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KR100592699B1 - 치환된 비피리딜 유도체의 촉매적 제조방법 - Google Patents

치환된 비피리딜 유도체의 촉매적 제조방법 Download PDF

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KR100592699B1
KR100592699B1 KR1020007012015A KR20007012015A KR100592699B1 KR 100592699 B1 KR100592699 B1 KR 100592699B1 KR 1020007012015 A KR1020007012015 A KR 1020007012015A KR 20007012015 A KR20007012015 A KR 20007012015A KR 100592699 B1 KR100592699 B1 KR 100592699B1
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메르크 파텐트 게엠베하
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Abstract

본 발명은 화학식 Ⅲ의 피리딘 하나 이상을 알콜, 염기, 팔라듐 촉매 및 임의로 하나 이상의 추가의 용매의 존재하에 물 속에서 0 내지 200℃의 온도에서 반응시킴으로써 비피리딜을 제조하는 방법에 관한 것이다.
화학식 Ⅲ
Figure 112004016990980-pct00021
위의 화학식 Ⅲ에서,
S', S'', S''', S'''' 및 S'''''은 서로 독립적으로 동일하거나 상이하며, 수소, (C1-C18)-알킬, 알콕시-(C1-C18), 아실옥시-(C1-C18), 아릴옥시-(C1-C18), 퍼플루오로아실옥시-(C1-C8), NO2, (C1-C18)-아릴, (C1-C18)-헤테로아릴, 할로겐, 하이드록실, 니트로, 니트로소, CN, COOH, CHO, PO3H2, SO3H, SO2R, SOR, NH2, NH-알킬-(C1-C18), NH-알킬2-(C1-C18), 보호된 아민, CF3, NHCO-알킬-(C1-C4), N-알킬-(C1-C4)-CO-알킬-(C1-C4), COO-알킬-(C1-C18), CONH2, CO-알킬(C1-C18), NHCOH, NHCOO-알킬-(C1-C4), CO-(C1-C18)-아릴, COO-(C1-C18)-아릴, CHCH-CO2-알킬-(C1-C18), CHCHCO2H, PO-페닐2, PO-알킬2-(C1-C4), (COO-)n(양이온)n+, (PO3 2-)n(양이온)2 n+, (SO3 -)n(양이온)n+ 및/또는 (O-)n(양이온)n+이고, S', S'', S''', S'''' 및 S''''' 의 치환체 중의 하나 이상은 클로라이드, 브로마이드 또는 요오다이드이고,
S', S'', S''', S'''' 및/또는 S'''''은 임의로 함께 하나 이상의 지방족 및/또는 방향족 환을 형성하고/거나, 임의로 S', S'', S''', S'''' 및/또는 S''''' 은 화학식 Ⅲ의 하나 이상의 추가의 피리딘에 브릿지를 형성하고/거나, 나머지 S', S'', S''', S'''' 및/또는 S'''''은 임의로 위에서 정의한 바와 같고,　S', S'', S''', S'''' 및/또는 S'''''에 대해 위에서　정의한 바와 같은 라디칼 하나 이상에 의해 치환된다.
비피리딜, 촉매, 팔라듐, 염기, 착체

Description

치환된 비피리딜 유도체의 촉매적 제조방법{Method for the catalytic production of substituted bipyridyl derivatives}
본 발명은 치환된 할로피리딘 유도체를 팔라듐 촉매의 존재하에 염기 및 환원제를 사용하여 전환시킴으로써 치환된 비피리딜 유도체를 촉매적으로 제조하는 개선된 방법에 관한 것이다.
비피리딜의 경우 다음의 반응식을 따르는 이러한 방법은, 아래에 열거한 문헌에 기재되어 있으며, 클로로피리딘과의 반응으로는 종종 낮은 수율이 수득되고, 브로모피리딘 및 요오도피리딘을 사용하면 높은 수율이 수득되나, 이는 상당히 고가여서 공업적으로 덜 흥미롭다.
Figure 112000022702726-pct00001
지금까지 공지된 방법은 비용적 및/또는 생태학적 단점을 지닌다.
문헌에는 이의 유도체를 포함하여 종종 비피리딘으로도 언급되는 비피리딜은, 예를 들면, 공업적 및 의약적 중간체로서, 분석 시약으로서 또는 촉매적 활성을 갖는 금속 착체의 합성용 리간드로서 중요하다. 비피리딜 금속 착체, 특히 루테늄 착체의 용도는 반도체 표면 감광용 광증감제, 태양 전지용 광촉매, 예를 들 면, WO 제91/16719호 또는 EP-A 제0 333 641호에 기재된 바와 같이, 특히 광전지 또는 광전기화학 전지용 광촉매, 및 광 유도된 전기분해용 광촉매로서의 용도로 인하여 특히 중요하다.
할로피리딘으로부터의 치환된 비피리딘 합성은 통상적으로 단지 금속 화합물을 화학량론적 양으로 사용하는 경우에만 선행 기술에 따라 우수한 수율로 발생된다. 이러한 금속 화합물이 촉매량 사용되는 경우, 수율은 대조적으로 대부분의 경우 낮고, 브로모피리딘 또는 요오도피리딘이 개시제 물질로 사용된다.
티코(Tiecco) 및 테스타페리(Testaferri)의 문헌(참조: Synthesis 1984, page 736 이하)에는 50℃에서 용매로서의 디메틸포름아미드 중에서 원소의 화학량론적 양의 염화아연, 염화니켈 및 트리페닐포스핀 4당량을 사용하여 비피리딜 유도체를 합성하는 방법이 기재되어 있다. 당해 방법을 사용하면, 예를 들면, 염화아연(Ⅱ) 1당량과 염화니켈(Ⅱ) 1당량을 사용하여 3-브로모-2-메톡시피리딘을 75%의 수율로 부산물로서 전환시킬 수 있다. 촉매로서 활성탄 상에 팔라듐이, 또는 구리가 사용되는 두 가지 비교 실험에서, 생성물 3,3'-디메톡시-2,2'-비피리딜은 단지 18% 또는 23%의 수율로 수득할 수 있을 뿐이며; 실험 조건은 문헌(참조: Synthesis 1978, page 537 이하)에 기재되어 있다. 염화니켈(Ⅱ)을 촉매량 사용하는 경우, 문헌(참조: Zembayashi et al., Tetrahedron Lett. 1977, page 4089 이하)에 공지된 바와 같이, 탈할로겐화 개시제 물질이 주로 수득되고, 목적하는 생성물은 낮은 수율로만 수득된다.
티코 및 테스타페리에 의해 기재된 방법을 사용하면, 클로로피리딘을 전환시키는 것도 가능하지만, 동시에 다량의 중금속 또한 생성되어, 이로 인해 당해 방법은 생태학적으로나 경제적으로 관심을 끌지 못하게 된다. 예를 들면, 2-클로로-5-메톡시피리딘은 부산물로서 염화아연(Ⅱ) 1당량과 염화니켈(Ⅱ) 1당량을 사용하여 5,5'-디메톡시-3,3'-비피리딜로 88%의 수율로 전환된다.
DE-A 제39 21 025호에서, 랑갈스(Langhals)는 티코와 테스타페리에 의해 기재된 반응이 또한 유리 페놀성 하이드록실 그룹의 존재하에 수행될 수도 있다고 기재하였다. 동시에 랑갈스는 반응에서 부산물로서 생성된 수산화아연이 실시예에서 3,3'-디하이드록시-2,2'-비피리딜과 3,3'-디하이드록시-2,2'-비퀴놀린의 합성을 위해 오로지 힘들게 분리할 수 있을 뿐이라고 기재하였다.
뉴케임(Newcame)의 문헌[참조: J. Inorg. Nucl. Chem. 1981, Vol. 43, page 1529 이하]에는 메틸 치환된 브로모피콜린을 2상 시스템에서 환원제로서 포름산나트륨의 존재하에 활성탄 상의 팔라듐 및 상 전이제에 의한 촉매 작용으로 상응하는 비피리딜로 전환시키는 방법이 기재되어 있다. 당해 방법을 사용하면, 예를 들면, 2-브로모-6-메틸피리딘(=2-브로모-6-피콜린)을 3,3'-디메틸-2,2'-비피리딜로 59%의 수율로 전환시킬 수 있다. 당해 방법의 단점은 팔라듐 이외에도 반드시 조촉매로서 상 전이제를 사용해야 한다는 점이다. 게다가, 통상적으로 알킬 그룹에 의해 치환되는 브로모피리딘만이 이러한 방법에 대한 개시제 물질로서 통상적으로 사용된다.
