JP6336579B2

JP6336579B2 - ピリジン又はピラジン含有化合物

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Publication number: JP6336579B2
Application number: JP2016513962A
Authority: JP
Inventors: ウィリアムエイチ．モーザー，
Original assignee: 3M Innovative Properties Co
Current assignee: 3M Innovative Properties Co
Priority date: 2013-05-14
Filing date: 2014-04-23
Publication date: 2018-06-06
Anticipated expiration: 2034-04-23
Also published as: EP2997013A4; CN105209435A; JP2016522198A; EP2997013A1; KR20160007581A; US20160052893A1; CN105209435B; US9403780B2; WO2014186101A1

Description

発明の詳細な説明

［技術分野］
［０００１］ピリジン又はピラジン含有化合物が、それらの製造方法と共に説明される。

［概要］
［０００２］ピリジン及びピラジン含有化合物は、有機合成、超分子化学、及び材料科学の分野で価値ある材料である。窒素原子の存在は、それらの付属の孤立電子対と共に、ピリジン及びピラジンを塩基性かつ求核性にし、したがって、様々な有機変換で溶解性の高い塩基又は触媒として使用することができる。また、ピリジン及びピラジンは、有機合成のシントンとして貴重であり、高い生物活性への傾向のために、医薬品及び農薬の調製で特に有用である。また、ピリジン及びピラジンは、様々な金属及び金属イオンのキレート化におけるリガンドとしてはたらき、得られるピリジン及びピラジンの有機金属錯体は、例えば不斉有機変換の触媒として、太陽電池の色素増感剤として、有機発光ダイオードで、並びに人工光合成の分野及び関連する光生成エネルギー移行プロセスで利用される。また、ピリジン及びピラジンは、接着剤、フィルム、又は他のポリマー材料の成分として産業利用され、ここではそれらの特性は、単独で又は金属錯体としてのいずれかで、バルク材料に貴重な特質を与える。この広範な利用性のために、新規ピリジン及び／又はピラジン含有化合物を特定することが連続的に要求される。

［０００３］一態様では、ピリジン及びピラジン含有化合物及びそれらの製造方法が説明され、かかる化合物は、
（ａ）下記式で表されるビスアルキニルピラジン及びビスアルキニルピリジン：

［式中、Ｒは、Ｈ、ＣＨ_３から選択されるか、又は２つの隣接するＲ基は結合してシクロヘキサン環を形成する］、

（ｂ）下記式で表されるビスピリジン置換エラグ酸誘導体：

［式中、Ｘは、ピリジル基である］、

［式中、Ｘは、ピリジル基である］、及び

［式中、Ｘは、ピリジル基から選択される］、並びに
（ｃ）下記式で表されるピリジン置換クマリン誘導体：

［式中、（ｉ）Ｘは、４−ピリジル基であり、Ｒ”は、メチレン、エチレン、若しくはプロピレンであるか、又は
（ｉｉ）Ｘは、３−ピリジル基であり、Ｒ”は、メチレンである］、

［式中、Ｘは、４−ピリジル基であり、Ｒ”は、エチレンである］、及び

［式中、Ｘは、４−ピリジル基であり、Ｒ”は、エチレンである］から本質的になる群から選択される化合物を含む。

［０００４］上記の概要は、各実施形態を説明することを目的とするものではない。本発明の１つ以上の実施形態の詳細はまた、以下の説明に記載される。他の特徴、目的、及び利点は、説明文及び特許請求の範囲から明らかとなるであろう。

［詳細な説明］
［０００５］本明細書で使用するとき、用語
「ａ」、「ａｎ」、及び「ｔｈｅ」は互換可能に使用され、１又はそれよりも多くを意味し、
「及び／又は」は、記載される事例の一方又は両方が起こり得ることを示すために使用され、例えば、Ａ及び／又はＢは、（Ａ及びＢ）と（Ａ又はＢ）とを含む。

［０００６］本明細書においてはまた、端点による範囲の記載には、その範囲内に含まれるすべての数値が含まれる（例えば、１〜１０には、１．４、１．９、２．３３、５．７５、９．９８等が含まれる）。

［０００７］本明細書においてはまた、「少なくとも１」の記載には、１以上のすべての数値が含まれる（例えば、少なくとも２、少なくとも４、少なくとも６、少なくとも８、少なくとも１０、少なくとも２５、少なくとも５０、少なくとも１００等）。

