KR20060023521A - 고순도로 정제된 트리스-오르토 및 비스-오르토 금속화된유기금속 화합물을 제조하는 방법 - Google Patents

고순도로 정제된 트리스-오르토 및 비스-오르토 금속화된유기금속 화합물을 제조하는 방법 Download PDF

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Abstract

고순도로 정제된 트리스-오르토 및 비스-오르토 금속화된 유기금속 화합물을 제조하는 방법
본 발명은 고순도의 트리스-오르토-금속화된 유기금속 화합물을 제조하는 방법 및 이러한 종류의 순수 유기금속 화합물, 특히 가까운 장래에 넓은 의미에서 전자 산업으로 분류될 수 있는 다양한 종류의 제품에서 활성물질(기능성 재료)인 발색 성분으로서 이용될 수 있는 d8 금속 화합물에 관한 것이다.

Description

고순도로 정제된 트리스-오르토 및 비스-오르토 금속화된 유기금속 화합물을 제조하는 방법{Method for Producing Highly Purified, Tris- and Bis-ortho-metallated Organometallic Compounds}
유기금속 화합물, 특히 d8 금속 화합물들은 가까운 장래에 넓은 의미에서 전자 산업으로 분류될 수 있는 다양한 종류의 제품에서 활성물질(기능성 재료)인 발색 성분으로 이용될 것이다.
순수한 유기 성분에 기초한 유기 전자발광 장치(US-A-4,539,507 및 US-A-5,151,629의 발명의 상세한 설명 참조)와 이들의 개별적인 성분인 유기 발광 다이오드(OLED)는 Pioneer사의 유기 디스플레이가 있는 자동차용 라디오와 Kodak사의 디지털 카메라 (LS 633)가 입증하는 바와 같이 이미 시장에 출시되었다. 이러한 종류의 앞선 제품들이 곧 출시될 것이다. 그럼에도 불구하고, 현재 시장을 주도하고 있는 액정 디스플레이(LCD)에 실질적으로 경쟁하거나 또는 이들을 앞지르기 위해서는 여전히 뚜렷한 개선이 필요하다.
형광 대신에 인광을 나타내는 유기금속 착화합물을 이용하는 것이 최근의 개발 경향이다[M. A. Baldo, S. Lamansky, P. E. Burrows, M. E. Thompson, S. R. Forrest, Applied Physics Letters, 1999, 75, 4-6].
스핀 확률과 연관되어 있는 이론적 이유에 있어서, 유기금속 화합물을 사용하여 4배까지의 에너지 효율과 전력 효율이 가능할 수 있다. 첫 번째로 이러한 새로운 발전이 그 자체로 확립될 지의 여부는 OLED에서 이러한 이점들(단일 발광인 형광과 비교되는 삼중 발광인 인광)을 이용할 수 있는 상응하는 장치 조성물이 발견될 수 있는지가 관건이다. 실질적으로 사용하는데 있어서 필수 조건으로는 모바일 제품을 위해서는 특히 오랜 작동 수명, 열적 스트레스에 대한 높은 안정성 및 낮은 사용 및 작동 전압 등이 있다.
두 번째로, 상응하는 고순도의 유기금속 화합물을 입수하는 효과적인 화학적 방법이 있어야 한다. 특히 이리듐과 백금의 희소성을 고려하면 이것은 특정된 화합물 분류의 자원 보호적 개발에 매우 중요하다.
문헌에는 트리스-오르토-금속화 유기금속 화합물을 제조하는 몇 가지 방법들이 기재되어 있다. 이하에는 언급된 화합물 종류의 기본 골격인 fac-트리스[2-(2-피리디닐)-κN)페닐-κC]이리듐(III)을 이용하는 일반적인 입수 경로, 이들에 의해 얻어지는 수율 및 이들의 단점을 간단하게 요약하였다.
수화된 염화이리듐(III)과 2-페닐피리딘을 출발물질로 하여 fac-트리스[2-(2-피리디닐-κN)페닐-κC]이리듐(III)을 복잡한 크로마토그래피 정제 과정 후에 약 10 %의 수율로 얻었다[K. A. King, P. J. Spellane, R. J. Watts, J. Am. Chem. Soc., 1985, 107, 1431-1432].
K. Dedeian 등은 이리듐(III) 아세틸아세토네이트와 2-페닐피리딘을 출발물질로 하여 45 %의 수율로 fac-트리스[2-(2-피리디닐-κN)페닐-κC]이리듐(III)을 얻는 방법을 기재하고 있다. 상기한 방법과 마찬가지로, 이 방법에서도 크로마토그래피 방법으로 불순물을 제거해야 하고, 이 경우에 용해도 작용에 의해 요구되는 할로겐화된 탄화수소가 사용된다[K. Dedeian, P. I. Djurovich, F. O.　Garces, G.　Carlson, R. J. Watts, Inorg. Chem., 1991, 30, 1685-1687].
