JP2021505653A - 脂環式又は芳香脂肪族ジオールのエーテルを製造する方法 - Google Patents

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Abstract

本発明は、脂環式又は芳香脂肪族ジオールのジアルキル又はジアルケニルエーテルを製造する方法であって、(i)触媒量の少なくとも1種の式(I)[式中、Yは、同一であるか又は異なり、C2〜C4-アルキレンから選択され、nは1〜10の範囲の整数であり、R1はC1〜C4-アルキルである] のモノエーテル-モノアルコールの存在下、非プロトン性有機溶媒中で、脂環式又は芳香脂肪族ジオールを金属ナトリウムと反応させ、それにより、対応するジナトリウムジアルコラートを得るステップと、ステップ(i)において得たジナトリウムジアルコラートを、アルキル化アルケニル化試薬と反応させるステップとを含む、方法に関する。【選択図】なし

Description

本発明は、脂環式又は芳香脂肪族ジオールのジアルキル又はジアルケニルエーテルを製造する方法に関する。
ジエーテル、例えば脂環式又は芳香脂肪族ジオールのジアルキル又はジアルケニルエーテルの、対応するジオールの直接アルキル化による生成は、数多くの利用可能な合成法があるにもかかわらず、困難である。これらのジオールのアルキル化は、完全な完了まで進行しないことが多い。その結果、得られるジエーテル化合物は依然として、かなりの量のモノエーテル種及びジオール出発材料を含有する。反応を完了まで駆動するため、及びジエーテル種の収率を上昇させるために、過酷な反応条件を適用する場合、特に脱離反応を通じて、副生成物の量も増加することが多い。したがって、対応するジオール前駆体のアルキル化による、脂環式又は芳香脂肪族ジオールのジアルキル又はジアルケニルエーテルの効率的且つ高収率な生成を可能にする、新規な方法が求められている。
これまで、脂環式又は芳香脂肪族ジオールのジアルキル又はジアルケニルエーテルの製造について、当技術分野において、複数の方法が記載されてきた。
Solladieら、Journal of Organic Chemistry、1985年、50(21)、4062〜4068頁には、テトラヒドロフラン中の水素化ナトリウムの存在下における1,4-ビス(ヒドロキシメチル)シクロヘキサンとヨウ化エチルとの反応を含む、1,4-ビス(エトキシメチル)シクロヘキサンの製造方法が記載されている。アルキル化反応は、還流下で16時間実行され、30%の4-(エトキシメチル)-1-(ヒドロキシメチル)シクロヘキサン、及び32%の1,4-ビス(エトキシメチル)シクロヘキサンを生じる。
Freedmanら、J. Org. Chem.、1969年、34巻、6号、1751〜1759頁には、テトラヒドロフラン中の水素化ナトリウムの存在下で、2,2,4,4-テトラメチルシクロブタン-1,3-ジオールを、ヨウ化メチルと反応させることによる、1,3-ジメトキシ-2,2,4,4-テトラメチルシクロブタンの製造が記載されている。
WO2013/004579には、強塩基、例えば水酸化カリウムの存在下で、1,2-、1,3-及び1,4-シクロヘキサンジメタノールを、ヨウ化アルキル又はアセチレンと反応させることによる、1,2-、1,3-及び1,4-シクロヘキサンジメタノールのジアルキル及びジビニルエーテルの製造が記載されている。
WO2017/029312には、無機塩基、溶媒及び相間移動触媒の存在下で、1,4-ビス(ヒドロキシメチル)シクロヘキサンを塩化エチルと反応させることによる、1,4-ビス(エトキシメチル)シクロヘキサンの製造が記載されている。
Joshiら、Synthetic Communications、2011、41巻、5号、720〜728頁には、ルイス酸触媒FeSO4の存在下で、1,4-又は1,2-ビス(ブロモメチル)ベンゼンを、対応するアルカノールと反応させることにより、それぞれ、1,4-及び1,2-ベンゼンジメタノール-ジアルキルエーテルを製造する方法が記載されている。
公知の合成法は、典型的に、高価な塩基、例えば水素化ナトリウム及び/又は高価な触媒を必要とする。加えて、これらの公知の合成法の多くは、アルキル化反応が完了まで進行しないことが多く、かなりの量のモノエーテル種が形成されるため、中程度の収率という欠点がある。ジエーテル種の収率を向上させるため、過酷な反応条件、例えば古典的なエーテル合成に用いられる反応条件を適用する場合、所望のジエーテル化合物から除去することが困難であり得る、望まれない副生成物の形成が増加することが多い。
そのため、脂環式又は芳香脂肪族ジオールから、高い収率及び選択率で、ジアルキル又はジアルケニルエーテルを生成する方法を提供することが、本発明の目的である。この方法は、単純且つ効率的であるべきである。この方法は、望まれない副生成物の形成を回避し、それによって難儀な精製手順を回避するために、穏やかな反応条件が可能であるべきである。更に、この方法は、高価な試薬を回避することが可能であるべきである。
驚くべきことに、触媒量の本明細書において定義する式(I)のモノエーテル-モノアルコールの存在下で、まず脂環式又は芳香脂肪族ジオールを金属ナトリウムと反応させ、対応するジナトリウムジアルコラートを得て、次いでこれを更にアルキル化又はアルケニル化試薬と反応させることにより、高い収率及び選択率で、脂環式又は芳香脂肪族ジオールのジアルキル又はジアルケニルエーテルを得られることが見出された。驚くべきことに、この2ステップ反応に触媒量の式(I)のモノエーテル-モノアルコールが存在することにより、脂環式又は芳香脂肪族ジオールのアルキル化が完了し、即ち、最終反応生成物中の未反応のジオール及びモノエーテル種の量が、大幅に減少する。更に、触媒量の式(I)のモノエーテル-モノアルコールの存在によって、アルキル化又はアルケニル化反応の発熱過程が著しく減少し、それによって望まれない副生成物の形成が大幅に減少する。
そのため、本発明は、脂環式又は芳香脂肪族ジオールのジアルキル又はジアルケニルエーテルを製造する方法であって、
(i)触媒量の少なくとも1種の式(I)
Figure 2021505653
 [式中、
Yは、同一であるか又は異なり、C2〜C4-アルキレンから選択され、
nは、1〜10の範囲の整数であり、
R1はC1〜C4-アルキルである]
のモノエーテル-モノアルコールの存在下、非プロトン性有機溶媒中で、脂環式又は芳香脂肪族ジオールを金属ナトリウムと反応させ、それにより、対応するジナトリウムジアルコラートを得る、ステップと、
(ii)ステップ(i)において得たジナトリウムジアルコラートを、アルキル化又はアルケニル化試薬と反応させるステップと
を含む、方法に関する。
理論に束縛されるものではないが、触媒量のモノエーテル-モノアルコールの存在は、本発明のステップ(i)の開始時に直ちに形成する(脱プロトン化反応)ジオール出発材料のジナトリウム塩(ジナトリウムジアルコラート)が、金属ナトリウムを部分的に包摂することを妨げると考えられる。したがって、モノエーテル-モノアルコールは金属ナトリウムを、更なる脱プロトン化反応に利用可能に保ち、実質的に完全にジオール出発材料が脱プロトン化する。
本方法は、次の利点を有する。
- 脂環式又は芳香脂肪族ジオールのジアルキル又はジアルケニルエーテルを、高い収率及び選択率で生成することができる。特に、生成混合物における非アルキル化及び/又は部分アルキル化ジオールの量が、非常に少ない。
- 高価な試薬、例えば水素化ナトリウム又はルイス酸触媒を必要とすることなく、脂環式又は芳香脂肪族ジオールのジアルキル又はジアルケニルエーテルを生成することができる。
- 本発明の方法は、制御可能な方法で、例えば、温度ピーク及び/又は強い水素ガスの発生を回避して実行することができ、それによって反応がより安全となり、形成される副生成物の量が減少する。
