JP2017531635A - フルオロスルホネート化合物をアミン化合物にカップリングさせるための方法 - Google Patents

フルオロスルホネート化合物をアミン化合物にカップリングさせるための方法 Download PDF

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Abstract

本開示は、第１の化合物を第２の化合物にカップリングさせる方法について記載し、本方法は、フルオロスルホン酸置換基を有する第１の化合物を提供することと、アミンを含む第２の化合物を提供することと、第１の化合物と第２の化合物とを、反応混合物中で反応させることであって、反応混合物が、少なくとも１つの１０族原子を有する触媒を含み、反応混合物が、第１の化合物を第２の化合物にカップリングさせるのに有効な条件下にある、反応させることと、を含む。本開示は、第１の化合物を第２の化合物にカップリングさせるためのワンポット法をさらに記載する。【選択図】なし

Description

ブッフバルト−ハートウィッグカップリング（Ｃ−Ｎカップリング）は、化合物をカップリングさせ、これによって第１の化合物と第２の化合物との間に新しい炭素−窒素結合を形成するために有用な合成法である。従来、Ｃ−Ｎカップリングパートナーは、ハライドまたはスルホン酸置換基を有する第１の化合物と、アミンを含む第２の化合物とからなる。第１の化合物がアリール化合物を含むことは一般的である。
式Ｆ３ＣＳＯ２−を有するトリフレート（トリフルオロメタンスルホネート）は、Ｃ−Ｎカップリングにおいてハライドの代わりに用いられてもよいことが知られているが、トリフルオロメタンスルホン酸無水物（ｔｒｉｆｌｉｃ ａｎｈｙｄｒｉｄｅ）（ＣＦ３ＳＯ２）２Ｏの費用により、トリフレートのＣ−Ｎカップリングにおける使用は精製化学薬品の製造に限定されている。さらに、分子の半分が、フェノール前駆体との縮合の結果としてのモノマートリフレートアニオン（ＣＦ３ＳＯ２ −）として消費されるために、トリフルオロメタンスルホン酸無水物のアトムエコノミーは低い。
アリールメタンスルホネート（メシレートとしても知られる）がアリール−アミンクロスカップリング反応に好適であることも知られている。アリールメタンスルホネートを用いるアリール−アミンクロスカップリングの１つの欠点は、高価なパラジウム触媒を必要とすることである。アリールメタンスルホネートを用いるアリール−アミンクロスカップリング反応の別の欠点は、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ネートのいずれかを用いるＣ−Ｎカップリングカップリングを行う場合、２段階で反応を行うことが一般的であり、第１の工程は、第１の芳香族基のヒドロキシル基をトリフレートまたはメタンスルホネートで置き換えることを含み、第２の工程は、第１の化合物を第２の化合物にカップリングさせることを含む。分離工程が、一般に、第１及び第２の工程の間で必要とされる。
Ｃ−Ｎカップリング反応を可能にするトリフレート及びメタンスルホネートの代替物を有することが望ましいであろう。さらに、水安定性トリフレート代替物は、確実に、高価な触媒の充填量をより低くすることができる。加えて、より大きなアトムエコノミーを有するクロスカップリング反応を有することが望ましい。
本開示は、第１の化合物を第２の化合物にカップリングさせる方法について記載し、本方法は、フルオロスルホン酸置換基を有する第１の化合物を提供することと、アミンを含む第２の化合物を提供することと、第１の化合物と第２の化合物とを、反応混合物中で反応させることであって、反応混合物が、少なくとも１つの１０族原子を有する触媒を含み、反応混合物が、第１の化合物を第２の化合物にカップリングさせるのに有効な条件下にある、反応させることと、を含む。
本開示は、式１に示されるように、第１の化合物Ａ１を第２の化合物Ａ２にカップリングさせる方法であって、方法は、
ヒドロキシル置換基、フッ化スルフリル、及び塩基を有する第１の化合物Ａ１を反応混合物に提供することであって、第１の化合物Ａ１が、アリール基またはヘテロアリール基を含む、提供することと、
１０族原子を含む触媒及び第２の化合物Ａ２を、反応混合物に提供することであって、第２の化合物Ａ２が、式４で定義される通りであり、
第２の化合物Ａ２が、アミンを含み、式中、Ｒ１及びＲ２のそれぞれが、独立して、水素、アリール基、ヘテロアリール基、アルキル基、シクロアルキル基、ニトロ基、ハライド、窒素、シアノ基、カルボキシエステル基、アセトキシ基、置換アルキル、アリール、ヘテロアリール、またはシクロアルキル基であるか、あるいはＲ１及びＲ２が、環系の構成部分である、提供することと、
第１の化合物を第２の化合物にカップリングさせるのに有効な条件下で、第１の化合物及び第２の化合物を反応させることと、を含む。
