JP5476992B2 - トリフェニレン類の製造方法及び当該製造方法により得られる結晶 - Google Patents
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Description
(式中、2つのRは夫々独立して、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜3のアルキル基又は炭素数1〜3のアルコキシ基を表す。)で示される化合物を、3価の鉄、5価のバナジウム及び6価のモリブデンから選ばれる金属を含む金属酸化物並びに不揮発性の強酸の存在下で反応させることを特徴とする一般式(2)
(式中、6つのRは前記に同じ。)で示される化合物の製造方法の発明である。
水110mL中に、カテコール22.0g(0.2モル)及び三酸化二鉄(酸化第二鉄)31.9g(0.2モル)を加え、その溶液に98%硫酸440g(4.4モル)を、溶液の温度が30℃以下となるように滴下し、反応系内の硫酸の重量パーセント濃度が80%、30℃で6時間攪拌して反応させた。反応終了後、反応液に水500mLを滴下し、更に30分攪拌した。そこで生じた沈殿物をろ取し、得られた粗結晶を水で洗浄後、乾燥して粗結晶19.2gを得た。この粗結晶19.2gのうちの、5.0gを水50mLとアセトニトリル200mLとの混合溶媒に分散させた後、その分散液を加温して1時間攪拌した。次いで、この分散液を熱時ろ過して不溶物をろ別し、ろ液を減圧濃縮後、析出した結晶をろ取、乾燥することにより、黒色粉体状の2,3,6,7,10,11−ヘキサヒドロキシトリフェニレン2.56gを得た(カテコールからの理論収率:45.5%)。得られた2,3,6,7,10,11−ヘキサヒドロキシトリフェニレンの1H−NMRを測定したところ、文献記載の2,3,6,7,10,11−ヘキサヒドロキシトリフェニレンの1H−NMRデータと一致した。尚、1H−NMRの測定結果を以下に示す。また、得られた結晶中の鉄イオンの含量を誘導結合プラズマ発光分光分析(ICP−OES)で測定したところ、得られた2,3,6,7,10,11−ヘキサヒドロキシトリフェニレン2.56g中の鉄イオンの含量(金属鉄からの換算量)は、0.087mg(0.034mg/g)であった。尚、誘導結合プラズマ発光分光分析による鉄イオン含量の測定は、誘導結合プラズマ発光分光分析装置SPS3100(エスアイアイ・ナノテクノロジー株式会社製)を用いて、予め適当量の金属鉄をn−メチル−2−ピロリドン(NMP)に溶解したものを測定して、その測定結果に基づいた検量線を作成しておき、当該検量線から2,3,6,7,10,11−ヘキサヒドロキシトリフェニレン中に含まれる鉄イオンの含量を測定した。
1H−NMR(400MHz,DMSO−d6)δ(ppm):7.61(s,Ar),9.27(s,OH)
水110mL中に、カテコール22.0g(0.2モル)及び五酸化二バナジウム(酸化バナジウム(V))36.4g(0.2モル)を加え、その溶液に98%硫酸440g(4.4モル)を、溶液の温度が30℃以下となるように滴下し、反応系内の硫酸の重量パーセント濃度が80%、30℃で6時間攪拌して反応させた。反応終了後、反応液に水500mLを、溶液の温度が30℃以下となるように滴下し、同温度で更に30分攪拌した。そこで生じた沈殿物をろ取し、得られた粗結晶を水で洗浄後、その粗結晶を更に水1Lに分散させ、その分散液を30分間攪拌し、次いでこの分散液をろ過して結晶をろ取した。このろ取した結晶をアセトン400mLに分散させた後、その分散液を30分間攪拌した。次いで、この分散液をろ過して不溶物をろ別し、ろ液を減圧濃縮して過剰量のアセトンを留去した後、そのろ液(約160mLの溶液)に水160mLを投入した。この溶液を常圧下で56℃から徐々に昇温させて濃縮し、濃縮温度が70〜80℃で結晶が析出し、更に濃縮を続け、濃縮温度が90℃となったところで濃縮を終了した。このようにして析出した結晶をろ取、乾燥することにより、黒色粉体状の2,3,6,7,10,11−ヘキサヒドロキシトリフェニレン7.27gを得た(カテコールからの理論収率:33.6%)。尚、得られた黒色粉体状物が2,3,6,7,10,11−ヘキサヒドロキシトリフェニレンであることは、実施例1と同様に1H−NMRを測定することにより確認した。
