JP4271348B2 - 1,3−アダマンタンジカルボン酸ジ−tert−ブチルの製造方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、1,3−アダマンタンジカルボン酸ジ−tert−ブチルの製造方法に関し、さらに詳しくは、工業的規模で経済的に生産可能な1,3−アダマンタンジカルボン酸ジ−tert−ブチルの製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
1,3−アダマンタンジカルボン酸ジ−tert−ブチルは、フォトレジストの性能改良剤、高級潤滑剤、可塑剤等として有用な化合物である。
これまでに、1,3−アダマンタンジカルボン酸を原料として1,3−アダマンタンジカルボン酸ジ−tert−ブチルを高収率で製造する方法はなかった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような状況に鑑みなされたもので、1,3−アダマンタンジカルボン酸を原料として高収率で1,3−アダマンタンジカルボン酸ジ−tert−ブチルを製造する方法を提供することを目的とするものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、鋭意研究を重ねた結果、1,3−アダマンタンジカルボン酸ジメチルを特定の溶媒でtert−ブタノールとエステル交換反応を行わせることにより上記目的を達成できるということを見出し、この知見に基づいて本発明を完成するに到った。
すなわち、本発明はの要旨は下記のとおりである。
1.1,3−アダマンタンジカルボン酸を酸触媒の存在下メタノールでエステル化して1,3−アダマンタンジカルボン酸ジメチルを得、さらにトルエン溶媒中で塩基触媒の存在下、tert−ブタノールとエステル交換反応させることを特徴とする1,3−アダマンタンジカルボン酸ジ−tert−ブチルの製造方法。
2.原料の1,3−アダマンタンジカルボン酸を、1,3−アダマンタンジオールを一酸化炭素雰囲気下、95質量%以上の濃硫酸を使用してカルボニル化することによって得るものである前記1記載の1,3−アダマンタンジカルボン酸ジ−tert−ブチルの製造方法。
【0005】
【発明の実施の形態】
以下に本発明について詳細に説明する。
本発明の出発原料の1,3−アダマンタンジカルボン酸は種々の方法で製造することができ、特に限定されない。例えば、特開昭60−124068号公報に開示されているように、1,3−ジブロモアダマンタンを硫酸銀の存在下ギ酸と反応させる方法も採用できるが、硫酸銀を化学量論量使用するため経済的でない。したがって、下記に示すような方法で製造するのが好ましい。
【0006】
先ず、1,3−ジブロモアダマンタンを公知の方法(例えば、特開平3−118342号公報)により加水分解して1,3−アダマンタンジオールを製造する。すなわち、上記公報に記載されているようにピリジン類等の第三級アミンの存在下、120〜280℃で、0.5〜20時間の条件で1,3−ジブロモアダマンタンの加水分解を行えばよい。
【0007】
次いで、1,3−アダマンタンジオールを一酸化炭素雰囲気下、95質量%以上の濃硫酸を使用してカルボニル化することによって1,3−アダマンタンジカルボン酸を製造する。
上記の一酸化炭素雰囲気をつくるための一酸化炭素源として、市販の一酸化炭素ガスを使用してもよいし、ギ酸と濃硫酸から一酸化炭素ガスを発生させたものを使用してもよい。
上記で使用する濃硫酸の濃度は95質量%以上でなければならない。95質量%未満であると反応が起こらない。なお、ギ酸とともに使用する場合でも同様である。
【0008】
反応温度については、通常5〜50℃(好ましくは10〜30℃)の範囲である。反応圧力については、通常、常圧〜1MPa(好ましくは常圧〜0.5MPa)の範囲である。反応時間については、通常1〜5時間(好ましくは2〜4時間の範囲である。
【0009】
