縮合された1つ以上の芳香環からなり得る。好適なアリール部分は、6〜50個の芳香環原子を有する。個々の(すなわち、非縮合)芳香環を有する例示的なアリール部分としては、非限定的に、ベンゼン、ビフェニル、テルフェニル、トリフェニルベンゼン、ヘキサフェニルベンゼン、ピリジン、ビピリジン、ピリミジン、ピリダジン、ピロール、イミダゾール、トリアジン、トリアゾール、フラン、オキサゾール、チアゾール、及びチオフェンに由来するものが挙げられる。縮合芳香環を有する例示的なアリール部分としては、非限定的に、フルオレン、9,9−ジフェニルフルオレン、9,9−ジナフチルフルオレン、カルバゾール、ジベンゾフラン、ジベンゾチオフェン、ナフタレン、アセナフタレン、ビナフタレン、フェナントラセン(phenanthracene)、アントラセン、ピレン、インドール、イソインドール、トリフェニレン、テトラセン、テトラフェン、ペンタセン、ペリレン、コロネン、キノリン、イソキノリン、無水フタル酸、ピロメリット酸二無水物、ベンズイミダゾール、ベンゾトリアゾール、ベンゾフラン、ベンゾチオフェン、ベンゾオキサキソール、及びベンゾチアゾールに由来するものが挙げられる。アリール部分はヘテロアリールではないことが好ましい。ベンゼン、ビフェニル、テルフェニル、トリフェニルベンゼン、ヘキサフェニルベンゼン、ピリジン、ビピリジン、フルオレン、9,9−ジフェニルフルオレン、9,9−ジナフチルフルオレン、カルバゾール、ナフタレン、アセナフタレン、ビナフタレン、フェナントラセン、アントラセン、ピレン、トリフェニレン、テトラセン、テトラフェン、ペンタセン、ペリレン、コロネン、無水フタル酸、及びピロメリット酸二無水物に由来するアリール部分が好ましい。芳香族化合物のアリール部分は、2つ以上のヒドロキシル置換基を有することに加えて、任意で1つ以上の追加の置換基を有し得る。例示的な追加の置換基としては、非限定的に、ボロン含有基、アルキル、ハロアルキル、ハロゲン、C1−12アルコキシ、C1−12メルカプトアルキル、C6−20アリールオキシ、ジアルキルホスフィノ、ジ−C6−20アリールホスフィノ、ジアルキルホスホノ、ジ−C6−20アリールホスホノ、C2−C8アルケン、トリC1−12アルキルシリル、及び溶解性向上部分が挙げられる。好ましくは、ポリヒドロキシ置換芳香族化合物はまた、1つ以上の溶解性向上部分も有する。例示的な溶解性向上部分としては、ヒドロキシル、(1〜12個の炭素原子を有する)ヒドロキシアルキル、(1〜12個の炭素原子を有する)チオアルキル、(1〜12個の炭素原子を有する)メルカプトアルキル、カルボン酸、(2〜30個の炭素原子を有する)カルボン酸エステル、(0〜60個の炭素原子を有する)アミン、(1〜60個の炭素原子を有する)アミド、(0〜30個の炭素原子を有する)アンモニウム塩、ニトロ、チオール、(0〜30個の炭素原子を有する)スルホンアミド、シアノ、スルホン酸、及び(1〜30個の炭素原子を有する)スルホニルエステルが挙げられるが、これらに限定されない。
好ましくは、本発明において有用なポリヒドロキシ置換芳香族化合物は、構造(1):
を有し、式中、Arは6〜50個の芳香環原子を有するアリール部分を表し、各R1は溶解性向上部分であり、aは2〜6の整数であり、bは0〜4の整数である。好ましくは、Arは、ベンゼン、ビフェニル、テルフェニル、トリフェニルベンゼン、ヘキサフェニルベンゼン、ピリジン、ビピリジン、ピリミジン、ピリダジン、ピロール、イミダゾール、トリアジン、トリアゾール、フラン、オキサゾール、チアゾール、チオフェン、フルオレン、9,9−ジフェニルフルオレン、9,9−ジナフチルフルオレン、カルバゾール、ジベンゾフラン、ジベンゾチオフェン、ナフタレン、アセナフタレン、ビナフタレン、フェナントラセン、アントラセン、ピレン、インドール、イソインドール、トリフェニレン、テトラセン、テトラフェン、ペンタセン、ペリレン、コロネン、キノリン、イソキノリン、無水フタル酸、ピロメリット酸二無水物、ベンズイミダゾール、ベンゾトリアゾール、ベンゾフラン、ベンゾチオフェン、ベンゾオキサキソール、及びベンゾチアゾールから選択される。Arが、ベンゼン、ビフェニル、テルフェニル、トリフェニルベンゼン、ヘキサフェニルベンゼン、ピリジン、ビピリジン、フルオレン、9,9−ジフェニルフルオレン、9,9−ジナフチルフルオレン、カルバゾール、ナフタレン、アセナフタレン、ビナフタレン、フェナントラセン、アントラセン、ピレン、トリフェニレン、テトラセン、テトラフェン、ペンタセン、ペリレン、コロネン、無水フタル酸、及びピロメリット酸二無水物から選択されることが好ましい。R1の好ましい溶解性向上部分としては、−OH、C1−12ヒドロキシアルキル、−C(=O)OR3、−C(=O)N(R4)2、−O−C(=O)R5、−NR4C(=O)R6、−NO2;−S(=O)2−OR7、−O−S(=O)2−R8、−NR4−S(=O)2−R6、S(=O)2−N(R4)2、及び−Si(Z)3から選択されるが挙げられるが、これらに限定されず、式中、R3=H、C1−12アルキル、C1−12ヒドロキシアルキル、C1−12アミノアルキル、またはC6−30アリールであり、各R4は独立して、H、C6−30アリール、またはC1−12アルキルであり、各R5は独立して、H、C1−12アルキル、C1−12ヒドロキシアルキル、C6−30アリール、−O(C1−12アルキル)、−O(C6−30アリール)、及び−N(R4)2から選択され、R6=H、C1−12アルキル、C1−12ヒドロキシアルキル、C6−30アリール、−O(C1−12アルキル)、または−NH(C1−12アルキル)であり、R7=H、C1−12アルキル、またはC6−30アリールであり、R8=C6−30アリール、C1−12アルキル、及びハロC1−12アルキルであり、各Zは独立して、C1−12アルキル、C1−12ヒドロキシアルキル、C1−12アルコキシ、C1−12アルカンカルボキシレート、−N(R4)2、または−OSi(Y)3から選択され、各YはC1−12アルキル、C1−12ヒドロキシアルキル、C1−12アルコキシ、またはC1−12アルカンカルボキシレートから選択される。各R1が独立して、−OH、C1−4ヒドロキシアルキル、−C(=O)OR3、−C(=O)N(R4)2、−O−C(=O)R5、−−S(=O)2−OR6、S(=O)2−N(R4)2、及び−Si(Z)3から、より好ましくは、−OH、C1−4ヒドロキシアルキル、−C(=O)OR3、及び−C(=O)N(R4)2から、ならびにより好ましくは、−OH及び−C(=O)OR3から選択されることが好ましい。好ましくは、R3は、H、C1−6アルキル、C1−6ヒドロキシアルキル、C1−6アミノアルキル、またはC6−30アリールであり、より好ましくは、H、C1−4アルキル、またはC1−6ヒドロキシアルキルであり、更により好ましくは、Hである。R4は、好ましくは、H、C6−30アリール、またはC1−6アルキルであり、より好ましくは、HまたはC1−4アルキルである。