專利名稱：苯衍生物及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于液晶材料的苯衍生物及其簡單而有效的制備方法。本發(fā)明還涉及由上述苯衍生物中間體衍生的二氟芐基醚衍生物的簡單而有效的制備方法，該醚衍生物具有適于作為液體結(jié)晶材料的性質(zhì)。
最近，具有良好顯示特性如對比度、顯示容積和響應(yīng)時(shí)間的有源矩陣驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)得到越來越多的應(yīng)用。這些系統(tǒng)中，薄膜晶體管(TFT)系統(tǒng)的液晶顯示元件用于電視，尋象器和個(gè)人電腦等。并且STN系統(tǒng)顯示元件也大量應(yīng)用于個(gè)人電腦等的顯示裝置，這是由于其結(jié)構(gòu)相對簡單因而制造成本低以及它的顯示容量高于有源矩陣系統(tǒng)顯示裝置。
本領(lǐng)域最近的發(fā)展趨勢針對液晶顯示裝置的小型化，移動(dòng)性，低能耗和高響應(yīng)速度。目前需要開發(fā)低激發(fā)電壓(即低臨界電壓)和低粘度的液晶化合物和液晶組合物。
臨界電壓(Vth)為下式表示的介電各向異性(Δε)的函數(shù)(Mol.Cryst.Liq.Cryst.，12，57(1970))Vth＝π(K/ε0Δε)1/2其中K為彈性常數(shù)，ε0為真空介電常數(shù)。
從上述方程式可知，有兩種方法降低Vth，即增加Δε或降低K。但是，在目前本領(lǐng)域技術(shù)下，控制K很困難，需要使用Δε很大的液晶材料，因此，刺激了具有大Δε值的液晶化合物的迅速發(fā)展。
盡管對電領(lǐng)域而言粘度是控制液晶分子響應(yīng)速度的因素，但通常使用低粘度的液晶化合物制備具有高響應(yīng)速度的液晶組合物。
如下所示的公開的日本專利申請No.平2-233 626中的典型化合物(7)和(8)為已發(fā)現(xiàn)的低激勵(lì)電壓液晶材料，適用于TFT系統(tǒng)的液晶顯示器。
化合物(7)和(8)的分子的一端都具有3，4，5-三氟苯基，因此可認(rèn)為它們都為低激勵(lì)電壓液晶材料。但是，對于為了進(jìn)一步降低激勵(lì)電壓，化合物(7)(Δε＝10)的安全性不能滿足要求，因?yàn)樗慕殡姼飨虍愋孕?。另一方面，化合?8)(Δε＝15)不適用于高速響應(yīng)，因?yàn)榉肿又行牡孽セ蛊湔扯群芨撸M管介電各向異性較大可達(dá)到低電壓激勵(lì)。因此，到目前為止仍未發(fā)現(xiàn)耗能低且響應(yīng)速度高的化合物。
與上述酯基類似，現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)二氟亞甲基氧基可增加化合物的Δε值。
化合物(9)(DE-19 531 165 A1)和化合物(10)(WO96/11 897)為具有二氟亞甲基氧基的液晶化合物，上述兩個(gè)專利申請中公開，由于其Δε值大以及粘度相對低，這些化合物可用作低激勵(lì)電壓和高響應(yīng)速度液晶組合物的組分。
專利DE-19 531 165 A1和公開的日本專利申請No.平5-255 165公開了下列制備這些二氟芐基醚的方法
其中X’表示氟或氯；L3和L4各自獨(dú)立地表示氫或氟；Hal表示鹵素；R’表示烷基，以及
TBAH2F3(Bu)4N+H2F3-反應(yīng)歷程4其中Ph表示苯基。
反應(yīng)歷程3顯示的制備方法含有很多步驟，其中包括中間體(A)和苯酚衍生物之間醚化后的烷基化。因此可能產(chǎn)生副產(chǎn)物。
A.Haas等報(bào)道了在反應(yīng)歷程3所示的方法中用作原料的化合物(A)的制備方法(反應(yīng)歷程5；Chem.Ber.，121，1329-1340(1988))
反應(yīng)歷程5其Y’表示氫，氯，硝基，三氟甲基或叔丁基。
反應(yīng)歷程5顯示的制備方法為通過四氟化硫氟化苯甲醛衍生物(a)的羰基，隨后經(jīng)光反應(yīng)溴化的方法。用于氟化的四氟化硫?yàn)榉磻?yīng)性很強(qiáng)的氣體，由于其毒性很大，因此必須使用特殊的反應(yīng)裝置。另外，由于通過光反應(yīng)(自由基反應(yīng))進(jìn)行芐基的溴化，因此當(dāng)Y’為直鏈烷基或1，4-環(huán)己亞基時(shí)，預(yù)期會(huì)在取代基Y’上的芐基位置處產(chǎn)生溴化副產(chǎn)物。
反應(yīng)歷程4顯示的制備方法也不可能為簡單的方法，因?yàn)橹虚g體硫-O-酯本身需要很長的合成路線，并且硫羰基必須氟化。
如上所述，到目前為止仍未發(fā)現(xiàn)制備用作液晶材料的二氟芐基醚衍生物的方法，仍未發(fā)現(xiàn)制備重要中間體苯衍生物的簡單有效的方法。可以預(yù)見，隨著二氟芐基醚被開發(fā)為液晶材料，將越來越強(qiáng)地要求一種簡單的制備二氟芐基醚衍生物的方法。
