JP2021098666A - gem−ジフルオロシクロプロペンテトラフルオロスルファニルアレーン化合物 - Google Patents

gem−ジフルオロシクロプロペンテトラフルオロスルファニルアレーン化合物 Download PDF

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Abstract

【課題】gem−ジフルオロシクロプロペンテトラフルオロスルファニルアレーン化合物の提供。【解決手段】式(c)で表される、gem−ジフルオロシクロプロペンテトラフルオロスルファニルアレーン化合物。(式中、AはN、あるいはC-H;kは0〜2;R1はハロゲン原子、C1〜C18のアルキル基、C6〜C30の置換または非置換のアリール基、あるいはニトロ基;R2はC1〜C18のアルキル基、あるいはC6〜C30の置換または非置換のアリール基。)【選択図】なし

Description

本発明はgem−ジフルオロシクロプロペンテトラフルオロスルファニルアレーン化合物およびその製造方法に関する。
硫黄とフッ素が組み合わさったフッ素官能基は、硫黄の酸化度や結合するフッ素の数によって、反応性や物性に違いがある。テトラフルオロスルファニル(SF)部位は、4つのフッ素原子に起因した疎水効果、電子的効果、および立体的効果を示す。SF部位にはシス型、トランス型の二つの構造異性体が存在し、トランス型では独立した部位を非共役的にほぼ直線状に連結できるため、医・農薬候補化合物をはじめとする機能性分子の分子設計に多様性をもたらすことが可能である。近年ではこのSF部位を化合物中に導入する手法の開発が精力的に行われており、多様なSF化合物の合成が報告されている(非特許文献1および2)。また、ジフルオロシクロプロペンは、有機フッ素化学において重要な化合物の一つであり、シクロプロパン環にフッ素原子を導入すると、フッ素原子の電気陰性度が高く、サイズが小さいため、C−F結合の極性が増加し、分子の構造と反応性が変化することが知られている。さらに、ジフルオロメチレン基は、生物学的研究において酸素原子の生物学的等価体とみなされており、医農薬品の分野において非常に有用な骨格となることが期待できる(非特許文献3)。ジフルオロシクロプロペンはフッ素化剤としての利用も報告されており、第二級、および第三級アルコールをモノフルオロ化することも可能である(非特許文献4)。
Org. Chem. Front. 2018, 5, 719. Chem. Sci. 2018, 9, 4931. Angew. Chem. Int. Ed. 2011, 50, 7153. Nat. Commun. 2016, 7, 13320.
SF、ジフルオロシクロプロペンはいずれも生理活性物質として期待できる一方で、これらSFとジフルオロシクロプロペン、2つの合成素子が連結した化合物の合成例は報告されていない。
前記課題は以下の本発明により解決される。
(1)後述する一般式で表される、gem−ジフルオロシクロプロペンテトラフルオロスルファニルアレーン化合物である。
(2)一般式(c)におけるAが窒素原子、炭素原子、Rがフッ素原子、塩素原子、臭素原子、メチル基、ニトロ基である(1)に記載の化合物である。
(3)後述する一般式(a)で表されるアルキニルテトラフルオロスルファニルアレーン化合物と、後述する一般式(b)で表されるシラン化合物を反応させて、一般式(c)で表されるgem−ジフルオロシクロプロペンテトラフルオロスルファニルアレーン化合物を得る、後述するスキーム1で表される、gem−ジフルオロシクロプロペンテトラフルオロスルファニルアレーン化合物の製造方法である。
本発明により、gem−ジフルオロシクロプロペンテトラフルオロスルファニルアレーン化合物およびその製造方法を提供できる。
以下、本発明を詳細に説明する。本発明において「X〜Y」は端値であるXおよびYを含む。
1.gem−ジフルオロシクロプロペンテトラフルオロスルファニルアレーン化合物
gem−ジフルオロシクロプロペンテトラフルオロスルファニルアレーン化合物は、芳香環とgem−ジフルオロシクロプロペン環がテトラフルオロスルファニル部位を介して連結した化合物であり、一般式(c)で表される。
Figure 2021098666
式中、Aは窒素原子、あるいは炭素原子であり、kはRの数を表し、0〜2である。Rは芳香環上の置換基でありハロゲン原子、1〜18個の炭素原子を有するアルキル基、6〜30個の炭素原子を有する置換または非置換のアリール基である。ハロゲン原子は、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、またはヨウ素原子である。アルキル基は鎖状、分岐状、環状を含み、その炭素数は1〜6程度が好ましい。原料であるクロロテトラフルオロスルファニルアレーン化合物の安定性から、Rはハロゲン原子またはニトロ基であることが好ましい。
