(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記一般式（I）に示すハロゲン化ピリジン化合物と一般式（II）に示すハロゲン化芳香族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て、前記ハロゲン化ピリジン化合物と前記ハロゲン化芳香族化合物とのカップリングにより下記一般式（III）に示すピリジン化合物を得る工程、を備えるハロゲン化ピリジン化合物とハロゲン化芳香族化合物のカップリング方法。
【化１】
0006357190.tif 000014
（ここで、一般式（Ｉ）中において、X1がハロゲン原子であり、R1が水素原子又は炭化水素基である）
【化２】
0006357190.tif 000015
（ここで、一般式（II）中において、X2がハロゲン原子であって一般式（I）中のX1と同一であっても異なっていてもよく、R2が水素原子又は炭化水素基であって一般式（I）中のR1と同一であっても異なっていてもよく、Yが炭素原子又は窒素原子であり、炭素原子である場合には無置換又はR2により置換されている）
【化３】
0006357190.tif 000016
（ここで、一般式（III）中において、X’が水素原子又はハロゲン原子であって、X’がハロゲン原子である場合には一般式（II）中のX２と同一であり、R1が水素原子又は炭化水素基であって一般式（I）中のR1と同一であり、R2が水素原子又は炭化水素基であって一般式（II）中のR2と同一であり、Yが炭素原子又は窒素原子であって一般式（II）中のYと同一である）
【請求項２】
前記X1及び前記X2が塩素原子であり、前記R1及び前記R2が水素原子であり、前記Yが窒素原子であり、前記X’が水素原子又は塩素原子である請求項１に記載のハロゲン化ピリジン化合物とハロゲン化芳香族化合物のカップリング方法。
【請求項３】
前記反応溶媒が、クロロベンゼンを含む請求項２に記載のハロゲン化ピリジン化合物とハロゲン化芳香族化合物のカップリング方法。
【請求項４】
前記X1が塩素原子であり、X2が臭素原子であり、前記R1及び前記R2が水素原子であり、前記Yが炭素原子であり、前記X’が水素原子である請求項１に記載のハロゲン化ピリジン化合物とハロゲン化芳香族化合物のカップリング方法。
【請求項５】
前記X1及び前記X2が塩素原子であり、前記R1及び前記R2がメチル基であり、前記Yが窒素原子であり、前記X’が水素原子又は塩素原子である請求項１に記載のハロゲン化ピリジン化合物とハロゲン化芳香族化合物のカップリング方法。
【請求項６】
前記反応溶媒が、テトラヒドロフランである請求項１〜５の何れか一項に記載のハロゲン化ピリジン化合物とハロゲン化芳香族化合物のカップリング方法。
【請求項７】
前記ピリジン化合物において所定のハロゲン化率を得るため、前記アルカリ金属を含む液体の使用量を調整する請求項１〜６の何れか一項に記載のハロゲン化ピリジン化合物とハロゲン化芳香族化合物のカップリング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハロゲン化ピリジン化合物とハロゲン化芳香族化合物のカップリング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ピリジン化合物、特に、基本骨格としてピリジン環同士が連結した構造を有するビピリジン化合物や、ピリジン環にベンゼン環が連結した構造を有するフェニルピリジン化合物等は、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、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】
ピリジン環やベンゼン環等の環構造間の連結は、環構造間で炭素−炭素結合を形成させるカップリング反応により行われる。かかるカップリング反応は様々な方法が開発され、パラジウムに代表される遷移金属触媒を用いるカップリング反応が汎用されている。例えば、一つの置換基を有するピリジン環が二量化した二置換ビピリジン化合物を製造する方法として、アルキル基、シアノ基、カルボキシル基又は-CO2M（M=アルカリ金属）で示される基で置換されたハロゲン化ピリジン化合物を、反応溶媒として非プロトン性溶媒と水の混合溶液を用い、パラジウム触媒、ヒドラジン類、及びアルカリ金属水酸化物等の塩基の存在下でカップリング反応させて二置換ビピリジン化合物を得る技術が知られている（例えば、特許文献１を参照のこと）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２４０９９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来のカップリング反応は、非常に高価なパラジウムなどの触媒を利用するものであるため、コストが増加する。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ための煩雑な工程が必要となり、工程数が増加すると共に工程が複雑化する。特に、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。  
