JP2017531650A - 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方法 - Google Patents

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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、アルケンを含む第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。【選択図】なし

Description

へック(または溝呂木−ヘック)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−炭素結合を形成するための有用な合成法である。通常、ヘックカップリングのパートナーは、ハライドまたはトリフレート(トリフルオロメタンスルホネート)置換基を有する第1の化合物及びアルケンを含む第2の化合物からなる。
式FCSO−を有するトリフレートは、ヘック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)(CFSOOの費用により、ヘックカップリングにおけるトリフレートの使用は精製化学製品の生成に限定されている。さらに、フェノール前駆体の縮合の結果として、この分子の半分がモノマートリフレートアニオン(CFSO )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。
加えて、一部のトリフレート置換基を有する化合物は、水の存在下で加水分解するため、高い収率及び選択性を達成するためには無水条件が必要とされ得ることが認識されている。このような場合、無水条件が使用されない限り、基質に対する配位子及び触媒の量は、妥当な収率を達成するためには多くなければならないこともさらに認識されている。
メタンスルホン酸アリール(メシレートとしても知られる)は、ヘックカップリング、例えばアリール−オレフィンカップリングに好適であることも知られている。メタンスルホン酸アリールを用いるカップリング反応の1つの欠点は、これらの反応が、高価なパラジウム触媒を必要とすることである。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てヘックカップリングを行う場合、反応を2段階で行うことが一般的であり、第1の工程は、第1の化合物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。
ヘック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に対する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も望ましい。
一態様において、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、アルケンを含む第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。
一態様において、式1に示されるように、第1の化合物Aを第2の化合物Aにカップリングさせる方法が提供され、本方法は、
フッ化スルフリル、塩基、及びヒドロキシル置換基を有する第1の化合物Aを反応混合物に提供することであって、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、
少なくとも1つの10族原子を有する触媒及び第2の化合物Aを、反応混合物に提供することであって、第2の化合物Aが、式4に示される形態のアルケンを含み、
第2の化合物が3つのR置換基を含み、各R置換基が、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、またはR基のうちの任意の2つが、環系の構成部分である、提供することと、
反応混合物を、式1に示される生成物を生成する条件下で反応させることと、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「アルケン」は、少なくとも1つの炭素−炭素二重結合を有する不飽和炭化水素を指す。一例では、このアルケンは、例えばアルキル、アリール、ヘテロアリール、ヘテロアルキル、カルボニル、または他の好適な置換基で置換される。アルケンの例としては、アクリレート、メタクリレート、アクリロニトリル、スチレン、アクリルアミド、及びアレンが挙げられるが、これらに限定されない。
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。数が指示されない場合(例えば、アリール−アルキル−)には、1〜12個のアルキル炭素が企図される。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個以上の炭素原子を置き換える1個以上のヘテロ原子(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、C−C18アリール基である。一例では、アリール基は、C−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。このアリール環は、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融合されても、あるいは別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。別段の指示がない限り、このアリール基は、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、C−C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。他の置換基は、当該技術分野において既知である。別段の指示がない限り、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、芳香族環に由来する任意の官能基または置換基で、窒素、酸素、及び硫黄から選択される少なくとも1個のヘテロ原子を含有するものを指す。好ましくは、ヘテロアリール基は、5員または6員環である。このヘテロアリール環は、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融合されても、あるいは別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、C−C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、C−C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。