明 細 書
フラーレン誘導体の製造方法
技術分野 本発明は、 フラーレン誘導体の製造方法に関する。 具体的には、 フラーレンま たはフラーレン誘導体に、 有機基を付加する工程を含むフラーレン誘導体の製造 方法である。
背景技術 炭素原子が球状またはラグビーボール状に配置して形成される炭素クラスター (以下、 「フラーレン」 ともいう) の合成法が確立されて以来、 フラーレンに関 する研究が精力的に展開されている。 その結果、 数多くのフラーレン誘導体が合 成されてきた。 このようなフラーレン誘導体の具体例として、 フラーレン骨格に 5個の有機基 が結合したフラーレン誘導体 (以下、 単に、 「5重付加フラーレン誘導体」 とも いう) の合成方法について報告されている [例えば、 特開平 1 0— 1 6 7994 号公報 (特許文献 1 ) 、 特開平 1 1一 2 5 5 5 0 9号公報 (特許文献 2 ) 、 Am. Chem. Soc, 118, 12850 (1996) (非特許文献 1 ) , Org. Lett., 2, 1919 (2000) (非特許文献 2 ) , Chem. Lett., 1098 (2000) (非特許文献 3 ) ] 。
5重付加フラーレン誘導体の製造方法としては、 例えば、 フヱニルダリニヤー ル試薬と C u B r ' S (CH3) 2とから調製される有機銅試薬をフラーレン C6 。と反応させることにより、 フヱニルダリ二ヤール試薬を構成するフエニル基が フラーレン C6。の一つの 5員環の周囲を取り囲むように位置選択的に付加した フエニル化フラーレン誘導体 (C6。P h5H) が定量的に得られることが知られ ている [例えば、 特開平 1 0— 1 6 7994号公報 (特許文献 1 ) ] 。
しかしながら、 フエニルダリニヤール試薬と前記有機銅試薬を用いるフラーレ ン誘導体の製造方法は、 フラーレンの 6重付加体、 7重付加体、 1 0重付加体な どの製造においては目的物の収率が高く極めて有効であるが、 モノ付加体、 2重 付加体、 3重付加体、 4重付加体等の付加する置換基が少ないフラーレン誘導体 を合成する場合には収率が低いという問題があった。
発明の開示 上記の状況の下、 例えば、 モノ付加体、 2重付加体、 3重付加体、 4重付加体 等の付加された置換基が少ないフラーレン誘導体を高い収率で製造する方法が求 められている。 本発明者等は、 フラーレンまたはフラーレン誘導体に、 少なくともグリニヤー ル試薬と極性物質とを反応させて、 位置選択的にさらに有機基をフラーレン (誘 導体) に付加する工程 (有機基付加工程 A ) を含むフラーレン誘導体の製造方法 を見出した。 さらに、 本発明者等は、 有機基付加工程 Aの後に、 さらに 少なく とも塩基性化合物とハロゲン化合物とを反応させて有機基を付加する工程 (有機基付加工程 B ) を含むフラーレン誘導体の製造方法を見出した。 そして、 本発明者等はこれらの知見に基づいて本発明を完成した。 本発明は以下のようなフラーレン誘導体の製造方法等を提供する。
[ 1 ] フラーレンまたはフラーレン誘導体に、 少なくともグリニャール試薬と 極性物質とを反応させて有機基を付加する工程であって、 有機基が付加されるフ ラーレンまたはフラーレン誘導体に対して極性物質を 3〜 1 0 0当量用いる有機 基付加工程 Aを含む、 フラーレン誘導体の製造方法。 すなわち、 [ 1 ] の方法で は、 有機基が付加される反応工程が行われる反応系において、 フラーレンまたは フラーレン誘導体に対して極性物質が 3〜 1 0 0当量投入される。 有機基付加工程 Aで有機基が付加されるフラーレンまたはフラーレン誘
導体が、 下記式 (1)
[式中、 A〜Eの位置にある 5つの炭素の中の 0〜4の炭素に、 それぞれ独立し て有機基が付加されている ; Fの位置にある炭素に水素原子もしくは
炭化水素基が付加されている、 または、 何も付加されていない。 ] で表されるフラーレンまたはフラーレン誘導体である、 [ 1] に記載のフラーレ ン誘導体の製造方法。 [3] 有機基付加工程 Aにおいて、 式 (1) で表される前記フラーレンまたは フラーレン誘導体の A〜 Eの位置にあり有機基が付加されていない炭素の少なく とも 1つに有機基を付加する、 [2] に記載のフラーレン誘導体の製造方法。
[4] 有機基付加工程 Aにおいて付加される有機基が水素原子、 置換基を有し てもよい C
炭化水素基、 置換基を有してもよい C 〜C
3。アルコキシ基、 置換基を有してもよい C
6〜C
30ァリールォキシ基、 置換基を有してもよいアミ ノ基、 置換基を有してもよいシリル基、 置換基を有してもよいアルキルチオ基 (- S Y \ 式中、 Y
1は置換基を有してもよい C i〜 C
2。アルキル基を示 す。 ) 、 置換基を有してもよいァリールチオ基 (一 SY
2、 式中、 Y
2は置換基 を有してもよい C
6〜C
18ァリール基を示す。 ) 、 置換基を有してもよいアルキ ルスルホニル基 (_S0
2Y
3、 式中、 Y
3は置換基を有してもよい C i〜C
2。ァ ルキル基を示す。 ) および置換基を有してもよいァリールスルホニル基 (一SO
2Y
4、 式中、 Υ
4は置換基を有してもよい C
6〜C
18ァリール基を示す。 ) から なる群から選ばれる 1以上である、 [1] 〜 [3] のいずれかに記載のフラーレ
ン誘導体の製造方法。 [5] 有機基付加工程 Aにおいて付加される有機基が、 下記式 (2)
R21
R22— S卜 CH2—
R23 (2)
[式中、 R21〜R23は、 それぞれ独立して水素原子、 置換基を有してもよい C i Cg。炭化水素基、 置換基を有してもよい Ci Cs。アルコキシ基、 置換基を 有してもよい C6〜C30ァリールォキシ基、 置換基を有してもよいアミノ基、 置 換基を有してもよいシリル基、 置換基を有してもよいアルキルチオ基 (一 SY 式中、 Y1は置換基を有してもよい C i〜C2。アルキル基を示す。 ) 、 置換基を 有してもよいァリールチオ基 (一SY2、 式中、 Y2は置換基を有してもよい C6 〜C i 8ァリール基を示す。 ) 、 置換基を有してもよいアルキルスルホニル基 (一 S O2Y3、 式中、 Y3は置換基を有してもよい C 。 2。アルキル基を示 す。 ) 、 置換基を有してもよいァリールスルホ -ル基 (一 S O2Y4、 式中、 Y4 は置換基を有してもよい C6〜C18ァリール基を示す。 ) である] で表される基である、 [1] 〜 [3] のいずれかに記載のフラーレン誘導体の製 造方法。
[ 6 ] R 2 1〜R23が、 それぞれ独立して C i C s。アルキル基である、 [5] に記載のフラーレン誘導体の製造方法。
[7] グリニャール試薬が、 下記式 ( 3 )
R3Mg X (3)
[式中、 R
3は有機基を示し ; Xは C 1、 B rまたは Iを示す。 ] で表される、 [ 1] 〜 [6] のいずれかに記載のフラーレン誘導体の製造方法。
[8] 式 (3) 中の R
3が、 置換基を有してもよい
炭化水素基、 置 換基を有してもよい C 〜じ
3。アルコキシ基、 置換基を有してもよい C
6〜C
30 ァリールォキシ基、 置換基を有してもよいアミノ基、 置換基を有してもよいシリ ル基、 置換基を有してもよいアルキルチオ基 (一 S Y
1 式中、 Y
1は置換基を 有してもよいじ 〜じ^アルキル基を示す。 ) 、 置換基を有してもよいァリール チォ基 (― SY
2、 式中、 Y
2は置換基を有してもよい C
6〜C
18ァリール基を 示す。 ) 、 置換基を有してもよいアルキルスルホニル基 (_ S O
2Y
3、 式中、 Y
3は置換基を有してもよい C
1〜C
2。アルキル基を示す。 ) または置換基を有 してもよいァリールスルホニル基 (一 S O
2Y
4、 式中、 Y
4は置換基を有しても よい C
6〜C
18ァリール基を示す。 ) である、 [7] に記載のフラーレン誘導体 の製造方法。
[9] R3が、 それぞれ独立してじ 〜じ^アルキル基である、 [8] に記載 のフラーレン誘導体の製造方法。
