專利名稱：光活性香豆素衍生物的制備方法
技術領域：
本發明涉及一種獨特、新型且成本可行的香豆素衍生物制備方法，所述衍生物為3-重氮基-2，4-二氧代-雜環化合物如3-重氮基-3，4-二氫香豆素的醚、羧酸和磺酸酯和碳酸酯，所述衍生物可用作合成中間體，用于各種應用領域，包括用于光致抗蝕劑、光電子元件、農業和藥物等領域。更具體地說，本發明涉及一種在光致抗蝕劑制劑中用作光活性化合物而應用于遠紫外區的3-重氮基-4-氧代-3，4-二氫香豆素的醚、羧酸和磺酸酯和碳酸酯的制備方法。
背景技術：
眾所周知，二重氮化合物在光致抗蝕劑制劑中可用作“光活性化合物”(PAC)。例如，重氮基萘醌(DNQ)廣泛用作正性光致抗蝕劑制劑中的PAC。例如，DNQ包含各種壓載基團(ballast group)，在進行光化照射如在360-450nm區的紫外光照射之前和之后，這些基團可用來調節DNQ的溶解度。DNQ也可在進行光化照射時進行光化學轉化。進而，當DNQ與酚醛樹脂摻混時，它們會促進酚醛樹脂在受到輻照之后溶解。另一方面，具有壓載基團的未照射的DNQ則會抑制酚醛樹脂溶解。結果，采用適當的光罩和光化輻射源可形成細微圖案(線)，這種圖案用于半導體/微電子工業。
如上所述，工業上采用的含DNQ的光致抗蝕劑通常用于電磁光譜的360-450nm區域。但是，目前電子工業中的趨勢是開發具有極其細微圖案的半導體裝置。為了獲得這種細微圖案，需要開發可在240-260nm(即遠紫外區，DUV)顯影的光致抗蝕劑。
然而，目前工業上采用的DNQ在用光輻射后，在240-260nm區會強烈吸收，因此，阻止了它們在DVU光致抗蝕劑制劑中作為PAC使用。因而，本發明的目的是提供一種在DUV區沒有吸收或吸收很少，從而可用于DVI光致抗蝕劑制劑的新型PAC。本發明的另一個目的是提供一種用于制備本發明新型PAC的價格可取的經濟方法。
下述參考文獻作為背景技術公開。
US 4,211,791公開了新型取代的香豆素和2，3-二氫-1，3-茚二酮和其制備方法。
US 4,339,522公開了一種紫外平版印刷的抗蝕劑組合物和其制備方法，所述組合物包含用Meldrum’s重氮或其同系物敏化的酚醛樹脂。
US 4,588,670公開了一種含光敏性鄰醌二疊氮化物的三酯的正性光致抗蝕劑組合物。
US 4,853,315公開了用作正性抗蝕劑中敏化劑的鄰醌二疊氮化物磺酸單酯。下述化合物特別是在365nm下被用作正性抗蝕劑的敏化劑1-氧代-2-重氮基-萘磺酸的酯，其中，磺酸基或者在3(或4)-羥甲基-三環[5.2.1.0.2，6]癸烷的4位或者在5位。
US 4,942,225公開了采用重氮基甲酰銨(azidoformamidium)鹽。
US 5,501,936公開了正性醌二疊氮化物光致抗蝕劑組合物，該組合物包含環己基取代的三苯基甲烷化合物，其能夠給出極細微圖案的抗蝕劑層。
US 5,532,107描述了一種包含光敏劑的正性抗蝕劑組合物，所述光敏劑為三苯基烷烴的三或四羥基衍生物的醌二疊氮化物磺酸酯。
US 5,541,033公開了酚化合物的鄰醌二疊氮化物磺酸酯及其在輻射敏感組合物中的應用。
JP特開平2-61640公開了一種光敏組合物，其包含堿溶性樹脂和具有2-重氮基-1，3-酮基的光敏劑。具體的光敏劑化合物包括單取代的3-重氮基-4-氧代-3，4-二氫香豆素(取代基的實例為7-甲基、7-甲氧基和6-氯)。但是，僅僅是未取代的3-重氮基-4-氧代-3，4-二氫香豆素被用于光致抗蝕劑制劑中。
JP特開平3-79670公開了一種負性輻射敏感樹脂組合物，其包含具有重氮基酮基的輻射敏感性材料。所述輻射敏感性材料的具體實例包括取代的二氫茚酮、四氫萘酮、四氫萘二酮(tetrahydronaphthadione)、四喹諾酮和苯并二氫吡喃-4-酮。在該文獻中，未取代的3-重氮基-4-氧代-3，4-二氫香豆素也被用作輻射敏感材料。
J.Med.Chem.1971，14卷(P167-168)公開了4，5-，4，6-，或4，7-二羥基香豆素的合成方法。
所有上述文獻均引入本文作為參考。
發明概述令人驚奇地，本發明提供了一類可在DUV區域有效地用作PAC的新化合物。本發明的化合物為具有下式的3-重氮基-2，4-二氧代-苯并-雜環化合物的醚、羧酸和磺酸酯和碳酸酯
其中(a)X為氧或硫；(b)R選自下述基團氫，原子價為n具有1-16個碳原子的烷基，原子價為n具有7-24個碳原子的芳烷基，原子價為n具有6-24個碳原子的芳基，具有式R’-(CO)n-的酰基，其中，R’為原子價為n具有1-24個碳原子的脂族或芳族基團，n為1-10的整數，具有式R’-(O-CO)n-的烷氧基或芳氧基，其中，R’為原子價為n具有1-24個碳原子的脂族或芳族基團，和具有式R’-(SO2)n-的磺酰基烷基或磺酰基芳基，其中，R’為原子價為n具有1-24個碳原子的脂族或芳族基團；(c)R1、R2和R3相同或不同，彼此獨立地選自下述基團
氫，氟，氯，溴或碘，具有式CqHxFy直鏈或支鏈烷基和氟代烷基，其中，q為1-8的整數，x和y為0至2q+1的整數，x+y之和為2q+1；具有6-10個碳原子的芳基，具有7-10個碳原子的芳烷基，具有1-8個碳原子的烷氧基，具有6-10個碳原子的芳氧基，和具有7-10個碳原子的芳烷氧基；和(d)n為1-10的整數。
另一方面，本發明也提供了一種制備本發明的3-重氮基-2，4-二氧代-苯并-雜環化合物的醚、羧酸和磺酸酯和碳酸酯的方法，該方法包括下述步驟(a)在適宜的保護基團存在下，在適宜的溫度和壓力條件下，使取代的羥基苯乙酮進行足夠長時間的取代反應，以形成相應的羥基保護的苯乙酮；(b)在碳酸二烷基酯和催化劑存在下，在適宜的溫度和壓力條件下，使所述的羥基保護的苯乙酮置于適宜的加成-環化條件下足夠長的時間，以形成相應的含β-酮基-烯醇基團的苯并-雜環化合物；(c)在適宜的溫度和壓力條件下，使所述的雜環化合物置于適宜的脫保護條件下足夠長的時間，以形成相應的含β-酮基-烯醇基團的羥基-苯并-雜環化合物；(d)在式R-Zn化合物存在下，在適宜的溫度和壓力條件下，使所述的羥基-苯并-雜環化合物置于適宜的取代條件下足夠長的時間，以形成相應的含β-酮基-烯醇基團的羥基-苯并-雜環化合物的醚、羧酸或磺酸酯，或碳酸酯其中(i) Z為氯或溴；(ii) n為1-10的整數；和
(iii) R選自下述基團原子價為n具有1-16個碳原子的烷基，原子價為n具有7-24個碳原子的芳烷基，原子價為n具有6-24個碳原子的芳基，具有式R’-(CO)n-的酰基，其中，R’為原子價為n具有1-24個碳原子的脂族或芳族基團，n為1-10的整數，具有式R’-(O-CO)n-的烷氧基或芳氧基羰基，其中，R’為原子價為n具有1-24個碳原子的脂族或芳族基團，和具有式R’-(SO2)n-的磺酰基烷基或磺酰基芳基，其中，R’為原子價為n具有1-24個碳原子的脂族或芳族基團；(e)在重氮基轉移劑存在下，在適宜的溫度和壓力條件下，使來自步驟(d)的β-酮基-烯醇化合物置于適宜的重氮基轉移條件下足夠長的時間，以形成3-重氮基-2，4-二氧代-苯并-雜環化合物的醚、羧酸或磺酸酯或碳酸酯。發明詳述出人意料且令人驚奇地發現，本發明的3-重氮基-2，4-二氧代-苯并-雜環化合物的醚、羧酸或磺酸酯或碳酸酯顯示出在遠紫外區(DUV)進行DUV光照射后吸收很低或沒有吸收。此外，這些新化合物的各種衍生物易于采用如下所述成本上合算的經濟方法進行制備。因此，這些化合物在DUV光致抗蝕劑制劑中可用作光活性化合物(PAC)。
