(57)【要約】  本発明は、フルフラール及びその誘導体からのキシレン誘導体の生成に関する。本発明は、フルフラール及びその誘導体を、新規中間体を含むキシレン誘導体に変換するための新たな経路を記載する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
式（Ｉ）
2018538293.tif 000040
（式中、
Ｘ及びＹは、独立して、任意選択的に置換されるヘテロ原子であり、
Ｒは、１つ以上のＲ１で任意選択的に置換され得るＣ１〜４アルキレン基であり、
Ｒ１は、任意選択的に１つ以上の官能基を有する直鎖型、分岐型、及び／又は環式の飽和又は不飽和の炭化水素基であり、
Ｒ２は、独立して、Ｈ、アルキル、アルケニル、又はアリールであり、並びに
Ｒ３及びＲ４は、独立して、Ｈ又は−ＣＮであり、但し、Ｒ３及びＲ４の少なくとも１つは、−ＣＮであり、並びに
Ｒ５は、Ｒ２、−ＣＨ２ＯＲ２、−ＣＯ２Ｒ２、又は
2018538293.tif 000041
である）の化合物の調製のための方法であって、式（ＩＩ）
2018538293.tif 000042
（式中、Ｘ、Ｙ、Ｒ、Ｒ２及びＲ５は、前述の通り定義される）の化合物を、式（ＩＩＩ）又は（ＩＩＩ’）
2018538293.tif 000043
（式中、Ｒ３及びＲ４は、前述の通り定義される）の化合物と反応させることを含む、方法。
【請求項２】
Ｘ及びＹは、Ｏであり、又はＸ及びＹは、Ｓである、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
Ｒは、−ＣＨ２−ＣＨ２−、−ＣＨ２−ＣＨ２−ＣＨ２−、−ＣＨ（ＣＨ３）−ＣＨ（ＣＨ３）−、又は−ＣＨ２−Ｃ（ＣＨ３）２−ＣＨ２−である、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
Ｒ２は、Ｈである、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
式（ＩＶ）
2018538293.tif 000044
（式中、
Ｘは、任意選択的に置換されるヘテロ原子であり、
Ｒ２は、独立して、Ｈ、アルキル、アルケニル、又はアリールであり、
Ｒ３及びＲ４は、独立して、Ｈ又は−ＣＮであり、但し、Ｒ３及びＲ４の少なくとも１つは、−ＣＮであり、
Ｒ５は、Ｒ２、−ＣＨ２ＯＲ２、−ＣＯ２Ｒ２、又は
2018538293.tif 000045
であり、
式中、Ｙは、任意選択的に置換されるヘテロ原子であり、
Ｒは、１つ以上のＲ１で任意選択的に置換され得るＣ１〜４アルキレン基であり、並びに
Ｒ１は、１つ以上の官能基を任意選択的に有する直鎖型、分枝型、及び／又は環式の飽和又は不飽和の炭化水素基である）の化合物の調製のための方法であって、
ａ）式（Ｉ）
2018538293.tif 000046
（式中、Ｘ、Ｙ、Ｒ、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、及びＲ５は、前述の通り定義される）の化合物を脱水／芳香族化して、式（Ｖ）
2018538293.tif 000047
（式中、Ｘ、Ｙ、Ｒ、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、及びＲ５は、前述の通り定義される）の化合物を得、次いで式（Ｖ）の前記化合物を脱保護すること、又は
ｂ）単一の工程で式（Ｉ）の前記化合物の前記脱水／芳香族化及び脱保護を行うこと
を含む、方法。
【請求項６】
Ｘ及びＹは、Ｏであり、又はＸ及びＹは、Ｓである、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
Ｒは、−ＣＨ２−ＣＨ２−、−ＣＨ２−ＣＨ２−ＣＨ２−、−ＣＨ（ＣＨ３）−ＣＨ（ＣＨ３）−、又は−ＣＨ２−Ｃ（ＣＨ３）２−ＣＨ２−である、請求項５又は６に記載の方法。
【請求項８】
Ｒ２は、Ｈである、請求項５〜７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
式（Ｉ）の前記化合物は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法によって得られる、請求項５〜８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
式（ＶＩ）
2018538293.tif 000048
（式中、Ｒ６は、独立して、Ｈ、又は−ＣＨ２−ＮＨ２であり、但し、Ｒ６の少なくとも１つは、−ＣＨ２−ＮＨ２である）のキシレン誘導体の調製のための方法であって、式（ＶＩＩ）
2018538293.tif 000049
（式中、Ｒ７は、独立して、Ｈ又は−ＣＮであり、但し、Ｒ７の少なくとも１つは、−ＣＮである）の化合物の同時又はその後のニトリル水素化及び還元的アミノ化を含み、式（ＶＩＩ）の前記化合物は、請求項５〜９のいずれか一項に記載の方法によって得られる、方法。
【請求項１１】
式（Ｉ）
2018538293.tif 000050
又は式（Ｖ）
2018538293.tif 000051
（式中、
Ｘ及びＹは、独立して、任意選択的に置換されるヘテロ原子であり、
Ｒは、１つ以上のＲ１で任意選択的に置換され得るＣ１〜４アルキレン基であり、
Ｒ１は、１つ以上の官能基を任意選択的に有する直鎖型、分枝型、及び／又は環式の飽和又は不飽和の炭化水素基であり、
Ｒ２は、独立して、Ｈ、アルキル、アルケニル、又はアリールであり、
Ｒ３及びＲ４は、独立して、Ｈ又は−ＣＮであり、但し、Ｒ３及びＲ４の少なくとも１つは、−ＣＮであり、並びに
Ｒ５は、Ｒ２、−ＣＨ２ＯＲ２、−ＣＯ２Ｒ２、又は
2018538293.tif 000052
である）の化合物。
【請求項１２】
Ｘ及びＹは、Ｏであり、又はＸ及びＹは、Ｓである、請求項１１に記載の化合物。
【請求項１３】
Ｒは、−ＣＨ２−ＣＨ２−、−ＣＨ２−ＣＨ２−ＣＨ２−、−ＣＨ（ＣＨ３）−ＣＨ（ＣＨ３）−、又は−ＣＨ２−Ｃ（ＣＨ３）２−ＣＨ２−である、請求項１１又は１２に記載の化合物。
【請求項１４】
Ｒ２は、Ｈである、請求項１１〜１３のいずれか一項に記載の化合物。
【請求項１５】
キシレン誘導体の製造における、式（ＩＩ）
2018538293.tif 000053
（式中、
Ｘ及びＹは、独立して、任意選択的に置換されるヘテロ原子であり、
Ｒは、１つ以上のＲ１で任意選択的に置換され得るＣ１〜４アルキレン基であり、
Ｒ１は、１つ以上の官能基を任意選択的に有する直鎖型、分枝型、及び／又は環式の飽和又は不飽和のＣ１〜２３炭化水素基であり、
Ｒ２は、独立して、Ｈ、アルキル、アルケニル、又はアリールであり、
Ｒ３及びＲ４は、独立して、Ｈ又は−ＣＮであり、但し、Ｒ３及びＲ４の少なくとも１つは、−ＣＮであり、並びに
Ｒ５は、Ｒ２、−ＣＨ２ＯＲ２、−ＣＯ２Ｒ２、又は
2018538293.tif 000054
であり、
好ましくは、式中、Ｘ及びＹは、Ｏであり、又はＸ及びＹは、Ｓであり、Ｒは、−ＣＨ２−ＣＨ２−、−ＣＨ２−ＣＨ２−ＣＨ２−、−ＣＨ（ＣＨ３）−ＣＨ（ＣＨ３）−、又は−ＣＨ２−Ｃ（ＣＨ２）−ＣＨ２−であり、及びＲ２は、Ｈである）の化合物の使用。
【請求項１６】
キシレン誘導体の製造における、請求項１１〜１４のいずれか一項に記載の化合物の使用。
【請求項１７】
前記キシレン誘導体は、メタ−キシレンジアミン、オルト−キシレンジアミン、又は１，２，３−トリ（アミノメチル）ベンゼンである、請求項１５又は１６に記載の使用。
【請求項１８】
前記キシレン誘導体は、３−シアノ安息香酸、２−シアノ安息香酸、又は２，３−ジシアノ安息香酸である、請求項１５又は１６に記載の使用。
【請求項１９】
