JP2001089470A

JP2001089470A - トランス−４−（４’−ヒドロキシシクロヘキシル）シクロヘキサノンケタール類の製造方法

Info

Publication number: JP2001089470A
Application number: JP26648499A
Authority: JP
Inventors: Toyokazu Kitaura; 豊和北浦; Kenji Sugiyama; 健司杉山; Shinsaku Kawasaki; 進作川崎; Kenji Egawa; 健志江川
Original assignee: Honshu Chemical Industry Co Ltd
Current assignee: Honshu Chemical Industry Co Ltd
Priority date: 1999-09-21
Filing date: 1999-09-21
Publication date: 2001-04-03

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】医薬品、農薬、工業製品又はポリマーな
どの原料として重要なトランス-4-(4'- ヒドロキシシク
ロヘキシル）シクロヘキサノンケタール類を高純度で製
造する工業的製法の提供。【解決手段】トランス-4-(4'- ヒドロキシシクロヘキ
シル）シクロヘキサノ−ルを、炭素数２〜６の直鎖又は
分岐アルキレン基を有すアルキレングリコールと反応さ
せることにより、一般式（ＩＩ）で表わされるトランス-4-(4'- ヒドロキシシクロヘキシ
ル）シクロヘキサノンケタール類を製造する方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ヒドロキシシクロ
ヘキシルシクロヘキサノンケタール類の製造方法にかか
わり、さらに詳しくは、ヒドロキシシクロヘキシルシク
ロヘキサノン類をアルキレングリコールと反応させて、
ヒドロキシシクロヘキサン環を有するシクロヘキサノン
ケタール類を高純度で工業的に得ることができる、ヒド
ロキシシクロヘキシルシクロヘキサノンケタール類の製
造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】オキソシクロヘキサン環とヒドロキシシ
クロヘキサン環を有するヒドロキシシクロヘキシルシク
ロヘキサノン類、例えば、4-オキソ-4'-ヒドロキシジシ
クロヘキサンや2-(4- オキソシクロヘキシル)-2-(4'-ヒ
ドロキシシクロヘキシル) プロパンなどのヒドロキシシ
クロヘキシルシクロヘキサノン類は、医薬品や農薬ある
いは工業製品やポリマーなどの原料として重要であり、
最近、注目されている。さらに、シクロヘキサン環を複
数有すこれらの化合物のジシクロヘキサン誘導体の一種
であるモノケタール系誘導体の工業的有用性も高く、液
晶原料としての有用性も検討され、特に、トランス-4-
(4'- ヒドロキシシクロヘキシル）シクロヘキサノンケ
タール類は、情報関連機器などにおける電子表示素子装
置の液晶化合物原料としての利用が期待されている。

【０００３】これらの化合物の製造法は、例えば３環系
シクロヘキセニルシクロヘキサン誘導体は特開平２−３
２０３３号公報に、4,4'- ビシクロヘキサンジオンモノ
ケタ−ル化合物は特開平１０−１４７５４９号公報に開
示されている。特に、4,4'-ビシクロヘキサンジオンモ
ノケタ−ル化合物は、ビフェノール（下記の一般式（II
I)、以下同様）を水素添加し、4,4'- ビシクロヘキサン
ジオール（IV）とし、これを酸化して4,4'- ビシクロヘ
キサンジオン（Ｖ）に変換して、次いでアルキレングリ
コールと反応させてケタ−ル体（VI）、（VII)とし、こ
れらの混合物からモノケタール体(VI)を分離精製し、さ
らにオキソ基を還元してヒドロキシシクロヘキシルシク
ロヘキサノンケタール(II)を合成するものであるが、こ
の製造方法では、合成工程が長く煩雑であり、アルキレ
ングリコールと反応させてケタ−ル体とする工程でジケ
タールなどが副生するため精製工程も煩雑であり、目的
物を高収率、高純度で得る事が困難であるという問題が
ある。

【０００４】

【化３】

【０００５】

【化４】

【０００６】

【化５】

【０００７】

【化６】

【０００８】

【化７】

【０００９】また、特開平９−１９４４７３号公報で
は、4,4'- ビシクロヘキサンジオンジケタール(VII) を
酸性物質の存在下で4,4'- ビシクロヘキサンジオン
（Ｖ）と反応させ、反応生成物をアンモニア又はアミン
の亜硫酸水素塩で処理して、4,4'-ビシクロヘキサンジ
オンモノケタール(VI)を製造する方法が開示されている
が、この製造方法ではモノケタール（IV）の分離操作が
煩雑で、収率が低く、また原料の4,4'- ビシクロヘキサ
ンジオン（Ｖ）の入手が困難であるという問題点があ
る。

