TW201726618A - 聯吡啶化合物之合成方法及吡啶化合物之製造方法 - Google Patents

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Abstract

本發明可以簡便且安全地在短時間內合成為目的的聯吡啶化合物，同時可以高產率且高純度地合成。其係一種二-第三丁基-2,2’-聯吡啶化合物之合成方法，具有使第三丁基吡啶化合物與使鹼金屬分散於分散溶媒的分散體在反應溶媒中反應的步驟。其係一種聯吡啶化合物之合成方法，該合成方法為不具有任何取代基的聯吡啶化合物之合成方法，具有使吡啶與使鹼金屬分散於分散媒的分散體在反應溶媒中反應的步驟。

Description

聯吡啶化合物之合成方法及吡啶化合物之製造方法
本發明係關於聯吡啶化合物之合成方法及吡啶化合物之製造方法。
聯吡啶化合物係已知作為觸媒或有機材料為有用，可形成各式各樣的過渡金屬和複合體。例如，聯吡啶化合物係適用於鎂觸媒二氧化碳還原反應、銥觸媒C-H硼化反應、鎳觸媒交叉親電子偶合反應等之許多化學反應。又，已知作為有機電激發光(有機EL)材料、醫藥、農藥等之中間體或原料而為有用。
作為聯吡啶化合物之合成方法，已報告有一種方法，該方法係使4-第三丁基吡啶與過乙酸反應而合成4-第三丁基吡啶-N-氧化物，使此與氯化磷醯反應而使氯取代2位之氫而合成4-第三丁基-2-氯吡啶，接著，在溴化鎳和錳觸媒之存在下二聚化4-第三丁基-2-氯吡啶而合成4,4’-二-第三丁基-2,2’-聯吡啶(例如，參照非專利文獻1、非專利文獻2)。
又，作為製造2,4’-聯吡啶的方法，已知有一 種技術，該技術係使用丁醇溶媒，在鈀觸媒、碳酸鈉及水之存在下使4-吡啶基硼酸與2-氯吡啶反應，進行分液處理而分離含有2,4’-聯吡啶的有機層與水的技術(例如，參照專利文獻1之實施例1)。接著，開示一種技術，該技術、係將水層以丁醇進行萃取處理，將所得到的丁醇層與之前之有機層混合，將混合後之有機層以水洗淨後進行過濾而得到的濾液濃縮，蒸餾處理此濃縮液而純化2,4’-聯吡啶(參照實施例11)。且記載藉由此法，成為純度98.5%、取出產率47%。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2006-219395號公報
[非專利文獻]
[非專利文獻1]Fu R, Bercaw JE, Labinger JA., Organometallics. 2011;30：6751-6765
[非專利文獻2]Buonomo JA., Everson DA., Weix DJ., Synthesis (Stuttg). 2013; 45(22)：3099-3102
然而，記載於非專利文獻1及非專利文獻2的合成方法係在使用在濃縮條件下使用爆炸性高的過乙 酸，而且於4-第三丁基吡啶-N-氧化物合成後將此藉由蒸餾而除去，要經過處理上極為困難而煩雜的操作。又，僅反應時間上亦需要3日以上，關於產率，亦在由4-第三丁基吡啶合成4-第三丁基吡啶-N-氧化物，由4-第三丁基吡啶-N-氧化物合成4-第三丁基-2-氯吡啶、以及由4-第三丁基-2-氯吡啶合成4,4’-二-第三丁基-2,2’-聯吡啶，所得到的化合物之產率係各自為82%、79%及90%，最後的產率為58%左右。
又，記載於專利文獻1之製造方法係因為在合成吡啶化合物時使用觸媒所以導致製造工時增加，同時因為使用高價的鈀觸媒所以製造成本增加。而且，在蒸餾處理之情況，因為利用濾液所包含的各種有機物之沸點差而蒸發、凝結，所以在有效率地回收作為目的的吡啶化合物上會花費工作量。
因此，要求建構可將聯吡啶化合物簡便且安全地在短時間內合成的技術，且要求建構可以高產率且高純度地合成的技術。又，要求一種吡啶化合物之製造方法，該方法係削減製造工時且以廉價的方法合成吡啶化合物，可有效率地回收已合成的吡啶化合物。
本發明者等係為了解決上述課題而重覆研究的結果，發現了藉由使吡啶化合物，與分散鹼金屬於分散溶媒的分散體反應，可以產率佳且高純度地合成作為目的 的聯吡啶化合物。相關的合成反應係不需要處理上困難的試劑，亦不伴隨煩雜的操作。又，可以少步驟數，將設為目的的聯吡啶化合物，簡便地以短時間合成。本發明者等係根據此等知識見識，達到完成本發明。
亦即，有關本發明的以下述通式(I)所示的二-第三丁基-2,2’-聯吡啶化合物之合成方法之特徵構成係其要點在具有使第三丁基吡啶化合物與使鹼金屬分散於分散溶媒的分散體在反應溶媒中反應的步驟。
(在此，R1及R2係獨立為第三丁基)。
在非專利文獻1及非專利文獻2之合成方法係藉由將4-第三丁基吡啶使用過乙酸而氧化而於已氧化的4-第三丁基吡啶-N-氧化物使氯化劑反應而合成4-第三丁基-2-氯吡啶，將此二聚化而形成聯吡啶環者。然而，在濃縮條件下需要注意過乙酸之處理，需要將此藉由蒸餾水而除去的步驟，而且有反應所需的時間長的缺點。另一方面，藉由本構成，利用使鹼金屬分散於分散溶媒的分散體，處理上為容易，可圓滑且有效率地進行吡啶環之二聚化反應。該結果，不需要煩雜的反應操作、或使用爆炸性 高的試劑類。因而，可以簡便且安全地在短時間內合成為目的的二-第三丁基-2,2’-聯吡啶化合物，而且可以高產率且高純度地合成。
其他之特徵構成係其要點為於藉由前述第三丁基吡啶與使前述鹼金屬分散於分散溶媒的分散體之反應而生成的反應生成物，添加氫供體。
藉由本構成，則第三丁基吡啶化合物與使鹼金屬分散於分散溶媒的分散體反應後，藉由使反應生成物和氫供體反應，依序圓滑地進行吡啶環之二聚化、接受來自氫供體之氫，成為可以高產率且高純度地合成設為目的的二-第三丁基-2,2’-聯吡啶化合物。
其他之特徵構成係其要點為前述反應溶媒含有氫供體。
藉由本構成，則以將氫供體包含於成為第三丁基吡啶化合物與使鹼金屬分散於分散溶媒的分散體之反應處的反應溶媒而設為同一溶液，另外，可不需要附加添加氫供體的步驟而簡化合成步驟。該結果，可以少步驟數，簡便地合成為目的的二-第三丁基-2,2’-聯吡啶化合物，可降低製造成本。
其他特徵構成係其要點為前述第三丁基吡啶化合物為4-第三丁基吡啶，合成4,4’-二-第三丁基-2,2’-聯吡啶。
藉由本構成，將4-第三丁基吡啶設為出發化合物，可以簡便、安全且在短時間合成作為觸媒或有機材 料利用價值特別高的4,4’-二-第三丁基-2,2’-聯吡啶，而且可以高產率且高純度地合成。
其他特徵構成係其要點在對於前述第三丁基吡啶化合物1mmol，將作為前述反應溶媒之四氫呋喃設為2ml以上8ml以下之比例時，對於前述第三丁基吡啶化合物使用1莫耳當量以上2莫耳當量以下之前述鹼金屬。
藉由本構成，對於為出發化合物的第三丁基吡啶化合物，可最適化使鹼金屬分散於分散溶媒的分散體之使用量及為反應溶媒的四氫呋喃之使用量，反應為依序圓滑地進行。由此，抑制反應副生成物之生成，可以高產率且高純度地合成為目的的二-第三丁基-2,2’-聯吡啶化合物。又，可無原料過度或不足而利用於合成，以良好的物質平衡合成為目的的二-第三丁基-2,2’-聯吡啶化合物。
其他特徵構成係以下述通式(Ⅱ)所示的聯吡啶化合物之合成方法，其要點為聯吡啶化合物之合成方法，此方法具有於吡啶與使鹼金屬分散於分散溶媒的分散體在反應溶媒中反應的步驟。
藉由本構成，利用使鹼金屬分散於分散溶媒 的分散體，處理上為容易，可圓滑且有效率地進行吡啶環之二聚化反應。該結果，不需要煩雜的反應操作、或使用爆炸性高的試劑類。因而，可以簡便且安全地在短時間內合成為目的的聯吡啶化合物，而且可以高產率且高純度地合成。
其他之特徵構成係其要點為藉由前述吡啶與前述使鹼金屬分散於分散媒的分散體之反應而生成的反應生成物中，添加氫供體。
