JP2022003028A - N−転移試薬、並びにそれを調製する方法及びその適用 - Google Patents
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Abstract
Description
(1)アミノ化合物のジアゾ化:ジアゾ化合物は、アミノ化合物を、酸性条件下で亜硝酸ナトリウムからin situで生成されるニトロソニウムイオン(NO+)と反応させることによって得ることができる。この方法の欠点は、アミノ化合物が酸性条件下で不安定な任意の官能基を持つことができないことである。加えて、合成されたジアゾ化合物は、酸性条件下で窒素ガスを除去することにより分解しやすく、その結果ある程度の危険性がある。
(2)ヒドラゾンの酸化:ケトン及びヒドラジンを最初に還流し縮合反応を起こしてヒドラゾンを得て、次いでそれを酸化銀及び酸化水銀等の金属酸化物によってジアゾ化合物へと酸化する。この方法の欠点は、有毒で、使用者の健康及び環境を危険にさらすヒドラジンを使用することである。
(3)トシルヒドラゾンの塩基性開裂:p−トルエンスルホニルヒドラジド及びケトンは、最初に縮合反応を起こしてトシルヒドラゾンを得て、次いでこれを強塩基性条件下でジアゾ化合物に転化する。この方法の不利益は、アミノ化合物が塩基性条件下で不安定な任意の官能基を持つことができないことである。
式中、n1は0〜5の整数であってもよく、R1は、重水素原子、ハロゲン原子、1個〜12個の炭素原子を有するアルキル基、1個〜12個の炭素原子を有するアルコキシ基、1個〜12個の炭素原子を有するアルデヒド基、2個〜12個の炭素原子を有するケトン基、2個〜12個の炭素原子を有するエステル基、2個〜12個の炭素原子を有するアシルオキシ基、スルホン酸基、1個〜12個の炭素原子を有するスルホニル基、1個〜12個の炭素原子を有するアミド基、及び6個〜18個の炭素原子を有するアリール基からなる群から選択されてもよく、
n2は0〜4の整数であってもよく、R2は、重水素原子、ハロゲン原子、1個〜12個の炭素原子を有するアルキル基、1個〜12個の炭素原子を有するアルコキシ基、1個〜12個の炭素原子を有するアルデヒド基、2個〜12個の炭素原子を有するケトン基、2個〜12個の炭素原子を有するエステル基、2個〜12個の炭素原子を有するアシルオキシ基、3個〜12個の炭素原子を有するポリエーテル基、スルホン酸基、1個〜12個の炭素原子を有するスルホニル基、1個〜12個の炭素原子を有するアミド基、及び6個〜18個の炭素原子を有するアリール基からなる群から選択されてもよく、又はn2が2である場合、2つの(R2)は隣接し、互いに接続して1,3−ジオキソラン基若しくは1,4−ジオキサン基を形成し、
R3及びR4は、それぞれ独立して、水素原子、重水素原子、及び1個〜6個の炭素原子を有するアルキル基からなる群から独立して選択されてもよく、
X−は、ヘキサフルオロホスフェートアニオン(PF6 −)、テトラフルオロボレートアニオン(BF4 −)、ハロゲンアニオン、及びp−トルエンスルホネートアニオン(p−CH3C6H4SO3 −)からなる群から選択されてもよく、
mは0〜3の整数であってもよい。
工程(A):水素ガスを含む雰囲気で、下記式(II)で表されるニトロベンゼン前駆物質を金属触媒と反応させて、アニリン化合物を得る工程と、
工程(B):アニリン化合物をニトロソニウムイオンと反応させてジアゾ化を行い、N−転移試薬を得る工程と、を含む:
式中、
nlは0〜5の整数であってもよく、R1は、重水素原子、ハロゲン原子、1個〜12個の炭素原子を有するアルキル基、1個〜12個の炭素原子を有するアルコキシ基、1個〜12個の炭素原子を有するアルデヒド基、2個〜12個の炭素原子を有するケトン基、2個〜12個の炭素原子を有するエステル基、2個〜12個の炭素原子を有するアシルオキシ基、スルホン酸基、1個〜12個の炭素原子を有するスルホニル基、1個〜12個の炭素原子を有するアミド基、及び6個〜18個の炭素原子を有するアリール基からなる群から選択されてもよく、
n2は0〜4の整数であってもよく、R2は、重水素原子、ハロゲン原子、1個〜12個の炭素原子を有するアルキル基、1個〜12個の炭素原子を有するアルコキシ基、1個〜12個の炭素原子を有するアルデヒド基、2個〜12個の炭素原子を有するケトン基、2個〜12個の炭素原子を有するエステル基、2個〜12個の炭素原子を有するアシルオキシ基、3個〜12個の炭素原子を有するポリエーテル基、スルホン酸基、1個〜12個の炭素原子を有するスルホニル基、1個〜12個の炭素原子を有するアミド基、及び6個〜18個の炭素原子を有するアリール基からなる群から選択されてもよく、又はn2が2である場合、2つの(R2)は隣接し、互いに接続して1,3−ジオキソラン基若しくは1,4−ジオキサン基を形成し、
