JP2017007981A - ジフルオロメチルエーテル骨格を有する化合物の製造方法及びその製造中間体化合物 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 酸触媒の存在下に、化合物中に−CF2O−を有するアルデヒドと1,3−ビスシリルエーテル構造を有する化合物とを反応させることにより、化合物中に1,3−ジオキサン及び−CF2O−を有する化合物を得る、化合物の製造方法である。また、一般式(1b)
【化1】
で表される化合物を提供する。一般式(1b)で表される化合物は、1,3−ジオキサン及び−CF2O−を有する化合物を製造するための製造中間体として有用である。
【選択図】 なし
Description
一方で、ジオキサン骨格を形成する方法として、ラジカル反応により1,3−ジシリルエーテルとアルデヒドから形成する方法が知られている(非特許文献1参照)。
本発明の化合物中に−CF2O−を有するアルデヒドは特に限定されるものではないが、例えば、アルキル基(該アルキル基中の1つ又は2つ以上のCH2基は、酸素原子が直接隣接しないように、−O−、−CH=CH−、−CO−、−OCO−、−COO−又は−C≡C−で置換されてよく、該アルキル基中の1つ又は2つ以上の水素原子は任意にハロゲン原子に置換されていてもよい。)等の炭素骨格を基本とした鎖状構造を有する化合物、又は、シクロへキシレン基(この基中に存在する1個の−CH2−又は隣接していない2個以上の−CH2−は−O−又は−S−に置き換えられても良い。)、フェニレン基(この基中に存在する1個の−CH=又は隣接していない2個以上の−CH=は−N=に置き換えられても良く、この基中に存在する水素原子はフッ素原子に置換されても良い。)、ナフチル基(この基中に存在する1個の−CH=又は隣接していない2個以上の−CH=は−N=に置き換えられても良く、この基中に存在する水素原子はフッ素原子に置換されても良い。)等の炭素骨格を基本とした環状構造を有する化合物であることが好ましい。
(a)1,4−シクロへキシレン基(この基中に存在する1個の−CH2−又は隣接していない2個以上の−CH2−は−O−又は−S−に置き換えられても良い。)
(b)1,4−フェニレン基(この基中に存在する1個の−CH=又は隣接していない2個以上の−CH=は−N=に置き換えられても良く、この基中に存在する水素原子はフッ素原子に置換されても良い。)
(c)ナフタレン−2,6−ジイル基(この基中に存在する1個の−CH=又は隣接していない2個以上の−CH=は−N=に置き換えられても良く、この基中に存在する水素原子はフッ素原子に置換されても良い。)
からなる群より選ばれる基であり、
B1は水素原子、フッ素原子、塩素原子、シアノ基、及び炭素原子数1から15のアルキル基又は炭素原子数2から15のアルケニル基を表し、これらの基中に存在する1個の−CH2−又は隣接していない2個以上の−CH2−は−O−、−S−、−COO−、−OCO−、−CO−、−CF2O−又は−OCF2−に置き換えられても良く、該アルキル基又はアルケニル基中の1つ又は2つ以上の水素原子は任意にハロゲン原子によって置換されていても良く、
Z1及びZ2は各々独立して−CH2O−、−OCH2−、−CF2O−、−OCF2−、−COO−、−OCO−、−CH2CH2−、−CF2CF2−、−CH=CH−、−CF=CF−、−C≡C−又は単結合を表し、
m及びnは各々独立して0〜2を表すが、m+nは0〜2を表し、m又はnが2を表す場合は、複数存在するA2及びZ1又はA3及びZ2は同一であっても異なっていても良い。)
