KR20170115941A - 테트라하이드로-2h-피란 유도체의 제조 방법 - Google Patents

테트라하이드로-2h-피란 유도체의 제조 방법 Download PDF

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KR20170115941A
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겐지 히라타
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제이엔씨 주식회사
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Abstract

[해결하려고 하는 과제]
본 발명은, 공업적인 생산에 적합한 테트라하이드로-2H-피란 유도체의 제조 방법을 제공한다. 또한, 유도체의 효율적인 합성을 가능하게 하는 중간체를 제공한다.
[해결 수단]
화합물(A), 화합물(B) 또는 화합물(C)를 중간체로서 사용하여, 테트라하이드로-2H-피란 유도체를 합성한다.
Figure pat00033

화합물(A) 화합물(B), 및 화합물(C)에 있어서, R1은 알킬, 알케닐, 또는 알콕시이며, R2는 수소 또는 알콕시이며, X는 수산기 또는 탈리기이다.

Description

테트라하이드로-2H-피란 유도체의 제조 방법{PRODUCTION METHOD OF TETRAHYDRO-2H-PYRAN DERIVATIVES}
본 발명은, 테트라하이드로-2H-피란 유도체의 제조 방법, 중간체, 및 그 유도체에 관한 것이다.
특허문헌 3에는, 테트라하이드로-2H-피란 유도체인 액정 화합물의 개시가 있다. 특허문헌 1에 개시되어 있는 5-(4-에톡시-2,3-디플루오로페녹시)메틸)-2-프로필테트라하이드로-2H-피란 등은, 음의 유전율 이방성을 가지는 액정 화합물로서 유용하다. 이 화합물의 합성 방법은 특허문헌 2 등에 기재되어 있지만, 비교적 고가의 출발 원료를 필요로 하고, 공정수가 많아, 수율이 낮다는 결점이 있다. 공업적인 생산에 적절한 제법이 요구되고 있다.
특허문헌 1 : 국제공개 제2008-114821호 특허문헌 2 : 국제공개 제2009-136534호 특허문헌 3 : 국제공개 제2011-021534호
비특허문헌 1 : Chemische Berichte (1955, 88), 1676-84 비특허문헌 2 : Chemische Berichte (1959, 92), 877-883 비특허문헌 3 : Chemische Berichte (1959, 92), 884-894
본 발명의 제1 과제는, 상기의 종래 기술이 가지는 문제점을 해소하고, 공업적인 생산에 적합한 테트라하이드로-2H-피란 유도체의 제조 방법을 제공하는 것, 및 유도체의 효율적인 합성을 가능하게 하는 중간체를 제공하는 것이다. 제2 과제는 액정 화합물, 액정 조성물, 액정 표시 소자를 보다 싸게 제공하는 것이다.
본 발명자는 화합물(A), 화합물(B), 또는 화합물(C)를 사용하여, 효율적으로 테트라하이드로-2H-피란 유도체를 얻을 수 있는 것을 발견하고, 본 발명을 완성했다.
Figure pat00001
화합물(A), 화합물(B), 및 화합물(C)에 있어서, R1은 알킬, 알케닐, 또는 알콕시이며, R2는 수소 또는 알콕시이며, X는 탈리기이다.
본 발명의 제1 장점은, 공업적인 생산에 적합한 테트라하이드로-2H-피란 유도체의 제조 방법을 제공할 수 있는 것, 및 유도체의 효율적인 합성을 가능하게 하는 중간체를 제공할 수 있는 것이다. 제2 장점은 액정 화합물, 액정 조성물, 및 액정 표시 소자를 보다 싸게 제공할 수 있는 것이다.
화합물(A), 화합물(B) 및 화합물(C)의 합성법의 일례를 설명한다. 화합물(12) 또는 화합물(13)까지의 합성법은, 비특허문헌 1에서 비특허문헌 3에 기재되어 있다. 합성의 순서는 실시예의 항에 기재하였다. 탄소-탄소 결합의 생성 반응이나 관능기의 변환 반응은, 실시예에 기재한 방법 이외에도, 「오가닉ㆍ신세시스」(Organic Syntheses, John Wiley & Sons, Inc.), 「오가닉ㆍ리액션즈」(Organic Reactions, John Wiley & Sons, Inc.), 「컴프리헨시브ㆍ오가닉ㆍ신세시스」(Comprehensive Organic Synthesis, Pergamon Press), 「신시험 화학 강좌」(마루젠) 등의 성서(成書)에 기재되어 있는 방법을 이용할 수 있다. 합성에 사용하는 용매는, 실시예에 기재된 용매 이외에도, 반응을 저해하지 않는 적절한 용매를 사용할 수 있다.
본 발명은 하기의 항 등과 같다.
항 1. 화합물(A), 화합물(B), 또는 화합물(C)를 중간체로 하는 테트라하이드로-2H-피란 유도체의 제조 방법.
Figure pat00002
화합물(A), 화합물(B) 및 화합물(C)에 있어서, R1은 알킬, 알케닐, 또는 알콕시이며, R2는 수소 또는 알콕시이며, X는 탈리기이다.
항 2. 화합물(A), 화합물(B), 또는 화합물(C)에 있어서, R1이 알킬이며, X가 노나플로오로설포네이트, 트리플로오로메탄설포네이트, 플루오로술폰산 에스테르, 토실레이트, 메실레이트, 요오드, 브롬, 또는 염소이며, R2가 수소인 항 1에 기재된 테트라하이드로-2H-피란 유도체의 제조 방법.
항 3. 치환되어도 되는 δ-발레로락톤으로부터 유도된 화합물(A), 화합물(B), 또는 화합물(C)를 중간체로 하는 항 1 또는 2에 기재된 테트라하이드로-2H-피란 유도체의 제조 방법.
