JP4115421B2 - ４−ヒドロキシ−４’−アルコキシビフェニルの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、４−ヒドロキシ−４’−アルコキシビフェニルの製造方法に関し、詳しくは、液晶ポリエステル、ポリカーボネート、ポリウレタン等の合成樹脂原料、表示素子等のフォトレジスト原料等の用途に有用性が期待できる４−ヒドロキシ−４’−アルコキシビフェニル類を高純度、高収率で得ることのできる製造方法に関する。

従来、４−ヒドロキシ−４’−アルコキシビフェニル類の製造方法としては、例えば、Carissime M.e Coll.,II Farmaco-Ed.Sc.-vol.２７−fasc.7, 539-547,1971.に、４,４’-ビフェノールを１０％水酸化ナトリウム水溶液の存在下に、２０℃において、ジメチル硫酸と反応させて、４−ヒドロキシ−４’−メトキシビフェニルを合成する方法が開示されている。しかしながら、この方法は、工業的な製法としては、収率が低く、また、難生分解性のジメチル硫酸を使用するため、廃水処理が困難であるという問題がある。

また、Synthetic Communications Vol.32,No.22,PP.3425-3429,2002には、４,４’-ビフェノールを、有機溶媒（ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ））中、水酸化カリウムの存在下に、室温において、アルキルハライドと反応させて、４−ヒドロキシ−４’−アルコキシビフェニル類を合成する方法が開示されている。しかしながら、この方法もまた、工
業的な製造方法としては、収率が低い、溶媒回収の操作が必要である、等の問題がある。

Carissime M.e Coll.,II Farmaco-Ed.Sc.-vol.２７−fasc.7, 539-547,1971 Synthetic Communications Vol.32,No.22,PP.3425-3429,2002

本発明は、４−ヒドロキシ−４’−アルコキシビフェニル類の製造における、上述した問題を解決するためになされたものであって、本発明の目的は、工業的に容易に入手し得る原料を用いると共に、工業的に実施容易な簡潔な製造工程によって、特に、短鎖のアルコキシ基を有する、４−ヒドロキシ−４’−アルコキシビフェニル類を高収率、高純度で製造する方法を提供することにある。

本発明によれば、４，４’−ビフェノールとハロゲン化アルキルを水酸化アルカリの存在下に水溶媒中で反応させてなる、下記一般式（１）で示される４−ヒドロキシ−４’−アルコキシビフェニルの製造方法が提供される。

一般式（１）
(式中、ｎは１〜４の整数を表す)

以上のように、本発明の製造方法によれば、高純度の４−ヒドロキシ−４’−アルコキシビフェニルを、容易に、収率よく得ることができる。更に、本発明の製造方法において生成する排水も処理が容易である。

本発明の４−ヒドロキシ−４’−アルコキシビフェニルの製造方法によれば、４，４’−ビフェノールとハロゲン化アルキルを塩基の存在下に水溶媒中で反応させて、下記一般式（１）で示される４−ヒドロキシ−４’−アルコキシビフェニルを製造する。

一般式（１）
(式中、ｎは１〜４の整数を表す)

式中、ｎは１〜４の整数であり、従って、一般式（１）で示される４−ヒドロキシ−４’−アルコキシビフェニルとしては、具体的には、例えば、４−ヒドロキシ−４’−メトキシビフェニル、４−ヒドロキシ−４’−エトキシビフェニル、４−ヒドロキシ−４’−ｎ−プロポキシビフェニル、４−ヒドロキシ−４’−イソプロポキシビフェニル、４−ヒドロキシ−４’−ｎ−ブトキシビフェニル、４−ヒドロキシ−４’−２−ブトキシビフェニル、４−ヒドロキシ−４’−ｔ−ブトキシビフェニル等が挙げられる。これらの中でも４−ヒドロキシ−４’−メトキシビフェニルが好ましい。

本発明の製造方法においては、出発原料として、４，４’−ビフェノールが用いられる。
また、本発明の製造方法において原料として用いられるハロゲン化アルキルは、下記一般式（２）で示される。

一般式（２）
(式中、Ｘはハロゲン原子を表し、ｎは一般式１のそれと同じである)

上記一般式（２）において、Ｘとしては、塩素原子、臭素原子が好ましく、ｎとしては１〜３が好ましい。従って、一般式２で表される化合物としては、具体的には、例えば、クロロメタン、ブロモメタン、クロロエタン、ブロモエタン、ブロモｎ−プロパン、ブロモイソプロパン、ブロモｎ−ブタン、ブロモ２−ブタン、ブロモｔ−ブタン等が挙げられる。
本発明の製造方法において、４，４’−ビフェノールに対するハロゲン化アルキルの使用割合は、０．５〜１０モル、好ましくは１〜３モルの範囲である。
また、反応に際して、ハロゲン化アルキルの使用形態は、特に限定されるものではなく、例えば、気体状態で添加してもよく、あるいはまた、液状で添加してもよい。

