生物発光関連複素環構造を基盤とした新規蛍光色素の開発 ... - … · 2020. 2. 20. · 9,10-dihydro-1,4,5,8,9,10-hexaazaanthracene as one of my target compounds

生物発光関連複素環構造を基盤とした

新規蛍光色素の開発研究

八谷聡二郎

電気通信大学

2010年 3月

生物

発光

関連

複素

環構

造を

基盤

とし

た新

規蛍光

色素の開

発研

究

八谷

聡

二郎

二○一

○年



八谷聡二郎

電気通信大学大学院電気通信学研究科

博士（理学）の学位申請論文

2010年 3月



博士論文審査委員会

主査平野誉准教授

丹羽治樹教授

石田尚行教授

加固昌寛准教授

安井正憲准教授

著作権所有者

八谷聡二郎

２０１０年

Development of New Fluorescent Dyes Based on Bioluminescence-related Heterocycles

Sojiro Hachiya

Abstract

Fluorescent dyes are widely used in applications such as fluorescent sensors for live-cell imaging

and light-emitting components for organic light-emitting devices. Many fields depend on advances

in new fluorescent dyes. Fluorescent dyes based on bioluminescence are promising because of their

high-performance for light generation. Aminopyrazine is the core structure of the

bioluminescence-related compound ethioluciferamine, derived from the ostracod Cypridina, and

AF-350, derived from the jellyfish Aequorea. Aminopyrazines are also useful precursors for

preparing bioluminescent substrates and light-emitter compounds. In addition, Cypridina

oxyluciferin and coelenteramide are the light-emitter compounds for these bioluminescence

systems. These light-emitter compounds have an amidopyrazine core structure.

At first, I have attempted to prepare new fluorescent dyes by modification of an aminopyrazine

derivative and an amidopyrazine derivative. Although I tried to prepare

9,10-dihydro-1,4,5,8,9,10-hexaazaanthracene as one of my target compounds by

palladium-catalyzed C–N cross-coupling reactions using 3-bromoaminopyrazine. A fluorescent

nitrogen-rich heterocycle, bis(pyrazino[2',3':4,5]imidazole)-fused 1,2,5,6-tetrahydro-1,4,5,8,9,10-

hexaazaanthracene (BPI-HAA) was serendipitously generated. I describe herein the synthesis and

fundamental properties of the new heterocycle, BPI-HAA.

Next, I attempted to modify the chemical structure of amidopyrazine using the methodology for

preparing boron dipyrromethene (BODIPY). I then successfully prepared new boron-containing

fluorophores, difluoro[amidopyrazinato-O, N]boron (APB) derivatives, by the reactions of

amidopyrazines with BF3 in the presence of an organic base. In the thesis, I describe the synthesis,

structure, and fluorescence properties of these APB derivatives. Further, I found that APB

derivatives having an aryl group at C5 show fluorescent properties in the solid state. This finding

was correlated with the crystal structures.

In conclusion, I successfully prepared new fluorescent dyes, BPI-HAA and APB derivatives

using Pd-catalyzed C–N coupling reactions and reactions with BF3/base, respectively. Because

these fluorescent dyes have both fluorescent and electron-accepting characteristics, they will be

useful as a new fluorophore and as a new electron-carrier for biological and materials science.

生物発光関連複素環構造を基盤とした新規蛍光色素の開発研究

八谷聡二郎

和文概要

蛍光色素は生体内イメージングの蛍光プローブや有機ＥＬの発光材料として生物科学や材料科学など広い分野で利用されている。従って、新しい蛍光色素の開発は科学技術発展のための重要な研究課題である。著者は蛍光色素開発にあたり生物発光関連化合物に着目した。生物発光は効率良く光を生み出す分子システムであり、関連する複素環構造を化学修飾することで新たな蛍光色素の開発が可能であると考えた。本論文では、海洋発光生物ウミホタルの発光に関連するアミノピラジン及びアミドピラジン構造を基盤として新規蛍光色素の開発を目指した。その結果、ビス（ピラジノイミダゾ）ヘキサアザアントラセン誘導体及びアミノピラジナートボロン誘導体の合成に成功し、これらの分子構造や蛍光特性、電子構造についての分子基盤を明らかにした。

i

目次

第一章序論 1-1 有機蛍光色素 1 1-2 生物発光から新規蛍光材料の可能性 5 1-3 本研究の目的 8

第二章ビス（ピラジノイミダゾ）ヘキサアザアントラセンの開発

第一節序論 10

第二節合成 2-2-1 3-ブロモアミノピラジン誘導体の合成 12 2-2-2 パラジウム触媒を用いた C-N カップリング反応 13 2-2-3 パラジウム触媒を用いた C-N カップリング反応の条件検討 17 2-2-4 BPI-HAA、PI-HAA 誘導体の溶液中における安定性 20

第三節 X 線結晶構造解析 21

第四節分光学的性質の評価 2-4-1 BPI-HAA 誘導体の紫外可視吸収スペクトル及び蛍光スペクトル 25 2-4-2 PI-HAA 誘導体の紫外可視吸収スペクトル及び蛍光スペクトル 28 2-4-3 酸及び金属イオン添加による BPI-HAA 誘導体の紫外可視吸収スペクトルの変化 30

第五節酸化還元特性の評価 32

第六節量子化学計算による基本的性質の考察 2-6-1 BPI-HAA 骨格の構造の考察 36 2-6-2 BPI-HAA 骨格の芳香族性の考察 37 2-6-3 BPI-HAA、PIHAA の分光学、電気化学的性質の考察 38

第七節結語 39

ii

第三章アミノピラジナートボロン(APB)の開発

第一節序論 40

第二節合成 3-2-1 無置換 APB の合成 43 3-2-2 5-フェニル APB 誘導体の合成 44 3-2-3 8-フェニル APB 誘導体の合成 45

第三節Ｘ線結晶構造解析 3-3-1 無置換 APB のＸ線結晶構造解析 46 3-3-2 5-フェニル APB 誘導体のＸ線結晶構造解析 48

第四節分光学的性質の評価 3-4-1 5-フェニル APB 誘導体の分光学的性質 53 3-4-2 8-フェニル APB 誘導体の分光学的性質 60 3-4-3 5-フェニル APB 誘導体の固体状態における分光学的性質 64

第五節酸化還元特性の評価 66

第六節量子化学計算による基本的性質の考察 3-6-1 5-アリール APB 誘導体の分光学的性質の考察 70 3-6-2 8-アリール APB 誘導体の分光学的性質の考察 72

第七節結語 74

第四章結語 75

実験の部 76

参考文献 167

謝辞 169

1

第第第第一一一一章章章章序論序論序論序論

1-1 有機蛍光色素有機蛍光色素有機蛍光色素有機蛍光色素有機蛍光色素は生物科学や材料科学などの広い分野で利用されている 1)。例えば、材料科学の分野では、最近注目を集めている有機発光ダイオード（Organic Light Emitter

Diodes, OLEDs）の発光層に利用されている。OLEDs は従来の製品に比べ、高いコンストラスト比、広い視野角、軽くて薄いといった特徴が挙げられ、次世代のディスプレイとして期待されている。さらに電極にも伝導性ポリマーなどの有機材料を用いることで、折り曲げられるディスプレイといった今までの無機材料では持たせることのできなかった性能を持たせられる。Fig. 1-1 に OLEDs の一般的な構造を示した。OLEDs は電圧をかけることで、電子がカソード(cathode)から電子輸送層(electron transport layer)を通って発光層(emission layer)へ行き、正孔(hole)がアノード(anode)から正孔輸送層(hole

transport layer)を通って発光層へ行く。電子と正孔が発光層で電荷再結合 (charge

recombination)することで、発光層に存在する発光色素が発光する。OLEDs の発光層には、電子または正孔の移動度が高いホスト材料に少量の蛍光色素をゲスト材料として導入する方法が良く取られている。ゲスト材料には、高い蛍光量子収率を持ち、長期間使用に耐えうる耐久性、正孔輸送層と電子輸送層からのホールと電子を受け取ることのできる適切なイオン化ポテンシャルと電子親和力を持つことが望まれる 5)。Scheme1-3 にOLEDs の発光層に用いられている蛍光色素の例を示した。ペリレン(Perylene) は青、キナクリドン(quinacridone)は緑、ルブレン(Rubrene)は赤として発光層のゲスト分子に用いられている。また、トリス (8- ヒドロキシキノリン ) アルミニウム（Tris-(8-hydroxyquinoline)aluminum, Alq3）は電子輸送層と発光層を兼ねた色素としてよく用いられている。Alq3のように電子輸送層と発光層を兼ねることのできる蛍光色素であれば、膜生成工程が一段階減るため、コストの削減などが期待できる。しかしながら、輸送層と発光層を同時に満たす蛍光色素の報告は少ない。このように蛍光色素は材料科学の分野で重要な役割を担っている。

2

Fig. 1-1. Structure and emission mechanism of OLEDs.

Scheme 1-1. Fluorescence dye for OLEDs.

anode

cathode

h+h+

h+h+

h+h+

e-e-

e-e-

e-e-

hole

electron

light

organic layer

LUMO

HOMOemission layer

charge

recombination

electron transport

layer

holetransport

layer

Quinacridone

N

N

O

OR

R

Rubrene

Pelyrene

N

N

NO

O

O

Al

Alq3

3

生物科学の分野では、生体内での標識として用いられている蛍光プローブに蛍光色素が利用されている。蛍光プローブは今までわからなかった生体内の挙動を知ることができる有用なツールであり、アミノ酸残基の特異的な位置に反応することでその部位を染色するものから、イオンの有無によって蛍光がオンオフするイオンセンサーなど様々である 3)。蛍光プローブの構築方法としては、ある発色団に機能性部位を導入することで、用途に応じた機能を持たせる手法が多い。従って、蛍光プローブに用いる発色団には強い蛍光を示し、置換基変換によって機能性部位の導入、蛍光色の変化が容易に行える発色団が好ましい。Scheme 1-2 に蛍光プローブとして良く知られる蛍光色素を示した。1980 年代に FURA-2 がカルシウムイオンセンサーとして報告され、INDO-1 と共にイオンセンサーとして広く用いられてきた。FURA-2 はカルシウムイオンが配位することで蛍光励起波長が変化し、INDO-1 は蛍光スペクトルが変化する。近年は、ボロンジピロメタン（Boron-dipyrromethene, BODIPY）やシアニン（Cyanine）などの新しい蛍光色素がよく用いられている。BODIPY は緑色の強い蛍光性を示し、蛍光量子収率が 0.8 を超える誘導体が報告されている。BODIPY の特徴はその高い蛍光量子収率だけでなく、様々な置換基を導入しやすいことにある。イオンセンサー部位などを容易に導入できるため、様々な機能を持たせた蛍光プローブが報告されている 4)。特に有名なのは、東京大学の浦野博士らが癌細胞内の pH が他の細胞よりも低いことを利用して、BODIPY型pH イオンセンサープローブで癌細胞の可視化に成功した例である（Scheme 1-3）。このBODIPY 誘導体はジメチルアミノ基へのプロトンが付加の有無によって、蛍光性を制御することが可能である。プロトンが付加していない状態では、光励起した際に電子供与性を持つジメチルアミノフェニル基から電子求引性を持つ BODIPY へ電子移動が起こるため、エネルギーは電子移動に費やされ蛍光が消光する。一方、プロトンが付加した際には、ジメチルアミノフェニル基の電子供与性はなくなるため、電子移動は起こらずに BODIPY からの蛍光が観測される。この蛍光のオンオフから癌細胞の可視化に成功した。また、Cyanine はオレフィン鎖の長さを調節することで多用な蛍光色を容易に作れるため、マルチカラーモニタリングが行いやすい 5)。

4

Scheme 1-2. Fluorescent dyes are applied to fluorescent probe.

Scheme 1-3. BODIPY dyes having pH sensor functional.

以上のように様々な蛍光色素が各分野で利用されている。OLEDs はいくつか実用化されているが、コストや耐久性、発光効率といった様々な問題がいまだ解決していない。蛍光プローブにおいても、生体内で吸収されにくい長波長蛍光を示す発色団やある一部分のみ特異的に識別することができるプローブなどが望まれている。新規蛍光材料を開発し、材料科学や生物科学の分野に提供することで、これらの分野の問題解決の手助けをしていくことは重要なことである。従って、蛍光色素の開発はこれらの科学技術発展のための重要な研究課題である。

N+ NR R

Cyanine 3

N+ NB-

FF

R

R

R

R R

R

R

BODIPY

Electron

acceptor

Electron

donor

e-e-

No fluorescence Fluorescence

H+

N+ NB-

FF

HOOC COOH

N

N+ NB-

FF

HOOC COOH

H+

NRR RR

Electron

acceptor

excitationexcitationexcitationexcitation

e-

emission

e-e-

emission

O O

N(CH2COOK)2

CH3

N(CH2COOK)2

O

NO

Fura 2

O O

N(CH2COOK)2

CH3

N(CH2COOK)2

Indo 1

COOK

NH

COOK

5

1-2 生物発光生物発光生物発光生物発光からのからのからのからの新規蛍光材料新規蛍光材料新規蛍光材料新規蛍光材料のののの可能性可能性可能性可能性新規蛍光材料の開発に当たり、著者はウミホタルが持つ発光関連物質に着目した。生物発光はホタルやウミホタル、オワンクラゲなどの有名な発光生物が行っている自然界に存在する効率のよい発光系である。Scheme 1-4 にウミホタルの生物発光反応を示した。ウミホタル発光系は基質ウミホタルルシフェリン（Cypridina luciferin）が酵素ルシフェラーゼ（luciferase）存在下で酸素と反応することによってジオキセタノン中間体を経て、励起状態の発光体オキシルシフェリンが生成し、これが基底状態になる際に青色に発光する。その発光量子収率は 0.31 と高い 6)。ウミホタルルシフェリンは Scheme 1-5 に示すイミダゾピラジノン骨格を持っている。イミダゾピラジノン誘導体は生物発光基質としてだけでなく化学発光特性も示し、Scheme 1-5 に示した特異なπ系由来のソルバトクロミズムなど様々な性質が報告されている 7)。ウミホタルオキシルシフェリンは Scheme

1-5 に示すアミドピラジン骨格を持っている。5 位に電子供与性のπ共役置換基を持ったアミドピラジン誘導体は、各種溶媒中で蛍光量子収率が 0.3 ~ 0.4 と高い値を示すことが知られている。また、ピラジン環は電子受容性を持っており、一重項励起状態において電子供与基からアミドピラジン部への分子内電荷移動特性も知られている。ウミホタル発光系では、イミダゾピラジノン及びアミドピラジンを用いて、高効率の発光系を実現している。高効率発光系の発光体であるアミドピラジンを化学変換することで新規蛍光色素の開発が期待できる。また、オキシルシフェリンがルシフェラーゼによって加水分解されたアミノピラジンも新規蛍光色素の開発において興味深い化合物である 8)。アミノピラジンはそれ自体蛍光性を持ち、イミダゾピラジノン誘導体及びアミドピラジン誘導体の合成前駆体でもある。Scheme 1-6 に示すように、イミダゾピラジノンはアミノピラジンとグリオキサールとの縮合反応、アミドピラジンはアミノピラジンとカルボン酸誘導体との縮合反応によって合成される。これらの反応はアミノピラジンのアミノ基の反応性を利用している。また、アミノピラジンは Scheme 1-7 に示す反応経路で容易に 3 位と 5 位にアリール基が導入できるため、π系の拡張や機能性部位の導入が容易に行える。アミノピラジンのアミノ基の反応性を利用した縮合反応とアリール基の導入の容易さを組み合わせて用いれば、新規蛍光色素の開発が期待できる。

6

Scheme 1-4. Reaction mechanism of Cypridina bioluminescence.

Scheme 1-5. Structure of imidazopyrazinone and amidopyrazine.

NH

N N

O

HN NH

NH2NH

luciferase, O2

Cypridina luciferin

Cypridina oxyluciferin

N

N

HN NH

NH2NH

NH

O

*

Light

-CO2

N

N

HN NH

NH2NH

NH

OO

O

dioxetanone

N

N

HN NH

NH2NH

NH

O

N

N NH

R R

RO

amidopyrazine

NH

N N

O

R R

R

NH

N N

-O

R R

R

11 π

conjugated system

Imidazopyrazinone

10 π

conjugated system

7

Scheme 1-6 Synthesis of imidazopyrazinone and amidopyrazine from aminopyrazine.

Scheme 1-7. Synthesis of aminopyrazine derivatives.

NH

N N

O

R R

R

imidazopyrazine

N

N NH

R R

RO

amidopyrazine

N

N NH2

R R

aminopyrazine

R X

O

R

O

O

H

N

N

Br

NH2

N

N NH2

N

N NH2

R1Bromination transition metal

coupling

Bromination N

N

R1

NH2

N

N NH2

R1transition metal

couplingBr R2

12

34

5

6

8

1-3 本本本本研究研究研究研究のののの目的目的目的目的本研究では、前述のアミドピラジンとその合成前駆体アミノピラジンに着目し、これらに化学変換を行うことで、材料科学、生物科学への応用が期待できる電子受容性と蛍光性を持つ新規蛍光色素の開発を目指した。第二章では、生物発光基質の合成前駆体であるアミノピラジンに着目し、新規蛍光色素の開発を行った。近年、いくつかの含窒素アセン化合物がよい電子受容性と蛍光性を持つことが報告されている 9)。著者は、パラジウム触媒を用いた C-N カップリング反応10)によって 3-ブロモ-5-アリールアミノピラジン同士を縮合させることで、ジヒドロヘキサアザアントラセン(9,10-Dihydro-1,4,5,8,9,10 -hexaazaanthracene, DH-HAA）を経て、その酸化体のヘキサアザアントラセン(1,4,5,8,9,10-Hexaazaanthracene, HAA)といった含窒素アセン化合物の合成を試みた（Scheme 1-8）。HAA の詳しい物性は知られておらず、蛍光色素の開発という点だけでなく HAA の基本物性を知るという点でも HAA の合成は興味深い。実際に C-N カップリング反応を検討したところ、目的の HAAは得られず、HAA 骨格を含むピラジノイミダゾヘキサアザアントラセン誘導体(3,6,11-Tris(aryl)pyrazino[2’3’:4,5]imidazo[1,2-a]-1,2-dihydro-1,4,5,8,9,10-hexaazaanthracene,

PI-HAA) 及びビスピラジノイミダゾヘキサアザアントラセン誘導体(3,7,11,15-Tetrakis(aryl)pyrazino[2’3’:4,5]imidazo[1,2-a][1,2-h]-1,2,5,6-tetrahydro-1,4,5,8,9,10

-hexaazaanthracene ,BPI-HAA)が得られた（Scheme 1-9）。これらの化合物は今までに知られていない骨格を持っており非常に興味深いため、これらの分光学的性質及び電気化学的性質について調べ、蛍光色素材料として有用であるかを検討した。第三章では、アミドピラジンにホウ素を作用させることで、蛍光性を向上させたアミノピラジナートボロン(Difluoro-[amidopyrazinato-O,N]-boron, APB)誘導体の合成を行い、新規蛍光色素の開発を目指した。アミノピラジナートボロンはアミドピラジンがホウ素にピラジン環の 1 位の窒素とアミド基の酸素で配位した構造であり、アミドピラジンよりも蛍光性が向上することがすでに共同研究者の稲垣によって報告されている 11)（Scheme 1-10）。前述のようにアミドピラジンは 5 位に電子供与性のπ共役置換基を導入することで、分子内電荷移動性による蛍光性の制御が可能である。さらに BODIPYに代表されるホウ素錯体化合物も電子受容性をもっているため、APB においても分子内電荷移動性による蛍光性の制御が可能であると考えられる。そこで、5 位に各種パラ置換フェニル基を導入し、置換基効果によって APB の蛍光性がどのように変化するかを調べた。また、ホウ素が配位したことによるアミドピラジンの共役系の変化から、アミドピラジンでは蛍光が消失する 8 位においても共役系の拡張ができると考え、8 位に

9

パラ置換フェニル基を導入した APB 誘導体を合成し、5 位同様に置換基効果が蛍光性に与える影響を調べた。また、5-フェニル APB 誘導体は溶液中のみならず固体状態においても蛍光を示した。近年、固体蛍光を持つ化合物の報告例が多くなってきており、OLEDs や固体有機色素レーザーなどへの応用ができるのではないかと注目されている12)。そのため、APB の結晶構造と固体蛍光との相関についても考察した。これらの性質から APB が蛍光色素材料として有用であるかを検討した。

Scheme 1-7. Synthesis of DH-HAA and HAA from 3-bromo-5-arylaminopyrazines.

Scheme 1-8. Structure of PI-HAA and BPI-HAA

Scheme. 1-10 Synthesis of APB.

N

N NH

O R3

R1 N

N+ N

O R3

R1

B-F

F

R2 R2

12

34

5

6 7

8

12

34

5

6

Boron

cordinate

BF3·Et2O

N

N NH2

N

N Ar

H2NBrAr

Br

+

Pd

Base

Ligand

N

NHN

NH

Ar N

N Ar

[O]

N

N N

NAr N

N Ar

N

N

N

N

N

NN

Ar

Ar

NN

Ar

PI-HAA

N

N

N

N

N

NN

Ar

Ar

NN

Ar

N

N N

ArBPI-HAA

10

第二章第二章第二章第二章ビスビスビスビス（（（（ピラジノイミダゾピラジノイミダゾピラジノイミダゾピラジノイミダゾ））））ヘキサアザアントヘキサアザアントヘキサアザアントヘキサアザアント

ラセンラセンラセンラセンのののの開発開発開発開発

第一節第一節第一節第一節序論序論序論序論本章では、新規蛍光色素の開発に当たり、発光関連化合物アミノピラジンに着目した。第一章で述べたようにアミノピラジンはアミノ基の反応性を利用した縮合反応によって、発光基質イミダゾピラジノンや発光体アミドピラジンを合成することが可能である。著者は、アミノピラジンのアミノ基の反応性を利用して、別の縮合反応をアミノピラジンに適用することで新しい蛍光色素の開発が行えるのではないかと考えた。アミノピラジンから新規蛍光色素を開発するに当たり、含窒素アセン化合物に着目した。含窒素アセン化合物は、近年いくつかの報告がなされており、それらがよい電子受容性を持つことが報告されている(Scheme 2-1)9)。Scheme 2-2 のようにアミノピラジン同士を縮合させることで、ジヒドロヘキサアザアントラセン(9,10-Dihydro-1,4,5,8,9,10-hexaazaanthracene, DH-HAA)を経て、ヘキサアザアントラセン(1,4,5,8,9,10-Hexaazaanthracene, HAA)骨格を持つ含窒素アセン化合物の合成ができるのではないかと考えた。HAA はアントラセンに窒素を導入した化合物であり、電子受容性と蛍光性が期待できる。電子受容性を持つ蛍光色素は OLEDs の電荷輸送層と発光層の役割を同時にこなすことが可能であり、OLEDs の作成工程が減るためコスト削減などが期待できる。また、HAA 骨格は未だ詳しい物性が報告されておらず、材料としてだけでなく含窒素アセン型の化合物としての基本物性も興味深い。アミノピラジン同士を縮合させる方法として、近年目覚しい発展を遂げたパラジウム触媒を用いた C-N カップリング反応に着目した。パラジウムを用いた C-N カップリング反応は、1995 年に Hartwig らと Buchwald らがそれぞれ様々な置換基を持つブロモベンゼン誘導体と二級アミンとがカップリング反応を起こし、新たに C-N 結合が形成することを報告したのが始まりである。パラジウムを用いた C-N カップリング反応は、高収率で C-N 結合を形成する手法として今までに多くの報告がなされている 10)。アミノピラジンにおいても 3-ブロモアミノピラジンにパラジウム触媒を用いたカップリング反応を適用することによって、アミノピラジン同士が縮合した HAA骨格が構築できると考えた。本章では、パラジウム触媒を用いた C-N カップリング反応を 3-ブロモアミノピラジンに適用することで、HAA骨格を持つ新しい蛍光色素の開発を目指した。

11

Scheme 2-1. Recent study of hetero-rich acene compounds.

Scheme 2-2. Synthesis of DH-HAA and HAA from 3-bromoaminopyrazines.

N

N

N

N

N

N

N

N

Ar

Ar

N

N N

NHN

HN

NH

NH

Ar Ar

ArAr

Xylene, HNiBu2

O2, heat

N

N NH2

N

N

H2NBr

Br

+

Pd

Base

Ligand

N

NHN

NH

N

N

[O] N

N N

N N

N

DH-HAA

HAA

N N

N N

N

N

N NN

NO2

NH

N

Cl

N

NO2

NH

NX

X = F or Cl

EtOH, reflux, 5 h

EtOH, reflux, 5 h

SnCl2·2H2O

SnCl2·2H2O

12

第二節第二節第二節第二節合成合成合成合成

2-2-1 3-ブロモアミノピラジンブロモアミノピラジンブロモアミノピラジンブロモアミノピラジン誘導体誘導体誘導体誘導体のののの合成合成合成合成本論文では、パラジウム触媒を用いた C-N カップリング反応の原料として 3-ブロモアミノピラジンの5位に各種アリール基(Ar)を導入した3-ブロモ-5-アリールアミノピラジン誘導体 3a-g を用いた。Scheme 2-3 に 3-ブロモ-5-アリールアミノピラジン誘導体 3の合成経路を示した。導入したアリール基は基本骨格としてフェニル基を持ち、無置換の 3a、溶解度向上を期待してアルキル基を導入した 3b-d、電子求引基としてトリフルオロメタンを導入した 3e、電子供与基であるアルコキシ基を導入した 3f,g をそれぞれ選択した。出発物質として市販のアミノピラジンを用い、n-Bu4NBr3との反応で 5-ブロモアミノピラジン 1 を得た。1 と別途合成したアリールボロン酸またはアリールボロン酸エステルとで鈴木カップリング反応を行い、5-アリールアミノピラジン 2 を得、続くn-Bu4NBr3との反応で 2 の 3 位をブロモ化し、3-ブロモ-5-アリールアミノピラジン誘導体 3 を合成した。

Scheme 2-3 Synthesis of 3-bromoaminopyrazine derivatives.

N

N

Br

NH2

N

N NH2

N

N NH2

Ar

N

N NH2

Ar Br

t-Bu CF3

OCH3t-Bu

t-Bu OC10H21

a: Ar =

b: Ar =

c: Ar =

d: Ar =

e: Ar =

f: Ar =

g: Ar =

n-Bu4NBr3

pyridine

CHCl3

Ar, r.t.

n-Bu4NBr3

pyridine

CHCl3

Ar, r.t.

B(OR)2Ar

Pd(PPh3)4

2 M Na2CO3 aq.

1,4-dioxane

Ar, reflux

n-C6H13

n-C6H133

1 2

13

2-2-2 パラジウムパラジウムパラジウムパラジウム触媒触媒触媒触媒をををを用用用用いたいたいたいた C-Nカップリングカップリングカップリングカップリング反応反応反応反応まず無置換フェニル基である 3a を用いてパラジウム触媒を用いた C-N カップリング反応を検討した。反応条件はパラジウム触媒に酢酸パラジウムを 3 mol %、配位子にラセミ体の 2,2’- ビス ( ジフェニルホスフィノ )-1,1’- ビナフチル(2,2’-bis(diphenylphosphino)-1,1’-binapthyl, BINAP)を 4 mol %、塩基に炭酸セシウムを 1.4

eq.、溶媒にトルエンを用い、100 °C に加熱して行った(Scheme 2-4)。3a からは多様な生成物が得られたが、生成物の溶解度は低く単離は困難であった。同様に電子供与基、及び電子求引基を導入した 3e,f においても溶解度が低く、単離が困難であった。そのため、溶解度向上を行った 3b を用いて、同様の条件で反応を検討した。その結果、3b において反応生成物の一部の色素化合物 A-E の単離に成功した（Table 2-1）。FAB-MS測定から A－－－－E はすべて 3b の三量体以上の質量数であり、二量体の DH-HAA及び HAA ではないことがわかった。A-E の中で、主生成物として得られ、強い赤色蛍光を示した Cの FAB-MS及び 1H-NMR による構造推定と X線結晶構造解析による構造解析を行ったところ、ビスピラジノイミダゾヘキサアザアントラセン(pyrazino[2’3’:4,5]imidazo[1,2-a][1,2-h]-1,2,5,6-tetrahydro-1,4,5,8,9,10-hexaazaanthracene,

BPI-HAA)骨格を持つ 4b であることがわかった（Scheme 2-5）。3c,d でも同様の BPI-HAA骨格を持つ 4c,d が確認され、それぞれ 13%と 12%の収率で得た。

3f に比べて溶解度を向上させた 3g ではいくつかの生成物の単離に成功したものの、DH-HAA、HAA、BPI-HAA いずれの化合物も得られなかった。

Scheme 2-4 Pd catalyzed C-N coupling reaction of 3-bromoaminopyrazine derivatives.

N

N NH2

Ar Br

3

Pd(OAc)2

BINAPCs2CO3

toluene

100 °C

N

N

N

N

N

NN

N

NN

N N

Ar

Ar

Ar

Ar

t-Bu

t-Bu

t-Bu

b: Ar =

c: Ar =

d: Ar =

n-C6H13

n-C6H13

CF3

OCH3

OC10H21e: Ar =

f: Ar =

g: Ar =

a: Ar =

Various

dye

4

6%

13%

12%

14

Table 2-1. Synthesized products by C-N coupling reaction of 3b.

得られた 4b の構造決定を FAB-MS スペクトルと 1H-NMR スペクトルから行った。Fig.

2-1 に 4b の FAB-MS スペクトル、Fig. 2-2 に 4b の 1H-NMR スペクトルを示した。FAB-MSスペクトルから 4b の[M+H]+の質量数は 895.4 であることと同位体ピークのパターンからブロモ基は残っていないことがわかった。C-N カップリングによって、臭化水素が脱離することを考慮すると、3b四分子(分子量 1224.8)から臭化水素四分子(323.6)が脱離した化合物の分子量 901.2 に近いため、3b(分子量 306.2)の四量体であると推測される。ここからさらに三分子の水素が脱離することでちょうど分子量が合致する。後述の反応機構から考えると、求核性の C-N カップリング反応で一分子の水素が脱離し、酸化過程で二分子の水素が脱離すると考えられる。次に、4b の 1H-NMR スペクトルから考察すると、アミノピラジン由来のピークが 9.51 ppm、フェニル基のオルト位由来のピークが 9.16 ppm と 8.37 ppm、フェニル基のメタ位由来のピークが 7.76 ~ 7.69 ppm に観測された。ピーク比はそれぞれ 1:4:4 であった。さらに t-Bu 基由来のピークが 1.48 と 1.47に二本観測された。これらのスペクトル情報と四量体であることを合わせて考えると、4b は対称性を持つ化合物であることがわかった。4c、4d に関しても FAB-MS スペクトルと 1H-NMRスペクトルから 4bと同様のBPI-HAA骨格を持っていることを確認した。

Comp. color fluorescent yield (%) m / z (M+H) eq. of 3d used

A purple n. d. 0.4 977.4 4

B red n. d. 0.9 754.3 3

C red red 6 895.4 4

D green n. d. 2 1346.7 6

E purple n. d. 5 1121.5 5

N

N

N

N

N

NN

N

NN

N N

Ar

Ar

Ar

Ar

t-Bu

t-Bu

t-Bu

b: Ar =

c: Ar =

d: Ar =

n-C6H13

n-C6H13

4

N

N NH2

Ar Br

3

15

05010602(I-086-5) #3-31 RT: 0.10-1.05 AV: 29 NL: 2.24E6

T: + p FAB SRM ms2 [email protected] [ 9.99-1000.05]

100 200 300 400 500 600 700 800 900

m/z

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

70

75

80

85

90

95

100

Rela

tive A

bundance

895.43

880.51

839.24

809.30762.66472.04249.36 430.9718.42 621.83193.67160.55 674.34590.10385.02314.0176.60 977.48

Fig. 2-1. FAB-MS spectra of 4b.

4b

N

N

N

N

N

NN

N

NN

N Nt-Bu

t-Bu

t-Bu

t-Bu

16

Fig. 2-2. 1H-NMR spectrum of 4b.

4b

N

N

N

N

N

NN

N

NN

N Nt-Bu

t-Bu

t-Bu

t-Bu

17

2-2-3 パラジウムパラジウムパラジウムパラジウム触媒触媒触媒触媒をををを用用用用いたいたいたいた C-Nカップリングカップリングカップリングカップリング反応反応反応反応のののの条件検討条件検討条件検討条件検討次に、BPI-HAA の収率向上及び HAA 化合物を得るために、各種溶媒への溶解度が最も高かった 3c を用いて C-N カップリング反応条件の検討を行った。前述の反応条件では、原料である 3c の原料回収率が 50%であったことから、より C-N カップリング反応を進行させるために、反応時間及び触媒量を増加させた。なお配位子の量は触媒量の変化に合わせ、触媒と同モル量を用いた。Table 2-2 に検討した反応条件及び生成物と原料3c の有無をまとめた。まず反応時間を 72 時間へと増加させたが 3c は消費しきらず、4cの収率は低下した。パラジウム触媒の活性が失われていると考え、反応時間を 40 時間とし、触媒量を 3 mol% ~ 100 mol%まで変化させ、反応を検討した。ただし、40 時間経過前に 3c が確認できなくなった反応においては、その時点で反応を停止した。触媒を30 mol% まで増加させたとき、ピラジノイミダゾヘキサアザアントラセン(pyrazino[2’3’:4,5]imidazo[1,2-a]- 1,2-dihydro-1,4,5,8,9,10-hexaazaanthracene, PI-HAA)骨格を有する 5c が得られた。さらに触媒量を増やすと、主生成物は 5c となり、4c の生成が見られなくなった。これらの結果から、パラジウム触媒を増加させることで、より C-Nカップリング反応が進みやすくなり、四量体まで縮合する前に、3c が消費され、三量体である 4c が得られたのではないかと考えられる。

cat. (mol%.) time (h.) 4c (%) 5c (%) 3c

3 24 13 - +

3 72 7 - +

10 40 8 - +

30 40 + + +

50 20 - 22 -

100 20 - + -

Table 2-2 Study of C-N coupling reaction conditions

N

N

N

N

N

NN

NN

Ar

Ar

ArN

N

N

N

N

NN

N

NN

N N

Ar

Ar

Ar

Ar4

N

N NH2

Ar Br

3 5

t-Bu

t-Bu

c: Ar =

18

次に C-N カップリング反応機構を考察した。C-N カップリング反応による PI-HAA とBPI-HAA の生成は Scheme 2-5 に示したメカニズムで進むと考えられる。初めに 2 分子のブロモアミノピラジン 3 の分子間でパラジウム触媒による C-N カップリング反応が起こり、その後同一分子内に残ったアミノ基とブロモ基における C-N カップリング反応によって、DH-HAA が生成する。この DH-HAA が互変異性化し DH-HAA’となり、これにもう 1 分子の 3 とのパラジウム触媒による C-N カップリング反応と続く求核的な分子内環化により PI-HAA のトリヒドロ体（TH-PI-HAA）となる(Scheme 2-6)。このTH-PI-HAA の酸化によりピラジノイミダゾールが 1 つ縮環した PI-HAA となる。酸化が起こらず、DH-HAA から TH-PI-HAA と同様の反応が起こることで、BPI-HAA のテトラヒドロ体(TH-BPI-HAA)を経由して、ピラジノイミダゾールが 2 つ縮環した BPI-HAAが生成したと考えられる。また、TH-PI-HAA 体から PI-HAA及び TH-BPI-HAA 体からBPI-HAA が生成する際には酸化反応が進行しているが、酸化剤が何であるか現段階ではわかっていない。

Scheme 2-5. C-N coupling reaction mechanism.

N

N NH2 N

NH2NBr

Br

N

N

NH

HN

N

N

N

HN

NH

N

N

N

N

N

NH

HN

N

NHN

NN

Ar

Ar

Ar

Ar

Ar

Ar

Ar

Ar

Ar

N

N

NH

HN

N

NHN

NH

NN

N N

Ar

Ar

Ar

Ar

Oxidation

Oxidation

Pd C-N coupling and

nucleophilic C-N coupling

N

N NH2

BrAr

N

N

N

HN

NH

NHN

NN

Ar

Ar

Ar

Pd C-N coupling and

nucleophilic C-N coupling

N

N NH2

BrAr

Pd C-N

coupling x 2

N

N

N

N

N

NN

NN

Ar

Ar

Ar

N

N

N

N

N

NN

N

NN

N N

Ar

Ar

Ar

Ar

19

Scheme 2-6. Reaction mechanism of DH-HAA’ to TH-PI-HAA.

N

N

Ar

NH2

Br

N

HN

Ar

N

N NH

N Ar

Base N

N

Ar

N

N NH

N Ar

N

N

H2N

Ar

N

N

Ar

N-

N NH

N Ar+H2N

N

N

Ar

HN

N NH

N ArHN

Pd

DH-HAA'

TH-PI-HAA

Ar Ar

20

2-2-4 BPI-HAA、、、、PI-HAA誘導体誘導体誘導体誘導体のののの溶液中溶液中溶液中溶液中におけるにおけるにおけるにおける安定性安定性安定性安定性 5c は溶液中において複数の蛍光色素への分解が確認された。そのため、溶媒中における安定性を調べるため、クロロホルム、アセトニトリル、トルエン、ヘキサン、メタノールの各種溶媒の溶液において暗所及び明所で静置し、その溶液の色変化と薄層クロマトグラフィーの変化を調べ、その結果を Table 2-3 にまとめた。暗所では 1ヶ月静置したすべての溶媒において溶液の色及び薄層クロマトグラフィーのスポットに変化は見られなかった。それに対し、明所ではアセトニトリル以外の溶液中で溶液の色及び薄層クロマトグラフィーのスポットに変化が確認された。メタノール中では数時間で溶液が黄色から赤く変色し、薄層 TLC においても多数のスポットが確認された。クロロホルム中では一日で溶液が黄色から赤へ変色し、薄層 TLC においても 5c を含む３つのスポットが確認された。ヘキサン、トルエン中では一日で溶液が退色し、薄層 TLC のスポットは 5c を含む３つになっていた。以上のことからアセトニトリルのみ明所でも安定であり、、、、他の溶媒では光によって何らかの反応が起き、分解することがわかった。同様の実験を 4c についても行ったところ、4c はすべての溶液中において、明所にて1ヶ月静置しても変化はなく、安定な化合物であることがわかった。

Table 2-3. Stability of 5c in various solvents.

Place n-C6H14 toluene CHCl3 CH3CN CH3OH

dark stable stable stable stable stable

light 1 day 1 day 1 day stable 5 hour

N

N

N

N

N

NN

NN

Ar

Ar

ArN

N

N

N

N

NN

N

NN

N N

Ar

Ar

Ar

Ar4 5

t-Bu

t-Bu

c: Ar =

21

第三節第三節第三節第三節 X 線結晶構造解析線結晶構造解析線結晶構造解析線結晶構造解析 4 の構造は前節で推定したが、特に 1H-NMR で得られる情報が少ないため、その構造を完全に決定するには不十分であった。従って、X線結晶構造解析によって構造決定を行うこととした。4b-d をクロロホルムに溶解させた後、ヘキサンとの溶媒交換法により単結晶の作成を試みた。その結果、4c の単結晶の作成に成功した。X 線結晶構造解析によって得られた基礎データは Table 2-4 にまとめた。X線結晶構造解析の結果から4c の構造は、先述の構造決定で推定した構造で正しいことが確認された(Fig.2-3)。BPI-HAA 構造は平面で広いπ共役を形成し、中心対称性を持つ構造であることがわかった。Fig. 2-4 には水素を省略した 4c の結晶構造を示した。4c は face-to-top で結晶を形成しており、隙間に結晶溶媒であるクロロホルムが充填した形となっていた。Fig. 2-5 に4c の BPI-HAA 骨格、ピラジン、イミダゾールの結合長をそれぞれ示した 13)。4c のBPI-HAA 骨格のピラジン環部位とピラジンを比較すると、4c の C1-C8、C8-N6 結合の結合交替が強く現れていた。イミダゾール環とピラジン環の間にあるピラジン環(C1-N1-C6-C7-N6-C8)を見ると 7π電子系であり、この環の芳香族性が弱まって結合交替が強く出たのではないかと考えられる。また、BPIHAA骨格のイミダゾール環部位とイミダゾールを比較すると、ピラジン環と縮環している C1-N1 と C2-C5 はそれぞれ 1.405

Å と 1.406 Å となっており、イミダゾールよりもピラジンに近い結合長となっていた。また、3 位と 7 位の 3,5 ジ-t-ブチルフェニル基と BPI-HAA の二面角は 3 位で 38°、7位で 27°とねじれていた。これは、t-ブチル基同士の立体障害緩和のため、それぞれのフェニル基は BPI-HAA とねじれていることが確認された。それぞれの t-Bu 基の最も近い水素同士の距離は 2.78Åであり、水素のファンデルワールス半径は 1.20Åであるので、水素同士が接近しているため、立体障害によりフェニル基がねじれていることがわかった。

8

N

N

N

N

N

NN

N

NN

N N1

23

4

567

9

10 11

12

13 1415

16t-Bu

t-Bu

t-Bu

t-Bu

t-Bu

t-Bu

t-Bu

t-Bu

4c

22

Side view Top view

Fig. 2-3. Molecular Structure of 4c.

Fig. 2-4. Crystal Structure of 4c.

23

Table 2-4. Crystal data and structure refinement for 4c.

______________________________________________________________________

Empirical formula C76 H90 Cl12 N12

Formula weight 1597.00

Wavelength 0.71073 Å

Crystal system Monoclinic

Space group P 21/n

Unit cell dimensions a = 18.686(4) Å α= 90°.

b = 11.780(2) Å β= 104.581(5)°.

c = 19.540(3) Å γ = 90°.

Volume 4162.9(13) Å3

Z 2

Density (calculated) 1.274 Mg/m3

Absorption coefficient 0.447 mm-1

F(000) 1668

Crystal size 0.70 x 0.30 x 0.10 mm3

Theta range for data collection 3.14 to 27.48°.