藉由本構成，則吡啶與使鹼金屬分散於分散溶媒的分散體之反應後，藉由使反應生成物和氫供體反應，依序圓滑地進行吡啶環之二聚化、接受來自氫供體之氫，成為可以高產率且高純度地合成設為目的的聯吡啶化合物。
其他之特徵構成係其要點為前述反應溶媒含有氫供體。
藉由本構成，則以將氫供體包含於成為吡啶與使鹼金屬分散於分散溶媒的分散體之反應處的反應溶媒而設為同一溶液，另外，可不需要附加添加氫供體的步驟而簡化合成步驟。該結果，可以少步驟數，簡便地合成設為目的的聯吡啶化合物，可降低製造成本。
其他之特徵構成係其要點為前述聯吡啶化合物為2,2’-聯吡啶、4,4’-聯吡啶、2,4’-聯吡啶、2,3’-聯吡啶、3,3’-聯吡啶、3,4’-聯吡啶之任一者。
藉由本構成，將吡啶設為出發化合物，可以 簡便、安全且在短時間合成作為觸媒或有機材料利用價值特別高的2,2’-聯吡啶、4,4’-聯吡啶、2,4’-聯吡啶、2,3’-聯吡啶、3,3’-聯吡啶、3,4’-聯吡啶，而且可以高產率且高純度地合成。
本發明者等係為了解決上述課題而重覆研究的結果，發現了藉由使單體，與使鹼金屬分散於分散溶媒的分散體反應，即使不使用觸媒亦可以產率佳且高純度地合成設為目的的吡啶化合物。有關的合成反應係不需要高價的試劑類，可以少步驟數，簡便地以短時間合成設為目的的吡啶化合物。更進一步，發現了如使以高產率合成的吡啶化合物，溶解於對於吡啶化合物的漢森溶解度參數為5J1/2/cm3/2以上9J1/2/cm3/2以下的有機溶媒，則可由有機溶媒有效率地將吡啶化合物再結晶。本發明者等係根據此等知識見識，達到完成本發明。
亦即，吡啶化合物之製造方法係該要點為包含下列步驟，具備一種合成步驟，其係使單體與使鹼金屬分散於分散溶媒的分散體在反應溶媒中反應而合成下述通式(Ⅲ)所示的吡啶化合物、一種去活化步驟，其係使殘存於含有已合成的前述吡啶化合物的反應液的前述鹼金屬去活化、一種溶解步驟，其係於前述鹼金屬已去活化的前述反應液，添加對於前述吡啶化合物的漢森溶解度參數為5J1/2/cm3/2以上9J1/2/cm3/2以下的有機溶媒而使前述吡啶化合物溶解、一種再結晶步驟，其係冷卻含有前述吡啶化合物的前述有機溶媒而使前述吡啶化合物再結晶。
[式中，Ra係表示可具有取代基的烷基、亦可具有取代基的烯基、亦可為具有取代基的炔基、亦可具有取代基的芳基、亦可為具有取代基的芳基烷基、亦可為具有取代基的烷氧基、亦可為具有取代基的醯基、亦可具有取代基的胺基、亦可為具有取代基的烷硫基、亦可為具有取代基的芳硫基、亦可為具有取代基的芳基烷硫基、鹵素原子、羥基、醛基、羧基、胺基、或氰基，A係表示烴環或雜環，Rb係表示可具有取代基的烷基、亦可具有取代基的烯基、亦可為具有取代基的炔基、亦可為具有取代基的芳基、亦可為具有取代基的芳基烷基、亦可為具有取代基的烷氧基、亦可為具有取代基的醯基、亦可為具有取代基的胺基、亦可為具有取代基的烷硫基、亦可為具有取代基的芳硫基、亦可為具有取代基的芳基烷硫基、鹵素原子、羥基、醛基、羧基、胺基或氰基，m係表示0~4，m為2~4時，Ra係可為相同或相異，n係表示0以上之整數，n為2以上之整數時，Rb可 為相同或相異]。
在本方法係因為使用使鹼金屬分散於分散溶媒的分散體，所以不使用如先前般的高價的鈀觸媒，成為可以少的工時而廉價地合成吡啶化合物。而且，可產率佳而高純度地合成吡啶化合物。
另一方面，於已使鹼金屬去活化的反應液中係混入分散溶媒等之不純物。如本方法之方式，使用對於吡啶化合物的漢森溶解度參數為5J1/2/cm3/2以上9J1/2/cm3/2以下的有機溶媒而以再結晶步驟冷卻，則可由此有機溶媒容易地僅將吡啶化合物再結晶。此係因為相較於極性高的醇類等，對於吡啶化合物的漢森溶解度參數在上述範圍的有機溶媒係容易溶解吡啶化合物亦容易分離。在此方法係因為不需要蒸餾處理，所以不花費非常多的工作量，可簡單地分離吡啶化合物。以如此之方式，可提供一種製造方法，該方法係削減製造工時且以廉價的方法可有效率地回收已合成的吡啶化合物。
其他製造方法係其要點為具備一種蒸發步驟，該步驟係於前述溶解步驟之前，加熱前述鹼金屬已去活化的前述反應液而使前述反應溶媒蒸發。
例如，在作為反應溶媒而已使用如四氫呋喃般的對於吡啶化合物的漢森溶解度參數非常小的有機溶媒的情況，吡啶化合物容易溶解，但因為溶解度過高所以變得難以用再結晶步驟而由反應溶媒回收吡啶化合物。該結果，招致取出產率低下。然而，如本方法之方式，以事先 使反應溶媒蒸發，在溶解步驟，成為可使全部之吡啶化合物溶解於對於吡啶化合物的漢森溶解度參數為5J1/2/cm3/2以上9J1/2/cm3/2以下的有機溶媒。因而，可提高吡啶化合物之提取產率。
其他製造方法係其要點為冷卻以前述蒸發步驟而蒸發的前述反應溶媒，作為在前述合成步驟的前述反應溶媒而再利用。
藉由本方法，在合成步驟已使用的反應溶媒為作為液體被再利用。該結果，不必較大量地浪費地廢棄必要的反應溶媒，可降低製造成本。
其他製造方法係其要點為具備一種洗淨步驟，該步驟於前述溶解步驟之前，於在前述溶解步驟使用的溶解槽添加水而洗淨。
藉由本方法，因為將附著於溶解槽的吡啶化合物或其他不純物以水洗淨，所以可不會浪費地使已合成的吡啶化合物再結晶。
其他製造方法係其要點為具備一種析出步驟，該步驟係前述去活化步驟為添加水於前述反應液而使前述鹼金屬去活化，在前述去活化步驟之後，而且於前述溶解步驟之前，過濾前述鹼金屬已去活化的前述反應液而使含有前述吡啶化合物的有機層析出，前述溶解步驟係於前述有機層添加前述有機溶媒而使前述吡啶化合物溶解。
例如，在作為反應溶媒使用了四氫呋喃的情況，此反應溶媒係溶解於水。因此，在本方法之析出步驟 係將反應溶媒分離於濾液側的狀態，析出含有吡啶化合物的有機層。該結果，成為可省略使對吡啶化合物之回收帶來不良影響的反應溶媒蒸發的步驟等，可簡化製造步驟。
其他製造方法係其要點為前述再結晶步驟係具有一種濃縮步驟，其係加熱含有前述吡啶化合物的前述有機溶媒而濃縮、與一種冷卻步驟，其係在前述濃縮步驟之後冷卻含有前述吡啶化合物的前述有機溶媒、與一種過濾步驟，其係在前述冷卻步驟之後過濾前述吡啶化合物而回收。
以本方法之方式，使有機溶媒適量地蒸發而濃縮，則因為吡啶化合物之濃度提高，所以可促進在冷卻步驟的吡啶化合物之再結晶。因而，可提高在過濾步驟的吡啶化合物之提取產率。
其他製造方法係其要點為具備第二再結晶步驟，該步驟係具有第二濃縮步驟，其係加熱在前述過濾步驟產生的前述吡啶化合物殘存的濾液而濃縮、與第二冷卻步驟，其係在前述第二濃縮步驟之後冷卻前述濾液、與第二過濾步驟，其係在前述第二冷卻步驟之後過濾前述吡啶化合物而回收。
於以過濾步驟產生的濾液係有以冷卻步驟不被再結晶的吡啶化合物殘存。以本方法之方式，由以再結晶步驟產生的濾液再次回收吡啶化合物，則可更提高吡啶化合物之提取產率。
其他製造方法係其要點於使以前述第二過濾 步驟已回收的前述吡啶化合物，混合於前述再結晶步驟之前述有機溶媒。
因為以第二濃縮步驟再度濃縮有機溶媒，所以有作為鹼金屬之分散溶媒之絕緣油等附著於吡啶化合物之表面之情事。以本方法之方式，以第二過濾步驟回收的吡啶化合物再次混合於第1次之再結晶步驟之有機溶媒，成為可由吡啶化合物使絕緣油分離。因而，可更提高吡啶化合物之純度。
4‧‧‧濃縮槽
5‧‧‧冷卻槽
6‧‧‧過濾部
7‧‧‧第二濃縮槽
8‧‧‧第二冷卻槽
9‧‧‧第二過濾部
10‧‧‧反應槽
11‧‧‧去活化槽
12‧‧‧膜過濾裝置
20‧‧‧溶解槽
21‧‧‧冷卻器
22‧‧‧加熱部
30‧‧‧分液槽
41‧‧‧冷卻器
42‧‧‧加熱部
71‧‧‧冷卻器
