JP2005263676A - テトラキス（４−ヒドロキシフェニル）エタン化合物の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】
高純度の１，１，２，２−テトラキス（４−ヒドロキシフェニル）エタン化合物を、高収率かつ高効率で製造する方法を提供する。
【解決手段】
フェノール類とグリオキザール又はグリオキザール誘導体とを、酸触媒及びフェノール類に対して５重量％以上のアセトニトリルの存在下に、０〜６０℃の温度範囲で反応させる工程を有する、式（１）で示される１，１，２，２−テトラキス（４−ヒドロキシフェニル）エタン化合物の製造方法。
【化１】

（式中、Ｒはハロゲン原子又は有機基を表し、ｎは０〜４の整数を表す。ｎが２以上のとき、Ｒは同一であっても、相異なっていてもよい。）
【選択図】 なし。

Description

本発明は、フェノール類とグリオキザール又はグリオキザール誘導体とを反応させることにより、高純度の１，１，２，２−テトラキス（４−ヒドロキシフェニル）エタン化合物を高収率、かつ高効率で製造する方法に関する。

１，１，２，２−テトラキス（４−ヒドロキシフェニル）エタン及びその類縁体（以下、「１，１，２，２−テトラキス（４−ヒドロキシフェニル）エタン化合物」という）は、耐熱用エポキシ樹脂製造用原料や、エポキシ樹脂用硬化剤、フォトレジスト関連の感光剤用バラスト剤、クレゾールノボラック樹脂改質剤、酸化防止剤等の原料として有用な化合物である。また、近年においては、包接化合物のホスト化合物として注目されており、多くの研究がなされている（特許文献１〜３）。

従来、１，１，２，２−テトラキス（４−ヒドロキシフェニル）エタン化合物の製造方法としては、例えば、
（ａ）フェノール類とグリオキザール又はグリオキザール誘導体とを、反応系の水分を２重量％以下に保持した状態で縮合反応をさせる方法（特許文献４）、
（ｂ）フェノール類とグリオキザール又はグリオキザール誘導体とを、無溶媒、又は水若しくは有機溶媒中、−１０〜１０℃の低温下で、硫酸とリン酸の混合酸触媒存在下に縮合させる方法（特許文献５）、
（ｃ）フェノール類とグリオキザール又はグリオキザール誘導体とを、酸性触媒の存在下に縮合させた後、揮発成分を留去させ、残留物を特定の溶媒で処理する方法（特許文献６）、
（ｄ）フェノール類とグリオキザール又はグリオキザール誘導体とを、特定量のアセトン共存下、特定の温度で反応させる方法（特許文献７）、等が知られている。

しかしながら、上記（ａ）の方法の場合、低分子化合物、高次縮合物、構造異性体等の副生成物が大量に生成し、目的物を単離することが非常に困難である為、好ましい方法とはいえない。また、（ｂ）〜（ｄ）の方法は、より高純度の１，１，２，２−テトラキス（４−ヒドロキシフェニル）エタン化合物を収率よく製造する方法として提案されたものであるが、いずれの方法においても、充分に満足できる収率及び生産効率で、高純度の１，１，２，２−テトラキス（４−ヒドロキシフェニル）エタン化合物を製造することができなかった。

特開平５−４９７８号公報 特開平８−５３３０４号公報 特開平８−２０８５４９号公報 特開昭６３−２２３０２０号公報 特開平７−７６５３８号公報 特開平７−１７３０８９号公報 特開平１０−８７５３７号公報

本発明は、上記した従来技術の実情に鑑みてなされたものであり、高純度の１，１，２，２−テトラキス（４−ヒドロキシフェニル）エタン化合物を、高収率かつ高効率で製造する方法を提供することを課題とする。

本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意研究した結果、フェノール類とグリオキザール又はグリオキザール誘導体とを、酸触媒の存在下に反応させる方法において、特定量のアセトニトリルを共存させ、反応温度を０〜６０℃の範囲に制御することにより、高純度の１，１，２，２−テトラキス（４−ヒドロキシフェニル）エタン化合物を、高収率で得ることができることを見出した。また、得られた反応混合物を精製する際に、精製溶媒として、アセトニトリルと水の混合溶媒を用いることにより、１，１，２，２−テトラキス（４−ヒドロキシフェニル）エタン化合物を、効率よく単離することができることを見出し、本発明を完成するに到った。