本発明の製造方法においては、４，４’−ビフェノールとハロゲン化アルキルを、塩基の存在下に水溶媒中で反応させる。塩基としては、強塩基が好ましく、また水溶媒に溶解するものであっても、あるいは懸濁するものであってもよい。具体的には、例えば水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウム等の水酸化アルカリ金属、炭酸カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸セシウム等の炭酸化金属、ピリジン、ＤＢＵ（１，８−ジアザビシクロ−５，４，０−ウンデセン）等の有機塩基等が挙げられる。これらの中では、水酸化アルカリ金属が好ましい。本発明において、このような、塩基を用いる場合は、塩基は、４、４’−ビフェノール１モルに対して、通常、１〜１０モル、好ましくは、２〜４モル
の範囲で用いられる。塩基の使用形態は、特に制限はなく、例えば、顆粒状固体、粉状、或いは１０〜５０重量％の水溶液等として用いられる。
溶媒としての水の添加量は、塩基量濃度として１０〜５０重量％の範囲、好ましくは１５〜２５重量％の範囲である。
本発明の製造方法において、反応温度は、６０〜１００℃の範囲、好ましくは ６０〜８０℃の範囲である。
また、反応圧力は特に制限はないが通常０．１〜０．３ＭＰａ程度である。
このような反応条件において、反応は、通常、１０〜２０時間程度で完結する。

本発明の製造方法によれば、このようにして、４−ヒドロキシ−４’−アルコキシビフェニルを、通常、約６０％又はそれ以上の収率で得ることができる。
本発明の製造方法において、水溶媒中、塩基存在下において、収率が向上する理由としては、４，４’−ビフェノールのモノアルキルエーテル化反応においては、副反応として、ジアルキルエーテル化も起こるが、水溶媒中では、原料４，４’−ビフェノールよりも、生成モノアルキルエーテルの溶解度が小さく、そのため副反応が抑制され収率が向上するものと思われ、一方、ジメチルルスルホキシド等の有機溶媒中では、原料４，４’−ビフェノールよりも、生成モノアルキルエーテルの溶解度が大きく、そのため、副反応が起こり易くなるため収率が低いものと思われる。

本発明の製造方法において、反応方法の態様は、特に限定されないが、例えば、反応容器に４，４’−ビフェノールと顆粒状の水酸化ナトリウム等の塩基及び水を仕込み、窒素置換した後、撹拌下、これにガス状のハロゲン化アルキルを用いる場合は、ガス状のハロゲン化アルキルを吹き込みガス置換する。その後、温度を６５℃程度に維持しつつ、撹拌
下、ハロゲン化アルキルガスを吹き込み、反応を完結させる。反応の終点は、液体クロマトグラフィー分析等により確認することができる。あるいは、また、液状のハロゲン化アルキルを用いる場合は、反応容器に４、４’−ビフェノールと顆粒状の水酸化ナトリウム等の塩基及び水を仕込み、窒素置換した後、撹拌下、温度を６５℃程度に維持しつつ、ハ
ロゲン化アルキルを滴下添加し、反応を完結させる。

反応終了後、上記反応工程で得られた反応混合物を、常法に従って、塩酸等の酸を加えて中和し、次いで、例えば、メチルイソブチルケトン、アニソール等の有機溶媒を加えた後、水相を分液等により除去して、目的物を含む油相を得る。
得られた油相から、必要に応じて溶媒を蒸留等により一部留去した後、晶析、濾過して、本発明の目的物である、４−ヒドロキシ−４’−アルコキシビフェニルの粗製品を得ることができる。これを、更に必要に応じて、再度、晶析濾過等の方法にて精製すれば、高純度品を得ることができる。

以下に実施例を挙げて本発明を説明するが、本発明はこれら実施例により何ら限定されるものではない。

（４−ヒドロキシ−４’−メトキシビフェニルの合成）
温度計、撹拌機を備えた１ｌの反応容器に、４，４’−ビフェノール７４．４ｇ（０．４モル）、２４％水酸化ナトリウム水溶液２６６．６ｇ（１．６モル）を仕込み、常温において、反応容器内を窒素ガス置換した後、これにクロロメタンガスを吹き込み、反応容器内をクロロメタンガスで置換した。
その後、温度８０℃に昇温し、当該温度において、圧力が０．２〜０．３MPaを保つようにクロロメタンガスを吹き込みながら、１７時間反応を行った。反応終了後の反応混合物中の４，４’−ビフェノール反応率は９９．１％、４−ヒドロキシ−４’−メトキシビフェニル選択率は９４．１％であった（液体クロマトグラフィー分析による）。
この反応終了後の反応混合液に、３５％塩酸を加えてＰＨ６程度に中和し、ついで、アニソール３７．２ｇを添加、混合した後、水相を除去して、目的物を含む油相を得た。この油相を水洗した後、冷却し、析出した結晶を濾過、乾燥して、純度９９．２％（液体クロマトグラフィー分析による）の４−ヒドロキシ−４’−メトキシビフェニル６１．７ｇ
を白色結晶（融点１８１．６℃、示差熱分析法による）として得た。
４，４’−ビフェノールに対する収率は７６．５％であった。

