JP2016023165A - Method for producing trimethyladamantylammonium hydroxide - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、トリメチルアダマンチルアンモニウム水酸化物の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing trimethyladamantyl ammonium hydroxide.
アダマンタン誘導体は、その構造によって様々な特性を有することから、医薬品原料、光ディスク基板、光ファイバー、フォトレジスト用樹脂原料等として各種業界で幅広く利用されている。 Since adamantane derivatives have various characteristics depending on their structures, they are widely used in various industries as pharmaceutical raw materials, optical disk substrates, optical fibers, resin materials for photoresists, and the like.
中でも、トリメチルアダマンチルアンモニウム水酸化物は、ゼオライトのテンプレート剤(構造規定剤)として使用され、工業的に重要な化合物である。 Among them, trimethyladamantyl ammonium hydroxide is an industrially important compound used as a template agent (structure-directing agent) for zeolite.
下記特許文献1には、トリメチルアダマンチルアンモニウム水酸化物の合成方法が開示されている。
まず、出発物質としてアマンタジン塩酸塩(1−アミノアダマンタン塩酸塩)を準備し、水酸化アルカリ金属等の塩基と反応させることにより脱塩酸を行い、1−アミノアダマンタンを得る(脱塩酸)。次に、1−アミノアダマンタンと、ギ酸と、ホルムアルデヒドまたはパラホルムアルデヒドとを、アルコール溶媒中で反応させてN,N−ジメチルアダマンチルアミンを得る(ジメチル化)。続いて、N,N−ジメチルアダマンチルアミンを、ハロゲン化メチルと反応させ、1−アダマンタントリメチルアンモニウムハロゲン塩を得る(4級化)。最後に、1−アダマンタントリメチルアンモニウムハロゲン塩をOH型のイオン交換体を用いてアニオン交換を行い、トリメチルアダマンチルアンモニウム水酸化物を得る(イオン交換)。
First, amantadine hydrochloride (1-aminoadamantane hydrochloride) is prepared as a starting material, and dehydrochlorination is performed by reacting with a base such as an alkali metal hydroxide to obtain 1-aminoadamantane (dehydrochlorination). Next, 1-aminoadamantane, formic acid, and formaldehyde or paraformaldehyde are reacted in an alcohol solvent to obtain N, N-dimethyladamantylamine (dimethylation). Subsequently, N, N-dimethyladamantylamine is reacted with methyl halide to obtain 1-adamantanetrimethylammonium halogen salt (quaternization). Finally, 1-adamantane trimethylammonium halogen salt is anion-exchanged using an OH type ion exchanger to obtain trimethyladamantyl ammonium hydroxide (ion exchange).
また、下記特許文献2には上記とは別の4級化の方法によりトリメチルアダマンチルアンモニウム水酸化物を合成する方法が開示されている。
まず、特許文献1に記載の方法と同様に、出発物質としてアマンタジン塩酸塩を準備し、脱塩酸、ジメチル化の工程を順次行う。続いて、反応溶媒として水や水と混和可能なアルコール類等を使用し、硫酸ジメチルとN,N−ジメチルアダマンチルアミンとを反応させ、1−アダマンチルトリメチルアンモニウムスルフェートを得る(4級化)。最後に、OH型のイオン交換体を用いてアニオン交換を行い、トリメチルアダマンチルアンモニウム水酸化物を得る(イオン交換)。
特許文献1や特許文献2に代表される従来の合成方法は、例えば図2に示すスキームによって表すことができる。
Patent Document 2 below discloses a method of synthesizing trimethyladamantyl ammonium hydroxide by a quaternization method different from the above.
First, similarly to the method described in
Conventional synthesis methods represented by
しかし、特許文献1に記載のトリメチルアダマンチルアンモニウム水酸化物の合成方法では、4級化に高価なハロゲン化メチルを用いる必要があり、製造コストが高くなるという問題点があった。
However, in the method for synthesizing trimethyladamantyl ammonium hydroxide described in
また、特許文献2に記載のトリメチルアダマンチルアンモニウム水酸化物の合成方法では、4級化の反応溶媒に水や水と混和可能な低級アルコールなどのプロトン性極性溶媒を使用するため、4級化を効率的に進めるには120〜200℃の高温下、かつ5〜300バールの加圧下で行う必要があり、設備コストや製造コストが高くなるという問題点があった。 In addition, in the method for synthesizing trimethyladamantyl ammonium hydroxide described in Patent Document 2, quaternization is performed because a protic polar solvent such as water or water-miscible lower alcohol is used as a quaternization reaction solvent. In order to advance efficiently, it was necessary to carry out under the high temperature of 120-200 degreeC and the pressurization of 5-300 bar, and there existed a problem that an installation cost and a manufacturing cost became high.
したがって本発明の目的は、低コストかつ高収率でトリメチルアダマンチルアンモニウム水酸化物を製造できる方法を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a method capable of producing trimethyladamantyl ammonium hydroxide at low cost and high yield.
本発明者は鋭意検討を重ねた結果、特定範囲の溶解度パラメータを有する無極性溶媒中で4級化の反応を行い、かつ4級化の反応開始前、反応進行中、及び反応終了後のいずれかの時点において反応系にプロトン性極性溶媒を添加することにより、上記のような従来の課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち本発明は、以下の通りである。
As a result of extensive studies, the present inventor conducted a quaternization reaction in a nonpolar solvent having a solubility parameter in a specific range, and before the quaternization reaction started, during the reaction proceeding, and after the reaction ended. At this point, it was found that the conventional problems as described above can be solved by adding a protic polar solvent to the reaction system, and the present invention has been completed.
That is, the present invention is as follows.
本発明のN,N,N−トリメチルアダマンチルアンモニウム水酸化の製造方法は、
(B)N,N−ジメチルアダマンチルアミンと4級化剤とを、溶解度パラメータが10未満の無極性溶媒中で反応させ、N,N,N−トリメチルアダマンチルアンモニウム塩を得る工程、及び
(C)上記N,N,N−トリメチルアダマンチルアンモニウム塩からN,N,N−トリメチルアダマンチルアンモニウム水酸化物を得る工程を含み、
上記工程(B)の反応開始前、反応進行中、及び反応終了後のいずれかの時点において、反応系にプロトン性極性溶媒を添加する。
The method for producing N, N, N-trimethyladamantyl ammonium hydroxide of the present invention comprises:
(B) a step of reacting N, N-dimethyladamantylamine with a quaternizing agent in a nonpolar solvent having a solubility parameter of less than 10 to obtain an N, N, N-trimethyladamantyl ammonium salt, and (C) Obtaining N, N, N-trimethyladamantyl ammonium hydroxide from the N, N, N-trimethyladamantyl ammonium salt,
A protic polar solvent is added to the reaction system at any time before the start of the reaction in the step (B), during the progress of the reaction, and after the end of the reaction.