δ‧‧‧漢森溶解度參數
[第1圖]摘要已進行4,4’-二-第三丁基-2,2’-聯吡啶之合成研討的實施例1之合成條件及合成結果的圖。
[第2圖]摘要已進行4,4’-二-第三丁基-2,2’-聯吡啶之合成研討的實施例2之合成條件及合成結果的圖。
[第3圖]摘要已進行4,4’-二-第三丁基-2,2’-聯吡啶之合成研討的實施例3之合成條件及合成結果的圖。
[第4圖]摘要已進行基質適用範圍之研討的實施例4之合成條件及合成結果的圖。
[第5圖]摘要已進行4,4’-聯吡啶之合成研討的實施例5之合成條件及合成結果的圖。
[第6圖]表示吡啶化合物之製造方法的流程圖。
[第7圖]表示吡啶化合物之製造方法的流程圖。
[第8圖]表示關於其他實施形態的吡啶化合物之製 造方法的流程圖。
以下，詳細說明有關本發明的聯吡啶化合物之合成方法及吡啶化合物之製造方法之實施形態。但是，本發明係不被限定於後述的實施形態。
[吡啶化合物之合成]
如第6圖所示，關於本實施形態的吡啶化合物之製造方法係具備一種合成步驟，其係使單體與使鹼金屬分散於分散溶媒的分散體在反應溶媒中反應而合成下述通式(I)所示的吡啶化合物、與一種去活化步驟，其係使殘存於含有已合成的吡啶化合物的反應液的鹼金屬去活化。該等合成步驟與去活化步驟係在攪拌下於同一反應槽10實行。尚，合成步驟與去活化步驟係可在各自之槽實行，亦可省略反應槽10之攪拌，無特別限定。
吡啶化合物係含有可具有取代基的吡啶環，於吡啶環係與吡啶環為另外之可具有取代基的烴環或可具有取代基的雜環鍵結的化合物。吡啶環和烴環或雜環係只要吡啶環上之碳和烴環或雜環之碳，藉由碳-碳鍵而鍵結，而在任一位置鍵結均可。具體而言，吡啶化合物係於下述通式(I)所示的化合物。
[式中，Ra係表示可具有取代基的烷基、亦可具有取代基的烯基、亦可為具有取代基的炔基、亦可具有取代基的芳基、亦可為具有取代基的芳基烷基、亦可為具有取代基的烷氧基、亦可為具有取代基的醯基、亦可為具有取代基的胺基、亦可為具有取代基的烷硫基、亦可為具有取代基的芳硫基、亦可為具有取代基的芳基烷硫基、鹵素原子、羥基、醛基、羧基、胺基或氰基，A係表示烴環或雜環，Rb係表示可為具有取代基的烷基、亦可為具有取代基的烯基、亦可為具有取代基的炔基、亦可為具有取代基的芳基、亦可為具有取代基的芳基烷基、亦可為具有取代基的烷氧基、亦可為具有取代基的醯基、亦可為具有取代基的胺基、亦可為具有取代基的烷硫基、亦可為具有取代基的芳硫基、亦可為具有取代基的芳基烷硫基、鹵素原子、羥基、醛基、羧基、胺基或氰基，m係表示0~4，m為2~4時，Ra係可為相同或相異，n係表示0以上之整數，n為2以上之整數時，Rb可為相同或相異]。
Ra係取代吡啶環上之氫原子而導入的原子或原 子團。Ra係可被導入吡啶環之任一之位置，亦可被導入複數之位置。導入Ra的位置係與吡啶環上之氫原子鍵結的碳，Ra係最大可導入4個。在導入複數之位置的情況，Ra係可為相同，亦可為相異。又，亦可未導入Ra。Ra係例如可具有取代基的烷基、亦可具有取代基的烯基、亦可為具有取代基的炔基、亦可具有取代基的芳基、亦可為具有取代基的芳基烷基、亦可為具有取代基的烷氧基、亦可為具有取代基的醯基、亦可為具有取代基的胺基、亦可為具有取代基的烷硫基、亦可為具有取代基的芳硫基、亦可為具有取代基的芳基烷硫基、鹵素原子、羥基、醛基、羧基、胺基或氰基。在此，作為取代基係例如鹵素原子、羥基、醛基、羧基、胺基或氰基。Ra係理想為低級之烷基，烷基係不問直鏈及支鏈之差異，特別理想為第三丁基。
A係烴環或雜環，理想為芳香族環。烴環係例如苯環、萘環、蒽環等，雜環係例如為含氮雜環的吡啶環、吡嗪環、嘧啶環、吡咯環、吡唑環、含硫雜環的噻吩環、含氧雜環的呋喃環等。理想為苯環或吡啶環。
Rb係取代與A之烴環或雜環上之碳鍵結的氫原子而導入的原子或原子團。Rb係可被導入A之任一之位置，亦可被導入複數之位置。導入Rb的位置係與A之烴環或雜環上之氫原子鍵結的碳，Rb係最大可導入鍵結於該碳的氫原子之數。在導入複數之位置的情況，Rb係可為相同，亦可為相異。又，亦可未導入Rb。Rb係例如可具有取代基的烷基、亦可具有取代基的烯基、亦可為具有取 代基的炔基、亦可具有取代基的芳基、亦可為具有取代基的芳基烷基、亦可為具有取代基的烷氧基、亦可為具有取代基的醯基、亦可為具有取代基的胺基、亦可為具有取代基的烷硫基、亦可為具有取代基的芳硫基、亦可為具有取代基的芳基烷硫基、鹵素原子、羥基、醛基、羧基、胺基或氰基。在此，作為取代基係例如鹵素原子、羥基、醛基、羧基、胺基或氰基。Rb係理想為低級之烷基，烷基係不問直鏈及支鏈之差異，特別理想為第三丁基。
作為吡啶化合物之合適例，可舉出二-第三丁基-2,2’-聯吡啶化合物，特別是4,4’-二-第三丁基-2,2’-聯吡啶。又，亦可理想地例示二甲基-2,2’-聯吡啶、2,2’-聯吡啶、4,4’-聯吡啶、2,4’-聯吡啶、2,3’-聯吡啶、3,3’-聯吡啶、3,4’-聯吡啶之聯吡啶化合物。
在此，作為出發物質之單體係可使用含有可具有取代基的吡啶環的化合物、與含有可具有取代基的烴環或可具有取代基的雜環的化合物之組合。
含有可具有取代基的吡啶環的化合物係於下述通式(Ⅱ)或(Ⅲ)所示的化合物。
[式中，Rc係表示可具有取代基的烷基、亦可具有取代基的烯基、亦可為具有取代基的炔基、亦可具有取代基的芳基、亦可為具有取代基的芳基烷基、亦可為具有取代基的烷氧基、亦可為具有取代基的醯基、亦可為具有取代基的胺基、亦可為具有取代基的烷硫基、亦可為具有取代基的芳硫基、亦可為具有取代基的芳基烷硫基、鹵素原子、羥基、醛基、羧基、胺基、或氰基，o係表示0~4，o為2~4時Rc係可為相同或相異]。
[式中，Rd係表示可具有取代基的烷基、亦可具有取代基的烯基、亦可為具有取代基的炔基、亦可具有取代基的芳基、亦可為具有取代基的芳基烷基、亦可為具有取代基的烷氧基、亦可為具有取代基的醯基、亦可為具有取代基的胺基、亦可為具有取代基的烷硫基、亦可為具有取代基的芳硫基、亦可為具有取代基的芳基烷硫基、鹵素原子、羥基、醛基、羧基、胺基、或氰基，Xa係表示鹵素原子，p係表示0~4，p為2~4時Rd係可為相同或相異]。
Rc及Rd係相當於吡啶化合物之Ra。Xa係氟原子、氯原子、溴原子、碘原子等之鹵素原子。Xa係在吡啶 化合物之合成反應，被取代為含有可具有取代基的烴環或可具有取代基的雜環的化合物。
含有可具有取代基的吡啶環的化合物係第三丁基吡啶化合物、鹵化甲基吡啶化合物或鹵化甲基吡啶化合物與鹵化苯化合物之混合物為理想，4-第三丁基吡啶為特別理想。又，可理想地使用不具有取代基的吡啶。
含有可具有取代基的烴環或可具有取代基的雜環的化合物係於下述通式(Ⅳ)或通式(V)所示的化合物。
[式中，B係表示烴環或雜環，Re係表示可具有取代基的烷基、亦可具有取代基的烯基、亦可為具有取代基的炔基、亦可具有取代基的芳基、亦可為具有取代基的芳基烷基、亦可為具有取代基的烷氧基、亦可為具有取代基的醯基、亦可為具有取代基的胺基、亦可為具有取代基的烷硫基、亦可為具有取代基的芳硫基、亦可為具有取代基的芳基烷硫基、鹵素原子、羥基、醛基、羧基、胺基或氰基，q係表示0以上之整數，q為2以上之整數時Re係可為相同或相異]。
[式中，B係表示烴環或雜環，Rf係表示可具有取代基的烷基、亦可具有取代基的烯基、亦可為具有取代基的炔基、亦可具有取代基的芳基、亦可為具有取代基的芳基烷基、亦可為具有取代基的烷氧基、亦可為具有取代基的醯基、亦可為具有取代基的胺基、亦可為具有取代基的烷硫基、亦可為具有取代基的芳硫基、亦可為具有取代基的芳基烷硫基、鹵素原子、羥基、醛基、羧基、胺基或氰基，Xb係表示鹵素原子，r係表示0以上之整數，r為2以上之整數時Rf係可為相同或相異]。
