JP6466477B2

JP6466477B2 - フェニルインダン光開始剤の製法

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Publication number: JP6466477B2
Application number: JP2016572386A
Authority: JP
Inventors: ノルチーニガブリエーレ; カシラギアンジェロ; メネグッツォエンゾ; フロリディジョヴァンニ; リバッシジューゼッペ
Original assignee: アイジーエムレシンスイタリアソチエタレスポンサビリタリミタータ
Priority date: 2014-06-10
Filing date: 2015-06-08
Publication date: 2019-02-06
Anticipated expiration: 2035-06-08
Also published as: EP3154926A1; BR112016028609B1; TWI660940B; US9765006B2; BR112016028609A2; KR20170035850A; KR102454846B1; EP3154926B1; JP2017517540A; ES2691926T3; WO2015189124A1; CN106573865A; TW201609624A; CN106573865B; US20170152202A1

Description

本発明は、フェニルインダン光開始剤の位置異性体（５−［４−（２−ヒドロキシ−２−メチル）−１−オキソ−プロピ−１−イル］−３−［４−（２−ヒドロキシ−２−メチル）−１−オキソ−プロピ−１−イル−フェニル］−２，３−ジヒドロ−１，１，３−トリメチル−１Ｈ−インデン；二量体の異性体５）を固状かつ純粋な形で製造する方法に関する。

光重合における位置異性光開始剤の使用は、単量体の光開始剤と比較して、いくつかの利点（例えば、光開始剤の移動性が低い及びその光分解に由来する揮発性化合物の量が低減される）を有する。これらの特性は、最終製品の汚染の危険を低減するため、光開始剤の工業的用途にとって重要である。

公知のオリゴマーの光開始剤の中でも、式Ａ

（ここで、ｎは０以上の数である）のα−メチルスチレンオリゴマーのα−ヒドロキシカルボニル誘導体が、当分野において最も評価されている。

これらの光開始剤は、米国特許第４，９８７，１５９号に記載されており、主として、二量体及び三量体の異性体の混合物によって構成される。室温において、これらの二量体及び三量体の異性体の混合物は、高度に粘性の生成物であり、通常、容易な取り扱いのためにプレ加熱を必要とする。

その結果、粉末状のα−メチルスチレンオリゴマーのα−ヒドロキシカルボニル誘導体の固状混合物が開発され、現在、高評価された光重合性アクリル系用の光開始剤となっている。

その組成及び合成は、ヨーロッパ特許第１３８９１７７号に報告されている。

ヨーロッパ特許第１３８９１７７号のα−メチルスチレンオリゴマーのα−ヒドロキシカルボニル誘導体の固状混合物は、約９０〜９８％の２つの二量体の異性体：５−［４−（２−ヒドロキシ−２−メチル）−１−オキソ−プロピプ−１−イル］−３−［４−（２−ヒドロキシ−２−メチル）−１−オキソ−プロピ−１−イル−フェニル］−２，３−ジヒドロ−１，１，３−トリメチル−１Ｈ−インデン（二量体の異性体５）及び６−［４−（２−ヒドロキシ−２−メチル）−１−オキソ−プロピ−１−イル］−３−［４−（２−ヒドロキシ−２−メチル）−１−オキソ−プロピ−１−イル−フェニル］−２，３−ジヒドロ−１，１，３−トリメチル−１Ｈ−インデン（二量体の異性体６）を含有する。

二量体の異性体５は、式Ｖ

の化合物である。

二量体の異性体６は、式ＶＩ

の化合物である。

ヨーロッパ特許第１３８９１７７号の方法は、α−メチルスチレンオリゴマーのα−ヒドロキシカルボニル誘導体の高粘着性の混合物（その合成は、例えば、米国特許第４，９８７，１５９号に記載されている）の制御された環化を介して、これらの固状混合物を提供する。

いずれの二量体の異性体も光開始剤として活性であるが、ヨーロッパ特許第１３８９１７７号にも報告されているように、二量体の異性体５は、二量体の異性体６よりも、光重合においてより反応性である。

ヨーロッパ特許第１３８９１７７号の制御された環化の利点の１つは、二量体の異性体５を豊富に含有するα−メチルスチレンオリゴマーのα−ヒドロキシカルボニル誘導体の固状混合物を提供することである。

