JP5556078B2 - キラル化合物の製造方法および製造中間体 - Google Patents
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Description
(1)キラル化合物の中心部となり得るフェノール性水酸基を有する中心部前駆体と、キラル化合物の側鎖部となり得るカルボキシル基を有する側鎖部前駆体の混合酸無水物とを反応させることにより、前記中心部前駆体のフェノール性水酸基と側鎖部前駆体のカルボキシル基とがエステル結合してなるキラル化合物を含む反応液を得る工程(I)、及び、工程(I)で得られた反応液を分液操作することなく、反応液に所定量のアルコールを添加して、前記キラル化合物を結晶化させる工程(II)を含むことを特徴とするキラル化合物の製造方法。
(2)前記中心部前駆体が、式(1)
A1及びA2はそれぞれ独立して、化学的な単結合、−O−、−S−、−O−C(=O)−、−C(=O)−O−、−O−C(=O)−O−、−NR2−C(=O)−、−C(=O)−NR2−、−O−C(=O)−NR2−、−NR2−C(=O)−O−、−NR3−C(=O)−NR2−、−O−NR2−、又は−NR2−O−を表す。ここで、R2、R3はそれぞれ独立して、水素原子又は炭素数1〜6のアルキル基を表す。
Yは、下記(X−i)〜(X−iv)のいずれかの基を表す。
(3)前記式(1)中、Yが、下記(X−iii)
(4)前記中心部前駆体が、下記式(1−1)
(5)前記側鎖部前駆体の混合酸無水物が、式(2)
(6)前記工程(I)を、分子内に、エーテル基、エステル基、カルボニル基及びアミド基よりなる群から選ばれる少なくとも一種の基を有する溶媒中で行う(1)〜(5)のいずれかに記載のキラル化合物の製造方法。
(7)前記工程(II)で添加するアルコールとして、式:R−OH(式中、Rは置換基を有していてもよい炭素数1〜4のアルキル基を表す。)で示されるアルコールを用いる(1)〜(6)のいずれかに記載のキラル化合物の製造方法。
(8)式(1−1)
また、前記式(1−1)で表される化合物は新規化合物であり、本発明の製造方法に用いる、キラル化合物の中心部となり得るフェノール性水酸基を有する中心部前駆体として有用である。
1)キラル化合物の製造方法
本発明のキラル化合物の製造方法は、キラル化合物の中心部となり得るフェノール性水酸基を有する中心部前駆体と、キラル化合物の側鎖部となり得るカルボキシル基を有する側鎖部前駆体の混合酸無水物とを反応させることにより、前記中心部前駆体のフェノール性水酸基と側鎖部前駆体のカルボキシル基とがエステル結合してなるキラル化合物を含む反応液を得る工程(I)、及び、工程(I)で得られた反応液を分液操作することなく、反応液に所定量のアルコールを添加して、前記キラル化合物を結晶化させる工程(II)を含むことを特徴とする。
キラル化合物は、ネマチック液晶に添加されることによりコレステリック液晶を調製できる光学活性化合物である。
本発明の対象とするキラル化合物(以下、「本発明のキラル化合物」ということがある。)は、分子内に光学活性部位を有し、キラル化合物の中心部となり得るフェノール性水酸基を有する中心部前駆体と、キラル化合物の側鎖部となり得るカルボキシル基を有する側鎖部前駆体の混合酸無水物との反応により、前記中心部前駆体のフェノール性水酸基と側鎖部前駆体のカルボキシル基とがエステル結合を形成してなる化合物である。
本発明に用いる、キラル化合物の中心部となり得るフェノール性水酸基を有する中心部前駆体は、分子内に、フェノール性水酸基を有する化合物であればよいが、分子内に、フェノール性水酸基及び光学活性部位を有するものが好ましく、分子内に、フェノール性水酸基、及び酸素原子を含む環構造を有する光学活性部位を有するものがより好ましく、分子内に、フェノール性水酸基、酸素原子を含む環構造を有する光学活性部位、及びアジン結合を有するものがさらに好ましい。
また、前記中心部前駆体の有するフェノール性水酸基の数は特に限定されないが、通常1〜4、好ましくは1〜3、特に好ましくは2である。
式中、X1〜X16はそれぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、置換基を有してもよい炭素数1〜10のアルキル基、シアノ基、−OR1、−O−C(=O)−R1、又は−C(=O)−OR1を表す。
ここで、R1は、水素原子又は置換基を有していてもよい炭素数1〜10のアルキル基を表す。
また、R1がアルキル基である場合、当該アルキル基には、−O−、−O−C(=O)−、−C(=O)−O−、−O−C(=O)−O−、又は−C(=O)−が介在していてもよい(ただし、−O−が2以上隣接して介在する場合を除く。)。