항 4. 식(1)로 나타내는 화합물을 목적물로 하는 항 1 내지 3 중 어느 한 항에 기재된 테트라하이드로-2H-피란 유도체의 제조 방법.
Figure pat00003
식(1)에 있어서,
R1은 탄소수 1 내지 10의 알킬이며;
R4는 수소, 탄소수 3 내지 8의 시클로알칸, 또는 탄소수 1 내지 10의 알킬이며, 이 알킬에 있어서, 적어도 하나의 -CH2-는 -O-로 치환되어도 되고, 적어도 하나의 -CH2CH2-는 -CH=CH-로 치환되어도 되고;
환 A1, 환 A2 및 환 A3은 독립적으로, 1,4-시클로헥실렌, 1,4-시클로헥세닐렌, 1,4-페닐렌, 적어도 하나의 수소가 할로겐으로 치환된 1,4-페닐렌, 나프탈렌-2,5-디일, 적어도 하나의 수소가 할로겐으로 치환된 나프탈렌-2,5-디일, 테트라하이드로-2H-피란-2,5-디일, 피리미딘-2,5-디일, 피리딘-2,5-디일, 또는 1,3-디옥산-2,5-디일이며;
Z1은 -CH2CH2-, -CH=CH-, -CH2O-, 또는 -COO-이며;
Z2 및 Z3은 독립적으로, 단결합, -CH2CH2-, -C≡C-, -CH=CH-, -CF2O-, -OCF2-, -OCH2-, -CH2O-, -OCO-, -COO-, -CH2CH2CH2O-, 또는 -OCH2CH2CH2-이며;
n 및 m은 독립적으로, 0 또는 1이다.
항 5. 에테르화 반응의 공정을 포함하는 항 1 내지 4 중 어느 한 항에 기재된 테트라하이드로-2H-피란 유도체의 제조 방법.
항 6. 식(2)로 나타내는 화합물
Figure pat00004
식(2)에 있어서, R1은 알킬, 알케닐, 또는 알콕시이며, R2는 수소 또는 알콕시기이며;
Q는, 하기 구조 중 어느 하나이다.
Figure pat00005
7. 항 4 또는 5의 제조 방에 의해 제조된 식(1)로 나타내는 화합물의 액정 매체의 성분으로서의 이용.
δ-발레로락톤 치환체(10)를, 수소화나트륨 및 포름산 에틸과 반응시키면, 화합물(11)을 얻을 수 있다. 화합물(11)을 알코올 용매 중, 염산과 반응시키면, 화합물(12)과 화합물(13)의 혼합물을 얻을 수 있다. 화합물(12)과 화합물(13)은 실리카겔 크로마토그래피 등으로 분리할 수 있다.
Figure pat00006
R1의 바람직한 예는, 탄소수 1 내지 10의 알킬, 탄소수 1 내지 10의 알케닐 및 탄소수 1 내지 9의 알콕시이다. 보다 바람직한 예는, 탄소수 1 내지 10의 알킬이다. 더욱 바람직한 예는, 탄소수 1 내지 5의 알킬이다.
R3은 알킬이다. R3의 바람직한 예는 메틸, 에틸, 프로필, 이소프로필, 부틸, 및 tert-부틸이다. 보다 바람직한 예는 메틸 및 에틸이다. 더욱 바람직한 예는 메틸이다.
화합물(12)를 산 촉매 존재 하에서, 탈R3OH하면, 화합물(13)을 얻을 수 있다.
Figure pat00007
산 촉매의 바람직한 예는 염산, 황산, p-톨루엔술폰산 일수화물, 헤테로폴리산 및 술폰산 수식 실리카겔이다.
화합물(12)를 하이드라이드(hydride) 환원하면, 화합물(14)를 얻을 수 있다.
Figure pat00008
바람직한 환원제의 예는, 수소화리튬알루미늄, 수소화붕소나트륨, 수소화디이소부틸알루미늄 및 수소화비스(2-메톡시에톡시)알루미늄나트륨이다. 보다 바람직한 예는, 수소화리튬알루미늄 및 수소화비스(2-메톡시에톡시)알루미늄나트륨이다.
화합물(13)을 수소화 환원하면, 화합물(15)를 얻을 수 있다.
Figure pat00009
바람직한 환원 방법의 예는, 접촉 수소화 및 실란 환원이다. 입체 선택성의 관점에서 실란 환원이 더욱 바람직하다.
접촉 수소화에 있어서, 바람직한 촉매의 예는 팔라듐 탄소, 백금 탄소 등의 담지 촉매, 팔라듐 블랙 및 레이니 니켈(Raney nickel)이다. 담체는 탄소 이외에도, 알루미나, 실리카, 제올라이트, 하이드록시아파타이트 등을 사용해도 된다.
실란 환원에 있어서, 바람직한 실란 환원제의 예는, 트리에틸실란, 디페닐실란, 페닐실란 및 1,1,3,3-테트라메틸디실록산이다. 보다 바람직한 예는, 트리에틸실란 및 1,1,3,3-테트라메틸디실록산이다.
실란 환원에 있어서, 바람직한 산의 예는, 메탄술폰산, 트리플루오로아세트산, 염화알루미늄, 염화아연 및 삼불화붕소ㆍ디에틸에테르 착체이다. 보다 바람직한 예는, 메탄 술폰산이다.
실란 환원에 있어서, 바람직한 반응 온도는 50℃ 이하이다. 보다 바람직한 온도는 0℃에서 40℃의 범위이다.
화합물(15)를 가수분해하면, 화합물(B)를 얻을 수 있다.
