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JP7407651B2 - Method for producing 3-acetoxystyrene - Google Patents
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JP7407651B2 - Method for producing 3-acetoxystyrene - Google Patents

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Description

本発明はフォトレジスト材料として有用であることが知られているヒドロキシスチレンポリマーの中間原料として有用な化合物である3-アセトキシスチレンの製造方法に関するものである。 The present invention relates to a method for producing 3-acetoxystyrene, a compound useful as an intermediate material for hydroxystyrene polymers, which are known to be useful as photoresist materials.

p-ヒドロキシスチレンなどのヒドロキシスチレン誘導体は、多種多様な工業用途において潜在的な有用性を有する芳香族化合物である。
特に、近年の半導体デバイスの微細化と高集積化を背景として、高解像度と高感度を有するフォトレジスト材料が要望される中、光照射によって容易に脱離する保護基にて水酸基を保護したポリヒドロキシスチレン類が有用であることが知られており、ポリヒドロキシスチレン類の原料であるヒドロキシスチレン誘導体、例えば、分子中の水酸基をアセトキシ基、エトキシエトキシ基、テトラヒドロピラニル基などで保護して得られる化合物は、レジスト材料の原料として非常に有用な化合物である。
ヒドロキシスチレン誘導体の水酸基をアセトキシ基で保護したアセトキシスチレンの製造方法は、従来、種々のものが知られている。
Hydroxystyrene derivatives, such as p-hydroxystyrene, are aromatic compounds that have potential utility in a wide variety of industrial applications.
In particular, with the recent miniaturization and high integration of semiconductor devices, there is a demand for photoresist materials with high resolution and high sensitivity. Hydroxystyrenes are known to be useful, and hydroxystyrene derivatives, which are raw materials for polyhydroxystyrenes, can be obtained by, for example, protecting the hydroxyl group in the molecule with an acetoxy group, an ethoxyethoxy group, a tetrahydropyranyl group, etc. These compounds are very useful as raw materials for resist materials.
Various methods for producing acetoxystyrene, in which the hydroxyl group of a hydroxystyrene derivative is protected with an acetoxy group, are conventionally known.

例えば、3-アセトキシスチレンについては、ヒドロキシベンズアルデヒドをアセチル化してアセトキシベンズアルデヒドとし、有機溶媒中、亜鉛金属とトリメチルクロロシランや塩化アセチルのような活性な塩化物を触媒としてジブロモメタンを反応させ、アセトキシスチレンを得る方法が開示されている(例えば特許文献1参照)。
また、1-(3-アセトキシフェニル)エチルカルボキシレートを鉱酸、酸性イオン交換樹脂、有機酸、無機化合物等の酸性触媒と反応させ、生成物であるアセトキシスチレンを連続蒸留により留出させる方法が開示されている(例えば特許文献2参照)
更に、メタ-第三級ブトキシスチレンを出発原料として、ぎ酸、酢酸、プロピオン酸、しゅう酸等の脂肪族カルボン酸の触媒存在下に、無水酢酸等のアセチル化剤と反応させる方法が開示されている(例えば特許文献3参照)。
3-アセトキシブロモベンゼンを出発原料に、パラジウム触媒とアミンなどの塩基の共存下、エチレン雰囲気の高圧反応によって3-アセトキシスチレンを得る方法が開示されている(例えば特許文献4参照)。
しかしながら、上記各方法で目的物を得るためには、毒性の高いハロゲン化アルキルや高引火性のガスを使用したり、特殊反応を行うための設備や副生ガスの捕集、無害化工程を必要としたりする。このためこれらの方法は安全性および経済性に優れた簡便な製法として満足できるものではなく、さらに改善された方法が望まれていた。
For example, for 3-acetoxystyrene, hydroxybenzaldehyde is acetylated to form acetoxybenzaldehyde, and then zinc metal is reacted with dibromomethane in an organic solvent using an active chloride such as trimethylchlorosilane or acetyl chloride as a catalyst to produce acetoxystyrene. A method for obtaining this is disclosed (see, for example, Patent Document 1).
Another method is to react 1-(3-acetoxyphenyl)ethylcarboxylate with an acidic catalyst such as a mineral acid, an acidic ion exchange resin, an organic acid, or an inorganic compound, and distill out the product acetoxystyrene by continuous distillation. Disclosed (for example, see Patent Document 2)
Furthermore, a method is disclosed in which meta-tertiary butoxystyrene is used as a starting material and reacted with an acetylating agent such as acetic anhydride in the presence of an aliphatic carboxylic acid catalyst such as formic acid, acetic acid, propionic acid, or oxalic acid. (For example, see Patent Document 3).
A method for obtaining 3-acetoxystyrene by a high-pressure reaction in an ethylene atmosphere using 3-acetoxybromobenzene as a starting material in the coexistence of a palladium catalyst and a base such as an amine has been disclosed (for example, see Patent Document 4).
However, in order to obtain the desired product using each of the above methods, highly toxic alkyl halides and highly flammable gases are used, equipment for special reactions, and processes for collecting and detoxifying by-product gases are required. I may need it. For this reason, these methods are not satisfactory as simple production methods with excellent safety and economy, and a further improved method has been desired.

特開平8-157410号公報Japanese Patent Application Publication No. 8-157410 特開2004-331515号公報Japanese Patent Application Publication No. 2004-331515 特開平10-316618号公報Japanese Patent Application Publication No. 10-316618 特開2019-210274号公報JP 2019-210274 Publication

本発明の目的は、上記従来の技術の持つ欠点を解決した、工業的に容易に入手可能な原料が使用可能であり、有害な反応試薬を使用したり、特殊な設備を必要としたりしない、新しい3-アセトキシスチレンの製造方法を提供することにある。 The purpose of the present invention is to solve the drawbacks of the above-mentioned conventional techniques, to use industrially easily available raw materials, and to avoid using harmful reaction reagents or requiring special equipment. The object of the present invention is to provide a new method for producing 3-acetoxystyrene.

