JP2005298458A - ベンゾフェノン誘導体の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ローダミン型染料の含有量が少ない非対称なアルキル基を有するベンゾフェノン誘導体を製造する方法を提供すること。
【解決手段】 一般式（１）で表される化合物と無水フタル酸を有機溶媒の存在下に反応し、得られた反応液に水を装入しｐＨを４．０〜７．０に調整した後、分液して得られた有機溶媒層に水を装入しｐＨを８．０〜１４．０に調整した後、分液して得られた水層と水溶性有機溶媒を混合して結晶を析出させ、濾別分離することを特徴とする、一般式（２）で表される化合物の製造方法。
【化１】

（式中、Ｒ１およびＲ２は、それぞれアルキル基、シクロアルキル基、アルコキシアルキル基、ベンジル基、または置換基を有していてもよいフェニル基を表す。ただし、Ｒ１とＲ２は同一ではない。）
【化２】

（式中、Ｒ１およびＲ２は、前記一般式（１）中のＲ１およびＲ２の定義と同義ある。）
【選択図】なし

Description

本発明は、アミノフェノール類と無水フタル酸を反応させて、ベンゾフェノン誘導体を製造する方法に関する。

ベンゾフェノン誘導体は、感圧記録用又は感熱記録用の色素として有用なフルオラン化合物の製造中間体として重要である。

ベンゾフェノン誘導体の製造方法としては、ｍ−アミノフェノール誘導体１モルと無水フタル酸０．５〜2モルとを無溶媒あるいは不活性有機溶媒中において、８０〜１５０℃の温度条件下で数時間反応させる方法が知られている。

この方法では、生成したベンゾフェノン誘導体がさらにアミノフェノールと反応し、赤色染料であるローダミン型染料等が副生するため、ベンゾフェノン誘導体の収率の低下および高純度なベンゾフェノン誘導体が得にくいなどの問題がある。

これらの問題点を解決する方法として、例えば、次の方法が報告されている。

（１）ｍ−アミノフェノール誘導体と無水フタル酸とを不活性有機溶媒の存在下に反応させた後、次いでｍ−アミノフェノール誘導体に対して２〜７倍モルのアルカリを５〜３０重量％濃度の水溶液として加え、加熱・溶解した後、冷却晶析し、濾別して目的物であるベンゾフェノン誘導体を製造する方法（特許文献１参照）。

（２）ｍ−アミノフェノール誘導体と無水フタル酸との反応において、ベンゾフェノン誘導体を析出させ、反応をスラリー状態で行った後、濾取して得られたベンゾフェノン誘導体をメタノール／水の混合溶媒中で再結晶させて得る方法（特許文献２参照）。
特開平５−２１３８４０号公報 特開平６−０４９００８号公報

しかしながら、前記の（１）の方法は、得られるベンゾフェノン誘導体が赤味の着色を帯びやすく、反応終了後に残存する無水フタル酸やアミノフェノール類、さらにはローダミン型染料が１００ｐｐｍ〜１％程度含有する等の問題がある。

このローダミン型染料を微量含有するベンゾフェノン誘導体をフルオラン化合物の原料として使用した場合、得られた色素を使用した感圧、感熱記録材料の品質に悪影響を及ぼす事もしばしば見られることから、求められるベンゾフェノン誘導体の品質としてはローダミン型染料の含有量を１００ｐｐｍ以下とする要望が強く、このため高品質のものを得るには非常に繁雑な精製工程を必要とし、さらに収率を低下させてしまう等の問題があった。

また、前記（２）の方法は、非対称なアルキル基を有するｍ−アミノフェノール誘導体からベンゾフェノン誘導体を得ようとすると、非対称なアルキル基を有するベンゾフェノン誘導体の結晶性が悪いことから、非対称なアルキル基を有するベンゾフェノン誘導体を高収率で得ることは困難である。

本発明は、上記の従来技術に鑑み、副生物であるローダミン型染料の含有量が少ない非対称なアルキル基を有するベンゾフェノン誘導体を製造する方法を提供することを目的とする。

本発明者等は上記の課題を解決するために鋭意検討した結果、一般式（１）で表される化合物と無水フタル酸を有機溶媒中で反応させて得られる反応混合物に水を加えて、ｐＨを４．０〜７．０に調整した後、分液して得られた有機溶媒層に水を装入しｐＨを８．０〜１４．０に調整した後、分液して得られた水層と水溶性有機溶媒を混合して結晶を析出させ、濾別分離することにより、最終的に得られる一般式（２）で表されるベンゾフェノン誘導体中のローダミン型染料の含有量を１００ｐｐｍ以下に抑制できることを見出し、本発明を完成するに至った。

