JP4182706B2 - Method for producing adamantyllithiums - Google Patents

Description

（式中、Ｒは水素または１〜２０個の炭素原子を有するアルキル基、シクロアルキル基もしくはアルキルシリル基を表す。ａは９以下の整数を表し、ｂは１又は２を表す。Ｘは塩素、臭素、沃素原子を表す。Ｘはアダマンタン環の３級炭素原子へ結合している。）
で示されるアダマンチルハライド類と金属リチウムとを沸点４０℃以上の有機溶媒存在下に反応させる事を特徴とする下記一般式（ＩＩ）
【０００７】
【化４】

（式中、Ｒ，ａ，ｂは前記に同じ。Ｌｉ原子はアダマンタン環の３級炭素原子へ結合している。）
で表されるアダマンチルリチウム類の製造方法であり、
具体的な反応式は次のとおりである。
【０００８】
【化５】

以下に、その製造方法について詳細に説明する。
【０００９】
一般式（ＩＩ）で示されるアダマンチルリチウム類は、一般式（Ｉ）で示されるアダマンチルハライドと金属リチウムとの反応から製造される。
【００１０】
ここでＲとしては、水素または１〜２０個の炭素原子を有するアルキル基、シクロアルキル基もしくはアルキルシリル基であり、アルキル基としては、炭素数１〜１０が好ましく、更に好ましくは炭素数１〜６であり、特に好ましくは炭素数１〜４である。このようなアルキル基としては、具体的には、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ヘキシル基などをあげることができる。
【００１１】
アルキルシリル基としては、炭素数１〜１０が好ましく、更に好ましくは炭素数１〜６であり、特に好ましくは炭素数１〜４である。このようなアルキルシリル基としては、具体的には、トリメチルシリル基、トリエチルシリル基などをあげることができる。
【００１２】
シクロアルキル基としては、具体的には、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロオクチル基等を例示することができる。
【００１３】
本発明で用いられる一般式（Ｉ）で示されるアダマンチルハライド類の具体例としては、例えば、１−クロロアダマンタン、１−ブロモアダマンタン、３−ブロモ−１−メチル−アダマンタン、１−クロロ−３，５−ジメチルーアダマンタン、３−ブロモ−１−メチル−アダマンタン、１，３−ジブロモアダマンタン、１−ヨードアダマンタン等が挙げられる。
【００１４】
本発明の反応は、一般式（ＩＩ）で示されるアダマンチルハライド類と、金属リチウムとを、沸点４０℃以上の有機溶媒存在下加熱する事で実施される。
【００１５】
本発明に用いられる金属リチウムの使用量は、一般式（ＩＩ）で示されるアダマンチルハライドに対し、２〜２０倍モル等量、より好ましくは３〜１０倍等量である。金属リチウム量が２倍モル等量未満の場合、未反応の原料が残る場合があり、また２０倍モル等量を超える場合、製造効率が下がることがある。
【００１６】
本発明の反応は、沸点が４０℃以上、好ましくは沸点が６０〜２６０℃の溶媒中にて実施される。沸点が４０℃未満の溶媒の場合、反応の完結に長時間必要であり製造上好ましくない。沸点が４０℃以上の溶媒としては、炭化水素溶媒や、１分子中に、窒素原子もしくは酸素原子を少なくとも２つ有する有機化合物からなる群より選ばれる有機溶媒を例示することができる。
【００１７】
炭化水素溶媒としては、炭素数６以上の直鎖、分岐または環状のものを挙げる事ができる。具体例としては、ヘキサン、２−メチルペンタン、２，２−ジメチルブタン、２，３−ジメチルブタン、ヘプタン、２−メチルヘキサン、３−メチルヘキサン、２，３−ジメチルペンタン、２，４−ジメチルペンタン、オクタン、２−メチルヘプタン、３−メチルヘプタン、４−メチルヘプタン、３−エチルヘキサン、２，２−ジメチルヘキサン、２，３−ジメチルヘキサン、２，４−ジメチルヘキサン、２，５−ジメチルヘキサン、３，３−ジメチルヘキサン、３，４−ジメチルヘキサン、２−メチル−３−エチルペンタン、３−メチル−３−エチルペンタン、２，３，３−トリメチルペンタン、２，３，４−トリメチルペンタン、２，２，３，３−テトラメチルブタン、２，２，３−トリメチルペンタン、イソオクタン、ノナン、２，２，５−トリメチルヘキサン、デカン、ウンデカン、ドデカン、やトリデカン、テトラデカン、シクロペンタン、メチルシクロペンタン、ジメチルシクロペンタン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、エチルシクロヘキサン、ｐ−メンタン、ビシクロヘキシル、デカリン等が挙げられる。
