(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記一般式（I）に示す含窒素複素環化合物と下記一般式（II）に示す含窒素複素環化合物とを平均粒子径10μｍ未満のアルカリ金属を分散溶媒に分散させた分散体と反応溶媒中で反応させることにより、下記一般式（III）に示す二環式含窒素複素環化合物を合成する合成工程を備えた二環式含窒素複素環化合物の製造方法。
【化１】
0006353866.tif 000016
（ここで、一般式（Ｉ）中のY1、Y2、及びY3は、独立的に窒素原子又は無置換の炭素原子であって少なくとも２つが窒素原子である）
【化２】
0006353866.tif 000017
（ここで、一般式（II）中のY4、Y5、及びY6は、独立的に窒素原子又は無置換の炭素原子であって少なくとも１つが窒素原子である）
【化３】
0006353866.tif 000018
（ここで、一般式（III）中のY1、Y2、及びY3は、独立的に窒素原子又は無置換の炭素原子であって少なくとも２つが窒素原子であり、かつ、一般式（I）中のY1、Y2、及びY3と同一であり、並びに、一般式（III）中のY4、Y5、及びY6は、独立的に窒素原子又は無置換の炭素原子であって少なくとも１つが窒素原子であり、かつ、一般式（II）中のY4、Y5、及びY6と同一である）
【請求項２】
前記Y1が炭素原子でありY2及びY3が窒素原子であって、かつ、前記Y4が炭素原子でありY5及びY6が窒素原子である請求項１に記載の二環式含窒素複素環化合物の製造方法。
【請求項３】
前記Y1及びY3が窒素原子でありY2が炭素原子であって、かつ、前記Y4及びY6が窒素原子でありY5が炭素原子である請求項１に記載の二環式含窒素複素環化合物の製造方法。
【請求項４】
合成された前記二環式含窒素複素環化合物を含む反応液に残存する前記アルカリ金属を失活させる失活工程と、
前記アルカリ金属が失活した前記反応液に、ノルマルパラフィン系の有機溶媒を添加して前記分散溶媒を溶解させる第一溶解工程と、
前記ノルマルパラフィン系の有機溶媒を含む有機層と、前記二環式含窒素複素環化合物を含む水層とに分離する分液工程とを備えた請求項１〜３の何れか一項に記載の二環式含窒素複素環化合物の製造方法。
【請求項５】
前記水層に前記二環式含窒素複素環化合物の融点より低い温度の沸点を有する低沸点溶媒を添加して、前記二環式含窒素複素環化合物を前記低沸点溶媒に溶解させる第二溶解工程と、
前記低沸点溶媒を蒸発させて前記二環式含窒素複素環化合物を析出させる析出工程とを備えた請求項４に記載の二環式含窒素複素環化合物の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ビピリミジン化合物等で構成される二環式含窒素複素環化合物の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
二環式含窒素複素環化合物として、例えば、2以上の窒素原子をヘテロ原子として含む含窒素芳香環同士が連結した構造を有するビピリミジン化合物、ビピラジン化合物等や、ベンゼン環に縮合した含窒素複素環同士が連結した構造を有するビキノリン化合物等が挙げられる。これらは、有機エレクトロルミネッセンス（有機EL）材料や医薬、農薬等の中間体や原料、有機EL材料や医薬、農薬の開発のための基礎研究、並びに、二酸化炭素の還元反応に有用であることが知られている。
【０００３】
従来において、二環式含窒素複素環化合物の製造方法として、例えば、金及びパラジウムを含むナノクラスター触媒の存在下で、含窒素複素環化合物をハロゲン化した後にカップリングさせる方法が報告されている（特許文献１参照）。具体的には、当該ナノクラスター触媒の存在下で2-クロロキノリンから2,2´-ビキノリンを収率97％で合成できたことが記載されている。ビピリミジン化合物の合成に関しては、4(3H)-ピリミジノンをパラジウム触媒（酢酸パラジウム（II））を用いてカップリングさせ、4,4´-ビピリミジンを収率72％で合成できたことが報告されている（非特許文献１参照）。ビピラジン化合物の製造に関して、ピラジンを銅アート錯体（LiCu(TMP)2）及び酸化剤（デュロキノン等）を用いてカップリングさせ、2,2´-ビピラジンを収率76％で合成できたことが報告されている（非特許文献２参照）。非特許文献２には、スケールアップした実験では収率65％であり、また酸化剤の不在化では収率が著しく低いことも確認されている。さらに、ピラジンのハロゲン化物である2-ヨードピラジンをパラジウム触媒（酢酸パラジウム（II））を用いてカップリングさせ、2,2´-ビピラジンを収率70％で合成できたことが報告されている（非特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開2013-184947号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Abhishek Sharma 他著，“Direct Heteroarylation of Tautomerizable Heterocycles into Unsymmetrical and Symmetrical Biheterocycles via Pd/Cu-Catalyzed Phosphonium Coupling”，Org. Lett., 2012, 14 (7), pp1854-1857
【非特許文献２】Matthew D. Graaf 他著，“Photoredox Catalysts: Synthesis of the Bipyrazine Ligand”，J. Org. Chem., 2015, 80 (3), pp 2032-2035
【非特許文献３】Benjamin J. Coe 他著，“Syntheses and electronic and optical properties of complexes of the bis(2,2′-bipyrazyl)ruthenium unit”，Polyhedron, 2015, 96, pp57-65
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１や非特許文献３の方法は、含窒素複素環化合物をハロゲン化させるための工程が必要となる。また、特許文献１の方法は、非常に高価な金及びパラジウム触媒をナノクラスターとして利用するものであり、非特許文献１及び非特許文献３の方法もパラジウム触媒を利用するため、コストが増加する。しかも、当該方法を工業的に利用するためには触媒の回収及び再生等のための煩雑な工程が必要となり、工程数が増加する共に工程が複雑化する。特に、金やパラジウムは貴金属の中でも希少性が高いことから、サステナビリティーの点でも問題がある。非特許文献１の方法の出発物質である4(3H)-ピリミジノンを単体で得るプロセスの報告はなく、当該化合物はむしろ他の化合物の合成に際して生じる副生成物であることから利用に制限があるという問題がある。非特許文献２の方法で用いているLiCu(TMP)2は、熱的に不安定であり昇温すると速やかに分解するため用時調製する必要があり、酸化剤の添加必要であることから、工程数が増加する共に工程が複雑化するという問題がある。
