JP7699983B2 - Novel helicene derivatives and their precursors - Google Patents
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Description
特許法第30条第2項適用 令和1年(2019年)9月25日から9月27日に開催された第30回基礎有機化学討論会の予稿集(令和1年(2019年)9月25日発行)にて公開Article 30, paragraph 2 of the Patent Act is applicable. Published in the proceedings of the 30th Symposium on Fundamental Organic Chemistry held from September 25 to September 27, 2019 (published September 25, 2019)
本発明は、新規なヘリセン誘導体およびその前駆体に関するものであり、その誘導体を利用した円偏光発光材料に関するものである。本発明における新規なヘリセン誘導体は、特異的なキラリティーの性質を有し、例えば、三次元ディスプレイや光通信、セキュリティ分野への応用が期待される。 The present invention relates to a novel helicene derivative and its precursor, and to a circularly polarized light-emitting material that utilizes the derivative. The novel helicene derivative of the present invention has a unique chirality property, and is expected to be applied to, for example, three-dimensional displays, optical communications, and security fields.
円偏光発光(CPL)は、高輝度ディスプレイ用の偏光光源やセキュリティ分野などの次世代光情報技術への応用が期待されている。しかしながら、現在用いられているCPL光源は、CPL特性を持たない、直線変更を発する発光材料に円偏光透過フィルターを組み合わせたものであることから、製造工程が複雑かつ高コストであり、エネルギー効率も悪い。そのため、高輝度・高円偏光発光材料の設計指針の確立が重要である。
このような観点から、従来金属イオンを用いた物質が主に開発されている(例えば、特許文献1)が、安価で環境負荷の少ない元素から構成される材料開発が求められている。
Circularly polarized luminescence (CPL) is expected to be applied to polarized light sources for high-brightness displays and next-generation optical information technology such as security. However, the currently used CPL light sources are a combination of a linearly polarized light-emitting material that does not have CPL characteristics and a circularly polarized transmission filter, which results in a complex and expensive manufacturing process and poor energy efficiency. Therefore, it is important to establish a design guideline for high-brightness, highly circularly polarized light-emitting materials.
From this perspective, conventionally, substances using metal ions have mainly been developed (for example, Patent Document 1), but there is a demand for the development of materials composed of elements that are inexpensive and have a low environmental impact.
ベンゼン環がらせん状に縮環したヘリセンは、キラル化合物として知られ、円偏光発光材料への応用展開が期待されている。
例えば、特許文献2は、少なくとも5つの芳香族環が縮合してなるヘリセン化合物が電荷輸送材料、発光材料及び波長変換材料等として好適であると述べている。また、特許文献3は、アザヘリセン系化合物が、有機EL素子、蛍光材料、非線形光学材などへの応用に期待が持てると述べている。更に、特許文献4にはシアノ基が置換したヘリセン化合物が例示されているが、円偏光発光特性については調べられていない。
また、7個のベンゼン環が縮環した[7]ヘリセンは一般に蛍光量子収率が低く、実用化に向けて更なる改良が必要であり、非特許文献1~2などの検討が進められている。
Helicene, a compound in which benzene rings are condensed into a helical shape, is known as a chiral compound and is expected to be applied to circularly polarized luminescent materials.
For example, Patent Document 2 states that a helicene compound having at least five condensed aromatic rings is suitable as a charge transport material, a light emitting material, a wavelength conversion material, etc. Patent Document 3 states that azahelicene compounds are expected to be applied to organic EL devices, fluorescent materials, nonlinear optical materials, etc. Furthermore, Patent Document 4 lists examples of helicene compounds substituted with a cyano group, but does not investigate the circularly polarized light emission properties.
In addition, [7]helicene, which has seven fused benzene rings, generally has a low fluorescence quantum yield and requires further improvement for practical use. Studies are being conducted, for example in Non-Patent Documents 1 and 2.
本発明の目的は、従来材料とは異なる骨格を有し、且つ特異的な光学特性を発現する材料を提供することにある。更に詳しくは、特徴的なキラリティーを有し、高い円偏光発光性を有する材料およびその前駆体を提供することにある。 The object of the present invention is to provide a material that has a skeleton different from that of conventional materials and exhibits specific optical properties. More specifically, the object is to provide a material and its precursor that has a characteristic chirality and exhibits high circularly polarized luminescence.
本発明者らは、鋭意検討した結果、一般式(1)および一般式(2)で表される光学活性ヘリセン誘導体が特異的なキラリティーを有し、高い円偏光発光性を有することを見出し、本発明を完成させるに至った。 As a result of intensive research, the inventors discovered that the optically active helicene derivatives represented by general formula (1) and general formula (2) have specific chirality and high circularly polarized luminescence, and thus completed the present invention.
すなわち本発明は、一般式(1)および一般式(2)で表される光学活性ヘリセン誘導体、又はこれらのラセミ体混合物とその用途に関し、以下の発明に係る。
[1]下記一般式(1)および一般式(2)で表される光学活性ヘリセン誘導体又はラセミ体混合物。
R1、R2、R3およびR4は、各々独立して、水素原子、炭素数1~18の直鎖もしくは分岐もしくは環状のアルキル基、炭素数1~18の直鎖もしくは分岐もしくは環状のアルコキシ基、炭素数6~40の置換もしくは無置換のアリール基、または炭素数4~40の置換もしくは無置換のヘテロアリール基であり、隣接するR1とR2は、互いに結合して環を形成してもよく、
AおよびBは、各々独立して、炭素数6~40の置換もしくは無置換の芳香族環、または炭素数4~40の置換もしくは無置換の芳香族ヘテロ環を表す。)
[2]上記一般式(1)および一般式(2)において、AおよびBが、各々独立して、下記X-1、X-2、X-3、X-4及びX-5からなる群より選ばれる構造である、[1]に記載の光学活性ヘリセン誘導体又はラセミ体混合物。
[4]下記一般式(3)で表されるヘキサアミノベンゼン誘導体。
R1、R2、R3およびR4は、各々独立して、水素原子、炭素数1~18の直鎖もしくは分岐もしくは環状のアルキル基、炭素数1~18の直鎖もしくは分岐もしくは環状のアルコキシ基、炭素数6~40の置換もしくは無置換のアリール基、または炭素数4~40の置換もしくは無置換のヘテロアリール基であり、隣接するR1とR2は、互いに結合して環を形成してもよく、
AおよびBは、各々独立して、炭素数6~40の置換もしくは無置換の芳香環、または炭素数4~40の置換もしくは無置換の芳香族ヘテロ環を表す。)
[5]下記式(4)または下記式(5)で表される、光学活性ヘリセン誘導体、又はこれらのラセミ体混合物。
[1] An optically active helicene derivative or a racemic mixture represented by the following general formula (1) or (2):
R 1 , R 2 , R 3 and R 4 each independently represent a hydrogen atom, a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, a linear, branched or cyclic alkoxy group having 1 to 18 carbon atoms, a substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 40 carbon atoms, or a substituted or unsubstituted heteroaryl group having 4 to 40 carbon atoms, adjacent R 1 and R 2 may be bonded to each other to form a ring,
A and B each independently represent a substituted or unsubstituted aromatic ring having 6 to 40 carbon atoms, or a substituted or unsubstituted aromatic heterocycle having 4 to 40 carbon atoms.
[2] In the above general formula (1) and general formula (2), A and B are each independently a structure selected from the group consisting of X-1, X-2, X-3, X-4, and X-5 below. The optically active helicene derivative or racemic mixture according to [1].
[4] A hexaaminobenzene derivative represented by the following general formula (3):
R 1 , R 2 , R 3 and R 4 each independently represent a hydrogen atom, a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, a linear, branched or cyclic alkoxy group having 1 to 18 carbon atoms, a substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 40 carbon atoms, or a substituted or unsubstituted heteroaryl group having 4 to 40 carbon atoms, adjacent R 1 and R 2 may be bonded to each other to form a ring,
A and B each independently represent a substituted or unsubstituted aromatic ring having 6 to 40 carbon atoms, or a substituted or unsubstituted aromatic heterocycle having 4 to 40 carbon atoms.