前記キシレン誘導体は、イソフタル酸、オルトフタル酸、又はヘミメリット酸である、請求項１５又は１６に記載の使用。
【請求項２０】
前記キシレン誘導体は、３−アミノメチル安息香酸、２−アミノメチル安息香酸、又は２，３−ジ（アミノメチル）安息香酸である、請求項１５又は１６に記載の使用。
【請求項２１】
それぞれイソフタル酸、オルトフタル酸、又はヘミメリット酸の製造における３−シアノ安息香酸、２−シアノ安息香酸、又は２，３−ジシアノ安息香酸の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、キシレン誘導体、特にフルフラール及びその誘導体からのオルト−キシレンジアミン、メタ−キシレンジアミン、及び１，２，３−トリ（アミノメチル）ベンゼンの生成に関する。本発明は、フルフラール及びその誘導体を、新規中間体を含むキシレン誘導体に変換するための新たな経路を記載する。
【０００２】
近年、再生可能資源から様々な化学物質を得る傾向が高まっている。これに関連して、セルロース、デンプン、ヘミセルロース、糖等などのバイオマス炭水化物から化学物質を生成する傾向がある。脱水条件下において、これらの炭水化物は、フルフラール、ヒドロキシメチルフルフラール、及びそれらの誘導体を含むいくつかの興味深い化学物質に変換され得る。付加価値のある化学化合物の生成にこれらの化学物質を使用することに対する関心が存在する。このような付加価値のある化学化合物の例としては、オルトフタル酸（フタル酸と通常称される）、テレフタル酸、イソフタル酸、トリメリット酸、ヘミメリット酸、ピロメリット酸、及び２つ以上のカルボン酸部位置換基を含む他のベンゼン誘導体が挙げられる。
【０００３】
フラン、フルフラール、及びそれらの誘導体を化学的により価値のある６員環芳香族化合物に転化するための１つの方法は、フラン環系とエチレン又はエチレン誘導体との間のディールス−アルダー反応である。
【０００４】
フラン誘導体とのディールス−アルダー反応は既知である。３，６−エポキシシクロヘキサンへのフラン及びエチレンのディールス−アルダー反応が米国特許第２，４０５，２６７号明細書に記載されている。
2018538293.tif 000002
【０００５】
国際公開第２０１０／１５１３４６号パンフレットは、２，５−ジメチルフランのパラ−キシレンへの変換を記載している。
【０００６】
フルフリルエーテルをエチレン誘導体と反応させることによる置換ベンゼン誘導体の調製のための方法が国際公開第２０１３／０４８２４８号パンフレットに記載されている。
【０００７】
国際公開第２０１４／０６５６５７号パンフレットは、フラン誘導体をエチレンと反応させることによるベンゼン誘導体の調製のための方法を広く特許請求している。フラン誘導体は、アルキル、アラルキル、−ＣＨＯ、−ＣＨ２ＯＲ３、−ＣＨ（ＯＲ４）（ＯＲ５）、及び−ＣＯＯＲ６を含む様々な置換基を２位及び５位に有することができる。しかしながら、この文献は、２，５−ジメチルフラン、２−メチルフラン、２，５−フランジカルボン酸、及び２，５−フランジカルボン酸のジメチルエステルでの例のみを提供している。特に、フルフラールをベンゼン誘導体に変換する例はない。
【０００８】
Ｇｒｅｅｎ  Ｃｈｅｍ．，２０１２，１４，３３１４−３３２５においてＹｕ−Ｔｉｎｇ  Ｃｈｅｎｇらは、ディールス−アルダークラスのフラン及びオレフィンとの反応を用いることにより、標的の芳香族の生成に関する概要を提供している。著者らは、フラン、メチルフラン、及びジメチルフランがオレフィンと円滑に反応する一方、フルフラール変換の第１工程は、フラン及びＣＯを形成する脱カルボニル化であることを見出した。次いで、生成したフランは、既知のフラン変換反応に入る。
2018538293.tif 000003
【０００９】
フルフラールをオレフィンと反応させる際のこれらの課題は、国際公開第２０１４／１９７１９５号パンフレットにおいて確認されている。この文献の著者らは、様々な溶媒、触媒、反応温度、圧力及び時間、並びに５−ヒドロキシ−２−フルフラール濃度の試験範囲のスクリーニング実験を行ったが、４−ヒドロキシメチルベンズアルデヒドが形成された系を同定することはできなかった（実施例４．３）。著者らは、対応する５−ヒドロキシメチル−２−フロ酸又は他の酸化誘導体を生成する５−ヒドロキシメチル−２−フルフラールの空気酸化により、この問題を解決することを提案しており、オレフィンとのディールス−アルダー反応において良好に作用することが示されている。
【００１０】
フルフラールのフランへの脱カルボニル化並びにフルフラールのフロ酸への酸化はともに、フラン環のアルデヒド置換基が失われるという欠点を有する。その結果として、アルデヒド置換基は、得られたディールス−アルダー付加物にもはや存在せず、これは、フラン誘導体、特にフルフラールからベンズアルデヒド誘導体を得ることをより困難にする。しかしながら、ベンズアルデヒド誘導体は、メタ−キシレンジアミン、オルト−キシレンジアミン、及び１，２，３−トリ（アミノメチル）ベンゼンなど、他の重要な化学化合物の調製における貴重な中間体として望ましい。
【００１１】
前述の課題を解決するために、本発明者らは、フルフラールをエチレン誘導体と反応させようとする取り組みにおいて様々な実験を行った。従来技術から予想されるように、フルフラールとアクリロニトリルとの間の反応は、触媒、反応物のモル比、温度及び反応時間に関する種々の条件下でさえも観察されなかった。本発明者らは、次いでフルフラールのアルデヒド置換基をそのジエチル−ケタールに変換した。ケタールは、アルコールを除去することによって所望のアルデヒドを容易に得ることができる既知のアルデヒドの誘導体である。しかしながら、フルフラールのジエチル−ケタールをアクリロニトリルと反応させると、わずかに痕跡量のディールス−アルダー付加物であるオキサノルボルネンが観察された。更に検討すると、本発明者らは、フルフラールの環式ケタールが驚くべきことにアクリロニトリルと反応し、これにより所望のディールス−アルダー付加物を形成することを見出した。更なる反応段階では、環式ケタールを所望のアルデヒド置換基に変換して戻し、これは、必要に応じて他の置換基と更に反応させることができる。フルフラールのジアルキル−ケタール誘導体がエチレン誘導体とディールス−アルダー付加物を形成しないことを考慮すると、この知見は特に驚くべきことである。
【００１２】
研究中、本発明者らは、フルフラールの環式ケタールが驚くべきことに特定のエチレン誘導体のみと反応することを更に見出した。例えば、フルフラールの環式ケタールがアリルアミン及びアクリルアミドと反応しないことが見出された。ディールス−アルダー縮合反応では、アクリロニトリル及びフマロニトリルのみが円滑に反応した。
【００１３】
従って、本発明は、式（Ｉ）
2018538293.tif 000004
（式中、
Ｘ及びＹは、独立して、任意選択的に置換されるヘテロ原子であり、
Ｒは、１つ以上のＲ１で任意選択的に置換され得るＣ１〜４アルキレン基であり、
Ｒ１は、任意選択的に１つ以上の官能基を有する直鎖型、分岐型、及び／又は環式の飽和又は不飽和の炭化水素基であり、
Ｒ２は、独立して、Ｈ、アルキル、アルケニル、又はアリールであり、
Ｒ３及びＲ４は、独立してＨ又は−ＣＮであり、但し、Ｒ３及びＲ４の少なくとも１つは、−ＣＮであり、
Ｒ５は、Ｒ２、−ＣＨ２ＯＲ２、−ＣＯ２Ｒ２、又は
2018538293.tif 000005
である）の化合物の調製のための方法に関し、これは、式（ＩＩ）
2018538293.tif 000006
（式中、Ｘ、Ｙ、Ｒ、Ｒ２及びＲ５は、前述の通り定義される）の化合物を、式（ＩＩＩ）又は（ＩＩＩ’）
2018538293.tif 000007