R1の置換基を有してもよい炭素数1〜10のアルキル基の炭素数1〜10のアルキル基としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、t−ブチル基、n−ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、n−へキシル基、n−ヘプチル基、n−オクチル基、n−ノニル基、n−デシル基等が挙げられる。
Yは、下記(X−i)〜(X−iv)
本発明においては、前記中心部前駆体として、下記(1−1)
すなわち、式(3)で表される化合物に2当量のヒドラジン(1水和物)を反応させて、式(4)で表されるヒドラゾン化合物を得た後、さらに、式(5−1)及び(5−2)で表されるアルデヒド化合物を反応させることにより、式(1)で表される化合物を得ることができる。この場合、式(5−1)で表されるアルデヒド化合物と式(5−2)で表されるアルデヒド化合物が同一物である場合には、式(4)で表される化合物に、2当量の式(5−1)で表わされるアルデヒド化合物を反応させればよい。
また、式(3)で表される化合物の多くは公知物質であり、公知の方法により製造・入手することができる。
本発明に用いるカルボキシル基を有する側鎖部前駆体の混合酸無水物は、カルボキシル基を有する側鎖部前駆体と、他の種類の酸(カルボン酸又はスルホン酸)から誘導される酸無水物である。
すなわち、本発明に用いるカルボキシル基を有する側鎖部前駆体の混合酸無水物は、例えば、カルボキシル基を有する側鎖部前駆体が式:A−COOH(Aは任意の有機基を表す。以下にて同じ。)で表される化合物の場合、式:A−C(=O)−O−C(=O)−B(Bは任意の有機基を表す。以下にて同じ。)、又は、式:A−C(=O)−O−SO2−Bで表される化合物である。
これらの中でも、本発明においては、カルボキシル基を有する側鎖部前駆体としては、下記式(2)
用いるスルホニルハライドとしては、例えば、メタンスルホニルクロライド、トリフルオロメタンスルホニルクロライド、フェニルスルホニルクロライド、パラトルエンスルホニルクロライド等が挙げられる。
他の種類のカルボン酸ハライド又はスルホン酸ハライドの使用量は、カルボキシル基を有する側鎖部前駆体に対して、通常1〜10倍モルである。
塩基の使用量は、カルボキシル基を有する側鎖部前駆体に対して、通常1〜10倍モルである。
反応時間は、反応規模等にもよるが、通常、数分から数十時間、好ましくは数十分から数時間である。
酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル、プロピオン酸メチル、乳酸エチル等の、分子内にエステル基を有する溶媒;
アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、ジエチルケトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン等の、分子内にカルボニル基を有する溶媒;
N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセタミド、N−メチルピロリドン、ヘキサメチルリン酸トリアミド等の、分子内にアミド基を有する溶媒;等が挙げられる。これらは一種単独で、あるいは二種以上を組み合わせて用いることができる。
本発明の製造方法は、前記フェノール性水酸基を有する中心部前駆体とカルボキシル基を有する側鎖部前駆体の混合酸無水物とを反応させることにより、前記中心部前駆体のフェノール性水酸基と側鎖部前駆体のカルボキシル基とがエステル結合してなるキラル化合物を含む反応液を得る工程(I)を有する。
すなわち、式(1)で表される化合物(フェノール性水酸基を有する中心部前駆体)と、2当量の式(6)で表される混合酸無水物(カルボキシル基を有する側鎖部前駆体の混合酸無水物)とを、塩基の存在下に反応させることにより、エステル結合を有する式(7)で表される化合物を得ることができる。
酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル、プロピオン酸メチル、乳酸エチル等の、分子内にエステル基を有する溶媒;
アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、ジエチルケトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン等の、分子内にカルボニル基を有する溶媒;