本發明的化合物具有下式
其中
(a)X為氧或硫；(b)R選自下述基團氫，原子價為n具有1-16個碳原子的烷基，原子價為n具有7-24個碳原子的芳烷基，原子價為n具有6-24個碳原子的芳基，具有式R’-(CO)n-的酰基，其中，R’為原子價為n具有1-24個碳原子的脂族或芳族基團，n為1-10的整數，具有式R’-(O-CO)n-的烷氧基或芳氧基，其中，R’為原子價為n具有1-24個碳原子的脂族或芳族基團，和具有式R’-(SO2)n-的磺酰基烷基或磺酰基芳基，其中，R’為原子價為n具有1-24個碳原子的脂族或芳族基團；(c)R1、R2和R3相同或不同，彼此獨立地選自下述基團氫，氟，氯，溴或碘，具有式CqHxFy直鏈或支鏈烷基和氟代烷基，其中，q為1-8的整數，x和y為0至2q+1的整數，x+y之和為2q+1；具有6-10個碳原子的芳基，具有7-10個碳原子的芳烷基，具有1-8個碳原子的烷氧基，具有6-10個碳原子的芳氧基，和具有7-10個碳原子的芳烷氧基；和(d)n為1-10的整數。
在上述限定及整個本發明的說明書中，烷基是指有所需碳原子數和價態的直鏈或支鏈烷基。因此，本文中所指適宜的R可為原子價n具有1-16個碳原子的烷基，其中，n為整數1-10。烷基也經常被稱為脂族基團，并可為非環(即元環)或環狀基團。因此，適宜的原子價為1的無環烷基包括甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、異丁基、叔丁基、直鏈或支鏈的戊基、己基、辛基、癸基、十二烷基、十四烷基和十六烷基。環烷基可為單環基團或多環基團。單環烷基的適宜實例包括取代的環戊基、環己基和環庚基。取代基可為如下所述任一種無環烷基。
適宜的雙環烷基包括取代的雙環[2.2.1]庚烷、雙環[2.2.2]辛烷、雙環[3.2.1]辛烷、雙環[3.2.2]壬烷和雙環[3.3.2]癸烷等。三環烷基的實例包括三環[5.4.0.0.2，9]十一烷、三環[4.2.1.2.7，9]十一烷、三環[5.3.2.0.4，9]十二烷、和三環[5.2.1.0.2，6]癸烷。本文所提及的環烷基可具有無環烷基作為取代基。
多價烷基為從如上所述烷基中任一種得到的。相應地，二價無環基團可為亞甲基、1，1-或1，2-亞乙基、1，1-、1，2-或1，3-亞丙基等。類似地，二價環烷基可為1，2-或1，3-亞環丙基、1，2-、1，3-或1，4-亞環己基等。二價三環烷基可為如上所述三環烷基中的任一種。本發明中特別有用的三環烷基為4，8-雙(亞甲基)-三環[5.2.1.0.2，6]癸烷。
具有6-24個碳原子的適宜的一價芳基的實例包括苯基、甲苯基、二甲苯基、萘基、聯苯基、二苯基、三苯基等。這些芳基可進一步被如上所述的適宜的烷基或芳基取代。類似地，在本發明中可使用所需的適宜的多價芳基。二價芳基的代表性實例包括亞苯基、亞二甲苯基、亞萘基、亞聯苯基等。
具有7-24個碳原子的適宜的一價芳烷基的實例包括苯甲基、苯乙基、聯苯基甲基、1，1-或1，2-聯苯基乙基、1，1-、1，2-、2，2-或1，3-聯苯基丙基等。具有所需價態的如本文所述取代的芳烷基的適宜組合可用作多價芳烷基。
作為R1、R2和R3中的適宜的烷基、芳基或芳烷基取代基可如本文所述。具有1-8個碳原子的直鏈或支鏈氟代烷基的代表性實例包括三氟甲基、1，1，2-三氟乙基、五氟乙基、全氟丙基、全氟丁基和1，1，2，3，3-五氟丁基。
本文中所采用的烷氧基是指具有1-10個碳原子的直鏈或支鏈烷氧基，包括甲氧基、乙氧基、正丙氧基、異丙氧基、正丁氧基、異丁氧基、叔丁氧基、戊氧基、己氧基、庚氧基、辛氧基、壬氧基、癸氧基、4-甲基己氧基、2-丙基庚氧基和2-乙基辛氧基。
具有6-10個碳原子的芳氧基的實例包括苯氧基、甲苯氧基、二甲苯氧基等。具有7-10個碳原子的芳烷氧基的實例包括苯基甲氧基、α-或β-苯基乙氧基、2-苯基丙氧基等。
一價脂族無環酰基的適宜實例包括乙酰基、丙酰基、正丁酰基、異丁酰基、戊酰基、己酰基、辛酰基、十二碳酰基、硬脂酰基等。二價脂族無環酰基的實例包括草酰基、丙二酰基、琥珀酰基、戊二酰基、己二酰基等。脂族環狀酰基的實例包括α-環戊基乙酰基、α-環己基乙酰基、α-環庚基乙酰基、β-環戊基丙酰基等。二價脂族環狀酰基的實例包括1，4-環己烷二羧基、1，3-環己烷-二羧基等。類似地，本發明可采用各種公知的二環和多環酰基。特別有用的三環酰基是4，8-雙(羧基)三環[5.2.1.0.2，6]癸烷。
本文中所定義的磺酰基烷基或磺酰基芳基可由本文中所述的任一種烷基、芳基、芳烷基得到。作為代表性且非限定性的實例，可列舉出甲磺酰基、乙磺酰基、環己烷磺酰基、苯磺酰基、對甲苯磺酰基和4，4’-雙(磺酰基苯基)醚。
進而，在本文中所用的術語“取代的”是指所有允許的有機化合物的取代基。廣義上說，可允許的取代基包括有機化合物的脂族和環狀的、支鏈和非支鏈的、碳環和雜環、芳族和非芳族取代基。代表性取代基包括上述描述的那些。可允許的取代基可為適宜的有機化合物中的一種或多種，可相同或不同。為本發明而言，雜原子如氮可具有氫取代基和/或本文所述有機化合物的任一種滿足雜原子價態要求的可允許取代基。本發明不以任何方式受可允許的有機化合物的取代基的限定。
在本發明的另一個實施方案中，用于制備本發明的醚、羧酸或磺酸酯或碳酸酯的R基團其作用為壓載基團。如本文所述，壓載基團是指各種具有如上所述價態的烷基、芳基或芳烷基。可采用本領域中公知的任一種壓載基團。各種不同的壓載基團在下述文獻中有述US 4,588,670；US4,853,315；US 5,501,936；和US 5,532,107；所有這些文獻均引入本文作為參考。
據信，為從3，4-二氫香豆素化合物獲得所需的效益，正確地選擇壓載基團是極為關鍵的。壓載基團起著幾種作用，特別是當其用于光致抗蝕劑制劑時更是如此。據信，對壓載基團的適當選擇可影響所形成的光致抗蝕劑制劑的溶解性。壓載基團進一步會影響到光致抗蝕劑制劑的貯存穩定性/制劑穩定性及熱穩定性。
本發明特別優選的化合物為下述化合物其中，R1-R3為未取代基團，即，R1-R3為氫的那些化合物。即，本發明優選的化合物為3，4-二氫香豆素衍生物，即，其中，X為氧，R為氫。這類優選化合物的具體實例為3-重氮基-4-氧代-5-羥基-3，4-二氫香豆素，式1；3-重氮基-4-氧代-6-羥基-3，4-二氫香豆素，式1；和3-重氮基-4-氧代-7-羥基-3，4-二氫香豆素，式1。
在本發明的另一個實施方案中，優選的化合物為3-重氮基-4-氧代-3，4-二氫香豆素的醚、羧酸和磺酸酯或碳酸酯。特別優選的化合物為未取代的化合物，即，其中，R1-R3為氫。
3-重氮基-4-氧代-3，4-二氫香豆素的醚的具體實例為如下所示的3-重氮基-4-氧代-6-芐氧基-3，4-二氫香豆素(式4)；和4，8-雙(3-重氮基-4-氧代-6-氧甲基-3，4-二氫香豆素)三環[5.2.1.0.2，6]癸烷(式5)。
3-重氮基-4-氧代-3，4-二氫香豆素的羧酸酯的具體實例為4，8-雙(3-重氮基-4-氧代-6-氧羰基-3，4-二氫香豆素)三環[5.2.1.0.2，6]癸烷，式6。