[1 0] グリニャール試薬を、 有機基付加工程 Aで有機基が付加されるフラー レンまたはフラーレン誘導体に対して 1〜 20当量用いる、 [1] 〜 [9] のレヽ ずれかに記載のフラーレン誘導体の製造方法。 すなわち、 [1 0] の方法では、 有機基が付加される反応工程が行われる反応系において、 フラーレンまたはフラ 一レン誘導体に対してグリニャール試薬が 1〜20当量投入される。
[1 1] 極性物質が、 ドナー数が 25以上である、 [1] 〜 [1 0] のいずれ かに記載のフラーレン誘導体の製造方法。
[1 2] 極性物質が、 N, N—ジメチルホルムアミ ド、 ジメチルスルホキシド またはピリジンである、 [1] 〜 [1 0] のいずれかに記載のフラーレン誘導体 の製造方法。
[1 3] 有機基付加工程 Aによって有機基が付加されたフラーレン誘導体が、 下記式 ( 1 A)
[式中、 A〜Eの位置にある 5つの炭素の中の 1〜5の炭素に、 それぞれ独立し て有機基が付加されている。 ] で表されるフラーレン誘導体である、 [1] 〜 [1 2] のいずれかに記載のフラ 一レン誘導体の製造方法。
[14] 式 (1 A) 中、 A〜Eの位置にある炭素に付加している有機基が、 そ れぞれ独立して水素原子、 置換基を有してもよい Cj Cg。炭化水素基、 置換基 を有してもよい C i〜C 3。アルコキシ基、 置換基を有してもよい C6〜C 3。ァリ ールォキシ基、 置換基を有してもよいアミノ基、 置換基を有してもよいシリル基、 置換基を有してもよいアルキルチオ基 (一 SY 式中、 Y1は置換基を有して もよいじ 〜じ^アルキル基を示す。 ) 、 置換基を有してもよいァリールチオ基
(_ S Y
2、 式中、 Y
2は置換基を有してもよい C
6〜C
1 8ァリール基を示 す。 ) 、 置換基を有してもよいアルキルスルホニル基 (_ S O
2Y
3、 式中、 Y
3 は置換基を有してもよい
アルキル基を示す。 ) または置換基を有して もよぃァリールスルホニル基 (一 S0
2Y
4、 式中、 Y
4は置換基を有してもよい C
6〜C
18ァリール基を示す。 ) である、 [1 3] に記載のフラーレン誘導体の 製造方法。
[1 5] 有機基付加工程 Aによって水素原子と有機基とが付加されて得られた フラーレン誘導体に、 さらに、 少なく とも塩基性化合物とハロゲン化合物とを反 応させて有機基を付加する有機基付加工程 Bを含む、 [1] 〜 [14] のいずれ かに記載のフラーレン誘導体の製造方法。 '
[1 6] 有機基付加工程 Bで用いられる塩基性化合物が、 金属ヒ ドリ ド、 金属 アルコキシド、 アルカリ金属試薬、 アルカリ金属および有機アルカリからなる群 から選ばれる 1以上を含む、 [1 5] に記載のフラーレン誘導体の製造方法。
[ 1 7 ] 有機基付加工程 Bで用いられる塩基性化合物が、 Kまたは N aを含む アルコキシドである、 [ 1 5 ] に記載のフラーレン誘導体の製造方法。
[ 1 8 ] 有機基付加工程 Bで用いられる塩基性化合物が、 t 一 B u O Kまたは t — B u O N aである、 [ 1 5 ] のいずれかに記載のフラーレン誘導体の製造方 法。
[ 1 9 ] 有機基付加工程 Bで用いられるハロゲン化合物が、 下記式 ( 4 )
R4 X ( 4 )
[式中、 R 4は有機基を示し、 Xはハロゲン原子を示す。 ] で表される、 [ 1 5 ] 〜 [ 1 8 ] のいずれかに記載のフラーレン誘導体の製造方 法。
[ 2 0 ] 式 (4 ) 中、 R 4が水素原子、 置換基を有してもよい C i C ^炭化 水素基、 置換基を有してもよいじ 〜じ^アルコキシ基、 置換基を有してもよい C 6〜C 3。ァリールォキシ基、 置換基を有してもよいアミノ基、 置換基を有して もよぃシリル基、 置換基を有してもよいアルキルチオ基 (一 S Y 式中、 Y 1 は置換基を有してもよいじ 〜じ^アルキル基を示す。 ) 、 置換基を有してもよ ぃァリールチオ基 (― S Y 2、 式中、 Y 2は置換基を有してもよい C 6〜C丄 8ァ リール基を示す。 ) 、 置換基を有してもよいアルキルスルホニル基 (一 SO2Y
3、 式中、 Y 3は置換基を有してもよい C i C s。アルキル基を示す。 ) または 置換基を有してもよいァリールスルホニル基 (_SO2Y4、 式中、 Y4は置換基 を有してもよい C e C 8ァリール基を示す。 ) であり、 Xが C l、 B rまたは Iである、 [ 1 9 ] に記載のフラーレン誘導体の製造方法。
本明細書において、 「フラーレン」 とは炭素原子が球状またはラグビーボール 状に配置して形成される炭素クラスターの総称であり (現代化学 2 0 0 0年 6月 号 4 6頁, Chemical Reviews, , 2527(1998)参照) 、 例えば、 フラーレン C 6。
(いわゆるバックミンスター ' フラーレン) 、 フラーレン C 7。、 フラーレン C 7
6、 フラーレン C78、 フラーレン C82、 フラーレン C84、 フラーレン c90、 フ ラーレン C94、 フラーレン C96等が挙げられる。 本発明の好ましい態様に係るフラーレン誘導体の製造方法を用いると、 例えば、 モノ付加体、 2重付加体、 3重付加体、 4重付加体等、 付加されている基が少な いフラーレン誘導体を高い収率で製造することができる。 本発明の好ましい態様に係るフラーレン誘導体の製造方法を用いると、 フラー レンまたはフラーレン誘導体に、 特定の有機基を段階的に付加することができ、 さらには、 前記有機基を位置選択的に付加することもできる。
また、 本発明の好ましい態様に係るフラーレン誘導体の製造方法を用いると、 特定の有機基が特定の位置に付加されたフラーレン誘導体を選択的に製造できる。
発明を実施するための最良の形態
I 本発明の有機基付加工程 A 本発明の有機基付加工程 Aは、 フラーレンまたはフラーレン誘導体に、 少なく ともグリニャール試薬と極性物質とを反応させて有機基を付加する工程である。
1 有機基付加工程 Aで有機基が付加されるフラーレンまたはフラーレン誘導体
1. 1 有機基付加工程 Aで有機基が付加されるフラーレン 本発明の有機基付加工程 Aで有機基が付加されるフラーレンは特に限定されな いが、 例えば、 フラーレン C6。 (いわゆるバック ミンスター ' フラーレン) 、 フラーレン C7。、 フラーレン C76、 フラーレン C78、 フラーレン C82、 フラー レン C84、 フラーレン C9。、 フラーレン C94、 フラーレン C96等が挙げられる。 これらの中でも、 上記式 (1) において、 A〜Fの位置にある全ての炭素に何も 付加されていないフラーレンが特に好ましい。
フラーレンの製造方法は特に限定されず、 公知の方法によつて製造されたフラ
一レンを本発明の製造方法の出発物質として用いることができる。 1種のフラー レンであっても、 2種類以上のフラーレン混合物であっても好適に用いることが できる。
1. 2 有機基付加工程 Aで有機基が付加されるフラーレン誘導体 本発明の有機基付加工程 Aで有機基が付加されるフラーレン誘導体は、 フラー レンに有機基が付加されたものである。 そして、 当該フラーレン誘導体の基本骨 格となるフラーレンは、 本発明の製造方法において出発物質となるフラーレンと 同様である。
有機基付加工程 Aで有機基が付加されるフラーレン誘導体は、 有機基が 1つ付 加されているモノ付加体または、 有機基が 2つ付加されている二重付加体が好ま しいが、 これらに限定されない。
有機基付加工程 Aで有機基が付加されるフラーレン誘導体としては、 上記式 (1) において、 A〜Fの位置にある 1つ以上の炭素に水素原子や有機基が付加 されているフラーレン誘導体が好ましい。 本発明の有機基付加工程 Aで有機基が付加されるフラーレン誘導体において、 フラーレン骨格に付加する有機基は特に限定されないが、 例えば、 水素原子、 置 換基を有してもよいじ 〜。^炭化水素基、 置換基を有してもよい Ci Cz。ァ ルコキシ基、 置換基を有してもよい C6〜C20ァリールォキシ基、 置換基を有し てもよぃァミノ基、 置換基を有してもよいシリル基、 置換基を有してもよいアル キルチオ基 (一 SY 式中、 Y1は置換基を有してもよい C i〜C2。アルキル 基を示す。 ) 、 置換基を有してもよいァリールチオ基 (― SY2、 式中、 Y2は 置換基を有してもよい C6〜C18ァリール基を示す。 ) 、 置換基を有してもよい アルキルスルホニル基 (一 S O2Y3、 式中、 Y3は置換基を有してもよい C 〜 C20アルキル基を示す。 ) 、 置換基を有してもよいァリールスルホニル基 (一 S02Y4、 式中、 Y4は置換基を有してもよい C6〜C18ァリール基等が挙げら れる。
