JP2005170868A

JP2005170868A - アセタール化合物の製造方法

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Publication number: JP2005170868A
Application number: JP2003414342A
Authority: JP
Inventors: Hiromi Kanda; 博美神田; Kazuyoshi Mizutani; 一良水谷
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 2003-12-12
Filing date: 2003-12-12
Publication date: 2005-06-30

Abstract

【課題】ビス（クロロメチル）エーテルのような有害な副生成物を生じることなく、−ＯＣＨ₂Ｏ−で表される基を含む化合物を含むアセタール化合物を安全かつ簡単に合成す
る方法を提供する。
【解決手段】エーテル化合物に、スルフリルクロリドを添加する工程（α）、および工程（α）で得られた化合物に水酸基を有する有機化合物を添加する工程（β）、を含む、アセタール化合物の製造方法。
【選択図】なし

Description

本発明は、アセタール化合物を製造する新しい方法に関する。より詳細には、エーテル化合物に、スルフリルクロリド、および水酸基を有する有機化合物を順次添加することにより、アセタール化合物を製造する方法に関する。

アセタール基を有する化合物（アセタール化合物）を製造する方法のうち、水酸基にアセタール基を導入する方法として、一般に１．トランスアセタール化反応を用いる方法（下記式α）と、２．α−クロロメチルエーテルとアルコールを反応させる方法（下記式β）（非特許文献１）との２つの方法が知られていた。

アセタール化合物において、−ＯＣＨ（Ｒ）Ｏ−で表される基を含む化合物（Ｒはアルキル基）よりも−ＯＣＨ₂Ｏ−で表される基を含む化合物のほうが安定であるが、−ＯＣ
Ｈ₂Ｏ−で表される基を含む化合物の合成方法としては、上記２．の方法、すなわち塩化
水素とホルムアルデヒドから合成する方法（上記式（β’））しか知られていなかった。しかし、この方法では中間体を一度取り出して２つの系で反応を行う必要がある。さらに、塩化水素とホルムアルデヒドを用いる合成方法では、副生成物として人体に有害なビス（クロロメチル）エーテルが発生する（非特許文献２）ため、特殊な装置を用いなければ安全に合成することができなかった。

一方、非特許文献３において、スルフリルクロリドを用いてオキシテトラヒドロフラン構造を有する化合物を得ることが紹介されている。
ケミカルレビュース（ＣｈｅｍｉｃａｌＲｅｖｉｅｗｓ，５５，３０１（１９５５）オルガニックシンセシス（ＯｒｇａｎｉｃＳｙｎｔｈｅｓｅｓ），ＩＶ，１０１（１９６３）テトラへドロンレタース（ＴｅｔｒａｈｅｄｒｏｎＬｅｔｔｅｒｓ）Ｎｏ．２０，１７２５（１９７６）

本発明の目的は、ビス（クロロメチル）エーテルのような有害な副生成物を生じることなく、−ＯＣＨ₂Ｏ−で表される基を含む化合物を含むアセタール化合物を安全かつ簡単
に合成する方法を提供するものである。

本発明者らは、上記問題を解決するために鋭意検討した結果、スルフリルクロリドを用いることにより、ラジカル的にクロロメチル化するため、副生成物の発生を抑えることができることを見出した。さらに、本発明の方法では、系中にて生成したクロロメチルエーテルを単離することなく、アセタール化合物へ導くことができるため、１ステップでアセタールを導入することができ、非常に簡単に行うことができる。
本発明は、下記の構成より成る。

１．下記式（Ａ）で表されるエーテル化合物に、スルフリルクロリドを添加する工程（α）、および、工程（α）で得られた化合物に水酸基を有する有機化合物を添加する工程（β）、を含む、下記式（Ｃ）で表されるアセタール化合物の製造方法。

式（Ａ）・（Ｃ）中、
Ｒ₁はアルキル基を表す。
Ｒ₂およびＲ₃は、各々独立に、水素原子またはアルキル基を表す。
Ｒ₂とＲ₃は互いに連結して環を形成してもよい。
Ｒ₄は、１価の有機基を表す。

