JP2023119461A - Method for producing perfluoroalkyl pyridine compound - Google Patents

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秀典 相原
Shusuke Aihara
和史 林
Kazufumi Hayashi
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Abstract

To provide a method for producing perfluoroalkyl pyridine compounds with higher yield and productivity than those of a batch process using general reaction containers such as a flask.SOLUTION: A method for producing perfluoroalkyl pyridine compounds includes supplying a photocatalyst, a copper catalyst, a pyridine compound having a base and a boron substituent and perfluoro halo alkane into a flow reaction container, applying light into the reaction container, and continuously producing perfluoroalkyl pyridine compounds.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明はパーフルオロアルキルピリジン化合物の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing perfluoroalkylpyridine compounds.

パーフルオロアルキル基をはじめとする含フッ素アルキル基は生理活性発現に利用される重要な官能基であり、医農薬品の開発に数多く利用されている(非特許文献1、非特許文献2)。中でもパーフルオロアルキル基で置換されたピリジン化合物は農薬や癌の治療薬として重要な化合物群であり、ピリジン環への効率的で生産性の高いパーフルオロアルキル基導入手法が求められている。芳香環へパーフルオロアルキル基を導入する有用な手法の一つに、パーフルオロハロアルカンと光とを用いた手法が挙げられる(例えば、非特許文献3)。パーフルオロハロアルカンは含フッ素アルキル源として原子効率や官能基許容性・安定性の面で優れており、さらに光をエネルギー源とすることで温和な条件で反応を実施することができる。 Fluorine-containing alkyl groups such as perfluoroalkyl groups are important functional groups that are used to exhibit physiological activity, and are widely used in the development of medical and agricultural products (Non-Patent Document 1, Non-Patent Document 2). Among them, pyridine compounds substituted with perfluoroalkyl groups are an important group of compounds as agricultural chemicals and therapeutic agents for cancer, and an efficient and highly productive technique for introducing perfluoroalkyl groups to pyridine rings is desired. One useful technique for introducing a perfluoroalkyl group into an aromatic ring is a technique using a perfluorohaloalkane and light (for example, Non-Patent Document 3). Perfluorohaloalkanes are superior in terms of atomic efficiency, functional group tolerance, and stability as fluorine-containing alkyl sources, and they can be reacted under mild conditions by using light as an energy source.

Inoue M.,et al.,ACS Omega,2020年,5巻,10633-10640頁.Inoue M. , et al. , ACS Omega, 2020, Vol. 5, pp. 10633-10640. Ogawa Y.,et al.,iScience,2020年,23巻,101467頁.Ogawa Y. , et al. , iScience, 2020, 23, 101467. Sanford,et al.,Journal of the American Chemical Society、2012年,134,9034-9037頁.Sanford, et al., Journal of the American Chemical Society, 2012, 134, pp. 9034-9037.

パーフルオロハロアルカンを原料とし、光反応を用いて芳香族化合物のパーフルオロアルキル化を行う際に、フラスコなどの一般的な反応容器を用いたバッチ法では、沸点の低いパーフルオロハロアルカン及び吸収が反応混合物の表面積に依存する光のいずれの利用効率も上げにくい。
本発明は、フラスコなどの一般的な反応容器を用いたバッチ法よりも高い収率や生産性で、パーフルオロアルキルピリジン化合物を製造する方法を提供することを課題とする。
When perfluorohaloalkane is used as a raw material and perfluoroalkylation of an aromatic compound is performed using a photoreaction, in a batch method using a general reaction vessel such as a flask, perfluorohaloalkane with a low boiling point and absorption react. Any light utilization efficiency that depends on the surface area of the mixture is difficult to increase.
An object of the present invention is to provide a method for producing a perfluoroalkylpyridine compound with higher yield and productivity than a batch method using a general reaction vessel such as a flask.

本発明者等は上記の課題を解決すべく鋭意検討した結果、ホウ素置換基を有するピリジン化合物とパーフルオロハロアルカンとを光をエネルギー源として反応させてパーフルオロアルキルピリジン化合物を製造するにあたり、光照射可能な反応容器を用いたフロー式反応を採用することで目的の反応生成物の収率や、生産性の指標の一つである空時収量を高めることができることを見いだし、本発明を完成するに至った。 As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have found that, in producing a perfluoroalkylpyridine compound by reacting a pyridine compound having a boron substituent with a perfluorohaloalkane using light as an energy source, light irradiation They found that the yield of the desired reaction product and the space-time yield, which is one of the indices of productivity, can be increased by adopting a flow-type reaction using a reaction vessel capable of achieving the present invention. reached.

すなわち本発明は、光触媒、銅触媒、塩基及び式(2)で示されるホウ素置換基を有するピリジン化合物と式(4)で示されるパーフルオロハロアルカンとをフロー式反応容器内に供給し、反応容器に光を照射して、パーフルオロアルキルピリジン化合物を連続的に製造することを特徴とする、式(1)で示されるパーフルオロアルキルピリジン化合物の製造方法に関する。 That is, in the present invention, a photocatalyst, a copper catalyst, a base, a pyridine compound having a boron substituent represented by formula (2), and a perfluorohaloalkane represented by formula (4) are fed into a flow reaction vessel, The present invention relates to a method for producing a perfluoroalkylpyridine compound represented by formula (1), characterized in that the perfluoroalkylpyridine compound is produced continuously by irradiating light onto the perfluoroalkylpyridine compound.

Figure 2023119461000001
Figure 2023119461000001

(式中、X、X、X、X及びXは各々独立に、炭素数1~6のパーフルオロアルキル基、水素原子、炭素数1~6のアルキル基、炭素数1~5のアルコキシ基、炭素数6~12のアリール基又は炭素数2~10のヘテロアリール基を表す。X、X、X、X及びXの少なくとも1つは炭素数1~6のパーフルオロアルキル基である。)

Figure 2023119461000002
(wherein X 1 , X 2 , X 3 , X 4 and X 5 are each independently a perfluoroalkyl group having 1 to 6 carbon atoms, a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, 5 alkoxy group, aryl group having 6 to 12 carbon atoms or heteroaryl group having 2 to 10 carbon atoms, and at least one of X 1 , X 2 , X 3 , X 4 and X 5 has 1 to 6 carbon atoms; is a perfluoroalkyl group of.)
Figure 2023119461000002

(式中、Y、Y、Y、Y及びYは各々独立に、式(3)で表されるホウ素置換基、水素原子、炭素数1~6のアルキル基、炭素数1~5のアルコキシ基、炭素数6~12のアリール基又は炭素数2~10のヘテロアリール基を表す。Y、Y、Y、Y及びYの少なくとも1つは式(3)で示されるホウ素置換基である。) (wherein Y 1 , Y 2 , Y 3 , Y 4 and Y 5 are each independently a boron substituent represented by formula (3), a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, represents an alkoxy group having up to 5 carbon atoms, an aryl group having 6 to 12 carbon atoms, or a heteroaryl group having 2 to 10 carbon atoms, and at least one of Y 1 , Y 2 , Y 3 , Y 4 and Y 5 is the formula (3) is a boron substituent represented by.)

Figure 2023119461000003

(式中、Z及びZは各々独立に、水素原子、炭素数1~4のアルキル基又はフェニル基を表す。Z及びZは一体となって酸素原子及びホウ素原子を含んで環を形成してもよい。)
Figure 2023119461000003

(In the formula, Z 1 and Z 2 each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, or a phenyl group. Z 1 and Z 2 together are a ring containing an oxygen atom and a boron atom. may be formed.)

Figure 2023119461000004
Figure 2023119461000004

(式中、Rfは炭素数1~6のパーフルオロアルキル基を表す。Qは塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子を表す。) (Wherein, Rf represents a perfluoroalkyl group having 1 to 6 carbon atoms. Q represents a chlorine atom, a bromine atom or an iodine atom.)

本発明の製造方法によれば、目的のパーフルオロアルキルピリジン化合物をバッチ法よりも高い収率や生産性で連続的に製造することができる。 According to the production method of the present invention, the desired perfluoroalkylpyridine compound can be produced continuously with a higher yield and productivity than the batch method.

本発明に用いるフロー式反応器の模式図である。1 is a schematic diagram of a flow reactor used in the present invention; FIG.

