説明

ジビニルビフェニルの製造方法

【課題】2,2’−ジビニルビフェニル、3,3’−ジビニルビフェニル、および4,4’−ジビニルビフェニルを選択的に製造できる新規な製造方法を提供する。
【解決手段】モノハロベンズアルデヒド(オルト体、メタ体およびパラ体のいずれか)をカップリング反応させることによって、2,2’−ジホルミルビフェニル、3,3’−ジホルミルビフェニルおよび4,4’−ジホルミルビフェニルのいずれかを製造する第1の工程と、上記ジホルミルビフェニルをビニル化反応させることによって、2,2’−ジビニルビフェニル、3,3’−ジビニルビフェニルおよび4,4’−ジビニルビフェニルのいずれかを製造する第2の工程とを含む。

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ジビニルビフェニルの製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
ジビニルビフェニルは、樹脂形成用のモノマーとして有用である。このジビニルビフェニルを製造する方法として、ビフェニルをエチル化することによって得られるジエチルビフェニルを脱水素化する方法が提案されている(特許文献1参照)。
【0003】
しかしながら、ビフェニルをエチル化することによって得られるジエチルビフェニルは、4,4’−ジエチルビフェニル、3,3’−ジエチルビフェニル、3,4’−ジエチルビフェニル、3,5−ジエチルビフェニル等、位置異性体の混合物となる(特許文献2参照)。これを脱水素化することによって得られるジビニルビフェニルも位置異性体の混合物となり、特定の位置異性体を選択的に製造することが困難であった。
【0004】
【特許文献1】
特開平8−3079号公報
【0005】
【特許文献2】
特開平1−199918号公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
一方で、ジビニルビフェニルを例えばコンデンサの誘電体膜を形成するための樹脂モノマーに使用する際、異性体によって融点などの特性が異なるため、特定の位置異性体を選択的に製造することは特に重要であるが、上述の方法ではこれらに応えることができない。
【0007】
このような状況に鑑み、本発明は、2,2’−ジビニルビフェニル、3,3’−ジビニルビフェニル、および4,4’−ジビニルビフェニルを選択的に製造できる、ジビニルビフェニルの新規な製造方法を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため鋭意検討した結果、本発明者らは、以下の製造方法を見出した。
【0009】
本発明の第1の製造方法は、ジビニルビフェニルの製造方法であって、以下の化学式(1)で表されるモノハロベンズアルデヒドをカップリング反応させることによって、以下の化学式(2)で表されるジホルミルビフェニルを製造する第1の工程と、前記化学式(2)で表されるジホルミルビフェニルをビニル化反応させることによって、以下の化学式(3)で表されるジビニルビフェニルを製造する第2の工程とを含む。
【0010】
【化7】

【0011】
(式中、Xはハロゲンを表す。ベンゼン環が置換されている位置は、オルト位、メタ位およびパラ位から選ばれるいずれか1つである。)
【0012】
【化8】

【0013】
(2つのベンゼン環は共に同じ位置が置換されており、共に、オルト体、メタ体およびパラ体から選ばれるいずれか1つである)
【0014】
【化9】

【0015】
(2つのベンゼン環は共に同じ位置が置換されており、共に、オルト体、メタ体およびパラ体から選ばれるいずれか1つである)
また、本発明の第2の製造方法は、ジビニルビフェニルの製造方法であって、以下の化学式(1)で表されるモノハロベンズアルデヒドをビニル化反応させることによって、以下の化学式(4)で表されるモノハロスチレンを製造する第1の工程と、前記化学式(4)で表されるモノハロスチレンをカップリング反応させることによって、以下の化学式(3)で表されるジビニルビフェニルを製造する第2の工程とを含む。
【0016】
【化10】

【0017】
(式中、Xはハロゲンを表す。ベンゼン環が置換されている位置は、オルト位、メタ位およびパラ位から選ばれるいずれか1つである。)
【0018】
【化11】

