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JP4700916B2 - ピリジン誘導体の製造方法 - Google Patents

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JP4700916B2 JP2004025806A JP2004025806A JP4700916B2 JP 4700916 B2 JP4700916 B2 JP 4700916B2 JP 2004025806 A JP2004025806 A JP 2004025806A JP 2004025806 A JP2004025806 A JP 2004025806A JP 4700916 B2 JP4700916 B2 JP 4700916B2
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Description

本発明は、医薬品、農薬、触媒配位子、コンビナートリアルケミストリー、有機エレクトロルミネッセンス素子、電荷移動体、電子写真感光体、染料、液晶等の分野において有用な中間体となるピリジン誘導体の製造方法に関する。
アセチル化合物を原料とするピリジン環の製造方法が近年開発されている。例えば、カルボン酸誘導体にVilsmeier反応を行って得られるビナミジニウム化合物を用い、比較的穏和な条件下で高収率でピリジン環を構築する方法が開示されている(特許文献1〜2、非特許文献1〜3参照)。しかしこの方法には技術的な2つの問題点がある。一つは揮発性で環境に多大な影響を与えるジメチルアミンが大量に発生し、これを大気中に放出させないための特殊なガス収集装置が必要となる。また、もう一つの問題としてこれらビナミジニウム化合物は塩化物塩として単離することが難しく、総じて低収率のため高コストとなってしまう(非特許文献4〜6参照)。それを解決する方法として、例えばヘキサフルオロリン酸(PF6)塩のビナミジニウム化合物を単離する方法が開示されている。しかしヘキサフルオロリン酸(PF6)イオンはガラスをはげしく腐食するため、ガラス製の汎用反応装置が利用できず、フッ素イオンを含む廃液の処理に別段の費用が必要となる等の問題点を有している。
イオン性前駆体を用いない方法として、アミノアクロレイン誘導体によりピリジン環を構築する方法も知られている(非特許文献1〜3参照)。しかしこの方法も、反応によりジメチルアミンが発生するという問題が残る。
一方、ピリミジニウム塩を合成する方法としては、マロンアルデヒド化合物もしくはビナミジニウム化合物とウレア誘導体から合成する方法が知られている(非特許文献7、8参照)。しかしビナミジニウム化合物から合成するのでは腐食や悪臭の問題を解決できない上に、工程数が多くなりコストが増大するため、より安価に製造できる方法が求められていた。
国際公開第99/55830号パンフレット 特開2001−261653号公報 イアン・W・デービス(Davies, Ian W.)、ポール・J・ライダー(Reider, Paul J.)、ジャン・フランコス・マルクス(Marcoux, Jean−Francois)、ジミー・ウー(Wu, Jimmy)、ピーター・ドーマー(Dormer, Peter)他著 "ジャーナル・オブ・オーガニック・ケミストリー(The Journal of Organic Chemistry"、(アメリカ)、アメリカ化学協会(The American Chemical Society)、2000年、p.4571−4574 イアン・W・デービス(Davies, Ian W.)、ポール・J・ライダー(Reider, Paul J.)、ジャン・フランコス・マルクス(Marcoux, Jean−Francois)、ジミー・ウー(Wu,Jimmy)、ピーター・ドーマー(Dormer, Peter)他著、"ジャーナル・オブ・オーガニック・ケミストリー(The Journal of Organic Chemistry"、(アメリカ)、アメリカ化学協会(The American Chemical Society)、2000年、p.8415−8420 イアン・W・デービス(Davies, Ian W.)、ポール・J・ライダー(Reider, Paul J.)、ジャン・フランコス・マルクス(Marcoux, Jean−Francois)、ジミー・ウー(Wu, Jimmy)、ピーター・ドーマー(Dormer, Peter)他著、"ジャーナル・オブ・オーガニック・ケミストリー(The Journal of Organic Chemistry"、(アメリカ)、アメリカ化学協会(The American Chemical Society)、2001年、p.4194−4199 S.ステッドラー、C.ブロークル、S.ブランドル、R.ゴッパー(Stadler, S.; Brauchle, C.; Brandl, S.; Gompper, R.)著"ケミストリー・オブ・マテリアルズ(Chemistry of Materials)"、(アメリカ)、アメリカ化学協会(The American Chemical Society)1996年、p.676 "コレクション・オブ・チェコスロバク・ケミカル・コミニュケーション(Collection of Czechoslovak Chemical Communications)"、(チェコ)、チェコスロバキア科学アカデミー(CZECHOSLOVAK ACADEMY OF SCIENCE)、1961年、p.3051 "コレクション・オブ・チェコスロバク・ケミカル・コミニュケーション(Collection of Czechoslovak Chemical Communications)"、(チェコ)、チェコスロバキア科学アカデミー(CZECHOSLOVAK ACADEMY OF SCIENCE)1965年、p.2125 ダグラス・ロイド(Douglas Lloyd)、ハミッシュ・マクナブ(Hamish McNab)他著、"ジャーナル・オブ・オーガニック・ケミストリー パーキントランスレーション1(The Journal of Organic Chemistry Parkin Translation 1)"、(アメリカ)、アメリカ化学協会(The American Chemical Society)、1977年、p.1862−1869 ダグラス・ロイド(Douglas Lloyd)他著、"リービッヒ・アナーレン・ケミー(Liebigs Annalen der Chemie)"、(ドイツ)、VCH、1986年、p.1368−1379
本発明の目的は、医薬品、農薬、触媒配位子、コンビナートリアルケミストリー、有機エレクトロルミネッセンス素子、電荷移動体、電子写真感光体、染料、液晶等の分野において有用な中間体となるピリジン誘導体を、高価な触媒や特殊な設備を用いることなく、工業的規模で生産可能な製造方法を提供することにある。更に詳しくは高純度、高収率、低コストで製造でき、公害問題を生じない、位置特異的なピリジン誘導体の製造方法を提供することにある。
本発明者らは上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、前記課題を解決するピリジン誘導体の製造方法を開発することに成功し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は以下の方法によって達成される。
1.
一般式(I)で表わされるピリミジニウム誘導体と一般式(II)で表わされるアセチル化合物とアンモニアまたはアンモニウム塩とを反応させることを特徴とする一般式(III)で表わされるピリジン誘導体の製造方法。
Figure 0004700916
式中、
R1は水素原子、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリ−ル基、ヒドロキシル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、カルボニルオキシ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、ホルミル基、カルボキシル基、カルボニル基、チオカルボニル基、スルホン酸基、スルホニル基、カルバモイル基、スルファモイル基、アミノ基、ウレイド基、カルボニルアミノ基、スルホニルアミノ基、ニトロ基、シアノ基、ハロゲン原子、ヘテロ環残基を表わす。
R2はアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、カルボニル基、スルホニル基、カルバモイル基、スルファモイル基、アミノ基、ウレイド基、カルボニルアミノ基、スルホニルアミノ基、シアノ基、ヘテロ環残基を表わす。
R3はアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、ヒドロキシル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、カルボニルオキシ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、カルボニル基、オキシカルボニル基、スルホニル基、カルバモイル基、スルファモイル基、アミノ基、ウレイド基、カルボニルアミノ基、スルホニルアミノ基、ニトロ基、シアノ基、ヘテロ環残基、ハロゲン原子を表わす。
R4は水素原子、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、ホルミル基、カルボキシル基、カルボニル基、オキシカルボニル基、スルホン酸基、スルホニル基、カルバモイル基、スルファモイル基、シアノ基、ヘテロ環残基を表わす。
R5は水素原子、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、ヒドロキシル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、カルボニルオキシ基、ホルミル基、カルボキシル基、カルボニル基、オキシカルボニル基、スルホニル基、アルキルチオ基、アリールチオ基、カルバモイル基、スルファモイル基、ニトロ基、シアノ基、ヘテロ環残基、ハロゲン原子を表わす。
R4とR5とで結合して、それらが結合している炭素原子と共に非金属原子からなる環を形成してもよい。
Yは酸素原子、硫黄原子、セレン原子、−N(R6)を表わす。
R6は水素原子、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリ−ル基、ヒドロキシル基、カルボニル基、オキシカルボニル基、スルホニル基、カルバモイル基、スルファモイル基、アミノ基、ヘテロ環残基を表わす。
R6はR2またはR3と結合して、それらが結合している窒素原子と共にヘテロ環を形成してもよい。
は任意の陰イオンを表わす。
2.
