(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一般式(I)
【化１】
0004826863.tif 000016
(式中、Vは単結合または炭素原子数1〜4のアルキレン基を表し、Arは一般式(VI)
【化２】
0004826863.tif 000017
を表す。)で表される4-置換シクロヘキサノン誘導体の製造方法であって、一般式(II)
【化３】
0004826863.tif 000018
(式中、Vは一般式(I)のおけると同じ意味を表す。)で表されるヒドロキシケトンの水酸基を保護した後、得られた一般式(V)
【化４】
0004826863.tif 000019
(式中、Vは一般式(I)のおけると同じ意味を表し、Zはメチル基、ベンジル基、テトラヒドロピラニル基、テトラヒドロフリル基、メトキシメチル基またはエトキシメチル基を表す。)で表される水酸基が保護されたヒドロキシケトン類に一般式(VI')
【化５】
0004826863.tif 000020
(式中、MはMgBr、MgI、MgCl、Liの金属原子または金属原子を含む基を表し、X1、X2及びX3はそれぞれ独立的に水素原子またはフッ素原子を表し、Yは水素原子、フッ素原子、塩素原子、RまたはORを表し、Rは直鎖状でも分岐状でもあるいは環状部を含んでいてもよい炭素原子数1〜10のアルキル基を表すが、炭素原子数1〜7のアルコキシル基または1〜5個のフッ素原子により置換されていてもよい。)で表される有機金属反応剤を反応させ、得られたシクロヘキサノール誘導体を脱水後、得られたシクロヘキセン誘導体を水素添加し、水酸基を脱保護して得られる一般式(III)
【化６】
0004826863.tif 000021
(式中、V及びArは一般式(I)のおけると同じ意味を表す。)で表されるシクロヘキサノール誘導体を酸化する製造方法。
【請求項２】
一般式(I)においてシクロヘキシレン基の1,4-位はトランス配置であるところの請求項1記載の製造方法。
【請求項３】
酸化剤としてハロゲン、次亜ハロゲン酸、次亜ハロゲン酸塩又はN-ハロカルボン酸アミドを用いることを特徴とする請求項1又は2に記載の製造方法。
【請求項４】
シクロヘキサノール誘導体を脱水後水酸基を再度保護する請求項1〜3の何れかに記載の製造方法。
【請求項５】
シクロヘキセン誘導体を水素添加し、シクロへキシレン基を異性化する請求項1〜4の何れかに記載の製造方法。
【請求項６】
一般式(I)においてVが単結合を表すところの請求項1〜5の何れかに記載の製造方法。
【請求項７】
一般式(IV)においてYが水素原子、フッ素原子、トリフルオロメトキシ基、ジフルオロメトキシ基、トリフルオロメチル基、メトキシ基、エトキシ基、メチル基またはエチル基を表すところの請求項1〜6の何れかに記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は液晶表示材料等の電子材料や機能性材料または医農薬や香料、各種添加剤およびそれらの合成中間体として有用な、4-置換シクロヘキサノン誘導体の製造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
4-置換シクロヘキサノン誘導体は液晶表示材料等の電子材料や機能性材料または医農薬や香料、各種添加剤およびそれらの合成中間体として有用であり、製造中間体として重要である。特にアリールシクロヘキシル基を有する4-置換シクロヘキサノン誘導体はSTN液晶表示用等として用いられるアルケニル系液晶化合物の中間体として、非常に重要である。このアリールシクロヘキシル基を有する4-置換シクロヘキサノン誘導体はこれまで、例えばビシクロヘキサン-4,4'-ジオンモノエチレンアセタールのごとき、ジケトン化合物のモノアセタールを原料として製造されていた。このようなモノアセタールは通常ジケトンのモノアセタール化により製造される。