以下に、本発明を詳細に説明する。
本発明は、光触媒、銅触媒及び塩基の存在下、式(2)で示されるホウ素置換基を有するピリジン化合物と、式(4)で示されるパーフルオロハロアルカンとを反応流路内に連続的に供給し、反応流路に光を照射して反応を生じさせ、パーフルオロアルキルピリジン化合物を連続的に製造する方法である。
The present invention will be described in detail below.
In the present invention, a pyridine compound having a boron substituent represented by formula (2) and a perfluorohaloalkane represented by formula (4) are continuously introduced into a reaction channel in the presence of a photocatalyst, a copper catalyst and a base. It is a method of continuously producing a perfluoroalkylpyridine compound by supplying a perfluoroalkylpyridine compound and irradiating a reaction channel with light to cause a reaction.

本反応に用いる反応装置の一実施形態を、図面を用いて説明する。本発明は、本発明で規定する事項を除き、図面に示された外形、形状に限定されるものではない。 An embodiment of a reaction apparatus used for this reaction will be described with reference to the drawings. The present invention is not limited to the outer shape and shape shown in the drawings, except for matters specified in the present invention.

図1は、本発明の製造方法に用いる反応装置の一例を示す概略図である。
図1に示す反応装置は、ホウ素置換基を有するピリジン化合物、光触媒、銅触媒及び塩基の混合液を導入する導入口(1)を備えた流路(2)、パーフルオロハロアルカンを導入する導入口(3)を備えた流路(4)を有する。
FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of a reactor used in the production method of the present invention.
The reactor shown in FIG. 1 comprises a channel (2) having an inlet (1) for introducing a mixed solution of a pyridine compound having a boron substituent, a photocatalyst, a copper catalyst and a base, and an inlet for introducing a perfluorohaloalkane. It has a channel (4) with (3).

各流路は合流部(5)で合流し、この流路の下流側端部には反応管(6)が連結している。
反応流路(6)内では、光照射下、ホウ素置換基を有するピリジン化合物とパーフルオロハロアルカンとが反応してパーフルオロアルキルピリジン化合物を生成する。
Each channel joins at a junction (5), and a reaction tube (6) is connected to the downstream end of this channel.
In the reaction channel (6), the perfluoroalkylpyridine compound is produced by reacting the pyridine compound having a boron substituent with the perfluorohaloalkane under light irradiation.

導入口(1)にはプランジャーポンプやシリンジポンプ等の送液ポンプが接続される。このポンプを動作することにより、ホウ素置換基を有するピリジン化合物、光触媒、銅触媒及び塩基の混合液を、反応流路内に所望の流速で流通させることができる。 A liquid transfer pump such as a plunger pump or a syringe pump is connected to the inlet (1). By operating this pump, a mixture of a pyridine compound having a boron substituent, a photocatalyst, a copper catalyst and a base can be circulated in the reaction channel at a desired flow rate.

導入口(3)には圧力調整弁が接続され、この弁を調整することにより、パーフルオロハロアルカンを流路内に所望の流速で流通させることができる。また、調整弁と流入口の間にマスフローコントローラーなどの流量調整機器を介してもよい。なお、パーフルオロハロアルカンが液体の場合又はパーフルオロハロアルカンを溶解した溶液を流す場合は、導入口(1)と同様の方法で反応流路内に所望の流速で流通させることができる。 A pressure regulating valve is connected to the inlet (3), and the perfluorohaloalkane can be circulated in the flow path at a desired flow rate by adjusting this valve. Also, a flow control device such as a mass flow controller may be interposed between the adjustment valve and the inlet. When the perfluorohaloalkane is a liquid or when a solution in which the perfluorohaloalkane is dissolved is passed, it can be passed through the reaction channel at a desired flow rate in the same manner as the introduction port (1).

図1に示す実施形態についてより詳細に説明する。 The embodiment shown in FIG. 1 will be described in more detail.

<流路(2)>
流路(2)は、導入口(1)から導入されたホウ素置換基を有するピリジン化合物、光触媒、銅触媒及び塩基の混合液を上記合流部へと供給する流路である。
流路(2)の長さは特に制限はないが、例えば、長さ10cm~15m、取り扱いが容易である点で好ましくは30cm~5mのチューブにより構成することができる。
流路(2)の内径に特に制限はないが、例えば、内径0.1~5mmのチューブにより構成することができる。収率が高い点で0.5~1mmが好ましい。
<Flow path (2)>
The channel (2) is a channel for supplying the mixture of the pyridine compound having a boron substituent introduced from the inlet (1), the photocatalyst, the copper catalyst and the base to the junction.
The length of the channel (2) is not particularly limited, but it may be composed of a tube with a length of 10 cm to 15 m, preferably 30 cm to 5 m in terms of ease of handling.
The inner diameter of the channel (2) is not particularly limited, but for example, it can be constructed of a tube with an inner diameter of 0.1 to 5 mm. 0.5 to 1 mm is preferable for high yield.

チューブの材質に特に制限はなく、例えば、テフロン(登録商標)、パーフルオロアルコキシアルカン(PFA)などのフルオロアルキル系樹脂;ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)などの芳香族ポリエーテルケトン系樹脂;ステンレス、銅または銅合金、ニッケルまたはニッケル合金、チタンまたはチタン合金などの金属;石英ガラス、ライムソーダガラス、ホウケイ酸ガラス、鉛ガラスなどの無機ガラスが挙げられる。可撓性及び耐薬品性に優れる点で、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、テフロン(登録商標)、パーフルオロアルコキシアルカン(PFA)、ステンレスが好ましい。 The material of the tube is not particularly limited, and examples include Teflon (registered trademark), fluoroalkyl-based resins such as perfluoroalkoxyalkane (PFA); aromatic polyetherketone-based resins such as polyetheretherketone (PEEK); stainless steel; metals such as copper or copper alloys, nickel or nickel alloys, titanium or titanium alloys; and inorganic glasses such as quartz glass, lime soda glass, borosilicate glass, lead glass. Polyetheretherketone (PEEK), Teflon (registered trademark), perfluoroalkoxyalkane (PFA), and stainless steel are preferred in terms of flexibility and chemical resistance.

流路(2)内には、ホウ素置換基を有するピリジン化合物、光触媒、銅触媒及び塩基を反応溶媒に溶解または分散せしめた混合液が導入される。
用いる溶媒としては、反応を阻害しない限り特に制限はなく、例えばジイソプロピルエーテル、ジブチルエーテル、シクロペンチルメチルエーテル(CPME)、テトラヒドロフラン(THF)、2-メチルテトラヒドロフラン、1,4-ジオキサン、ジメトキシエタン等のエーテル;ベンゼン、トルエン、キシレン、メシチレン、テトラリン等の芳香族炭化水素;エチレンカルボナート、プロピレンカルボナート、ジメチルカルボナート、ジエチルカルボナート、エチルメチルカルボナート、4-フルオロエチレンカルボナート等の炭酸エステル、酢酸エチル、酢酸ブチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、酪酸メチル、γ-ラクトン等のエステル;N,N-ジメチルホルムアミド(DMF)、ジメチルアセトアミド(DMAc)、N-メチルピロリドン(NMP)等のアミド;N,N,N’,N’-テトラメチルウレア(TMU)、N,N’-ジメチルプロピレンウレア(DMPU)等のウレア;ジメチルスルホキシド(DMSO);及び、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、ブチルアルコール、オクチルアルコール、ベンジルアルコール、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、2,2,2-トリフルオロエタノール等のアルコール等を例示することができ、これらを任意の比で混合して用いてもよい。これらのうち、反応収率がよい点でDMFが好ましい。
A mixed solution in which a pyridine compound having a boron substituent, a photocatalyst, a copper catalyst and a base are dissolved or dispersed in a reaction solvent is introduced into the flow path (2).
The solvent to be used is not particularly limited as long as it does not inhibit the reaction, and examples include ethers such as diisopropyl ether, dibutyl ether, cyclopentyl methyl ether (CPME), tetrahydrofuran (THF), 2-methyltetrahydrofuran, 1,4-dioxane and dimethoxyethane. ; Aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene, xylene, mesitylene, and tetralin; Carbonic acid esters such as ethylene carbonate, propylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, ethylmethyl carbonate, 4-fluoroethylene carbonate, and acetic acid esters such as ethyl, butyl acetate, methyl propionate, ethyl propionate, methyl butyrate, γ-lactone; amides such as N,N-dimethylformamide (DMF), dimethylacetamide (DMAc), N-methylpyrrolidone (NMP); ureas such as N,N,N',N'-tetramethylurea (TMU) and N,N'-dimethylpropylene urea (DMPU); dimethyl sulfoxide (DMSO); and methanol, ethanol, isopropyl alcohol, butyl alcohol, Examples include alcohols such as octyl alcohol, benzyl alcohol, ethylene glycol, propylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, and 2,2,2-trifluoroethanol. good. Among these, DMF is preferable in that the reaction yield is good.