別段の指示がない限り、数値の範囲、例えば「２〜１０」は、この範囲を定義する数値（例えば、２及び１０）を含める。
別段の指示がない限り、比、百分率、部等は、モルによる。
別段の指示がない限り、本明細書で使用される場合、「分子量」という語句は、従来の方法で測定される数平均分子量を指す。
本明細書で使用される場合、「アルキル」は、単独であろうと、または別の基の一部（例えば、ジアルキルアミノ中）であろうと、指示された数の炭素原子を有する直鎖または分岐鎖脂肪族基を包含する。数が表示されない場合（例えば、アリール−アルキル−）、その時は１〜１２個のアルキル炭素が考えられる。好ましいアルキル基としては、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、ｔｅｒｔ−ブチル、ペンチル、ヘキシル、及びｔｅｒｔ−オクチルが挙げられるが、これらに限定されない。
「ヘテロアルキル」という用語は、ラジカル内の１つ以上の炭素原子を置き換える１つ以上のヘテロ原子（窒素、酸素、硫黄、リン）を有する、上に定義したアルキル基、例えば、エーテルまたはチオエーテルを指す。
「アリール」基とは、芳香族環に由来する任意の官能基または置換基を指す。一例では、アリールは、１つ以上の芳香族環を含む芳香族部分を指す。一例では、アリール基は、Ｃ６−Ｃ１８アリール基である。一例では、アリール基は、Ｃ６−Ｃ１０アリール基である。一例では、アリール基は、Ｃ１０−Ｃ１８アリール基である。アリール基は、４ｎ＋２個のパイ電子を含有し、このｎは整数である。アリール環は、１つ以上のヘテロアリール環、芳香族もしくは非芳香族炭化水素環、またはヘテロシクロアルキル環に縮合されるか、または他の方法で結合されてもよい。好ましいアリールとしては、フェニル、ナフチル、アントラセニル、及びフルオレニルが挙げられるが、これらに限定されない。別途記載のない限り、アリール基は、任意に、本明細書に記載される合成に適合する１つ以上の置換基に置換されている。このような置換基としては、スルホン酸基、ホウ素含有基、アルキル基、ニトロ基、ハロゲン、シアノ基、カルボン酸、エステル、アミド、Ｃ２−Ｃ８アルケン、及び他の芳香族基が挙げられるが、これらに限定されない。その他の置換基は、当該技術分野において既知である。別途記載のない限り、前述の置換基は、それら自体がさらに置換されない。
「ヘテロアリール」は、芳香族環に由来し、窒素、酸素、及び硫黄から選択される少なくとも１つのヘテロ原子を含有する任意の官能基または置換基を指す。好ましくは、ヘテロアリール基は、５または６員環である。アリール環は、１つ以上のヘテロアリール環、芳香族もしくは非芳香族炭化水素環、またはヘテロシクロアルキル環に縮合されるか、または他の方法で結合されてもよい。ヘテロアリール基の例としては、ピリジン、ピリミジン、ピリダジン、ピロール、トリアジン、イミダゾール、トリアゾール、フラン、チオフェン、オキサゾール、チアゾールが挙げられるが、これらに限定されない。このヘテロアリール基は、本明細書に記載される合成に適合する１つ以上の置換基で任意に置換され得る。このような置換基としては、フルオロスルホン酸基、ホウ素含有基、Ｃ１−Ｃ８アルキル基、ニトロ基、ハロゲン、シアノ基、カルボン酸、エステル、アミド、Ｃ２−Ｃ８アルケン、及び他の芳香族基が挙げられるが、これらに限定されない。その他の置換基は、当該技術分野において既知である。別途記載のない限り、前述の置換基は、それら自体がさらに置換されない。
「芳香族化合物」は、４ｎ＋２個のパイ電子を有する環系を指し、このｎは整数である。
上述したように、本開示は、第１の化合物を第２の化合物にカップリングさせるプロセスを記載する。このプロセスは、式１に一般的に示され、これにより、ヒドロキシル基を有する第１の化合物を、ＳＯ２Ｆ２及び塩基と最初に反応させ、アミンを含む第２の化合物と、触媒の存在下で２番目に反応させる。ヒドロキシル基が指示される場合、このヒドロキシル基は脱プロトン化され、フェノレートを形成することができる（例えば、脱プロトン化工程は、反応混合物へのＡ１の導入前に、または反応混合物の導入後に実施され得る）ことが理解される。
予想外に、式１の反応は、別個の工程で反応を行うことと対比して、ワンポット反応として実行できることが見出された。理論に束縛されるものではないが、式１に示される反応は、ワンポット反応として行われようが、または別個の工程で行われようが、同一の反応経路に沿って進むことが予想される。別個の工程で実施される場合、第１の工程は、ヒドロキシル置換基を有する第１の化合物を、ＳＯ２Ｆ２と反応させて、式２に示される生成物を得ることを含み、第２の工程は、式２の生成物を、アミンを含む第２の化合物と反応させて、式３に示される生成物を得ることを含む。