本発明者らは、上記課題の解決を図るべく、3-アセトキシスチレンの製造方法について詳細に検討した。
その結果、工業的に容易に入手可能な原料を使用可能で、有害な反応試薬を使用したり、特殊な設備を必要としたりせず、高純度の3-アセトキシスチレンを製造する条件を見出し、本発明を完成するに到った。
In order to solve the above problems, the present inventors conducted a detailed study on a method for producing 3-acetoxystyrene.
As a result, we found conditions for producing highly pure 3-acetoxystyrene using industrially easily available raw materials, without using harmful reaction reagents, or without requiring special equipment. The present invention has now been completed.

即ち、本発明の3-アセトキシスチレンの製造方法は下記の構成である。
[1] 次のi)~iii)の工程を含む3-アセトキシスチレンの製造方法。
i) 下記一般式(1)

Figure 0007407651000001
(一般式(1)中、Rは、1-エトキシエチル基、1-シクロヘキシルオキシエチル基または2-テトラヒドロピラニル基を示し、Xは塩素原子、臭素原子またはヨウ素原子を示す。)で表される芳香族ハロゲン化合物とマグネシウムとを反応させる工程
ii) i)で得られた反応生成物と臭化ビニルまたは塩化ビニルとを、ニッケル触媒の存在下で反応させて、一般式(2)
Figure 0007407651000002
(一般式(2)中、Rは1-エトキシエチル基、1-シクロヘキシルオキシエチル基または2-テトラヒドロピラニル基を示す。)で表されるオキシスチレン誘導体を得る工程
iii) ii)で得られたオキシスチレン誘導体を、スルホン酸化合物の存在下で、無水酢酸と反応させる工程 That is, the method for producing 3-acetoxystyrene of the present invention has the following configuration.
[1] A method for producing 3-acetoxystyrene, including the following steps i) to iii).
i) General formula (1) below
Figure 0007407651000001
(In the general formula (1), R 1 represents a 1-ethoxyethyl group, a 1-cyclohexyloxyethyl group, or a 2-tetrahydropyranyl group, and X represents a chlorine atom, a bromine atom, or an iodine atom.) ii) The reaction product obtained in i) is reacted with vinyl bromide or vinyl chloride in the presence of a nickel catalyst to form a compound of general formula (2).
Figure 0007407651000002
(In the general formula (2), R 1 represents a 1-ethoxyethyl group, a 1-cyclohexyloxyethyl group, or a 2-tetrahydropyranyl group.) Step iii) Obtaining an oxystyrene derivative represented by ii) A step of reacting the obtained oxystyrene derivative with acetic anhydride in the presence of a sulfonic acid compound.

[2] [1]に記載のスルホン酸化合物が、硫酸、メタンスルホン酸、p-トルエンスルホン酸およびトリフルオロメタンスルホン酸からなる群から選ばれる化合物である、3-アセトキシスチレン製造方法。 [2] A method for producing 3-acetoxystyrene, wherein the sulfonic acid compound according to [1] is a compound selected from the group consisting of sulfuric acid, methanesulfonic acid, p-toluenesulfonic acid, and trifluoromethanesulfonic acid.

上記の通り、本発明によれば、工業的に容易に入手可能な原料が使用可能であり、有害な反応試薬を使用したり、特殊な設備を必要としたりしない工程により、高純度の3-アセトキシスチレンを製造する方法を提供できる。 As described above, according to the present invention, highly pure 3- A method for producing acetoxystyrene can be provided.

以下に本発明を詳細に説明する。
本発明の3-アセトキシスチレンの製造方法は次の通りである。
下記一般式(1)

Figure 0007407651000003
(一般式(1)中、Rは、1-エトキシエチル基、1-シクロヘキシルオキシエチル基、2-テトラヒドロピラニル基を示し、Xは塩素原子または臭素原子またはヨウ素原子を示す。)で表される芳香族ハロゲン化合物とマグネシウムを反応させ、
次いで得られた反応生成物と臭化ビニルまたは塩化ビニルとをニッケル触媒の存在下で反応させることで得られる、一般式(2)
Figure 0007407651000004
(一般式(2)中のRは1-エトキシエチル基、1-シクロヘキシルオキシエチル基または2-テトラヒドロピラニル基を示す。)で表されるオキシスチレン誘導体を、スルホン酸化合物の存在下で、無水酢酸と反応させることを特徴とする3-アセトキシスチレンの製造方法に係る。さらに上記のスルホン酸化合物が、硫酸、メタンスルホン酸、p-トルエンスルホン酸およびトリフルオロメタンスルホン酸からなる群から選ばれるものである方法に係る。 The present invention will be explained in detail below.
The method for producing 3-acetoxystyrene of the present invention is as follows.
General formula (1) below
Figure 0007407651000003
(In the general formula (1), R 1 represents a 1-ethoxyethyl group, a 1-cyclohexyloxyethyl group, or a 2-tetrahydropyranyl group, and X represents a chlorine atom, a bromine atom, or an iodine atom.) Reacting the aromatic halogen compound and magnesium,
General formula (2) obtained by then reacting the obtained reaction product with vinyl bromide or vinyl chloride in the presence of a nickel catalyst.
Figure 0007407651000004
(R 1 in general formula (2) represents a 1-ethoxyethyl group, a 1-cyclohexyloxyethyl group, or a 2-tetrahydropyranyl group.) In the presence of a sulfonic acid compound, an oxystyrene derivative represented by , relates to a method for producing 3-acetoxystyrene, which is characterized by reacting it with acetic anhydride. The method further relates to a method in which the above-mentioned sulfonic acid compound is selected from the group consisting of sulfuric acid, methanesulfonic acid, p-toluenesulfonic acid and trifluoromethanesulfonic acid.