（式中、Ｒ１およびＲ２は、それぞれアルキル基、シクロアルキル基、アルコキシアルキル基、ベンジル基、または置換基を有していてもよいフェニル基を表す。ただし、Ｒ１とＲ２は同一ではない。）

（式中、Ｒ１およびＲ２は、前記一般式（１）中のＲ１およびＲ２の定義と同義である。）

本発明によれば、ローダミン型染料の含有量が少なく、かつ高純度なベンゾフェノン誘導体を容易に収率よく製造することができる。

以下、本発明の方法について、さらに詳しく説明する。

本発明において一般式（１）で表される化合物としては、例えば、Ｎ−メチル−Ｎ−エチル−ｍ−アミノフェノール、Ｎ−エチル−Ｎ−ｎ−プロピル−ｍ−アミノフェノール、Ｎ−エチル−Ｎ−iso−プロピル−ｍ−アミノフェノール、Ｎ−エチル−Ｎ−ｎ−ブチル−ｍ−アミノフェノール、Ｎ−エチル−Ｎ−iso−ブチル−ｍ−アミノフェノール、Ｎ−エチル−Ｎ−sec−ブチル−ｍ−アミノフェノール、Ｎ−エチル−Ｎ−ｎ−ペンチル−ｍ−アミノフェノール、Ｎ−エチル−Ｎ−iso−アミル−ｍ−アミノフェノール、Ｎ−メチル−Ｎ−ｐ−トリル−ｍ−アミノフェノール、Ｎ−エチル−Ｎ−ｐ−トリル−ｍ−アミノフェノール等を挙げることができる。

一般式（１）で表される化合物と無水フタル酸との反応は、公知の方法が適用できる。具体的にはベンゼン、トルエン、キシレン、テトラクロロエタン、トリクレン、パークレン、アニソール、シクロヘキサンなどの有機溶媒中にて、温度６０〜１５０℃で、数時間〜数十時間加熱反応させる事によって行われる。

反応終了後は系内に、一般式（１）で表される化合物に対して１〜５重量部、好ましくは１．５〜３重量部の水を添加し、ｐＨを４．０〜７．０、好ましくは５．０〜７．０の範囲に調整したのちに静置、分液し有機溶媒層と水層とを分離する。添加する水の量が１重量部未満では不溶物が析出して分液性を悪化させ、５重量部を超えると有機溶媒層との比重差が小さくなり、分液操作に多大な時間を要し生産性の低下を招き好ましくない。また、ｐＨ＝４．０未満では加水分解して生成したフタル酸の結晶が析出して分液性が悪化し、ｐＨ＝７．０を超えると目的物である一般式（２）で表される化合物の水層へのロスが増大し、収率の低下を招き好ましくない。

分液して得られた有機溶媒層はさらに一般式（１）で表される化合物に対して１〜５重量部、好ましくは１．５〜３重量部の水を添加し、ｐＨを８．０以上、好ましくは１２．０以上に調整したのちに静置、分液し有機溶媒層と水層とを分離する。

添加する水の量が１重量部未満では不溶物が析出して分液性を悪化させ、５重量部を超えると有機溶媒層との比重差が小さくなり、分液操作に多大な時間を要し生産性の低下を招き好ましくない。また、ｐＨ＝８．０未満では有機溶媒層中の一般式（２）で表される化合物が水層へ分配しにくいことから好ましくない。

分液して得られた水層には目的物である一般式（２）で表される化合物を含有しており、副生物であるローダミン型染料についても数百から数千ｐｐｍ程含有していることから、この水層を数回有機溶媒で抽出することで更に精製効果を高めることができる。

本発明において反応液のｐＨを調整する際には塩基性化合物が使用される。使用される塩基性化合物としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム、酢酸ナトリウム、酢酸カリウム等の無機塩基化合物が挙げられる。

これらの塩基性化合物は常温で通常固体状であるため、水などの溶媒に溶解し、均一な溶液として使用される。また、これらの塩基性化合物は単独又は２種以上を混合して用いることもできる。通常好ましい塩基性化合物としては水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウムが挙げられる。

本発明において有機溶媒層と水層を分液する際の温度としては３０〜８０℃、好ましくは４０〜６０℃である。３０℃未満では分液性が悪く、８０℃を超えると有機溶媒層と水層との相互溶解度が大きくなり、ローダミン型染料の除去効率が悪化する等の点から好ましくない。