세 번째로 알려진 방법에서는, 수화된 염화이리듐(III)과 2-페닐피리딘으로부터 약 72 %의 수율로 먼저 제조되어야 하는 디-μ-클로로테트라키스[2-(2-피리디닐-κN)페닐-κC]디이리듐(III)[S.　Spouse, K. A. King, P. J. Spellane, R. J. Watts, J. Am. Chem. Soc., 1984, 106, 6647]이 반응물질로 사용되었다. 그런 다음, 이것을 2-페닐피리딘과 디-μ-클로로테트라키스[2-(2-피리디닐-κN)페닐-κC]디이리듐(III)에 대하여 2배 몰의 실버 트리플루오로메탄설포네이트와 반응시킨다. 크로마토그래피 정제 후에 트리스[2-(2-피리디닐-κN)페닐-κC]이리듐(III)을 75%의 수율로 얻었다[M. G. Colombo, T. C. Brunold, T.　Riedener, H. U. Gudel, Inorg. Chem., 1994, 33, 545-550]. 할로겐화된 탄화수소의 추가로 다시 발생되는 크로마토그래피 정제 이외에도 디-μ-클로로테트라키스[2-(2-피리디닐-κN)페닐-κC]디이리듐(III)에 대하여 2배 몰의 실버 트리플루오로메탄설포네이트를 사용하는 단점이 있다.
현재까지 가장 적당한 방법은 P. Stossel 등이 WO　02/060910과 DE 10314102.2에서 기재하고 있는 방법이다. 이 방법은 양극성 양성자성 용매 존재 하에서 강력한 가열 조건으로 장시간(20시간 이상) 동안 이리듐(III) 아세틸아세토네이트 또는 유사한 1,3-디케토 킬레이트 착화합물과 상응하는 피리딘-아릴 또는 - 헤테로아릴 화합물을 반응시키는데, 수율이 높고(96 % 정도) 순도 역시 우수하다(99.9 % 이상).
표 1에서는 상기한 방법들을 비교하였다.
참고문헌 1 참고문헌 2 참고문헌 3 참고문헌 4
반응물 IrCl3 2-PhPy Ir(acac)3 2-PhPy [Ir(ppy)2Cl]2 2-PhPy AgO3SCF3 Ir(acac)3 2-PhPy
용매 2-에톡시-에탄올/물 에틸렌 글리콜 없음 에틸렌 글리콜
온도 -- 196-198 ℃ 110 ℃ 196-198 ℃
이리듐 반응물의 농도 0.03　mol/l 0.02　mol/l -- 0.1　mol/l
이리듐 반응물 : 2-PhPy의 몰비 1:4 1:6.3 1:15 1:10
반응시간 24　h 10　h 24　h 60　h
수 율 [Ir(μ-Cl)(ppy)]2 의 부산물로서 약 10% 45% 75% 94%
HPLC에 의한 순도 데이터 없음 데이터 없음 데이터 없음 >　99.9%
2-PhPy : 2-페닐피리딘
참고문헌 1 : K.A.　King, P.J.　Spellane, R.J.　Watts, J. Am. Chem. Soc., 1985, 107, 1431-1432. S.　Spouse, K.A.　King, P.J.　Spellane, R.J.　Watts, J. Am. Chem. Soc., 1984, 106, 6647-6653.
참고문헌 2 : K.　Dedeian, P.I.　Djurovich, F.O.　Garces, G.　Carlson, R. J.　Watts, Inorg. Chem., 1991, 30, 1685-1687.
참고문헌 3 : M.G.　Colombo, T.C.　Brunold, T.　Riedener, H.U.　Gudel, Inorg. Chem., 1994, 33, 545-550.
참고문헌 4: P.　Stossel et al., WO　02/060910.
놀라웁게도 금속에 대한 리간드의 아릴릭, 비닐릭 및/또는 알릴릭 C-H 결합의 오르토-금속화 반응은 가열과 동시에 마이크로웨이브 방사에 의해 104까지, 적어도 101까지 가속화되는 것을 발견하였다.
마이크로웨이브는 또한 라디오 주파수(RF, 300 내지 300,000 MHz)를 가지는 전자기 방사선으로 알려져 있다[Rompp-Chemie-Lexikon, 1991, Georg Thieme Verlag, Stuttgart].
Castan 등은 팔라듐과 백금 착화합물에 대한 마이크로웨이브 방사에 의한 이들 고체 착화합물에서의 오르토-금속화 반응을 보고하였다[P. Castan, B. Labiad, D. Villemin, F.L. Wimmer, S. Wimmer, J. Organomet., 1994, 479, 153]. 이들은 또한 이 고체들이 열전이조에 담겨져서 이로 인하여 열전이조가 마이크로웨이브 방사 작용에 의해 가열되어서 이 열이 오르토-금속화 반응을 유도하는 경우에만 이러한 고체 착화합물에서의 오르토-금속화 반응이 성공적으로 진행된다고 보고하고 있다. 이러한 관찰 결과는 유사한 반응률을 가진 동일한 생성물이 되는 고체 착화합물에서의 순수하게 열적으로 유도되는 오르토-금속화 반응에 의해 뒷받침된다. 따라서, 이것은 마이크로웨이브 방사가 주변 매체를 가열하여 실질적으로 간접적으로만 반응을 개시하는 일 예이다.