Index ranges -24<=h<=24, -15<=k<=15, -25<=l<=24

Reflections collected 61786

Independent reflections 9422 [R(int) = 0.0869]

Absorption correction None

Completeness to theta = 27.48° 98.7 %

Refinement method Full-matrix least-squares on F2

Data / restraints / parameters 9422 / 0 / 470

Goodness-of-fit on F2 1.010

Final R indices [I>2sigma(I)] R1 = 0.0757, wR2 = 0.2119

R indices (all data) R1 = 0.1142, wR2 = 0.2316

Largest diff. peak and hole 1.426 and -0.739 e.Å-3

______________________________________________________________________

24

Fig. 2-5. Bond length of BPI-HAA, pyrazine, and imidazole rings.

1.349

1.326

1.378

1.358

1.369

N

HN 1.349

1.326

1.378

1.358

1.369

N

HN

N

N

N

N N

N N

R

R

1.322

1.353

1.428

1.341

1.380

1.334

1.349

1.379

1.406

1.3941.436 1.461

1.3251.381

1.322 1.405

1.346 N

N

N

N N

N N

R

R

1.322

1.353

1.428

1.341

1.380

1.334

1.349

1.379

1.406

1.3941.436 1.461

1.3251.381

1.322 1.405

1.346

1.339

1.403

N

N 1.339

1.403

N

NC1

C2

C3 C4

C5

C6

C7

C8

N1

N2 N3

N4

N5

N5

N6

25

第四節第四節第四節第四節分光学的性質分光学的性質分光学的性質分光学的性質のののの評価評価評価評価

2-4-1 BPI-HAA誘導体誘導体誘導体誘導体のののの分光学的性質分光学的性質分光学的性質分光学的性質のののの評価評価評価評価

BPI-HAA 誘導体 4b-d の分光学的性質を調べるため、各種溶媒中における紫外可視吸収スペクトル及び蛍光スペクトルの測定を行った。測定溶媒にはクロロホルム、シクロヘキサン、ジクロロメタン、アセトニトリル、メタノールを用いたが、4b と 4d はクロロホルム以外の溶媒への溶解度が低かったため、クロロホルムのみで測定を行った。Fig

2-6 に各種溶媒中における 4d の紫外可視吸収スペクトル及び蛍光スペクトル、Fig. 2-7に 4b-d のクロロホルム中における紫外可視吸収スペクトル及び蛍光スペクトルを示した。また、Table 2-5 に各種溶媒における 4b-d の極大吸収波長及びその波長でのモル吸光係数、蛍光極大波長と蛍光量子収率をそれぞれ示した。

4d の各種溶媒ごとのスペクトル変化を見ると、4d はクロロホルム中で最も長波長側に吸収が観測され、第一吸収帯の極大波長は 538 nm であった。一方、最も長波長吸収を示したアセトニトリル中の極大波長は 529 nm であり、その差は 9 nm であった。このことから紫外可視吸収スペクトルでは溶媒効果がほとんど影響せず、どの溶媒中においても赤色を示した。また、第一吸収帯において振動構造が観測された。第一吸収帯に見られた振動準位間の波数はクロロホルム中で 1294 cm-1であり、これはペリレンなどの芳香環に見られる骨格振動に類似している 14)。そのため、この振動構造は縮環した複素環である BPI-HAA骨格のものであると考えられる。同様の振動構造はすべての溶媒中で観測された。蛍光スペクトルにおいても紫外可視吸収スペクトル同様に、溶媒効果による極大波長の差は 11 nm と小さく、メタノールやアセトニトリルといった極性溶媒ではブロードとなっているが、すべての溶媒で振動構造が見られた。蛍光量子収率は 0.57

~ 0.74 とどの溶媒中でも高い値を示し、橙色から赤色を示した。BPI-HAA骨格は剛直で広いπ共役系を持ち、幅広い電子吸収と高い蛍光量子収率と橙から赤色の長波長に蛍光を持つ骨格であることがわかった。

N

N

N

N

N

NN

N

NN

N N

Ar

Ar

Ar

Ar

t-Bu

t-Bu

t-Bu

b: Ar =

c: Ar =

d: Ar =

n-C6H13

n-C6H13

4

26

次に 4b-d のクロロホルム中における紫外可視吸収スペクトルを比較すると、全ての化合物で類似した形のスペクトルが得られた。4b と 4d は 4c に比べ 10 nmほどの長波長シフトが見られ、極大波長は 550 nm付近であった。蛍光スペクトルにおいても同様の長波長シフトが見られた。4b と 4d の吸収波長の長波長シフトの要因は BPI-HAA骨格とフェニル基との間のねじれであると考えられる。X 線結晶構造解析から、4ｃｃｃｃは 3位、7 位、11 位、15 位にある 4 つのフェニル基が BPI-HAA骨格と共平面に近づくと、それぞれ 3 位と 7 位、11 位と 15 位のフェニル基上にある t-ブチル基同士の立体反発が大きくなる。このため 4c では溶液中でもフェニル基と主骨格の二面角が大きくなり、立体障害の小さい 4b と 4d に比べて共役系が短くなることから吸収は短波長になった。

Fig. 2-6. UV-visible absorption and fluorescence spectra of 4c in various solvents.

4

3

2

1

0

ε x 1

0-4

700600500400300

Wavelength (nm)

1.0

0.5

0.0

Inte

nsity

CH3OH

CH3CN

CHCl3 CH2Cl2 C6H12

N

N

N

N

N

NN

N

NN

N N

Ar

Ar

Ar

Ar

t-Bu

t-Bu

t-Bu

b: Ar =

c: Ar =

d: Ar =

n-C6H13

n-C6H13

4

UV FL

27

Fig. 2-7. UV-visible absorption and fluorescence spectra of 4b-d in CHCl3.

Table 2-5. Absorption and fluorescent maxima of 4b-d in various solvents.

Comp. Solvent λab / nm (ε / 104) λf / nm (Φf)

4b CHCl3 551 (3.93), 513 (4.16), 425 (4.09), 329 (4.24) 616, 571 (0.75)

CH3OH 532 (3.22), 497 (3.53), 412 (3.40), 320 (3.99) 601, 563 (0.58)

CH3CN 529 (3.32), 495 (3.66), 410 (3.41), 321 (4.39) 596, 560 (0.67)

CHCl3 538 (3.58), 503 (3.84), 420 (3.61), 323 (3.74) 603, 563 (0.71)

CH2Cl2 535 (3.50), 500 (3.81), 418 (3.60), 324 (3.88) 601, 561 (0.74)

4c

C6H12 533 (3.75), 497 (4.01), 415 (3.76), 323 (4.28) 591, 552 (0.57)

4d CHCl3 550 (3.55), 513 (3.77), 426 (3.95), 334 (3.92) 616, 570 (0.75)

N

N

N

N

N

NN

N

NN

N N

Ar

Ar

Ar

Ar

t-Bu

t-Bu

t-Bu

b: Ar =

c: Ar =

d: Ar =

n-C6H13

n-C6H13

4

UV FL

4

3

2

1

0

ε x 1

0-4

700600500400300

Wavelength (nm)

1.0

0.5

0.0

Inte

nsity

4b 4c 4d

28

2-4-2 PI-HAA誘導体誘導体誘導体誘導体のののの分光学的性質分光学的性質分光学的性質分光学的性質のののの評価評価評価評価合成した PI-HAA 誘導体 5c の分光学的性質を調べるため、各種溶媒中における紫外可視吸収スペクトルの測定を行った。測定溶媒としてクロロホルム、シクロヘキサン、ジクロロメタン、アセトニトリル、メタノールを用いた。なお、5c は光によって何らかの反応が起こるため、測定はすべて暗所にて行った。Fig. 2-8 にそれぞれ各種溶媒中における 5c の紫外可視吸収スペクトルと蛍光スペクトル、Table 2-6 に各種溶媒中における極大吸収波長及びその波長でのモル吸光係数、蛍光極大波長と蛍光量子収率を示した。紫外可視吸収スペクトルにおいて 5c はどの溶媒でも複数のピークを示した。このピークは BPI-HAA にも見られた振動構造である。第一電子吸収帯の極大波長はクロロホルム中で最も長波長吸収が見られ 495 nm であった。一方、最も短波長吸収が見られたシクロヘキサン中では 480 nm であり、その差は 15 nm と小さい値であった。これらのことから PI-HAA は BPI-HAA と同様に紫外可視吸収スペクトルにおける溶媒効果の影響が小さいことがわかった。一方、蛍光スペクトルでは、シクロヘキサン中のみ振動構造が見られた。メタノール中では他の溶媒と比べ蛍光極大が 50 nm の長波長シフトが観測され、励起状態では分極した性質が強くなることがわかった。蛍光量子収率は 0.09

~ 0.004 と低く、光反応や三重項励起状態への項間交差などの BPI-HAA では見られなかった励起状態の性質があると考えられる。

N

N

N

N

N

NN

NN

t-Bu

t-Bu

t-Bu

t-Bu

t-Bu

t-Bu

5c

29


Table 2-6 Absorption and fluorescent maxima of 5c in various solvents.

Solvent λab / nm (ε / 104) λf / nm (Φf)

CH3OH 490 (2.74), 460 (3.52), 425 (4.25), 328 (1.69) 610 (0.092)

CH3CN 480 (2.68), 445 (3.38), 418 (4.17), 329 (1.68) 573 (0.021)

CHCl3 495 (2.96), 466 (3.70), 433 (4.34), 331 (1.58) 556 (0.026)

CH2Cl2 490 (2.82), 463 (3.56), 428 (4.33), 330 (1.61) 561 (0.024)

C6H12 480 (2.69), 456 (3.52), 422 (4.66), 328 (1.69) 561 (0.004)

UV FL 5

4

3

2

1

0

ε x 1

0-4

800700600500400300

wavelength (nm)

1.0

0.5

0.0

Inte

nsity

CH3OH

CH3CN

CHCl3 CH2Cl2 C6H12

N

N

N

N

N

NN

NN

t-Bu

t-Bu

t-Bu

t-Bu

t-Bu

t-Bu

5c

30

2-4-3 酸及酸及酸及酸及びびびび金属金属金属金属イオンイオンイオンイオン添加添加添加添加によるによるによるによる BPI-HAA誘導体誘導体誘導体誘導体のののの分光学的性質分光学的性質分光学的性質分光学的性質のののの変化変化変化変化

BPI-HAA 骨格は多くの孤立電子対を窒素原子が持っている。そのため、含窒素複素環特有のプロトン化や金属錯形成が可能であると考えられる 15)。こういった含窒素芳香環の配位を利用して Alq3 などの蛍光色素が開発されており、これらの形成によって新たな蛍光色素となる可能がある。従って、BPI-HAA 誘導体 4c を用いて、酸及び金属イオン添加による紫外可視吸収スペクトルの変化を測定し、その性質を調べることとした。いずれの測定でも、4c の濃度を 1.0 x 10-5 M とした。酸添加による 4c の紫外可視吸収スペクトルの変化を調べるため、溶媒をクロロホルム、酸としてトリフルオロ酢酸(TFA)を用い、TFA の濃度を無添加、1.0 x 10-3 M、1.0 x 10-2

M、1.0 x 10-1 M と変化させて紫外可視吸収スペクトルを測定した。Fig. 2-9 に TFA添加による 4c の紫外可視吸収スペクトルの変化を示した。TFA が高濃度になるほど 330 nm付近の吸収が減少し、吸収スペクトルが全体的に長波長シフトし、スペクトルがブロードとなった。また、無添加、1.0 x 10-3 M、1.0 x 10-2 M において、350 nm と 525 nm付近に等吸収点が見られたことから、1.0 x 10-3 M から 1.0 x 10-2 M の酸濃度では一定のプロトン化体のみが生成していると考えられる。この 1.0 x 10-2 M の条件では吸収極大が 5

nm 程のみ長波長シフトしている。従って、プロトンは窒素の孤立電子対と結合し、π共役系に大きな影響を及ぼさないと考えられる。さらにTFAを高濃度にした1.0 x 10-1 Mにおいては 1.0 x 10-3 M、1.0 x 10-2 M との等吸収点が見られないことから、[5b+H]+からさらにプロトン化した[5b+2H]

2+が存在すること可能性がある。以上より、BPI-HAA は2 箇所以上の窒素原子においてプロトン化が起こり、一段階目のプロトン化はπ共役系にほとんど影響を及ぼさないことがわかった。

Fig. 2-9. UV-visible absorption spectra change of 4c by TFA in CHCl3.

t-Bu

t-Bu

c: Ar =

N

N

N

N

N

NN

N

NN

N N

Ar

Ar

Ar

Ar4

0.5

0.4

0.3

0.2

0.1

0.0

Ab

so

rba

nce

700600500400300

wavelength (nm)

none

TFA 10-3

M

TFA 10-2

M

TFA 10-1

M

31

次に金属イオン添加時の 4c の紫外可視吸収スペクトルの変化を調べるため、溶媒にアセトニトリルを用い、金属イオンとして Li+、Cu2+、Zn2+、Ag+を添加した。用いた金属イオンはすべてトリフルオロメタンスルホン酸塩を使用した。Fig. 2-10 に金属イオン添加時の 4c のスペクトル変化を示した。1.0 x 10-2 M の濃度の Ag+と Cu2+を添加したとき、わずかに長波長シフトしたスペクトルが見られた。酸を 1.0 x 10-2

M 添加した時と同様に、金属イオンは窒素の孤立電子対と結合し、π共役系に大きな影響を及ぼさないのではないかと考えられる。

Fig. 2-10. UV-visible absorption spectra change of 4c by Metal ions in CH3CN.

0.5

0.4

0.3

0.2

0.1

0.0

Ab

so

rba

nce

700600500400300

wavelength (nm)

none

Li+ 1.0x10

-4 M

Cu2+

1,0x10-2

M

Zn2+

1.0x10-2

M

Ag+ 1.0x10

-2 M

Ag+ 1.0x10

-4 M

t-Bu

t-Bu

c: Ar =N

N

N

N

N

NN

N

NN

N N

Ar

Ar

Ar

Ar4

32

第五節第五節第五節第五節酸化還元特性酸化還元特性酸化還元特性酸化還元特性のののの評価評価評価評価前述のように、BPI-HAA や PI-HAA のような含窒素芳香環は、窒素原子の電気陰性度の大きさから、良好な電子受容性が期待できる 16)。本節では BPIHAA 誘導体 4b-d 及び PI-HAA 誘導体 5c 及びの酸化還元特性を調べるために電気化学測定を行った。測定方法はサイクリックボルタンメトリー（CV）とスクウェアボルタンメトリー（SWV）を用い、測定溶媒としてジクロロメタン、支持電解質にテトラブチルアンモニウム過塩素酸塩、参照電極に Ag / AgCl 電極を用いた。また、基準電位として、溶媒にジクロロメタン、参照電極に Ag / AgCl 電極を用いて測定したフェロセン(Fc)の第 1 酸化電位を用いた。Fig 2-11 ~ 14 に CV及び SWV によって得られた I-V 曲線、Table 2-7 にそれぞれの還元電位と OLED の電子輸送層によく用いられる化合物 Alq3及び 2-(4-tert-ブチルフェニル)-5-(4-ビフェニリル)-1,3,4-オキサジアゾール（PBD）の還元電位を示した。4b-d,

5c のすべての化合物で+1.0 V vs Fc / Fc+までの範囲に酸化電位は観測されなかった。また、還元電位は-2.0 V vs Fc / Fc+の範囲内で第一及び第二還元電位が観測された。4b-d, 5cは第一還元の範囲内で電位を掃引した場合、可逆な波形を示した。第二還元電位まで電位を掃引した場合、5c は I-V 曲線は不可逆波を示したが、4b-d は第二還元電位まで電位を掃引した場合にもほぼ可逆な I-V 曲線が得られた。このことから 4b-d, 5c のラジカルアニオン種は安定であり、5b-d においてはジアニオン種も安定であることがわかった。このアニオン種の安定性は窒素の高い電気陰性度によるものと広いπ共役系による電子の非局在化によるものである。第一還元電位の-0.97 ~ -1.00 V vs Fc / Fc+という値はPBD(-1.47 V vs Fc / Fc+)17や Alq3(-2.30 V vs Fc / Fc+)18よりも高い電気受容性を持つことを示しており、PI-HAA、BPI-HAA 誘導体は良い電子受容性を持つことがわかった。

N

N

N

N

N

NN

N

NN

N N

Ar

Ar

Ar

Ar

t-Bu

t-Bu

t-Bu

b: Ar =

c: Ar =

d: Ar =

n-C6H13

n-C6H13

4

N

N

N

N

N

NN

NN

t-Bu

t-Bu

t-Bu

t-Bu

t-Bu

t-Bu

5c

33

Fig. 2-11. Cyclic voltammogram of 4b (A), Cyclic voltammogram of 4b

in first reduction potential area (B), and square wave voltammogram of 4b (C).

Fig. 2-12. Cyclic voltammogram of 4c (A), Cyclic voltammogram of 4c

in first reduction potential area (B), and square wave voltammogram of 4c (C).

2

1

0

-1

I (µ

A)

-1.2-1.0-0.8E [V] vs. Fc/Fc

+

4

2

0

I (µ

A)

-2.0-1.5-1.0-0.50.00.5E [V] vs. Fc/Fc

+

A B

C

5

4

3

2

1

I (µ

A)

-2.0-1.6-1.2-0.8

E (V) vs. Fc/Fc+

-4

-2

0

2

4I

(µA

)

-2.0-1.00.01.0E [V] vs. Fc/Fc

+

1

0

-1

I (µ

A)

-1.2-1.0-0.8-0.6

E [V] vs. Fc/Fc+

0.7

0.6

0.5

0.4

0.3

0.2

I (µ

A)

-2.0-1.6-1.2-0.8E [V] vs. Fc/Fc

+

A B

C

t-Bub: Ar =N

N

N

N

N

NN

N

NN

N N

Ar

Ar

Ar

Ar4

t-Bu

t-Bu

c: Ar =N

N

N

N

N

NN

N

NN

N N

Ar

Ar

Ar

Ar4

34

Fig. 2-13. Cyclic voltammogram of 4d (A), Cyclic voltammogram of 4d

in first reduction potential area (B), and square wave voltammogram of 4d (C).

Fig. 2-14. Cyclic voltammogram of 5c (A), Cyclic voltammogram of 5c

in first reduction potential area (B), and square wave voltammogram of 5c (C).

4

2

0

-2

-4

I (µ

A)

-2.0-1.00.01.0

E [V] vs. Fc/Fc+

1

0

-1

I (µ

A)

-1.2-1.0-0.8-0.6

E [V] vs. Fc/Fc+

3

2

1

I (µ

A)

-2.0-1.6-1.2-0.8

E [V] vs. Fc/Fc+

A B

C

d: Ar =

n-C6H13

n-C6H13

N

N

N

N

N

NN

N

NN

N N

Ar

Ar

Ar

Ar4

3

2

1

0

-1

-2

I (µ

A)

-2.0-1.00.01.0

E [V] vs Fc / Fc+

5

4

3

2

1

I (µ

A)

-2.0-1.6-1.2-0.8

E [V] vs Fc / Fc+

A 2

1

0

-1

I (µ

A)

-1.4-1.2-1.0-0.8-0.6

E [V] vs Fc / Fc+

B

C

N

N

N

N

N

NN

NN

Ar

Ar

Ar

t-Bu

t-Bu

c: Ar =

5

35

Table 2-7 Redox potential of 4b-d, 5c, PBD and Alq3.

Comp.

EOX

(V vs Fc/Fc+)

ERE1

(V vs Fc/Fc+)

ERE2

(V vs Fc/Fc+)

4b n. d. -1.00 -1.35

4c n. d. -1.00 -1.51

4d n. d. -0.97 -1.32

5c n. d. -0.97 -1.50

PBD n. d. -1.47 -

Alq3 0.73 -2.30 -

N

N

N

N

N

NN

N

NN

N N

Ar

Ar

Ar

Ar

t-Bu

t-Bu

t-Bu

b: Ar =

c: Ar =

d: Ar =

n-C6H13

n-C6H13

4

N

N

N

N

N

NN

NN

t-Bu

t-Bu

t-Bu

t-Bu

t-Bu

t-Bu

5c

NN

Ot-Bu

PBD

N

N

NO

O

O

Al

Alq3

36

第六節第六節第六節第六節量子化学計算量子化学計算量子化学計算量子化学計算によるによるによるによる基本的性質基本的性質基本的性質基本的性質のののの考察考察考察考察

2-6-1 BPI-HAA骨格骨格骨格骨格のののの構造構造構造構造のののの考察考察考察考察これまで測定した 4b-d の基本的性質をより詳しく評価するために、4b-d の量子化学計算を行った。計算プログラムには Gaussian 03 を用い、密度汎関数法（Density Functional

Theory, DFT）により最安定構造を決定した。この際、波動関数は B3LYP、基底関数は6-31G(d)を用いた 19-22)。以後、計算方法や関数を DFT-B3LYP/6-31G(d)のように表す。4b-dで量子化学計算を試みたが、計算結果は収束せず、最安定構造を求めることはできなかった。そこで、フェニル基上のアルキル基を省略することで化合物を簡略化した 4Phにて量子化学計算を行ったところ、最安定構造を求めることができた。計算によって求められた 4Ph の真空中の最安定構造を Fig. 2-15 に示した。BPI-HAA骨格はほぼ平面構造をとり、X 線結晶構造解析によって観測された 4c の BPI-HAA 骨格と類似した構造になっていた。また、フェニル基は BPI-HAA 骨格に対してそれぞれ、3、11 位が 3°、7、15 位が 17°の二面角をなしていた。この値は結晶中の 4c の角度よりも小さかった。前述の通り、4c においては 3 位と 15 位のフェニル基上の t-Bu 基が近接しており、その立体反発によってフェニル基が計算結果よりもねじれていると考えられる。

Fig. 2-15. Structure of 4Ph by DFT calculation at the B3LYP/6-31G(d) level.

side view top view

8

N

N

N

N

N

NN

N

NN

N N

Ph

Ph

Ph

Ph

1

23

4

567

9

10 11

12

13 1415

16

37

2-6-2 BPI-HAA骨格骨格骨格骨格のののの芳香族性芳香族性芳香族性芳香族性のののの考察考察考察考察前述の X 線結晶構造解析から BPI-HAA 骨格の一部は芳香族性が弱いため結合交替が強く現れていると考えられた。このことを考察するために、BPI-HAA の環ごとの NICS（Nucleus-Independent Chemical Shift）値 23)をそれぞれ計算し、芳香族性の考察を行った。NICS 値とは、芳香族性を調べたい環の中心に、数学的な点を置き、その点の化学シフトを計算し、計算された化学シフトの正負を入れ替えた値である。これは環電流効果によって環の中心が、芳香族性なら遮蔽、反芳香族性なら反遮蔽されることを利用している。そのため、NICS 値が負の値、すなわち化学シフトが正の値ならば環が芳香族性を持つことがわかる。NICS 値の計算は、BPI-HAA 骨格の性質のみを知りたいため、置換基を持たない 4H で行い、計算方法は B3LYP/6-31G(d)で構造最適化を行い。GIAO-B3LYP/6-31+G(d)によって化学シフトを求めた。Fig. 2-16 に計算で求めた NICS 値を示した。BPI-HAA 骨格を形成しているそれぞれの環と対応する含窒素芳香環とを比較すると、環 A、Dはそれぞれ-8.4と-7.6とピラジン環の-5.3よりも大きく、環 Cは-13.5とイミダゾールの-13.1に近い値であった 22)。環 Bのみ-1.3と小さい値であり、環 Bを形成する C-C結合及び C-N 結合の結合交替が他の結合に比べ強く出ていたのは、芳香族性が弱いためであったことがわかった。

Fig. 2-16 NICS value of 4H.

−−−−7.6

−−−−13.5

−−−−1.3−−−−8.4N

N N

NNN

NN

N N

N N

A BB

C

C

D

D

38

2-6-3 BPI-HAA、、、、PI-HAAのののの分光学分光学分光学分光学、、、、電気化学的性質電気化学的性質電気化学的性質電気化学的性質のののの考察考察考察考察前述と同様の方法で 4Ph、5Ph の最安定構造を求め、時間依存密度汎関数法（Time

dependent-DFT, TD-DFT）を用いて、4Ph、5Ph の励起エネルギーの計算を行い、分光学的、電気化学的性質の評価を行った。波動関数、基底関数は構造決定と同様にB3LYP/6-31G(d)を用いた。結果を Table 2-8 にまとめた。計算結果から、4Ph の最低励起エネルギーは 540 nm と計算され、シクロヘキサン中における 4c の第一吸収帯の極大波長 533 nm に近い値であった。5Ph の最低励起エネルギーは 483 nm と計算され、シクロヘキサン中における 5c の第一吸収帯の極大波長 480 nm に近い値であった。また、4Phと 5Ph の LUMO の値が近く、化合物の還元電位にほとんど差がなかったことと一致していた。

Table 2-8 Excitation energy (Eex) and oscillator strength (f) of 4Ph and 5Ph.

Comp. transition Eex (eV) λex (nm) f HOMO (eV) LUMO (eV)

4Ph S0 → S1 2.30 540 0.60 -5.97 -3.35

5Ph S0 → S2 2.57 480 0.37 -6.18 -3.29

39

第七節第七節第七節第七節結語結語結語結語本章では、新規蛍光色素の開発に当たり、生物発光関連化合物アミノピラジンに着目し、3-ブロモ-5-アリールアミノピラジンにパラジウム触媒を用いた C-N カップリング反応を適用することで HAA 誘導体の合成を目指した。その結果、目的の HAA 誘導体ではなく、HAA 骨格を含む、BPI-HAA 誘導体及び PI-HAA 誘導体の合成することができた。分光学測定から BPI-HAA は赤から黄色の蛍光を示し、その蛍光量子収率は 0.7を超える高い値であることがわかった。また、電気化学測定から BPI-HAA と PI-HAAは共によく OLED の電子輸送層に用いられている Alq3や PBD などに比べ、高い電子受容性を持っていることがわかった。BPI-HAA は高い蛍光性と電子受容性を持つ新規な蛍光材料で、OLEDs の電子輸送層兼発光層としての材料に使えるのではないかと期待される。応用への問題点としては、パラジウム触媒による C-N カップリング反応の改良による収量の向上、デバイス化した際の電子移動度や発光効率の測定といった性能評価が必要である。本研究では、まだ解決するべき問題は残っているが、材料科学に向けた新規蛍光材料として、BPI-HAA 化合物を提供できたといえる。

40

第三章第三章第三章第三章アアアアミドピラジナートボロンミドピラジナートボロンミドピラジナートボロンミドピラジナートボロンのののの開発開発開発開発

第一節第一節第一節第一節序論序論序論序論本章では、新規蛍光色素の開発に当たり、生物発光体アミドピラジンに着目して研究を行った。第一章で述べたように、アミドピラジンは蛍光性及び電子受容性を持っており、電子供与性のπ共役置換基を導入することで、分子内電荷移動性を示す。この分子内電荷移動性をうまく利用することで蛍光性の制御が可能である。さらにアミドピラジンはアミノピラジンからアミド化することで合成される。アミド化する際に、縮合させるカルボン酸誘導体を変更することで、アミド基の変換を行うことが可能である。アミノピラジンは Scheme 3-1 に示すように 3 位と 5 位が段階的かつ容易にブロモ化できるため、鈴木カップリングなどの各種遷移金属カップリング等で様々な置換基を導入することができる。これらのことからアミドピラジンは各部位への置換基導入が容易に行え、用途に応じて置換基効果による蛍光性の制御や様々な機能性部位を導入することが可能である。従ってアミドピラジンは蛍光プローブなどの蛍光色素材料の発色団として期待できる。しかしながら、アミドピラジン誘導体の蛍光量子収率は、比較的蛍光性の高い電子供与基を導入した誘導体でも 0.3～0.4、電子供与基のないものでは 0.1 以下であり、蛍光材料として用いるにはより高い蛍光性を持つことが望ましい。本章では、アミドピラジンの蛍光性を向上することで、蛍光性の制御が可能な蛍光色素の開発を目指した。

Scheme 3-1. Synthesis of amidopyrazines.

N

N

Br

NH2

N

N NH2

N

N NH2

R1

N

N NH

O R3

R1

R3

O

Cl

Bromination

Amidation

transition metal

coupling

Bromination

N

N

R1

NH2

N

N NH2

R1transition metal

coupling

Br R2

R2

41

私は、アミドピラジンの蛍光性増大の手法としてホウ素を配位させることに着目した。ホウ素錯体化合物は第一章で述べた BODIPY を筆頭に様々な蛍光性の化合物が報告されている(Scheme 3-2)。BODIPY 骨格は緑色の強い蛍光を示し、その蛍光量子収率は 0.8を超えるものも報告されている。さらに様々な置換基を導入できるため、金属キレート機能を持つ誘導体や pHセンサー機能を持つ誘導体などが蛍光プローブとして報告されている。また、2,6-ビスジヒドロフェニルホウ素錯体(2,6-Bis(dihydroxyphenyl)pyridine

boron complex, DPPYBF)やジケトンホウ素錯体(diketone boron complex)といった溶液状態のみならず固体状態にも蛍光を持つホウ素錯体化合物の報告例もある。これらの固体蛍光色素は固体状態の発光素子である OLEDs や固体色素レーザーなどへの応用が期待されている 24)。これらホウ素錯体の蛍光性の高さは、ホウ素へ配位することによって自由に回転できた結合が固定され、励起状態から基底状態への振動緩和が減少し、蛍光量子収率が増大するためであると考えられる。以上のようにホウ素錯体化合物は蛍光材料の発色団として様々な分野での応用がなされており、ホウ素錯体の形成はアミドピラジンの蛍光性増大に有効であると考えられる。

Scheme 3-2. Boron complex compounds having fluorescence properties.

N N+

B-

F F

N+

O OB-

F

BODIPY DPPYBF Diketone boron complex

R

O+

R

OB-

F F

42

Scheme 3-3 に示すように、アミドピラジンはピラジン環の 1 位の窒素及びアミド基のカルボニル酸素が配位することで、他のホウ素錯体化合物と同様にホウ素を含む 6員環構造をとりうる。このような形でホウ素に配位すれば、アミド基が固定化されることにより蛍光量子収率の増大が期待される。さらに、アミドピラジン骨格のπ共役系が変化し、アミドピラジンでは行えなかったアミド基でのπ共役系拡張の可能性も期待される。アミド基でのπ系拡張が可能になれば、蛍光性の制御が 3 位や 5 位だけでなくアミド基でも行えるようになる。また、アミド基の酸素と含窒素芳香環の窒素でホウ素錯体を形成した例はなく、新しいホウ素錯体形成といった点でも興味深い化合物である。私は、アミドピラジンの蛍光量子収率の増大とπ共役拡張性の向上の二点を期待して、新しいホウ素錯体化合物 APB の合成を行い、さらに 5 位及び 8 位にパラ置換フェニル基を導入することで APB の蛍光性の制御を目指した。蛍光性の制御が可能ならば、センサー部位を導入することで蛍光のオンオフによるセンサー機能を有する蛍光材料となりうる。

Scheme 3-3. Synthesis of APB from amidopyrazine.

N

N NH

O R3

R1 N

N+ N

O R3

R1

B-F

F

R2 R2

12

34

5

6 7

8

12

34

5

6

Boron

cordinate

BF3·Et2O

43

第二節第二節第二節第二節合成合成合成合成

3-2-1 無置換無置換無置換無置換 APBのののの合成合成合成合成まず、APB 骨格が構築可能であるか及び蛍光性の増大を確認するため、単純なアミドピラジンとしてアセチルアミドピラジン 6a を用いて APB7a の合成を試みた。合成方法は BODIPY と同様の反応条件で、溶媒をジクロロメタンとし、ジイソプロピルエチルアミン(DIPEA)存在下、三フッ化ホウ素を作用させた(Scheme 3-4)。反応は進行したが目的物である 7a は得られなかった。次に、アミド基をアセチル基からピバロイル基に変更したピバルアミドピラジン 6b で同様の反応を行った結果、7b を収率 83%で得た。後述のベンズアミドピラジンからもホウ素錯体が得られることから、アミド基のα位に脱離能を有する水素が存在すると脱離反応が進行し、目的物が得られないのではないかと考えられる。なおこれらの合成及び分光学的性質に関しては、すでに共同研究者の稲垣によって報告されており、アミドピラジン 6b では 0.01 以下の蛍光量子収率が 0.1 まで増大することが確認されている 11)。

Scheme 3-4. Synthesis of simple APB.

N

N NH2

N

N NH

O R

R

O

Cl

CH2Cl2

Ar, r.t.

DIPEA

BF3•Et2O

N

N+ N

O RB-

F

F

a:

R = t-Bu

R = CH3

b:

a:

R = t-Bu

R = CH3

b:

76

12

34

5

6 7

8

44

3-2-2 5-フェニルフェニルフェニルフェニル APB誘導体誘導体誘導体誘導体のののの合成合成合成合成次にアミドピラジンの持つ分子内電荷移動性による蛍光性制御が APB でも可能であるかの検証を行うため、5 位にパラ置換フェニル基を導入した APB8a-e の合成を行った(Scheme 3-6)。本論文第二章第二節の合成と同様の経路でパラ置換フェニルアミノピラジン 12 を得た。パラ置換フェニル基の置換基は無置換フェニル基(8c)を基準とし、電子求引基であるシアノ基(8a)及びクロロ基(8b)、電子供与基であるメトキシ基(8d)及びジメチルアミノ基(8e)を選んだ。合成した 12 とピバロイル酸塩化物との縮合によってピバルアミドピラジン 10を合成し、前述の 7bと同様の反応条件で三フッ化ホウ素を作用させ、8a-e を得た。

Scheme 3-5. Synthesis of 5-PhAPB derivatives.

N

N

Br

NH2

N

N NH2

N

N NH2n-Bu4NBr3

pyridine

CHCl3Ar, r.t.

B(OH)2

Pd(PPh3)4

2 M Na2CO3 aq.

1,4-dioxane

Ar, r.t.

N

N NH

O t-Bu

t-Bu

O

Cl

pyridine

CH2Cl2

Ar, r.t.

R

R

R

CH2Cl2Ar, r.t.

DIPEA

BF3•Et2O

N

N+ N

O t-BuB-

F

F

R

c: R = H

R = OCH3d:

R = NH2e:

R = CNa:

R = Clb:

810

121

c: R = H

R = OCH3d:

R = NH2e:

R = CNa:

R = Clb:

31%

27%

64%

59%

71%

45

3-2-3 8-フェニルフェニルフェニルフェニル APB誘導体誘導体誘導体誘導体のののの合成合成合成合成次に 8 位におけるπ共役系の拡張の可能性を調べるため、8 位にパラ置換フェニル基を導入した APB9a-c の合成を行った(Scheme 3-6)。市販のアミノピラジンとパラ置換塩化ベンゾイルとの縮合によってベンゾイルアミドピラジン 11 を合成し、前述の 7b と同様の反応条件で三フッ化ホウ素を作用させ、9a-c を得た。

Scheme 3-6. Synthesis of 8-PhAPB derivatives.

N

N NH2

N

N NH

O

R1

O

Cl

CH2Cl2

Ar, r.t.

DIPEA

BF3•Et2O

N

N+ N

OB-

F

F

RR

a: R = CN

R = Hb:

R = OCH3c:

911

a: R = CN

R = Hb:

R = OCH3c:

52%

56%

73%

46

第三節第三節第三節第三節 APB 誘導体誘導体誘導体誘導体のののの X 線結晶構造解析線結晶構造解析線結晶構造解析線結晶構造解析

3-3-1 無置換無置換無置換無置換 APBのののの X線結晶構造解析線結晶構造解析線結晶構造解析線結晶構造解析今までに例のないホウ素錯体化合物であるため、その構造を詳しく解析するために7b の単結晶を再結晶法により作成し、X 線による結晶構造解析を行った。単結晶は加熱することでヘキサン中に 7b を完全に溶解した後、ゆっくりと室温まで冷却することで作成した。結晶構造解析の結果から、APB はピラジン環の 1 位の窒素及びアミド基の酸素でホウ素に配位した構造であることが確認された(Figure 3-1)。Table3-1 に X 線結晶構造解析によって得られた基本データ、Fig.3-2 に 7b の結晶構造を載せた。B-N 結合及びB-O結合の結合長はそれぞれ 1.456 Å、1.581 Åであった。ホウ素錯体であるBODIPYの B-N 結合の結合長 1.54 Å やジケトンホウ素錯体化合物の B-O 結合の結合長 1.48Å と比較すると B-O 結合が短く、B-O 結合性がより強い錯体であることがわかった。また、sp3混成軌道を取っているホウ素を含む 6員環構造は若干ゆがんでいた。

Side view Top view

Fig. 3-1. Molecular Structure of 7b.

Fig. 3-2. Crystal Structure of 7b.

47

Table 3-1. Crystal data and structure refinement for 7b.

________________________________________________________________________________

Empirical formula C9 H12 B F2 N3 O


Temperature 90 K


Crystal system Tetragonal

Space group I 41/a


b = 16.380(2) Å β= 90°.

c = 16.240(3) Å γ = 90°.

Volume 4357.3(11) Å3

Z 16



F(000) 1888



Index ranges -22<=h<=23, -23<=k<=23, -23<=l<=23




Absorption correction Semi-empirical from equivalents

Max. and min. transmission 0.9704 and 0.8533







________________________________________________________________________________

N

N+ N

OB-

F

F

7b

48

3-2-2 5-フェニルフェニルフェニルフェニル APB誘導体誘導体誘導体誘導体のののの X線結晶構造解析線結晶構造解析線結晶構造解析線結晶構造解析

8a-e は固体蛍光性を示したので、それらの考察を行うため、8a-e の X 線結晶構造解析を行った。8a-e の固体蛍光については後述の第四節で述べる。再結晶法、溶媒交換法により、8a-e の単結晶作成を試みたところ、8a,c,d の単結晶の作成に成功した。8c は再結晶法により、加熱することでヘキサン中に溶解した後、冷却することで単結晶を作成した。8a と 8d は溶媒交換法で、良溶媒にクロロホルム、貧溶媒にヘキサンを用いて室温で１ヶ月かけて徐々に溶媒交換を行い、単結晶を作成した。

Fig. 3-3 ~ 5 にそれぞれ 8a,c,d の結晶構造、Table 3-2 ~ 4 に解析データを載せた。8a,c,dの結晶構造はすべて BF2及び t-Bu 基の立体反発が少なくなるように APB 骨格とフェニル基がそれぞれ重なる形で face-to-face に配置したパッキング構造であった。最近接の8a,c,d のπ-π平面間距離はそれぞれ 3.33、3.39、3.51Å であった。8d のみπ-π平面は平行ではなくその角度は 3º であった。π-π平面間の距離は一般的な芳香環によるπ-π平面間の距離 3.4Å とほぼ同程度であり、ファンデルワールス力によるπ-πスタッキングを形成していることがわかった。

Fig. 3-3. Crystal Structure of 8a.

N

N+ N

O t-BuB-

F

F

NC8a

49

Fig. 3-4. Crystal Structure of 8c.

Fig. 3-5. Crystal Structure of 8d.

N

N+ N

O t-BuB-

F

F

8c

N

N+ N

O t-BuB-

F

F

H3CO8d

50

Table 3-2. Crystal data and structure refinement for 8a.

________________________________________________________________________________



Temperature 90 K



Space group P 21/c


b = 9.383(2) Å β= 93.183(5)°.

c = 21.415(5) Å γ = 90°.

Volume 1577.4(7) Å3

Z 4



F(000) 680



Index ranges -11<=h<=11, -12<=k<=13, -30<=l<=30




Absorption correction Numerical








________________________________________________________________________________

N

N+ N

O t-BuB-

F

F

NC8a

51

Table 3-3. Crystal data and structure refinement for 8c.

________________________________________________________________________________



Temperature 90 K


Crystal system Orthorhombic

Space group P n m a


b = 6.7889(10) Å β= 90°.

c = 15.447(2) Å γ = 90°.

Volume 1425.8(4) Å3

Z 4



F(000) 632



Index ranges -19<=h<=19, -9<=k<=9, -21<=l<=21












________________________________________________________________________________

N

N+ N

O t-BuB-

F

F

8c

52

Table 3-5. Crystal data and structure refinement for 8d.

________________________________________________________________________________

Empirical formula C16 H18 B F2 N3 O2


Temperature 90 K



Space group P 21/c


b = 11.7519(14) Å β= 90.970(2)°.

c = 35.525(4) Å γ = 90°.

Volume 3189.5(7) Å3

Z 8



F(000) 1392



Index ranges -12<=h<=12, -19<=k<=19, -59<=l<=58












______________________________________________________________________

N

N+ N

O t-BuB-

F

F

H3CO8d

53

第四節第四節第四節第四節 APB 誘導体誘導体誘導体誘導体のののの分光学的性質分光学的性質分光学的性質分光学的性質のののの評価評価評価評価

3-4-1 5-フェニルフェニルフェニルフェニル APB誘導体誘導体誘導体誘導体のののの分光学的性質分光学的性質分光学的性質分光学的性質

5 位における置換基効果が APB の分光学的性質にどのような影響を与えるか考察するため、5-フェニル APB 誘導体 8a-e の紫外可視吸収スペクトル及び蛍光スペクトルを測定した。測定溶媒として 8a-c はアセトニトリル、クロロホルム、シクロヘキサンを用いた。8d,e では分子内電荷移動の可能性を考慮してより詳しく溶媒効果を確認するため、上記三種にアセトン、1,4-ジオキサン、トルエンを加えた六種の溶媒で分光測定を行った。Fig. 3-6 に 8a-e のクロロホルム中の紫外可視吸収と蛍光スペクトルを、Fig. 3-7

~ 3-11 に各種溶媒中の 8a-e の紫外可視吸収、蛍光スペクトルを示した。また、Table 3-5に紫外可視吸収および蛍光スペクトルの極大値と蛍光量子収率をまとめた。

Fig 3-6 からわかるように置換フェニル基を持つ 8c と電子求引基を持つ 8a,b の紫外可視吸収スペクトル及び蛍光スペクトルは類似していた。また、蛍光量子収率もすべて0.2 程度であった。このことから電子求引基による置換基効果の影響はほとんどないことが確認できた。一方、電子供与基を持つ 8d,e では、紫外可視吸収スペクトル及び蛍光スペクトルにおいて 8c よりも長波長シフトしたスペクトルが観測された。特に、8eにおいては第一吸収帯で電子移動に由来すると考えられる吸収帯が見られ、他の誘導体に比べて大きなストークスシフトを持ち、蛍光量子収率は 0.08 と低かった。次に、それぞれの誘導体の各種溶媒中における紫外可視吸収スペクトル及び蛍光スペクトルを見ると、8a,b,c の紫外可視吸収スペクトル及び蛍光スペクトルはソルバトクロミズムがあまり見られなかった。一方、8d,e でははっきりとしたソルバトクロミズムが見られ、電子供与性のより高い置換基を持つ 8e ではアセトニトリルやアセトンといった極性溶媒中で蛍光の消失が確認された。これらの結果から、8d,e では分子内電荷移動性を持つことが示唆された。

N

N+ N

O t-BuB-

F

F

R8

c: R = H

R = OCH3d:

R = NH2e:

R = CNa:

R = Clb:

54

Fig. 3-6. UV-visible absorption and fluorescence spectra of 8a-e in CHCl3.