一般式(1)で表される化合物は、液晶表示素子用の液晶組成物として用いられる化合物を製造するために有用である。一般式(1)において、A1、A2、A3及びA4は各々独立して、液晶組成物の粘度を低下させるためにはトランス−1,4−シクロヘキシレン基、無置換のナフタレン−2,6−ジイル基又は無置換の1,4−フェニレン基であることが好ましく、他の液晶成分との混和性を高くする為には、トランス−1,4−シクロヘキシレン基又は無置換の1,4−フェニレン基である事が好ましい。
Δεが正の化合物を製造する場合、B1は、Δεを大きくするためにはフッ素原子、シアノ基、−CF3又は−OCF3であることが好ましく、粘度を低下させるためにはフッ素原子であることが好ましい。
XLC11、XLC12、XLC21、XLC22、及びXLC23は各々独立して、粘度を低下させる為には水素原子である事が好ましく、Δεを大きくするためにはフッ素原子であることが好ましく、他の液晶成分との混和性を高くする為には水素原子である事が好ましい。従って、XLC21〜XLC23が各々独立してフッ素原子又は水素原子である場合、粘性及び他の液晶成分との混和性を重視する場合には、XLC21がフッ素原子を表しXLC22、及びXLC23が水素原子である事が好ましく、Δεを大きくする場合にはXLC21及びXLC22がフッ素原子を表しXLC23はフッ素原子又は水素原子を表す事が好ましい。
一般式(1a1)で表される化合物としては、下記式(1a1−1)〜式(1a1−6)がより好ましく、式(1a1−1)で表される化合物が更に好ましい。
一般式(1b1)で表される化合物としては、下記式(1b1−1)で表される化合物が好ましい。
A6は(a)1,4−シクロへキシレン基(この基中に存在する1個の−CH2−又は隣接していない2個以上の−CH2−は−O−又は−S−に置き換えられても良い。)
(b)1,4−フェニレン基(この基中に存在する1個の−CH=又は隣接していない2個以上の−CH=は−N=に置き換えられても良く、この基中に存在する水素原子はフッ素原子に置換されても良い。)
(c)ナフタレン−2,6−ジイル基(この基中に存在する1個の−CH=又は隣接していない2個以上の−CH=は−N=に置き換えられても良く、この基中に存在する水素原子はフッ素原子に置換されても良い。)
からなる群より選ばれる基であり、
Z4は−CH2O−、−OCH2−、−CF2O−、−OCF2−、−COO−、−OCO−、−CH2CH2−、−CF2CF2−、−CH=CH−、−CF=CF−、−C≡C−又は単結合を表し、
m1、n1及びp1は各々独立して0〜2を表すが、m1+n1+p1は0〜2を表し、m1、n1及びp1がそれぞれ2を表す場合は、複数存在するA2、Z1、A3、Z2、A5及びZ3は同一であっても異なっていても良い。)
一般式(1c)〜一般式(1e)で表される化合物は、下記一般式(1c1)から一般式(1e2)で表される化合物からなる群より選ばれる化合物であることが好ましい。
一般式(1f)で表される化合物は、下記一般式(1f1)から一般式(1f4)で表される化合物からなる群より選ばれる化合物であることが好ましい。
1,3−ビスシリルエーテル構造を有する化合物は、下記一般式(2)で表される化合物からなる群より選ばれる化合物であることが好ましい。
R7は水素原子、炭素原子数1から15のアルキル基又は炭素原子数2から15のアルケニル基を表し、これらの基中に存在する1個の−CH2−又は隣接していない2個以上の−CH2−は−O−、−S−、−COO−、−OCO−、−CO−、−CF2O−又は−OCF2−により置き換えられても良く、
A5は
(a)1,4−シクロへキシレン基(この基中に存在する1個の−CH2−又は隣接していない2個以上の−CH2−は−O−又は−S−に置き換えられても良い。)
(b)1,4−フェニレン基(この基中に存在する1個の−CH=又は隣接していない2個以上の−CH=は−N=に置き換えられても良く、この基中に存在する水素原子はフッ素原子に置換されても良い。)