かくして本発明によれば、フェノール類とグリオキザール又はグリオキザール誘導体とを、酸触媒、及びフェノール類に対して５重量％以上のアセトニトリルの存在下に、０〜６０℃の温度範囲で反応させる工程を有する、式（１）

（式中、Ｒはハロゲン原子又は有機基を表し、ｎは０〜４の整数を表す。ｎが２以上のとき、Ｒは同一であっても、相異なっていてもよい。）で示される１，１，２，２−テトラキス（４−ヒドロキシフェニル）エタン化合物の製造方法が提供される。

本発明の製造方法においては、アセトニトリルの使用量が、フェノール類に対して１０〜３０重量％であることが好ましい。
本発明の製造方法においては、フェノール類とグリオキザール又はグリオキザール誘導体とを、０〜４０℃で反応させることが好ましい。
また、本発明の製造方法は、フェノール類とグリオキザール又はグリオキザール誘導体とを反応させて得られた反応混合物を、アセトニトリルと水の混合溶媒を用いて精製する工程をさらに有するのが好ましい。

本発明によれば、高純度の１，１，２，２−テトラキス（４−ヒドロキシフェニル）エタン化合物を、高収率、かつ高い生産効率で製造することができる。
したがって、本発明の製造方法は、１，１，２，２−テトラキス（４−ヒドロキシフェニル）エタン化合物を、工業的に大量生産する方法として有用である。

以下、本発明の製造方法を詳細に説明する。
本発明の１，１，２，２−テトラキス（４−ヒドロキシフェニル）エタン化合物の製造方法は、フェノール類とグリオキザール又はグリオキザール誘導体とを、酸触媒及びフェノール類に対して５重量％以上のアセトニトリルの存在下に、０〜６０℃の温度範囲で反応させる工程を有することを特徴とする。

本発明に用いるフェノール類は、フェノール及びその類縁体であり、具体的には、フェノール又はベンゼン環のパラ位を除く任意の位置に１〜４個の置換基を有するフェノール化合物である。
本発明に用いるフェノール類は、具体的には、下記で表される化合物である。

（上記式中、Ｒは、ハロゲン原子又は有機基を表し、ｎは０〜４の整数を表す。但し、Ｒは水酸基のパラ位に置換されている場合を除く。また、ｎが２以上のとき、Ｒは同一であっても、相異なっていてもよい。）

前記Ｒのハロゲン原子としては、フッ素、塩素、臭素等が挙げられる。
また、有機基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基等のアルキル基；メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、イソプロポキシ基等のアルコキシ基；フェニル基、４−メチルフェニル基等の置換基を有していてもよいフェニル基等が挙げられる。

フェノール及びその類縁体の具体例としては、フェノール；ｏ−フルオロフェノール、ｍ−フルオロフェノール、２，６−ジフルオロフェノール、３，５−ジフルオロフェノール、２，３，５，６−テトラフルオロフェノール、ｏ−クロロフェノール、ｍ−クロロフェノール、２，６−ジクロロフェノール、３，５−ジクロロフェノール、ｏ−ブロモフェノール、ｍ−ブロモフェノール、２，６−ジブロモフェノール等のハロゲン原子置換フェノール；ｏ−クレゾール、ｍ−クレゾール、２，３−キシレノール、２−エチルフェノール、３−エチルフェノール等のアルキル基置換フェノール；２−メトキシフェノール、３−メトキシフェノール、２，６−ジメトキシフェノール、２−エトキシフェノール等のアルコキシ基置換フェノール；２−フェニルフェノール等のフェニル基置換フェノール；等が挙げられる。

これらの中でも、フェノールが特に好ましい。フェノールを用いる場合には、包接化合物のホスト化合物として有用な１，１，２，２−テトラキス（４−ヒドロキシフェニル）エタンを得ることができる。

フェノール類の使用量は、グリオキザール又はグリオキザール誘導体１モルに対して、通常４〜１２モル、好ましくは４〜６モルである。フェノール類の使用量が４モル未満の場合には、高次縮合物が多く生成して、１，１，２，２−テトラキス（４−ヒドロキシフェニル）エタン化合物の収率が低下し、１２モルを超えると未反応フェノール類の残存量が多くなり、その回収が困難となるので好ましくない。

