KR101174297B1 - 무기 염기 존재하의 나프타센의 합성 방법 - Google Patents

무기 염기 존재하의 나프타센의 합성 방법 Download PDF

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Abstract

(a) 이탈기의 형성이 가능한 시약과 프로파길 알코올을 반응시켜 중간체를 함유하는 반응 혼합물을 형성하는 단계; 및 (b) 용매 및 무기 염기 존재 하, 및 임의의 산화제의 부재 하에 중간체를 가열하여 나프타센 화합물을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 이탈기를 형성할 수 있는 시약은 티오닐 클로라이드, 티오닐 브로마이드, 포스포로스 펜타클로라이드, 포스포로스 트리클로라이드, 포스포로스 트리브로마이드, 포스포로스 옥시클로라이드, 아세틸 클로라이드, 알칸설포닐 클로라이드, 티오닐 클로라이드, 포스포로스 트리클로라이드 및 메탄설포닐 클로라이드로부터 선택된 하나를 포함함을 특징으로 하는 나프타센 화합물의 합성 방법.

Description

무기 염기 존재하의 나프타센의 합성 방법{PROCESS FOR THE SYNTHESIS OF NAPHTHACENES IN THE PRESENCE OF AN INORGANIC BASE}
본 발명은 벤조페논 및 단일 치환된 아세틸렌을 사용하여 프로파길 알코올을 형성하고, 이를 무기 염기의 존재 하에 추가적으로 반응시켜 나프타센 화합물을 제공하는 나프타센 화합물의 합성 방법에 있어서, 둘 이상의 아릴 기를 갖는 화합물의 사용에 관한 것이다.
유기 전기발광(EL) 장치는 20년 넘게 알려져 왔으며, 이의 성능 한계는 많은 바람직한 용도에 장애로 되어 왔다. 가장 간단한 형태에서, 유기 EL 장치는 정공 주입(hole injection)용 애노드, 전자 주입(electron injection)용 캐소드 및 이들 전극의 사이에 개재되어 빛을 방출하는 전하 재결합을 지지하는 유기 매체로 이루어진다. 이러한 장치는 또한 일반적으로 유기 발광 다이오드 또는 OLED로 지칭되기도 한다.
이러한 장치에서의 유기 층은 보통 다중고리 방향족 탄화수소로 구성된다. 치환된 나프타센은 EL 장치의 제조에서 유용한 형광물질의 한 부류이다. 루브 렌(rubrene) 또는 5,6,11,12-테트라페닐나프타센으로 알려진 나프타센은 상업적으로 입수가능하며, 1,1,3-트리페닐프로파길 알코올을 티오닐 클로라이드와 반응시키고 그 생성물을 유기 장애(hindered) 아민 염기의 존재하에 가열함으로서 제조할 수 있다. 그러나, 이러한 방식으로 제조된 루브렌의 수율은 일반적으로 낮고, 재현 가능하지 않으며 불순물을 함유한다. 이러한 방식으로 제조된 루브렌은 EL 장치에서 유용하도록 충분히 순수하게 하기 위해 광범위한 정제 기술로 처리 되어야 한다. 루브렌 및 그의 유도체는 광-산화 경향이 매우 크므로, 재-결정화 및 크로마토그래피법의 정상적인 정제 기술들은 반응으로부터의 조질 물질의 정제에 쉽게 적용되지 않는다. 산소 또는 빛의 존재를 제거하기 위해 조심해야 한다. 루브렌 또는 다른 나프타센 유도체를 오염시키는 제조 과정으로부터의 불순물 및 알려져 있는 광-산화 생성물 또는 엔도페록사이드는, 허용불가한 성능을 갖는 EL 장치를 초래한다. 매우 작은 양, 예컨대 1% 이하의 불순물조차도 EL 장치에 심각한 문제를 야기시킬 수 있다.
문헌[Moureu et al., C.R. Acad. Sci.(1926), Vol.182, 1440; Moureu et al.,Bull. de la Soc. Chim. de Fr.(1930), Vol.47, 216; Wittig et al., J.Fur Praktische Chemie, (1942), Vol. 160, 242; Rigaudy et al., Tetrahedron(1977), Vol.33, 767; 및 Essenfeld, US4,855,520]은 20 내지 50% 범위 수율의 루브렌의 제조를 언급하며, 물질을 정제하기 위해 상이한 기술을 사용한다.
문헌[Moureu et al., C.R. Acad. Sci.(1926), Vol.182, p.1441]은 용매의 부재 하에 71℃에서 120℃로 가열함으로써 3-클로로-1,3,3-트리페닐프로핀으 로부터 루브렌을 제조하는 것을 개시하고 있다. 조질 물질로부터 불순물의 정제 및 제거는 상이한 용매들에 의한 처리의 복잡한 과정을 요구한다.
문헌[Moureu et al.,Bull. de la Soc. Chim. de Fr.(1930), Vol.47, p.217-220]은 루브렌의 제조를 개시하지 않으나, 3-클로로-1,3,3-트리페닐프로핀으로부터의 형성에 대한 희석 및 촉매와 같은 인자들의 영향을 개시하고 있다. 그 결론은, 용매의 부재 하에 물질을 가열하는 것이 3-클로로-1,3,3-트리페닐프로핀으로부터 루브렌을 제조하는 최선의 방법이라는 것이다. 조질 물질로부터 불순물의 정제 및 제거는 고비등 용매인 나프타센을 비롯한 상이한 용매들에 의한 처리의 매우 복잡한 과정을 요구한다.
