JP2733325B2 - オクタヒドロジメタノナフタレン環含有化合物の製造方法 - Google Patents

オクタヒドロジメタノナフタレン環含有化合物の製造方法

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JP2733325B2 JP20550889A JP20550889A JP2733325B2 JP 2733325 B2 JP2733325 B2 JP 2733325B2 JP 20550889 A JP20550889 A JP 20550889A JP 20550889 A JP20550889 A JP 20550889A JP 2733325 B2 JP2733325 B2 JP 2733325B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はオクタヒドロジメタノナフタレン環を有する
化合物の製造方法に関する。
本発明の方法により製造される化合物は各種の構造材
料、機能材料として有用な高分子化合物の原料化合物と
して用いられる。
〔従来の技術〕
従来、1,2,3,4,4a,5,8,8a−オクタヒドロ−1,4:5,8−
ジメタノナレタレン−2,3−ジカルボン酸エステルから
誘導されるペルヒドロ−1,4:5,8−ジメタノナフタレン
−2,3−ジカルボン酸エステルまたはペルヒドロ1,4:5,8
−ジメタノナフタレン−2,3−ジメタノールを原料に用
いて得られるポリエステルはガラス転移温度が高く、寸
法安定性に優れ、写真用フイルムのベースなどに用いら
れらることが知られている(米国防衛特許第896,033号
明細書およびジヤーナル・オブ・ポリマー・サイエン
ス:ポリマー・ケミストリイ・エデイシヨン(Journal
of Polymer Sciense:Polymer Chemistry Editio
n)、10巻、3191頁(1972年)参照)。これらの文献に
は、フマル酸ジエチルとシクロペンタジエンからデイー
ルス−アルダー(Diels−Alder)反応により1,2,3,4,4
a,5,8,8a−オクタヒドロ−1,4:5,8−ジメタノナフタレ
ン−2,3−ジカルボン酸ジエチルを得る方法が開示され
ている。
〔発明が解決しようとする課題〕
フマル酸ジエチルとシクロペンタジエンから1,2,3,4,
4a,5,8,8a−オクタヒドロ−1,4:5,8−ジメタノナフタレ
ン−2,3−ジカルボン酸エステルを製造する上記の方法
においては、反応温度180℃で18時間という長い反応時
間を要し、かつ目的の収率は僅か22%と低い。このよう
に、従来提案されている方法では反応を長時間行う必要
があり、かつ目的とする化合物の収率が低い。
本発明の目的は、オクタヒドロジメタノナフタレン骨
格を有するジカルボン酸エステルを工業的に有利に製造
するための方法を提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
本発明によれば、上記の目的は、下記一般式(I) R1OOC−CH=CH−COOR2 (I) (式中、R1およびR2はそれぞれアルキル基を表す。) で示される化合物とシクロペンタジエンまたはジシクロ
ペンタジエンを反応させるに際し、反応温度を200℃〜2
50℃の範囲内に保ち、該シクロペンタジエンまたはジシ
クロペンタジエンをシクロペンタジエンに換算した量で
一般式(I)で示される化合物に対して最終的に2モル
倍以上の量となるように断続的または連続的に反応系に
仕込むことを特徴とする下記一般式(II) (式中、R1およびR2は上記に定義したとおりであ
る。) で示される化合物の製造方法を提供することによつて達
成される。
一般式(I)および一般式(II)におけるR1およびR2
が表すアルキル基としては、炭素数1〜8のアルキル基
が好ましく、その具体例としては次のものが挙げられ
る。
一般式(I)で示される化合物はトランス体、シス体
またはそれらの混合物であつてもよい。また、一般式
(I)で示される化合物としては1種の化合物であつて
もよいし、2種以上の化合物であつてもよい。
本発明の方法においては、シクロペンタジエンまたは
ジシクロペンタジエンの仕込み量は、シクロペンタジエ
ンに換算した量で一般式(I)で示される化合物に対し
て2モル倍以上である必要がある。その仕込み量は2〜
6モル倍の範囲が好ましく、2〜4モル倍の範囲がより
好ましい。シクロペンタジエンまたはジシクロペンタジ
