JP2005082563A - Process for producing 1,3-adamantanediol - Google Patents
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Abstract
【課題】 耐熱性高分子等の高機能性材料や半導体用レジスト等の電子材料の原料として重要である1,3−アダマンタンジオールを、0.4MPa以下、好ましくは0.3MPa以下といった比較的低い圧力下で、安価に製造する方法を提供すること。
【解決手段】 たとえば、アダマンタンをクロロスルホン酸でハロゲン化して得られる1,3−ジクロロアダマンタンのような1,3−ジハロゲン化アダマンタンを原料として用い、当該1,3−ジハロゲン化アダマンタンをN,N−ジメチルホルムアミドのような水溶性有機溶媒及び、酢酸ナトリウムのようなカルボン酸のアルカリ金属塩又はアルカリ土類金属塩の存在下に水と反応させて1,3−アダマンタンジオールを製造する。
【選択図】 なし
PROBLEM TO BE SOLVED: To provide 1,3-adamantanediol, which is important as a raw material for electronic materials such as highly functional materials such as heat resistant polymers and resists for semiconductors, with a relatively low value of 0.4 MPa or less, preferably 0.3 MPa or less. To provide a method for manufacturing inexpensively under pressure.
For example, 1,3-dihalogenated adamantane such as 1,3-dichloroadamantane obtained by halogenating adamantane with chlorosulfonic acid is used as a raw material, and the 1,3-dihalogenated adamantane is N, N Reaction with water in the presence of a water-soluble organic solvent such as dimethylformamide and an alkali metal salt or alkaline earth metal salt of a carboxylic acid such as sodium acetate to produce 1,3-adamantanediol.
[Selection figure] None
Description
本発明は、機能性材料や電子材料の原料として有用な1,3−アダマンタンジオールを製造する方法に関する。 The present invention relates to a method for producing 1,3-adamantanediol useful as a raw material for functional materials and electronic materials.
アダマンタン誘導体は耐熱性に優れ、透明性が高い特徴を有することから、耐熱性高分子等の高機能性材料や、半導体用レジスト等の電子材料に応用することが期待されている化合物である。中でも1,3−アダマンタンジオールは、機能性高分子を始めとする種々のアダマンタン誘導体を合成する原料として重要である。 Since adamantane derivatives have excellent heat resistance and high transparency, they are compounds that are expected to be applied to highly functional materials such as heat resistant polymers and electronic materials such as semiconductor resists. Among these, 1,3-adamantanediol is important as a raw material for synthesizing various adamantane derivatives including functional polymers.
1,3−アダマンタンジオールをアダマンタンから直接合成する方法としては、イミド化合物及びコバルト化合物の存在下、アダマンタンを酸素酸化させる方法(例えば、特許文献1参照)や、ルテニウム化合物の存在下アダマンタンを次亜塩素酸類により酸化させる方法(例えば、特許文献2参照)などが報告されている。しかしながら、これらの方法を用いた場合、通常、目的物はアダマンタノール、アダマンタノン等との混合物として得られ、収率は前記イミド化合物を使用した反応の場合58%であり、前記ルテニウム触媒を使用した反応の場合55%であり、どちらも満足できるものではない。 As a method of directly synthesizing 1,3-adamantanediol from adamantane, a method in which adamantane is oxidized with oxygen in the presence of an imide compound and a cobalt compound (see, for example, Patent Document 1), or adamantane in the presence of a ruthenium compound is hypochlorous. A method of oxidizing with chloric acids (for example, see Patent Document 2) has been reported. However, when these methods are used, the target product is usually obtained as a mixture with adamantanol, adamantanone, etc., and the yield is 58% in the case of the reaction using the imide compound, and the ruthenium catalyst is used. In the case of the reaction, it was 55% and neither was satisfactory.
また、別法として1,3−ジブロモアダマンタンから1,3−アダマンタンジオールを得る方法が提唱されている(例えば、特許文献3及び4参照)。該方法では、1,3−ジブロモアダマンタンをピリジンや第三級アミン化合物の存在下、水と反応させ1,3−アダマンタンジオールを85%以上の高収率で取得している。 As another method, a method of obtaining 1,3-adamantanediol from 1,3-dibromoadamantane has been proposed (see, for example, Patent Documents 3 and 4). In this method, 1,3-dibromoadamantane is reacted with water in the presence of pyridine or a tertiary amine compound to obtain 1,3-adamantanediol in a high yield of 85% or more.
しかしながら、原料として1,3−ジブロモアダマンタンを用いる上記方法では、150℃の高温下、0.5〜1MPaの加圧条件下で行う必要があるため、装置に対する制約が多いという問題があった。更に、前記反応において使用するピリジン及び第三級アミン化合物は、反応中発生するハロゲン化水素ガスを吸収する目的で添加されるがこのような吸収剤として使用するにはやや高価であるという問題があった。そこで、本発明は、温和な条件で1,3−アダマンタンジオールを効率よく製造する方法を提供することを目的とする。 However, in the above method using 1,3-dibromoadamantane as a raw material, it is necessary to carry out under a high temperature of 150 ° C. under a pressure of 0.5 to 1 MPa. Furthermore, the pyridine and tertiary amine compounds used in the reaction are added for the purpose of absorbing the hydrogen halide gas generated during the reaction, but there is a problem that it is somewhat expensive to use as such an absorbent. there were. Therefore, an object of the present invention is to provide a method for efficiently producing 1,3-adamantanediol under mild conditions.
