TW202104147A - 具有茀骨架之化合物及其之製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本發明係關於一種適宜作為形成熱塑性樹脂之單體,該熱塑性樹脂係構成由光學透鏡或光學膜所代表之光學構件者,且關於一種適宜作為熱塑性樹脂之原料之具有茀骨架之化合物及其之製造方法,該熱塑性樹脂係高折射率、低雙折射,及耐熱性與成形性之平衡優異者。
近年來,將由9,9-雙(4-(2-羥基乙氧基)苯基)茀(BPEF)所代表之具有茀骨架之醇作為原料之聚碳酸酯、聚酯、聚酯碳酸酯等之熱塑性樹脂材料,由於光學特性、耐熱性、成形性等優異,故作為光學透鏡或光學薄片等之光學構件而受到矚目。
例如,專利文獻1揭示將具有BPEF骨架之醇作為原料之聚碳酸酯樹脂。然而,雖記載使用該醇之聚碳酸酯樹脂之折射率為1.64,但近年來伴隨急速之技術革新,故要求前述特性之更加提升。因此,目標朝向更加之高折射率化,專利文獻2雖已開發出將9,9-雙[4-(2-羥基乙氧基)-3-苯基苯基]茀(BOPBPEF)作為原料之熱塑性樹脂,但該專利文獻記載之樹脂也係在折射率上仍尚有改善之餘地。又,專利文獻3雖記載將9,9-雙[6-(2-羥基乙氧基)-2-萘基]茀(BNEF)作為原料之高折射率樹脂,但由於折射率為高且雙折射也變高,故適用於光學透鏡等之透明材料時則會造成大問題。
因此,在高折射率與低雙折射上具有取捨之關係,過往之聚碳酸酯或聚酯樹脂則係難以使兩特性併存。
另一方面,作為9,9-雙(4-(2-羥基乙氧基)苯基)茀(BPEF)之製造方法,已知有使用硫酸與硫醇類作為觸媒,使9-茀酮與2-苯氧基乙醇進行脫水縮合之方法。又,作為9,9-雙[6-(2-羥基乙氧基)-2-萘基]茀(BNEF)之製造方法,已揭示有與BPEF同樣地使用硫酸與硫醇類作為觸媒而使茀酮與2-萘氧基乙醇進行脫水縮合之方法(專利文獻4)。並且,已揭示9,9-雙[4-(2-羥基乙氧基)-3-苯基苯基]茀(BOPBPEF)也係與BPEF或BNEF同樣地使用硫酸與硫醇類作為觸媒而使茀酮與2-(2-聯苯基氧基)乙醇進行脫水縮合之方法(專利文獻5)。又,作為9,9-雙[6-(2-羥基乙氧基)-2-萘基]茀(BNEF)之製造方法,已揭示取代硫酸而改用磷鎢酸與n-十二基硫醇作為酸觸媒,使9-茀酮與2-萘酚在甲苯及γ-丁內酯中,使其減壓並同時脫水縮合後,不進行純化而直接加成碳酸伸乙酯之方法(專利文獻6)。
然而,上述任一之方法皆係使用大量硫酸,或係使用少量之稱為n-十二基硫醇之硫源作為酸觸媒,故必須要有反應後之中和・純化等繁雜之純化操作,且會導致大量之中和用排水。又,由於製品中混入源自觸媒之硫成分,故產生製品之著色或安定性降低,純度降低等之問題。並且,為了取得光學用樹脂材料等,高純度之製品,則有必要重複執行去除硫成分用之純化操作,故在工業上無法說係為有利之方法。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]國際公開第2007/142149號公報
[專利文獻2]日本特開2015-86265號公報
[專利文獻3]日本特開2017-171885號公報
[專利文獻4]日本特開2016-79405號公報
[專利文獻5]日本特開2009-256342號公報
[專利文獻6]日本特開2019-1780號公報
[發明所欲解決之課題]
本發明中經分子設計之下述式(1)之化合物之製造方法係由2個步驟所構成,本案發明者即便使用上述專利文獻記載之方法,反應完全不會進行,或反應即便進行但反應速度為慢,故在工業上為不利者。又,由於所使用之觸媒量為多,故倘若不實施活性碳處理或與此酷似之金屬除去處理,則在下述式(1)所示之具有茀骨架之白色化合物中會混入源自經使用之鈀系觸媒之黑色粒子,從而導致該醇化合物之色相惡化。又,由於包括硫或溴之雜質為多,故會有該醇化合物之色相惡化,將該醇作為原料進行聚合時造成反應不良的情況。
因此,本發明為了解決上述先前技術之問題點進行檢討之結果所達成者,其目的在於提供一種新穎之具有茀骨架之化合物及其之製造方法,該具有茀骨架之化合物係使用作為原料而得之樹脂之各種特性(光學特性、耐熱性、成形性等)為優異者。
又,本發明之目的在於提供一種新穎之具有茀骨架之化合物及其之製造方法,該具有茀骨架之化合物較佳係鈀含量等之特定金屬含量為少,其之原料,或使用該原料之樹脂之色相優異者。
更進一步,本發明之目的在於提供一種新穎之具有茀骨架之化合物及其之製造方法,該具有茀骨架之化合物係為原料醇中之包括硫之雜質含量為少,較佳係鈀含量等之特定金屬含量或包括溴之雜質含量為少,該原料或使用該原料而得之樹脂之色相或各種特性(光學特性、耐熱性、成形性等)優異者。
[用以解決課題之手段]
本發明係為了解決上述先前技術之問題點進行檢討之結果所達成者,且係提供一種具有固定品質,且作為聚合物原料為優異之具有茀骨架之化合物及其之製造方法。具體而言,本發明係關於以下所示之具有茀骨架之化合物及其之製造方法。
[1]一種下述式(1)所示之具有茀骨架之化合物。
(式中,R1
表示氫原子、鹵素原子,或碳數1~12之可包含芳香族基之烴基,Ar1
及Ar2
係各自獨立表示碳數6~12之可具有取代基之芳香族基,L1
表示碳數1~12之伸烷基,m1及n1係相同或相異地表示0~4之整數,m2及n2係相同或相異地表示0~3之整數,m1+m2≧1。但,m1+n1為4以下之整數,m2+n2為3以下之整數。о1及о2係各自獨立表示0~5之整數。)
[2]如前項1之具有茀骨架之化合物,其中前述式(1)所示之具有茀骨架之化合物中之硫元素之含量為200ppm以下。
[3]如前項1或2之具有茀骨架之化合物,其中前述式(1)所示之具有茀骨架之化合物中之鈀元素之含量滿足下述式(2)。
0≦Pd≦50ppm (2)
[4]如前項1或2之具有茀骨架之化合物,其中使前述式(1)所示之化合物溶解於二甲基甲醯胺而成之5重量%溶液之APHA為500以下。
[5]如前項1或2之具有茀骨架之化合物,其中前述式(1)所示之化合物中之溴元素之含量為150ppm以下。
[6]如前項1或2之具有茀骨架之化合物,其中前述式(1)為下述式(1a)~(1d)所示當中之1者。
(式中,R2
~R13
係各自獨立表示氫原子、鹵素原子,或碳數1~12之可包含芳香族基之烴基。Ar1
、Ar2
、L1
及о1係與前述式(1)中相同)。
[7]前項6之具有茀骨架之化合物,其中前述式(1)為前述式(1b)。
[8]如前項1或2之具有茀骨架之化合物,其中前述式(1)中之Ar1
及Ar2
表示苯基或萘基。
[10]如前項9之化合物,其中式(1-b)所示之化合物中之二苯基茀酮之含量為0.2%以下。
[11]如前項9之化合物,其中其之結晶在示差掃描熱量分析下,在230~247℃具有吸熱峰。
[12]如前項9之化合物,其中其之結晶在利用Cu-Kα線而得之粉末X線繞射圖型中之繞射角2θ為10.6±0.2°、10.8±0.2°、17.1±0.2°、17.6±0.2°及18.7±0.2°處具有波峰。
[13]一種具有茀骨架之化合物之製造方法,其係前述式(1)所示之具有茀骨架之化合物之製造方法,其特徵為包含至少下述之步驟1及步驟2而成;
步驟1:使下述式(3)所示之茀酮類與下述式(4)或(5)所示之硼酸類在反應溶劑中,在鹼及鈀系觸媒之存在下進行反應的步驟
步驟2:使步驟1所製造之反應物(6)與下述式(7)所示之醇類在反應溶劑中,在酸觸媒之存在下,減壓下使其反應,反應後,不取出進行中和所而得之下述式(8)所示之反應物而直接在鹼之存在下與碳酸伸乙酯反應來製造目的物的步驟
(式中,X1
為1位、2位、3位或4位之取代基,且表示鹵素原子,X2
為5位、6位、7位或8位之取代基,且表示鹵素原子。)
(式中,Y表示芳香族基,R14
表示氫原子、烷基、烯基、烷氧基、鹵素原子。l為0、1或2,l=2時,R14
可為相同或亦可為相異。)
(式中,Ar1
及Ar2
係與式(1)中相同。)
(式中,p1及p2係相同或相異為0~4之整數,R1
、n1及n2係與前述式(1)中相同。)
(式中,R1
、Ar1
及Ar2
係與式(1)中相同。p1及p2係與式(7)中相同。n1及n2為0~3之整數。)
[13-1]如前項13之具有茀骨架之化合物之製造方法,其中式(3)所示之化合物為2,7-二溴茀酮。
[13-2]如前項13之具有茀骨架之化合物之製造方法,其中式(4)所示之化合物為苯基硼酸。
[13-3]如前項13之具有茀骨架之化合物之製造方法,其中式(5)所示之化合物為苯基硼酸之酐。
[13-4]如前項13之具有茀骨架之化合物之製造方法,其中式(6)所示之化合物為2,7-二苯基茀酮。
[13-5]如前項13之具有茀骨架之化合物之製造方法,其中式(7)所示之化合物為2-萘酚。
[13-6]如前項13之具有茀骨架之化合物之製造方法,其中式(8)所示之化合物為9,9’-雙(6-羥基-2-萘基)-2,7-二苯基茀。
[13-7]如前項13之具有茀骨架之化合物之製造方法,其中步驟1所使用之鈀系觸媒為肆(三苯基膦)鈀,及/或,Pd/SiO2
所示之鈀系觸媒。
[13-8]如前項13之具有茀骨架之化合物之製造方法,其中步驟1所使用之鹼為碳酸鉀及/或碳酸鈉。
[13-9]如前項13之具有茀骨架之化合物之製造方法,其中使用甲苯與乙醇之混合溶劑作為步驟1所使用之反應溶劑。
[13-10]前項13之具有茀骨架之化合物之製造方法,其中
步驟2所使用之酸觸媒係由磷酸或矽酸,與選自釩、鉬及鎢之至少一個元素之含氧酸離子所構成之雜多酸。
[13-11]如前項13之具有茀骨架之化合物之製造方法,其中在步驟2中一同併用酸觸媒與具有巰基之化合物。
[13-12]如前項13之具有茀骨架之化合物之製造方法,其中使用甲苯與γ-丁內酯之混合溶劑作為步驟2所使用之反應溶劑。
[13-13]如前項13之具有茀骨架之化合物之製造方法,其中使用甲苯與碳酸伸乙酯之混合溶劑作為步驟2所使用之反應溶劑。
[14]一種具有茀骨架之化合物之製造方法,其係前述式(1)所示之具有茀骨架之化合物之製造方法,其特徵為包含至少下述之步驟1~3而成;
步驟1:使下述式(13)所示之茀酮類與下述式(14)所示之醇類在反應溶劑中,在酸觸媒之存在下使其反應而取得下述式(15)所示之化合物的步驟
步驟2:使下述式(15)所示之化合物與碳酸伸乙酯在反應溶劑中,鹼之存在下進行反應而取得下述式(16)所示之化合物的步驟
步驟3:使下述式(16)所示之化合物與下述式(17)或(18)所示之硼酸類在反應溶劑中,在鹼及鈀系觸媒之存在下進行反應,而取得前述式(1)所示之化合物的步驟
(式中,X1
為1位、2位、3位或4位之取代基,且表示鹵素原子,X2
為5位、6位、7位或8位之取代基,且表示鹵素原子。)
(式中,p1及p2係相同或相異為0~4之整數,R1
、n1及n2係與前述式(1)中相同。)
(式中,X1
及X2
係與前述式(13)中相同。R1
、p1及p2係與式(14)中相同。n1及n2為0~3之整數。)
(式中,X1
及X2
係與前述式(13)中相同。R1
、L1
、m1、m2、n1、n2、o1及o2係與式(1)中相同。
(式中,Y表示芳香族基,R14
表示氫原子、烷基、烯基、烷氧基、鹵素原子。l為0、1或2,l=2時,R14
可為相同或亦可為相異。)
[14-1]如前項14之製造方法,其中不取出前述式(15)所示之化合物,而在一鍋(one pot)內進行前述步驟1與步驟2。
[14-2]如前項14之製造方法,其中不取出前述式(15)及(16)所示之化合物,而在一鍋內進行前述步驟1~3。
[14-3]如前項14之具有茀骨架之化合物之製造方法,其中式(13)所示之化合物為2,7-二溴茀酮。
[14-4]如前項14之具有茀骨架之化合物之製造方法,其中式(17)所示之化合物為苯基硼酸。
[14-5]如前項14之具有茀骨架之化合物之製造方法,其中式(18)所示之化合物為苯基硼酸之酐。
[14-6]前項14之具有茀骨架之化合物之製造方法,其中式(14)所示之化合物為2-萘酚。
