聯苯衍生物的製備方法

2023-05-20 00:30:56

專利名稱：聯苯衍生物的製備方法
技術領域：
本發明涉及聯苯衍生物的製備方法，更詳細而言，涉及優異的工 業上製備聯苯衍生物的方法。
背景技術：
聯苯衍生物是廣泛用於有機化學 高分子化學領域的化合物，作為 精細化學藥品、醫藥農藥原料、樹脂.塑料原料、電子信息材料、光學 材料等工業用途，在諸多領域有用。作為聯苯衍生物的製備方法，已知有將芳香族卣化物作為起始原 料的方法。專利文獻l提出了在鎳催化劑存在下使芳香族氯化物的格利雅試劑和芳香族溴化物反應的方法。另一方面，非專利文獻1及2提 出了下述方法，即，使芳香族碘化物或芳香族溴化物與鎂反應，轉化為格利雅試劑後，使用氯化鐵(m)催化劑，在氧化劑共存下，使格 利雅試劑之間偶聯，從而製備聯苯衍生物。但是，專利文獻i記載的方法中，與格利雅試劑反應的原料為芳 香族氯化物時，聯苯衍生物的收率低，無法適用於工業。另外，非專 利文獻i及2記載的製備方法雖然起始原料的反應性高，但是由於使用 了昂貴的芳香族碘化物或芳香族溴化物，所以製得的聯苯衍生物的價 格也很高。專利文獻l:日本特開昭63 - 295520號公報(實施例l、 2、 3、 4) 非專利文獻l: ORGANIC LETTERS Vol.7, No.3 ( 2005 ) ， 491 -493非專利文獻2: ORGANIC LETTERS Vo1.7， No.lO ( 2005 ) , 1943 一 1946本發明的目的在於提供通過使用廉價且容易得到的原料工業制 備生產率優異的聯苯衍生物的方法。
表示的聯苯衍生物的製備方法，其特徵在於，使下述通式(2)表示 的苯衍生物的氯原子和金屬鎂反應，轉化為格利雅試劑，在催化劑存 在下使該才各利雅試劑之間發生偶聯反應。
(其中，A表示選自三氟曱基、氟中的至少一種，n為l ~4的整數。)
(其中，A表示選自三氟甲基、氟中的至少一種，n表示l 4的整
數。)
本發明的聯苯衍生物的製備方法由於使用廉價的芳香族氯化物作為 起始原料，所以能以低成本生成格利雅試劑作為中間體，通過使該格利 雅試劑之間發生偶聯反應，能有效、高生產率地製備聯苯衍生物。
具體實施例方式
以下詳細記載本發明。
本發明的聯苯衍生物的製備方法以下述通式(2)表示的苯衍生 物作為起始原料。
(其中，A表示選自三氟甲基、氟中的至少一種，n為l ~4的整數。) 所述式(2)中，n為l 4的整數，優選為l。原因在於，n為l時， 可以使用更廉價的起始原料，並且，由於在本反應中取代基產生的立 體反應抑制效果小，所以能更有效地進行反應。作為起始原料的具體例，可以舉出鄰氯三氟曱苯、間氯三氟甲苯、 對氯三氟甲苯、二 (三氟甲基)-氯苯、三(三氟甲基)-氯苯、四 (三氟曱基)-氯苯、鄰氯-氟苯、間氯-氟苯、對氯-氟苯、氯-二氟苯、氯-三氟苯、氯-四氟苯等，其中優選的是鄰氯三氟甲苯、 間氯三氟甲苯、對氯三氟曱苯、鄰氯-氟苯、間氯-氟苯、對氯-氟 苯。
本發明中，使所述式(2)的苯衍生物的氯原子與金屬鎂反應， 轉化為格利雅試劑。轉化為格利雅試劑的反應沒有特別限定，可以利 用公知的轉化反應。
金屬鎂沒有特別限定，優選使用粉末狀的金屬鎂。
轉化為格利雅試劑的反應在脫水後的體系中進行。優選使用脫水 後的溶劑或添加廉價的格利雅試劑除去水。
另夕卜，為了除去金屬鎂的表面氧化被膜提高反應性，可以添加碘、 溴或含有該元素的廉價的化合物。作為該化合物的例子，優選舉出碘 代甲烷、溴代曱烷、碘代乙烷、溴代乙烷等。
