JP2010150220A - Method for producing adamantanecarboxylate - Google Patents

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JP2010150220A JP2008332864A JP2008332864A JP2010150220A JP 2010150220 A JP2010150220 A JP 2010150220A JP 2008332864 A JP2008332864 A JP 2008332864A JP 2008332864 A JP2008332864 A JP 2008332864A JP 2010150220 A JP2010150220 A JP 2010150220A
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喜久夫 古川
Yoshihisa Arai
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for producing an adamantanecarboxylate, efficiently producing an adamantanecarboxylate that has an adamantane skeleton and is excellent in optical characteristics, heat resistance, acid dissociation, or the like. <P>SOLUTION: The method of producing an adamantanecarboxylate includes mixing adamantanediol with a proton acid, subsequently adding carbon monoxide or a source of carbon monoxide to the mixture, subsequently adding an alcohol compound to cause the same to react, extracting the reaction product with an organic solvent, and subsequently separating and purifying the extract. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、アダマンタン骨格を有し、光学特性や耐熱性、酸解離性などに優れた、架橋型樹脂、光ファイバーや光導波路、光ディスク基板、フォトレジストなどの光学材料およびその原料、医薬・農薬中間体、その他各種工業製品などとして有用な新規なアダマンタンカルボン酸エステル類の製造方法に関する。   The present invention has an adamantane skeleton and is excellent in optical properties, heat resistance, acid dissociation properties, etc., and optical materials such as cross-linked resins, optical fibers, optical waveguides, optical disk substrates, and photoresists, raw materials thereof, pharmaceutical and agricultural chemical intermediates The present invention relates to a method for producing novel adamantane carboxylic acid esters useful as products and other various industrial products.

アダマンタンは剛直な構造を有し、また対称性が高く、その誘導体は特異な機能を示すことから、高機能樹脂材料や医薬中間体、光学材料(特許文献1及び2)、フォトレジスト(特許文献3)などに有用であることが知られている。特にアダマンタンカルボン酸エステル類はポリエステル原料として有用である。また、アダマンタン誘導体は、特許文献4に記載フォトレジスト材料の原料として使用される。   Since adamantane has a rigid structure and high symmetry, and its derivative exhibits a unique function, a highly functional resin material, a pharmaceutical intermediate, an optical material (Patent Documents 1 and 2), a photoresist (Patent Document) It is known that it is useful for 3). In particular, adamantane carboxylic acid esters are useful as polyester raw materials. An adamantane derivative is used as a raw material for a photoresist material described in Patent Document 4.

通常、式(3)で表されるアダマンタンカルボン酸エステル類は、式(1)で表されるアダマンタンジオール類をプロトン酸中で一酸化炭素もしくは一酸化炭素源と反応させた後、いったん反応溶液を水などの貧溶媒で晶析して、式(3)の前駆体となる式(5)で表されるアダマンタンカルボン酸類を単離した後に、その後で式(2)で表されるアルコール化合物と酸触媒下で反応させて取得する方法が一般的である。

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特開平6−0305044号公報 特公平1−53633号公報 特開平4−39665号公報 特開2006−016379号公報 Usually, the adamantanecarboxylic acid ester represented by the formula (3) is prepared by reacting the adamantanediol represented by the formula (1) with carbon monoxide or a carbon monoxide source in a protonic acid, Is crystallized with a poor solvent such as water to isolate the adamantanecarboxylic acid represented by the formula (5), which is the precursor of the formula (3), and then the alcohol compound represented by the formula (2) The method is generally obtained by reacting with an acid catalyst.
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JP-A-6-0305044 Japanese Patent Publication No. 1-53333 Japanese Patent Laid-Open No. 4-39665 JP 2006-016379 A

しかし、この製造方法では、式(3)の前駆体である式(5)で表されるアダマンタンカルボン酸類の結晶が微粉のため、ろ過は容易ではなくまた時間がかかる。また、得られた結晶は水分を多く含むが、水は次のアルキルエステル化反応を阻害するので十分に乾燥させる必要があるにも関わらず、水分を乾燥させるのに減圧乾燥などの通常の乾燥方法を利用しても2日以上かかる。そのため、式(5)で表されるアダマンタンカルボン酸類の製造には、少なくとも4日以上を要するなど製造上の困難が伴っていた。   However, in this production method, the crystals of adamantanecarboxylic acids represented by the formula (5), which is the precursor of the formula (3), are fine powder, and therefore filtration is not easy and takes time. In addition, although the obtained crystals contain a lot of water, water hinders the next alkyl esterification reaction, so it is necessary to dry it sufficiently. It takes more than 2 days to use the method. Therefore, the production of adamantanecarboxylic acids represented by the formula (5) is accompanied by production difficulties such as requiring at least 4 days.

