KR101832534B1 - 디아민 전구체 화합물의 제조 방법 - Google Patents

디아민 전구체 화합물의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

저렴한 원료로부터 간편하고 또한 효율적으로 폴리아믹산 및/또는 폴리이미드의 제조 원료인 디아민의 전구체 화합물인 니트로 화합물을 제조하는 방법을 제공한다.
반응식 (1) 에 따라 화합물 1 (식 중, R1 은 -CH2COOR, 또는 -CH2Ph(-Z)m (Z 는 페닐기 (Ph) 의 치환기이고, m 은 0 ∼ 5 이다) 이고, R 은 저급 알킬기 혹은 알칼리 금속 원자이다) 을, 이탄산디-tert-부틸 ((Boc)2O) 과 반응시켜 화합물 2 를 제조하고, 이어서, 화합물 2 를 반응식 (2) 에 따라 H-A-CH2-X (식 중, A 는 -C≡C- 또는 -CH=CH- 이고, X 는 탈리성 치환기이다) 와 반응시켜 화합물 3 을 제조하고, 이어서, 화합물 3 을 반응식 (3) 에 따라 화합물 4 (식 중, Y 는 탈리성 치환기이다) 와 커플링 반응시켜 화합물 5 를 제조한다.
(화학식 1)

Description

디아민 전구체 화합물의 제조 방법{METHOD FOR PREPARING DIAMINE PRECURSOR COMPOUND}
본 발명은 액정 배향제 등에 사용되는 폴리이미드의 제조 원료인 특정 디아민 화합물의 전구체인 니트로 화합물을, 저렴한 원료로부터 간편하고 효율적으로 제조하는 신규 방법에 관한 것이다.
폴리이미드는 그 특장인 높은 기계적 강도, 내열성, 절연성, 내용제성을 위해서, 액정 표시 소자나 반도체에 있어서의 보호 재료, 절연 재료, 컬러 필터 등의 전자 재료로서 널리 사용되고 있다. 특히, 최근에는 폴리이미드는 액정 텔레비전, 액정 디스플레이 등에 사용되는 액정 표시 소자에 있어서 액정의 배열 상태를 제어하기 위한 액정 배향막을 형성하는 액정 배향제로서도 널리 사용되고 있다.
액정 배향막은 폴리아미드산 (폴리아믹산) 등의 폴리이미드 전구체나 가용성 폴리이미드를 주성분으로 하는 액정 배향제 용액을 유리 등의 전극 기판에 도포하고 소성함으로써 얻어지는 폴리이미드막의 표면을, 면, 나일론, 폴리에스테르 등의 천으로 한쪽 방향으로 문지르는, 이른바 러빙 처리를 실시함으로써 형성된다.
폴리이미드막의 러빙 처리는 액정 배향막의 특성을 발휘하는 데에 필요하지만, 이 러빙 처리에 있어서는 액정 배향막의 표면의 흠집, 발진, 기계적인 힘이나 정전기의 영향에 의한 배향 처리의 면내 불균일성 등의 여러 가지 문제가 발생되는 것이 명확해지고 있다. 특히, 최근에는 액정 표시 소자의 고성능화, 고정세화(高精細化), 대형화에 대한 요구 등으로부터, 러빙 처리에 있어서 발생하는 문제에 대한 대응이 더욱 엄격하게 요구되고 있다.
한편으로, 폴리이미드계의 액정 배향막의 러빙 처리에 있어서, 흠집의 발생이나, 막의 박리를 억제한 액정 배향막을 얻는 방법이 여러 가지 제안되어 있다. 예를 들어, 폴리아미드산 및/또는 폴리이미드에 에폭시기를 갖는 화합물, 에폭시기와 에폭시기 이외의 반응성기를 갖는 화합물 등의 가교제를 첨가한 액정 배향제를 사용한 방법이 제안되어 있다 (특허문헌 1, 특허문헌 2 참조).
본 출원인은 먼저, 이러한 러빙 처리에 있어서도 흠집이 생기기 어려운 폴리이미드로서, 특정 디아민 화합물을 사용하는 폴리이미드계의 액정 배향제를 제안하였다 (특허문헌 3 참조). 이 액정 배향제는 가열에 의해 탈리되는 t-부톡시카르보닐기에 의해 보호된 디아민 화합물을 사용하고, 이것을 테트라카르복실산 2무수물과 반응시켜 얻어지는 폴리아미드산 및/또는 폴리이미드를 포함하는 것이다. 이 액정 배향제의 경우, 그 제조에 있어서의 소성 과정에 있어서, 가열에 의해 t-부톡시카르보닐기가 탈리되고, 반응성이 높은 지방족 아민이 생성되며, 이 지방족 아민이 가교점이 되어 막의 표면을 강고한 것으로 하여, 러빙 처리에 의해서도 흠집이 생기기 어려운 액정 배향막을 제공할 수 있다.
상기 특허문헌 3 에 개시되는 폴리아미드산 및/또는 폴리이미드의 제조에서는 tert-부톡시카르보닐기 (제 3 급 부톡시카르보닐기, 이하, Boc 기라고도 한다) 를 갖는 디아민 화합물로서, 하기 식 21 로 나타내는 디아민 화합물이 사용된다. 이 디아민 화합물의 출발 원료는 하기에 나타내는 바와 같이 고가이고, 입수성이 부족한 프로파르길아민 (HC≡CCH2NH2) 이다. 게다가, 디아민 화합물의 전구체 화합물인 니트로 화합물의 정제에서는, 공업적 제조의 실시에는 부적합한 칼럼 조작이 필요해지고 있다.
[화학식 1]
Figure 112013022675864-pct00001
일본 공개특허공보 평9-146100호 일본 공개특허공보 2007-11221호 국제 공개 WO2010/050523호 팜플렛
본 발명은 액정 배향제 등에 사용되는 폴리아미드산 및/또는 폴리이미드의 원료인 tert-부톡시카르보닐기 (Boc 기) 를 갖는 디아민 화합물의 전구체인 니트로 화합물을, 저렴한 원료로부터, 간편하고 또한 효율적으로 제조하는 신규 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 디아민 화합물의 전구체 화합물인 니트로 화합물로부터 tert-부톡시카르보닐기를 갖는 디아민 화합물을 제조하는 방법도 제공한다.
본 발명은 상기 목적을 달성하기 위해서 예의 연구를 진행한 결과, 이하를 요지로 하는 신규 제조 방법에 이른 것이다. 이러한 제조 방법은 후기하는 바와 같이, 그 과정에서는 신규 화합물을 포함하는 것이다.
1. 하기의 반응식 (1) 에 따라 식 1 로 나타내는 화합물 (식 중, R1 은 -CH2COOR, 또는 -CH2Ph(-Z)m (Z 는 페닐기 (Ph) 의 치환기이고, m 은 0 ∼ 5 이다) 이고, R 은 저급 알킬기 혹은 알칼리 금속 원자이며, Ph 는 페닐기이다) 을, 이탄산디-tert-부틸 ((Boc)2O) 과 반응시켜 식 2 로 나타내는 화합물을 제조하고,
얻어진 식 2 로 나타내는 화합물을, 하기의 반응식 (2) 에 따라 염기의 존재하에, H-A-CH2-X (식 중, A 는 -C≡C- 또는 -CH=CH- 이고, X 는 탈리성 치환기이다) 로 나타내는 화합물과 반응시켜 식 3 으로 나타내는 화합물을 제조하고,
이어서, 얻어진 식 3 으로 나타내는 화합물을, 하기의 반응식 (3) 에 따라 식 4 로 나타내는 화합물 (식 중, Y 는 탈리성 치환기이다) 과 커플링 반응시켜 식 5 로 나타내는 디아민 전구체 화합물을 제조하는 방법.
[화학식 2]
Figure 112013022675864-pct00002
2. 식 1 로 나타내는 화합물이 글리신tert-부틸에스테르 혹은 그 염, 또는 벤질아민 혹은 그 염인 상기 1 에 기재된 방법.
3. 상기 커플링 반응이 금속 착물, 배위자, 및 염기의 공존하에 행해지는 상기 1 또는 2 에 기재된 방법.