本發(fā)明的目的是提供用作液晶材料的二氟芐基醚衍生物及其簡單有效的制備方法；提供具有適于液晶材料的物理性質(zhì)的，同時(shí)也為醫(yī)藥和農(nóng)用化學(xué)品的，二氟芐基醚衍生物制備原料的苯衍生物，及其簡單有效的制備方法。
我們發(fā)現(xiàn)，通過二氟甲烷衍生物與由3，5-二氟苯衍生物與堿反應(yīng)所產(chǎn)生的負(fù)碳離子反應(yīng)，可容易地在苯環(huán)4位引入二氟鹵代甲基。
通過測定所得苯衍生物的物理性質(zhì)，我們發(fā)現(xiàn)該衍生物具有合適的光電材料的性質(zhì)，如無色，在適于光電用途的溫度范圍內(nèi)可形成液晶相，粘度較低以及具有中等水平的正介電各向異性，因此，更適于用作液晶組合物的組分。
另外，我們發(fā)現(xiàn)通過酚衍生物和苯衍生物在常規(guī)醚化條件下的反應(yīng)可高產(chǎn)率地得到二氟芐基醚衍生物，從而完成了本發(fā)明。
不同溫度下的微反催化實(shí)驗(yàn)結(jié)果列于表2。表2
實(shí)施例25～33這些實(shí)施例說明本方法適用于不同的重量空速。
在連續(xù)固定床微反中對上述制得的單一沸石催化劑和三組分催化劑樣品進(jìn)行催化性能評價(jià)。催化劑的用量為1.0g，反應(yīng)溫度550℃。反應(yīng)物是正戊烷(分析純)，產(chǎn)物用色譜分析，數(shù)據(jù)由歸一化法進(jìn)行處理。
不同重量空速下的微反催化實(shí)驗(yàn)結(jié)果列于表3。(7)一種制備式(6)(其中R2為鹵素，氰基或具有1到15個(gè)碳原子的烷基，烷基中互不相鄰的一個(gè)或多個(gè)亞甲基可被氧，硫或-CH＝CH-取代，烷基中的一個(gè)或多個(gè)氫可被鹵素取代；A4表示1，4-亞苯基，其中一個(gè)或多個(gè)環(huán)上的氫可被鹵素取代；Z4表示單鍵，-CH2CH2-，-(CH2)4-，-CH2O-或-OCH2-；L1和L2各自獨(dú)立地表示氫或鹵素；o為0或1；R1，A1，A2，A3，Z1，Z2，Z3，l，m和n定義如上)表示的二氟芐基醚衍生物的方法(反應(yīng)歷程2)，特征為
式(3)表示的苯衍生物(其中R1，A1，A2，A3，Z1，Z2，Z3，l，m和n定義如上)與式(5)表示的酚衍生物(其中A4，Z4，L1，L2和R2定義如上)反應(yīng)。
使用式(1)表示的苯衍生物作為原料，通過反應(yīng)歷程1所示的方法可方便地得到式(3)表示的苯衍生物，它可由下列式(3-1)到(3-4)具體地表示
其中R1，A1，A2，A3，Z1，Z2，Z3和Y1定義如上。
使用式(3)表示的苯衍生物作為原料，通過反應(yīng)歷程2所示的方法可方便地得到式(6)表示的二氟芐基醚衍生物，它可由下列式(6-1)到(6-5)具體地表示
其中R1，A1，A2，A4，Z1，Z2，Z4，L1，L2和R2定義如上。
在苯衍生物(3)中，R1為氫或具有1到15個(gè)碳原子的烷基，烷基中互不相鄰的一個(gè)或多個(gè)亞甲基可被氧，硫或-CH＝CH-取代，烷基中的任意氫可被氟取代；A1，A2和A3各自獨(dú)立地表示反式1，4-亞環(huán)己基，其中一個(gè)或多個(gè)環(huán)上的亞甲基可被氧或硫取代，或代表1，4-亞苯基，其中一個(gè)或多個(gè)環(huán)上的氫可被氟取代；Z1，Z2和Z3各自獨(dú)立地表示單鍵，-CH2CH2-，-(CH2)4-，-CH2O-或-OCH2-；m和n各自獨(dú)立地表示0或1；Y1表示氯，溴或碘。
R1可具體地為氫，烷基，烷氧基，烷氧烷基，烷硫基，烷硫烷基，鏈烯基，鏈烯氧基或鏈烯硫基。
R1可更具體地為甲基，乙基，丙基，丁基，戊基，己基，庚基，辛基，壬基，癸基，甲氧基，乙氧基，丙氧基，丁氧基，戊氧基，己氧基，庚氧基，辛氧基，甲氧甲基，乙氧甲基，丙氧甲基，丁氧甲基，甲氧乙基，乙氧乙基，丙氧乙基，甲氧丙基，乙氧丙基，丙氧丙基，甲硫基，乙硫基，丙硫基，丁硫基，戊硫基，己硫基，庚硫基，辛硫基，甲硫甲基，乙硫甲基，丙硫甲基，丁硫甲基，甲硫乙基，乙硫乙基，丙硫乙基，甲硫丙基，乙硫丙基，丙硫丙基，乙烯基，1-丙烯基，1-丁烯基，1-戊烯基，3-丁烯基，3-戊烯基，芳氧基，芳硫基等。
式(3)中的A1，A2和A3可具體地為下列式(r-1)到(r-16)。
二氟芐基醚衍生物(6)中，R1，A1，A2，A3，Z1，Z2，Z3，l，m和n定義如上；R2為鹵素，氰基或具有1到15個(gè)碳原子的烷基，烷基中互不相鄰的一個(gè)或多個(gè)亞甲基可被氧，硫或-CH＝CH-取代，烷基中的一個(gè)或多個(gè)氫可被鹵素取代；A4表示1，4-亞苯基，其中一個(gè)或多個(gè)環(huán)上的氫可被鹵素取代；Z4表示單鍵，-CH2CH2-，-(CH2)4-，-CH2O-或-OCH2-；L1和L2各自獨(dú)立地表示氫或鹵素；o表示0或1。
