JP2022142768A - Method for producing trans-cyclohexanecarboxylic acid salt - Google Patents

Method for producing trans-cyclohexanecarboxylic acid salt Download PDF

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JP2022142768A
JP2022142768A JP2022039527A JP2022039527A JP2022142768A JP 2022142768 A JP2022142768 A JP 2022142768A JP 2022039527 A JP2022039527 A JP 2022039527A JP 2022039527 A JP2022039527 A JP 2022039527A JP 2022142768 A JP2022142768 A JP 2022142768A
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trans
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cis
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Inventor
裕子 高橋
Hiroko Takahashi
誠治 秋山
Seiji Akiyama
政昭 西村
Masaaki Nishimura
聰 小野
Satoshi Ono
由記 松岡
Yuki Matsuoka
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Mitsubishi Chemical Corp
Original Assignee
Mitsubishi Chemical Corp
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Abstract

To provide a method for producing trans-cyclohexanecarboxylic acid salt at high yield.SOLUTION: A method for producing trans-cyclohexanecarboxylic acid salt includes the step of heating cis-trans-cyclohexanecarboxylic acid salt and metalhydroxide in aprotic organic solvent.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、シス-トランスシクロヘキサンカルボン酸塩及び金属水酸化物を非プロトン
性有機溶媒下で加熱する工程を有する、トランス-シクロヘキサンカルボン酸塩の製造法
に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for producing trans-cyclohexanecarboxylate, comprising heating cis-transcyclohexanecarboxylate and metal hydroxide in an aprotic organic solvent.

シクロヘキサン骨格を有する化合物は、液晶材料、医薬中間体として有用であり、なか
でもトランス-シクロヘキサンカルボン酸は広く用いられている。
トランス-シクロヘキサンカルボン酸の製造方法としては、特許文献1に、2-または
4-位に置換基を有するシクロヘキサンカルボン酸のシス体、トランス体の混合物を、水
溶液またはメタノールを含む水溶液中で温度200~220℃にて水酸化ナトリウムまた
は水酸化カルシウムを用いて処理し製造する方法が知られている。また、特許文献2には
、2-または4-位に低級アルキル基を置換基として有するシクロヘキサンカルボン酸並
びにその誘導体のシス体-トランス体の混合物を、水酸化カリウムで処理し製造する方法
が知られている。また、特許文献3では、4-置換-シクロヘキサンカルボン酸化合物の
シス-トランス混合物と疎水性有機溶媒を含む混合物を、アルコキシド化合物を用いて処
理する方法が知られている。
Compounds having a cyclohexane skeleton are useful as liquid crystal materials and pharmaceutical intermediates, among which trans-cyclohexanecarboxylic acid is widely used.
As a method for producing trans-cyclohexanecarboxylic acid, Patent Document 1 discloses that a mixture of cis and trans cyclohexanecarboxylic acids having a substituent at the 2- or 4-position is dissolved in an aqueous solution or an aqueous solution containing methanol at a temperature of 200. Processes are known which process with sodium hydroxide or calcium hydroxide at ~220°C. Further, Patent Document 2 discloses a method of treating a mixture of cyclohexanecarboxylic acid having a lower alkyl group as a substituent at the 2- or 4-position and a cis-trans-isomer of a derivative thereof with potassium hydroxide. It is Further, Patent Document 3 discloses a method of treating a mixture containing a cis-trans mixture of a 4-substituted-cyclohexanecarboxylic acid compound and a hydrophobic organic solvent with an alkoxide compound.

特開昭60-258141号公報JP-A-60-258141 特開平10-237015号公報JP-A-10-237015 特開2017-095420号公報JP 2017-095420 A

しかしながら、特許文献1で開示された方法は、オートクレーブを用いて圧をかける必
要があり、反応後のシス-トランス比はトランス体が8割程度と低く、実用化するには課
題がある。また、特許文献2に記載のシクロヘキサンカルボン酸の2位または4位の置換
基はC8以下の低級アルキル基またはカルボキシ基であり、長鎖のアルキル基を有する疎
水性の高い分子や4位にアルコキシ基を有する分子への適用例はない。
特許文献3で開示された方法は、極性溶媒を用いて水酸化カリウムでエステルからカル
ボン酸に変換したのち、アルコキシドを用いて加水分解を実施しており、工程数が多く、
異なる塩基をそれぞれ用いる必要がある。
However, in the method disclosed in Patent Document 1, it is necessary to apply pressure using an autoclave, and the cis-trans ratio after the reaction is as low as about 80% of the trans isomer, which poses a problem for practical use. In addition, the substituent at the 2- or 4-position of cyclohexanecarboxylic acid described in Patent Document 2 is a lower alkyl group of C8 or less or a carboxy group, and a highly hydrophobic molecule having a long-chain alkyl group or an alkoxy group at the 4-position There are no examples of application to molecules with groups.
The method disclosed in Patent Document 3 uses a polar solvent to convert an ester to a carboxylic acid with potassium hydroxide, and then hydrolyzes using an alkoxide.
Each different base should be used.

本発明は、上記課題を解決し、簡便に4位にアルコキシ基を有するトランス-シクロヘ
キサンカルボン酸塩の製造方法を提供するものである。本発明は、このような知見に基づ
いて達成されたものであり、以下を要旨とする。
An object of the present invention is to solve the above problems and to provide a method for easily producing a trans-cyclohexanecarboxylic acid salt having an alkoxy group at the 4-position. The present invention has been achieved based on such findings, and the gist thereof is as follows.

[1] トランス-シクロヘキサンカルボン酸塩の製造方法であって、
下記式(1)で表されるシス-トランスシクロヘキサンカルボン酸塩及び下記式(5)
で表される金属水酸化物を非プロトン性有機溶媒下で加熱する工程を有するものである、
下記式(2)で表されるトランス-シクロヘキサンカルボン酸塩の製造方法。
[1] A method for producing a trans-cyclohexanecarboxylic acid salt, comprising:
Cis-trans cyclohexane carboxylate represented by the following formula (1) and the following formula (5)
It has a step of heating a metal hydroxide represented by in an aprotic organic solvent,
A method for producing a trans-cyclohexanecarboxylate represented by the following formula (2).

Figure 2022142768000001
Figure 2022142768000001

[式(1)及び(2)において、Rはヒドロキシ基、メチル基、置換基を有してもよいア
ルコキシ基又はOM1/mを表す。Mは金属を表し、mはMの価数を表し、nは1以上2
4以下の整数を表す。]
[In formulas (1) and (2), R represents a hydroxy group, a methyl group, an alkoxy group optionally having a substituent, or OM 1/m . M represents a metal, m represents the valence of M, n is 1 or more and 2
represents an integer of 4 or less. ]

M(OH) ・・・(5)
[式(5)において、M及びmは、式(1)及び式(2)と同義である。]
M (OH) m (5)
[In Formula (5), M and m are synonymous with Formula (1) and Formula (2). ]

[2] 前記式(2)で表されるトランス-シクロヘキサンカルボン酸塩のトランス異性体
比が85%以上100%以下である[1]に記載の製造方法。
[3] [1]又は[2]に記載の製造方法で得られた、前記式(2)で表されるトランス
-シクロヘキサンカルボン酸塩を酸処理する工程を有する、下記式(3)で表されるトラ
ンス-シクロヘキサンカルボン酸の製造方法。
[2] The production method according to [1], wherein the trans-isomer ratio of the trans-cyclohexanecarboxylate represented by formula (2) is 85% or more and 100% or less.
[3] Represented by the following formula (3), comprising a step of acid-treating the trans-cyclohexanecarboxylic acid salt represented by the formula (2) obtained by the production method according to [1] or [2]. A method for producing trans-cyclohexanecarboxylic acid.

