JP2016190828A - 重合性化合物の製造方法 - Google Patents

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圭 坂本
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Abstract

【課題】実用的な低い融点を有し、汎用溶媒に対する溶解性に優れ、かつ、広い波長域において一様の偏光変換が可能な光学フィルムを得ることができる重合性化合物を、高純度で収率よく製造する方法の提供。【解決手段】式(I)で表される重合性化合物の提供。【選択図】なし

Description

本発明は、実用的な低い融点を有し、汎用溶媒に対する溶解性に優れ、かつ、広い波長域において一様の偏光変換が可能な光学フィルムを得ることができる重合性化合物を、高純度で収率よく製造する方法に関する。
位相差板には、直線偏光を円偏光に変換する1/4波長板や直線偏光の偏光振動面を90度変換する1/2波長板等がある。これらの位相差板は、ある特定の単色光に対しては正確に光線波長の1/4λあるいは1/2λの位相差に変換可能なものである。
しかしながら、従来の位相差板には、位相差板を通過して出力される偏光が有色の偏光に変換されてしまうという問題があった。これは、位相差板を構成する材料が位相差について波長分散性を有し、可視光域の光線が混在する製造波である白色光に対して各波長ごとの偏光状態に分布が生じることから、全ての波長領域において正確な1/4λあるいは1/2λの位相差に調整することが不可能であることに起因する。
このような問題を解決するため、広い波長域の光に対して均一な位相差を与え得る広帯域位相差板、いわゆる逆波長分散性を有する位相差板が種々検討されている(例えば、特許文献1〜6)。
一方、モバイルパソコン、携帯電話等携帯型の情報端末の高機能化及び普及に伴い、フラットパネル表示装置の厚みを極力薄く抑えることが求められてきている。その結果、構成部材である位相差板の薄層化も求められている。
薄層化の方法としては、フィルム基材に低分子重合性化合物を含有する重合性組成物を塗布することにより位相差板を作成する方法が、近年では最も有効な方法とされている。優れた波長分散性を有する低分子重合性化合物又はそれを用いた重合性組成物の開発が多く行われている(例えば、特許文献7〜24)。
しかしながら、これらの文献に記載の低分子重合性化合物等は、逆波長分散性が不十分であったり、工業的プロセスにおける加工には適していない高い融点を有しているため、フィルムに塗布することが困難であったり、液晶性を示す温度範囲が極端に狭かったり、工業的プロセスにおいて一般に使用される溶媒への溶解度が低かったりするなど、性能面で多くの課題を有していた。また、これらの低分子重合性化合物等は、非常に高価な試薬を用いる製造法を駆使し、多段階で製造されるものであることから、コスト面でも課題を有していた。
特開平10−68816号公報 特開平10−90521号公報 特開平11−52131号公報 特開2000−284126号公報(US20020159005A1) 特開2001−4837号公報 国際公開第2000/026705号 特開2002−267838号公報 特開2003−160540号公報(US20030102458A1) 特開2005−208414号公報 特開2005−208415号公報 特開2005−208416号公報 特開2005−289980号公報(US20070176145A1) 特開2006−330710号公報(US20090072194A1) 特開2009−179563号公報(US20090189120A1) 特開2010−31223号公報 特開2011−6360号公報 特開2011−6361号公報 特開2011−42606号公報 特表2010−537954号公報(US20100201920A1) 特表2010−537955号公報(US20100301271A1) 国際公開第2006/052001号(US20070298191A1) 米国特許第6,139,771号 米国特許第6,203,724号 米国特許第5,567,349号
本発明者らは、先に、上述の課題を解決できる化合物として、下記式(I)
Figure 2016190828
(式中、Aは、水素原子、メチル基又は塩素原子を表し、Rは、水素原子、又は、炭素数1〜20の有機基を表し、Rはそれぞれ独立して水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜6のアルキル基、シアノ基、ニトロ基、炭素数1〜6のフルオロアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、又は、−C(=O)−O−Rを表す。ここで、Rは、水素原子又は置換基を有していても良い炭素数1〜10のアルキル基を表し、nは1〜20の整数を表す。)で示される重合性化合物(以下、「重合性化合物(III)」ということがある。)を提案している(国際公開第2014/010325号)。また、重合性化合物(I)は、以下の工程により製造されている。
Figure 2016190828
(式中、A、R、R、X、nは、前記と同じ意味を表す。Lは、ハロゲン原子、RSO−O−、又は、RCO−O−を表す。Rは、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数1〜20のハロアルキル基、又は、無置換若しくは置換基を有する炭素数1〜20のアリール基を示す。)
すなわち、式(1)で示されるアルデヒド化合物と、式(IV)で示される化合物とを、トリエチルアミン等の塩基存在下で反応させることにより、式(2)で示される化合物を得、さらに、このものと、式(II)で示されるヒドラジン誘導体とを、塩酸等の酸の存在下で反応させることにより、目的とする重合性化合物(I)が製造される。
しかしながら、上記製造方法では、目的とする重合性化合物(I)を、高純度かつ高収率で得ることができない場合があった。
そこで、本発明者らは、その原因について、鋭意検討したところ、製造中間体である前記式(2)で表される化合物は、塩基性条件下で不安定であって、塩基存在下で徐々に分解して副生成物を生成すること、及び、目的物である重合性化合物(I)は、酸性条件下で不安定であって、酸存在下で徐々に分解して副生成物を生成することがわかった。
