JP4088507B2 - Method for producing alicyclic hydroxycarboxylic acid t-butyl ester - Google Patents

Description

【０００８】
（式中、Ｒは水素原子又はメチル基を示し、ヒドロキシル基は炭素原子ａ又はｂに結合しており、ｎは１又は２の整数である。）
で表される脂環式ヒドロキシカルボン酸に酸触媒又はカチオン交換触媒の存在下に蟻酸を反応させて、そのヒドロキシル基をホルミル化し、次いで、得られたホルミル化物にカチオン交換樹脂触媒の存在下にイソブチレンを反応させて、そのカルボキシル基をｔ−ブチルエステル化し、この後、上記ホルミル基をアルカリにて加水分解することを特徴とする一般式（II）
【０００９】
【化５】

【００１０】
（式中、Ｒ及びｎは上記と同じであり、ヒドロキシル基は炭素原子ａ又はｂに結合している。）
で表される脂環式ヒドロキシカルボン酸ｔ−ブチルエステルの製造方法が提供される。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明による脂環式ヒドロキシカルボン酸ｔ−ブチルエステルの製造方法によれば、好ましくは、入手容易な脂環式モノオレフィンカルボン酸又はそのエステルを原料とし、それより得られるヒドロキシカルボン酸を直接の原料とする。
【００１２】
即ち、本発明によれば、好ましくは、一般式（III)
【００１３】
【化６】

【００１４】
（式中、Ｒは水素原子又はメチル基を示し、Ｒ₁ は水素原子又はアルカリによって加水分解されて脱離する有機基を示し、ｎは１又は２の整数である。）
で表される脂環式モノオレフィンカルボン酸又はそのエステルに有機スルホン酸触媒の存在下、蟻酸を付加反応させ、次に、得られた反応生成物をアルカリによって加水分解し、かくして、前記一般式（Ｉ）で表されるヒドロキシカルボン酸を得、これを直接の原料として用いる。
【００１５】
上記一般式（III) で表される脂環式モノオレフィンカルボン酸又はそのエステルにおいて、Ｒ₁ は水素原子か、又は上記脂環式モノオレフィンカルボン酸エステルへの蟻酸の付加反応生成物のアルカリによる加水分解の反応条件下に加水分解されて脱離する有機基を示す。従って、このような有機基は、特に限定されるものではないが、例えば、炭素原子数１〜１４の炭化水素基であり、具体例として、例えば、メチル基、エチル基、イソプロピル基、ｔ−ブチル基等の分岐鎖状のアルキル基、置換又は非置換のシクロペンチル基、シクロヘキシル基等のシクロアルキル基、置換又は非置換のフェニル基、ナフチル基、ビフェニル基等の芳香族炭化水素基等を挙げることができる。
【００１６】
従って、上記一般式（III) で表される脂環式モノオレフィンカルボン酸又はそのエステルの具体例として、例えば、
８−カルボキシテトラシクロ［４．４．０．１^2.5．１^7.10］−３−ドデセン、８−エトキシカルボニルテトラシクロ［４．４．０．１^2.5．１^7.10］−３−ドデセン、
８−イソプロポキシカルボニルテトラシクロ［４．４．０．１^2.5．１^7.10］−３−ドデセン、
８−ｔ−ブトキシカルボニルテトラシクロ［４．４．０．１^2.5．１^7.10］−３−ドデセン、
８−ネオペンチルオキシカルボニルテトラシクロ［４．４．０．１^2.5．１^7.10］−３−ドデセン、
８−シクロペンチルオキシカルボニルテトラシクロ［４．４．０．１^2.5．１^7.10］−３−ドデセン、
８−シクロヘキシルオキシカルボニルテトラシクロ［４．４．０．１^2.5．１^7.10］−３−ドデセン、
８−フェニルオキシカルボニルテトラシクロ［４．４．０．１^2.5．１^7.10］−３−ドデセン、
８−ナフチルオキシカルボニルテトラシクロ［４．４．０．１^2.5．１^7.10］−３−ドデセン、
１２−カルボキシヘキサシクロ［６．６．１．１^3.6．１^10.13 ．０^2.7．０^9.14］−４−ヘプタデセン、
１２−エトキシカルボニルヘキサシクロ［６．６．１．１^3.6．１^10.13 ．０^2.7．０^9.14］−４−ヘプタデセン、
１２−イソプロポキシカルボニルヘキサシクロ［６．６．１．１^3.6．１^10.13０^2.7．０^9.14］−４−ヘプタデセン、
１２−ｔ−ブトキシカルカルボニルヘキサシクロ［６．６．１．１^3.6．１^10.13０^2.7．０^9.14］−４−ヘプタデセン、
１２−ネオペンチルオキシカルボニルヘキサシクロ［６．６．１．１^3.6．１^10.13０^2.7．０^9.14］−４−ヘプタデセン、
１２−シクロペンチルオキシカルボニルヘキサシクロ［６．６．１．１^3.6．１^10.13０^2.7．０^9.14］−４−ヘプタデセン、
１２−シクロヘキシルオキシカルボニルヘキサシクロ［６．６．１．１^3.6．１^10.13０^2.7．０^9.14］−４−ヘプタデセン、
１２−フェニルオキシカルボニルヘキサシクロ［６．６．１．１^3.6．１^10.13０^2.7．０^9.14］−４−ヘプタデセン、
１２−ナフチルオキシカルボニルヘキサシクロ［６．６．１．１^3.6．１^10.13０^2.7．０^9.14］−４−ヘプタデセン
等を挙げることができる。
【００１７】
上記種々の脂環式モノオレフィンカルボン酸又はそのエステルのなかでも、本発明によれば、Ｒ₁ はアルキル基であることが好ましい。また、この脂環式モノオレフィンカルボン酸又はそのエステルの純度は、蟻酸との反応において、望ましくない副生物の生成を抑制するためには、９５％以上が好ましい。
【００１８】
本発明によれば、次式に示すように、このような脂環式モノオレフィンカルボン酸又はそのエステルに、好ましくは、反応溶媒中、有機スルホン酸触媒の存在下に蟻酸を付加反応させた後、このようにして得られた反応生成物をアルカリによって加水分解することによって、目的とする脂環式ヒドロキシカルボン酸を得ることができる。
【００１９】
【化７】