本明細書において、 rCi Cg。炭化水素基」 の炭化水素基は、 飽和若しくは 不飽和の非環式であってもよいし、 飽和若しくは不飽和の環式であってもよい。
Ci Cs。炭化水素基が非環式の場合には、 線状でもよいし、 枝分かれでもよい 。 「C 炭化水素基」 には、 じ 〜じ:^。アルキル基、 C
2〜C
3。アルケニ ル基、 C
2〜C
3。アルキニル基、 C
4〜C
3。アルキルジェニル基、 C
6〜C
28ァ リール基、 C
7〜C
3。アルキルァリール基、 C
7〜C
3。ァリールアルキル基、 C
4〜C
3。シクロアルキル基、 C
4〜C
3。シクロアルケニル基、 (C
3〜C
15シク 口アルキル) C i〜C i
5アルキル基などが含まれる。 本明細書において、 「C i〜C
3。アルキル基」 は、 C i〜C
2。アルキル基であ ることが好ましく、 C 〜C i 0アルキル基であることが更に好ましい。 アルキル 基の例としては、 制限するわけではないが、 メチル、 ェチル、 プロピル、 イソプ ロピノレ、 n—ブチノレ、 s e c—ブチノレ、 t e r t—ブチノレ、 ペンチノレ、 へキシノレ 、 ドデカ二ル等を挙げることができる。 本明細書において、 「C
2〜C
3。アルケニル基」 は、 C
2〜C
2。アルケ-ル基 であることが好ましく、 C
2〜C
10アルケニル基であることが更に好ましい。 ァ ルケニル基の例としては、 制限するわけではないが、 ビニル、 ァリル、 プロぺニ ノレ、 イソプロぺニノレ、 2—メチルー 1—プロぺニル、 2—メチノレアリノレ、 2—ブ テニル等を挙げることができる。 本明細書において、 「C
2〜C
3。アルキニル基」 は、 C
2〜C
2。アルキニル基 であることが好ましく、 C
2〜C j 0アルキニル基であることが更に好ましい。 ァ ルキニル基の例としては、 制限するわけではないが、 ェチニル、 プロピエル、 ブ チュル等を挙げることができる。 本明細書において、 「C
4〜C
3。アルキルジェニル基」 は、 C
4〜C
2。アルキ ルジェニル基であることが好ましく、 C
4〜C j。アルキルジェニル基であること が更に好ましい。 アルキルジェニル基の例としては、 制限するわけではないが、 1, 3—ブタジェニル等を挙げることができる。 本明細書において、 「C
6〜C
28ァリール基」 は、 C
6〜C 。ァリール基であ
ることが好ましい。 ァリール基の例としては、 制限するわけではないが、 フエ二 ノレ、 1—ナフチル、 2—ナフチノレ、 インデニル、 ビフエ二リル、 アント リル、 フ ェナントリル等を挙げることができる。 本明細書において、 「C
7〜C
3。アルキルァリール基」 は、 C
7〜C
1 2アルキ ルァリール基であることが好ましい。 アルキルァリール基の例としては、 制限す るわけではないが、 o—トリル、 m—トリル、 p—トリル、 2, 3—キシリル、 2, 4—キシリル、 2, 5—キシリル、 o—タメニル、 m—タメ二ル、 p—クメ ニル、 メシチル等を挙げることができる。 本明細書において、 「C
7〜C
3。ァリールアルキル基」 は、 C
7〜C
12ァリー ルアルキル基であることが好ましい。 ァリールアルキル基の例としては、 制限す るわけではないが、 ベンジル、 フエネチル、 ジフエニルメチル、 トリフエニルメ チノレ、 1—ナフチルメチノレ、 2—ナフチルメチル、 2, 2—ジフエニノレエチル、 3 _フエニルプロピル、 4 _フエニルブチル、 5—フエ二ルペンチル等を挙げる ことができる。 本明細書において、 「C
4〜C
3。シクロアルキル基」 は、 C
4〜C
1。シクロア ルキル基であることが好ましい。 シクロアルキル基の例としては、 制限するわけ ではないが、 シクロプロピノレ、 シクロプチノレ、 シクロペンチノレ、 シクロへキシノレ 等を挙げることができる。 本明細書において、 「C
4〜C
3。シクロアルケニル基」 は、 。シクロ アルケニル基であることが好ましい。 シクロアルケニル基の例としては、 制限す るわけではないが、 シクロプロペニ^^、 シクロブテニノレ、 シクロペンテ二ノレ、 シ ク口へキセニル等を挙げることができる。 本明細書において、 「C 〜じ
3。アルコキシ基」 は、 じ丄〜じ 。アルコキシ基 であることが好ましく、 C i Ceアルコキシ基であることが更に好ましい。 ァ ルコキシ基の例としては、 制限するわけではないが、 メ トキシ、 エトキシ、 プロ ポキシ、 ブトキシ、 ペンチルォキシ等がある。 本明細書において、 「C
6〜C
3。ァリールォキシ基」 は、 Ce C i。ァリール
ォキシ基であることが好ましい。 ァリールォキシ基の例としては、 制限するわけ ではないが、 フエニルォキシ、 ナフチルォキシ、 ビフエ二ルォキシ等を挙げるこ とができる。 本明細書において、 「アルキルチオ基 (一 S Y
1 式中、 Y
1は置換基を有し てもよい C 〜。^アルキル基を示す。 ) 」 及び 「アルキルスルホニル基 (_S O
2Y
3、 式中、 Υ
3は置換基を有してもよい
アルキル基を示す。 ) 」 において、 Y
1及び Y
3は、 C 〜じ i。アルキル基であることが好ましく、 じ 丄〜 C
6アルキル基であることが更に好ましい。 アルキル基の例としては、 制限する わけではないが、 メチル、 ェチル、 プロピル、 イソプロピル、 n—ブチル、 s e cーブチル、 t e r t—ブチル、 ペンチノレ、 へキシル、 ドデカ二ル等を挙げるこ とができる。 本明細書において、 「ァリールチオ基 (一 S Y
2、 式中、 Y
2は置換基を有し てもよい C
6〜C
18ァリール基を示す。 ) 」 及び 「ァリールスルホニル基 (― s
O2Y4、 式中、 Υ4は置換基を有してもよい C6〜C18ァリール基を示す。 ) 」 において、 Y2及び Y4は、 Ce Ci。ァリール基であることが好ましい。 ァリ ール基の例としては、 制限するわけではないが、 フエニル、 1—ナフチル、 2— ナフチル、 インデニル、 ビフエ二リル、 アントリル、 フエナントリル等を挙げる ことができる。
「じ 〜じ^炭化水素基」 、 「じ 〜。^アルコキシ基」 、 「C6〜C3。ァリ —ルォキシ基」 、 「ァミノ基」 、 「シリル基」 、 「アルキルチオ基」 、 「ァリー ルチオ基」 、 「アルキルスルホニル基」 、 「ァリールスルホニル基」 には、 置換 基が導入されていてもよい。 この置換基としては、 例えば、 エステル基、 カルボ キシル基、 アミ ド基、 アルキン基、 トリメチルシリル基、 アミノ基、 ホスホニル 基、 チォ基、 カルボニル基、 ニトロ基、 スルホ基、 イミノ基、 ハロゲノ基、 ァノレ コキシ基などを挙げることができる。 この場合、 置換基は、 置換可能な位置に 1 個以上、 置換可能な最大数まで導入されていてもよく、 好ましくは 1個〜 4個導 入されていてもよい。 置換基数が 2個以上である場合、 各置換基は同一であって
も異なっていてもよい 本明細書において、 「置換基を有してもよいアミノ基」 の例としては、 制限す るわけではないが、 ァミノ、 ジメチルァミノ、 メチルァミノ、 メチルフエニルァ ミノ、 フエニルァミノ等がある。 本明細書において、 「置換基を有していてもよいシリル基」 の例としては、 制 限するわけではないが、 ジメチルシリル、 ジェチルシリル、 トリメチルシリル、 トリェチルシリル、 トリメ トキシシリル、 トリエトキシシリノレ、 ジフエ二ルメチ ルシリル、 トリフエニルシリル、 トリ フエノキシシリル、 ジメチルメ トキシシリ ル、 ジメチルフエノキシシリル、 メチルメ トキシフエ二ル等がある。 本明細書において、 「芳香族基」 の例としては、 フエ二ル基、 ビフ: ニル基、 ターフェニル基等がある。