ここで、本明細書において、上記一般式(1)で表される芳香族ハロゲン化合物とマグネシウムとを反応させて反応生成物を得るi)の工程をグリニャール化工程またはグリニャール化反応という。また、グリニャール化工程またはグリニャール化反応により得られる生成物と臭化ビニルまたは塩化ビニルとを、ニッケル触媒の存在下で反応させて、上記一般式(2)で表されるオキシスチレン誘導体を得るii)の工程をクロスカップリング工程またはクロスカップリング反応という。さらに、上記一般式(2)で表されるオキシスチレン誘導体をスルホン酸化合物の存在下で、無水酢酸と反応させて3-アセトキシスチレンを得るiii)の工程を官能基変換工程または官能基変換反応という。 Here, in this specification, the step i) of reacting the aromatic halogen compound represented by the general formula (1) with magnesium to obtain a reaction product is referred to as a Grignardization step or Grignardization reaction. Alternatively, the product obtained by the Grignardization step or the Grignardization reaction and vinyl bromide or vinyl chloride are reacted in the presence of a nickel catalyst to obtain an oxystyrene derivative represented by the above general formula (2).ii ) is called a cross-coupling process or cross-coupling reaction. Furthermore, the oxystyrene derivative represented by the above general formula (2) is reacted with acetic anhydride in the presence of a sulfonic acid compound to obtain 3-acetoxystyrene. That's what it means.

上記の通り、本発明によれば、3-アセトキシスチレンを製造する方法が提供され、特にグリニヤール化反応、クロスカップリング反応および官能基変換反応による簡便な工程で、高純度の3-アセトキシスチレンを製造する方法を提供できる。以下に、各工程について詳細に説明する。 As described above, according to the present invention, a method for producing 3-acetoxystyrene is provided, and in particular, highly pure 3-acetoxystyrene can be produced by a simple process using a Grignard reaction, a cross-coupling reaction, and a functional group conversion reaction. We can provide a manufacturing method. Each step will be explained in detail below.

<グリニャール工程(i)の工程)>
グリニャール工程は、下記一般式(1)

Figure 0007407651000005
(一般式(1)中、Rは、1-エトキシエチル基、1-シクロヘキシルオキシエチル基または2-テトラヒドロピラニル基を示し、Xは塩素原子、臭素原子またはヨウ素原子を示す。)で表される芳香族ハロゲン化合物とマグネシウムとを反応させる工程である。 <Grignard process (i) process)>
The Grignard process uses the following general formula (1)
Figure 0007407651000005
(In the general formula (1), R 1 represents a 1-ethoxyethyl group, a 1-cyclohexyloxyethyl group, or a 2-tetrahydropyranyl group, and X represents a chlorine atom, a bromine atom, or an iodine atom.) This is a step of reacting an aromatic halogen compound and magnesium.

グリニャール工程で使用するマグネシウムの使用量は、原料である芳香族ハロゲン化合物に対して、0.8倍モル~2.0倍モルの範囲であれば良く、好ましくは1.0倍モル~1.5倍モル量の範囲である。0.8倍モル量より少ないと、原料である芳香族ハロゲン化合物が残り、未反応の芳香族ハロゲン化合物がグリニャール試薬とカップリング反応した不純物が増加することがあるため、収率が低下することがある。また、2.0倍モルより多いと、後処理が煩雑となる上、マグネシウムの失活剤として使用する酸性水溶液も多量に必要となることがあるため、経済的な面から避けることが好ましい。 The amount of magnesium used in the Grignard process may be in the range of 0.8 to 2.0 times the mole, preferably 1.0 to 1.0 times the mole of the aromatic halogen compound used as the raw material. The range is 5 times the molar amount. If the amount is less than 0.8 times the molar amount, the aromatic halogen compound as a raw material may remain, and impurities resulting from the coupling reaction of unreacted aromatic halogen compounds with the Grignard reagent may increase, resulting in a decrease in yield. There is. Moreover, if it is more than 2.0 times the mole, post-treatment becomes complicated and a large amount of acidic aqueous solution used as a magnesium deactivator may be required, so it is preferable to avoid it from an economical point of view.

<クロスカップリング工程(ii)の工程)>
クロスカップリング工程は、i)で得られた反応生成物と臭化ビニルまたは塩化ビニルとを、ニッケル触媒の存在下で反応させて、一般式(2)

Figure 0007407651000006
(一般式(2)中、Rは1-エトキシエチル基、1-シクロヘキシルオキシエチル基または2-テトラヒドロピラニル基を示す。)で表されるオキシスチレン誘導体を得る工程である。 <Process of cross-coupling step (ii))>
In the cross-coupling step, the reaction product obtained in i) is reacted with vinyl bromide or vinyl chloride in the presence of a nickel catalyst to form a compound of general formula (2).
Figure 0007407651000006
(In general formula (2), R 1 represents a 1-ethoxyethyl group, a 1-cyclohexyloxyethyl group, or a 2-tetrahydropyranyl group.) This is a process for obtaining an oxystyrene derivative represented by the following formula.

クロスカップリング反応における臭化ビニルまたは塩化ビニルの使用量は、一般式(1)で表される芳香族ハロゲン化合物に対して、1.0倍モル以上であればよく、経済性や後処理工程での煩雑さを考慮すると、1.4倍モル以下であることが好ましい。 The amount of vinyl bromide or vinyl chloride used in the cross-coupling reaction may be at least 1.0 times the mole of the aromatic halogen compound represented by the general formula (1), and should be used in accordance with economic efficiency and post-treatment process. Considering the complexity involved, it is preferable that the amount is 1.4 times the mole or less.