3-重氮基-4-氧代-3，4-二氫香豆素的碳酸酯的具體實例為1’，1’，1’-三-4-(3-重氮基-4-氧代-3，4-二氫香豆素-6-碳酸酯基(carbonato)苯基)乙烷，式7；
4，8-雙(3-重氮基-4-氧代-3，4-二氫香豆素-6-甲酸酯基(formate))三環[5.2.1.0.2，6]癸烷，式8；
3-重氮基-4-氧代-3，4-二氫香豆素的磺酸酯的具體實例為4，4’-雙(3-重氮基-4-氧代-6-氧磺酰基苯基-3，4-二氫香豆素)醚，式9；
另一方面，本發明也提供了一種制備本發明的3-重氮基-2，4-二氧代-苯并-雜環化合物的醚、羧酸和磺酸酯和碳酸酯的新的、獨特且有效的方法，該方法包括下述步驟(a)在適宜的保護基團存在下，在適宜的溫度和壓力條件下，使取代的羥基苯乙酮進行足夠長時間的取代反應，以形成相應的羥基保護的苯乙酮；(b)在碳酸二烷基酯和催化劑存在下，在適宜的溫度和壓力條件下，使所述的羥基保護的苯乙酮置于適宜的縮合-環化條件下足夠長的時間，以形成相應的含β-酮基-烯醇基團的苯并-雜環化合物；(c)在適宜的溫度和壓力條件下，使所述的雜環化合物置于適宜的脫保護條件下足夠長的時間，以形成相應的含β-酮基-烯醇基團的羥基-苯并-雜環化合物；
(d)在式R-Zn化合物存在下，在適宜的溫度和壓力條件下，使所述的羥基-苯并-雜環化合物置于適宜的取代條件下足夠長的時間，以形成相應的含β-酮基-烯醇基團的羥基-苯并-雜環化合物的醚、羧酸或磺酸酯，或碳酸酯其中(i) Z為氯或溴；(ii) n為1-10的整數；和(iii) R選自下述基團原子價為n具有1-16個碳原子的烷基，原子價為n具有7-24個碳原子的芳烷基，原子價為n具有6-24個碳原子的芳基，具有式R’-(CO)n-的酰基，其中，R’為原子價為n具有1-24個碳原子的脂族或芳族基團，n為1-10的整數，具有式R’-(O-CO)n-的烷氧基或芳氧基，其中，R’為原子價為n具有1-24個碳原子的脂族或芳族基團，和具有式R’-(SO2)n-的磺酰基烷基或磺酰基芳基，其中，R’為原子價為n具有1-24個碳原子的脂族或芳族基團；(e)在重氮基轉移劑存在下，在適宜的溫度和壓力條件下，使來自步驟(d)的β-酮基-烯醇化合物置于適宜的重氮基轉移條件下足夠長的時間，以形成3-重氮基-2，4-二氧代-苯并-雜環化合物的醚、羧酸或磺酸酯或碳酸酯。
原料即取代的羥基苯乙酮具有如下所示的式I
其中，R1、R2、R3和X如前定義。
所信，采用取代的羥基苯乙酮(式I)，本發明的方法可如下述反應路線I進行反應路線I
在反應路線I中，步驟(a)至(e)相應于本文所述的步驟(a)至(e)。在反應路線I中，取代基R、R1、R2、R3、X和n如前述定義。在式II和III中的PrO-為如本文所述酚的羥基保護基，以下將對其進行更詳細的描述。
在步驟(a)中，采用本領域公知的方法中的任一種，在式I的取代的羥基苯乙酮中的酚羥基被適宜的保護基保護。步驟(a)中可采用各種保護基，條件是，保護基在本發明方法的步驟(b)中的反應條件下是穩定的。適用于此目的的保護基包括但不限于芐基、三甲基甲硅烷基、叔丁基二甲基甲硅烷基、2-四氫吡喃基和叔丁氧羰基。芐基為特別優選的保護基。
所需的保護基可由本領域公知的任一種方法中步驟(a)中引入式I中。例如，可使原料I與芐基氯(鹵)在適宜的取代反應條件下反應而引入芐基。步驟(a)中所用的芐基氯的用量通常為化學計量量，即1摩爾原料I采用1摩爾芐基氯。但是，優選芐基氯的用量稍過量一些以使原料I完全轉化成羥基保護的苯乙酮II。
通常，步驟(a)中的取代反應是在一種堿存在下進行的，特別是當步驟(a)中采用芐基氯(鹵)時。任一種對取代條件有作用堿均可采用，以在本發明方法的步驟(a)中生產所需終產物即式II的羥基保護的苯乙酮。因而，適宜的堿包括無機堿，如金屬氫氧化物，優選堿金屬氫氧化物，堿金屬碳酸鹽，如碳酸鉀；堿金屬醇鹽(離子有機堿)，如甲醇鈉、叔丁醇鉀等；堿金屬有機鹽(離子有機堿)如乙酸鉀等；和胺(非離子有機堿)如吡啶，或三低級烷基胺，如三丙胺、三甲胺、三乙胺、受阻胺，如1，4-二氮雜二環[2.2.2]辛烷和4-二甲氨基吡啶等。
此外，在步驟(a)中還可以使用適宜的催化劑或助催化劑。任一種只采用少量即可加快或促進取代反應速度的物質可用作步驟(a)的催化劑或助催化劑。例如，當步驟(a)中采用芐基氯時，少量的碘化鉀將顯著加快形成芐基保護的羥基的苯乙酮的取代反應的速度。
步驟(a)的反應溫度為約50-180℃，優選約60-100℃。該步驟(a)的壓力并不重要，可為低于大氣壓、大氣壓或高于大氣壓下進行。步驟(a)的反應時間通常為約3-12小時或更長，有時在惰性氣氛如氮或氬氣氛下進行。采用本文所述步驟(a)的過程，取代的羥基苯乙酮(式I，反應路線I)可進行適宜的取代反應，形成相應的羥基保護的苯乙酮，式II，反應路線I。
在步驟(b)中，使羥基保護的苯乙酮II進行縮合環化反應以形成相應的苯并雜環化合物，式III，反應路線I。用于制備羥基-香豆素的該縮合-環化反應在US 4,211,791中有述，該文獻引入本文作為參考。
例如，羥基保護的苯乙酮II與碳酸二乙酯反應，所述反應過程優選在適宜的堿存在下進行。優選在步驟(b)中采用強堿以使雜環產物，式III，反應路線I，具有更高的收率。因而，適用于此反應的堿包括氨基鈉、氫化鈉或氫化鉀。步驟(b)中采用的堿量為約0.5至約6摩爾/1摩爾羥基保護的苯乙酮II。優選用量為約1摩爾至約1.5摩爾/1摩爾II。
步驟(b)的反應溫度為約80-200℃，優選約100-150℃。步驟(a)中的壓力并不重要，可為低于大氣壓、大氣壓或高于大氣壓。步驟(a)中的反應時間通常為約4小時至約12小時或更長，有時，該反應在惰性氣氛如氮或氬氣氛下進行。采用本文所列出的步驟(a)，羥基保護的苯乙酮(式II，反應路線I)可進行適當的加成-環化反應，形成相應的雜環化合物，式III，反應路線I。
在步驟(c)中，在適宜的脫保護條件進使保護基脫保護，形成相應的羥基苯并-雜環化合物，式IV，反應路線I。用于脫保護的條件取決于所采用的保護基的類型。例如，本文所述的甲硅烷基或四氫吡喃基可采用本領域公知的酸性反應條件進行脫保護。
如本文所述，在本發明中特別有用的保護基為芐基，其可通過化合物III置于氫化條件下脫保護。可采用本領域公知的任何一種適宜的氫化條件。例如，易于采用鈀催化劑，在約75psi至約150psi的氫壓下使化合物III進行氫化反應。也可以采用其它各種催化劑，如鉑和負載型金屬催化劑。步驟(c)中特別適宜的催化劑為5％鈀/炭。
步驟(c)的溫度范圍為約20℃至約80℃，優選約40℃至約60℃。在該步驟(c)中的壓力非常重要，通常壓力優選高于大氣壓約75psi至約150psi，或在惰性氣氛如氮氣下進行。步驟(c)的反應時間通常為在如本文所述的氫氣氛下約1小時至約8小時或更長。采用本文列出的步驟(c)的過程，取代的羥基保護的雜環化合物(式III，反應路線I)進行適宜的脫保護反應，形成相應的羥基雜環化合物，式IV，反應路線I。
在步驟(d)中，采用如前所述的各種R-Zn化合物進行取代反應。如前所述，“R”基團用作壓載基團，對“R”基團進行適當選擇非常重要，可使化合物VI收益最大，特別是用作光活性化合物時更是如此。
