JP4323576B2 - カップリング化4,6−ジベンゾイルレゾルシノール類の改良製造方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、カップリング化4,6−ジベンゾイルレゾルシノール類の改良製造方法に関する。より詳細には、本発明は4,6−ジベンゾイルレゾルシノールのメチレン橋かけ二量体を一段階で製造する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
ポリカーボネートのような熱可塑性プラスチック基材は一般に透明性、高い延性、高い加熱撓み温度並びに寸法安定性を始めとする数多くの優れた性質をもつことを特徴とする。かかる材料の多くは透明で、商業用途におけるガラスの代替物として従来より使用されている。しかし、これらの材料は往々にして紫外線による劣化を受けやすい。その結果、黄変や基材表面のエロージョンを始めとする不都合な特性を呈する。
【0003】
最近、ポリカーボネートのような熱可塑性プラスチック基材を屋外で用いることが次第に普及してきた。そこで、かかる基材に耐候性を賦与することが重要である。これは基材表面を耐候性コーティング材で処理して行われることが多く、コーティング材は紫外線吸収剤を含んでいるのが通例である。耐候性コーティング系は、ベンゾトリアゾール類やベンゾフェノン類のような紫外線吸収剤及びヒンダードアミン系光安定剤を配合することによって調製できる。また、耐候性を賦与するために基材自体に紫外線吸収剤が配合されることもある。
【0004】
ただし、紫外線吸収性化合物(本明細書中ではUV吸収剤ともいう)自体は紫外線に暴露されると分解することが往々にして見受けられる。日光、湿気及び熱サイクルに長時間暴露すると、コーティング材に黄変、層間剥離及び微小亀裂形成が生じて、透明度が減少することがある。このことは、UV吸収剤の使用で保護しようとした熱可塑性プラスチック基材の好適な性質の劣化につながる。そこで、有効な新規UV吸収性化合物を探求することが依然として求められている。
【0005】
最近、橋かけメチレン基上にフェノール基を有する4,6−ジベンゾイルレゾルシノールの新規メチレン橋かけ誘導体が発見され、本願出願人による米国特許出願(特願平9−331549号に対応)の主題とされた。その特許請求の対象とされた化合物は紫外線(UV)吸収剤として有用である。この新規化合物を製造するため、数段階の処置が講じられている。重要な段階は新規中間体の酢酸メチレン化合物の調製である。この化合物は洗浄及び濾液からの分離を必要とし、4,6−ジベンゾイルレゾルシノールの新規メチレン橋かけ誘導体を生成させるために追加の4,6−ジベンゾイルレゾルシノール又はフェノールとさらに混合する必要があった。そこで、新規UV吸収剤を製造するための簡単な改良法に対するニーズが存在する。
【0006】
【発明の概要】
本発明はかかるニーズを満足するもので、メチレン橋かけジベンゾイルレゾルシノール二量体を一段階で高収率にて製造する改良法を提供する。本発明の方法は、強酸触媒存在下カルボン酸溶媒中で4,6−ジベンゾイルレゾルシノール(DBR)をパラアルデヒド又は芳香族アルデヒドと共に加熱することを含んでなる。この反応はメチレン橋かけ4,6−ジベンゾイルレゾルシノール二量体を一段階で生じる。第二アミンの使用と同様、酢酸メチレン中間体の生成段階はいらなくなる。好ましいパラアルデヒドはパラホルムアルデヒドであり、好ましいカルボン酸は酢酸である。高い収率は約60%を上回る生成物、好ましくは約70%を上回る生成物、最も好ましくは約90%以上の生成物を与える。
【0007】