導入口(1)から混合液を導入する流速に特に制限はなく、例えば、0.01~100mL/minとすることができ、0.07~0.2mL/minがより好ましい。
用いる反応溶媒の量に特に制限はな。反応収率がよい点で、例えば、反応液中のホウ素置換基を有するピリジン化合物の濃度が0.01~1M(モル/リットル)、好ましくは0.03~0.2Mとなる量を用いることができる。
流路(2)の温度は特に制限はないが、流量の制御が容易な点で溶媒の沸点未満とすることが好ましく、例えば、-80℃から150℃とすることができ、0℃から100℃とすることがより好ましく、20℃から30℃がことさら好ましい。
There is no particular limitation on the flow rate for introducing the mixed liquid from the inlet (1), and it can be, for example, 0.01 to 100 mL/min, more preferably 0.07 to 0.2 mL/min.
There is no particular limitation on the amount of reaction solvent used. In terms of good reaction yield, for example, the concentration of the pyridine compound having a boron substituent in the reaction solution is 0.01 to 1M (mol/liter), preferably 0.03 to 0.2M. can be done.
The temperature of the flow path (2) is not particularly limited, but it is preferably lower than the boiling point of the solvent in terms of easy control of the flow rate. °C, more preferably 20°C to 30°C.

<流路(4)>
流路(4)は、導入口(3)から導入されたパーフルオロハロアルカンを上記合流部へと供給する流路である。
流路(4)の長さは特に制限はないが、例えば、長さ10cm~15m、取り扱いが容易である点で好ましくは30cm~5m程度のチューブにより構成することができる。
流路(4)の内径に特に制限はないが、例えば、内径0.1~5mmのチューブにより構成することができる。収率が高い点で0.5~1mmが好ましい。
<Flow path (4)>
The channel (4) is a channel for supplying the perfluorohaloalkane introduced from the inlet (3) to the confluence section.
Although the length of the channel (4) is not particularly limited, it may be composed of a tube having a length of 10 cm to 15 m, preferably about 30 cm to 5 m in terms of ease of handling.
There is no particular restriction on the inner diameter of the channel (4), but it can be composed of a tube with an inner diameter of 0.1 to 5 mm, for example. 0.5 to 1 mm is preferable for high yield.

チューブの材質に特に制限はなく、例えば、テフロン(登録商標)、パーフルオロアルコキシアルカン(PFA)などのフルオロアルキル系樹脂;ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)などの芳香族ポリエーテルケトン系樹脂;ステンレス、銅または銅合金、ニッケルまたはニッケル合金、チタンまたはチタン合金などの金属;石英ガラス、ライムソーダガラス、ホウケイ酸ガラス、鉛ガラスなどの無機ガラスが挙げられる。可撓性及び耐薬品性に優れる点で、ステンレス、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、テフロン(登録商標)、パーフルオロアルコキシアルカン(PFA)、が好ましい。
パーフルオロハロアルカンが気体の場合、流路(4)に気体または溶媒を用いて溶液として導入することができ、用いる溶媒としては流路(2)で用いるものと同様のものが利用できる。
パーフルオロハロアルカンが液体の場合、液体として直接または溶液として導入することができ、用いる溶媒としては流路(2)で用いるものと同様のものが利用できる。
The material of the tube is not particularly limited, and examples include Teflon (registered trademark), fluoroalkyl-based resins such as perfluoroalkoxyalkane (PFA); aromatic polyetherketone-based resins such as polyetheretherketone (PEEK); stainless steel; metals such as copper or copper alloys, nickel or nickel alloys, titanium or titanium alloys; and inorganic glasses such as quartz glass, lime soda glass, borosilicate glass, lead glass. Stainless steel, polyetheretherketone (PEEK), Teflon (registered trademark), and perfluoroalkoxyalkane (PFA) are preferred in terms of flexibility and chemical resistance.
When the perfluorohaloalkane is a gas, it can be introduced into the channel (4) as a solution using a gas or a solvent, and the same solvent as used in the channel (2) can be used.
When the perfluorohaloalkane is a liquid, it can be introduced directly as a liquid or as a solution, and the same solvent as used in the channel (2) can be used.

導入口(3)からパーフルオロハロアルカンを導入する流速に特に制限はなく、例えば、0.01~100mL/minとすることができ、0.4~1.5mL/minがより好ましい。
パーフルオロハロアルカンを溶媒に溶解して用いる場合、パーフルオロハロアルカンの濃度に特に制限はなく、例えば、0.01~1M(モル/リットル)とすることができ、0.03~0.2Mが好ましい。
流路(4)の温度は特に制限はないが、流量の制御が容易な点で溶媒の融点以上かつ沸点未満とすることが好ましく、例えば、-80℃から150℃とすることができ、0℃から100℃とすることがより好ましく、20℃から30℃がことさら好ましい。
There is no particular limitation on the flow rate for introducing the perfluorohaloalkane through the inlet (3), and it can be, for example, 0.01 to 100 mL/min, more preferably 0.4 to 1.5 mL/min.
When the perfluorohaloalkane is dissolved in a solvent and used, the concentration of the perfluorohaloalkane is not particularly limited. .
The temperature of the flow path (4) is not particularly limited, but it is preferably above the melting point of the solvent and below the boiling point in terms of easy control of the flow rate. °C to 100 °C, more preferably 20 °C to 30 °C.

<合流部(5)>
流路(2)内を流通する混合液と流路(4)内を流通するパーフルオロハロアルカンまたはその溶液とは、合流部(5)で合流する。合流部(5)はミキサーの役割を有し、流路(2)と流路(4)を一本の流路に合流し、合流部(5)の下流端部に連結する反応管(6)へと合流した溶液を送り出すことができる機能を有していれば、特に制限はない。例えば、T字又はY字型のコネクターを用いることができる。
合流部(5)内の流路の直径は特に制限はなく、例えば、0.1~30mmとすることができ、混合性能が良好な点で、0.2~1mmであることが好ましい。
合流部(5)の材質は特に制限はなく、例えば、テフロン(登録商標)、パーフルオロアルコキシアルカン(PFA)などのフルオロアルキル系樹脂;ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)などの芳香族ポリエーテルケトン系樹脂;ステンレス、銅または銅合金、ニッケルまたはニッケル合金、チタンまたはチタン合金などの金属;石英ガラス、ライムソーダガラス、ホウケイ酸ガラス、鉛ガラスなどの無機ガラスが挙げられる。耐薬品性の良さや入手の容易さからポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、テフロン(登録商標)、パーフルオロアルコキシアルカン(PFA)、ステンレスが好ましい。
<Joining section (5)>
The liquid mixture flowing through the channel (2) and the perfluorohaloalkane or its solution flowing through the channel (4) join together at the junction (5). The confluence section (5) functions as a mixer, merges the flow path (2) and the flow path (4) into one flow path, and connects the reaction tube (6) to the downstream end of the confluence section (5). ) is not particularly limited as long as it has a function of sending out the solution that has merged with ). For example, T-shaped or Y-shaped connectors can be used.
The diameter of the channel in the confluence section (5) is not particularly limited, and can be, for example, 0.1 to 30 mm, preferably 0.2 to 1 mm in terms of good mixing performance.
The material of the junction (5) is not particularly limited, and examples include fluoroalkyl-based resins such as Teflon (registered trademark) and perfluoroalkoxyalkane (PFA); resins; metals such as stainless steel, copper or copper alloys, nickel or nickel alloys, titanium or titanium alloys; inorganic glasses such as quartz glass, lime soda glass, borosilicate glass and lead glass. Polyetheretherketone (PEEK), Teflon (registered trademark), perfluoroalkoxyalkane (PFA), and stainless steel are preferred because of their good chemical resistance and availability.