문헌[Wittig et al., J.Fur Praktische Chemie, (1942), Vol.160, p.244] 또한 3-클로로-1,3,3-트리페닐프로핀을 용매의 부재 하에 진공 하에 120℃로 가열함으써 루브렌을 제조하는 것을 개시하고 있다. 또한, 조질 물질로부터 불순물의 정제 및 제거는 상이한 용매들에 의한 처리의 복잡한 과정을 요구한다.
문헌[Rigaudy et al., Tetrahedron(1977), Vol.33, p.773]은 사이클로부탄 유도체로부터의 루브렌의 제조를 개시하고 있다.
에센펠드는 미국특허 제 4,855,520 호에서 장애 아민 염기의 존재 하에 나프타센을 제조하기 위한 길고 복잡한 과정을 개시하고 있으며, 37%의 수율을 보고하고 있다. 이 과정은 다수의 상이한 용매들의 사용을 요한다. 반응 혼합물로부터의 초기 저비등 용매의 조심스러운 제거 이후에 높은 비등점을 갖는 두 번째 용매의 조심스러운 첨가가 뒤따른다. 장애 아민 염기는 많은 경우 비싸고 환경적으로 안전하지 않으며, 특별한 취급 및 처분 과정을 요구하므로 제조 공정에서 불리하다.
일반적으로, EL 장치에서의 이러한 형광 물질들의 안정성 및 발광 성능은 고순도의 물질로부터 제조되었을 때 개선되는 경향이 있다. 고순도 나프타센의 제조를 위한 새롭고, 짧고, 환경 친화적이며 간단한 공정에 대한 EL 산업에서의 지속적인 요구가 있다. 저순도 나프타센으로부터 제조된 장치들은 낮은 성능의 EL 장치를 제공하고, 이러한 EL 장치의 용도를 제한한다.
따라서, 해결하고자 하는 과제는, 99% 보다 높은 분석치를 갖는 고순도 나프타센을 산출하는 간단한 공정을 제공하는 것이다. 그러한 공정은 빛 및 산소에의 최소한의 노출을 요해야 하며, 다양한 치환체를 갖는 나프타센의 제조에 적용될 수 있을 것이다.
발명의 개요
본 발명은
(a) 이탈기를 형성할 수 있는 시약과 프로파길 알코올을 반응시켜 중간체를 함유하는 반응 혼합물을 형성하는 단계; 및
(b) 용매 및 무기 염기 존재 하에 및 임의의 산화제의 부재 하에 중간체를 가열하여 나프타센 화합물을 형성하는 단계를 포함하는 나프타센 화합물의 합성 방법을 제공한다.
상기 방법은 OLED 장치에 유용한 고순도의 나프타센 유도체를 우수한 수율로 제조하는 간단하고 신속한 방법을 제공한다.
본 발명의 방법은 일반적으로 상기한 바와 같다. 이는 (a) 프로파길 알코올을 사용하고 상기 프로파길 알코올의 알코올기를 이탈기를 갖는 화합물로 전환하는 단계, 및 (b) 이탈기를 갖는 상기 화합물을 빛 및 산소의 부재하, 무기 염기 및 용매의 존재하 가열 조건에서 추가로 반응시켜 나프타센 화합물을 생성하는 단계를 포함하는, 둘 이상의 아릴기를 함유하는 나프타센 화합물을 합성하는 방법이다.
임의적으로, 산 제거제(acid scavenger)가 본 발명의 단계(a)에서 사용될 수 있으며, 이는 아민 염기 또는 무기 염기일 수 있다. 사용되는 산 제거제는 이러한 목적에 유용한 것으로 알려진 임의의 물질일 수 있다. 단계(a)에서 유용한 적절한 제거제는 일차, 이차 또는 삼차 아민 염기이다. 특히 유용한 아민 염기는 트리에틸아민, 피리딘, 1,8-디아조바이사이클로[5,4,0]운데카-7-엔, 디이소프로필에틸아민, 테트라메틸에틸렌디아민 등이 있다. 아민 염기 외에도, 다른 유용한 산 제거제는 무기 염기, 예컨대 주기율표의 1 및 2족의 염기성 염이다. 구체적으로, 금속 및 비금속 카보네이트가 유용한 무기 제거제의 다른 예이다. 본 발명에 유용한 이들 무기 염기의 예로는 Li2CO3, Na2CO3, K2CO3, Rb2CO3, Cs2CO3, MgCO3, CaCO3, BaCO3, 아세트산나트륨으로도 알려진 NaOAc, 및 탄산암모늄으로도 알려진(NH4)2CO3 등이 있으나, 이러한 예에만 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 단계(b)에서 유용한 무기 염기는 금속 및 비금속의 염기성 염이다. 특히, 주기율표의 1 및 2족의 금속의 염기성 염이다. 구체적으로, 금속 및 비금속 카보네이트가 유용한 무기 염기의 다른 예이다. 본 발명의 단계(b)에서 유용한 이러한 무기 염기의 예로는 Li2CO3, Na2CO3, K2CO3, Rb2CO3, Cs2CO3, MgCO3, CaCO3, BaCO3, 아세트산나트륨으로도 알려진 NaOAc, 및 탄산암모늄으로도 알려진(NH4)2CO3 등이 있으나, 이러한 예에만 한정되는 것은 아니다.
단계(a) 및 (b)에서 사용되는 용매는 각 단계에 있어서 같거나 또는 상이할 수 있다. 단계(a)에 있어서 유용한 용매는 디에틸 에테르, 메틸렌 클로라이드, 테트라하이드로퓨란, 에틸 아세테이트 등이다. 단계(a)에 있어서 특히 유용한 용매는 저비등점을 갖는 용매들이며, 이들은 단계(b)에서 두 번째 용매에 의해 치환되면 쉽게 제거된다. 단계(b)에 있어서 유용한 용매는 벤젠, 톨루엔, 자일렌 및 자일렌 혼합물이다. 단계(b)에서 특히 유용한 용매는 고비등점을 갖는 용매들이며, 이는 단계(b)의 반응이 적당한 속도로 진행되게 하는데 필요한 고온을 위해 요구된다. 다르게는, 단계(b)에 있어서 상기 고비등점 용매는 단계(a) 및 (b) 모두에서 사용되어 단계(a)의 저비등점 용매를 치환하는 필요성을 제거할 수 있다.