Figure 2022142768000002
Figure 2022142768000002

[式(3)において、R及びnは、式(1)及び式(2)と同義である。] [In formula (3), R and n are synonymous with formula (1) and formula (2). ]

[4] 前記式(3)で表されるトランス-シクロヘキサンカルボン酸のトランス異性体比
が90%以上100%以下である、[3]に記載の製造方法。
[5] 前記式(1)及び(2)におけるMが、アルカリ金属及びアルカリ土類金属からな
る群より選択される少なくとも1つを表すものである、[1]~[4]のいずれかに記載の製
造方法。
[6] 前記非プロトン性有機溶媒として、非極性有機溶媒を含む、[1]~[5]のいずれか
に記載の製造方法。
[7] 前記式(1)で表されるシス-トランスシクロヘキサンカルボン酸塩が、下記式(
4)で表されるエステル化合物を極性溶媒下、下記式(6)で表される金属水酸化物で加
水分解し、濃縮して得られるものである、[1]~[6]のいずれかに記載の製造方法。
[4] The production method according to [3], wherein the trans-isomer ratio of the trans-cyclohexanecarboxylic acid represented by the formula (3) is 90% or more and 100% or less.
[5] Any one of [1] to [4], wherein M in the formulas (1) and (2) represents at least one selected from the group consisting of alkali metals and alkaline earth metals Method of manufacture as described.
[6] The production method according to any one of [1] to [5], wherein the aprotic organic solvent includes a non-polar organic solvent.
[7] The cis-trans cyclohexanecarboxylic acid salt represented by the formula (1) is represented by the following formula (
Any one of [1] to [6], which is obtained by hydrolyzing an ester compound represented by 4) with a metal hydroxide represented by the following formula (6) in a polar solvent and concentrating it. The manufacturing method described in .

Figure 2022142768000003
Figure 2022142768000003

[式(4)において、R及びnは、式(1)及び式(2)と同義であり、Rは炭素数1
~6のアルキル基を表す。]
[In formula (4), R and n are the same as in formulas (1) and (2), and R 2 has 1 carbon
represents an alkyl group of ∼6. ]

M(OH) ・・・(6)
[式(6)において、Mは金属を表し、mはMの価数を表す。]
M(OH) m (6)
[In formula (6), M represents a metal, and m represents the valence of M. ]

本発明は、4位にアルコキシ基が置換したシス-トランスシクロヘキサンカルボン酸塩
のシス体とトランス体の混合物を出発物質に用いることにより、簡便に高収率で4位にア
ルコキシ基が置換したトランス-シクロヘキサンカルボン酸塩を製造することが可能とな
る。
The present invention uses a mixture of cis- and trans-isomers of a cis-trans cyclohexanecarboxylate having an alkoxy group substituted at the 4-position as a starting material, whereby a trans alkoxy group-substituted at the 4-position is easily produced in a high yield. - It becomes possible to produce cyclohexane carboxylate.

以下に、本発明の実施の形態を詳細に説明するが、本発明は以下の実施の形態に限定さ
れるものではなく、その要旨の範囲内で種々に変形して実施することができる。
Embodiments of the present invention will be described in detail below, but the present invention is not limited to the following embodiments, and can be modified in various ways within the scope of the gist thereof.

[メカニズム]
本発明の製造方法において、簡便に4位にアルコキシ基が置換したトランス-シクロヘ
キサンカルボン酸塩を得ることができる理由については、以下が挙げられる。
シス体とトランス体が混合したシス-トランスシクロヘキサンカルボン酸塩を出発物質
とすることにより、下記構造式に示すように、カルボン酸の根元の炭素上にある水素原子
が塩基により抜けて共鳴構造をとり、シス-トランスの異性化が進行しやすくなり、それ
に伴い立体障害が小さく、熱力学的に安定なトランス体に異性化が進みやすくなる。本発
明における式(1)で表されるシクロヘキサンカルボン酸塩は、4位にアルキレン基を有
するアルコキシ基を有するため、4位にアルキル基を有する化合物と比較してシクロへキ
シル基近傍の鎖部分の自由度が制限される。すなわち、4位にアルキル基を有する化合物
に比べて、4位の置換基がカルボキシ基に及ぼす影響は小さく、シス体における両置換基
の立体反発は小さく、シス体とトランス体のエネルギー差が小さいため、シス体からトラ
ンス体への異性化は、困難であると考えられた。
したがって、特開平10-237015号公報に記載しているような、シクロへキサン
カルボン酸の4位に置換しているのがn-オクチル基である場合に比べて、4位にn-オ
クチル基より鎖長が短いアルコキシ基(たとえばペンタノキシ基)が置換したシクロへキ
サンカルボン酸の方が、シス体からトランス体への異性化の方はより進行しづらいと予想
される。また、4位の置換基R-(CH-O-におけるアルキレン鎖はその長さに
よらずトランス体の方がシス体よりも熱力学的な安定性に優れているが、この置換基にお
けるアルキレン鎖が長鎖化(nが4以上24以下)することにより、シスおよびトランス
体のシクロヘキサンカルボン酸の融点は偶奇効果があるものの、一般的に高くなる傾向を
示し、これに伴って該当するカルボン酸塩の融点も各々高くなると予想される。
したがって、置換基R-(CH-O-におけるアルキレン鎖が長鎖化するほどシ
ス体およびトランス体のカルボン酸塩の融点が高くなり、シス体もトランス体も加熱反応
中において析出しやすくなることから、シス-トランス体の異性化が進行しづらくなると
予想された。
さらに、置換基R-(CH-O-におけるアルキレン鎖の長鎖化に伴って分子の
パッキングが低下することにより、トランス体のシクロヘキサンカルボン酸塩は低級アル
キル基を有する化合物と比較して結晶化し難くなり、シス-トランス体の異性化が進行し
難くなると予想された。
しかしながら、本発明における式(1)で表されるシクロヘキサンカルボン酸塩を非プ
ロトン性有機溶媒下、金属水酸化物を添加して加熱する工程により、式(2)で表される
化合物のトランス異性体比が85%以上、その後、式(2)で表される化合物を酸とした
式(3)で表される化合物のトランス異性体比が90%以上と想定外に高いトランス異性
体比で異性化が進行する結果を得た。
このように、本発明の製造方法により、シスートランスー4-アルキルシクロヘキサン
カルボン酸のトランス体への異性化よりも難易度の高い、シスートランスー4-アルコキ
シシクロヘキサンカルボン酸のトランス体への異性化において、高いトランス異性体比で
式(2)で表される化合物を得ることができ、さらにそれを酸とした式(3)で表される
化合物が高いトランス体含有率で得られることは、製造におけるコスト削減および、式(
3)で表される化合物を中間体として製造される液晶分子が高い機能を発現する上で極め
て有用である。
[mechanism]
The reason why the trans-cyclohexanecarboxylate in which the 4-position is substituted with an alkoxy group can be easily obtained in the production method of the present invention is as follows.
By using a cis-trans cyclohexane carboxylate in which a cis-isomer and a trans-isomer are mixed as a starting material, as shown in the following structural formula, the hydrogen atom on the base carbon of the carboxylic acid is removed by a base to form a resonance structure. As a result, cis-trans isomerization is more likely to proceed, and along with this, isomerization to the thermodynamically stable trans isomer with less steric hindrance is more likely to proceed. The cyclohexanecarboxylate represented by formula (1) in the present invention has an alkoxy group having an alkylene group at the 4-position, so compared to a compound having an alkyl group at the 4-position, the chain portion near the cyclohexyl group freedom is restricted. That is, compared to compounds having an alkyl group at the 4-position, the effect of the 4-position substituent on the carboxy group is small, the steric repulsion of both substituents in the cis form is small, and the energy difference between the cis and trans forms is small. Therefore, isomerization from the cis-form to the trans-form was thought to be difficult.
Therefore, as described in JP-A-10-237015, compared to the case where the 4-position of cyclohexanecarboxylic acid is substituted with an n-octyl group, the n-octyl group at the 4-position Cyclohexanecarboxylic acid substituted with an alkoxy group having a shorter chain length (for example, a pentanoxy group) is expected to undergo cis-to-trans isomerization more slowly. In addition, regardless of the length of the alkylene chain in the substituent R—(CH 2 ) n —O— at the 4-position, the trans form is superior in thermodynamic stability to the cis form, but this substitution By lengthening the alkylene chain in the group (n is 4 or more and 24 or less), the melting points of cis and trans cyclohexanecarboxylic acids tend to be higher, although there is an even-odd effect. The respective melting points of the corresponding carboxylates are also expected to be higher.
Therefore, the longer the alkylene chain in the substituent R-- ( CH.sub.2) .sub.n --O--, the higher the melting point of the cis- and trans-carboxylates, and the more the cis- and trans-isomers are precipitated during the heating reaction. Therefore, it was expected that the cis-trans isomerization would become difficult to proceed.
Furthermore, due to the decrease in molecular packing associated with the lengthening of the alkylene chain at the substituent R—(CH 2 ) n —O—, the trans cyclohexanecarboxylate is superior to compounds having a lower alkyl group. Therefore, it was expected that the isomerization of the cis-trans isomer would become difficult to proceed.
However, the step of heating the cyclohexanecarboxylic acid salt represented by the formula (1) in an aprotic organic solvent with the addition of a metal hydroxide in the present invention reduces the trans isomerism of the compound represented by the formula (2). body ratio is 85% or more, and then the trans isomer ratio of the compound represented by formula (3), which is the acid of the compound represented by formula (2), is 90% or more, which is unexpectedly high. The result was that isomerization proceeded.
Thus, according to the production method of the present invention, in the isomerization of cis-trans-4-alkoxycyclohexanecarboxylic acid to the trans isomer, which is more difficult than the isomerization of cis-trans-4-alkylcyclohexanecarboxylic acid to the trans isomer, high trans It is possible to obtain the compound represented by the formula (2) in the isomer ratio, and further to obtain the compound represented by the formula (3) by converting it into an acid with a high trans isomer content, which reduces the cost in production. and the expression (
Liquid crystal molecules produced by using the compound represented by 3) as an intermediate are extremely useful in exhibiting high functionality.