【０００６】
そこで、パラジウム触媒などの高価な試薬類を使用せずに、少ない工程数で簡便に、ハロゲン化ピリジン化合物とハロゲン化芳香族化合物とのカップリング反応を行うことが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】
【０００７】
本発明者らは、上記課題を解決すべく研究を重ねた結果、ハロゲン化ピリジン化合物とハロゲン化芳香族化合物とを、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と反応させることにより、パラジウム触媒などを用いなくても両者を安定的かつ効率的にカップリングできることを見出した。かかるカップリング反応は、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簡便かつ短時間にハロゲン化ピリジン化合物とハロゲン化芳香族化合物のカップリング反応を行うことができる。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。
【０００８】
すなわち、本発明は、ハロゲン化ピリジン化合物とハロゲン化芳香族化合物のカップリング方法に関するものであり、その特徴構成は、下記一般式（I）に示すハロゲン化ピリジン化合物と下記一般式（II）に示すハロゲン化芳香族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て、前記ハロゲン化ピリジン化合物と前記ハロゲン化芳香族化合物とのカップリングにより下記一般式（III）に示すピリジン化合物を得る工程、を備える、点にある。
【化１】
0006357190.tif 000002
（ここで、一般式（Ｉ）中において、X1がハロゲン原子であり、 R1が水素原子又は炭化水素基である）
【化２】
0006357190.tif 000003
（ここで、一般式（II）中において、X2がハロゲン原子であって一般式（I）中のX1と同一であっても異なっていてもよく、R2が水素原子又は炭化水素基であって一般式（I）中のR1と同一であっても異なっていてもよく、Yが炭素原子又は窒素原子である）
【化３】
0006357190.tif 000004
（ここで、一般式（III）中において、X’が水素原子又はハロゲン原子であって、X’がハロゲン原子である場合には一般式（II）中のX２と同一であり、R1が水素原子又は炭化水素基であって一般式（I）中のR1と同一であり、R2が水素原子又は炭化水素基であって一般式（II）中のR2と同一であり、Yが炭素原子又は窒素原子であって一般式（II）中のYと同一である）
【０００９】
従来において、ハロゲン化ピリジン化合物とハロゲン化芳香族化合物とのカップリング反応に際しては、パラジウムに代表される遷移金属触媒が汎用されていた。しかしながら、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。本構成では、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などのアルカリ金属を含む液体を用いているので、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、少ない工程数で簡便かつ短時間に、ハロゲン化ピリジン化合物とハロゲン化芳香族化合物とをカップリングさせることができ、経済的かつ工業的にも非常に有利である。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。しかも、当該カップリング反応は安定的かつ効率的に進行することができる。
【００１０】
他の特徴構成は、前記X1及び前記X2 が塩素原子であり、前記R1及び前記R2が水素原子であり、前記Yが窒素原子であり、前記X’が水素原子又は塩素原子である点にある。
【００１１】
本構成によれば、パラジウムなどの触媒を用いることなく2-クロロピリジン同士を安定的かつ効率的にカップリングさせる方法を提供できる。これにより、有機EL材料、医薬、農薬や染料等の製造や二酸化炭素の還元反応に好適に利用可能な2,2’-ビピリジン、4,4’-ビピリジン、及び6-クロロ-2,2’-ビピリジンを、簡便かつ短時間に、しかも安価に生成することができる。
【００１２】
他の特徴構成は、前記反応溶媒が、クロロベンゼンを含む点にある。
【００１３】
本構成によれば、2,2’-ビピリジンを特に効率よく生成することができ、2,2’-ビピリジンを高純度に取得することができる。
【００１４】
他の特徴構成は、前記X1が塩素原子であり、X2 が臭素原子であり、前記R1及び前記R2が水素原子であり、前記Yが炭素原子であり、前記X’が水素原子である、点にある。