（式中、Ｒ３及びＲ４は、前述の通り定義される）の化合物と反応させることを含む。
【００１４】
出発材料として使用されている式（ＩＩ）のフラン誘導体は、バイオマス資源から得ることができる。例えば、フラン誘導体は、炭水化物の脱水から誘導することができる。炭水化物は、多糖、オリゴ糖、二糖、及び単糖から適切に選択される。適切なバイオマス源及びフルフラール誘導体へのそれらの変換のための適切な方法は、当業者に知られている。或いは、フルフラール誘導体は、通常の化学反応によって得られる市販の化学製品であり得る。
【００１５】
式（ＩＩ）のフルフラール誘導体において、フルフラールのアルデヒド残基は、環式ケタールとして存在する。しかしながら、本発明は、フルフラール及びその環式ケタール誘導体に限定されず、更にＯ以外のヘテロ原子を含むフラン誘導体を含む。従って、式（ＩＩ）の化合物におけるＸ及びＹは、互いに独立して、Ｏ、Ｓ、及びＮなどの任意選択的に置換されたヘテロ原子からなる。これに関連して、「任意選択的に置換された」とは、必要に応じてヘテロ原子が置換基を有することができることを定義する。ヘテロ原子が任意の更なる置換基を有することができない場合、置換基は存在しない。例えば、ヘテロ原子がＯ又はＳである場合、ヘテロ原子に置換基は存在しない。しかしながら、ヘテロ原子がＮである場合、Ｘ及びＹは、−ＮＨ−又は−Ｎ（置換基）−であり得る。この置換基は、Ｒ１と同じ意味を有する。従って、Ｘ及びＹは、好ましくは−Ｏ−、−Ｓ−、−ＮＨ−、及び−Ｎ（Ｒ１）−、より好ましくは−Ｏ−及び−Ｓ−から独立して選択される。最も好ましくは、Ｘ及びＹはともにＯであるか、又はともにＳである。
【００１６】
式（ＩＩ）のフルフラール誘導体において、Ｒは、Ｃ１〜４アルキレン基、好ましくはＣ２〜４アルキレン基、より好ましくはＣ２〜３アルキレン基であり、最も好ましくはＣ２アルキレン基である。このアルキレン基は、１つ以上のＲ１置換基で任意選択的に置換され得る。Ｒ１は、任意選択的に１つ以上の官能基を有する直鎖型、分岐型、及び／又は環式の飽和又は不飽和の炭化水素基である。このような炭化水素基は、必要な数の水素原子に加えて、炭素原子、好ましくは１〜２４の炭素原子を含む全ての化学部位を含む。直鎖型、分岐型、及び／又は環式の飽和又は不飽和の炭化水素基の例は、アルキル、アルケニル、アルキニル、芳香族基等である。炭化水素基は、任意選択的に１つ以上の官能基を有することができ、これは、炭化水素基が、Ｏ、Ｎ、及びＳなどの１つ以上のヘテロ原子、又は−ＣＯ−若しくは−ＣＯＯ−などの官能基を含み得ることを意味する。更に、炭化水素基は、ニトロ、ニトロソ、スルホ、スルホネート、シアノ、シアナト、チオシアナト、アミノ、ヒドロキシル、カルボキシル等などの官能基で置換され得る。
【００１７】
ここで、Ｒ１の代表的な例をより詳細に説明し、これによって更に、別段に定義されない限り、本明細書を通して、特にまた他の全ての置換基に適用可能な特定の用語の定義を提供する。
【００１８】
本明細書において使用される場合、「アルキル」という用語は、典型的には、必ずしも１〜約２４の炭素原子、好ましくは１〜約１２の炭素原子、又は１〜約６つの炭素原子、１〜約３つの炭素原子を含むとは限らないが、直鎖型、分岐型、又は環式飽和の炭化水素基を意味する。特定の実施形態は、アルキルが、メチル、エチル、ｎ−プロピル、イソプロピル、ｎ−ブチル、イソブチル、ｔｅｒｔ−ブチル、オクチル、デシル等、及びシクロペンチル、シクロヘキシル等などのシクロアルキル基であることを提供する。一般的には、再度必ずしもそうではないが、本明細書において、アルキル基は、１〜約１２の炭素原子を含む。「低級アルキル」という用語は、１〜６つの炭素原子のアルキル基を意図し、「シクロアルキル」という特定の用語は、典型的には４〜８つ、好ましくは５〜７つの炭素原子を有する環式アルキル基を意図する。「置換アルキル」という用語は、１つ以上の置換基で置換されたアルキル基を意味し、「ヘテロ原子含有アルキル」及び「ヘテロアルキル」を含み、これらの用語は、少なくとも１つの炭素原子がヘテロ原子で置き換えられたアルキル基を意味する。別段の指示がない限り、「アルキル」及び「低級アルキル」という用語は、それぞれ直鎖型、分枝型、環式、非置換、置換、及び／又はヘテロ原子含有アルキル及び低級アルキル基を含む。
【００１９】
本明細書において使用される場合、「アルキレン」という用語は、二官能性の直鎖型、分枝型、又は環式アルキル基を意味し、ここで、「アルキル」は、前述で定義した通りである。
【００２０】
本明細書において使用される場合、「アルケニル」という用語は、エテニル、ｎ−プロペニル、イソプロペニル、ｎ−ブテニル、イソブテニル、オクテニル、デセニル、テトラデセニル、ヘキサデセニル、エイコセニル、テトラコセニル等など、少なくとも１つの二重結合を含む２〜約２４の炭素原子の直鎖型、分枝型、又は環式の炭化水素基を意味する。本明細書において好ましいアルケニル基は、２〜約１２の炭素原子を含む。「低級アルケニル」という用語は、２〜６つの炭素原子のアルケニル基を意図し、「シクロアルケニル」という特定の用語は、好ましくは５〜８つの炭素原子を有する環式アルケニル基を意図する。「置換アルケニル」という用語は、１つ以上の置換基で置換されたアルケニル基を意味し、「ヘテロ原子含有アルケニル」及び「ヘテロアルケニル」という用語は、少なくとも１つの炭素原子がヘテロ原子で置き換えられたアルケニル基を意味する。別段の指示がない限り、「アルケニル」及び「低級アルケニル」という用語は、それぞれ直鎖型、分枝型、環式、非置換、置換、及び／又はヘテロ原子含有アルケニル基及び低級アルケニル基を含む。
【００２１】
本明細書において使用される場合、「アルケニレン」という用語は、二官能性の直鎖型、分枝型、又は環式アルケニル基を意味し、ここで、「アルケニル」は、前述で定義した通りである。
【００２２】
本明細書において使用される場合、「アルキニル」という用語は、エチニル、ｎ−プロピニル等など、少なくとも１つの三重結合を含む２〜約２４の炭素原子の直鎖型又は分枝型の炭化水素基を意味する。本明細書において好ましいアルキニル基は、２〜約１２の炭素原子を含む。「低級アルキニル」という用語は、２〜６つの炭素原子のアルキニル基を意図する。「置換アルキニル」という用語は、１つ以上の置換基で置換されたアルキニル基を意味し、「ヘテロ原子含有アルキニル」及び「ヘテロアルキニル」という用語は、少なくとも１つの炭素原子がヘテロ原子で置き換えられたアルキニルを意味する。別段の指示がない限り、「アルキニル」及び「低級アルキニル」という用語は、それぞれ直鎖型、分枝型、環式、非置換、置換、及び／又はヘテロ原子含有アルキニル及び低級アルキニル基を含む。
【００２３】
本明細書において使用される場合、「アルコキシ」という用語は、単一の末端エーテル結合を介して結合されたアルキル基を意図し、即ち、「アルコキシ」基は、アルキルが前述で定義した通りである−Ｏ−アルキルとして表すことができる。「低級アルコキシ」基は、１〜６つの炭素原子を含むアルコキシ基を意図する。同様に、「アルケニルオキシ」及び「低級アルケニルオキシ」は、それぞれ単一の末端エーテル結合を介して結合されたアルケニル及び低級アルケニル基を意味し、「アルキニルオキシ」及び「低級アルキニルオキシ」は、それぞれ単一の末端エーテル結合を介して結合されたアルキニル及び低級アルキニル基を意味する。
【００２４】
「芳香族」という用語は、芳香族性についてのヒュッケル則４ｎ＋２を満たす環部位を意味し、アリール、アラルキル、アルカリール、ヘテロアリール、ヘテロアラルキル、又はａｌｋ−ヘテロアリール部位を含むアリール（即ち、炭素環）及びヘテロアリール（ヘテロ芳香族とも称される）構造の両方を含む。