Figure pat00010
가수분해는 염기성 조건 하가 바람직하다. 바람직한 염기의 예는, 수산화칼륨, 수산화나트륨, 수산화리튬 및 수산화칼슘이다.
화합물(15)를 하이드라이드 환원하면, 화합물(16)을 얻을 수 있다.
Figure pat00011
바람직한 환원제의 예는, 수소화리튬알루미늄, 수소화붕소나트륨, 수소화디이소부틸알루미늄, 수소화비스(2-메톡시에톡시)알루미늄나트륨 및 트리에틸실란이다. 더욱 바람직한 예는, 수소화리튬알루미늄 및 수소화비스(2-메톡시에톡시)알루미늄 나트륨이다.
올레핀과 에스테르를 양쪽 환원할 수 있는 수소화 촉매 또는 실란 환원제를 사용하면, 화합물(13)으로부터 화합물(16)을 얻을 수 있다.
Figure pat00012
접촉 수소화에 있어서, 바람직한 수소화 촉매의 예는 산화백금 및 산화로듐이다.
실란 환원에 있어서, 바람직한 실란 환원제의 예는, 트리에틸실란, 디페닐실란 및 1,1,3,3-테트라메틸디실록산이다. 보다 바람직한 예는, 트리에틸실란 및 1,1,3,3-테트라메틸디실록산이다.
실란 환원에 있어서, 바람직한 산의 예는, 메탄술폰산, 트리플루오로아세트산, 염화알루미늄, 염화아연 및 삼불화붕소ㆍ디에틸에테르 착체이다.
실란 환원에 있어서, 바람직한 반응 온도는 120℃ 이하이다. 더욱 바람직한 온도는 40℃에서 100℃의 범위이다.
화합물(13)을 하이드라이드 환원한 후, 수소화 환원하면 화합물(16)을 얻을 수 있다.
Figure pat00013
화합물(17)은 디하이드로피란 유도체이며, 산성 조건 하에서는 수산기의 보호기로서 작용한다. 화합물(17)의 안정성을 고려하면, 화합물(13)으로부터 화합물(15)를 합성한 후에, 화합물(16)으로 유도하는 편이 바람직하다.
화합물(B)를 환원하면, 화합물(16)을 얻을 수 있다.
Figure pat00014
바람직한 환원제는, 보란 착체이다.
화합물(14) 또는 화합물(16)의 수산기를, 일반적으로 알려져 있는 방법에 의해 탈리기로 변환할 수 있다.
Figure pat00015
화합물(14) 및 화합물(18)에 있어서, R3은 알킬이다. R3은 알킬이므로, OR3은 알콕시로 된다.
화합물(18) 또는 화합물(19)에 있어서, 탈리기인 X의 바람직한 예는, 노나플로오로설포네이트, 트리플로오로메탄설포네이트, 플루오로술폰산 에스테르, 토실레이트, 메실레이트, 요오드, 브롬 및 염소이다. 보다 바람직한 예는, 토실레이트, 메실레이트, 요오드, 브롬 및 염소이다.
화합물(14) 및 화합물(16)은, 화합물(C)에 상당한다. 화합물(18) 및 화합물(19)는, 화합물(A)에 상당한다. 화합물(A)는 고가의 시약을 필요로 하지 않아, 높은 수율로 합성할 수 있다. 화합물(A)로부터, wittig 반응에서 사용하는 포스포늄 염(20)이나, Julia-Kocienski 반응에서 사용하는 술폰 화합물(21), 화합물(22), 또는 화합물(23)을 합성할 수 있다.
Figure pat00016
화합물(A), 화합물(B), 화합물(C), 화합물(20), 화합물(21), 화합물(22), 또는 화합물(23)을 사용하여, 에테르화, 에스테르화, 탄소-탄소 형성 반응 등을 행함으로써, 테트라하이드로-2H-피란 유도체를 합성할 수 있다.
Figure pat00017
식(3)에 있어서, OG는 유기기이다.
테트라하이드로-2H-피란에는 시스체와 트랜스체가 있다. 트랜스체 쪽이 열역학적으로 안정하여 바람직하다. 액정 표시 소자에 사용되는 액정 화합물은, 액정성의 관점에서 트랜스체가 바람직하다.
Figure pat00018
화합물(15), 화합물(16), 또는 화합물(19)의 트랜스체의 비율은, 화합물(13)의 올레핀의 환원 방법으로 정해진다. 바람직한 조건으로 실란 환원을 행한 경우, 화합물(19)의 트랜스체의 비율은, 대략 75∼90%이다. 종래 기술보다 용이하게 트랜스-테트라하이드로-2H-피란 유도체를 합성할 수 있다.
에테르화 반응에 있어서, 화합물(19)의 시스체는 탈리 반응이 우선하고, 트랜스체는 에테르화 반응이 우선한다. 그 결과, 생성물의 트랜스체의 비율이 향상된다. 알코올이나 페놀 등의 양을, 화합물(19)의 트랜스체에 대응하는 양으로 더 줄일 수 있다.
Figure pat00019
식(4)에 있어서, OG는 유기기이다.
본 발명의 화합물(A), 화합물(B), 화합물(C), 화합물(20), 화합물(21), 화합물(22), 또는 화합물(23)을 사용하여, 액정 화합물에 적절한 식(1)로 나타내는 화합물을 합성할 수 있다.
