KR20100018059A - 치환된 헤테로방향족의 제조 방법 - Google Patents

치환된 헤테로방향족의 제조 방법 Download PDF

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KR20100018059A
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잘티고 게엠베하
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    • C07D333/00—Heterocyclic compounds containing five-membered rings having one sulfur atom as the only ring hetero atom
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Abstract

본 발명은, 용매로서 시클로알킬 알킬 에테르, 및 가능하게는 추가 용매의 존재하에 수행되는 것을 특징으로 하는,
A) 하기 화학식 III의 그리냐드 시약을 이용한 하기 화학식 II의 할로겐화된 헤테로방향족의 전환 반응:
<화학식 II>
Figure pct00009

(식 중,
X는 화학식 I에서 언급된 의미를 나타내고,
R6은 브롬, 요오드 또는 염소를 나타내고,
R1, R2 및 R3은 화학식 I에서 언급된 의미를 가짐),
<화학식 III>
R4MgHal
(식 중,
R4는 화학식 I에서 언급된 의미를 갖고,
Hal은 브롬, 요오드 또는 염소임); 또는
B) 먼저, 마그네슘을 이용한 화학식 II의 할로겐화된 헤테로방향족의 하기 화학식 IIIa의 그리냐드 화합물로의 전환 반응, 및 하기 화학식 IV의 할로겐화된 화합물을 이용한 추가 전환 반응:
<화학식 IIIa>
Figure pct00010

(식 중,
Hal은 브롬, 요오드 또는 염소이고,
X, 및 R1, R2 및 R3은 화학식 I에서 언급된 의미를 가짐),
<화학식 IV>
R4Hal
(식 중,
R4는 화학식 I에서 언급된 의미를 갖고,
Hal은 브롬, 요오드 또는 염소임)
(여기서, 전환 반응 A) 또는 B)는 각각 Ni 또는 Pd 촉매의 존재하에 수행됨)에 의해 하기 화학식 I의 치환된 헤테로방향족을 제조하는 방법에 관한 것이다:
<화학식 I>
Figure pct00011

식 중,
X는 산소, 황 또는 NR5 (여기서, R5는 수소, C1-C20-알킬 또는 C5-C6-아릴을 나타냄)를 나타내고,
R4는 C1-C20-알킬, C5-C6-아릴 또는 헤테로아릴을 나타내고,
R1, R2 및 R3은 수소, 할로겐, C1-C20-알킬, C5-C6-아릴 또는 헤테로아릴을 나타낸다.
본 발명은 또한 치환된 헤테로방향족, 특히 치환된 티오펜의 제조를 위한 쿠마다 반응에서 시클로알킬 알킬 에테르, 특히 시클로펜틸 메틸 에테르의 용도를 기재한다.

Description

치환된 헤테로방향족의 제조 방법{METHOD FOR THE PRODUCTION OF SUBSTITUTED HETEROAROMATES}
본 발명은 치환된 헤테로방향족의 제조 방법에 관한 것이다. 지금까지 공지된 방법에 비해 개선된 점은 선택성의 개선에 있다.
치환된 헤테로방향족은 전자 산업에서 가치있는 중간체이다. 이들은, 예를 들어 조명, 태양 전지 및 디스플레이의 적용 분야에서 사용되고, 디자인, 프로세싱 및 에너지 효율과 관련하여 새로운 가능성을 창조한다. 정립된 제품에 비해, 이들은 또한 그의 제법이 상당히 덜 복잡하여 경제적 인센티브를 제공한다. 특히, 중합 후 공액 이중 결합을 형성하는 그의 특성으로 인해, 티오펜은 명시된 적용 분야의 다양한 구조 요소에서 사용될 수 있다.
할로겐화된 방향족 및 그리냐드 시약으로부터 출발하는 치환된 헤테로방향족의 최초 제조 방법이 쿠마다(Kumada) 등에 의해 개발되었다 (문헌 [Tetrahedron 1982, 38, 3347-3354]). 여기서, 다양한 알킬 및 아릴 라디칼을 티오펜, 피리딘 및 퀴놀린의 다양한 위치에 도입하였다. 폴리알킬화는 또한 니켈 촉매를 이용한 폴리할로겐화된 헤테로방향족과 그리냐드 화합물의 반응으로 수행되었다. 이들 반응에 대한 용매로서 디에틸 에테르를 사용하였다. 단점은 과산화물을 형성하는 경향이 강한 저-비점 디에틸 에테르의 사용 뿐만 아니라, 이 방법에서 상당량의 동종커플링 생성물 (예를 들어, 3-브로모티오펜과 n-헥실마그네슘 브로마이드의 반응의 경우 디티오펜)이 형성되어 추가 정제를 어렵게 한다는 점이다.
게다가, 문헌 [Synth. Commun. 1986, 16, 689-696 by Zimmer et al.]은 브로모티오펜과 알킬마그네슘 할라이드의 쿠마다 커플링을 기재하고 있다. 여기서, 특히, 3-브로모티오펜과 n-헥실마그네슘 브로마이드의 커플링은 디에틸 에테르에서 수행되고, 저자는 71％의 단리 수율을 얻었다.