本発明では、4級化の反応を、溶解度パラメータが10未満の無極性溶媒(以下、無極性溶媒とも称する。)およびプロトン性極性溶媒の2相の反応系によって構成する。無極性溶媒はN,N−ジメチルアダマンチルアミン(以下、DMAAとも称する。)と4級化剤との反応相として働き、プロトン性極性溶媒は4級化生成物であるN,N,N−トリメチルアダマンチルアンモニウム塩の抽出相として働く関係にある。例えば、4級化剤として硫酸ジメチルを用いた場合は、4級化生成物はN,N,N−トリメチルアダマンチルアンモニウムメチルスルフェート(以下、TMAA−MeSO4とも称する。)となる。生成したN,N,N−トリメチルアダマンチルアンモニウム塩は親水性であるため、プロトン性極性溶媒に移動し、4級化の平衡反応は反応生成物側へ大きく偏ることとなり、その結果、常圧においても定量的な4級化反応が可能となる。
また、工程(B)で得られたN,N,N−トリメチルアダマンチルアンモニウム塩のみがプロトン性極性溶媒中に溶解しているため、単離することなく、連続的に工程(C)に移ることができる。そのため、工程が削減でき、製造コストを抑制することができる。なお、N,N,N−トリメチルアダマンチルアンモニウム塩には、N,N,N−トリメチルアダマンチルアンモニウム水酸化物も含んでいるが、その場合は、工程(C)が不要となる。
なお、溶解度パラメータ(SP値)とは、ヒルデブラント(Hildebrand)によって導入された正則溶液論により定義された値であり、2成分系溶液の溶解度の目安となるものである。
In the present invention, the quaternization reaction is constituted by a two-phase reaction system of a nonpolar solvent (hereinafter also referred to as nonpolar solvent) having a solubility parameter of less than 10 and a protic polar solvent. The nonpolar solvent acts as a reaction phase between N, N-dimethyladamantylamine (hereinafter also referred to as DMAA) and a quaternizing agent, and the protic polar solvent is N, N, N-trimethyl which is a quaternized product. It has a relationship of acting as an extraction phase for adamantyl ammonium salt. For example, when dimethyl sulfate is used as the quaternizing agent, the quaternized product is N, N, N-trimethyladamantyl ammonium methyl sulfate (hereinafter also referred to as TMAA-MeSO 4 ). Since the produced N, N, N-trimethyladamantyl ammonium salt is hydrophilic, it moves to a protic polar solvent, and the quaternization equilibrium reaction is greatly biased toward the reaction product. As a result, at normal pressure In addition, a quantitative quaternization reaction is possible.
Moreover, since only the N, N, N-trimethyladamantyl ammonium salt obtained in the step (B) is dissolved in the protic polar solvent, the process proceeds to the step (C) continuously without isolation. Can do. Therefore, processes can be reduced and manufacturing costs can be suppressed. The N, N, N-trimethyladamantyl ammonium salt also includes N, N, N-trimethyladamantyl ammonium hydroxide, but in this case, step (C) is not necessary.
The solubility parameter (SP value) is a value defined by the regular solution theory introduced by Hildebrand, and is a measure of the solubility of the binary solution.
本発明の製造方法では、上記工程(B)の前に、(A)上記N,N−ジメチルアダマンチルアミンを、1−アミノアダマンタンをジメチル化することにより得て、上記無極性溶媒を加えて、上記N,N−ジメチルアダマンチルアミンを上記無極性溶媒中に抽出する工程をさらに含むことが望ましい。 In the production method of the present invention, before the step (B), (A) the N, N-dimethyladamantylamine is obtained by dimethylating 1-aminoadamantane, the nonpolar solvent is added, It is desirable to further include a step of extracting the N, N-dimethyladamantylamine into the nonpolar solvent.
これにより工程(A)で得られるN,N−ジメチルアダマンチルアミンを単離することなく、工程(B)に移ることができるため、工程が削減でき、製造コストを抑制することができる。 Thereby, since it can transfer to a process (B), without isolating N, N- dimethyladamantylamine obtained at a process (A), a process can be reduced and manufacturing cost can be suppressed.
本発明の製造方法では、上記4級化剤が硫酸ジメチル及び炭酸ジメチルのうち少なくとも一方であること望ましい。 In the production method of the present invention, the quaternizing agent is preferably at least one of dimethyl sulfate and dimethyl carbonate.
特許文献1に記載の技術おけるハロゲン化メチルのような高価な4級化試薬を使用する必要がなく、また、特許文献2に記載の技術における高温および高圧下での反応条件を必要としないので、設備コストや製造コストを顕著に抑制することが可能となる。
It is not necessary to use an expensive quaternization reagent such as methyl halide in the technique described in
本発明の製造方法では、上記無極性溶媒がトルエン及びキシレンのうち少なくとも一方であることが望ましい。 In the production method of the present invention, the nonpolar solvent is preferably at least one of toluene and xylene.
トルエン及びキシレンは比較的安価であり、沸点が100℃以上であるため、加熱した際に蒸発する量を抑えることができる。そのため、反応が進みやすいよう加熱することで、高い収率でN,N,N−トリメチルアダマンチルアンモニウム塩を得ることができる。 Since toluene and xylene are relatively inexpensive and have a boiling point of 100 ° C. or higher, the amount of evaporation when heated can be suppressed. Therefore, N, N, N-trimethyladamantyl ammonium salt can be obtained with high yield by heating so that the reaction can proceed easily.
本発明の製造方法では、上記プロトン性極性溶媒が水及びメタノールのうち少なくとも一方であることが望ましい。 In the production method of the present invention, the protic polar solvent is preferably at least one of water and methanol.
水及びメタノールは比較的安価であり、N,N,N−トリメチルアダマンチルアンモニウム塩の溶解性が高いため、プロトン性極性溶媒にほぼ全量のN,N,N−トリメチルアダマンチルアンモニウム塩を溶解させることができる。特に、水の場合は、N,N,N−トリメチルアダマンチルアンモニウム水酸化物として、ゼオライトのテンプレート剤(構造規定剤)として使用する際に、溶媒置換をする必要がないため、好ましい。 Since water and methanol are relatively inexpensive and the solubility of N, N, N-trimethyladamantyl ammonium salt is high, it is possible to dissolve almost the entire amount of N, N, N-trimethyladamantyl ammonium salt in a protic polar solvent. it can. In particular, in the case of water, N, N, N-trimethyladamantyl ammonium hydroxide is preferable because it does not require solvent substitution when used as a zeolitic template agent (structure-directing agent).
本発明の製造方法では、上記1−アミノアダマンタンを1−アミノアダマンタン塩酸塩と塩基との反応によって得ることが望ましい。 In the production method of the present invention, it is desirable to obtain the 1-aminoadamantane by reacting 1-aminoadamantane hydrochloride with a base.
1−アミノアダマンタン塩酸塩は、構造的に安定しており、貯蔵安定性が高いため、N,N−ジメチルアダマンチルアミンよりも入手しやすく、N,N,N−トリメチルアダマンチルアンモニウム水酸化物を容易に製造することができる。 Since 1-aminoadamantane hydrochloride is structurally stable and has high storage stability, it is easier to obtain than N, N-dimethyladamantylamine and facilitates N, N, N-trimethyladamantylammonium hydroxide. Can be manufactured.
本発明の製造方法では、工程(A)において、1−アミノアダマンタンと、ギ酸と、ホルムアルデヒドまたはパラホルムアルデヒドとを、アルコール溶媒中で反応させてN,N−ジメチルアダマンチルアミンを得ることが望ましい。定量的にN,N−ジメチルアダマンチルアミンを得ることができるためである。 In the production method of the present invention, in step (A), it is desirable to react 1-aminoadamantane, formic acid, formaldehyde or paraformaldehyde in an alcohol solvent to obtain N, N-dimethyladamantylamine. This is because N, N-dimethyladamantylamine can be obtained quantitatively.