Figure pat00020
식(1)에 있어서,
R1은 탄소수 1∼10의 알킬이며;
R4는 수소, 탄소수 3∼8의 시클로알칸, 또는 탄소수 1∼10의 알킬이며, 이 알킬에 있어서, 적어도 하나의 -CH2- 는 -O-로 치환되어도 되고, 적어도 하나의 -CH2CH2-는 -CH=CH-로 치환되어도 되고;
환 A1, 환 A2 및 환 A3은 독립적으로, 1,4-시클로헥실렌, 1,4-시클로헥세닐렌, 1,4-페닐렌, 적어도 하나의 수소가 할로겐으로 치환된 1,4-페닐렌, 나프탈렌-2,5-디일, 적어도 하나의 수소가 할로겐으로 치환된 나프탈렌-2,5-디일, 테트라하이드로-2H-피란-2,5-디일, 피리미딘-2,5-디일, 피리딘-2,5-디일, 또는 1,3-디옥산-2,5-디일이며;
Z1은 -CH2CH2-, -CH=CH-, -CH2O-, 또는 -COO-이며;
Z2 및 Z3은 독립적으로, 단결합, -CH2CH2-, -C≡C-, -CH=CH-, -CF2O-, -OCF2-, -OCH2-, -CH2O-, -OCO-, -COO-, -CH2CH2CH2O-, 또는 -CH2CH2CH2-이며;
n 및 m은 독립적으로, 0 또는 1이다.
R1의 바람직한 예는 -CH3, -C2H5, -C3H7, -C4H9 및 -C5H11이다.
R4의 바람직한 예는 -CH3, -C2H5, -C3H7, -C4H9, -C5H11, -CH=CH2, -CH=CHCH3, -CH=CHC2H5, -CH=CHC3H7, -(CH2)2CH=CH2, -(CH2)2CH=CHCH3, -CH=CH(CH2)2CH=CH2, (CH2)2 CH=CH(CH2)2CH=CH2, -OCH3, -OC2H5, -OC3H7 및 -OC4H9이다.
환 A1, 환 A2, 또는 환 A3의 바람직한 예는, 1,4-시클로헥실렌, 1,4-시클로헥세닐렌, 1,4-페닐렌, 2-플루오로-1,4-페닐렌 및 2, 3-디플루오로-1,4-페닐렌이다.
Z1의 바람직한 예는, -CH2CH2-, -CH=CH- 및 -CH2O-이다.
Z2 또는 Z3의 바람직한 예는, 단결합, -CH2CH2-, -CH=CH-, -OCH2- 및 -CH2O-이다.
2-플루오로-1,4-페닐렌은, 하기의 2개의 2가(價)의 기를 의미한다. 화학식에 있어서, 불소는 좌향(L)이어도 되고, 우향(R)이어도 된다. 이 룰은, 테트라하이드로-2H-피란-2,5-디일과 같은, 좌우 비대칭인 환으로부터 유도되는 2가의 기에도 적용된다.
Figure pat00021
[실시예]
실시예에 의해 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 본 발명은 이들 실시예에 의해서는 제한되지 않는다.
1. 화합물(A), 화합물(B) 및 유도체의 실시
화합물(A), 화합물(B) 및 유도체는, 하기의 순서에 따라 합성하였다. 합성한 화합물은, NMR 분석 등의 방법에 의해 확인하였다.
NMR 분석: 측정에는, 부루커-바이오스핀사(Bruker BioSpin K.K) 제조의 DRX-500을 사용하였다. 1H-NMR의 측정에서는, 시료를 CDCl3 등의 중수소화 용매에 용해시키고, 실온, 500MHz, 적산 횟수 16회의 조건으로 측정하였다. 테트라메틸실란을 내부 표준으로서 사용하였다. 19F-NMR의 측정에서는, CFCl3을 내부 표준으로서 사용하고, 적산 횟수 24회로 행하였다. 핵자기 공명 스펙트럼의 설명에서, s는 싱글렛, d는 더블렛, t는 트리플렛, q는 콰르텟, quin는 퀸텟, sex는 섹스텟, m은 멀티플렛, br은 브로드인 것을 의미한다.
가스 크로마토 분석: 측정에는, 시마즈 세이사쿠쇼(Shimadzu Corporation) 제조의 GC-2010형 가스 크로마토 그래프를 사용하였다. 컬럼은 Agilent Technologies Inc. 제조의 캐필러리 컬럼 DB-1[길이 30m, 내경(內徑) 0.25㎜, 막 두께 0.25㎛]을 사용하였다. 캐리어(carrier) 가스로서는 헬륨(1ml/분)을 사용하였다. 시료 기화실(氣化室)의 온도를 300℃, 검출기(FID) 부분의 온도를 300℃로 설정하였다. 시료는 아세톤에 용해하여, 1 중량%의 용액으로 되도록 조제하고, 얻어진 용액 1㎕를 시료 기화실에 주입하였다. 기록계로서는 시마즈 세이사쿠쇼 제조의 GCsolution 시스템 등을 사용하였다.
가스 크로마토 그래프 질량 분석: 측정에는, 시마즈 세이사쿠쇼 제조의 QP-2010 Ultra형 가스 크로마토 그래프 질량 분석계를 사용하였다. 컬럼은 Agilent Technologies Inc. 제조의 캐필러리 컬럼 DB-1(길이 60m, 내경 0.25㎜, 막 두께 0.25㎛)을 사용하였다. 캐리어 가스로서는 헬륨(1ml/분)을 사용하였다. 시료 기화실의 온도를 300℃, 이온원의 온도를 200℃, 이온화 전압을 70eV, 방출 전류(emission current)를 150uA로 설정하였다. 시료는 아세톤에 용해하여, 1 중량%의 용액으로 되도록 조제하고, 얻어진 용액 1㎕를 시료 기화실에 주입하였다. 기록계로서는 시마즈 세이사쿠쇼 제조의 GCMSsolution 시스템을 사용하였다.