本明細書において、 「複素環基」 の例としては、 チェニル基、 ピロリル基、 ピ リジル基、 ビビリジル基、 ォキサゾリル基、 ォキサジァゾリル基、 チアゾリル基. チアジアゾリル基、 ターチェニル基等がある。 本明細書において、 「縮合多環芳香族基」 の例としては、 フルォレニル基、 ナ フチル基、 フルオランテニル基、 アンスリル基、 フエナンスリル基、 ピレニル基、 テトラセニル基、 ペンタセニル基、 トリフエ二レニル基、 ペリ レニル基等がある c 本明細書において、 「縮合多環複素環基」 の例としては、 カルバゾリル基、 ァ タリジニル基、 フエナント口リル基等がある。 また、 これらの、 「芳香族基」 、 「複素環基」 、 「縮合多環芳香族基」 および 「縮合多環複素環基」 が有してもよい置換基の例としては、 制限するわけではな いが、 。炭化水素基 (例えば、 メチル、 ェチル、 プロピル、 ブチル、 フ ェニル、 ナフチル、 インデニル、 トリル、 キシリル、 ベンジル等) 、 C i C ^ アルコキシ基 (例えば、 メ トキシ、 エトキシ、 プロボキシ、 ブトキシ等) 、 C 6 〜 C i。ァリールォキシ基 (例えば、 フエニルォキシ、 ナフチルォキシ、 ビフエ ニルォキシ等) 、 アミノ基、 水酸基、 ハロゲン原子 (例えば、 フッ素、 塩素、 臭
素、 ヨウ素) 又はシリル基などを挙げることができる。 この場合、 置換基は、 置 換可能な位置に 1個以上導入されていてもよく、 好ましくは 1個〜 4個導入され ていてもよい。 置換基数が 2個以上である場合、 各置換基は同一であっても異な つていてもよレヽ。
2 有機基付加工程 Aで用いられるグリニャール試薬 本発明の製造方法の有機基付加工程 Aで用いられるグリニャール試薬は上記式 (3) で表される。
(3) 式中、 R 3はグリニャール試薬の調整が可能な不活性置換基を有する有 機基であれば特に限定されるものではない。
(3) 式中、 R3は C Cz。アルキル基、 ァリル基、 ベンジル基、 4ーメ ト キシベンジル基、 フエニル基、 トキシフエ二ル基、 カルバゾリルフエニル基 ビフエ-ル基、 1—ナフチル基、 ピレニノレ基、 ジ (アルキロキシ) ベンゾイロキ シフエニル基等が好ましい。 また、 (3) 式中、 R3はナフタレンテトラカルボン酸ジイミ ド誘導体含有基、 アントラキノン誘導体含有基、 テトラチアフルバレン誘導体含有基、 ポリチオフ ェン誘導体含有基等が好ましい。
(3) 式中、 R 3は下記式 (2)
[式中、 R21〜R23は、 それぞれ独立して水素原子、 置換基を有してもよい C j Cg。炭化水素基、 置換基を有してもよい Ci Cg。アルコキシ基、 置換基を 有してもよい C6〜C3。ァリールォキシ基、 置換基を有してもよいアミノ基、 置
換基を有してもよいシリル基、 置換基を有してもよいアルキルチオ基 (一 SY 式中、 Y1は置換基を有してもよい Ci Cs。アルキル基を示す。 ) 、 置換基を 有してもよいァリールチオ基 (_SY2、 式中、 Y2は置換基を有してもよい c6 〜c i 8ァリール基を示す。 ) 、 置換基を有してもよいアルキルスルホニル基 (― S 02Y3、 式中、 Y3は置換基を有してもよい C i Cz。アルキル基を示 す。 ) 、 置換基を有してもよいァリールスルホニル基 (― SO2Y4、 式中、 Y4 は置換基を有してもよい C6〜C18ァリール基を示す。 ) である] で表される基であることが好ましい。 これらの中でも、 R3はトリメチルシリノレ メチル基、 (へキシル) ジメチルシリルメチル基、 (ドデ力) ジメチルシリルメ チル基等の (アルキル) ジメチルシリルメチル基、 (イソプロポキシ) ジメチル シリルメチル基、 (フエニル) ジメチルシリル基、 (4—メ トキシフエニル) ジ メチルシリルメチル基、 (4—ビフエニル) ジメチルシリルメチル基、 (1ーナ フチル) ジメチルシリルメチル基、 (ピレノキシフエニル) ジメチルシリルメチ ル基、 ( (アルキロキシ) ベンゾイロキシフエニル) ジメチルシリルメチル基、 (ジ (アルキロキシ) ベンゾイロキシフエニル) ジメチルシリルメチル基、 (テ ルピリジニル) ジメチルシリルメチル基、 (カルバゾリルフエニル) ジメチルシ リルメチル基および (ピレニルフエニル) ジメチルシリルメチル基が好ましい。 有機基付加工程 Aにおいて、 グリニャール試薬は、 有機基付加工程 Aで有機基 が付加されるフラーレンまたはフラーレン誘導体に対して 1〜20当量を用いる ことが好ましく、 1〜 1 0当量を用いるとさらに好ましい。 本件発明の好ましい態様によれば、 上記式 (3) の R3が、 出発物質のフラー レンまたはフラーレン誘導体に付加されることになる。
3 有機基付加工程 Aで用いられる極性物質 本発明の製造方法の有機基付加工程 Aで用いられる極性物質は、 そのような性 質を有していれば特に限定されないが、 ドナー数 (DN) が 25以上であること が好ましい。
本発明の製造方法で用いられる極性物質としては、 非プロ トン性溶媒が好まし く、 N, N—ジメチルホルムアミ ド (D M F ) 、 ジメチルスルホキシド (D M S O ) 、 ピリジン等を用いることがさらに好ましい。 これらの中でも N , N—ジメ チルホルムアミ ドを用いると得られるフラーレン誘導体の収率が高くなるので特 に好ましい。 有機基付加工程 Aにおいて、 極性物質は、 有機基付加工程 Aで有機基が付加さ れるフラーレンまたはフラーレン誘導体に対して 3〜 1 0 0当量を用いると、 得 られるフラーレン誘導体の収率が高まるため好ましく、 5〜6 0当量を用いると さらに好ましく、 1 0〜 5 0当量を用いると特に好ましい。
4 有機基付加工程 Aを用いたフラーレン誘導体の製造 有機基付加工程 Aで有機基が付加されるフラーレンまたはフラーレン誘導体に 少なく とも前述のグリニャール試薬と前述の極性物質とを反応させて有機基を付 加して、 フラーレン誘導体が製造される。 有機基付加工程 Aの反応は、 溶媒を用いて行われることが好ましい。 溶媒とし ては、 例えば、 トルエン、 テトラヒ ドロフラン、 ジクロロベンゼンまたはそれら の混合溶媒等が用いられるが、 これらの中でもジクロロベンゼンを溶媒として用 いることが好ましい。 ' 有機基付加工程 Aの反応を促進するために、 種々の目的に応じた各種の添加剤 を使用してもよい。 触媒や添加剤の種類は特に限定されず、 出発物質や製造する フラーレン誘導体の種類 (付加基の種類) に応じて適宜選択すればよい。 フラーレンまたはフラーレン誘導体とグリニャール試薬と極性物質との反応系 は任意であり、 密閉系, 開放系, ガス流通系の何れでもよい。 また、 反応方式も 特に限定されず、 使用するフラーレン、 フラーレン誘導体、 グリニャール試薬お よび極性物質の種類、 ならびにそれらの量等を勘案して、 適切に選択することが 可能である。
フラーレンもしくはフラーレン誘導体、 グリニャール試薬ならびに極性物質の 反応槽への添加順序および添加方法は任意であるが、 フラーレンもまたはフラー レン誘導体が溶解した溶媒に極性物質を添加し、 その後にグリニャール試薬を添 加することが好ましい。 反応温度は、 通常— 7 0〜7 0 °C、 好ましくは一 5 0〜 5 0 °Cの範囲である。 反応温度が低すぎると反応速度が充分でなく、 高すぎると副反応が優先して起こ る傾向にある。 反応圧力は特に制限されず、 常圧でも高圧でもよいが、 常圧が好 ましい。 反応時間は、 使用するフラーレンおよび有機金属化合物の種類や、 溶媒 の種類、 酸化剤の種類、 反応方式等によって適切な範囲を適宜選択すればよいが、 通常、 2分〜 2時間、 好ましくは 5分〜 1時間で行われる。 反応の停止は、 例えば、 塩化アンモニゥム水溶液などを反応系中に添加するこ とにより行われる。
本発明の有機基付加工程 Aでは、 フラーレンまたはフラーレン誘導体とグリニ ヤール試薬と極性物質とを反応させることにより、 フラーレンのモノ付加体や 2 重付加体、 3重付加体、 4重付加体等の付加体を選択的に製造できる。 反応により製造されたフラーレン誘導体は、 その選択生成率が高い場合には精 製する必要はない。 しかし、 原料フラーレンや微量のヒ ドロアルキル化体や酸化 物等の副生成物と混在する粗生成物として得られる場合があるので、 粗生成物か ら所定の有機基が付加されたフラーレン誘導体を単離 ·精製することが好ましい。 製造されたフラーレン誘導体を単離 ·精製する手法としては、 H P L Cやカラム クロマトグラフィ一等のクロマトグラフィ一による手法、 有機溶媒等を用いて溶 媒抽出する手法などが挙げられる。