本発明に用いるグリオキザール又はグリオキザール誘導体としては、例えば、グリオキザール；１，１，２，２−テトラメトキシエタン、１，１，２，２−テトラエトキシエタン、１，１，２，２−テトラプロポキシエタン、１，１，２，２−テトラアリルオキシエタン等のグリオキザールのアセタール誘導体；グリオキザールナトリウムビスサルファイト等のグリオキザールのアルカリ金属サルファイト付加物；等が挙げられる。これらの中でも、収率よく目的物が得られることや、入手の容易性から、グリオキザール又は１，１，２，２−テトラアリルオキシエタンの使用が好ましい。

グリオキザール又はグリオキザール誘導体は、固体又は溶液のいずれの形態でも用いることができる。グリオキザールを用いる場合には、通常は市販の４０重量％水溶液の形態で使用する。

本発明に用いる酸触媒としては、酢酸、トリフルオロ酢酸、シュウ酸、メタンスルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、ｐ−トルエンスルホン酸等の有機酸；酸性陽イオン交換樹脂等の固体酸；リン酸、硫酸、塩酸、過塩素酸等の無機酸；等が挙げられる。これらの酸触媒は一種単独で、あるいは２種以上を組み合わせて用いることができる。これらのうち、副反応を少なくすることができる点から、無機酸の使用が好ましく、硫酸の使用がより好ましい。

用いる酸触媒の濃度に特に制限はなく、各種濃度のものを使用することができるが、反応を速やかに行う点から、高濃度のものが好ましい。例えば、酸触媒として硫酸を用いる場合には、９０％以上のものの使用が好ましく、９５％以上のものの使用が特に好ましい。
酸触媒の使用量は、グリオキザール又はグリオキザール誘導体１モルに対して通常２〜６グラム当量、好ましくは３〜５グラム当量である。

本発明においては、反応溶媒としてアセトニトリルを用いる。アセトニトリルは、通常９０重量％以上、好ましくは９５重量％以上の純度を有するものを使用する。

アセトニトリルの使用量は、フェノール類に対して通常５重量％以上、好ましくは１０〜３０重量％である。アセトニトリルをこのような使用量で用いることにより、副反応を抑え、１，１，２，２−テトラキス（４−ヒドロキシフェニル）エタン化合物を、収率よく得ることができる。

本発明においては、反応溶媒として、アセトニトリルに他の溶媒を混合したものを用いてもよい。用いる他の溶媒としては、反応に不活性なものであれば制限されない。例えば、水；メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール等のアルコール類；ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン等のエーテル類；等が挙げられる。これらの中でも、水とアセトニトリルの混合溶媒の使用が好ましい。

フェノール類とグリオキザール又はグリオキザール誘導体との反応温度は０〜６０℃、好ましくは０〜４０℃である。この温度範囲において、副反応を少なくし、高純度の１，１，２，２−テトラキス（４−ヒドロキシフェニル）エタン化合物を高収率で製造することができる。反応温度を０℃より低くすると、低分子化合物の生成量が多くなり、６０℃より高くすると、高次縮合物の生成量が多くなるため好ましくない。

フェノール類とグリオキザール又はグリオキザール誘導体を反応させる方法は、特に制限されない。例えば、
（ａ）アセトニトリル、フェノール類、グリオキザール又はグリオキザール誘導体の混合溶液を攪拌しながら、酸触媒を滴下する方法、
（ｂ）アセトニトリル、フェノール類、酸触媒の混合溶液を攪拌しながら、グリオキザール又はグリオキザール誘導体（又はこれらの溶媒溶液）を滴下する方法、
（ｃ）アセトニトリル、グリオキザール又はグリオキザール誘導体、酸触媒の混合溶液を攪拌しながら、フェノール類（又はフェノール類の溶媒溶液）を滴下する方法、等が挙げられる。
これらの中でも、収率良く目的物が得られることから，（ａ）の方法が好ましい。

なお、（ｂ）又は（ｃ）の方法で、グリオキザール又はグリオキザール誘導体の溶媒溶液、フェノール類の溶媒溶液に用いる溶媒としては、水；アセトニトリルのほか、前記反応溶媒として用いることができるものとして列記したものと同様のものが挙げられる。

前記（ａ）の方法を採用する場合、酸触媒の滴下速度は特に制約されないが、反応液の温度が０〜６０℃、好ましくは０〜４０℃となるように、注意深く滴下する必要がある。例えば、酸触媒として濃硫酸を使用する場合には、酸触媒の滴下速度は、通常０．０１〜３グラム当量／ｈｒ、好ましくは０．１〜０．３グラム当量／ｈｒである。酸触媒の滴下速度が速すぎると、副生成物の生成が促進され、１，１，２，２−テトラキス（４−ヒドロキシフェニル）エタン化合物の純度及び収率が低下する傾向にある。