Figure 2022142768000004
Figure 2022142768000004

本発明におけるトランス-シクロヘキサンカルボン酸塩は、トランス体のシクロヘキサ
ンカルボン酸塩を表し、具体的には式(2)で表される。
The trans-cyclohexanecarboxylate in the present invention represents a trans cyclohexanecarboxylate, specifically represented by formula (2).

Figure 2022142768000005
Figure 2022142768000005

式(2)において、Rはヒドロキシ基、メチル基、置換基を有してもよいアルコキシ基
又はOM1/mを表す。
Mは金属を表し、mはMの価数を表し、nは1以上24以下の整数を表す。
In formula (2), R represents a hydroxy group, a methyl group, an alkoxy group which may have a substituent, or OM 1/m .
M represents a metal, m represents the valence of M, and n represents an integer of 1 or more and 24 or less.

(M、m)
式(2)におけるMは、後述する式(5)又は式(6)で表される金属水酸化物由来の
金属を表し、1族又は2族の金属元素が挙げられ、具体的にはアルカリ金属又はアルカリ
土類金属を表す。
Mは、アルカリ金属及びアルカリ土類金属からなる群より選択される少なくとも1つで
あることが好ましく、これらの中でも、ナトリウム、カリウム、マグネシウム及びカルシ
ウムからなる群より選択される少なくとも1つであることが、人体への影響や環境汚染へ
の懸念が低くなる環境調和型元素であることからより好ましく、また、塩基性が高く水素
引き抜きをしやすいという観点からもより元素周期表の上部にあるこれらの元素が好まし
い。後述する式(5)又は(6)に用いる化合物として好ましいという理由からカリウム
、ナトリウムがさらに好ましい。
本発明の製造方法において、式(5)又は(6)で表される金属水酸化物の種類が異な
ることにより、Mは2種となってもよいが、製造容易性の観点、およびトランス体が溶液
中で析出しやすい点からMは1種であることが好ましい。
mはM(金属)の価数を表し、Mの選択によって適宜決定される。例えば、Mが1族の金
属元素の場合、mは1であり、Mが2族の金属元素の場合、mは2である。
(M, m)
M in formula (2) represents a metal derived from a metal hydroxide represented by formula (5) or formula (6) described later, and includes group 1 or group 2 metal elements, specifically alkali Represents a metal or alkaline earth metal.
M is preferably at least one selected from the group consisting of alkali metals and alkaline earth metals, and among these, at least one selected from the group consisting of sodium, potassium, magnesium and calcium However, it is more preferable because it is an environmentally friendly element that has less impact on the human body and concerns about environmental pollution, and from the viewpoint of being highly basic and easy to abstract hydrogen, these are higher in the periodic table of elements. is preferred. Potassium and sodium are more preferable because they are preferable as compounds used in formula (5) or (6) described later.
In the production method of the present invention, two types of M may be used depending on the type of metal hydroxide represented by formula (5) or (6). It is preferable that M is one kind because M is likely to precipitate in a solution.
m represents the valence of M (metal) and is appropriately determined depending on the selection of M. For example, m is 1 when M is a Group 1 metal element, and m is 2 when M is a Group 2 metal element.

(R)
式(2)におけるRはヒドロキシ基、メチル基、置換基を有してもよいアルコキシ基又
はOM1/mを表す。
アルコキシ基としては-ORが挙げられる。Rとしては、メチル基、エチル基、プ
ロピル基、イソプロピル基、ブチル基等の炭素数1~6のアルキル基が挙げられる。アル
コキシ基が有していてもよい置換基としては、フッ素原子、アルコキシ基等が挙げられ、
水溶性を上げる観点ではアルコキシ基が好ましい。
Rはメチル基、ヒドロキシ基又はOM1/mであることが、液晶性の発現の点で好まし
く、ヒドロキシ基又はOM1/mであることが、置換基の導入容易である点で好ましい。
OM1/mは、ヒドロキシ基から式(5)又は式(6)で表される金属水酸化物によっ
て水素が引き抜かれた金属アルコキシド構造を示す。例えば、Mが1族の金属元素の場合
、mは1であり、Mが2族の金属元素の場合、mは2である。
(R)
R in Formula (2) represents a hydroxy group, a methyl group, an alkoxy group optionally having a substituent, or OM 1/m .
Alkoxy groups include —OR 2 . Examples of R 2 include alkyl groups having 1 to 6 carbon atoms such as methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group and butyl group. Examples of substituents that the alkoxy group may have include a fluorine atom, an alkoxy group, and the like.
An alkoxy group is preferable from the viewpoint of increasing water solubility.
R is preferably a methyl group, a hydroxy group or OM 1/m from the viewpoint of developing liquid crystallinity, and preferably a hydroxy group or OM 1/m from the viewpoint of ease of introduction of substituents.
OM 1/m represents a metal alkoxide structure in which hydrogen is abstracted from the hydroxy group by the metal hydroxide represented by formula (5) or (6). For example, m is 1 when M is a Group 1 metal element, and m is 2 when M is a Group 2 metal element.

(n)
式(2)におけるnは1以上24以下の整数を表す。特開平5-125055号公報に
は、nが4以上であれば応答速度が速く温度依存性の低い液晶の組成物になりうることが
記載されており、式(2)で表されるトランス-シクロヘキサンカルボン酸塩を液晶性が
発現する化合物の中間体として用いる観点からは、nは4以上であることが好ましい。一
方で、側鎖が長すぎると分子中の芳香族環等のコア部分による会合が阻害されるため液晶
性を発現しづらくなることから、nは16以下であることが好ましい。また、製造容易性
及びコストの観点から、nは16以下であることが好ましく、12以下がより好ましい。
(n)
n in Formula (2) represents an integer of 1 or more and 24 or less. Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-125055 describes that when n is 4 or more, a liquid crystal composition having a high response speed and low temperature dependence can be obtained. From the viewpoint of using the cyclohexanecarboxylate as an intermediate for a compound exhibiting liquid crystallinity, n is preferably 4 or more. On the other hand, if the side chain is too long, association with the core portion such as the aromatic ring in the molecule is inhibited, making it difficult to exhibit liquid crystallinity. Also, from the viewpoint of ease of manufacture and cost, n is preferably 16 or less, more preferably 12 or less.

((CH
式(2)における炭化水素基(CHは直鎖であっても分岐鎖であってもよいが、
好ましくは直鎖型である。(CHのCHは一部がOに置き換わっていてもよく、
Hは一部または全部がFに置き換わっていてもよい。
(( CH2 ) n )
The hydrocarbon group (CH 2 ) n in formula (2) may be linear or branched,
It is preferably linear. CH 2 of (CH 2 ) n may be partially replaced with O,
H may be partially or wholly replaced with F.

式(2)で表されるトランス-シクロヘキサンカルボン酸塩の融点は、30℃以上であ
ることが好ましく、35℃以上であることがより好ましい。上記範囲であることで、室温
では固体であり、精製が容易となる傾向にある。さらに、トランス異性体化を促進するた
めに、非プロトン性溶媒中で加熱する工程において固体として析出することが好ましく、
融点が140℃以上であることがさらに好ましく、160℃以上であることが特に好まし
い。上限は特に制限されないが、300℃以下である。
The melting point of the trans-cyclohexanecarboxylate represented by formula (2) is preferably 30° C. or higher, more preferably 35° C. or higher. Within the above range, it tends to be solid at room temperature and easy to purify. Furthermore, in order to promote trans isomerization, it is preferable to precipitate as a solid in the step of heating in an aprotic solvent,
A melting point of 140° C. or higher is more preferable, and a melting point of 160° C. or higher is particularly preferable. Although the upper limit is not particularly limited, it is 300° C. or less.