本発明の方法において使用されるニッケル触媒は、ニッケル化合物であれば特に限定されるものではなく、具体的な例として、Ni(acac)、NiCl等が例示される。
また、各種の配位子を併用しても良く、配位子の添加方法としては、ニッケル化合物と配位子を予め系外で反応させてから添加する方法、反応系にニッケル化合物と配位子を添加し、系内で調製する方法がとられる。配位子としては、ニッケル化合物に配位するものであれば何れでも良く、リン系化合物、チッソ系化合物、オレフィン系化合物等が選ばれる。特にリン系化合物が配位子として好ましい。
配位子の具体的な例としては、1,2-ビス(ジフェニルホスフィノ)エタン[dppe]、1,3-ビス(ジフェニルホスフィノ)プロパン[dppp]、1,4-ビス(ジフェニルホスフィノ)ブタン[dppb]、トリフェニルホスフィン、1,1’-ビス(ジフェニルホスフィノ)フェロセン[dppf]、2,2’-ビス(ジフェニルホスフィノ)-1,1-ビナフチル[BINAP]、ビス(2-ジフェニルホスフィノフェニル)エーテル[DPEphos]、9,9-ジメチル-4,5-ビス(ジフェニルホスフィノ)ザンテン[XANTphos]、トリ-tert-ブチルホスフィン、1,5-シクロオクタジエン[COD]、2,2’-ビピリジル等が例示される。
ニッケル触媒の使用量としては、一般式(1)で表される芳香族ハロゲン化合物に対して、0.01モル%~10モル%の範囲であれば良く、経済性や後処理工程での煩雑さを考慮すると、0.1モル%~2.0モル%であることが好ましい。また、配位子の使用量は特に限定されないが、ニッケル化合物の金属に対し、0.5倍モル量~10倍モル量の範囲が選ばれる。
The nickel catalyst used in the method of the present invention is not particularly limited as long as it is a nickel compound, and specific examples include Ni(acac) 2 and NiCl 2 .
In addition, various types of ligands may be used in combination, and methods for adding the ligand include methods in which the nickel compound and the ligand are reacted in advance outside the system, and then added; A method is adopted in which particles are added and prepared in-system. Any ligand may be used as long as it coordinates with the nickel compound, and phosphorus compounds, nitrogen compounds, olefin compounds, etc. are selected. In particular, phosphorus compounds are preferred as the ligand.
Specific examples of the ligand include 1,2-bis(diphenylphosphino)ethane [dppe], 1,3-bis(diphenylphosphino)propane [dppp], and 1,4-bis(diphenylphosphino)ethane [dppp]. ) Butane [dppb], triphenylphosphine, 1,1'-bis(diphenylphosphino)ferrocene [dppf], 2,2'-bis(diphenylphosphino)-1,1-binaphthyl [BINAP], bis(2 -diphenylphosphinophenyl) ether [DPEphos], 9,9-dimethyl-4,5-bis(diphenylphosphino)zanthene [XANTphos], tri-tert-butylphosphine, 1,5-cyclooctadiene [COD], Examples include 2,2'-bipyridyl.
The amount of the nickel catalyst to be used may be in the range of 0.01 mol% to 10 mol% based on the aromatic halogen compound represented by the general formula (1), and it is economical and complicated in the post-treatment process. In consideration of the cost, it is preferably 0.1 mol% to 2.0 mol%. Further, the amount of the ligand to be used is not particularly limited, but is selected from a range of 0.5 times to 10 times the molar amount of the metal of the nickel compound.

本発明の方法において使用されるグリニャール反応およびその後のクロスカップリング反応の溶媒としては格別の限定はないが、好ましくはエーテル系溶媒、芳香族炭化水素系溶媒が用いられ、具体的には、テトラヒドロフラン、シクロペンチルメチルエーテル、ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、1,2-ジメトキシエタン、1,2-ジエトキシエタン、ベンゼン、トルエン、キシレン等が例示される。また、溶媒は単一で用いても混合して用いてもどちらでも良い。 The solvent for the Grignard reaction and subsequent cross-coupling reaction used in the method of the present invention is not particularly limited, but ether solvents and aromatic hydrocarbon solvents are preferably used, and specifically, tetrahydrofuran , cyclopentyl methyl ether, diethyl ether, diisopropyl ether, 1,2-dimethoxyethane, 1,2-diethoxyethane, benzene, toluene, xylene and the like. Furthermore, the solvents may be used singly or in combination.

本発明の方法におけるグリニャール化反応の温度は、0℃~溶媒の還流温度の範囲である。好ましくは10℃~40℃の範囲である。また、クロスカップリング反応の温度は、-10℃~溶媒の還流温度の範囲であり、好ましくは0℃~30℃の範囲である。 The temperature of the Grignardization reaction in the method of the present invention ranges from 0° C. to the reflux temperature of the solvent. Preferably it is in the range of 10°C to 40°C. Further, the temperature of the cross-coupling reaction is in the range of -10°C to the reflux temperature of the solvent, preferably in the range of 0°C to 30°C.

本発明の方法におけるクロスカップリング反応の実施形態としては、製造したグリニャール試薬の溶液中に、臭化ビニルまたは塩化ビニルを添加する反応で実施しても良いし、臭化ビニルまたは塩化ビニル中にグリニャール試薬を添加して反応を実施しても良い。
反応終了後は、常法に従い反応液に酸性水溶液を加えて処理した後、有機層を分離する。続いて、有機層を水洗処理し、溶媒を留去した後、通常の精製操作、例えば、蒸留、再結晶などの操作により、目的とするオキシスチレン誘導体を得ることができる。
なお、オキシスチレン誘導体は、蒸留、再結晶などの精製操作を行わなくても、溶媒を留去するだけで、次工程の官能基変換工程に使用することが可能である。特に限定するのものでは無いが、有機層の水洗処理においては、次工程のスルホン酸化合物の失活を防ぐため、有機層と分離した水層のpHを8以下まで洗浄することがより好ましい。
As an embodiment of the cross-coupling reaction in the method of the present invention, it may be carried out by adding vinyl bromide or vinyl chloride to a solution of the prepared Grignard reagent, or by adding vinyl bromide or vinyl chloride to a solution of the prepared Grignard reagent. The reaction may be carried out by adding a Grignard reagent.
After the reaction is completed, the reaction solution is treated with an acidic aqueous solution according to a conventional method, and then the organic layer is separated. Subsequently, the organic layer is washed with water, the solvent is distilled off, and then the desired oxystyrene derivative can be obtained by ordinary purification operations such as distillation and recrystallization.
Note that the oxystyrene derivative can be used in the next functional group conversion step by simply distilling off the solvent without performing any purification operations such as distillation or recrystallization. Although not particularly limited, in the water washing treatment of the organic layer, it is more preferable to wash the aqueous layer separated from the organic layer to a pH of 8 or less in order to prevent deactivation of the sulfonic acid compound in the next step.

<官能基変換工程(iii)の工程)>
官能基変換工程は、ii)で得られたオキシスチレン誘導体を、スルホン酸化合物の存在下で、無水酢酸と反応させる工程である。
<Step of functional group conversion step (iii))>
The functional group conversion step is a step of reacting the oxystyrene derivative obtained in ii) with acetic anhydride in the presence of a sulfonic acid compound.