US 2006/0155134는 3-할로티오펜과 알킬- 및 아릴마그네슘 할라이드의 쿠마다 커플링이 메틸테트라히드로푸란에서 수행될 수 있음을 개시하고 있다. 상기 용매에서의 절차는, 예를 들어 디에틸 에테르 또는 테트라히드로푸란을 사용한 방법에 비해 부-생성물 스펙트럼을 감소시킨다. 상기 방법의 단점은 이성질체의 분지된 2차 성분이 약 0.5％의 차수로 생성된다는 점이다.
US 2006/0155134는, 상기 기재된 3-할로티오펜 상에의 알킬 라디칼의 쿠마다 커플링 중의 tert-부틸 메틸 에테르의 사용은 2차 성분 스펙트럼과 관련하여, 특히 디티오펜의 형성에서 불량한 결과를 초래한다는 것을 기재하고 있다.
2차 성분을 보다 적게하는, 치환된 헤테로방향족의 개선된 제조 방법을 개발하는 것이 목적이었다.
따라서, 본 발명은, 용매로서 시클로알킬 알킬 에테르 및 임의로 하나 이상의 추가 용매의 존재하에 수행되는 것을 특징으로 하는,
A) 하기 화학식 II의 할로겐화된 헤테로방향족과 하기 화학식 III의 그리냐드 시약의 반응:
<화학식 II>
Figure pct00001
(식 중,
X는 화학식 I에 대해 주어진 의미를 갖고,
R6은 브롬, 요오드 또는 염소이고,
R1, R2 및 R3은 화학식 I에 대해 주어진 의미를 가짐),
<화학식 III>
R4MgHal
(식 중,
R4는 화학식 I에 대해 주어진 의미를 갖고,
Hal은 브롬, 요오드 또는 염소임); 또는
B) 먼저, 하기 화학식 IIIa의 그리냐드 화합물을 제공하는, 화학식 II의 할로겐화된 헤테로방향족과 마그네슘의 반응, 및 하기 화학식 IV의 할로겐화된 화합물과의 추가 반응:
<화학식 IIIa>
Figure pct00002
(식 중,
Hal은 브롬, 요오드 또는 염소이고,
X, 및 R1, R2 및 R3은 화학식 I에 대해 주어진 의미를 가짐),
<화학식 IV>
R4Hal
(식 중,
R4는 화학식 I에 대해 주어진 의미를 갖고,
Hal은 브롬, 요오드 또는 염소임)
(여기서, 반응 A) 또는 B)는 각 경우에 Ni 또는 Pd 촉매의 존재하에 수행됨)에 의해 하기 화학식 I의 치환된 헤테로방향족을 제조하는 방법을 제공한다:
<화학식 I>
Figure pct00003
식 중,
X는 산소, 황 또는 NR5 (여기서, R5는 수소, C1-C20-알킬 또는 C5-C6-아릴임)이고,
R4는 C1-C20-알킬, C5-C6-아릴 또는 헤테로아릴이고,
R1, R2 및 R3은 수소, 할로겐, C1-C20-알킬, C5-C6-아릴 또는 헤테로아릴이다.
시클로알킬 알킬 에테르는 바람직하게는 시클로펜틸 메틸 에테르이다.
사용된 촉매는 0.001-20 mol％, 바람직하게는 0.05-1.5 mol％, 특히 바람직하게는 0.1-0.5 mol％의 화학양론의 니켈 또는 팔라듐 화합물, 바람직하게는 니켈(II) 클로라이드, 특히 바람직하게는 [1,3-비스(디페닐포스피노)프로판]니켈(II) 클로라이드이다.
마그네슘은 80-150 mol％, 바람직하게는 100-140 mol％, 특히 바람직하게는 105-130 mol％의 화학양론으로 사용된다.
그리냐드 시약을 형성하는 화학식 IV의 알킬 할라이드 또는 아릴 할라이드는 80-150 mol％, 바람직하게는 100-140 mol％, 특히 바람직하게는 105-130 mol％의 화학양론을 갖는다.
화학식 III의 그리냐드 시약의 용액은 0.1-4 mol/l, 바람직하게는 0.5-4 mol/l, 특히 바람직하게는 1.5-3.5 mol/l의 농도를 가져야 한다.
그리냐드 반응의 경우에서 통상적인 바와 같이, 본 발명에 따른 방법은 불활성 조건하에서 수행된다. 예를 들어, 반응에 사용된 장치를 필요한 경우에는 가열하고, 질소 또는 아르곤으로 충전한다. 불활성 분위기는 또한 원료의 첨가 및 샘플의 제거 중에도 유지되며, 특히, 물이 전혀 없어야 한다는 점이 준수되어야 한다.