【００２５】
本明細書において使用される場合、「アリール」という用語は、別段の特定がない限り、ともに縮合されるか、直接的に結合されるか、又は間接的に結合される単一の芳香族環又は複数の芳香族環を含む芳香族置換基又は構造を意味する（異なる芳香族環がメチレン又はエチレン部位などの共通の基によって結合されるように）。別段の変更がない限り、「アリール」という用語は、炭素環構造を意味する。好ましいアリール基は、５〜２４の炭素原子を含み、特に好ましいアリール基は、５〜１４の炭素原子を含む。典型的なアリール基は、１つの芳香族環又は２つの縮合若しくは結合した芳香族環、例えば、フェニル、ナフチル、ビフェニル、ジフェニルエーテル、ジフェニルアミン、ベンゾフェノン等を含む。「置換アリール」は、１つ以上の置換基で置換されたアリール部位を意味し、「ヘテロ原子含有アリール」及び「ヘテロアリール」という用語は、少なくとも１つの炭素原子がヘテロ原子で置換されたアリール置換基を意味し、以下に更に詳細に記載される。
【００２６】
本明細書において使用される場合、「アリールオキシ」という用語は、単一の末端エーテル結合を介して結合したアリール基を意味し、この場合、「アリール」は前述で定義した通りである。「アリールオキシ」基は、−Ｏ−アリールとして表すことができ、この場合、アリールは前述で定義した通りである。好ましいアリールオキシ基は、５〜２４の炭素原子を含み、特に好ましいアリールオキシ基は、５〜１４の炭素原子を含む。アリールオキシ基の例としては、限定されないが、フェノキシ、ｏ−ハロ−フェノキシ、ｍ−ハロ−フェノキシ、ｐ−ハロ−フェノキシ、ｏ−メトキシ−フェノキシ、ｍ−メトキシ−フェノキシ、ｐ−メトキシ−フェノキシ、２，４−ジメトキシフェノキシ、３，４，５−トリメトキシ−フェノキシ等が挙げられる。
【００２７】
「アルカリール」という用語は、アルキル置換基を有するアリール基を意味し、「アラルキル」という用語は、アリール置換基を有するアルキル基を意味し、この場合、「アリール」及び「アルキル」は、前述で定義した通りである。好ましいアルカリール及びアラルキル基は、６〜２４の炭素原子を含み、特に好ましいアルカリール及びアラルキル基は、６〜１６の炭素原子を含む。アルカリール基としては、例えば、ｐ−メチルフェニル、２，４−ジメチルフェニル、ｐ−シクロヘキシルフェニル、２，７−ジメチルナフチル、７−シクロオクチルナフチル、３−エチル−シクロペンタ−１，４−ジエン等が挙げられる。アラルキル基の例としては、限定されないが、ベンジル、２−フェニル−エチル、３−フェニル−プロピル、４−フェニル−ブチル、５−フェニル−ペンチル、４−フェニルシクロヘキシル、４−ベンジルシクロヘキシル、４−フェニルシクロヘキシルメチル、４−ベンジルシクロヘキシルメチル等が挙げられる。「アルカリールオキシ」及び「アラルキルオキシ」という用語は、式−ＯＲの置換基を意味し、式中、Ｒは、それぞれ直前で定義されたアルカリール又はアラルキルである。
【００２８】
「アシル」という用語は、式−（ＣＯ）−アルキル、−（ＣＯ）−アリール、又は−（ＣＯ）−アラルキルを有する置換基を意味し、「アシルオキシ」という用語は、式−Ｏ（ＣＯ）−アルキル、−Ｏ（ＣＯ）−アリール、又は−Ｏ（ＣＯ）−アラルキルを有する置換基を意味し、この場合、「アルキル」、「アリール」、及び「アラルキル」は前述で定義した通りである。
【００２９】
「環式」及び「環」という用語は、置換されていてもいなくてもよく、且つ／又はヘテロ原子含有であってもなくてもよく、及び単環式、二環式、又は多環式であってもよい脂環式基又は芳香族基を意味する。「脂環式」という用語は、芳香族環式部位とは対照的に、脂肪族環式部位を意味する従来の意味で用いられ、単環式、二環式、又は多環式であり得る。「非環式」という用語は、環構造内に二重結合が含まれない構造を意味する。
【００３０】
「ハロ」及び「ハロゲン」という用語は、クロロ、ブロモ、フルオロ、又はヨード置換基を意味する従来の意味で用いられる。
【００３１】
「ヘテロ原子含有基」などにおける「ヘテロ原子含有」という用語は、１つ以上の炭素原子が炭素以外の原子、例えば、窒素、酸素、硫黄、リン又はケイ素、典型的には窒素、酸素、又は硫黄で置換される炭化水素分子又は分子フラグメントを意味する。同様に、「ヘテロアルキル」という用語は、ヘテロ原子含有であるアルキル置換基を指し、「複素環式」という用語は、ヘテロ原子含有である環式置換基を意味し、「ヘテロアリール」及び「ヘテロ芳香族」という用語は、それぞれヘテロ原子含有である「アリール」及び「芳香族」置換基を意味する。「複素環式」基又は化合物は、芳香族であってもなくてもよく、更に、「複素環」は、「アリール」という用語に関して前述のように単環式、二環式、又は多環式であり得ることに留意されたい。ヘテロアルキル基の例としては、アルコキシアリール、アルキルスルファニル置換アルキル、Ｎ−アルキル化アミノアルキル等が挙げられる。ヘテロアリール置換基の例としては、ピロリル、ピロリジニル、ピリジニル、キノリニル、インドリル、ピリミジニル、イミダゾリル、１，２，４−トリアゾリル、テトラゾリル等が挙げられ、ヘテロ原子含有脂環式基の例としては、ピロリジノ、モルホリノ、ピペラジノ、ピペリジノ等が挙げられる。
【００３２】
前述の定義のいくつかで示唆される、「置換アルキル」、「置換アリール」等などにおける「置換」とは、アルキル、アリール、又は他の部位において、炭素（又は他の）原子に結合された少なくとも１つの水素原子が１つ以上の非水素置換基で置き換えられていることを意味する。このような置換基の例としては、限定されないが、ハロ、ヒドロキシル、スルフヒドリル、Ｃ１〜Ｃ２４アルコキシ、Ｃ２〜Ｃ２４アルケニルオキシ、Ｃ２〜Ｃ２４アルキニルオキシ、Ｃ５〜Ｃ２４アリールオキシ、Ｃ６〜Ｃ２４アラルキルオキシ、Ｃ６〜Ｃ２４アルカリールオキシ、アシル（Ｃ１〜Ｃ２４アルキルカルボニル（−ＣＯ−アルキル）、及びＣ６〜Ｃ２４アリールカルボニル（−ＣＯ−アリール）を含む）、アシルオキシ（−Ｏ−アシル、Ｃ２〜Ｃ２４アルキルカルボニルオキシ（−Ｏ−ＣＯ−アルキル）、及びＣ６〜Ｃ２４アリールカルボニルオキシ（−Ｏ−ＣＯ−アリール）を含む）、Ｃ２〜Ｃ２４アルコキシカルボニル（（ＣＯ）−Ｏ−アルキル）、Ｃ６〜Ｃ２４アリールオキシカルボニル（−（ＣＯ）−Ｏ−アリール）、ハロカルボニル（−ＣＯ）−Ｘ（式中、Ｘはハロである）、Ｃ２〜Ｃ２４アルキルカルボナト（−Ｏ−（ＣＯ）−Ｏ−アルキル）、Ｃ６〜Ｃ２４アリールカルボナト（−Ｏ−（ＣＯ）−Ｏ−アリール）、カルボキシ（−ＣＯＯＨ）、カルボキシレート（−ＣＯＯ−）、カルバモイル（−（ＣＯ）ＮＨ２）、モノ−（Ｃ１〜Ｃ２４アルキル）−置換カルバモイル（−（ＣＯ）ＮＨ（Ｃ１〜Ｃ２４アルキル））、ジ−（Ｃ１〜Ｃ２４アルキル）−置換カルバモイル（−（ＣＯ）−Ｎ（Ｃ１〜Ｃ２４アルキル）２）、モノ−（Ｃ１〜Ｃ２４ハロアルキル）−置換カルバモイル（−（ＣＯ）−ＮＨ（Ｃ１〜Ｃ２４アルキル））、ジ−（Ｃ１〜Ｃ２４ハロアルキル）−置換カルバモイル（−（ＣＯ）−Ｎ（Ｃ１〜Ｃ２４アルキル）２）、モノ−（Ｃ５〜Ｃ２４アリール）−置換カルバモイル（−（ＣＯ）−ＮＨ−ａアリール）、ジ−（Ｃ５〜Ｃ２４アリール）置換カルバモイル（−（ＣＯ）−Ｎ（Ｃ５〜Ｃ２４アリール）２）、ジ−Ｎ−（Ｃ１〜Ｃ２４アルキル）、Ｎ−（Ｃ５〜Ｃ２４アリール）−置換カルバモイル、チオカルバモイル−（Ｃ５）−ＮＨ２）、モノ−（Ｃ１〜Ｃ２４アルキル）−置換チオカルバモイル（−（ＣＯ）−ＮＨ（Ｃ１〜Ｃ２４アルキル））、ジ−（Ｃ１〜Ｃ２４アルキル）−置換チオカルバモイル（−（ＣＯ）−Ｎ（Ｃ１〜Ｃ２４アルキル）２）、モノ−（Ｃ５〜Ｃ２４アリール）置換チオカルバモイル（−（ＣＯ）−ＮＨアリール１）、ジ−（