【0019】
(2つのベンゼン環は共に同じ位置が置換されており、共に、オルト体、メタ体およびパラ体から選ばれるいずれか1つである)
【0020】
【化12】

【0021】
(2つのベンゼン環は共に同じ位置が置換されており、共に、オルト体、メタ体およびパラ体から選ばれるいずれか1つである)
【0022】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の製造方法について説明する。
【0023】
(実施形態1)
実施形態1では、本発明の第1の製造方法について説明する。
【0024】
第1の製造方法では、まず、上記化学式(1)で表されるモノハロベンズアルデヒドをカップリング反応させることによって、上記化学式(2)で表されるジホルミルビフェニルを製造する(第1の工程)。化学式(1)のハロゲンXとしては、塩素、臭素、ヨウ素などを用いることができる。
【0025】
出発材料である化学式(1)のモノハロベンズアルデヒドには、オルト体(2−ハロベンズアルデヒド)、メタ体(3−ハロベンズアルデヒド)およびパラ体(4−ハロベンズアルデヒド)の3種類の異性体が存在する。これらは市販されており、高純度のものを入手できる。第1の方法では、これらの異性体から1つだけを選択して使用する。出発材料として2−ハロベンズアルデヒドを選択することによって、2,2’−ジホルミルビフェニルが得られる。同様に、3−ハロベンズアルデヒドを選択することによって3,3’−ジホルミルビフェニルが得られ、4−ハロベンズアルデヒドを選択することによって4,4’−ジホルミルビフェニルが得られる。
【0026】
第1の工程では、触媒として、ビス(ブロモトリフェニルホスフィン)ニッケル(II)、ビス(クロロトリフェニルホスフィン)ニッケル(II)等の錯体化合物や、臭化ニッケルとトリフェニルホスフィンの混合物、塩化ニッケルとトリフェニルホスフィンの混合物等を用いることができ、溶媒としては、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、イソプロピルエーテル、ジブチルエーテル等のエーテル系溶媒や、N,N−ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、1−メチル−2−ピロリドン、ヘキサメチルホルホリルアミド等を用いることが好ましい。また、カップリング反応は、30℃〜80℃程度で、1時間〜10時間程度行うことが好ましく、反応物の回収に用いる抽出溶媒としては、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、イソプロピルエーテル、ジブチルエーテル等のエーテル系溶媒、ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族系溶媒、酢酸メチル、酢酸エチル等のエステル系溶媒等が適している。
【0027】
次に、上記化学式(2)で表されるジホルミルビフェニルをビニル化することによって、上記化学式(3)で表されるジビニルビフェニルを製造する(第2の工程)。第1の工程で、出発材料として2−ハロベンズアルデヒドを選択することによって、2,2’−ジビニルビフェニルが得られる。同様に、3−ハロベンズアルデヒドを選択することによって3,3’−ジビニルビフェニルが得られ、4−ハロベンズアルデヒドを選択することによって4,4’−ジビニルビフェニルが得られる。
【0028】
第2の工程では、触媒として塩化アセチル、塩化トリメチルシラン等の酸塩化物で活性化された亜鉛を用いることができ、溶媒としては、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、1−メチル−2−ピロリドン、テトラヒドロフラン等を用いることが好ましい。また、ビニル化反応は、40℃〜80℃程度で、0.5時間〜5時間程度行うことが好ましく、反応物の回収に用いる抽出溶媒としては、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、イソプロピルエーテル、ジブチルエーテル等のエーテル系溶媒、ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族系溶媒、酢酸メチル、酢酸エチル等のエステル系溶媒等が適している。
【0029】
(実施形態2)
実施形態2では、本発明の第2の製造方法について説明する。
【0030】
第2の製造方法では、まず、上記化学式(1)で表されるモノハロベンズアルデヒドをビニル化することによって、上記化学式(4)で表されるモノハロスチレンを製造する(第1の工程)。出発材料である化学式(1)のモノハロベンズアルデヒドには、オルト体(2−ハロベンズアルデヒド)、メタ体(3−ハロベンズアルデヒド)およびパラ体(4−ハロベンズアルデヒド)の3種類の異性体が存在する。第2の方法では、これらの異性体から1つだけを選択して使用する。したがって、製造されるモノハロスチレンも、オルト体、メタ体およびパラ体から選ばれるいずれか1つである。
【0031】
第1の工程では、触媒として塩化アセチル、塩化トリメチルシラン等の酸塩化物で活性化された亜鉛を用いることができ、溶媒としては、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、1−メチル−2−ピロリドン、テトラヒドロフラン等を用いることが好ましい。また、ビニル化反応は、40℃〜80℃程度で、0.5時間〜5時間程度行うことが好ましく、反応物の回収に用いる抽出溶媒としては、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、イソプロピルエーテル、ジブチルエーテル等のエーテル系溶媒、ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族系溶媒、酢酸メチル、酢酸エチル等のエステル系溶媒等が適している。
【0032】
