JP2017178916A - 4,4'-dicyclohexyl-2,2'-bipyridine and method for synthesizing the same - Google Patents
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- Pyridine Compounds (AREA)
Abstract
Description
本発明は、4,4’-ジシクロヘキシル-2,2’-ビピリジン、及び4,4’-ジシクロヘキシル-2,2’-ビピリジンの合成方法に関する。 The present invention relates to a method for synthesizing 4,4'-dicyclohexyl-2,2'-bipyridine and 4,4'-dicyclohexyl-2,2'-bipyridine.
ピリジン環同士が連結した構造を基本骨格として有するビピリジン化合物は、例えば、有機エレクトロルミネッセンス（有機EL）材料や医薬、農薬等の中間体や原料、有機EL材料や医薬、農薬等の開発のための基礎研究、及び二酸化炭素の還元反応に有用であることが知られている。そのため、種々の側鎖を有するビピリジン化合物が合成されている。 Bipyridine compounds having a structure in which pyridine rings are linked as a basic skeleton are, for example, organic electroluminescence (organic EL) materials, intermediates and raw materials such as pharmaceuticals and agricultural chemicals, organic EL materials, pharmaceuticals, agricultural chemicals, etc. It is known to be useful for basic research and carbon dioxide reduction reaction. Therefore, bipyridine compounds having various side chains have been synthesized.
しかしながら、4,4’-ジシクロヘキシル-2,2’-ビピリジンは、従来知られていない新規な化合物である。当該化合物は、米国化学会 (American Chemical Society) の情報部門であるケミカル アブストラクツ サービス（Chemical Abstracts Service、以下、「CAS」と略する) が運営、管理する化学物質登録システムから付与される化学物質に固有の識別番号であるCAS登録番号の割り当てもなされていない化合物である。したがって、その合成方法も未だに存在しなかった。 However, 4,4'-dicyclohexyl-2,2'-bipyridine is a novel compound that has not been known so far. The compound is a chemical substance granted by a chemical substance registration system operated and managed by the Chemical Abstracts Service (hereinafter abbreviated as “CAS”), which is the information department of the American Chemical Society. It is a compound that has not been assigned a CAS registration number, which is a unique identification number. Therefore, the synthetic method did not exist yet.
本発明の目的は、新規化合物である4,4’-ジシクロヘキシル-2,2’-ビピリジン、及び当該化合物の合成方法を提供することである。 An object of the present invention is to provide a novel compound 4,4'-dicyclohexyl-2,2'-bipyridine and a method for synthesizing the compound.
本発明者らは、有機EL材料や医薬、農薬等の合成や基礎研究等に有用な新規なビピリジン化合物について鋭意研究を行ったところ、4,4’-ジシクロヘキシル-2,2’-ビピリジンを見出すと共に、当該化合物の合成方法を構築し、本発明を完成するに至った。 The present inventors conducted extensive research on novel bipyridine compounds useful for the synthesis and basic research of organic EL materials, pharmaceuticals, agricultural chemicals, etc., and found 4,4'-dicyclohexyl-2,2'-bipyridine. At the same time, a method for synthesizing the compound was constructed, and the present invention was completed.
すなわち、本発明の一の構成は、下記一般式（I）に示す4,4’-ジシクロヘキシル-2,2’-ビピリジンに関する。
本構成によれば、新規なビピリジン化合物である4,4’-ジシクロヘキシル-2,2’-ビピリジンを提供することができる。4,4’-ジシクロヘキシル-2,2’-ビピリジンは、有機EL材料や医薬、農薬等の合成や基礎研究等に利用の可能性があり、当該分野の発展に貢献できる。 According to this structure, 4,4'-dicyclohexyl-2,2'-bipyridine which is a novel bipyridine compound can be provided. 4,4'-dicyclohexyl-2,2'-bipyridine can be used for the synthesis and basic research of organic EL materials, pharmaceuticals, agricultural chemicals, and the like, and can contribute to the development of this field.
また、本発明のもう一つの構成は、下記一般式（II）に示す4-シクロヘキシルピリジンをカップリングすることにより下記一般式（I）に示す4,4’-ジシクロヘキシル-2,2’-ビピリジンを合成する4,4’-ジシクロヘキシル-2,2’-ビピリジンの合成方法に関する。
従来において、4,4’-ジシクロヘキシル-2,2’-ビピリジン自体が知られていなかったことから、その合成方法も存在しなかった。本構成によれば、新規なビピリジン化合物である4,4’-ジシクロヘキシル-2,2’-ビピリジンの合成方法を提供する。4-シクロヘキシルピリジンを直接的にカップリングすることにより少ない工程数で、簡便に4,4’-ジシクロヘキシル-2,2’-ビピリジンを合成できる。 Conventionally, since 4,4'-dicyclohexyl-2,2'-bipyridine itself was not known, there was no method for its synthesis. According to this structure, the synthesis | combining method of 4,4'-dicyclohexyl-2,2'-bipyridine which is a novel bipyridine compound is provided. By directly coupling 4-cyclohexylpyridine, 4,4'-dicyclohexyl-2,2'-bipyridine can be easily synthesized with a small number of steps.