4. 상기 커플링 반응이 3 급 포스핀 또는 3 급 포스파이트를 배위자로서 포함하는 팔라듐 착물의 공존하에 행해지는 상기 1 ∼ 3 중 어느 하나에 기재된 방법.
5. 식 4 로 나타내는 화합물에서의 Y 가 Br, I, 또는 트리플루오로메탄술폰산에스테르기인 상기 1 ∼ 4 중 어느 하나에 기재된 방법.
6. H-A-CH2-X 로 나타내는 화합물에서의 X 가 할로겐, 또는 술폰산에스테르기인 상기 1 ∼ 5 중 어느 하나에 기재된 방법.
7. H-A-CH2-X 로 나타내는 화합물이 프로파르길할라이드, 또는 알릴할라이드인 상기 1 에 기재된 방법.
8. 상기 1 ∼ 7 중 어느 하나에 기재된 방법으로 얻어지는 식 5 로 나타내는 화합물을, 하기의 반응식 (4) 에 따라 환원하여 식 6 (식 중, R2 는 수소 원자 또는 -CH2COOR 이고, R 은 저급 알킬기이다) 으로 나타내는 디아민 화합물을 제조하는 방법.
[화학식 3]
Figure 112013022675864-pct00003
9. 하기 식으로 나타내는 에스테르 화합물.
[화학식 4]
Figure 112013022675864-pct00004
10. 하기의 어느 식으로 나타내는 니트로 화합물.
[화학식 5]
Figure 112013022675864-pct00005
본 발명에 의하면, 저렴한 출발 원료로부터 간편하고 또한 효율적으로 액정 배향제 등에 사용되는 폴리아미드산 및/또는 폴리이미드의 원료인 tert-부톡시카르보닐기를 갖는 디아민 화합물의 전구체 화합물인 니트로 화합물을 제조하는 신규 방법이 제공된다.
또, 본 발명에 의하면, 제조된 디아민 화합물의 전구체 화합물의 니트로 화합물로부터 tert-부톡시카르보닐기를 갖는 디아민 화합물을 제조하는 방법이 제공된다.
또한, 본 발명에 의하면, 하기의 신규 화합물이 제공된다.
[화학식 6]
Figure 112013022675864-pct00006
이하에, 본 발명에 대해 더욱 상세하게 설명한다.
A. 하기 식 1 로 나타내는 화합물을 원료로 한 하기 식 2 로 나타내는 화합물의 제조
식 1 로 나타내는 화합물을 원료로 하고, 이것을 (Boc)2O (이탄산디tert-부틸) 와 반응시킴으로써, 반응식 (1) 에 따라 식 2 로 나타내는 화합물이 제조된다.
식 1 중 R1 은, -CH2COOR, 또는 -CH2Ph(-Z)m (Z 는 페닐기 (Ph) 상의 치환기이며, m 은 0 ∼ 5 이다) 이고, R 은 저급 알킬기 또는 알칼리 금속 원자이며, Ph 는 페닐기이다.
여기서, 저급 알킬기란, 탄소수 1 ∼ 6 의 알킬기, 바람직하게는 탄소수 1 ∼ 4 의 알킬기이며, 특히 -CH2CO2-tert-Bu (tert-부틸기) 가 바람직하다. 알칼리 금속으로는, 리튬, 나트륨 또는 칼륨이 바람직하고, 특히 나트륨 또는 칼륨이 바람직하다.
Z 는 페닐기 상의 치환기로서, 불소 원자, 니트로기, 카르복실기, 에스테르기, 시아노기 또는 C1 -4 알콕시카르보닐기이며, 메톡시기 또는 니트로기가 바람직하다.
m 은 0 ∼ 5 이며, 0 ∼ 2 가 바람직하다.
식 1 로 나타내는 화합물은, R1 이 -CH2CO2-tert-Bu 인 경우, 글리신-tert-부틸에스테르 혹은 그 염이고, R1 이 -CH2Ph 인 경우, 벤질아민 혹은 그 염이다. 이들 글리신-tert-부틸에스테르 혹은 그 염, 및 벤질아민 혹은 그 염은, 프로파르길아민 (HC≡CCH2NH2) 등과 달리 입수가 용이하고, 저렴하다.
[화학식 7]
Figure 112013022675864-pct00007
상기 식 2 로 나타내는 화합물을 얻는 반응은, 바람직하게는 염기의 존재하에 실시된다. 염기로는, 수산화나트륨, 수산화칼륨, 수산화리튬, 탄산수소나트륨, 탄산수소칼륨, 인산칼륨, 탄산나트륨, 탄산칼륨, 탄산리튬, 탄산세슘 등의 무기 염기 ; 트리메틸아민, 트리에틸아민, 트리프로필아민, 트리이소프로필아민, 트리부틸아민, 디이소프로필에틸아민, 피리딘, 퀴놀린, 콜리딘 등의 아민류 ; 수소화나트륨, 수소화칼륨, tert-부톡시나트륨, tert-부톡시칼륨 등을 사용할 수 있다.
식 1 로 나타내는 화합물로서 유리의 아민을 사용하는 경우에는, 염기의 존재가 없어도 반응은 진행되지만, 염기를 사용하는 경우에는, 반응의 후처리의 조작성을 고려하여, 아민류의 사용이 바람직하다.
반응 용매로는, 반응 조건하에 있어서 안정적이며, 불활성이고, 목적으로 하는 반응을 방해하지 않는 용매이면 모두 사용할 수 있다. 예를 들어, 디메틸포름아미드, 디메틸술폭사이드, 디메틸아세테이트, N-메틸피롤리돈 등의 비프로톤성 극성 유기 용매 ; 디에틸에테르, 이소프로필에테르, THF (테트라하이드로푸란), TBME (tert-부틸메틸에테르), CPME (시클로펜틸메틸에테르), 디옥산 등의 에테르 ; 펜탄, 헥산, 헵탄, 석유 에테르 등의 지방족 탄화수소 ; 벤젠, 톨루엔, 자일렌, 메시틸렌, 클로로벤젠, 디클로로벤젠, 니트로벤젠, 테트랄린 등의 방향족 탄화수소 ; 클로로포름, 디클로로메탄, 사염화탄소, 디클로로에탄 등의 할로겐계 탄화수소 ; 아세트산메틸, 아세트산에틸, 아세트산부틸, 프로피온산메틸 등의 저급 지방산 에스테르 ; 아세토니트릴, 프로피오니트릴, 부티로니트릴 등의 니트릴 등을 사용할 수 있다.
이들 용매는, 반응이 일어나기 용이함 등을 고려하여 적절히 선택할 수 있고, 1 종 단독으로 또는 2 종 이상 혼합하여 사용할 수 있다. 상기 용매는 적당한 탈수제나 건조제를 이용하여 물을 함유하지 않는 용매로서 사용할 수도 있다.
반응 온도는, 바람직하게는 -100 ℃ 이상부터 사용하는 반응 용매의 비점 온도까지의 온도 범위를 선택할 수 있는데, 보다 바람직하게는 -50 ∼ 150 ℃, 특히 바람직하게는 0 ∼ 60 ℃ 이다. 반응 시간은 0.1 ∼ 1000 시간, 보다 바람직하게는 0.5 ∼ 50 시간이다.
상기 반응식 (1) 에 의해 얻어진 식 2 로 나타내는 화합물은, 증류, 재결정, 또는 실리카 겔 등의 칼럼 크로마토그래피 등으로 정제해도 되지만, 정제하지 않고 그대로 다음 공정에 사용해도 된다.
이와 같이 하여 제조되는 식 2 로 나타내는 화합물의 바람직한 예는, Boc-NHCH2COOtert-Bu, 또는 Boc-NHCH2Ph(-Z)m (단, Z 는 페닐기 상의 치환기로서, 불소 원자, 니트로기, 카르복실기, 에스테르기, 시아노기 또는 C1 -4 알콕시카르보닐기이며, m 은 0 ∼ 5 이다) 이다.
B. 하기 식 2 로 나타내는 화합물로부터 하기 식 3 으로 나타내는 화합물의 제조
상기 반응식 (1) 에 의해 얻어진 식 2 로 나타내는 화합물로부터는, 염기의 존재하에, H-A-CH2-X (식 중 A 는, -C≡C- 또는 -CH=CH- 이며, X 는 탈리 능력이 있는 치환기이다) 와 반응시킴으로써, 하기의 반응식 (2) 에 따라 식 3 으로 나타내는 화합물이 제조된다.