B係相當於吡啶化合物之A，Re及Rf係相當於吡啶化合物之Rb。Xb係氟原子、氯原子、溴原子、碘原子等之鹵素原子。Xb係在吡啶化合物之合成反應，被取代為可具有取代基的吡啶環。
含有可具有取代基的烴環或可具有取代基的雜環的化合物係第三丁基吡啶化合物、鹵化甲基吡啶化合物或鹵化甲基吡啶化合物與鹵化苯化合物之混合物為理想，又，可理想地利用不具有取代基的吡啶。特別是4-第三丁基吡啶、吡啶、2-氯-4-甲基吡啶或2-氯-4-甲基吡啶與鹵化苯之混合物為理想。又，可理想地使用不具有取代基的吡啶。
尚，在吡啶化合物之合成反應時，於單體中含有反應性高的官能基的情況係以適當的保護基保護該官能基為理想，被保護的官能基係在反應結束後，藉由適當的手段而脫保護。
使鹼金屬分散於分散溶媒的分散體係使鹼金屬作為微粒子而分散於不溶性溶媒者、或使鹼金屬以液體之狀態而分散於不溶性溶媒者作為鹼金屬，可舉出鈉、鉀、鋰或此等之合金等。作為微粒子之平均粒徑，理想為未達10μm，特別理想為可使用未達5μm者。平均粒徑係表示具有與藉由顯微鏡照片之圖像解析而得到的投影面積為同等之投影面積的球之直徑。
作為分散溶媒係可將鹼金屬作為微粒子分散、或將鹼金屬以液體之狀態分散於不溶性溶媒，而且只要不阻礙單體與鹼金屬之分散體之反應，可使用在該技術領域一般周知之溶媒。例如，可舉出二甲苯、甲苯等之芳香族系溶媒、或癸烷等之一般石蠟系溶媒、或該等之混合溶媒等。
以下，關於使鹼金屬分散於分散溶媒的分散體，有略稱為「SD」的情況。SD係Sodium Dispersion之略稱，因為在下述說明的實施例係作為鹼金屬使用鈉所以對該分散體附上SD之符號。然而，SD之符號並非將鈉以外之鹼金屬除外者。
作為反應溶媒係只要不阻礙單體與SD之反應，可使用在該技術領域一般周知之溶媒。例如，可使用 醚系溶媒、正構烷烴系溶媒、芳香族系溶媒、胺系溶媒、雜環化合物溶媒。作為醚系溶媒係環狀醚溶媒為理想，四氫呋喃(以下，有略稱為「THF」的情況)。為特別理想。作為正構烷烴系溶媒係正癸烷等為特別理想。作為芳香族系溶媒係可理想地使用二甲苯或甲苯等，作為胺系溶媒係可理想地使用乙二胺等。作為雜環化合物溶媒係可利用四氫噻吩等。又，亦可使用該等之混合溶媒。在此，前述之分散溶媒與反應溶媒係可使用相同種類者，亦可使用相異種類者。
在使反應後殘存的鹼金屬去活化的去活化步驟所使用的去活化液係可使用醇或水。作為被使用的醇係異丙醇、甲醇或乙醇等之低級醇為理想，高級醇亦可而無特別限定。另一方面，在使用了水的情況係在已填充氬氣氣體或氮氣氣體等的惰性氣體環境下進行為理想。尚，在吡啶化合物之合成使用SD的情況，因為鈉被氫化而安定化，所以在已使用水的情況亦可在空氣環境下實行去活化步驟。又，在使用醇的情況，亦可在惰性氣體環境下實行去活化步驟，無特別限定。
以下，作為聯吡啶化合物之合成方法之一例，關於下述通式(Ⅵ)所示的二-第三丁基-2,2’-聯吡啶化合物於以下進行說明。
[式中，R1及R2係獨立的第三丁基。在此，R1係被導入1位、2位、3位、4位之中任一處所，其他位置係被導入氫基。又，R2係被導入1’位、2’位、3’位、4’位之任一處所，其他位置係被導入氫基]。
在反應溶媒中，使第三丁基吡啶化合物與SD反應，得到下述通式(Ⅶ)所示的反應生成物a。接著，使下述通式(Ⅶ)所示的反應生成物a與氫供體反應而接受氫之供給而得到下述通式(Ⅷ)所示的反應生成物b，藉由將此進行空氣氧化而合成設為目的的二-第三丁基-2,2’-聯吡啶化合物。
[在此通式(Ⅶ)及(Ⅷ)中，R1及R2係獨立的第三丁基。在此，R1係被導入1位、2位、3位、4位之中任一處所，其他位置係被導入氫基。又，R2係被導入1’位、2’位、3’位、4’位之任一處所，其他位置係被導入氫基]。
關於本實施形態的二-第三丁基-2,2’-聯吡啶化合物之合成方法係利用使鹼金屬分散於分散溶媒的分散體者，可圓滑且有效率地進行吡啶環之二聚化反應。不需要煩雜的反應操作或使用爆炸性高的試劑類，可以簡便且安全地在短時間內合成二-第三丁基-2,2’-聯吡啶化合物，而且可以高產率且高純度地合成。
作為第三丁基吡啶化合物係可使用2-第三丁基吡啶、3-第三丁基吡啶、4-第三丁基吡啶。理想為4-第三丁基吡啶。此等第三丁基吡啶化合物係可使用市售者，亦可使用在該技術領域按照一般周知之方法而製造者。
作為氫供體係藉由氧化還原反應而給予氫於藉由第三丁基吡啶化合物與SD之反應而形成的以通式(Ⅶ)所示的反應生成物a，只要本身為被脫氫的物質，可使用在該技術領域一般周知之物質。例如，可使用水或醇類。作為醇類係理想為可使用碳數1~6左右之低級醇，可 例示第三丁醇等。
(合成步驟之細節)
以下，說明關於有關本實施形態的二-第三丁基-2,2’-聯吡啶化合物之合成步驟之細節。首先，在反應溶媒中，使第三丁基吡啶化合物與使鹼金屬分散於分散溶媒的分散體進行反應，得到通式(Ⅶ)所示的反應生成物a。在相關的反應的反應溫度係無特別限定，可在室溫進行，理想為25~50℃。因而，不必設置用以加熱或冷卻等之溫度控制手段。尚，按照必要，亦可設置溫度控制手段，無特別限定。
關於反應時間，亦無特別限定，依照反應溫度、反應試劑之種類或量而適宜地設定即可。通常係以1~24小時，理想為1~6小時進行。即使延長反應時間亦不會使設為目的的二-第三丁基-2,2’-聯吡啶化合物之產率提高，為原料的第三丁基吡啶化合物之回收率低下且物質平衡惡化。因而，長時間之反應係由產率及原料再利用之觀點視之為不理想。
接著，使通式(Ⅶ)所示的反應生成物a與氫供體反應而接受氫之供給而得到通式(Ⅷ)所示的反應生成物b。與氫供體之反應，理想為在已填充氬氣氣體或氮氣氣體等的反應槽內等之惰性氣體環境下進行。
又，與氫供體之反應係於第三丁基吡啶化合物與SD之反應後，可不離析通式(Ⅶ)所示的反應生成物 a，於其與SD之反應混合物使氫供體反應，亦可將通式(Ⅶ)所示的反應生成物a，暫時進行離析、萃取、濃縮等之操作之後，使氫供體反應。因而，氫供體係可在第三丁基吡啶化合物與SD之反應前，事先含有於溶媒中而作為同一溶液而調製，亦可在與SD之反應中，以及反應後添加。尚，添加氫供體的時機係設定於第三丁基吡啶化合物及SD之反應前與反應後雙方等，亦可適宜組合。
在事先使氫供體包含於溶媒中的情況係不必另外設置添加氫供體的步驟，可更簡化合成步驟，可謀求製造成本之降低。另一方面，具有一種有利點，該有利點係藉由在與SD之反應後，使氫供體反應於已生成的通式(Ⅶ)所示的反應生成物a，依序圓滑地進行吡啶環之二聚化、接受來自氫供體之氫，成為可以高產率且高純度地合成設為目的的二-第三丁基-2,2’-聯吡啶化合物。
最後，藉由氧化通式(Ⅷ)所示的反應生成物b，而可得到設為目的的二-第三丁基-2,2’-聯吡啶化合物。有關的氧化反應係可以在該技術領域以一般周知之方法進行，可使用空氣氧化或氧化劑，理想為將反應槽10大氣開放而進行空氣氧化。
在此，第三丁基吡啶化合物與SD之反應係理想為對於第三丁基吡啶0.5mmol，在1ml以上4ml以下，特別理想為2ml之THF中，使第三丁基吡啶化合物、與對於該第三丁基吡啶化合物，1莫耳當量以上2.5莫耳當量以下，理想為1莫耳當量以上2莫耳當量以下，特別理 想為1莫耳當量之SD進行反應。亦即，對於1mmol之第三丁基吡啶化合物，溶媒之使用量係2ml以上8ml以下，特別理想係成為4ml為理想。在此，所謂對於第三丁基吡啶化合物的莫耳當量係意味著以對於投入反應系統的第三丁基吡啶化合物的被包含於SD中的鹼金屬換算之物質量比。在作為反應溶媒已使用THF以外之溶媒的情況，亦可最適化該溶媒及SD之使用量。