他の構成は、前記カップリングとして、前記4-シクロヘキシルピリジンを反応溶媒中でアルカリ金属と反応させることにより行う点にある。 Another configuration is that the coupling is performed by reacting the 4-cyclohexylpyridine with an alkali metal in a reaction solvent.
本構成によれば、カップリング反応に際して、安価で入手容易なナトリウム等のアルカリ金属を用いるものであることから、コストの低減を図ることができると共に、サステナビリティーにも優れている。また、本構成によれば、カップリング反応で汎用されるパラジウム触媒等の非常に高価な試薬類を使用することなく、また、触媒の工業的利用のためには触媒の回収や再生のための工程を別途設ける必要があるが、そのような煩雑な化学的工程をも必要としない。よって、コストの低減のみならず、工程数の更なる低減を図れ、経済的かつ工業的にも非常に有利に4,4’-ジシクロヘキシル-2,2’-ビピリジンを合成できる。 According to this configuration, since an inexpensive and easily available alkali metal such as sodium is used for the coupling reaction, the cost can be reduced and the sustainability is also excellent. Further, according to this configuration, without using very expensive reagents such as a palladium catalyst widely used in the coupling reaction, and for industrial use of the catalyst, the catalyst can be recovered and regenerated. Although it is necessary to provide a process separately, such a complicated chemical process is not required. Therefore, not only the cost can be reduced, but the number of steps can be further reduced, and 4,4'-dicyclohexyl-2,2'-bipyridine can be synthesized very advantageously from an economical and industrial viewpoint.
他の構成は、前記4-シクロヘキシルピリジンを、前記アルカリ金属が分散溶媒に分散した分散体と反応させる点にある。 Another configuration is that the 4-cyclohexylpyridine is reacted with a dispersion in which the alkali metal is dispersed in a dispersion solvent.
本構成によれば、カップリング反応に際して、アルカリ金属として、取り扱いが容易な分散溶媒に分散させた分散体を用いるものであることから、カップリング対象物質である4-シクロヘキシルピリジンとアルカリ金属との接触効率が向上し、カップリング反応の効率化を図ることができる。よって、4-シクロヘキシルピリジンのカップリング反応は、効率的かつ安定的に進行し、4,4’-ジシクロヘキシル-2,2’-ビピリジンの合成に要する時間の短縮化と共に、収率及び純度の向上を図ることができる。 According to this configuration, since a dispersion dispersed in a dispersion solvent that is easy to handle is used as an alkali metal in the coupling reaction, the coupling target substance 4-cyclohexylpyridine and the alkali metal are used. Contact efficiency is improved, and the efficiency of the coupling reaction can be improved. Therefore, the coupling reaction of 4-cyclohexylpyridine proceeds efficiently and stably, shortening the time required for the synthesis of 4,4'-dicyclohexyl-2,2'-bipyridine and improving the yield and purity. Can be achieved.
他の構成は、前記反応溶媒が、テトラヒドロフランである点にある。 Another configuration is that the reaction solvent is tetrahydrofuran.
本構成によれば、安価で当該技術分野で汎用される溶媒であるテトラヒドロフラン（以下、「THF」と称する場合がある）を用いることで更に経済的に有利な4,4’-ジシクロヘキシル-2,2’-ビピリジンの合成方法を提供することができる。また、THFは優れた物質溶解性を有していることから、カップリング対象物質である4-シクロヘキシルピリジンとアルカリ金属との接触効率を更に高め、カップリング反応の効率化を更に図ることができる。よって、4-シクロヘキシルピリジンのカップリング反応は、効率的かつ安定的に進行し4,4’-ジシクロヘキシル-2,2’-ビピリジンの合成に要する時間の更なる短縮化と共に、収率及び純度の向上を更に図ることができる。 According to this configuration, 4,4′-dicyclohexyl-2, which is economically advantageous by using tetrahydrofuran (hereinafter sometimes referred to as “THF”), which is an inexpensive and widely used solvent in the technical field, is used. A method for synthesizing 2′-bipyridine can be provided. In addition, since THF has excellent substance solubility, the contact efficiency between 4-cyclohexylpyridine, which is a coupling target substance, and an alkali metal can be further increased, and the efficiency of the coupling reaction can be further improved. . Therefore, the coupling reaction of 4-cyclohexylpyridine proceeds efficiently and stably, and the yield and purity are further improved along with further shortening of the time required for the synthesis of 4,4′-dicyclohexyl-2,2′-bipyridine. Further improvement can be achieved.
以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。ただし、本発明は、後述する実施形態に限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. However, the present invention is not limited to the embodiments described below.