[5] An optically active helicene derivative represented by the following formula (4) or the following formula (5), or a racemic mixture thereof.
本発明の光学活性ヘリセン誘導体又はこれらのラセミ体混合物、ヘキサアミノベンゼン誘導体は、従来材料とは異なる骨格を有し、且つ特異的な光学特性を発現する材料であり、更に、特徴的なキラリティーを有し、高い円偏光発光性を有する材料およびその前駆体である。このため、工業的に極めて有用である。 The optically active helicene derivatives or racemic mixtures thereof and hexaaminobenzene derivatives of the present invention have skeletons different from those of conventional materials and are materials that exhibit specific optical properties. Furthermore, they are materials and precursors of materials that have characteristic chirality and high circularly polarized luminescence. For this reason, they are extremely useful industrially.
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の一般式(1)および一般式(2)で表される光学活性ヘリセン誘導体は新規化合物であり、一般式(1)および一般式(2)で表される光学活性ヘリセン誘導体の混合物であるラセミ体混合物もまた新規化合物である。
The present invention will be described in detail below.
The optically active helicene derivatives represented by the general formulas (1) and (2) of the present invention are novel compounds, and a racemic mixture, which is a mixture of the optically active helicene derivatives represented by the general formulas (1) and (2), is also a novel compound.
上記の一般式(1)および一般式(2)において、R1、R2、R3およびR4は、各々独立して、水素原子、炭素数1~18の直鎖若しくは分岐若しくは環状のアルキル基、炭素数1~18の直鎖若しくは分岐若しくは環状のアルコキシ基、炭素数6~40の置換若しくは無置換のアリール基、または炭素数4~40の置換若しくは無置換のヘテロアリール基であることが好ましい。従ってR1及びR2は、それぞれ、これらの置換基と同一または異なっていても良く、隣接するR1とR2は、互いに結合して環を形成しても良い。 In the above general formula (1) and general formula (2), it is preferable that R 1 , R 2 , R 3 and R 4 are each independently a hydrogen atom, a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, a linear, branched or cyclic alkoxy group having 1 to 18 carbon atoms, a substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 40 carbon atoms, or a substituted or unsubstituted heteroaryl group having 4 to 40 carbon atoms. Therefore, R 1 and R 2 may be the same or different from these substituents, and adjacent R 1 and R 2 may be bonded to each other to form a ring.
R1、R2、R3およびR4において、炭素数1~18の直鎖若しくは分岐若しくは環状アルキル基としては、具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ステアリル基、トリクロロメチル基、トリフルオロメチル基、シクロプロピル基、シクロヘキシル基、1,3-シクロヘキサジエニル基、2-シクロペンテン-1-イル基等を挙げることができる。 In R 1 , R 2 , R 3 and R 4 , specific examples of the linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 18 carbon atoms include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, a butyl group, a sec-butyl group, a tert-butyl group, a pentyl group, a hexyl group, a heptyl group, an octyl group, a stearyl group, a trichloromethyl group, a trifluoromethyl group, a cyclopropyl group, a cyclohexyl group, a 1,3-cyclohexadienyl group, a 2-cyclopenten-1-yl group and the like.
炭素数1~18の直鎖若しくは分岐若しくは環状アルコキシ基としては、具体的には、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、イソプロポキシ基、n-ブトキシ基、sec-ブトキシ基、tert-ブトキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基、ステアリルオキシ基、トリフルオロメトキシ基等を挙げることができる。 Specific examples of linear, branched, or cyclic alkoxy groups having 1 to 18 carbon atoms include methoxy, ethoxy, propoxy, isopropoxy, n-butoxy, sec-butoxy, tert-butoxy, pentyloxy, hexyloxy, stearyloxy, and trifluoromethoxy groups.
炭素数6~40の置換若しくは無置換のアリール基としては、具体的には、フェニル基、1-ナフチル基、2-ナフチル基、2-アントリル基、9-アントリル基、2-フルオレニル基、フェナントリル基、ピレニル基、クリセニル基、ペリレニル基、ピセニル基、4-メチルフェニル基、3-メチルフェニル基、2-メチルフェニル基、4-エチルフェニル基、3-エチルフェニル基、2-エチルフェニル基、4-n-プロピルフェニル基、4-イソプロピルフェニル基、2-イソプロピルフェニル基、4-n-ブチルフェニル基、4-イソブチルフェニル基、4-sec-ブチルフェニル基、2-sec-ブチルフェニル基、4-tert-ブチルフェニル基、3-tert-ブチルフェニル基、2-tert-ブチルフェニル基、4-n-ペンチルフェニル基、4-イソペンチルフェニル基、2-ネオペンチルフェニル基、4-tert-ペンチルフェニル基、4-n-ヘキシルフェニル基、4-(2-エチルブチル)フェニル基、4-n-ヘプチルフェニル基、4-n-オクチルフェニル基、4-(2-エチルヘキシル)フェニル基、4-tert-オクチルフェニル基、4-n-デシルフェニル基、4-n-ドデシルフェニル基、4-n-テトラデシルフェニル基、4-シクロペンチルフェニル基、4-シクロヘキシルフェニル基、4-(4-メチルシクロヘキシル)フェニル基、4-(4-tert-ブチルシクロヘキシル)フェニル基、3-シクロヘキシルフェニル基、2-シクロヘキシルフェニル基、4-エチル-1-ナフチル基、6-n-ブチル-2-ナフチル基、2,4-ジメチルフェニル基、2,5-ジメチルフェニル基、3,4-ジメチルフェニル基、3,5-ジメチルフェニル基、2,6-ジメチルフェニル基、2,4-ジエチルフェニル基、2,3,5-トリメチルフェニル基、2,3,6-トリメチルフェニル基、3,4,5-トリメチルフェニル基、2,6-ジエチルフェニル基、2,5-ジイソプロピルフェニル基、2,6-ジイソブチルフェニル基、2,4-ジ-tert-ブチルフェニル基、2,5-ジ-tert-ブチルフェニル基、4,6-ジ-tert-ブチル-2-メチルフェニル基、5-tert-ブチル-2-メチルフェニル基、4-tert-ブチル-2,6-ジメチルフェニル基、9-メチル-2-フルオレニル基、9-エチル-2-フルオレニル基、9-n-ヘキシル-2-フルオレニル基、9,9-ジメチル-2-フルオレニル基、9,9-ジエチル-2-フルオレニル基、9,9-ジ-n-プロピル-2-フルオレニル基、4-メトキシフェニル基、3-メトキシフェニル基、2-メトキシフェニル基、4-エトキシフェニル基、3-エトキシフェニル基、2-エトキシフェニル基、4-n-プロポキシフェニル基、3-n-プロポキシフェニル基、4-イソプロポキシフェニル基、2-イソプロポキシフェニル基、4-n-ブトキシフェニル基、4-イソブトキシフェニル基、2-sec-ブトキシフェニル基、4-n-ペンチルオキシフェニル基、4-イソペンチルオキシフェニル基、2-イソペンチルオキシフェニル基、4-ネオペンチルオキシフェニル基、2-ネオペンチルオキシフェニル基、4-n-ヘキシルオキシフェニル基、2-(2-エチルブチル)オキシフェニル基、4-n-オクチルオキシフェニル基、4-n-デシルオキシフェニル基、4-n-ドデシルオキシフェニル基、4-n-テトラデシルオキシフェニル基、4-シクロヘキシルオキシフェニル基、2-シクロヘキシルオキシフェニル基、2-メトキシ-1-ナフチル基、4-メトキシ-1-ナフチル基、4-n-ブトキシ-1-ナフチル基、5-エトキシ-1-ナフチル基、6-メトキシ-2-ナフチル基、6-エトキシ-2-ナフチル基、6-n-ブトキシ-2-ナフチル基、6-n-ヘキシルオキシ-2-ナフチル基、7-メトキシ-2-ナフチル基、7-n-ブトキシ-2-ナフチル基、2-メチル-4-メトキシフェニル基、2-メチル-5-メトキシフェニル基、3-メチル-4-メトキシフェニル基、3-メチル-5-メトキシフェニル基、3-エチル-5-メトキシフェニル基、2-メトキシ-4-メチルフェニル基、3-メトキシ-4-メチルフェニル基、2,4-ジメトキシフェニル基、2,5-ジメトキシフェニル基、2,6-ジメトキシフェニル基、3,4-ジメトキシフェニル基、3,5-ジメトキシフェニル基、3,5-ジエトキシフェニル基、3,5-ジ-n-ブトキシフェニル基、2-メトキシ-4-エトキシフェニル基、2-メトキシ-6-エトキシフェニル基、3,4,5-トリメトキシフェニル基、4-ビフェニリル基、3-ビフェニリル基、2-ビフェニリル基、4-(4-メチルフェニル)フェニル基、4-(3-メチルフェニル)フェニル基、4-(4-メトキシフェニル)フェニル基、4-(4-n-ブトキシフェニル)フェニル基、2-(2-メトキシフェニル)フェニル基、4-(4-クロロフェニル)フェニル基、3-メチル-4-フェニルフェニル基、3-メトキシ-4-フェニルフェニル基、ターフェニル基、3,5-ジフェニルフェニル基、10-フェニルアントリル基、10-(3,5-ジフェニルフェニル)-9-アントリル基、9-フェニル-2-フルオレニル基、4-フルオロフェニル基、3-フルオロフェニル基、2-フルオロフェニル基、4-クロロフェニル基、3-クロロフェニル基、2-クロロフェニル基、4-ブロモフェニル基、2-ブロモフェニル基、4-クロロ-1-ナフチル基、4-クロロ-2-ナフチル基、6-ブロモ-2-ナフチル基、2,3-ジフルオロフェニル基、2,4-ジフルオロフェニル基、2,5-ジフルオロフェニル基、2,6-ジフルオロフェニル基、3,4-ジフルオロフェニル基、3,5-ジフルオロフェニル基、2,3-ジクロロフェニル基、2,4-ジクロロフェニル基、2,5-ジクロロフェニル基、3,4-ジクロロフェニル基、3,5-ジクロロフェニル基、2,5-ジブロモフェニル基、2,4,6-トリクロロフェニル基、2,4-ジクロロ-1-ナフチル基、1,6-ジクロロ-2-ナフチル基、2-フルオロ-4-メチルフェニル基、2-フルオロ-5-メチルフェニル基、3-フルオロ-2-メチルフェニル基、3-フルオロ-4-メチルフェニル基、2-メチル-4-フルオロフェニル基、2-メチル-5-フルオロフェニル基、3-メチル-4-フルオロフェニル基、2-クロロ-4-メチルフェニル基、2-クロロ-5-メチルフェニル基、2-クロロ-6-メチルフェニル基、2-メチル-3-クロロフェニル基、2-メチル-4-クロロフェニル基、3-クロロ-4-メチルフェニル基、3-メチル-4-クロロフェニル基、2-クロロ-4,6-ジメチルフェニル基、2-メトキシ-4-フルオロフェニル基、2-フルオロ-4-メトキシフェニル基、2-フルオロ-4-エトキシフェニル基、2-フルオロ-6-メトキシフェニル基、3-フルオロ-4-エトキシフェニル基、3-クロロ-4-メトキシフェニル基、2-メトキシ-5-クロロフェニル基、3-メトキシ-6-クロロフェニル基、5-クロロ-2,4-ジメトキシフェニル基、4-トリフルオロメチルフェニル基、3-トリフルオロメチルフェニル基、3、5-ビス(トリフルオロメチル)フェニル基などを挙げることができるが、これらに限定されるものではない。 Specific examples of substituted or unsubstituted aryl groups having 6 to 40 carbon atoms include phenyl, 1-naphthyl, 2-naphthyl, 2-anthryl, 9-anthryl, 2-fluorenyl, phenanthryl, pyrenyl, chrysenyl, perylenyl, picenyl, 4-methylphenyl, 3-methylphenyl, 2-methylphenyl, 4-ethylphenyl, 3-ethylphenyl, 2-ethylphenyl, 4-n-propylphenyl, 4-isopropylphenyl, 2-isopropylphenyl, 4-n-butylphenyl, 4-isobutylphenyl, 4-sec-butylphenyl, 2-sec-butylphenyl, 4-tert-butylphenyl, 3-tert-butylphenyl, 2-tert-butylphenyl, 4-n-pentylphenyl, 4-isopentylphenyl, 2-neopentylphenyl, 4-tert-pentyl phenyl group, 4-n-hexylphenyl group, 4-(2-ethylbutyl)phenyl group, 4-n-heptylphenyl group, 4-n-octylphenyl group, 4-(2-ethylhexyl)phenyl group, 4-tert-octylphenyl group, 4-n-decylphenyl group, 4-n-dodecylphenyl group, 4-n-tetradecylphenyl group, 4-cyclopentylphenyl group, 4-cyclohexylphenyl group, 4-(4-methylcyclohexyl)phenyl group phenyl group, 4-(4-tert-butylcyclohexyl)phenyl group, 3-cyclohexylphenyl group, 2-cyclohexylphenyl group, 4-ethyl-1-naphthyl group, 6-n-butyl-2-naphthyl group, 2,4-dimethylphenyl group, 2,5-dimethylphenyl group, 3,4-dimethylphenyl group, 3,5-dimethylphenyl group, 2,6-dimethylphenyl group, 2,4-diethylphenyl group, 2,3,5-trimethylphenyl group, 2,3,6-trimethylphenyl group, 3,4,5-trimethylphenyl group, 2,6-diethylphenyl group, 2,5-diisopropylphenyl group, 2,6-diisobutylphenyl group, 2,4-di-tert-butylphenyl group, 2,5-di-tert-butylphenyl group, 4,6-di-tert-butyl-2-methylphenyl group, 5-tert-butyl-2-methylphenyl group, 4-tert-butyl-2,6-dimethylphenyl group, 9-methyl-2-fluorenyl group, 9-ethyl-2-fluorenyl group, 9-n-hexyl-2-fluorenyl group, 9,9-dimethyl-2-fluorenyl group, 9,9-diethyl-2-fluorenyl group, 9,9-di-n-propyl-2-fluorenyl group, 4-methoxyphenyl group, 3-methoxyphenyl group, 2-methoxyphenyl group, 4-ethoxyphenyl group, 3-ethoxyphenyl group, 2-ethoxyphenyl group, 4-n-propyl oxyphenyl group, 3-n-propoxyphenyl group, 4-isopropoxyphenyl group, 2-isopropoxyphenyl group, 4-n-butoxyphenyl group, 4-isobutoxyphenyl group, 2-sec-butoxyphenyl group, 4-n-pentyloxyphenyl group, 4-isopentyloxyphenyl group, 2-isopentyloxyphenyl group, 4-neopentyloxyphenyl group, 2-neopentyloxyphenyl group, 4-n-hexyloxyphenyl group, 2-(2-ethylbutyl)oxyphenyl group, 4-n-octyloxyphenyl group, 4-n-decyloxyphenyl group, 4-n-dodecyloxyphenyl group, 4-n-tetradecyloxyphenyl group, 4-cyclohexyloxyphenyl group, 2-cyclohexyloxyphenyl group, 2-methoxy-1-naphthyl group, 4-methoxy-1-naphthyl group, 4-n-butoxy-1-naphthyl group, 5-ethoxy-1-naphthyl group, a 6-methoxy-2-naphthyl group, a 6-ethoxy-2-naphthyl group, a 6-n-butoxy-2-naphthyl group, a 6-n-hexyloxy-2-naphthyl group, a 7-methoxy-2-naphthyl group, a 7-n-butoxy-2-naphthyl group, a 2-methyl-4-methoxyphenyl group, a 2-methyl-5-methoxyphenyl group, a 3-methyl-4-methoxyphenyl group, a 3-methyl-5-methoxyphenyl group, a 3-ethyl-5-methoxyphenyl group, 2-methoxy-4-methylphenyl group, 3-methoxy-4-methylphenyl group, 2,4-dimethoxyphenyl group, 2,5-dimethoxyphenyl group, 2,6-dimethoxyphenyl group, 3,4-dimethoxyphenyl group, 3,5-dimethoxyphenyl group, 3,5-diethoxyphenyl group, 3,5-di-n-butoxyphenyl group, 2-methoxy-4-ethoxyphenyl group, 2-methoxy-6-ethoxyphenyl group, 3,4,5-trimethoxyphenyl group, a 4-methoxyphenyl group, a 4-n-butoxyphenyl group, a 2-methoxyphenyl group, a 4-chlorophenyl group, a 3-methyl-4-phenylphenyl group, a 3-methoxy-4-phenylphenyl group, a terphenyl group, a 3,5-diphenylphenyl group, a 10-phenylanthryl group, a 10-(3,5-diphenylphenyl)-9-anthryl group, a 9-phenyl-2-fluorenyl group, a 4-fluorophenyl group, a 3-fluorophenyl group, a 2-fluorophenyl group, a 4-chlorophenyl group, a 3-chlorophenyl group, a 2-chlorophenyl group, a 4-bromophenyl group, a 2-bromophenyl group, a 4-chloro-1-naphthyl group, a 4-chlorophenyl group, a b-2-naphthyl