【００１８】
また、１分子中に、窒素原子もしくは酸素原子を少なくとも２つ有する有機化合物の具体例としては、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジ−ｎ−ブチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールジ−ｎ−ブチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル、テトラエチレングリコールジメチルエーテル、１，４−ジオキサン、４−メチルモルホリン、４−エチルモルホリン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチルエチレンジアミン、トリエチレジアミン等が挙げられる。
【００１９】
上記したこれらの溶媒は、その１種を使用しても、また、２種以上を混合した混合物として使用しても有効である。混合溶媒を用いる場合、沸点が４０℃未満の溶媒と沸点が４０℃以上の溶媒とを併用して、混合溶媒としての沸点が４０℃以上となるように調製した溶媒も、本発明の有機溶媒として使用することが可能である。
【００２０】
上記溶媒の内、好ましい例としてはヘキサン、ヘプタン、エチレングリコールジメチルエーテル、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチルエチレンジアミンを挙げる事ができる。
【００２１】
本発明において、溶媒の使用量は特に限定するものではないが、反応混合物の粘度を適正に保ち、反応を充分に進行させることために、反応混合物中において通常４０〜９５ｗｔ．％とすることが好ましい。溶媒量が４０ｗｔ．％未満の場合、反応混合物の粘度が上昇する場合があり、また、９５ｗｔ．％を超える場合、反応速度が遅くなってしまう場合がある。
【００２２】
本発明においては、反応温度４０〜２００℃、より好ましくは５０〜１２０℃の間で加熱攪拌する事で目的とする一般式（ＩＩ）で示されるアダマンチルリチウム類を得ることができる。
【００２３】
本発明における反応時間は、溶媒の種類、温度に依存するが、通常２〜２４時間で原料のアダマンチルハライドは消失する。反応終了後常法により、たとえば反応混合物中より副生するハロゲン化リチウムを濾過により取り除く事により一般式（ＩＩ）で示されるアダマンチルリチウム類を得ることができる。
【００２４】
【実施例】
以下に本発明の方法を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれら実施例にのみに限定されるものではない。
【００２５】
実施例１（１−アダマンチルリチウムの合成）
アルゴン気流下５００ｍｌフラスコに、金属リチウム５．３ｇ（０．７６ｍｏｌ）、ヘプタン１４０ｍｌを仕込み、加熱還流下で１−クロロアダマンタン２６．４ｇ（０．１５ｍｏｌ）をヘプタン１４０ｍｌに溶かした溶液を２時間かけて滴下した。さらに同温度で２時間熟成することでアダマンチルリチウムを含む反応液を得る事ができた。
【００２６】
反応混合物を脱イオン水にて加水分解し有機層をガスクロマトグラフィーにて分析したところ、原料１−クロロアダマンタンは完全に消失している事を確認した。また１−アダマンチルリチウムの加水分解に起因するアダマンタンは８２％の収率であった。
【００２７】
実施例２（１−アダマンチルリチウムの合成）
反応溶媒をヘプタンに代えてヘキサンを用いた以外は実施例１と同様の操作を行った。熟成時間９時間にて反応混合物を脱イオン水にて加水分解処理し、有機層をガスクロマトグラフィーにて分析したところ原料１−クロロアダマンタンは完全に消失している事を確認した。また１−アダマンチルリチウムの加水分解に起因するアダマンタンは８４．６％の収率であった。
【００２８】
実施例３（参考例）（１−アダマンチルリチウムの合成）
反応溶媒をヘプタンに代えてエチレングリコールジメチルエーテルを用い、金属リチウムを１０．６ｇ（１．５３ｍｏｌ）用い室温にて１−クロロアダマンタン溶液を滴下した以外は実施例１と同様の操作を行った。
【００２９】
１−クロロアダマンタン溶液滴下直後、反応混合物を脱イオン水にて加水分解処理し、有機層をガスクロマトグラフィーにて分析したところ原料１−クロロアダマンタンは完全に消失している事を確認した。また、１−アダマンチルリチウムの加水分解に起因するアダマンタンは９９．２％の収率であった。