Ｃ５〜Ｃ２４アリール）−置換チオカルバモイル１（（ＣＯ）−Ｎ（Ｃ５〜Ｃ２４アリール）ｚ）、ジ−Ｎ−（Ｃ１〜Ｃ２４アルキル）、Ｎ−（Ｃ５〜Ｃ２４アリール）−置換チオカルバモイル、カルバミド（−ＮＨ−（ＣＯ）−ＮＨ２）、シアノ（−Ｃ＝Ｎ）、シアナト（−Ｏ−Ｃ＝Ｎ）、チオシアナト（−Ｓ−Ｃ＝Ｎ）、ホルミル（−（ＣＯ）−Ｈ）、チオホルミル（−（ＣＳ）−Ｈ）、アミノ（−ＮＨ２）、モノ−（Ｃ１〜Ｃ２４アルキル）−置換アミノ、ジ−（Ｃ１〜Ｃ２４アルキル）−置換アミノ、モノ−（Ｃ５〜Ｃ２４アリール）−置換アミノ、ジ−（Ｃ５〜Ｃ２４アリール）−置換アミノ、Ｃ１〜Ｃ２４アルキルアミド（−ＮＨ−（ＣＯ）−アルキル）、Ｃ６〜Ｃ２４アリールアミド（−ＮＨ−（ＣＯ）−アリール）、イミノ（−ＣＲ＝ＮＨ（式中、Ｒ＝水素、Ｃ１〜Ｃ２４アルキル、Ｃ５〜Ｃ２４アリール、Ｃ６〜Ｃ２４アルカリール、Ｃ６〜Ｃ２４アラルキル等）、Ｃ２〜Ｃ２０アルキルイミノ（ＣＲ＝Ｎ（アルキル）、式中、Ｒ＝水素、Ｃ１〜Ｃ２４アルキル、Ｃ５〜Ｃ２４アリール、Ｃ６〜Ｃ２４アルカリール、Ｃ６〜Ｃ２４アラルキル等）、アリールイミノ（−ＣＲ＝Ｎ（アリール）、式中、Ｒ＝水素、Ｃ１〜Ｃ２０アルキル、Ｃ５〜Ｃ２４アリール、Ｃ６〜Ｃ２４アルカリール、Ｃ６〜Ｃ２４アラルキル等）、ニトロ（−ＮＯ２）、ニトロソ（−ＮＯ）、スルホ（−ＳＯ２ＯＨ）、スルホネート（ＳＯ２Ｏ−）、Ｃ１〜Ｃ２４アルキルスルファニル（−Ｓ−アルキル、「アルキルチオ」とも称される）Ｃ５〜Ｃ２４アリールスルファニル（−Ｓ−アリール、「アリールチオ」とも称される）、Ｃ１〜Ｃ２４アルキルスルフィニル（−（ＳＯ）−アルキル）、Ｃ５〜Ｃ２４アリールスルフィニル（−（ＳＯ）−アリール）、Ｃ１〜Ｃ２４アルキルスルホニル（−ＳＯ２アルキル）、Ｃ１〜Ｃ２４モノアルキルアミノスルホニル−ＳＯ２−Ｎ（Ｈ）アルキル）、Ｃ１〜Ｃ２４ジアルキルアミノスルホニル−ＳＯ２−Ｎ（アルキル）２、Ｃ５〜Ｃ２４アリールスルホニル（−ＳＯ２−アリール）、ボリル（−ＢＨ２）、ボロノ（Ｂ（ＯＨ）２）、ボロナト（−Ｂ（ＯＲ）２（式中、Ｒはアルキル又はアリールである）、ホスホノ（−Ｐ（Ｏ）（ＯＨ）２）、ホスホナト（Ｐ（Ｏ）（Ｏ）２）、ホスフィナト（Ｐ（Ｏ）（Ｏ−））、ホスホ（−ＰＯ２）、及びホスフィン（−ＰＨ２）、及び部位Ｃ１〜Ｃ２４アルキル（好ましくはＣ１〜Ｃ１２アルキル、より好ましくはＣ１〜Ｃ６アルキル）、Ｃ２〜Ｃ２４アルケニル（好ましくはＣ２Ｃ１２アルケニル、より好ましくはＣ２〜Ｃ６アルケニル）、Ｃ２〜Ｃ２４アルキニル（好ましくはＣ２〜Ｃ１２アルキニル、より好ましくはＣ２〜Ｃ６アルキニル）、Ｃ５〜Ｃ２４アリール（好ましくはＣ５〜Ｃ２４アリール）、Ｃ６〜Ｃ２４アルカリール（好ましくはＣ６〜Ｃ１６アルカリール）、並びにＣ６〜Ｃ２４アラルキル（好ましくはＣ６〜Ｃ１６アラルキル）などの官能基が挙げられる。
【００３３】
置換基が「置換された」又は「任意選択的に置換された」と記載される場合、これらのＦｎ置換は、好ましくは、ハロ、ヒドロキシル、Ｃ１〜Ｃ３アルコキシ、Ｃ１〜Ｃ６アルキルカルボニル（ＣＯ−アルキル）、Ｃ２〜Ｃ２４アルコキシカルボニル（（ＣＯ）−Ｏ−アルキル）、カルボキシ（−ＣＯＯＨ）、カルバモイル（−（ＣＯ）−ＮＨ２）、モノ−（Ｃ１〜Ｃ６アルキル）−置換カルバモイル（−（ＣＯ）ＮＨ（Ｃ１〜Ｃ６アルキル））、ジ−（Ｃ１〜Ｃ６アルキル）−置換カルバモイル（−（ＣＯ）−Ｎ（Ｃ１〜Ｃ６アルキル）２）、シアノ（−Ｃ＝Ｎ）、シアナト（−Ｏ−Ｃ＝Ｎ）、チオシアナト（−Ｓ−Ｃ＝Ｎ）、ホルミル（−（ＣＯ）−Ｈ）、アミノ（−ＮＨ２）、モノ−（Ｃ１〜Ｃ６アルキル）−置換アミノ、又はジ−（Ｃ１〜Ｃ６アルキル）置換アミノを含む。
【００３４】
「官能化アルキル」、「官能化オレフィン」、「官能化環式オレフィン」等などにおける「官能化」とは、アルキル、オレフィン、環式オレフィン、又は他の部位において、炭素（又は他の）原子に結合された少なくとも１つの水素原子が、ここで及び前述に記載したものなどの１つ以上の官能基で置き換えられることを意味する。「官能基」という用語は、本明細書に記載の使用に適した任意の官能種を含むことを意味する。特に、本明細書において使用される場合、官能基は、必然的に、基材表面の対応する官能基と反応又は結合する能力を有するであろう。
【００３５】
更に、前述の官能基は、特定の基が許容する場合、前述で具体的に列挙されたものなどの１つ以上の更なる官能基で更に置換され得る。同様に、前述の基は、具体的に列挙されたものなどの１つ以上の更なる官能基で更に置換され得る。
【００３６】
本発明の好ましい実施形態において、Ｒは、非置換であるか、又は１つ若しくは２つ、好ましくは２つの低級アルキル、好ましくはメチル若しくはエチル、より好ましくはメチルで置換されたＣ２又はＣ３アルキレン基である。Ｒの好ましい例は、−ＣＨ２−ＣＨ２−、−ＣＨ２−ＣＨ２−ＣＨ２−、−ＣＨ（ＣＨ３）−ＣＨ（ＣＨ３）−、及び−ＣＨ２−Ｃ（ＣＨ３）２−ＣＨ２−である。
【００３７】
式（ＩＩ）のフルフラール誘導体において、Ｒ２は、独立して、前述で定義した通り、Ｈ、アルキル、アルケニル、又はアリールである。好ましくは、Ｒ２は、独立して、Ｈ又はアルキルであり、より好ましくはＨ又はＣ１〜４アルキル、より好ましくはＨ又はＣ１〜３アルキル、更により好ましくはＨ又はＣ１〜２アルキル、最も好ましくはＨ又はメチルである。更に好ましい実施形態において、Ｒ２は、Ｈである。
【００３８】
式（ＩＩ）のフルフラール誘導体において、Ｒ５は、Ｒ２、−ＣＨ２ＯＲ２、−ＣＯ２Ｒ２、又は
2018538293.tif 000008
（式中、Ｘ、Ｙ、及びＲ、並びにその好ましい実施形態は、前述で定義された通りである）である。
【００３９】
好ましくは、Ｒ５は、Ｒ２、−ＣＨ２ＯＲ２、又は−ＣＯ２Ｒ２であり、式中、Ｒ２は、Ｈ又はアルキルであり、アルキルは、好ましくはＣ１〜４アルキル、特にメチル又はエチルである。
【００４０】
式（ＩＩ）のフルフラール誘導体の特定の実施形態は、以下の化合物である：
2018538293.tif 000009
（式中、Ｒ５’は、Ｈ、メチル、−ＣＨ２ＯＲ２’、−ＣＯ２Ｒ２’、又は
2018538293.tif 000010
であり、
Ｒ２’は、Ｈ又はアルキル、好ましくはＨ又はＣ１〜４アルキルであり、
Ｘ’及びＹ’は、ともにＯ又はＳであり、
Ｒ’は、１つ又は２つのＣ１〜４アルキル（好ましくはメチル）で任意選択的に置換されたＣ２又はＣ３アルキレンである）、
2018538293.tif 000011
（式中、Ｒ５’は、前述の通り定義される）、
2018538293.tif 000012
（式中、Ｒ５’は、前述の通り定義される）、
2018538293.tif 000013
（式中、Ｒ５’は、前述の通り定義される）、
2018538293.tif 000014
（式中、Ｒ５’は、前述の通り定義される）。
【００４１】
式（ＩＩ）のフルフラール誘導体は、例えば、フルフラールをエチレングリコール、置換エチレングリコール、又は任意の他の適切なジアルコールと反応させることによって得ることができる。また、環式ケタールの形態のフルフラールのアルデヒド官能基の保護を構成するこの反応は、当業者に知られている。保護反応は、例えば、Ａ７０アンバーリスト樹脂などの適切な触媒を用いてシクロヘキサンなどの適切な有機溶媒で行うことができる。例えば、１，３−ジオキソラン−２−（２−フラニル）である式（ＩＩ）のフルフラール誘導体は、フルフラールをエチレングリコールと反応させることによって定量的に得ることができる。
【００４２】
