JP4496566B2 - N−アリールアゾールの製造方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、N−アリールアゾールの製造方法に関するものである。N−アリールアゾールは、医農薬原料、有機感光材料、及び有機電界発光素子の正孔輸送剤等として有用な化合物である。
【0002】
【従来の技術】
従来、N−アリールアゾールの製造方法としては、既にいくつかの方法が報告されている。例えば、Tetrahedron Letters,W.J.Smith IIIら、37,299−302(1996)には、フッ化カリウムを吸着させたアルミナを用いた、電子吸引性基を有するアリールハライドへのインドールの求核的な反応によるN−アリールインドールの合成が報告されている。また、特開平10−330361号公報では、銅粉末存在下、アリールアイオダイドとカルバゾールからN−アリールカルバゾールを収率37%で得ている。さらにJournal of American Chemical Society,J.F.Hartwigら,120,827−828(1998)では、芳香族2座ホスフィンとパラジウムからなる触媒、及び塩基として炭酸セシウム存在下、電子吸引性基を有するアリールブロマイドとアゾールからN−アリールアゾールを合成している。一方、特開平11−100355号公報には、パラジウム触媒存在下、アリールハライドとN−スズ置換アゾールとの反応が開示されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これらの方法には種々の制約がある。例えば、W.J.Smith IIIらの方法は、原料が電子吸引性基を有するアリールハライドに限定される。また、特開平10−330361号公報に記載の方法では、多量の銅及び170℃以上の高温を必要とし、低収率である。また、J.F.Hartwigらの方法は、高価な塩基である炭酸セシウムを必要とし、また原料が主に電子吸引性基を有するアリールブロマイドに限られていることから、経済的な一般性のある方法とはいえない。さらに、特開平11−100355号公報に記載の方法では、収率は良好であるが、毒性の強いスズ化合物を使用しなければならないという問題がある。
【0004】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、医農薬原料及び電子材料原料として有用な各種のN−アリールアゾールを、高活性・高選択的に且つ安全に合成できる製造方法を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記課題を解決するため鋭意検討を重ねた結果、特定の触媒を用い、炭酸塩存在下、アリールハライドとアゾールから、目的とするN−アリールアゾールを高活性・高選択的に且つ安全に合成できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【0006】
即ち本発明は、ターシャリーブチル−リン結合を有するホスフィンとパラジウム化合物からなる触媒及び炭酸塩の存在下、アリールハライドをアゾール類でアミノ化することを特徴とするN−アリールアゾールの製造方法である。
【0007】
以下、本発明を更に詳細に説明する。
【0008】
本発明の方法において使用されるアリールハライドは、無置換であっても、置換基を有していてもよく、特に限定するものではない。具体的には、ブロモベンゼン、o−ブロモトルエン、m−ブロモトルエン、p−ブロモトルエン、4−(ターシャリーブチル)ブロモベンゼン、o−ブロモアニソール、m−ブロモアニソール、p−ブロモアニソール、4−(ジメチルアミノ)ブロモベンゼン、3−(ジメチルアミノ)ブロモベンゼン、4−ブロモベンゾトリフルオリド、p−ブロモベンズアルデヒド、p−ブロモアセチルベンゼン、p−ブロモ安息香酸エチル、p−クロロブロモベンゼン、m−クロロブロモベンゼン、o−クロロブロモベンゼン、p−フルオロブロモベンゼン、m−フルオロブロモベンゼン、o−フルオロブロモベンゼン、p−ニトロブロモベンゼン、m−ニトロブロモベンゼン、o−ニトロブロモベンゼン、p−ジブロモベンゼン、3,4−(メチレンジオキシ)ブロモベンゼン、4−ブロモビフェニル、4,4’−ジブロモビフェニル、1−ブロモナフタレン、2−ブロモナフタレン、1,3,5−トリブロモベンゼン、4−ブロモトリフェニルアミン、4,4’,4”−トリブロモトリフェニルアミン、2−ブロモフルオレン、2,7−ジブロモフルオレン、9,10−ジブロモアントラセン等のアリールブロマイド;クロロベンゼン、o−クロロトルエン、m−クロロトルエン、p−クロロトルエン、4−(ターシャリーブチル)クロロベンゼン、o−クロロアニソール、m−クロロアニソール、p−