Fig. 3-7. UV-visible absorption and fluorescence spectra of 8a in various solvents.

N

N+ N

O t-BuB-

F

F

R8

c: R = H

R = OCH3d:

R = NH2e:

R = CNa:

R = Clb:

3

2

1

0

ε x 1

0-4

800700600500400300

wavelength (nm)

1.0

0.5

0.0

Inte

nsity

8a 8b 8c 8d 8e

1.0

0.5

0.0

Inte

nsity

550500450400350300250

wavelength (nm)

3.0

2.0

1.0

0.0

ε x 1

0-4

CH3CN

CHCl3 C6H12

55

Fig. 3-8. UV-visible absorption and fluorescence spectra of 8b in various solvents.


N

N+ N

O t-BuB-

F

F

Cl8b

N

N+ N

O t-BuB-

F

F

8c

2.0

1.0

0.0

ε x 1

0-4

600550500450400350300250

wavelength (nm)

1.0

0.5

0.0

Inte

nsity

CH3CN

CHCl3 C6H12

2.0

1.0

0.0

ε x 1

0-4

550500450400350300250

wavelength (nm)

1.0

0.5

0.0

Inte

nsity

CH3CN

CHCl3 C6H12

56

Fig. 3-10. UV-visible absorption and fluorescence spectra of 8d in various solvents.

Fig. 3-11. UV-visible absorption and fluorescence spectra of 8e in various solvents.

1.0

0.5

0.0

Inte

nsity

700600500400300

wavelength (nm)

2.0

1.0

0.0

ε x 1

0-4

acetonitrile acetone chloroform 1,4-dioxane toluene cyclohexane

N

N+ N

O t-BuB-

F

F

H3CO8d

N

N+ N

O t-BuB-

F

F

8e(H3C)2N

3.0

2.0

1.0

0.0

ε x 1

0-4

800700600500400300

wavelength (nm)

1.0

0.5

0.0

Inte

nsity

acetonitrile acetone chloroform 1,4-dioxane toluene cyclohexane

57

Table 3-5. Absorption and fluorescent maxima of 8a-e in various solvents.


8a acetonitrile 356 (2.1), 283 (2.0) 412 (0.26)

chloroform 360 (2.0), 287 (2.0) 414 (0.28)

cyclohexane 354 (2.1), 287 (2.0) 411 (0.27)

8b acetonitrile 361 (2.0), 280 (2.2) 428 (0.24)

chloroform 367 (1.9), 284 (2.2) 428 (0.26)

cyclohexane 366 (1.9), 284 (2.3) 420 (0.28)

8c acetonitrile 361 (1.7), 275 (2.0) 424 (0.23)

chloroform 363 (1.6), 279 (1.7) 420 (0.22)

cyclohexane 363 (1.7) ,279 (2.0) 414 (0.25)

8d acetonitrile 379 (1.8), 302 (2.2) 511 (0.52)

acetone 380 (1.8) 499 (0.41)

chloroform 385 (1.7), 305 (2.3) 470 (0.55)

1,4-dioxane 303 (2.1), 378 (1.8) 468 (0.49)

toluene 385 (1.7) 460 (0.43)

cyclohexane 382 (1.8), 305 (2.3) 440 (0.34)

8e acetonitrile 435 (1.3), 352 (2.1) n. d.

acetone 436 (1.4), 352 (2.2) n. d.

chloroform 443 (1.3), 359 (2.3) 611 (0.08)

1,4-dioxane 431 (1.3), 348 (1.9) 611 (0.10)

toluene 438 (1.4), 354 (2.2) 576 (0.33)

cyclohexane 432 (1.4), 346 (2.4) 494 (0.70)

N

N+ N

O t-BuB-

F

F

R8

c: R = H

R = OCH3d:

R = NH2e:

R = CNa:

R = Clb:

58

次に 8d,e の光励起による分子内電荷移動性をより詳しく解析するため、蛍光極大波長のエネルギーEFと各溶媒の極性パラメーターET(30)の相関を調べた。ET(30)は Scheme

3-7 に示すピリジニウム-N-フェノキシドベタイン色素の電子移動性の吸収エネルギーによって定義された溶媒の極性を示す経験的なパラメーター25)である。ピリジニウム-N-フェノキシドベタイン色素は基底状態で大きく分極しており、光励起によって電荷移動することで励起状態ではその分極がなくなる。そのため、基底状態では極性溶媒であるほど安定となり、励起状態では極性の溶媒によるエネルギー変化が少なく、極性溶媒であるほど吸収エネルギーET(30)の値は大きくなる。縦軸を EF、横軸を ET(30)としてプロットしたときの近似曲線の傾きを比較することで、光励起による分子内電荷移動性の大きさが比較できる。各溶媒のET(30)の値及び8c-eの蛍光極大のエネルギーEFをTable

3-6 にまとめ、Fig. 3-12 に 8c-e の縦軸を EF、横軸を ET(30)としてプロットした図を示した。8c-eのEFとET(30)との間にはよい直線関係が得られ、傾きはそれぞれ-0,111、-0.525、-1.347 であった。置換基の電子供与性が増大するにつれて傾きも増大することから、光励起によって電子供与基から APB 骨格への分子内電荷移動性を持っていることがわかった。

Table 3-6. ET (30) value and EF value of 8c-e in various solvents.

Solvent ET(30)

/ kcal mol-1

EF (8c)

/ kcal mol-1

EF (8d)

/ kcal mol-1

EF (8e)

/ kcal mol-1

acetonitrile 45.6 67.4 56.2 n. d.

acetone 41.3 57.3 n. d.

chloroform 39.1 68.1 60.8 46.8

1,4-dioxane 36.0 61.1 46.8

toluene 62.2 49.6

cyclohexane 30.9 69.1 63.7 57.9

N

N+ N

O t-BuB-

F

F

H3CO8d

N

N+ N

O t-BuB-

F

F

8e(H3C)2N

N

N+ N

O t-BuB-

F

F

8c

59

Scheme 3-7. Pyridinium-N-phenoxidebetain

Fig. 3-12. EF values for 8c-e plotted as functions of ET(30).

N

N+ N

O t-BuB-

F

F

H3CO8d

N

N+ N

O t-BuB-

F

F

8e(H3C)2N

N

N+ N

O t-BuB-

F

F

8c

N+

R

O-

R R

R R

ET (30) kcal / mol

EF

kcal

/ m

ol

C6H12 toluene 1,4-dioxanechloroform

acetone acetonitrile

40

50

60

70

30 35 40 45

8c

8d

8e

60

3-4-2 8-フェニルフェニルフェニルフェニル APB 誘導体誘導体誘導体誘導体のののの分光学的性質分光学的性質分光学的性質分光学的性質

8 位における共役系の拡張の可能性を知るために、8-アリール APB 誘導体 9a-c の紫外可視吸収スペクトル及び蛍光スペクトルを測定した。測定溶媒はアセトニトリル、クロロホルム、シクロヘキサンを用いた。Fig. 3-13 に 7b と 9a-c のクロロホルム中の紫外可視吸収及び蛍光スペクトルを、Fig.3-14 ~ 16 に各種溶媒中の 9a-c の紫外可視吸収及び蛍光スペクトルを示した。また、それらの極大波長をまとめた表を Table 3-7 に示した。無置換 APB7b と 9b を比較すると、紫外可視吸収スペクトルの極大波長は 20 nm、蛍光スペクトルの極大波長は 15 nm の長波長化がみられた。アミドピラジンではアミド基をフェニル基に変換すると紫外可視吸収スペクトルの極大波長が 10 nm ほど長波長シフトする。このことから、アミドピラジンよりも 8 位でのπ共役系の拡張性が高いことがわかった。さらに 8 位での置換基効果によるスペクトルの変化を見たところ、シアノ基を持つ 9a はどの溶媒中でも 9b と類似した紫外可視吸収スペクトルを示した。また、蛍光スペクトルにおいては蛍光量子収率の減少が見られた。一方、メトキシ基を持つ 9cは 9b よりも長波長シフトした紫外可視吸収及び蛍光スペクトルを示した。さらに蛍光スペクトルではソルバトクロミズムが見られ、蛍光量子収率も増大していた。9c のスペクトルの長波長シフト及びソルバトクロミズムの観測は、8 位においても電子供与基を導入することで分子内電荷移動性が現れ、APB の蛍光性を制御できることを示している。

61

Fig. 3-13. UV-visible absorption and fluorescence spectra of 7b and 9a-c in CHCl3.

Fig. 3-14. UV-visible absorption and fluorescence spectra of 9a in various solvents.

N

N+ N

OB-

F

F

R

9

a: R = CN

R = Hb:

R = OCH3c:

3

2

1

0

ε x 1

0-4

700600500400300

wavelength (nm)

1.0

0.5

0.0

Inte

nsity

CH3CN

CHCl3 C6H12

N

N+ N

OB-

F

F

7b

3

2

1

0

ε x 1

0-4

700600500400300

wavelength (nm)

1.0

0.5

0.0

Inte

nsity

7b 9a 9b 9c

62

Fig. 3-15. UV-visible absorption and fluorescence spectra of 9b in various solvents.


3

2

1

0

ε x 1

0-4

600550500450400350300250

wavelength (nm)

1.0

0.5

0.0

Inte

nsity

CH3CN

CHCl3 C6H12

3

2

1

0

ε x 1

0-4

700600500400300

wavelength (nm)

1.0

0.5

0.0

Inte

nsity

CH3CN

CHCl3 C6H12

N

N+ N

OB-

F

F

9b

N

N+ N

OB-

F

F

OCH3

9c

63

Table 3-7. Absorption and fluorescent maxima of 9a-c in various solvents.


9a acetonitrile 351 (2.0), 266 (1.4) n. d.

chloroform 354 (2.1), 271 (1.4) 408 (0.004)

cyclohexane 351 (2.0), 271 (1.4) 404 (0.013)

9b acetonitrile 349 (2.7), 268 (1.7) 395 (0.008)

chloroform 353 (2.7), 274 (1.7) 402 (0.15)

cyclohexane 351 (2.6), 274 (1.7) 398 (0.18)

9c acetonitrile 363 (2.9), 291 (1.1) 478 (0.062)

chloroform 373 (2.9), 286 (1.1) 429 (0.16)

cyclohexane 382 (3.0) ,365 (3.2) 411, 396 (0.29)

N

N+ N

OB-

F

F

R

9

a: R = CN

R = Hb:

R = OCH3c:

64

3-4-3 5-フェニルフェニルフェニルフェニル APB 誘導体誘導体誘導体誘導体のののの固体状態固体状態固体状態固体状態におけるにおけるにおけるにおける分光学的性質分光学的性質分光学的性質分光学的性質

5-フェニル APB誘導体 8a-eは無置換 APB7bや 8-フェニル APB誘導体 9a-cでは観測されなかった固体蛍光が観測された。Fig. 3-17に拡散反射スペクトル、Fig. 3-18に 8a-eの固体蛍光スペクトル、Table 3-8にそれらの蛍光極大波長及び蛍光量子収率をまとめた。9a-eの固体蛍光スペクトルはクロロホルム中の蛍光スペクトルに似ていた。このことから固体状態の APB の分子環境はクロロホルム中に近いと考えられる。固体蛍光スペクトルは溶液中における蛍光スペクトルよりも半値幅が減少したスペクトルが得られた。それぞれの拡散反射スペクトルを測定した結果、吸収スペクトルと蛍光スペクトルの重なりがあるため、再吸収によって短波長側の蛍光が減ったためであった。一般に溶液中で蛍光を示す化合物の多くは、固体状態でその蛍光性を示さなくなる。固体状態では溶液中と違い、化合物同士が近接するため、溶液中では起きなかったフェルスター機構による励起エネルギーの移動、エキサイマーを形成することによる蛍光性の消失が知られている。また、水素結合などの静電引力によって分子間に相互作用が生じた場合もエネルギーが失われることが多い。本章第三節にて行った X 線結晶構造解析から判明した 8a,c,dの結晶構造を見てみると、π-π平面間距離は約 3.4Åであり、かつ十分に重なりがあるため、π-π平面間に相互作用が起きうる結晶構造であった。しかしながら溶液中と同程度の蛍光性を示したことは、エキサイマーの形成やフェルスター機構などがないことを示している。静電引力も F⋯H-C の弱い水素結合のみであった。そのため、固体状態において固体状態特有の大きな相互作用は働かず、蛍光性を示したのではないかと考えられる。

Fig. 3-17. Defuse reflection spectra of 8a-e in solid state.

80

60

40

20Re

fle

ctio

n r

atio (

%)

800700600500400300

wavelength (nm)

8c 8d 8e

N

N+ N

O t-BuB-

F

F

R8

c: R = H

R = OCH3d:

R = NH2e:

R = CNa:

R = Clb:

65

Fig. 3-18. Fluorescence spectra of 8a-e in solid state.

Table 3-8. Fluorescent maxima and fluorescent quantum yields

of 8a-e in chloroform and solid state.

Comp. λf / nm (Φf) (CHCl3) λf / nm (Φf) (solid)

8a 414 (0.28) 432 (0.17)

8b 428 (0.26) 446 (0.16)

8c 420 (0.22) 455 (0.17)

8d 470 (0.55) 483 (0.24)

8e 611 (0.088) 612 (0.11)

1.0

0.8

0.6

0.4

0.2

0.0

Inte

nsity

800700600500400

Wavelength (nm)

8a 8b 8c 8d 8e

N

N+ N

O t-BuB-

F

F

R8

c: R = H

R = OCH3d:

R = NH2e:

R = CNa:

R = Clb:

66

第五節第五節第五節第五節 5-フェニルフェニルフェニルフェニル APB 誘導体誘導体誘導体誘導体のののの酸化還元特性酸化還元特性酸化還元特性酸化還元特性のののの評価評価評価評価固体蛍光を示した化合物の応用例として、OLEDsなどの固体発光素子が考えられる。酸化還元特性は OLEDsなどの電子デバイスへの応用をする際に極めて重要な情報となる。従って、サイクリックボルタンメトリー(CV)測定及びスクウェアボルタンメトリー(SWV)測定により、固体蛍光を示した 5アリール APB誘導体 8a-eの酸化還元特性を調べた。測定溶媒にアセトニトリル、電解質に過塩素酸テトラブチルアンモニウムを用い、アルゴンを 1分間バブリングした後、測定を行った。電極には Ag / AgCl電極を用い、基準電位は溶媒をアセトニトリル、電極を Ag / AgCl電極としたときのフェロセンの第一酸化電位を測定して用いた。Figure 3-19 ~ 23に 8a-eの I-V曲線、Table 3-9にそれぞれの酸化還元電位をまとめた。8a-eはすべて還元電位を示し、前述の分光学測定結果とあわせて、APB 骨格が電子受容性を持つことが確認できた。また、すべての還元波は不可逆であり、アニオンラジカルが不安定であることがわかった。同様のホウ素配位化合物である BODIPY類縁体では可逆な還元電位が観測されている 26)。APBが加水分解を受けやすいことから、ホウ素の配位結合が BODIPY と比べて弱く、還元的にも分解反応が起きてしまうのではないかと考えられる。また、電子供与基を持つ、8d,eはそれぞれ電子供与基由来の酸化電位が見られた。APB 骨格は電子受容性を持っているが、還元反応に弱いため OLEDs に用いるにはπ共役系を広げるなどの手法でラジカルアニオンを安定化する必要があることがわかった。

Fig. 3-19. Cyclic voltammogram of 8a (A) and square wave voltammogram of 8a (B).

15

10

5

0

-5

I (µ

A)

-2-101

E [V] vs. Fc/Fc+

6

4

2

I (µ

A)

-2.0-1.5-1.0-0.5

E [V] vs. Fc/Fc+

A B

N

N+ N

O t-BuB-

F

F

R8

c: R = H

R = OCH3d:

R = NH2e:

R = CNa:

R = Clb:

67

Fig. 3-20. Cyclic voltammogram of 8b (A) and square wave voltammogram of 8b (B).

Fig. 3-21. Cyclic voltammogram of 8c (A) and square wave voltammogram of 8c (B).

20

15

10

5

0

-5

I (µ

A)

-2-101

E [V] vs. Fc/Fc+

6

5

4

3

2

1

I (µ

A)

-2.0-1.5-1.0-0.5

E [V] vs. Fc/Fc+

A B

20

15

10

5

0

-5

I (µ

A)

-2-101

E [V] vs. Fc/Fc+

6

4

2

I (µ

A)

-2.0-1.5-1.0-0.5

E [V] vs. Fc/Fc+

A B

N

N+ N

O t-BuB-

F

F

Cl8b

N

N+ N

O t-BuB-

F

F

8c

68

Fig. 3-22. Cyclic voltammogram of 8d (A) and square wave voltammogram of 8d (B).

Fig. 3-23. Cyclic voltammogram of 8e (A) and square wave voltammogram of 8e (B).

30

20

10

0

-10

-20

I (µ

A)

-2-101

E [V] vs. Fc/Fc+

4

3

2

1

I (µ

A)

-2.0-1.5-1.0-0.5

E [V] vs. Fc/Fc+

A B

20

10

0

-10

I (µ

A)

-2-101

E [V] vs. Fc/Fc+

8

6

4

2

I (µ

A)

-2.0-1.5-1.0-0.5

E [V] vs. Fc/Fc+

A B

N

N+ N

O t-BuB-

F

F

H3CO8d

N

N+ N

O t-BuB-

F

F

8e(H3C)2N

69

Table 3-9 Redox potential of 8a-e.

Comp. EOX

(V vs Fc/Fc+)

ERE1

(V vs Fc/Fc+)

8a n. d. -1.54

8b n. d. -1.63

8c n. d. -1.74

8d +1.36. -1.66

8e +0.56 -1.64

N

N+ N

O t-BuB-

F

F

R8

c: R = H

R = OCH3d:

R = NH2e:

R = CNa:

R = Clb:

70

第六節第六節第六節第六節量子化学計算量子化学計算量子化学計算量子化学計算によるによるによるによる基本的性質基本的性質基本的性質基本的性質のののの考察考察考察考察

3-6-1 5-フェニルフェニルフェニルフェニル APB 誘導体誘導体誘導体誘導体のののの分光学的性質分光学的性質分光学的性質分光学的性質のののの考察考察考察考察量子化学計算を用いて、APB 誘導体の光励起による電荷移動性といった分光学的性質をより詳しく考察した。構造最適化計算に計算プログラムとして Gaussian 03、計算方法は DFT-B3LYP/6-31G(d)を用いた。また、TD-DFT計算によって APB誘導体の電子吸収を求めた。5-フェニル APB誘導体 8a-eのそれぞれの HOMO、LUMOにおける電子分布を Figure 3-24、TD-DFT計算の結果を Table 3-10に示した。最安定化構造における各化合物の B-O結合、B-N結合はそれぞれ 1.48Å、1.61 Åであり、X線結晶構造解析によって得られた 1.456 Å、1.581 Åより若干長い値となっていたが、他の結合長及び角度はほぼ同じであった。分子軌道を見ると、LUMO は置換基によらず APB 骨格に局在化し、APB 骨格が電子受容性を持っていることと一致していた。HOMO の電子分布を見ると、8a-c はπ共役系全体に非局在化しているのに対し、電子供与基を持つ 8d,e はフェニル基上に局在化していた。このことから、電子供与基を導入した 8d,e は HOMO からLUMO へ電子が遷移するときにフェニル基上の電子が APB 骨格へと移動する電荷移動性があることが確認できた。TD-DFT 計算によって求められた電子吸収はいずれの値もシクロヘキサン中における第一吸収帯の極大エネルギーに類似した値となっていた。

Table 3-10. Excitation energy (Eex) and oscillator strength (f) of 8a-e.


8a S0 → S1 3.54 351 0.53 -6.83 -2.91

8b S0 → S1 3.44 360 0.36 -6.52 -2.65

8c S0 → S1 3.52 353 0.33 -6.45 -2.51

8d S0 → S1 3.17 392 0.27 -5.97 -2.39

8e S0 → S1 2.71 457 0.21 -5.31 -2.20

N

N+ N

O t-BuB-

F

F

R8

c: R = H

R = OCH3d:

R = NH2e:

R = CNa:

R = Clb:

71

Fig. 3-24 Frontier orbital of 8a-e.

LUMO

HOMO

LUMO

HOMO

N

N+ N

O t-BuB-

F

F

NC8a

N

N+ N

O t-BuB-

F

F

Cl8b

N

N+ N

O t-BuB-

F

F

8c

N

N+ N

O t-BuB-

F

F

H3CO8d

N

N+ N

O t-BuB-

F

F

8e(H3C)2N

72

3-6-2 8-フェニルフェニルフェニルフェニル APB 誘導体誘導体誘導体誘導体のののの分光学的性質分光学的性質分光学的性質分光学的性質のののの考察考察考察考察

8-フェニル APB 誘導体 9a-c においても同様の計算方法で量子化学計算を行い、光励起による電荷移動性の考察を行った。それぞれの HOMO、LUMO における電子分布をFigure 3-25、TD-DFT 計算の結果を Table 3-11 に示した。5-フェニル APB 誘導体と同様に、LUMO の電子分布は置換基によらず APB 骨格に局在化し、HOMO の電子分布は9a,b はπ共役系全体に非局在化し、電子供与基を持つ 9c のみフェニル基に局在化していた。TD-DFT 計算から求めた 9c の第一吸収帯に関わるエネルギー準位は LUMO からHOMO のみが関わっているため、励起一重項状態が分子内電荷移動性を持つことが計算からも支持された。また、TD-DFT 計算から求められた第一吸収帯の吸収エネルギーはシクロヘキサン中の実測値と似た数値となっていた。

Fig. 3-25 Frontier orbital of 9a-c.

LUMO

HOMO

N

N+ N

OB-

F

F

CN

9a

N

N+ N

OB-

F

F

9bN

N+ N

OB-

F

F

OCH3

9c

73

Table 3-11. Excitation energy (Eex) and oscillator strength (f) of 9a-c.


7c S0 → S1 3.71 334 0.62 -7.15 -3.08

7d S0 → S1 3.72 333 0.42 -6.76 -2.64

7e S0 → S1 3.42 363 0.44 -6.24 -2.47

N

N+ N

OB-

F

F

R

9

a: R = CN

R = Hb:

R = OCH3c:

74

第七節第七節第七節第七節結語結語結語結語本章では、新規蛍光色素の開発に当たり、生物発光体アミドピラジンに着目し、アミドピラジンにホウ素を配位させることで、アミドピラジンの蛍光性を向上させ、蛍光性の制御が可能なアミドピラジナートボロン APB の開発を目指した。APB は狙い通りに蛍光性が向上し、さらに 8 位にフェニル基を導入することで、20 ~ 30 nm の長波長シフトが観測された。このことから 8 位において共役系の拡張による波長制御が可能であることがわかった。また、5 位もしくは 8 位に電子供与基を導入することで、光励起による電荷移動性も確認された。これらの性質はホウ素が配位することでアミド基が固定化されると共に、ピラジン環が形式的に正の電荷を持つためにアミドピラジンよりも電子受容性が高まったためである。さらに 5-フェニル APB 誘導体においては、固体状態でも蛍光を示し、その蛍光色は置換基によって青から赤まで変化した。5-フェニル APB誘導体の結晶構造はファンデルワールス力によってπ-πスタックしており、このような結晶構造をとっている化合物の多くは蛍光が消光するが、APB は固体状態でも蛍光が観測されるという非常に興味深い特性を示した。蛍光性の制御が可能であり、固体蛍光を持つ APB はアミドピラジンを元にしているので容易に置換基導入が可能である。そのため、センサー部位を導入することで蛍光波長が制御できるセンサー分子や固体蛍光性を利用した OLEDs などへの応用が期待できる。

75

第四章第四章第四章第四章結語結語結語結語近年、蛍光色素は生体内イメージングの蛍光プローブや有機 EL の発光体として幅広い分野で利用されている。従って、新規蛍光色素の開発は科学技術発展のための重要な研究課題である。本論文では、発光生物ウミホタルやオワンクラゲの発光に関するアミノピラジン及びアミドピラジン構造を基盤として新規蛍光色素の開発を目指し、アミノピラジン構造を複数縮合させた PI-HAA と BPI-HAA 誘導体、並びにアミドピラジンにホウ素を配位させた APB 誘導体、二種の新規蛍光色素の開発に成功した。第二章、ビス（ピラジノイミダゾ）ヘキサアザアントラセン（BPI-HAA）の開発では、3-ブロモアミノピラジン誘導体同士を C-N カップリングで縮合させることによって新規蛍光色素の開発を目指した。BPI-HAA 誘導体はアミノピラジン４分子が縮合し、反応系中で酸化されることで得られ、π共役系の広がった新しい含窒素芳香環であった。また、500 nm を超える電子吸収を、橙色の蛍光を示し、0.7 を超える高い蛍光量子収率とベンゾキノン程の電子受容性を持っていた。熱安定性の確認などいくつかの検証すべき項目はあるが、BPI-HAA は有機 EL の発光層へのゲスト分子や電子受容体への応用などが期待できる。第三章、アミドピラジナートボロン（APB）の開発では、アミドピラジンにホウ素を配位させることによって、アミドピラジンの蛍光量子収率の向上を目指した。APB はアミドピラジンよりも蛍光性が向上し、さらに 8 位にフェニル基を導入することで、20

~ 30 nm の長波長シフトが観測された。このことからホウ素を配位させることで蛍光性の向上のみならず、8 位における共役系の拡張が可能であることを示した。次にフェニル基を介した置換基効果によって APB の分光学的性質がどのように変化するかを調べた。5 位と 8 位どちらにおいても電子供与基を導入した APB では分子内電荷移動性による蛍光性の制御が可能であった。さらに、5-フェニル APB 誘導体においては固体状態でも蛍光を示した。アミドピラジンの蛍光性を向上し、置換基効果によっての蛍光性の制御が可能である APB は容易に蛍光波長が制御できるセンサー分子としての応用や固体蛍光材料としての応用が期待できることを示した。今回、新規蛍光材料を二種作成し、それらが有用な蛍光色素材料である可能性を示すことはできたが、有機 EL の作成など蛍光色素を用いたデバイスへ組み込む段階までには至らなかった。今後、デバイス化することで起こりうる問題を確認し、それらを克服することは蛍光材料として必要不可欠である。

76

実験実験実験実験のののの部部部部

機器分析機器分析機器分析機器分析融点測定融点測定融点測定融点測定（（（（m.p.））））融点は、Yamato 製 model MP-21 を用いて測定した。表記は“m.p. : 融点”のように記載した。測定値は未補正である。

1H核磁気共鳴核磁気共鳴核磁気共鳴核磁気共鳴スペクトルスペクトルスペクトルスペクトル(

1H NMR)測定測定測定測定日本電子社製 JNM-GX270 型装置 (270 MHz) を用いて測定した。結果は‘1H-NMR (測定溶媒, 測定周波数) : 化学シフト値(多重度, スピン結合定数(Hz), 水素数)’と記した。化学シフト値は、テトラメチルシラン(σ = 0)を内部標準として、ppm で表記した。多重度は、s (一重線), d (二重線), t (三重線), q (四重線), qin (五重線), m (多重線)で表記し、幅広いシグナルには br と記した。

赤外吸収赤外吸収赤外吸収赤外吸収スペクトルスペクトルスペクトルスペクトル(IR)測定測定測定測定堀場製作所社製 HORIBA FT-IR FT-720 赤外分光光度計を用い、錠剤法(KBr)により測定した。測定値は波数(cm-1)で‘IR (試料調整法) ：測定値(cm-1)’のように記した。

質量質量質量質量スペクトルスペクトルスペクトルスペクトル(MS)(MS)(MS)(MS)測定測定測定測定日本電子社製 JMS-600 二重収束型質量分析計（ポジティブモード）を用いて測定した。測定法は電子衝撃法 (EI、イオン化電圧 70 eV)である。結果を‘MS：m/z’のように記した。

高性能質量高性能質量高性能質量高性能質量スペクトルスペクトルスペクトルスペクトル(HRESIMS)測定測定測定測定日本電子社製 JMS-T100LC型質量分析計を用い、エレクトロスプレーイオン化法(ESI、イオン化電圧：2000V)にて測定した。内部標準としてレセルピンを用いた。

紫外可視吸収紫外可視吸収紫外可視吸収紫外可視吸収スペクトルスペクトルスペクトルスペクトル測定測定測定測定

Varian社製 Cary50 を用いて測定した。掃引速度 600 nm / min、データ取り込み間隔 1.0

nmで測定し、使用したセルは UV 測定用石英セルで光路長は 1 cm もしくは 5 cm である。室温を 25 ºC にし、1 cm セルホルダーには 25 ºC の恒温水を循環させた｡恒温槽には、井内盛栄堂製 LTB-125 を用いた｡

77

蛍光蛍光蛍光蛍光スペクトルスペクトルスペクトルスペクトル測定測定測定測定溶液状態の測定には日本分光株式会社製 FP-6500 型分光蛍光光度計を用いた。使用したセルは FL 測定用石英セルで、セルホルダーには紫外可視吸収スペクトル測定と同様に恒温水を循環させて測定した｡バンド幅は、入射側 3 nm、励起側 3、5、10 nmとし、掃引速度 100 / nm、データ取り込み間隔 1.0 nmで測定し、測定したスペクトルはすべて光源と検出器の特性を補正したスペクトルである。固体状態の測定には浜松フォトニクス社製絶対 PL 量子収率装置 C9920-02 を用いた。セルホルダーは PL粉体計測用石英シャーレを用いた。積分球により入射光及び蛍光を均一とし、入射光のバンド幅は半値幅 6 nm以下とした。検出器には CCD センサを用いた。

電気化学測定電気化学測定電気化学測定電気化学測定サイプレクス社製ポテンショスタット CS1200 を用いて測定した。作用極と対極には白金電極、参照電極には Ag / AgCl (飽和 KCl (aq))電極を用い、支持電解質にはテトラブチルアンモニウム過塩素酸塩を用いた。外部標準としてフェロセンを用いた。

分析用薄層分析用薄層分析用薄層分析用薄層クロマトグラフィークロマトグラフィークロマトグラフィークロマトグラフィー（（（（TLC））））

E.Merck 社製 TLCプレート、シリカゲル 60Ｆ254 (Art.5715) 厚さ 0.25 mmを用いた。化合物の検出は、UV (254, 365 nm)照射、および発色試薬に浸漬した後、加熱もしくは室温で発色させることにより行った。使用した発色剤を以下に示す。

o-バニリン溶液

o-バニリン 9.2 g と酢酸 3.8 ml をエタノール 340 ml に溶解し、濃硫酸 12.5 ml を添加したものを用いた。

リンモリブデン酸溶液

6%のリンモリブデン酸エタノール溶液を調整したものを用いた。

アニスアルデヒド溶液アニスアルデヒド 9.3 ml をエタノール 340 ml に溶解し、酢酸 3.8 ml, 濃硫酸 12.5 mlを順次添加したものを用いた。

カラムクロマトグラフィーカラムクロマトグラフィーカラムクロマトグラフィーカラムクロマトグラフィーカラムクロマトグラフィーの充填剤は、E.Merck 社製シリカゲル 60（粒子径 63-200

nm）もしくは関東化学社製シリカゲル 60（球状、粒子径 40 µm-100 µm）を用い、“【充填剤充填剤の重さ; カラムの直径(φ); 展開溶媒】”のように記した。

78

分取分取分取分取用用用用薄層薄層薄層薄層クロマトグラクロマトグラクロマトグラクロマトグラフィーフィーフィーフィー（（（（PTLC））））

E. Merck 社製 TLC プレートシリカゲル 60Ｆ254 (粒子径：5-40 µm)を用いて作成したプレート（厚さ 1.75 mm）を用いるか、E. Merck 社製 TLC プレートシリカゲル 60Ｆ254 (Art.

5744) 厚さ 0.5 mm を用いて行い、‘[使用したガラスプレートの横の長さ(mm)×縦の長さ(mm)×厚さ(mm)×枚数；展開溶媒] ’のように記した｡使用使用使用使用したしたしたした試薬試薬試薬試薬・・・・テトラヒドロフラン (THF)、1,4-ジオキサン、ピリジン関東化学株式会社製有機合成用脱水溶媒を用いた。・ベンゼン関東化学株式会社製有機合成用特級溶媒を用いた。・クロロホルム、ジクロロメタン、メタノール、エタノール、トルエン関東化学株式会社製一級溶媒を蒸留したものを用いた。・酢酸エチル、ヘキサン関東化学株式会社製一級溶媒をそのまま用いた。・ジエチルエーテル昭和エーテル株式会社製一級溶媒を用いた。・セライト和光純薬社製 Celite 545 をそのまま用いた。

紫外可視吸収、蛍光スペクトル測定用試薬分光分析用の溶媒は以下に示すものをそのまま用いた。・クロロホルム：関東化学株式会社製けい光分光用溶媒・ジクロロメタン：関東化学株式会社製けい光分光用溶媒・アセトニトリル：関東化学株式会社製分光分析用溶媒・メタノール：関東化学株式会社製けい光分光用溶媒・シクロヘキサン：関東化学株式会社製けい分光分析用溶媒・アセトン：関東化学株式会社製けい光分光用溶媒・ベンゼン：関東化学株式会社製分光分析用溶媒・1,4-ジオキサン：関東化学株式会社製分光分析用溶媒分光分析用試薬は以下の物をそのまま用いた。・硫酸キニーネ二水和物：和光純薬工業株式会社製特級試薬

NMR 測定用溶媒には以下に示したものをそのまま用いた｡・CDCl3 ISOTEC社製, 99.8 ATOM%D、0.05% TMS ・CD3OD ISOTEC社製, 99.8 ATOM%D、0.05% TMS

79

第第第第二二二二節節節節基本操作基本操作基本操作基本操作反応溶液の加熱にはシリコン油を入れた油浴を用いた｡反応溶液の冷却は冷媒を満たしたデュワー瓶に反応容器を浸して行い、0°C前後では氷水、-90°C前後では液体窒素で冷却したアセトンを寒材として用いた。溶液の濃縮にはドライポンプによる減圧下(50～200 mmHg)、ロータリーエバポレーターを用いて行った｡また、痕跡量の溶媒の除去は、液体窒素で冷却したトラップを介して真空ポンプを用いて行った｡液体の混合比はすべて体積比で記した｡紫外可視吸収紫外可視吸収紫外可視吸収紫外可視吸収スペクトルスペクトルスペクトルスペクトルとととと蛍光蛍光蛍光蛍光スペクトルスペクトルスペクトルスペクトル測定測定測定測定まず測定する基質を精密に秤量し、クロロホルムまたはアセトニトリルに溶解し、1.0

× 10-4 M もしくは 5.0 × 10-4 M の溶液を調製した。これから 1 ml のホールピペットを用いて 10 ml メスフラスコに 1 ml ずつ移した。移し取った 10 ml メスフラスコを真空デシケーター中にて液体窒素で冷却したトラップを介した真空ポンプにより溶媒を除去した。これを各種溶媒(クロロホルム、アセトニトリル、メタノール、シクロヘキサン、ジクロロメタン、1,4-ジオキサン、ベンゼン、アセトン)を用いてメスアップし、1.0 × 10-5

M もしくは 5.0 × 10-5 M の各種溶液を調整した。この溶液をセルに入れ、紫外可視吸収スペクトルを測定した。さらに紫外可視吸収スペクトル測定に用いた溶液を 1 ml のホールピペットを用いて 10 ml メスフラスコに 1 ml ずつ移し、各種溶媒を用いてメスアップすることで 1.0 × 10-6 M もしくは 5.0 × 10-6 M の各種溶液を調整した。この溶液をセルに入れ、蛍光スペクトルを測定した。

硫酸硫酸硫酸硫酸キニーネキニーネキニーネキニーネのののの紫外可視吸収紫外可視吸収紫外可視吸収紫外可視吸収スペクトルスペクトルスペクトルスペクトルとととと蛍光蛍光蛍光蛍光スペクトルスペクトルスペクトルスペクトルのののの測定測定測定測定硫酸キニーネを精密に秤量し、0.1 M の硫酸に溶解させて、1.5 × 10-5 M に調製した。この溶液をセルに入れ、紫外可視吸収スペクトルを測定した。さらに紫外可視吸収スペクトルの測定に用いた溶液を 1 mlのホールピペットを用いて 10 mlメスフラスコに 1 mlずつ移し、0.1 M の硫酸でメスアップし、1.5 × 10-6 M溶液を調整した。この溶液をセルに入れ励起波長 366 nm で蛍光スペクトルを測定した。

80

蛍光量子収率蛍光量子収率蛍光量子収率蛍光量子収率のののの算出算出算出算出蛍光量子収率は以下の式より求めた 26)。

ここで、S は蛍光量子収率の標準試料で、ここでは硫酸キニーネを用いた。X は今回測定した試料である。Q は蛍光量子収率、F は蛍光スペクトルの積分値、A は励起波長における吸光度、I は励起光の光子数(相対量子数)、n は溶媒の屈折率である。ただし、スペクトル補正を行っているので、I はどの波長に於いても一定である。蛍光スペクトルの積分値は波長積分したものを用いた。標準試料は硫酸キニーネの 0.1 M硫酸溶液である。これは長時間安定で、濃度による蛍光スペクトルの変化がない優れた標準対照溶液である。硫酸キニーネの蛍光量子収率は 0.1 M硫酸溶液中、励起波長 366 nm で 0.55である。屈折率は Table 5-1 に示す値を用いた 26)。

solvent nD solvent nD

0.1 M H2SO4 aq. 1.3344 benzene 1.5011

cyclohexane 1.4262 1,4-dioxane 1.4224

chloroform 1.4459 methanol 1.3284

acetonitrile 1.3441 dichloromethane 1.4242

電気化学測定電気化学測定電気化学測定電気化学測定測定する基質を精密に秤量した。支持電解質テトラブチルアンモニウム過塩素酸塩を精密秤量し、溶媒(ジクロロメタン)に溶解させ 0.1 M の溶液を調整した。この溶液で基質を溶解させ約 2 ml の 1.0 mM の電解液を調製した。この溶液をセルに入れ、3 本の電極をセットし CV 法を用いて測定した(Scan rate 100 mV/s、掃引電位幅 +2000~-2000 mV)。同様に SWV 法用いて測定した(掃引電位幅 0~+2000 mV,0~-2000 mV で SW Height 50 mV、Step Height 2 mV、SW Period 20 ms)。

Qs

QxFs

FxAxAs

= ×

IxIs

×

ns2

nx2

×

Table 5-1 refractive index of various solvents.

81

N

N NH2

N

N

Br

NH2Bu4NBr3

pyridine

CHCl3

Ar, r.t.

第第第第三三三三節節節節合成合成合成合成

5-ブロモアミノピラジン 1 の合成

500 ml のナス型フラスコにアミノピラジン 5.03 g (52.9 mmol) とテトラブチルアンモニウムトリブロミド 30.3 g (62.8 mmol)を入れ、アルゴン雰囲気下クロロホルム 250 mlに完全に溶解させた。ここにピリジン 15 ml (0.19 mol)を加えた後、室温で３時間撹拌した。反応後チオ硫酸ナトリウム水溶液 300 ml と水 100 ml を加え、酢酸エチル(500 ml x 2)で抽出した。有機層を飽和食塩水で洗浄し、無水硫酸ナトリウムで乾燥した後、減圧濃縮を行った。得られた残渣をカラムクロマトグラフィー[Silica gel 60; 280 g; クロロホルム：酢酸エチル(5：1)]により、単離、精製を行い 5-ブロモアミノピラジン 15.34 g (30.7

mmol, 58%)を薄黄色結晶として得た。

m.p.: 100-102 °C 1H-NMR (CDCl3, 270 MHz): δ (ppm):

4.57 (2 H, brs), 7.77 (1 H, d, J = 1.1 Hz), 8.09 (1 H, d, J = 1.1 Hz)

IR (KBr):

3403, 3307, 3180, 1631, 1567, 1533, 1463, 1323, 1213 cm-1

MS EI m/z :(%)

175 (M+, 73), 173 (M+, 71), 148 (37), 146 (43)

1

82

N

N

Br

NH2 Pd(PPh3)4

2 M Na2CO3

1,4-dioxane

Ar, reflux

(HO)2B

N

N NH2

5-フェニルアミノピラジン 2a の合成

100 ml のナス型フラスコに 5-ブロモアミノピラジン 1 995 mg (5.72 mmol)とフェニルボロン酸 766 mg (6.28 mmol)とテトラキストリフェニルホスフィンパラジウム 122 mg

(0.106 mmol)を入れた。1,4-ジオキサン 7 ml と 2 M の炭酸ナトリウム水溶液 7 ml を加えてアルゴン雰囲気下とし、2時間加熱還流した。反応溶液を放冷した後、酢酸エチル 400

ml を加え、有機層を飽和食塩水で洗浄した。無水硫酸ナトリウムで乾燥した後、減圧濃縮して得られた残渣を、酢酸エチルを用いた 2 度の再結晶により単離、精製し、フェニルアミノピラジン 2a 777 mg (4.54 mmol, 79%)を薄赤茶色結晶として得た。

m.p.: 100-102 °C 1H-NMR (CDCl3, 270 MHz) δ (ppm):

7.34 ~ 7.49 (3H, m), 7.86 ~ 7.90 (2H, m), 8.08 (1 H, d, J = 1.3 Hz), 8.46 (1 H, d, J = 1.3 Hz)

IR (KBr):

3336, 3170, 1651, 1589, 1537, 1479, 1389 cm-1

MS EI m/z (%):

171 (M+, 100)

1 2a

83

N

N NH2

Bu4NBr3

pyridine

CHCl3

Ar, r.t.