판타(Fanta)의 문헌[참조: Synthesis 1974, page 9 이하]에 기재된 전통적인 울만(Ullmann) 반응에는 지극히 격렬한 반응 조건 및 환원제로서 화학량론적 양의 구리를 사용할 필요가 있다. 대부분의 경우, 이는 목적하는 비피리딜 또는 이의 유도체를 적은 수율로만 생성한다. 판타에 따르면, 울만 반응은 아미노, 하이드록실 및/또는 유리 카복실 그룹에 의해 치환된 비피리딜의 합성에 사용될 수 없다.
화학식 Ⅱa의 카복시 치환된 비피리딜의 합성은 현재 특정한 문제를 나타낸다.
Figure 112000022702726-pct00002
이러한 종류의 물질은 통상적으로 예를 들면, 문헌[참조: Bruce, Liquid Crystal, 1996, Vol. 20, pages 183-193]에 기재된 바와 같이, 입수가 용이한 디메틸 치환된 비피리딜을 과망간산칼륨을 사용하여 산화시킴으로써 수득한다.
DE-A 제24 50 100호에서, 쇼(Shaw)는 비피리딜과 알킬, 아미노, 시아노 및/또는 카복실 그룹에 의해 치환된 비피리딜 또한 상응하는 피리딘으로부터 전기화학적 방법에 의하여 단지 50%의 수율로만 입수할 수 있다고 기재하였다. 대다수의 부산물로 인해 공업적이면서, 생태학적으로나 경제적으로 흥미롭게 실현될 수는 없었다. 쇼는 동시에 비피리딜의 기타의 공지된 제조방법의 경우, 피리딘의 금속 유도체, 특히 나트륨 유도체가 종종 중간체로서 생성되어야 하며, 이는 이러한 방법에 의한 비피리딜의 제조가 위험하고 상대적으로 고가라는 것을 의미한다.
문헌[참조: Badger and Sasse, J. Chem. Soc. 1956, page 616 이하]에는 니코틴산 50g을 니켈 합금 125g으로부터 제조한 활성화 니켈을 사용하여 단지 1g의 커플링된 생성물로 전환시키는 방법이 기재되어 있다. 이 방법은 저수율로 인하여 이러한 종류의 물질의 합성에 흥미롭지 못하다.
US-A 제3,767,652호에는 2,2'-비스(3-피리디놀)을 산화제로서 화학량론적 양의 이산화납을 사용하여 상응하는 피리디놀의 산화적 커플링에 의하여 35% 이하의 저수율로 제조할 수 있다고 교시되어 있다. 이 방법은 화학량론적 납 염을 사용함으로 인하여 생태학적으로 허용될 수 없다.
치환되지 않은 비피리딜의 합성은 DE-A 제22 30 562호에 따라, 물, 환원 작용을 하는 첨가제(예: 하이드록실아민 또는 하이드라진), 염기(예: 수산화칼륨) 및 지지된 팔라듐의 존재하에 메탄올 중의 클로로피리딘 또는 브로모피리딘을 전환시킴으로써 65% 이하의 수율로 발생된다. 불활성 치환체로서 공개된 명세서에 언급된 치환체로서 알킬 그룹을 함유하는 비피리딜의 합성이 가능하나, 기재된 방법에 따르면 26% 이하의 수율에 불과하다. 이 방법의 큰 단점은 탈할로겐화 피리딘으로의 높은 전환율로, 68%에 이를 수 있다. 탈할로겐화는 반응 매질 중의 다량의 물에 의해 촉진되는 것으로 나타났다.
EP-A 제0 206 543호에는 일산화탄소 0.2 내지 3MPa, 알칼리성 매질 및 지지된 팔라듐 촉매의 존재하에 할로피리딘을 전환시킴으로써 비피리딜을 합성하는 방법이 기재되어 있다. 그러나, 일산화탄소의 사용은, 이러한 매우 독성인 기체를 취급하기 위한 까다로운 안정성 필요조건의 관점에서 공업적으로 실현하기에 비경제적이다.
이제까지 치환된 비피리딜의 합성방법은 생태학적으로 크게 영향을 미치는 경우에만 우수한 수율로 수행될 수 있었기 때문에, 치환된 비피리딜, 특히 카복시 치환된 비피리딜을 생태학적이고 공업적 규모로 수행하기에 간단한 방법으로 높은 수율 및 순도로 수득할 수 있게 하는 방법에 대한 요구가 절실했다. 목적은 이러한 방법을 개발하는 것이었다.
본 발명의 목적은 화학식 Ⅲ의 피리딘 하나 이상을 알콜, 염기, 팔라듐 촉매 및 임의로 하나 이상의 추가의 용매의 존재하에 물 속에서 0 내지 200℃의 온도에서 전환시켜 비피리딜을 제조하는 방법에 의해 달성된다.
Figure 112004016990980-pct00019
위의 화학식 Ⅲ에서,
S', S'', S''', S'''' 및 S'''''은 서로 독립적으로 동일하거나 상이하며, 수소, (C1-C18)-알킬, 알콕시-(C1-C18), 아실옥시-(C1-C18), 아릴옥시-(C1-C18), 퍼플루오로아실옥시-(C1-C8), NO2, (C1-C18)-아릴, (C1-C18)-헤테로아릴, 할로겐, 하이드록실, 니트로, 니트로소, CN, COOH, CHO, PO3H2, SO3H, SO2R, SOR, NH2, NH-알킬-(C1-C18), N-알킬2-(C1-C18), 보호된 아민, CF3, NHCO-알킬-(C1-C4), N-알킬-(C1-C4)-CO-알킬-(C1-C4), COO-알킬-(C1-C18), CONH2, CO-알킬-(C1-C18), NHCOH, NHCOO-알킬-(C1-C4), CO-(C1-C18)-아릴, COO-(C1-C18)-아릴, CHCH-CO2-알킬-(C1-C18), CHCHCO2H, PO-페닐2, PO-알킬2-(C1-C4), (COO-)n(양이온)n+, (PO3 2-)n(양이온)2 n+, (SO3 -)n(양이온)n+ 및/또는 (O-)n(양이온)n+[여기서, 양이온은 알칼리 금속(Li, Na, K, Rb, Cs), 알칼리 토금속(Be, Mg, Ca, Sr, Ba), NR2H2, NR3H, NRH3, NR4, NH4, PR2H2, PR3H, PRH3, PR4 및/또는 PH4이고, R은 서로 독립적으로 동일하거나 상이하며, (C1-C18)-아릴 및/또는 (C1-C18)-알킬이다]이고, S', S'', S''', S'''' 및 S''''' 의 치환체들 중의 하나 이상은 클로라이드, 브로마이드 또는 요오다이드이고,
임의로 S', S'', S''', S'''' 및/또는 S'''''은 서로 중에서 함께 하나 이상의 지방족 및/또는 방향족 환을 형성하고/거나, 임의로 S', S'', S''', S'''' 및/또는 S''''' 은 화학식 Ⅲ의 하나 이상의 추가의 피리딘에 브릿지를 형성하고/거나, 임의로 라디칼 S', S'', S''', S'''' 및/또는 S'''''은 위에서 정의한 바와 같고,　S', S'', S''', S'''' 및/또는 S'''''에 대해 위에서　정의한 바와 같은 라디칼 하나 이상에 의해 치환된다.
