JP5151979B2 - 2−オキセタノン誘導体およびその製造法 - Google Patents
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Description
(2)と同じ意味を示す。)
(1)と同じ意味を示す。)
(2)と同じ意味を示す。)
(2)と同じ意味を示すが、A4は環を構成する任意の−CH2−が−O−もしくは−S−で置き換えられてもよいトランス1,4−シクロヘキシレンである。)
式(1−1)および式(1−9)において、A1、A2およびA3は独立して、環を構成する任意の−CH2−が−O−もしくは−S−で置き換えられてもよいトランス−1,4−シクロヘキシレン、任意の水素がフッ素で置き換えられてもよい1,4−フェニレン、デカヒドロナフタレン−2,6−ジイル、1,2,3,4−テトラヒドロナフタレン−2,6−ジイル、またはナフタレン−2,6−ジイルを表し;Z1、Z2およびZ3は独立して単結合、−CH2CH2−、−(CH2)4−、−CH2O−または−OCH2−を表し;j,k、およびlはそれぞれ独立して0または1を表す。
2−オキセタノン誘導体 (1)は、アルデヒド誘導体(2)と触媒量のルイス酸の有機溶媒溶液にケテンを導入することにより製造することができる。使用できるアルデヒド誘導体は、一般式(2)で表される。
再結晶は、静置下でも、撹拌下でも行うことが可能である。析出した結晶は、濾過、吸引濾過、遠心分離等の公知の方法で分別できる。析出した結晶にシス体(一般式(1)のA4の立体配座がシスである化合物)が含まれる場合、さらに得られた結晶を再結晶させることでシス体含有量を低減できる。回収した母液は、再度再結晶することでトランス体(一般式(1)のA4の立体配座がトランスである化合物)を高純度で回収することが可能である。再結晶操作を繰り返し行うことで、効率よくトランス体を精製、母液から回収することが可能である。
溶媒や触媒は必ずしも必要でないが、反応温度の制御の目的で使用してもかまわない。溶媒としては、酢酸ヘキシル、酢酸オクチル、酢酸ブチル等のエステル系溶媒、ジメチルスルホキシド、ジメチルアミド等の非プロトン性極性溶媒等が使用できる。有機溶媒の使用量は、特に限定されるものではないが、通常、2−オキセタノン誘導体に対して、重量に基づいて0.5〜30倍程度の範囲で使用される。
上記のように再結晶により、純度の高いトランス体の2−オキセタノン誘導体を得た後に、これを脱炭酸することにより、純度の高いトランス体のビニル誘導体(一般式(3)のA4の立体配座がトランスである化合物)を製造することができる。トランス体のビニル誘導体は液晶などの材料として特に有用である。
4−(トランス−4−プロピルシクロヘキシル)シクロヘキシルカルバルデヒド(1g、3.8mmol、トランス−4−(トランス−4−プロピルシクロヘキサン)シクロヘキサンカルバルデヒド:シス−4−(トランス−4−プロピルシクロヘキシル)シクロヘキサンカルバルデヒド比=99.7:0.3)を酢酸エチル(9g)に溶解し、塩化鉄(FeCl3:10mg、0.06mmol)を加えた。この溶液に30℃にて、ケテン1.3当量を60分かけて導入した。ケテン導入終了後、窒素を30分間導入し未反応のケテンを追い出した後、触媒の6当量にあたるNaHCO3(31mg;0.37mmol)を溶解した水溶液を加え反応を停止した。得られた溶液を濃縮し、4−(4−(トランス−4−プロピルシクロヘキシル)シクロヘキシル)−2−オキセタノン(4−(トランス−4−(トランス−4−プロピルシクロヘキシル)シクロヘキシル)−2−オキセタノン:4−(シス−4−(トランス−4−プロピルシクロヘキシル)シクロヘキシル)−2−オキセタノン=99.7:0.3(0.90g、2.8mmol、収率74%))を得た。
