JP2885255B2 - 光学活性アルコール及びその製造法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は不斉炭素上にトリフルオ
ロメチル基、末端にアルコキシ基を有する新規な光学活
性アルコール及びその製造法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】光学活性物質は従来より医薬品、農薬の
分野に於て使用されてきたが近年強誘電性液晶、有機非
線形材料などの機能性材料として注目を集めている。例
えば有機非線形材料の分野においては有機材料が二次の
非線形光学効果を生ずるためには分子内に不斉中心が存
在することが望ましい〔例えば、山口、中野、笛野；化
学、４２卷、１１号、７５７頁（１９８７）〕。また強
誘電性液晶の分野においては液晶が強誘電性を示すため
には液晶分子が光学活性体であることが不可欠である
〔例えば城野、福田；有機合成化学協会誌、４７卷、６
号、５６８頁（１９８９）〕。従来このような分野にお
いては光学活性源として、２−ブタノール、２−オクタ
ノール、２−メチル−１−ブタノール、アミノ酸誘導体
などの光学活性物質が用いられてきた。しかしながらこ
の様な光学活性物質を使用していたのでは、得られる材
料の特性は限定されたものであり更に新しい光学活性物
質を見出すことが望まれる。

【０００３】最近強誘電性液晶の分野において、光学活
性源として不斉炭素上にフッ素を置換した、CF₃C*H(OH)
CH₂COOC₂H₅、CF₃C*H(OH)CH₂CH₂OC₂H₅ 、CF₃C*H(OH)CH₂C
H₂CH₂OC₂H₅、CF₃C*H(OH)CH₂CH₂CH₂CH₂OC₂H₅ 、CF₃C*H(O
H)C₆H₁₃、CF₃C*H(OH)C₈H₁₇ 、C₂F₅C*H(OH)C₈H₁₇等のア
ルコールを使用して強誘電性液晶を製造する試みが盛ん
に行われている（例えば、特開昭６４−３１５４号、特
開平１−３１６３３９号、特開平１−３１６３６７号、
特開平１−３１６３７２号、特開平２−２２５４３４
号、特開平２−２２９１２８号の各公報参照。）。これ
らのアルコールを用いて製造された強誘電性液晶はいず
れも不斉炭素上に電気陰性度の大きいフッ素原子が置換
されているため大きい自発分極を有しかつ比較的速い応
答速度を与える。更に、CF₃C*H(OH)C₆H₁₃,CF₃C*H(OH)C₈
H₁₇,C₂F₅C*H(OH)C₈H₁₇等を用いて製造された液晶は反強
誘電相を有する強誘電性液晶を与え易いことが認められ
ており、このためにこれらのアルコールは非常に特徴あ
るアルコールとして注目を集めている。反強誘電相を有
する強誘電性液晶は極く最近見出されたもので〔（A.D.
L.Chandani,E.Gorecka,Y.Ouchi,H.Takezoe,A.Furukawa:
Jpn.Appl.Phys.,28,(1989)〕従来の強誘電性液晶に比べ
配向が容易である、配向の自己修復能力がある、高いコ
ントラスト比が実現できる、明確な直流しきい値を持つ
など様々の有利な点を持っているため大きな注目を集め
ている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】この様に不斉炭素上に
フッ素置換した構造を分子中に有するアルコール（以
後、フッ素置換アルコールと略称することがある。）は
反強誘電相を有する強誘電性液晶（以後、反強誘電性液
晶と略称することがある。）の製造原料として注目を集
めているが、前述のような公知のフッ素置換アルコール
を用いて得られた反強誘電性液晶は応答速度や実用温度
範囲等の点で未だ十分でなく、更に優れた性能の液晶を
与えるようなフッ素置換アルコールが望まれている。ま
た本発明の光学活性アルコールを製造する方法として
は、次に示したように本発明類似のアルコールである C
F₃C*H(OH)(CH₂)₄OC₂H₅の製造法に準じて製造することが
考えられるが、この方法は極めて煩雑な方法であり更に
効率的な製造法の開発が望まれる。

【０００５】

【化８】

【０００６】本発明は前述のような状況に鑑みて行われ
たものであり、優れた性能を有する液晶物質の製造に使
用しうる不斉炭素上にトリフルオロメチル基を有しかつ
末端にアルコシ基を有する新規な光学活性アルコールと
それの簡便な製造法を提供するものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は一般式（Ｉ）で
表される新規な光学活性アルコールを提供するものであ
って、一般式（Ｉ）において例えば、ｍが４以下の光学
活性アルコールを