下記一般式(IV)で表わされるビスアセタール化合物または下記一般式(V)で表わされるアクロレイン化合物と下記一般式(VI)で表わされるウレア化合物とを反応させて前記一般式(I)で表わされるピリミジニウム誘導体を合成し、次いで一貫法で前記一般式(II)で表されるアセチル化合物を反応させることを特徴とする上記1に記載のピリジン誘導体の製造方法。
Figure 0004700916
式中、
R1、R2、R3、Yは前記と同じ意味を表わす。
R7〜R10は各々独立してアルキル基を表わす。
R7〜R10の2つの基は結合して、それらが結合している酸素原子と共に非金属原子からなる環を形成してもよい。
R11はアルコキシ基、アリールオキシ基、ジ置換アミノ基、ヘテロ環残基を表わす。
3.
下記一般式(IV)で表わされるビスアセタール化合物、下記一般式(V)で表わされるアクロレイン化合物、または下記一般式(VII)で表わされるマロンアルデヒド化合物のうちいずれかと、下記一般式(VI)で表わされるウレア化合物と前記一般式(II)で表されるアセチル化合物とを同時に反応させることを特徴とする上記1に記載のピリジン誘導体の製造方法。
Figure 0004700916
式中、
R1、R2、R3、Yは前記と同じ意味を表わす。
R7〜R10は各々独立してアルキル基を表わす。
R7〜R10の2つの基は結合して、それらが結合している炭素原子と共に非金属原子からなる環を形成してもよい。
R11はアルコキシ基、アリールオキシ基、ジ置換アミノ基、ヘテロ環残基を表わす。
Figure 0004700916

式中、R1は前記と同じ意味を表わす。
4.
ウレア化合物の使用量が、アセチル化合物1モルに対して0.001〜1.0モルであることを特徴とする上記3に記載のピリジン誘導体の製造方法。
尚、本発明は上記1〜4に記載の構成を有するものであるが、以下、その他についても参考のため記載した。
(1) 一般式(I)で表わされるピリミジニウム誘導体と一般式(II)で表わされるア
セチル化合物とアンモニアまたはアンモニウム塩とを反応させることを特徴とする一般式(III)で表わされるピリジン誘導体の製造方法。
Figure 0004700916
式中、
R1は水素原子、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリ−ル基、ヒドロキシル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、カルボニルオキシ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、ホルミル基、カルボキシル基、カルボニル基、チオカルボニル基、スルホン酸基、スルホニル基、カルバモイル基、スルファモイル基、アミノ基、ウレイド基、カルボニルアミノ基、スルホニルアミノ基、ニトロ基、シアノ基、ハロゲン原子、ヘテロ環残基を表わす。
R2はアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、カルボニル基、スルホニル基、カルバモイル基、スルファモイル基、アミノ基、ウレイド基、カルボニルアミノ基、スルホニルアミノ基、シアノ基、ヘテロ環残基を表わす。
R3はアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、ヒドロキシル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、カルボニルオキシ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、カルボニル基、オキシカルボニル基、スルホニル基、カルバモイル基、スルファモイル基、アミノ基、ウレイド基、カルボニルアミノ基、スルホニルアミノ基、ニトロ基、シアノ基、ヘテロ環残基、ハロゲン原子を表わす。
R4は水素原子、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、ホルミル基、カルボキシル基、カルボニル基、オキシカルボニル基、スルホン酸基、スルホニル基、カルバモイル基、スルファモイル基、シアノ基、ヘテロ環残基を表わす。
R5は水素原子、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、ヒドロキシル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、カルボニルオキシ基、ホルミル基、カルボキシル基、カルボニル基、オキシカルボニル基、スルホニル基、アルキルチオ基、アリールチオ基、カルバモイル基、スルファモイル基、ニトロ基、シアノ基、ヘテロ環残基、ハロゲン原子を表わす。
R4とR5とで結合して、それらが結合している炭素原子と共に非金属原子からなる環を形成してもよい。
Yは酸素原子、硫黄原子、セレン原子、−N(R6)を表わす。
R6は水素原子、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリ−ル基、ヒドロキシル基、カルボニル基、オキシカルボニル基、スルホニル基、カルバモイル基、スルファモイル基、アミノ基、ヘテロ環残基を表わす。
R6はR2またはR3と結合して、それらが結合している窒素原子と共にヘテロ環を形成してもよい。
は任意の陰イオンを表わす。
(2) 下記一般式(IV)で表わされるビスアセタール化合物または一般式(V)で表わされるアクロレイン化合物と下記一般式(VI)で表わされるウレア化合物とを反応させることを特徴とする前記一般式(I)で表わされるピリミジニウム誘導体の製造方法。
Figure 0004700916
式中、
R1、R2、R3、X、Yは前記と同じ意味を表わす。
R7〜R10は各々独立してアルキル基を表わす。
R7〜R10の2つの基は結合して、それらが結合している酸素原子と共に非金属原子からなる環を形成してもよい。
R11はアルコキシ基、アリールオキシ基、ジ置換アミノ基、ヘテロ環残基を表わす。
(3) 前記一般式(IV)で表わされるビスアセタール化合物または前記一般式(V)で表わされるアクロレイン化合物と前記一般式(VI)で表わされるウレア化合物とを反応させて前記一般式(I)で表わされるピリミジニウム誘導体を合成し、次いで一貫法で前記一般式(II)で表されるアセチル化合物を反応させることを特徴とする(1)に記載のピリジン誘導体の製造方法。
(4) 前記一般式(IV)で表わされるビスアセタール化合物、前記一般式(V)で表わされるアクロレイン化合物、または下記一般式(VII)で表わされるマロンアルデヒド化
合物のうちいずれかと、前記一般式(VI)で表わされるウレア化合物と前記一般式(II)で表されるアセチル化合物とを同時に反応させることを特徴とする(1)に記載のピリジン誘導体の製造方法。
Figure 0004700916
式中、R1は前記と同じ意味を表わす。
(5) ウレア化合物の使用量が、アセチル化合物1モルに対して0.001〜1.0モルであることを特徴とする(4)に記載のピリジン誘導体の製造方法。
(6) 下記一般式(VIII)で表わされるピリミドン化合物又は下記一般式(IX)で表わされるピリミジン化合物と前記一般式(II)で表わされるアセチル化合物とアンモニア又はアンモニウム塩を作用させることを特徴とする前記一般式(III)で表わされるピリジン誘導体の製造方法。
Figure 0004700916
式中、
R1、Yは前記と同じ意味を表わす。
R12はカルボニル基、スルホニル基、カルバモイル基、スルファモイル基を表わす。
Zは酸素原子、硫黄原子、セレン原子、−N(R13)を表わす。
R13はアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基を表わす。
本発明により、医薬品、農薬、触媒配位子、コンビナートリアルケミストリー、有機エレクトロルミネッセンス素子、電荷移動体、電子写真感光体、染料、液晶等の分野において重要な中間体となるピリジン誘導体を、高価な触媒や特殊な設備を用いることなく、工業的規模で生産することができる。特に本発明により、位置特異的なピリジン誘導体を、公害問題を生ずることなく、高純度、高収率、低コストで製造することができる。