단계 (a) 및 (b)에서 유용한 온도는 단계(a)의 첫 번째 반응 및 이어서 단계(b)의 두 번째 반응을 수행하기에 적절한 임의의 온도이다. 단계(a)에서 이탈기 형성이 가능한 시약이 반응성인 경우, 반응이 일어나기 위한 온도는 일반적으로 낮고, 보통 -30℃ 내지 +30℃의 범위 안에 드나, 이 범위에 한정되는 것은 아니다. 단계(a)에 있어서 특히 유용한 온도 범위는 0℃ 내지 +20℃이다.
단계(b)에서 요구되는 온도 범위는 +30℃ 내지 +180℃이나, 이 범위에 한정되는 것은 아니다. 단계(b)에 있어서 특히 유용한 온도 범위는 +70℃ 내지 +120℃이다.
나프타센 화합물의 광-산화를 방지하기 위하여, 반응은 불활성 분위기 하에 또는 빛의 부재 하에 수행된다. 가장 편리하게는, 산소와 빛 모두 반응으로부터 차단된다. 공기 중의 산소는 광-산화를 야기하는 빛에 반응이 노출되는 경우, 산화제로 여겨진다. 광-산화를 방지하기 위하여, 단계(a) 및 (b) 모두에서 질소 분위기가 가장 편리하게 사용된다.
단계(a)에 있어서 반응 시간은 5분 내지 3시간이나, 가장 편리하게는 10분 내지 30분이고, 단계(b)에 있어서 반응 시간은 1 내지 48시간이나, 가장 편리하게는 1 내지 8시간, 일반적으로 4 내지 5시간 내에 완료된다.
단계(a)에서 프로파길 알코올의 이탈기 X를 형성하기 위해 본 발명에서 사용된 시약은 알코올, 특히 프로파길 알코올과 함께 이탈기를 형성하기 위해 사용되는 임의의 시약일 수 있다. 알코올의 수소는, 치환되어 산소를 기본으로하는 이탈기를 제공할 수 있거나, 혹은 완전한 하이드록시기가 치환될 수 있다. 완전한 하이드록시기가 치환되는 경우, 티오닐 클로라이드, 티오닐 브로마이드, 포스포로스 트리클로라이드, 포스포로스 트리브로마이드, 포스포로스 펜타클로라이드 및 포스포로스 옥시클로라이드와 같은 시약이 선택될 수 있으나, 이들에 한정되는 것은 아니다. 이러한 경우에, X기는 Cl 또는 Br이다. 프로파길 알코올의 수소만 치환되는 경우, 알칸설포닐 할라이드, 아실 할라이드 및 안하이드라이드와 같은 시약이 유용한 시약이나, 이들에 한정되는 것은 아니다. 특히 유용한 시약은 메탄설포닐 클로라이드 및 아세틸 클로라이드이다. 메탄설포닐 클로라이드가 시약인 경우, 이탈기는 메탄설포네이드이고 CH3SO3로 표시되는 반면, 시약이 아세틱 안하이드라이드 또는 아세틸 클로라이드인 경우, 이탈기는 아세테이트이고 OAc로 표시된다.
단계(a)의 중간체는 하기 화학식(Ia) 또는 (Ib)로 나타낼 수 있다:
Figure 112007008243301-pct00001
Figure 112007008243301-pct00002
상기식에서,
R은 수소 또는 치환기이고;
Ra 및 Rb는 치환기이고;
n은 0 내지 4로부터 선택되고;
m은 0 내지 5로부터 선택되고;
X는 이탈기이다.
화학식(Ia) 및 (Ib)의 R기가 아릴기인 경우, 단계(a)의 중간체는 하기 화학식(IIa) 및 (IIb)로 나타낼 수 있다:
Figure 112007008243301-pct00003
Figure 112007008243301-pct00004
단계(a)의 중간체는 화학식(Ia) 또는 (IIa)의 아세틸렌, 또는 화학식(Ib) 또는 (IIb)의 알렌으로 나타낼 수 있다. 이탈기를 형성하는데 사용되는 시약은, 먼저 단계(a)의 프로파길 알코올과 반응하여 화학식(Ia) 또는 (IIa)의 중간체를 처음 형성하고, 이는 이어서 화학식(Ib) 또는 (IIb)의 알렌으로 재배열하는 것으로 믿어진 다. 이어서, 단계(b)에서의 가열 동안에 이러한 알렌 분자 둘은 반응하여 나프타센을 형성한다. 한 경우에, 이는 단계(a)의 중간체를 유리시키고 이의 구조를 결정하기 위해 중간체의 단결정 X-선 분석을 수행함으로서 확인되었다. 이러한 알렌 물질이 고비등점 용매 내에서 가열되는 경우, 나프타센이 형성된다.
