JP6751514B2 - テトラフルオロスルファニルピリジン - Google Patents
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Description
本発明はテトラフルオロスルファニルピリジンおよびその製造方法に関する。
液晶分子などにフッ素置換基を導入することで誘電率異方性の向上などが期待されており、特に強力な電子求引性を示すテトラフルオロスルファニル基（ＳＦ４基）をリンカーとした電子材料開発が着目されている（非特許文献１）。ＳＦ４骨格を構築する従来法として、スルフィドとフッ素（Ｆ２）ガスを用いる方法が知られている（非特許文献２）。また、近年ではクロロテトラフルオロスルファニルアリールを不飽和結合に対してラジカル付加反応させてＳＦ４基を有する化合物を合成する方法が報告されている（特許文献１および非特許文献３）。
Eur. J. Org. Chem. 2006, 1125.
J. Am. Chem. Soc. 1999, 121, 11277.
Angew. Chem. Int. Ed. 2014, 53, 526.
前記文献に記載の方法は毒性および反応性の高いフッ素ガス、ならびに合成例が限られているクロロテトラフルオロスルファニルアリールが必須である。したがって、ＳＦ４骨格を有する化合物の合成および利用は非常に限られている。特に生理活性化合物に多用されるピリジン環にＳＦ４骨格を導入した化合物は医農薬品等の用途に貢献することが期待されるが、未だこのような化合物の合成は達成されていない。かかる事情を鑑み、本発明はピリジン環にＳＦ４基を有する化合物とその製造方法を提供することを課題とする。
発明者らは特定のハロテトラフルオロスルファニルピリジンが、上記課題を解決することを見出し、本発明を完成した。即ち、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（ｃ）で表されるテトラフルオロスルファニルピリジン。
（２）式中、Ｒ１がフッ素原子または塩素原子であり、Ｘが塩素原子である（１）に記載のテトラフルオロスルファニルピリジン。
（３）後述する一般式（ｃ’）で表されるテトラフルオロスルファニルピリジン。
（４）式中、Ｒ１がフッ素原子または塩素原子であり、Ｘが塩素原子である（３）に記載のテトラフルオロスルファニルピリジン。
（５）後述する一般式（ａ）で表されるハロテトラフルオロピリジンから生じるラジカル種を後述する一般式（ｂ）で表されるアルキンへ付加させて、後述する一般式（ｃ）で表されるテトラフルオロスルファニルピリジンを得る工程を含む、（１）に記載のテトラフルオロスルファニルピリジンの製造方法。
（６）後述する一般式（ａ’）で表されるハロテトラフルオロピリジンから生じるラジカル種を後述する一般式（ｂ’）で表されるアルキンへ付加させて、後述する一般式（ｃ’）で表されるテトラフルオロスルファニルピリジンを得る工程を含む、（３）に記載のテトラフルオロスルファニルピリジンの製造方法。
本発明によりテトラフルオロスルファニルピリジン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」はその両端の値、すなわちＸおよびＹを含む。
１．テトラフルオロスルファニルピリジン
本発明のテトラフルオロスルファニルピリジンは一般式（ｃ）または（ｃ’）で表される。一般式（ｃ）で表される化合物をビニルテトラフルオロスルファニルピリジン、一般式（ｃ’）で表される化合物をアルキルテトラフルオロスルファニルピリジンともいう。
（１）ビニルテトラフルオロスルファニルピリジン
ビニルテトラフルオロスルファニルピリジンは一般式（ｃ）で表される。
本発明のテトラフルオロスルファニルピリジンは一般式（ｃ）または（ｃ’）で表される。一般式（ｃ）で表される化合物をビニルテトラフルオロスルファニルピリジン、一般式（ｃ’）で表される化合物をアルキルテトラフルオロスルファニルピリジンともいう。
（１）ビニルテトラフルオロスルファニルピリジン
ビニルテトラフルオロスルファニルピリジンは一般式（ｃ）で表される。
Ｒ１はピリジン環上の置換基であり、水素原子、ハロゲン原子、１〜１８個の炭素原子を有する置換または非置換のアルキル基、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る。原料であるクロロテトラフルオロスルファニルピリジンの安定性からＲ１はハロゲン原子であることが好ましい。ハロゲン原子とはフッ素原子、塩素原子、臭素原子、またはヨウ素原子である。
Ｒ２はアルケニル基上の置換基であり、水素原子、ハロゲン原子、１〜１８個の炭素原子を有する置換または非置換のアルキル基、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。原料の入手容易性の観点からＲ２は１〜１８個の炭素原子を有する置換または非置換のアルキル基、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が好ましい。置換基としては、ハロゲン、ニトロ基、１〜５個の炭素原子を有するアルコキシル基等が挙げられる。
Ｘは原料のハロテトラフルオロスルファニル化合物に由来し、水素原子またはハロゲン原子である。合成が容易であることからＸは塩素原子が好ましい。