本發明的製備方法中，用于格利雅試劑之間的偶聯反應的催化劑 優選舉出Fe、 Ag、 Cu、 Co、 Zn、 Ni、 Pd金屬或這些金屬的化合物， 化合物優選使用上述金屬的氯化物、溴化物、碘化物、氟化物、乙酸 鹽、乙醯丙酮鹽、碳酸鹽、氪氧化物、硝酸鹽。其中，優選使用氯化 亞鐵(II )、氯化鐵(III )、溴化亞鐵、溴化鐵。
另外，催化劑的用量相對於1摩爾起始原料優選使用0.01摩爾％ ~ 20摩爾％ ，更優選使用0.05摩爾％ ~ 10摩爾％ 。通過將催化劑的用量 設定為上述範圍，能有效且經濟地進行偶聯反應。
本發明的製備方法優選在氧化劑共存下進行偶聯反應。氧化劑共 存時，因偶聯反應被還原的催化劑容易被氧化而再生，所以能提高催 化劑的轉化數(turnover number),從而4是高反應收率。
作為氧化劑，只要能氧化金屬即可，沒有特別限定，從操作性和 與產物分離的觀點來看，優選卣代脂肪族烴，較優選碳原子數為1 5 的滷代脂肪族烴。具體而言，可以舉出氯曱烷、二氯甲烷、氯仿、四氯化碳、溴甲烷、二溴甲烷、三溴甲烷、四溴曱烷、氯乙烷、二氯乙 烷、三氯乙烷、四氯乙烷、四氯乙烯、五氯乙烷、六氯乙烷、溴乙烷、 二溴乙烷、三溴乙烷、四溴乙烷、氯丙烷、二氯丙烷、三氯丙烷、氯 丁烷、二氯丁烷、氯丙烷、二氯丙烷、溴丙烷、二溴丙烷、三溴丙烷、 溴氯甲烷、溴氯乙烷等。其中優選的是氯甲烷、二氯甲烷、氯乙烷、 二氯乙烷、二氯丙烷、溴曱烷、二溴甲烷、溴乙烷、二溴乙烷、二溴 丙烷，更優選為二氯丙烷。
另外，氧化劑的用量相對於l摩爾起始原料，優選使用0.1摩爾倍
量 5摩爾倍量，較優選使用0.2摩爾倍量-3摩爾倍量。少於0.1摩爾 倍量時，氧化劑的催化劑再生效果小，多於5摩爾倍量時，殘留未反 應的氧化劑，因目標物的分離精製而增加負擔，並不是有效的。
用於本發明的製備方法的溶劑只要能使反應有效進行即可，可以 任意選擇溶劑，優選易生成格利雅試劑的醚類溶劑。作為溶劑的具體 例子，可以舉出二乙基醚、二異丙基醚、四氫呋喃、N, N-二曱基 曱醯胺、N, N-二甲基乙醯胺、N-甲基吡咯烷酮、1， 3-二噁烷、 1, 4-二噁烷、環丙基甲基醚、甲基-叔丁基醚、乙二醇二曱基醚、 二甘醇二曱基醚、三甘醇二曱基醚、四甘醇二曱基醚、苯、甲苯、二 甲苯等。其中優選的是二乙基醚、二異丙基醚、四氫呋喃、1， 3-二 噁烷、1， 4-二噁烷、環丙基甲基醚、曱基-叔丁基醚。
另外，溶劑的用量根據所述式(2)表示的苯衍生物、格利雅試 劑及產物的溶解性或漿液濃度或反應液的性狀而定，可以為任意量， 優選相對於所述式(2 )表示的苯衍生物為0.5 ~ IOO摩爾倍量。小於0.5 摩爾倍量時，格利雅試劑的收率變低，超過100摩爾倍量時，生產率 差，成為不經濟的方法。
本發明的製備方法中，偶聯反應的反應溫度優選45 ~ IO(TC,更 優選55-7(TC。反應溫度低於45。C時，反應幾乎不進行，即使進行反 應，也有時在中途停止，另外，反應溫度超過100。C時，有時才各利雅 試劑在反應前發生分解，故而不優選。
本發明的製備方法中，進行偶聯反應時，由於產生了作為目標的下述通式(1)表示的聯苯衍生物的同時，副生了下述通式(3)表示 的卣代聯苯衍生物，所以得到含有聯苯衍生物的組合物。
(其中，A表示選自三氟曱基、氟中的至少一種，n為l ~4的整數。)
(其中，A表示選自三氟甲基、氟中的至少一種，X表示滷原子， n為l 4的整數，a及b為整數，a和b總計為卜8。)
