JPH02235834A - トランス‐１，３‐置換シクロブタン誘導体の製法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、トランス−１，３一置換シクロブタン誘導体
の製法に関するものである。

シクロブタン誘導体、特にトランスー配位の１．３−置
換シクロブタン誘導体は、シクロブタン環を含有するこ
とを意図した液晶物質を合成するための価値ある出発物
質および中間体である。

このトランスー異性体は、直鎖状の延長された構造を形
成するその傾向のために、特に有利な液晶性質を有する
ので、特に出発物質として重要である。

文献〔例えばＩ．　Ｌｉｌｌｉｅｎ，　Ｒ．Ａ．　Ｄｏ
ｕｇｈｔｙ　：Ｔｅｔｒａｈｅｄｒｏｎ　２３、３３２
１（１９６７）、Ｃ−　Ｂｅａｒｄｓ　Ａ．Ｂｕｒｇｅ
ｒ：　Ｊ．　Ｏｒｇ．　Ｃｈｅｗ．　’ｌ７、１６４７
（１９６２）またはＧ．Ｍ．　　Ｌａｍｐｍａｎら：　
Ｊ．　　Ｏｒｇ．　　Ｃｈｅｗ．　　３２，　３９５０
（１９６７））から知られている方法により得ることの
できる３−アノレキノレシクロブタンカノレポン酸の異
性体混合物は、必要に応じ、誘導体に変えた後、クロマ
トグラ７イーまたは結晶化により分割することができる
ということは、文献から知られるすべてである。

しかしながら、好ましいトランスー異性体の特定の合成
については効果的で効率の良い方法は知られていない。

したがって、本発明の目的は、トランスー配位の１．３
−置換シクロブタン誘導体、特にシクロブタンカルボン
酸を製造する効果的な合成法を見出さんとするものであ
る。

驚くべきことには、トランスー配位の１．３−置換シク
ロブタン誘導体の具体的な合成が、相当するシクロブテ
ン誘導体を還元することにより可能となるということが
見出された。

したがって、本発明は、溶剤としてのエーテルまたはア
ルコールの存在下に、式■ 〔式中　Ｒｌは１５個までの炭素原子を有するアルキル
基テありソＬ　テＸ　ｌ：ｉ　−ＣＯＯＨ，　−Ｃ−Ｒ
”　Ｃ式中Ｒ！冨 は、Ｈであるかまたは５個までの炭素原子を有するアル
キル基である）またはＣＮである〕のシクロブテン誘導
体をＭ／ＨＣＲ（Ｍは錫、マグネシウム、鉄および亜鉛
からなる群から選択された還元に適した金属である）を
使用して還元することからなる、式Ｉ （式中、Ｒ’８よびＸは前述した通りである）のトラン
ス−１．３−置換シクロブタン誘導体の製法に関するも
のである。

上記の式Ｉおよび式■において、Ｘは−〇〇〇Ｈ，−Ｃ
−Ｒ”またはＣＮであるが、好ましくは、−ＣＯＯＨで
ある。

Ｒ！は、好ましくはＨであるかまたは３個までの炭素厚
子を有する直鎖状のアルキル基例えば好ましくはメチル
、エチルまたはプロビルである。

Ｒ１は、１５個までの炭素原子を有するアルキル基であ
って、この基は直鎖状であってもまたは分枝鎖状であっ
てもよい。それは、好ましくは直鎖状でありそして７個
までの炭素原子を有しており、そして従って、メチル、
エチル、プロビル、ブチル、ペンチル、ヘキシルまたは
ヘプチル、さらに、オクチル、ノニルまたはデシルが好
ましい。

前記のシクロブタン環は、さらに、その２一位または３
一位に置換分を有していてもよい。

この場合において、可能な置換分は、前記の反応を妨害
しないまたは反応に影響しないものであればいずれでも
よい。

前記式■の出発化合物である３−アルキルーｌ−シクロ
ブテン−ｌ誘導体は、文献から知られている方法により
容易に製造することができる。

ｆＲＬば、３−アルキルー１−シクロブテンーｌ一カル
ポン酸は、次のようにして製造することができる。

前記のアルデヒドから出発して、ビペリジンとの反応に
より相当するエナミン化合物を製造することができる〔
例えば、Ｃ．　　ＭａｎｎｉＣｈ１Ｈ．Ｄａｖｉｄｓｅ
ｎ　：　Ｃｈｅｍ．　Ｂｅｒ．　６９、２１０６（１９
３６）参照〕。

これらのエナミン化合物とアクリル酸アルキル（このア
ルキル基は、好ましくは１〜５個の炭素原子を含有する
）との反応により、相当するシクロブタン誘導体が得ら
れる。

次に、このピペリジンの窒素を四級化しそしてＫＯＨと
ともに加熱してホ７マン脱離および上記エステルの加水
分解を起させる〔例えばＫ．Ｃ．Ｂｒａｎｎｏｃｋ，　
Ａ．　Ｂｅｌｌ，　Ｒ．Ｄ．　Ｂｕｒｐｉｔｔ，　Ｃ．
Ａ．Ｋｅｌｌｙ：　Ｊ．　Ｏｒｇ．　Ｃｈｅｗ．　２９
、８０１（１９６４）参照〕。

