JP2008143850A - New dihydroxytetracyclododecanecarboxylic acid, its ester and method for producing the same - Google Patents

New dihydroxytetracyclododecanecarboxylic acid, its ester and method for producing the same Download PDF

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美和 硲
Seiji Kawano
誠司 川野
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a dihydroxytetracyclododecanecarboxylic acid and its ester useful e.g. as a photosensitive resist raw material for semiconductor microfabrication, etc., and a resin raw material for optical materials having excellent optical properties, heat-resistance, moisture resistance, etc. <P>SOLUTION: The objective dihydroxytetracyclododecanecarboxylic acid and its ester expressed by general formula (1) is produced by oxidizing the unsaturated bond of tetracyclododec-3-ene-8-carboxylic acid or its ester with hydrogen peroxide in the presence of an acid catalyst (in the formula, R and R<SB>1</SB>to R<SB>3</SB>are each a hydrogen atom or an alkyl group). <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、新規なジヒドロキシテトラシクロドデカンカルボン酸又はそのエステル並びにそれらの工業的に有利な製造方法に関する。
詳細には、アルキル置換基を有していてもよい、3、4-ジヒドロキシ−テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカン−8−カルボン酸類又はその一級アルキルエステル類に関し、並びに、テトラシクロドデセンカルボン酸類又はそのエステル類を原料とし、溶媒中、酸触媒の存在下に酸化してジヒドロキシテトラシクロドデカンカルボン酸類又はそのエステル類を得る製造方法に関する。
The present invention relates to a novel dihydroxytetracyclododecanecarboxylic acid or ester thereof and an industrially advantageous production method thereof.
In particular, may have an alkyl substituent, 3,4-dihydroxy - tetracyclo [4.4.0.1 2,5 .1 7,10] dodecane-8-carboxylic acids or their primary alkyl esters In addition, the present invention relates to a method for producing dihydroxytetracyclododecanecarboxylic acids or esters thereof by using tetracyclododecenecarboxylic acids or esters thereof as raw materials and oxidizing them in a solvent in the presence of an acid catalyst.

架橋脂環式ヒドロキシカルボン酸又はそのエステルは、近年、半導体微細加工用等の感光性レジスト原料や、また、すぐれた光学特性、耐熱性、耐湿性等を有する光学材料用樹脂原料等としてその有用性が期待されている。特に、光学材料用樹脂原料としては、汎用ポリエステル樹脂に比べ、架橋脂環式化合物からなるポリエステルは物性面で高透明性やガラス転移温度が高くなることが期待できる。特に架橋脂環骨格に直接カルボン酸及びアルコールが結合した構造からなるポリエステルでは更なる高いガラス転移温度を有する特性が期待できる。しかしながら、脂環骨格に直接結合したアルコールは2級アルコールであり、カルボン酸との反応(重縮合)性やエステルとのエステル交換反応性が乏しい。その結果、ヒドロキシテトラシクロドデカンカルボン酸又はそのエステルを原料とするポリエステルは、樹脂中にモノマーや低分子量体が残存してしまい高純度且つ高分子量の脂環式ポリエステルを得ることは困難であった。   In recent years, crosslinked alicyclic hydroxycarboxylic acids or esters thereof are useful as photosensitive resist raw materials for semiconductor microfabrication and the like, as well as resin raw materials for optical materials having excellent optical properties, heat resistance, moisture resistance, etc. Sex is expected. In particular, as a resin material for an optical material, it is expected that a polyester composed of a crosslinked alicyclic compound has high transparency and a high glass transition temperature in terms of physical properties as compared with a general-purpose polyester resin. In particular, a polyester having a structure in which a carboxylic acid and an alcohol are directly bonded to a crosslinked alicyclic skeleton can be expected to have a higher glass transition temperature. However, the alcohol directly bonded to the alicyclic skeleton is a secondary alcohol and has poor reactivity (polycondensation) with a carboxylic acid and transesterification with an ester. As a result, it was difficult to obtain a high-purity and high-molecular-weight alicyclic polyester from a monomer using hydroxytetracyclododecanecarboxylic acid or its ester as a raw material because monomers and low-molecular weight substances remained in the resin. .