Aは芳香環上の置換基であり、原料のアルキニルテトラフルオロスルファニルアレーン化合物に由来する。具体的には、Aが窒素原子、炭素原子であることが好ましい。
はgem−ジフルオロシクロプロペン環上の置換基であり、原料のアルキニルテトラフルオロスルファニルアレーン化合物に由来する。具体的にRは、1〜18個の炭素原子を有するアルキル基、あるいは6〜30個の炭素原子を有する置換または非置換のアリール基である。原料の入手容易性の観点から前記アルキル基あるいは前記アリール基が好ましい。アルキル基は鎖状、分岐状、環状を含み、その炭素数は1〜6程度が好ましい。アリール基としてはフェニル基、ナフチル基等が挙げられる。アリール基における置換基としては、ニトロ基や炭素数が1〜3のアルコキシ基が好ましい。
はgem−ジフルオロシクロプロペン環上の置換基であり、原料のアルキニルテトラフルオロスルファニルアレーン化合物に由来する。具体的にRは、1〜18個の炭素原子を有するアルキル基、あるいは6〜30個の炭素原子を有する置換または非置換のアリール基である。原料の入手容易性の観点から前記アルキル基あるいは前記アリール基が好ましい。アルキル基は鎖状、分岐状、環状を含み、その炭素数は1〜6程度が好ましい。アリール基としてはフェニル基、ナフチル基等が挙げられる。アリール基における置換基としては、ニトロ基や炭素数が1〜3のアルコキシ基が好ましい。
2.製造方法
gem−ジフルオロシクロプロペンテトラフルオロスルファニルアレーン化合物は、以下のスキーム1に示す反応によって製造されることが好ましい。
Figure 2021098666
一般式(a)で表されるアルキニルテトラフルオロスルファニルアレーン化合物と一般式(b)で表されるシラン化合物は、ジフルオロカルベンの挿入反応によって一般式(c)で表されるgem−ジフルオロシクロプロペンテトラフルオロスルファニルアレーン化合物を生成する。
Xは一般式(b)で表されるシラン化合物上の置換基であり、Xはハロゲン原子である。ハロゲン原子は、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、またはヨウ素原子である。
シラン化合物の使用量はアルキニルテトラフルオロスルファニルアレーン化合物に対して過剰であればよいが、2当量以上が好ましい。溶媒は限定されないが、塩に対する溶解性が低くないものが望ましい。このような溶媒としては、アセトニトリル、THF、1,4−ジオキサン、DMF等が挙げられる。反応温度は適宜調整してよいが、反応性の観点から110℃以上が好ましい。
[実施例1]
以下の反応を行い、gem−ジフルオロシクロプロペンテトラフルオロスルファニルアレーン化合物(b)を合成した。
Figure 2021098666
4mLの耐圧管に、発明者らによって合成されたアルキニルテトラフルオロスルファニルアレーン(a1)(60.1mg、0.2mmol)、(トリフルオロメチル)トリメチルシラン(59.2μL、0.4mmol、2.0eq.)、ヨウ化ナトリウム(30.0mg、0.2mmol、1.0eq.)およびテトラヒドロフラン(0.1mL)を充填して110℃で2時間撹拌した。反応終了後、炭酸ナトリウム水溶液を加え、ジエチルエーテルにて3回抽出し、有機相を硫酸ナトリウムで乾燥した。続いて減圧下で溶媒を留去し、シリカゲルカラムクロマトグラフィー(ヘキサン/酢酸エチル)で精製して生成物(b1)(76.7mg、92%)を褐色固体として得た。
さらに、以下の化合物を用いて同様の合成を行った。以下にNMRによる分析結果とまとめて示す。本発明において、H−NMRおよび19F−NMRは、Mercury300、Varian社製を用いて測定した。
表1〜4に(a1)〜(a16)に対応した(b1)〜(b16)を示した。
Figure 2021098666
Figure 2021098666
Figure 2021098666
Figure 2021098666
(b1)〜(b16)のH−NMRおよび19F−NMRの測定結果は以下のようであった。
5-bromo-2-((3,3-difluoro-2-phenylcycloprop-1-en-1-yl)tetrafluoro-λ6-sulfaneyl)pyridine(b1)
1H NMR (300 MHz, CDCl3): δ = 8.65 (d, J = 2.3 Hz, 1H), 8.05 (d, J = 8.6 Hz, 1H), 7.82 (d, J = 6.6 Hz, 2H), 7.76 (d, J = 8.7 Hz, 1H), 7.66-7.44 (m, 3H);
19F NMR (282 MHz, CDCl3): δ = 62.32 (s, 4F), -103.30 (s, 2F)