本発明の製造方法では、工程(B)で得られたN,N,N−トリメチルアダマンチルアンモニウム塩が、生成物の全質量に対し、少なくとも95%含まれることが望ましい。工程(B)でのN,N,N−トリメチルアダマンチルアンモニウム塩の収率を高くすることで、収率よくN,N,N−トリメチルアダマンチルアンモニウム水酸化物を得ることができる。 In the production method of the present invention, it is desirable that the N, N, N-trimethyladamantyl ammonium salt obtained in step (B) is contained at least 95% with respect to the total mass of the product. By increasing the yield of N, N, N-trimethyladamantyl ammonium salt in the step (B), N, N, N-trimethyladamantyl ammonium hydroxide can be obtained with good yield.
本発明の製造方法では、工程(C)において、強塩基性のアニオン交換体を用いることが望ましい。強塩基性のアニオン交換体を用いることで、容易にイオン交換が可能となる。 In the production method of the present invention, it is desirable to use a strongly basic anion exchanger in the step (C). By using a strongly basic anion exchanger, ion exchange can be easily performed.
本発明の製造方法では、工程(C)において、得られたN,N,N−トリメチルアダマンチルアンモニウム水酸化物溶液から溶媒を除去して15質量%以上に濃縮する工程をさらに含むことが望ましい。濃縮することで、ゼオライトのテンプレート剤(構造規定剤)として使用しやすくなる。 In the production method of the present invention, it is preferable that the step (C) further includes a step of removing the solvent from the obtained N, N, N-trimethyladamantyl ammonium hydroxide solution and concentrating to 15% by mass or more. Concentration makes it easy to use as a zeolitic template agent (structure-directing agent).
本発明の製造方法によれば、常圧においても定量的な4級化反応が可能となるため、設備コストや製造コストを顕著に抑制することが可能となる。
さらに、プロトン性極性溶媒に対するN,N,N−トリメチルアダマンチルアンモニウム塩の溶解度は、プロトン性極性溶媒の温度、量に依存するため、反応後の冷却あるいは溶媒除去により再結晶精製を行うことが可能となる。
According to the production method of the present invention, a quantitative quaternization reaction is possible even at normal pressure, so that the equipment cost and production cost can be remarkably suppressed.
Furthermore, since the solubility of N, N, N-trimethyladamantyl ammonium salt in the protic polar solvent depends on the temperature and amount of the protic polar solvent, recrystallization purification can be performed by cooling after the reaction or removing the solvent. It becomes.
以下、本発明をさらに詳細に説明する。
本発明の製造方法は、トリメチルアダマンチルアンモニウム水酸化物の合成方法において、N,N−ジメチルアダマンチルアミンと4級化剤とを、特定の無極性溶媒中で反応させ、かつ4級化の反応開始前、反応進行中、及び反応終了後のいずれかの時点において反応系にプロトン性極性溶媒を添加することを特徴としている。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
The production method of the present invention is a method for synthesizing trimethyladamantylammonium hydroxide by reacting N, N-dimethyladamantylamine with a quaternizing agent in a specific nonpolar solvent and starting the quaternization reaction. It is characterized in that a protic polar solvent is added to the reaction system at any time before, during the reaction, or after the completion of the reaction.
以下、本発明の製造方法を実施する上で好適な各工程について説明する。
本発明の製造方法において出発物質として入手の容易なアマンタジン塩酸塩を使用することが好ましい。この場合、本発明の製造方法は、図1に示すように、アマンタジン塩酸塩の脱塩酸、ジメチル化、4級化、イオン交換の各工程を経て実施することができる。
Hereinafter, each process suitable for implementing the production method of the present invention will be described.
It is preferable to use amantadine hydrochloride which is easily available as a starting material in the production method of the present invention. In this case, as shown in FIG. 1, the production method of the present invention can be carried out through the steps of dehydrochlorination, dimethylation, quaternization and ion exchange of amantadine hydrochloride.
(脱塩酸工程)
脱塩酸工程は、出発物質としての1−アミノアダマンタン塩酸塩を比誘電率が10.0〜20.0であるアルコールに溶解し、塩基と反応させ、1−アミノアダマンタンを得る工程が好ましい。該アルコールとしては、例えば、1−プロパノール、2−プロパノール、1−ブタノール、イソブタノール、sec−ブタノール、t−ブタノール、1−ペンタノール、sec−ペンタノール、3−ペンタノール、2−メチル−1−ブタノール、3−メチル−1−ブタノール、2−メチル−2−ブタノール、3−メチル−2−ブタノール、2,2−ジメチル−1−プロパノール、1−ヘキサノール、2−ヘキサノール、3−ヘキサノール、1−ヘプタノール、2−ヘプタノール、3−ヘプタノール等が挙げられる。また、該塩基としては、水酸化アルカリ金属等が好ましく、例えば、水酸化ナトリウムが好ましい。水酸化ナトリウムは、通常水溶液として反応系内に加えられ、水酸化ナトリウム水溶液の濃度は通常25〜50質量%程度である。反応は、例えば50℃程度の加温下、数時間行われる。
(Dehydrochlorination process)
The dehydrochlorination step is preferably a step in which 1-aminoadamantane hydrochloride as a starting material is dissolved in an alcohol having a relative dielectric constant of 10.0 to 20.0 and reacted with a base to obtain 1-aminoadamantane. Examples of the alcohol include 1-propanol, 2-propanol, 1-butanol, isobutanol, sec-butanol, t-butanol, 1-pentanol, sec-pentanol, 3-pentanol, and 2-methyl-1. -Butanol, 3-methyl-1-butanol, 2-methyl-2-butanol, 3-methyl-2-butanol, 2,2-dimethyl-1-propanol, 1-hexanol, 2-hexanol, 3-hexanol, 1 -Heptanol, 2-heptanol, 3-heptanol, etc. are mentioned. Moreover, as this base, an alkali metal hydroxide etc. are preferable, for example, sodium hydroxide is preferable. Sodium hydroxide is usually added to the reaction system as an aqueous solution, and the concentration of the aqueous sodium hydroxide solution is usually about 25 to 50% by mass. The reaction is performed for several hours, for example, at a temperature of about 50 ° C.
1−アミノアダマンタン塩酸塩と塩基を反応させた後は、反応物の分離や精製等の必要はなく、そのまま反応系において、続くジメチル化工程を行うことができる。
なお、1−アミノアダマンタンが直接入手可能であれば、上記脱塩酸工程を行う必要はなく、1−アミノアダマンタンを上記アルコールに溶解させ、続くジメチル化工程を行うことができる。
After reacting 1-aminoadamantane hydrochloride with a base, there is no need for separation or purification of the reactant, and the subsequent dimethylation step can be carried out in the reaction system as it is.
In addition, if 1-aminoadamantane is directly available, it is not necessary to perform the dehydrochlorination step, and 1-aminoadamantane can be dissolved in the alcohol and the subsequent dimethylation step can be performed.