第一の態様において、本発明は、4,6−ジベンゾイルレゾルシノールと約1/2モル当量以上のアルキルパラアルデヒド又は芳香族アルデヒドの混合物を溶媒中で酸と約80℃〜180℃の温度で4,6−ジベンゾイルレゾルシノールのメチレン橋かけ二量体が生成するに十分な時間加熱する段階を含んでなる、4,6−ジベンゾイルレゾルシノールのメチレン橋かけ二量体の改良製造方法に関する。上記4,6−ジベンゾイルレゾルシノールは次式:
【0008】
【化4】
【0009】
(式中、Ar1 及びAr2 は独立に置換又は非置換単環式又は多環式アリール基である)を有し、上記4,6−ジベンゾイルレゾルシノールのメチレン橋かけ二量体は次式:
【0010】
【化5】
【0011】
(式中、Ar1 及びAr2 は独立に置換又は非置換単環式又は多環式アリール基であり、Rは水素、アリール基又は炭素数約10未満の線状もしくは枝分れアルキル鎖である)を有する。
本発明のもう一つの態様は、置換又は非置換アリール基をもつ4,6−ジベンゾイルレゾルシノールと酸触媒と有機溶媒と十分量のパラアルデヒド又は芳香族アルデヒドの混合物を、4,6−ジベンゾイルレゾルシノールのメチレン橋かけ二量体が生成するのに十分な時間及び温度で混合する段階を含んでなる、紫外線吸収剤の製造方法である。
【0012】
以下に開示する詳細な説明を本明細書中の実施例及び化学式と併せて参照することで本発明の理解をさらに深めることができるであろう。
【0013】
【発明の実施の形態】
今回、UV吸収剤として有用な4,6−ジベンゾイルレゾルシノールのメチレン橋かけ二量体を一段階で製造できることを発見した。本発明はこれを実証するもので、酢酸中強酸触媒の存在下で4、6−ジベンゾイルレゾルシノールをパラホルムアルデヒドと共に加熱することでビス(2,6−ジヒドロキシ−3,5−ジベンゾイルフェニル)メタンが一段階で高収率にて調製される。また、4,6−ジベンゾイルレゾルシノールを過剰の芳香族アルデヒド中で酸触媒と加熱することによりビス(2,6−ジヒドロキシ−3,5−ジベンゾイルフェニル)フェニルメタンを一段階で製造することができる。
【0014】
一段階で所望のメチレン橋かけ生成物を非常に高い収率で生じる簡単な一段階法を下記のスキーム1に示す。置換又は非置換4,6−ジベンゾイルレゾルシノール誘導体を適当な溶媒中で約1/2モル当量を若干上回る量のアルキルパラアルデヒド又は芳香族アルデヒド及び酸触媒と共に約80℃から還流温度までの温度、好ましくは約80〜150℃の温度に加熱する。
【0015】
【化6】
【0016】
Ar1 及びAr2 は独立に置換又は非置換単環式又は多環式アリール基であり、Rは水素、アリール基又は炭素数約10未満の線状もしくは枝分れアルキル鎖である。これらの反応は、出発ジベンゾイルレゾルシノールのフェニル環に置換基が存在する場合にも適用される。さらに、この反応は様々なカルボン酸溶媒中で(おそらくはその他の溶媒中でも)各種の強酸触媒と共に実施することができる。
【0017】
酢酸が本発明での好適な溶媒である。酢酸は出発材料の溶解性に特に昇温下において優れているのに、生成物は沈殿するからである。各種のカルボン酸溶媒を使用することができ、例えば酢酸、プロピオン酸、ヘキサン酸などが例示されるが、これらに限定されるものではない。
鉱酸が触媒として使用される。硫酸は触媒として十分に機能する。
【0018】
パラアルデヒド(CRHO)n の具体例は、パラホルムアルデヒド又はパラアセトアルデヒドである。また、芳香族アルデヒドも使用することができて、4,6−ジベンゾイルレゾルシノールのメチレン橋かけ二量体のメチレン基に置換基のついた誘導体が得られることが判明した。芳香族アルデヒドの構造に関しては何の制限もない。芳香族アルデヒド(ArCHO)の具体例としては、ベンズアルデヒド、各種トルアルデヒド、アニスアルデヒドなどが挙げられる。芳香族アルデヒドを用いる場合、反応は過剰のアルデヒド中で行われ、溶媒を加える必要はない。
