JP2023131589A - ９，９－ビス（４－アミノ－３－フルオロフェニル）フルオレンの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】着色の少ない９，９－ビス（４－アミノ－３－フルオロフェニル）フルオレンを高収率で得られる製造方法を提供する。【解決手段】９－フルオレノンと該９-フルオレノンに対して７．５モル倍以上１２．５モル倍以下の２－フルオロアニリンを芳香族スルホン酸の存在下で縮合反応させて９，９－ビス（４－アミノ－３－フルオロフェニル）フルオレンを含む反応液を得る工程を含む。【選択図】図１
Description
本発明は、９，９－ビス（４－アミノ－３－フルオロフェニル）フルオレンの製造方法に関する。
９，９－ビス（４－アミノ－３－フルオロフェニル）フルオレンは、構造中に電子求引性のフッ素原子を有しているため、この化合物を出発物質に含むポリイミド、ポリアミド、エポキシ樹脂は誘電率の低下や耐熱性の向上が期待でき、電子情報材料、複合材料など、工業用途として多岐にわたる分野で使用可能である。
９，９－ビス（４－アミノ－３－フルオロフェニル）フルオレンは９－フルオレノンと２－フルオロアニリンを縮合して得られる。しかしながら得られる９，９－ビス（４－アミノ－３－フルオロフェニル）フルオレンは着色しやすいという問題があった。
特に、液晶ディスプレイ基板やフレキシブルディスプレイ基盤などの透明性が求められる光学用途で用いられるためには、着色の少ない９，９－ビス（４－アミノ－３－フルオロフェニル）フルオレンが必要である。
特許文献１では９－フルオレノンと２－フルオロアニリンの反応において、９－フルオレノンに対し７．０モル倍の２－フルオロアニリンと１．３モル倍のトリフルオロメタンスルホン酸を用いて縮合反応を行っている。
特許文献２では、９－フルオレノンと２－フルオロアニリンの反応において、９－フルオレノンに対し１５モル倍の２－フルオロアニリン存在下、９－フルオレノンに対し、０．９モル倍の塩酸または２－フルオロアニリン塩酸塩を用いて縮合反応を行い、得られた９，９－ビス（４－アミノ－３－フルオロフェニル）フルオレンを活性炭の使用によって脱色している。
特許文献３では、９－フルオレノンと２－フルオロアニリンの反応において、９－フルオレノンに対し８．０モル倍の２－フルオロアニリンとチタン系固体酸触媒を用いて縮合反応を行っている。
特許文献１では、酸触媒としてトリフルオロメタンスルホン酸を用いて９，９－ビス（４－アミノ－３－フルオロフェニル）フルオレンを製造する方法が記載されている。しかし、収率は４５％と低く、得られた９，９－ビス（４－アミノ－３－フルオロフェニル）フルオレンの着色に関する記載がない。またトリフルオロメタンスルホン酸は揮発性の液体であるため、設備を腐食する懸念がある。
特許文献２では、酸触媒として塩酸を用いて９，９－ビス（４－アミノ－３－フルオロフェニル）フルオレンを製造する方法が記載されている。塩酸は２－フルオロアニリンと塩を形成し、一部は縮合反応中に析出してしまうため、攪拌しづらい状態に陥る。また、得られた９，９－ビス（４－アミノ－３－フルオロフェニル）フルオレンの脱色に活性炭を用いることは製造工程が煩雑になるという問題がある上、その脱色工程に関する実施例の記載がない。
特許文献３の反応では、酸触媒としてチタン系固体超強酸を用いている。このチタン系酸触媒から微量の金属が溶けだし、得られた９，９－ビス（４－アミノ－３－フルオロフェニル）フルオレンに金属が残存し、９，９－ビス（４－アミノ－３－フルオロフェニル）フルオレンを使用したポリアミド、ポリイミド、エポキシ樹脂等の物性に悪影響を及ぼす懸念がある。
本発明の目的は、着色の少ない９，９－ビス（４－アミノ－３－フルオロフェニル）フルオレンを高収率で生産できる製造方法を提供することにある。
本発明の９，９－ビス（４－アミノ－３－フルオロフェニル）フルオレンの製造方法は、９－フルオレノンと該９-フルオレノンに対して７．５モル倍以上１２．５モル倍以下の２－フルオロアニリンを芳香族スルホン酸の存在下で縮合反応させて９，９－ビス（４－アミノ－３－フルオロフェニル）フルオレンを含む反応液を得る工程を含む。
本発明の９，９－ビス（４－アミノ－３－フルオロフェニル）フルオレンの製造方法によれば、９－フルオレノンと特定量の２－フルオロアニリンを芳香族スルホン酸の存在下で縮合反応させて９，９－ビス（４－アミノ－３－フルオロフェニル）フルオレンを含む反応液を得る工程を含むことで着色の少ない９，９－ビス（４－アミノ－３－フルオロフェニル）フルオレンが高収率で得られる。９，９－ビス（４－アミノ－３－フルオロフェニル）フルオレンを含む反応液を得た後、一般的な精製工程である中和処理と冷却晶析をするだけで着色の少ない９，９－ビス（４－アミノ－３－フルオロフェニル）フルオレンが高収率で得られる工業的に優れた製造方法である。本発明の製造方法により得られた９，９－ビス（４－アミノ－３－フルオロフェニル）フルオレンは１０ｍｇ／ｍＬテトラヒドロフラン溶液を調製したとき、波長４００～９００ｎｍのすべての範囲における光線透過率が９７％以上と着色の少ないものであり、電子情報材料、光学材料、複合材料などで使用することができる。なお、光線透過率の上限は理論上１００％となるため、特に限定されるものではない。
以下に本発明の詳細を記載する。
本発明で製造する９，９－ビス（４－アミノ－３－フルオロフェニル）フルオレンは、９－フルオレノンと２－フルオロアニリンを縮合反応させることにより製造される。
