JP6503381B2 - フェニルインダン化合物の製法 - Google Patents

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Description

本発明は、フェニルインダン光開始剤の位置異性体（５−［４−（２−ヒドロキシ−２−メチル）−１−オキソ−プロピ−１−イル］−３−［４−（２−ヒドロキシ−２−メチル）−１−オキソ−プロピ−１−イル−フェニル］−２，３−ジヒドロ−１，１，３−トリメチル−１Ｈ−インデン；二量体の異性体５）を固状かつ純粋な形で製造する方法に関する。
光重合における位置異性光開始剤の使用は、単量体の光開始剤と比較して、いくつかの利点（例えば、光開始剤の移動性が低い及びその光分解に由来する揮発性化合物の量が低減される）を有する。これらの特性は、最終製品の汚染の危険を低減するため、工業的用途にとって重要である。
公知のオリゴマーの光開始剤の中でも、式Ａ
Figure 0006503381
 （ここで、ｎは０以上の数である）のα−メチルスチレンオリゴマーのα−ヒドロキシカルボニル誘導体が、当分野において最も評価されている。
これらの光開始剤は、米国特許第４，９８７，１５９号に記載されており、主として、二量体及び三量体の異性体の混合物によって構成される。室温において、これらの二量体及び三量体の異性体の混合物は、高度に粘性の生成物であり、通常、容易な取り扱いのためにプレ加熱を必要とする。
その結果、粉末状のα−メチルスチレンオリゴマーのα−ヒドロキシカルボニル誘導体の固状混合物が開発され、現在、高評価された光重合性アクリル系用の光開始剤となっている。
その組成及び合成は、ヨーロッパ特許第１３８９１７７号に報告されている。
ヨーロッパ特許第１３８９１７７号のα−メチルスチレンオリゴマーのα−ヒドロキシカルボニル誘導体の固状混合物は、約９０〜９８％の２つの二量体の異性体：５−［４−（２−ヒドロキシ−２−メチル）−１−オキソ−プロピ−１−イル］−３−［４−（２−ヒドロキシ−２−メチル）−１−オキソ−プロピ−１−イル−フェニル］−２，３−ジヒドロ−１，１，３−トリメチル−１Ｈ−インデン（二量体の異性体５）及び６−［４−（２−ヒドロキシ−２−メチル）−１−オキソ−プロピ−１−イル］−３−［４−（２−ヒドロキシ−２−メチル）−１−オキソ−プロピ−１−イル−フェニル］−２，３−ジヒドロ−１，１，３−トリメチル−１Ｈ−インデン（二量体の異性体６）を含有する。
二量体の異性体５は、式ＶＩＩ
Figure 0006503381
 の化合物である。
二量体の異性体６は、式ＶＩＩＩ
Figure 0006503381
 の化合物である。
ヨーロッパ特許第１３８９１７７号の方法は、α−メチルスチレンオリゴマーのα−ヒドロキシカルボニル誘導体の高粘度の混合物（その合成は、例えば、米国特許第４，９８７，１５９号に記載されている）の制御された環化を介して、これらの固状混合物を提供する。
いずれの二量体の異性体も光開始剤として活性であるが、ヨーロッパ特許第１３８９１７７号にも報告されているように、二量体の異性体５は、二量体の異性体６よりも、光重合においてより反応性である。
ヨーロッパ特許第１３８９１７７号の制御された環化の利点の１つは、二量体の異性体５を豊富に含有するα−メチルスチレンオリゴマーのα−ヒドロキシカルボニル誘導体の固状混合物を提供することである。
二量体の異性体Ｖ及びＶＩの結晶性混合物の製法も、ヨーロッパ特許第１６２０３８２号に記載されている。この方法は、原料物質として１，１，３−トリメチル−１−フェニルインダンを使用するものであり、中間体の１つの分離を介する単独の二量体の異性体Ｖの調製に適している。
ヨーロッパ特許第１３８９１７７号の方法及びヨーロッパ特許第１６２０３８２号の方法は、いずれも、α−メチルスチレンオリゴマー又は二量体のアシル化によって、α−メチルスチレン二量体のα−ヒドロキシカルボニル誘導体を調製する。アシル化が５位及び６位の両方で生ずるため、常に、５−及び６−異性体の混合物が得られ、豊富に含有する形又は単離された形での二量体の異性体５の調製は、反応性の劣る二量体の異性体６の排出又は別個の使用を伴う。