【００２０】
このような方法において、蟻酸は、上記原料である脂環式モノオレフィンカルボン酸又はそのエステル１モル部に対して、通常、０．０５〜１．０モル部、好ましくは、０．１〜０．３モル部の範囲で用いられる。
【００２１】
上記有機スルホン酸触媒としては、メタンスルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、ｐ−トルエンスルホン酸等が用いられるが、好ましくは、トリフルオロメタンスルホン酸が用いられる。このような有機スルホン酸触媒は、原料の脂環式モノオレフィンカルボン酸又はそのエステル１００重量部に対して、通常、１〜２０重量部、好ましくは、３〜１０重量部の範囲で用いられる。
【００２２】
脂環式モノオレフィンカルボン酸又はそのエステルへの蟻酸の付加反応は、常圧下又は加圧下に、４０〜１００℃の範囲、好ましくは、５０〜８０℃で行われる。このような反応条件においては、反応は、通常、１〜６時間程度で終了する。
【００２３】
上記付加反応に際しては、反応溶媒を用いることが好ましい。この反応溶媒としては、水に混和性がなく、目的とする脂環式ヒドロキシ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、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素溶媒が好ましく用いられる。このような反応溶媒は、原料である脂環式モノオレフィンカルボン酸又はそのエステル１００重量部に対して、通常、１００〜５０００重量部、好ましくは、５００〜１０００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。
【００２４】
また、上記反応の原料である脂環式モノオレフィンカルボン酸又はそのエステルは熱的に不安定であるので、反応をヒドロキノン、メトキシフェノール、カテコール類、フェノチアジン等の重合禁止剤の存在下に行ってもよい。
【００２５】
反応は、バッチ式、連続式のいずれによっても行うことができる。バッチ式の場合は、例えば、蟻酸と有機スルホン酸触媒と、必要に応じて、反応溶媒を反応容器に仕込み、これに脂環式モノオレフィンカルボン酸又はそのエステルを、必要に応じて、反応溶媒に分散させたスラリーとして、これを滴下、攪拌し、大気圧下、加温して、反応を行えばよい。
【００２６】
次いで、このようにして、脂環式モノオレフィンカルボン酸又はそのエステルに蟻酸を付加させて、得られた反応生成物をアルカリによって加水分解することによって、前記一般式（Ｉ）で表される脂環式ヒドロキシカルボン酸を得ることができる。
【００２７】
この加水分解反応は、通常、アルカリ金属水酸化物（例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等）のようなアルカリを、好ましくは、５〜４０重量％程度の濃度の水溶液として、これを得られた反応混合物に加え、加熱、攪拌することによって行われる。上記アルカリは、使用する原料脂環式モノオレフィンカルボン酸又はそのエステルと蟻酸との合計量１モル部に対して１モル部以上、好ましくは、１〜４モル部の範囲で用いられる。
【００２８】
また、この加水分解反応は、通常、４０〜１００℃、好ましくは、６０〜８０℃の範囲の温度で行われる。このような反応条件の下で、反応は、通常、２〜１０時間程度で終了する。
【００２９】
上述した方法において、原料として、脂環式モノオレフィンカルボン酸エステルを用いた場合、その脂環式モノオレフィンカルボン酸エステルは、酸触媒下の蟻酸の付加反応の反応生成物のアルカリ加水分解反応において、そのエステル基が加水分解され、脱離されて、対応する脂環式ヒドロキシカルボン酸が生成する。
【００３０】
このような加水分解反応の終了後、必要に応じて、得られた反応混合物にトルエン等の有機溶媒を加えて攪拌した後、副生物等を含む油層を分液等により分離除去する。かくして、目的物を含む水層を得、これに塩酸等の酸を加え、中和した後、メチルイソブチルケトン、トルエン等の有機溶媒を加えて、油層中に反応生成物を抽出し、油層を分液する。この後、反応生成物を含む油層から溶媒を減圧蒸留等により留去して、目的物の粗製物を得る。更に、必要に応じて、この粗製物を、例えば、カラム処理することによって、目的物の精製物を得ことができる。
【００３１】
このようにして得られる精製物の純度（ガスクロマトグラフィー法）は、通常、９０％以上である。また、原料である脂環式モノオレフィンカルボン酸又はそのエステルに対する収率は、通常、３０％以上である。
【００３２】
上述した方法によって得られる脂環式ヒドロキシカルボン酸の具体例としては、用いる原料に対応して、例えば、
ヒドロキシ−８−カルボキシテトラシクロ［４．４．０．１^2.5．１^7.10］ドデカン、
ヒドロキシ−１２−カルボキシヘキサシクロ［６．６．１．１^3.6．１^10.13０^2.7．０^9.14］ヘプタデカン
等を挙げることができる。
【００３３】
このようにして得られる脂環式ヒドロキシカルボン酸は、通常、ヒドロキシル基の置換位置の異なる異性体の混合物である。具体的には、例えば、ヒドロキシ−８−カルボキシテトラシクロ［４．４．０．１^2.5．１^7.10］ドデカンの場合は、３−ヒドロキシ−と４−ヒドロキシ−８−カルボキシテトラシクロ［４．４．０．１^2.5．１^7.10］ドデカンとの混合物である。また、ヒドロキシ−１２−カルボキシヘキサシクロ［６．６．１．１^3.6．１^10.13．０^2.7．０^9.14］ヘプタデカンの場合は、４−ヒドロキシと５−ヒドロキシ−１２−カルボキシヘキサシクロ［６．６．１．１^3.6．１^10.13．０^2.7．０^9.14］ヘプタデカンとの混合物である。
【００３４】
本発明によれば、好ましくは、このようにして得られる脂環式ヒドロキシカルボン酸を用いて、下記スキームに示すように、目的とする脂環式ヒドロキシカルボン酸ｔ−ブチルエステルを高収率にて得ることができる。即ち、反応溶媒中、酸触媒又はイオン交換樹脂触媒の存在下に脂環式ヒドロキシカルボン酸（Ｉ）に蟻酸を反応させて、そのヒドロキシル基をホルミル化して保護する。次いで、このようにして得られたホルミル化物（１）にカチオン交換樹脂触媒の存在下にイソブチレンを反応させて、ホルミル化物のカルボキシル基をｔ−ブチルエステルとした化合物（２）とし、その後、上記ホルミル基をアルカリにて加水分解することによって、脂環式ヒドロキシカルボン酸ｔ−ブチルエステル（II）を得る。本発明によれば、このような種々の脂環式ヒドロキシカルボン酸エステルのなかでも、Ｒが水素原子であるものが好ましい。
【００３５】
【化８】