【0019】
本発明の別の態様では、出発材料として複数種の4,6−ジベンゾイルレゾルシノール誘導体の混合物を用いることができ、下記の式IVに示すような非対称置換メチレン橋かけ誘導体を含んだ混合生成物を含む生成物が得られる。式中、Ar1 、Ar2 、Ar3 及びAr4 は独立に置換又は非置換芳香族環であり、Rは水素、C1 〜C12アルキル又はアリール基である。
【0020】
【化7】
【0021】
以下の実施例で本発明を例証するが、本発明の範囲を限定するものではない。
【0022】
【実施例】
実施例1
化合物III′(R=フェニル)の調製
4,6−ジベンゾイルレゾルシノール(6.36g、20ミリモル)及び濃硫酸5滴を20mlのベンズアルデヒドに加えた。この混合物を約170℃に加熱して約24時間撹拌し、しかる後に過剰のベンズアルデヒドを減圧下で蒸留した。得られた油状物をエタノール中に回収し、冷却して黒っぽい塊体を得た。固体をソックスレー抽出器に入れて熱エタノールで約2日間抽出した。得られたエタノール溶液を蒸発させて4.9g(収率68%)の黄オレンジ色の固体を得た。化合物III′の式は次の通りである。
【0023】
【化8】
【0024】
実施例2
化合物III″(R=H)の調製
オーバーヘッド式撹拌機、還流凝縮器、温度計及び加熱マントルを装備した5リットル丸底フラスコ内の2000ml氷酢酸中に、4,6−ジベンゾイルレゾルシノール(1590g、5モル)及びパラホルムアルデヒド(80g、2.67モル)を懸濁した。濃硫酸(8.0g、0.08モル)を加え、温度を115℃に上げて均一溶液とした。その後固形物が生成し始め、撹拌し易いように250mlの氷酢酸を加えた。5時間後に溶液を冷却し、濾過し、濾過ケークを酢酸で洗浄し、次いで2−プロパノールで洗浄した。この濾過ケークを再度熱酢酸中に入れ、冷却し、濾過し、前回と同様に洗浄した。生成物を110℃の真空オーブン中で乾燥して、1449.9g(収率89.5%)の淡黄色固体を得た。核磁気共鳴(NMR)の分析結果は、これが別経路で合成したビス(2,6−ジヒドロキシ−3,5−ジベンゾイルフェニル)メタンと同一であることを示していた。式III″の式は次の通りである。
【0025】
【化9】
【0026】
実施例3
混合メチレンカップリング化DBR誘導体:化合物III ''' (R=H)+化合物V+化合物VIの調製
4,6−ジベンゾイルレゾルシノール(3.18g、10ミリモル)、4,6−ジ−(4−tert−ブチルベンゾイル)レゾルシノール(4.90g、10ミリモル)、パラホルムアルデヒド(0.48g、16ミリモル)及び濃硫酸3滴を25ml氷酢酸中に入れた。この反応混合物を還流条件下で加熱して約7時間撹拌し、しかる後に冷却して、2−プロパノール及び水で稀釈し、自然乾燥して生成物(6.33g、83%)を得た。この生成物は、NMR及び質量分析の結果、化合物III''' (R=H)と化合物Vと化合物VIの混合物であることが判明した。
【0027】
【化10】
Claims (4)
- 4,6−ジベンゾイルレゾルシノールのメチレン橋かけ二量体の改良製造方法であって、当該方法が4,6−ジベンゾイルレゾルシノールと1/2モル当量以上のパラホルムアルデヒド、アルキルパラアルデヒド又は芳香族アルデヒドとの混合物を溶媒中で酸と80℃から還流温度までの温度で4,6−ジベンゾイルレゾルシノールのメチレン橋かけ二量体が生成するに十分な時間加熱する段階を含んでなり、上記4,6−ジベンゾイルレゾルシノールが次式:
- 前記溶媒が過剰の芳香族アルデヒドである、請求項1記載の4,6−ジベンゾイルレゾルシノールのメチレン橋かけ二量体の改良製造方法。
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