본 방법에서, 바람직하게는 마그네슘을 먼저 합성 장치 내 시클로펜틸 메틸 에테르에 투입한다. 여기서, 상기 마그네슘은, 예를 들어 조각, 파일링(filing), 과립 또는 분말, 또는 이들 사용 형태의 혼합물의 형태로 사용될 수 있다. 본 발명에 따른 시클로펜틸 메틸 에테르 중 마그네슘의 농도는 0.1-4 mol/l, 바람직하게는 0.5-4 mol/l, 특히 바람직하게는 1.5-3.5 mol/l이다. 또한, 마그네슘을 먼저 시클로펜틸 메틸 에테르와 또다른 용매, 예를 들어, 이들로 한정되지는 않지만, 톨루엔, 및 또한 에테르, 예컨대 테트라히드로푸란, 메틸테트라히드로푸란, tert-부틸 메틸 에테르 또는 디에틸 에테르, 또는 상술한 용매의 혼합물과의 혼합물에 투여하는 것이 가능하다.
이어서, 상기 기재된 바와 같이 화학식 IV 또는 II의 알킬 할라이드 또는 아릴 할라이드를 마그네슘과 반응시켜 화학식 III 또는 IIIa의 그리냐드 시약을 수득한다. 여기서, 알킬은 C1-C20, 바람직하게는 C4-C20, 특히 바람직하게는 C4-C10을 갖는 알킬기이고, 아릴은 바람직하게는 화학식 II의 화합물이고, 특히 모노할로겐화된, 알킬화된 티오펜 또는 디할로겐화된 디티오펜을 사용하는 것이 바람직하다. 두 경우 모두에서, 할로겐은 바람직하게는 염소, 브롬 또는 요오드, 특히 바람직하게는 브롬이다.
알킬 할라이드 또는 아릴 할라이드를 순수하게 첨가하거나, 또는 용매에 희석하여 첨가할 수 있다. 용매는, 예를 들어 시클로펜틸 메틸 에테르, 테트라히드로푸란, 메틸테트라히드로푸란, tert-부틸 메틸 에테르, 디에틸 에테르, 톨루엔 또는 상술한 용매의 혼합물이다. 그리냐드 시약의 몰농도는 바람직하게는 0.5-4 mol/l, 특히 바람직하게는 1.5-3.5 mol/l이다.
그리냐드 시약의 일반적인 특성이 본 발명에 따른 방법에서 사용되는 그리냐드 시약에 적용된다. 이들은 공기 및 물에 민감하고, 따라서 질소 분위기 또는 영족 기체 분위기 하에서 취급 및 저장되어야 한다. 저장은 일반적으로 가능한 짧게 유지되어야 하고, 즉, 그리냐드 시약은 가능하다면 새로 제조되어야 한다. 게다가, 그리냐드 시약과 물의 반응은 높은 발열성 반응이며, 수소를 방출한다. 이러한 이유로, 그리냐드 시약의 용기는 물이 들어오는 것으로부터 보호되어야 한다.
본 발명에 따른 방법에서 사용되는 화학식 III 또는 IIIa의 그리냐드 시약은 반응의 과정에서 화학식 IV의 할라이드 또는 화학식 II의 할로겐화된 헤테로방향족 (상기 기재된 라디칼을 가짐)과의 전이-금속-촉매된 반응에 참여한다. 여기서, 할라이드의 할로겐은 그리냐드 시약의 상응하는 기로 대체된다. 여기서, R6이 그리냐드 시약의 R4로 교체된 반응 A)가 바람직하다.
본 발명에 기재된 방법을 위한 촉매는 산화 상태가 0 또는 II인 니켈 또는 팔라듐, 즉, Ni(II), Ni(0), Pd(II) 또는 Pd(0)일 수 있다. 본 방법에 있어서, [1,3-비스(디페닐포스피노)프로판]니켈(II) 클로라이드 및 니켈 디클로라이드 및 이들의 혼합물, 또는 이들 촉매 중 하나의 현탁액 또는 이들 촉매 혼합물의 현탁액이 바람직하다. 또한, 니켈(II) 아세테이트, [1,2-비스(디페닐포스피노)에탄]니켈(II) 클로라이드, 헥사아민니켈(II) 클로라이드, 니켈(II) 아세틸아세토네이트, 또는 니켈(II) 아세틸아세토네이트와 트리-tert-부틸포스핀의 착체, 1,3-비스(2,4,6-트리메틸페닐)이미다졸리디늄 클로라이드, 1,3-비스(2,6-디이소프로필페닐)-이미다졸리디늄 클로라이드, 1,3-디아다만틸이미다졸륨 클로라이드, 트리아다만틸포스핀, 1,3,4-트리페닐-4,5-디히드로-1H-1,2,4-트리아졸-5-일리덴, 1,1'-비스(디페닐포스피노)페로센, 2-(디시클로헥실포스피노)바이페닐, 및 또한 상술한 모든 촉매의 조합물 및 이들의 현탁액으로 이루어진 군으로부터의 추가로 바람직한 니켈 촉매를 사용하는 것이 가능하다. 본 발명의 방법에서, [1,3-비스(디페닐포스피노)프로판]니켈(II) 클로라이드를 현탁액의 형태 또는 순수한 공급 물질로서 사용하는 것이 특히 바람직하다.