【００３０】
実施例４（参考例）（１−アダマンチルリチウムの合成）
反応溶媒をヘプタンに代えてペンタンを用い金属リチウムを２．２ｇ（０．３２ｍｏｌ）用い室温にて１−クロロアダマンタン溶液を滴下した以外は実施例１と同様の操作を行った。１−クロロアダマンタン滴下後加熱還流下６時間熟成を行った。反応混合物を脱イオン水にて加水分解処理し、有機層をガスクロマトグラフィーにて分析したところ原料１−クロロアダマンタンは使用量に対し９７．６％残存していた。
【００３１】
続いて、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチルエチレンジアミン２３ｍｌを反応液に加えて２時間加熱還流を実施した。反応混合物を脱イオン水にて加水分解処理し、有機層をガスクロマトグラフィーにて分析したところ原料１−クロロアダマンタンは完全に消失している事を確認した。また１−アダマンチルリチウムの加水分解に起因するアダマンタンは８４．２％の収率であった。
【００３２】
比較例１（１−アダマンチルリチウムの合成）
反応溶媒をヘプタンに代えてペンタン（沸点：３６℃）を用い、金属リチウムを１０．６ｇ（１．５３ｍｏｌ）使用した以外は実施例１と同様の操作を行った。熟成時間７時間にて反応混合物を脱イオン水にて加水分解処理し、有機層をガスクロマトグラフィーにて分析したところ原料１−クロロアダマンタンは３４．４％残存していた。
【００３３】
また１−アダマンチルリチウムの加水分解に起因するアダマンタンは３４．８％の収率であった。
【００３４】
【発明の効果】
本発明によれば、医農薬、電子材料として有用なアダマンチルリチウム類を短時間で高収率にて製造することが可能となった。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for producing adamantyllithiums useful as raw materials for medical pesticides, electronic materials and the like.
[0002]
[Prior art]
Until now, as a method for producing adamantyllithiums, for example, reacting metallic lithium with adamantyl halides in a pentane solvent is known as Tetrahedron Letters No. 1; 34, pp 3177-3180, (1978). However, when this method is used, there is a problem that the conversion rate of the raw material is low and it takes a long time to complete the reaction.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and its purpose is to solve the problems of the prior art, that is, it can be easily converted into adamantyl compounds, and is useful as a medical pesticide and an electronic material. It is to provide a novel method for producing adamantyllithiums represented by the general formula (II).
[0004]
[Means for Solving the Problems]
As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have found a method capable of producing adamantyllithiums in a high yield in a short time, and have completed the present invention.
[0005]
That is, the present invention provides the following general formula (I)
[0006]
[Chemical 3]