(ジメチル化工程)
次に、脱塩酸工程で得られた1−アミノアダマンタンと、ギ酸と、ホルムアルデヒドまたはパラホルムアルデヒドとを、アルコール溶媒中で反応させてN,N−ジメチルアダマンチルアミン(DMAA)を得る。このジメチル化工程は、上述した脱塩酸工程と合わせて本発明における工程(A)に相当する。
ジメチル化工程は、1級アミンにメチル基を導入する還元的アミノ化反応であるエシュバイラー・クラーク反応(Eschweiler−Clarke methylation)を行うものであり、エシュバイラー・クラーク反応は、1級アミンに過剰のギ酸、および過剰のホルムアルデヒドまたはパラホルムアルデヒドを加えて加温し、2級アミンへと還元する反応である。これにより、1級アミンに対してメチル基を導入し、同様の反応機構で2級アミンに対してメチル基を導入して、3級アミンを効率的にかつ高純度および高収率で得ることができる。使用するギ酸は、通常75〜97質量%程度のギ酸水溶液として反応系内に加えることが好ましい。ギ酸の使用量は、ホルムアルデヒドまたはパラホルムアルデヒドに対して、通常0.3〜0.7モル倍が好ましく、0.4〜0.5モル倍がより好ましい。ホルムアルデヒドまたはパラホルムアルデヒドは、通常30〜50質量%程度の水溶液として反応系内に加えることが好ましい。ホルムアルデヒドまたはパラホルムアルデヒドの使用量は、1−アミノアダマンタンに対して、通常2〜20モル倍が好ましく、3〜8モル倍がより好ましい。ギ酸と、ホルムアルデヒドまたはパラホルムアルデヒドとを加えた後の反応系内の温度は、50〜90℃程度であることが好ましい。
アルコール溶媒としては、1−アミノアダマンタンが溶解可能であればよく、2−プロパノール、sec−ブタノール、sec−ペンタノール、3−ペンタノール等の第2級アルコールを好ましく用いることができる。
(Dimethylation process)
Next, 1-aminoadamantane obtained in the dehydrochlorination step, formic acid, and formaldehyde or paraformaldehyde are reacted in an alcohol solvent to obtain N, N-dimethyladamantylamine (DMAA). This dimethylation step corresponds to the step (A) in the present invention together with the above-described dehydrochlorination step.
The dimethylation step is an Eschweiler-Clark methylation reaction, which is a reductive amination reaction that introduces a methyl group into a primary amine. The Eschweiler-Clark reaction is an excess of formic acid in the primary amine. , And excess formaldehyde or paraformaldehyde is added and heated to reduce to a secondary amine. Thereby, a methyl group is introduced into the primary amine, and a methyl group is introduced into the secondary amine by the same reaction mechanism, so that the tertiary amine can be obtained efficiently and with high purity and high yield. Can do. The formic acid to be used is preferably added to the reaction system as a formic acid aqueous solution of about 75 to 97% by mass. The amount of formic acid used is usually preferably 0.3 to 0.7 molar times, more preferably 0.4 to 0.5 molar times with respect to formaldehyde or paraformaldehyde. Formaldehyde or paraformaldehyde is preferably added to the reaction system as an aqueous solution of about 30 to 50% by mass. The amount of formaldehyde or paraformaldehyde used is usually preferably 2 to 20 moles, more preferably 3 to 8 moles, with respect to 1-aminoadamantane. The temperature in the reaction system after adding formic acid and formaldehyde or paraformaldehyde is preferably about 50 to 90 ° C.
As the alcohol solvent, it is sufficient if 1-aminoadamantane can be dissolved, and secondary alcohols such as 2-propanol, sec-butanol, sec-pentanol, and 3-pentanol can be preferably used.
得られたDMAAは、有機溶媒を用いて抽出する。ここで有機溶媒としては、後述する4級化工程の反応溶媒である、無極性溶媒を用いることが好ましい。これにより、抽出操作から4級化反応を連続的に実施することが可能となるため、ジメチル化反応後のDMAAの単離操作を省略することができる。すなわち、工程(A)で得られるN,N−ジメチルアダマンチルアミンを単離することなく、工程(B)に移ることができるため、工程が削減でき、製造コストを抑制することができる。 The obtained DMAA is extracted using an organic solvent. Here, as the organic solvent, it is preferable to use a nonpolar solvent which is a reaction solvent in the quaternization step described later. As a result, the quaternization reaction can be carried out continuously from the extraction operation, so that the DMAA isolation operation after the dimethylation reaction can be omitted. That is, since it can move to a process (B), without isolating N, N- dimethyladamantylamine obtained at a process (A), a process can be reduced and manufacturing cost can be suppressed.
(4級化工程)
本発明における4級化工程は、上記ジメチル化工程で得られたDMAAと4級化剤とを、無極性溶媒中で反応させ、N,N,N−トリメチルアダマンチルアンモニウム塩を得る工程であり、該反応の開始前、反応進行中、及び反応終了後のいずれかの時点において反応系にプロトン性極性溶媒を添加することを特徴としている。この4級化工程は、本発明における工程(B)に相当する。
なお、これ以降は、4級化剤として硫酸ジメチルを用いた場合を例に説明する。この場合、4級化生成物はN,N,N−トリメチルアダマンチルアンモニウムメチルスルフェート(以下、TMAA−MeSO4とも称する。)となる。
(Quaternization process)
The quaternization step in the present invention is a step of reacting the DMAA obtained in the dimethylation step with a quaternizing agent in a nonpolar solvent to obtain N, N, N-trimethyladamantyl ammonium salt, A protic polar solvent is added to the reaction system at any time before the start of the reaction, during the progress of the reaction, and after the end of the reaction. This quaternization step corresponds to step (B) in the present invention.
Hereinafter, the case where dimethyl sulfate is used as the quaternizing agent will be described as an example. In this case, the quaternized product is N, N, N-trimethyladamantyl ammonium methyl sulfate (hereinafter also referred to as TMAA-MeSO 4 ).
DMAAおよび4級化剤(硫酸ジメチル)は親油性の物質であり、無極性溶媒と混和するが、プロトン性極性溶媒にはほとんど溶解しない。一方、4級化の反応生成物であるTMAA−MeSO4は有機塩であるため親水性の物質であり、プロトン性極性溶媒に高い溶解性を示すが、無極性溶媒にはほとんど溶解しない。このため、原料(DMAA)は無極性溶媒に存在することとなり、4級化の反応自体は無極性溶媒中で進行する。その後、生成したTMAA−MeSO4はプロトン性極性溶媒側へ移動する。よって、反応である無極性溶媒中に、反応生成物であるTMAA−MeSO4は、常にほとんど存在しない状態となり、4級化の平衡反応を反応生成物側へ大きく偏らせることが可能となる。その結果、常圧においても定量的な4級化反応が可能となる。したがって、トリメチルアダマンチルアンモニウム水酸化物の製造コストを大幅に抑制することができる。 DMAA and quaternizing agent (dimethyl sulfate) are lipophilic substances and are miscible with nonpolar solvents, but hardly dissolve in protic polar solvents. On the other hand, TMAA-MeSO 4, which is a quaternization reaction product, is an organic salt and is therefore a hydrophilic substance and exhibits high solubility in a protic polar solvent, but hardly dissolves in a nonpolar solvent. For this reason, the raw material (DMAA) exists in a nonpolar solvent, and the quaternization reaction itself proceeds in the nonpolar solvent. Thereafter, the generated TMAA-MeSO 4 moves to the protic polar solvent side. Therefore, the reaction product TMAA-MeSO 4 is hardly present in the nonpolar solvent that is the reaction, and the quaternization equilibrium reaction can be largely biased toward the reaction product. As a result, quantitative quaternization reaction is possible even at normal pressure. Therefore, the production cost of trimethyladamantyl ammonium hydroxide can be greatly reduced.