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、アダマンタン骨格を有し、光学特性や耐熱性、酸解離性などに優れたアダマンタンカルボン酸エステル類を効率的に製造できるアダマンタンカルボン酸エステル類の製造方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and has an adamantane skeleton, and adamantane carboxylic acid esters that can efficiently produce adamantane carboxylic acid esters having excellent optical properties, heat resistance, acid dissociation properties, and the like. It aims at providing the manufacturing method of.

本発明者らは、上記課題について鋭意検討した結果、式(1)で表されるアダマンタンジオール類から、前駆体である式(5)で表されるアダマンタンカルボン酸類を取出すことなく、式(3)で表されるアダマンタンカルボン酸エステル類を効率よく製造することが可能であることを見出した。   As a result of intensive studies on the above problems, the inventors of the present invention have found that the adamantane carboxylic acids represented by the formula (5) as a precursor are not extracted from the adamantane diols represented by the formula (1). It was found that adamantane carboxylic acid esters represented by) can be efficiently produced.

すなわち、本発明は、式(1)で示されるアダマンタンジオール類をプロトン酸と混合した後に、一酸化炭素もしくは一酸化炭素源を加え、式(2)で示されるアルコール化合物を反応させることを特徴とする式(3)で示されるアダマンタンカルボン酸エステル類の製造方法を提供する。

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That is, the present invention is characterized in that after adamantanediols represented by the formula (1) are mixed with a protonic acid, carbon monoxide or a carbon monoxide source is added to react the alcohol compound represented by the formula (2). A method for producing an adamantanecarboxylic acid ester represented by the formula (3) is provided.
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本発明によれば、アダマンタン骨格を有し、光学特性や耐熱性、酸解離性などに優れた、架橋型樹脂、光ファイバーや光道波路、光ディスク基板、フォトレジストなどの光学材料およびその原料、医薬・農薬中間体、その他各種工業製品などとして有用なアダマンタンカルボン酸エステル類を効率的に製造できるアダマンタンカルボン酸エステル類の製造方法が提供される。   According to the present invention, an optical material such as a crosslinkable resin, an optical fiber, an optical waveguide, an optical disk substrate, and a photoresist having an adamantane skeleton and excellent in optical properties, heat resistance, acid dissociation properties, and the like, pharmaceuticals Provided is a method for producing adamantane carboxylic acid esters capable of efficiently producing adamantane carboxylic acid esters useful as agricultural chemical intermediates and other various industrial products.

以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.

式(1)で表されるアダマンタンジオール類としては、1,3−アダマンタンジオール、5−メチル−1,3−アダマンタンジオール、5,7−ジメチル−1,3−アダマンタンジオール、5,7−ジエチル−1,3−アダマンタンジオール、5−メトキシ−1,3−アダマンタンジオール、5−エトキシ−1,3−アダマンタンジオール、5−プロポキシ−1,3−アダマンタンジオール、5−ブトキシ−1,3−アダマンタンジオールなどが挙げられる。   Examples of adamantanediols represented by the formula (1) include 1,3-adamantanediol, 5-methyl-1,3-adamantanediol, 5,7-dimethyl-1,3-adamantanediol, and 5,7-diethyl. -1,3-adamantanediol, 5-methoxy-1,3-adamantanediol, 5-ethoxy-1,3-adamantanediol, 5-propoxy-1,3-adamantanediol, 5-butoxy-1,3-adamantane Examples include diols.

式(2)で表されるアルコール化合物としては、メタノール、エタノール、n−プロパノール、iso−プロパノール、n−ブタノール、t−ブタノール、ペンタノール、ヘキサノール、ヘプタノール、オクタノール、ノナノール、デカノール、シクロヘキサノールなどが挙げられる。   Examples of the alcohol compound represented by the formula (2) include methanol, ethanol, n-propanol, iso-propanol, n-butanol, t-butanol, pentanol, hexanol, heptanol, octanol, nonanol, decanol, and cyclohexanol. Be mentioned.