[화학식 8]
Figure 112013022675864-pct00008
상기 H-A-CH2-X 는, A 가 -C≡C- 인 경우는 프로파르길화제이며, 또 A 가 -CH=CH- 인 경우는 알릴화제이다. X 는 탈리 능력이 있는 치환기이며, 예를 들어 F, Cl, Br, I 등의 할로겐 ; p-톨루엔술폰산에스테르기 (-OSO2C6H4-p-CH3), 메탄술폰산에스테르기 (-OSO2CH3), 트리플루오로메탄술폰산에스테르기 (-OSO2CF3) 등의 술폰산에스테르기류 ; 아세트산에스테르기 (-OCOCH3), 벤조산에스테르기 (-OCOPh) 등의 유기산 에스테르기 ; 메톡시카르보닐옥시기 (-OCO2CH3), 에톡시카르보닐옥시기 (-OCO2CH2CH3), I-프로필옥시카르보닐옥시기 (-OCO2CH(CH3)2), 페녹시카르보닐옥시기 (-OCO2Ph) 로 대표되는 탄산에스테르기 등이다. 그 중에서도 반응성의 점에서 할로겐 또는 술폰산에스테르기가 바람직하다.
반응에 사용하는 염기로는, 수산화나트륨, 수산화칼륨, 수산화리튬, 탄산수소나트륨, 탄산수소칼륨, 인산칼륨, 탄산나트륨, 탄산칼륨, 탄산리튬, 탄산세슘 등의 무기 염기 ; tert-부톡시나트륨, tert-부톡시칼륨, 수소화나트륨, 수소화칼륨 등의 염기 ; 트리메틸아민, 트리에틸아민, 트리프로필아민, 트리이소프로필아민, 트리부틸아민, 디이소프로필에틸아민, 피리딘, 퀴놀린, 콜리딘 등의 아민을 사용할 수 있다. 그 중에서도 tert-부톡시나트륨, tert-부톡시칼륨, 수소화나트륨, 수소화칼륨 등이 바람직하다.
반응 용매로는, 반응 조건하에 있어서 안정적이고, 불활성이며, 목적으로 하는 반응을 방해하지 않는 용매이면 모두 사용할 수 있다. 예를 들어, 디메틸포름아미드, 디메틸술폭사이드, 디메틸아세테이트, N-메틸피롤리돈 등의 비프로톤성 극성 유기 용매 ; 디에틸에테르, 이소프로필에테르, THF, TBME, CPME, 디옥산 등의 에테르류 ; 펜탄, 헥산, 헵탄, 석유 에테르 등의 지방족 탄화수소류 ; 벤젠, 톨루엔, 자일렌, 메시틸렌, 클로로벤젠, 디클로로벤젠, 니트로벤젠, 테트랄린 등의 방향족 탄화수소류, 클로로포름, 디클로로메탄, 사염화탄소, 디클로로에탄 등의 할로겐계 탄화수소 ; 아세트산메틸, 아세트산에틸, 아세트산부틸, 프로피온산메틸 등의 저급 지방산 에스테르 ; 아세토니트릴, 프로피오니트릴, 부티로니트릴 등의 니트릴을 사용할 수 있다.
이들 용매는 반응이 일어나기 용이함 등을 고려하여 적절히 선택할 수 있고, 1 종 단독으로 또는 2 종 이상 혼합하여 사용할 수 있다. 또 경우에 따라서는, 상기 용매는 적당한 탈수제나 건조제를 이용하여 물을 함유하지 않는 용매로서 사용할 수도 있다.
또, 상기의 반응을 보다 효율적으로 진행시키기 위해, 요오드화테트라-n-부틸암모늄, 요오드화나트륨, 요오드화칼륨 등의 요오드화물을 첨가할 수도 있다.
반응 온도는 바람직하게는 -100 ℃ 이상부터 사용하는 반응 용매의 비점 온도까지의 온도 범위를 선택할 수 있는데, 보다 바람직하게는 -50 ∼ 150 ℃, 특히 바람직하게는 -20 ∼ 100 ℃ 이다. 반응 시간은 0.1 ∼ 1000 시간, 보다 바람직하게는 0.5 ∼ 50 시간이다.
상기 반응식 (2) 에 의해 얻어진 식 3 으로 나타내는 화합물은, 증류, 재결정, 또는 실리카 겔 등의 칼럼 크로마토그래피 등으로 정제해도 되지만, 정제하지 않고 그대로 다음 공정에 사용해도 된다.
이와 같이 하여 제조되는 식 3 으로 나타내는 화합물의 바람직한 예는, Boc-N(CH2C≡CH)CH2COOt-Bu, Boc-N(CH2C≡CH)CH2Ph(-Z)m, Boc-N(CH2CH=CH2)CH2COOt-Bu, 또는 Boc-N(CH2CH=CH2)CH2Ph(-Z)m 이다. 여기서, Z 는 페닐기 상의 치환기로서, 불소 원자, 니트로기, 카르복실기, 에스테르기, 시아노기 또는 C1 -4 알콕시카르보닐기이며, m 은 0 ∼ 5 이다.
식 3 으로 나타내는 화합물 중 이하의 에스테르 화합물은, 본 출원 전에 있어서 신규 화합물이다.
[화학식 9]
Figure 112013022675864-pct00009
C. 하기 식 3 으로 나타내는 화합물로부터 하기 식 5 로 나타내는 화합물의 제조
상기 반응식 (2) 에서 얻어진 식 3 으로 나타내는 화합물로부터는, 금속 착물, 배위자, 및 염기의 공존하에, 식 4 로 나타내는 화합물과, 소노가시라 반응 혹은 헤크 반응 등의 커플링 반응을 실시함으로써, 식 5 로 나타내는 화합물이 제조된다.
[화학식 10]
Figure 112013022675864-pct00010
식 4 로 나타내는 화합물에 있어서, Y 는, 탈리 능력이 있는 치환기이고, 예를 들어 F, Cl, Br, I 의 할로겐 ; p-톨루엔술폰산에스테르기 (-OSO2C6H4-p-CH3), 메탄술폰산에스테르기 (-OSO2CH3), 트리플루오로메탄술폰산에스테르기 (-OSO2CF3) 등의 술폰산에스테르기 등이 사용된다. 그 중에서도, 반응성 면에서, Br, I, 또는 트리플루오로메탄술폰산에스테르기가 바람직하다.
본 반응에 있어서는, 적당한 금속 착물과 배위자를 이용하여 금속 착물 촉매를 형성하고, 사용한다. 통상, 금속 착물로는, 팔라듐 착물이나 니켈 착물이 사용되고, 반응에 따라서는, 구리 촉매를 조촉매로서 공존시키는 것이 바람직하다.
금속 착물 촉매로는, 여러 가지 구조의 것을 사용할 수 있지만, 이른바 저원자가의 팔라듐 착물 또는 니켈 착물을 사용하는 것이 바람직하고, 특히 3 급 포스핀이나 3 급 포스파이트를 배위자로 하는 제로가 금속 착물 촉매가 바람직하다. 또, 반응계 중에서 용이하게 제로가 금속 착물 촉매로 변환되는 적당한 전구체를 사용할 수도 있다. 또한, 반응계 중에서, 3 급 포스핀이나 3 급 포스파이트를 배위자로서 포함하지 않는 금속 착물과, 배위자인 3 급 포스핀이나 3 급 포스파이트를 혼합하고, 3 급 포스핀이나 3 급 포스파이트를 배위자로 하는 저원자가 금속 착물 촉매를 생성시킬 수도 있다.
배위자인 3 급 포스핀 또는 3 급 포스파이트로는, 예를 들어 트리페닐포스핀, 트리-o-톨릴포스핀, 디페닐메틸포스핀, 페닐디메틸포스핀, 1,2-비스(디페닐포스피노)에탄, 1,3-비스(디페닐포스피노)프로판, 1,4-비스(디페닐포스피노)부탄, 1,1'-비스(디페닐포스피노)페로센, 트리메틸포스파이트, 트리에틸포스파이트, 트리페닐포스파이트 등을 들 수 있다. 이들 배위자의 2 종 이상을 혼합하여 포함하는 금속 착물 촉매도 바람직하게 사용된다.