N

N NH2

Br

3-ブロモ-5-フェニルアミノピラジン 3a の合成

100 mlナス型フラスコに 5-フェニルアミノピラジン 2a 763 mg (4.46 mmol)とテトラブチルアンモニウムトリブロミド 2.16 g (4.48 mmol)を入れ、アルゴン雰囲気下、クロロホルム 40 ml で完全に溶解した。さらにピリジン 3 ml (40 mmol)を入れ、室温で 2.5時間撹拌した。反応溶液にチオ硫酸ナトリウム 100 ml を加え、酢酸エチル(400 ml x 3)で抽出した。有機層を飽和食塩水で洗浄し、無水硫酸ナトリウムで乾燥した後、減圧濃縮した。得られた残渣をカラムクロマトグラフィー[Silica gel 60; 89 g; ヘキサン：酢酸エチル(2：1)]で単離、精製し、3-ブロモ-5-フェニルアミノピラジン 3a 897 mg (3.59 mmol 80.4%)を薄黄色結晶として得た。

m.p.: 148-150 ºC 1H-NMR (CDCl3, 270 MHz): δ (ppm)

5.08 (2 H, brs), 7.34 ~ 7.48 (3 H, m), 7.85 ~ 7.89 (2 H, m), 8.41 (1 H, s)

IR (KBr):

3463, 3288, 3160, 1635, 1515, 1463, 1382, 1101, 775, 695 cm-1

MS EI: m/z (%):

251 (M+, 99), 249 (M+, 100), 170.0 (21), 116 (35)

HRMS ESI:

calcd. for C10H9BrN3 [M+H]+, 249.9980 and 251.9959; found 249.9958 and 251.9937

2a 3a

84

4-tert-ブチルフェニルボロン酸の合成

300 ml の枝付きナス型フラスコに tert-ブチルベンゼン 10.0 g (46.9 mmol)入れ、アルゴン雰囲気下とした後、テトラヒドロフラン 50 ml で完全に溶解した。-90 °C に冷却した後、1.5 M n-ブチルリチウムへキサン溶液 38 ml を 30 分かけてゆっくりと滴下した。1時間半撹拌した後、トリメトキシボラン 11 ml をテトラヒドロフラン 30 ml で希釈した溶液を加え、室温で終夜撹拌した。反応溶液に 10%塩酸水溶液を加え、1時間撹拌した後、水 500 ml を加え、酢酸エチル(400 ml x 3)で抽出した。有機層を飽和食塩水で洗浄し、無水硫酸ナトリウムで乾燥した後、減圧濃縮した。得られた残渣を、ヘキサンで洗浄することにより単離、精製し、4-tert-ブチルフェニルボロン酸 3.89 g (21.8 mmol,

47%)を無色固体として得た。

1H-NMR (CDCl3, 270 MHz) δ (ppm):

1.38 (9 H, s), 7.54 (2 H, AA’BB’), 8.18 (2 H, AA’BB’)

B(OH)2t-BuBrt-Bu

n-BuLi 1.5 M in hexane

THF

Ar, -90 °C

B(OMe)3

THF

Ar, r. t.

85

5-(4-tert-ブチルフェニル)アミノピラジン 2b の合成

100 ml のナス型フラスコに 5-ブロモアミノピラジン 1 3.00 g (17.3 mmol)と 4-tert-ブチルフェニルボロン酸 3.99 g (22.4 mmol)とテトラキストリフェニルホスフィンパラジウム 585 mg (0.506 mmol)を入れた。1,4-ジオキサン 20 ml と 2 M の炭酸ナトリウム水溶液12 ml を加えてアルゴン雰囲気下とし、6時間加熱還流した。反応溶液を放冷した後、水 200 ml を加え、酢酸エチル 300 ml で抽出した。有機層を飽和食塩水で洗浄し、無水硫酸ナトリウムで乾燥した後、減圧濃縮した。得られた残渣を、酢酸エチルを用いた 2度の再結晶により一部を単離、精製した。ろ液を減圧濃縮して得られた残渣をカラムクロマトグラフィー[Silica gel 60; 80 g; クロロホルム：酢酸エチル(9：1)]、再結晶により単離生成し、5-(4-tert-ブチルフェニル)アミノピラジン 2b 3.25 g (14.3 mmol, 83%)を黄色結晶として得た。


1.36 (9 H, s), 4.58 (1 H, brs), 7.48 (2 H, AA’BB’), 7.81 (2 H, AA’BB’),

8.06 (d, J = 1.3 Hz, 1 H), 8.45 (d, J = 1.3 Hz, 1 H)

IR (KBr):

3323, 3149, 1647, 1589, 1537, 1487, 1385 cm-1

MS EI m/z (%):

227 (M+, 68), 212 (100)

HRMS ESI:

calcd. for C14H18N3 [M+H]+, 228.1501; found 228.1492

B(OH)2

N

N

Br

NH2

N

N NH2

Pd(PPh3)4

2 M Na2CO3 aq.

1,4-dioxane

Ar, reflux

t-Bu

t-Bu

1 2b

86

3-ブロモ-5-(4-t-ブチルフェニル)アミノピラジン 3b の合成

100 ml ナス型フラスコに 5-(4-t-ブチルフェニル)アミノピラジン 2b 996 mg (4.38

mmol)とテトラブチルアンモニウムトリブロミド 2.12 g (4.62 mmol)を入れ、アルゴン雰囲気下、クロロホルム 15 ml で完全に溶解した。さらにピリジン 1 ml を入れ、室温で 3時間撹拌した。反応溶液にチオ硫酸ナトリウム 100 ml を加え、酢酸エチル(150 ml x 2)で抽出した。有機層を飽和食塩水で洗浄し、無水硫酸ナトリウムで乾燥した後、減圧濃縮した。得られた残渣をカラムクロマトグラフィー[Silica gel 60; 89 g; ヘキサン：酢酸エチル(2：1)]の後、酢酸エチルを用いて再結晶を行い単離、精製し、3-ブロモ-5-(4-t-ブチルフェニル)アミノピラジン 3b 1.68 g (3.81 mmol 87%)を薄黄色結晶として得た。

m.p.: 168-170 °C 1H-NMR (CDCl3, 270 MHz): δ (ppm)

1.35 (9 H, s), 5.04 (1 H, brs), 7.46 (2 H, AA’BB’), 7.81 (2 H, AA’BB’), 8.45 (s, 1 H)

IR (KBr): 3427, 3298, 3178, 2962, 1624, 1504, 1466 cm-1

MS EI m/z (%):

307 (M+, 61), 305 (M+, 61), 292 (97), 290 (100), 212 (37)

HRMS ESI:


N

N NH2

n-Bu4NBr3

pyridine

CHCl3

Ar, r.t.

t-Bu

N

N NH2

t-Bu

Br

2b 3b

87

3,5-ジ-tert-ブチルフェニルボロン酸ピナコールエステルの合成

100 ml のナス型フラスコに 3,5-ジ-tert-ブチルフェノールトリフルオロメタンスルホン酸エステル 3.30 g (9.76 mmol)とジクロロビストリフェニルホスフィンパラジウム 207

mg (0.295 mmol)を入れ、アルゴン雰囲気下、ジオキサン 30 ml とトリエチルアミン 2.5 ml

(18.2 mmol)を加えた。さらにピナコールボランを 4.3 ml (39 mmol)加えた後、80 ºC で 4時間撹拌した。反応溶液を放冷した後、ヘキサン 300 ml を加え、有機層を水(150 ml x 2)で洗浄した。有機層を減圧濃縮して 3,5-ジ-tert-ブチルフェニルボロン酸ピナコールエステルを含む黒色タール状の混合物 2.76 g (粗収率 89%)を得た。未精製のまま次の反応に用いた。

1H-NMR (CDCl3, 270 MHz): δ (ppm)

1.34 (12 H, s), 1.35 (18 H, s), 7.55 (1 H, t, J = 2.0 Hz), 7.67 (2 H, d, J = 2.0 Hz)

OTf

t-Bu t-Bu

B

t-Bu t-Bu

O O

B

O

O

H

Pd(PPh3)2Cl2

NEt3

1,4-dioxane

Ar, 80 °C

88

5-(3,5 ジ-tert-ブチルフェニル)アミノピラジン 2c の合成

100 ml のナス型フラスコに 5-ブロモアミノピラジン 1 912 mg (5.24 mmol)と 3,5-ジ-tert-ブチルフェニルボロン酸ピナコールエステル含有混合物 2.76 g とテトラキストリフェニルホスフィンパラジウム 185 mg (0.160 mmol)を入れた。1,4-ジオキサン 15 ml と2 M の炭酸ナトリウム水溶液 15 ml を加えてアルゴン雰囲気下とし、2時間加熱還流した。反応溶液を放冷した後、酢酸エチル 350 ml を加え、有機層を飽和食塩水で洗浄した。無水硫酸ナトリウムで乾燥した後、減圧濃縮して得られた残渣をカラムクロマトグラフィー[Silica gel 60; 180 g; ヘキサン：酢酸エチル(1：1)]により分離し、得られた結晶をヘキサンで洗浄して、5-(3,5 ジ-tert-ブチルフェニル)アミノピラジン 2c 980 mg (3.46


m.p.: 141-142 ºC 1H-NMR (CDCl3, 270 MHz) δ (ppm):

1.38 (18 H, s), 4.57 (2 H, brs), 7.46 (1 H, t, J = 1.6 Hz), 7.69 (2 H, d, J = 1.6 Hz),

8.08 (1 H, d, J = 1.3 Hz), 8.43 (1 H, d, J = 1.3 Hz)

IR (KBr):

3473, 3305, 3183, 2952, 1627, 1538, 1486, 1378 cm-1

MS EI m/z (%):

283 (M+, 93), 268 (100), 212 (27)

HRMS ESI:


N

N

Br

NH2 Pd(PPh3)4

2 M Na2CO3

1,4-dioxane

Ar, reflux

B

t-Bu

t-Bu

O

O

N

N NH2

t-Bu

t-Bu1 2c

89

N

N NH2

t-Bu

t-Bu

Bu4NBr3

pyridine

CHCl3

Ar, r.t.

N

N NH2

t-Bu

t-Bu

Br

3-ブロモ-5-(3,5 ジ-tert-ブチルフェニル)アミノピラジン 3c の合成

100 ml ナス型フラスコに 5-(3,5 ジ-tert-ブチルフェニル)アミノピラジン 2c 970 mg

(3.42 mmol)とテトラブチルアンモニウムトリブロミド 2.38 g (4.94 mmol)を入れ、アルゴン雰囲気下、クロロホルム 30 ml で完全に溶解した。さらにピリジン 3 ml (40 mmol)を入れ、室温で 2.5時間撹拌した。反応溶液にチオ硫酸ナトリウム 150 ml を加え、酢酸エチル 350 ml で抽出した。有機層を飽和食塩水で洗浄し、無水硫酸ナトリウムで乾燥した後、減圧濃縮した。得られた残渣をカラムクロマトグラフィー[Silica gel 60; 95 g; ヘキサン：酢酸エチル(4：1)]で単離、精製し、3-ブロモ-5-(3,5 ジ-tert-ブチルフェニル)アミノピラジン 3c 1.17 g (3.23mmol 94%)を薄黄色結晶として得た。


1.38 (18 H, s), 5.02 (2 H, brs), 7.46 (1 H, t, J = 1.6 Hz), 7.66 (2 H, d, J = 1.6 Hz),

8.37 (1 H, s)

IR (KBr):

3434, 3289, 3170, 2960, 2865, 1623, 1513, 1473, 1427, 1361 cm-1

MS EI m/z (%):

363 (M+, 100), 361 (M+, 94), 348 (85), 346 (84)

HRMS ESI:


2c 3c

90

3,5-ジブロモベンジルオキシベンゼンの合成

100 mlナス型フラスコに 3,5-ジブロモフェノール 4.00 g (15.9 mmol)とDMF 20 mlを入れ、アルゴン雰囲気下、炭酸カリウム 4.4 g (32 mmol)と塩化ベンジル 2.2 ml (19 mmol)を加え、80 ºC で 13時間撹拌した。反応溶液を放冷した後、水 500 ml を加え、ジエチルエーテル(500 ml x 2)で抽出した。有機層を飽和食塩水で洗浄し、無水硫酸ナトリウムで乾燥した後、減圧濃縮した。得られた残渣をカラムクロマトグラフィー[Silica gel 60;

187 g; ヘキサン：酢酸エチル(10：1)]で単離、精製して 3,5-ジブロモベンジルオキシベンゼン 9 5.56 g を定量的に無色油状として得た。


5.02 (2 H, s), 7.08 (2 H, d, J = 1.6 Hz), 7.26 (1 H, t, J = 1.6 Hz), 7.37 ~ 7.42 (5 H, m)

Br Br

OH

Br Br

OBnCl

K2CO3

DMF

Ar, 80 °C

91

1-ベンジル-3,5-ジ(1-ヘキシニル)ベンゼンの合成

100 ml ナス型フラスコに 3,5-ジブロモベンジルオキシベンゼン 5.56 g (15.9 mmol)とジクロロビストリフェニルホスフィンパラジウム 563 mg (0.802 mmol)とヨウ化銅 178

mg (0.933 mmol)を入れ、アルゴン雰囲気下、1,4-ジオキサン 20 ml とトリエチルアミン11 ml (79 mmol)と 1-ヘキシン 4 ml (30 mmol)を加えた。反応溶液を 100 ºC で 3日間撹拌した後、放冷し、水 500 ml を加え、ヘキサン(500 ml x 2)で抽出した。有機層を飽和食塩水で洗浄し、無水硫酸ナトリウムで乾燥した後、カラムクロマトグラフィー[Silica gel

60; 188 g; ヘキサン：酢酸エチル(100：1)]で単離、精製し、1-ベンジルオキシ-3,5-ジ(1-ヘキシニル)ベンゼン 5.05 g (14.7 mmol, 92%)を茶色油状として得た。


0.94 (6 H, t, J = 6.9 Hz), 1.40 ~ 1.63 (2 H, m), 2.39 (4 H, t, J = 6.9 Hz), 5.02 (2 H, s),

6.92 (2 H, d, J = 1.3 Hz), 7.05 (1 H, d, J = 1.3 Hz), 7.31 ~ 7.43 (5 H, m).

Br Br

OBn Pd(PPh3)2Cl2

NEt3

Ar, 100 °C

OBn

C4H9 C4H9

H C4H9

CuI

1,4-dioxane

92

3,5-ジヘキシルフェノールの合成

1 l のナス型フラスコに 1-ベンジルオキシ-3,5-ジ(1-ヘキシニル)ベンゼン 5.05 g (14.7

mmol)とエタノール 250 ml と酢酸エチル 250 ml を入れた後、5%パラジウム炭素 1.7 gを加え、水素雰囲気とした。室温で終夜撹拌した後、反応溶液をセライトろ過してパラジウム炭素を除去し、ろ液を減圧濃縮した。得られた残渣をカラムクロマトグラフィー[Silica gel 60; 120 g; ヘキサン：酢酸エチル(20：1)]で単離、精製し、3,5-ジヘキシルフェノール 3.01 g (11.5 mmol, 78%)を茶色油状として得た。

1H-NMR (CDCl3, 270 MHz) δ (ppm): 0.88 (6 H, t, J = 6.9 Hz), 1.24 ~ 1.30 (12 H, m), 1.52 ~ 1.58 (4 H, m), 2.52 (4 H, t, J = 7.9 Hz),

4.55 (1 H, s), 6.47 (2 H, s), 6.58 (1 H, s)

OBn

C4H9 C4H9

EtOH

r. t.

Pd-C / H2

EtOAc C6H13 C6H13

OH

93

3,5-ジヘキシル-(1-トリフルオロメタンスルホニルオキシ)ベンゼンの合成

100 ml ナス型フラスコに 3,5-ジヘキシルフェノール 3.01 g (11.4 ml)を入れ、クロロホルム 30 ml に溶解させた。ここにアルゴン雰囲気下、0 ºC でトリフルオロメタンスルホン酸無水物 2.3 ml (14 mmol)と無水ピリジン 1ml (10 mmol)を加え、室温にて 1時間撹拌した。反応溶液に水 400 ml を加え、ヘキサン 400 ml で抽出した。有機層を飽和食塩水で洗浄し、無水硫酸ナトリウムで乾燥した後、減圧濃縮した。茶色油状の物質として1,3-ジヘキシル-(5-トリフルオロメタンスルホニルオキシ)ベンゼン 3.86 g (粗収率

86％)が得られ、これを未精製のまま次の反応に用いた。


6.88 (2 H, s), 7.00 (1 H, s)

C6H13 C6H13

OH

pyridine

Ar, 0 °C → r.t.

(CF3SO2)2O

CH2Cl2 C6H13 C6H13

OTf

94

3,5-ジヘキシルフェニルボロン酸ピナコールエステルの合成

100 ml ナス型フラスコに 1,3-ジヘキシル-(5-トリフルオロメタンスルホニルオキシ)ベンゼン含有混合物 3.86 g とジクロロビストリフェニルホスフィンパラジウム 208 mg

(0.296 mmol)を入れ、1,4-ジオキサン 30 ml に溶解した。アルゴン雰囲気下、トリエチルアミン 4.7 ml (34 mmol)とピナコールボラン 4.3 ml (30 mmol)を加え、80 ºC で 3時間撹拌した。反応溶液を放冷した後、ヘキサン 500 ml を加え、水(500 ml x 2)で洗浄し、無水硫酸ナトリウムで乾燥した後、減圧濃縮した。黒色油状の物質として 3,5-ジヘキシルフェニルボロン酸ピナコールエステル 3.40 g (粗収率 93%)を得、そのまま次の反応に用いた。

1H-NMR (CDCl3, 270 MHz) δ (ppm): 0.88 (6 H, t, J = 6.9 Hz), 1.27 ~ 1.34 (12 H, m), 1.34 (12 H, s), 1.56 ~ 1.60 (4 H, m),

2.57 (4 H, t, J = 7.6 Hz), 7.09 (1 H, s), 7.44 (2 H, s)

OTf

C6H13 C6H13

B

C6H13 C6H13

O O

B

O

O

H

Pd(PPh3)2Cl2

NEt3

1,4-dioxane

Ar, 80 °C

95

5-(3,5-ジヘキシルフェニル)アミノピラジン 2d の合成

100 ml ナス型フラスコに 5-ブロモアミノピラジン 1 1.13 g (6.53 mmol)と 3,5-ジヘキシルフェニルボロン酸ピナコールエステル含有混合物 3.40 g とテトラキストリフェニルホスフィンパラジウム 208 mg (0.180 mmol)を入れ、1,4-ジオキサン 10 ml に溶解した。ここに 2 M の炭酸ナトリウム 10 ml を加え、アルゴン雰囲気下、2時間加熱還流した。反応溶液を放冷した後、水 200 ml を加え、酢酸エチル 500 ml で抽出した。有機層を飽和食塩水で洗浄し、無水硫酸ナトリウムで乾燥した後、減圧濃縮した。得られた残渣をカラムクロマトグラフィー[1回目; Silica gel 60; 170 g; クロロホルム：酢酸エチル(3：1)][2回目; Silica gel 60; 82 g; ヘキサン：酢酸エチル(3：1)]で単離、精製し、5-(3,5-ジヘキシルフェニル)アミノピラジン 2d 1.11 g (3.25 mmol, 50%)を薄黄色油状として得た。


4.58 (2 H, s), 7.01 (1 H, s), 7.49 (2 H, s), 8.06 (1 H, d, J = 1.6 Hz), 8.44 (1 H, d, J = 1.6 Hz)

IR (KBr):

3459, 3311, 3185, 2956, 2927, 2856, 1623, 1533, 1488, 1446, 1376 cm-1

MS EI m/z (%):

339 (M+, 100%), 282 (24), 269 (74)

HRMS ESI:


N

N

Br

NH2 Pd(PPh3)4

2 M Na2CO3

1,4-dioxane

Ar, reflux

B

C6H13

C6H13

O

O

N

N NH2

C6H13

C6H132d 1

96

N

N NH2

C6H13

C6H13

Bu4NBr3

pyridine

CHCl3

Ar, r.t.

N

N NH2

C6H13

C6H13

Br

3-ブロモ-5-(3,5-ジヘキシルフェニル)アミノピラジン 3d の合成

100 ml ナス型フラスコに 5-(3,5-ジヘキシルフェニル)アミノピラジン 2c 550 mg (1.62

mmol)とテトラブチルアンモニウムトリブロミド 835 mg (1.73 mmol)を入れ、クロロホルム 15 ml に溶解し、アルゴン雰囲気とした後、ピリジン 1 ml (10 mmol)を加え、室温で 1時間撹拌した。反応溶液にチオ硫酸ナトリウム 30 ml と水 100 ml を加え、酢酸エチル 150 ml で抽出した。減圧濃縮後、得られた残渣をカラムクロマトグラフィー[Silica gel

60; 84 g; クロロホルム：酢酸エチル(5：1)]で分離し、得られた結晶をヘキサンとメタノールで洗うことにより 3-ブロモ-5-(3,5-ジヘキシルフェニル)アミノピラジン 3c 426 mg

(1.02 mmol, 63%)を薄黄色結晶として得た。


0.89 (6 H, t, J = 6.6 Hz), 1.23 ~ 1.41 (12 H, m), 1.58 ~ 1.66 (4 H, m), 2.63 (4 H, t, J = 7.6 Hz),

5.05 (2 H, s), 7.01 (1 H, s), 7.48 (2 H, s), 8.38 (1 H, s)

IR (KBr):

3467, 3276, 3127, 2952, 2925, 1627, 1517, 1477, 1444, 1376 cm-1

MS EI m/z (%):

419 (M+, 99), 417.3 (M+, 100), 339 (61)

HRMS ESI:


2d 3d

97

N

N

Br

NH2 Pd(PPh3)4

2 M Na2CO3

1,4-dioxane

Ar, reflux

N

N NH2

CF3

F3C

(HO)2B

5-[4-(トリフルオロメチル)フェニル]アミノピラジン 2e の合成

5-ブロモアミノピラジン 1 297 mg (1.72 mmol)と 4-(トリフルオロメチル)フェニルボロン酸 347 mg (1.83 mmol)とテトラキストリフェニルホスフィンパラジウム 60.0 mg

(0.0519 mmol)を入れ、1,4-ジオキサン 1 ml と 2 M の炭酸ナトリウム 1 ml を加え、アルゴン雰囲気とし、加熱還流した。反応開始後から 2時間後 4-トリフルオロメチルフェニルボロン酸 63.3 mg (0.333 mmol)をさらに加えて、2時間加熱還流した。反応溶液を放冷後、水 50 ml を加え、酢酸エチル 50 ml で抽出した。有機層を飽和食塩水で洗浄し、無水硫酸ナトリウムで乾燥した後、減圧濃縮した。得られた黒い固体物質を[Silica gel 60;

35 g; クロロホルム：酢酸エチル(6：1)]で単離、精製し、5-(4-(トリフルオロメチル)フェニル)アミノピラジン 2e 359 mg (1.50 mmol, 87%)を茶色結晶として得た。

1H-NMR (CDCl3, 270 MHz) δ (ppm): 4.73 (2 H, s), 7.70 (2 H, AA’BB’), 8.00 (2 H, AA’BB’), 8.09 (1 H, d, J = 1.3 Hz),

8.50 (1 H, d, J = 1.3 Hz)

1 2e

98

N

N NH2

Bu4NBr3

pyridine

CHCl3

Ar, r.t.

N

N NH2

Br

F3C F3C

3-ブロモ-5-[4-(トリフルオロメチル)フェニル]アミノピラジン 3e の合成

50 ml ナス型フラスコに 5-[4-(トリフルオロメチル)フェニル]アミノピラジン 2e 358

mg (1.50 mmol)とテトラブチルアンモニウムトリブロミド 802 mg (1.66 mmol)を入れ、クロロホルム 10 ml とピリジン 0.5 ml (6 mmol)を加え、アルゴン雰囲気下、遮光して終夜室温で撹拌した。反応溶液にチオ硫酸ナトリウム 50 ml を加え、酢酸エチル(50 ml x 2)で抽出した。有機層を飽和食塩水で洗浄し、無水硫酸ナトリウムで乾燥した後、減圧濃縮した。得られた黄色結晶をカラムクロマトグラフィー[Silica gel 60; 33 g; クロロホルム：酢酸エチル(9：1)]で単離、精製し、3-ブロモ-5-[4-(トリフルオロメチル)フェニル]アミノピラジン 3e 383 mg (1.20 mmol, 80%)を黄色結晶として得た。

m.p.: 152-154 ºC 1H-NMR (CDCl3, 270 MHz) δ (ppm): 5.19 (2 H, s), 7.69 (2 H, AA’BB’), 8.00 (2 H, AA’BB’), 8.45 (1 H, s)

IR (KBr):

3480, 3288, 3133, 1637, 1529, 1469, 1324 cm-1

MS EI m/z (%):

319 (M+, 98), 317 (M+, 100), 184 (33)

HRMS ESI:

calcd. for C11H8BrF3N3 [M+H]+, 317.9854 and 319.9833; found 317.9835 and 319.9816

2e 3e

99

N

N

Br

NH2 Pd(PPh3)4

2 M Na2CO3

1,4-dioxane

Ar, reflux

N

N NH2

OMe

MeO

(HO)2B

5-(4-メトキシフェニル)アミノピラジン 2f の合成

5-ブロモアミノピラジン 1 497 mg (2.86 mmol)と 4-メトキシフェニルボロン酸 547 mg

(3.60 mmol)とテトラキストリフェニルホスフィンパラジウム93.3 mg (0.0807 mmol)を入れ、1,4-ジオキサン 10 ml と 2 M の炭酸ナトリウム 10 ml を加え、アルゴン雰囲気とし、1.5時間加熱還流した。反応溶液を放冷後、水 100 ml を加え、酢酸エチル 200 ml で抽出した。有機層を飽和食塩水で洗浄し、無水硫酸ナトリウムで乾燥した後、減圧濃縮した。得られた茶色結晶をカラムクロマトグラフィー[Silica gel 60; 81 g; ヘキサン：酢酸エチル(1：2)]で単離、精製し、5-(4-メトキシフェニル)アミノピラジン 2f 572 mg (2.84 mmol,

98%)を茶色結晶として得た。

1H-NMR (CDCl3, 270 MHz) δ (ppm): 3.86 (3 H, s), 4.53 (2 H, s), 6.99 (2 H, AA’BB’), 7.82 (2 H, AA’BB’),

8.04 (1 H, d, J = 1.3 Hz), 8.40 (1 H, d, J = 1.3 Hz)

1 2f

100

N

N NH2

Bu4NBr3

pyridine

CHCl3

Ar, r.t.

N

N NH2

Br

MeO MeO

3-ブロモ-5-(4-メトキシフェニル)アミノピラジン 3f の合成

50 ml ナス型フラスコに 5-(4-メトキシフェニル)アミノピラジン 2f 501 mg (2.49 mmol)とテトラブチルアンモニウムトリブロミド 1.27 g (2.64 mmol)を入れ、クロロホルム 10

ml とピリジン 3.5 ml (44 mmol)を加え、アルゴン雰囲気下、室温で 1.5時間撹拌した。反応溶液にチオ硫酸ナトリウム 50 ml を加え、ジエチルエーテル(150 ml x 3)で抽出した。有機層を飽和食塩水で洗浄し、無水硫酸ナトリウムで乾燥した後、減圧濃縮した。得られた黄色結晶をカラムクロマトグラフィー[Silica gel 60; 80 g; クロロホルム：酢酸エチル(2：1)]で単離、精製し、3-ブロモ-5-(4-メトキシフェニル)アミノピラジン 3f 592 mg (2.11



3.86 (3 H, s), 4.53 (2 H, s), 6.97 (2 H, AA’BB’), 7.81 (2 H, AA’BB’),

8.34 (1 H, d, J = 1.3 Hz)

IR (KBr):

3473, 3288, 3141, 1627, 1506, 1465 cm-1

MS EI m/z (%):

281 (M+, 100), 279 (M+, 100), 266 (26), 264 (27)

HRMS ESI:

calcd. for C11H11OBrN3 [M+H]+, 280.0086 and 282.0065; found 280.0065 and 282.0023

2f 3f

101

p-ブロモデトキシベンゼンの合成

100 ml ナス型フラスコに p-ブロモフェノール 3.00 g (17.3 mmol)と 1-ヨードデカン 5.10 g

(19.1 mmol)と炭酸カリウム 3.66 g (26.5 mmol)を入れ、アセトン 45 ml を加え、アルゴン雰囲気下、40時間加熱還流した。反応溶液を放冷後、水 400 ml を加え、酢酸エチル(600

ml x 2)で抽出した。有機層を飽和食塩水で洗浄し、無水硫酸ナトリウムで乾燥した後、減圧濃縮した。得られた残渣をカラムクロマトグラフィー[Silica gel 60; 246 g; ヘキサン]で単離、精製し、p-ブロモデトキシベンゼン 4.83 g (15.4 mmol, 89%)を無色油状として得た。


0.88 (3 H, t, J = 6.3 Hz), 1.27 ~ 1.44, (14 H, m Hz), 1.77 (2 H, quint, J = 6.6 Hz),

3.91 (2 H, t, J = 6.6 Hz), 6.78 (2 H, AA’BB’), 7.37 (2 H, AA’BB’)

OHBr OC10H21BrK2CO3

acetone

Ar, 80 °C

C10H21I

102

4-デトキシフェニルボロン酸ピナコールエステルの合成

30 ml ナス型フラスコに p-ブロモ(デトキシ)ベンゼン 1.92 g (6.13 mmol)とジクロロビストリフェニルホスフィンパラジウム 172 mg (0.245 mmol)を入れ、1,4-ジオキサン 10 mlを加えた。アルゴン雰囲気下にて、トリエチルアミン 2.7 ml (20 mmol)とピナコールボラン 2.5 ml (17 mmol)を加え、5時間 80 ºC で撹拌した。反応溶液を放冷後、ヘキサン 300

ml を加え、有機層を水(200 ml x 4)で洗浄し、無水硫酸ナトリウムで乾燥した後、減圧濃縮した。得られた残渣をカラムクロマトグラフィー[Silica gel 60; 81 g; ヘキサン：酢酸エチル(100：1)]で単離、精製し、4-デトキシフェニルボロン酸ピナコールエステル 1.20

g (3.33 mmol, 54%)を茶色油状として得た。


0.88 (t, J = 6.3, 3 H), 1.27 ~ 1.45, (m, 14 H), 1.78 (quint, J = 6.6, 2 H),

3.97 (t, J = 6.6, 2 H), 6.88 (2 H, AA’BB’), 7.34 (2 H, AA’BB’)

OC10H21Br

B

O

O

H

Pd(PPh3)2Cl2

NEt3

1,4-dioxane

Ar, 80 °C

C10H21O B

O

O

103

5-(4-デトキシフェニル)アミノピラジン 2g の合成

30 ml ナス型フラスコに 4-デトキシフェニルボロン酸ピナコールエステル 8g 1.20 g

(3.33 mmol)と 5-ブロモアミノピラジン 1 478.2 mg (2.76 mmol)とテトラキストリフェニルホスフィンパラジウム 40.9 mg (0.0354 mmol)を入れ、1,4-ジオキサン 5 ml と 2 M の炭酸ナトリウム 5 ml を加えた。アルゴン雰囲気下にて、2.5時間加熱還流した。反応溶液を放冷後、水 100 ml を加え、酢酸エチル 150 ml で抽出した。有機層を飽和食塩水で洗浄し、無水硫酸ナトリウムで乾燥した後、減圧濃縮した。得られた残渣をショートカラムクロマトグラフィーにかけた後、ヘキサンと酢酸エチルを用いた 2 度の再結晶により単離、精製し、5-(4-(デトキシ)フェニル)アミノピラジン 2g 530 mg (1.49 mmol, 54%)を薄黄色結晶として得た。


0.88 (3 H, t, J = 6.6 Hz), 1.27 ~ 1.47, (14 H, m), 1.80 (2 H, quint, J = 6.6 Hz),

4.00 (2 H, t, J = 6.6 Hz), 4.53 (2 H, s), 6.97 (2 H, AA’BB’), 7.80 (2 H, AA’BB’),

8.04 (1 H, d, J = 1.3 Hz), 8.39 (1 H, d, J = 1.3 Hz)

IR (KBr):

3421, 3305, 3178, 2960, 2919, 2850, 1652, 1610, 1509, 1473 cm-1

MS EI m/z (%):

328 (M+, 100), 187 (85)

HRMS ESI:

calcd. for C20H30ON3 [M+H]+, 328.2389; found 328.2375

N

N

Br

NH2 Pd(PPh3)4

2 M Na2CO3

1,4-dioxane

Ar, reflux

B

O

O

N

N NH2

OC10H21

C10H21O

1 2g

104

N

N NH2

Bu4NBr3

pyridine

CHCl3

Ar, r.t.

N

N NH2

Br

C10H21O C10H21O

3-ブロモ-5-(4-デトキシフェニル)アミノピラジン 2g の合成

20 ml ナス型フラスコに 5-(4-デトキシフェニル)アミノピラジン 2g 204 mg (0.623

mmol)を入れ、クロロホルム 5 ml を加え、アルゴン雰囲気下、さらにピリジン 0.3 ml (4

mmol)とテトラブチルアンモニウムトリブロミド 328 mg (0.680 mmol)を加え、2時間室温で撹拌した。反応溶液にチオ硫酸ナトリウム 10 ml と水 30 ml を加え、酢酸エチル 10

ml とクロロホルム 30 ml で抽出した。有機層を無水硫酸ナトリウムで乾燥した後、減圧濃縮した。得られた黄色結晶をカラムクロマトグラフィー[Silica gel 60; 31 g; クロロホルム：酢酸エチル(3：1)]で単離、精製し、3-ブロモ-5-(4-デトキシフェニル)アミノピラジン 3g 242 mg (0.596 mmol, 96%)を黄色結晶として得た。


0.88 (3 H, t, J = 6.6 Hz), 1.28 ~ 1.47, (14 H, m), 1.80 (2 H, quint, J = 6.6 Hz),

3.99 (2 H, t, J = 6.6 Hz), 4.99 (2 H, s), 6.95 (2 H, AA’BB’), 7.79 (2 H, AA’BB’), 8.34 (1 H, s)

IR (KBr): 3478, 3284, 3141, 2921, 2850, 1629, 1504, 1465 cm-1

MS EI m/z (%):

407 (M+, 99), 405 (M+, 100), 267 (65), 265 (65)

HRMS ESI:

calcd. for C20H29OBrN3 [M+H]+, 406.1494 and 408.1474; found 406.1488 and 408.1468

2g 3g

105

3,7,11,15-テトラキス (4-tert- ブチルフェニル )-ビス ( ピラジノ [2’,3’-4,5] イミダゾ)[1,2-a][1,2-h]-1,2,5,6-テトラヒドロ-4,5,6,12,13,14-ヘキサアザアントラセン 4b の合成

10 ml ナス型フラスコに 3-ブロモ-5-(4-tert-ブチルフェニル)アミノピラジン 3b 200 mg

(653 µmol)とラセミ体の 2,2’-ビス(ジフェニルホスフィノ)-1,1’-ビナフチル 16. 6 mg (26.7

µmol)と酢酸パラジウム 4.4 mg (19.6 µmol)と炭酸セシウム 308 mg (945 µmol)を入れ、トルエン 1 ml を加えた。アルゴン雰囲気下にて、24時間 100 ºC で撹拌した。反応溶液を放冷後、水 50 ml を加え、クロロホルム(250 ml x 3)で抽出した。有機層を飽和食塩水で洗浄し、無水硫酸ナトリウムで乾燥した後、減圧濃縮した。得られた残渣をカラムクロマトグラフィー[Silica gel 60; 65 g; クロロホルム：酢酸エチル(9：1)]、続いて PTLC[200

mm x 200 mm x 0.5 mm x 3; クロロホルム：酢酸エチル(40：1)]、カラムクロマトグラフィー[Silica gel 60; 65 g; クロロホルム：酢酸エチル(30：1)]によって単離、精製し、3,7,11,15-テトラキス (4-tert- ブチルフェニル )-ビス ( ピラジノ [2’,3’-4,5] イミダゾ)[1,2-a][1,2-h]-4b,5,6,12b,13,14-ヘキサアザアントラセン 4b 18.8 mg (21.0 µmol, 13%)を赤色結晶として得た。

m.p.: < 250 ºC 1H-NMR (CDCl3, 270 MHz) δ (ppm): 1.47 (18 H, s), 1.48 (18 H, s), 7.71 (4 H, AA’BB’), 7.75 (4 H, AA’BB’), 8.37 (4 H, AA’BB’),

9.16 (4 H, AA’BB’), 9.51 (2 H, s)

IR (KBr): 2962, 2896, 2867, 1488, 1457, 1411, 1400 cm-1

HRMS ESI:


N

N NH2

Br

t-Bu

Pd(OAc)2

toluene

Ar, 100 °C

BINAP

Cs2CO3

N N

N N

N N

N

N

N

N

N

N

R

R

R

R

t-BuR =3b

4b

106

3,7,11,15-テトラキス (3,5-ジ -tert-ブチルフェニル )-ビス (ピラジノ [2’,3’:4,5]イミダゾ)[1,2-a][1,2-h]-4b,5,6,12b,13,14-ヘキサアザアントラセン 4c の合成

10 ml ナス型フラスコに 3-ブロモ-5-(3,5ジ-tert-ブチルフェニル)アミノピラジン 3c 211

mg (583 µmol)とラセミ体の 2,2’-ビス(ジフェニルホスフィノ)-1,1’-ビナフチル 16.2 mg

(26.0 µmol)、酢酸パラジウム 8.3 mg (37.0 µmol)、炭酸セシウム 275 mg (845 µmol)を入れ、トルエン 1 ml を加えた。アルゴン雰囲気下とし、72時間 110 ºC で撹拌した。反応溶液を放冷後、減圧濃縮し、カラムクロマトグラフィー[Silica gel 60; 15 g; クロロホルム：酢酸エチル(10：1)]、続いて PTLC[200 mm x 200 mm x 0.5 mm x 3; クロロホルム：酢酸エチル(40：1)]、PTLC[200 mm x 200 mm x 0.5 mm x 4; クロロホルム：酢酸エチル(30：1)]、 PTLC[200 mm x 200 mm x 0.5 mm x 2; クロロホルム：酢酸エチル(20：1)]、

PTLC[200 mm x 200 mm x 0.5 mm x 3; クロロホルム：アセトン(10：1)]、 PTLC[200 mm

x 200 mm x 0.5 mm x 3; クロロホルム：トルエン(1：1)]によって単離、精製し、3,7,11,15-テトラキス (3,5- ジ -tert- ブチルフェニル )-ビス ( ピラジノ [2’,3’:4,5] イミダゾ)[1,2-a][1,2-h]-4b,5,6,12b,13,14-ヘキサアザアントラセン 4c 11.1 mg (9.92 µmol, 7%)を赤色結晶として得た。

m.p.: 205 ºC (decomp.) 1H-NMR (CDCl3, 270 MHz) δ (ppm):

1.48 (36 H, s), 1.50 (36 H, s), 7.67 (2 H, t, J = 1.6 Hz), 7.80 (2 H, t, J = 2.0 Hz),

8.10 (4 H, d, J = 2.0 Hz), 8.74 (4 H, d, J = 1.3 Hz), 9.44 (2 H, s)

IR (KBr):

2962, 2896, 2867, 1488, 1471, 1396, 1363 cm-1

HRMS ESI:


N

N NH2

Br

Pd(OAc)2

toluene

Ar, 100 °C

BINAP

Cs2CO3

N N

N N

N N

N

N

N

N

N

N

R

R

R

R

R =

t-Bu

t-But-Bu

t-Bu

3c 4c

107

3,7,11,15-テトラキス (3,5-ジヘキシルフェニル )-ビス (ピラジノ [2’,3’:4,5]イミダゾ)[1,2-a][1,2-h]-4b,5,6,12b,13,14-ヘキサアザアントラセン 5c の合成

10 ml ナス型フラスコに 3-ブロモ-5-(3,5-ジヘキシルフェニル)アミノピラジン 3d 471

mg (1.13 mmol)とラセミ体の 2,2’-ビス(ジフェニルホスフィノ)-1,1’-ビナフチル 31.1 mg

(49.9 µmol)、酢酸パラジウム 8.9 mg (39.6 µmol)、炭酸セシウム 514 mg (1.58 mmol)を入れ、トルエン 1 ml を加えた。アルゴン雰囲気下にて、48時間 110 ºC で撹拌した。反応溶液を放冷後、水 150 ml を加え、酢酸エチル(150 ml x 2)で抽出した。有機層を飽和食塩水で戦場後、無水硫酸ナトリウムで乾燥した後、減圧濃縮した。得られた残渣をカラムクロマトグラフィー[Silica gel 60; 35 g; クロロホルム：酢酸エチル：ヘキサン(20：1：10)]、続いて PTLC[200 mm x 200 mm x 0.5 mm x 4; クロロホルム：酢酸エチル：ヘキサン(20：1：10)]、PTLC[200 mm x 200 mm x 0.5 mm x 3; クロロホルム：酢酸エチル：ヘキサン(20：1：10)]で精製した後、得られた結晶をメタノール：クロロホルム(30：1)で洗浄して、3,7,11,15-テトラキス(3,5-ジヘキシルフェニル)-ビス(ピラジノ[2’,3’:4,5]イミダゾ)[1,2-a][1,2-h]-4b,5,6,12b,13,14-ヘキサアザアントラセン 4d 25.3 mg (17.5 µmol, 6 %)を赤色結晶として得た。

m.p.: 222 ºC (decomp.) 1H-NMR (CDCl3, 270 MHz) δ (ppm): 0.83 ~ 0.93 (24 H, m), 1.28 ~ 1.46 (48 H, m), 1.76 (16 H, quint, J = 6.9 Hz),