この脱離は、勿論、また、他の方法、例えばコープ分解
または酸触媒作用による直接的な脱離などにより行うこ
ともできる。

Ｘ　−−Ｃ−Ｒ”または一〇Ｎである上記のシクロブテ
璽 ン誘導体は、上記のエナミンをアクリロニトリルまたは
例えばアルキルビニルケトンと反応させることにより、
この操作と同様にして製造することができる。

トランスー配位の１，３一置換シクロブタン誘導体を製
造する本発明の方法は、次のようにして行われる。希塩
酸と溶剤としてのエーテルまたはアルコールとの混合物
中で、前記式■のシクロブテン誘導体を過剰の金属好ま
しくは亜鉛とともに還流する。次に、この溶液を濃縮し
そして生成物をエーテルで抽出する。エーテルを陳去し
た後、粗製生成物を蒸留により精製する。

ｌ−シクロブテン−１−カルポン酸を出発物質として使
用する場合は、生成したエステルを遊離酸に変換するた
めに蒸留前にアルカリ性加水分解（文献既知の方法によ
る）が、有利に行われる。

本発明による還元において使用することのできる溶剤の
例は、テトラヒドロフランまたはジオキサンのようなエ
ーテノレまたはエタノーノレまたはメタノールのような
アルコールである。ここでは、環状エーテルが好ましく
そしてテトラヒド口７ランが特に好ましい。

前記の金属は、還元反応に適しｔ；金属の群から選択す
ることができる。この点において、この群には、錫、マ
グネシウム、鉄および亜鉛が含まれる。しかしながら、
亜鉛が特に好ましい。

前記の希塩酸は、好ましくは１０〜３０％濃度でありそ
して１５〜２５％濃度のＨＣ１２が特に好ましい。

前記の溶剤と希酸との比は、好ましくは３：２または１
；ｌである。しかしながら、他の配合組成もまた選択す
ることができる。

必要に応じて前記の過剰の亜鉛末を選択することができ
る。１０倍過剰が、特に有利である。

バッチサイズによって、反応時間は１〜２０時間、好ま
しくはｌ−１０時間である。

本発明の方法を使用して、前記のトランスー異性体が非
常に良好な収率で、そして高純度で得られる。すなわち
、重要なトランスーシクロブタン誘導体の特定の製造に
対して、効果的な方法を適用することができる。

本発明の方法により製造された上記のトランス−１．３
一置換シクロブタンカルポン酸、ニトリルまたはケトン
は、液晶性質を有する化合物の合成に対する価値ある出
発物質である。例えば、前記の酸は、非常に広範囲の種
々なメソーゲン性基を使用して容易にエステル化するこ
とができる。このカルポニル基は一ＣＨ，一基に還元し
て−ＣＨ！〇一架橋を生成させることができる。

相当するシクロブタンケトンにおいて、このカルボニル
基は、同様に容易に還元しそして次に有機金属カップリ
ング試薬を使用して他のメソーゲン性基とカップリング
することができる。

この型のカップリングは、勿論、また、シクロブタン環
の３一位にアルキル基を有する場合にも行うことができ
る。

一般に、このトランス−１．３−置換シクロブタン誘導
体を使用して、通常、液晶物質を構成するために使用さ
れるすべての常用の反応を行うことができる。

以下の例は、本発明をさらに説明するｔ；めに示すもの
であるが、本発明を限定する意味を有しない。温度は、
すべて℃で示されている。

ｂ．ｐ．は、沸点を示す。

例　　１ トランス−３−メチノレシク口ブタンカルボン酸の製造 （ａ）エチル３−メチル−２−ピベリジノーシクロブタ
ンカノレボキシレート１５６９（０．６９ｍｏｌ２）（
　１　一グロペニノレビベリジン０．７８モノレをアセ
トニトリル２４０ｍＱ，　　ヒドロキノン１９およびア
クリル酸エチル０．７８モルとともに３時間加熱し、溶
剤を除去しそして生成物を蒸留することにより製造さレ
ル。１−プロペニルビペリジンは、Ｃ．Ｍａｎｎｉｃｈ
ｓＨ．Ｄａｖｉｄｓｅｎ　：　Ｃｈｅｍ．Ｂｅｒ．６９
、２１０６　（　１９３６）の方法ニヨって、ピペリジ
ンをプロピオンアルデヒドと反応させることにより得ら
れる〕を、メチル４−トルエンスノレホネートｌｌ５ｍ
ｆｆ　（０．７６ｍｏｆｆｉ）と混合しそしてこの混合
物を、８００で３０分加温する。次に、その反応混合物
を、水５００ｍＱに溶解し、ＫＯＨ　１９６ｇ（３．５
０ｍｏ４）を加エ、ソシテ、ソノ混合物を３時間還流す
る。この混合物をエーテルで抽出し、この抽出液を、氷
冷しながら、濃ＩＣαで酸性にしそしてその混合物を再
び抽出する。そのエーテル相を、水で洗浄し乾燥する。