특히 바람직하게는，S', S'', S''', S'''' 및 S'''''은 서로 독립적으로 동일하거나 상이하며, 수소, 메틸, 에틸, 이소프로필, 메톡시, 아세톡시, 트리플루오로아세톡시, 트리플루오로메틸, O-페닐, 페닐, 불소, OH, 니트로, 니트로소, NO2, CN, COOH, CHO, PO3H2, SO3H, NH2, NH-알킬-(C1-C8), N-알킬2-(C1-C8), NHCO-알킬-(C1-C4), N-알킬-(C1-C4)-CO-알킬-(C1-C4), CONH2, CO-알킬-(C1-C8), NHCOH, CO-페닐, CHCHCO2H, PO-페닐2, PO-알킬2-(C1-C4), (COO-)n(양이온)n+, (PO3 2-)n(양이온)2 n+, (SO3 -)n(양이온)n+　및／또는（O-)n(양이온)n+[여기서, 양이온은 Na, K, NR4 및/또는 PR4이고, R은 서로 독립적으로 동일하거나 상이하며, (C1-C18)-아릴 및/또는 (C1-C18)-알킬이다]이고, S', S'', S''', S'''' 및 S''''' 의 치환체들 중의 하나 이상은 OH, COOH, PO3H2 또는 SO3H, (COO-)n(양이온)n+, (PO3 2-)n(양이온)2 n+, (SO3 -)n(양이온)n+ 및/또는 (O-)n(양이온)n+ 와 같은 반응성(non-inert) 치환체[여기서, 양이온은 Na, K, NR4 및/또는 PR4이고, R은 서로 독립적으로 동일하거나 상이하며, (C1-C18)-아릴 및/또는 (C1-C18)-알킬이다]이고, S', S'', S''', S'''' 및 S''''' 의 치환체들 중의　하나 이상은 염소, 브롬 또는 요오드이고, 임의로 S', S'', S''', S'''' 및/또는 S'''''은 서로 중에서 함께 하나 이상의 지방족 및/또는 방향족 환을 형성하고/거나, 임의로 S', S'', S''', S'''' 및/또는 S''''' 은 화학식 Ⅲ의 하나 이상의 추가의 피리딘에 브릿지를 형성하고/거나, 임의로 라디칼 S', S'', S''', S'''' 및/또는 S'''''은 위에서 정의한 바와 같고, S', S'', S''', S'''' 및/또는 S'''''에 대해 위에서 정의한 바와 같은 라디칼 하나 이상에 의해 치환된다.
본 발명의 방법은 화학식 Ⅶ의 2-할로피리딘, 화학식 Ⅷ의 3-할로피리딘 또는 화학식 Ⅸ의 4-할로피리딘을 알콜, 염기, 팔라듐 촉매 및 임의로 하나 이상의 추가의 용매의 존재하에 물 속에서 0 내지 200℃에서 전환시킴으로써 화학식 Ⅳ의 대칭 2,2'-비피리딜, 화학식 Ⅴ의 대칭 3,3'-비피리딜 또는 화학식 Ⅵ의 대칭 4,4'-비피리딜을 제조하는 데도 매우 적합하다.
Figure 112000022702726-pct00004
Figure 112000022702726-pct00005
Figure 112000022702726-pct00006
Figure 112000022702726-pct00007
Figure 112000022702726-pct00008
Figure 112000022702726-pct00009
위의 화학식 Ⅳ 내지 Ⅸ에서,
R1 내지 R4는 서로 독립적으로 수소, (C1-C18)-알킬, 알콕시-(C1-C18 ), 아실옥시-(C1-C18), 아릴옥시(C1-C18), (C1-C18)-아릴, (C1-C18)-헤테로아릴, 불소, 하이드록실, 니트로, 니트로소, CN, COOH, CHO, PO3H2, SO3H, SO2R, SOR, NH2, NH-알킬-(C1-C18), N-알킬2-(C1-C18), 보호된 아민, CF3, NHCO-알킬-(C 1-C4), N-알킬-(C1-C4)-CO-알킬-(C1-C4), COO-알킬-(C1-C18), CONH2, CO-알킬-(C 1-C18), NHCOH, NHCOO-알킬-(C1-C4), CO-(C1-C18)-아릴, COO-(C1-C18)-아릴, CHCH-CO2-알킬-(C 1-C18), CHCHCO2H, PO-페닐2, PO-알킬2-(C1-C4), (COO-)n(양이온)n+, (PO3 2-)n(양이온)2 n+, (SO3 -) n(양이온)n+ 및/또는 (O-)n(양이온)n+[여기서, 양이온은 알칼리 토금속, 알칼리 금속, NR2 H2, NR3H, NRH3, NR4, NH4, PR2H2, PR3H, PRH3, PR4 및/또는 PH4이고, R은 서로 독립적으로 동일하거나 상이하며, (C1-C18)-아릴 및/또는 (C1-C18)-알킬이다]이고,
임의로 R1 내지 R4는 서로 중에서 함께 하나 이상의 지방족 및/또는 방향족 환을 형성하고/거나, 임의로 한 환의 R1, R2, R3 또는 R4는 제2 환의 R1, R2, R3 또는 R4에 브릿지를 형성하고/거나, 임의로 라디칼 R1 내지 R4은 위에서 정의한 바와 같고, R1 내지 R4에 대하여 위에서 정의한 바와 같은 라디칼 하나 이상에 의해 치환되고,
R', R'', R''' 및 R''''는 R1 내지 R4에 대하여 위에서 정의한 바와 같으며,
Hal은 염소, 브롬 또는 요오드이다.
"보호된 아민"은 예를 들면, 문헌[참조: Greene, Theodora W.; Wuts, Peter G. M. Protective Groups in Organic Synthesis, 2nd Ed. 1991, Publisher: John Wiley and Sons, Inc., New York, N. Y.]에 기재된 바와 같은 보호 그룹을 갖는 아민을 의미한다. 이 문헌은 명백히 참조되었으며, 인용함으로써 명세서의 일부를 형성한다.
이러한 대칭 비피리딜의 제조에 있어서, 화학식 Ⅶ의 할로피리딘은 화학식 Ⅳ의 대칭 2,2'-비피리딜을 형성하고, 화학식 Ⅷ의 할로피리딘은 화학식 Ⅴ의 대칭 3,3'-비피리딜을 형성하고, 화학식 Ⅸ의 할로피리딘은 화학식 Ⅵ의 대칭 4,4'-비피리딜을 형성한다.
바람직하게는, R1 내지 R4는, 서로 독립적으로, 할로겐, C1-C8-알킬, 알콕시-(C1-C8), 아실옥시-(C1-C8), 아릴옥시-(C1-C18), (C1-C18)-아릴, (C1-C18)-헤테로아릴, 불소, 하이드록실, 니트로, 니트로소, CN, COOH, CHO, PO3H2, SO3H, SO2R, SOR, NH2, NH-알킬-(C1-C8), N-알킬2-(C1-C8), 보호된 아민, CF3, NHCO-알킬-(C1-C4), N-알킬-(C1-C4)-CO-알킬-(C1-C4), COO-알킬-(C1-C8), CONH2, CO-알킬-(C1-C8), NHCOH, NHCOO-알킬-(C1-C4), CO-(C1-C18)-아릴, COO-(C1-C18)-아릴, CHCH-CO2-알킬-(C1-C8), CHCHCO2H, PO-페닐2, PO-알킬2-(C1-C4), (COO-)n(양이온)n+, (PO3 2-)n(양이온)2 n+, (SO3 -)n(양이온)n+ 및/또는 (O-)n(양이온)n+[여기서, 양이온은 Na, Li, K, Ca, Mg, NR3H, NR4, NH4, PR3H, PR4 및/또는 PH4이고, R은 서로 독립적으로 동일하거나 상이하며, (C1-C18)-아릴 및/또는 (C1-C18)-알킬이다]이고, R1 내지 R4의 치환체 중의 하나 이상은 아실옥시-(C1-C8), 하이드록실, COOH, PO3H2, SO3H, SO2R, NH2, NH-알킬-(C1-C8), N-알킬2-(C1-C8), 보호된 반응성 아민, NHCO-알킬-(C1-C4), N-알킬-(C1-C4)-CO-알킬-(C1-C4), COO-알킬-(C1-C8), CONH2, CO-알킬-(C1-C8), NHCOH, NHCOO-알킬-(C1-C4),COO-(C1-C18)-아릴, CHCH-CO2-알킬-(C1-C8), CHCHCO2H, (COO-)n(양이온)n+, (PO3 2-)n(양이온)2 n+, (SO3 -)n(양이온)n+ 및/또는 (O-)n(양이온)n+ 와 같은 반응성 치환체[여기서, 양이온은 Na, Li, K, Ca, Mg, NR3H, NR4, PR3H, PR4 및/또는 PH4이고, R은 서로 독립적으로 동일하거나 상이하며, (C1-C18)-아릴 및/또는 (C1-C18)-알킬이다]이고, 임의로 R1 내지 R4는 서로 중에서 함께 하나 이상의 지방족 및/또는 방향족 환을 형성하고/거나, 임의로 한 환의 R1, R2, R3 또는 R4는 제2 환의 R1, R2, R3 또는 R4에 브릿지를 형성하고/거나, 임의로 라디칼 R1 내지 R4는 위에서 정의한 바와 같고, R1 내지 R4에 대하여 위에서 정의한 바와 같은 라디칼 하나 이상에 의해 치환된다.
