JP5114902B2 - ビピリジンジオール誘導体の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、有機合成化合物の中間体及び有機エレクトロルミネッセンス用中間体として有用なビピリジンジオール誘導体の製造方法に関する。

４−ヒドロキシピリジンＮ−オキサイド誘導体の合成法として、４−ニトロピリジンＮ−オキサイドと無水酢酸からジメチルアニリン存在下で４−ヒドロキシピリジンＮ−オキサイドを得る合成法が記載されている（非特許文献１）。しかしながら、原料として用いる４−ニトロピリジンＮ−オキサイドは、爆発性が高いこと、変異原性が強陽性であること等の安全性の問題があった。又、更なる収率の向上が望まれていた。

更に、ビピリジンジオール誘導体の合成法として、４−ニトロピリジンＮ−オキサイドと４−ニトロピリジンからピリジルオキシピロリドンを経由して３，３′−ビピリジン−４，４′−ジオールを得ることが記載されている（非特許文献２）。しかしながら、４−ニトロピリジンは爆発性が非常に高く、大量生産に不適であるという問題があった。
林 英作：薬学雑誌７０（３），３７（１９７０） Ｔａｋｕｏ Ｋｏｓｕｇｅ ｅｔ ａｌ．，Ｃｈｅｍ．Ｐｈａｒｍ．Ｂｕｌｌ．１８（５）１０６８〜１０７０（１９７０）

本発明は上記問題点を解決すべく為されたものであり、その目的は、安全性が高く、高収率で得られるビピリジンジオール誘導体の製造方法を提供することにある。

上記本発明の目的は、以下の構成により解決することができた。

１．
下記一般式［１］で表される化合物を用いて金属水酸化物の存在下で下記一般式［２］で表されるヒドロキシピリジンＮ−オキサイド誘導体を製造した後に、該一般式［２］で表される化合物と下記一般式［３］で表される化合物を弱酸の存在下で反応することを特徴とする下記一般式［４］で表されるビピリジンジオール誘導体の製造方法。

〔式中、Ｒ₁は置換基を表し、Ｘ₁はハロゲン原子を表す。ｎ₁は０〜３の整数を表す。Ｍ₁は水素原子又は金属原子を表す。〕

〔式中、Ｒ₁及びＲ₂は各々、置換基を表し、Ｘ₂はハロゲン原子を表す。ｎ₁及びｎ₂は各々、０〜３の整数を表す。Ｍ₁及びＭ₂は各々、水素原子又は金属原子を表す。〕

本発明の製造方法により、有機合成化合物の中間体及び有機エレクトロルミネッセンス用中間体として有用なビピリジンジオール誘導体を、安全性上問題のある化合物を用いることなく、高収率で得ることが出来る。

以下、本発明を更に詳細に述べる。

前記一般式［１］、一般式［２］、一般式［３］、一般式［４］において、Ｒ₁及びＲ₂で表される置換基としては、例えばアルキル、シクロアルキル、アルケニル、アリール、アシルアミノ、スルホンアミド、アルキルチオ、アリールチオ、ハロゲン原子、複素環、スルホニル、スルフィニル、ホスホニル、アシル、カルバモイル、スルファモイル、シアノ、アルコキシ、アリールオキシ、複素環オキシ、シロキシ、アシルオキシ、カルバモイルオキシ、アミノ、アルキルアミノ、イミド、ウレイド、スルファモイルアミノ、アルコキシカルボニルアミノ、アルコキシカルボニルアミノ、アリールオキシカルボニルアミノ、アルコキシカルボニル、アリールオキシカルボニル、カルボキシル等の各基が挙げられる。

Ｘ₁、Ｘ ₂ で表されるハロゲン原子としては、弗素、塩素、臭素及び沃素原子が挙げられる。これらの内、好ましいものは塩素原子である。

Ｍ₁及びＭ₂で表される金属原子としては、例えばアルカリ金属原子、アルカリ土類金属原子が挙げられる。これ等の内で好ましいものは、水素原子、ナトリウム原子及びカリウム原子である。