２．工程（β）で添加される水酸基を有する有機化合物がアルコール類、フェノール類またはカルボン酸類であることを特徴とする、１．に記載のアセタール化合物の製造方法。

３．式（Ａ）〜（Ｃ）で表される化合物におけるＲ₁が３級アルキル基であることを特徴とする、１．または２．に記載のアセタール化合物の製造方法。

４．工程（β）において、メタノール、エタノール、ｔ−ブタノール、シクロヘキサノール、ノルボルナンジオール、アダマンタノール、ベンジルアルコール、ヘキサフルオロイソプロパノール、または４−（２−ヒドロキシヘキサフルオロイソプロピル）スチレンを添加することを特徴とする、１．〜３．のいずれかに記載のアセタール化合物の製造方法。

５．工程（β）において、フェノール、ｐ−ヒドロキシスチレン、ヒドロキノン、または１，３，５−トリヒドロキシベンゼンを添加することを特徴とする、１．〜３．のいずれかに記載のアセタール化合物の製造方法。

６．工程（β）において、安息香酸、アクリル酸、メタクリル酸、フェニル酢酸、または５−ノルボルネン酢酸を添加することを特徴とする、１．〜３．のいずれかに記載のアセタール化合物の製造方法。

７．工程（β）で添加される水酸基を有する有機化合物が樹脂であることを特徴とする、１．〜５．のいずれかに記載のアセタール化合物の製造方法。

８．工程（β）で添加される水酸基を有する有機化合物がポリスチレン、ポリ（４−（２−ヒドロキシヘキサフルオロイソプロピル）スチレン）、ポリアクリル酸、またはポリメタクリル酸であることを特徴とする、１．〜６．のいずれかに記載のアセタール化合物の製造方法。

本願発明の方法により、有害な副生成物を発生することなく、１ステップで簡単に様々なアセタール化合物を得ることができる。

以下、本発明について詳細に説明する。
尚、本明細書における基（原子団）の表記において、置換及び無置換を記していない表記は置換基を有さないものと共に置換基を有するものをも包含するものである。例えば「アルキル基」とは、置換基を有さないアルキル基（無置換アルキル基）のみならず、置換基を有するアルキル基（置換アルキル基）をも包含するものである。

本発明のアセタール化合物の製造方法は、下記式（Ａ）で表されるエーテル化合物に、スルフリルクロリドを添加する工程（α）と、
工程（α）で得られた化合物に水酸基を有する有機化合物を添加する工程（β）とからなり、下記式（Ｃ）で表されるアセタール化合物の製造方法である。
この反応は、式（Ａ）の出発物質にスルフリルクロリドを添加することで式（Ｂ）で表される中間体生じていると推定されるが、中間体を単離することなく反応系にそのまま水酸基を有する有機化合物を添加することで式（Ｃ）のアセタールを得ることができ、１ステップでアセタールを合成できるものである。

式（Ａ）〜（Ｃ）中、
Ｒ₁はアルキル基を表す。好ましくは３級アルキル基、たとえばｔ−ブチル基、ｔ−ペ
ンチル基、イソプロピルアダマンチル基、イソプロピルシクロヘキシル基、１−メチルシクロヘキシル基等が好ましい。また、アルキル基は置換基を有していてもよく、置換基と
しては、例えば、水酸基、ハロゲン原子、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、等をあげることができる。フルオロアルキル基等を挙げることができる。置換基としてのアルキル基としては、炭素数１〜２０の直鎖または分岐のアルキル基が好ましい。シクロアルキル基としては、炭素数３〜２０のシクロアルキル基が好ましく、また酸素原子や硫黄原子、窒素原子等のヘテロ原子を含むシクロアルキル基であってもよい。アリール基としては、炭素数６〜１０個のアリール基が好ましく、例えば、フェニル基、トリル基、ジメチルフェニル基、９，１０−ジメトキシアントリル基等を挙げることができる。

Ｒ₂およびＲ₃は、各々独立に、水素原子またはアルキル基を表す。アルキル基としては、Ｒ₁と同様のものがあげられる。Ｒ₂およびＲ₃は少なくともひとつが水素原子であるこ
とが好ましい。また、両方が水素原子であることがより好ましい。
Ｒ₂とＲ₃は互いに連結して環を形成してもよい。この場合、好ましくは３〜８員環を形成することが好ましく、環の中に酸素原子や硫黄原子、窒素原子等のヘテロ原子を有していてもよい。

Ｒ₄は、１価の有機基を表す。

スルフリルクロリドは、副反応抑制の点から溶媒や添加剤を含まない状態で添加することが好ましく、１００質量％のものを添加することが好ましい。添加量は、基質に対して１当量以下用いることが好ましく、より好ましくは０．５当量以下用いる。