有機基付加工程 Aで有機基が付加されるフラーレン誘導体に、 予め有機基が付 加されているフラーレン誘導体を用いた場合、 本発明の有機基付加工程 Aの好ま しい態様によれば、 付加される有機基は特定の位置に付加できる。 具体的には、 出発物質として上記式 ( 1 ) で表され A〜Eの位置にある 5つの炭素の中の 1〜
4の炭素に有機基が付加しているフラーレン誘導体を用いた場合、 本発明の有機
基付加工程 Aによって、 有機基が付加していない A〜Eの位置にある炭素に対し て新たに有機基が付加される。
5 有機基付加工程 Aによって製造されるフラーレン誘導体 有機基付加工程 Aによって製造されるフラーレン誘導体は、 フラーレンを構成 する炭素に有機基が付加されていれば特に限定されないが、 本発明の好ましい態 様によれば、 上記式 (1 A) で表わされるフラーレン誘導体が製造される。 有機基付加工程 Aによって製造される上記式 (1 A) で表されるフラーレン誘 導体において、 A〜Eの位置にある 5つの炭素の中の 1〜 5の炭素に付加される 有機基は、 それぞれ独立して水素原子、 置換基を有してもよい Ci Cg。炭化水 素基、 置換基を有してもよいじ 〜じ 。アルコキシ基、 置換基を有してもよい C
6〜c
30ァリールォキシ基、 置換基を有してもよいアミノ基、 置換基を有しても よいシリル基、 置換基を有してもよいアルキルチオ基 (—SY
1 式中、 Y
1は 置換基を有してもよいじ 〜じ^アルキル基を示す。 ) 、 置換基を有してもよい ァリールチオ基 (一 SY
2、 式中、 Y
2は置換基を有してもよい C
6〜C
8ァリ 一ル基を示す。 ) 、 置換基を有してもよいアルキルスルホニル基 (― S O
2Y
3、 式中、 Y
3は置換基を有してもよい
アルキル基を示す。 ) または置換 基を有してもよいァリールスルホニル基 (一 S O
2Y
4、 式中、 Y
4は置換基を有 してもよい C
6〜C i
8ァリール基を示す。 ) であることが好ましい。 これらの中 でも、 C
1〜C
2。アルキル基、 ァリル基、 ベンジル基、 4—メ トキシベンジル基、 フエニル基、 /^メ トキシフエ二ル基、 力ルバゾリノレフエニル基、 ビフエ二ル基、
1 _ナフチル基、 ピレニル基またはジ (アルキロキシ) ベンゾイロキシフエニル 基が好ましい。 有機基付加工程 Aによって製造される上記式 (1 A) で表されるフラーレン誘 導体において、 A〜Eの位置にある 5つの炭素の中の 1〜 5の炭素に付加される 有機基は、 それぞれ独立して、 ナフタレンテトラカルボン酸ジイミ ド誘導体含有 基、 アントラキノン誘導体含有基、 テトラチアフルバレン誘導体含有基、 ポリチ
ォフェン誘導体含有基が好ましい また、 有機基付加工程 Aによって製造される上記式 (1 A) で表されるフラー レン誘導体において、 A〜Eの位置にある 5つの炭素の中の 1〜 5の炭素に付加 される有機基は、 それぞれ独立して、 好ましくは、 下記式 (2)
[式中、 R21〜R23は、 それぞれ独立して水素原子、 置換基を有してもよい C 〜じ;^。炭化水素基、 置換基を有してもよい Ci Cg。アルコキシ基、 置換基を 有してもよい C6〜C30ァリールォキシ基、 置換基を有してもよいアミノ基、 置 換基を有してもよいシリル基、 置換基を有してもよいアルキルチオ基 (一 SY1 式中、 Y1は置換基を有してもよい Ci Cs。アルキル基を示す。 ) 、 置換基を 有してもよいァリールチオ基 (一 SY2、 式中、 Y2は置換基を有してもよい C6 〜c i 8ァリール基を示す。 ) 、 置換基を有してもよいアルキルスルホニル基
(― S O2Y3、 式中、 Y3は置換基を有してもよい C Cs。アルキル基を示 す。 ) または置換基を有してもよいァリールスルホニル基 (_S02Y4、 式中、 Y4は置換基を有してもよい C6〜C18ァリール基を示す。 ) である] で表される基である。 これらの中でも、 トリメチルシリルメチル基、 (へキシ ル) ジメチルシリルメチル基、 (ドデ力) ジメチルシリルメチル基等の (アルキ ル) ジメチルシリルメチル基、 (イソプロポキシ) ジメチルシリルメチル基、 (フエニル) ジメチルシリル基、 (4—メ トキシフエニル) ジメチルシリルメチ ル基、 (4—ビフエニル) ジメチルシリルメチル基、 (1—ナフチル) ジメチル シリルメチル基、 (ピレノキシフエニル) ジメチルシリルメチル基、 ( (アルキ 口キシ) ベンゾイロキシフエニル) ジメチルシリルメチル基、 (ジ (アルキロキ シ) ベンゾイロキシフエニル) ジメチルシリルメチル基、 (テルピリジニル) ジ
メチルシリルメチル基、 (力ルバゾリノレフエニル) ジメチルシリルメチル基また は (ピレニルフエニル) ジメチルシリルメチル基が好ましい。
I I 有機基付加工程 B 本発明の有機基付加工程 Bは、 水素原子が付加されたフラーレン誘導体に、 少 なく とも塩基性化合物とハロゲン化合物とを反応させて、 フラーレン誘導体に付 加されていた水素を脱水素すると共に有機基を付加する工程である。
1 有機基付加工程 Bで有機基が付加されるフラーレン誘導体
有機基付加工程 Bで有機基が付加されるフラーレン誘導体は、 有機基付加工程 Aによって水素原子と有機基とが付加されたフラーレン誘導体である。
2 有機基付加工程 Bで用いられる塩基性化合物
本発明の製造方法の有機基付加工程 Bで用いられる塩基性化合物は、 塩基性を 有する化合物であれば特に限定されない。
有機基付加工程 Bで用いる塩基性化合物としては、 金属ヒ ドリ ド (K H、 N a H、 C a H 2等) 、 金属アルコキシド [ t—B u O K (カリクム t-ブトキシド) t - B u O N a (ナトリウム t-ブトキシド) ] 、 アル力リ金属試薬 (B u L i 等) 、 アルカリ金属 (K、 N a、 L i等) または有機アルカリ (テトラブチル アンモニゥムヒ ドロキシド等) を用いることが好ましい。 これらの中でも、 N a または Kを含む金属アルコキシド好ましく、 t— B u O Kまたは t— B u O N a が特に好ましい。
有機基付加工程 Bにおいて、 塩基性化合物は、 有機基付加工程 Bで有機基が付 加されるフラーレン誘導体に対して 1〜3当量用いると、 得られるフラーレン誘 導体の収率が高まるため好ましく、 1〜2当量用いるとさらに好ましい。
3 有機基付加工程 Bで用いられるハロゲン化合物 本発明の製造方法の有機基付加工程 Bで用いられるハロゲン化合物は、 上記式 (4) で表される化合物であることが好ましい。 (4) 式中、 R4は Ci Cgo アルキル基、 ァリル基、 ベンジル基、 4—メ トキシベンジル基、 フエニル基、 p~ メ トキシフエニル基、 力ルバゾリノレフエニル基、 ビフエ二ノレ基、 1—ナフチノレ基、 ピレニル基またはジ (アルキロキシ) ベンゾイロキシフエニル基が好ましい。 また、 (4) 式中、 R4はナフタレンテトラカルボン酸ジイミ ド誘導体含有基、 アントラキノン誘導体含有基、 テトラチアフルバレン誘導体含有基またはポリチ ォフェン誘導体含有基等が好ましい。
(4) 式中、 R 4は下記式 (2)
[式中、 R
21〜R
23は、 それぞれ独立して水素原子、 置換基を有してもよい C
炭化水素基、 置換基を有してもよい アルコキシ基、 置換基を 有してもよい C
6〜C
30ァリールォキシ基、 置換基を有してもよいアミノ基、 置 換基を有してもよいシリル基、 置換基を有してもよいアルキルチオ基 (一 SY
1 式中、 Y
1は置換基を有してもよい C i〜C
2。アルキル基を示す。 ) 、 置換基を 有してもよいァリールチオ基 (一 SY
2、 式中、 Y
2は置換基を有してもよい c
6 〜C i
8ァリール基を示す。 ) 、 置換基を有してもよいアルキルスルホニル基 (― S O
2Y
3、 式中、 Y
3は置換基を有してもよい C Cz。アルキル基を示 す。 ) 、 置換基を有してもよいァリールスルホニル基 (_ S O
2Y
4、 式中、 Y
4 は置換基を有してもよい C
6〜C
18ァリール基を示す。 ) である]
で表される基等であることが好ましレ、。 れらの中でも、 R