반응성 치환체는 반응 매질 중에서 하나 이상의 화합물과 반응하는 것으로 간주하므로, 안정한 부가물 또는 기타 이와 같은 치환체는 변화될 수 있다. 따라서, 예를 들면, COOH 그룹은 반응 매질 중에서 자발적으로, 산-염기 반응을 하므로, 반응성으로 간주하고, COONa 그룹도, 염기 화합물이어서, 형성되는 산과 반응할 수 있기 때문에 반응성으로 간주하며, 이는 통상적으로 염기를 첨가하여 제거한다.
특히 바람직하게는, R1 내지 R4는 서로 독립적으로, 수소, 메틸, 에틸, 3급 부틸, 이소프로필, 메톡시, 아세톡시, 트리플루오로아세톡시, 트리플루오로메틸, O-페닐, 페닐, 불소, OH, 니트로소, NO2, CN, COOH, CHO, PO3H2, SO3H, NH2, NH-알킬-(C1-C8), N-알킬2-(C1-C8), NHCO-알킬-(C1-C4), N-알킬-(C1-C4)-CO-알킬-(C1-C4), COO-알킬-(C1-C8), CONH2, CO-알킬-(C1-C8), NHCOH, NHCOO-알킬-(C1-C4), CO-페닐, COO-페닐, CHCH-CO2-알킬-(C1-C8), CHCHCO2H, PO-페닐2, PO-알킬2-(C1-C4), (COO-)n(양이온)n+, (PO3 2-)n(양이온)2 n+, (SO3 -)n(양이온)n+ 및/또는 (O-)n(양이온)n+[여기서, 양이온은 Na, Li, K, NR3H, NR4, PR3H 및/또는 PR4이고, R은 서로 독립적으로 동일하거나 상이하고, (C1-C18)-아릴 및/또는 (C1-C18)-알킬이다]이고, R1 내지 R4의 치환체 중의 하나 이상은 아세톡시, 트리플루오로아세톡시, OH, COOH, PO3H2, SO3H, NH2, NH-알킬-(C1-C8), N-알킬2-(C1-C8), NHCO-알킬-(C1-C4), N-알킬-(C1-C4)-CO-알킬-(C1-C4), COO-알킬-(C1-C8), CONH2, CO-알킬-(C1-C8), NHCOH, NHCOO-알킬-(C1-C4), COO-페닐, CHCH-CO2-알킬-(C1-C8), CHCHCO2H, (COO-)n(양이온)n+, (PO3 2-)n(양이온)2 n+, (SO3 -)n(양이온)n+ 및/또는 (O-)n(양이온)n+ 와 같은 반응성 치환체[여기서, 양이온은 Na, Li, K, NR3H, NR4, PR3H 및/또는 PR4이고, R은 서로 독립적으로 동일하거나 상이하고, (C1-C18)-아릴 및/또는 (C1-C18)-알킬이다]이고, 임의로 R1 내지 R4는 서로 중에서 하나 이상의 지방족 및/또는 방향족 환을 형성하고/거나, 임의로 한 환의 R1, R2, R3 또는 R4는 제2 환의 R1, R2, R3 또는 R4에 대해 브릿지를 형성하고/거나, 임의로 라디칼 R1 내지 R4는 위에서 의미한 바와 같고, R1 내지 R4에 대하여 위에서 의미한 바와 같은 라디칼 하나 이상에 의해 치환된다.
매우 특히 바람직하게는, R1 내지 R4는 서로 독립적으로, 수소, 메틸, 에틸, 이소프로필, 메톡시, 아세톡시, 트리플루오로아세톡시, 트리플루오로메틸, 트리클로로메틸, O-페닐, 페닐, 불소, OH, 니트로소, NO2, CN, COOH, CHO, PO3H2, SO3H, NH2, NH-알킬-(C1-C8), N-알킬2-(C1-C8), NHCO-알킬-(C1-C4), N-알킬-(C1-C4)-CO-알킬-(C1-C4), CONH2, CO-알킬-(C1-C8), NHCOH, CO-페닐, CHCHCO2H, PO-페닐2, PO-알킬2-(C1-C4), (COO-)n(양이온)n+, (PO3 2-)n(양이온)2 n+, (SO3 -)n(양이온)n+ 및/또는 (O-)n(양이온)n+[여기서, 양이온은 Na, K, NR4 및/또는 PR4이고, R은 서로 독립적으로, 동일하거나 상이하며, (C1-C18)-아릴 및/또는 (C1-C18)-알킬이다]이고, R1 내지 R4의 치환체 중의 하나 이상은 OH, COOH, PO3H2 또는 SO3H, (COO-)n(양이온)n+, (PO3 2-)n(양이온)2 n+, (SO3 -)n(양이온)n+ 및/또는 (O-)n(양이온)n+ 와 같은 반응성 치환체[여기서, 양이온은 Na, K, NR4 및/또는 PR4이고, R은 서로 독립적으로, 동일하거나 상이하며, (C1-C18)-아릴 및/또는 (C1-C18)-알킬이다]이고, 임의로 R1 내지 R4는 서로 중에서 함께 하나 이상의 지방족 및/또는 방향족 환을 형성하고/거나, 임의로 한 환의 R1, R2, R3 또는 R4는 제2 환의 R1, R2, R3 또는 R4에 브릿지를 형성하고/거나, 임의로 라디칼 R1 내지 R4는 위에서 정의한 바와 같고, R1 내지 R4에 대하여 위에서 정의한 라디칼 하나 이상에 의해 치환된다.
할로피리딘 염을 전환시키는 데 사용하는 것도 가능하다. 따라서, 할로피리딘카복실산 또는 할로피리딘의 하이드로클로라이드의 알칼리 금속염(예: 나트륨 염)이 사용될 수 있다.
라디칼 R', R'', R''' 및/또는 R''''은 임의로 치환될 수 있다. 적합한 치 환체는 라디칼 R1 내지 R4 자체, 특히 반응성 치환체, 예를 들면, OH, COOH, PO3H2 및/또는 SO3H이다.
두 개 이상의 상이한 모노할로피리딘이 사용되는 경우, 대칭 비피리딜 이외에도 비대칭 커플링된 비피리딜이 또한 생성된다.
놀랍게도, 선행 기술에 따라 예상되는 결과와는 대조적으로, 반응성 치환체를 함유하는 할로피리딘은 알콜(예: 메탄올), 염기(예: 수산화나트륨), 팔라듐 촉매 및 임의로 하나 이상의 추가의 수 혼화성 또는 수 불혼화성 용매의 존재하에 물 중에서, 또한 추가의 첨가제, 예를 들면, 환원제(예: 하이드라진 또는 하이드록실아민)를 첨가하지 않고, 0 내지 200℃에서 특히 잘 변환될 수 있다는 것이 밝혀졌다.
특히 바람직한 할로피리딜의 경우, 반응 매질 중의 높은 함수율(>35%)로 비피리딜의 형성이 용이해지며, 이는 선행 기술에 의하면 예상되지 않았던 것이다. 반응 매질 중의 함수율이 40%, 바람직하게는 50% 이상인 경우가 비피리딜의 형성에 특히 바람직하다.
팔라듐 촉매로서, 지지되지 않은 팔라듐과 바람직하게는 지지된 팔라듐의 용도는 성공적인 것으로 입증되었다. 적합한 지지재는 팔라듐에 대해 통상적으로 사용되는 지지재, 특히 활성탄, 금속 산화물 및/또는 금속염, 예를 들면, 2 내지 3 주족 및/또는 1 내지 3 아족 금속의 황산염 및/또는 탄산염, 예를 들면, 산화알루미늄, 황산바륨, 탄산칼슘 및/또는 이산화규소이고, 특히 바람직하게는, 활성탄이 다. 지지재는 혼합된 형태로 본 발명에 따르는 공정에 사용될 수 있다. 팔라듐 촉매로서 적합한 것은 임의로는 서로 혼합한 상태의 금속성 팔라듐과, 팔라듐 화합물이다.
놀랍게도, 사용된 팔라듐의 동일한 총량에 대해 지지재 상의 팔라듐의 적재(loading)가 반응 속도에 상당히 중요하다. 예를 들면, 활성탄 상의 팔라듐 30중량%는 활성탄 상의 팔라듐 5중량%보다 다수배 더 신속하게 반응한다는 것이 밝혀졌다. 특히, 지지재 위의 팔라듐 부하량은 5중량% 이상, 바람직하게는 10중량% 이상, 특히 바람직하게는 20중량% 이상이다.