工程（β）で添加される水酸基を有する有機化合物はアルコール類、フェノール類またはカルボン酸類であることが好ましい。
アルコール類としては、メタノール、エタノール、ｔ−ブタノール、シクロヘキサノール、ノルボルナンジオール、アダマンタノール、ベンジルアルコール、ヘキサフルオロイソプロパノール、または４−（２−ヒドロキシヘキサフルオロイソプロピル）スチレン等を好ましくあげることができる。また、これらの基は置換基を有していてもよく、置換基としては、Ｒ₁のアルキル基の置換基と同様のものが好ましくあげられる。

フェノール類としては、フェノール、ｐ−ヒドロキシスチレン、ヒドロキノン、または１，３，５−トリヒドロキシベンゼン等を好ましくあげることができる。また、これらの基は置換基を有していてもよく、置換基としては、Ｒ₁のアルキル基の置換基と同様のも
のが好ましくあげられる。

カルボン酸類としては、安息香酸、アクリル酸、メタクリル酸、フェニル酢酸、または５−ノルボルネン酢酸を好ましくあげることができる。また、これらの基は置換基を有していてもよく、置換基としては、Ｒ₁のアルキル基の置換基と同様のものが好ましくあげ
られる。

また、工程（β）で添加される水酸基を有する有機化合物が樹脂であってもよく、樹脂としてはポリスチレン、ポリ（４−（２−ヒドロキシヘキサフルオロイソプロピル）スチレン）、ポリアクリル酸、またはポリメタクリル酸をあげることができる。樹脂はこれらの共重合体であってもよい。樹脂の分子量（重量平均分子量）は特に限定されず、たとえば、５００〜２０００のものを用いることができる。

以下、一般式（Ａ）で表される繰り返し単位の好ましい具体例を挙げるが、本発明はこれに限定されるものではない。

工程（α）において、スルフリルクロリドはどのような形で添加してもよく、滴下が好ましい。また、エーテルを攪拌しながら添加することが好ましい。添加する速度も特に制限されないが、好ましくは毎時０．１〜１０ｍｌのスルフリルクロリドをエーテルに添加することが好ましい。

エーテル化合物にスルフリルクロリドを添加する工程（α）は、常温常圧で行うことができるが、好ましくは−１０℃〜４０℃、より好ましくは−５℃〜３０℃にておこなう。スルフリルクロリドを添加する際、エーテルは冷却しておくことが好ましく、好ましくは−１５℃〜１５℃、より好ましくは−５℃〜５℃に冷却しておく。

工程（α）を終えて工程（β）を移る際、特に処理は行わない。この際、ＮＭＲ（核磁気共鳴分析）やＨＰＬＣ（高速液体クロマトグラフィー）によって原料の消失を確認して工程（β）に移ることが好ましい。また、スルフリルクロリドが消費されて薄黄色が透明になる時点を目安にすることもできる。攪拌は工程（β）に移るまで続けることが好ましい。工程（α）の反応は、通常３０分〜２０時間の間に終了する。

工程（β）において、水酸基を有する有機化合物はどのような形で添加してもよく、例えば、攪拌しながら滴下により添加することができる。添加する速度も特に制限されない。工程（β）を行う環境は特に制限されず、例えば常温常圧下、あるいは冷却下で行ってもよい。
また、水酸基を有する有機化合物を添加する際、脱水状態で行うために窒素ガス等の不活性ガス雰囲気下としてもよい。

工程（α）で得られた生成物に水酸基を有する有機化合物を添加した後、攪拌を続けることが好ましい。攪拌は、反応が終了するまで行うことが好ましい。反応の終了は、ＴＬＣ（薄層クロマトグラフィー）、ＮＭＲ，ＨＰＬＣ等によって原料の消失を見ることで判断することができる。反応時間と温度は、原料等により適宜調整される。

水酸基を有する有機化合物を添加する際、塩基性化合物を加えることが好ましい。塩基
性化合物としては、トリエチルアミン、水酸化ナトリウム、炭酸カルシウム、ピリジン、１，８−ジアザビシクロ［５，４，０］−７−ウンデセン等が好ましい。塩基性化合物を添加することにより、ＨＣｌガスをトラップすることができる。
また、水酸基を有する有機化合物を添加する際、目的とするアセタール化合物の構造によって、適宜さらに他の反応成分を加えてもよい。