R2可具體地為氟，氟，氰基，烷基，烷氧基，烷硫基，烷氧烷基，烷硫烷基，鏈烯基，鏈烯氧基，鏈烯硫基，鹵素取代的烷基，鹵代烷氧基，鹵素取代的烷氧烷基和鹵素取代的鏈烯基。
R2可更具體地為甲基，乙基，丙基，丁基，戊基，己基，庚基，辛基，壬基，癸基，甲氧基，乙氧基，丙氧基，丁氧基，戊氧基，己氧基，庚氧基，辛氧基，甲氧甲基，乙氧甲基，丙氧甲基，丁氧甲基，甲氧乙基，乙氧乙基，丙氧乙基，甲氧丙基，乙氧丙基，丙氧丙基，甲硫基，乙硫基，丙硫基，丁硫基，戊硫基，己硫基，庚硫基，辛硫基，甲硫甲基，乙硫甲基，丙硫甲基，丁硫甲基，甲硫乙基，乙硫乙基，丙硫乙基，甲硫丙基，乙硫丙基，丙硫丙基，乙烯基，1-丙烯基，1-丁烯基，1-戊烯基，3-丁烯基，3-戊烯基，烯丙氧基，三氟甲基，二氟甲基，二氟氯甲基，2，2，2-三氟乙基，2-氟乙基，3-氟丙基，4-氟丁基，5-氟戊基，3-氯丙基，三氟甲氧基，二氟甲氧基，二氟氯甲氧基，五氟乙氧基，1，1，2，2-四氟乙氧基，七氟丙氧基，1，1，2，3，3，3-六氟丙氧基，三氟甲氧基甲基，2-氟乙烯基，2，2-二氟乙烯基，1，2，2-三氟乙烯基，3-氟-1-丁烯基和4-氟-1-丁烯基。
A4可具體地為上述式(r-10)到(r-16)。
通過下述方法可容易地制備用于苯衍生物(3)制備方法中的原料苯衍生物(1)。
通過下述方法可容易地制備式(1)中n＝1，A3為反式-1，4-亞環(huán)己基，Z3為單鍵以及X為氫的化合物(1-1)。即，通過由3，5-二氟溴苯制備的Grignard試劑(14)與環(huán)己酮衍生物(13)反應(yīng)得到醇類化合物(15)，接著用無機(jī)酸如鹽酸，硫酸等，有機(jī)酸如對甲苯磺酸，或用無水酸性離子交換樹脂脫水，再在氫化還原催化劑如鈀-炭或Raney鎳的存在下進(jìn)行催化氫化，可得到化合物(1-1)
其中R1，A1，A2，Z1，Z2，l和m定義如上。
通過下述方法可容易地制備式(1)中n＝1，A3為可被氟取代的1，4-亞苯基，Z3為單鍵以及X為氫的化合物(1-2)。即，按Akira.Suzuki等在J.of SyntheticOrganic Chemistry，Japan，46(9)，848(1988)中所述的方法，通過在催化劑如四三苯膦鈀(O)的存在下使鹵素取代的苯衍生物(16)與由硼酸三烷基酯和前述Grignard試劑(14)作用并經(jīng)水解后得到的硼酸衍生物(17)反應(yīng)，可得到化合物(1-2)
其中R1，A1，A2，Z1，Z2，l和m定義如上；L5，L6和L7各自獨(dú)立地表示氫或氟。
通過下述方法可容易地制備式(1)中n＝1，Z3為-CH2-CH2-以及X為氫的化合物(1-3)。即，使乙醛衍生物(18)與Grignard試劑(14)反應(yīng)，得到的醇類化合物(19)在酸催化劑的存在下脫水，然后進(jìn)行催化氫化，可得到化合物(1-3)
其中R1，A1，A2，A3，Z1，Z2，l和m定義如上。
通過下述方法可容易地制備式(1)中m＝1，Z3為-CH2O-以及X為氫的化合物(1-4)。即，通過在堿如堿金屬氫氧化物或堿金屬氫化物的存在下在非質(zhì)子傳遞極性溶劑如DMF中使醇或酚衍生物(21)與由相應(yīng)的醇溴化得到的烷基溴化物(20)反應(yīng)，可得到具有醚鍵的化合物(1-4)(O.Kamm等，Org.Synth.，I，25(1941)；J.G.Calzada等，Org.Synth.，54，63(1974))
其中R1，A1，A2，A3，Z1，Z3，l和n定義如上。
按照US專利5,468,421和US專利5,641,432所述的方法可制備其中Z1，Z2，Z3的位置上引入有-CH＝CH-或-(CH2)4-的式(1)化合物。
用于本發(fā)明苯衍生物(3)的制備方法中的堿可以為能在3，5-二氟苯衍生物的苯環(huán)4-位產(chǎn)生負(fù)碳離子的任何堿，如堿金屬，堿金屬氫化物，烷基鋰或堿金屬醇鹽。其中，優(yōu)選烷基鋰，最優(yōu)選正丁基鋰，這是由于它們?nèi)菀椎玫剑僮靼踩⒖筛哌x擇性地在3，5-二氟苯環(huán)的4-位產(chǎn)生負(fù)碳離子。
當(dāng)X＝H時(shí)，相對于化合物(1)而言，該反應(yīng)中使用的堿的量優(yōu)選地為0.9到1.5當(dāng)量。為了在保持高選擇性的同時(shí)提高轉(zhuǎn)化率，最優(yōu)選1.1到1.3當(dāng)量的堿。
當(dāng)化合物(1)中的X為氯，溴或碘時(shí)，相對于化合物(1)而言，使用的堿的量優(yōu)選地為1.8到2.5當(dāng)量，最優(yōu)選2.1到2.3當(dāng)量。
當(dāng)Y1和Y2為氟以外的鹵素時(shí)，二氟甲烷衍生物(2)可用于本發(fā)明苯衍生物(3)的制備方法中。
