(57)【要約】【課題】短時間の処理で、高い収率で、かつベンゼン環上の置換基の脱離を起こすこともなく、シス−シクロヘキシルベンゼン誘導体をトランス−シクロヘキシルベンゼン誘導体に異性化する方法を提供すること。【解決手段】以下の一般式（Ｉ）：【化１】2004256490.tif 000007（式中、Ｒ１はアルキル基またはフェニル基を表し、Ｒ２はメチル基、メトキシ基、ハロゲン基、ニトロ基、または水素を表し、Ｒ３およびＲ４は、それぞれ独立して、水素、ハロゲン基またはメチル基を表す）で表されるシスおよびトランス−シクロヘキシルベンゼン誘導体混合物を有機酸、無機酸およびリチウムハライドからなる群から選択される酸で処理して、シス−シクロヘキシルベンゼン誘導体をトランス−シクロヘキシルベンゼン誘導体に異性化する工程を含む方法。【選択図】    なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
トランス−シクロヘキシルベンゼン誘導体の製造方法であって、以下の一般式（Ｉ）：
【化１】
2004256490.tif 000006
（式中、Ｒ１はアルキル基またはフェニル基を表し、Ｒ２はメチル基、メトキシ基、ハロゲン基、ニトロ基、または水素を表し、Ｒ３およびＲ４は、それぞれ独立して、水素、ハロゲン基またはメチル基を表す）で表されるシスおよびトランス−シクロヘキシルベンゼン誘導体混合物を有機酸、無機酸およびリチウムハライドからなる群から選択される酸で処理して、シス−シクロヘキシルベンゼン誘導体をトランス−シクロヘキシルベンゼン誘導体に異性化する工程を含む、方法。
【請求項２】
前記有機酸がトリフルオロメタンスルホン酸であり、ハロゲン化アルキル存在下で処理される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記無機酸が濃硫酸である、請求項１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トランス−シクロヘキシルベンゼン誘導体の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
シクロヘキシルベンゼン誘導体は液晶化合物として知られている。シクロヘキシルベンゼン誘導体には、シス−シクロヘキシルベンゼン誘導体（シス体）とトランス−シクロヘキシルベンゼン誘導体（トランス体）という立体異性体が存在するが、シス体は液晶性を有さず、液晶性を有するトランス体のみが使用される。
【０００３】
ところで、シクロヘキシルベンゼン誘導体は多段階の反応工程を経て合成され、一般に、シス体とトランス体とが混合物として存在する（シス−トランス混合物）。そこで、シス−トランス混合物からトランス体を分離する方法が検討されている。
【０００４】
シス−トランス混合体からのトランス体の分離方法としては、再結晶法によりトランス体を単離する方法がある。しかし、この方法は、効率が悪くコストがかかる。
【０００５】
他方、シス体をトランス体に異性化して、トランス体を効率よく製造する方法も検討されている。例えば、特許文献１および特許文献２には、塩基の存在下、金属アルコキシド（例えば、ｔ−ブトキシカリウムなど）を用い、シス体をトランス体に異性化してトランス体を得る方法が記載されている。しかし、この方法では、塩基条件で影響を受け易い置換基がシクロヘキシルベンゼン誘導体に存在する場合、シス‐トランス異性化反応とともに、置換基の脱離等が起こり、効率よく目的物を得ることが困難である。
【０００６】
また、特許文献３にはルイス酸触媒（例えば、塩化アルミニウム）を用いて、ハロゲン化アルキルの存在下、シス体をトランス体に異性化する方法が記載されている。しかし、この方法も、効率よく目的物を得ることが困難である。
【０００７】
さらに、特許文献４には、ヘテロポリ酸を用いて、シス体をトランス体に異性化する方法が記載されている。しかし、この方法は、反応に長時間要する上、必ずしも反応効率が高いという訳ではない。
【０００８】
【特許文献１】
特開平７‐２７８５４８号公報
【特許文献２】
特開平９‐２７８６８７号公報
【特許文献３】
特開平９‐１００２８６号公報
【特許文献４】
特開平７‐４１４３５号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、シス体を、置換基の脱離等を起こすことなくトランス体に異性化し、効率よくトランス体を合成することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、トランス−シクロヘキシルベンゼン誘導体の製造方法であって、以下の一般式（Ｉ）：