(c)ナフタレン−2,6−ジイル基(この基中に存在する1個の−CH=又は隣接していない2個以上の−CH=は−N=に置き換えられても良く、この基中に存在する水素原子はフッ素原子に置換されても良い。)
からなる群より選ばれる基であり、
Z3は−CH2O−、−OCH2−、−CF2O−、−OCF2−、−COO−、−OCO−、−CH2CH2−、−CF2CF2−、−CH=CH−、−CF=CF−、−C≡C−又は単結合を表し、
pは0〜2を表すが、pが2を表す場合は、複数存在するA5及びZ3は同一であっても異なっていても良い。)
一般式(2)においてR1、R2、R3、R4、R5及びR6は水素原子又は炭素数1〜3のアルキル基であることが好ましく、水素原子又は炭素数1のメチル基であることがより好ましい。
一般式(2)において、A5は以下の構造が好ましい。
一般式(2e)で表される化合物は、下記一般式(2e1)から一般式(2e3)で表される化合物からなる群より選ばれる化合物であることが好ましい。
1,3−ジオキサン及び−CF2O−を有する化合物は、下記一般式(3)で表される化合物からなる群より選ばれる化合物であることが好ましい。
一般式(3)で表される化合物は、一般式(1)で表される化合物を、一般式(2)で表される化合物と反応させることにより得られるもので、液晶表示素子用の液晶組成物として有用である。
(1,3−ジオキサン及びCF2Oを有する化合物の製造方法)
1,3−ジオキサン及びCF2Oを有する化合物は、以下のようにして製造することができる。
(製法1)
化合物中に1,3−ジオキサン及び−CF2O−を有する化合物は、化合物中に−CF2O−を有するアルデヒドを、酸触媒の存在下で1,3−ビスシリルエーテル構造を有する化合物と反応させる事により得られる。以下、一般式(1)で表される化合物及び一般式(2)で表される化合物を反応させることにより、一般式(3)で表される化合物を得る方法を例にあげて説明する。
で表される化合物を金属マグネシウムと反応させた後、更にDMF(N,N-dimethylformamide)と反応させる事により得る事が出来る。
で表される化合物をクロロトリメチルシラン(TMSCl)及びピリジンと反応させることにより得る事が出来る。
DMF:N,N−ジメチルホルムアミド
TMSOTf:トリフルオロメタンスルホン酸トリメチルシリル
Pr:n−プロピル基
(参考例1)3,5−ジフルオロ−4−[(5,6,7−トリフルオロナフタレン−2−オキシ)ジフルオロメタン]ベンズアルデヒドの製造
(2) 窒素雰囲気下、5,6,7−トリフルオロ−2−ナフトール(97.2g、特開2004−91361号公報に記載の方法にて合成した)、トリエチルアミン(54.6g)をジクロロメタン(560mL)に溶解させ、−67℃に冷却した。冷却下、(1−1)にて得られた2−(4−ブロモ−2,6−ジフルオロフェニル)−1,3−ジチニアリウム・トリフルオロメタンスルホン酸塩(112.7g)をジクロロメタン(560mL)に溶解させた溶液をゆっくりと加えた。続いて、トリエチルアミン・三フッ化水素塩(197.8g)をゆっくりと加えた後、臭素(205.8g)をゆっくりと加え、10℃までゆっくりと昇温させた。反応液を水酸化ナトリウム(200g)及び炭酸水素ナトリウム(100g)を水(1L)に溶解させた溶液に加え、30分間撹拌した。分液し、得られた有機層を水(1L)及び飽和食塩水(1L)で洗浄し、硫酸ナトリウムを加えて乾燥した。有機溶媒を減圧留去し、残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィーにて精製した後、メタノールから再結晶する事で5,6,7−トリフルオロ−2−[(4−ブロモ−2,6−ジフルオロフェニル)ジフルオロメトキシ]ナフタレン(83.4g)を得た。