- 本発明の方法によって得られるジアルキル又はジアルケニルエーテルのワークアップ及び精製は単純であり、所望のジエーテルを、良好な純度で得ることができる。したがって、難儀なワークアップ及び精製手順を、最小化又は回避することができる。
- 本発明の方法は、単純且つ効率的である。そのため、これらのジアルキル又はジアルケニルエーテルを、工業規模における困難なく、提供することができる。
本発明の文脈において、「アルキル」という用語は、本明細書において用いる場合、1〜3個(「C1〜C3-アルキル」)、1〜4個(「C1〜C4-アルキル」)、又は1〜10個(「C1〜C10-アルキル」)の炭素原子を有する、飽和直鎖又は分岐状炭化水素基を指す。C1〜C3-アルキルは、メチル、エチル、プロピル、及びイソプロピルである。C1〜C4-アルキルは、加えて、ブチル、1-メチルプロピル(sec-ブチル)、2-メチルプロピル(イソブチル)、又は1,1-ジメチルエチル(tert-ブチル)である。C1〜C10-アルキルは、更に加えて、例えばn-ペンチル、1-メチルブチル、2-メチルブチル、3-メチルブチル、2,2-ジメチルプロピル、1-エチルプロピル、1,1-ジメチルプロピル、1,2-ジメチルプロピル、n-ヘキシル、1-メチルペンチル、2-メチルペンチル、3-メチルペンチル、4-メチルペンチル、1,1-ジメチルブチル、1,2-ジメチルブチル、1,3-ジメチルブチル、2,2-ジメチルブチル、2,3-ジメチルブチル、3,3-ジメチルブチル、1-エチルブチル、2-エチルブチル、1,1,2-トリメチルプロピル、1,2,2-トリメチルプロピル、1-エチル-1-メチルプロピル、又は1-エチル-2-メチルプロピル、n-ヘプチル、1-メチルヘキシル、2-メチルヘキシル、1-エチルペンチル、2-エチルペンチル、1-プロピルブチル、1-エチル-2-メチルブチル、n-オクチル、イソオクチル、2-エチルヘキシル、n-ノニル、イソノニル、2-プロピルヘキシル、n-デシル、イソデシル、及び2-プロピルヘプチルなどである。
「フルオロアルキル」という用語は、本明細書において用いる場合、1〜4個(「C1〜C4-フルオロアルキル」)の炭素原子を有する、直鎖又は分岐状アルキル基を指し(上述の通り)、ここで、これらの基における水素原子の一部又はすべてが、フッ素原子によって置き換えられている。C1〜C4-フルオロアルキルの例は、トリフルオロメチル、2,2,2-トリフルオロエチル、ペンタフルオロエチル、3,3,3-トリフルオロプロピル、ヘプタフルオロプロピル、1,1,1-トリフルオロプロパ-2-イル、2,2,2-トリフルオロ-1-メチルエチル、及び4,4,4-トリフルオロブチルなどである。
「アルケニル」という用語は、本明細書において用いる場合、2〜4個(「C2〜C4-アルケニル」)の炭素原子及び任意の位置の二重結合を有する、モノ不飽和直鎖又は分岐状炭化水素基を指す。C2〜C4-アルケニルの例は、エテニル、1-プロペニル、2-プロペニル、1-メチルエテニル、1-ブテニル、2-ブテニル、3-ブテニル、1-メチル-1-プロペニル、2-メチル-1-プロペニル、1-メチル-2-プロペニル、又は2-メチル-2-プロペニルである。
「アルキレン」という用語は、本明細書において用いる場合、2〜4個の炭素原子(「C2〜C4-アルキレン」)を有する、直鎖状又は分岐状二価アルカンジイル基を指す。例は、-CH2CH2-、-CH2CH2CH2-、-CH(CH3)CH2-、-CH2CH(CH3)-、-CH2CH2CH2CH2-、-CH(CH3)CH2CH2-、-CH2CH2CH(CH3)-、-C(CH3)2CH2-、-CH2C(CH3)2、及びこれらの位置異性体である。
「シクロアルキレン」という用語は、本明細書において用いる場合、環員として3〜10個(「C3〜C10-シクロアルキレン」)の炭素原子を有する、二価の単環式飽和炭化水素基を指す。例は、シクロプロパン-1,2-ジイル、シクロブタン-1,2-ジイル、シクロブタン-1,3-ジイル、シクロペンタン-1,2-ジイル、シクロペンタン-1,3-ジイル、シクロヘキサン-1,2-ジイル、シクロヘキサン-1,3-ジイル、シクロヘキサン-1,4-ジイル、シクロヘプタン-1,2-ジイル、シクロヘプタン-1,3-ジイル、シクロヘプタン-1,4-ジイル、シクロオクタン-1,2-ジイル、シクロオクタン-1,3-ジイル、シクロオクタン-1,4-ジイル、シクロオクタン-1,5-ジイル、シクロノナン-1,2-ジイル、シクロノナン-1,3-ジイル、シクロノナン-1,4-ジイル、シクロノナン-1,5-ジイル、シクロデカン-1,2-ジイル、シクロデカン-1,3-ジイル、シクロデカン-1,4-ジイル、シクロデカン-1,5-ジイル、シクロデカン-1,6-ジイル、1,2,3,3a,4,5,6,6a-オクタヒドロペンタレン-1,2-ジイル、1,2,3,3a,4,5,6,6a-オクタヒドロペンタレン-1,3-ジイル、1,2,3,3a,4,5,6,6a-オクタヒドロペンタレン-1,4-ジイル、1,2,3,3a,4,5,6,6a-オクタヒドロペンタレン-1,5-ジイル、1,2,3,3a,4,5,6,6a-オクタヒドロペンタレン-1,6-ジイル、1,2,3,3a,4,5,6,6a-オクタヒドロペンタレン-2,3-ジイル、1,2,3,3a,4,5,6,6a-オクタヒドロペンタレン-2,4-ジイル、1,2,3,3a,4,5,6,6a-オクタヒドロペンタレン-2,5-ジイル、2,3,3a,4,5,6,7,7a-オクタヒドロ-1H-インデン-1,2-ジイル、2,3,3a,4,5,6,7,7a-オクタヒドロ-1H-インデン-1,3-ジイル、2,3,3a,4,5,6,7,7a-オクタヒドロ-1H-インデン-1,4-ジイル、2,3,3a,4,5,6,7,7a-オクタヒドロ-1H-インデン-1,5-ジイル、2,3,3a,4,5,6,7,7a-オクタヒドロ-1H-インデン-1,6-ジイル、2,3,3a,4,5,6,7,7a-オクタヒドロ-1H-インデン-1,7-ジイル、2,3,3a,4,5,6,7,7a-オクタヒドロ-1H-インデン-2,3-ジイル、2,3,3a,4,5,6,7,7a-オクタヒドロ-1H-インデン-2,4-ジイル、2,3,3a,4,5,6,7,7a-オクタヒドロ-1H-インデン-2,5-ジイル、2,3,3a,4,5,6,7,7a-オクタヒドロ-1H-インデン-2,6-ジイル、2,3,3a,4,5,6,7,7a-オクタヒドロ-1H-インデン-2,7-ジイル、デカリン-1,2-ジイル、デカリン-1,3-ジイル、デカリン-1,4-ジイル、デカリン-1,5-ジイル、デカリン-1,6-ジイル、デカリン-1,7-ジイル、デカリン-1,8-ジイル、デカリン-2,3-ジイル、デカリン-2,4-ジイル、デカリン-2,5-ジイル、デカリン-2,6-ジイル、及びデカリン-2,7-ジイルなどである。
「置換C3〜C10-シクロアルキレン」は、上に定義した通り、環員として3〜10個の炭素原子を有する、二価の単環式又は二環式飽和炭化水素基であって、C1〜C4-アルキルから、好ましくはエチル及びメチルから、特にメチルから選択された、1つ、2つ、3つ、4つ、又は5つの基によって置換されている基を指す。
「アリーレン」という用語は、本明細書において用いる場合、環員として6〜12個(「C6〜C12-アリーレン」)の炭素原子を有する、単一の芳香環、又は互いに縮合した、若しくは共有結合した2つの芳香環を含有する、二価の芳香族置換基を指す。例は、ベンゼン-1,2-ジイル、ベンゼン-1,3-ジイル、ベンゼン-1,4-ジイル、ナフタレン-1,2-ジイル、ナフタレン-1,3-ジイル、ナフタレン-1,4-ジイル、ナフタレン-1,5-ジイル、ナフタレン-1,6-ジイル、ナフタレン-1,7-ジイル、ナフタレン-1,8-ジイル、ナフタレン-2,3-ジイル、ナフタレン-2,4-ジイル、ナフタレン-2,5-ジイル、ナフタレン-2,6-ジイル、ナフタレン-2,7-ジイル、[1,1'-ビフェニル]-2,2'-ジイル、[1,1'-ビフェニル]-2,3'-ジイル、[1,1'-ビフェニル]-2,4'-ジイル、[1,1'-ビフェニル]-3,3'-ジイル、[1,1'-ビフェニル]-3,4'-ジイル、及び[1,1'-ビフェニル]-4,4'-ジイルなどである。