【００１５】
本構成によれば、パラジウムなどの触媒を用いることなく2-クロロピリジンとブロモベンゼンを安定的かつ効率的にカップリングさせる方法を提供できる。これにより、有機EL材料、医薬、農薬や染料等の製造や二酸化炭素の還元反応に好適に利用可能な2-フェニルピリジンを、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】
他の特徴構成は、前記X1及び前記X2 が塩素原子であり、前記R1及び前記R2がメチル基であり、前記Yが窒素原子であり、前記X’が水素原子又は塩素原子である、点にある。
【００１７】
本構成によれば、パラジウムなどの触媒を用いることなく2-クロロ-4-メチルピリジン同士を安定的かつ効率的にカップリングさせる方法を提供できる。これにより、有機EL材料、医薬、農薬や染料等の製造や二酸化炭素の還元反応に好適に利用可能な4,4’-ジメチル-2,2’-ビピリジン、6-クロロ-4,4’-ジメチル-2,2’-ビピリジンを、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】
他の特徴構成は、前記反応溶媒が、テトラヒドロフランである、点にある。
【００１９】
本構成によれば、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）を用いることで更に経済的に有利なカップリング方法を提供することができる。また、THFは優れた物質溶解性を有していることから、カップリング対象化合物と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との接触効率を高め、カップリング反応の効率化を更に図ることができる。よって、カップリング生成物を高純度に取得できる。
【００２０】
他の特徴構成は、前記ピリジン化合物において所定のハロゲン化率を得るため、前記アルカリ金属を含む液体の使用量を調整する、点にある。
【００２１】
本構成によれば、カップリング生成物であるピリジン化合物のハロゲン化率を制御することができ、これにより、用途に応じたピリジン化合物を生成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本実施形態に係るハロゲン化ピリジン化合物とハロゲン化芳香族化合物のカップリング方法の検討を行っ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ハロゲン化ピリジン化合物とハロゲン化芳香族化合物のカップリング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】
本実施形態に係るカップリング方法は、下記一般式（I）に示すハロゲン化ピリジン化合物と下記一般式（II）に示すハロゲン化芳香族化合物とを、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などの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、ハロゲン化ピリジン化合物とハロゲン化芳香族化合物とをカップリングさせるものであり、下記一般式（III）に示すピリジン化合物が得られる。かかるカップリング方法は、パラジウムに代表される遷移金属触媒を必要としない。
【化４】
0006357190.tif 000005
（ここで、一般式（Ｉ）中において、X1がハロゲン原子であり、 R1が水素原子又は炭化水素基である）
【化５】
0006357190.tif 000006
（ここで、一般式（II）中において、X2がハロゲン原子であって一般式（I）中のX1と同一であっても異なっていてもよく、R2が水素原子又は炭化水素基であって一般式（I）中のR1と同一であっても異なっていてもよく、Yが炭素原子又は窒素原子である）
【化６】
0006357190.tif 000007
（ここで、一般式（III）中において、X’が水素原子又はハロゲン原子であって、X’がハロゲン原子である場合には一般式（II）中のX２と同一であり、R1が水素原子又は炭化水素基であって一般式（I）中のR1と同一であり、R2が水素原子又は炭化水素基であって一般式（II）中のR2と同一であり、Yが炭素原子又は窒素原子であって一般式（II）中のYと同一である）
【００２５】
本実施形態に係るカップリング方法は、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、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の双方を含む。  
【００２６】
本実施形態に係るカップリング方法のカップリング対象化合物である一般式（I）に示すハロゲン化ピリジン化合物は、ピリジン環上の2位の水素原子がハロゲン原子により置換されている。ハロゲン原子は、フッ素原子（F）、塩素原子（Cl）、臭素原子（Br）及びヨウ素原子（I）から選択される。