【０００８】

【化９】

【０００９】（上式中、ｍは５以上、ｎは１以上の整数
を表す。またＣ＊は不斉炭素原子を表す。） 使用して例えば、特開昭６４─３１５４号公報に示され
ているような液晶化合物を製造した場合、その液晶化合
物は反強誘電相を有しないのに対し本発明の光学活性ア
ルコールを使用した場合には反強誘電相を有する液晶化
合物が得られるという大きな特徴を有するもので、本発
明の光学活性アルコールは特にこのような反強誘電性液
晶の製造原料として極めて有用なものである。また本発
明は光学活性４，４，４−トリフルオロ−３−ヒドロキ
シブタン酸エチルの水酸基を保護した後、エステル部分
を還元し、得られたアルコールをスルホン酸エステルと
し、このスルホン酸エステル部分をアルキルアルコシ基
と置換した後、最初に保護した水酸基保護基を外すとい
う方法によって従来法では困難であった一般式（Ｉ）に
おいてｍが５以上、ｎが１以上の任意のｍ、ｎを有する
光学活性アルコールを極めて容易に製造することができ
ることを本発明者らが見出したことに基づき、本発明の
光学活性アルコールの新しい製造法を提供するものであ
る。即ち、本発明の光学活性アルコールの製造法は、
（１）下記一般式（Ｉ−１）、

【００１０】

【化１０】

【００１１】（上式中、Ｗは水酸基保護基を表し、Ｙは
スルフォニル基を表し、Ｃ＊は不斉炭素原子を表す。）
で表されるスルフォン酸エステルに、下記一般式（Ｉ−
２）、

【００１２】

【化１１】

【００１３】（上式中、ｍは５以上の整数を表し、ｎは
１以上の整数を表す。）で表されるグリニヤール試薬を
反応させ、下記一般式（Ｉ−３）、

【００１４】

【化１２】

【００１５】（上式中、Ｗ、ｎおよびＣ＊は前記と同じ
意味を有し、ｍは５以上の整数を示す。）で表されるエ
ーテル化合物を得て、次いで、（２）前記一般式（Ｉ−
３）のエーテル化合物の水酸基保護基（Ｗ）を脱離せし
めることを特徴とする下記一般式（Ｉ）で表される光学
活性アルコールの製造法である。

【００１６】

【化１３】

【００１７】（上式中、ｍは５以上、ｎは１以上の整数
を表す。またＣ＊は不斉炭素原子を表す。） また、前記一般式（Ｉ−１）で表されるスルフォン酸エ
ステルは（ａ）下記一般式（Ｉ−４）、

【００１８】

【化１４】

【００１９】（上式中、Ａは低級アルキルを表し、Ｗは
水酸基保護基を表し、Ｃ＊は不斉炭素原子を表す。）で
表される光学活性４、４、４−トリフルオロ−３−ヒド
ロキシブタン酸エステルを還元して下記一般式（Ｉ−
５）、

【００２０】

【化１５】

【００２１】（上式中、ＷおよびＣ＊は前記と同じ意味
を有する。）で表されるアルコールを得、次いで、
（ｂ）このアルコールとスルフォン化剤とを反応させる
ことにより製造されたものである。次に本発明の光学活
性アルコールの製造法を更に具体的に説明すると下記反
応式で示したようになる。