本発明者等は、上記課題を解決すべく鋭意検討を行った。その結果、1,3−ジハロゲン化アダマンタンを、水溶性有機溶媒の存在下、水と反応させる際に、カルボン酸のアルカリ金属塩又はアルカリ土類金属塩を添加することにより、上記の課題が解決できることを見出し、本発明を完成させるに至った。 The present inventors have intensively studied to solve the above problems. As a result, when the 1,3-dihalogenated adamantane is reacted with water in the presence of a water-soluble organic solvent, the above problem is solved by adding an alkali metal salt or alkaline earth metal salt of carboxylic acid. The present inventors have found that the present invention can be accomplished and have completed the present invention.
すなわち、本発明は、1,3−ジハロゲン化アダマンタンを、水溶性有機溶媒及びカルボン酸のアルカリ金属塩又はカルボン酸のアルカリ土類金属塩の存在下に水と反応させることを特徴とする1,3−アダマンタンジオールの製造方法である。 That is, the present invention is characterized by reacting 1,3-dihalogenated adamantane with water in the presence of a water-soluble organic solvent and an alkali metal salt of a carboxylic acid or an alkaline earth metal salt of a carboxylic acid. This is a method for producing 3-adamantanediol.
上記特定の塩を共存させないで反応を行なった場合には、高温を要するため系内を加圧状態とする必要があるばかりでなく、ハロゲン化水素の発生により更に圧力が上昇する。またハロゲン化水素トラップ剤としてアミン化合物を用いる場合には、ハロゲン化水素発生による圧力上昇は抑えられるものの、やはり反応は比較的高い圧力下で行う必要がある。これに対し、本発明の製造方法においては、恐らく共存する特定のカルボン酸塩は反応時に発生するハロゲン化水素ガスを化学的に吸収すると共に、塩が添加されることにより反応液の沸点が上昇することにより水蒸気圧が低下するという複合効果によるものと思われるが、反応時の圧力を下げることが可能になっている。また、上記特定のカルボン酸塩に代えて他の塩を用いた場合には、反応が阻害されるのに対し、上記特定のカルボン酸塩を用いた場合には、このような反応阻害は起こらない。 When the reaction is carried out without the presence of the above specific salt, not only the inside of the system needs to be pressurized because of the high temperature, but also the pressure rises due to the generation of hydrogen halide. When an amine compound is used as the hydrogen halide trapping agent, the increase in pressure due to the generation of hydrogen halide can be suppressed, but the reaction must still be performed under a relatively high pressure. On the other hand, in the production method of the present invention, the specific carboxylate that probably coexists chemically absorbs the hydrogen halide gas generated during the reaction and increases the boiling point of the reaction solution by adding the salt. This seems to be due to the combined effect that the water vapor pressure decreases, but it is possible to reduce the pressure during the reaction. In addition, when other salts are used instead of the specific carboxylate, the reaction is inhibited, whereas when the specific carboxylate is used, such reaction inhibition does not occur. Absent.
このように、本発明の方法により、耐熱性高分子等の機能性材料やレジスト等の電子材料などの原料として好適に使用することができる1,3−アダマンタンジオールを、高価な第三級アミンを使用することなく、しかも温和な反応条件下、具体的には0.4MPa以下、好適には0.3MPaといった微加圧下で効率よく製造することが可能となる。 Thus, by the method of the present invention, 1,3-adamantanediol, which can be suitably used as a raw material for functional materials such as heat-resistant polymers and electronic materials such as resists, is converted into an expensive tertiary amine. In addition, it can be efficiently produced under mild reaction conditions, specifically under a slight pressure of 0.4 MPa or less, preferably 0.3 MPa.
本発明の製造方法では、1,3−ジハロゲン化アダマンタンを、水溶性有機溶媒及びカルボン酸のアルカリ金属塩又はアルカリ土類金属塩の存在下に水と反応させることにより1,3−アダマンタンジオールを製造する。 In the production method of the present invention, 1,3-adamantanediol is obtained by reacting 1,3-dihalogenated adamantane with water in the presence of a water-soluble organic solvent and an alkali metal salt or alkaline earth metal salt of a carboxylic acid. To manufacture.
本発明で原料として使用する1,3−ジハロゲン化アダマンタンとは、アダマンタンの1位及び3位の水素原子が、塩素、臭素等のハロゲンにより置換されたものであり、具体的に例示すれば、1,3−ジクロロアダマンタン、1,3−ジブロモアダマンタン、1,3−ジヨードアダマンタン等を挙げることができる。 The 1,3-dihalogenated adamantane used as a raw material in the present invention is one in which the 1-position and 3-position hydrogen atoms of adamantane are substituted by halogens such as chlorine and bromine. Examples include 1,3-dichloroadamantane, 1,3-dibromoadamantane, 1,3-diiodoadamantane, and the like.