group, 6-bromo-2-naphthyl group, 2,3-difluorophenyl group, 2,4-difluorophenyl group, 2,5-difluorophenyl group, 2,6-difluorophenyl group, 3,4-difluorophenyl group, 3,5-difluorophenyl group, 2,3-dichlorophenyl group, 2,4-dichlorophenyl group, 2,5-dichlorophenyl group, 3,4-dichlorophenyl group, 3,5-dichlorophenyl group, 2,5-dibromo Phenyl group, 2,4,6-trichlorophenyl group, 2,4-dichloro-1-naphthyl group, 1,6-dichloro-2-naphthyl group, 2-fluoro-4-methylphenyl group, 2-fluoro-5-methylphenyl group, 3-fluoro-2-methylphenyl group, 3-fluoro-4-methylphenyl group, 2-methyl-4-fluorophenyl group, 2-methyl-5-fluorophenyl group, 3-methyl-4-fluorophenyl group, 2-chloro-4-methyl Examples of the aryl group include, but are not limited to, a 2-chloro-5-methylphenyl group, a 2-chloro-6-methylphenyl group, a 2-methyl-3-chlorophenyl group, a 2-methyl-4-chlorophenyl group, a 3-chloro-4-methylphenyl group, a 3-methyl-4-chlorophenyl group, a 2-chloro-4,6-dimethylphenyl group, a 2-methoxy-4-fluorophenyl group, a 2-fluoro-4-methoxyphenyl group, a 2-fluoro-4-ethoxyphenyl group, a 2-fluoro-6-methoxyphenyl group, a 3-fluoro-4-ethoxyphenyl group, a 3-chloro-4-methoxyphenyl group, a 2-methoxy-5-chlorophenyl group, a 3-methoxy-6-chlorophenyl group, a 5-chloro-2,4-dimethoxyphenyl group, a 4-trifluoromethylphenyl group, a 3-trifluoromethylphenyl group, and a 3,5-bis(trifluoromethyl)phenyl group.
炭素数4~40の置換若しくは無置換のヘテロアリール基としては、酸素原子、窒素原子及び硫黄原子から選ばれる少なくとも一つのヘテロ原子を含有する芳香環基であり、例えば、4-キノリル基、4-ピリジル基、3-ピリジル基、2-ピリジル基、3-フリル基、2-フリル基、3-チエニル基、2-チエニル基、2-オキサゾリル基、2-チアゾリル基、2-ベンゾオキサゾリル基、2-ベンゾチアゾリル基、2-ベンゾイミダゾリル基等の複素環基を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。 The substituted or unsubstituted heteroaryl group having 4 to 40 carbon atoms is an aromatic ring group containing at least one heteroatom selected from an oxygen atom, a nitrogen atom, and a sulfur atom, and examples of the heterocyclic group include, but are not limited to, a 4-quinolyl group, a 4-pyridyl group, a 3-pyridyl group, a 2-pyridyl group, a 3-furyl group, a 2-furyl group, a 3-thienyl group, a 2-thienyl group, a 2-oxazolyl group, a 2-thiazolyl group, a 2-benzoxazolyl group, a 2-benzothiazolyl group, and a 2-benzimidazolyl group.
さらに、隣接するR1とR2については、互いに結合して環を形成しても良い。R1とR2が互いに結合して環を形成した場合の具体例としては、例えば、下記(Y-1)、(Y-2)および(Y-3)に示す例を挙げることができるが、これらに限定されるものでは無い。
上記一般式(1)および一般式(2)における芳香族環または芳香族ヘテロ環を有する構造であるAおよびBは、各々独立して、炭素数6~40の置換もしくは無置換の芳香環、または炭素数4~40の置換もしくは無置換の芳香族ヘテロ環を表す。AおよびBはそれぞれ同一であっても異なっていても良いが、合成の煩雑さを考慮すると、同一であることが好ましい。 In the above general formula (1) and general formula (2), A and B, which are structures having an aromatic ring or an aromatic heterocycle, each independently represent a substituted or unsubstituted aromatic ring having 6 to 40 carbon atoms, or a substituted or unsubstituted aromatic heterocycle having 4 to 40 carbon atoms. A and B may be the same or different, but considering the complexity of synthesis, it is preferable that they are the same.
芳香族環としては、特に限定されるものでは無いが、具体的には、ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、トリフェニレン環、ピレン環、ビフェニル、ターフェニル等を挙げることでき、芳香族ヘテロ環としては、特に限定されるものでは無いが、具体的には、ピリジン環、ピリミジン環、キノリン環、イソキノリン環、チオフェン環、フラン環、ベンゾオキサゾール環、ベンゾチアゾール環等を挙げることができる。 The aromatic ring is not particularly limited, but specific examples thereof include a benzene ring, a naphthalene ring, an anthracene ring, a triphenylene ring, a pyrene ring, a biphenyl, and a terphenyl. The aromatic heterocycle is not particularly limited, but specific examples thereof include a pyridine ring, a pyrimidine ring, a quinoline ring, an isoquinoline ring, a thiophene ring, a furan ring, a benzoxazole ring, and a benzothiazole ring.
更に、一般式(1)および一般式(2)における芳香族環または芳香族ヘテロ環を有する構造であるAおよびBが、以下のX-1、X-2、X-3、X-4及びX-5からなる群より選ばれる構造であることがより好ましい。 Moreover, it is more preferable that A and B, which are structures having an aromatic ring or an aromatic heterocycle in general formula (1) and general formula (2), are structures selected from the group consisting of X-1, X-2, X-3, X-4, and X-5 below.
一般式(1)および一般式(2)は、芳香族環または芳香族ヘテロ環を有する構造であるAおよびBの重なり方によって、らせんのキラリティーを有する。一般式(1)に示すように右巻きらせん構造を有する場合にはPヘリシティー、一般式(2)に示すように左巻きらせん構造を有する場合にはMヘリシティーをそれぞれ有する。
以下に更に、一般式(1)および一般式(2)の具体的構造式を例示するが、これらの化合物に限定されるものではない。
General formula (1) and general formula (2) have helical chirality depending on the overlapping of A and B, which are structures having an aromatic ring or an aromatic heterocycle. When the general formula (1) has a right-handed helical structure, it has P helicity, and when the general formula (2) has a left-handed helical structure, it has M helicity.
Further examples of specific structural formulae of general formula (1) and general formula (2) are given below, but the compounds are not limited to these.
本発明の一般式(3)で表されるヘキサアミノベンゼン誘導体は、新規化合物であり、一般式(1)および一般式(2)で表される光学活性ヘリセン誘導体およびラセミ体混合物の重要な前駆体である。 The hexaaminobenzene derivative represented by the general formula (3) of the present invention is a novel compound and is an important precursor of the optically active helicene derivatives and racemic mixtures represented by the general formulas (1) and (2).