最後に、本発明の1,3−アダマンタンジカルボン酸ジ−tert−ブチルの製造方法について説明する。
先ず、1,3−アダマンタンジカルボン酸を公知の方法でメチルエステル化して1,3−アダマンタンジカルボン酸ジメチルを製造する。例えば、濃硫酸の存在下1,3−アダマンタンジカルボン酸とメタノールを還流条件下で、1〜3時間反応させればよい。
【0010】
次いで、トルエン溶媒中で塩基触媒の存在下、1,3−アダマンタンジカルボン酸ジメチルをtert−ブタノールとエステル交換反応させる。
トルエンは生成するメタノールを除去するための共沸溶媒として使用するもので、共沸溶媒として、過剰のtert−ブタノール,n−ヘキサン,シクロヘキサンも使用できるが、反応速度の点でトルエンが非常に優れている。そのトルエンの使用量は、通常1,3−アダマンタンジカルボン酸ジメチル1モルに対して、10〜25モルの範囲である。
【0011】
塩基触媒として、tert−BuOK,tert−BuONa,(tert−BuO)4 Ti,KCN等が使用され、使用量は、通常1,3−アダマンタンジカルボン酸ジメチル1モルに対して0.4〜1モルの範囲である。
使用するtert−ブタノールの使用量は、通常1,3−アダマンタンジカルボン酸ジメチルと等モル量以上であればよい。
反応温度については、通常80〜150℃(好ましくは100〜120℃)の範囲である。反応圧力については、通常、常圧〜0.1MPa(好ましくは常圧〜0.05MPa)の範囲である。反応時間については、通常10〜24時間(好ましくは18〜22時間の範囲である。
【0012】
さらに、反応方式は回分式、半回分式、連続式のいずれであってもよい。
反応終了後、トルエン等の溶媒を使用して抽出を行った後、エクストラクトから回収し、含水メタノール等の溶媒で再結晶を行えばよい。
【0013】
【実施例】
以下に、実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれら実施例によってなんら限定されるものではない。
〔実施例1〕
1,3−アダマンタンジオール10gを反応器に仕込み、98質量%濃硫酸100ミリリットルを添加して攪拌し、1,3−アダマンタンジオールを溶解させた。反応液を10〜15℃まで冷却し、そこへ99質量%ギ酸5ミリリットルを1時間かけて滴下し、滴下終了後2時間反応させた。反応終了後、反応液を400gの氷に注ぎ、生成した1,3−アダマンタンジカルボン酸を析出させた。その析出物に苛性ソーダを加えて強アルカリ性(pH14)とし、1,3−アダマンタンジカルボン酸を溶解させて、不溶分をろ過した。ろ液に硫酸を添加してpHを1とし、再度1,3−アダマンタンジカルボン酸を析出させ、ろ過した。得られた1,3−アダマンタンジカルボン酸を水で洗浄後、メタノールで洗浄し、真空乾燥させた。収量13gで、収率は97.5%であった。
【0014】
〔比較例1〕
実施例1において、98質量%濃硫酸酸に代えて94.5質量%濃硫酸を使用したこと以外は同様な操作を行ったが、1,3−アダマンタンジカルボン酸は全く生成しなかった。
【0015】
〔実施例2〕
(1)1,3−アダマンタンジカルボン酸ジメチルの調製
1,3−アダマンタンジカルボン酸10g、メタノール40ミリリットル、濃硫酸3ミリリットルをフラスコに仕込み、徐々に加熱して、2時間還流させた。冷却後、ほとんどのメタノールをエバポレーターで除き、濃縮物に水100ミリリットルを添加した。次いで、トルエン(50ミリリットル×2回)で抽出し、その抽出液を2質量%の重炭酸ナトリウム水溶液で洗浄後、さらに水洗した。トルエンをエバポレーターで除き、1,3−アダマンタンジカルボン酸ジメチルを得た。収量10.7gで収率は95%であった。
【0016】
(2)1,3−アダマンタンジカルボン酸ジ−tert−ブチルの調製