二氟甲烷衍生物(2)中，二溴二氟甲烷(Y1＝Y(jié)2＝Br)和溴氯二氟甲烷(Y1＝Cl，Y2＝Br)可按Haszeldine R.N.等(J.Chem.Soc.，1952，4259)所述的方法制備，二氯二氟甲烷(Y1＝Y(jié)2＝Cl)可按Hanne，A.L.等(Org.React.，1944，2，64)所述的方法制備。其中優(yōu)選二溴二氟甲烷(Y1＝Y(jié)2＝Br)，這是因?yàn)樗蓮谋姸嘣噭┥痰曩彽?，也因?yàn)樗姆悬c(diǎn)(25℃)接近室溫容易處理。為了抑制副產(chǎn)物3，5-二氟-4-鹵代苯衍生物的產(chǎn)生及提高反應(yīng)的轉(zhuǎn)化產(chǎn)率，相對于化合物(1)而言，其用量優(yōu)選地為1.5到2.3當(dāng)量，最優(yōu)選1.8到2.1當(dāng)量。
可使用任何對反應(yīng)呈惰性的反應(yīng)溶劑作為本發(fā)明苯衍生物(3)制備方法中的反應(yīng)溶劑。例如芳香化合物如苯，甲苯等，脂族烴類如己烷，庚烷等，環(huán)狀脂族烴類如環(huán)己烷等，脂族醚類化合物如乙醚，甲基-叔丁基醚，乙二醇二甲基醚，二甘醇二甲基醚等，和環(huán)醚如四氫呋喃，二惡烷等。其中，優(yōu)選脂族醚類化合物和環(huán)醚化合物，這是因?yàn)樗鼈儗κ?1)化合物的溶解度高。相對于化合物(1)而言，其用量優(yōu)選地為5到20倍(重量比)。
為了使堿反應(yīng)，在3，5-二氟苯衍生物(1)的4-位引入二氟鹵代甲基，本發(fā)明苯衍生物(3)制備方法中的反應(yīng)溫度優(yōu)選地低于-40℃，最優(yōu)選-74到-60℃。為了在二氟二鹵代甲烷與負(fù)碳離子的反應(yīng)中抑制3，5-二氟-4-鹵代苯副產(chǎn)物的產(chǎn)生，反應(yīng)溫度優(yōu)選地低于-30℃，最優(yōu)選-74到-60℃。
為使反應(yīng)完全，在加入堿以后，本發(fā)明苯衍生物(3)制備方法中熟化的反應(yīng)時(shí)間優(yōu)選地為0.5到4小時(shí)。對于與二氟甲烷的反應(yīng)，在加入二氟甲烷后，反應(yīng)時(shí)間也優(yōu)選地為0.5到4小時(shí)，整個(gè)反應(yīng)總的時(shí)間優(yōu)選地為1到8小時(shí)。
另外，本發(fā)明苯衍生物(3)的制備方法(反應(yīng)歷程1)中產(chǎn)生少量(重量比小于35％)副產(chǎn)物如3，5-二氟-4-鹵代苯衍生物(11)及其它副產(chǎn)物
其中R1，A1，A2，A3，Z1，Z2，Z3，l，m和n定義如上；X”表示氯，溴或碘。
為了從本發(fā)明苯衍生物(3)制備方法的反應(yīng)混合物中分離和純化目的化合物，可使用普通有機(jī)合成中的常規(guī)方法。即，加入水和有機(jī)溶劑萃取反應(yīng)混合物，充分?jǐn)嚢?，用水洗滌分出的有機(jī)層，用干燥劑如無水硫酸鈉干燥，減壓蒸發(fā)有機(jī)溶劑，得到目的化合物純度超過60％的濃殘留物。通過硅膠層析或蒸餾純化濃殘留物，可得到純度超過80％的目的化合物，通過進(jìn)一步重結(jié)晶可得到純度超過95％的目的化合物。
在下述本發(fā)明二氟芐基醚衍生物(6)的制備方法中，可直接使用未經(jīng)純化的上述苯衍生物(3)制備方法中得到的反應(yīng)混合物即純度約60％的濃殘留物。
通過三烷基硼酸酯與由溴苯衍生物(22)按R.L.Kidwell等(Org.Synth.，V，918(1973))的方法制備的Grignard試劑反應(yīng)制備硼酸酯衍生物，隨后用過氧化物如過乙酸氧化可得到用于本發(fā)明二氟芐基衍生物(6)制備方法中的酚衍生物(5)
其中R2，A4，Z4，L1，L2，o定義如上；R3表示烷基。
上述酚衍生物(5)也可通過下述已知方法制備1)通過在催化劑存在下水解鹵素取代的衍生物的方法(公開的日本專利申請昭62-11 716)。2)通過酮衍生物?；腂aeyer-Villiger氧化的方法(J.FluorineChem.(1994)67，(1)41)。3)通過重氮鹽水解的方法(公開的日本專利申請平3-246 244)。4)通過氟取代酚衍生物的方法(公開的日本專利申請昭62-207 229和平2-34335)。
其中R2為鹵素取代的烷氧基的式(5)化合物可按DE-19 531 165A1制備。
用于本發(fā)明二氟芐基醚(6)制備方法中的堿可為堿金屬，堿金屬氫氧化物，堿金屬碳酸鹽，堿金屬氫化物，堿金屬醇化物等。由于其易于操作，堿金屬氫氧化物如氫氧化鉀，氫氧化鈉等以及堿金屬碳酸鹽如碳酸鉀、碳酸鈉等為優(yōu)選的堿。市場上得到的油形式的堿金屬氫化物如氫化鈉可安全地操作，為優(yōu)選的堿。
醚化中堿的用量取決于所使用的堿的種類，相對于苯衍生物(3)而言，優(yōu)選1到2當(dāng)量。使用堿金屬氫氧化物或堿金屬氫化物時(shí)，優(yōu)選1.1到1.3當(dāng)量，使用堿金屬碳酸鹽時(shí)，優(yōu)選1.5到2當(dāng)量。由于存在催化量的碘化鉀可加速醚化，因此，相對于苯衍生物(3)而言，優(yōu)選加入0.03到0.1當(dāng)量的碘化鉀。