スルホン酸化合物としては、公知のスルホン酸化合物であれば特に限定されるものでは無いが、例えば、硫酸、有機スルホン酸が挙げられ、より具体的には、メタンスルホン酸、エタンスルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸、カンファースルホン酸等の脂肪族スルホン酸、ベンゼンスルホン酸、p-トルエンスルホン酸、ドデシルベンゼンスルホン酸、ビフェニルスルホン酸、ナフタレンスルホン酸、p-トルイジンスルホン酸等の芳香族スルホン酸、ポリスチレンスルホン酸、ポリナフタレンスルホン酸、ポリビニルスルホン酸等の高分子スルホン酸等を挙げることができる。これらスルホン酸化合物のうち、好ましくは硫酸、メタンスルホン酸、p-トルエンスルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸が挙げられ、一種を単独で又は二種以上を任意に組み合わせても使用できる。
特に、限定されるものではないが、通常、仕込みの一般式(2)で表されるオキシスチレン誘導体に対して、0.1モル%~50モル%の範囲で用いられる。
The sulfonic acid compound is not particularly limited as long as it is a known sulfonic acid compound, but examples include sulfuric acid and organic sulfonic acids.More specifically, methanesulfonic acid, ethanesulfonic acid, and trifluoromethane. Aliphatic sulfonic acids such as sulfonic acid and camphorsulfonic acid, aromatic sulfonic acids such as benzenesulfonic acid, p-toluenesulfonic acid, dodecylbenzenesulfonic acid, biphenylsulfonic acid, naphthalenesulfonic acid, and p-toluidine sulfonic acid, polystyrene sulfone Acids, polymeric sulfonic acids such as polynaphthalenesulfonic acid, polyvinylsulfonic acid, etc. can be mentioned. Among these sulfonic acid compounds, sulfuric acid, methanesulfonic acid, p-toluenesulfonic acid, and trifluoromethanesulfonic acid are preferred, and one type can be used alone or two or more types can be used in any combination.
Although not particularly limited, it is usually used in an amount of 0.1 mol % to 50 mol % based on the oxystyrene derivative represented by the general formula (2).

無水酢酸の使用量としては、仕込みの一般式(2)で表されるオキシスチレン誘導体に対して、0.8当量~5.0当量であることが好ましく、反応性と後処理の煩雑性とを考慮すると、1.0当量~2.5当量であることがより好ましい。 The amount of acetic anhydride to be used is preferably 0.8 to 5.0 equivalents relative to the oxystyrene derivative represented by the general formula (2) to be charged, in order to reduce reactivity and complexity of post-treatment. Considering this, the amount is more preferably 1.0 to 2.5 equivalents.

本発明において、上記官能基変換工程の反応は、無溶媒でも充分行うことができるが、溶媒を用いて行うこともできる。用いうる溶媒としては、反応条件下で不活性、例えば用いられるスルホン酸化合物に対して不活性であり、且つ良好な撹拌を維持しうる溶媒であれば、特に限定するものでは無い。例えば、エーテル系溶媒、芳香族炭化水素系溶媒、脂肪族炭化水素系溶媒、有機ハロゲン系溶媒などの単独およびこれらの混合物を挙げることができ、これらの内でも芳香族炭化水素系溶媒が好ましい。さらに芳香族炭化水素系溶媒として、具体的には、反応性、溶媒の除去性(沸点)および経済性を考慮すると、トルエン、キシレンが好ましい。また、溶媒は単一で用いても混合して用いてもどちらでも良い。 In the present invention, the reaction in the functional group conversion step can be sufficiently carried out without a solvent, but it can also be carried out using a solvent. The solvent that can be used is not particularly limited as long as it is inert under the reaction conditions, for example, inert to the sulfonic acid compound used, and can maintain good stirring. For example, ether solvents, aromatic hydrocarbon solvents, aliphatic hydrocarbon solvents, organic halogen solvents, etc. may be used singly or in mixtures thereof, and among these, aromatic hydrocarbon solvents are preferred. Further, as the aromatic hydrocarbon solvent, specifically, toluene and xylene are preferable in consideration of reactivity, solvent removability (boiling point), and economical efficiency. Furthermore, the solvents may be used singly or in combination.

本発明の反応の反応時間は特に制限されないが、副生物抑制の観点等から、好ましくは1時間~20時間が良い。また本発明方法の反応の反応温度は-10℃~100℃の範囲を例示できるが、好ましくは0℃~50℃の範囲が良い。 The reaction time of the reaction of the present invention is not particularly limited, but from the viewpoint of suppressing by-products, it is preferably 1 hour to 20 hours. Further, the reaction temperature of the reaction in the method of the present invention can be exemplified in the range of -10°C to 100°C, but preferably in the range of 0°C to 50°C.

反応終了後は、常法に従い反応液にアルカリ性水溶液を加えて処理した後、有機層を分離する。続いて、溶媒を留去した後、通常の精製操作、例えば、減圧蒸留、カラムクロマトグラフィーなどの操作により、目的とする3-アセトキシスチレン誘導体を得る。
なお、減圧蒸留により精製する場合は、公知の重合禁止剤を添加することができる。
After the reaction is completed, the reaction solution is treated with an alkaline aqueous solution according to a conventional method, and then the organic layer is separated. Subsequently, after distilling off the solvent, the desired 3-acetoxystyrene derivative is obtained by ordinary purification operations such as vacuum distillation and column chromatography.
In addition, when purifying by vacuum distillation, a known polymerization inhibitor can be added.