なお、式(3)で表されるアダマンタンカルボン酸エステル類としては、上記式(1)および式(2)に対応した化合物となる。例えば、式(1)で表されるアダマンタン類が1,3−アダマンタンジオール、式(2)で表されるアルコールがメタノールの場合、式(3)で表されるアダマンタン類は、1,3−アダマンタンジカルボン酸ジメチルとなる。   The adamantanecarboxylic acid esters represented by the formula (3) are compounds corresponding to the above formulas (1) and (2). For example, when the adamantane represented by formula (1) is 1,3-adamantanediol and the alcohol represented by formula (2) is methanol, the adamantane represented by formula (3) is 1,3- It becomes dimethyl adamantane dicarboxylate.

カルボキシル化反応で使用される一酸化炭素は、純粋な一酸化炭素であってもよく、不活性ガスで希釈して使用してもよい。一酸化炭素は常圧もしくはオートクレーブを使用した加圧下で使用してもよい。   Carbon monoxide used in the carboxylation reaction may be pure carbon monoxide or may be diluted with an inert gas. Carbon monoxide may be used under normal pressure or under pressure using an autoclave.

また、一酸化炭素の代わりに、ギ酸もしくは式(4)で表されるギ酸アルキルなどを一酸化炭素源として用いる方法が挙げられる。例えば、濃硫酸中ではギ酸は分解して一酸化炭素を発生することが知られている。

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Moreover, the method of using formic acid or the alkyl formate represented by Formula (4) etc. as a carbon monoxide source instead of carbon monoxide is mentioned. For example, it is known that formic acid decomposes in concentrated sulfuric acid to generate carbon monoxide.
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ギ酸アルキルとしては、ギ酸メチル、ギ酸エチル、ギ酸プロピル、ギ酸ブチル、ギ酸ペンチル、ギ酸ヘキシル、ギ酸ヘプチル、ギ酸オクチル、ギ酸ノニル、ギ酸デカニル、ギ酸シクロヘキシルなどが挙げられる。このときに使用したギ酸アルキルから対応するアルコールが副生するため、一部、対応したアダマンタンカルボン酸エステル類を副生する。そのため、ギ酸アルキルを使用する際には所望のアルキル基、すなわち式(2)で表されるアルコール化合物と同じアルキル基を有したギ酸アルキルを使用することが望ましい。   Examples of the alkyl formate include methyl formate, ethyl formate, propyl formate, butyl formate, pentyl formate, hexyl formate, heptyl formate, octyl formate, nonyl formate, decanyl formate, cyclohexyl formate and the like. Since the corresponding alcohol is by-produced from the alkyl formate used at this time, the corresponding adamantanecarboxylic acid ester is partially produced as a by-product. Therefore, when using alkyl formate, it is desirable to use a desired alkyl group, that is, an alkyl formate having the same alkyl group as the alcohol compound represented by formula (2).

一酸化炭素の使用量は、基質に対して1当量(この場合、2個のカルボキシル基を導入する場合は、基質1モルに対して一酸化炭素2モルとなる)〜1000当量の範囲から選択でき、好ましくは1〜10当量、さらに好ましくは1〜3当量程度である。それより少ないと当然ながら収率が低下するし、それより多くても収率は変らない。一酸化炭素源として、一酸化炭素の代わりにギ酸もしくはギ酸アルキルを用いる場合も同様である。それより少ないと当然ながら収率が低下するし、それより多いと、ギ酸から副生した水が次のアルキルエステル化反応を阻害して収率が低下するためである。   The amount of carbon monoxide used is selected from the range of 1 equivalent to the substrate (in this case, when 2 carboxyl groups are introduced, 2 mol of carbon monoxide is used per 1 mol of the substrate) to 1000 equivalents. Preferably 1 to 10 equivalents, more preferably about 1 to 3 equivalents. If the amount is less than that, the yield is naturally lowered, and if it is more, the yield does not change. The same applies when formic acid or alkyl formate is used in place of carbon monoxide as the carbon monoxide source. If the amount is less than that, the yield is naturally reduced. If the amount is more than that, water produced as a by-product from formic acid inhibits the next alkyl esterification reaction and the yield is lowered.