結果として、高価でかつ不便な精製工程が不要であり、生成物を固状かつ純粋な形で提供する二量体の異性体５の短時間の、効率的かつ異性体６フリーの合成法を立案することは極めて望ましい。
発明者らは、クメンからの合成及び２−メチル−１−（４−（プロピ−１−エン−２−イル）フェニル）プロパン−１−オンの酸触媒の存在下における二量化を含んでなる方法によって目的が達成されるとの知見を得て、本発明に至った。
従って、本発明の主な目的は、５−［４−（２−ヒドロキシ−２−メチル）−１−オキソ−プロピ−１−イル］−３−［４−（２−ヒドロキシ−２−メチル）−１−オキソ−プロピ−１−イル−フェニル］−２，３−ジヒドロ−１，１，３−トリメチル−１Ｈ−インデン（二量体の異性体５）の製法にあり、該方法は、下記の工程を含んでなる：
ｉ．下記のスキーム
Figure 0006503381
 に従って、クメンを、式Ｉａ（ここで、Ｘ０はＣｌ又はＢｒである）の化合物にてアシル化して、式ＩＩａの化合物を得て、該式ＩＩａの化合物をハロゲン化して、式ＩＩＩ（ここで、Ｘ１は、Ｃｌ又はＢｒである）の化合物を得るか；又はクメンをハロゲン化して、式ＩＩｂの化合物を得て、該式ＩＩｂの化合物を、式Ｉａの化合物にてアシル化して、式ＩＩＩの化合物を得る。
ｉｉ．下記のスキーム
Figure 0006503381
 に従って、式ＩＩＩの化合物を、塩基にて脱ハロゲン化水素して式ＩＶの化合物を得て、該式ＩＶの化合物を、酸触媒を使用して環化して、式Ｖの化合物を得るか；又は式ＩＩＩの化合物を、酸触媒を使用して直接環化して、式Ｖの化合物を得る。
ｉｉｉ．式Ｖの化合物をハロゲン化して、式ＶＩ
Figure 0006503381
 の化合物を得る。
ｉｖ．式ＶＩの化合物を加水分解して、式ＶＩＩ
Figure 0006503381
 の化合物（二量体の異性体５）を得る。
クメンの式Ｉａの化合物によるアシル化は、フリーデル・クラフツ型アシル化反応である。特定の物質（クメン）は、アシル化を高度に位置選択性とし、ほぼ絶対的にパラ位置換されたクメン誘導体を提供する（ＨＮＭＲによって測定して、選択率は約９８％である）。
従って、化合物ＩＩＩは、非常に高い選択率で、クメンから、いくつかの工程で、容易に得られる。
式Ｉａの化合物は、市販のハロゲン化アシルである。好適な式Ｉａの化合物は塩化イソブチリルである。
工程ｉにおいて、好ましくは、クメン及びハロゲン化アシルを混合し、溶媒の不在下、又は有機溶媒中に溶解させて、反応させる。アシル化条件において不活性の各種の溶媒を使用できる。使用できる溶媒の例は、ジクロロメタン、クロロベンゼン、塩化エチレン、１，２−ジクロロベンゼン、ニトロメタン、テトラクロロエタンであり；好適な溶媒は、ジクロロメタン及びクロロベンゼンである。
クメン１モル当たりハロゲン化アシル１．５０〜１．１０モル、好ましくは、１．１０〜１．０５モルを使用する。
工程ｉのアシル化は、代表的には、クメン１モル当たり１．５〜０．１モルのルイス酸（例えば、ＡｌＣｌ３、ＦｅＣｌ３、ＴｉＣｌ４、ＢＦ３又はＳｎＣｌ４、好ましくは、ＡｌＣｌ３）を添加することによって、好ましくは、温度−２０〜＋２０℃、より好ましくは、−１０〜１０℃において行われる。反応の仕上げは、当分野における通常通り、反応混合物を水で加水分解し、可及的に溶媒に溶解した得られた生成物を分離することによって行われる。
定量的収率が達成される。
式ＩＩａの化合物のハロゲン化は、米国特許出願公開第２００７／０１６１８１４号に記載されているように、太陽光ランプ又はＵＶランプを使用する照明による、又は触媒量の過酸化ジベンゾイル又は２，２’−アゾイソブチロニトリル（ＡＩＢＮ）の存在下における式ＩＩａの化合物とＮ−ブロモスクシンイミドとの反応によって、又はフリーラジカル条件（照明又は触媒量の過酸化ジベンゾイル又はＡＩＢＮの存在）下における塩素又は臭素、又は塩化スルフリルとの、又は次亜塩素酸ｔ−ブチルとの反応によって行われるベンジルのハロゲン化である。ハロゲン化は、もしあれば、工程ｉのアシル化で使用された同じハロゲン化溶媒中で、又は他の相溶性の溶媒、例えば、塩化メチレン、クロロベンゼン、１，２−ジクロロベンゼン又は他のハロゲン化溶媒中で行われる。