エンの仕込み量が一般式(I)で示される化合物に対し
て2モル倍より少ない場合は、シクロペンタジエンと一
般式(I)で示される化合物の1対1の付加生成物、す
なわち5−ノルボルネン−2,3−ジカルボン酸エステル
の生成量が増える結果、一般式(II)で示される化合物
の収率が低下する。一方、その仕込み量が例えば6モル
倍を超えて多い場合には、シクロペンタジエンと一般式
(I)で示される化合物の3対1の付加生成物、すなわ
ち1,2,3,4,4a,5,8,8a,9,9a,10,10a−ドデカヒドロ−1,
4:5,8:9,10−トリメタノアントラセン−2,3−ジカルボ
ン酸エステルの生成量が増える結果、一般式(II)で示
される化合物の収率が低下し、さらにシクロペンタジエ
ンオリゴマーの生成量が増えるために反応液の粘度上昇
または沈殿物生成が起こる結果、反応操作が困難になる
場合があり好ましくない。一般式(I)で示される化合
物に対して2モル倍以上の量のシクロペンタジエンまた
はジシクロペンタジエンを反応開始時に一度に仕込むの
ではなく、反応容器の内温が所定の温度に達したのち、
断続的または連続的に反応系に仕込むことにより、一般
式(II)で示される化合物の収率を高めることができ
る。仕込み時間は約10分間ないし10時間の範囲内が好ま
しく、約10分間ないし8時間の範囲内がより好ましく、
特に約10分間ないし6時間の範囲内が好ましい。仕込み
時間が10時間よりも長い場合には、生成した一般式(I
I)で示される化合物が重合または分解によつて一部失
われることがあり好ましくない。シクロペンタジエンま
たはジシクロペンタジエンの一部を反応開始時に予め反
応容器内に仕込んでおいてもよい。この仕込み量はシク
ロペンタジエンまたはジシクロペンタジエンの全仕込み
量の90%程度以下が好ましい。シクロペンタジエンまた
はジシクロペンタジエンの仕込みを連続的に実施する場
合は、その仕込み速度を一定に保つてもよいし、変化さ
せてもよい。仕込みには適当な送液ポンプを使用すれば
よい。断続的に仕込む場合は、シクロペンタジエンまた
はジシクロペンタジエンの全仕込み量を2以上の適当な
数のフラクションに分け、それを上記の仕込み時間内に
仕込めがよい。この場合、仕込みには適当な送液ポンプ
を用いればよい。反応容器の内温を室温程度にまで冷却
したのちにすることもできる。反応時間は通常約30分間
ないし15時間、好ましくは30分間ないし10時間、より好
ましくは1時間ないし10時間の範囲である。
本発明の方法においては、反応温度が反応速度および
一般式(II)で示される化合物の収率に大きな影響を与
える。反応は200℃〜250℃の範囲の温度で行われる。反
応温度は200℃〜240℃の範囲が好ましく、210℃〜240℃
の範囲がより好ましい。反応温が250℃を超えて高い場
合には、生成した一般式(II)で示される化合物が重合
または分解により消費され、また原料であるシクロペン
タジエンまたはジシクロペンタエンが重合するため、そ
の損失が大となる。一方、反応温度が200℃よりも低い
場合には、反応速度が著しく低下し、かつ目的とする一
般式(II)で示される化合物の収率が低下する。
シクロペンタジエンまたはジシクロペンタジエンと一
般式(I)で示される化合物との反応は溶媒の不存在下
で行うことも可能であるが、適当な反応溶媒の存在下で
行うのが一般式(II)で示される化合物の収率が良好と
なる点で好ましい。反応溶媒としてはベンゼン、トルエ
ン、キシレン等の芳香族炭化水素;ヘキサン、ヘプタン
等の脂肪族炭化水素;テトラヒドロフラン、1,4−ジオ
キサン等のエーテル;メタノール、エタノール、プロパ
ノール、ブタノール等のアルコール;塩化メチレン、ク
ロロホルム等のハロゲン化炭化水素;N,N−ジメチルホル
ムアミド、N−メチルピロリドン等の含窒素化合物など
が用いられるが、これらのうちで芳香族炭化水素および
脂肪族炭化水素が一般式(II)で示される化合物の収率
が良好となる点で好ましく、特に芳香族炭化水素が好ま
しい。反応溶媒は通常、全原料化合物に対して0.1〜100
重量倍の範囲の量で用いられる。反応溶媒の使用量は全
原料化合物に対して0.2〜50重量倍の範囲が好ましく、
0.2〜10重量倍の範囲がより好ましい。反応溶媒の使用
量が0.1重量倍より少ない場合には、一般式(II)で示
される化合物の収率が低下することがあり、またその使
用量が100重量倍を超える場合には、反応速度が低下す
ることがあり、いずれの場合も好ましくない。