因此，根據所采用的R-Zn的類型，可制備雜環化合物的醚、羧酸或磺酸酯或碳酸酯(式V，反應路線I)。所以，例如，化合物IV與烷基、芳基、芳烷基鹵反應形成醚，V；化合物IV與式R’-(COZ)n的脂族或芳族酰鹵反應將形成酯，V，其中，R’如前定義；化合物IV與適宜的式R’-(O-COZ)n鹵代甲酸酯反應將形成碳酸酯，V；和化合物IV與適宜的式R’-(SO2Z)n的烷基或芳基磺酰基鹵反應形成磺酸酯，V。
步驟(d)中的用量取決于n值。例如，如果n＝1，則每摩爾化合物采用1摩爾R-Zn。優選的是，為了使化合物V的收率更高，應使R-Zn稍過量，過量范圍為10-20摩爾％。類似地，如果n＞1，則所采用的化合物IV的量為n摩爾化合物/1摩爾R-Zn。有時，采用低于所需用量的化合物IV是有益的，獲得部分取代的化合物，即在化合物V中，所有R-Zn官能基團不會被化合物IV取代。
在步驟(d)中，也可采用一種堿。步驟(d)中適宜的堿與如前所述步驟(a)中采用的堿相同。步驟(d)中特別適宜的堿是有機堿如三乙胺或受阻胺。
步驟(d)中的反應溫度為約10℃至約180℃，優選約20℃至約40℃。該步驟中的壓力并不重要，可為低于大氣壓、大氣壓或高于大氣壓。步驟(d)的反應時間通常為約3小時至約12小時，有時，在惰性氣氛如氮氣或氬氣中進行。采用本文列出的步驟(d)的過程，可使取代的羥基-苯并-雜環化合物(式IV，反應路線I)進行適宜的取代反應以形成3-重氮基-2，4-二氧代-苯并-雜環化合物相應的醚、羧酸或磺酸酯或碳酸酯，式V，反應路線I。
在步驟(e)中，化合物V最后進行重氮基轉化反應以形成化合物VI，反應路線I。重氮基轉移反應可采用本領域公知任一種方法進行。例如，可采用下述文獻所述的重氮基轉移反應US 4,942,225和Org.Syn.Collective第5卷，P179-183；這兩篇文獻均引入本發明以作參考。業已發現，對甲苯磺酰基(甲苯磺酰基)疊氮化物可作用有效的重氮基轉移劑，以形成如反應路線I所示的重氮化合物VI。
步驟(e)中采用的甲苯磺酰基疊氮化物的用量通常為化學計量量，即，每1摩爾化合物V采用1摩爾疊氮化物。優選甲苯磺酰基疊氮化物稍過量以使化合物V完全轉化成重氮化合物VI。同樣，還優選反應在適宜的堿存在下進行。這種堿的實例包括三乙胺、吡啶、咪唑等。
步驟(e)的反應溫度為約10℃至約50℃，優選約20℃至約40℃。步驟(e)的壓力并不重要，可為低于大氣壓、大氣壓或高于大氣壓。步驟(e)的反應時間通常為約1/4小時至約4小時或更長，有時，在惰性氣氛如氮氣或氬氣中進行。采用本發明列出的步驟(e)的過程，取代的苯并雜環β-酮基-烯醇化合物(式V，反應路線I)可進行適宜的重氮基轉移反應，形成相應的3-重氮基-2，4-二氧代-苯并-雜環化合物，式VI，反應路線I。
在本發明方法的一個優選實施方案中，由本發明的方法形成的優選的化合物為3-重氮基-4-氧代-3，4-二氫香豆素的醚、羧酸或磺酸酯和碳酸酯，即，在反應路線I的式I至VI中，X為氧。因此，取代的二羥基苯乙酮I(其中X＝O)可用作該優選實施方案中的原料。
在另一個優選的實施方案中，也可以采用如反應路線I列舉的合成過程的改進方法來制備化合物VI。因此，在該優選實施方案中，制備3-重氮基-4-氧代-3，4-二氫香豆素的醚、羧酸或磺酸酯和碳酸酯的方法包含下述步驟(a)在式R-Zn化合物存在下，在適宜的溫度和壓力條件下，使所述的2，4(5或6)-二羥基-苯乙酮置于取代條件下足夠長的時間，以形成相應的2-羥基苯乙酮的醚、羧酸或磺酸酯，或碳酸酯其中(i) Z為氯或溴；(ii) n為1-10的整數；和(iii) R選自下述基團原子價為n具有1-12個碳原子的烷基，原子價為n具有7-14個碳原子的芳烷基，原子價為n具有6-14個碳原子的芳基，具有式R’-(CO)n-的酰基，其中，R’為原子價為n具有1-14個碳原子的脂族或芳族基團，n為1-10的整數，具有式R’-(O-CO)n-的烷氧基或芳氧基，其中，R’為原子價為n具有1-14個碳原子的脂族或芳族基團，和具有式R’-(SO2)n-的磺酰基烷基或磺酰基芳基，其中，R’為原子價為n具有1-14個碳原子的脂族或芳族基團；(b)在碳酸二烷基酯和催化劑存在下，在適宜的溫度和壓力條件下，使所述來自步驟(a)的取代的2-羥基苯乙酮置于適宜的加成-環化條件下足夠長的時間，以形成相應的4-羥基香豆素；(c)在重氮基轉移劑存在下，在適宜的溫度和壓力條件下，使所述的4-羥基香豆素置于適宜的重氮基轉移條件下足夠長時間，形成3-重氮基-4-氧代-3，4-二氫香豆素相應的醚、羧酸或磺酸酯或碳酸酯。
在該優選實施方案中，采用取代的2，4(5或6)-二氫苯乙酮(式VII，反應路線II)作為原料，據信，所述過程按照如下反應路線II所示進行反應路線II
在反應路線II中，步驟(a)至步驟(c)相應于在本文所述優選實施方案中的步驟(a)至步驟(c)。該優選實施方案的反應路線II的步驟(a)可采用與如上所述反應路線I步驟(d)相同的過程進行。該優選實施方案的反應路線II的步驟(d)可采用與如上所述反應路線I步驟(b)相同的過程進行。最后，該優選實施方案的反應路線II可采用反應路線I步驟(e)所述的過程進行。
以下，由下述實施例進一步說明本發明，這些實施例僅用于說明本發明，并不是對本發明范圍的限定。
實施例(一般說明)在以下的實施例中，采用下述縮寫THPE-1’，1’，1’-三(4-羥基苯基)乙烷PDC- 重鉻酸吡啶鎓DHC- 二氫香豆素THF- 四氫呋喃DMF- 二甲基甲酰胺TLC- 薄層色譜HPLC-高性能液體色譜IR- 紅外光譜NMR- 核磁共振光譜，采用質子1H；和/或13C核DSC- 示差掃描量熱法MS-APCI- 大氣壓化學電離質譜法用于特性描述的一般分析技術各種分析技術可用來表征本發明的3，4-二氫香豆素化合物的特性，這些技術包括IR采用Nicolet 20SXB FTIR光譜儀得到樣品的IR光譜。NMR分別在400和100MHz下用5mm探針于Bruker 400MHz光譜儀上記錄1H和13C NMR光譜。HPLC用Hewlett Packard 1090 Series II液相色譜儀分析樣品，所述色譜儀備有254nm UV探測器和150×4.6mm柱(含5μ Spherisorb C18)。在室溫及1.1mL/min下進行梯度洗脫，洗脫液為甲醇和0.1％乙酸水溶液。隨著注入，甲醇在洗脫液中的體積濃度在頭30分鐘內由20％增至90℃，并在以后的5分鐘下降回20％。DSCTA 3100 DSC用于測量本發明二氫香豆素化合物的Tm。加熱速度保持在10℃/min，通常溫度范圍為-25℃至300℃。氮氣或空氣的流速度保持在20mL/min。MS-APCIFinnigan SSQ-7000質譜儀用于進行全部分析。電子電離質譜儀與傅里葉變換紅外光譜計(FTIR)進行組合可滿意地提供有關較小尺寸重氮基化合物的結構信息，隨著重氮化合物尺寸增加，由電子電離或解析化學電離將失去作用。而大氣壓化學電離(APCI)LC/MS(在負離子模式下進行操作，流動相包含95％甲醇的水溶液)卻非常適用于分析大尺寸重氮基化合物，雖然它們會與流動相的甲醇迅速反應。
