JP3552139B2 - Method for producing silacyclohexane compound - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シラシクロヘキサン型液晶化合物の有用な合成中間体となるシラシクロヘキサノン化合物を製造する方法、およびその製造方法における中間体となるケイ素化合物に関する。
【0002】
【従来の技術】
液晶表示素子は、液晶物質が持つ光学異方性、および誘電異方性を利用したものであり、その表示様式によって、TN型(ねじれネマチック型)、STN型(超ねじれネマチック型)、SBE型(超複屈折型)、DS型(動的散乱型)、ゲスト・ホスト型、DAP型(整列相の変形型)、PD型(ポリマー分散型)、およびOMI型(光学的にモード干渉型)など各種の方式がある。最も一般的なディスプレイデバイスは、シャット−ヘルフリッヒ効果に基づき、ねじれネマチック構造を有するものである。これらの液晶表示に用いられる液晶物質に要求される性質は、その表示方式によって若干異なるが、液晶温度範囲が広いこと、水分、空気、光、熱、電界等に対して、安定であること等は、いずれの表示方式においても、共通して要求される。さらに、液晶材料は、低粘度であり、かつセル中において短いアドレス時間、しきい値電圧および高いコントラストを与えることが望まれる。さらに近年、液晶ディスプレイの用途が拡大するにつれて、液晶材料に要求される特性も益々高度な厳しいものとなりつつある。特に、駆動電圧の低電圧化、車載用ニーズに対応した広域温度範囲化、低温性能の向上等、従来の液晶物質の特性を更に上回るものが望まれている。このような観点から、発明者らは、液晶物質の特性の向上を目的として、分子中にケイ素原子を含有する新規なシラシクロヘキサン型液晶化合物を開発し、先に出願した。これらのシラシクロヘキサン型液晶化合物を製造する際の有用な合成中間体として、シラシクロヘキノン化合物がある。
【0003】
このシラシクロヘキサノン化合物の製造方法としては、主に次の三つの方法が知られている。
第一の合成方法は、次の様な反応経路である。
【化7】

Figure 0003552139
【0004】
また、第二の合成法は、次の様な反応経路である。
【化8】
Figure 0003552139
【0005】
また、第三の合成法は、次の様な反応経路である。
【化9】
Figure 0003552139
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
先に示した三つの製造法について、第一、第二の反応経路の場合には、ヒドロボレーション反応を行わなければならず、原料の価格取扱いの点で問題があり、工業化には経済的に不利な方法である。更に、第二の方法は、製造工程がかなり長く、全工程を通しての収率が25〜30%と極めて低い。また、第三の合成法の場合には、第一段階の脱水素カップリング反応の収率が40%程度とかなり低い。この様な観点から、本発明は、シラシクロヘキサン型液晶化合物の有用な合成中間体となるシラシクロヘキサノン化合物のより高収率で、単純かつ安価な工業的に有利な製造方法を提供することを目的とするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明は、一般式(6)
【化10】
Figure 0003552139
(上式中、Arは、H、フェニル基、またはトリル基を表す。Rは、フェニル基、トリル基、炭素数1〜10の直鎖状アルキル基、炭素数3〜8の分岐鎖状アルキル基、または炭素数2〜7のアルコキシアルキル基を表す。)
で表されるシラシクロヘキサノン化合物を製造するために、以下の改良合成方法に関する。
【化11】
Figure 0003552139
〔上式中、Arは、H、フェニル基、またはトリル基を表す。Rは、フェニル基、トリル基、炭素数1〜10の直鎖状アルキル基、炭素数3〜8の分岐鎖状アルキル基、または炭素数2〜7のアルコキシアルキル基を表す。Rは、炭素数1〜5の直鎖状アルキル基、炭素数3〜6の分岐鎖状アルキル基、または炭素数2〜3の環状アセタールを形成するメチレン鎖を表す。Rは、炭素数1〜5の直鎖状アルキル基、または炭素数3〜6の分岐鎖状アルキル基を表す。Mは、Li、MgX、またはZnX(Xは、ハロゲンを表す。好ましくは、Cl、Br、またはIを表す。)を表す。〕
【0008】
本発明をさらに詳細に説明する。
本発明において、Rは、以下のいずれかの基を表す。
(a)フェニル基、またはトリル基
(b)炭素数1〜10の直鎖状アルキル基、すなわち、メチル、エチル、n−プロピル、n−ブチル、n−ペンチル、n−ヘキシル、n−ヘプチル、n−オクチル、n−ノニル、またはn−デジル。
(c)炭素数3〜8の分枝鎖状アルキル基、すなわち、イソプロピル、sec−ブチル、イソブチル、1−メチルブチル、2−メチルブチル、3−メチルブチル、1−メチルペンチル、2−メチルペンチル、3−メチルペンチル、1−エチルペンチル、1−メチルヘキシル、2−メチルヘキシル、3−メチルヘキシル、2−エチルヘキシル、3−エチルヘキシル、1−メチルヘプチル、2−メチルヘプチル、または3−メチルヘプチル。
(d)炭素数2〜7のアルコキシアルキル基、すなわち、メトキシメチル、エトキシメチル、プロポキシメチル、ブトキシメチル、ペントキシメチル、ヘキシロキシメチル、メトキシエチル、エトキシエチル、プロポキシエチル、ブトキシエチル、メトキシプロピル、エトキシプロピル、プロポキシプロピル、ブトキシプロピル、メトキシブチル、エトキシブチル、プロポキシブチル、メトキシペンチル、エトキシペンチル、またはメトキシヘキシル。
【0009】
本発明において、Rは、以下のいずれかの基を表す。
(e)炭素数1〜5の直鎖状アルキル基、すなわち、メチル、エチル、n−プロピル、n−ブチル、またはn−ペンチル。
(f)炭素数3〜6の分枝鎖状アルキル基、すなわち、イソプロピル、sec−ブチル、イソブチル、t−ブチル、1−メチルブチル、2−メチルブチル、3−メチルブチル、1−メチルペンチル、2−メチルペンチル、3−メチルペンチル、または1−エチルブチル。
(g)炭素数2〜3の環状アセタールを形成するメチレン鎖、すなわち、エチレン、メチルエチレン、プロピレン。
【0010】
本発明において、Rは、以下のいずれかの基を表す。
(h)炭素数1〜5の直鎖状アルキル基、すなわち、メチル、エチル、n−プロピル、n−ブチル、またはn−ペンチル。
(i)炭素数3〜6の分枝鎖状アルキル基、すなわち、イソプロピル、sec−ブチル、イソブチル、t−ブチル、1−メチルブチル、2−メチルブチル、3−メチルブチル、1−メチルペンチル、2−メチルペンチル、3−メチルペンチル、または1−エチルブチル。
【0011】
本発明において、Rは、好ましくは、以下のいずれかの基を表す。
(a’)フェニル基、またはトリル基。
(b’)炭素数2〜7の直鎖状アルキル基、すなわち、エチル、n−プロピル、n−ブチル、n−ペンチル、n−ヘキシル、またはn−ヘプチル。
(c’)炭素数3〜8の分枝鎖状アルキル基のうち、すなわち、イソプロピル、sec−ブチル、イソブチル、1−メチルブチル、2−メチルブチル、3−メチルブチル、1−メチルペンチル、2−メチルペンチル、または2−エチルヘキシル。
(d’)炭素数2〜6のアルコキシアルキル基、すなわち、メトキシメチル、エトキシメチル、プロポキシメチル、ペントキシメチル、メトキシエチル、エトキシエチル、メトキシプロピル、またはメトキシペンチル。
【0012】
本発明において、Rは、好ましくは、以下のいずれかの基である。
(e’)炭素数1〜5の直鎖状アルキル基のうち、メチル、エチル、またはn−プロピル。
(f’)炭素数3〜6の分枝鎖状アルキル基のうち、イソプロピル、またはイソブチル。
(g’)炭素数2〜3の環状アセタールを形成するメチレン鎖のうち、エチレン、またはプロピレン。
【0013】
本発明において、Rは、好ましくは、以下のいずれかの基である。
(h’)炭素数1〜5の直鎖状アルキル基のうち、メチル、エチル、またはn−プロピル。
(i’)炭素数3〜6の分枝鎖状アルキル基のうち、イソプロピル、またはイソブチル。
【0014】
次に、各合成反応について詳細に説明する。
まず、一般式(7)で表わされる対応するハロゲン化合物から、一般式(3)で表される有機金属試薬を調製する。