以此方式，最適化溶媒及SD之使用量，圓滑地進行反應，由此，抑制反應副生成物之生成，可以高產率且高純度地合成為目的的二-第三丁基-2,2’-聯吡啶化合物。又，可無原料過度或不足而利用於合成為目的的聯吡啶化合物，以良好的物質平衡合成為目的的二-第三丁基-2,2’-聯吡啶化合物。
已得的二-第三丁基-2,2’-聯吡啶化合物亦可藉由管柱層析、蒸餾、再結晶等，在該技術領域以一般周知之純化手段而純化。因未反應而殘存的第三丁基吡啶化合物係亦可以回收、再利用於二-第三丁基-2,2’-聯吡啶化合物之合成之方式構成。
以如此方式進行，可得的二-第三丁基-2,2’-聯吡啶化合物係理想為3,3’-第三丁基-2,2’-聯吡啶化合物、4,4’-第三丁基-2,2’-聯吡啶化合物、5,5’-二-第三丁基-2,2’-聯吡啶化合物，特別理想為4,4’-二-第三丁基-2,2’-聯吡啶化合物。
以下，例示4,4’-二-第三丁基-2,2’-聯吡啶化 合物之合成而更詳細地說明，但並非被限定於此。
於以下反應路徑圖(I)表示4,4’-二-第三丁基-2,2’-聯吡啶之合成路徑圖。如此的反應係作為反應溶媒利用THF、作為SD利用金屬鈉之分散體者。
若在THF中使出發化合物的4-第三丁基吡啶化合物與SD反應，則由金屬鈉放出電子。由金屬鈉放出的電子進入吡啶環，產生自由基陰離子。藉由自由基陰離子之偶合反應而吡啶環相互間鍵結，產生聯吡啶環。接著，聯吡啶環之氮原子由氫供體接受氫而產生4,4’-二-第三丁基-1,1’,2,2’-四氫-2,2’-聯吡啶。藉由氧化此物，而可得到設為目的的4,4’-二-第三丁基-2,2’-聯吡啶化合物。4,4’-二-第三丁基-1,1’,2,2’-四氫-2,2’-聯吡啶之氧化係可 使用純氧或空氣等之含氧的氣體、以及臭氧而氧化，又，亦可使用硝酸等之氧化劑。
(其他實施形態)
其他實施形態之聯吡啶化合物之合成方法係以下述通式(Ⅸ)表示的聯吡啶化合物之合成方法。
其他實施形態之聯吡啶化合物之合成方法係具有使吡啶(C5H5N)與SD在反應溶媒中反應的步驟。可與上述之二-第三丁基-2,2’-聯吡啶化合物之合成方法同樣地進行，關於合成之細節係如上述。關於與氫供體之反應，亦於吡啶與SD之反應而產生的反應生成物，可不離析該反應生成物，於其與SD之反應混合物使氫供體反應，亦可將該反應生成物，暫時進行離析、萃取、濃縮等之操作之後，使氫供體反應。因而，氫供體係可在吡啶與SD之反應前，事先含有於溶媒中而作為同一溶液而調製，亦可在與SD之反應中，以及反應後添加。與氫供體之反應後之反應生成物之氧化亦可依上述進行。
已得的聯吡啶化合物亦可藉由管柱層析、蒸餾、再結晶等，在該技術領域以一般周知之純化手段而純 化。因未反應而殘存的吡啶係亦可以回收、再利用於聯吡啶化合物之合成之方式構成。
以如此方式進行，可得的聯吡啶化合物係不具有取代基的聯吡啶化合物，理想為2,2’-聯吡啶、4,4’-聯吡啶、2,4’-聯吡啶、2,3’-聯吡啶、3,3’-聯吡啶、3,4’-聯吡啶。特別理想為4,4’-聯吡啶。
(具有其他取代基的聯吡啶化合物之合成)
上述的實施形態之二-第三丁基-2,2’-聯吡啶化合物之合成方法係藉由將第三丁基吡啶作為合成基質而適用於二-第三丁基-2,2’-聯吡啶化合物之合成而可以高產率及高純度得到設為目的的聯吡啶化合物。又，其他實施形態之聯吡啶化合物之合成方法係將不具有取代基的聯吡啶作為合成基質，適用於不具有取代基的聯吡啶化合物之合成者。因而，在適用於將具有第三丁基以外之取代基的吡啶化合物設為合成基質者之情事上係不理想。例如，在將甲基、苯基、或二甲基胺基等設為取代基的吡啶化合物等作為基質而合成聯吡啶化合物的情況，無法如在二-第三丁基-2,2’-聯吡啶化合物之合成上已達成之以高產率及高純度得到設為目的的吡啶化合物。
[實施例]
將本實施形態，用以下之實施例詳細地說明。在以下之實施例係作為二-第三丁基-2,2’-聯吡啶化合 物之合成方法，舉出將4-第三丁基吡啶作為出發物質，作為SD將金屬鈉作為微粒子而分散於不溶性溶媒的分散體以及作為反應溶媒使用THF而合成4,4’-二-第三丁基-2,2’-聯吡啶的例子，但不被限定於此。
[實施例1]4,4’-二-第三丁基-2,2’-聯吡啶之合成研討-1
在本實施例進行4,4’-二-第三丁基-2,2’-聯吡啶之合成研討。
使4-第三丁基吡啶(0.5mmol)與第1圖所示的對於4-第三丁基吡啶的莫耳當量之SD，在1ml之THF中反應。反應溫度及反應時間係如第1圖所示地設定。作為SD係使用已分散鈉於正構烷烴油的分散體。又，所謂對於4-第三丁基吡啶的莫耳當量係以被包含於SD中的鹼金屬換算之物質量比。接著，作為氫供體大量地添加水，在對4-第三丁基吡啶與SD之反應生成物供給氫，同時一邊抑制發熱、一邊使SD中之金屬鈉去活化。在金屬鈉去活化後，藉由空氣氧化而得到為目的生成物的4,4’-二-第三丁基-2,2’-聯吡啶。
在反應後，將目的反應生成物的4,4’-二-第三丁基-2,2’-聯吡啶(化合物2)之生成量以1H NMR測定，根據添加於反應系統的4-第三丁基吡啶量而算出產率。又，關於同時被認為是作為副反應生成物的4-第三丁基-1,4-二氫吡啶(化合物1)以及4,4’,4”-三-第三丁基-2,2’：6’,2”-三吡啶(化合物3)亦同樣地算出產率。
在此，產率係表示對於將已添加於反應系統的4-第三丁基吡啶予以最大限度地使用而理論上的可生成的的4,4’-二-第三丁基-2,2’-聯吡啶，在實際上可取得的4,4’-二-第三丁基-2,2’-聯吡啶之比例。4,4’-二-第三丁基-2,2’-聯吡啶係由4-第三丁基吡啶之二聚物，對於0.5mmol之4-第三丁基吡啶，如可取得0.25mmol之4,4’-二-第三丁基-2,2’-聯吡啶，則產率係成為100%。
又，測定於反應系統以未反應的態樣殘存的4-第三丁基吡啶量，對於已添加於該反應系統的4-第三丁基吡啶，未反應之4-第三丁基吡啶之比例設為回收率。
將結果歸納於第1圖。由此結果，在1ml之THF中係藉由對於4-第三丁基吡啶(0.5mmol)，使1~2.5莫耳當量之SD以25~50℃反應2~6小時，可以50%左右之產率取得4,4’-二-第三丁基-2,2’-聯吡啶。特別是，在對於4-第三丁基吡啶使用2.5莫耳當量之SD而反應2小時的情況，以及在對於4-第三丁基吡啶使用1莫耳當量之SD而反應2及6小時的情況，可產率佳地取得4,4’-二-第三丁基-2,2’-聯吡啶。其中，在對於4-第三丁基吡啶使用1莫耳當量之SD而以25℃反應2小時的情況，不會見到反應副生成物的化合物1及化合物3之合成，可以高產率且高純度地取得4,4’-二-第三丁基-2,2’-聯吡啶化合物。而且，物質平衡亦良好。
另一方面，在反應溫度設為0℃的情況係因未反應而殘存的4-第三丁基吡啶多，但不會見到為反應副生 成物的化合物1及化合物3之合成，可高純度地取得4,4’-二-第三丁基-2,2’-聯吡啶化合物。
[實施例2]4,4’-二-第三丁基-2,2’-聯吡啶之合成研討-2
在本實施例係接續實施例1，進行4,4’-二-第三丁基-2,2’-聯吡啶之合成研討。在此係以低濃度使4-第三丁基吡啶與SD在THF中反應而進行合成。
使4-第三丁基吡啶(0.5mmol)與第2圖所示的對於4-第三丁基吡啶的莫耳當量之SD，在THF中反應。THF之使用量、反應溫度及反應時間係如第2圖所示地設定，以與實施例1同樣的順序合成。