「置換C6〜C12-アリーレン」という用語は、本明細書において用いる場合、上に定義した通り、単一の芳香環、又は互いに縮合した、若しくは共有結合した2つの芳香環を含有する、二価の芳香族置換基であって、C1〜C4-アルキルから、好ましくはエチル及びメチルから、特にメチルから選択された、1つ、2つ、3つ、4つ、又は5つの基によって置換されている基を指す。例は、3-メチル-ベンゼン-1,2-ジイル、4-メチル-ベンゼン-1,2-ジイル、3,4-ジメチル-ベンゼン-1,2-ジイル、3,5-ジメチル-ベンゼン-1,2-ジイル、3,6-ジメチル-ベンゼン-1,2-ジイル、4,5-ジメチル-ベンゼン-1,2-ジイル、3,4,5,6-テトラメチル-ベンゼン-1,2-ジイル、2-メチル-ベンゼン-1,3-ジイル、4-メチル-ベンゼン-1,3-ジイル、5-メチル-ベンゼン-1,3-ジイル、2,4-ジメチル-ベンゼン-1,3-ジイル、2,5-ジメチル-ベンゼン-1,3-ジイル、4,5-ジメチル-ベンゼン-1,3-ジイル、4,6-ジメチル-ベンゼン-1,3-ジイル、2,4,5,6-テトラメチル-ベンゼン-1,3-ジイル、2-メチル-ベンゼン-1,4-ジイル、2,3-ジメチル-ベンゼン-1,4-ジイル、2,5-ジメチル-ベンゼン-1,4-ジイル、2,6-ジメチル-ベンゼン-1,4-ジイル、4,5-ジメチル-ベンゼン-1,2-ジイル、及び2,3,5,6-テトラメチル-ベンゼン-1,4-ジイルなどである。
ステップ(i):
本発明の方法のステップ(i)では、触媒量の少なくとも1種の本明細書に記載する式(I)のモノエーテル-モノアルコールの存在下、非プロトン性有機溶媒中で、脂環式又は芳香脂肪族ジオールを金属ナトリウムと反応させ、それにより、対応するジナトリウムジアルコラートを得る。
一般に、式(I)の任意のモノエーテル-モノアルコールが、触媒として効果的であり、したがって、本発明の方法において用いることができる。
式(I)について、変数Y、n、及びR1は、単独で又は組み合わせで、好ましくは次の意味を有する。
Yは、同一であるか又は異なり、C2〜C3-アルキレンから、特に1,2-エタンジイル、1,2-プロパンジイル、及び1,3-プロパンジイルから選択され、
nは、1〜5の範囲、特に1〜3の範囲の整数であり、
R1はC1〜C4-アルキル、特にメチル又はエチルである。
特に、式(I)のモノエーテル-モノアルコールは、
Yが、同一であるか又は異なり、1,2-エタンジイル、1,2-プロパンジイル、及び1,3-プロパンジイルから選択され、
nが1、2、又は3であり、
R1がメチル又はエチルである化合物から選択される。
より好ましくは、本発明の方法において用いる少なくとも1種のモノエーテル-モノアルコールは、
2-メトキシエタノール、2-エトキシエタノール、3-メトキシ-1-プロパノール、3-エトキシ-1-プロパノール、1-メトキシ-2-プロパノール、1-エトキシ-2-プロパノール、2-メトキシ-1-プロパノール、2-エトキシ-1-プロパノール、2-(2-メトキシエトキシ)エタノール、2-(2-エトキシエトキシ)エタノール、3-(3-メトキシ-1-プロポキシ)-1-プロパノール、3-(3-エトキシ-1-プロポキシ)-1-プロパノール、1-(2-メトキシ-1-メチルエトキシ)-2-プロパノール、1-(2-エトキシ-1-メチルエトキシ)-2-プロパノール、1-(2-メトキシプロポキシ)-2-プロパノール、1-(2-エトキシプロポキシ)-2-プロパノール、2-(2-メトキシプロポキシ)-1-プロパノール、2-(2-エトキシプロポキシ)-1-プロパノール、2-(2-メトキシ-1-メチルエトキシ)-1-プロパノール、2-(2-エトキシ-1-メチルエトキシ)-1-プロパノール、2-[2-(2-メトキシエトキシ)エトキシ]-エタノール、2-[2-(2-エトキシエトキシ)エトキシ]-エタノール、3-[3-(3-メトキシプロポキシ)プロポキシ]-プロパン-1-オール、3-[3-(3-エトキシプロポキシ)プロポキシ]プロパン-1-オール、2-[2-(2-メトキシプロポキシ)プロポキシ]-1-プロパノール、2-[2-(2-エトキシプロポキシ)プロポキシ]-1-プロパノール、及びこれらの混合物
からなる群から選択される。
特に、少なくとも1種のモノエーテル-モノアルコールは、
2-メトキシエタノール、3-メトキシ-1-プロパノール、1-メトキシ-2-プロパノール、2-メトキシ-1-プロパノール、2-(2-メトキシエトキシ)エタノール、3-(3-メトキシ-1-プロポキシ)-1-プロパノール、1-(2-メトキシ-1-メチルエトキシ)-2-プロパノール、1-(2-メトキシプロポキシ)-2-プロパノール、2-(2-メトキシプロポキシ)-1-プロパノール、2-(2-メトキシ-1-メチルエトキシ)-1-プロパノール、2-[2-(2-メトキシエトキシ)エトキシ]-エタノール、3-[3-(3-メトキシプロポキシ)プロポキシ]-プロパン-1-オール、2-[2-(2-メトキシプロポキシ)プロポキシ]-1-プロパノール、及びこれらの混合物
からなる群から選択される。
典型的には、少なくとも1種のモノエーテル-モノアルコール(I)は、ステップ(i)において、触媒量、即ち、反応混合物中の脂環式又は芳香脂肪族ジオールの量を基準として、50mol%未満の量、例えば0.5〜25mol%の量で適用する。
好ましくは、ステップ(i)において適用する少なくとも1種のモノエーテル-モノアルコール(I)の総量は、反応混合物中の脂環式又は芳香脂肪族ジオールの量を基準として、1〜10mol%の範囲、特に2〜8mol%の範囲である。
本発明の方法を用いることによって、多数の構造的に関係する脂環式又は芳香脂肪族ジオールのジアルキル又はジアルケニルエーテル、及び多数の構造的に関係しない脂環式又は芳香脂肪族ジオールのジアルキル又はジアルケニルエーテルを製造することができる。したがって、本発明の方法において適用する脂環式又は芳香脂肪族ジオールの構造は、特に重要ではない。典型的には、当業者に公知のすべての一般的な脂環式又は芳香脂肪族ジオールを、本発明の方法に適用することができる。
好ましくは、本発明の方法において反応させる脂環式又は芳香脂肪族ジオールは、式(III)
Figure 2021505653
 [式中、
Aは、C5〜C10-シクロアルキレン及びC6〜C12-アリーレンからなる群から選択され、ここでC5〜C10-シクロアルキレン及びC6〜C12-アリーレンは、互いに独立して、非置換であるか、又はC1〜C4-アルキルから選択される1つ、2つ、3つ、4つ、若しくは5つの基によって置換されており、
L1及びL2は、互いに独立して、化学結合及びC1〜C3-アルキレンからなる群から選択され、ここでC1〜C3-アルキレンは、非置換であるか、又はC1〜C4-アルキル及びシクロプロピルから選択される1つ若しくは2つの基によって置換されている]
の化合物から選択される。
より好ましくは、脂環式又は芳香脂肪族ジオールは、式(III)[式中、L1及びL2は同一である]の化合物から選択される。
更により好ましくは、脂環式又は芳香脂肪族ジオールは、式(III)[式中、L1及びL2は同一であり、化学結合及びメチレンから選択される]の化合物から選択される。
式(III)の化合物におけるA基は、非置換であるか又はメチル及びエチルから選択される1つ、2つ、3つ若しくは4つの基によって置換されているC4〜C6-シクロアルキレン、並びに非置換であるか又はメチル及びエチルから選択される1つ若しくは2つの基によって置換されているC6-アリーレンからなる群から選択されることが、更に好ましい。