본 발명의 단계(b)의 나프타센은 하기 화학식(IIIa)로 나타낼 수 있으며,
Figure 112007008243301-pct00005
R기가 아릴일 경우, 그 화합물은 화학식(IIIb)로 나타낼 수 있다:
Figure 112007008243301-pct00006
본 발명의 단계(a)에서 사용되는 프로파길 알코올 물질은 하기 화학식(IVa) 및 (IVb)로 나타낸다:
Figure 112007008243301-pct00007
Figure 112007008243301-pct00008
이러한 프로파길 알코올은 모노-아릴아세틸렌과 같은 단일-치환된 아세틸렌의 음이온을 벤조페논에 첨가함으로서 쉽게 입수할 수 있다. 모노-아릴아세틸렌의 음이온은 포타슘 t-부톡사이드와 같은 강염기와, 디메틸포름아마이드와 같은 불활성 용매 내의 모노-아릴아세틸렌의 작용에 의해 제조될 수 있다. 벤조페논 및 모노-아릴아세틸렌은 다양한 치환된 프로파길 알코올을 제공하기 위해 적절히 치환될 수 있다.
본 발명의 R, Ra 및 Rb기는 시아노, 니트로, 할로겐, 하이드록시, 알킬, 알케닐, 알콕시, 아릴, 아릴옥시, 아실, 옥시설포닐, 아실옥시, 옥시카보닐, 카복시, 카보사이클릭, 헤테로사이클릭, 설폭사이드, 티오, 설파모일, 설폰아미도, 설포닐, 카바모일, 카본아미도, 우레이도, 및 트리플루오로메틸기로부터 선택될 수 있다. 본 발명의 바람직한 화합물은 R 이 아릴기이고, Ra 및 Rb가 아릴 또는 알킬기로부터 선택되는 경우 수득된다. m의 수치는 0 내지 5이나, 바람직하게는 0 내지 3이다. 본 발명에서 특히 유용한 것은 n이 1이고, m이 0 내지 3이고, 치환체가 각각 메타 및 파라 자리에 위치하는 경우이다.
Ra 및 Rb가 각각 고리를 구성하는 경우, 고리는 각각 성질 면에서 카보사이클릭 및 헤테로사이클릭일 수 있다. 상기 고리가 카보사이클릭인 경우, 바람직한 고리는 페닐렌이며, 이는 화학식(Ia) 내지 (IVa) 및 (Ib) 내지 (IVb)의 페닐기와의 조합 하에 나프탈렌기를 제공한다. 또한 Ra 또는 Rb가 각각 헤테로사이클릭기를 형성하는 경우 바람직한 헤테로사이클릭기는 퓨릴, 이미다졸릴, 피라졸릴, 피리딜, 피롤릴, 티에닐, 또는 트리아졸릴이다.
달리 특별히 언급되지 않는 한, 용어"치환된" 또는 "치환체"의 사용은 수소가 아닌 임의의 기 또는 원자를 의미한다. 추가적으로, 용어"기" 또는 "화합물"이 사용되는 경우, 치환기가 치환가능한 수소를 함유하는 경우, 치환체의 비치환형뿐만 아니라 임의의 치환기 또는 본원에서 언급된 기들로 추가로 치환된 형도 포함하는 것으로 의도되며, 단 치환체가 장치의 효용성에 필요한 특성들을 훼손하지 않아야 한다. 적절하게는, 치환기는 할로겐이거나, 탄소, 규소, 산소, 질소, 인, 황, 셀레늄 또는 붕소 원자에 의해 분자의 나머지에 결합할 수 있다. 치환체는, 예를 들어, 클로로, 브로모 또는 플루오로와 같은 할로겐; 니트로; 하이드록실; 시아노; 카복실; 또는 직쇄 또는 분지된 사슬 또는 사이클릭 알킬을 비롯한 알킬과 같은 추가적으로 치환될 수 있는 기, 예컨대 메틸, 트리플루오로메틸, 에틸, t-부틸, 3-(2,4-디-t-펜틸페녹시)프로필, 및 테트라데실; 에틸렌, 2-부텐과 같은 알케닐; 메 톡시, 에톡시, 프로폭시,부톡시, 2-메톡시에톡시, s-부톡시, 헥실옥시, 2-에틸헥실옥시, 테트라데실옥시, 2-(2,4-디-t-펜틸페녹시)에톡시, 및 2-도데실옥시에톡시와 같은 알콕시; 페닐, 4-t-부틸페닐, 2,4,6-트리메틸페닐, 나프틸과 같은 아릴; 페녹시, 2-메틸페녹시, 알파- 또는 베타-나프틸옥시, 및 4-톨릴옥시와 같은 아릴옥시; 아세트아미도, 벤자미도, 부티라미도, 테트라데칸아미도, 알파-(2,4-디-t-펜틸-페녹시)아세트아미도, 알파-(2,4-디-t-펜틸페녹시)부티라미도, 알파-(3-펜타데실페녹시)-헥산아미도, 알파-(4-하이드록시-3-t-부틸페녹시)-테트라데칸아미도, 2-옥소-피롤리딘-1-일, 2-옥소-5-테트라데실피롤린-1-일, N-메틸테트라데칸아미도, N-숙시니미도, N-프탈리미도, 2,5-디옥소-1-옥사졸리디닐, 3-도데실-2,5-디옥소-1-이미다졸릴, 및 N-아세틸-N-도데실아미노, 에톡시카보닐아미노, 페녹시카보닐아미노, 벤질옥시카보닐아미노, 헥사데실옥시카보닐아미노, 2,4-디-t-부틸페녹시카보닐아미노, 페닐카보닐아미노, 