上記1,3−ジハロゲン化アダマンタンとしては、試薬として或いは工業的に入手可能なものが特に制限なく使用できる。また、工業的により入手が容易で安価なアダマンタンを出発原料として合成した1,3−ジハロゲン化アダマンタンを使用することも勿論可能であり、工業的には寧ろその方が好ましい。その場合における1,3−ジハロゲン化アダマンタンの製造方法としては、前記した非特許文献1あるいは非特許文献2に記載されるようなハロゲン化ホウ素及びハロゲン化アルミニウムを作用させる方法、あるいは、非特許文献3に記載されるようなハロスルホン酸を使用する方法、または、収率は劣るが、非特許文献4に記載されるような、ハロゲンを用いる一般的な直接ハロゲン化をアダマンタンに適用する方法を挙げることができる。これら方法の中でも、収率が高く目的生成物が分離し易いといった理由から、アダマンタンとハロスルホン酸とを反応させる方法を採用するのが好ましい。以下に、アダマンタンとハロスルホン酸とを反応させて1,3−ジハロゲン化アダマンタンを製造する方法について説明する。 As the 1,3-dihalogenated adamantane, any reagent or industrially available one can be used without particular limitation. Of course, it is also possible to use 1,3-dihalogenated adamantane synthesized from adamantane, which is industrially easily available and inexpensive, as a starting material. In this case, as a method for producing 1,3-dihalogenated adamantane, a method in which boron halide and aluminum halide are used as described in Non-Patent Document 1 or Non-Patent Document 2 described above, or Non-Patent Document 3. A method using halosulfonic acid as described in 3 or a method in which general direct halogenation using halogen as described in Non-Patent Document 4 is applied to adamantane, although the yield is poor. be able to. Among these methods, it is preferable to employ a method in which adamantane is reacted with halosulfonic acid because the target product is easily separated with a high yield. Hereinafter, a method for producing 1,3-dihalogenated adamantane by reacting adamantane with halosulfonic acid will be described.
上記反応は、溶媒中または溶媒の非存在下でアダマンタンとハロスルホン酸を混合することにより好適に行なうことができる。両者の接触を効率よく行なうことができ、しかも反応温度の制御が容易であるという観点からは、溶媒を用いるか、或いは過剰量ハロスルホン酸を使用して該ハロスルホン酸に溶媒としての機能を持たせるのが好適である。溶媒としては、ハロスルホン酸に対して反応性を有さないものであれば制限なく使用できる。具体的には、有機溶媒としては、ジクロロメタン、1,2−ジクロロエタン等の塩素系溶媒が好適に使用でき、無機溶媒としては、濃硫酸等が好適に使用できる。 The above reaction can be suitably carried out by mixing adamantane and halosulfonic acid in a solvent or in the absence of a solvent. From the standpoint that both can be efficiently contacted and the reaction temperature is easily controlled, a solvent is used, or an excess amount of halosulfonic acid is used to give the halosulfonic acid a function as a solvent. Is preferred. Any solvent can be used without limitation as long as it has no reactivity with halosulfonic acid. Specifically, a chlorine-based solvent such as dichloromethane or 1,2-dichloroethane can be preferably used as the organic solvent, and concentrated sulfuric acid or the like can be preferably used as the inorganic solvent.
上記反応で使用するアダマンタン及びハロスルホン酸としては試薬として又は工業的に入手可能なものが特に制限なく使用できる。ここで、ハロスルホン酸とはXSO3H(式中、Xはハロゲンを示す。)で示される化合物を意味する。好適に使用できるハロスルホンとしては、クロロスルホン酸、ブロモスルホン酸、ヨードスルホン酸等が挙げられるが、入手の容易さから特にクロロスルホン酸を用いるのが特に好ましい。 As adamantane and halosulfonic acid used in the above reaction, those which are available as reagents or industrially can be used without particular limitation. Here, the halosulfonic acid means a compound represented by XSO 3 H (wherein X represents a halogen). Examples of the halosulfone that can be suitably used include chlorosulfonic acid, bromosulfonic acid, iodosulfonic acid and the like, and it is particularly preferable to use chlorosulfonic acid because of its availability.
上記反応において、用いるアダマンタンとハロスルホン酸の量比(仕込割合)は、特に制限されるものではないが、ハロスルホン酸の量があまり少ないと反応が十分に進行しなくなるため、ハロスルホン酸はアダマンタン1モルに対して4モル以上であることが好ましい。収率をより向上させるため、あるいは反応媒体としても機能させるために、ハロスルホン酸の量比は、アダマンタン1モルに対して6〜12モルであるのが特に好適である。 In the above reaction, the amount ratio (charge ratio) of adamantane and halosulfonic acid to be used is not particularly limited, but if the amount of halosulfonic acid is too small, the reaction will not proceed sufficiently, so halosulfonic acid is 1 mole of adamantane. The amount is preferably 4 mol or more. In order to further improve the yield or to function as a reaction medium, the amount ratio of halosulfonic acid is particularly preferably 6 to 12 mol per 1 mol of adamantane.
アダマンタンとハロスルホン酸との混合は、如何なる方法により行ってもよいが、通常は、アダマンタンまたはその溶液に、ハロスルホン酸を滴下することにより行うのが好ましい。反応は、常圧で行なうことが可能であり、通常、−5℃〜35℃の範囲で6〜48時間反応させればよい。 Mixing of adamantane and halosulfonic acid may be performed by any method, but it is usually preferable to add halosulfonic acid dropwise to adamantane or a solution thereof. The reaction can be carried out at normal pressure, and is usually carried out in the range of −5 ° C. to 35 ° C. for 6 to 48 hours.