二量体の異性体Ｖ及びＶＩの結晶性混合物の製法も、ヨーロッパ特許第１６２０３８２号に記載されている。この方法は、原料物質として１，１，３−トリメチル−１−フェニルインダンを使用するものであり、中間体の１つの分離を介する単独の二量体の異性体Ｖの調製に適している。

ヨーロッパ特許第１３８９１７７号の方法及びヨーロッパ特許第１６２０３８２号の方法は、いずれも、α−メチルスチレンオリゴマー又は二量体のアシル化によって、α−メチルスチレン二量体のα−ヒドロキシカルボニル誘導体を調製する。アシル化が５位及び６位の両方で生ずるため、常に、５−及び６−異性体の混合物が得られ、豊富に含有する形又は単離された形での二量体の異性体５の調製は、反応性の劣る二量体の異性体６の排出又は別個の使用を伴う。

結果として、高価でかつ不便な精製工程が不要であり、生成物を固状かつ純粋な形で提供する二量体の異性体５の短時間の、効率的かつ異性体６フリーの合成法を立案することは極めて望ましい。

発明者らは、クメンの４位におけるハロゲン化イソブチリルによるアシル化、続く、得られた生成物のベンジルのハロゲン化及び二量化（環化）を含んでなる方法によって目的が達成されるとの知見を得て、本発明に至った。

従って、本発明の主な目的は、５−［４−（２−ヒドロキシ−２−メチル）−１−オキソ−プロピ−１−イル］−３−［４−（２−ヒドロキシ−２−メチル）−１−オキソ−プロピ−１−イル−フェニル］−２，３−ジヒドロ−１，１，３−トリメチル−１Ｈ−インデン（二量体の異性体５）の製法にあり、該方法は、下記の工程を含んでなる：

ｉ．下記のスキームに従って、クメンを、式Ｉａ（ここで、Ｘ_０はＣｌ又はＢｒであり及びＸ_１はＣｌ又はＢｒである）の化合物にてアシル化して、式ＩＩａの化合物を得て、該式ＩＩａの化合物をハロゲン化して、式ＩＩＩａ（ここで、Ｘ_１及びＸ_２は、独立して、Ｃｌ又はＢｒである）の化合物を得る；又はクメンを、式Ｉｂ（ここで、Ｘ_０はＣｌ又はＢｒである）の化合物にてアシル化して、式ＩＩｂの化合物を得て、該式ＩＩｂの化合物をハロゲン化して、式ＩＩＩｂ（ここで、Ｘ_１は、Ｃｌ又はＢｒである）の化合物を得る。

ｉｉ．下記のスキームに従って、式ＩＩＩａ又はＩＩＩｂの化合物を、酸触媒を使用して環化して、式ＩＶ（ここで、Ｘ_１はＣｌ又はＢｒである）の化合物を得る。

ｉｉｉ．式ＩＶの化合物を加水分解して、式Ｖ

の化合物（二量体の異性体５）を得る。

クメンの式Ｉａ又はＩｂの化合物によるアシル化は、フリーデル・クラフツ型アシル化反応である。特定の物質（クメン）は、アシル化を高度に位置選択性とし、ほぼ絶対的にパラ位置換されたクメン誘導体を提供する（ＨＮＭＲによって測定して、選択率は約９８％である）。

従って、化合物ＩＩＩａ及びＩＩＩｂは、いくつかの工程において、非常に高い選択率でクメンから容易に得られる。

式Ｉａ及びＩｂの化合物は、市販のハロゲン化アシルである。好適な式Ｉａの化合物は塩化α−クロロイソブチリル及び臭化α−ブロモイソブチリルであり、好適な式Ｉｂの化合物は塩化イソブチリルである。

工程ｉにおいて、好ましくは、クメン及びハロゲン化アシルを混合し、溶媒の不在下、又は有機溶媒中に溶解させて、反応させる。アシル化条件において不活性の各種の溶媒が使用される。使用できる溶媒の例は、ジクロロメタン、クロロベンゼン、塩化エチレン、１，２−ジクロロベンゼン、ニトロメタン、テトラクロロエタンであり；好適な溶媒は、ジクロロメタン及びクロロベンゼンである。

工程ｉでは、クメン１モル当たりハロゲン化アシル１．５０〜１．１０モル、好ましくは、１．１０〜１．０５モルを使用する。

工程ｉのアシル化は、代表的には、クメン１モル当たり１．５〜０．１モルのルイス酸（例えば、ＡｌＣｌ_３、ＦｅＣｌ_３、ＴｉＣｌ_４、ＢＦ_３又はＳｎＣｌ_４、好ましくは、ＡｌＣｌ_３）を添加することによって、好ましくは、温度−２０〜＋２０℃、より好ましくは、−１０〜１０℃において行われる。反応の仕上げは、当分野における通常通り、反応混合物を水で加水分解し、可及的に溶媒に溶解した得られた生成物を分離することによって行われる。

アシル化では、定量的収率が達成される。

式ＩＩａの化合物のハロゲン化は、米国特許出願公開第２００７／０１６１８１４号に記載されているように、太陽光ランプ又はＵＶランプを使用する照明による、又は触媒量の過酸化ジベンゾイル又は２，２’−アゾイソブチロニトリル（ＡＩＢＮ）の存在下における式ＩＩａの化合物とＮ−ブロモスクシンイミドとの反応によって、又はフリーラジカル条件（照明又は触媒量の過酸化ジベンゾイル又はＡＩＢＮの存在）下における塩化スルフリル、塩素又は臭素との、又は次亜塩素酸ｔ−ブチルとの反応によって行われるベンジルのハロゲン化である。ハロゲン化は、もしあれば、工程ｉのアシル化で使用された同じハロゲン化溶媒中で、又は他の相溶性の溶媒、例えば、塩化メチレン、クロロベンゼン、１，２−ジクロロベンゼン又は他のハロゲン化溶媒中で行われる。

或いは、工程ｉにおいて、アシル化が式Ｉｂの化合物を使用して行われる場合には、得られる式ＩＩｂの化合物のハロゲン化は、ヨーロッパ特許第１６１４６３号においてステージ（Ｃ）について報告されているように、塩素又は臭素、又は塩化スルフリルを使用することによって、ベンジル位及びα−ケト位（エノールハロゲン化）の両方において１工程で行われる。

工程ｉｉでは、式ＩＩＩａ又はＩＩＩｂの化合物を、酸触媒を使用して環化（二量化）し、式ＩＶ（ここで、Ｘ_１はＣｌ又はＢｒである）の化合物を得る。

酸触媒は、無機又は有機の強酸、例えば、スルホン酸又はホスホン酸、又はルイス酸である。好適な酸触媒は、酸性白土、酸型のスルホン基を有するイオン交換樹脂、Ｃ_６〜Ｃ_１８アリールスルホン酸及びトリフルオロメタンスルホン酸である。さらに好ましくは、酸触媒は、酸型のスルホン基を有するイオン交換樹脂又は無機酸である。反応は、溶媒中又は溶媒を使用することなく、温度４０〜１４０℃において行われる。

工程ｉｉｉでは、式ＩＶの化合物を加水分解する。例えば、ヨーロッパ特許第０１６１４６３号（ステージ（Ｄ）及びステージ（Ｅ））及び米国特許第４，９８７，１５９号（実施例４）に報告されているように、式ＩＶの化合物を、アルカリ金属アルコキシド、好ましくは、メタノール中のナトリウムメチラートと反応させ、及び酸水溶液にて加水分解して、式Ｖの化合物（二量体の異性体５）を得るか、或いは、式ＩＶの化合物を、アルカリ金属水酸化物にて、例えば、国際公開第２００４／０９９１１１号（実施例１．３）に記載されたように、３０％ＮａＯＨメタノール溶液にて、又は３０％ＮａＯＨ水溶液にて、直接、加水分解して、式Ｖの化合物を生成することができる。

式Ｖの化合物は、例えば、ヨーロッパ特許第１３８９１７７号において報告されているように、トルエン、ｉ−プロパノール、酢酸エチル又は他の溶媒からの結晶化によって、固状かつ純粋な形で得られる。