2.83 (16 H, t, J = 7.6 Hz), 7.23 (2 H, s), 7.36 (2 H, s), 8.04 (4 H, s), 8.87 (4 H, s), 9.51 (2 H, s)

IR (KBr): 2956, 2925, 2854, 1488, 1455, 1403 cm-1

HRMS ESI:


N

N NH2

Br

Pd(OAc)2

toluene

Ar, 100 °C

BINAP

Cs2CO3

N N

N N

N N

N

N

N

N

N

N

R

R

R

R

R =

C6H13

C6H13

C6H13

C6H13

3d 4d

108

3,6,11- トリス (3,5- ジ -tert- ブチルフェニル )- ピラジノ [2’3’:4,5] イミダゾ[1,2-a]-7,8,9,12,13,13b-ヘキサアザアントラセン 5c の合成

10 ml ナス型フラスコに 3-ブロモ-5-(3,5 ジ-tert-ブチルフェニル)アミノピラジン 3c

99.8 mg (275 µmol)とラセミ体の 2,2’-ビス(ジフェニルホスフィノ)-1,1’-ビナフチル 85.9

mg (138 µmol)、酢酸パラジウム 34.0 mg (151 µmol)、炭酸セシウム 129 mg (396 µmol)を入れ、トルエン 1 ml を加えた。アルゴン雰囲気下にて、24時間 110 ºC で撹拌した。反応溶液を放冷後、水 30 ml を加え、酢酸エチル 70 ml で抽出した。有機層を飽和食塩水で洗浄後、無水硫酸ナトリウムで乾燥した後、減圧濃縮した。得られた残渣をカラムクロマトグラフィー[Silica gel 60; 35 g; クロロホルム：酢酸エチル(50：1)]、続いてPTLC[200 mm x 200 mm x 0.5 mm x 3; クロロホルム：酢酸エチル：ヘキサン(20：1：5)]によって単離、精製し、3,6,11-トリス(3,5-ジ-tert-ブチルフェニル)-ピラジノ[2’3’:4,5]イミダゾ[1,2-a]-7,8,9,12,13,13b-ヘキサアザアントラセン 5c 16.7 mg (19.9 µmol, 21.7%)を橙色結晶として得た。

m.p.: < 250 ºC 1H-NMR (CDCl3, 270 MHz): δ (ppm) 1.47 (18 H, s), 1.48 (18 H, s), 1.51 (18 H, s), 7.67 (1 H, s), 7.73 (1 H, s), 7.82 (1 H, s),

8.13 (2 H, s), 8.24 (2 H, s), 8.95 (2 H, s), 9.43 (1 H, s), 9.82 (1 H, s)

IR (KBr): 2960, 2867, 1473, 1363 cm-1

HRMS ESI:


N

N NH2

Br

Pd(OAc)2

toluene

Ar, 100 °C

BINAP

Cs2CO3

N

N

N

N

N

N

N

N N

R

R

R

R =

t-Bu

t-Bu t-Bu

t-Bu

3c 5c

109

5-(4-シアノフェニル)-2-ピバルアミドピラジン 10a の合成

10 ml のナス型フラスコに(4-シアノフェニル)アミノピラジン 50.0 mg (0.255 mmol) を入れ、アルゴン雰囲気下ジクロロメタン 0.5 ml に溶解させた。塩化ピバロイル 64 µl

(0.520 mmol)、ピリジン 0.1 ml を加え、室温で 5時間攪拌した。反応溶液に水 20 ml を加え酢酸エチル(20 ml x 2)で抽出した。有機層を飽和食塩水で洗浄し、無水硫酸ナトリウムで乾燥した後、減圧濃縮した。得られた残渣を PTLC[200 mm x 200 mm x 0.5 mm x 1; クロロホルム：酢酸エチル (4：1)]で単離、精製し、5-(4-シアノフェニル)-2-ピバルアミドピラジン 10a 58.3 mg (0.208 mmol, 82%)を無色結晶として得た。


1.37 (9 H, s), 7.78 (2 H, AA’BB’), 8.04 (1 H, brs), 8.07 (2 H, AA’BB’),

8.71 (1 H, d, J = 1.6 Hz), 9.66 (1 H, d, J = 1.6 Hz)

IR (KBr):

3434, 2983, 2960, 2225, 1693, 1537, 1496, 1352 cm-1

MS EI m/z (%):

280 (M+, 100), 196 (51)

HRMS ESI:

calcd. for C16H17N4O [M+H]+, 281.1402; found 281.1429

N

N NH2

NC

Ar, r. t.

pyridine

C2HCl2

O

Clt-Bu

N

N NH

NC

O t-Bu

10a

110

5-(4-クロロフェニル)-2-ピバルアミドピラジン 10b の合成

10 ml のナス型フラスコに(4-クロロフェニル)アミノピラジン 49.5 mg (0.241 mmol) を入れ、アルゴン雰囲気下ジクロロメタン 0.5 ml に溶解させた。塩化ピバロイル 60 µl

(0.486 mmol)、ピリジン 0.1 ml を加え、室温で 2時間攪拌した。反応溶液に水 20 ml を加え酢酸エチル(20 ml x 2)で抽出した。有機層を飽和食塩水で洗浄し、無水硫酸ナトリウムで乾燥した後、減圧濃縮した。得られた残渣を PTLC[200 mm x 200 mm x 0.5 mm x 1; クロロホルム：酢酸エチル (8：1)]で単離、精製し、5-(4-クロロフェニル)-2-ピバルアミドピラジン 10b 63.4 mg (0.219 mmol, 90%)を無色結晶として得た。

m.p.: 171-174 °C 1H NMR (CDCl3, 270 MHz) δ (ppm):

1.37 (9 H, s), 7.46 (2 H, AA’BB’), 7.93 (2 H, AA’BB’), 7.99 (1 H, brs),

8.64 (1 H, d, J = 1.6 Hz), 9.60 (1 H, d, J = 1.6 Hz)

IR (KBr):

3380, 2974, 1684, 1541, 1498, 1344 cm-1

MS EI m/z (%):

289 (M+, 100), 205 (62)

HRMS ESI:

calcd. for C15H17ClN3O [M+H]+, 290.1060; found 290.1082

N

N NH2

Cl

Ar, r. t.

pyridine

C2HCl2

O

Clt-Bu

N

N NH

Cl

O t-Bu

10b

111

5-フェニル-2-ピバルアミドピラジン 10c の合成

10 ml のナス型フラスコにフェニルアミノピラジン 201 mg (1.17 mmol) を入れ、アルゴン雰囲気下ジクロロメタン 1 ml に溶解させた。塩化ピバロイル 216 µl (1.75 mmol)、ピリジン 0.2 ml を加え、室温で終夜攪拌した。反応溶液に水 30 ml を加えクロロホルム(30 ml x 2)で抽出した。有機層を飽和食塩水で洗浄し、無水硫酸ナトリウムで乾燥した後、減圧濃縮した。得られた残渣をカラムクロマトグラフィー[Silica gel 60; 34 g; クロロホルム：酢酸エチル(20：1)]で単離、精製し、5-フェニル-2-ピバルアミドピラジン 10c

207 mg (0.812 mmol, 69%)を無色結晶として得た。


1.37 (9 H, s), 7.49 (3 H, m), 7.98 (2 H, m), 8.60 (1 H, d, J = 1.6 Hz), 9.61 (1 H, d, J = 1.6 Hz)

IR (KBr):

3383, 3062, 2966, 1682, 1539, 1500, 1354 cm-1

MS EI m/z (%):

255 (M+, 100), 171 (70)

HRMS ESI:


N

N NH2

Ar, r. t.

pyridine

C2HCl2

O

Clt-Bu

N

N NH

O t-Bu

10c

112

5-(4-メトキシフェニル)-2-ピバルアミドピラジン 10d の合成

10 ml のナス型フラスコに 5-(4-メトキシフェニル)アミノピラジン 102 mg (0.507

mmol) を入れ、アルゴン雰囲気下ジクロロメタン 1 ml に溶解させた。塩化ピバロイル67 µl (0.547 mmol)、ピリジン 0.1 ml を加え、室温で 4時間攪拌した。反応溶液に水 20 mlを加え酢酸エチル(20 ml x 2)で抽出した。有機層を飽和食塩水で洗浄し、無水硫酸ナトリウムで乾燥した後、減圧濃縮した。得られた残渣をカラムクロマトグラフィー[Silica

gel 60; 31 g; クロロホルム：酢酸エチル(4：1)]で単離、精製し、5-(4-メトキシフェニル)-2-ピバルアミドピラジン 10d 139 mg (0.487 mmol, 96%)を無色結晶として得た。


1.36 (9 H, s), 3.87 (3 H, s), 7.01 (2 H, AA’BB’), 7.93 (3 H, m), 8.60 (1 H, d, J = 1.6 Hz),

9.56 (1 H, d, J = 1.6 Hz)

IR (KBr):

3384, 2964, 1682, 1610, 1541, 1496, 1352 cm-1

MS EI m/z (%):

285 (M+, 100), 201 (56)

HRMS ESI:

calcd. for C16H20N3O2 [M+H]+, 286.1556; found 286.1573

N

N NH2

H3CO

Ar, r. t.

pyridine

C2HCl2

O

Clt-Bu

N

N NH

H3CO

O t-Bu

10d

113

5-(4-N,N-ジメチルアミノフェニル)-2-ピバルアミドピラジン 10e の合成

10 ml のナス型フラスコに 5-(4-N,N-ジメチルアミノフェニル)アミノピラジン 102 mg

(0.476 mmol) を入れ、アルゴン雰囲気下ジクロロメタン 1.5 ml に溶解させた。塩化ピバロイル 86 µl (0.700 mmol)、ピリジン 0.1 ml を加え、室温で 4時間攪拌した。反応溶液に水 20 ml を加え酢酸エチル(20 ml x 2)で抽出した。有機層を飽和食塩水で洗浄し、無水硫酸ナトリウムで乾燥した後、減圧濃縮した。得られた残渣をカラムクロマトグラフィー[Silica gel 60; 31 g; クロロホルム：酢酸エチル(4：1)]で単離、精製し、5-(4-メトキシフェニル)-2-ピバルアミドピラジン 10e 139 mg (0.466 mmol, 98%)を黄色結晶として得た。


1.36 (9 H, s), 3.03 (6H, s), 6.80 (2 H, AA’BB’), 7.88 (3 H, m), 8.57 (1 H, d, J = 1.6 Hz),

9.15 (1 H, d, J = 1.6 Hz)

IR (KBr):

3396, 2966, 1682, 1610, 1539, 1496, 1354 cm-1

MS EI m/z (%):

298 (M+, 100), 241 (27), 214 (26)

HRMS ESI:


N

N NH2

(H3C)2N

Ar, r. t.

pyridine

C2HCl2

O

Clt-Bu

N

N NH

(H3C)2N

O t-Bu

10e

114

(4-シアノフェニル)アミドピラジン 11a の合成

30 ml枝付きナス型フラスコにアミノピラジン 306 mg (3.22 mmol)を入れ、アルゴン雰囲気下、テトラヒドロフラン 5 ml に完全に溶解させた。-90 °C に冷却した後、1.5 M n-ブチルリチウムへキサン溶液 4 ml をゆっくりと滴下した。30 分撹拌した後、4-シアノベンジルクロライド 247 mg (1.49 mmol)を加え、室温で終夜撹拌した。反応溶液に水 50

ml を加え酢酸エチル(50 ml x 2)で抽出した。有機層を飽和食塩水で洗浄し、無水硫酸ナトリウムで乾燥した後、減圧濃縮した。得られた残渣をカラムクロマトグラフィー[Silica

gel 60; 25 g; クロロホルム：酢酸エチル(3：1)]で単離、精製し、4-シアノフェニルアミドピラジン 11a 100 mg (0.447 mmol, 14%)を無色結晶として得た。


7.85 (2 H, AA’BB’), 8.06 (2 H, AA’BB’), 8.32 (1 H, dd, J = 2.6 Hz; 1.3 Hz),

8.45 (1 H, d, J = 2.6 Hz), 8.50 (1 H, brs), 9.69 (1 H, d, J = 1.6Hz)

IR (KBr):

3236, 3107, 2233, 1685, 1533, 1410, 1298 cm-1

MS EI m/z (%):

224 (M+, 35), 130 (100), 102 (42)

N

N NH2

N

N NH

Ar, -90 °C to r. t.

O

THF

O

Cl

NC CN

n-BuLi 1.5 M in hexane

11a

115

ベンズアミドピラジン 11b の合成

20 ml ナス型フラスコにアミノピラジン 301 mg (3.16 mmol)を入れ、アルゴン雰囲気下、ジクロロメタン 3 mlに溶解させた。塩化ベンゾイル(488 mg , 3.47 mmol)、ピリジン 0.5 mlを加え、室温で 5時間攪拌した。反応溶液に水 40 ml を加えクロロホルム(50 ml x 2)で抽出した。有機層を飽和食塩水で洗浄し、無水硫酸ナトリウムで乾燥した後、減圧濃縮した。得られた残渣をカラムクロマトグラフィー[Silica gel 60; 25 g; クロロホルム：酢酸エチル(3：1)]とメタノール、水の混合溶媒で再結晶を行うことで単離、精製し、ベンズアミドピラジン 11b 100 mg (0.502 mmol, 16%)を無色結晶として得た。


7.50-7.65 (3 H, m), 7.93-7.96 (2 H, m), 8.27 (1 H, dd, J = 2.6 Hz; 1.3 Hz),

8.27 (1 H, d, J = 2.6 Hz), 8.60 (1 H, brs), 9.74 (1 H, d, J = 1.6Hz)

IR (KBr):

1674, 1533, 1414, 1298 cm-1

MS EI m/z (%):

199 (M+, 15), 105 (100), 77 (62)

N

N NH2

N

N NH

pyridine

CH2Cl2

O

Ar, r.t.

O

Cl

11b

116

(4-メトキシフェニル)アミドピラジン 11c の合成

20 ml ナス型フラスコにアミノピラジン 51.4 mg (0.540 mmol)を入れ、アルゴン雰囲気下、ピリジン 1 ml に溶解させた。p-アニソールクロライド 71 µl (0.526 mmol)を加え、室温で終夜攪拌した。反応溶液に水 30 ml を加え酢酸エチル(30 ml x 2)で抽出した。有機層を飽和食塩水で洗浄し、無水硫酸ナトリウムで乾燥した後、減圧濃縮した。得られた残渣をカラムクロマトグラフィー[Silica gel 60; 33 g; クロロホルム：酢酸エチル(4：1)]で単離、精製し、4-メトキシフェニルアミドピラジン 11c 67.7 mg (0.295 mmol, 55%)を薄黄色結晶として得た。


3.89 (3 H, s), 7.01 (2 H, AA’BB’), 7.91 (2 H, AA’BB’), 8.26 (1 H, dd, J = 2.6 Hz; 1.6 Hz),

8.37 (1 H, d, J = 2.6 Hz), 8.47 (1 H, brs), 9.71 (1 H, d, J = 1.6Hz)

IR (KBr):

3305, 3114, 1664, 1612, 1542, 1506, 1413, 1300, 1252 cm-1

MS EI m/z (%):

229 (M+, 12), 135 (100), 92 (56), 77 (47)

11c

N

N NH2

N

N NH

Ar, r. t.

O

pyridine

O

Cl

H3CO

OCH3

117

ジフルオロ[5-(4-シアノフェニル)-2-ピバルアミドピラジナート-N, O]ボロン 8a の合成

10 ml のナス型フラスコに 5-(4-シアノフェニル)-2-ピバルアミドピラジン 10a 44.8 mg

(0.160 mmol) を入れ、アルゴン雰囲気下ジクロロメタン 1 ml に溶解させた。三フッ化ホウ素ジエチルエーテル錯体 79 µl (0.640 mmol)、ジイソプロピルエチルアミン 110 µl

(0.640 mmol)を加え、室温で 15 分攪拌した。反応溶液を減圧濃縮し、得られた残渣をPTLC[200 mm x 200 mm x 0.5 mm x 2; クロロホルム：酢酸エチル (20：1)]で単離、精製し、ジフルオロ[5-(4-シアノフェニル)-2-ピバルアミドピラジナート-N, O]ボロン 8a 15.1

mg (0.0460 mmol, 29%)を無色結晶として得た。


1.37 (9 H, s), 7.84 (2 H, AA’BB’), 8.14 (2 H, AA’BB’), 8.54 (1 H, s), 8.96 (1 H, s)

IR (KBr):

2976, 2227, 1564, 1525, 1500 cm-1

MS EI m/z (%):

328 (M+, 48), 313 (100)

HRMS ESI:

calcd. for C16H16BF2N4O [M+H]+, 329.1385; found 329.1432

8a 10a

DIPEA

Ar, r. t.

C2HCl2

BF3·Et2O

N

N NH

NC

O t-Bu

N

N+ N

NC

O t-BuB-

F

F

118

ジフルオロ[5-(4-クロロフェニル)-2-ピバルアミドピラジナート-N, O]ボロン 8b の合成

10 ml のナス型フラスコに 5-(4-クロロフェニル)-2-ピバルアミドピラジン 10b 13.2 mg

(0.0456 mmol) を入れ、アルゴン雰囲気下ジクロロメタン 0.5 ml に溶解させた。三フッ化ホウ素ジエチルエーテル錯体 25 µl (0.203 mmol)、ジイソプロピルエチルアミン 36 µl

(0.209 mmol)を加え、室温で 15 分攪拌した。反応溶液を減圧濃縮し、得られた残渣をPTLC[200 mm x 200 mm x 0.5 mm x 2; ヘキサン：酢酸エチル (4：1)]で単離、精製し、ジフルオロ[5-(4-クロロフェニル)-2-ピバルアミドピラジナート-N, O]ボロン 8b 10.1 mg

(0.0299 mmol, 66%)を無色結晶として得た。


1.36 (9 H, s), 7.52 (2 H, AA’BB’), 7.95 (2 H, AA’BB’), 8.47 (1 H, s), 8.92 (1 H, s)

IR (KBr)

3380, 2974, 1684, 1541, 1498, 1344 cm-1

MS EI m/z (%):

337 (M+, 71), 322 (100)

HRMS ESI:

calcd. for C15H16BClF2N3O [M+H]+, 338.1043; found 338.1059

8b 10b

DIPEA

Ar, r. t.

C2HCl2

BF3·Et2O

N

N NH

Cl

O t-Bu

N

N+ N

Cl

O t-BuB-

F

F

119

ジフルオロ[5-フェニル-2-ピバルアミドピラジナート-N, O]ボロン 8c の合成

10 ml のナス型フラスコに 5-フェニル-2-ピバルアミドピラジン 10c 19.8 mg (0.0776

mmol) を入れ、アルゴン雰囲気下ジクロロメタン 0.5 ml に溶解させた。三フッ化ホウ素ジエチルエーテル錯体 116 µl (0.938 mmol)、ジイソプロピルエチルアミン 162 µl (0.938

mmol)を加え、室温で 15 分攪拌した。反応溶液を減圧濃縮し、得られた残渣を PTLC[200

mm x 200 mm x 0.5 mm x 1; クロロホルム：酢酸エチル (20：1)]で単離、精製し、ジフルオロ[5-フェニル-2-ピバルアミドピラジナート-N, O]ボロン 8c 15.3 mg (0.0505 mmol,

64%)を無色結晶として得た。


1.37 (9 H, s), 7.55 (3 H, m), 8.00 (2 H, m), 8.50 (1 H, s), 8.93 (1 H, s)

IR (KBr):

2987, 2931, 1576, 1522, 1496, 1466, 1362 cm-1

MS EI m/z (%):

303 (M+, 60), 288 (100), 219; (28)

HRMS ESI:


8c 10c

DIPEA

Ar, r. t.

C2HCl2

BF3·Et2O

N

N NH

O t-Bu

N

N+ N

O t-BuB-

F

F

120

ジフルオロ[5-(4-メトキシフェニル)-2-ピバルアミドピラジナート-N, O]ボロン 8d の合成

10 ml のナス型フラスコに 5-(4-メトキシフェニル)-2-ピバルアミドピラジン 10d 20.2

mg (0.0708 mmol) を入れ、アルゴン雰囲気下ジクロロメタン 0.5 ml に溶解させた。三フッ化ホウ素ジエチルエーテル錯体 87 µl (0.701 mmol)、ジイソプロピルエチルアミン 121

µl (0.701 mmol)を加え、室温で 1時間攪拌した。反応溶液を減圧濃縮し、得られた残渣を PTLC[200 mm x 200 mm x 0.5 mm x 1; クロロホルム：酢酸エチル (20：1)]で単離、精製し、ジフルオロ[5-(4-メトキシフェニル)-2-ピバルアミドピラジナート-N, O]ボロン 8d

13.7 mg (0.0411 mmol, 59%)を黄色結晶として得た。


1.36 (9 H, s), 3.89 (3 H, s), 7.04 (2 H, AA’BB’), 7.95 (2 H, AA’BB’), 8.42 (1 H, s),

8.87 (1 H, s)

IR (KBr):

2970, 1606, 1566, 1508, 1471 cm-1

MS EI m/z (%):

333 (M+, 100), 318 (56), 249 (47)

HRMS ESI:

calcd. for C16H19BF2N3O2 [M+H]+, 334.1538; found 334.1505

8d 10d

DIPEA

Ar, r. t.

C2HCl2

BF3·Et2O

N

N NH

H3CO

O t-Bu

N

N+ N

H3CO

O t-BuB-

F

F

121

ジフルオロ[5-(4-N,N-ジメチルアミノフェニル)-2-ピバルアミドピラジナート-N, O]ボロン 8e の合成

10 ml のナス型フラスコに 5-(4-N,N-ジメチルアミノフェニル)-2-ピバルアミドピラジン 10e 19.7 mg (0.0664 mmol) を入れ、アルゴン雰囲気下ジクロロメタン 0.5 ml に溶解させた。三フッ化ホウ素ジエチルエーテル錯体 83 µl (0.670 mmol)、ジイソプロピルエチルアミン 115 µl (0.670 mmol)を加え、室温で 15 分間攪拌した。反応溶液を減圧濃縮し、得られた残渣を PTLC[200 mm x 200 mm x 0.5 mm x 1; クロロホルム：酢酸エチル (50：1)]で単離、精製し、ジフルオロ[5-(4-N,N-ジメチルアミノフェニル)-2-ピバルアミドピラジナート-N, O]ボロン 8e 16.3 mg (0.0471 mmol, 70%)を赤色結晶として得た。


1.35 (9 H, s), 3.07 (6 H, s), 6.78 (2 H, AA’BB’), 7.89 (2 H, AA’BB’), 8.37 (1 H, s),

8.81 (1 H, s)

IR (KBr):

2981, 1603, 1560, 1512, 1466, 1373 cm-1

MS (EI) m/z (%):

346 (M+, 100), 262 (19);

HRMS ESI:


8e 10e

DIPEA

Ar, r. t.

C2HCl2

BF3·Et2O

N

N NH

(H3C)2N

O t-Bu

N

N+ N

(H3C)2N

O t-BuB-

F

F

122

ジフルオロ[(4-シアノフェニル)アミドピラジナート-N, O]ボロン 7c の合成

10 ml のナス型フラスコに(4-シアノフェニル)アミドピラジン 11a 30.9 mg (0.138



mm x 200 mm x 0.5 mm x 2; クロロホルム：酢酸エチル (20：1)]で単離、精製し、5-(4-メトキシフェニル)-2-ピバルアミドピラジン 9a 22.6 mg (0.0831 mmol, 60%)を黄色結晶として得た。

m.p.: 243−245 °C 1H NMR (CDCl3, 270 MHz) δ (ppm):

7.82 (2 H, AA’BB’), 8.24 (1 H, s), 8.49 (2 H, AA’BB’), 8.78 (1 H, d, J = 3.6 Hz),

9.07 (1 H, s)

IR (KBr):

3107, 2229, 1585, 1549, 1498, 1463, 1431 cm−1

MS EI m/z (%):

272 (M+, 51), 130 (100)

HRMS ESI:

calcd. for C12H6BF2N4O [M-H]-, 271.0603; found 271.0584

9a 11a

N

N+ N

O

DIPEA

CN

N

N NH

O

CN

B-F

F

Ar, r. t.

C2HCl2

BF3·Et2O

123

ジフルオロ[ベンズアミドピラジナート-N, O]ボロン 9b の合成

10 ml のナス型フラスコにベンズアミドピラジン 11b 20.0 mg (0.100 mmol) を入れ、アルゴン雰囲気下ジクロロメタン 0.5 ml に溶解させた。三フッ化ホウ素ジエチルエーテル錯体 25 µl (0.200 mmol)、ジイソプロピルエチルアミン 34 µl (0.200 mmol)を加え、室温で 4時間攪拌した。反応溶液を減圧濃縮し、得られた残渣を PTLC[200 mm x 200 mm x 0.5

mm x 2; クロロホルム：酢酸エチル (5：1)]で単離、精製し、ジフルオロ[ベンズアミドピラジナート-N, O]ボロン 9b 13.9 mg (0.0563 mmol, 56%)を無色結晶として得た。


7.53 (2 H, m), 7.65 (1 H, m), 8.17 (1 H, brs), 8.44 (2 H, m), 8.67 (1 H, d, J = 3.3 Hz)

IR (KBr):

1593, 1558, 1512, 1495, 1466, 1452, 1387 cm−1

MS EI m/z (%):

247 (M+, 15), 105 (100);

HRMS ESI:


9b 11b

N

N+ N

O

DIPEA

N

N NH

OB-

F

F

Ar, r. t.

C2HCl2

BF3·Et2O

124

ジフルオロ[(4-メトキシフェニル)アミドピラジナート-N, O]ボロン 9c の合成

10 ml のナス型フラスコに(4-メトキシフェニル)アミドピラジン 11c 23.9 mg (0.104



mm x 200 mm x 0.5 mm x 2; クロロホルム：酢酸エチル (20：1)]で単離、精製し、ジフルオロ[(4-メトキシフェニル)アミドピラジナート-N, O]ボロン 9c 10.9 mg (0.0393 mmol,

38%)を黄緑色結晶として得た。


3.92 (3 H, s), 7.00 (2 H, AA’BB’), 8.10 (1 H, brs), 8.36 (2 H, AA’BB’),

8.58 (2 H, d, J = 3.6 Hz), 8.94 (1 H, s)

IR (KBr):

1606, 1558, 1500, 1425, 1383 cm−1

MS EI m/z (%):

277 (M+, 50), 135 (100)

HRMS ESI:

calcd. for C12H11BF2N3O2 [M+H]+, 278.0912; found 278.0890

9c 11c

N

N+ N

O

DIPEA

OCH3

N

N NH

O

OCH3

B-F

F

Ar, r. t.

C2HCl2

BF3·Et2O

125

第四節 X 線結晶構造解析 X 線結晶構造解析はすべて共同研究者の理化学研究所所属、橋爪大輔博士に依頼して測定をお願いした。得られた回折データはRAXIS-CS Imaging Plate回折計にて収集した。構造解析は SIR-97 を使用して直接法により行った 27)。

Table 5-2. Atomic coordinates and equivalent isotropic displacement parameters (Å2) for 4c.

U(is) is defined as one third of the trace of the orthogonalized Uij tensor.

________________________________________________________________________________

x y z U(is)

________________________________________________________________________________

N(1) 0.13588(13) -0.0034(2) -0.02577(12) 0.0195(5)

N(2) 0.22203(14) 0.1250(2) 0.05568(12) 0.0207(5)

N(3) 0.32413(14) 0.0309(2) -0.01854(13) 0.0229(6)

N(4) 0.21820(14) -0.0744(2) -0.08334(13) 0.0219(6)

N(5) 0.05680(14) 0.0711(2) 0.03977(13) 0.0209(5)

N(6) -0.02178(14) 0.1413(2) 0.10503(13) 0.0214(5)

C(1) 0.14861(17) -0.0764(3) -0.07834(15) 0.0208(6)

C(2) 0.20340(16) 0.0486(3) 0.00366(15) 0.0194(6)

C(3) 0.29374(16) 0.1544(3) 0.07017(14) 0.0199(6)

C(4) 0.34332(17) 0.1070(3) 0.03340(15) 0.0224(7)

C(5) 0.25248(16) 0.0026(3) -0.03278(14) 0.0196(6)

C(6) 0.06704(16) 0.0014(3) -0.01037(15) 0.0192(6)

C(7) -0.01114(16) 0.0709(3) 0.05196(15) 0.0207(6)

C(8) -0.08731(17) 0.1448(3) 0.11882(15) 0.0200(6)

C(9) 0.32236(16) 0.2361(3) 0.12855(16) 0.0228(7)

C(10) 0.37626(17) 0.3151(3) 0.12355(16) 0.0233(7)

C(11) 0.40602(16) 0.3893(3) 0.17929(16) 0.0232(7)

C(12) 0.38114(17) 0.3784(3) 0.24080(16) 0.0257(7)

C(13) 0.32772(18) 0.2996(3) 0.24775(16) 0.0249(7)

C(14) 0.29746(17) 0.2288(3) 0.19018(16) 0.0241(7)

C(15) 0.46636(18) 0.4756(3) 0.17541(18) 0.0291(7)

C(16) 0.4763(2) 0.4875(3) 0.0998(2) 0.0371(9)

C(17) 0.53976(19) 0.4336(3) 0.2250(2) 0.0367(9)

C(18) 0.44702(19) 0.5938(3) 0.19877(19) 0.0324(8)

C(19) 0.3045(2) 0.2914(3) 0.31795(17) 0.0324(8)

126

C(20) 0.3713(2) 0.2651(4) 0.37865(18) 0.0427(10)

C(21) 0.2708(2) 0.4063(4) 0.33147(19) 0.0392(9)

C(22) 0.2455(2) 0.1988(4) 0.3145(2) 0.0483(11)

C(23) -0.09843(16) 0.2185(3) 0.17714(15) 0.0204(6)

C(24) -0.05516(17) 0.3162(3) 0.19525(15) 0.0217(6)

C(25) -0.06238(17) 0.3846(3) 0.25201(16) 0.0227(7)

C(26) -0.11244(17) 0.3501(3) 0.29037(15) 0.0238(7)

C(27) -0.15558(16) 0.2516(3) 0.27405(15) 0.0224(7)

C(28) -0.14866(16) 0.1872(3) 0.21604(15) 0.0204(6)

C(29) -0.01304(17) 0.4902(3) 0.27156(17) 0.0259(7)

C(30) -0.0224(2) 0.5688(3) 0.20695(18) 0.0339(8)

C(31) 0.06819(18) 0.4509(3) 0.2967(2) 0.0342(8)

C(32) -0.0320(2) 0.5604(3) 0.33191(19) 0.0334(8)

C(33) -0.20883(17) 0.2172(3) 0.31942(16) 0.0250(7)

C(34) -0.1633(2) 0.1974(3) 0.39661(17) 0.0321(8)

C(35) -0.26522(19) 0.3128(3) 0.31782(18) 0.0319(8)

C(36) -0.2509(2) 0.1074(3) 0.29329(18) 0.0342(8)

C(37A) 0.3671(2) 0.7703(4) -0.03721(18) 0.0406(9)

Cl(1A) 0.46423(7) 0.77871(11) 0.00050(6) 0.0550(3)

Cl(2A) 0.34752(7) 0.67171(14) -0.10671(7) 0.0717(4)

Cl(3A) 0.32215(7) 0.73707(12) 0.02826(6) 0.0654(4)

C(37B) 0.1204(2) 0.3478(4) 0.0434(2) 0.0455(10)

Cl(1B) 0.18169(11) 0.4128(2) 0.00022(11) 0.1194(8)

Cl(2B) 0.12264(9) 0.42217(13) 0.12183(8) 0.0787(5)

Cl(3B) 0.02981(10) 0.34982(15) -0.00961(10) 0.1094(7)

________________________________________________________________________________

127

Table 5-3. Bond lengths [Å] and angles [°] for 4c.

_____________________________________________________________________________

N(1)-C(2) 1.390(4) N(1)-C(6) 1.394(4)

N(1)-C(1) 1.405(4) N(2)-C(2) 1.336(4)

N(2)-C(3) 1.343(4) N(3)-C(4) 1.334(4)

N(3)-C(5) 1.339(4) N(4)-C(1) 1.329(4)

N(4)-C(5) 1.375(4) N(5)-C(6) 1.328(4)

N(6)-C(8) 1.319(4) N(5)-C(7) 1.349(4)

N(6)-C(7) 1.381(4) C(1)-C(8)#1 1.460(4)

C(2)-C(5) 1.404(4) C(3)-C(4) 1.422(4)

C(3)-C(9) 1.485(4) C(4)-H(4) 0.9500

C(6)-C(7)#1 1.431(4) C(7)-C(6)#1 1.431(4)

C(8)-C(1)#1 1.460(4) C(8)-C(23) 1.488(4)

C(9)-C(10) 1.393(4) C(9)-C(14) 1.399(4)

C(10)-C(11) 1.398(4) C(10)-H(10) 0.9500

C(11)-C(12) 1.399(4) C(11)-C(15) 1.534(5)

C(12)-C(13) 1.395(5) C(12)-H(12) 0.9500

C(13)-C(19) 1.543(5) C(13)-C(14) 1.400(4)

C(14)-H(14) 0.9500 C(15)-C(18) 1.536(5)

C(15)-C(16) 1.541(5) C(15)-C(17) 1.547(5)

C(16)-H(16A) 0.9800 C(16)-H(16B) 0.9800

C(16)-H(16C) 0.9800 C(17)-H(17A) 0.9800

C(17)-H(17B) 0.9800 C(17)-H(17C) 0.9800

C(18)-H(18A) 0.9800 C(18)-H(18B) 0.9800

C(18)-H(18C) 0.9800 C(19)-C(20) 1.522(5)

C(19)-C(22) 1.541(5) C(19)-C(21) 1.543(5)

C(20)-H(20A) 0.9800 C(20)-H(20B) 0.9800

C(20)-H(20C) 0.9800 C(21)-H(21A) 0.9800

C(21)-H(21B) 0.9800 C(21)-H(21C) 0.9800

C(22)-H(22A) 0.9800 C(22)-H(22B) 0.9800

C(22)-H(22C) 0.9800 C(23)-C(28) 1.398(4)

C(23)-C(24) 1.400(4) C(24)-C(25) 1.404(4)

C(24)-H(24) 0.9500 C(25)-C(26) 1.398(4)

C(25)-C(29) 1.538(4) C(26)-C(27) 1.403(5)

C(26)-H(26) 0.9500 C(27)-C(28) 1.396(4)

C(27)-C(33) 1.544(4) C(28)-H(28) 0.9500

128

C(29)-C(30) 1.540(5) C(29)-C(31) 1.544(4)

C(29)-C(32) 1.553(5) C(30)-H(30A) 0.9800

C(30)-H(30B) 0.9800 C(30)-H(30C) 0.9800

C(31)-H(31A) 0.9800 C(31)-H(31B) 0.9800

C(31)-H(31C) 0.9800 C(32)-H(32A) 0.9800

C(32)-H(32B) 0.9800 C(32)-H(32C) 0.9800

C(33)-C(36) 1.533(5) C(33)-C(35) 1.537(5)

C(33)-C(34) 1.552(4) C(34)-H(34A) 0.9800

C(34)-H(34B) 0.9800 C(34)-H(34C) 0.9800

C(35)-H(35A) 0.9800 C(35)-H(35B) 0.9800

C(35)-H(35C) 0.9800 C(36)-H(36A) 0.9800

C(36)-H(36B) 0.9800 C(36)-H(36C) 0.9800

C(37A)-Cl(3A) 1.742(4) C(37A)-Cl(2A) 1.754(4)

C(37A)-Cl(1A) 1.782(4) C(37A)-H(37A) 1.0000

C(37B)-Cl(3B) 1.748(4) C(37B)-Cl(2B) 1.756(4)

C(37B)-Cl(1B) 1.760(5) C(37B)-H(37B) 1.0000

C(2)-N(1)-C(6) 133.1(3) C(2)-N(1)-C(1) 105.6(2)

C(6)-N(1)-C(1) 121.2(2) C(2)-N(2)-C(3) 112.9(3)

C(4)-N(3)-C(5) 112.9(3) C(1)-N(4)-C(5) 104.3(3)

C(6)-N(5)-C(7) 116.5(3) C(8)-N(6)-C(7) 119.3(3)

N(4)-C(1)-N(1) 113.1(3) N(4)-C(1)-C(8)#1 128.3(3)

N(1)-C(1)-C(8)#1 118.7(3) N(2)-C(2)-N(1) 130.3(3)

N(2)-C(2)-C(5) 124.6(3) N(1)-C(2)-C(5) 105.1(2)

N(2)-C(3)-C(4) 122.3(3) N(2)-C(3)-C(9) 118.5(3)

C(4)-C(3)-C(9) 119.2(3) N(3)-C(4)-C(3) 124.3(3)

N(3)-C(4)-H(4) 117.8 C(3)-C(4)-H(4) 117.8

N(3)-C(5)-N(4) 125.0(3) N(3)-C(5)-C(2) 123.0(3)

N(4)-C(5)-C(2) 111.9(3) N(5)-C(6)-N(1) 119.8(3)

N(5)-C(6)-C(7)#1 124.5(3) N(1)-C(6)-C(7)#1 115.8(3)

N(5)-C(7)-N(6) 116.8(3) N(5)-C(7)-C(6)#1 119.0(3)

N(6)-C(7)-C(6)#1 124.1(3) N(6)-C(8)-C(1)#1 121.0(3)

N(6)-C(8)-C(23) 119.4(3) C(1)#1-C(8)-C(23) 119.7(3)

C(10)-C(9)-C(14) 120.3(3) C(10)-C(9)-C(3) 120.4(3)

C(14)-C(9)-C(3) 119.2(3) C(9)-C(10)-C(11) 121.1(3)

C(9)-C(10)-H(10) 119.5 C(11)-C(10)-H(10) 119.5

129

C(10)-C(11)-C(12) 117.3(3) C(10)-C(11)-C(15) 121.9(3)

C(12)-C(11)-C(15) 120.7(3) C(13)-C(12)-C(11) 123.1(3)

C(13)-C(12)-H(12) 118.5 C(11)-C(12)-H(12) 118.5

C(12)-C(13)-C(14) 118.2(3) C(12)-C(13)-C(19) 119.8(3)

C(14)-C(13)-C(19) 122.0(3) C(9)-C(14)-C(13) 120.1(3)

C(9)-C(14)-H(14) 120.0 C(13)-C(14)-H(14) 120.0

C(11)-C(15)-C(18) 110.8(3) C(11)-C(15)-C(16) 112.0(3)

C(18)-C(15)-C(16) 107.3(3) C(11)-C(15)-C(17) 107.7(3)

C(18)-C(15)-C(17) 110.0(3) C(16)-C(15)-C(17) 109.1(3)

C(15)-C(16)-H(16A) 109.5 C(15)-C(16)-H(16B) 109.5

H(16A)-C(16)-H(16B) 109.5 C(15)-C(16)-H(16C) 109.5

H(16A)-C(16)-H(16C) 109.5 H(16B)-C(16)-H(16C) 109.5

C(15)-C(17)-H(17A) 109.5 C(15)-C(17)-H(17B) 109.5

H(17A)-C(17)-H(17B) 109.5 C(15)-C(17)-H(17C) 109.5

H(17A)-C(17)-H(17C) 109.5 H(17B)-C(17)-H(17C) 109.5

C(15)-C(18)-H(18A) 109.5 C(15)-C(18)-H(18B) 109.5

H(18A)-C(18)-H(18B) 109.5 C(15)-C(18)-H(18C) 109.5

H(18A)-C(18)-H(18C) 109.5 H(18B)-C(18)-H(18C) 109.5

C(20)-C(19)-C(22) 109.2(3) C(20)-C(19)-C(13) 110.2(3)

C(22)-C(19)-C(13) 111.3(3) C(20)-C(19)-C(21) 109.6(3)

C(22)-C(19)-C(21) 108.1(3) C(13)-C(19)-C(21) 108.4(3)

C(19)-C(20)-H(20A) 109.5 C(19)-C(20)-H(20B) 109.5

H(20A)-C(20)-H(20B) 109.5 C(19)-C(20)-H(20C) 109.5

H(20A)-C(20)-H(20C) 109.5 H(20B)-C(20)-H(20C) 109.5

C(19)-C(21)-H(21A) 109.5 C(19)-C(21)-H(21B) 109.5

H(21A)-C(21)-H(21B) 109.5 C(19)-C(21)-H(21C) 109.5

H(21A)-C(21)-H(21C) 109.5 H(21B)-C(21)-H(21C) 109.5

C(19)-C(22)-H(22A) 109.5 C(19)-C(22)-H(22B) 109.5

H(22A)-C(22)-H(22B) 109.5 C(19)-C(22)-H(22C) 109.5

H(22A)-C(22)-H(22C) 109.5 H(22B)-C(22)-H(22C) 109.5

C(28)-C(23)-C(24) 120.2(3) C(28)-C(23)-C(8) 120.3(3)

C(24)-C(23)-C(8) 119.4(3) C(23)-C(24)-C(25) 120.5(3)

C(23)-C(24)-H(24) 119.8 C(25)-C(24)-H(24) 119.8

C(26)-C(25)-C(24) 117.8(3) C(26)-C(25)-C(29) 122.8(3)

C(24)-C(25)-C(29) 119.3(3) C(25)-C(26)-C(27) 122.8(3)

C(25)-C(26)-H(26) 118.6 C(27)-C(26)-H(26) 118.6

130

C(28)-C(27)-C(26) 117.9(3) C(28)-C(27)-C(33) 121.9(3)

C(26)-C(27)-C(33) 120.2(3) C(27)-C(28)-C(23) 120.7(3)

C(27)-C(28)-H(28) 119.7 C(23)-C(28)-H(28) 119.7

C(25)-C(29)-C(30) 110.2(3) C(25)-C(29)-C(31) 108.4(3)

C(30)-C(29)-C(31) 109.9(3) C(25)-C(29)-C(32) 112.5(3)

C(30)-C(29)-C(32) 107.5(3) C(31)-C(29)-C(32) 108.2(3)

C(29)-C(30)-H(30A) 109.5 C(29)-C(30)-H(30B) 109.5

H(30A)-C(30)-H(30B) 109.5 C(29)-C(30)-H(30C) 109.5

H(30A)-C(30)-H(30C) 109.5 H(30B)-C(30)-H(30C) 109.5

C(29)-C(31)-H(31A) 109.5 C(29)-C(31)-H(31B) 109.5

H(31A)-C(31)-H(31B) 109.5 C(29)-C(31)-H(31C) 109.5

H(31A)-C(31)-H(31C) 109.5 H(31B)-C(31)-H(31C) 109.5

C(29)-C(32)-H(32A) 109.5 C(29)-C(32)-H(32B) 109.5

H(32A)-C(32)-H(32B) 109.5 C(29)-C(32)-H(32C) 109.5

H(32A)-C(32)-H(32C) 109.5 H(32B)-C(32)-H(32C) 109.5

C(36)-C(33)-C(35) 108.7(3) C(36)-C(33)-C(27) 112.3(3)

C(35)-C(33)-C(27) 109.5(3) C(36)-C(33)-C(34) 107.8(3)

C(35)-C(33)-C(34) 109.6(3) C(27)-C(33)-C(34) 108.8(3)

C(33)-C(34)-H(34A) 109.5 C(33)-C(34)-H(34B) 109.5

H(34A)-C(34)-H(34B) 109.5 C(33)-C(34)-H(34C) 109.5

H(34A)-C(34)-H(34C) 109.5 H(34B)-C(34)-H(34C) 109.5

C(33)-C(35)-H(35A) 109.5 C(33)-C(35)-H(35B) 109.5

H(35A)-C(35)-H(35B) 109.5 C(33)-C(35)-H(35C) 109.5

H(35A)-C(35)-H(35C) 109.5 H(35B)-C(35)-H(35C) 109.5

C(33)-C(36)-H(36A) 109.5 C(33)-C(36)-H(36B) 109.5

H(36A)-C(36)-H(36B) 109.5 H(36A)-C(36)-H(36C) 109.5

H(36B)-C(36)-H(36C) 109.5 Cl(3A)-C(37A)-Cl(2A) 112.0(3)

Cl(3A)-C(37A)-Cl(1A) 109.76(19) Cl(2A)-C(37A)-Cl(1A) 110.4(2)

Cl(3A)-C(37A)-H(37A) 108.2 Cl(2A)-C(37A)-H(37A) 108.2

Cl(1A)-C(37A)-H(37A) 108.2 Cl(3B)-C(37B)-Cl(2B) 108.5(2)

Cl(3B)-C(37B)-Cl(1B) 111.1(2) Cl(2B)-C(37B)-Cl(1B) 109.0(3)

Cl(3B)-C(37B)-H(37B) 109.4 Cl(2B)-C(37B)-H(37B) 109.4

Cl(1B)-C(37B)-H(37B) 109.4

_____________________________________________________________________________

Symmetry transformations used to generate equivalent atoms:

#1 -x,-y,-z

131

Table 5-4. Anisotropic displacement parameters (Å) for 4c.