このような反応により得られた反応液から、1,3−ジハロゲン化アダマンタンの分離は公知の如何なる方法により行ってもよく、例えば、反応終了後の反応液を氷中に注ぐことにより反応液中に残留するハロスルホン酸を分解した後、溶媒を加えて析出した反応性生物を抽出し、次いで抽出液をアルカリで洗浄し、水洗した後、溶媒を除去して乾燥することにより1,3−ジハロゲン化アダマンタンが85〜95質量%含む固体を得ることができる。この際、溶媒としては、反応溶媒として使用可能な有機溶媒を用いることができる。このようにして得られた1,3−ジハロゲン化アダマンタンは、そのまま或いは必要に応じて精製を行なった後に本発明の製造方法における原料として使用される。 The 1,3-dihalogenated adamantane may be separated from the reaction solution obtained by such a reaction by any known method. For example, by pouring the reaction solution after completion of the reaction into ice, After decomposing the halosulfonic acid remaining in the solution, a reactive product deposited by adding a solvent is extracted, then the extract is washed with an alkali, washed with water, and then the solvent is removed and dried to obtain 1,3-dihalogen. A solid containing 85 to 95% by mass of adamantane can be obtained. In this case, an organic solvent that can be used as a reaction solvent can be used as the solvent. The 1,3-dihalogenated adamantane thus obtained is used as a raw material in the production method of the present invention as it is or after purification as necessary.
本発明の製造方法では、1,3−ジハロゲン化アダマンタンを加水分解して1,3−アダマンタンジオールを製造するが、加水分解を水溶性有機溶媒及びカルボン酸のアルカリ金属塩又はカルボン酸のアルカリ土類金属塩(以下、特定カルボン酸塩ともいう。)の存在下に行なう必要がある。特定カルボン酸塩の非存在下に反応を行なった場合には、反応圧力の低減効果が得られない。また、水性有機溶媒の非共存下に反応を行なった場合には、反応速度が極めて遅くなり、事実上反応が起こらなくなる。 In the production method of the present invention, 1,3-dihalogenated adamantane is hydrolyzed to produce 1,3-adamantanediol. Hydrolysis is carried out using a water-soluble organic solvent and an alkali metal salt of carboxylic acid or alkaline earth of carboxylic acid. It is necessary to carry out in the presence of a metal salt (hereinafter also referred to as a specific carboxylate). When the reaction is carried out in the absence of the specific carboxylate, the effect of reducing the reaction pressure cannot be obtained. In addition, when the reaction is carried out in the absence of an aqueous organic solvent, the reaction rate becomes extremely slow and virtually no reaction occurs.
本発明で使用する特定カルボン酸塩としては、カルボン酸のアルカリ金属塩又はアルカリ土類金属塩であれば特に限定されず公知の化合物が使用できる。本発明で好適に使用できる特定カルボン酸塩としては、ギ酸、酢酸、プロピオン酸等のカルボン酸と、リチウム、ナトリウム、カリウム等のアルカリ金属、又はマグネシウム、カルシウム等のアルカリ土類金属の塩を挙げることができ、特に好適に使用できる塩を例示すれば、ギ酸ナトリウム、ギ酸カリウム、酢酸リチウム、酢酸ナトリウム、酢酸カリウム、酢酸マグネシウム、酢酸カルシウム、プロピオン酸ナトリウム等を挙げることができる。これら特定カルボン酸塩はピリジンや第三級アミン化合物と比べて工業的に安価に入手可能であるが、より安価に入手できるという理由から、中でも酢酸リチウム、酢酸ナトリウム又は酢酸カリウムを使用するのが最も好適である。本発明の製造方法においてこれら特定カルボン酸塩は反応時に副成するハロゲン化水素を吸収する作用を有するが、他のハロゲン化水素吸収剤用いた場合には、常圧で効率よく目的物を得ることが困難である。たとえば、ハロゲン化水素吸収剤として水酸化ナトリウムやテトラメチルアンモニウムヒドロキサイド等のアルカリを用いた場合には加水分解反応の反応性が著しく損わられてしまい、また、第三級アミン化合物以外のアミン化合物を使用した場合には副反応が誘起されてしまう。本発明における特定カルボン酸塩の使用量は、副生したハロゲン化水素を吸収するという目的から、特定カルボン酸塩がアルカリ金属塩である場合には1,3−ジハロゲン化アダマンタン1モルに対して2モル以上、特定カルボン酸塩がアルカリ土類金属塩である場合には1,3−ジハロゲン化アダマンタン1モルに対して1モル以上であれば特に限定されないが、確実にハロゲン化水素すべてを吸収するために前者の場合には1,3−ジハロゲン化アダマンタン1モルに対して2〜2.4モル、特に2〜2.2モルであるのが好適であり、後者の場合には、は1,3−ジハロゲン化アダマンタン1モルに対して1〜1.2モル、特に1〜1.1モルであるのが好適である。 The specific carboxylate used in the present invention is not particularly limited as long as it is an alkali metal salt or alkaline earth metal salt of carboxylic acid, and a known compound can be used. Specific carboxylates that can be suitably used in the present invention include salts of carboxylic acids such as formic acid, acetic acid and propionic acid and alkali metals such as lithium, sodium and potassium, or alkaline earth metals such as magnesium and calcium. Examples of salts that can be used particularly preferably include sodium formate, potassium formate, lithium acetate, sodium acetate, potassium acetate, magnesium acetate, calcium acetate, sodium propionate and the like. These specific carboxylate salts are industrially cheaper than pyridine and tertiary amine compounds, but lithium acetate, sodium acetate or potassium acetate is used among them because it is cheaper to obtain. Most preferred. In the production method of the present invention, these specific carboxylates have an action of absorbing the hydrogen halide formed as a by-product during the reaction, but when other hydrogen halide absorbents are used, the target product is efficiently obtained at normal pressure. Is difficult. For example, when an alkali such as sodium hydroxide or tetramethylammonium hydroxide is used as the hydrogen halide absorbent, the reactivity of the hydrolysis reaction is significantly impaired, and amines other than tertiary amine compounds are used. When a compound is used, a side reaction is induced. In the present invention, the specific carboxylate is used in an amount of 1 mol of 1,3-dihalogenated adamantane when the specific carboxylate is an alkali metal salt for the purpose of absorbing by-produced hydrogen halide. 2 mol or more, when the specific carboxylate is an alkaline earth metal salt, it is not particularly limited as long as it is 1 mol or more per 1 mol of 1,3-dihalogenated adamantane, but it surely absorbs all the hydrogen halide. Therefore, in the former case, the amount is preferably 2 to 2.4 mol, particularly 2 to 2.2 mol, based on 1 mol of 1,3-dihalogenated adamantane, and in the latter case, 1,3-dihalogenated adamantane is preferably 1 to 1.2 mol, more preferably 1 to 1.1 mol, per 1 mol.