[14-7]如前項14之具有茀骨架之化合物之製造方法,其中式(15)所示之化合物為9,9’-雙(6-羥基-2-萘基)-2,7-二溴茀。
[14-8]如前項14之具有茀骨架之化合物之製造方法,其中步驟3所使用之鈀系觸媒為肆(三苯基膦)鈀,及/或,Pd/SiO2
所示之鈀系觸媒。
[14-9]如前項14之具有茀骨架之化合物之製造方法,其中步驟3所使用之鹼為碳酸鉀及/或碳酸鈉。
[14-10]如前項14之具有茀骨架之化合物之製造方法,其中使用甲苯與乙醇之混合溶劑作為步驟3所使用之反應溶劑。
[14-11]如前項14之具有茀骨架之化合物之製造方法,其中步驟1所使用之酸觸媒係由磷酸或矽酸,與選自釩、鉬及鎢之至少一種元素之含氧酸離子所構成之雜多酸。
[14-12]如前項14之具有茀骨架之化合物之製造方法,其中在步驟1中一同併用酸觸媒與具有巰基之化合物。
[14-13]如前項14之具有茀骨架之化合物之製造方法,其中使用甲苯與碳酸伸乙酯之混合溶劑作為步驟1所使用之反應溶劑。
[15]一種前項1之具有茀骨架之化合物之使用方法,其作為熱塑性樹脂之原料。
[發明之效果]
本發明之茀化合物不僅係在茀環之9位上被集合環芳烴環(arene ring)所取代,且(較佳係在2,7位之位置上也)具有二芳基,將該茀化合物作為原料之熱塑性樹脂不僅光學特性優異,並且各種特性(耐熱性、透明性、成形性等)亦為優異。又,本發明之茀化合物較佳係包括硫之雜質之含量為少,並且鈀等之特定金屬之含量或包括溴之雜質之含量為少,且色相亦優。又,將該茀化合物作為原料之熱塑性樹脂不僅光學特性優異,並且各種特性(耐熱性、透明性、色相、成形性等)亦為優異。更進一步,本發明係能效率良好地製造此種特性優異之具有茀骨架之化合物。
詳細進行說明本發明,但以下記載之構成要件之說明為本發明之實施態樣之代表例,而並非係受限於該等內容者。
<本發明之態樣I>
[具有茀骨架之化合物]
本發明之態樣I之具有茀骨架之化合物為下述式(1)所示之具有茀骨架之化合物,即,在茀類之9位上取代或加成2個具有至少1個羥基之芳香族烴而成之化合物。
(式中,R1
表示氫原子、鹵素原子,或碳數1~12之可包含芳香族基之烴基,Ar1
及Ar2
係各自獨立表示碳數6~12之可具有取代基之芳香族基,L1
表示碳數1~12之伸烷基,m1及n1係相同或相異地表示0~4之整數,m2及n2係相同或相異地表示0~3之整數,m1+m2≧1。但,m1+n1為4以下之整數,m2+n2為3以下之整數。о1及о2係各自獨立表示0~5之整數。)
上述式(1)中,作為萘環之具體例,以1,4-萘二基或2,6-萘二基為佳,以2,6-萘二基為較佳。
尚且,在茀環之9位上進行取代之2個萘環可互為相同或亦可為相異,但以相同之環之情況為較佳。尚且,在茀骨架之9位上進行取代之萘環之取代基並無特別限定。例如,在為萘環之情況,對應於在茀環之9位上進行取代之萘環的基可為1-萘基、2-萘基等。
上述式(1)中,R1
表示氫原子、鹵素原子,或碳原子數1~12之可包含芳香族基之烴基,以氫原子、甲基或苯基為佳。
上述式(1)中,作為R1
所示之烴基,可例示如烷基、環烷基、芳基、萘基、芳烷基等。作為烷基之具體例,以甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、t-丁基等之C1-6
烷基、C1-4
烷基、C1-3
烷基為佳,以C1-3
烷基為較佳,其中以甲基或乙基為更佳。
又,作為環烷基之具體例,以環戊基、環己基等之C5-8
環烷基、C5-6
環烷基等為佳,以C5-6
環烷基為較佳。
又,作為芳基之具體例,以苯基、烷基苯基(單或二甲基苯基、甲苯基、2-甲基苯基、茬基等)等為佳,以苯基為較佳。
又,作為芳烷基之具體例,較佳可例示如苄基、苯乙基等之C6-10
芳基-C1-4
烷基等。
又,作為鹵素原子,以氟原子、氯原子、溴原子等為佳。
上述式(1)中,取代基R1
之取代數即n1及n2係可因應縮合烴之縮合環數等來適宜選擇,並無特別限定,以各自獨立為0以上為佳,較佳為1以上之整數。尚且,取代數n1及n2在萘環中可為相同或亦可為相異,通常多為相同之情況。
上述式(1)中,L1
表示2價連結基,以碳數1~12之伸烷基為佳,以伸乙基為較佳。通常L1
在相同之萘環中可為相同之伸烷基。又,L1
在相異之萘環中可互為相同或亦可為相異,通常也可為相同。
氧伸烷基(OL1
)之數(加成莫耳數)即о1及о2係分別可從0~5之範圍來選擇,下限係以0以上為佳,上限係以4以下為佳,較佳3以下,更佳為2以下。特佳為0或1,最佳為1。尚且,о1及о2可為整數亦可為平均值,在相異之萘環中可為相同亦可為相異。又,m1係以1,m2係以0為佳。
上述式(1)中,Ar1
及Ar2
係各自獨立表示碳原子數6~10之芳香族基,以苯基或萘基為佳。基Ar1
及Ar2
係可互為相異亦可為相同,但通常為相同。又,Ar1
及Ar2
之各自之鍵結位置係以在茀骨架之1位與8位、2位與7位、3位與6位,或4位與5位為佳,以2位與7位、3位與6位或4位與5位為較佳,以2位與7位為更佳。
以下例示前述式(1)所示之二醇成分之代表例,但作為本發明之前述式(1)所使用之原料,則並非係受到該等所限定者。
作為二苯基茀類型,較佳可舉出如9,9-雙(6-羥基-2-萘基)-1,8-二苯基茀、9,9-雙(6-羥基-2-萘基)-2,7-二苯基茀、9,9-雙(6-羥基-2-萘基)-3,6-二苯基茀、9,9-雙(6-羥基-2-萘基)-4,5-二苯基茀、9,9-雙[6-(2-羥基乙氧基)-2-萘基]-1,8-二苯基茀、9,9-雙[6-(2-羥基乙氧基)-2-萘基]-2,7-二苯基茀、9,9-雙[6-(2-羥基乙氧基)-2-萘基]-3,6-二苯基茀、9,9-雙[6-(2-羥基乙氧基)-2-萘基]-4,5-二苯基茀等。其中亦以下述式(1-a)~(1-b)所示之下述式(1-a):9,9-雙(6-羥基-2-萘基)-2,7-二苯基茀、下述式(1-b):9,9-雙[6-(2-羥基乙氧基)-2-萘基]-2,7-二苯基茀為較佳,尤其係以下述式(1-b):9,9-雙(4-(2-羥基乙氧基)苯基)-2,7-二苯基茀為佳。
作為二萘基茀類型,較佳可舉出如9,9-雙(6-羥基-2-萘基)-1,8-二(1-萘基)茀、9,9-雙(6-羥基-2-萘基)-2,7-二(1-萘基)茀、9,9-雙(6-羥基-2-萘基)-3,6-二(1-萘基)茀、9,9-雙(6-羥基-2-萘基)-4,5-二(1-萘基)茀、9,9-雙[6-(2-羥基乙氧基)-2-萘基]-1,8-二(1-萘基)茀、9,9-雙[6-(2-羥基乙氧基)-2-萘基]-2,7-二(1-萘基)茀、9,9-雙[6-(2-羥基乙氧基)-2-萘基]-3,6-二(1-萘基)茀、9,9-雙[6-(2-羥基乙氧基)-2-萘基]-4,5-二(1-萘基)茀、9,9-雙(6-羥基-2-萘基)-1,8-二(2-萘基)茀、9,9-雙(6-羥基-2-萘基)-2,7-二(2-萘基)茀、9,9-雙(6-羥基-2-萘基)-3,6-二(2-萘基)茀、9,9-雙(6-羥基-2-萘基)-4,5-二(2-萘基)茀、9,9-雙[6-(2-羥基乙氧基)-2-萘基]-1,8-二(2-萘基)茀、9,9-雙[6-(2-羥基乙氧基)-2-萘基]-2,7-二(2-萘基)茀、9,9-雙[6-(2-羥基乙氧基)-2-萘基]-3,6-二(2-萘基)茀、9,9-雙[6-(2-羥基乙氧基)-2-萘基]-4,5-二(2-萘基)茀等。其中亦以下述式(2-a)~(2-b)所示之下述式(2-a):9,9-雙(6-羥基-2-萘基)-2,7-二(2-萘基)茀、下述式(2-b):9,9-雙[6-(2-羥基乙氧基)-2-萘基]-2,7-二(2-萘基)茀為較佳,尤其係以下述式(2-b):9,9-雙[6-(2-羥基乙氧基)-2-萘基]-2,7-二(2-萘基)茀為佳。
本發明之具有茀骨架之化合物中,鈀元素之含量以滿足下述式(2)為佳。
0≦Pd≦50ppm (2)
較佳係滿足下述式(2-1)。
0≦Pd≦25ppm (2-1)
更佳係滿足下述式(2-2)。
0≦Pd≦10ppm (2-2)
較更佳係滿足下述式(2-3)。
0≦Pd≦5ppm (2-3)
特佳係滿足下述式(2-4)。
0≦Pd≦3ppm (2-4)
最佳係滿足下述式(2-5)。
0≦Pd≦1ppm (2-5)
超過上述範圍之上限時,則有會對使用前述式(1)所示之原料醇之樹脂色相或使用其之光學構件產生不良影響的情況。鈀元素之含量之下限可為0.01ppm以上、0.05ppm以上、或0.10ppm以上。
本發明之具有茀骨架之化合物在溶解於二甲基甲醯胺而成之5重量%溶液之APHA係以500以下為佳,以200以下為較佳,以100以下為更佳。APHA大於500時,則有對使用前述式(1)所示之原料醇之樹脂色相或使用其之光學構件產生不良影響的情況。
本發明之具有茀骨架之化合物中,前述式(1-b)所示之化合物中之二苯基茀酮之含量係以0.2%以下為佳,以0.1%以下為較佳,以0.05%以下為較更佳。二苯基茀酮之含量大於0.2%時,則有對使用前述式(1)所示之原料醇之樹脂色相或使用其之光學構件造成不良影響的情況。
[聯萘化合物之結晶多形體]
本發明之前述式(1-b)所示之化合物之結晶係以在230~247℃之範圍具有利用示差掃描熱量分析所得之吸熱峰為佳。又,利用Cu-Kα線而得之粉末X線繞射圖型中之繞射角2θ係在10.6±0.2°、10.8±0.2°、17.1±0.2°、17.6±0.2°及18.7±0.2°處具有特徵性波峰。又,以繞射角2θ在10.8±0.2°處具有最大波峰為佳。本發明之前述式(1-b)所示之化合物之結晶係操作性優異,且色相、純度皆為良好之結晶。
[具有茀骨架之化合物之製造方法]
本發明之態樣I之具有茀骨架之化合物之製造方法係包括大致分為2個步驟,且係可藉由:在鈀系觸媒以及鹼存在下,使下述式(3)所示之茀酮類與下述式(4)或(5)所示之硼酸類進行反應之第1步驟1,在酸觸媒之存在下(較佳係酸觸媒以及硫醇系化合物之存在下),使反應系內部在減壓下使副生成之水排出至系統外並同時使步驟1所製造之反應物(6)與下述式(7)所示之醇類之化合物進行反應後,反應結束後直接進行中和且不取出生成物(8),添加鹼性觸媒而與碳酸伸乙酯進行反應之第2步驟2來製造。
上述製造方法中,由於步驟1中下述式(4)或(5)所示之硼酸類之反應性為高且不會引起副反應,且步驟2中藉由併用硫醇系化合物,在與不併用其之情況相比,反應速度較快,且藉由將系統內部作成在減壓下,而能效率良好地將副生成之水排出,因此反應快且副生成物之生成受到抑制,且不取出反應物(8),即能在相同反應釜進行製造,故所使用之溶劑量也變少,從而能以低成本且效率良好地製造本發明之具有茀骨架之化合物。
步驟1:
(式中,X1
為1位、2位、3位或4位之取代基,且表示鹵素原子,X2
為5位、6位、7位或8位之取代基,且表示鹵素原子。)
(式中,Y表示芳香族基,R14
表示氫原子、烷基、烯基、烷氧基、鹵素原子。l為0、1或2,l=2時,R14
係可為相同或亦可為相異。)
步驟2:
(式中,Ar1
及Ar2
係與式(1)中相同。)
(式中,p1及p2係相同或相異為0~4之整數,R1
、n1及n2係與前述式(1)中相同。)
(式中,R1
、Ar1
及Ar2
係與式(1)中相同。p1及p2係與式(7)中相同。n1及n2為0~3之整數。)
上述式(3)所示之化合物係對應前述式(1)中茀骨架之茀酮化合物,X1
為1位、2位、3位或4位之取代基,X2
為5位、6位、7位或8位之取代基,X1
及X2
皆表示鹵素原子。
以下例示上述式(3)所示之茀酮化合物之代表例,但作為本發明之前述式(1)所使用之原料,則並非係受到該等所限定者。
作為具體例,較佳可舉出如1,8-二氟茀酮、2,7-二氟茀酮、3,6-二氟茀酮、4,5-二氟茀酮、1,8-二氯茀酮、2,7-二氯茀酮、3,6-二氯茀酮、4,5-二氯茀酮、1,8-二碘茀酮、2,7-二碘茀酮、3,6-二碘茀酮、4,5-二碘茀酮、1,8-二溴茀酮、2,7-二溴茀酮、3,6-二溴茀酮、4,5-二溴茀酮等。其中亦以1,8-二溴茀酮、2,7-二溴茀酮、3,6-二溴茀酮、4,5-二溴茀酮為佳,尤其係以2,7-二溴茀酮為佳。