以下に本発明について更に詳しく説明する。
本発明の方法をより詳しく説明するために、本発明の方法の一態様を一例として下記に示すが、本発明の内容がこれに限定されるものではない。
Figure 0004700916
上記式中、R1〜R11、X-は前記と同じ意味を表わす。R’は水素原子、オニウム化
合物、アルカリ金属原子、アルカリ土類金属原子、典型金属原子、遷移金属原子、非金属原子を表わす。
本発明の一般式(I)〜(IX)において、R1〜R10、R13が表わすアルキル基とは具体的には、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、ノニル、デシル、ウンデシル、ドデシル、トリデシル、テトラデシル、ペンタデシル、ヘキサデシル、ヘプタデシル、オクタデシル、ノナデシル、イコシル、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロヘプチル、シクロオクチル、シクロノニル、シクロデシル等の直鎖、分岐または環状の炭素数1〜20個のアルキル基を表わす。
R1〜R6、R13が表わすアルケニル基とは、ビニル、アリル、プロペニル、ブテニル、ペンテニル、ヘキセニル、ヘプテニル、オクテニル、ノネニル、デセニル、ウンデセニル、ドデセニル、トリデセニル、テトラデセニル、ペンタデセニル、ヘキサデセニル、ヘプタデセニル、オクタデセニル、ノナデセニル、イコセニル、ヘキサジエニル、ドデカトリエニル等の直鎖、分岐、または環状の炭素数2〜20個のアルケニル基を表わす。
R1〜R6、R13が表わすアルキニル基とは、エチニル、ブチニル、ペンチニル、ヘキシニル、ヘプチニル、オクチニル、ノニニル、シクロオクチニル、シクロノニニル、シクロデシニルなどの直鎖、分岐または環状の炭素数2〜20個のアルキニル基を表わす。
R1〜R6、R13が表わすアリール基とは、フェニル、ナフチル、フェナントリル、アントリル等の6〜10員の単環式または多環式アリール基を表わす。
R1〜R6、R11が表わすアルコキシ基とは、メトキシ、エトキシ、プロポキシ、ブトキシ、ペンチルオキシ、ヘキシルオキシ、ヘプチルオキシ、オクチルオキシ、ノニルオキシ、デシルオキシ、ドデシルオキシ、オクタデシルオキシ等の炭素数1〜20個のアルコキシ基を表わす。
R1〜R6が表わすアリールオキシ基とは、フェノキシ、ナフチルオキシ等を表わす。
R1〜R6、R12が表わすカルボニル基とはアセチル、プロピオニル、ブチリル、ペンタノイル、ヘキサノイル、バレリル、オクタノイル等のアルキルカルボニル基;ベンゾイル、ナフトイル等のアリールカルボニル基;メトキシカルボニル、エトキシカルボニル、tert−ブトキシカルボニル、n−デシルオキシカルボニル、n−ヘキサデシルオキシカルボニル等のアルコキシカルボニル基;フェノキシカルボニル、ナフチルオキシカルボニル等のアリールオキシカルボニル基を表わす。
R1〜R6、R12が表わすスルホニル基とは、メチルスルホニル、エチルスルホニル、プロピルスルホニル、ブチルスルホニル、ペンチルスルホニル、ヘキシルスルホニル、オクチルスルホニル、ドデシルスルホニル、ヘキサデシルスルホニル等のアルキルスルホニル基;フェニルスルホニル、ナフチルスルホニル等のアリールスルホニル基;メトキシスルホニル、エトキシスルホニル、tert−ブトキシスルホニル、n−デシルオキシスルホニル、n−ヘキサデシルオキシスルホニル等のアルコキシスルホニル基;フェノキシスルホニル、ナフチルオキシスルホニル等のアリールオキシスルホニル基を表わす。
R1〜R6、R12が表わすカルバモイル基とは、カルバモイル;N−メチルカルバモイル、N−(tert−ブチル)カルバモイル、N−ドデシルカルバモイル、N−オクタデシルカルバモイル、N−フェニルカルバモイル等のモノ置換カルバモイル基;N,N−ジメチルカルバモイル、N,N−ジヘキシルカルバモイル、N,N−ジドデシルカルバモイル、N,N−ジフェニルカルバモイル等のジ置換カルバモイル基を表わす。
R1〜R6、R12が表わすスルファモイル基とは、スルファモイル;N−エチルスルファモイル、N−(iso−ヘキシル)スルファモイル、N−エチルスルファモイル、N
−デシルスルファモイル、N−ヘキサデシルスルファモイル、N−フェニルスルファモイル等のモノ置換スルファモイル基;N,N−ジメチルスルファモイル、N,N−ジブトキシスルファモイル、N,N−ジオクチルスルファモイル、N,N−テトラデシルスルファモイル、N,N−ジフェニルスルファモイル等のジ置換スルファモイル基を表わす。
R1、R3、R5が表わすカルボニルオキシ基とはアセチルオキシ、エチルカルボニルオキシ、プロピルカルボニルオキシ、ヘキシルカルボニルオキシ、ドデシルカルボニルオキシ、ベンゾイルカルボニルオキシ、ナフチルカルボニルオキシ等を表わす。
R1、R3、R5が表わすアルキルチオ基とは、メチルチオ、エチルチオ、プロピルチオ、ブチルチオ、ペンチルチオ、ヘキシルチオ、ヘプチルチオ、オクチルチオ、ノニルチオ、デシルチオ、ドデシルチオ、ヘキサデシルチオ、オクタデシルチオ等の炭素数1〜20個のアルキルチオ基を表わす。
R1、R3、R5が表わすアリールチオ基とは、フェニルチオ、ナフチルチオ等を表わす。
R1〜R3、R6が表わすアミノ基とは、アミノ;N−メチルアミノ、N−ブチルアミノ、N−ヘキシルアミノ、N−デシルアミノ、N−テトラデシルアミノ、N−オクタデシルアミノ、N−フェニルアミノ、N−ナフチルアミノ等のモノ置換アミノ基;N,N−ジエチルアミノ、N,N−ジヘプチルアミノ、N,N−ジオクチルアミノ、N,N−ドデシルアミノ、N,N−オクタデシルアミノ、N,N−ジフェニルアミノ等のジ置換アミノ基を表わす。
R11が表わすジ置換アミノ基とは、N,N−ジメチルアミノ、N,N−ジエチルアミノ、N,N−ジ(tert−ブチル)アミノ、N,N−ジオクチルアミノ、N,N−ドデシルアミノ、N,N−オクタデシルアミノ、N,N−ジフェニルアミノ、N,N−ジナフチルアミノ、N−エチル−N−メチルアミノ、N−エチル−N−ドデシルアミノ、N−エチル−N−フェニルアミノ、N−フェニル−N−オクチルアミノ等を表わす。
R1〜R3が表わすカルボニルアミノ基とは、アセチルアミノ、エチルカルボニルアミノ、tert−ブチルカルボニルアミノ、n−オクチルカルボニルアミノ、n−ヘキサデシルカルボニルアミノ、ベンゾイルアミノ、ナフトイルアミノ、メトキシカルボニルアミノ、エトキシカルボニルアミノ、n−オクチルオキシカルボニルアミノ、n−ヘキサデシルオキシカルボニルアミノ等を表わす。
R1〜R3が表わすスルホニルアミノ基とは、メチルスルホニルアミノ、エチルスルホニルアミノ、tert−ブチルスルホニルアミノ、n−ヘキシルスルホニルアミノ、iso−ドデシルスルホニルアミノ、n−オクタデシルスルホニルアミノ、フェニルスルホニルアミノ、ナフチルスルホニルアミノ等を表わす。
R1〜R6、R11が表わすヘテロ環残基とは、5〜10員の単環式またはニ環式の窒素、酸素および硫黄から選択される1〜4個の原子を含有するヘテロ環基を表わし、例えば、チオフェン、フラン、ピラン、ピリジン、ピロール、ピラジン、アゼピン、アゾシン、アゾニン、アゼシン、オキサゾール、チアゾール、ピリミジン、ピリダジン、トリアジン、トリアゾール、テトラゾール、イミダゾール、ピラゾール、モルホリン、チオモルホリン、ピペリジン、ピペラジン、キノリン、イソキノリン、インドール、イソインドール、キノキサリン、フタラジン、キノリジン、キナゾリン、キノキサリン、ナフチリジン、クロメン、ベンゾフラン、ベンゾチオフェン等を表わす。
R1、R3、R5が表わすハロゲン原子とは、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、フッ素原子等を表わす。
R’が表すオニウム化合物とは、具体的にはテトラブチルアンモニウム、クロロトリス(ジメチルアミノ)ホスホニウム、トリフェニルスルホニウム等を表す。
R4、R5は結合して、それらが結合している炭素原子と共に非金属原子からなる置換または非置換の環を形成してもよく、具体的にはシクロペンタンノン、シクロヘキサノン、ベンゾシクロペンタノン、ベンゾシクロヘキサノン、テトラヒドロピラン−4−ノン等が挙げられる。
