JP4272720B2 - Nitration or carboxylation catalyst, nitration or carboxylation method using the same, and adamantane derivative - Google Patents

Description

（式中、Ｒ^１及びＲ^２は、同一又は異なって、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、シクロアルキル基、ヒドロキシル基、アルコキシ基、カルボキシル基、アルコキシカルボニル基、アシル基を示し、Ｒ^１及びＲ^２は互いに結合して二重結合、または芳香族性又は非芳香族性の環を形成してもよい。Ｙは酸素原子又はヒドロキシル基を示し、ｎは１〜３の整数を示す）
で表されるイミド化合物で構成されている。
前記触媒は、式（１）で表されるイミド化合物と助触媒とで構成してもよい。このような助触媒としては、周期表２Ａ族元素、遷移金属元素及び周期表３Ｂ族元素からなる群から選択された少なくとも一種の元素を含む化合物を用いることができる。
本発明の方法では、式（１）で表されるイミド化合物、又はこのイミド化合物及び前記助触媒の存在下、基質と、（ｉ）窒素酸化物及び（ii）一酸化炭素と酸素との混合物から選択された少なくとも一種の反応剤とを接触させて、基質に、ニトロ基及びカルボキシル基から選ばれた少なくとも一種の官能基を導入する。基質には、（ａ）不飽和結合の隣接部位にメチル基又はメチレン基を有する化合物、（ｂ）メチレン基を有する同素又は複素環化合物、（ｃ）メチン炭素原子を有する化合物、（ｄ）芳香族性環の隣接部位にメチル基又はメチレン基を有する化合物、（ｅ）カルボニル基の隣接部位にメチレン基を有する化合物などが含まれる。前記窒素酸化物としては、式 Ｎ_ｘＯ_ｙ
（式中、ｘは１又は２の整数、ｙは１〜６の整数を示す）
で表される化合物（Ｎ_２Ｏ_３、ＮＯ_２など）が使用できる。
本発明には、前記方法により、ニトロ基及びカルオキシル基から選ばれた少なくとも一種の官能基を有する化合物を製造する方法も含まれる。
本発明の新規なアダマンタン誘導体は下記式（２）又は（３）で表される化合物又はその塩である。
【０００９】
【化１０】

（式中、Ｘ^１はニトロ基、保護基により保護されていてもよいアミノ基またはＮ−置換アミノ基、保護基により保護されていてもよいカルボキシル基、または保護基により保護されていてもよいヒドロキシメチル基を示し、Ｘ^３、Ｘ^４は同一または異なって、水素原子、アルキル基、ニトロ基、保護基により保護されていてもよいアミノ基またはＮ−置換アミノ基、保護基により保護されていてもよいカルボキシル基、保護基により保護されていてもよいヒドロキシメチル基、またはイソシアナト基を示す。
（ｉ）Ｘ^１がニトロ基であるとき、Ｘ^２ はＮ−置換アミノ基、保護基により保護されていてもよいヒドロキシメチル基、またはイソシアナト基を示す。
（ii）Ｘ^１が保護基により保護されていてもよいアミノ基またはＮ−置換アミノ基であるとき、Ｘ^２はイソシアナト基を示す。
（iii）Ｘ^１が保護基により保護されていてもよいカルボキシル基であるとき、Ｘ^２は保護基により保護されていてもよいヒドロキシメチル基またはイソシアナト基を示す。
（iv）Ｘ^１が保護基により保護されていてもよいヒドロキシメチル基であるとき、Ｘ^２はイソシアナト基を示す）
【００１０】
【化１１】

（式中、Ｘ^５は置換基を有していてもよいカルバモイル基または置換オキシカルボニルアミノ基を示し、Ｘ^７、Ｘ^８は同一または異なって、水素原子、アルキル基、ニトロ基、保護基により保護されていてもよいアミノ基またはＮ−置換アミノ基、保護基により保護されていてもよいカルボキシル基、保護基により保護されていてもよいヒドロキシメチル基、またはイソシアナト基を示す。
（ｉ）Ｘ^５が置換基を有していてもよいカルバモイル基であるとき、Ｘ^６はカルボキシル基、置換オキシカルボニル基、保護基により保護されていてもよいアミノ基、またはニトロ基を示す。
（ ii）Ｘ^５が置換オキシカルボニルアミノ基であるとき、Ｘ^６は置換オキシカルボニル基、保護基により保護されていてもよいヒドロキシメチル基、保護基により保護されていてもよいアミノ基を示す。）
本発明は、また、前記式（１）で表されるイミド化合物の存在下、下記式（2h）
【００１１】
【化１２】

（式中、Ｘ^2hは水素原子またはニトロ基を示す。Ｘ³ 、Ｘ⁴ は前記に同じ）
で表される化合物と窒素酸化物とを接触させて、下記式（2i）
【００１２】
【化１３】

（式中、Ｘ¹ⁱ、Ｘ²ⁱはニトロ基を示す。Ｘ³ 、Ｘ⁴ は前記に同じ）
で表されるジニトロアダマンタン誘導体を生成させる工程、および前記式（2i）で表されるジニトロアダマンタン誘導体を還元して対応するジアミノ体を生成させる工程を含む、下記式（2j）
【００１３】
【化１４】

（式中、Ｘ^1j、Ｘ^2jは保護基により保護されていてもよいアミノ基またはＮ−置換アミノ基を示す。Ｘ³ 、Ｘ⁴ は前記に同じ）
で表されるジアミノアダマンタン誘導体の製造方法を提供する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
［イミド化合物］
前記式（１）で表される化合物において、置換基Ｒ¹ 及びＲ² のうちハロゲン原子には、ヨウ素、臭素、塩素およびフッ素が含まれる。アルキル基には、例えば、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、イソブチル、ｓｅｃ−ブチル、ｔ−ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、デシル基などの炭素数１〜１０程度の直鎖状又は分岐鎖状アルキル基が含まれる。好ましいアルキル基としては、例えば、炭素数１〜６程度、特に炭素数１〜４程度の低級アルキル基が挙げられる。
【００１５】
アリール基には、フェニル基、ナフチル基などが含まれ、シクロアルキル基には、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロオクチル基などが含まれる。アルコキシ基には、例えば、メトキシ、エトキシ、プロポキシ、イソプロポキシ、ブトキシ、イソブトキシ、ｔ−ブトキシ、ペンチルオキシ、ヘキシルオキシ基などの炭素数１〜１０程度、好ましくは炭素数１〜６程度、特に炭素数１〜４程度の低級アルコキシ基が含まれる。
アルコキシカルボニル基には、例えば、メトキシカルボニル、エトキシカルボニル、プロポキシカルボニル、イソプロポキシカルボニル、ブトキシカルボニル、イソブトキシカルボニル、ｔ−ブトキシカルボニル、ペンチルオキシカルボニル、ヘキシルオキシカルボニル基などのアルコキシ部分の炭素数が１〜１０程度のアルコキシカルボニル基が含まれる。好ましいアルコキシカルボニル基にはアルコキシ部分の炭素数が１〜６程度、特に１〜４程度の低級アルコキシカルボニル基が含まれる。
アシル基としては、例えば、ホルミル、アセチル、プロピオニル、ブチリル、イソブチリル、バレリル、イソバレリル、ピバロイル基などの炭素数１〜６程度のアシル基が例示できる。
【００１６】
前記置換基Ｒ¹ 及びＲ² は、同一又は異なっていてもよい。また、前記式（１）において、Ｒ¹ およびＲ² は互いに結合して、二重結合、または芳香族性又は非芳香族性の環を形成してもよい。好ましい芳香族性又は非芳香族性環は５〜１２員環、特に６〜１０員環程度であり、複素環又は縮合複素環であってもよいが、炭化水素環である場合が多い。このような環には、例えば、非芳香族性脂環族環（シクロヘキサン環などの置換基を有していてもよいシクロアルカン環、シクロヘキセン環などの置換基を有していてもよいシクロアルケン環など）、非芳香族性橋かけ環（５−ノルボルネン環などの置換基を有していてもよい橋かけ式炭化水素環など）、ベンゼン環、ナフタレン環などの置換基を有していてもよい芳香族環が含まれる。前記環は、芳香族環で構成される場合が多い。
【００１７】
好ましいイミド化合物には、下記式で表される化合物が含まれる。
【００１８】
【化１５】

（式中、Ｒ³ 〜Ｒ⁶ は、同一又は異なって、水素原子、アルキル基、ヒドロキシル基、アルコキシ基、カルボキシル基、アルコキシカルボニル基、アシル基、ニトロ基、シアノ基、アミノ基、ハロゲン原子を示す。Ｒ¹ 、Ｒ² 、Ｙおよびｎは前記に同じ）
置換基Ｒ³ 〜Ｒ⁶ において、アルキル基には、前記例示のアルキル基と同様のアルキル基、特に炭素数１〜６程度のアルキル基が含まれ、アルコキシ基には、前記と同様のアルコキシ基、特に炭素数１〜４程度の低級アルコキシ基、アルコキシカルボニル基には、前記と同様のアルコキシカルボニル基、特にアルコキシ部分の炭素数が１〜４程度の低級アルコキシカルボニル基が含まれる。また、アシル基としては、前記と同様のアシル基、特に炭素数１〜６程度のアシル基が例示され、ハロゲン原子としては、フッ素、塩素、臭素原子が例示できる。置換基Ｒ³ 〜Ｒ⁶ は、通常、水素原子、炭素数１〜４程度の低級アルキル基、カルボキシル基、ニトロ基、ハロゲン原子である場合が多い。
【００１９】
前記式（１）において、Ｙは酸素原子又はヒドロキシル基を示し、ｎは、通常、１〜３程度、好ましくは１又は２である。式（１）で表される化合物はニトロ化反応において一種又は二種以上使用できる。
前記式（１）で表されるイミド化合物に対応する酸無水物には、例えば、無水コハク酸、無水マレイン酸などの飽和又は不飽和脂肪族ジカルボン酸無水物、テトラヒドロ無水フタル酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸（１，２−シクロヘキサンジカルボン酸無水物）、１，２，３，４−シクロヘキサンテトラカルボン酸 １，２−無水物などの飽和又は不飽和非芳香族性環状多価カルボン酸無水物（脂環族多価カルボン酸無水物）、無水ヘット酸、無水ハイミック酸などの橋かけ環式多価カルボン酸無水物（脂環族多価カルボン酸無水物）、無水フタル酸、テトラブロモ無水フタル酸、テトラクロロ無水フタル酸、無水ニトロフタル酸、無水トリメリット酸、メチルシクロヘキセントリカルボン酸無水物、無水ピロメリット酸、無水メリト酸、１，８；４，５−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物などの芳香族多価カルボン酸無水物が含まれる。
好ましいイミド化合物としては、例えば、Ｎ−ヒドロキシコハク酸イミド、Ｎ−ヒドロキシマレイン酸イミド、Ｎ−ヒドロキシヘキサヒドロフタル酸イミド、Ｎ，Ｎ′−ジヒドロキシシクロヘキサンテトラカルボン酸イミド、Ｎ−ヒドロキシフタル酸イミド、Ｎ−ヒドロキシテトラブロモフタル酸イミド、Ｎ−ヒドロキシテトラクロロフタル酸イミド、Ｎ−ヒドロキシヘット酸イミド、Ｎ−ヒドロキシハイミック酸イミド、Ｎ−ヒドロキシトリメリット酸イミド、Ｎ，Ｎ′−ジヒドロキシピロメリット酸イミド、Ｎ，Ｎ′−ジヒドロキシナフタレンテトラカルボン酸イミドなどが挙げられる。特に好ましい化合物は、脂環族多価カルボン酸無水物、なかでも芳香族多価カルボン酸無水物から誘導されるＮ−ヒドロキシイミド化合物、例えば、Ｎ−ヒドロキシフタル酸イミドなどが含まれる。
【００２０】
前記イミド化合物は、慣用のイミド化反応、例えば、対応する酸無水物とヒドロキシルアミンＮＨ₂ ＯＨとを反応させて酸無水物基を開環した後、閉環してイミド化することにより調製できる。
【００２１】
［助触媒］