R5がC1−6アルキル、C1−6ヒドロキシアルキル、C6−30アリール、−O(C1−10アルキル)、または−N(R4)2であることが好ましく、より好ましくは、C1−6アルキル、C1−6ヒドロキシアルキル、C6−20アリール、−O(C1−6アルキル)、または−N(R4)2である。R6は、好ましくは、H、C1−10アルキル、C1−6ヒドロキシアルキル、C6−20アリール、−O(C1−10アルキル)、または−N(R4)2であり、より好ましくは、H、C1−6アルキル、−O(C1−6アルキル)、または−N(R4)2である。R7は、好ましくは、H、C1−6アルキル、またはC6−20アリールであり、より好ましくは、HまたはC1−4アルキルであり、更により好ましくは、Hである。R8が、C6−20アリール、C1−10アルキル、及びC1−10フルオロアルキルであることが好ましく、より好ましくは、フェニル、トリル、メチル、及びトリフルオロメチルである。好ましくは、a=2〜4、及びより好ましくは2〜3である。b=1〜3であることが好ましく、及びより好ましくはb=1または2である。より好ましくは、a=2〜4かつb=1〜3であり、及びより好ましくは、a=2〜3かつb=1〜3である。当業者にとって、R1中のヒドロキシル及びカルボン酸などの任意の反応性官能基が、保護され得ることは明らかであろう。そのようなヒドロキシル及びカルボン酸保護基は、当業者にとって既知である。好適なポリヒドロキシ置換芳香族化合物は、Sigma−Aldrichなどから商業的に入手可能であるか、または当該技術分野において既知である手順によって調製されてもよい。
ポリヒドロキシ置換芳香族化合物は、フルオロスルホン化剤と反応させられて、ポリ(フルオロスルホン酸塩)置換芳香族化合物を形成する。任意の好適なフルオロスルホン化剤が使用され得、それは、好ましくは、フッ化スルフリル(SO2F2)である。好ましくは、ポリヒドロキシ置換芳香族化合物は、好適な溶媒中、塩基の存在下で、フルオロスルホン化剤と反応させられる。任意で、相間移動触媒が塩基との組み合わせで使用される。別の任意の実施形態において、塩基は、水の存在下で使用される。更に別の例において、塩基は、有機溶媒の存在下で使用される。更に別の例において、塩基は、相間移動触媒、水、または有機溶媒のうちの1つ以上の存在下で使用される。任意で、反応混合物中に界面活性剤が使用される。典型的に、ポリヒドロキシ置換芳香族化合物は、好適な溶媒中で任意の塩基と組み合わせられ、その後、フルオロスルホン化剤を添加される。フッ化スルフリルがフルオロスルホン化剤として使用されるとき、それは、好ましくは、気体として使用されるが、それは、あるいは、フッ化スルフリルが液体状態であるように、著しく低い温度で使用されてもよい。
フルオロスルホン化剤に適合する任意の好適な塩基が使用され得る一方で、塩基が、後続するアルキンカップリングステップにおいて使用される触媒にもまた適合するように選択されることが好ましい。好ましい塩基としては、炭酸塩、リン酸塩、酢酸塩、及びカルボン酸塩が挙げられるが、これらに限定されない。無機塩基が、反応混合物中で好適に使用され得る。炭酸塩の例としては、炭酸リチウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸ルビジウム、炭酸セシウム、炭酸アンモニウム、置換炭酸アンモニウム、及び対応する水素炭酸塩が挙げられるが、これらに限定されない。リン酸塩の例としては、非限定に、リン酸リチウム、リン酸ナトリウム、リン酸カリウム、リン酸ルビジウム、リン酸セシウム、リン酸アンモニウム、置換リン酸アンモニウム、及び対応する上述の水素リン酸塩が挙げられる。酢酸塩の例としては、酢酸リチウム、酢酸ナトリウム、酢酸カリウム、酢酸ルビジウム、酢酸セシウム、酢酸アンモニウム、及び置換酢酸アンモニウムが挙げられるが、これらに限定されない。
フルオロスルホン化ステップにおける使用のために他の好適な塩基としては、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、アンモニウム、及び置換アンモニウム陽イオンを有するギ酸、フルオロ酢酸、及びプロピオン酸陰イオンの塩;ビス(トリメチルシリル)アミドのリチウム、ナトリウム、及びカリウム塩などのビス(シリル)アミド塩;tert−ブトキシドのリチウム、ナトリウム、及びカリウム塩などのアルコキシド塩;フッ化ナトリウム、フッ化カリウム、フッ化セシウム、フッ化銀、フッ化テトラブチルアンモニウム、フッ化アンモニウム、及びフッ化トリエチルアンモニウムなどのフッ化金属;水酸化金属;ならびにヒンダードアミン及びヘテロアレーンなどの非求核性有機アミンが挙げられるが、これらに限定されない。本明細書において使用される「水酸化金属」という用語は、二水酸化金属及び三水酸化金属などのポリ水酸化金属を含む。例示的な水酸化金属としては、非限定的に、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、二水酸化マグネシウム、二水酸化カルシウム、二水酸化ストロンチウム、二水酸化バリウム、三水酸化アルミニウム、三水酸化ガリウム、三水酸化インジウム、及び三水酸化タリウムが挙げられる。例示的な非求核性有機アミンとしては、トリエチルアミン、ピリジン、モルホリン、2,6−ルチジン、N,N−ジシクロヘキシルメチルアミン、ジイソプロピルアミン、N,N−ジイソプロピルエチルアミン、1,4−ジアザビシクロ[2.2.2]オクタン(DABCO)、1,5−ジアザビシクロ[4.3.0]ノン−5−エン(DBN)、1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデク−7−エン(DBU)、及び1,8−ビス(ジメチルアミノ)ナフタレンが挙げられるが、これらに限定されない。
好ましくは、各当量のフルオロスルホン酸塩に対して、少なくとも1当量の塩基が存在する。いくつかの実施形態において、各当量のフルオロスルホン酸塩に対して、10当量以下の塩基が存在する。いくつかの実施形態において、各当量のフルオロスルホン酸塩に対して、少なくとも2当量の塩基が存在する。いくつかの実施形態において、各当量のフルオロスルホン酸塩に対して、6当量以下の塩基が存在する。
フルオロスルホン化反応混合物中の溶媒は、それが、反応体、塩基との使用のために好適であるように、及び好ましくは、アルキンカップリングステップにおいて使用される反応体、触媒、及び配位子との使用のためにもまた好適であるように選択される。例えば、好適な溶媒としては、トルエン、キシレン(オルト−キシレン、メタ−キシレン、パラ−キシレン、またはこれらの混合物)、ベンゼン、水、メタノール、エタノール、1−プロパノール、2−プロパノール、n−ブタノール、2−ブタノール、ペンタノール、ヘキサノール、tert−ブタノール、tert−アミルアルコール、エチレングリコール、1,2−プロパンジオール、1,3−プロパンジオール、グリセロール、N−メチル−2−ピロリドン、アセトニトリル、N,N−ジメチルホルムアミド、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸イソプロピル、トリアセチン、アセトン、メチルエチルケトン、及び1,4−ジオキサン、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、ジエチルエーテル、シクロペニル(cyclopenyl)メチルエーテル、2−ブチルエチルエーテル、ジメトキシエタン、ポリエチレングリコールなどのエーテル性溶媒が挙げられる。溶媒の混合物が好適に用いられてもよい。