N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセタミド、N−メチルピロリドン、ヘキサメチルリン酸トリアミド等の、分子内にアミド基を有する溶媒;等が挙げられる。これらは一種単独で、あるいは二種以上を組み合わせて用いることができる。
塩基の使用量は、前記カルボキシル基を有する側鎖部前駆体の混合酸無水物に対して、通常1〜5倍モルである。
4−ジメチルアミノピリジンの添加量は、カルボキシル基を有する側鎖部前駆体混合酸無水物に対して、通常0.01〜1倍モルである。
反応時間は、反応規模等にもよるが、通常、数分から数十時間、好ましくは数十分から数時間である。
次いで、工程(I)で得られた反応液を分液操作することなく、反応液に所定量のアルコールを添加して、前記キラル化合物を結晶化させる(工程(II))。
すなわち、工程(I)で得られた反応液に、キラル化合物に対して貧溶媒であるアルコールの所定量を添加することにより、反応後において分液操作を行うことなく、効率よく目的とするキラル化合物を結晶として単離することができる。
本発明の第2は、前記式(1−1)で表される化合物である。このものは新規化合物であり、本発明の製造方法に用いる、キラル化合物の中心部となり得るフェノール性水酸基を有する中心部前駆体として有用である。
1H−NMR(500MHz,CDCl3,TMS,δppm):10.13(s,1H)、10.11(s,1H)、8.26(d,2H,J=8.0Hz)、8.19(d,2H,J=8.0Hz)、8.00(d,2H,J=8.0Hz)、7.97(d,2H,J=8.0Hz)、5.53(s,1H)、5.48(q,1H,J=5.0Hz,J=10.5Hz)、5.12(t,1H,J=5.0Hz)、4.72(d,1H,J=5.0Hz)、4.15−4.10(m,4H)。
温度計を備えた4つ口反応器に窒素気流中、ヒドラジン1水和物40.0g(0.80mol)、メタノール410.0g、水410.0gを仕込み、撹拌下に中間体(3a)82.0g(0.20mol)のTHF410.0g溶液を滴下した。20℃で2時間反応させ、その後、0℃まで冷却し、析出している結晶をろ過によりろ取し、下記式(4a)で表される中間体の白色固体93.5gを得た。
次いで、下記式(5a)
得られた粗結晶にトリエチルアミン0.9g、酢酸エチル1311.8g、炭酸水素ナトリウム2.6gを添加し、55℃で1時間撹拌後、重曹をろ過により除去した。次いで、得られたろ液にメタノール1311.8gを加えて結晶化を行い、粗結晶108.3gを得た。
1H−NMR(400MHz,CDCl3,TMS,δppm):8.68(m,4H)、8.48(s,2H)、8.16−8.08(m,10H)、7.92(t,4H,J=9.0Hz)、7.33(d,2H,J=8.2Hz)、6.97(d,4H,J=8.2Hz)、6.38(d,2H,J=17.4Hz)、6.13(dd,2H,J=10.1Hz,J=17.4Hz)、5.81(d,2H,J=10.1Hz)、5.51(s,1H)、5.45(dd,1H,J=5.0Hz,J=10.5Hz)、5.09(t,1H,J=5.0Hz)、4.71(d,1H,J=4.6Hz)、4.19−3.99(m,12H)、3.77(s,6H)、1.83−1.45(m,16H)。
1H−NMR(400MHz,CDCl3,TMS,δppm):8.70(d,2H,J=6.0Hz)、8.64(d,2H,J=2.7Hz)、8.21−8.09(m,8H)、7.93(t,4H,J=9.2Hz)、7.64(s,4H)、6.98(d,4H,J=8.7Hz)、6.40(d,2H,J=17.4Hz)、6.12(dd,2H,J=10.1Hz,J=17.4Hz)、5.81(d,2H,J=10.1Hz)、5.54(s,1H)、5.47(dd,1H,J=5.2Hz,J=10.5Hz)、5.11(t,1H,J=5.0Hz)、4.73(d,1H,J=4.6Hz)、4.20−4.04(m,12H)、2.26(s,12H)、1.83−1.45(m,16H)。
1H−NMR(400MHz,CDCl3,TMS,δppm):8.53(d,2H,J=6.0Hz)、8.49(d,2H,J=2.8Hz)、8.02−7.94(m,8H)、7.77(t,4H,J=9.2Hz)、7.46(s,2H)、7.21(d,2H,J=8.2Hz)、7.09(m,2H)、6.82(d,4H,J=8.7Hz)、6.40(d,2H,J=17.4Hz)、6.12(dd,2H,J=10.1Hz,J=17.4Hz)、5.83(d,2H,J=10.1Hz)、5.53(s,1H)、5.46(dd,1H,J=5.5Hz,J=10.5Hz)、5.10(t,1H,J=5.5Hz)、4.72(d,1H,J=4.6Hz)、4.20−4.06(m,16H)、1.83−1.45(m,22H)。