R6はR2またはR3と結合して、それらが結合している窒素原子と共にヘテロ環を形成してもよく、具体的にはイミダゾール、1,3,4−トリアゾール、1,3,5−トリアジン−2−オン、1,3−イミダゾール−4−オン、ピリミジン−4−オン、2H−1,2,4−チアジアジン等が挙げられる。
R7〜R10の2つの基は結合して、それらが結合している酸素原子と共に非金属原子からなる環を形成してもよく、具体的には1,3−ジオキソラン、1,3−ジオキサン、2,2−ジメチル−1,3−ジオキソラン、1,3,5−トリオキサン等が挙げられる。
-は具体的にはフッ素イオン、塩素イオン、臭素イオン、ヨウ素イオン等のハロゲンイオン;硫酸イオン、リン酸イオン、硝酸イオン、テトラフルオロホウ酸イオン、ヘキサフルオロリン酸イオン、過塩素酸イオン等の無機酸イオン;テトラクロロアルミニウムイオン、テトラブロモ鉄(III)イオンなどの含ルイス酸イオン;酢酸イオン、乳酸イオン、クエン酸イオン、安息香酸イオン、メタンスルホン酸イオン、エタンスルホン酸イオン、ベンゼンスルホン酸イオン、トルエンスルホン酸イオン、トリフルオロ酢酸イオン、トリフルオロメタンスルホン酸イオン、イセチオン酸イオン、グルクロン酸イオン、グルコン酸イオン、テトラフェニルホウ酸イオン、等のような有機酸イオン等が挙げられる。
と一般式(I)とは結合してベタイン構造を形成してもよく、この形態も本発明の一般式(I)で表わされるピリミジニウム誘導体に含むものとする。その場合、R1は具体的には−SO 、−PhSO 、−COO、−CHCOO、−OPO等を表わす。
これらR1〜R13は更に置換基を有してもよく、反応に関与しないものであれば特に制限されない。具体的にはメチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、ノニル、デシル等のアルキル基;ビニル、アリル、プロペニル、ブテニル、ペンテニル、ヘキセニル、ヘプテニル、オクテニル、ノネニル、デセニル、ウンデセニル、ドデセニル、トリデセニル、テトラデセニル、ペンタデセニル、ヘキサデセニル、ヘプタデセニル、オクタデセニル、ノナデセニル、イコセニル、ヘキサジエニル、ドデカトリエニル等のアルケニル基;エチニル、ブチニル、ペンチニル、ヘキシニル、ヘプチニル、オクチニル、ノニニル、シクロオクチニル、シクロノニニル、シクロデシニル等のアルキニル基;フェニル、ナフチル、フェナントリル、アントリル等の単環式またはニ〜四環式アリール基;メトキシ、エトキシ、プロポキシ、ブトキシ、ペンチルオキシ、ヘキシルオキシ、ヘプチルオキシ、オクチルオキシ、ノニルオキシ、デシルオキシ等のアルコキシ基;フェノキシ、ナフチルオキシ等のアリールオキシ基;ジメチルアミノ、N−エチル−N−フェニルアミノ、ジフェニルアミノ、N−フェニル−N−ナフチルアミノ等のジ置換アミノ基;ニトロ基;フリル、チエニル、ピリジル等のヘテロ環残基;フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等のハロゲン原子等が挙げられる。好ましくはアルキル基、アリール基、ヘテロ環残基、ハロゲン原子であり、より好ましくはアルキル基、アリール基である。
R1は好ましくは水素原子、炭素数1〜12のアルキル基、炭素数6〜20のアリール基、ハロゲン原子、ヘテロ環残基であり、より好ましくは炭素数1〜6のアルキル基、炭素数6〜12のアリール基、含窒素ヘテロ環残基である。
R2は好ましくは炭素数1〜12のアルキル基、炭素数6〜20のアリール基、ヘテロ環残基であり、より好ましくは炭素数1〜6のアルキル基、炭素数6〜12のアリール基である。
R3は好ましくは炭素数1〜12のアルキル基、炭素数6〜20のアリール基、ヘテロ環残基であり、より好ましくは炭素数1〜6のアルキル基、炭素数6〜12のアリール基である。
R4は好ましくは水素原子、炭素数1〜12のアルキル基、炭素数6〜20のアリール基、ヘテロ環残基であり、より好ましくは炭素数1〜6のアルキル基、炭素数6〜12のアリール基、含窒素ヘテロ環残基である。
R5は好ましくは水素原子、炭素数1〜12のアルキル基、炭素数6〜20のアリール基、炭素数2〜10のアルキルカルボニル基、炭素数2〜10のアルコキシカルボニル基、含窒素ヘテロ環残基が挙げられ、より好ましくは水素原子、炭素数1〜4の低級アルキル基、フェニル基、炭素数2〜5のアルコキシカルボニル基である。
R6は好ましくは炭素数1〜12のアルキル基、炭素数6〜20のアリール基、スルホニル基であり、より好ましくは炭素数1〜6のアルキル基、炭素数6〜12のアリール基である。
R7〜R10は好ましくは炭素数1〜12のアルキル基、炭素数6〜20のアリール基、ヘテロ環残基であり、より好ましくは炭素数1〜6のアルキル基、炭素数6〜12のアリール基、含酸素ヘテロ環残基である。
R11は好ましくは炭素数1〜12のアルコキシ基、炭素数1〜12のアルキルアミノ基、ヘテロ環残基であり、より好ましくは炭素数1〜6のアルコキシ基、炭素数1〜6のアルキルアミノ基、含窒素ヘテロ環残基である。
R12は好ましくは炭素数2〜13のアルキルカルボニル基、炭素数2〜13のアルコキシカルボニル基、フェニルカルボニル基、フェノキシカルボニル基、炭素数1〜12のアルキルスルホニル基であり、より好ましくは、炭素数2〜5のアルキルカルボニル基、炭素数2〜5のアルコキシカルボニル基、フェニルカルボニル基、炭素数1〜4のアルキルスルホニル基である。
R13は好ましくは炭素数1〜12のアルキル基、炭素数6〜20のアリール基であり、より好ましくは炭素数1〜6のアルキル基、炭素数6〜12のアリール基である。
は好ましくは塩素イオン、臭素イオン、硫酸イオン、テトラフルオロホウ酸イオン、酢酸、メタンスルホン酸イオン、またはベタイン構造としての−SO であり、より好ましくは塩素イオン、テトラフルオロホウ酸イオン、メタンスルホン酸イオンである。
以下に一般式(III)で表わされるピリジン誘導体、一般式(I)で表わされるピリミジニウム誘導体、一般式(VIII)で表わされるピリミドン化合物および一般式(IX)で表わされるピリミジン化合物の具体例を示すが、本発明はこれらの化合物に限定されない。
Figure 0004700916
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次に、本発明の製造法について詳しく説明する。
まず一般式(I)で表わされるピリミジニウム誘導体の製造方法について述べる。
一般式(IV)で表わされるビスアセタール化合物は多種市販されており容易に入手可能である。またその合成法は広く知られており、例えば米国特許2556312号明細書に記載の方法でビニルエーテル化合物とオルトギ酸トリエチルなどを反応させることで合成することが出来る。
一般式(V)で表わされるアクロレイン化合物はその合成法が広く知られており、例えばCollect.Czech.Chem.Commun.,p.3051(1961)に記載の方法に示されるように、α−置換されたカルボン酸誘導体にVilsmeier反応を行い、次に加水分解することにより合成することが出来る。
一般式(IV)で表わされるウレア化合物もまた多種市販されており、容易に入手可能である。
本反応におけるウレア化合物の使用量は、ビスアセタール化合物またはアクロレイン化合物1モルに対し、0.1〜10モル、好ましくは0.5〜5.0モル、より好ましくは0.8〜2.0モルである。
ウレア化合物とビスアセタール化合物またはアクロレイン化合物との反応温度は−80〜200℃の範囲であり、好ましくは20〜180℃、より好ましくは30〜150℃である。これらの反応は通常24時間以内で終了し、多くの場合10分〜2時間で原料の消失が確認される。
本発明におけるウレア化合物とビスアセタール化合物またはアクロレイン化合物との縮合反応では、基質のみでも反応は進行するが、状況に応じてa)酸、b)塩基、c)塩基と酸触媒、のいずれかを添加してもよい。