(3) 窒素雰囲気下、(1−2)で得られた5,6,7−トリフルオロ−2−[(4−ブロモ−2,6−ジフルオロフェニル)ジフルオロメトキシ]ナフタレン(26.3g)をTHF(130mL)に溶解させた溶液を氷冷し、ゆっくりと1mol/L イソプロピルマグネシウムクロリド・塩化リチウム/THF溶液(78mL)を加えた。氷冷下更に30分間撹拌した後、DMF(6.6g)をTHF(25mL)に溶解させた溶液をゆっくりと加えた。室温にて2時間撹拌した後、氷冷下10%塩酸(100mL)をゆっくりと加えた。トルエン(50mL)を加えて分液し、有機層を水(200mL)、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液(200mL)及び飽和食塩水(200mL)にて洗浄した。無水硫酸ナトリウムを加えて乾燥した後、有機溶媒を減圧留去し、残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィーにて精製する事で、3,5−ジフルオロ−4−[(5,6,7−トリフルオロナフタレン−2−オキシ)ジフルオロメタン]ベンズアルデヒド(20.0g)を得た。
(参考例2)2−プロピル−1,3プロパンビスシリルエーテルの製造
(実施例1)トランス−2−[3,5−ジフルオロ(4−(5,6,7−トリフルオロナフタレン−2−オキシ)ジフルオロメチル)フェニル]−5−プロピル−1,3−ジオキサン(1c−2)の製造
MS m/z:488[M+]
相転移温度(℃):Cr 76 (N 61) Iso
1HNMR(CDCl3、TMS内部標準)δ(ppm)=8.03(1H,d,J=9.2Hz),7.65(1H,s),7.47−7.34(2H,m),7.13(2H,d,J=10Hz),5.36(1H,s),4.23(2H,dd,J1=4.4Hz,J2=11.6Hz),3.52(2H,J=11.2Hz),2.18−2.09(1H,m),1.37−1.31(2H,m),1.12−1.06(2H,m),0.93(3H,t,J=8.0Hz)
(実施例2)
実施例1において、調製溶液を−78℃で3時間撹拌し、その後、室温で1時間撹拌した以外は実施例1と同様にして、2−[3,5−ジフルオロ(4−(5,6,7−トリフルオロナフタレン−2−オキシ)ジフルオロメチル)フェニル]−5−プロピル−1,3−ジオキサン(10.0g)を得た。なお、−78℃での撹拌では、反応は進行しなかった。
(実施例3)
実施例1において、溶媒としてトルエンに代えてクロロホルム(CHCl3)を用い、また、TMSOTfの添加量を調整溶液に対して1%とした調製溶液を−78℃で90分間撹拌し、その後、室温で1時間撹拌した以外は実施例1と同様にして、2−[3,5−ジフルオロ(4−(5,6,7−トリフルオロナフタレン−2−オキシ)ジフルオロメチル)フェニル]−5−プロピル−1,3−ジオキサン(10.0g)を得た。なお、−78℃での撹拌では、反応は遅かった。
(実施例4)
実施例1において、溶媒としてトルエンに代えてジクロロメタン(CH2Cl2)を用い、また、TMSOTfの添加量を調整溶液に対して1%とし、更に調製溶液中のジクロロメタンの添加量を、3,5−ジフルオロ−4−[(5,6,7−トリフルオロナフタレン−2−オキシ)ジフルオロメタン]ベンズアルデヒド、2−プロピル−1,3プロパンビスシリルエーテル及びTMSOTfの総量に対して30倍とした調製溶液を、0℃で3時間撹拌した以外は実施例1と同様にして、2−[3,5−ジフルオロ(4−(5,6,7−トリフルオロナフタレン−2−オキシ)ジフルオロメチル)フェニル]−5−プロピル−1,3−ジオキサン(5.1g)を得た。
(実施例5)