触媒は、前記式（１）で表されるイミド化合物と助触媒とで構成してもよい。助触媒には、金属化合物、例えば、周期表２Ａ族元素（マグネシウム，カルシウム，ストロンチウム，バリウムなど）、遷移金属化合物や、周期表３Ｂ族元素（ホウ素Ｂ、アルミニウムＡｌなど）を含む化合物が含まれる。助触媒は、一種又は二種以上組合わせて使用できる。
前記遷移金属の元素としては、例えば、周期表３Ａ族元素（例えば、スカンジウムＳｃ、イットリウムＹの外、ランタンＬａ、セリウムＣｅ、サマリウムＳｍなどのランタノイド元素、アクチニウムＡｃなどのアクチノイド元素）、４Ａ族元素（チタンＴｉ、ジルコニウムＺｒ、ハフニウムＨｆなど）、５Ａ族元素（バナジウムＶ、ニオブＮｂ、タンタルＴａなど）、６Ａ族元素（クロムＣｒ、モリブデンＭｏ、タングステンＷなど）、７Ａ族元素（マンガンＭｎ、テクネチウムＴｃ，レニウムＲｅなど）、８族元素（鉄Ｆｅ、ルテニウムＲｕ、オスミウムＯｓ、コバルトＣｏ、ロジウムＲｈ、イリジウムＩｒ、ニッケルＮｉ、パラジウムＰｄ、白金Ｐｔなど）、１Ｂ族元素（銅Ｃｕ、銀Ａｇ、金Ａｕなど）、２Ｂ族元素（亜鉛Ｚｎ，カドミウムＣｄなど）などが挙げられる。
好ましい助触媒を構成する元素には、遷移金属の元素（例えば、Ｃｅなどのランタノイド元素、アクチノイド元素などの周期表３Ａ族元素、Ｔｉ、Ｚｒなどの４Ａ族元素、Ｖ、Ｎｂなどの５Ａ族元素、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗなどの６Ａ族元素、Ｍｎ、Ｔｃ、Ｒｅなどの７Ａ族元素、Ｆｅ、Ｒｕ、Ｃｏ、Ｒｈ、Ｎｉなどの８族元素、Ｃｕなどの１Ｂ族元素）、Ｂなどの３Ｂ族元素が含まれる。助触媒を構成する金属元素の酸化数は、特に制限されず、元素の種類に応じて、例えば、０、＋２、＋３、＋４、＋５、＋６などであってもよい。助触媒としては、二価の遷移金属化合物（例えば、二価のコバルト化合物、二価のマンガン化合物など）を用いる場合が多い。
【００２２】
助触媒は、金属単体、水酸化物などであってもよいが、通常、前記元素を含む金属酸化物（複酸化物、酸素酸またはその塩も含む）、有機酸塩、無機酸塩、ハロゲン化物、前記金属元素を含む配位化合物（錯体）やポリ酸（ヘテロポリ酸やイソポリ酸）又はその塩などである場合が多い。
【００２３】
また、ホウ素化合物としては、例えば、水素化ホウ素（例えば、ボラン、ジボラン、テトラボラン、ペンタボラン、デカボランなど）、ホウ酸（例えば、オルトホウ酸、メタホウ酸、四ホウ酸など）、ホウ酸塩（例えば、ホウ酸ニッケル、ホウ酸マグネシウム、ホウ酸マンガンなど）、Ｂ₂ Ｏ₃ などのホウ素酸化物、ボラザン、ボラゼン、ボラジン、ホウ素アミド、ホウ素イミドなどの窒素化合物、ＢＦ₃ 、ＢＣｌ₃ 、テトラフルオロホウ酸塩などのハロゲン化物、ホウ酸エステル（例えば、ホウ酸メチル、ホウ酸フェニルなど）などが挙げられる。好ましいホウ素化合物には、水素化ホウ素、オルトホウ酸などのホウ酸又はその塩など、特にホウ酸が含まれる。
【００２４】
水酸化物には、例えば、Ｍｎ（ＯＨ）₂ ，ＭｎＯ（ＯＨ），Ｆｅ（ＯＨ）₂ ，Ｆｅ（ＯＨ）₃ などが含まれる。金属酸化物には、例えば、Ｓｍ₂ Ｏ₃ 、ＴｉＯ₂ 、ＺｒＯ₂ 、Ｖ₂ Ｏ₃ 、Ｖ₂ Ｏ₅ 、ＣｒＯ、Ｃｒ₂ Ｏ₃ 、ＭｏＯ₃ 、ＭｎＯ、Ｍｎ₃ Ｏ₄ ，Ｍｎ₂ Ｏ₃ ，ＭｎＯ₂ ，Ｍｎ₂ Ｏ₇ ，ＦｅＯ、Ｆｅ₂ Ｏ₃ 、Ｆｅ₃ Ｏ₄ 、ＲｕＯ₂ 、ＲｕＯ₄ 、ＣｏＯ、ＣｏＯ₂ 、Ｃｏ₂ Ｏ₃ 、ＲｈＯ₂ 、Ｒｈ₂ Ｏ₃ 、Ｃｕ₂ Ｏ₃ などが含まれ、複酸化物または酸素酸塩としては、例えば、ＭｎＡｌ₂ Ｏ₄ ，ＭｎＴｉＯ₃ ，ＬａＭｎＯ₃ ，Ｋ₂ Ｍｎ₂ Ｏ₅ ，ＣａＯ・ｘＭｎＯ₂ （ｘ＝０．５，１，２，３，５），マンガン酸塩［例えば、Ｎａ₃ ＭｎＯ₄ ，Ｂａ₃ ［ＭｎＯ₄ ］₂ などのマンガン（V）酸塩，Ｋ₂ ＭｎＯ₄ ，Ｎａ₂ ＭｎＯ₄ ，ＢａＭｎＯ₄ などのマンガン（VI）酸塩、ＫＭｎＯ₄ ，ＮａＭｎＯ₄ ，ＬｉＭｎＯ₄ ，ＮＨ₄ ＭｎＯ₄ ，ＣｓＭｎＯ₄ ，ＡｇＭｎＯ₄ ，Ｃａ（ＭｎＯ₄ ）₂ ，Ｚｎ（ＭｎＯ₄ ）₂ ，Ｂａ（ＭｎＯ₄ ）₂ ，Ｍｇ（ＭｎＯ₄ ）₂ ，Ｃｄ（ＭｎＯ₄ ）₂ などの過マンガン酸塩］が含まれる。
【００２５】
有機酸塩としては、例えば、酢酸コバルト、酢酸マンガン、プロピオン酸コバルト、プロピオン酸マンガン、ナフテン酸コバルト、ナフテン酸マンガン、ステアリン酸コバルト、ステアリン酸マンガンなどのＣ_2-20脂肪酸塩、チオシアン酸マンガンや対応するＣｅ塩、Ｔｉ塩，Ｚｒ塩，Ｖ塩，Ｃｒ塩、Ｍｏ塩，Ｆｅ塩、Ｒｕ塩，Ｎｉ塩、Ｐｄ塩、Ｃｕ塩，Ｚｎ塩などが例示され、無機酸塩としては、例えば、硝酸コバルト、硝酸鉄、硝酸マンガン、硝酸ニッケル、硝酸銅などの硝酸塩やこれらに対応する硫酸塩，リン酸塩および炭酸塩（例えば、硫酸コバルト、硫酸鉄、硫酸マンガン、リン酸コバルト、リン酸鉄、リン酸マンガン、炭酸鉄、炭酸マンガン、過塩素酸鉄など）が挙げられる。また、ハロゲン化物としては、例えば、ＳｍＣｌ₃ 、ＳｍＩ₂ 、ＴｉＣｌ₂ 、ＺｒＣｌ₂ 、ＺｒＯＣｌ₂ 、ＶＣｌ₃ 、ＶＯＣｌ₂ 、ＭｎＣｌ₂ ，ＭｎＣｌ₃ 、ＦｅＣｌ₂ 、ＦｅＣｌ₃ 、ＲｕＣｌ₃ 、ＣｏＣｌ₂ 、ＲｈＣｌ₂ 、ＲｈＣｌ₃ 、ＮｉＣｌ₂ 、ＰｄＣｌ₂ 、ＰｔＣｌ₂ 、ＣｕＣｌ、ＣｕＣｌ₂ などの塩化物や、これらに対応するフッ化物，臭化物やヨウ化物（例えば、ＭｎＦ₂ ，ＭｎＢｒ₂ ，ＭｎＦ₃ ，ＦｅＦ₂ 、ＦｅＦ₃ 、ＦｅＢｒ₂ 、ＦｅＢｒ₃ 、ＦｅＩ₂ 、ＣｕＢｒ、ＣｕＢｒ₂ など）などのハロゲン化物、Ｍ¹ ＭｎＣｌ₃ ，Ｍ¹ ₂ＭｎＣｌ₄ ，Ｍ¹ ₂ＭｎＣｌ₅ ，Ｍ¹ ₂ＭｎＣｌ₆ （Ｍ¹ は一価金属を示す）などの複ハロゲン化物などが挙げられる。
【００２６】
錯体を形成する配位子としては、ＯＨ（ヒドロキソ）、メトキシ、エトキシ、プロポキシ、ブトキシ基などのアルコキシ基、アセチル（ＯＡｃ）、プロピオニルなどのアシル基、メトキシカルボニル（アセタト）、エトキシカルボニルなどのアルコキシカルボニル基、アセチルアセトナト（ＡＡ）、シクロペンタジエニル基、塩素、臭素などのハロゲン原子、ＣＯ、ＣＮ、酸素原子、Ｈ₂ Ｏ（アコ）、ホスフィン（例えば、トリフェニルホスフィンなどのトリアリールホスフィン）などのリン化合物、ＮＨ₃ （アンミン）、ＮＯ、ＮＯ₂ （ニトロ）、ＮＯ₃ （ニトラト）、エチレンジアミン、ジエチレントリアミン、ピリジン、フェナントロリンなどの窒素含有化合物などが挙げられる。錯体又は錯塩において、同種又は異種の配位子は一種又は二種以上配位していてもよい。好ましい配位子には、例えば、ＯＨ、アルコキシ基、アシル基、アルコキシカルボニル基、アセチルアセトナト、ハロゲン原子、ＣＯ、ＣＮ、Ｈ₂ Ｏ（アコ）、トリフェニルホスフィンなどのリン化合物や、ＮＨ₃ 、ＮＯ₂ 、ＮＯ₃ を含めて窒素含有化合物が含まれる。
好ましい錯体には、前記好ましい遷移金属元素を含む錯体が含まれる。遷移金属元素と配位子は適当に組合わせて錯体を構成することができ、例えば、アセチルアセトナト錯体（例えば、Ｃｅ，Ｓｍ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｖ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｒｕ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｚｎなどのアセチルアセトナト錯体や、チタニルアセチルアセトナト錯体ＴｉＯ（ＡＡ）₂ 、ジルコニルアセチルアセトナト錯体ＺｒＯ（ＡＡ）₂ 、バナジルアセチルアセトナト錯体ＶＯ（ＡＡ）₂ など）、シアノ錯体（例えば、ヘキサシアノマンガン（Ｉ）酸塩，ヘキサシアノ鉄（II）酸塩など）、カルボニル錯体やシクロペンタジエニル錯体（例えば、トリカルボニルシクロペンタジエニルマンガン（Ｉ）、ビスシクロペンダジエニルマンガン（II）、ビスシクロペンタジエニル鉄（II）、Ｆｅ（ＣＯ）₅ ，Ｆｅ₂ （ＣＯ）₉ ，Ｆｅ₃ （ＣＯ）₁₂など）、ニトロシル化合物（Ｆｅ（ＮＯ）₄ ，Ｆｅ（ＣＯ）₂ （ＮＯ）₂ など）、チオシアナト錯体（例えば、コバルトチオシアナト，マンガンチオシアナト，鉄チオシアナトなど）、アセチル錯体（例えば、酢酸コバルト，酢酸マンガン，酢酸鉄，酢酸銅，酢酸ジルコニルＺｒＯ（ＯＡｃ）₂ 、酢酸チタニルＴｉＯ（ＯＡｃ）₂ 、酢酸バナジルＶＯ（ＯＡｃ）₂ など）などであってもよい。
【００２７】
ポリ酸は、例えば、周期表５族又は６族元素、例えば、Ｖ（バナジン酸）、Ｍｏ（モリブデン酸）およびＷ（タングステン酸）の少なくとも一種である場合が多く、中心原子は特に制限されず、例えば、Ｂｅ、Ｂ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｔｈ、Ｎ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｍｎ、Ｉ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｒｈ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｃｕなどであってもよい。ヘテロポリ酸の具体例としては、例えば、コバルトモリブデン酸、コバルトタングステン酸、モリブデンタングステン酸、マンガンモリブデン酸、マンガンタングステン酸、マンガンモリブデンタングステン酸、バナドモリブドリン酸、マンガンバナジウムモリブデン酸、マンガンバナドモリブドリン酸、バナジウムモリブデン酸、バナジウムタングステン酸、ケイモリブデン酸、ケイタングステン酸、リンモリブデン酸、リンタングステン酸、リンバナドモリブデン酸、リンバナドタングステン酸などが挙げられる。
【００２８】
前記触媒は、活性が高く、（ｉ）窒素酸化物及び（ii）一酸化炭素と酸素との混合物から選択された少なくとも一種の反応剤との組み合わせにより、温和な条件であっても、基質のニトロ化及び／又はカルボキシル化反応を促進できる。
【００２９】
前記式（１）で表されるイミド化合物、又はこのイミド化合物および前記助触媒で構成される触媒は、均一系であってもよく、不均一系であってもよい。また、触媒は、担体に触媒成分が担持された固体触媒であってもよい。担体としては、活性炭、ゼオライト、シリカ、シリカ−アルミナ、ベントナイトなどの多孔質担体を用いる場合が多い。固体触媒における触媒成分の担持量は、担体１００重量部に対して、前記式（１）で表されるイミド化合物０．１〜５０重量部、好ましくは０．５〜３０重量部、さらに好ましくは１〜２０重量部程度である。また、助触媒の担持量は、担体１００重量部に対して、０．１〜３０重量部、好ましくは０．５〜２５重量部、さらに好ましくは１〜２０重量部程度である。
【００３０】
［窒素酸化物］
前記窒素酸化物は、式 Ｎ_x Ｏ_y
（式中ｘは１又は２の整数、ｙは１〜６の整数を示す）
で表すことができる。
【００３１】
前記式で表される化合物において、ｘが１である場合、ｙは通常１〜３の整数であり、ｘが２である場合、ｙは通常１〜６の整数である。
このような窒素酸化物には、例えば、Ｎ₂ Ｏ，ＮＯ，Ｎ₂ Ｏ₃ ，ＮＯ₂ ，Ｎ₂ Ｏ₄ ，Ｎ₂ Ｏ₅ ，ＮＯ₃ ，Ｎ₂ Ｏ₆ などが例示できる。これらの窒素酸化物は単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。
【００３２】
好ましい窒素酸化物には、▲１▼酸化二窒素（Ｎ₂ Ｏ）及び一酸化窒素（ＮＯ）から選択された少なくとも一種の窒素化合物と酸素との反応により生成する窒素酸化物（特にＮ₂ Ｏ₃ ）又はＮ₂ Ｏ₃ を主成分として含む窒素酸化物、▲２▼二酸化窒素（ＮＯ₂ ）又はＮＯ₂ を主成分として含む窒素酸化物が含まれる。