この溶剤を除去した後、真空蒸留することによって、ｂ
．ｐ．５０〜７０”　（０．２ｍｍ）を有する無色の液
体として３−メチル−１−シクロブテン−１ーカルボン
酸を得る。

（ｂ）テトラヒドロ７ラ７　７５０ｍＬ水３００ｍｆｆ
８　Ｊ：び濃ＨＣＱ　　４５０＋ＩＱの混合物中におい
て、３−メチル−１−シクロブテンーｌ一カルボン酸１
３．３ｇ（１１９ｍｍｏＩ２）を、亜鉛末６０９と一緒
に大部分の亜鉛が反応するまで（約２時間）、還流する
。次に、この溶液を濃縮し、そしてエーテルで抽出し、
次に上記の溶剤を除去する。この残留物をＫＯＨ３３．
７ｇ（０．６モル）、水３０ｍＱおよびエタノール６０
ｔａＱと一緒に１時間還流することによって、エステル
生成物をいずれも加水分解する。次に、大部分のアルコ
ールを除去し、水ｌＯＯＩＩＱを加えそして次にその混
合物をエーテルで抽出する。この工一テル相を処理しそ
して真空蒸留してｂ．ｐ．８０〜１’ＯＯ＠（７　ｍ＋
＊）を有するトランス−３−メチノレシク口ブタンカル
ボン酸を得る。

同様にして次の化合物が、製造される。

トランス−３−エチルシクロブタンカルボン酸（ｂ．ｐ
．７０〜９０”（０．２ｍｍ））トランス−３−プロビ
ルシクロブタンカルボン酸ｃ　ｂ．ｐ．９０〜１１０°
〕 トランス−３−プチノレシク口ブタンカルボン酸 トランス−３−ペンチルシクロブタンカルボン酸 例　　２ トランス−３−プロピルシクロブタン力ルポニトリルの
製造 （ａ）　１−ペンテニノレビペリジン５６９　（　３６
５ｍｍｏ１２）（例１（ａ）に記載しＩ；ようにして製
造）、アクリロニトリル２４ｙａＱ　（　３６６ｍｍｏ
ｎ）およびヒドロキノン１ｇを、アセトニトリル１２０
ｍＱ中で１時間還流しそして引き続き、室温で１６時間
撹拌する。この溶剤を除去してｂ．ｐ．７０〜１１０’
（０．２＋ａ＋ｍ）の２−ピペリジノ−３−プロビルシ
クロブタン力ルポニトリルを得る。例１　（ａ）と同様
にしてビペリジン基をホフマン除去により除去して相当
する３一プロピルシク口ブテン力ルポニトリルを得る．
（ｂ）例１（ｂ）と同様にして、ＴＨＦ中でＺｎ／　Ｈ
Ｃαを使用して３−グロビルシクロブテン力ルポニトリ
ルを還元して、相当するトランス−３−プロビルシクロ
ブタン力ルポニトリルを得る。

同様にして、次の化合物が製造される。

トランス−３−メチルシクロブタン力ルポニトリル トランス−３−エチルシクロブタン力ルポニトリル トランス−３−ブチＪレシクロブタンカノレポニトリル トランス−３−ペンチルシクロブタン力ルポニトリル 例　　３ メチルトランス−３−プロビルシクロプチルケトンの製
造 例２（ａ）および（ｂ）と同様にして、ｌ−ペンテニル
ピベリジンおよびメチルビニルケトンから出発して、メ
チルトランス−３−プロビルシクロプチルケトンを得る
。

同様にして、次の化合物が製造される。

メチルトランス−３−メチルシクロブチルケトン メチルトランス−３−エチルシクロプチルケトン メチルトランス−３−プチルシクロブチルケトン メチルトランス−３−ベンチルシクロプチルケトン エチルトランス−３−メチルシクロプチルヶトン エチルトランス−３−エチルシクロプチルケトン エチルトランス−３−プロビルシクロプチルケトン プロビルトランス−３−メチルシクロプチルケトン プロビルトランス−３−エチルシクロプチルケトン プロビルトランス−３−プロビルシクロプチルケトン 特許出願人　　メルク・パテント・ゲゼルシャフト・ミ
ット●ベシュレンクテル・ハ７ツング代 理 人

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）溶剤としてのエーテルまたはアルコールの存在下に
   、式II ▲数式、化学式、表等があります▼II 〔式中、Ｒ＾１は１５個までの炭素原子を有するアルキ
   ル基でありそしてＸは−ＣＯＯＨ、▲数式、化学式、表
   等があります▼（式中、Ｒ＾２は、Ｈであるかまたは５
   個までの炭素原子を有するアルキル基である）またはＣ
   Ｎである〕のシクロブテン誘導体をＭ／ＨＣｌ（Ｍは錫
   、マグネシウム、鉄および亜鉛からなる群から選択され
   た還元に適した金属である）を使用して還元することを
   特徴とする式 I ▲数式、化学式、表等があります▼ I （式中、Ｒ＾１およびＸは前述した通りである）のトラ
   ンス−１，３−置換シクロブタン誘導体の製法。 ２）前記の使用する溶剤が、テトラヒドロフランである
   ことを特徴とする請求項１記載の製法。