본 발명의 방법은 바람직하게는 각각 팔라듐 금속을 기준으로 하여 계산하여, 팔라듐 촉매가 할로피리딘을 기준으로 하여, 0.0001 내지 10mol%, 바람직하게는 0.1 내지 5mol%의 양으로 사용된다는 사실에 주목할만 하다. 팔라듐이 사용되는 경우, 반응 속도가 이에 따라 증가하여, 더 높은 시공 수율을 제공한다.
따라서, 특히 팔라듐 촉매가 간단한 분리에 의해 회복되고 재사용되는 공정에서 다량의 팔라듐을 사용하는 것이 유리하다.
알콜은 반응에서 환원제로서 주로 작용하고, 추가로 산화시켜 제2 생성물인 알데히드 또는 케톤, 카복실산 및/또는 이산화탄소 또는 탄소산을 생성할 수 있다. 반응에서 발생한 알데히드 또는 케톤은 알돌 반응의 의미에서 알칼리성 반응 매질 중에서 추가로 반응할 수 있다. 따라서, 사용되는 알콜은 바람직하게는 알데히드 또는 케톤으로 산화된 후에 알돌 반응에 참여할 수 없거나, 단지 힘들게 참여할 수 있는 알콜이다. 메탄올 및/또는 에틸렌 글리콜이 본 발명에 따르는 방법에 특히 바람직하다고 입증되었다.
사용될 수 있는 염기는, 예를 들면, 약산 및 강산의 염이다. 특히, 알칼리 금속염 및/또는 알칼리 토금속 염, 바람직하게는 알칼리 금속 수산화물, 알칼리 토금속 수산화물, 알칼리 금속 탄산염, 알칼리 토금속 탄산염, 알칼리 금속 중탄산염, 알칼리 토금속 중탄산염, 알칼리 금속 아세트산염 및/또는 알칼리 토금속 아세트산염, 특히 바람직하게는 수산화나트륨 및/또는 수산화칼륨을 사용할 수 있다.
반응은 0 내지 200℃, 특히 10 내지 180℃, 바람직하게는 20 내지 150℃, 특히 바람직하게는 50 내지 120℃의 온도에서 수행된다. 본 발명에 따르는 반응은 바람직하게는 0.1 내지 2MPa, 특히 0.1 내지 0.5MPa에서 수행한다. 증가된 압력은 최적 반응 온도가 고정될 수 있도록 하기 위하여 본질적으로 사용되는 용매의 비점을 증가시키는 작용을 한다.
반응 생성물은 바람직하게는 2,2'-비피리딜-4,4'-디카복실산을 포함한다.
디할로피리딘(예: 2,6-디클로로이소니코틴산)이 사용되는 경우, 비피리딜 뿐만 아니라, 올리고피리딜 및 폴리피리딜 또한 형성되며, 이는 통상적으로 고체로서 용액에서 침전된다. 반응 동안, 탈할로겐화 생성물 또한 통상적으로 부산물로서 형성된다. 올리고피리딜 및 폴리피리딜의 사슬 길이는 탈할로겐화에 대한 환원적 이량체화의 반응 속도 비율에 의해 결정된다. 따라서, 본 발명에 따르는 방법의 디할로피리딜로의 전이는 2,6-디클로로이소니코틴산을 예로 들자면 다음 반응식을 따르며, 비피리딜, 올리고피리딜 및 폴리피리딜의 합성에 사용될 수 있다.
Figure 112000022702726-pct00010
본 발명에 따르는 방법의 반응 생성물은 바람직하게는 7 및/또는 8 아족으로부터의 전이금속, 바람직하게는 망간 및/또는 귀금속, 특히 루테늄 및/또는 이의 화합물 하나 이상과 반응하여 비피리딜 금속 착체 하나 이상을 생성한다. 이러한 전이금속 착체는 염료 감광된 태양 전지용 감광 염료로서 매우 적합하다. 특히, 루테늄 착체는 이의 광 흡수성 및 전자 주입성 때문에, TiO2와 같은 반도체에 특히 적합한 것으로 입증되었다. 언급할 수 있는 특히 적합한 예는 화합물 시스-X2비스(2,2'-비피리딜-4,4'-디카복실레이트)루테늄(Ⅱ)(여기서, X는 Cl, Br, I, CN 또는 SCN이다)이다. 이러한 화합물은 예를 들면, 수용성 또는 메탄올 가용성 비피리딜 화합물 또는 이의 염을 금속염을 사용하여 전환시킴으로써 수득할 수 있다.
따라서, 이러한 반응 생성물은 광전지 또는 광전기화학 전지, 특히 태양 전지에 사용하거나, 광 유도된 전기분해에 매우 적합하다.
다음 실시예는 본 발명의 방법을 이로써 한정하려는 것이 아니라, 이를 설명하기 위한 것이다.
실시예
실시예 1:
6-클로로니코틴산 25g과 수산화나트륨 14g을 물 100㎖와 에틸렌 글리콜 80㎖의 혼합물에 용해시킨다. 촉매로서 팔라듐 0.56g을 첨가(활성탄 상의 30중량%; 순수한 팔라듐 168㎎ 첨가에 상응함)한 다음, 혼합물을 80 내지 85℃, 0.1MPa에서 5시간 동안 교반한다. 이어서, 촉매를 여과한다. 염산을 사용하여 pH 1로 산성화한 다음, 생성물인 2,2'-비피리딜-5,5'-디카복실산이 백색 고체로서 침전된다. 이는 15.7g(수율 81%)으로 생성된다. 1H NMR에 따르면, 조 생성물의 순도는 약 95%이다.
CAS 등록 번호: 1802-30-8.
1H NMR(400MHz, DMSO): d = 13.51(s broad, 2H); 9.20(dd, J = 2.1, 0.8Hz, 2H); 8.57(dd, J = 8.2, 0.8Hz, 2H); 8.45(dd, J = 8.2, 2.1Hz, 2H).
13C NMR(100MHz, DMSO): d = 165.92, 157.29, 150.25(CH), 138.38(CH), 127.09, 121.05(CH).
실시예 2:
6-클로로니코틴산 25g과 수산화나트륨 14g을 물 100㎖와 메탄올 80㎖의 혼합물에 용해시킨다. 촉매로서 팔라듐 5g을 첨가(활성탄 상의 10중량%)한 다음, 혼합물을 80 내지 85℃, 0.1MPa에서 24시간 동안 교반한다. 이어서, 촉매를 여과한다. 염산을 사용하여 pH 1로 산성화한 다음, 생성물인 2,2'-비피리딜-5,5'-디카복실산이 백색 고체로서 침전된다. 이는 16.3g(수율 84%)으로 생성된다. 1H NMR에 따르면, 조 생성물의 순도는 약 95%이다.
1H NMR(400MHz, DMSO): 실시예 1에 상응함.
실시예 3:
6-클로로니코틴산 25g과 수산화나트륨 14g을 물 100㎖와 메탄올 80㎖의 혼합물에 용해시킨다. 촉매로서 팔라듐 10g을 첨가(활성탄 상의 5중량%)한 다음, 혼합물을 80 내지 85℃, 0.1MPa에서 30시간 동안 교반한다. 이어서, 촉매를 여과한다. 염산을 사용하여 pH 1로 산성화한 다음, 생성물인 2,2'-비피리딜-5,5'-디카복실산이 백색 고체로서 침전된다. 이는 15.3g(수율 79%)으로 생성된다. 1H NMR에 따르면, 조 생성물의 순도는 약 95%이다.
1H NMR(400MHz, DMSO): 실시예 1에 상응함.
실시예 4:
2-클로로니코틴산 9.50g과 수산화나트륨 5.30g을 물 40㎖와 메탄올 40㎖의 혼합물에 용해시킨다. 촉매로서 팔라듐 4g을 첨가(활성탄 상의 5중량%)한 다음, 혼합물을 80 내지 85℃, 0.1MPa에서 30시간 동안 교반한다. 이어서, 촉매를 여과 한다. 염산을 사용하여 pH 1로 산성화한 다음, 생성물인 2,2'-비피리딜-3,3'-디카복실산이 백색 고체로서 침전된다. 이는 3.5g(수율 48%)으로 생성된다. 1H NMR에 따르면, 조 생성물의 순도는 약 95%이다.
CAS 등록 번호: 4433-01-6.
1H NMR(360MHz, DMSO): d = 13.6(s broad, 2H); 8.51(dd, J = 2, 5Hz, 2H); 8.17(dd, J = 2, 8Hz, 2H); 7.49(dd, J = 5, 8Hz, 2H).
13C NMR(90MHz, DMSO): d = 165.76, 157.53, 150.14(CH), 138.08(CH), 127.24, 121.00(CH).