以下に本発明の実施例を示すが、本発明はこれら実施例に限定されて解釈されるものではない。
なお、アセトキシ化反応の成績について、ガスクロマトグラフィー分析を以下の条件により行ない、そのピーク面積比から原料の転化率および目的物の選択率を算出した。
・装置:島津製作所製 GC-2014(株式会社島津製作所製)
・カラム:キャピラリーカラムNB-5(ジーエルサイエンス株式会社製)
アセトキシ化反応原料転化率(%)=目的物GC面積%/(未反応原料GC面積%+目的物GC面積%)×100
アセトキシ化反応選択率(%)=(目的物GC面積%/(原料GC面積%-未反応原料GC面積%))×100
Examples of the present invention are shown below, but the present invention is not construed as being limited to these Examples.
Regarding the results of the acetoxylation reaction, gas chromatography analysis was conducted under the following conditions, and the conversion rate of the raw material and the selectivity of the target product were calculated from the peak area ratio.
・Device: GC-2014 manufactured by Shimadzu Corporation (manufactured by Shimadzu Corporation)
・Column: Capillary column NB-5 (manufactured by GL Sciences, Inc.)
Acetoxylation reaction raw material conversion rate (%) = Target GC area % / (Unreacted raw material GC area % + Target GC area %) × 100
Acetoxylation reaction selectivity (%) = (target GC area %/(raw material GC area % - unreacted raw material GC area %)) x 100

合成例1
温度計を装着した2L四つ口フラスコに、室温、窒素雰囲気下において、3-ブロモフェノール 502.65g(2.91mol)、トリフルオロ酢酸 14.90g(0.13mol)、トルエン 750gを加え、エチルビニルエーテル 241.32g(3.35mol)を20℃で3時間かけて滴下した。同温にて14時間熟成した。
Synthesis example 1
502.65 g (2.91 mol) of 3-bromophenol, 14.90 g (0.13 mol) of trifluoroacetic acid, and 750 g of toluene were added to a 2L four-neck flask equipped with a thermometer at room temperature under a nitrogen atmosphere, and ethyl 241.32 g (3.35 mol) of vinyl ether was added dropwise at 20° C. over 3 hours. It was aged for 14 hours at the same temperature.

反応終了後、得られた反応液を10℃まで冷却し、20%水酸化ナトリウム水溶液 280gを加え、30分間撹拌した。分液後、溶媒を減圧留去し、赤褐色液体として、3-(1-エトキシエトキシ)ブロモベンゼン 746.88gを得た。 After the reaction was completed, the resulting reaction solution was cooled to 10° C., 280 g of a 20% aqueous sodium hydroxide solution was added, and the mixture was stirred for 30 minutes. After separation, the solvent was distilled off under reduced pressure to obtain 746.88 g of 3-(1-ethoxyethoxy)bromobenzene as a reddish brown liquid.

実施例1 3-(1-エトキシエトキシ)スチレンの合成
温度計を装着した2L四つ口フラスコに、室温、窒素雰囲気下において、マグネシウム粉 24.80g(1.02mmol)、テトラヒドロフラン 234.15gを加え、撹拌下に20℃とし、臭化エチル 5.29g(48.6mmol)を10分かけて滴下後、同温にて30分撹拌した。
さらに、合成例1で取得した3-(1-エトキシエトキシ)ブロモベンゼン 215.82g(純分200.00g、0.82mmol)を3時間かけて加え、さらに3時間熟成した。
3-(1-エトキシエトキシ)ブロモベンゼンの転化率は100%、選択率は98%であった。
Example 1 Synthesis of 3-(1-ethoxyethoxy)styrene In a 2L four-necked flask equipped with a thermometer, 24.80 g (1.02 mmol) of magnesium powder and 234.15 g of tetrahydrofuran were added at room temperature and under a nitrogen atmosphere. The mixture was heated to 20° C. with stirring, and 5.29 g (48.6 mmol) of ethyl bromide was added dropwise over 10 minutes, followed by stirring at the same temperature for 30 minutes.
Furthermore, 215.82 g (pure content: 200.00 g, 0.82 mmol) of 3-(1-ethoxyethoxy)bromobenzene obtained in Synthesis Example 1 was added over 3 hours, and the mixture was further aged for 3 hours.
The conversion rate of 3-(1-ethoxyethoxy)bromobenzene was 100% and the selectivity was 98%.

上記の操作によって得られたグリニャール試薬に、[1,3-ビス(ジフェニルホスフィノ)プロパン]ニッケル(II)ジクロリド 2.05g(3.91mmol)とトルエン 330.5gを加えた後、反応温度を20~30℃に保ちながら、塩化ビニルガス 61.5g(0.98mol)を5時間かけて吹き込んだ。
グリニャール試薬の転化率は97%、選択率97%であった。
After adding 2.05 g (3.91 mmol) of [1,3-bis(diphenylphosphino)propane]nickel(II) dichloride and 330.5 g of toluene to the Grignard reagent obtained by the above operation, the reaction temperature was lowered. While maintaining the temperature at 20 to 30°C, 61.5 g (0.98 mol) of vinyl chloride gas was blown into the reactor over 5 hours.
The conversion rate of the Grignard reagent was 97% and the selectivity was 97%.

反応終了後、反応液に20%塩化アンモニウム水溶液を加えて生成した塩を溶解し、有機層を分離した。得られた有機層を20%水酸化ナトリウム水溶液で洗浄後、溶媒を減圧留去した。赤褐色液体として、3-(1-エトキシエトキシ)スチレン 172.13gを得た。
以上の操作を複数回行い、得られた3-(1-エトキシエトキシ)スチレンを以下の実施例に供した。
After the reaction was completed, a 20% aqueous ammonium chloride solution was added to the reaction solution to dissolve the generated salt, and the organic layer was separated. After washing the obtained organic layer with a 20% aqueous sodium hydroxide solution, the solvent was distilled off under reduced pressure. 172.13 g of 3-(1-ethoxyethoxy)styrene was obtained as a reddish brown liquid.
The above operation was repeated multiple times, and the obtained 3-(1-ethoxyethoxy)styrene was used in the following examples.