5-chloro-2-((3,3-difluoro-2-phenylcycloprop-1-en-1-yl)tetrafluoro-λ6-sulfaneyl)pyridine (b2)
1H NMR (300 MHz, CDCl3): δ = 8.55 (s, 1H), 7.86 (m, 5H), 7.57 (m, J = 14.3, 6.9 Hz, 4H);
19F NMR (282 MHz, CDCl3): δ = 62.55 (s, 4F), -103.35 (s, 2F)

2-((3,3-difluoro-2-phenylcycloprop-1-en-1-yl)tetrafluoro-λ6-sulfaneyl)-5-nitropyridine (b3)
1H NMR (300 MHz, CDCl3): δ = 9.37 (d, J = 8.0 Hz, 1H), 8.67 (d, J= 8.0 Hz, 1H), 8.00 (d, J = 9.0 Hz, 2H), 7.62 (d, J = 7.0 Hz, 2H), 7.52-7.36 (m, 3H);
19F NMR (282 MHz, CDCl3): δ = 63.37 (s, 4F), -103.23 (s, 2F)

2-((3,3-difluoro-2-phenylcycloprop-1-en-1-yl)tetrafluoro-λ6-sulfaneyl)-5-methylpyridine (b4)
1H NMR (300 MHz, CDCl3): δ = 8.35 (s, 1H), 7.66 (s, 2H), 7.60 (d, J= 6.7 Hz, 2H), 7.49-7.32 (m, 3H), 2.41 (s, 3H);
19F NMR (282 MHz, CDCl3): δ = 62.89 (s, 4F), -103.36 (s, 2F)

2-((3,3-difluoro-2-phenylcycloprop-1-en-1-yl)tetrafluoro-λ6-sulfaneyl)pyridine (b5)
1H NMR (300 MHz, CDCl3): δ = 8.57 (d, J = 4.7 Hz, 1H), 7.89 (t, J= 7.9 Hz, 1H), 7.78 (d, J = 8.3 Hz, 1H), 7.61 (d, J = 7.3 Hz, 2H), 7.52-7.32 (m, 4H);
19F NMR (282 MHz, CDCl3): δ = 62.30 (s, 4F), -103.33 (s, 2F)

(4-bromophenyl)(3,3-difluoro-2-phenylcycloprop-1-en-1-yl)tetrafluoro-λ6-sulfane (b6)
1H NMR (300 MHz, CDCl3): δ 7.80 (d, J = 7.4 Hz, 1H), 7.74 (d, J = 8.6 Hz, 1H), 7.68-7.44 (m, 3H);
19F NMR (282 MHz, CDCl3): δ = 73.62 (s, 4F), -103.24 (s, 2F)