他の置換基は、当該技術分野において既知である。別段の指示がない限り、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、SO及び塩基と最初に反応させ、アルケンを含む第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A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で示される反応は、ワンポット反応として行われてもまたは別個の工程で行われても、同じ反応経路に沿って進むと予想される。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、SO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、アルケンを含む第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、SO及び塩基と最初に反応させ、アルケンを含む第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、Aと特定され、第2の化合物は、Aと特定される。一例では、第1の化合物は、アリール基もしくはヘテロアリール基、またはヘックカップリングにおいてカップリングされることが知られている他の置換基のいずれかである。一例では、第2の化合物Aは、式4に示される形態のアルケンである。
一例では、第2の化合物Aは、3つのR置換基を有するアルケンであり、水素に結合している。示すように、3つのR置換基のうちのいずれも、アルケンの二重結合を形成する2つの炭素のうちのいずれかに置かれてもよく、水素は残りの位置に置かれている。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−炭素結合の形成であり、これによって、第1の化合物を、アルケンの二重結合において第2の化合物にカップリングさせる。一例では、新しい炭素−炭素二重結合は、式3に示すように、酸素に結合するAの炭素と水素に結合するAの炭素との間で形成される。一例では、反応条件の選択、例えば、選択された触媒、塩基、溶媒、及び/または反応基質は、所定の生成物の選択性を増大させるために使用することができる。
式3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A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―OSOF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の芳香族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の芳香族化合物のヒドロキシル基の酸素に結合される。
上で述べたように、第2の化合物Aは、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、もしくはシクロアルキル基、またはヘックカップリングにおいて使用するために適した他の置換基を含むアルケンである。一例では、R基のうちのいずれか2つは、環系の構成要素である。例えば、Rは、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であってもよい。
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、配位子を含む。いくつかの例においては、反応混合物は、塩基を含む。10族原子としては、ニッケル、パラジウム、及び白金が含まれる。
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、配位子は、一座配位である。一例では、この配位子は、二座配位である。一例では、配位子は、多座配位である。
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・HBF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、アルケン、及びフルオロスルホネートと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;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;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。アミン塩基の他の例としては、非求核性有機アミン、例えば、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)、ビス(シリル)アミド塩、例えばビス(トリメチルシリル)アミドのリチウム、ナトリウム、及びカリウム塩が挙げられる。
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。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、それが、反応物質、触媒、配位子、及び塩基との使用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、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)などのエーテル系溶媒が挙げられるが、これらに限定されない。一例では、この溶媒は、界面活性剤中に、または界面活性剤の不在下で、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、フッ化スルフリルは、フッ化スルフリルが液体状態にある十分に低い温度で、無溶媒で用いられる。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ヘック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ヘック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了する。第1の工程では、アルコール置換基を有する第1の化合物が、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、アルケンを含む第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の芳香族化合物と第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