由本發明的製備方法得到的含有聯苯衍生物的組合物中，上述式 (3)表示的卣代聯苯衍生物的含量優選為20重量％以下，較優選為 0.01重量％ ~20重量％。如果卣代4關苯衍生物超過20重量％ ,則用作 精細化學藥品、醫藥農藥原料、樹脂.塑料原料、電子信息材料、光學 材料等的原料時，會導致最終產品的品質降低。即，發生最終產品的 純度降低、著色、強度降低、光學特性降低等品質上的問題而不優選。
因此，本發明的製備方法中，副生的卣代聯苯衍生物的含量較多 時，優選進行從所得的偶聯反應液中分離除去卣代聯苯衍生物的操 作，儘可能地降低其含量，分離作為目標的聯苯衍生物。分離方法優 選舉出蒸餾精製法、晶析法、萃取法、用二氧化矽等進行的柱分離、 模擬流化床吸附分離法等，可以使用任一種分離方法，其中較優選蒸 餾精製。另外，也可以組合上述分離方法中的多種方法進行精製，進 一步提高純度。
本發明中，由於可能在反應液中殘留活性鎂等，所以優選在反應 液中加入水或酸性水溶液，將反應生成的鎂鹽作為水相除去後，從得 到的油相分離聯苯衍生物的方法。例如，蒸餾精製法可以使用簡單蒸 餾、精餾、減壓蒸餾、常壓蒸餾中的任一種，優選使用減壓蒸餾。在 蒸餾精製中，由於與作為目標的聯苯衍生物相比，卣代聯苯衍生物為 高沸點，所以需要蒸餾出聯苯衍生物、儘可能不蒸餾出囟代聯苯衍生 物使其殘留於罐等的蒸餾操作。本發明的製備方法優選利用任 一種分離方法使得到的聯苯衍生 物中的卣代聯苯衍生物含量為0.01重量％ ~20重量％,更優選為0.01
重量％ ~5重量％。通過將卣代聯苯衍生物含量設定在上述範圍內，
可以維持以聯苯衍生物作為原料的最終產品的純度、著色、強度、光
學特性等品質。
由本發明的製備方法得到的聯苯衍生物能在諸多領域中轉化為 各種化合物，並且能廉價且有效地工業得到聯苯衍生物，意義非常重 大。
下面，用實施例更詳細地說明本發明，但本發明並不限定於這些 實施例。 實施例
以下的實施例及比較例中所用的試劑類的製備等級只要未記載 均相當於l級水平。 實施例l
在帶有溫度計的反應容器中投入四氫呋喃143.6g ( 1.99mol; nacalai tesque公司制)、鎂粉末16.1g ( 0.664mol;中央工產公司制), 邊用氮置換體系內邊攪拌。添加氯化叔丁基鎂2g (0.017mol;東京化 成公司制)，除去體系內的水分。然後，投入鄰氯三氟曱苯10g (0.0554mol; MITENI公司制)，接下來，加入溴代乙烷2g( 0.018mol; nacalai tesque公司制)。稍微攪拌，確認發熱。然後，邊將反應液溫 度保持在35 50。C邊滴入鄰氯三氟甲苯90g( 0.499mo1)。滴完後，邊 於45。C下攪拌3小時邊熟化。格利雅試劑的收率為91 % 。
然後，在氯化鐵(III) 2.70g (0.0166mol;和光純藥公司制)中 加入四氫呋喃3g (0.04mol),在所得的溶液中加入l, 2-二氯乙烷 65g ( 0.664mol; nacalai tesque公司制)，配製含有催化劑的溶液。邊 保持反應液溫度為45 ~ 6(TC邊將其滴入上述格利雅試劑溶液中，進行 偶聯反應。滴完後，於65。C下反應3小時。反應結束後，冷卻，將反 應液展開在水中，用二乙基醚(nacalai tesque公司制、特級)萃取油用氣相色i脊法(柱GL Science公司制:InertCapl長60mx直徑0.25mm, 膜厚0.40nm)進行分析。2, 2，-三氟曱基聯苯相對於鄰氯三氟甲苯 的收率為69%。另外，副生的氯代2， 2，-三氟曱基聯苯相對於2， 2， -三氟甲基聯苯為11重量％。 實施例2