4はトリメチルシリ ルメチル基、 (へキシル) (ドデ力) ジメチルシリル メチル基等の (アルキル)
(ィソプロボキシ) ジメチ ルシリルメチル基、 (フエ二ル). ジメチルシリル基、 (4—メ トキシフエニル) ナフチル) ジメチルシリルメチル基、 (ピレノキシフエニル) ジメチルシリルメ チル基、 ( (ァノレキロキシ) ベンゾイロキシフエニル) ジメチノレシリルメチル基, (ジ (アルキロキシ) ベンゾイロキシフエニル) ジメチルシリルメチル基、 (テ ルピリジニル) ジメチルシリルメチル基、 (カルバゾリルフエニル) ジメチルシ リルメチル基、 (ピレニルフヱニル) ジメチルシリルメチル基等が好ましい。 本件発明の好ましい態様によれば、 上記式 (4 ) の R
4が、 有機基付加工程 B で有機基が付加されるフラーレン誘導体に付加されることになる。
有機基付加工程 Bにおいて、 ハロゲン化合物は、 有機基付加工程 Bで有機基が 付加されるフラーレン誘導体に対して 5〜 1 0 0当量用いると、 得られるフラー レン誘導体の収率が高まるため好ましく、 1 0〜 5 0当量用いるとさらに好まし い。
4 有機基付加工程 Bを用いたフラーレン誘導体の製造 出発物質である水素原子が付加されたフラーレン誘導体に、 少なくとも前述の 塩基性化合物と前述のハロゲン化合物とを反応させて有機基を付加する (有機基 付加工程 B ) 。 有機基付加工程 Bの反応は、 不活性ガス雰囲気下、 溶媒を用いて行われること が好ましい。 溶媒としては、 出発物質であるフラーレン誘導体を溶解できる溶媒 が好ましく、 例えば、 ベンゾニトリルが挙げられる。 有機基付加工程 Bの反応を促進するために、 種々の目的に応じた各種の添加剤 を使用してもよい。 触媒や添加剤の種類は特に限定されず、 出発物質や製造する
フラーレン誘導体の種類 (付加基の種類) に応じて適宜選択すればよい。
フラ レンまたはフラーレン誘導体と塩基性化合物とハロゲン化合物との反応 系は任意であり、 密閉系、 開放系、 ガス流通系の何れでもよい。 また、 反応方式 も特に限定されず、 使用するフラーレン誘導体、 塩基性化合物およびハロゲン化 合物ならびにそれらの量等を勘案して、 適切に選択することが可能である。 出発物質のフラーレン誘導体、 塩基性化合物およびハ口ゲン化合物の反応槽へ の添加順序および添加方法は任意であるが、 フラーレン誘導体が溶解した溶媒に 塩基性化合物を添加し、 その後にハロゲン化合物を添加することが好ましい。 本 発明の有機基付加工程 Bの好ましい態様では、 フラーレン誘導体が溶解した溶媒 に塩基性化合物を滴下して 5〜2 0分間攪拌し、 その後、 ハロゲン化合物を添加 して、 通常 2 0〜 1 8 0 °C、 好ましくは 5 0〜1 5 0 °Cの温度範囲で 2〜 1 2時 間、 好ましぐは 4〜 1 0時間で反応させる。 反応圧力は特に制限されず、 常圧付 近でも高圧でもよいが、 常圧付近が好ましい。 本発明の有機基付加工程 Bでは、 フラーレンまたはフラーレン誘導体とグリニ ヤール試薬と極性物質とを反応させることにより、 フラーレンのモノ付加体や 2 重付加体、 3重付加体、 4重付加体等の多重付加体を選択的に生成させる。 また、 製造されたフラーレン誘導体を単離 '精製することが好ましいが、 その 手法は有機基付加工程 Aと同様である。 本発明の有機基付加工程 Bの好ましい態様によれば、 付加される有機基は特定 の位置に付加できる。 具体的には、 出発物質として上記式 (1 A) で表されフラ 一レン誘導体を用いた場合、 本発明の有機基付加工程 Bによって、 有機基が付加 していない A〜Eの位置にある炭素に対して新たに有機基が付加される。 すなわ ち、 水素原子が付加されている炭素原子を含む五角形を構成している炭素原子の 周囲にある 5つの炭素原子に対して新たな有機基が付加される。 反応により製造されたフラーレン誘導体は、 その選択生成率が高い場合には精 製する必要はないが、 H P L Cやカラムクロマトグラフィ一等のク口マトグラフ ィ一による手法、 有機溶媒等を用いた溶媒抽出等によって、 精製してもよい。
5 有機基付加工程 Bによって製造されるフラーレン誘導体 有機基付加工程 Bによって製造されるフラーレン誘導体は、 フラーレンを構成 する炭素に有機基が付加されていれば特に限定されないが、 本発明の好ましい態 様によれば、 下記式 ( 1 B)
で表わされるフラーレン誘導体が製造される。 有機基付加工程 Bによって製造さ れる上記式 (1 B) で表されるフラーレン誘導体において、 A〜Eの位置にある 5つの炭素の中の 1〜5の炭素に付加された有機基の例は、 式 (1 A) 中、 A〜 Eの位置にある炭素に付加される有機基の例と同様である。
実施例
以下、 実施例により詳細に説明するが、 本発明はこれらの実施例に限定される ものではない。
[実施例 1] C6。 (CH2S i (CH3) J Hの製造
スキーム 1に示すように、 窒素雰囲気下室温にてフラーレン C 6。(400 mg, 0.555 mmol)を o -ジクロ口ベンゼン(100 mL)に溶かし、 フラーレンに対して 30 当量の N, N—ジメチルホルムアミ ド (DMF) (1.29 mL, 16.7 mmol)を加えた。 得られた紫色の溶液にフラーレンに対して 3当量の Me3SiCH2MgCl のテトラヒ ド 口フラン (THF) 溶液(2.81 mL, 0.592 M, 1.67 mmol)をシリ ンジで滴下した。 1 0分間攪拌して得られた黒褐色の溶液に飽和塩化アンモニゥム水溶液(0.2 mL) を加え反応を停止させた。 展開溶媒をトルエンとしたシリ力ゲルショートパス力 ラムに得られた反応混合物を通して、 副生するマグネシウム塩等を除去した後、 高速液体クロマトグラフィ (HPLC) (カラム : Nakalai Tesque 社製 Buckyprep, 20 mm x 250 mm, 溶離液: トルエン 2-プロパノーノレ = 7/3) で精製を行った。 C6。 (CH2 S i (CH3) 3) Hのフラクショ ンを集めて濃縮した後、 メタノ ールを加えてフラーレン誘導体 C6。 (CH、2 S i (CH3) 3) Hを析出させ、 濾過 .乾燥により C60 (CH2 S i (CH3) 3) Hを得た (単離収率 93%) 。 得られたフラーレン誘導体 C 6。 (CH2 S i (CH3) 3) Hについて、 JH NMR、 13 C NMRおよび TOF法による APC I — HRMSの測定を行つ た。 結果を以下に示す。
Ή 固 R (400 MHz, CDC13/CS2): δ 0.604 (s, 9H, SiMe), 2.96 (s, 2H, CH2), 6.46 (s, 1H, C60H);
13C NMR (100 MHz, CDC13/CS2): δ 0.819 (3C, SiCH3), 38.96 (1C, CH2), 61.72 (1C, C6。H), 62.28 (1C, C60CH2) , 134.76 (2C, C6。), 136.57 (2C, C6。), 140.07 (2C, C6。), 140.30 (2C, C6。), 141.61 (2C, C6。), 141.62 (2C, C6。), 141.92 (2C, C60), 141.99 (2C, C6。), 142.01 (2C, C6。), 142.07 (2C, C6。), 142.51 (2C,
C60), 142.52 (2C, C60), 143.25 (2C, C6。), 144.63 (2C, C6。), 144.67 (2C,
C60), 145.25 (2C, C60), 145.31 (2C, C6。), 145.36 (2C, C6。), 145.41 (2C,
C60), 145.59 (2C, C6。), 145.81 (2C, C6。), 146.14 (2C, C6。), 146.17 (2C,
C60), 146.24 (2C, C6。), 146.36 (2C, C6。), 149.90 (2C, C6。), 147.30 (1C, C60), 147.42 (1C, Cj , 153.99 (2C, C6。), 158.07 (2C, C60);
APCI-HRMS (-): calcd for C64HnSi (M-H+), 807.06300; found, 807.05929.