１．本実施形態に係る4,4’-ジシクロヘキシル-2,2’-ビピリジン
本実施形態に係る4,4’-ジシクロヘキシル-2,2’-ビピリジンは、下記一般式（I）に示す化合物である。
本実施形態に係る4,4’-ジシクロヘキシル-2,2’-ビピリジンは、ビピリジン環を基本骨格とするビピリジン化合物であり、２つのピリジン環が、ピリジン環のNの位置を1位として、2位の位置の炭素原子同士で連結されており、各ピリジン環の4位の位置の炭素原子にシクロヘキシル基が導入されている。ビピリジン化合物は、有機EL材料や医薬、農薬等の合成や基礎研究等に利用可能であり、本実施形態に係る4,4’-ジシクロヘキシル-2,2’-ビピリジンも当該技術分野への利用が期待できる。 The 4,4′-dicyclohexyl-2,2′-bipyridine according to the present embodiment is a bipyridine compound having a bipyridine ring as a basic skeleton, and the two pyridine rings have a position of N in the pyridine ring as the 1-position. The carbon atoms at the positions are connected to each other, and a cyclohexyl group is introduced into the carbon atom at the position 4 of each pyridine ring. Bipyridine compounds can be used for the synthesis and basic research of organic EL materials, pharmaceuticals, agricultural chemicals, etc., and 4,4′-dicyclohexyl-2,2′-bipyridine according to this embodiment can also be used in this technical field. I can expect.
本実施形態に係る4,4’-ジシクロヘキシル-2,2’-ビピリジンは、CAS登録番号の割り当てもない新規化合物である。CAS登録番号は、CASが、公表された化学物質情報を収集し、体系化することで構築された化学物質登録システムから付与される化学物質に固有の識別番号である。かかるCASの化学物質登録システムは、網羅する物質数及びその信頼性が非常に高い世界最大のデータベースであることから、本実施形態に係る4,4’-ジシクロヘキシル-2,2’-ビピリジンは新規化合物であることは明確である。 4,4'-dicyclohexyl-2,2'-bipyridine according to this embodiment is a novel compound that is not assigned a CAS registration number. The CAS registration number is an identification number unique to a chemical substance assigned by a chemical substance registration system constructed by the CAS collecting and organizing published chemical substance information. Since this CAS chemical substance registration system is the world's largest database with a very high number of substances covered and its reliability, 4,4'-dicyclohexyl-2,2'-bipyridine according to this embodiment is new. It is clear that it is a compound.
２．本実施形態に係る4,4’-ジシクロヘキシル-2,2’-ビピリジンの合成方法
本実施形態に係る4,4’-ジシクロヘキシル-2,2’-ビピリジンの合成方法は、下記一般式（II）に示す4-シクロヘキシルピリジンをカップリングさせることにより、下記一般式（I）に示す4,4’-ジシクロヘキシル-2,2’-ビピリジンを得るものである。4-シクロヘキシルピリジンを直接的にカップリングすることにより少ない工程数で、簡便に4,4’-ジシクロヘキシル-2,2’-ビピリジンを合成できる。
本実施形態に係る4,4’-ジシクロヘキシル-2,2’-ビピリジンの合成方法において、出発物質である一般式（II）に示す4-シクロヘキシルピリジンは、公知の方法に準じて合成することができる。例えば、Quan Chen他著、“Transition-Metal-Free BF3-Mediated Oxidative and Non-Oxidative Cross-Coupling of Pyridines”,Angewandte Chemie International Edition、2014、53、8746-8750、およびそのSupporting Information であるQuan Chen他著、“Transition-Metal-Free BF3-Mediated Oxidative and Non-Oxidative Cross-Coupling of Pyridines”, Angewandte Chemie, Supporting Information, Wiley-VCH 2014に記載の方法に準じて合成することができる。上記方法は、イソニコチノニトリル及び4-クロロピリジンの混合物を、トリフッ化ジエチルエーテル錯体（以下、「BF3・OEt2」と略する）の存在下でシクロヘキシルマグネシウムブロミド・塩化リチウム錯体（以下、「c-HexMgBr・LiCl」と略する）と反応させることによって得られる粗生成物を精製することにより4-シクロヘキシルピリジンを得るものである。詳細には、0℃に冷却したTHF中のイソニコチノニトリル（1.0 mmol）及び4-クロロピリジン（1.0 mmol）の混合物に、BF3・OEt2（2.2 mmol）を添加し0℃で15分間反応させた後、-50℃に冷却する。続いてc-HexMgBr・LiCl（2.0 ml、THF中で0.59 M、1.2 mmol）を添加し、-50℃で30分間反応させる。最後に、飽和アンモニア水等を添加しクエンチする。得られる反応混合物を酢酸エチル等で数回抽出し、集めた有機層をシリカゲル層を通してろ過する。ろ液を減縮下で濃縮し、フラッシュクロマトグラフィーによって精製することで4-シクロヘキシルピリジンを得ることができる。しかしながら、上記の方法に限定することなく、公知のいずれの方法を用いて合成してもよい。 In the method for synthesizing 4,4′-dicyclohexyl-2,2′-bipyridine according to this embodiment, 4-cyclohexylpyridine represented by the general formula (II) as a starting material can be synthesized according to a known method. it can. For example, Quan Chen et al., “Transition-Metal-Free BF 3 -Mediated Oxidative and Non-Oxidative Cross-Coupling of Pyridines”, Angewandte Chemie International Edition, 2014, 53, 8746-8750, and its supporting information, Quan Chen Others, “Transition-Metal-Free BF 3 -Mediated Oxidative and Non-Oxidative Cross-Coupling of Pyridines”, Angewandte Chemie, Supporting Information, Wiley-VCH 2014. In the above method, a mixture of isonicotinonitrile and 4-chloropyridine is converted into a cyclohexylmagnesium bromide / lithium chloride complex (hereinafter referred to as “BF 3 .OEt 2 ”) in the presence of a trifluorinated diethyl ether complex (hereinafter referred to as “BF 3 .OEt 2 ”). 4-Cyclohexylpyridine is obtained by purifying a crude product obtained by reacting with “c-HexMgBr · LiCl”). Specifically, BF 3 · OEt 2 (2.2 mmol) was added to a mixture of isonicotionitrile (1.0 mmol) and 4-chloropyridine (1.0 mmol) in THF cooled to 0 ° C. for 15 minutes at 0 ° C. After the reaction, cool to -50 ° C. Subsequently, c-HexMgBr · LiCl (2.0 ml, 0.59 M in THF, 1.2 mmol) is added and reacted at −50 ° C. for 30 minutes. Finally, saturated ammonia water or the like is added to quench. The resulting reaction mixture is extracted several times with ethyl acetate or the like, and the collected organic layer is filtered through a silica gel layer. The filtrate can be concentrated under reduced pressure and purified by flash chromatography to give 4-cyclohexylpyridine. However, it is not limited to the above method, and any known method may be used for synthesis.