實施例1制備4，8-雙(羧基)三環[5.2.1.0.2，6]癸烷在500mL的圓底燒瓶中加入4，8-雙(羥甲基)三環[5.2.1.0.2，6]癸烷(10.1g，0.05mol)的DMF(50mL)溶液。向該溶液中緩慢地加入PDC(149g，0.4mol)的DMF(200mL)溶液。然后，將混合物在室溫下攪拌約40小時。取出少量反應混合物的等分試樣進行監視，用GC和TLC在進行下述處理后進行分析。將約1mL的反應混合物加至7mL水中，濾除形成的沉淀，將濾液用1∶1鹽酸酸化至pH2，將其溶解于乙醚中進行分析。在由GC/TLC證實完全轉化成二酸后，產物用大量的乙醚進行萃取，乙醚層用水洗滌，用硫酸鎂干燥。采用旋轉蒸發器分離出白色固體酸；收率，5.2g(44％)。用IR和NMR表征產物IR(KBr)3200-3600cm-1(OH基團)，1690cm-1(C＝O基團)；13C NMR(DMSO-d6)由于在179-180ppm(C＝O)處的異構體觀察到五個峰。
實施例2制備4，8-(氯羰基)三環[5.2.1.0.2，6]癸烷按照下述過程，將實施例1制得的二酸轉化成二酰氯。向備有冷凝器和攪拌器的三頸圓底燒瓶中加入4，8-雙(羧基)三環[5.2.1.0.2，6]癸烷(2g)。在氮氣氛下，在室溫下緩慢地加入亞硫酰氯(5.2mL，70mmol)。加完后，將反應混合物在油浴上加熱至85℃，并回流3小時。蒸出過量的亞硫酰氯，得到所需的酰氯；收率79％。用IR、MS和NMR表征產物IR(薄膜)1780&1700cm-1(C＝O基團)；APCI(負離子模式)流動注射(60∶40乙腈∶水(HOAc)MS m/z)C12H24C2O2(M-H)計算值259，261；13C NMR(CDCl3)175.7，175.9，176.1，176.3，176.4(C＝O)。
實施例3制備4，8-雙(氯甲基)三環[5.2.1.0.2，6]癸烷在100mL的3頸圓底燒瓶中加入4，8-雙(羥甲基)三環[5.2.1.0.2，6]癸烷(10.2g，50mmol)的DMF(10mL)和吡啶(2mL)溶液。在5℃下用加料漏斗向溶液中緩慢地加入亞硫酰氯(14.6mL，0.2mol)。加完后，采用油浴(約160℃)將燒瓶加熱回流6小時。將反應混合物冷卻，與冰水(1∶1)混合，產物用大量乙醚萃取。乙醚層用飽碳酸氫鈉溶液洗滌，用硫酸鎂干燥。蒸出乙醚而分離出產物，收率50％。用NMR，GC和GC/MS表征產物。
實施例4制備4-芐氧基-2-羥基-苯乙酮向備有機械攪拌器、冷凝器和熱電偶的500mL的3頸圓底燒瓶中加入丙酮(150mL)、2，4-二羥基苯乙酮(15.2g，0.1mmol)、芐基氯(16.5g，0.13mmol)、碘化鉀(1.7g，0.01mol)和碳酸鉀(15.2g，0.11mol)。將反應混合物在氮氣氛下加熱回流3小時。通過GC和HPLC監視反應完成與否。用玻璃料對混合物進行過濾，濾餅(19.8g)用150mL丙酮洗滌。將濾液蒸發至干。橙色固體用甲醇進行重結晶，收率78.5％。
實施例5
制備7-芐氧基-4-羥基-香豆素將實施例4制得的4-芐氧基-2-羥基-苯乙酮(20g，0.0825mol)溶解于150mL甲苯中。向該溶液中加入碳酸二乙酯(25.3g，0.21mol)，將整個燒杯中的內容物在攪拌下加熱以溶解原料。然后，將所得溶液置于加料漏斗中并在氮氣氛下以7-8mL/min的速度加至氫化鈉(4.3g，10.1mol)的甲苯(100mL)懸浮液中，添加時間為1.5小時，所述懸浮液放置在500mL的4頸圓底燒瓶中，燒瓶備有機械攪拌器、帶有冷凝器的蒸餾裝置(雙夾套導流板頭)、熱電偶及讀取餾出液溫度的溫度計。在加料過程中，用加熱套將反應燒瓶加熱至110-115℃。在反應過程中產生的乙醇與甲苯一起作為共沸物除去。其它的甲苯通過加料漏斗加入以使反應燒瓶中的甲苯足夠。將反應混合物回流約5小時以完成反應。將反應燒瓶的內容物轉移至分液漏斗中，加入400mL蒸餾水以分成兩相。將水層用1∶1稀鹽酸酸化至pH2.0，進行真空過濾。粗產物用熱甲醇進行重結晶，收率84％。
實施例6制備4，7-二羥基香豆素在300mL的高壓釜中加入實施例5制得的7-芐氧基-4-羥基香豆素(3g，3.7mmol)、5％鈀-炭(0.18g)和85mL的甲醇，將高壓釜用氮氣凈化。用氫氣使高壓釜加壓至約100psi，并保持在該壓力下。放熱反應在約50℃下進行約2小時。在完成氫解后，將反應器用氮氣吹掃，用長吸移管將內容物轉移入燒杯中。將包含鈀-炭的混合物用硫酸鎂干燥，用玻璃料進行過濾。將濾液蒸發至于，最后在45℃下干燥過夜。物質的純度用LC測量，為95％；收率約90％。產物用NMR表征。
實施例7-8實施例7-8基本上重復實施例4，只是所采用的物質和用量如下
用量物質 實施例7 實施例82，5-二羥基苯乙酮 15.2g(0.1mol) -2，6-二羥基苯乙酮 - 15.2g(0.1mol)芐基氯16.5g(0.13mol)16.5g(0.13mol)碘化鉀1.66g(0.01mol)1.66g(0.01mol)碳酸鉀15.2g(0.11mol)15.2g(0.11mol)形成的產物和其收率如下5-芐氧基-2-羥基-苯乙酮22.0g(91％) -6-芐氧基-2-羥基-苯乙酮- 10.5g(43.5％)實施例9-10實施例9-10基本上重復實施例5，只是所采用的物質和用量如下用量物質 實施例9 實施例105-芐氧基-2-羥基-苯乙酮(來自60.0g(0.25mol) -實施例7)6-芐氧基-2-羥基-苯乙酮(來自-19g(0.0784mol)實施例8)碳酸二乙酯 75.9g(0.63mol) 25.3g(0.21mol)氫化鈉 12.84g(0.32mol) 4.28g(0.11mol)形成的產物和其收率如下5-芐氧基-2-羥基-苯乙酮 47.6g(71.6％)-6-芐氧基-2-羥基-苯乙酮 -7.64g(36.3％)實施例11-12實施例11-12基本上重復實施例6，只是所采用的物質和用量如下
用量物質 實施例11實施例125-芐氧基-2-羥基-苯乙酮(來自11.9g(0.044mol)-實施例9)6-芐氧基-2-羥基-苯乙酮(來自 -1g(3.7mol)實施例10)5％鈀-炭 0.7g 0.06g形成的產物和其收率如下5-芐氧基-2-羥基-苯乙酮 5g(65％) -6-芐氧基-2-羥基-苯乙酮 -06g(95％)實施例13制備4，8-雙(4-羥基-7-氧羰基-香豆素)三環[5.2.1.0.2，6]-癸烷向備有磁性攪拌器、隔片、加料漏斗和氮氣出口的50mL的3頸圓底燒瓶中加入4，7-二氫香豆素(實施例6制得，1.0g，5.6mmol)的THF(15mL)和三乙胺(1.6mL)溶液。向該溶液中滴加4，8-雙(氯羰基)-三環[5.2.1.0.2，6]癸烷(實施例2制得，0.75g，2.8mmol)的無水THF(5mL)溶液。在加入酰氯后溶液變為褐色，將溶液在室溫下攪拌24小時。用HPLC監視反應完成。然后，向溶液中加入丙酮(20mL)，濾除不溶性物質。將濾液進行旋轉蒸發以獲得白色固體，定量收率。產物用NMR進行表征13CNMR(100MHzDMSO-d6))173.9，170.8，163.5，154.5，152.6，124.8，118.0，116.6，109.3，87.2DSC，m.pt.175℃.