2,5-(디-t-펜틸페닐)카보닐아미노, p-도데실페닐카보닐아미노, p-톨릴카보닐아미노, N-메틸우레이도, N,N-디메틸우레이도, N-메틸-N-도데실우레이도, N-헥사데실우레이도, N,N-디옥타데실우레이도, N,N-디옥틸-N'-에틸우레이도, N-페닐우레이도, N,N-디페닐우레이도, N-페닐-N-p-톨릴우레이도, N-(m-헥사데실페닐)우레이도, N,N-(2,5-디-t-펜틸페닐)-N'-에틸우레이도, 및 t-부틸카본아미도와 같은 카본아미도; 메틸설폰아미도, 벤젠설폰아미도, p-톨릴설폰아미도, p-도데실벤젠설폰아미도, N-메틸테트라데실설폰아미도, N,N-디프로필-설파모일아미노, 및 헥사데실설폰아미도와 같은 설폰아미도; N-메틸설파모일, N-에틸설파모일, N,N-디프로필설파모일, N-헥사데실설파모일, N,N-디메틸설파모일, N-[3-(도데실옥시)프로 필]설파모일, N-[4-(2,4-디-t-펜틸페녹시)부틸]설파모일, N-메틸-N-테트라데실설파모일, 및 N-도데실설파모일과 같은 설파모일; N-메틸카바모일, N,N-디부틸카바모일, N-옥타데실카바모일, N-[4-(2,4-디-t-펜틸페녹시)부틸]카바모일, N-메틸-N-테트라데실카바모일, 및 N,N-디옥틸카바모일과 같은 카바모일; 아세틸, (2,4-디-t-아밀페녹시)아세틸, 페녹시카보닐, p-도데실옥시페녹시카보닐 메톡시카보닐, 부톡시카보닐, 테트라데실옥시카보닐, 에톡시카보닐, 벤질옥시카보닐, 3-펜타데실옥시카보닐, 및 도데실옥시카보닐과 같은 아실; 메톡시설포닐, 옥틸옥시설포닐, 테트라데실옥시설포닐, 2-에틸헥실옥시설포닐, 페녹시설포닐, 2,4-디-t-펜틸페녹시설포닐, 메틸설포닐, 옥틸설포닐, 2-에틸헥실설포닐, 도데실설포닐, 헥사데실설포닐, 페닐설포닐, 4-노닐페닐설포닐, 및 p-톨릴설포닐과 같은 설포닐; 도데실설포닐옥시 및 헥사데실설포닐옥시와 같은 설포닐옥시; 메틸설피닐, 옥틸설피닐, 2-에틸헥실설피닐, 도데실설피닐, 헥사데실설피닐, 페닐설피닐, 4-노닐페닐설피닐, 및 p-톨릴설피닐과 같은 설피닐; 에틸티오, 옥틸티오, 벤질티오, 테트라데실티오, 2-(2,4-디-t-펜틸페녹시)에틸티오, 페닐티오, 2-부톡시-5-t-옥틸페닐티오, 및 p-톨릴티오와 같은 티오; 아세틸옥시, 벤조일옥시, 옥타데카노일옥시, p-도데실아미도벤조일옥시, N-페닐카바모일옥시, N-에틸카바모일옥시, 및 사이클로헥실카보닐옥시와 같은 아실옥시; 페닐아닐리노, 2-클로로아닐리노, 디에틸아민, 도데실아민과 같은 아민; 1(N-페닐이미도)에틸, N-숙신이미도 또는 3-벤질히단토이닐과 같은 이미노; 디메틸포스페이트 및 에틸부틸포스페이트와 같은 포스페이트; 디에틸 및 디헥실포스파이트와 같은 포스파이트; 헤테로사이클릭기, 헤테로사이클릭 옥시기 또는 헤테로사이 클릭 티오기 (이들 각각은 치환될 수 있고, 탄소 원자와, 산소, 질소, 황, 인, 또는 붕소로 구성되는 군으로부터 선택되는 하나 이상의 헤테로 원자로 구성되는 3 내지 7원 헤테로사이클릭 고리, 예컨대 2-퓨릴, 2-티에닐, 2-벤즈이미다졸릴옥시 또는 2-벤조티아졸릴을 함유한다) ; 트리에틸암모늄과 같은 4차 암모늄; 트리페닐포스포늄과 같은 4차 포스포늄; 및 트리메틸실릴옥시와 같은 실록시일 수 있다.
필요할 경우, 치환체들은 그들 자신이 상기 치환기로 한 번 이상 추가적으로 치환될 수 있다. 사용되는 구체적인 치환체는 특정 용도에 요구되는 바람직한 특성을 달성하기 위해 당업자들에 의해 선택될 수 있으며, 예컨대, 전자 끄는기(electron-withdrawing group), 전자 주는기(electron-donating group), 및 입체 기를 포함한다. 분자가 둘 이상의 치환체를 가질 수 있는 경우, 치환체는 달리 제공되지 않는 한 함께 연결되어 접합고리와 같은 고리를 형성할 수 있다. 일반적으로, 상기 기 및 그의 치환체는 48 이하의 탄소 원자, 전형적으로 1 내지 36 탄소 원자, 보통은 24 미만의 탄소 원자를 갖는 것들을 포함하나, 선택되는 특정 치환체에 따라 더 큰 숫자도 가능하다.
실시예 1(본 발명)
본 발명은 화합물 YD-1을 제조하기 위해 하기 반응식1에서 예시된다:
Figure 112007008243301-pct00009
Figure 112007008243301-pct00010
프로파길 알코올, PA-1: 1,1,3-트리페닐프로파길 알코올은 미국 위스콘신주 밀워키 소재의 알드리치 케미칼 컴퍼니(Aldrich Chemical Company)로부터 구입할 수 있다.