【０００７】
そこで、高価な試薬類や合成に手間や時間を要する出発物質を使用せずに、少ない工程数かつ短時間で、含窒素複素環化合物から直接的に二環式含窒素複素環化合物を製造できる技術の構築が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、上記課題を解決すべく研究を重ねた結果、含窒素複素環化合物とアルカリ金属を分散溶媒に分散させた分散体等のアルカリ金属を含む液体とを反応させることにより、金やパラジウム触媒などを用いなくても両者を直接的にカップリングして二環式含窒素複素環化合物を合成できることを見出した。かかる合成反応には、金やパラジウム触媒などの高価な試薬類を必要とせず経済的に有利であると共に、煩雑な化学的手法を必要とせず少ない工程数で短時間に、二環式含窒素複素環化合物を製造することができる。本発明者らは、これらの知見に基づき本発明を完成するに至った。
【０００９】
本発明は、下記一般式（I）に示す含窒素複素環化合物と下記一般式（II）に示す含窒素複素環化合物とをアルカリ金属を含む液体と反応溶媒中で反応させることにより、下記一般式（III）に示す二環式含窒素複素環化合物を合成する合成工程を備えた二環式含窒素複素環化合物の製造方法である。
【化１】
0006353866.tif 000002
（ここで、一般式（Ｉ）中のY1、Y2、及びY3は、独立的に窒素原子又は炭素原子であって少なくとも２つが窒素原子である）
【化２】
0006353866.tif 000003
（ここで、一般式（II）中のY4、Y5、及びY6は、独立的に窒素原子又は炭素原子であって少なくとも１つが窒素原子である）
【化３】
0006353866.tif 000004
（ここで、一般式（III）中のY1、Y2、及びY3は、独立的に窒素原子又は炭素原子であって少なくとも２つが窒素原子であり、かつ、一般式（I）中のY1、Y2、及びY3と同一であり、並びに、一般式（III）中のY4、Y5、及びY6は、独立的に窒素原子又は炭素原子であって少なくとも１つが窒素原子であり、かつ、一般式（II）中のY4、Y5、及びY6と同一である）
【００１０】
従来において、ビピリミジン、ビピラジン、及びビキノリン化合物などの二環式含窒素複素環化合物の合成においては、金やパラジウムなどの金属触媒やリチウムなどの還元剤が広く利用されていた。しかしながら、金やパラジウムなどの触媒は、非常に高価であることからコストが増大する。しかも、工業的に利用するためには触媒の回収及び再生等の工程を設けることが必要となり、工程数が増加すると共に工程が複雑化するという問題点があった。
【００１１】
本方法によれば、取り扱いが容易なアルカリ金属を分散溶媒に分散させた分散体等のアルカリ金属を含む液体を用いているので、金やパラジウムなどの触媒を用いる必要がない。よって、コストの低減を図れると共に、煩雑な化学的手法を必要とせず、少ない工程数かつ短時間で、含窒素複素環化合物を直接的にカップリングさせて二環式含窒素複素環化合物を合成できる。また、経済的かつ工業的にも非常に有利に二環式含窒素複素環化合物を合成できる。特に、ナトリウムに代表されるアルカリ金属は、地球上に極めて広く分布していることから、サステナビリティーにも優れた技術である。
【００１２】
他の製造方法は、前記Y1が炭素原子でありY2及びY3が窒素原子であって、かつ、前記Y4が炭素原子でありY5及びY6が窒素原子である点にある。
【００１３】
本方法によれば、ピリミジン同士を直接的にカップリングさせることにより、ビピリミジン化合物を製造することができる。その結果、有機EL材料、医薬、農薬や染料等の製造や基礎研究、及び二酸化炭素の還元反応に好適に利用可能な4,4’-ビピリミジン等のビピリミジン化合物を、簡便かつ短時間に、しかも安価に生成することができる。
【００１４】
他の製造方法は、前記Y1及びY3が窒素原子でありY2が炭素原子であって、かつ、前記Y4及びY6が窒素原子でありY5が炭素原子である点にある。
【００１５】
本方法によれば、ピラジン同士を直接的にカップリングさせることによりビピラジン化合物を製造することができる。その結果、有機EL材料、医薬、農薬や染料等の製造や基礎研究、及び、二酸化炭素の還元反応に好適に利用可能な2,2’-ビピラジン等のビピラジン化合物を、簡便かつ短時間に、しかも安価に生成することができる。
【００１６】
更に、本発明は、下記一般式（IV）に示す含窒素複素環化合物と下記一般式（V）に示す含窒素複素環化合物とをアルカリ金属を含む液体と反応溶媒中で反応させることにより、下記一般式（VI）に示す二環式含窒素複素環化合物を合成する合成工程を備えた二環式含窒素複素環化合物の製造方法である。
【化４】
0006353866.tif 000005
（ここで、一般式（IV）中のY7及びY8は、独立的に窒素原子又は炭素原子であって、何れか一方が窒素原子であり他方が炭素原子である）
【化５】
0006353866.tif 000006
（ここで、一般式（V）中のY9及びY10は、独立的に窒素原子又は炭素原子であって、何れか一方が窒素原子であり他方が炭素原子である）
【化６】
0006353866.tif 000007
（ここで、一般式（VI）中のY7及びY8は、独立的に窒素原子又は炭素原子であって、何れか一方が窒素原子であり他方が炭素原子であり、かつ、一般式（IV）中のY7及びY8と同一であり、並びに、一般式（VI）中のY9及びY10は、独立的に窒素原子又は炭素原子であって、何れか一方が窒素原子であり他方が炭素原子であり、かつ、一般式（V）中のY9及びY10と同一である）
【００１７】
本方法によれば、キノリン同士を直接的にカップリングさせることによりビキノリン化合物を製造することができる。その結果、有機EL材料、医薬、農薬や染料等の製造や基礎研究、及び二酸化炭素の還元反応に好適に利用可能なビキノリン化合物を、簡便かつ短時間に、しかも安価に生成することができる。
【００１８】
他の製造方法は、前記アルカリ金属を含む液体は、前記アルカリ金属を分散溶媒に分散させた分散体であり、合成された前記二環式含窒素複素環化合物を含む反応液に残存する前記アルカリ金属を失活させる失活工程と、前記アルカリ金属が失活した前記反応液に、ノルマルパラフィン系の有機溶媒を添加して前記分散溶媒を溶解させる第一溶解工程と、前記ノルマルパラフィン系の有機溶媒を含む有機層と、前記二環式含窒素複素環化合物を含む水層とに分離する分液工程とを備えた点にある。
【００１９】
本方法によれば、アルカリ金属を失活させた反応液に含まれる絶縁油等の分散溶媒を第一溶解工程でノルマルパラフィン系の有機溶媒に溶解させ、分液工程で二環式含窒素複素環化合物を含む水層から分離させる。その結果、二環式含窒素複素環化合物に絶縁油が付着することなく、二環式含窒素複素環化合物の純度を高めることができる。