【化12】
Figure 0003552139
(上式中、X′は、ハロゲンを表す。)
【化13】
Figure 0003552139
〔上式中、Mは、Li、MgX、またはZnX(Xは、ハロゲンを表す。好ましくは、Xは、Cl、Br、またはIを表す。)を表す。〕
使用する溶媒としては、エーテル系溶媒、特にテトラヒドロフラン、ジエチルエーテル、ジ−n−ブチルエーテルが好ましく例示できる。
【0015】
この有機金属試薬と、一般式(2)
【化14】
Figure 0003552139
(上式中、Arは、H、フェニル基、またはトリル基を表す。)
で表されるクロロシラン化合物を反応させることで、カップリング反応が進行し、
一般式(1)
【化15】
Figure 0003552139
(上式中、Arは、H、フェニル基、またはトリル基を表す。)
で表されるシラン化合物を得る。カップリング反応においては、無触媒でもよいが、銅触媒、特に、ヨウ化銅、シアン化銅を0.01〜0.1当量用いれば、より迅速に反応が進行する。なお、ここに示した一般式(1)で表されるシラン化合物は、新規化合物である。
【0016】
次に、この化合物をアルコール溶媒中、ハロゲン化水素として、塩化水素、臭化水素、ヨウ化水素、好ましくは塩化水素(具体的には、12N 塩化水素水)を6.0〜12.0当量と、過酸化水素水(具体的には、34%過酸化水素水)を用いて、酸化し、一般式(4)
【化16】
Figure 0003552139
(上式中、Rは、炭素数1〜5の直鎖状アルキル基、炭素数3〜6の分鎖状アルキル基を表す。)
で表されるエステル化合物が、直接に一段階の反応で得られる。また、溶媒として用いるアルコールは、一般式(8)
【化17】
Figure 0003552139
(上式中、Rは、炭素数1〜5の直鎖状アルキル基、炭素数3〜6の分岐鎖状アルキル基を表す。)
を用い、なかでもメタノール、エタノールが好ましく、得られる化合物のエステル基のアルコキシ部位は、溶媒のアルコール由来となる。酸化反応における反応温度は、室温から40℃で行い、40℃付近で行えば、より迅速に反応が進行する。なお、このような溶媒由来のアルコキシ基を持ったエステルが、アセタールを酸化して直接得ることができるのは、本反応が最初である。これについては、以下を参照できる。
Heywood,D.; Pillips,B. J.Org.Chem.,1960,25,1699.
Nishihara,A.; Kubota,I. J.Org.Chem.,1968,33,2525.
Eland,D.; Youssefyeh,R.D. Tetrahedron Lett.,1963,2189.
Stevens,R.V.; Chapman,K.T. Tetrahedron Lett.,1982,4647.
Deslongchamps,P; Atlani,A. CAN.J.Chem.,1974,52,3651.
さらに、使用する酸化剤も、過酸化水素水と塩化水素水と非常に安価であることから、本合成経路におけるこの酸化反応は有用である。
【0017】
この化合物に、溶媒中、塩基を作用させることにより、Dieckmann縮合反応を行えば、一般式(5)
【化18】
Figure 0003552139
で表される化合物が得られる。
用いる塩基として、水素化ナトリウム、水素化カリウム、水素化カルシウム等の水素化金属類、ナトリウムメトキシド、ナトリウムエトキシド、カリウムt−ブトキシド等の金属アルコキシド類、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化バリウム等のアルカリ性無機塩類を挙げることができる。
溶媒として、ベンゼン、トルエン、キシレン、クメン等の炭化水素類、テトラヒドロフラン、n−ブチルエーテル、ジグライム等のエーテル系溶媒を単独または混合して用いる。
縮合による環化反応が完結した後、酸処理することで目的物(5)が得られる。
【0018】
最後に、この化合物を金属塩存在下、高沸点溶媒中で加熱、好ましくは、100℃〜溶媒の還流温度に加熱することにより、脱エトキシカルボニル化反応が進行し、一般式(6)
【化19】
Figure 0003552139
(上式中、Arは、H、フェニル基、またはトリル基を表す。)
で表されるシラシクロヘキサノン化合物を得ることができる。
脱アルコキシカルボニル化反応に用いる金属塩としては、塩化ナトリウム、臭化ナトリウム、ヨウ化ナトリウム、塩化リチウム、臭化リチウム、ヨウ化リチウムが挙げられる。なかでも、塩化ナトリウムは安価で有用である。溶媒としては、ジメチルスルホキシド、ヘキサメチルホスホリックトリアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン、1,3−ジメチル−3,4,5,6−テトラヒドロ−2(1H)−ピリミジノン等の非プロトン性極性溶媒が好ましい。
【0019】
以上示した、本発明によるシラシクロヘキサノン化合物合成法は、先に示した既知の三つの合成法と比較して、ヒドロボレーション反応を使用しない点、反応経路が4段階と短く、いずれの段階の反応も高収率である点、さらには、アセタールを一段階の酸化反応で直接エステルに変換でき、しかも酸化剤が非常に安価な過酸化水素である優れた新反応を含んでいる点から、工業的に有利な製造方法である。
【0020】
シラシクロヘキサノン化合物の使用用途について以下に示す。
【化20】
Figure 0003552139
〔上式中、Lは、Li、MgW、またはZnW(Wはハロゲンを表す。)を表す。Tは、CN、F、Cl、Br、CF,OCF、OCHF、OCH(F)Cl、OCFCl、CFCl、OCHCFH、OCH=CF、OCF=CF、OCH=CHF、OCH=CFCl、OCF=CFCl、R、またはOR基を表す。YおよびZは、ハロゲン(FまたはCl)またはCHを表す。iおよびjは、0〜2の整数を表す。)
このようにして、シラシクロヘキサノン化合物に有機金属試薬を付加させてアルコール化合物を得、続けて、脱水、水素添加反応、さらにハロデシリレーション反応によりケイ素上の置換基Arをハロゲンに変えて得られるハロシラン化合物を還元することにより、最終生成物として、分子中にケイ素原子を含有する、有用な特性を持ったシラシクロヘキサン型液晶化合物が得られる。
【0021】
【実施例】
以下に、具体的な実施例を挙げて本発明を更に詳しく説明する。
(実施例1) 4−n−プロピル−4−フェニル−4−シラシクロヘキサノンの製造
マグネシウム9.5g(0.26mol)、THF100mlを300ml反応容器に入れ、窒素雰囲気下、2−(2−ブロモエチル)−1,3−ジオキソラン47.1g(0.26mol)を滴下ロートを使用して加え、グリニヤール試薬を調製した。この時、反応温度は、40〜45℃に調節するのが好ましい。また、反応の開始段階においては、短時間の加熱を行った。滴下終了時点で反応は終了しているので、室温付近まで温度が下がるのを待ち、フェニル−n−プロピルジクロロシラン21.9g(0.10mol)を滴下した。滴下終了後、さらに室温で1時間攪拌後、飽和塩化アンモニウム水溶液100ml、酢酸エチル溶媒100mlを用いて抽出を行い、有機層をさらに飽和食塩水50mlを用いて洗浄、続いて硫酸マグネシウムで乾燥し、濃縮操作を行い、シリカゲルクロマトグラフィーで精製して、ジ(2−(2−1,3−ジオキソラニル)エチル)−フェニル−n−プロピルシラン30.5g(収率96%)を得た。
H−NMR(100MHz,CDCl):δ 0.70−1.78(15H,m)、3.79−3.98(8H,m)、4.81(2H,t)、7.28−7.44(5H,m)ppm
IR(KBr disc)νmax:2880(s)、2840(s)、1400(s)、1124(s)、1041(s)、962(m)、840(s)、740(s)、700(s)cm−1
【0022】
ジ(2−(2−1,3−ジオキソラニル)エチル)−フェニル−n−プロピルシラン6.4g(0.02mol)に、メタノール40mlを加え、この反応容器を、氷水バスを用いて5℃付近まで冷却し、12N HCl水10mlを滴下し、さらに34%過酸化水素水6.0g(0.06mol)を滴下終了後、氷水バスをオイルバスに入れ替えて40℃まで加熱し4時間攪拌を行った。この混合溶液を室温まで冷却した後、酢酸エチル50ml、亜硫酸ナトリウム水溶液50mlを用いて抽出を行い、有機層を通常の洗浄濃縮操作の後、シリカゲルクロマトグラフィーで精製して、ジ(2−メトキシカルボニルエチレン)−フェニル−n−プロピルシラン4.9g(収率91%)を得た。