The anisotropic displacement factor exponent takes the form: -2π2[ h2a*2U11 + ... + 2 h k a* b* U12 ]

______________________________________________________________________________

U11 U22 U33 U23 U13 U12

______________________________________________________________________________

N(1) 0.0192(12) 0.0211(14) 0.0201(11) -0.0035(10) 0.0083(10) -0.0002(10)

N(2) 0.0198(13) 0.0238(14) 0.0198(11) -0.0014(10) 0.0076(10) -0.0013(11)

N(3) 0.0195(13) 0.0287(15) 0.0220(12) -0.0015(11) 0.0081(10) -0.0007(11)

N(4) 0.0190(12) 0.0269(15) 0.0216(11) -0.0029(11) 0.0087(10) -0.0007(11)

N(5) 0.0202(13) 0.0211(14) 0.0239(12) -0.0014(10) 0.0103(10) -0.0021(11)

N(6) 0.0200(13) 0.0238(14) 0.0227(12) -0.0035(11) 0.0096(10) -0.0023(11)

C(1) 0.0230(15) 0.0197(16) 0.0225(13) 0.0004(12) 0.0110(12) 0.0011(13)

C(2) 0.0177(14) 0.0214(16) 0.0209(13) 0.0026(12) 0.0080(11) -0.0017(12)

C(3) 0.0208(15) 0.0217(16) 0.0174(12) 0.0003(12) 0.0052(11) -0.0014(12)

C(4) 0.0172(14) 0.0272(17) 0.0231(14) 0.0015(12) 0.0052(11) -0.0021(13)

C(5) 0.0208(15) 0.0210(16) 0.0176(12) -0.0032(11) 0.0062(11) -0.0013(12)

C(6) 0.0170(14) 0.0220(16) 0.0198(13) 0.0008(12) 0.0070(11) -0.0003(12)

C(7) 0.0218(15) 0.0208(16) 0.0219(13) -0.0009(12) 0.0100(11) 0.0004(12)

C(8) 0.0233(15) 0.0183(16) 0.0197(13) 0.0002(12) 0.0081(11) 0.0018(12)

C(9) 0.0177(14) 0.0249(17) 0.0247(14) -0.0030(13) 0.0036(12) 0.0011(13)

C(10) 0.0230(15) 0.0256(17) 0.0238(14) -0.0019(13) 0.0105(12) -0.0006(13)

C(11) 0.0169(14) 0.0233(17) 0.0287(15) -0.0022(13) 0.0044(12) -0.0007(13)

C(12) 0.0188(15) 0.0285(18) 0.0289(15) -0.0083(14) 0.0042(12) 0.0002(13)

C(13) 0.0223(16) 0.0253(17) 0.0280(15) -0.0038(13) 0.0082(12) -0.0006(13)

C(14) 0.0208(15) 0.0241(17) 0.0299(15) -0.0022(13) 0.0109(12) -0.0018(13)

C(15) 0.0259(17) 0.0254(18) 0.0380(17) -0.0039(15) 0.0119(14) -0.0047(14)

C(16) 0.034(2) 0.034(2) 0.048(2) -0.0056(17) 0.0187(16) -0.0102(17)

C(17) 0.0229(17) 0.030(2) 0.056(2) -0.0039(17) 0.0078(16) -0.0032(15)

C(18) 0.0275(18) 0.0265(19) 0.0422(19) -0.0025(15) 0.0069(15) -0.0011(15)

C(19) 0.037(2) 0.036(2) 0.0282(16) -0.0095(15) 0.0147(15) -0.0089(16)

C(20) 0.056(3) 0.047(3) 0.0257(16) -0.0008(16) 0.0113(17) -0.001(2)

C(21) 0.039(2) 0.048(2) 0.0353(18) -0.0148(17) 0.0181(16) -0.0042(18)

C(22) 0.063(3) 0.057(3) 0.0340(19) -0.0179(19) 0.0304(19) -0.026(2)

C(23) 0.0195(14) 0.0240(16) 0.0183(13) 0.0000(12) 0.0058(11) 0.0033(13)

C(24) 0.0216(15) 0.0232(16) 0.0228(14) -0.0007(12) 0.0100(12) 0.0002(13)

C(25) 0.0196(15) 0.0209(16) 0.0274(15) -0.0017(12) 0.0057(12) 0.0021(12)

132

C(26) 0.0235(15) 0.0269(18) 0.0213(13) -0.0065(13) 0.0061(12) 0.0020(13)

C(27) 0.0186(14) 0.0251(17) 0.0248(14) -0.0018(13) 0.0079(12) 0.0024(13)

C(28) 0.0175(14) 0.0220(16) 0.0221(14) -0.0028(12) 0.0057(11) 0.0004(12)

C(29) 0.0250(16) 0.0235(17) 0.0307(15) -0.0065(13) 0.0098(13) -0.0035(14)

C(30) 0.040(2) 0.0268(19) 0.0371(18) -0.0029(15) 0.0137(15) -0.0072(16)

C(31) 0.0257(17) 0.033(2) 0.0450(19) -0.0119(16) 0.0101(15) -0.0051(15)

C(32) 0.0332(19) 0.0287(19) 0.0396(18) -0.0123(15) 0.0117(15) -0.0051(15)

C(33) 0.0212(15) 0.0300(18) 0.0264(15) -0.0035(13) 0.0110(12) -0.0001(14)

C(34) 0.0319(18) 0.041(2) 0.0260(16) -0.0002(15) 0.0130(14) 0.0026(16)

C(35) 0.0252(17) 0.042(2) 0.0325(17) -0.0011(16) 0.0145(14) 0.0036(16)

C(36) 0.0322(19) 0.043(2) 0.0341(17) -0.0071(16) 0.0201(15) -0.0085(16)

C(37A) 0.049(2) 0.045(2) 0.0307(17) 0.0056(17) 0.0164(16) 0.0173(19)

Cl(1A) 0.0532(7) 0.0540(7) 0.0587(6) -0.0006(5) 0.0156(5) 0.0029(5)

Cl(2A) 0.0558(7) 0.0925(11) 0.0633(7) -0.0333(7) 0.0085(6) 0.0192(7)

Cl(3A) 0.0691(8) 0.0836(10) 0.0561(6) 0.0330(6) 0.0392(6) 0.0275(7)

C(37B) 0.055(3) 0.041(2) 0.042(2) 0.0014(18) 0.0154(19) 0.015(2)

Cl(1B) 0.1055(13) 0.1499(18) 0.1326(15) 0.0844(14) 0.0857(12) 0.0636(13)

Cl(2B) 0.1108(12) 0.0602(9) 0.0721(8) -0.0214(7) 0.0362(8) -0.0012(8)

Cl(3B) 0.0920(12) 0.0785(11) 0.1209(13) 0.0489(10) -0.0415(10) -0.0231(9)

______________________________________________________________________________

133

Table 5-5. Hydrogen coordinates and isotropic displacement parameters for 4c.

________________________________________________________________________________

x y z U(eq)

________________________________________________________________________________

H(4) 0.3934 0.1312 0.0467 0.027

H(10) 0.3931 0.3187 0.0816 0.028

H(12) 0.4016 0.4269 0.2796 0.031

H(14) 0.2600 0.1759 0.1930 0.029

H(16A) 0.4287 0.5064 0.0673 0.056

H(16B) 0.4945 0.4156 0.0853 0.056

H(16C) 0.5120 0.5479 0.0987 0.056

H(17A) 0.5524 0.3592 0.2089 0.055

H(17B) 0.5341 0.4273 0.2733 0.055

H(17C) 0.5793 0.4878 0.2240 0.055

H(18A) 0.4414 0.5897 0.2473 0.049

H(18B) 0.4006 0.6198 0.1671 0.049

H(18C) 0.4867 0.6472 0.1969 0.049

H(20A) 0.4073 0.3270 0.3836 0.064

H(20B) 0.3942 0.1941 0.3688 0.064

H(20C) 0.3556 0.2573 0.4226 0.064

H(21A) 0.2303 0.4260 0.2906 0.059

H(21B) 0.3089 0.4653 0.3387 0.059

H(21C) 0.2517 0.4005 0.3737 0.059

H(22A) 0.2669 0.1242 0.3096 0.072

H(22B) 0.2036 0.2127 0.2737 0.072

H(22C) 0.2283 0.2005 0.3579 0.072

H(24) -0.0207 0.3364 0.1690 0.026

H(26) -0.1175 0.3953 0.3291 0.029

H(28) -0.1784 0.1215 0.2029 0.024

H(30A) -0.0130 0.5258 0.1671 0.051

H(30B) 0.0129 0.6318 0.2187 0.051

H(30C) -0.0729 0.5990 0.1939 0.051

H(31A) 0.0815 0.4071 0.2591 0.051

H(31B) 0.0741 0.4033 0.3389 0.051

H(31C) 0.1005 0.5174 0.3081 0.051

134

H(32A) -0.0012 0.6289 0.3405 0.050

H(32B) -0.0224 0.5146 0.3751 0.050

H(32C) -0.0843 0.5822 0.3182 0.050

H(34A) -0.1337 0.2650 0.4137 0.048

H(34B) -0.1305 0.1320 0.3981 0.048

H(34C) -0.1970 0.1825 0.4268 0.048

H(35A) -0.2944 0.3245 0.2691 0.048

H(35B) -0.2390 0.3831 0.3357 0.048

H(35C) -0.2982 0.2919 0.3476 0.048

H(36A) -0.2155 0.0460 0.2933 0.051

H(36B) -0.2816 0.1186 0.2452 0.051

H(36C) -0.2824 0.0873 0.3247 0.051

H(37A) 0.3494 0.8465 -0.0569 0.049

H(37B) 0.1361 0.2674 0.0551 0.055

________________________________________________________________________________

135

Table 5-6. Torsion angles [°] for 4c.

___________________________________________________________________________________

C(5)-N(4)-C(1)-N(1) -0.2(3) C(5)-N(4)-C(1)-C(8)#1 -179.0(3)

C(2)-N(1)-C(1)-N(4) 0.5(3) C(6)-N(1)-C(1)-N(4) -176.6(3)

C(2)-N(1)-C(1)-C(8)#1 179.4(3) C(6)-N(1)-C(1)-C(8)#1 2.3(4)

C(3)-N(2)-C(2)-N(1) 179.1(3) C(3)-N(2)-C(2)-C(5) 0.1(4)

C(6)-N(1)-C(2)-N(2) -3.1(6) C(1)-N(1)-C(2)-N(2) -179.7(3)

C(6)-N(1)-C(2)-C(5) 176.1(3) C(1)-N(1)-C(2)-C(5) -0.5(3)

C(2)-N(2)-C(3)-C(4) -0.5(4) C(2)-N(2)-C(3)-C(9) -178.1(3)

C(5)-N(3)-C(4)-C(3) -0.2(4) N(2)-C(3)-C(4)-N(3) 0.6(5)

C(9)-C(3)-C(4)-N(3) 178.2(3) C(4)-N(3)-C(5)-N(4) -179.5(3)

C(4)-N(3)-C(5)-C(2) -0.2(4) C(1)-N(4)-C(5)-N(3) 179.3(3)

C(1)-N(4)-C(5)-C(2) -0.1(4) N(2)-C(2)-C(5)-N(3) 0.3(5)

N(1)-C(2)-C(5)-N(3) -179.0(3) N(2)-C(2)-C(5)-N(4) 179.7(3)

N(1)-C(2)-C(5)-N(4) 0.4(3) C(7)-N(5)-C(6)-N(1) -179.8(3)

C(7)-N(5)-C(6)-C(7)#1 1.0(5) C(2)-N(1)-C(6)-N(5) 3.6(5)

C(1)-N(1)-C(6)-N(5) 179.8(3) C(2)-N(1)-C(6)-C(7)#1 -177.1(3)

C(1)-N(1)-C(6)-C(7)#1 -0.9(4) C(6)-N(5)-C(7)-N(6) 178.7(3)

C(6)-N(5)-C(7)-C(6)#1 -0.9(5) C(8)-N(6)-C(7)-N(5) 179.6(3)

C(8)-N(6)-C(7)-C(6)#1 -0.8(5) C(7)-N(6)-C(8)-C(1)#1 -0.7(4)

C(7)-N(6)-C(8)-C(23) 178.5(3) N(2)-C(3)-C(9)-C(10) -144.4(3)

C(4)-C(3)-C(9)-C(10) 37.8(4) N(2)-C(3)-C(9)-C(14) 38.9(4)

C(4)-C(3)-C(9)-C(14) -138.8(3) C(14)-C(9)-C(10)-C(11) -0.6(5)

C(3)-C(9)-C(10)-C(11) -177.2(3) C(9)-C(10)-C(11)-C(12) 1.9(5)

C(9)-C(10)-C(11)-C(15) 178.9(3) C(10)-C(11)-C(12)-C(13) -1.4(5)

C(15)-C(11)-C(12)-C(13) -178.5(3) C(11)-C(12)-C(13)-C(14) -0.4(5)

C(11)-C(12)-C(13)-C(19) 178.8(3) C(10)-C(9)-C(14)-C(13) -1.3(5)

C(3)-C(9)-C(14)-C(13) 175.4(3) C(12)-C(13)-C(14)-C(9) 1.8(5)

C(19)-C(13)-C(14)-C(9) -177.4(3) C(10)-C(11)-C(15)-C(18) 132.2(3)

C(12)-C(11)-C(15)-C(18) -50.9(4) C(10)-C(11)-C(15)-C(16) 12.5(5)

C(12)-C(11)-C(15)-C(16) -170.6(3) C(10)-C(11)-C(15)-C(17) -107.5(3)

C(12)-C(11)-C(15)-C(17) 69.4(4) C(12)-C(13)-C(19)-C(20) -58.3(4)

C(14)-C(13)-C(19)-C(20) 120.9(4) C(12)-C(13)-C(19)-C(22) -179.6(4)

C(14)-C(13)-C(19)-C(22) -0.4(5) C(12)-C(13)-C(19)-C(21) 61.6(4)

C(14)-C(13)-C(19)-C(21) -119.2(4) N(6)-C(8)-C(23)-C(28) -148.3(3)

C(1)#1-C(8)-C(23)-C(28) 30.9(4) N(6)-C(8)-C(23)-C(24) 28.1(4)

136

C(1)#1-C(8)-C(23)-C(24) -152.6(3) C(28)-C(23)-C(24)-C(25) -0.8(4)

C(8)-C(23)-C(24)-C(25) -177.3(3) C(23)-C(24)-C(25)-C(26) 1.6(4)

C(23)-C(24)-C(25)-C(29) 178.9(3) C(24)-C(25)-C(26)-C(27) -0.6(5)

C(29)-C(25)-C(26)-C(27) -177.7(3) C(25)-C(26)-C(27)-C(28) -1.3(5)

C(25)-C(26)-C(27)-C(33) 178.9(3) C(26)-C(27)-C(28)-C(23) 2.1(4)

C(33)-C(27)-C(28)-C(23) -178.1(3) C(24)-C(23)-C(28)-C(27) -1.1(4)

C(8)-C(23)-C(28)-C(27) 175.4(3) C(26)-C(25)-C(29)-C(30) -126.9(3)

C(24)-C(25)-C(29)-C(30) 56.0(4) C(26)-C(25)-C(29)-C(31) 112.7(3)

C(24)-C(25)-C(29)-C(31) -64.4(4) C(26)-C(25)-C(29)-C(32) -6.9(4)

C(24)-C(25)-C(29)-C(32) 176.0(3) C(28)-C(27)-C(33)-C(36) 0.2(4)

C(26)-C(27)-C(33)-C(36) -179.9(3) C(28)-C(27)-C(33)-C(35) -120.6(3)

C(26)-C(27)-C(33)-C(35) 59.2(4) C(28)-C(27)-C(33)-C(34) 119.6(3)

C(26)-C(27)-C(33)-C(34) -60.6(4)

___________________________________________________________________________________


#1 -x,-y,-z

137

Table 5-7. Atomic coordinates and equivalent isotropic displacement parameters (Å2) for 7b.


________________________________________________________________________________

x y z U(is)

________________________________________________________________________________

F(1) 0.05570(4) 0.32906(4) 0.23506(4) 0.02749(16)

F(2) 0.19135(4) 0.32176(4) 0.20979(4) 0.02641(15)

O(1) 0.14723(5) 0.34049(4) 0.34439(4) 0.02798(18)

N(1) 0.12800(5) 0.22447(5) 0.42341(5) 0.02118(17)

N(2) 0.12800(6) 0.04021(5) 0.30055(6) 0.0291(2)

N(3) 0.12771(4) 0.20783(5) 0.27734(5) 0.01796(16)

C(1) 0.12721(5) 0.17683(5) 0.35416(6) 0.01833(18)

C(2) 0.12738(6) 0.09117(6) 0.36333(7) 0.0247(2)

C(3) 0.12772(7) 0.07360(7) 0.22472(7) 0.0296(2)

C(4) 0.12761(6) 0.15635(6) 0.21218(6) 0.0247(2)

C(5) 0.13837(5) 0.30231(5) 0.41516(5) 0.01826(18)

C(6) 0.14072(6) 0.35741(6) 0.48985(6) 0.02105(19)

C(7) 0.14301(9) 0.30765(7) 0.56914(7) 0.0340(3)

C(8) 0.21589(7) 0.41279(8) 0.48398(8) 0.0360(3)

C(9) 0.06257(6) 0.40909(7) 0.48798(7) 0.0269(2)

B(1) 0.13024(6) 0.30350(6) 0.26471(6) 0.0194(2)

________________________________________________________________________________

138

Table 5-8. Bond lengths [Å] and angles [°] for 7b.

_________________________________________________________________________________

F(1)-B(1) 1.3776(12) F(2)-B(1) 1.3736(12)

O(1)-C(5) 1.3165(11) O(1)-B(1) 1.4557(13)

N(1)-C(5) 1.2932(12) N(1)-C(1) 1.3690(12)

N(2)-C(2) 1.3177(14) N(2)-C(3) 1.3475(15)

N(3)-C(1) 1.3469(12) N(3)-C(4) 1.3530(12)

N(3)-B(1) 1.5809(13) C(1)-C(2) 1.4110(13)

C(2)-H(2) 0.958(13) C(3)-C(4) 1.3707(15)

C(3)-H(3) 0.964(15) C(4)-H(4) 0.963(13)

C(5)-C(6) 1.5125(13) C(6)-C(7) 1.5244(15)

C(6)-C(8) 1.5323(15) C(6)-C(9) 1.5350(14)

C(7)-H(7A) 0.980(15) C(7)-H(7B) 0.993(15)

C(7)-H(7C) 0.995(16) C(8)-H(8A) 1.012(15)

C(8)-H(8B) 1.019(17) C(8)-H(8C) 0.974(17)

C(9)-H(9A) 0.983(14) C(9)-H(9B) 0.978(14)

C(9)-H(9C) 0.958(15)

C(5)-O(1)-B(1) 123.87(8) C(5)-N(1)-C(1) 118.56(8)

C(2)-N(2)-C(3) 116.75(9) C(1)-N(3)-C(4) 119.30(8)

C(1)-N(3)-B(1) 119.60(7) C(4)-N(3)-B(1) 121.09(8)

N(3)-C(1)-N(1) 123.09(8) N(3)-C(1)-C(2) 118.21(9)

N(1)-C(1)-C(2) 118.69(9) N(2)-C(2)-C(1) 123.24(10)

N(2)-C(2)-H(2) 119.6(8) C(1)-C(2)-H(2) 117.2(8)

N(2)-C(3)-C(4) 122.48(10) N(2)-C(3)-H(3) 118.3(9)

C(4)-C(3)-H(3) 119.2(9) N(3)-C(4)-C(3) 120.01(10)

N(3)-C(4)-H(4) 117.2(8) C(3)-C(4)-H(4) 122.8(8)

N(1)-C(5)-O(1) 124.98(8) N(1)-C(5)-C(6) 120.57(8)

O(1)-C(5)-C(6) 114.45(8) C(5)-C(6)-C(7) 111.03(8)

C(5)-C(6)-C(8) 108.89(8) C(7)-C(6)-C(8) 110.45(9)

C(5)-C(6)-C(9) 106.98(8) C(7)-C(6)-C(9) 109.40(9)

C(8)-C(6)-C(9) 110.03(9) C(6)-C(7)-H(7A) 109.9(9)

C(6)-C(7)-H(7B) 109.0(9) H(7A)-C(7)-H(7B) 107.6(13)

C(6)-C(7)-H(7C) 109.2(8) H(7A)-C(7)-H(7C) 108.9(13)

H(7B)-C(7)-H(7C) 112.1(12) C(6)-C(8)-H(8A) 108.0(8)

C(6)-C(8)-H(8B) 111.4(9) H(8A)-C(8)-H(8B) 109.9(12)

139

C(6)-C(8)-H(8C) 108.4(10) H(8A)-C(8)-H(8C) 107.9(12)

H(8B)-C(8)-H(8C) 111.1(13) C(6)-C(9)-H(9A) 108.4(8)

C(6)-C(9)-H(9B) 110.8(8) H(9A)-C(9)-H(9B) 108.6(11)

C(6)-C(9)-H(9C) 110.4(9) H(9A)-C(9)-H(9C) 110.9(12)

H(9B)-C(9)-H(9C) 107.6(12) F(2)-B(1)-F(1) 110.65(8)

F(2)-B(1)-O(1) 110.32(8) F(1)-B(1)-O(1) 110.70(8)

F(2)-B(1)-N(3) 108.61(8) F(1)-B(1)-N(3) 108.87(8)

O(1)-B(1)-N(3) 107.59(7)

________________________________________________________________________________


140

Table 5-9. Anisotropic displacement parameters (Å) for 7b.


______________________________________________________________________________

U11 U22 U33 U23 U13 U12

______________________________________________________________________________

F(1) 0.0203(3) 0.0249(3) 0.0373(3) 0.0067(2) -0.0036(2) 0.0035(2)

F(2) 0.0224(3) 0.0290(3) 0.0278(3) 0.0062(2) 0.0030(2) -0.0018(2)

O(1) 0.0460(5) 0.0172(3) 0.0208(3) 0.0022(3) -0.0026(3) -0.0045(3)

N(1) 0.0246(4) 0.0178(4) 0.0212(4) 0.0011(3) 0.0012(3) 0.0010(3)

N(2) 0.0270(4) 0.0190(4) 0.0412(5) -0.0037(4) -0.0064(4) 0.0007(3)

N(3) 0.0140(3) 0.0187(4) 0.0212(4) -0.0010(3) -0.0021(3) 0.0007(3)

C(1) 0.0137(4) 0.0177(4) 0.0236(4) 0.0012(3) -0.0002(3) 0.0001(3)

C(2) 0.0240(5) 0.0177(4) 0.0324(5) 0.0025(4) -0.0003(4) -0.0005(3)

C(3) 0.0297(5) 0.0250(5) 0.0343(5) -0.0098(4) -0.0088(4) 0.0044(4)

C(4) 0.0237(5) 0.0259(5) 0.0243(5) -0.0052(4) -0.0052(4) 0.0028(4)

C(5) 0.0165(4) 0.0182(4) 0.0201(4) 0.0019(3) -0.0014(3) 0.0017(3)

C(6) 0.0213(4) 0.0203(4) 0.0216(4) -0.0023(3) -0.0031(3) 0.0026(3)

C(7) 0.0504(7) 0.0317(6) 0.0199(5) -0.0016(4) -0.0040(5) 0.0132(5)

C(8) 0.0259(5) 0.0424(7) 0.0396(6) -0.0159(5) -0.0002(5) -0.0085(5)

C(9) 0.0250(5) 0.0248(5) 0.0309(5) -0.0031(4) -0.0018(4) 0.0060(4)

B(1) 0.0203(5) 0.0175(4) 0.0204(4) 0.0025(3) -0.0014(4) 0.0003(3)

______________________________________________________________________________

141

Table 5-10. Hydrogen coordinates and isotropic displacement parameters for 7b.

________________________________________________________________________________

x y z U(eq)

________________________________________________________________________________

H(2) 0.1274(8) 0.0701(8) 0.4184(8) 0.027(3)

H(3) 0.1278(9) 0.0376(9) 0.1778(9) 0.041(4)

H(4) 0.1272(8) 0.1805(8) 0.1581(8) 0.030(3)

H(7A) 0.1450(9) 0.3443(9) 0.6168(9) 0.045(4)

H(7B) 0.1934(9) 0.2740(9) 0.5698(9) 0.042(4)

H(7C) 0.0928(9) 0.2736(9) 0.5727(9) 0.041(4)

H(8A) 0.2179(9) 0.4477(9) 0.5353(9) 0.041(4)

H(8B) 0.2135(10) 0.4491(10) 0.4331(10) 0.052(4)

H(8C) 0.2645(10) 0.3785(10) 0.4834(9) 0.050(4)

H(9A) 0.0619(9) 0.4443(9) 0.5370(9) 0.035(3)

H(9B) 0.0141(8) 0.3743(8) 0.4890(8) 0.030(3)

H(9C) 0.0604(9) 0.4410(9) 0.4386(10) 0.041(4)

________________________________________________________________________________

142

Table 5-11. Torsion angles [°] for 7b.

___________________________________________________________________________________

C(4)-N(3)-C(1)-N(1) 179.40(8) B(1)-N(3)-C(1)-N(1) 0.65(13)

C(4)-N(3)-C(1)-C(2) 0.59(13) B(1)-N(3)-C(1)-C(2) -178.16(8)

C(5)-N(1)-C(1)-N(3) -7.53(13) C(5)-N(1)-C(1)-C(2) 171.28(9)

C(3)-N(2)-C(2)-C(1) -0.60(15) N(3)-C(1)-C(2)-N(2) 0.00(14)

N(1)-C(1)-C(2)-N(2) -178.86(9) C(2)-N(2)-C(3)-C(4) 0.63(16)

C(1)-N(3)-C(4)-C(3) -0.57(14) B(1)-N(3)-C(4)-C(3) 178.17(9)

N(2)-C(3)-C(4)-N(3) -0.06(16) C(1)-N(1)-C(5)-O(1) 1.05(14)

C(1)-N(1)-C(5)-C(6) -179.27(8) B(1)-O(1)-C(5)-N(1) 13.02(15)

B(1)-O(1)-C(5)-C(6) -166.69(8) N(1)-C(5)-C(6)-C(7) 8.85(13)

O(1)-C(5)-C(6)-C(7) -171.43(9) N(1)-C(5)-C(6)-C(8) 130.67(10)

O(1)-C(5)-C(6)-C(8) -49.61(11) N(1)-C(5)-C(6)-C(9) -110.45(10)

O(1)-C(5)-C(6)-C(9) 69.27(10) C(5)-O(1)-B(1)-F(2) -135.68(9)

C(5)-O(1)-B(1)-F(1) 101.50(10) C(5)-O(1)-B(1)-N(3) -17.35(12)

C(1)-N(3)-B(1)-F(2) 130.06(8) C(4)-N(3)-B(1)-F(2) -48.67(11)

C(1)-N(3)-B(1)-F(1) -109.38(9) C(4)-N(3)-B(1)-F(1) 71.89(11)

C(1)-N(3)-B(1)-O(1) 10.63(11) C(4)-N(3)-B(1)-O(1) -168.09(8)

___________________________________________________________________________________


143

Table 5-12. Atomic coordinates and equivalent isotropic displacement parameters (Å2) for 8a.


________________________________________________________________________________

x y z U(is)

________________________________________________________________________________

F(1) 0.08068(11) -0.03996(9) 0.43921(5) 0.0295(2)

F(2) 0.31070(13) -0.06731(9) 0.50760(4) 0.0308(2)

O(1A) 0.3625(6) -0.0758(4) 0.4054(2) 0.0147(4)

O(1B) 0.3290(7) -0.0718(4) 0.3947(2) 0.0147(4)

N(1) 0.28294(13) 0.15290(11) 0.45095(5) 0.0139(2)

N(2) 0.45811(13) 0.13721(11) 0.36343(5) 0.0154(2)

N(3) 0.33533(13) 0.44333(11) 0.45432(5) 0.0144(2)

N(4) -0.06919(17) 0.81670(14) 0.72229(6) 0.0286(3)

C(1) 0.38051(15) 0.21323(12) 0.40828(5) 0.0132(2)

C(2) 0.40132(15) 0.36339(12) 0.41141(5) 0.0148(2)

C(3) 0.24081(14) 0.37945(12) 0.49776(5) 0.0130(2)

C(4) 0.21268(15) 0.23372(13) 0.49516(5) 0.0147(2)

C(5) 0.17087(14) 0.47128(12) 0.54632(5) 0.0132(2)

C(6) 0.20018(15) 0.61869(13) 0.54461(5) 0.0152(2)

C(7) 0.13865(16) 0.70823(13) 0.58995(6) 0.0165(2)

C(8) 0.04703(15) 0.65000(13) 0.63812(5) 0.0158(2)

C(9) 0.01593(16) 0.50339(14) 0.64024(6) 0.0171(2)

C(10) 0.07655(16) 0.41526(13) 0.59442(6) 0.0164(2)

C(11) -0.01689(16) 0.74238(14) 0.68512(6) 0.0193(2)

C(12) 0.43774(15) -0.00060(13) 0.36201(6) 0.0159(2)

C(13) 0.51493(16) -0.09017(13) 0.31210(6) 0.0183(2)

C(14) 0.3733(2) -0.11184(18) 0.26051(7) 0.0323(3)

C(15) 0.5708(3) -0.23389(17) 0.33948(7) 0.0363(4)

C(16) 0.6641(2) -0.01337(19) 0.28402(10) 0.0438(5)

B(1) 0.2520(2) -0.01402(15) 0.45047(7) 0.0191(3)

________________________________________________________________________________

144

Table 5-13. Bond lengths [Å] and angles [°] for 8a.

___________________________________________________________________________________

F(1)-B(1) 1.3771(18) F(2)-B(1) 1.3773(18)

O(1A)-C(12) 1.332(3) O(1A)-B(1) 1.454(3)

O(1B)-C(12) 1.316(4) O(1B)-B(1) 1.472(4)

N(1)-C(1) 1.3497(15) N(1)-C(4) 1.3546(15)

N(1)-B(1) 1.5849(18) N(2)-C(12) 1.3032(16)

N(2)-C(1) 1.3669(15) N(3)-C(2) 1.3150(15)

N(3)-C(3) 1.3614(15) N(4)-C(11) 1.1511(18)

C(1)-C(2) 1.4197(16) C(2)-H(2) 0.982(18)

C(3)-C(4) 1.3858(17) C(3)-C(5) 1.4799(16)

C(4)-H(4) 0.958(18) C(5)-C(6) 1.4031(17)

C(5)-C(10) 1.4042(16) C(6)-C(7) 1.3910(16)

C(6)-H(6) 0.967(17) C(7)-C(8) 1.4014(17)

C(7)-H(7) 0.979(18) C(8)-C(9) 1.3984(18)

C(8)-C(11) 1.4399(17) C(9)-C(10) 1.3877(17)

C(9)-H(9) 0.955(18) C(10)-H(10) 0.972(19)

C(12)-C(13) 1.5128(16) C(13)-C(15) 1.526(2)

C(13)-C(16) 1.528(2) C(13)-C(14) 1.538(2)

C(14)-H(14A) 0.9800 C(14)-H(14B) 0.9800

C(14)-H(14C) 0.9800 C(15)-H(15A) 0.9800

C(15)-H(15B) 0.9800 C(15)-H(15C) 0.9800

C(16)-H(16A) 0.9800 C(16)-H(16B) 0.9800

C(16)-H(16C) 0.9800

C(12)-O(1A)-B(1) 123.8(3) C(12)-O(1B)-B(1) 123.6(3)

C(1)-N(1)-C(4) 120.50(10) C(1)-N(1)-B(1) 120.18(10)

C(4)-N(1)-B(1) 119.31(10) C(12)-N(2)-C(1) 118.38(10)

C(2)-N(3)-C(3) 118.55(10) N(1)-C(1)-N(2) 123.33(11)

N(1)-C(1)-C(2) 116.92(10) N(2)-C(1)-C(2) 119.76(10)

N(3)-C(2)-C(1) 123.38(11) N(3)-C(2)-H(2) 119.9(11)

C(1)-C(2)-H(2) 116.7(11) N(3)-C(3)-C(4) 119.93(11)

N(3)-C(3)-C(5) 117.52(10) C(4)-C(3)-C(5) 122.55(11)

N(1)-C(4)-C(3) 120.68(11) N(1)-C(4)-H(4) 115.2(11)

C(3)-C(4)-H(4) 124.1(11) C(6)-C(5)-C(10) 118.84(11)

C(6)-C(5)-C(3) 119.18(10) C(10)-C(5)-C(3) 121.97(11)

145

C(7)-C(6)-C(5) 120.87(11) C(7)-C(6)-H(6) 121.6(11)

C(5)-C(6)-H(6) 117.5(11) C(6)-C(7)-C(8) 119.42(11)

C(6)-C(7)-H(7) 118.5(10) C(8)-C(7)-H(7) 122.1(10)

C(9)-C(8)-C(7) 120.36(11) C(9)-C(8)-C(11) 120.07(11)

C(7)-C(8)-C(11) 119.57(12) C(10)-C(9)-C(8) 119.71(11)

C(10)-C(9)-H(9) 122.9(11) C(8)-C(9)-H(9) 117.4(11)

C(9)-C(10)-C(5) 120.78(11) C(9)-C(10)-H(10) 116.7(11)

C(5)-C(10)-H(10) 122.5(11) N(4)-C(11)-C(8) 179.34(15)

N(2)-C(12)-O(1B) 125.0(2) N(2)-C(12)-O(1A) 124.64(17)

O(1B)-C(12)-O(1A) 14.84(19) N(2)-C(12)-C(13) 120.95(11)

O(1B)-C(12)-C(13) 113.0(2) O(1A)-C(12)-C(13) 114.19(17)

C(12)-C(13)-C(15) 109.75(11) C(12)-C(13)-C(16) 111.27(11)

C(15)-C(13)-C(16) 110.93(14) C(12)-C(13)-C(14) 106.14(11)

C(15)-C(13)-C(14) 109.94(13) C(16)-C(13)-C(14) 108.69(14)

C(13)-C(14)-H(14A) 109.5 C(13)-C(14)-H(14B) 109.5

H(14A)-C(14)-H(14B) 109.5 C(13)-C(14)-H(14C) 109.5

H(14A)-C(14)-H(14C) 109.5 H(14B)-C(14)-H(14C) 109.5

C(13)-C(15)-H(15A) 109.5 C(13)-C(15)-H(15B) 109.5

H(15A)-C(15)-H(15B) 109.5 C(13)-C(15)-H(15C) 109.5

H(15A)-C(15)-H(15C) 109.5 H(15B)-C(15)-H(15C) 109.5

C(13)-C(16)-H(16A) 109.5 C(13)-C(16)-H(16B) 109.5

H(16A)-C(16)-H(16B) 109.5 C(13)-C(16)-H(16C) 109.5

H(16A)-C(16)-H(16C) 109.5 H(16B)-C(16)-H(16C) 109.5

F(1)-B(1)-F(2) 111.56(11) F(1)-B(1)-O(1A) 115.3(2)

F(2)-B(1)-O(1A) 105.2(2) F(1)-B(1)-O(1B) 103.6(2)

F(2)-B(1)-O(1B) 117.1(2) O(1A)-B(1)-O(1B) 13.42(17)

F(1)-B(1)-N(1) 108.90(11) F(2)-B(1)-N(1) 108.02(11)

O(1A)-B(1)-N(1) 107.55(16) O(1B)-B(1)-N(1) 107.41(18)

________________________________________________________________________________


146

Table 5-14. Anisotropic displacement parameters (Å) for 8a.


______________________________________________________________________________

U11 U22 U33 U23 U13 U12

______________________________________________________________________________

F(1) 0.0268(4) 0.0208(4) 0.0421(5) -0.0092(4) 0.0120(4) -0.0104(3)

F(2) 0.0510(6) 0.0146(4) 0.0271(4) 0.0065(3) 0.0062(4) -0.0008(4)

O(1A) 0.0158(7) 0.0125(4) 0.0159(7) -0.0007(5) 0.0010(6) -0.0003(5)

O(1B) 0.0158(7) 0.0125(4) 0.0159(7) -0.0007(5) 0.0010(6) -0.0003(5)

N(1) 0.0159(4) 0.0104(4) 0.0155(4) -0.0007(3) 0.0027(3) -0.0007(3)

N(2) 0.0176(5) 0.0120(5) 0.0169(5) -0.0020(4) 0.0038(4) 0.0017(4)

N(3) 0.0162(5) 0.0113(4) 0.0158(4) -0.0001(3) 0.0015(3) 0.0002(3)

N(4) 0.0301(6) 0.0291(6) 0.0273(6) -0.0094(5) 0.0077(5) -0.0016(5)

C(1) 0.0139(5) 0.0121(5) 0.0136(5) 0.0002(4) 0.0012(4) 0.0002(4)

C(2) 0.0163(5) 0.0112(5) 0.0172(5) 0.0011(4) 0.0029(4) 0.0002(4)

C(3) 0.0129(5) 0.0120(5) 0.0142(5) 0.0000(4) 0.0005(4) 0.0004(4)

C(4) 0.0163(5) 0.0132(5) 0.0150(5) -0.0005(4) 0.0037(4) -0.0006(4)

C(5) 0.0132(5) 0.0127(5) 0.0138(5) -0.0005(4) 0.0001(4) 0.0016(4)

C(6) 0.0156(5) 0.0139(5) 0.0162(5) -0.0010(4) 0.0025(4) -0.0008(4)

C(7) 0.0174(5) 0.0144(5) 0.0177(5) -0.0034(4) 0.0016(4) -0.0004(4)

C(8) 0.0148(5) 0.0183(6) 0.0141(5) -0.0030(4) 0.0003(4) 0.0021(4)

C(9) 0.0192(6) 0.0180(6) 0.0144(5) 0.0015(4) 0.0026(4) 0.0028(4)

C(10) 0.0187(5) 0.0139(5) 0.0167(5) 0.0011(4) 0.0031(4) 0.0016(4)

C(11) 0.0196(6) 0.0204(6) 0.0181(5) -0.0027(4) 0.0017(4) -0.0007(5)

C(12) 0.0161(5) 0.0138(5) 0.0181(5) -0.0011(4) 0.0034(4) 0.0009(4)

C(13) 0.0210(6) 0.0134(5) 0.0211(6) -0.0039(4) 0.0054(4) 0.0018(4)

C(14) 0.0395(8) 0.0335(8) 0.0236(7) -0.0057(6) -0.0007(6) 0.0087(7)

C(15) 0.0573(11) 0.0272(8) 0.0243(7) -0.0006(6) 0.0020(7) 0.0247(7)

C(16) 0.0417(10) 0.0294(8) 0.0636(12) -0.0181(8) 0.0338(9) -0.0080(7)

B(1) 0.0256(7) 0.0107(6) 0.0219(6) -0.0009(5) 0.0086(5) -0.0029(5)

______________________________________________________________________________

147

Table 5. Hydrogen coordinates and isotropic displacement parameters for 8a.