(4-chlorophenyl)(3,3-difluoro-2-phenylcycloprop-1-en-1-yl)tetrafluoro-λ6-sulfane (b7)
1H NMR (300 MHz, CDCl3): δ = 8.55 (s, 1H), 7.91 (d, J = 8.1 Hz, 1H), 7.83 (d, J = 6.2 Hz, 3H), 7.66-7.48 (m, 3H), 19F NMR (282 MHz, CDCl3): δ = 73.76 (s, 4F), -103.24 (s, 2F)

(3,3-difluoro-2-phenylcycloprop-1-en-1-yl)tetrafluoro(4-nitrophenyl)- λ6-sulfane (b8)
1H NMR (300 MHz, CDCl3): δ = 8.33 (d, J = 8.6 Hz, 2H), 8.07 (d, J= 9.1 Hz, 2H), 7.81 (d, J = 6.8 Hz, 2H), 7.68-7.48 (m, 3H), 19F NMR (282 MHz, CDCl3): δ = 73.27 (s, 4F), -103.14 (s, 2F)

5-bromo-2-((3,3-difluoro-2-(4-methoxyphenyl)cycloprop-1-en-1-yl)tetrafluoro-λ6-sulfaneyl)pyridine (b9)
1H NMR (300 MHz, CDCl3): δ = 8.64 (s, 1H), 8.05 (d, J = 8.3 Hz, 1H), 7.82-7.72 (m, 3H), 7.01 (d, J = 8.6 Hz, 2H), 3.89 (s, 3H), 19F NMR (282 MHz, CDCl3): δ = 63.59 (s, 4F), -103.35 (s, 2F)

5-bromo-2-((3,3-difluoro-2-(p-tolyl)cycloprop-1-en-1-yl)tetrafluoro-λ6-sulfaneyl)pyridine (b10)
1H NMR (300 MHz, CDCl3): δ = 8.65 (s, 1H), 8.05 (d, J = 8.3 Hz, 1H), 7.76 (d, J = 9.3 Hz, 1H), 7.72 (d, J = 7.8 Hz, 2H), 7.32 (d, J= 7.6 Hz, 2H), 2.44 (s, 3H), 19F NMR (282 MHz, CDCl3): δ = 63.44 (s, 4F), -103.38 (s, 2F)

5-bromo-2-((3,3-difluoro-2-(3-fluorophenyl)cycloprop-1-en-1-yl)tetrafluoro-λ6-sulfaneyl)pyridine (b11)
1H NMR (300 MHz, CDCl3): δ = 8.66 (s, 1H), 8.07 (d, J = 8.3 Hz, 1H), 7.76 (d, J = 8.6 Hz, 1H), 7.62 (d, J = 7.5 Hz, 1H), 7.58-7.44 (m, 2H), 7.38-7.24 (m, 1H), 19F NMR (282 MHz, CDCl3): δ = 63.65 (s, 4F), -103.18 (s, 2F), -110.82--111.05(m, 1F)

5-bromo-2-((3,3-difluoro-[1,1'-bi(cyclopropan)]-1-en-2-yl)tetrafluoro-λ6-sulfaneyl)pyridine (b12)
1H NMR (300 MHz, CDCl3): δ = 8.62 (d, J = 1.6 Hz 1H), 8.02 (d, J= 8.4 Hz, 1H), 7.69 (d, J = 8.7 Hz, 1H), 1.89 (brs, 1H), 1.34-1.12 (m, 4H), 19F NMR (282 MHz, CDCl3): δ = 63.27 (s, 4F), -101.19 (s, 2F)

5-bromo-2-((3,3-difluoro-2-(thiophen-3-yl)cycloprop-1-en-1-yl)tetrafluoro-λ6-sulfaneyl)pyridine (b13)
1H NMR (300 MHz, CDCl3): δ = 8.65 (d, J = 2.0 Hz, 1H), 8.10-8.02 (m, 2H), 7.75 (d, J = 8.7 Hz, 1H), 7.53-7.45 (m, 2H), 19F NMR (282 MHz, CDCl3): δ = 63.27 (s, 4F), -101.19 (s, 2F)