본 발명에서, 예를 들어 [1,3-비스(디페닐포스피노)프로판]니켈(II) 클로라이드를 상기 기재된 바와 같이 제조된 그리냐드 용액에 고체 또는 현탁액으로서 첨가한다. 또한, 시클로펜틸 메틸 에테르 또는 또다른 적합한 용매 (예컨대, 테트라히드로푸란, 메틸테트라히드로푸란, tert-부틸 메틸 에테르, 디옥산, 톨루엔 또는 디에틸 에테르, 또는 상술한 모든 용매의 혼합물) 중 촉매의 현탁액에 그리냐드 용액을 첨가하는 것도 가능하다. 또한, 할로겐화된 헤테로방향족을 상기 현탁액에 미리 용해할 수 있다. 그러나, 특히 바람직한 절차에서는 추가 용매 없이 [1,3-비스(디페닐포스피노)프로판]니켈(II) 클로라이드를 그리냐드 시약에 칭량 첨가한다. 필요한 촉매의 양은 0.001-20 mol％, 바람직하게는 0.05-1.5 mol％, 특히 바람직하게는 0.1-0.5 mol％이다. 가능한 촉매 현탁액의 농도는 적합한 용매에서 20 내지 80 중량％이다.
그리냐드 시약과 상기 기재된 화학식 IV의 할라이드 R4Hal의 반응은 상기 기재된 바와 같이 제조된 그리냐드 시약과 촉매의 혼합물에 할라이드를 첨가하여 개시된다. 또한, 시클로펜틸 메틸 에테르, 또는 시클로펜틸 메틸 에테르 및 추가 용매의 혼합물 중의 할라이드 및 촉매의 혼합물에 그리냐드 시약을 첨가하여 개시할 수도 있다. 본 절차에서, 할로겐화된 헤테로방향족을 시클로펜틸 메틸 에테르 중의 상응하는 그리냐드 시약 및 [1,3-비스(디페닐포스피노)프로판]니켈(II) 클로라이드의 혼합물에 적가하는 것이 바람직하다.
바람직하게는, 화학식 I, II 및 IIIa에서 X는 황이고, 즉, 사용된 화학식 II의 할라이드는 바람직하게는 치환 또는 비치환된 할로티오펜, 바람직하게는 클로로티오펜, 브로모티오펜 또는 요오도티오펜, 특히 바람직하게는 브로모티오펜, 매우 특히 바람직하게는 3-브로모티오펜이다. 이들은 순수하게 또는 용매, 예를 들어 톨루엔, 시클로펜틸 메틸 에테르, tert-부틸 메틸 에테르, 디에틸 에테르, 테트라히드로푸란 또는 메틸테트라히드로푸란 중에서 사용될 수 있다.
할로겐화된 헤테로방향족에 대한 그리냐드 시약의 비는 80-150 mol％일 수 있고, 100-140 mol％, 특히 바람직하게는 105-130 mol％를 사용하는 것이 바람직하다.
R1, R2 및 R3은 바람직하게는 수소이고, R4는 바람직하게는 C1-C12-알킬기이다. R4는 특히 바람직하게는 C6-C10- 또는 C12-알킬기 (헥실기, 데실기, 도데실기)이다. 결과적으로, 헥실기, 데실기, 도데실기로 치환된 티오펜, 특히 3 위치에서 치환된 티오펜이 본 발명에 따라 제조된다. 여기서, 3-헥실티오펜이 매우 특히 바람직하다.
반응을 개시한 후, 적가 및 역냉각(counter cooling)의 속도를 통해 반응 온도를 제어한다. 반응 온도는 -30 내지 106 ℃ (시클로펜틸 메틸 에테르의 비점)이어야 하고, 온도는 바람직하게는 10 내지 90 ℃이고, 온도 변동은 특히 바람직하게는 15 내지 70 ℃이다.
본 방법은, 주목할 만한 양의 이성질체의 2차 성분 (예컨대, 3-브로모티오펜과 헥실마그네슘 브로마이드의 반응의 경우, 이성질체 3-(1-메틸펜틸)티오펜)을 수득하지 않게 하는, 사실상 완전한 전환으로 할로겐화된 헤테로방향족을 치환된 헤테로방향족으로 전환하는 선택 사항을 제공한다. 놀랍게도, 상기 반응 중에 시클로펜틸 메틸 에테르, 또는 시클로펜틸 메틸 에테르와 다른 용매의 혼합물을 사용하는 경우, 매우 소량의 디티오펜만이 형성된다. 게다가, 메틸테트라히드로푸란의 사용과 비교하여, 시클로펜틸 메틸 에테르의 사용은 조질의 혼합물에서 바람직하지 않은 2차 성분인 3-(1-메틸펜틸)티오펜이 상당히 더 작은 분획으로 발견된다는 이점을 제공한다.
이에 따라, n-헥실 브로마이드의 동일 배치로부터 출발하여 다음의 비교값을 발견하였다.
Figure pct00004
본원에 제시된 방법의 경우에서 2차 성분인 3-(1-메틸펜틸)티오펜의 형성과 관련하여 커플링의 선택성은 이미 공지된 것들보다 명확히 우수하다.
게다가, 시클로펜틸 메틸 에테르는 다른 에테르와 비교하여 여러 추가 이점을 제공한다. 본원에서 언급되는 예는 보다 높은 비점, 및 또한 물과의 혼합 거동이며, 이는 유기금속 반응에서 매우 중요하다.