本発明においては、一般式（１）で表される化合物と無水フタル酸を有機溶媒の存在下に反応し、得られた反応液に水を装入しｐＨを４．０〜７．０に調整した後、分液して得られた有機溶媒層に水を装入しｐＨを８．０以上に調整した後、分液して得た水層を水溶性有機溶媒と混合することにより、一般式（２）で表される化合物をアルカリ金属塩として晶析させる。

本発明における水溶性有機溶媒とは、水を１０ｗｔ％以上溶解させる有機溶媒を意味するものと定義する。水溶性有機溶媒としては、分子内にカルボニル基、シアノ基、エステル基、エーテル基のいずれかの官能基を有する溶媒が好ましい。

このような溶媒としては、例えば、メチルエチルケトン、アセトン、アセトニトリル、ジオキサン、ジプロピルエーテル、テトラヒドロフラン、酢酸メチル、ギ酸エチル、ギ酸メチル、乳酸ブチル、γ-ブチロラクトン、ジメチルホルムアミド等が挙げられるが、特にアセトン、およびアセトニトリルは好ましい。

本発明で使用する水溶性有機溶媒の量は水層に対して０．５〜１０重量部、好ましくは１．０〜５．０重量部である。０．５重量未満では本発明の効果が小さく、ローダミン型染料を１００ｐｐｍ以下にできない場合がある。１０重量部以上では容積効率を低下させ、生産性を低下させるのみで、本発明の効果が特に促進される事は無い。

本発明において分液して得た水層と水溶性有機溶媒を混合して一般式（２）で表される化合物のアルカリ金属塩を晶析させる方法としては、分液して得た水層中に水溶性有機溶媒を滴下して晶析させる方法或いは水溶性有機溶媒中に分液して得た水層を滴下して晶析させる方法等が挙げられるが、特に限定はされない。

また分液して得た水層と水溶性有機溶媒を混合する際の温度としては０〜８０℃、好ましくは３０〜６０℃である。０℃未満ではローダミン型染料や他の不純物の溶解度も小さくなることから得られる一般式（２）で表される化合物のアルカリ金属塩の純度低下を招き、８０℃を超えると不純物由来の着色成分が生成し、得られる一般式（２）で表される化合物のアルカリ金属塩が着色しやすくなり好ましくない。

晶析後の一般式（２）で表される化合物のアルカリ金属塩を濾別分離する際は、加圧あるいは減圧濾過機、或いはセントル濾過機等を用いることができる。

本発明の方法によって得られる一般式（２）で表される化合物のアルカリ金属塩は、通常はこれを水に溶解させ、硫酸または塩酸水溶液等により中和して析出した結晶を濾別、乾燥することにより遊離酸の形で一般式（２）で表される化合物として得る事ができる。

本発明において一般式（２）で表される化合物のアルカリ金属塩を水に溶解し、硫酸または塩酸水溶液等により中和、析出させる方法としては特に限定はされないが、均一な粒子形を有する結晶を析出させる方法としては硫酸または塩酸水溶液中に一般式（２）で表される化合物のアルカリ金属塩を溶解させた水層を滴下していく方法が好ましい。

上記の方法で得られる一般式（２）で表される化合物の色相は良好であり、ローダミン型染料の含有量が１００ｐｐｍ以下、かつ高純度であり、フルオラン誘導体の製造中間体として非常に有用である。

以下、実施例により本発明をさら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。

また、高速液体クロマトグラフィーおよび分光光度計による分析条件を以下に示す。なお、ここでＯＤ値はローダミン型染料による着色度合いを表すのに用い、ベンゾフェノン誘導体中のローダミン型染料含有率と比例関係にある。ローダミン型染料含有量率１００ｐｐｍでＯＤ値は０．２である。

分析条件：
カラム：ＹＭＣ‐ＰＡＣＫ ＯＤＳ‐Ａ Ａ‐３１２
展開液：メタノール／水＝２４００：６００（ｐＨ＝４．５）
流速 ：１．２ｍｌ／ｍｉｎ
波長 ：２５４ｎｍ

ＯＤ値分析条件：
サンプル調製条件 試料１ｇ・酢酸１ｍｌ精秤後、ＭｅＯＨで１００ｍｌにメスアップ
対照資料調製条件 酢酸１ｍｌ精秤後、ＭｅＯＨで１００ｍｌにメスアップ
測光モード Ａｂｓ（吸光度）
スペクトルバンド幅 ３ｎｍ
測光範囲 ０‐２Ａｂｓ
ローダミン測定波長 ５５４‐５５６ｎｍ