本発明者らは、上記従来技術の問題点を解決しようと鋭意検討を重ねた結果、ヒドロキシテトラシクロドデカンカルボン酸又はそのエステル化合物のヒドロキシル基の数に注目し、このような基を分子内に複数有する化合物は高い反応性を示すことが期待できる。又、そのアルキルエステルの場合は、エステル基としては比較的酸に安定であるため、酸性条件下で水酸基やグリコール基を反応させる場合の保護基とすることもできる。
しかしながら、このようなヒドロキシテトラシクロドデカンカルボン酸又はそのエステルとしては、従来、本発明者らの知る限りにおいて、3,4−ジヒドロキシテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカン−8−カルボン酸t−ブチルエステル(米国特許第6265131B1公報、米国特許第6294309B1公報)、或いは、3又は4−ヒドロキシ−テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカン−8カルボン酸又はそのエステル(特開平11−240851号公報)が知られているにすぎず、ジヒドロキシテトラシクロドデカンカルボン酸又はその一級アルキルエステルは知られていない。
更に、そのような化合物の工業的に有利な製造方法も知られていない。
As a result of intensive studies to solve the above-mentioned problems of the prior art, the present inventors have paid attention to the number of hydroxyl groups of hydroxytetracyclododecanecarboxylic acid or its ester compound, and such groups are present in the molecule. A compound having a plurality can be expected to show high reactivity. In the case of the alkyl ester, since the ester group is relatively acid-stable, it can be used as a protective group when a hydroxyl group or a glycol group is reacted under acidic conditions.
However, as such hydroxy tetracyclododecane carboxylic acid or an ester thereof, conventional insofar as the present inventors know, 3,4-dihydroxy-tetracyclo [4.4.0.1 2,5 .1 7, 10] dodecane-8-carboxylic acid t- butyl ester (U.S. Pat. No. 6265131B1 publications, U.S. Patent No. 6294309B1 publication), or 3 or 4-hydroxy - tetracyclo [4.4.0.1 2,5 .1 7, 10 ] Dodecane-8 carboxylic acid or its ester (JP-A-11-240851) is only known, and dihydroxytetracyclododecane carboxylic acid or its primary alkyl ester is not known.
Furthermore, an industrially advantageous production method for such compounds is not known.

米国特許第6265131号公報US Pat. No. 6,265,131 米国特許第6294309号公報US Pat. No. 6,294,309 特開平11−240851号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-240851

本発明は、上記要望に応える為になされたものであって、ジヒドロキシテトラシクロドデカンカルボン酸又はその一級アルキルエステルを提供することを課題とする。また、入手容易な脂環式モノオレフィンカルボン酸又はその一級アルキルエステルを原料とし、工業的に容易に収率よく、ジヒドロキシテトラシクロドデカンカルボン酸又はその一級アルキルエステルを製造する方法を提供することを課題とする。   The present invention has been made to meet the above-described demands, and an object thereof is to provide dihydroxytetracyclododecanecarboxylic acid or a primary alkyl ester thereof. Furthermore, it is intended to provide a method for producing dihydroxytetracyclododecanecarboxylic acid or a primary alkyl ester thereof easily from a commercially available alicyclic monoolefin carboxylic acid or a primary alkyl ester thereof as a raw material in good yield. Let it be an issue.

本発明によれば、
一般式(1)

Figure 2008143850
(式中、Rは水素原子または炭素原子数1〜6の一級アルキル基を示し、R〜Rは各々独立して水素原子または炭素原子数1〜6のアルキル基を示す。)
で表されるジヒドロキシテトラシクロドデカンカルボン酸又はそのエステルが提供される。 According to the present invention,
General formula (1)
Figure 2008143850
(In the formula, R represents a hydrogen atom or a primary alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, and R 1 to R 3 each independently represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms.)
The dihydroxytetracyclododecane carboxylic acid represented by these, or its ester is provided.

上記一般式(1)において、Rが水素原子である場合、本発明の上記一般式(1)で表される化合物は、下記一般式(2)で表されるジヒドロキシテトラシクロドデカンカルボン酸である。

Figure 2008143850
一般式(2)
(式中、R〜Rは一般式(1)のそれと同じである。) In the general formula (1), when R is a hydrogen atom, the compound represented by the general formula (1) of the present invention is dihydroxytetracyclododecanecarboxylic acid represented by the following general formula (2). .
Figure 2008143850
General formula (2)
(In the formula, R 1 to R 3 are the same as those in the general formula (1).)

上記一般式(1)又は一般式(2)において、式中、R〜Rで表される、炭素原子数1〜6のアルキル基としては、直鎖状、分岐鎖状又は環状アルキル基であり、好ましくは、炭素原子数1〜4の直鎖状、分岐鎖状のアルキル基で、より好ましくは、メチル基、エチル基である。最も好ましいR〜Rは水素原子又はメチル基である。 In the general formula (1) or general formula (2), the alkyl group having 1 to 6 carbon atoms represented by R 1 to R 3 is a linear, branched or cyclic alkyl group. Preferably, it is a linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, more preferably a methyl group or an ethyl group. Most preferred R 1 to R 3 are a hydrogen atom or a methyl group.