本発明は、かかる知見に基づいてなされたものであり、光学フィルム等の製造に有用な重合性化合物(I)を、高純度かつ高収率で製造する方法を提供することを目的とする。
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討した。その結果、まず、前記式(II)で示される化合物と、前記式(1)で表されるベンズアルデヒドとを反応させて、下記式(III)で表される化合物を含む反応液を得、次いで、得られた反応液に、前記式(IV)で示される化合物、及び塩基を添加して反応を行うことにより、副生成物の生成が抑制され、重合性化合物(I)を高純度かつ高収率で得ることができることを見出し、本発明を完成するに至った。
かくして本発明によれば、(1)〜(5)の重合性化合物の製造方法が提供される。
(1)溶媒中、下記式(II)
Figure 2016190828
(式中、Rは、水素原子、又は、炭素数1〜20の有機基を表し、Xは、酸素原子、硫黄原子、−C(R)(R)−、又は、−N−R−を表す。ここで、R、Rはそれぞれ独立して、水素原子、又は、置換基を有していても良い炭素数1〜10のアルキル基を表す。
はそれぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜6のアルキル基、シアノ基、ニトロ基、炭素数1〜6のフルオロアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、炭素数1〜6のアルキルチオ基、一置換アミノ基、二置換アミノ基、又は、−C(=O)−O−Rを表す。ここで、Rは、水素原子、又は、置換基を有していても良い炭素数1〜10のアルキル基を表す。また、環を構成するC−Rは、窒素原子に置き換えられていてもよい。)で示される化合物と、2,5−ジヒドロキシベンズアルデヒドとを反応させることにより、下記式(III)
Figure 2016190828
(式中、X、R、Rは、前記と同じ意味を表す。)で表される化合物を含む反応液を得る工程(A)、及び、
工程(A)で得られた反応液に、下記式(IV)
Figure 2016190828
(式中、Aは前記と同じ意味を表し、nは1〜20の整数を表し、Lは、ハロゲン原子、RSO−O−、又は、RCO−O−を表す。ここで、Rは、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数1〜20のハロアルキル基、又は、無置換若しくは置換基を有する炭素数1〜20のアリール基を示す。)で示される化合物、及び塩基を添加して、前記式(III)で表される化合物と、式(IV)で表される化合物とを反応させる工程(B)を有する、下記式(I)
Figure 2016190828
(式中、A、R、R、X、nは、前記と同じ意味を表す。)
で示される重合性化合物の製造方法。
(2)前記工程(B)が、工程(A)で得られた反応液に、前記式(IV)で示される化合物の有機溶媒溶液及び塩基を添加し、全容を撹拌する工程であることを特徴とする、(1)に記載の重合性化合物の製造方法。
(3)前記式(IV)で表される化合物が、式(IV)中、Lがハロゲン原子の化合物である、(1)又は(2)に記載の重合性化合物の製造方法。
(4)前記式(II)で表される化合物が、式(II)中、Rが、置換基を有していてもよい炭素数1〜20のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数1〜20のアルケニル基、置換基を有していてもよい炭素数1〜20のアルキニル基、置換基を有していてもよい炭素数6〜18の芳香族基、又は、置換基を有していてもよい炭素数4〜18の複素環式芳香族基の化合物である、(1)〜(3)のいずれかに記載の製造方法。
(5)前記式(II)で表される化合物が、式(II)中、Rが全て水素原子の化合物である、(1)〜(4)のいずれかに記載の製造方法。
本発明によれば、実用的な低い融点を有し、汎用溶媒に対する溶解性に優れかつ、広い波長域において一様の偏光変換が可能な光学フィルムを得ることができる重合性化合物(I)を、副生成物の生成を抑制し、工業的に有利に(高純度で高収率にて)製造することができる。
以下、本発明を詳細に説明する。
なお、本発明において、「置換基を有していてもよい」は、「無置換又は置換基を有する」の意味である。
本発明の製造方法は、下記の工程(A)及び工程(B)を有する、前記式(I)で示される重合性化合物の製造方法である。
工程(A):溶媒中、前記式(II)で示される化合物(化合物(II))と、式(1)で表される2,5−ジヒドロキシベンズアルデヒド(ベンズアルデヒド化合物(1))とを反応させることにより、下記式(III)で表される化合物(化合物(III))を含む反応液を得る工程
工程(B):工程(A)で得られた反応液に、下記式(IV)で示される化合物(化合物(IV))、及び塩基を添加して、化合物(III)と化合物(IV)とを反応させる工程
Figure 2016190828
式中、Rは、水素原子、又は、置換基を有していてもよい炭素数1〜20の有機基を表す。
Rの炭素数1〜20の有機基としては、特に制限されないが、具体的には、置換基を有していてもよい炭素数1〜20のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数2〜20のアルケニル基、置換基を有していてもよい炭素数2〜20のアルキニル基、置換基を有していてもよい炭素数3〜12のシクロアルキル基、又は、芳香族炭化水素環及び芳香族複素環からなる群から選ばれる少なくとも一つの芳香環を有する、炭素数2〜20の有機基等が挙げられる。
これらの中でも、置換基を有していてもよい炭素数1〜20のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数2〜20のアルケニル基、置換基を有していてもよい炭素数2〜20のアルキニル基、芳香族炭化水素環及び芳香族複素環からなる群から選ばれる少なくとも一つの芳香環を有する、炭素数2〜20の有機基が好ましい。