任意で、フルオロスルホン化ステップの反応混合物中に水が含まれてもよい。トリフレートと比較して、フルオロスルホン酸塩を使用することの1つの利点は、後続する分離ステップなしで、または簡素な分離ステップで、反応が実行され得ることである。トリフレートを伴うカップリングにおいて、生成物及び副生成物は典型的に同一の相を占有するため、副生成物を取り除くために、専用の精製ステップが必要とされる。本明細書に記載される反応スキームにおいて、副生成物は、気相にあり、自然発生的にもしくは簡素な脱気ステップによって泡立って消えるか、または分離が容易である水相に分配されるかのいずれかである。したがって、本明細書に記載される反応スキームは、トリフレートを伴うカップリングと比較して、追加の利点を提供する。
フルオロスルホン化剤との反応後、ポリ(フルオロスルホン酸塩)置換芳香族化合物が得られる。フルオロスルホン酸塩置換成分(または基)とは、式−OS(=O)2Fの−O−フルオロスルホン酸塩を指す。理論によって拘束されるものではないが、フルオロスルホン酸塩基の硫黄原子は、ポリヒドロキシ置換芳香族化合物のヒドロキシル基の酸素に結合されると考えられる。ポリヒドロキシル置換芳香族化合物の少なくとも2つのヒドロキシル置換基は、フルオロスルホン酸塩置換基に変換される。使用されるフルオロスルホン化剤の量は、芳香族化合物のアリール部分上の少なくとも2つのヒドロキシル置換基を、2つのフルオロスルホン酸塩置換基に変換するのに十分である。ポリヒドロキシ置換芳香族化合物が、アリール部分上に2つを超えるヒドロキシル置換基を有する場合、フルオロスルホン酸塩剤の量は、ヒドロキシル置換基のうちの2つを、フルオロスルホン酸塩置換基に変換するのに十分な量から、最大ヒドロキシル置換基の全てを、フルオロスルホン酸塩置換基に変換するのに十分な量まで変動し得る。使用されるフルオロスルホン化剤の量は、典型的に、フルオロスルホン化される各ヒドロキシル置換基に対して、1当量以上である。したがって、ポリ(フルオロスルホン酸塩)置換芳香族化合物中に所望されるフルオロスルホン酸塩置換基の数は、芳香族化合物にカップリングされるアルキン部分の所望の数に依存する。フルオロスルホン酸塩置換基は、アリール部分の同一の芳香環上にあっても、異なる芳香環上にあってもよい。
例として、反応スキーム1は、式(1)のポリヒドロキシ置換芳香族化合物とフルオロスルホン化剤(FSA)とを反応させることによって、式(2)のポリ(フルオロスルホン酸塩)置換芳香族化合物を形成する一般反応を図示し、式中、両方の化合物(1)及び(2)中のAr、R1、a、及びbは、化合物(1)について上に定義される通りであり、cはフルオロスルホン酸塩置換基の数を指し、2〜6の整数であり、dは任意の残存するヒドロキシル置換基を表し、0〜4の整数である。当業者によって、反応スキーム1において、d=a−cであることが理解されるであろう。
次のステップにおいて、ポリ(フルオロスルホン酸塩)置換芳香族化合物を、触媒の存在下、アルキンとポリ(フルオロスルホン酸塩)置換芳香族化合物とをカップリングさせるのに有効な条件下でアルキンと反応させて、所望されるポリアルキニル置換アレーン化合物を形成する。触媒は、1つ以上の10族原子または銅錯体を含む。任意で、触媒に加えて、1つ以上の配位子、1つ以上の塩基、または1つ以上の配位子及び1つ以上の塩基の組み合わせが存在してもよい。このアルキンカップリング反応は、典型的に溶媒中で実行され、フルオロスルホン化ステップについて上に論じた溶媒のいずれも、アルキンカップリング反応のために好適である。このアルキンカップリング反応において、フルオロスルホン酸塩基は、芳香族化合物からの脱離基としての役割を果たす。すなわち、芳香族化合物中のフルオロスルホン酸塩置換基は、カップリング反応中、アルキン部分によって置換される。このカップリング反応の結果は、芳香族化合物とアルキンとの間の新しい炭素−炭素結合の形成である。一般に、このアルキンカップリングステップは、反応スキーム2によって図示され、式中、Aは芳香族部分を表し、R−C≡C−Hはアルキンを表す。
本ポリアルキニル置換アレーンを形成するためのカップリングステップにおいて、多様なアルキンが使用され得る。そのようなアルキンは、末端アルキンであり、すなわち、それらは、少なくとも1つの炭素−炭素三重結合を有し、炭素−炭素三重結合を形成する炭素のうちの1つは、水素に結合する。好適なアルキンはまた、内部炭素−炭素三重結合連結及び/または炭素−炭素二重結合連結を有し得る。好適なアルキンはまた、窒素、酸素、または硫黄などの1つ以上のヘテロ原子を含有し得る。本カップリング反応において有用なアルキンは、一般式R−C≡C−Hを有し、式中、RはHまたは1〜30個の炭素原子を有する有機部分である。そのような有機部分は、芳香族または非芳香族であり得る。好ましくは、Rはアルキル、ヘテロアルキル、ヒドロキシアルキル、C6−30アリール、C6−30アリール置換アルキル、−CO2Ra、−Si(Za)3、または薗頭カップリングに適合する任意の他の置換基であり、式中、Ra=H、アルキル、アルケニル、アルキニル、ヘテロアルキル、ヒドロキシアルキル、C6−30アリール、またはC6−30アリール置換アルキルであり、各Zaは独立して、H、アルキル、ヘテロアルキル、C6−30アリール、C6−30アリール置換アルキル、及びC1−12アルコキシから選択される。好ましいアルキンは、R=C1−10アルキル、C1−10ヘテロアルキル、C1−10ヒドロキシアルキル、C6−30アリール、C6−30アリール置換アルキル、−CO2Ra、または−Si(Za)3であるものであり、式中、1つ以上の溶解性向上置換基を有する、Ra=H、C1−10アルキル、C2−10アルケニル、C2−10アルキニル、C1−10ヘテロアルキル、C1−10ヒドロキシアルキル、C6−30アリール、C6−30アリール置換アルキル、またはC1−30ヒドロカルビル部分であり、各Zaは独立して、H、アルキル、C6−30アリール、C6−30アリール置換アルキル、及びC1−12アルコキシから選択される。