【００１１】
【化２】
2004256490.tif 000002
【００１２】
（式中、Ｒ１はアルキル基またはフェニル基を表し、Ｒ２はメチル基、メトキシ基、ハロゲン基、ニトロ基、または水素を表し、Ｒ３およびＲ４は、それぞれ独立して、水素、ハロゲン基またはメチル基を表す）で表されるシスおよびトランス−シクロヘキシルベンゼン誘導体混合物を有機酸、無機酸およびリチウムハライドからなる群から選択される酸で処理して、シス−シクロヘキシルベンゼン誘導体をトランス−シクロヘキシルベンゼン誘導体に異性化する工程を含む方法を提供する。
【００１３】
好ましい実施態様においては、前記有機酸がトリフルオロメタンスルホン酸であり、ハロゲン化アルキル存在下で処理される。
【００１４】
別の好ましい実施態様においては、前記無機酸が濃硫酸である。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明のトランス−シクロヘキシルベンゼン誘導体の製造方法は、以下の一般式（Ｉ）：
【００１６】
【化３】
2004256490.tif 000003
【００１７】
（式中、Ｒ１はアルキル基またはフェニル基を表し、Ｒ２はメチル基、メトキシ基、ハロゲン基、ニトロ基、または水素を表し、Ｒ３およびＲ４はそれぞれ独立して水素、ハロゲン基またはメチル基を示す）で表されるシクロヘキシルベンゼン誘導体のシス体およびトランス体の混合物（シス／トランス混合物）を、有機酸、無機酸およびリチウムハライドからなる群から選択される酸で処理して、シス体をトランス体に異性化する工程を含んでいる。
【００１８】
この式（Ｉ）中で表されるシクロヘキシルベンゼン誘導体において、Ｒ１がアルキル基である場合、炭素数１〜１２のアルキル基が好ましく、炭素数１〜６の低級アルキル基がより好ましい。
【００１９】
本発明の特徴は、シス体からトランス体への異性化反応に有機酸、無機酸およびリチウムハライドからなる群から選択される酸を用いる点ある。これらの酸を用いることにより、ベンゼン環上の置換基が脱離されることなく、かつ速やかにトランス体への異性化が可能となる。本発明の方法によれば、有機溶媒中でも水性溶媒中でも、異性化反応が進行する。水性溶媒中で行う場合、製造工程における有機溶媒の使用量が大幅に減少する。そのため、環境に対してやさしく、安全性が向上し、コストも低減する。
【００２０】
本発明の方法に用いられる有機酸としては特に制限はないが、強酸が好ましく、トリフルオロメタンスルホン酸、メタンスルホン酸、パラトルエンスルホン酸などが好ましく用いられる。好ましくはトリフルオロメタンスルホン酸である。
【００２１】
無機酸とは、非金属を含む酸基が水素と結合してできた酸をいい、塩酸、硫酸、リン酸、硝酸などを含む。硫酸、なかでも濃硫酸が好ましく用いられる。
【００２２】
リチウムハライドとしては、リチウムクロライド、リチウムブロマイドが好ましく用いられる。
【００２３】
これらの酸は、シクロヘキシルベンゼン誘導体に対して、過剰量添加することが好ましい。シクロヘキシルベンゼン誘導体１モルに対して、酸は２〜２０モル当量、好ましくは２モル当量〜１０モル当量、さらに好ましくは３〜８当量用いられる。
【００２４】
シス体からトランス体への異性化は、有機酸、無機酸およびリチウムハライドからなる群から選択される酸の存在下、適切な濃度のシス／トランス混合物を適切な溶媒に溶解あるいは懸濁して、適切な温度で反応させることにより、行われる。
【００２５】
溶媒としては有機溶媒、水を含む有機溶媒、あるいは水が用いられる。有機溶媒としては、ハロゲン化アルキル、並びに、トルエン、アセトニトリル、酢酸、酢酸エチルなどから選択される１種または２種以上の溶媒とハロゲン化アルキルとの混合溶媒などが好ましく用いられる。ハロゲン化アルキルは、好ましくは、トリフルオロメタンスルホン酸と組合せて用いられる。
【００２６】
ハロゲン化アルキルとしては、ジクロロメタン、クロロホルム、１，２−ジクロロエタンなどが好ましく用いられる。なかでも、ジクロロメタンが好ましく用いられる。
【００２７】
トリフルオロメタンスルホン酸などの強酸は、有機溶媒あるいは水溶液として用いられるが、有機溶媒とともに用いることが好ましい。
【００２８】
無機酸あるいはリチウムハライドを用いる場合は、有機溶媒とともに用いてもよいが、水溶液として用いる方が好ましい。