該等係可單獨使用,或可混合2種以上,且可根據目的而任意地選擇。本發明中係以2,7-二溴茀酮為佳。
所使用之前述式(3)所示之茀酮類之純度並無特別限定,通常係以95%以上為佳,較佳為99%以上。尚且,茀酮類係可使用市售品,也可使用經合成者。例如,作為製造二溴茀酮類之方法,可舉出如非專利文獻(美國化學會期刊(Journal of American Chemical Society), 2017, Vol.139, 11073-11080)記載之方法,即使9-茀酮與溴在水中進行反應之方法等。
上述式(4)或(5)所示之化合物之環Y係對應在前述式(1)中之基Ar1
及Ar2
。又,前述式(4)及(5)中,基R14
之較佳態樣係與前述R1
之較佳態樣相同,l之較佳態樣係與前述n1及n2之較佳態樣相同。
所使用之硼酸類之純度並無特別限定,通常係以95%以上為佳,較佳為99%以上。尚且,硼酸類係可使用市售品,也可使用經合成者。作為製造硼酸類之方法,可舉出例如專利文獻(日本特開2002-47292號公報)記載之方法,即使苯基格林納試劑與溶解於非醚系芳香族溶劑中之硼酸酯類進行反應的方法等。
本發明所使用之硼酸係包括前述式(4)及(5)所示之烷基硼酸、烯基硼酸、芳基硼酸、雜芳基硼酸及其酐等,作為烷基硼酸,包括丁基硼酸、環己基硼酸、環戊基硼酸、2-乙基硼酸、4-乙基硼酸、己基硼酸、異丁基硼酸、異丙基硼酸、甲基硼酸、n-辛基硼酸、丙基硼酸、戊基硼酸、2-苯基乙基硼酸或該等之酐,作為烯基硼酸,包括1-環戊烯基硼酸、二茂鐵硼酸、1,1’-二茂鐵二硼酸或該等之酐,作為芳基硼酸,包括2-蒽硼酸、9-蒽硼酸、苄基硼酸、2-聯苯基硼酸、3-聯苯基硼酸、4-聯苯基硼酸、2,3-二甲基苯基硼酸、2,4-二甲基苯基硼酸、2,5-二甲基苯基硼酸、2,6-二甲基苯基硼酸、3,4-二甲基苯基硼酸、3,5-二甲基苯基硼酸、2-乙氧基苯基硼酸、3-乙氧基苯基硼酸、4-乙氧基苯基硼酸、6-甲氧基-2-萘硼酸、2-甲基苯基硼酸、3-甲基苯基硼酸、4-甲基苯基硼酸、1-萘硼酸、2-萘硼酸、9-菲硼酸、10-苯基-9-蒽硼酸、苯基硼酸、苯基乙烷硼酸、4-苯基(萘-1-基)硼酸、3-丙氧基苯基硼酸、3-異-丙氧基苯基硼酸、4-異-丙氧基苯基硼酸、4-丙基苯基硼酸、4-異-丙基苯基硼酸、10-(萘-1-基)-9-蒽硼酸、10-(萘-2-基)-9-蒽硼酸或該等之酐,作為雜芳基硼酸,包括苯並呋喃-2-硼酸、二苯並呋喃-4-硼酸、5-甲醯基-2-呋喃硼酸、5-甲醯基噻吩-2-硼酸、呋喃-2-硼酸、呋喃-3-硼酸、吡啶-3-硼酸、吡啶-4-硼酸、喹啉-2-硼酸、喹啉-3-硼酸、喹啉-4-硼酸、喹啉-5-硼酸、喹啉-6-硼酸、喹啉-8-硼酸、異-喹啉-4-硼酸、2-噻吩硼酸、3-噻吩硼酸、5-嘧啶硼酸或該等之酐。
該等係可單獨使用,或也可混合2種以上,可根據目的而任意地選擇。本發明中係以苯基硼酸、2-萘硼酸或其酐為佳,特佳為苯基硼酸或其酐。
使用作為原料之前述式(4)所示之化合物之使用比率,在相對於前述式(3)所示之化合物(鹵化茀酮化合物)1莫耳而言,較佳可為2~5莫耳,更佳可為2.05~3.0莫耳,較更佳可為2.1~2.5莫耳程度。該硼酸類若未滿2莫耳時,前述式(6)所示之生成物之收率會有變低的情況。又,超過5莫耳時,反應速度雖會變快且收率變高,但該具有茀骨架之化合物之製造成本會有上升的情況。
又,前述式(5)所示之化合物之使用比率,在相對於前述式(3)所示之化合物(鹵化茀酮化合物)1莫耳而言,較佳可為0.7~5莫耳,更佳可為0.8~3莫耳,較更佳可為1~2莫耳程度。該硼酸類若未滿0.7莫耳時,前述式(6)所示之生成物之收率有變低的情況。又,超過5莫耳時,反應速度雖會變快且收率變高,但該具有茀骨架之化合物之製造成本會有上升的情況。
步驟1之前述式(3)與前述式(4)及/或(5)所示之化合物之反應(脫鹵化反應)係可在反應溶劑中,鹼及觸媒之存在下進行。
作為步驟1之反應中使用之鹼,可舉出例如,氫氧化鈉、氫氧化鉀等之氫氧化物、碳酸鈉(Na2
CO3
)、碳酸鉀(K2
CO3
)、碳酸銫(Cs2
CO3
)等之碳酸鹽、乙酸鈉、乙酸鉀等之乙酸鹽、磷酸鈉(Na3
PO4
)、磷酸鉀(K3
PO4
)等之磷酸鹽等之無機鹽、三乙基胺類、吡啶、嗎啉、喹啉、哌啶、苯胺類、四正丁基銨乙酸酯等之銨鹽等之有機鹽等。其中,較佳使用碳酸鹽,且以碳酸鉀及/或碳酸鈉為佳。此種鹼係可單獨使用,又,也可合併使用2種類以上。
又,步驟1之反應中,上述鹼之使用量並無特別限定,相對於硼酸類1莫耳,以添加1~30當量為佳,較佳係添加1~10當量。
作為步驟1之反應中使用之鈀系觸媒,以鈴木耦合中使用之鈀化合物為佳,可舉出例如,肆(三苯基膦)鈀、二氯化雙(三苯基膦)鈀、乙酸鈀、參(二苯亞基丙酮)二鈀、雙(二苯亞基丙酮)鈀、二氯化雙[4-(N, N-二甲基胺基)苯基]二-tert-丁基膦鈀、二氯化雙(二-tert-丁基異戊二烯基膦)鈀、二氯化雙(二-tert-巴豆基膦)鈀、Pd/SiO2
所示之鈀系觸媒等。其中,以肆(三苯基膦)鈀,及/或,Pd/SiO2
所示之鈀系觸媒為佳。此種鈀系觸媒係可單獨使用,又,也可合併使用2種以上。
步驟1之反應中,上述觸媒之使用量並無特別限定,相對於前述式(3)所示之茀酮化合物1莫耳,在鈀金屬原子換算下,以0.1~10毫莫耳為佳,較佳為0.5~5毫莫耳。鈀觸媒之使用量在鈀金屬原子換算下未滿0.1毫莫耳時,則有反應變得難以完結的情況。又,鈀觸媒之使用量在鈀金屬原子換算下超過10毫莫耳時,則有反應雖會完結,但變得難以將該具有茀骨架之化合物中之鈀元素含量作成在式(2)之範圍內,且不僅有令使用該醇原料所製造之熱塑性樹脂之色相惡化的可能性,也會有該具有茀骨架之化合物之製造成本上升的情況。
作為步驟1使用之反應溶劑,並未係特別受到限定者,可單獨使用例如甲苯、二甲苯等之芳香族烴系溶劑,及甲醇、乙醇、異丙基醇、n-丁醇等之醇類,或亦可併用。芳香族烴系溶劑由於為高沸點溶劑,故可將反應溫度設定為較高,又,藉由使用醇而與水之親和性為良好,且反應性變得良好,從而適宜使用。此種溶劑係可單獨使用,或也可合併使用2種以上。並且,也可使用如N,N-二甲基甲醯胺或N,N-二甲基乙醯胺等之非質子性溶劑、o-二氯苯等之鹵苯類。此種溶劑也係可單獨使用,又,亦可合併使用2種以上。本發明中,以甲苯與乙醇之混合溶劑為較佳。
前述反應溶劑(本發明之情況,甲苯與乙醇之混合溶劑)之使用量並無特別限定,相對於前述式(3)所示之茀酮類,甲苯係以0.1重量倍以上為佳,較佳為0.5~100重量倍,更佳為1~50重量倍。甲苯之使用量在未滿0.1重量倍之情況,有生成物析出而變得難以攪拌之可能性。又,甲苯之使用量若超過100重量倍之情況,則有不具有與使用量相符之效果,且容積效率也惡化,該具有茀骨架之化合物之製造成本上升的情況。又,乙醇之使用量也並無特別限定,相對於前述式(3)所示之茀酮類,以0.1~50重量倍為佳,較佳為1~20重量倍。乙醇之使用量在未滿0.1重量倍之情況,有反應速度慢,收率下降之可能性。又,在乙醇之使用量超過50重量倍之情況,則有與甲苯同樣地不具有使用量相符之效果,且容積效率也惡化,該具有茀骨架之化合物之製造成本上升的情況。
反應溫度係根據所使用之原料、溶劑之種類而相異,以50~150℃為佳,較佳為60~130℃,更佳為70~120℃。反應係能以液體層析法等之分析手段來追蹤。
反應結束後之反應混合物中,通常除了包含已生成之前述式(6)所示之化合物以外,也包括未反應之茀酮類、未反應之硼酸類、鹼、觸媒、副反應生成物等。因此,可藉由慣用之方法,例如,過濾、濃縮、萃取、晶析、再結晶、再沉澱、活性碳處理或與其酷似之金屬除去處理、管柱層析法等之分離手段,或組合該等而成之分離手段來分離純化前述式(6)所示之化合物。例如,藉由慣用之方法(添加鹼水溶液而形成水溶性複合物之方法等)除去硼酸類,進行活性碳處理或與其酷似之金屬除去處理來除去鈀化合物後,藉由添加再結晶溶劑進行冷卻使其再結晶化,其次進行過濾分離來進行純化。
前述式(7)所示之醇類係對應前述式(6)所示之二芳基茀衍生物中在9位上經取代之含(多)羥基之芳烴環。即,前述式(7)中萘環係對應前述式(1)之萘環,R1
、n1及n2係對應前述式(1)之R1
、n1及n2。
作為前述式(7)所示之化合物之具體例,可舉出如萘酚類(例如,萘酚(1-萘酚、2-萘酚)、具有烴基之萘酚(甲基萘酚、乙基萘酚、二甲基萘酚、丙基萘酚、丁基萘酚(C1-4
烷基萘酚)等之烷基萘酚)、烷氧基萘酚(乙氧基萘酚等之C1-4
烷氧基萘酚)、鹵萘酚(氯萘酚、溴萘酚))、對應該等萘酚類(或單羥基萘類)之多羥基萘(例如,1,3-二羥基萘、1,4-二羥基萘、2,3-二羥基萘、1,5-羥基萘、1,7-二羥基萘、1,8-二羥基萘、2,6-二羥基萘、2,7-二羥基萘、1,2,4-三羥基萘、1,3,8-三羥基萘等之二或三羥基萘類)等。其中亦以1-萘酚、2-萘酚為佳,尤其係以2-萘酚為佳。
該等醇類係可單獨使用,或可混合2種以上而與茀酮類進行反應,且可根據目的而任意地選擇。本發明中係以2-萘酚為佳。
步驟2之反應中,上述式(7)所示之醇類之使用量並非係受到特別限定者,但從抑制副反應及經濟性之觀點,相對於茀酮類1莫耳,以2~20莫耳為佳,較佳為2.1~10莫耳,更佳為2.3~5莫耳。
該等上述式(7)所示之醇類係可使用市售品,也可使用經合成者。例如,作為製造萘酚類之方法,可舉出如專利文獻(日本特開昭61-115039號公報)記載之方法,即將萘予以磺化之2-萘磺酸再以鹼進行中和而取得2-萘磺酸鈉後,鹼融解生成物而作成鹼鹽後,進行水解來製造2-萘酚之方法等。
使用作為原料之上述式(7)所示之醇類(例如,萘酚類等)之純度並無特別限定,通常係以95%以上為佳,較佳為99%以上。
步驟2之反應通常係可在酸觸媒之存在下進行。作為酸觸媒,可舉出例如,硫酸、硫羥酸(thiolic acid)、蒙脫石、雜多酸等,該等之中,由於源自酸觸媒之雜質之生成為少,且容易取得本發明之具有茀骨架之化合物,故以雜多酸為特佳。
本發明中較佳使用之雜多酸係指一般相異2種以上之無機含氧酸進行縮合而生成之化合物之總稱,藉由中心之含氧酸與在其周圍進行縮合之別種含氧酸之組合,而能成為各種之雜多酸。將形成中心之含氧酸之數量少之元素稱為雜元素,將形成在其周圍進行縮合之含氧酸之元素稱為多元素(polyelement)。多元素可為單一種類之元素,亦可為複數種類之元素。
構成雜多酸之含氧酸之雜元素並非係受到特別限定者,可舉出例如,銅、鈹、硼、鋁、碳、矽、鍺、錫、鈦、鋯、鈰、釷、氮、磷、砷、銻、釩、鈮、鉭、鉻、鉬、鎢、鈾、硒、碲、錳、碘、鐵、鈷、鎳、銠、鋨、銥、鉑。以磷(磷酸)或矽(矽酸)為佳。又,構成雜多酸之含氧酸之多元素並非係受到特別限定者,可舉出例如,釩、鉬、鎢、鈮、鉭。以選自釩、鉬及鎢之至少1種元素為佳。
作為構成雜多酸骨架之雜多酸陰離子,可使用各種之組成者。可舉出例如,XM12
O40
、XM12
O42
、XM18
O62
、XM6
O24
等。較佳之雜多酸陰離子之組成為XM12
O40
。各式中,X為雜元素,M為多元素。作為具有該等組成之雜多酸,具體地可例示如磷鉬酸、磷鎢酸、矽鉬酸、矽鎢酸、磷釩鉬酸等。
雜多酸可為遊離之雜多酸,亦可質子之一部分或全部被其他陽離子取代而使用作為雜多酸之鹽。因此,本發明所稱之雜多酸也係包括該等雜多酸之鹽。作為能取代質子之陽離子,可舉出例如,銨、鹼金屬、鹼土類金屬等。
雜多酸可為酐,也可為結晶水含有物,但以酐之反應較快且會抑制副生成物之生成而為佳。在結晶水含有物之情況,預先藉由實施減壓乾燥或與溶劑之共沸脫水等之脫水處理,而可取得與酐相同之效果。雜多酸係也可使用載持於活性碳、氧化鋁、二氧化矽-氧化鋁、矽藻土等之載體上之形態。
該等雜多酸係可單獨使用,也可組合2種以上使用。又,因應必要,在不損及本發明目的之範圍內,亦可併用雜多酸以外之其他觸媒。
雜多酸之使用量並非係受到特別限定者,為了取得充足之反應速度,相對於茀酮,以0.0001重量倍以上為佳,較佳為0.001~30重量倍,更佳為0.01~5重量倍。