無極性溶媒における溶解度パラメータ(SP値)は、上記のように10以下(無極性溶媒)であることが必要である。SP値が9以下であることが特に好ましい。 The solubility parameter (SP value) in the nonpolar solvent needs to be 10 or less (nonpolar solvent) as described above. It is particularly preferable that the SP value is 9 or less.
本発明で使用できる無極性溶媒としては、例えば、トルエン、キシレン、メシチレン、ナフタレン、エチルベンゼン、メチルベンゼン、メチルエチルベンゼン、ジエチルベンゼン、トリエチルベンゼン、ジメチルエチルベンゼン、メチルジエチルベンゼン、テトラリン等の芳香族炭化水素系溶媒、デカリン等の炭化水素系溶媒等、ジエチルエーテルなどのエーテル類、酢酸エチルなどの無極性溶媒が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。
中でも、トルエン、キシレンから選ばれる少なくとも1種は、上記ジメチル化反応後のDMAAの抽出溶媒および4級化の反応溶媒としても好適に利用可能であるため、特に好ましい。
Examples of the nonpolar solvents that can be used in the present invention include aromatic hydrocarbon solvents such as toluene, xylene, mesitylene, naphthalene, ethylbenzene, methylbenzene, methylethylbenzene, diethylbenzene, triethylbenzene, dimethylethylbenzene, methyldiethylbenzene, and tetralin. Examples include hydrocarbon solvents such as decalin, ethers such as diethyl ether, and nonpolar solvents such as ethyl acetate, and one or more of these can be used in combination.
Among these, at least one selected from toluene and xylene is particularly preferable because it can be suitably used as a DMAA extraction solvent and a quaternization reaction solvent after the dimethylation reaction.
4級化剤としては、例えば硫酸ジメチル、炭酸ジメチル等から選ばれる少なくとも1種が挙げられ、中でも反応性の観点から硫酸ジメチルが好ましい。 Examples of the quaternizing agent include at least one selected from dimethyl sulfate, dimethyl carbonate, and the like. Among them, dimethyl sulfate is preferable from the viewpoint of reactivity.
プロトン性極性溶媒としては、TMAA−MeSO4の25℃溶解度が5g/dL以上のプロトン性極性溶媒が挙げられ、例えば水、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、ベンジルアルコール、ジエチレングリコールモノメチルエーテル等のアルコール、エチレングリコール、グリセリン等の多価アルコールのようなアルコール系溶媒が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。これらのプロトン性極性溶媒を用いることにより、TMAA−MeSO4の単離および精製操作を省略して4級化工程とイオン交換工程を連続的に実施することが可能となる。したがって、トリメチルアダマンチルアンモニウム水酸化物の製造コストを大幅に抑制することができる。
中でも、水、メタノールから選ばれる少なくとも1種を使用することにより、後工程であるイオン交換工程を効率的に進めることができる。
Examples of the protic polar solvent include protic polar solvents having a solubility of TMAA-MeSO 4 at 25 ° C. of 5 g / dL or more, such as alcohols such as water, methanol, ethanol, propanol, butanol, benzyl alcohol, diethylene glycol monomethyl ether, Examples include alcohol solvents such as polyhydric alcohols such as ethylene glycol and glycerin, and one or more of these can be used in combination. By using these protic polar solvents, it is possible to continuously carry out the quaternization step and the ion exchange step while omitting the isolation and purification operations of TMAA-MeSO 4 . Therefore, the production cost of trimethyladamantyl ammonium hydroxide can be greatly reduced.
Especially, the ion exchange process which is a post process can be advanced efficiently by using at least 1 sort (s) chosen from water and methanol.
N,N−ジメチルアダマンチルアミンと4級化剤との反応は、常圧下で行うことができる。なお、必要に応じて4級化工程は、本発明の効果に悪影響を及ぼさない範囲で、加圧下で行うこともできる。また、4級化反応における反応温度は、例えば50℃〜120℃、好ましくは80℃〜100℃である。 The reaction of N, N-dimethyladamantylamine and the quaternizing agent can be carried out under normal pressure. In addition, the quaternization process can also be performed under pressure in a range that does not adversely affect the effects of the present invention as necessary. Moreover, the reaction temperature in quaternization reaction is 50 to 120 degreeC, for example, Preferably it is 80 to 100 degreeC.
プロトン性極性溶媒の添加のタイミングは、4級化工程の反応開始前、反応進行中、及び反応終了(95モル%以上、反応が進行)後のいずれかの時点であることができる。特に、プロトン性極性溶媒として水を用い、4級化剤として硫酸ジメチルを用いる場合は、水と硫酸ジメチルとの副反応を回避するために、水の添加順序を反応終了後とすることが好ましい。 The timing of the addition of the protic polar solvent can be any time before the start of the reaction in the quaternization step, during the progress of the reaction, or after the end of the reaction (95 mol% or more, the reaction has progressed). In particular, when water is used as the protic polar solvent and dimethyl sulfate is used as the quaternizing agent, it is preferable to add the water after the reaction in order to avoid side reactions between water and dimethyl sulfate. .
また、DMAAに対する硫酸ジメチルの割合は、モル比で例えば0.90〜1.30であり、好ましくは0.90〜1.10である。
また、無極性溶媒の使用割合は、DMAAと4級化剤との合計容量に対し、例えば1.0〜12.0倍であり、好ましくは2.0〜8.0倍である。
また、プロトン性極性溶媒の使用割合は、N,N−ジメチルアダマンチルアミンと4級化剤との合計容量に対し、例えば1.0〜12.0倍であり、好ましくは2.0〜8.0倍である。
Moreover, the ratio of dimethyl sulfate to DMAA is, for example, 0.90 to 1.30, preferably 0.90 to 1.10.
Moreover, the usage-amount of a nonpolar solvent is 1.0-12.0 times, for example with respect to the total capacity | capacitance of DMAA and a quaternizing agent, Preferably it is 2.0-8.0 times.
Moreover, the usage-amount of a protic polar solvent is 1.0-12.0 times with respect to the total capacity | capacitance of N, N-dimethyladamantylamine and a quaternizing agent, Preferably it is 2.0-8. 0 times.
上記のような4級化工程により、生成物であるTMAA−MeSO4が得られる。4級化工程の終了後は、プロトン性極性溶媒の冷却により該生成物の溶解度を低下させることにより、または溶媒を除去することにより、再結晶により精製を行うことが可能である。 By the quaternization process as described above, TMAA-MeSO 4 as a product is obtained. After completion of the quaternization step, purification can be performed by recrystallization by reducing the solubility of the product by cooling the protic polar solvent or by removing the solvent.
上記のような4級化工程によれば、N,N,N−トリメチルアダマンチルアンモニウムメチルスルフェートは、全質量(第4級アンモニウム塩の質量の合計)に対し、例えば少なくとも95%含まれ、好ましくは99.5%含まれる。工程(B)でのN,N,N−トリメチルアダマンチルアンモニウムメチルスルフェートの収率を高くすることで、収率よくN,N,N−トリメチルアダマンチルアンモニウム水酸化物を得ることができる。 According to the quaternization step as described above, N, N, N-trimethyladamantyl ammonium methyl sulfate is contained, for example, at least 95% with respect to the total mass (the total mass of the quaternary ammonium salt). Is 99.5%. By increasing the yield of N, N, N-trimethyladamantyl ammonium methyl sulfate in the step (B), N, N, N-trimethyladamantyl ammonium hydroxide can be obtained with good yield.