[実施例 2〜4, 比較例 1] 出発物質のフラーレンに対して DMFを 3当量用いた以外は、 実施例 1と同じ 条件で C60 (CH2S i (CH3) J Hの合成した (実施例 2) 。
出発物質のフラーレンに対して DMFを 1 0当量用いた以外は、 実施例 1 と同 じ条件で C60 (CH2 S i (CH3) 3) Hの合成した (実施例 3) 。
出発物質のフラーレンに対して DMFを 1 00当量用いた以外は、 実施例 1と 同じ条件で C60 (CH2 S i (CH3) 3) Hの合成した (実施例 4) 。
DMF用いなかった以外は実施例 1 と同じ条件で C6。 (CH2 S i (CH3) 3) Hの合成した (比較例 1) 。
実施例 1〜実施例 4および比較例 1において、 標準試料として C6。 (P h) 5 H (4. 98mMZo—ジクロロベンゼン溶液) を用いて、 高速液体クロマトグ フフィ : HP LC (High Performance Liquid Chromatography; (カフム : ナカ ライテスタ社製 Buckyprep, 溶離液: トルエン Z 2—プロパノール = 7 3 ) で 分析を行い、 C6。と C6。 (CH2 S i (CH3) 3) Hの収率を測定した。 その 結果は以下のとおりである。
表 1
次に、 極性物質のドナー数 (DN) と、 付加体がフラーレン C6。に付加する 率 (生成物の収率) との関係を調べた。 具体的には、 極性物質として DMFを用 いた前述の試験例の他に、 ジメチルスルホキシド (DMSO) を用いた試験例, ピリジンを用いた試験例, エタノールを用いた試験例の 4つの試験例において、 C60から C6。 (CH2 S i (CH3) 3 ) Hを合成し、 上記と同様に HPLC を用い て分析を行い、 生成物の収率ならびにフラーレンの回収率を調べた。 なお、 C6 0 (CH2 S i (CH3) 3 ) Hの合成方法は前述の工程と同様であった。 結果は 表 2のとおりであった。
表 2
この結果から、 有機基付加工程 Aにおいて、 非プロ トン性でドナー数が高い極 性物質を用いた方が、 生成物の収率が高くなる傾向がわかった。
[実施例 5] C6。 (CH2S i (CHa) 3) 2の製造
スキーム 2
実施例 1で製造されたフラーレン誘導体 C
6。 (CH
2 S i (CH
3)
3) H (300 mg, 0.371 mmol)をべンゾニトリル(60 mL) に溶かし、 カリウム t -ブトキ シド ( t— B uOK) の THF溶液(0.445 mL, 0.445 mmol) を滴下し、 10 分間 攪拌した。 得られた黒褐色の溶液に Me
3SiCH
2I (1.10 mL, 7.42 mmol)を加え 120 °Cに加熱し、 8時間攪拌した。 減圧下で溶媒を留去した後、 シリカゲルカラ ムクロマトグラフィー (溶離液: 二硫化炭素 Zへキサン = 1 Z 2) によって精 製した。 フラーレン誘導体 C
6。 (CH
2 S i (CH
3)
3)
2のフラクションを集 めて濃縮した後、 メタノールを加えて C
6。 (CH
2 S i (CH
3)
3)
2を析出さ せ、 濾過 '乾燥により C
6。 (CH
2 S i (CH
3)
3)
2を得た(単離収率 93%)。 得られたフラーレン誘導体 C
6。 (CH
2 S i (CH
3)
3)
2について、 Η NMR、
13 C NMRおよび TOF法による APC I — HRMSの測定を行つ た。 結果を以下に示す。
'Η NMR (400 MHz, CDC13): δ 0.40 (s, 18H, SiMe), 2.47 (d, 2H, 2 J = 15 Hz, CH2), 2.61 (d, 2H, 2 J = 15 Hz, CH2);
13C NMR (100 MHz, CDC13): δ 0.704 (6C, SiMe), 33.94 (2C, CH2), 56.28 (2C,
CCH2), 138.42 (2C, 。 138.79 (2C, 。 140.85 (1C 。 141. , 91 (2C, じ 141. 95 (1C, 。 142.63 (2C 。 142. 68 (1C 。 142. 70 (2C,
142. 92 (2C 。) (2C 。 143. 28 (2C, 〇 143. 58 (2C
143. 79 (2C, 144.12 (2C, 'じ 144. 25 (2C 。 144. 28 (2C
144. 50 (2C 144.58 (1C 。 144. 74 (2C, 。 145. 01 (2C
。 145. 10 (2C , 145.45 (2C 146. 83 (2C, 。 146. 98 (2C じ 147. 13 (2C, 147.45 (2C o) ' 147. 54 (2C 。 148. 03 (2C,
寸
C60), 148.59 (2C, C60), 153.80 (2C, C60) , 158.06 (2C, C60) ;
APCI-HRMS (-): calcd for C68H22Si2 (M-H+) 894.12600; found, 894.12492.
[実施例 6] C6。 (CH2S i (CH3) 3) 3Hの製造
スキーム 3
スキーム 3に示すように示すように、 実施例 5で製造された C6。 (CH2 S i (CH3) 3) 2 (100 mg, 0.112 mmol)を窒素雰囲気下 0 °Cにて THF (100 mL)に 溶かし、 DMF (86.7 · L 1.12 mmol) を加えた。 得られた褐色の溶液に Me3SiCH2MgCl の T H F溶液(1.13 mL 0.592 M, 0.670 mmol)をシリ ンジでゆつ く りと滴下した。 1 5分攪拌した後得られた黒褐色の溶液へ飽和塩化アンモニゥ ム水溶液(0.1 mL)を加え反応を停止させた。 展開溶媒をトルエンとしたシリカゲ ルショートパスカラムに得られた反応混合物を通して、 副生するマグネシウム塩 等を除去した。 減圧下で溶媒を留去した後、 シリカゲルカラムクロマトグラフィ
一 (溶離液: 二硫化炭素ノへキサン = 1 Z 1) によって精製した。 表題化合物 のフラクショ ンを集めて濃縮した後、 メタノールを加えて目的物を析出させ、 濾 過、 乾燥により表題化合物を得た(単離収率 64%)。 得られたフラーレン誘導体 C6。 (CH2 S i (CH3) 3 ) 3Hについて、 H NMR, 13 C NMRおよび TO F法による A P C I —HRMSの測定を行つ た。 結果を以下に示す。
Ή NMR (400 MHz, CDC13) δ 0.222 (s, 9H SiMe3), 0.285 (s, 9H SiMe3), 0.288 (s 9H, SiMe3), 2.05 (d 1H 2 J = 14.2 Hz, CH2) 2.23 (d, 2 J = 14.6 Hz, 1H, CH2), 2.29 (d, 14.2 Hz, 1H, CH2) 2.28 (d 2 J = 14.6 Hz, 1H, CH2), 2.37 (d, 2 J = 14.6 Hz, 1H CH2) , 2.40 (d 2 J = 14.6 Hz, 1H, CH2) , 5.29 (s 1H C60H);
00
13c NMR (100 MHz, CDC13) δ 0.492 (3C, SiM 00e3), 0.540 (3C, SiMe , 0.788
(3C SiMe3) , 31.92 (IC, CH2 32.53 (1C CH2 37. 97 (IC, CH2 52.86 (1C, 60) , 54 .91 (IC, C 60 56. 79 (IC, C (IC, 。60) 133 81 (1C, 。60) >
134. 80 (1C 。60) 136.56 (1C 。60) 137 84 (IC, 。60) 140. 31 (1C ◦60) '
140. 66 (1C 60)
(1C 。60) ' 141 78 (IC, 。60) > 142. 50 (ic, 。60) '
142. 59 (ic, 。60) 142.71 (1C c60). 142 87 (IC, 。60) 143. 32 (ic, 60) >
143. 66 (1C, 60) 143.75 (IC, C6o) 143 91 (1C 。60) , 144. 35 (ic, じ60)
144. 37 (1C Qo) 144.45 (1C C60) 144 50 (IC, 60) 144. 54 (1C, 。60)
144. 69 (ic, . C6o) 144.76 (ic, 。60) 144 78 (IC, 〇60) 145. 06 (ic, 60) >
145. 23 (1C 〇60) 145.26 (1C C60) 145 37 (1C 。60) 145. 60 (1C 。60)
145. 75 (ic, 〇60) 145.77 (ic, 。60) 146 41 (IC, 60) 146. 48 (1C 。60) >
146. 52 (1C Ceo) 146.55 (1C Ceo) 146.69 (1C+1C, 。60 146 • 79 .(IC, 。60) '
146. 87 (ic, 。60) 147.40 (1C c6 147 41 (IC, 。60) 147. 62 (IC, 〇60)
147. 63 (1C 60) 147.78 (ic, Ceo) 148 65 (ic, 。60) 149. 01 (1C じ60)
149. 18 (1C C6o) 149.45 (ic, Ceo) 150 03 (ic, 。60) 152. 35 (1C し 60) '
155. 03 (1C Ceo) 156.27 (1C C60) 157 00 (ic, 60) 158. 41 (1C ◦60) '
159.94 (1C, C6。), 162.94 (1C, C60);
APCI-HRMS (-): calcd for C72H33Si3 (M— H+), 981.18900; found, 981.18524.
