JP5296109B2

JP5296109B2 - 反応活性な基を有する新規なビフェニル化合物

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Publication number: JP5296109B2
Application number: JP2011001720A
Authority: JP
Inventors: 原高; 直人武知; 光春下田; 靖深井; 忠雄仲矢; 達郎石飛; 幸紀野口; 晶夫田島
Original assignee: Kanto Denka Kyogyo Co.,Ltd.
Current assignee: Kanto Denka Kyogyo Co.,Ltd.
Priority date: 2011-01-07
Filing date: 2011-01-07
Publication date: 2013-09-25
Anticipated expiration: 2021-01-10
Also published as: JP2011068693A

Description

本発明は、新規なビフェニル化合物類、及びそれらの製造方法に関する。本発明の新規化合物は、有機蛍光物質、液晶材料、染料の前駆体として有用であり、その他の各種中間体として広範な用途が期待されるものである。

本発明のビフェニル化合物類は新規であり、従ってそれらの化合物を製造するための方法も新規である。

本発明の目的は、下記一般式（Ｉ）で示される新規なビフェニル化合物類及びそれらの製造方法を提供することである。

即ち、本発明は、式（ＶＩ）で示される新規な４−シアノメチル−３’，５’−ビス（トリフルオロメチル）ビフェニル、その前駆体の式（Ｖ）で示される４−ヒドロキシメチル−３’，５’−ビス（トリフルオロメチル）ビフェニルに関するものである。本発明によって提供される式（ＶＩ）で示される新規な４−シアノメチル−３’，５’−ビス（トリフルオロメチル）ビフェニルは、活性メチレン基を有することから各種化合物との反応性に富み、トリフルオロメチル基を有する有機蛍光物質、染料、液晶材料等を製造するための利用が期待される有用な中間体化合物である。また、式（Ｖ）で示される４−ヒドロキシメチル−３’，５’−ビス（トリフルオロメチル）ビフェニルは、式（ＶＩ）の化合物の前駆体として有用であるばかりでなく、反応活性なヒドロキシメチル基を有することからトリフルオロメチル基を有する医薬類、農薬類、機能性材料等の製造のための中間体としての利用が期待される有用な化合物である。

本発明者等は、式（ＶＩ）で示される新規な４−シアノメチル−３’，５’−ビス（トリフルオロメチル）ビフェニルを式（ＩＩ）の４−ブロモベンジルアルコールを原料に式（Ｖ）で示される新規な４−ヒドロキシメチル−３’，５’−ビス（トリフルオロメチル）ビフェニルを経由して製造することを見出した。

これをさらに詳しく述べると、本発明による式（ＶＩ）で示される新規な４−シアノメチル−３’，５’−ビス（トリフルオロメチル）ビフェニルは、下記に示されるルートにより、式（ＩＩ）の４−ブロモベンジルアルコールを式（ＩＩＩ）の４−ブロモベンジルエーテルのグリニャール試薬となし、これに金属触媒の存在下に式（ＩＶ）の３，５−ビス（トリフルオロメチル）ブロモベンゼンをカップリングさせ、保護基Ｒを脱保護させることにより式（Ｖ）のビフェニル化合物である４−ヒドロキシメチル−３’，５’−ビス（トリフルオロメチル）ビフェニルを得、次いでこの式（Ｖ）のビフェニル化合物の水酸基を脱離基に変換した後、シアン化物イオンと反応させることにより製造できる。

本発明の新規化合物類の具体的な製造方法について以下説明する。
式（ＩＩ）で表される４−ブロモベンジルアルコールは、比較的入手容易な化合物であり、この化合物の水酸基を適当な保護基（Ｒ）を用いて保護することにより式（ＩＩＩ）で示される４−ブロモベンジルエーテル類を製造することができる。

水酸基の保護基としては、メトキシメチル基、エトキシエチル基、テトラヒドロピラニル基、ベンジル基、トリアリキルシリル基等が使用でき、これらについては公知の通常の方法によって導入できる。