本発明で使用する水溶性有機溶媒とは、常温において水と任意に混合することができる有機溶媒を意味する。当該水性有溶媒としては、上記条件を満足するものであれば公知の有機溶媒が何ら制限なく使用できるが、反応が比較的速やかに進行するとの理由から、25℃における比誘電率の値が10以上、特に30以上のものが好適に使用される。このような水溶性有機溶媒を具体的に例示すればメタノール(比誘電率33.1)、エタノール(比誘電率23.8)、2−プロパノール(比誘電率18.3)、2−メトキシエタノール(比誘電率16.9)、2−エトキシエタノール(比誘電率29.6)、アセトン(比誘電率20.7)、ニトロメタン(比誘電率35.9)、アセトニトリル(比誘電率37.5)、N,N−ジメチルホルムアミド(比誘電率36.7)、N,N−ジメチルアセトアミド(比誘電率37.8)、N−メチルホルムアミド(比誘電率182)、ホルムアミド(比誘電率111)等が挙げられ、反応が極めて容易に進行することや副反応が少ないこと、反応時の蒸気圧が比較的低く、反応後の処理も容易であることから、特に、N,N−ジメチルホルムアミドやN,N−ジメチルアセトアミドが好適である。なお、本発明の製造方法では、反応条件によっては水性有機溶媒としてピリジン(比誘電率12.3)使用することも可能である。本発明において、水溶性有機溶媒の使用量は、特に限定されるものではないが、反応性を考慮すると、1,3−ジハロゲン化アダマンタン1モルに対して1モル以上、特に2〜20モル使用するのが好適である。また、加水分解のために使用する水の使用量は、1,3−ジハロゲン化アダマンタン1モルに対して2モル以上であれば特に限定されないが、反応性及び生成物の溶解性を考慮すると、1,3−ジハロゲン化アダマンタン1モルに対して5モル以上、特に20〜500モルであるのが好適である。 The water-soluble organic solvent used in the present invention means an organic solvent that can be arbitrarily mixed with water at room temperature. As the aqueous solvent, a known organic solvent can be used without any limitation as long as the above conditions are satisfied. However, the relative dielectric constant at 25 ° C. is 10 because the reaction proceeds relatively quickly. In particular, those of 30 or more are preferably used. Specific examples of such water-soluble organic solvents include methanol (relative permittivity 33.1), ethanol (relative permittivity 23.8), 2-propanol (relative permittivity 18.3), 2-methoxyethanol. (Relative permittivity 16.9), 2-ethoxyethanol (relative permittivity 29.6), acetone (relative permittivity 20.7), nitromethane (relative permittivity 35.9), acetonitrile (relative permittivity 37.5) ), N, N-dimethylformamide (relative permittivity 36.7), N, N-dimethylacetamide (relative permittivity 37.8), N-methylformamide (relative permittivity 182), formamide (relative permittivity 111) In particular, N, N-dimethylformamide is used because the reaction proceeds very easily and there are few side reactions, the vapor pressure during the reaction is relatively low, and the treatment after the reaction is easy. And N, N-dimethylacetamide are preferred. In the production method of the present invention, pyridine (relative dielectric constant: 12.3) can be used as an aqueous organic solvent depending on the reaction conditions. In the present invention, the use amount of the water-soluble organic solvent is not particularly limited, but considering the reactivity, it is used in an amount of 1 mol or more, particularly 2 to 20 mol, per 1 mol of 1,3-dihalogenated adamantane. It is preferable to do this. The amount of water used for the hydrolysis is not particularly limited as long as it is 2 mol or more with respect to 1 mol of 1,3-dihalogenated adamantane, but considering the reactivity and solubility of the product, The amount is preferably 5 mol or more, particularly 20 to 500 mol per mol of 1,3-dihalogenated adamantane.