本実施形態に係る4,4’-ジシクロヘキシル-2,2’-ビピリジンの合成方法における一般式（II）に示す4-シクロヘキシルピリジンのカップリング反応は、一般式（I）に示す4,4’-ジシクロヘキシル-2,2’-ビピリジンを合成できる限り、何れの方法をも利用することができる。 In the method for synthesizing 4,4′-dicyclohexyl-2,2′-bipyridine according to this embodiment, the coupling reaction of 4-cyclohexylpyridine represented by the general formula (II) is 4,4 ′ represented by the general formula (I). Any method can be used as long as -dicyclohexyl-2,2'-bipyridine can be synthesized.
本実施形態に係る4,4’-ジシクロヘキシル-2,2’-ビピリジンの合成方法におけるカップリング反応に際して、例えば、反応溶媒中で一般式（II）に示す4-シクロヘキシルピリジンをアルカリ金属と反応させることにより行うことができる。アルカリ金属としては、ナトリウム、カリウム、リチウムやこれらの合金等が挙げられ、好ましくはナトリウムである。アルカリ金属の形態は特に制限されず、アルカリ金属単体、又はアルカリ金属の合金体である限り制限はない。カップリング反応に際して、安価で入手容易なナトリウム等のアルカリ金属を用いることで、コストの低減を図ることができると共に、サステナビリティーにも優れている。汎用のパラジウム等の触媒を利用した場合に必要とされる回収や再生等の煩雑な化学的工程をも必要とせず、工程数の更なる低減を図れ、経済的かつ工業的にも非常に有利に4,4’-ジシクロヘキシル-2,2’-ビピリジンを合成できる。 In the coupling reaction in the method for synthesizing 4,4′-dicyclohexyl-2,2′-bipyridine according to this embodiment, for example, 4-cyclohexylpyridine represented by the general formula (II) is reacted with an alkali metal in a reaction solvent. Can be done. Examples of the alkali metal include sodium, potassium, lithium and alloys thereof, and sodium is preferable. The form of the alkali metal is not particularly limited, and is not limited as long as it is an alkali metal simple substance or an alkali metal alloy. In the coupling reaction, an inexpensive and easily available alkali metal such as sodium can be used, so that the cost can be reduced and the sustainability is also excellent. There is no need for complicated chemical processes such as recovery and regeneration required when using a general-purpose catalyst such as palladium, and the number of processes can be further reduced, which is very economical and industrially advantageous. 4,4'-dicyclohexyl-2,2'-bipyridine can be synthesized.
本実施形態に係る4,4’-ジシクロヘキシル-2,2’-ビピリジンの合成方法におけるカップリング反応に際して、アルカリ金属は、アルカリ金属を含む液体の形態で用いることができる。一般式（II）に示す4-シクロヘキシルピリジンとアルカリ金属との接触効率が向上し、カップリング反応の効率化を図ることができる。よって、当該4-シクロヘキシルピリジンのカップリング反応は、効率的かつ安定的に進行し、一般式（I）に示す4,4’-ジシクロヘキシル-2,2’-ビピリジンの合成に要する時間の短縮化と共に、収率及び純度の向上を図ることができる。アルカリ金属を含む液体中には、アルカリ金属が単体として存在している。 In the coupling reaction in the method for synthesizing 4,4′-dicyclohexyl-2,2′-bipyridine according to the present embodiment, the alkali metal can be used in the form of a liquid containing the alkali metal. Contact efficiency between 4-cyclohexylpyridine represented by the general formula (II) and an alkali metal is improved, and the efficiency of the coupling reaction can be improved. Therefore, the coupling reaction of 4-cyclohexylpyridine proceeds efficiently and stably, and the time required for the synthesis of 4,4′-dicyclohexyl-2,2′-bipyridine represented by the general formula (I) is shortened. In addition, the yield and purity can be improved. In the liquid containing an alkali metal, the alkali metal exists as a simple substance.