従って、上記一般式(1)において、Rが水素原子である場合の、上記一般式(2)で表されるジヒドロキシテトラシクロドデカンカルボン酸としては、
具体的には、例えば、
3,4−ジヒドロキシ−テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカン−8−カルボン酸

Figure 2008143850
3,4−ジヒドロキシ−8−メチル−テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカン−8−カルボン酸
Figure 2008143850
3,4−ジヒドロキシ−9−メチル−テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカン−8−カルボン酸
Figure 2008143850
更に、
3,4−ジヒドロキシ−8、9−ジメチル−テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカン−8−カルボン酸
3,4−ジヒドロキシ−9、9−ジメチル−テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカン−8−カルボン酸
3,4−ジヒドロキシ−9−イソプロピルーテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカン−8−カルボン酸
3,4−ジヒドロキシ−8−メチル−9−エチルーテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカン−8−カルボン酸
等があげられる。 Accordingly, in the general formula (1), when R is a hydrogen atom, the dihydroxytetracyclododecanecarboxylic acid represented by the general formula (2) is
Specifically, for example,
3,4-dihydroxy - tetracyclo [4.4.0.1 2,5 .1 7,10] dodecane-8-carboxylic acid
Figure 2008143850
3,4-dihydroxy-8-methyl - tetracyclo [4.4.0.1 2,5 .1 7,10] dodecane-8-carboxylic acid
Figure 2008143850
3,4-dihydroxy-9-methyl - tetracyclo [4.4.0.1 2,5 .1 7,10] dodecane-8-carboxylic acid
Figure 2008143850
Furthermore,
3,4-dihydroxy-8,9-dimethyl - tetracyclo [4.4.0.1 2,5 .1 7,10] dodecane-8-carboxylic acid 3,4-dihydroxy-9,9-dimethyl - tetracyclo [ 4.4.0.1 2,5 .1 7,10] dodecane-8-carboxylic acid 3,4-dihydroxy-9-isopropyl over tetracyclo [4.4.0.1 2,5 .1 7,10 ] dodecane-8-carboxylic acid 3,4-dihydroxy-8-methyl-9-ethyl chromatography tetracyclo [4.4.0.1 2,5 .1 7,10] dodecane-8-carboxylic acid and the like .

また、上記一般式(1)において、Rが炭素原子数1〜6の一級アルキル基である場合、本発明の上記一般式(1)で表される化合物は、ジヒドロキシテトラシクロドデカンカルボン酸エステルである。
前記Rが炭素原子数1〜6の一級アルキル基である場合のRとしては、具体的には、メチル基、エチル基、n−プロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、n−ペンチル基、イソペンチル基、n−ヘキシル基、4−メチルペンチル基等が挙げられるが、これらのうち炭素原子数1〜3の一級アルキル基であるメチル基、エチル基、n−プロピル基が好ましく、特にメチル基が好ましい。
In the general formula (1), when R is a primary alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, the compound represented by the general formula (1) of the present invention is dihydroxytetracyclododecanecarboxylic acid ester. is there.
As R when the R is a primary alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, specifically, a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an n-butyl group, an isobutyl group, an n-pentyl group, An isopentyl group, an n-hexyl group, a 4-methylpentyl group, and the like are mentioned. Among these, a methyl group, an ethyl group, and an n-propyl group, which are primary alkyl groups having 1 to 3 carbon atoms, are preferable, and a methyl group is particularly preferable. Is preferred.

従って、上記一般式(1)において、Rが炭素原子数1〜6の一級アルキル基である場合、本発明の上記一般式(1)で表されるジヒドロキシテトラシクロドデカンカルボン酸エステル化合物としては、具体的には、例えば、
3,4−ジヒドロキシ−8−メトキシカルボニルテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカン

Figure 2008143850
3,4−ジヒドロキシ−8−メチル−8−メトキシカルボニルテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカン、
Figure 2008143850
3,4−ジヒドロキシ−9−メチル−8−メトキシカルボニルテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカン
Figure 2008143850
更に
3,4−ジヒドロキシ−8、9−ジメチル−8−メトキシカルボニルテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカン
3,4−ジヒドロキシ−9、9−ジメチル−8−メトキシカルボニルテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカン
3,4−ジヒドロキシ−8−エトキシカルボニルテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカン
等が挙げられる。 Therefore, in the above general formula (1), when R is a primary alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, as the dihydroxytetracyclododecane carboxylic acid ester compound represented by the above general formula (1) of the present invention, Specifically, for example,
3,4-dihydroxy-8-methoxycarbonyltetracyclo [4.4.0.1 2,5 .1 7,10] dodecane
Figure 2008143850
3,4-dihydroxy-8-methyl-8-methoxycarbonyltetracyclo [4.4.0.1 2,5 .1 7,10] dodecane,
Figure 2008143850
3,4-dihydroxy-9-methyl-8-methoxycarbonyltetracyclo [4.4.0.1 2,5 .1 7,10] dodecane
Figure 2008143850
Further 3,4-dihydroxy-8,9-dimethyl-8-methoxycarbonyltetracyclo [4.4.0.1 2,5 .1 7,10] dodecane 3,4-dihydroxy-9,9-dimethyl -8 - methoxycarbonyltetracyclo [4.4.0.1 2,5 .1 7,10] dodecane 3,4-dihydroxy-8-ethoxycarbonyl tetracyclo [4.4.0.1 2,5 .1 7, 10 ] dodecane and the like.