AおよびBは、各々独立して、炭素数6~40の置換もしくは無置換の芳香環、または炭素数4~40の置換もしくは無置換の芳香族ヘテロ環を表す。)
上記の一般式(3)において、R1、R2、R3およびR4は、一般式(1)および一般式(2)において、R1、R2、R3およびR4について例示したものと同様である。
A and B each independently represent a substituted or unsubstituted aromatic ring having 6 to 40 carbon atoms, or a substituted or unsubstituted aromatic heterocycle having 4 to 40 carbon atoms.
In the above general formula (3), R 1 , R 2 , R 3 and R 4 are the same as those exemplified for R 1 , R 2 , R 3 and R 4 in general formulae (1) and (2).
以下に更に、一般式(3)の具体的構造式を例示するが、これらの化合物に限定されるものではない。 Further examples of specific structural formulas of general formula (3) are given below, but the compounds are not limited to these.
<本発明に係る光学活性ヘリセン誘導体およびラセミ体混合物の製造方法>
一般式(1)および一般式(2)で示される光学活性ヘリセン誘導体およびラセミ体混合物は、特に限定するものではないが、以下に示す工程から製造することが可能である。
即ち、工程1(前駆体(テトラピロロジハロベンゼン誘導体)の合成工程)、工程2(一般式(3)で表されるヘキサアミノベンゼン誘導体の合成工程)、式(1)、工程3(一般式(3)で表されるヘキサアミノベンゼン誘導体から一般式(1)および一般式(2)の混合物であるラセミ体を合成する工程)および工程4(一般式(1)および一般式(2)の混合物から各々の光学活性体を光学分割する工程)からなる。
<Method of producing optically active helicene derivative and racemic mixture according to the present invention>
The optically active helicene derivatives and racemic mixtures represented by the general formulas (1) and (2) can be produced by, but are not limited to, the steps shown below.
That is, it comprises step 1 (a synthesis step of a precursor (tetrapyrrolodihalobenzene derivative)), step 2 (a synthesis step of a hexaaminobenzene derivative represented by general formula (3)), formula (1), step 3 (a synthesis step of a racemic mixture of general formulas (1) and (2) from the hexaaminobenzene derivative represented by general formula (3)), and step 4 (a step of optically resolving each optically active substance from the mixture of general formulas (1) and (2)).
工程1)前駆体(テトラピロロジハロベンゼン誘導体)の合成工程
還流装置を具備する反応容器に、反応試剤である3,4-位に置換基を有しても良いピロール誘導体および水素化ナトリウムなどの塩基を加え、窒素等の不活性ガス雰囲気とした後、ジメチルホルムアミドなどの溶媒を加え、撹拌等をして反応させる。反応温度は目的の前駆体が得られる条件であれば特に限定されず、また反応時の圧力も加圧下、常圧下、減圧下のいずれも選択できる。反応温度としては、例えば、-30℃~50℃程度とするとよい。反応時間は反応試剤の反応性に依るが、通常は1分から1日、好ましくは5分~10時間、さらに好ましくは、10分~2時間反応させればよい。
上記とは別の反応容器に、1,2-ジハロゲノ-3,4,5,6-テトラフルオロベンゼンをジメチルホルムアミド等の溶媒に溶解し、上記の反応容器に窒素等の不活性ガス雰囲気下、あるいは開放系で加える。なお、上記化合物のハロゲン原子は臭素またはヨウ素原子から選択できる。
反応時間は反応原料の反応性によるが、通常は10分~3日、好ましくは30分~1日、さらに好ましくは、1時間~1日反応させれば良い。反応温度としては、例えば、-80℃~50℃程度とするとよく、反応性と選択性の両立のためには、-10℃~30℃とすることがより好ましい。
反応終了後、反応生成物が溶解できる溶媒、例えば水を加え、さらに酢酸エチル等の非水溶媒により抽出するとよい。さらに有機層を公知の処方で洗浄、例えば、水および飽和食塩水で洗浄し、その後、硫酸ナトリウム等の乾燥剤により乾燥させ、エバポレーター等の通常用いられる装置により濃縮させて前駆体を得ることができる。
得られた前駆体は、元素分析、NMR、質量分析等の、本技術分野で公知の方法による分析によって、構造、物性、精製度等を確認することができる。
Step 1) Synthesis step of precursor (tetrapyrrolodihalobenzene derivative) A pyrrole derivative which may have a substituent at the 3,4-position as a reaction agent and a base such as sodium hydride are added to a reaction vessel equipped with a reflux device, and an inert gas atmosphere such as nitrogen is created, and then a solvent such as dimethylformamide is added and the mixture is reacted by stirring. The reaction temperature is not particularly limited as long as the desired precursor can be obtained, and the pressure during the reaction can be selected from any of pressurized, normal, and reduced pressure. The reaction temperature is preferably, for example, about -30°C to 50°C. The reaction time depends on the reactivity of the reaction agent, but the reaction is usually carried out for 1 minute to 1 day, preferably 5 minutes to 10 hours, and more preferably 10 minutes to 2 hours.
In a separate reaction vessel, 1,2-dihalogeno-3,4,5,6-tetrafluorobenzene is dissolved in a solvent such as dimethylformamide, and the resulting solution is added to the reaction vessel under an inert gas atmosphere such as nitrogen, or in an open system. The halogen atom in the compound can be selected from bromine and iodine atoms.
The reaction time depends on the reactivity of the reaction raw materials, but is usually 10 minutes to 3 days, preferably 30 minutes to 1 day, and more preferably 1 hour to 1 day. The reaction temperature is, for example, about -80°C to 50°C, and more preferably -10°C to 30°C in order to achieve both reactivity and selectivity.
After the reaction is completed, a solvent capable of dissolving the reaction product, such as water, is added, and the reaction product is extracted with a non-aqueous solvent such as ethyl acetate. The organic layer is washed in a known manner, for example, with water and saturated saline, and then dried with a drying agent such as sodium sulfate, and concentrated with a commonly used device such as an evaporator to obtain a precursor.
The obtained precursor can be analyzed by methods known in the art, such as elemental analysis, NMR, mass spectrometry, etc., to confirm its structure, physical properties, degree of purification, etc.
工程2)ヘキサアミノベンゼン誘導体の合成工程
還流装置を具備する反応容器に、インドールなどの反応試剤および水素化ナトリウムなどの塩基を加え、窒素等の不活性ガス雰囲気とした後、ジメチルホルムアミドなどの溶媒を加え、撹拌等をして反応させる。反応温度は目的の前駆体が得られる条件であれば特に限定されず、また反応時の圧力も加圧下、常圧下、減圧下のいずれも選択できる。反応温度としては、例えば、-50℃~50℃程度とするとよい。反応時間は反応試剤の反応性に依るが、通常は1分から1日、好ましくは5分~10時間、さらに好ましくは、10分~2時間反応させればよい。
上記とは別の反応容器に、前記した前駆体をジメチルアセトアミド等の溶媒に溶解し、
上記の反応容器に窒素等の不活性ガス雰囲気下、あるいは開放系で加える。反応時間は反応原料の反応性によるが、通常は10分~3日、好ましくは30分~1日、さらに好ましくは、1時間~1日反応させれば良い。反応温度としては、例えば、0℃~100℃程度とするとよく、反応性と選択性の両立のためには、10℃~50℃とすることがより好ましい。
反応終了後、反応生成物が溶解できる溶媒、例えば水を加え、さらに酢酸エチル等の非水溶媒により抽出するとよい。さらに有機層を公知の処方で洗浄、例えば、水および飽和食塩水で洗浄し、その後、硫酸ナトリウム等の乾燥剤により乾燥させ、エバポレーター等の通常用いられる装置により濃縮させてヘキサアミノベンゼン誘導体を得ることができる。
得られたヘキサアミノベンゼン誘導体は、元素分析、NMR、質量分析等の、本技術分野で公知の方法による分析によって、構造、物性、精製度等を確認することができる。
Step 2) Synthesis step of hexaaminobenzene derivative A reaction agent such as indole and a base such as sodium hydride are added to a reaction vessel equipped with a reflux device, and an inert gas atmosphere such as nitrogen is created. Then, a solvent such as dimethylformamide is added and the mixture is stirred to react. The reaction temperature is not particularly limited as long as the desired precursor can be obtained, and the reaction pressure can be selected from among pressurized, normal, and reduced pressure. The reaction temperature is preferably, for example, about -50°C to 50°C. The reaction time depends on the reactivity of the reaction agent, but it is usually 1 minute to 1 day, preferably 5 minutes to 10 hours, and more preferably 10 minutes to 2 hours.