反應後，與實施例1同樣地，測定作為目的反應生成物的4,4’-二-第三丁基-2,2’-聯吡啶(化合物2)、以及被認為是副反應生成物的4-第三丁基-1,4-二氫吡啶(化合物1)以及4,4’,4”-三-第三丁基-2,2’：6’,2”-三吡啶(化合物3)之生成量，算出產率。又，關於未反應之4-第三丁基吡啶回收率亦同樣地算出。
將結果歸納於第2圖。由此結果，在2~4ml之THF中係藉由對於4-第三丁基吡啶(0.5mmol)，使1~2莫耳當量之SD以25~50℃反應1~24小時，任一均可以高產率取得4,4’-二-第三丁基-2,2’-聯吡啶化合物。特別是，在2ml之THF中係藉由對於0.5mmol之4-第三丁基吡啶，使1莫耳當量之SD以50℃反應1~6小時，不產生反應副生成物，可以高產率取得4,4’-二-第三丁基-2,2’-聯吡 啶化合物。又，在4ml之THF中係藉由對於0.5mmol之4-第三丁基吡啶，使1莫耳當量之SD以25℃反應6小時，不產生反應副生成物，可以高產率取得4,4’-二-第三丁基-2,2’-聯吡啶化合物。在已使用2莫耳當量之SD的情況亦判明產率為低於1莫耳當量者，物質平衡亦低下。以與實施例1之比較，亦判明對於THF的4-第三丁基吡啶及SD之濃度低者為產率高。
[實施例3]4,4’-二-第三丁基-2,2’-聯吡啶之合成研討-3
在本實施例進行4,4’-二-第三丁基-2,2’-聯吡啶之合成研討。在此係於反應溶媒中含有氫供體，進行合成。
使4-第三丁基吡啶0.5mmol與第3圖所示的對於4-第三丁基吡啶的2.5莫耳當量之SD，在含有2.5莫耳當量之第三丁醇的THF1ml中以50℃反應。反應時間係如第3圖所示地設定。除了將氫供體包含於反應溶媒中以外係以與實施例1同樣之順序合成。
反應後，與實施例1同樣地，測定作為目的反應生成物的4,4’-二-第三丁基-2,2’-聯吡啶(化合物2)、以及被認為是副反應生成物的4-第三丁基-1,4-二氫吡啶(化合物1)之生成量，算出產率。又，關於未反應之4-第三丁基吡啶回收率亦同樣地算出。
將結果歸納於第3圖。由此結果，在為氫供體的第三丁醇之存在下，亦可取得4,4’-二-第三丁基-2,2’-聯吡啶化合物。以將反應時間設為2小時，亦提高產率。 然而，已判明相較於將氫供體在與SD之反應後添加的實施例1及2，產率及物質平衡為低下。藉由如此的結果，在與SD之反應結束後使其與氫供體反應之情事，由產率之觀點視之，可理解為較理想。
[實施例4]基質適用範圍之研討
在本實施例係作為在聯吡啶化合物之合成的基質，使用具有第三丁基以外之取代基的吡啶化合物，進行可否與實施例1~3同樣地以高產率且高純度地合成聯吡啶化合物之研討。
在本實施例係作為吡啶化合物，將吡啶之甲基取代物的4-甲基吡啶、為苯基取代物的4-苯基吡啶、為二甲基胺基取代物的4-二甲基胺基吡啶作為基質，研討聯吡啶化合物之合成。詳細而言，使各基質0.5mmol、與對於該基質為1莫耳當量之SD，在THF1ml或2ml中反應。反應溫度及時間係如第4圖所示地設定，以與實施例1同樣的順序合成。
反應後，測定各個基質中為目的反應生成物的聯吡啶化合物(化合物2)、以及副反應生成物(化合物1)之生成量，算出產率。又，關於未反應之基質之回收率亦同樣地算出。
將結果歸納於第4圖。由此結果，在使用任一基質的情況，有無法得到設為目的的聯吡啶化合物、或即使作為可得到，產率亦非常低。特別是在4-甲基吡啶的 情況係該基質之回收率低，在物質平衡之面亦有問題。由相關的結果，實施例1~3之合成方法係可謂可以優異的產率及純度合成二-第三丁基-2,2’-聯吡啶化合物。
[實施例5]4,4-聯吡啶之合成研討
在本實施例係作為在聯吡啶化合物之合成的基質，使用不具有任何取代基的吡啶，進行聯吡啶化合物之合成研討。
詳細而言，使吡啶1mmol、與對於該吡啶為2莫耳當量之SD(2mmol)，在反應溶媒(THF：EDA=1：1)1ml中反應。反應溫度係25℃及反應時間係設定於3小時。
反應後，將反應生成物量以GC/MS測定，將作為反應生成物之存在比率(%)對於全生成物的比例以百分率(%)算出。
將結果歸納於第5圖。由此結果，已判明於不具有任何取代基的吡啶作為基質的情況係可得到4,4’-聯吡啶作為主生成物。作為副生成物係可得2,2’-聯吡啶。
[吡啶化合物之純化]
如第6圖所示，關於本實施形態的吡啶化合物之製造方法係更具備一種溶解步驟，其係於鹼金屬已去活化的反應液，添加對於吡啶化合物的漢森(Hansen)溶解度參數δ 為5J1/2/cm3/2以上9J1/2/cm3/2以下的有機溶媒而使吡啶化合物溶解、一種再結晶步驟，其係冷卻含有吡啶化合物的有機溶媒而使吡啶化合物再結晶。
在此，所謂對於吡啶化合物的漢森溶解度參數δ係使用式(1)而算出的吡啶化合物與有機溶媒之間之溶解度參數。此漢森溶解度參數δ係表示吡啶化合物之溶解度，數值越小越容易於有機溶媒溶解吡啶化合物。若漢森溶解度參數δ未達5J1/2/cm3/2，則有機溶媒之溶解度過高，在之後之再結晶步驟變得難以使吡啶化合物分離。另一方面，在漢森溶解度參數δ大於9J1/2/cm3/2的情況，無法在溶解步驟使吡啶化合物充分溶解。
δ2=4(δd1-δd2)2+(δp1-δp2)2+(δh1-δh2)2‧‧‧式(1)
δd：由分子間之分散力所致的能量
δp：由分子間之偶極相互作用所致的能量
δh：分子間之氫鍵所致的能量
例如，二-第三丁基-2,2’-聯吡啶化合物係被算出δd1=15.6，δp1=4.1，δh1=6.0，作為在溶解步驟使用的有機溶媒已使用己烷的情況，算出為δd2=14.9，δp2=0，δh2=0。該結果，對於己烷之吡啶化合物的漢森溶解度參數δ係算出為7.4J1/2/cm3/2。
將含有如上述之方式在反應槽10經過合成步驟及去活化步驟而合成的吡啶化合物的反應液，以泵等送至溶解槽20。在此，作為分散溶媒使用正構烷烴油(以下，稱為「SD溶媒」)。作為反應溶媒使用THF、及作為 去活化液使用乙醇的情況，於反應液係主要含有SD溶媒、THF、乙醇、金屬醇鹽、氫氧化鈉、未反應之單體、已合成的吡啶化合物。
將被送至溶解槽20的反應液，藉由加熱部22，在減壓下特定特間(例如10~20分)加熱(例如80℃)，使THF(沸點約66℃)以及乙醇(沸點約78℃)蒸發。亦即，在本實施形態亦可具備一種蒸發步驟，該步驟於溶解步驟之前，加熱鹼金屬已去活化的反應液而使反應溶媒蒸發。以具備此蒸發步驟，在溶解步驟中，不使吡啶化合物溶解在對於吡啶化合物的漢森溶解度參數δ非常小的THF(δ=4.2J1/2/cm3/2)，可確實地使吡啶化合物溶解於上述有機溶媒。尚，亦可在蒸發步驟不減壓就以大氣壓加熱，無特別限定。
接著，將已蒸發的THF及乙醇以冷卻器21冷卻而作為液體後，利用雙方之沸點差而進行蒸餾處理，將THF作為合成步驟之反應溶媒再利用。由此，不會浪費較大量使用的反應溶媒，可削減製造成本。尚，亦可廢棄已蒸發的THF及乙醇，亦可使用分子篩等而僅吸附除去醇類。又，作為去活化液使用的醇類係如以容易蒸餾處理THF之方式，則使用與THF之沸點差大者為理想，如進行吸附處理，則選擇如乙醇或甲醇般之可容易取得分子篩者為理想。
接著，於溶解槽20在攪拌下添加水，沖洗附著於溶解槽20之壁面的吡啶化合物或金屬醇鹽等。亦 即，在本實施形態係亦可具備一種洗淨步驟，該步驟於溶解步驟之前，添加水於溶解槽20而洗淨。尚，亦可將洗淨步驟於上述的蒸發步驟之前進行，無特別限定。