本発明で製造する９，９－ビス（４－アミノ－３－フルオロフェニル）フルオレンは、９－フルオレノンと２－フルオロアニリンを縮合反応させることにより製造される。
本発明の縮合反応で用いる２－フルオロアニリンの量は、９－フルオレノンのモル数に対し、７．５モル倍以上１２．５モル倍以下である。２－フルオロアニリンを７．５モル倍以上、１２．５モル倍以下使用することにより、着色の少ない９，９－ビス（４－アミノ－３－フルオロフェニル）フルオレン化合物を製造することができる。特に、得られた９，９－ビス（４－アミノ－３－フルオロフェニル）フルオレンの１０ｍｇ／ｍＬテトラヒドロフラン溶液を調製したとき、波長４００～９００ｎｍのすべての範囲において、光線透過率が９７％以上であり着色が少ない。
９－フルオレノンおよび２－フルオロアニリンの縮合反応は、芳香族スルホン酸の存在下で行われる。芳香族スルホン酸は２－フルオロアニリンに可溶な酸触媒であり、また芳香族スルホン酸と２－フルオロアニリンの塩も２－フルオロアニリンに溶解するため、本発明の縮合反応中に塩が析出することがなく、攪拌に支障をきたすことがない。一方、メタンスルホン酸やトリフルオロメタンスルホン酸などの液体で揮発性のあるスルホン酸を用いると、設備を腐食する懸念があり扱いづらい。さらに、芳香族スルホン酸は、縮合反応中に２－フルオロアニリンを酸化しづらいため、着色成分が生じにくい。酸化力のある酸触媒、例えばリンタングステン酸やケイタングステン酸などのヘテロポリ酸を用いると、反応液が赤紫色に着色する。これは、２－フルオロアニリンが酸触媒に酸化されて着色成分を生じているためと考えられる。その結果、芳香族スルホン酸を使用することにより、得られる９，９－ビス（４－アミノ－３－フルオロフェニル）フルオレンの着色が少なくなる利点が生じる。
芳香族スルホン酸としてｐ－トルエンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、ｍ－キシレン－４－スルホン酸、ｐ－キシレン－２－スルホン酸、２－ナフタレンスルホン酸またはそれらの水和物が例示される。これらの芳香族スルホン酸は混合して用いてもよい。より好ましくはｐ－トルエンスルホン酸、ｐ－トルエンスルホン酸一水和物、ベンゼンスルホン酸である。
芳香族スルホン酸の量は、９－フルオレノンのモル数に対し、好ましくは０．１モル倍以上５．０モル倍以下であり、より好ましくは、１．０モル倍以上３．０モル倍以下である。芳香族スルホン酸を０．１モル倍以上使用することにより、縮合反応を効率的に進めることができる。また、芳香族スルホン酸を３．０モル倍以下使用することにより、高価な芳香族スルホン酸を効率的に使用することができる。
９－フルオレノンおよび２－フルオロアニリンの縮合反応において、水が生成するが、これを除去しながら反応させることが好ましい。この目的で反応系内に不活性ガスを通気しながら、これに生成水を同伴させる、あるいは共沸溶媒を共存させて、連続的に生成水を除去する方法が用いられる。不活性ガスとしては、窒素が好ましく用いられる。共沸溶媒としては、反応系に不活性な溶媒が用いられ、例えば、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、ベンゼン、トルエン、キシレン等が挙げられる。好ましくは、トルエンまたはキシレンが用いられる。この共沸溶媒の使用量は、９－フルオレノンの質量に対し、０．５～１０質量倍が好ましい。
縮合反応は、酸素を含まない不活性雰囲気下で行うことが好ましい。具体的には、実質的に酸素を含まない窒素ガスを反応系内に通気させることで行うことができる。酸素存在下で行うと、２－フルオロアニリンが酸化され、着色物質が生成し、９，９－ビス（４－アミノ－３－フルオロフェニル）フルオレンを着色させてしまうことがある。
反応温度は、好ましくは８０～１７０℃、より好ましくは、１２０～１６０℃である。反応温度が８０℃より低いと反応完結に長時間を要することになり、１７０℃よりも高いと、２－フルオロアニリンの沸点を上回るため、水とともに２－フルオロアニリンも系外へ排出されてしまう。また、未反応の２－フルオロアニリンの回収・再利用は、製造コスト低減のため重要であるが、２－フルオロアニリンが系外へ排出されると２－フルオロアニリンの回収率が低下し、原単位悪化や廃棄物の増大を招いてしまう。
反応時間は、反応温度に依存するが、好ましくは３～１００時間、より好ましくは５～８０時間である。反応終点は反応液の液体クロマトグラフィー分析で、好ましくは、９－フルオレノンと中間体である９－フルオレノンに２－フルオロアニリン１分子が縮合したイミン体のピーク面積の合計が、全体のピーク面積から２－フルオロアニリンと芳香族スルホン酸のピーク面積の合計を除いたピーク面積の好ましくは５．０面積％以下、より好ましくは、２．０面積％以下となる時点と設定できる。
反応完結後の反応液は、９，９－ビス（４－アミノ－３－フルオロフェニル）フルオレンに加え、過剰の２－フルオロアニリンと芳香族スルホン酸、不純物を含んでいる。この反応液にアルカリ水溶液を加えて洗浄する操作により芳香族スルホン酸を除去することができる。これにより晶析操作により取得した９，９－ビス（４－アミノ－３－フルオロフェニル）フルオレン中の芳香族スルホン酸含有量を低減できる。すなわち、晶析した９，９－ビス（４－アミノ－３－フルオロフェニル）フルオレン中の芳香族スルホン酸含有量を３０ｐｐｍ以下に実質的に低減することができる。