OD値＝吸光度／ケト酸の重量(g)

純度９７．８％のＮ−エチル−Ｎ−イソアミルーｍ−アミノフェノール４２．４ｇ（０．２モル）と無水フタル酸４１．５ｇ（０．２８モル）およびトルエン４２．４ｇを混合し、８７〜９１℃で１２Ｈｒ加熱攪拌した。反応マスにトルエンを９０ｇ、蒸留水１００ｇを装入し５５〜６０℃で攪拌しｐＨを測定したところ、ｐＨ＝２．０であった。この反応マスに４７．２％ＮａＯＨ水溶液を１７．０ｇ装入しｐＨ＝６．３に調整した。５５〜６０℃で３０分静置後分液し、水層（下層）を分離した。得られたトルエン層に蒸留水６０ｇを装入し、６０〜７０℃でと４７．２％ＮａＯＨ水溶液３３．９ｇを装入し反応マスのｐＨを１２．２に調整した。その後７０℃で３０分静置後分液し、トルエン層（上層）を分離した。さらにトルエン５０ｇを加えて７０℃で３０分攪拌後静置、分液しトルエン層を分離した。得られたベンゾフェノン誘導体を含んだ水層をアセトン２００ｇ中に１５〜２０℃に保持しながら１時間かけて滴下した。滴下終了後、同温度で１時間攪拌した後、５℃まで冷却し、析出した結晶を濾過、乾燥して微帯黄色結晶７８．１ｇ（ローダミン含有量１０ｐｐｍ以下）を得た。

この結晶を蒸留水３００ｇに溶解させ、蒸留水１００ｇ、３６％ＨＣｌ水溶液３９．７ｇを仕込んだ水溶液を１０〜１５℃に保持しながら、１時間かけて滴下した。滴下後同温度で１時間攪拌した後、析出した結晶を濾過し、８０℃で乾燥して目的とする４−（Ｎ−エチル−Ｎ−イソアミル）アミノ−２−ヒドロキシ−２’−カルボキシベンゾフェノン５７．２ｇを得た。これを高速液体クロマトグラフィーで分析した結果、Ｎ−エチル−Ｎ−イソアミル−ｍ−アミノフェノールに対する収率は７９．６％、純度９９．０％、ローダミン含有量１０ｐｐｍ以下、OD値は０．０１以下であった。

実施例１と同様にして４−（Ｎ−エチル−Ｎ−イソアミル）アミノ−２−ヒドロキシ−２’−カルボキシベンゾフェノンの合成を行った。反応終了後、反応マスにトルエンを８０．７ｇ、蒸留水１００ｇを装入し５５−６０℃で１時間攪拌した後、４５．９％ＮａＯＨ水溶液を２０．４ｇ装入し、ｐＨ＝６．３に調整した。５５−６０℃で３０分静置後分液し、水層（下層）を分離した。得られたトルエン層に蒸留水１００ｇを装入し、６０−７０℃で４５．９％ＮａＯＨ水溶液３４．８ｇを装入し、反応マスのｐＨを１２．２に調整した。その後、７０℃で３０分攪拌後静置、分液し、トルエン層を分離した。得られたベンゾフェノン誘導体を含んだ水層をアセトニトリル２００ｇ中に１５〜２０℃を保持しながら１時間かけて滴下した。滴下終了後、同温度で１時間攪拌した後、５℃まで冷却し、析出した結晶を濾過、乾燥して微帯黄色結晶６８．９ｇ（ローダミン含有量１０ｐｐｍ以下）を得た。

この結晶を蒸留水２００ｇに溶解させ、蒸留水１００ｇ、３６％ＨＣｌ水溶液３２．４ｇを混合した水溶液を１０〜１５℃に保持しながら、１時間かけて滴下を行った。滴下後同温度で１時間攪拌した後、析出した結晶を濾過し、８０℃で乾燥して目的とする４−（Ｎ−エチル−Ｎ−イソアミル）アミノ−２−ヒドロキシ−２’−カルボキシベンゾフェノン５３．１ｇを得た。これを高速液体クロマトグラフィーで分析した結果、Ｎ−エチル−Ｎ−イソアミル−ｍ−アミノフェノールに対する収率は６３．０％、純度９６．０％、ローダミン含有量１０ｐｐｍ以下、OD値は０．０１以下であった。