금속 착물 촉매로서 3 급 포스핀이나 3 급 포스파이트를 포함하지 않는 팔라듐 착물과, 3 급 포스핀 또는 3 급 포스파이트를 포함하는 금속 착물을 조합하여 사용하는 것도 바람직하다. 이 경우, 상기 배위자를 추가로 조합해도 된다. 3 급 포스핀이나 3 급 포스파이트를 포함하지 않는 팔라듐 착물로는, 비스(벤질리덴아세톤)팔라듐, 트리스(벤질리덴아세톤)디팔라듐, 비스(아세토니트릴)디클로로팔라듐, 비스(벤조니트릴)디클로로팔라듐, 아세트산팔라듐, 염화팔라듐, 팔라듐-활성탄 등을 들 수 있다. 또, 3 급 포스핀이나 3 급 포스파이트를 배위자로서 포함하는 팔라듐 착물로는, (에틸렌)비스(트리페닐포스핀)팔라듐, 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐, 비스(트리페닐포스핀)디클로로팔라듐 등을 들 수 있다.
이들 팔라듐 착물의 사용량은, 이른바 촉매량이면 되고, 바람직하게는 식 4 로 나타내는 화합물에 대해 20 몰％ 이하이며, 특히 바람직하게는 10 몰％ 이하이다. 동시에 조촉매로서 사용되는 구리 촉매는 1 가의 것이 바람직하고, 예를 들어 염화 구리 (I), 브롬화 구리 (I), 요오드화 구리 (I), 아세트산 구리 (I) 등을 들 수 있다.
염기로는, 수산화나트륨, 수산화칼륨, 수산화리튬, 탄산수소나트륨, 탄산수소칼륨, 인산칼륨, 탄산나트륨, 탄산칼륨, 탄산리튬, 탄산세슘 등의 무기 염기 ; 메틸아민, 디메틸아민, 트리메틸아민, 에틸아민, 디에틸아민, 트리에틸아민, 프로필아민, 디프로필아민, 트리프로필아민, 이소프로필아민, 디이소프로필아민, 트리이소프로필아민, 부틸아민, 디부틸아민, 트리부틸아민, 디이소프로필에틸아민, 피리딘, 이미다졸, 퀴놀린, 콜리딘, 피롤리딘, 피페리딘, 모르폴린, N-메틸모르폴린 등의 아민 ; 아세트산나트륨, 아세트산칼륨, 아세트산리튬 등을 사용할 수 있다.
원료인 식 3 으로 나타내는 화합물의 A 가 -C≡C- 인 말단 아세틸렌 화합물의 경우에는, 미리, 염기로서 유기 리튬, 유기 마그네슘, 유기 아연 등을 이용하여 금속 아세틸리드 (LnM-C≡C-, 식 중 M 은 금속, L 은 배위자, n 은 제로가 아닌 정수) 로 해 두고, 이 금속 아세틸리드를 반응에 사용하는 것도 가능하다. M 으로는, Li, Mg, Zn, Sn, B 등을 들 수 있다. L 로는, F, Cl, Br, I, OH, C1 -6 알콕시 등을 들 수 있다.
반응 용매로는, 당해 반응 조건하에서 안정적이고, 불활성이며, 반응을 방해하지 않는 것이면 모두 사용할 수 있다. 반응 용매로서 물, 알코올류, 아민류, 비프로톤성 극성 유기 용매 (DMF (디메틸포름아미드), DMSO (디메틸술폭사이드), DMAc (디메틸아세트아미드), NMP (N-메틸피롤리돈) 등), 에테르류 (Et2O, i-Pr2O, TBME, CPME, THF, 디옥산 등), 지방족 탄화수소류 (펜탄, 헥산, 헵탄, 석유 에테르 등), 방향족 탄화수소류 (벤젠, 톨루엔, 자일렌, 메시틸렌, 클로로벤젠, 디클로로벤젠, 니트로벤젠, 테트랄린 등), 할로겐계 탄화수소류 (클로로포름, 디클로로메탄, 사염화탄소, 디클로로에탄 등), 저급 지방산 에스테르류 (아세트산메틸, 아세트산에틸, 아세트산부틸, 프로피온산메틸 등), 니트릴류 (아세토니트릴, 프로피오니트릴, 부티로니트릴 등) 등을 사용할 수 있다. 이들 용매는, 반응이 일어나기 쉬운 것 등을 고려하여 적절히 선택할 수 있고, 1 종 단독으로 또는 2 종 이상 혼합하여 사용할 수 있다. 또 경우에 따라서는, 상기 용매는, 적당한 탈수제나 건조제를 이용하여 물을 함유하지 않는 용매로서 사용할 수도 있다.
반응 온도는 바람직하게는 -100 ℃ 이상으로부터 사용하는 반응 용매의 비점 온도까지의 온도 범위를 선택할 수 있지만, 보다 바람직하게는 -50 ∼ 200 ℃, 특히 바람직하게는 20 ∼ 150 ℃ 이다. 반응 시간은, 0.1 ∼ 1000 시간, 보다 바람직하게는 0.5 ∼ 100 시간이다.
상기 반응식 (3) 에 의해 얻어진 식 5 로 나타내는 화합물은, 증류, 재결정, 또는 실리카 겔 등의 칼럼 크로마토그래피 등으로 정제하는 것이 바람직하다. 또한, 재결정은 가능한 한 저온에서 실시하는 것이 바람직하다.
이와 같이 하여 제조되는 식 5 로 나타내는 화합물 중, 이하의 3 종의 화합물은, 본 출원 전에 있어서 신규 화합물이다.
[화학식 11]
Figure 112013022675864-pct00011
D. 하기 식 5 로 나타내는 화합물로부터의 하기 식 6 으로 나타내는 디아민의 제조
[화학식 12]
Figure 112013022675864-pct00012
상기 반응식 (3) 에서 얻어진 식 5 로 나타내는 화합물로부터는, 그 벤젠 고리가 갖는 니트로기, 및 그 측사슬 부분의 불포화 결합, 또한 구조에 따라서는 벤질기가 환원되고, 상기 반응식 (4) 에 따라, 식 6 으로 나타내는 디아민이 제조된다. 식 6 으로 나타내는 화합물에 있어서, 식 5 로 나타내는 화합물의 R1 이 벤질기인 경우에는, R2 는 수소 원자이고, R1 이 CH2COOR 인 경우에는, R2 도 CH2COOR 이다. R 은 저급 알킬기이고, 이 경우의 저급 알킬기에 대해서는, R1 의 경우와 동일한 설명이 적용된다.
상기 식 5 로 나타내는 화합물의 환원 방법으로는, 촉매로서 팔라듐-활성탄이나 백금-활성탄 등을 이용하는 수소 첨가 반응, Fe, Sn, Zn 이나 이들의 염과 프로톤의 공존하에서 실시하는 환원 반응, 포름산을 수소원으로 하는 환원 반응, 하이드라진을 수소원으로 하는 반응 등이 있다. 또, 이들 반응을 조합하여 실시할 수도 있다.
상기에 예시한 환원 반응 중, 기질이 식 5 로 나타내는 화합물의 구조와 환원 반응의 반응성을 고려하면, 수소 첨가 반응의 사용이 바람직하다.
사용하는 촉매로는, 시판품으로서 입수할 수 있는 활성탄 담지 금속, 예를 들어 팔라듐-활성탄, 백금-활성탄, 로듐-활성탄 등이 있다. 또, 수산화팔라듐, 산화백금, 라니니켈 등 반드시 활성탄 담지형 금속 촉매가 아니어도 된다. 일반적으로 널리 사용되고 있는 팔라듐-활성탄의 사용으로도 양호한 결과가 얻어진다.