しかしながら、ジケトン化合物を選択的にモノアセタール化することは容易ではなく、通常、原料のジケトンとジアセタール体及びモノアセタールの混合物から必要なモノアセタールのみを分離する必要があり、コストの上昇が避けられなかった。そのため、アリールシクロヘキシル基を有する4-置換シクロヘキサノン誘導体を得るために、ジケトンのモノアセタール以外の安価な化合物を原料とした製造方法が望まれていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明が解決しようとする課題は、アリールシクロヘキシル基を有する4-置換シクロヘキサノン誘導体を得るための、より安価で入手容易な化合物を原料とする製造方法を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、ビスフェノール類の接触還元等により容易に得られるヒドロキシケトンを原料として、アリールシクロヘキシル基を有する4-置換シクロヘキサノン誘導体が容易に製造できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００５】
すなわち、本発明は一般式(I)
【化７】
0004826863.tif 000002
(式中、Vは単結合または炭素原子数1〜4のアルキレン基を表し、Arは置換基を有していてもよいアリール基を表す。)で表される4-置換シクロヘキサノン誘導体の製造方法であって、一般式(II)
【０００６】
【化８】
0004826863.tif 000003
(式中、Vは一般式(I)のおけると同じ意味を表す。)で表されるヒドロキシケトンを原料とし、一般式(III)
【０００７】
【化９】
0004826863.tif 000004
(式中、V及びArは一般式(I)のおけると同じ意味を表す。)で表されるシクロヘキサノール誘導体を酸化する工程を含むことを特徴とする製造方法を提供する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
上述のごとく、本発明の製造方法により得られるアリール基を有する4-置換シクロヘキサノン誘導体は一般式(I)
【化１０】
0004826863.tif 000005
で表すことができる。
【０００９】
一般式(I)において、Vは単結合または炭素原子数1〜4のアルキレン基を表すが、単結合または-CH2CH2-が好ましく、単結合が最も好ましい。
【００１０】
Arは置換基を有していてもよいアリール基を表すが、アリール基としてはフェニル基、テトラヒドロナフチル基、ナフチル基、ピリミジル基、ピリジル基、ピラジル基、ビフェニリル基、フリル基、ピロリル基、オキサゾリル基、イソオキサゾリル基、チアゾリル基、イソチアゾリル基、イミダゾリル基、ベンゾフリル基、イソベンゾフリル基、インドリル基、イソインドリル基、キノリル基、イソキノリル基、ナフチリジル基、ベンゾイミダゾリル基、キノキサリル基、キナゾリル基等をあげることができるが、フェニル基、ナフチル基及びビフェニリル基が好ましく、フェニル基が最も好ましい。
【００１１】
これらの基が有していてもよい置換基としては、製造上の反応工程で不活性な基であれば特に制限はないが、フッ素原子、塩素原子、アルキル基、アラルキル基、アルコキシル基、あるいは1個以上のフッ素原子により置換されたアルキル基、アラルキル基、アルコキシル基が好ましい。
【００１２】
特にArとしては一般式(IV)
【化１１】
0004826863.tif 000006
で表される基であることがさらに好ましい。
【００１３】
一般式(IV)においてX1、X2及びX3はそれぞれ独立的に水素原子またはフッ素原子を表すが、(X1、X2、X3)として(H、H、H)、(F、H、H)、(F、F、H)または(F、H、F)の組み合わせが好ましい。
【００１４】