好適な溶解性向上置換基としては、−OH、C1−12ヒドロキシアルキル、−C(=O)OR13、−C(=O)N(R14)2、−O−C(=O)R15、−NR14C(=O)R16、−NO2;−S(=O)2−OR17、−O−S(=O)2−R18、−NR14−S(=O)2−R16、S(=O)2−N(R14)2、及び−Si(Z1)3が挙げられるが、これらに限定されず、式中、R13=H、C1−12アルキル、C1−12ヒドロキシアルキル、C1−12アミノアルキル、またはC6−30アリールであり、各R14は独立して、H、C6−30アリール、またはC1−12アルキルであり、各R15は独立して、H、C1−12アルキル、C1−12ヒドロキシアルキル、C6−30アリール、−O(C1−12アルキル)、−O(C6−30アリール)、及び−N(R14)2から選択され、R16=H、C1−12アルキル、C1−12ヒドロキシアルキル、C6−30アリール、−O(C1−12アルキル)、または−NH(C1−12アルキル)であり、R17=H、C1−12アルキル、またはC6−30アリールであり、R18=C6−30アリール、C1−12アルキル、及びハロC1−12アルキルであり、各Z1は独立して、C1−12アルキル、C1−12ヒドロキシアルキル、C1−12アルコキシ、C1−12アルカンカルボキシレート、−N(R14)2、または−OSi(Y1)3から選択され、各Y1は、C1−12アルキル、C1−12ヒドロキシアルキル、C1−12アルコキシ、またはC1−12アルカンカルボキシレートから選択される。当業者によって、アルキンの混合物が使用され得ることが理解されるであろう。当業者にとって、末端アルキン中のヒドロキシル及びカルボン酸などの任意の反応性官能基が、保護され得ることもまた明らかであろう。そのようなヒドロキシル及びカルボン酸保護基は、当業者にとって既知である。好適なアルキンは、一般に、Sigma−Aldrichなどから商業的に入手可能であるか、または当該技術分野において既知である方法によって調製されてもよい。
反応スキーム3は、式(2)のポリ(フルオロスルホン酸塩)置換芳香族化合物を、触媒の存在下で、アルキン(R−C≡C−H)と反応させて、式(3)のポリアルキン置換アレーンを提供する、好ましいカップリング反応を図示し、式中、Ar、R1、R、a、b、c、及びdは、上述の通りである。
本明細書のアルキンカップリング反応は、少なくとも1つの10族原子または銅錯体を有する触媒から選択される1つ以上の触媒を使用する。少なくとも1つの10族原子及び銅錯体を有する触媒の混合物などの、触媒の混合物が使用されてもよい。任意で、アルキンカップリング反応は、触媒に加えて、配位子及び塩基を含み得る。10族原子としては、ニッケル、パラジウム、及び白金が挙げられる。触媒は、反応条件に好適である形態で提供される。例えば、触媒は、基板上に提供され得るか、または少なくとも1つの10族原子を有する触媒は、1つ以上の予備触媒及び1つ以上の配位子からin situで産出され得る。一例において、ニッケル系触媒が使用される。別の例において、白金系触媒が使用される。更に別の例において、ニッケル、白金、及びパラジウム系触媒のうちの1つ以上を含む触媒が使用される。
パラジウム前触媒の例としては、パラジウム(II)アセテート、パラジウム(II)クロライド、ジクロロビス(アセトニトリル)パラジウム(II)、ジクロロビス(ベンゾニトリル)パラジウム(II)、アリルパラジウムクロライドダイマー、パラジウム(II)アセチルアセトネート、パラジウム(II)ブロマイド、ビス(ジベンジリデンアセトン)パラジウム(0)、ビス(2−メチルアリル)パラジウムクロライドダイマー、クロチルパラジウムクロライドダイマー、ジクロロ(1,5−シクロオクタジエン)パラジウム(II)、ジクロロ(ノルボルエナジン)パラジウム(II)、パラジウム(II)トリフルオロアセテート、パラジウム(II)ベンゾエート、パラジウム(II)トリメチルアセテート、パラジウム(II)オキシド、パラジウム(II)シアニド、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0)、パラジウム(II)ヘキサフルオロアセチルアセトネート、シス−ジクロロ(N,N,N′,N′−テトラメチルエチレンジアミン)パラジウム(II)、及びシクロペンタジエニル[(1,2.3−n)−1−フェニル−2−プロペニル]パラジウム(II)が挙げられるが、これらに限定されない。一例において、例えば、[1,3−ビス(2,6−ジイソプロピルフェニル)イミダゾール−2−イリデン](3−クロロピリジル)パラジウム(II)ジクロライド、及び(1,3−ビス(2,6−ジイソプロピルフェニル)イミダゾリデン)(3−クロロピリジル)パラジウム(II)ジクロライドなどのピリジン向上予備触媒調製物安定化及び開始(PEPPSI)型触媒が使用される。
ニッケル予備触媒の例としては、ニッケル(II)アセテート、ニッケル(II)クロライド、ビス(トリフェニルホスフィン)ニッケル(II)ジクロライド、ビス(トリシクロヘキシルホスフィン)ニッケル(II)ジクロライド、[1,1′−ビス(ジフェニルホスフィノ)フェロセン]ジクロロニッケル(II)、ジクロロ[1,2−ビス(ジエチルホスフィノ)エタン]ニッケル(II)、クロロ(1−ナフチル)ビス(トリフェニルホスフィン)ニッケル(II)、1,3−ビス(2,6−ジイソプロピルフェニル)イミダゾリウムクロライド、ビス(1,5−シクロオクタジエン)ニッケル(0)、ニッケル(II)クロライドエチレングリコールジメチルエーテル錯体、[1,3−ビス(ジフェニルホスフィノ)プロパン]ジクロロニッケル(II)、[1,2−ビス(ジフェニルホスフィノ)エタン]ジクロロニッケル(II)、及びビス(トリシクロヘキシルホスフィン)ニッケル(0)が挙げられるが、これらに限定されない。
アルキンカップリング反応混合物中で使用される配位子は、好ましくは、選択された触媒を予備触媒から産出するように選択される。例えば、配位子は、ホスフィン配位子、カルベン配位子、アミン系配位子、カルボキシレート系配位子、アミノデキストラン、アミノホスフィン系配位子、またはN−ヘテロ環状カルベン系配位子であり得る。一例において、配位子は単座である。別の例において、配位子は二座である。更なる一例において、配位子は多座である。