醚化中，相對于苯衍生物(3)而言，使用多于一當(dāng)量的酚衍生物(5)可無任何問題地得到二氟芐基醚衍生物(6)，為了容易地分離和純化反應(yīng)混合物中的目的化合物，最好為1.1到1.3當(dāng)量。
本發(fā)明二氟芐基醚衍生物(6)制備方法中使用的溶劑可為對反應(yīng)惰性的任何溶劑，優(yōu)選地為芳香化合物如苯，甲苯等，脂族烴類如己烷，庚烷等，環(huán)狀脂族烴類如環(huán)己烷等，脂族醚類化合物如甲基-叔丁基醚，乙二醇二甲醚，二甘醇二甲基醚等，環(huán)醚如四氫呋喃，二惡烷等和非質(zhì)子傳遞極性溶劑如N，N-二甲基乙酰胺，N，N-二甲基甲酰胺(DMF)，六甲基磷酰三胺(HMPA)，N-甲基-2-吡咯烷酮等。其中，最優(yōu)選N，N-二甲基乙酰胺和DMF。
本發(fā)明中可使用任何量的反應(yīng)溶劑，只要能充分?jǐn)嚢璺磻?yīng)混合物并使安全穩(wěn)定地進(jìn)行即可，特別優(yōu)選為苯衍生物重量的3到10倍。
根據(jù)苯衍生物(3)的結(jié)構(gòu)，本發(fā)明二氟芐基醚衍生物(6)的制備方法的反應(yīng)溫度可選自室溫到溶劑的沸點(diǎn)，優(yōu)選60到130℃。根據(jù)所使用的苯衍生物(3)的結(jié)構(gòu)和量以及所使用的堿的種類，該反應(yīng)的反應(yīng)時(shí)間優(yōu)選地為1到4小時(shí)。具體地，當(dāng)使用堿金屬氫氧化物或堿金屬碳酸鹽作為堿時(shí)，將苯衍生物(3)，酚衍生物(5)，堿和溶劑混合，優(yōu)選地在上述溫度下反應(yīng)1到3小時(shí)。當(dāng)使用堿金屬氫化物作為堿時(shí)，酚衍生物(5)和堿的混合物優(yōu)選地在上述溶劑中，在室溫到60℃的溫度范圍內(nèi)，反應(yīng)0.5到1小時(shí)，另外再與加入的苯衍生物(3)在60到130℃的溫度下反應(yīng)1到3小時(shí)。
可使用有機(jī)合成中的常規(guī)技術(shù)從本發(fā)明二氟芐基醚衍生物(6)制備方法的反應(yīng)混合物中分離和純化目的化合物。即，加入水和有機(jī)溶劑萃取反應(yīng)混合物，攪拌，用水洗滌分出的有機(jī)層，用干燥劑干燥，減壓蒸發(fā)有機(jī)溶劑，得到目的化合物純度超過90％的濃殘留物。通過硅膠層析或蒸餾純化，可得到純度超過95％的目的化合物。通過進(jìn)一步重結(jié)晶可得到純度超過99％的目的化合物。
本發(fā)明二氟芐基醚衍生物(6)的制備方法中，反應(yīng)歷程1得到的苯衍生物(3)不需要純化便可使用，其中混合了3，5-二氟-4-鹵代苯衍生物(11)。這時(shí)，僅有含二氟鹵代甲基的苯衍生物(3)參與反應(yīng)，得到目的化合物二氟芐基醚衍生物(6)和3，5-二氟-4-鹵代苯衍生物(11)的混合物。通過已知分離方法如重結(jié)晶，硅膠柱層析或蒸餾可容易地將二者相互分離，得到純度80到超過95％的標(biāo)題化合物。另外，通過重結(jié)晶可得到純度超過99％的目的化合物。
而且，可在催化劑如鈀-炭的存在下，將二氟芐基醚衍生物(6)和3，5-二氟-4-鹵代苯衍生物(11)的混合物進(jìn)行催化氫化，僅3，5-二氟-4-鹵代苯衍生物(11)還原成化合物(1’)
其中R1，A1，A2，A3，Z1，Z2，Z3，l，m和n定義如上。
通過已知分離方法如重結(jié)晶，硅膠柱層析或蒸餾可容易地將二氟芐基醚衍生物(6)和化合物(1’)的混合物分離，得到純度80到超過95％的標(biāo)題化合物。通過重結(jié)晶可得到純度超過99％的目的化合物。另一方面，類似于式(1)表示的化合物，回收到的化合物(1’)也可用于反應(yīng)歷程1的反應(yīng)(二氟鹵代甲基化)。
在催化劑如碘化銅(I)的存在下，在非質(zhì)子傳遞極性溶劑如N，N-二甲基甲酰胺中，通過與氰化銅反應(yīng)，可將3，5-二氟-4-鹵代苯衍生物(11)轉(zhuǎn)化成3，5-二氟-4-氰基苯衍生物(12)，它可用作液晶材料(例如，公開的日本專利平1-131 144)
其中R1，A1，A2，A3，Z1，Z2，Z3，l，m和n定義如上。
因此，本發(fā)明的方法可有效地利用副產(chǎn)物。
實(shí)施例下列實(shí)施例中使用的術(shù)語的詳細(xì)定義列舉如下Cr表示結(jié)晶，Sm表示近晶狀，N表示向列型，Iso表示各向同性。相轉(zhuǎn)移溫度的單位為℃。1H-NMR和19F-NMR數(shù)據(jù)中將使用的術(shù)語如下s代表單峰，d代表雙重峰，t代表三重峰以及J代表偶合常數(shù)(Hz)。MS譜數(shù)據(jù)中M+表示分子離子峰，其中圓括號(hào)中的值表示各碎片的離子峰強(qiáng)度。