Rの、置換基を有していてもよい炭素数1〜20のアルキル基の炭素数1〜20のアルキル基としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、1−メチルペンチル基、1−エチルペンチル基、sec−ブチル基、t−ブチル基、n−ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、n−へキシル基、イソヘキシル基、n−ヘプチル基、n−オクチル基、n−ノニル基、n−デシル基、n−ウンデシル基、n−ドデシル基、n−トリデシル基、n−テトラデシル基、n−ペンタデシル基、n−ヘキサデシル基、n−ヘプタデシル基、n−オクタデシル基、n−ノナデシル基、n−イコシル基等が挙げられる。置換基を有してもよい炭素数1〜20のアルキル基の炭素数は、1〜12であることが好ましく、4〜10であることが更に好ましい。
Rの、置換基を有していてもよい炭素数2〜20のアルケニル基の炭素数2〜20のアルケニル基としては、ビニル基、プロペニル基、イソプロペニル基、ブテニル基、イソブテニル基、ペンテニル基、ヘキセニル基、ヘプテニル基、オクテニル基、デセニル基、ウンデセニル基、ドデセニル基、トリデセニル基、テトラデセニル基、ペンタデセニル基、ヘキサデセニル基、ヘプタデセニル基、オクタデセニル基、ノナデセニル基、イコセニル基等が挙げられる。
置換基を有していてもよい炭素数2〜20のアルケニル基の炭素数は、2〜12であることが好ましい。
Rの、置換基を有していてもよい炭素数2〜20のアルキニル基の炭素数2〜20のアルキニル基としては、エチニル基、プロピニル基、2−プロピニル基(プロパルギル基)、ブチニル基、2−ブチニル基、3−ブチニル基、ペンチニル基、2−ペンチニル基、ヘキシニル基、5−ヘキシニル基、ヘプチニル基、オクチニル基、2−オクチニル基、ノナニル基、デカニル基、7−デカニル基等が挙げられる。
Rの、置換基を有していてもよい炭素数3〜12のシクロアルキル基の炭素数3〜12のシクロアルキル基としては、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロオクチル基等が挙げられる。
前記、Rの炭素数1〜20のアルキル基、炭素数2〜20のアルケニル基、炭素数2〜20のアルキニル基の置換基としては、フッ素原子、塩素原子等のハロゲン原子;シアノ基;ジメチルアミノ基等の置換アミノ基;メトキシ基、エトキシ基、イソプロポキシ基、ブトキシ基等の炭素数1〜20のアルコキシ基;メトキシメトキシ基、メトキシエトキシ基等の、炭素数1〜12のアルコキシ基で置換された炭素数1〜12のアルコキシ基;ニトロ基;フェニル基、ナフチル基等のアリール基;シクロプロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等の炭素数3〜8のシクロアルキル基;シクロペンチルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基等の炭素数3〜8のシクロアルキルオキシ基;テトラヒドロフラニル基、テトラヒドロピラニル基、ジオキソラニル基、ジオキサニル基等の炭素数2〜12の環状エーテル基;フェノキシ基、ナフトキシ基等の炭素数6〜14のアリールオキシ基;トリフルオロメチル基、ペンタフルオロエチル基、−CHCF等の、少なくとも1個がフッ素原子で置換された炭素数1〜12のフルオロアルコキシ基;ベンゾフリル基;ベンゾピラニル基;ベンゾジオキソリル基;ベンゾジオキサニル基;−C(=O)−R;−C(=O)−OR;−SO;−SR;−SRで置換された炭素数1〜12のアルコキシ基;水酸基;等が挙げられる。
ここで、Rは、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数2〜20のアルケニル基、炭素数3〜12のシクロアルキル基、又は、炭素数5〜12の芳香族炭化水素基を表す。Rの炭素数1〜20のアルキル基、炭素数2〜20のアルケニル基、炭素数3〜12のシクロアルキル基としては、前記Rで例示したのと同様のものが挙げられる。炭素数5〜12の芳香族炭化水素基としては、フェニル基、1−ナフチル基、2−ナフチル基等が挙げられる。
は、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数2〜20のアルケニル基、フェニル基、又は、4−メチルフェニル基を表す。Rの炭素数1〜20のアルキル基、炭素数2〜20のアルケニル基としては、前記Rで例示したのと同様のものが挙げられる。
前記、Rの炭素数3〜12のシクロアルキル基の置換基としては、フッ素原子、塩素原子等のハロゲン原子;シアノ基;ジメチルアミノ基等の置換アミノ基;メチル基、エチル基、プロピル基等の炭素数1〜6のアルキル基;メトキシ基、エトキシ基、イソプロポキシ基等の炭素数1〜6のアルコキシ基;ニトロ基;フェニル基、ナフチル基等のアリール基;シクロプロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等の炭素数3〜8のシクロアルキル基;−C(=O)−R;−C(=O)−OR;−SO;水酸基;等が挙げられる。ここでR、Rは前記と同じ意味を表す。
Rの、芳香族炭化水素環及び芳香族複素環からなる群から選ばれる少なくとも一つの芳香環を有する、炭素数2〜20の有機基は、芳香環を複数個有するものであってもよく、芳香族炭化水素環及び芳香族複素環を有するものであってもよい。
前記芳香族炭化水素環としては、ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環等が挙げられる。前記芳香族複素環としては、ピロール環、フラン環、チオフェン環、ピリジン環、ピリダジン環、ピリミジン環、ピラジン環、ピラゾール環、イミダゾール環、オキサゾール環、チアゾール環等の単環の芳香族複素環;ベンゾチアゾール環、ベンゾオキサゾール環、キノリン環、フタラジン環、ベンゾイミダゾール環、ベンゾピラゾール環、ベンゾフラン環、ベンゾチオフェン環、チアゾロピリジン環、オキサゾロピリジン環、チアゾロピラジン環、オキサゾロピラジン環、チアゾロピリダジン環、オキサゾロピリダジン環、チアゾロピリミジン環、オキサゾロピリミジン環等の縮合環の芳香族複素環;等が挙げられる。
Rが有する芳香環は置換基を有していてもよい。かかる置換基としては、フッ素原子、塩素原子等のハロゲン原子;シアノ基;メチル基、エチル基、プロピル基等の炭素数1〜6のアルキル基;ビニル基、アリル基等の炭素数2〜6のアルケニル基;トリフルオロメチル基等の炭素数1〜6のハロゲン化アルキル基;ジメチルアミノ基等の置換アミノ基;メトキシ基、エトキシ基、イソプロポキシ基等の炭素数1〜6のアルコキシ基;ニトロ基;フェニル基、ナフチル基等のアリール基;−C(=O)−R;−C(=O)−OR;−SO;等が挙げられる。