窒素酸化物Ｎ₂ Ｏ₃ は、Ｎ₂ Ｏ及び／又はＮＯと酸素との反応で容易に得ることができる。より具体的には、反応器内に一酸化窒素と酸素とを導入して、青色の液体Ｎ₂ Ｏ₃ を生成させることにより調製できる。そのため、Ｎ₂ Ｏ₃ を予め生成させることなく、Ｎ₂ Ｏ及び／又はＮＯと酸素とを反応系に導入することによりニトロ化反応を行ってもよい。
なお、酸素は純粋な酸素であってもよく、不活性ガス（二酸化炭素，窒素，ヘリウム，アルゴンなど）で希釈して使用してもよい。また、酸素源は空気であってもよい。
【００３３】
［一酸化炭素と酸素との混合物］
本発明で使用される一酸化炭素や酸素は、純粋な一酸化炭素や酸素であってもよく、不活性ガス（例えば、窒素、ヘリウム、アルゴン、二酸化炭素など）で希釈されていてもよい。なお、酸素源は空気であってもよい。また、一酸化炭素と酸素とを予め混合した混合ガスを反応系に導入してもよく、一酸化炭素と酸素とを個別に反応系に導入してもよい。
【００３４】
本発明では、反応剤として、前記（ｉ）窒素酸化物、（ii）一酸化炭素と酸素との混合物、または前記（ｉ）窒素酸化物及び（ii）一酸化炭素と酸素との混合物との組合わせを用いる。反応剤として、（ｉ）窒素酸化物を用いる場合には、基質はニトロ化されてニトロ化合物が生成し、（ii）一酸化炭素と酸素との混合物を用いる場合には、基質はカルボキシル化されてカルボキシ化合物が生成する。また、反応剤として、（ｉ）窒素酸化物及び（ii）一酸化炭素と酸素との混合物を併用する場合には、ニトロ化合物とカルボキシ化合物とを併産できる。この場合、基質として反応部位を複数個有する化合物を用いると、反応条件（例えば、反応剤（ｉ）と（ii）との割合、反応温度など）を選択することにより、同一分子内にニトロ基とカルボキシル基とを有する化合物を１ステップで生成させることができる。
【００３５】
［基質］
基質の種類は特に制限されず、広い範囲の飽和又は不飽和化合物、例えば、炭化水素類（脂肪族炭化水素類、脂環族炭化水素類、芳香族炭化水素類）、複素環式化合物、アルコール類、エーテル類、エステル類、ケトン類、アルデヒド類、カルボン酸又はその誘導体などが使用できる。
好ましい基質には、例えば、（ａ）不飽和結合の隣接部位にメチル基又はメチレン基を有する化合物、（ｂ）メチレン基を有する同素又は複素環化合物、（ｃ）メチン炭素原子を有する化合物、（ｄ）芳香族性環の隣接部位にメチル基又はメチレン基を有する化合物、（ｅ）カルボニル基の隣接部位にメチル基又はメチレン基を有する化合物などが含まれる。前記化合物（ｂ）において、メチレン基は５又は６員環を構成しており、化合物（ｂ）は、通常、非芳香族性同素又は複素環化合物である。
【００３６】
（ａ）不飽和結合の隣接部位にメチル基又はメチレン基を有する化合物には、二重結合及び／又は三重結合を有する有機化合物が含まれる。このような化合物としては、例えば、プロピレン、１−ブテン、２−ブテン、ブタジエン、１−ペンテン、２−ペンテン、イソプレン、２−メチル−２−ブテン、１−ヘキセン、２−ヘキセン、１，５−ヘキサジエン、２，３−ジメチル−２−ブテン、３−ヘキセン、１−ヘプテン、２−ヘプテン、１，６−ヘプタジエン、１−オクテン、２−オクテン、３−オクテン、１，７−オクタジエン、２，６−オクタジエン、１−ノネン、２−ノネン、デカエン、デカジエン、ドデカジエン、ドデカトリエン、ウンデカエン、ウンデカジエン、ウンデカトリエンなどが例示できる。
【００３７】
（ｂ）メチレン基を有する同素環化合物（b1）としては、例えば、シクロアルカン類（例えば、シクロプロパン、シクロブタン、シクロペンタン、シクロヘキサン、シクロヘプタン、メチルシクロヘキサン、シクロオクタン、１，２−ジメチルシクロヘキサン、シクロノナン、イソプロピルシクロヘキサン、メチルシクロオクタン、シクロデカン、シクロドデカン、シクロトリデカン、シクロテトラデカン、シクロペンタデカン、シクロヘキサデカン、シクロオクタデカン、シクロノナデカンなどの炭素数３〜３０程度のシクロアルカン類など）、シクロアルケン類（例えば、シクロプロペン、シクロブテン、シクロペンテン、シクロヘキセン、シクロヘプテン、１−メチル−１−シクロヘキセン、シクロオクテン、シクロノネン、シクロデカエン、シクロドデカエン、リモネン、メンテン、メントンなどの炭素数３〜３０程度のシクロアルケン類など）、シクロアルカジエン類（例えば、シクロペンタジエン、シクロヘキサジエン、シクロヘプタジエン、シクロオクタジエン、シクロデカジエン、シクロドデカジエンなどの炭素数５〜３０程度のシクロアルカジエン類など）、シクロアルカトリエン類（例えば、シクロオクタトリエンなど）、シクロアルカテトラエン類（例えば、シクロオクタテトラエンなど）、縮合多環式炭化水素類などが例示できる。
【００３８】
（ｂ）メチレン基を有する複素環化合物（b2）には、窒素原子、酸素原子、硫黄原子から選択された少なくとも一種のヘテロ原子を有する５又は６員環化合物、又は前記ヘテロ原子を有する５又は６員環が芳香族性環に縮合した縮合複素環化合物、例えば、ジヒドロフラン、テトラヒドロフラン、ピラン、ジヒドロピラン、テトラヒドロピラン、ピペリジン、ピペラジン、ピロリジン、キサンテンなどが含まれる。
【００３９】
（ｃ）メチン炭素原子（メチリジン基）を有する化合物には、例えば、第３級炭素原子を有する鎖状炭化水素類（c1）、橋架け環式炭化水素類（c2）などが含まれる。
第３級炭素原子を有する鎖状炭化水素類（c1）としては、例えば、イソブタン、イソペンタン、イソヘキサン、３−メチルペンタン、２，３−ジメチルブタン、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、２，３，４−トリメチルペンタン、３−エチルペンタン、２，３−ジメチルヘキサン、２，４−ジメチルヘキサン、３，４−ジメチルヘキサン、２，５−ジメチルヘキサン、２−プロピルヘキサン、２−メチルヘプタン、４−メチルヘプタン、２−エチルヘプタン、３−エチルヘプタン、２，６−ジメチルヘプタン、２−メチルオクタン、３−メチルオクタン、２，７−ジメチルオクタン、２−メチルノナンなどの炭素数４〜１０程度の脂肪族炭化水素類などが例示できる。
【００４０】
橋架け環式炭化水素類（c2）には、例えば、架橋環式炭化水素類［例えば、デカリン、ヘキサヒドロインダン、カラン、ボルナン、ノルボルネン、ノルボルナン、ビニルノルボルネン、ノルボルナジエンなどの２環式炭化水素類；ホモブレダン、アダマンタン及びその誘導体（例えば、メチルアダマンタン、１，３−ジメチルアダマンタン、エチルアダマンタン、クロロアダマンタン、アダマンタノール、アダマンタノン、メチルアダマンタノン、ジメチルアダマンタノン、ホルミルアダマンタノンなど）、トリシクロ［４．３．１．１^2,5 ］ウンデカンなどの３環式炭化水素類；テトラシクロ［４．４．０．１^2,5 ．１^7,10］ドデカンなどの４環式炭化水素類など］、ジエン類の二量体又はその水素添加物（例えば、ジシクロペンタン、ジシクロヘキサン、ジシクロペンテン、ジシクロヘキサジエン、ジシクロペンタジエン、テトラヒドロジシクロペンタジエンなど）、テルペン類（例えば、ピナン、ピネン、カンファー、ボルネン、カリオフィレンなど）などが含まれる。
【００４１】
好ましいメチン炭素原子を有する化合物（ｃ）には、炭素数６〜１６程度（特に炭素数７〜１４程度）の橋架け環式炭化水素類（特にアダマンタン又はその誘導体などの架橋環式炭化水素）が含まれる。
【００４２】
（ｄ）芳香族性環の隣接部位にメチル基又はメチレン基を有する化合物としては、例えば、アルキル基を有する芳香族炭化水素類（例えば、トルエン、ｏ−、ｍ−又はｐ−キシレン、１，２，３−トリメチルベンゼン、１，２，４−トリメチルベンゼン、１，３，５−トリメチルベンゼン（メシチレン）、１，２，３，４−テトラメチルベンゼン、１，２，３，５−テトラメチルベンゼン、１，２，４，５−テトラメチルベンゼン（デュレン）、１，２，３，４，５，６−ヘキサメチルベンゼン、エチルベンゼン、プロピルベンゼン、クメン、ｏ−、ｍ−又はｐ−エチルトルエン、ブチルベンゼン、１，４−ジエチルベンゼン、１−メチルナフタレン、２−メチルナフタレン、１，５−ジメチルナフタレン、２，５−ジメチルナフタレン、１−メチルアントラセン、２−メチルアントラセン、９−メチルアントラセン、ジメチルアントラセン、トリメチルアントラセン、４，４′−ジメチルビフェニル、ジベンジル、ジフェニルメタン、トリフェニルメタンなど）、環状メチレン基を有する芳香族炭化水素類（例えば、インダン、インデン、テトラリン、ジヒドロナフタレン、フルオレン、フェナレンなどの５〜８員環が縮合した縮合多環式芳香族炭化水素類など）、アルキル基を有する複素環化合物（例えば、２−メチルフラン、３−メチルフラン、２−メチルピラン、３−メチルピラン、４−メチルピラン、３，４−ジメチルピラン、４−メチルクロマン、６−メチルクロマン、２−メチルピリジン、３−メチルピリジン、４−メチルピリジンなどのピコリン、２，３−ジメチルピリジンなどのルチジン、２，４，６−トリメチルピリジンなどのコリジン、２−エチルピリジン、３−エチルピリジン、４−エチルピリジン、メチルキノリン、メチルインドールなど）などが例示できる。好ましい化合物（ｄ）には、ベンジル位にメチル基又はメチレン基を有する化合物が含まれる。
【００４３】
（ｅ）カルボニル基の隣接部位に（活性）メチル基又はメチレン基を有する化合物には、例えば、アルデヒド類（e1）、ケトン類（e2）、カルボン酸又はその誘導体（e3）などが含まれる。
アルデヒド類（e1）には、例えば、脂肪族アルデヒド類（例えば、アセトアルデヒド、プロピオンアルデヒド、ブチルアルデヒド、イソブチルアルデヒド、ペンチルアルデヒド、ヘキシルアルデヒド、ヘプチルアルデヒド、オクチルアルデヒド、ノニルアルデヒド、デシルアルデヒドなどの炭素数２〜１２程度の脂肪族モノアルデヒド、マロンアルデヒド、スクシンアルデヒド、アジピンアルデヒド、セバシンアルデヒドなどの脂肪族ポリアルデヒドなど）、芳香族アルデヒド類（例えば、ベンズアルデヒド、アニスアルデヒドなど）、脂環族アルデヒド類（例えば、ホルミルシクロヘキサン、シクロネラールなど）、橋架け環式アルデヒド類（例えば、ホルミルノルボルネンなど）、複素環式アルデヒド類（例えば、ニコチンアルデヒド、フルフラールなど）などが含まれる。
【００４４】
ケトン類（e2）としては、例えば、脂肪族ケトン類（例えば、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソプロピルケトン、メチルイソブチルケトン、メチル−ｔ−ブチルケトン、２−ペンタノン、３−ペンタノン、２−ヘキサノン、３−ヘキサノン、２−ヘプタノン、３−ヘプタノン、４−ヘプタノン、２−オクタノン、３−オクタノン、４−オクタノン、２−ノナノン、２−デカノンなど）、環状ケトン類（例えば、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、メチルシクロヘキサノン、ジメチルシクロヘキサノン、シクロヘプタノン、イソホロン、シクロヘプタノン、シクロオクタノン、シクロノナノン、シクロデカノン、シクロヘキサジオン、シクロオクタジオンなどの非芳香族性環状モノ又はポリケトン類；α−テトラロン、β−テトラロン、インダノンなどの芳香族性環を備えた環状ケトン類など）、橋架け環式ケトン類（例えば、ピノカンホン、ピノカルボンなど）、芳香族ケトン類（例えば、アセトフェノン、プロピオフェノンなど）、複素環式ケトン類（例えば、ピロリドン、ピペリドンなど）などが例示できる。
【００４５】