(In the formula, R represents hydrogen or an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, a cycloalkyl group or an alkylsilyl group. A represents an integer of 9 or less, b represents 1 or 2. X represents chlorine. Represents a bromine or iodine atom, and X is bonded to the tertiary carbon atom of the adamantane ring.)
Wherein the adamantyl halides represented by formula (II) are reacted with lithium metal in the presence of an organic solvent having a boiling point of 40 ° C. or higher.
[0007]
[Formula 4]

(In the formula, R, a and b are the same as described above. The Li atom is bonded to the tertiary carbon atom of the adamantane ring.)
Is a method for producing adamantyl lithium represented by:
The specific reaction formula is as follows.
[0008]
[Chemical formula 5]

Below, the manufacturing method is demonstrated in detail.
[0009]
The adamantyl lithiums represented by the general formula (II) are produced from a reaction between an adamantyl halide represented by the general formula (I) and lithium metal.
[0010]
Here, R is hydrogen or an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, a cycloalkyl group or an alkylsilyl group, and the alkyl group preferably has 1 to 10 carbon atoms, more preferably 1 to 1 carbon atoms. 6 and particularly preferably 1 to 4 carbon atoms. Specific examples of such an alkyl group include methyl, ethyl, propyl, butyl, and hexyl groups.
[0011]
The alkylsilyl group preferably has 1 to 10 carbon atoms, more preferably 1 to 6 carbon atoms, and particularly preferably 1 to 4 carbon atoms. Specific examples of such an alkylsilyl group include a trimethylsilyl group and a triethylsilyl group.
[0012]
Specific examples of the cycloalkyl group include a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, a cyclooctyl group, and the like.
[0013]
Specific examples of the adamantyl halides represented by the general formula (I) used in the present invention include, for example, 1-chloroadamantane, 1-bromoadamantane, 3-bromo-1-methyl-adamantane, 1-chloro-3, 5-dimethyl-adamantane, 3-bromo-1-methyl-adamantane, 1,3-dibromoadamantane, 1-iodoadamantane and the like can be mentioned.
[0014]
The reaction of the present invention is carried out by heating adamantyl halides represented by the general formula (II) and metallic lithium in the presence of an organic solvent having a boiling point of 40 ° C. or higher.
[0015]
The amount of metallic lithium used in the present invention is 2 to 20 times the molar equivalent, more preferably 3 to 10 times the equivalent of the adamantyl halide represented by the general formula (II). When the amount of metallic lithium is less than 2 times the molar equivalent, unreacted raw materials may remain, and when it exceeds 20 times the molar equivalent, the production efficiency may be lowered.
[0016]
The reaction of the present invention is carried out in a solvent having a boiling point of 40 ° C. or higher, preferably 60 to 260 ° C. In the case of a solvent having a boiling point of less than 40 ° C., it takes a long time to complete the reaction, which is not preferable in production. Examples of the solvent having a boiling point of 40 ° C. or higher include hydrocarbon solvents and organic solvents selected from the group consisting of organic compounds having at least two nitrogen atoms or oxygen atoms in one molecule.
[0017]
Examples of the hydrocarbon solvent include straight chain, branched or cyclic hydrocarbons having 6 or more carbon atoms. Specific examples include hexane, 2-methylpentane, 2,2-dimethylbutane, 2,3-dimethylbutane, heptane, 2-methylhexane, 3-methylhexane, 2,3-dimethylpentane, 2,4-dimethyl. Pentane, octane, 2-methylheptane, 3-methylheptane, 4-methylheptane, 3-ethylhexane, 2,2-dimethylhexane, 2,3-dimethylhexane, 2,4-dimethylhexane, 2,5-dimethyl Hexane, 3,3-dimethylhexane, 3,4-dimethylhexane, 2-methyl-3-ethylpentane, 3-methyl-3-ethylpentane, 2,3,3-trimethylpentane, 2,3,4-trimethyl Pentane, 2,2,3,3-tetramethylbutane, 2,2,3-trimethylpentane, isooctane, nonane, 2,2 5-trimethyl hexane, decane, undecane, dodecane, and tridecane, tetradecane, cyclopentane, methyl cyclopentane, dimethyl cyclopentane, cyclohexane, methylcyclohexane, ethylcyclohexane, p- menthane, bicyclohexyl, decalin and the like.
[0018]
Specific examples of organic compounds having at least two nitrogen atoms or oxygen atoms in one molecule include ethylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol di-n-butyl ether, ethylene glycol diethyl ether, diethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol diethyl ether, and diethylene glycol. Di-n-butyl ether, triethylene glycol dimethyl ether, tetraethylene glycol dimethyl ether, 1,4-dioxane, 4-methylmorpholine, 4-ethylmorpholine, N, N, N ′, N′-tetramethylethylenediamine, triethylenediamine, etc. Is mentioned.
[0019]
These solvents described above are effective even when one of them is used or as a mixture of two or more. In the case of using a mixed solvent, a solvent prepared by using a solvent having a boiling point of less than 40 ° C. and a solvent having a boiling point of 40 ° C. or higher and having a boiling point of 40 ° C. or higher as the mixed solvent is also the organic solvent of the present invention. It can be used as
[0020]
Among the above-mentioned solvents, preferred examples include hexane, heptane, ethylene glycol dimethyl ether, and N, N, N ′, N′-tetramethylethylenediamine.
[0021]
In the present invention, the amount of the solvent to be used is not particularly limited, but in order to keep the viscosity of the reaction mixture properly and allow the reaction to proceed sufficiently, it is usually 40 to 95 wt. % Is preferable. The amount of solvent is 40 wt. %, The viscosity of the reaction mixture may increase, and 95 wt. When it exceeds%, the reaction rate may be slow.