(式(2)で表されるトランス-シクロヘキサンカルボン酸塩のトランス異性体比)
4-置換-シクロヘキサンカルボン酸のシス体からトランス体への異性化反応において
、置換基がアルキル基である場合より、アルコキシ基である場合の方が同じ鎖長であって
も、シス体の立体障害による寄与が小さいためシス体とトランス体のエネルギー差が小さ
いことから、異性化の難易度はより高いといえる。
式(2)で表されるトランス-シクロヘキサンカルボン酸塩を中間体とする液晶分子を
産業的に利用するにあたって、シス体とトランス体が混合している場合は、分子のパッキ
ングが不十分なため液晶性を発現しなかったり、したとしても液晶発現温度範囲が狭くな
ったりするなどの支障が生じる一方で、トランス体純度が高い場合やトランス体のみであ
る場合は、液晶発現温度範囲が広く、また他の液晶分子を混合することで望ましい液晶組
成物を形成する点においても選択の自由が広がる。
液晶分子製造の中間体として異性化反応後の式(2)で表されるトランス-シクロヘキ
サンカルボン酸塩に含まれる、シス体およびトランス体のモル異性体比の総量を100%
とした時、式(2)で表されるトランス-シクロヘキサンカルボン酸塩を中間体とする液
晶分子のトランス体純度が高くなる点、及びトランス体の収率が高くなる点から、トラン
ス体の含有率、すなわちトランス異性体比は85%以上100%以下が好ましく、90%
以上100%以下がより好ましく、95%以上100%以下がさらに好ましい。
(Trans isomer ratio of trans-cyclohexanecarboxylate represented by formula (2))
In the cis-to-trans isomerization reaction of 4-substituted-cyclohexanecarboxylic acid, even if the substituent is an alkoxy group, even if the chain length is the same as that of an alkyl group, the cis stereo Isomerization can be said to be more difficult because the energy difference between the cis and trans isomers is small due to the small contribution of the disorder.
In the industrial use of liquid crystal molecules having the trans-cyclohexanecarboxylic acid salt represented by formula (2) as an intermediate, when the cis and trans isomers are mixed, the packing of the molecules is insufficient. On the other hand, problems such as not exhibiting liquid crystallinity or narrowing the temperature range for exhibiting liquid crystals even if it does occur. There is also greater freedom of choice in terms of forming desired liquid crystal compositions by mixing other liquid crystal molecules.
The total molar isomer ratio of the cis and trans isomers contained in the trans-cyclohexanecarboxylate represented by the formula (2) after the isomerization reaction as an intermediate for the production of liquid crystal molecules is 100%.
, the purity of the trans isomer of the liquid crystal molecule using the trans-cyclohexanecarboxylate represented by the formula (2) as an intermediate is increased, and the yield of the trans isomer is increased. The trans isomer ratio is preferably 85% or more and 100% or less, and 90%
100% or less is more preferable, and 95% or more and 100% or less is even more preferable.

式(2)で表されるトランス-シクロヘキサンカルボン酸塩は特に限定されないが、例
えば以下のような構造が例として挙げられる。
Although the trans-cyclohexanecarboxylic acid salt represented by formula (2) is not particularly limited, examples thereof include the following structures.

Figure 2022142768000006
Figure 2022142768000006

Figure 2022142768000007
Figure 2022142768000007

Figure 2022142768000008
Figure 2022142768000008

Figure 2022142768000009
Figure 2022142768000009

Figure 2022142768000010
Figure 2022142768000010

[トランス-シクロヘキサンカルボン酸塩の製造方法]
本発明の製造方法は、式(1)で表されるシス-トランスシクロヘキサンカルボン酸塩
及び式(5)で表される金属水酸化物を非プロトン性有機溶媒下で加熱する工程を有する
ものである。混合物のシス-トランス体の割合は、式(1)で表される化合物の合成方法
に由来するため特に限定されないが、トランス体比率が高いほど、異性化にかかる時間が
短縮できる傾向にあり好ましい。
[Method for producing trans-cyclohexanecarboxylate]
The production method of the present invention comprises a step of heating the cis-trans cyclohexane carboxylate represented by formula (1) and the metal hydroxide represented by formula (5) in an aprotic organic solvent. be. The ratio of the cis-trans isomer in the mixture is not particularly limited because it is derived from the method for synthesizing the compound represented by formula (1). .

(式(1)で表されるシス-トランスシクロヘキサンカルボン酸塩)
本発明におけるシス-トランスシクロヘキサンカルボン酸塩は、シス体及びトランス体
の混合物を表す。
(cis-trans cyclohexane carboxylate represented by formula (1))
The cis-trans cyclohexane carboxylate in the present invention represents a mixture of cis and trans isomers.

Figure 2022142768000011
Figure 2022142768000011

式(1)において、Rはヒドロキシ基、メチル基、置換基を有してもよいアルコキシ基
又はOM1/mを表す。
Mは金属を表し、mはMの価数を表し、nは1以上24以下の整数を表す。
式(1)のM、m、n及びRは式(2)のM、m、n及びRとそれぞれ同義であり、好
ましい範囲及び有していてもよい置換基も同義である。
In formula (1), R represents a hydroxy group, a methyl group, an alkoxy group which may have a substituent, or OM 1/m .
M represents a metal, m represents the valence of M, and n represents an integer of 1 or more and 24 or less.
M, m, n and R in Formula (1) have the same meanings as M, m, n and R in Formula (2), and the preferred ranges and optional substituents are also the same.

式(1)で表されるシス-トランスシクロヘキサンカルボン酸塩を得る方法は特に限定
されないが、Recueil des Travaux Chimiques des
Pays-Bas,1996,115,321-328に記載の方法、つまり4位がアル
コキシ基で置換した安息香酸を水素添加により得られる化合物と式(5)で表される金属
水酸化物を反応して製造してもよいし、下記式(4)で表されるエステル化合物を極性溶
媒下、下記式(6)で表される金属水酸化物で加水分解し、濃縮して得ることが、異性化
時に高温としやすいため、好ましい。
The method for obtaining the cis-trans cyclohexanecarboxylate represented by formula (1) is not particularly limited, but Recueil des Travaux Chimiques des
The method described in Pays-Bas, 1996, 115, 321-328, that is, the compound obtained by hydrogenating benzoic acid substituted with an alkoxy group at the 4-position and the metal hydroxide represented by formula (5) are reacted. Alternatively, an ester compound represented by the following formula (4) may be hydrolyzed with a metal hydroxide represented by the following formula (6) in a polar solvent and concentrated to obtain an isomer It is preferable because it is easy to raise the temperature at the time of curing.

Figure 2022142768000012
Figure 2022142768000012

式(4)において、R及びnは、式(1)及び式(2)と同義であり、Rは炭素数1
~6のアルキル基を表す。
In formula (4), R and n are the same as in formulas (1) and (2), and R 2 has 1 carbon
represents an alkyl group of ∼6.

式(4)において、Rは炭素数1~6のアルキル基を表す。炭素数1~6のアルキル
基は、特に限定されないが、例えば、メチル基、エチル基、n-プロピル基、n-ブチル
基、イソプロピル基、イソブチル基、t-ブチル基、n-ペンチル基、n-ヘキシル基が
挙げられる。式(4)で表されるエステル化合物の入手が容易であることから、Rとし
ては、メチル基、エチル基、n-プロピル基、n-ヘキシル基が好ましく、原料となる式
(4)で表されるエステル化合物の純度が高いものが入手しやすいことから、メチル基、
エチル基がより好ましい。
式(4)におけるR及びnは、式(1)及び式(2)のR及びnとそれぞれ同義であり
、好ましい範囲及び有していてもよい置換基も同義である。
In formula (4), R 2 represents an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms. The alkyl group having 1 to 6 carbon atoms is not particularly limited, and examples thereof include methyl group, ethyl group, n-propyl group, n-butyl group, isopropyl group, isobutyl group, t-butyl group, n-pentyl group, n -hexyl group. R 2 is preferably a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, or an n-hexyl group because the ester compound represented by the formula (4) is easily available. Since it is easy to obtain a high-purity ester compound represented, the methyl group,
Ethyl groups are more preferred.
R and n in Formula (4) have the same meanings as R and n in Formulas (1) and (2), respectively, and the preferred ranges and optional substituents are also the same.