カルボン酸又はその誘導体（e3）には、例えば、脂肪族ジカルボン酸又はその誘導体（例えば、マロン酸又はそのエステル、コハク酸又はそのエステル、グルタル酸又はそのエステルなど）などが含まれる。
【００４６】
これらの基質には、適当な官能基、例えば、ハロゲン原子、オキソ基、ヒドロキシル基、アルコキシ基、カルボキシル基、アルコキシカルボニル基、アシル基、アルキル基、アリル基などのアルケニル基、シクロアルキル基、アリール基、ビニル基、アミノ基、アルキルアミノ基、アミド基、ニトロ基、ニトリル基、アシルアミノ基、メルカプト基、スルフォニル基、スルフィニル基、スルフィド基、フォスフィノ基などが置換されていてもよい。
【００４７】
このような（ａ）〜（ｅ）の基質では、メチル基若しくはメチレン基の炭素原子又はメチン炭素原子にニトロ基又はカルボキシル基を導入できる。特に、化合物（ｃ）のメチン炭素原子、例えば、橋架け環式炭化水素の環状メチン炭素原子にニトロ基又はカルボキシル基を円滑に導入でき、高い転化率および選択率で橋架け環式炭化水素のニトロ化合物又はカルボキシ化合物を得ることができる。橋架け環式炭化水素類のうち、例えば、アダマンタンを、前記触媒の存在下、窒素酸化物と接触させると、１−ニトロアダマンタン及び／又は１，３−ジニトロアダマンタン及び／又は１，３，５−トリニトロアダマンタンなどを得ることができ、一酸化炭素および酸素と接触させると、１−カルボキシアダマンタン及び／又は１，３−ジカルボキシアダマンタン及び／又は１，３，５−トリカルボキシアダマンタンなどを得ることができる。また、アダマンタンを、前記触媒の存在下、窒素酸化物、一酸化炭素及び酸素と接触させることにより、１−カルボキシ−３−ニトロアダマンタン、１−カルボキシ−３，５−ジニトロアダマンタン、１，３−ジカルボキシ−５−ニトロアダマンタンなどを生成できる。さらに、１−メチルアダマンタンを、窒素酸化物と接触させると、１−メチル−３−ニトロアダマンタンなどを得ることができ、一酸化炭素および酸素と接触させると、１−カルボキシ−３−メチルアダマンタンなどを得ることができる。
【００４８】
また、（ｄ）芳香族性環の隣接部位にメチル基又はメチレン基を有する化合物では、ベンンジル位にニトロ基又はカルボキシル基を円滑に導入できる。ベンジル位にメチル基又はメチレン基を有する化合物のうち、例えば、トルエンを、前記触媒の存在下、窒素酸化物と接触させるとニトロメチルベンゼンなどを得ることができ、一酸化炭素及び酸素と接触させると、フェニル酢酸を得ることができる。基質としてエチルベンゼンを用いると、１−ニトロエチルベンゼン、１−フェニルプロピオン酸などを得ることができる。また、本発明の方法をフルオレンに適用すると、９−カルボキシフルオレンを得ることができる。
【００４９】
［各成分の割合］
前記式（１）で表されるイミド化合物の使用量は、広い範囲、例えば、基質１モルに対して０．０００１モル（０．０１モル％）〜１モル（１００モル％）、好ましくは０．００１モル（０．１モル％）〜０．５モル（５０モル％）、さらに好ましくは０．０１〜０．３０モル程度の範囲から選択でき、０．０１〜０．２５モル程度である場合が多い。
また、助触媒の使用量は、広い範囲、例えば、基質１モルに対して０．０００１モル（０．０１モル％）〜０．７モル（７０モル％）、好ましくは０．０００１〜０．５モル、さらに好ましくは０．００１〜０．３モル程度の範囲から選択でき、０．０００５〜０．１モル（例えば、０．００５〜０．１モル）程度である場合が多い。
なお、式（１）で表されるイミド化合物に対する助触媒の割合は、反応速度、選択率を損なわない範囲で選択でき、例えば、イミド化合物１モルに対して、助触媒０．００１〜１０モル、好ましくは０．００５〜５モル、さらに好ましくは０．０１〜３モル程度であり、０．０１〜５モル程度である場合が多い。
【００５０】
窒素酸化物の使用量は、ニトロ基の導入量に応じて選択でき、例えば、基質１モルに対して１モル以上（例えば、１〜５０モル）、好ましくは１．５〜３０モル程度の範囲から選択でき、通常、２〜２５モル程度である場合が多い。
一酸化炭素の使用量は、例えば、基質１モルに対して１モル以上（例えば、１〜１０００モル）の範囲から選択でき、好ましくは過剰モルであり、例えば、１．５〜１００モル（例えば、２〜５０モル）、さらに好ましくは２〜３０モル（例えば、５〜２５モル）程度である。
酸素の使用量は、例えば、基質１モルに対して０．５モル以上（例えば、０．５〜１００モル）、好ましくは０．５〜３０モル、さらに好ましくは０．５〜２５モル程度の範囲から選択できる。
【００５１】
なお、連続式反応において、過剰量の一酸化炭素および酸素を用いる場合、一酸化炭素及び酸素を循環などにより、反応系に連続的に供給して使用できる。
【００５２】
一酸化炭素（ＣＯ）と酸素（Ｏ₂ ）との割合は、双方の成分がそれぞれ前記範囲である限り広い範囲、例えば、ＣＯ／Ｏ₂ ＝１／９９〜９９．９９／０．０１（モル％）［例えば、７０／３０〜９９／１（モル％）］程度の範囲から選択してもよく、酸素に対して一酸化炭素を多く用いる方が有利である。ＣＯとＯ₂ との割合は、通常、ＣＯ／Ｏ₂ ＝１／９９〜９９／１（モル％）［例えば、１０／９０〜９９／１（モル％）］程度の範囲から選択でき、好ましくは３０／７０〜９８／２（モル％）、さらに好ましくは５０／５０〜９５／５（モル％）、特に６０／４０〜９０／１０（モル％）程度である。
【００５３】
また、供給ラインにおける一酸化炭素と酸素との容積割合は、例えば、ＣＯ／Ｏ₂ ＝１／９９〜９９．９９／０．０１（容積％）［例えば、７０／３０〜９９／１（容積％）］程度の範囲から選択でき、通常、１／９９〜９９／１（容積％）、好ましくは３０／７０〜９８／２（容積％）、さらに好ましくは５０／５０〜９５／５（容積％）、特に６０／４０〜９０／１０（容積％）程度である。
【００５４】
［ニトロ化、カルボキシル化反応］
ニトロ化反応及び／又はカルボキシル化反応は、溶媒の存在下又は非存在下で行うことができる。溶媒としては、反応に不活性な溶媒、例えば、有機酸（例えば、酢酸、プロピオン酸などのカルボン酸など）、ニトリル類（例えば、アセトニトリル、プロピオニトリル、ベンゾニトリルなど）、アミド類（例えば、ホルムアミド、ジメチルホルムアミドなど）、アルコール類（例えば、エタノール、プロパノール、ブタノール、ｔ−ブタノール、ｔ−アミルアルコールなど）、脂肪族炭化水素（例えば、ヘキサン、オクタンなど）、芳香族炭化水素（例えば、ベンゼンなど）、有機ハロゲン化合物（例えば、ジクロロメタン、クロロホルム、ジクロロエタン、ジクロロベンゼン、トリフルオロメチルベンゼンなどのハロゲン化炭化水素；クロロ酢酸、トリフルオロ酢酸などのハロゲン置換カルボン酸；クロロ酢酸無水物などのハロゲン置換酸無水物；クロロ酢酸メチル、クロロ酢酸エチルなどのハロゲン置換エステルなど）、ニトロ化合物（例えば、ニトロメタン、ニトロベンゼンなど）、エステル類（例えば、酢酸エチルなど）、エーテル類（例えば、ジメチルエーテルなど）、これらの混合溶媒などが挙げられる。好ましい溶媒には、カルボン酸（例えば、酢酸、プロピオン酸など）、有機ハロゲン化合物、ニトリル類などが含まれる。また、２種以上の溶媒を混合して用いることにより、収率や選択率を向上させることができる。そのような溶媒としては、例えば、ニトリル類及び有機ハロゲン化合物より選ばれた少なくとも１種の溶媒を含む混合溶媒（例えば、ニトリル類と有機ハロゲン化合物との混合溶媒、ニトリル類と有機酸との混合溶媒など）などが挙げられる。溶媒を組合せて用いる場合、これらの溶媒の混合割合は広い範囲から選択でき、例えば、主たる第一の溶媒と他の溶媒との割合は、前者／後者＝１／９９〜９９／１（重量比）、好ましくは５／９５〜９５／５（重量比）、さらに好ましくは１０／９０〜９０／１０（重量％）（例えば、１５／８５〜８５／１５（重量比））程度である。
【００５５】
なお、本発明では、比較的温和な条件下であっても、反応が円滑に進行する。反応温度は、反応の種類、イミド化合物や基質の種類などに応じて適宜選択できる。例えば、ニトロ化を行う場合の反応温度は、０℃〜１５０℃、好ましくは２５〜１２５℃、さらに好ましくは３０〜１００℃程度の範囲から選択でき、比較的低温、例えば、２０〜６０℃であっても反応は円滑に進行する。また、カルボキシル化を行う場合の反応温度は、例えば、０〜２００℃、好ましくは１０〜１５０℃（例えば、１０〜１２０℃）、さらに好ましくは１０〜１００℃（例えば、１０〜８０℃）程度の範囲から選択できる。また、反応は、常圧又は加圧下で行うことができる。
【００５６】
反応剤として窒素酸化物を用いる場合、酸素存在下で反応させるとニトロアルコール類やアルコール類が生成する場合があるが、前記ニトロアルコール類も本発明のニトロ化合物に含まれる。
【００５７】
本発明の方法は、基質をニトロ化及び／又はカルボキシル化して、基質に対応するニトロ化合物及び／又はカルボキシ化合物を効率よく得るのに有用であり、温和な条件下であっても、高い転化率及び選択率で前記化合物を得ることができる。特に、反応剤として一酸化炭素と酸素との混合物を用いる場合、基質に直接カルボキシル基を導入でき、カルボキシル基の導入量に応じて、基質よりも炭素数が多いカルボキシ化合物を得ることができる。そのため、本発明では、前記触媒の存在下、基質と、一酸化炭素及び酸素とを接触させて、少ない反応工程数でカルボキシ化合物を得ることができる。
【００５８】
反応は、バッチ式、セミバッチ式、連続式のいずれの方式でも行うことができる。反応終了後、反応生成物は、慣用の分離精製手段、例えば、瀘過、濃縮、蒸留、抽出、晶析、再結晶、吸着、カラムクロマトグラフィーなどの分離精製手段やこれらを組み合わせた手段により容易に分離精製できる。
【００５９】
［アダマンタン誘導体］
前記式（２）及び式（３）で表されるアダマンタン誘導体において、ヒドロキシメチル基（ヒドロキシメチル基のうちヒドロキシル基に相当する部位）の保護基としては、例えば、ｔ−ブチル基、シクロアルキル基（例えば、シクロヘキシル基など）、アリール基（例えば、２，４−ジニトロフェニル基など）、アラルキル基（例えば、ベンジル基、２，６−ジクロロベンジル基、３−ブロモベンジル基、２−ニトロベンジル基、４−ジメチルカルバモイルベンジル基、トリフェニルメチル基などの置換基を有していてもよいベンジル基など）、テトラヒドロピラニル基、アシル基［例えば、飽和脂肪族アシル基（例えば、アセチル、プロピオニル、イソプロピオニル、ブチリル、イソブチリル、バレリル、イソバレリル、ピバロイル基などのＣ_2-6 飽和脂肪族アシル基、好ましくはＣ_2-4 飽和脂肪族アシル基など）、芳香族アシル基（例えば、ベンゾイル、ｐ−フェニルベンゾイル、フタロイル、ナフトイルなどのＣ_7-13芳香族アシル基など）、脂環式アシル基（シクロアルキル−カルボニル基：例えば、シクロヘキシルカルボニル基など）など］、アルコキシカルボニル基（例えば、メトキシカルボニル、エトキシカルボニル、プロピルオキシカルボニル、イソプロピルオキシカルボニル、イソブチルオキシカルボニル、ｔ−ブトキシカルボニル基などのＣ_1-6 アルコキシ−カルボニル基など）、アラルキルオキシカルボニル基（例えば、ベンジルオキシカルボニル基、メトキシベンジルオキシカルボニル基など）、置換基を有していてもよいカルバモイル基（例えば、カルバモイル、メチルカルバモイル、エチルカルバモイル、フェニルカルバモイルなどの、Ｃ_1-6 アルキル基、Ｃ_6-14アリール基などの置換基を有していてもよいカルバモイル基など）、ジアルキルホスフィノチオイル基（例えば、ジメチルホスフィノチオイル基など）、ジアリールホスフィノチオイル基（例えば、ジフェニルホスフィノチオイル基など）などが挙げられる。好ましいヒドロキシメチル基の保護基には、アシル基（特にＣ_2-6 飽和脂肪族アシル基、なかでもＣ_2-4 飽和脂肪族アシル基など）、Ｃ_1-6 アルコキシ−カルボニル基、置換基を有していてもよいカルバモイル基等が含まれる。