ここで、Rは炭素数1〜20のアルキル基、炭素数2〜20のアルケニル基、又は、炭素数3〜12のシクロアルキル基を表す。Rとしては、前記Rの炭素数1〜20のアルキル基、炭素数2〜20のアルケニル基、炭素数3〜12のシクロアルキル基として例示したのと同様のものが挙げられる。
は、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数2〜20のアルケニル基、フェニル基、又は、4−メチルフェニル基を表す。炭素数1〜20のアルキル基、炭素数2〜20のアルケニル基としては、前記Rで例示したのと同様のものが挙げられる。
また、Rが有する芳香環は、同一又は相異なる置換基を複数有していてもよく、隣り合った二つの置換基が一緒になって結合して環を形成していてもよい。形成される環は単環であっても、縮合多環であってもよく、不飽和環であっても、飽和環であってもよい。
なお、Rの炭素数2〜20の有機基の「炭素数」は、置換基の炭素原子を含まない有機基全体の総炭素数を意味する。
Rの、芳香族炭化水素環及び芳香族複素環からなる群から選ばれる少なくとも一つの芳香環を有する、炭素数2〜20の有機基としては、芳香族炭化水素環基;芳香族複素環基;芳香族炭化水素環基及び芳香族複素環基からなる群から選ばれる少なくとも一つの芳香環を有する、炭素数3〜20のアルキル基;芳香族炭化水素環基及び芳香族複素環基からなる群から選ばれる少なくとも一つの芳香環を有する、炭素数4〜20のアルケニル基;芳香族炭化水素環基及び芳香族複素環基からなる群から選ばれる少なくとも一つの芳香環を有する、炭素数4〜20のアルキニル基;等が挙げられる。
これらの中でも、Rとしては、置換基を有していてもよい炭素数1〜20のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数1〜20のアルケニル基、置換基を有していてもよい炭素数1〜20のアルキニル基、置換基を有していてもよい炭素数6〜18の芳香族基、又は、置換基を有していてもよい炭素数4〜18の複素環式芳香族基であるのが好ましい。
Xは、酸素原子、硫黄原子、−C(R)(R)−、又は、−N−R−を表す。ここで、R、Rはそれぞれ独立して、水素原子、又は、置換基を有していても良い炭素数1〜10のアルキル基を表す。
、Rの、置換基を有していてもよい炭素数1〜10のアルキル基の炭素数1〜10のアルキル基としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、1−メチルペンチル基、1−エチルペンチル基、sec−ブチル基、t−ブチル基、n−ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、n−へキシル基、イソヘキシル基、n−ヘプチル基、n−オクチル基、n−ノニル基、n−デシル基等が挙げられる。これらの置換基としては、前記Rの置換基を有していてもよい炭素数1〜20のアルキル基等の置換基として例示したのと同様のものが挙げられる。これらの中でも、Xは酸素原子、硫黄原子が好ましく、酸素原子が特に好ましい。
は、水素原子;フッ素原子、塩素原子、臭素原子等のハロゲン原子;メチル基、エチル基等の炭素数1〜6のアルキル基;シアノ基;ニトロ基;トリフルオロメチル基、ペンタフルオロエチル基等の炭素数1〜6のフルオロアルキル基;メトキシ基、エトキシ基等の炭素数1〜6のアルコキシ基;メチルチオ基、エチルチオ基等の炭素数1〜6のアルキルチオ基;メチルアミノ基、エチルアミノ基等の一置換アミノ基;ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基等の二置換アミノ基;又は、−C(=O)−O−Rを表す。ここで、Rは、前記R、Rと同様の、水素原子、又は、置換基を有していてもよい炭素数1〜10のアルキル基を表す。
これらの中でも、Rはそれぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜6のアルキル基、シアノ基、ニトロ基、炭素数1〜6のフルオロアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、又は、−C(=O)−O−Rであるのが好ましく、すべて水素原子であるのが特に好ましい。
複数のR同士は、すべて同一であっても、相異なっていてもよく、環を構成する任意のC−Rは窒素原子に置き換えられていてもよい。
C−Rが窒素原子に置き換えられた場合の、化合物(II)の具体例を下記に示すが、化合物(II)はこれらに限定されるものではない。
Figure 2016190828
(式中、R、R、及びXは前記と同じ意味を表す。)
Aは、水素原子、メチル基又は塩素原子を表し、水素原子又はメチル基であるのが好ましい。
Lは、ハロゲン原子、RSO−O−、又は、RCO−O−を表す。ここで、Rは、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数1〜20のハロアルキル基、又は、無置換若しくは置換基を有する炭素数1〜20のアリール基を示す。
の炭素数1〜20のアルキル基としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、t−ブチル基、n−ヘキシル基、n−オクチル基、n−デシル基等が挙げられる。炭素数1〜20のハロアルキル基としては、トリフルオロメチル基等が挙げられる。
無置換若しくは置換基を有する炭素数1〜20のアリール基としては、フェニル基、4−メチルフェニル基、2−クロロフェニル基、3−メトキシフェニル基、1−ナフチル基、2−ナフチル基等が挙げられる。
これらの中でも、Lは、ハロゲン原子であるのが好ましく、塩素原子であるのがより好ましい。
nは1〜20の整数を表し、2〜10の整数であるのが好ましい。
(工程(A))
工程(A)は、溶媒中、化合物(II)と、ベンズアルデヒド化合物(1)とを反応させることにより、化合物(III)を含む反応液を得る工程である。
化合物(II)と、ベンズアルデヒド化合物(1)の使用割合は、化合物(II)と、ベンズアルデヒド化合物(1)のモル比で、(化合物(II)):(ベンズアルデヒド化合物(1))=1:2〜2:1、好ましくは1:1.5〜1.5:1である。