【００２０】
他の製造方法は、前記水層に前記二環式含窒素複素環化合物の融点より低い温度の沸点を有する低沸点溶媒を添加して、前記二環式含窒素複素環化合物を前記低沸点溶媒に溶解させる第二溶解工程と、前記低沸点溶媒を蒸発させて前記二環式含窒素複素環化合物を析出させる析出工程とを備えた点にある。
【００２１】
本方法によれば、低沸点溶媒を蒸発させるだけで、二環式含窒素複素環化合物を固体として回収することができる。このため、製造工数が少なく、効率的である。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】二環式含窒素複素環化合物（4,4’-ビピリミジン）合成の反応機構図。
【図２】二環式含窒素複素環化合物（2,2’-ビピラジン）合成の反応機構図。
【図３】二環式含窒素複素環化合物の製造方法を示すフロー図である。
【図４】二環式含窒素複素環化合物の合成を検討した実施例の検討条件及び検討結果を要約する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施形態に係る二環式含窒素複素環化合物の製造方法について詳細に説明する。ただし、本発明は、後述する実施形態に限定されるものではない。
【００２４】
１．二環式含窒素複素環化合物の合成
１−１．2以上の窒素原子をヘテロ原子とする複素環構造を含む二環式含窒素複素環化合物の合成
本発明の一の実施形態に係る二環式含窒素複素環化合物の製造方法は、下記一般式（I）に示す含窒素複素環化合物と下記一般式（II）に示す含窒素複素環化合物とをアルカリ金属を含む液体と反応溶媒中で反応させることにより、下記一般式（III）に示す二環式含窒素複素環化合物を合成するものである。ここで、二環式含窒素複素環化合物とは、その分子内に２つの含窒素複素環が結合した構造を有する化合物を意味し、含窒素複素環以外の環構造がさらに結合した構造を有するものも含む。
【化７】
0006353866.tif 000008
（ここで、一般式（Ｉ）中のY1、Y2、及びY3は、独立的に窒素原子又は炭素原子であって少なくとも２つが窒素原子である）
【化８】
0006353866.tif 000009
（ここで、一般式（II）中のY4、Y5、及びY6は、独立的に窒素原子又は炭素原子であって少なくとも１つが窒素原子である）
【化９】
0006353866.tif 000010
（ここで、一般式（III）中のY1、Y2、及びY3は、独立的に窒素原子又は炭素原子であって少なくとも２つが窒素原子であり、かつ、一般式（I）中のY1、Y2、及びY3と同一であり、並びに、一般式（III）中のY4、Y5、及びY6は、独立的に窒素原子又は炭素原子であって少なくとも１つが窒素原子であり、かつ、一般式（II）中のY4、Y5、及びY6と同一である）
【００２５】
本実施形態に係る二環式含窒素複素環化合物の製造方法の出発物質の１つである一般式（I）に示す含窒素複素環化合物は、その環構造に窒素原子をヘテロ原子として含む複素環構造を有する化合物である。ここで、複素環構造とは、環構成原子として炭素原子だけではなく、炭素原子以外の原子（ヘテロ原子）を含み、これらの原子が環状に結合した構造を意味する。そして、一般式（I）に示す含窒素複素環化合物は、炭素原子以外のヘテロ原子として窒素原子を２つ以上含んで構成された複素環構造を有する。好ましくは、６つの原子が環状に結合した六員環構造を有し、４つの炭素原子及び２つの窒素原子から構成される。このとき、窒素原子の位置は特に制限はない。したがって、一般式（I）に示す含窒素複素環化合物として、２つの窒素原子がオルト位（Y1及びY2が窒素原子、Y3が炭素原子）の位置にあるピリダジン環、メタ位の位置（Y1が炭素原子、Y2及びY3が窒素原子）にあるピリミジン環、及びパラ位の位置（Y1及びY3が窒素原子、Y2が炭素原子）にあるピラジン環を有する化合物を例示することができる。
【００２６】
一般式（I）に示す含窒素複素環化合物は、さらに、その含窒素複素環上の任意の位置の水素原子が置換基により置換されていてもよい。置換基の有無、並びに、置換基を有する場合の置換基の位置、数及び種類は特に制限はない。目的化合物である一般式（III）に示す二環式含窒素複素環化合物に応じて適宜設定される。
【００２７】
置換基としては、例えば、炭化水素基が例示される。炭化水素基は、炭素数が、好ましくは１〜10、特に好ましくは1〜5である限り特に制限はない。好ましくは、炭化水素基は、飽和型の直鎖又は分枝型のアルキル基であり、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、n-ブチル基、イソブチル基、s-ブチル基、t-ブチル基、n-ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、t-ペンチル基、s-ペンチル基、2-メチルブチル基、1-エチルプロピル基、2-エチルプロピル基、n-ヘキシル基、イソヘキシル基、ネオヘキシル基、t-ヘキシル基、2,2-ジメチルブチル基、2-メチルペンチル基、3-メチルペンチル基、1-エチルブチル基、2-エチルブチル基、1-プロピルプロピル基、n-ヘプチル基、イソヘプチル基、s-ヘプチル基、t-ヘプチル基、2,2-ジメチルペンチル基、3,3-ジメチルペンチル基、1-メチルヘキシル基、2-メチルヘキシル基、3-メチルヘキシル基、4-メチルヘキシル基、1-エチルペンチル基、2-エチルペンチル基、3-エチルペンチル基、1-プロピルブチル基、2-プロピルブチル基、n-オクチル基、イソオクチル基、t-オクチル基、ネオオクチル基、2,2-ジメチルヘキシル基、3,3-ジメチルヘキシル基、4,4-ジメチルヘキシル基、1-メチルヘプチル基、2-メチルヘプチル基、3-メチルヘプチル基、4-メチルヘプチル基、5-メチルヘプチル基、1-エチルヘキシル基、2-エチルヘキシル基、3-エチルヘキシル基、4-エチルヘキシル基、1-プロピルペンチル基、2-プロピルペンチル基、3-プロピルペンチル基、n-ノニル基、イソノニル基、t-ノニル基、1-メチルオクチル基、2-メチルオクチル基、3-メチルオクチル基、4-メチルオクチル基、5-メチルオクチル基、6-メチルオクチル基、n-デシル基、イソデシル基、t-デシル基、1-メチルノニル基、2-メチルノニル基、3-メチルノニル基、4-メチルノニル基、5-メチルノニル基、6-メチルノニル基、7-メチルノニル基等が挙げられる。
【００２８】
一般式（I）に示す含窒素複素環化合物の具体例としては、その環構造に２つの窒素原子を有する６員含窒素複素環化合物であり、かつ、環構造を構成する炭素原子に結合している水素原子が何れの置換基によっても置換されていないピリダジン、ピリミジン、及びピラジン等が例示される。
【００２９】
一般式（I）に示す含窒素複素環化合物は、市販されているものを用いてよいし、当該技術分野で公知の方法により製造されたものを用いてよい。
【００３０】