［０００８］本開示では、ピリジン又はピラジン環のいずれかを含む３つの群の化合物が、それらの製造方法に基づいて開示される。これらの群は、（ａ）ビスアルキニルピラジン及びビスアルキニルピリジン、（ｂ）ビスピリジン置換エラグ酸誘導体、及び（ｃ）ピリジン置換クマリン誘導体に分けられる。

［０００９］ビスアルキニルピラジン及びビスアルキニルピリジン
本開示では、２つのアルキニル基（すなわち、２個の炭素原子間の三重結合）を含む化合物、及びピリジン又はピラジン基は、以下の反応で示されるように、ビスクロロ前駆体から調製され得る。

［００１０］上記の反応では、ビスクロロ前駆体は、薗頭反応として知られる反応であり、塩基性条件下で触媒の存在下でアルキニル末端化合物と反応する。

［００１１］本開示では、ビスクロロ前駆体は、２，６−ジクロロピラジン、２，６−ジクロロピリジン、又は３，５−ジクロロピリジンから選択され得る。

［００１２］本開示では、アルキニル末端化合物は、例えばプロパルギルアルコールを含む２〜１０個の炭素原子を含むアルキニル末端アルコール、２−メチル−３−ブチン−２−オール、１−エチニル−１−シクロヘキサノール、３−ブチン−１−オールから選択しされてよい。

［００１３］ビスアルキニルピラジン又はビスアルキニルピリジンを生成するためのアルキニル末端化合物に対するビスクロロ前駆体の割合は、少なくとも２：１、又は更には３：１であるべきである。好ましくは、薗頭カップリング反応においては過剰のアルキニル末端化合物が存在する。

［００１４］上記に説明される反応は、過剰の塩基の添加により、塩基性ｐＨ条件下で行われる。塩基の例は、トリエチルアミン、ジイソプロピルアミン、Ｎ，Ｎ−ジイソプロピルエチルアミン、及び炭酸セシウムを含む。

［００１５］また、反応は、１種類以上の触媒の存在下で行われる。かかる触媒は、パラジウム及び銅を含む。パラジウム触媒の例は、ビス（トリフェニルホスフィン）パラジウム（ＩＩ）ジクロリド、１，１’−ビス（ジフェニルホスフィノ）フェロセンパラジウム（ＩＩ）ジクロリド、及びテトラキス（トリフェニルホスフィン）パラジウム（０）を含む。銅触媒の例は、ヨウ化銅（Ｉ）を含む。一実施形態では、１種類の触媒が使用され、別の実施形態では、１種類を超える触媒が使用される。典型的に、触媒は、５モル％、２．５モル％、１モル％、又は更には０．５モル％以下等の少量で添加される。

［００１６］反応を促進するために、溶媒、典型的に極性非プロトン溶媒系が使用されるが、しかしながら、極性プロトン性溶媒もまた使用されてきた。例示的な溶媒には、テトラヒドロフラン、ジエチルエーテル、メチルｔｅｒｔ−ブチルエーテル、ジメチルホルムアミド、及びアセトニトリルが挙げられる。

［００１７］一実施形態では、ビスクロロ前駆体とアルキニル末端化合物との間の反応は、最低で室温、２５、３０又は更には３５℃から最高で９０、１００又は更には１５０℃の間の温度で行ってよい。

［００１８］最終反応生成物は、残留触媒、触媒副産物、塩基、及び存在する他の塩から分離されなければならない。かかる技術は当該分野において既知である。典型的に、これは、珪藻土（セライト）等の固定相を通した反応混合物のろ過、及び／又は水相での反応混合物の洗浄により達成される。減圧下での溶媒及び／又は他の揮発性成分の除去に際して、反応生成物は任意に、シリカゲルクロマトグラフィー及び／又は適切な溶媒からの結晶化により精製することができる。

［００１９］上記の反応に従って製造される例示的な化合物には、

が挙げられ、
式中、Ｒは、Ｈ又はＣ１〜Ｃ４アルキル基から選択されるか、又は２つの隣接するＲ基は結合してシクロヘキサン環を形成し、芳香環は、１又は２個の窒素原子を含む。特定のピラジン含有化合物は、例えば

を含む。

特定のピリジン含有化合物は、

を含む。

［００２０］ビスピリジン置換エラグ酸誘導体
［００２１］本開示では、２つのピリジン基（すなわち、Ｃ５Ｈ５Ｎ）を含む化合物は、以下の反応で示されるように、エラグ酸から調製される。