２−クロロ−１−（４−イソプロピルフェニル）−２−メチルプロパン−１−オン（式ＩＩａの化合物）の合成
クメン（２０．０ｇ、０．１６５モル）及び塩化α−クロロ−ｉ−ブチリル（２４．７ｇ、０．１７３モル）の塩化メチレン（２５０ｇ）溶液を、窒素雰囲気下、５℃において撹拌した。溶液に、同じ温度において、塩化アルミニウム（２４．２ｇ、０．１８２モル）を少量ずつ９０分間で添加した。さらに１時間撹拌した後、撹拌しながら、溶液を氷水に注いだ。有機相を水で洗浄し、塩化メチレンを真空下で留去して、透明なオイル３８．０ｇを得た。収量：定量的。
H¹NMR (CDCl₃, δ ppm): 1.26(d, 6H), 1.85(s, 6H), 2.95(m, 1H), 7.29(d, 2H), 8.13(d, 2H)

２−クロロ−１−（４−（２−クロロプロパン−２−イル）フェニル）−２−メチルプロパン−１−オン（式ＩＩＩａの化合物）の合成
２−クロロ−１−（４−イソプロピルフェニル）−２−メチルプロパン−１−オン（１０．０ｇ、０．０４５モル）を、クロロベンゼン（７３ｇ）に溶解し、室温において、撹拌下、窒素によって脱酸素化した。ついで、溶液を−１０℃に冷却し、次亜塩素酸ｔ−ブチル（７．２４ｇ、０．０６７モル；ＯｒｇａｎｉｃＳｙｎｔｈｅｓｅｓ，Ｃｏｌｌ．Ｖｏｌ．５，１８４（１９７３）に記載のようにして調製）を一度に添加して、黄色の溶液を得た。溶液が脱色し、温度が２０℃に上昇するまで、撹拌した溶液に、３００ＷＯｓｒａｍＵｌｔｒａＶｉｔａｌｕｘランプにて照明した。室温に冷却した後、溶媒を真空下で留去して、透明なオイル１１ｇを得た。収量：定量的。
H¹NMR (CDCl₃, δ ppm): 1.86(s, 6H), 1.95(s, 6H), 7.15(d, 2H), 8.13(d, 2H)

５−（２−クロロ−２−メチル−１−オキソ−プロピ−１−イル）−３−（４−（２−クロロ−２−メチル−１−オキソ−プロピ−１−イル）フェニル）−２，３−ジヒドロ−１，１，３−トリメチル−１Ｈ−インデン（式ＩＶの化合物）の合成
２−クロロ−１−（４−（２−クロロプロパン−２−イル）フェニル）−２−メチルプロパン−１−オン（８．３０ｇ、０．０３２モル）を、触媒アンバーリスト１５１．５０ｇの存在下、撹拌しながら、１３５℃で加熱した。５時間後、反応が完了した（ＴＬＣＳｉＯ_２、トルエン）。冷却後、固状物を塩化メチレンに溶解し、触媒を濾去した。溶媒を減圧留去した後、オイル５．８９ｇ（収率８２．５％）を得た。該オイルは、静置後、固化した。サンプルをトルエン中で結晶化して、白色の固体を得た（融点：１３９〜１４０℃）。収量：定量的。
H¹NMR (CDCl₃, δ ppm): 1.03(s, 3H), 1.38(s, 3H), 1.73(s, 3H), 1.86(m, 12H), 2.26(d, 1H), 2.47(d, 1H), 7.25(m, 3H), 7.92(s, 1H), 8.07(d, 2H), 8.18(d, 1H)