(イオン交換工程)
イオン交換工程は、上記の4級化工程で得られたTMAA−MeSO4からTMAA−OHを得る工程であり、本発明の工程(C)に相当する。
具体的には、イオン交換工程は、上記の4級化工程で得られたTMAA−MeSO4に対し、強塩基性のアニオン交換体、例えばOH型のイオン交換体を用いてアニオン交換を行うことによりTMAA−OHを得る工程である。すなわち、4級化工程で得られたTMAA−MeSO4を含む溶液中にOH型のイオン交換体、例えばOH型のイオン交換樹脂を添加した後、該樹脂をろ過等で除去する方法や、OH型のイオン交換樹脂を充填したカラム中に4級化工程で得られたTMAA−MeSO4を含む溶液を仕込み、展開溶媒として水やアルコールを使用して、カラム出口より流出させる方法等が挙げられる。強塩基性のアニオン交換体を用いることで、容易にイオン交換が可能となる。
OH型のイオン交換樹脂としては、強塩基性のものであれば使用可能で、例えばアンバーライトIRA400J(オルガノ社製)、ダイヤイオンSA10A(三菱化学社製)、SANUPB(三菱樹脂社製)、DOWEX MONOSPHERE 550A(DOW Chemical社製)、MuromacA2004(ムロマチテクノス製)等が代表的なものとして挙げられる。
(Ion exchange process)
The ion exchange step is a step of obtaining TMAA-OH from TMAA-MeSO 4 obtained in the quaternization step, and corresponds to the step (C) of the present invention.
Specifically, in the ion exchange step, an anion exchange is performed on the TMAA-MeSO 4 obtained in the quaternization step using a strongly basic anion exchanger, for example, an OH type ion exchanger. To obtain TMAA-OH. That is, after adding an OH type ion exchanger, for example, an OH type ion exchange resin, to the solution containing TMAA-MeSO 4 obtained in the quaternization step, the resin is removed by filtration or the like. A method in which a solution containing TMAA-MeSO 4 obtained in the quaternization step is charged into a column packed with a type of ion exchange resin, and water or alcohol is used as a developing solvent and the solution is allowed to flow out from the column outlet. . By using a strongly basic anion exchanger, ion exchange can be easily performed.
As the OH type ion exchange resin, any strongly basic one can be used. For example, Amberlite IRA400J (organo), Diaion SA10A (Mitsubishi Chemical), SANUPB (Mitsubishi Resin), DOWEX MONOSSPHERE 550A (manufactured by DOW Chemical), Muromac A2004 (manufactured by Muromachi Technos), and the like are typical examples.
上記のイオン交換工程後のN,N,N−トリメチルアダマンチルアンモニウム水酸化物溶液中に含まれる、TMAA−MeSO4量は、0.5質量%以下、好ましくは0.1質量%以下、アルカリ金属が0.1質量%以下、好ましくは0.01質量%以下であるのがよい。 The amount of TMAA-MeSO 4 contained in the N, N, N-trimethyladamantyl ammonium hydroxide solution after the ion exchange step is 0.5% by mass or less, preferably 0.1% by mass or less, alkali metal Is 0.1% by mass or less, preferably 0.01% by mass or less.
以上より、本発明の製造方法は特に下記態様が好ましい。
(A)1−アミノアダマンタン塩酸塩を脱塩酸し、1−アミノアダマンタンを得て、得られた1−アミノアダマンタンをジメチル化することによりN,N−ジメチルアダマンチルアミンを得て、溶解度パラメータが10未満の無極性溶媒を加えN,N−ジメチルアダマンチルアミンを当該無極性溶媒中に抽出する工程、
(B)N,N−ジメチルアダマンチルアミンと硫酸ジメチルとを、溶解度パラメータが10未満の無極性溶媒中で反応させ、N,N,N−トリメチルアダマンチルアンモニウムメチルスルフェートを得る工程を含み、
工程(B)の4級化反応開始前、反応進行中、及び反応終了後のいずれかの時点において反応系にプロトン性極性溶媒を添加して、N,N,N−トリメチルアダマンチルアンモニウム塩をプロトン性極性溶媒側に抽出し、さらに
(C)N,N,N−トリメチルアダマンチルアンモニウムメチルスルフェートのプロトン性極性溶媒溶液を用い、アニオン交換を行うことによりN,N,N−トリメチルアダマンチルアンモニウム水酸化物を得る工程を含むことにより、トリメチルアダマンチルアンモニウム水酸化物を製造する。
From the above, the production method of the present invention preferably has the following embodiments.
(A) 1-aminoadamantane hydrochloride is dehydrochlorinated to obtain 1-aminoadamantane, and the resulting 1-aminoadamantane is dimethylated to obtain N, N-dimethyladamantylamine with a solubility parameter of 10 Adding a less than nonpolar solvent to extract N, N-dimethyladamantylamine into the nonpolar solvent;
(B) reacting N, N-dimethyladamantylamine and dimethyl sulfate in a nonpolar solvent having a solubility parameter of less than 10 to obtain N, N, N-trimethyladamantyl ammonium methyl sulfate;
A protic polar solvent is added to the reaction system at any time before the start of the quaternization reaction in step (B), during the progress of the reaction, or after the end of the reaction, and the N, N, N-trimethyladamantyl ammonium salt is protonated. (C) N, N, N-trimethyladamantylammonium hydroxide by performing anion exchange using a protic polar solvent solution of (C) N, N, N-trimethyladamantylammonium methylsulfate Trimethyladamantyl ammonium hydroxide is produced by including a step of obtaining a product.
なお、上記のイオン交換工程後において、得られたN,N,N−トリメチルアダマンチルアンモニウム水酸化物溶液から溶媒である水を除去し、N,N,N−トリメチルアダマンチルアンモニウム水酸化物の濃度を15質量%以上に濃縮する工程をさらに設けることもできる。このような濃縮工程を経ることにより、ゼオライトのテンプレート剤(構造規定剤)として使用することができる。また、運搬/貯蔵時の体積を低減できる点で有利となる。
水を除去する手段としては、単蒸留、エバポレーター、フラッシュ蒸留、および薄膜式蒸発器等の方法が挙げられる。
After the ion exchange step, water as a solvent is removed from the obtained N, N, N-trimethyladamantyl ammonium hydroxide solution, and the concentration of N, N, N-trimethyladamantyl ammonium hydroxide is adjusted. A step of concentrating to 15% by mass or more can be further provided. By passing through such a concentration step, it can be used as a template agent (structure-directing agent) for zeolite. Further, it is advantageous in that the volume during transportation / storage can be reduced.
Examples of means for removing water include simple distillation, evaporator, flash distillation, and thin film evaporator.
以下、本発明を実施例によりさらに説明するが、本発明は下記例に制限されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention further, this invention is not restrict | limited to the following example.