【００２２】

【化１６】

【００２３】更に、上記反応式にしたがって説明する。 （１）まず、４、４、４−トリフルオロ−３−ヒドロキ
シブタン酸エチルの水酸基の保護であるが、この反応は
公知の方法に従って容易に行うことができる。保護剤と
してはジヒドロピラン（ＤＨＰ）のほか塩化ベンジルな
どの公知の保護剤のいずれも使用し得る。次にエステル
部分の還元であるが、これも水素化リチウムアルミニウ
ム等を使用した公知の還元方法で還元することができ
る。尚、生成したアルコールは比較的不安定な化合物で
あるので精製することなく直ちに次の工程で用いられ
る。還元によって得られたアルコールのスルフォン酸エ
ステルの製造はこれもｐ−トルエンスルフォニルクロラ
イド（ＴｓＣｌ）を使用した公知の方法に従って容易に
行われる。 （２）もう一つの原料であるグリニヤール試薬はアルコ
キシアルコールを一般的な臭素化の方法によって臭素化
し次いでこれも公知の方法で窒素気流中でグリニヤール
試薬とする。 （３）次いで（１）で得られたスルフォン酸エステル＜
１＞と（２）で得られたグリニヤール試薬＜２＞とでカ
ップリング反応を行わせて本発明の光学活性アルコール
を得る。この反応は反応温度の制御が特に重要で−１５
℃以下の温度では反応の進行は遅くなる。また−５℃以
上の温度では副反応が多くなり好ましくない。最適の温
度は−１０℃を中心とする狭い範囲で反応中は温度を±
２℃以内に保つのが好ましい。またこのカップリング反
応においては触媒としてヨウ化第１銅を使用するが、こ
のものは反応原料であるスルフォン酸エステル１モルに
対して、１モルから０．５モルが用いられるが、好まし
くは０．２モルから０．３５モルである。またヨウ化第
１銅の添加の仕方としては、少量ずつ反応時間の全体に
わたって添加することが望ましい。反応は５〜２５時間
好ましくは８〜１４時間行われる。尚、本発明で用いら
れる原料の一つである４，４，４−トリフルオロ−３−
ヒドロキシブタン酸エチルは４，４，４−トリフルオロ
アセト酢酸エチルのパン酵母による還元によってＲ−体
が、またルテニウム−光学活性ホスフィン錯体を触媒と
して不斉水素化することによってＲ，Ｓ−体のいずれで
も容易に製造することができる（特開昭６３−３１０８
４７号公報）。本発明で用いられるグリニヤール試薬の
原料であるアルコキシアルコールはジオールを原料とし
て次の反応式にしたがって公知の方法により容易に製造
することができる。

【００２４】

【発明の効果】本発明の不斉炭素上にトリフルオロメチ
ル基、末端にアルコキシ基を有する新規な光学活性アル
コールは強誘電性液晶、医薬品、農薬、その他の機能性
材料の製造原料として有用なものである。

【００２５】

【実施例】次に実施例によって本発明を更に詳細に説明
するが本発明はこれに限定されるものではない。

【００２６】実施例１ Ｒ−（＋）−１，１，１−トリフルオロ−７−エトキシ
−２−ヘプタノールの製造〔一般式（Ｉ）に於てｍ＝
５、ｎ＝２の場合〕 （１）ジヒドロピランによる４，４，４−トリフルオロ
−３−ヒドロキシブタン酸エチルの水酸基の保護 Ｒ−（＋）−４，４，４−トリフルオロ−３−ヒドロキ
シブタン酸エチル３３．４ｇとジヒドロピラン２２．６
ｇの混合物に濃塩酸、７ｍｌを氷冷下撹拌しながら滴下
した。滴下終了後更に５時間室温で撹拌を続けた。反応
混合物を氷水に注ぎ炭酸水素ナトリウムで中和した後塩
化メチレンで抽出した。乾燥後溶媒を留去し６ｍｍＨｇ
の減圧下蒸留して目的物４、４、４−トリフルオロ−３
−テトラヒドロピラニールオキシブタン酸エチル（１）
を４１．３ｇ（収率８５％）得た。

【００２７】（２）水素化リチウムアルミニウムによる
４，４，４−トリフルオロ−３−テトラヒドロピラニー
ルオキシブタン酸エチルの還元 水素化リチウムアルミニウム４．２ｇのエーテル懸濁溶
液に４，４，４−トリフルオロ−３−テトラヒドロピラ
ニールオキシブタン酸エチル（１）３０．１ｇのエーテ
ル溶液５０ｍｌを１．５時間かけて滴下した。さらに３
０分間還流した後、氷冷下に水８ｇとテトラヒドロフラ
ン５０ｍｌの混合溶液を滴下し、固体をろ別しエーテル
抽出した。乾燥後、エーテルを留去し２８．１ｇの４，
４，４−トリフルオロ−３−テトラヒドロピラニールオ
キシブタノール（２）を６５％の純度で得た。（２）は
比較的熱、酸に対して不安定であったので精製を行わず
ピリジン中でモレキュラーシーブ４Ａで乾燥したのみで
次工程に用いた。