【００１０】

【発明が解決すべき課題】上記のような従来の技術にお
ける状況下で、液晶材料として産業上重要な、トランス
-4-(4'- ヒドロキシシクロヘキシル）シクロヘキサノン
ケタール類を高純度で効率良く、簡易な工程で製造する
方法を開発することが、本発明の解決すべき課題であ
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明者は、かゝる課題
のもとに、液晶材料として産業上重要な、トランス-4-
(4'- ヒドロキシシクロヘキシル）シクロヘキサノンケ
タールを高純度で効率良く製造する方法を開発すべく、
原料や触媒あるいは合成経路や反応条件さらには精製法
などを種々検討して新規な製造方法を鋭意検討し、本発
明に至った。本発明に係るヒドロキシシクロヘキシルシ
クロヘキサノンケタール類の製造方法は次の（１）〜
（３）の要件からなる。

【００１２】（１）一般式（Ｉ）

【化８】

【００１３】［式中、Ｘは単結合、−ＣＨ₂−、−Ｃ
（ＣＨ₃）₂−である］で表わされるトランス-4-(4'-
ヒドロキシシクロヘキシル）シクロヘキサノン類を、炭
素数２〜６の直鎖又は分岐アルキレン基を有すアルキレ
ングリコールと反応させることにより、一般式（II）

【００１４】

【化９】

【００１５】［式中、Ｘは単結合、−ＣＨ₂−、−Ｃ
（ＣＨ₃）₂−である。Ｒは炭素数２〜６の直鎖又は分
岐アルキレン基である。］で表わされるトランス-4-(4'
- ヒドロキシシクロヘキシル）シクロヘキサノンケター
ル類を製造する方法。（２）燐酸触媒の存在下に反応させる上記（１）の方
法。（３）アルキレングリコールがエチレングリコールであ
る、上記（１）又は（２）の方法。

【００１６】本発明が製造を目的とする、上記一般式
（II）で表わされるトランス-4-(4'-ヒドロキシシクロ
ヘキシル）シクロヘキサノンケタール類は、シス体や過
剰水添物などの不純物を可能な限り含まない高純度のト
ランス体化合物である。またトランス体とは、一般式
（II）において、ヒドロキシル基の置換したシクロヘキ
サン環の炭素原子に結合したＯＨ基とＸ置換基が共にエ
カトリアル位にあるものを指す。

【００１７】本発明の製造方法は、原料として例えば純
度８０％程度の低い純度のトランス-4-(4'- ヒドロキシ
シクロヘキシル）シクロヘキサノン類を使用することが
でき、しかもシス体や過剰水添物などの不純物を含まな
い高純度の、トランス-4-(4'- ヒドロキシシクロヘキシ
ル）シクロヘキサノンケタール類を製造することができ
る方法であって、生成物の精製も簡易である。本発明に
係る製造方法において、原料として使用することが出来
るトランス-4-(4'- ヒドロキシシクロヘキシル）シクロ
ヘキサノン類（Ｉ）は、具体的には、例えば一般式（VI
II）で表わされるビスフェノール類（Ｘは前記と同じ）
を選択的水素化し、分離精製する事により製造すること
ができる。

【００１８】

【化１０】

【００１９】選択的水素化反応は、原料化合物を水素添
加触媒の存在下に有機溶媒中で水素化することにより行
なわれる。また、水素添加触媒は、特に反応効率を上
げ、トランス立体異性体を選択的に得るために、パラジ
ウム触媒およびアルカリ金属化合物、またはアルカリ金
属含有パラジウム触媒を使用することが好ましい。具体
的には、１〜３０重量％程度のパラジウム金属をカーボ
ンに担持させた触媒と炭酸ナトリウム助触媒からなる触
媒ないしアルカリ金属とパラジウム金属をカーボンに担
持させたアルカリ金属含有パラジウム触媒が使用され
る。触媒を形成する担体としては、カーボンの他にアル
ミナや酸化チタンあるいは活性白土なども使用され、パ
ラジウム成分としては、金属パラジウムの他にパラジウ
ム酸化物やパラジウム水酸化物なども使用される。アル
カリ金属化合物としては、炭酸ナトリウムの他に水酸化
ナトリウムや水酸化カリウムなども使用される。