好適なホスフィン配位子としては、官能化アリールもしくはアルキル置換基またはそれらの塩を含有する単座及び二座ホスフィンが挙げられ得るが、これらに限定されない。例えば、好適なホスフィン配位子としては、トリフェニルホスフィン、トリ(o−トリル)ホスフィン、トリス(4−メトキシフェニル)ホスフィン、トリス(ペンタフルオロフェニル)ホスフィン、トリ(p−トリル)ホスフィン、トリ(2−フリル)ホスフィン、トリス(4−クロロフェニル)ホスフィン、ジ(1−アダマンチル)(1−ナフトイル)ホスフィン、ベンジルジフェニルホスフィン、1,1′−ビス(ジ−t−ブチルホスフィノ)フェロセン、(−)−1,2−ビス((2R,5R)−2,5−ジメチルホスホラノ)ベンゼン、(−)−2,3−ビス[(2R,5R)−2,5−ジメチルホスホラニル]−1−[3,5−ビス(トリフルオロメチル)フェニル]−1H−ピロール−2,5−シオン、1,2−ビス(ジフェニルホスフィノ)ベンゼン、2,2′−ビス(ジフェニルホスフィノ)−1,1′−ビナフチル、2,2′−ビス(ジフェニルホスフィノ)−1,1′−ビフェニル、1,4−ビス(ジフェニルホスフィノ)ブタン、1,2−ビス(ジフェニルホスフィノ)エタン、2−[ビス(ジフェニルホスフィノ)メチル]ピリジン、1,5−ビス(ジフェニルホスフィノ)ペンタン、1,3−ビス(ジフェニルホスフィノ)プロパン、1,1′−ビス(ジ−i−プロピルホスフィノ)フェロセン、(S)−(−)−5,5′−ビス[ジ(3,5−キシリル)ホスフィノ]−4,4′−ビ−1,3−ベンゾジオキソール、トリシクロヘキシルホスフィン(本明細書ではPCy3と称される)、トリシクロヘキシルホスフィンテトラフルオロボレート(本明細書ではPCy3・HBF4と称される)、N−[2−(ジ−1−アダマンチルホスフィノ)フェニル]モルホリン、2−(ジ−t−ブチルホスフィノ)ビフェニル、2−(ジ−t−ブチルホスフィノ)−3,6−ジメトキシ−2′,4′,6′−トリ−i−プロピル−1,1′−ビフェニル、2−ジ−t−ブチルホスフィノ−2′−(N,N−ジメチルアミノ)ビフェニル、2−ジ−t−ブチルホスフィノ−2′−メチルビフェニル、ジシクロヘキシルフェニルホスフィン、2−(ジシクロヘキシルホスフィノ)−3,6−ジメトキシ−2′,4′,6′−トリ−i−プロピル−1、2−(ジシクロヘキシルホスフィノ)−2′−(N,N−ジメチルアミノ)ビフェニル、2−ジシクロヘキシルホスフィノ−2′,6′−ジメチルアミノ−1,1′−ビフェニル、2−ジシクロヘキシルホスフィノ−2′,6′−ジ−i−プロポキシ−1,1′−ビフェニル、2−ジシクロヘキシルホスフィノ−2′−メチルビフェニル、2−[2−(ジシクロヘキシルホスフィノ)フェニル]−1−メチル−1H−インドール、2−(ジシクロヘキシルホスフィノ)−2′,4′,6′−トリ−i−プロピル−1,1′−ビフェニル、[4−(N,N−ジメチルアミノ)フェニル]ジ−t−ブチルホスフィン、9,9−ジメチル−4,5−ビス(ジフェニルホスフィノ)キサンテン、(R)−(−)−1−[(S)−2−(ジフェニルホスフィノ)フェロセニル]エチルジシクロヘキシルホスフィン、トリベンジルホスフィン、トリ−t−ブチルホスフィン、トリ−n−ブチルホスフィン、及び1,1′−ビス(ジフェニルホスフィノ)フェロセンが挙げられるが、これらに限定されない。
好適なアミン及びアミノホスフィン系配位子としては、ピリジン、2,2′−ビピリジル、4,4′−ジメチル−2,2′−ジピリジル、1,10−フェナントロリン、3,4,7,8−テトラメチル−1,10−フェナントロリン、4,7−ジメトキシ−1,10−フェナントロリン、N,N,N′,N′−テトラメチルエチレンジアミン、1,3−ジアミノプロパン、アンモニア、4−(アミノメチル)ピリジン、(1R,2S,9S)−(+)−11−メチル−7,11−ジアザトリシクロ[7.3.1.02,7]トリデカン、2,6−ジ−tert−ブチルピリジン、2,2′−ビス[(4S)−4−ベンジル−2−オキサゾリン]、2,2−ビス((4S)−(−)−4−イソプロピルオキサゾリン)プロパン、2,2′−メチレンビス[(4S)−4−フェニル−2−オキサゾリン]、及び4,4′−ジ−tert−ブチル−2,2′ビピリジルが挙げられるが、これらに限定されない、単座または二座アルキルと芳香族アミンとの任意の組み合わせが挙げられる。更に、2−(ジフェニルホスフィノ)エチルアミン、2−(2−(ジフェニルホスフィノ)エチル)ピリジン、(1R,2R)−2−(ジフェニルホスフィノ)シクロヘキサンアミン、及び2−(ジ−tert−ブチルホスフィノ)エチルアミンなどのアミノホスフィン配位子。
好適なカルベン配位子としては、1,3−ビス(2,4,6−トリメチルフェニル)イミダゾリニウムクロライド、1,3−ビス(2,6−ジイソプロピルフェニル)イミダゾリウムクロライド、1,3−ビス−(2,6−ジイソプロピルフェニル)イミダゾリニウムクロライド、1,3−ジイソプロピルイミダゾリウムクロライド、及び1,3−ジシクロヘキシルベンゾイミダゾリウムクロライドが挙げられるが、これらに限定されない、N−ヘテロ環状カルベン(NHC)系配位子が挙げられる。
任意で、本反応において、10族触媒に加えて、共触媒が使用され得る。一例において、共触媒は、薗頭カップリングにおける使用のために既知であるような銅錯体である。一例において、銅錯体は、銅(I)例えば、ヨウ化銅または塩化銅のハロゲン化物塩である。理論によって限定されるものではないが、10族触媒及び銅触媒の両方の使用が、反応の速度を増加させる役割を果たす可能性がある。あるいは、銅錯体は、10族触媒の使用ありまたはなしで、触媒として使用され得る。
本ポリアルキニル置換アレーンは、別々のステップを実行することによって、またはワンポット反応を実行することによって本発明に従って調製され得る。別々のステップで実行されるとき、第1のステップは、ポリヒドロキシ置換芳香族化合物とフルオロスルホン化剤とを、塩基の存在下で反応させて、ポリ(フルオロスルホン酸塩)置換芳香族化合物を得ることを含み、第2のステップは、ポリ(フルオロスルホン酸塩)置換芳香族化合物とアルキンとを、触媒の存在下でカップリングさせることを含む。粗ポリフルオロスルホニル化生成物は、単離される必要がなく、代わりに、単一ポット内で薗頭クロスカップリングを受けるように直接進めることができる。したがって、本プロセスは、ワンポット反応として実行され得、ポリヒドロキシ置換芳香族化合物は、塩基の存在下で、まずフルオロスルホン化剤と反応させられ、その後触媒の存在下で、アルキンと反応させられる。
本発明に従って調製され得る例示的なポリアルキニル置換アレーンとしては、以下の構造(式中、各Rは上に定義される通りであり、各R9は独立して、H及びR1(各R1は上に定義される通りである)から選択される)が挙げられるが、これらに限定されない。