實施本發明之際,步驟2之反應中藉由一同併用上述雜多酸與具有巰基(以下有略稱為SH基之情況)之化合物,而可使反應速度提升且可抑制雜質之生成。作為本發明中可併用之硫醇化合物,可舉出例如,巰基羧酸、烷硫醇及該等之鹽。
作為巰基羧酸,可舉出如α-巰基丙酸、β-巰基丙酸、硫代乙酸、巰基乙酸、硫代草酸、巰基琥珀酸、巰基安息香酸等。又,作為烷硫醇,可舉出如甲硫醇、乙硫醇、1-丙硫醇、2-丙硫醇、1-丁硫醇、2-丁硫醇、1-戊硫醇、2-戊硫醇、1-己硫醇、1-庚硫醇、2-庚硫醇、1-辛硫醇、2-辛硫醇、1-壬硫醇、1-癸硫醇、1-十一硫醇、1-十二硫醇等之C1-16
烷基硫醇等。此種具有SH基之化合物當中,由於能平價取得,故以β-巰基丙酸及1-十二硫醇為佳,以1-十二硫醇為特佳。
此種具有SH基之化合物係可單獨使用,又,也可合併使用2種以上。
實施步驟2之反應之方法並非係受到特別限定者,通常係可藉由將前述式(6)與前述式(7)所示之化合物與雜多酸及/或硫醇化合物放入反應裝置中,在空氣中或氮、氬等之惰性氣體環境下,在甲苯或二甲苯等之芳香族烴類及乙酸乙酯或γ-丁內酯等之酯類之惰性溶劑存在下進行加熱攪拌來進行。此時,藉由在會將含觸媒之水或反應生成水等反應系統內之水分予以去除之脫水條件下進行反應,比起不脫水之情況,反應會更快地進行,且副生成物之生成受到抑制,而能以更高收率取得目的物。作為脫水之方法,並非係受到特別限定者,可舉出例如,利用添加脫水劑之脫水、利用減壓之脫水、利用在常壓或減壓下與溶劑之共沸之脫水等。
作為步驟2使用之反應溶劑,並非係受到特別限定者,可舉出例如甲苯、二甲苯等之芳香族烴溶劑,氯苯、二氯苯等之鹵化芳香族烴溶劑,戊烷、己烷、庚烷等之脂肪族烴溶劑,二氯甲烷、1,2-二氯乙烷等之鹵化脂肪族烴溶劑,二乙基醚、二-iso-丙基醚、甲基-t-丁基醚、二苯基醚、四氫呋喃、二噁烷等之脂肪族及環狀醚溶劑,乙酸乙酯、乙酸丁酯、γ-丁內酯、碳酸伸乙酯等之酯溶劑,乙腈、丙腈、丁腈、苄腈等之腈溶劑,N,N-二甲基甲醯胺、N,N-二甲基乙醯胺、1-甲基-2-吡咯啶酮等之醯胺溶劑等。以芳香族烴溶劑及酯溶劑為佳,較佳為甲苯、二甲苯、氯苯或二氯苯,與乙酸乙酯、乙酸丁酯、γ-丁內酯或碳酸伸乙酯之混合溶劑,更佳為甲苯與γ-丁內酯或碳酸伸乙酯之混合溶劑。該等反應溶劑係可單獨使用,又,也可合併使用2種以上。
又,該使用量並非係受到特別限定者,從經濟性之觀點,相對於上述式(6)所示之二苯基茀酮,以0.1重量倍以上為佳,較佳為0.5~100重量倍,更佳為1~20重量倍。
步驟2之反應溫度係根據所使用之原料、溶劑之種類而不同,以50~300℃為佳,較佳為80~250℃,更佳為100~180℃。反應係可利用液體層析法等之分析手段來追蹤。
步驟2之反應時之內壓係以101.3kPa以下之壓力為佳,較佳為60.0kPa以下。由於使副生成之水在該內壓下從系統內排出並同時反應之方式而會令反應更有效率地進行,且生成之副生成物也會變少,故以該方式為佳。
步驟2之反應後,因應必要可藉由過濾去除所使用之固體酸或也可進行中和。作為中和時所使用之鹼,可舉出例如,氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鈣等之鹼金屬或鹼土類金屬之氫氧化物、碳酸鉀、碳酸鈣、碳酸鈉、碳酸鈉等之鹼金屬或鹼土類金屬之碳酸鹽(碳酸氫)鹽、胺類等。
步驟2之反應中,中和後之反應液係可不去除因中和所生成之鹽,而使用於與碳酸伸乙酯之反應。因應必要也可藉由實施利用過濾來分離因中和所生成之鹽,添加水進行攪拌並靜置後使其分液並去除水層之操作(有稱為水洗步驟之情況),而從反應系統內分離因中和所生成之鹽。該水洗步驟係因應必要也可重複實施。
步驟2中,在步驟1所製造之反應物(6)與上述式(7)所示之醇類之反應後,可不取出上述式(8)所示之茀化合物,而使其與碳酸伸乙酯進行反應。藉由濃縮或晶析等之方法取出上述式(8)所示之茀化合物時,則變得有收率降低且成本提升之可能性。
步驟2中,碳酸伸乙酯係相對於步驟1所使用之上述式(6)所示之二苯基茀酮1莫耳,通常使用2~10莫耳,較佳使用2~5莫耳。
步驟2中,在實施上述式(8)所示之茀化合物與碳酸伸乙酯之反應之際,因應必要也可在鹼性化合物存在下進行反應。在鹼性化合物存在下進行反應之情況,步驟1所使用之固體酸係以在實施步驟2之前預先藉由過濾進行分離或進行中和為佳。
作為步驟2中能使用之鹼性化合物,可例示如碳酸鹽類、碳酸氫鹽類、氫氧化物類、有機鹼類等。作為碳酸鹽類,可舉出如碳酸鉀、碳酸鈉、碳酸銫、碳酸鋰等。作為碳酸氫鹽類,可舉出如碳酸氫鉀、碳酸氫鈉、碳酸氫鋰、碳酸氫銫等。作為氫氧化物類,可舉出如氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鋰等。作為有機鹼類,可舉出如三乙基胺、二甲基胺基吡啶、三苯基膦、溴化四甲基銨、氯化四甲基銨等。
上述之鹼性化合物之中,從操作性或安全性之觀點,較佳使用碳酸鉀、碳酸鈉。該等鹼性化合物係可單獨使用,又,也可合併使用2種以上。
在步驟2中使用鹼性化合物之情況,該使用量係相對於步驟1所使用之上述式(6)所示之二苯基茀酮1莫耳,通常為0.01~1.0莫耳,以0.03~0.5莫耳為佳。
步驟2之反應結束後,可對取得之反應混合物添加稀釋溶劑而使前述式(1)所示之化合物直接析出,也可在施加洗淨、濃縮、稀釋、活性碳處理等之後處理後,在未滿50℃下使前述式(1)所示之化合物析出。因應必要從已施加上述後處理之反應混合物中使前述式(1)所示之化合物析出之操作係因應必要可藉由將已與溶劑混合之反應混合物作成50℃以上且溶劑之沸點以下(較佳為70~110℃),並使其冷卻至未滿50℃來實施。在50℃以上從反應混合物中使前述式(1)所示之化合物之結晶析出的情況,藉由實施將在50℃以上結晶變得不會析出之量之稀釋溶劑與反應混合物予以混合後,將取得之混合物作成 50℃以上且溶劑之沸點以下(較佳為70~110℃),並使其冷卻至未滿50℃即可。作為稀釋溶劑,可舉出如例示作為上述反應所使用之溶劑者,或可舉出如甲醇、乙醇、丙醇、異丙醇、丁醇、tert-丁醇、異丁醇及戊醇等之醇溶劑,碳酸二甲酯、碳酸二乙酯等之碳酸溶劑,乙酸乙酯、乙酸丁酯、γ-丁內酯、安息香酸丁酯、安息香酸甲酯、乙酸苯酯等之酯溶劑,二乙基醚、二-isо-丙基醚、甲基-tert-丁基醚、二苯基醚、四氫呋喃等之醚溶劑、己烷、庚烷、辛烷、戊烷等之脂肪族烴溶劑等,以甲醇、乙醇或碳酸二甲酯為佳,以甲醇及乙醇為較佳。
此種晶析操作係可進行一次,也可重複進行複數次。尤其,前述步驟2之反應中,由於若使用甲醇或乙醇等之醇,則能簡便且有效率地除去未反應之2-萘酚或副生成之乙二醇單(2-萘基)醚等之雜質,故即使僅以一次之晶析操作,也可取得滿足式(2)之前述式(1)所示之化合物。
藉由過濾等來回收已析出之結晶。取得之結晶係可利用上述反應所使用之溶劑等來洗淨,或也可實施乾燥。藉此而得之前述式(1)所示之化合物之純化物之純度係以95%以上為佳。
藉由本發明之製造方法所得之具有茀骨架之化合物之純度係可選自60~100%之廣泛範圍,以70%以上為佳,較佳為80%以上,更佳為90%以上。
[具有茀骨架之化合物之特徵及用途]
本發明之具有茀骨架之化合物由於較佳係組合二苯基茀骨架及二萘基茀骨架與芳烴環,故不僅折射率、耐熱性為高,且作成聚合物時可減低雙折射。至今為止為了提升折射率,使用在茀骨架之9位上取代有集合環芳烴環之茀化合物,該物之折射率、耐熱性雖高,但會導致雙折射降低。相對於此,本發明之具有茀骨架之化合物或許由於係具有二苯基茀骨架及二萘基茀骨架,故即使折射率為高,雙折射仍也會變小。並且,芳烴環上由於具有1個以上之羥基,且茀化合物全體具有複數之羥基,故反應性為高。因此,本發明之具有茀骨架之化合物係可利用作為各種樹脂之原料(單體)。可使用作為例如,熱塑性樹脂(例如,聚酯樹脂、聚碳酸酯樹脂、聚酯碳酸酯樹脂、聚胺基甲酸酯樹脂等)或熱硬化性樹脂(例如,環氧樹脂、酚樹脂、熱硬化性聚胺基甲酸酯樹脂、(甲基)丙烯酸酯((甲基)丙烯酸酯)等)之多元醇成分。使用本發明之具有茀骨架之化合物作為多元醇成分時,或許係由於茀骨架之9位被萘環取代,且在茀骨架具有二芳基,故取得之樹脂具備能以高層次使高折射率與低雙折射性併存之優點。
又,本發明之具有茀骨架之化合物係能在泛用之溶劑中效率良好地調製衍生物。
本發明之具有茀骨架之化合物之融點係可選自100~300℃之廣泛範圍,以120~280℃為佳,較佳為130~260℃,更佳為140~240℃,特佳為150~230℃。
<本發明之態樣II>
[具有茀骨架之化合物]
本發明之態樣II之具有茀骨架之化合物為前述<本發明之態樣I>所說明之前述式(1)所示之具有茀骨架之化合物。
本發明之態樣II之具有茀骨架之化合物之硫元素含量為200ppm以下,以100ppm以下為佳,以50ppm以下為較佳,以30ppm以下為更佳。硫元素之含量大於200ppm時,會對使用前述式(1)所示之原料醇之樹脂色相或使用其之光學構件造成不良影響。又,在使用前述式(1)所示之原料醇取得樹脂之際而出現反應不良。
本發明之具有茀骨架之化合物之溴元素含量係以150ppm以下為佳,以50ppm以下為較佳,以20ppm以下為更佳。溴元素之含量大於150ppm時,則有對使用前述式(1)所示之原料醇之樹脂色相或使用其之光學構件造成不良影響的情況。又,在使用前述式(1)所示之原料醇取得樹脂之際,有出現反應不良的情況。
本發明之具有茀骨架之化合物之鈀元素之含量係以滿足下述式(2)為佳。
0≦Pd≦50ppm (2)
較佳係滿足下述式(2-1)。
0≦Pd≦25ppm (2-1)
更佳係滿足下述式(2-2)。
0≦Pd≦10ppm (2-2)
較更佳係滿足下述式(2-3)。
0≦Pd≦5ppm (2-3)
特佳係滿足下述式(2-4)。
0≦Pd≦3ppm (2-4)
超出上述範圍之上限時,則有對使用前述式(1)所示之原料醇之樹脂色相或使用其之光學構件造成不良影響的情況。鈀元素之含量下限可為0.01ppm以上、0.05ppm以上,或0.10ppm以上。
本發明之具有茀骨架之化合物溶解於二甲基甲醯胺而成之5重量%溶液之APHA係以500以下為佳,以200以下為較佳,以100以下為更佳。APHA大於500時,則有對使用前述式(1)所示之原料醇之樹脂色相或使用其之光學構件造成不良影響的情況。
本發明之具有茀骨架之化合物中,前述式(1-b)所示之化合物中之二苯基茀酮之含量係以0.2%以下為佳,以0.1%以下為較佳,以0.05%以下為更佳。二苯基茀酮之含量大於0.2%時,則有對使用前述式(1)所示之原料醇之樹脂色相或使用其之光學構件造成不良影響的情況。
[具有茀骨架之化合物之製造方法]
本發明之態樣II之具有茀骨架之化合物之製造方法係可藉由下述步驟1~3來製造。
步驟1:使下述式(13)所示之茀酮類與下述式(14)所示之醇類在反應溶劑中,在酸觸媒之存在下進行反應,而取得下述式(15)所示之化合物的步驟
步驟2:使下述式(15)所示之化合物與碳酸伸乙酯在反應溶劑中,鹼之存在下進行反應,而取得下述式(16)所示之化合物的步驟
步驟3:使下述式(16)所示之化合物與下述式(17)或(18)所示之硼酸類在反應溶劑中,在鹼及鈀系觸媒之存在下進行反應,而取得上述式(1)所示之化合物的步驟
上述式(13)所示之化合物為對應前述式(1)中茀骨架之茀酮化合物,X1
為1位、2位、3位或4位之取代基,X2
為5位、6位、7位或8位之取代基,X1
及X2
皆表示鹵素原子。
以下例示上述式(13)所示之茀酮化合物之代表例,但作為本發明之前述式(1)所使用之原料,並非係受到該等所限定者。
作為具體例,較佳可舉出如1,8-二氟茀酮、2,7-二氟茀酮、3,6-二氟茀酮、4,5-二氟茀酮、1,8-二氯茀酮、2,7-二氯茀酮、3,6-二氯茀酮、4,5-二氯茀酮、1,8-二碘茀酮、2,7-二碘茀酮、3,6-二碘茀酮、4,5-二碘茀酮、1,8-二溴茀酮、2,7-二溴茀酮、3,6-二溴茀酮、4,5-二溴茀酮等。其中亦以1,8-二溴茀酮、2,7-二溴茀酮、3,6-二溴茀酮、4,5-二溴茀酮為佳,尤其係以2,7-二溴茀酮為佳。