一例では、このプロセスは、ワンポット反応を伴い、ここでは、式１に一般的に示されるように、ヒドロキシル基を有する第１の化合物を、ＳＯ２Ｆ２及び塩基と最初に反応させ、アミンを含む第２の化合物と、触媒の存在下で２番目に反応させる。理論に束縛されるものではないが、式３は、式１に示される反応の工程２）によって表現される反応と同一の一般反応であると予想される。
式１、式２、及び式３で使用されるとき、第１の化合物は、Ａ１と特定される。第１の化合物は、アリール基またはヘテロアリール基のいずれかである。第２の化合物は、式４に示されるようにＡ２と特定される。
第２の化合物Ａ２はアミンであり、式中、Ｒ１及びＲ２が、それぞれ独立して、ＨまたはＣ−Ｎカップリングにおいて使用するために好適な他の適切な置換基である。一例では、Ｒ１及びＲ２は、それぞれ独立して、Ｈ、アルキルまたはアリール基である。式１及び式３に示される反応の結果は、第１の化合物と第２の化合物との間の新しい炭素−窒素結合の形成であり、これによって、第１の化合物を第２の化合物にカップリングさせる。
式１の第１の工程及び式２において上述したように、第１の化合物は、フルオロスルホン酸基に結合される。フルオロスルホン酸基は、式―ＯＳＯ２ＦのＯ−フルオロスルホネートを指す。Ｏ−フルオロスルホネートは、フッ化スルフリルから合成され得る。このフルオロスルホン酸基は、第１の化合物からの脱離基として機能する。理論に束縛されるものではないが、フルオロスルホン酸基のスルフリル原子は、第１の化合物のヒドロキシル基の酸素に結合される。
上述したように、第２の化合物はアミンである。このアミンは、代替的にアンモニア、第一級アミンまたは第二級アミンである。Ｒ１及びＲ２は、それぞれ独立して、Ｃ−Ｎカップリングにおいて使用するために好適な置換基、例えば、水素、アリール、ヘテロアリール、アルキル、ヘテロアルキル、アミド、カルボニル、炭素ヘテロアリール、ハライド、窒素、カルボニルまたはアセトキシである。一例では、このアミンは、１つ以上の環の環員であるＲ１及びＲ２、例えば、環状アミン、ジ−アルキルアミンまたはジ−アリールアミンを含む。一例では、Ｒ１及びＲ２は互いに結合されている。一例では、Ｒ１及びＲ２のそれぞれは、独立して、Ｃ１−１８アルキル、Ｃ３−１８シクロアルキル、Ｃ６−１８アリール、またはＨである。一例では、アミンのアルキルまたはアリール基は、それら自体がさらに置換される。
式１及び式３で上述したように、第１の化合物は、反応混合物中で第２の化合物と反応される。反応混合物は、少なくとも１つの１０族原子を有する触媒を含む。いくつかの例においては、反応混合物は、配位子、及び塩基も含む。１０族原子は、ニッケル、パラジウム、及び白金を含む。
触媒は、反応条件に好適な形態で提供される。一例では、触媒は、基板上に提供される。一例では、少なくとも１つの１０族原子を有する触媒は、１つ以上のプレ触媒及び１つ以上の配位子からその場で生成される。パラジウムプレ触媒の例としては、酢酸パラジウム（ＩＩ）、塩化パラジウム（ＩＩ）、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リド二量体、パラジウム（ＩＩ）アセチルアセトネート、臭化パラジウム（ＩＩ）、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）パラジウムクロリド二量体、クロチルパラジウムクロリド二量体、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（ノルボルナジエン）パラジウム（ＩＩ）、トリフルオロ酢酸パラジウム（ＩＩ）、安息香酸パラジウム（ＩＩ）、トリメチル酢酸パラジウム（ＩＩ）、酸化パラジウム（ＩＩ）、シアン化パラジウム（ＩＩ）、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。
一例では、ニッケル系触媒が用いられる。別の例では、白金系触媒が用いられる。さらに別の例では、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用いられる。
一例では、ピリジン増強プレ触媒調製安定化及び開始（ＰＥＰＰＳＩ）型触媒、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）ジクロリド、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）ジクロリドが用いられる。
ニッケルプレ触媒の例としては、酢酸ニッケル（ＩＩ）、塩化ニッケル（ＩＩ）、ビス（トリフェニルホスフィン）ニッケル（ＩＩ）ジクロリド、ビス（トリシクロヘキシルホスフィン）ニッケル（ＩＩ）ジクロリド、［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リド、ビス（１，５−シクロオクタジエン）ニッケル（０）、ニッケル（ＩＩ）クロリ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。