反応をプロトン酸の存在下で行うと、反応を円滑に行うことができ、高い選択率および収率で目的化合物を得ることができる。このプロトン酸は、溶媒として用いてもよい。プロトン酸としては、有機酸(ギ酸、酢酸、プロピオン酸、シュウ酸、クエン酸、酒石酸などの有機カルボン酸、メタンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、p−トルエンスルホン酸などの有機スルホン酸など)、無機酸(例えば、塩酸、硫酸、硝酸、リン酸など)が含まれる。その中で、濃硫酸が安価で取り扱いが容易なので使用に望ましい。   When the reaction is carried out in the presence of a protonic acid, the reaction can be carried out smoothly and the target compound can be obtained with high selectivity and yield. This protonic acid may be used as a solvent. Protic acids include organic acids (organic acids such as formic acid, acetic acid, propionic acid, oxalic acid, citric acid and tartaric acid, organic sulfonic acids such as methanesulfonic acid, benzenesulfonic acid and p-toluenesulfonic acid), inorganic Acids (eg, hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid, phosphoric acid, etc.) are included. Among them, concentrated sulfuric acid is desirable because it is inexpensive and easy to handle.

使用する濃硫酸の濃度は、好ましくは90%以上の水溶液、さらに好ましくは96%以上である。それより濃度が低いと、水酸基が十分にカルボキシル基に変換しない、また濃硫酸中に含まれている水分が次のアルキルエステル化反応の進行を阻害して収率が低下してしまう。   The concentration of concentrated sulfuric acid used is preferably 90% or more of an aqueous solution, more preferably 96% or more. When the concentration is lower than that, the hydroxyl group is not sufficiently converted to a carboxyl group, and the water contained in the concentrated sulfuric acid inhibits the progress of the next alkyl esterification reaction, resulting in a decrease in yield.

濃硫酸の使用量は、式(1)で表されるアダマンタンジオール類に対して2〜20重量倍、好ましくは4〜16重量倍、さらに好ましくは8〜12重量倍にすることが望ましい。それより多いと、水酸基が十分にカルボキシル基に変換しないし、またそれより多いと、次のアルキルエステル化反応を実施した後の分離工程で、抽出有機溶媒を分離するために多量の有機溶媒や水を入れないといけなくなり釜効率が低下する。   The amount of concentrated sulfuric acid used is desirably 2 to 20 times, preferably 4 to 16 times, more preferably 8 to 12 times the weight of the adamantanediol represented by the formula (1). If it is more than that, the hydroxyl group is not sufficiently converted to a carboxyl group, and if it is more than that, a large amount of organic solvent or a large amount of organic solvent is used to separate the extracted organic solvent in the separation step after the next alkyl esterification reaction. The pot efficiency will decrease because water must be added.

カルボキシル基導入反応は、不活性な有機溶媒を用いても良い。有機溶媒としては、例えば、酢酸などの有機カルボン酸、アセトニトリル、ベンゾニトリルなどのニトリル類、ホルムアミド、アセトアミド、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミドなどのアミド類、ヘキサン、オクタンなどの脂肪族炭化水素、ハロゲン化炭化水素、ニトロ化合物、ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ジオキサンなどのエーテル類、これらの混合溶媒など挙げられる。   In the carboxyl group introduction reaction, an inert organic solvent may be used. Examples of the organic solvent include organic carboxylic acids such as acetic acid, nitriles such as acetonitrile and benzonitrile, amides such as formamide, acetamide, dimethylformamide and dimethylacetamide, aliphatic hydrocarbons such as hexane and octane, and halogenated carbonization. Examples thereof include hydrogen, nitro compounds, ethers such as diethyl ether, diisopropyl ether and dioxane, and mixed solvents thereof.

上記のカルボキシル化反応は、比較的温和な条件であっても反応が円滑に進行する。反応温度は、例えば、−78〜200℃、好ましくは−20〜100℃程度であり、通常、0〜80℃程度で反応する場合が多い。これより低い温度では反応が十分に進行せず、また高い温度では副反応が進行して収率が低下する。反応は、常圧または加圧下で行なうことができる。   The above carboxylation reaction proceeds smoothly even under relatively mild conditions. The reaction temperature is, for example, −78 to 200 ° C., preferably about −20 to 100 ° C., and the reaction is usually performed at about 0 to 80 ° C. in many cases. At temperatures lower than this, the reaction does not proceed sufficiently, and at higher temperatures, side reactions proceed and yield decreases. The reaction can be carried out at normal pressure or under pressure.

反応時間は通常、1〜100時間、好ましくは1〜10時間で実施する。それより短時間だとカルボキシル化反応が十分に進行しないし、それより長くても収率は変らない。   The reaction time is usually 1 to 100 hours, preferably 1 to 10 hours. If it is shorter than that, the carboxylation reaction does not proceed sufficiently, and even if it is longer than that, the yield does not change.