本実施形態に係る二環式含窒素複素環化合物の製造方法の出発物質のもう１つである一般式（II）に示す含窒素複素環化合物は、その環構造に窒素原子をヘテロ原子として含む複素環構造を有する化合物である。そして、一般式（II）に示す含窒素複素環化合物は、炭素以外のヘテロ原子として窒素原子を１つ以上含んで構成された複素環構造を有する。好ましくは、６つの原子が環状に結合した六員環構造を有し、４つの炭素原子及び２つの窒素原子、又は５つの炭素原子及び１つの窒素原子から構成される。このとき、窒素原子の位置は特に制限はない。したがって、一般式（II）に示す含窒素複素環化合物として、２つの窒素原子がオルト位の位置（Y4及びY5が窒素原子、Y6が炭素原子）にあるピリダジン環、メタ位の位置（Y4が炭素原子、Y5及びY6が窒素原子）にあるピリミジン環、及びパラ位の位置（Y4及びY6が窒素原子、Y5が炭素原子）にあるピラジン環を有する化合物、１つの窒素原子を任意の位置（Y4、Y5及びY6の何れかが窒素原子、他が炭素原子）に有するピリジン環を有する化合物を例示することができる。
【００３１】
一般式（II）に示す含窒素複素環化合物は、さらに、その含窒素複素環上の任意の位置の水素原子が置換基により置換されていてもよい。置換基の有無、並びに、置換基を有する場合の置換基の位置、数及び種類は特に制限はない。目的化合物である二環式含窒素複素環化合物に応じて適宜設定される。
【００３２】
置換基としては、炭化水素基が例示される。炭化水素基は、炭素数が、好ましくは１〜10、特に好ましくは1〜5である限り特に制限はない。炭化水素基の具体例については上述したものを挙げることができる。
【００３３】
一般式（II）に示す含窒素複素環化合物の具体例としては、その環構造に２つの窒素原子を有する６員含窒素複素環化合物であり、環構造の炭素原子に結合する水素原子が何れの置換基によっても置換されていないピリダジン、ピリミジン、及びピラジン等、さらに、その環構造に１つの窒素原子を有する６員含窒素複素環化合物であり、環構造の炭素原子に結合する水素原子が何れの置換基によっても置換されていないピリジン等が例示される。
【００３４】
一般式（II）に示す含窒素複素環化合物は、市販されているものを用いてよいし、当該技術分野で公知の方法により製造されたものを用いてよい。
【００３５】
なお、一般式（I）に示す含窒素複素環化合物と一般式（II）に示す含窒素複素環化合物は含窒素複素環を有する限り同一であっても、異なっていてもよい。したがって、本実施形態に係る二環式含窒素複素環化合物の製造方法は、同一の構造を有する二つの分子を結合させて一つの分子にするホモカップリングに基づくもの、及び異なる構造を有する二つの分子を結合させて一つの分子にするクロスカップリングに基づくものの双方を含むものである。  
【００３６】
本実施形態に係る二環式含窒素複素環化合物の製造方法によって得られる目的化合物は、一般式（III）に示す二環式含窒素複素環化合物である。かかる一般式（III）に示す二環式含窒素複素環化合物は、２つの含窒素複素環が連結しており、一方の含窒素複素環の任意の位置の炭素原子と他方の含窒素複素環上の任意の位置の炭素原子が結合している。
【００３７】
一般式（III）に示す二環式含窒素複素環化合物として、２つの窒素原子がメタ位の位置にあるピリミジン環同士が2位、4位又は5位の任意の位置で結合した構造を有するビピリミジン化合物、またはパラ位の位置にあるピラジン環同士が2位の位置で結合した構造を有するビピラジン化合物が例示される。更には、ピリダジン環の3位又は4位の任意の位置とピリジン環の2〜6位の何れかの任意の位置、ピリミジン環の2位、4位又は5位の任意の位置とピリジン環の2〜6位の何れかの任意の位置、ピラジン環の2位の位置とピリジン環の2〜6位の何れからの任意の位置とで結合した構造を有する化合物、ピリダジン環の3位又は4位の任意の位置とピリミジン環の2位、4位又は5位の任意の位置、ピリダジン環の3位又は4位の任意の位置とピラジン環の2位の位置、またはピリミジン環の2位、4位又は5位の任意の位置とピラジン環の2位の位置で結合した構造を有する化合物についても例示することができる。なお、上記環構造の位置については、ヘテロ原子である窒素原子の位置番号が最小となるように番号付けしている。
【００３８】
一般式（III）に示す二環式含窒素複素環化合物は、さらに、連結した含窒素複素環上の任意の位置の水素原子が置換基により置換されていてもよい。置換基を有する場合、一方のみの含窒素複素環が置換基を有していてもよく、また、双方の含窒素複素環が置換基を有していてもよい。置換基の位置や数も特に制限はないが、出発物質である上記一般式（I）に示す含窒素複素環化合物及び一般式（II）に示す含窒素複素環化合物の置換基に由来するものである。
【００３９】
したがって、置換基としては、炭化水素基が例示される。炭化水素基は、炭素数が、好ましくは１〜10、特に好ましくは1〜5である限り特に制限はない。炭化水素基の具体例については上述したものを挙げることができる。
【００４０】
一般式（III）に示す二環式含窒素複素環化合物の具体例としては、2,2’-ビピリミジン、2,4’-ビピリミジン、2,5’-ビピリミジン、4,4’-ビピリミジン、4,5’-ビピリミジン、5,5’-ビピリミジン、2,2’-ビピラジンが挙げられる。更に、3-（2-ピリジル）ピリダジン、3-（3-ピリジル）ピリダジン、3-（4-ピリジル）ピリダジン、3-（5-ピリジル）ピリダジン、3-（6-ピリジル）ピリダジン、4-（2-ピリジル）ピリダジン、4-（3-ピリジル）ピリダジン、4-（4-ピリジル）ピリダジン、4-（5-ピリジル）ピリダジン、4-（6-ピリジル）ピリダジン、2-（2-ピリジル）ピリミジン、2-（3-ピリジル）ピリミジン、2-（4-ピリジル）ピリミジン、2-（5-ピリジル）ピリミジン、2-（6-ピリジル）ピリミジン、4-（2-ピリジル）ピリミジン、4-（3-ピリジル）ピリミジン、4-（4-ピリジル）ピリミジン、4-（5-ピリジル）ピリミジン、4-（6-ピリジル）ピリミジン、5-（2-ピリジル）ピリミジン、5-（3-ピリジル）ピリミジン、5-（4-ピリジル）ピリミジン、5-（5-ピリジル）ピリミジン、5-（6-ピリジル）ピリミジン、2-（2-ピリジル）ピラジン、2-（3-ピリジル）ピラジン、2-（4-ピリジル）ピラジン、2-（5-ピリジル）ピラジン、2-（6-ピリジル）ピラジン、3-（2-ピリミジル）ピリダジン、3-（4-ピリミジル）ピリダジン、3-（5-ピリミジル）ピリダジン、4-（2-ピリミジル）ピリダジン、4-（4-ピリミジル）ピリダジン、4-（5-ピリミジル）ピリダジン、3-（2-ピラジル）ピリダジン、4-（2-ピラジル）ピリダジン、2-（2-ピラジル）ピリミジン、4-（2-ピラジル）ピリミジン、5-（2-ピラジル）ピリミジンが挙げられる。
【００４１】