나프타센 화합물, YD-1의 제조: 프로파길 알코올 PA-1(10.0g, 35mMole)을 완전히 용해시키기 위해 약간 가열하면서 톨루엔(70mL)에 용해시키고, 냉각시켜 0℃에서 질소 분위기 하에 교반시켰다. 이 용액에 트리에틸아민(NEt3),(4.95g, 6.3mL, 49mMole)을 첨가한 다음, 메탄설포닐 클로라이드(CH3SO2Cl),(6.29g, 4.24mL, 49mMole)로 한 방울씩 처리하고, 반응 온도를 10℃ 아래로 유지시켰다. 첨가 후, 상기 용액을 0℃에서 15분 동안, 이어서 상온에서 15분 동안 교반시켰다. 이어서,미세 분말 무수 Na2CO3(7.41g, 70mMol)를 반응 혼합물에 첨가시키고, 이어서 잘 교반하면서 4 시간 동안 110℃로 가열시켰다. 이 기간 후, 반응을 냉각시키고, 에틸 아세테이트(100mL)로 희석시키고, 2N-HCl로 산성이 될 때까지 조심스럽게 세척하였 다. 유기층을 수집, 건조하고(MgSO4), 감압 하에 여과하고 농축하여 오일로 만들었다. 이 오일은 최소량의 에테르(약 40mL)에 용해시키고 같은 부피의 메탄올로 처리하였다. 생성물이 결정화된다. 이를 여과시키고, 메탄올로 잘 세척하고 건조시켰다. YD-1 1.9g 수득.
실시예 2(본 발명)
본 발명은 화합물 YD-2을 제조하기 위해 하기 반응식2에서 추가로 예시된다:
Figure 112007008243301-pct00011
Figure 112007008243301-pct00012
프로파길 알코올, PA-2의 제조: 질소 분위기 하에서, 4-바이페닐아세틸렌(97% 32.76g, 178.31mMole)을 디메틸포름아마이드(DMF)(750mL)에 용해시키고, 기계적 교반기로 교반시키고, 그 용액을 -10℃ 내지 0℃로 냉각시켰다. 분말 칼륨 t-부톡사 이드(KButO)(95% 25g, 213.97mMole)를 10분에 걸쳐 첨가시키고, 그 혼합물을 약 15분 동안 -10℃ 내지 0℃에서 잘 교반하였다. 이어서, 이 혼합물에 4,4'-디-t-부틸벤조페논(50g, 169.81mMole)을 한꺼번에 첨가시켰다. 교반을 -10℃ 내지 0℃에서약 1시간 동안 계속한 다음, 1 시간에 걸쳐 상온으로 되게 하였다. 이 시간의 말미에, 상기 용액을 0℃로 냉각시키고, 반응을 포화 염화나트륨(100mL)으로 처리하고, 온도를 10℃ 아래로 유지하였다. 이어서, 상기 혼합물을 에틸 아세테이트로 희석시키고, 2N-HCl(3x100mL)로 세척시키고, MgSO4 위에서 건조시키고, 탈색탄(decolorizing charcoal)(x2)으로 처리하고, 감압 하에서 여과하고 농축하였다. 상기 조질 생성물을 에테르(200mL) 및 헵탄(500mL)으로 연화하여 회색이 도는 흰색(off-white) 고체로서 생성물을 얻었다. 프로파길 알코올 PA-2 72g 수득.
나프타센 화합물, YD-2의 제조: 프로파길 알코올 PA-2(5.0g, 10mMole)을 완전히 용해시키기 위해 약간 가열하면서 톨루엔(70mL)에 용해시키고, 냉각하여 0℃에서 질소 분위기 하에 교반시켰다. 이 용액에 트리에틸아민(NEt3),(1.41g, 1.81mL, 14mMole)을 첨가한 다음, 메탄설포닐 클로라이드(CH3SO2Cl),(1.79g, 1.21mL, 14mMole)로 한 방울씩 처리하고, 반응 온도를 10℃ 아래로 유지시켰다. 첨가 후, 그 용액을 0℃에서 15분 동안, 이어서 상온에서 15분 동안 교반하였다. 이어서,미세 분말 무수 Na2CO3(2.11g, 20mMol)를 반응 혼합물에 첨가한 다음, 잘 교반하면서 4 시간 동안 110℃로 가열시켰다. 이 기간 후, 반응을 냉각시키고, 에틸 아세테이 트(100mL)로 희석시키고, 2N-HCl로 산성이 될 때까지 조심스럽게 세척하였다. 방치시켜, 생성물을 결정화시켰다. 이를 여과시키고, 메탄올로 잘 세척하고 건조시켰다. YD-2 6.0g 수득.
실시예 3(비교예)
실시예 3은 미국 특허 제 4,855,520 호의 예시 1에서 기술하는 바와 같이 콜리딘, 장애 아민 염기를 이용한 YD-1의 제조이며, 본 발명의 비교실험이다.
실시예 4( 비교예 )
실시예 4는 YD-2의 제조이며, 본 발명의 두 번째 비교실험이다. 이는 실시예 3에서 기술된 바와 같은 과정을 이용하며, 또한 장애 아민 염기로서 콜리딘을 사용한다.
실시예 5 내지 8(본 발명)
실시예 5 내지 8은, 실시예 1 및 2에서 기술한 바와 같은 본 발명의 절차를 이용하나, 무기 염기를 표 2에 제시한 목록으로 치환한 본 발명의 실시예이다.
Figure 112007008243301-pct00013
Figure 112007008243301-pct00014
나프타센 화합물의 순도는 HPLC 분석법에 의해 결정되었으며, 면적백분율로서 보고되었다.
표 1의 실시예 1 및 2는, 본 발명을 이용하여 수득된 나프타센 YD-1 및 YD-2의 순도를 각각 보여준다. 실시예 1 및 2 모두 무기 염기로서 탄산나트륨(Na2CO3)을 사용한다. 실시예 1 및 2의 순도는, 장애 아민 염기를 사용한 미국 특허 4,855,520의 실시예 1의 절차에 의해 수행된 바와 같은 실시예 3 및 4의 비교실험으로부터 수득한 것보다 높다.