<実施例1>
(脱塩酸工程)
還流冷却管、温度計、攪拌機を備えた500ml三口フラスコに、2−プロパノールを30g入れ、撹拌下で1−アミノアダマンタン塩酸塩(分子量:187.1)30.0g(0.16mol)を添加した。反応系を50℃に昇温した後、48質量%水酸化ナトリウム水溶液を14.0g(0.17mol)ゆっくり滴下して、1時間攪拌することで脱塩酸反応を行った。
<Example 1>
(Dehydrochlorination process)
To a 500 ml three-necked flask equipped with a reflux condenser, a thermometer, and a stirrer, 30 g of 2-propanol was added, and 30.0 g (0.16 mol) of 1-aminoadamantane hydrochloride (molecular weight: 187.1) was added with stirring. . After raising the temperature of the reaction system to 50 ° C., 14.0 g (0.17 mol) of a 48 mass% sodium hydroxide aqueous solution was slowly added dropwise and stirred for 1 hour to carry out dehydrochlorination reaction.
(ジメチル化工程)
次いで、撹拌下で76質量%ギ酸水溶液(分子量46.0)29.1g(0.48mol)を15分かけて添加し、さらに37質量%ホルムアルデヒド水溶液(分子量:30.0)65.1g(0.81mol)を15分かけて添加した。滴下終了後、2−プロパノールの還流温度まで昇温し、5時間反応を行った。冷却した後、48質量%水酸化ナトリウム水溶液を用いて、過剰分のギ酸およびホルムアルデヒドを失活させ、反応液水層のpHが10以上になるように調整した。
次いで、トルエン200mlを加え、有機相を抽出し、N,N−ジメチルアダマンチルアミン27.8g(淡黄色液体)相当の溶液(1)を得た(収率96.8%)。ガスクロマトグラフィー(装置:島津社製GC−2010 カラム:DB−1(0.25mm×30m、0.25um)、キャリアガス:He、気化温度:270℃、検出器:FID(300℃))によるピーク面積から純度を求めたところ、99.8%以上であった。
(Dimethylation process)
Next, 29.1 g (0.48 mol) of a 76% by mass aqueous formic acid solution (molecular weight 46.0) was added over 15 minutes with stirring, and further 65.1 g (0) of a 37% by mass aqueous formaldehyde solution (molecular weight: 30.0). .81 mol) was added over 15 minutes. After completion of the dropwise addition, the temperature was raised to the reflux temperature of 2-propanol and the reaction was performed for 5 hours. After cooling, the excess formic acid and formaldehyde were deactivated using a 48 mass% aqueous sodium hydroxide solution, and the pH of the reaction solution water layer was adjusted to 10 or more.
Subsequently, 200 ml of toluene was added, and the organic phase was extracted to obtain a solution (1) corresponding to 27.8 g of N, N-dimethyladamantylamine (pale yellow liquid) (yield 96.8%). According to gas chromatography (apparatus: GC-2010 manufactured by Shimadzu Corporation, column: DB-1 (0.25 mm × 30 m, 0.25 um), carrier gas: He, vaporization temperature: 270 ° C., detector: FID (300 ° C.)) When the purity was determined from the peak area, it was 99.8% or more.
(4級化工程)
還流冷却管、温度計、攪拌機を備えた500ml三口フラスコに、ジメチル化工程で得られた溶液(1)をすべて加えて、50℃に昇温した。次いで、撹拌下で硫酸ジメチル(分子量:126.1)を19.8g(0.16mol)ゆっくり滴下した後、反応系を100℃に昇温して、常圧下にて3時間反応を行った。その後、反応系にイオン交換水150gを加え、生成したN,N,N−トリメチルアダマンチルアンモニウムメチルスルフェートをイオン交換水相への抽出により単離した。イオン交換水相に含まれているN,N,N−トリメチルアダマンチルアンモニウムメチルスルフェートは、45.8gであった(収率97%)。液液体クロマトグラフィー(装置:WatersAlliance社製2795 カラム:Xbridge C18 膜厚:3.5μm サイズ:4.6×150mm 温度:40℃ 溶出液:0.1%ギ酸/CH3CN=9/1 検出器:MS)によるピークの面積から純度を求めたところ、純度は99.5%以上であった。
(Quaternization process)
All of the solution (1) obtained in the dimethylation step was added to a 500 ml three-necked flask equipped with a reflux condenser, a thermometer, and a stirrer, and the temperature was raised to 50 ° C. Next, 19.8 g (0.16 mol) of dimethyl sulfate (molecular weight: 126.1) was slowly added dropwise with stirring, and then the reaction system was heated to 100 ° C. and reacted at normal pressure for 3 hours. Thereafter, 150 g of ion-exchanged water was added to the reaction system, and the produced N, N, N-trimethyladamantyl ammonium methyl sulfate was isolated by extraction into an ion-exchanged water phase. The amount of N, N, N-trimethyladamantyl ammonium methyl sulfate contained in the ion-exchanged water phase was 45.8 g (yield 97%). Liquid-liquid chromatography (Apparatus: Waters Alliance 2795 Column: Xbridge C18 Film thickness: 3.5 μm Size: 4.6 × 150 mm Temperature: 40 ° C. Eluent: 0.1% formic acid / CH 3 CN = 9/1 detector : Purity was determined from the peak area by MS), and the purity was 99.5% or more.
(イオン交換工程)
カラムに強塩基性イオン交換樹脂(SANUPB(三菱化学製))400mlを充填し、た。次に上記4級化工程で得られたN,N,N−トリメチルアダマンチルアンモニウムメチルスルフェート(分子量:305.4)45.0g(0.15mol)相当の水溶液を、カラム内に流し込んだ。次いで展開溶媒としてイオン交換水を投入し、N,N,N−トリメチルアダマンチルアンモニウム水酸化物の水溶液を得た(収率98%)。さらに回収した水溶液中のN,N,N−トリメチルアダマンチルアンモニウム水酸化物の濃度が25質量%となるように40℃で加熱濃縮した。
液体クロマトグラフィー(装置:Waters Alliance社製2795 カラム:Xbridge C18 膜厚:3.5μm サイズ:4.6×150mm 温度:40℃ 溶出液:0.1%ギ酸/CH3CN=9/1 検出器:MS)によるピークの面積から純度を求めたところ、99.5%以上であった。
ICP(装置:アジレントテクノロジー社製710ICP−OES 試料(TMAA−OH)3.0mLに対して、H2Oを2.7mLと69%HNOを30.3mL加える 測定温度:20℃)によりアルカリ金属含有量を測定したところ、0.5%未満であった。
核磁気共鳴スペクトル(装置:JOEL 300MHz 溶媒:d6−DMSO 積算回数:16回)でスペクトルデータを測定したところ、1H−NMR(300MHz):1.6ppm(b’,6H)、2.0ppm(d’,6H)、2.2ppm(c’,3H)、2.9ppm(a’,9H)であり、下記式(1)で示す構造であることが確認された。中和剤に0.1規定のHCl水溶液、指示薬にフェノールフタレイン液を用いた滴定により、メチルスルフェートイオンはヒドロキシイオンへ99.5%以上イオン交換されていることが確認された。
(Ion exchange process)
The column was packed with 400 ml of strongly basic ion exchange resin (SANUPB (Mitsubishi Chemical)). Next, an aqueous solution equivalent to 45.0 g (0.15 mol) of N, N, N-trimethyladamantyl ammonium methyl sulfate (molecular weight: 305.4) obtained in the quaternization step was poured into the column. Next, ion-exchanged water was added as a developing solvent to obtain an aqueous solution of N, N, N-trimethyladamantyl ammonium hydroxide (yield 98%). Furthermore, it concentrated by heating at 40 degreeC so that the density | concentration of the N, N, N-trimethyladamantyl ammonium hydroxide in the collect | recovered aqueous solution might be 25 mass%.