【００３６】
上述した方法によって得られる脂環式ヒドロキシカルボン酸ｔ−ブチルエステルの具体例としては、例えば、
ヒドロキシ−８−ｔ−ブトキシカルボニルテトラシクロ［４．４．０．１^2.5１^7.10］ドデカン、
ヒドロキシ−８−メチル−８−ｔ−ブトキシカルボニルテトラシクロ［４．４．０．１^2.5１^7.10］ドデカン、
ヒドロキシ−１２−ｔ−ブトキシカルボニルヘキサシクロ［６．６．１．１^3.6．１^10.13．０^2.7．０^9.14］ヘプタデカン、
ヒドロキシ−１２−メチル−１２−ｔ−ブトキシカルボニルヘキサシクロ［６．６．１．１^3.6．１^10.13．０^2.7．０^9.14］ヘプタデカン
等を挙げることができる。
【００３７】
このようにして、本発明に従って得られる脂環式ヒドロキシカルボン酸エステルは、通常、ヒドロキシル基の置換位置の異なる異性体の混合物であり、具体的には、例えば、ヒドロキシ−８−ｔ−ブトキシカルボニルテトラシクロ［４．４．０．１^2.5．１^7.10］ドデカンの場合は、３−ヒドロキシと４−ヒドロキシの混合物である。また、ヒドロキシ−１２−ｔ−ブトキシカルボニルヘキサシクロ［６．６．１．１^3.6．１^10.13．０^2.7．０^9.14］ヘプタデカンの場合は、４−ヒドロキシと５−ヒドロキシの混合物である。
【００３８】
本発明による脂環式ヒドロキシカルボン酸ｔ−ブチルエステルの製造方法において、脂環式ヒドロキシカルボン酸のヒドロキシル基の蟻酸によるホルミル化において、蟻酸は、脂環式ヒドロキシカルボン酸に対して、通常、０．０５〜１．０モル部、好ましくは、０．１〜０．３モル部の範囲で用いられる。
【００３９】
本発明によれば、この上記脂環式ヒドロキシカルボン酸のヒドロキシル基のホルミル化反応において、酸触媒を用いる場合には、硫酸や塩酸のような無機酸や、例えば、メタンスルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、ｐ−トルエンスルホン酸等の有機スルホン酸が用いられる。なかでも、有機スルホン酸が好ましく用いられる。このような酸触媒は、脂環式ヒドロキシカルボン酸１００重量部に対し、通常、１〜２０重量部、好ましくは、３〜１０重量部の範囲で用いられる。
【００４０】
このような酸触媒は、得られたホルミル化物に次工程にてイソブチレンを反応させる際に、目的とするカルボキシル基のエステル化を阻害するので、上記ホルミル化反応の終了後に、得られた反応混合物を、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ水溶液によて中和した後、イソブチレンとの反応に供される。
【００４１】
一方、上記脂環式ヒドロキシカルボン酸のヒドロキシル基の蟻酸によるホルミル化において、カチオン交換樹脂触媒を用いる場合には、強酸性のカチオン交換樹脂が好ましく用いられる。このようなカチオン交換樹脂触媒は、脂環式ヒドロキシカルボン酸１００重量部に対し、通常、１〜２０重量部、好ましくは、３〜１０重量部の範囲で用いられる。このように、ホルミル化反応において、触媒として、カチオン交換樹脂触媒が用いられる場合は、得られた反応混合物は、通常、アルカリで中和することなく、そのまま、次工程のイソブチレンとの反応に供される。
【００４２】
本発明によれば、脂環式ヒドロキシカルボン酸のヒドロキシル基の蟻酸によるホルミル化反応は、常圧又は加圧下に温度６０〜１５０℃の範囲、好ましくは、８０〜１２０℃の範囲で行われる。このような反応条件においては、反応は、通常、１〜６時間程度で完了する。
【００４３】
本発明によれば、脂環式ヒドロキシカルボン酸のヒドロキシル基の蟻酸によるホルミル化反応においては、カチオン交換触媒を用いる場合に比べて、酸触媒を用いた方が反応収率は高い。
【００４４】
本発明においては、上記ホルミル化反応には溶媒を用いることが好ましい。この溶媒としては、水に混和性がなく、反応に用いる原料と反応によって得られる生成物を溶解するものであれば、特に限定されることなく、適宜のものが用いられるが、例えば、トルエン等の芳香族炭化水素、メチルイソブチルケトン等の脂肪族ケトンが好ましく用いられる。このような溶媒は、原料である脂環式ヒドロキシカルボン酸１００重量部に対して、通常、１００〜５０００重量部、好ましくは、５００〜１０００重量部の範囲で用いられる。
【００４５】
脂環式ヒドロキシカルボン酸のホルミル化反応は、バッチ式、連続式のいずれによっても行うことができる。バッチ式の場合は、例えば、酸触媒を用いる場合であれば、脂環式ヒドロキシカルボン酸と酸触媒と、必要に応じて、溶媒を反応容器に仕込み、これに蟻酸を滴下、攪拌し、加温して、大気圧下において、反応を行えばよい。反応終了後、反応混合物に、例えば、１６％水酸化ナトリウム水溶液を加えて酸触媒を中和し、これを次工程の原料としてもよいし、また、これを更に精製して精製原料（反応生成物）としてもよい。
【００４６】
また、カチオン交換樹脂を用いる場合は、上記と同様に反応を行い、反応終了後、反応混合物をそのまま、次工程の原料としてもよいし、また、これを濾過等により触媒を濾別し、更に精製して精製原料（反応生成物）としてもよい。
【００４７】
本発明においては、このようにして得られたホルミル化物を精製して、次のイソブチレンとの反応の原料として用いてもよいが、しかし、上記反応において得られたホルミル化物を含む反応混合物をそのまま、次の反応の原料として用いることが好ましい。
【００４８】
次いで、本発明によれば、このようにして得られたホルミル化物にカチオン交換樹脂触媒の存在下にイソブチレンと反応させるエステル化反応によって、目的する脂環式ヒドロキシカルボン酸ｔ−ブチルエステルを得る。
【００４９】
本発明によれば、このエステル化反応において、イソブチレンは、出発原料である脂環式ヒドロキシカルボン酸１モル部に対して、通常、８〜２０モル部、好ましくは、１０〜１５モル部の範囲で用いられる。イソブチレンは、液体状として用いても又は加温して気体状として用いてもよい。また、上記カチオン交換樹脂触媒は、出発原料の脂環式ヒドロキシカルボン酸１００重量部に対して、通常、５〜５０重量部、好ましくは、１０〜２０重量部の範囲で用いられる。
【００５０】
また、エステル化反応の反応温度は、通常、常圧乃至微加圧下に、１０〜３０℃、好ましくは、１５〜２５℃の範囲である。このような反応条件においては、反応は、通常、５〜２４時間程度で完了する。
【００５１】
本発明によれば、エステル化反応においては、カチオン交換樹脂触媒を用いるとき、通常、高い反応収率を得ることができる。
【００５２】
本発明においては、このエステル化反応においても、溶媒を用いることが好ましい。本反応の原料として、上記ホルミル化物を含む反応混合物を用いる場合は、含まれている溶媒をそのまま用いてもよいし、更に、溶媒を追加してもよい。この溶媒としては、上記ホルミル化反応に用いた溶媒と同様の溶媒を用いてもよい。このような溶媒は、原料である脂環式ヒドロキシカルボン酸１００重量部に対して、通常、１００〜５０００重量部、好ましくは、５００〜１０００重量部の範囲で用いられる。
【００５３】
反応は、バッチ式、連続式のいずれによっても行うことができる。バッチ式の場合は、例えば、ホルミル化した脂環式カルボン酸又はこれを含む反応混合物とカチオン交換樹脂触媒と、必要に応じて、溶媒を反応容器に仕込み、加温し、攪拌下、これにイソブチレンガスを導入して、密閉し、微加圧下に、又は常圧下に反応を行えばよい。
【００５４】
本発明によれば、このようにして、イソブチレンを反応させた後、触媒を濾過等により分離除去し、次いで、得られた目的物を含む濾液にアルカリ水溶液を添加し、加温下にホルミル基を加水分解することによって、目的とする脂環式ヒドロキシカルボン酸ｔ−ブチルエステルを得ることができる。
【００５５】
上記アルカリ水溶液としては、濃度８〜２４％程度、好ましくは、１６〜２０％程度の水酸化ナトリウム水溶液や水酸化カリウム水溶液が好ましく用いられる。これらのアルカリ水溶液の使用量は当初の原料の脂環式ヒドロキシカルボン酸１モルに対して、通常、２〜５モル、好ましくは、３〜４モルの範囲である。
【００５６】
反応温度は、通常、５０〜１００℃、好ましくは、６０〜８０℃の範囲である。本発明においては、反応は、通常、常圧下又は加圧下に行われる。このような反応条件においては、反応は、通常、１〜７時間程度で完了する。
【００５７】
反応終了後、得られた反応混合物を必要に応じて精製することができる。例えば、反応混合物に水を追加添加して水洗した後、水層を分液等により分離し、得られた油層から溶媒を溜去することによって、蒸留残渣として目的物である脂環式ヒドロキシカルボン酸ｔ−ブチルエステルを得ることができる。
【００５８】
本発明の方法によって得られる目的物の純度は、通常、９０〜９５％程度であり、また、原料に対する収率は、通常、６０〜７０％程度である。
【００５９】
【実施例】
以下に実施例を挙げて本発明を説明するが、本発明はこれら実施例により何ら限定されるものではない。