實施例14制備4，8-雙(4-羥基-6-氧羰基-香豆素)三環[5.2.1.0.2，6]-癸烷實施例14基本上重復實施例13，只是所采用的物質和用量如下物質用量4，6-二羥基香豆素(來自實施例11) 5g，28mmolTHF 75mL三乙胺 8mL4，8-雙(氯羰基)-三環 4.8g，18mmol[5.2.1.0.2，6]-癸烷(來自實施例2)THF 25mL產物以定量收率獲得，用NMR表征。
實施例15制備4，8-雙(4-羥基-5-氧羰基-香豆素)三環[5.2.1.0.2，6]-癸烷實施例15基本上重復實施例13，只是所采用的物質和用量如下物質用量4，5-二羥基香豆素(來自實施例12) 0.7g，3.6mmolTHF 15mL三乙胺 1.6mL4，8-雙(氯羰基)-三環 0.5g，2mmol[5.2.1.0.2，6]-癸烷(來自實施例2)THF 5mL產物以定量收率獲得，用NMR和MS(APCI)表征。
實施例16制備3-重氮基-4-氧代-7-芐氧基-3，4-二氫香豆素在氮氣氛下，于100mL的3頸圓底燒瓶中使7-芐氧基-4-羥基香豆素(2.5g，9.3mmol；來自實施例5)的無水THF(40mL)溶液與三乙胺(0.9g，9mmol)混合。通過加料漏斗滴加入對甲苯磺酰基疊氮化物(2.8g，14mmol)的無水THF(20mL)溶液。將混合物在室溫下攪拌3小時。溶液的顏色變成橙色。通過旋轉蒸發除去溶劑，產物吸收入二氯甲烷中，并用水洗滌3次。向溶液中加入石油醚(兩倍體積)，用玻璃料濾出固體沉淀物，并在45℃下干燥。產物用二氯甲烷進行重結晶，收率為90％。產物用NMR進行表征13CNMR(100MHz，CD2Cl2)173.3，165.4，158.7，156.0，136.0，129.1，128.8，128.0，127.6，113.9，113.0，103.0，75.7，71.2；DSC-m.pt.191℃分解IR(KBr)2182，2154，1717，1647，1605cm-1；MS(APCI)(M+H)，295(基峰)。
實施例17制備3-重氮基-氧代-5-芐氧基-3，4-二氫香豆素實施例17基本上重復實施例16，只是所采用的物質和用量如下物質用量5-芐氧基-4-羥基香豆素(來自實施例1g，3.7mmol10)THF 20mL三乙胺 0.4g，3.7mmol對甲苯磺酰基疊氮化物0.8g，4mmolTHF 5mL在室溫下反應3小時后，蒸出溶劑，將產物置于冷凍器中，期間，產物結晶。采用玻璃料濾出結晶，收率56％。產物用NMR和IR13CNMR(100MHz)表征172.8，159.1，158.3，156.0，136.6，136.3，128.9，128.3，127.3，110.5，109.9，109.6，77.0，71.3；IR(KBr)C＝N2，2124cm-1；C＝O 1730cm-1；DSC熔點149℃，隨后顯著放熱峰為約200℃；MS(APCI)正離子模式(誘導分解能量)-M+H，295；M+H-N2，267；負離子模式，M2-N2＝532(基峰)。
實施例18制備4，8-雙(3-重氮基-4-氧代-7-氧羰基-3，4-二氫香豆素)三環[5.2.1.0.2，6]-癸烷實施例18基本上重復實施例16，只是所采用的物質和用量如下物質用量4，8-雙(4-羥基-7-氧羰基-香豆素)三 0.5g，0.9mmol環[5.2.1.0.2，6]-癸烷(來自實施例13)THF 30mL三乙胺 0.3mL，2mmol對甲苯磺酰基疊氮化物0.4g，2mmol無水THF 10mL產物用NMR、IR和MS表征13CNMR(100MHzinDMSO-d6)173.4，173.0，157.7，154.1，129.2，125.6，119.3，116.5，111.4，76.9；MS(APCI)負離子模式；M-2N2+2MeOH-H＝603.2，M-N2+MeOH-H＝599；FTIR(KBr)2140cm-1(C＝N2)，1732cm-1(C＝O)實施例19制備4，8-雙(3-重氮基-4-氧代-5-氧羰基-3，4-二氫香豆素)三環[5.2.1.0.2，6]-癸烷實施例19基本上重復實施例16，只是所采用的物質和用量如下物質用量4，8-雙(4-羥基-5-氧羰基-香豆素)三 1.1g，2mmol環[5.2.1.0.2，6]-癸烷(來自實施例15)THF 30mL碳酸銫 1.3g，4mmol對甲苯磺酰基疊氮化物0.8g，4mmol無水THF 10mL在室溫下攪拌10小時后，將反應混合物過濾，濾液用硅膠色譜處理，采用乙酸乙酯/己烷溶液混合物作洗脫劑。餾分用TLC檢測，并用HPLC、NMR、IR和MS表征IR(KBr)；2154cm-1(C＝N2)，和1732cm-1(C＝O)；MS(APCI)M-N2+MeOH-H＝599.2；M-2N2+2MeOH-H＝603.2；13CNMR77.6(C＝N2).