次に、上記化学式(4)で表されるモノハロスチレンをカップリング反応させることによって、上記化学式(3)で表されるジビニルビフェニルを製造する(第2の工程)。第2の工程では、第1の工程において選択された出発材料に応じて、2,2’−ジビニルビフェニル、3,3’−ジビニルビフェニル、および4,4’−ジビニルビフェニルのいずれか1つが製造される。
【0033】
第2の工程では、触媒としてビス(ブロモトリフェニルホスフィン)ニッケル(II)、ビス(クロロトリフェニルホスフィン)ニッケル(II)等の錯体化合物や、臭化ニッケルとトリフェニルホスフィンの混合物、塩化ニッケルとトリフェニルホスフィンの混合物等を用いることができ、溶媒としては、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、イソプロピルエーテル、ジブチルエーテル等のエーテル系溶媒や、N,N−ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、1−メチル−2−ピロリドン、ヘキサメチルホルホリルアミド等を用いることが好ましい。
【0034】
また、カップリング反応は、30℃〜80℃程度で、1時間〜10時間程度行うことが好ましく、反応物の回収に用いる抽出溶媒としては、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、イソプロピルエーテル、ジブチルエーテル等のエーテル系溶媒、ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族系溶媒、酢酸メチル、酢酸エチル等のエステル系溶媒等が適している。
【0035】
【実施例】
以下、実施例を用いて本発明をさらに詳細に説明する。
【0036】
(実施例1)
実施例1では、第1の製造方法で3、3’−ジビニルビフェニルを製造した一例について説明する。
【0037】
まず、以下の工程で、3−ブロモベンズアルデヒドから3,3’−ジホルミルビフェニルを製造した。最初に、3−ブロモベンズアルデヒド(東京化成工業株式会社製):100g(0.5405mol)と、亜鉛粉末:52.69g(0.8107mol)と、ビス(ブロモトリフェニルホスフィン)ニッケル(II)(Aldrich社製):40.16g(0.05405mol)と、ヨウ化カリウム:8.97g(0.05405mol)と、N,N−ジメチルホルムアミド:1リットルとを反応容器中に投入した。次に、反応容器内を脱気したのち、反応容器内にアルゴンガスを封入した。次に、反応容器を40℃で5時間維持し、カップリング反応を起こさせた。その後、反応容器を室温に戻し、反応を終了させた。
【0038】
次に、反応後の溶液を濾過したのち、分液ロートに移した。そして、溶液に酢酸エチル:300mlと、5%塩酸水:100mlと、純水:1900mlとを加え、溶液内の有機成分を酢酸エチル層に抽出した。その後、溶液から抽出された有機成分を含む酢酸エチル層を分離した。
【0039】
次に、酢酸エチル層を中性化した。具体的には、5%塩酸水100mlによる洗浄と、5%重曹水100mlによる洗浄と、純水300mlによる2回の洗浄とを、この順序で行った。
【0040】
次に、洗浄後の酢酸エチル層を、硫酸ナトリウムで濾過した。最後に、減圧雰囲気下で酢酸エチルを除去した。以上の操作によって、白色〜薄黄色の粉末を得た。
【0041】
次に、得られた粉末にシクロヘキサンを10wt%になるように加えた。そして、約75℃まで加熱し、粉末を完全に溶解させた。その後、溶液を室温に戻したのち、減圧濾過して固体成分を回収した。このようにして、3,3’−ジホルミルビフェニル45.40g(0.2162mol)を製造した。
【0042】
次に、以下の工程によって、3,3’−ジホルミルビフェニルのビニル化反応を行った。
【0043】
まず、亜鉛粉末:104.60g(1.60mol)と、塩化アセチル:1.26g(0.016mol)と、N,N−ジメチルホルムアミド:200mlとを反応容器中に投入した。次に、反応容器内を脱気し、反応容器内にアルゴンを封入した。
【0044】
次に、反応容器を70℃に加熱した。そして、3,3’−ジホルミルビフェニル:42.00g(0.20mol)と、ジブロモメタン:104.30g(0.60mol)と、N,N−ジメチルホルムアミド:800mlとを混合した溶液を、反応容器内の溶液に滴下した。滴下後、反応容器の温度を70℃に0.5時間維持し、ビニル化反応を起こさせた。その後、反応容器を室温まで冷却した。
【0045】
次に、反応後の溶液に、酢酸エチル:300mlと、5%塩酸水:100mlと、純水:1900mlとを加え、溶液内の有機成分を酢酸エチル層に抽出した。そして、溶液から抽出された有機成分を含む酢酸エチル層を分離した。
【0046】
次に、酢酸エチル層を中性化した。具体的には、5%塩酸水100mlによる洗浄と、5%の重曹水100mlによる洗浄と、純水300mlによる2回の洗浄を、この順序で行った。
【0047】
次に、洗浄後の酢酸エチル層を、硫酸ナトリウムで濾過した。最後に、減圧雰囲気下で酢酸エチルを除去した。以上の操作によって、無色透明の液体32.96gを得た。このようにして得られた液体について、ガスクロマトグラフィー・質量分析(GC−MS)による分析を行なった結果、ジビニルビフェニルの質量数、M/e=206を示す単一の化合物からなることが判明した。次に、プロトン核磁気共鳴法(1HNMR)による分析を行なった結果、ビニル基に基づく5.2〜5.3ppm辺りの2本の吸収ピーク、5.7〜5.8ppm辺りの2本の吸収ピーク、6.7〜6.8ppm辺りの4本の吸収ピークと、ビフェニルの3,3’−位が置換されていることに基づく7.3〜7.5ppm辺りの複数の吸収ピーク、7.6ppm辺りの1本の吸収ピークが検出された。以上のことから、最終的に得られた無色透明の液体は、以下の化学式(5)で示される3,3’−ジビニルビフェニルであることが判明した。
【0048】
【化13】