【００２７】
一般式（I）に示すハロゲン化ピリジン化合物は、ピリジン環の2位以外の位置の水素原子が置換されていてもよく、例えば、炭化水素基により置換される。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。したがって、炭化水素基は、直鎖型、分枝型、及び環状型の別を問わず、飽和型及び不飽和型の別も問わない。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）に示すハロゲン化ピリジン化合物は、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。
【００２９】
本実施形態に係るカップリング方法のもう一つのカップリング対象化合物である一般式（II）に示すハロゲン化芳香族化合物は、芳香族環上の任意の位置の水素原子が一箇所ハロゲン原子により置換されている。芳香族環がピリジン環である場合には、ピリジン環上の2位の水素原子がハロゲン原子により置換されている。ハロゲン原子は、フッ素原子（F）、塩素原子（Cl）、臭素原子（Br）及びヨウ素原子（I）から選択される。一般式（II）に示すハロゲン化芳香族化合物におけるハロゲン原子は、一般式（I）に示すハロゲン化ピリジン化合物おけるハロゲン原子と同一であっても異なっていてもよい。
【００３０】
一般式（II）に示すハロゲン化芳香族化合物は、芳香族環上の、前記ハロゲン原子にて置換された位置以外の任意の位置の水素原子が置換されていてもよく、例えば、炭化水素基により置換される。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一般式（I）に示すハロゲン化ピリジン化合物において上述したものが挙げられる。
【００３１】
一般式（II）に示すハロゲン化芳香族化合物が炭化水素基で置換されている場合には、当該炭化水素基は一般式（I）に示すハロゲン化ピリジン化合物おける炭素水素基と同一であっても異なっていてもよい。また、一般式（I）に示すハロゲン化ピリジン化合物と一般式（II）に示すハロゲン化芳香族化合物の一方のみが炭化水素基で置換されていてもよく、また、双方が置換されていてもよい。
【００３２】
一般式（II）に示すハロゲン化芳香族化合物は、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。
【００３３】
ここで、芳香族化合物とは、芳香環を含む化合物の総称であり、芳香環とはヒュッケル則を満たす環構造であり、環上のπ電子系に含まれる電子の数が4N+2（N＝0又は整数）個ある共役不飽和環構造を意味すると定義される。本実施形態に係る芳香族化合物には、環構造の骨格が炭素のみで構成された芳香族炭化水素化合物、及び環構造の骨格に炭素以外の元素を含む複素芳香族化合物が含まれ、炭素以外の元素は窒素であることが好ましい。具体的には、ベンゼン環を含む芳香族炭化水素化合物、又はピリジン環を含む複素芳香族化合物であることが好ましい。
【００３４】
上記定義に従うと上述のハロゲン化ピリジン化合物も芳香族化合物の一種である。本実施形態に係るカップリング方法においては、カップリング対象化合物のうち少なくとも１つがハロゲン化ピリジン化合物であることから、これを明確にすべく、カップリング対象化合物をハロゲン化ピリジン化合物とハロゲン化芳香族化合物と表記した。
【００３５】
本実施形態に係るカップリング方法のカップリング対象化合物であるハロゲン化ピリジン化合物とハロゲン化芳香族化合物の組み合わせとしては以下のものが好ましく例示される。ただし、これらの組み合わせに限定するものではない。
Ａ．一般式（I）に示すハロゲン化ピリジン化合物においてX1が塩素原子及びR1が水素原子である2-クロロピリジンと、一般式（II）に示すハロゲン化芳香族化合物においてX2が塩素原子、R2が水素原子、及びYが窒素原子である2-クロロピリジンとの組み合わせ、つまり、2-クロロピリジンのホモカップリング。Ｂ．一般式（I）に示すハロゲン化ピリジン化合物においてX1が塩素原子及びR1が水素原子である2-クロロピリジンと、一般式（II）に示すハロゲン化芳香族化合物においてX2が臭素原子、R2が水素原子、及びYが炭素原子であるブロモベンゼンとの組み合わせ、つまり、2-クロロピリジンとブロモベンゼンのクロスカップリング。
Ｃ．一般式（I）に示すハロゲン化ピリジン化合物においてX1が塩素原子及びR1がメチル基である2-クロロ-4-メチルピリジンと、一般式（II）に示すハロゲン化芳香族化合物においてX2が塩素原子、R2がメチル基、及びYが窒素原子である2-クロロ-4-メチルピリジンとの組み合わせ、つまり、2-クロロ-4-メチルピリジンのホモカップリング。
【００３６】
本実施形態に係るカップリング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。