本発明のジヒドロキシテトラシクロドデカンカルボン酸又はそのエステルにおいて、その純度は、特に制限はないが、製品としては、通常、ガスクロマトグラフィー分析法において、80%以上、好ましくは90%以上、より好ましくは95%以上である。特にポリエステル原料や感光性レジスト原料として用いる場合は、98%以上が好ましい。
このような本発明の一般式(1)で示されるジヒドロキシテトラシクロドデカンカルボン酸又はそのエステルは、その製造方法については特に制限はないが、しかしながら、工業的に容易に、純度よく製造できる好ましい製造方法としては、下記一般式(3)で表されるテトラシクロドデカ−3−エン−8−カルボン酸又はそのエステルの不飽和結合を溶媒中、酸触媒の存在下に過酸化水素で酸化することにより、本発明の一般式(1)で示されるジヒドロキシテトラシクロドデカンカルボン酸又はそのエステルを得ることができる。

Figure 2008143850
一般式(3)
(式中、R及びR〜Rは一般式(1)のそれと同じである。) The purity of the dihydroxytetracyclododecanecarboxylic acid or ester thereof of the present invention is not particularly limited, but as a product, it is usually 80% or more, preferably 90% or more, more preferably, in gas chromatography analysis. 95% or more. In particular, when used as a polyester raw material or a photosensitive resist raw material, 98% or more is preferable.
The production method of the dihydroxytetracyclododecanecarboxylic acid or ester thereof represented by the general formula (1) of the present invention is not particularly limited, however, preferred production that can be produced easily and with high purity industrially. As a method, an unsaturated bond of tetracyclododec-3-ene-8-carboxylic acid represented by the following general formula (3) or an ester thereof is oxidized with hydrogen peroxide in a solvent in the presence of an acid catalyst. Thus, dihydroxytetracyclododecanecarboxylic acid represented by the general formula (1) of the present invention or an ester thereof can be obtained.
Figure 2008143850
General formula (3)
(In the formula, R and R 1 to R 3 are the same as those in the general formula (1).)

上記製造方法において、原料としてテトラシクロドデカ−3−エン−8−カルボン酸を用いると、対応したジヒドロキシテトラシクロドデカンカルボン酸が得られ、又、原料としてテトラシクロドデカ−3−エン−8−カルボン酸一級アルキルエステルを用いると、同様に対応したジヒドロキシテトラシクロドデカンカルボン酸一級アルキルエステルが得られる。   In the above production method, when tetracyclododec-3-ene-8-carboxylic acid is used as a raw material, a corresponding dihydroxytetracyclododecanecarboxylic acid is obtained, and tetracyclododec-3-ene-8-carboxylic acid is used as a raw material. When the acid primary alkyl ester is used, the corresponding primary alkyl ester of dihydroxytetracyclododecanecarboxylic acid is obtained.

例えば、テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]−ドデカ−3−エン−8―カルボン酸を原料とし、溶媒中、酸触媒の存在下に過酸化水素で酸化して3、4−ジヒドロキシ−テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカン−8−カルボン酸を得る場合の反応式は、下記の反応式(1)で示される。

Figure 2008143850
反応式(1)
又、テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]−ドデカ−3−エン−8―カルボン酸メチルエステルを原料とし、溶媒中、酸触媒の存在下に過酸化水素で酸化して3、4−ジヒドロキシ−テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカン−8−カルボン酸メチルエステルを得る場合の反応式は、下記の反応式(2)で示される。
Figure 2008143850
反応式(2) For example, tetracyclo [4.4.0.1 2,5 .1 7,10] - dodecamethylene-3-ene-8-carboxylic acid as the starting material, solvent, and oxidizing with hydrogen peroxide in the presence of an acid catalyst Te 3,4-dihydroxy - tetracyclo [4.4.0.1 2,5 .1 7,10] Scheme in obtaining a dodecane-8-carboxylic acid is represented by the following reaction formula (1).
Figure 2008143850
Reaction formula (1)
Further, tetracyclo [4.4.0.1 2,5 .1 7,10] - dodecamethylene-3-ene-8-carboxylic acid methyl ester as a starting material, in a solvent, with hydrogen peroxide in the presence of an acid catalyst oxidized to 3,4-dihydroxy - reaction formula in the case of obtaining a tetracyclo [4.4.0.1 2,5 .1 7,10] dodecane-8-carboxylic acid methyl ester, the following reaction formula (2) Indicated by
Figure 2008143850
Reaction formula (2)