H−NMR(100MHz,CDCl):δ 0.74−1.37(11H、m)、2.18−2.37(4H、m)、3.61(6H、s)、7.30−7.47(5H、m)ppm
IR(KBr disc)νmax:2952(m)、1739(s)、1434(s)、1211(s)、1110(m)、1051(m)、737(m)、702(s)cm−1
【0023】
ジ(2−メトキシカルボニルエチル)−フェニル−n−プロピルシラン17.6gを水素化ナトリウム1.85gとトルエン80mlの懸濁溶液に加え、エタノールを留去しながら、100℃で3時間攪拌した。この混合溶液を冷却したところに、20%塩酸50mlを加えて中和にし、トルエン層を濃縮することにより、2−メトキシカルボニル−4−n−プロピル−4−フェニル−4−シラシクロヘキサノン14.1gを得た。
この粗生成物に、食塩4.0g、水1.2g、およびジメチルスルホキシド70mlを加え、15時間還流した。反応混合物を冷却後、水を加えて塩化メチレン溶媒で抽出した。抽出液を、通常の洗浄、濃縮操作の後、シリカゲルクロマトグラフィーで精製した目的物11.5g(収率91%)を得た。
H−NMR(100MHz,CDCl):δ
0.70−1.06(5H、m)、1.06−1.60(6H、m)、2.56(4H、t)、7.25−7.66(5H、m)ppm
IR(薄膜)νmax:2925(s)、1705(s)、1425(m)、1310(m)、1155(m)、1110(s)、1085(s)、1065(s)、730(s)、700(s)cm−1
【0024】
(実施例2) 4−n−プロピル−4−フェニル−4−シラシクロヘキサノンの製造
マグネシウム9.7g(0.40mol)、THF100mlを300ml反応容器に入れ、窒素雰囲気下、2−(2−クロロエチル)−1,3−ジオキソラン27.2g(0.20mol)、ジブロモエタン37.6g(0.20mol)、フェニル−n−プロピルジクロロシラン21.9g(0.10mol)の三つの混合溶液を滴下ロートを使用して加え、グリニヤール試薬の調製、およびクロロシランとのカップリング反応を同時に行なった。この時、反応温度は、40〜45℃に調節するのが好ましい。また、反応の開始段階においては、短時間の加熱を行なった。滴下終了後、さらに室温で1時間攪拌後、飽和塩化アンモニウム水溶液100ml、酢酸エチル溶媒100mlを用いて抽出を行い、有機層をさらに飽和食塩水50mlを用いて洗浄、続いて硫酸マグネシウムで乾燥し、濃縮操作を行い、シリカゲルクロマトグラフィーで精製して、ジ(2−(2−1,3−ジオキソラニル)エチル)−フェニル−n−プロプルシラン26.7g(収率84%)を得た。
以下、実施例1と同様の実験操作を行い、目的物10.1gを得た。
【0025】
(実施例3) 4−n−プロピル−4−フェニル−4−シラシクロヘキサノンの製造
まず、実施例1と同様の実験操作を行い、ジ(2−(2−1,3−ジオキソラニル)エチル)−フェニル−n−プロピルシラン6.4g(0.02mol)を得た。これにエタノール40mlを加え、この反応容器を氷水バスを用いて5℃付近まで冷却し、12N HCl水10mlを滴下し、さらに34%過酸化水素水6.0g(0.06mol)を滴下終了後、氷水バスをオイルバスに入れ替えて40℃まで加熱し4時間攪拌を行なった。この混合溶液を室温まで冷却した後、酢酸エチル50ml、亜硫酸ナトリウム水溶液50mlを用いて抽出を行い、有機層を、通常の洗浄濃縮操作の後、シリカゲルクロマトグラフィーで精製して、ジ(2−(エトキシカルボニルエチレン)−フェニル−n−プロピルシラン5.3g(収率89%)を得た。
H−NMR(100MHz、CDCl):δ
0.90−1.38(17H、m)、2.33(4H、t)、4.18(4H、m)、7.22−7.53(5H、m)ppm
IR(薄膜)νmax:2960(s)、1735(s)、1425(m)、1365(m)、1205(s)、1110(s)、1050(s)cm−1
【0026】
次に、ジ(2−エトキシカルボニルエチル)−フェニル−n−プロピルシラン19.4gを、水素化ナトリウム1.85gとトルエン80mlの懸濁溶液に加え、エタノールを留去しながら、100℃で3時間攪拌した。この混合溶液を冷却したところに、20%塩酸50mlを加えて中性にし、トルエン層を濃縮することにより2−エトキシカルボニル−4−n−プロピル−4−フェニル−4−シラシクロヘキサノン14.8gを得た。
この粗生成物に、食塩4.0g、水1.2g、およびジメチルスルホキシド70mlを加え、15時間還流した。反応混合物を冷却後、水を加えて塩化メチレン溶媒で抽出した。抽出液を、通常の洗浄、濃縮操作の後、シリカゲルクロマトグラフィーで精製して目的物11.5gを得た。
【0027】
(実施例4) 4−n−ペンチル−4−フェニル−4−シラシクロヘキサノンの製造
マグネシウム9.5g(0.26mol)、THF100mlを300ml反応容器に入れ、窒素雰囲気下、2−(2−ブロモエチル)−1,3−ジオキソラン47.1g(0.26mol)を滴下ロートを使用して加え、グリニヤール試薬を調製した。この時、反応温℃は40〜45℃に調節するのが好ましい。また、反応の開始段階においては、短時間の加熱を行なった。滴下終了時点で反応は終了しているので、室温付近まで温℃が下がるのを待ち、フェニル−n−ペンチルジクロロシラン24.7g(0.10mol)を滴下した。滴下終了後、さらに室温で1時間攪拌後、飽和塩化アンモニウム水溶液100ml、酢酸エチル溶媒100mlを用いて抽出を行い、有機層をさらに飽和食塩水50mlを用いて洗浄、続いて硫酸マグネシウムで乾燥し、濃縮操作を行い、シリカゲルクロマトグラフィーで精製して、ジ(2−(2−1,3−ジオキソラニル)エチル)−フェニル−n−ペンチルシラン32.5g(収率94%)を得た。
【0028】
次に、ジ(2−(2−1,3−ジオキソラニル)エチル)−フェニル−n−ペンチルシラン6.9g(0.02mol)に、メタノール40mlを加え、この反応容器を氷水バスを用いて5℃付近まで冷却し、12N HCl水10mlを滴下し、さらに34%過酸化水素水6.0g(0.06mol)を滴下終了後、氷水バスをオイルバスに入れ替えて40℃まで加熱し4時間攪拌を行った。この混合溶液を室温まで冷却した後、酢酸エチル50ml、亜硫酸ナトリウム水溶液50mlを用いて抽出を行い、有機層を通常の洗浄濃縮操作の後、シリカゲルクロマトグラフィーで精製して、ジ(2−メトキシカルボニルエチレン)−フェニル−n−プロピルシラン6.0g(収率92%)を得た。
【0029】
次に、ジ(2−メトキシカルボニルエチル)−フェニル−n−ペンチルシラン19.2gを水素化ナトリウム1.85gとトルエン80mlの懸濁溶液に加え、エタノールを留去しながら、100℃で3時間攪拌した。この混合溶液を冷却したところに、20%塩酸50mlを加えて中性にし、トルエン層を濃縮することにより、2−メトリキシカルボニル−4−n−プロピル−4−フェニル−4−シラシクロヘキサノン14.1gを得た。
この粗生成物に、食塩4.0g、水1.2gおよび、ジメチルスルホキド70mlを加え、15時間還流した。反応混合物を冷却後、水を加えて塩化メチレン溶媒で抽出した。抽出液を通常の洗浄、濃縮操作の後、シリカゲルクロマトグラフィーで精製して目的物11.5gを得た。
H−NMR(100MHz、CDCl):δ
0.70−1.00(5H、m)、1.00−1.60(10H、m)、2.56(4H、t)、7.10−7.65(5H、m)ppm
IR(薄膜)νmax:2925(s)、1705(s)、1425(m)、1310(m)、1155(m)、1110(s)、1080(s)、725(s)、700(s)cm−1
【0030】
(利用例)
本発明による製造方法で得られるシラシクロヘキサノン化合物の実際の利用例として、シラシクロヘキサン型液晶化合物合成の具体的な実施例を挙げる。
4’−(trans−4−n−プロピル−4−シラシクロヘキシル)−4−フルオロビフェニルの製造