用いる溶媒としては、反応に不活性なものであれば特に限定されない。例えば、クロロホルム、塩化メチレン等のハロゲン化炭化水素系溶媒;メチルアルコール、エチルアルコール、n−プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、n−ブチルアルコール、イソブチルアルコール、sec−ブチルアルコール、t−ブチルアルコール等のアルコール系溶媒;ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、1,2−ジメトキシエタン、1,4−ジオキサン、シクロペンチルメチルエーテル等のエーテル系溶媒;酢酸エチル、酢酸プロピル、プロピオン酸メチル等のエステル系溶媒;ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素系溶媒;n−ペンタン、n−ヘキサン、n−ヘプタン等の脂肪族炭化水素系溶媒;N,N−ジメチルホルムアミド、N−メチルピロリドン、ヘキサメチルリン酸トリアミド等のアミド系溶媒;ジメチルスルホキシド、スルホラン等の含硫黄系溶媒;及びこれらの2種以上からなる混合溶媒;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観点から、ハロゲン化炭化水素系溶媒、エーテル系溶媒が好ましく、クロロホルムがより好ましい。
溶媒の使用量は、特に限定されず、用いる化合物の種類や反応規模等を考慮して適宜定めることができるが、化合物(II)1gに対し、通常1〜100gである。
この反応においては、(±)−10−カンファースルホン酸、パラトルエンスルホン酸等の有機酸;塩酸、硫酸等の無機酸;等の酸触媒を添加してもよい。酸触媒を添加することで反応時間が短縮され、収率が向上する場合がある。酸触媒の添加量は、ベンズアルデヒド化合物(1)1モルに対して、通常0.001〜1モルである。また、酸触媒はそのまま添加してもよいし、適当な溶媒に溶解させてから添加してもよい。
反応は、通常−10℃から用いる溶媒の沸点、好ましくは5〜50℃の温度範囲で円滑に進行する。反応時間は、反応規模等にもよるが、通常、数分から1日、好ましくは、1〜8時間である。
反応終了後は、反応液をそのまま、後述する工程(B)に供すればよい。
ベンズアルデヒド化合物(1)は公知物質であり、公知の方法(例えば、国際公開第2014/010325号に記載の方法)で製造し、入手することができる。また、ベンズアルデヒド化合物(1)として市販されているものを、所望により精製して用いることもできる。
化合物(II)は、例えば、次のようにして製造することができる。
Figure 2016190828
(式中、A、R、X、nは、前記と同じ意味を表す。R’は、前記Rのうち水素原子以外の基を表し、Xa、Xbはそれぞれ独立して、ハロゲン原子、メタンスルホニルオキシ基、p−トルエンスルホニルオキシ基等の脱離基を表す。)
すなわち、式(3)で表される化合物(化合物(3))とヒドラジンとを、適当な溶媒中、(化合物(3):ヒドラジン)のモル比で、1:1〜1:20、好ましくは1:2〜1:10の割合で反応させて、式(II)中、Rが水素原子である化合物(IIa)を得ることができ、さらに、化合物(IIa)と式(4)で表される化合物を反応させることで、式(II)中、RがR’である化合物(IIb)を得ることができる。
用いるヒドラジンとしては、通常1水和物のものを用いる。ヒドラジンは、市販品をそのまま使用することができる。
前記化合物(IIa)、化合物(IIb)を得る反応に用いる溶媒としては、反応に不活性なものであれば特に限定されない。具体的には、前記化合物(II)と、ベンズアルデヒド化合物(1)との反応で用いることができる溶媒として例示したのと同様のものが挙げられる。
溶媒の使用量は、特に限定されず、用いる化合物の種類や反応規模等を考慮して適宜定めることができるが、用いたヒドラジン1gに対し、通常1〜100gである。
いずれの反応も、−10℃から用いる溶媒の沸点までの温度範囲で円滑に進行する。反応時間は、反応規模にもよるが、通常、数分から24時間である。
(工程(B))
工程(B)は、工程(A)で得られた反応液に、化合物(IV)、及び塩基を添加して、化合物(III)と、化合物(IV)とを反応させる工程である。
化合物(IV)の使用量は、工程(A)で得られる化合物(III)と化合物(IV)のモル比が、1:2〜1:4、好ましくは1:2〜1:2.5となる量である。
用いる塩基としては、トリエチルアミン、ジイソプロピルエチルアミン、ピリジン、4−(ジメチルアミノ)ピリジン等の有機塩基;水酸化ナトリウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム等の無機塩基;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観点から、有機塩基が好ましく、トリエチルアミン、4−(ジメチルアミノ)ピリジン、又はこれらの組み合せが好ましい。
塩基の使用量は、化合物(IV)1モルに対し、通常1〜3モルである。
反応は、具体的には、工程(A)で得られた反応液に、塩基を添加し、ここに、化合物(IV)、好ましくは化合物(IV)の有機溶媒溶液を滴下することによって行われる。
反応温度は、通常−10℃〜+40℃である。反応時間は、反応規模にもよるが、通常、数分から数時間である。なかでも、収率よく目的物が得られる観点から、−10℃〜+5℃で、数分から3時間程度反応を行った後、昇温して、10℃〜30℃で、さらに数分から3時間程度反応を行うのが好ましい。
反応終了後は、有機合成化学における通常の後処理操作を行い、所望により、カラムクロマトグラフィー、再結晶法、蒸留法等の公知の分離・精製手段を施すことにより、目的物である重合性化合物(I)を単離することができる。
なお、目的物の熱酸化を防止するために、後処理工程の後に、処理液に、2,6−ジ−tert−ブチル−4−メチルフェノール等の酸化防止剤を、化合物(IV)に対し0.01〜1.0倍モル程度添加してもよい。
化合物(IV)は、従来公知の方法、例えば、下記に示す方法により得ることができる。
Figure 2016190828
(式中、A、n、Lは、前記と同じ意味を表す。
すなわち、まず、有機溶媒中、式(5)で表される1,4−シクロヘキサンジカルボン酸(カルボン酸化合物(5))に、塩基存在下、酸ハライドを反応させることにより、混合酸無水物を得る。
カルボン酸化合物(5)は、トランス体であってもシス体であっても、異性体混合物であっても構わないが、望ましい目的物を得る観点から、トランス体であるのが好ましい。