In a separate reaction vessel, the precursor is dissolved in a solvent such as dimethylacetamide,
The reaction vessel is charged with the raw materials under an inert gas atmosphere such as nitrogen or in an open system. The reaction time depends on the reactivity of the raw materials, but it is usually 10 minutes to 3 days, preferably 30 minutes to 1 day, and more preferably 1 hour to 1 day. The reaction temperature is, for example, about 0°C to 100°C, and in order to achieve both reactivity and selectivity, it is more preferable to set the temperature at 10°C to 50°C.
After the reaction is completed, a solvent capable of dissolving the reaction product, such as water, is added, and the reaction product is extracted with a non-aqueous solvent such as ethyl acetate. The organic layer is washed in a known manner, for example, with water and saturated saline, and then dried with a drying agent such as sodium sulfate and concentrated with a commonly used device such as an evaporator to obtain a hexaaminobenzene derivative.
The structure, physical properties, degree of purification, etc. of the obtained hexaaminobenzene derivative can be confirmed by analysis using methods known in the art, such as elemental analysis, NMR, mass spectrometry, etc.
工程3)一般式(1)および一般式(2)の混合物であるラセミ体を合成する工程
本発明の一般式(1)および一般式(2)の混合物であるラセミ体を合成する工程は、前記のヘキサアミノベンゼン誘導体の酸化的カップリング反応によって製造される。
酸化的カップリングの具体的な方法としては、酸化剤触媒を用いる方法があげられ、安価かつ容易に得る手段として好ましい。これらの酸化剤触媒としては、塩化アルミニウム、塩化鉄、塩化モリブデン、塩化タングステン、塩化スズ等の化合物があげられる。
還流装置を具備する反応容器に、前記のヘキサアミノベンゼン誘導体などの反応試剤およびニトロメタン、ジクロロメタンなどの溶媒と共に、塩化鉄などの酸化剤触媒を加え、撹拌等をして反応させる。
反応温度は目的のラセミ体が得られる条件であれば特に限定されず、また反応時の圧力も加圧下、常圧下、減圧下のいずれも選択できる。反応温度としては、例えば、0℃~100℃程度とするとよい。反応時間は反応試剤の反応性に依るが、通常は1分から1日、好ましくは5分~10時間、さらに好ましくは、10分~5時間反応させればよい。
反応終了後、固形物を濾過等により濾別して、エバポレーター等の通常用いられる装置により濃縮させる。更に、シリカゲルカラムクロマトグラフィー等の通常用いられる精製手段で、また塩化メチレン/n-ヘキサンといった通常用いられる移動相用の溶媒を用いて、精製すると良い。
得られたラセミ体は、元素分析、NMR、質量分析等の、本技術分野で公知の方法による分析によって、構造、物性、精製度等を確認することができる。
Step 3) Step of synthesizing a racemate which is a mixture of general formula (1) and general formula (2) The step of synthesizing a racemate which is a mixture of general formula (1) and general formula (2) of the present invention is carried out by the oxidative coupling reaction of the above-mentioned hexaaminobenzene derivative.
A specific example of the oxidative coupling method is a method using an oxidizing agent catalyst, which is preferable as a method that is inexpensive and easy to obtain. Examples of the oxidizing agent catalyst include compounds such as aluminum chloride, iron chloride, molybdenum chloride, tungsten chloride, and tin chloride.
A reaction vessel equipped with a reflux device is charged with a reaction reagent such as the hexaaminobenzene derivative, a solvent such as nitromethane, dichloromethane, and an oxidizing agent catalyst such as iron chloride, and the mixture is stirred to cause a reaction.
The reaction temperature is not particularly limited as long as the desired racemic compound can be obtained, and the pressure during the reaction can be selected from among pressurized, normal, and reduced pressure. The reaction temperature is preferably about 0° C. to 100° C. The reaction time depends on the reactivity of the reaction reagents, but is usually 1 minute to 1 day, preferably 5 minutes to 10 hours, and more preferably 10 minutes to 5 hours.
After the reaction is completed, the solid matter is separated by filtration or the like, and concentrated by a commonly used device such as an evaporator. It is preferable to further purify the product by a commonly used purification means such as silica gel column chromatography using a commonly used mobile phase solvent such as methylene chloride/n-hexane.
The structure, physical properties, degree of purity, etc. of the obtained racemic mixture can be confirmed by analysis using methods known in the art, such as elemental analysis, NMR, mass spectrometry, etc.
工程4)一般式(1)および一般式(2)の混合物から各々の光学活性体を光学分割する工程
一般式(1)および一般式(2)の混合物であるラセミ体を光学分割することにより製造できる。その光学分割方法としては、例えば、光学異性体分離用高速液体クロマトグラフィー用カラムを利用することにより、(R)光学異性体と(S)光学異件体とに分割することができる。光学異性体分離用高速液体クロマトグラフィー用カラムは、特に限定するものでは無いが、一般に市販されており、例えば、ダイセル化学工業株式会社製造・販売のキラルパックアイシー(CHIRALPAK IC)、キラルパックアイエイ(CHIRALPAK IA)、キラルパックエーディーエイチ(CHIRALPAK AD-H)又はキラルパックオーディーエイチ(CHIRALPAK OD-H) 等を使用することができる。
光学分割で使用される溶媒としては、へキサン又はヘプタン等の脂肪族炭化水素類、メタノール、エタノール、プロパノール、2-プロパノール又はブタノール等のアルコール類、ジクロロメタン又はクロロホルム等のハロゲン化炭化水素類、ジエチルエーテル、1,2-ジメトキシエタン、ジイソプロピルエーテル、テトラヒドロフラン又はジオキサン等のエーテル類、アセトニトリル等のニトリル類、ジエチルアミン等のアミノ類、酢酸、トリフルオロ酢酸、水、或いはこれらの混合溶媒を例示することができる。
光学分割における温度及び時間は、広範囲に変化することができる。一般的には温度は-20~60℃であって、好ましくは5~50℃である。時間は、0.05時間~50時間であって、好ましくは、0.1時間~5時間である。
Step 4) Step of optically resolving each optically active substance from the mixture of general formula (1) and general formula (2) The racemate, which is a mixture of general formula (1) and general formula (2), can be produced by optically resolving. For example, the optical resolution method can be performed by using a high performance liquid chromatography column for separating optical isomers to separate the (R) optical isomer and the (S) optical isomer. The high performance liquid chromatography column for separating optical isomers is not particularly limited, but is generally commercially available, and for example, CHIRALPAK IC, CHIRALPAK IA, CHIRALPAK AD-H, or CHIRALPAK OD-H manufactured and sold by Daicel Chemical Industries, Ltd. can be used.
Examples of the solvent used in the optical resolution include aliphatic hydrocarbons such as hexane or heptane; alcohols such as methanol, ethanol, propanol, 2-propanol or butanol; halogenated hydrocarbons such as dichloromethane or chloroform; ethers such as diethyl ether, 1,2-dimethoxyethane, diisopropyl ether, tetrahydrofuran or dioxane; nitriles such as acetonitrile; aminos such as diethylamine; acetic acid, trifluoroacetic acid, water, or a mixed solvent thereof.
The temperature and time in the optical resolution can vary within a wide range. In general, the temperature is −20 to 60° C., preferably 5 to 50° C. The time is 0.05 to 50 hours, preferably 0.1 to 5 hours.