前述の好ましい実施形態は、所望により相互に組み合わせることができる。
好ましいジオールの例は、シクロブタン-1,2-ジオール、シクロブタン-1,3-ジオール、シクロペンタン-1,2-ジオール、シクロペンタン-1,3-ジオール、シクロヘキサン-1,2-ジオール、シクロヘキサン-1,3-ジオール、シクロヘキサン-1,4-ジオール、1-メチル-シクロブタン-1,2-ジオール、3-メチル-シクロブタン-1,2-ジオール、1-メチル-シクロペンタン-1,2-ジオール、3-メチル-シクロペンタン-1,2-ジオール、4-メチル-シクロペンタン-1,2-ジオール、2-メチル-シクロペンタン-1,3-ジオール、4-メチル-シクロペンタン-1,3-ジオール、3,3-ジメチル-シクロブタン-1,2-ジオール、3,4-ジメチル-シクロブタン-1,2-ジオール、2,2-ジメチル-シクロブタン-1,3-ジオール、2,4-ジメチル-シクロブタン-1,3-ジオール、1-メチル-シクロヘキサン-1,2-ジオール、3-メチル-シクロヘキサン-1,2-ジオール、4-メチル-シクロヘキサン-1,2-ジオール、1-メチル-シクロヘキサン-1,3-ジオール、2-メチル-シクロヘキサン-1,2-ジオール、4-メチル-シクロヘキサン-1,2-ジオール、5-メチル-シクロヘキサン-1,2-ジオール、1-メチル-シクロヘキサン-1,4-ジオール、2-メチル-シクロヘキサン-1,2-ジオール、3-メチル-シクロヘキサン-1,2-ジオール、3,4-ジメチル-シクロペンタン-1,2-ジオール、3,5-ジメチル-シクロペンタン-1,2-ジオール、4,4-ジメチル-シクロペンタン-1,2-ジオール、2,4-ジメチル-シクロペンタン-1,3-ジオール、4,5-ジメチル-シクロペンタン-1,3-ジオール、2,2-ジメチル-シクロペンタン-1,3-ジオール、4,4-ジメチル-シクロペンタン-1,3-ジオール、3,3,4-トリメチル-シクロブタン-1,2-ジオール、2,2,4-トリメチル-シクロブタン-1,3-ジオール、3,4-ジメチル-シクロヘキサン-1,2-ジオール、3,5-ジメチル-シクロヘキサン-1,2-ジオール、4,5-ジメチル-シクロヘキサン-1,2-ジオール、2,4-ジメチル-シクロヘキサン-1,3-ジオール、2,5-ジメチル-シクロヘキサン-1,3-ジオール、4,5-ジメチル-シクロヘキサン-1,3-ジオール、2,3-ジメチル-シクロヘキサン-1,4-ジオール、2,5-ジメチル-シクロヘキサン-1,4-ジオール、3,5-ジメチル-シクロヘキサン-1,4-ジオール、3,4,5-トリメチルシクロペンタン-1,2-ジオール、3,3,4-トリメチルシクロペンタン-1,2-ジオール、3,3,5-トリメチルシクロペンタン-1,2-ジオール、3,4,4-トリメチルシクロペンタン-1,2-ジオール、2,4,5-トリメチルシクロペンタン-1,3-ジオール、2,2,4-トリメチルシクロペンタン-1,3-ジオール、4,4,5-トリメチルシクロペンタン-1,3-ジオール、2,4,4-トリメチルシクロペンタン-1,3-ジオール、3,3,4,4-テトラメチル-シクロブタン-1,2-ジオール、2,2,4,4-テトラメチル-シクロブタン-1,3-ジオール、3,4,5-トリメチル-シクロヘキサン-1,2-ジオール、3,4,6-トリメチル-シクロヘキサン-1,2-ジオール、2,4,5-トリメチル-シクロヘキサン-1,3-ジオール、2,4,6-トリメチル-シクロヘキサン-1,3-ジオール、4,5,6-トリメチル-シクロヘキサン-1,3-ジオール、2,3,5-トリメチル-シクロヘキサン-1,4-ジオール、2,3,6-トリメチル-シクロヘキサン-1,4-ジオール、3,3,4,5-テトラメチル-シクロペンタン-1,2-ジオール、3,4,4,5-テトラメチル-シクロペンタン-1,2-ジオール、3,3,4,4-テトラメチル-シクロペンタン-1,2-ジオール、3,3,5,5-テトラメチル-シクロペンタン-1,2-ジオール、2,2,4,5-テトラメチル-シクロペンタン-1,3-ジオール、2,4,4,5-テトラメチル-シクロペンタン-1,3-ジオール、2,2,4,4-テトラメチル-シクロペンタン-1,3-ジオール、4,4,5,5-テトラメチル-シクロペンタン-1,3-ジオール、3,4,5,6-テトラメチル-シクロヘキサン-1,2-ジオール、2,4,5,6-テトラメチル-シクロヘキサン-1,3-ジオール、2,3,5,6-テトラメチル-シクロヘキサン-1,4-ジオール、3,3,4,4,5-ペンタメチル-シクロペンタン-1,2-ジオール、3,3,4,5,5-ペンタメチル-シクロペンタン-1,2-ジオール、2,2,4,4,5-ペンタメチル-シクロペンタン-1,2-ジオール、2,4,4,5,5-ペンタメチル-シクロペンタン-1,2-ジオール、ベンゼン-1,2-ジオール、ベンゼン-1,3-ジオール、ベンゼン-1,4-ジオール、3-メチル-ベンゼン-1,2-ジオール、4-メチル-ベンゼン-1,2-ジオール、3,4-ジメチル-ベンゼン-1,2-ジオール、3,5-ジメチル-ベンゼン-1,2-ジオール、3,6-ジメチル-ベンゼン-1,2-ジオール、4,5-ジメチル-ベンゼン-1,2-ジオール、3,4,5,6-テトラメチル-ベンゼン-1,2-ジオール、2-メチル-ベンゼン-1,3-ジオール、4-メチル-ベンゼン-1,3-ジオール、5-メチル-ベンゼン-1,3-ジオール、2,4-ジメチル-ベンゼン-1,3-ジオール、2,5-ジメチル-ベンゼン-1,3-ジオール、4,5-ジメチル-ベンゼン-1,3-ジオール、4,6-ジメチル-ベンゼン-1,3-ジオール、2,4,5,6-テトラメチル-ベンゼン-1,3-ジオール、2-メチル-ベンゼン-1,4-ジオール、2,3-ジメチル-ベンゼン-1,4-ジオール、2,5-ジメチル-ベンゼン-1,4-ジオール、2,6-ジメチル-ベンゼン-1,4-ジオール、4,5-ジメチル-ベンゼン-1,2-ジオール、及び2,3,5,6-テトラメチル-ベンゼン-1,4-ジオールなどである。
特に、脂環式又は芳香脂肪族ジオールは、一般式(III.a)〜(III.g)
Figure 2021505653
 の化合物から選択される。
本発明の方法によれば、ステップ(i)は、非プロトン性有機溶媒の存在下で行う。
この文脈において、「非プロトン性有機溶媒」という用語は、反応混合物中に存在する出発材料、試薬及び反応生成物と、プロトンを交換することができない溶媒を指す。
好適な非プロトン性有機溶媒としては、限定するものではないが、次の群、即ち、
- S1群: 脂肪族及び脂環式炭化水素、特に5〜12個の炭素原子を有するアルカン及びシクロアルカン、並びにこれらのアルカン及びシクロアルカンの混合物、例えば、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、リグロイン、ペトロールエーテル、又はシクロヘキサン、
- S2群: 芳香族炭化水素、例えば、ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、又はテトラリン、及びこれらの混合物、
- S3群: 脂肪族及び脂環式エーテル、例えば、メチル-tert-ブチルエーテル、テトラヒドロフラン、1,4-ジオキサン、アルキレングリコールジアルキルエーテル、ジアルキレングリコールジアルキルエーテル、ポリアルキレングリコールジアルキルエーテル、並びにこれらの混合物、
並びに前述の溶媒の混合物が挙げられる。
好ましくは、非プロトン性有機溶媒は、脂肪族炭化水素及びS2群の溶媒及び脂肪族エーテル、並びにこれらの混合物から選択される。
より好ましくは、非プロトン性有機溶媒は、S2群の溶媒、アルキレングリコールジアルキルエーテル、ジアルキレングリコールジアルキルエーテル、ポリアルキレングリコールジアルキルエーテル、及びこれらの混合物から選択される。