窒素気流下、側鎖部前駆体(2a)8.3g(29.0mmol)をTHF76.3gに溶解させ、メタンスルホニルクロライド3.3g(29.0mmol)を添加して0℃に冷却し、この溶液にトリエチルアミン3.0g(30.0mmol)を滴下した。0℃で1時間撹拌後、4−(ジメチルアミノ)ピリジン0.4g(2.9mmol)、中心部前駆体(1a)7.6g(10.0mmol)を添加し、次いで、トリエチルアミン2.7g(27.0mmol)を滴下した。20℃で2時間撹拌後、反応液に酢酸エチル76.3gを添加し、10%食塩水76.3gで水洗をしようとしたところ、完全に乳化し、目的物を取り出すに至らなかった。(収率0%)
窒素気流下、中心部前駆体(1a)7.6g(10.0mmol)、側鎖部前駆体(2a)8.3g(29.0mmol)、4−(ジメチルアミノ)ピリジン0.35g(2.9mmol)をN,N−ジメチルホルムアミド200.0gに溶解させ、その後、室温下で、1−エチル−3−(3−ジメチルアミノプロピル)カルボジイミド塩酸塩(WSC)5.6g(29.0mmol)を加えた。室温で18時間撹拌後、酢酸エチル200.0gを添加し、10%食塩水200.0gで2回水洗を行った。次いで、酢酸エチル溶液にメタノールを300.0g加え結晶化を行い、キラル化合物(7a)の粗結晶9.4gを得た。
更に、得られた粗結晶にトリエチルアミン0.1g、酢酸エチル130.7g、ろ過助剤0.5gを添加し、55℃で1時間撹拌後、ろ過助剤及び不溶分をろ過により除去した。次いで、得られたろ液にメタノール130.7gを加え結晶化を行い、キラル化合物(7a)の黄色結晶を7.9g(収率60%)得た。
Claims (7)
- 式(1)
素数1〜6のアルコキシ基から選ばれる置換基を有してもよい炭素数1〜10のアルキル基、シアノ基、−OR1、−O−C(=O)−R1、又は−C(=O)−OR1を表す。ここで、R1は、水素原子、又は、ハロゲン原子、炭素数1〜6のアルコキシ基から選ばれる置換基を有してもよい炭素数1〜10のアルキル基を表す。R1がアルキル基である場合、当該アルキル基には、−O−、−O−C(=O)−、−C(=O)−O−、−O−C(=O)−O−、又は−C(=O)−が介在していてもよい(ただし、−O−が2以上隣接して介在する場合を除く。)。
A1及びA2はそれぞれ独立して、化学的な単結合、−O−、−S−、−O−C(=O)−、−C(=O)−O−、−O−C(=O)−O−、−NR2−C(=O)−、−C(=O)−NR2−、−O−C(=O)−NR2−、−NR2−C(=O)−O−、−NR3−C(=O)−NR2−、−O−NR2−、又は−NR2−O−を表す。ここで、R2、R3はそれぞれ独立して、水素原子又は炭素数1〜6のアルキル基を表す。
Yは、下記(X−i)〜(X−iv)のいずれかの基を表す。
で示される化合物である中心部前駆体と、
式(2)
で示されるカルボン酸である側鎖部前駆体の混合酸無水物誘導体とを反応させることにより、
前記中心部前駆体のフェノール性水酸基と、前記側鎖部前駆体のカルボキシル基とがエステル結合してなるキラル化合物を含む反応液を得る工程(I)、および、
工程(I)で得られた反応液を分液操作することなく、反応液に所定量のアルコールを添加して、前記キラル化合物を結晶化させる工程(II)
を含むことを特徴とするキラル化合物の製造方法。
- 前記工程(I)を、分子内に、エーテル基、エステル基、カルボニル基およびアミド基からなる群から選ばれる少なくとも一種の基を有する溶媒中で行う請求項1〜3のいずれかに記載のキラル化合物の製造方法。
- 前記工程(II)で添加するアルコールとして、式:R−OH(式中、Rは、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、t−ブチル基、メトキシメチル基、メトキシエチル基又はヒドロキシエチル基を表す。)で示されるアルコールを用いる請求項1〜4のいずれかに記載のキラル化合物の製造方法。
-
前記式(2)で示されるカルボン酸である側鎖部前駆体の混合酸無水物が、前記式(2)で示されるカルボン酸である側鎖部前駆体を、塩基の存在下、前記式(2)で示されるカルボン酸とは異なる種類のカルボン酸のハライド又はスルホン酸ハライドを反応させることにより得られる混合酸無水物誘導体である、請求項1〜5のいずれかに記載のキラル化合物の製造方法。 - 式(1−1)
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