以下に具体例を示す。
（２）アルキルテトラフルオロスルファニルピリジン化合物
アルキルテトラフルオロスルファニルピリジンは一般式（ｃ’）で表される。式中、ｋ、Ｒ１、Ｒ２、Ｘは、前述のビニルテトラフルオロスルファニルピリジンと同様に定義される。ただし、Ｒ２は１〜１８個の炭素原子を有する置換又は非置換のアルキル基であることが好ましい。
アルキルテトラフルオロスルファニルピリジンは一般式（ｃ’）で表される。式中、ｋ、Ｒ１、Ｒ２、Ｘは、前述のビニルテトラフルオロスルファニルピリジンと同様に定義される。ただし、Ｒ２は１〜１８個の炭素原子を有する置換又は非置換のアルキル基であることが好ましい。
２．テトラフルオロスルファニルピリジンの製造方法
テトラフルオロスルファニルピリジンは、以下のように製造されることが好ましい。
テトラフルオロスルファニルピリジンは、以下のように製造されることが好ましい。
（１）ビニルテトラフルオロスルファニルピリジン（ｃ）の製造方法
下記スキームに示すとおり、式（ａ）で表されるハロテトラフルオロピリジン化合物から生じるラジカル種を式（ｂ）で表されるアルキンとへ付加させて、一般式（ｃ）で表されるビニルテトラフルオロスルファニルピリジン化合物を製造する。
下記スキームに示すとおり、式（ａ）で表されるハロテトラフルオロピリジン化合物から生じるラジカル種を式（ｂ）で表されるアルキンとへ付加させて、一般式（ｃ）で表されるビニルテトラフルオロスルファニルピリジン化合物を製造する。
具体的にはラジカル開始剤の存在下、ハロテトラフルオロピリジン（化合物（ａ））のアルキン（化合物（ｂ））に対する原子移動型ラジカル付加反応を進行させ、ビニルテトラフルオロスルファニルピリジン（化合物（ｃ））を得る。ラジカル開始剤の使用量は限定されないが、低コストの観点から０．１〜１．０当量が好ましい。アルキンの使用量はピリジルジスルフィド化合物に対して過剰であればよいが１〜３当量が好ましい。溶媒は限定されないがハロテトラフルオロスルファニルピリジン化合物の分解を防ぐため、無極性溶媒であるヘキサン、ペンタン、エーテル系溶媒であるジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、あるいは非プロトン性極性溶媒であるアセトニトリル、ニトロメタン等が好ましい。反応温度は適宜調整してよいが、−２０〜１００℃が好ましい。
本発明に使用できるラジカル開始剤は、ラジカルを発生させるものであれば特に制限されない。例えば、過酸化ベンゾイル、ｔｅｒｔ−ブチルペルオキシド、アゾビスイソブチロニトリル、ジメチル−２，２’−アゾビスイソブチレート、トリメチルボラン、トリエチルボラン挙げられるが、入手容易性の点からトリエチルボランが好ましい。
（２）アルキルテトラフルオロスルファニルピリジン（ｃ’）の製造方法
下記スキームに示すとおり、式（ａ）で表されるハロテトラフルオロピリジンから生じるラジカル種を式（ｂ’）で表されるアルケンへ付加させて、一般式（ｃ’）で表されるアルキルテトラフルオロスルファニルピリジンを製造する。
下記スキームに示すとおり、式（ａ）で表されるハロテトラフルオロピリジンから生じるラジカル種を式（ｂ’）で表されるアルケンへ付加させて、一般式（ｃ’）で表されるアルキルテトラフルオロスルファニルピリジンを製造する。
具体的にはラジカル開始剤の存在下、ハロテトラフルオロピリジン（化合物（ａ））のアルケン（化合物（ｂ’））に対する原子移動型ラジカル付加反応を進行させ、アルキルテトラフルオロスルファニルピリジン（化合物（ｃ’））を得る。ラジカル開始剤の使用量は限定されないが、低コストの観点から０．１〜１．０当量が好ましい。アルケンの使用はピリジルジスルフィド化合物に対して過剰であればよいが１〜３当量が好ましい。溶媒は限定されないが、ハロテトラフルオロスルファニルピリジン化合物の分解を防ぐため、無極性溶媒であるヘキサン、ペンタン、エーテル系溶媒であるジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、あるいは非プロトン性極性溶媒であるアセトニトリル、ニトロメタン等が好ましい。反応温度は適宜調整してよいが、−２０〜１００℃が好ましい。
本発明において使用できるラジカル開始剤は、ラジカルを発生させるものであれば特に制限されない。例えば、過酸化ベンゾイル、ｔｅｒｔ−ブチルペルオキシド、アゾビスイソブチロニトリル、ジメチル−２，２’−アゾビスイソブチレート、トリメチルボラン、およびトリエチルボラン挙げられるが、入手容易性の点からトリエチルボランが好ましい。
限定されないが、この反応は以下に示す原子移動型ラジカル付加反応であると推察される。すなわち下記スキームに示すとおり、まずハロテトラフルオロスルファニルピリジンを出発物質として、トリエチルボランのようなラジカル開始剤によりラジカル活性種（ａ’）が生じる。その後、不飽和結合部位を有する基質（ｂ）または（ｂ’）へ付加反応が生じ、アルキルラジカル中間体を与える。生じたアルキルラジカルはもう一分子の（ａ）と反応し、目的物であるテトラフルオロスルファニルピリジンを与えると考えられる。
［実施例１］
以下の反応を行い、ビニルテトラフルオロスルファニルピリジン化合物（ｃ）を合成した。
以下の反応を行い、ビニルテトラフルオロスルファニルピリジン化合物（ｃ）を合成した。