実施例2 3-(1-エトキシエトキシ)スチレンの合成
実施例1において、反応終了後、20%塩化アンモニウムを加えて生成した塩を溶解し、有機層を分離した後、得られた有機層を20%水酸化ナトリウム水溶液で洗浄するまでは実施例1と同様に行った。
更に、飽和食塩水で水層のpHが8以下になるまで有機層の洗浄をした後、溶媒を減圧留去した。赤褐色液体として、3-(1-エトキシエトキシ)スチレン 171.05gを得た。
ここで飽和食塩水による有機層の洗浄により、残留するアルカリ成分の量を低減させることができ、次工程で用いるスルホン酸化合物の作用を効率化できる。
Example 2 Synthesis of 3-(1-ethoxyethoxy)styrene In Example 1, after the reaction was completed, 20% ammonium chloride was added to dissolve the resulting salt, and the organic layer was separated. The same procedure as in Example 1 was performed until washing with a 20% aqueous sodium hydroxide solution.
Furthermore, the organic layer was washed with saturated brine until the pH of the aqueous layer became 8 or less, and then the solvent was distilled off under reduced pressure. 171.05 g of 3-(1-ethoxyethoxy)styrene was obtained as a reddish brown liquid.
By washing the organic layer with saturated saline, the amount of remaining alkaline components can be reduced, and the action of the sulfonic acid compound used in the next step can be made more efficient.

実施例3 3-アセトキシスチレンの合成(硫酸触媒)
温度計を装着した2L四つ口フラスコに、室温、窒素雰囲気下において、無水酢酸 260.33g(2.55mol)、硫酸 3.33g(34.0mmol)、トルエン780gを加え、撹拌下に20℃とし、実施例1で取得した3-(1-エトキシエトキシ)スチレン 443.16g(純分334.58g、1.70mol)を同温にて3時間かけて滴下した。
滴下後、硫酸 2.51g(25.6mmol)を10分かけて追加し、20℃で15時間熟成した。アセトキシ化反応の転化率は100%、選択率は93%であった。
Example 3 Synthesis of 3-acetoxystyrene (sulfuric acid catalyst)
260.33 g (2.55 mol) of acetic anhydride, 3.33 g (34.0 mmol) of sulfuric acid, and 780 g of toluene were added to a 2L four-neck flask equipped with a thermometer at room temperature under a nitrogen atmosphere, and the mixture was heated at 20°C with stirring. Then, 443.16 g (purity: 334.58 g, 1.70 mol) of 3-(1-ethoxyethoxy)styrene obtained in Example 1 was added dropwise at the same temperature over 3 hours.
After the dropwise addition, 2.51 g (25.6 mmol) of sulfuric acid was added over 10 minutes, and the mixture was aged at 20° C. for 15 hours. The conversion rate of the acetoxylation reaction was 100%, and the selectivity was 93%.

反応終了後、反応液を10℃まで冷却後、10%水酸化ナトリウム水溶液を加えて30分間撹拌し、さらに純水を加えて、30分撹拌した。
有機層を分離後、重合禁止剤として、2,2’-メチレンビス(4-エチル-6-tert-ブチルフェノール) 14.04gを有機層に溶解させた後、溶媒を減圧留去し、さらに減圧蒸留にて無色透明液体 142.25gを得た。
After the reaction was completed, the reaction solution was cooled to 10° C., a 10% aqueous sodium hydroxide solution was added thereto, and the mixture was stirred for 30 minutes. Pure water was further added and the mixture was stirred for 30 minutes.
After separating the organic layer, 14.04 g of 2,2'-methylenebis(4-ethyl-6-tert-butylphenol) as a polymerization inhibitor was dissolved in the organic layer, the solvent was distilled off under reduced pressure, and then the solvent was distilled off under reduced pressure. 142.25 g of a colorless transparent liquid was obtained.

核磁気共鳴分析、質量分析による分析の結果、当該無色溶液は、3-アセトキシスチレンであることを確認した。また、ガスクロマトグラフィーで分析した結果、3-アセトキシスチレンの純度は、99.3%であった。
GPCでオリゴマー濃度を測定したところ、オリゴマー濃度は0.04%で、重合物の混入も抑制されていることが分かった。
As a result of analysis by nuclear magnetic resonance analysis and mass spectrometry, it was confirmed that the colorless solution was 3-acetoxystyrene. Further, as a result of analysis by gas chromatography, the purity of 3-acetoxystyrene was 99.3%.
When the oligomer concentration was measured by GPC, it was found that the oligomer concentration was 0.04%, indicating that the contamination of polymers was also suppressed.

実施例4 3-アセトキシスチレンの合成(硫酸触媒、追加なし)
温度計を装着した2L四つ口フラスコに、室温、窒素雰囲気下において、無水酢酸 260.33g(2.55mol)、硫酸 3.33g(34.0mmol)、トルエン780gを加え、撹拌下に20℃とし、実施例2で取得した3-(1-エトキシエトキシ)スチレン 442.55g(純分334.58g、1.70mol)を同温にて3時間かけて滴下した。
更に20℃で3時間熟成した。アセトキシ化反応の転化率は100%、選択率は94%であった。
反応液を10℃まで冷却後、2%水酸化ナトリウム水溶液を加えて30分間撹拌し、30分撹拌した。
有機層を分離後、重合禁止剤として、2,2’-メチレンビス(4-エチル-6-tert-ブチルフェノール) 14.04gを有機層に溶解させた後、溶媒を減圧留去し、さらに減圧蒸留にて無色透明液体 143.02gを得た。
Example 4 Synthesis of 3-acetoxystyrene (sulfuric acid catalyst, no addition)
260.33 g (2.55 mol) of acetic anhydride, 3.33 g (34.0 mmol) of sulfuric acid, and 780 g of toluene were added to a 2L four-neck flask equipped with a thermometer at room temperature under a nitrogen atmosphere, and the mixture was heated at 20°C with stirring. Then, 442.55 g (purity: 334.58 g, 1.70 mol) of 3-(1-ethoxyethoxy)styrene obtained in Example 2 was added dropwise at the same temperature over 3 hours.
It was further aged at 20°C for 3 hours. The conversion rate of the acetoxylation reaction was 100%, and the selectivity was 94%.
After the reaction solution was cooled to 10° C., a 2% aqueous sodium hydroxide solution was added thereto, and the mixture was stirred for 30 minutes.
After separating the organic layer, 14.04 g of 2,2'-methylenebis(4-ethyl-6-tert-butylphenol) as a polymerization inhibitor was dissolved in the organic layer, the solvent was distilled off under reduced pressure, and then the solvent was distilled off under reduced pressure. 143.02 g of a colorless transparent liquid was obtained.