クロロアニソール、4−クロロベンゾトリフルオリド、p−クロロベンズアルデヒド、p−クロロアセチルベンゼン、p−クロロ安息香酸エチル、p−フルオロクロロベンゼン、m−フルオロクロロベンゼン、o−フルオロクロロベンゼン、p−ニトロクロロベンゼン、3,4−(メチレンジオキシ)クロロベンゼン、4−クロロビフェニル、1−クロロナフタレン、2−クロロナフタレン、1,3,5−トリクロロベンゼン、4,4’,4”−トリクロロトリフェニルアミン、2−クロロフルオレン、2,7−ジクロロフルオレン、9,10−ジクロロアントラセン等のアリールクロライド;ヨードベンゼン、o−ヨードトルエン、m−ヨードトルエン、p−ヨードトルエン、o−ヨードアニソール、m−ヨードアニソール、p−ヨードアニソール、4−ヨードベンゾトリフルオリド、p−ヨードベンズアルデヒド、p−ヨードアセチルベンゼン等のアリールアイオダイドが例示される。
【0009】
本発明の方法において使用されるアゾール類としては、特に限定するものではないが、例えば、ピロール類、インドール類、カルバゾール類、ピラゾール類、イミダゾール類、インダゾール類、ベンズイミダゾール類等から選ばれる化合物が挙げられる。ピロール類の具体例としては、ピロール、2−メチルピロール、2,5−ジメチルピロール、2−アセチルピロール、2−ジメチルアミノピロール等が挙げられる。インドール類の具体例としては、インドール、3−メチルインドール、4−メチルインドール、5−メチルインドール、2−フェニルインドール、5−メトキシインドール等が挙げられる。カルバゾール類の具体例としては、カルバゾール、2−メチルカルバゾール、2−メトキシカルバゾール等が挙げられる。ピラゾール類の具体例としては、ピラゾール、3−メチルピラゾール、3,5−ジメチルピラゾール、3−フェニルピラゾール、3,5−ジフェニルピラゾール等が挙げられる。イミダゾール類の具体例としては、イミダゾール、2−メチルイミダゾール、4−メチルイミダゾール、2,4−ジメチルイミダゾール、2−フェニルイミダゾール、4−フェニルイミダゾール等が挙げられる。インダゾール類の具体例としては、インダゾール、5−メチルインダゾール、5−(ジメチルアミノ)インダゾール等が挙げられる。ベンズイミダゾール類の具体例としては、ベンズイミダゾール、2−メチルベンズイミダゾール、5,6−ジメチルベンズイミダゾール、5−メトキシベンズイミダゾール、2−フェニルベンズイミダゾール等が挙げられる。
【0010】
本発明の方法において、アゾール類の添加量は特に限定するものではないが、アリールハライド1モルに対して、通事0.5〜8モルの範囲であり、経済性及び該反応後の精製のし易さから好ましくは0.8〜4モルの範囲である。
【0011】
本発明の方法においては、ターシャリーブチル−リン結合を有するホスフィンとパラジウム化合物からなる触媒の存在下、反応を行う。
【0012】
本発明の方法において、ターシャリーブチル−リン結合を有するホスフィンとパラジウム化合物からなる触媒の添加方法は特に限定するものではないが、触媒成分であるターシャリーブチル−リン結合を有するホスフィンとパラジウム化合物をそれぞれ単独に反応系に加えてもよいし、予め錯体の形に調製した後で反応系に添加してもよい。
【0013】
本発明の方法において、触媒成分として使用するパラジウム化合物としては、特に限定するものではないが、例えば、塩化パラジウム(II)、臭化パラジウム(II)、酢酸パラジウム(II)、トリス(ジベンジリデンアセトン)二パラジウム(0)、トリス(ジベンジリデンアセトン)二パラジウムクロロホルム錯体(0)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)等を挙げることができる。
【0014】
本発明においてパラジウム化合物の使用量は、特に限定するものではないが、アゾール類1モルに対し、パラジウム換算で通常0.001〜15モルであり、経済性の観点からより好ましくは、パラジウム換算で0.01〜8モルである。
【0015】
また、本発明の方法において触媒成分として使用するターシャリーブチル−リン結合を有するホスフィンとしては、特に限定するものではないが、具体的には、トリ(ターシャリーブチル)ホスフィン、1−(N,N−ジメチルアミノメチル)−2−(ジターシャーリーブチルホスフィノ)フェロセン、1−(N,N−ジブチルアミノメチル)−2−(ジターシャーリーブチルホスフィノ)フェロセン、1−(メトキシメチル)−2−(ジターシャーリーブチルホスフィノ)フェロセン、1,1’−ビス(ジターシャーリーブチルホスフィノ)フェロセン、2,2’−ビス(ジターシャーリーブチルホスフィノ)−1,1’−ビナフチル、2−メトキシ−2’−(ジターシャーリーブチルホスフィノ)−1,1’−ビナフチル等が挙げられ、これらのうち、入手性の良さからトリ(ターシャリーブチル)ホスフィンが特に好ましい。本発明の方法においては、ホスフィンの嵩高さ及び電子供与性が触媒活性等に大きく影響しており、嵩高く、高い電子供与性を有するターシャリーブチル−リン結合を有するホスフィンが極めて良好に作用する。本発明の方法において、ターシャリーブチル−リン結合を有するホスフィンの使用量は、パラジウム化合物に対して通常0.5〜10倍モルであり、好ましくはパラジウム化合物に対して0.8〜5倍モルの範囲である。