水110mL中に、カテコール22.0g(0.2モル)及び三酸化モリブデン(酸化モリブデン(VI))57.54g(0.4モル)を加え、その溶液に98%硫酸440g(4.4モル)を、溶液の温度が30℃以下となるように滴下し、反応系内の硫酸の重量パーセント濃度が80%、30℃で6時間攪拌して反応させた。6時間反応後の反応率は18.0%であった。尚、当該反応率は、6時間反応後の溶液の一部を抜き取り、その溶液を高速液体クロマトグラフィー(HPLC)で測定して求めた。また、高速液体クロマトグラフィー(HPLC)で検出されるピークが2,3,6,7,10,11−ヘキサヒドロキシトリフェニレンであることは、従来法で得られた2,3,6,7,10,11−ヘキサヒドロキシトリフェニレンとのピークと一致することにより確認した。すなわち、実施例3で得られた化合物のHPLCに於ける保持時間が、従来法で得られた2,3,6,7,10,11−ヘキサヒドロキシトリフェニレンのHPLCに於ける保持時間と一致することにより、実施例3で得られた化合物が2,3,6,7,10,11−ヘキサヒドロキシトリフェニレンであることを同定した。尚、高速液体クロマトグラフィー(HPLC)による同定は、インテリジェントHPLCポンプPU−980型、インテリジェントUV/VIS検出器UV−970型(日本分光株式会社製)を用い、カラム:Wakosil−II 5C−18 4.6mm×150mm(和光純薬工業株式会社製)、溶離液:アセトニトリル/水/リン酸/トリエチルアミン=200mL/800mL/2mL/2mL、測定波長:275nmで同定した。また、上記反応率は、上記のHPLC装置等を用いて、予め適当量の2,3,6,7,10,11−ヘキサヒドロキシトリフェニレンを上記溶離液に溶解したものを測定してピーク面積を求め、そのピーク面積に基づいた検量線を作成しておき、反応後の溶液(反応後の溶液の抜き取り量を反応後の溶液全量に換算)のHPLC測定によるピーク面積と当該検量線を比較して、反応後の溶液中の2,3,6,7,10,11−ヘキサヒドロキシトリフェニレンの存在量を求め、当該反応率を算出した。
水44mL中に、カテコール22.0g(0.2モル)及び三酸化二鉄(酸化第二鉄)31.9g(0.2モル)を加え、その溶液に98%硫酸176g(1.76モル)を、溶液の温度が30℃以下となるように滴下し、反応系内の硫酸の重量パーセント濃度が80%、30℃で6時間攪拌して反応させた。反応終了後、反応液に水200mLを、溶液の温度が30℃以下となるように滴下し、更に同温度で30分攪拌した。そこで生じた沈殿物をろ取し、得られた粗結晶を水で洗浄後、その粗結晶を更に水400mLに分散させ、その分散液を30分間攪拌し、次いでこの分散液をろ過して結晶をろ取した。このろ取した結晶をアセトン400mLに分散させた後、その分散液を30分間攪拌した。次いで、この分散液をろ過して不溶物をろ別し、ろ液に活性炭10.81gを加えて30分間攪拌した。攪拌後、ろ液を減圧濃縮して過剰量のアセトンを留去した後、そのろ液(約160mLの溶液)に水160mLを投入した。この溶液を常圧下で56℃から徐々に昇温させて濃縮し、濃縮温度が70〜80℃で結晶が析出し、更に濃縮を続け、濃縮温度が90℃となったところで濃縮を終了した。このようにして析出した結晶をろ取、乾燥することにより、黄黒色粉末状の2,3,6,7,10,11−ヘキサヒドロキシトリフェニレン・1水和物のB’型結晶9.32gを得た(カテコールからの理論収率:40.8%)。尚、得られた該B’型結晶の含水率をカールフィッシャー測定装置(三菱化学株式会社製水分測定装置KF−200)を用いて測定したところ、5,5%であった。一方、2,3,6,7,10,11−ヘキサヒドロキシトリフェニレン・1水和物の分子量は342.30(C18H12O6・H2O)であり、水の分子量は18.02であるので、2,3,6,7,10,11−ヘキサヒドロキシトリフェニレン・1水和物の理論含水率は5.26%であることから、得られた該B’型結晶は2,3,6,7,10,11−ヘキサヒドロキシトリフェニレンの1水和物であることを確認した。