実施例1.ノックアウトポット及び苛性スクラバーに通気された500mLの三首丸底フラスコに、フロログルシノール(10.0g、79.3mmol)及び炭酸カリウム(36.3g、238mmol)を添加する。混合物に、120mLのジメチルホルムアミド(DMF)を添加する。反応混合物の表面下で、フッ化スルフリルを緩徐に泡立てる。反応混合物を窒素によってパージし、ノックアウトポットの接続を切断し、窒素バブラーによって置換する。反応混合物に、シリンジ添加によって、2−メチル−3−ブチン−2−オール(19.2mL、208mmol)及びトリエチルアミン(33.1mL、236mmol)を添加する。シクロペンタジエニル[(1,2,3−n)−l−フェニル−2−プロペニル]パラジウム(II)(「CpPd(シンナミル)′′)(0.227g、0.79mmol)、トリフェニルホスフィン(0.625g、2.36mmol)、及びヨウ化銅(I)(0.605g)を、グローブボックス内で事前に重み付けし、混合物を、わずかに陽圧の窒素下で反応フラスコに添加する。反応混合物を50℃まで加熱し、液体クロマトグラフィー質量分析法(LCMS)によるこの混合物の分析が、所望される生成物の形成を示すまで、その温度で撹拌させる。粗反応混合物を希薄HClで洗浄し、1Lの酢酸エチル中に抽出する。60℃での回転蒸発によって、揮発物を取り除く。粗材料を2Nの水性水酸化ナトリウム(400mL)及びMTBE(400mL)で処理し、結果として得られる二相性混合物を分離漏斗に移動させる。層を振盪させ、分離させる。水で湿潤させたセライト床を通して水性層を濾過し、400mLの水でケーキを洗浄する。勢いよく撹拌し、pH<1が得られるまで、12.1Nの塩酸で濾液を処理する。水相を2Lの分離漏斗に移動させ、メチルtert−ブチルエーテル(MTBE)(2×200mL)によって抽出する。組み合わせた有機抽出物を、乾燥するまで蒸発させる。固体残渣をジエチルエーテル(〜250mL)中に再溶解させ、セライトを通して濾過する。回転蒸発、及びその後50℃の高真空(<1mmHg)下によって濾液を濃縮し、化合物4を得ることが期待される。
実施例2.磁気撹拌棒及びねじキャップを装着した30mLのガラスシンチレーションバイアルに、実施例1の化合物4(0.5g、1.93mmol、1.0当量)、粉末水酸化カリウム(0.572g、14.32mmol、7.4当量)、及び1,4−ジオキサン(10.0mL)を順次充填する。バイアルにキャップをし、100℃に予熱したアルミニウムブロック内に定置し、反応混合物を120分間その温度で撹拌させる。その後、反応混合物を室温まで冷却させ、10mLの6N塩酸及び75mLのMTBEで希釈する。層を振盪させ、分離させる。存在する固体を、重力濾過によって直接分離漏斗内に取り除く。層を振盪、分離させ、有機相をDI水(1倍)及びブライン(1倍)で順次洗浄する。有機層を、風袋を測った丸底フラスコ内にデカントし、回転蒸発、及びその後高真空(<1mmHg)下によって濃縮し、粗化合物5を得ることが期待される。
実施例3.ノックアウトポット及び苛性スクラバーに通気された500mLの三首丸底フラスコに、3,5−ジヒドロキシ安息香酸(10.0g、83.9mmol)及び炭酸カリウム(38.4g、252mmol)を添加した。混合物に、125mLのジメチルホルムアミド(DMF)を添加した。反応混合物の表面下で、フッ化スルフリルを緩徐に泡立てる。6時間後、液体クロマトグラフィーによる質量分析法(LCMS)による分析は、出発物質の所望されるビス−フルオロスルホン酸塩への変換を示した。反応混合物を窒素によってパージし、ノックアウトポットの接続を切断し、窒素バブラーによって置換した。反応混合物に、シリンジ添加によって、2−メチル−3−ブチン−2−オール(20.3mL、220mmol)及びトリエチルアミン(35mL、250mmol)を添加した。CpPd(シンナミル)(0.240g、0.84mmol)、トリフェニルホスフィン(0.661g、2.52mmol)、及びヨウ化銅(I)(0.640g)を、グローブボックス内で事前に重み付けし、混合物を、わずかに陽圧の窒素下で反応フラスコに添加した。反応混合物は、暗黒色になった。反応混合物を一晩(15時間)50℃まで加熱した。LCMS分析は、約2:1の比率での所望される生成物及び一置換中間体の形成を示した。更に6時間加熱した後、生成物の比率に変化は観察されなかった。混合物に、グローブボックス内で事前に重み付けした追加の触媒前駆体CpPd(シンナミル)(0.121g)、トリフェニルホスフィン(0.330g)、及びヨウ化銅(I)(0.320g)を添加した。反応混合物を一晩50℃で撹拌させた。LCMSは、所望される生成物の形成を示した。粗反応混合物を希薄HClで洗浄し、1Lの酢酸エチル中に抽出した。60℃での回転蒸発によって、揮発物を取り除くと、黒色汚泥が現れた。1H NMR分光法による結果として得られる材料の分析は、所望される生成物及びDMFを示した。粗材料を2Nの水性水酸化ナトリウム(400mL)及びMTBE(400mL)で処理し、結果として得られる二相性混合物を2Lの分離漏斗に移動させる。層を振盪させ、分離させた。水で湿潤させたセライト床を通して水性層を濾過し、約400mLの水でケーキを洗浄した。勢いよく撹拌し、pH<1が得られるまで、12.1Nの塩酸で濾液を処理した。pHスイングは、混濁/固体の形成を誘導した。不均一水相を2Lの分離漏斗に移動させ、メチルtert−ブチルエーテル(MTBE)(2×200mL)によって抽出した。組み合わせた有機抽出物を、乾燥するまで蒸発させて、暗褐色油性フォームを得た。この材料の1H NMRスペクトルを、THF−d8内に回収した。固体残渣をジエチルエーテル(〜250mL)中に再溶解させ、セライトを通して濾過した。回転蒸発、及びその後50℃の高真空(<1mmHg)下によって濾液を濃縮して、化合物6を暗褐色油性フォーム(14.3g、59%)として得た。1H及び13C NMR分光法によって化合物を確認した。
実施例4:磁気撹拌棒及びねじキャップを装着した30mLのガラスシンチレーションバイアルに、実施例3の化合物6(0.493g、0.84mmol、1.0当量、49重量%純度)、粉末水酸化カリウム(0.399g、6.26mmol、7.4当量)、及び1,4−ジオキサン(5.0mL)を順次充填した。バイアルにキャップをし、100℃に予熱してあるアルミニウムブロック内に定置し、反応混合物を60分間その温度で撹拌させた。その後、反応混合物をわずかに冷却させ、その後、約0.1mLの試料を回収した。試料を、6Nの塩酸及びMTBEで希釈した。層を振盪させ、分離させた。水性(底)層を取り除き、処分した。回転蒸発によって、有機層を濃縮した。暗褐色油性残渣をTHF−d8中に溶解させ、1H NMR分光法によって分析した。反応混合物を100℃まで再加熱した。更に60分間撹拌した後、反応混合物を冷却し、試料採取した。試料を、上述の精密検査及び分析に供した。反応混合物を、6Nの塩酸(〜35mL)及びMTBEで希釈した。存在した不溶性暗褐色固体材料のうちのほとんどを、重力濾過によって直接分離漏斗内に取り除いた。層を振盪、分離させ、有機相をDI水(1倍)及びブライン(1倍)で順次洗浄した。有機層を、風袋を測った丸底フラスコ内にデカントし、回転蒸発、及びその後高真空(<1mmHg)下によって濃縮して、3,5−ジエチニル安息香酸(化合物7)を橙色固体残渣(0.223g)として残した。粗材料(27.6g)の試料を、1,4−ビス(トリメチルシリル)ベンゼン(31.5mg、0.1412mmol、99.7重量%純度)と組み合わせ、THF−d8(0.75mL)中に溶解させた。結果として得られる溶液を0.2μmのナイロンシリンジフィルタに通過させ、1H NMR分光法(16回の走査、20秒の弛緩遅延)によって濾液を分析した。1,4−ビス(トリメチルシリル)ベンゼンの共鳴に対する相対積分に基づいて、化合物7の純度を28重量%であると決定し、これは43%の収率に対応した。化合物の構造を、1H及び13C NMR分光法によって確認した。