Figure pct00005
과산화물 형성에 대한 낮은 경향성은 치환된 헤테로방향족, 특히 치환된 티오펜의 제조를 위한 취급 안전성(safer-to-handle) 용매로서 시클로펜틸 메틸 에테르를 특징으로 한다.
따라서, 본 발명은 치환된 헤테로방향족, 특히 치환된 티오펜의 제조를 위한 쿠마다 반응에서 시클로알킬 알킬 에테르, 특히 시클로펜틸 메틸 에테르의 용도를 추가 제공한다.
<실시예>
실시예 1 ( 비교예 )
19.8 g의 헥실 브로마이드를 50 ℃에서 35 mL의 테트라히드로푸란 중 2.8 g의 마그네슘 파일링에 적가하여 발열이 지속적으로 식별가능하게 하였다. 2시간 동안 환류한 후, 80 mg의 [1,3-비스(디페닐포스피노)프로판]니켈(II) 클로라이드를 첨가하였다. 이어서, 5 ℃에서 16.3 g의 3-브로모티오펜을 적가하였다. 혼합물을 23 ℃에서 16시간 동안 교반한 후, 60 mL의 테트라히드로푸란으로 희석하고, 0 ℃로 열-처리된 10％ 농도 (w/w)의 염산에 부었다. 유기상을 분리 제거하고, 수성상을 50 mL의 tert-부틸 메틸 에테르로 3회 추출하였다. 합한 유기상을 각각 50 mL의 물 및 염화나트륨 용액 (23 ℃에서 포화됨)으로 세척하고, 2.0 g의 황산마그네슘 상에서 건조하고, 여과하고, 증발시켜 농축하였다. 고체 (디티오펜)를 조질의 용액으로부터 침전시키고, 여과 제거하였다. 8.1 g의 조 생성물이 남았고, 장기간 동안 방치한 후 이로부터 추가 디티오펜을 침전시켰다. 상등 용액은 73％의 함량을 가졌다. 다음은 2차 성분으로 확인되었다: 9％ 도데칸, 4％ 3-(1-메틸펜틸)-티오펜.
실시예 2 ( 비교예 )
19.8 g의 헥실 브로마이드를 60-70 ℃에서 35 mL의 2-메틸테트라히드로푸란 중 2.8 g의 마그네슘 파일링에 적가하여 발열이 지속적으로 식별가능하게 하였다. 80-85 ℃에서 2시간 동안 교반한 후, 80 mg의 [1,3-비스(디페닐포스피노)프로판]니켈(II) 클로라이드를 첨가하였다. 이어서, 15-20 ℃에서 16.3 g의 3-브로모티오펜을 적가하였다. 혼합물을 23 ℃에서 3시간 동안 교반한 후, 혼합물을 0 ℃로 열-처리된 10％ 농도 (w/w)의 염산에 부었다. 유기상을 분리 제거하고, 수성상을 50 mL의 tert-부틸 메틸 에테르로 3회 추출하였다. 합한 유기상을 각각 50 mL의 물 및 염화나트륨 용액 (23 ℃에서 포화됨)으로 세척하고, 2.0 g의 황산마그네슘 상에서 건조하고, 여과하고, 증발시켜 농축하였다. 조 생성물의 조성은 다음과 같았다: 11％ 3-브로모티오펜, 2％ 도데칸, 1.1％ 3-(1-메틸펜틸)티오펜, 82％ 3-헥실티오펜, 3.1％ 디티오펜.
실시예 3 (본 발명에 따른 실시예 )
19.8 g의 헥실 브로마이드를 90 ℃에서 35 mL의 시클로펜틸 메틸 에테르 중 2.8 g의 마그네슘 파일링에 적가하여 발열이 지속적으로 식별가능하게 하였다. 2시간 동안 환류한 후, 80 mg의 [1,3-비스(디페닐포스피노)프로판]니켈(II) 클로라이드를 첨가하였다. 이어서, 10 ℃에서 16.3 g의 3-브로모티오펜을 적가하였다. 혼합물을 23 ℃에서 2시간 동안 교반한 후, 30분 동안 100 ℃에서 가열하고, 냉각한 후, 0 ℃로 열-처리된 10％ 농도 (w/w)의 염산으로 조심스럽게 가수분해하였다. 유기상을 분리 제거하고, 수성상을 50 mL의 tert-부틸 메틸 에테르로 3회 추출하였다. 합한 유기상을 각각 50 mL의 물 및 염화나트륨 용액 (23 ℃에서 포화됨)으로 세척하고, 2.0 g의 황산마그네슘 상에서 건조하고, 여과하고, 증발시켜 농축하였다. 조 생성물의 조성은 다음과 같았다: 2.4％ 3-브로모티오펜, 7.4％ 도데칸, 0.6％ 3-(1-메틸펜틸)티오펜, 86.5％ 3-헥실티오펜.