本発明の製造方法における加水分解反応は、例えばオートクレーブ中に1,3−ジハロゲン化アダマンタン、水溶性有機溶媒、水、カルボン酸塩を仕込み、密閉して攪拌下150℃に加熱することにより好適に行うことができる。このとき、反応系内は副反応の進行を防ぐために窒素等の不活性ガスで十分置換することが望ましい。 The hydrolysis reaction in the production method of the present invention is suitably performed by, for example, charging 1,3-dihalogenated adamantane, a water-soluble organic solvent, water, and a carboxylate salt in an autoclave, and sealing and heating to 150 ° C with stirring. It can be carried out. At this time, it is desirable to sufficiently substitute the inside of the reaction system with an inert gas such as nitrogen in order to prevent the side reaction from proceeding.
反応条件は特に限定されないが、反応温度は、120〜200℃、特に140〜180℃で実施するのが好ましい。反応時間は、反応液中の1,3−ジハロゲン化アダマンタンの濃度によって異なるが、反応を完結させるため、3〜48時間が好ましい。なお、溶媒の蒸発を防ぎ且つ適当な反応温度を達成するため、通常、反応は密閉系で行われるが、その場合の圧力は0.2〜0.5MPa程度である(反応圧力は反応温度に依存する)。この圧力は、特定のカルボン酸塩を添加しない場合の、同じ温度での反応時の圧力と比較して、0.1〜0.3MPa程度低いものである。従来の1,3−ジブロモアダマンタンを用いた反応では0.4MPa以下の反応圧力で目的物を高収率で得ることはできなかったが、本発明の製造方法では0.4MPa以下、好ましくは0.3MPa以下といった圧力下で反応を行なっても高収率で目的物を得ることが可能である。 Although reaction conditions are not specifically limited, It is preferable to implement reaction temperature at 120-200 degreeC, especially 140-180 degreeC. The reaction time varies depending on the concentration of 1,3-dihalogenated adamantane in the reaction solution, but is preferably 3 to 48 hours in order to complete the reaction. In order to prevent evaporation of the solvent and achieve an appropriate reaction temperature, the reaction is usually carried out in a closed system, and the pressure in that case is about 0.2 to 0.5 MPa (the reaction pressure is equal to the reaction temperature). Dependent). This pressure is about 0.1 to 0.3 MPa lower than the pressure during the reaction at the same temperature when no specific carboxylate is added. In the conventional reaction using 1,3-dibromoadamantane, the target product could not be obtained in a high yield at a reaction pressure of 0.4 MPa or less. However, in the production method of the present invention, 0.4 MPa or less, preferably 0 Even when the reaction is carried out under a pressure of 3 MPa or less, the target product can be obtained in a high yield.
本発明の製造方法における加水分解反応では、生成した1,3−アダマンタンジオールが水を含む溶媒に可溶なため、反応の進行に伴い反応液は懸濁状態から透明溶液へと変化する。反応終了後に反応液に溶解した1,3−アダマンタンジオールを単離する方法は特に限定されないが、操作簡便さから次のような方法を採用するのが好ましい。すなわち、反応液をろ過した後、溶液にアルカリ又はその水溶液を加え、発生したハロゲン化水素(特定カルボン酸塩に吸収されてハロゲン化物の塩の形で存在する)を処理する。該アルカリとしては、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、水酸化ナトリウム、炭酸水素ナトリウム等を用いることができる。この後、溶液に飽和となるよう塩化ナトリウム等の無機塩を投入し、テトラヒドロフラン等の有機溶媒を加えて目的物を抽出した後に溶媒を除去し、更に乾燥を行なった後、アセトン、酢酸エチル等の、1,3−アダマンタンジオールの溶解度が低い極性溶媒で洗浄する方法が好適に採用できる。このような方法により1,3−アダマンタンジオールの白色固体を得ることができる。 In the hydrolysis reaction in the production method of the present invention, since the produced 1,3-adamantanediol is soluble in a solvent containing water, the reaction solution changes from a suspended state to a transparent solution as the reaction proceeds. The method for isolating 1,3-adamantanediol dissolved in the reaction solution after completion of the reaction is not particularly limited, but the following method is preferably employed from the viewpoint of easy operation. That is, after filtering the reaction solution, an alkali or an aqueous solution thereof is added to the solution, and the generated hydrogen halide (absorbed by the specific carboxylate and present in the form of a halide salt) is treated. As the alkali, sodium carbonate, potassium carbonate, sodium hydroxide, sodium hydrogen carbonate and the like can be used. Thereafter, an inorganic salt such as sodium chloride is added to the solution so as to be saturated, an organic solvent such as tetrahydrofuran is added to extract the target product, the solvent is removed, and drying is further performed, followed by acetone, ethyl acetate, etc. The method of washing with a polar solvent having a low solubility of 1,3-adamantanediol can be suitably employed. By such a method, a white solid of 1,3-adamantanediol can be obtained.
以下に実施例をあげて本発明をさらに詳細に述べるが、本発明はこれらの実施例によって何ら制限されるものではない。 The present invention will be described in more detail with reference to the following examples, but the present invention is not limited to these examples.