H. Konno와 Y. Sasaki [Chem. Lett, 2003, 32, 252]는 실온에서 반응 혼합물에 마이크로웨이브를 방사하여 트리스-오르토-금속화 이리듐 착화합물을 합성하는 방법을 보고하였다. 이들은 이 방법으로 fac-트리스[2-(2-피리디닐-κN)페닐-κC]이리듐(III)의 합성 수율을 75 %까지 증가시키고 반응 시간을 1 분으로 낮출 수 있게 되었다. 그러나, 분명히 약 1 : 100의 금속 : 리간드 비율이 우수한 수율을 얻기 위해 필요하여 많은 합성 단계에서 매우 복잡한 방법으로 다양한 경우로 제조되어야 함에도 불구하고 리간드의 자원 보호적 이용은 허용되지 않는다. 그러므로, 이러한 합성 방법이 일부 문헌에 기재된 방법보다 진전된 것이기는 하지만 더 높은 수율과 특히 더 적은 금속-리간드 비율이 요구된다.
본 발명은, 용융물(melt), 현탁액, 분산액, 용액 또는 초임계 용매 중에서 40 ℃ 이상으로 가열하고 마이크로웨이브를 방사하여 바람직하게는 아릴릭, 비닐릭 또는 알릴릭 C-H 결합 형태로 1 이상의 C-H 결합을 포함하는 1 이상의 유기 화합물과 1 이상의 금속 화합물의 혼합물로부터 오르토-금속화 반응에 의해 탄소-금속 결합을 형성하는 방법을 제공한다.
바람직하게는 이 반응은 40 내지 250 ℃, 더욱 바람직하게는 100 내지 210 ℃의 온도 범위에서 실시한다.
특히 바람직하게는, 금속 화합물 M comp.와 다음 화학식 (10a), (10b), (10c)의 화합물을 포함하는 용융물, 현탁액, 분산액, 용액 또는 초임계 반응 용매에 주파수 300 내지 300,000 MHz 범위의 마이크로웨이브를 방사하고 이 반응 혼합물을 40 ℃ 이상으로 가열하는 것을 특징으로 하는, 금속 화합물 M comp.와 화학식 (10a), (10b) 및/또는 (10c)의 화합물을 반응시켜서 다음 화학식 (1), (2), (3), (4), (5a), (5b) 및 (6)의 화합물을 제조하는 방법을 제공한다:
MLmL*n
MLmL*nL**o
MLmXp
MLmL*nXp
LmMXpMLm
LmMXpML*n
LmL*nMXpMLmL*n
상기 식에서,
M은 전이 금속 또는 란탄계 원소이고,
L, L*, L** 은 서로 다른 오르토-금속화 리간드이며,
X는 각각의 경우에서 같거나 다르고, 하전되지 않은 음이온성 또는 양이온성의, 가교되거나 킬레이트된 한자리 또는 여러자리 리간드이고,
m은 1, 2 또는 3이고, n은 0, 1 또는 2이고, o는 0 또는 1이며, 여기에서 각각의 경우에 m + n + o = 2 또는 3이며,
p는 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 또는 12이고,
상기에서 부분 구조 MLm은 화학식 (7)로 기재되며, 부분 구조 ML*n는 화학식 (8) 그리고 부분 구조 ML**o는 화학식 (9)로 기재된다.
Figure 112005052958413-PCT00001
Figure 112005052958413-PCT00002
Figure 112005052958413-PCT00003
상기 식에서,
CyD1, CyD2, CyD3는 각각 차례로 1 이상의 치환체 R을 가질 수 있는 시클릭 그룹이고, 고리 안쪽에 또는 고리 바깥쪽에 시클릭 그룹이 금속에 결합되어 있는 공여 원자 D1, D2 및 D3를 함유하며, 여기에서 CyD1과 CyC1 그룹, CyD2와 CyC2 그룹, 및 CyD3와 CyC3 그룹은 1 이상의 공유 결합에 의해 함께 결합되며;
CyC1, CyC2, CyC3는 각각 차례로 1 이상의 치환체 R을 가질 수 있는 시클릭 그룹이고 각각은 시클릭 그룹이 금속에 결합되어 있는 탄소 원자를 포함하며;
R은 각각의 경우에서 같거나 다르고, F, Cl, Br, I, NO2, CN, 1 이상의 이웃하지 않은 CH2 그룹이 -O-, -S-, -NR1-, -CONR2-, -CO-O-, -C=O-, -CH=CH- 또는 -C≡C-로 치환될 수 있으며 1 이상의 수소 원자가 F로 치환될 수 있는 탄소원자수가 1 내지 20인 직쇄, 측쇄 또는 시클릭 알킬 또는 알콕시 그룹, 또는 탄소원자수가 4 내지 14이고 1 이상의 방향족이 아닌 라디칼 R로 치환될 수 있는 아릴 또는 헤테로아릴 그룹이고, 다수의 치환체 R이 동일한 고리 또는 두 개의 상이한 고리 상에서 차례로 모노- 또는 폴리시클릭, 지방족 또는 방향족 고리를 이룰 수 있고, 여기에서 R1 및 R2는 같거나 다르고 각각 수소 원자이거나 탄소원자수가 1 내지 20인 지방족 또는 방향족 탄화수소 라디칼이고;
Figure 112005052958413-PCT00004
Figure 112005052958413-PCT00005
Figure 112005052958413-PCT00006
상기 식에서 라디칼 CyD1, CyD2, CyD3, CyC1, CyC2 및 CyC3는 각각 상기 화학식 (7) 내지 (9)에서 정의된 바와 같다.