反応混合物中で用いられる配位子は、好ましくは、プレ触媒から選択された触媒を生成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−複素環式カルベン系配位子であってもよい。一例では、この配位子は、単座である。一例では、この配位子は、二座である。一例では、この配位子は、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を含有する一座及び二座配位ホスフィン、またはそれらの塩を挙げることができるが、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−ジメチルホスフォラノ）ベンゼン、（−）−２，３−ビス［（２Ｒ，５Ｒ）−２，５−ジメチルホスフォラニル］−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−ジオン、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と称する）、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と称する）、Ｎ−［２−（ジ−１−アダマンチルホスフィノ）フェニル］モルフォリン、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（本明細書では「ＤＰＰＦ」と称される）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’ビピリジルを含むが、これらに限定されない、一座または二座のアルキルアミン及び芳香族アミンの任意の組み合わせが挙げられる。加えて、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、アミノデキストラン、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が挙げられる。
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）イミダゾリウムクロリド、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リド、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リド、１，３−ジイソプロピルイミダゾリウムクロリド、及び１，３−ジシクロヘキシルベンズイミダゾリウムクロリドを含むが、これらに限定されない、Ｎ−複素環式カルベン（ＮＨＣ）系配位子が挙げられる。
反応混合物中で用いられる塩基は、触媒、アミン、及びフルオロスルホネートに適合するように選択される。好適な塩基としては、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、反応混合物において好適である。本明細書で使用する場合、「無機塩基」は、非有機塩基、例えば炭酸塩、リン酸塩、及び酢酸塩を指す。
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、及び対応する炭酸水素塩が挙げられるが、これらに限定されない。リン酸塩の例としては、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、及び対応するリン酸水素塩が挙げられるが、これらに限定されない。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。
他の塩基としては、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カチオンと、ギ酸、フルオロ酢酸、及びプロピオン酸アニオンとの塩；水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどの金属水酸化物、マグネシウムジヒドロキシド、カルシウムジヒドロキシド、ストロンチウムジヒドロキシド、及びバリウムジヒドロキシドなどの金属ジヒドロキシド；アルミニウムトリヒドロキシド、ガリウムトリヒドロキシド、インジウムトリヒドロキシド、タリウムトリヒドロキシドなどの金属トリヒドロキシド；トリエチルアミン、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］ノナ−５−エン（ＤＢＮ）、１，８−ジアザビシクロ［５．４．０］ウンデカ−７−エン（ＤＢＵ）などの非求核性有機アミン；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；ｔ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ド塩；ならびに１，８−ビス（ジメチルアミノ）ナフタレン；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、フッ化トリエチルアンモニウムなどの金属フッ化物；水素化リチウム、水素化ナトリウム、及び水素化カリウムなどの金属水素化物が挙げられるが、これらに限定されない。