【００３７】
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、又はそれらの混合溶媒などが挙げられる。
【００３８】
本実施形態に係るカップリング方法においては、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。
【００３９】
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。
【００４０】
本実施形態に係るカップリング方法における反応溶媒としては、カップリング対象化合物と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く、テトラヒドロフラン（以下、「THF」と略する場合がある。）が特に好ましい。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（以下、「EDA」と略する場合がある。）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。
【００４１】
本実施形態に係るカップリング方法は、反応溶媒中で、SDの存在下でカップリング対象化合物である一般式（I）に示すハロゲン化ピリジン化合物と一般式（II）に示すハロゲン化芳香族化合物のカップリング反応を行うものである。かかるカップリング反応につき、以下に詳細に説明する。
【００４２】
カップリング反応の際の反応温度は特に限定されず、カップリング対象化合物、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に設定することができる。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℃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。
【００４３】
反応時間についても、特に限定されず、反応温度、カップリング対象化合物、SD及び反応溶媒の種類や量、並びに反応圧力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。
【００４４】
また、本実施形態に係るカップリング方法で必要とされるカップリング対象化合物、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、また加圧下又は減圧下で行ってもよく、特に限定されるものではない。
【００４５】
ここで、カップリング対象化合物とSDの反応は、カップリング対象化合物1mmolに対して、1〜4mlの反応溶媒中で、カップリング対象化合物に、当該カップリング対象化合物：SDがモル当量比で1：1〜1：3となる量のSDを反応させることが好ましい。クロスカップリングの場合には、ハロゲン化ピリジン化合物：ハロゲン化芳香族化合物：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。
【００４６】
SDの使用量は、出発物質や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が、かかるSD使用量が、カップリング生成物のハロゲン化率に影響を与える場合がある。例えば、SD使用量が少ない場合にカップリング生成物にカップリング対象化合物由来のハロゲンが残存する傾向があり、一方、SD使用量が増加するとカップリング生成物にカップリング対象化合物由来のハロゲンは残存せずハロゲン原子は水素原子に置換される傾向がある。したがって、目的とするカップリング生成物に応じてSD量を調整することが好ましい。
【００４７】
本実施形態に係るカップリング方法により、一般式（III）に示すピリジン化合物が得られる。かかるピリジン化合物は、ピリジン環に芳香族環が炭素-炭素結合により連結している。一般式（III）に示すピリジン化合物のピリジン環及び芳香族環は炭化水素基によって置換されていてもよく、当該炭化水素基はカップリング対象化合物である一般式（I）に示すハロゲン化ピリジン化合物及び一般式（II）に示すハロゲン化芳香族化合物に由来する。さらに、一般式（III）に示すピリジン化合物のピリジン環又は芳香族環は、ハロゲン原子で置換されていてもよく、当該ハロゲン原子も上述のカップリング対象化合物に由来する。
【００４８】
本実施形態に係るカップリング方法により得られる一般式（III）に示すピリジン化合物としては、具体的には、2,2’-ビピリジン、4,4’-ビピリジン、6-クロロ-2,2’-ビピリジン、2-フェニルピリジン、4,4’-ジメチル-2,2’-ビピリジン、6-クロロ-4,4’-ジメチル-2,2’-ビピリジン等が例示される。
【００４９】
得られた一般式（III）に示すピリジン化合物は、カラムクロマトグラフィー、蒸留、再結晶等、当該技術分野で公知の精製手段により精製してもよい。また、未反応で残存したカップリング対象化合物は回収し、カップリング反応に再利用するように構成してもよい。