實(shí)施例11-溴二氟甲基-2，6-二氟-4-(反式-4-丙基環(huán)己基)苯-其中R1＝正丙基，l為1，m＝n＝0，A1＝反式-1，4-亞環(huán)己基，Z1＝單鍵和Y1＝Br的式(3)化合物(化合物No.10)的制備在一個(gè)裝有攪拌器，溫度計(jì)，滴液漏斗和氮?dú)膺M(jìn)口的燒瓶中，將140g(0.59mol)2，6-二氟-4-(反式-4-丙基環(huán)己基)苯溶于1000ml四氫呋喃(THF)，使用冷卻劑冷卻至-65℃，在保持該溫度的同時(shí)逐滴加入455ml正丁基鋰的己烷溶液(1.55M，0.71mol)。加完后，在溫度保持低于-60℃的同時(shí)，將該混合物再攪拌2小時(shí)。，在溫度保持低于-45℃的同時(shí)，加入246.3g(1.18mol)二溴二氟甲烷在150ml THF中形成的溶液，并在此溫度下進(jìn)一步攪拌2小時(shí)。將反應(yīng)混合物溫?zé)嶂潦覝?，然后加?000ml水，用1000ml甲苯萃取該混合物。將萃取層用水洗滌，用無水硫酸鎂干燥，減壓濃縮，得到224g反應(yīng)產(chǎn)物。將所得產(chǎn)物通過硅膠柱層析(庚烷洗脫)純化，得到177g柱處理產(chǎn)物。通過氣相色譜(GC)分析，柱處理產(chǎn)物為標(biāo)題化合物(66％)，2，6-二氟-4-(反式-4-丙基環(huán)己基)溴苯(32％)和其他污染物的混合物?；?，6-二氟-4-(反式-4-丙基環(huán)己基)苯，標(biāo)題化合物的產(chǎn)率為53.6％。
將25g上述柱處理產(chǎn)物用乙醇重結(jié)晶數(shù)次，得到11.3g標(biāo)題化合物1-溴二氟甲基-2，6-二氟-4-(反式-4-丙基環(huán)己基)苯(室溫下為油狀物)。各種光譜數(shù)據(jù)都支持該化合物的化學(xué)結(jié)構(gòu)。1H-NMR(δppm)0.5-2.2(m，16H)，2.42(m，1H)，6.7-6.9(寬，2H).19F-NMR-40.3(m，2F)，-111.2(m，2F).GC-MS348(M+-F，2.8)，322(6.7)，288(88.2)，225(5.9)，202(38.9)，189(100)，176(97.2)，163(72.2)，133(16.9)，81(16.9)，69(38.9)，55(57.6)，41(50.7).
實(shí)施例2反式-2-(3，5-二氟-4-溴二氟甲基苯基)-5-丙基-1，3-二惡烷-其中R1＝正丙基，l＝1，m＝n＝0，A1＝反式-1，3-二惡烷-2，5-亞基，Z1＝單鍵和Y1＝Br的式(3)化合物(化合物No.151)的制備在一個(gè)裝有攪拌器，溫度計(jì)，滴液漏斗和氮?dú)膺M(jìn)口的燒瓶中，將20.3g(83.2mmol)按公開的日本專利平4-503 678所述的方法制備的反式-2-(3，5-二氟苯基)-5-丙基-1，3-二惡烷溶于80ml THF，使用冷卻劑冷卻至-65℃，逐滴加入65.5ml正丁基鋰的己烷溶液(1.61M，104.8mmol)。加完后，在溫度保持低于-60℃的同時(shí)，將該混合物再攪拌2小時(shí)。，在溫度保持低于-45℃的同時(shí)，加入35.2g(166.4mmol)二溴二氟甲烷在THF中形成的25ml溶液，并在相同的溫度下再攪拌2小時(shí)。將反應(yīng)混合物溫?zé)嶂潦覝兀缓蠹尤?00ml水，用300ml甲苯萃取該混合物。將萃取層用水洗滌，用無水硫酸鎂干燥，減壓蒸發(fā)溶劑，得到33.9g反應(yīng)產(chǎn)物。GC分析發(fā)現(xiàn)該產(chǎn)物為標(biāo)題化合物(84.9％)和反式-2-(3，5-二氟-4-溴苯基)-5-丙基-1，3-二惡烷(15.1％)的混合物。將所得反應(yīng)產(chǎn)物通過硅膠柱層析純化(洗脫劑∶庚烷/甲苯＝1/1)，得到21.8g柱處理產(chǎn)物(目的產(chǎn)物99.3％)?；诜词?2-(3，5-二氟苯基)-5-丙基-1，3-二惡烷，標(biāo)題化合物的產(chǎn)率為58.6％。將上述反應(yīng)產(chǎn)物用乙醇重結(jié)晶數(shù)次，得到18.1g標(biāo)題化合物反式-2-(3，5-二氟-4-溴二氟甲基苯基)-5-丙基-1，3-二惡烷(室溫下為油狀物)。各種光譜數(shù)據(jù)都支持該化合物的化學(xué)結(jié)構(gòu)。1H-NMR(δppm)0.8-1.7(m，7H)，1.9-2.4(m，1H)，3.51(t，J＝11.5Hz，2H)，4.0-4.4(m，2H)，5.34(s，1H)，7.0-7.3(m，2H).19F-NMR-41.3(m，2F)，-109.9(m，2F).GC-MS371(M+-Br，87.5)，191(10.4)，163(48.9)，83(21.9)，70(33.3)，55(100)，42(77.1)，29(26.9).