【００６０】
実施例１
（ヒドロキシ−８−カルボキシテトラシクロ［４．４．０．１^2.5．１^7.10］ドデカンの製造）
温度計、滴下漏斗、還流冷却管及び攪拌機を備えた２Ｌ容量四つ口フラスコに蟻酸６９ｇ（１．５モル）、トリフルオロメタンスルホン酸１．０ｇ及びトルエン１０２ｇを仕込み、反応容器内を窒素置換した後、常圧下、温度６０℃に昇温した。
【００６１】
次いで、８−カルボキシテトラシクロ［４．４．０．１^2.5．１^7.10］ドデセン１０２ｇ（０．５モル）をトルエン３０６ｇに分散させてスラリーを調製し、このスラリーを上記フラスコ中に攪拌下、温度６０℃を保ちながら、１．５時間をかけて滴下した。滴下終了後、同じ温度において、更に、２時間、撹拌下に付加反応を行った。
【００６２】
反応終了後、得られた反応混合物に１６％水酸化ナトリウム水溶液８２５ｇ（３．３モル）を加え、撹拌下、温度８０℃で６時間、加水分解反応を行った。反応終了後、得られた反応混合物からトルエン層を分液除去し、得られた水層にメチルイソブチルケトン２０４ｇと１７．５％塩酸６８８ｇ（３．３モル）を加え、攪拌した後、水層を分液除去した。得られた油層（メチルイソブチルケトン溶液）に更に１６％水酸化ナトリウム水溶液を加え、攪拌して、ｐＨ５〜７に中和した後、水層を分液除去し、油層（メチルイソブチルケトン溶液）を得た。この油層を赤外線分光分析及びプロトン核磁気共鳴分析に付して、目的物の生成を確認した。
【００６３】
次いで、この油層にｔ−ブチルハイドロキノン０．０８ｇを加えた後、減圧蒸留にてメチルイソブチルケトンを留去することによって、蒸留残留物として、目的とするヒドロキシ−８−カルボキシテトラシクロ［４．４．０．１^2.5．１^7.10］ドデカン８６ｇを白色結晶として得た。ガスクロマトグラフィー分析による純度は９８．４％であった。また、８−カルボキシテトラシクロ［４．４．０．１^2.5．１^7.10］ドデセンに対する収率は９２モル％であった。
【００６４】
（ヒドロキシテトラシクロ［４．４．０．１^2.5 １^7.10］−３−ドデカン−８−カルボキシ−ｔ−ブチルエステルの合成）
温度計、滴下漏斗、還流冷却管及び攪拌機を備えた１Ｌ容量四つ口フラスコに上記で得られたヒドロキシ−８−カルボキシテトラシクロ［４．４．０．１^2.5 １^7.10］−３−ドデカン２２．２ｇ（０．１モル）、酸触媒のカチオン交換樹脂２．２ｇ（アンバーリスト１５、オルガノ（株）製）及びメチルイソブチルケトン１１１ｇを加え、攪拌下、温度８０℃に昇温した後、蟻酸１３．８ｇ（０．３モル）を０．５時間かけて滴下した。滴下終了後、反応溶液を１００℃に昇温し、更に３時間反応を行った。反応終了後、得られた反応生成物を温度計と攪拌機を備えた２Ｌ容量のガラス製オートクレーブに移し、これにイソブチレン５６ｇ（１０モル）及び酸触媒のカチオン交換樹脂２．２ｇ（アンバーリスト１５）を加えて、温度２０℃に保ち、圧力０．２ＭＰａで、攪拌下に約１２時間反応を行った。
【００６５】
反応終了後、得られた反応混合物をフィルターで濾過して触媒を濾別した。得られた濾液に１６％水酸化ナトリウム水溶液９０ｇを加え、攪拌下に、温度８０℃で２時間加水分解反応を行った。反応終了後、得られた反応混合物に水を加え、水洗した後、水層を分液分離し、目的物を含む油層（メチルイソブチルケトン溶液）を得た。得られた油層を赤外分光分析及びプロトン核磁気共鳴分析に付して、目的物の生成を確認した。
【００６６】
次いで、この油層から減圧蒸留にてメチルイソブチルケトンを留去することによって、蒸留残留物として、目的とするヒドロキシ−テトラシクロ［４．４．０．１^2.5 １^7.10］−３−ドデカン−８−カルボキシ−ｔ−ブチルエステル１９．３ｇを白色結晶として得た。ガスクロマトグラフィー分析による純度は９５％であった。また、ヒドロキシ−８−カルボキシテトラシクロ［４．４．０．１^2.5 １^7.10］−３−ドデカンに対する収率は６６モル％であった。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for producing an alicyclic hydroxycarboxylic acid t-butyl ester. Specifically, the present invention preferably uses an alicyclic monoolefin carboxylic acid or an ester thereof, which is easily available, as a raw material, and an alicyclic hydroxycarboxylic acid obtained therefrom as a direct raw material in a high yield. The present invention relates to a method for producing a carboxylic acid t-butyl ester.
[0002]
[Prior art]
In recent years, alicyclic hydroxycarboxylic acid t-butyl ester has been useful as a photosensitive resist raw material for semiconductor microfabrication and the like, and a resin raw material for optical materials having excellent optical properties, heat resistance, moisture resistance, etc. It has been known.
[0003]
Several methods for producing such alicyclic hydroxycarboxylic acid t-butyl ester are already known. For example, 8-t-butoxycarbonyltetracyclo [4.4.0.1 ^2.5 1 ^7.10 ] -3-dodecene is reacted with borane-tetrahydrofuran complex and then with hydrogen peroxide to give 3- or 4-hydroxy-8-t-butoxycarbonyltetracyclo [4.4.0.1]. ^2.5 1 ^7.10 A production method for obtaining -3-dodecane is known (see Patent Document 1). However, if an alicyclic monocarboxylic carboxylic acid or ester thereof, which is readily available, is used as a starting material to produce alicyclic hydroxycarboxylic acid t-butyl ester in a simple process with good yield, The reaction step must be performed and the yield is also lowered. Therefore, development of a method for easily producing alicyclic hydroxycarboxylic acid t-butyl ester industrially with a high yield is desired.
[0004]
[Patent Document 1]
9th page of JP-A-10-171122
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
Therefore, the present invention preferably uses an alicyclic monoolefin carboxylic acid or an ester thereof which is readily available as a raw material, and an alicyclic hydroxy carboxylic acid obtained therefrom as a direct raw material in a high yield. It aims at providing the method of manufacturing acid t-butyl ester.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
According to the invention, the general formula (I)
[0007]
[Formula 4]