該等係可單獨使用,或也可混合2種以上,可因應目的而任意選擇。本發明中係以2,7-二溴茀酮為佳。
使用之前述式(13)所示之茀酮類之純度並無特別限定,通常係以95%以上為佳,較佳為99%以上。尚且,茀酮類係可使用市售品,也可使用經合成者。例如,作為製造二溴茀酮類之方法,可舉出如非專利文獻(美國化學會期刊(Journal of American Chemical Society), 2017, Vol.139, 11073-11080)記載之方法,即使9-茀酮與溴在水中下反應之方法等。
前述式(14)所示之醇類係對應前述式(13)所示之茀衍生物中在9位上取代之含(多)羥基之芳烴環。即,前述式(14)中萘環係對應前述式(1)之萘環,R1
、n1及n2係對應前述式(1)之R1
、n1及n2。
作為前述式(14)所示之化合物之具體例,可舉出如萘酚類(例如,萘酚(1-萘酚、2-萘酚)、具有烴基之萘酚(甲基萘酚、乙基萘酚、二甲基萘酚、丙基萘酚、丁基萘酚(C1-4
烷基萘酚)等之烷基萘酚)、烷氧基萘酚(乙氧基萘酚等之C1-4
烷氧基萘酚)、鹵萘酚(氯萘酚、溴萘酚))、對應該等萘酚類(或單羥基萘類)之多羥基萘(例如,1,3-二羥基萘、1,4-二羥基萘、2,3-二羥基萘、1,5-羥基萘、1,7-二羥基萘、1,8-二羥基萘、2,6-二羥基萘、2,7-二羥基萘、1,2,4-三羥基萘、1,3,8-三羥基萘等之二或三羥基萘類)等。其中亦以1-萘酚、2-萘酚為佳,尤其係以2-萘酚為佳。該等醇類係可單獨使用,或也可混合2種以上而與茀酮類反應,且可因應目的而任意地選擇。本發明係以2-萘酚為佳。
步驟1之反應中,上述式(14)所示之醇類之使用量並非係受到特別限定者,從抑制副反應及經濟性之觀點,相對於茀酮類1莫耳,以2~20莫耳為佳,較佳為2.1~10莫耳,更佳為2.3~5莫耳。
該等上述式(14)所示之醇類係可使用市售品,也可使用經合成者。例如,作為製造萘酚類之方法,可舉出如專利文獻(日本特開昭61-115039號公報)記載之方法,即將萘予以磺化之2-萘磺酸再以鹼進行中和而取得2-萘磺酸鈉後,鹼融解生成物而作成鹼鹽後,進行水解來製造2-萘酚之方法等。
使用作為原料之上述式(14)所示之醇類(例如,萘酚類等)之純度並無特別限定,通常係以95%以上為佳,較佳為99%以上。
步驟1之反應通常係可在酸觸媒之存在下進行。作為酸觸媒,可舉出例如,硫酸、硫羥酸、蒙脫石、雜多酸等,該等之中尤其係由於源自酸觸媒之雜質之生成為少,且容易取得本發明之具有茀骨架之化合物,故以雜多酸為特佳。
本發明中較佳使用之雜多酸係指一般相異2種以上之無機含氧酸進行縮合而生成之化合物之總稱,藉由中心之含氧酸與在其周圍進行縮合之別種含氧酸之組合,而能成為各種之雜多酸。將形成中心之含氧酸之數量少之元素稱為雜元素,將形成在其周圍進行縮合之含氧酸之元素稱為多元素。多元素可為單一種類之元素,亦可為複數種類之元素。
構成雜多酸之含氧酸之雜元素並非係受到特別限定者,可舉出例如,銅、鈹、硼、鋁、碳、矽、鍺、錫、鈦、鋯、鈰、釷、氮、磷、砷、銻、釩、鈮、鉭、鉻、鉬、鎢、鈾、硒、碲、錳、碘、鐵、鈷、鎳、銠、鋨、銥、鉑。較佳為磷(磷酸)或矽(矽酸)。又,構成雜多酸之含氧酸之多元素並非係受到特別限定者,可舉出例如,釩、鉬、鎢、鈮、鉭。以選自釩、鉬及鎢之至少1種元素為佳。
作為構成雜多酸骨架之雜多酸陰離子,可使用各種之組成者。可舉出例如,XM12
O40
、XM12
O42
、XM18
O62
、XM6
O24
等。較佳之雜多酸陰離子之組成為XM12
O40
。各式中,X為雜元素,M為多元素。作為具有該等組成之雜多酸,具體地可例示如磷鉬酸、磷鎢酸、矽鉬酸、矽鎢酸、磷釩鉬酸等。
雜多酸可為遊離之雜多酸,亦可質子之一部分或全部被其他陽離子取代而使用作為雜多酸之鹽。因此,本發明所稱之雜多酸也係包括該等雜多酸之鹽。作為能取代質子之陽離子,可舉出例如,銨、鹼金屬、鹼土類金屬等。
雜多酸可為酐,也可為結晶水含有物,但以酐之反應較快且會抑制副生成物之生成而為佳。在結晶水含有物之情況,預先藉由實施減壓乾燥或與溶劑之共沸脫水等之脫水處理,而可取得與酐相同之效果。雜多酸係也可使用載持於活性碳、氧化鋁、二氧化矽-氧化鋁、矽藻土等之載體上之形態。
該等雜多酸係可單獨使用,也可組合2種以上使用。又,因應必要,在不損及本發明目的之範圍內,亦可併用雜多酸以外之其他觸媒。
雜多酸之使用量並非係受到特別限定者,為了取得充足之反應速度,相對於茀酮類,以0.0001重量倍以上為佳,較佳為0.001~30重量倍,更佳為0.01~5重量倍。
實施本發明之際,步驟1之反應中藉由一同併用上述雜多酸與具有巰基(以下有略稱為SH基之情況)之化合物,而可使反應速度提升且可抑制雜質之生成。作為本發明中可併用之硫醇化合物,可舉出例如,巰基羧酸、烷硫醇及該等之鹽。
作為巰基羧酸,可舉出如α-巰基丙酸、β-巰基丙酸、硫代乙酸、巰基乙酸、硫代草酸、巰基琥珀酸、巰基安息香酸等。又,作為烷硫醇,可舉出如甲硫醇、乙硫醇、1-丙硫醇、2-丙硫醇、1-丁硫醇、2-丁硫醇、1-戊硫醇、2-戊硫醇、1-己硫醇、1-庚硫醇、2-庚硫醇、1-辛硫醇、2-辛硫醇、1-壬硫醇、1-癸硫醇、1-十一硫醇、1-十二硫醇等之C1-16
烷基硫醇等。此種具有SH基之化合物當中,由於能平價取得,故以β-巰基丙酸及1-十二硫醇為佳,以1-十二硫醇為特佳。
此種具有SH基之化合物係可單獨使用,又,也可合併使用2種以上。
實施步驟1之反應之方法並非係受到特別限定者,通常係可藉由將前述式(13)與前述式(14)所示之化合物與雜多酸及/或硫醇化合物放入反應裝置中,在空氣中或氮、氬等之惰性氣體環境下,在甲苯或二甲苯等之芳香族烴類及乙酸乙酯、γ-丁內酯、碳酸伸乙酯等之酯類之惰性溶劑存在下進行加熱攪拌來進行。此時,藉由在會將含觸媒之水或反應生成水等反應系統內之水分予以去除之脫水條件下進行反應,比起不脫水之情況,反應會更快地進行,且副生成物之生成受到抑制,而能以更高收率取得目的物。作為脫水之方法,並非係受到特別限定者,可舉出例如,利用添加脫水劑之脫水、利用減壓之脫水、利用在常壓或減壓下與溶劑之共沸之脫水等。
作為步驟1使用之反應溶劑,並非係受到特別限定者,可舉出例如甲苯、二甲苯等之芳香族烴溶劑,氯苯、二氯苯等之鹵化芳香族烴溶劑,戊烷、己烷、庚烷等之脂肪族烴溶劑,二氯甲烷、1,2-二氯乙烷等之鹵化脂肪族烴溶劑、二乙基醚、二-iso-丙基醚、甲基-t-丁基醚、二苯基醚、四氫呋喃、二噁烷等之脂肪族及環狀醚溶劑,乙酸乙酯、乙酸丁酯、γ-丁內酯、碳酸伸乙酯等之酯溶劑,乙腈、丙腈、丁腈、苄腈等之腈溶劑,N,N-二甲基甲醯胺、N,N-二甲基乙醯胺、1-甲基-2-吡咯啶酮等之醯胺溶劑等。以芳香族烴溶劑及酯溶劑為佳,較佳為甲苯、二甲苯、氯苯或二氯苯,與乙酸乙酯、乙酸丁酯、γ-丁內酯或碳酸伸乙酯之混合溶劑,更佳為甲苯與碳酸伸乙酯之混合溶劑。該等反應溶劑係可單獨使用,又,也可合併使用2種以上。
又,其之使用量並非係受到特別限定者,從經濟性之觀點,相對於茀酮類,以0.1重量倍以上為佳,較佳為0.5~100重量倍,更佳為1~20重量倍。
步驟1之反應溫度係根據所使用之原料、溶劑之種類而不同,以50~300℃為佳,較佳為80~250℃,更佳為100~180℃。反應係可利用液體層析法等之分析手段來追蹤。
步驟1之反應時之內壓係以101.3kPa以下之壓力為佳,較佳為60.0kPa以下。由於使副生成之水在該內壓下從系統內排出並同時反應之方式而會令反應更有效率地進行,且生成之副生成物也會變少,故以該方式為佳。
步驟1之反應後,因應必要可藉由過濾來去除所使用之固體酸或也可進行中和。作為中和時所使用之鹼,可舉出例如,氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鈣等之鹼金屬或鹼土類金屬之氫氧化物、碳酸鉀、碳酸鈣、碳酸鈉、碳酸鈉等之鹼金屬或鹼土類金屬之碳酸鹽(碳酸氫)鹽、胺類等。又,也可藉由過濾、濃縮、抽出、晶析、再結晶、再沉澱、活性碳處理或其酷似之金屬之除去處理、管柱層析法等之分離手段,組合該等而成之分離手段來進行分離純化。
步驟1之反應中,中和後之反應液係可不去除因中和所生成之鹽,而使用於與碳酸伸乙酯之反應。因應必要也可藉由實施利用過濾來分離因中和所生成之鹽,添加水進行攪拌並靜置後使其分液並去除水層之操作(有稱為水洗步驟之情況),而從反應系統內分離因中和所生成之鹽。該水洗步驟係因應必要也可重複實施。
步驟1之反應後,可不取出上述式(15)所示之茀化合物而使其與碳酸伸乙酯進行反應。即,可在一鍋內進行步驟1與步驟2。藉由濃縮或晶析等之方法來取出上述式(15)所示之茀化合物時,則變得有收率降低且成本提升的可能性。
步驟2中,碳酸伸乙酯係相對於茀酮類1莫耳,通常使用2~10莫耳,較佳使用2~8莫耳,更佳使用2~6莫耳。
步驟2中,在實施上述式(15)所示之茀化合物與碳酸伸乙酯之反應之際,因應必要也可在鹼性化合物存在下進行反應。在鹼性化合物存在下進行反應之情況,步驟1所使用之固體酸係以在實施步驟2之前預先藉由過濾進行分離或進行中和為佳。
作為步驟2中能使用之鹼性化合物,可例示如碳酸鹽類、碳酸氫鹽類、氫氧化物類、有機鹼類等。作為碳酸鹽類,可舉出如碳酸鉀、碳酸鈉、碳酸銫、碳酸鋰等。作為碳酸氫鹽類,可舉出如碳酸氫鉀、碳酸氫鈉、碳酸氫鋰、碳酸氫銫等。作為氫氧化物類,可舉出如氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鋰等。作為有機鹼類,可舉出如三乙基胺、二甲基胺基吡啶、三苯基膦、溴化四甲基銨、氯化四甲基銨等。上述鹼性化合物之中,從操作性或安全性之觀點,較佳使用碳酸鉀、碳酸鈉。該等鹼性化合物係可單獨使用,又,也可合併使用2種以上。
在步驟2中使用鹼性化合物之情況,其之使用量係相對於茀酮類1莫耳,通常為0.01~1.0莫耳,以0.03~0.5莫耳為佳。
步驟2之反應結束後,以實施對取得之反應混合物添加濃度3重量%以上之鹼水溶液,在50℃以上之溫度下進行加熱攪拌之步驟(以下,稱為鹼純化步驟)為佳。添加於反應混合物溶液之鹼水溶液之濃度係以3重量%以上為佳,以6重量%為較佳,以8重量%以上為更佳。藉由添加3重量%以上之濃度之鹼水溶液,並以50℃以上之溫度進行加熱攪拌,式(15)所示之化合物1莫耳與碳酸伸乙酯3莫耳以上進行反應而成之副生物會進行分解而成為式(16)所示之化合物。又,由於能從鹼水溶液中除去著色成分,故可取得高純度且著色少之式(16)所示之化合物。鹼水溶液之濃度低於3重量%時,因變得無法有效率地去除副生成物或著色成分,故不佳。鹼濃度若在3重量%以上,即並非係受到特別限定者,從鹼之溶解度或操作容易性之觀點,以50重量%以下為佳,較佳為30重量%以下,更佳為15重量%以下之濃度。
加熱攪拌鹼水溶液之溫度係以50℃以上為佳,以60℃以上為較佳,以80℃以上為更佳。又,以在所使用之溶劑之沸點以下之溫度,較佳在130℃以下進行。溫度低於50℃時,由於無法去除副生成物或無法有效率地去除,故不佳。又,溫度高於130℃,由於雜質會增加且純度降低,或色相惡化,故不佳。又,攪拌時間並非特別限定,以0.5~10小時為佳,較佳為1~9小時,更佳為2~8小時。
本發明之鹼水溶液所使用之鹼並非係受到特別限定者,可舉出如氫氧化鋰、氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化四甲基銨、氫氧化四乙基銨、氫氧化鈣、氫氧化鋇、碳酸鈉、碳酸鉀等。以氫氧化鈉、氫氧化鉀為佳。鹼之使用量並非係受到特別限制者,為了有效率地進行去除副生成物或去除著色成分,通常相對於式(16)所示之化合物1莫耳,以0.1~20莫耳為佳,以0.2~10莫耳為較佳,以0.3~5莫耳為更佳。鹼量少於0.1莫耳時,有無法有效率地去除副生物的情況。又有無法有效率地去除著色成分的情況,故不佳。鹼量多餘20莫耳時,有純度降低或色相惡化的情況,故不佳。