【0016】
本発明の方法においては、塩基として炭酸塩が使用される。炭酸塩としては、特に限定するものではないが、具体的には、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、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム、炭酸水素ルビジウム等のアルカリ金属塩;炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム等のアルカリ土類金属塩を挙げることができる。これらのうち、反応性の良さ及び経済的な理由から、特に好ましくは炭酸カリウムである。本発明の方法において、炭酸塩の使用量は、アゾール類1モルに対し、通常0.8〜8モルの範囲であり、より好ましくは0.9〜4モルの範囲である。
【0017】
本発明におけるアミノ化反応は、通常は不活性溶媒下に実施される。そのような不活性溶媒としては、本反応を著しく阻害しない溶媒であれば特に限定するものではないが、具体的には、ベンゼン、トルエン、キシレン、メシチレン等の芳香族炭化水素溶媒を好ましく用いることができる。
【0018】
本発明は、常圧下、窒素、アルゴン等の不活性ガス雰囲気下に実施することが好ましいが、加圧条件下に実施することもできる。
【0019】
本発明において、反応温度は20℃〜300℃の範囲で実施されるが、より好ましくは50℃〜200℃の範囲であり、反応時間は、反応条件、使用するアリールハライド及びアゾール類等により異なるが、通常は数分〜72時間の範囲から選択すればよい。
【0020】
本発明において製造することができるN−アリールアゾールは特に限定されないが、具体的には、N−フェニルピロール、N−(4−メトキシフェニル)ピロール、N−(4−ホルミルフェニル)ピロール、N−(4−アセチルフェニル)ピロール、(N−フェニル)−2,5−ジメチルピロール、N−フェニルインドール、N−(4−フルオロフェニル)インドール、N−(4−ニトロフェニル)インドール、N−(4−ジメチルアミノフェニル)インドール、N−(4−メトキシフェニル)インドール、N−(2−メトキシフェニル)インドール、N−(4−ホルミルフェニル)−4−メチルインドール、N−(4−ビフェニル)−2−フェニルインドール、N−フェニル−5−メトキシインドール、N−フェニルカルバゾール、N−(4−ジメチルアミノフェニル)カルバゾール、N−(4−メトキシフェニル)カルバゾール、N−(4−アセチルフェニル)カルバゾール、N−(4−ホルミルフェニル)カルバゾール、N−(4−フルオロフェニル)カルバゾール、N−(4−クロロフェニル)カルバゾール、N−(4−ニトロフェニル)カルバゾール、N−(2−ニトロフェニル)カルバゾール、N−(3−ジメチルアミノフェニル)カルバゾール、N−(4−トリフルオロメチルフェニル)−2−メチルカルバゾール、N−(1−ナフチル)カルバゾール、N−(2−ナフチル)カルバゾール、2,7−ビス(N−カルバゾリル)フルオレン、9,10−ビス(N−カルバゾリル)アントラセン、4,4’−ビス(N−カルバゾリル)ビフェニル、4,4’,4”−トリス(N−ピロリル)トリフェニルアミン、4,4’,4”−トリス(N−インドリル)トリフェニルアミン、4,4’,4”−トリス(N−カルバゾリル)トリフェニルアミン、N−フェニルピラゾール、N−フェニル−3−メチルピラゾール、N−(4−メトキシフェニル)−3,5−ジメチルピラゾール、N−(4−ホルミルフェニル)−3−フェニルピラゾール、N−フェニル−3,5−ジフェニルピラゾール、N−フェニルイミダゾール、N−(4−フルオロフェニル)−2−メチルイミダゾール、N−(4−アセチルフェニル)−2,4−ジメチルイミダゾール、N−(2−クロロフェニル)−2−フェニルイミダゾール、N−(4−ジメチルアミノフェニル)インダゾール、N−フェニルベンズイミダゾール、N−(4−ターシャリーブチルフェニル)−2−フェニルベンズイミダゾール等を挙げることができる。
【0021】
【発明の効果】