본 발명에 따른 방법은, 본 발명의 범위를 제한하지 않는 하기에 특별히 예시한 이리듐 화합물과 페닐피리딘의 반응으로 예시될 수 있다.
Figure 112005052958413-PCT00007
표 2에서는 다양한 반응 조건 하에서 이리듐 화합물과 페닐피리딘의 반응을 비교하였다.
실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4
활성화방법 가열 가열 마이크로웨이브 마이크로웨이브
온도 오일조 190 ℃ 오일조 190 ℃ 마이크로웨이브 190 ℃ 마이크로웨이브 190 ℃
반응시간/분 2400 분 = 40 시간 15 분 15 분 15 분
(이론적) 수득률, % 92.2-96.0 % 검출 안됨 93.7-96.2% 77.4-80.7%
순도 99.9% --- 99.9% 97.6%
반응 시간과 관련하여는, 본 발명의 반응 조건을 사용할 경우 102 이상까지 반응이 상당히 가속화되는 것을 알 수 있다.
상기한 방법에 의해 처리되는 금속 M으로는 원자번호 39번 내지 79번의 원소가 바람직하며, 특히 바람직하기로는 몰리브덴, 텅스텐, 레늄, 루테늄, 오스뮴, 로듐, 이리듐, 팔라듐, 백금 및 금이 있다.
바람직한 금속 화합물 M comp.로는 수화된 또는 무수 금속 할로겐화물, 할로겐을 함유하는 착화합물과 배위화합물, 금속 수산화물, 산화 금속, 금속 알콕사이드, 또는 금속 아세틸아세토네이트와 같은 금속 β-케토케토네이트 및 금속 β-케토카르복실레이트 등의 금속 염이 바람직한데, 예를 들면 상기 수화된 또는 무수 금속 할로겐화물로는 불화금속, 염화금속, 브롬화금속 또는 요오드화금속 등이 있으며, 금속 아세틸아세토네이트로는 이리듐(III) 아세틸아세토네이트 또는 디소듐 또는 디포타슘 [디아세틸아세토네이토디클로로]이리듐(III), 금속 2,2,6,6-테트라메틸헵탄-3,5-디오네이트 또는 금속 아세틸아세테이트 등이 있다. 더욱 바람직하기로는 금속 화합물 M comp.는 금속 β-케토케토네이트와 금속 β-케토카르복실레이트이다.
상기한 방법으로 제조되는 화학식 (1) 내지 (6)의 화합물은 공여 원자 D1, D2 및 D3로서, 질소, 인, 비소, 안티몬, 비스무스, 산소, 황, 셀레늄 또는 텔루르를 포함하는데, 상기 공여 원자로는 질소가 바람직하다.
바람직한 리간드 X로는, 먼저 일산화탄소, 암모니아, 지방족, 방향족 또는 지방족/방향족이 혼합된 아민, 인(III) 할로겐화물, 포스파이트, 지방족, 방향족 또는 지방족/방향족이 혼합된 포스핀, 아르신, 스티빈, 또는 염화물, 브롬화물, 요오드화물 및 시안화물과 같은 할로겐화물 및 유사 할로겐화물, 시아네이트, 이소시아네이트, 또는 아세틸라이드, 하이드라이드, 하이드록사이드 또는 알콕사이드 등의 하전되지 않은 음이온성 또는 양이온성 한자리 리간드가 있고, 다음으로 불화물, 염화물, 브롬화물, 요오드화물과 같은 할로겐화물, 또는 알콕사이드, 또는 아세테이트, 프로피오네이트, 벤조에이트와 같은 카르복실레이트 등의 여러자리(multidentate) 가교 리간드, 또는 아세테이트, 프로피오네이트, 벤조에이트 등의 카르복실레이트, 피리딘-2-카르복실레이트 등의 α-아미노카르복실레이트 또는 테트라키스(1-피라졸릴)보레이트 등의 아미노보레이트와 같은 여러자리 킬레이트화 리간드가 있으며, 더욱 바람직하기로는 다음 화학식 (11)의 아세틸아세토네이트이다.