上記の反応では、エラグ酸は、第１級アミン置換ピリジン化合物（ＸＲＮＨ_２）と反応してビスピリジン誘導体を形成する。

［００２２］本開示では、エラグ酸、及び／又は代替としてエラグ酸の塩若しくは水和形態を使用してよい。

［００２３］本明細書で使用される場合、ＸＲＮＨ_２は第１級アミン置換ピリジン化合物を表し、式中、Ｒは、結合又はＣ１〜Ｃ４アルキレン基である。ピリジンは、２−、３−、又は４−ピリジル基であってよい。例示的な第１級アミン置換ピリジン化合物には、２−（アミノメチル）ピリジン、３−（アミノメチル）ピリジン、４−（アミノメチル）ピリジン、２−（２−アミノエチル）ピリジン、３−（２−アミノエチル）ピリジン、４−（２−アミノエチル）ピリジン、３−（２−ピリジル）−１−プロパンアミン、３−（３−ピリジル）−１−プロパンアミン、及び３−（４−ピリジル）−１−プロパンアミンが挙げられる。

［００２４］ビスピリジン置換エラグ酸誘導体を生成するための第１級アミン置換ピリジン化合物に対するエラグ酸の割合は、少なくとも２：１、又は更には３：１である。好ましくは、付加反応においては過剰の第１級アミン置換ピリジン化合物が存在する。

［００２５］反応を促進するために、溶媒、具体的には極性非プロトン溶媒系が使用される。例示的な溶媒には、テトラヒドロフラン、メチルｔｅｒｔ−ブチルエーテル、ジメチルホルムアミド、及びアセトニトリルが挙げられる。

［００２６］一実施形態では、第１級アミン置換ピリジン化合物とエラグ酸との間の反応は、室温より高い温度で行われる。典型的に、溶媒の還流温度で、例えば、最低で室温、２５、３０又は更には３５℃から最高で９０、１００又は１５０℃の間の温度が使用される。

［００２７］反応を促進するために、一実施形態では、触媒を添加してもよい。触媒は、任意の所与の温度での反応速度を増大させるか、又は反応がより低い温度で行われることを可能にし得る。例示的な触媒には、４−ジメチルアミノピリジン及び１，４−ジアザビシクロ［２．２．２］オクタンが挙げられる。添加される触媒の量は、１０モル％、５モル％、又は更には２モル％以下であってよい。

［００２８］一実施形態では、得られる生成物は、ろ過により回収され、溶媒で洗浄され得る。

［００２９］上記の反応に従って製造される例示的な化合物には、

が挙げられ、
式中、Ｘは、ピリジル基（２−、３−、又は４−ピリジル基）から選択される。

［００３０］ピリジン置換クマリン誘導体
［００３１］本開示では、ピリジン基（すなわち、Ｃ５Ｈ５Ｎ）を含む化合物は、以下の反応で示されるように、クマリン環の開環反応から調製される。

上記の反応では、クマリンは、第１級アミン置換ピリジン化合物と反応してピリジン置換クマリン誘導体を形成する。

［００３２］クマリン出発物質は、４−メチルエスクレチン、クマリン、ジヒドロクマリン、及び７，８−ジヒドロキシ−４−メチルクマリンを含む。

［００３３］本明細書で使用される場合、ＸＲＮＨ_２は、第１級アミン置換ピリジン化合物を表し、式中、Ｒは、結合又はＣ１〜Ｃ４アルキレン基である。本開示では、第１級アミン置換ピリジン化合物は、２−（アミノメチル）ピリジン、３−（アミノメチル）ピリジン、４−（アミノメチル）ピリジン、２−（２−アミノエチル）ピリジン、３−（２−アミノエチル）ピリジン、４−（２−アミノエチル）ピリジン、３−（２−ピリジル）−１−プロパンアミン、３−（３−ピリジル）−１−プロパンアミン、及び３−（４−ピリジル）−１−プロパンアミンから選択されてよい。

［００３４］ピリジン置換クマリン誘導体を生成するための第１級アミン置換ピリジン化合物に対するクマリンの割合は、少なくとも１：１、又は更には１．５：１であるべきである。好ましくは、付加反応においては過剰の第１級アミン置換ピリジン化合物が存在する。