式（ＩＩＩ）で示される４−ブロモベンジルエーテル類のグリニャール試薬と式（ＩＶ）で示される入手容易な３，５−ビス（トリフルオロメチル）ブロモベンゼンとを金属触媒の存在下にカップリングさせ、保護基を脱保護させることにより式（Ｖ）で示される新規な４−ヒドロキシメチル−３’，５’−ビス（トリフルオロメチル）ビフェニルを製造することができる。

上記グリニャール試薬は、例えば、金属マグネシウムと溶媒との混合液中に攪拌下、所定の温度、所定の時間で式（ＩＩＩ）で示される４−ブロモベンジルエーテル類と溶媒との混合溶液を滴下させることによって調製することができる。金属マグネシウムの使用量は、原料である式（ＩＩＩ）の４−ブロモベンジルエーテル類に対して１〜４倍モル量が好ましく、特に好ましくは１．２〜２倍モル量である。溶媒としては、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン等のエーテル系溶媒が都合よく使用できる。金属マグネシウムの希釈及び４−ブロモベンジルエーテル類の希釈に用いる溶媒の合計の使用量は、好ましくは原料１ｇに対して１〜５０ミリリットルである。滴下時の温度は、０〜１００℃が好ましい。式（ＩＩＩ）で示される４−ブロモベンジルエーテル類と溶媒との混合溶液を滴下する前に、金属マグネシウムの活性増進のためにヨウ素等の活性化剤を少量加えても良い。本反応にとって水分の存在は有害であるから、反応器内を例えば乾燥窒素等により乾燥不活性ガス雰囲気として反応を実施すべきである。

調製されたグリニャール試薬の溶液を、金属触媒の存在下で式（ＩＶ）で示される３，５−ビス（トリフルオロメチル）ブロモベンゼンの溶液中へ所定の温度、所定の時間で滴下して反応させることにより、カップリングしたビフェニル化合物が得られる。この化合物の水酸基の保護基を脱保護させることにより式（Ｖ）で示される新規な４−ヒドロキシメチル−３’，５’−ビス（トリフルオロメチル）ビフェニルを製造することができる。

金属触媒としては、０価または２価のＰｄ触媒またはＰｔ触媒が使用できる。その使用量は好ましくはグリニャール試薬に対して０．０００１〜０．１倍モル量である。式（ＩＶ）で示される３，５−ビス（トリフルオロメチル）ブロモベンゼンの溶媒としてはジエチルエーテル、テトラヒドロフラン等のエーテル系溶媒が都合よく使用できる。溶媒の使用量は、式（ＩＶ）で示される３，５−ビス（トリフルオロメチル）ブロモベンゼン１ｇに対して１〜２０ミリリットルである。グリニャール試薬の滴下温度は、−７８℃〜１００℃が好ましい。反応時間は、滴下時間も含めて０．５〜４８時間が好ましい。本反応は、水分を嫌う反応であるために、反応器内は乾燥窒素ガス等により乾燥不活性ガス雰囲気として、反応を実施するのが好ましい。反応終了後は、通常の後処理、精製を行うことにより、カップリングしたビフェニル化合物が得られる。この化合物の水酸基の保護基は、通常の方法により脱保護を行い、通常の方法により後処理、精製を行うことにより式（Ｖ）で示される新規な４−ヒドロキシメチル−３’，５’−ビス（トリフルオロメチル）ビフェニルを製造することができる。

式（Ｖ）で示される新規な４−ヒドロキシメチル−３’，５’−ビス（トリフルオロメチル）ビフェニルの水酸基を、所定の溶媒中、攪拌下、所定温度、所定時間で適当な試剤と反応させることにより、脱離基に変換し、その溶液を攪拌下、所定の温度、所定の時間でシアン化物イオン反応させることにより式（ＶＩ）で示される新規な４−シアノメチル−３‘，５’−ビス（トリフルオロメチル）ビフェニルを製造することができる。本反応に対して水分の存在は有害であるので、反応容器内は、乾燥窒素ガス等によって乾燥不活性ガス雰囲気として反応を実施すべきである。