HPLC 분석: 측정에는, 시마즈 세이사쿠쇼 제조의 Prominence(LC-20AD ; SPD-20A)를 사용하였다. 컬럼은 와이엠시 제조의 YMC-Pack ODS-A(길이 150㎜, 내경 4.6 ㎜, 입자 직경 5㎛)를 사용하였다. 용출액은 아세토니트릴과 물을 적절히 혼합하여 사용하였다. 검출기로서는 UV 검출기, RI 검출기, CORONA 검출기 등을 적절히 사용하였다. UV 검출기를 사용한 경우, 검출 파장은 254㎚로 하였다. 시료는 아세토니트릴에 용해하여, 0.1 중량%의 용액으로 되도록 조제하고, 이 용액 1㎕를 시료실에 도입하였다. 기록계로서는 시마즈 세이사쿠쇼 제조의 C-R7Aplus를 사용하였다.
[실시예 1] 2-프로필-3,4-디하이드로-2H-피란-5-카르본산메틸의 합성
Figure pat00022
제1 공정:
수소화나트륨(26.14g, 599.16㎜ol)의 에테르 현탁액에, 6-프로필테트라하이드로-2H-피란-2-온(71.00g, 499.30㎜ol) 및 포름산 에틸(44.39g, 599.16㎜ol)의 에테르 용액을 빙냉(氷冷) 하에서 적하하였다. 반응 혼합물을 실온에서 2시간 교반한 후, 5시간 가열 환류하였다. 반응 혼합물을 1N-염산 수용액에 주입하고, 아세트산에틸로 추출하였다. 결합한 유기층을 포화 식염수로 세정하고, 무수 황산마그네슘으로 건조하였다. 용매를 증류제거하고, 3-(하이드록시메틸렌)-6-프로필 테트라하이드로-2H-피란-2-온(84.99g, 수율 99.0%)을 얻었다.
제2 공정:
제1 공정에서 얻어진 3-(하이드록시메틸렌)-6-프로필테트라하이드로-2H-피란-2-온(74.99g, 440.58㎜ol)의 메탄올 용액에, 농(濃)염산(36.7ml, 440.58㎜ol)을 더하여 실온에서 3시간 교반하였다. 반응액을 물에 주입하고, 아세트산에틸로 추출하였다. 결합한 유기층을 포화 탄산수소나트륨 수용액, 물, 포화 식염수로 세정하고, 무수 황산마그네슘으로 건조하였다. 용매를 증류제거하고, 잔사를 실리카겔 크로마토그래피로 정제하여, 2-메톡시-6-프로필-테트라하이드로-2H-피란-3-카르본산 메틸과 2-프로필-3,4-디하이드로-2H-피란-5-카르본산 메틸의 혼합물(78.86g)을 얻었다.
제3 공정:
제2 공정에서 얻어진 2-메톡시-6-프로필-테트라하이드로-2H-피란-3-카르본산 메틸, 2-프로필-3,4-디하이드로-2H-피란-5-카르본산 메틸(78.86g) 및 12텅스텐(VI) 인산n수화물(0.394g, 0.14㎜ol)의 혼합물을, 톨루엔 중 Dean-stark 콘덴서 장착 하에서, 3시간 환류하였다. 반응 혼합물을 포화 탄산수소나트륨 수용액, 물, 포화 식염수로 세정하고, 무수 황산마그네슘으로 건조하였다. 용매를 증류제거하고, 2-프로필-3,4-디하이드로-2H-피란-5-카르본산 메틸[65.71g, 수율 80.5%(2스텝)]을 얻었다.
[실시예 2] (2-프로필-3,4-디하이드로-2H-피란-5-일)메탄올의 합성
Figure pat00023
수소화 비스(2-메톡시에톡시)알루미늄나트륨(3.6M 톨루엔 용액, 16.6ml, 59.71 ㎜ol)의 톨루엔 용액에, 실시예 1에서 얻어진 2-프로필-3,4-디하이드로-2H-피란-5-카르본산 메틸(10.00g, 54.28㎜ol)의 톨루엔 용액을 빙냉 하에서 적하하였다. 반응 혼합액을 40℃에서 1시간 교반한 후, 주석산칼륨나트륨 수용액에 주입하고, 아세트산에틸로 추출하였다. 결합한 유기층을 물, 포화 식염수로 세정하고, 무수 황산마그네슘으로 건조하고, 용매를 증류제거하였다. 잔사를 실리카겔 크로마토그래피로 정제하여, (2-프로필-3,4-디하이드로-2H-피란-5-일)메탄올(7.26g, 46.47㎜ol)을 얻었다.
[실시예 3] 트랜스-5-((4-에톡시-2,3-디플루오로페녹시)메틸)-2-프로필테트라하이드로-2H-피란의 합성
Figure pat00024
제1 공정:
실시예 1에서 얻어진 2-프로필-3,4-디하이드로-2H-피란-5-카르본산 메틸(44.29g, 240.40㎜ol)과 트리에틸실란(83.86g, 721.20㎜ol)의 아세트산 용액에, 빙냉 하에서 메탄 술폰산(69.31g, 721.20㎜ol)을 적하하였다. 반응액을 실온에서 3시간 교반한 후, 물에 주입하고 아세트산에틸로 추출하였다. 결합한 유기층을 물, 포화 식염수로 세정하고, 무수 황산마그네슘으로 건조하고, 용매를 증류제거하였다. 잔사를 실리카겔 크로마토그래피로 정제하여, 6-프로필-테트라하이드로-2H-피란-3-카르본산 메틸(39.00g, 수율 86.7%)을 얻었다. 얻어진 생성물의 이성체 비율은, 시스:트랜스=17.4:82.6이었다.