反応時間は原料の反応性や反応条件に応じて適宜選択すればよいが、通常数分から数日間、好ましくは１〜１００時間である。反応の終了は、例えば、反応液をサンプリングして、高速液体クロマトグラフィー、ガスクロマトグラフィー、薄層クロマトグラフィーなどの公知の分析手段により、確認することができる。

反応終了後、反応液に塩基を添加して中和処理することにより反応を停止させる。中和処理に用いる塩基としては特に制限はなく、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ金属水酸化物；水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム等のアルカリ土類金属水酸化物；炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム等の炭酸塩；等が挙げられる。これらの中でも、製造コスト等の点から、水酸化ナトリウムが好ましい。これらは、固体、水溶液いずれの形態でも用いることができるが、水溶液で用いることが好ましい。

塩基による中和後、スラリー状の反応混合物から目的とする１，１，２，２−テトラキス（４−ヒドロキシフェニル）エタン化合物の粗結晶を濾取する。得られた粗結晶を精製溶媒を用いて精製することにより、高純度の１，１，２，２−テトラキス（４−ヒドロキシフェニル）エタン化合物の結晶を単離することができる。

用いる精製溶媒としては、アセトニトリルと水の混合溶媒を用いるのが好ましい。精製溶媒として、アセトニトリルと水の混合溶媒を用いることにより、精製に要する工程数を減らすことができ、反応混合物から、高純度の１，１，２，２−テトラキス（４−ヒドロキシフェニル）エタン化合物を効率よく単離することができる。

精製溶媒として用いるアセトニトリルと水の混合溶媒の混合比（容積比）は、通常１：５０〜１０：１、好ましくは１：１０〜１：１、より好ましくは１：５〜１：１、である。

精製溶媒としてアセトニトリルと水の混合溶媒を用いる場合、精製は、粗結晶の洗浄、濾過を繰り返すことにより行うことができる。
粗結晶を洗浄する方法は特に制限されないが、加熱・攪拌するのが好ましい。この場合、加熱温度は、通常４０〜８０℃、好ましくは５０〜７０℃である。また、攪拌時間は、通常０．１時間〜５時間、好ましくは０．１〜１時間である。

加熱・攪拌後は、攪拌液を室温に戻した後、結晶を濾取する。この操作を、通常１〜５回、好ましくは１〜２回繰り返す。精製後、得られた結晶を乾燥することにより、高純度の１，１，２，２−テトラキス（４−ヒドロキシフェニル）エタン化合物を得ることができる。

以上のようにして得られる１，１，２，２−テトラキス（４−ヒドロキシフェニル）エタン化合物は、前記式（１）で表される化合物である。式（１）中、Ｒ及びｎは前記と同じ意味を表す。本発明においては、前記式（１）で表される化合物の中でも、１，１，２，２−テトラキス（４−ヒドロキシフェニル）エタンが特に好ましい。

本発明の製造方法により得られる１，１，２，２−テトラキス（４−ヒドロキシフェニル）エタン化合物は、包接化合物のホスト化合物、耐熱用エポキシ樹脂製造用原料、エポキシ樹脂用硬化剤、フォトレジスト関連の感光剤用バラスト剤、クレゾールノボラック樹脂改質剤、酸化防止剤等の原料として有用である。

次に実施例を挙げて本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。

実施例１ １，１，２，２−テトラキス（４−ヒドロキシフェニル）エタンの製造（１）
攪拌装置、冷却菅及び温度計を備えた四つ口フラスコを用意し、その中にアセトニトリル１５ｇ（１５０ｇ／ｍｏｌ）を加え、３℃に冷却した。フェノール５６．４７ｇ（０．６ｍｏｌ）を加え、４０％グリオキザール水溶液１４．５１ｇ（０．１ｍｏｌ）をさらに加えた。フラスコ内の温度を１５℃まで昇温し、９６％硫酸２０．４３ｇ（０．２ｍｏｌ）を２時間かけて滴下し、１５℃で２５時間攪拌した。