脱離基としては、ｐ−トルエンスルホニル基、メタンスルホニル基、トリフルオロメタンスルホニル基、ハロゲン原子等が好ましい。スルホニル化剤としては、それぞれ対応する酸クロリドや酸無水物等が使用できる。ハロゲン化剤としては、ハロゲン化水素酸や無機酸のハロゲン化物等が使用できる。それら試剤の使用量は、好ましくは、原料に対して１〜３倍モル量である。スルホニル化反応においては、スルホニル化剤と同量程度の塩基、例えばトリエチルアミン、ピリジンといった三級アミンの共存下で行うのが好ましい。スルホニル化、ハロゲン化の反応温度、反応時間は、試剤により異なるが、通常は、−２０℃〜１００℃といった低温で行うのが好ましい。

得られた脱離基を有する化合物は、極性溶媒に溶解させてシアノ化剤と反応させる。極性溶媒としては、ジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミド、Ｎ−メチルピロリドン、アセトン等が使用できる。その使用量は、好ましくは脱離基を有する化合物に対して１〜２倍モル量である。シアノ化の反応温度は０〜１５０℃が好ましく、反応時間は０．５〜５時間が好ましい。反応終了後、通常の後処理、精製を行うことにより、式（ＶＩ）で示される新規な４−シアノメチル−３‘，５’−ビス（トリフルオロメチル）ビフェニルを製造することができる。

以下に本発明のいくつかの実施例を示す。本発明による新規物質の製造方法は、これらの実施例のみに限定されるものではない。

４−ブロモベンジルアルコールの水酸基の保護
実施例１
冷却浴、温度計、及び圧力平衡管付き滴下ロートを備えた３００ｍｌガラス製フラスコに窒素雰囲気下、４−ブロモベンジルアルコール１５ｇ（０．０８モル）とジクロロメタン１５０ｍｌとｐ−トルエンスルホン酸０．０３ｇ（０．１ミリモル）とを仕込んだ。約０℃に冷却下、攪拌しながらビニルエチルエーテル１１．６ｇ（０．１６モル）を２０分間かけて滴下した。滴下終了後、室温下でさらに２時間攪拌を続けた。そこに飽和炭酸水素ナトリウム水溶液３０ｍｌを加えて３０分間攪拌後、有機相を分離して、水相は酢酸エチル１００ｍｌで抽出した。有機相と酢酸エチル抽出液とを混合し飽和食塩水で洗浄した。有機相は無水硫酸マグネシウムで乾燥し、硫酸マグネシウムを濾別後、溶媒を減圧留去した。得られた粗生成物を蒸留により精製して、４−ブロモ−（Ｏ−エトキシエチル）ベンジルアルコール２０ｇを得た（収率９６％）。