R3及びR4は、それぞれ独立して、水素原子、重水素原子、及び1個〜6個の炭素原子を有するアルキル基からなる群から独立して選択されてもよく、
mは0〜3の整数であってもよい。
工程(b1):アニリン化合物をニトロソニウムイオンと反応させてジアゾ化を行い、混合物を得る工程、及び
工程(b2):濃縮、再結晶、又は沈降法によって混合物を精製し、N−転移試薬を得る工程。
(1)ジアゾ化合物を合成するための現在の過酷な条件と比較して、本発明は、穏やかな反応条件を採用し、操作の困難さを大幅に軽減し、合成中の安全性を確保することができる。
(2)ジアゾ化合物を製造する現在の方法の複数の工程及び低収率と比較して、本発明の適用は、数工程で高収率のジアゾ化合物の製造を達成することができる。
(3)本発明の適用は、化合物の任意の感受性の官能基に影響を与えることなく、アミノ基を有する多種多様な化合物をジアゾ化合物に転化することができる。したがって、この適用は化学選択性及び高い合成価値を特徴とする。
N−転移試薬(式(I))は、最初にニトロベンゼン前駆物質(式(II))を水素化してアニリン化合物(式(III))を得て、続いてアニリン化合物をジアゾ化することによって合成することができる。プロセスを以下に示す。
水素化:フラスコに適量の炭素上のパラジウム(10%Pd/C、その量はニトロベンゼン前駆物質の10重量%である)を入れ、窒素ガスを充填した。THFを0℃でフラスコに加えて混合物を形成し、それにTHF中の特定のモルのニトロベンゼン前駆物質の溶液を加えた。続いて、フラスコを水素ガスでパージして、窒素ガスを置換えた。反応物を0〜4℃で撹拌し、薄層クロマトグラフィー(TLC)によってモニターした。完了したら、混合物をセライトコットンパッドで濾過し、パッドを冷えたTHFで洗浄した。アニリン化合物を含む濾液をジアゾ化のために−5℃に保った。ここでは、アニリン化合物のモル数は、ニトロベンゼン前駆物質のモル数とほぼ同じであり、すなわち、水素化の収率はほぼ100%であった。
水素化:フラスコに適量の10%Pd/C(その量はニトロベンゼン前駆物質の15重量%である)を入れ、窒素ガスを充填した。THFを−5℃でフラスコに加えて混合物を形成し、それにTHF中の特定のモルのニトロベンゼン前駆物質の溶液を加えた。続いて、フラスコを水素ガスでパージして、窒素ガスを置換えた。反応物を−5℃で撹拌し、TLCによってモニターした。完了したら、混合物をセライトコットンパッドで濾過し、パッドを冷えたTHFで洗浄した。アニリン化合物を含む濾液をジアゾ化のために−10℃に保った。ここでは、アニリン化合物のモル数は、ニトロベンゼン前駆物質のモル数とほぼ同じであり、すなわち、水素化の収率はほぼ100%であった。
上記のN−転移試薬を使用して、様々なアミノ化合物の一級アミノ基をジアゾ基に直接転化することができ、すなわち、前述のN−転移試薬を使用して、多様なアミノ化合物をそれらの対応するジアゾ化合物に直接転化することができる。本発明に適したアミノ化合物としては、限定されるものではないが、α−アミノケトン(例えば、2−アミノアセトフェノン塩酸塩、CAS番号5468−37−1)、α−アミノアミド、α−アミノエステル(例えば、L−トリプトファンメチルエステル塩酸塩、CAS番号7524−52−9)、又はα−アミノホスホン酸エステル(例えば、ジメチル(α−アミノベンジル)ホスホン酸塩酸塩、CAS番号70858−88−7)が挙げられる。
この試験例では、N−転移試薬I−1、I−8、I−11、及びI−12を試験サンプルとして使用した。説明を簡単にするため、N−転移試薬I−1を例として使用して、この試験をどのように実施したかを記載する。他のN−転移試薬I−8、I−11、及びI−12も同じ方法で試験したことに留意されたい。
N−転移試薬I−1を試験サンプルとして使用し、熱重量分析装置(商標:TA Instrument;モデル:TA−Q50)を使用して熱重量分析を実施した。この試験例では、N−転移試薬I−1を加熱し、その質量を窒素パージ中にモニターした。試験サンプルの質量が初期温度で測定された質量より5.0%低くなる温度を表8に示した。
