JP3971875B2

JP3971875B2 - トランス−４−（４’−オキソシクロヘキシル）シクロヘキサノール類の製造方法

Info

Publication number: JP3971875B2
Application number: JP26534299A
Authority: JP
Inventors: 豊和北浦; 健司杉山; 進作川崎; 健志江川
Original assignee: Honshu Chemical Industry Co Ltd
Current assignee: Honshu Chemical Industry Co Ltd
Priority date: 1999-09-20
Filing date: 1999-09-20
Publication date: 2007-09-05
Anticipated expiration: 2019-09-20
Also published as: JP2001089413A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、オキソシクロヘキシル- シクロヘキサノール類の製造方法にかかわり、さらに詳しくは、ヒドロキシフェニルシクロヘキサノール類を有機溶媒中で水素化還元し、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オキソシクロヘキシル- シクロヘキサノール類を高選択率、高純度で得ることのできる、オキソシクロヘキシル- シクロヘキサノ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オキソシクロヘキシル- シクロヘキサノール類、例えば、4-（４’- オキソシクロヘキシル）シクロヘキサノールや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) プロパンなどのオキソシクロヘキシル- シクロヘキサノール類は、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。
特に、これらの誘導体の一種であるトランス-4-(4'- オキソシクロヘキシル）シクロヘキサノール類は表示用液晶原料として有用である。この化合物の従来の製造方法は、ビフェノールを貴金属触媒の存在下に水素化するものであるが、反応生成物はトランス／シス比が低く、また、過剰水添物が分離しにくいために目的物の反応収率が低く、また低純度品しか得られていない。
したがって、現在において、トランス／シス比が高く、高選択率、高純度のトランス-4-(4'- オキソシクロヘキシル）シクロヘキサノールが得られる、改良された製造方法が要請されている。
【０００３】
【発明が解決すべき課題】
本発明は、上記のような従来の技術における状況下で、産業上重要な、トランス-4-(4'- オキソシクロヘキシル）シクロヘキサノール類を高純度で効率良く製造する方法を開発することを解決すべき課題とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記課題のもとに、産業上重要な、トランス-4-(4'- オキソシクロヘキシル）シクロヘキサノール類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。
【０００５】
本発明の製造方法により製造された化合物は、特に最近においては、表示用液晶化合物原料としての利用が期待されている。
【０００６】
本発明に係るオキソシクロヘキシルシクロヘキサノール類の製造方法は次の（１）〜（３）の要件からなるものである。
（１）
一般式（Ｉ）
【化３】

［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'- ヒドロキシフェニル）シクロヘキサノール類をパラジウム系触媒の存在下に有機溶媒中で水素化することにより、
一般式（II）
【化４】