제2 공정:
수소화 비스(2-메톡시에톡시)알루미늄나트륨(3.6M 톨루엔 용액, 23.8ml, 86.56㎜ol)의 톨루엔 용액에, 실시예 1에서 얻어진 2-프로필-3,4-디하이드로-2H-피란-5-카르본산 메틸(14.66g, 77.80㎜ol)의 톨루엔 용액을 빙냉 하에서 적하하였다. 반응 혼합액을 40℃에서 1시간 교반한 후, 1N-염산 수용액에 주입하고, 아세트산에틸로 추출하였다. 결합한 유기층을 물, 포화 식염수로 세정하고, 무수 황산마그네슘으로 건조하였다. 용매를 증류제거하여, (6-프로필테트라하이드로-2H-피란-3-일)메탄올(10.00g, 수율 80.2%)을 얻었다. 얻어진 생성물의 이성체 비율은, 시스:트랜스=16.7:83.3이었다.
제3 공정:
제2 공정에서 얻어진 (6-프로필테트라하이드로-2H-피란-3-일)메탄올(10.00g, 63.19㎜ol)과 사브롬화탄소(22.00g, 66.35㎜ol)의 디클로로메탄 용액에, 트리페닐포스핀(17.40g, 66.35㎜ol)을 빙냉 하에서 첨가하였다. 반응 혼합물을 실온에서 1시간 교반한 후, 증발기로 농축하였다. 잔사를 실리카겔 크로마토그래피로 정제하여, 5-(브로모메틸)-2-프로필테트라하이드로-2H-피란(11.00g, 수율 78.7%)을 얻었다. 얻어진 생성물의 이성체 비율은, 시스:트랜스=8.8:91.2였다.
제4 공정:
제3 공정에서 얻어진 5-(브로모메틸)-2-프로필테트라하이드로-2H-피란(11.00g, 49.74㎜ol), 탄산칼륨(6.87g, 49.74㎜ol) 및 4-에톡시-2,3-디플루오로페놀(8.66g, 49.74㎜ol)의 혼합물을, DMF 중 70℃에서 5시간 교반하였다. 반응 혼합물을 물에 주입하고, 톨루엔으로 추출하였다. 결합한 유기층을 물, 포화 식염수로 세정하고, 무수 황산마그네슘으로 건조하고, 용매를 증류제거하였다. 잔사를 실리카겔 크로마토그래피 및 재결정에 의해 정제하여, 트랜스-5-(4-에톡시-2,3-디플루오로페녹시)메틸)-2-프로필테트라하이드로-2H-피란을 얻었다(9.32g, 수율 59.6%). 조(粗)생성물의 이성체 비율은, 시스:트랜스=1.9:98.1이었다.
1H-NMR(CDCl3; δppm): 6.63-6.57(2H, m), 4.15(1H, ddd, J=11.2, 4.1, 2.2Hz), 4.05(2H, q, J=7.0Hz), 3.82, 3.75(2H, ABqd, J=9.5, 5.3, 7.1Hz), 3.26(1H, dd, J=11.2, 11.2Hz), 3.25-3.21(1H, m), 2.15-2.06(1H, m), 1.95-1.91(1H, m), 1.71-1.67(1H, m), 1.57-1.31(6H, m), 1.41(3H, t, J=7.0Hz), 0.92(3H, t, J=7.1Hz).
[실시예 4] 6-펜틸-테트라하이드로-2H-피란-3-카르본산 메틸의 합성
Figure pat00025
실시예 1에 기재된 방법으로 합성한 2-펜틸-3,4-디하이드로-2H-피란-5-카르본산 메틸(2.00g, 9.42㎜ol)과 1,1,3,3-테트라메틸디실록산(1.89g, 28.26㎜ol)의 아세트산 용액에, 빙냉 하에서, 메탄술폰산(2.72g, ㎜ol)을 적하하였다. 반응액을 실온에서 3시간 교반한 후, 물에 주입하고 아세트산에틸로 추출하였다. 결합한 유기층을 물, 포화 식염수로 세정하고, 무수 황산마그네슘으로 건조하고, 용매를 증류제거하였다. 잔사를 실리카겔 크로마토그래피로 정제하여, 6-펜틸-테트라하이드로-2H-피란-3-카르본산 메틸(1.94g, 수율 96.0%)을 얻었다. 얻어진 생성물의 이성체 비율은, 시스:트랜스=18.4:81.6이었다.
[실시예 5] 5-((4-에톡시-2,3-디플루오로페녹시)메틸)-2-펜틸테트라하이드로-2H-피란의 합성
Figure pat00026
제1 공정:
실시예 2와 동일한 방법으로 합성한 (6-펜틸테트라하이드로-2H-피란-3-일) 메탄올(시스:트랜스=11.1:88.9)(8.00g, 42.94㎜ol)과 피리딘(3.74g, 47.24㎜ol)의 디클로로메탄 용액에, 빙냉 하에서, 염화파라톨루엔술포닐(8.60g, 45.09㎜ol)을 첨가하였다. 반응 혼합물을 철야 교반한 후, 1N-염산에 주입하였다. 디클로로메탄층을 물, 포화 식염수로 세정하고, 무수 황산마그네슘으로 건조하고, 용매를 증류제거하였다. 잔사는 정제를 하지 않고 다음의 공정에 사용하였다. 가스 크로마토 질량 분석으로, (6-펜틸테트라하이드로-2H-피란-3-일)메틸 4-메틸벤젠설포네이트의 생성을 확인하였다.