M(OH) ・・・(6)
[式(6)において、Mは金属を表し、mはMの価数を表す。]
M(OH) m (6)
[In formula (6), M represents a metal, and m represents the valence of M. ]

式(6)におけるM及びmは、式(1)及び式(2)のM及びmとそれぞれ同義である
。式(6)で表される金属水酸化物の具体例としては、例えば、水酸化ナトリウム、水酸
化カリウム、水酸化リチウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化セシウム
等が挙げられ、プロトン性極性溶媒への溶解性の観点から、水酸化カリウム、水酸化ナト
リウムが特に好ましい。
M and m in Formula (6) are synonymous with M and m in Formula (1) and Formula (2), respectively. Specific examples of the metal hydroxide represented by formula (6) include sodium hydroxide, potassium hydroxide, lithium hydroxide, magnesium hydroxide, calcium hydroxide, cesium hydroxide and the like. From the viewpoint of solubility in polar solvents, potassium hydroxide and sodium hydroxide are particularly preferred.

極性溶媒としては、従来用いられている極性溶媒を用いることができるが、具体的には
、水や、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール等のアルコール類が挙げられ
る。
As the polar solvent, conventionally used polar solvents can be used, and specific examples include water and alcohols such as methanol, ethanol, and isopropyl alcohol.

式(4)で表されるエステル化合物を式(6)で表される金属水酸化物で加水分解する
方法は特に限定されないが、水とアルコールとの混合溶媒中で撹拌することが挙げられる
。攪拌(反応)温度は、特に限定されないが、20~60℃で行うことが好ましく、より
好ましくは20~50℃である。
攪拌(反応)温度は、室温でもよい。また、加水分解後の濃縮方法も特に限定されない
が、減圧下で昇温して蒸留することにより濃縮することができる。
The method for hydrolyzing the ester compound represented by formula (4) with the metal hydroxide represented by formula (6) is not particularly limited, but examples include stirring in a mixed solvent of water and alcohol. The stirring (reaction) temperature is not particularly limited, but it is preferably 20 to 60°C, more preferably 20 to 50°C.
The stirring (reaction) temperature may be room temperature. Also, the concentration method after hydrolysis is not particularly limited, but concentration can be carried out by heating and distilling under reduced pressure.

(式(5)で表される金属水酸化物)
M(OH) ・・・(5)
[式(5)において、M及びmは、式(1)及び式(2)と同義である。]
(Metal hydroxide represented by formula (5))
M (OH) m (5)
[In Formula (5), M and m are synonymous with Formula (1) and Formula (2). ]

式(1)で表されるシス-トランスシクロヘキサンカルボン酸塩を式(5)で表される
金属水酸化物と共に非プロトン性有機溶媒下で加熱すると、シス-シクロヘキサンカルボ
ン酸塩はトランス-シクロヘキサンカルボン酸塩よりも分子のパッキングが悪く融点が低
いために、融点が比較的低いシス-シクロヘキサンカルボン酸塩のみが溶媒中に溶解また
は溶融し、トランス-シクロヘキサンカルボン酸塩は固体として析出するため、溶液中の
平衡はトランス体が増える方向に偏る。したがってトランス-シクロヘキサンカルボン酸
塩の異性化率が高くなる。
When the cis-trans-cyclohexanecarboxylate represented by formula (1) is heated together with the metal hydroxide represented by formula (5) in an aprotic organic solvent, the cis-cyclohexanecarboxylate converts to trans-cyclohexanecarboxylic acid. Due to poorer molecular packing and lower melting point than the acid salt, only the cis-cyclohexanecarboxylate, which has a relatively low melting point, dissolves or melts in the solvent, and the trans-cyclohexanecarboxylate precipitates as a solid. The equilibrium inside is biased toward the increase of the trans isomer. Therefore, the isomerization rate of trans-cyclohexanecarboxylate is increased.

式(5)において、M及びmは、式(1)及び式(2)のM及びmとそれぞれ同義であ
る。式(5)で表される金属水酸化物の具体例としては、例えば、水酸化ナトリウム、水
酸化カリウム、水酸化リチウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化セシウ
ムが挙げられ、プロトン性極性溶媒への溶解性の観点から、水酸化カリウム、水酸化ナト
リウムが特に好ましく、また、塩基性が高く、プロトンの引き抜きが容易であることから
、水酸化カリウム、水酸化ナトリウムが特に好ましい
In Formula (5), M and m are synonymous with M and m in Formula (1) and Formula (2), respectively. Specific examples of the metal hydroxide represented by formula (5) include sodium hydroxide, potassium hydroxide, lithium hydroxide, magnesium hydroxide, calcium hydroxide, and cesium hydroxide. Potassium hydroxide and sodium hydroxide are particularly preferred from the viewpoint of solubility in solvents, and potassium hydroxide and sodium hydroxide are particularly preferred because they are highly basic and facilitate proton abstraction.

(非プロトン性有機溶媒)
本発明において、非プロトン性有機溶媒とは、水酸基又はアミノ基のような酸素原子や
窒素原子と水素原子が結合した基を有さない有機溶媒をさし、非極性有機溶媒、極性有機
溶媒、非極性有機溶媒の水素原子がハロゲン原子に置き換わったハロゲン溶媒に分類され
る。
非極性有機溶媒とは、炭素原子と水素原子で構成される分子からなる溶媒をさす。非プ
ロトン性有機溶媒であって非極性有機溶媒である溶媒としては、例えば、ベンゼン、トル
エン、キシレン(オルトキシレン、メタキシレン、パラキシレン、あるいはこれらの混合
物)、メシチレン、シメン、クメン、3-イソプロピルクメン、デュレン、ナフタレン、
ビフェニル等の芳香族炭化水素系有機溶媒、ヘプタン、オクタン、ノナン、デカン、ウン
デカン、ドデカン、ドデセン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、デカリン、シェ
ルゾール71(商品名、C10~C12イソパラフィン混合物、シェルジャパン(株)社製)
、等の脂肪族系炭化水素系有機溶媒が挙げられる。
(Aprotic organic solvent)
In the present invention, the aprotic organic solvent refers to an organic solvent that does not have a group in which an oxygen atom or a nitrogen atom and a hydrogen atom are bonded, such as a hydroxyl group or an amino group. Nonpolar organic solvents, polar organic solvents, It is classified as a halogen solvent in which the hydrogen atom of a non-polar organic solvent is replaced with a halogen atom.
A non-polar organic solvent refers to a solvent composed of molecules composed of carbon and hydrogen atoms. Solvents that are aprotic and non-polar organic solvents include, for example, benzene, toluene, xylene (ortho-xylene, meta-xylene, para-xylene, or mixtures thereof), mesitylene, cymene, cumene, 3-isopropyl cumene, durene, naphthalene,
Aromatic hydrocarbon organic solvents such as biphenyl, heptane, octane, nonane, decane, undecane, dodecane, dodecene, cyclohexane, methylcyclohexane, decalin, Shellsol 71 (trade name, C10-C12 isoparaffin mixture, Shell Japan Co., Ltd.) company)
, and other aliphatic hydrocarbon organic solvents.

極性有機溶媒とは、炭素原子の他に、窒素原子、酸素原子または硫黄原子のような分極
性の大きい原子を含む分子からなる溶媒をさす。非プロトン性有機溶媒であって極性有機
溶媒である溶媒としては、具体的には、例えば、テトラヒドロフラン、1、4-ジオキサ
ン、アセトキシ-2-エトキシエタン、ジエチレングリコールジメチルエーテル、トリエ
チレングルコールジメチルエーテル、ジフェニルエーテル、アニソールなどのエーテル系
、メチルエチルケトン、シクロへキサノン、γ-ブチルラクトン又はN-メチルピロリジ
ノンなどのケトン系、チオアニソールなどのチオエーテル系、安息香酸メチル、安息香酸
エチル、安息香酸ブチル等のエステル系、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド
、N-メチルピロリドン、ジメチルスルホキシドが挙げられる。
A polar organic solvent refers to a solvent composed of molecules containing, in addition to carbon atoms, highly polarizable atoms such as nitrogen, oxygen or sulfur atoms. Specific examples of solvents that are aprotic organic solvents and polar organic solvents include, for example, tetrahydrofuran, 1,4-dioxane, acetoxy-2-ethoxyethane, diethylene glycol dimethyl ether, triethylene glycol dimethyl ether, diphenyl ether, Ethers such as anisole, ketones such as methyl ethyl ketone, cyclohexanone, γ-butyllactone or N-methylpyrrolidinone, thioethers such as thioanisole, esters such as methyl benzoate, ethyl benzoate, and butyl benzoate, dimethyl Formamide, dimethylacetamide, N-methylpyrrolidone, dimethylsulfoxide.