【００６０】
アミノ基の保護基には、例えば、前記ヒドロキシル基の保護基の項で例示のｔ−ブチル基、アラルキル基、非重合性のアシル基［例えば、飽和脂肪族アシル基（例えば、Ｃ_2-6 飽和脂肪族アシル基、特にＣ_2-4 飽和脂肪族アシル基など）、芳香族アシル基（例えば、Ｃ_7-13芳香族アシル基など）、脂環式アシル基］、アルコキシカルボニル基（例えば、Ｃ_1-6 アルコキシ−カルボニル基など）、アラルキルオキシカルボニル基、ジアルキルホスフィノチオイル基、ジアリールホスフィノチオイル基などが含まれる。好ましいアミノ基の保護基には、非重合性のアシル基［例えば、Ｃ_2-6 飽和脂肪族アシル基（特に、Ｃ_2-4 飽和脂肪族アシル基）、Ｃ_7-13芳香族アシル基など］、アルコキシカルボニル基（特に、Ｃ_1-6 アルコキシ−カルボニル基など）などが含まれる。
【００６１】
Ｎ−置換アミノ基としては、例えば、メチルアミノ、エチルアミノ、プロピルアミノ、ジメチルアミノ、ジエチルアミノ基などのモノ又はジＣ_1-6 アルキルアミノ基（好ましくはモノ又はジＣ_1-4 アルキルアミノ基など）などが挙げられる。
【００６２】
カルボキシル基の保護基には、例えば、アルコキシ基（例えば、メトキシ、エトキシ、プロポキシ、イソプロポキシ、ブトキシ、イソブトキシ、ｓ−ブトキシ、ｔ−ブトキシ、ヘキシルオキシ基などのＣ_1-10アルコキシ基、好ましくはＣ_{1- 6} アルコキシ基、特にＣ_1-4 アルコキシ基など）、シクロアルキルオキシ基（例えば、シクロヘキシルオキシ基など）、アリールオキシ基（例えば、フェノキシ基など）、アラルキルオキシ基（例えば、ベンジルオキシ基、ジフェニルメチルオキシ基など）、トリアルキルシリルオキシ基（例えば、トリメチルシリルオキシ基など）、置換基を有していてもよいアミノ基［アミノ基；Ｎ−置換アミノ基（例えば、メチルアミノ、ジメチルアミノ、エチルアミノ、ジエチルアミノ基などのモノ又はジＣ_1-6 アルキルアミノ基など）］、ヒドラジノ基、アルコキシカルボニルヒドラジノ基（例えば、ｔ−ブトキシカルボニルヒドラジノ基など）、アラルキルオキシカルボニルヒドラジノ基（例えば、ベンジルオキシカルボニルヒドラジノ基など）などが含まれる。好ましいカルボキシル基の保護基としては、アルコキシ基（特に、Ｃ_1-6 アルコキシ基など）、置換基を有していてもよいアミノ基（Ｎ−置換アミノ基、特に、モノ又はジＣ_1-6 アルキルアミノ基など）などが挙げられる。
【００６３】
アルキル基には、例えば、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、イソブチル、ｓ−ブチル、ｔ−ブチル、ヘキシル基などのＣ_1-6 アルキル基（好ましくはＣ_1-4 アルキル基、さらに好ましくはメチル基又はエチル基）が含まれる。
【００６４】
式（３）で表される化合物において、カルバモイル基の置換基としては、例えば、メチル、エチル、プロピル、ブチル、イソブチル基などのＣ_1-6 アルキル基、フェニル、ナフチル基などのＣ_6-14アリール基などが挙げられる。置換オキシカルボニルアミノ基には、例えば、メトキシカルボニルアミノ、エトキシカルボニルアミノ、プロポキシカルボニルアミノ、ブトキシカルボニルアミノ基などのＣ_1-6 アルコキシ−カルボニルアミノ基、フェニルオキシカルボニルアミノ、ナフチルオキシカルボニルアミノ基などのＣ_6-14アリールオキシ−カルボニルアミノ基、ベンジルオキシカルボニルアミノ基などのＣ_7-15アラルキルオキシ−カルボニルアミノ基などが含まれる。
飽和脂肪族アシルアミノ基としては、例えば、アセチルアミノ、プロピオニルアミノ、イソプロピオニルアミノ、ブチリルアミノ、イソブチリルアミノ、バレリルアミノ、イソバレリルアミノ、ピバロイルアミノ基などのＣ_2-6 飽和脂肪族アシルアミノ基、好ましくはＣ_2-4 飽和脂肪族アシルアミノ基などが挙げられる。芳香族アシルアミノ基には、例えば、ベンゾイルアミノ、ナフトイルアミノ基などのＣ_7-13芳香族アシルアミノ基などが含まれる。置換オキシカルボニル基には、例えば、メトキシカルボニル、エトキシカルボニル、プロポキシカルボニル、ブトキシカルボニル基などのＣ_1-6 アルコキシ−カルボニル基、フェニルオキシカルボニル、ナフチルオキシカルボニル基などのＣ_6-14アリールオキシ−カルボニル基、ベンジルオキシカルボニル基などのＣ_7-15アラルキルオキシ−カルボニル基などが含まれる。アミノ基の置換基としてのアルキル基には、例えば、メチル、エチル、プロピル、ブチル、イソブチル基などのＣ_1-6 アルキル基などが挙げられる。
【００６５】
好ましいＸ¹ としては、ニトロ基、アミノ基、Ｃ_2-6 アシルアミノ基（Ｃ_2-6 アシル基で保護されたアミノ基に相当）、Ｃ_1-6 アルコキシ−カルボニルアミノ基（Ｃ_1-6 アルコキシ−カルボニル基で保護されたアミノ基に相当）、カルボキシル基、Ｃ_1-10アルコキシ−カルボニル基（Ｃ_1-10アルコキシ基で保護されたカルボキシル基に相当）（特に、Ｃ_1-6 アルコキシ−カルボニル基）、置換基を有していてもよいカルバモイル基（置換基を有していてもよいアミノ基で保護されたカルボキシル基に相当）、ヒドロキシメチル基、イソシアナト基が挙げられる。好ましいＸ² としては、Ｘ¹ の種類に応じて、アミノ基、Ｃ_2-6 アシルアミノ基（Ｃ_2-6 アシル基で保護されたアミノ基に相当）、Ｃ_1-6 アルコキシ−カルボニルアミノ基（Ｃ_1-6 アルコキシ−カルボニル基で保護されたアミノ基に相当）、ヒドロキシメチル基、イソシアナト基などが例示できる。
好ましいＸ³ 、Ｘ⁴ としては、水素原子、アルキル基、ニトロ基、アミノ基、Ｃ_2-6 アシルアミノ基、Ｃ_1-6 アルコキシ−カルボニルアミノ基、カルボキシル基、Ｃ_1-10アルコキシ−カルボニル基（特に、Ｃ_1-6 アルコキシ−カルボニル基）、置換基を有していてもよいカルバモイル基、ヒドロキシメチル基、イソシアナト基などが挙げられる。
【００６６】
好ましいＸ⁵ には、置換基を有していてもよいカルバモイル基、Ｃ_1-6 アルコキシ−カルボニルアミノ基、Ｃ_2-6 飽和脂肪族アシルアミノ基、Ｃ_7-13芳香族アシルアミノ基などが含まれる。好ましいＸ⁶ には、Ｘ⁵ の種類に応じて、カルボキシル基、Ｃ_1-10アルコキシ−カルボニル基、アミノ基、Ｃ_2-6 アシルアミノ基、Ｃ_1-6 アルコキシ−カルボニルアミノ基、ニトロ基などが含まれる。
好ましいＸ⁷ 、Ｘ⁸ には、前記好ましいＸ³ 、Ｘ⁴ として例示した置換基などが含まれる。
このような新規なアダマンタン誘導体において、酸性基、塩基性基を有する場合には塩を形成していてもよい。
【００６７】
式（２）で表される化合物のうち、ニトロ基含有アダマンタン誘導体としては、例えば、１−アミノ−３−ニトロアダマンタン、１−アミノ−３−メチル−５−ニトロアダマンタン、１−アミノ−３，５−ジメチル−７−ニトロアダマンタン、１−アミノ−３，５−ジニトロアダマンタン、１−メトキシカルボニルアミノ−３−ニトロアダマンタン、１，３−ビス（メトキシカルボニルアミノ）−５−ニトロアダマンタン、１−メトキシカルボニルアミノ−３，５−ジニトロアダマンタン、１−エトキシカルボニルアミノ−３−ニトロアダマンタン、１−アセチルアミノ−３−ニトロアダマンタン、１−アセチルアミノ−３，５−ジニトロアダマンタン、１，３−ビス（アセチルアミノ）−５−ニトロアダマンタン、１−ヒドロキシメチル−３−ニトロアダマンタン、１−イソシアナト−３−ニトロアダマンタンなどが例示できる。
保護基により保護されていてもよいアミノ基又はＮ−置換アミノ基を有するアダマンタン誘導体としては、例えば、１−アミノ−３−イソシアナトアダマンタン、１−アミノ−３−イソシアナト−５−メチルアダマンタン、１−イソシアナト−３−メトキシカルボニルアミノアダマンタン、１−イソシアナト−３−（Ｎ−メチルアミノ）アダマンタン、１−アセチルアミノ−３−イソシアナトアダマンタンなどが挙げられる。
保護基により保護されていてもよいカルボキシル基を有するアダマンタン誘導体には、例えば、１−カルボキシ−３−ヒドロキシメチルアダマンタン、１，３−ジカルボキシ−５−ヒドロキシメチルアダマンタン、１−カルボキシ−３，５−ビス（ヒドロキシメチル）アダマンタン、１−カルボキシ−３−ヒドロキシメチル−５−メチルアダマンタン、１−ヒドロキシメチル−３−メトキシカルボニルアダマンタン、１−エトキシカルボニル−３−ヒドロキシメチルアダマンタン、１−ヒドロキシメチル−３−（Ｎ，Ｎ−ジメチルカルバモイル）アダマンタン、１−イソシアナト−３−メトキシカルボニルアダマンタン、１−イソシアナト−３−（Ｎ，Ｎ−ジメチルカルバモイル）アダマンタンなどが含まれる。
保護基により保護されていてもよいヒドロキシメチル基を有するアダマンタン誘導体には、例えば、１−アセチルオキシメチル−３−イソシアナトアダマンタン、１−プロピオニルオキシメチル−３−イソシアナトアダマンタンなどが含まれる。
【００６８】
式（３）で表されるアダマンタン誘導体のうち、置換基を有していてもよいカルバモイル基を有するアダマンタンとしては、例えば、１−カルボキシ−３−（Ｎ−メチルカルバモイル）アダマンタン、１−カルボキシ−３−（Ｎ，Ｎ−ジメチルカルバモイル）アダマンタン、１−カルボキシ−３−メチル−５−（Ｎ，Ｎ−ジメチルカルバモイル）アダマンタン、１−メトキシカルボニル−３−（Ｎ，Ｎ−ジメチルカルバモイル）アダマンタン、１−アミノ−３−（Ｎ，Ｎ−ジメチルカルバモイル）アダマンタン、１−アセチルアミノ−３−（Ｎ，Ｎ−ジメチルカルバモイル）アダマンタン、１−メトキシカルボニルアミノ−３−（Ｎ，Ｎ−ジメチルカルバモイル）アダマンタン、１−（Ｎ，Ｎ−ジメチルカルバモイル）−３−ニトロアダマンタンなどが例示できる。
ニトロ基を有するアダマンタン誘導体には、例えば、１−メトキシカルボニル−３−ニトロアダマンタン、１，３−ビス（メトキシカルボニル）−５−ニトロアダマンタン、１−メトキシカルボニル−３，５−ジニトロアダマンタン、１−メトキシカルボニル−３−メチル−５−ニトロアダマンタン、１−エトキシカルボニル−３−ニトロアダマンタン、１−ニトロ−３−プロポキシカルボニルアダマンタン、１−ニトロ−３−フェノキシカルボニルアダマンタンなどが含まれる。
置換オキシカルボニルアミノ基を有するアダマンタン誘導体には、例えば、１−メトキシカルボニル−３−メトキシカルボニルアミノアダマンタン、１−メトキシカルボニル−３−メトキシカルボニルアミノ−５−メチルアダマンタン、１−エトキシカルボニル−３−エトキシカルボニルアミノアダマンタン、１−ヒドロキシメチル−３−メトキシカルボニルアミノアダマンタン、１−アミノ−３−メトキシカルボニルアミノアダマンタン、１−アミノ−３−メトキシカルボニルアミノ−５−メチルアダマンタン、１−アセチルアミノ−３−メトキシカルボニルアミノアダマンタン、１−アセチルアミノ−３−エトキシカルボニルアミノアダマンタンなどが含まれる。