[0008]
(In the formula, R represents a hydrogen atom or a methyl group, the hydroxyl group is bonded to the carbon atom a or b, and n is an integer of 1 or 2.)
Is reacted with formic acid in the presence of an acid catalyst or a cation exchange catalyst to formylate its hydroxyl group, and then the resulting formylate is subjected to the presence of a cation exchange resin catalyst in the presence of a cation exchange resin catalyst. The general formula (II) is characterized in that isobutylene is reacted to convert the carboxyl group into t-butyl ester, and then the formyl group is hydrolyzed with an alkali.
[0009]
[Chemical formula 5]

[0010]
(In the formula, R and n are the same as above, and the hydroxyl group is bonded to the carbon atom a or b.)
The manufacturing method of alicyclic hydroxycarboxylic acid t-butyl ester represented by these is provided.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
According to the method for producing an alicyclic hydroxycarboxylic acid t-butyl ester according to the present invention, preferably, an easily available alicyclic monoolefin carboxylic acid or ester thereof is used as a raw material, and the hydroxycarboxylic acid obtained therefrom is directly used. Use as raw material.
[0012]
That is, according to the present invention, preferably the general formula (III)
[0013]
[Chemical 6]

[0014]
(Wherein R represents a hydrogen atom or a methyl group, R ₁ Represents an organic group which is hydrolyzed by a hydrogen atom or an alkali, and n is an integer of 1 or 2. )
In the presence of an organic sulfonic acid catalyst, formic acid is added to the alicyclic monoolefin carboxylic acid represented by the following formula (1), and then the resulting reaction product is hydrolyzed with an alkali. The hydroxycarboxylic acid represented by (I) is obtained and used as a direct raw material.
[0015]
In the alicyclic monoolefin carboxylic acid or ester thereof represented by the general formula (III), R ₁ Represents a hydrogen atom or an organic group which is hydrolyzed and eliminated under the reaction conditions of hydrolysis of the formic acid addition reaction product to the alicyclic monoolefin carboxylic acid ester with alkali. Accordingly, such an organic group is not particularly limited, and is, for example, a hydrocarbon group having 1 to 14 carbon atoms. Specific examples thereof include, for example, a methyl group, an ethyl group, an isopropyl group, t- Examples include branched alkyl groups such as butyl groups, cycloalkyl groups such as substituted or unsubstituted cyclopentyl groups and cyclohexyl groups, and aromatic hydrocarbon groups such as substituted or unsubstituted phenyl groups, naphthyl groups, and biphenyl groups. be able to.
[0016]
Therefore, as a specific example of the alicyclic monoolefin carboxylic acid represented by the general formula (III) or an ester thereof, for example,
8-carboxytetracyclo [4.4.0.1 ^2.5 . 1 ^7.10 ] -3-dodecene, 8-ethoxycarbonyltetracyclo [4.4.0.1] ^2.5 . 1 ^7.10 ] -3-dodecene,
8-Isopropoxycarbonyltetracyclo [4.4.0.1 ^2.5 . 1 ^7.10 ] -3-dodecene,
8-t-butoxycarbonyltetracyclo [4.4.0.1 ^2.5 . 1 ^7.10 ] -3-dodecene,
8-Neopentyloxycarbonyltetracyclo [4.4.0.1 ^2.5 . 1 ^7.10 ] -3-dodecene,
8-cyclopentyloxycarbonyltetracyclo [4.4.0.1 ^2.5 . 1 ^7.10 ] -3-dodecene,
8-cyclohexyloxycarbonyltetracyclo [4.4.0.1 ^2.5 . 1 ^7.10 ] -3-dodecene,
8-phenyloxycarbonyltetracyclo [4.4.0.1 ^2.5 . 1 ^7.10 ] -3-dodecene,
8-Naphthyloxycarbonyltetracyclo [4.4.0.1 ^2.5 . 1 ^7.10 ] -3-dodecene,
12-carboxyhexacyclo [6.6.1.1 ^3.6 . 1 ^10.13 . 0 ^2.7 . 0 ^9.14 -4-heptadecene,
12-Ethoxycarbonylhexacyclo [6.6.1.1 ^3.6 . 1 ^10.13 . 0 ^2.7 . 0 ^9.14 -4-heptadecene,
12-Isopropoxycarbonylhexacyclo [6.6.1.1 ^3.6 . 1 ^10.13 0 ^2.7 . 0 ^9.14 -4-heptadecene,
12-t-Butoxycalcarbonylhexacyclo [6.6.1.1 ^3.6 . 1 ^10.13 0 ^2.7 . 0 ^9.14 -4-heptadecene,
12-Neopentyloxycarbonylhexacyclo [6.6.1.1 ^3.6 . 1 ^10.13 0 ^2.7 . 0 ^9.14 -4-heptadecene,
12-cyclopentyloxycarbonylhexacyclo [6.6.1.1] ^3.6 . 1 ^10.13 0 ^2.7 . 0 ^9.14 -4-heptadecene,
12-Cyclohexyloxycarbonylhexacyclo [6.6.1.1 ^3.6 . 1 ^10.13 0 ^2.7 . 0 ^9.14 -4-heptadecene,
12-Phenyloxycarbonylhexacyclo [6.6.1.1 ^3.6 . 1 ^10.13 0 ^2.7 . 0 ^9.14 -4-heptadecene,
12-naphthyloxycarbonylhexacyclo [6.6.1.1 ^3.6 . 1 ^10.13 0 ^2.7 . 0 ^9.14 ] -4-Heptadecene
Etc.
[0017]
Among the various alicyclic monoolefin carboxylic acids or esters thereof, according to the present invention, R ₁ Is preferably an alkyl group. The purity of the alicyclic monoolefin carboxylic acid or ester thereof is preferably 95% or more in order to suppress the formation of undesirable by-products in the reaction with formic acid.
[0018]
According to the present invention, as shown in the following formula, after such an alicyclic monoolefin carboxylic acid or ester thereof is preferably subjected to an addition reaction with formic acid in a reaction solvent in the presence of an organic sulfonic acid catalyst. The target alicyclic hydroxycarboxylic acid can be obtained by hydrolyzing the reaction product thus obtained with an alkali.
[0019]
[Chemical 7]