ハロゲン溶媒とは前記非極性有機溶媒を構成する分子の水素原子の一部または全部がハ
ロゲン原子に置き換わった分子からなる溶媒をいうが、置換する位置や数に制限はない。
ハロゲン溶媒としては、例えば、ジクロロメタン、クロロホルム、四塩化炭素、1,2-
ジブロモエタン等の脂肪族ハロゲン系溶媒、クロロベンゼン、オルトジクロロベンゼン、
トリフルオロメチルベンゼン、ブロモベンゼン等の芳香族ハロゲン系溶媒が挙げられる。
A halogen solvent is a solvent composed of a molecule in which some or all of the hydrogen atoms of the molecules constituting the nonpolar organic solvent are replaced with halogen atoms, but there is no restriction on the positions and number of replacements.
Halogen solvents include, for example, dichloromethane, chloroform, carbon tetrachloride, 1,2-
Aliphatic halogen solvents such as dibromoethane, chlorobenzene, orthodichlorobenzene,
Aromatic halogen solvents such as trifluoromethylbenzene and bromobenzene can be used.

本発明における非プロトン性有機溶媒として、シス-シクロヘキサンカルボン酸塩の溶
解性がある程度有り、トランス-シクロヘキサンカルボン酸塩の溶解度が低いことが望ま
しいことから、非極性有機溶媒を含むことが好ましい。また、本発明における異性化反応
は、高温での加熱反応によって進行しやすいことから、沸点が100℃以上180℃以下
である芳香族炭化水素系有機溶媒を含むことがより好ましい。沸点が100℃以上180
℃以下である芳香族炭化水素系有機溶媒の例としては、トルエン、キシレン及びメシチレ
ンが挙げられ、これらからなる群より選択される少なくとも1種を含むことが特に好まし
い。これらは単種でもよいし、複数種混合してもよい。これらの中でもメシチレンが高沸
点でシス-シクロヘキサンカルボン酸塩の溶解性がある程度有り、トランス-シクロヘキ
サンカルボン酸塩の溶解度が低いことから異性化を促進しやすい傾向にあるため、特に好
ましい。
As the aprotic organic solvent in the present invention, it is desirable that the cis-cyclohexanecarboxylic acid salt has some solubility and the trans-cyclohexanecarboxylic acid salt has low solubility. Moreover, since the isomerization reaction in the present invention is likely to proceed by the heating reaction at a high temperature, it is more preferable to include an aromatic hydrocarbon-based organic solvent having a boiling point of 100°C or higher and 180°C or lower. Boiling point 100°C or higher 180
° C. or lower include toluene, xylene and mesitylene, and it is particularly preferable to include at least one selected from the group consisting of these. These may be of a single type, or may be a mixture of multiple types. Among these, mesitylene has a high boiling point and a certain degree of solubility for cis-cyclohexanecarboxylates, and low solubility for trans-cyclohexanecarboxylates, and tends to promote isomerization, and is therefore particularly preferred.

非プロトン性有機溶媒は少量のプロトン性溶媒を含んでいてもよく、プロトン性溶媒と
しては、式(5)で表される金属水酸化物を溶解させやすい水やメタノール、エタノール
、イソプロピルアルコールなどのアルコール類が特に好ましい。これらは非プロトン性極
性溶媒中に含有されることによって、式(5)で表される金属水酸化物を反応溶液中に均
一に溶解させることによって、異性化反応を促進することができる傾向にある。
The aprotic organic solvent may contain a small amount of a protic solvent, and examples of the protic solvent include water, methanol, ethanol, isopropyl alcohol, etc., which easily dissolve the metal hydroxide represented by formula (5). Alcohols are particularly preferred. By containing these in the aprotic polar solvent, the metal hydroxide represented by the formula (5) is uniformly dissolved in the reaction solution, thereby tending to promote the isomerization reaction. be.

非プロトン性有機溶媒は高沸点であることが好ましく、好ましくは100℃以上、より
好ましくは110℃以上である。また、沸点の上限は特に限定されないが、180℃以下
が好ましい。沸点が下限値以上であることで、異性化に必要な活性化エネルギーの確保が
容易になる傾向にあり、上限値以下であることで、反応中の溶液の粘度が撹拌しやすい範
囲になる傾向にある。また上限値以下であることで、溶媒の融点が室温以下になるため、
その後の精製工程において室温で液体として取り扱うことが出来るため好ましい。
The aprotic organic solvent preferably has a high boiling point, preferably 100° C. or higher, more preferably 110° C. or higher. Moreover, although the upper limit of the boiling point is not particularly limited, it is preferably 180° C. or lower. When the boiling point is at least the lower limit, it tends to be easy to secure the activation energy necessary for isomerization, and when it is at most the upper limit, the viscosity of the solution during the reaction tends to be within the range where it is easy to stir. It is in. In addition, since the melting point of the solvent is below room temperature by being below the upper limit,
It is preferable because it can be handled as a liquid at room temperature in subsequent purification steps.

式(1)で表されるシス-トランスシクロヘキサンカルボン酸塩及び式(5)で表され
る金属水酸化物を非プロトン性有機溶媒下で加熱する工程は特に限定されない。
式(1)で表されるシス-トランスシクロヘキサンカルボン酸塩を非プロトン性有機溶
媒と混合する方法は、シス-トランスシクロヘキサンカルボン酸塩の粉末に非プロトン性
有機溶媒を加えても、その逆でもよい。これらの混合割合も特に限定されないが、非プロ
トン性有機溶媒に対するシス-トランスシクロヘキサンカルボン酸塩の価数を1とした時
の規定度(N)が、0.01以上であることが好ましく、0.1以上であることがより好
ましい。また、10以下であることが好ましく、5以下であることがより好ましく、1以
下であることがさらに好ましい。上記範囲であることで、攪拌及び濃縮が容易となる傾向
にある。
また、シス-トランスシクロヘキサンカルボン酸塩の溶解を容易にするために、クラウ
ンエーテル、テトラブチルアンモニウム塩などの相関移動触媒を添加してもよい。添加量
はシス-トランスシクロヘキサンカルボン酸塩と同等(モル量)程度加えることができる。
The step of heating the cis-trans cyclohexane carboxylate represented by formula (1) and the metal hydroxide represented by formula (5) in an aprotic organic solvent is not particularly limited.
The method of mixing the cis-trans cyclohexanecarboxylate represented by formula (1) with an aprotic organic solvent can be performed by adding the aprotic organic solvent to the cis-trans cyclohexanecarboxylate powder or vice versa. good. The mixing ratio of these is not particularly limited, but the normality (N) when the valence of the cis-trans cyclohexane carboxylate to the aprotic organic solvent is 1 is preferably 0.01 or more, and 0 .1 or more is more preferable. Also, it is preferably 10 or less, more preferably 5 or less, and even more preferably 1 or less. Within the above range, stirring and concentration tend to be easy.
Further, phase transfer catalysts such as crown ethers and tetrabutylammonium salts may be added to facilitate dissolution of the cis-transcyclohexanecarboxylate. The amount to be added can be about the same (molar amount) as that of the cis-trans-cyclohexanecarboxylate.

式(1)で表されるシス-トランスシクロヘキサンカルボン酸塩を非プロトン性有機溶
媒下での加熱条件も特に限定されないが、100℃以上であることが好ましく、120℃
以上であることがより好ましい。また、220℃以下であることが好ましく、200℃以
下であることがより好ましい。上記下限値以上であることで異性化のための活性化エネル
ギーを十分に得られる傾向にあり、上記上限値以下であることで、塩の分解を抑制できる
傾向にある。
また、使用する溶媒の沸点温度以上で加熱する際はオートクレーブなどを利用し、加圧
してもよい。加圧条件としては、1MPa以上100MPa以下が好ましく、50MPa
以下であることがより好ましい。加圧することで、異性化が促進する傾向にある。
加熱手段は特に限定されないが、マイクロウェーブ等を利用してもよい。
The conditions for heating the cis-trans cyclohexanecarboxylate represented by formula (1) in an aprotic organic solvent are not particularly limited, but the temperature is preferably 100°C or higher, and 120°C.
It is more preferable to be above. Moreover, it is preferably 220° C. or lower, more preferably 200° C. or lower. When it is at least the above lower limit, it tends to be possible to obtain sufficient activation energy for isomerization, and when it is at most the above upper limit, it tends to be possible to suppress decomposition of the salt.
Moreover, when heating above the boiling point temperature of the solvent to be used, pressure may be applied using an autoclave or the like. The pressurization conditions are preferably 1 MPa or more and 100 MPa or less, and 50 MPa
The following are more preferable. Pressurization tends to promote isomerization.
A heating means is not particularly limited, but a microwave or the like may be used.