或いは、工程ｉにおいて、式ＩＩａの化合物のベンジルのハロゲン化について上述したように、ベンジル位でハロゲン化して、式ＩＩｂの化合物を得る。
続いて、式ＩＩｂの化合物を、上述のように、式Ｉａの化合物にてアシル化して、式ＩＩＩの化合物を得る。
工程ｉｉ．において、式ＩＩＩの化合物を、塩基にて、好ましくは、強塩基、例えば、アルコール中のアルカリ金属水酸化物にて、さらに好ましくは、アルコール中のＮａＯＨ又はＫＯＨにて、最も好ましくは、エタノール中のＫＯＨにて脱ハロゲン化水素して、式ＩＶの化合物を得る。代表的には、式ＩＩＩの化合物１モル当たり塩基２〜１モルを使用し、反応の間、温度を４０〜１００℃に、好ましくは、６０〜８０℃に維持する。
続いて、式ＩＶの化合物を、酸触媒にて環化して、式Ｖの化合物を得る。酸触媒は、無機又は有機の強酸又はルイス酸である。好適な酸触媒は、ルイス酸、クレー、酸型のスルホン酸基を有するイオン交換樹脂、Ｃ６〜Ｃ１８アリールスルホン酸及びトリフルオロメタンスルホン酸である。最も好ましい酸触媒は、ルイス酸、特に、ＡｌＣｌ３、及び無機酸である。反応は、溶媒中又は溶媒を使用することなく、温度４０〜１４０℃において行われる。
或いは、式ＩＩＩの化合物を、化合物ＩＶの環化について報告した同じ一般的条件において、酸触媒にて直接環化して、式Ｖの化合物を得る。この場合、好適な酸触媒は、酸型のスルホン酸基を有するイオン交換樹脂及び無機酸である。
工程ｉｉｉでは、式Ｖの化合物を、例えば、国際公開第２００４／０９９１１１号において報告されているように、塩素を使用することによって、又はヨーロッパ特許第１６１４６３号において報告されているように臭素又は塩化スルフリルにて、エノールハロゲン化して、式ＶＩの化合物を得る。
工程ｉｖ．では、式ＶＩの化合物を加水分解する。例えば、ヨーロッパ特許第１６１４６３号（実施例２、ステージ（Ｄ´）及び（Ｅ´））及び米国特許第４，９８７，１５９号（実施例４）に報告されているように、式ＶＩの化合物を、アルカリ金属アルコキシド、好ましくは、メタノール中のナトリウムメチラートと反応させ、及び酸水溶液にて加水分解して、式ＶＩＩの化合物（二量体の異性体５）を得るか、或いは、式ＶＩの化合物を、アルカリ金属水酸化物にて、例えば、国際公開第２００４／０９９１１１号（実施例１．３）に記載されたように、３０％ＮａＯＨメタノール溶液にて、又は３０％ＮａＯＨ水溶液にて直接加水分解して、式ＶＩＩの化合物を生成ができる。
式ＶＩＩの化合物は、例えば、ヨーロッパ特許第１３８９１７７号に報告されているように、トルエン、ｉ−プロパノール、酢酸エチル又は他の溶媒からの結晶化によって、固状かつ純粋な形で得られる。
１−（４−イソプロピルフェニル）−２−メチルプロパン−１−オン（式ＩＩａの化合物）
クメン（３８．３ｇ、０．３１５モル）及び塩化ｉ−ブチリル（３６．０ｇ、０．３３１モル）の塩化メチレン（２８０ｇ）溶液を、窒素下、室温において撹拌した。溶液に、室温において、塩化アルミニウム（４６．０ｇ、０．３４５モル）を少量ずつ９０分間で添加した。さらに１時間撹拌した後、撹拌しながら、溶液を氷水に注いだ。有機相を水で洗浄し、塩化メチレンを真空下で留去した。透明で黄色の生成物６０．５ｇを得た。収量：定量的。
H1NMR (CDCl3, δ ppm): 1.20(d, 6H), 1.26(d, 6H), 2.95(m, 1H), 3.53(m, 1H), 7.30(d, 2H), 7.89(d, 2H)
１−（４−（２−クロロプロパン−２−イル）フェニル）−２−メチルプロパン−１−オン（式ＩＩＩの化合物）