［比較例１］
実施例１と同様にして４−（Ｎ−エチル−Ｎ−イソアミル）アミノ−２−ヒドロキシ−２’−カルボキシベンゾフェノンの合成を行った。反応終了後、反応マスにトルエンを９０ｇ、蒸留水１００ｇを装入し５５−６０℃で１時間攪拌した後、４６．３％ＮａＯＨ水溶液を１７．１ｇ装入し、ｐＨ＝６．３に調整した。５５−６０℃で３０分静置後分液し、水層（下層）を分離した。得られたトルエン層に蒸留水６０ｇを装入し、７０−７５℃で４６．３％ＮａＯＨ水溶液３４．６ｇを装入し、反応マスのｐＨを１２．２に調整した。その後、７０−７５℃で３０分攪拌後静置、分液し、トルエン層を分離した。得られたベンゾフェノン誘導体を含んだ水層を５℃まで冷却し、析出した結晶を濾過・洗浄して濃ピンク色の結晶９６．２ｇを得た。この結晶にトルエン２００ｇ・蒸留水６７．２ｇをこの順に加え、その後３６％ＨＣｌ水溶液４０．５ｇを１時間かけて滴下した。反応ますの温度を５５−６０度に昇温し、分液して水層を除いた。得られたトルエン層を０℃まで冷却し、析出した結晶を濾別し、６０℃で乾燥することによって目的とする４−（Ｎ−エチル−Ｎ−イソアミル）アミノ−２−ヒドロキシ−２’−カルボキシベンゾフェノンの濃ピンク結晶５０．７ｇが得られ、これを高速液体クロマトグラフィーで分析した結果、Ｎ−エチル−Ｎ−イソアミル−ｍ−アミノフェノールに対する収率は６９．６％、純度９７．７％、ローダミン含有量６５０ｐｐｍ、OD値は１．４５であった。

［比較例２］
実施例１と同様にしてＮ−エチル−Ｎ−イソアミル−ｍ−アミノフェノールと無水フタル酸の反応を行い、反応終了後、反応マスを６０℃・１５ｔｏｒｒで１時間脱トルエンし、これに５０％メタノール溶液２００ｇを加え、７０℃まで昇温した後、５℃まで冷却し、結晶を析出させ、２０℃で１時間熟成した。これを濾過・洗浄後、６０℃で乾燥させることにより、濃ピンクの結晶５８．９ｇを得た。この結晶を６８℃の７５％メタノール水溶液１５０ｇに溶解させた後、再結晶させ、濾別・乾燥する工程を３回繰り返すことにより、目的とする４−（Ｎ−エチル−Ｎ−イソアミル）アミノ−２−ヒドロキシ−２’−カルボキシベンゾフェノンのピンク色結晶３７．７ｇを得た。これを高速液体クロマトグラフィーで分析した結果、Ｎ−エチル−Ｎ−イソアミル−ｍ−アミノフェノールに対する収率は５２．３％、純度９９．６％、ローダミン含有量８０ｐｐｍ、OD値０．１５であった。

本発明方法により製造されたベンゾフェノン誘導体は副生物のローダミン型染料の含有量が１００ｐｐｍ以下であり感圧・感熱記録材料の高品質化に貢献できる中間体として有用である。

Claims (3)

1. 一般式（１）で表される化合物と無水フタル酸を有機溶媒の存在下に反応し、得られた反応液に水を装入しｐＨを４．０〜７．０に調整した後、分液して得られた有機溶媒層に水を装入しｐＨを８．０〜１４．０に調整した後、分液して得られた水層と水溶性有機溶媒を混合して結晶を析出させ、濾別分離することを特徴とする、一般式（２）で表される化合物の製造方法。
   

   

   （式中、Ｒ１およびＲ２は、それぞれアルキル基、シクロアルキル基、アルコキシアルキル基、ベンジル基、または置換基を有していてもよいフェニル基を表す。ただし、Ｒ１とＲ２は同一ではない。）
   

   

   （式中、Ｒ１およびＲ２は、前記一般式（１）中のＲ１およびＲ２の定義と同義である。）
2. 水溶性有機溶媒が水を１０ｗｔ％以上溶解させる有機溶媒であることを特徴とする請求項１記載の製造方法。
3. 使用する水溶性有機溶媒の使用量が水層に対して０．５重量倍以上である請求項１又は２記載の製造方法。