반응 용매로는, 반응 조건하에서 안정적이고, 불활성이며, 목적으로 하는 반응을 방해하지 않는 용매이면 모두 사용할 수 있다. 예를 들어, 디메틸포름아미드, 디메틸술폭사이드, 디메틸아세테이트, N-메틸피롤리돈 등의 비프로톤성 극성 유기 용매 ; 디에틸에테르, 이소프로필에테르, THF, TBME, CPME, 디옥산 등의 에테르 ; 펜탄, 헥산, 헵탄, 석유 에테르 등의 지방족 탄화수소 ; 벤젠, 톨루엔, 자일렌, 메시틸렌, 클로로벤젠, 디클로로벤젠, 니트로벤젠, 테트랄린 등의 방향족 탄화수소, 클로로포름, 디클로로메탄, 사염화탄소, 디클로로에탄 등의 할로겐계 탄화수소 ; 아세트산메틸, 아세트산에틸, 아세트산부틸, 프로피온산메틸 등의 저급 지방산 에스테르 ; 아세토니트릴, 프로피오니트릴, 부티로니트릴 등의 니트릴을 사용할 수 있다.
이들 용매는, 반응이 일어나기 쉬운 것 등을 고려하여 적절히 선택할 수 있고, 1 종 단독으로 또는 2 종 이상 혼합하여 사용할 수 있다. 또 경우에 따라서는, 상기 용매는, 적당한 탈수제나 건조제를 이용하여 물을 함유하지 않는 용매로서 사용할 수도 있다.
상기 환원 반응을 보다 효과적으로 진행시키기 위해, 활성탄의 공존하에서 반응을 실시할 수도 있다. 이 경우에 사용하는 활성탄의 양은 특별히 한정되지 않지만, 식 5 로 나타내는 화합물에 대해 1 ∼ 20 중량％, 보다 바람직하게는 1 ∼ 10 중량％ 이다.
또한, 반응을 보다 효과적으로 진행시키기 위해, 가압하에서 반응을 실시할 수도 있다. 이 경우, 벤젠 핵의 환원을 피하기 위해, 바람직하게는 20 기압 (kgf) 정도의 가압 범위, 보다 바람직하게는 10 기압까지의 범위에서 반응을 실시한다.
반응 온도는, 바람직하게는 -100 ℃ 이상으로부터 사용하는 반응 용매의 비점 온도까지의 온도 범위를 선택할 수 있지만, 보다 바람직하게는 -50 ∼ 150 ℃, 특히 바람직하게는 0 ∼ 80 ℃ 이다. 반응 시간은 0.1 ∼ 1000 시간, 보다 바람직하게는 1 ∼ 200 시간이다.
상기 반응식 (4) 에 의해 얻어진 식 6 으로 나타내는 화합물은, 증류, 재결정, 또는 실리카 겔 등의 칼럼 크로마토그래피 등으로 정제하는 것이 바람직하다.
이와 같이 하여 제조되는 식 6 으로 나타내는 화합물의 바람직한 예는, R2 가 수소 원자 또는 CH2COOt-Bu 로 나타내어지는 화합물이다.
실시예
이하, 본 발명을 실시예에 의해 더욱 구체적으로 설명하지만, 이들 실시예에 의해 본 발명의 해석이 한정되는 것은 아니다. 또한, 실시예에서 채용한 분석 장치 및 분석 조건은, 하기와 같다.
1H-NMR 및 13C-NMR ;
장치 : Varian NMR System 400 NB (400 ㎒)
측정 용매 : CDCl3, DMSO-d6
기준 물질 : 테트라메틸실란 (TMS) (TMS 의 1H 의 δ 값을 0.0 ppm 으로 한다)
CDCl3 (CDCl3 의 13C 의 δ 값을 77.0 ppm 으로 한다)
실시예 1 (반응식 (1) 의 예)
[화학식 13]
Figure 112013022675864-pct00013
글리신 tert-부틸에스테르염산염 9 (10.0 g, 59.7 m㏖) 의 톨루엔 (46.2 ㎖) 현탁액을 60 ℃ 로 유지하고, 트리에틸아민 (6.51 g, 64.3 m㏖) 을 첨가하여 0.5 시간 교반하였다. 다음으로, 이탄산디-tert-부틸 (10.0 g, 45.9 m㏖) 의 톨루엔 (11.6 ㎖) 용액을 반응 혼합액에 적하하여 6 시간 반응시켰다.
이어서, 물 (30 ㎖) 을 첨가한 후, 유기층을 분리하였다. 그 후, 유기층으로부터 용매를 증류 제거하고, n-헥산으로 재결정을 실시하여, N-Boc-글리신-tert-부틸에스테르 10 을 얻었다 (10.6 g, 45.9 m㏖, 100 ％ 수율). 생성물의 구조는 1H-NMR 분석으로 확인하였다.
Figure 112013022675864-pct00014
실시예 2 (반응식 (1) 의 예)
[화학식 14]
Figure 112013022675864-pct00015
글리신 tert-부틸에스테르염산염 9 (1.258 ㎏, 7.505 ㏖) 의 톨루엔 (10 ℓ) 현탁액을 10 ℃ 로 유지하고, 트리에틸아민 (0.9113 ㎏, 9.006 ㏖) 을 첨가하여 1 시간 교반하였다. 다음으로, 이탄산디-tert-부틸 (1.474 ㎏, 6.754 ㏖) 을 반응 혼합액에 적하하여 3 시간 반응시켰다.
이어서, 물 (5 ℓ) 을 첨가하여 반응을 정지시킨 후, 유기층을 분리하였다. 그 후, 유기층으로부터 용매를 증류 제거시켜, 목적으로 하는 N-Boc-글리신-tert-부틸에스테르 10 (1.551 ㎏, 6.706 ㏖, 99 ％ 수율) 을 얻었다. 얻어진 N-Boc-글리신-tert-부틸에스테르 10 을 1H-NMR 분석으로 확인한 결과, 상기 서술한 실시예 1 에 있어서 얻어진 N-Boc-글리신-tert-부틸에스테르의 1H-NMR 과 완전히 일치하였다.
실시예 3 (반응식 (2) 의 예)
[화학식 15]
Figure 112013022675864-pct00016
N-Boc-글리신 tert-부틸에스테르 10 (150.0 g, 0.6485 ㏖) 의 톨루엔 (550 ㎖) 용액에 tert-부톡시칼륨 (80.05 g, 0.7134 ㏖) 의 THF (550 ㎖) 현탁액을 실온에서 적하하고, 그 혼합액을 10 분간 실온에서 교반하였다. 다음으로, 얻어진 반응 혼합액을 빙랭시키고, 요오드화테트라-n-부틸암모늄 (7.186 g, 0.01946 ㏖) 과 프로파르길브로마이드 (84.86 g, 0.7134 ㏖) 의 톨루엔 (200 ㎖) 용액을 이 차례대로 반응 혼합액에 첨가하였다.
얻어진 반응 혼합물을 실온에서 3 시간 교반한 후, 8 중량％ 의 염화암모늄 수용액 (500 ㎖) 을 첨가하여 반응을 정지시키고, 유기층을 분리하였다. 그 후, 유기층으로부터 용매를 증류 제거하여, 목적으로 하는 말단 아세틸렌 화합물 11 을 얻었다 (153.4 g, 0.5695 ㏖, 88 ％ 수율).
생성물인 말단 아세틸렌 화합물 11 의 구조는 1H-NMR 분석으로 확인하였다.
Figure 112013022675864-pct00017
실시예 4 (반응식 (2) 의 예)
[화학식 16]
Figure 112013022675864-pct00018
수소화나트륨 (55 중량％ 미네랄 오일 분산, 0.8490 g, 19.46 m㏖, 사용 전에 10 ㎖ 의 헥산으로 세정하여, 미네랄 오일을 제거하였다) 의 DMF (6 ㎖) 현탁액을 빙랭시키고, 이 용액에 N-Boc-글리신 tert-부틸에스테르 10 (3.000 g, 12.97 m㏖) 의 DMF (12 ㎖) 용액을 천천히 적하하였다.
얻어진 반응 혼합액을 실온에서 1 시간 교반한 후, 동일 온도에서 프로파르길브로마이드 (1.697 g, 14.27 m㏖) 의 DMF (12 ㎖) 용액을 반응 혼합액에 첨가하였다. 반응 혼합액을 실온으로 유지하며 18 시간 반응시킨 후, 빙랭하에서 물 (60 ㎖) 을 첨가하여 반응을 정지시켰다. 이어서, 헥산 (50 ㎖) 을 첨가하고, 분액하여 유기층을 분리하고, 수층은 헥산 (50 ㎖) 으로 2 회 추출하였다. 얻어진 유기층을 합쳐서 포화 식염수 (50 ㎖) 로 세정하고, 유기층을 분리하고, 황산마그네슘으로 건조시켰다. 황산마그네슘을 여과 채취하고, 얻어진 유기층으로부터 용매를 증류 제거하니, 목적으로 하는 화합물 11 이 얻어졌다 (2.605 g, 9.672 m㏖, 75 ％ 수율).