실시예 4 ( 비교예 )
19.8 g의 헥실 브로마이드를 60-70 ℃에서 35 mL의 2-메틸테트라히드로푸란 중 2.8 g의 마그네슘 파일링에 적가하여 발열이 지속적으로 식별가능하게 하였다. 2시간 동안 환류한 후, 1 mL의 2-메틸테트라히드로푸란 중 80 mg의 [1,3-비스(디페닐포스피노)프로판]니켈(II) 클로라이드를 첨가하였다. 이어서, 20 ℃에서 16.3 g의 3-브로모티오펜을 적가하였다. 혼합물을 23 ℃에서 16시간 동안 교반한 후, 0 ℃로 열-처리된 10％ 농도 (w/w)의 염산으로 조심스럽게 가수분해하였다. 유기상을 분리 제거하고, 수성상을 50 mL의 tert-부틸 메틸 에테르로 3회 추출하였다. 합한 유기상을 각각 50 mL의 물 및 염화나트륨 용액 (23 ℃에서 포화됨)으로 세척하고, 2.0 g의 황산마그네슘 상에서 건조하고, 여과하고, 증발시켜 농축하였다. 조 생성물의 조성은 다음과 같았다: 1.4％ 3-브로모티오펜, 1.7％ 도데칸, 1.1％ 3-(1-메틸펜틸)티오펜, 93.9％ 3-헥실티오펜.
실시예 5 (본 발명에 따른 실시예 )
121.4 g의 헥실 브로마이드를 80-85 ℃에서 215 mL의 시클로펜틸 메틸 에테르 중 17.5 g의 마그네슘 파일링에 적가하여 발열이 지속적으로 식별가능하게 하였다. 80-85 ℃에서 2시간 동안 교반한 후, 8 mL의 시클로펜틸 메틸 에테르 중 0.49 g의 [1,3-비스(디페닐포스피노)프로판]니켈(II) 클로라이드를 첨가하였다. 이어서, 15 ℃에서 16.3 g의 3-브로모티오펜을 적가하였다. 혼합물을 23 ℃에서 16시간 동안 교반한 후, 0 ℃로 열-처리된 10％ 농도 (w/w)의 염산으로 조심스럽게 가수분해하였다. 유기상을 분리 제거하고, 수성상을 50 mL의 tert-부틸 메틸 에테르로 3회 추출하였다. 합한 유기상을 각각 50 mL의 물 및 염화나트륨 용액 (23 ℃에서 포화됨)으로 세척하고, 2.0 g의 황산마그네슘 상에서 건조하고, 여과하고, 증발시켜 농축하였다. 조 생성물의 조성은 다음과 같았다: 0％ 3-브로모티오펜, 6.5％ 도데칸, 0.5％ 3-(1-메틸펜틸)티오펜, 88.2％ 3-헥실티오펜.
실시예 6 ( 비교예 )
19.8 g의 헥실 브로마이드를 60-70 ℃에서 35 mL의 tert-부틸 메틸 에테르 중 2.8 g의 마그네슘 파일링에 적가하여 발열이 지속적으로 식별가능하게 하였다. 2시간 동안 환류한 후, 80 mg의 [1,3-비스(디페닐포스피노)프로판]니켈(II) 클로라이드를 첨가하였다. 이어서, 20 ℃에서 16.3 g의 3-브로모티오펜을 적가하였다. 혼합물을 23 ℃에서 16시간 동안 교반한 후, 0 ℃로 열-처리된 10％ 농도 (w/w)의 염산으로 조심스럽게 가수분해하였다. 유기상을 분리 제거하고, 수성상을 50 mL의 tert-부틸 메틸 에테르로 3회 추출하였다. 합한 유기상을 각각 50 mL의 물 및 염화나트륨 용액 (23 ℃에서 포화됨)으로 세척하고, 2.0 g의 황산마그네슘 상에서 건조하고, 여과하고, 증발시켜 농축하였다. 조 생성물의 조성은 다음과 같았다: 10.3％ 3-브로모티오펜, 4.7％ 도데칸, 0.1％ 3-(1-메틸펜틸)티오펜, 77.4％ 3-헥실티오펜, 5.2％ 디티오펜.
실시예 7 (본 발명에 따른 실시예 )
364.5 g의 헥실 브로마이드를 72 ℃에서 645 mL의 시클로펜틸 메틸 에테르 중 52.3 g의 마그네슘 파일링에 적가하여 발열이 지속적으로 식별가능하게 하였다. 80-85 ℃에서 2시간 동안 교반한 후, 1.47 g의 [1,3-비스(디페닐포스피노)프로판]니켈(II) 클로라이드를 첨가하였다. 이어서, 20 ℃에서 309.3 g의 3-브로모티오펜을 적가하였다. 혼합물을 23 ℃에서 16시간 동안 교반한 후, 260 mL의 톨루엔을 첨가하고, 이어서 0 ℃로 열-처리된 10％ 농도 (w/w)의 염산으로 조심스럽게 가수분해하였다. 유기상을 분리 제거하고, 수성상을 250 mL의 톨루엔으로 3회 추출하였다. 합한 유기상을 각각 250 mL의 물 및 염화나트륨 용액 (23 ℃에서 포화됨)으로 세척하고, 20 g의 황산마그네슘 상에서 건조하고, 여과하고, 증발시켜 농축하였다. 조 생성물의 조성은 다음과 같았다: 2.2％ 3-브로모티오펜, 4.1％ 도데칸, 0.5％ 3-(1-메틸펜틸)티오펜, 90.2％ 3-헥실티오펜, 0.2％ 디티오펜.