製造例1
アダマンタン100g(0.74mol)を1(l)の四つ口フラスコに入れ、窒素ガスを通じて乾燥させた。次に、窒素をフローしたまま、温度を0℃まで冷却し、クロロスルホン酸514g(4.4mol)を滴下した。懸濁状となった反応液の温度を10℃まで上げると、反応液から発泡が始まった。発泡が収まるまでそのままの温度を維持すると、2時間後溶液は透明の均一溶液となった。次に、温度を25℃まで上げると穏やかに発泡が再開し、このまま6時間反応させた。再度懸濁状となった反応溶液を、少量ずつ大量の氷水中に注ぎ、クロロホルム300gを加えて抽出し、アルカリ洗浄し、水洗後、溶媒を除去し、乾燥させて148g(収率98%)の黄色の固体を得た。該固体中の1,3−ジクロロアダマンタンの含有量は92質量%であった。
Production Example 1
100 g (0.74 mol) of adamantane was placed in a 1 (l) four-necked flask and dried through nitrogen gas. Next, while flowing nitrogen, the temperature was cooled to 0 ° C., and 514 g (4.4 mol) of chlorosulfonic acid was added dropwise. When the temperature of the suspended reaction solution was raised to 10 ° C., foaming started from the reaction solution. When the temperature was maintained until foaming subsided, the solution became a transparent homogeneous solution after 2 hours. Next, when the temperature was raised to 25 ° C., foaming gently resumed and the reaction was continued for 6 hours. The suspended reaction solution was poured into a large amount of ice water in small portions, extracted by adding 300 g of chloroform, washed with alkali, washed with water, then the solvent was removed, and dried to give 148 g (yield 98%). A yellow solid was obtained. The content of 1,3-dichloroadamantane in the solid was 92% by mass.
実施例1
製造例1で得られた1,3−ジクロロアダマンタン30.0g(0.15mol)を耐圧反応装置に入れN,N−ジメチルホルムアミド21.4g(0.29mol)、酢酸ナトリウム24.0g (0.29mol)、イオン交換水90.0g(5.0mol)を加え、窒素置換の後、密閉して150℃で18時間反応させた。当初、懸濁状態であった溶液は、反応終了時には透明な均一溶液となった。また、反応時の最高圧力は0.29MPaであった。その後、反応液に炭酸ナトリウム15.5g(0.15mol)を加え、約5gの塩化ナトリウムとテトラヒドロフラン400mlを加えて分液し、水相に更にテトラヒドロフラン200mlを加えて分液し、有機相を合わせて溶媒を除去後、アセトンを加えて40℃に加熱して1時間攪拌した後、0℃に冷却してろ過し、乾燥させて21.8g(1,3−ジクロロアダマンタンの純分を基準とした、実質収率96%)の白色固体を得た。
Example 1
30.0 g (0.15 mol) of 1,3-dichloroadamantane obtained in Production Example 1 was placed in a pressure resistant reactor, 21.4 g (0.29 mol) of N, N-dimethylformamide, and 24.0 g of sodium acetate (0. 29 mol) and 90.0 g (5.0 mol) of ion-exchanged water were added, and after purging with nitrogen, sealed and reacted at 150 ° C. for 18 hours. The solution which was initially in a suspended state became a transparent homogeneous solution at the end of the reaction. The maximum pressure during the reaction was 0.29 MPa. Thereafter, 15.5 g (0.15 mol) of sodium carbonate is added to the reaction solution, about 5 g of sodium chloride and 400 ml of tetrahydrofuran are added to separate the solution, 200 ml of tetrahydrofuran is further added to the aqueous phase, and the organic phases are combined. After removing the solvent, acetone was added and heated to 40 ° C. and stirred for 1 hour, then cooled to 0 ° C., filtered and dried to obtain 21.8 g (based on the pure content of 1,3-dichloroadamantane). Thus, a white solid having a substantial yield of 96% was obtained.
この白色固体をガスクロマトグラフィーにより分析したところ、1,3−アダマンタンジオールの含有量は99重量%であった。 When this white solid was analyzed by gas chromatography, the content of 1,3-adamantanediol was 99% by weight.
実施例2
実施例1において、酢酸ナトリウムの代わりに酢酸リチウム19.1g(0.29mol)を用い、同様に実施した結果、21.8g(1,3−ジクロロアダマンタンの純分を基準とした、実質収率96%)の白色固体を得た。なお、反応時の最高圧力は0.29MPaであった。 得られた白色固体の分析結果は、1,3−アダマンタンジオールの含有量が99重量%であった。
Example 2
In Example 1, in place of sodium acetate, 19.1 g (0.29 mol) of lithium acetate was used and the same results were obtained. As a result, 21.8 g (substantial yield based on the pure content of 1,3-dichloroadamantane) 96%) of a white solid. The maximum pressure during the reaction was 0.29 MPa. As a result of analyzing the obtained white solid, the content of 1,3-adamantanediol was 99% by weight.
実施例3
実施例1において、酢酸ナトリウムの代わりにギ酸ナトリウム19.7g(0.29mol)を用い、同様に実施した結果、21.6g(1,3−ジクロロアダマンタンの純分を基準とした、実質収率95%)の白色固体を得た。なお、反応時の最高圧力は0.29MPaであった。得られた白色固体の分析結果は、1,3−アダマンタンジオールの含有量が99重量%であった。
Example 3
In Example 1, 19.7 g (0.29 mol) of sodium formate was used instead of sodium acetate, and the same results were obtained. As a result, 21.6 g (substantial yield based on the pure content of 1,3-dichloroadamantane) 95%) of a white solid. The maximum pressure during the reaction was 0.29 MPa. As a result of analyzing the obtained white solid, the content of 1,3-adamantanediol was 99% by weight.