本発明によれば、フルフラール自体及びフルフラールのジアルキル−ケタール誘導体は、エチレン及びその誘導体とのディールス−アルダー付加物を形成しないが、式（ＩＩ）のフルフラール誘導体は、驚くべきことにジエノフィルと反応して、式（Ｉ）のディールス−アルダー付加物を生じることが見出された。従って、本発明は、式（ＩＩ）のフルフラール誘導体を式（ＩＩＩ）のエチレン誘導体と反応させて、これにより式（Ｉ）のディールス−アルダー縮合付加物を得る方法を提供する。
【００４３】
式（ＩＩＩ）又は（ＩＩＩ’）のエチレン誘導体は、２つの置換基Ｒ３及びＲ４を有する。これらの置換基は、独立して、Ｈ又は−ＣＮであり、但し、Ｒ３及びＲ４の少なくとも１つは、−ＣＮである。従って、式（ＩＩＩ）又は（ＩＩＩ’）のエチレン誘導体は、少なくとも１つの置換基を有する。一実施形態において、Ｒ４は、Ｈであり、及びＲ３は、−ＣＮである。或いは、Ｒ３及びＲ４は、ともに−ＣＮであり得る。ともにＲ３及びＲ４が−ＣＮである場合、エチレン誘導体は、フマロニトリルのシス異性体及びトランス異性体を含む。
【００４４】
式（ＩＩ）の化合物と式（ＩＩＩ）又は（ＩＩＩ’）の化合物との間のディールス−アルダー縮合反応は、当業者に知られている通常のディールス−アルダー条件下で行うことができる。使用される特定の誘導体に応じて、縮合反応は、任意の触媒の存在下又は不存在下で且つ任意の溶媒を用いて又は用いずに行うことができる。反応は、出発化合物を所望のディールス−アルダー付加物に変換するのに十分な時間、例えば、約２又は５秒〜約６日、好ましくは約３時間〜約４日、より好ましくは約１２時間〜約４日、例えば、約２４時間で、約１０〜約１２０℃、好ましくは約２０〜約１００℃、より好ましくは約２０〜約８０℃の任意の適切な温度で行うことができる。反応は、周囲圧力又は圧力を増して行うことができる。有利には、反応は、周囲圧力、例えば、約１０００ｈＰａ、又は約１００００ｈＰａまで、好ましくは約５０００ｈＰａまで、より好ましくは約２０００ｈＰａまでの圧力で行われる。
【００４５】
有利には、ディールス−アルダー反応は、触媒、特に既知のディールス−アルダー触媒の存在下で行われる。これらの触媒としては、ルイス酸、例えば、アルミニウム、ホウ素、亜鉛、ハフニウム、又は鉄化合物、例えば、ＡｌＣｌ３、Ａｌ（Ｅｔ）Ｃｌ２、Ａｌ（Ｅｔ）２Ｃｌ、ＢＦ３、Ｂ（Ａｃ）３、ＺｎＣｌ２、ＺｎＢｒ２、Ｚｎ（Ａｃ）２、ＺｎＩ２、ＣｕＣｌ２、Ｓｃ（ＯＴｆ）３、Ｂｉ（ＯＴｆ）３、及びＢｉＣｌ３、ＦｅＣｌ３、Ｆｅ（Ａｃ）３、ＦｅＣｌ２、及びＦｅ（Ａｃ）２、ブレンステッド酸、例えば、無機鉱酸、例えば、硫酸、リン酸、硝酸、臭化水素酸又は塩酸、及び有機酸、例えば、メタンスルホン酸、ｐ−トルエンスルホン酸、又はカルボン酸が挙げられる。また、ディールス−アルダー触媒としては、スズ又はチタンのハロゲン化物、例えば、ＳｎＣｌ４及びＴｉＣｌ４が挙げられる。或いは、活性炭、シリカ、アルミナ、シリカ−アルミナ、ジルコニア、又はゼオライトを使用することができる。炭素、シリカ、アルミナ、シリカ−アルミナ、ジルコニア、及びゼオライトをそのまま使用することができるが、触媒的に活性な金属又は金属化合物のための担体として使用することもできる。このような金属又は金属化合物としては、適切には、アルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属、貴金属、希土類金属が挙げられる。例えば、担体をリン酸で処理することにより、又はゼオライトのイオン交換によってその酸形態にすることにより、触媒は酸性であり得る。触媒は酸触媒であり得る。固体触媒の例としては、非晶質シリカ−アルミナ、ゼオライト、好ましくはそのＨ−形態のゼオライト、及び酸性イオン交換樹脂が挙げられる。液体であるか又は均一な触媒環境を生じるために適切な溶媒に溶解され得る他の適切な触媒としては、アルカンカルボン酸、アレーンカルボン酸、硫酸、リン酸、塩酸、臭化水素酸、及び硝酸などの有機及び無機酸が挙げられる。
【００４６】
式（ＩＩ）の化合物と式（ＩＩＩ）又は（ＩＩＩ’）の化合物との間のディールス−アルダー縮合反応は、式（Ｉ）のオキサノルボルネン誘導体を生じる。使用される出発化合物に応じて、得られたオキサノルボルネンは、異なる異性体として得ることができる。全ての可能な異性体は、本発明の範囲内に含まれる。
【００４７】
例えば、式（ＩＩ）の化合物がアクリロニトリル（Ｒ３及びＲ４の一方がＨであり、他方が−ＣＮである、式（ＩＩＩ）の化合物）と反応する場合、得られるオキサノルボルネン誘導体は、オルト−異性体、メタ−異性体、又は両方の混合物であり得る。換言すれば、オキサノルボルネン誘導体は、保護されたアルデヒド置換基に対してオルト位又はメタ位で式（ＩＩＩ）の化合物から生じる−ＣＮ置換基を有することができる。更に、メタ−異性体及びオルト−異性体はともに、エンド−又はエキソ−異性体として存在することができる。また、これらの可能性のある異性体は、本発明の範囲内に含まれる。
【００４８】
本発明者らは、様々な異性体がＮＭＲ変位測定によって互いに区別できることを見出した。これは、実施例１．２において、１，３−ジオキソラン−２−（２−フラニル）（式（ＩＩ）の化合物）とアクリロニトリル（式（ＩＩＩ）の化合物）との間のディールス−アルダー縮合生成物として得られる４つの可能な異性体によって示される。
【００４９】
様々な異性体は、２つ以上の異性体の混合物として、又は単一の異性体の形態で存在することができる。
【００５０】
更に驚くべきことに、式（ＩＩ）のフルフラール誘導体（式中、Ｘ及びＹはともにＯである）を式（ＩＩＩ）又は（ＩＩＩ’）の化合物と反応させると、式（Ｉ）のオキサノルボルネン誘導体の約等量のオルト−及びメタ−異性体を生成することが見出された。しかしながら、式（ＩＩ）の化合物におけるＸ及びＹがともにＳである場合、反応は、式（Ｉ）のオキサノルボルネン誘導体の１００％のオルト−異性体を生成する。従って、式（ＩＩ）の出発化合物におけるＸ及びＹを選択することにより、ディールス−アルダー縮合反応で得られる所望のオキサノルボルネン異性体を選択することができる。
【００５１】
式（Ｉ）のオキサノルボルネン誘導体は、２−又は３−シアノベンズアルデヒド、又は２，３−ジシアノベンズアルデヒドなどの他の化学化合物の調製において有用な中間体を構成し、これは、次に以下の反応スキームにより、オルト−キシレンジアミン、メタ−キシレンジアミン（ＭＸＤ）、又は１，２，３−トリ（アミノメチル）ベンゼンに変換され得る（本発明による方法の好ましい例を示す）。
2018538293.tif 000015
【００５２】
式（Ｉ）の化合物の芳香族化及び脱保護は、前述の単一の工程で行うことができる。或いは、式（ＩＶ）の所望の化合物は、式（Ｖ）の中間体を介して２工程方法で得ることができる。この別の経路は、好ましい化合物を用いた反応を再び例示する以下の反応スキームに示される。
2018538293.tif 000016
【００５３】
従って、また、本発明は、式（ＩＶ）
2018538293.tif 000017
（式中、
Ｘは、任意選択的に置換されるヘテロ原子であり、
Ｒ２は、独立して、Ｈ、アルキル、アルケニル、又はアリールであり、
Ｒ３及びＲ４は、独立して、Ｈ又は−ＣＮであり、但し、Ｒ３及びＲ４の少なくとも１つは、−ＣＮであり、及び
Ｒ５は、Ｒ２、−ＣＨ２ＯＲ２、又は−ＣＯ２Ｒ２、又は
2018538293.tif 000018
であり、
式中、Ｙは、任意選択的に置換されるヘテロ原子であり、
Ｒは、１つ以上のＲ１で任意選択的に置換され得るＣ１〜４アルキレン基であり、及び
Ｒ１は、１つ以上の官能基を任意選択的に有する直鎖型又は分枝型の飽和又は不飽和の炭化水素基である）の化合物の調製のための方法に関し、これは、
ａ）式（Ｉ）
2018538293.tif 000019
（式中、Ｘ、Ｙ、Ｒ、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、及びＲ５は、前述の通り定義される）の化合物を脱水／芳香族化して、式（Ｖ）
2018538293.tif 000020
（式中、Ｘ、Ｙ、Ｒ、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、及びＲ５は、前述の通り定義される）の化合物を得、次いで式（Ｖ）の化合物を脱保護すること、又は
ｂ）単一の工程で式（Ｉ）の化合物の脱水／芳香族化及び脱保護を行うこと
を含む。
【００５４】
式（Ｉ）の化合物の芳香族化及び脱保護の反応条件は、当業者に周知である。しかしながら、驚くべきことに、式（Ｉ）の化合物の芳香族化反応は、例えば、ナトリウムメトキシド又は水酸化ナトリウムなどのメトキシド又は水酸化物の存在下において、塩基性反応条件を必要とすることが判明した。例えば、１００℃の温度で約１時間、ＤＭＳＯに溶解したナトリウムメトキシドを使用して芳香族化反応を定量的収率で行うことができる。アルコール、例えば、メタノール及びエタノールが他の適切な溶媒である。
【００５５】
好ましくは、式（Ｉ）の化合物は、フルフラール、特に式（ＩＩ）を有するフルフラールの環状ケタール誘導体を出発物質として用いて、前述の方法により得られる。
【００５６】
必要に応じて、前述の方法で得られた式（ＩＶ）の化合物は、例えば、メタ−キシレンジアミン、オルト−キシレンジアミン、又は１，２，３−トリ（アミノメチル）ベンゼンなどの他の化学化合物に更に変換することができる。メタ−キシレンジアミンが所望の最終生成物である場合、式（ＩＶ）の化合物は、好ましくは、３−シアノベンズアルデヒド、式（ＶＩＩ’）
2018538293.tif 000021
の化合物である。
【００５７】
メタ−キシレンジアミンは、シアノ部位の水素化、及びアルデヒド部位の還元的アミノ化によって３−シアノベンズアルデヒドから得ることができる。ニトリル水素化及び還元的アミノ化は、例えば、１００℃、５０バールの水素で、触媒としてＣｏ  Ｒａｎｅｙを用いて、メタノールに溶解したＮＨ３溶液における３−シアノベンズアルデヒド（ＮＨ３／３−シアノベンズアルデヒド比約１９）を反応させることにより、同時に行うことができる。或いは、ニトリル水素化及び還元的アミノ化は、以下の反応スキームに示すように続いて行うことができる。
2018538293.tif 000022
【００５８】
同様に、オルト−キシレンジアミン及び１，２，３−トリ（アミノメチル）ベンゼンを得ることができる。
【００５９】
従って、また、本発明は、式（ＶＩ）
2018538293.tif 000023
（式中、Ｒ６は、独立して、Ｈ、又は−ＣＨ２−ＮＨ２であり、但し、Ｒ６の少なくとも１つは、−ＣＨ２−ＮＨ２である）のキシレン誘導体の調製のための方法に関し、これは、
式（ＶＩＩ）
2018538293.tif 000024
（式中、Ｒ７は、独立して、Ｈ又は−ＣＮであり、但し、少なくとも１つのＲ７は、−ＣＮである）の化合物の同時又はその後のニトリル水素化及び還元的アミノ化を含み、
式（ＶＩＩ）の化合物は、前述の方法によって得られる。
【００６０】
本発明の更なる実施形態において、式（Ｉ）及び（ＩＩＩ）の化合物から始まり式（ＩＶ）の化合物が得られるまでの方法は、ワンポット反応として単一の工程で行うことができる。
【００６１】
式（Ｉ）及び式（Ｖ）の化合物は、前述の方法において有用な新規中間体である。従って、また、本発明は、これらの化合物に関する。
【００６２】
式（Ｉ）のオキサノルボルネン誘導体は、他の化学化合物の調製において有用な中間体を更に構成する。
【００６３】
実際には、また、式（Ｉ）のオキサノルボルネン誘導体から得られる２−若しくは３−シアノベンズアルデヒド、又は２，３−ジシアノベンズアルデヒドは、２−シアノ安息香酸、３−シアノ安息香酸、若しくは２，３−ジシアノベンズアルデヒドに変換するができる。３−シアノベンズアルデヒド（ｍ−シアノベンズアルデヒドとも称される）の３−シアノ安息香酸（ｍ−シアノ安息香酸とも称される）への変換は、特に米国特許第６，２６２，２９２号明細書に記載されており、全ての目的のためにその全ての内容が参照により本明細書に組み込まれる。これは、本特許表題の実施例１．６に例示されている。同様の反応条件を用いて、それぞれ２−シアノベンズアルデヒド（ｏ−シアノベンズアルデヒドとも称される）又は２，３−ジシアノベンズアルデヒドを試薬として用いて、２−シアノ安息香酸（ｏ−シアノ安息香酸）又は２，３−ジシアノ安息香酸を得ることができる。
【００６４】
２−シアノ安息香酸、３−シアノ安息香酸、又は２，３−ジシアノ安息香酸は、次にオルトフタル酸、イソフタル酸、又はヘミメリット酸（１，２，３−ベンゼントリカルボン酸とも称される）に変換され得る。イソフタル酸への３−イソシアヌル酸の変換は、３−シアノ安息香酸を水酸化物（好ましくは水酸化ナトリウム）の水溶液に加えて、次いで少なくとも５０℃の温度（好ましくは少なくとも１００℃）で少なくとも１０分（好ましくは少なくとも１時間、より好ましくは少なくとも３時間）にわたって加熱し、次いで冷却し（好ましくは最大で５０℃、より好ましくは最大で３０℃の温度まで下げ）、次いで、イソフタル酸を沈殿させるように溶液を（好ましくはｐＨ＝２以下まで、より好ましくはｐＨ＝１．５以下まで下げ）酸性化することによって実行され得る。これは、本特許表題の実施例１．７に例示されている。類似の反応条件を用いて、それぞれｏ−シアノ安息香酸又は２，３−ジシアノ安息香酸を試薬として用いて、オルトフタル酸又はヘミメリット酸を得ることができる。
【００６５】
或いは、２−シアノ安息香酸、３−シアノ安息香酸、又は２，３−ジシアノ安息香酸は、次に２−アミノメチル安息香酸、３−アミノメチル安息香酸、又は２，３−ジ（アミノメチル）安息香酸に変換され得る。３−アミノメチル安息香酸への３−アミノメチル安息香酸の変換は、特に国際公開第２０１１／１６１６１５号パンフレット（特に５９頁に）に記載されており、全ての目的のためにその全ての内容が参照により本明細書に組み込まれる。これは、本特許表題の実施例１．８に例示されている。類似の反応条件を用いて、それぞれ２−シアノ安息香酸又は２，３−ジシアノ安息香酸を試薬として用いて、２−アミノメチル安息香酸又は２，３−ジ（アミノメチル）安息香酸を得ることができる。
【００６６】
参照により本明細書に組み込まれる特許、特許出願、及び刊行物のいずれかの開示が用語を不明瞭にさせ得る程度まで本特許名称の記載と矛盾する場合、本記載が優先するものとする。
【００６７】
ここで、以下の実施例によって本発明を例示するが、本発明は、これに限定されることを意図しない。
【実施例】
【００６８】
実施例１
１．１  フルフリルジオキソラン合成
2018538293.tif 000025
Ｄｅａｎ−Ｓｔａｒｋトラップ及び磁気攪拌棒を備えた二口丸底フラスコにフルフラール（１０．０ｇ、１０３ミリモル）、トルエン（４００ｍｌ）、及びエチレングリコール（４．５ｇ、７２．５ミリモル）を加えた。次いで、カンファースルホン酸（２７０ｍｇ、１．２ミリモル）を混合物に加えた。反応混合物を還流下で５時間撹拌した。次いで、混合物を室温に冷却し、ＮａＨＣＯ３飽和水溶液（５０ｍｌ、３回）、次いで水（５０ｍｌ、３回）で洗浄した。乾燥（ＭｇＳＯ４）した後、溶媒を蒸発させ、残渣をフラッシュクロマトグラフィー（シリカゲル、ＥｔＯＡｃ／シクロヘキサン）で精製し、８．６ｇ（８５％）のわずかに黄色の液体を得た。
【００６９】
１Ｈ−ＮＭＲ（４００ＭＨｚ、ＤＭＳＯ）：
2018538293.tif 000026
１．２  ２−（２−フリル）１，３−ジオキソランとアクリロニトリルとのディールス−アルダー反応