실시예 8 (본 발명에 따른 실시예 )
364.5 g의 헥실 브로마이드를 72 ℃에서 632 mL의 시클로펜틸 메틸 에테르 중 52.9 g의 마그네슘 파일링에 적가하여 발열이 지속적으로 식별가능하게 하였다. 80-85 ℃에서 2시간 동안 교반한 후, 1.47 g의 [1,3-비스(디페닐포스피노)프로판]니켈(II) 클로라이드를 첨가하였다. 이어서, 20 ℃에서 309.3 g의 3-브로모티오펜을 적가하였다. 260 mL의 톨루엔을 첨가하였다. 이어서, 혼합물을 23 ℃에서 16시간 동안 교반한 후, 0 ℃로 열-처리된 10％ 농도 (w/w)의 염산으로 조심스럽게 가수분해하였다. 유기상을 분리 제거하고, 각각 250 mL의 물 및 탄산수소나트륨 용액 (23 ℃에서 포화됨)으로 세척하고, 증발시켜 농축하였다. 조 생성물의 조성은 다음과 같았다: 0.8％ 3-브로모티오펜, 3.3％ 도데칸, 0.5％ 3-(1-메틸펜틸)티오펜, 95.2％ 3-헥실티오펜, 0％ 디티오펜.
실시예 9 (본 발명에 따른 실시예 )
19.8 g의 헥실 브로마이드를 70 ℃에서 35 mL의 시클로펜틸 메틸 에테르 중 2.8 g의 마그네슘 파일링에 적가하여 발열이 지속적으로 식별가능하게 하였다. 80-85 ℃에서 2시간 동안 교반한 후, 80 mg의 [1,3-비스(디페닐포스피노)프로판]니켈(II) 클로라이드를 20 ℃에서 첨가하였다. 이어서, 85 ℃에서 16.3 g의 3-브로모티오펜을 적가하였다. 혼합물을 1시간 동안 환류 온도로 가열한 후, 23 ℃에서 16시간 동안 교반하였다. 혼합물을 톨루엔으로 희석하고, 0 ℃로 열-처리된 10％ 농도 (w/w)의 염산에 첨가하였다. 유기상을 분리 제거하고, 수성상을 50 mL의 tert-부틸 메틸 에테르로 3회 추출하였다. 합한 유기상을 각각 50 mL의 물 및 염화나트륨 용액 (23 ℃에서 포화됨)으로 세척하고, 2.0 g의 황산마그네슘 상에서 건조하고, 여과하고, 증발시켜 농축하였다. 조 생성물의 조성은 다음과 같았다: 6.1％ 3-브로모티오펜, 4.6％ 도데칸, 0.6％ 3-(1-메틸펜틸)티오펜, 84.9％ 3-헥실티오펜, 2.5％ 디티오펜.
실시예 10 (본 발명에 따른 실시예 )
364.5 g의 헥실 브로마이드를 72 ℃에서 678 mL의 시클로펜틸 메틸 에테르 중 52.3 g의 마그네슘 파일링에 적가하여 발열이 지속적으로 식별가능하게 하였다. 80-85 ℃에서 3시간 동안 교반한 후, 1.47 g의 [1,3-비스(디페닐포스피노)프로판]니켈(II) 클로라이드를 첨가하였다. 이어서, 20 ℃에서 309.3 g의 3-브로모티오펜을 적가하였다. 혼합물을 23 ℃에서 16시간 동안 교반한 후, 260 mL의 톨루엔을 첨가하고, 이어서 혼합물을 0 ℃로 열-처리된 10％ 농도 (w/w)의 염산으로 조심스럽게 가수분해하였다. 유기상을 분리 제거하고, 각각 250 mL의 물 및 탄산수소나트륨 용액 (23 ℃에서 포화됨)으로 세척하고, 증발시켜 농축하였다. 조 생성물의 조성은 다음과 같았다: 0％ 3-브로모티오펜, 6.1％ 도데칸, 0.6％ 3-(1-메틸펜틸)티오펜, 86.4％ 3-헥실티오펜.
실시예 11 (본 발명에 따른 실시예 )
364.5 g의 헥실 브로마이드를 72 ℃에서 678 mL의 시클로펜틸 메틸 에테르 중 52.3 g의 마그네슘 파일링에 적가하여 발열이 지속적으로 식별가능하게 하였다. 80-85 ℃에서 2시간 동안 교반한 후, 1.47 g의 [1,3-비스(디페닐포스피노)프로판]니켈(II) 클로라이드를 첨가하였다. 이어서, 20 ℃에서 309.3 g의 3-브로모티오펜을 적가하였다. 260 mL의 톨루엔을 첨가한 후, 혼합물을 50 ℃에서 4시간 동안 및 23 ℃에서 12시간 동안 교반하였다. 혼합물을 0 ℃로 열-처리된 10％ 농도 (w/w)의 염산에 첨가하였다. 유기상을 분리 제거하고, 각각 250 mL의 물, 탄화수소나트륨 용액 (23 ℃에서 포화됨)으로 세척하고, 다시 물로 세척하고, 증발시켜 농축하였다. 조 생성물의 조성은 다음과 같았다: 4.6％ 3-브로모티오펜, 2.5％ 도데칸, 0.5％ 3-(1-메틸펜틸)티오펜, 86.2％ 3-헥실티오펜, 0.2％ 디티오펜.