Yは水素原子、フッ素原子、塩素原子、RまたはORを表す。ここでRは直鎖状でも分岐状でもあるいは環状部を含んでいてもよい炭素原子数1〜10のアルキル基を表すが、炭素原子数1〜7のアルコキシル基または1〜5個のフッ素原子により置換されていてもよい。Yとしては水素原子、フッ素原子、トリフルオロメトキシ基、ジフルオロメトキシ基、トリフルオロメチル基、メトキシ基、エトキシ基、メチル基またはエチル基が好ましい。
【００１５】
本発明の製造方法において、一般式(I)の化合物は一般式(III)
【化１２】
0004826863.tif 000007
で表されるシクロヘキサノール誘導体を酸化する工程を含むことにより得ることができる。ここで一般式(III)において、V及びArは一般式(I)のおけると同じ意味を表す。
【００１６】
この酸化工程において、酸化剤としては2級アルコールをケトンに酸化しうるものであれば特に制限はないが、ハロゲン系酸化剤またはクロム酸系酸化剤が好ましく、特に塩素、臭素等のハロゲン、次亜塩素酸、次亜臭素酸等の次亜ハロゲン酸、次亜塩素酸ナトリウム、次亜臭素酸ナトリウム、さらし粉等の次亜ハロゲン酸塩、N-クロロこはく酸イミド、N-ブロモこはく酸イミド、N-ブロモアセトアミド、N-クロロイソシアヌル酸等のN-ハロカルボン酸アミドが好ましく、次亜塩素酸ナトリウム、さらし粉等の次亜塩素酸塩が最も好ましい。
【００１７】
(III)の酸化により得られた一般式(I)の化合物はさらなる精製工程を経ることなく、所望の目的に供することが可能な場合もあり、あるいは再結晶、蒸留、カラムクロマトグラフィー等の通常の精製手段により精製して用いる場合もある。
【００１８】
一般式(I)において、シクロヘキシレン基の1,4-位はトランス配置であることが好ましいが、(I)までの製造工程において、トランス体への異性化工程を含まない場合には得られた(I)は通常シス体とトランス体の混合物である。その場合には得られた(I)をいったんアセタール化し、強塩基またはルイス酸触媒等の存在下にトランス体に異性化し、その後に脱アセタール化することが好ましい。強塩基としてはN,N-ジメチルホルムアミド(DMF)等の非プロトン性極性溶媒下でのt-ブトキシカリウムが好ましく、ルイス酸としては塩化アルミニウムが好ましいが、通常はt-ブトキシカリウムが最も好ましい。
【００１９】
本発明においては原料として一般式(II)
【化１３】
0004826863.tif 000008
で表されるヒドロキシケトンを用いることを特徴とする。一般式(II)において、Vは一般式(I)のおけると同じ意味を表す。ここで、(II)の化合物は一般式(VII)
【００２０】
【化１４】
0004826863.tif 000009
で表されるビスフェノール誘導体を、例えば特開平12-159718号公報に記載された方法等により接触還元することで容易に得ることができる。ここで一般式(VII)においてV'は水素原子または炭素原子数1〜4のアルキレン基、アルケニレン基またはアルキニレン基を表す。)
一般式(III)のシクロヘキサノール誘導体を一般式(II)のヒドロキシケトンを原料として製造するルートはいくつか存在するが、以下に示すルートが好ましい。
【００２１】
即ち(II)のヒドロキシケトンの水酸基を保護することにより一般式(V)
【化１５】
0004826863.tif 000010
で表される水酸基が保護されたヒドロキシケトン類が得られる。ここで一般式(V)において、Vは一般式(I)のおけると同じ意味を表す。Zは水酸基の保護基を表すが、メチル基、ベンジル基、テトラヒドロピラニル基、テトラヒドロフリル基、メトキシメチル基またはエトキシメチル基が好ましく、メチル基またはベンジル基が酸性条件や塩基性条件に安定なため特に好ましい。これらの保護基は製造の各工程において、脱保護される場合も存在するが、その場合には必要に応じ再度保護すればよい。
【００２２】