実施例4において、TMSOTfの添加量を調整溶液に対して9%とした調製溶液を、0℃で2時間半撹拌した以外は実施例1と同様にして、2−[3,5−ジフルオロ(4−(5,6,7−トリフルオロナフタレン−2−オキシ)ジフルオロメチル)フェニル]−5−プロピル−1,3−ジオキサン(6.6g)を得た。
(実施例6)
実施例4において、TMSOTfの添加量を調整溶液に対して7%とし、また、調製溶液中のジクロロメタンの添加量を、3,5−ジフルオロ−4−[(5,6,7−トリフルオロナフタレン−2−オキシ)ジフルオロメタン]ベンズアルデヒド、2−プロピル−1,3プロパンビスシリルエーテル及びTMSOTfの総量に対して3倍とした調製溶液を、−78℃で撹拌し、続いて−55℃、−40℃、−5℃と順次温度を上げていって計7時間撹拌した以外は実施例4と同様にして、2−[3,5−ジフルオロ(4−(5,6,7−トリフルオロナフタレン−2−オキシ)ジフルオロメチル)フェニル]−5−プロピル−1,3−ジオキサン(9.5g)を得た。
(実施例7)
実施例6において、TMSOTfの添加量を調整溶液に対して8%とした調製溶液を、0℃で70分撹拌した以外は実施例6と同様にして、2−[3,5−ジフルオロ(4−(5,6,7−トリフルオロナフタレン−2−オキシ)ジフルオロメチル)フェニル]−5−プロピル−1,3−ジオキサン(10.4g)を得た。
(実施例8)
実施例1において、TMSOTfに代えて、TESOTf(トリフルオロメタンスルホン酸トリエチルシリル)を添加した以外は実施例1と同様にして、2−[3,5−ジフルオロ(4−(5,6,7−トリフルオロナフタレン−2−オキシ)ジフルオロメチル)フェニル]−5−プロピル−1,3−ジオキサン(19.7g)を得た。
(比較例1)トランス−2−[3,5−ジフルオロ(4−(5,6,7−トリフルオロナフタレン−2−オキシ)ジフルオロメチル)フェニル]−5−プロピル−1,3−ジオキサン(1c−2)の製造
(比較例2)トランス−2−[3,5−ジフルオロ(4−(5,6,7−トリフルオロナフタレン−2−オキシ)ジフルオロメチル)フェニル]−5−プロピル−1,3−ジオキサン(1c−2)の製造
Claims (9)
- 酸触媒の存在下に、化合物中に−CF2O−を有するアルデヒドと1,3−ビスシリルエーテル構造を有する化合物とを反応させる、化合物中に1,3−ジオキサン及び−CF2O−を有する化合物の製造方法。
- 化合物中に−CF2O−を有するアルデヒドが、下記一般式(1)で表される化合物である請求項1記載の製造方法。
(a)1,4−シクロへキシレン基(この基中に存在する1個の−CH2−又は隣接していない2個以上の−CH2−は−O−又は−S−に置き換えられても良い。)
(b)1,4−フェニレン基(この基中に存在する1個の−CH=又は隣接していない2個以上の−CH=は−N=に置き換えられても良く、この基中に存在する水素原子はフッ素原子に置換されても良い。)
(c)ナフタレン−2,6−ジイル基(この基中に存在する1個の−CH=又は隣接していない2個以上の−CH=は−N=に置き換えられても良く、この基中に存在する水素原子はフッ素原子に置換されても良い。)
からなる群より選ばれる基であり、
B1は水素原子、フッ素原子、塩素原子、シアノ基、及び炭素原子数1から15のアルキル基又は炭素原子数2から15のアルケニル基を表し、これらの基中に存在する1個の−CH2−又は隣接していない2個以上の−CH2−は−O−、−S−、−COO−、−OCO−、−CO−、−CF2O−又は−OCF2−に置き換えられても良く、該アルキル基又はアルケニル基中の1つ又は2つ以上の水素原子は任意にハロゲン原子によって置換されていても良く、
Z1及びZ2は各々独立して−CH2O−、−OCH2−、−CF2O−、−OCF2−、−COO−、−OCO−、−CH2CH2−、−CF2CF2−、−CH=CH−、−CF=CF−、−C≡C−又は単結合を表し、