アルキルアミン及びヘテロアレンなどのアミン塩基の例としては、トリエチルアミン、ピリジン、モルフォリン、２，６−ルチジン、トリエチルアミン、Ｎ，Ｎ−ジシクロヘキシルメチルアミン、及びジイソプロピルアミンが挙げられるが、これらに限定されない。
一例では、塩基は、相間移動触媒の存在下で用いられる。別の例では、塩基は、水の存在下で用いられる。さらに別の例では、塩基は、有機溶媒の存在下で用いられる。なおさらに別の例では、塩基は、相間移動触媒、水または有機溶媒のうちの１つ以上の存在下で用いられる。
好ましくは、フルオロスルホネートの各当量に対して、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では、フルオロスルホネートの各当量に対して、１０当量以下の塩基が存在する。いくつかの実施形態では、フルオロスルホネートの各当量に対して、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では、フルオロスルホネートの各当量に対して、６当量以下の塩基が存在する。
反応混合物中の溶媒は、これが反応物質、触媒、配位子、及び塩基と使用するために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−ブチルアルコール、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、ならびに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が挙げられる。一例では、溶媒は、界面活性剤中で、または界面活性剤の不在下において、本明細書に記載される溶媒の任意の組み合わせを含む。一例では、フッ化スルフリルが、フッ化スルフリルが液体である十分に低い温度で未希釈で用いられる。一例では、水が反応混合物中に含まれる。
トリフレートと比較してフルオロスルホネートを用いることの１つの利点は、後続の分離工程なしに、または簡単な分離工程しか伴わずに、反応を実行できることである。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、通常、同じ相を占有するので、副生成物を除去するために専用の精製工程が必要とされる。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、気相中にあって、自発的にもしくは簡単な脱気工程によって泡立つか、または水相中に分配される（これは容易に分離できる）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Ｃ−Ｎカップリングと比較して、追加の利点を提供する。
一例では、本明細書に記載される反応は、式１に示されるワンポット反応として完結する。第１の工程では、アルコール置換基を有する化合物が、フッ化スルフリル及び塩基の存在下で、反応混合物中に添加される。塩基は、本明細書に記載される塩基のうちのいずれであってもよく、アミン塩基及び無機塩基が挙げられるが、これらに限定されない。この第１の工程は、フルオロスルホン酸置換基をヒドロキシル基の酸素に結合させる。この第１の工程中に形成された反応混合物に、アミンを含む第２の化合物及び触媒が添加される。触媒は、好適な１０族触媒であり得、白金、パラジウム、及びニッケル触媒が挙げられるが、これらに限定されない。この第２の工程の生成物は、第１の化合物と第２の化合物とのカップリングによって形成された化合物である。
ここで、本発明のいくつかの実施形態が、以下の実施例において詳細に記述される。特に明記しない限り、報告される収率は、±５％である。
実施例１
本実施例において、式５に示すように、パラ−トリルスルフロフルオリデートを、ジフェニルアミンと反応させる。
本実施例は、窒素パージグローブボックス内で行われる。４０ｍＬのガラスバイアルを反応容器として提供する。塩化ビス（２−メチルアリル）パラジウム二量体（Ｓｔｒｅｍ）の１５ｇを、（Ｒ）−（−）−１−［（Ｓ）−２−（ジシクロヘキシルホスフィノ）フェロセンイル］エチルジ−ｔ−ブチルホスフィン（Ｓｔｒｅｍ）の５１ｍｇ、炭酸セシウムの１．０グラム、及びジフェニルアミンの０．３１グラムと合わせる。この混合物を、６ｍＬのジオキサン中に懸濁させる。ｐ−トリルスルフロフルオリデート（０．２２ｍＬ）を反応容器に添加する。反応器に栓をし、混合物を、ＰＴＦＥで被覆された撹拌棒で撹拌する。反応容器を、８０℃のアルミニウム加熱ブロック内に置き、６０時間にわたって撹拌する。混合物を室温まで冷却させ、次いで、酢酸エチルで希釈し、その後水で濯ぐ。有機層を単離し、Ｎａ２ＳＯ４上で乾燥させる。次に有機層を濾過し、溶媒を真空中で除去する。残りの有機層を、ヘキサン及び酢酸エチルを溶離液として用いるシリカ上でのフラッシュクロマトグラフィーによって精製する。溶媒を真空中で除去する。４−メチル−Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミンの収率を２４％と算出する（生成物９３ｍｇ）。