제2 공정:
제1 공정에서 얻어진 (6-펜틸테트라하이드로-2H-피란-3-일)메틸 4-메틸벤젠설포네이트(14.62g, 42.94㎜ol), 탄산칼륨(5.93g, 42.94㎜ol) 및 4-에톡시-2,3-디플루오로페놀(7.47g, 42.94㎜ol)의 혼합물을, DMF 중 70℃에서 5시간 교반하였다. 반응 혼합물을 물에 주입하고, 톨루엔으로 추출하였다. 결합한 유기층을 물, 포화 식염수로 세정하고, 무수 황산마그네슘으로 건조하고, 용매를 증류제거하였다. 가스 크로마토 질량 분석으로, 5-(4-에톡시-2,3-디플루오로페녹시)메틸)-2-프로필테트라하이드로-2H-피란의 생성을 확인하였다. 조생성물의 이성체 비율은, 시스:트랜스=5.8:94.2였다.
1H-NMR(CDCl3;δppm): 6.65-6.59(2H, m), 4, 18(1H, ddd, J=11.2, 4.1, 2.2Hz), 4.07(2H, q, J=7.0Hz), 3.84, 3.78(2H, ABqd, J=9.5Hz, 5.5, 7.1Hz), 3.28(1H, dd, J=11.1, 11.1Hz), 3.27-3.22(1H, m), 2.17-2.09(1H, m), 1.97-1.93(1H, m), 1.74-1.70(1H, m), 1.58-1.51(1H, m), 1.49-1.26(9H, m), 1.44(3H, t, J=7.0Hz), 0.91(3H, t, J=7.3Hz).
[실시예 6] 트랜스-5-((4-에톡시-2,3-디플루오로페녹시)메틸)-2-펜틸테트라하이드로-2H-피란의 합성
Figure pat00027
5-(브로모메틸)-2-프로필테트라하이드로-2H-피란(시스:트랜스=17.8:82.2)(5.00g, 18.54㎜ol), 탄산칼륨(5.12g, 37.08㎜ol) 및 4'-에톡시-2',3,3'-트리플루오로-[1,1'-비페닐]-4-올(5.22g, 19.47㎜ol)의 혼합물을, DMF 중 70℃에서 5시간 교반하였다. 반응 혼합물을 물에 주입하고, 톨루엔으로 추출하였다. 결합한 유기층을 물, 포화 식염수로 세정하고, 무수 황산마그네슘으로 건조하고, 용매를 증류제거하였다. 잔사를 실리카겔 크로마토그래피 및 재결정에 의해 정제하여, 트랜스-5-((4'-에톡시-2',3,3'-트리플루오로-[1,1'-비페닐]-4-일)옥시)메틸-2-프로필테트라하이드로-2H-피란을 얻었다(4.55g, 수율 60.0%). 조생성물의 이성체 비율은, 시스:트랜스=6.4:93.6이었다.
1H-NMR(CDCl3;δppm): 7.23(1H, dt, J=12.3, 1.4Hz), 7.19(1H, d, J=8.7Hz), 7.03(1H, td, J=8.6, 2.2Hz), 6.97(1H, t, J=8.7Hz), 6.77(1H, dd, J=8.3, 1.8Hz), 4.18(1H, ddd, J=11.2, 4.2, 2.2Hz), 4.15(2H, q, J=7.1Hz), 3.90, 3.84(2H, ABqd, J=9.5, 5.4, 7.0Hz), 3.28(1H, dd, J=11.5, 11.1Hz), 3.28-3.23(1H, m), 2.20-2.12(1H, m), 1.99-1.96(1H, m), 1.72-1.68(1H, m), 1.55-1.30(6H, m), 1.47(3H, t, J=7.0Hz), 0.92(3H, t, J=7.3 Hz).
[실시예 7] (E)-5-(2-(4-(2,3-디플루오로-4-프로필페닐)시클로헥실)비닐)-2-프로필 테트라하이드로-2H-피란의 합성
Figure pat00028
제1 공정:
5-(브로모메틸)-2-프로필테트라하이드로-2H-피란(시스:트랜스=17.8:82.2)(10.33g, 46.71㎜ol), 1-페닐-1H-테트라졸-5-티올(7.57g, 42.47㎜ol), 테트라부틸암모늄황산수소염(1.44g, 4.25㎜ol) 및 수산화칼륨(2.62g, 46.71㎜ol)의 혼합물을, 톨루엔-물의 혼합 용매 중, 실온에서 3시간 교반하였다. 톨루엔층을 물, 포화 식염수로 세정하고, 무수 황산마그네슘으로 건조하고, 용매를 증류제거하였다. 잔사를 실리카겔 크로마토그래피로 정제하여, 1-페닐-5-(((6-프로필테트라하이드로-2H-피란-3-일)메틸)티오)-1H-테트라졸을 얻었다(9.64 g, 수율 71.3%).
제2 공정:
제1 공정에서 얻어진 (1-페닐-5-(((6-프로필테트라하이드로-2H-피란-3-일)메틸)티오)-1H-테트라졸(9.64g, 30.27㎜ol), 테트라부틸암모늄황산수소염(1.03g, 3.03㎜ol) 및 몰리브덴산암모늄(1.00g, 1.51㎜ol)의 에탄올 용액에, 30% 과산화수소수를 30℃ 이하에서 적하하였다. 반응 혼합물을 철야 교반한 후, 물에 주입하고 톨루엔으로 추출하였다. 결합한 유기층을 물, 포화 식염수로 세정하고, 무수 황산마그네슘으로 건조하고, 용매를 증류제거하였다. 잔사를 재결정에 의해 정제하고, 1-페닐-5-(((6-프로필테트라하이드로-2H-피란-3-일)메틸)술포닐)-1H-테트라졸을 얻었다(9.08g, 수율 85.6%).