マグネシウム10.2gの入ったテトラヒドロフラン溶液200mlに、4’−ブロモ−4−フルオロビフェニル100.4gを、40〜50℃で滴下した。さらに50℃まで1時間攪拌することでグリニヤール試薬を調製し、ここに50〜60℃に保ったまま、4−n−プロピル−4−フェニル−4−シラシクロヘキサノン46.4gを滴下し、続けて2時間攪拌後、飽和塩化アンモニウム水溶液にあけ、ベンゼンで抽出した。ベンゼン溶液に、p−トルエンスルホン酸一水和物5.0gを加え、還流しながら生じた水を留去した。水の留出が止まったら、反応混合物を炭化水素ナトリウム水溶液で洗い、乾燥、濃縮することにより、4’−(4−フェニル−4−n−プロピル−4−シラシクロヘキ−3−セン)−4−フルオロビフェニルを得た。このものをエタノール100mlに溶かし、パラジウムカーボン2.0gを触媒として水素添加し、触媒を濾別後濃縮して、4’−(4−フェニル−4−n−プロピル−4−シラシクロヘキシル)−4−フルオロビフェニル66.0gを得た。
このものに、室温で1.0M−塩化ヨウ素の四塩化炭素溶液200mlを加え、30分間攪拌した後、濃縮した。残渣をテトラヒドロフラン40mlに溶かし、0℃で水素化アルミニウムリチウム8.0gとテトラヒドロフラン100mlの混合溶液へ滴下した。反応混合物を1時間攪拌した後、5%塩酸400mlにあけ、酢酸エチルで抽出した。通常の洗浄・乾燥・濃縮の後、シリカゲルクロマトグラフィーで精製して目的物52.9g(収率77%)を得た。
このものは、シラシクロヘキサン環に関して、トランス体とシス体の混合物であるので、さらにクロマトグラフィーにより分離して、トランス体のみを得、その分析結果を以下に示した。
IR(薄膜)νmax:2918、2854、2087、1604、1497、1238、987、889、816cm−1
C−N転移温度:80.2℃
N−I転移温度:119.3℃
【0031】
【発明の効果】
以上示したように、本発明での液晶化合物を製造する際の有用な合成中間体シラシクロヘキサノン化合物の改良合成法は、従来法と比較して、まず、反応工程の四段階が、グリニヤール試薬とのカップリング反応、酸化反応、塩基による縮合反応、脱アルコキシカルボニル化反応と、工業化に有利な方法であり、しかも、全4工程の収率が、すべて9割以上である点から、経済的にも優れている。また、酸化反応に関しては、過酸化水素水という非常に安価な酸化剤を使用して、アセタール基を直接エステル基に酸化する新手法である。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for producing a silacyclohexanone compound which is a useful synthetic intermediate for a silacyclohexane type liquid crystal compound, and a silicon compound which is an intermediate in the production method.
[0002]
[Prior art]
The liquid crystal display element utilizes the optical anisotropy and the dielectric anisotropy of a liquid crystal material, and depending on the display mode, a TN type (twisted nematic type), an STN type (super twisted nematic type), an SBE type. (Super-birefringence type), DS type (dynamic scattering type), guest-host type, DAP type (deformed type of aligned phase), PD type (polymer dispersion type), and OMI type (optically mode interference type) There are various methods. The most common display devices have a twisted nematic structure based on the Schadt-Helfrich effect. The properties required of the liquid crystal materials used in these liquid crystal displays vary slightly depending on the display system, but they must be wide in the liquid crystal temperature range, stable against moisture, air, light, heat, electric fields, etc. Are required in common in all display methods. Further, it is desired that the liquid crystal material has a low viscosity and provides a short address time, a threshold voltage and a high contrast in the cell. Further, in recent years, as the applications of liquid crystal displays have expanded, the characteristics required for liquid crystal materials have become increasingly severe. In particular, it is desired to further improve the characteristics of conventional liquid crystal materials, such as lowering the driving voltage, widening the temperature range corresponding to the needs for vehicles, and improving low-temperature performance. From such a viewpoint, the inventors have developed a novel silacyclohexane-type liquid crystal compound containing a silicon atom in a molecule for the purpose of improving the properties of a liquid crystal material, and have previously filed an application. A useful synthetic intermediate for producing these silacyclohexane-type liquid crystal compounds is a silacyclohexynone compound.
[0003]
As a method for producing the silacyclohexanone compound, the following three methods are mainly known.
The first synthesis method is the following reaction route.
Embedded image
Figure 0003552139
[0004]
The second synthesis method uses the following reaction route.
Embedded image
Figure 0003552139
[0005]
The third synthesis method uses the following reaction route.