本発明の方法における反応は通常のデイールス−アル
ダー反応の場合に準じて行うことができる。すなわち、
金属製または耐圧ガラス製の反応容器に一般式(I)で
示される化合物、シクロペンタンジエンまたはジシクロ
ペンタジエン、および必要に応じて適当な反応溶媒を仕
込み、所定の温度に加熱して反応させる。反応は空気中
で行うこともできるが、窒素、アルゴン、二酸化炭素等
の不活性ガス中で行うのが好ましい。また、通常は機械
的な撹拌を行うのがよい。なお、本発明の製造方法の温
度条件下ではジシクロペンタジエンは容易にシクロペン
タジエンに分解して反応することから、必ずしもシクロ
ペンタジエンを原料として用いる必要はない。反応終了
後、反応混合物からの一般式(II)で示される化合物の
単離は、反応混合物を蒸留するか、または使用する反応
溶媒の種類によつては反応混合物から析出する一般式
(II)で示される化合物を濾別することにより行われ
る。
本発明の方法により得られる一般式(II)で示される
化合物を二重結合の水添反応に付することによりペルヒ
ドロ−1,4:5,8−ジメタノナフタレン−2,3−ジカルボン
酸エステルが製造され、このペルヒドロ−1,4:5,8−ジ
メタノナフタレン−2,3−ジカルボン酸エステルをエス
テル部分の還元反応に付することによりペルヒドロ−1,
4:5,8−ジメタノナフタレン−2,3−ジメタノールが製造
される。この場合、一般式(II)で示される化合物を例
えば、銅クロム触媒の存在下、加圧水素雰囲気中で反応
させることによりペルヒドロ−1,4:5,8−ジメタノナフ
タレン−2,3−ジメタノールを直接製造することもでき
る。こうして得られたペルヒドロ−1,4:5,8−ジメタノ
ナフタレン−2,3ジカルボン酸エステルまたはペルヒド
ロ−1,4:5,8−ジメタノナフタレン−2,3−ジメタノール
は公知の方法に従つて各種の構造材料、機能材料として
有用なポリエステル、ポリカーボネートまたはポリエス
テルカーボネートに容易に誘導することができる。ま
た、一般式(II)で示される化合物はビニル重合により
単独重合体となり、また二重結合を有する他の化合物、
例えば無水マレイン酸、酢酸ビニル、アクリロニトリル
等と共重合体を形成することも可能である。
〔実施例〕
以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本
発明はこれらの実施例によつて何ら限定されるものでは
ない。
実施例1 電磁撹拌装置を備えた内容の1のオートクレーブに
フマル酸ジブチル171g(0.75モル)、ジシクロペンタジ
エン99g(0.75モル)およびp−キシレン300gを仕込
み、窒素ガスで系内を置換した。次いで、オートクレー
ブの内温を230℃に昇温し、同温度で撹拌下に2時間反
応させた。この時点で定量ポンプを用いてジシクロペン
タジエン92g(0.75モル)を30分かけて添加し、ここか
らさらに1時間30分反応させた。反応終了後、反応混合
液をガスクロマトグラフイーにより分析した結果、1,2,
3,4,4a,5,8,8a−オクタヒドロ−1,4:5,8−ジメタノナフ
タレン−トランス−2,3−ジカルボン酸ジブチルが181g
生成していることが確認された。この反応混合物から減
圧蒸留により、1,2,3,4,4a,5,8,8a−オクタヒドロ−1,
4:5,8−ジメタノナフタレン−トランス−2,3−ジカルボ
ン酸ジブチル143gを得た。フマル酸ジブチルに基づく収
率は53%であつた。
実施例2 実施例1で用いられたオートクレーブにフマル酸ジメ
チル108g(0.75モル)およびp−キシレン300gを仕込
み、窒素ガスで系内を置換した。次いで、オートクレー
ブの内温を210℃に昇温し、撹拌下で定量ポンプにより
ジシクロペンタジエン99g(0.75モル)を1時間かけて
添加したのち、1時間反応させた。その後、再びジシク
ロペンタジエン50g(0.38モル)を定量ポンプを用いて
1時間かけて添加し、1時間反応させた。反応終了後、
反応混合物をガスクロマトグラフイーにより分析した結
果、1,2,3,4,4a,5,8,8a−オクタヒドロ−1,4:5,8−ジメ
タノナフタレン−トランス−2,3−ジカルボン酸ジメチ
ルが122g生成していることが確認された。この反応混合
物から減圧蒸留により、1,2,3,4,4a,5,8,8a−オクタヒ
ドロ−1,4:5,8−ジメタノナフタレン−トランス−2.3−
ジカルボン酸ジメチル103gを得た。フマル酸ジメチルに