１−（４−イソプロピルフェニル）−２−メチルプロパン−１−オン（７．６１ｇ、０．０４モル）を、クロロベンゼン（５６ｇ）に溶解し、室温において、撹拌下、窒素によって脱酸素化した。ついで、溶液を−１０℃に冷却し、次亜塩素酸ｔ−ブチル（６．５５ｇ、０．０６モル；Ｏｒｇａｎｉｃ Ｓｙｎｔｈｅｓｅｓ，Ｃｏｌｌ．Ｖｏｌ．５，１８４（１９７３）に記載のようにして調製）を一度に添加して、黄色の溶液を得た。溶液が脱色し、温度が３８℃に上昇するまで、撹拌した溶液に、３００Ｗ Ｏｓｒａｍ Ｕｌｔｒａ Ｖｉｔａｌｕｘランプにて照明した。室温に冷却した後、溶媒を真空下で留去して、透明なオイル１３ｇを得た。収量：定量的。
H1NMR (CDCl3, δ ppm): 1.20(d, 6H), 2.00(s, 6H), 3.53(m, 1H), 7.27(d, 2H), 7.93(d, 2H)
２−メチル−１−（４−（プロペ−１−エン−２−イル）フェニル）プロパン−１−オン（式ＩＶの化合物）
１−（４−（２−クロロプロパン−２−イル）フェニル）−２−メチルプロパン−１−オンのサンプル（１．０５ｇ、０．００４７モル）を、０．５Ｍ ＫＯＨエタノール溶液（１０．８ｍｌ、０．００５４モル）中で撹拌した。６０℃において１時間撹拌した後、ＫＣｌの沈殿物が観察された。混合物を塩化メチレン（２０ｍｌ）にて希釈し、水で洗浄した。有機相を硫酸ナトリウムにて乾燥し、真空下で溶媒を留去して、透明なオイル０．９１ｇを得た。収率：９６％。
H1NMR (CDCl3, δ ppm): 1.21(d, 6H), 2.17(s, 3H), 3.53(m, 1H), 5.20(s, 1H), 5.47(s, 1H), 7.54(d, 2H), 7.92(d, 2H)
５−（２−メチル−１−オキソ−プロピ−１−イル）−３−（４−（２−メチル−１−オキソ−プロピ−１−イル）フェニル）−２，３−ジヒドロ−１，１，３−トリメチル−１Ｈ−インデン（式Ｖの化合物）
２−メチル−１−（４−（プロペ−１−エン−２−イル）フェニル）プロパン−１−オン（０．９０ｇ、０．００４８モル）を塩化メチレン（１５ｇ）に溶解し、還流下において、ＡｌＣｌ３（１．８０ｇ、０．０１３５モル）を、２つに分けて、２時間で添加した。さらに１時間後、反応が完了した（ＴＬＣ：ＳｉＯ２トルエン）。混合物を氷水に注ぎ、有機相を硫酸ナトリウムにて乾燥し、溶媒を留去して、高度に粘稠なオイル０．８０ｇを得た。収率：８９％。
H1NMR (CDCl3, δ ppm): 1.00(s, 3H), 1.15(m, 12H), 1.32(s, 3H), 1.70(s, 3H), 2.22(d, 1H), 2.43(d, 1H), 3.50(m, 2H), 7.22(m, 3H), 7.70 (s, 1H), 7.81 (d, 2H), 7.90 (d, 1H)
５−（２−クロロ−２−メチル−１−オキソ−プロピ−１−イル）−３−（４−（２−クロロ−２−メチル−１−オキソ−プロピ−１−イル）フェニル）−２，３−ジヒドロ−１，１，３−トリメチル−１Ｈ−インデン（式ＶＩの化合物）
トルエン１０ｍｌ中において、式Ｖの化合物０．８０ｇ（０．００４２モル）に、ゆっくりと、塩化スルフリル１．２１ｇ（０．００９モル）を添加した。４５℃において２時間後、混合物を水で洗浄し、中和し、溶媒を真空下で蒸発させて、粘稠なオイルを得た。該オイルは、静置後、固化した。収量：定量的。
H1NMR (CDCl3, δ ppm): 1.03(s, 3H), 1.38(s, 3H), 1.73(s, 3H), 1.86(m, 12H), 2.26(d, 1H), 2.47(d, 1H), 7.25(m, 3H), 7.92 (s, 1H), 8.07 (d, 2H), 8.18 (d, 1H)
５−［４−（２−ヒドロキシ−２−メチル）−１−オキソ−プロピ−１−イル］−３−［４−（２−ヒドロキシ−２−メチル）−１−オキソ−プロピ−１−イル−フェニル］−２，３−ジヒドロ−１，１，３−トリメチル−１Ｈ−インデン（式ＶＩＩの化合物、二量体の異性体５）