上記の方法の中で、好ましくは、アダマンタンジオール類として1,3−アダマンタンジオール、プロトン酸として濃硫酸、一酸化炭素源としてギ酸を使用する方法が、簡便かつ温和な液相反応で取り扱うことができ、また高選択率かつ高収率で目的の1,3−アダマンタンカルボン酸エステルが得られる。   Among the above methods, the method using 1,3-adamantanediol as the adamantanediol, concentrated sulfuric acid as the protonic acid, and formic acid as the carbon monoxide source is preferably handled in a simple and mild liquid phase reaction. The desired 1,3-adamantanecarboxylic acid ester can be obtained with high selectivity and high yield.

式(2)で表されるアルコール化合物の添加量は、式(1)で表されるアダマンタンジオール類に対して2〜6重量倍、好ましくは3〜5重量倍を使用する。それより少ないとアルキルエステル化が十分に進行しない。それより多いと、その後の分離工程で有機溶媒と濃硫酸層との分離が悪くなり、また抽出効率も低下する。   The added amount of the alcohol compound represented by the formula (2) is 2 to 6 times by weight, preferably 3 to 5 times by weight, with respect to the adamantanediol represented by the formula (1). If it is less, alkyl esterification will not proceed sufficiently. If it is more than that, the separation between the organic solvent and the concentrated sulfuric acid layer will worsen in the subsequent separation step, and the extraction efficiency will also decrease.

反応温度は0〜120℃、好ましくは20〜80℃で実施する。反応温度は式(2)で表されるアルコール化合物にも依存するが、それより低いとアルキルエステル化反応が十分に進行しないし、それより高いと副反応が進行して収率が低下する。   The reaction temperature is 0 to 120 ° C, preferably 20 to 80 ° C. The reaction temperature depends on the alcohol compound represented by the formula (2), but if it is lower than that, the alkyl esterification reaction does not proceed sufficiently, and if it is higher than that, the side reaction proceeds and the yield decreases.

反応時間は通常、1〜100時間、好ましくは1〜10時間で実施する。反応時間はアルコール化合物にも依存するが、それより単時間だとアルキルエステル化反応が十分に進行しないし、それより長くても収率は変らない。   The reaction time is usually 1 to 100 hours, preferably 1 to 10 hours. Although the reaction time depends on the alcohol compound, if it is shorter than that, the alkyl esterification reaction does not proceed sufficiently, and even if it is longer than that, the yield does not change.

アルキルエステル化反応終了後は、反応溶液に有機溶媒を添加して式(3)で表されるアダマンタンジカルボン酸エステル類を抽出して取出す。   After completion of the alkyl esterification reaction, an organic solvent is added to the reaction solution to extract and extract the adamantane dicarboxylic acid ester represented by the formula (3).

反応溶液は、使用した濃硫酸や一酸化炭素源、式(1)で表されるアダマンタンジオール類、特に式(2)で表されるアルコール化合物の量にも依存するが、有機溶媒を添加しても分離が悪いことがある。そのため分離を良くするために、有機溶媒を添加する前に、反応溶液を濃縮して未反応のアルコール化合物や水分を除去しても良い。また、分離を良くするために水を添加しても良い。水を添加する場合、使用した濃硫酸に対して0.1〜3重量倍、好ましくは0.2〜1.5重量倍を添加する。それより少ないと分離が良くないし、それより多くても釜効率が低下するだけである。   The reaction solution depends on the amount of concentrated sulfuric acid and carbon monoxide used, the adamantanediol represented by the formula (1), particularly the amount of the alcohol compound represented by the formula (2), but an organic solvent is added. But separation may be bad. Therefore, in order to improve separation, the reaction solution may be concentrated to remove unreacted alcohol compounds and moisture before adding the organic solvent. Further, water may be added to improve separation. When adding water, it is added 0.1 to 3 times by weight, preferably 0.2 to 1.5 times by weight, based on the concentrated sulfuric acid used. If it is less than that, the separation is not good, and if it is more than that, only the pot efficiency is lowered.