실시예 5:
2-클로로이소니코틴산 5.00g과 수산화나트륨 2.80g을 물 20㎖와 메탄올 16㎖의 혼합물에 용해시킨다. 촉매로서 팔라듐 1.02g을 첨가(활성탄 상의 10중량%)한 다음, 혼합물을 80 내지 85℃, 0.1MPa에서 6시간 동안 교반한다. 이어서, 촉매를 여과한다. 염산을 사용하여 pH 1로 산성화한 다음, 생성물인 2,2'-비피리딜-4,4'-디카복실산이 백색 고체로서 침전된다. 이는 3.3g(수율 85%)으로 생성된다. 1H NMR에 따르면, 조 생성물의 순도는 90%이다.
CAS 등록 번호: 6813-38-3.
1H NMR(300MHz, DMSO): d = 13.6(s broad, 2H); 8.80(m, 2H); 8.31(m, 2H); 7.84(m, 2H).
실시예 6:
6-클로로-2-피콜린 2.55g과 수산화나트륨 1.00g을 물 15㎖와 메탄올 8㎖의 혼합물에 용해시킨다. 촉매로서 팔라듐 1.3g을 첨가(활성탄 상의 5중량%)한 다음, 혼합물을 80 내지 85℃, 0.1MPa에서 20시간 동안 교반한다. 이어서, 혼합물을 메탄올 20㎖로 희석하고, 촉매를 여과한다. 메탄올을 스트립핑시킨 후, 생성물인 6,6'-디메틸-2,2'-비피리딜을 층상 결정의 형태로 결정화시킨다. 이는 1.10g(수율 58%)으로 생성된다. 1H NMR에 따르면, 조 생성물의 순도는 98%가 넘는다.
CAS 등록 번호: 4411-80-7.
1H NMR(300MHz, DMSO): d = 8.18(d, J = 8Hz, 2H); 7.81(t, J = 8Hz, 2H); 7.29(d, J = 8Hz, 2H); 2.56(s, 6H).
실시예 7:
5-클로로-2-하이드록시피리딘 5.00g과 수산화나트륨 4.00g을 물 30㎖와 메탄올 16㎖의 혼합물에 용해시킨다. 촉매로서 팔라듐 2.5g을 첨가(활성탄 상의 5중량%)한 다음, 혼합물을 80 내지 85℃, 0.1MPa에서 20시간 동안 교반한다. 이어서, 혼합물을 메탄올 20㎖로 희석하고, 촉매를 여과한다. 메탄올을 스트립핑시킨 후, 혼합물을 염산을 사용하여 pH 3 내지 4로 산성화한다. 생성물인 6,6'-디하이드록시-3,3'-비피리딜(3,3'-비피리딘-6,6'-디올)이 백색 고체로서 침전된다. 이는 1.74g(수율 48%)으로 생성된다. 1H NMR에 따르면, 조 생성물의 순도는 98%가 넘는다.
CAS 등록 번호: 142929-10-0.
1H NMR(360MHz, DMSO): d = 11.38(s broad, 2H); 7.61(dd, J = 3, 10Hz, 2H); 7.50(t, J = 3Hz, 2H); 6.36(d, J = 3Hz, 2H).
실시예 8:
6-클로로-2-하이드록시피리딘 5.00g과 수산화나트륨 4.00g을 물 30㎖와 메탄올 16㎖의 혼합물에 용해시킨다. 촉매로서 팔라듐 2.5g을 첨가(활성탄 상의 5중량%)한 다음, 혼합물을 80 내지 85℃, 0.1MPa에서 20시간 동안 교반한다. 이어서, 혼합물을 메탄올 20㎖로 희석하고, 촉매를 여과한다. 촉매를 감압하에 80℃에서 건조하고, 실시예 9에서 재사용한다. 메탄올을 스트립핑시키고, 혼합물을 염산을 사용하여 pH 3 내지 4로 산성화한다. 생성물인 6,6'-디하이드록시-2,2'-비피리딜(2,2'-비피리딘-6,6'-디올)이 백색 고체로서 침전된다. 이는 1.45g(수율 40%)으로 생성된다. 1H NMR에 따르면, 조 생성물의 순도는 98%가 넘는다.
CAS 등록 번호: 103505-54-0.
1H NMR(360MHz, DMSO): d = 10.74(s broad, 2H); 7.63(dd, J = 7, 9Hz, 2H); 7.21(t, J = 7Hz, 2H); 6.56(d, J = 9Hz, 2H).
실시예 9(촉매 재활용):
6-클로로-2-하이드록시피리딘 5.00g과 수산화나트륨 4.00g을 물 30㎖와 메탄올 16㎖의 혼합물에 용해시킨다. 실시예 8에서 분리한 촉매를 첨가하고, 혼합물을 80 내지 85℃, 0.1MPa에서 20시간 동안 교반한다. 이어서, 혼합물을 메탄올 20㎖로 희석하고, 촉매를 여과한다. 메탄올을 스트립핑시키고, 혼합물을 염산을 사용하여 pH 3 내지 4로 산성화한다. 생성물인 6,6'-디하이드록시-2,2'-비피리딜(2,2'-비피리딘-6,6'-디올)이 백색 고체로서 침전된다. 이는 2.2g(수율 61%)으로 생성된다. 1H NMR에 따르면, 조 생성물의 순도는 98%가 넘는다.
1H NMR(360MHz, DMSO): 실시예 7에 상응함.
실시예 10:
2-클로로퀴놀린 5.00g과 수산화나트륨 1.80g을 물 20㎖와 메탄올 16㎖의 혼합물에 용해시킨다. 촉매로서 팔라듐 1.5g을 첨가(활성탄 상의 10중량%)한 다음, 혼합물을 80 내지 85℃, 0.1MPa에서 24시간 동안 교반한다. 이어서, 냉각시킨 다음, 촉매와 침전 생성물을 여과한다. 촉매를 추출하여 2,2'-비퀴놀린(수율 43%) 1.7g을 수득한다. 1H NMR에 따르면, 조 생성물의 순도는 약 98%이다.
CAS 등록 번호: 119-91-5.
1H NMR(300MHz, DMSO): d = 8.81(d, J = 9Hz, 2H); 8.58(d, J = 9Hz, 2H); 8.20(d broad, J = 9Hz, 2H); 8.08(d broad, J = 8Hz, 2H); 7.86(ddd, J = 2, 7, 9Hz, 2H), 7.86(ddd, J = 1, 7, 8Hz, 2H).

Claims (22)

  1. 화학식 Ⅲ의 피리딘을 알콜, 염기 및 팔라듐 촉매의 존재하에 물 속에서 0 내지 200℃의 온도에서 반응시켜 비피리딜을 제조하는 방법:
    화학식 Ⅲ
    Figure 112006009635047-pct00020
    위의 화학식 Ⅲ에서,
    S', S'', S''', S'''' 및 S'''''은 서로 독립적으로 동일하거나 상이하며, 수소, (C1-C18)-알킬, 알콕시-(C1-C18), 아실옥시-(C1-C18), 아릴옥시-(C1-C18), 퍼플루오로아실옥시-(C1-C8), NO2, (C1-C18)-아릴, (C1-C18)-헤테로아릴, 할로겐, 하이드록실, 니트로소, CN, COOH, CHO, PO3H2, SO3H, SO2R, SOR, NH2, NH-알킬-(C1-C18), N-알킬2-(C1-C18), 보호된 아민, CF3, NHCO-알킬-(C1-C4), N-알킬-(C1-C4)-CO-알킬-(C1-C4), COO-알킬-(C1-C18), CONH2, CO-알킬-(C1-C18), NHCOH, NHCOO-알킬-(C1-C4), CO-(C1-C18)-아릴, COO-(C1-C18)-아릴, CHCH-CO2-알킬-(C1-C18), CHCHCO2H, PO-페닐2, PO-알킬2-(C1-C4), (COO-)n(양이온)n+, (PO3 2-)n(양이온)2 n+, (SO3 -)n(양이온)n+ 또는 (O-)n(양이온)n+[여기서, 양이온은 알칼리 금속, 알칼리 토금속, NR2H2, NR3H, NRH3, NR4, NH4, PR2H2, PR3H, PRH3, PR4 또는 PH4이고, R은 서로 독립적으로 동일하거나 상이하며, (C1-C18)-아릴 또는 (C1-C18)-알킬이다]이고, S', S'', S''', S'''' 및 S''''' 의 치환체들 중의 하나 이상은 OH, COOH, PO3H2 또는 SO3H, (COO-)n(양이온)n+, (PO3 2-)n(양이온)2 n+, (SO3 -)n(양이온)n+ 또는 (O-)n(양이온)n+ 와 같은 반응성(non-inert) 치환체[여기서, 양이온은 Na, K, NR4 또는 PR4이고, R은 서로 독립적으로 동일하거나 상이하며, (C1-C18)-아릴 또는 (C1-C18)-알킬이다]이고, S', S'', S''', S'''' 및 S''''' 의 치환체들 중의 하나 이상은 클로라이드, 브로마이드 또는 요오다이드이고,
    S', S'', S''', S'''' 및 S''''' 중 하나 이상은 서로 중에서 함께 지방족 또는 방향족 환을 형성할 수 있고, S', S'', S''', S'''' 및 S''''' 중 하나 이상은 화학식 Ⅲ의 추가의 피리딘에 브릿지를 형성할 수 있고, 위에서 정의한 바와 같은 라디칼 S', S'', S''', S'''' 및 S''''' 중 하나 이상은,　S', S'', S''', S'''' 및 S'''''에 대해 위에서　정의한 바와 같은 라디칼에 의해 치환될 수 있음.