[トランス-シクロヘキサンカルボン酸の製造方法]
式(1)で表されるシス-トランスシクロヘキサンカルボン酸塩を非プロトン性有機溶
媒下で加熱する工程を経て得られた式(2)で表されるトランス-シクロヘキサンカルボ
ン酸塩から、式(3)で表されるトランス-シクロヘキサンカルボン酸を製造する方法は
、特に限定されないが、式(2)で表されるトランス-シクロヘキサンカルボン酸塩を酸
処理する工程を有することが好ましい。
[Method for producing trans-cyclohexanecarboxylic acid]
From the trans-cyclohexanecarboxylate represented by the formula (2) obtained through the step of heating the cis-trans cyclohexanecarboxylate represented by the formula (1) in an aprotic organic solvent, the formula (3 The method for producing the trans-cyclohexanecarboxylic acid represented by ) is not particularly limited, but preferably includes a step of acid-treating the trans-cyclohexanecarboxylic acid salt represented by formula (2).

(式(3)で表されるトランス-シクロヘキサンカルボン酸) (trans-cyclohexanecarboxylic acid represented by formula (3))

Figure 2022142768000013
Figure 2022142768000013

式(3)において、R及びnは、式(1)及び式(2)と同義である。
Rはヒドロキシ基、メチル基、置換基を有してもよいアルコキシ基又はOM1/mを表
す。
Mは金属を表し、mはMの価数を表し、nは1以上24以下の整数を表す。
In formula (3), R and n are synonymous with formula (1) and formula (2).
R represents a hydroxy group, a methyl group, an alkoxy group which may have a substituent, or OM 1/m .
M represents a metal, m represents the valence of M, and n represents an integer of 1 or more and 24 or less.

式(3)のM、m、n及びRは式(2)のM、m、n及びRとそれぞれ同義であり、好
ましい範囲及び有していてもよい置換基も同義である。
M, m, n and R in Formula (3) are the same as M, m, n and R in Formula (2), respectively, and the preferred ranges and optional substituents are also the same.

式(3)で表されるトランス-シクロヘキサンカルボン酸は、式(2)で表されるトラ
ンス-シクロヘキサンカルボン酸塩のMが水素原子に置き換わった構造であり、好ましい
構造は、式(2)で表されるトランス-シクロヘキサンカルボン酸塩の好ましい構造にお
いてMが水素原子に置き換わった構造である。
The trans-cyclohexanecarboxylic acid represented by formula (3) has a structure in which M of the trans-cyclohexanecarboxylic acid salt represented by formula (2) is replaced with a hydrogen atom, and a preferred structure is represented by formula (2). It is a structure in which M is replaced with a hydrogen atom in the preferred structure of the represented trans-cyclohexanecarboxylic acid salt.

また、式(3)で表されるトランス-シクロヘキサンカルボン酸の具体例としては、式
(2)で表されるトランス-シクロヘキサンカルボン酸塩の具体例においてアルカリ金属
およびアルカリ土類金属が水素原子に置き換わった構造が挙げられる。
Further, as a specific example of the trans-cyclohexanecarboxylic acid represented by the formula (3), in specific examples of the trans-cyclohexanecarboxylic acid salt represented by the formula (2), an alkali metal and an alkaline earth metal are Substituted structures are included.

式(3)で表されるトランス-シクロヘキサンカルボン酸は、式(2)で表されるトラ
ンス-シクロヘキサンカルボン酸塩を酸処理することによって生成れる。処理に用いる酸
としては、例えば、塩酸、硫酸が挙げられ、これら酸を用いてカルボン酸塩の入った水溶
液をpH6以下まで酸性にする。
The trans-cyclohexanecarboxylic acid represented by formula (3) is produced by acid-treating the trans-cyclohexanecarboxylic acid salt represented by formula (2). Acids used for the treatment include, for example, hydrochloric acid and sulfuric acid. Using these acids, the aqueous solution containing the carboxylate is acidified to pH 6 or less.

その他の工程としては、特に限定されないが、例えば、冷却工程、洗浄工程、乾燥工程
が挙げられる。
Examples of other steps include, but are not limited to, a cooling step, a washing step, and a drying step.

冷却工程とは、式(1)で表されるシス-トランスシクロヘキサンカルボン酸塩を非プ
ロトン性有機溶媒下で加熱し、式(2)で表されるトランス-シクロヘキサンカルボン酸
塩が生成した後の冷却工程をさす。冷却方法は特に限定されないが、加熱熱源の供給を停
止し、室温まで攪拌しながら冷却する方法が挙げられる。
洗浄工程とは、酸処理する工程を経て得られた式(3)で表されるトランス-シクロヘ
キサンカルボン酸を分取したのち洗浄する工程をさす。
The cooling step is the step after heating the cis-trans-cyclohexanecarboxylate represented by formula (1) in an aprotic organic solvent to produce the trans-cyclohexanecarboxylate represented by formula (2). Refers to the cooling process. Although the cooling method is not particularly limited, a method of stopping the supply of the heating heat source and cooling to room temperature while stirring is exemplified.
The washing step refers to a step of separating and washing the trans-cyclohexanecarboxylic acid represented by the formula (3) obtained through the acid treatment step.

(式(3)で表されるトランス-シクロヘキサンカルボン酸のトランス異性体比)
式(3)で表されるトランス-シクロヘキサンカルボン酸に含まれる、シス体およびト
ランス体のモル異性体比の総量を100%とした時、トランス体の含有率、すなわちトラ
ンス異性体比は、90%以上100%以下であることがトランス体異性体比率の高い液晶
分子が収率良く得られる点で好ましく、95%以下100%以下であることがより好まし
い。
(Trans isomer ratio of trans-cyclohexanecarboxylic acid represented by formula (3))
When the total amount of the molar isomer ratio of the cis and trans isomers contained in the trans-cyclohexanecarboxylic acid represented by the formula (3) is 100%, the content of the trans isomer, that is, the trans isomer ratio is 90. % or more and 100% or less is preferable from the point of obtaining liquid crystal molecules with a high trans isomer ratio in good yield, and it is more preferably 95% or more and 100% or less.

以下、実施例を挙げて、本発明を更に詳細に説明するが、本発明はその要旨を超えない
限り以下の実施例及び合成化合物に限定されるものではない。なお、下記の実施例におけ
る各種の条件や評価結果の値は、本発明の実施態様における好ましい範囲と同様に、本発
明の好ましい範囲を示すものであり、本発明の好ましい範囲は前記した実施態様における
好ましい範囲と下記合成例の値又は実施例同士の値の組合せにより示される範囲を勘案し
て決めることができる。
EXAMPLES The present invention will be described in more detail below with reference to examples, but the present invention is not limited to the following examples and synthetic compounds as long as the gist thereof is not exceeded. Various conditions and values of evaluation results in the following examples indicate the preferred range of the present invention as well as the preferred range in the embodiment of the present invention, and the preferred range of the present invention is the embodiment described above. can be determined by taking into account the range indicated by the preferred range in and the values in the following Synthetic Examples or the combination of the values in Examples.

[実施例]
<実施例1>
[Example]
<Example 1>

Figure 2022142768000014
Figure 2022142768000014

50mLのフラスコにcis/trans=90/10の化合物A3.00g(9.5
4mmol)、KOH1.89g(29.0mmol)、メシチレンを20mL加えて1
65℃に加熱し8時間反応した。反応終了後の化合物B’のcis/trans比は、2
/98であった。また、反応が進行するに従い固体の析出が確認され、化合物B’の融点
が165℃以上であることが確認された。
3.00 g of compound A with cis/trans = 90/10 (9.5
4 mmol), 1.89 g (29.0 mmol) of KOH, and 20 mL of mesitylene to give 1
The mixture was heated to 65° C. and reacted for 8 hours. The cis/trans ratio of compound B' after completion of the reaction is 2
/98. In addition, as the reaction progressed, precipitation of solid was confirmed, and it was confirmed that the melting point of compound B' was 165° C. or higher.