在實施例l中，除將催化劑從氯化鐵(III)改變為乙醯丙酮鐵(III) 5.86g (0.0166mol;和光純藥公司制)之外，與實施例l相同地進行反 應。2, 2，-三氟甲基聯苯相對於鄰氯三氟曱苯的收率為48%。另外， 副生的氯代2， 2，-三氟曱基聯苯相對於2， 2，-三氟曱基聯苯為6.7重量％。
實施例3
實施例1中，除將l, 2-二氯乙烷改變為l， 2-二溴乙烷124.7g (0.664mol;和光純藥公司制)之外，與實施例l相同地進行反應。2, 2，-三氟甲基聯苯相對於鄰氯三氟曱苯的收率為38%。另外，副生的 氯代2, 2，-三氟曱基聯苯相對於2， 2，-三氟甲基聯苯為29重量％。
實施例4
實施例1中，除將l， 2-二氯乙烷改變為1, 2-二氯丙烷75.0g (0.664mol;和光純藥公司制)之外，與實施例l相同地進行反應。2, 2，-三氟曱基聯苯相對於鄰氯三氟甲苯的收率為72%。另外，副生的 氯代2, 2，-三氟曱基聯苯相對於2， 2，-三氟曱基聯苯為8.5重量0/0。
實施例5
實施例4中，在氯化鐵(III)2.70g(0.0166mol;和光純藥公司制) 中加入四氫呋喃3g ( 0.04mol),在所得的溶液中加入l, 2-二氯丙 烷75.0g ( 0.664mol;和光純藥公司制)，得到含有催化劑的溶液。邊 保持反應液溫度為45 ~ 60。C邊在含有催化劑的溶液中滴入格利雅試 劑溶液，除此之外，與實施例4相同地進行反應。2, 2，-三氟曱基聯 苯相對於鄰氯三氟甲苯的收率為73%。另外，副生的氯代2， 2'-三 氟曱基聯苯相對於2， 2，-三氟曱基聯苯為1.7重量％。
實施例6實施例l中，除將鄰氯三氟甲苯改變為間氯三氟甲苯(MITENI
公司制)之外，與實施例l相同地進行反應。3, 3，-三氟甲基聯苯相 當於間氯三氟曱苯的收率為41%。另外，副生的氯代3， 3，-三氟曱 基聯苯相對於3， 3，-三氟曱基聯苯為10.5重量％。 實施例7
實施例4中，除將鄰氯三氟曱苯10g改變為對氯氟苯7.2g (0.0554mol;和光純藥公司制)以及將鄰氯三氟甲苯90g改變為對氯 氟苯65.2g ( 0.499mol;和光純藥公司制)之外，與實施例4相同地進 行反應。4, 4，-二氟聯苯相對於對氯氟苯的收率為55%。另外，副 生的氯代4， 4，-二氟聯苯相對於4， 4，-二氟聯苯為3.5重量％。
比4支例1
在帶有溫度計的反應容器中才殳入四氳呋喃143.6g ( 1.99mol; nacalai tesque公司制)、4美粉末16.1g ( 0.664mol;中央工產^^司制)， 邊用氮置換體系內邊攪拌。添加氯化叔丁基鎂2g (0.017mol;東京化 成公司制)，除去體系內的水分。然後投入鄰氯三氟甲苯10g (0.0554mol; MITENI公司制)，接下來加入溴代乙烷2g ( 0.018mol; nacalai tesque公司制)。稍微攪拌確認發熱。然後邊將反應液溫度保 持在35~ 50。C邊滴入鄰氯三氟甲苯90g( 0.499mo1)。滴完後，邊於45。C 下攪拌3小時邊熟化。格利雅試劑的收率為91.0 % 。