この水酸基が保護されたヒドロキシケトン類に一般式  Ar-M  (VI)で表される有機金属反応剤を反応させることによりシクロヘキサノール誘導体が得られる。ここでMは金属原子または金属原子を含む基を表し、カルボニル基に求核付加する限り特に制限はないが、MgBr、MgI、MgClまたはLiが特に好ましい。前述のArの定義に従って、(VI)としてより好ましい形態は、一般式(VI')
【化１６】
0004826863.tif 000011
で表すことができる。一般式(VI')においてMは一般式(VI)と、X1、X2、X3及びYは一般式(IV)におけると同じ意味を表す。
【００２３】
得られたシクロヘキサノール誘導体から脱水することにより一般式(VIII)
【化１７】
0004826863.tif 000012
で表されるシクロヘキセン誘導体を得ることができる。ここでZ、V及びArは前述の意味を表す。脱水は酸触媒存在下、あるいは塩素化や臭素化、スルホン酸エステル化した後、塩基で処理することにより行われる。酸触媒としては例えば硫酸、硫酸水素カリウム、p-トルエンスルホン酸、蟻酸等が好ましく、塩素化剤としてはオキシ塩化リン、五塩化リン、塩化チオニル等が好ましく、臭素化剤としては例えば三臭化リンが好ましく、スルホン酸エステル化剤としては塩化P-トルエンスルホニル、塩化トリフルオロメタンスルホニル、無水トリフルオロメタンスルホン酸等が好ましい。
【００２４】
(VIII)のシクロヘキセン誘導体を接触還元することにより一般式(IX)
【化１８】
0004826863.tif 000013
で表される化合物を得ることができる。ここでZ、V及びArは前述の意味を表す。
【００２５】
還元は水素雰囲気下、遷移金属触媒存在下に行われる。
【００２６】
水素圧は常圧付近以上であれば特に制限はないが、0.1MPa〜4MPaが好ましく、0.1MPa〜1MPaがより好ましく、0.1MPa〜0.4MPaがさらに好ましい。
【００２７】
遷移金属触媒としては、通常の接触還元に用いられるものであれば特に制限はないが、パラジウム/炭素、白金/炭素、ルテニウム/炭素等の炭素に担持された金属、あるいはラネーニッケル等のラネー金属等が好ましい。
【００２８】
保護基Zとしてベンジル基を用いた場合、この工程で脱保護されることがあるので、その場合には必要に応じて再度水酸基を保護することが好ましい。
【００２９】
得られた(IX)のシクロヘキシレン基の1,4-位は通常シス及びトランス体の混合物である。目的の一般式(I)においてシクロヘキシレン基の1,4-位はトランス体であることが好ましいが、そのためにはこの工程の後でシス体をトランス体に異性化しておくことが好ましい。
【００３０】
異性化は強塩基あるいはルイス酸触媒の存在下に行われる。強塩基としてはN,N-ジメチルホルムアミド(DMF)等の非プロトン性極性溶媒下でのt-ブトキシカリウムが好ましく、ルイス酸としては塩化アルミニウムが好ましいが、保護基としてテトラヒドロピラニル基、テトラヒドロフリル基、メトキシメチル基またはエトキシメチル基を用いる場合には塩基触媒、通常はt-ブトキシカリウムが最も好ましい。
【００３１】
一般式(IX)の化合物を脱保護することにより一般式(III)のシクロヘキサノール誘導体を得ることができる。
【００３２】
脱保護は保護基がテトラヒドロピラニル基、テトラヒドロフリル基、メトキシメチル基またはエトキシメチル基の場合にはプロトン性溶媒存在下に酸で処理することにより、メチル基の場合には三臭化ホウ素、塩化アルミニウムとのルイス酸、ヨウ化トリメチルシリル、ジメチルスルフィド等のスルフィド類、あるいはこれらを組み合わせてもちいることにより脱メチル化することができる。ベンジル基の場合には接触還元により脱保護が可能である。
【００３３】
以上のようにして、一般式(II)で表されるヒドロキシケトンから、一般式(I)で表される4-置換シクロヘキサノン誘導体を製造することができる。
【００３４】