<反応管(6)>
合流部(5)で合流した合流液は、反応管(6)へと流れ、管内を下流へ流通する。反応管(6)には光が照射されており、反応液中に共存する光触媒によって、ホウ素置換基を有するピリジン化合物とパーフルオロハロアルカンとが反応する。
反応管(6)の形態に特に制限はなく、通常はチューブを用いる。
反応管(6)の材質は、溶媒及び原料に対し安定であり、光反応に関与する波長の光透過性を有している限り特に制限はないが、パーフルオロアルコキシアルカン(PFA) 、テフロン(登録商標)などのフルオロアルキル系樹脂;石英ガラス、ライムソーダガラス、ホウケイ酸ガラス、鉛ガラスなどの無機ガラスを用いることができ、光透過性及び可撓性が高い点でパーフルオロアルコキシアルカン(PFA)が好ましい。
また、反応管(6)の内径と長さ、混合液の流速等によって、反応時間を調整することができる。
反応管(6)の内径は、特に制限はないが、例えば、0.1~5mmの範囲より選ばれた内径とすることができる。光反応効率が高く、かつ圧力損失が低い点で0.5~1mmの範囲より選ばれた内径であることが好ましい。
反応管の長さは特に制限はないが、例えば、10cm~15m程度で構成することができ、1.5m~10mが好ましい。
反応管(6)の温度は、溶媒の融点以上であり、沸点未満とすることが好ましく、例えば、-80℃から150℃とすることができ、0℃から100℃とすることが好ましく、反応が良好に進行する点で40℃から70℃がより好ましい。
反応管(6)は排出部に背圧弁を設置してもよい。背圧弁により調製される反応管内の圧力は特に制限はないが、パーフルオロハロアルカンが液化しない点で、0.1~0.3MPaが好ましい。
<Reaction tube (6)>
The combined liquid that joins at the junction (5) flows into the reaction tube (6) and circulates downstream in the tube. The reaction tube (6) is irradiated with light, and the photocatalyst coexisting in the reaction solution causes the pyridine compound having a boron substituent to react with the perfluorohaloalkane.
The form of the reaction tube (6) is not particularly limited, and a tube is usually used.
The material of the reaction tube (6) is not particularly limited as long as it is stable with respect to the solvent and raw materials and has light transmittance at wavelengths involved in the photoreaction. Fluoroalkyl-based resins such as (registered trademark); inorganic glasses such as quartz glass, lime soda glass, borosilicate glass, lead glass, etc. can be used, and perfluoroalkoxyalkane (PFA ) is preferred.
Also, the reaction time can be adjusted by the inner diameter and length of the reaction tube (6), the flow rate of the mixed liquid, and the like.
The inner diameter of the reaction tube (6) is not particularly limited, but may be selected from the range of 0.1 to 5 mm, for example. The inner diameter is preferably selected from the range of 0.5 to 1 mm from the viewpoint of high photoreaction efficiency and low pressure loss.
The length of the reaction tube is not particularly limited, but can be, for example, about 10 cm to 15 m, preferably 1.5 m to 10 m.
The temperature of the reaction tube (6) is preferably at least the melting point of the solvent and below the boiling point, for example, it can be from -80°C to 150°C, preferably from 0°C to 100°C, and the reaction 40° C. to 70° C. is more preferable in terms of progressing well.
The reaction tube (6) may be provided with a back pressure valve at the outlet. The pressure inside the reaction tube adjusted by the back pressure valve is not particularly limited, but is preferably 0.1 to 0.3 MPa in that the perfluorohaloalkane is not liquefied.

<光源(7)>
光源(7)は、反応管(6)に光を照射する。光源に特に制限はないが、例えば、白色蛍光灯、LED(白色、青色、緑色、赤色など)、ハロゲンランプ、白熱電球、水銀ランプなどを例示することができる。反応収率が良い点で白色蛍光灯、LED(白色、青色)、ハロゲンランプが好ましい。
光源(7)の波長は、用いる光触媒の励起スペクトルに対応した波長を有していればよく、該波長の成分を含む光源を適宜選ぶことができる。
光の強度は、特に制限はないが、反応管(6)の管径および反応液の濃度に応じて、光触媒の励起に必要な強度を選ぶことができる。
<Light source (7)>
A light source (7) irradiates the reaction tube (6) with light. The light source is not particularly limited, but examples include white fluorescent lamps, LEDs (white, blue, green, red, etc.), halogen lamps, incandescent lamps, and mercury lamps. White fluorescent lamps, LEDs (white and blue), and halogen lamps are preferred in terms of good reaction yield.
The wavelength of the light source (7) may have a wavelength corresponding to the excitation spectrum of the photocatalyst to be used, and a light source containing a component of this wavelength can be appropriately selected.
The intensity of the light is not particularly limited, but the intensity necessary for exciting the photocatalyst can be selected according to the diameter of the reaction tube (6) and the concentration of the reaction solution.

<温度調節器(8)>
反応管(6)の外部温度を制御することにより、ホウ素置換基を有するピリジン化合物とパーフルオロハロアルカンとの反応温度を制御する。
温度調節器に特に制限はなく、目的の反応温度に応じて適宜選択することができ、例えば、水浴、オイルバス、オーブン、ドライアイス-アセトンバスなどが挙げられ、取り扱いが容易な点で、水浴又はオイルバスが好ましい。
<Temperature controller (8)>
By controlling the external temperature of the reaction tube (6), the reaction temperature between the pyridine compound having a boron substituent and the perfluorohaloalkane is controlled.
The temperature controller is not particularly limited and can be appropriately selected according to the desired reaction temperature. Alternatively, an oil bath is preferred.

本発明の製造法における反応は、下記式(A)で示される。 The reaction in the production method of the present invention is represented by the following formula (A).

Figure 2023119461000005
Figure 2023119461000005

(式中、X、X、X、X、X、Y、Y、Y、Y、Y、Rf及びQは前記と同じ意味を表す。)
本発明で製造されるパーフルオロアルキルピリジン化合物(1)におけるX、X、X、X及びXは各々独立に、炭素数1~6のパーフルオロアルキル基、水素原子、炭素数1~6のアルキル基、炭素数1~5のアルコキシ基、炭素数6~12のアリール基又は炭素数2~10のヘテロアリール基であり、X、X、X、X及びXのうち少なくとも1つは炭素数1~6のパーフルオロアルキル基である。
(Wherein, X 1 , X 2 , X 3 , X 4 , X 5 , Y 1 , Y 2 , Y 3 , Y 4 , Y 5 , Rf and Q have the same meanings as above.)
X 1 , X 2 , X 3 , X 4 and X 5 in the perfluoroalkylpyridine compound (1) produced in the present invention are each independently a perfluoroalkyl group having 1 to 6 carbon atoms, a hydrogen atom, a carbon number an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms, an aryl group having 6 to 12 carbon atoms or a heteroaryl group having 2 to 10 carbon atoms, and X 1 , X 2 , X 3 , X 4 and X At least one of 5 is a perfluoroalkyl group having 1 to 6 carbon atoms.

炭素数1~6のアルキル基としては、直鎖状、分岐状又は環状アルキル基のいずれであってもよく、例えば、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、t-ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基などが挙げられる。
炭素数1~5のアルコキシ基としては例えば、メトキシ基、エトキシ基、n-プロピルオキシ基、イソピルオキシ基、n-ブチルオキシ基、t-ブチルオキシ基、n-ペンチルオキシ基、n-ヘキシルオキシ基などが挙げられる。
炭素数6~12のアリール基としては例えば、フェニル基、ナフチル基、ビフェニル基などが挙げられる。反応収率がよい点で、フェニル基が好ましい。
炭素数2~10のヘテロアリール基としては例えば、ピリジル基、ピラジニル基、トリアジニル基、キノリル基、イソキノリル基などが挙げられる。
The alkyl group having 1 to 6 carbon atoms may be a linear, branched or cyclic alkyl group, and examples thereof include methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, t-butyl group, pentyl group, hexyl group and the like.
Examples of alkoxy groups having 1 to 5 carbon atoms include methoxy, ethoxy, n-propyloxy, isopropyloxy, n-butyloxy, t-butyloxy, n-pentyloxy and n-hexyloxy groups. mentioned.
Examples of the aryl group having 6 to 12 carbon atoms include phenyl group, naphthyl group and biphenyl group. A phenyl group is preferable in that the reaction yield is good.
Examples of the heteroaryl group having 2 to 10 carbon atoms include pyridyl group, pyrazinyl group, triazinyl group, quinolyl group and isoquinolyl group.