１００ｍＬフラスコに、発明者らによって合成されたクロロテトラフルオロピリジン（ａ１）（５４１ｍｇ、１．８ｍｍｏｌ）、ジエチルエーテル（４．５ｍＬ）およびエチニルベンゼン（ｂ１）（０．３０ｍＬ、２．７ｍｍｏｌ、東京化成工業株式会社製）を窒素雰囲気下にて充填した。続いて混合物に対して、トリエチルボラン／ヘキサン溶液（０．２６ｍＬ、１．０Ｍ、Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ社製）を加え、室温にて３０分間撹拌した。反応終了後、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液を加え、生成物をジクロロメタンにて抽出し、有機相を硫酸マグネシウムで乾燥した。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＝９／１、Ｒｆ値０．５）で精製して生成物（ｃ１）（３９２．３ｍｇ、５４％）を白色固体として得た。
さらに、以下の化合物を用いて同様の合成を行った。以下に質量分析およびＮＭＲによる分析結果とまとめて示す。本発明において、質量分析は型名ＬＣＭＳ−２０２０、島津製作所製を用いて行い、１Ｈ−ＮＭＲおよび１９Ｆ−ＮＭＲは、Ｍｅｒｃｕｒｙ ３００、 Ｖａｒｉａｎ 社製を用いて測定した。
［実施例２］
以下の反応を行い、アルキルテトラフルオロスルファニルピリジン化合物（ｃ’）を合成した。
以下の反応を行い、アルキルテトラフルオロスルファニルピリジン化合物（ｃ’）を合成した。
１００ｍＬフラスコに、発明者らによって合成されたクロロテトラフルオロピリジン（ａ１）（４４６ｍｇ、１．４８ｍｍｏｌ）、ジエチルエーテル（３．７ｍＬ）および１−ヘキセン（ｂ’１）（０．２８ｍＬ、２．２ｍｍｏｌ、和光純薬工業株式会社製）を窒素雰囲気下にて充填した。続いて混合物に対して、トリエチルボラン／ヘキサン溶液（０．１５ｍＬ、１．０Ｍ、Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ社製）を加え、室温にて３０分間攪拌した。反応終了後、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液を加え、生成物をジクロロメタンにて抽出し、有機相を硫酸マグネシウムで乾燥した。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＝９／１、Ｒｆ値０．３７）で精製して生成物（ｃ’１）（３４４．２ｍｇ、６０％）を白色固体として得た。
さらに、以下の化合物を用いて同様の合成を行った。以下に質量分析およびＮＭＲによる分析結果とまとめて示す。
本発明によりテトラフルオロスルファニル基を有するピリジンが得られることが明らかである。また本発明の製造方法はテトラフルオロスルファニル基をリンカーとしてピリジン環を有する種々の化合物を合成できる。よって、本発明は新規機能性材料や医農薬品などの生理活性物質の合成に有用である。
Claims (6)
- 一般式（ｃ）：
ｋは１または２であり、
Ｘは水素原子またはハロゲン原子であり、
Ｒ１は水素原子、ハロゲン原子、１〜１８個の炭素原子を有する置換または非置換のアルキル基、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、
Ｒ２は１〜１８個の炭素原子を有する置換または非置換のアルキル基、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）
で表される、テトラフルオロスルファニルピリジン。 - 前記Ｒ１がフッ素原子または塩素原子であり、Ｘが塩素原子である請求項１に記載のテトラフルオロスルファニルピリジン。
- 一般式（ｃ’）：
ｋは１または２であり、
Ｘは水素原子またはハロゲン原子であり、
Ｒ１は水素原子、ハロゲン原子、１〜１８個の炭素原子を有する置換または非置換のアルキル基、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、
Ｒ２は１〜１８個の炭素原子を有する置換または非置換のアルキル基、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）
で表される、テトラフルオロスルファニルピリジン。 - 前記Ｒ１がフッ素原子または塩素原子であり、Ｘが塩素原子である請求項３に記載のテトラフルオロスルファニルピリジン。
- 一般式（ａ）で表されるハロテトラフルオロピリジンから生じるラジカル種または一般式（ａ）で表されるハロテトラフルオロピリジンを一般式（ｂ）で表されるアルキンへ付加させて、一般式（ｃ）で表されるテトラフルオロスルファニルピリジンを得る工程を含む、
請求項１に記載のテトラフルオロスルファニルピリジンの製造方法。 - 一般式（ａ）で表されるハロテトラフルオロピリジンから生じるラジカル種または一般式（ａ）で表されるハロテトラフルオロピリジンを一般式（ｂ’）で表されるアルケンへ付加させて、一般式（ｃ’）で表されるテトラフルオロスルファニルピリジンを得る工程を含む、
で表される請求項３に記載のテトラフルオロスルファニルピリジンの製造方法。
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