【0049】
本実施例では3−ブロモベンズアルデヒドから3,3’−ジビニルビフェニルを製造する方法について述べたが、2−ブロモベンズアルデヒドから2,2’−ジビニルビフェニルを製造する場合や、4−ブロモベンズアルデヒドから4,4’−ジビニルビフェニルを製造する場合も、本実施例で述べた方法で同様に製造できる。
【0050】
また、ブロモベンズアルデヒドに換えて他のモノハロベンズアルデヒドをカップリング反応させても同様に製造できる。
【0051】
(実施例2)
実施例2では、実施形態2の製造方法で3,3’−ジビニルビフェニルを製造した一例について説明する。
【0052】
まず、以下の工程で、3−ブロモベンズアルデヒドのビニル化反応を行った。最初に、亜鉛粉末:141.24g(2.16mol)と、塩化アセチル:3.39g(0.0432mol)と、N,N−ジメチルホルムアルデヒド:540mlとを反応容器内に投入した。そして、反応容器内を脱気したのち、反応容器内にアルゴンガスを封入した。
【0053】
次に、反応容器を80℃に加熱した。そして、3−ブロモベンズアルデヒド:100.00g(0.540mol)と、ジブロモメタン:281.60g(1.62mol)と、N,N−ジメチルホルムアルデヒド1600mlとを混合した溶液を、反応容器内の溶液に滴下した。滴下後、反応容器の温度を80℃に1時間維持し、ビニル化反応を起こさせた。その後、反応容器を室温まで冷却した。
【0054】
次に、反応後の溶液に、酢酸エチル:600mlと、5%塩酸水:200mlと、純水:3800mlとを加え、溶液中の有機成分を酢酸エチル層に抽出した。そして、溶液から抽出された有機成分を含む酢酸エチル層を分離した。
【0055】
次に、酢酸エチル層を中性化した。具体的には、5%塩酸水200mlによる洗浄と、5%重曹水200mlによる洗浄と、純水600mlによる2回の洗浄とを、この順序で行った。
【0056】
次に、洗浄後の酢酸エチル層を、硫酸ナトリウムで濾過した。最後に、減圧雰囲気下で酢酸エチルを除去した。その後、得られた液体を真空蒸留することによって精製し、無色透明の液体を得た。このようにして、3−ブロモスチレン79.1g(0.432mol)を得た。
【0057】
次に、得られた3−ブロモスチレンを、以下の工程によってカップリングさせた。まず、3−ブロモスチレン:49.20g(0.268mol)と、亜鉛粉末26.28g(0.402mol)と、ビス(ブロモトリフェニルホスフィン)ニッケル(II):19.91g(0.0268mol)と、ヨウ化カリウム:4.44g(0.0268mol)と、N,N−ジメチルホルムアミド:1300mlとを反応容器に投入した。次に、反応容器内を脱気したのち、反応容器内にアルゴンガスを封入した。次に、反応容器を60℃に昇温したのち、その温度を維持しながら反応溶液を2時間撹拌して、カップリング反応を起こさせた。その後、反応容器を室温に戻し、反応を終了させた。
【0058】
次に、反応溶液を濾過したのち、分液ロートに移した。そして、反応溶液に酢酸エチル:300mlと、5%塩酸水:100mlと、純水:1900mlとを加えた。そして、反応溶液から抽出された有機成分を含む酢酸エチル層を分離した。
【0059】
次に、酢酸エチル層を中性化した。具体的には、5%塩酸水100mlによる洗浄と、5%重曹水100mlによる洗浄と、純水300mlによる2回の洗浄を、この順序で行った。
【0060】
次に、洗浄後の酢酸エチル層を、硫酸ナトリウムで濾過した。最後に、減圧雰囲気下で酢酸エチルを除去した。以上の工程によって、無色透明の液体26.7gを得た。このようにして得られた液体について、ガスクロマトグラフィー・質量分析(GC−MS)による分析を行なった結果、ジビニルビフェニルの質量数、M/e=206を示す単一の化合物からなることが判明した。次にプロトン核磁気共鳴法(1HNMR)による分析を行なった結果、ビニル基に基づく5.2〜5.3ppm辺りの2本の吸収ピーク、5.7〜5.8ppm辺りの2本の吸収ピーク、6.7〜6.8ppm辺りの4本の吸収ピークと、ビフェニルの3,3’−位が置換されていることに基づく7.3〜7.5ppm辺りの複数の吸収ピーク、7.6ppm辺りの1本の吸収ピークが検出された。以上のことから、最終的に得られた無色透明の液体は、上記化学式(5)で示される3,3’−ジビニルビフェニルであることが判明した。
【0061】
本実施例では3−ブロモベンズアルデヒドから3,3’−ジビニルビフェニルを製造する方法について述べたが、2−ブロモベンズアルデヒドから2,2’−ジビニルビフェニルを製造する場合や、4−ブロモベンズアルデヒドから4,4’−ジビニルビフェニルを製造する場合も、本実施例で述べた方法で同様に製造することが出来る。
【0062】
また、ブロモベンズアルデヒドに換えて他のモノハロベンズアルデヒドをビニル化反応させ、その後カップリング反応させることによっても同様に製造できる。
【0063】
以上、本発明の実施の形態について例を挙げて説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されず本発明の技術的思想に基づき他の実施形態に適用することができる。
【0064】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の方法によれば、2,2’−ジビニルビフェニル、3,3’−ジビニルビフェニル、および4,4’−ジビニルビフェニルを選択的に製造できる。本発明の製造方法の出発材料は、モノハロベンズアルデヒドであり、高純度の位置異性体を入手しやすい。また、本発明の製造方法では、反応温度が比較的低温であり、副生成物を抑制できるため、従来の製造方法よりも高い収率で高純度の目的物を得ることができる。このため本発明の製造方法は、ジビニルビフェニルをたとえばコンデンサの誘電体膜を形成するための樹脂モノマーとして使用する際に、特に重要である。
【図面の簡単な説明】
【図1】 実施例で得られた3,3’−ジビニルビフェニルの1H−NMRスペクトルである。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
ジビニルビフェニルの製造方法であって、
以下の化学式(1)で表されるモノハロベンズアルデヒドをカップリング反応させることによって、以下の化学式(2)で表されるジホルミルビフェニルを製造する第1の工程と、
前記化学式(2)で表されるジホルミルビフェニルをビニル化反応させることによって、以下の化学式(3)で表されるジビニルビフェニルを製造する第2の工程とを含むジビニルビフェニルの製造方法。
【化1】