用いる酸ハライドとしては、前記メタンスルホニルクロリド、エタンスルホニルクロリド、トリフルオロメタンスルホニルクロリド、ベンゼンスルホニルクロリド、パラトルエンスルホニルクロリド、メタンスルホニルフロリド、メタンスルホニルブロミド、エタンスルホニルブロミド、ベンゼンスルホニルブロミド、メタンスルホニルアイオダイド、ベンゼンスルホニルアイオダイド等のスルホン酸ハライド;アセチルクロリド、プロピオン酸クロリド、ベンゾイルクロリド、アセチルブロミド、プロピオン酸ブロミド等のカルボン酸ハライド等が挙げられる。これらの中でも、スルホン酸ハライドが好ましい。
酸ハライドの使用量は、カルボン酸化合物(5)に対して、通常0.5〜0.7倍モルである。
用いる塩基としては、前記工程(A)で例示したのと同様のものが挙げられる。
塩基の使用量は、カルボン酸化合物(5)1当量に対して、通常0.5〜0.7当量である。
有機溶媒としては、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、1,2−ジメトキシエタン、1,4−ジオキサン、シクロペンチルメチルエーテル等のエーテル類;酢酸エチル、酢酸プロピル、プロピオン酸メチル等のエステル類;N,N−ジメチルホルムアミド、N−メチルピロリドン、ヘキサメチルリン酸トリアミド等のアミド類;ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類;n−ペンタン、n−ヘキサン、n−オクタン等の脂肪族炭化水素類;シクロペンタン、シクロヘキサン等の脂環式炭化水素類;等が挙げられる。
これらの溶媒は一種単独で、或いは二種以上を組み合わせて用いることができる。
溶媒の使用量は、特に限定されず、用いる化合物の種類や反応規模等を考慮して適宜定めることができるが、カルボン酸化合物(5)1gに対し、通常1〜20gである。
反応温度は、通常、−10℃〜+20℃、好ましくは−5℃〜+10℃である。反応時間は、反応規模等にもよるが、通常、数分から数十時間、好ましくは数十分から数時間である。
次いで、得られた反応液に、塩基存在下、化合物(6)及び塩基加え、全容を撹拌することにより、化合物(V)を得ることができる。
化合物(6)は、従来公知の方法により製造することができる(国際公開2014/010325号等)。また、市販品をそのまま用いることもできる。
化合物(6)の使用量は、カルボン酸化合物(5)に対し、通常、0.4〜1.2倍モル、好ましくは、0.4〜0.7倍モルである。
用いる塩基としては、工程(A)で例示したのと同様のものが挙げられる。
塩基の使用量は、用いた化合物(5)に対して、通常、1〜3倍モル、好ましくは1〜1.5倍モルである。
反応温度は、通常−10℃〜+40℃、好ましくは0℃〜30℃、より好ましくは、0〜15℃である。
反応時間は、反応規模等にもよるが、通常、数分から数時間である。
次いで、得られた化合物(V)に、酸ハライド又はハロゲン化剤を反応させる。
酸ハライドとしては、前記カルボン酸化合物(5)に反応させる酸ハライドとして例示したのと同様のものが挙げられる。
ハロゲン化剤としては、特に制限されないが、塩化チオニル、臭化チオニル、塩化スルフリル等が挙げられる。
酸ハライド又はハロゲン化剤(以下、「ハロゲン化剤等」ということがある。)の使用量は、化合物(V)1モルに対し、通常1〜3モルである。
この反応に用いる溶媒としては、反応に不活性なものであれば特に限定されない。具体的には、前記化合物(II)と、ベンズアルデヒド化合物(1)との反応で用いることができる溶媒として例示したのと同様のものが挙げられる。
これらの中でも、後述するように、得られた化合物(IV)の溶媒溶液をそのまま後の工程に供することで、高収率で目的物を得られる観点から、前記化合物(II)と、ベンズアルデヒド化合物(1)との反応で用いた溶媒と同じ溶媒を用いるのが好ましい。
溶媒の使用量は、特に限定されず、用いる化合物の種類や反応規模等を考慮して適宜定めることができるが、化合物(V)1gに対し、通常1〜100gである。
反応温度は、通常−10℃〜+30℃である。反応時間は、反応規模にもよるが、通常、数分から数時間である。
反応終了後は、減圧下で、溶媒及びハロゲン化剤等を除去することで、化合物(IV)を得ることができる。また、減圧下で、反応混合物の溶媒を半分程度に濃縮した後、ここに、減った量の溶媒を新たに添加し、再び減圧下で溶媒を半分程度に濃縮する操作を2〜3回繰り返すのが好ましい。最終的に得られる化合物(IV)の溶媒溶液を、工程(B)に供するのが好ましい。
本発明の製造方法によれば、塩基性条件下で徐々に分解して副生成物を生成するおそれのある、前記式(2)で表される化合物が、製造中間体として生成することがない。
また、本発明の製造方法によれば、酸性条件に弱い、目的物の重合性化合物(I)が、酸性条件下に晒されることがない。
よって、本発明の製造方法によれば、副生成物の生成を抑制し、高純度の目的物を高収率で得ることができる。
以下、本発明を、実施例によりさらに詳細に説明する。但し、本発明は以下の実施例により何ら制限されるものではない。
(実施例1)重合性化合物(Ia)の製造
Figure 2016190828
(重合性化合物Ia)
ステップ1:化合物(Va)の製造
Figure 2016190828
温度計を備えた3口反応器に、窒素気流中、trans−1,4−シクロヘキサンジカルボン酸 90g(0.52mol)とテトラヒドロフラン(THF)800mlを加えた。そこへ、メタンスルホニルクロリド 33g(0.29mol)を加え、反応器を水浴に浸して反応液内温を20℃とした。次いで、トリエチルアミン 31.7g(0.31mol)を、反応液内温を20〜30℃に保持しながら、30分間かけて滴下した。滴下終了後、全容を25℃で2時間さらに攪拌した。
得られた反応液に、4−(ジメチルアミノ)ピリジン 3.2g(26.2mmol)、及び、4−(6−アクリロイルオキシ−ヘクス−1−イルオキシ)フェノール(DKSH社製)69g(0.26mol)を加え、再度反応器を水浴に浸して反応液内温を15℃とした。そこへ、トリエチルアミン 31.7g(0.31mmol)を、反応液内温を20〜30℃に保持しながら、30分間かけて滴下し、滴下終了後、全容を25℃でさらに2時間攪拌した。