以下、本発明を実施例に基づき、さらに詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に何ら限定されるものではない。 The present invention will be described in more detail below with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.
なお、本実施例で用いた分析機器及び測定方法を以下に列記する。
[元素分析]
元素分析計:Jサイエンスラボ製 MICRO CORDER JM10T
[質量分析]
質量分析装置:日本電子製 JMS-700V型(FAB-MS分析)
島津製作所製 GC-2010(DI-MS分析)
日本電子株式会社製 JMS-S3000(LDI分析)
[NMR測定] 測定装置:日本電子製 JNM-AL400S
[CD測定] 測定装置:日本分光製 J-820
[吸収スペクトル測定] 測定装置:日本分光製 V-570
[発光スペクトル測定] 測定装置:島津製作所製 RF-6000
[絶対量子収率測定] 測定装置:浜松ホトニクス製 C-9920
[CPL測定] 測定装置:日本分光製 CPL-200
The analytical instruments and measurement methods used in the examples are listed below.
[Elemental analysis]
Elemental analyzer: J Science Lab MICRO CORDER JM10T
[Mass spectrometry]
Mass spectrometer: JEOL JMS-700V type (FAB-MS analysis)
Shimadzu GC-2010 (DI-MS analysis)
JEOL Ltd. JMS-S3000 (LDI analysis)
[NMR measurement] Measuring device: JEOL JNM-AL400S
[CD measurement] Measurement device: JASCO J-820
[Absorption spectrum measurement] Measurement device: JASCO V-570
[Emission spectrum measurement] Measurement device: Shimadzu RF-6000
[Absolute quantum yield measurement] Measurement device: Hamamatsu Photonics C-9920
[CPL measurement] Measuring device: CPL-200 manufactured by JASCO Corporation
[合成例1]化合物(I-1)の合成
この溶液を、別の反応容器に調製した1,2-ジブロモ-3,4,5,6-テトラフルオロベンゼン 0.464mL(3.37mmol)の脱水DMF溶液 (15mL) に-10 ℃で20分かけて滴下し、2時間撹拌した。水を加えて反応を止めた後、酢酸エチルで抽出し、有機層を水及び飽和食塩水で洗浄した。その後、硫酸ナトリウムを用いて乾燥させ、エバポレーターで濃縮した。残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(塩化メチレン/n-ヘキサン) により精製し、化合物(I-1)の白色固体 5.24gを収率94%で得た。
[Synthesis Example 1] Synthesis of compound (I-1)
This solution was added dropwise to a dehydrated DMF solution (15 mL) of 0.464 mL (3.37 mmol) of 1,2-dibromo-3,4,5,6-tetrafluorobenzene prepared in a separate reaction vessel over 20 minutes at -10°C, and the mixture was stirred for 2 hours. Water was added to stop the reaction, followed by extraction with ethyl acetate, and the organic layer was washed with water and saturated saline. It was then dried using sodium sulfate and concentrated using an evaporator. The residue was purified by silica gel column chromatography (methylene chloride/n-hexane) to obtain 5.24 g of a white solid of compound (I-1) in a yield of 94%.
分析結果は以下の通りであった。
1H-NMR(CDCl3、25℃、400MHz)δ7.55(d、J=8.2Hz、8H、CF3Ph)、7.46(d、J=8.2Hz、8H、CF3Ph)、7.28(d、J=8.1Hz、2H、CF3Ph)、7.06(d、J=8.1Hz、8H、CF3Ph)、6.89(s、4H、Py-α)、6.47(s、4H、Py-α)
13C-NMR(CDCl3、25℃、100MHz)δ137.64、137.39、137.05、134.07、129.73、129.63、129.30、129.08、128.98、128.48、128.15、127.30、125.69、125.34、125.06、122.76、122.63、122.00、120.81、120.06、119.90
19F-NMR(CDCl3、376MHz)δ-62.37、-62.80
MS(FAB-MS) m/z 1649([M+3]+)
Anal.Calcd.for C78H40Br2F24N4・C6H14:C 58.15%、H 3.14%、N 3.23%
Found:C 58.25%、H 3.20%、N 3.27%
The analysis results were as follows:
1 H-NMR (CDCl 3 , 25° C., 400 MHz) δ7.55 (d, J=8.2 Hz, 8H, CF 3 Ph), 7.46 (d, J=8.2 Hz, 8H, CF 3 Ph), 7.28 (d, J=8.1 Hz, 2H, CF 3 Ph), 7.06 (d, J=8.1Hz, 8H, CF 3 Ph), 6.89 (s, 4H, Py-α), 6.47 (s, 4H, Py-α)
13C -NMR ( CDCl3 , 25°C, 100MHz) δ137.64, 137.39, 137.05, 134.07, 129.73, 129.63, 129.30, 129.08, 128.98, 128 .48, 128.15, 127.30, 125.69, 125.34, 125.06, 122.76, 122.63, 122.00, 120.81, 120.06, 119.90
19F -NMR (CDCl 3 , 376MHz) δ -62.37, -62.80
MS (FAB-MS) m/z 1649 ([M+3] + )
Anal. Calcd. for C78H40Br2F24N4・C6H14: C 58.15%, H 3.14%, N 3.23%
Found: C 58.25%, H 3.20%, N 3.27%
また、1H-NMR測定チャートを図1に示す。 In addition, the 1 H-NMR measurement chart is shown in FIG.
[実施例1]化合物(II-1)の合成
この溶液を、別の反応容器に調製した1,2-ジブロモ-3,4,5,6-テトラ[3,4-ジ-(トリフルオロメチルフェニル)]ピロリルベンゼン(化合物(I-1)) 202.4mg(0.123mmol)の脱水DMF溶液 (3mL) に0 ℃で5分かけて滴下し、室温で2時間撹拌した。
水を加えて反応を止めた後、酢酸エチルで抽出し、有機層を水及び飽和食塩水で洗浄した。その後、硫酸ナトリウムを用いて乾燥させ、エバポレーターで濃縮した。残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(塩化メチレン/n-ヘキサン) により精製し、化合物(II-1)の単黄色固体 68.8mgを収率32%で得た。
[Example 1] Synthesis of compound (II-1)
This solution was added dropwise at 0° C. over 5 minutes to a dehydrated DMF solution (3 mL) of 202.4 mg (0.123 mmol) of 1,2-dibromo-3,4,5,6-tetra[3,4-di-(trifluoromethylphenyl)]pyrrolylbenzene (compound (I-1)) prepared in a separate reaction vessel, and the mixture was stirred at room temperature for 2 hours.
After adding water to stop the reaction, the mixture was extracted with ethyl acetate, and the organic layer was washed with water and saturated saline. It was then dried using sodium sulfate and concentrated using an evaporator. The residue was purified by silica gel column chromatography (methylene chloride/n-hexane) to obtain 68.8 mg of compound (II-1) as a pale yellow solid in a yield of 32%.
分析結果は以下の通りであった。
1H-NMR(テトラクロロエタン-d2、100℃、400MHz)δ7.59(d、J=8.4Hz、1.1H、Ind)、7.55(d、J=8.0Hz、8H、CF3Ph)、7.53(d、J=8.2Hz、0.9H、Ind)、7.46(d、J=7.8Hz、8H、CF3Ph)、7.22(d、J=8.0Hz、8H、CF3Ph)、7.20-7.05(m、5H、Ind)、6.94(t、J=7.7Hz、1H、Ind)、6.91-6.87(m、8H、CF3Ph)、6.78(s、2.3H、Py-α)、6.77(s、1.7H、Py-α)、6.69(br s、0.9H、Ind-α)、6.55(br s、1.1H、Ind-α)、6.36(s、2.3H、Py-α)、6.35(s、1.7H、Py-α)、2.26(s、2.6H、Ind-CH3)、2.22(s、3.4H、Ind-CH3)
MS(FAB-MS) m/z 1749([M+1]+)
The analysis results were as follows:
1H -NMR (tetrachloroethane-d2, 100°C, 400MHz) δ7.59 (d, J=8.4Hz, 1.1H, Ind), 7.55 (d, J=8.0Hz, 8H, CF3 Ph), 7.53 (d, J = 8.2Hz, 0.9H, Ind), 7.46 (d, J = 7.8Hz, 8H, CF Ph), 7.22 (d, J = 8.0Hz, 8H, CF 3 Ph), 7.20-7.05 (m, 5H, Ind), 6.94 (t, J=7.7Hz, 1H, Ind), 6.91-6.87 (m, 8H, CF3 Ph), 6.78 (s, 2.3H, Py-α), 6.77 (s, 1.7H, Py-α), 6.69 (br s, 0.9H, Ind-α), 6.55 (br s, 1.1H, Ind-α), 6.36 (s, 2.3H, Py-α), 6.35 (s, 1.7H, Py-α), 2.26 (s, 2.6H, Ind-CH 3 ), 2.22 (s, 3.4H, Ind-CH 3 )
MS (FAB-MS) m/z 1749 ([M+1] + )
また、1H-NMR測定チャートを図2にそれぞれ示す。 The 1 H-NMR measurement charts are shown in FIG.