本発明において原料として用いるホウ素置換基を有するピリジン化合物(2)のY、Y、Y、Y及びYは各々独立に、式(3)で表されるホウ素置換基、水素原子、炭素数1~6のアルキル基、炭素数1~5のアルコキシ基、炭素数6~12のアリール基又は炭素数2~10のヘテロアリール基であり、Y、Y、Y、Y及びYのうち少なくとも1つは式(3)で示されるホウ素置換基である。 Y 1 , Y 2 , Y 3 , Y 4 and Y 5 of the pyridine compound (2) having a boron substituent used as a raw material in the present invention are each independently a boron substituent represented by formula (3), a hydrogen atom , an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms, an aryl group having 6 to 12 carbon atoms or a heteroaryl group having 2 to 10 carbon atoms, and Y 1 , Y 2 , Y 3 , Y At least one of 4 and Y 5 is a boron substituent represented by formula (3).

Figure 2023119461000006
Figure 2023119461000006

(式中、Z及びZは前記と同じ意味を表す。) (In the formula, Z 1 and Z 2 have the same meanings as above.)

式(2)で表される化合物は、例えばハロゲン原子で置換されたピリジン化合物から一般的な有機金属化合物を合成する反応(例えばAngew.Chem.Int.Ed.2007,46,5359-5363参照)を用いて製造することができる。また、市販品を用いてもよい。 The compound represented by formula (2) is, for example, a reaction for synthesizing a general organometallic compound from a pyridine compound substituted with a halogen atom (see, for example, Angew.Chem.Int.Ed.2007, 46, 5359-5363). can be manufactured using Moreover, you may use a commercial item.

該炭素数1~6のアルキル基としては例えば、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、t-ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基などが挙げられる。
該炭素数1~5のアルコキシ基としては例えば、メトキシ基、エトキシ基、n-プロピルオキシ基、イソピルオキシ基、n-ブチルオキシ基、t-ブチルオキシ基、n-ペンチルオキシ基、n-ヘキシルオキシ基などが挙げられる。
該炭素数6~12のアリール基としては例えば、フェニル基、ナフチル基、ビフェニル基などが挙げられる。中でも反応収率がよい点で、フェニル基が好ましい。
該炭素数2~10のヘテロアリール基としては例えば、ピリジル基、ピラジニル基、トリアジニル基、キノリル基、イソキノリル基などが挙げられる。
式(3)中、Z及びZは各々独立に、水素原子、炭素数1~4のアルキル基又はフェニル基を表す。Z及びZは一体となって酸素原子及びホウ素原子を含んで環を形成してもよい。
該炭素数1~4のアルキル基としては例えば、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、t-ブチル基などが挙げられる。
Examples of the alkyl group having 1 to 6 carbon atoms include methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, t-butyl group, pentyl group and hexyl group.
Examples of the alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms include methoxy group, ethoxy group, n-propyloxy group, isopropyloxy group, n-butyloxy group, t-butyloxy group, n-pentyloxy group and n-hexyloxy group. is mentioned.
Examples of the aryl group having 6 to 12 carbon atoms include phenyl group, naphthyl group and biphenyl group. Among them, a phenyl group is preferable in that the reaction yield is good.
Examples of the heteroaryl group having 2 to 10 carbon atoms include pyridyl group, pyrazinyl group, triazinyl group, quinolyl group and isoquinolyl group.
In formula (3), Z 1 and Z 2 each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, or a phenyl group. Z 1 and Z 2 may together form a ring containing an oxygen atom and a boron atom.
Examples of the alkyl group having 1 to 4 carbon atoms include methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group and t-butyl group.

及びZが一体となって酸素原子及びホウ素原子を含んで環を形成した場合の式(3)の例としては、特に限定されるものではないが、例えば、次の式(3a)から(3f)が例示でき、収率がよい点で、式(3b)で表される基が好ましい。 Examples of formula (3) when Z 1 and Z 2 together form a ring containing an oxygen atom and a boron atom are not particularly limited, but for example, the following formula (3a) (3f) can be exemplified, and the group represented by the formula (3b) is preferable in that the yield is good.

Figure 2023119461000007
Figure 2023119461000007

本発明で用いるパーフルオロハロアルカン(4)は、例えばトリハロ酢酸塩と単体ハロゲンを用いた反応(例えばJ.Am.Chem.Soc. 1950,72,8,3806-3807)によって製造することができる。また、市販品を用いてもよい。 The perfluorohaloalkane (4) used in the present invention can be produced, for example, by a reaction using a trihaloacetate and a simple halogen (eg, J.Am.Chem.Soc. 1950, 72, 8, 3806-3807). Moreover, you may use a commercial item.

パーフルオロハロアルカン(4)において、Rfで表される炭素数1~6のパーフルオロアルキル基としては、トリフルオロメチル基、ペンタフルオロエチル基、n-ヘプタフルオロプロピル基、iso-ヘプタフルオロイソプロピル基、n-ノナフルオロブチル基、sec-ノナフルオロブチル基、tert-ノナフルオロブチル基、n-ウンデカフルオロペンチル基、n-トリデカフルオロヘキシル基などを例示することができる。収率が良い点でトリフルオロメチル基が好ましい。 In the perfluorohaloalkane (4), the perfluoroalkyl group having 1 to 6 carbon atoms represented by Rf includes a trifluoromethyl group, pentafluoroethyl group, n-heptafluoropropyl group, iso-heptafluoroisopropyl group, Examples include n-nonafluorobutyl group, sec-nonafluorobutyl group, tert-nonafluorobutyl group, n-undecafluoropentyl group, n-tridecafluorohexyl group and the like. A trifluoromethyl group is preferred because of good yield.

Qで表されるハロゲン原子としては、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子を例示することができ、光反応における反応性が高い点でヨウ素原子が好ましい。 Examples of the halogen atom represented by Q include a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom, and an iodine atom is preferred because of its high reactivity in photoreaction.

本発明で用いるパーフルオロハロアルカン(4)の量は、ホウ素置換基を有するピリジン化合物(2)に対して1~20倍モル量であり、反応収率がよい点で好ましくは3から5倍モル量である。また、パーフルオロハロアルカンが常温で気体の場合には、気体のまま用いてもよいし、あらかじめ溶媒に溶解して用いてもよい。 The amount of the perfluorohaloalkane (4) used in the present invention is 1 to 20 times the molar amount of the pyridine compound (2) having a boron substituent, and preferably 3 to 5 times the molar amount from the viewpoint of good reaction yield. quantity. Moreover, when the perfluorohaloalkane is a gas at room temperature, it may be used as it is, or may be dissolved in a solvent before use.

本発明で用いる銅触媒としては、特に限定されるものではないが、例えば、塩化銅(I)、ヨウ化銅(I)、酢酸銅(I)などの一価の銅塩、塩化銅(II)、ヨウ化銅(II)、酢酸銅(II)などの二価の銅塩などが挙げられる。中でも反応収率がよい点で、酢酸銅(I)又は酢酸銅(II)が好ましい。 The copper catalyst used in the present invention is not particularly limited. ), copper (II) iodide, and divalent copper salts such as copper (II) acetate. Among them, copper (I) acetate or copper (II) acetate is preferable in that the reaction yield is good.

本発明で用いる光触媒としては、特に限定されるものではないが、例えば、Ru(bpy)Cl又はその水和物、Ir(ppy)、Ir(ppy)(dtb-bpy)PF、Cr(phen)(Xdqqz)(CFSO、Eosin Y、9-mesityl-10-methylacridinium perchlorate、triphenylpyryliumなどが挙げられる。中でも反応収率がよい点で、Ru(bpy)Cl又はその水和物が好ましい。 The photocatalyst used in the present invention is not particularly limited . , Cr(phen) 2 (X 2 dqqz)(CF 3 SO 3 ) 3 , Eosin Y, 9-mesityl-10-methylacridinium perchlorate, triphenylpyrylium and the like. Among them, Ru(bpy) 3 Cl 2 or a hydrate thereof is preferable in that the reaction yield is good.