実施例5.ノックアウトポット及び苛性スクラバーに通気された500mLの三首丸底フラスコに、ジヒドロキシイソベンゾフランジオン(10.0g、55.5mmol)及び炭酸カリウム(25.4g、167mmol)を添加する。混合物に、90mLのジメチルホルムアミド(DMF)を添加する。反応混合物の表面下で、フッ化スルフリルを緩徐に泡立てる。反応混合物を窒素によってパージし、ノックアウトポットの接続を切断し、窒素バブラーによって置換する。反応混合物に、シリンジ添加によって、2−メチル−3−ブチン−2−オール(13.4mL、146mmol)及びトリエチルアミン(23.2mL、165mmol)を添加する。CpPd(シンナミル)(0.159g、0.55mmol)、トリフェニルホスフィン(0.438g、1.65mmol)、及びヨウ化銅(I)(0.423g)を、グローブボックス内で事前に重み付けし、混合物を、わずかに陽圧の窒素下で反応フラスコに添加する。反応混合物を50℃まで加熱し、LCMSが、所望される生成物の形成を示すまで、その温度で撹拌させる。粗反応混合物を希薄HClで洗浄し、1Lの酢酸エチル中に抽出する。60℃での回転蒸発によって、揮発物を取り除く。粗材料を2Nの水性水酸化ナトリウム(325mL)及びMTBE(325mL)で処理し、結果として得られる二相性混合物を分離漏斗に移動させる。層を振盪させ、分離させる。水で湿潤させたセライト床を通して水性層を濾過し、400mLの水でケーキを洗浄する。勢いよく撹拌し、pH<1が得られるまで、12.1Nの塩酸で濾液を処理する。水相を2Lの分離漏斗に移動させ、メチルtert−ブチルエーテル(MTBE)(2×150mL)によって抽出する。組み合わせた有機抽出物を、乾燥するまで蒸発させる。固体残渣をジエチルエーテル(〜200mL)中に再溶解させ、セライトを通して濾過する。回転蒸発、及びその後50℃の高真空(<1mmHg)下によって濾液を濃縮し、化合物8を得ることが期待される。
実施例6:磁気撹拌棒及びねじキャップを装着した30mLのガラスシンチレーションバイアルに、実施例5の化合物8(0.5g、1.60mmol、1.0当量)、粉末水酸化カリウム(0.474g、11.85mmol、7.4当量)、及び1,4−ジオキサン(10.0mL)を順次充填する。バイアルにキャップをし、100℃に予熱したアルミニウムブロック内に定置し、反応混合物を120分間その温度で撹拌させる。その後、反応混合物を室温まで冷却させ、10mLの6N塩酸及び75mLのMTBEで希釈する。層を振盪させ、分離させる。分離漏斗内への重力濾過を使用して、存在するあらゆる固体を取り除く。層を振盪、分離させ、有機相をDI水(1倍)及びブライン(1倍)で順次洗浄する。有機層を、風袋を測った丸底フラスコ内にデカントし、回転蒸発、及びその後高真空(<1mmHg)下によって濃縮し、粗化合物9を得ることが期待される。
実施例7.表1のポリヒドロキシ置換芳香族化合物及び表2のアルキンを使用して、実施例3の一般手順を反復して、表3のポリアルキニル置換アレーン化合物を調製する。表3において、フルオロスルホン化剤(FSA)のモルは、アルキニル置換基に変換されるヒドロキシル置換基の数を示す。
実施例8.オーバーヘッド攪拌器(PTFEパドル攪拌器)、PTFEコーティングされた熱電対、フッ化スルフリル(SO2F2)入口ライン、及び水性水酸化ナトリウム(1N)スクラバーに通気された、ヘッドスペース出口ラインを装着したGraham濃縮器を備えた2Lの三首丸底フラスコに、メチル3,5−ジヒドロキシベノゾエート(benozoate)(30.17g、174mmol、1.0当量)、粉末炭酸カリウム(60.42g、433mmol、2.5当量)、及び450mLの酢酸エチル(EtOAc)を充填した。オーバーヘッド撹拌を開始し、表面下で、反応混合物内に気体のSO2F2を数時間泡立て入れる。反応が完全な変換(1H NMR分光法による、濾過され、濃縮された反応器試料の分析によって証明される)に達すると、SO2F2入口ラインを、窒素入口ラインによって置換し、システムを数分間パージした。中多孔度ガラスフリット筐体上に定置された1μmのWhatman GFBガラスマイクロファイバ培地を通して、真空濾過によって無機塩を取り除き、塩ケーキを新鮮なEtOAcで洗浄した。回転蒸発、及びその後高真空(<1mmHg)下によって有機濾液を一晩濃縮し、メチル3,5−ビス[(フルオロスルホニル)オキシ]ベンゾエートを淡黄色油(57.62g、173mmol、定量的収率)を得た。油は、アンバーガラス貯蔵ボトルに移動させると、容易に結晶化した。生成物、メチル3,5−ビス[(フルオロスルホニル)オキシ]ベンゾエートを、1H及び13C NMR分光法によって確認した。
実施例9.PTFEコーティングされた磁気撹拌棒を装着した250mLの三首丸底フラスコに、実施例8のメチル3,5−ビス[(フルオロスルホニル)オキシ]ベンゾエート(5.00g、15.06mmol、1.0当量)を充填し、フラスコを窒素充填グローブボックス移動させた。素充填グローブボックス中、10mLのガラスシンチレーションバイアルを、トリフェニルホスフィン(0.245g、0.92mmol、6mol%)、パラジウム(II)アセテート(0.097g、0.43mmol、3mol%)、及びヨウ化銅(I)(0.170g、0.89mmol、6mol%)で充填した。メチル3,5−ビス[(フルオロスルホニル)オキシ]ベンゾエートを含有する丸底フラスコに、50mLの無水ジメチルホルムアミド(DMF)、及び磁気撹拌しながら予備触媒混合物を添加すると、暗黄褐色の均一溶液が生成された。その後、(トリメチルシリル)アセチレン(5.5mL、37.86mmol、2.5当量)及び無水トリエチルアミン(5.3mL、37.84mL、2.5当量)を順次添加した。(トリメチルシリル)アセチレンの添加は、暗黄褐色からほぼ黒色への反応混合物色の変化を伴った。反応フラスコをゴムセプタムで密封し、グローブボックスからヒュームフードへと移動させ、Dimroth濃縮器、窒素入口、及びPTFEコーティングされた熱電対を装着した。この時点で、トリエチルアミンの添加が発熱を誘導したことが明らかとなった。発熱がピーク(約45℃)になると、反応フラスコに加熱マントルを装着し、反応混合物を50℃まで温め、この温度で一晩撹拌した。15時間撹拌した後、GC/MSによる反応混合物の分析は、出発物質が消費され、所望される生成物がきれいに形成されたことを明らかにした。反応混合物を、一首丸底フラスコに移動し、回転蒸発(60℃で約10mmHg)によって濃縮した。結果として得られる暗褐色スラリーを、MTBE(250mL)と1Nの塩酸(100mL)との間に分配し、これは、エマルジョンを誘導した。水で湿潤させたセライト(登録商標)床を通して二相性混合物を濾過し、その後、層を分離させた。残存するラグ層を、水性層とともに取った。有機層を1Nの塩酸(100mL)で洗浄した。組み合わせた水性洗浄物を、MTBE(2×50mL)で抽出した。組み合わされた有機抽出物を、半飽和ブライン(100mL)、ブライン(1倍)で洗浄し、乾燥(無水Na2SO4)させ、濾過し、回転蒸発によって濃縮した。結果として得られる暗褐色粗残渣を、最小量の2%EtOAc/ヘキサン中に溶解させ、必要に応じて更に2%のEtOAc/ヘキサンを使用して、シリカゲル床(〜25g)を通してプラグ濾過して、所望される生成物を完全に溶出させた。回転蒸発、及びその後高真空(<1mmHg)下によって濾液を濃縮して、メチル3,5−ビス[(トリメチルシリル)エチニル]ベンゾエートを高粘稠性橙色油(4.61g、14.03mmol、93%収率)として得た。油は、周囲温度に静置させると、結晶化した。生成物、メチル3,5−ビス[(トリメチルシリル)エチニル]ベンゾエートを、1H及び13C NMR分光法によって確認した。