ここで、アルカリ金属を含む液体としては、例えば、アルカリ金属を分散溶媒に分散させた分散体、又はアルカリ金属を溶融させた溶融体が挙げられる。かかるアルカリ金属を分散溶媒に分散させた分散体は、アルカリ金属を微粒子として不溶性溶媒に分散させたもの、又はアルカリ金属を液体の状態で不溶性溶媒に分散させたものであり、取り扱いが容易である。微粒子の平均粒子径として、好ましくは、10μm未満であり、特に好ましくは、5μm未満のものを使用することができる。平均粒子径は、顕微鏡写真の画像解析によって得られた投影面積と同等の投影面積を有する球の径で表した。 Here, examples of the liquid containing an alkali metal include a dispersion in which an alkali metal is dispersed in a dispersion solvent, or a melt in which an alkali metal is melted. The dispersion in which the alkali metal is dispersed in the dispersion solvent is a dispersion in which the alkali metal is dispersed in the insoluble solvent as fine particles, or the alkali metal is dispersed in the insoluble solvent in a liquid state and is easy to handle. . The average particle diameter of the fine particles is preferably less than 10 μm, and particularly preferably less than 5 μm. The average particle diameter was represented by the diameter of a sphere having a projected area equivalent to the projected area obtained by image analysis of micrographs.
分散溶媒としては、アルカリ金属を微粒子として分散、又はアルカリ金属を液体の状態で不溶性溶媒に分散でき、かつカップリング対象化合物とアルカリ金属の分散体との反応を阻害しない限り、当該技術分野で公知の溶媒を使用することができる。例えば、キシレン、トルエン等の芳香族系溶媒や、デカン等のノルマルパラフィン系溶媒、テトラヒドロチオフェン等の複素環化合物溶媒、又はそれらの混合溶媒等が挙げられる。 The dispersion solvent is known in the art as long as the alkali metal can be dispersed as fine particles, or the alkali metal can be dispersed in an insoluble solvent in a liquid state and does not inhibit the reaction between the coupling target compound and the alkali metal dispersion. Can be used. Examples thereof include aromatic solvents such as xylene and toluene, normal paraffin solvents such as decane, heterocyclic compound solvents such as tetrahydrothiophene, or mixed solvents thereof.
本実施形態に係る4,4’-ジシクロヘキシル-2,2’-ビピリジンの合成方法においては、アルカリ金属を分散溶媒に分散させた分散体に加えて、アルカリ金属を溶融させた溶融体についても同様に使用することができる。溶融体は、アルカリ金属をその溶融温度まで当該技術分野で公知の手段により加熱することにより取得することができる。 In the method for synthesizing 4,4′-dicyclohexyl-2,2′-bipyridine according to this embodiment, the same applies to a melt obtained by melting an alkali metal in addition to a dispersion obtained by dispersing an alkali metal in a dispersion solvent. Can be used for The melt can be obtained by heating the alkali metal to its melting temperature by means known in the art.
以下、アルカリ金属を分散溶媒に分散させた分散体及びアルカリ金属を溶融させた溶融体につき、「SD」と略する場合がある。SDは、Sodium Dispersionの略号であり、下記で説明する実施例ではアルカリ金属としてナトリウムを用いた分散体を用いることからSDの符号を付している。しかしながら、SDの符号がナトリウム以外のアルカリ金属を除外するものではなく、分散体のみを意図するものでもなく溶融体をも含むものと解する。 Hereinafter, a dispersion in which an alkali metal is dispersed in a dispersion solvent and a melt in which the alkali metal is melted may be abbreviated as “SD”. SD is an abbreviation for Sodium Dispersion, and in the examples described below, a dispersion using sodium as an alkali metal is used, so that SD is given. However, it is understood that the sign of SD does not exclude alkali metals other than sodium, and does not intend only a dispersion but also includes a melt.