(式中、Xはハロゲンを表す。ベンゼン環が置換されている位置は、オルト位、メタ位およびパラ位から選ばれるいずれか1つである。)
【化2】

(2つのベンゼン環は共に同じ位置が置換されており、共に、オルト体、メタ体およびパラ体から選ばれるいずれか1つである)
【化3】

(2つのベンゼン環は共に同じ位置が置換されており、共に、オルト体、メタ体およびパラ体から選ばれるいずれか1つである)
【請求項2】
ジビニルビフェニルの製造方法であって、
以下の化学式(1)で表されるモノハロベンズアルデヒドをビニル化反応させることによって、以下の化学式(4)で表されるモノハロスチレンを製造する第1の工程と、
前記化学式(4)で表されるモノハロスチレンをカップリング反応させることによって、以下の化学式(3)で表されるジビニルビフェニルを製造する第2の工程とを含むジビニルビフェニルの製造方法。
【化4】

(式中、Xはハロゲンを表す。ベンゼン環が置換されている位置は、オルト位、メタ位およびパラ位から選ばれるいずれか1つである。)
【化5】

(2つのベンゼン環は共に同じ位置が置換されており、共に、オルト体、メタ体およびパラ体から選ばれるいずれか1つである)
【化6】

(2つのベンゼン環は共に同じ位置が置換されており、共に、オルト体、メタ体およびパラ体から選ばれるいずれか1つである)

【図1】
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【公開番号】特開2007−15925(P2007−15925A)
【公開日】平成19年1月25日(2007.1.25)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2003−192265(P2003−192265)
【出願日】平成15年7月4日(2003.7.4)
【出願人】(000005821)松下電器産業株式会社 (73,050)
【Fターム(参考)】