特に、非プロトン性有機溶媒は、ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、1,2-ジメトキシエチル、1,2-ジメトキシプロピル、1,3-ジメトキシプロピル、1-メトキシ-2-(2-メトキシエトキシ)エタン、1-メトキシ-2-(2-メトキシプロポキシ)プロパン、2-メトキシ-1-(2-メトキシプロポキシ)プロパン、1-メトキシ-3-(3-メトキシプロポキシ)プロパン、1-メトキシ-2-[2-(2-メトキシエトキシ)エトキシ]エタン、1-メトキシ-2-[2-(2-メトキシプロポキシ)プロポキシ]プロパン、2-メトキシ-1-[2-(2-メトキシプロポキシ)プロポキシ]プロパン、1-メトキシ-2-[2-(2-メトキシプロポキシ)-1-メチル-エトキシ]プロパン、1,2-ジエトキシエチル、1,2-ジエトキシプロピル、1,3-ジエトキシプロピル、1-エトキシ-2-(2-エトキシエトキシ)エタン、1-エトキシ-2-(2-エトキシプロポキシ)プロパン、2-エトキシ-1-(2-エトキシプロポキシ)プロパン、1-エトキシ-3-(3-エトキシプロポキシ)プロパン、1-エトキシ-2-[2-(2-エトキシエトキシ)エトキシ]エタン、1-エトキシ-2-[2-(2-エトキシプロポキシ)プロポキシ]プロパン、2-エトキシ-1-[2-(2-エトキシプロポキシ)プロポキシ]プロパン、1-エトキシ-2-[2-(2-エトキシプロポキシ)-1-メチルエトキシ]プロパン、及びこれらの混合物から選択される。
とりわけ、非プロトン性有機溶媒は、トルエン、キシレン、1,2-ジメトキシエチル、1,2-ジメトキシプロピル、1,3-ジメトキシプロピル、1-メトキシ-2-(2-メトキシエトキシ)エタン、1-メトキシ-2-(2-メトキシプロポキシ)プロパン、2-メトキシ-1-(2-メトキシプロポキシ)プロパン、1-メトキシ-3-(3-メトキシプロポキシ)プロパン、1-メトキシ-2-[2-(2-メトキシエトキシ)エトキシ]エタン、及びこれらの混合物から選択される。
本発明の方法のステップ(i)によれば、上に定義した脂環式又は芳香脂肪族ジオールを金属ナトリウムと反応させる。
典型的には、ステップ(i)において適用する金属ナトリウムの量は、反応混合物中のジオールが、対応するジナトリウムジアルコラートに完全に移行することができるように選択する。
好ましくは、本方法のステップ(i)において適用する金属ナトリウムと脂環式又は芳香脂肪族ジオールとのモル比は、1.8:1〜4:1の範囲、より好ましくは1.9:1〜3:1の範囲、特に1.95:1〜2.5:1の範囲である。
本方法のステップ(i)は、不活性ガスの非存在下、又は存在下で実行することができる。「不活性ガス」という表現は、一般に、優勢な反応条件下で、反応に関与する出発材料、試薬若しくは溶媒との、又は生じた生成物とのいずれの反応も開始しないガスを意味する。不活性ガスの例は、N2、CO2、並びにHe、Ne、Ar、Kr、及びXeのような希ガスである。いずれの不活性ガスも加えることなく、ステップ(i)が行われることが好ましい。
本方法のステップ(i)は、大気圧又は高圧で実行することができる。反応を高圧で実行する場合、圧力は、典型的には、1.1〜50barの範囲、好ましくは1.5〜30barの範囲、特に2〜20barの範囲である。好ましくは、本発明の方法は大気圧で実行する。
本方法のステップ(i)は、典型的には、50〜250℃の範囲、好ましくは60〜200℃の範囲、特に70〜180℃の範囲の温度で行う。
本発明の第1の好ましい実施形態では、本方法のステップ(i)は、まず触媒量の式(I)のモノエーテル-モノアルコールを含む不活性有機溶媒中で、金属ナトリウムを乳化させ、続いて脂環式又は芳香脂肪族ジオールを、乳化した金属ナトリウムに添加するように実施する。
金属ナトリウムは、激しく撹拌しながら、不活性有機溶媒中に乳化させる。典型的には、金属ナトリウムは、金属ナトリウムの融点以上の温度で、不活性有機溶媒中に乳化させる。好ましくは、金属ナトリウムは、98〜200℃の範囲、より好ましくは100〜180℃の範囲、特に100〜150℃の範囲の温度で、不活性有機溶媒中に乳化させる。
一般に、脂環式又は芳香脂肪族ジオールは、水素の発生を抑制することができるように、即ち、水素の発生が拡大しないように、触媒量の式(I)のモノエーテル-モノアルコールを含む不活性有機溶媒中に乳化させた金属ナトリウムに添加する。したがって、脂環式又は芳香脂肪族ジオールは、好ましくは、5分〜5時間の時間にわたって、より好ましくは10分〜2時間の時間にわたって、乳化した金属ナトリウムに添加する。脂環式又は芳香脂肪族ジオールは、好ましくは、3〜50回に分けて、又は連続的に、乳化した金属ナトリウムに添加する。
本発明の第2の好ましい実施形態では、本方法のステップ(i)は、まず脂環式又は芳香脂肪族ジオールを、触媒量の式(I)のモノエーテル-モノアルコールを含む不活性有機溶媒中に乳化させ、続いて金属ナトリウムを、乳化した脂環式又は芳香脂肪族ジオールに添加するように実施する。
脂環式又は芳香脂肪族ジオールは、激しく撹拌しながら、典型的には高温で、不活性有機溶媒中に乳化させる。好ましくは、脂環式又は芳香脂肪族ジオールは、30〜200℃の範囲、より好ましくは40〜180℃の範囲、特に50〜150℃の範囲の温度で、不活性有機溶媒中に乳化させる。
一般に、金属ナトリウムは、水素の発生を抑制することができるように、即ち、水素の発生が拡大しないように、触媒量の式(I)のモノエーテル-モノアルコールを含む不活性有機溶媒中に乳化した脂環式又は芳香脂肪族ジオールに添加する。したがって、金属ナトリウムは、好ましくは、5分〜5時間の時間にわたって、より好ましくは10分〜2時間の時間にわたって、乳化した脂環式又は芳香脂肪族ジオールに添加する。金属ナトリウムは、好ましくは、複数回に分けて、例えば3〜50回に分けて、乳化した脂環式又は芳香脂肪族ジオールに添加する。
典型的には、金属ナトリウムは、金属ナトリウムの融点以上の温度で、触媒量の式(I)のモノエーテル-モノアルコールを含む不活性有機溶媒中に乳化した脂環式又は芳香脂肪族ジオールに添加する。好ましくは、金属ナトリウムは、98〜200℃の範囲、より好ましくは100〜180℃の範囲、特に100〜150℃の範囲の温度で、乳化した脂環式又は芳香脂肪族ジオールに添加する。
脂環式若しくは芳香脂肪族ジオールへの金属ナトリウムの添加が完了した後、又は金属ナトリウムへの脂環式若しくは芳香脂肪族ジオールの添加が完了した後、それぞれ、好ましくは、上述の反応温度で、追加で5分〜20時間、反応混合物を撹拌する。
ステップ(i)の反応が完了した後、反応混合物中の脂環式又は芳香脂肪族ジオールの大部分、典型的には、少なくとも65重量%まで、好ましくは少なくとも75重量%まで、特に少なくとも90重量%までは、対応するジナトリウムジアルコラートの形態で存在する。
一般に、ステップ(i)において得た反応混合物を、直接ステップ(ii)に適用する。
ステップ(ii):
本発明の方法のステップ(ii)では、ステップ(i)において得たジナトリウムジアルコラートを、アルキル化又はアルケニル化試薬と反応させる。
一般に、当業者に公知であり、アルキル化又はアルケニル化反応において通常使用される任意のアルキル化又はアルケニル化試薬を、本発明のステップ(ii)において適用することができる。
好ましくは、アルキル化又はアルケニル化試薬は、式(II)
R2-X (II)
[式中、
R2は、C1〜C10-アルキル及びC2〜C4-アルケニルからなる群から選択され、
Xは、ハロゲン、例えばCl、Br、I、O-CO-O-R2、O-SO2-O-R2、及びO-S(O2)R2a(式中、R2aは、非置換であるか又は1つ、2つ、若しくは3つのC1〜C3-アルキル基を有するフェニル、C1〜C4-アルキル、及びC1〜C4-フルオロアルキルからなる群から選択される)から選択される脱離基を表す]