本実施形態に係る4,4’-ジシクロヘキシル-2,2’-ビピリジンの合成方法における反応溶媒としては、一般式（II）に示す4-シクロヘキシルピリジンとSDとの反応を阻害しない限り、当該技術分野で公知の溶媒を使用することができる。例えば、エーテル系溶媒、ノルマルパラフィン系溶媒、芳香族系溶媒、アミン系溶媒、複素環化合物溶媒を使用することができる。エーテル系溶媒としては、環状エーテル溶媒が好ましい。特には、安価で当該技術分野で汎用される溶媒であるTHFが好ましい。THFは優れた物質溶解性を有していることから、当該4-シクロヘキシルピリジンとSDとの接触効率を高め、一般式（I）に示す4,4’-ジシクロヘキシル-2,2’-ビピリジンの合成効率の向上を図ることができ、当該4,4’-ジシクロヘキシル-2,2’-ビピリジンの収率及び純度の向上を図ることができるという利点がある。ノルマルパラフィン系溶媒としては、ノルマルデカン等が特に好ましい。芳香族系溶媒としては、キシレン、トルエン及びベンゼン等が好ましく、クロロベンゼンやフルオロベンゼン等のハロゲン化芳香族系溶媒を利用することができる。アミン系溶媒としては、エチレンジアミン等を好ましく使用することができる。複素環化合物溶媒としては、テトラヒドロチオフェン等を利用することができる。また、これらは1種類のみを使用してもよいし、2種以上を併用し混合溶媒として使用することもできる。ここで、前述の分散溶媒と反応溶媒とは同一の種類のものを用いてもよいし、異なる種類のものを用いてもよい。 As a reaction solvent in the method for synthesizing 4,4′-dicyclohexyl-2,2′-bipyridine according to the present embodiment, as long as the reaction of 4-cyclohexylpyridine and SD shown in the general formula (II) is not inhibited, Solvents known in the art can be used. For example, ether solvents, normal paraffin solvents, aromatic solvents, amine solvents, and heterocyclic compound solvents can be used. As the ether solvent, a cyclic ether solvent is preferable. In particular, THF which is an inexpensive and widely used solvent in the technical field is preferable. Since THF has excellent substance solubility, contact efficiency between the 4-cyclohexylpyridine and SD is increased, and 4,4'-dicyclohexyl-2,2'-bipyridine represented by the general formula (I) is improved. There is an advantage that the synthesis efficiency can be improved and the yield and purity of the 4,4′-dicyclohexyl-2,2′-bipyridine can be improved. As the normal paraffin solvent, normal decane and the like are particularly preferable. As the aromatic solvent, xylene, toluene, benzene and the like are preferable, and halogenated aromatic solvents such as chlorobenzene and fluorobenzene can be used. As the amine solvent, ethylenediamine or the like can be preferably used. Tetrahydrothiophene or the like can be used as the heterocyclic compound solvent. These may be used alone or in combination of two or more as a mixed solvent. Here, the dispersion solvent and the reaction solvent described above may be the same type or different types.
本実施形態に係る4,4’-ジシクロヘキシル-2,2’-ビピリジンの合成方法の反応条件についてSDを用いる場合について例示的に以下に詳細に説明する。 The case of using SD for the reaction conditions of the method for synthesizing 4,4′-dicyclohexyl-2,2′-bipyridine according to this embodiment will be described in detail below as an example.
本実施形態に係る4,4’-ジシクロヘキシル-2,2’-ビピリジンの合成方法は、一般式（II）に示す4-シクロヘキシルピリジンを出発物質とするものであり、かかる出発物質をSDと反応溶媒中で反応させて、カップリングさせ一般式（I）に示す4,4’-ジシクロヘキシル-2,2’-ビピリジンを合成するものである。反応温度は特に限定されず、当該4-シクロヘキシルピリジン、SD及び反応溶媒の種類や量、並びに反応圧力等により適宜設定することができる。具体的には、反応温度は、反応溶媒の沸点を越えない温度に設定することが好ましい。加圧下では大気圧下での沸点よりも高くなるため反応温度を高い温度で設定することができる。反応は、室温で行うこともでき、好ましくは0〜100℃であり、特に好ましくは20〜80℃、更に好ましくは室温〜50℃である。特段の加熱や冷却等のための温度制御手段を設ける必要はないが、必要に応じて、温度制御手段を設けても良い。 The method for synthesizing 4,4′-dicyclohexyl-2,2′-bipyridine according to this embodiment uses 4-cyclohexylpyridine represented by the general formula (II) as a starting material, and reacts such starting material with SD. The reaction is carried out in a solvent and coupled to synthesize 4,4′-dicyclohexyl-2,2′-bipyridine represented by the general formula (I). The reaction temperature is not particularly limited, and can be appropriately set depending on the kind and amount of 4-cyclohexylpyridine, SD and reaction solvent, reaction pressure, and the like. Specifically, the reaction temperature is preferably set to a temperature that does not exceed the boiling point of the reaction solvent. Since the boiling point under atmospheric pressure is higher than the boiling point, the reaction temperature can be set at a high temperature. The reaction can also be carried out at room temperature, preferably 0 to 100 ° C, particularly preferably 20 to 80 ° C, more preferably room temperature to 50 ° C. It is not necessary to provide a temperature control means for special heating or cooling, but a temperature control means may be provided if necessary.
反応時間についても、特に限定されず、出発物質、SD、及び反応溶媒の種類や量、並びに反応圧力や反応温度等に応じて適宜設定すればよい。通常は、1〜24時間、好ましくは1〜6時間で行われる。 The reaction time is not particularly limited, and may be set as appropriate according to the types and amounts of the starting material, SD, and reaction solvent, the reaction pressure, the reaction temperature, and the like. Usually, it is performed for 1 to 24 hours, preferably 1 to 6 hours.