［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'- オキソシクロヘキシル）シクロヘキサノール類を製造する方法。
（２）パラジウム系触媒にアルカリ金属含有パラジウム触媒を使用する上記（１）に記載の方法。
（３）パラジウム系触媒にパラジウム触媒およびアルカリ金属化合物を使用する上記（１）に記載の方法。
【０００７】
本発明が製造を目的とする、上記の一般式（II）で表わされるトランス-4-(4'- オキソシクロヘキシル）シクロヘキサノール類は、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置換基とＸ置換基が共にエカトリアル位にあるものを指す。
【０００８】
本発明の製造方法は、原料としてトランス異性対比が非常に高く、他の不純物も殆ど含まないトランス-4- （４’ヒドロキシフェニル）シクロヘキサノールを使用するので、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'- オキソシクロヘキシル）シクロヘキサノール類を製造することができるのであって、生成物の精製も簡易である。
本発明の原料であるトランス異性体比が非常に高く、他の不純物も殆ど含まない原料のトランス-4- （４'-ヒドロキシフェニル）シクロヘキサノール類は、例えば4-（４’- ヒドロキシフェニル）シクロヘキサノンを原料に、還元剤としてLiAlH ₄あるいはビス（ジブチルアセトキシ）スズオキシドとポリメチルヒドロシロキサン等を用いて溶液中で部分還元し、反応生成物を精製することにより製造することができる。
本発明で、使用される原料化合物は、おおむねトランス体純度が８０〜１００％程度のものであるから、経済上から好ましくは８５〜９９．９％、より好ましくは９０〜９９．８％程度のものを使用する。
【０００９】
本発明において、一般式（Ｉ）及び一般式（II）で表わされる原料化合物と目的化合物は、シクロヘキサン環が直接結合した化合物（Ｘは単結合）ないし、Ｘが−ＣＨ₂−、−Ｃ（ＣＨ₃）₂−のものを含み、Ｘが単結合の場合と同様の方法により製造できる。
水素化反応は、原料化合物をパラジウム系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。
【００１０】
本発明で使用するパラジウム系触媒は、特に制限はないが、反応の選択率の点から、アルカリ金属含有パラジウム触媒、あるいは、パラジウム触媒およびアルカリ金属化合物を使用することが好ましい。具体的には、０．５〜５重量％程度のナトリウムと１〜１０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、あるいは、１〜１０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が使用される。
【００１１】
本発明では、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。アルカリ金属としては、ナトリウムの他にカリウムなども使用され、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。アルカリ金属含有パラジウム触媒は、市販品として容易に入手できるが、カーボンなどの担体に金属パラジウムを触媒活性成分とし、アルカリ金属塩を助触媒として担持させ、次いで乾燥し、４００〜６００℃の温度で焼成することにより調製することができる。
【００１２】
また、アルカリ金属含有パラジウム触媒は、通常５０％程度の含水物として使用される。パラジウム触媒の形態は特に限定されず、粉末状やタブレット状などとして提供され、さらに、２種以上の触媒を併用することもでる。さらに、パラジウム系触媒は、原料のトランス-4-(4'- ヒドロキシフェニル）シクロヘキサノール１００重量部に対して、０．５〜１０重量部、好ましくは１．０〜５．０重量部の割合で使用される。
アルカリ金属塩を助触媒として使用する場合は、０．０１〜０．５重量部、好ましくは０．０５〜０．２重量部の割合で使用される。
【００１３】
本発明で使用する有機溶媒は、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、なかでもより好ましくは２級、３級のアルコールであり、具体的にはイソプロピルアルコール、２- ブタノールが特に好ましく使用される。溶媒は、２種以上の混合物とするのも溶解性などの点から好ましい。
また、上記溶媒の使用量は、通常は、原料１００重量部に対して、１００〜５００重量部、好ましくは、１５０〜３００重量部の割合で用いられる。水素化は、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選択的水素化反応を行うのが好ましい。
【００１４】
本発明における反応条件については、反応系内を窒素ガスやアルゴンガスなどの不活性ガスでガス置換したのちに、理論量の水素を加圧下に供給し、水素化を行うのが好ましく、水素化の反応温度は１００〜１８０℃程度に、好ましくは１２０〜１５０℃程度にして、水素圧は１〜１５ｋｇ／ｃｍ²−Ｇ、好ましくは、２〜６ｋｇ／ｃｍ²−Ｇであり、反応時間は２〜１０時間、好ましくは、４〜６時間である。
【００１５】