添加する有機溶媒としては、ベンゼン、トルエン、キシレン、メシチレン、クメン、エチルベンゼン、プソイドクメンなどの芳香族化合物、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル、酢酸ペンチル、酢酸ヘキシル、ギ酸メチル、ギ酸エチル、ギ酸プロピル、ギ酸ブチル、ギ酸ペンチル、ギ酸ヘキシル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、プロピオン酸プロピル、プロピオン酸ブチル、プロピオン酸ペンチル、プロピオン酸ヘキシルなどのエステル類、ブタノール、ペンタノール、ヘキサノール、ヘプタノール、オクタノールなどのアルコール化合物が挙げられる。   As an organic solvent to be added, aromatic compounds such as benzene, toluene, xylene, mesitylene, cumene, ethylbenzene, pseudocumene, methyl acetate, ethyl acetate, propyl acetate, butyl acetate, pentyl acetate, hexyl acetate, methyl formate, ethyl formate, Esters such as propyl formate, butyl formate, pentyl formate, hexyl formate, methyl propionate, ethyl propionate, propyl propionate, butyl propionate, pentyl propionate, hexyl propionate, butanol, pentanol, hexanol, heptanol, octanol And alcohol compounds.

上記有機溶媒は単独でも2種類以上混合して使用しても構わない。特に、有機溶媒の中には、式(3)で表されるアダマンタンカルボン酸エステル類の抽出効率は良いが、濃硫酸(硫酸水溶液、アルコールを含んだ硫酸水溶液)との分離が悪いものもある。一方、濃硫酸(硫酸水溶液、アルコールを含んだ硫酸水溶液)との分離は良いが、式(3)で表されるアダマンタンカルボン酸エステル類の抽出効率が悪いものもある。そのような場合は、2種類以上の有機溶媒を使用することが望ましい。   The above organic solvents may be used alone or in combination of two or more. In particular, some organic solvents have good extraction efficiency of adamantanecarboxylic acid esters represented by the formula (3), but are poorly separated from concentrated sulfuric acid (sulfuric acid aqueous solution, sulfuric acid aqueous solution containing alcohol). . On the other hand, separation from concentrated sulfuric acid (sulfuric acid aqueous solution, sulfuric acid aqueous solution containing alcohol) is good, but there are some which have poor extraction efficiency of adamantanecarboxylic acid esters represented by the formula (3). In such a case, it is desirable to use two or more organic solvents.

使用する抽出有機溶媒量は、原料に対して通常、1〜100重量倍、好ましくは1〜20重量倍、より好ましくは2〜20重量倍を使用する。使用した濃硫酸や一酸化炭素源、式(1)で表されるアダマンタンジオール類、特に式(2)で表されるアルコール化合物の量にも依存するので、特に限定はしない。また、抽出回数に特に制限はない。   The amount of the extracted organic solvent to be used is usually 1 to 100 times, preferably 1 to 20 times, more preferably 2 to 20 times the weight of the raw material. Since it depends on the amount of concentrated sulfuric acid and carbon monoxide used, adamantanediols represented by the formula (1), particularly the alcohol compound represented by the formula (2), there is no particular limitation. Moreover, there is no restriction | limiting in particular in the frequency | count of extraction.

抽出有機溶媒を添加する際には、抽出有機溶媒と濃硫酸との副反応を抑制するため、反応溶液の温度を40℃以下にまで冷却することが望ましい。   When adding the extraction organic solvent, it is desirable to cool the temperature of the reaction solution to 40 ° C. or lower in order to suppress side reactions between the extraction organic solvent and concentrated sulfuric acid.

抽出終了後においては、抽出溶液を水洗処理することが望ましい。それにより、未反応のアダマンタンカルボン酸類などの不純物が除去される。このとき、洗浄水中に塩化ナトリウムや炭酸水素ナトリウム等、適当な無機塩が含まれていてもよい。また、アルカリ洗浄してもよい。アルカリ洗浄には、水酸化ナトリウム水溶液、水酸化カリウム溶液、アンモニア水などが挙げられるが、用いるアルカリ成分に特に制限はない。また、金属不純物を除去するために、酸洗浄しても良い。酸洗浄には、塩酸水溶液、硫酸水溶液、リン酸水溶液などの無機酸およびシュウ酸水溶液などの有機酸が挙げられる。   After completion of extraction, it is desirable to wash the extraction solution with water. Thereby, impurities such as unreacted adamantanecarboxylic acids are removed. At this time, the washing water may contain an appropriate inorganic salt such as sodium chloride or sodium bicarbonate. Moreover, you may wash with alkali. Examples of the alkali cleaning include an aqueous sodium hydroxide solution, a potassium hydroxide solution, and aqueous ammonia, but there are no particular restrictions on the alkaline component used. In addition, acid cleaning may be performed to remove metal impurities. Examples of acid cleaning include inorganic acids such as aqueous hydrochloric acid, aqueous sulfuric acid, and aqueous phosphoric acid, and organic acids such as aqueous oxalic acid.