また、本実施形態に係る4,4’-ジシクロヘキシル-2,2’-ビピリジンの合成方法で必要とされる出発物質である一般式（II）に示す4-シクロヘキシルピリジン、SD、及び反応溶媒等の全ての試薬類は大気下で安定して扱うことができることから、反応は大気下の常圧条件下で行うことができる。しかしながら、アルゴンガスや窒素ガス等を充填した不活性ガス雰囲気下で行ってもよく、特に限定されるものではない。 In addition, 4-cyclohexylpyridine represented by general formula (II), SD, a reaction solvent, and the like, which are starting materials required in the method for synthesizing 4,4′-dicyclohexyl-2,2′-bipyridine according to the present embodiment Since all of these reagents can be handled stably in the air, the reaction can be carried out under atmospheric pressure conditions. However, it may be performed in an inert gas atmosphere filled with argon gas, nitrogen gas or the like, and is not particularly limited.
SDの使用量は、出発物質、及び反応溶媒の種類や量に応じて適宜設定することができるものである。好ましくは、出発物質である一般式（II）に示す4-シクロヘキシルピリジンとSDとの反応は、出発物質の総物質量1mmolに対して、1〜4mlの反応溶媒中で、出発物質に、当該出発物質に対して1：1〜1：3、好ましくは1：1となる量のSDを反応させることが好ましい。ここで、SDの物質量は、SD中に含まれるアルカリ金属換算での物質量を意味する。 The amount of SD used can be appropriately set according to the type and amount of starting material and reaction solvent. Preferably, the reaction of 4-cyclohexylpyridine represented by the general formula (II), which is a starting material, with SD is performed on the starting material in 1 to 4 ml of a reaction solvent with respect to 1 mmol of the total amount of the starting material. It is preferable to react SD in an amount of 1: 1 to 1: 3, preferably 1: 1 with respect to the starting material. Here, the amount of substance of SD means the amount of substance in terms of alkali metal contained in SD.
本実施形態に係る4,4’-ジシクロヘキシル-2,2’-ビピリジンの合成方法によって得られた一般式（I）に示す4,4’-ジシクロヘキシル-2,2’-ビピリジンは、カラムクロマトグラフィー、蒸留、再結晶等、当該技術分野で公知の精製手段により精製してもよい。また、未反応で残存した出発物質である一般式（II）に示す4-シクロヘキシルピリジンを回収し、再度当該4,4’-ジシクロヘキシル-2,2’-ビピリジンの合成のために利用するように構成してもよい。 The 4,4′-dicyclohexyl-2,2′-bipyridine represented by the general formula (I) obtained by the method for synthesizing 4,4′-dicyclohexyl-2,2′-bipyridine according to this embodiment is obtained by column chromatography. Further, purification may be performed by purification means known in the art, such as distillation, recrystallization and the like. In addition, 4-cyclohexylpyridine represented by the general formula (II), which is an unreacted starting material, is recovered and used again for the synthesis of the 4,4′-dicyclohexyl-2,2′-bipyridine. It may be configured.
本実施形態に係る4,4’-ジシクロヘキシル-2,2’-ビピリジンの合成方法において、一般式（I）に示す4,4’-ジシクロヘキシル-2,2’-ビピリジン合成の反応機構を、SDを用いる場合について説明する。図１に示すように、反応溶媒中で出発物質である4-シクロヘキシルピリジンにSDと反応させると、SDを構成する金属ナトリウムから電子が放出される。この金属ナトリウムから放出された電子が一般式（II）に示す4-シクロヘキシルピリジンのピリジン環に入り、ラジカルアニオンが発生する。次いで、ラジカルアニオンのカップリング反応により当該4-シクロヘキシルピリジンのピリジン環同士が結合する。次いで、ビピリジン環の窒素原子が水素原子を受け取って4,4'-ジシクロヘキシル-1,1',2,2'-テトラヒドロ-2,2'-ビピリジンが生成する。これが酸化され一般式（I）に示す4,4’-ジシクロヘキシル-2,2’-ビピリジンが得られると想定される。 In the method for synthesizing 4,4′-dicyclohexyl-2,2′-bipyridine according to the present embodiment, the reaction mechanism of 4,4′-dicyclohexyl-2,2′-bipyridine synthesis represented by the general formula (I) is expressed as SD. The case of using will be described. As shown in FIG. 1, when 4-cyclohexylpyridine as a starting material is reacted with SD in a reaction solvent, electrons are released from metallic sodium constituting SD. Electrons released from the metal sodium enter the pyridine ring of 4-cyclohexylpyridine represented by the general formula (II) to generate radical anions. Next, the pyridine rings of the 4-cyclohexylpyridine are bonded to each other by a radical anion coupling reaction. Next, the nitrogen atom of the bipyridine ring receives a hydrogen atom to produce 4,4′-dicyclohexyl-1,1 ′, 2,2′-tetrahydro-2,2′-bipyridine. It is assumed that this is oxidized to give 4,4'-dicyclohexyl-2,2'-bipyridine shown in general formula (I).