実施例4
実施例1において、N,N−ジメチルホルムアミドの代わりにN,N−ジメチルアセトアミド25.2g(0.29mol)を用い、同様に実施した結果、21.8g(1,3−ジクロロアダマンタンの純分を基準とした、実質収率96%)の白色固体を得た。なお、反応時の最高圧力は0.29MPaであった。得られた白色固体の分析結果は、1,3−アダマンタンジオールの含有量が99重量%であった。
Example 4
In Example 1, 25.2 g (0.29 mol) of N, N-dimethylacetamide was used in place of N, N-dimethylformamide, and the same procedure was performed. As a result, 21.8 g (pure content of 1,3-dichloroadamantane was obtained. The white solid was obtained in an actual yield of 96%. The maximum pressure during the reaction was 0.29 MPa. As a result of analyzing the obtained white solid, the content of 1,3-adamantanediol was 99% by weight.
実施例5
実施例1において、N,N−ジメチルホルムアミドの代わりに2−プロパノール17.4g(0.29mol)を用い、同様に実施した結果、20.7g(1,3−ジクロロアダマンタンの純分を基準とした、実質収率92%)の白色固体を得た。なお、反応時の最高圧力は0.29MPaであった。得られた白色固体の分析結果は、1,3−アダマンタンジオールの含有量が98重量%であった。
Example 5
In Example 1, 17.4 g (0.29 mol) of 2-propanol was used instead of N, N-dimethylformamide, and the same results were obtained. As a result, 20.7 g (based on the pure content of 1,3-dichloroadamantane) A white solid having a substantial yield of 92%) was obtained. The maximum pressure during the reaction was 0.29 MPa. As a result of analysis of the obtained white solid, the content of 1,3-adamantanediol was 98% by weight.
比較例1
実施例1において、酢酸ナトリウムの代わりに塩化ナトリウム17.0g(0.29mol)を用い、同様に実施した結果、2.7g(1,3−ジクロロアダマンタンの純分を基準とした、実質収率12%)の白色固体を得た。なお、反応時の最高圧力は0.30MPaであった。得られた白色固体の分析結果は、1,3−アダマンタンジオールの含有量が86重量%であった。
Comparative Example 1
In Example 1, 17.0 g (0.29 mol) of sodium chloride was used in place of sodium acetate, and the same results were obtained. As a result, 2.7 g (substantial yield based on the pure content of 1,3-dichloroadamantane) 12%) of a white solid was obtained. The maximum pressure during the reaction was 0.30 MPa. As a result of analysis of the obtained white solid, the content of 1,3-adamantanediol was 86% by weight.
比較例2
実施例1において、酢酸ナトリウムの代わりにリン酸水素二ナトリウム21.3g(0.15mol)を用い、同様に実施した結果、13.3g(1,3−ジクロロアダマンタンの純分を基準とした、実質収率59%)の白色固体を得た。なお、反応時の最高圧力は0.29MPaであった。得られた白色固体の分析結果は、1,3−アダマンタンジオールの含有量が89重量%であった。
Comparative Example 2
In Example 1, 21.3 g (0.15 mol) of hydrogen disodium phosphate was used instead of sodium acetate, and the same results were obtained. As a result, 13.3 g (based on the pure content of 1,3-dichloroadamantane, A white solid having a substantial yield of 59% was obtained. The maximum pressure during the reaction was 0.29 MPa. As a result of analysis of the obtained white solid, the content of 1,3-adamantanediol was 89% by weight.
比較例3
実施例1において、酢酸ナトリウムを添加せずに同様に実施した結果、21.1g(1,3−ジクロロアダマンタンの純分を基準とした、実質収率93%)の白色固体を得た。なお、反応時の最高圧力は0.82MPaであった。得られた白色固体の分析結果は、1,3−アダマンタンジオールの含有量が98重量%であった。
Comparative Example 3
In Example 1, it carried out similarly without adding sodium acetate. As a result, 21.1 g (substantial yield of 93% based on the pure content of 1,3-dichloroadamantane) was obtained as a white solid. The maximum pressure during the reaction was 0.82 MPa. As a result of analysis of the obtained white solid, the content of 1,3-adamantanediol was 98% by weight.
比較例4
実施例1において、N,N−ジメチルホルムアミドの代わりにピリジン22.9g(0.29mol)を用い、酢酸ナトリウムを添加せずに同様に実施した結果、20.1g(1,3−ジクロロアダマンタンの純分を基準とした、実質収率89%)の白色固体を得た。なお、反応時の最高圧力は0.46MPaであった。得られた白色固体の分析結果は、1,3−アダマンタンジオールの含有量が98重量%であった。
Comparative Example 4
In Example 1, 22.9 g (0.29 mol) of pyridine was used instead of N, N-dimethylformamide, and the same operation was carried out without adding sodium acetate. As a result, 20.1 g (of 1,3-dichloroadamantane) was obtained. A white solid having an actual yield of 89% based on the pure content was obtained. The maximum pressure during the reaction was 0.46 MPa. As a result of analysis of the obtained white solid, the content of 1,3-adamantanediol was 98% by weight.
Claims (3)
The method according to claim 1 or 2, further comprising a step of halogenating adamantane using halosulfonic acid as a step of producing 1,3-dihalogenated adamantane used as a raw material.
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|---|---|---|---|---|
| EP1760057A4 (en) * | 2004-06-23 | 2008-05-21 | Tokuyama Corp | PROCESS FOR PRODUCING POLYHALOGEN DIAMONDANE AND A DERIVATIVE THEREOF |
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