この実施例では、式2に示されるように、p−トリルスルホフルオリデートをアクリル酸2−エチルヘキシルと反応させて、(E)−3−(p−トリル)アクリル酸2−エチルヘキシルを得る。
を充填したグローブボックス中で、20本の4mLシンチレーションバイアルを、それぞれ表1に列記した反応物質で充填する。この反応物質に、パラジウムプレ触媒(酢酸パラジウム(本明細書では、Pd(OAc)と称する)、5mol%、4.5mg)、配位子(表2に列記)、塩基(表3に列記)、及び溶媒(表4に列記)を添加する。表5は、各バイアルに添加されるパラジウムプレ触媒、配位子、塩基、及び溶媒を列記する。
各バイアル中の反応混合物を、激しく撹拌しながら、100℃に15時間加熱する。加熱後に、各バイアル中の反応混合物を室温に冷却し、その後酢酸エチル中1mLのトリメトキシベンゼン(1.33M溶液)を各バイアル中の反応混合物に添加し、各バイアルを振盪する。各バイアルの反応混合物の有機層からのアリコートをガスクロマトグラフィーで分析し、(E)−3−(p−トリル)アクリル酸2−エチルヘキシルピークの積分を、トリメトキシベンゼンピークの積分のものと比較することで、(E)−3−(p−トリル)アクリル酸2−エチルヘキシルの収率を決定する。各バイアルについての(E)−3−(p−トリル)アクリル酸2−エチルヘキシルの収率を表5に列記する。
実施例2.(E)−3−(置換フェニルまたはヘテロアリール)アクリル酸2−エチルヘキシルを得るための、置換フェニルまたはヘテロアリールスルホフルオリデート、及びアクリル酸2−エチルヘキシルの反応。
この実施例では、式3において、置換フェニルまたはヘテロアリールスルホフルオリデート、及びアクリル酸2−エチルヘキシルを反応させて、(E)−3−(置換フェニルまたはヘテロアリール)アクリル酸2−エチルヘキシルを得るが、−FGは、所望の位置で環に結合される官能基を示す共通識別子である。
を充填したグローブボックス中で、10個の4mLシンチレーションバイアルを、表6に特定された官能化フルオロスルホネート(1ミリモル、1当量)で充填する。アクリル酸2−エチルヘキシル(2ミリモル、2当量)を各バイアルに添加する。各バイアルに、Pd(OAc)2プレ触媒(4.5mg、2モル%)、dppp(12.4mg、3モル%)、NaHCO(0.168g、2.0ミリモル、2当量)、及びDMFを添加し、全体の容量を2mLにする。反応混合物を100℃で15時間撹拌する。反応混合物をシリカゲルに含浸させ、表6に特定された生成物を単離収率であり、カラムクロマトグラフィーを用いて計算し、表6に記録する。
実施例3
本実施例では、式に示すように、4−メトキシフェニル−スルホフルオリデートを、スチレンと反応させる。
冷却器、電磁撹拌棒、及び窒素入口を装備した50mLの三首丸底フラスコを反応容器として準備する。4−メトキシフェニル−スルホフルオリデート1.00グラムを反応容器に添加し、続いてスチレン2.78mLを添加する。ジメチルホルムアミド(本明細書ではDMFと称される)15.16mLを注射器で反応容器に添加し、続いてトリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0)(本明細書ではPd(dba)と称される)0.222g及び1,3−ビス(ジフェニルホスフィノ)プロパン(本明細書ではDPPPと称される)0.200gを添加する。反応容器の内容物を撹拌し、その後トリエチルアミン(本明細書ではNEtと称される)を添加する。次いで、反応容器の内容物を、常に撹拌しながら、80℃に加熱する。80℃で40分間撹拌した後に、反応容器の内容物のサンプルを、ガスクロマトグラフィー分析で分析し、4−メトキシフェニル−スルホフルオリデートの99%の変換率を有することを確認する。次いで、反応容器の内容物を、80℃で一晩撹拌し、その後反応容器のサンプルをガスクロマトグラフィー分析で分析し、4−メトキシフェニル−スルホフルオリデートの完全な変換を有することを確認する。反応容器の内容物のサンプルを、ガスクロマトグラフィー分析で分析し、式1及び式2で表されるような生成物の2つの異生体が、およそ1:1の比で存在することを確認する。反応容器の内容物を、CombiFlash精製システムを用いるフラッシュクロマトグラフィーによって精製し、式1を有する化合物310mgを白色固体として、式2を有する化合物220mgを白色固体として得る。この反応についての合わせた単離収率は56%である。式1に相当する生成物に関するNMR分析:H NMR(400MHz,クロロホルム−d)δ7.44−7.32(m,4H),7.30−7.20(m,2H),7.19−7.10(m,1H),6.98(d,J=16.3Hz,1H),6.88(d,J=16.3Hz,1H),6.83−6.79(m,2H),3.73(s,3H)。式2に相当する生成物に関するNMR分析:H NMR(400MHz,クロロホルム−d)δ7.27−7.20(m,5H),7.20−7.16(m,2H),6.79−6.74(m,2H),5.30(d,J=1.3Hz,1H),5.26(d,J=1.3Hz,1H),3.71(s,3H)。
実施例4
本実施例では、式6に示すように、p−トリルスルホフルオリデートを、スチレンと反応させる。
冷却器、電磁撹拌棒、及び窒素入口を装備した50mLの三首丸底フラスコを反応容器として準備する。p−トリルスルホフルオリデート0.50グラムを反応容器に添加し、続いてスチレン0.60mLを添加する。DMF 8.2mLを注射器で反応容器に添加し、続いてPd(dba) 0.120g及びDPPP 0.108gを添加する。反応容器の内容物を撹拌し、その後NEt 0.44mLを添加する。次いで、反応容器の内容物を、常に撹拌しながら、80℃に加熱する。80℃で5.5時間撹拌した後に、内容物のサンプルを、ガスクロマトグラフィー分析で分析し、p−トリルスルホフルオリデートの70%の変換率を有することを確認する。次いで、反応容器の内容物を、80℃で一晩撹拌し、その後反応容器のサンプルをガスクロマトグラフィー分析で分析し、p−トリルスルホフルオリデートの完全な変換を有することを確認する。反応容器の内容物のサンプルを、ガスクロマトグラフィー分析で分析し、式3及び式4で表されるような生成物の2つの異生体が、およそ1.4:1の比で存在することを確認する。反応容器の内容物を、CombiFlash精製システムを用いるフラッシュクロマトグラフィーによって精製し、式3を有する化合物207mgを白色固体として、式4を有する化合物164mgを白色固体として得る。この反応についての合わせた単離収率は72.8%である。式3に相当する生成物に関するNMR分析:H NMR(400MHz,クロロホルム−d)δ7.42−7.37(m,2H),7.33−7.29(m,2H),7.27−7.21(m,2H),7.17−7.11(m,1H),7.08−7.04(m,2H),6.98(s,1H),6.97(s,1H),2.25(s,3H)。式4に相当する生成物に関するNMR分析:H NMR(400MHz,クロロホルム−d)δ7.27−7.19(m,5H),7.16−7.12(m,2H),7.06−7.01(m,2H),5.33(d,J=1.3Hz,1H),5.31(d,J=1.3Hz,1H),2.26(s,3H)。