この試験例では、N−転移試薬I−12をアミノ化合物III−3と反応させて得られたトリアゼン中間体をサンプルボトルに入れ、THF(エントリー1〜4)又は20:1の体積比でTHF及び水の混合物(エントリー5〜8)に溶解して溶液を形成し、それに塩基性試薬を加えて混合物を形成した。混合物を室温で撹拌し、TLCによってモニターした。完了したら、混合物の一部を使用して1H NMRスペクトルを生成し、トリアゼン中間体からジアゾ化合物II−3への転化率を1H NMRスペクトルを介して計算した。種々の塩基性試薬を用いることによるトリアゼン中間体の転化率を以下の表9に示した。ここでは、トリアゼン中間体の当量に基づいて、塩基性試薬の当量は1当量であり、すなわち、塩基性試薬の当量対トリアゼン中間体の当量は1:1である。試験した塩基性試薬には、トリエチルアミン(Et3N)、N,N−ジイソプロピルエチルアミン(DIPEA)、4−ジメチルアミノピリジン(DMAP)、1,4−ジアザビシクロ[2.2.2]オクタン(DABCO)、リン酸ナトリウム(Na3PO4)、リン酸水素二ナトリウム(Na2HPO4)、リン酸カリウム(K3PO4)、及びリン酸水素二カリウム(K2HPO4)が含まれる。
適切なニトロベンゼン前駆物質を選択することにより、様々な新規N−転移試薬を、数工程で単純な精製を特徴とする方法で合成することができる。表1からわかるように、本発明のN−転移試薬の収率は、70%超、更には85%超、又は94%にも上った。
Claims (19)
- 式(I)で表されるN−転移試薬:
式中、
nlは0〜5の整数であり、R1は、重水素原子、ハロゲン原子、1個〜12個の炭素原子を有するアルキル基、1個〜12個の炭素原子を有するアルコキシ基、1個〜12個の炭素原子を有するアルデヒド基、2個〜12個の炭素原子を有するケトン基、2個〜12個の炭素原子を有するエステル基、2個〜12個の炭素原子を有するアシルオキシ基、スルホン酸基、1個〜12個の炭素原子を有するスルホニル基、1個〜12個の炭素原子を有するアミド基、及び6個〜18個の炭素原子を有するアリール基からなる群から選択され、
n2は0〜4の整数であり、R2は、重水素原子、ハロゲン原子、1個〜12個の炭素原子を有するアルキル基、1個〜12個の炭素原子を有するアルコキシ基、1個〜12個の炭素原子を有するアルデヒド基、2個〜12個の炭素原子を有するケトン基、2個〜12個の炭素原子を有するエステル基、2個〜12個の炭素原子を有するアシルオキシ基、3個〜12個の炭素原子を有するポリエーテル基、スルホン酸基、1個〜12個の炭素原子を有するスルホニル基、1個〜12個の炭素原子を有するアミド基、及び6個〜18個の炭素原子を有するアリール基からなる群から選択されるか、又はn2が2である場合、2つの(R2)は隣接し、互いに接続して1,3−ジオキソラン基若しくは1,4−ジオキサン基を形成し、
R3及びR4は、それぞれ独立して、水素原子、重水素原子、及び1個〜6個の炭素原子を有するアルキル基からなる群から独立して選択され、
X−は、ヘキサフルオロホスフェートアニオン、テトラフルオロボレートアニオン、ハロゲンアニオン及びp−トルエンスルホネートアニオンからなる群から選択され、
mは0〜3の整数である。 - mが1である、請求項1に記載のN−転移試薬。
- R3が水素原子であり、R4が水素原子である、請求項1又は2に記載のN−転移試薬。
- X−がヘキサフルオロホスフェートアニオンである、請求項1〜3のいずれか一項に記載のN−転移試薬。
- nlが1〜4の整数であり、R1がフッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、メトキシ基又はアセチル基である、請求項1〜4のいずれか一項に記載のN−転移試薬。
- nlが1〜3の整数であり、R1がメチル基、エチル基、プロピル基又はブチル基である、請求項1〜4のいずれか一項に記載のN−転移試薬。
- n2が1〜3の整数であり、各R2がフッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、メトキシ基、エトキシ基、メチルエステル基、アセトキシ基、エチレンオキシドメチルエーテル基、ジエチレンオキシドメチルエーテル基若しくはトリエチレンオキシドエチルエーテル基であるか、又はn2が整数2であり、2つの(R2)が隣接し、互いに接続して1,3−ジオキソラン基を形成する、請求項1〜6のいずれか一項に記載のN−転移試薬。