本反応に酸を用いる場合、使用する酸は酢酸、メタンスルホン酸、トリフルオロ酢酸、ニトロフェノール、クロロチオフェノール等の有機酸;塩酸、硫酸、硝酸、四塩化チタン
、三塩化アルミニウム等の無機酸が挙げられる。これらの中でも酢酸、塩酸が安価であり、良好な結果を与える。酸の使用量はウレア化合物1モルに対し、0.01〜6.0モル、好ましくは0.3〜3.5モル、より好ましくは0.9〜1.5モルの範囲である。
本反応で塩基を用いる場合、使用する塩基は、カリウムtert−ブトキシド、ナトリウムtert−ブトキシド、ナトリウムエトキシド等の金属アルコキシド;n−ブチルリ
チウム、メチルマグネシウムクロリドなどの有機金属;水素化ホウ素ナトリウム、金属ナトリウム、水酸化リチウム、酸化カルシウム等の無機塩基;トリエチルアミン、ジイソプロピルアミン、1,8−ジアザビシクロ[5,4,0]ウンデカ−7−エン、ピリジン、酢酸カリウム、テトラブチルアンモニウムヒドロキシド、メチルアニリン等の有機塩基が挙げられる。好ましくはカリウムtert−ブトキシド、ナトリウムtert−ブトキシド、水素化ナトリウムであり、より好ましくはカリウムtert−ブトキシドである。上記塩基の使用量はウレア化合物1モルに対し、0.1〜10モル、好ましくは0.8〜2.0モル、より好ましくは0.9〜1.2モルの範囲である。
本反応で塩基と酸触媒とを用いる場合、用いる塩基は無水炭酸ナトリウム、水酸化リチウム、リン酸カリウム、酸化カルシウム等の無機塩基;トリエチルアミン、ピリジン、酢酸カリウム、テトラブチルアンモニウムヒドロキシド、メチルアニリン等の有機塩基が挙げられる。これらの中でもトリエチルアミン、ピリジン、無水炭酸ナトリウムが安価且つ良好な結果を与えるので好ましい。この場合の塩基の使用量はウレア化合物1モルに対し、0.1〜10モル、好ましくは0.8〜8.0モル、より好ましくは2.1〜4.0モルの範囲である。
一方、共に用いる酸触媒は無水酢酸、無水安息香酸等の酸無水物;N,N’−カルボニルジイミダゾール、ジシクロヘキシルカルボジイミド等の酸アミド;酢酸クロリド、ベンゾイルクロリド、クロロスルホン酸、N,N’−ジメチルスルファモイルクロリド等の酸ハライド;ポリリン酸、四塩化チタン、三塩化アルミニウム、チタントリフラート、塩化ハフニウム等の無機酸;酢酸、プロピオン酸等の有機酸が挙げられる。好ましくは、無水酢酸、N,N’−カルボニルジイミダゾール、クロロスルホン酸、酢酸クロリド、であり、より好ましくはクロロスルホン酸、酢酸クロリドである。これら酸触媒の使用量はウレア化合物1モルに対し0.01〜6.0モル、好ましくは0.1〜3.5モル、より好ましくは0.3〜2.5モルの範囲である。
反応終了後、目的物であるピリミジニウム誘導体は取り出して精製してもよいし、そのまま一貫法で次工程に用いることも可能である。なお本発明でいう一貫法とは、合成した材料を取り出すことなく、そのまま次工程に使用する方法を意味する。取り出す場合、反応液を冷却することでピリミジニウム誘導体が結晶化するが、必要に応じて酢酸エチルまたはトルエン等の有機溶媒と水を用いた抽出、アルコ−ル、へキサン、トルエン等を用いた再結晶、活性炭等を用いた吸着、減圧蒸留等を行っても良い。これらの方法は、単独又は2つ以上組み合わせて精製を行うことにより、目的物を高純度で得ることが可能である。
次に、ピリジン誘導体の製造方法について述べる。
本発明では、ピリミジニウム誘導体とアセチル化合物とを縮合反応させ、次にアンモニアまたはアンモニウム塩存在下で環化反応を行ってもよいし、ピリミジニウム誘導体、アセチル化合物およびアンモニアまたはアンモニウム塩を同時に添加して反応してもよい。
本発明で使用する一般式(II)で表わされるアセチル化合物は種々市販されており、また既知の方法、例えばフリーデルクラフツ反応により目的とする骨格にアシル基を導入することができ、簡単に合成することが可能である。
本発明で用いる一般式(I)で表わされるピリミジニウム誘導体は前記で述べた合成法の他、R2またはR3がカルボニル基またはスルホニル基の場合は反応液中で一般式(VIII)で表わされるピリミドン化合物と無水酢酸等のカルボニル化剤、又はメタンスルホニルクロリド等のスルホニル化剤を反応させ、系内でピリミジニウム誘導体を生成させて使用してもよい。
ピリミジニウム誘導体の使用量はアセチル化合物1モルに対し0.5〜6.0モル、好ましくは0.8〜4.0モル、より好ましくは0.9〜2.5モルである。
一方、本発明では一般式(VIII)で表わされるピリミドン化合物または一般式(IX)で表わされるピリミジン化合物とアセチル化合物とを縮合反応させても同様に反応が進行する。
本発明のピリミドン化合物(VIII)およびピリミジン化合物(IX)は公知の方法、例えば“Helvetica Chimica Acta、Wiley−VCH、1927年、p.305”、“J.Am.Chem.Soc.,1912年,p.91”等に記載の方法により、尿素、チオウレアまたはグアニジン誘導体とマロンアルデヒド誘導体とから合成することができる。また、一般式(VIII)および一般式(IX)においてR12が水素である前駆体から、反応系内で無水酢酸等のカルボニル化剤、又はメタンスルホニルクロリド等のスルホニル化剤を反応させて合成してもよい。
また本反応ではこれらの公知の方法でピリミドン化合物およびピリミジン化合物を合成した後、そのまま取り出さずに次のアセチル化合物との反応に用いることも可能である。
また、本工程でピリミドン化合物またはピリミジン化合物を用いる場合、そのまま反応に用いるか、または反応液中で無水酢酸等のカルボニル化剤、又はメタンスルホニルクロリド等のスルホニル化剤を反応させ、系内でピリミジニウム誘導体を生成させて使用してもよい。
本発明では、ピリミドン化合物またはピリミジン化合物とアセチル化合物とを縮合反応させ、次にアンモニアまたはアンモニウム塩存在下で環化反応を行ってもよいし、ピリミドン化合物またはピリミジン化合物、アセチル化合物およびアンモニアまたはアンモニウム塩を同時に添加して反応してもよい。
ピリミドン化合物およびピリミジン化合物の使用量はアセチル化合物1モルに対し、0.5〜6.0モル、好ましくは0.8〜4.0モル、より好ましくは0.9〜2.5モルである。
ピリミジニウム誘導体、ピリミドン化合物またはピリミジン化合物のいずれかとアセチル化合物とを縮合反応させ、次いでアンモニアまたはアンモニウム塩存在下で環化反応を行う場合、縮合反応の際の反応温度は−80〜200℃の範囲であり、好ましくは−80〜120℃、より好ましくは−10〜100℃である。縮合反応は通常24時間以内で終了し、多くの場合10分〜12時間で原料の消失が確認される。
ピリミジニウム誘導体、ピリミドン化合物またはピリミジン化合物のいずれかとアセチル化合物との縮合反応では、基質のみでも反応は進行するが、状況に応じてa)酸、b)塩基、c)塩基と酸触媒、のいずれかを添加してもよい。
本反応で塩基を添加する場合、用いる塩基はカリウムtert−ブトキシド、ナトリウムエトキシド等の金属アルコキシド;n−ブチルリチウム、メチルマグネシウムクロリドなどの有機金属;水素化ホウ素ナトリウム、金属ナトリウム、水酸化カリウム、酸化カルシウム等の無機塩基;トリエチルアミン、ジイソプロピルアミン、ピリジン、酢酸カリウム、テトラブチルアンモニウムヒドロキシド、メチルアニリン、1,8−ジアザビシクロ[5,4,0]ウンデカ−7−エン等の有機塩基が用いられる。好ましくはカリウムtert−ブトキシド、ナトリウムtert−ブトキシド、水素化ナトリウムであり、より好ましくはカリウムtert−ブトキシドである。上記塩基の使用量はアセチル化合物1モルに対し、0.1〜10モル、好ましくは0.8〜2.0モル、より好ましくは0.9〜1.2モルの範囲である。
本反応で酸を添加する場合、用いる酸は、酢酸、プロピオン酸、メタンスルホン酸、トリフルオロ酢酸、ニトロフェノール、クロロチオフェノール等の有機酸;塩酸、硫酸、リン酸、四塩化チタン、三塩化アルミニウム、チタントリフラート、塩化ハフニウム等の無機酸が挙げられる。これらの中でも酢酸、プロピオン酸が安価であり、良好な結果を与え好ましい。酸の使用量はアセチル化合物1モルに対し、0.01〜6.0モル、好ましくは0.3〜3.5モル、より好ましくは2.0〜3.0モルの範囲である。