反応液にアセトニトリル３０ｍｌと水３０ｍｌとを加え、得られた混合物に２８％水酸化ナトリウム水溶液５８．０ｇ（０．４１ｍｏｌ）を３５℃以下で滴下してｐＨを中性とした。析出した結晶を濾取し、濾取した結晶を水１００ｍｌにて洗浄後、アセトニトリル：水＝１：２（容積比）１５０ｍｌにて洗浄した。その後洗浄した結晶を別容器に移し、アセトニトリル８０ｍｌと水８０ｍｌを加えて６０℃にて３０分間加熱攪拌した。攪拌物を１５℃まで冷却し、結晶を濾取した。濾取した結晶をアセトニトリル：水＝１：２（容積比）の混合溶液３０ｍｌにて洗浄し、再度濾過した。
得られた結晶を温度１３０℃、０．７ｋＰａの減圧条件下で４時間乾燥して、１，１，２，２−テトラキス（４−ヒドロキシフェニル）エタン１６．８０ｇ（収率４２．１６％、純度９９重量％）を白色結晶として得た。

実施例２ １，１，２，２−テトラキス（４−ヒドロキシフェニル）エタンの製造（２）
アセトニトリル９ｇ（１５０ｇ／ｍｏｌ）をフラスコに入れて３℃に冷却し、フェノール３３．３１ｇ（０．３３ｍｏｌ）を加え、その後３℃〜７℃に保ちつつ、１，１，２，２−テトラアリルオキシエタン１４．１ｇ（０．０５５ｍｏｌ）を加えた。その後１５℃まで昇温し、９６％硫酸１１．３３ｇ（０．１１ｍｏｌ）を２時間かけて滴下し、１５℃で２５時間攪拌した。

反応液にアセトニトリル１５ｍｌと水１５ｍｌを加え、得られた混合物に２８％水酸化ナトリウム水溶液２９．０ｇ（０．２０３ｍｏｌ）を３５℃以下で滴下しｐＨを中性とした。析出した結晶を濾取し、濾取した結晶を水５０ｍｌにて洗浄後、アセトニトリル：水＝１：２（容積比）７５ｍｌにて洗浄した。その後得られた結晶を別容器に移し、アセトニトリル４０ｍｌと水４０ｍｌを加えて６０℃にて３０分加熱、攪拌した。攪拌物を１５℃まで冷却し、結晶を濾取した。濾取した結晶をアセトニトリル：水＝１：２の組成の液１５ｍｌにて洗浄し、再度濾過した。
得られた結晶を温度１３０℃、０．７ｋＰａの減圧条件下で４時間乾燥して、１，１，２，２−テトラキス（４−ヒドロキシフェニル）エタン８．１ｇ（収率３６．６％、純度９９重量％）を白色結晶として得た。

比較例１
アセトニトリルを用いる代わりに、アセトンを用いた以外は実施例１と同様に反応を行ったところ、１，１，２，２−（４−ヒドロキシフェニル）エタン８．７７ｇ（収率２１．３％、純度９７重量％）が得られた。
またこの場合、精製にメタノールを使用し、純度９７％にするために、濾過操作が３回必要であった。

比較例２
アセトニトリルを用いる代わりに、トルエンを用いた以外は実施例１と同様に反応を行ったところ、１，１，２，２−（４−ヒドロキシフェニル）エタン１２．０５ｇ（収率２６．２％、純度８６．６重量％）が得られた。
この場合、精製にアセトンを使用したが、濾過操作が困難であった。

Claims (4)

1. フェノール類とグリオキザール又はグリオキザール誘導体とを、酸触媒、及びフェノール類に対して５重量％以上のアセトニトリルの存在下に、０〜６０℃の温度範囲で反応させる工程を有する、式（１）
   

   

   （式中、Ｒはハロゲン原子又は有機基を表し、ｎは０〜４の整数を表す。ｎが２以上のとき、Ｒは同一であっても、相異なっていてもよい。）
   で示される１，１，２，２−テトラキス（４−ヒドロキシフェニル）エタン化合物の製造方法。
2. アセトニトリルの使用量が、フェノール類に対して１０〜３０重量％であることを特徴とする請求項１に記載の１，１，２，２−テトラキス（４−ヒドロキシフェニル）エタン化合物の製造方法。
3. フェノール類とグリオキザール又はグリオキザール誘導体とを、０〜４０℃で反応させることを特徴とする請求項１又は２に記載の１，１，２，２−テトラキス（４−ヒドロキシフェニル）エタン化合物の製造方法。
4. フェノール類とグリオキザール又はグリオキザール誘導体とを反応させて得られた反応混合物を、アセトニトリルと水の混合溶媒を用いて精製する工程をさらに有する請求項１〜３のいずれかに記載の１，１，２，２−テトラキス（４−ヒドロキシフェニル）エタン化合物の製造方法。