の化合物から選択される。
好ましくは、式(II)におけるR2基は、C1〜C6-アルキル及びC2〜C3-アルケニルから選択される。
本発明の好ましい実施形態では、式(II)におけるR2基は、C1〜C6-アルキル、より好ましくはC1〜C3-アルキル、特にエチルから選択される。
脱離基がハロゲンから選択される場合、好ましいものはCl、Br及びIであり、特にCl及びBrである。
したがって、脱離基がハロゲンから選択される場合、好ましいアルキル化試薬は、例えば、塩化メチル、塩化エチル、臭化メチル、及び臭化エチルである。
脱離基がO-S(O2)R2aから選択される場合、好ましいものは、O-S(O2)R2a[式中、R2aは、非置換であるか又は1つのメチル基を有するフェニル、メチル、エチル、及びトリフルオロメチルからなる群から選択される]、特にO-S(O2)R2aはトシラート、メシラート、及びトリフレートからなる群から選択される。
前述の好ましい実施形態は、所望により相互に組み合わせることができる。
したがって、本発明のより好ましい実施形態では、ステップ(ii)において適用するアルキル化又はアルケニル化試薬は、式(II)
[式中、
R2は、C1〜C6-アルキル及びC2〜C3-アルケニルからなる群から選択され、
Xは、Br及びI、O-CO-O-R2、O-SO2-O-R2及びO-S(O2)R2a(式中、R2aは、非置換であるか又は1つのメチル基を有するフェニル、メチル、エチル、及びトリフルオロメチルからなる群から選択される)から選択される脱離基を表す]
の化合物から選択される。
本発明の更により好ましい実施形態では、ステップ(ii)において適用するアルキル化又はアルケニル化試薬は、式(II)
[式中、
R2は、C1〜C6-アルキル及びC2〜C3-アルケニルからなる群から選択され、
Xは、O-CO-O-R2及びO-SO2-O-R2から選択される脱離基を表す]
の化合物から選択される。
本発明の更により好ましい実施形態では、ステップ(ii)において適用するアルキル化又はアルケニル化試薬は、式(II)
[式中、
R2は、C1〜C6-アルキルからなる群から選択され、
Xは、O-CO-O-R2及びO-SO2-O-R2から選択される脱離基を表す]
の化合物から選択される。
本発明の特に好ましい実施形態では、ステップ(ii)において適用するアルキル化又はアルケニル化試薬は、R2-O-SO2-O-R2[式中、R2は上に与えた意味のうちの1つを有する]から選択される。
本発明のとりわけ好ましい実施形態では、ステップ(ii)において適用するアルキル化又は試薬は、R2-O-SO2-O-R2[式中、R2は、C1〜C3-アルキルから、特にエチルから選択される]から選択される。
典型的には、本方法のステップ(ii)は、50〜250℃の範囲、好ましくは70〜200℃の範囲、特に80〜180℃の範囲の温度で行う。
本方法のステップ(ii)は、上に定義した通りの不活性ガスの非存在下、又は存在下で実行することができる。いずれの不活性ガスも加えることなく、ステップ(ii)が行われることが好ましい。
本方法のステップ(ii)は、大気圧又は高圧で実行することができる。反応を高圧で実行する場合、圧力は、典型的には、1.1〜50barの範囲、好ましくは1.5〜30barの範囲、特に2〜20barの範囲である。好ましくは、本発明の方法は大気圧で実行する。
アルキル化又はアルケニル化試薬の添加は、熱形成を抑制することができるように、即ち、反応温度を一定に保つことができるように実施する。したがって、アルキル化又はアルケニル化試薬は、好ましくは、5分〜5時間の時間にわたって、より好ましくは10分〜2時間の時間にわたって、ステップ(i)において得たジナトリウムジアルコラートに添加する。好ましくは、アルキル化又はアルケニル化試薬は、複数回に分けて、例えば3〜50回に分けて、又は連続的に、ジナトリウムジアルコラートに添加する。
アルキル化又はアルケニル化試薬の添加が完了した後、好ましくは、上述の反応温度で、追加で5分〜10時間、特に追加で10分〜5時間、反応混合物を撹拌する。
反応が完了した後、得られた反応混合物を、典型的には、抽出ワークアップ手順に供する。この目的のため、反応混合物に水を加えるが、これは、混合した後、典型的には2相に、即ち、水相及び所望されるジエーテル化合物を含む有機相に分かれ、これらを別々に取り出すことができる。
相分離が機械的沈降を通じて自発的に起こらない場合、水とあまり混和しない有機溶媒を反応混合物に加え、有機相の体積を増加させてもよい。加えて、又は代替的に、反応混合物を、当業者に周知の液-液抽出プロセスに供してもよい。
揮発性有機化合物、例えば、存在する場合は有機溶媒、又はステップ(i)及び(ii)において用いた非プロトン性有機溶媒を除去した後、典型的には良好な純度で、例えば、少なくとも70重量%、又は少なくとも80重量%の純度でジエーテル化合物を得ることができ、一方、対応するモノエチルエーテルは、典型的に、主な副生成物となる。
しかしながら、必要な場合、追加の精製ステップを加えることによって、本方法で得られるジエーテル化合物の純度を、更に上昇させることができる。好ましくは、本方法で得られるジエーテル化合物を、蒸留によって、又はクロマトグラフィー法、例えばカラムクロマトグラフィーを用いることによって精製する。
本方法で得られるジエーテル化合物の精製に好適な蒸留装置は、例えば、蒸留カラム、例えば、任意選択でバブルキャップトレイ、シーブプレート、シーブトレイ、パッケージ、若しくは充填材料を備えるトレイカラム、又は回転バンドカラム、薄膜式蒸発器、流下膜式蒸発器、強制循環蒸発器、Sambay蒸発器など、及びこれらの組み合わせである。
本発明による方法は、連続的、又はバッチ式のいずれで行われるように設計してもよい。バッチ式反応は、高圧で実行する反応に従来用いる反応装置、例えば、任意選択で計測装置を備える撹拌反応器中で実施することができる。本方法を連続的に行う場合、反応は、例えば、管型反応器、又は逆混合であってもなくてもよい、一連の2つ以上の撹拌反応器中で実行することができる。
次の例は、本発明の更なる説明を意図するものである。
略語:
GC ガスクロマトグラフィー
GC-a% ガスクロマトグラフィーの面積パーセント
eq 当量
CHDM 1,4-シクロヘキサンジメタノール
CHDM-DEE 1,4-ビス(エトキシメチル)シクロヘキサン
TLC 薄層クロマトグラフィー
BDM 1,4-ベンゼンジメタノール
BDM-DEE 1,4-ベンゼンジメタノール-ジエチルエーテル
BDM-MEE 1,4-ベンゼンジメタノール-モノメチルエーテル
1.分析
生成物の純度を、ガスクロマトグラフィーの面積%によって決定した。
GCシステム: Agilent 6980N
GCカラム: Agilent DB1701 CB(60m(長さ)、0.25mm(ID)、0.25マイクロメートル(フィルム))
温度プログラム: 15℃/分で50℃から150℃、2℃/分で150℃から180℃、15℃/分で180℃から300℃、10分保持。
2.製造例
例2.1〜2.4のため、1,4-シクロヘキサンジメタノールを、それぞれ100mLのトルエンを用いて60℃/50〜4mbarで3回乾燥させた。
2.1 ジエチレン-グリコールモノメチルエーテルの存在下での、1,4-ビス(エトキシメチル)シクロヘキサンの製造
52.9g(2.3eq)のナトリウムを、1009g=1174mLのキシレン及び3.6g=3.5mL(0.03eq)のジエチレングリコールモノメチルエーテル中に、110℃及び600rpmで乳化させた。110〜119℃で2時間の間に、144.2g(1eq)の1,4-シクロヘキサンジメタノールを添加し、反応混合物を更に3時間、110℃及び600rpmで撹拌した。濃厚な白色懸濁液が形成された。反応混合物を更に、110℃で一晩撹拌した。懸濁液はより濃厚になったが、依然として撹拌可能であった。