1H−NMRスペクトルは、実施例2で示す4−(トランス−4−(トランス−4−プロピルシクロヘキシル)シクロヘキシル)−2−オキセタノンとほぼ同様であるが、4−(シス−4−(トランス−4−プロピルシクロヘキシル)シクロヘキシル)−2−オキセタノンに由来するシクロヘキシルが置換している2−オキセタンのメチン基が以下の領域に見られる。
1H-NMR(CDCl3)δ:4.46〜4.51(m、cyclohexyl-CH)
実施例1で合成した4−(トランス−4−(トランス−4−プロピルシクロヘキシル)シクロヘキシル)−2−オキセタノン:4−(シス−4−(トランス−4−プロピルシクロヘキシル)シクロヘキシル)−2−オキセタノン=99.7:0.3の混合物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーにて粗精製した後、酢酸エチル(4ml)で30℃で溶解後、5℃まで冷却した。5分後析出してくる結晶を吸引ろ過して、減圧乾燥した。4−(トランス−4−(トランス−4−プロピルシクロヘキシル)シクロヘキシル)−2−オキセタノン:4−(シス−4−(トランス−4−プロピルシクロヘキシル)シクロヘキシル)−2−オキセタノン=100:0を得た(0.90g、2.8mmol、収率74%)。
1H-NMR(CDCl3)δ:0.82〜1.81(m、26H、CH3、CH3-CH2-CH2、CH2-CH2-CH、(CH2)3-CH、CH-CH2-CH2×8、CH-CH-(CH2)2×2)、1.99〜2.01(m、1H、-CH-4-オキセタノン)、3.11、3.42(dd、2H、J=16.1 4.4Hz、J=16.1 5.9Hz、CH-CH2-CO)、4.15〜4.20(m、1H、cyclohexyl-CH)
実施例2で得られた4−(トランス−4−(トランス−4−プロピルシクロヘキシル)シクロヘキシル)−2−オキセタノン(1g、3.1mmol)を反応器に入れた後、反応器内を充分に窒素置換した。反応器を加熱し、170℃で3時間加熱後室温まで冷却した。得られた固体をヘプタンで溶解し、シリカゲルカラムクロマトグラフィーにて精製し、トランス−1−エテニル−4−(トランス−4−プロピルシクロヘキシル)シクロヘキサン(0.83g、30mmol、収率95%)を得た。
実施例1と同じ方法で、4−(トランス−4−ペンチルシクロヘキシル)シクロヘキシルカルバルデヒド(1g、3.8mmol、トランス−4−(トランス−4−ペンチルシクロヘキシル)シクロヘキサンカルバルデヒド:シス−4−(トランス−4−ペンチルシクロヘキシル)シクロヘキサンカルバルデヒド比=98:2)を用いて、4−(4−(トランス−4−ペンチルシクロヘキシル)シクロヘキシル)−2−オキセタノン(4−(トランス−4−(トランス−4−ペンチルシクロヘキシル)シクロヘキシル)−2−オキセタノン:4−(シス−4−(トランス−4−ペンチルシクロヘキシル)シクロヘキシル)−2−オキセタノン=98:2(収率70%))を得た。
1H−NMRスペクトルは、実施例5で示す4−(トランス−4−(トランス−4−ペンチルシクロヘキシル)シクロヘキシル)−2−オキセタノンとほぼ同様であるが、4−(シス−4−(トランス−4−ペンチルシクロヘキシル)シクロヘキシル)−2−オキセタノンに由来するシクロヘキシルが置換している2−オキセタンのメチン基が以下の領域に見られる。1H-NMR(CDCl3)δ:4.46〜4.51(m、cyclohexyl-CH)
実施例4で合成しシリカゲルカラムクロマトグラフィーにて粗精製した4−(トランス−4−(トランス−4−ペンチルシクロヘキシル)シクロヘキシル)−2−オキセタノン:4−(シス−4−(トランス−4−ペンチルシクロヘキシル)シクロヘキシル)−2−オキセタノン=98:2の混合物(10.8g、28.1mmol)に酢酸エチル(40ml)を加え30℃で溶解後、−20℃まで冷却した。5分後析出してくる結晶を吸引ろ過して、減圧乾燥し、4−(トランス−4−(トランス−4−ペンチルシクロヘキシル)シクロヘキシル)−2−オキセタノン:4−(シス−4−(トランス−4−ペンチルシクロヘキシル)シクロヘキシル)−2−オキセタノン=99.9:0.1(8.3g、25.8mmol、収率92%)を得た。得られた結晶に酢酸エチル(30ml)を加え、同様の操作をすることで、4−(トランス−4−(トランス−4−ペンチルシクロヘキシル)シクロヘキシル)−2−オキセタノン(トランス体100%、7.3g、24.2mmol、収率94%)を得た。
