Способ получения 4-( -гидроксиалкилокси)-4'-цианобифенилов

Настоящее изобретение относится к способу получения 4-(ω-гидроксиалкилокси)-4'-цианобифенилов путем взаимодействия 4-гидрокси-4'-цианобифенила с ω-хлор-1-алканолами при нагревании, который заключается в том, реакцию проводят в среде кипящего диметилформамида в присутствии поташа в течение 2-4 часов при мольном соотношении компонентов 4-гидрокси-4'-цианобифенил:ω-хлор-1-алканол:поташ = 1:(1-1,2):(1-1,2). Способ позволяет сократить время процесса, увеличить выход целевого продукта, упростить и удешевить процесс. 1 табл.

 

Введение

Изобретение относится к химической промышленности, а именно к получению 4-(ω-гидроксиалкилокси)-4'-цианобифенилов, которые используются для синтеза жидкокристаллических полимеров, а также в качестве компонентов жидкокристаллических композиций, применяемых для изготовления средств отображения информации.

Уровень техники

Известен способ получения 4-(3-гидроксипропилокси)-4'-цианобифенила [Патент США, №4654162 от 31 марта 1987 года], включающий взаимодействие 4-гидрокси-4'-цианобифенила с 3-бромо-1-пропанолом в этаноле в присутствии водного раствора гидроокиси калия. Реакцию ведут при комнатной температуре в течение 40 часов. Затем этанол отгоняют при пониженном давлении, а продукт перекристаллизовывают из метанола. Получают 4-(3-гидроксипропилокси)-4'-цианобифенил с выходом 28%.

Известен способ получения [J.Mater.Chem, 1997, 7(10), 1977-1983] 4-(6-гидроксигексилокси)-4'-цианобифенила взаимодействием 4-гидрокси-4'-цианобифенила с 6-хлоро-1-гексанолом в этаноле в присутствии водного раствора гидроокиси калия и кристаллического йодида калия. Реакцию ведут при комнатной температуре в течение 24 часов. Затем растворитель отгоняют при пониженном давлении, а продукт перекристаллизовывают из метанола. Получают 4-(6-гидроксигексилокси)-4'-цианобифенил с выходом 42%.

Наиболее близким к заявляемому является способ [Chem.Mater., 10, 518-523 (1998)] получения 4-(6-гидроксигексилокси)-4'-цианобифенила взаимодействием 4-гидрокси-4'-цианобифенила с 6-хлоро-1-гексанолом в этаноле в присутствии водного раствора гидроокиси калия и кристаллического йодида калия. Реакцию ведут при нагревании в течение 24 часов. Затем растворитель отгоняют при пониженном давлении, а продукт перекристаллизовывают из метанола. Получают 4-(6-гидроксигексилокси)-4'-цианобифенил с выходом 40%.

Недостатками прототипа являются:

- значительная длительность процесса - 24 ч.;

- низкий выход целевого продукта - 40%;

- достаточная сложность процесса из-за необходимости медленного введения водного раствора гидроокиси калия и отгонки растворителя при пониженном давлении;

- необходимость использования для перекристаллизации токсичного растворителя - метанола;

- использование дорогостоящих йодида калия и гидроокиси калия.

Сущность изобретения

Изобретательская задача состояла в поиске способа получения 4-(ω-гидроксиалкилокси)-4'-цианобифенилов путем взаимодействия 4-гидрокси-4'-цианобифенила с ω-хлор-1-алканолами при нагревании, который позволил бы сократить длительность процесса, повысить выход целевого продукта, упростить и удешевить способ.

Поставленная цель достигается способом получения 4-(ω-гидроксиалкилокси)-4'-цианобифенилов путем взаимодействия 4-гидрокси-4'-цианобифенила с ω-хлор-1-алканолами, в котором реакцию проводят в среде кипящего диметилформамида в присутствии поташа в течение 2-4 часов при мольном соотношении компонентов - 4-гидрокси-4'-цианобифенил:ω-хлор-1-алканол:поташ = 1:(1-1,2):(1-1,2).

Изобретение позволяет:

1. значительно сократить время процесса;

2. значительно увеличить выход целевого продукта;

3. упростить процесс за счет исключения необходимости отгонки растворителя при пониженном давлении;

4. отказаться от перекристаллизации из токсичного метанола;

5. повысить экономичность за счет замены дорогостоящих йодида калия и гидроокиси калия на дешевый поташ.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения

Для реализации способа используют следующие вещества:

1. 4-гидрокси-4'-цианобифенил - ТУ 6-09-15-815-86;

2. поташ ГОСТ 4221-76;

3. ДМФА ГОСТ 20289-74;

4. ω-хлоро-1-алканолы Aldrich 1999-2000 C4, 500-8; C4, 640-3; 41, 569-3; 32, 386-1.

Пример 1. В колбу, снабженную мешалкой и обратным холодильником, помещают 1,95 г (0,01 моль) 4-гидрокси-4'-цианобифенила, 1,37 г (0,01 моль) 6-хлоро-1-гексанола, 1,38 г (0,01 моль) поташа и 100 мл ДМФА. Реакционную смесь кипятят при перемешивании на воздушной бане 2 часа. Горячую реакционную смесь выливают в 300 мл ледяной воды. Выпавший осадок отфильтровывают, промывают водой, сушат при комнатной температуре.

Получили твердое вещество белого цвета, растворимое в ацетоне, хлороформе, ДМФА, при нагревании - в этаноле, гексане.

t_пл.=94,2°С, t_пр.=111,3°С.

Остальные представители гомологического ряда получены аналогично примеру 1 с использованием различных ω-хлоро-1-алканолов при ω=3-10.

Все полученные вещества были идентифицированы при помощи элементного анализа, ИК-спектроскопии, ¹Н и ¹³С ЯМР-спектроскопии.

Преимущества заявленного способа по сравнению с прототипом представлены в таблице.

Таблица Преимущества заявленного способа
№ примера	Спирт, ω	Соотношение исх. в-во:спирт:поташ	Время, ч	Выход целевого продукта, %
1	6	1:1:1	2	98
2	3	1:1:1	2	96
3	3	1:1,2:1,2	3	97
4	6	1:1,2:1,1	4	97
5	6	1:1,1:1	3	98
6	8	1:1,1:1,2	2	98
7	8	1:1,1:1,1	3	97
8	8	1:1,2:1,2	4	98
9	10	1:1:1,1	2	97
10	10	1:1,2:1	4	96
Прототип	6	-	24	40

Способ получения 4-(ω-гидроксиалкилокси)-4'-цианобифенилов путем взаимодействия 4-гидрокси-4'-цианобифенила с ω-хлор-1-алканолами при нагревании, отличающийся тем, что реакцию проводят в среде кипящего диметилформамида в присутствии поташа в течение 2-4 ч при мольном соотношении компонентов 4-гидрокси-4'-цианобифенил:ω-хлор-1-алканол:поташ = 1:(1-1,2):(1-1,2).