Embedded image
Figure 0003552139
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
Regarding the three production methods described above, in the case of the first and second reaction routes, a hydroboration reaction must be performed, and there is a problem in the handling of raw material prices, and economical Disadvantageous method. Furthermore, the second method has a considerably long production process and a very low yield of 25 to 30% throughout the entire process. In the case of the third synthesis method, the yield of the first-stage dehydrogenation coupling reaction is as low as about 40%. From such a viewpoint, an object of the present invention is to provide a simple and inexpensive industrially advantageous production method of a silacyclohexanone compound which is a useful synthetic intermediate of a silacyclohexane type liquid crystal compound in a higher yield. It is assumed that.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
That is, the present invention provides a compound represented by general formula (6)
Embedded image
Figure 0003552139
(In the above formula, Ar represents H, a phenyl group, or a tolyl group. R1Represents a phenyl group, a tolyl group, a linear alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, a branched alkyl group having 3 to 8 carbon atoms, or an alkoxyalkyl group having 2 to 7 carbon atoms. )
The present invention relates to the following improved synthesis method for producing the silacyclohexanone compound represented by the formula:
Embedded image
Figure 0003552139
[In the above formula, Ar represents H, a phenyl group, or a tolyl group. R1Represents a phenyl group, a tolyl group, a linear alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, a branched alkyl group having 3 to 8 carbon atoms, or an alkoxyalkyl group having 2 to 7 carbon atoms. R2Represents a linear alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, a branched chain alkyl group having 3 to 6 carbon atoms, or a methylene chain forming a cyclic acetal having 2 to 3 carbon atoms. R3Represents a linear alkyl group having 1 to 5 carbon atoms or a branched alkyl group having 3 to 6 carbon atoms. M represents Li, MgX, or ZnX (X represents a halogen, preferably Cl, Br, or I). ]
[0008]
The present invention will be described in more detail.
In the present invention, R1Represents any of the following groups.
(A) phenyl group or tolyl group
(B) a linear alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, that is, methyl, ethyl, n-propyl, n-butyl, n-pentyl, n-hexyl, n-heptyl, n-octyl, n-nonyl, or n-Desyl.
(C) a branched alkyl group having 3 to 8 carbon atoms, that is, isopropyl, sec-butyl, isobutyl, 1-methylbutyl, 2-methylbutyl, 3-methylbutyl, 1-methylpentyl, 2-methylpentyl, 3- Methylpentyl, 1-ethylpentyl, 1-methylhexyl, 2-methylhexyl, 3-methylhexyl, 2-ethylhexyl, 3-ethylhexyl, 1-methylheptyl, 2-methylheptyl, or 3-methylheptyl.
(D) an alkoxyalkyl group having 2 to 7 carbon atoms, that is, methoxymethyl, ethoxymethyl, propoxymethyl, butoxymethyl, pentoxymethyl, hexyloxymethyl, methoxyethyl, ethoxyethyl, propoxyethyl, butoxyethyl, methoxypropyl, Ethoxypropyl, propoxypropyl, butoxypropyl, methoxybutyl, ethoxybutyl, propoxybutyl, methoxypentyl, ethoxypentyl, or methoxyhexyl.
[0009]
In the present invention, R2Represents any of the following groups.
(E) A linear alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, that is, methyl, ethyl, n-propyl, n-butyl, or n-pentyl.
(F) A branched alkyl group having 3 to 6 carbon atoms, that is, isopropyl, sec-butyl, isobutyl, t-butyl, 1-methylbutyl, 2-methylbutyl, 3-methylbutyl, 1-methylpentyl, 2-methyl Pentyl, 3-methylpentyl, or 1-ethylbutyl.
(G) A methylene chain forming a cyclic acetal having 2 to 3 carbon atoms, that is, ethylene, methylethylene, and propylene.
[0010]
In the present invention, R3Represents any of the following groups.
(H) a linear alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, that is, methyl, ethyl, n-propyl, n-butyl, or n-pentyl.
(I) a branched alkyl group having 3 to 6 carbon atoms, that is, isopropyl, sec-butyl, isobutyl, t-butyl, 1-methylbutyl, 2-methylbutyl, 3-methylbutyl, 1-methylpentyl, 2-methyl Pentyl, 3-methylpentyl, or 1-ethylbutyl.
[0011]
In the present invention, R1Preferably represents any of the following groups:
(A ') a phenyl group or a tolyl group.
(B ') a linear alkyl group having 2 to 7 carbon atoms, that is, ethyl, n-propyl, n-butyl, n-pentyl, n-hexyl, or n-heptyl.
(C ′) Among the branched alkyl groups having 3 to 8 carbon atoms, namely, isopropyl, sec-butyl, isobutyl, 1-methylbutyl, 2-methylbutyl, 3-methylbutyl, 1-methylpentyl, 2-methylpentyl Or 2-ethylhexyl.
(D ') an alkoxyalkyl group having 2 to 6 carbon atoms, that is, methoxymethyl, ethoxymethyl, propoxymethyl, pentoxymethyl, methoxyethyl, ethoxyethyl, methoxypropyl, or methoxypentyl.
[0012]
In the present invention, R2Is preferably any of the following groups:
(E ′) Among linear alkyl groups having 1 to 5 carbon atoms, methyl, ethyl, or n-propyl.
(F ') Among the branched alkyl groups having 3 to 6 carbon atoms, isopropyl or isobutyl.
(G ') Among the methylene chains forming a cyclic acetal having 2 to 3 carbon atoms, ethylene or propylene.
[0013]
In the present invention, R3Is preferably any of the following groups:
(H ′) Among linear alkyl groups having 1 to 5 carbon atoms, methyl, ethyl or n-propyl.
(I ') Among the branched alkyl groups having 3 to 6 carbon atoms, isopropyl or isobutyl.
[0014]
Next, each synthesis reaction will be described in detail.
First, an organometallic reagent represented by the general formula (3) is prepared from a corresponding halogen compound represented by the general formula (7).
Embedded image
Figure 0003552139
(In the above formula, X 'represents a halogen.)
Embedded image
Figure 0003552139
[In the above formula, M represents Li, MgX, or ZnX (X represents a halogen; preferably, X represents Cl, Br, or I). ]
Preferred examples of the solvent used include ether solvents, particularly tetrahydrofuran, diethyl ether and di-n-butyl ether.
[0015]
The organometallic reagent is represented by the general formula (2)
Embedded image
Figure 0003552139
(In the above formula, Ar represents H, a phenyl group, or a tolyl group.)
By reacting the chlorosilane compound represented by the coupling reaction proceeds,
General formula (1)
Embedded image
Figure 0003552139
(In the above formula, Ar represents H, a phenyl group, or a tolyl group.)
Is obtained. In the coupling reaction, no catalyst may be used, but the reaction proceeds more quickly when a copper catalyst, particularly, copper iodide or copper cyanide is used in an amount of 0.01 to 0.1 equivalent. Note that the silane compound represented by the general formula (1) shown here is a novel compound.
[0016]
Next, this compound is used as a hydrogen halide in an alcohol solvent, and 6.0 to 12.0 equivalents of hydrogen chloride, hydrogen bromide, and hydrogen iodide, preferably, hydrogen chloride (specifically, 12N aqueous hydrogen chloride) are used. And an aqueous solution of hydrogen peroxide (specifically, 34% aqueous hydrogen peroxide), and oxidized using the general formula (4)
Embedded image
Figure 0003552139
(In the above formula, R3Represents a linear alkyl group having 1 to 5 carbon atoms and a branched alkyl group having 3 to 6 carbon atoms. )
Is directly obtained in a one-step reaction. The alcohol used as the solvent is represented by the general formula (8)
Embedded image
Figure 0003552139
(In the above formula, R3Represents a linear alkyl group having 1 to 5 carbon atoms or a branched alkyl group having 3 to 6 carbon atoms. )
Among them, methanol and ethanol are preferable, and the alkoxy portion of the ester group of the obtained compound is derived from the alcohol of the solvent. The reaction temperature in the oxidation reaction is from room temperature to 40 ° C., and the reaction proceeds more rapidly when performed at around 40 ° C. This reaction is the first time that such an ester having an alkoxy group derived from a solvent can be directly obtained by oxidizing an acetal. In this regard, reference can be made to:
Heywood, D .; Pillips, B .; J. Org. Chem. , 1960, 25, 1699.