[0022]
In the present invention, the target adamantyllithium represented by the general formula (II) can be obtained by heating and stirring at a reaction temperature of 40 to 200 ° C, more preferably 50 to 120 ° C.
[0023]
The reaction time in the present invention depends on the type and temperature of the solvent, but the starting adamantyl halide usually disappears in 2 to 24 hours. After completion of the reaction, adamantyl lithium represented by the general formula (II) can be obtained by a conventional method, for example, by removing lithium halide by-produced from the reaction mixture by filtration.
[0024]
【Example】
EXAMPLES The method of the present invention will be specifically described below with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.
[0025]
Example 1 (Synthesis of 1-adamantyl lithium)
In a 500 ml flask under argon flow, 5.3 g (0.76 mol) of metallic lithium and 140 ml of heptane were charged, and a solution prepared by dissolving 26.4 g (0.15 mol) of 1-chloroadamantane in 140 ml of heptane over 2 hours was heated under reflux. And dripped. Furthermore, the reaction liquid containing adamantyl lithium could be obtained by aging at the same temperature for 2 hours.
[0026]
When the reaction mixture was hydrolyzed with deionized water and the organic layer was analyzed by gas chromatography, it was confirmed that the raw material 1-chloroadamantane had completely disappeared. Moreover, the yield of adamantane resulting from hydrolysis of 1-adamantyl lithium was 82%.
[0027]
Example 2 (Synthesis of 1-adamantyl lithium)
The same operation as in Example 1 was carried out except that hexane was used instead of heptane as the reaction solvent. The reaction mixture was hydrolyzed with deionized water at an aging time of 9 hours, and the organic layer was analyzed by gas chromatography. As a result, it was confirmed that the raw material 1-chloroadamantane had completely disappeared. Moreover, the yield of adamantane resulting from hydrolysis of 1-adamantyl lithium was 84.6%.
[0028]
Example 3 (Reference Example) (Synthesis of 1-adamantyl lithium)
The same operation as in Example 1 was carried out except that ethylene glycol dimethyl ether was used in place of heptane, 10.6-g (1.53 mol) of metallic lithium was used, and the 1-chloroadamantane solution was added dropwise at room temperature.
[0029]
Immediately after the 1-chloroadamantane solution was dropped, the reaction mixture was hydrolyzed with deionized water, and the organic layer was analyzed by gas chromatography. As a result, it was confirmed that the raw material 1-chloroadamantane had completely disappeared. The yield of adamantane resulting from hydrolysis of 1-adamantyl lithium was 99.2%.
[0030]
Example 4 Reference Example (Synthesis of 1-adamantyl lithium)
The same operation as in Example 1 was performed except that pentachloromethane was used instead of heptane and 2.2 g (0.32 mol) of metallic lithium was used and the 1-chloroadamantane solution was added dropwise at room temperature. After dropwise addition of 1-chloroadamantane, aging was carried out for 6 hours with heating under reflux. The reaction mixture was hydrolyzed with deionized water, and the organic layer was analyzed by gas chromatography. As a result, the raw material 1-chloroadamantane remained 97.6% of the amount used.
[0031]
Subsequently, 23 ml of N, N, N ′, N′-tetramethylethylenediamine was added to the reaction solution, followed by heating under reflux for 2 hours. The reaction mixture was hydrolyzed with deionized water, and the organic layer was analyzed by gas chromatography. As a result, it was confirmed that the raw material 1-chloroadamantane had completely disappeared. The yield of adamantane resulting from hydrolysis of 1-adamantyl lithium was 84.2%.
[0032]
Comparative Example 1 (Synthesis of 1-adamantyl lithium)
The same operation as in Example 1 was performed except that pentane (boiling point: 36 ° C.) was used instead of heptane and 10.6 g (1.53 mol) of metallic lithium was used. The reaction mixture was hydrolyzed with deionized water at an aging time of 7 hours, and the organic layer was analyzed by gas chromatography. As a result, 34.4% of the raw material 1-chloroadamantane remained.
[0033]
The yield of adamantane resulting from hydrolysis of 1-adamantyl lithium was 34.8%.
[0034]
【The invention's effect】
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it became possible to manufacture adamantyl lithium useful as a medical agrochemical and an electronic material in a high yield in a short time.

Claims (3)

The following general formula (I)

(In the formula, R represents hydrogen or an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, a cycloalkyl group or an alkylsilyl group. A represents an integer of 9 or less, b represents 1 or 2. X represents chlorine. Represents a bromine or iodine atom, and X is bonded to the tertiary carbon atom of the adamantane ring.)
Wherein the adamantyl halides represented by the formula (II) are reacted with lithium metal in the presence of hexane and / or heptane.

(In the formula, R, a and b are the same as described above. The Li atom is bonded to the tertiary carbon atom of the adamantane ring.)
The manufacturing method of adamantyl lithium shown by these. The process according to claim 1 to hexane and reaction heptane presence. The production method according to claim 1 or 2 , wherein the adamantyl halide is adamantyl chloride.