水44mL中に、カテコール22.0g(0.2モル)及び三酸化二鉄(酸化第二鉄)31.9g(0.2モル)を加え、その溶液に98%硫酸176g(1.76モル)を、溶液の温度が30℃以下となるように滴下し、反応系内の硫酸の重量パーセント濃度が80%、30℃で6時間攪拌して反応させた。反応終了後、反応液に水200mLを、溶液の温度が30℃以下となるように滴下し、更に同温度で30分攪拌した。そこで生じた沈殿物をろ取し、得られた粗結晶を水で洗浄後、その粗結晶を更に水400mLに分散させ、その分散液を30分間攪拌し、次いでこの分散液をろ過して結晶をろ取した。このろ取した結晶をアセトン400mLに分散させた後、その分散液を30分間攪拌した。次いで、この分散液をろ過して不溶物をろ別し、ろ液に活性炭10.81gを加えて30分間攪拌した。攪拌後、ろ液を減圧濃縮し、アセトンを留去して蒸発・乾固させた。蒸発・乾固後の残渣に室温でアセトン40mL及び水20mLを加えて残渣を溶解させた後、同温度で水380mLを徐々に滴下し、滴下後の溶液を10℃まで冷却することにより結晶が析出した。このようにして析出した結晶をろ取、乾燥することにより、赤紫色粉末状の2,3,6,7,10,11−ヘキサヒドロキシトリフェニレン・1水和物のC型結晶8.43gを得た(カテコールからの理論収率:36.9%)。尚、得られたC型結晶の含水率を実施例4と同様にカールフィッシャー法により求めたところ、該C型結晶は、2,3,6,7,10,11−ヘキサヒドロキシトリフェニレンの1水和物であることを確認した。
得られた2,3,6,7,10,11−ヘキサヒドロキシトリフェニレン・1水和物のB’型結晶及びC型結晶のX線粉末回折スペクトルの測定は、株式会社リガク製RINT2000/PCを用いて行い、モノクロメーターを通したλ=1.5418Åの銅放射線でX線回折スペクトルを得た。該B’型結晶の測定結果を図1に、該C型結晶の測定結果を図2に示すと共に、これらの主なピーク値を表1(該B’型結晶のピークデータ)及び表2(該C型結晶のピークデータ)に示す。
得られた2,3,6,7,10,11−ヘキサヒドロキシトリフェニレン・1水和物のB’型結晶及びC型結晶の熱分析(TG/DTA)の測定は、ブルガー・エイエックス株式会社製熱分析装置TAPS3000Sを用い、測定温度範囲:30〜500℃、昇温速度:10℃/分、キャリアーガス:アルゴン(100mL/分)で、アルミニウム製浅皿に測定する結晶約10mgを量り取り、測定装置のサンプル皿上に置き、上記の測定条件にて行った。尚、リファレンスはαAl2O3約10mgとした。測定の結果、2,3,6,7,10,11−ヘキサヒドロキシトリフェニレン・1水和物のB’型結晶では、熱分解温度(Td)が見られず、また、該C型結晶の熱分解温度(Td)は、140℃であった。該B’型結晶の熱分析の測定結果を図3に、該C型結晶の熱分析の測定結果を図4に示す。
非特許文献1(Synthesis, 477, 1994)及び特許文献2(特開平8−119894号公報)に記載されている方法に従って、2,3,6,7,10,11−ヘキサヒドロキシトリフェニレン・1水和物のB型結晶を合成した。すなわち、1,2−ジメトキシベンゼン31.78g(0.23モル)及び無水塩化第二鉄120g(0.74モル)を70%硫酸に溶解して25℃で24時間攪拌して反応させた。反応終了後、その溶液を氷水500gに投入し、析出した結晶をろ取した。得られた結晶を水1Lで洗浄後、乾燥させることにより、薄紫色の2,3,6,7,10,11−ヘキサメトキシトリフェニレン28.2gを得た(1,2−ジメトキシベンゼンからの理論収率:90.1%)(非特許文献1の方法)。
次いで、得られた2,3,6,7,10,11−ヘキサメトキシトリフェニレン28.2g(0.069モル)に57%ヨウ化水素酸235.3g(1.05モル)と酢酸145mLとを加え、2時間加熱還流した。反応終了後、その溶液を室温まで冷却し、析出した結晶をろ取した。ろ取した結晶を減圧乾燥させることにより、灰色の2,3,6,7,10,11−ヘキサヒドロキシトリフェニレン・1水和物のB型結晶20.2gを得た(収率:85.5%)(特許文献2の方法)。尚、得られた灰色化合物が2,3,6,7,10,11−ヘキサヒドロキシトリフェニレン・1水和物であることは、1H−NMR及びカールフィッシャー測定装置による含水率を測定することにより確認した。また、該B型結晶のX線粉末回折スペクトルの測定結果を図5に示すと共に、主なピーク値を表3に示す。尚、X線粉末回折スペクトルの測定は、実施例6と同様の方法にて行った。
実施例4、実施例5及び比較例1で得られた2,3,6,7,10,11−ヘキサヒドロキシトリフェニレン・1水和物のB’型結晶、C型結晶及びB型結晶の夫々50mgを、全量が100mLとなるようにメタノールに溶解させ、結晶のメタノール溶液を各々調製した。このメタノール溶液を石英セルに入れ、メタノールをリファレンスとして可視紫外分光分析を行った。可視紫外分光分析による測定は、可視紫外分光分析装置として株式会社島津製作所製紫外可視分光光度計UV−2550を用い、また、光路長が10mmの石英セルを使用して、360nm及び520nmに於ける吸光度を測定した。