本發明中,鹼純化步驟係可對包含式(16)所示之化合物之反應混合物溶液添加鹼水溶液進行加熱攪拌,也可以有機溶劑稀釋反應混合物溶液後添加鹼水溶液進行加熱攪拌。通常,鹼純化步驟係以有機溶劑稀釋後才實施。稀釋之有機溶劑並非係受到特別限定者,可舉出如苯、甲苯、二甲苯、均三甲苯等之芳香族烴,戊烷、己烷、庚烷等之脂肪族烴,氯苯、二氯苯等之鹵化芳香族烴,二甲基甲醯胺、二甲亞碸等等。鹼純化操作後係可分液去除鹼水溶液。
步驟2之反應結束後,取得之反應混合物係可藉由洗淨、過濾、濃縮、抽出、晶析、再結晶、再沉澱、活性碳處理或與其酷似之金屬之除去處理、管柱層析法等之分離手段,或組合該等而成之分離手段來進行分離純化。因應必要從已施加上述後處理之反應混合物中使前述式(16)所示之化合物析出之操作係因應必要可藉由將已與溶劑混合之反應混合物作成50℃以上且溶劑之沸點以下(較佳為70~110℃),並使其冷卻至未滿50℃來實施。在 50℃以上從反應混合物中使前述式(16)所示之化合物之結晶析出的情況,藉由實施將在50℃以上結晶變得不會析出之量之稀釋溶劑與反應混合物予以混合後,將取得之混合物作成50℃以上且溶劑之沸點以下(較佳為70~110℃),並使其冷卻至未滿50℃即可。作為晶析溶劑,可舉出如例示作為上述反應所使用之溶劑者,或可舉出如甲醇、乙醇、丙醇、異丙醇、丁醇、tert-丁醇、異丁醇及戊醇等之醇溶劑,碳酸二甲酯、碳酸二乙酯等之碳酸溶劑,乙酸乙酯、乙酸丁酯、γ-丁內酯、安息香酸丁酯、安息香酸甲酯、乙酸苯酯等之酯溶劑,二乙基醚、二-isо-丙基醚、甲基-tert-丁基醚、二苯基醚、四氫呋喃等之醚溶劑,己烷、庚烷、辛烷、戊烷等之脂肪族烴溶劑等,以甲醇、乙醇、甲苯或碳酸二甲酯為佳。
此種晶析操作係可僅進行一次,亦可重複進行複數次。尤其,若使用甲醇或乙醇等之醇,可簡便且效率良好地去除未反應之2-萘酚或副生成之乙二醇單(2-萘基)醚等之雜質。
藉由過濾等來回收已析出之結晶。取得之結晶係可利用上述反應所使用之溶劑等來洗淨,或也可實施乾燥。藉此而得之前述式(16)所示之化合物之純化物之純度係以90%以上為佳,較佳為95%以上。步驟2之反應後,也可不取出上述式(16)所示之化合物,以一鍋來進行步驟3。並且,亦可以一鍋來進行全部步驟1~3。藉由以一鍋來進行,可提升收率或生產性。
上述式(17)或(18)所示之化合物之環Y係對應前述式(1)中基Ar1
及Ar2
。又,前述式(17)及(18)中,基R14
之較佳態樣係與前述R1
之較佳態樣相同,l之較佳態樣係與前述n1及n2之較佳態樣相同。
使用之硼酸類之純度並無特別限定,通常係以95%以上為佳,較佳為99%以上。尚且,硼酸類係可使用市售品,也可使用經合成者。作為製造硼酸類之方法,可舉出例如專利文獻(日本特開2002-47292號公報)記載之方法,即,使苯基格林納試劑與溶解於非醚系芳香族溶劑之硼酸酯類進行反應之方法等。
本發明使用之硼酸係包括前述式(14)及(15)所示之烷基硼酸、烯基硼酸、芳基硼酸、雜芳基硼酸及其酐等,作為烷基硼酸,包括丁基硼酸、環己基硼酸、環戊基硼酸、2-乙基硼酸、4-乙基硼酸、己基硼酸、異丁基硼酸、異丙基硼酸、甲基硼酸、n-辛基硼酸、丙基硼酸、戊基硼酸、2-苯基乙基硼酸或該等之酐,作為烯基硼酸,包括1-環戊烯基硼酸、二茂鐵硼酸、1,1’-二茂鐵二硼酸或該等之酐,作為芳基硼酸,包括2-蒽硼酸、9-蒽硼酸、苄基硼酸、2-聯苯基硼酸、3-聯苯基硼酸、4-聯苯基硼酸、2,3-二甲基苯基硼酸、2,4-二甲基苯基硼酸、2,5-二甲基苯基硼酸、2,6-二甲基苯基硼酸、3,4-二甲基苯基硼酸、3,5-二甲基苯基硼酸、2-乙氧基苯基硼酸、3-乙氧基苯基硼酸、4-乙氧基苯基硼酸、6-甲氧基-2-萘硼酸、2-甲基苯基硼酸、3-甲基苯基硼酸、4-甲基苯基硼酸、1-萘硼酸、2-萘硼酸、9-菲硼酸、10-苯基-9-蒽硼酸、苯基硼酸、苯基乙烷硼酸、4-苯基(萘-1-基)硼酸、3-丙氧基苯基硼酸、3-異-丙氧基苯基硼酸、4-異-丙氧基苯基硼酸、4-丙基苯基硼酸、4-異-丙基苯基硼酸、10-(萘-1-基)-9-蒽硼酸、10-(萘-2-基)-9-蒽硼酸或該等之酐,作為雜芳基硼酸,包括苯並呋喃-2-硼酸、二苯並呋喃-4-硼酸、5-甲醯基-2-呋喃硼酸、5-甲醯基噻吩-2-硼酸、呋喃-2-硼酸、呋喃-3-硼酸、吡啶-3-硼酸、吡啶-4-硼酸、喹啉-2-硼酸、喹啉-3-硼酸、喹啉-4-硼酸、喹啉-5-硼酸、喹啉-6-硼酸、喹啉-8-硼酸、異-喹啉-4-硼酸、2-噻吩硼酸、3-噻吩硼酸、5-嘧啶硼酸或該等之酐。
該等係可單獨使用,或亦可混合2種以上,且可因應目的而任意地選擇。本發明中係以苯基硼酸、2-萘硼酸或其酐為佳,特佳為苯基硼酸或其酐。
使用作為原料之前述式(17)所示之化合物之使用比率係相對於前述式(16)所示之化合物1莫耳,較佳可為2~5莫耳,更佳可為2.05~3.0莫耳,較更佳可為2.1~2.5莫耳程度。該硼酸類未滿2莫耳時,則有前述式(1)所示之生成物之收率變低的情況,又,超過5莫耳時,雖然反應速度變快且收率變高,但會有該具有茀骨架之化合物之製造成本上升的情況。
又,前述式(18)所示之化合物之使用比率係相對於前述式(16)所示之化合物1莫耳,較佳可為0.7~5莫耳,更佳可為0.8~3莫耳,較更佳可為1~2莫耳程度。該硼酸類未滿0.7莫耳時,則有前述式(1)所示之生成物之收率變低的情況。又,超過5莫耳時,雖然反應速度變快且收率變高,但有該具有茀骨架之化合物之製造成本上升的情況。
步驟3之前述式(16)與前述式(17)及/或(18)所示之化合物之反應(脫鹵化反應)係可在反應溶劑中,在鹼及觸媒之存在下進行。
作為步驟3之反應所使用之鹼,可舉出例如,氫氧化鈉、氫氧化鉀等之氫氧化物、碳酸鈉(Na2
CO3
)、碳酸鉀(K2
CO3
)、碳酸銫(Cs2
CO3
)等之碳酸鹽、乙酸鈉、乙酸鉀等之乙酸鹽、磷酸鈉(Na3
PO4
)、磷酸鉀(K3
PO4
)等之磷酸鹽等之無機鹽、三乙基胺類、吡啶、嗎啉、喹啉、哌啶、苯胺類、四n丁基銨乙酸酯等之銨鹽等之有機鹽等。其中,較佳使用碳酸鹽,以碳酸鉀及/或碳酸鈉為佳。此種鹼係可單獨使用,又,也可合併使用2種類以上。
又,步驟3之反應中,上述鹼之使用量並非特別限定,相對於硼酸類1莫耳,以添加1~30當量為佳,較佳為添加1~10當量。
作為步驟3之反應所使用之鈀系觸媒,以鈴木耦合所使用之鈀化合物為佳,可舉出例如,肆(三苯基膦)鈀、二氯化雙(三苯基膦)鈀、乙酸鈀、參(二苯亞基丙酮)二鈀、雙(二苯亞基丙酮)鈀、二氯化雙[4-(N, N-二甲基胺基)苯基]二-tert-丁基膦鈀、二氯化雙(二-tert-丁基異戊二烯基膦)鈀、二氯化雙(二-tert-巴豆基膦)鈀、Pd/SiO2
所示之鈀系觸媒等。其中亦以肆(三苯基膦)鈀,及/或,Pd/SiO2
所示之鈀系觸媒為佳。此種鈀系觸媒係可單獨使用,又,也可合併使用2種以上。
步驟3之反應中,上述觸媒之使用量並無特別限定,相對於前述式(16)所示之化合物1莫耳,在鈀金屬原子換算下以0.1~10毫莫耳為佳,較佳為0.5~5毫莫耳。鈀觸媒之使用量在鈀金屬原子換算下未滿0.1毫莫耳之情況,有反應變得難以完結的情況。又,鈀觸媒之使用量在鈀金屬原子換算下超過10毫莫耳時,則有反應雖會完結,但變得難以將該具有茀骨架之化合物中之鈀元素含量作成在式(2)之範圍內,且不僅有令使用該醇原料所製造之熱塑性樹脂之色相惡化的可能性,也會有該具有茀骨架之化合物之製造成本上升的情況。
作為步驟3使用之反應溶劑,並未係特別受到限定者,可單獨使用例如甲苯、二甲苯等之芳香族烴系溶劑,及甲醇、乙醇、異丙基醇、n-丁醇等之醇類,或亦可併用。芳香族烴系溶劑由於為高沸點溶劑,故可將反應溫度設定為較高,又,藉由使用醇而與水之親和性為良好,且反應性變得良好,從而適宜使用。此種溶劑係可單獨使用,或也可合併使用2種以上。並且,也可使用如N,N-二甲基甲醯胺或N,N-二甲基乙醯胺等之非質子性溶劑、o-二氯苯等之鹵苯類。此種溶劑也係可單獨使用,又,亦可合併使用2種以上。本發明中,以甲苯與乙醇之混合溶劑為較佳。
前述反應溶劑(本發明之情況,甲苯與乙醇之混合溶劑)之使用量並無特別限定,相對於前述式(16)所示之化合物1莫耳,甲苯係以0.1重量倍以上為佳,較佳為0.5~100重量倍,更佳為1~50重量倍。甲苯之使用量在未滿0.1重量倍之情況,有生成物析出而變得難以攪拌之可能性。又,甲苯之使用量若超過100重量倍之情況,則有不具有與使用量相符之效果,且容積效率也惡化,該具有茀骨架之化合物之製造成本上升的情況。又,乙醇之使用量也並無特別限定,相對於前述式(16)所示之化合物1莫耳,以0.1~50重量倍為佳,較佳為1~20重量倍。乙醇之使用量在未滿0.1重量倍之情況,有反應速度慢,收率下降之可能性。又,在乙醇之使用量超過50重量倍之情況,則有與甲苯同樣地不具有使用量相符之效果,且容積效率也惡化,該具有茀骨架之化合物之製造成本上升的情況。
反應溫度係根據所使用之原料、溶劑之種類而相異,以50~150℃為佳,較佳為60~130℃,更佳為70~120℃。反應係能以液體層析法等之分析手段來追蹤。
反應結束後之反應混合物中,通常除了包含已生成之前述式(1)所示之化合物以外,也包括未反應之硼酸類、鹼、觸媒、副反應生成物等。因此,可藉由慣用之方法,例如,過濾、濃縮、抽出、晶析、再結晶、再沉澱、活性碳處理或其酷似之金屬除去處理、管柱層析法等之分離手段,或組合該等而成之分離手段進行分離純化。例如,以藉由慣用之方法(添加鹼水溶液而形成水溶性複合物之方法等)除去硼酸類,進行活性碳處理或其酷似之金屬除去處理來除去鈀化合物後,藉由添加再結晶溶劑進行冷卻使其再結晶化,其次進行過濾分離為佳。再結晶之方法係與前述步驟2記載之方法相同。
藉由本發明之製造方法而得之前述式(1)所示之化合物之純度係可選自60~100%之廣泛範圍,以70%以上為佳,較佳為80%以上,更佳為90%以上,較更佳為95%以上。
[具有茀骨架之化合物之特徵及用途]
本發明之具有茀骨架之化合物由於較佳係組合二苯基茀骨架及二萘基茀骨架與芳烴環,故不僅折射率、耐熱性為高,且作成聚合物時可減低雙折射。至今為止為了提升折射率,使用在茀骨架之9位上取代有集合環芳烴環之茀化合物,該物之折射率、耐熱性雖高,但會導致雙折射降低。相對於此,本發明之具有茀骨架之化合物或許由於係具有二苯基茀骨架及二萘基茀骨架,故即使折射率為高,雙折射仍也會變小。並且,芳烴環上由於具有1個以上之羥基,且茀化合物全體具有複數之羥基,故反應性為高。因此,本發明之具有茀骨架之化合物係可利用作為各種樹脂之原料(單體)。可使用作為例如,熱塑性樹脂(例如,聚酯樹脂、聚碳酸酯樹脂、聚酯碳酸酯樹脂、聚胺基甲酸酯樹脂等)或熱硬化性樹脂(例如,環氧樹脂、酚樹脂、熱硬化性聚胺基甲酸酯樹脂、(甲基)丙烯酸酯((甲基)丙烯酸酯)等)之多元醇成分。使用本發明之具有茀骨架之化合物作為多元醇成分時,或許係由於茀骨架之9位被萘環取代,且在茀骨架具有二芳基,故取得之樹脂具備能以高層次使高折射率與低雙折射性併存之優點。
又,本發明之具有茀骨架之化合物係可泛用之溶劑中效率良好地調製衍生物。
本發明之具有茀骨架之化合物之融點係可選自100~300℃之廣泛範圍,以120~280℃為佳,較佳為130~260℃,更佳為140~240℃。
[實施例]
以下,根據實施例更加詳細說明本發明,但本發明只要不超出該要旨,即並非係受到以下之實施例所限定者。
<本發明之態樣I>
實施例中,各種測量係如以下所示來進行。
(1)高速液體層析(HPLC)測量
使用日立製高速液體層析L-2350,在下表1之測量條件下測量實施例取得之化合物。實施例中,在並未特別界定時,%為去除HPLC中之溶劑而經補正之面積百分率值。
(2)NMR測量
使用下述之裝置、溶劑來測量實施例取得之化合物、樹脂。
裝置:日本電子公司製 JNM-AL400(400MHz)
溶劑:CDCl3
(3)ICP測量
使用下述之裝置來測量實施例取得之化合物。
使用機器:Agilent Technologies
裝置:Agilent 5100 ICP-OES
(4)玻璃轉移溫度(Tg)測量、示差掃描熱量測量(DSC)
使用下述之裝置、條件來測量實施例取得之化合物、樹脂。
裝置:TA Instruments製Discovery DSC25