本反応で塩基と酸触媒とを添加する場合、用いる塩基は無水炭酸ナトリウム、水酸化リチウム、リン酸カリウム、酸化カルシウム等の無機塩基;トリエチルアミン、ピリジン、酢酸カリウム、テトラブチルアンモニウムヒドロキシド、メチルアニリン等の有機塩基が
挙げられる。好ましくはトリエチルアミン、ピリジン、無水炭酸ナトリウムであり、これらは安価且つ良好な結果を与える。上記塩基の使用量はアセチル化合物1モルに対し、0.1〜10モル量、好ましくは0.8〜8.0モル、より好ましくは2.1〜4.0モルの範囲である。
一方、塩基と共に用いる酸触媒は無水酢酸、無水安息香酸等の酸無水物;N,N’−カルボニルジイミダゾール、ジシクロヘキシルカルボジイミド等の酸アミド;酢酸クロリド、ベンゾイルクロリド、クロロスルホン酸、N,N’−ジメチルスルファモイルクロリド等の酸ハライド;ポリリン酸、四塩化チタン、三塩化アルミニウム、チタントリフラート、塩化ハフニウム等の無機酸;酢酸、プロピオン酸等の有機酸が挙げられる。好ましくは、無水酢酸、N,N’−カルボニルジイミダゾール、クロロスルホン酸、酢酸クロリドであり、より好ましくはクロロスルホン酸、酢酸クロリドである。これら酸触媒の使用量はアセチル化合物1モルに対し、0.01〜6.0モル、好ましくは0.3〜3.5モル、より好ましくは0.5〜2.0モルの範囲で使用するのがよい。
前記の縮合反応後にアンモニアまたはアンモニウム塩存在下で環化反応を行う場合、およびピリミジニウム誘導体、ピリミドン化合物またはピリミジン化合物のいずれかとアセチル化合物およびアンモニアまたはアンモニウム塩を同時添加する場合、どちらの場合でも用いるアンモニアまたはアンモニウム塩は如何なる形態のものでも使用可能である。通常はアンモニアガス、アンモニア水、塩化アンモニウム、酢酸アンモニウム、ギ酸アンモニウム、酢酸アミド、ナトリウムアミド等が用いられる。好ましくは塩化アンモニウム、酢酸アンモニウム、ギ酸アンモニウムであり、より好ましくは酢酸アンモニウムである。これらの使用量は、アセチル化合物1モルに対し1〜30モル、好ましくは2〜15モル、より好ましくは3〜8モルの範囲である。また、2種以上の異なる形態のアンモニアを混合して用いることができ、混合使用の際の混合比は任意に定めることができる。
本発明の製造方法においては、環化反応時および原料を同時に添加する場合のどちらも特に触媒を必要としないが、必要に応じて酸触媒を使用すると反応がより短時間で終了するので好ましい。酸触媒としては、いかなるものも使用できるが、硫酸、塩酸などの無機酸、p−トルエンスルホン酸、ギ酸、酢酸、プロピオン酸などの有機酸、アンバーライト、アンバーリストなどの強酸性のイオン交換樹脂などが使用され、好ましくは反応系中を弱酸性に保つことができるギ酸、酢酸、プロピオン酸であり、より好ましくは酢酸である。酸触媒の使用量はアセチル化合物1モルに対し0.001〜3.0モル、好ましくは0.005〜1.0モル、より好ましくは0.01〜0.5モルの範囲である。
本発明において、環化反応時および原料を同時に添加する場合の温度は、−80〜200℃の範囲であり、好ましくは0〜150℃、より好ましくは60〜120℃である。これらの反応は通常24時間以内で終了し、多くの場合10分〜12時間で原料の消失が確認される。
次に、ビスアセタール化合物、アクロレイン化合物、またはマロンアルデヒド化合物のうちいずれかと、ウレア化合物およびアセチル化合物とを同時に反応させる方法について述べる。
本反応では、逐次反応を行う必要はなく、原料を全て仕込んで同時に反応を行なっても目的とするピリジン誘導体を得ることができる。
同時に反応を行なう場合、ウレア化合物の使用量はビスアセタール化合物、アクロレイン化合物、またはマロンアルデヒド化合物に対してモル等量を用いてもよいが、触媒量でも反応は十分に進行する。この場合は、ピリミジニウム誘導体が発生し、更に反応してピリジン誘導体が生成すると同時にウレア化合物が再生し、再び反応に組み込まれて触媒的に作用するためである。以下に反応スキームを記す。
Figure 0004700916
本反応で用いる一般式(VII)で表わされるマロンアルデヒド化合物は多種市販されて
おり、容易に入手可能である。
本反応におけるウレア化合物の使用量は、アセチル化合物1モルに対し0.001〜10モル、好ましくは0.01〜5.0モル、より好ましくは0.008〜0.3モルの範囲である。ウレア化合物を触媒量用いる場合は、アセチル化合物1モルに対し0.001〜1モル、好ましくは0.005〜0.5モル、より好ましくは0.05〜0.3モルの範囲である。
ビスアセタール化合物、アクロレイン化合物、またはマロンアルデヒド化合物の使用量は、アセチル化合物1モルに対し0.1〜10モル、好ましくは0.5〜5.0モル、より好ましくは0.8〜2.0モルの範囲である。
アンモニアまたはアンモニウム塩の使用量は、アセチル化合物1モルに対し1〜30モル、好ましくは2〜15モル、より好ましくは3〜10モルの範囲である。
反応温度は、−80〜200℃の範囲であり、好ましくは0〜150℃、より好ましくは60〜130℃である。これらの反応は通常24時間以内で終了し、多くの場合10分〜12時間で原料の消失が確認される。
本反応では基質のみでも反応は進行するが、状況に応じてa)酸、b)塩基、c)塩基と酸触媒、のいずれかを添加してもよい。
本反応で酸を添加する場合、用いる酸は、酢酸、プロピオン酸、メタンスルホン酸、トリフルオロ酢酸、ニトロフェノール、クロロチオフェノール等の有機酸;塩酸、硫酸、リン酸、四塩化チタン、三塩化アルミニウム、チタントリフラート、塩化ハフニウム等の無機酸が挙げられる。これらの中でも酢酸、プロピオン酸が安価であり、良好な結果を与え好ましい。酸の使用量はアセチル化合物1モルに対し、0.01〜6.0モル、好ましくは0.3〜3.5モル、より好ましくは2.0〜3.0モルの範囲である。
本反応で塩基を添加する場合、用いる塩基はカリウムtert−ブトキシド、ナトリウムエトキシド等の金属アルコキシド;n−ブチルリチウム、メチルマグネシウムクロリド
などの有機金属;水素化ホウ素ナトリウム、金属ナトリウム、水酸化カリウム、酸化カルシウム等の無機塩基;トリエチルアミン、ジイソプロピルアミン、ピリジン、酢酸カリウム、テトラブチルアンモニウムヒドロキシド、メチルアニリン、1,8−ジアザビシクロ[5,4,0]ウンデカ−7−エン等の有機塩基が用いられる。好ましくはカリウムtert−ブトキシド、ナトリウムtert−ブトキシド、水素化ナトリウムであり、より好ましくはカリウムtert−ブトキシドである。上記塩基の使用量はアセチル化合物1モルに対し、0.1〜10モル、好ましくは0.8〜2.0モル、より好ましくは0.9〜
1.2モルの範囲である。
本反応で塩基と酸触媒とを添加する場合、用いる塩基は無水炭酸ナトリウム、水酸化リチウム、リン酸カリウム、酸化カルシウム等の無機塩基;トリエチルアミン、ピリジン、酢酸カリウム、テトラブチルアンモニウムヒドロキシド、メチルアニリン等の有機塩基が挙げられる。好ましくはトリエチルアミン、ピリジン、無水炭酸ナトリウムであり、これらは安価且つ良好な結果を与える。上記塩基の使用量はアセチル化合物1モルに対し、0.1〜10モル、好ましくは0.1〜3.5モル、より好ましくは0.3〜2.0モルの範囲である。
一方、塩基と共に用いる酸触媒は無水酢酸、無水安息香酸等の酸無水物;N,N’−カルボニルジイミダゾール、ジシクロヘキシルカルボジイミド等の酸アミド;酢酸クロリド、ベンゾイルクロリド、クロロスルホン酸、N,N’−ジメチルスルファモイルクロリド等の酸ハライド;ポリリン酸、四塩化チタン、三塩化アルミニウム、チタントリフラート、塩化ハフニウム等の無機酸;酢酸、プロピオン酸等の有機酸が挙げられる。好ましくは、無水酢酸、N,N’−カルボニルジイミダゾール、クロロスルホン酸、酢酸クロリド、であり、より好ましくはクロロスルホン酸、酢酸クロリドである。これら酸触媒の使用量はアセチル化合物1モルに対し、0.01〜6.0モル、好ましくは0.3〜3.5モル、より好ましくは0.5〜2.0モルの範囲で使用するのがよい。