Figure 112005052958413-PCT00008
상기 식에서,
G, K는 각각의 경우에서 같거나 다르고, 1 이상의 이웃하지 않은 CH2 그룹이 -O-, -S-, -NR1-, -CONR2-, -CO-O-, -CO-, -CH=CH- 또는 -C≡C-로 치환될 수 있으며 1 이상의 수소원자가 F 또는 방향족 그룹으로 치환될 수 있는 탄소원자수가 1 내지 20인 직쇄 또는 측쇄 알킬 그룹, 또는 탄소원자수가 3 내지 20이거나 또는 알콕사이드 OR1을 가지는 아릴 및/또는 헤테로아릴 그룹이며,
E는 각각의 경우에서 같거나 다르고, 1 이상의 이웃하지 않은 CH2 그룹이 -O-, -S-, -NR1-, -CONR2-, -CO-O-, -CO-, -CH=CH- 또는 -C≡C-로 치환될 수 있으며 1 이상의 수소 원자가 F 또는 방향족 그룹으로 치환될 수 있는 탄소원자수가 1 내지 20인 직쇄 또는 측쇄 알킬 그룹, 또는 탄소원자수가 3 내지 20인 아릴 및/또는 헤테로아릴 그룹이다.
마이크로웨이브 방사는 바람직하게는 주파수 500 내지 10,000 MHz의 범위, 더욱 바람직하게는 주파수 1,000 내지 5,000 MHz의 범위이다.
입사 마이크로웨이브의 전력은 리터 당 1 내지 10,000 W, 바람직하게는 리터 당 10 내지 1,000 W, 더욱 바람직하게는 리터 당 50 내지 500 W일 수 있다.
상기한 마이크로웨이브는 모노모드 (포커싱) 방식 또는 멀티모드 방식 중 하나로 방사될 수 있으며, 바람직하기로는 모노모드 (포커싱) 방식이다.
본 발명에 따른 방법은 연속 방법 또는 회분식(batchwise) 방법으로 실시될 수 있다. 연속 방법에 있어서, 반응 혼합물은 마이크로웨이브 발생기를 거쳐서 호스 또는 튜브 시스템을 경유하여 통과되거나 사이클 내에서 순환에 의해 펌프될 수 있다. 한편, 회분식 방법에서 전체 반응 혼합물(회분)은 적절한 용기에서 마이크로웨이브 방사에 노출된다.
본 발명에 따르면, 금속 화합물의 농도는 0.001 내지 10.00 몰(molar), 바람직하게는 0.010 내지 1.0 몰, 더욱 바람직하게는 0.10 내지 0.25 몰의 범위이다.
본 발명에 있어서, 금속 화합물 대 화학식 (10a) 내지 (10c)의 화합물들의 몰비는 1 : 1 내지 1 : 20이다. 이 값은 유용한 수득률을 얻기 위해서 100 당량 이상의 리간드가 사용되어야 하는 종래 기술 보다 훨씬 개선된 값이다.
n = 0 및/또는 o = 0인 화학식 (1)과 (2)의 동종리간드 착화합물을 제조하기 위해서는 몰비를 1 : 3 내지 1 : 15의 범위로 하는 것이 바람직하며, 1 : 6 내지 1 : 12의 몰비가 더욱 바람직하다.
본 발명에 따른 반응 용매로는 에틸렌 글리콜 또는 프로필렌 글리콜 등의 고비점 용매, 글리세롤과 같은 다가 디올 또는 폴리알코올, PEG600과 PEG1000과 같은 폴리에틸렌 글리콜과 트리에틸렌 글리콜 디메틸 에테르 또는 폴리(에틸렌 글리콜) 디메틸 에테르와 같은 이들의 에테르화된 유사물 등의 폴리에테르 알코올, 디페닐 에테르 등의 디아릴 에테르, 디메틸포름아미드, 디에틸포름아미드 또는 N-메틸피롤리디논 등의 디알킬 포름아미드, 디메틸 설폭시드 등의 설폭시드 또는 디메틸 설폰 등의 설폰 및 초임계 상태에서의 CO2와 같은 초임계 매질 등이 있다.
본 발명에 따르면, 반응은 1 내지 300 분 내에서 실시되며, 바람직하기로는 5 내지 30 분 범위에서 실시된다.
종래 기술과 비교하여 본 발명에 따른 방법은 다음과 같은 이점을 가진다:
1. 본 발명은 마이크로웨이브 방사를 사용하지 않는 방법과 비교하여 반응시 간이 수 배 단축될 수 있는 명백한 기술적 이점을 가진다.