얻어진 화합물의 구조를 1H-NMR 분석으로 확인한 결과, 상기 실시예 3 에 있어서, t-BuOK 를 사용하여 얻어진 화합물 11 의 1H-NMR 과 완전히 일치하였다.
실시예 5 (반응식 (3) 의 예)
[화학식 17]
Figure 112013022675864-pct00019
2-요오드-4-니트로아닐린 12 (111.7 g, 0.4231 ㏖), 비스(트리페닐포스핀)팔라듐디클로라이드 (2.970 g, 0.004231 ㏖) 및 요오드화구리 (Ⅰ) (1.611 g, 0.008461 ㏖) 의 THF (500 ㎖) 현탁액에 실온에서 디에틸아민 (37.13 g, 0.5077 ㏖) 과 말단 아세틸렌 11 (152.9 g, 0.5680 ㏖) 의 THF (370 ㎖) 용액을 이 차례대로 첨가하였다. 이어서, 이 반응 혼합액을 40 ℃ 로 승온시켜 24 시간 교반하였다. 반응을 정지시키기 위해, 반응 혼합액을 물 (3850 ㎖) 에 주입하니 목적물은 결정화되었지만, 추가로 그대로 3 시간 교반하였다.
얻어진 반응 혼합액으로부터 목적물을 여과 채취하고, 건조시켜 미정제 물질을 얻었다. 얻어진 미정제 물질은 톨루엔을 사용하여 재결정을 실시하여, 목적으로 하는 니트로체 13 을 얻었다 (144.6 g, 0.3566 ㏖, 84 ％ 수율). 니트로 화합물 13 의 구조는 1H-NMR 분석으로 확인하였다.
Figure 112013022675864-pct00020
실시예 6 (반응식 (3) 의 예)
[화학식 18]
Figure 112013022675864-pct00021
2-요오드-4-니트로아닐린 12 (7.50 g, 28.4 m㏖), 비스(트리페닐포스핀)팔라듐디클로라이드 (99.6 ㎎, 0.142 m㏖) 및 요오드화구리 (Ⅰ) (54.1 ㎎, 0.284 m㏖) 의 아세트산에틸 (49.9 ㎖) 의 현탁액에 실온에서 디에틸아민 (10.4 g, 142 m㏖) 과 말단 아세틸렌 11 (11.5 g, 42.6 m㏖) 의 톨루엔 (28.9 ㎖) 용액을 이 차례대로 첨가하였다. 이어서, 이 반응 혼합액을 50 ℃ 로 승온시켜 6 시간 교반하였다.
얻어진 반응 혼합액에 활성탄 (0.750 g) 을 첨가하고, 50 ℃ 에서 활성탄과 반응 잔류물을 여과 제거하고, 여과액에 물 (22.5 ㎖) 을 첨가하여 유기상을 분리하였다. 다음으로, 유기상의 용매를 감압 증류 제거하고, 얻어진 미정제 물질에 톨루엔 (46.2 ㎖), 활성탄 (1.15 g) 을 첨가하고, 80 ℃ 를 초과하지 않는 온도에서 활성탄을 여과 제거하고, 여과액으로부터 목적물을 재결정하여 니트로체 13 을 얻었다 (10.3 g, 25.2 m㏖, 89 ％ 수율). 니트로 화합물 13 의 구조는 1H-NMR 분석으로 확인한 결과, 상기 서술한 실시예 5 에 있어서 얻어진 니트로 화합물 13 의 1H-NMR 과 완전히 일치하였다.
실시예 7 (반응식 (3) 의 예)
[화학식 19]
Figure 112013022675864-pct00022
2-요오드-4-니트로아닐린 12 (8.03 g, 30.4 m㏖), 비스(트리페닐포스핀)팔라듐디클로라이드 (213 ㎎, 0.304 m㏖) 및 요오드화구리 (Ⅰ) (116 ㎎, 0.608 m㏖) 의 톨루엔 (10.3 ㎖) 의 현탁액에 실온에서 디에틸아민 (11.1 g, 152 m㏖) 과 말단 아세틸렌 11 (12.3 g, 45.6 m㏖) 의 톨루엔 (34.2 ㎖) 용액을 이 차례대로 첨가하였다. 이어서, 이 반응 혼합액을 40 ℃ 로 승온시켜 1 시간 교반하였다.
얻어진 반응 혼합액에 아세트산에틸 (53.4 ㎖) 및 활성탄 (0.803 g) 을 첨가하고, 50 ℃ 에서 활성탄과 반응 잔류물을 여과 제거하고, 여과액에 물 (24.1 ㎖) 을 첨가하여 유기상을 분리하였다. 다음으로, 유기상의 용매를 감압 증류 제거하고, 얻어진 미정제 물질에 톨루엔 (35.6 ㎖), 활성탄 (1.23 g) 을 첨가하고, 100 ℃ 에서 활성탄을 여과 제거하고, 여과액으로부터 목적물을 재결정하여 니트로체 13 을 얻었다 (10.2 g, 25.2 m㏖, 83 ％ 수율). 니트로 화합물 13 의 구조는 1H-NMR 분석으로 확인한 결과, 상기 서술한 실시예 5 에 있어서 얻어진 니트로 화합물 13 의 1H-NMR 과 완전히 일치하였다.
실시예 8 (반응식 (3) 의 예)
[화학식 20]
Figure 112013022675864-pct00023
2-요오드-4-니트로아닐린 12 (5.00 g, 18.9 m㏖), 비스(트리페닐포스핀)팔라듐디클로라이드 (133 ㎎, 0.189 m㏖) 및 요오드화구리 (Ⅰ) (72.0 ㎎, 0.378 m㏖) 의 톨루엔 (7.6 ㎖) 현탁액에 실온에서 디(n-부틸)아민 (2.93 g, 22.7 m㏖) 과 말단 아세틸렌 11 (7.65 g, 28.4 m㏖) 의 톨루엔 (21.2 ㎖) 용액을 이 차례대로 첨가하였다. 이어서, 이 반응 혼합액을 40 ℃ 로 승온시켜 27 시간 교반하였다.
얻어진 반응 혼합액에 아세트산에틸 (33.3 ㎖) 및 활성탄 (0.500 g) 을 첨가하고, 50 ℃ 에서 활성탄과 반응 잔류물을 여과 제거하고, 여과액에 물 (15.0 ㎖) 을 첨가하여 유기상을 분리하였다. 다음으로, 유기상의 용매를 감압 증류 제거하고, 얻어진 미정제 물질에 톨루엔 (20.8 ㎖), 활성탄 (0.766 g) 을 첨가하고, 100 ℃ 에서 활성탄을 여과 제거하고, 여과액으로부터 목적물을 재결정하여 니트로체 13 을 얻었다 (5.48 g, 13.5 m㏖, 72 ％ 수율). 니트로 화합물 13 의 구조는 1H-NMR 분석으로 확인한 결과, 상기 서술한 실시예 5 에 있어서 얻어진 니트로 화합물 13 의 1H-NMR 과 완전히 일치하였다.
실시예 9 (반응식 (1 ∼ 3) 의 예)
[화학식 21]
Figure 112013022675864-pct00024
글리신 tert-부틸에스테르염산염 9 (10.02 g, 59.77 m㏖) 의 톨루엔 (46.2 ㎖) 현탁액을 20 ℃ 로 유지하고, 트리에틸아민 (6.680 g, 66.01 m㏖) 을 첨가하여 1 시간 교반하였다. 다음으로, 이탄산디-tert-부틸 (10.01 g, 45.86 m㏖) 의 톨루엔 (11.6 ㎖) 용액을 반응 혼합액에 적하하여 5 시간 반응시켰다. 반응 종료를 확인하고, 물 (40 ㎖) 을 첨가한 후, 유기층을 분리하였다. 그 후, 유기층으로부터 용매를 일부 증류 제거시켜, 목적으로 하는 N-Boc-글리신-tert-부틸에스테르 10 을 함유하는 톨루엔 용액 (43.47 g) 을 얻었다.