표 2의 실시예 5 내지 8은 본 발명의 절차를 이용하나 다양한 다른 무기 염기를 사용하여 수득된 나프타센 YD-2의 순도를 보여준다. 그 결과는, 장애 아민 염기를 사용한 미국 특허 4,855,520의 실시예 1의 절차를 이용하여 수행된 비교실험으로부터 단리된 YD-2의 순도와 비교했을 때, 다른 무기 염기들의 각각의 경우에서 순도가 더 높음을 보여준다.
본 발명의 실시양태들은, 장애 무기 아민 염기의 사용 없이, 99% 초과의 분석치를 갖는 고순도 나프타센을 제조하는 짧고, 간단하고, 환경 친화적인 방법을 제공하며, 이는 다양한 치환체를 갖는 나프타센에 적용할 수 있다. 이와 같은 고순도 나프타센은 고성능 EL 장치에서 유용하다.
본 발명은 그의 바람직한 특정 실시양태를 구체적으로 참조하면서 상세히 기술되었으나, 본 발명의 정신 및 범위 내에서 다양한 변화 및 개질이 수행될 수 있음이 이해될 것이다.
참조한 특허 및 기타 문헌들은 그 전체가 본원에 인용된다.

Claims (56)

  1. (a) 이탈기를 형성할 수 있는 시약과 프로파길 알코올 화합물을 반응시켜 중간체를 함유하는 반응 혼합물을 형성하는 단계; 및
    (b) 용매 및 무기 염기의 존재 하, 및 어떠한 산화제의 부재 하에 상기 중간체를 가열하여 나프타센 화합물을 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 이탈기를 형성할 수 있는 시약은 티오닐 클로라이드, 티오닐 브로마이드, 포스포로스 펜타클로라이드, 포스포로스 트리클로라이드, 포스포로스 트리브로마이드, 포스포로스 옥시클로라이드, 아세틸 클로라이드, 알칸설포닐 클로라이드, 티오닐 클로라이드, 포스포로스 트리클로라이드 및 메탄설포닐 클로라이드로부터 선택된 하나를 포함함을 특징으로 하는 나프타센 화합물의 합성 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    산 제거제(acid scavenger)가 단계(a)에 존재하고,
    상기 산 제거제는 아민, 트리에틸아민, 또는 무기 염기임을 특징으로 하는 나프타센 화합물의 합성 방법.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서,
    단계(b)의 상기 무기 염기가 금속의 염기성 염인 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    단계(b)의 상기 무기 염기가 주기율표 1 및 2족으로부터 선택된 금속의 염기성 염인 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    단계(b)의 상기 무기 염기가 금속 또는 비금속 카보네이트인 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    단계(b)의 상기 무기 염기가 Li2CO3, Na2CO3, K2CO3, Rb2CO3, Cs2CO3, MgCO3, CaCO3, BaCO3, 아세트산나트륨(NaOAc) 및 (NH4)2CO3로부터 선택되는 하나를 포함하는 방법.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 제 1 항에 있어서,
    단계(b)의 용매가 벤젠, 톨루엔, 자일렌 및 자일렌 혼합물로부터 선택되는 방법.
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 제 1 항에 있어서,
    단계(a)의 반응 온도가 -30℃ 내지 +30℃의 범위인 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    단계(a)의 반응 온도가 0℃ 내지 +20℃의 범위인 방법.
  17. 제 1 항에 있어서,
    단계(b)의 반응 온도가 +30℃ 내지 +180℃의 범위인 방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    단계(b)의 반응 온도가 +70℃ 내지 +120℃의 범위인 방법.
  19. 삭제
  20. 삭제
  21. 제 1 항에 있어서,
    단계(a)의 상기 중간체가 화학식(Ia)로 표시되는 방법:
    화학식Ia
    Figure 112007008243301-pct00015
    상기 식에서,
    R은 수소 또는 치환기이고;
    Ra 및 Rb는 치환기이고;
    n은 0 내지 4로부터 선택되고;
    m은 0 내지 5로부터 선택되고;
    X는 이탈기이다.
  22. 제 1 항에 있어서,
    단계(a)의 상기 중간체가 화학식(Ib)로 표시되는 방법:
    화학식(Ib)
    Figure 112007008243301-pct00016
    상기 식에서,
    R은 수소 또는 치환체이고;
    Ra 및 Rb는 치환기이고;
    n은 0 내지 4로부터 선택되고;
    m은 0 내지 5로부터 선택되고;
    X는 이탈기이다.
  23. 제 1 항에 있어서,
    단계(a)의 상기 중간체가 화학식(IIa)로 표시되는 방법:
    화학식(IIa)
    Figure 112007008243301-pct00017
    상기식에서,
    Ra 및 Rb는 치환기이고;
    n은 0 내지 4로부터 선택되고;
    m은 0 내지 5로부터 선택되고;
    X는 이탈기이다.
  24. 제 1 항에 있어서,
    단계(a)의 상기 중간체가 화학식(IIb)로 표시되는 방법:
    화학식(IIb)
    Figure 112007008243301-pct00018
    상기식에서,
    Ra 및 Rb는 치환기이고;
    n은 0 내지 4로부터 선택되고;
    m은 0 내지 5로부터 선택되고;
    X는 이탈기이다.
  25. 제 1 항에 있어서,
    상기 나프타센 화합물이 화학식(IIIa)로 표시되는 방법:
    화학식(IIIa)
    Figure 112007008243301-pct00019
    상기식에서,
    R은 수소 또는 치환체이고;
    Ra 및 Rb는 치환기이고;
    n은 0 내지 4로부터 선택되고;
    m은 0 내지 5로부터 선택된다.