【００５０】
このように、本実施形態に係るカップリング方法は、SDを添加することで一段階の工程で進行し、ハロゲン化ピリジン化合物とハロゲン化芳香族化合物とを安定的かつ効率的にカップリングさせることができる。
【００５１】
従来において、ハロゲン化ピリジン化合物とハロゲン化芳香族化合物とのカップリング反応に際しては、パラジウムに代表される遷移金属触媒が汎用されていた。しかしながら、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。本構成では、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を用いているので、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、少ない工程数で簡便かつ短時間に、ハロゲン化ピリジン化合物とハロゲン化芳香族化合物とをカップリングさせることができ、経済的かつ工業的にも非常に有利である。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。
【００５２】
さらに、従来において、ウルツ反応として、2分子の有機ハロゲン化合物に金属ナトリウムなどのアルカリ金属単体を作用させることにより、2分子をカップリングさせる反応が知られている。しかしながら、ウルツ反応はカップリング対象化合物が制約されると共に、各々異なる2分子の有機ハロゲン化合物によるクロスカップリングにおいては、ホモカップリングが優先的に生じ製造目的物であるクロスカップリングで得られる芳香族化合物の収量が極めて低いという問題点があった。本実施形態に係るカップリング方法は、SDを用いることにより、ハロゲン化ピリジン化合物とハロゲン化芳香族化合物とを安定的かつ効率的にクロスカップリングさせることができる。本実施形態に係るカップリング方法は、SDの添加量によりカップリング生成物であるピリジン化合物のハロゲン化率を制御することができるとの利点もあり、かかる観点からもウルツ反応とは相違する。
【実施例】
【００５３】
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１に要約する。図１中、Ａ１及びＡ２が出発物質であり、Ｐ１〜Ｐ５が生成物である。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。
【００５４】
（実施例１）2-クロロピリジンのカップリングによる2,2’-ビピリジンの生成
2-クロロピリジン2mmol、クロロベンゼン1mmolを、THF 1ml中に溶解させ、続いて、0℃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。結果を図１の実験番号１に示す。その結果、下記の反応式（1）に示す通り、2,2’-ビピリジンが主生成物として得られた。下記反応式（1）には示さないが、6-クロロ-2,2’-ビピリジンが副生成物であった。
【化７】
0006357190.tif 000008
【００５５】
また、図１の実験番号２〜５に示す条件で反応を行った場合に、同様に、2,2’-ビピリジンが主生成物として得られた。
【００５６】
（実施例２）2-クロロピリジンのカップリングによる6-クロロ-2,2’-ビピリジンの生成
2-クロロピリジン2mmol、クロロベンゼン1mmolを、THF 1ml中に溶解させ、続いて、0℃にてSDを1mmol添加し3時間反応させた。反応は大気下で行った。結果を図１の実験番号７に示す。その結果、下記の反応式（2）に示す通り、6-クロロ-2,2’-ビピリジンが主生成物として得られた。下記反応式（2）には示さないが、実施例１の主生成物であった2,2’-ビピリジンが副生成物となった。
【化８】
0006357190.tif 000009
【００５７】
また、図１の実験番号６及び８に示す条件で反応を行った場合も、同様に、6-クロロ-2,2’-ビピリジンが主生成物として得られた。また、図１の実験番号９及び１０に示す条件で反応を行った場合も、同様に、6-クロロ-2,2’-ビピリジンが主生成物として得られた。実験番号９及び１０は、SDに対して2-クロロピリジン量を増加させたものであるが、6-クロロ-2,2’-ビピリジンの生成に大きな影響を与えなかった。
【００５８】
実施例１及び本実施例の結果から、THF 1ml中での2-クロロピリジン2mmolの反応系では2-クロロピリジン：SDがモル当量比1:1の場合には2,2’-ビピリジンが主生成物となり、2-クロロピリジン：SDがモル当量比2:1の場合にはハロゲン化物の6-クロロ-2,2’-ビピリジンが主生成物となることが判明した（図１の実験番号１と実験番号７の比較）。
【００５９】
（実施例３）2-クロロピリジンのカップリングによる4,4’-ビピリジンの生成