按照實(shí)施例1和實(shí)施例2所述的方法可容易地制備下列苯衍生物(化合物Nos.1-9，11-150，152-302)。
實(shí)施例3α，α-二氟-2，6-二氟-4-(反式-4-丙基環(huán)己基)芐基-3，4，5-三氟苯基醚-其中R1＝正丙基，l＝1，m＝n＝0，A1＝反式-1，4-亞環(huán)己基，Z1＝單鍵，L1，L2和R2都為F的式(6)化合物(化合物No.527)的制備在一個(gè)裝有攪拌器，溫度計(jì)，冷凝管和氮?dú)膺M(jìn)口的燒瓶中，將10.0g(27.2mmol)實(shí)施例1制備的1-溴二氟甲基-2，6-二氟-4-(反式-4-丙基環(huán)己基)苯，4.2g(28.6mmol)3，4，5-三氟苯酚，7.5g(54.5mmol)碳酸鉀，0.2g(1.4mmol)碘化鉀和50ml N，N-二甲基甲酰胺混合，加熱至120℃，并攪拌1.5小時(shí)。將反應(yīng)混合物冷卻至室溫，加入100ml水，用200ml甲苯萃取。將萃取層用水洗滌，用無水硫酸鎂干燥，減壓蒸發(fā)溶劑，得到11.3g產(chǎn)物。將所得產(chǎn)物通過硅膠柱層析(庚烷洗脫)純化，得到10.1g柱處理產(chǎn)物(標(biāo)題化合物98％)。
將上述處理產(chǎn)物用庚烷重結(jié)晶，得到9.0g標(biāo)題化合物α，α-二氟-2，6-二氟-4-(反式-4-丙基環(huán)己基)芐基-3，4，5-三氟苯基醚?；?-溴二氟甲基-2，6-二氟-4-(反式-4-丙基環(huán)己基)苯，該產(chǎn)物的產(chǎn)率為76.2％。各種光譜數(shù)據(jù)都完全支持該化合物的化學(xué)結(jié)構(gòu)。相變溫度(℃)Cr 40.7 Iso1H-NMR(δppm)0.8-2.1(m，16H)，2.5(m，1H)，6.5-7.1(m，4H)19F-NMR-66.06(m，2F)，-111.95(m，2F)，-133.08(m，2F)，-163.85(m，1F)GC-MS287(100)，189(6.5)，176(4.3)，163(26.6)，55(3.4)，41(4.0)對照實(shí)施例由實(shí)施例1中通過硅膠柱層析得到的柱處理產(chǎn)物(1-溴二氟甲基-2，6-二氟-4-(反式-4-丙基環(huán)己基)苯(66％重量比)和2，6-二氟-4-(反式-4-丙基環(huán)己基)溴苯(32％重量比)的混合物)制備標(biāo)題化合物α，α-二氟-2，6-二氟-4-(反式-4-丙基環(huán)己基)芐基-3，4，5-三氟苯基醚在一個(gè)裝有攪拌器，溫度計(jì)，冷凝管和氮?dú)膺M(jìn)口的燒瓶中，在氮?dú)夥障?，?5.0g實(shí)施例1柱處理產(chǎn)物(1-溴二氟甲基-2，6-二氟-4-(反式-4-丙基環(huán)己基)苯44.9mmol)，7.3g(49.4mmol)3，4，5-三氟苯酚，12.4g(89.9mmol)碳酸鉀，0.5g(2.2mmol)碘化鉀和150mlN，N-二甲基甲酰胺混合，加熱至120℃，并攪拌1.5小時(shí)。將反應(yīng)混合物冷卻至室溫，加入300ml水，用400ml甲苯萃取。將萃取層用水洗滌，用無水硫酸鎂干燥，減壓蒸發(fā)溶劑，得到28.0g產(chǎn)物。將所得產(chǎn)物溶于由100ml甲苯和50ml乙醇組成的溶液，在該混合物中加入2.2g鈀-炭催化劑和3.1g(30.3mmol)三乙胺，將該混合物在高壓釜內(nèi)，在2kg/cm2的氫氣壓及室溫下攪拌8小時(shí)。濾出催化劑后，在反應(yīng)混合物中加入150ml水，用200ml甲苯萃取。
將萃取層依次用100ml 1M鹽酸溶液，150ml水，100ml碳酸鈉飽和水溶液和150ml水洗滌，用無水硫酸鎂干燥，減壓蒸發(fā)溶劑，得到25.5g反應(yīng)產(chǎn)物。
將得到的反應(yīng)產(chǎn)物通過硅膠柱層析(庚烷洗脫)純化，在Rf＝0.74(4.9g)和Rf＝0.46(19.3g)得到組分。將上述Rf＝0.46的組分用庚烷重結(jié)晶，得到16.9g標(biāo)題化合物α，α-二氟-2，6-二氟-4-(反式-4-丙基環(huán)己基)芐基-3，4，5-三氟苯基醚。在該方法中，基于3，4，5-三氟苯酚，產(chǎn)率為7 8.8％，基于實(shí)施例1使用的2，6-二氟-4-(反式-4-丙基環(huán)己基)苯，該產(chǎn)物的產(chǎn)率為46.9％。
上述Rf＝0.74組分為2，6-二氟-4-(反式-4-丙基環(huán)己基)苯。這顯示實(shí)施例1中的副產(chǎn)物可被回收，因此可以認(rèn)為本發(fā)明的方法為有效的制備方法。