Liquid chromatography (Apparatus: Waters Alliance 2795 Column: Xbridge C18 Film thickness: 3.5 μm Size: 4.6 × 150 mm Temperature: 40 ° C. Eluent: 0.1% formic acid / CH 3 CN = 9/1 detector : Purity was determined from the peak area by MS) and found to be 99.5% or more.
Containing alkali metal by ICP (apparatus: 710 ICP-OES sample (TMAA-OH) manufactured by Agilent Technologies, Inc., 2.7 mL of H 2 O and 30.3 mL of 69% HNO are added, measuring temperature: 20 ° C.) When the amount was measured, it was less than 0.5%.
When spectrum data was measured by nuclear magnetic resonance spectrum (apparatus: JOEL 300 MHz solvent: d6-DMSO integration number: 16 times), 1H-NMR (300 MHz): 1.6 ppm (b ′, 6H), 2.0 ppm (d ', 6H), 2.2 ppm (c', 3H), 2.9 ppm (a ', 9H), and it was confirmed that the structure was represented by the following formula (1). By titration using a 0.1N aqueous HCl solution as the neutralizing agent and a phenolphthalein solution as the indicator, it was confirmed that the methyl sulfate ion was ion-exchanged 99.5% or more to the hydroxy ion.
<実施例2>
実施例1と同様の脱塩酸工程を経て、さらに抽出溶媒としてトルエンの替わりにキシレンを用いた以外は実施例1と同様のジメチル化工程を経て、N,N−ジメチルアダマンチルアミンの溶液(2)(N,N−ジメチルアダマンチルアミン27.8g(0.16mol)相当)を得た。
<Example 2>
Through the same dehydrochlorination step as in Example 1 and further through the dimethylation step as in Example 1 except that xylene was used instead of toluene as the extraction solvent, a solution of N, N-dimethyladamantylamine (2) (N, N-dimethyladamantylamine corresponding to 27.8 g (0.16 mol)) was obtained.
(4級化工程)
還流冷却管、温度計、攪拌機を備えた500ml三口フラスコに、溶液(2)およびイオン交換水150gを加えて、50℃に昇温した。次いで、撹拌下で硫酸ジメチル21.7g(0.17mol)をゆっくり滴下した後、反応系を100℃に昇温して、常圧下にて3時間反応を行った。その後、水相を単離し、N,N,N−トリメチルアダマンチルアンモニウムメチルスルフェート45.0g相当の水溶液を得た(収率90%)。実施例1同様に液体クロマトグラフィーにより純度を測定したところ、>99.5%以上であった。
(Quaternization process)
Solution (2) and 150 g of ion-exchanged water were added to a 500 ml three-necked flask equipped with a reflux condenser, a thermometer, and a stirrer, and the temperature was raised to 50 ° C. Subsequently, 21.7 g (0.17 mol) of dimethyl sulfate was slowly added dropwise with stirring, and then the reaction system was heated to 100 ° C. and reacted at normal pressure for 3 hours. Thereafter, the aqueous phase was isolated to obtain an aqueous solution corresponding to 45.0 g of N, N, N-trimethyladamantyl ammonium methyl sulfate (yield 90%). When the purity was measured by liquid chromatography in the same manner as in Example 1, it was> 99.5% or more.
(イオン交換工程)
実施例1と同様にイオン交換工程を経て、N,N,N−トリメチルアダマンチルアンモニウム水酸化物の水溶液を得た(収率98%)。回収した水溶液中のN,N,N−トリメチルアダマンチルアンモニウム水酸化物の濃度が25質量%となるように40℃で加熱濃縮した。
実施例1同様に、液体クロマトグラフィーにより純度を測定したところ99.5%以上であり、ICPによりアルカリ金属含有量を測定したところ、0.5%未満であり、核磁気共鳴スペクトルによりスペクトルデータを測定したところ、1H−NMR(300MHz):1.6ppm(b’,6H)、2.0ppm(d’,6H)、2.2ppm(c’,3H)、2.9ppm(a’,9H)であり、上記式(1)で示す構造であることが確認できた。中和剤に0.1規定のHCl水溶液、指示薬にフェノールフタレイン液を用いた滴定により、メチルスルフェートイオンはヒドロキシイオンへ99.5%以上イオン交換されていることが確認された。
(Ion exchange process)
An aqueous solution of N, N, N-trimethyladamantyl ammonium hydroxide was obtained through an ion exchange step in the same manner as in Example 1 (yield 98%). The recovered aqueous solution was concentrated by heating at 40 ° C. so that the concentration of N, N, N-trimethyladamantyl ammonium hydroxide was 25% by mass.
As in Example 1, when the purity was measured by liquid chromatography, it was 99.5% or more, and when the alkali metal content was measured by ICP, it was less than 0.5%. Spectral data was obtained by nuclear magnetic resonance spectrum. When measured, 1H-NMR (300 MHz): 1.6 ppm (b ′, 6H), 2.0 ppm (d ′, 6H), 2.2 ppm (c ′, 3H), 2.9 ppm (a ′, 9H) It was confirmed that the structure is represented by the above formula (1). By titration using a 0.1N aqueous HCl solution as the neutralizing agent and a phenolphthalein solution as the indicator, it was confirmed that the methyl sulfate ion was ion-exchanged 99.5% or more to the hydroxy ion.
(実施例3〜8)
4級化工程における、溶媒、硫酸ジメチルの添加量、合成温度、合成時間、合成圧力を表1の通りに変えた以外は実施例1と同様にしてTMAA−OHを合成した。その結果、収率、純度、アルカリ金属含有量、構造、ヒドロキシイオン交換率は表1に示した通りであった。
(Examples 3 to 8)
TMAA-OH was synthesized in the same manner as in Example 1 except that the addition amount of solvent, dimethyl sulfate, synthesis temperature, synthesis time, and synthesis pressure in the quaternization step were changed as shown in Table 1. As a result, the yield, purity, alkali metal content, structure, and hydroxy ion exchange rate were as shown in Table 1.
Claims (10)
(C)前記N,N,N−トリメチルアダマンチルアンモニウム塩からN,N,N−トリメチルアダマンチルアンモニウム水酸化物を得る工程、を含み、
前記工程(B)の反応開始前、反応進行中、及び反応終了後のいずれかの時点において、反応系にプロトン性極性溶媒を添加する、N,N,N−トリメチルアダマンチルアンモニウム水酸化物の製造方法。 (B) a step of reacting N, N-dimethyladamantylamine with a quaternizing agent in a nonpolar solvent having a solubility parameter of less than 10 to obtain an N, N, N-trimethyladamantyl ammonium salt, and (C) Obtaining N, N, N-trimethyladamantyl ammonium hydroxide from the N, N, N-trimethyladamantyl ammonium salt,
Production of N, N, N-trimethyladamantylammonium hydroxide in which a protic polar solvent is added to the reaction system at any point before the start of the reaction in the step (B), during the progress of the reaction, and after the end of the reaction. Method.
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CN110438521A (en) * | 2019-07-15 | 2019-11-12 | 华南理工大学 | A kind of method of N- methyl-N- (2- cyanoethyl) aniline selectivity demethylation under electrochemical conditions |
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- 2014-07-22 JP JP2014148987A patent/JP2016023165A/en active Pending
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