反応終了後、反応液に蒸留水4000mlと飽和食塩水500mlを加え、酢酸エチル1000mlで2回抽出した。有機層を集め、無水硫酸ナトリウムで乾燥させ、硫酸ナトリウムをろ別した。ロータリーエバポレーターにてろ液から溶媒を除去した後、得られた残留物をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(THF:トルエン=1:9(体積比、以下にて同じ))により精製することで、白色固体として化合物(Va)を70.6g得た。収率65%。
目的物の構造はH−NMRで同定した。
H−NMR(500MHz,DMSO−d,TMS,δppm):12.12(s,1H)、6.99(d,2H,J=9.0Hz)、6.92(d,2H,J=9.0Hz)、6.32(dd,1H,J=1.5Hz,17.5Hz)、6.17(dd,1H,J=10.0Hz,17.5Hz)、5.93(dd,1H,J=1.5Hz,10.0Hz)、4.11(t,2H,J=6.5Hz)、3.94(t,2H,J=6.5Hz)、2.48−2.56(m,1H)、2.18−2.26(m,1H)、2.04−2.10(m,2H)、1.93−2.00(m,2H)、1.59−1.75(m,4H)、1.35−1.52(m,8H)
ステップ2:化合物(IIa)の製造
Figure 2016190828
化合物(IIa)
温度計を備えた4つ口反応器に、窒素気流中、2−ヒドラジノベンゾチアゾール20.0g(0.12mol)、及びN,N−ジメチルホルムアミド(DMF)200mlを入れ、均一な溶液とした。この溶液に、炭酸カリウム83.6g(0.61mol)、1−ヨードヘキサン30.8g(0.15mol)を加え、全容を50℃で7時間撹拌した。反応終了後、反応液を20℃まで冷却した後、反応液を水1000mlに投入し、酢酸エチル800mlで抽出した。酢酸エチル層を無水硫酸ナトリウムで乾燥し、硫酸ナトリウムを濾別した。ロータリーエバポレーターにて、ろ液から酢酸エチルを減圧留去して、黄色固体を得た。この黄色固体をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(n−ヘキサン:酢酸エチル=75:25)により精製し、化合物(IIa)を白色固体として21.0g得た(収率:69.6%)。
目的物の構造はH−NMRで同定した。
H−NMR(500MHz,CDCl,TMS,δppm):7.60(dd,1H,J=1.0Hz,8.0Hz)、7.53(dd,1H,J=1.0Hz,8.0Hz)、7.27(ddd,1H,J=1.0Hz,8.0Hz,8.0Hz)、7.06(ddd,1H,J=1.0Hz,8.0Hz,8.0Hz)、4.22(s,2H)、3.74(t,2H,J=7.5Hz)、1.69−1.76(m,2H)、1.29−1.42(m,6H)、0.89(t,3H,J=7.0Hz)
ステップ3:化合物(IVa)の製造
Figure 2016190828
化合物(IVa)
温度計を備えた3口反応器に、窒素気流中、前記ステップ1で製造した化合物(Va) 62.4g(149.13mmol)及びクロロホルム600g、DMF1111gを加えて、反応溶液を10℃以下に冷却した。そこへ、塩化チオニル18.63g(156.62mmol)を、反応温度を10℃以下に保持しながら滴下した。滴下終了後、反応液を25℃に戻して、さらに1時間撹拌した。
反応終了後、エバポレーターにて反応液の量が半分になるまで濃縮した。その後、抜き出した量と同じ量のクロロホルムを加えて、エバポレーターにて反応液の量が半分になるまで濃縮した。この操作を3回繰り返し、化合物(IVa)のクロロホルム溶液を得た。
ステップ4:重合性化合物(Ia)の製造
温度計を備えた3口反応器に、窒素気流中、2,5−ジヒドロキシベンズアルデヒド8.26g(59.65mmol)、(±)−10−カンファースルホン酸1.4g(5.97mmol)をクロロホルム600gに溶解させた。この溶液に、化合物(IIa)15.32g(61.44mmol)を加えて、全容を25℃にて4時間撹拌した。反応終了後、反応液に、トリエチルアミン30.18g(298.25mmol)、4−(ジメチルアミノ)ピリジン2.19g(17.90mmol)、2,6−ジターシャリーブチル−4−メチルフェノール500mgを加え、氷浴にて2℃まで冷却した(工程(A)、下記表において、第1工程に相当。)。
この反応液に、先のステップ3で製造した化合物(IVa)クロロホルム溶液全量を、反応液の温度が10℃以下となるようにゆっくりと滴下した。滴下終了後、そのまま2℃で1時間撹拌した後、反応液を25℃に戻して更に1時間撹拌した(工程(B)、下記表において、第1工程に相当。)。
反応終了後、反応液に、1N塩酸水溶液300mlを投入して分液し、有機層を分取した。得られた有機層に、室温(25℃)にて、メタノール2700gをゆっくりと滴下し、結晶を析出させた。析出した結晶をろ取し、真空乾燥機にて乾燥し、重合性化合物(Ia)59.34gを得た(収率:85.0%)。得られた結晶を高速液体クロマトグラフ(HPLC)にて分析を行ったところ、重合性化合物(Ia)の純度は93.5%(検出:245nm)であった。
目的物の構造はH−NMRで同定した。
H−NMR(400MHz,CDCl,TMS,δppm): 7.75(d,1H,J=2.5Hz)、7.67−7.70(m,3H)、7.34(ddd,1H,J=1.0Hz,7.0Hz,7.5Hz)、7.17(ddd,1H,J=1.0Hz,7.5Hz,7.5Hz)、7.12(d,1H,J=9.0Hz)、7.10(dd,1H,J=2.5Hz,9.0Hz)、6.99(d,2H,J=9.0Hz)、6.98(d,2H,J=9.0Hz)、6.88(d,4H,J=9.0Hz)、6.40(dd,2H,J=1.5Hz,17.0Hz)、6.13(dd,2H,J=10.5Hz,17.5Hz)、5.82(dd,2H,J=1.5Hz,10.5Hz)、4.30(t,2H,J=8.0Hz)、4.18(t,4H,J=6.5Hz)、3.95(t,4H,J=6.5Hz)、2.58−2.70(m,4H)、2.31−2.35(m,8H)、1.66−1.82(m,18H)、1.31−1.54(m,14H)、0.90(t,3H,J=7.0Hz)。
(実施例2)重合性化合物(Ia)の製造
ステップ1〜3は実施例1と同様にして実施した。
ステップ4:重合性化合物(Ia)の製造