核磁気共鳴分析、質量分析による分析の結果、当該無色溶液は、3-アセトキシスチレンであることを確認した。また、ガスクロマトグラフィーで分析した結果、3-アセトキシスチレンの純度は、99.4%であった。
GPCでオリゴマー濃度を測定したところ、オリゴマー濃度は0.06%で、重合物の混入も抑制されていることが分かった。
As a result of analysis by nuclear magnetic resonance analysis and mass spectrometry, it was confirmed that the colorless solution was 3-acetoxystyrene. Further, as a result of analysis by gas chromatography, the purity of 3-acetoxystyrene was 99.4%.
When the oligomer concentration was measured by GPC, it was found that the oligomer concentration was 0.06%, indicating that the contamination of polymers was also suppressed.

実施例5 3-アセトキシスチレンの合成(トリフルオロメタンスルホン酸触媒)
実施例4において、硫酸の代わりにトリフルオロメタンスルホン酸を使用した以外は、実施例4と同様に行い、無色透明溶液 145.41gを得た(転化率は100%)。また、ガスクロマトグラフィーで分析した結果、3-アセトキシスチレンの純度は、99.0%であった。
なお、オリゴマー濃度は0.06%であった。
Example 5 Synthesis of 3-acetoxystyrene (trifluoromethanesulfonic acid catalyst)
Example 4 was carried out in the same manner as in Example 4, except that trifluoromethanesulfonic acid was used instead of sulfuric acid, and 145.41 g of a colorless and transparent solution was obtained (conversion rate was 100%). Further, as a result of analysis by gas chromatography, the purity of 3-acetoxystyrene was 99.0%.
Note that the oligomer concentration was 0.06%.

実施例6 3-アセトキシスチレンの合成(トルエンスルホン酸触媒)
実施例4において、硫酸の代わりにトルエンスルホン酸・一水和物を使用した以外は、実施例4と同様に行い、無色透明溶液 130.85gを得た(転化率は100%)。また、ガスクロマトグラフィーで分析した結果、3-アセトキシスチレンの純度は、99.1%であった。
なお、オリゴマー濃度は0.03%であった。
Example 6 Synthesis of 3-acetoxystyrene (toluenesulfonic acid catalyst)
Example 4 was carried out in the same manner as in Example 4, except that toluenesulfonic acid monohydrate was used instead of sulfuric acid, and 130.85 g of a colorless and transparent solution was obtained (conversion rate was 100%). Further, as a result of analysis by gas chromatography, the purity of 3-acetoxystyrene was 99.1%.
Note that the oligomer concentration was 0.03%.

比較例1 3-アセトキシスチレンの合成(トリフルオロ酢酸触媒)
実施例4において、硫酸の代わりにトリフルオロ酢酸を使用した以外は、実施例4と同様に行った。しかし、アセトキシ化反応の転化率は、実施例1~4における100%と比較し、5.9%と低かった。
Comparative Example 1 Synthesis of 3-acetoxystyrene (trifluoroacetic acid catalyst)
Example 4 was carried out in the same manner as in Example 4, except that trifluoroacetic acid was used instead of sulfuric acid. However, the conversion rate of the acetoxylation reaction was low at 5.9% compared to 100% in Examples 1 to 4.

本発明の3-アセトキシスチレンを製造する方法は、副生ガスを補修する特殊な設備を使用したり、高温での反応を必要としたりしないことから、簡便で安全な工程で高純度の3-アセトキシスチレンを製造することが可能である。従って本発明は、産業上非常に有効である。 The method for producing 3-acetoxystyrene of the present invention does not require special equipment to repair by-product gas or require high-temperature reaction, so it is a simple and safe process that produces high-purity 3-acetoxystyrene. It is possible to produce acetoxystyrene. Therefore, the present invention is industrially very effective.

Claims (2)

次のi)~iii)の工程を含む3-アセトキシスチレンの製造方法
i) 下記一般式(1)
Figure 0007407651000007
(一般式(1)中、Rは、1-エトキシエチル基、1-シクロヘキシルオキシエチル基または2-テトラヒドロピラニル基を示し、Xは塩素原子、臭素原子またはヨウ素原子を示す。)で表される芳香族ハロゲン化合物とマグネシウムとを反応させる工程
ii) i)で得られた反応生成物と臭化ビニルまたは塩化ビニルとを、ニッケル触媒の存在下で反応させて、一般式(2)
Figure 0007407651000008
(一般式(2)中、Rは1-エトキシエチル基、1-シクロヘキシルオキシエチル基または2-テトラヒドロピラニル基を示す。)で表されるオキシスチレン誘導体を得る工程
iii) ii)で得られたオキシスチレン誘導体を、スルホン酸化合物の存在下で、無水酢酸と反応させる工程。
Method for producing 3-acetoxystyrene including the following steps i) to iii) i) The following general formula (1)
Figure 0007407651000007
(In the general formula (1), R 1 represents a 1-ethoxyethyl group, a 1-cyclohexyloxyethyl group, or a 2-tetrahydropyranyl group, and X represents a chlorine atom, a bromine atom, or an iodine atom.) ii) The reaction product obtained in i) is reacted with vinyl bromide or vinyl chloride in the presence of a nickel catalyst to form a compound of general formula (2).
Figure 0007407651000008
(In the general formula (2), R 1 represents a 1-ethoxyethyl group, a 1-cyclohexyloxyethyl group, or a 2-tetrahydropyranyl group.) Step iii) Obtaining an oxystyrene derivative represented by ii) A step of reacting the obtained oxystyrene derivative with acetic anhydride in the presence of a sulfonic acid compound.
スルホン酸化合物が、硫酸、メタンスルホン酸、p-トルエンスルホン酸およびトリフルオロメタンスルホン酸からなる群から選ばれる化合物である、請求項1に記載の製造方法。 The manufacturing method according to claim 1, wherein the sulfonic acid compound is a compound selected from the group consisting of sulfuric acid, methanesulfonic acid, p-toluenesulfonic acid, and trifluoromethanesulfonic acid.
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