實施例20制備4，8-雙(3-重氮基-4-氧代-6-氧羰基-3，4-二氫香豆素)三環[5.2.1.0.2，6]-癸烷實施例20基本上重復實施例16，只是所采用的堿為碳酸銫(4.2g)，并用二氯甲烷(95mL)作為助溶劑。實施例20中其它物質和用量如下物質用量4，8-雙(4-羥基-6-氧羰基-香豆素)三 3.5g，6.4mmol環[5.2.1.0.2，6]-癸烷(來自實施例14)二氯甲烷 95mL碳酸銫4.2g，13mmol對甲苯磺酰基疊氮化物 2.5g，13mmol無水THF 20mL產物用LC進行表征。
實施例21制備1’，1’，1’-三-(4-(3-重氮基-4-氧代-3，4-二氫香豆素-6-碳酸酯基)苯基)乙烷本實施例用于說明本發明光活性化合物的碳酸酯的制備過程。首先，按照下述過程合成THPE的三氯原甲酸酯。在手套箱中，向備有25mL加料漏斗、氮氣出口和隔片的100mL的3頸燒瓶中加入固體三光氣(1g)。在氮氣氛下，通過隔片向燒瓶中加入THF(3mL)以溶解三光氣，將燒瓶置于冰浴中。然后，通過隔片向燒瓶中緩慢加入溶解于THF(4mL)中的三乙胺(1.4mL，10mmol)。顯示出形成白色沉淀。再在45分鐘內通過加料漏斗向燒瓶中緩慢加入無水THF(7mL)。在氮氣氛下，將反應物在室溫下攪拌5小時，用玻璃料進行過濾，用THF漂洗，將濾液吸收入另一個漏斗中。
在氮氣氛下，將實施例6制得的4，7-DHC(1g，5.6mmol)的THF(20mL)溶液吸收入另一個100mL的3頸燒瓶中。向該溶液中加入三乙胺(1.7mL)。在室溫下，在約14-16小時內，將上面制得的THPE-三氯原甲酸酯緩慢加至4，7-DHC溶液中。然后，將反應混合物用玻璃料過濾，殘余物用30-40mLHPLC級丙酮洗滌。合并后的濾液蒸發至干，收率1.6g。產物用NMR表征。
雖然本發明由上述實施例進行說明，但這并不意味著對本發明的限定；本發明的保護范圍包括以上所述的范圍。在本發明的精神和范圍內可進行各種改進和變化。
權利要求
1.一種制備3-重氮基-2，4-二氧代-苯并-雜環化合物的醚、羧酸和磺酸酯和碳酸酯的方法，該方法包括下述步驟(a)在適宜的保護基團存在下，在適宜的溫度和壓力條件下，使取代的羥基苯乙酮進行足夠長時間的取代反應，以形成相應的羥基保護的苯乙酮；(b)在碳酸二烷基酯和催化劑存在下，在適宜的溫度和壓力條件下，使所述的羥基保護的苯乙酮置于適宜的加成-環化條件下足夠長的時間，以形成相應的含β-酮基-烯醇基團的苯并-雜環化合物；(c)在適宜的溫度和壓力條件下，使所述的雜環化合物置于適宜的脫保護條件下足夠長的時間，以形成相應的含β-酮基-烯醇基團的羥基-苯并-雜環化合物；(d)在式R-Zn化合物存在下，在適宜的溫度和壓力條件下，使所述的羥基-苯并-雜環化合物置于適宜的取代條件下足夠長的時間，以形成相應的含β-酮基-烯醇基團的羥基-苯并-雜環化合物的醚、羧酸或磺酸酯，或碳酸酯其中(i) Z為氯或溴；(ii) n為1-10的整數；和(iii) R選自下述基團原子價為n具有1-12個碳原子的烷基，原子價為n具有7-14個碳原子的芳烷基，原子價為n具有6-14個碳原子的芳基，具有式R’-(CO)n-的酰基，其中，R’為原子價為n具有1-14個碳原子的脂族或芳族基團，具有式R’-(O-CO)n-的烷氧基或芳氧基羰基，其中，R’為原子價為n具有1-14個碳原子的脂族或芳族基團，和具有式R’-(SO2)n-的磺酰基烷基或磺酰基芳基，其中，R’為原子價為n具有1-14個碳原子的脂族或芳族基團；和(e)在重氮基轉移劑存在下，在適宜的溫度和壓力條件下，使來自步驟(d)的β-酮基-烯醇化合物置于適宜的重氮基轉移條件下足夠長的時間，以形成3-重氮基-2，4-二氧代-苯并-雜環化合物的醚、羧酸或磺酸酯或碳酸酯。
2.根據權利要求1的方法，其中，所述的取代的羥基苯乙酮具有下式
其中(a)X為氧或硫；(b)R1、R2和R3相同或不同，彼此獨立地選自下述基團氫，氟，氯，溴或碘，具有式CnHxFy直鏈或支鏈烷基和氟代烷基，其中，n為1-8的整數，x和y為0至2n+1的整數，x+y之和為2n+1；具有6-10個碳原子的芳基，具有7-10個碳原子的芳烷基，具有1-8個碳原子的烷氧基，具有6-10個碳原子的芳氧基，和具有7-10個碳原子的芳烷氧基。
3.根據權利要求1的方法，其中，所述的3-重氮基-2，4-二氧代-苯并-雜環化合物的醚、羧酸和磺酸酯和碳酸酯具有下式
(a)X為氧或硫；(b)R選自下述基團氫，原子價為n具有1-12個碳原子的烷基，原子價為n具有7-14個碳原子的芳烷基，原子價為n具有6-14個碳原子的芳基，具有式R’-(CO)n-的酰基，其中，R’為原子價為n具有1-14個碳原子的脂族或芳族基團，具有式R’-(O-CO)n-的烷氧基或芳氧基，其中，R’為原子價為n具有1-14個碳原子的脂族或芳族基團，和具有式R’-(SO2)n-的磺酰基烷基或磺酰基芳基，其中，R’為原子價為n具有1-14個碳原子的脂族或芳族基團；(c)R1、R2和R3相同或不同，彼此獨立地選自下述基團氫，氟，氯，溴或碘，具有式CnHxFy直鏈或支鏈烷基和氟代烷基，其中，n為1-8的整數，x和y為0至2n+1的整數，x+y之和為2n+1；具有6-10個碳原子的芳基，具有7-10個碳原子的芳烷基，具有1-8個碳原子的烷氧基，具有6-10個碳原子的芳氧基，和具有7-10個碳原子的芳烷氧基；和(d)n為1-10的整數。
4.根據權利要求3的方法，其中，X為硫。
5.根據權利要求1的方法，其中，步驟(a)的溫度為約50℃至約180℃，壓力為大氣壓；步驟(b)的溫度為約80℃至約200℃，壓力為大氣壓；步驟(c)的溫度為約20℃至約80℃，壓力為大氣壓或高于大氣壓；步驟(d)的溫度為約10℃至約180℃，壓力為大氣壓；步驟(e)的溫度為約10℃至約50℃，壓力為大氣壓。
6.一種制備3-重氮基-4-氧代-香豆素的醚、羧酸和磺酸酯和碳酸酯的方法，該方法包括下述步驟(a)在適宜的保護基團存在下，在適宜的溫度和壓力條件下，使取代的2，4(5或6)-二羥基苯乙酮進行足夠長時間的取代反應，以形成相應的4(5或6)-羥基保護的2-羥基苯乙酮；(b)在碳酸二烷基酯和催化劑存在下，在適宜的溫度和壓力條件下，使所述的羥基保護的苯乙酮置于適宜的加成-環化條件下足夠長的時間，以形成相應的4-羥基香豆素；(c)在適宜的溫度和壓力條件下，使所述的4-羥基香豆素置于適宜的脫保護條件下足夠長的時間，以形成相應的二羥基香豆素；(d)在式R-Zn化合物存在下，在適宜的溫度和壓力條件下，使所述的二羥基香豆素置于適宜的取代條件下足夠長的時間，以形成相應的二羥基香豆素的醚、羧酸或磺酸酯，或碳酸酯其中(i) Z為氯或溴；(ii) n為1-10的整數；和(iii) R選自下述基團原子價為n具有1-12個碳原子的烷基，原子價為n具有7-14個碳原子的芳烷基，原子價為n具有6-14個碳原子的芳基，具有式R’-(CO)n-的酰基，其中，R’為原子價為n具有1-14個碳原子的脂族或芳族基團，具有式R’-(O-CO)n-的烷氧基或芳氧基，其中，R’為原子價為n具有1-14個碳原子的脂族或芳族基團，和具有式R’-(SO2)n-的磺酰基烷基或磺酰基芳基，其中，R’為原子價為n具有1-14個碳原子的脂族或芳族基團；(e)在重氮基轉移劑存在下，在適宜的溫度和壓力條件下，使來自步驟(d)的二羥基香豆素置于適宜的重氮基轉移條件下足夠長的時間，以形成3-重氮基-4-氧代-香豆素的醚、羧酸或磺酸酯或碳酸酯。