温度計を備えた3口反応器に、窒素気流中、2,5−ジヒドロキシベンズアルデヒド8.26g(59.65mmol)、(±)−10−カンファースルホン酸1.4g(5.97mmol)をクロロホルム600gに溶解させた。この溶液に、化合物(IIa)15.32g(61.44mmol)を加えて、全容を25℃にて6時間撹拌した。反応終了後、反応液に、トリエチルアミン30.18g(298.25mmol)、4−(ジメチルアミノ)ピリジン2.19g(17.90mmol)、2,6−ジターシャリーブチル−4−メチルフェノール500mgを加え、氷浴にて2℃まで冷却した(工程(A)、下記表において、第1工程に相当。)。
この反応液に、先のステップ3で製造した化合物(IVa)のクロロホルム溶液全量を、反応液の温度を10℃以下に保持しながらゆっくりと滴下した。滴下終了後、そのまま2℃で2時間撹拌した後、反応液を25℃に戻して更に2時間撹拌を継続した(工程(B)、下記表において、第2工程に相当。)。
反応終了後、1N塩酸水溶液300mlを投入して分液し、有機層を分取した。得られた有機層に、室温(25℃)にて、メタノール2700gをゆっくりと滴下していき、結晶を析出させた。析出した結晶をろ取し、ろ過物を真空乾燥機にて乾燥させ、重合性化合物(Ia)58.23gを得た(収率:83.4%)。得られた結晶をHPLCにて分析を行ったところ、重合性化合物(Ia)の純度は93.8%(検出:245nm)であった。
(実施例3)重合性化合物(Ia)の製造
ステップ1〜3は実施例1と同様にして実施した。
ステップ4:重合性化合物(Ia)の製造
温度計を備えた3口反応器に、窒素気流中、2,5−ジヒドロキシベンズアルデヒド8.26g(59.65mmol)、(±)−10−カンファースルホン酸1.4g(5.97mmol)をクロロホルム600gに溶解させた。この溶液に、化合物(IIa):15.32g(61.44mmol)を加えて、40℃にて4時間反応させた。反応終了後、トリエチルアミン30.18g(298.25mmol)、4−(ジメチルアミノ)ピリジン2.19g(17.90mmol)、2,6−ジターシャリーブチル−4−メチルフェノール500mgを加え、氷浴にて2℃まで冷却した(工程(A)、下記表において、第1工程に相当。)。
この反応液に、先のステップ3で製造した化合物(IVa)のクロロホルム溶液全量を、反応液の温度を10℃以下に保持しながらゆっくりと滴下した。滴下終了後、そのまま10℃で1時間撹拌した後、反応液を30℃に戻して更に1時間撹拌を継続した(工程(B)、下記表において、第2工程に相当。)。
反応終了後、全容に、1N塩酸水溶液300mlを投入して分液し、有機層を分取した。得られた有機層に、室温(25℃)にて、メタノール2700gをゆっくりと滴下し、結晶を析出させた。析出した結晶をろ取し、ろ過物を真空乾燥機にて乾燥し、重合性化合物(Ia)57.95gを得た(収率:83.0%)。得られた結晶をHPLCにて分析を行ったところ、重合性化合物(Ia)の純度は92.9%(検出:245nm)であった。
目的物の構造はH−NMRで同定した。
結果を表1にまとめた。
Figure 2016190828
表1から、実施例1〜3の製造方法によれば、高純度の重合性化合物(Ia)を、収率よく得られることがわかる。

Claims (5)

  1. 溶媒中、下記式(II)
    Figure 2016190828
    (式中、Rは、水素原子、又は、炭素数1〜20の有機基を表し、Xは、酸素原子、硫黄原子、−C(R)(R)−、又は、−N−R−を表す。ここで、R、Rはそれぞれ独立して、水素原子、又は、置換基を有していても良い炭素数1〜10のアルキル基を表す。
    はそれぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜6のアルキル基、シアノ基、ニトロ基、炭素数1〜6のフルオロアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、炭素数1〜6のアルキルチオ基、一置換アミノ基、二置換アミノ基、又は、−C(=O)−O−Rを表す。ここで、Rは、水素原子、又は、置換基を有していても良い炭素数1〜10のアルキル基を表す。また、環を構成するC−Rは、窒素原子に置き換えられていてもよい。)で示される化合物と、2,5−ジヒドロキシベンズアルデヒドとを反応させることにより、下記式(III)
    Figure 2016190828
    (式中、X、R、Rは、前記と同じ意味を表す。)で表される化合物を含む反応液を得る工程(A)、及び、
    工程(A)で得られた反応液に、下記式(IV)
    Figure 2016190828
    (式中、Aは前記と同じ意味を表し、nは1〜20の整数を表し、Lは、ハロゲン原子、RSO−O−、又は、RCO−O−を表す。ここで、Rは、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数1〜20のハロアルキル基、又は、無置換若しくは置換基を有する炭素数1〜20のアリール基を示す。)で示される化合物、及び塩基を添加して、前記式(III)で表される化合物と、式(IV)で表される化合物とを反応させる工程(B)を有する、下記式(I)
    Figure 2016190828
    (式中、A、R、R、X、nは、前記と同じ意味を表す。)
    で示される重合性化合物の製造方法。
  2. 前記工程(B)が、工程(A)で得られた反応液に、前記式(IV)で示される化合物の有機溶媒溶液及び塩基を添加し、全容を撹拌する工程であることを特徴とする、請求項1に記載の重合性化合物の製造方法。
  3. 前記式(IV)で表される化合物が、式(IV)中、Lがハロゲン原子の化合物である、請求項1又は2に記載の重合性化合物の製造方法。
  4. 前記式(II)で表される化合物が、式(II)中、Rが、置換基を有していてもよい炭素数1〜20のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数1〜20のアルケニル基、置換基を有していてもよい炭素数1〜20のアルキニル基、置換基を有していてもよい炭素数6〜18の芳香族基、又は、置換基を有していてもよい炭素数4〜18の複素環式芳香族基の化合物である、請求項1〜3のいずれかに記載の製造方法。
  5. 前記式(II)で表される化合物が、式(II)中、Rが全て水素原子の化合物である、請求項1〜4のいずれかに記載の製造方法。
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