________________________________________________________________________________

x y z U(is)

________________________________________________________________________________

H(2) 0.467(2) 0.408(2) 0.3789(9) 0.024(4)

H(4) 0.143(2) 0.1830(19) 0.5231(8) 0.023(4)

H(6) 0.265(2) 0.6551(19) 0.5109(8) 0.020(4)

H(7) 0.162(2) 0.8105(19) 0.5872(8) 0.020(4)

H(9) -0.044(2) 0.4682(19) 0.6746(8) 0.023(4)

H(10) 0.050(2) 0.314(2) 0.5974(8) 0.026(4)

H(14A) 0.4163 -0.1709 0.2271 0.048

H(14B) 0.3374 -0.0191 0.2434 0.048

H(14C) 0.2758 -0.1593 0.2782 0.048

H(15A) 0.4712 -0.2853 0.3534 0.054

H(15B) 0.6523 -0.2187 0.3752 0.054

H(15C) 0.6250 -0.2900 0.3075 0.054

H(16A) 0.7104 -0.0732 0.2515 0.066

H(16B) 0.7530 0.0051 0.3169 0.066

H(16C) 0.6244 0.0772 0.2656 0.066

________________________________________________________________________________

148

Table 5-16. Torsion angles [°] for 8a.

___________________________________________________________________________________

C(4)-N(1)-C(1)-N(2) 178.45(11) B(1)-N(1)-C(1)-N(2) -0.51(17)

C(4)-N(1)-C(1)-C(2) -1.47(16)B (1)-N(1)-C(1)-C(2) 179.57(11)

C(12)-N(2)-C(1)-N(1) -0.42(17) C(12)-N(2)-C(1)-C(2) 179.49(11)

C(3)-N(3)-C(2)-C(1) -0.61(17) N(1)-C(1)-C(2)-N(3) 2.13(17)

N(2)-C(1)-C(2)-N(3) -177.79(11) C(2)-N(3)-C(3)-C(4) -1.53(17)

C(2)-N(3)-C(3)-C(5) 178.78(10) C(1)-N(1)-C(4)-C(3) -0.57(17)

B(1)-N(1)-C(4)-C(3) 178.40(11) N(3)-C(3)-C(4)-N(1) 2.16(17)

C(5)-C(3)-C(4)-N(1) -178.17(10) N(3)-C(3)-C(5)-C(6) 1.80(16)

C(4)-C(3)-C(5)-C(6) -177.88(11) N(3)-C(3)-C(5)-C(10) -177.85(10)

C(4)-C(3)-C(5)-C(10) 2.46(17) C(10)-C(5)-C(6)-C(7) 0.61(17)

C(3)-C(5)-C(6)-C(7) -179.05(11) C(5)-C(6)-C(7)-C(8) 0.35(18)

C(6)-C(7)-C(8)-C(9) -0.73(18) C(6)-C(7)-C(8)-C(11) -179.98(11)

C(7)-C(8)-C(9)-C(10) 0.13(18) C(11)-C(8)-C(9)-C(10) 179.37(11)

C(8)-C(9)-C(10)-C(5) 0.86(18) C(6)-C(5)-C(10)-C(9) -1.23(17)

C(3)-C(5)-C(10)-C(9) 178.43(11) C(9)-C(8)-C(11)-N(4) -105(14)

C(7)-C(8)-C(11)-N(4) 74(14) C(1)-N(2)-C(12)-O(1B) 10.1(4)

C(1)-N(2)-C(12)-O(1A) -8.0(3) C(1)-N(2)-C(12)-C(13) 177.76(11)

B(1)-O(1B)-C(12)-N(2) -18.9(6) B(1)-O(1B)-C(12)-O(1A) 74.9(11)

B(1)-O(1B)-C(12)-C(13) 172.6(4) B(1)-O(1A)-C(12)-N(2) 17.9(6)

B(1)-O(1A)-C(12)-O(1B) -78.7(12) B(1)-O(1A)-C(12)-C(13) -167.5(3)

N(2)-C(12)-C(13)-C(15) 145.10(14) O(1B)-C(12)-C(13)-C(15) -45.9(3)

O(1A)-C(12)-C(13)-C(15) -29.7(3) N(2)-C(12)-C(13)-C(16) 21.93(18)

O(1B)-C(12)-C(13)-C(16) -169.0(3) O(1A)-C(12)-C(13)-C(16) -152.9(3)

N(2)-C(12)-C(13)-C(14) -96.15(14) O(1B)-C(12)-C(13)-C(14) 72.9(3)

O(1A)-C(12)-C(13)-C(14) 89.0(3) C(12)-O(1A)-B(1)-F(1) 105.6(4)

C(12)-O(1A)-B(1)-F(2) -131.1(4) C(12)-O(1A)-B(1)-O(1B) 75.4(12)

C(12)-O(1A)-B(1)-N(1) -16.1(5) C(12)-O(1B)-B(1)-F(1) 130.4(4)

C(12)-O(1B)-B(1)-F(2) -106.4(4) C(12)-O(1B)-B(1)-O(1A) -77.5(12)

C(12)-O(1B)-B(1)-N(1) 15.3(6) C(1)-N(1)-B(1)-F(1) -117.69(12)

C(4)-N(1)-B(1)-F(1) 63.34(15) C(1)-N(1)-B(1)-F(2) 120.99(12)

C(4)-N(1)-B(1)-F(2) -57.98(15) C(1)-N(1)-B(1)-O(1A) 7.9(3)

C(4)-N(1)-B(1)-O(1A) -171.0(2) C(1)-N(1)-B(1)-O(1B) -6.1(3)

C(4)-N(1)-B(1)-O(1B) 174.9(3)


149

Table 5-17. Atomic coordinates and equivalent isotropic displacement parameters (Å2) for 8c.


________________________________________________________________________________

x y z U(eq)

________________________________________________________________________________

F(1) 0.22459(4) 0.41707(10) 0.34470(4) 0.0272(2)

O(1) 0.28955(8) 0.2760(4) 0.22621(6) 0.0123(4)

N(1) 0.37866(7) 0.2500 0.36497(6) 0.0114(2)

N(2) 0.46020(8) 0.2500 0.22813(6) 0.0131(2)

N(3) 0.55972(8) 0.2500 0.44513(7) 0.0147(2)

C(1) 0.46078(9) 0.2500 0.31639(8) 0.0117(2)

C(2) 0.55215(9) 0.2500 0.36054(8) 0.0148(3)

C(3) 0.47581(9) 0.2500 0.49341(8) 0.0115(2)

C(4) 0.38517(9) 0.2500 0.45249(8) 0.0131(3)

C(5) 0.48715(9) 0.2500 0.58876(7) 0.0122(3)

C(6) 0.58164(10) 0.2500 0.62506(8) 0.0159(3)

C(7) 0.59380(10) 0.2500 0.71456(8) 0.0189(3)

C(8) 0.51252(11) 0.2500 0.76870(8) 0.0192(3)

C(9) 0.41826(11) 0.2500 0.73366(8) 0.0195(3)

C(10) 0.40581(10) 0.2500 0.64460(8) 0.0168(3)

C(11) 0.37629(9) 0.2500 0.18835(8) 0.0127(2)

C(12) 0.37318(9) 0.2500 0.09035(7) 0.0129(3)

C(13) 0.47723(10) 0.2500 0.05339(9) 0.0194(3)

C(14) 0.31705(7) 0.43462(15) 0.06021(6) 0.0192(2)

B(1) 0.27344(10) 0.2500 0.31983(9) 0.0155(3)

________________________________________________________________________________

150

Table 5-18. Bond lengths [Å] and angles [°] for 8c.

_______________________________________________________________________________

F(1)-B(1) 1.3693(10) O(1)-O(1)#1 0.353(5)

O(1)-C(11) 1.3282(15) O(1)-B(1) 1.4733(17)

N(1)-C(1) 1.3453(15) N(1)-C(4) 1.3548(15)

N(1)-B(1) 1.5914(17) N(2)-C(11) 1.2959(16)

N(2)-C(1) 1.3635(15) N(3)-C(2) 1.3106(16)

N(3)-C(3) 1.3630(15) C(1)-C(2) 1.4172(17)

C(2)-H(2) 1.008(17) C(3)-C(4) 1.3851(17)

C(3)-C(5) 1.4809(16) C(4)-H(4) 0.974(19)

C(5)-C(6) 1.4017(17) C(5)-C(10) 1.4026(17)

C(6)-C(7) 1.3923(18) C(6)-H(6) 0.963(17)

C(7)-C(8) 1.3858(19) C(7)-H(7) 1.019(19)

C(8)-C(9) 1.391(2) C(8)-H(8) 0.952(19)

C(9)-C(10) 1.3861(17) C(9)-H(9) 0.964(16)

C(10)-H(10) 0.984(17) C(11)-O(1)#1 1.3282(15)

C(11)-C(12) 1.5144(16) C(12)-C(13) 1.5255(17)

C(12)-C(14)#1 1.5394(12) C(12)-C(14) 1.5395(12)

C(13)-H(13A) 0.983(17) C(13)-H(13B) 1.006(13)

C(14)-H(14A) 1.003(13) C(14)-H(14B) 1.012(12)

C(14)-H(14C) 0.937(13) B(1)-F(1)#1 1.3693(10)

B(1)-O(1)#1 1.4732(17)

O(1)#1-O(1)-C(11) 82.36(11) O(1)#1-O(1)-B(1) 83.10(9)

C(11)-O(1)-B(1) 123.25(11) C(1)-N(1)-C(4) 120.16(10)

C(1)-N(1)-B(1) 120.11(10) C(4)-N(1)-B(1) 119.73(10)

C(11)-N(2)-C(1) 118.64(10) C(2)-N(3)-C(3) 118.67(10)

N(1)-C(1)-N(2) 123.58(11) N(1)-C(1)-C(2) 117.33(11)

N(2)-C(1)-C(2) 119.10(10) N(3)-C(2)-C(1) 123.28(11)

N(3)-C(2)-H(2) 120.0(9) C(1)-C(2)-H(2) 116.8(9)

N(3)-C(3)-C(4) 119.67(11) N(3)-C(3)-C(5) 117.20(10)

C(4)-C(3)-C(5) 123.13(11) N(1)-C(4)-C(3) 120.90(11)

N(1)-C(4)-H(4) 114.2(10) C(3)-C(4)-H(4) 124.9(10)

C(6)-C(5)-C(10) 118.46(11) C(6)-C(5)-C(3) 119.56(11)

C(10)-C(5)-C(3) 121.98(11) C(7)-C(6)-C(5) 120.41(12)

C(7)-C(6)-H(6) 119.3(9) C(5)-C(6)-H(6) 120.3(9)

151

C(8)-C(7)-C(6) 120.30(12) C(8)-C(7)-H(7) 119.9(10)

C(6)-C(7)-H(7) 119.8(10) C(7)-C(8)-C(9) 119.99(12)

C(7)-C(8)-H(8) 117.7(12) C(9)-C(8)-H(8) 122.3(12)

C(10)-C(9)-C(8) 119.91(13) C(10)-C(9)-H(9) 118.4(9)

C(8)-C(9)-H(9) 121.7(9) C(9)-C(10)-C(5) 120.95(12)

C(9)-C(10)-H(10) 117.6(10) C(5)-C(10)-H(10) 121.5(10)

N(2)-C(11)-O(1) 124.96(11) N(2)-C(11)-O(1)#1 124.95(11)

O(1)-C(11)-O(1)#1 15.3(2) N(2)-C(11)-C(12) 119.91(10)

O(1)-C(11)-C(12) 114.54(10) O(1)#1-C(11)-C(12) 114.55(10)

C(11)-C(12)-C(13) 110.38(10) C(11)-C(12)-C(14)#1 108.43(7)

C(13)-C(12)-C(14)#1 110.27(7) C(11)-C(12)-C(14) 108.43(7)

C(13)-C(12)-C(14) 110.27(7) C(14)#1-C(12)-C(14) 109.01(10)

C(12)-C(13)-H(13A) 109.9(10) C(12)-C(13)-H(13B) 111.0(7)

H(13A)-C(13)-H(13B) 106.8(8) C(12)-C(14)-H(14A) 110.6(7)

C(12)-C(14)-H(14B) 111.0(7) H(14A)-C(14)-H(14B) 108.6(9)

C(12)-C(14)-H(14C) 112.5(8) H(14A)-C(14)-H(14C) 107.3(11)

H(14B)-C(14)-H(14C) 106.7(10) F(1)-B(1)-F(1)#1 111.85(11)

F(1)-B(1)-O(1)#1 116.54(11) F(1)#1-B(1)-O(1)#1 104.37(11)

F(1)-B(1)-O(1) 104.37(11) F(1)#1-B(1)-O(1) 116.54(11)

O(1)#1-B(1)-O(1) 13.78(19) F(1)-B(1)-N(1) 108.24(7)

F(1)#1-B(1)-N(1) 108.24(7) O(1)#1-B(1)-N(1) 107.24(9)

O(1)-B(1)-N(1) 107.25(9)

________________________________________________________________________________


#1 x,-y+1/2,z

152

Table 5-19. Anisotropic displacement parameters (Å) for 8a.


______________________________________________________________________________

U11 U22 U33 U23 U13 U12

______________________________________________________________________________

F(1) 0.0186(3) 0.0379(4) 0.0252(3) -0.0067(2) -0.0043(2) 0.0121(2)

O(1) 0.0113(4) 0.0150(11) 0.0106(4) -0.0002(5) 0.0005(3) 0.0015(5)

N(1) 0.0109(5) 0.0143(5) 0.0091(5) 0.000 0.0005(4) 0.000

N(2) 0.0129(5) 0.0166(5) 0.0097(5) 0.000 0.0000(4) 0.000

N(3) 0.0122(5) 0.0193(5) 0.0125(5) 0.000 0.0005(4) 0.000

C(1) 0.0115(5) 0.0121(5) 0.0116(5) 0.000 0.0022(4) 0.000

C(2) 0.0118(6) 0.0186(6) 0.0138(6) 0.000 0.0006(4) 0.000

C(3) 0.0127(6) 0.0102(5) 0.0115(5) 0.000 0.0004(4) 0.000

C(4) 0.0131(6) 0.0164(6) 0.0098(5) 0.000 0.0009(4) 0.000

C(5) 0.0158(6) 0.0098(5) 0.0109(5) 0.000 -0.0015(4) 0.000

C(6) 0.0156(6) 0.0174(6) 0.0145(6) 0.000 -0.0011(5) 0.000

C(7) 0.0191(6) 0.0219(7) 0.0156(6) 0.000 -0.0048(5) 0.000

C(8) 0.0276(7) 0.0197(6) 0.0102(6) 0.000 -0.0016(5) 0.000

C(9) 0.0217(7) 0.0240(7) 0.0129(6) 0.000 0.0034(5) 0.000

C(10) 0.0166(6) 0.0215(6) 0.0124(6) 0.000 0.0001(5) 0.000

C(11) 0.0128(6) 0.0137(6) 0.0118(5) 0.000 0.0024(4) 0.000

C(12) 0.0136(6) 0.0172(6) 0.0078(5) 0.000 0.0001(4) 0.000

C(13) 0.0163(6) 0.0292(7) 0.0129(6) 0.000 0.0033(5) 0.000

C(14) 0.0194(5) 0.0223(5) 0.0158(4) 0.0036(4) 0.0004(3) 0.0027(4)

B(1) 0.0096(6) 0.0267(8) 0.0102(6) 0.000 0.0004(5) 0.000

______________________________________________________________________________

153

Table 5-20. Hydrogen coordinates and isotropic displacement parameters for 8c.

________________________________________________________________________________

x y z U(is)

________________________________________________________________________________

H(2) 0.6133(12) 0.2500 0.3236(11) 0.022(4)

H(4) 0.3219(14) 0.2500 0.4821(11) 0.029(5)

H(6) 0.6388(12) 0.2500 0.5883(10) 0.020(4)

H(7) 0.6628(14) 0.2500 0.7403(11) 0.028(4)

H(8) 0.5240(15) 0.2500 0.8295(13) 0.039(6)

H(9) 0.3605(12) 0.2500 0.7699(10) 0.024(4)

H(10) 0.3380(13) 0.2500 0.6222(11) 0.023(4)

H(13A) 0.4746(12) 0.2500 -0.0102(11) 0.024(4)

H(13B) 0.5139(9) 0.372(2) 0.0710(8) 0.027(3)

H(14A) 0.3142(10) 0.4401(17) -0.0046(8) 0.034(3)

H(14B) 0.3500(9) 0.5588(18) 0.0821(7) 0.022(3)

H(14C) 0.2521(10) 0.4374(18) 0.0806(8) 0.027(3)

________________________________________________________________________________

154

Table 5-21. Torsion angles [°] for 8c.

___________________________________________________________________________________

C(4)-N(1)-C(1)-N(2) 180.0 B(1)-N(1)-C(1)-N(2) 0.0

C(4)-N(1)-C(1)-C(2) 0.0 B(1)-N(1)-C(1)-C(2) 180.0

C(11)-N(2)-C(1)-N(1) 0.0 C(11)-N(2)-C(1)-C(2) 180.0

C(3)-N(3)-C(2)-C(1) 0.0 N(1)-C(1)-C(2)-N(3) 0.0

N(2)-C(1)-C(2)-N(3) 180.0 C(2)-N(3)-C(3)-C(4) 0.0

C(2)-N(3)-C(3)-C(5) 180.0 C(1)-N(1)-C(4)-C(3) 0.0

B(1)-N(1)-C(4)-C(3) 180.0 N(3)-C(3)-C(4)-N(1) 0.0

C(5)-C(3)-C(4)-N(1) 180.0 N(3)-C(3)-C(5)-C(6) 0.0

C(4)-C(3)-C(5)-C(6) 180.0 N(3)-C(3)-C(5)-C(10) 180.0

C(4)-C(3)-C(5)-C(10) 0.0 C(10)-C(5)-C(6)-C(7) 0.0

C(3)-C(5)-C(6)-C(7) 180.0 C(5)-C(6)-C(7)-C(8) 0.0

C(6)-C(7)-C(8)-C(9) 0.0 C(7)-C(8)-C(9)-C(10) 0.0

C(8)-C(9)-C(10)-C(5) 0.0 C(6)-C(5)-C(10)-C(9) 0.0

C(3)-C(5)-C(10)-C(9) 180.0 C(1)-N(2)-C(11)-O(1) 9.34(13)

C(1)-N(2)-C(11)-O(1)#1 -9.34(13) C(1)-N(2)-C(11)-C(12) 180.0

O(1)#1-O(1)-C(11)-N(2) -95.37(8) B(1)-O(1)-C(11)-N(2) -18.8(3)

B(1)-O(1)-C(11)-O(1)#1 76.53(18) O(1)#1-O(1)-C(11)-C(12) 93.53(5)

B(1)-O(1)-C(11)-C(12) 170.06(13) N(2)-C(11)-C(12)-C(13) 0.0

O(1)-C(11)-C(12)-C(13) 171.59(12) O(1)#1-C(11)-C(12)-C(13) -171.59(12)

N(2)-C(11)-C(12)-C(14)#1 120.89(7) O(1)-C(11)-C(12)-C(14)#1 -67.52(13)

O(1)#1-C(11)-C(12)-C(14)#1 -50.70(14) N(2)-C(11)-C(12)-C(14) -120.89(7)

O(1)-C(11)-C(12)-C(14) 50.70(14) O(1)#1-C(11)-C(12)-C(14) 67.52(13)

O(1)#1-O(1)-B(1)-F(1) -153.16(8) C(11)-O(1)-B(1)-F(1) 130.70(18)

O(1)#1-O(1)-B(1)-F(1)#1 -29.28(8) C(11)-O(1)-B(1)-F(1)#1 -105.42(19)

C(11)-O(1)-B(1)-O(1)#1 -76.14(18) O(1)#1-O(1)-B(1)-N(1) 92.15(3)

C(11)-O(1)-B(1)-N(1) 16.0(2) C(1)-N(1)-B(1)-F(1) -119.29(7)

C(4)-N(1)-B(1)-F(1) 60.71(7) C(1)-N(1)-B(1)-F(1)#1 119.29(7)

C(4)-N(1)-B(1)-F(1)#1 -60.71(7) C(1)-N(1)-B(1)-O(1)#1 7.22(10)

C(4)-N(1)-B(1)-O(1)#1 -172.78(10) C(1)-N(1)-B(1)-O(1) -7.21(10)

C(4)-N(1)-B(1)-O(1) 172.79(10)

___________________________________________________________________________________


#1 x,-y+1/2,z

155

Table 5-22. Atomic coordinates and equivalent isotropic displacement parameters (Å2) for 8d.


________________________________________________________________________________

x y z U(is)

________________________________________________________________________________

F(1A) 0.39172(9) 0.51964(5) 0.05209(2) 0.01972(13)

F(2A) 0.68203(9) 0.53289(6) 0.03979(2) 0.02076(13)

O(1A) 0.57526(11) 0.61927(7) 0.09382(2) 0.02118(15)

O(2A) 0.46008(13) 0.85295(9) -0.18299(3) 0.02837(19)

N(1A) 0.49798(11) 0.70064(7) 0.03231(2) 0.01570(14)

N(2A) 0.41670(13) 0.78787(8) 0.09038(3) 0.01871(16)

N(3A) 0.37877(12) 0.89003(8) -0.00590(3) 0.01881(16)

C(1A) 0.42921(13) 0.78824(8) 0.05181(3) 0.01665(16)

C(2A) 0.36911(15) 0.88310(9) 0.03105(3) 0.01937(18)

C(3A) 0.45228(13) 0.80265(8) -0.02492(3) 0.01636(16)

C(4A) 0.51174(14) 0.70710(8) -0.00546(3) 0.01677(16)

C(5A) 0.46075(13) 0.81364(8) -0.06621(3) 0.01667(16)

C(6A) 0.53694(15) 0.73006(9) -0.08870(3) 0.01918(18)

C(7A) 0.54082(15) 0.74035(10) -0.12769(3) 0.02090(19)

C(8A) 0.46684(15) 0.83576(10) -0.14508(3) 0.02135(19)

C(9A) 0.39292(16) 0.92109(10) -0.12305(3) 0.0235(2)

C(10A) 0.39000(15) 0.91017(9) -0.08421(3) 0.02077(19)

C(11A) 0.51425(19) 0.76151(14) -0.20649(4) 0.0299(3)

C(12A) 0.49280(14) 0.70645(9) 0.10920(3) 0.01748(17)

C(13A) 0.49995(15) 0.70822(9) 0.15180(3) 0.01992(18)

C(14A) 0.37311(19) 0.79715(11) 0.16715(3) 0.0267(2)

C(15A) 0.68810(18) 0.73982(13) 0.16383(4) 0.0286(2)

C(16A) 0.45628(19) 0.58940(11) 0.16714(4) 0.0265(2)

B(1A) 0.54091(15) 0.58751(9) 0.05479(3) 0.01669(18)

F(1B) -0.18170(9) 0.36025(6) 0.15537(2) 0.02303(14)

F(2B) 0.10958(10) 0.37041(6) 0.16783(2) 0.02423(14)

O(1B) -0.05586(12) 0.22874(7) 0.19690(2) 0.02316(16)

O(2B) 0.01939(12) 0.30048(7) -0.09014(2) 0.02307(16)

N(1B) 0.00688(12) 0.21536(7) 0.12933(2) 0.01640(15)

N(2B) 0.06904(15) 0.06497(9) 0.17275(3) 0.02338(19)

N(3B) 0.11043(13) 0.07642(8) 0.07149(3) 0.01993(16)

156

C(1B) 0.06467(15) 0.10938(9) 0.13721(3) 0.01883(17)

C(2B) 0.11912(16) 0.04174(9) 0.10665(3) 0.0222(2)

C(3B) 0.04553(13) 0.18191(8) 0.06377(3) 0.01592(16)

C(4B) -0.00523(14) 0.25121(9) 0.09327(3) 0.01737(17)

C(5B) 0.03573(13) 0.21628(8) 0.02395(3) 0.01584(16)

C(6B) 0.09925(14) 0.14333(9) -0.00405(3) 0.01801(17)

C(7B) 0.09202(14) 0.17410(9) -0.04158(3) 0.01902(17)

C(8B) 0.02043(14) 0.27874(9) -0.05250(3) 0.01782(17)

C(9B) -0.04483(14) 0.35224(9) -0.02512(3) 0.01850(17)

C(10B) -0.03664(14) 0.32038(9) 0.01250(3) 0.01757(17)

C(11B) -0.02455(17) 0.41321(12) -0.10199(3) 0.0259(2)

C(12B) 0.00386(14) 0.12420(9) 0.20004(3) 0.01864(17)

C(13B) 0.16197(19) 0.01082(14) 0.24900(4) 0.0312(3)

C(14B) -0.1575(2) -0.02159(13) 0.23518(4) 0.0322(3)

C(15B) -0.0603(2) 0.15584(12) 0.26834(3) 0.0294(3)

C(16B) -0.01225(15) 0.06850(10) 0.23845(3) 0.02072(18)

B(1B) -0.03312(16) 0.29913(10) 0.16323(3) 0.01825(19)

________________________________________________________________________________

157

Table 3. Bond lengths [Å] and angles [°] for 8d.

________________________________________________________________________

F(1A)-B(1A) 1.3932(14) F(2A)-B(1A) 1.3705(13)

O(1A)-C(12A) 1.3255(12) O(1A)-B(1A) 1.4554(14)

O(2A)-C(8A) 1.3618(14) O(2A)-C(11A) 1.4265(18)

N(1A)-C(4A) 1.3498(13) N(1A)-C(1A) 1.3521(13)

N(1A)-B(1A) 1.5825(14) N(2A)-C(12A) 1.2990(14)

N(2A)-C(1A) 1.3753(14) N(3A)-C(2A) 1.3185(14)

N(3A)-C(3A) 1.3561(13) C(1A)-C(2A) 1.4092(15)

C(2A)-H(2A) 0.992(18) C(3A)-C(4A) 1.3908(14)

C(3A)-C(5A) 1.4750(15) C(4A)-H(4A) 0.948(17)

C(5A)-C(6A) 1.3992(14) C(5A)-C(10A) 1.4058(15)

C(6A)-C(7A) 1.3913(15) C(6A)-H(6A) 0.971(18)

C(7A)-C(8A) 1.3953(16) C(7A)-H(7A) 0.978(19)

C(8A)-C(9A) 1.3972(17) C(9A)-C(10A) 1.3865(16)

C(9A)-H(9A) 0.987(17) C(10A)-H(10A) 1.015(18)

C(11A)-H(11A) 0.99(2) C(11A)-H(11B) 0.979(19)

C(11A)-H(11C) 1.011(18) C(12A)-C(13A) 1.5134(15)

C(13A)-C(14A) 1.5320(16) C(13A)-C(16A) 1.5376(17)

C(13A)-C(15A) 1.5384(18) C(14A)-H(14A) 1.02(2)

C(14A)-H(14B) 1.01(2) C(14A)-H(14C) 1.02(2)

C(15A)-H(15A) 1.022(19) C(15A)-H(15B) 0.98(2)

C(15A)-H(15C) 0.97(2) C(16A)-H(16A) 1.01(2)

C(16A)-H(16B) 1.015(19) C(16A)-H(16C) 1.00(2)

F(1B)-B(1B) 1.3682(14) F(2B)-B(1B) 1.3824(14)

O(1B)-C(12B) 1.3146(13) O(1B)-B(1B) 1.4671(14)

O(2B)-C(8B) 1.3615(13) O(2B)-C(11B) 1.4284(15)

N(1B)-C(1B) 1.3492(13) N(1B)-C(4B) 1.3504(13)

N(1B)-B(1B) 1.5889(14) N(2B)-C(12B) 1.2996(14)

N(2B)-C(1B) 1.3660(14) N(3B)-C(2B) 1.3145(14)

N(3B)-C(3B) 1.3614(13) C(1B)-C(2B) 1.4138(15)

C(2B)-H(2B) 0.976(19) C(3B)-C(4B) 1.3876(14)

C(3B)-C(5B) 1.4720(14) C(4B)-H(4B) 0.954(18)

C(5B)-C(10B) 1.4001(14) C(5B)-C(6B) 1.4059(14)

C(6B)-C(7B) 1.3816(15) C(6B)-H(6B) 0.981(18)

C(7B)-C(8B) 1.3980(15) C(7B)-H(7B) 1.025(19)

158

C(8B)-C(9B) 1.3990(15) C(9B)-C(10B) 1.3882(15)

C(9B)-H(9B) 1.001(19) C(10B)-H(10B) 0.996(18)

C(11B)-H(11D) 1.00(2) C(11B)-H(11E) 0.99(2)

C(11B)-H(11F) 1.00(2) C(12B)-C(16B) 1.5201(15)

C(13B)-C(16B) 1.5347(18) C(13B)-H(13A) 1.00(2)

C(13B)-H(13B) 1.02(2) C(13B)-H(13C) 0.98(2)

C(14B)-C(16B) 1.5371(18) C(14B)-H(14D) 1.03(2)

C(14B)-H(14E) 1.00(2) C(14B)-H(14F) 1.01(2)

C(15B)-C(16B) 1.5263(17) C(15B)-H(15D) 1.01(2)

C(15B)-H(15E) 0.98(2) C(15B)-H(15F) 0.95(2)

C(12A)-O(1A)-B(1A) 120.77(9) C(8A)-O(2A)-C(11A) 117.41(10)

C(4A)-N(1A)-C(1A) 120.26(9) C(4A)-N(1A)-B(1A) 122.01(8)

C(1A)-N(1A)-B(1A) 117.39(8) C(12A)-N(2A)-C(1A) 118.50(9)

C(2A)-N(3A)-C(3A) 118.67(9) N(1A)-C(1A)-N(2A) 122.84(9)

N(1A)-C(1A)-C(2A) 117.40(9) N(2A)-C(1A)-C(2A) 119.76(9)

N(3A)-C(2A)-C(1A) 123.14(9) N(3A)-C(2A)-H(2A) 118.1(10)

C(1A)-C(2A)-H(2A) 118.7(10) N(3A)-C(3A)-C(4A) 119.90(9)

N(3A)-C(3A)-C(5A) 117.04(9) C(4A)-C(3A)-C(5A) 123.05(9)

N(1A)-C(4A)-C(3A) 120.60(9) N(1A)-C(4A)-H(4A) 114.3(10)

C(3A)-C(4A)-H(4A) 125.0(10) C(6A)-C(5A)-C(10A) 117.85(10)

C(6A)-C(5A)-C(3A) 122.15(9) C(10A)-C(5A)-C(3A) 120.00(9)

C(7A)-C(6A)-C(5A) 121.58(10) C(7A)-C(6A)-H(6A) 116.7(10)

C(5A)-C(6A)-H(6A) 121.7(10) C(6A)-C(7A)-C(8A) 119.70(10)

C(6A)-C(7A)-H(7A) 119.1(11) C(8A)-C(7A)-H(7A) 121.2(11)

O(2A)-C(8A)-C(7A) 124.43(11) O(2A)-C(8A)-C(9A) 116.01(10)

C(7A)-C(8A)-C(9A) 119.56(10) C(10A)-C(9A)-C(8A) 120.30(10)

C(10A)-C(9A)-H(9A) 121.9(10) C(8A)-C(9A)-H(9A) 117.7(10)

C(9A)-C(10A)-C(5A) 120.99(10) C(9A)-C(10A)-H(10A) 120.7(10)

C(5A)-C(10A)-H(10A) 118.3(10) O(2A)-C(11A)-H(11A) 103.3(12)

O(2A)-C(11A)-H(11B) 110.8(11) H(11A)-C(11A)-H(11B) 110.4(16)

O(2A)-C(11A)-H(11C) 111.1(11) H(11A)-C(11A)-H(11C) 110.5(16)

H(11B)-C(11A)-H(11C) 110.4(15) N(2A)-C(12A)-O(1A) 124.68(10)

N(2A)-C(12A)-C(13A) 120.85(9) O(1A)-C(12A)-C(13A) 114.42(9)

C(12A)-C(13A)-C(14A) 110.67(9) C(12A)-C(13A)-C(16A) 109.73(9)

C(14A)-C(13A)-C(16A) 110.55(10) C(12A)-C(13A)-C(15A) 107.39(9)

159

C(14A)-C(13A)-C(15A) 109.29(10) C(16A)-C(13A)-C(15A) 109.15(10)

C(13A)-C(14A)-H(14A) 109.1(11) C(13A)-C(14A)-H(14B) 110.8(11)

H(14A)-C(14A)-H(14B) 108.4(16) C(13A)-C(14A)-H(14C) 112.5(11)

H(14A)-C(14A)-H(14C) 108.8(16) H(14B)-C(14A)-H(14C) 107.2(15)

C(13A)-C(15A)-H(15A) 107.7(11) C(13A)-C(15A)-H(15B) 111.9(13)

H(15A)-C(15A)-H(15B) 111.2(17) C(13A)-C(15A)-H(15C) 111.0(12)

H(15A)-C(15A)-H(15C) 108.1(16) H(15B)-C(15A)-H(15C) 107.0(17)

C(13A)-C(16A)-H(16A) 111.3(13) C(13A)-C(16A)-H(16B) 111.5(11)

H(16A)-C(16A)-H(16B) 107.4(16) C(13A)-C(16A)-H(16C) 110.9(12)

H(16A)-C(16A)-H(16C) 106.5(17) H(16B)-C(16A)-H(16C) 109.1(16)

F(2A)-B(1A)-F(1A) 110.69(9) F(2A)-B(1A)-O(1A) 111.11(9)

F(1A)-B(1A)-O(1A) 110.28(9) F(2A)-B(1A)-N(1A) 110.79(8)

F(1A)-B(1A)-N(1A) 106.49(8) O(1A)-B(1A)-N(1A) 107.33(8)

C(12B)-O(1B)-B(1B) 123.40(9) C(8B)-O(2B)-C(11B) 117.44(9)

C(1B)-N(1B)-C(4B) 120.12(9) C(1B)-N(1B)-B(1B) 118.76(9)

C(4B)-N(1B)-B(1B) 120.97(8) C(12B)-N(2B)-C(1B) 118.76(10)

C(2B)-N(3B)-C(3B) 119.08(9) N(1B)-C(1B)-N(2B) 123.18(9)

N(1B)-C(1B)-C(2B) 117.34(9) N(2B)-C(1B)-C(2B) 119.47(10)

N(3B)-C(2B)-C(1B) 123.00(10) N(3B)-C(2B)-H(2B) 118.6(11)

C(1B)-C(2B)-H(2B) 118.5(11) N(3B)-C(3B)-C(4B) 119.20(9)

N(3B)-C(3B)-C(5B) 117.12(8) C(4B)-C(3B)-C(5B) 123.67(9)

N(1B)-C(4B)-C(3B) 121.18(9) N(1B)-C(4B)-H(4B) 115.7(11)

C(3B)-C(4B)-H(4B) 123.1(11) C(10B)-C(5B)-C(6B) 117.82(9)

C(10B)-C(5B)-C(3B) 122.16(9) C(6B)-C(5B)-C(3B) 120.02(9)

C(7B)-C(6B)-C(5B) 120.97(9) C(7B)-C(6B)-H(6B) 120.3(11)

C(5B)-C(6B)-H(6B) 118.7(11) C(6B)-C(7B)-C(8B) 120.46(9)

C(6B)-C(7B)-H(7B) 122.5(11) C(8B)-C(7B)-H(7B) 117.0(11)

O(2B)-C(8B)-C(7B) 115.67(9) O(2B)-C(8B)-C(9B) 124.81(10)

C(7B)-C(8B)-C(9B) 119.52(9) C(10B)-C(9B)-C(8B) 119.47(10)

C(10B)-C(9B)-H(9B) 119.3(11) C(8B)-C(9B)-H(9B) 121.2(11)

C(9B)-C(10B)-C(5B) 121.77(9) C(9B)-C(10B)-H(10B) 117.9(10)

C(5B)-C(10B)-H(10B) 120.4(10) O(2B)-C(11B)-H(11D) 106.6(12)

O(2B)-C(11B)-H(11E) 110.2(11) H(11D)-C(11B)-H(11E) 108.0(16)

O(2B)-C(11B)-H(11F) 110.4(12) H(11D)-C(11B)-H(11F) 111.9(16)

H(11E)-C(11B)-H(11F) 109.7(16) N(2B)-C(12B)-O(1B) 125.03(10)

N(2B)-C(12B)-C(16B) 118.48(10) O(1B)-C(12B)-C(16B) 116.45(9)

160

C(16B)-C(13B)-H(13A) 109.0(13) C(16B)-C(13B)-H(13B) 111.3(11)

H(13A)-C(13B)-H(13B) 109.5(17) C(16B)-C(13B)-H(13C) 110.1(13)

H(13A)-C(13B)-H(13C) 106.2(18) H(13B)-C(13B)-H(13C) 110.6(17)

C(16B)-C(14B)-H(14D) 108.6(12) C(16B)-C(14B)-H(14E) 110.2(12)

H(14D)-C(14B)-H(14E) 109.0(17) C(16B)-C(14B)-H(14F) 111.0(12)

H(14D)-C(14B)-H(14F) 109.1(16) H(14E)-C(14B)-H(14F) 108.9(16)

C(16B)-C(15B)-H(15D) 110.5(13) C(16B)-C(15B)-H(15E) 110.8(12)

H(15D)-C(15B)-H(15E) 110.0(17) C(16B)-C(15B)-H(15F) 111.7(12)

H(15D)-C(15B)-H(15F) 107.1(18) H(15E)-C(15B)-H(15F) 106.5(17)

C(12B)-C(16B)-C(15B) 111.04(9) C(12B)-C(16B)-C(13B) 109.04(9)

C(15B)-C(16B)-C(13B) 110.19(11) C(12B)-C(16B)-C(14B) 107.34(9)

C(15B)-C(16B)-C(14B) 109.50(11) C(13B)-C(16B)-C(14B) 109.67(11)

F(1B)-B(1B)-F(2B) 110.86(9) F(1B)-B(1B)-O(1B) 110.67(9)

F(2B)-B(1B)-O(1B) 110.45(10) F(1B)-B(1B)-N(1B) 109.89(9)

F(2B)-B(1B)-N(1B) 107.67(8) O(1B)-B(1B)-N(1B) 107.18(8)

________________________________________________________________________________


161

Table 5-29. Anisotropic displacement parameters (Å) for 8d.


______________________________________________________________________________

U11 U22 U33 U23 U13 U12

______________________________________________________________________________

F(1A) 0.0205(3) 0.0140(3) 0.0247(3) 0.0009(2) 0.0016(2) -0.0001(2)

F(2A) 0.0202(3) 0.0189(3) 0.0233(3) -0.0015(2) 0.0029(2) 0.0062(2)

O(1A) 0.0257(4) 0.0187(3) 0.0190(3) -0.0028(3) -0.0016(3) 0.0072(3)

O(2A) 0.0339(5) 0.0321(5) 0.0191(4) 0.0062(3) -0.0010(3) 0.0022(4)

N(1A) 0.0163(3) 0.0127(3) 0.0181(3) -0.0012(3) 0.0010(3) 0.0005(3)

N(2A) 0.0225(4) 0.0160(3) 0.0176(4) -0.0010(3) 0.0019(3) 0.0023(3)

N(3A) 0.0215(4) 0.0141(3) 0.0209(4) -0.0011(3) 0.0020(3) 0.0018(3)

C(1A) 0.0178(4) 0.0136(4) 0.0186(4) -0.0011(3) 0.0020(3) 0.0011(3)

C(2A) 0.0233(5) 0.0139(4) 0.0209(4) -0.0018(3) 0.0021(3) 0.0040(3)

C(3A) 0.0162(4) 0.0134(3) 0.0195(4) -0.0007(3) 0.0023(3) -0.0001(3)

C(4A) 0.0177(4) 0.0138(4) 0.0188(4) -0.0010(3) 0.0020(3) 0.0011(3)

C(5A) 0.0172(4) 0.0141(4) 0.0188(4) 0.0010(3) 0.0011(3) -0.0003(3)

C(6A) 0.0223(4) 0.0166(4) 0.0186(4) 0.0017(3) 0.0019(3) 0.0028(3)

C(7A) 0.0234(5) 0.0205(4) 0.0188(4) 0.0019(3) 0.0020(3) 0.0016(4)

C(8A) 0.0208(4) 0.0239(5) 0.0193(4) 0.0040(4) -0.0005(3) -0.0015(4)

C(9A) 0.0258(5) 0.0199(4) 0.0247(5) 0.0054(4) -0.0006(4) 0.0024(4)

C(10A) 0.0227(5) 0.0162(4) 0.0234(5) 0.0022(3) 0.0000(4) 0.0024(3)

C(11A) 0.0304(6) 0.0407(7) 0.0186(5) 0.0015(5) 0.0018(4) 0.0009(5)

C(12A) 0.0186(4) 0.0152(4) 0.0187(4) -0.0023(3) 0.0011(3) -0.0002(3)

C(13A) 0.0234(5) 0.0193(4) 0.0170(4) -0.0015(3) 0.0010(3) 0.0019(3)

C(14A) 0.0347(6) 0.0249(5) 0.0205(5) -0.0001(4) 0.0063(4) 0.0066(4)

C(15A) 0.0272(6) 0.0343(6) 0.0242(5) -0.0065(5) -0.0025(4) -0.0016(5)

C(16A) 0.0354(6) 0.0217(5) 0.0223(5) 0.0025(4) 0.0012(4) 0.0002(4)

B(1A) 0.0193(5) 0.0133(4) 0.0175(4) -0.0008(3) 0.0007(4) 0.0024(3)

F(1B) 0.0253(3) 0.0210(3) 0.0228(3) -0.0014(2) 0.0026(2) 0.0076(2)

F(2B) 0.0267(3) 0.0209(3) 0.0252(3) -0.0066(2) 0.0025(3) -0.0038(3)

O(1B) 0.0346(4) 0.0167(3) 0.0183(3) 0.0005(3) 0.0061(3) 0.0044(3)

O(2B) 0.0290(4) 0.0240(4) 0.0162(3) 0.0021(3) 0.0015(3) 0.0018(3)

N(1B) 0.0191(4) 0.0139(3) 0.0163(3) -0.0008(3) 0.0012(3) 0.0011(3)

N(2B) 0.0349(5) 0.0190(4) 0.0162(4) 0.0006(3) 0.0008(3) 0.0074(4)

N(3B) 0.0272(4) 0.0155(3) 0.0172(4) -0.0009(3) 0.0010(3) 0.0050(3)

162

C(1B) 0.0236(5) 0.0162(4) 0.0167(4) -0.0003(3) 0.0003(3) 0.0037(3)

C(2B) 0.0325(6) 0.0167(4) 0.0176(4) -0.0011(3) 0.0016(4) 0.0076(4)

C(3B) 0.0173(4) 0.0132(4) 0.0172(4) -0.0010(3) 0.0006(3) 0.0008(3)

C(4B) 0.0209(4) 0.0141(4) 0.0172(4) -0.0003(3) 0.0017(3) 0.0023(3)

C(5B) 0.0163(4) 0.0150(4) 0.0163(4) -0.0008(3) 0.0006(3) 0.0009(3)

C(6B) 0.0206(4) 0.0152(4) 0.0182(4) -0.0015(3) 0.0014(3) 0.0023(3)

C(7B) 0.0220(4) 0.0176(4) 0.0175(4) -0.0015(3) 0.0019(3) 0.0010(3)

C(8B) 0.0174(4) 0.0197(4) 0.0164(4) 0.0005(3) 0.0004(3) -0.0010(3)

C(9B) 0.0194(4) 0.0178(4) 0.0183(4) 0.0007(3) -0.0002(3) 0.0028(3)

C(10B) 0.0192(4) 0.0160(4) 0.0175(4) -0.0007(3) 0.0008(3) 0.0025(3)

C(11B) 0.0266(5) 0.0299(6) 0.0213(5) 0.0072(4) 0.0016(4) 0.0068(4)

C(12B) 0.0221(4) 0.0167(4) 0.0171(4) -0.0004(3) -0.0007(3) 0.0006(3)

C(13B) 0.0335(6) 0.0379(7) 0.0221(5) 0.0073(5) -0.0009(4) 0.0080(5)

C(14B) 0.0404(7) 0.0295(6) 0.0264(6) 0.0075(5) -0.0048(5) -0.0123(5)

C(15B) 0.0437(7) 0.0273(5) 0.0172(4) -0.0009(4) 0.0039(4) 0.0017(5)

C(16B) 0.0262(5) 0.0204(4) 0.0155(4) 0.0010(3) 0.0006(3) -0.0005(4)

B(1B) 0.0227(5) 0.0146(4) 0.0175(4) -0.0015(3) 0.0026(4) 0.0016(4)

______________________________________________________________________________

163

Table 5-30. Hydrogen coordinates and isotropic displacement parameters for 8d.