反応完結後の反応液は２－フルオロアニリンを加えて希釈することが好ましい。９，９－ビス（４－アミノ－３－フルオロフェニル）フルオレンの２－フルオロアニリンに対する溶解度は１００℃において１７質量％であるため、それ以下の濃度であれば、アルカリ水溶液を加えて洗浄する操作中に９，９－ビス（４－アミノ－３－フルオロフェニル）フルオレンが析出することを避けることができる。実質的に反応液を希釈する際の９，９－ビス（４－アミノ－３－フルオロフェニル）フルオレンの濃度の下限はないが、例えば９，９－ビス（４－アミノ－３－フルオロフェニル）フルオレンの濃度を５質量％に希釈すると、用いる２－フルオロアニリンが増えることと、その後の晶析操作における９，９－ビス（４－アミノ－３－フルオロフェニル）フルオレンの晶析率が低下することから生産性が低下する。そのため、反応液中の９，９－ビス（４－アミノ－３－フルオロフェニル）フルオレンの濃度は１１～１７質量％が好ましい。
アルカリ性水溶液としては、アルカリ金属水酸化物水溶液、アルカリ金属炭酸塩水溶液、アルカリ金属水素炭酸塩水溶液、アルカリ金属亜硫酸塩水溶液を使用してもよい。アルカリ金属水酸化物水溶液としては、水酸化リチウム水溶液、水酸化ナトリウム水溶液、水酸化カリウム水溶液が、アルカリ金属炭酸塩水溶液としては炭酸ナトリウム水溶液、炭酸リチウム水溶液、炭酸カリウム水溶液が、アルカリ金属炭酸水素塩水溶液としては炭酸水素ナトリウム水溶液が、アルカリ金属亜硫酸塩水溶液としては亜硫酸ナトリウム水溶液が例示される。
アルカリ性水溶液中の塩基のモル量は、反応で用いた芳香族スルホン酸のモル量に対して過剰であることが好ましい。より好ましくは、芳香族スルホン酸のモル量に対して１．１～２．０モル倍である。
アルカリ性水溶液の質量は、反応液質量に対して好ましくは０．２５倍～４倍、より好ましくは０．５倍～２倍である。アルカリ性水溶液の質量を０．５倍以上にすることにより、有機相と水層の分離性が向上する。また、アルカリ性水溶液の質量を２倍以下にすることにより廃水量を減らすことができる。
アルカリ性水溶液による洗浄後の溶液にはアルカリ金属イオンが若干残留しているため、水で洗浄することで残存しているアルカリ金属イオンを除くことが好ましい。水の質量は、アルカリ性水溶液による洗浄後の溶液の質量に対して好ましくは０．２５倍～４倍、より好ましくは０．５倍～２倍である。
アルカリ性水溶液、またはアルカリ性水溶液および水による洗浄後の有機相は０～１０℃まで冷却することで９，９－ビス（４－アミノ－３－フルオロフェニル）フルオレンが析出する。これをろ過し、貧溶媒をかけてリンス洗浄することで着色の少ない９，９－ビス（４－アミノ－３－フルオロフェニル）フルオレンを高収率で取得できる。
洗浄に使用する貧溶媒はアルコール系溶媒、芳香族炭化水素系溶媒、エーテル系溶媒、エステル系溶媒またはアミド系溶媒を使用してもよいが、リンス洗浄の溶媒として、好ましくはアルコール系溶媒が用いられる。アルコール溶媒としては、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール等が例示される。
洗浄に使用する貧溶媒の質量は９－フルオレノンの質量に対し、好ましくは０．１～１０倍である。
洗浄に使用する貧溶媒の質量は９－フルオレノンの質量に対し、好ましくは０．１～１０倍である。
以下、実施例により具体的に説明するが、本発明は実施例のみに制限されるものではない。なお、本明細書において得られる９，９－ビス（４－アミノ－３－フルオロフェニル）フルオレンの分析値は、次の方法により測定した。
（転化率、反応収率、化学純度）
以下の条件の液体クロマトグラフィー（島津製作所社製ＬＣ－２０Ａ）により測定された、全体のピーク面積から２－フルオロアニリンとｐ－トルエンスルホン酸のピーク面積を除いた面積に対する、９－フルオレノンのピーク面積の分率（ＨＰＬＣ 面積％）を測定し、１００％からその値を引いた値を９－フルオレノン転化率（％）とした。同様に９，９－ビス（４－アミノ－３－フルオロフェニル）フルオレンのピーク面積の分率（ＨＰＬＣ 面積％）を測定し、これを反応収率（％）とした。
以下の条件の液体クロマトグラフィー（島津製作所社製ＬＣ－２０Ａ）により測定された、全体のピーク面積から２－フルオロアニリンとｐ－トルエンスルホン酸のピーク面積を除いた面積に対する、９－フルオレノンのピーク面積の分率（ＨＰＬＣ 面積％）を測定し、１００％からその値を引いた値を９－フルオレノン転化率（％）とした。同様に９，９－ビス（４－アミノ－３－フルオロフェニル）フルオレンのピーク面積の分率（ＨＰＬＣ 面積％）を測定し、これを反応収率（％）とした。
また、精製後得られた９，９－ビス（４－アミノ－３－フルオロフェニル）フルオレンを以下の条件の液体クロマトグラフィー（島津製作所社製ＬＣ－２０Ａ）により測定し、９，９－ビス（４－アミノ－３－フルオロフェニル）フルオレンのピーク面積の分率を化学純度（ＬＣ面積％）とした。
・カラム： ＹＭＣ―Ｐａｃｋ ＯＤＳ－ＡＭ ４．６φ×２５０ｍｍ
・カラム温度： ４０℃
・移動相： ０．１％（ｖ／ｖ）リン酸水溶液を組成（Ａ）、アセトニトリルを組成（Ｂ）とし、下記のグラジエントに示した組成（Ａ／Ｂ）で変化させた。
・グラジエント
時間（分） 組成（Ａ／Ｂ）
０ ６０／４０
１０ ４５／５５
１５ ２０／８０
２５ ２０／８０
３０ １０／９０
４０ １０／９０
４５ ４０／６０
６０ ４０／６０
・流量： １ｍｌ／ｍｉｎ
・注入量： １０μｌ
・検出： ＵＶ ２５４ｎｍ
・分析時間： ４５分
・分析サンプル調製：サンプル０．０２ｇを秤量し、アセトニトリル約４０ｍｌに希釈
ただし、上記の分析条件に基づく分析結果と同じ結果が得られる限り、この分析条件に限定されるものではない。
・カラム： ＹＭＣ―Ｐａｃｋ ＯＤＳ－ＡＭ ４．６φ×２５０ｍｍ
・カラム温度： ４０℃