また、洗浄に際し、式(3)で表されるアダマンタンカルボン酸エステル類の物性に応じて、反応液に有機溶媒を添加してもよい。添加する有機溶媒は、反応や抽出と同一のものを使用することもできるし、異なったものを使用することもできるが、通常、水との分離がよい極性の小さい有機溶媒を用いることが望ましい。   Further, when washing, an organic solvent may be added to the reaction solution according to the physical properties of the adamantanecarboxylic acid esters represented by the formula (3). The organic solvent to be added may be the same as that used in the reaction or extraction, or may be different, but it is usually desirable to use an organic solvent with a low polarity that is easily separated from water. .

抽出溶液の洗浄後、慣用の方法、例えば、濾過、濃縮、蒸留、抽出、晶析、再結晶、カラムクロマトグラフィーなどの分離手段や、これらを組合せた分離手段により、目的の式(3)で表されるアダマンタンカルボン酸エステル類が容易に分離精製できる。   After washing the extraction solution, the desired formula (3) is obtained by a conventional method, for example, separation means such as filtration, concentration, distillation, extraction, crystallization, recrystallization, column chromatography, or a combination of these. The adamantanecarboxylic acid esters represented can be easily separated and purified.

以下、実施例を挙げて、本発明の内容をさらに具体的に説明する。但し、本発明は、下記実施例に何ら制約されるものではない。   Hereinafter, the contents of the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, the present invention is not limited to the following examples.

(実施例1)
攪拌機、温度計、滴下ロート、ジムロートを備えたフラスコに、1,3−アダマンタンジオール(純度96%)100.7gを仕込み、濃硫酸801.3gを入れた。室温で攪拌して原料が溶解したのを確認した後、ギ酸76.4gを2.3時間かけて滴下した。その間の温度は25〜38℃であった。滴下終了後、1時間、室温で熟成させ、その後、トルエン500mL、メタノール300.8gを加えて57℃まで加熱して3時間攪拌した。その後、フラスコを氷冷して液温10〜20℃の範囲に留まるように時間をかけて、イオン交換水800mLを加えた。その後、酢酸エチル500mLを加えて十分に攪拌し、分液した。分液後、硫酸水溶液に再びトルエン500mL、酢酸エチル500mLを加えて十分に攪拌し、分液した。トルエン/酢酸エチル溶液を混合してGC分析したところ、1,3−アダマンタンジカルボン酸ジメチルの反応収率は82%であった。
Example 1
A flask equipped with a stirrer, a thermometer, a dropping funnel, and a Dim funnel was charged with 100.7 g of 1,3-adamantanediol (purity 96%), and 801.3 g of concentrated sulfuric acid was added. After stirring at room temperature and confirming that the raw material was dissolved, 76.4 g of formic acid was added dropwise over 2.3 hours. The temperature in the meantime was 25-38 degreeC. After completion of dropping, the mixture was aged for 1 hour at room temperature, and then 500 mL of toluene and 300.8 g of methanol were added and heated to 57 ° C. and stirred for 3 hours. Thereafter, the flask was ice-cooled, and 800 mL of ion-exchanged water was added over a period of time so as to remain in the liquid temperature range of 10 to 20 ° C. Thereafter, 500 mL of ethyl acetate was added, and the mixture was sufficiently stirred and separated. After separation, 500 mL of toluene and 500 mL of ethyl acetate were again added to the aqueous sulfuric acid solution, and the mixture was sufficiently stirred and separated. When the toluene / ethyl acetate solution was mixed and analyzed by GC, the reaction yield of dimethyl 1,3-adamantanedicarboxylate was 82%.

トルエン/酢酸エチル溶液をイオン交換水100mL、5%水酸化ナトリウム水溶液100mL、イオン交換水50mL、イオン交換水50mLで順次洗浄した後、122gまで濃縮し、ヘキサン24gを加えた。結晶が析出し、ろ別したところ、1,3−アダマンタンジカルボン酸ジメチル81.4gを得た(取出し収率56%)。取出しまでに要した日数は2日であった。   The toluene / ethyl acetate solution was washed successively with 100 mL of ion exchange water, 100 mL of 5% aqueous sodium hydroxide, 50 mL of ion exchange water, and 50 mL of ion exchange water, then concentrated to 122 g, and 24 g of hexane was added. Crystals precipitated and were filtered off to obtain 81.4 g of dimethyl 1,3-adamantanedicarboxylate (removal yield 56%). The number of days required for removal was two days.