本発明で用いる塩基としては、特に限定されるものではないが、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム等の金属水酸化物塩、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸リチウム、炭酸セシウム等の金属炭酸塩、酢酸カリウム、酢酸ナトリウム等の金属酢酸塩、リン酸カリウム、リン酸ナトリウム等の金属リン酸塩、フッ化ナトリウム、フッ化カリウム、フッ化セシウム等の金属フッ化物塩、ナトリウムメトキシド、カリウムメトキシド、ナトリウムエトキシド、カリウムイソプロピルオキシド、カリウムt-ブトキシド等の金属アルコキシド、トリエチルアミン、ジプロピルアミン、ジイソプロピルアミン、ジイソプロピルエチルアミン、テトラメチルエチレンジアミン、ピリジン、アニリン等の含窒素有機塩基等を挙げることができる。中でも反応収率がよい点で、金属炭酸塩又は含窒素有機塩基が好ましく、炭酸カリウム又はジイソプロピルアミンがさらに好ましい。塩基の量に特に制限は無いが、反応収率がよい点で、塩基とホウ素置換基を有するピリジン化合物とのモル比は、5:1~1:1の範囲にあることが好ましい。 The base used in the present invention is not particularly limited, and examples thereof include metal hydroxide salts such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, and calcium hydroxide, sodium carbonate, potassium carbonate, lithium carbonate, cesium carbonate, and the like. metal carbonates, metal acetates such as potassium acetate and sodium acetate, metal phosphates such as potassium phosphate and sodium phosphate, metal fluoride salts such as sodium fluoride, potassium fluoride and cesium fluoride, sodium methoxy Nitrogen-containing organic bases such as triethylamine, dipropylamine, diisopropylamine, diisopropylethylamine, tetramethylethylenediamine, pyridine, aniline, etc. can be mentioned. Among them, a metal carbonate or a nitrogen-containing organic base is preferable, and potassium carbonate or diisopropylamine is more preferable, in terms of a good reaction yield. Although the amount of the base is not particularly limited, the molar ratio between the base and the pyridine compound having a boron substituent is preferably in the range of 5:1 to 1:1 in terms of the reaction yield.

本発明で反応を実施する温度について、特に制限はないが、具体的には20℃から100℃であり、好ましくは、40℃から80℃である。 The temperature at which the reaction is carried out in the present invention is not particularly limited, but is specifically from 20°C to 100°C, preferably from 40°C to 80°C.

以下、実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
以下の実施例及び比較例において、トリフルオロメチルピリジン化合物合成における収率及び空時収量は、得られた化合物のNMR測定の結果をもとに、それぞれ以下の計算式により算出した。
EXAMPLES The present invention will be described in more detail below with reference to Examples, but the present invention is not limited to these.
In the following examples and comparative examples, the yield and space-time yield in the synthesis of trifluoromethylpyridine compounds were calculated by the following formulas based on the results of NMR measurement of the obtained compounds.

Figure 2023119461000008
Figure 2023119461000008

Figure 2023119461000009
Figure 2023119461000009

H-NMR測定]
H-NMRの測定には、AVANCE III HD 400(400MHz;BRUKER製)及び AVANCE III 400(400MHz;BRUKER製)を用いた。H-NMRは、重クロロホルム(CDCl)を測定溶媒とし、内部標準物質としてテトラメチルシラン(TMS)を用いて測定した。また、試薬類は市販品を用いた。
[ 1 H-NMR measurement]
AVANCE III HD 400 (400 MHz; manufactured by BRUKER) and AVANCE III 400 (400 MHz; manufactured by BRUKER) were used for 1 H-NMR measurement. 1 H-NMR was measured using deuterated chloroform (CDCl 3 ) as a measurement solvent and tetramethylsilane (TMS) as an internal standard substance. Commercially available reagents were used.

[反応装置]
図1に示す反応装置を用いて製造を実施した。
送液ポンプ:
東京理化器械製、中・高圧送液ポンプKP-22-13(PEEK)又はKD Scientific製シリンジポンプKDS100を用いた。
流路(2):
外径1/16インチ、内径1mm、長さ1mのPEEKチューブを用いた。
流路(4):
外径1/16インチ、内径1mm、長さ5mのSUS管と外径1/16インチ、内径1mm、長さ1mのPTFEチューブを連結して用いた。SUS管側を導入口とし、導入口には圧力調整弁を介してトリフルオロヨードメタン(東ソー・ファインケム社)のボンベを接続した。
混合器:
GLサイエンス社製ピークタフコネクターティー0.5mmを用いた。
反応流路(6):
外径1/16インチのPEAチューブを用いた。内径と長さは反応条件に合わせて適宜変更した。
光源:
白色蛍光灯としてパナソニック社製電球形蛍光灯クール色(消費電力20W)を使用した。
[Reactor]
The production was carried out using the reactor shown in FIG.
Feed pump:
A medium/high pressure pump KP-22-13 (PEEK) manufactured by Tokyo Rika Kikai or a syringe pump KDS100 manufactured by KD Scientific was used.
Flow path (2):
PEEK tubing with 1/16 inch outer diameter, 1 mm inner diameter, and 1 m length was used.
Flow path (4):
A SUS tube having an outer diameter of 1/16 inch, an inner diameter of 1 mm, and a length of 5 m and a PTFE tube having an outer diameter of 1/16 inch, an inner diameter of 1 mm, and a length of 1 m were connected and used. The SUS pipe side was used as an inlet, and a cylinder of trifluoroiodomethane (Tosoh Finechem Co., Ltd.) was connected to the inlet via a pressure regulating valve.
Mixer:
A peak tough connector tee 0.5 mm manufactured by GL Science was used.
Reaction channel (6):
A 1/16 inch outer diameter PEA tube was used. The inner diameter and length were appropriately changed according to the reaction conditions.
light source:
As the white fluorescent lamp, a bulb-shaped fluorescent lamp cool color (power consumption: 20 W) manufactured by Panasonic Corporation was used.

実施例Example - 1

Figure 2023119461000010
Figure 2023119461000010

導入口(3)より流路(4)にトリフルオロヨードメタン(CFI)ガスを流速0.4mL/minで導入し、導入口(1)より流路(2)に2-フェニル-5-(4,4,5,5-テトラメチル-1,3,2-ジオキサボロラン-2-イル)ピリジン(211mg,0.75mmol)、酢酸銅(I)(45.9mg,0.38mmol)、Ru(bpy)Cl・6HO(4.8mg,7.5μmol)及び炭酸カリウム(104mg,0.75mmol)を混合したDMF溶液(25mL)を0.20mL/minで導入した。これら2つの流路をT字混合器にて合流させ、これによって混合された原料を下流に接続した光反応部であるPFAチューブ(内径1.0mm,長さ1.8m,体積1.4mL)に連続的に供給した(滞留時間7分)。PFAチューブはガラスビーカーの外壁に巻き付けて配管し、水浴にて60℃に維持した。ビーカー内には20W白色蛍光灯を入れ光源とした。光反応部位から7分間で排出された反応溶液(1.4mL)を試験管に集め、内部標準物質として1,3,5-トリフルオロベンゼン(33mg,0.25mmol)を加え、NMR測定により2-フェニル5-トリフルオロメチルピリジンの収率を決定し、空時収量を計算した。H-NMR収率18%、空時収量0.78mmol・min-1・L-1Trifluoroiodomethane (CF 3 I) gas was introduced into the channel (4) through the inlet (3) at a flow rate of 0.4 mL/min, and 2-phenyl-5 was introduced into the channel (2) through the inlet (1). -(4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolan-2-yl)pyridine (211 mg, 0.75 mmol), copper (I) acetate (45.9 mg, 0.38 mmol), Ru A mixture of (bpy) 3 Cl 2 .6H 2 O (4.8 mg, 7.5 μmol) and potassium carbonate (104 mg, 0.75 mmol) in DMF (25 mL) was introduced at 0.20 mL/min. A PFA tube (inner diameter: 1.0 mm, length: 1.8 m, volume: 1.4 mL), which is a photoreactor, connects these two channels in a T-shaped mixer and connects the mixed raw materials downstream. (residence time 7 minutes). The PFA tube was piped around the outer wall of the glass beaker and maintained at 60°C in a water bath. A 20 W white fluorescent lamp was placed in the beaker as a light source. The reaction solution (1.4 mL) discharged from the photoreaction site in 7 minutes was collected in a test tube, 1,3,5-trifluorobenzene (33 mg, 0.25 mmol) was added as an internal standard substance, and 2 -Phenyl 5-trifluoromethylpyridine yields were determined and space-time yields were calculated. 1 H-NMR yield 18%, space-time yield 0.78 mmol·min −1 ·L −1 .