7.根據權利要求6的方法，其中，所述的2，4(5或6)-二羥基苯乙酮具有下式
其中R1、R2和R3相同或不同，彼此獨立地選自下述基團氫，氟，氯，溴或碘，具有式CnHxFy直鏈或支鏈烷基和氟代烷基，其中，n為1-8的整數，x和y為0至2n+1的整數，x+y之和為2n+1；具有6-10個碳原子的芳基，具有7-10個碳原子的芳烷基，具有1-8個碳原子的烷氧基，具有6-10個碳原子的芳氧基，和具有7-10個碳原子的芳烷氧基。
8.根據權利要求6的方法，其中，3-重氮基-4-氧代-香豆素的醚、羧酸和磺酸酯和碳酸酯具有下式
其中(a)R選自下述基團原子價為n具有1-12個碳原子的烷基，原子價為n具有7-14個碳原子的芳烷基，原子價為n具有6-14個碳原子的芳基，具有式R’-(CO)n-的酰基，其中，R’為原子價為n具有1-14個碳原子的脂族或芳族基團，n為1-6的整數，具有式R’-(O-CO)n-的烷氧基或芳氧基，其中，R’為原子價為n具有1-14個碳原子的脂族或芳族基團，和具有式R’-(SO2)n-的磺酰基烷基或磺酰基芳基，其中，R’為原子價為n具有1-14個碳原子的脂族或芳族基團；(b)R1、R2和R3相同或不同，彼此獨立地選自下述基團氫，氟，氯，溴或碘，具有式CnHxFy直鏈或支鏈烷基和氟代烷基，其中，n為1-8的整數，x和y為0至2n+1的整數，x+y之和為2n+1；具有6-10個碳原子的芳基，具有7-10個碳原子的芳烷基，具有1-8個碳原子的烷氧基，具有6-10個碳原子的芳氧基，和具有7-10個碳原子的芳烷氧基；和(c)n為1-10的整數。
9.根據權利要求8的方法，其中，R1至R3為氫。
10.根據權利要求6的方法，其中，步驟(a)的溫度為約50℃至約100℃，壓力為大氣壓；步驟(b)的溫度為約80℃至約150℃，壓力為大氣壓；步驟(c)的溫度為約30℃至約60℃，壓力為高于大氣壓；步驟(d)的溫度為約10℃至約100℃，壓力為大氣壓；步驟(e)的溫度為約20℃至約40℃，壓力為大氣壓。
11.根據權利要求6的方法，其中，所述的保護基選自芐基、三甲基甲硅烷基、叔丁基二甲基甲硅烷基、2-四氫吡喃基和叔丁氧羰基。
12.根據權利要求11的方法，其中，所述的保護基為芐基。
13.根據權利要求6的方法，其中，所述的碳酸二烷基酯為碳酸二乙酯。
14.根據權利要求6的方法，其中，所述的重氮基轉移劑為對甲苯磺酰基疊氮化物。
15.一種制備3-重氮基-4-氧代-香豆素的醚、羧酸和磺酸酯和碳酸酯的方法，該方法包括下述步驟(a)在式R-Zn化合物存在下，在適宜的溫度和壓力條件下，使所述的2，4(5或6)-二羥基-苯乙酮置于取代條件下足夠長的時間，以形成相應的2-羥基苯乙酮的醚、羧酸或磺酸酯，或碳酸酯其中(i) Z為氯或溴；(ii) n為1-10的整數；和(iii) R選自下述基團原子價為n具有1-12個碳原子的烷基，原子價為n具有7-14個碳原子的芳烷基，原子價為n具有6-14個碳原子的芳基，具有式R’-(CO)n-的酰基，其中，R’為原子價為n具有1-14個碳原子的脂族或芳族基團，具有式R’-(O-CO)n-的烷氧基或芳氧基，其中，R’為原子價為n具有1-14個碳原子的脂族或芳族基團，和具有式R’-(SO2)n-的磺酰基烷基或磺酰基芳基，其中，R’為原子價為n具有1-14個碳原子的脂族或芳族基團；(b)在碳酸二烷基酯和催化劑存在下，在適宜的溫度和壓力條件下，使所述來自步驟(a)的取代的2-羥基苯乙酮置于適宜的加成-環化條件下足夠長的時間，以形成相應的4-羥基香豆素；(c)在重氮基轉移劑存在下，在適宜的溫度和壓力條件下，使所述的4-羥基香豆素置于適宜的重氮基轉移條件下足夠長時間，形成3-重氮基-4-氧代-3，4-二氫香豆素相應的醚、羧酸或磺酸酯或碳酸酯。
16.根據權利要求15的方法，其中，所述的2，4(5或6)-二羥基苯乙酮具有下式
其中R1、R2和R3相同或不同，彼此獨立地選自下述基團氫，氟，氯，溴或碘，具有式CnHxFy直鏈或支鏈烷基和氟代烷基，其中，n為1-8的整數，x和y為0至2n+1的整數，x+y之和為2n+1；具有6-10個碳原子的芳基，具有7-10個碳原子的芳烷基，具有1-8個碳原子的烷氧基，具有6-10個碳原子的芳氧基，和具有7-10個碳原子的芳烷氧基。
17.根據權利要求15的方法，其中，3-重氮基-4-氧代-香豆素的醚、羧酸和磺酸酯和碳酸酯具有下式
其中(a)R選自下述基團原子價為n具有1-12個碳原子的烷基，原子價為n具有7-14個碳原子的芳烷基，原子價為n具有6-14個碳原子的芳基，具有式R’-(CO)n-的酰基，其中，R’為原子價為n具有1-14個碳原子的脂族或芳族基團，n為1-6的整數，具有式R’-(O-CO)n-的烷氧基或芳氧基，其中，R’為原子價為n具有1-14個碳原子的脂族或芳族基團，和具有式R’-(SO2)n-的磺酰基烷基或磺酰基芳基，其中，R’為原子價為n具有1-14個碳原子的脂族或芳族基團；(b)R1、R2和R3相同或不同，彼此獨立地選自下述基團氫，氟，氯，溴或碘，具有式CnHxFy直鏈或支鏈烷基和氟代烷基，其中，n為1-8的整數，x和y為0至2n+1的整數，x+y之和為2n+1；具有6-10個碳原子的芳基，具有7-10個碳原子的芳烷基，具有1-8個碳原子的烷氧基，具有6-10個碳原子的芳氧基，和具有7-10個碳原子的芳烷氧基；和(c)n為1-6的整數。
18.根據權利要求17的方法，其中，R1至R3為氫。
19.根據權利要求15的方法，其中，步驟(a)的溫度為約50℃至約100℃，壓力為大氣壓；步驟(b)的溫度為約80℃至約150℃，壓力為大氣壓；步驟(c)的溫度為約20℃至約40℃，壓力為大氣壓。
20.根據權利要求15的方法，其中，所述的碳酸二烷基酯為碳酸二乙酯。
21.根據權利要求15的方法，其中，所述的重氮基轉移劑為對甲苯磺酰基疊氮化物。
22.由權利要求1的方法制得的產物。
23.由權利要求3的方法制得的產物。
24.由權利要求6的方法制得的產物。
25.由權利要求8的方法制得的產物。
26.由權利要求15的方法制得的產物。
27.由權利要求17的方法制得的產物。
全文摘要
本發明涉及一種新型香豆素衍生物的制備方法,所述衍生物可用作在包括光致抗蝕劑、光電子元件等應用領域中用作光活性化合物。本發明涉及一個多步驟合成方法,用于制備5－羥基、6－羥基或7－羥基－3－重氮基－4－氧代－3,4－二氫香豆素的醚、羧酸和磺酸酯和碳酸酯,所述方法以相應的二羥基苯乙酮作為原料。由本發明方法形成的化合物顯示出在遠紫外區(DUV)(約250nm)具有非常高的光敏性,因而,可用作光致抗蝕劑制劑中的光活性化合物。
文檔編號C07C323/22GK1254338SQ98803156
公開日2000年5月24日 申請日期1998年2月23日 優先權日1997年3月7日
發明者M·阿斯拉姆, M·T·施翰, D·庫拉 申請人:克拉里安特國際有限公司