[実施例 7] C6。 (S i (C6H5) (CH3) 2) Hの製造
スキーム 4
スキーム 4に示すように、 Me3SiCH2MgCl の代わりに Me2PhSiCH2MgCl (3.04 niL, 0.550 M, 1.67 mmol)をフラーレンに対して 3当量用いたこと、 および、 N, N —ジメチルホルムァミ ド (DMF) をフラーレンに対して 20当量用いたこと以 外は、 実施例 1 と同様の手順で、 フラーレン誘導体 C6。 (S i (C6H5) (C H3) 2) Hを合成した(415 mg, 単離収率 86 %)。 フラーレン誘導体について1 H NMR、 13 C NMRおよび TO F法による APC I— HRMSの測定を行った。 結果を以下に示す。
】H NMR (500 MHz, CDC13): δ 0.892 (s, 6Η, SiMe), 3.16 (s, 2H, CH2), 6.39 (s, 1H, C6。H), 7.44—7.46 (m, 3H, Ph) , 7.88—7.90 (m, 2H, Ph);
13C NMR (125 MHz, CDC13): δ —0.752 (2C, SiCH3), 38.03 (1C, CH2) , 61.57 (1C, C6。H), 62.23 (1C, C6。CH2) , 128.19 (2C, Ph), 129.68 (1C, Ph) , 134.16 (2C, Ph), 134.89 (2C, C6。), 136.57 (2C, C6。), 138.22 (1C, Ph) , 140.05 (2C C60), 140.20 (2C, C6。), 141.63 (2C, C6。), 141.64 (2C, C6。), 141.94 (2C, C60), 141.97 (2C, C6。), 142.03 (2C, C60) , 142.06 (2C, C6。), 142.54 (2C+2C, C60), 143.27 (2C, C60), 144.66 (2C, C6。), 144.71 (2C, C6。), 145.28 (2C,
C60), 145.36 (2C, C6。), 145.39 (2C+2C, C6。), 145.64 (2C, C6。), 145.88 C60), 146.18 (2C, C6。), 146.22 (2C, C6。), 146.30 (2C, C60) , 146.41 C60), 149.92 (2C, C6。), 147.35 (1C, C6。), 147.49 (1C, C6。), 154.05 C60), 157.86 (2C, C60);
APCI-HRMS (-): calcd for C69H13Si (M- H+) , 869.07865; found, 869.07425.
[実施例 8] C6。 (CH2 S i Me 2 ( 一 P r O) ) Hの製造
スキーム 5
スキーム 5に示すよ うに、 Me3SiCH2MgCl の代わりに Me2 ( - PrO) SiCH2MgCl (2.69 mL, 0.620 M, 1.67 瞧 ol)をフラーレンに対して 3当量用いたこと以外は 実施例 1 と同様の手順で、 フラーレン誘導体 C6。 (CH2 S i M e 2 ( 一 P r O) ) Hを合成した。 得られたフラーレン誘導体をシリカゲルカラムクロマトグ ラフィー (溶離液: 二硫化炭素 Zへキサン = 5 3) を用いて精製した(422mg, 単離収率 89%)。 得られたフラーレン誘導体 C6。 (CH2 S i Me 2 ( 一 P r O) ) Hについ て、 NMR, 13 C NMRおよび TO F法による AP C I —HRMSの測 定を行った。 結果を以下に示す。
'Η NMR (500 MHz, CDC1
3): δ 0.664 (s, 6Η, CH
2SiC〃
3), 1.36 (d, / = 6.10 Hz, 6H, CHCi¾) , 2.95 (s, 2H, CH
2) , 4.38 (m, / = 6.10, 1H, C^CH
3) , 6.82 (s, 1H: C
6QH);
13C NMR (125 MHz, THF- 4): δ 1.023 Si e
2), 26.38 (2C, CHCH
3), 38.49 (1C CH
2), 62.36 (1C C
6。H) 63.04 (XH
2), 66.72 (1C CHCH
3) , 136.10 (2C, C
6。), 137.55 (2C C
6。) 140.88 C
60), 141.03 (2C, C
6。), 142.45 (2C
: 60) 142.48 (2C, 。60 142.83 (2C
。60) 142. 99 (2C, 60) (2C o) 143.38 (2C+2C, C
60 144.14 (2C 。60) 145. 58 (2C,
。60) 145.67 (2C ◦60) Qo) 146. 22 (2C,
C6o). 146.23 (2C, 。60) 146.90 (2C, Ce i0 147.03 (2C+2C, 。60) 147. 04 (2C
。60) 147.07 (1C, 。60) 147.16 (2C C60 147.24 (2C, Qo) 148.20 (2C, 60) 148.39 (1C, Qo) 156.49 (2C C60 159.93 (2C C60)
APCI-HRMS (-) calcd for C66H150Si (M- H+) 851.08922 found, 851.08765.
[実施例 9] C6。 (CH3) Hの製造
スキーム 6 p
C60を 40.0 mg 1 2 -ジクロ口ベンゼンを 10 mL DMF を 0.129 mL および Me3SiCH2MgCl の代わりに MeMgBr (0.167 mL, 1.0 M, 0.167 ol)を用いた以外 は実施例 1 と同様の手順で、 C6。 (CH3) Hを合成した(18.7 mg, 単離収率 46%)。 得られた C6。 (CH3) Hについて、 NMR 13 C NMRおよび TO F法による APC I _HRMSの測定を行った。 結果を以下に示す。 lH NMR (500 MHz, CDC13/CS2) δ 3.26 (s 3Η CH3) 6.40 (s, 1H C6。H)
13C 匪 R (125 MHz, CDC13/CS2): δ 35.05 (1C, CH3), 60.12 (1C, C6。CH3) 61.30
(1C, C6。H), 135.20 (2C, C60) , 136.33 (2C, C6。), 140.07 (2C, C6。), 140.32 (2C, C60), 141.55 (2C, C6。), 141.56 (2C, C6。), 141.85 (2C, C60) , 141.90 (2C
。60) , 141.92 (2C, 。60), 142.06 (2C, 60), 142.44 (2C+2C, じ60), 143. .14 (2C,
。60), 144.51 (2C, 60), 144.57 (2C, 60) > 145. 26 (2C, 60), 145. 27 (2C,
。60), 145.33 (2C, 。60) » 145.39 (2C, 。60) ' 145. 71 (2C, 。60) ' 145. 77 (2C,
。60) > 146.06 (2C, 。60), (2C, 。60) > 146. 22 (2C, 〇60), 146.29 (2C,
。60) , 146.82 (2C, 60), 147.20 (1C, 。60) > 147. 32 (1C, 60) > 153. 46 (2C, 寸
。60) ' 156.84 (2C, 。60),
APCI-HRMS (―): calcd for C61H3 (M— H+) , 735.02348; found, 735.02325.
[実施例 1 0] C6。 (C6H4OCH3) Hの製造
スキーム 7
C60を 40.0 mg、 1, 2-ジクロロベンゼンを 10 mL、 Me3SiCH2MgCl の代わりに MeOC6H4MgBr (0.211 mL, 0.790 M, 0.167 mmol)および DMF の代わりにジメチノレ スルホキシド (DMS0) (118 μ L, 1.67 mraol)を用いた以外は実施例 1 と同様の 手順で合成を行った。 精製はシリカゲルカラムクロマトグラフィー (溶離液:二 硫化炭素 へキサン = 2 1) を用い、 C6。 (C6H4OCH3) Hを得た (24.5 mg, 単離収率 53 %)。 得られたフラーレン誘導体、 C6。 (C6H4OCH3) Hについて、 NM R、 13 C NMRおよび TOF法による AP C I— HRMSの測定を行った。
結果を以下に示す。
¾ NMR (400 MHz, CDC13/CS2): δ 3. 97 (s, 3H, CH3), 6. 71 (s, 1H, C6。H), 7. 26 (m, 2H, C6H4), 8. 34 (m, 2H, C6H4);
13C NMR (100 MHz, CDC13/CS2): δ 55. 21 (1C, CH3), 63. 77 ( 1C, C6。H), 67. 21 (1C, C60C) , 115. 13 (2C, C6H4), 128. 62 (2C, C6H4) , 135. 59 (2C, C6。), 136. 21 (2C, C6。), 140. 13 (2C, C60) , 140. 20 (2C, C60) , 140. 40 (1C, C6H4), 141. 48 (2C, C60), 1.41. 55 (2C, C60), 141. 86 (2C, C60) , 141. 92 (2C, C60) , 141. 94 (2C;
C60), 142. 21 (2C, C60) 142. 46 (2C, 60), 142. 47 (2C, 。60), (2C,
C60) , 144. 46 (2C, C60) 144. 55 (2C, 。60), 145. 28 (2C, C60), 145. 31 (2C,
C6。), 145. 39 (2C, C60) 145. 42 (2C, 。60), 145. 71 (2C, 。60), 145. 82 (2C,
C60), 146. 08 (2C, C60) 146. 10 (2C, Qo), 146. 25 (2C, ^6θ), 146. 30 (2C,
C60) , 146. 75 (2C, C60) 147. 17 (1C, 。60), 147. 40 (1C, Ceo), 152. 53 (2C,
C60), 154. 02 (2C, C6。), 159. 20 (1C, C6H4);
APCI-HRMS (―): calcd for C67H70 (M— H+) , 827. 05096; found, 827. 04969.
産業上の利用可能性
寸
c
本発明の活用法として、 例えば、 電子伝導材料、 半導体材料、 光機能材料、 生 理活性物質等を挙げることができる。