実施例２
本実施例において、式６に示すように、ｐ−トリルスルフロフルオリデートを、ベンジルアミンと反応させる。
本実施例は、窒素パージグローブボックス内で行われる。４０ｍＬのガラスバイアルを反応容器として提供する。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）（本明細書ではＣｐＰｄ（シンナミル）と称される）（Ｓｔｒｅｍ）の１１ｍｇを、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（Ｓｔｒｅｍ）の３７ｍｇ、炭酸セシウムの１．０グラム、及びベンジルアミン０．２ｍＬと合わせる。この混合物を、６ｍＬのｔ−ブタノール中に懸濁させる。ｐ−トリルスルフロフルオリデート（０．２２ｍＬ）を反応容器に添加する。反応器に栓をし、混合物を、ＰＴＦＥで被覆された撹拌棒で撹拌する。反応容器を、８０℃のアルミニウム加熱ブロック内に置き、６０時間にわたって撹拌する。混合物を室温まで冷却させ、次いで、酢酸エチルで希釈し、その後水で濯ぐ。有機層を単離し、Ｎａ２ＳＯ４上で乾燥させる。次に有機層を濾過し、溶媒を真空中で除去する。残りの有機層を、ヘキサン及び酢酸エチルを溶離液として用いるシリカ上でのフラッシュクロマトグラフィーによって精製する。溶媒を真空中で除去する。Ｎ−ベンジル−４−メチルアニリンの収率を７３％として算出する（生成物０．２２グラム）。
実施例３
本実施例において、式７に示すように、アリールフルオロスルホネートを、アニリンと反応させる。
本実施例は、窒素充填グローブボックス内で行われる。１２、３０ｍＬのバイアルのそれぞれに、表１から選択されたアリールフルオロスルホネート（式７中のＲは、アリール環に結合された１つ以上の基を表す）のうちの１つ（示すように２．５０ミリモル）、キサントホス（０．０１７ｇ、０．０３ミリモル）、炭酸カリウム（０．６９１ｇ、５．００ミリモル）、及び１，４−ジオキサン（５ｍＬ）を添加する。各撹拌混合物に、アニリン（２７４μＬ）及びＣｐＰｄ（シンナミル）（１００μＬの１，４−ジオキサン中０．００７ｇ）を添加する。各反応混合物を８０℃で１２〜２４時間加熱する。反応混合物を室温まで冷却し、シリカゲル上に吸着させる。生成物をフラッシュクロマトグラフィー（Ｔｅｌｅｄｙｎｅにより製造されたＩＳＣＯ）により精製し、揮発物を真空により除去し、表１に報告された収率を有する所望の生成物を得る。
実施例４
本実施例において、式８に示すように、アリールフルオロスルホネートを、アニリンと反応させる。
窒素充填グローブボックス内で、以下の試薬を、１３、３０ｍＬのシンチレーションバイアルのそれぞれに添加する：リチウムｔｅｒｔ−ブトキシド（０．４００ｇ、５．００ミリモル）、Ｎｉ（ＣＯＤ）２（０．０３４ｇ、０．１３ミリモル）、ＤＰＰＦ（０．０６９ｇ、０．１３ミリモル）、表２から選択されたアリールフルオロスルホネート（Ｒは、アリール環に結合された置換基である）（示すように、２．５０ミリモル）、トルエン（８ｍＬ）、アニリン（２７３μＬ、３．００ミリモル）、及びアセトニトリル（２６１μＬ）。バイアルに栓をして、１００℃まで１５時間加熱する。バイアルを室温まで冷却し、ＧＣＭＳ分析の結果、各バイアルにおいて所望の生成物の存在を確認する。反応混合物を、個々にシリカゲル上に吸着させ、フラッシュにより精製する。単離収率を表２に提示する。
実施例５
本実施例において、式９に示すように、エチル−４−ヒドロキシベンゾエートをアニリンにカップリングさせるためにワンポット合成を提供する。
熱電対、水切りポットならびにアルカリスクラバーにベントされる冷却器、及びフッ化スルフリルガスラインを装備した２５０ｍＬの三首丸底フラスコに、エチル−４−ヒドロキシベンゾエート（５．０ｇ、０．０３０モル）及び炭酸カリウム（１２．５ｇ、０．０９０モル）を添加する。この混合物に、１，４−ジオキサンの６０ｍＬを添加する。反応混合物を、反応全体にわたるフッ化スルフリルの雰囲気を確実にするためにフッ化スルフリルをゆっくりと泡立てながら、室温で２４時間撹拌する。ＧＣＭＳ分析は、出発アルコールのフルオロスルホネートへの変換が９０％超であることを明らかに示した。フッ化スルフリル添加ラインをゴム隔膜に交換し、キサントホス（０．２０９、０．３６ミリモル）を反応混合物に添加し、反応混合物を、隔膜を通る針により、窒素を用いて２０分間脱気する。スクラビングの完了後、水切りポットを冷却機から切り離し、窒素バブラを冷却機の上部に取り付ける。反応混合物に、アニリン（３．３ｍＬ、０．０３６モル）及びＣｐＰｄ（シンアミル）（０．０８７ｇ、１ｍＬの１，４−ジオキサン中０．３０ミリモル）を隔膜を通して注射器により添加する。反応混合物を、８０℃まで５時間加温する。ＧＣＭＳ分析は、フルオロスルホネートの所望のアミノ化生成物への完全な変換を示す。反応混合物を室温まで冷却し、使い捨てフリットフィルターを通して濾過する。反応混合物を、シリカゲル上に吸着させ、フラッシュクロマトグラフィーにより精製する。エチル−４−（フェニルアミノ）ベンゾエートを、灰白色固体として回収する（５．９２ｇ、８２％の収率）。