條件:升溫速度20℃/min
(5)顆粒(pellet)b*值測量
使用下述之裝置來測量實施例取得之樹脂。
裝置:X-Rite公司製 積分球分光光度計CE-7000A
(6)折射率(nD)、阿貝數測量
使用下述之裝置、手法來測量實施例取得之樹脂。
裝置:ATAGO公司製 DR-M2阿貝折射計
手法:測量使聚合結束後取得之樹脂顆粒溶解於二氯甲烷,並澆鑄於玻璃培養皿上進行乾燥所作成之膜在25℃之折射率(波長:589nm)及阿貝數(從波長:486nm、589nm、656nm處之折射率使用下述式來算出)。
ν=(nD-1)/(nF-nC)
尚且,本發明中,意指
nD:波長589nm處之折射率,
nC:波長656nm處之折射率,
nF:波長486nm處之折射率。
(7)粉末X線繞射測量
使用RIGAKU RINT TTR III,在下述測量條件下進行測量。
X線源:Cu-Kα、輸出:50kV-300mA(15kW)
DS:1/2°、HS:10mm、SS:1/2°、RS:0.15°、
Step:0.01°、掃描速度:1.0°/min
[實施例I-1]
<步驟1>
在裝設有攪拌機、冷卻器,以及溫度計之燒瓶中,使2,7-二溴茀酮(以下,有略稱為DBFN之情況)101.4g(0.30莫耳)、苯基硼酸76.8g(0.63毫莫耳)溶解於甲苯1L及乙醇200mL之混合溶劑,再添加肆(三苯基膦)鈀1.7g(1.45毫莫耳)、2M碳酸鉀水溶液347mL後,藉由在80℃下攪拌6小時來進行反應。使用HPLC來確認反應之進行狀況,確認到DBFN之殘留量為0.1%以下時結束反應。減壓濃縮取得之反應液並餾除甲苯及乙醇後,對殘渣添加1M氫氧化鈉水溶液並氯仿進行萃取。使用活性碳對氯仿層進行脫鈀觸媒處理來去除殘留於系統內之鈀觸媒後,濃縮氯仿,在黃色結晶析出之時間點停止濃縮並直接進行再結晶。過濾取出已析出之黃色固結晶,藉由在85℃下乾燥24小時,以收率81%取得目的物之2,7-二苯基茀酮(以下,有略稱為DPFN之情況)之黃色結晶80.5g。使用HPLC測量取得之黃色結晶之純度為99.8%。
<步驟2>
對裝設有攪拌機、冷卻器、水分離器,以及溫度計之燒瓶添加步驟1製造之DPFN56.5g(0.17莫耳)、2-萘酚58.8g(0.41莫耳)、12鎢(VI)磷酸n水合物(H3
[PW12
O40
]・nH2
O)0.8g(0.24毫莫耳)、n-十二硫醇1.8g(0.01莫耳)、甲苯53mL、γ-丁內酯13mL後,減壓至55kPa後,升溫至100℃,在同溫度下進行攪拌10小時。使用HPLC來確認反應之進行狀況,確認到DPFN之殘留量為0.3%以下時結束反應。
反應後,添加25重量%氫氧化鈉水溶液,並將12鎢(VI)磷酸n水合物(H3
[PW12
O40
]・nH2
O)予以中和後,在120℃下餾除系統內之水(稱為水洗步驟)。水洗步驟結束後,添加碳酸鉀1.2g(8.87毫莫耳)、碳酸伸乙酯37.4g(0.42莫耳),在110℃下攪拌15小時來進行反應。使用HPLC來確認反應之進行狀況,確認到下述(8-1)所示之9,9’-雙(6-羥基-2-萘基)-2,7-二苯基茀之殘留量為0.2%以下時結束反應。
反應結束後,對取得之反應液添加水及25重量%氫氧化鈉水溶液,在85℃下攪拌5小時後,分離水層。藉由使取得之反應液冷卻至20℃並直接使其晶析,而取得目的之9,9-雙[6-(2-羥基乙氧基)-2-萘基]-2,7-二苯基茀(以下,有略稱為BNDP之情況)之淡黃色固體。取得之BNDP經過活性碳處理及水洗後,減壓加熱乾燥一晚,以收率78%、純度98.8%取得淡黃色固體。藉由ICP測量殘留金屬量,Pd為1ppm以下。DPFN為0.2%,APHA為500。
將藉此合成之9,9-雙[6-(2-羥基乙氧基)-2-萘基]-2,7-二苯基茀25.91質量份、9,9-雙[4-(2-羥基乙氧基)苯基]茀16.44質量份、二苯基碳酸酯16.23質量份、及碳酸氫鈉3.15×10-3
質量份放入附攪拌機及餾除裝置之反應釜中,進行氮取代3次後,將夾套加熱至200℃而使原料熔融。完全溶解後,花費5分鐘減壓至20kPa並同時以60℃/hr之速度使夾套升溫至260℃,而進行酯交換反應。其後,將夾套保持在260℃,花費50分鐘減壓至0.13kPa,在260℃、0.13kPa以下之條件下,進行聚合反應直到抵達指定之力矩為止。反應結束後,將經生成之樹脂予以顆粒化並同時取出,而取得聚碳酸酯樹脂之顆粒。藉由1
H NMR來分析取得之聚碳酸酯樹脂,確認到9,9-雙[6-(2-羥基乙氧基)-2-萘基]-2,7-二苯基茀成分係相對於全單體成分而被導入有50mol%。取得之聚碳酸酯樹脂之折射率為1.682,阿貝數為17.1,Tg為177℃,顆粒b*值為13.5。
[實施例I-2]
除了將步驟1中之苯基硼酸變更成苯基硼酸之酐以外,其他係與實施例I-1同樣地操作而取得目的之茀化合物(收率78%、純度98.8%)。藉由ICP測量殘留金屬量,Pd為1ppm以下。
[實施例I-3]
除了將步驟1中之鹼變更成碳酸鈉以外,其他係與實施例I-1同樣地操作而取得茀化合物(收率78%,純度98.8%)。藉由ICP測量殘留金屬量,Pd為1ppm以下。
[實施例I-4]
除了將步驟1中之鈀系觸媒變更成Pd/SiO2
所示之PL觸媒以外,其他係與實施例I-1同樣地操作而取得茀化合物(收率78%,純度98.9%)。藉由ICP測量殘留金屬量,Pd為1ppm以下。
[實施例I-5]
除了將步驟2中之酸觸媒變更成矽鎢酸之n水合物(H4
[SiW12
O40
]・nH2
O)以外,其他係與實施例I-1同樣地操作而取得茀化合物(收率78%,純度98.8%)。藉由ICP測量殘留金屬量,Pd為1ppm以下。
[實施例I-6]
對裝設有攪拌機、冷卻器、水分離器,以及溫度計之燒瓶添加實施例I-1之步驟1所製造之DPFN28.1g(0.08莫耳)、2-萘酚29.3g(0.20莫耳)、12鎢(VI)磷酸n水合物(H3
[PW12
O40
]・nH2
O)0.4g(0.12毫莫耳)、n-十二硫醇1.8g(0.01莫耳)、甲苯30mL、碳酸伸乙酯7.8g(0.09莫耳)後,減壓至55kPa後,升溫至100℃,在同溫度下進行攪拌3小時。使用HPLC來確認反應之進行狀況,確認到DPFN之殘留量為0.0%時結束反應。
反應後,添加25重量%氫氧化鈉水溶液而將12鎢(VI)磷酸n水合物(H3
[PW12
O40
]・nH2
O)予以中和後,在120℃下餾除系統內之水(稱為水洗步驟)。水洗步驟結束後,添加碳酸鉀0.6g(4.41毫莫耳)、碳酸伸乙酯29.4g(0.33莫耳)、二甲基甲醯胺100mL,在110℃下攪拌4小時來進行反應。使用HPLC來確認反應之進行狀況,確認到9,9’-雙(6-羥基-2-萘基)-2,7-二苯基茀之殘留量為0.0%時結束反應。
反應結束後,對取得之反應液添加水及25重量%氫氧化鈉水溶液並在85℃下進行攪拌1.5小時後,分離水層。藉由使取得之反應液冷卻至20℃並直接使其晶析,而取得BNDP。取得之BNDP經過活性碳處理及水洗後,減壓加熱乾燥一晚,以收率78%、純度98.8%取得白色結晶。又,Pd為1ppm以下,DPFN為0.0%,APHA為80,利用DSC之吸熱峰:237℃。將DSC圖表展示於圖1,將粉末X線測量圖表展示於圖2,將粉末X線測量之主要波峰展示於表2。
[實施例I-7]
對裝設攪拌機、冷卻器、水分離器,以及溫度計之燒瓶添加步驟1所製造之DPFN28.1g(0.08莫耳)、2-萘酚29.3g(0.20莫耳)、12鎢(VI)磷酸n水合物(H3
[PW12
O40
]・nH2
O)0.8g(0.23毫莫耳)、n-十二硫醇1.8g(0.01莫耳)、甲苯45mL、碳酸伸乙酯37.20g(0.42莫耳)後,減壓至55kPa後,升溫至100℃,在同溫度下進行攪拌9小時。使用HPLC來確認反應之進行狀況,確認到DPFN之殘留量為0.0%時結束反應。
反應後,添加25重量%氫氧化鈉水溶液而將12鎢(VI)磷酸n水合物(H3
[PW12
O40
]・nH2
O)予以中和後,在120℃下餾除系統內之水(稱為水洗步驟)。水洗步驟結束後,添加碳酸鉀0.6g(4.41毫莫耳)、二甲基甲醯胺100mL,並在110℃下攪拌4小時進行反應。使用HPLC來確認反應之進行狀況,確認到9,9’-雙(6-羥基-2-萘基)-2,7-二苯基茀之殘留量為0.0%以下時結束反應。
反應結束後,對取得之反應液添加水及25重量%氫氧化鈉水溶液,並在85℃下攪拌1.5小時後,分離水層。藉由使取得之反應液冷卻至20℃並直接使其晶析,而取得BNDP。取得之BNDP經活性碳處理及水洗後,減壓加熱乾燥一晚,以收率78%、純度98.8%取得白色結晶。又,Pd為1ppm以下,DPFN為0.0%,APHA為90。
[比較例I-1]
除了在步驟1中,將反應溶劑變更成甲苯以外,其他係與實施例I-1同樣地操作來進行茀酮化合物之合成,但反應並未進行而無法取得目的之茀酮化合物。
[比較例I-2]
除了將步驟1中之肆(三苯基膦)鈀之使用量變更成0.56g(0.48毫莫耳)以外,其他係與實施例I-1同樣地操作來進行茀化合物之合成,反應雖會進行,但造成二苯基體與單苯基體係以95:5(重量比)進行混合,而無法以高純度取得目的之茀酮化合物。
[比較例I-3]
除了在步驟2中將酸觸媒變更成硫酸及3-巰基丙酸以外,其他係與實施例I-1同樣地操作來進行茀化合物之合成,但反應並未進行而無法取得目的之茀化合物。
[參考例I-1]
除了在步驟1及步驟2中,並未進行活性碳處理以外,其他係與實施例I-1同樣地操作而取得茀化合物(BNDP)之黃色固體(收率78%,純度98.1%)。藉由ICP測量殘留金屬量,Pd為70ppm。APHA超過500。
除了在步驟2中使用上述方法所合成之9,9-雙[6-(2-羥基乙氧基)-2-萘基]-2,7-二苯基茀以外,其他係與實施例1同樣地操作而取得聚碳酸酯樹脂之顆粒。藉由1H NMR分析取得之聚碳酸酯樹脂,確認到9,9-雙[6-(2-羥基乙氧基)-2-萘基]-2,7-二苯基茀成分係相對於全單體成分而被導入有50莫耳%。取得之聚碳酸酯樹脂之折射率為1.682,阿貝數為17.1,Tg為177℃,顆粒b*值為32.3。
[參考例I-2]
除了在步驟2中將反應壓力變更成101.3kPa(常壓)以外,其他係與實施例I-1同樣地操作來進行茀化合物之合成,但反應並未完結,導致DPFN殘留5重量%,而引起BNDP之純度下降。並且,與實施例I-1之步驟2同樣地使用該單體所得之聚碳酸酯樹脂之顆粒b*值為105。
[參考例I-3]
除了在步驟2中將反應溶劑變更成甲苯以外,其他係與實施例I-1同樣地操作來進行茀化合物之合成,但反應並未完結,導致DPFN殘留10重量%,而引起目的之BNDP之純度下降。取得之黃色固體之收率為50%,純度為88.7%。與實施例I-1之步驟2同樣地使用該單體所得之聚碳酸酯樹脂之顆粒b*值為200。
<本發明之態樣II>
實施例中,各種測量係如以下所示般地實施。
(1)高速液體層析(HPLC)測量
使用日立製高速液體層析L-2350,在表3之測量條件下進行測量。實施例中,在並未特別界定時,%為除去HPLC中之溶劑而經過補正之面積百分率值。
(2)ICP測量
使用下述之裝置來測量實施例取得之化合物。
使用機器:Agilent Technologies
裝置:Agilent 5100 ICP-OES
(3)燃燒離子層析法測量
使用三菱化學製自動試料燃燒裝置AQF-2100及賽默飛世爾製離子層析系統DIONEX AQUION,在下述測量條件下進行硫元素之含量(S量)及溴元素之含量(Br量)之測量。尚且,檢量線作成係使用WAKO製溴化物離子標準液(Br-1000)及硫酸離子標準液(SO4(2-):1000)來進行。
測量溫度:900℃→1000℃
吸收液:含有過氧化氫之超純水
管柱:AS-17/AG-17
流速:1ml/min
槽溫度:40℃、管柱溫度:35℃
(4)APHA測量
將使測量試料0.5g溶解於二甲基甲醯胺10ml溶液放入φ25mm之試驗管中,使用日本電色製工業(股)製TZ6000進行測量。