1H-NMR(CDCl3)δ:0.82〜1.81(m、30H、CH3、CH3-CH2-CH2、CH2-CH2-CH2×2、CH2-CH2-CH、(CH2)3-CH、CH-CH2-CH2×8、CH-CH-(CH2)2×2)、1.99〜2.01(m、1H、(CH2)CH-4−オキセタノン)、3.11、3.42(dd、2H、J=16.1 4.4Hz、J=16.1 5.9Hz、CH-CH2-CO)、4.15〜4.20(m、1H、cyclohexyl-CH)
実施例5で得られた1−ペンチル−トランス−4−(トランス−4−シクロヘキシル)シクロヘキシル−2−オキセタノンを反応器に入れた後、反応器内を充分に窒素置換した。反応器を加熱し、170℃で3時間加熱後室温まで冷却した。得られた固体をヘプタンで溶解し、シリカゲルカラムクロマトグラフィーにて精製し、トランス−1−エテニル−4−(トランス−4−ペンチルシクロヘキシル)シクロヘキサンを収率95%で得た。
4−(4−(トランス−4−(4−メチルフェニル)シクロヘキシル)シクロヘキシル)−2−オキセタノンの合成
4−(トランス−4−(4−メチルフェニル)シクロヘキシル)シクロヘキサンカルバルデヒド(20.6g、72mmol、トランス−4−(トランス−4−(4−メチルフェニル)シクロヘキシル)シクロヘキサンカルバルデヒド:シス−4−(トランス−4−(4−メチルフェニル)シクロヘキシル)シクロヘキシルカルバルデヒド比=98:2)を酢酸エチル(380g)に溶解し、塩化鉄(FeCl3:0.2g、1.2mmol)を加えた。この溶液に40℃にて、ケテン3.7当量を150分かけて導入した。ケテン導入終了後、窒素を30分間導入し未反応のケテンを追い出した。得られた溶液を濃縮し、4−(4−(トランス−4−(4−メチルフェニル)シクロヘキシル)シクロヘキシル)−2−オキセタノン(4−(トランス−4−(トランス−4−(4−メチルフェニル)シクロヘキシル)シクロヘキシル)−2−オキセタノン:4−(シス−4−(トランス−4−(4−メチルフェニル)シクロヘキシル)シクロヘキシル)−2−オキセタノン=98:2(27.8g、64mmol、収率88%))を得た。
1H−NMRスペクトルは、実施例8で示す4−(トランス−4−(トランス−4−(4−メチルフェニル)シクロヘキシル)シクロヘキシル)−2−オキセタノンとほぼ同様であるが、4−(シス−4−(トランス−4−(4−メチルフェニル)シクロヘキシル)シクロヘキシル)−2−オキセタノンに由来するシクロヘキシル基が置換している2−オキセタンのメチン基が以下の領域に見られる。
1H-NMR(CDCl3)δ:4.48〜4.51(m、シクロヘキシル-CH-O)
4−(トランス−4−(トランス−4−(4−メチルフェニル)シクロヘキシル)シクロヘキシル)−2−オキセタノンの精製
実施例7で合成した4−(トランス−4−(トランス−4−(4−メチルフェニル)シクロヘキシル)シクロヘキシル)−2−オキセタノン:4−(シス−4−(トランス−4−(4−メチルフェニル)シクロヘキシル)シクロヘキシル)−2−オキセタノン=98:2の混合物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーにて粗精製した後、トルエン(80ml)で60℃で溶解後、ヘプタン(20ml)を加え、−40℃まで冷却した。5分後析出してくる結晶を吸引ろ過して、減圧乾燥した。4−(トランス−4−(トランス−4−(4−メチルフェニル)シクロヘキシル)シクロヘキシル)−2−オキセタノン:4−(シス−4−(トランス−4−(4−メチルフェニル)シクロヘキシル)シクロヘキシル)−2−オキセタノン=99.8:0.2を得た(17.0g、52mmol、収率94%)。得られた結晶にトルエン(68ml)、ヘプタン(17ml)を用いて同様の操作をすることで、4−(トランス−4−(トランス−4−(4−メチルフェニル)シクロヘキシル)シクロヘキシル)−2−オキセタノン(トランス体100%、16.2g、50mmol、収率97%)を得た。