上記の基は、何れも更に置換基によって置換されてもよく、該置換基として、例えばアルキル、シクロアルキル、アルケニル、アリール、アシルアミノ、スルホンアミド、アルキルチオ、アリールチオ、ハロゲン原子、複素環、スルホニル、スルフィニル、ホスホニル、アシル、カルバモイル、スルファモイル、シアノ、アルコキシ、アリールオキシ、複素環オキシ、シロキシ、アシルオキシ、カルバモイルオキシ、アミノ、アルキルアミノ、イミド、ウレイド、スルファモイルアミノ、アルコキシカルボニルアミノ、アルコキシカルボニルアミノ、アリールオキシカルボニルアミノ、アルコキシカルボニル、アリールオキシカルボニル、カルボキシル等の各基が挙げられる。

以下に、本発明の一般式［１］、一般式［２］、一般式［３］、一般式［４］で表される化合物の代表的具体例を示すが、本発明はこれらに限定されものではない。

一般式［２］で表される化合物は、一般式［１］で表される化合物と金属水酸化物との反応で得られる。又、アルコール（例えばベンジルアルコール）との反応で得られたエーテル体を還元することで得ることもできる。金属水酸化物としては、例えばアルカリ金属水酸化物、アルカリ土類金属水酸化物が挙げられる。これ等の内で好ましいものはアルカリ金属水酸化物であり、更に好ましくは水酸ナトリウムである。

金属水酸化物の添加量は、一般式［１］で表される化合物１モルに対して１〜１０モルの範囲で用いることが好ましいが、３〜５モルの範囲が特に好ましい。用いられる反応溶媒としては、例えばアルコール、非プロトン性溶媒及び水等が挙げられるが、これ等の内で好ましいものは水である。反応温度は、通常、８０〜１３０℃で行われるのが好ましく、１００〜１１０℃が特に好ましい。

本発明で用いられる一般式［３］で表される化合物は塩の形態で使用してもよく、例えば塩酸塩、硫酸等の鉱酸塩、メタンスルホン酸、トシル酸等のスルホン酸塩等が挙げられる。それらの塩の内、好ましいものは塩酸塩である。

一般式［２］で表される化合物と一般式［３］で表される化合物から、一般式［４］で表される化合物を得る反応は２段階で進行し、下記一般式［６］で表される中間体を経由する。第一の反応は反応系内のｐＨの影響を非常に受け易く、塩基性では反応が遅いのに対して、酸性となるにつれて反応が早くなるが、一般式［６］で表される中間体が経時で分解し易くなるという問題があった。これを改良する方法として、弱酸（例えば燐酸、カルボン酸等）の添加が有効であり、特に酢酸の添加が好ましいことが判った。

添加量は、一般式［２］で表される化合物１モルに対して０．１〜２．０モルの範囲で用いることが好ましいが、０．２〜０．７モルの範囲が特に好ましい。

一般式［６］で表される中間体から一般式［３］で表される化合物を得る反応は、熱による転位反応であり、用いられる溶媒として特に制限はないが、芳香族炭化水素類、エーテル類が好ましく、特にエチレングリコールジメチルエーテル、トルエンが好ましい。

以下に実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明の実施態様はこれらに限定されるものではない。

実施例１（比較例）
《例示化合物２−１の合成》

無水酢酸７０ｍｌ、ジメチルアニリン１２ｇを混合し、約１００℃に加熱し、ニトロピリジン−Ｎ−オキシド１４ｇを４０分かけて添加した。更に、１００℃で２０分加熱・撹拌した。冷却後、撹拌しながらメタノール２０ｍｌを添加し、析出した結晶を減圧濾過により単離、乾燥することにより、例示化合物２−１を５．６ｇ得た（収率５０％）。