また、本発明の一般式(1)で表されるジヒドロキシテトラシクロドデカンカルボン酸又はそのエステルの好ましい製造法に用いられる上記一般式(3)で表される原料化合物において、式中、R及びR〜Rは一般式1のそれと同じであり、従って、本発明の一般式(3)で表されるテトラシクロドデカ−3−エン−8−カルボン酸又はエステルとしては、具体的には、例えば、
テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ−3−エン−8−カルボン酸
8−メチル−テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ−3−エン−8−カルボン酸
9−メチル−テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ−3−エン−8−カルボン酸
8,9−ジメチル−テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ−3−エン−8−カルボン酸
9−イソプロピル−テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ−3−エン−8−カルボン酸
8−メチル−9−エチル−テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ−3−エン−8−カルボン酸
8−メトキシカルボニルテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ−3−エン
8―メチル−8−メトキシカルボニルテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ−3−エン
9−メチル−8−メトキシカルボニルテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ−3−エン
8,9−ジメチル−8−メトキシカルボニルテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ−3−エン
などが挙げられる。
Moreover, in the raw material compound represented by the above general formula (3) used in the preferred production method of the dihydroxytetracyclododecanecarboxylic acid represented by the general formula (1) of the present invention or an ester thereof, in the formula, R and R 1 to R 3 are the same as those in the general formula 1. Therefore, as the tetracyclododec-3-ene-8-carboxylic acid or ester represented by the general formula (3) of the present invention, specifically, For example,
Tetracyclo [4.4.0.1 2,5 .1 7,10] dodeca-3-ene-8-carboxylic acid 8-methyl - tetracyclo [4.4.0.1 2,5 .1 7,10] dodeca-3-ene-8-carboxylic acid 9-methyl - tetracyclo [4.4.0.1 2,5 .1 7,10] dodeca-3-ene-8-carboxylic acid 8,9-dimethyl - tetracyclo [ 4.4.0.1 2,5 .1 7,10] dodeca-3-ene-8-carboxylic acid 9-isopropyl - tetracyclo [4.4.0.1 2,5 .1 7,10] dodeca - 3-ene-8-carboxylic acid 8-methyl-9-ethyl - tetracyclo [4.4.0.1 2,5 .1 7,10] dodeca-3-ene-8-carboxylic acid 8-methoxycarbonyltetracyclo [4.4.0.1 2,5 .1 7,10] dodeca-3-ene 8-methyl-8-methoxycarbonyltetracyclo [4.4. .1 2,5 .1 7,10] dodeca-3-ene 9-methyl-8-methoxycarbonyltetracyclo [4.4.0.1 2,5 .1 7,10] dodeca-3-ene 8, 9-dimethyl-8-methoxycarbonyltetracyclo [4.4.0.1 2,5 .1 7,10] dodeca-3-ene, and the like.

本発明の一般式(1)で表されるジヒドロキシテトラシクロドデカンカルボン酸又はそのエステルの好ましい製造方法においては、上記一般式(3)で表される原料テトラシクロドデカ−3−エン−8−カルボン酸又はそのエステルとしては、その純度は、特に制限はないが、生産性向上及び副生物抑制などの理由より、通常、ガスクロマトグラフィー分析法において、80%以上、好ましくは90%以上、より好ましくは95%以上が望ましい。
反応において用いられる過酸化水素としては、その性状に特に制限はないが、好ましくは濃度30〜40%程度の過酸化水素水が用いられる。過酸化水素の量としては、原料カルボン酸又はそのエステル1モルに対し、通常、1.0〜1.5モル倍の範囲、好ましくは1.1〜1.3モル倍の範囲で用いられる。
In a preferred method for producing dihydroxytetracyclododecanecarboxylic acid or its ester represented by the general formula (1) of the present invention, the raw material tetracyclododec-3-ene-8-carvone represented by the above general formula (3) The purity of the acid or ester thereof is not particularly limited, but is usually 80% or more, preferably 90% or more, more preferably 90% or more in the gas chromatography analysis method for reasons such as improvement of productivity and suppression of by-products. Is preferably 95% or more.
The hydrogen peroxide used in the reaction is not particularly limited in its properties, but preferably a hydrogen peroxide solution having a concentration of about 30 to 40% is used. The amount of hydrogen peroxide is usually in the range of 1.0 to 1.5 moles, preferably 1.1 to 1.3 moles, per mole of the starting carboxylic acid or ester thereof.

また、過酸化水素と共に用いる酸触媒としては、過酸化水素に作用して不飽和結合を酸化しヒドロキシル基を付加しうるものであれば特に制限はないが,例えば、タングステン酸、酸化バナジウム、二酸化セレン、四酸化オスミウムなどが挙げられる。これらのうち、好ましい酸触媒は、タングステン酸である。
酸触媒の使用量は、原料カルボン酸1モル量に対し、通常、1.0〜10モル%の範囲、好ましくは2〜5モル%の範囲である。
反応に際し、用いられる溶媒としては、原料テトラシクロドデセンカルボン酸又はそのエステルを溶解するものであれば、特に、制限はないが、例えば、酢酸エチル、酢酸n−ブチル等の低級飽和脂肪族カルボン酸アルキルエステル類、ベンゼン或いはトルエン、キシレン等のアルキル置換ベンゼン類等の芳香族炭化水素類、又はこれらの混合物が挙げられる。
このような反応溶媒は、原料テトラシクロドデセンカルボン酸又はそのエステル1重量部に対して、通常、1〜10重量部の範囲、好ましくは、3〜6重量部の範囲で用いられる。しかし、反応溶媒の量は、上記に限定されるものではない。
また、酸化反応は、通常、0〜100℃の範囲、好ましくは、40〜60℃の範囲の温度で行われる。
The acid catalyst used together with hydrogen peroxide is not particularly limited as long as it can act on hydrogen peroxide to oxidize unsaturated bonds and add hydroxyl groups. For example, tungstic acid, vanadium oxide, Examples include selenium and osmium tetroxide. Of these, the preferred acid catalyst is tungstic acid.
The usage-amount of an acid catalyst is the range of 1.0-10 mol% normally with respect to 1 mol amount of raw material carboxylic acid, Preferably it is the range of 2-5 mol%.
The solvent used in the reaction is not particularly limited as long as it can dissolve the raw material tetracyclododecenecarboxylic acid or its ester. For example, lower saturated aliphatic carboxylic acid such as ethyl acetate and n-butyl acetate is used. Examples thereof include acid alkyl esters, aromatic hydrocarbons such as benzene or alkyl-substituted benzenes such as toluene and xylene, and mixtures thereof.
Such a reaction solvent is usually used in a range of 1 to 10 parts by weight, preferably in a range of 3 to 6 parts by weight with respect to 1 part by weight of the raw material tetracyclododecenecarboxylic acid or ester thereof. However, the amount of the reaction solvent is not limited to the above.
The oxidation reaction is usually performed at a temperature in the range of 0 to 100 ° C, preferably in the range of 40 to 60 ° C.