다음으로, 상기에서 얻어진 N-Boc-글리신 tert-부틸에스테르 10 의 톨루엔 용액에 tert-부톡시칼륨 (5.490 g, 48.93 ㏖) 의 테트라하이드로푸란 (26.7 ㎖) 현탁액을 실온에서 적하하고, 그 혼합액을 10 분간 실온에서 교반하였다. 이 반응 혼합액을 빙랭시키고, 요오드화테트라-n-부틸암모늄 (0.4864 g, 13.17 m㏖) 과 프로파르길브로마이드 (5.820 g, 48.95 m㏖) 의 톨루엔 (10.0 ㎖) 용액을 이 차례대로 반응 혼합액에 첨가하였다. 반응 혼합물을 실온에서 3 시간 교반한 후, 13 중량％ 의 염화암모늄 수용액 (23.7 ㎖) 을 첨가하여 반응을 정지시키고, 유기층을 분리하였다. 그 후, 유기층으로부터 용매를 일부 증류 제거하여, 목적으로 하는 말단 아세틸렌 화합물 11 을 함유하는 톨루엔 용액을 얻었다 (32.71 g).
2-요오드-4-니트로아닐린 12 (6.84 g, 25.9 m㏖), 비스(트리페닐포스핀)팔라듐디클로라이드 (90.0 ㎎, 0.130 m㏖) 및 요오드화구리 (Ⅰ) (49.3 ㎎, 0.259 m㏖) 의 아세트산에틸 (45.5 ㎖) 의 현탁액에 실온에서 디에틸아민 (9.47 g, 129 m㏖) 과 상기에서 얻어진 말단 아세틸렌 11 의 톨루엔 용액을 이 차례대로 첨가하였다. 이어서, 이 반응 혼합액을 50 ℃ 로 승온시켜 6 시간 교반하였다. 이 반응 혼합액에 활성탄 (0.68 g) 을 첨가하고, 50 ℃ 에서 활성탄과 반응 잔류물을 여과 제거하고, 여과액에 물 (20.5 ㎖) 을 첨가하여 유기상을 분리하였다. 유기상의 용매를 감압 증류 제거하고, 얻어진 조제물에 톨루엔 (42.5 ㎖), 활성탄 (1.05 g) 을 첨가하고, 80 ℃ 를 초과하지 않는 온도에서 활성탄을 여과 제거하고, 여과액으로부터 목적물을 재결정하여 니트로체 13 을 얻었다 (7.86 g, 19.4 m㏖, 75 ％ 수율). 니트로 화합물 13 의 구조는 1H-NMR 분석으로 확인한 결과, 상기 서술한 실시예 5 에 있어서 얻어진 니트로 화합물 13 의 1H-NMR 과 완전히 일치하였다.
실시예 10 (반응식 (4) 의 예) :
[화학식 22]
Figure 112013022675864-pct00025
니트로 화합물 13 (144.0 g, 0.3552 ㏖) 의 톨루엔 (1.500 ℓ) 현탁액에 5 ％ 팔라듐-활성탄 (14.40 g) 을 첨가하였다. 이 반응 혼합액을 수소 분위기로 한 후, 50 ℃ 에서 48 시간 반응시켰다. 반응 종료 후, 반응 혼합액 중의 촉매를 여과 제거하고, 얻어진 여과액으로부터 용매를 증류 제거시켜, 미정제 물질을 얻었다.
얻어진 미정제 물질을 THF (0.7400 ℓ) 에 용해시켜, 활성탄 (13.09 g) 을 첨가하여 실온에서 1 시간 교반하였다. 그 후, 활성탄을 여과 제거하고, 여과액으로부터 용매를 증류 제거하여 디아민 14 의 정제품을 얻었다 (129.8 g, 0.3420 ㏖, 96 ％ 수율). 디아민 14 의 구조는 1H-NMR 에 의해 확인하였다.
Figure 112013022675864-pct00026
실시예 11 (반응식 (4) 의 예)
[화학식 23]
Figure 112013022675864-pct00027
니트로 화합물 13 (2.002 g, 4.938 m㏖) 의 톨루엔 (18.5 ㎖) 현탁액에 활성탄 (0.2006 g), 5 ％ 팔라듐-활성탄 (0.2000 g) 을 첨가하였다. 이 반응 혼합액을 0.5 ㎫ 의 수소 분위기로 한 후, 50 ℃ 에서 10 분 반응시켰다. 반응 종료 후, 반응 혼합액 중의 활성탄, 촉매를 여과 제거하고, 얻어진 여과액으로부터 용매를 증류 제거시켜, 디아민 14 를 얻었다 (1.790 g, 4.717 ㏖, 97 ％ 수율). 얻어진 디아민 화합물의 구조를 1H-NMR 분석으로 확인한 결과, 상기 서술한 실시예 10 에 있어서 얻어진 디아민 화합물 14 의 1H-NMR 과 완전히 일치하였다.
실시예 12 (반응식 (2) 의 예) :
[화학식 24]
Figure 112013022675864-pct00028
tert-부톡시칼륨 (31.53 g, 281.0 m㏖) 의 톨루엔 (100 ㎖) 현탁액에 실온에서 N-Boc-글리신 tert-부틸에스테르 10 (50.00 g, 216.2 m㏖) 의 톨루엔 (200 ㎖) 용액을 적하하여, 30 분간 교반하였다. 이어서, 반응 혼합액에 요오드화테트라-n-부틸암모늄 (7.985 g, 21.62 m㏖) 과 알릴브로마이드 (28.77 g, 237.8 m㏖) 의 톨루엔 (200 ㎖) 용액을, 이 차례대로 첨가하였다.
얻어진 반응 혼합액을 실온에서 2 시간 교반한 후, 물 (300 ㎖) 을 첨가하여 반응을 정지시키고, 톨루엔 (100 ㎖) 과 물 (200 ㎖) 을 추가로 첨가하여 분액하였다. 분리된 수층은 톨루엔 (200 ㎖) 으로 추출하고, 유기층을 합쳐서 포화 식염수 (200 ㎖) 로 세정하고, 유기층을 분리 후, 황산마그네슘으로 건조시켰다. 그 후, 황산마그네슘을 여과 채취한 후, 얻어진 유기층의 용매를 증류 제거하여, 목적물 15 를 얻었다 (57.62 g, 212.3 m㏖, 98 ％ 수율). 목적물 15 의 구조는 1H-NMR 에 의해 확인하였다.
Figure 112013022675864-pct00029
실시예 13 (반응식 (3) 의 예)
[화학식 25]
Figure 112013022675864-pct00030
말단 올레핀 화합물 15 (5.000 g, 18.43 m㏖) 과 2-요오드-4-니트로아닐린 12 (3.243 g, 12.28 m㏖) 의 N,N-디메틸아세타미드 DMAc (41 ㎖) 의 혼합 용액에, 실온에서 아세트산나트륨 (2.015 g, 24.57 m㏖) 과 아세트산팔라듐 (0.02758 g, 0.1228 m㏖) 을 첨가하고, 110 ℃ 에서 3 시간 반응시켰다 (헤크 반응).
얻어진 반응 혼합액은 셀라이트를 사용하여 여과하고, 얻어진 여과액에 아세트산에틸 (60 ㎖) 과 물 (60 ㎖) 을 첨가하여 분액하였다. 분리된 수층은, 추가로 아세트산에틸 (60 ㎖) 로 추출하여, 유기층을 합쳐서 물 (60 ㎖) 로 세정하고, 그 후, 유기층을 분리하였다. 이어서, 유기층의 용매를 증류 제거하여, 미정제 물질을 얻었다. 얻어진 미정제 물질은 톨루엔으로 재결정을 실시하고, 목적으로 하는 니트로 화합물 16 을 얻었다 (3.093 g, 7.591 m㏖, 62 ％ 수율). 니트로 화합물 16 의 구조는 1H-NMR 분석으로 확인하였다.