【００２０】本発明で用いる有機溶媒は、反応の立体選
択性や原料と生成物の溶解性などの点から、炭素数３〜
１２程度の１価脂肪族飽和アルコールが好ましく使用さ
れ、特に、２- プロパノール、2-ブタノールが好適であ
る。また、選択的水素化は、通常、反応に伴う水素吸収
量を、原料化合物から目的化合物を得る為の理論水素量
程度に留める様にして、水素化反応を行なう。反応条件
は、通常、温度が１００〜１８０℃、水素圧力は１〜１
５ｋｇ／ｃｍ²−Ｇ、反応時間は３〜１０時間程度であ
る。上記のようにして製造された反応生成物から精製ト
ランス体を得る為には、反応後に後処理され、精製され
る。後処理は、目的物を含む上記の水素化反応終了液か
ら触媒を濾過し分離除去するものであり、その後に精製
の為、晶析と濾過及び乾燥が行なわれる。溶媒として
は、好ましくはケトン類が用いられる。本発明で製
造使用される原料化合物は、トランス体純度が７０〜１
００％程度、経済上から好ましくは７５〜９５％、より
好ましくは８０〜９０％程度のものである。

【００２１】次に、本発明に係る、一般式（Ｉ）で表わ
されるトランス-4-(4'- ヒドロキシシクロヘキシル）シ
クロヘキサノンをアルキレングリコールと反応させ、一
般式（II）で表わされるトランス-4-(4'- ヒドロキシシ
クロヘキシル）シクロヘキサノンケタール類を製造する
方法において、ケタール化剤として使用するアルキレン
グリコールは炭素数２〜６の直鎖又は分岐アルキレン基
を有すものを使用する。エチレングリコールが、経済性
の観点から好適に用いられる。他に、プロピレングリコ
ールやトリメチレングリコールあるいはネオペンチルグ
リコールなども使用される。上記で述べた方法により製
造した原料は、本合成反応の前に熱濾過により原料中の
ビシクロヘキサンジオールなどの不純物を除去してお
く。反応溶媒は、水と共沸混合物を作り、かつ水と分液
できる点から、芳香族炭化水素が好ましく、特に、トル
エンが好適である。反応温度は、７０〜１５０℃であ
り、具体的には、反応で生成した水と溶媒の共沸温度以
上（トルエンでは８５℃〜還流温度）が好ましい。反応
触媒が通常は使用され、これにより反応速度が促進され
るが、具体的には、燐酸触媒の存在下に反応させること
が好ましい。

【００２２】上記本発明の目的生成物は、反応後に後処
理され、必要に応じて精製される。後処理は、触媒を中
和したのち、目的物を含む上記のケタール化反応終了液
から中和した触媒を分液除去するものであり、その後に
精製の為晶析と濾過及び乾燥が行なわれる。反応溶媒、
例えば、トルエンから、あるいは、溶媒置換して他の溶
媒から、例えば、アルコール類やケトン類から、好まし
くはエタノールなどの第一アルコールから、また、トル
エン-1- ブタノ−ル混合体から、再結晶（晶析操作）し
て目的物を純品として収率良く回収できる。このように
して得られた目的物は、通常トランス体が９９％以上
で、副生物のビシクロヘキサンジオールとジケタール体
が各々１％以下である。本発明の製造方法は全合成経路
が２段階で簡易であり、それにより、トランス／シス比
が高く、高純度のトランス-4-(4'- ヒドロキシシクロヘ
キシル）シクロヘキサノンケタール類が高収率で得られ
るものである。

【００２３】

【実施の形態】次に、実施例に基づいて、本発明の実施
の形態を具体的に詳細に説明するが、本発明はこれらに
限定されるものではない。なお、ここで示す原料及び目
的物のトランス体の同定は、’Ｈ−ＮＭＲ（３００ＭＨ
Ｚ）で行った。また、’Ｈ−ＮＭＲの測定結果とガスク
ロマトグラフィーでの測定のピーク位置との対応を確認
した上でトランス体の純度ないしシス／トランス体生成
比は、ガスクロマトグラフィーの面積比より算出した。