飽和脂肪族又は芳香族アミノ基を有するアダマンタン誘導体としては、例えば、１−アセチルアミノ−３−カルボキシアダマンタン、１，３−ビス（アセチルアミノ）−５−カルボキシアダマンタン、１−アセチルアミノ−３，５−ジカルボキシアダマンタン、１−アセチルアミノ−３−カルボキシ−５−メチルアダマンタン、１−ベンゾイルアミノ−３−カルボキシアダマンタン、１−アセチルアミノ−３−ヒドロキシメチルアダマンタン、１−アセチルアミノ−３−アミノアダマンタン、１，３−ビス（アセチルアミノ）−５−アミノアダマンタン、１−アセチルアミノ−３，５−ジアミノアダマンタン、１−アセチルアミノ−３−（Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノ）アダマンタン、１−アセチルアミノ−３−（Ｎ−メチルアミノ）アダマンタンなどが挙げられる。
【００６９】
前記式（２）又は（３）で表されるアダマンタン誘導体は、他の置換基、例えば、ハロゲン原子、オキソ基、ヒドロキシアルキル基（例えば、２−ヒドロキシエチル基などのヒドロキシＣ_2-4 アルキル基など）、アシル基（例えば、ホルミル、アセチル、プロピオニル、ブチリル、イソブチリル、バレリル、イソバレリル、ピバロイル基などのＣ_1-6 アシル基など）、アルコキシカルボニル基（例えば、メトキシカルボニル、エトキシカルボニル、プロポキシカルボニル、イソプロポキシカルボニル、ブトキシカルボニル、イソブトキシカルボニル、ｔ−ブトキシカルボニル、ヘキシルカルボニル基などのＣ_1-6 アルコキシ−カルボニル基など）、シアノ基などの置換基を有していてもよい。
【００７０】
［アダマンタン誘導体の製造］
前記式（２）及び（３）で表されるアダマンタン誘導体を含め、アダマンタン骨格の橋頭位のメチン炭素原子に、ニトロ基、保護基により保護されていてもよいアミノ基またはＮ−置換アミノ基、保護基により保護されていてもよいカルボキシル基、保護基により保護されていてもよいヒドロキシメチル基、及びイソシアナト基からなる群から選択された少なくとも２つの置換基を有するアダマンタン誘導体は、例えば、下記反応工程式（Ｉ）、（II）又は反応工程式（Ｉ）と（II）とを組合わせることにより得ることができる。
【００７１】
反応工程式（Ｉ）
【００７２】
【化１６】

（式中、Ｘ^1bはニトロ基を示し、Ｘ^1cはアミノ基を示し、Ｘ^1dはイソシアナト基を示し、Ｘ^2a、Ｘ^2b、Ｘ^2c、Ｘ^2dは水素原子、ニトロ基、保護基により保護されていてもよいアミノ基若しくはＮ−置換アミノ基、保護基により保護されていてもよいカルボキシル基、保護基により保護されていてもよいヒドロキシメチル基、又はイソシアナト基を示す。Ｘ³ 、Ｘ⁴ は前記に同じ）
反応工程式（ II ）
【００７３】
【化１７】

（式中、Ｘ^1fはカルボキシル基を示し、Ｘ^1gはヒドロキシメチル基を示し、Ｘ^2e、Ｘ^2f、Ｘ^2gは水素原子、ニトロ基、保護基により保護されていてもよいアミノ基若しくはＮ−置換アミノ基、保護基により保護されていてもよいカルボキシル基、保護基により保護されていてもよいヒドロキシメチル基、又はイソシアナト基を示す。Ｘ³ 、Ｘ⁴ は前記に同じ）。
【００７４】
反応工程式（Ｉ）における工程（I-1）のニトロ化（化合物（2a）を化合物（2b）へ導くニトロ化反応）は、前記のニトロ化法、すなわち、式（１）で表されるイミド化合物の存在下、基質と、少なくとも窒素酸化物とを接触させる方法により行うことができる。ニトロ化により、橋頭位のメチン炭素原子にニトロ基を導入できる。なお、化合物（2a）におけるＸ^2aが水素原子である場合、反応条件により、Ｘ^2aをもニトロ基に変換できる。例えば、アダマンタンをニトロ化すると、前記のように１−ニトロアダマンタン及び／又は１，３−ジニトロアダマンタンを得ることができる。また、１−ニトロアダマンタン、１−カルボキシアダマンタン、１−ヒドロキシアダマンタンをニトロ化すると、それぞれ、１，３−ジニトロアダマンタン、１−カルボキシ−３−ニトロアダマンタン、１−ヒドロキシ−３−ニトロアダマンタンを得ることができる。
工程（I-2）の還元（化合物（2b）を化合物（2c）へ導く還元反応）は、慣用の方法、例えば、還元剤として水素を用いる接触水素添加法、水素化還元剤を用いる還元法などにより行うことができる。
接触水素添加法では、触媒として、例えば、白金、パラジウム、ニッケル、コバルト、鉄、銅などの金属単体や、これらの金属元素を含む化合物（例えば、酸化白金、パラジウム黒、パラジウム炭素、亜クロム酸銅など）を用いることができる。触媒の使用量は、基質１モルに対して、通常、０．０２〜１モル程度である場合が多い。また、接触水素添加法では、反応温度は、例えば、−２０〜１００℃（例えば、０〜９０℃）程度であってもよい。水素圧は、通常、１〜１００気圧（例えば、１〜５０気圧）である場合が多い。
【００７５】
水素化還元剤を用いる還元法において、用いられる水素化還元剤としては、例えば、水素化アルミニウム、水素化アルミニウムリチウム、水素化トリアルコキシアルミニウムリチウム、水素化ホウ素ナトリウム、ジボラン、ビス−３−メチル−２−ブチルボラン、金属（亜鉛、スズ、鉄）−酸、スルフィド類、ヒドラジンなどが挙げられる。水素化還元剤を用いる還元は、無水塩化アルミニウム、三フッ化ホウ素などのルイス酸の存在下で行うこともできる。水素化還元剤の使用量は、基質１モルに対して、通常、１モル以上（例えば、１〜１０モル程度）である場合が多い。水素化還元剤を用いる還元法において、反応温度は、通常、０〜２００℃（例えば、０〜１７０℃）程度である場合が多い。
【００７６】
なお、前記還元反応（接触水素添加法、水素化還元剤を用いる方法による反応）は、還元反応に不活性な溶媒（例えば、メタノールなどのアルコール類のほか、前記ニトロ化反応の項で例示のカルボン酸、エーテル類、エステル類、アミド類など）の存在下で行ってもよい。また、接触水素添加法により還元反応を行う際、触媒活性を向上させるため、反応系に塩酸などの酸を添加してもよい。
【００７７】
この還元反応により、化合物（2b）におけるニトロ基Ｘ^1bがアミノ基に変換される。化合物（2b）において、Ｘ^2bがニトロ基である場合には、反応条件により、このニトロ基もアミノ基に変換できる。例えば、１−ニトロアダマンタンを還元すると１−アミノアダマンタンが得られ、１，３−ジニトロアダマンタンを還元すると、１−アミノ−３−ニトロアダマンタン及び／又は１，３−ジアミノアダマンタンを得ることができる。さらに、１−カルボキシ−３−ニトロアダマンタン、１−ヒドロキシメチル−３−ニトロアダマンタンを還元すると、それぞれ、１−アミノ−３−カルボキシアダマンタン、１−アミノ−３−ヒドロキシメチルアダマンタンを得ることができる。
【００７８】
工程（I-3）のイソシアナト化（化合物（2c）を化合物（2d）へ導く反応）は、慣用の方法、例えば、ホスゲンを用いる方法により行うことができる。化合物（2c）とホスゲンとの反応は、例えば、溶媒の存在又は不存在下、−１０℃〜１００℃程度の温度で行うことができる。ホスゲンの使用量は、化合物（2c）１モルに対して、例えば０．８〜１０モル、好ましくは１〜２モル程度である。
上記反応により、化合物（2c）のアミノ基Ｘ^1cをイソシアナト基に変換できる。なお、化合物（2c）におけるＸ^2cがアミノ基である場合には、条件により、このアミノ基もイソシアナト基に変換できる。例えば、１−アミノアダマンタンをイソシアナト化することにより、１−イソシアナトアダマンタンを得ることができる。また、１−アミノ−３−ニトロアダマンタン、１，３−ジアミノアダマンタン、１−アミノ−３−カルボキシアダマンタン、１−アミノ−３−ヒドロキシメチルアダマンタンをイソシアナト化反応に供すると、それぞれ、１−イソシアナト−３−ニトロアダマンタン、１，３−ジイソシアナトアダマンタン、１−イソシアナト−３−カルボキシアダマンタン、１−イソシアナト−３−ヒドロキシメチルアダマンタンが得られる。
【００７９】
反応工程式（II）における工程（II-1）のカルボキシル化（化合物（2e）を化合物（2f）へ導く反応）は、前記のカルボキシル化法、すなわち、式（１）で表されるイミド化合物の存在下、基質と、少なくとも一酸化炭素及び酸素とを接触させる方法により行うことができる。カルボキシル化により、化合物（2e）の橋頭位のメチン炭素原子にカルボキシル基を導入できる。なお、化合物（2e）におけるＸ^2eが水素原子である場合には、反応条件により、Ｘ^2eをもカルボキシル基に変換できる。例えば、アダマンタンをカルボキシル化すると、前記のように、１−カルボキシアダマンタン、１，３−ジカルボキシアダマンタンを生成できる。また、１−カルボキシアダマンタン、１−ニトロアダマンタンをカルボキシル化することにより、それぞれ、１，３−ジカルボキシアダマンタン、１−カルボキシ−３−ニトロアダマンタンを得ることができる。
【００８０】
工程（II-2）の還元（化合物（2f）を化合物（2g）へ導く反応）は、慣用の方法、例えば、前記工程（I-2）の項で記載した、還元剤として水素を用いる接触水素添加法、水素化還元剤を用いる方法などにより行うことができる。本工程において、好ましい水素化還元剤には、水素化ホウ素ナトリウム−ルイス酸、水素化アルミニウム、水素化アルミニウムリチウム、水素化トリアルコキシアルミニウムリチウム、ジボランなどが含まれる。
この還元反応により、化合物（2f）のカルボキシル基Ｘ^1fをヒドロキシメチル基に変換できる。また、化合物（2f）におけるＸ^2fもカルボキシル基である場合には、反応条件により、このカルボキシル基もヒドロキシメチル基に変換が可能である。例えば、１−カルボキシアダマンタンを還元すると、１−ヒドロキシメチルアダマンタンを得ることができ、１，３−ジカルボキシアダマンタンを還元すると、１−カルボキシ−３−ヒドロキシメチルアダマンタン及び／又は１，３−ビス（ヒドロキシメチル）アダマンタンが得られる。
【００８１】
なお、基質の種類に応じて、前記各工程の前後や、それぞれの反応過程で、反応成分や反応生成物のヒドロキシメチル基（ヒドロキシメチル基のうちのヒドロキシル基に相当する部位）、アミノ基、カルボキシル基は前記保護基により保護してもよい。ヒドロキシメチル基の保護基、アミノ基の保護基、カルボキシル基の保護基の導入、脱離は、慣用の方法、例えば、必要により、酸、アルカリ、イオン交換樹脂、水素化分解用触媒などを用いた、エステル化、アミド化、カーバメート化、カーボネート化、加水分解、水素化分解などの反応を利用して行うことができる。
【００８２】
ヒドロキシメチル基やアミノ基の保護基として、例えば、アシル基を用いる場合（アシルオキシメチル基、アシルアミノ基を形成する場合）、基質にアシル化剤を作用させることにより、基質のヒドロキシメチル基、アミノ基を保護できる。アシル化剤としては、例えば、酢酸、プロピオン酸、ｎ−酪酸、イソ酪酸、吉草酸、ピバリン酸などのＣ_2-6 脂肪族１価カルボン酸（好ましくはＣ_2-4 カルボン酸）、およびこれらの反応性誘導体［例えば、酸無水物（例えば、無水酢酸、無水吉草酸など）、酸ハロゲン化物（例えば、塩化アセチル、塩化プロピオニル、塩化ブチリルなどの酸塩化物など）］などが例示できる。アシル化剤として酸無水物、酸ハロゲン化物を用いる場合には、反応で副生する酸を捕捉するため、塩基の存在下で反応を行う場合が多い。前記塩基としては、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化ナトリウムなどのアルカリ金属の水酸化物、水酸化バリウムなどのアルカリ土類金属の水酸化物、炭酸ナトリウムなどのアルカリ金属の炭酸塩、炭酸バリウムなどのアルカリ土類金属の炭酸塩、炭酸水素ナトリウムなどのアルカリ金属の炭酸水素塩などの無機塩基；トリエチルアミン、Ｎ−メチルピペリジンなどの三級アミン、ピリジンなどの含窒素塩基性複素環化合物、ナトリウムメトキシド、ナトリウムエトキシドなどのアルカリ金属のアルコキシドなど）などの有機塩基が挙げられる。アシル化剤は単独で又は二種以上組み合わせて用いることができる。