工程（β）の後、ＴＬＣ等により原料の消失を確認し、水を加えることで反応を終了させることができる。反応終結後、反応溶液を有機溶媒により抽出し、硫酸マグネシウム等を用いて乾燥、濃縮することができる。ここで用いる抽出用の有機溶媒としては、水に混ざらない溶媒であれば良く、たとえばジエチルエーテル等のエーテル類、酢酸エチル等のエステル類、ヘキサン等のアルキル化合物、塩化メチレン等のハロゲン類が好ましい。得られた生成物が混合物である場合には、更なる分離・精製を行うが、必要に応じて蒸留、再結晶、クロマトグラフィーにて分離することが好ましい。

本発明の製造方法によって得られるアセタール化合物は、特に限定されず様々な用途で用いることができる。特に、従来は製造が困難であったアルコキシメチルエーテルを容易に製造することができるようになったため、その安定性を生かした用途に用いることができる。たとえば、ＩＣ等の半導体製造工程、液晶、サーマルヘッド等の回路基板の製造、さらにその他のフォトファブリケーション工程に使用されるレジスト組成物を構成する樹脂を形成する際などに好ましく用いることができる。

以下、本発明を実施例により更に詳細に説明するが、本発明の内容がこれにより限定されるものではない。

実施例１：化合物Ｆ−１の合成
水酸化ナトリウム溶液に連結した５０ｍｌ三ツ口フラスコに、ｔ−ブチルメチルエーテル（脱水）１５ｇを用意し、氷浴中で冷却した。０℃にて攪拌下、スルフリルクロリド２．７ｇ（０．０２ｍｏｌ）をゆっくりと滴下した。このとき、反応液は黄色に着色した。滴下終了後、常温常圧にて色が消えるまで攪拌した（この反応液を（ｉ）とする）。これとは別の容器に、ヘキサフルオロイソプロパノールスチレン２．７ｇ（０．０１ｍｏｌ）、ｔ−ブチルメチルエーテル（脱水）１０ｇ、トリエチルアミン５．０ｇ（０．０５ｍｏｌ）を用意し、窒素ガス雰囲気下、０℃にて攪拌しておき、これに、用意しておいた反応液（ｉ）をゆっくりと滴下した。反応液を常温に戻し、６時間攪拌したあと、酢酸エチルにて抽出し、硫酸マグネシウムにて乾燥、濃縮した。濃縮物をシリカゲルクロマトグラフィー（ヘキサン／酢酸エチル＝２５：１）にて精製し、化合物（Ｆ−１）１．１ｇ（収率３０％）を得た。

化合物（Ｆ−１）は下記物性を示していた。
¹Ｈ^-ＮＭＲ（溶媒：ＣＤＣｌ₃、３００ＭＨｚ）
δ１．３１（９Ｈ，ｓ，ｔＢｕ）、４．９１（２Ｈ，ｓ，ＯＣＨ２Ｏ）、５．３４（１Ｈ、ｄ、二重結合）、５．８３（１Ｈ、ｄ、二重結合）、６．７４（1Ｈ、ｑ、二重結合）、７．２^5-７．５２（４Ｈ、ｍ、Ａｒ)
ＭＳ：３５７（Ｍ⁺＋１）
同様の方法で、下記化合物を合成した。総反応時間と収率を表１に示す。

上記のとおり、本発明の方法により、効率よくアセタール化合物を合成することができた。

Claims

下記式（Ａ）で表されるエーテル化合物に、スルフリルクロリドを添加する工程（α）、および
工程（α）で得られた化合物に水酸基を有する有機化合物を添加する工程（β）、
を含む、下記式（Ｃ）で表されるアセタール化合物の製造方法。

式（Ａ）・（Ｃ）中、
Ｒ₁はアルキル基を表す。
Ｒ₂およびＲ₃は、各々独立に、水素原子またはアルキル基を表す。
Ｒ₂とＲ₃は互いに連結して環を形成してもよい。
Ｒ₄は、１価の有機基を表す。
工程（β）で添加される水酸基を有する有機化合物がアルコール類、フェノール類またはカルボン酸類であることを特徴とする、請求項１に記載のアセタール化合物の製造方法。
式（Ａ）〜（Ｃ）で表される化合物におけるＲ₁が３級アルキル基であることを特徴とする、請求項１または２に記載のアセタール化合物の製造方法。