接著，在攪拌下於反應液添加對於吡啶化合物的漢森溶解度參數δ為5J1/2/cm3/2以上9J1/2/cm3/2以下的有機溶媒，在加熱部22加熱至此有機溶媒不蒸發的程度而使吡啶化合物溶解。作為此有機溶媒係可使用己烷(沸點約69℃)、庚烷(沸點約98℃)、或辛烷(沸點約125℃)等之正構烷烴系之有機溶媒或丙酮(δ=6.4J1/2/cm3/2)等(以下，稱為「正構烷烴系之有機溶媒等」)。，特別是，在後述的濃縮步驟以低溫加熱而容易使之蒸發的己烷為理想。又，使用與被用於SD的分散溶媒有沸點差的正構烷烴系之有機溶媒等為理想。此係為了在使己烷蒸發而再利用時，以分散溶媒不混入之方式進行。尚，亦可取代在洗淨步驟使用的水，將在溶解步驟使用的有機溶媒以吹出噴嘴噴射，洗淨壁面。
此等蒸發步驟、洗淨步驟、溶解步驟係在同一溶解槽20實行，但於適宜組合的步驟或單獨步驟亦可在各自之槽實行。又，在作為去活化液使用水的情況係在反應槽10亦可實行洗淨步驟。尚，在作為去活化液使用水的情況係取代金屬醇鹽而成為產生氫氧化鈉。
在溶解步驟含有溶解於作為正構烷烴系之有機溶媒等之己烷的吡啶化合物的反應液，其係以泵等被送至分液槽30。在此，於反應液係含有SD溶媒、金屬醇 鹽、氫氧化鈉、未反應之單體、己烷、吡啶化合物。
接著，於分液槽30添加水，液液分離為有機層與水層。亦即，在本實施形態係具備一種分液步驟，該步驟於溶解步驟之後，添加水於反應液而進行分液處理。該結果，金屬醇鹽被分解為醇與氫氧化鈉，液液分離為以水、氫氧化鈉及微量之醇所構成的水層、與以SD溶媒、未反應之單體、己烷、微量之醇及吡啶化合物所構成的有機層。適用於此分液處理，可使分液槽30攪拌，亦可使分液槽30振盪。又，為了除去被包含於有機層的微量之醇，亦可載用吸附除去水及醇的分子篩。尚，在作為去活化液使用水的情況，因為醇不產生，所以成為有機層係以SD溶媒、未反應之單體、己烷以及吡啶化合物構成。
接著，此有機層係被輸送至使吡啶化合物再結晶的再結晶步驟。此時，於有機層係於己烷溶解有SD溶媒與未反應之單體與吡啶化合物。再結晶步驟係具有一種濃縮步驟，該步驟係加熱含有吡啶化合物的己烷而濃縮、與一種冷卻步驟，該步驟係在濃縮步驟之後冷卻含有吡啶化合物的己烷、與一種過濾步驟，該步驟係在冷卻步驟之後過濾吡啶化合物而回收。
有機層係首先被送至濃縮槽4，藉由加熱部42，在減壓下特定特間(例如10~20分)加熱(例如60℃)。該結果，己烷被濃縮。此濃縮步驟係在攪拌下使有機層流動同時實行為理想。特別是，如以具有不連續的多段傾斜漿葉的PV混合器攪拌，則因為吡啶化合物之濃度為均等 化而為理想。尚，在將在溶解槽20添加的己烷，設定於用以使吡啶化合物再結晶所必要的最小限度之量的情況，亦可省略濃縮步驟。又，可將分液槽30與濃縮槽4作為同一槽，亦可不減壓就以大氣壓加熱，無特別限定。
亦可將以濃縮步驟蒸發的己烷，以冷卻器41冷卻而作為液體後，作為在溶解步驟使用的正構烷烴系之有機溶媒等再利用。由此，較大量地節約必要的有機溶媒，可降低製造成本。尚，亦可將己烷作廢棄處分，無特別限定。
接著，以濃縮槽4濃縮的有機層係以泵等被輸送至冷卻槽5，以特定時間冷卻(例如0℃~5℃)。此時，被包含於經過濃縮步驟的有機層的吡啶化合物係僅超過飽和溶解度的分量被再結晶。另一方面，SD溶媒與未反應之單體仍然溶解於己烷。
接著，被送至過濾部6的有機層係被分為固體之吡啶化合物、與作為濾液之己烷。由此，可有效率地僅回收不含有其他不純物的吡啶化合物。另一方面，於濾液係含有不進行再結晶而殘存的吡啶化合物。
因此，在本實施形態係如第7圖所示，於再結晶步驟後，亦可更具備第二再結晶步驟。此第二再結晶步驟係具有第二濃縮步驟，該步驟係加熱在過濾步驟產生的吡啶化合物所殘存的濾液而濃縮、與第二冷卻步驟，該步驟係在第二濃縮步驟之後冷卻濾液、與第二過濾步驟，該步驟係在第二冷卻步驟之後過濾吡啶化合物而回收。
將在過濾步驟產生的濾液，以泵等輸送至第二濃縮槽7在此第二濃縮槽7係與上述的濃縮槽4同樣地，將濾液在減壓下特定特間(例如10~20分)加熱(例如80℃)。該結果，己烷更被濃縮。此第二濃縮步驟係在攪拌下使有機層流動同時實行為理想。特別是，如以具有不連續的多段傾斜漿葉的PV混合器攪拌，則因為吡啶化合物之濃度為均等化而為理想。尚，亦可不減壓就以大氣壓加熱，無特別限定。
亦可將以第二濃縮步驟蒸發的己烷，以冷卻器71冷卻而作為液體後，作為在溶解步驟使用的正構烷烴系之有機溶媒等再利用。由此，較大量地節約必要的有機溶媒，可降低製造成本。尚，亦可將己烷作廢棄處分，無特別限定。
接著，以第二濃縮槽7濃縮的濾液係以泵等被輸送至第二冷卻槽8，以特定時間冷卻(例如0℃~5℃)。此時，被包含於經過第二濃縮步驟的濾液的吡啶化合物係僅超過飽和溶解度的分量更被再結晶。另一方面，SD溶媒與未反應之單體仍然溶解於己烷。
接著，被送至第二過濾部9的濾液係被分為固體之吡啶化合物、與作為濾液之己烷，在回收固體狀之吡啶化合物的同時，將濾液進行廢棄處分。由此，可更提高吡啶化合物之提取產率。另一方面，於再濃縮的濾液係因為含有高濃度之SD溶媒，所以有此油附著於吡啶化合物之表面之疑慮。因此，亦可使以第二過濾步驟已回收的 吡啶化合物，混合於冷卻槽5之有機溶媒。該結果，成為可由吡啶化合物使SD溶媒分離，可提高純度。尚，亦可使以第二過濾步驟已回收的吡啶化合物，混合於溶解槽20或濃縮槽4之有機溶媒，無特別限定。
[本實施形態之作用、效果]
在上述的實施形態係因為使用使鹼金屬分散於分散溶媒的分散體，所以可不使用如先前般的高價的鈀觸媒，成為可以少的工時而廉價地合成吡啶化合物。而且，可產率佳而高純度地合成吡啶化合物。
又，因為使用對於吡啶化合物的漢森溶解度參數δ為5J1/2/cm3/2以上9J1/2/cm3/2以下的有機溶媒，所以可由此有機溶媒容易地使吡啶化合物再結晶。此係因為相較於極性高的醇類等，對於吡啶化合物的漢森溶解度參數δ在上述範圍的有機溶媒係容易溶解吡啶化合物亦容易分離。而且，並非利用各種有機物之沸點差而使之蒸發、凝結的蒸餾處理，因為是冷卻已溶解於有機溶媒的吡啶化合物而再結晶，所以不需非常多的工作量，可簡單地分離吡啶化合物。
另一方面，在作為反應溶媒而已使用如四氫呋喃般的對於吡啶化合物的漢森溶解度參數δ非常小的有機溶媒的情況，吡啶化合物容易溶解，但因為溶解度過高所以難以用再結晶步驟而由反應溶媒回收吡啶化合物。又，四氫呋喃係溶解於水，所以有吡啶化合物移動至水層 的疑慮。該結果，招致取出產率低下。然而，如上述的實施形態之方式，以事先具備使反應溶媒蒸發的蒸發步驟，成為可在溶解步驟使全部之吡啶化合物溶解於正構烷烴系之有機溶媒等。因而，可提高吡啶化合物之提取產率。
因為再利用在合成步驟已使用的反應溶媒，所以不必較大量地浪費地廢棄必要的反應溶媒，可降低製造成本。
以具備洗淨步驟之情事，因為將附著於溶解槽20的吡啶化合物或其他不純物以水洗淨，所以可不浪費地使已合成的吡啶化合物再結晶。
以具備濃縮步驟之情事，可促進在冷卻步驟的吡啶化合物之再結晶。因而，可提高在過濾步驟的吡啶化合物之提取產率。
以具備第二再結晶步驟，由以再結晶步驟產生的濾液再次回收吡啶化合物，可更提高吡啶化合物之提取產率。
另一方面，因為以第二濃縮步驟再度濃縮有機溶媒，所以有作為鹼金屬之分散溶媒之SD溶媒等附著於吡啶化合物之表面之情事。因此，以第二過濾步驟回收的吡啶化合物再次混合於第1次之再結晶步驟之有機溶媒，成為可由吡啶化合物使SD溶媒分離。因而，可更提高吡啶化合物之純度。
[其他實施形態]
於第8圖係表示關於其他實施形態的吡啶化合物之製造方法之流程圖。尚，為了幫助圖面之理解，於相同構件係附上相同符號而說明，但並非特別限定。
[吡啶化合物之純化]
在本實施形態係如第8圖所示，在使反應後殘存的鹼金屬去活化的去活化步驟所使用的去活化液係使用水。又，在去活化步驟之後，且於溶解步驟之前，具備一種析出步驟，該步驟係過濾鹼金屬已去活化的反應液而使含有吡啶化合物的有機層析出，溶解步驟係於已析出的有機層，添加漢森(Hansen)溶解度參數δ為5J1/2/cm3/2以上9J1/2/cm3/2以下的有機溶媒而使吡啶化合物溶解。