2018538293.tif 000027
凝縮器及び磁気攪拌棒を備えた１００ｍｌの一口丸底フラスコに２−（２−フリル）１，３−ジオキソラン（１９．８０ｇ、１３８．５ミリモル）を秤量した。次いで、アクリロニトリル（４０．０ｇ、７４６ミリモル）及びＺｎＣｌ２（２．０ｇ、１４．４ミリモル）を加えた。反応混合物を６０℃で２４時間撹拌した。付加物における変換率が９０％、選択性が９３％である１−（１，３−ジオキソラン−２−イル）−７−オキサビシクロ［２．２．１］ヘプト−５−エン−２−カルボニトリル及び４−（１，３−ジオキソラン−２−イル）−７−オキサビシクロ［２．２．１］ヘプト−５−エン−２−カルボニトリル）。
【００７０】
反応混合物を減圧下で濃縮して、２７ｇの黒色の濃い油を得た。この粗生成物をフラッシュクロマトグラフィー（シリカゲル、ＥｔＯＡｃ／シクロヘキサン）により精製して、１１．７ｇの予想されたエンド付加物及び７ｇの予想されたエキソ付加物をわずかに黄色の油として得、全体的な単離収率は、７０％である。これらの条件において、異なる異性体の再分割は、オルト／メタ５２／４８％及びエンド／エキソ６６／３３％である。
【００７１】
１Ｈ−ＮＭＲ（４００ＭＨｚ、ＤＭＳＯ）：
2018538293.tif 000028
１．３  上記実施例のディールス−アルダー付加物の２−（１，３−ジオキソラン−２−イル）ベンゾニトリル及び３−（１，３−ジオキソラン−２−イル）ベンゾニトリルへの変換
2018538293.tif 000029
ＰＴＦＥセプタムスクリューキャップを取り付けたカルーセルチューブにエンド付加物（１．０ｇ、５．２ミリモル）、ジメチルスルホキシド（７．５ｍｌ）、及びナトリウムメトキシド溶液（メタノール中２５重量％、２２５ｍｇ、１．０ミリモル）を入れた。反応混合物を１００℃で１時間撹拌した。冷却後、粗生成物をジクロロメタン（２０ｍｌ）で希釈した。混合物を水（１０ｍｌ）で洗浄した。水相をジクロロメタン（２０ｍｌ）で抽出し、有機相を水（１０ｍｌ、３回）で洗浄した。乾燥（ＭｇＳＯ４）した後、溶媒を蒸発させて８４０ｍｇの油状液体（９３％）を得た。メタにおけるニトリル基の僅かな加水分解は、こうした条件で観察することができる。
【００７２】
１Ｈ−ＮＭＲ（４００ＭＨｚ、ＤＭＳＯ）：
2018538293.tif 000030
１．４  ２−ホルミルベンゾニトリル及び３−ホルミルベンゾニトリルに対する２−（１，３−ジオキソラン−２−イル）ベンゾニトリル及び３−（１，３−ジオキソラン−２−イル）ベンゾニトリルの脱保護
ＴＨＦ（１０ｍｌ）に溶解した２−及び３−（１，３−ジオキソラン−２−イル）ベンゾニトリル（２００ｍｇ、１．１４ミリモル）の撹拌溶液に室温で１Ｎ塩酸溶液（１０ｍｌ）を加えた。混合物を８０℃で１時間加熱し、室温に冷却した。反応混合物をクロロホルム（１０ｍｌ、３回）で抽出した。合わせたクロロホルム溶液を乾燥させ（無水ＭｇＳＯ４）、濾過し、減圧下で蒸発させて、１４７ｍｇ（９８％）の２−ホルミルベンゾニトリル及び３−ホルミルベンゾニトリルを得た。
【００７３】
１Ｈ−ＮＭＲ（４００ＭＨｚ、ＤＭＳＯ）：
2018538293.tif 000031
１．５  １，３−フェニレンジメタンアミンへの３−ホルミルベンゾニトリルの変換
メタノールに溶解した１１３ｇのＮＨ３（７モル／ｌ、ｄ＝０．７７９）、０．７ｇのＲａｎｅｙ  Ｃｏ、及び７ｇの３−ホルミルベンゾニトリルを含むバッチ式反応器で同時水素化及び還元的アミノ化を実行し、ＮＨ３／芳香族の比は、１００℃、５時間、５０バールの水素で約１９である。収率はメタキシレンジアミンで定量的であった。
【００７４】
１Ｈ−ＮＭＲ（４００ＭＨｚ、ＤＭＳＯ）：
2018538293.tif 000032
１．６  ｍ−シアノベンズアルデヒド（３−ホルミルベンゾニトリル）のｍ−シアノ安息香酸への変換
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２６．２ｇのｍ−シアノベンズアルデヒド、４０ｇのジオキサン、１７．６ｇの炭酸水素ナトリウム、及び１００ｇの水を攪拌しながら混合する。反応系の内温を５０℃以下に保ちながら、ｐＨ９に調整した１３．５重量％の次亜塩素酸ナトリウム水溶液２１０ｇを１時間にわたり滴下し、得られた混合物を更に１時間攪拌する。次いで、３．６ｇの尿素を加え、得られた混合物を２０分間撹拌する。更に、１２ｇの９８重量％硫酸及び３００ｇの水を加える。沈殿した結晶が形成され、これを濾過し、水で洗浄し、乾燥させて約２７ｇ（収率：約９２％）のｍ−シアノ安息香酸を得た。純度は９８％以上である。
【００７５】
１．７  ｍ−シアノ安息香酸のイソフタル酸への変換
2018538293.tif 000034
水（２６ｇ）に溶解した水酸化ナトリウム（２．９３ｇ）の溶液に５．０ｇの３−シアノ安息香酸（ｍ−シアノ安息香酸）を加えた。得られた溶液を５時間加熱し還流（１１５℃）した。冷却後、７０ｍｌの水を加え、９５％硫酸を滴下して加えて溶液をｐＨ＝１に酸性化した。白色の固体沈殿物が形成した。白色の固体沈殿物を濾過し、１０ｍｌの水で３回洗浄した。乾燥後（６０℃、１０ミリバール、２時間）、５．４４ｇのイソフタル酸（収率９６％）を得た。
【００７６】
１．８  イソフタル酸の３−アミノメチル安息香酸への変換
2018538293.tif 000035
メタノール（２０ｍｌ）に溶解した３−シアノ安息香酸（２ｇ、１３．５９ミリモル）の溶液に０℃でラネーニッケル（０．４ｇ）を加え、室温で１時間、Ｈ２バルーンを用いて水素雰囲気下に保つ。完了後、反応混合物を、メタノールにおける予め洗浄したセライト（登録商標）パッドに通して濾過し、メタノールで洗浄する。溶媒を真空下で蒸発させて、表題の化合物を無色のシロップとして得る。約２ｇの３−アミノメチル安息香酸が得られる。
【００７７】
実施例２
実施例１．２と同様
アクリロニトリルとのディールス−アルダー（ＤＡ）縮合を様々なフルフラール誘導体を用いて行い、これにより得られた種々の異性体を決定した。結果を以下の表１に要約する。
【００７８】
2018538293.tif 000036
【００７９】
比較例１
フルフラールエチレングリコールケタールの代わりに、１当量のフルフラールを用いて前述の実施例１を繰り返した。結果を以下の表２に要約する。
【００８０】
2018538293.tif 000037
【００８１】
前述の表に要約された条件のいずれにおいても、フルフラールとアクリロニトリルとの間の反応は観察されなかった。
【００８２】
比較例２
フルフラールエチレングリコールケタールの代わりに、１当量のフルフラールのジエチルケタールを用いて実施例１を繰り返した。結果を以下の表３に要約する。
【００８３】
2018538293.tif 000038
【００８４】
前述の表に要約した反応条件のいずれにおいても、フルフラールのジエチルケタールとアクリロニトリルとの間の反応は観察されなかった。
【００８５】
比較例３
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ＰＴＦＥセプタムスクリューキャップが取り付けられたカルーセルチューブで、２−（２−フリル）１．３−ジオキソラン（０．５ｇ、３．６ミリモル）を秤量した。次いで、アリルアミン（１．０２ｇ、１７．９ミリモル）及びＺｎＣｌ２（１９５ｍｇ、０．７ミリモル）を加えた。反応混合物を６０℃で１８時間撹拌した。反応を１ＨＮＭＲ分光法によってモニターした。
【００８６】
６０℃で１８時間撹拌した後、反応は観察されなかった。
【国際調査報告】
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