<実施例2> <Example 2>

Figure 2022142768000015
Figure 2022142768000015

100mLのフラスコにcis/trans=89/11の化合物C3.00g(8.
76mmol)、KOH1.47g(26.3mmol)、水1.6g(87.6mmo
l)とメタノール20mLを加えて室温で1時間攪拌した。化合物Cが消失したことを確
認し、減圧下、溶媒を留去した。これにメシチレンを30mL加えて165℃に加熱し、
水を共沸除去しながら8時間反応した。また、反応が進行するに従い固体の析出が確認さ
れ、化合物B’の融点が165℃以上であることが確認された。反応終了後、化合物B’
のcis/trans比は、13/87であった。反応液を室温まで放冷し、20%硫酸
でpH2以下になるまで中和した後、0℃に冷却した。析出した固体を濾過した後、水及
びヘキサンで洗浄、乾燥し、化合物Dを2.05g得た。収率は75.0%、cis/t
ransは、0/100であった。
<比較例1>
Into a 100 mL flask was added 3.00 g of compound C with cis/trans = 89/11 (8.
76 mmol), KOH 1.47 g (26.3 mmol), water 1.6 g (87.6 mmol)
l) and 20 mL of methanol were added and stirred at room temperature for 1 hour. After confirming that Compound C disappeared, the solvent was distilled off under reduced pressure. 30 mL of mesitylene was added to this and heated to 165°C,
The reaction was carried out for 8 hours with azeotropic removal of water. In addition, as the reaction progressed, precipitation of solid was confirmed, and it was confirmed that the melting point of compound B' was 165° C. or higher. After completion of the reaction, compound B'
The cis/trans ratio of was 13/87. The reaction solution was allowed to cool to room temperature, neutralized with 20% sulfuric acid to pH 2 or lower, and then cooled to 0°C. After filtering the precipitated solid, it was washed with water and hexane and dried to obtain 2.05 g of Compound D. Yield 75.0%, cis/t
rans was 0/100.
<Comparative Example 1>

Figure 2022142768000016
Figure 2022142768000016

50mLの3つ口フラスコに化合物A2.97g(9.54mmol)、t-BuOK
3.24g(28.6mmol)とメシチレン30mLを加えて166℃に加熱し、水
を共沸除去しながら8時間反応した。反応終了後、化合物B’のcis/trans比は
、41/59であった。反応液を冷却後、反応後、20%硫酸でpH2以下になるまで中
和した後、酢酸エチルでカルボン酸を抽出した。有機層を飽和食塩水で洗浄した後、無水
硫酸マグネシウムで乾燥し、濾過、濃縮することにより化合物Dを1.79g得た。収率
は61.0%、cis/trans比は、30/70であった。
Compound A 2.97 g (9.54 mmol), t-BuOK in a 50 mL three-necked flask
3.24 g (28.6 mmol) and 30 mL of mesitylene were added, heated to 166° C., and reacted for 8 hours while removing water azeotropically. After completion of the reaction, the cis/trans ratio of compound B' was 41/59. After cooling the reaction mixture, the reaction mixture was neutralized with 20% sulfuric acid until the pH became 2 or less, and the carboxylic acid was extracted with ethyl acetate. The organic layer was washed with saturated brine, dried over anhydrous magnesium sulfate, filtered and concentrated to obtain 1.79 g of Compound D. The yield was 61.0% and the cis/trans ratio was 30/70.

<比較例2> <Comparative Example 2>

Figure 2022142768000017
Figure 2022142768000017

特開2017-95420号公報の実施例1に従って合成したところ、化合物Dが収率
66%で得られ、cis/trans比は、14/86であった。
When synthesized according to Example 1 of JP-A-2017-95420, compound D was obtained with a yield of 66%, and the cis/trans ratio was 14/86.

本願実施例1及び2、比較例1及び2より、本発明がtrans体シクロヘキサンカル
ボン酸塩およびtrans体シクロヘキサンカルボン酸を選択的に、且つ高い収率で得ら
れる方法であることが示された。
Examples 1 and 2 of the present application and Comparative Examples 1 and 2 demonstrate that the present invention is a method for selectively obtaining trans-cyclohexanecarboxylic acid and trans-cyclohexanecarboxylic acid in high yield.

Claims (7)

トランス-シクロヘキサンカルボン酸塩の製造方法であって、
下記式(1)で表されるシス-トランスシクロヘキサンカルボン酸塩及び下記式(5)
で表される金属水酸化物を非プロトン性有機溶媒下で加熱する工程を有するものである、
下記式(2)で表されるトランス-シクロヘキサンカルボン酸塩の製造方法。
Figure 2022142768000018
[式(1)及び(2)において、Rはヒドロキシ基、メチル基、置換基を有してもよいア
ルコキシ基又はOM1/mを表す。Mは金属を表し、mはMの価数を表し、nは1以上2
4以下の整数を表す。]
M(OH) ・・・(5)
[式(5)において、M及びmは、式(1)及び式(2)と同義である。]
A method for producing a trans-cyclohexanecarboxylic acid salt, comprising:
Cis-trans cyclohexane carboxylate represented by the following formula (1) and the following formula (5)
It has a step of heating a metal hydroxide represented by in an aprotic organic solvent,
A method for producing a trans-cyclohexanecarboxylate represented by the following formula (2).
Figure 2022142768000018
[In formulas (1) and (2), R represents a hydroxy group, a methyl group, an alkoxy group optionally having a substituent, or OM 1/m . M represents a metal, m represents the valence of M, n is 1 or more and 2
represents an integer of 4 or less. ]
M (OH) m (5)
[In Formula (5), M and m are synonymous with Formula (1) and Formula (2). ]
前記式(2)で表されるトランス-シクロヘキサンカルボン酸塩のトランス異性体比が
85%以上100%以下である、請求項1に記載の製造方法。
The production method according to claim 1, wherein the trans-isomer ratio of the trans-cyclohexanecarboxylic acid salt represented by formula (2) is 85% or more and 100% or less.
請求項1又は2に記載の製造方法で得られた、前記式(2)で表されるトランス-シク
ロヘキサンカルボン酸塩を酸処理する工程を有する、下記式(3)で表されるトランス-
シクロヘキサンカルボン酸の製造方法。
Figure 2022142768000019
[式(3)において、R及びnは、式(1)及び式(2)と同義である。]
Trans-cyclohexanecarboxylic acid salt represented by the formula (2) obtained by the production method according to claim 1 or 2, having a step of acid-treating the trans-cyclohexanecarboxylic acid salt represented by the following formula (3):
A method for producing cyclohexanecarboxylic acid.
Figure 2022142768000019
[In formula (3), R and n are synonymous with formula (1) and formula (2). ]
前記式(3)で表されるトランス-シクロヘキサンカルボン酸のトランス異性体比が9
0%以上100%以下である、請求項3に記載の製造方法。
The trans-isomer ratio of the trans-cyclohexanecarboxylic acid represented by the formula (3) is 9.
The manufacturing method according to claim 3, wherein the content is 0% or more and 100% or less.
前記式(1)及び(2)におけるMが、アルカリ金属及びアルカリ土類金属からなる群
より選択される少なくとも1つを表すものである、請求項1~4のいずれか1項に記載の
製造方法。
The production according to any one of claims 1 to 4, wherein M in the formulas (1) and (2) represents at least one selected from the group consisting of alkali metals and alkaline earth metals. Method.
前記非プロトン性有機溶媒として、非極性有機溶媒を含む、請求項1~5のいずれか1
項に記載の製造方法。
Any one of claims 1 to 5, comprising a non-polar organic solvent as the aprotic organic solvent
The manufacturing method described in the item.
前記式(1)で表されるシス-トランスシクロヘキサンカルボン酸塩が、下記式(4)
で表されるエステル化合物を極性溶媒下、式(6)で表される金属水酸化物で加水分解し
、濃縮して得られるものである、請求項1~6のいずれか1項に記載の製造方法。
Figure 2022142768000020
[式(4)において、R及びnは、式(1)及び式(2)と同義であり、Rは炭素数1
~6のアルキル基を表す。]
M(OH) ・・・(6)
[式(6)において、Mは金属を表し、mはMの価数を表す。]
The cis-trans cyclohexane carboxylate represented by the formula (1) is represented by the following formula (4)
Under a polar solvent, an ester compound represented by hydrolyzing with a metal hydroxide represented by formula (6), which is obtained by concentration, according to any one of claims 1 to 6 Production method.
Figure 2022142768000020
[In formula (4), R and n are the same as in formulas (1) and (2), and R 2 has 1 carbon
represents an alkyl group of ∼6. ]
M(OH) m (6)
[In formula (6), M represents a metal, and m represents the valence of M. ]
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