Nishihara, A .; Kubota, I .; J. Org. Chem. , 1968, 33, 2525.
Eland, D.C. Youssefyeh, R .; D. Tetrahedron Lett. , 1963, 2189.
Stevens, R.A. V. Chapman, K .; T. Tetrahedron Lett. , 1982, 4647.
Deslongchamps, P; Atlani, A .; CAN. J. Chem. , 1974, 52, 3651.
Furthermore, since the oxidizing agents used are very inexpensive with aqueous hydrogen peroxide and aqueous hydrogen chloride, this oxidation reaction in the present synthesis route is useful.
[0017]
When a Dieckmann condensation reaction is carried out by reacting this compound with a base in a solvent, the compound represented by the general formula (5)
Embedded image
Figure 0003552139
Is obtained.
As a base to be used, sodium hydride, potassium hydride, metal hydrides such as calcium hydride, sodium methoxide, sodium ethoxide, metal alkoxides such as potassium t-butoxide, sodium carbonate, potassium carbonate, sodium hydroxide, Examples thereof include alkaline inorganic salts such as potassium hydroxide and barium hydroxide.
As the solvent, hydrocarbons such as benzene, toluene, xylene and cumene, and ether solvents such as tetrahydrofuran, n-butyl ether and diglyme are used alone or in combination.
After the completion of the cyclization reaction by condensation, the desired product (5) is obtained by acid treatment.
[0018]
Finally, by heating this compound in the presence of a metal salt in a high-boiling solvent, preferably at 100 ° C. to the reflux temperature of the solvent, the deethoxycarbonylation reaction proceeds and the general formula (6)
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Figure 0003552139
(In the above formula, Ar represents H, a phenyl group, or a tolyl group.)
Can be obtained.
Examples of the metal salt used in the dealkoxycarbonylation reaction include sodium chloride, sodium bromide, sodium iodide, lithium chloride, lithium bromide, and lithium iodide. Among them, sodium chloride is inexpensive and useful. As the solvent, dimethyl sulfoxide, hexamethylphosphoric triamide, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, 1,3-dimethyl-3,4,4 Aprotic polar solvents such as 5,6-tetrahydro-2 (1H) -pyrimidinone are preferred.
[0019]
The method for synthesizing the silacyclohexanone compound according to the present invention as described above has a point that no hydroboration reaction is used and the reaction route is as short as four steps as compared with the three known synthesis methods described above. From the point that the reaction is also high yield, furthermore, the acetal can be directly converted to an ester in a one-step oxidation reaction, and the oxidizing agent contains an excellent new reaction that is very inexpensive hydrogen peroxide. This is an industrially advantageous production method.
[0020]
The usage of the silacyclohexanone compound will be described below.
Embedded image
Figure 0003552139
[In the above formula, L represents Li, MgW, or ZnW (W represents halogen). T is CN, F, Cl, Br, CF3, OCF3, OCHF2, OCH (F) Cl, OCF2Cl, CF2Cl, OCH2CF2H, OCH = CF2, OCF = CF2, OCH = CHF, OCH = CFCl, OCF = CFCl, R1Or OR1Represents a group. Y and Z are halogen (F or Cl) or CH3Represents i and j represent an integer of 0 to 2. )
In this way, an organometallic reagent is added to the silacyclohexanone compound to obtain an alcohol compound, followed by dehydration, hydrogenation, and halodesilation to obtain a halosilane obtained by changing the substituent Ar on silicon to halogen. By reducing the compound, a silacyclohexane type liquid crystal compound having a useful property and containing a silicon atom in the molecule is obtained as a final product.
[0021]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to specific examples.
Example 1 Production of 4-n-propyl-4-phenyl-4-silacyclohexanone
9.5 g (0.26 mol) of magnesium and 100 ml of THF are put into a 300 ml reaction vessel, and 47.1 g (0.26 mol) of 2- (2-bromoethyl) -1,3-dioxolane is added under a nitrogen atmosphere using a dropping funnel. In addition, a Grignard reagent was prepared. At this time, the reaction temperature is preferably adjusted to 40 to 45 ° C. At the start of the reaction, heating was performed for a short time. Since the reaction was completed at the end of the dropwise addition, 21.9 g (0.10 mol) of phenyl-n-propyldichlorosilane was added dropwise until the temperature was lowered to around room temperature. After completion of the dropwise addition, the mixture was further stirred at room temperature for 1 hour, extracted with 100 ml of a saturated aqueous ammonium chloride solution and 100 ml of an ethyl acetate solvent, and the organic layer was further washed with 50 ml of a saturated saline solution and subsequently dried over magnesium sulfate. The mixture was concentrated and purified by silica gel chromatography to obtain 30.5 g (96% yield) of di (2- (2-1,3-dioxolanyl) ethyl) -phenyl-n-propylsilane.
1H-NMR (100 MHz, CDCl3): Δ 0.70-1.78 (15H, m), 3.79-3.98 (8H, m), 4.81 (2H, t), 7.28-7.44 (5H, m) ppm
IR (KBr disc) νmax: 2880 (s), 2840 (s), 1400 (s), 1124 (s), 1041 (s), 962 (m), 840 (s), 740 (s), 700 (s) ) Cm-1
[0022]
40 ml of methanol is added to 6.4 g (0.02 mol) of di (2- (2-1,3-dioxolanyl) ethyl) -phenyl-n-propylsilane, and the reaction vessel is cooled to about 5 ° C. using an ice water bath. Then, 10 ml of 12N HCl aqueous solution was added dropwise, and further, 6.0 g (0.06 mol) of 34% hydrogen peroxide aqueous solution was added dropwise. After that, the ice water bath was replaced with an oil bath, heated to 40 ° C., and stirred for 4 hours. Was. After cooling the mixed solution to room temperature, extraction was performed using 50 ml of ethyl acetate and 50 ml of an aqueous solution of sodium sulfite. The organic layer was subjected to a usual washing and concentration operation, and then purified by silica gel chromatography to obtain di (2-methoxycarbonyl). 4.9 g (91% yield) of ethylene) -phenyl-n-propylsilane were obtained.
1H-NMR (100 MHz, CDCl3): Δ 0.74-1.37 (11H, m), 2.18-2.37 (4H, m), 3.61 (6H, s), 7.30-7.47 (5H, m) ppm
IR (KBr disc) νmax: 2952 (m), 1739 (s), 1434 (s), 1211 (s), 1110 (m), 1051 (m), 737 (m), 702 (s) cm-1
[0023]
17.6 g of di (2-methoxycarbonylethyl) -phenyl-n-propylsilane was added to a suspension of 1.85 g of sodium hydride and 80 ml of toluene, and the mixture was stirred at 100 ° C. for 3 hours while distilling off ethanol. When the mixed solution was cooled, 50 ml of 20% hydrochloric acid was added for neutralization, and the toluene layer was concentrated, thereby obtaining 14.1 g of 2-methoxycarbonyl-4-n-propyl-4-phenyl-4-silacyclohexanone. Got.