得られた(I)の化合物は液晶表示材料等の電子材料や機能性材料または医農薬や香料、各種添加剤およびそれらの合成中間体として有用であるが、本発明は一般式(I)の化合物のなかで、以下の(Ia-1)〜(Ib-21)で示される化合物の製造方法として好ましい。
【００３５】
【化１９】
0004826863.tif 000014
【００３６】
【化２０】
0004826863.tif 000015
【実施例】
以下、実施例を挙げて本発明を更に詳述するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００３７】
(実施例1)  トランス-4'-(4-メチルフェニル)ビシクロヘキサン-4-オン(Ia-16)の製造
1-a)  4'-ヒドロキシビシクロヘキサン-4-オン(この化合物はビフェノールから特開平12-159718号公報に準じた方法で製造でき、シス及びトランス体の混合物である。)19.6gの50mLテトラヒドロフラン(THF)溶液をTHF200mL中に懸濁させた水素化ナトリウム(50％)5.0gに滴下した。室温で1時間攪拌した後、ヨウ化メチル15gのTHF30mL溶液を30分かけて滴下した。3時間攪拌した後、水を加えて過剰の水素化ナトリウムを分解し、塩酸酸性としてトルエンで抽出した。水洗後、溶媒を溜去して4'-メトキシビシクロヘキサン-4-オン18gを得た。
1-b)  17.1gのp-ブロモトルエンと2.4gのマグネシウムから調製したグリニャール反応剤溶液中に、室温で上記4'-メトキシビシクロヘキサン-4-オンの全量のTHT溶液を滴下した。室温で3時間攪拌した後、水次いで塩酸を加えて反応を停止させ、トルエンで抽出した。水、及び飽和食塩水で洗浄後、無水硫酸ナトリウムで脱水乾燥させた。
1-c)  濾過後、トルエンが約50mLになるまで減圧濃縮し、これに0.5gのp-トルエンスルホン酸1水和物を加え、溜出する水を除去しながら、4時間加熱還流させた。室温まで冷却し、重曹水次いで水で洗浄し、無水硫酸ナトリウムで脱水乾燥させた。濾過後減圧下に溶媒を溜去して、1-(4-メチルフェニル)-4-(4-メトキシシクロヘキシル)シクロヘキサ-1-エン19.8gを得た。
1-d)  この全量をエタノール100mLに溶解し、1.0gの5％パラジウム/炭素とともにオートクレーブ中で、室温で4時間接触還元(水素圧0.4MPa)した。触媒を濾別後、減圧下に溶媒を溜去して4-(4-メチルフェニル)-4'-メトキシビシクロヘキサン19.0gを得た。
1-e)  この全量を200mLのDMFに溶解し、5.6gのt-ブトキシカリウムを加え、80℃で2時間加熱攪拌した。放冷後、水を加え、塩酸水で中和した後、ヘキサンで抽出した。ヘキサン相は水で洗浄した後、無水硫酸ナトリウムで脱水乾燥させた。濾過後減圧下に溶媒を溜去して得られた粗生成物をエタノールから再結晶させて、トランス-4-(4-メチルフェニル)-4'-メトキシビシクロヘキサンの白色結晶14.5gを得た。
1-f)この全量をジクロロメタン100mLに溶解し、水冷下、ヨウ化トリメチルシラン15gを加え、室温に戻して8時間攪拌させた。水を加え、トルエンで抽出し、減圧下に溶媒を溜去して、トランス-4-(4-メチルフェニル)-4'-ヒドロキシビシクロヘキサン12.0gを得た。
1-g)  この全量をジクロロメタン50mLに溶解し、酢酸50mLを加え、激しく攪拌しながら、これに8％次亜塩素酸ナトリウム水溶液(アンチホルミン)100mLを滴下した。4時間攪拌後、亜硫酸水素ナトリウム水溶液を加えて過剰の酸化剤を分解し、水を加え、トルエンで抽出した。水、飽和食塩水で洗浄後、溶媒を濃縮して得られた粗生成物をエタノールから再結晶させて、表記のトランス-4'-(4-メチルフェニル)ビシクロヘキサン-4-オン(Ia-16)の白色結晶8.5gを得た。
【００３８】
(比較例1)  ビシクロヘキサン-4,4'-ジオンモノエチレンアセタールを原料とする表記のトランス-4'-(4-メチルフェニル)ビシクロヘキサン-4-オン(Ia-16)の製造