실시예 12 (본 발명에 따른 실시예 )
646.3 g의 헥실 브로마이드를 70 ℃에서 1098 mL의 시클로펜틸 메틸 에테르 중 95.3 g의 마그네슘 파일링에 적가하여 발열이 지속적으로 식별가능하게 하였다. 80-85 ℃에서 3시간 동안 교반한 후, 2.4 g의 [1,3-비스(디페닐포스피노)프로판]니켈(II) 클로라이드를 첨가하였다. 이어서, 20 ℃에서 491.1 g의 3-브로모티오펜을 적가하였다. 415 mL의 톨루엔을 첨가한 후, 상기 혼합물을 50 ℃에서 4시간 동안 및 23 ℃에서 12시간 동안 교반하였다. 혼합물을 0 ℃로 열-처리된 10％ 농도 (w/w)의 염산에 첨가하였다. 유기상을 분리 제거하고, 각각 780 mL의 물, 탄화수소나트륨 용액 (23 ℃에서 포화됨)으로 세척하고, 다시 물로 세척하고, 증발시켜 농축하였다. 조 생성물의 조성은 다음과 같았다: 1.3％ 3-브로모티오펜, 2.6％ 도데칸, 0.5％ 3-(1-메틸펜틸)티오펜, 90.6％ 3-헥실티오펜, 0％ 디티오펜.

Claims (10)

  1. 용매로서 시클로알킬 알킬 에테르 및 임의로 하나 이상의 추가 용매의 존재하에 수행되는 것을 특징으로 하는,
    A) 하기 화학식 II의 할로겐화된 헤테로방향족과 하기 화학식 III의 그리냐드 시약의 반응:
    <화학식 II>
    Figure pct00006

    (식 중,
    X는 화학식 I에 대해 주어진 의미를 갖고,
    R6은 브롬, 요오드 또는 염소이고,
    R1, R2 및 R3은 화학식 I에 대해 주어진 의미를 가짐)
    <화학식 III>
    R4MgHal
    (식 중,
    R4는 화학식 I에 대해 주어진 의미를 갖고,
    Hal은 브롬, 요오드 또는 염소임); 또는
    B) 먼저, 하기 화학식 IIIa의 그리냐드 화합물을 제공하는, 화학식 II의 할로겐화된 헤테로방향족과 마그네슘의 반응, 및 하기 화학식 IV의 할로겐화된 화합물과의 추가 반응:
    <화학식 IIIa>
    Figure pct00007

    (식 중,
    Hal은 브롬, 요오드 또는 염소이고,
    X, 및 R1, R2 및 R3은 화학식 I에 대해 주어진 의미를 가짐)
    <화학식 IV>
    R4Hal
    (식 중,
    R4는 화학식 I에 대해 주어진 의미를 갖고,
    Hal은 브롬, 요오드 또는 염소임)
    (여기서, 반응 A) 또는 B)는 각 경우에 Ni 또는 Pd 촉매의 존재하에 수행됨)에 의해 하기 화학식 I의 치환된 헤테로방향족을 제조하는 방법:
    <화학식 I>
    Figure pct00008

    식 중,
    X는 산소, 황 또는 NR5 (여기서, R5는 수소, C1-C20-알킬 또는 C5-C6-아릴임)이고,
    R4는 C1-C20-알킬, C5-C6-아릴 또는 헤테로아릴이고,
    R1, R2 및 R3은 수소, 할로겐, C1-C20-알킬, C5-C6-아릴 또는 헤테로아릴이다.
  2. 제1항에 있어서, 시클로알킬 알킬 에테르가 시클로펜틸 메틸 에테르인 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제1항에 있어서, 시클로알킬 알킬 에테르가 시클로펜틸 메틸 에테르이고, 추가 용매가 톨루엔, 테트라히드로푸란, 메틸테트라히드로푸란, tert-부틸 메틸 에테르, 디에틸 에테르 또는 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터의 용매인 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, -30 내지 106 ℃의 온도에서 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 촉매가 [1,3-비스(디페닐포스피노)프로판]니켈(II) 클로라이드인 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 화학식 I, II 및 IIIa에서 X가 황인 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, R4가 C6-C10- 또는 C12-알킬 라디칼인 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 치환된 헤테로방향족의 제조를 위한 쿠마다(Kumada) 반응에서 시클로알킬 알킬 에테르의 용매로서의 용도.
  9. 제8항에 있어서, 시클로알킬 알킬 에테르가 시클로펜틸 메틸 에테르인 것을 특징으로 하는 용도.
  10. 제8항 또는 제9항에 있어서, 치환된 헤테로방향족이 치환된 티오펜인 것을 특징으로 하는 용도.
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