[0020]
In such a method, the formic acid is usually 0.05 to 1.0 mol part, preferably 0.1 to 0 mol, relative to 1 mol part of the alicyclic monoolefin carboxylic acid or ester thereof as the raw material. Used in the range of 3 mole parts.
[0021]
As the organic sulfonic acid catalyst, methanesulfonic acid, trifluoromethanesulfonic acid, benzenesulfonic acid, p-toluenesulfonic acid and the like are used, and trifluoromethanesulfonic acid is preferably used. Such an organic sulfonic acid catalyst is generally used in an amount of 1 to 20 parts by weight, preferably 3 to 10 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the starting alicyclic monoolefin carboxylic acid or ester thereof.
[0022]
The addition reaction of formic acid to the alicyclic monoolefin carboxylic acid or its ester is carried out at a pressure in the range of 40 to 100 ° C., preferably 50 to 80 ° C. under normal pressure or pressure. Under such reaction conditions, the reaction is usually completed in about 1 to 6 hours.
[0023]
In the addition reaction, it is preferable to use a reaction solvent. The reaction solvent is not particularly limited as long as it is not miscible with water and can dissolve the desired alicyclic hydroxycarboxylic acid or ester thereof. For example, aromatic carbonization such as toluene and xylene can be used. A hydrogen solvent is preferably used. Such a reaction solvent is usually used in a range of 100 to 5000 parts by weight, preferably 500 to 1000 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the alicyclic monoolefin carboxylic acid or ester thereof as a raw material. However, the amount of the reaction solvent is not limited to the above.
[0024]
Moreover, since the alicyclic monoolefin carboxylic acid or ester thereof, which is a raw material for the above reaction, is thermally unstable, the reaction is carried out in the presence of a polymerization inhibitor such as hydroquinone, methoxyphenol, catechols, phenothiazine and the like. Also good.
[0025]
The reaction can be carried out either batchwise or continuously. In the case of the batch type, for example, formic acid and an organic sulfonic acid catalyst, and if necessary, a reaction solvent is charged into a reaction vessel, and an alicyclic monoolefin carboxylic acid or ester thereof is added to the reaction vessel as necessary. The slurry may be added dropwise and stirred as a slurry dispersed in, and heated under atmospheric pressure to carry out the reaction.
[0026]
Then, formic acid is added to the alicyclic monoolefin carboxylic acid or its ester in this way, and the resulting reaction product is hydrolyzed with an alkali, whereby the fat represented by the above general formula (I) is obtained. Cyclic hydroxycarboxylic acids can be obtained.
[0027]
This hydrolysis reaction is usually performed by using an alkali such as an alkali metal hydroxide (for example, sodium hydroxide, potassium hydroxide, etc.), preferably as an aqueous solution having a concentration of about 5 to 40% by weight. It is carried out by heating and stirring in addition to the reaction mixture. The alkali is used in an amount of 1 mol part or more, preferably 1 to 4 mol parts relative to 1 mol part of the total amount of raw material alicyclic monoolefin carboxylic acid or ester thereof and formic acid used.
[0028]
Moreover, this hydrolysis reaction is usually performed at a temperature in the range of 40 to 100 ° C, preferably 60 to 80 ° C. Under such reaction conditions, the reaction is usually completed in about 2 to 10 hours.
[0029]
In the above-described method, when an alicyclic monoolefin carboxylic acid ester is used as a raw material, the alicyclic monoolefin carboxylic acid ester is used in an alkaline hydrolysis reaction of a reaction product of formic acid addition reaction under an acid catalyst. The ester group is hydrolyzed and eliminated to produce the corresponding alicyclic hydroxycarboxylic acid.
[0030]
After completion of such hydrolysis reaction, if necessary, an organic solvent such as toluene is added to the obtained reaction mixture and stirred, and then the oil layer containing by-products and the like is separated and removed by liquid separation or the like. Thus, an aqueous layer containing the target product is obtained, and an acid such as hydrochloric acid is added thereto for neutralization, and then an organic solvent such as methyl isobutyl ketone and toluene is added to extract the reaction product into the oil layer. Separate liquid. Thereafter, the solvent is distilled off from the oil layer containing the reaction product by distillation under reduced pressure or the like to obtain a crude target product. Furthermore, if necessary, this crude product can be subjected to, for example, column treatment to obtain a purified product of the target product.
[0031]
The purity (gas chromatography method) of the purified product thus obtained is usually 90% or more. Moreover, the yield with respect to the alicyclic monoolefin carboxylic acid which is a raw material, or its ester is 30% or more normally.
[0032]
As a specific example of the alicyclic hydroxycarboxylic acid obtained by the above-described method, for example,
Hydroxy-8-carboxytetracyclo [4.4.0.1 ^2.5 . 1 ^7.10 ] Dodecane,
Hydroxy-12-carboxyhexacyclo [6.6.1.1 ^3.6 . 1 ^10.13 0 ^2.7 . 0 ^9.14 ] Heptadecane
Etc.
[0033]
The alicyclic hydroxycarboxylic acid thus obtained is usually a mixture of isomers having different hydroxyl group substitution positions. Specifically, for example, hydroxy-8-carboxytetracyclo [4.4.0.1 ^2.5 . 1 ^7.10 In the case of dodecane, 3-hydroxy- and 4-hydroxy-8-carboxytetracyclo [4.4.0.1 ^2.5 . 1 ^7.10 It is a mixture with dodecane. In addition, hydroxy-12-carboxyhexacyclo [6.6.1.1] ^3.6 . 1 ^10.13 . 0 ^2.7 . 0 ^9.14 In the case of heptadecane, 4-hydroxy and 5-hydroxy-12-carboxyhexacyclo [6.6.1.1] ^3.6 . 1 ^10.13 . 0 ^2.7 . 0 ^9.14 ] A mixture with heptadecane.
[0034]
According to the present invention, preferably, the alicyclic hydroxycarboxylic acid thus obtained is used to produce the target alicyclic hydroxycarboxylic acid t-butyl ester in a high yield as shown in the following scheme. Can be obtained. That is, formic acid is reacted with alicyclic hydroxycarboxylic acid (I) in the presence of an acid catalyst or an ion exchange resin catalyst in a reaction solvent, and the hydroxyl group is formylated to protect it. Next, the formylated product (1) thus obtained is reacted with isobutylene in the presence of a cation exchange resin catalyst to obtain a compound (2) in which the carboxyl group of the formylated product is a t-butyl ester. By hydrolyzing the formyl group with alkali, alicyclic hydroxycarboxylic acid t-butyl ester (II) is obtained. According to the present invention, among these various alicyclic hydroxycarboxylic acid esters, those in which R is a hydrogen atom are preferred.
[0035]
[Chemical 8]