例えば、１−アミノ−３−ニトロアダマンタンに、塩基の存在下、塩化アセチルを作用させることにより、１−アセチルアミノ−３−ニトロアダマンタンを得ることができる。
【００８３】
ヒドロキシメチル基やアミノ基の保護基として置換オキシカルボニル基を用いる場合には、例えば、基質にハロ炭酸エステルを反応させることにより、前記ヒドロキシル基、アミノ基を保護でき、カーボネート基又はカーバメート基を有する化合物を得ることができる。この反応は、通常、塩基の存在下で行われる。塩基としては前記例示のものを使用できる。
ヒドロキシメチル基の保護基としてカルバモイル基を用いる場合には、例えば、基質に、必要に応じて、例えば前記例示の塩基の存在下、イソシアネート化合物を反応させることにより、ヒドロキシメチル基を保護でき、カルバモイルオキシ基を有する化合物を得ることができる。
【００８４】
また、Ｎ−置換アミノ基を有するアダマンタン誘導体は、例えば、基質に、ハロゲン化炭化水素（例えば、ヨードメタン、ヨードエタン、ヨードブタン、ブロモメタン、ブロモエタン、ブロモブタン、クロロメタン、クロロエタンなどの脂肪族ハロゲン化炭化水素など）を反応させることにより得ることができる。この反応は、脱ハロゲン化水素剤の存在下行うことができる。脱ハロゲン化水素剤としては、通常、例えば、前記例示の塩基を用いる場合が多い。反応は、この反応に不活性な溶媒中で行ってもよい。このような溶媒としては、前記ニトロ化反応の項で例示のハロゲン化炭化水素類、エーテル類、エステル類、アミド類などを用いることができる。
【００８５】
カルボキシル基を置換オキシ基（例えば、アルコキシ基）で保護する場合［置換オキシカルボニル基（エステル基）を形成する場合］には、カルボキシル基を有する化合物又はその誘導体（例えば、酸クロライドなどの酸ハロゲン化物など）と、アルコール（例えば、メタノール、エタノールなど）又はその反応性誘導体（例えば、低級アルキルエステル）とを、必要に応じて、酸（例えば、塩酸、硫酸などの鉱酸など）又は塩基（例えば、前記例示の塩基など）の存在下、反応させることにより、前記カルボキシル基を保護でき、対応するエステル基を有する化合物に変換できる。低級アルキルエステルには、例えば、酢酸メチル、酢酸エチルなどの酢酸−Ｃ_1-4 アルキルエステルやこれらに対応するプロピオン酸エステル（例えば、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチルなど）などが含まれる。例えば、１−カルボキシ−３−ニトロアダマンを、酸の存在下、メタノールと反応させたり、１−カルボキシ−３−ニトロアダマンタンに塩化チオニルを作用させた後、塩基の存在下、メタノールを反応させることにより１−メトキシカルボニル−３−ニトロアダマンタンを得ることができる。
【００８６】
また、カルボキシル基の保護基としてアミノ基などを用いて、カルボキシル基をアミド結合を有する基に変換する場合（Ｎ−置換又は無置換カルバモイル基を形成する場合）、慣用のアミド結合生成反応の条件を適用できる。アミド結合生成反応は、例えば、（ａ）混合酸無水物法、すなわち、カルボキシル基を有する化合物に酸ハライド（例えば、塩化アセチル、塩化プロピオニル、臭化アセチルなど）を反応させて混合酸無水物とし、これにアミン化合物を反応させる方法、（ｂ）活性エステル法、すなわち、基質を、ｐ−ニトロフェニルエステル、Ｎ−ヒドロキシコハク酸イミドエステル、１−ヒドロキシベンゾトリアゾールエステルなどの活性エステルとし、これにアミン化合物を反応させる方法、（ｃ）カルボジイミド法、すなわち、ジシクロヘキシルカルボジイミド、カルボニルジイミダゾールなどの活性化剤の存在下、基質にアミン化合物を縮合させる方法、（ｄ）基質を、無水酢酸などの脱水剤によりカルボン酸無水物とし、これにアミン化合物を反応させる方法や、基質を酸ハロゲン化物とし、これにアミン化合物を反応させる方法などにより行うことができる。
アミド結合形成反応で使用されるアミン化合物には、例えば、アンモニア又はその誘導体（例えば、塩化アンモニウムなどのハロゲン化アンモニウム）、第一級アミン、第２級アミン、ヒドラジン又はその誘導体（例えば、ｔ−ブトキシカルボニルヒドラジンなどのアルコキシカルボニルヒドラジンや、ベンジルオキシカルボニルヒドラジンなどのアルコキシカルボニルヒドラジンなど）などが含まれる。
【００８７】
例えば、酸ハロゲン化物とアミン化合物との反応は、塩基性化合物の存在下、適当な溶媒中で行うことができる。この塩基性化合物としては、前記アミノ基を有する化合物（Ia）や化合物（Id）と、ハロゲン化炭化水素との反応の項で例示の塩基性化合物などを用いることができる。
また、溶媒としては、前記ニトロ化反応の項で例示の有機溶媒（例えば、エーテル類、エステル類、アミド類など）などを用いてもよい。
【００８８】
また、前記カルバモイル基を有する化合物は、保護されたカルボキシル基としてエステル基（アルコシキカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、アラルキルオキシカルボニル基など）を有する化合物と前記アミン化合物とを、金属化合物で構成された触媒の存在下で反応させることにより得ることもできる。
この反応（アミド化反応）に用いる金属化合物としては、慣用のエステル交換用触媒（エステル−アミド交換用触媒を含む）、例えば、周期表３Ｂ族元素化合物（例えば、ＡｌＣｌ₃ などのアルミニウム化合物など）、周期表４Ａ族元素化合物（例えば、ＴｉＣｌ₄ などのチタン化合物など）、周期表３Ａ族元素化合物（例えば、ＳｍＩ₂ などのサマリウム化合物など）などの遷移金属化合物などが挙げられる。
前記触媒の使用量は、広い範囲で選択でき、例えば、エステル基を有する化合物に対して０．１モル％〜１当量、好ましくは０．５〜５０モル％、さらに好ましくは１〜２５モル％（例えば、５〜２０モル％）程度の範囲から適当に選択できる。
エステル基を有する化合物とアミン化合物との使用割合は、エステル基を有する化合物１当量に対してアンモニア等０．５〜５モル、好ましくは０．８モル以上（例えば、０．８〜５モル）、特に１モル以上（例えば、１〜３モル、特に１〜１．５モル）程度である。
前記アミド化反応は、反応に不活性な溶媒の存在下又は非存在下で行なうことができ、反応溶媒としては、例えば、脂肪族炭化水素類、脂環族炭化水素類、芳香族炭化水素類、ケトン類、エーテル類、非プロトン性極性溶媒、およびこれらの混合溶媒などが例示できる。反応温度は、例えば、０〜１５０℃、好ましくは２５〜１２０℃程度の範囲から選択できる。
【００８９】
本発明の前記式（２）及び（３）で表されるアダマンタン誘導体は、より具体的には、以下のようにして製造できる。
例えば、式（２）で表される化合物のうち、ニトロ基と保護基又は置換基を有していてもよいアミノ基とを有する化合物は、例えば、工程（I-1）と工程（I-2）により生成させることができる。ニトロ基とイソシアナト基とを有する化合物は、工程（I-1）と工程（I-2）と工程（I-3）により得ることができる。ニトロ基と保護基で保護されていてもよいヒドロキシメチル基とを有する化合物は、工程（I-1）と工程（II-1）と工程（II-2）により得ることができる。
保護基又は置換基を有していてもよいアミノ基とイソシアナト基とを有する化合物は、工程（I-1）と工程（I-2）と工程（I-3）とにより生成させることができる。
保護基で保護されていてもよいカルボキシ基と保護基で保護されていてもよいヒドロキシメチル基とを有する化合物は、例えば、工程（II-1）と工程（II-2）とにより得ることができる。保護基で保護されていてもよいカルボキシル基とイソシアナト基とを有する化合物は、工程（I-1）、工程（I-2）、工程（I-3）及び工程（II-1）により得ることができる。
保護基で保護されていてもよいヒドロキシメチル基とイソシアナト基とを有する化合物は、工程（I-1）、工程（I-2）、工程（I-3）、工程（II-1）及び工程（II-2）により生成させることができる。
【００９０】
式（３）で表される化合物のうち、置換基を有していてもよいカルバモイル基と、カルボキシル基とを有する化合物は、工程（II-1）とカルボキシル基へのアミノ基導入工程（アミド基形成工程）とにより得ることができる。置換基を有していてもよいカルバモイル基と置換オキシカルボニル基とを有する化合物は、工程（II-1）と、カルボキシル基へのアミノ基導入工程と、他のカルボキシル基への置換オキシ基導入工程（エステル基形成工程）とにより得ることができる。置換基を有していてもよいカルバモイル基と、保護基又は置換基を有していてもよいアミノ基とを有する化合物は、工程（I-1）、工程（I-2）、工程（II-1）及びカルボキシル基へのアミノ基導入工程とにより得ることができる。置換基を有していてもよいカルバモイル基とニトロ基とを有する化合物は、工程（I-1）、工程（II-1）及びカルボキシル基へのアミノ基導入工程とにより得ることができる。
ニトロ基と置換オキシカルボニル基とを有する化合物は、工程（I-1）と、工程（II-1）と、カルボキシル基への置換オキシ基導入工程とにより生成させることができる。置換オキシカルボニルアミノ基と置換オキシカルボニル基とを有する化合物は、工程（I-1）、工程（I-2）、工程（II-1）、アミノ基への置換オキシカルボニル基導入工程（カーバメート基形成工程）及びカルボキシル基への置換オキシ基導入工程により得ることができる。置換オキシカルボニルアミノ基と保護基で保護されていてもよいヒドロキシル基とを有する化合物は、工程（I-1）、工程（I-2）、工程（II-1）、工程（II-2）、及びアミノ基への置換オキシカルボニル基導入工程により得ることができる。置換オキシカルボニルアミノ基と保護基で保護されていてもよいアミノ基とを有する化合物は、工程（I-1）、工程（I-2）、工程（I-3）、及びアミノ基への置換オキシカルボニル基導入工程により得ることができる。飽和脂肪族または芳香族アシルアミノ基とカルボキシル基とを有する化合物は、工程（I-1）、工程（I-2）、工程（II-1）、及びアミノ基へのアシル基導入工程により得ることができる。飽和脂肪族または芳香族アシルアミノ基と保護基で保護されていてもよいヒドロキシメチル基とを有する化合物は、工程（I-1）、工程（I-2）、工程（II-1）、工程（II-2）、及びアミノ基へのアシル基導入工程により得ることができる。飽和脂肪族または芳香族アシルアミノ基とアルキル基で置換されていてもよいアミノ基とを有する化合物は、工程（I-1）、工程（I-2）、及びアミノ基へのアシル基導入工程により得ることができる。なお、カルボキシル基へのアミノ基又は置換オキシ基の導入、アミノ基への置換オキシカルボニル基の導入、アミノ基へのアシル基の導入は、前記保護基の導入法に従って行うことができる。
【００９１】
また、アダマンタン骨格の橋頭位に、保護基で保護されていてもよいアミノ基又はＮ−置換アミノ基を少なくとも２つ有するジアミノアダマンタン誘導体（化合物（2j））は、化合物（2a）においてＸ^2aが水素原子又はニトロ基である化合物（化合物（2h））を、工程（I-1）にしたがってニトロ化し、化合物（2b）においてＸ^1b及びＸ^2bがニトロ基であるジニトロ体（化合物（2i））を生成させ、次いで、工程（I-2）にしたがって還元し、化合物（2c）においてＸ^1c及びＸ^2cがアミノ基であるジアミノ体とし、必要に応じて、アミノ基に保護基又は置換基を導入することにより得ることができる。この方法では、ジアミノ体の塩ではなく、直接遊離のジアミノ体が生成するので、ジアミノ体の塩の遊離化する際に起こる変質や分解、回収効率の低下などを回避できる。そのため、ジアミノアダマンタン誘導体を良好な収率で効率よく製造することができる。