________________________________________________________________________________

x y z U(is)

________________________________________________________________________________

H(2A) 0.317(2) 0.9481(15) 0.0448(5) 0.027(4)

H(4A) 0.559(2) 0.6410(15) -0.0168(5) 0.023(4)

H(6A) 0.587(2) 0.6610(15) -0.0779(5) 0.025(4)

H(7A) 0.593(2) 0.6793(17) -0.1425(5) 0.032(5)

H(9A) 0.341(2) 0.9875(15) -0.1361(5) 0.024(4)

H(10A) 0.335(2) 0.9715(15) -0.0681(5) 0.026(4)

H(11A) 0.491(3) 0.7907(17) -0.2322(6) 0.038(5)

H(11B) 0.445(2) 0.6932(17) -0.2019(5) 0.032(5)

H(11C) 0.643(2) 0.7448(16) -0.2027(5) 0.030(4)

H(14A) 0.379(3) 0.7957(17) 0.1957(6) 0.039(5)

H(14B) 0.249(3) 0.7799(17) 0.1588(6) 0.036(5)

H(14C) 0.401(2) 0.8777(17) 0.1582(5) 0.035(5)

H(15A) 0.693(2) 0.7437(17) 0.1926(5) 0.035(5)

H(15B) 0.725(3) 0.812(2) 0.1526(6) 0.048(6)

H(15C) 0.770(3) 0.6823(18) 0.1559(6) 0.039(5)

H(16A) 0.336(3) 0.5641(19) 0.1586(6) 0.047(6)

H(16B) 0.459(2) 0.5881(16) 0.1957(5) 0.032(5)

H(16C) 0.540(3) 0.5313(19) 0.1576(6) 0.043(5)

H(2B) 0.166(2) -0.0341(16) 0.1119(5) 0.030(4)

H(4B) -0.048(2) 0.3267(15) 0.0897(5) 0.026(4)

H(6B) 0.147(2) 0.0692(16) 0.0035(5) 0.028(4)

H(7B) 0.138(2) 0.1226(16) -0.0625(5) 0.032(5)

H(9B) -0.095(2) 0.4283(16) -0.0321(5) 0.031(4)

H(10B) -0.085(2) 0.3740(15) 0.0314(5) 0.026(4)

H(11D) -0.011(2) 0.4151(18) -0.1300(6) 0.037(5)

H(11E) 0.059(3) 0.4686(17) -0.0907(6) 0.036(5)

H(11F) -0.146(3) 0.4326(18) -0.0945(6) 0.041(5)

H(13A) 0.149(3) -0.0295(19) 0.2736(6) 0.047(6)

H(13B) 0.261(3) 0.0689(17) 0.2511(6) 0.036(5)

H(13C) 0.190(3) -0.0478(19) 0.2305(6) 0.046(6)

H(14D) -0.172(3) -0.0595(19) 0.2610(6) 0.046(6)

164

H(14E) -0.125(3) -0.0809(18) 0.2164(6) 0.041(5)

H(14F) -0.272(3) 0.0140(18) 0.2272(6) 0.039(5)

H(15D) -0.065(3) 0.119(2) 0.2939(6) 0.047(6)

H(15E) -0.173(3) 0.1921(17) 0.2621(6) 0.038(5)

H(15F) 0.024(3) 0.2156(18) 0.2701(6) 0.039(5)

________________________________________________________________________________

165

Table 5-31. Torsion angles [°] for 8d.

___________________________________________________________________________________

C(4A)-N(1A)-C(1A)-N(2A) -178.01(9) B(1A)-N(1A)-C(1A)-N(2A) 8.52(15)

C(4A)-N(1A)-C(1A)-C(2A) 1.82(15) B(1A)-N(1A)-C(1A)-C(2A) -171.64(9)

C(12A)-N(2A)-C(1A)-N(1A) 8.50(16) C(12A)-N(2A)-C(1A)-C(2A) -171.34(10)

C(3A)-N(3A)-C(2A)-C(1A) -1.01(17) N(1A)-C(1A)-C(2A)-N(3A) -0.67(16)

N(2A)-C(1A)-C(2A)-N(3A) 179.17(10) C(2A)-N(3A)-C(3A)-C(4A) 1.54(15)

C(2A)-N(3A)-C(3A)-C(5A) -179.96(10) C(1A)-N(1A)-C(4A)-C(3A) -1.33(15)

B(1A)-N(1A)-C(4A)-C(3A) 171.83(9) N(3A)-C(3A)-C(4A)-N(1A) -0.40(15)

C(5A)-C(3A)-C(4A)-N(1A) -178.81(9) N(3A)-C(3A)-C(5A)-C(6A) 178.64(10)

C(4A)-C(3A)-C(5A)-C(6A) -2.91(16) N(3A)-C(3A)-C(5A)-C(10A) -1.72(15)

C(4A)-C(3A)-C(5A)-C(10A) 176.73(10) C(10A)-C(5A)-C(6A)-C(7A) -1.02(16)

C(3A)-C(5A)-C(6A)-C(7A) 178.63(10) C(5A)-C(6A)-C(7A)-C(8A) -0.22(17)

C(11A)-O(2A)-C(8A)-C(7A) 7.46(17) C(11A)-O(2A)-C(8A)-C(9A) -172.35(11)

C(6A)-C(7A)-C(8A)-O(2A) -178.45(11) C(6A)-C(7A)-C(8A)-C(9A) 1.35(17)

O(2A)-C(8A)-C(9A)-C(10A) 178.59(11) C(7A)-C(8A)-C(9A)-C(10A) -1.23(18)

C(8A)-C(9A)-C(10A)-C(5A) -0.03(18) C(6A)-C(5A)-C(10A)-C(9A) 1.14(16)

C(3A)-C(5A)-C(10A)-C(9A) -178.52(10) C(1A)-N(2A)-C(12A)-O(1A) -3.64(16)

C(1A)-N(2A)-C(12A)-C(13A) 173.48(9) B(1A)-O(1A)-C(12A)-N(2A) -19.89(16)

B(1A)-O(1A)-C(12A)-C(13A) 162.81(9) N(2A)-C(12A)-C(13A)-C(14A) 13.64(15)

O(1A)-C(12A)-C(13A)-C(14A) -168.96(10) N(2A)-C(12A)-C(13A)-C(16A) 135.90(11)

O(1A)-C(12A)-C(13A)-C(16A) -46.70(13) N(2A)-C(12A)-C(13A)-C(15A) -105.58(12)

O(1A)-C(12A)-C(13A)-C(15A) 71.83(12) C(12A)-O(1A)-B(1A)-F(2A) 154.04(9)

C(12A)-O(1A)-B(1A)-F(1A) -82.84(12) C(12A)-O(1A)-B(1A)-N(1A) 32.77(13)

C(4A)-N(1A)-B(1A)-F(2A) 38.16(13) C(1A)-N(1A)-B(1A)-F(2A) -148.50(9)

C(4A)-N(1A)-B(1A)-F(1A) -82.27(11) C(1A)-N(1A)-B(1A)-F(1A) 91.07(10)

C(4A)-N(1A)-B(1A)-O(1A) 159.63(9) C(1A)-N(1A)-B(1A)-O(1A) -27.02(12)

C(4B)-N(1B)-C(1B)-N(2B) -175.45(11) B(1B)-N(1B)-C(1B)-N(2B) 8.86(16)

C(4B)-N(1B)-C(1B)-C(2B) 3.15(16) B(1B)-N(1B)-C(1B)-C(2B) -172.54(10)

C(12B)-N(2B)-C(1B)-N(1B) 4.76(18) C(12B)-N(2B)-C(1B)-C(2B) -173.81(11)

C(3B)-N(3B)-C(2B)-C(1B) -0.32(18) N(1B)-C(1B)-C(2B)-N(3B) -2.16(18)

N(2B)-C(1B)-C(2B)-N(3B) 176.49(12) C(2B)-N(3B)-C(3B)-C(4B) 1.75(16)

C(2B)-N(3B)-C(3B)-C(5B) -179.04(10) C(1B)-N(1B)-C(4B)-C(3B) -1.82(16)

B(1B)-N(1B)-C(4B)-C(3B) 173.77(10) N(3B)-C(3B)-C(4B)-N(1B) -0.73(16)

C(5B)-C(3B)-C(4B)-N(1B) -179.88(9) N(3B)-C(3B)-C(5B)-C(10B) 176.77(10)

C(4B)-C(3B)-C(5B)-C(10B) -4.06(16) N(3B)-C(3B)-C(5B)-C(6B) -2.82(15)

166

C(4B)-C(3B)-C(5B)-C(6B) 176.35(10) C(10B)-C(5B)-C(6B)-C(7B) 0.67(16)

C(3B)-C(5B)-C(6B)-C(7B) -179.72(10) C(5B)-C(6B)-C(7B)-C(8B) -0.24(16)

C(11B)-O(2B)-C(8B)-C(7B) -169.63(10) C(11B)-O(2B)-C(8B)-C(9B) 10.81(16)

C(6B)-C(7B)-C(8B)-O(2B) -179.87(10) C(6B)-C(7B)-C(8B)-C(9B) -0.28(16)

O(2B)-C(8B)-C(9B)-C(10B) 179.89(10) C(7B)-C(8B)-C(9B)-C(10B) 0.34(16)

C(8B)-C(9B)-C(10B)-C(5B) 0.11(16) C(6B)-C(5B)-C(10B)-C(9B) -0.61(16)

C(3B)-C(5B)-C(10B)-C(9B) 179.79(10) C(1B)-N(2B)-C(12B)-O(1B) -5.27(18)

C(1B)-N(2B)-C(12B)-C(16B) 172.25(10) B(1B)-O(1B)-C(12B)-N(2B) -9.43(18)

B(1B)-O(1B)-C(12B)-C(16B) 173.01(10) N(2B)-C(12B)-C(16B)-C(15B) 169.99(11)

O(1B)-C(12B)-C(16B)-C(15B) -12.28(15) N(2B)-C(12B)-C(16B)-C(13B) 48.39(15)

O(1B)-C(12B)-C(16B)-C(13B) -133.88(11) N(2B)-C(12B)-C(16B)-C(14B) -70.35(14)

O(1B)-C(12B)-C(16B)-C(14B) 107.38(12) C(12B)-O(1B)-B(1B)-F(1B) 140.10(10)

C(12B)-O(1B)-B(1B)-F(2B) -96.74(12) C(12B)-O(1B)-B(1B)-N(1B) 20.28(14)

C(1B)-N(1B)-B(1B)-F(1B) -139.92(10) C(4B)-N(1B)-B(1B)-F(1B) 44.43(13)

C(1B)-N(1B)-B(1B)-F(2B) 99.24(11) C(4B)-N(1B)-B(1B)-F(2B) -76.41(12)

C(1B)-N(1B)-B(1B)-O(1B) -19.60(13) C(4B)-N(1B)-B(1B)-O(1B) 164.75(9)

___________________________________________________________________________________


167

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169

謝辞謝辞謝辞謝辞

本研究は、電気通信大学電気通信学研究科量子物質工学専攻平野

研究室において平野誉助教授の指導のもと行われたものであり、

ここに心から厚く御礼申し上げます。

また、研究を遂行するに当たり絶えず御助言を頂いた丹羽治樹

教授、牧昌次郎助手、大橋陽子博士に深く感謝いたします。

共同研究として、X 線結晶構造解析を行って頂き、様々な御助言

を頂いた橋爪大輔博士に深く感謝いたします。

大阪府立大学にて固体蛍光における御助言並びに固体蛍光分光光

度計を貸していただきました水野一彦教授、池田浩准教授、測定を

手伝っていただいた吉本祐一氏に深く感謝いたします。

長い間苦楽を共にした丹羽・平野研究室の皆様に深く感謝いたし

ます。

最後に、大学院進学に理解を示し精神的、経済的援助を頂いた両

親・家族に深く感謝いたします。

平成 22 年 3 月

八谷聡二郎

関連論文の印刷公表の方法及び時期

（１）全著者名 Sojiro Hachiya, Daisuke Hashizume, Shojiro Maki, Haruki Niwa, Takashi

Hirano. 論文題目「 Synthesis and properties of bis(pyrazino[2’,3’:4,5]imidazole)-fused

1,2,5,6-tetrahydro-1,4,5,8,9,10-hexaazaanthracenes: a new fluorescent nitrogen—rich

heterocycle」平成２２年 Tetrahedron Lett. 2010, 51, 1401.（本文第二章の研究内容）

（２）全著者名 Sojiro Hachiya, Takayuki Inagaki, Daisuke Hashizume, Shojiro Maki,

Haruki Niwa, Takashi Hirano. 論文題目「Synthesis and fluorescence properties of difluoro[amidopyrazinato-O,N]

boron derivatives: a new boron-containing fluorophore」平成２２年 Tetrahedron Lett. 2010, 51, 1613.（本文第三章の研究内容）

Synthesis and properties of bis(pyrazino[20,30:4,5]imidazole)-fused1,2,5,6-tetrahydro-1,4,5,8,9,10-hexaazaanthracenes: a new fluorescentnitrogen-rich heterocycle

Sojiro Hachiya a, Daisuke Hashizume b, Shojiro Maki a, Haruki Niwa a, Takashi Hirano a,*

a Department of Applied Physics and Chemistry, The University of Electro-Communications, Chofu, Tokyo 182-8585, Japanb Advanced Technology Support Division, RIKEN, Wako, Saitama 351-0198, Japan

a r t i c l e i n f o

Article history:Received 5 December 2009Revised 4 January 2010Accepted 7 January 2010Available online 11 January 2010

a b s t r a c t

Nitrogen-rich heterocycles, bis(pyrazino[20 ,30:4,5]imidazole)-fused 1,2,5,6-tetrahydro-1,4,5,8,9,10-hexa-azaanthracenes (BPI-HAAs) were prepared by conventional Pd(OAc)2/BINAP-catalyzed C–N couplingreactions of 5-aryl-3-bromoaminopyrazines. The BPI-HAA core is a planar structure with aromaticity,and this heterocycle exhibits red fluorescence and moderate electron-accepting characteristics.

� 2010 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Fluorescent compounds are widely used in applications such asfluorescent sensors for live-cell imaging and light-emitting compo-nents for organic light-emitting devices.1 Many fields depend on ad-vances in new fluorescent compounds.2 Fluorescent compoundsbased on bioluminescence3 are promising because of their high-per-formance for light generation. Aminopyrazine is the core structure ofthe bioluminescence-related compound ethioluciferamine, derivedfrom the ostracod Cypridina,4 and AF-350, derived from the jellyfishAequorea.5 Aminopyrazines are also useful precursors for preparingbioluminescent substrates and light-emitter compounds.4b,6 In thisstudy we then have attempted to prepare a new fluorescent com-pound by modification of an aminopyrazine derivative. As one ofour target compounds, we tried to prepare 9,10-dihydro-1,4,5,8,9,10-hexaazaanthracene by C–N cross-coupling reactions7–

9 with 3-bromoaminopyrazine (1) and serendipitously generated afluorescent nitrogen-rich heterocycle, bis(pyrazino[20,30:4,5]imid-azole)-fused 1,2,5,6-tetrahydro-1,4,5,8,9,10-hexaazaanthracene(BPI-HAA, 2) (Scheme 1).10 We report herein the synthesis and fun-damental properties of the new heterocycle 2.

We applied a typical Pd(OAc)2/BINAP-catalyzed C–N cross-cou-pling condition [Pd(OAc)2 (3 mol %), BINAP (4 mol %), Cs2CO3,toluene, 100 �C] reported by Buchwald and co-workers9 to 5-(4-t-butylphenyl)-3-bromoaminopyrazine (1a), which produced acomplex mixture containing various colored products. Carefulseparation of the products using silica gel chromatography resultedin the isolation of red compound 2a in 13% yield as the major producttogether with several purple, green, and red compounds in lowyields (<5%). Because 2a has low solubility in typical organic sol-vents, including ethyl acetate, chloroform, and methanol, we alsoexamined C–N coupling reactions with 1b and 1c, which have a

3,5-dialkylphenyl group. The reactions mainly produced redcompounds 2b and 2c in 7% and 6% yields, respectively. Molecularweights of 2 indicate that four molecules of 1 make up 2, and the1H NMR spectra of 2 indicate their symmetric structures. X-raycrystal structure analysis of 2b confirmed its BPI-HAA structure(Fig. 1A) (cf. Supplementary data). Crystals of 2b contain two chloro-form molecules per unit cell. The solid-state structure of 2b has aplanar core seven-fused ring system, and 3,5-di-t-butylphenylgroups are twisted with dihedral angles of 27� (C3 and C11) and43� (C7 and C15). The core seven-fused ring system shows a bondlength alternation (Fig. 1B).

0040-4039/$ - see front matter � 2010 Elsevier Ltd. All rights reserved.doi:10.1016/j.tetlet.2010.01.015

* Corresponding author. Tel.: +81 42 443 5489; fax: +81 42 486 1966.E-mail address: [email protected] (T. Hirano).

N

N

NH2

BrR

Pd(OAc)2BINAPCs2CO3

1

t-Bu

t-Bu

t-BuC6H13

C6H13

2

N

N NH

R N

NHN R

9,10-dihydro-1,4,5,8,9,10-hexaazaanthracene

N

N NR N

NN R

N

N

NN

N N

R

R

c: R =

b: R =

a: R =

toluene100 °C

12

3

456

7

8 9

10

1

23

4

567

8

9

10 11

12

13 1415

16

Scheme 1. Synthesis of BPI-HAA 2.

Tetrahedron Letters 51 (2010) 1401–1403

Contents lists available at ScienceDirect

Tetrahedron Letters

journal homepage: www.elsevier .com/ locate/ tet le t

Generation of 2 suggests that the C–N coupling reactions of 1produce 9,10-dihydro-1,4,5,8,9,10-hexaazaanthracenes as inter-mediates, and further condensation reactions of dihydrohexaaza-anthracenes with 1 produce 2. The reaction processes thatgenerate 2 include four Pd-catalyzed C–N couplings, two nucleo-philic C–N couplings, and three dehydrogenations. In an attemptto regulate the preparation of 2b, we increased the amount ofPd(OAc)2 (55 mol %) and BINAP (50 mol %), resulting in the gener-ation of orange compound 3b (22% yield) instead of 2b. Compound3b consists of three molecules of 1b.11

3b

t-Bu

t-BuN

N N N

NNN

NN

t-Bu

t-Bu

t-Bu

t-Bu

Figure 2 shows UV–vis absorption and fluorescence spectra of 2in CHCl3, and the spectral data are summarized in Table 1. The low-est energy absorption bands of 2 were observed at around 550 nm,and fluorescence emission maxima of 2 were observed at around570 nm with quantum yields (Uf) over 0.7. The lowest energyabsorption and fluorescence emission bands exhibited vibrational

structures. The absorption maxima (kab) and fluorescence emissionmaxima (kf) of 2b showed a slight blue shift compared to those of2a and 2c, indicating that the bulky 3,5-di-t-butylphenyl groups of2b are twisted against the planar BPI-HAA skeleton more than the4-t-butylphenyl and 3,5-dihexylphenyl groups of 2a and 2c,respectively. The kab and kf values of 2b in various solvents indicatea slight dependency on solvent polarity (cf. Supplementary data).

Because the core ring system of 2 is a nitrogen-rich heterocycle,2 is expected to have electron-accepting characteristics.12 Squarewave voltammograms (SWVs) of 2 showed two reduction peaksat �1.0 and �1.5 V versus Fc/Fc+ in CH2Cl2. Cyclic voltammogramsof 2 indicated that the first reduction at �1.0 V showed reversiblewaves, whereas the waves of the second reduction at �1.5 V weresemi-reversible (cf. Supplementary data). The values of the firstreduction potentials indicate that 2 has an electron-accepting abil-ity similar to that of p-benzoquinone.13

To better understand the observed properties of 2, DFT calcula-tions on the core BPI-HAA [2(H), R = H] and tetraphenyl-substi-tuted BPI-HAA [2(Ph), R = Ph] were conducted at the B3LYP/6-31G(d) level.14–17 Optimized structures of 2(H) and 2(Ph) have aplanar core seven-fused ring, and bond length alternation of theircore ring systems is similar to that observed by X-ray structureof 2b. Calculated dihedral angles of the phenyl groups against thecore ring system in 2(Ph) are 16� (C3 and C11) and 3� (C7 andC15). These values are smaller than the corresponding values ob-served for 2b in crystals, indicating that steric hindrance betweenbulky 3,5-di-t-butylphenyl groups at the C3 and C7 (C11 and C15)positions causes a twist of the 3,5-di-t-butylphenyl groups. HOMOand LUMO levels were calculated to be �6.77 and �3.57 eV for2(H), respectively, and �5.97 and �3.35 eV for 2(Ph), respectively.The LUMO levels are similar to that (�3.53 eV) of p-benzoquinonecalculated by the same method, and this result supports the elec-tron-accepting property of the BPI-HAA core structure. Transition

N N

NN R

N

N N

R

1.325

1.405

1.334

1.3801.353

1.3221.428

1.341

1.3491.379

1.394

1.322

1.3811.346

1.436

1.40

6

side view

top view

A

B1.461

Figure 1. Molecular structure of 2b (A) whose hydrogen atoms were omitted forclarity and selected bond distances in a partial structure of 2b (B).

4.0

2.0

0.0700600500400300

1.0

0.5

0.0

wavelength / nm

Abs Fl

ε x

10−4

intensity

Figure 2. UV–vis absorption (Abs) and fluorescence (Fl) spectra of 2a (blue), 2b(black), and 2c (red) in CHCl3 at 25 �C.

Table 1UV–vis absorption, fluorescence emission, and reduction potentials of 2

Compounds kaba (nm) [e/104] kf

a (nm) [Uf] Ered (V)b

2a 551 [3.9],513 [4.2],425 [4.1],329 [4.2]

616, 571[0.75]

�1.00�1.35

2b 538 [3.6],503 [3.8],420 [3.6],323 [3.7]

603, 563[0.71]

�0.97�1.50

2c 550 [3.6],513 [3.8],426 [4.0],334 [3.9]

616, 570[0.75]

�1.00�1.51

a In CHCl3.b 0.10 M n-Bu4NClO4 in CH2Cl2, Pt electrode, scanning rate 100 mV s�1, V versus

Fc/Fc+.

1402 S. Hachiya et al. / Tetrahedron Letters 51 (2010) 1401–1403

energy from S0 to S1 for 2(Ph) was calculated by TD-DFT [B3LYP/6-31G(d)] to be 2.30 eV (540 nm, oscillator strength = 0.60), which iswell similar to those of the observed lowest energy absorptionbands of 2. Nucleus induced chemical shift (NICS) values18 at thecenters of the A–D rings in 2(H) were calculated to range from�1.3 to�13.5 at the GIAO-B3LYP/6-31+G(d)//B3LYP/6-31G(d) level(Fig. 3). The values for the A and D rings are similar to that of pyr-azine, and the value for the C ring is similar to that of imidazole.18

These negative NICS values for the A, C, and D rings predict that theBPI-HAA ring system has aromatic characteristics, while the B ringsshow a small negative value.

In conclusion, we successfully prepared a heterocyclic seven-fused ring system, BPI-HAA 2 by conventional Pd(OAc)2/BINAP-cat-alyzed C–N coupling reactions of 1. The BPI-HAA core is a planarstructure with aromatic characteristics. Because 2 has both fluores-cent and electron-accepting characteristics, it will be useful as anew fluorophore and as a new electron-carrier for biological andmaterials science. The nitrogen-rich structure of 2 will also be use-ful as a ligand for making metal ion-complexes, and an investiga-tion of metal ion-complex formation with 2 is now in progress.

Acknowledgments

This work was supported by a grant from the Japan Science andTechnology Agency for Research for Promoting TechnologicalSeeds. We acknowledge technical assistance in computing thequantum chemical calculations from the Information TechnologyCenter of UEC.

Supplementary data

Supplementary data (experimental details, 1H NMR spectra of 1,2, and 3b, single crystal X-ray analysis, UV–vis absorption and fluo-rescence spectra, and DFT calculation data) associated with thisarticle can be found, in the online version, at doi:10.1016/j.tetlet.2010.01.015.

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−7.6

−13.5

−1.3−8.4N

N N

NNN

NN

N N

N N

A BB

C

C

D

D

Figure 3. NICS values of 2(H).

S. Hachiya et al. / Tetrahedron Letters 51 (2010) 1401–1403 1403

Synthesis and fluorescence properties of difluoro[amidopyrazinato-O,N]boronderivatives: a new boron-containing fluorophore

Sojiro Hachiya a, Takayuki Inagaki a, Daisuke Hashizume b, Shojiro Maki a, Haruki Niwa a, Takashi Hirano a,*

a Department of Applied Physics and Chemistry, The University of Electro-Communications, Chofu, Tokyo 182-8585, Japanb Advanced Technology Support Division, RIKEN, Wako, Saitama 351-0198, Japan

a r t i c l e i n f o

Article history:Received 22 December 2009Revised 18 January 2010Accepted 22 January 2010Available online 28 January 2010

a b s t r a c t

New boron-containing fluorophores, difluoro[amidopyrazinato-O,N]boron (APB) derivatives, were pre-pared from amidopyrazines. The fluorescence properties of APB were successfully modulated by an arylsubstitution at the C8 position.

� 2010 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Cypridina oxyluciferin (Scheme 1) and coelenteramide are thelight-emitter compounds for bioluminescence of the ostracod Cyp-ridina1 and the jellyfish Aequorea,2 respectively. These light-emittercompounds have an amidopyrazine core structure. We investigatedthe fluorescence properties of the derivatives of Cypridina oxyluci-ferin and coelenteramide and found that the excited singlet statesof these compounds have an intramolecular charge transfer (ICT)character and show fluorescence solvatochromism.3 Because fluo-rescent compounds are widely used in many applications, such asfluorescent sensors for biological imaging and light-emitting com-ponents for organic light-emitting devices,4 one of our goals is todesign a new fluorescent compound based on Cypridina oxyluci-ferin and coelenteramide. We attempted to modify the chemicalstructure of amidopyrazine using the methodology for preparingboron dipyrromethene (BODIPY).5 We then successfully preparednew boron-containing fluorophores, difluoro[amidopyrazinato-O,N]boron (APB) derivatives (2), by the reactions of amidopyrazines(1) with BF3 (Scheme 1). In this Letter, we describe the synthesisand fluorescence properties of these APB derivatives 2.

Pivalamidopyrazine 1a was treated with BF3�Et2O in the pres-ence of N,N-diisopropylethylamine (DIPEA) at room temperatureto give 8-t-butyl APB (2a) in 83% yield.6 Although acetamidopyr-azine 1b also reacted with BF3�Et2O in the presence of DIPEA, wecould not isolate 2b from the complex mixture of products. This re-sult suggests that deprotonation of the methyl group at C8 inducesdecomposition of 2b. Therefore, it would be preferable to use anamidopyrazine having a tertiary or aryl group at C8 for preparingAPB compounds. We were also able to convert benzamidopyrazine1c and its derivatives 1d and 1e to the corresponding APBs 2c–e in40�60% yields. Crystal structure analysis of 2a confirmed its APBskeleton (Fig. 1A).7 The boron-containing ring is slightly distortedby the introduction of the sp3 boron atom. The core bicyclic ring

of 2a shows a bond length alternation (Fig. 1B). Unfortunately,however, APBs (2) were slowly decomposed to give 1 by solvolysisin a protic solvent such as methanol.

UV–vis absorption and fluorescence spectra of the APB deriva-tives (2) were measured in cyclohexane, chloroform, and acetoni-trile.8,9 It was confirmed that the excitation spectra of thefluorescence agree with the corresponding absorption spectra.The spectral data are summarized in Table 1. Figure 2 shows repre-sentative spectra in chloroform. The lowest energy absorptionbands of 2a and 2c in chloroform were observed at 331 and353 nm, respectively, and fluorescence emission maxima (kf) of2a and 2c were observed at 384 and 402 nm with quantum yields

0040-4039/$ - see front matter � 2010 Elsevier Ltd. All rights reserved.doi:10.1016/j.tetlet.2010.01.072

* Corresponding author. Tel.: +81 42 443 5489; fax: +81 42 486 1966.E-mail address: [email protected] (T. Hirano).

N

N

NH

O

NH NH2

NHNH

N

N

NH

O R

Cypridina oxyluciferin

N

N

N

OB

RFF

BF3·Et2ODIPEA, CH2Cl2

RT

1a: R = C(CH3)31b: R = CH31c: R = Ph1d: R = C6H4CN1e: R = C6H4OCH3

1

23

4

5

67

8

2a (83%)2b (---)2c (56%)2d (41%)2e (43%)

Scheme 1. Structure of Cypridina oxyluciferin and synthesis of APB 2.

Tetrahedron Letters 51 (2010) 1613–1615

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Tetrahedron Letters

journal homepage: www.elsevier .com/ locate/ tet le t

(Uf) to be 0.12 and 0.15, respectively. This result indicates that theintroduction of a phenyl group instead of a tert-butyl group at C8induces 20 nm red shifts of the lowest energy absorption and fluo-rescence emission bands. Thus, the expansion of the p-electronicconjugation at C8 of the APB skeleton effectively modulates thespectroscopic characteristics. Another phenyl substitution effectappears to be an increase of the extinction coefficient of the lowestenergy absorption band compared to that of 2a. The absorptionmaxima (kab) and the kf values of 2a, 2c, and 2d indicate a slightdependency on solvent polarity,10 whereas the Uf value of 2c inacetonitrile and that of 2d were less than 0.01. On the other hand,4-methoxyphenyl derivative 2e showed fluorescence solvatochro-mism (Fig. 3). Although the lowest energy absorption bands of 2eshowed a small solvent-dependent variation at around 370 nm,the kf value of 2e was red shifted with increased solvent polarity.10

This result indicates that the ICT character of the excited singletstate of 2e is much greater than that of the ground state.

To better understand the observed structural and spectroscopicproperties of the APB derivatives (2), DFT and time-dependent (TD)DFT calculations on 2 and amidopyrazines 1a and 1c were con-ducted at the B3LYP/6-31G(d) level (Table 2).11–14 Optimized struc-ture of 2a was very similar to the X-ray crystal structure of 2a,whose boron-containing ring is bent. The HOMO and LUMO levelsof 2a and 2c were lower than those of 1a and 1c, indicating that theelectron-accepting character of the APB derivative is greater thanthat of the corresponding amidopyrazine. Although the excitationwavelengths (kex) calculated for 2 were predicted to be shorterthan their kab values observed in cyclohexane, the relative differ-ences in the kex and kab values among 2a and 2c–e agree well witheach other. The finding that the oscillator strength (f) of 2c is great-er than that of 2a also matches the difference in the e values of thelowest energy absorption bands of 2a and 2c. Figure 4 shows theelectron distribution of the HOMOs and LUMOs of 2c and 2e. Whilethe HOMO and LUMO densities of 2c are located on the APB skel-eton, the HOMO and LUMO densities of 2e are mainly localizedon the 4-methoxyphenyl moiety and the APB skeleton, respec-tively. This result supports the premise that the excited singlet

side view

top view

N

N N

OB

C(CH3)3FF 1.456

1.317

1.293

1.4111.371

1.581

1.348 1.318

1.353

1.347

A

B

1.369

Figure 1. Molecular structure of 2a (A) with the atomic displacements drawn at the50% probability level and selected bond distances in a partial structure of 2a (B).

3.0

2.0

1.0

0.0400300

1.0

0.5

0.0600500400

wavelength / nm

ε x 1

0−4

norm

aliz

ed in

tens

ity

a

b

c

d a b dc

wavelength / nm

BA

Figure 2. UV–vis absorption spectra (A) and fluorescence spectra (B) of 2a (a), 2c(b), 2d (c), and 2e (d) in chloroform at 25 �C.

3.0

2.0

1.0

0.0400300

1.0

0.5

0.0600500400

ca ba

b

c

wavelength / nm

ε x

10−

4

norm

aliz

ed in

tens

ity

wavelength / nm

BA

Figure 3. UV–vis absorption spectra (A) and fluorescence spectra (B) of 2e incyclohexane (a), chloroform (b), and acetonitrile (c) at 25 �C.

Table 1Electronic absorption and fluorescence of 2a and 2c–e in various solvents at 25 �C

Compound Solvent kab/nm (e/104)a kf/nm (Uf)b

2a C6H12 332 (0.86) 384 (0.078)CHCl3 331 (1.1) 384 (0.12)CH3CN 329 (0.88) 386 (0.10)

2c C6H12 351 (2.6), 274 (1.7) 398 (0.18)CHCl3 353 (2.7), 274 (1.7) 402 (0.15)CH3CN 349 (2.7), 268 (1.7) 395 (0.008)

2d C6H12 351 (2.0), 271 (1.4) 404 (0.013)CHCl3 354 (2.1), 271 (1.4) 408 (0.004)CH3CN 351 (2.0), 266 (1.4) n.d.c

2e C6H12 382 (3.0), 365 (3.2), 298 (1.2), 281(1.2)

411, 396(0.29)

CHCl3 373 (2.9), 286 (1.1) 429 (0.16)CH3CN 363 (2.9), 291 (1.1) 478 (0.062)

a Absorption maximum (kab) and extinction coefficient (e in dm3 mol�1 cm�1).b Fluorescence emission maximum (kf) and quantum yield (Uf).c Fluorescence was weak.

Table 2HOMO and LUMO and vertical wavelengths (kex) and oscillator strengths (f) for theallowed transitions to the excited singlet states with the lowest excitation energiesfor 1 and 2 obtained by DFT and TDDFT calculations at the B3LYP/6-31G(d) level

Compound HOMO/eV LUMO/eV kex/nm f

1a �6.41 �1.31 263 0.121c �6.55 �1.50 271 0.282a �7.14 �2.58 301 0.182c �6.76 �2.64 333 0.422d �7.15 �3.08 334 0.622e �6.24 �2.47 363 0.44

1614 S. Hachiya et al. / Tetrahedron Letters 51 (2010) 1613–1615

state of 2e exhibits charge transfer from the 4-methoxyphenylmoiety to the APB skeleton.

In conclusion, we successfully prepared a new boron-containingfluorophore, APB 2, by applying the conventional method for pre-paring BODIPY to amidopyrazine 1. APB 2 is more fluorescent thanthe corresponding precursor 1, and the fluorescence property of 2was modulated by a substituent at C8. In particular, 4-methoxy-phenyl derivative 2e showed fluorescence solvatochromism. Fur-ther studies to reveal the redox property of APB and to modifyAPB for finding new light-emitting characters are now in progress.

Acknowledgment

We acknowledge technical assistances of computation forquantum chemical calculations from the Information TechnologyCenter of UEC.

Supplementary data

Supplementary data (general experimental, synthesis of 1,physical data of 2, and DFT calculation data) associated with thisarticle can be found, in the online version, at doi:10.1016/j.tetlet.2010.01.072.

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6. To a solution of 1a (102 mg, 0.57 mmol) in dichloromethane (0.5 mL),diisopropylethylamine (0.14 mL, 0.76 mmol) and BF3�Et2O (0.16 mL,1.13 mmol) were added at room temperature under Ar, and the reactionmixture was stirred over night. The reaction mixture was concentrated invacuo, and the residue was purified by column chromatography (SiO2,chloroform/ethyl acetate) to give 2a (108 mg, 83%) as colorless cubes.

7. Single crystals of 2a were obtained by recrystallization from hexane.Diffraction data were collected with a Rigaku AFC�8 CCD diffractometerusing multi-layer confocal-mirror monochromated and focused MoKaradiation (k = 0.71073 Å) at 90 K. The structure was solved by direct methodsusing the program SIR-2004 [Burla, M. C.; Caliandro, R.; Camalli, M.; Carrozzini,B.; Cascarano, G. L.; De Caro, L.; Giacovazzo, C.; Polidori, G.; Spagna, R., J. Appl.Crystallogr. 2005, 38, 381�388.]. Refinements were carried out by a least-squares method on F2 using the program SHELXL-97 [Sheldrick, G. M. ActaCrystallogr. Sect. A, 2008, 64, 112–122]. Crystal data are as follows:C9H12BF2N3O, M = 227.03, tetragonal, space group I41/a, a = 16.380(2),c = 16.240(3) Å, V = 4357.3(11) Å3, Z = 16, Dx = 1.384 Mg m�3, l = 0.115 mm�1,3199 unique data, final R(F) = 0.0390, wR(F2) = 0.0976 for 2827 observed data[I > 2r(I)]. The crystallographic data have been deposited at the CCDC, 12 UnionRoad, Cambridge CB2 1EZ, UK (CCDC 755766).

8. Concentrations of 2 were 1.0–5.0 � 10�5 M for UV–vis absorptionmeasurements and 1.0–5.0 � 10�6 M for fluorescence measurements.

9. The authors thank a referee who pointed out that the data of excited statelifetime will increase the impact of this work. We unfortunately cannot obtainthe data soon, because we do not have an instrument for fluorescence lifetimemeasurement. We would like to measure the data for preparing a full paper.

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11. Frisch, M. J.; Trucks, G. W.; Schlegel, H. B.; Scuseria, G. E.; Robb, M. A.;Cheeseman, J. R.; Montgomery, J. A., Jr.; Vreven, T.; Kudin, K. N.; Burant, J. C.;Millam, J. M.; Iyengar, S. S.; Tomasi, J.; Barone, V.; Mennucci, B.; Cossi, M.;Scalmani, G.; Rega, N.; Petersson, G. A.; Nakatsuji, H.; Hada, M.; Ehara, M.;Toyota, K.; Fukuda, R.; Hasegawa, J.; Ishida, M.; Nakajima, T.; Honda, Y.; Kitao,O.; Nakai, H.; Klene, M.; Li, X.; Knox, J. E.; Hratchian, H. P.; Cross, J. B.; Bakken,V.; Adamo, C.; Jaramillo, J.; Gomperts, R.; Stratmann, R. E.; Yazyev, O.; Austin, A.J.; Cammi, R.; Pomelli, C.; Ochterski, J. W.; Ayala, P. Y.; Morokuma, K.; Voth, G.A.; Salvador, P.; Dannenberg, J. J.; Zakrzewski, V. G.; Dapprich, S.; Daniels, A. D.;Strain, M. C.; Farkas, O.; Malick, D. K.; Rabuck, A. D.; Raghavachari, K.;Foresman, J. B.; Ortiz, J. V.; Cui, Q.; Baboul, A. G.; Clifford, S.; Cioslowski, J.;Stefanov, B. B.; Liu, G.; Liashenko, A.; Piskorz, P.; Komaromi, I.; Martin, R. L.;Fox, D. J.; Keith, T.; Al-Laham, M. A.; Peng, C. Y.; Nanayakkara, A.; Challacombe,M.; Gill, P. M. W.; Johnson, B.; Chen, W.; Wong, M. W.; Gonzalez, C.; Pople, J. A.GAUSSIAN 03, Revision C.02; Gaussian: Wallingford, CT, 2004.

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98, 11623–11627.

LUMO (2c)

HOMO (2c)

LUMO (2e)

HOMO (2e)

Figure 4. Frontier orbitals of 2c and 2e obtained by DFT calculations at the B3LYP/6-31G(d) level.

S. Hachiya et al. / Tetrahedron Letters 51 (2010) 1613–1615 1615

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生物発光関連複素環構造を基盤とした 新規蛍光色素の開発 ... - … · 2020. 2. 20. · 9,10-dihydro-1,4,5,8,9,10-hexaazaanthracene as one of my target compounds

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