[實施例II-1]
<步驟1及步驟2>
對裝設有攪拌機、冷卻器,以及溫度計之燒瓶添加2,7-二溴茀酮(以下,有略稱為DBFN之情況)28.1g(0.08莫耳)、2-萘酚28.8g(0.20莫耳)、n-十二硫醇1.8g(0.01莫耳)、12鎢(VI)磷酸n水合物(H3
[PW12
O40
]・nH2
O)0.4g(0.12毫莫耳)、甲苯30ml、碳酸伸乙酯7.7g後,減壓至50kPa後,升溫至100℃,在同溫度下攪拌5小時。使用HPLC來確認反應之進行狀況,確認到DBFN之殘留量為0.0%時結束反應。
反應後,添加25重量%氫氧化鈉水溶液而將12鎢(VI)磷酸n水合物(H3
[PW12
O40
]・nH2
O)予以中和後,在120℃下餾除系統內之水。其後,添加碳酸鉀0.6g(4.16毫莫耳)、碳酸伸乙酯28.9g(0.33莫耳)、二甲基甲醯胺100mL,在110℃下攪拌5小時進行反應。使用HPLC來確認反應之進行狀況,確認到9,9’-雙(6-羥基-2-萘基)-2,7-二溴茀之殘留量為0.0%時結束反應。反應結束後,對取得之反應液添加水及25重量%氫氧化鈉水溶液,在85℃下攪拌1.5小時後,分離水層。濃縮取得之反應液,添加甲苯使其溶解後,進行溫水洗淨5次。其後,以甲醇進行再結晶2次,減壓加熱乾燥一晚,以收率77%、純度97.4%取得9,9-雙[6-(2-羥基乙氧基)-2-萘基]-2,7-二溴茀(以下,有略稱為BNDB的情況)之白色結晶。
<步驟3>
對裝設有攪拌機、冷卻器、水分離器,以及溫度計之燒瓶添加步驟1所製造之BNDB44.7g(0.06莫耳)、苯基硼酸17.2g(0.14莫耳)、肆(三苯基膦)鈀0.7g(0.64毫莫耳)、2M碳酸鉀水溶液78ml、甲苯292ml、乙醇96ml後,在80℃下攪拌3小時。使用HPLC來確認反應之進行狀況,確認到BNDB之殘留量為0.0%時結束反應。反應後,過濾回收經析出之BNDP後,使其溶解於四氫呋喃中並進行活性碳處理後,以甲苯進行再結晶,減壓加熱乾燥取得之結晶一晚,以收率74%、純度99.2%取得9,9-雙[6-(2-羥基乙氧基)-2-萘基]-2,7-二苯基茀(以下,有略稱為BNDP之情況)之白色結晶。又,APHA為60,S為20ppm,Br為8ppm,Pd為5ppm,二苯基茀酮(以下,有省略為DPFN之情況)在使用HPLC測量時為0.0%。
[實施例II-2]
<步驟1~3>
對裝設有攪拌機、冷卻器,以及溫度計之燒瓶添加2,7-二溴茀酮(以下,有略稱為DBFN之情況)28.1g(0.08莫耳)、2-萘酚28.8g(0.20莫耳)、n-十二硫醇0.2g(0.83毫莫耳)、12鎢(VI)磷酸n水合物(H3
[PW12
O40
]・nH2
O)0.4g(0.12毫莫耳)、甲苯30ml、碳酸伸乙酯7.7g後,減壓至50kPa後,升溫至100℃,在同溫度下攪拌3小時。使用HPLC來確認反應之進行狀況,確認到DBFN之殘留量為0.0%時結束反應。
反應後,添加25重量%氫氧化鈉水溶液而將12鎢(VI)磷酸n水合物(H3
[PW12
O40
]・nH2
O)予以中和後,在120℃下餾除系統內之水。其後,添加碳酸鉀0.6g(4.16毫莫耳)、碳酸伸乙酯28.9g(0.33莫耳)、二甲基甲醯胺100mL,在110℃下攪拌4小時。使用HPLC來確認反應之進行狀況,確認到9,9’-雙(6-羥基-2-萘基)-2,7-二溴茀之殘留量為0.0%時結束反應。
反應後,添加苯基硼酸22.3g(0.18莫耳)、肆(三苯基膦)鈀0.5g(0.42毫莫耳)、2M碳酸鉀水溶液91ml、甲苯170ml、乙醇100ml後,在80℃下攪拌3小時。使用HPLC來確認反應之進行狀況,確認到BNDB之殘留量為0.0%時結束反應。反應後,過濾回收經析出之BNDP後,使其溶解於四氫呋喃並進行活性碳處理後,以甲苯進行再結晶,減壓加熱乾燥取得之結晶一晚,以收率75%、純度99.0%取得9,9-雙[6-(2-羥基乙氧基)-2-萘基]-2,7-二苯基茀(以下,有略稱為BNDP之情況)之白色結晶。又,APHA為80,S為8ppm,Br為15ppm,Pd為3ppm,DPFN使用HPLC測量時為0.0%。
[比較例II-1]
除了在步驟3中將反應溶劑變更成甲苯以外,其他係與實施例II-1同樣地操作來進行茀酮化合物之合成,但反應並未進行而無法取得目的之茀酮化合物。
[比較例II-2]
除了將步驟3中之肆(三苯基膦)鈀之使用量變更成0.56g(0.48毫莫耳)以外,其他係與實施例II-1同樣地操作來進行茀化合物之合成,反應雖會進行,但導致二苯基體與單苯基體以95:5(重量比)進行混合,而無法以高純度取得目的之茀酮化合物。
[比較例II-3]
除了在步驟1中將酸觸媒變更成硫酸及3-巰基丙酸以外,其他係與實施例II-1同樣地操作來進行茀化合物之合成,但反應並未進行而無法取得目的之茀化合物。
[比較例II-4]
在裝設有攪拌機、冷卻器,以及溫度計之燒瓶中,使2,7-二溴茀酮(以下,有略稱為DBFN之情況)101.4g(0.30莫耳)、苯基硼酸76.8g(0.63毫莫耳)溶解於甲苯1L及乙醇200mL之混合溶劑中,再添加肆(三苯基膦)鈀1.7g(1.45毫莫耳)、2M碳酸鉀水溶液347mL後,藉由在80℃下攪拌6小時來進行反應。使用HPLC來確認反應之進行狀況,確認到DBFN之殘留量為0.1%以下時結束反應。減壓濃縮取得之反應液並餾除甲苯及乙醇後,對殘渣添加1M氫氧化鈉水溶液並以氯仿進行萃取。濃縮氯仿,在黃色結晶析出之時間點停止濃縮並直接進行再結晶。過濾取出經析出之黃色固結晶,藉由在85℃下乾燥24小時,以80.5g、收率81%取得目的物之2,7-二苯基茀酮(以下,有略稱為DPFN之情況)之黃色結晶。使用HPLC測量取得之黃色結晶之純度時為99.8%。
對裝設有攪拌機、冷卻器、水分離器,以及溫度計之燒瓶添加上述取得之DPFN56.5g(0.17莫耳)、2-萘酚58.8g(0.41莫耳)、12鎢(VI)磷酸n水合物(H3
[PW12
O40
]・nH2
O)0.8g(0.24毫莫耳)、n-十二硫醇3.6g(0.02莫耳)、甲苯53mL、γ-丁內酯13mL後,減壓至55kPa後,升溫至100℃,在同溫度下進行攪拌10小時。使用HPLC來確認反應之進行狀況,確認到DPFN之殘留量為0.3%以下時結束反應。
反應後,添加25重量%氫氧化鈉水溶液而將12鎢(VI)磷酸n水合物(H3
[PW12
O40
]・nH2
O)予以中和後,在120℃下餾除系統內之水(稱為水洗步驟)。水洗步驟結束後,添加碳酸鉀1.2g(8.87毫莫耳)、碳酸伸乙酯37.4g(0.42莫耳),在110℃下攪拌15小時來進行反應。使用HPLC來確認反應之進行狀況,確認到9,9’-雙(6-羥基-2-萘基)-2,7-二苯基茀之殘留量為0.2重%以下時結束反應。
反應結束後,對取得之反應液添加水及25重量%氫氧化鈉水溶液,在85℃下攪拌5小時後,分離水層。藉由使取得之反應液冷卻至20℃並直接使其晶析,而取得目的之BNDP之淡黃色固體。水洗取得之BNDP後,減壓加熱乾燥一晚,以收率78%、純度98.8%取得淡黃色固體。又,APHA為超過500,S為235ppm,Br為170ppm,Pd為70ppm,DPFN使用HPLC測量時為0.2%。
[產業上之可利用性]
根據本發明之具有茀骨架之化合物及其之製造方法,由於能效率良好地製造具有高折射率、耐熱性、低雙折射等之優異特性之樹脂之原料(單體),故可適宜使用於樹脂之原料(單體),衍生物之反應成分等。
因此,本發明之具有茀骨架之化合物或其衍生物,或將新穎之具有茀骨架之化合物作為原料(單體)之樹脂係可使用於例如,膜、透鏡、稜鏡、光碟、透明導電性基板、光學卡、光學片、光纖、光學膜、光學過濾器、硬塗覆膜等之光學構件,尤其係極度適宜使用於透鏡。
[圖1]展示實施例I-6取得之9,9-雙[6-(2-羥基乙氧基)-2-萘基]-2,7-二苯基茀之示差掃描熱量測量(DSC)曲線的圖。
[圖2]展示實施例I-6取得之9,9-雙[6-(2-羥基乙氧基)-2-萘基]-2,7-二苯基茀之粉末X線測量圖表的圖。
Claims (15)
- 如請求項1之具有茀骨架之化合物,其中前述式(1)所示之具有茀骨架之化合物中之硫元素之含量為200ppm以下。
- 如請求項1或2之具有茀骨架之化合物,其中前述式(1)所示之具有茀骨架之化合物中之鈀元素之含量為滿足下述式(2); 0≦Pd≦50ppm (2)。
- 如請求項1或2之具有茀骨架之化合物,其中使前述式(1)所示之化合物溶解於二甲基甲醯胺而成之5重量%溶液之APHA為500以下。
- 如請求項1或2之具有茀骨架之化合物,其中前述式(1)所示之化合物中之溴元素之含量為150ppm以下。
- 如請求項6之具有茀骨架之化合物,其中前述式(1)為前述式(1b)。
- 如請求項1或2之具有茀骨架之化合物,其中前述式(1)中之Ar1 及Ar2 為苯基或萘基。
- 如請求項9之化合物,其中式(1-b)所示之化合物中之二苯基茀酮之含量為0.2%以下。
- 如請求項9之化合物,其中其之結晶在示差掃描熱量分析下,在230~247℃具有吸熱峰。
- 如請求項9之化合物,其中其之結晶在利用Cu-Kα線而得之粉末X線繞射圖型中之繞射角2θ為10.6±0.2°、10.8±0.2°、17.1±0.2°、17.6±0.2°及18.7±0.2°處具有波峰。
- 一種具有茀骨架之化合物之製造方法,其係前述式(1)所示之具有茀骨架之化合物之製造方法,其特徵為包含至少下述之步驟1及步驟2而成; 步驟1:使下述式(3)所示之茀酮類與下述式(4)或(5)所示之硼酸類在反應溶劑中,在鹼及鈀系觸媒之存在下進行反應的步驟; 步驟2:使步驟1所製造之反應物(6)與下述式(7)所示之醇類在反應溶劑中,在酸觸媒之存在下,減壓下使其反應,反應後,不取出進行中和所而得之下述式(8)所示之反應物而直接在鹼之存在下與碳酸伸乙酯反應來製造目的物的步驟; 式中,X1 為1位、2位、3位或4位之取代基,且表示鹵素原子,X2 為5位、6位、7位或8位之取代基,且表示鹵素原子; 式中,Y表示芳香族基,R14 表示氫原子、烷基、烯基、烷氧基、鹵素原子;l為0、1或2,l=2時,R14 可為相同亦可為相異; 式中,Ar1 及Ar2 係與式(1)中相同; 式中,p1及p2係相同或相異地為0~4之整數,R1 、n1及n2係與前述式(1)中相同; 式中,R1 、Ar1 及Ar2 係與式(1)中相同;p1及p2係與式(7)中相同;n1及n2為0~3之整數。
- 一種具有茀骨架之化合物之製造方法,其係前述式(1)所示之具有茀骨架之化合物之製造方法,其特徵為包含至少下述之步驟1~3而成; 步驟1:使下述式(13)所示之茀酮類與下述式(14)所示之醇類在反應溶劑中,在酸觸媒之存在下使其反應而取得下述式(15)所示之化合物的步驟; 步驟2:使下述式(15)所示之化合物與碳酸伸乙酯在反應溶劑中,鹼之存在下進行反應而取得下述式(16)所示之化合物的步驟; 步驟3:使下述式(16)所示之化合物與下述式(17)或(18)所示之硼酸類在反應溶劑中,在鹼及鈀系觸媒之存在下進行反應,而取得前述式(1)所示之化合物的步驟; 式中,X1 為1位、2位、3位或4位之取代基,且表示鹵素原子,X2 為5位、6位、7位或8位之取代基,且表示鹵素原子; 式中,p1及p2係相同或相異為0~4之整數,R1 、n1及n2係與前述式(1)中相同; 式中,X1 及X2 係與前述式(13)中相同;R1 、p1及p2係與式(14)中相同;n1及n2為0~3之整數; 式中,X1 及X2 係與前述式(13)中相同;R1 、L1 、m1、m2、n1、n2、o1及o2係與式(1)中相同; 式中,Y表示芳香族基,R14 表示氫原子、烷基、烯基、烷氧基、鹵素原子;l為0、1或2,l=2時,R14 可為相同或亦可為相異。
- 一種如請求項1之具有茀骨架之化合物之使用方法,其係作為熱塑性樹脂之原料。
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