m及びnは各々独立して0〜2を表すが、m+nは0〜2を表し、m及び/又はnが2を表す場合は、複数存在するA2、Z1、A3及びZ2は同一であっても異なっていても良い。) - 化合物中に1,3−ビスシリルエーテル構造を有する化合物が、下記一般式(2)で表される化合物である請求項1又は請求項2に記載の製造方法。
R7は水素原子、炭素原子数1から15のアルキル基又は炭素原子数2から15のアルケニル基を表し、これらの基中に存在する1個の−CH2−又は隣接していない2個以上の−CH2−は−O−、−S−、−COO−、−OCO−、−CO−、−CF2O−又は−OCF2−により置き換えられても良く、
A5は
(a)1,4−シクロへキシレン基(この基中に存在する1個の−CH2−又は隣接していない2個以上の−CH2−は−O−又は−S−に置き換えられても良い。)
(b)1,4−フェニレン基(この基中に存在する1個の−CH=又は隣接していない2個以上の−CH=は−N=に置き換えられても良く、この基中に存在する水素原子はフッ素原子に置換されても良い。)
(c)ナフタレン−2,6−ジイル基(この基中に存在する1個の−CH=又は隣接していない2個以上の−CH=は−N=に置き換えられても良く、この基中に存在する水素原子はフッ素原子に置換されても良い。)
からなる群より選ばれる基であり、
Z3は−CH2O−、−OCH2−、−CF2O−、−OCF2−、−COO−、−OCO−、−CH2CH2−、−CF2CF2−、−CH=CH−、−CF=CF−、−C≡C−又は単結合を表し、
pは0〜2を表すが、pが2を表す場合は、複数存在するA5及びZ3は同一であっても異なっていても良い。) - 酸触媒がルイス酸である請求項1から4いずれか一項に記載の化合物の製造方法。
- ルイス酸がトリフルオロメタンスルホン酸トリメチルシリル、トリフルオロメタンスルホン酸トリエチルシリル又は三フッ化ホウ素ジエチルエーテル錯体である請求項5記載の化合物の製造方法。
- 酸触媒を、前記化合物中に−CF2O−を有するアルデヒド及び1,3−ビスシリルエーテル構造を有する化合物を含む反応溶液に対して1〜10質量%含有する請求項1から6いずれか一項に記載の化合物の製造方法。
- 前記反応温度が、−78℃から30℃の範囲である請求項1から7いずれか一項に記載の化合物の製造方法。
- 一般式(1b)
(a)1,4−シクロへキシレン基(この基中に存在する1個の−CH2−又は隣接していない2個以上の−CH2−は−O−又は−S−に置き換えられても良い。)
(b)1,4−フェニレン基(この基中に存在する1個の−CH=又は隣接していない2個以上の−CH=は−N=に置き換えられても良く、この基中に存在する水素原子はフッ素原子に置換されても良い。)
(c)ナフタレン−2,6−ジイル基(この基中に存在する1個の−CH=又は隣接していない2個以上の−CH=は−N=に置き換えられても良く、この基中に存在する水素原子はフッ素原子に置換されても良い。)
からなる群より選ばれる基であり、
YLC21はフッ素原子、塩素原子、シアノ基、−CF3、−OCH2F、−OCHF2又は−OCF3を表し、
XLC21、XLC22及びXLC23は各々独立してフッ素原子、塩素原子又は水素原子を表し、
Z1及びZ2は−CH2O−、−OCH2−、−CF2O−、−OCF2−、−COO−、−OCO−、−CH2CH2−、−CF2CF2−、−CH=CH−、−CF=CF−、−C≡C−又は単結合を表し、
m及びnは各々独立して0〜2を表すが、m及びnが2を表す場合は、複数存在するA2、Z1、A3、Z2は同一であっても異なっていても良い。)
で表される化合物。
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