説明

ピレン誘導体の製造方法

【課題】ハロゲン化ピレン誘導体の効率的な製造方法の提供。
【解決手段】ハロゲン化ピレン誘導体を製造する方法であって、有機溶媒と有機溶媒に対して0.1〜30重量%の水を有する溶液中で、ピレン誘導体にハロゲン化剤を作用させることを特徴とするハロゲン化ピレン誘導体の製造方法。例えば、アセトニトリルと水(体積比1:1)混合溶媒中、ハロゲン化剤としてN−ブロモスクシンイミドを用い、ピレンの1−位を選択的にブロム化し、1−ブロモピレンを得る。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ピレン誘導体の製造方法に関し、特にモノハロゲン化反応を選択的に行う条件に関する。
【背景技術】
【0002】
ピレン誘導体のハロゲン化は古くから行われている(非特許文献1参照)が、これらの方法を用いてモノハロゲン化を実施しようと試みても、過剰反応であるジハロゲン化やそれ以上のハロゲン化が併発する。一般的に置換ハロゲン数が多いほど溶解性が低下してゆくため、モノハロゲン化物からジハロゲン化物を再結晶で除去することは困難である。またハロゲン化ピレン誘導体の有機溶媒に対する溶解性は概して低く、クロマトグラフィーによる精製も困難である。更に置換が進むほど沸点は上昇してゆき、蒸留による精製も期待できない。そこでなるべく過剰置換が起こらない反応方法が求められている。その方法として、ジメチルホルムアミド中、N−ブロモスクシンイミドを用いてブロモ化する方法が提案されているが、実際には相当量のジハロゲン化を併発し、目的のモノハロゲン化物の効率的な製造には不適であった(非特許文献2参照)。また過酸化水素と塩化水素(または臭化水素)で塩素化(または臭素化)する方法も提案されているが、スケールアップ時の安全性に問題があった(非特許文献3参照)。
【非特許文献1】ジャストゥス アナレン デア ヒェミー(Justus Annalen Der Chemie)(独国)、1937年、531巻
【非特許文献2】ジャーナル オブ オルガニック ケミストリー(Jounal of Organic Chemistry)(米国)、1979年、44巻、4733−4735頁
【非特許文献3】テトラヘドロン レターズ(Tetrahedron Letters) (米国)、2003年、44巻、4085−4088頁“
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
本発明はピレン誘導体の効率的かつ安全な製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0004】
すなわち本発明は、一般式(1)で表されるハロゲン化ピレン誘導体を製造する方法であって、有機溶媒と有機溶媒に対して0.1〜30重量%の水を有する溶液中で、一般式(2)で表されるピレン誘導体にハロゲン化剤を作用させることを特徴とするハロゲン化ピレン誘導体の製造方法である。
【0005】
【化1】

【0006】
(一般式(1)、一般式(2)のR〜Rは水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、シクロアルキル基、アラルキル基、アリール基、複素環基を表し、それぞれ同じでも異なっていてもよく、アリール基、複素環基は置換されていてもよい。Xはハロゲン原子を表す。)
【発明の効果】
【0007】
本発明によれば、水を添加してハロゲン化反応を実施することにより、ピレン誘導体のモノハロゲン化の選択性を上げることができ、目的とするハロゲン化ピレン誘導体の収率を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0008】
以下本発明を詳細に説明する。本発明の製造方法では、一般式(2)に示したピレン誘導体を使用し、これにハロゲン化剤を作用させて、一般式(1)で表されるハロゲン化ピレン誘導体を得る。
【0009】
【化2】