  2. 제1항에 있어서, S', S'', S''', S'''' 및 S'''''이 서로 독립적으로 동일하거나 상이하며, 수소, 메틸, 에틸, 이소프로필, 메톡시, 아세톡시, 트리플루오로아세톡시, 트리플루오로메틸, O-페닐, 페닐, 불소, OH, 니트로소, NO2, CN, COOH, CHO, PO3H2, SO3H, NH2, NH-알킬-(C1-C8), N-알킬2-(C1-C8), NHCO-알킬-(C1-C4), N-알킬-(C1-C4)-CO-알킬-(C1-C4), CONH2, CO-알킬-(C1-C8), NHCOH, CO-페닐, CHCHCO2H, PO-페닐2, PO-알킬2-(C1-C4), (COO-)n(양이온)n+, (PO3 2-)n(양이온)2 n+, (SO3 -)n(양이온)n+　및／또는（O-)n(양이온)n+[여기서, 양이온은 Na, K, NR4 또는 PR4이고, R은 서로 독립적으로 동일하거나 상이하며, (C1-C18)-아릴 또는 (C1-C18)-알킬이다]이고, S', S'', S''', S'''' 및 S''''' 의 치환체들 중의 하나 이상이 OH, COOH, PO3H2 또는 SO3H, (COO-)n(양이온)n+, (PO3 2-)n(양이온)2 n+, (SO3 -)n(양이온)n+ 또는 (O-)n(양이온)n+ 와 같은 반응성 치환체[여기서, 양이온은 Na, K, NR4 또는 PR4이고, R은 서로 독립적으로 동일하거나 상이하며, (C1-C18)-아릴 또는 (C1-C18)-알킬이다]인 방법.
  3. 제1항에 있어서, 화학식 Ⅶ의 2-할로피리딘, 화학식 Ⅷ의 3-할로피리딘 또는 화학식 Ⅸ의 4-할로피리딘을 알콜, 염기 및 팔라듐 촉매의 존재하에 물 속에서 0 내지 200℃에서 반응시켜 화학식 Ⅳ의 대칭 2,2'-비피리딜, 화학식 Ⅴ의 대칭 3,3'-비피리딜 또는 화학식 Ⅵ의 대칭 4,4'-비피리딜을 제조하는 방법:
    화학식 Ⅳ
    Figure 112006009635047-pct00012
    화학식 Ⅴ
    Figure 112006009635047-pct00013
    화학식 Ⅵ
    Figure 112006009635047-pct00014
    화학식 Ⅶ
    Figure 112006009635047-pct00015
    화학식 Ⅷ
    Figure 112006009635047-pct00016
    화학식 Ⅸ
    Figure 112006009635047-pct00017
    위의 화학식 Ⅳ 내지 Ⅸ에서,
    R1 내지 R4는 서로 독립적으로 동일하거나 상이하고, 수소, (C1-C18)-알킬, 알콕시-(C1-C18), 아실옥시-(C1-C18), 아릴옥시(C1-C18), (C1-C18)-아릴, (C1-C18)-헤테로아릴, 불소, 하이드록실, 니트로, 니트로소, CN, COOH, CHO, PO3H2, SO3H, SO2R, SOR, NH2, NH-알킬-(C1-C18), N-알킬2-(C1-C18), 보호된 아민, CF3, NHCO-알킬-(C1-C4), N-알킬-(C1-C4)-CO-알킬-(C1-C4), COO-알킬-(C1-C18), CONH2, CO-알킬-(C1-C18), NHCOH, NHCOO-알킬-(C1-C4), CO-(C1-C18)-아릴, COO-(C1-C18)-아릴, CHCH-CO2-알킬-(C1-C18), CHCHCO2H, PO-페닐2, PO-알킬2-(C1-C4), (COO-)n(양이온)n+, (PO3 2-)n(양이온)2 n+, (SO3 -)n(양이온)n+ 또는 (O-)n(양이온)n+[여기서, 양이온은 알칼리 토금속, 알칼리 금속, NR2H2, NR3H, NRH3, NR4, NH4, PR2H2, PR3H, PRH3, PR4 또는 PH4이고, R은 서로 독립적으로 동일하거나 상이하며, (C1-C18)-아릴 또는 (C1-C18)-알킬이다]이고, R1 내지 R4의 치환체 중의 하나 이상이 아실옥시-(C1-C8), 하이드록실, COOH, PO3H2, SO3H, SO2R, NH2, NH-알킬-(C1-C8), N-알킬2-(C1-C8), 보호된 반응성 아민, NHCO-알킬-(C1-C4), N-알킬-(C1-C4)-CO-알킬-(C1-C4), COO-알킬-(C1-C8), CONH2, CO-알킬-(C1-C8), NHCOH, NHCOO-알킬-(C1-C4),COO-(C1-C18)-아릴, CHCH-CO2-알킬-(C1-C8), CHCHCO2H, (COO-)n(양이온)n+, (PO3 2-)n(양이온)2 n+, (SO3 -)n(양이온)n+ 또는 (O-)n(양이온)n+ 와 같은 반응성 치환체[여기서, 양이온은 Na, Li, K, Ca, Mg, NR3H, NR4, NH4, PR3H, PR4 또는 PH4이고, R은 서로 독립적으로 동일하거나 상이하며, (C1-C18)-아릴 또는 (C1-C18)-알킬이다]이고,
    R1 내지 R4 중 하나 이상은 서로 중에서 함께 지방족 또는 방향족 환을 형성할 수 있고, 한 환의 R1, R2, R3 또는 R4는 제2 환의 R1, R2, R3 또는 R4에 브릿지를 형성할 수 있고, 위에서 정의한 바와 같은 라디칼 R1 내지 R4 중 하나 이상은 R1 내지 R4에 대하여 위에서 정의한 바와 같은 라디칼에 의해 치환될 수 있고,
    R', R'', R''' 및 R''''는 R1 내지 R4에 대하여 위에서 정의한 바와 같으며,
    Hal은 염소, 브롬 또는 요오드임.