実施例Example - 2

Figure 2023119461000011
Figure 2023119461000011

導入口(3)より流路(4)にトリフルオロヨードメタン(CFI)ガスを流速0.4mL/minで導入し、導入口(1)より流路(2)に2-フェニル-5-(4,4,5,5-テトラメチル-1,3,2-ジオキサボロラン-2-イル)ピリジン(167mg,0.6mmol)、酢酸銅(II)(54.1mg,0.3mmol)、Ru(bpy)Cl・6HO(4.46mg,60μmol)及びnPrNH(83μL,1.2mmol)のDMF溶液(20mL)を0.20mL/minで導入した。これら2つの流路をT字混合器にて合流させ、混合された原料を下流の光反応部であるPFAチューブ(内径1.0mm,長さ1.8m,体積1.4mL)に連続的に供給した(滞留時間7分)。PFAチューブはガラスビーカーの外壁に巻き付けて配管し、水浴にて60℃に維持した。ビーカー内には20W白色蛍光灯を入れ光源とした。光反応部位から排出された反応溶液を10分間ごとに3本の試験官に集め、内部標準物質として1,3,5-トリフルオロベンゼン(33mg,0.25mmol)を加え、NMR測定により2-フェニル5-トリフルオロメチルピリジンの収率を決定し、空時収量を計算した。H-NMR収率7.3%(平均値)、空時収量0.44mmol・min-1・L-1(平均値)。 Trifluoroiodomethane (CF 3 I) gas was introduced into the channel (4) through the inlet (3) at a flow rate of 0.4 mL/min, and 2-phenyl-5 was introduced into the channel (2) through the inlet (1). -(4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolan-2-yl)pyridine (167 mg, 0.6 mmol), copper (II) acetate (54.1 mg, 0.3 mmol), Ru A DMF solution (20 mL) of (bpy) 3 Cl 2 .6H 2 O (4.46 mg, 60 μmol) and nPr 2 NH (83 μL, 1.2 mmol) was introduced at 0.20 mL/min. These two channels are merged in a T-shaped mixer, and the mixed raw material is continuously fed to the PFA tube (inner diameter 1.0 mm, length 1.8 m, volume 1.4 mL), which is the downstream photoreaction part. (residence time 7 minutes). The PFA tube was piped around the outer wall of the glass beaker and maintained at 60°C in a water bath. A 20 W white fluorescent lamp was placed in the beaker as a light source. The reaction solution discharged from the photoreaction site was collected in three test tubes every 10 minutes, and 1,3,5-trifluorobenzene (33 mg, 0.25 mmol) was added as an internal standard substance. Yields of phenyl 5-trifluoromethylpyridine were determined and space-time yields were calculated. 1 H-NMR yield 7.3% (average value), space-time yield 0.44 mmol·min −1 ·L −1 (average value).

実施例Example - 3

実施例2と同様に、トリフルオロヨードメタン(CFI)ガスを流速1.4mL/minで導入し、2-フェニル-5-(4,4,5,5-テトラメチル-1,3,2-ジオキサボロラン-2-イル)ピリジン(478mg,1.7mmol)及び酢酸銅(II)(154mg,0.85mmol)、Ru(bpy)Cl・6HO(12.7mg,170μmol)、nPrNH(237μL,1.2mmol)を混合したDMF溶液(10mL)を0.074mL/minで導入し、光反応部としてPFAチューブ(内径0.75mm、長さ5m、体積2.2mL、滞留時間30分)を用いた以外は実施例2と同様に行った。H-NMR収率16%(平均値)、空時収量0.92mmol・min-1・L-1(平均値)。 In the same manner as in Example 2, trifluoroiodomethane (CF 3 I) gas was introduced at a flow rate of 1.4 mL/min, and 2-phenyl-5-(4,4,5,5-tetramethyl-1,3, 2-dioxaborolan-2-yl)pyridine (478 mg, 1.7 mmol) and copper(II) acetate (154 mg, 0.85 mmol), Ru(bpy) 3 Cl 2.6H 2 O (12.7 mg, 170 μmol), nPr A DMF solution (10 mL) mixed with 2 NH (237 μL, 1.2 mmol) was introduced at 0.074 mL/min, and a PFA tube (inner diameter 0.75 mm, length 5 m, volume 2.2 mL, residence time 30 minutes) was used in the same manner as in Example 2. 1 H-NMR yield 16% (average value), space-time yield 0.92 mmol·min −1 ·L −1 (average value).

比較例Comparative example - 1

Figure 2023119461000012
Figure 2023119461000012

セプタムで蓋をしたねじ付き試験管内に、アルゴン雰囲気下、2-フェニル-5-(4,4,5,5-テトラメチル-1,3,2-ジオキサボロラン-2-イル)ピリジン(70.3mg,0.25mmol)、酢酸銅(I)(15.3mg,0.125mmol)、Ru(bpy)Cl・6HO(1.6mg,25μmol)及び炭酸カリウム(35.8μL,0.25mmol)の混合液にCFIのDMF溶液(1.15M,0.65mL,0.75mmol)とDMF(0.85mL)を加えアルゴンバブリングを行った後、蓋をセプタムからスクリューキャップに付け替えて密封し、20W白色蛍光灯を照射しながら60℃で7分間攪拌した。放冷後、内部標準物質として1,3,5-トリフルオロベンゼン(33mg,0.25mmol)を加え、NMR測定により2-フェニル5-トリフルオロメチルピリジンの収率を決定し、空時収量を計算した。H-NMR収率1.9%、空時収量0.44。 2-Phenyl-5-(4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolan-2-yl)pyridine (70.3 mg) was placed in a septum-capped screw-on test tube under an atmosphere of argon. , 0.25 mmol), copper(I) acetate (15.3 mg, 0.125 mmol), Ru ( bpy) 3Cl2.6H2O (1.6 mg, 25 μmol) and potassium carbonate ( 35.8 μL, 0.25 mmol). ) was mixed with CF 3 I in DMF (1.15 M, 0.65 mL, 0.75 mmol) and DMF (0.85 mL) and bubbled with argon. The mixture was stirred at 60° C. for 7 minutes while being irradiated with a 20 W white fluorescent lamp. After cooling, 1,3,5-trifluorobenzene (33 mg, 0.25 mmol) was added as an internal standard substance, and the yield of 2-phenyl 5-trifluoromethylpyridine was determined by NMR measurement. Calculated. 1 H-NMR yield 1.9%, space-time yield 0.44.

比較例Comparative example - 2

Figure 2023119461000013
Figure 2023119461000013

銅触媒として酢酸銅(II)(22.7mg,0.50mmol)、塩基としてnPrNH(69.6μL,0.50mmol)を用いた以外は、比較例1と同様にして行った。HINMR収率1.2%、空時収量0.29mmol・min-1・L-1Comparative Example 1 was repeated except that copper(II) acetate (22.7 mg, 0.50 mmol) was used as the copper catalyst and nPr 2 NH (69.6 μL, 0.50 mmol) was used as the base. 1 HINMR yield 1.2%, space-time yield 0.29 mmol·min −1 ·L −1 .

比較例
用いるCFIの物質量を1.25mmolとし、反応時間を30分とした以外は、比較例1と同様にして行った。HINMR収率4.9%、空時収量0.27mmol・min-1・L-1
Comparative example - 3
The reaction was carried out in the same manner as in Comparative Example 1 except that the amount of CF 3 I used was 1.25 mmol and the reaction time was 30 minutes. 1 HINMR yield 4.9%, space-time yield 0.27 mmol·min −1 ·L −1 .