次いで、208.2g=176.4mL(1.35eq)の硫酸ジエチルを、130〜135℃及び1000rpmで3時間の間に、反応混合物に添加した。わずかな発熱が観察され、懸濁液はより希薄になった。反応混合物を、130℃で更に4時間、及び室温で一晩、500rpmで撹拌した。
その後、750mLの蒸留水を、反応混合物に室温で加えた(発熱は観察されず)。次いで、混合物を80℃にし、これを2時間撹拌した(pH=3)。次いで、50℃30分間で、相分離が起こった。
14.3重量%の1,4-ビス(エトキシメチル)シクロヘキサン(CHDM-DEE)=収率96%を、380超:1のCHDM-DEE:CHDM-モノエチルエーテルの比、且つ96GC-a%の純度にて含有する1349gの有機上相、及びTLCによれば生成物を含有しない964gの水性下相を得た。
粗生成物を、99GC-a%超の1,4-ビス(エトキシメチル)シクロヘキサンまで、蒸留によって更に精製した。
2.2 ジエチレン-グリコールモノメチルエーテルを用いない、1,4-ビス(エトキシメチル)シクロヘキサンの製造(比較例)
15.9g(2.3eq)のナトリウムを、280g=322mLのキシレン中に、110℃及び600rpmで乳化させた。110〜115℃で2時間の間に、43.3g(1eq)の1,4-シクロヘキサンジメタノールを添加し、反応混合物を更に3時間、110℃及び600rpmで撹拌した。灰色懸濁液が形成された。反応サンプル(1滴)を水でクエンチすると、ガスが発生した。反応混合物を更に、110℃で一晩撹拌した。懸濁液は依然として灰色であり、良好に撹拌可能であった。
次いで、62.5g=53mL(1.35eq)の硫酸ジエチルを、130〜140℃で2.5時間の間に、反応混合物に添加した。約10%の硫酸ジエチルを添加した後、強い発熱が観察され(温度制御を115℃に低下させる)、懸濁液は濃厚且つ白色になり、ガスの発生が観察された。約30%の硫酸ジエチルを添加した後、発熱は減少し、反応混合物は希薄になり、130℃で更に4時間、及び室温で一晩、600rpmで撹拌した。
その後、176mLの蒸留水を、反応混合物に室温で加え(発熱は観察されず)、混合物を2時間撹拌した。30分の間に適切な相分離が観察されなかったため、混合物を80℃にし、これを2時間撹拌する(pH=3)。すると、50℃30分間で、相分離が起こる。
15.2重量%の1,4-シクロヘキサンジメタノール-ジエチルエーテル(CHDM-DEE)=収率82%を、39:1のCHDM-DEE:CHDM-モノエチルエーテルの比にて含有する324gの有機上相、及び264gの水性下相を得た。
2.3 ジエチレン-グリコール-モノメチルエーテルの存在下での、1,4-ビス(エトキシメチル)ベンゼンの製造
15.9g(2.3eq)のナトリウム、及び1.1g=1.1mL(0.03eq)のジエチレングリコールモノメチルエーテルを、290g=337mLのキシレン中に、110℃及び400rpmで乳化させた。110〜114℃で2時間の間に、41.5g(1eq)の1,4-ベンゼンジメタノールを添加した。反応混合物を更に2時間、110℃及び300rpmで撹拌した。白色懸濁液が形成された。反応サンプル(1滴)を水でクエンチすると、ガスが発生した。
次いで、62.5g=53mL(1.35eq)の硫酸ジエチルを、129〜136℃で2時間の間に、反応混合物に添加した。反応混合物はわずかに発熱性の挙動をし、希薄になった。混合物を130℃及び300rpmで更に4時間、並びに室温で一晩撹拌した。
その後、150mLの蒸留水を加え(発熱は観察されず)、混合物を80℃にし、これを2時間撹拌した(pH=3)。次いで、50℃30分間で、相分離が起こった。相分離後、水性相を50mlのキシレンで抽出した。
399gの有機上相及び197gの水性下相を得た。減圧下(70℃、5mbar; 40℃、0.5mbar)で、有機相の溶媒を除去し、以下を示す73.8gの液体を得た。
73GC-a% 1,4-ベンゼンジメタノール-ジエチルエーテル(BDM-DEE)
17GC-a%の1,4-ベンゼンジメタノール-モノメチルエーテル(BDM-MEE)
5GC-a%の1-(エトキシメチル)-4-メチルベンゼン
2.4 ジエチレン-グリコール-モノメチルエーテルを用いない、1,4-ビス(エトキシメチル)ベンゼンの製造(比較例)
41.5g(1eq)の1,4-ベンゼンジメタノールを、280g=322mLのオルト-キシレン中に、130℃及び2000rpmで乳化させた。130〜135℃で1時間の間に、15.9g(2.3eq)のナトリウムを添加した。反応混合物を更に3時間、130℃で撹拌した。
白色懸濁液が形成された。反応混合物を更に、110℃で一晩撹拌した。反応サンプル(1滴)を水でクエンチすると、ガスが発生した。
次いで、62.5g=53mL(1.35eq)の硫酸ジエチルを、130〜140℃で3時間の間に、反応混合物に添加した。反応混合物は発熱性の挙動をし、懸濁液はゼリー状になった。約20%の硫酸ジエチルを添加した後、発熱は減少し、混合物を130℃で更に4時間、及び室温で一晩撹拌した。
その後、176mLの蒸留水を加え(発熱は観察されず)、混合物を80℃にし、これを30分撹拌した。次いで、50℃30分間で、相分離が起こった。323gの有機上相及び228gの水性下相を得た。減圧下(70℃、5mbar; 40℃、0.5mbar)で、有機相の溶媒を除去し、以下を示す42.24gの液体を得る。
59GC-a% 1,4-ベンゼンジメタノール-ジエチルエーテル(BDM-DEE)
1GC-a%未満の1,4-ベンゼンジメタノール-モノメチルエーテル(BDM-MEE)
21GC-a%の1-(エトキシメチル)-4-メチルベンゼン
2.5 ジエチレングリコールモノメチルエーテルの存在下での、2,2,4,4-テトラメチル-1,3-シクロブタンジオール-ジエチルエーテルの製造
2,2,4,4-テトラメチル-1,3-シクロブタンジオール(trans:cis=1.1.46)を、トルエンを用いて、80℃/150〜4mbarで3回乾燥させ、0.2重量%の最終含水率となった(カールフィッシャー)。8.98g(2.3eq)のナトリウムを、100g=116mLのキシレン及び0.61g=0.59mL(0.03eq)のジエチレングリコールモノメチルエーテル中に、110℃及び500rpmで乳化させた。45分の間に、130℃の50gのキシレン中の25g(1eq)の2,2,4,4-テトラメチル-1,3-シクロブタンジオールを、115〜118℃の反応混合物に滴加した。反応混合物を更に20時間、115℃及び250rpmで撹拌した。ベージュ色懸濁液が形成された。
次いで、35.4g=30mL(1.35eq)の硫酸ジエチルを、131〜135℃で2時間の間に、反応混合物に添加した。反応混合物を、130℃で更に4時間、及び室温で一晩、250rpmで撹拌した。
その後、75mLの蒸留水を、反応混合物に室温で加えた。次いで、混合物を80℃にし、これを2時間撹拌した(pH=3)。すると、50℃30分間で、相分離が起こる。水性相を更に2回、それぞれ25mLのキシレンで抽出した。212gの有機上相を得た。GC分析は、
83GC-a%の2,2,4,4-テトラメチル-1,3-シクロブタンジオール-ジエチルエーテル(trans:cis=1:3)、及び
2GC-a%の2,2,4,4-テトラメチル-1,3-シクロブタンジオールモノエチル-エーテルを示した。
2.6 ジエチレングリコールモノメチルエーテルを用いない、2,2,4,4-テトラメチル-1,3-シクロブタンジオール-ジエチルエーテルの製造(比較例)