【００２９】
反応の温度、時間には、特に制限がなく、用いる溶媒によって定めればよい。好ましくは室温から溶媒の沸点までの間の温度で行うことが好ましい。
【００３０】
シス体からトランス体への異性化は、例えば、ガスクロマトグラフなどによりモニターして、トランス体の増加がなくなった時点で終了させればよい。
【００３１】
有機溶媒を用いて反応を行った場合、反応終了後、反応液を水、飽和食塩水などで洗浄し、有機溶媒層を無水硫酸ナトリウムで脱水して、乾燥することにより、シクロヘキシルベンゼン誘導体が回収される。
【００３２】
水を溶媒として異性化処理を行った場合、反応終了後に、例えば、エーテル、酢酸エチル、トルエン、クロロホルム、ジクロロメタンなどの溶媒を用いて、シクロヘキシルベンゼン誘導体を抽出する。ついで、例えば、水、飽和食塩水などで抽出物を洗浄し、有機溶媒層を無水硫酸ナトリウムで脱水して、乾燥することにより回収される。
【００３３】
シクロヘキシルベンゼン誘導体からのトランス体の分離・回収は、カラムを用いる方法（例えば、シリカゲルを用いるカラムクロマトグラフィー）、あるいは再結晶化方法などにより、行われる。
【００３４】
【実施例】
以下、実施例を挙げて本発明を説明するが、本発明がこの実施例に限定されないことはいうまでもない。なお、本実施例において、すべての反応は、アルゴン雰囲気下で行った。シス体およびトランス体の定量は、ガスクロマトグラフィーを用いて行った。
【００３５】
（実施例１〜７）
４−プロピルシクロヘキシルベンゼンのシス／トランス混合物（シス体／トランス体＝５９／４１）を用い、表１に記載の条件で異性化を行った。反応終了後、実施例１〜３はジクロロメタンにて反応混合物を希釈し、実施例４〜７はエーテル抽出した。有機層を水、飽和重曹水、飽和食塩水で、順に洗浄した後、無水硫酸マグネシウムにて乾燥を行った。ついで、濾過により無水硫酸マグネシウムを除去し、濾液をエバポレートして、４−プロピルシクロヘキシルベンゼンを回収した。得られた４−プロピルシクロヘキシルベンゼンのシス体／トランス体の比率および収率はガスクロマトグラフィーで測定した。結果を表１に示す。
【００３６】
【表１】
2004256490.tif 000004
【００３７】
表１の結果から明らかなように、有機酸およびリチウムハライドの存在下、シス体からトランス体への異性化が進行する。
【００３８】
（実施例８〜１２）
表２に示すシクロヘキシルベンゼン誘導体（原料）を、それぞれ、０．５ｍｍｏｌとり、５ｍｌのジクロロメタンに溶解し、トリフルオロメタンスルホン酸を４ｍｍｏｌ滴下し、室温で所定の時間攪拌した。反応終了後、ジクロロメタンにて反応混合物を希釈し、有機層を水、飽和重曹水、飽和食塩水で、順に洗浄した後、無水硫酸マグネシウムにて乾燥を行った。ついで、濾過により無水硫酸マグネシウムを除去し、濾液をエバポレートして、シクロヘキシルベンゼン誘導体を回収した。得られたシクロヘキシルベンゼン誘導体のシス体／トランス体の比率および収率はガスクロマトグラフィーで測定した。結果を表２に示す。
【００３９】
【表２】
2004256490.tif 000005
【００４０】
実施例８〜１２に示すように、ジクロロメタンを溶媒として、トリフルオロメタンスルホン酸を有機酸として用いた場合、室温で短時間の処理により、高い収率で、かつベンゼン環上の置換基の脱離を起こすこともなく、シス体がトランス体に異性化できることが示された。
【００４１】
（実施例１３）
４−メトキシ−１−（４−プロピルシクロヘキシルベンゼン）５０ｍｇ（０．２２ｍｍｏｌ）を濃硫酸水溶液（濃硫酸０．７７ｍｌ＋水０．９５ｍｌ）に溶解し、加熱して１２時間還流した。冷却して反応を停止し、酢酸エチルで３回抽出し、飽和食塩水で洗浄し、無水硫酸ナトリウムで脱水して、濃縮した。シス体／トランス体の比率および収率はガスクロマトグラフィーで測定した。原料のシス／トランス混合物（シス体：トランス体＝６３：３７）が、シス体：トランス体＝１５：８７の混合物に異性化された。
【００４２】
【発明の効果】
有機酸、無機酸およびリチウムハライドからなる群から選択される酸でシクロヘキシルベンゼン誘導体を処理する本発明の方法により、短時間の処理で、高い収率で、かつベンゼン環上の置換基の脱離を起こすこともなく、シス体がトランス体に異性化できる。得られたトランス−シクロヘキシルベンゼン誘導体は、液晶化合物として、液晶表示素子などに使用される。