[0036]
Specific examples of the alicyclic hydroxycarboxylic acid t-butyl ester obtained by the above-described method include, for example,
Hydroxy-8-t-butoxycarbonyltetracyclo [4.4.0.1 ^2.5 1 ^7.10 ] Dodecane,
Hydroxy-8-methyl-8-t-butoxycarbonyltetracyclo [4.4.0.1 ^2.5 1 ^7.10 ] Dodecane,
Hydroxy-12-t-butoxycarbonylhexacyclo [6.6.1.1 ^3.6 . 1 ^10.13 . 0 ^2.7 . 0 ^9.14 ] Heptadecane,
Hydroxy-12-methyl-12-t-butoxycarbonylhexacyclo [6.6.1.1 ^3.6 . 1 ^10.13 . 0 ^2.7 . 0 ^9.14 ] Heptadecane
Etc.
[0037]
Thus, the alicyclic hydroxycarboxylic acid ester obtained in accordance with the present invention is usually a mixture of isomers having different hydroxyl group substitution positions, specifically, for example, hydroxy-8-t-butoxycarbonyl. Tetracyclo [4.4.0.1 ^2.5 . 1 ^7.10 In the case of dodecane, it is a mixture of 3-hydroxy and 4-hydroxy. In addition, hydroxy-12-t-butoxycarbonylhexacyclo [6.6.1.1] ^3.6 . 1 ^10.13 . 0 ^2.7 . 0 ^9.14 In the case of heptadecane, it is a mixture of 4-hydroxy and 5-hydroxy.
[0038]
In the method for producing an alicyclic hydroxycarboxylic acid t-butyl ester according to the present invention, in the formylation of the hydroxyl group of the alicyclic hydroxycarboxylic acid with formic acid, the formic acid is usually 0 relative to the alicyclic hydroxycarboxylic acid. 0.05 to 1.0 mole part, preferably 0.1 to 0.3 mole part.
[0039]
According to the present invention, when an acid catalyst is used in the formylation reaction of the hydroxyl group of the alicyclic hydroxycarboxylic acid, an inorganic acid such as sulfuric acid or hydrochloric acid, for example, methanesulfonic acid, trifluoromethanesulfone, etc. Organic sulfonic acids such as acid, benzenesulfonic acid, p-toluenesulfonic acid are used. Of these, organic sulfonic acids are preferably used. Such an acid catalyst is usually used in an amount of 1 to 20 parts by weight, preferably 3 to 10 parts by weight, based on 100 parts by weight of the alicyclic hydroxycarboxylic acid.
[0040]
Such an acid catalyst inhibits esterification of the target carboxyl group when isobutylene is reacted in the next step with the obtained formylation product. Therefore, after the completion of the formylation reaction, the resulting reaction mixture is obtained. Is neutralized with an aqueous alkali solution such as sodium hydroxide or potassium hydroxide, and then subjected to a reaction with isobutylene.
[0041]
On the other hand, when a cation exchange resin catalyst is used in the formylation of the hydroxyl group of the alicyclic hydroxycarboxylic acid with formic acid, a strongly acidic cation exchange resin is preferably used. Such a cation exchange resin catalyst is generally used in an amount of 1 to 20 parts by weight, preferably 3 to 10 parts by weight, based on 100 parts by weight of the alicyclic hydroxycarboxylic acid. Thus, when a cation exchange resin catalyst is used as a catalyst in the formylation reaction, the obtained reaction mixture is usually used as it is for the reaction with isobutylene in the next step without being neutralized with an alkali. Is done.
[0042]
According to the present invention, the formylation reaction of the hydroxyl group of the alicyclic hydroxycarboxylic acid with formic acid is carried out at a temperature in the range of 60 to 150 ° C., preferably in the range of 80 to 120 ° C. under normal pressure or pressure. Under such reaction conditions, the reaction is usually completed in about 1 to 6 hours.
[0043]
According to the present invention, in the formylation reaction of the hydroxyl group of the alicyclic hydroxycarboxylic acid with formic acid, the reaction yield is higher when the acid catalyst is used than when the cation exchange catalyst is used.
[0044]
In the present invention, it is preferable to use a solvent for the formylation reaction. The solvent is not particularly limited as long as it is not miscible with water and dissolves the raw materials used in the reaction and the product obtained by the reaction. For example, toluene or the like can be used. Aromatic hydrocarbons and aliphatic ketones such as methyl isobutyl ketone are preferably used. Such a solvent is usually used in a range of 100 to 5000 parts by weight, preferably 500 to 1000 parts by weight, with respect to 100 parts by weight of the alicyclic hydroxycarboxylic acid as a raw material.
[0045]
The formylation reaction of the alicyclic hydroxycarboxylic acid can be carried out either batchwise or continuously. In the case of a batch type, for example, when an acid catalyst is used, an alicyclic hydroxycarboxylic acid and an acid catalyst and, if necessary, a solvent are charged into a reaction vessel, and formic acid is added dropwise thereto, stirred, and added. The reaction can be carried out under atmospheric pressure. After completion of the reaction, for example, a 16% aqueous sodium hydroxide solution is added to the reaction mixture to neutralize the acid catalyst, which may be used as a raw material for the next step. Goods).
[0046]
In the case of using a cation exchange resin, the reaction is carried out in the same manner as described above, and after completion of the reaction, the reaction mixture may be used as it is as a raw material for the next step, or the catalyst is filtered off by filtration or the like. It is good also as a refinement | purification raw material (reaction product) by refine | purifying.
[0047]
In the present invention, the formylate thus obtained may be purified and used as a raw material for the subsequent reaction with isobutylene. However, the reaction mixture containing the formylate obtained in the above reaction is used as it is. It is preferably used as a raw material for the next reaction.
[0048]
Next, according to the present invention, the desired alicyclic hydroxycarboxylic acid t-butyl ester is obtained by an esterification reaction in which the formylated product thus obtained is reacted with isobutylene in the presence of a cation exchange resin catalyst.
[0049]
According to the present invention, in this esterification reaction, isobutylene is usually in the range of 8 to 20 mol parts, preferably 10 to 15 mol parts, with respect to 1 mol part of the alicyclic hydroxycarboxylic acid which is the starting material. Used in Isobutylene may be used as a liquid or heated and used as a gas. Moreover, the said cation exchange resin catalyst is 5-50 weight part normally with respect to 100 weight part of alicyclic hydroxycarboxylic acid of a starting material, Preferably, it is used in the range of 10-20 weight part.
[0050]
The reaction temperature for the esterification reaction is usually in the range of 10 to 30 ° C., preferably 15 to 25 ° C. under normal or slight pressure. Under such reaction conditions, the reaction is usually completed in about 5 to 24 hours.
[0051]
According to the present invention, in the esterification reaction, when a cation exchange resin catalyst is used, usually a high reaction yield can be obtained.
[0052]
In the present invention, it is preferable to use a solvent also in this esterification reaction. When using the reaction mixture containing the formylate as a raw material for this reaction, the contained solvent may be used as it is, or a solvent may be further added. As this solvent, you may use the solvent similar to the solvent used for the said formylation reaction. Such a solvent is usually used in a range of 100 to 5000 parts by weight, preferably 500 to 1000 parts by weight, with respect to 100 parts by weight of the alicyclic hydroxycarboxylic acid as a raw material.
[0053]
The reaction can be carried out either batchwise or continuously. In the case of a batch type, for example, a formylated alicyclic carboxylic acid or a reaction mixture containing the same and a cation exchange resin catalyst and, if necessary, a solvent are charged into a reaction vessel, heated, and stirred under stirring. Isobutylene gas may be introduced and sealed, and the reaction may be performed under slight pressure or normal pressure.
[0054]
According to the present invention, after reacting isobutylene in this manner, the catalyst is separated and removed by filtration or the like, and then an alkaline aqueous solution is added to the filtrate containing the obtained target product, and the formyl group is heated under heating. The desired alicyclic hydroxycarboxylic acid t-butyl ester can be obtained by hydrolyzing.
[0055]
As the alkaline aqueous solution, a sodium hydroxide aqueous solution or a potassium hydroxide aqueous solution having a concentration of about 8 to 24%, preferably about 16 to 20% is preferably used. The amount of these alkaline aqueous solutions used is usually in the range of 2 to 5 mol, preferably 3 to 4 mol, with respect to 1 mol of the alicyclic hydroxycarboxylic acid of the original raw material.
[0056]
The reaction temperature is usually in the range of 50 to 100 ° C, preferably 60 to 80 ° C. In the present invention, the reaction is usually carried out under normal pressure or under pressure. Under such reaction conditions, the reaction is usually completed in about 1 to 7 hours.
[0057]
After completion of the reaction, the obtained reaction mixture can be purified as necessary. For example, after adding water to the reaction mixture and washing it with water, the aqueous layer is separated by liquid separation, etc., and the solvent is distilled off from the resulting oil layer to obtain the alicyclic hydroxycarboxylic acid as the target product as a distillation residue. Acid t-butyl ester can be obtained.
[0058]
The purity of the target product obtained by the method of the present invention is usually about 90 to 95%, and the yield relative to the raw material is usually about 60 to 70%.
[0059]
【Example】
EXAMPLES The present invention will be described below with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.
[0060]
Example 1
(Hydroxy-8-carboxytetracyclo [4.4.0.1 ^2.5 . 1 ^7.10 ] Dodecane production)
A 2 L four-necked flask equipped with a thermometer, dropping funnel, reflux condenser and stirrer was charged with formic acid 69 g (1.5 mol), trifluoromethanesulfonic acid 1.0 g and toluene 102 g, and the inside of the reaction vessel was purged with nitrogen. Thereafter, the temperature was raised to 60 ° C. under normal pressure.
[0061]
Then, 8-carboxytetracyclo [4.4.0.1 ^2.5 . 1 ^7.10 A slurry was prepared by dispersing 102 g (0.5 mol) of dodecene in 306 g of toluene, and the slurry was added dropwise to the flask over 1.5 hours while maintaining the temperature at 60 ° C. with stirring. After completion of the dropwise addition, an addition reaction was carried out at the same temperature for 2 hours with stirring.
[0062]
After completion of the reaction, 825 g (3.3 mol) of a 16% aqueous sodium hydroxide solution was added to the resulting reaction mixture, and a hydrolysis reaction was performed at 80 ° C. for 6 hours with stirring. After completion of the reaction, the toluene layer was removed from the resulting reaction mixture, and 204 g of methyl isobutyl ketone and 688 g (3.3 mol) of 17.5% hydrochloric acid were added to the resulting aqueous layer, followed by stirring. Was removed. A 16% aqueous sodium hydroxide solution was further added to the obtained oil layer (methyl isobutyl ketone solution), and the mixture was stirred and neutralized to pH 5 to 7. Then, the aqueous layer was separated and removed, and the oil layer (methyl isobutyl ketone solution) was removed. Obtained. This oil layer was subjected to infrared spectroscopic analysis and proton nuclear magnetic resonance analysis to confirm the formation of the target product.
[0063]
Subsequently, 0.08 g of t-butylhydroquinone was added to this oil layer, and then methyl isobutyl ketone was distilled off by distillation under reduced pressure to obtain a target hydroxy-8-carboxytetracyclo [4.4 as a distillation residue. 0.1 ^2.5 . 1 ^7.10 ] 86 g of dodecane was obtained as white crystals. The purity by gas chromatography analysis was 98.4%. In addition, 8-carboxytetracyclo [4.4.0.1 ^2.5 . 1 ^7.10 The yield based on dodecene was 92 mol%.
[0064]
(Hydroxytetracyclo [4.4.0.1 ^2.5 1 ^7.10 ] -3-Synthesis of dodecane-8-carboxy-t-butyl ester
Hydroxy-8-carboxytetracyclo [4.4.0.1] obtained above in a 1 L four-necked flask equipped with a thermometer, dropping funnel, reflux condenser and stirrer. ^2.5 1 ^7.10 -3-dodecane (22.2 g, 0.1 mol), acid-catalyzed cation exchange resin (2.2 g) (Amberlyst 15, manufactured by Organo Corp.) and methyl isobutyl ketone (111 g) were added, and the mixture was stirred at a temperature of 80 ° C. After raising the temperature, 13.8 g (0.3 mol) of formic acid was added dropwise over 0.5 hours. After completion of the dropwise addition, the reaction solution was heated to 100 ° C. and further reacted for 3 hours. After completion of the reaction, the obtained reaction product was transferred to a 2 L glass autoclave equipped with a thermometer and a stirrer, to which 56 g (10 mol) of isobutylene and 2.2 g of an acid-catalyzed cation exchange resin (Amberlyst 15) Was maintained at a temperature of 20 ° C., and the reaction was performed at a pressure of 0.2 MPa for about 12 hours with stirring.
[0065]
After completion of the reaction, the resulting reaction mixture was filtered through a filter to separate the catalyst. To the obtained filtrate, 90 g of a 16% aqueous sodium hydroxide solution was added, and a hydrolysis reaction was performed at 80 ° C. for 2 hours with stirring. After completion of the reaction, water was added to the resulting reaction mixture and washed with water. The aqueous layer was separated and separated to obtain an oil layer (methyl isobutyl ketone solution) containing the desired product. The resulting oil layer was subjected to infrared spectroscopic analysis and proton nuclear magnetic resonance analysis to confirm the formation of the desired product.
[0066]
Subsequently, methyl isobutyl ketone is distilled off from this oil layer by distillation under reduced pressure to obtain a target hydroxy-tetracyclo [4.4.0.1 as a distillation residue. ^2.5 1 ^7.10 ] 19.3 g of do-3-decane-8-carboxy-t-butyl ester was obtained as white crystals. The purity by gas chromatography analysis was 95%. In addition, hydroxy-8-carboxytetracyclo [4.4.0.1 ^2.5 1 ^7.10 The yield based on -3-dodecane was 66 mol%.