基づく収率は50%であつた。
実施例3 実施例1で用いたオートクレーブにマレイン酸ジエチ
ル129g(0.75モル)、ジシクロペンタジエン99g(0.75
モル)およびp−キシレン300gを仕込み、窒素ガスで系
内を置換した。次いで、オートクレーブの内温を220℃
に昇温し、同温度で撹拌下に2時間反応させた。その
後、ジシクロペンタジエン30g(0.23モル)を定量ポン
プを用いて30分かけて添加し、1時間反応させた。さら
にジシクロペンタジエン20g(0.15モル)を定量ポンプ
を用いて30分かけて添加し、1時間30分反応させた。反
応終了後、反応混合物をガスクロマトグラフイーにより
分析した結果、1,2,3,4,4a,5,8,8a−オクタヒドロ−1,
4:5,8−ジメタノナフタレン−シス−2,3−ジカルボン酸
ジエチルが112g生成していることが確認された。なお、
同時に1,2,3,4,4a,5,8,8a−オクタヒドロ−1,4:5,8−ジ
メタノナフタレン−トランス−2,3−ジカルボン酸ジエ
チルが13g生成していることが認められた。この反応混
合物から減圧蒸留により、1,2,3,4,4a,5,8,8a−オクタ
ヒドロ−1,4:5,8−ジメタノナフタレン−シス−2,3−ジ
カルボン酸ジエチル94gを得た。マレイン酸ジメチルに
基づく収率は41%であつた。
比較例1 実施例1で用いたオートクレーブにフマル酸ジメチル
108g(0.75モル)、ジシクロペンタジエン189g(1.43モ
ル)およびp−キシレン300gを仕込み、窒素ガスで系内
を置換した。次いで、オートクレーブの内温を180℃に
昇温し、同温度で撹拌下に4時間反応させた。反応終了
後、反応混合液を減圧蒸留に付すことにより、1,2,3,4,
4a,5,8,8a−オクタヒドロ−1,4:5,8−ジメタノナフタレ
ン−トランス−2,3−ジカルボン酸ジメチル14gを得た。
フマル酸ジメチルに基づく収率は7%であつた。なお、
反応時間を24時間にする以外は上記と同様にして反応お
よび蒸留を実施したところ、この場合のフマル酸ジメチ
ルに基づく1,2,3,4,4a,5,8,8a−オクタヒドロ−14:5,8
−ジメタノナフタレン−トランス−2,3−ジカルボン酸
ジメチルの収率は25%であつた。
参考例 実施例1で用いたオートクレーブに、実施例1で得ら
れた1,2,3,4,4a,5,8,8a−オクタヒドロ−1,4:5,8−ジメ
タノナフタレン−トランス−2,3−ジカルボン酸ジブチ
ル40g、1,4−ジオキサン400mlおよび銅−クロム触媒2g
を仕込み、系内を水素ガスで十分置換したのち、水素ガ
スを250気圧仕込み、200℃で24時間撹拌した。冷却後、
反応液を取り出し、触媒を濾別したのち、1,4−ジオキ
サンを除去した。残渣をアセトンより再結晶することに
より、白色結晶15gを得た。得られた結晶の1H−NMRスペ
クトルは次の通りであり、この結晶はペルヒドロ−1,4:
5,8−ジメタノナフタレン−トランス−2,3−ジメタノー
ルであることが確かめられた。
0.8〜2.0ppm:12H 2.0〜2.3ppm: 4H(ノルボルナン骨格橋頭位のプロト
ン) 3.0〜3.8ppm: 6H(酸素原子に結合したメチレン基の
プロトンおよび水酸基のプロトン) 〔発明の効果〕 本発明の方法によれば、従来提案されている方法に比
して短い反応時間でかつ良好な収率で1,2,3,4,4a,5,8,8
a−オクタヒドロ−1,4:5,8−ジメタノナフタレン−2,3
−ジカルボン酸エステルが製造される。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】下記一般式(I) R1OOC−CH=CH−COOR2 (I) (式中、R1およびR2はそれぞれアルキル基を表す。)で
    示される化合物とシクロペンタジエンまたはジシクロペ
    ンタジエンを反応させるに際し、反応温度を200℃〜250
    ℃の範囲内に保ち、該シクロペンタジエンまたはジシク
    ロペンタジエンをシクロペンタジエンに換算した量で一
    般式(I)で示される化合物に対して最終的に2モル倍
    以上の量となるように断続的または連続的に反応系に仕
    込むことを特徴とする下記一般式(II) (式中、R1およびR2は上記に定義したとおりである。) で示される化合物の製造方法。
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