本実施形態に係る二環式含窒素複素環化合物の製造方法におけるアルカリ金属を含む液体としては、例えば、アルカリ金属を分散溶媒に分散させた分散体又はアルカリ金属の溶融体が挙げられる。かかるアルカリ金属を分散溶媒に分散させた分散体は、アルカリ金属を微粒子として不溶性溶媒に分散させたもの、又はアルカリ金属を液体の状態で不溶性溶媒に分散させたものである。アルカリ金属としては、ナトリウム、カリウム、リチウムやこれらの合金などが挙げられる。微粒子の平均粒子径として、好ましくは、10μm未満であり、特に好ましくは、5μm未満のものを使用することができる。平均粒子径は、顕微鏡写真の画像解析によって得られた投影面積と同等の投影面積を有する球の径で表した。
【００４２】
分散溶媒としては、アルカリ金属を微粒子として分散、又はアルカリ金属を液体の状態で不溶性溶媒に分散でき、かつカップリング対象化合物とアルカリ金属の分散体との反応を阻害しない限り、当該技術分野で公知の溶媒を使用することができる。例えば、キシレン、トルエン等の芳香族系溶媒や、デカン等のノルマルパラフィン系溶媒、テトラヒドロチオフェン等の複素環化合物溶媒又はそれらの混合溶媒などが挙げられる。
【００４３】
本実施形態に係る二環式含窒素複素環化合物の製造方法においては、アルカリ金属を分散溶媒に分散させた分散体に加えて、アルカリ金属を溶融させた溶融体についても同様に使用することができる。溶融体は、アルカリ金属をその溶融温度まで当該技術分野で公知の手段により加熱することにより取得することができる。
【００４４】
以下、アルカリ金属を分散溶媒に分散させた分散体及びアルカリ金属を溶融させた溶融体につき、「SD」と略する場合がある。SDは、Sodium Dispersionの略号であり、下記で説明する実施例ではアルカリ金属としてナトリウムを用いた分散体を用いることからSDの符号を付している。しかしながら、SDの符号がナトリウム以外のアルカリ金属を除外するものではなく、分散体のみを意図するものでもなく溶融体をも含むものと解する。
【００４５】
本実施形態に係る二環式含窒素複素環化合物の製造方法における反応溶媒としては、出発物質とSDとの反応を阻害しない限り、当該技術分野で公知の溶媒を使用することができる。例えば、エーテル系溶媒、ノルマルパラフィン系溶媒、芳香族系溶媒、アミン系溶媒、複素環化合物溶媒を使用することができる。エーテル系溶媒としては、環状エーテル溶媒が好ましい。特には、安価で当該技術分野で汎用される溶媒であるテトラヒドロフラン（以下、「THF」と称する場合がある）が好ましい。THFは優れた物質溶解性を有していることから、出発物質とSDとの接触効率を高め、二環式含窒素複素環化合物の製造効率の向上を図ることができ、当該二環式含窒素複素環化合物を高純度に取得できるという利点がある。ノルマルパラフィン系溶媒としては、ノルマルデカン等が特に好ましい。芳香族系溶媒としては、キシレン、トルエン及びベンゼン等が好ましく、クロロベンゼンやフルオロベンゼン等のハロゲン化芳香族系溶媒を利用することができる。アミン系溶媒としては、エチレンジアミン等を好ましく使用することができる。複素環化合物溶媒としては、テトラヒドロチオフェン等を利用することができる。また、これらは1種類のみを使用してもよいし、2種以上を併用し混合溶媒として使用することもできる。ここで、前述の分散溶媒と反応溶媒とは同一の種類のものを用いてもよいし、異なる種類のものを用いてもよい。
【００４６】
本実施形態に係る二環式含窒素複素環化合物の製造方法は、一般式（I）に示す含窒素複素環化合物と一般式（II）に示す含窒素複素環化合物とを出発物質（以下、「モノマー」と称する場合がある。）とするものであり、かかるモノマーをSDと反応溶媒中で反応させて、一般式（III）に示す二環式含窒素複素環化合物を製造するものである。以下に反応条件を詳細に説明する。
【００４７】
反応温度は特に限定されず、モノマー、SD及び反応溶媒の種類や量、並びに反応圧力等により適宜設定することができる。具体的には、反応温度は、反応溶媒の沸点を越えない温度に設定することが好ましい。加圧下では大気圧下での沸点よりも高くなるため反応温度を高い温度で設定することができる。反応は、室温で行うこともでき、好ましくは0〜100℃であり、特に好ましくは20〜80℃、更に好ましくは室温〜50℃である。特段の加熱や冷却などのための温度制御手段を設ける必要はないが、必要に応じて、温度制御手段を設けても良い。
【００４８】
反応時間についても、特に限定されず、モノマー、SD、及び反応溶媒の種類や量、並びに反応圧力や反応温度等に応じて適宜設定すればよい。通常は、1〜24時間、好ましくは1〜6時間で行われる。
【００４９】
また、本実施形態に係る二環式含窒素複素環化合物の製造方法で必要とされるモノマー、SD、及び反応溶媒などの全ての試薬類は大気下で安定して扱うことができることから、反応は大気下の常圧条件下で行うことができる。しかしながら、アルゴンガスや窒素ガスなどを充填した不活性ガス雰囲気下で行ってもよく、特に限定されるものではない。
【００５０】
SDの使用量は、モノマー、及び反応溶媒の種類や量に応じて適宜設定することができるものである。好ましくは、モノマーである一般式（I）に示す含窒素複素環化合物及び一般式（II）に示す含窒素複素環化合物、SDとの反応は、モノマーの総物質量1mmolに対して、1〜4mlの反応溶媒中で、モノマーに、当該モノマーに対して1：1〜1：3となる量のSDを反応させることが好ましい。モノマーが異なる場合には、一般式（I）に示す含窒素複素環化合物：一般式（II）に示す含窒素複素環化合物：SDがモル当量比で1：1：1〜1：1：3となるように調製することが好ましい。ここで、SDの物質量は、SD中に含まれるアルカリ金属換算での物質量を意味する。
【００５１】
本実施形態に係る二環式含窒素複素環化合物の製造方法において、一般式（III）に示す二環式含窒素複素環化合物合成の反応機構は、反応溶媒中で出発物質である一般式（I）に示す含窒素複素環化合物と一般式（II）に示す含窒素複素環化合物とにSDと反応させると、SDを構成する金属ナトリウムから電子が放出される。金属ナトリウムから放出された電子が含窒素複素環に入り、ラジカルアニオンが発生する。ラジカルアニオンのカップリング反応により含窒素複素環同士が結合し、結合部位に隣接する窒素原子が水素原子を受け取る。これが酸化されて、一般式（III）に示す二環式含窒素複素環化合物が得られると想定される。ここで、下記実施例１及び実施例２にて検討を行った4,4’-ビピリミジン合成及び2,2’-ビピラジン合成の反応機構図を図１及び図２に例示する。
【００５２】
本実施形態に係る二環式含窒素複素環化合物の製造方法において、出発物質である含窒素複素環化合物のカップリング反応に際してSDを用いることにより、出発物質に対するモル当量比が小さくても安定的かつ効率的に反応が進行させることができる。また、反応は一段階の簡便な工程で行われる。これにより、反応時間の短縮が図れると共に、反応試薬類の使用を最小限に抑えることができコスト削減を特に図ることができる。
【００５３】
１−２．本発明の他の実施形態に係るキノリン環又はイソキノリン環を含む二環式含窒素複合環化合物の合成