제3 공정:
제2 공정에서 얻어진 1-페닐-5-(((6-프로필테트라하이드로-2H-피란-3-일)메틸)술포닐)-1H-테트라졸(7.59g, 21.66㎜ol)과 4-(4-에톡시-2,3-디플루오로페닐)시클로헥산-1-카르보알데히드(7.57g, 42.47㎜ol)의 디메톡시에탄 용액에, 칼륨 t-부톡시드를 -65℃에서 첨가하였다. 반응 혼합물을 실온까지 되돌린 후, 60℃에서 2시간 교반하였다. 반응 혼합물을 물에 주입하고, 톨루엔으로 추출하였다. 결합한 유기층을 물, 포화 식염수로 세정하고, 무수 황산마그네슘으로 건조하고, 용매를 증류제거하였다. 잔사를 실리카겔 크로마토그래피로 정제하고, (E)-5-(2-(4-(2,3-디플루오로-4-프로필페닐)시클로헥실)비닐)-2-프로필테트라하이드로-2H-피란을 얻었다(1.40g, 수율 19.7%).
1H-NMR(CDCl3;δppm): 6.83(1H, td, J=8.9, 2.2Hz), 6.66(1H, ddd, J=16.5, 8.1, 1.8Hz), 5.44, 5.19(2H, AXqd, J=15.8, 6.9Hz), 4.09(2H, q, J=7.0Hz), 3.86(1H, ddd, J=11.2, 4.4, 2.1Hz), 3.21-3.16(1H, m), 3.10(1H, dd, J=14.1, 11.2Hz), 2.73(1H, tt, J=12.2, 3.2Hz), 2.21-2.15(1H, m), 1.98-1.90(1H, m), 1.88-1.81(5H, m), 1.65-1.63(1H, m), 1.53-1.20(10H, m), 1.43(3H, t, J=7.0Hz), 0.91(3H, t, J=7.3 Hz).
[산업상의 이용 가능성]
본 발명의 제조 방법을 이용함으로써, 종래 기술보다 용이하고 또한 저가로 테트라하이드로-2H-피란 유도체 및 중간체를 제공할 수 있다. 특히 액정 화합물에 바람직한 트랜스-테트라하이드로-2H-피란-2,5-디일 유도체를 제공할 수 있다.

Claims (7)

  1. 화합물(A), 화합물(B), 또는 화합물(C)를 중간체로 하는 테트라하이드로-2H-피란 유도체의 제조 방법:
    Figure pat00029

    상기 화합물(A), 화합물(B) 및 화합물(C)에 있어서, R1은 알킬, 알케닐, 또는 알콕시이며, R2는 수소 또는 알콕시이며, X는 탈리기임.
  2. 제1항에 있어서,
    화합물(A), 화합물(B), 또는 화합물(C)에 있어서, R1이 알킬이며, X가 노나플로오로설포네이트, 트리플로오로메탄설포네이트, 플루오로술폰산 에스테르, 토실레이트, 메실레이트, 요오드, 브롬 또는 염소이며, R2가 수소인, 테트라하이드로-2H-피란 유도체의 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    치환되어도 되는 δ-발레로락톤으로부터 유도된 화합물(A), 화합물(B), 또는 화합물(C)를 중간체로 하는, 테트라하이드로-2H-피란 유도체의 제조 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    식(1)로 나타내는 화합물을 목적물로 하는, 테트라하이드로-2H-피란 유도체의 제조 방법:

    상기 식(1)에 있어서,
    R1은 탄소수 1 내지 10의 알킬이며;
    R4는 수소, 탄소수 3 내지 8의 시클로알칸, 또는 탄소수 1 내지 10의 알킬이며, 상기 알킬에 있어서, 적어도 하나의 -CH2-는 -O-로 치환되어도 되고, 적어도 하나의 -CH2CH2-는 -CH=CH-로 치환되어도 되고;
    환 A1, 환 A2 및 환 A3은 독립적으로, 1,4-시클로헥실렌, 1,4-시클로헥세닐렌, 1,4-페닐렌, 적어도 하나의 수소가 할로겐으로 치환된 1,4-페닐렌, 나프탈렌-2,5-디일, 적어도 하나의 수소가 할로겐으로 치환된 나프탈렌-2,5-디일, 테트라하이드로-2H-피란-2,5-디일, 피리미딘-2,5-디일, 피리딘-2,5-디일, 또는 1,3-디옥산-2,5-디일이며;
    Z1은 -CH2CH2-, -CH=CH-, -CH2O-, 또는 -COO-이며;
    Z2 및 Z3은 독립적으로, 단결합, -CH2CH2-, -C≡C-, -CH=CH-, -CF2O-, -OCF2-, -OCH2-, -CH2O-, -OCO-, -COO-, -CH2CH2CH2O-, 또는 -OCH2CH2CH2-이며;
    n 및 m은 독립적으로, 0 또는 1임.
  5. 제1항에 있어서,
    에테르화 반응의 공정을 포함하는, 테트라하이드로-2H-피란 유도체의 제조 방법.
  6. 식(2)로 나타내는 화합물:
    Figure pat00031

    상기 식(2)에 있어서, R1은 알킬, 알케닐, 또는 알콕시이며, R2는 수소 또는 알콕시이며;
    Q는, 하기 구조 중 어느 하나임
    Figure pat00032
    .
  7. 제4항의 제조 방법에 의해 제조된 식(1)로 나타내는 화합물의 액정 매체의 성분으로서의 이용.
KR1020170030016A 2016-04-08 2017-03-09 테트라하이드로-2h-피란 유도체의 제조 방법 KR20170115941A (ko)

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