実施例６
本実施例において、式１０に示すように、アリールフルオロスルホネートを、モルフォリンと反応させる。
Ｎ２充填グローブボックス内で、３０ｍＬのシンチレーションバイアルに、リチウムｔｅｒｔ−ブトキシド（０．４００ｇ、５．００ミリモル）、Ｎｉ（ＣＯＤ）２（０．０３４ｇ、０．１３ミリモル）、ＤＰＰＦ（０．０６９ｇ、０．１３ミリモル）、ｐ−トリルスルフロフルオリデート（０．４７６ｇ、２．５０ミリモル）、トルエン（８ｍＬ）、モルフォリン（２６０μＬ、３．００ミリモル）、及びアセトニトリル（２６１ｍＬ）を添加する。バイアルに栓をして、１００℃に１５時間加熱する。反応物を室温まで冷却し、ＧＣＭＳ分析の結果、所望の生成物の存在を確認する。反応混合物を、シリカゲル上に吸着させ、フラッシュクロマトグラフィーにより精製する。４−（ｐ−トリル）モルフォリンを、淡褐色固体として回収する（０．１４５ｇ、３３％の収率）。

Claims (20)

  1. 第１の化合物を第２の化合物にカップリングさせる方法であって、
    フルオロスルホン酸置換基を有する前記第１の化合物を提供することであって、前記第１の化合物が、アリールまたはヘテロアリール基を含む、提供することと、
    アミンを含む前記第２の化合物を提供することと、
    前記第１の化合物と前記第２の化合物とを、反応混合物中で反応させることであって、前記反応混合物が、少なくとも１つの１０族原子を有する触媒を含み、前記反応混合物が、前記第１の化合物を前記第２の化合物にカップリングさせるのに有効な条件下にある、反応させることと、を含む、方法。
  2. 前記反応混合物が、配位子をさらに含む、請求項１に記載の方法。
  3. 前記触媒が、パラジウムプレ触媒からその場で生成される、請求項１または２に記載の方法。
  4. 前記触媒が、パラジウムプレ触媒からその場で生成され、前記パラジウムプレ触媒が、酢酸パラジウム（ＩＩ）、塩化パラジウム（ＩＩ）、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リド二量体、パラジウム（ＩＩ）アセチルアセトネート、臭化パラジウム（ＩＩ）、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）パラジウムクロリド二量体、クロチルパラジウムクロリド二量体、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（ノルボルナジエン）パラジウム（ＩＩ）、トリフルオロ酢酸パラジウム（ＩＩ）、安息香酸パラジウム（ＩＩ）、トリメチル酢酸パラジウム（ＩＩ）、酸化パラジウム（ＩＩ）、シアン化パラジウム（ＩＩ）、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）、［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）ジクロリド、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）ジクロリド、ならびにこれらのうちの２つ以上の混合物からなる群から選択される、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
  5. 前記配位子が、ホスフィン配位子またはカルベン配位子である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
  6. 前記配位子が、アミン系配位子、アミノホスフィン系配位子、Ｎ−複素環式カルベン系配位子、一座もしくは二座アルキルアミン、または一座もしくは二座芳香族アミンである、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
  7. 前記反応混合物が、塩基を含む、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
  8. 前記塩基が、炭酸塩、リン酸塩、酢酸塩、アルコキシド塩、またはカルボン酸塩である、請求項７に記載の方法。