  4. 제3항에 있어서, R1 내지 R4가 서로 독립적으로 동일하거나 상이하고 할로겐, C1-C8-알킬, 알콕시-(C1-C8), 아실옥시-(C1-C8), 아릴옥시-(C1-C18), (C1-C18)-아릴, (C1-C18)-헤테로아릴, 불소, 하이드록실, 니트로, 니트로소, CN, COOH, CHO, PO3H2, SO3H, SO2R, SOR, NH2, NH-알킬-(C1-C8), N-알킬2-(C1-C8), 보호된 아민, CF3, NHCO-알킬-(C1-C4), N-알킬-(C1-C4)-CO-알킬-(C1-C4), COO-알킬-(C1-C8), CONH2, CO-알킬-(C1-C8), NHCOH, NHCOO-알킬-(C1-C4), CO-(C1-C18)-아릴, COO-(C1-C18)-아릴, CHCH-CO2-알킬-(C1-C8), CHCHCO2H, PO-페닐2, PO-알킬2-(C1-C4), (COO-)n(양이온)n+, (PO3 2-)n(양이온)2 n+, (SO3 -)n(양이온)n+ 또는 (O-)n(양이온)n+[여기서, 양이온은 Na, Li, K, Ca, Mg, NR3H, NR4, NH4, PR3H, PR4 또는 PH4이고, R은 서로 독립적으로 동일하거나 상이하며, (C1-C18)-아릴 또는 (C1-C18)-알킬이다]이고, R1 내지 R4의 치환체 중의 하나 이상이 아실옥시-(C1-C8), 하이드록실, COOH, PO3H2, SO3H, SO2R, NH2, NH-알킬-(C1-C8), N-알킬2-(C1-C8), 보호된 반응성 아민, NHCO-알킬-(C1-C4), N-알킬-(C1-C4)-CO-알킬-(C1-C4), COO-알킬-(C1-C8), CONH2, CO-알킬-(C1-C8), NHCOH, NHCOO-알킬-(C1-C4),COO-(C1-C18)-아릴, CHCH-CO2-알킬-(C1-C8), CHCHCO2H, (COO-)n(양이온)n+, (PO3 2-)n(양이온)2 n+, (SO3 -)n(양이온)n+ 또는 (O-)n(양이온)n+ 와 같은 반응성 치환체[여기서, 양이온은 Na, Li, K, Ca, Mg, NR3H, NR4, NH4, PR3H, PR4 또는 PH4이고, R은 서로 독립적으로 동일하거나 상이하며, (C1-C18)-아릴 또는 (C1-C18)-알킬이다]이고, R1 내지 R4 중 하나 이상은 서로 중에서 함께 지방족 또는 방향족 환을 형성할 수 있고, 한 환의 R1, R2, R3 또는 R4는 제2 환의 R1, R2, R3 또는 R4에 브릿지를 형성할 수 있고, 위에서 정의한 바와 같은 라디칼 R1 내지 R4 중 하나 이상은 R1 내지 R4에 대하여 위에서 정의한 바와 같은 라디칼에 의해 치환될 수 있는 방법.
  5. 제3항에 있어서, R1 내지 R4가 서로 독립적으로 동일하거나 상이하고, 수소, 메틸, 에틸, 3급 부틸, 이소프로필, 메톡시, 아세톡시, 트리플루오로아세톡시, 트리플루오로메틸, O-페닐, 페닐, 불소, OH, 니트로소, NO2, CN, COOH, CHO, PO3H2, SO3H, NH2, NH-알킬-(C1-C8), N-알킬2-(C1-C8), NHCO-알킬-(C1-C4), N-알킬-(C1-C4)-CO-알킬-(C1-C4), COO-알킬-(C1-C8), CONH2, CO-알킬-(C1-C8), NHCOH, NHCOO-알킬-(C1-C4), CO-페닐, COO-페닐, CHCH-CO2-알킬-(C1-C8), CHCHCO2H, PO-페닐2, PO-알킬2-(C1-C4), (COO-)n(양이온)n+, (PO3 2-)n(양이온)2 n+, (SO3 -)n(양이온)n+ 또는 (O-)n(양이온)n+[여기서, 양이온은 Na, Li, K, NR3H, NR4, PR3H 또는 PR4이고, R은 서로 독립적으로 동일하거나 상이하고, (C1-C18)-아릴 또는 (C1-C18)-알킬이다]이고, R1 내지 R4의 치환체 중의 하나 이상이 아세톡시, 트리플루오로아세톡시, OH, COOH, PO3H2, SO3H, NH2, NH-알킬-(C1-C8), N-알킬2-(C1-C8), NHCO-알킬-(C1-C4), N-알킬-(C1-C4)-CO-알킬-(C1-C4), COO-알킬-(C1-C8), CONH2, CO-알킬-(C1-C8), NHCOH, NHCOO-알킬-(C1-C4), COO-페닐, CHCH-CO2-알킬-(C1-C8), CHCHCO2H, (COO-)n(양이온)n+, (PO3 2-)n(양이온)2 n+, (SO3 -)n(양이온)n+ 또는 (O-)n(양이온)n+ 와 같은 반응성 치환체[여기서, 양이온은 Na, Li, K, NR3H, NR4, PR3H 또는 PR4이고, R은 동일하거나 상이하고, (C1-C18)-아릴 또는 (C1-C18)-알킬이다]이고, R1 내지 R4 중 하나 이상은 서로 중에서 함께 지방족 또는 방향족 환을 형성할 수 있고, 한 환의 R1, R2, R3 또는 R4는 제2 환의 R1, R2, R3 또는 R4에 브릿지를 형성할 수 있고, 위에서 의미하는 바와 같은 라디칼 R1 내지 R4 중 하나 이상은 R1 내지 R4에 대하여 위에서 의미하는 바와 같은 라디칼에 의해 치환될 수 있는 방법.
  6. 제3항에 있어서, R1 내지 R4가 서로 독립적으로 동일하거나 상이하며, 수소, 메틸, 에틸, 이소프로필, 메톡시, 아세톡시, 트리플루오로아세톡시, 트리플루오로메틸, 트리클로로메틸, O-페닐, 페닐, 불소, OH, 니트로소, NO2, CN, COOH, CHO, PO3H2, SO3H, NH2, NH-알킬-(C1-C8), N-알킬2-(C1-C8), NHCO-알킬-(C1-C4), N-알킬-(C1-C4)-CO-알킬-(C1-C4), CONH2, CO-알킬-(C1-C8), NHCOH, CO-페닐, CHCHCO2H, PO-페닐2, PO-알킬2-(C1-C4), (COO-)n(양이온)n+, (PO3 2-)n(양이온)2 n+, (SO3 -)n(양이온)n+ 또는 (O-)n(양이온)n+[여기서, 양이온은 Na, K, NR4 또는 PR4이고, R은 서로 독립적으로, 동일하거나 상이하며, (C1-C18)-아릴 또는 (C1-C18)-알킬이다]이고, R1 내지 R4의 치환체 중의 하나 이상이 OH, COOH, PO3H2 또는 SO3H, (COO-)n(양이온)n+, (PO3 2-)n(양이온)2 n+, (SO3 -)n(양이온)n+ 또는 (O-)n(양이온)n+ 와 같은 반응성 치환체[여기서, 양이온은 Na, K, NR4 또는 PR4이고, R은 서로 독립적으로 동일하거나 상이하며, (C1-C18)-아릴 또는 (C1-C18)-알킬이다]이고, R1 내지 R4 중 하나 이상은 서로 중에서 함께 지방족 또는 방향족 환을 형성할 수 있고, 한 환의 R1, R2, R3 또는 R4는 제2 환의 R1, R2, R3 또는 R4에 브릿지를 형성할 수 있고, 위에서 정의한 바와 같은 라디칼 R1 내지 R4 중 하나 이상은 R1 내지 R4에 대하여 위에서 정의한 바와 같은 라디칼에 의해 치환될 수 있는 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중의 어느 한 항에 있어서, 할로피리딘의 염이 전환에 사용되는 방법.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제1항 내지 제6항 중의 어느 한 항에 있어서, 두 개 이상의 상이한 모노할로피리딘이 사용되는 경우, 대칭 비피리딜 이외에 비대칭적으로 커플링된 비피리딜이 생성되는 방법.
  11. 삭제
  12. 제1항 내지 제6항 중의 어느 한 항에 있어서, 사용되는 팔라듐 촉매가 지지되지 않은 팔라듐 또는 지지된 팔라듐이며, 금속 팔라듐, 팔라듐 화합물, 또는 이들의 혼합물이 사용될 수 있는 방법.
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 제12항에 있어서, 팔라듐 촉매가, 각각의 경우, 팔라듐 금속을 기준으로 하여 계산하여, 할로피리딘을 기준으로 하여, 0.0001 내지 10mol%의 양으로 사용되는 방법.
  16. 제1항 내지 제6항 중의 어느 한 항에 있어서, 사용되는 알콜이 알데히드 또는 케톤으로 산화된 후에 알돌 반응에 참여할 수 없거나, 단지 힘들게 참여할 수 있는 방법.
  17. 제1항 내지 제6항 중의 어느 한 항에 있어서, 사용되는 염기가 알칼리 금속염, 알칼리 토금속 염, 또는 알칼리 금속염 및 알칼리 토금속 염인 방법.
  18. 제1항 내지 제6항 중의 어느 한 항에 있어서, 반응이 0 내지 200℃의 온도 및 0.1 내지 2MPa의 압력에서 수행되는 방법.
  19. 제1항 내지 제6항 중의 어느 한 항에 있어서, 반응 생성물이 2,2'-비피리딜-4,4'-디카복실산인 방법.
  20. 삭제
  21. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 기재된 방법으로 제조한 반응 생성물을 광전지 또는 광전기화학 전지에서, 또는 광 유도된 전기분해에 사용하는 방법.
  22. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 반응이 추가의 용매의 존재하에서 수행되는 방법.
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