【0010】
一般式(1)、一般式(2)のR〜Rは、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、シクロアルキル基、アラルキル基、アリール基、複素環基を表し、それぞれ同じでも異なっていてもよく、アリール基、複素環基は置換されていてもよい。Xはハロゲン原子を表す。
【0011】
アルキル基とはメチル基、エチル基、プロピル基、n−ブチル基、t−ブチル基などの飽和脂肪族炭化水素基を示し、炭素数1〜16のものが好ましい。
【0012】
シクロアルキル基とは、シクロプロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、ノルボルニル基、アダマンチル基などの飽和脂環式炭化水素基を示す。
【0013】
アラルキル基とは、ベンジル基、フェニルエチル基などの脂肪族炭化水素を介した芳香族炭化水素基を示す。
【0014】
アリール基とは、フェニル基、ナフチル基、ビフェニル基、フェナントリル基、ターフェニル基、ピレニル基、ブチルフェニル基、メトキシフェニル基などの芳香族炭化水素基を示し、これは無置換でも置換されていても構わない。置換基としては、アルキル基、アリール基、アルコキシ基、アリールエーテル基などが挙げられる。
【0015】
複素環基とは、フリル基、オキサゾリル基、ピリジル基、メチルピリジル基、キノリル基、カルバゾリル基などの炭素以外の原子を有する環状構造基を示す。これは無置換でも置換されていても構わない。置換基としては、アルキル基、アリール基、アルコキシ基、アリールエーテル基などが挙げられ、アルコシキ基とは、例えばメトキシ基などのエーテル結合を介した脂肪族炭化水素基を示す。アリールエーテル基とは、例えばフェノキシ基などのエーテル結合を介した芳香族炭化水素基を示す。
ハロゲンとは、フッ素、塩素、臭素またはヨウ素を示す。
【0016】
一般式(2)で表される化合物は例えば次のようなものが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【0017】
【化3】

【0018】
また一般式(3)で表される化合物を使用すれば、電子材料の中間体として有用なハロゲン化ピレン誘導体を得ることができる。
【0019】
【化4】

【0020】
10〜R12は水素原子、アリール基、複素環基を表し、それぞれ同じでも異なっていても良い。アリール基、複素環基は置換されていてもよい。
【0021】
一般式(3)で表される化合物は例えば次のようなものが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【0022】
【化5】

【0023】
本発明の製造方法は、有機溶媒と有機溶媒に対して0.1〜30重量%の水を有する溶液中で、これらピレン誘導体とハロゲン化剤を混合させる。用いるハロゲン化剤としては、臭素、N−ブロモアセトアミド、2−ブロモシアノ−N,N−ジメチルアセトアミド、ブロモイソシアヌル酸一ナトリウム塩、N−ブロモフタルイミド、N−ブロモスクシンイミド、1,3−ジブロモ−5,5−ジメチルヒダントイン、ピリジニウムハイドロブロミドパーブロミド、1,3−ジブロモイソシアヌル酸、2,4,4,6−テトラブロモ−2,5−シクロヘキサジエノン、塩素、クロロメチルメチルエーテル、N−クロロフタルイミド、N−クロロスクシンイミド、シアヌリッククロリド、ジクロロイソシアヌリックアシッド一ナトリウム塩、メタンスルホニルクロリド、ヨウ素、N−ヨードスクシンイミド、N−フルオロベンゼンスルホンイミド等を例示することができる。これらのうち取扱や入手の容易さからN−ブロモスクシンイミドまたはN−クロロスクシンイミドが好ましく用いられる。
【0024】
ハロゲン化剤の使用量は通常ピレン誘導体に対して0.5〜2当量が好ましい。反応工程に使用する溶媒は水と相溶性があり、かつ反応を阻害しない溶媒であれば特に制限はないが、通常、N,N−ジメチルホルムアミド(DMF)、アセトニトリル、ジメチルスルフォキシド、1−メチルピロリドン、ヘキサメチルフォスフォラミド、ジメチルイミダゾリジノン、テトラヒドロフラン、1,2−ジメトキシエタン、1,4−ジオキサン、1,3−ジオキソラン、メタノール、エタノール、1−プロパノール、2−プロパノール等が好ましく、更に好ましくはDMF、アセトニトリルが用いられる。
【0025】
上記溶媒の使用量としては原料のピレン誘導体に対して、0.5〜50倍重量、好ましくは1〜10倍重量である。これらの溶媒は単独または2種以上を混合して使用してもよい。
【0026】
反応を促進させる等の目的で、反応液にハロゲン化剤以外の成分を添加しても良い。この目的の例としては、酢酸やトリフルオロ酢酸のようなプロトン酸、AlCl、FeCl、ZrClなどのルイス酸が挙げられる。
【0027】
反応温度は使用している溶媒が液体である範囲であれば特に制限はないが、通常−20℃〜150℃以下の範囲好ましく、更に好ましくは0℃〜120℃の範囲である。
【0028】
反応時間は目的のピレン誘導体の収率が最大になるように設定されるが、通常は0.5時間から12時間が好ましい。
【0029】
本発明の製造方法は、例えばピレン誘導体を溶媒に溶解もしくは分散し、所定量の水を添加した後、ハロゲン化剤を添加する方法により行われる。また溶媒に初めから水を混合しておく方法や、ハロゲン化剤を添加し反応が進行している途中に水を加える方法をとることも可能である。
【0030】
反応の圧力は特に限定されないが、通常1気圧の空気中や不活性ガス下で行われる。反応後は抽出や再沈殿などの方法を用いて目的のピレン誘導体を単離する。
【実施例】
【0031】
以下、実施例および比較例をあげて本発明を説明するが、本発明はこれらの例によって限定されるものではない。(株)島津製作所製HPLC分析装置LC−10を使用し、常法の逆相クロマトグラフィー法を用いて、得られた化合物の分析を行った。
【0032】
実施例1
ピレン1.01g(5mmol)をN,N−ジメチルホルムアミド(DMF)とアセトニトリルの混合液(体積比 1:1)20.2mlに溶解し、酢酸1.11ml(20mmol)を添加した。4℃に冷却した後、予めN−ブロモスクシンイミド0.712g(4mmol)をDMFとアセトニトリルの混合液(体積比 1:1)2.4mlに溶解させた溶液を添加し、ブロモ化反応を開始させた。同温度で攪拌を続け、1時間後に所定量の水を添加した。反応開始後5時間同温度で撹拌した後、上記のHPLC分析でピレン、モノブロモピレン及びジブロモピレンの含有率を測定した。なおジブロモピレンには異性体が存在するが、全ての異性体の和として含有率を計算した。添加した水の量を変化させたときの結果を表1に示す。
【0033】
【表1】