3-((3,3-difluoro-2-phenylcycloprop-1-en-1-yl)tetrafluoro-λ6-sulfaneyl)-2-fluoropyridine (b14)
1H NMR (300 MHz, CDCl3): δ 8.39 (d, J = 4.7 Hz, 1H), 8.32 (td, J = 8.2, 1.7 Hz, 1H), 7.81 (d, J = 6.6 Hz, 2H), 7.67-7,47 (m, 3H), 7.42-7.32 (m, 1H);
19F NMR (282 MHz, CDCl3): δ 77.20 (d, J = 21.9 Hz, 4F), -59.72 (s, 1F), -103.17 (s, 2F)

4-((3,3-difluoro-2-phenylcycloprop-1-en-1-yl)tetrafluoro-λ6-sulfaneyl)-2-fluoropyridine (b15)
1H NMR (300 MHz, CDCl3): δ 8.43 (d, J = 5.6 Hz, 1H), 7.81 (d, J = 7.3 Hz, 2H), 7.68-7.51 (m, 4H), 7.41 (s, 1H);
19F NMR (282 MHz, CDCl3): δ 71.66 (s, 4F), -64.13 (s, 1F), -103.17 (s, 2F)

(13S)-3-(2-((5-bromopyridin-2-yl)tetrafluoro-λ6-sulfaneyl)-3,3-difluorocycloprop-1-en-1-yl)-13-methyl-6,7,8,9,11,12,13,14,15,16-decahydro-17H-cyclopenta[a]phenanthren-17-one (b16)
1H NMR (300 MHz, CDCl3): δ 8.66 (d, J = 1.8 Hz, 1H), 8.06 (d, J = 8.7 Hz, 1H), 7.77 (d, J = 8.7 Hz, 1H), 7.61 (d, J = 8.2 Hz, 1H), 7.54 (s, 1H), 7.45 (d, J = 8.1 Hz, 1H), 3.06-2.89 (m, 2H), 2.59-2.31 (m, 3H), 2.24-1.94 (m, 4H), 1.75-1.40 (m, 6H), 0.93 (s, 3H);
19F NMR (282 MHz, CDCl3): δ 63.50 (s, 4F), -103.43 (s, 2F)

Claims (3)

  1. 一般式(c):
    Figure 2021098666

    で表される、gem−ジフルオロシクロプロペンテトラフルオロスルファニルアレーン化合物。
    (式中、Aは窒素原子、あるいは炭素原子であり、kは0〜2であり、Rはハロゲン原子、1〜18個の炭素原子を有するアルキル基、6〜30個の炭素原子を有する置換または非置換のアリール基、あるいはニトロ基であり、Rは1〜18個の炭素原子を有するアルキル基、あるいは6〜30個の炭素原子を有する置換または非置換のアリール基である。)
  2. 前記Rがフッ素原子または塩素原子である請求項1に記載の化合物。
  3. 一般式(a)で表されるアルキニルテトラフルオロスルファニルアレーン化合物と、一般式(b)で表されるシラン化合物を反応させて、一般式(c)で表されるgem−ジフルオロシクロプロペンテトラフルオロスルファニルアレーン化合物を得る、スキーム1で表される、gem−ジフルオロシクロプロペンテトラフルオロスルファニルアレーン化合物の製造方法。
    Figure 2021098666

    (式中、Aは窒素原子、あるいは炭素原子であり、kは0〜2であり、Rはハロゲン原子、1〜18個の炭素原子を有するアルキル基、6〜30個の炭素原子を有する置換または非置換のアリール基、あるいはニトロ基であり、Rは1〜18個の炭素原子を有するアルキル基、あるいは6〜30個の炭素原子を有する置換または非置換のアリール基である。)

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