（４−ヒドロキシ−４’−メトキシビフェニルの合成）
温度計、撹拌機を備えた１Lの反応容器に、４，４’−ビフェノール７４．４ｇ（０．４モル）、９６％水酸化ナトリウム顆粒４１．７ｇ（１．０モル）及び水２０２．６ｇを仕込み、常温において、反応容器内を窒素ガス置換した後、これにクロロメタンガスを吹き込み、反応容器内をクロロメタンガスで置換した。
その後、温度６５℃に昇温し、当該温度において、圧力が０．２〜０．３MPaを保つようにクロロメタンガスを吹き込みながら、１２．５時間反応を行った。反応終了後の反応混合物中の４，４’−ビフェノール反応率は９８．６％、４−ヒドロキシ−４’−メトキシビフェニル選択率は９５．５％であった（液体クロマトグラフィー分析による）。
この反応終了後の反応混合液に、３５％塩酸を加えてＰＨ６程度に中和し、ついで、メチルイソブチルケトン１６０ｇを添加、混合した後、水相を除去して、目的物を含む油相を得た。この油相から蒸留によりメチルイソブチルケトンを一部留去し、残留液にトルエンを添加、溶解した後、これを冷却し、析出した結晶を濾過、乾燥して、純度９９．４％
（液体クロマトグラフィー分析による）の４−ヒドロキシ−４’−メトキシビフェニル６２．７ｇを白色結晶（融点１８２．２℃、示差熱分析法による）として得た。
４，４’−ビフェノールに対する収率は７７．９％であった。

（４−ヒドロキシ−４’−ｎ−ブトキシビフェニルの合成）
温度計、攪拌機を備えた１Ｌの反応容器に、４，４’−ビフェノール１８．６ｇ（０．１６モル）、９６％水酸化ナトリウム顆粒５．０ｇ（０．１２モル）及び水２９．３ｇを仕込み、常温において、反応容器内を窒素ガス置換した後、容器内温を７５〜８０℃温度に昇温し、当該温度において、攪拌下に１−ブロモｎ−ブチル２７．４ｇを滴下し、滴下終了後、更に同温度で１９時間反応を行った。
反応終了後の反応混合物を分析したところ、主成分は４−ヒドロキシ−４’−ｎ−ブトキシビフェニルであることを確認した（赤外線分光分析及びプロトンＮＭＲ分析による）。また、反応混合物中の４，４’−ビフェノール反応率は６１．７％、４−ヒドロキシ−４’−ｎ−ブトキシビフェニル選択率は９４．９％であった（高速液体クロマトグラフィー分析による）。

＜比較例１＞
温度計、撹拌機、滴下ロートを備えた５Ｌの反応容器に４，４’−ビフェノール３８４．４ｇ及び１０％水酸化ナトリウム水溶液３６７２．５ｇを仕込み、温度２０℃において、ジメチル硫酸２５０．８ｇを１．１時間掛けて滴下した。滴下終了後、同温度において、さらに６３時間反応を行った。反応終了後の反応混合物中の４，４’−ビフェノール反応率は３６．７％、４−ヒドロキシ−４’−メトキシビフェニル選択率は９８．８％であった（液体クロマトグラフィー分析による）。
反応終了後の反応混合液から、析出している結晶を濾別し、目的物の粗結晶を得た。
ついで、この粗結晶にエチルアルコールを加えて加温溶解した後、これを冷却し、析出した結晶を濾過、乾燥して、純度９９．１％（液体クロマトグラフィー分析による）の４−ヒドロキシ−４’−メトキシビフェニル１１４．７ｇを白色結晶（融点１８１．１℃、示差熱分析法による）として得た。
４，４’−ビフェノールに対する収率は２７．８％であった。

Claims (2)

1. ４，４’−ビフェノールとハロゲン化アルキルを塩基の存在下に有機溶媒を使用せずに水溶媒のみを使用して反応させてなる下記一般式（１）で示される４−ヒドロキシ−４’−アルコキシビフェニルの製造方法。
   一般式（１）
   (式中、ｎは１〜４の整数を表す)
2. 下記一般式（２）で示される
   一般式（２）
   (式中、Ｘはハロゲン原子を表し、ｎは一般式１のそれと同じである)
   ハロゲン化アルキルを用いる請求項１に記載の４−ヒドロキシ−４’−アルコキシビフェニルの製造方法。