以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明は、これらの実施例に限定されるものではない。下記表１に実施例の検討条件及び検討結果を要約する。表１中の収率及び回収率は、反応により得られた生成物量を1H NMRで解析することにより1H NMR収率として算出した。ここで収率は、反応系に添加した4-シクロヘキシルピリジンから理論的に生成することができる4,4’-ジシクロヘキシル-2,2’-ビピリジンに対する、実際に取得できた4,4’-ジシクロヘキシル-2,2’-ビピリジンの割合を百分率で示したものである。回収率は、反応系に添加した4-シクロヘキシルピリジンに対する、未反応で残存した4-シクロヘキシルピリジンの割合を百分率で示したものである。なお、以下の実施例におけるSDとしては、金属ナトリウムを微粒子としてノルマルパラフィン油に分散させた分散体を用い、SDの物質量は、SDに含まれる金属ナトリウム換算での数値である。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention concretely, this invention is not limited to these Examples. Table 1 below summarizes the study conditions and results of the examples. Table Yield and recovery of 1 was calculated as 1 H NMR yield by analyzing the amount of product obtained by the reaction in 1 H NMR. Here, the yield is 4,4'-dicyclohexyl actually obtained for 4,4'-dicyclohexyl-2,2'-bipyridine, which can theoretically be generated from 4-cyclohexylpyridine added to the reaction system. The percentage of -2,2'-bipyridine is expressed as a percentage. The recovery rate is the percentage of 4-cyclohexylpyridine remaining unreacted with respect to 4-cyclohexylpyridine added to the reaction system. As SD in the following examples, a dispersion in which metallic sodium is dispersed as fine particles in normal paraffin oil is used, and the amount of SD is a numerical value in terms of metallic sodium contained in SD.
（実施例１）4,4’-ジシクロヘキシル-2,2’-ビピリジンの合成−１
THF 2ml中に、出発物質である4-シクロヘキシルピリジン 0.5mmolとSD 0.5mmolを添加し、50℃で6時間加熱して反応させたところ、下記反応式（I）に示す通り、目的化合物である4,4’-ジシクロヘキシル-2,2’-ビピリジンが収率54％で生成した。反応後、出発物質である4-シクロヘキシルピリジンの回収率は25％であった。
When 0.5 mmol of starting material 4-cyclohexylpyridine and 0.5 mmol of SD were added to 2 ml of THF and reacted by heating at 50 ° C. for 6 hours, the target compound was obtained as shown in the following reaction formula (I). 4,4′-Dicyclohexyl-2,2′-bipyridine was produced in a yield of 54%. After the reaction, the recovery rate of 4-cyclohexylpyridine as a starting material was 25%.
（実施例２）4,4’-ジシクロヘキシル-2,2’-ビピリジンの合成−２
THF 1ml中に、出発物質である4-シクロヘキシルピリジン 0.5mmolとSD 0.5mmol添加し、50℃で6時間加熱して反応させたところ、上記反応式（I）に示す通り、目的化合物である4,4’-ジシクロヘキシル-2,2’-ビピリジンが収率48％で生成した。反応後、出発物質である4-シクロヘキシルピリジンの回収率は8％であった。
(Example 2) Synthesis of 4,4'-dicyclohexyl-2,2'-bipyridine-2
In 1 ml of THF, 0.5 mmol of 4-cyclohexylpyridine as a starting material and 0.5 mmol of SD were added and reacted by heating at 50 ° C. for 6 hours. As shown in the above reaction formula (I), the target compound 4 4,4'-dicyclohexyl-2,2'-bipyridine was produced in 48% yield. After the reaction, the recovery rate of 4-cyclohexylpyridine as a starting material was 8%.
（実施例３）生成した4,4’-ジシクロヘキシル-2,2’-ビピリジンの構造解析
実施例１で生成した4,4’-ジシクロヘキシル-2,2’-ビピリジンの構造解析を1H NMR、13C NMRにて行った結果を、それぞれ図２、図３に示す。また、構造同定のためにさらに高分解能質量分析を行った。結果はHRMS (FAB+) Calcd for C22H29N2 ([M+H]+) 321.2331, found, 321.2342であった。かかる結果から、実施例で生成した化合物が4,4’-ジシクロヘキシル-2,2’-ビピリジンであることが確認できた。
(Example 3) Structural analysis of the produced 4,4'-dicyclohexyl-2,2'-bipyridine The structural analysis of 4,4'-dicyclohexyl-2,2'-bipyridine produced in Example 1 was analyzed by 1 H NMR, The results of 13 C NMR are shown in FIGS. 2 and 3, respectively. Further, high resolution mass spectrometry was performed for structure identification. The results were HRMS (FAB + ) Calcd for C 22 H 29 N 2 ([M + H] + ) 321.2331, found, 321.2342. From these results, it was confirmed that the compound produced in the example was 4,4′-dicyclohexyl-2,2′-bipyridine.
本発明は、4,4’-ジシクロヘキシル-2,2’-ビピリジンを利用する全ての技術分野、特には、有機EL材料や医薬、農薬等の合成や基礎研究、並びに、二酸化炭素の還元反応に利用することができる。 The present invention is applicable to all technical fields using 4,4′-dicyclohexyl-2,2′-bipyridine, particularly synthesis and basic research of organic EL materials, pharmaceuticals, agricultural chemicals, etc., and carbon dioxide reduction reaction. Can be used.
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