また、測定に用いた夫々の石英セルを、60℃の恒温槽中で所定日数の間放置し、所定日数の間放置した当該石英セルについて、上記と同様にして、360nm及び520nmに於ける吸光度を測定した。その結果を表4に示す。
Claims (14)
- 一般式(1)
(式中、2つのRは夫々独立して、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜3のアルキル基又は炭素数1〜3のアルコキシ基を表す。)で示される化合物を、3価の鉄、5価のバナジウム及び6価のモリブデンから選ばれる金属を含む金属酸化物、並びに硫酸、硝酸及びリン酸から選ばれる不揮発性の強酸の存在下で反応させることを特徴とする一般式(2)
(式中、6つのRは前記に同じ。)で示される化合物の製造方法であって、前記金属酸化物のモル当量が、前記一般式(1)で示される化合物のモル数に対する前記3価の鉄、前記5価のバナジウム又は前記6価のモリブデンのモル当量として、1.0〜10当量であり、かつ、前記不揮発性の強酸のモル当量が、前記金属酸化物に於ける前記3価の鉄、前記5価のバナジウム又は前記6価のモリブデンのモル数に対する前記不揮発性の強酸に於ける水素イオンのモル当量として、5〜60当量である、前記製造方法。 - 更に、前記一般式(2)で示される化合物をアセトンと水との混合溶媒に溶解させ、当該混合溶媒から56〜95℃の温度範囲でアセトンを留去することにより、一般式(2)で示される化合物の結晶を析出させる、請求項1に記載の製造方法。
- 更に、前記一般式(2)で示される化合物をアセトンと水との混合溶媒に溶解させ、当該混合溶媒に5〜50℃の温度範囲で水を加えることにより、一般式(2)で示される化合物の結晶を析出させる、請求項1に記載の製造方法。
- 前記一般式(1)で示される化合物が、カテコールであり、前記一般式(2)で示される化合物が、2,3,6,7,10,11−ヘキサヒドロキシトリフェニレンである、請求項1に記載の製造方法。
- 更に、2,3,6,7,10,11−ヘキサヒドロキシトリフェニレンをアセトンと水との混合溶媒に溶解させ、当該混合溶媒から56〜95℃の温度範囲でアセトンを留去することにより、2,3,6,7,10,11−ヘキサヒドロキシトリフェニレン・1水和物の結晶を析出させる、請求項4に記載の製造方法。
- 更に、2,3,6,7,10,11−ヘキサヒドロキシトリフェニレンをアセトンと水との混合溶媒に溶解させ、当該混合溶媒に5〜50℃の温度範囲で水を加えることにより、2,3,6,7,10,11−ヘキサヒドロキシトリフェニレン・1水和物の結晶を析出させる、請求項4に記載の製造方法。
- 前記金属酸化物が、三酸化二鉄、四酸化三鉄、五酸化二バナジウム及び三酸化モリブデンから選ばれる少なくとも1つである、請求項1に記載の製造方法。
- 前記金属酸化物が、三酸化二鉄である、請求項1に記載の製造方法。
- 前記不揮発性の強酸が、硫酸である、請求項1に記載の製造方法。
- 反応系内の前記不揮発性の強酸の重量パーセント濃度が、50〜95%の範囲で実施される、請求項1に記載の製造方法。
- 反応温度が、0〜50℃の範囲で実施される、請求項1に記載の製造方法。
- カテコールを3価の鉄、5価のバナジウム及び6価のモリブデンから選ばれる金属を含む金属酸化物、並びに硫酸、硝酸及びリン酸から選ばれる不揮発性の強酸の存在下で反応させて得られた2,3,6,7,10,11−ヘキサヒドロキシトリフェニレンを、アセトンと水との混合溶媒に溶解させ、当該混合溶媒に5〜50℃の温度範囲で水を加えることにより得られる、2,3,6,7,10,11−ヘキサヒドロキシトリフェニレン・1水和物の結晶。
- CuKα特性X線(波長:1.5418Å)に対するX線回折スペクトルに於いて、そのブラッグ角(2θ±0.2°)で9.3、10.2、26.4に主ピークを有し、かつ、10.5〜12.5の間にピークを有さない、2,3,6,7,10,11−ヘキサヒドロキシトリフェニレン・1水和物の結晶。
- 熱分解温度(Td)が140℃である、請求項13に記載の結晶。
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