1H-NMR(CDCl3)δ:1.04〜1.92(m、18H、CH-CH 2 -CH2×8、CH-CH-(CH2)2×2)、2.02〜2.05(m、1H、-CH-4-オキセタノン)、2.31(s、3H、Ph-CH 3 )、2.38〜2.45(m、1H、Ph-CH-(CH2)2、3.10、3.42(dd、2H、J=16.1Hz 4.4Hz、J=16.5 5.9Hz、CH-CH 2 -CO)、4.17〜4.19(m、1H、シクロヘキシル-CH-O)、7.10(s、4H、Ph-H)
トランス−1−エテニル−4−(トランス−4−(4−メチルフェニル)シクロヘキシル)シクロヘキサンの合成
実施例8で得られた4−(トランス−4−(トランス−4−(4−メチルフェニル)シクロヘキシル)シクロヘキシル)−2−オキセタノン(3g、9.2mmol)を反応器に入れた後、反応器内を充分に窒素置換した。反応器を加熱し、170℃で3時間加熱後室温まで冷却した。得られた固体をヘプタンで溶解し、シリカゲルカラムクロマトグラフィーにて精製し、トランス−1−エテニル−4−(トランス−4−(4−メチルフェニル)シクロヘキシル)シクロヘキサン(2.4g、8.5mmol、収率89%)を得た。
Claims (16)
- 一般式(1)で表される2−オキセタノン誘導体。
- 一般式(1−1)で表される請求項1に記載の2−オキセタノン誘導体。
- 一般式(1−9)で表される請求項1に記載の化合物。
- 4−(4−(トランス−4−プロピルシクロヘキシル)シクロヘキシル)−2−オキセタノン、4−(4−(トランス−4−ブチルシクロヘキシル)シクロヘキシル)−2−オキセタノン、又は4−(4−(トランス−4−ペンチルシクロヘキシル)シクロヘキシル)−2−オキセタノン。
- 一般式(2)で表されるアルデヒド誘導体を、ルイス酸触媒存在下、ケテンと反応させることを特徴とする一般式(1)で示される2−オキセタノン誘導体の製造方法。
(2)と同じ意味を示す。) - 一般式(1)で表される2−オキセタノン誘導体を加熱脱炭酸することを特徴とする、一般式(3)で表されるビニル誘導体の製造法。
(1)と同じ意味を示す。) - 一般式(2)で表されるアルデヒド誘導体を、ルイス酸触媒存在下、ケテンと反応させることによって一般式(1)で示される2−オキセタノン誘導体を製造し、A4が環を構成する任意の−CH2−が−O−もしくは−S−で置き換えられてもよいトランス1,4−シクロヘキシレンである一般式(1)の化合物を再結晶により精製し、加熱脱炭酸反応を行うことにより、一般式(3)で表されるビニル誘導体を製造する方法。
(2)と同じ意味を示す。)
(2)と同じ意味を示すが、A4は環を構成する任意の−CH2−が−O−もしくは−S−で置き換えられてもよいトランス1,4−シクロヘキシレンである。) - 一般式(2−1)で表されるアルデヒド誘導体を、ルイス酸触媒存在下、ケテンと反応させることによって一般式(1−1)で示される2−オキセタノン誘導体を製造し、次いで再結晶によりアルデヒドに結合した1,4−シクロヘキシレンがトランス体である一般式(1−1)の化合物に精製後、加熱脱炭酸反応を行うことにより、一般式(3−1)で表されるアルデヒドに結合した1,4−シクロヘキシレンがトランス体であるビニル誘導体を製造する方法。
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