實(shí)施例4α，α-二氟-2，6-二氟-4-(反式-4-丙基-1，3-二惡烷-2-基)芐基-3，4，5-三氟苯基醚-其中R1＝正丙基，l＝1，m＝n＝o＝0，A1＝反式-1，3-二惡烷二基，Z1＝單鍵，L1，L2和R2都為F的式(6)化合物(化合物No.583)的制備在一個(gè)裝有攪拌器，溫度計(jì)，冷凝管和氮?dú)膺M(jìn)口的燒瓶中，在氮?dú)夥障?，?.4g(35.6mmol)氫化鈉(60％油)懸浮在20ml DMF中，在室溫及攪拌下，逐滴加入4.4g(29.6mmol)3，4，5-三氟苯酚在20ml DMF中形成的溶液。再攪拌1小時(shí)后，逐滴加入10.0g(26.9mmol)實(shí)施例2中得到的反式-2-(3，5-二氟-4-溴二氟甲基苯基)-5-丙基-1，3-二惡烷在DMF中形成的50ml溶液，加熱至60℃，攪拌4小時(shí)。將反應(yīng)混合物冷卻至室溫，加入100ml水，用200ml甲苯萃取。將萃取層用水洗滌，用無水硫酸鎂干燥，減壓蒸發(fā)溶劑，得到11.6g反應(yīng)產(chǎn)物。將所得產(chǎn)物通過硅膠柱層析(洗脫劑∶庚烷/甲苯＝3/2)純化，繼之以乙醇重結(jié)晶，得到7.7g標(biāo)題化合物α，α-二氟-2，6-二氟-4-(反式-4-丙基-1，3-二惡烷-2-基)芐基-3，4，5-三氟苯基醚?；诜词?2-(3，5-二氟-4-溴二氟甲基苯基)-5-丙基-1，3-二惡烷，該產(chǎn)物的產(chǎn)率為65.9％。各種光譜數(shù)據(jù)都支持該化合物的化學(xué)結(jié)構(gòu)。相變溫度(℃)Cr 41.6 Iso1H-NMR(δppm)0.8-2.6(m，7H)，1.8-2.4(m，1H)，3.4-3.7(m，2H)，4.1-4.5(m，2H)，5.3-5.6(s，1H)，6.8-7.4(m，2H).19F-NMR-62.1(m，2F)，-110.5(m，2F)，-132.9(m，2F)，-163.6(m，1F)。GC-MS291(M+-C6H2F30，100)，191(23.4)，163(70.2)，83(24.3)，55(91.7)，41(46.8)，29(22.3).
按照實(shí)施例3和實(shí)施例4所述的方法可容易地制備下列二氟芐基醚衍生物(化合物Nos.501-526，528-582，584-668).
與其他常規(guī)方法相比，本發(fā)明的方法可容易有效地制備用作光電材料和其他材料的苯衍生物。
另外，通過在堿的存在下，使本發(fā)明方法得到的苯衍生物與酚衍生物的反應(yīng)，可容易有效地制備可預(yù)期用作液晶材料的二氟芐基醚。
權(quán)利要求
1.一種制備式(3)(其中R1為氫或具有1到15個(gè)碳原子的烷基，烷基中互不相鄰的一個(gè)或多個(gè)亞甲基可被氧，硫或-CH＝CH-取代，而且烷基中的任何氫均可被氟取代；A1，A2和A3各自獨(dú)立地表示反式1，4-亞環(huán)己基，其中一個(gè)或多個(gè)環(huán)上的亞甲基可被氧或硫取代，或表示1，4-亞苯基，其中一個(gè)或多個(gè)環(huán)上的氫可被氟取代；Z1，Z2和Z3各自獨(dú)立地表示單鍵，-CH2CH2-，-(CH2)4-，-CH2O-或-OCH2-；l，m和n各自獨(dú)立地表示0或1；Y1表示氯，溴或碘)表示的苯衍生物的方法，特征為
用堿處理式(1)表示的苯衍生物(其中R1，A1，A2，A3，Z1，Z2，Z3，l，m和n定義如上；X表示氫，氯，溴或碘)，并使形成的負(fù)碳離子與式(2)表示的二氟甲烷衍生物(其中Y1和Y2各自獨(dú)立地表示氯，溴或碘)反應(yīng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的苯衍生物的制備方法，其中式(2)中的Y1和Y2均為溴。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的苯衍生物的制備方法，其中烷基鋰用作堿。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的苯衍生物的制備方法，其中正丁基鋰用作堿。
5.式(4)表示的苯衍生物
其中R1，A1，A2，A3，Z1，Z2，Z3，l，m和n定義如上；Y3表示溴或碘。
6.含有兩種或多種組分的液晶組合物，其特征是至少含有一種式(4)表示的化合物。
7.一種制備式(6)(其中R2為鹵素，氰基或具有1到15個(gè)碳原子的烷基，烷基中互不相鄰的一個(gè)或多個(gè)亞甲基可被氧，硫或-CH＝CH-取代，且烷基中的一個(gè)或多個(gè)氫可被鹵素取代；A4表示1，4-亞苯基，其中一個(gè)或多個(gè)環(huán)上的氫可被鹵素取代；Z4表示單鍵，-CH2CH2-，-(CH2)4-，-CH2O-或-OCH2-；L1和L2各自獨(dú)立地表示氫或鹵素；o為0或1；R1，A1，A2，A3，Z1，Z2，Z3，l，m和n定義如上)表示的二氟芐基醚衍生物的方法，特征為
使式(3)表示的苯衍生物(其中R1，A1，A1，A3，Z1，Z2，Z3，l，m和n定義如上)與式(5)表示的酚衍生物(其中A4，Z4，L1，L2和R2定義如上)反應(yīng)。
全文摘要
一種制備二氟芐基醚衍生物(6)的方法,特征見化學(xué)式,使苯衍生物(1)與堿形成負(fù)碳離子,進(jìn)而與二氟甲烷衍生物(2)反應(yīng),得到苯衍生物(3),然后在堿存在下將其與酚衍生物(5)反應(yīng)。
文檔編號(hào)C09K19/34GK1255475SQ9912392
公開日2000年6月7日 申請日期1999年9月28日 優(yōu)先權(quán)日1998年9月28日
發(fā)明者近藤智之, 小林加津彥, 松井秋一, 竹內(nèi)弘行 申請人:智索股份有限公司