本発明の他の実施形態に係る二環式含窒素複素環化合物の製造方法は、下記一般式（IV）に示す含窒素複素環化合物と下記一般式（V）に示す含窒素複素環化合物とをアルカリ金属を含む液体と反応溶媒中で反応させることにより、下記一般式（VI）に示す二環式含窒素複素環化合物を得るものである。
【化１０】
0006353866.tif 000011
（ここで、一般式（IV）中のY7及びY8は、独立的に窒素原子又は炭素原子であって、何れか一方が窒素原子であり他方が炭素原子である）
【化１１】
0006353866.tif 000012
（ここで、一般式（V）中のY9及びY10は、独立的に窒素原子又は炭素原子であって、何れか一方が窒素原子であり他方が炭素原子である）
【化１２】
0006353866.tif 000013
（ここで、一般式（VI）中のY7及びY8は、独立的に窒素原子又は炭素原子であって、何れか一方が窒素原子であり他方が炭素原子であり、かつ、一般式（IV）中のY7及びY8と同一であり、並びに、一般式（VI）中のY9及びY10は、独立的に窒素原子又は炭素原子であって、何れか一方が窒素原子であり他方が炭素原子であり、かつ、一般式（V）中のY9及びY10と同一である）
【００５４】
本実施形態に係る二環式含窒素複素環化合物の製造方法の出発物質の１つである一般式（IV）に示す含窒素複素環化合物は、５つの炭素原子と１つの窒素原子が環状に結合したピリジン環にベンゼン環が縮合したキノリン環（Y7が窒素原子、Y8が炭素原子）又はイソキノリン環構造（Y7が炭素原子、Y8が窒素原子）を有する化合物である。なお、以下、キノリン環及びイソキノリン環を総称して「キノリン環系」と称する場合がある。
【００５５】
一般式（IV）に示す含窒素複素環化合物は、さらに、キノリン環系上の任意の位置の水素原子に置換基が導入されていてもよい。置換基の有無、並びに、置換基を有する場合の置換基の位置、数及び種類は特に制限はない。目的化合物である二環式含窒素複素環化合物に応じて適宜設定される。
【００５６】
置換基としては、例えば、炭化水素基が例示される。炭化水素基は、炭素数が、好ましくは１〜10、特に好ましくは1〜5である限り特に制限はない。炭化水素基の具体例については1-1の項で説明したものを挙げることができる。
【００５７】
一般式（IV）に示す含窒素複素環化合物の具体例は、キノリン環を有する含窒素複素環化合物であり、キノリン環を構成する炭素原子に結合している水素原子が何れの置換基によっても置換されていないキノリン等が例示される。
【００５８】
一般式（IV）に示す含窒素複素環化合物は、市販されているものを用いてよいし、当該技術分野で公知の方法により製造されたものを用いてよい。
【００５９】
本実施形態に係る二環式含窒素複素環化合物の製造方法の出発物質のもう１つである一般式（V）に示す含窒素複素環化合物は、上述の一般式（IV）に示す含窒素複素環化合物と同様、５つの炭素原子と１つの窒素原子が環状に結合したピリジン環にベンゼン環が縮合したキノリン環（Y9が窒素原子、Y10が炭素原子）又はイソキノリン環（Y9が炭素原子、Y10が窒素原子）構造を有する化合物である。
【００６０】
一般式（V）に示す含窒素複素環化合物は、さらに、キノリン環系上の任意の位置の水素原子に置換基が導入されていてもよい。置換基の有無、並びに、置換基を有する場合の置換基の位置、数及び種類は特に制限はない。目的化合物である二環式含窒素複素環化合物に応じて適宜設定される。
【００６１】
置換基としては、例えば、炭化水素基が例示される。炭化水素基は、炭素数が、好ましくは１〜10、特に好ましくは1〜5である限り特に制限はない。炭化水素基の具体例については1-1の項で説明したものを挙げることができる。
【００６２】
一般式（V）に示す含窒素複素環化合物の具体例は、キノリン環を有する含窒素複素環化合物であり、環構造の炭素原子に結合する水素原子が何れの置換基によっても置換されていないキノリン等が例示される。
【００６３】
一般式（V）に示す含窒素複素環化合物は、市販されているものを用いてよいし、当該技術分野で公知の方法により製造されたものを用いてよい。
【００６４】
なお、一般式（IV）に示す含窒素複素環化合物と一般式（V）に示す含窒素複素環化合物は、キノリン環系構造を有する点で共通するが、置換基の有無、及び置換基を有する場合の数、種類及び位置の点で同一であっても異なっていてもよい。
【００６５】
本実施形態に係る二環式含窒素複素環化合物の製造方法において得られる目的化合物は、一般式（VI）に示す二環式含窒素複素環化合物である。かかる一般式（VI）に示す二環式含窒素複素環化合物は、２つのキノリン環系が結合しており、一方のキノリン環系上の任意の位置の炭素原子と他方のキノリン環系上の任意の位置の炭素原子が結合している。キノリン環系の結合には、キノリン環同士の結合、イソキノリン環同士の結合、キノリン環とイソキノリン環の結合を含み、結合部位はキノリン環の場合には2〜4位の何れか、イソキノリン環の場合には1、又は3〜4位の何れかの位置となる。なお、上記構造の位置番号については、キノリン環系の環構成原子の中で、縮合している原子の隣の原子のうち窒素原子の位置番号が最小となる方の窒素原子の位置を1位として番号付けしている。
【００６６】
一般式（VI）に示す二環式含窒素複素環化合物は、さらに、２つのキノリン環上の任意の位置の水素原子が置換基で置換されていてもよい。置換基を有する場合、一方のみのキノリン環系が置換基を有していてもよく、また、双方のキノリン環系が置換基を有していてもよい。置換基の位置や数も特に制限はないが、出発物質である一般式（IV）に示す含窒素複素環化合物及び一般式（V）に示す含窒素複素環化合物の置換基に由来するものである。
【００６７】
したがって、置換基としては、炭化水素基が例示される。炭化水素基は、炭素数が、好ましくは１〜10、特に好ましくは1〜5である限り特に制限はない。炭化水素基の具体例については上記1-1の項で説明したものを挙げることができる。
【００６８】
一般式（VI）に示す二環式含窒素複素環化合物の具体例としては、2,2-ビキノリン、2,3-ビキノリン、2,4-ビキノリン、3,3-ビキノリン、3,4-ビキノリン、4,4-ビキノリン、1,1-ビイソキノリン、1,3-ビイソキノリン、1,4-ビイソキノリン、3,3-ビイソキノリン、3,4-ビイソキノリン、4,4-ビイソキノリン、2-（1-イソキノリル）キノリン、2-（3-イソキノリル）キノリン、2-（4-イソキノリル）キノリン、3-（1-イソキノリル）キノリン、3-（3-イソキノリル）キノリン、3-（4-イソキノリル）キノリン、4-（1-イソキノリル）キノリン、4-（3-イソキノリル）キノリン、4-（4-イソキノリル）キノリン等が挙げられる。
【００６９】
本実施形態に係る二環式含窒素複素環化合物の製造方法において使用されるアルカリ金属を含む液体及び反応溶媒等については、上記1-1の項で説明したものと同様のものを使用することができる。
【００７０】