・移動相： ０．１％（ｖ／ｖ）リン酸水溶液を組成（Ａ）、アセトニトリルを組成（Ｂ）とし、下記のグラジエントに示した組成（Ａ／Ｂ）で変化させた。
・グラジエント
時間（分） 組成（Ａ／Ｂ）
０ ６０／４０
１０ ４５／５５
１５ ２０／８０
２５ ２０／８０
３０ １０／９０
４０ １０／９０
４５ ４０／６０
６０ ４０／６０
・流量： １ｍｌ／ｍｉｎ
・注入量： １０μｌ
・検出： ＵＶ ２５４ｎｍ
・分析時間： ４５分
・分析サンプル調製：サンプル０．０２ｇを秤量し、アセトニトリル約４０ｍｌに希釈
ただし、上記の分析条件に基づく分析結果と同じ結果が得られる限り、この分析条件に限定されるものではない。
（ｐ－トルエンスルホン酸含有量）
得られた９，９－ビス（４－アミノ－３－フルオロフェニル）フルオレン中のｐ－トルエンスルホン酸含有量は上記条件の液体クロマトグラフィー（島津製作所社製ＬＣ－２０Ａ）で検出ＵＶ波長を２２５ｎｍに変更して測定した。
得られた９，９－ビス（４－アミノ－３－フルオロフェニル）フルオレン中のｐ－トルエンスルホン酸含有量は上記条件の液体クロマトグラフィー（島津製作所社製ＬＣ－２０Ａ）で検出ＵＶ波長を２２５ｎｍに変更して測定した。
ｐ－トルエンスルホン酸含有量の定量方法は内部標準法を用いた。ｐ－トルエンスルホン酸の標品にはｐ－トルエンスルホン酸一水和物（ナカライテスク社製 一級）を、内部標準物質にはジフェニルエーテル（富士フイルム和光純薬社製）を用いた。ジフェニルエーテルの濃度は１３４ｍｇ／Ｌで固定し、ｐ－トルエンスルホン酸一水和物濃度をそれぞれ０．２、０．６、１．０ｍｇ／Ｌとしたアセトニトリル溶液を調製し、検量線を作成した。
ｐ－トルエンスルホン酸測定サンプルには、得られた９，９－ビス（４－アミノ－３－フルオロフェニル）フルオレンの４ｍｇ／ｍＬアセトニトリル溶液を調製して測定に用いた。ただし、上記の分析条件に基づく分析結果と同じ結果が得られる限り、この分析条件に限定されるものではない。
（光線透過率測定）
光線透過率測定サンプルには、得られた９，９－ビス（４－アミノ－３－フルオロフェニル）フルオレンの１０ｍｇ／ｍＬテトラヒドロフラン溶液を調製し、以下の条件の紫外可視分光光度計（島津製作所社製ＵＶ－１９００）で測定した。
・測定波長 ４００－９００ｎｍ
・測定セル 石英セル（光路長１．０ｃｍ）
・スキャンスピード 中速
・サンプリングピッチ １．０ｎｍ
・測光値の種類 透過率
・ベースライン測定 テトラヒドロフランでベースライン測定
光線透過率測定サンプルには、得られた９，９－ビス（４－アミノ－３－フルオロフェニル）フルオレンの１０ｍｇ／ｍＬテトラヒドロフラン溶液を調製し、以下の条件の紫外可視分光光度計（島津製作所社製ＵＶ－１９００）で測定した。
・測定波長 ４００－９００ｎｍ
・測定セル 石英セル（光路長１．０ｃｍ）
・スキャンスピード 中速
・サンプリングピッチ １．０ｎｍ
・測光値の種類 透過率
・ベースライン測定 テトラヒドロフランでベースライン測定
（実施例１）
温度計、冷却管および攪拌機を取り付けた３００ｍＬ四つ口フラスコに、９－フルオレノン６．３ｇ（３５ミリモル）、２－フルオロアニリン３８．９ｇ（１０モル倍／９－フルオレノン）、ｐ－トルエンスルホン酸一水和物６．７ｇ（１．０モル倍／９－フルオレノン）を仕込んだ。窒素雰囲気攪拌下、液温１５０℃に昇温し、反応を開始した。反応中、水を留去しながら、１９時間熟成することにより縮合反応を行った。反応終了後の９－フルオレノンの転化率は、１００％（ＬＣ面積％）、９，９－ビス（４－アミノ－３－フルオロフェニル）フルオレンの反応収率は、９３．７％であった。
温度計、冷却管および攪拌機を取り付けた３００ｍＬ四つ口フラスコに、９－フルオレノン６．３ｇ（３５ミリモル）、２－フルオロアニリン３８．９ｇ（１０モル倍／９－フルオレノン）、ｐ－トルエンスルホン酸一水和物６．７ｇ（１．０モル倍／９－フルオレノン）を仕込んだ。窒素雰囲気攪拌下、液温１５０℃に昇温し、反応を開始した。反応中、水を留去しながら、１９時間熟成することにより縮合反応を行った。反応終了後の９－フルオレノンの転化率は、１００％（ＬＣ面積％）、９，９－ビス（４－アミノ－３－フルオロフェニル）フルオレンの反応収率は、９３．７％であった。
得られた反応液に２－フルオロアニリン７７．８ｇ（２０モル倍／９－フルオレノン、希釈後の９，９－ビス（４－アミノ－３－フルオロフェニル）フルオレン濃度１１質量％）を加えた。その後５質量％炭酸ナトリウム水溶液１２４．２ｇ（１．７モル倍／ｐ－トルエンスルホン酸一水和物）を加えて９０℃で洗浄した。水層を払い出し、純水１２４．２ｇを加えて９０℃で洗浄した。水層を払い出し、洗浄後の有機層を放冷することで９，９－ビス（４－アミノ－３－フルオロフェニル）フルオレンを含むスラリー液を得た。このスラリー液をろ過することでケークを得た。このケークを６０℃、減圧度 ０．０１ｋＰａ以下で一晩真空乾燥し、９，９－ビス（４－アミノ－３－フルオロフェニル）フルオレン１０．１ｇ（単離収率 ７５．１質量％／９－フルオレノン基準）を白色固体として取得した。液体クロマトグラフィー分析による化学純度は、９８．９％（ＬＣ面積％）、液体クロマトグラフィー内部標準法によるｐ－トルエンスルホン酸含有量は３０ｐｐｍ未満であった。
（実施例２）