(比較例1)
攪拌機、温度計、滴下ロート、ジムロート冷却器を備えたフラスコに、1,3−アダマンタンジオール168g(純度96%)、1,2−ジクロロエタン670mL、96%硫酸2012gを仕込み、ギ酸503gを3時間かけて滴下し、その後室温で25時間反応させた。イオン交換水1000mLを加えて析出した結晶をろ別し、水洗して1,3−アダマンタンジカルボン酸328g(取出し収率94%、多量の水分を含んでいる)を得た。ろ過には2時間を要した。引き続き、2日かけて真空乾燥させ、1,3−アダマンタンジカルボン酸200gを得た。
(Comparative Example 1)
A flask equipped with a stirrer, a thermometer, a dropping funnel and a Dimroth condenser was charged with 168 g of 1,3-adamantanediol (purity 96%), 670 mL of 1,2-dichloroethane, 2012 g of 96% sulfuric acid, and 503 g of formic acid over 3 hours. And then reacted at room temperature for 25 hours. Crystals deposited by adding 1000 mL of ion-exchanged water were filtered off and washed with water to obtain 328 g of 1,3-adamantane dicarboxylic acid (removal yield 94%, containing a large amount of water). Filtration took 2 hours. Subsequently, vacuum drying was performed for 2 days to obtain 200 g of 1,3-adamantanedicarboxylic acid.

次に、攪拌機、温度計、ジムロート冷却器を備えたフラスコに、上記1,3−アダマンタンジカルボン酸200g、96%硫酸59g、メタノール682gを加え、65〜70℃で6時間反応させた。反応後、室温まで冷却してイオン交換水100mL、1,2−ジクロロエタン500mLを加えて分液した。水/メタノール層をさらに1,2−ジクロロエタン500mLで2回抽出した。有機層を288gまで濃縮し、ヘキサン100mLを加えた。結晶が析出し、ろ別したところ、1,3−アダマンタンジカルボン酸ジメチル149gを得た(トータルでの取出し収率は59%)。実施例と比較して、取出し収率はおよそ同程度であったが、取出しまでには6日を要した。   Next, 200 g of the above 1,3-adamantane dicarboxylic acid, 59 g of 96% sulfuric acid, and 682 g of methanol were added to a flask equipped with a stirrer, a thermometer, and a Dimroth condenser, and reacted at 65 to 70 ° C. for 6 hours. After the reaction, the reaction mixture was cooled to room temperature, and 100 mL of ion exchange water and 500 mL of 1,2-dichloroethane were added for liquid separation. The water / methanol layer was further extracted twice with 500 mL of 1,2-dichloroethane. The organic layer was concentrated to 288 g and 100 mL of hexane was added. Crystals were precipitated and separated by filtration to obtain 149 g of dimethyl 1,3-adamantanedicarboxylate (total extraction yield: 59%). Compared with the Examples, the yield of extraction was approximately the same, but it took 6 days to extract.

Claims (3)

式(1)で示されるアダマンタンジオール類をプロトン酸と混合させた後に一酸化炭素もしくは一酸化炭素源を加え、その後、式(2)で示されるアルコール化合物を添加して反応させ、有機溶媒で抽出して分離精製することを特徴とする式(3)で示されるアダマンタンカルボン酸エステル類の製造方法。
Figure 2010150220
Figure 2010150220
Figure 2010150220
After mixing adamantanediols represented by the formula (1) with a proton acid, carbon monoxide or a carbon monoxide source is added, and then an alcohol compound represented by the formula (2) is added and reacted. A method for producing an adamantanecarboxylic acid ester represented by the formula (3), which is extracted and separated and purified.
Figure 2010150220
Figure 2010150220
Figure 2010150220
一酸化炭素源が、ギ酸もしくは式(4)で表されるギ酸アルキルである請求項1に記載の製造方法。
Figure 2010150220
The production method according to claim 1, wherein the carbon monoxide source is formic acid or an alkyl formate represented by the formula (4).
Figure 2010150220
プロトン酸が硫酸である請求項1に記載の製造方法。   The production method according to claim 1, wherein the protic acid is sulfuric acid.
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