p-ブロモトルエン16.3gから調製したグリニャール反応剤に、ビシクロヘキサン-4,4'-ジオンモノエチレンアセタール12.0gを滴下して反応させ、シクロヘキサノール誘導体16.7gを得た。これをトルエンに溶解し、0.5gの硫酸水素ナトリウムを加えて共沸する水を除去しながら加熱還流させ、4-(4-メチルフェニル)ビシクロヘキサ-3-エン-4'-オンエチレンアセタール12.0gを得た。この全量を酢酸エチルに溶解し、ラネーニッケル0.6gを加え、オートクレーブ中水素圧0.5MPaで接触還元して、4-(4-メチルフェニル)ビシクロヘキサン-4'-オンエチレンアセタール11.5gを得た。この全量をDMFに溶解し、t-ブトキシカリウム2.2gを加え、100℃で4時間加熱還流させた。水次いで塩酸水を加えて中和し、トルエンで抽出し、溶媒を濃縮して得られた残渣をエタノールから再結晶させてトランス-4-(4-メチルフェニル)ビシクロヘキサン-4'-オンエチレンアセタール8.5gを得た。この全量をトルエンに溶解し、酢酸及び希硫酸を加え、5時間加熱攪拌させた。水を加え中和後、トルエンで抽出し、得られた粗生成物をエタノールから再結晶させて表記のトランス-4'-(4-メチルフェニル)ビシクロヘキサン-4-オン(Ia-16)の白色結晶6.4gを得た。
【００３９】
従って原料としてを用いた場合でも実施例1と同様に目的のトランス-4'-(4-メチルフェニル)ビシクロヘキサン-4-オンを得ることができるが、ビシクロヘキサン-4,4'-ジオンモノエチレンアセタールは4'-ヒドロキシビシクロヘキサン-4-オンと比較してはるかに高価であり、実施例1がコスト的に優れていることは明らかである。
【００４０】
(実施例2)  トランス-4'-(3,4-ジフルオロフェニル)ビシクロヘキサン-4-オン(Ia-16)の製造
実施例1-b)においてp-ブロモベンゼンに換えて、3,4-ジフルオロブロモベンゼンを用い、1-d)において還元触媒としてパラジウム/炭素に換えて、高活性ラネーニッケルを用い、1-e)における異性化を室温で行った以外は同様にして、同様の収率で表記のトランス-4'-(3,4-ジフルオロフェニル)ビシクロヘキサン-4-オン(Ia-16)の白色結晶を得た。
【００４１】
(実施例3)  トランス-4'-(3,4-ジフルオロフェニル)ビシクロヘキサン-4-オン(Ia-16)の製造
実施例1-f)においてヨウ化トリメチルシランに換えて、塩化トリメチルシランとヨウ化ナトリウムを用いてトランス-4-(4-メチルフェニル)-4'-ヒドロキシビシクロヘキサンを製造した以外は実施例1と同様にしてトランス-4'-(4-メチルフェニル)ビシクロヘキサン-4-オン(Ia-16)を得た。
【００４２】
(実施例4)  トランス-4'-(3,5-ジフルオロ-4-メトキシフェニル)ビシクロヘキサン-4-オン(Ia-12)の製造
実施例1-a)において、ヨウ化メチルに換えて塩化ベンジルを用い、1-d)における接触還元の水素圧を0.1MPaとし、1-f)の脱保護工程を水素圧0.5MPa、50℃の接触還元で実施した以外は実施例1と同様にして、トランス-4'-(3,5-ジフルオロ-4-メトキシフェニル)ビシクロヘキサン-4-オン(Ia-12)の白色結晶を得た。
【００４３】
【発明の効果】
本発明はアリールシクロヘキシル基を有する4-置換シクロヘキサノン誘導体の製造において、原料として高価なジケトン化合物のモノアセタールに換えて、安価で入手容易なヒドロキシケトンを原料とする方法を提供し、これにより所望のアリールシクロヘキシル基を有する4-置換シクロヘキサノン誘導体のより安価な製造を可能とした。得られたアリールシクロヘキシル基を有する4-置換シクロヘキサノン誘導体は、液晶表示材料等の電子材料や機能性材料または医農薬や香料、各種添加剤およびそれらの合成中間体として極めて有用である。