2. 실온에서 마이크로웨이브를 방사한 것과 비교하여 상승된 온도에서 반응 혼합물에 마이크로웨이브를 방사하였을 때 훨씬 더 높은 수율을 얻었다. 특히 이리듐과 언급된 다른 일부 금속들의 희소성을 고려할 때, 수득률은 상기한 금속들의 자원 보호적 취급에 상당히 의미 있는 것이다.
3. 반응 혼합물의 리간드:금속 비율은 실온에서 마이크로웨이브를 방사하는 것과 비교하여 훨씬 더 적다. 일부 리간드는 매우 복잡한 방법으로 합성되어야 하므로 리간드 대부분이 소모되지 않거나 복잡한 방법으로 합성한 후 반응 혼합물에서 회수되어야만 하는 종래 기술 보다 상당한 이점이 있다.
4. 종래 기술에 기재된 화학식 (1) 내지 (6)의 화합물들은 이제까지 일부 경우에서만 96 % 정도의 최대 순도를 얻을 수 있었다. 그러나, 본 발명에 따르면 상기한 화합물들을 99.0 % 이상의 순도로 얻을 수 있으며, 일부에서는 99.9 %까지의 순도로 얻을 수 있다.
이하에서는 본 발명을 실시예에 의하여 예시하였으며, 본 발명이 이에 제한되지는 않는다. 따라서 유기 합성과 유기금속 합성 분야에 숙련된 사람들이라면 다른 시스템과 다른 금속 상에서 더 이상의 기술적 창작 없이도 상기한 본 발명의 반응을 실시할 수 있다.
실시예
트리스 - 오르토 - 금속화된 유기금속 화합물의 합성 :
건조한 순수 질소 분위기 또는 순수 아르곤 분위기 하에서 잘 건조된 용매를 이용하여 다음과 같이 합성을 실시하였다. 사용된 반응물은 Aldrich사(에틸렌 글리콜)와 ABCR사[Na[IrCl2(acac)2]]로부터 구입하였으며, 별도의 정제 과정 없이 사용되었다; 2-페닐피리딘은 문헌(E.I. Negeshi, F.T. Luo, R. Frisbee, H. Matsushita, Heterocycles, 1982, 18, 117)에 기재된 방법과 유사하게 제조되었다. 마이크로웨이브 작용 하의 실험은 독일, Kamp-Lintfort의 CEM GmbH사의 DiscoverTM 유니트로 실시되었다. 마그네트론 주파수는 2450 MHz로 하였고 리터 당 전력은 150 W로 하였다.
그러나, 예를 들면 독일, Konstanz의 PersonalChemistry GmbH사의 SmithSynthesizerTM와 같은 다른 유니트를 사용할 수도 있다.
실시예 1 fac -트리스[2-(2- 피리디닐 -κN) 페닐 -κC]이리듐(III)
비교예
Na[IrCl2(acac)2] 0.484　g (1.0　mmol)과 2-페닐피리딘 1.552　g (1.43　ml, 10　mmol)을 탈기된 에틸렌 글리콜 10　㎖에 첨가하였다. 이 현탁액을 60 시간 동안 잘 교반하면서 190 ℃에서 환류 하에 가열하였다. 실온으로 냉각한 후, 노란색의 미세한 결정성 침전의 형태로 fac-트리스[2-(2-피리디닐-κN)페닐-κC]이리듐(III) 생성물을 함유하는 반응 혼합물을 교반하면서 1 N 염산 수용액 20 ㎖와 에탄 올 60 ㎖의 혼합물에 첨가하였다. 5분 동안 교반한 후, 이 혼합물을 유리 흡입 필터 (P3)에 흡입시켜 여과하고, 노란색의 미세한 결정성 침전을 1 N 염산 수용액 5 ㎖로 각 3회, 물 5 ㎖로 각 5회 그리고 에탄올 5 ㎖로 각 5회 세척한 다음, 높은 진공 하에서 80 ℃에서 5시간 그리고 200 ℃에서 2 시간 동안 건조하였다.
HPLC로 99.9 % 이상의 순도를 얻었으며, 약 92.2 내지 96.0 %의 수율에 해당하는 0.604 내지 0.629　g의 화합물을 얻었다.
1H　NMR (CDCl3): [ppm] = 7.84 (m, 3H), 7.58 (m, 6H), 7.48 (m, 3H), 6.82 (m, 6H), 6.69 (m, 6H).
실시예 2 fac -트리스[2-(2- 피리디닐 -κN) 페닐 -κC]이리듐(III)
비교예
190 ℃에서 15 분 동안 교반한 후에 반응을 종료한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였으나, 어떠한 생성물도 단리되지 않았다.