反応に際し、その反応操作方法は、特に制限はなく、公知の方法を適宜選択する事ができる。例えば、原料テトラシクロドデセンカルボン酸又はそのエステルと酸触媒及び溶媒を反応容器に仕込み、不活性ガス中、攪拌下に上記反応温度において過酸化水素水を滴下し反応を完結させる。反応の終点は、液体クロマトグラフィー分析やガスクロマトグラフィー分析等により確認することができる。
このような反応条件の下で、反応は、通常、1〜10時間程度で終了する。
反応終了後、反応終了混合液から目的物を得る精製方法は公知の方法を適宜用いることができる。例えば、反応終了混合液に亜硫酸水素ナトリウム等の還元剤を添加して未反応の過酸化水素を失活させる。その後、酸触媒を濾別し、更に水層を分離して得られた油層を水洗後、反応溶媒等を蒸留等により分離して留出除去した後の蒸留残液として目的物を得ることができる。この粗製品は、必要に応じて、薄層クロマトグラフィーや再結晶等の適宜の方法で更に精製して、精製品とすることもできる。
上記方法によれば、原料テトラシクロドデセンカルボン酸又はそのエステルに対する目的物の収率は、通常、50〜80モル%程度(反応収率80〜90%程度)である。
In the reaction, the reaction operation method is not particularly limited, and a known method can be appropriately selected. For example, a raw material tetracyclododecenecarboxylic acid or its ester, an acid catalyst and a solvent are charged into a reaction vessel, and hydrogen peroxide solution is dropped at the above reaction temperature with stirring in an inert gas to complete the reaction. The end point of the reaction can be confirmed by liquid chromatography analysis or gas chromatography analysis.
Under such reaction conditions, the reaction is usually completed in about 1 to 10 hours.
After completion of the reaction, a known method can be appropriately used as a purification method for obtaining the target product from the reaction mixture. For example, a reducing agent such as sodium hydrogen sulfite is added to the reaction mixture and the unreacted hydrogen peroxide is deactivated. Thereafter, the acid catalyst is filtered off, the oil layer obtained by further separating the aqueous layer is washed with water, the reaction solvent and the like are separated by distillation and the like, and the target product can be obtained as a distillation residue after distilling off. it can. The crude product can be further purified by an appropriate method such as thin layer chromatography or recrystallization as necessary to obtain a purified product.
According to the said method, the yield of the target object with respect to raw material tetracyclododecenecarboxylic acid or its ester is about 50-80 mol% normally (reaction yield about 80-90%).

本発明のジヒドロキシテトラシクロドデカンカルボン酸又はそのエステルは脂環骨格に反応性の高い二つのヒドロキシル基(グリコール基)とカルボキシル基又はその一級アルキルエステル基を分子末端に有するので、ポリエステルの原料として用いた場合、容易に高分子量のポリエステルが得られる。更に、光学材料樹脂等の原料として用いた場合、光学特性、耐熱性、透明性、耐湿性の向上が期待できる他、そのグリコール基及び/またはカルボキシル基又はその一級アルキルエステル基の反応性を利用して、例えば、これらの水酸基を他のカルボン酸等を用い公知の方法によりエステル化したり、または、グリコール基にケトン類を反応させたり、その他、水酸基をアクリレート化し、重合させたのち、アルカリ水溶液によりエステル基(COOR基)を加水分解するなど変性することができるので、脂環骨格に各種官能基を持つ化合物を製造するための中間体原料として用いることもできる。或いはまた、そのグリコール基の一方を未反応のヒドロキシル基として残すこともできるので親水基を有するポリエステルを得ることも期待できる。   The dihydroxytetracyclododecanecarboxylic acid or its ester of the present invention has two hydroxyl groups (glycol group) and carboxyl group or its primary alkyl ester group highly reactive to the alicyclic skeleton at the molecular end, so it can be used as a raw material for polyester. If so, a high molecular weight polyester can be easily obtained. Furthermore, when used as a raw material for optical material resins, etc., it can be expected to improve optical properties, heat resistance, transparency, moisture resistance, and use the reactivity of its glycol group and / or carboxyl group or its primary alkyl ester group. For example, these hydroxyl groups are esterified by a known method using other carboxylic acids or the like, or ketones are reacted with glycol groups, or other hydroxyl groups are acrylated and polymerized, and then an aqueous alkaline solution is used. Since the ester group (COOR group) can be modified by hydrolysis, it can also be used as an intermediate material for producing a compound having various functional groups in the alicyclic skeleton. Alternatively, since one of the glycol groups can be left as an unreacted hydroxyl group, a polyester having a hydrophilic group can be expected.