在去活化步驟係作為反應溶媒使用了THF的情況，將對於THF的容積比為1以上之水投入去活化槽11，在攪拌下以常溫(例如，25℃)使鹼金屬去活化。該結果，鹼金屬去活化而氫氧化鈉產生，同時THF溶解於水。尚，在本實施形態係設為各自的反應槽10與去活化槽11而謀求運轉管理之容易化，但亦可將反應槽10與去活化槽11設為同一者，亦可省略去活化槽11之攪拌，亦無特別限定去活化槽11之溫度。又，在吡啶化合物之合成已使用SD的情況，因為鈉被氫化而安定化，所以亦可在空氣環境下實行去活化步驟，但亦可在惰性氣體環境下實行去活化步驟，無特別限定。
接著，去活化槽11之含有吡啶化合物的反應 液係以泵等送至膜過濾裝置12。在此，於反應液係主要含有SD溶媒、THF、水、氫氧化鈉、未反應之單體、已合成的吡啶化合物。
在膜過濾裝置12係以水、氫氧化鈉及THF所構成的水層被排出處理，析出以SD溶媒、未反應之單體及吡啶化合物所構成的有機層。將此有機層投入溶解槽20，在攪拌下於有機層添加對於吡啶化合物的漢森溶解度參數δ為5J1/2/cm3/2以上9J1/2/cm3/2以下的有機溶媒，在加熱部22加熱至此有機溶媒不蒸發的程度而使吡啶化合物溶解。作為此有機溶媒係可使用己烷(沸點約69℃)、庚烷(沸點約98℃)、或辛烷(沸點約125℃)等之正構烷烴系之有機溶媒或丙酮(δ=6.4J1/2/cm3/2)等，特別是，在後述的濃縮步驟以低溫加熱而容易使之蒸發的己烷為理想。又，使用與SD溶媒有沸點差的正構烷烴系之有機溶媒等為理想。此係為了在使己烷蒸發而再利用時，以分散溶媒不混入之方式進行。
接著，已溶解於己烷的有機層係被輸送至使吡啶化合物再結晶的再結晶步驟。之後，再結晶步驟或第二再結晶步驟係因為與上述實施形態相同，所以省略詳細的說明。
在本實施形態之析出步驟係以將THF分離於濾液側的狀態，析出含有吡啶化合物的有機層。該結果，成為可省略使THF蒸發的蒸發步驟或分液步驟等，可簡化吡啶化合物之純化步驟。
[其他實施形態]
(1)在上述的實施形態係設置2次再結晶步驟，但可設為1次，亦可設為3次以上。
(2)在上述的實施形態的各步驟係在不逸脫旨趣的範圍內適宜地替換、省略順序。
[產業上之可利用性]
本發明係可利用於利用吡啶化合物的全部技術領域，特別是有機EL材料、醫藥、農藥或染料等之製造、或二氧化碳之還原反應。

Claims (17)

  1. 一種聯吡啶化合物之合成方法，其係以下述通式(I)所示的二-第三丁基-2,2’-聯吡啶化合物之合成方法，其特徵為具有使第三丁基吡啶化合物與使鹼金屬分散於分散溶媒的分散體在反應溶媒中反應的步驟， (在此，R1及R2係獨立為第三丁基)。
  2. 如請求項1之聯吡啶化合物之合成方法，其中，於藉由前述第三丁基吡啶化合物與前述使鹼金屬分散於分散溶媒的分散體之反應而生成的反應生成物中，添加氫供體。
  3. 如請求項1之聯吡啶化合物之合成方法，其中，前述反應溶媒含有氫供體。
  4. 如請求項1~3中任一項之聯吡啶化合物之合成方法，其中，前述第三丁基吡啶化合物為4-第三丁基吡啶，合成4,4’-二-第三丁基-2,2’-聯吡啶。
  5. 如請求項1~4中任一項之聯吡啶化合物之合成方法，其中，在對於前述第三丁基吡啶化合物1mmol，將作為前述反應溶媒之四氫呋喃設為2ml以上8ml以下之比例 時，對於前述第三丁基吡啶化合物使用1莫耳當量以上2.5莫耳當量以下之前述鹼金屬。
  6. 一種聯吡啶化合物之合成方法，其係以下述通式(Ⅱ)所示的聯吡啶化合物之合成方法，其特徵具有使吡啶與使鹼金屬分散於分散媒的分散體在反應溶媒中反應的步驟，
  7. 如請求項6之聯吡啶化合物之合成方法，其中，於藉由前述吡啶與前述使鹼金屬分散於分散媒的分散體之反應而生成的反應生成物中，添加氫供體。
  8. 如請求項6之聯吡啶化合物之合成方法，其中，前述反應溶媒含有氫供體。
  9. 如請求項6~8中任一項之聯吡啶化合物之合成方法，其中，前述聯吡啶化合物為2,2’-聯吡啶、4,4’-聯吡啶、2,4’-聯吡啶、2,3’-聯吡啶、3,3’-聯吡啶、3,4’-聯吡啶之任一者。
  10. 一種吡啶化合物之製造方法，其特徵為具備以下步驟：合成步驟，其係使單體與使鹼金屬分散於分散溶媒的分散體在反應溶媒中反應而合成以下述通式(Ⅲ)所示的吡 啶化合物、去活化步驟，其係使含有已合成的前述吡啶化合物的反應液中所殘存的前述鹼金屬去活化，溶解步驟，其係於前述鹼金屬已去活化的前述反應液中，添加對於前述吡啶化合物的漢森溶解度參數為5J1/2/cm3/2以上9J1/2/cm3/2以下的有機溶媒而使前述吡啶化合物溶解、再結晶步驟，其係冷卻含有前述吡啶化合物的前述有機溶媒而使前述吡啶化合物再結晶， [式中，Ra係表示亦可具有取代基的烷基、亦可具有取代基的烯基、亦可具有取代基的炔基、亦可具有取代基的芳基、亦可具有取代基的芳基烷基、亦可具有取代基的烷氧基、亦可具有取代基的醯基、亦可具有取代基的胺基、亦可具有取代基的烷硫基、亦可具有取代基的芳硫基、亦可具有取代基的芳基烷硫基、鹵素原子、羥基、醛基、羧基、胺基、或氰基，A係表示烴環或雜環，Rb係表示亦可具有取代基的烷基、亦可具有取代基的 烯基、亦可具有取代基的炔基、亦可具有取代基的芳基、亦可具有取代基的芳基烷基、亦可具有取代基的烷氧基、亦可具有取代基的醯基、亦可具有取代基的胺基、亦可具有取代基的烷硫基、亦可具有取代基的芳硫基、亦可具有取代基的芳基烷硫基、鹵素原子、羥基、醛基、羧基、胺基或氰基，m係表示0~4，m為2~4時，Ra係可為相同或相異，n係表示0以上之整數，n為2以上之整數時，Rb可為相同或相異]。
  11. 如請求項10之吡啶化合物之製造方法，其中，具備蒸發步驟，該步驟係於前述溶解步驟之前，加熱前述鹼金屬已去活化的前述反應液而使前述反應溶媒蒸發。
  12. 如請求項11之吡啶化合物之製造方法，其中，冷卻以前述蒸發步驟蒸發的前述反應溶媒，作為在前述合成步驟的前述反應溶媒而再利用。
  13. 如請求項11或12之吡啶化合物之製造方法，其中，具備洗淨步驟，該步驟於前述溶解步驟之前，於在前述溶解步驟使用的溶解槽中添加水而洗淨。
  14. 如請求項10之吡啶化合物之製造方法，其中，前述去活化步驟為添加水於前述反應液而使前述鹼金屬去活化，具備析出步驟，該步驟係在前述去活化步驟之後，且於前述溶解步驟之前，過濾前述鹼金屬已去活化的前述反應液而使含有前述吡啶化合物的有機層析出， 前述溶解步驟係於前述有機層添加前述有機溶媒而使前述吡啶化合物溶解。
  15. 如請求項10~14中任一項之吡啶化合物之製造方法，其中，前述再結晶步驟係具有濃縮步驟，該步驟係加熱含有前述吡啶化合物的前述有機溶媒而濃縮、與冷卻步驟，該步驟係於前述濃縮步驟之後冷卻含有前述吡啶化合物的前述有機溶媒、與過濾步驟，該步驟係於前述冷卻步驟之後過濾前述吡啶化合物而回收。
  16. 如請求項15之吡啶化合物之製造方法，其中，具備第二再結晶步驟，該步驟係具有第二濃縮步驟，其係加熱在前述過濾步驟產生的前述吡啶化合物殘存的濾液而濃縮、與第二冷卻步驟，其係於前述第二濃縮步驟之後冷卻前述濾液、與第二過濾步驟，其係於前述第二冷卻步驟之後過濾前述吡啶化合物而回收。
  17. 如請求項16之吡啶化合物之製造方法，其中，使以前述第二過濾步驟已回收的前述吡啶化合物，混合於前述再結晶步驟之前述有機溶媒。
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