Figure 112013022675864-pct00031
실시예 14 (반응식 (4) 의 예)
[화학식 26]
니트로 화합물 16 (3.767 g, 9.245 m㏖) 의 톨루엔 (37 ㎖) 현탁액에 5 ％ 팔라듐-활성탄 (0.3767 g) 을 첨가하였다. 이 반응 혼합액을 수소 분위기로 한 후, 50 ℃ 에서 7 시간 반응시켰다. 반응 종료 후, 반응 혼합액 중의 촉매는 셀라이트를 사용하여 여과 제거하고, 얻어진 여과액으로부터 용매를 증류 제거시켜, 미정제 물질을 얻었다.
얻어진 미정제 물질을 THF (36 ㎖) 에 용해시키고, 활성탄 (0.35 g) 을 첨가하여 실온에서 30 분간 교반하였다. 이어서, 활성탄을 여과 제거하고, 여과액으로부터 용매를 증류 제거하여, 디아민 화합물 14 의 정제물을 얻었다 (3.477 g, 9.162 m㏖, 99 ％ 수율). 얻어진 디아민 화합물의 구조를 1H-NMR 분석으로 확인한 결과, 상기 서술한 실시예 10 에 있어서 얻어진 디아민 화합물 14 의 1H-NMR 과 완전히 일치하였다.
실시예 15 (반응식 (1) 의 예)
[화학식 27]
Figure 112013022675864-pct00033
벤질아민 17 (107.0 g, 0.9986 ㏖) 의 톨루엔 (780 ㎖) 용액에 실온에서 이탄산디-tert-부틸 (217.9 g, 0.9986 ㏖) 을 적하하여, 1 시간 반응시켰다. 그 후, 물 (300 ㎖) 을 첨가하여 반응을 정지시킨 후, 톨루엔 (60 ㎖) 을 추가로 첨가하여 유기층을 분리하고, 용매를 증류 제거시켜 목적물의 조제물을 얻었다.
이어서, 얻어진 조제물을 헥산으로 재결정을 실시하고, 목적으로 하는 N-Boc-벤질아민 18 (183.0 g, 0.8829 ㏖, 88 ％ 수율) 을 얻었다. 화합물 18 의 구조는 1H-NMR 분석으로 확인하였다.
Figure 112013022675864-pct00034
실시예 16 (반응식 (2) 의 예)
[화학식 28]
Figure 112013022675864-pct00035
tert-부톡시칼륨 (14.50 g, 129.2 m㏖) 의 톨루엔 (80 ㎖) 현탁액에, 실온에서 N-Boc-벤질아민 18 (20.60 g, 99.39 m㏖) 의 톨루엔 (40 ㎖) 용액을 적하하여, 60 ℃ 로 승온 후에 2 시간 교반하였다. 이어서, 반응 혼합액을 빙욕에 담가 냉각시키고, 요오드화테트라-n-부틸암모늄 (1.836 g, 4.969 m㏖) 과 프로파르길브로마이드 (13.01 g, 109.3 m㏖) 의 톨루엔 (80 ㎖) 용액을, 이 차례대로 반응 혼합액에 첨가하였다.
그 후, 실온에서 4 시간 교반시켜, 물 (100 ㎖) 을 첨가하여 반응을 정지시켰다. 그 후, 유기층과 수층을 분리하고, 수층은 아세트산에틸 (50 ㎖) 로 추가로 추출하여 분리하고, 유기층을 합쳐서 포화 식염수 (30 ㎖) 로 세정 후에 유기층을 분리하였다. 용매를 증류 제거하여 목적물 19 를 얻었다 (22.86 g, 93.18 m㏖, 94 ％ 수율). 목적물 19 의 구조는 1H-NMR 분석으로 확인하였다.
Figure 112013022675864-pct00036
실시예 17 (반응식 (3) 의 예)
[화학식 29]
Figure 112013022675864-pct00037
2-요오드-4-니트로아닐린 12 (1.499 g, 5.678 m㏖), 비스(트리페닐포스핀)팔라듐디클로라이드 (0.03985 g, 0.05678 m㏖) 및 요오드화구리 (I) (0.02163 g, 0.1135 m㏖) 의 THF (7 ㎖) 현탁액에, 실온에서 디에틸아민 (0.4983 g, 6.813 m㏖) 과 말단 아세틸렌 화합물 19 (2.089 g, 8.516 m㏖) 의 THF (2 ㎖) 용액을 이 차례대로 첨가하였다. 그 후, 40 ℃ 로 승온시켜 6 시간 교반하였다.
얻어진 반응 혼합액에 물 (10 ㎖) 과 아세트산에틸 (10 ㎖) 을 첨가하여 반응을 정지시켰다. 이어서, 그 반응 혼합액은, 셀라이트를 사용하여 여과하였다. 얻어진 여과액으로부터 유기층을 분리하고, 용매를 증류 제거하여 미정제 물질을 얻었다. 이어서, 미정제 물질은 톨루엔과 헥산을 사용하여 재결정을 실시하고, 목적물 20 을 얻었다 (1.807 g, 4.737 m㏖, 83 ％ 수율). 목적물 20 의 구조는 1H-NMR 분석으로 확인하였다.
Figure 112013022675864-pct00038
산업상 이용가능성
본 발명에 따르면, 액정 배향제의 원료로서 유용한 디아민 화합물을 저렴한 원료로부터 간편하고 또한 효과적으로 제조할 수 있다. 또, 본 발명의 제조 방법은, 대규모로의 생산이 실시 가능하고, 공업적으로 유용하다.
또한, 2010년 8월 17일에 출원된 일본 특허출원 2010-182555호의 명세서, 특허 청구의 범위, 및 요약서의 전체 내용을 여기에 인용하고, 본 발명의 명세서의 개시로서 받아들이는 것이다.

Claims (10)

  1. 하기의 반응식 (1) 에 따라 식 1 로 나타내는 화합물 (식 중, R1 은 -CH2COOR, 또는 -CH2Ph(-Z)m (Z 는 페닐기 (Ph) 의 치환기이고, m 은 0 ∼ 5 이다) 이고, R 은 저급 알킬기 또는 알칼리 금속 원자이다) 을, 이탄산디-tert-부틸 ((Boc)2O) 과 반응시켜 식 2 로 나타내는 화합물을 제조하고,
    얻어진 식 2 로 나타내는 화합물을, 하기의 반응식 (2) 에 따라 염기의 존재하에, H-A-CH2-X (식 중, A 는 -C≡C- 또는 -CH=CH- 이고, X 는 탈리성 치환기이다) 로 나타내는 화합물과 반응시켜 식 3 으로 나타내는 화합물을 제조하고,
    이어서, 얻어진 식 3 으로 나타내는 화합물을, 하기의 반응식 (3) 에 따라 식 4 로 나타내는 화합물 (식 중, Y 는 탈리성 치환기이다) 과 커플링 반응시켜 식 5 로 나타내는 디아민 전구체 화합물을 제조하는 방법.
    [화학식 1]
    Figure 112013022675864-pct00039
  2. 제 1 항에 있어서,
    식 1 로 나타내는 화합물이 글리신tert-부틸에스테르 혹은 그 염, 또는 벤질아민 혹은 그 염인 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 커플링 반응이 금속 착물, 배위자, 및 염기의 공존하에 행해지는 방법.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 커플링 반응이 3 급 포스핀 또는 3 급 포스파이트를 배위자로서 포함하는 팔라듐 착물의 공존하에 행해지는 방법.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    식 4 로 나타내는 화합물에서의 Y 가 Br, I, 또는 트리플루오로메탄술폰산에스테르기인 방법.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    H-A-CH2-X 로 나타내는 화합물에서의 X 가 할로겐, 또는 술폰산에스테르기인 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    H-A-CH2-X 로 나타내는 화합물이 프로파르길할라이드, 또는 알릴할라이드인 방법.
  8. 제 1 항, 제 2 항 또는 제 7 항에 기재된 방법으로 얻어지는 식 5 로 나타내는 화합물을, 하기의 반응식 (4) 에 따라 환원하여 식 6 (식 중, R2 는 수소 원자 또는 -CH2COOR 이고, R 은 저급 알킬기이다) 으로 나타내는 디아민 화합물을 제조하는 방법.
    [화학식 2]
    Figure 112017059186416-pct00040
  9. 하기 식으로 나타내는 에스테르 화합물.
    [화학식 3]
    Figure 112013022675864-pct00041
  10. 하기의 어느 식으로 나타내는 니트로 화합물.
    [화학식 4]
    Figure 112013022675864-pct00042
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