1,3−アダマンタンジカルボン酸ジメチル1g(3.96ミリモル)、t−BuOK0.2g(1.78ミリモル)、脱水処理したトルエン6ミリリットル(57ミリモル)及びtert−ブタノール5ミリリットル(52ミリモル)をフラスコに仕込み、精留管を接続して20時間還流させた。その間、生成するメタノールをトルエンと共沸させてゆっくりと留出させた。冷却後、トルエン10ミリリットルを添加し、次いで水3ミリリットルを加えて10分間攪拌した。静置後、水層を抜き出して、さらに、水3ミリリットル加えて10分間攪拌した後、静置した。水層を抜き出した後、トルエン層をエバポレーターで濃縮し、目的とする1,3−アダマンタンジカルボン酸ジ−tert−ブチルを得た。これを含水メタノールから再結晶させて、目的の物質の針状結晶を得た。収量は1.3gで収率は75%であった。
【0017】
〔実施例3〕
(1)1,3−アダマンタンジカルボン酸ジメチルの調製
実施例2の(1)に同じ。
(2)1,3−アダマンタンジカルボン酸ジ−tert−ブチルの調製
1,3−アダマンタンジカルボン酸ジメチル1g(3.96ミリモル)、t−BuOK0.2g(1.78ミリモル)、脱水処理したトルエン6ミリリットル(57ミリモル)及びtert−ブタノール5ミリリットル(52ミリモル)をフラスコに仕込み、精留管を接続して6時間還流させた。その間、生成するメタノールをトルエンと共沸させてゆっくりと留出させた。冷却後、トルエン10ミリリットルを添加し、次いで水3ミリリットルを加えて10分間攪拌した。静置後、水層を抜き出して、さらに、水3ミリリットルを加えて10分間攪拌した後、静置した。トルエン層をガスクロマトグラフィーにより定量したところ、目的とする1,3−アダマンタンジカルボン酸ジ−tert−ブチルの収率は71%であつた。
【0018】
〔比較例2〕
(1)1,3−アダマンタンジカルボン酸ジメチルの調製
実施例2の(1)に同じ。
(2)1,3−アダマンタンジカルボン酸ジ−tert−ブチルの調製
実施例3において、反応に用いるトルエンの代わりにn−ヘキサン6ミリリットル(46ミリモル)を使用したこと以外は同様に実施したところ、目的とする1,3−アダマンタンジカルボン酸ジ−tert−ブチルの収率は11%であつた。
【0019】
〔比較例3〕
(1)1,3−アダマンタンジカルボン酸ジメチルの調製
実施例2の(1)に同じ。
(2)1,3−アダマンタンジカルボン酸ジ−tert−ブチルの調製
実施例3において、反応に用いるトルエンの代わりにシクロヘキサン6ミリリットル(56ミリモル)を使用したこと以外は同様に実施したところ、目的とする1,3−アダマンタンジカルボン酸ジ−tert−ブチルの収率は39%であつた。
【0020】
〔比較例4〕
(1)1,3−アダマンタンジカルボン酸ジメチルエステルの調製
実施例2の(1)に同じ。
(2)1,3−アダマンタンジカルボン酸ジ−tert−ブチルの調製
実施例3において、反応に用いるトルエンの代わりにtert−ブタノール6ミリリットル(63ミリモル)を使用したこと以外は同様に実施したところ、目的とする1,3−アダマンタンジカルボン酸ジ−tert−ブチルの収率は20%であつた。
【0021】
【発明の効果】
本発明によれば、1,3−アダマンタンジカルボン酸から、高収率で1,3−アダマンタンジカルボン酸ジ−tert−ブチルを得ることができる。
Claims (2)
- 1,3−アダマンタンジカルボン酸を酸触媒の存在下メタノールでエステル化して1,3−アダマンタンジカルボン酸ジメチルを得、さらにトルエン溶媒中で塩基触媒の存在下、tert−ブタノールとエステル交換反応させることを特徴とする1,3−アダマンタンジカルボン酸ジ−tert−ブチルの製造方法。
- 原料の1,3−アダマンタンジカルボン酸を、1,3−アダマンタンジオールを一酸化炭素雰囲気下、95質量%以上の濃硫酸を使用してカルボニル化することによって得るものである請求項1記載の1,3−アダマンタンジカルボン酸ジ−tert−ブチルの製造方法。
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