実施例２（本発明）
《例示化合物２−４の合成》

水酸化ナトリウム７．７ｇを純水４６ｍｌに溶解し、この溶液に４−クロロピリジン−Ｎ−オキサイド５ｇを添加し、加熱・還流を３．５時間行った。反応液から水を減圧蒸溜により２０ｍｌ回収した後、更に室温で３時間攪拌した。その後、析出した結晶を濾取、乾燥することにより、例示化合物２−４を４．５ｇ得た（収率８７％）。

実施例３（比較例）
《例示化合物４−１の合成》

４−ヒドロキシピリジン−Ｎ−オキサイド５．５５ｇ、４−ニトロピリジン６．２１ｇをメタノール１００ｍｌに投入し、１０時間加熱・還流した。メタノールを減圧溜去後、トルエン１５０ｍｌを加え、懸濁状態のまま１５時間加熱・還流した。冷却後、固体を減圧濾過により単離、乾燥することにより、例示化合物４−１を４．５ｇ得た（収率４８％）。

実施例４（本発明）
《例示化合物４−１の合成》

４−クロロピリジン塩酸塩５．６ｇをメタノール３３ｍｌに溶解し、氷水冷下にＳＭ−２８を７．３ｇ加えた。もう一つの容器に４−ヒドロキシピリジン−Ｎ−オキシドＮａ塩５．０ｇとメタノール３３ｍｌを入れ、更に、前記混合液及び酢酸１．２ｇを加えた。次に８時間加熱・攪拌した。不溶分を除去後、溶媒を溜去した。更にメタノール／アセトニトリル（１／４）を加え不溶分を再度除去した後、溶媒を溜去した。その後、エチレングリコールジメチルエーテル６６ｍｌを加え４時間加熱・還流した。減圧蒸溜にて溶媒を溜去し、メタノールを加え、析出した結晶を濾取、乾燥し、例示化合物４−１を４．３ｇ得た（収率６１％）。

実施例５（参考例）
《例示化合物５−１の合成》

例示化合物４−１を４．０ｇとオキシ塩化燐２０ｇを混合し、１時間加熱・還流を行った。過剰のＰＯＣｌ₃を減圧溜去し、氷水をゆっくりと加え、更にｐＨが８程度になるまで炭酸カリウムを添加した。酢酸エチル抽出、水洗後、減圧蒸溜にて酢酸エチルを溜去した。酢酸エチル／トルエン（３／７）に溶解し、これに塩基性アルミナ９ｇを加え３０分間攪拌した。アルミナを除去後、減圧蒸溜にて溶媒を溜去した。更にヘキサンを加えて加熱後、冷却、攪拌し、析出した結晶を濾取、乾燥し、例示化合物５−１を３．５ｇ得た（収率７３％）。

実施例中の各化合物の同定はＭＡＳＳ及びＮＭＲスペクトルで行い、それぞれ目的化合物であることを確認した。その他の例示化合物も、上記の方法に準じて合成することが出来る。

Claims (1)

1. 下記一般式［１］で表される化合物を用いて金属水酸化物の存在下で下記一般式［２］で表されるヒドロキシピリジンＮ−オキサイド誘導体を製造した後に、該一般式［２］で表される化合物と下記一般式［３］で表される化合物を弱酸の存在下で反応することを特徴とする下記一般式［４］で表されるビピリジンジオール誘導体の製造方法。
   〔式中、Ｒ₁は置換基を表し、Ｘ₁はハロゲン原子を表す。ｎ₁は０〜３の整数を表す。Ｍ₁は水素原子又は金属原子を表す。〕
   〔式中、Ｒ₁及びＲ₂は各々、置換基を表し、Ｘ₂はハロゲン原子を表す。ｎ₁及びｎ₂は各々、０〜３の整数を表す。Ｍ₁及びＭ₂は各々、水素原子又は金属原子を表す。〕