4.0 g of common salt, 1.2 g of water and 70 ml of dimethyl sulfoxide were added to the crude product, and the mixture was refluxed for 15 hours. After cooling the reaction mixture, water was added and extracted with a methylene chloride solvent. The extract was subjected to ordinary washing and concentration operations, and then purified by silica gel chromatography to obtain 11.5 g (yield: 91%) of the desired product.
1H-NMR (100 MHz, CDCl3): Δ
0.70-1.06 (5H, m), 1.06-1.60 (6H, m), 2.56 (4H, t), 7.25-7.66 (5H, m) ppm
IR (thin film) νmax: 2925 (s), 1705 (s), 1425 (m), 1310 (m), 1155 (m), 1110 (s), 1085 (s), 1065 (s), 730 (s) , 700 (s) cm-1
[0024]
Example 2 Production of 4-n-propyl-4-phenyl-4-silacyclohexanone
9.7 g (0.40 mol) of magnesium and 100 ml of THF were placed in a 300 ml reaction vessel, and under a nitrogen atmosphere, 27.2 g (0.20 mol) of 2- (2-chloroethyl) -1,3-dioxolane and 37.6 g of dibromoethane ( 0.20 mol) and 31.9 g (0.10 mol) of phenyl-n-propyldichlorosilane were added using a dropping funnel to simultaneously prepare a Grignard reagent and perform a coupling reaction with chlorosilane. . At this time, the reaction temperature is preferably adjusted to 40 to 45 ° C. At the start of the reaction, heating was performed for a short time. After completion of the dropwise addition, the mixture was further stirred at room temperature for 1 hour, extracted with 100 ml of a saturated aqueous ammonium chloride solution and 100 ml of an ethyl acetate solvent, and the organic layer was further washed with 50 ml of a saturated saline solution and subsequently dried over magnesium sulfate. The mixture was concentrated and purified by silica gel chromatography to obtain 26.7 g of di (2- (2-1,3-dioxolanyl) ethyl) -phenyl-n-propylsilane (yield 84%).
Hereinafter, the same experimental operation as in Example 1 was performed to obtain 10.1 g of the target product.
[0025]
Example 3 Production of 4-n-propyl-4-phenyl-4-silacyclohexanone
First, the same experimental operation as in Example 1 was performed to obtain 6.4 g (0.02 mol) of di (2- (2-1,3-dioxolanyl) ethyl) -phenyl-n-propylsilane. 40 ml of ethanol was added thereto, and the reaction vessel was cooled to around 5 ° C. using an ice water bath, 10 ml of 12N HCl was added dropwise, and further 6.0 g (0.06 mol) of 34% aqueous hydrogen peroxide was added. The ice water bath was replaced with an oil bath, heated to 40 ° C., and stirred for 4 hours. After cooling this mixed solution to room temperature, extraction was carried out using 50 ml of ethyl acetate and 50 ml of an aqueous solution of sodium sulfite, and the organic layer was purified by silica gel chromatography after a usual washing and concentration operation to obtain di (2- ( 5.3 g (89% yield) of (ethoxycarbonylethylene) -phenyl-n-propylsilane were obtained.
1H-NMR (100 MHz, CDCl3): Δ
0.90-1.38 (17H, m), 2.33 (4H, t), 4.18 (4H, m), 7.22-7.53 (5H, m) ppm
IR (thin film) νmax: 2960 (s), 1735 (s), 1425 (m), 1365 (m), 1205 (s), 1110 (s), 1050 (s) cm-1
[0026]
Next, 19.4 g of di (2-ethoxycarbonylethyl) -phenyl-n-propylsilane was added to a suspension of 1.85 g of sodium hydride and 80 ml of toluene. Stirred for hours. When the mixed solution was cooled, 50 ml of 20% hydrochloric acid was added to make the mixture neutral, and the toluene layer was concentrated to give 14.8 g of 2-ethoxycarbonyl-4-n-propyl-4-phenyl-4-silacyclohexanone. Obtained.
4.0 g of common salt, 1.2 g of water and 70 ml of dimethyl sulfoxide were added to the crude product, and the mixture was refluxed for 15 hours. After cooling the reaction mixture, water was added and extracted with a methylene chloride solvent. After the usual washing and concentration operations, the extract was purified by silica gel chromatography to obtain 11.5 g of the desired product.
[0027]
Example 4 Production of 4-n-pentyl-4-phenyl-4-silacyclohexanone
9.5 g (0.26 mol) of magnesium and 100 ml of THF are put into a 300 ml reaction vessel, and 47.1 g (0.26 mol) of 2- (2-bromoethyl) -1,3-dioxolane is added under a nitrogen atmosphere using a dropping funnel. In addition, a Grignard reagent was prepared. At this time, the reaction temperature is preferably adjusted to 40 to 45 ° C. At the start of the reaction, heating was performed for a short time. Since the reaction was completed at the end of the dropwise addition, 24.7 g (0.10 mol) of phenyl-n-pentyldichlorosilane was added dropwise while waiting for the temperature to drop to around room temperature. After completion of the dropwise addition, the mixture was further stirred at room temperature for 1 hour, extracted with 100 ml of a saturated aqueous ammonium chloride solution and 100 ml of an ethyl acetate solvent, and the organic layer was further washed with 50 ml of a saturated saline solution and subsequently dried over magnesium sulfate. The mixture was concentrated and purified by silica gel chromatography to obtain 32.5 g (yield 94%) of di (2- (2-1,3-dioxolanyl) ethyl) -phenyl-n-pentylsilane.
[0028]
Next, 40 ml of methanol was added to 6.9 g (0.02 mol) of di (2- (2-1,3-dioxolanyl) ethyl) -phenyl-n-pentylsilane, and the reaction vessel was placed in an ice water bath for 5 minutes. After cooling to around 0 ° C., 10 ml of 12N HCl water was added dropwise, and further 6.0 g (0.06 mol) of 34% hydrogen peroxide solution was added dropwise. The ice water bath was replaced with an oil bath, heated to 40 ° C., and stirred for 4 hours. Was done. After cooling the mixed solution to room temperature, extraction was performed using 50 ml of ethyl acetate and 50 ml of an aqueous solution of sodium sulfite. The organic layer was subjected to a usual washing and concentration operation, and then purified by silica gel chromatography to obtain di (2-methoxycarbonyl). 6.0 g (yield 92%) of ethylene) -phenyl-n-propylsilane was obtained.
[0029]
Next, 19.2 g of di (2-methoxycarbonylethyl) -phenyl-n-pentylsilane was added to a suspension of 1.85 g of sodium hydride and 80 ml of toluene, and ethanol was distilled off at 100 ° C. for 3 hours. Stirred. When the mixed solution was cooled, 50 ml of 20% hydrochloric acid was added to make it neutral, and the toluene layer was concentrated to give 2-methoxycarbonyl-4-n-propyl-4-phenyl-4-silacyclohexanone. 1 g was obtained.
4.0 g of sodium chloride, 1.2 g of water and 70 ml of dimethyl sulfoxide were added to the crude product, and the mixture was refluxed for 15 hours. After cooling the reaction mixture, water was added and extracted with a methylene chloride solvent. After the usual washing and concentration operations, the extract was purified by silica gel chromatography to obtain 11.5 g of the desired product.
1H-NMR (100 MHz, CDCl3): Δ
0.70-1.00 (5H, m), 1.00-1.60 (10H, m), 2.56 (4H, t), 7.10-7.65 (5H, m) ppm
IR (thin film) νmax: 2925 (s), 1705 (s), 1425 (m), 1310 (m), 1155 (m), 1110 (s), 1080 (s), 725 (s), 700 (s) cm-1
[0030]
(Application example)
As a practical application example of the silacyclohexanone compound obtained by the production method according to the present invention, a specific example of synthesizing a silacyclohexane type liquid crystal compound will be described.