【実施例】

【００２４】トランス-4-(4'- ヒドロキシシクロヘキ
シル）シクロヘキサノンの製造；ビフェノール１００ｇ
（０．５４ｍｏｌ）、2-ブタノール１５０ｇ、触媒の５
％Ｐｄ／Ａｌ₂Ｏ₃３．０ｇ、助触媒のＮａＣＯ₃０．
０５ｇを、温度計と攪拌具及び水素ガス導入口を備え
た、１Ｌのガラス製オートクレーブに仕込んだ。オート
クレーブ系内を窒素でガス置換し、反応系内を昇温し、
９０℃となった時点で圧力を開放してゲージ圧力を０ｋ
ｇｆ／ｃｍ²・Ｇとし、次いで系内を水素で置換した。
再び系を密閉して１４０℃まで昇温した後、水素圧を
７．０ｋｇｆ／ｃｍ²・Ｇとなるように調製し、系内の
水素ガス吸収と平行して、随時、水素ガスを追加供給
し、反応を５．５時間行ない、理論水素量（２．７ｍｏ
ｌ）を供給した。その後、反応系を８０℃まで冷却して
圧力を開放し、窒素ガス置換を行なった。2-ブタノール
５０ｇを加えてから、７０℃で反応液から触媒を濾別し
た。この反応液について、生成物の同定および組成分析
を’Ｈ- ＮＭＲ並びにガスクロマトグラフィーにて行な
った。その結果、4-(4'-ヒドロキシシクロヘキシル）シ
クロヘキサノンの選択率は７０％で、トランス／シス比
は８４／１６であった。この反応液から溶媒を濃縮し、
その後メチルイソブチルケトンを適量加えて昇温し、さ
らに、その液を３０℃まで冷却して析出した結晶を濾過
し、メチルイソブチルケトンで洗浄し、純度約８０％の
トランス-4-(4'- ヒドロキシシクロヘキシル）シクロヘ
キサノンの結晶５４．１ｇ（単離収率４１．２％）を得
た。

【００２５】トランス-4-(4'- ヒドロキシシクロヘキ
シル）シクロヘキサノンケタールの製造；次に、上記得
られた結晶のトランス-4-(4'- ヒドロキシシクロヘキシ
ル）シクロヘキサノン５４．１ｇ（０．２２ｍｏｌ）と
トルエン１３１ｇを、温度計と攪拌具及び還流器を備え
た、５００ｍの四つ口フラスコに仕込み、昇温してト
ルエンを還流させた。このとき、不溶物（ビシクロヘキ
サンジオール）があるので、８０℃まで冷却して不溶物
を濾別除去した。この濾液を５００ｍｌの四つ口フラス
コに入れ、５０ｍｌの滴下漏斗からエチレングリコ−ル
２０．９ｇ（１．１ｍｏｌ倍／カルボニル基量）と７５
％リン酸０．８１ｇ（０．０２ｍｏｌ倍／カルボニル基
量）を滴下しながら反応を行なった。反応は、１０５〜
１１０℃で３時間、さらにトルエン還流下で共沸脱水さ
せながら３時間行なった。反応終了液のガスクロマトグ
ラフィー分析から、目的物への転化率は９９．７％であ
った。次に、５００ｍｌの底抜きフラスコに１．６％Ｎ
ａＯＨ２３．２ｇを仕込み、そこに反応液を滴下して中
和した。その後、水洗を３回行ない、溶媒のトルエンを
濃縮して、さらに1-ブタノール６２．４ｇ（１．２重量
倍／目的物）を添加し昇温し、その液を２５℃まで冷却
して析出した結晶を濾過して、精製結晶２７．４ｇを得
た。（単離収率５１．１％）

【００２６】得られた精製結晶について’Ｈ- ＮＭＲ
（３００ＭＨＺ）、質量分析、赤外吸収分析により同定
を行い、トランス-4-(４'-ヒドロキシシクロヘキシル）
シクロヘキサノンケタールである事を確認した。また、
精製結晶の純度は９９．３％、融点は１１７℃であっ
た。

【００２７】

【発明の効果】本発明によれば、簡易な工程で高純度の
トランス-4-(4'- ヒドロキシシクロヘキシル）シクロヘ
キサノンケタール類を、高選択率で得られるという顕著
な効果を奏するものである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者川崎進作和歌山県和歌山市小雑賀二丁目５番115号本州化学工業株式会社内総合研究所 (72)発明者江川健志和歌山県和歌山市小雑賀二丁目５番115号本州化学工業株式会社内総合研究所Ｆターム(参考） 4C022 FA02 4H039 CA42 CH10

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一般式（Ｉ）【化１】［式中、Ｘは単結合、−ＣＨ₂−、−Ｃ（ＣＨ₃）₂−
である］で表わされるトランス-4-(4'- ヒドロキシシク
ロヘキシル）シクロヘキサノン類を、炭素数２〜６の直
鎖又は分岐アルキレン基を有すアルキレングリコールと
反応させることにより、一般式（II）【化２】［式中、Ｘは単結合、−ＣＨ₂−、−Ｃ（ＣＨ₃）₂−
である。Ｒは炭素数２〜６の直鎖又は分岐アルキレン基
である。］で表わされるトランス-4-(4'- ヒドロキシシ
クロヘキシル）シクロヘキサノンケタール類を製造する
方法。
【請求項２】燐酸触媒の存在下に反応させることを特
徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】アルキレングリコールがエチレングリコ
ールである請求項１又は２に記載の方法。