[実施例2]ラセミ体化合物(III-1)の合成
還流装置を装着した500mL四つ口フラスコに、窒素雰囲気下、1,2,3,4-テトラ[3,4-ジ-(トリフルオロメチルフェニル)]ピロリル-5,6-(3-メチル)インドリルベンゼン 364mg(0.208mmol)の脱水塩化メチレン溶液(250mL)、塩化第二鉄 502mg(3.10mmol)のニトロメタン溶液(5mL)を入れ、撹拌しながら2時間還流した。
ヒドラジン一水和物を加えて反応を止めた後、有機層を水及び飽和食塩水で洗浄した。その後、硫酸ナトリウムを用いて乾燥させ、エバポレーターで濃縮した。残渣をアルミナカラムクロマトグラフィー(塩化メチレン/n-ヘキサン) により精製し、更にトルエンとヘキサンの混合溶媒から再結晶して、化合物(III-1)30.4mgを収率8%で取得した。
[Example 2] Synthesis of racemic compound (III-1)
A 500 mL four-neck flask equipped with a reflux apparatus was charged with a dehydrated methylene chloride solution (250 mL) of 364 mg (0.208 mmol) of 1,2,3,4-tetra[3,4-di-(trifluoromethylphenyl)]pyrrolyl-5,6-(3-methyl)indolylbenzene and a nitromethane solution (5 mL) of 502 mg (3.10 mmol) of ferric chloride under a nitrogen atmosphere, and the mixture was refluxed with stirring for 2 hours.
After adding hydrazine monohydrate to stop the reaction, the organic layer was washed with water and saturated saline. It was then dried using sodium sulfate and concentrated using an evaporator. The residue was purified by alumina column chromatography (methylene chloride/n-hexane) and further recrystallized from a mixed solvent of toluene and hexane to obtain 30.4 mg of compound (III-1) in a yield of 8%.
分析結果は以下の通りであった。
1H-NMR(テトラクロロエタン-d2、100℃、400MHz)δ7.61(d、J=8.5Hz、4H、CF3Ph)、7.52(d、J=7.8Hz、4H、CF3Ph)、 7.39(d、J=8.4Hz、2H、Ind)、7.10-7.00(m、12H、CF3Ph)、6.96(t、J=7.5Hz、2H、Ind)、6.90(d、J=8.5Hz、4H、CF3Ph)、6.81-6.66(m、10H、CF3Ph+Ind)、6.50(d、J=8.4Hz、2H、Ind)、1.76(s、6H)
MS(MALDI) calcd.for C96H46F24N6:1738.3401、Found:1738.3343
The analysis results were as follows:
1 H-NMR (tetrachloroethane-d2, 100°C, 400 MHz) δ7.61 (d, J = 8.5 Hz, 4H, CF 3 Ph), 7.52 (d, J = 7.8 Hz, 4H, CF 3 Ph), 7.39 (d, J=8.4Hz, 2H, Ind), 7.10-7.00 (m, 12H, CF3Ph ), 6.96 (t, J=7.5Hz, 2H, Ind), 6.90 (d, J=8.5Hz, 4H, CF3 Ph), 6.81-6.66 (m, 10H, CF3Ph +Ind), 6.50 (d, J=8.4Hz, 2H, Ind), 1.76 (s, 6H)
MS (MALDI) calcd. for C96H46F24N6:1738.3401, Found:1738.3343
また、1H-NMR測定チャートを図3に、LDI TOF-MS測定チャートを図4にそれぞれ示す。 FIG. 3 shows a 1 H-NMR measurement chart, and FIG. 4 shows an LDI TOF-MS measurement chart.
なお、化合物(III-1)を、ダイセルキラルパックIA及びヘキサン/クロロホルム/エタノール(95/3/2=v/v/v)混合液を用いて、高速液体クロマトグラフィー(HPLC)で分析したところ、化合物(III-1P、溶出時間27分)と化合物(III-1M、溶出時間29分)との混合物として構成されるラセミ体化合物であることを確認した。分析チャートを図5に示した。
更に、化合物(III-1)の塩化メチレン溶液の紫外-可視吸収ペクトルと発光スペクトル(励起光:430nm)を図6に示した。蛍光量子収率ΦFL=0.10であり、蛍光寿命=4.7nsであった。
また、化合物(III-1)の高速液体クロマトグラフィーによる光学分割によって取得した化合物(III-1P)と化合物(III-1M)のCDおよびCPLを室温、塩化メチレン溶液において測定し、図7および図8((励起光:370nm)に示した。キラリティーを変えることで、符号の異なる円偏光発光を観測し、その異方性因子(glum)は3.7×10-2と高い値であり、優れた円偏光特性を有することが分かる。
Compound (III-1) was analyzed by high performance liquid chromatography (HPLC) using Daicel Chiral Pack IA and a mixture of hexane/chloroform/ethanol (95/3/2=v/v/v), and was confirmed to be a racemic compound consisting of a mixture of compound (III-1P, elution time 27 minutes) and compound (III-1M, elution time 29 minutes). The analysis chart is shown in FIG.
Furthermore, the ultraviolet-visible absorption spectrum and emission spectrum (excitation light: 430 nm) of a methylene chloride solution of compound (III-1) are shown in Figure 6. The fluorescence quantum yield Φ FL was 0.10, and the fluorescence lifetime was 4.7 ns.
In addition, the CD and CPL of compound (III-1P) and compound (III-1M) obtained by optical resolution of compound (III-1) by high performance liquid chromatography were measured in methylene chloride solution at room temperature, and the results are shown in Figure 7 and Figure 8 (excitation light: 370 nm). By changing the chirality, circularly polarized luminescence with different signs was observed, and the anisotropy factor (glum) was a high value of 3.7 × 10 -2 , indicating that the compound has excellent circular polarization properties.
本発明のヘリセン誘導体によれば、特異なキラリティーの性質を有し、例えば、三次元ディスプレイや光通信、セキュリティ分野への応用が期待でき、産業上の利用が可能である。 The helicene derivatives of the present invention have unique chiral properties and are expected to be useful in industrial applications, for example, in three-dimensional displays, optical communications, and security.
Claims (6)
(一般式(1)および一般式(2)中、
R1、R2、R3およびR4は、各々独立して、水素原子、又は置換若しくは無置換のフェニル基を表し、
AおよびBは、各々独立して、置換もしくは無置換のベンゼン環、又は置換もしくは無置換のナフタレン環を表す。) An optically active helicene derivative or a racemic mixture represented by the following general formula (1) or (2):
(In the general formula (1) and the general formula (2),
R 1 , R 2 , R 3 and R 4 each independently represent a hydrogen atom or a substituted or unsubstituted phenyl group;
A and B each independently represent a substituted or unsubstituted benzene ring, or a substituted or unsubstituted naphthalene ring .
(一般式(3)中、
R1、R2、R3 、R4 、AおよびB、請求項1と同じ置換基である。) A hexaaminobenzene derivative represented by the following general formula (3):
(In general formula (3),
R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , A and B are the same substituents as in claim 1 .
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