  26. 제 1 항에 있어서,
    상기 나프타센 화합물이 화학식(IIIb)로 표시되는 방법:
    화학식(IIIb)
    Figure 112007008243301-pct00020
    상기 식에서,
    Ra 및 Rb는 치환기이고;
    n은 0 내지 4로부터 선택되고;
    m은 0 내지 5로부터 선택된다.
  27. 제 1 항에 있어서,
    상기 프로파길 알코올 화합물이 화학식(IVa)로 표시되는 방법:
    화학식(IVa)
    Figure 112007008243301-pct00021
    상기식에서,
    R은 수소 또는 치환체이고;
    Ra 및 Rb는 치환기이고;
    n은 0 내지 4로부터 선택되고;
    m은 0 내지 5로부터 선택된다.
  28. 제 1 항에 있어서,
    상기 프로파길 알코올 화합물이 화학식(IVb)로 표시되는 방법:
    화학식(IVb)
    Figure 112007008243301-pct00022
    상기 식에서,
    Ra 및 Rb는 치환기이고;
    n은 0 내지 4로부터 선택되고;
    m은 0 내지 5로부터 선택된다.
  29. 제 21 항에 있어서,
    X가 Cl, Br, 아세테이트(OAc), 알칸설포네이트 및 포스페이트로부터 선택되는 방법.
  30. 제 22 항에 있어서,
    X가 Cl, Br, 아세테이트(OAc), 알칸설포네이트 및 포스페이트로부터 선택되는 방법.
  31. 제 21 항에 있어서,
    X가 Cl 및 메탄설포네이트(CH3SO3)로부터 선택되는 방법.
  32. 제 22 항에 있어서,
    X가 Cl 및 메탄설포네이트(CH3SO3)로부터 선택되는 방법.
  33. 제 25 항에 있어서,
    R이 알킬, 카보사이클릭 및 헤테로사이클릭기로부터 선택된 하나를 포함하는 방법.
  34. 제 26 항에 있어서,
    n 및 m이 각각 하나 이상이고, Ra 및 Rb가 각각 수소, 시아노, 니트로, 할로겐, 하이드록시, 알킬, 알케닐, 알콕시, 아릴, 아릴옥시, 아실, 옥시설포닐, 아실옥시, 옥시카보닐, 카복시, 설폭사이드, 티오, 설파모일, 설폰아미도, 설포닐, 카바모일, 카본아미도, 우레이도 및 트리플루오로메틸기로부터 선택되는 방법.
  35. 제 26 항에 있어서,
    Ra 및 Rb가 각각 카보사이클릭 또는 헤테로사이클릭 고리를 형성할 수 있는 방법.
  36. 제 26 항에 있어서,
    Ra 및 Rb가 각각 아릴 고리를 형성할 수 있는 방법.
  37. 제 26 항에 있어서,
    Ra 및 Rb가 각각 퓨릴, 이미다졸릴, 피라졸릴, 피리딜, 피롤릴, 티에닐 또는 트리아졸릴 고리를 형성할 수 있는 방법.
  38. 제 26 항에 있어서,
    산 제거제가 단계(a)에 존재하는 방법.
  39. 제 26 항에 있어서,
    상기 산 제거제가 아민인 방법.
  40. 제 26 항에 있어서,
    상기 무기 염기가 금속의 염기성 염인 방법.
  41. 제 26 항에 있어서,
    상기 무기 염기가 주기율표의 1 및 2족으로부터 선택된 금속의 염기성 염인 방법.
  42. 제 26 항에 있어서,
    상기 무기 염기가 금속 또는 비금속 카보네이트인 방법.
  43. 삭제
  44. 삭제
  45. 제 26 항에 있어서,
    단계(a)의 온도가 -30℃ 내지 +30℃의 범위인 방법.
  46. 제 26 항에 있어서,
    단계(b)의 온도가 +30℃ 내지 +180℃의 범위인 방법.
  47. 제 26 항에 있어서,
    상기 이탈기의 형성이 가능한 시약이 티오닐 클로라이드, 티오닐 브로마이드, 포스포로스 펜타클로라이드, 포스포로스 트리클로라이드, 포스포로스 트리브로마이드, 포스포로스 옥시클로라이드, 아세틸 클로라이드 및 알칸설포닐 클로라이드로부터 선택되는 하나를 포함하는 방법.
  48. 제 23 항에 있어서,
    X가 Cl, Br, 아세테이트(OAc), 알칸설포네이트(CH3SO3) 및 포스페이트로부터 선택되는 방법.
  49. 제 24 항에 있어서,
    X가 Cl, Br, 아세테이트(OAc), 알칸설포네이트(CH3SO3) 및 포스페이트로부터 선택되는 방법.
  50. 제 1 항에 있어서,
    단계(b)를 불활성 분위기로 하는 방법.
  51. 제 26 항에 있어서,
    단계(b)를 불활성 분위기로 하는 방법.
  52. 제 1 항에 있어서,
    단계(a)의 반응 시간이 5분 내지 3시간인 방법.
  53. 제 1 항에 있어서,
    단계(a)의 반응 시간이 10분 내지 30분인 방법.
  54. 제 1 항에 있어서,
    단계(b)의 반응 혼합물이 1 내지 48시간 동안 가열되는 방법.
  55. 제 1 항에 있어서,
    단계(b)의 반응 혼합물이 1 내지 8시간 동안 가열되는 방법.
  56. 제 1 항에 있어서,
    단계(b)의 반응 혼합물이 4 내지 5시간 동안 가열되는 방법.
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