５−（２−クロロ−２−メチル−１−オキソ−プロピ−１−イル）−３−（４−（２−クロロ−２−メチル−１−オキソ−プロピ−１−イル）フェニル）−２，３−ジヒドロ−１，１，３−トリメチル−１Ｈ−インデン（５．２ｇ、０．０１１モル）を、塩化メチレン（３０ｇ）に溶解し、３０％ＮａＯＨ水溶液（７．３０ｇ、０．０５５モル）を添加した。臭化テトラブチルアンモニウム（０．１０ｇ）の存在下、混合物を加熱還流した。８時間後、反応が完了した（ＴＬＣ ＳｉＯ２、トルエン：酢酸エチル８：２）。有機相を水で洗浄し、硫酸ナトリウムにて乾燥し、溶媒の蒸発後、化合物ＶＩＩ４．５ｇをオイルとして得た。該オイルは、静置後、固化した。サンプルをトルエン中で結晶化して、白色の粉末を得た（融点：１１７〜１１８℃）。
H1NMR (CDCl3, δ ppm): 1.04(s, 3H), 1.37(s, 3H), 1.61(m, 12H), 1.73(s, 3H), 2.25(d, 1H), 2.46(d, 1H), 3.90-4.10(bs, 2OH), 7.25(m, 3H), 7.80(s, 1H), 7.92(d, 2H), 8.00(d, 1H)

Claims (10)

  1. ５−［４−（２−ヒドロキシ−２−メチル）−１−オキソ−プロピ−１−イル］−３−［４−（２−ヒドロキシ−２−メチル）−１−オキソ−プロピ−１−イル−フェニル］−２，３−ジヒドロ−１，１，３−トリメチル−１Ｈ−インデン（二量体の異性体５）の製法であって、該方法は、下記の工程：
    ｉ．下記のスキーム
    Figure 0006503381
     に従って、クメンを、式Ｉａ（ここで、Ｘ０はＣｌ又はＢｒである）の化合物にてアシル化して、式ＩＩａの化合物を得て、該式ＩＩａの化合物をハロゲン化して、式ＩＩＩ（ここで、Ｘ１は、Ｃｌ又はＢｒである）の化合物を得るか；又はクメンをハロゲン化して、式ＩＩｂの化合物を得て、該式ＩＩｂの化合物を、式Ｉａの化合物にてアシル化して、式ＩＩＩの化合物を得る工程；
    ｉｉ．下記のスキーム
    Figure 0006503381
     に従って、式ＩＩＩの化合物を、塩基にて脱ハロゲン化水素して、式ＩＶの化合物を得て、該式ＩＶの化合物を、酸触媒を使用して環化して、式Ｖの化合物を得るか；又は式ＩＩＩの化合物を、酸触媒を使用して直接環化して、式Ｖの化合物を得る工程；
    ｉｉｉ．式Ｖの化合物をハロゲン化して、式ＶＩ
    Figure 0006503381
     の化合物を得る工程；
    ｉｖ．式ＶＩの化合物を加水分解して、式ＶＩＩ
    Figure 0006503381
     の化合物（二量体の異性体５）を得る工程
    を含んでなることを特徴とする二量体の異性体５の製法。
  2. 式Ｉａの化合物が、塩化イソブチリルである請求項１に記載の二量体の異性体５の製法。
  3. 工程ｉにおいて、クメン１モル当たり、式Ｉａの化合物１．５０〜０．１０モル及びルイス酸１．５〜０．１モルを使用する請求項１に記載の二量体の異性体５の製法。
  4. 工程ｉｉにおいて、塩基が、アルカリ金属水酸化物である請求項１に記載の二量体の異性体５の製法。
  5. 工程ｉｉにおいて、化合物ＩＶの環化で使用する酸触媒が、ルイス酸又は無機酸である請求項１に記載の二量体の異性体５の製法。
  6. 工程ｉｖにおいて、式ＶＩの化合物を、アルカリ金属アルコキシドによる反応及び酸水溶液による反応によって加水分解する請求項１に記載の二量体の異性体５の製法。
  7. アルカリ金属アルコキシドがナトリウムメチラートである請求項６に記載の二量体の異性体５の製法。
  8. 工程ｉｖにおいて、式ＶＩの化合物を、アルカリ金属水酸化物による反応によって加水分解する請求項１に記載の二量体の異性体５の製法。
  9. アルカリ金属水酸化物が、３０％ＮａＯＨメタノール溶液又は水溶液である請求項８に記載の二量体の異性体５の製法。
  10. 二量体の異性体５を、工程ｉｖの完了後、結晶化によって、固状かつ純粋な形で得る請求項１〜９のいずれかに記載の二量体の異性体５の製法。
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