実施例１において、２－フルオロアニリン３８．９ｇ（１０モル倍／９－フルオレノン）を２－フルオロアニリン２９．２ｇ（７．５モル倍／９－フルオレノン）に変更した以外は、実施例１と同様に反応を実施した。反応は１０時間で完結し、反応収率は９３．５％であった。精製は実施例１において２－フルオロアニリン７７．８ｇ（２０モル倍／９－フルオレノン、希釈後の９，９－ビス（４－アミノ－３－フルオロフェニル）フルオレン濃度１１質量％）を２－フルオロアニリン８７．５ｇ（２３モル倍／９－フルオレノン、希釈後の９，９－ビス（４－アミノ－３－フルオロフェニル）フルオレン濃度１１質量％）に変更した以外は、実施例１と同様に精製を実施した。その結果、９，９－ビス（４－アミノ－３－フルオロフェニル）フルオレン１０．２ｇ（単離収率 ７６．０％／９－フルオレノン基準）を白色固体として取得した。液体クロマトグラフィー分析による化学純度は、９９．０％（ＬＣ面積％）、液体クロマトグラフィー内部標準法によるｐ－トルエンスルホン酸含有量は３０ｐｐｍ未満であった。
実施例１において、２－フルオロアニリン３８．９ｇ（１０モル倍／９－フルオレノン）を２－フルオロアニリン２９．２ｇ（７．５モル倍／９－フルオレノン）に変更した以外は、実施例１と同様に反応を実施した。反応は１０時間で完結し、反応収率は９３．５％であった。精製は実施例１において２－フルオロアニリン７７．８ｇ（２０モル倍／９－フルオレノン、希釈後の９，９－ビス（４－アミノ－３－フルオロフェニル）フルオレン濃度１１質量％）を２－フルオロアニリン８７．５ｇ（２３モル倍／９－フルオレノン、希釈後の９，９－ビス（４－アミノ－３－フルオロフェニル）フルオレン濃度１１質量％）に変更した以外は、実施例１と同様に精製を実施した。その結果、９，９－ビス（４－アミノ－３－フルオロフェニル）フルオレン１０．２ｇ（単離収率 ７６．０％／９－フルオレノン基準）を白色固体として取得した。液体クロマトグラフィー分析による化学純度は、９９．０％（ＬＣ面積％）、液体クロマトグラフィー内部標準法によるｐ－トルエンスルホン酸含有量は３０ｐｐｍ未満であった。
（実施例３）
実施例１において、２－フルオロアニリン３８．９ｇ（１０モル倍／９－フルオレノン）を２－フルオロアニリン４８．６ｇ（１２．５モル倍／９－フルオレノン）に変更した以外は、実施例１と同様に反応を実施した。反応は２０時間で完結し、精製は実施例１おいて２－フルオロアニリン７７．８ｇ（２０モル倍／９－フルオレノン、希釈後の９，９－ビス（４－アミノ－３－フルオロフェニル）フルオレン濃度１１質量％）を２－フルオロアニリン６８．１ｇ（１８モル倍／９－フルオレノン、９，９－ビス（４－アミノ－３－フルオロフェニル）フルオレン濃度１１質量％）に変更した以外は、実施例１と同様に精製を実施した。その結果、９，９－ビス（４－アミノ－３－フルオロフェニル）フルオレン１０．６ｇ（単離収率 ７８．９％／９－フルオレノン基準）を白色固体として取得した。液体クロマトグラフィー分析による化学純度は、９８．９％（ＬＣ面積％）、液体クロマトグラフィー内部標準法によるｐ－トルエンスルホン酸含有量は３０ｐｐｍ未満であった。
実施例１において、２－フルオロアニリン３８．９ｇ（１０モル倍／９－フルオレノン）を２－フルオロアニリン４８．６ｇ（１２．５モル倍／９－フルオレノン）に変更した以外は、実施例１と同様に反応を実施した。反応は２０時間で完結し、精製は実施例１おいて２－フルオロアニリン７７．８ｇ（２０モル倍／９－フルオレノン、希釈後の９，９－ビス（４－アミノ－３－フルオロフェニル）フルオレン濃度１１質量％）を２－フルオロアニリン６８．１ｇ（１８モル倍／９－フルオレノン、９，９－ビス（４－アミノ－３－フルオロフェニル）フルオレン濃度１１質量％）に変更した以外は、実施例１と同様に精製を実施した。その結果、９，９－ビス（４－アミノ－３－フルオロフェニル）フルオレン１０．６ｇ（単離収率 ７８．９％／９－フルオレノン基準）を白色固体として取得した。液体クロマトグラフィー分析による化学純度は、９８．９％（ＬＣ面積％）、液体クロマトグラフィー内部標準法によるｐ－トルエンスルホン酸含有量は３０ｐｐｍ未満であった。
（実施例４）
実施例１において、ｐ－トルエンスルホン酸一水和物６．７ｇ（１．０モル倍／９－フルオレノン）をｐ－トルエンスルホン酸一水和物１０．０ｇ（１．５モル倍／９－フルオレノン）に変更した以外は、実施例１と同様に反応を実施した。反応は１０時間で完結し、反応収率は９４．３％であった。精製は実施例１と同様に実施した。その結果、９，９－ビス（４－アミノ－３－フルオロフェニル）フルオレン１０．７ｇ（単離収率 ７９．２％／９－フルオレノン基準）を白色固体として取得した。液体クロマトグラフィー分析による化学純度は、９９．２％（ＬＣ面積％）、液体クロマトグラフィー内部標準法によるｐ－トルエンスルホン酸含有量は３０ｐｐｍ未満であった。
実施例１において、ｐ－トルエンスルホン酸一水和物６．７ｇ（１．０モル倍／９－フルオレノン）をｐ－トルエンスルホン酸一水和物１０．０ｇ（１．５モル倍／９－フルオレノン）に変更した以外は、実施例１と同様に反応を実施した。反応は１０時間で完結し、反応収率は９４．３％であった。精製は実施例１と同様に実施した。その結果、９，９－ビス（４－アミノ－３－フルオロフェニル）フルオレン１０．７ｇ（単離収率 ７９．２％／９－フルオレノン基準）を白色固体として取得した。液体クロマトグラフィー分析による化学純度は、９９．２％（ＬＣ面積％）、液体クロマトグラフィー内部標準法によるｐ－トルエンスルホン酸含有量は３０ｐｐｍ未満であった。
（実施例５）