Production of 4 '-(trans-4-n-propyl-4-silacyclohexyl) -4-fluorobiphenyl
To 200 ml of a tetrahydrofuran solution containing 10.2 g of magnesium, 100.4 g of 4'-bromo-4-fluorobiphenyl was added dropwise at 40 to 50C. A Grignard reagent was prepared by further stirring at 50 ° C. for 1 hour, and 46.4 g of 4-n-propyl-4-phenyl-4-silacyclohexanone was added dropwise while maintaining the temperature at 50 to 60 ° C. After stirring for 2 hours, the mixture was poured into a saturated aqueous solution of ammonium chloride and extracted with benzene. 5.0 g of p-toluenesulfonic acid monohydrate was added to the benzene solution, and the generated water was distilled off while refluxing. When the distillation of water stops, the reaction mixture is washed with an aqueous sodium hydrocarbon solution, dried and concentrated to give 4 ′-(4-phenyl-4-n-propyl-4-silacyclohex-3-cene) -4. -Fluorobiphenyl was obtained. This was dissolved in 100 ml of ethanol, hydrogenated using 2.0 g of palladium carbon as a catalyst, the catalyst was filtered off and concentrated, and 4 ′-(4-phenyl-4-n-propyl-4-silacyclohexyl) -4 -Fluorobiphenyl 66.0 g was obtained.
At room temperature, 200 ml of 1.0 M iodine chloride in carbon tetrachloride was added thereto, stirred for 30 minutes, and then concentrated. The residue was dissolved in 40 ml of tetrahydrofuran and added dropwise at 0 ° C. to a mixed solution of 8.0 g of lithium aluminum hydride and 100 ml of tetrahydrofuran. After stirring the reaction mixture for 1 hour, it was poured into 400 ml of 5% hydrochloric acid and extracted with ethyl acetate. After ordinary washing, drying and concentration, the residue was purified by silica gel chromatography to obtain 52.9 g (yield 77%) of the desired product.
Since this is a mixture of a trans form and a cis form with respect to the silacyclohexane ring, it was further separated by chromatography to obtain only the trans form, and the analysis results are shown below.
IR (thin film) νmax: 2918, 2854, 2087, 1604, 1497, 1238, 987, 889, 816 cm-1
CN transition temperature: 80.2 ° C
NI transition temperature: 119.3 ° C
[0031]
【The invention's effect】
As described above, the improved synthetic method of the useful synthetic intermediate silacyclohexanone compound for producing the liquid crystal compound according to the present invention, compared with the conventional method, first, the four steps of the reaction process, Grignard reagent Is a method advantageous for industrialization, such as a coupling reaction, an oxidation reaction, a condensation reaction with a base, and a dealkoxycarbonylation reaction. In addition, the yield of all four steps is 90% or more. Is also excellent. The oxidation reaction is a new method of directly oxidizing an acetal group to an ester group using a very inexpensive oxidizing agent such as aqueous hydrogen peroxide.

Claims (3)

一般式(1)で表されるシラン化合物。
Figure 0003552139
(上式中、Arは、H、フェニル基、またはトリル基を表す。Rは、フェニル基、トリル基、炭素数1〜10の直鎖状アルキル基、炭素数3〜8の分岐鎖状アルキル基、または炭素数2〜7のアルコキシアルキル基を表す。Rは、炭素数1〜5の直鎖状アルキル基、炭素数3〜6の分岐鎖状アルキル基、または炭素数2〜3の環状アセタールを形成するメチレン鎖を表す。)
A silane compound represented by the general formula (1).
Figure 0003552139
(In the above formula, Ar represents H, a phenyl group, or a tolyl group. R 1 is a phenyl group, a tolyl group, a linear alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, and a branched chain having 3 to 8 carbon atoms. Represents an alkyl group or an alkoxyalkyl group having 2 to 7 carbon atoms, and R 2 represents a linear alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, a branched alkyl group having 3 to 6 carbon atoms, or a C 2 to C 3 alkyl group. Represents a methylene chain forming a cyclic acetal.)
一般式(2)
Figure 0003552139
(上式中、Arは、H、フェニル基、またはトリル基を表す。R1 は、フェニル基、トリル基、炭素数1〜10の直鎖状アルキル基、炭素数3〜8の分岐鎖状アルキル基、または炭素数2〜7のアルコキシアルキル基を表す。)
で表されるクロロシラン化合物に、一般式(3)
Figure 0003552139
〔上式中、Mは、Li、MgX、またはZnX(Xは、ハロゲンを表す。)を表す。R2 は、炭素数1〜5の直鎖状アルキル基、炭素数3〜6の分岐鎖状アルキル基、または炭素数2〜3の環状アセタールを形成するメチレン鎖を表す。〕
で表される有機金属試薬とをカップリング反応させて得られる請求項1の一般式(1)で表される化合物の製造方法。
General formula (2)
Figure 0003552139
(In the above formula, Ar represents H, a phenyl group, or a tolyl group. R 1 is a phenyl group, a tolyl group, a linear alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, and a branched chain having 3 to 8 carbon atoms. Represents an alkyl group or an alkoxyalkyl group having 2 to 7 carbon atoms)
The chlorosilane compound represented by the general formula (3)
Figure 0003552139
[In the above formula, M represents Li, MgX, or ZnX (X represents a halogen ) . R 2 represents a linear alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, a branched alkyl group having 3 to 6 carbon atoms, or a methylene chain forming a cyclic acetal having 2 to 3 carbon atoms. ]
The method for producing a compound represented by the general formula (1) according to claim 1, which is obtained by performing a coupling reaction with an organometallic reagent represented by the following formula:
請求項1の一般式(1)で表される化合物とハロゲン化水素と過酸化水素水とを、アルコール溶媒中作用させ、アセタール部位を酸化し、一般式(4)
Figure 0003552139
(上式中、R3 は、炭素数1〜5の直鎖状アルキル基、炭素数3〜6の分岐鎖状アルキル基を表す。)
で表されるエステル化合物を直接に一段階の反応で得て、次に、この化合物に塩基を作用させ縮合反応を行うことで、一般式(5)
Figure 0003552139
で表される化合物を得、これを脱アルコキシカルボニル化反応を行うことで、一般式(6)
Figure 0003552139
(上式中、Arは、H、フェニル基、またはトリル基を表す。R1 は、フェニル基、トリル基、炭素数1〜10の直鎖状アルキル基、炭素数3〜8の分岐鎖状アルキル基、または炭素数2〜7のアルコキシアルキル基を表す。)
で表されるシラシクロヘキサノン化合物を得る製造方法。
The compound represented by the general formula (1) according to claim 1, a hydrogen halide and an aqueous solution of hydrogen peroxide are allowed to act in an alcohol solvent to oxidize an acetal moiety, and the general formula (4)
Figure 0003552139
(In the above formula, R 3 represents a linear alkyl group having 1 to 5 carbon atoms or a branched alkyl group having 3 to 6 carbon atoms.)
Is directly obtained in a one-step reaction, and then a base is allowed to act on this compound to carry out a condensation reaction, whereby a general formula (5)
Figure 0003552139
By subjecting it to a dealkoxycarbonylation reaction to obtain a compound represented by the general formula (6):
Figure 0003552139
(In the above formula, Ar represents H, a phenyl group, or a tolyl group. R 1 is a phenyl group, a tolyl group, a linear alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, and a branched chain having 3 to 8 carbon atoms. Represents an alkyl group or an alkoxyalkyl group having 2 to 7 carbon atoms)
A process for obtaining a silacyclohexanone compound represented by the formula:
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