【0034】
実施例2
1−トリルピレン0.89g(3.04mol)に8mlのDMFを添加し、80℃のバスで溶解させた後、40℃に保った。これに所定量の水及び予めN−ブロモスクシンイミド0.541g(3.04mmol)をDMF2mlに溶解させた溶液を添加し、ブロモ化反応を開始させた。40℃で6時間反応を行った後、上記のHPLC分析で1−トリルピレン、そのモノブロモ体及びジブロモ体の含有率を測定した。なおモノブロモ体及びジブロモ体には異性体が存在するが、全ての異性体の和として含有率を計算した。添加した水の量を変化させたときの結果を表2に示す。
【0035】
【表2】

【0036】
比較例1
ピレン20.2g(0.1mol)を93.2mlのDMFに溶解し、室温でN−ブロモスクシンイミド17.8g(0.1mol)を滴下した。このときに用いたDMFには、水は含まれていなかった。この反応液の組成を分析した結果を表3に示す。
【0037】
【表3】


【特許請求の範囲】
【請求項1】
一般式(1)で表されるハロゲン化ピレン誘導体を製造する方法であって、有機溶媒と有機溶媒に対して0.1〜30重量%の水を有する溶液中で、一般式(2)で表されるピレン誘導体にハロゲン化剤を作用させることを特徴とするハロゲン化ピレン誘導体の製造方法。
【化1】

(一般式(1)および一般式(2)のR〜Rは水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、シクロアルキル基、アラルキル基、アリール基、複素環基を表し、それぞれ同じでも異なっていてもよく、アリール基、複素環基は置換されていてもよい。Xはハロゲン原子を表す。)
【請求項2】
一般式(2)で表されるピレン誘導体が、一般式(3)で表されるアリールピレン誘導体である請求項1記載のハロゲン化ピレン誘導体の製造方法。
【化2】

10〜R12は水素原子、アリール基、複素環基を表し、それぞれ同じでも異なっていても良い。アリール基、複素環基は置換されていてもよい。
【請求項3】
ハロゲン化剤がN−ブロモスクシンイミドまたはN−クロロスクシンイミドである請求項1記載のハロゲン化ピレン誘導体の製造方法。

【公開番号】特開2008−150343(P2008−150343A)
【公開日】平成20年7月3日(2008.7.3)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2006−342267(P2006−342267)
【出願日】平成18年12月20日(2006.12.20)
【出願人】(000003159)東レ株式会社 (7,677)
【Fターム(参考)】