【００２８】（３）４，４，４−トリフルオロ−３−テ
トラヒドロピラニールオキシ−ブタノールのスルフォン
酸エステル化 化合物（２）（純度６５％）の２８．１ｇのピリジン溶
液５０ｍｌを−１０℃に冷却しｐ−トルエンスルフォニ
ルクロライド２３．３ｇを加え１．５時間攪拌した。そ
の後室温で減圧下ピリジンを留去した後、析出した固体
に塩化メチレンを加えて溶解した。ついで塩化メチレン
溶液を酢酸アンモニウム飽和水溶液で洗浄した。乾燥
後、室温で塩化メチレンを除き、減圧下低沸点物を除去
した。ついでベンゼンを溶媒とするシリカゲルカラムに
より精製して純度８３％のスルフォン酸エステル（３）
を４，４，４−トリフルオロ−３−テトラヒドロピラニ
ールオキシブタン酸エチル（１）からの収率３５％で得
た。

【００２９】（４）３−エトキシ−１−ブロモプロパン
の製造 ３−エトキシ−１−プロパノール１６．８ｇに三臭化リ
ン１４．５ｇをゆっくり滴下した。３０分後９０ｍｍＨ
ｇ，１５０℃で減圧蒸留し、留出分に塩化メチレンを加
え飽和炭酸水素ナトリウム水溶液で洗浄した。乾燥後溶
媒を除き減圧蒸留して純度９４％の３−エトキシ−１−
ブロモプロパン（４）１４．８ｇ（収率５５％）を得
た。

【００３０】（５）１，１，１−トリフルオロ−７−エ
トキシ−２−テトラヒドロピラニールオキシヘプタンの
製造 窒素雰囲気下マグネシウム片１．５ｇにテトラヒドロフ
ラン１０ｍｌを加え、少量のヨウ素を加えてマグネシウ
ムを活性化した後、化合物（４）の９．４ｇのテトラヒ
ドロフラン２０ｍｌ溶液を室温で滴下し系内でグリニヤ
ール試薬を調製した。この溶液を−１０℃に冷却しスル
フォン酸エステル（３）をゆっくり滴下した。また触媒
であるヨウ化銅１ｇをほぼ１時間に１回の割合で１４回
加えた。約１４時間の反応後反応混合物を酢酸アンモニ
ウム４．４ｇの水溶液１００ｇに注ぎ、ヘキサン、エー
テルで抽出した。乾燥後溶媒を留去しエーテル５０ｍｌ
を加え水素化リチウムアルミニウムのエーテル懸濁液に
滴下して１時間還流した。放冷後氷冷下に水を加え過剰
の水素化リチウムアルミニウムを分解した後固体をろ別
し、ヘキサン、エーテルで抽出した。乾燥後、溶媒を留
去し減圧蒸留し４．５ｇの目的物（５）を純度７０％で
得た（収率５４％）。

【００３１】（６）１，１，１−トリフルオロ−７−エ
トキシ−２−ヘプタノールの製造 化合物（５）の４．５ｇのメタノール溶液１０ｍｌに濃
塩酸、１ｍｌを加え終夜放置した。この溶液を飽和炭酸
水素ナトリウム水溶液に注ぎヘキサン及びエーテルで抽
出した。乾燥後溶媒を留去して２．２ｇの最終目的物を
純度８６％で得た。収率７２％、〔α〕Ｄ²⁸＝＋１２°
（Ｃ＝１．５、CHCl₃ ）。最終目的物である１，１，１
−トリフルオロ−７−エトキシ−２−ヘプタノールのＮ
ＭＲスペクトルを図１に示した。

【００３２】（７）（６）で得られた光学活性アルコー
ルを使用して下記の液晶化合物を製造しその相系列を測
定した。

【００３３】

【化１７】

【００３４】相系列は次のようであった。 （ここでSCA*は反強誘電性カイラルスメクチックC 相を
示す。また、SAはスメクチックA 相を、SXは未同定のス
メクチック相を示す。）一方これと類似の公知の反強誘
電性液晶である下記の化合物、