実施例10.オーバーヘッド攪拌器(PTFEパドル攪拌器)、窒素入口、Dimroth濃縮器、125mLの圧力均等化添加漏斗、及びPFTEコーティングされた熱電対を装着した1Lの四首丸底フラスコに、メチル3,5−ビス[(トリメチルシリル)エチニル]ベンゾエート(24.37g、74.17mmol、1.0当量)及びメタノール(300mL)を充填した。反応器をゴムセプタムで密封し、撹拌を開始した。エステルの完全な溶解のためには、ヒートガンによる約35℃までの穏やかな加熱が必要とされた。一方、水酸化リチウム一水和物(15.60g、372mmol、5.0当量)の試料を、HPLC等級の水(75mL)と組み合わせ、結果として得られる混合物を、数分間超音波処理して、塩基の溶解を補助した。水酸化リチウム中に残留するあらゆる不溶性材料を、濾過によって取り除き、濾液を添加漏斗に充填した。その後、水性水酸化リチウム溶液を5分間かけて滴加した。この間に、内部温度は36℃から46℃へと上昇した。周囲温度で1.5時間撹拌した後、反応混合物の0.1mLの試料を取り除き、1NHCl/CH3CN(0.5mL/4.0mL)で希釈した。LC/MSによる試料の分析は、所望される生成物がきれいに形成されたことを明らかにした。反応混合物を、一首丸底フラスコに移動し、回転蒸発(40℃で〜10mmHg)によって濃縮した。水性スラリーを、HPLC等級の水(300mL)及びMTBE(100mL)と組み合わせた。層を振盪、分離させ、有機相を有害廃棄物として処分した。水性層を1Lのエルレンマイヤーフラスコに移動させ、勢いよく撹拌し、6NのHCl(81g)を使用して、均一溶液を約1のpHに酸性化し、これは、重いクリーム色スラリーの形成を誘導した。このスラリーを、分離漏斗内でMTBE(150mL)と組み合わせ、層を振盪させて、均一二相系を生成した。層を分離させ、MTBE(2×150mL)によって水性層を抽出した。組み合わせた有機抽出物を、活性炭素(〜5g、Darco(登録商標)G−60、100メッシュ)で数分間撹拌し、その後濾過した。回転蒸発によって、及びその後真空炉(50℃で<1mmHg)内で濾液を濃縮して、3,5−ジエチニル安息香酸をクリーム色固体(11.56g、65.42mmol、88%収率)として得た。生成物、3,5−ジエチニル安息香酸を、1H及び13C NMR分光法によって確認した。ピラジンを内部標準とした、定量的13C NMR分光分析に基づいて、3,5−ジエチニル安息香酸の純度を96.3重量%であると決定した。
Claims (12)
- ポリアルキニル−アレーン化合物を形成する方法であって、
(a)ポリヒドロキシ置換芳香族化合物とフルオロスルホン化剤とを反応させて、ポリ(フルオロスルホン酸塩)置換芳香族化合物を形成することと、
(b)前記ポリ(フルオロスルホン酸塩)置換芳香族化合物とアルキンとを、触媒の存在下、前記アルキンと前記ポリ(フルオロスルホン酸塩)置換芳香族化合物とをカップリングさせるのに有効な条件下で反応させ、前記ポリアルキニル置換アレーン化合物を形成することと、を含み、
前記触媒が、1つ以上の10族原子または銅錯体を含む、前記方法。 - 前記反応混合物が、配位子及び塩基を更に含む、請求項1に記載の前記方法。
- 前記配位子が、ホスフィン配位子、カルベン配位子、アミン系配位子、及びアミノホスフィン系配位子のうちの1つ以上を含む、請求項2に記載の前記方法。
- 前記塩基が、炭酸塩、リン酸塩、酢酸塩、またはカルボン酸塩である、請求項2に記載の前記方法。
- 前記芳香族化合物が、1〜8個の芳香環を有する、請求項1に記載の前記方法。
- 前記芳香族化合物が、ベンゼン、ビフェニル、テルフェニル、トリフェニルベンゼン、ヘキサフェニルベンゼン、ピリジン、ビピリジン、ピリミジン、ピリダジン、ピロール、イミダゾール、トリアジン、トリアゾール、フラン、オキサゾール、チアゾール、チオフェン、フルオレン、9,9−ジフェニルフルオレン、9,9−ジナフチルフルオレン、カルバゾール、ジベンゾフラン、ジベンゾチオフェン、ナフタレン、ビナフタレン、フェナントラセン、アントラセン、ピレン、インドール、イソインドール、トリフェニレン、テトラセン、テトラフェン、ペンタセン、ペリレン、コロネン、キノリン、イソキノリン、無水フタル酸、ピロメリット酸二無水物、ベンズイミダゾール、ベンゾトリアゾール、ベンゾフラン、ベンゾチオフェン、ベンゾオキサキソール、及びベンゾチアゾールに由来するアリール部分を有する、請求項1に記載の前記方法。
- 前記芳香族化合物が、ヘテロ芳香族である、請求項1に記載の前記方法。
- 前記芳香族化合物が、カルボン酸、カルボン酸無水物、C1−20エステル、置換C1−20エステル、C1−12アルコキシ、C1−12アルキル、C1−12ヘテロアルキル、置換C1−12アルキル、C2−12アルケニル、シアノ、ニトロ、ヒドロキシル、保護されたヒドロキシル、ハロ、アミド、アミノ、メルカプト、スルフィド、シリル、ホスフィノ、及びホスホノから選択される1つ以上の置換基を有する、請求項1に記載の前記方法。
- 前記触媒が、パラジウム触媒もしくはニッケル触媒または銅錯体のうちの1つ以上である、請求項1に記載の前記方法。
- 前記アルキンが、一級アルキンである、請求項1に記載の前記方法。
- 前記触媒が、1つ以上の10族原子及び銅錯体を含む、請求項1に記載の前記方法。
- ポリアルキニル−アレーン化合物を形成する方法であって、
(a)ポリ(フルオロスルホン酸塩)置換芳香族化合物を提供することと、
(b)前記ポリ(フルオロスルホン酸塩)置換芳香族化合物とアルキンとを、触媒の存在下、前記アルキンと前記ポリ(フルオロスルホン酸塩)置換芳香族化合物とをカップリングさせるのに有効な条件下で反応させ、前記ポリアルキニル置換アレーン化合物を形成することと、を含み、
前記触媒が、1つ以上の10族原子または銅錯体を含む、前記方法。
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