実施例１において、ｐ－トルエンスルホン酸一水和物６．７ｇ（１．０モル倍／９－フルオレノン）をｐ－トルエンスルホン酸一水和物２０．０ｇ（３．０モル倍／９－フルオレノン）に変更した以外は、実施例１と同様に反応を実施した。反応は８時間で完結し、反応収率は９２．５％であった。精製は実施例１おいて５質量％炭酸ナトリウム水溶液１２４．２ｇ（１．７モル倍／ｐ－トルエンスルホン酸一水和物）を１０質量％炭酸ナトリウム水溶液１２４．２ｇ（１．１モル倍／ｐ－トルエンスルホン酸一水和物）に変更した以外は、実施例１と同様に精製を実施した。その結果、９，９－ビス（４－アミノ－３－フルオロフェニル）フルオレン９．３ｇ（単離収率 ６９．４％／９－フルオレノン基準）を白色固体として取得した。液体クロマトグラフィー分析による化学純度は、９９．２％（ＬＣ面積％）、液体クロマトグラフィー内部標準法によるｐ－トルエンスルホン酸含有量は３０ｐｐｍ未満であった。
実施例１において、ｐ－トルエンスルホン酸一水和物６．７ｇ（１．０モル倍／９－フルオレノン）をｐ－トルエンスルホン酸一水和物２０．０ｇ（３．０モル倍／９－フルオレノン）に変更した以外は、実施例１と同様に反応を実施した。反応は８時間で完結し、反応収率は９２．５％であった。精製は実施例１おいて５質量％炭酸ナトリウム水溶液１２４．２ｇ（１．７モル倍／ｐ－トルエンスルホン酸一水和物）を１０質量％炭酸ナトリウム水溶液１２４．２ｇ（１．１モル倍／ｐ－トルエンスルホン酸一水和物）に変更した以外は、実施例１と同様に精製を実施した。その結果、９，９－ビス（４－アミノ－３－フルオロフェニル）フルオレン９．３ｇ（単離収率 ６９．４％／９－フルオレノン基準）を白色固体として取得した。液体クロマトグラフィー分析による化学純度は、９９．２％（ＬＣ面積％）、液体クロマトグラフィー内部標準法によるｐ－トルエンスルホン酸含有量は３０ｐｐｍ未満であった。
（比較例１）
実施例１において、ｐ－トルエンスルホン酸一水和物６．７ｇ（１．０モル倍／９－フルオレノン）を３５％塩酸３．７ｇ（１．０モル倍／９－フルオレノン）に変更した以外は、実施例１と同様に反応を実施した。反応は４７時間経過しても完結しなかったが、その時点で反応を終了した。精製は実施例１と同様に実施した。その結果、９，９－ビス（４－アミノ－３－フルオロフェニル）フルオレンを薄紫色固体として７．２ｇ得た。この固体を温度計、冷却管および攪拌機を取り付けた３００ｍＬ四つ口フラスコに仕込み、トルエン１２０．０ｇを加えて加熱還流した後放冷することで９，９－ビス（４－アミノ－３－フルオロフェニル）フルオレンを再晶析した。これをろ過してケークを得た。このケークを６０℃、減圧度 ０．０１ｋＰａ以下で一晩真空乾燥し、９，９－ビス（４－アミノ－３－フルオロフェニル）フルオレン５．６ｇ（単離収率 ４１．８％／９－フルオレノン基準）を薄紫色固体として取得した。液体クロマトグラフィー分析による化学純度は、９９．４％（ＬＣ面積％）であった。
実施例１において、ｐ－トルエンスルホン酸一水和物６．７ｇ（１．０モル倍／９－フルオレノン）を３５％塩酸３．７ｇ（１．０モル倍／９－フルオレノン）に変更した以外は、実施例１と同様に反応を実施した。反応は４７時間経過しても完結しなかったが、その時点で反応を終了した。精製は実施例１と同様に実施した。その結果、９，９－ビス（４－アミノ－３－フルオロフェニル）フルオレンを薄紫色固体として７．２ｇ得た。この固体を温度計、冷却管および攪拌機を取り付けた３００ｍＬ四つ口フラスコに仕込み、トルエン１２０．０ｇを加えて加熱還流した後放冷することで９，９－ビス（４－アミノ－３－フルオロフェニル）フルオレンを再晶析した。これをろ過してケークを得た。このケークを６０℃、減圧度 ０．０１ｋＰａ以下で一晩真空乾燥し、９，９－ビス（４－アミノ－３－フルオロフェニル）フルオレン５．６ｇ（単離収率 ４１．８％／９－フルオレノン基準）を薄紫色固体として取得した。液体クロマトグラフィー分析による化学純度は、９９．４％（ＬＣ面積％）であった。
（比較例２）
実施例１において、ｐ－トルエンスルホン酸一水和物６．７ｇ（１．０モル倍／９－フルオレノン）を硫酸３．４ｇ（１．０モル倍／９－フルオレノン）に変更した以外は、実施例１と同様に反応を実施した。反応は７５時間経過しても完結しなかったが、その時点で反応を終了した。精製は実施例１と同様に実施した。その結果、９，９－ビス（４－アミノ－３－フルオロフェニル）フルオレン６．８ｇ（単離収率 ５０．５％／９－フルオレノン基準）を薄紫色固体として取得した。液体クロマトグラフィー分析による化学純度は、９８．１％（ＬＣ面積％）であった。
実施例１において、ｐ－トルエンスルホン酸一水和物６．７ｇ（１．０モル倍／９－フルオレノン）を硫酸３．４ｇ（１．０モル倍／９－フルオレノン）に変更した以外は、実施例１と同様に反応を実施した。反応は７５時間経過しても完結しなかったが、その時点で反応を終了した。精製は実施例１と同様に実施した。その結果、９，９－ビス（４－アミノ－３－フルオロフェニル）フルオレン６．８ｇ（単離収率 ５０．５％／９－フルオレノン基準）を薄紫色固体として取得した。液体クロマトグラフィー分析による化学純度は、９８．１％（ＬＣ面積％）であった。
（比較例３）
実施例１において、ｐ－トルエンスルホン酸一水和物６．７ｇ（１．０モル倍／９－フルオレノン）をリンタングステン酸水和物１．２ｇ（０．０１モル倍／９－フルオレノン）に変更した以外は、実施例１と同様に反応を実施した。リンタングステン酸水和物を仕込んだ直後、反応液は赤紫色に着色した。反応は２４時間で完結し、精製は実施例１と同様に実施した。その結果、９，９－ビス（４－アミノ－３－フルオロフェニル）フルオレン１０．２ｇ（単離収率 ７６．１％／９－フルオレノン基準）を薄紫色固体として取得した。液体クロマトグラフィー分析による化学純度は、９９．４％（ＬＣ面積％）であった。