실시예 3 fac -트리스[2-(2- 피리디닐 -κN) 페닐 -κC]이리듐(III)
실시예
Na[IrCl2(acac)2] 0.484　g (1.0　mmol)과 2-페닐피리딘 1.552　g (1.43　ml, 10　mmol)을 탈기된 에틸렌 글리콜 10　㎖에 첨가하였다. 이 현탁액을 15 분 동안 잘 교반하면서 190 ℃에서 상기에서 특정된 마이크로웨이브 방사에 노출시켰다. 실온으로 냉각한 후, 노란색의 미세한 결정성 침전의 형태로 fac-트리스[2-(2-피리디닐-κN)페닐-κC]이리듐(III) 생성물을 함유하는 반응 혼합물을 교반하면서 1 N 염산 수용액 20 ㎖와 에탄올 60 ㎖의 혼합물에 첨가하였다. 5분 동안 교반한 후, 이 혼합물을 유리 흡입 필터 (P3)에 흡입시켜 여과하고, 노란색의 미세한 결정성 침전을 1 N 염산 수용액 5 ㎖로 각 3회, 물 5 ㎖로 각 5회 그리고 에탄올 5 ㎖로 각 5회 세척한 다음, 높은 진공 하에서 80 ℃에서 5시간 그리고 200 ℃에서 2 시간 동안 건조하였다.
HPLC로 99.9 % 이상의 순도를 얻었으며, 약 93.7 내지 96.2 %의 수율에 해당하는 0.614 내지 0.630　g의 화합물을 얻었다.
1H　NMR (CDCl3): [ppm] = 실시예 1 참조
실시예 4 fac -트리스[2-(2- 피리디닐 -κN) 페닐 -κC]이리듐(III)
비교예
이 반응을 실온(25 ℃)에서 실시한 것을 제외하고, 실시예 3과 동일한 방법으로 실시하였다.
HPLC로 97.6 %의 순도로서 77.4 내지 80.7 %의 수율을 나타내었다.

Claims (16)

  1. 용융물, 현탁액, 분산액, 용액 또는 초임계 용매 중에서 1 이상의 C-H 결합을 포함하는 1 이상의 유기 화합물과 1 이상의 금속 화합물의 혼합물에 마이크로웨이브를 방사하고 40 ℃ 이상으로 가열하는 것을 특징으로 하는, 상기 혼합물에서 오르토-금속화 반응에 의해 탄소-금속 결합을 형성하는 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 반응이 100 내지 210 ℃에서 실시되는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 금속 화합물 M comp.와 다음 화학식 (10a), (10b), (10c)의 화합물을 포함하는 혼합물을 40 ℃ 이상으로 가열하고 상기 혼합물에 주파수 300 내지 300,000 MHz 범위의 마이크로웨이브를 방사하는 것을 특징으로 하는, 다음 화학식 (1), (2), (3), (4), (5a), (5b) 및 (6)의 화합물을 제조하는 제 1항 또는 제 2항에 따른 방법.
    화학식 1
    MLmL*n
    화학식 2
    MLmL*nL**o
    화학식 3
    MLmXp
    화학식 4
    MLmL*nXp
    화학식 5a
    LmMXpMLm
    화학식 5b
    LmMXpML*n
    화학식 6
    LmL*nMXpMLmL*n
    상기 식에서,
    M은 전이 금속 또는 란탄계 원소이고,
    L, L*, L** 은 서로 다른 오르토-금속화 리간드이며,
    X는 각각의 경우에서 같거나 다르고, 하전되지 않은 음이온성 또는 양이온성의, 가교되거나 킬레이트된 한자리 또는 여러자리 리간드이고,
    m은 1, 2 또는 3이고, n은 0, 1 또는 2이고, o는 0 또는 1이며, 여기에서 각각의 경우에 m + n + o = 2 또는 3이며,
    p는 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 또는 12이고,
    상기에서 부분 구조 MLm은 화학식 (7)로 기재되며, 부분 구조 ML*n는 화학식 (8) 그리고 부분 구조 ML**o는 화학식 (9)로 기재된다.