［００３５］反応を促進するために、溶媒、具体的には極性非プロトン溶媒系が使用される。例示的な溶媒には、テトラヒドロフラン、メチルｔｅｒｔ−ブチルエーテル、ジメチルホルムアミド、及びアセトニトリルが挙げられる。

［００３６］一実施形態では、第１級アミン置換ピリジン化合物とクマリンとの間の反応は、室温より高い温度で行われる。典型的に、使用される溶媒の還流温度、例えば、最低で室温、２５、３０又は更には３５℃から最高で９０、１００又は更には１５０℃の間の温度が使用される。

［００３７］反応を促進するために、触媒を添加してもよい。触媒は、任意の所与の温度での反応速度を増大させるか、又は反応がより低い温度で行われることを可能にし得る。例示的な触媒には、４−ジメチルアミノピリジン及び１，４−ジアザビシクロ［２．２．２］オクタンが挙げられる。添加される触媒の量は、１０モル％、５モル％、又は更には２モル％以下であってよい。

［００３８］上記の反応に従って製造される例示的な化合物には、

［式中、（ｉ）Ｘは、４−ピリジル基であり、Ｒは、メチレン、エチレン、若しくはプロピレンであるか、又は（ｉｉ）Ｘは、３−ピリジル基であり、Ｒは、メチレンである］、

［式中、Ｘは、４−ピリジル基であり、Ｒは、エチレンである］、及び

［式中、Ｘは、４−ピリジル基であり、Ｒは、エチレンである］を含む。

［００３９］一実施形態では、本明細書で開示される化合物は出発物質として使用してもよく、又は２０１３年５月１４日出願の米国特許出願第６１／８２３１１１号で開示されるエポキシ接着剤及びエポキシ粉末コーティング等の組成物中で使用してもよく、当該開示は、本明細書においてその全体が参照により組み込まれる。

［００４０］本開示の利点及び実施形態を以降の実施例によって更に説明するが、これら実施例において列挙される特定の材料及びそれらの量、並びに他の条件及び詳細は、本発明を不当に制限するものと解釈されるべきではない。これらの実施例では、すべての百分率、割合、及び比率は、特に指示しない限り重量による。

［００４１］別途記載されるか、又は明らかでない限り、すべての材料は市販（例えばＳｉｇｍａ−ＡｌｄｒｉｃｈＣｈｅｍｉｃａｌＣｏｍｐａｎｙ（Ｍｉｌｗａｕｋｅｅ，ＷＩ）より）されているものか、又は当業者に既知のものである。

［００４２］次の略語が、以下の実施例で使用される：ｇ＝グラム、ｋｇ＝キログラム、ｍｉｎ＝分、ｍｏｌ＝モル、ｃｍ＝センチメートル、ｍｍ＝ミリメートル、ｍＬ＝ミリリットル、Ｌ＝リットル、ｐｓｉ＝平方インチ当たりの圧力、ＭＰａ＝メガパスカル、及びｗｔ＝重量。

［００４３］ＮＭＲ：核磁気共鳴スペクトル（プロトン−１ＨＮＭＲ）を解析し、ＮＭＲ分光器（ＵｌｔｒａＳｈｉｅｌｄ（商標）Ｐｌｕｓ５００ＭＨｚＮＭＲ分光器、ＢｒｕｋｅｒＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（Ｂｉｌｌｅｒｉｃａ，ＭＡ））を用いて記録した。

［００４４］ビスアルキニルピラジンの調製

［００４５］５００ｍＬの３頚丸底フラスコに還流冷却器、同圧滴下ロート、及びマグネチックスターラーバーを装備した。２，６−ジクロロピラジン（１４．０ｇ、９４．０ｍｍｏｌ）、３−ブチン−１−オール（１６．５ｇ、２３５ｍｍｏｌ）、トリエチルアミン（３９．４ｍＬ、２８２ｍｍｏｌ）、及び２００ｍＬアセトニトリルをこのフラスコに添加し、得られた溶液を数サイクルの排気／窒素逆流を用いて脱気した。ヨウ化銅（１．８０ｇ、９．４０ｍｍｏｌ）及びビス（トリフェニルホスフィン）パラジウム（ＩＩ）ジクロリド（１．６５ｇ、２．３５ｍｍｏｌ）をこの溶液に添加し、脱気操作を繰り返した。反応混合物を還流で、一晩窒素気体下で激しく撹拌しながら加熱した。シリカゲルを反応混合物に添加し、揮発性成分を減圧下で蒸発させた。吸着した物質をシリカゲルフィルターカラム上にロードし、酢酸エチルで溶離して、生成物（１１．６ｇ、理論収率の５７％）を黄色固体として得た。１ＨＮＭＲ（５００ＭＨｚ，ＣＤＣｌ_３）：δ ８．５１（ｓ，２Ｈ），３．９１（ｑ，Ｊ＝６．４Ｈｚ，４Ｈ），３．５６（ｔ，Ｊ＝６．４Ｈｚ，２Ｈ），２．７７（ｔ，Ｊ＝６．４Ｈｚ，２Ｈ）。