2,2,4,4-テトラメチル-1,3-シクロブタンジオール(trans:cis=1.1.46)を、トルエンを用いて、80℃/150〜4mbarで3回乾燥させ、0.2重量%の最終含水率となった(カールフィッシャー)。8.98g(2.3eq)のナトリウムを、100gのキシレン中に、110℃及び500rpmで乳化させた。45分の間に、115℃の50gのキシレン中の25g(1eq)の2,2,4,4-テトラメチル-1,3-シクロブタンジオールを、115℃の反応混合物に滴加した。反応混合物を更に18時間、115℃及び250rpmで撹拌した。白黄色懸濁液が形成された。
次いで、35.36g(1.35eq)の硫酸ジエチルを、131〜138℃で2時間の間に、反応混合物に添加した。白色懸濁液を、130℃で更に4時間、及び室温で一晩、250rpmで撹拌した。
その後、50mLの蒸留水を、反応混合物に室温で加える。次いで、混合物を80℃にし、これを2時間撹拌した(pH=3)。次いで、50℃30分間で、相分離が起こった。水性相を更に2回、それぞれ25mLのキシレンで抽出した。220.5gの有機上相を得た。GC分析は、
1GC-a%の2,2,4,4-テトラメチル-1,3-シクロブタンジオール、
74GC-a%の2,2,4,4-テトラメチル-1,3-シクロブタンジオールジエチルエーテル(trans:cis=1:2.4)、
11GC-a%の2,2,4,4-テトラメチル-1,3-シクロブタンジオールモノエチルエーテルを示した。

Claims (15)

  1. 脂環式又は芳香脂肪族ジオールのジアルキル又はジアルケニルエーテルを製造する方法であって、
    (i)触媒量の少なくとも1種の式(I)
    Figure 2021505653
     [式中、
    Yは、同一であるか又は異なり、C2〜C4-アルキレンから選択され、
    nは、1〜10の範囲の整数であり、
    R1はC1〜C4-アルキルである]
    のモノエーテル-モノアルコールの存在下、非プロトン性有機溶媒中で、脂環式又は芳香脂肪族ジオールを金属ナトリウムと反応させ、それにより、対応するジナトリウムジアルコラートを得るステップと、
    (ii)ステップ(i)において得たジナトリウムジアルコラートを、アルキル化又はアルケニル化試薬と反応させるステップと
    を含む、方法。
  2. ステップ(i)において用いる少なくとも1種のモノエーテル-モノアルコール(I)の量が、脂環式又は芳香脂肪族ジオールの量を基準として、1〜10mol%の範囲である、請求項1に記載の方法。
  3. 式(I)のモノエーテル-モノアルコールが、2-メトキシエタノール、2-エトキシエタノール、3-メトキシ-1-プロパノール、3-エトキシ-1-プロパノール、1-メトキシ-2-プロパノール、1-エトキシ-2-プロパノール、2-メトキシ-1-プロパノール、2-エトキシ-1-プロパノール、2-(2-メトキシエトキシ)エタノール、2-(2-エトキシエトキシ)エタノール、3-(3-メトキシ-1-プロポキシ)-1-プロパノール、3-(3-エトキシ-1-プロポキシ)-1-プロパノール、1-(2-メトキシ-1-メチルエトキシ)-2-プロパノール、1-(2-エトキシ-1-メチルエトキシ)-2-プロパノール、1-(2-メトキシプロポキシ)-2-プロパノール、1-(2-エトキシプロポキシ)-2-プロパノール、2-(2-メトキシプロポキシ)-1-プロパノール、2-(2-エトキシプロポキシ)-1-プロパノール、2-(2-メトキシ-1-メチルエトキシ)-1-プロパノール、2-(2-エトキシ-1-メチルエトキシ)-1-プロパノール、2-[2-(2-メトキシエトキシ)エトキシ]-エタノール、2-[2-(2-エトキシエトキシ)エトキシ]-エタノール、3-[3-(3-メトキシプロポキシ)プロポキシ]プロパン-1-オール、3-[3-(3-エトキシプロポキシ)プロポキシ]プロパン-1-オール、2-[2-(2-メトキシプロポキシ)プロポキシ]-1-プロパノール、2-[2-(2-エトキシプロポキシ)プロポキシ]-1-プロパノール、及びこれらの混合物からなる群から選択される、請求項1又は2に記載の方法。
  4. 金属ナトリウムと脂環式又は芳香脂肪族ジオールとのモル比が、1.8:1〜4:1の範囲である、請求項1から3のいずれか一項に記載の方法。
  5. アルキル化又はアルケニル化試薬が、式(II)
    R2-X (II)
    [式中、
    R2は、C1〜C10-アルキル及びC2〜C4-アルケニルからなる群から選択され、
    Xは、ハロゲン、例えばCl、Br、I、O-CO-O-R2、O-SO2-O-R2、及びO-S(O2)R2a(式中、R2aは、非置換であるか又は1つ、2つ、若しくは3つのC1〜C3-アルキル基を有するフェニル、C1〜C4-アルキル、及びC1〜C4-フルオロアルキルからなる群から選択される)から選択される脱離基を表す]
    の化合物である、請求項1から4のいずれか一項に記載の方法。
  6. ステップ(ii)において、アルキル化又はアルケニル化試薬としてR2-O-SO2-O-R2を用いる、請求項1から5のいずれか一項に記載の方法。
  7. 式(II)において、R2基がC1〜C3-アルキル、特にエチルである、請求項5又は6に記載の方法。
  8. 脂環式又は芳香脂肪族ジオールが、式(III)
    Figure 2021505653
     [式中、
    Aは、C5〜C10-シクロアルキレン及びC6〜C12-アリーレンからなる群から選択され、ここでC5〜C10-シクロアルキレン及びC6〜C12-アリーレンは、互いに独立して、非置換であるか、又はC1〜C4-アルキルから選択される1つ、2つ、3つ、4つ、若しくは5つの基によって置換されており、
    L1及びL2は、互いに独立して、化学結合及びC1〜C3-アルキレンからなる群から選択され、ここでC1〜C3-アルキレンは、非置換であるか、又はC1〜C4-アルキル及びシクロプロピルから選択される1つ若しくは2つの基によって置換されている]
    の化合物から選択される、請求項1から7のいずれか一項に記載の方法。
  9. 式(III)の化合物が、次の一般式(III.a)〜(III.g)
    Figure 2021505653
     の化合物のうちの1つから選択される、請求項8に記載の方法。
  10. ステップ(i)において、まず触媒量の式(I)のモノエーテル-モノアルコールを含む不活性有機溶媒中に金属ナトリウムを乳化させ、続いて乳化した金属ナトリウムに脂環式又は芳香脂肪族ジオールを添加する、請求項1から9のいずれか一項に記載の方法。
  11. 触媒量の式(I)のモノエーテル-モノアルコールを含む不活性有機溶媒中に乳化した金属ナトリウムに、脂環式又は芳香脂肪族ジオールを5分〜5時間の時間にわたって添加する、請求項10に記載の方法。
  12. ステップ(i)において、まず脂環式又は芳香脂肪族ジオールを、触媒量の式(I)のモノエーテル-モノアルコールを含む不活性有機溶媒中に乳化させ、続いて、乳化した脂環式又は芳香脂肪族ジオールに金属ナトリウムを添加する、請求項1から9のいずれか一項に記載の方法。
  13. 触媒量のモノエーテル-モノアルコール(I)を含む不活性有機溶媒中に乳化した脂環式又は芳香脂肪族ジオールに、金属ナトリウムを5分〜5時間の時間にわたって添加する、請求項12に記載の方法。
  14. 非プロトン性有機溶媒が、脂肪族炭化水素、芳香族炭化水素、脂肪族エーテル、及びこれらの混合物から選択される、請求項1から13のいずれか一項に記載の方法。
  15. 非プロトン性有機溶媒が、芳香族炭化水素、アルキレングリコールジアルキルエーテル、ジアルキレングリコールジアルキルエーテル、ポリアルキレングリコールジアルキルエーテル、及びこれらの混合物から選択される、請求項1から14のいずれか一項に記載の方法。
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