    화학식 7
    Figure 112005052958413-PCT00009
    화학식 8
    Figure 112005052958413-PCT00010
    화학식 9
    Figure 112005052958413-PCT00011
    상기 식에서,
    CyD1, CyD2, CyD3는 각각 차례로 1 이상의 치환체 R을 가질 수 있는 시클릭 그룹이고, 고리 안쪽에 또는 고리 바깥쪽에 시클릭 그룹이 금속에 결합되어 있는 공여 원자 D1, D2 및 D3를 함유하며, 여기에서 CyD1과 CyC1 그룹, CyD2와 CyC2 그룹, 및 CyD3와 CyC3 그룹은 1 이상의 공유 결합에 의해 함께 결합되며;
    CyC1, CyC2, CyC3는 각각 차례로 1 이상의 치환체 R을 가질 수 있는 시클릭 그룹이고 각각은 시클릭 그룹이 금속에 결합되어 있는 탄소 원자를 포함하며;
    R은 각각의 경우에서 같거나 다르고 F, Cl, Br, I, NO2, CN, 1 이상의 이웃하지 않은 CH2 그룹이 -O-, -S-, -NR1-, -CONR2-, -CO-O-, -C=O-, -CH=CH- 또는 -C≡C-로 치환될 수 있으며 1 이상의 수소 원자가 F로 치환될 수 있는 탄소원자수가 1 내지 20인 직쇄, 측쇄 또는 시클릭 알킬 또는 알콕시 그룹, 또는 탄소원자수가 4 내지 14이고 1 이상의 방향족이 아닌 라디칼 R로 치환될 수 있는 아릴 또는 헤테로아릴 그룹이고, 다수의 치환체 R이 동일한 고리 또는 두 개의 상이한 고리 상에서 차례로 모노- 또는 폴리시클릭, 지방족 또는 방향족 고리를 이룰 수 있고, 여기에서 R1 및 R2는 같거나 다르고 각각 수소 원자이거나 탄소원자수가 1 내지 20인 지방족 또는 방향족 탄화수소 라디칼이고;
    화학식 10a
    Figure 112005052958413-PCT00012
    화학식 10b
    Figure 112005052958413-PCT00013
    화학식 10c
    Figure 112005052958413-PCT00014
    상기 식에서 라디칼 CyD1, CyD2, CyD3, CyC1, CyC2 및 CyC3는 각각 상기 화학식 (7) 내지 (9)에서 정의된 바와 같다.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 사용되는 금속 M이 원소번호 39 내지 79의 원소 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 사용되는 금속 M이 몰리브덴, 텅스텐, 레늄, 루테늄, 오스뮴, 로듐, 이리듐, 팔라듐, 백금 또는 금인 것을 특징으로 하는 방법
  6. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 사용되는 금속 화합물 M comp.가 수화된 또는 무수 금속 할로겐화물, 할로겐화물을 포함하는 착화합물과 배위 화합물, 금속 하이드록사이드, 금속 산화물, 금속 알콕사이드, 또는 금속 β-케토케토네이트 또는 금속 β-케토카르복실레이트인 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 화학식 (10a), (10b) 및 (10c)의 화합물 중의 공여 원자 D1, D2 및 D3가 질소, 인, 비소, 안티몬, 비스무스, 산소, 황, 셀레늄 또는 텔루르인 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제 1항 내지 제 7항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 리간드 X가 하전되지 않은 음이온성 또는 양이온성의, 한자리 리간드, 여러자리 가교 리간드 또는 여러자리 킬레이트화 리간드인 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제 8항에 있어서, 상기 리간드 X가 다음 화학식 (11)로 표시되는 아세틸아세토네이트인 것을 특징으로 하는 방법.
    화학식 11
    Figure 112005052958413-PCT00015
    상기 식에서,
    K, G는 각각의 경우에서 같거나 다르고, 1 이상의 이웃하지 않은 CH2 그룹이 -O-, -S-, -NR1-, -CONR2-, -CO-O-, -CO-, -CH=CH- 또는 -C≡C-로 치환될 수 있으며 1 이상의 수소원자가 F 또는 방향족 그룹으로 치환될 수 있는 탄소원자수가 1 내지 20인 직쇄 또는 측쇄 알킬 그룹, 또는 탄소원자수가 3 내지 20이거나 또는 알콕사이드 OR1을 가지는 아릴 및/또는 헤테로아릴 그룹이고;
    E는 각각의 경우에서 같거나 다르고, 1 이상의 이웃하지 않은 CH2 그룹이 -O-, -S-, -NR1-, -CONR2-, -CO-O-, -CO-, -CH=CH- 또는 -C≡C-로 치환될 수 있으며 1 이상의 수소 원자가 F 또는 방향족 그룹으로 치환될 수 있는 탄소원자수가 1 내지 20인 직쇄 또는 측쇄 알킬 그룹, 또는 탄소원자수가 3 내지 20인 아릴 및/또는 헤테로아릴 그룹이며;
    R1은 상기 청구항 3에서 정의된 바와 같다.
  10. 제 1항 내지 제 9항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 마이크로웨이브 방사의 주파수가 500 내지 10,000 MHz의 범위인 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제 1항 내지 제 10항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 입사 마이크로웨이브의 전력이 리터 당 1 내지 10,000 W인 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제 1항 내지 제 11항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 마이크로웨이브 방사가 모노모드 방식인 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제 1항 내지 제 12항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 방법이 연속 방법 또는 회분식 방법으로 실시되는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제 1항 내지 제 13항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 C-H 결합이 아릴릭, 비닐릭 또는 알릴릭 C-H 결합인 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제 1항 내지 제 14항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 금속 화합물 대 화학식 (10a), (10b) 및 (10c)의 화합물의 몰비가 1 : 1 내지 1 : 20인 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 제 15항에 있어서, 상기 금속 화합물 대 화학식 (10a), (10b) 및 (10c)의 화합물의 몰비가 1 : 6 내지 1 : 12인 것을 특징으로 하는 방법.
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