然後，將無水氯化鎳3.59g ( 0.028mol; nacalai tesque公司制)溶 解在四氫呋喃30g中，邊保持液溫為40。C邊將上述得到的溶液慢慢投 入上述才各利雅試劑溶液中。接下來，邊保持反應溫度為6(TC邊滴入鄰 氯三氟甲苯100g。反應結束後，與實施例l相同地操作，用氣相色譜 法分析。2, 2，-三氟曱基聯苯相對於鄰氯三氟曱苯的收率為2%。另 外，未發現副生氯代2， 2，-三氟甲基聯苯。
實施例8
將實施例1中得到的反應液100g才殳入300ml分液漏鬥中的3 %鹽酸 水溶液100g中，於室溫下充分混合30分鐘，靜置30分鐘。靜置後分液， 獲得油相78.3g。然後，在減壓下簡單蒸餾該油相。除去初餾分後，在真空度為1.33kPa的條件下，獲得100~ 130。C下的餾分17.3g。獲得的 餾出液中的2， 2，-三氟曱基聯苯的濃度為95.6重量％ ，氯代2， 2，-三氟曱基聯苯的濃度為3.5重量％。
權利要求
1、一種聯苯衍生物的製備方法，在下述通式(1)表示的聯苯衍生物的製備方法中，使下述通式(2)表示的苯衍生物的氯原子與金屬鎂反應，轉化為格利雅試劑，在催化劑存在下使所述格利雅試劑之間發生偶聯反應，通式(1)id="icf0001" top= "91" left = "42" top= "126" left = "43"/>式中A表示選自三氟甲基、氟中的至少一種，n為1～4的整數。
2、 如權利要求l所述的聯苯衍生物的製備方法，其中，所述式(2) 中，所述耳又代基A的個數n為l。
3、 如權利要求1或2所述的聯苯衍生物的製備方法，其中，所述 催化劑為選自Fe、 Ag、 Cu、 Co、 Zn、 Ni、 Pd中的至少一種金屬或所 述金屬的化合物。
4、 如權利要求1 3中任一項所述的聯苯衍生物的製備方法，其 中，在氧化劑的共存下進行所述偶聯反應。
5、 如權利要求4所述的聯苯衍生物的製備方法，其中，所述氧化 劑為卣代脂肪族烴。
6、 如權利要求l ~ 5中任一項所述的聯苯衍生物的製備方法，其 中，所述偶聯反應的反應溫度為45 ~ 100°C。
7、 如權利要求l ~ 6中任一項所述的聯苯衍生物的製備方法，其 中，蒸餾精製所述聯苯衍生物，使下述通式(3)表示的卣代聯苯衍 生物的含量為0.01重量％ ~20重量％，通式(3)formula see original document page 3式中A表示選自三氟甲基、氟中的至少一種，X表示囟原子，n為 1 4的整悽史，a及b為整數，a和b總計為l 8。
8、 一種聯苯衍生物組合物，含有由權利要求l ~ 7中任一項所述 的製備方法得到的聯苯衍生物，其特徵在於，下述通式(3)表示的 卣代聯苯衍生物的含量為0.01重量％ ~20重量％ ,通式(3)formula see original document page 3其中，A表示選自三氟甲基、氟中的至少一種，X表示卣原子，n 為1 4的整數，a及b為整數，a和b總計為l 8。
全文摘要
本發明的下述通式(1)表示的聯苯衍生物的製備方法使用廉價且能容易得到的原料，從而工業生產率優異，其特徵在於，使下述通式(2)表示的苯衍生物的氯原子與金屬鎂反應，轉化為格利雅試劑，使該格利雅試劑之間在催化劑存在下發生偶聯反應(其中，A表示選自三氟甲基、氟中的至少一種，n為1～4的整數)。
文檔編號C07C17/26GK101296889SQ20068004032
公開日2008年10月29日 申請日期2006年10月25日 優先權日2005年11月4日
發明者中谷仁郎, 林民生 申請人:東麗精密化學株式會社;林民生