上記のようにして生成された目的生成物は、合成反応後に後処理され、必要に応じて精製される。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、その後に精製法として、通常の晶析と濾過及び乾燥が行なわれる。反応溶媒、例えば、２- ブタノールから、あるいは、溶媒置換して他の溶媒から、例えば、アセトンやメチルエチルケトンあるいはトルエンやメタノールなどから、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。
本発明の製造方法は合成経路が１工程で簡易であり、それにより高純度のトランス-4-(4'- オキソシクロヘキシル）シクロヘキサノール類が高選択率で得られるものである。
【００１６】
【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、¹Ｈ- ＮＭＲ（３００ＭＮＺ）で行った。また¹Ｈ- 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。
【００１７】
〔参考例〕
４- （４’- ヒドロキシフェニル）シクロヘキサノン91ｇ（純度９８.9％）とテトラヒドロフラン273.5 ｇを２Ｌ容量四つ口フラスコに仕込み、水浴上で内温を２１〜２６℃の範囲に保ちながら、撹拌下、これに水素化アルミニウムリチウムのテトラヒドロフラン溶液（１．０Ｍ、アルドリッチ・ケミカル社製）２５０ｍＬを滴下した。
滴下終了後、上記温度でさらに６時間撹拌を続けた後、得られた反応混合物から少量をサンプリングし、０．１Ｎ塩酸水溶液で中和し、更にメタノールを加えて、均一な溶液を得た。これをガスクロマトグラフィー分析に付したところ、原料転換率９４．６％、4-（４’- ヒドロキシフェニル）シクロヘキサノールのトランス／シス比は９０．５／９．５であった。
そこで、得られた反応混合物に水１００ｇを滴下して、過剰の水素化アルミニウムリチウムを分解させ、更に、18％塩酸２０３ｇを加えて無機塩を溶解させた。次に、これに炭酸水素ナトリウム水溶液を加えて、水層を中和した後、分液し、得られた有機層から溶剤を蒸発させ、残渣を９９．５％エタノールに溶解させた。このエタノール溶液から不溶物を濾別した後、濾液から晶析を行って、得られた結晶を濾別し、乾燥させて、目的とするトランス-4-(4'- ヒドロキシフェニル）シクロヘキサノール50.5ｇ（純度98.3％）を得た。
単離収率は、54.4％であった。目的物の同定は前記した方法により、ガスクロマトグラフィー分析により行った。
【００１８】
〔実施例１〕
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、原料のトランス-4-(4'- ヒドロキシフェニル）シクロヘキサノール４０．０ｇ（参考例で合成したもの；純度９８．３％）、溶媒の2-ブタノール１２０．０ｇ、及び、５重量％のＰｄと１．５重量％のＮａがカーボンに担持された５０wt％含水水素化触媒１．２０ｇを仕込み、オートクレーブ系内を窒素でガス置換した。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０ｋｇｆ／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、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、系内の水素ガス圧力を常に４．０ｋｇｆ／ｃｍ²・Ｇとなるように調製し、２．３時間反応させた。
この時、原料転化率は９６．０％、目的物のトランス-4-(4'- ジオキソシクロヘキシル）シクロヘキサノールの選択率は、９０．８％であった。
反応終了後、反応系を９５℃まで降温して圧力を開放し、窒素ガス置換を行なった。２−ブタノール３３．０ｇを加えてから、生成反応液から触媒を濾別し、常圧蒸留で濃縮した後、室温まで冷却して晶析を行なった。析出した結晶を濾別し、残余の溶媒を蒸発させて精製結晶２５．７ｇを得た（単離収率６２．５％）。
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- オキソシクロヘキシル）シクロヘキサノールであることを確認した。
また、精製結晶の純度は９８．６％、融点は１２８℃であった。
【００１９】
〔実施例２〕
触媒として５重量％のＰｄがカーボンに担持された５０wt％含水水素化触媒１．２０ｇ及び炭酸ナトリウム０．０４ｇを使用した以外は、実施例１と同様の操作を行なった。
反応２時間で、原料転化率は９９．９％、目的物のトランス-4-(4'- ジオキソシクロヘキシル）シクロヘキサノールの選択率は、８８．９％であった。生成反応液から触媒を濾別し、常圧蒸留で濃縮した後、メチルイソブチルケトンを６０．０ｇ加えて室温まで冷却して晶析を行なった。析出した結晶を濾別し、残余の溶媒を蒸発させてトランス-4-(4'- ジオキソシクロヘキシル）シクロヘキサノール３０．４ｇ（純度９７．６％）を得た（単離収率７５．０％）。
【００２０】
【発明の効果】

Claims

一般式（Ｉ）

［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’- ヒドロキシフェニル)シクロヘキサノール類をアルカリ金属含有パラジウム触媒又はパラジウム触媒及びアルカリ金属化合物の存在下に有機溶媒中で水素化することにより、一般式（II）

［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’- オキソシクロヘキシル）シクロヘキサノール類を製造する方法。