実施例１において、ｐ－トルエンスルホン酸一水和物６．７ｇ（１．０モル倍／９－フルオレノン）をリンタングステン酸水和物１．２ｇ（０．０１モル倍／９－フルオレノン）に変更した以外は、実施例１と同様に反応を実施した。リンタングステン酸水和物を仕込んだ直後、反応液は赤紫色に着色した。反応は２４時間で完結し、精製は実施例１と同様に実施した。その結果、９，９－ビス（４－アミノ－３－フルオロフェニル）フルオレン１０．２ｇ（単離収率 ７６．１％／９－フルオレノン基準）を薄紫色固体として取得した。液体クロマトグラフィー分析による化学純度は、９９．４％（ＬＣ面積％）であった。
（比較例４）
実施例１において、ｐ－トルエンスルホン酸一水和物６．７ｇ（１．０モル倍／９－フルオレノン）をケイタングステン酸水和物１．２ｇ（０．０１モル倍／９－フルオレノン）に変更した以外は、実施例１と同様に反応を実施した。ケイタングステン酸水和物を仕込んだ直後、反応液は赤紫色に着色した。反応は２４時間で完結し、精製は実施例１と同様に実施した。その結果、９，９－ビス（４－アミノ－３－フルオロフェニル）フルオレン９．７ｇ（単離収率 ７１．８％／９－フルオレノン基準）を薄紫色固体として取得した。液体クロマトグラフィー分析による化学純度は、９９．４％（ＬＣ面積％）であった。
実施例１において、ｐ－トルエンスルホン酸一水和物６．７ｇ（１．０モル倍／９－フルオレノン）をケイタングステン酸水和物１．２ｇ（０．０１モル倍／９－フルオレノン）に変更した以外は、実施例１と同様に反応を実施した。ケイタングステン酸水和物を仕込んだ直後、反応液は赤紫色に着色した。反応は２４時間で完結し、精製は実施例１と同様に実施した。その結果、９，９－ビス（４－アミノ－３－フルオロフェニル）フルオレン９．７ｇ（単離収率 ７１．８％／９－フルオレノン基準）を薄紫色固体として取得した。液体クロマトグラフィー分析による化学純度は、９９．４％（ＬＣ面積％）であった。
（比較例５）
実施例１において、２－フルオロアニリン３８．９ｇ（１０モル倍／９－フルオレノン）を２－フルオロアニリン１９．４ｇ（５．０モル倍／９－フルオレノン）に変更した以外は、実施例１と同様に反応を実施した。反応は７時間で完結し、反応収率は９１．４％であった。精製は実施例１おいて２－フルオロアニリン７７．８ｇ（２０モル倍／９－フルオレノン、希釈後の９，９－ビス（４－アミノ－３－フルオロフェニル）フルオレン濃度１１質量％）を２－フルオロアニリン９７．２ｇ（２５モル倍／９－フルオレノン、希釈後の９，９－ビス（４－アミノ－３－フルオロフェニル）フルオレン濃度１１質量％）に変更した以外は、実施例１と同様に精製を実施した。その結果、９，９－ビス（４－アミノ－３－フルオロフェニル）フルオレン１０．０ｇ（単離収率 ７４．５％／９－フルオレノン基準）を白色固体として取得した。液体クロマトグラフィー分析による化学純度は、９９．１％（ＬＣ面積％）、液体クロマトグラフィー内部標準法によるｐ－トルエンスルホン酸含有量は３０ｐｐｍ未満であった。
実施例１において、２－フルオロアニリン３８．９ｇ（１０モル倍／９－フルオレノン）を２－フルオロアニリン１９．４ｇ（５．０モル倍／９－フルオレノン）に変更した以外は、実施例１と同様に反応を実施した。反応は７時間で完結し、反応収率は９１．４％であった。精製は実施例１おいて２－フルオロアニリン７７．８ｇ（２０モル倍／９－フルオレノン、希釈後の９，９－ビス（４－アミノ－３－フルオロフェニル）フルオレン濃度１１質量％）を２－フルオロアニリン９７．２ｇ（２５モル倍／９－フルオレノン、希釈後の９，９－ビス（４－アミノ－３－フルオロフェニル）フルオレン濃度１１質量％）に変更した以外は、実施例１と同様に精製を実施した。その結果、９，９－ビス（４－アミノ－３－フルオロフェニル）フルオレン１０．０ｇ（単離収率 ７４．５％／９－フルオレノン基準）を白色固体として取得した。液体クロマトグラフィー分析による化学純度は、９９．１％（ＬＣ面積％）、液体クロマトグラフィー内部標準法によるｐ－トルエンスルホン酸含有量は３０ｐｐｍ未満であった。
（比較例６）
実施例１において、２－フルオロアニリン３８．９ｇ（１０モル倍／９－フルオレノン）を２－フルオロアニリン５８．３ｇ（１５．０モル倍／９－フルオレノン）に変更した以外は、実施例１と同様に反応を実施した。反応は２１時間で完結し、反応収率は９３．１％であった。精製は実施例１おいて２－フルオロアニリン７７．８ｇ（２０モル倍／９－フルオレノン、９，９－ビス（４－アミノ－３－フルオロフェニル）フルオレン濃度１１質量％）を２－フルオロアニリン５８．３ｇ（１５モル倍／９－フルオレノン、９，９－ビス（４－アミノ－３－フルオロフェニル）フルオレン濃度１１質量％）に変更した以外は、実施例１と同様に精製を実施した。その結果、９，９－ビス（４－アミノ－３－フルオロフェニル）フルオレン１０．１ｇ（単離収率 ７５．３％／９－フルオレノン基準）を白色固体として取得した。液体クロマトグラフィー分析による化学純度は、９８．８％（ＬＣ面積％）、液体クロマトグラフィー内部標準法によるｐ－トルエンスルホン酸含有量は３０ｐｐｍ未満であった。
実施例１において、２－フルオロアニリン３８．９ｇ（１０モル倍／９－フルオレノン）を２－フルオロアニリン５８．３ｇ（１５．０モル倍／９－フルオレノン）に変更した以外は、実施例１と同様に反応を実施した。反応は２１時間で完結し、反応収率は９３．１％であった。精製は実施例１おいて２－フルオロアニリン７７．８ｇ（２０モル倍／９－フルオレノン、９，９－ビス（４－アミノ－３－フルオロフェニル）フルオレン濃度１１質量％）を２－フルオロアニリン５８．３ｇ（１５モル倍／９－フルオレノン、９，９－ビス（４－アミノ－３－フルオロフェニル）フルオレン濃度１１質量％）に変更した以外は、実施例１と同様に精製を実施した。その結果、９，９－ビス（４－アミノ－３－フルオロフェニル）フルオレン１０．１ｇ（単離収率 ７５．３％／９－フルオレノン基準）を白色固体として取得した。液体クロマトグラフィー分析による化学純度は、９８．８％（ＬＣ面積％）、液体クロマトグラフィー内部標準法によるｐ－トルエンスルホン酸含有量は３０ｐｐｍ未満であった。