実施例5
本実施例では、式7に示すように、4−メトキシフェニル−スルホフルオリデートを、1−オクテンと反応させる。
冷却器、電磁撹拌棒、及び窒素入口を装備した50mLの三首丸底フラスコを反応容器として準備する。4−メトキシフェニル−スルホフルオリデート1.00グラムを反応容器に添加し、続いて1−オクテン1.52mLを添加する。DMF 15.16mLを注射器で反応容器に添加し、続いてPd(dba) 0.388g及びDPPP 0.320gを添加する。反応容器の内容物を撹拌し、その後NEt 0.81mLを添加する。次いで、反応容器の内容物を、常に撹拌しながら、80℃に加熱する。80℃で3.5時間撹拌した後に、反応容器の内容物のサンプルを、ガスクロマトグラフィー分析で分析し、4−メトキシフェニル−スルホフルオリデートの93.5%の変換率を有することを確認する。次いで、反応容器の内容物を、80℃でさらに1時間撹拌し、その後反応容器のサンプルをガスクロマトグラフィー分析で分析し、4−メトキシフェニル−スルホフルオリデートの97.6%の変換率を有することを確認する。反応容器の内容物のサンプルを、ガスクロマトグラフィー分析で分析し、生成物の3つの異生体を含有することを確認する。クルードNMRにより、式5、式6、及び式7で表される生成物の7:5:1の比を得る。この反応についての合わせた単離収率は83.9%である。反応容器の内容物を、CombiFlash精製システムを用いるフラッシュクロマトグラフィーによって精製し、式5を有する化合物211mgを白色固体として、式5、6、及び7を有する化合物の混合物678mgを得る。式5の化合物を単離した後の、式5、6、及び7の化合物の合わせた混合物についてのNMRは、6.14ppm、5.77ppm、及び5.25ppmにおけるピークの積分に基づいて、2:2:1の比である。式5に相当する生成物に関するNMR分析:H NMR(400MHz,クロロホルム−d)δ7.33−7.22(m,2H),6.82−6.70(m,2H),5.10(d,J=1.6Hz,1H),4.88(q,J=1.4Hz,1H),3.71(s,3H),2.42−2.33(m,2H),1.60−1.11(m,8H),0.79(t,J=6.6Hz,3H)。
実施例6
本実施例では、2エチルヘキシル(E)−3−(p−トリル)アクリル酸2−エチルヘキシルを、式8に示したワンポット反応で調製する。
30mLのバイアルに、p−クレゾール誘導体(216mg、2.0ミリモル)及びNaHCO(504mg、6.0ミリモル)を添加する。この混合物に、15mLの乾燥NMPを添加する。バイアルの線をきつく締め、撹拌している反応混合物に、針によってゆっくりと泡立ててSOを室温で3時間かけて添加する。次に、反応混合物をNで30分間パージする。次いで、バイアルを、Nを充填したグローブボックスに移し、2−エチルヘキシルアクリレート(442mg、2.4ミリモル)、PdCl(PPh(70mg;0.1ミリモル)、及びジフェニルホスフィノブタン(dppb、42mg;0.1ミリモル)を、この順番でバイアルに添加する。反応混合物を120℃で15時間にわたって撹拌する。次に、反応混合物を室温まで冷却し、シリカゲルに吸着させる。次いで、生成物をフラッシュクロマトグラフィー(ISCO)によって精製し、揮発物を真空下で除去し、所望の生成物を得る。フラッシュクロマトグラフィー(ヘキサン:酢酸エチル濃度勾配)による精製は、1−([1,1’−ビフェニル]−4−イル)エタノンを白色固体として示した(450mg、収率82%)。

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と、
    アルケンを含む前記第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、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. 前記反応混合物が、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、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。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)などのエーテル系溶媒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Aを第2の化合物Aにカップリングさせる方法であって、
    フッ化スルフリル、塩基、及びヒドロキシル置換基を有する前記第1の化合物A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、
    少なくとも1つの10族原子を有する触媒及び前記第2の化合物A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Aが、式4に示される形態のアルケンを含み、
    前記第2の化合物が3つのR置換基を含み、各R置換基が、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、もしくはシクロアルキル基であるか、または前記R基のうちの任意の2つが、環系の構成部分である、提供することと、
    前記反応混合物を、式1に示される生成物を生成する条件下で反応させることと、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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