生成物の構造は、核磁気共鳴分析等で確認した。核磁気共鳴分析［ＶＡＲＩＡＮ社製：Ｇｅｍｉｎｉ２００］の結果は以下の通りである。
¹Ｈ−ＮＭＲ（溶媒：ＣＤＣｌ₃，標準物質：テトラメチルシラン）
δ ７．４７（ｄ，Ｊ＝８．４Ｈｚ，２Ｈ，ＡｒＨ）
７．２２（ｄ，Ｊ＝８．４Ｈｚ，２Ｈ，ＡｒＨ）
４．８１（ｑ，Ｊ＝５．４Ｈｚ，１Ｈ，ＣＨ₃ＣＨ）
４．６０（ｄ，Ｊ＝１２．２Ｈｚ，１Ｈ，ＡｒＣＨ ₂）
４．４７（ｄ，Ｊ＝１２．２Ｈｚ，１Ｈ，ＡｒＣＨ ₂）
３．７５−３．４３（ｍ，２Ｈ，ＣＨ₃ＣＨ ₂）
１．３６（ｄ，Ｊ＝５．４Ｈｚ，３Ｈ，ＣＨ ₃ＣＨ）
１．２１（ｔ，Ｊ＝７．１Ｈｚ，３Ｈ，ＣＨ ₃ＣＨ₂）
４−ヒドロキシメチル−３’，５’−ビス（トリフルオロメチル）ビフェニルの製造
実施例２
冷却浴、温度計、及び圧力平衡管付き滴下ロートを備えた１００ｍｌガラス製フラスコに窒素雰囲気下、マグネシウム切屑１．４５ｇ（０．０６ミリモル）と無水テトラヒドロフラン２５ｍｌとマグネシウムのための活性化剤としての１，２−ジブロモエタン０．１ｇ（０．５ミリモル）とを仕込んだ。４０〜５０℃で１０分間攪拌した後、４−ブロモ−（Ｏ−エトキシエチル）ベンジルアルコール７．８ｇ（０．０３モル）と無水テトラヒドロフラン１０ｍｌとの混合溶液を滴下した。滴下の際は反応温度が４０〜５０℃に維持されるように滴下速度を調節した。滴下終了後、４５〜５０℃でさらに１時間攪拌を続けてグリニャール試薬溶液を調製した。

温度計、及び圧力平衡管付き滴下ロートを備えた１００ｍｌガラス製フラスコに窒素雰囲気下、３，５−ビス（トリフルオロメチル）ブロモベンゼン７．７４ｇ（０．０２６モル）と無水ジエチルエーテル１５ｍｌとテトラキス（トリフェニルホスフィン）パラジウム（０価）０．４２ｇ（０．３６ミリモル）とを仕込んだ。０℃に冷却下、攪拌しながら上記のグリニャール試薬溶液全量を約１時間かけて滴下した。滴下終了後、室温下さらに１８時間攪拌を続けた。反応終了後、約０℃に冷却後、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液２０ｍｌを滴下し、３０分間攪拌した。反応液は酢酸エチル（３０ｍｌ×４）で抽出し、抽出液は飽和食塩水１００ｍｌで洗浄した。有機相は無水硫酸マグネシウムで乾燥し、硫酸マグネシウムを濾別後、溶媒を減圧留去した。得られた粗生成物をシリカゲルクロマトグラフィーにより精製して、４−［３，５−ビス（トリフルオロメチル）フェニル］−（Ｏ−エトキシエチル）ベジルアルコール９．０ｇを得た。

１００ｍｌガラス製フラスコに上記で得られた４−［３，５−ビス（トリフルオロメチル）フェニル］−（Ｏ−エトキシエチル）ベジルアルコール９．０ｇとメタノール５０ｍｌとｐ−トルエンスルホン酸０．１ｇ（０．６ミリモル）を仕込み、室温下３時間攪拌した。攪拌終了後、減圧下でメタノールの大半を留去した後、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液１０ｍｌを加えて室温下３０分間攪拌した。酢酸エチル（３０ｍｌ×４）で抽出し、抽出液は飽和食塩水で洗浄し、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。硫酸マグネシウムを濾別後、溶媒を減圧留去して得られた粗生成物をシリカゲルクロマトグラフィーにより精製することにより、式（Ｖ）で示される新規な４−ヒドロキシメチル−３’，５’−ビス（トリフルオロメチル）ビフェニルを得た。ＬＣ純度９９％。収量７．２ｇ（収率９８％）。