上述した実施例１～５の概要を表１に、比較例１～６の概要を表２に記載する。光線透過率に関して、測定結果が波長４００～９００ｎｍのすべての範囲で透過率が９７％以上であるものを〇、そうでないものを×と表記する。また、実施例１～５と比較例１～６における光線透過率測定の結果を図１～３に記載する。
図１は、２－フルオロアニリンを９－フルオレノンに対して１０モル倍、各種酸触媒を使用して合成した９，９－ビス（４－アミノ－３－フルオロフェニル）フルオレンの１０ｍｇ／ｍＬテトラヒドロフラン溶液の波長４００～９００ｎｍにおける光線透過率を比較した図である。
図２は、ｐ－トルエンスルホン酸を９－フルオレノンに対して１．０モル倍、２－フルオロアニリンを９－フルオレノンに対して５．０～１５モル倍使用して合成した９，９－ビス（４－アミノ－３－フルオロフェニル）フルオレンの１０ｍｇ／ｍＬテトラヒドロフラン溶液の波長４００～９００ｎｍにおける光線透過率を比較した図である。
図３は、２－フルオロアニリンを９－フルオレノンに対して１０モル倍、ｐ－トルエンスルホン酸を９－フルオレノンに対して１．０～３．０モル倍使用して合成した９，９－ビス（４－アミノ－３－フルオロフェニル）フルオレンの１０ｍｇ／ｍＬテトラヒドロフラン溶液の波長４００～９００ｎｍにおける光線透過率を比較した図である。
酸化力のないｐ－トルエンスルホン酸を用いたところ、透過率９７％以上の９，９－ビス（４－アミノ－３－フルオロフェニル）フルオレンが高収率で得られた。一方で、塩酸、硫酸を用いると透過率と収率は低下した。また、酸化力を有するリンタングステン酸、ケイタングステン酸では収率は高いが、透過率は９７％未満となった。
本発明の９，９－ビス（４－アミノ－３－フルオロフェニル）フルオレンの製造方法によれば、９－フルオレノンと２－フルオロアニリンを芳香族スルホン酸の存在下で縮合反応させて９，９－ビス（４－アミノ－３－フルオロフェニル）フルオレンを含む反応液を得た後、一般的な精製工程である中和処理と冷却晶析をすることで着色の少ない９，９－ビス（４－アミノ－３－フルオロフェニル）フルオレンを高収率で得られる。本発明の９，９－ビス（４－アミノ－３－フルオロフェニル）フルオレンの製造方法は工業的に優れた製造方法である。
本発明の製造方法により得られた９，９－ビス（４－アミノ－３－フルオロフェニル）フルオレン化合物は、電子情報材料、光学材料、複合材料などで使用することができる。
Claims (3)
- ９－フルオレノンと該９-フルオレノンに対して７．５モル倍以上１２．５モル倍以下の２－フルオロアニリンを芳香族スルホン酸の存在下で縮合反応させて、９，９－ビス（４－アミノ－３－フルオロフェニル）フルオレンを含む反応液を得る工程を含む、９，９－ビス（４－アミノ－３－フルオロフェニル）フルオレンの製造方法。
- 前記芳香族スルホン酸がｐ－トルエンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、ｍ－キシレン－４－スルホン酸、ｐ－キシレン－２－スルホン酸、２－ナフタレンスルホン酸のいずれか、またはその水和物、またはそれらの混合物である、請求項１に記載の９，９－ビス（４－アミノ－３－フルオロフェニル）フルオレンの製造方法。
- 前記縮合反応において、前記芳香族スルホン酸を前記９-フルオレノンに対して１．０モル倍以上３．０モル倍以下使用する、請求項１または２に記載の９，９－ビス（４－アミノ－３－フルオロフェニル）フルオレンの製造方法。
Priority Applications (1)
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| JP2022036440A JP2023131589A (ja) | 2022-03-09 | 2022-03-09 | ９，９－ビス（４－アミノ－３－フルオロフェニル）フルオレンの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
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| JP2022036440A JP2023131589A (ja) | 2022-03-09 | 2022-03-09 | ９，９－ビス（４－アミノ－３－フルオロフェニル）フルオレンの製造方法 |
Publications (1)
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| JP2022036440A Pending JP2023131589A (ja) | 2022-03-09 | 2022-03-09 | ９，９－ビス（４－アミノ－３－フルオロフェニル）フルオレンの製造方法 |
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2022
- 2022-03-09 JP JP2022036440A patent/JP2023131589A/ja active Pending
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