［００４６］エラグ酸付加物の調製

［００４７］マグネチックスターラーバーを装備した２５０ｍＬの丸底フラスコに、エラグ酸（９．０７ｇ、３０．０ｍｍｏｌ）及びテトラヒドロフラン（４０ｍＬ）を添加した。テトラヒドロフラン（２０ｍＬ）中の４−（２−アミノエチル）ピリジン（７．３３ｇ、６０．０ｍｍｏｌ）の溶液をピペットにより添加し、得られた混合物を還流で一晩、激しく撹拌しながら加熱した。環境温度まで冷却した後、沈殿した生成物を、ろ過、追加のテトラヒドロフランでの洗浄により回収した。真空下での乾燥により、生成物（１３．５ｇ、理論収率の８３％）を黄褐色固体として得た。１ＨＮＭＲ（５００ＭＨｚ，ｄ_６−ＤＭＳＯ）：δ ８．５０（ｄ，Ｊ＝５．８Ｈｚ，４Ｈ），７．２９（ｄ，Ｊ＝５．８Ｈｚ，４Ｈ），７．２０（ｓ，２Ｈ），３．０７（ｍ，４Ｈ），２．８４（ｍ，４Ｈ）。

［００４８］クマリン誘導体の調製

［００４９］マグネチックスターラーバーを装備した２５０ｍＬの丸底フラスコに、７，８−ジヒドロキシ−４−メチルクマリン（３．６４ｇ、２０．０ｍｍｏｌ）及びテトラヒドロフラン（３０ｍＬ）を添加した。テトラヒドロフラン（２０ｍＬ）中の４−（２−アミノエチル）ピリジン（２．４４ｇ、２０．０ｍｍｏｌ）の溶液をピペットにより添加し、得られた混合物を還流で一晩、激しく撹拌しながら加熱した。テトラヒドロフランの大部分を減圧下で蒸発させて、濃い橙色油状物を得た。１：１酢酸エチル／ジクロロメタン溶液（１００ｍＬ）を添加し、得られた混合物を還流で激しく撹拌しながら加熱した。形成した黄色沈殿物をろ過により回収し、真空下で乾燥させて、生成物（４．５６ｇ、理論収率の７５％）を得た。１ＨＮＭＲ（５００ＭＨｚ，ｄ_６−ＤＭＳＯ）：δ ８．４６（ｄｄ，Ｊ１＝１．６Ｈｚ，Ｊ２＝４．４Ｈｚ，２Ｈ），７．２５（ｄｄ，Ｊ１＝１．６Ｈｚ，Ｊ２＝４．４Ｈｚ，２Ｈ），７．０５（ｄ，Ｊ＝８．６Ｈｚ，１Ｈ），６．７７（ｄ，Ｊ＝８．６Ｈｚ，１Ｈ），６．０７（ｄ，Ｊ＝１．０Ｈｚ，１Ｈ），２．８７（ｔ，Ｊ＝７．４Ｈｚ，２Ｈ），２．７２（ｔ，Ｊ＝７．４Ｈｚ，２Ｈ），２．３５（ｄ，Ｊ＝１．０Ｈｚ，３Ｈ）。

［００５０］本発明の範囲及び趣旨から逸脱することなく、本発明の予測可能な修正及び変更が当業者には自明であろう。本発明は、説明を目的として本出願に記載される実施形態に限定されるべきものではない。

Claims

（ａ）下記式で表されるビスアルキニルピラジン及びビスアルキニルピリジン：

［式中、Ｒは、Ｈ、ＣＨ_３から選択されるか、又は２つの隣接するＲ基は結合してシクロヘキサン環を形成する］、

［式中、Ｒは、Ｈ、ＣＨ_３から選択されるか、又は２つの隣接するＲ基は結合してシクロヘキサン環を形成する］、

から本質的になる群から選択される化合物を含む、組成物。