本発明においては、すべての工程を通して反応溶媒は使用しなくても良いが、必要に応じベンゼン、トルエン、キシレン、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン等の芳香族溶媒;ピリジン、アセトニトリル、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチルピロリドン等の極性溶媒;酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチルなどのエステル系溶媒;ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ジブチルエーテル、メチルt−ブチルエーテル、テトラヒドロフラン(THFと略記する)等のエーテル系溶媒;メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、ブタノール、tert−ブタノール等のアルコール系溶媒;水等、極性、非極性を問わずいずれの有機溶媒、無機溶媒を利用し得るが、好ましくはメタノール、エタノール、イソプロピルアルコール等のアルコール系溶媒であり、より好ましくはメタノールである。また2種以上の溶媒を混合して用いることができ、混合使用の際の混合比は任意に定めることができる。上記反応溶媒の使用量はアセチル化合物に対して、1〜50倍重量の範囲で使用されるが、より好ましくは2〜30倍重量、より好ましくは3〜5倍重量の範囲である。
反応終了後、目的物であるピリジン誘導体を精製する方法としては、アルコール、へキサン、トルエンなどを用いた再結晶、シリカゲルを用いたカラム精製、減圧蒸留などが挙げられる。これらの方法は、単独又は2つ以上組み合わせて精製を行うことにより、目的物を高純度で得ることが可能である。
次に本発明を実施例により更に具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、純度の評価は高速液体クロマトグラフィー(HPLCと略記する)によった。HPLC分析条件は次の通りである。カラム:ODS−80TM、検出UV:254nm、流量:1.0ml/min、溶離液:アセトニトリル/水=50/50、バッファ−:トリエチルアミンおよび酢酸各0.1%
また、実施例1、2、7、14、15は参考例である。
(実施例1)
1,3−ジメチル−2,3−ジヒドロ−2−オキソピリミジニウム クロリド(I−1)の合成
3−ピペリジノアクロレイン69.6g(0.5mol)と1,3−ジメチルウレア48.5g(0.55mol)と35%塩酸130.2g(1.25mol)とをメタノール400mlに溶解し、50℃で2時間反応した。反応終了後10℃まで冷却し、析出した結晶を濾取し、目的物を90.1g(収率85%)得た(純度99.8%、融点174−175℃)。
Figure 0004700916
(実施例2)
1,3−ジメチル−2,3−ジヒドロ−2−オキソピリミジニウム スルフェイト(I−2)の合成
1,1,3,3−テトラメトキシプロパン82.1g(0.5mol)、1,3−ジメチルウレア39.7g(0.45mol)をメタノール400mLに溶解し、濃硫酸49.0g(0.5mol)を室温で滴下し、50℃で30分反応した。反応終了後室温まで冷却し、析出した結晶を濾取し、目的物を59.7g(収率69%)得た。(純度99.8%、融点203−205℃)
Figure 0004700916
(実施例3)
2,4’−ビピリジン(III−1)の合成
実施例1で得られた1,3−ジメチル−2,3−ジヒドロ−2−オキソピリミジニウム
クロリド14.0g(87mmol)をアセトニトリル25mlに溶解し、4−アセチルピリジン10g(83mmol)を加え、45℃以下でトリエチルアミン12.6g(125mmol)を滴下した。45℃で30分反応した後、アセトニトリルとトリエチルアミンを減圧留去し、残液に酢酸25ml(416mmol)と酢酸アンモニウム39g(454mmol)を加え、120℃で8時間反応した。反応終了後室温まで冷却し、25%水酸化ナトリウム水溶液217gで中和後、トルエン200mlで3回抽出した。有機層を濃縮後減圧で精製蒸留し、目的物を10.3g(収率80%)得た(純度99.9%、融点56−57℃)。
Figure 0004700916

(実施例4)
2,4’−ビピリジン(III−1)の合成
1,1,3,3−テトラメトキシプロパン15.0g(92mmol)と1,3−ジ(n−ブチル)ウレア20.5g(119mmol)を2−プロパノール20mlに溶解し、35%塩酸13.0g(125mmol)を添加し1時間還流した。反応液を室温まで冷却し、4−アセチルピリジン10.0g(83mmol)とピリジン7.1g(89.8mmol)を添加した。室温で30分攪拌後、反応液にギ酸19ml(416mmol)とギ酸アンモニウム31.5g(500mmol)を加え、100℃で8時間反応した。反応終了後室温まで冷却し、25%水酸化ナトリウム200g(1.2mol)で中和後、トルエン200mlで三回抽出した。有機層を濃縮後、減圧で精製蒸留し、目的物を9.9g(収率76.5%)得た。 (純度99.9% 融点55
−57℃)
Figure 0004700916
(実施例5)
5−エチル−2−シクロヘキシルピリジン(III−2)の合成
2−エチルマロンアルデヒド8.71g(87mmol)と1,3−ジフェニルウレア16.8g(79mmol)とメチルシクロヘキシルケトン10.0g(79mmol)
と酢酸11.9ml(198mmol)と酢酸アンモニウム39g(500mmol)を2−プロパノール160mlに溶解し、クロロスルホン酸5.3g(39.5mmol)を室温で滴下した。反応液を80℃で2時間反応した。反応終了後室温まで冷却し、2
5%水酸化ナトリウム水溶液200g(1.2mol)で中和後、トルエン200mlで3回抽出した。有機層を濃縮後、減圧で精製蒸留し、目的物を10.8g(収率72%)得た。(純度99.3% 融点79−81℃ )
Figure 0004700916
(実施例6)
2、4’−ビピリジン(III−1)の合成
1,1,3,3−テトラメトキシプロパン12.3g(79mmol)、1−メチル−3−フェニルウレア0.12g(0.8mmol)、4−アセチルピリジン10.8g(79mmol)、酢酸30ml(500mmol)および酢酸アンモニウム39g(500mmol)を2−プロパノール160mlに溶解し、反応液を80℃で9時間反応した。反応終了後室温まで冷却し、25%水酸化ナトリウム水溶液200g(1.2mol)で中和後、トルエン200mlで3回抽出した。有機層を濃縮後、減圧で精製蒸留し、目的物を7.8g(収率63.2%)得た。(純度99.2%、融点55−57℃)
Figure 0004700916
(実施例7)
2−シアノ−3−メチルピリジン(III−3)の合成
2−ピリミドン11.53g(120mmol)とトリエチルアミン12.14g(120mmol)をエタノール50mlに溶解し、70℃で無水酢酸11.23g(110mmol)を1時間かけて滴下した。反応液を室温まで冷却し、2−オキソブチロニトリル8.31(100mmol)と酢酸アンモニウム30.43g(400mmol)を添加し、反応液を80℃で4時間反応した。反応終了後室温まで冷却し、25%水酸化ナトリウム水溶液100g(600mmol)で中和後、トルエン40mlで2回抽出した。有機層を濃縮し、目的物を7.92g(収率67.1%)得た。(純度99.1% 融点85−86℃)
Figure 0004700916
(実施例8、9)
原料のアセチル化合物、ビスアセタール化合物、およびウレア化合物を表1に示す化合物に変更した以外は実施例6と同様の条件で、以下の化合物を合成した。
(実施例10、11)
原料のアセチル化合物、マロンアルデヒド化合物、およびウレア化合物を表1に示す化合物に変更した以外は実施例5と同様の条件で、以下の化合物を合成した。
(実施例12、13)