本実施形態に係る二環式含窒素複素環化合物の製造方法は、一般式（IV）に示す含窒素複素環化合物と一般式（V）に示す含窒素複素環化合物とを出発物質（以下、「モノマー」と称する場合がある。）とするものであり、かかるモノマーをSDと反応溶媒中で反応させて、一般式（VI）に示す二環式含窒素複素環化合物を製造するものである。反応温度、反応時間、及び反応雰囲気等の反応条件についても、上記1-1の項で説明したものと同様に行うことができる。
【００７１】
SDの使用量は、モノマー、及び反応溶媒の種類や量に応じて適宜設定することができるものである。好ましくは、モノマーである一般式（IV）に示す含窒素複素環化合物及び一般式（V）に示す含窒素複素環化合物、SDとの反応は、モノマーの総物質量1mmolに対して、１〜4mlの反応溶媒中で、モノマーに、当該モノマーに対して1：1〜1：3となる量のSDを反応させることが好ましい。モノマーが異なる場合には、一般式（IV）に示す含窒素複素環化合物：一般式（V）に示す含窒素複素環化合物：SDがモル当量比で1：1：1〜1：1：3となるように調製することが好ましい。
【００７２】
２．二環式含窒素複素環化合物の精製
図３に示すように、本実施形態に係る二環式含窒素複素環化合物の製造方法は、合成された二環式含窒素複素環化合物を含む反応液に残存するアルカリ金属を失活させる失活工程と、アルカリ金属が失活した反応液に、ノルマルパラフィン系の有機溶媒を添加して分散溶媒を溶解させる第一溶解工程と、ノルマルパラフィン系の有機溶媒を含む有機層と、二環式含窒素複素環化合物を含む水層とに分離する分液工程と、をさらに備えている。上述した合成工程と失活工程とは、撹拌下において同一の反応槽１０で実行される。なお、合成工程と失活工程とは別々の槽で実行しても良いし、反応槽１０の撹拌を省略しても良く、特に限定されない。
【００７３】
反応後に残存するアルカリ金属を失活させる失活工程で用いる失活液は、アルコール又は水が用いられる。用いられるアルコールとしては、イソプロピルアルコール、メタノールやエタノールなどの低級アルコールが好ましいが、高級アルコールでも良く特に限定されない。一方、水を用いた場合は、アルゴンガスや窒素ガスなどを充填した不活性ガス雰囲気下で行うことが好ましい。なお、二環式含窒素複素環化合物の合成にSDを用いた場合、ナトリウムが水素化されて安定しているので、水を用いた場合に空気環境下で失活工程を実行しても良い。また、アルコールを用いた場合に、不活性ガス雰囲気下で失活工程を実行しても良く、特に限定されない。
【００７４】
第一溶解工程で用いられるノルマルパラフィン系の有機溶媒としては、ヘキサン、へプタンやオクタンなどが用いられる。このノルマルパラフィン系の有機溶媒は、分散溶媒を溶解するが、二環式含窒素複素環化合物をほとんど溶解しないものであれば良い。その結果、分液工程で分散溶媒は有機層に含まれ、二環式含窒素複素環化合物は水層に含まれることとなる。このため、二環式含窒素複素環化合物に絶縁油が付着することなく、二環式含窒素複素環化合物の純度を高めることができる。
【００７５】
また、本実施形態に係る二環式含窒素複素環化合物の製造方法は、分液工程で分液された水層に二環式含窒素複素環化合物の融点より低い温度の沸点を有する低沸点溶媒を添加して、二環式含窒素複素環化合物を低沸点溶媒に溶解させる第二溶解工程と、低沸点溶媒を蒸発させて前記二環式含窒素複素環化合物を析出させる析出工程と、をさらに備えている。
【００７６】
第二溶解工程で用いられる低沸点溶媒は、二環式含窒素複素環化合物を溶解させ、且つ二環式含窒素複素環化合物の融点（例えば、ビピリミジンは融点約112-116℃）より低い温度の沸点を有する溶媒であれば特に限定されない。この低沸点溶媒としては、ジエチルエーテル（沸点約35℃）、酢酸エチル（沸点約77℃）、ヘキサン（沸点約68℃）などが用いられ、ジエチルエーテルが特に好ましい。本実施形態では、析出工程において低沸点溶媒を蒸発させるだけで、二環式含窒素複素環化合物を固体として回収することができる。
【００７７】
以下、二環式含窒素複素環化合物の精製方法について、詳細に説明する。反応槽１０において合成工程及び失活工程を経て合成された二環式含窒素複素環化合物を含む反応液が、ポンプなどで第一溶解槽２０に送られる。ここで、分散溶媒としてノルマルパラフィン油（以下、「SD溶媒」と言う。）、反応溶媒としてTHF、及び失活液としてエタノールを用いた場合、反応液にはSD溶媒，THF，エタノール，金属アルコキシド，水酸化ナトリウム，未反応のモノマー，合成された二環式含窒素複素環化合物が主に含まれている。
【００７８】
第一溶解槽２０に送られた反応液を、加熱部２２によって、減圧下で所定時間（例えば10〜20分）加熱（例えば80℃）し、THF（沸点約66℃）及びエタノール（沸点約78℃）を蒸発させる。つまり、本実施形態では、第一溶解工程の前に、アルカリ金属が失活した反応液を加熱して反応溶媒を蒸発させる蒸発工程を備えていても良い。なお、蒸発工程において減圧せずに大気圧のままで加熱しても良く、特に限定されない。
【００７９】
次いで、蒸発したTHF及びエタノールを冷却器２１で冷却して液体にした後、双方の沸点差を利用して蒸留処理を行い、THFを合成工程の反応溶媒として再利用する。これによって、比較的多量に用いられる反応溶媒を無駄にせず、製造コストを削減できる。なお、蒸発したTHF及びエタノールを廃棄しても良く、モレキュラーシーブ等を用いてアルコールのみを吸着除去しても良い。また、失活液として用いるアルコールは、THFを蒸留処理し易いように、THFとの沸点差が大きいものを用いるのが好ましく、吸着処理するのであれば、エタノールやメタノールのように対応するモレキュラーシーブを容易に入手できるものを選ぶことが好ましい。
【００８０】
次いで、第一溶解槽２０に撹拌下で水を添加して、第一溶解槽２０の壁面に付着した二環式含窒素複素環化合物や金属アルコキシドなどを洗い流す。つまり、本実施形態では、第一溶解工程の前に、第一溶解槽２０に水を添加して洗浄する洗浄工程を備えていても良い。なお、洗浄工程を、上述した蒸発工程の前に行っても良く、特に限定されない。この場合、洗浄工程で一部の金属アルコキシドが水と反応して、微量のアルコールと水酸化ナトリウムとに分解されるので、蒸発工程で微量のアルコールを蒸発することができる。
【００８１】
次いで、撹拌下で反応液にノルマルパラフィン系の有機溶媒を添加し、加熱部２２でこの有機溶媒が蒸発しない程度に加熱してSD溶媒を溶解させる。この有機溶媒としては、ヘキサン（沸点約69℃）が用いられるが、SD溶媒より沸点の低いノルマルパラフィン系の有機溶媒を用いれば良い。これは、ノルマルパラフィン系の有機溶媒を蒸発させて再利用する際に、SD溶媒が混入しないようにするためである。なお、洗浄工程で用いられる水の代わりに、第一溶解工程で用いられる有機溶媒を吹き出しノズルで噴射させて、壁面を洗浄しても良い。
【００８２】
これら蒸発工程，洗浄工程，第一溶解工程は、同一の第一溶解槽２０で実行したが、適宜組み合わせた工程又は単独工程ごとに別々の槽で実行しても良い。また、失活液として水を用いる場合は、反応槽１０において洗浄工程を実行しても良い。なお、失活液として水を用いた場合は、金属アルコキシドの代わりに水酸化ナトリウムが生成されることとなる。