５−［４−（２−ヒドロキシ−２−メチル）−１−オキソ−プロピ−１−イル］−３−［４−（２−ヒドロキシ−２−メチル）−１−オキソ−プロピ−１−イル−フェニル］−２，３−ジヒドロ−１，１，３−トリメチル−１Ｈ−インデン（二量体の異性体５；式Ｖの化合物）の合成
５−（２−クロロ−２−メチル−１−オキソ−プロピ−１−イル）−３−（４−（２−クロロ−２−メチル−１−オキソ−プロピ−１−イル）フェニル）−２，３−ジヒドロ−１，１，３−トリメチル−１Ｈ−インデン（５．２ｇ、０．０１１モル）を、塩化メチレン（３０ｇ）に溶解し、３０％ＮａＯＨ水溶液（７．３０ｇ、０．０５５モル）を添加した。臭化テトラブチルアンモニウム（０．１０ｇ）の存在下において、混合物を加熱還流した。８時間後、反応が完了した（ＴＬＣＳｉＯ_２、トルエン：酢酸エチル８：２）。有機相を水で洗浄し、硫酸ナトリウムにて乾燥し、溶媒の蒸発後、化合物４．５ｇをオイルとして得た。該オイルは、静置後、固化した。サンプルをトルエン中で結晶化して、白色の粉末を得た（融点：１１７〜１１８℃）。収量：定量的。
H¹NMR (CDCl₃, δ ppm): 1.04(s, 3H), 1.37(s, 3H), 1.61(m, 12H), 1.73(s, 3H), 2.25(d, 1H), 2.46(d, 1H), 3.90-4.10(bs, 2OH), 7.25(m, 3H), 7.80(s, 1H), 7.92(d, 2H), 8.00(d, 1H)

Claims

５−［４−（２−ヒドロキシ−２−メチル）−１−オキソ−プロピ−１−イル］−３−［４−（２−ヒドロキシ−２−メチル）−１−オキソ−プロピ−１−イル−フェニル］−２，３−ジヒドロ−１，１，３−トリメチル−１Ｈ−インデン（二量体の異性体５）の製法であって、該方法は、下記の工程：
ｉ．下記のスキームに従って、クメンを、式Ｉａ（ここで、Ｘ_０はＣｌ又はＢｒであり及びＸ_１はＣｌ又はＢｒである）の化合物にてアシル化して、式ＩＩａの化合物を得て、該式ＩＩａの化合物をハロゲン化して、式ＩＩＩａ（ここで、Ｘ_１及びＸ_２は、独立して、Ｃｌ又はＢｒである）の化合物を得るか、又はクメンを、式Ｉｂ（ここで、Ｘ_０はＣｌ又はＢｒである）の化合物にてアシル化して、式ＩＩｂの化合物を得て、該式ＩＩｂの化合物をハロゲン化して、式ＩＩＩｂ（ここで、Ｘ_１は、Ｃｌ又はＢｒである）の化合物を得る工程；

ｉｉ．下記のスキームに従って、式ＩＩＩａ又はＩＩＩｂの化合物を、酸触媒を使用して環化して、式ＩＶ（ここで、Ｘ_１はＣｌ又はＢｒである）の化合物を得る工程；

ｉｉｉ．式ＩＶの化合物を加水分解して、式Ｖ

の化合物（二量体の異性体５）を得る工程
を含んでなることを特徴とする二量体の異性体５の製法。
式Ｉａの化合物が、塩化α−クロロイソブチリル又は臭化α−ブロモイソブチリルである請求項１に記載の二量体の異性体５の製法。
式Ｉｂの化合物が塩化イソブチリルである請求項１に記載の二量体の異性体５の製法。
工程ｉにおいて、クメン１モル当たり、式Ｉａ又はＩｂの化合物１．５０〜１．１０モル及びルイス酸１．５〜０．１モルを使用する請求項１に記載の二量体の異性体５の製法。
工程ｉｉにおいて、酸触媒が、酸型のスルホン基を有するイオン交換樹脂又は無機酸である請求項１に記載の二量体の異性体５の製法。
工程ｉｉｉにおいて、式ＩＶの化合物を、アルカリ金属アルコキシドとの反応及び続く酸水溶液による加水分解反応によって加水分解する請求項１に記載の二量体の異性体５の製法。
アルカリ金属アルコキシドがナトリウムメチラートである請求項６に記載の二量体の異性体５の製法。
工程ｉｉｉにおいて、式ＩＶの化合物を、アルカリ金属水酸化物による反応によって加水分解する請求項１に記載の二量体の異性体５の製法。
アルカリ金属水酸化物が、３０％ＮａＯＨメタノール溶液又は水溶液である請求項８に記載の二量体の異性体５の製法。
式Ｖの化合物を、工程ｉｉｉの完了後、結晶化によって、固状かつ純粋な形で得る請求項１〜９のいずれかに記載の二量体の異性体５の製法。