(実施例)
以下に実施例を挙げて本発明を説明する。
(Example)
Hereinafter, the present invention will be described with reference to examples.

実施例1
3,4−ジヒドロキシ−テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカン−8−カルボン酸の合成
攪拌翼、温度計、窒素流入管、冷却管を備えた1L容量の4つ口フラスコに、テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ−3−エン−8−カルボン酸80.0g、酢酸エチル400.0g及びタングステン酸2.9gを仕込んだ。
次いで、溶液を50℃に昇温し、その温度を保持したまま1時間かけて35%過酸化水素水45.7gを滴下した。
滴下終了後、同温度で5時間攪拌を続け反応を完結した。
反応終了後、得られた反応終了混合液に10%亜硫酸水素ナトリウム水溶液45.7gを滴下して余剰の過酸化水素を失活させた。
次いで、タングステン酸を濾別した後、得られた濾液から水層を分離除去し、目的物を含む油層を得た。
得られた油層に水を加えて水洗した後、水洗後の油層から溶媒を留去し、蒸留残渣として、目的物59.2g(純度81.4%、ゲル浸透クロマトグラフィー法による)を得た。
Example 1
3,4-dihydroxy - tetracyclo [4.4.0.1 2,5 .1 7,10] Synthesis stirring blade dodecane-8-carboxylic acid, a thermometer, a nitrogen inlet tube, a 1L volume equipped with a cooling pipe four-necked flask, tetracyclo [4.4.0.1 2,5 .1 7,10] dodeca-3-ene-8-carboxylic acid 80.0 g, ethyl acetate 400.0g and tungstate 2.9g Prepared.
Next, the temperature of the solution was raised to 50 ° C., and 45.7 g of 35% aqueous hydrogen peroxide was added dropwise over 1 hour while maintaining the temperature.
After completion of the dropping, stirring was continued for 5 hours at the same temperature to complete the reaction.
After completion of the reaction, 45.7 g of a 10% aqueous sodium hydrogen sulfite solution was added dropwise to the resulting reaction mixture to inactivate excess hydrogen peroxide.
Next, after tungstic acid was filtered off, the aqueous layer was separated and removed from the obtained filtrate to obtain an oil layer containing the desired product.
After adding water to the obtained oil layer and washing with water, the solvent was distilled off from the oil layer after washing with water to obtain 59.2 g (purity: 81.4%, by gel permeation chromatography) as a distillation residue. .

分子量:237(M−H)-(質量分析法 APCI-
1H−NMR分析結果(400MHz、溶媒:DMSO―d6、基準物質:テトラメチルシラン)
1.00-1.36(m、4H)、1.51-2.13(m、8H)、2.32-2.40(m、1H)、2.51-2.59(m、1H)、3.61(m、1H)、4.54(d、2H)、11.93(s、1H)(ppm)
13C−NMR分析結果(400MHz、溶媒:DMSO―d6、基準物質:テトラメチルシラン)
176.18,176.14,175.07,76.19,75.97,75.90,75.58,75.42,75.37,75.32,50.93,50.87,50.52,49.83,49.79,49.60,49.45,46.89,46.71,46.37,46.04,45.93,44.81,44.74,44.69,44.51,43.56,43.48,42.81,42.73,42.02,40.94,40.83,40.73,40.68,39.99,39.93,39.79,39.57,39.37,39.16,38.95,38.86,38.77,38.21,37.89,34.73,34.41,34.31,34.19,32.77,32.32,21.06,20.99,14.04
Molecular weight: 237 (M−H) (mass spectrometry APCI )
1H-NMR analysis result (400 MHz, solvent: DMSO-d6, reference substance: tetramethylsilane)
1.00-1.36 (m, 4H), 1.51-2.13 (m, 8H), 2.32-2.40 (m, 1H), 2.51-2.59 (m, 1H), 3.61 (m, 1H), 4.54 (d, 2H), 11.93 (s, 1H) (ppm)
13 C-NMR analysis result (400 MHz, solvent: DMSO-d6, reference substance: tetramethylsilane)
176.18,176.14,175.07,76.19,75.97,75.90,75.58,75.42,75.37,75.32,50.93,50.87,50.52,49.83,49.79,49.60,49.45,46.89,46.71,46.37,46.04,45.93,44.81,44.74,44,69 44.51,43.56,43.48,42.81,42.73,42.02,40.94,40.83,40.73,40.68,39.99,39.93,39.79,39.57,39.37,39.16,38.95,38.86,38.77,38.21,37.89,34.73,34.41,34.31,34.19, 32.77,32.32,21.06,20.99,14.04