Claims (2)

Formula (I)

(In the formula, R represents a hydrogen atom or a methyl group, the hydroxyl group is bonded to the carbon atom a or b, and n is an integer of 1 or 2.)
Is reacted with formic acid in the presence of a cation exchange resin catalyst to formylate its hydroxyl group, and then the resulting formylate is converted to isobutylene in the presence of a cation exchange resin catalyst. Reaction is carried out to convert the carboxyl group into t-butyl ester, and then the above formyl group is hydrolyzed with an alkali.

(In the formula, R and n are the same as above, and the hydroxyl group is bonded to the carbon atom a or b.)
The manufacturing method of alicyclic hydroxycarboxylic acid t-butyl ester represented by these. The method according to claim 1, wherein the alicyclic hydroxycarboxylic acid represented by the general formula (I) is represented by the general formula (III).

(In the formula, R represents a hydrogen atom or a methyl group, R ₁ represents a hydrogen atom or an organic group which is hydrolyzed and eliminated by an alkali, and n is an integer of 1 or 2.)
In the presence of an organic sulfonic acid catalyst, formic acid is added to the alicyclic monoolefin carboxylic acid represented by the formula (1) or its ester, and then the obtained reaction product is hydrolyzed with an alkali. The manufacturing method of alicyclic hydroxycarboxylic acid t-butyl ester characterized by the above-mentioned.