  9. 前記塩基が、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、炭酸水素塩、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、リン酸水素塩、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、置換酢酸アンモニウム、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カチオンとの、ギ酸塩、フルオロ酢酸塩、プロピオン酸アニオン、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、マグネシウムジヒドロキシド、カルシウムジヒドロキシド、ストロンチウムジヒドロキシド、及びバリウムジヒドロキシド、アルミニウムトリヒドロキシド、ガリウムトリヒドロキシド、インジウムトリヒドロキシド、タリウムトリヒドロキシド、トリエチルアミン、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、１，５−ジアザビシクロ［４．３．０］ノナ−５−エン、１，８−ジアザビシクロ［５．４．０］ウンデカ−７−エン、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、ｔブトキシドのリチウム、ナトリウム、及びカリウム塩、１，８−ビス（ジメチルアミノ）ナフタレン、ピリジン、モルフォリン、２，６−ルチジン、トリエチルアミン、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、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、フッ化トリエチルアンモニウム、ならびにこれらのうちの２つ以上の混合物からなる群から選択される、請求項７または８に記載の方法。
  10. 反応混合物が、溶媒を含む、請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。
  11. 前記溶媒が、トルエン、キシレン、ベンゼン、クロロベンゼン、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−ブチルアルコール、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系溶媒、ジメチルアセトアミド（ＤＭＡ）、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）、及び１，２−ジクロロエタン（ＤＣＥ）からなる群から選択される、請求項１０に記載の方法。
  12. 前記反応混合物が、水を含む、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の方法。
  13. 式１に示されるように、第１の化合物Ａ１を第２の化合物Ａ２にカップリングさせる方法であって、
    ヒドロキシル置換基、フッ化スルフリル、及び塩基を有する前記第１の化合物Ａ１を反応混合物に提供することであって、前記第１の化合物Ａ１が、アリール基またはヘテロアリール基を含む、提供することと、
    １０族原子を含む触媒及び第２の化合物Ａ２を、前記反応混合物に提供することであって、前記第２の化合物Ａ２が、式４で定義される通りであり、
    前記第２の化合物Ａ２が、アミンを含み、Ｒ１及びＲ２のそれぞれが、独立して、水素、アリール基、ヘテロアリール基、アルキル基、シクロアルキル基、ニトロ基、ハライド、窒素、シアノ基、カルボキシエステル基、アセトキシ基、置換アルキル、アリール、ヘテロアリール、またはシクロアルキル基であるか、あるいはＲ１及びＲ２が、環系の構成部分である、提供することと、
    前記第１の化合物を前記第２の化合物にカップリングさせるのに有効な条件下で、前記第１の化合物及び前記第２の化合物を反応させることと、を含む、方法。
  14. 前記反応混合物が、配位子、及び塩基をさらに含む、請求項１３に記載の方法。
  15. 前記触媒が、パラジウムプレ触媒からその場で生成される、請求項１３または１４に記載の方法。
  16. 前記配位子が、ホスフィン配位子またはカルベン配位子である、請求項１３〜１５のいずれか一項に記載の方法。
  17. 前記配位子が、アミン系配位子、アミノホスフィン系配位子、またはＮ−複素環式カルベン系配位子である、請求項１３〜１６のいずれか一項に記載の方法。
  18. 前記配位子が、一座もしくは二座アルキルアミン、または一座もしくは二座芳香族アミンである、請求項１３〜１７のいずれか一項に記載の方法。
  19. 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１３〜１８のいずれか一項に記載の方法。
  20. 前記反応混合物が、溶媒を含む、請求項１３〜１９のいずれか一項に記載の方法。
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