結果を表1及び表2に示す。 The results are shown in Tables 1 and 2.

Figure 2023119461000014
Figure 2023119461000014

Figure 2023119461000015
Figure 2023119461000015

表1に示された空時収量を比較すると、本発明の製造方法を用いた実施例-1では、対応するバッチ法を用いた比較例-1よりも空時収量が大きい。表2に示された空時収量を比較すると、実施例-2および実施例-3では、対応するバッチ法を用いた比較例-2および比較例-3よりも空時収量が大きい。本発明の製造方法を用いることによって、バッチ式の製造方法よりも体積と時間当たりに生成するパーフルオロアルキルピリジン化合物の量が優れる製造方法を提供することができることが分かった。 Comparing the space-time yields shown in Table 1, Example-1 using the production method of the present invention has a larger space-time yield than Comparative Example-1 using the corresponding batch method. Comparing the space-time yields shown in Table 2, Example-2 and Example-3 have higher space-time yields than Comparative Example-2 and Comparative Example-3 using the corresponding batch method. It was found that by using the production method of the present invention, it is possible to provide a production method in which the amount of perfluoroalkylpyridine compound produced per volume and time is superior to that of the batch production method.

本発明による製法は、パーフルオロアルキルピリジン化合物の製造に適しており、特に、このような化合物が利用される医農薬品製造において適用されることが期待される。 The production method according to the present invention is suitable for the production of perfluoroalkylpyridine compounds, and is expected to be applied particularly in the production of pharmaceuticals and agrochemicals using such compounds.

1:ホウ素置換基を有するピリジン化合物、光触媒、銅触媒及び塩基の混合液の導入口
2:ホウ素置換基を有するピリジン化合物、光触媒、銅触媒及び塩基の混合液の流路
3:パーフルオロハロアルカン原料の導入口
4:パーフルオロハロアルカンの流路
5:混合器
6:反応管(反応容器または反応流路とも呼ぶ)
7:光源
8:温度調節器


1: Inlet for mixed liquid of pyridine compound having boron substituent, photocatalyst, copper catalyst and base 2: Flow path for mixed liquid of pyridine compound having boron substituent, photocatalyst, copper catalyst and base 3: Perfluorohaloalkane raw material inlet 4: flow path for perfluorohaloalkane 5: mixer 6: reaction tube (also called reaction vessel or reaction flow path)
7: light source 8: temperature controller


Claims (8)

光触媒、銅触媒、塩基及び式(2)で示されるホウ素置換基を有するピリジン化合物と式(4)で示されるパーフルオロハロアルカンとをフロー式反応容器内に供給し、反応容器に光を照射して、パーフルオロアルキルピリジン化合物を連続的に製造することを特徴とする、式(1)で示されるパーフルオロアルキルピリジン化合物の製造方法。
Figure 2023119461000016

(式中、X、X、X、X及びXは、各々独立に、炭素数1~6のパーフルオロアルキル基、水素原子、炭素数1~6のアルキル基、炭素数1~5のアルコキシ基、炭素数6~12のアリール基又は炭素数2~10のヘテロアリール基を表す。X、X、X、X及びXのうち少なくとも1つは炭素数1~6のパーフルオロアルキル基である。)
Figure 2023119461000017

(式中、Y、Y、Y、Y及びYは、各々独立に、式(3)で示されるホウ素置換基、水素原子、炭素数1~6のアルキル基、炭素数1~5のアルコキシ基、炭素数6~12のアリール基又は炭素数2~10のヘテロアリール基を表す。Y、Y、Y、Y及びYのうち少なくとも1つは式(3)で示されるホウ素置換基である。)
Figure 2023119461000018

(式中、Z及びZは各々独立に、水素原子、炭素数1~4のアルキル基又はフェニル基を表す。Z及びZは一体となって酸素原子及びホウ素原子を含む環を形成してもよい。)
Figure 2023119461000019

(式中、Rfは炭素数1~6のパーフルオロアルキル基を表す。Qは塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子を表す。)
A photocatalyst, a copper catalyst, a base, a pyridine compound having a boron substituent represented by formula (2), and a perfluorohaloalkane represented by formula (4) are fed into a flow reaction vessel, and the reaction vessel is irradiated with light. A method for producing a perfluoroalkylpyridine compound represented by the formula (1), characterized in that the perfluoroalkylpyridine compound is produced continuously.
Figure 2023119461000016

(wherein X 1 , X 2 , X 3 , X 4 and X 5 are each independently a perfluoroalkyl group having 1 to 6 carbon atoms, a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, 1 represents an alkoxy group having up to 5 carbon atoms, an aryl group having 6 to 12 carbon atoms, or a heteroaryl group having 2 to 10 carbon atoms, wherein at least one of X 1 , X 2 , X 3 , X 4 and X 5 has 1 carbon atom; is a perfluoroalkyl group of ~6.)
Figure 2023119461000017

(wherein Y 1 , Y 2 , Y 3 , Y 4 and Y 5 are each independently a boron substituent represented by formula (3), a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, a represents an alkoxy group having up to 5, an aryl group having 6 to 12 carbon atoms, or a heteroaryl group having 2 to 10 carbon atoms, and at least one of Y 1 , Y 2 , Y 3 , Y 4 and Y 5 is represented by the formula (3) ) is a boron substituent shown.)
Figure 2023119461000018

(In the formula, Z 1 and Z 2 each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, or a phenyl group. Z 1 and Z 2 together form a ring containing an oxygen atom and a boron atom. may form.)
Figure 2023119461000019

(Wherein, Rf represents a perfluoroalkyl group having 1 to 6 carbon atoms. Q represents a chlorine atom, a bromine atom or an iodine atom.)
ホウ素置換基を有するピリジン化合物、光触媒、銅触媒及び塩基を含む溶液を第一の流路に流通させ、パーフルオロハロアルカンを第二の流路に流通させ、各流路を合流させて流路内の原料を混合し、その混合液を光透過性のある管状の反応容器内に供給し、反応容器に光を照射することでホウ素置換基を有するピリジン化合物とパーフルオロハロアルカンとを反応させ、反応容器から連続的に排出される生成物中にパーフルオロアルキルピリジン化合物を得る、請求項1に記載のパーフルオロアルキルピリジン化合物の製造方法。 A solution containing a pyridine compound having a boron substituent, a photocatalyst, a copper catalyst, and a base is circulated in the first channel, perfluorohaloalkane is circulated in the second channel, and the channels are merged to form a solution in the channel. The raw materials are mixed, the mixed solution is supplied into a light-transmitting tubular reaction vessel, and the reaction vessel is irradiated with light to react the pyridine compound having a boron substituent and the perfluorohaloalkane, and react 2. The method for producing a perfluoroalkylpyridine compound according to claim 1, wherein the perfluoroalkylpyridine compound is obtained in the product continuously discharged from the vessel. パーフルオロアルキル基がトリフルオロメチル基である、請求項1又は2に記載の製造方法。 3. The production method according to claim 1 or 2, wherein the perfluoroalkyl group is a trifluoromethyl group. 、X、X、X及びXのうち、1つのみがパーフルオロアルキル基である、請求項1~3のいずれか1項に記載の製造方法。 4. The production method according to any one of claims 1 to 3, wherein only one of X 1 , X 2 , X 3 , X 4 and X 5 is a perfluoroalkyl group. 照射光が450nm~470nmの波長域を含む、請求項1~4のいずれか1項に記載の製造方法。 The manufacturing method according to any one of claims 1 to 4, wherein the irradiation light includes a wavelength range of 450 nm to 470 nm. 光触媒が、可視光を吸収する有機金属錯体又は有機色素である、請求項1~5のいずれか1項に記載の製造方法。 The production method according to any one of claims 1 to 5, wherein the photocatalyst is an organic metal complex or organic dye that absorbs visible light. 銅触媒が、一価又は二価の銅塩である、請求項1~6のいずれか1項に記載の製造方法。 The production method according to any one of claims 1 to 6, wherein the copper catalyst is a monovalent or divalent copper salt. 塩基が、含窒素塩基性有機物又は無機塩基である、請求項1~7のいずれか1項に記載の製造方法。
The production method according to any one of claims 1 to 7, wherein the base is a nitrogen-containing basic organic substance or an inorganic base.
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