生成物の構造は、核磁気共鳴分析等で確認した。核磁気共鳴分析［ＶＡＲＩＡＮ社製：Ｇｅｍｉｎｉ２００］の結果は以下の通りである。
¹Ｈ−ＮＭＲ（溶媒：ＣＤＣｌ₃，標準物質：テトラメチルシラン）
δ ８．００（ｓ，２Ｈ，ＡｒＨ）
７．８５（ｓ，１Ｈ，ＡｒＨ）
７．６１（ｄ，Ｊ＝８．２Ｈｚ，２Ｈ，ＡｒＨ）
７．５０（ｄ，Ｊ＝８．２Ｈｚ，２Ｈ，ＡｒＨ）
４．７７（ｓ，２Ｈ，ＡｒＣＨ ₂）
１．８６（ｂｓ，１Ｈ，ＯＨ）
¹⁹Ｆ−ＮＭＲ（溶媒：ＣＤＣｌ₃、標準物質：ＣＦＣｌ₃）
δ −６２．６３（ｓ，６Ｆ，ＣＦ ₃）
４−シアノメチル−３’，５’−ビス（トリフルオロメチル）ビフェニルの製造
実施例３
冷却浴、還流冷却管、温度計、及び圧力平衡管付き滴下ロートを備えた２００ｍｌガラス製フラスコに窒素雰囲気下、４−ヒドロキシメチル−３’，５’−ビス（トリフルオロメチル）ビフェニル６．７ｇ（０．０２１モル）とジクロロメタン５０ｍｌとを仕込み、０℃に冷却した。その溶液中に攪拌下、メタンスルホニルクロリド６．０ｇ（０．０５２モル）を１時間かけて滴下し、滴下終了後、さらに０℃で３０分間、室温で攪拌を続けた。攪拌終了後、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液３０ｍｌを加えて３０分間攪拌し、有機相を分取し、残った水相はジクロロメタン（３０ｍｌ×４）で抽出した。分取した有機相とジクロロメタン抽出液は混合し、飽和食塩水１００ｍｌで洗浄後、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。硫酸マグネシウムを濾別後、溶媒を減圧留去して、メタンスルホン酸エステルの粗生成物を得た。

次に、油浴、温度計、及び圧力平衡管付き滴下ロートを備えた２００ｍｌガラス製フラスコに窒素雰囲気下、シアン化ナトリウム１．５４ｇ（０．０３１モル）とジメチルスルホキシド５０ｍｌとを仕込み、約７０℃に加熱して均一溶液とした。１００℃に加熱後、ここに先に調製したメタンスルホン酸エステルの粗生成物全量をジメチルスルホキシド１０ｍｌに溶解した溶液を全量速やかに添加した。１００℃でさらに２０分間攪拌を続けた後、室温まで冷却し、ベンゼン５０ｍｌと飽和食塩水２００ｍｌとを加えて１０分間攪拌した。有機相を分取し、水相はベンゼン（３０ｍｌ×３）で抽出した。分取した有機相と抽出液とを混合し、無水硫酸マグネシウムで乾燥後、硫酸マグネシウムを濾別した。溶媒を減圧留去し、得られた粗生成物をシリカゲルクロマトグラフィーにより精製することにより、４−シアノメチル−３’，５’−ビス（トリフルオロメチル）ビフェニルを得た。ＬＣ純度９９％。収量５．８５ｇ（収率８５％）。

生成物の構造は、核磁気共鳴分析等で確認した。核磁気共鳴分析［ＶＡＲＩＡＮ社製：Ｇｅｍｉｎｉ２００］の結果は以下の通りである。
¹Ｈ−ＮＭＲ（溶媒：ＣＤＣｌ₃，標準物質：テトラメチルシラン）
δ ８．００（ｓ，２Ｈ，ＡｒＨ）
７．８８（ｓ，２Ｈ，ＡｒＨ）
７．６４（ｄ，Ｊ＝８．４Ｈｚ，２Ｈ，ＡｒＨ）
７．４９（ｄ，Ｊ＝８．４Ｈｚ，２Ｈ，ＡｒＨ）
３．８４（ｓ，２Ｈ，ＡｒＣＨ ₂）
１９Ｆ−ＮＭＲ（溶媒：ＣＤＣｌ₃、標準物質：ＣＦＣｌ₃）
δ −６２．６２（ｓ，６Ｆ，ＣＦ ₃）

Claims

下記式で示されるビフェニル化合物。