原料のビスアセタール化合物を表1に示すアクロレイン化合物に変更し、アセチル化合物およびウレア化合物も各々表1に示す化合物に変更した以外は実施例6と同様の条件で、以下の化合物を合成した。表1に実施例8〜13の結果を示す。
Figure 0004700916
Figure 0004700916
(実施例14)
エチル 5−シアノニコチネート(III−10)の合成
2−オキソ−1−(フェニルスルホニル)−1,2−ジヒドロピリミジン−5−カルボニトリル31.4g(120mmol)とエチル オキソアセテート10.2g(100mmol)をエタノール250mlに溶解し、70℃で2時間反応した。反応液に酢酸アンモニウム30.4g(400mmol)を添加し、90℃で4時間反応した。反応終了後室温まで冷却し、25%水酸化ナトリウム水溶液100g(600mmol)で中和後、トルエン40mlで2回抽出した。有機層を濃縮し、目的物を12.1g(収率68.7%)得た。(純度98.2% 融点58−59℃)
Figure 0004700916
(実施例15)
エチル 5−シアノニコチネート(III−10)の合成
実施例14において、2−オキソ−1−(フェニルスルホニル)−1,2−ジヒドロピリミジン−5−カルボニトリルをtert−ブチル (5−シアノピリミジン−2−イル)メチルカルバメートに変更した以外は、実施例14と同じ条件で行い、目的物を10.6g(収率60.2%)得た。(純度98.0%、融点58−59℃)
Figure 0004700916
(比較例1)
2,4’−ビピリジン(III−1)の合成
1,1,3,3−テトラメトキシプロパン14.2g(87mmol)、4−アセチルピリジン10g(83mmol)、酢酸30ml(500mmol)および酢酸アンモニウム39g(500mmol)を2−プロパノール160mlに溶解し、反応液を80℃で9時間反応した。反応終了後室温まで冷却し、25%水酸化ナトリウム水溶液200g(1.2mol)で中和後、トルエン200mlで3回抽出した。有機層を濃縮後、減圧で精製蒸留し、目的物を3.2g(収率27.6%)得た。(純度98.2%)
下記表2に、実施例3、6および比較例1の結果を比較する。
Figure 0004700916
実施例3は他のどの例よりも収率と品質が優れている。実施例6では工程を簡略化したが、十分な収率と品質で目的物を得ることが出来た。比較例1に比べても収率が高いことから本方法の優位性は明らかである。また本方法は大量に市販されている安価な化合物を出発原料としているため、他の方法よりも安価に合成出来ることは明らかである。

Claims (4)

  1. 一般式(I)で表わされるピリミジニウム誘導体と一般式(II)で表わされるアセチル化合物とアンモニアまたはアンモニウム塩とを反応させることを特徴とする一般式(III)で表わされるピリジン誘導体の製造方法。
    Figure 0004700916
    式中、
    R1は水素原子、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリ−ル基、ヒドロキシル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、カルボニルオキシ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、ホルミル基、カルボキシル基、カルボニル基、チオカルボニル基、スルホン酸基、スルホニル基、カルバモイル基、スルファモイル基、アミノ基、ウレイド基、カルボニルアミノ基、スルホニルアミノ基、ニトロ基、シアノ基、ハロゲン原子、ヘテロ環残基を表わす。
    R2はアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、カルボニル基、スルホニル基、カルバモイル基、スルファモイル基、アミノ基、ウレイド基、カルボニルアミノ基、スルホニルアミノ基、シアノ基、ヘテロ環残基を表わす。
    R3はアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、ヒドロキシル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、カルボニルオキシ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、カルボニル基、オキシカルボニル基、スルホニル基、カルバモイル基、スルファモイル基、アミノ基、ウレイド基、カルボニルアミノ基、スルホニルアミノ基、ニトロ基、シアノ基、ヘテロ環残基、ハロゲン原子を表わす。
    R4は水素原子、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、ホルミル基、カルボキシル基、カルボニル基、オキシカルボニル基、スルホン酸基、スルホニル基、カルバモイル基、スルファモイル基、シアノ基、ヘテロ環残基を表わす。
    R5は水素原子、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、ヒドロキシル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、カルボニルオキシ基、ホルミル基、カルボキシル基、カルボニル基、オキシカルボニル基、スルホニル基、アルキルチオ基、アリールチオ基、カルバモイル基、スルファモイル基、ニトロ基、シアノ基、ヘテロ環残基、ハロゲン原子を表わす。
    R4とR5とで結合して、それらが結合している炭素原子と共に非金属原子からなる環を形成してもよい。
    Yは酸素原子、硫黄原子、セレン原子、−N(R6)を表わす。
    R6は水素原子、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリ−ル基、ヒドロキシル基、カルボニル基、オキシカルボニル基、スルホニル基、カルバモイル基、スルファモイル基、アミノ基、ヘテロ環残基を表わす。
    R6はR2またはR3と結合して、それらが結合している窒素原子と共にヘテロ環を形成してもよい。
    は任意の陰イオンを表わす。
  2. 下記一般式(IV)で表わされるビスアセタール化合物または下記一般式(V)で表わされるアクロレイン化合物と下記一般式(VI)で表わされるウレア化合物とを反応させて前記一般式(I)で表わされるピリミジニウム誘導体を合成し、次いで一貫法で前記一般式(II)で表されるアセチル化合物を反応させることを特徴とする請求項1に記載のピリジン誘導体の製造方法。
    Figure 0004700916
    式中、
    R1、R2、R3、Yは前記と同じ意味を表わす。
    R7〜R10は各々独立してアルキル基を表わす。
    R7〜R10の2つの基は結合して、それらが結合している酸素原子と共に非金属原子からなる環を形成してもよい。
    R11はアルコキシ基、アリールオキシ基、ジ置換アミノ基、ヘテロ環残基を表わす。
  3. 下記一般式(IV)で表わされるビスアセタール化合物、下記一般式(V)で表わされるアクロレイン化合物、または下記一般式(VII)で表わされるマロンアルデヒド化合物のうちいずれかと、下記一般式(VI)で表わされるウレア化合物と前記一般式(II)で表されるアセチル化合物とを同時に反応させることを特徴とする請求項1に記載のピリジン誘導体の製造方法。
    Figure 0004700916
    式中、
    R1、R2、R3、Yは前記と同じ意味を表わす。
    R7〜R10は各々独立してアルキル基を表わす。
    R7〜R10の2つの基は結合して、それらが結合している炭素原子と共に非金属原子からなる環を形成してもよい。
    R11はアルコキシ基、アリールオキシ基、ジ置換アミノ基、ヘテロ環残基を表わす。
    Figure 0004700916
    式中、R1は前記と同じ意味を表わす。
  4. ウレア化合物の使用量が、アセチル化合物1モルに対して0.001〜1.0モルであることを特徴とする請求項3に記載のピリジン誘導体の製造方法
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