【００８３】
第一溶解工程を経た反応液には、水、SD溶媒，金属アルコキシド，水酸化ナトリウム，未反応のモノマー，ヘキサン及び二環式含窒素複素環化合物が含まれている。
【００８４】
次いで、第一溶解槽２０に水を添加して、有機層と水層とに液液分離する。つまり、本実施形態では、第一溶解工程の後に、有機層と水層とに分液処理する分液工程を備えている。その結果、金属アルコキシドがアルコールと水酸化ナトリウムとに分解され、水，水酸化ナトリウム，未反応のモノマー，二環式含窒素複素環化合物及び微量のアルコールで構成される水層と、SD溶媒，微量のアルコール及びヘキサンで構成される有機層とに液液分離する。この分液処理にあたって、第一溶解槽２０を撹拌させても良いし、第一溶解槽２０を振盪させても良い。また、水層に含まれる微量のアルコールを除去するために、水及びアルコールを吸着除去するモレキュラーシーブを用いても良い。なお、失活液として水を用いる場合は、アルコールが発生しないので、有機層がSD溶媒及びヘキサンで構成されることとなる。なお、第一溶解槽２０とは別に分液槽を設けて、有機層と水層とに液液分離しても良い。
【００８５】
分液工程の際、有機層には、未反応のモノマーや二環式含窒素複素環化合物が混入することがある。そこで、本実施形態では、第一溶解槽２０における有機層をポンプなどで分液槽３０に送っても良い。この分液槽３０に水を添加して、さらに有機層と水層とに液液分離する。これによって、未反応のモノマーや二環式含窒素複素環化合物が水層に分離され、この水層をポンプなどで第一溶解槽２０に送り、再利用する。つまり、本実施形態では、分液工程で分液された有機層にさらに水を添加して、二環式含窒素複素環化合物を第一溶解槽２０に戻す再分液工程を備えていても良い。
【００８６】
次いで、この有機層は、加熱部３２によって、減圧下で所定時間加熱（例えば60℃）され、微量のアルコール及びヘキサンを蒸発させ、SD溶媒を排出して廃棄処分する。そして蒸発したヘキサンを、冷却器３１で冷却して液体とした後、第一溶解工程で使用されるノルマルパラフィン系の有機溶媒として再利用しても良い。これによって、比較的多量に必要な有機溶媒を節約して、製造コストを低減することができる。なお、ヘキサンを廃棄処分しても良く、特に限定されない。
【００８７】
一方、分液工程後の水層は、ポンプなどで第二溶解槽４０に送られる。この第二溶解槽４０に、低沸点溶媒としてのジエチルエーテルを添加して二環式含窒素複素環化合物や未反応のモノマーを溶解させる（第二溶解工程）。この第二溶解工程は、撹拌下で水層を流動させながら実行するのが好ましい。特に、不連続な多段傾斜パドル翼を有するＰＶミキサーで撹拌すれば、二環式含窒素複素環化合物の濃度が均等化されるので好ましい。そして、静置分離を行い、水，水酸化ナトリウムを排水処理する。
【００８８】
次いで、ジエチルエーテルに溶解した二環式含窒素複素環化合物や未反応のモノマーがポンプなどで析出槽５０に送られる。この析出槽５０では、未反応のモノマーの沸点（例えば、ピリミジンは沸点約123℃）以上の温度条件で、反応液を加熱部５２によって加熱する。その結果、二環式含窒素複素環化合物が析出し、ジエチルエーテルおよび未反応のモノマーが蒸発する。この析出された二環式含窒素複素環化合物は、製品として回収する。
【００８９】
次いで、蒸発したジエチルエーテルおよび未反応のモノマーを冷却器５１で冷却して液体にした後、双方の沸点差を利用して蒸留処理を行い、未反応のモノマーを合成工程のモノマーとして再利用する。これによって、未反応のモノマーを無駄にせず、製造コストを削減できる。なお、蒸発したジエチルエーテル及び未反応のモノマーを廃棄しても良いし、ジエチルエーテルを第二溶解槽４０で再利用しても良い。
【００９０】
また、析出槽５０において、反応液をジエチルエーテルの沸点(約35℃)以上、未反応のモノマーの沸点（例えば、ピリミジンは沸点約123℃）以下の温度条件で加熱しても良い。この場合、二環式含窒素複素環化合物を回収するために、液体状態で存在する未反応のモノマーを洗浄処理で除去するのが好ましい。
【００９１】
［その他の実施形態］
（１）上述した二環式含窒素複素環化合物の精製において、析出工程で低沸点溶媒を蒸発させた後、再結晶工程を備えていても良い。この場合、二環式含窒素複素環化合物にエタノール等の再結晶溶媒を添加して濃縮する濃縮工程と、濃縮工程の後に二環式含窒素複素環化合物を含む再結晶溶媒を冷却する冷却工程と、冷却工程の後に二環式含窒素複素環化合物を濾過して回収する濾過工程とを有することとなる。この濃縮工程を経て溶媒に含まれる二環式含窒素複素環化合物は、飽和溶解度を超えた分量だけ再結晶される。一方、未反応のモノマーは、再結晶溶媒に溶解したままである。このため、濾過工程において、他の不純物が含まれない二環式含窒素複素環化合物のみを効率よく回収することができる。（２）上述した二環式含窒素複素環化合物の精製における各工程は、趣旨を逸脱しない範囲で適宜順番を入れ替えたり、省略したりしても良い。
【実施例】
【００９２】
以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明は、これらの実施例に限定されるものではない。以下の実施例における検討条件及び検討結果を図４に要約する。そして、生成物の存在比率は、全生成物に対する割合を百分率（％）で示したものである。なお、以下の実施例におけるSDとしては、金属ナトリウムを微粒子としてノルマルパラフィン油に分散させた分散体を用い、SDの物質量は、SDに含まれる金属ナトリウム換算での数値である。
【００９３】
（実施例１）ピリミジンのカップリングによる4,4’-ビピリミジンの生成
ピリミジン1mmolを、THF 1ml中に溶解させ、続いて、50℃にてSDを2mmol添加し3時間反応させた。反応は大気下で行った。その結果、下記の反応式（1）に示す通り、4,4’-ビピリミジンが主生成物として得られた。
【化１３】
0006353866.tif 000014
【００９４】
（実施例２）ピラジンのカップリングによる2,2’-ビピラジンの生成
ピラジン1mmolを、THF 1ml中に溶解させ、続いて、50℃にてSDを2mmol添加し3時間反応させた。反応は大気下で行った。その結果、下記の反応式（2）に示す通り、2,2’-ビピラジンが主生成物として得られた。
【化１４】
0006353866.tif 000015
【産業上の利用可能性】
【００９５】
本発明は、ビピリミジン化合物、ビピラジン化合物及びビキノリン化合物等の二環式含窒素複素環化合物を利用する全ての技術分野、特には、有機EL材料、医薬、農薬や染料等の製造や基礎研究、及び二酸化炭素の還元反応に利用することができる。
【図１】
0006353866.tif 000019
【図２】
0006353866.tif 000020
【図３】
0006353866.tif 000021
【図４】
0006353866.tif 000022