2-クロロピリジン1mmolを、THF1ml中に溶解させ、続いて、25℃にてSDを2mmol添加し1時間反応させた。反応は大気下で行った。結果を図１の実験番号１１に示す。その結果、下記の反応式（3）に示す通り、4,4’-ビピリジンが主生成物として得られた。下記反応式（3）には示さないが、2,2’-ビピリジンが副生成物であった。
【化９】
0006357190.tif 000010
【００６０】
また、図１の実験番号１２及び１３に示す条件で反応を行った場合にも、同様に、4,4’-ビピリジンが主生成物として得られた。
【００６１】
実施例１、２及び本実施例の結果から、クロロベンゼンなどのハロゲン化ベンゼンの存在下で、2-クロロピリジンのカップリングをTHF 1ml中でSDを2〜4mmol添加して反応を行った場合には2,2’-ビピリジンが主生成物となり、SDを1〜2mmol添加して反応を行った場合にはハロゲン化物の6-クロロ-2,2’-ビピリジンが主生成物となることが判明した（図１の実験番号１〜５と実験番号６〜１０の比較）。更に、ハロゲン化ベンゼンの不在下、若しくは少量の添加でかつ５０℃以上の反応温度では、4,4-ビピリジンが主生成物となることが判明した（図１の実験番号１〜１０と実験番号１１〜１３の比較）。よって、4,4-ビピリジンを生成したい場合はハロゲン化ベンゼンを添加しない、あるいは少量添加してかつ５０℃以上の反応温度で反応を行うと良く、逆に生成を阻止したい場合はハロゲン化ベンゼンの添加量とピリジン化合物の添加量の比を１：２〜２：１程度とする、または低い反応温度で反応を行うと良い。
【００６２】
（実施例４）2-クロロピリジンとブロモベンゼンのカップリングによる2-フェニルピリジンの生成
2-クロロピリジン：ブロモベンゼンをモル当量比1:2（1mmol:2mmol）で、THF1ml中に溶解させ、続いて、50℃にて、SDを4mmol添加し3時間反応させた。反応は大気下で行った。結果を図１の実験番号１４に示す。その結果、下記の反応式４に示す通り、2-フェニルピリジンが主生成物として得られた。
【化１０】
0006357190.tif 000011
【００６３】
また、図１の実験番号１５〜２２に示す条件で反応を行った場合にも、同様に、2-フェニルピリジンが主生成物として得られた。
【００６４】
（実施例５）2-クロロ-4-メチルピリジンのカップリングによる4,4’-ジメチル-2,2’-ビピリジンの生成
2-クロロ-4-メチルピリジン2mmolをTHF 1ml中に溶解させ、続いて、50℃にてSD 2mmolを添加し3時間反応させた。反応は大気下で行った。結果を図１の実験番号２３に示す。その結果、下記の反応式（5）に示す通り、4,4’-ジメチル-2,2’-ビピリジンのみが生成物として得られた。
【化１１】
0006357190.tif 000012
【００６５】
また、図１の実験番号２４に示す条件で反応を行った場合にも、同様に、2-フェニルピリジンのみが生成物として得られた。
【００６６】
（実施例６）2-クロロ-4-メチルピリジンのカップリングによる6-クロロ-4,4’-ジメチル-2,2’-ビピリジンの生成
2-クロロ-4-メチルピリジン2mmolをTHF 1ml中に溶解させ、続いて、25℃にてSD 2mmolを添加し3時間反応させた。反応は大気下で行った。結果を図１の実験番号２５に示す。その結果、下記の反応式（6）に示す通り、4,4’-ジメチル-2,2’-ビピリジンが主生成物として得られた。下記反応式（6）には示さないが、副生成物として、6-クロロ-4,4’-ジメチル-2,2’-ビピリジンも高い比率で生成された。
【化１２】
0006357190.tif 000013
【００６７】
実施例５及び本実施例の結果から、2-クロロ-4-メチルピリジン2mmolをTHF 1ml中でSD 2mmolの反応系において、反応温度を下げることにより、副生成物として6-クロロ-4,4’-ジメチル-2,2’-ビピリジンが生成されることが判明した（図１の実験番号２３と実験番号２５の比較）。一方、SD添加量を0.5mmolに減少させた系においては、反応温度を下げても、生成物は4,4’-ジメチル-2,2’-ビピリジンのみであり、6-クロロ-4,4’-ジメチル-2,2’-ビピリジンの生成は認められなかった（図１の実験番号２４）。これにより、反応温度とSD添加量を適宜変更することにより、4,4’-ジメチル-2,2’-ビピリジン及びそのハロゲン化物の6-クロロ-4,4’-ジメチル-2,2’-ビピリジンの生成を制御できることが判明した。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
本発明は、ハロゲン化ピリジン化合物とハロゲン化芳香族化合物とのカップリング反応、及びかかるカップリング反応により得られるピリジン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、二酸化炭素の還元反応に利用することができる。
【図１】
0006357190.tif 000017