本発明の方法により、医農薬原料、有機感光材料、及び有機電界発光素子の正孔輸送剤として有用なN−アリールアゾールを、ターシャリーブチル−リン結合を有するホスフィンとパラジウム化合物からなる触媒及び炭酸塩の存在下、アリールハライドとアゾール類から、従来になく高活性・高選択的に合成することが可能となった。本発明の方法では、炭酸塩として、安価で無害である炭酸カリウムを好適に使用することができることから、工業的に有利なN−アリールアゾールの製造方法を提供することができる。
【0022】
【実施例】
以下に本発明の方法を実施例に基づいて説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【0023】
実施例1
温度計、3方コック、マグネチックスターラーを備えた30mlの三口フラスコを窒素置換し、酢酸パラジウム(和光純薬製)11.4mg(0.051mmol,カルバゾールに対して1.0モル%)、カルバゾール839mg(5.0mmol)、炭酸カリウム2.08g(15.1mmol)、キシレン7ml、ブロモベンゼン870mg(5.54mmol)、及びトリ(ターシャーリーブチル)ホスフィン30.1mg(0.15mmol)を加えた。120℃まで昇温した後、その温度で8時間撹拌した。室温まで冷却後、水10mlを添加し、ジエチルエーテルで抽出した。無水硫酸ナトリウムで乾燥後、濃縮した。残渣をアルミナカラムクロマトグラフィーで精製し(溶媒;ヘキサン/酢酸エチル)、N−フェニルカルバゾール1.16g(4.75mmol)を得た。収率は95%であった。
【0024】
実施例2〜実施例9
アリールハライド、アゾール、炭酸塩、及び反応時間を、表1に示した化合物及び数値を用いた以外は、実施例1と同様な操作を繰り返した。結果を表1にあわせて示す。
【0025】
【表1】
【0026】
実施例10〜実施例11
アリールハライドとして、4,4’,4”−トリブロモトリフェニルアミンを用い、アゾール、及び反応時間を、表1に示した化合物及び数値を用いた以外は、実施例1と同様な操作を繰り返した。なお、アゾールはアリールハライドに対し、3当量使用し、酢酸パラジウムはアゾールに対し、1モル%使用し、炭酸カリウムはアゾールに対し、3当量使用した。結果を表2に示す。
【0027】
【表2】
【0028】
実施例12
トリ(ターシャーリーブチル)ホスフィンの代わりに、1−(N,N−ジメチルアミノメチル)−2−(ジターシャーリーブチルホスフィノ)フェロセン(0.078mmol)を用い、反応時間を10時間とした以外は、実施例1と同様な操作を繰り返した。N−フェニルカルバゾールの収率は93%であった。
【0029】
比較例1
トリ(ターシャーリーブチル)ホスフィンの代わりに、1,1’−ビス(ジフェニルホスフィノ)フェロセン(0.078mmol)を用い、反応時間を16時間とした以外は、実施例1と同様な操作を繰り返した。N−フェニルカルバゾールの収率は8%であった。
【0030】
比較例2
トリ(ターシャーリーブチル)ホスフィンの代わりに、2,2’−ビス(ジフェニルホスフィノ)−1,1’−ビナフチル(0.081mmol)を用い、反応時間を16時間とした以外は、実施例1と同様な操作を繰り返した。N−フェニルカルバゾールの収率は12%であった。
【0031】
比較例3
トリ(ターシャーリーブチル)ホスフィンの代わりに、トリ(シクロヘキシル)ホスフィン(0.15mmol)を用い、反応時間を16時間とした以外は、実施例1と同様な操作を繰り返した。N−フェニルカルバゾールの収率は11%であった。
【0032】
比較例4
トリ(ターシャーリーブチル)ホスフィンの代わりに、トリ(n−ブチル)ホスフィン(0.15mmol)を用い、反応時間を16時間とした以外は、実施例1と同様な操作を繰り返した。N−フェニルカルバゾールの収率は5%であった。
Claims (4)
- ターシャリーブチル−リン結合を有するホスフィンとパラジウム化合物からなる触媒並びに炭酸カリウム及び炭酸ルビジウムからなる群より選択される炭酸塩の存在下、アリールハライドをアゾール類でアミノ化することを特徴とするN−アリールアゾールの製造方法。
- アゾール類が、ピロール類、インドール類及びカルバゾール類からなる群より選ばれる化合物であることを特徴とする請求項1に記載のN−アリールアゾールの製造方法。
- ターシャリーブチル−リン結合を有するホスフィンがトリターシャリーブチルホスフィンであることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のN−アリールアゾールの製造方法。
- 炭酸塩が炭酸カリウムであることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載のN−アリールアゾールの製造方法。
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