- 工程(A):水素ガスを含む雰囲気中で、下記式(II)で表されるニトロベンゼン前駆物質を金属触媒と反応させて、アニリン化合物を得る工程と、
工程(B):前記アニリン化合物をニトロソニウムイオンと反応させてジアゾ化を行い、N−転移試薬を得る工程と、を含む、請求項1に記載のN−転移試薬を製造する方法:
nlは0〜5の整数であり、R1は、重水素原子、ハロゲン原子、1個〜12個の炭素原子を有するアルキル基、1個〜12個の炭素原子を有するアルコキシ基、1個〜12個の炭素原子を有するアルデヒド基、2個〜12個の炭素原子を有するケトン基、2個〜12個の炭素原子を有するエステル基、2個〜12個の炭素原子を有するアシルオキシ基、スルホン酸基、1個〜12個の炭素原子を有するスルホニル基、1個〜12個の炭素原子を有するアミド基、及び6個〜18個の炭素原子を有するアリール基からなる群から選択され、
n2は0〜4の整数であり、R2は、重水素原子、ハロゲン原子、1個〜12個の炭素原子を有するアルキル基、1個〜12個の炭素原子を有するアルコキシ基、1個〜12個の炭素原子を有するアルデヒド基、2個〜12個の炭素原子を有するケトン基、2個〜12個の炭素原子を有するエステル基、2個〜12個の炭素原子を有するアシルオキシ基、3個〜12個の炭素原子を有するポリエーテル基、スルホン酸基、1個〜12個の炭素原子を有するスルホニル基、1個〜12個の炭素原子を有するアミド基、及び6個〜18個の炭素原子を有するアリール基からなる群から選択されるか、又はn2が2である場合、2つの(R2)は隣接し、互いに接続して1,3−ジオキソラン基若しくは1,4−ジオキサン基を形成し;
R3及びR4は、それぞれ独立して、水素原子、重水素原子、及び1〜6個の炭素原子を有するアルキル基からなる群から独立して選択され;
mは0〜3の整数である。 - 前記工程(B)が、
工程(b1):前記アニリン化合物を前記ニトロソニウムイオンと反応させてジアゾ化を行い、混合物を得る工程と、
工程(b2):濃縮、再結晶、又は沈降法によって前記混合物を精製し、N−転移試薬を得る工程と、を更に含む、請求項9に記載の方法。 - 前記方法が、−15℃〜25℃の温度で行われる、請求項9又は10に記載の方法。
- 前記金属触媒の量が、前記ニトロベンゼン前駆物質の重量の5%〜20%である、請求項9〜11のいずれか一項に記載の方法。
- 前記金属触媒が、炭素上のパラジウム、白金金属、スズ金属、ルビジウム金属、ロジウム金属、ルテニウム金属、又はイリジウム金属を含む、請求項9〜12のいずれか一項に記載の方法。
- アミノ化合物及び請求項1〜8のいずれか一項に記載のN−転移試薬を溶媒中で塩基性試薬と反応させて、アミノ化合物をジアゾ化合物に転化することを含む、N−転移試薬の適用。
- 前記適用が−10℃〜50℃の温度で行われる、請求項14に記載の適用。
- 前記塩基性試薬が、炭酸カリウム、重炭酸カリウム、炭酸ナトリウム、重炭酸ナトリウム、リン酸ナトリウム、リン酸水素ナトリウム、リン酸カリウム、リン酸水素カリウム、トリエチルアミン、N,N−ジイソプロピルエチルアミン、4−ジメチルアミノピリジン、1,4−ジアザビシクロ[2.2.2]オクタン、又は1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデカ−7−エンを含む、請求項14又は15に記載の適用。
- 前記アミノ化合物が、α−アミノケトン、α−アミノアミド、α−アミノエステル、又はα−アミノホスホネートエステルを含む、請求項14〜16のいずれか一項に記載の適用。
- 前記塩基性試薬の当量と前記N−転移試薬の当量との比が1:1〜10:1の範囲である、請求項14〜18のいずれか一項に記載の適用。
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Patent Citations (1)
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CN108495842A (zh) * | 2015-11-27 | 2018-09-04 | 弗里德里希-亚历山大 埃尔朗根-纽伦堡大学 | 在含氧气流中,特别是从工业废气中使用氮氧化物合成芳基重氮盐的方法 |
Non-Patent Citations (3)
Title |
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