【００３５】

【化１８】

【００３６】この化合物の相系列は次のようであった （ここでSC* はカイラルスメクチックC 相を示す。）と
比較すると、SCA*相の温度領域が更に低温域にあること
が分かる。従って、液晶化合物のブレンドを考える場合
本発明の光学活性アルコールを使用して得られた液晶化
合物は室温以下の温度領域の拡張に非常に有利に使用し
得るものである。

【００３７】実施例２ Ｒ−（＋）−１，１，１−トリフルオロ−９−エトキシ
−２−ノナノールの製造〔一般式（Ｉ）において、ｍ＝
７、ｎ＝２の場合〕

【００３８】（１） 実施例１の（１）、（２）、
（３）と全く同様にして４，４，４−トリフルオロ−３
−テトラヒドロピラニールオキシ−ブタノールのスルフ
ォン酸エステルを製造した。

【００３９】（２） １，１，１−トリフルオロ−９−
エトキシ−２−テトラヒドロピラニールオキシノナンの
製造 実施例１の（５）における３−エトキシ−１−ブロモプ
ロパンの代わりに５−エトキシ−１−ブロモペンタンを
用いた以外は実施例１の（５）と全く同様にして１，
１，１−トリフルオロ−９−エトキシ−２−テトラヒド
ロピラニールオキシノナンを製造した。収率６５％。

【００４０】（３） １，１，１−トリフルオロ−９−
エトキシ−２−ノナノールの製造 実施例１の（６）における１，１，１−トリフルオロ−
７−エトキシ−２−テトラヒドロピラニールオキシヘプ
タンの代わりに１，１，１−トリフルオロ−９−エトキ
シ−２−テトラヒドロピラニールオキシノナンを用いた
以外は実施例１の（６）と全く同様にして１，１，１−
トリフルオロ−９−エトキシ−２−ノナノールを製造し
た。純度８９％、収率８７％、〔α〕Ｄ²⁶＝＋１１°
（Ｃ＝１．２、CHCl₃ ）であった。なお、このもののＮ
ＭＲスペクトルを図２に示した。

【００４１】

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は実施例１の１，１，１−トリフルオロ−
７−エトキシ−２−ヘプタノールのＮＭＲスペクトルを
示す図である。

【図２】図２は実施例２の１，１，１−トリフルオロ−
９−エトキシ−２−ノナノールのＮＭＲスペクトルを示
す図である。

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一般式（Ｉ）、 【化１】 （上式中、ｍは５以上、ｎは１以上の整数を表す。また
   Ｃ＊は不斉炭素原子を表す。）で表される光学活性アル
   コール。
2. 【請求項２】（１）下記一般式（Ｉ−１）、 【化２】 （上式中、Ｗは水酸基保護基を表し、Ｙはスルフォニル
   基を表し、Ｃ＊は不斉炭素原子を表す。）で表されるス
   ルフォン酸エステルに、下記一般式（Ｉ−２）、 【化３】 （上式中、ｍは５以上の整数を表し、ｎは１以上の整数
   を表す。）で表されるグリニヤール試薬を反応させ、下
   記一般式（Ｉ−３）、 【化４】 （上式中、Ｗ、ｎおよびＣ＊は前記と同じ意味を有し、
   ｍは５以上の整数を示す。）で表されるエーテル化合物
   を得て、次いで、（２）前記一般式（Ｉ−３）のエーテ
   ル化合物の水酸基保護基（Ｗ）を脱離せしめることを特
   徴とする下記一般式（Ｉ）で表される光学活性アルコー
   ルの製造法。 【化５】 （上式中、ｍは５以上、ｎは１以上の整数を表す。また
   Ｃ＊は不斉炭素原子を表す。）
3. 【請求項３】 前記一般式（Ｉ−１）で表されるスルフ
   ォン酸エステルは、（ａ）下記一般式（Ｉ−４）、 【化６】 （上式中、Ａは低級アルキルを表し、Ｗは水酸基保護基
   を表し、Ｃ＊は不斉炭素原子を表す。）で表される光学
   活性４、４、４−トリフルオロ−３−ヒドロキシブタン
   酸エステルを還元して下記一般式（Ｉ−５）、 【化７】 （上式中、ＷおよびＣ＊は前記と同じ意味を有する。）
   で表されるアルコールを得、次いで、（ｂ）このアルコ
   ールとスルフォン化剤とを反応させることにより製造さ
   れたものである請求項２記載の光学活性アルコールの製
   造法。