(参考例)
ジヒドロキシテトラシクロドデカンカルボン酸とモノヒドロキシテトラシクロドデカンカルボン酸の自己エステル化反応性の比較(表1)
(Reference example)
Comparison of self-esterification reactivity of dihydroxytetracyclododecanecarboxylic acid and monohydroxytetracyclododecanecarboxylic acid (Table 1)

参考実施例1
攪拌翼、温度計、窒素流入管、ディーンスターク冷却管を備えた1L容量の4つ口フラスに、実施例1で得られた3,4−ジヒドロキシ−テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカン−8−カルボン酸11.1g、トルエン22.2g及びp−トルエンスルホン酸1.1gを仕込んだ。
その後、この溶液を110℃に加温して、攪拌下に4時間反応を行った。得られた反応液をゲル浸透クロマトグラフィー分析したところ、生成したポリエステルの分子量は、ポリスチレン換算の重量平均分子量で53770であった。
Reference Example 1
To a 4-liter flask having a capacity of 1 L equipped with a stirring blade, a thermometer, a nitrogen inflow pipe, and a Dean-Stark condenser, 3,4-dihydroxy-tetracyclo obtained in Example 1 [4.4.0.1 2, 5.1 7,10] dodecane-8-carboxylic acid 11.1 g, was charged toluene 22.2g and p- toluenesulfonic acid 1.1 g.
Thereafter, this solution was heated to 110 ° C. and reacted for 4 hours with stirring. When the obtained reaction liquid was analyzed by gel permeation chromatography, the molecular weight of the produced polyester was 53770 in terms of polystyrene-equivalent weight average molecular weight.

比較参考例1
参考例1において、3,4−ジヒドロキシ−テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカン−8−カルボン酸に代えて、3又は4−ヒドロキシ−テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカン−8−カルボン酸を仕込んだ以外は参考例1と同様にして反応を行った。
得られた反応液をゲル浸透クロマトグラフィー分析したところ、生成したポリエステルの分子量は、ポリスチレン換算の重量平均分子量で2280であった。
Comparative Reference Example 1
Reference Example 1, 3,4-dihydroxy - tetracyclo [4.4.0.1 2,5 .1 7,10] in place of dodecane-8-carboxylic acid, 3 or 4-hydroxy - tetracyclo [4.4 0.1, 2 , 5.1 7,10 ] The reaction was performed in the same manner as in Reference Example 1 except that dodecane-8-carboxylic acid was charged.
When the obtained reaction liquid was analyzed by gel permeation chromatography, the molecular weight of the produced polyester was 2280 in terms of polystyrene-equivalent weight average molecular weight.

Figure 2008143850
Figure 2008143850

Claims (4)

一般式(1)
Figure 2008143850
(式中、Rは水素原子または炭素原子数1〜6の一級アルキル基を示し、R〜Rは各々独立して水素原子または炭素原子数1〜6のアルキル基を示す。)
で表されるジヒドロキシテトラシクロドデカンカルボン酸又はそのエステル。
General formula (1)
Figure 2008143850
(In the formula, R represents a hydrogen atom or a primary alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, and R 1 to R 3 each independently represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms.)
Dihydroxytetracyclododecanecarboxylic acid represented by
一般式(2)
Figure 2008143850
(式中、R〜Rは一般式(1)のそれと同じである。)
で表される請求項1記載のジヒドロキシテトラシクロドデカンカルボン酸。
General formula (2)
Figure 2008143850
(In the formula, R 1 to R 3 are the same as those in the general formula (1).)
The dihydroxytetracyclododecanecarboxylic acid of Claim 1 represented by these.
3,4−ジヒドロキシ−テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカン−8−カルボン酸。 3,4-dihydroxy - tetracyclo [4.4.0.1 2,5 .1 7,10] dodecane-8-carboxylic acid. 下記一般式(3)で表されるテトラシクロドデセンカルボン酸又はそのエステルを原料とし、溶媒中、酸触媒の存在下に酸化することを特徴とする、請求項1記載のジヒドロキシテトラシクロドデカンカルボン酸又はそのエステルの製造方法。
Figure 2008143850
一般式(3)
(式中、R及びR〜R は一般式(1)のそれと同じである。)
Dihydroxytetracyclododecanecarboxylic acid according to claim 1, characterized in that tetracyclododecenecarboxylic acid represented by the following general formula (3) or an ester thereof is used as a raw material and is oxidized in a solvent in the presence of an acid catalyst. A method for producing an acid or an ester thereof.
Figure 2008143850
General formula (3)
(In the formula, R and R 1 to R 3 are the same as those in the general formula (1).)
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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