【００９２】
【発明の効果】
本発明の方法では、前記式（１）で表されるイミド化合物と、（ｉ）窒素酸化物及び（ii）一酸化炭素と酸素との混合物から選択された少なくとも一種の反応剤とを組み合わせるので、比較的温和な条件でも、基質を直接効率よくニトロ化及び／又はカルボキシル化できる。また、温和な条件であっても、基質にニトロ基及びカルボキシル基から選択された少なくとも一種の官能基を導入でき、高い転化率及び選択率で、ニトロ化合物及び／又はカルボキシ化合物を得ることができる。
また、環境汚染の原因となる窒素酸化物を有効に利用して、高い転化率及び選択率でニトロ化合物を生成させることができる。さらに、簡単な操作で、また少ない工程数で、基質よりも炭素数の多いカルボキシ化合物を効率よく製造できる。
さらにまた、本発明では、高機能材料として有用である新規なアダマンタン誘導体を提供できる。また、アダマンタンのジアミノ体を収率よく製造できる。
【００９３】
【実施例】
以下に、実施例に基づいて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。なお、赤外線吸収スペクトルは、反応生成物をカラムクロマトグラフィーにより精製した後、測定した。
【００９４】
実施例１
フラスコ内にアダマンタン１ミリモル、Ｎ−ヒドロキシフタルイミド０．０５ミリモル、酢酸５ｍｌを入れて混合し、一酸化窒素ＮＯのガスバッグ（約１Ｌ）をフラスコに装着した。撹拌しながら１００℃で８時間反応させ、反応生成物をガスクロマトグラフィーにより分析したところ、転化率９５％でニトロアダマンタンが収率３０％、アダマンタノールが収率１７％、アセチルオキシアダマンタンが収率３３％で生成していた。
【００９５】
実施例２〜５
フラスコ内にアダマンタン１ミリモル、Ｎ−ヒドロキシフタルイミド０．０５ミリモル、表１に示す溶媒５ｍｌを入れて混合し、一酸化窒素ＮＯのガスバッグ（約１Ｌ）をフラスコに装着した。撹拌しながら１００℃に加熱し、表１に示す時間の経過後、反応生成物をガスクロマトグラフィーにより分析したところ、ニトロ化合物が表１に示す転化率および収率で生成していた。
なお、表１の記号の意味は次の通りである。
ＢｚＣＮ：ベンゾニトリル，ＡｃＯＨ：酢酸，ＤＣＥ：ジクロロエタン
化合物１：アダマンタノール，化合物２：アセチルオキシアダマンタン，
化合物３：ニトロアダマンタン，化合物４：アダマンタンジオール，
化合物５：ニトロアダマンタノール
【００９６】
【表１】

実施例６〜８
フラスコ内にアダマンタン１ミリモル、Ｎ−ヒドロキシフタルイミド０．０５ミリモル、表２に示す溶媒５ｍｌを入れて混合し、一酸化窒素ＮＯ（約１Ｌ）と酸素Ｏ₂ （約１Ｌ）とを吹き込んだあと、撹拌しながら表２に示す温度で１０時間反応させ、反応生成物をガスクロマトグラフィーにより分析したところ、ニトロ化合物が表２に示す収率で生成していた。
なお、表２の記号の意味は次の通りである。
ＡｃＯＨ：酢酸，ＡｃＣＮ：アセトニトリル，ＢｚＣＮ：ベンゾニトリル，
ＤＣＥ：ジクロロエタン
化合物１：アダマンタノール，化合物２：アセチルオキシアダマンタン，
化合物３：ニトロアダマンタン，化合物４：アダマンタンジオール，
化合物５：ニトロアダマンタノール
【００９７】
【表２】

実施例９
枝付きナスフラスコ（５０ｍｌ）を氷水に浸漬して、減圧し、ガスバック（１Ｌ）から一酸化窒素をフラスコ内に導入するとともに、ガスバック（１Ｌ）から酸素をフラスコ内に導入した。フラスコ内が赤褐色の気体で充満し、赤褐色の気体が沈降するとともにＮ₂ Ｏ₃ を主成分とする青色の液体が生成した。上記一酸化窒素の導入と酸素の導入とを繰り返し、約１．５ｍｌの青色液体を生成させ、液体窒素より凍結させた。
凍結した青色液体１．８ｇ（Ｎ₂ Ｏ₃ 換算で０．０２４モル）、アダマンタン１ミリモル、Ｎ−ヒドロキシフタルイミド０．０５ミリモル，酢酸５ｍｌを混合し、撹拌しながら温度１００℃で１０時間で反応させ、反応生成物をガスクロマトグラフィーにより分析したところ、ニトロアダマンタンが転化率９９％、収率８１％で生成していた。
【００９８】
実施例１０
凍結した青色液体１．８ｇ（Ｎ₂ Ｏ₃ 換算で０．０２４モル）、アダマンタン１ミリモル、Ｎ−ヒドロキシフタルイミド０．０５ミリモル，酢酸５ｍｌを混合し、撹拌しながら温度２５℃で１６時間反応させる以外、実施例９と同様にしてニトロ化反応を行ったところ、ニトロアダマンタンが転化率８３％、収率７２％で生成していた。
【００９９】
実施例１１
フラスコ内にアダマンタン１ミリモル、Ｎ−ヒドロキシフタルイミド０．１ミリモル、二酸化窒素（Ｎ₂ Ｏ）２ｍｌ、ベンゾニトリル６ｍｌ、酢酸１．２ｍｌを入れ、一酸化窒素（ＮＯ）雰囲気中、６０℃で１２時間撹拌した。反応生成物をガスクロマトグラフィーにより分析したところ、転化率９８％で、ニトロアダマンタンが収率６８％、アダマンタノールが収率６％、アセチルオキシアダマンタンが収率４％で生成していた。
【０１００】
実施例１２
一酸化窒素（ＮＯ）雰囲気に代えて、酸素雰囲気中で撹拌する以外、実施例１１と同様にして反応させたところ、転化率９８％で、ニトロアダマンタンが収率７８％、アダマンタノールが収率１％、アセチルオキシアダマンタンが収率１％、アダマンタノンが収率３％で生成していた。
【０１０１】
実施例１３
一酸化窒素（ＮＯ）雰囲気に代えて、不活性ガス（アルゴン）雰囲気中で撹拌する以外、実施例１１と同様にして反応させたところ、転化率９７％で、ニトロアダマンタンが収率７６％、アダマンタノールが収率１％、アセチルオキシアダマンタンが収率６％、アダマンタノンが収率６％で生成していた。
【０１０２】
実施例１４
フラスコ内にエチルベンゼン１ミリモル、Ｎ−ヒドロキシフタルイミド０．０５ミリモル、酢酸５ｍｌを入れて混合し、一酸化窒素ＮＯのガスバッグ（約１Ｌ）をフラスコに装着した。撹拌しながら１００℃で８時間反応させ、反応生成物をガスクロマトグラフィーにより分析したところ、転化率８５％で、１−ニトロエチルベンゼンが収率１４％、１−ヒドロキシエチルベンゼンが収率１８％、１−アセチルオキシエチルベンゼンが収率３０％で生成していた。
【０１０３】
実施例１５
フラスコ内にアダマンタン１ミリモル、Ｎ−ヒドロキシフタルイミド０．１ミリモル、酢酸６ｍｌを入れて混合し、一酸化窒素ＮＯ（約１Ｌ）と酸素Ｏ₂ （約１Ｌ）とを吹き込んだ後、撹拌しながら１１０℃で２０時間反応させ、反応生成物をガスクロマトグラフィーにより分析したところ、アダマンタンの転化率９０％で、１−ニトロアダマンタン（収率６４％）及び１，３−ジニトロアダマンタン（収率１２％）が生成していた。
【０１０４】
実施例１６
アダマンタンに代えて、１−ニトロアダマンタンを用いた以外は実施例１５と同様の操作を行ったところ、１−ニトロアダマンタンの転化率９０％で、１，３−ジニトロアダマンタン（収率８０％）が得られた。なお、反応時間を６時間とした場合には、１−ニトロアダマンタンの転化率は３３％、１，３−ジニトロアダマンタンの収率は２７％であった。
淡黄色固体
マススペクトルデータ ［M］⁺ ：２２６
ＩＲ（cm^-1）：１５６０、１３６０、７５０。
【０１０５】
実施例１７
フラスコ内にアダマンタン１ミリモル、Ｎ−ヒドロキシフタルイミド０．１ミリモル、ベンゾニトリル６ｍｌ、及び酢酸１ｍｌを入れて混合し、一酸化窒素ＮＯのガスバッグ（約１Ｌ）をフラスコに装着した。撹拌しながら１００℃で２０時間反応させ、反応生成物をガスクロマトグラフィーにより分析したところ、転化率９２％で、１−ベンゾイルアミノアダマンタン（収率６５％）、１−アダマンタノール（収率７％）、１−ニトロアダマンタン（収率６％）、１−アセチルオキシアダマンタン（収率２％）及び２−アダマンタノン（収率２％）が生成していた。
【０１０６】
実施例１８
フラスコ内にトルエン２ミリモル、Ｎ−ヒドロキシフタルイミド０．２ミリモル、１，２−ジクロロエタン６ｍｌ、及びアセトニトリル１．２ｍｌを入れて混合し、二酸化窒素ＮＯ₂ 雰囲気下、撹拌しながら６０℃で１２時間反応させ、反応生成物をガスクロマトグラフィーにより分析したところ、転化率４７％で、２−ニトロトルエン（収率１８％）、ニトロメチルベンゼン（収率９％）、及び４−ニトロトルエン（収率９％）が生成していた。
【０１０７】
実施例１９
二酸化窒素ＮＯ₂ に代えて、一酸化窒素ＮＯ及び酸素Ｏ₂ （モル比１：１）を反応系内に吹き込んだ後、反応を行った以外は実施例１８と同様の操作を行ったところ、転化率５２％で、２−ニトロトルエン（収率２０％）、ニトロメチルベンゼン（収率７％）、及び４−ニトロトルエン（収率３％）が生成していた。
【０１０８】
実施例２０
トルエンに代えて、エチルベンゼンを用いた以外は実施例１９と同様の操作を行ったところ、転化率１００％で、１−ニトロエチルベンゼン（収率１３％）、２−ニトロ−１−エチルベンゼン（収率２１％）、及び４−ニトロ−１−エチルベンゼン（収率１８％）が生成していた。
【０１０９】
実施例２１
一酸化窒素ＮＯ及び酸素Ｏ₂ に代えて、二酸化窒素ＮＯ₂ 及び酸素Ｏ₂ （モル比１：１）を用い、反応時間を８時間とした以外は実施例２０と同様の操作を行ったところ、転化率１００％で、１−ニトロエチルベンゼン（収率１５％）、ｏ−ニトロエチルベンゼン（収率１９％）、及びｍ−ニトロエチルベンゼン（収率１３％）が生成していた。
【０１１０】
実施例２２
一酸化窒素ＮＯ及び酸素Ｏ₂ に代えて、二酸化窒素ＮＯ₂ 及び一酸化窒素ＮＯ（モル比１：１）を用い、反応時間を８時間とした以外は実施例２０と同様の操作を行ったところ、転化率９１％で、１−ニトロエチルベンゼン（収率１１％）、ｏ−ニトロエチルベンゼン（収率３％）、及びアセトフェノン（収率１４％）が生成していた。
【０１１１】
実施例２３
フラスコ内にアダマンタン１ミリモル、Ｎ−ヒドロキシフタルイミド０．０５ミリモル、二酸化窒素（ＮＯ₂ ）１５ミリモル、アセトニトリル３ｍｌ、を入れ、酸素雰囲気中、６０℃で５時間撹拌した。反応生成物をガスクロマトグラフィーにより分析したところ、転化率９７％で、ニトロアダマンタンが収率６５％、ジニトロアダマンタンが収率１％、アダマンタノールが収率１％、アセチルオキシアダマンタンが収率３％、アダマンタノンが収率２％で生成していた。
【０１１２】
実施例２４
Ｎ−ヒドロキシフタルイミドの使用量を０．１ミリモルとし、反応時間を３時間とする以外、実施例２３と同様に反応させたところ、転化率９８％で、ニトロアダマンタンが収率６９％、アダマンタノールが収率１％、アセチルオキシアダマンタンが収率２％、アダマンタノンが収率２％で生成していた。
【０１１３】
実施例２５
フラスコ内にアダマンタン１ミリモル、Ｎ−ヒドロキシフタルイミド０．０５ミリモル、二酸化窒素（ＮＯ₂ ）１５ミリモル、トリフルオロメチルベンゼン３ｍｌ、を入れ、酸素雰囲気中、６０℃で５時間撹拌した。反応生成物をガスクロマトグラフィーにより分析したところ、転化率７９％で、ニトロアダマンタンが収率５７％、アダマンタノールが収率６％、アダマンタノンが収率４％で生成していた。
【０１１４】
実施例２６
Ｎ−ヒドロキシフタルイミドの使用量を０．１ミリモルとする以外、実施例２５と同様に反応させたところ、転化率９６％で、ニトロアダマンタンが収率６６％、アダマンタノールが収率４％、アダマンタノンが収率５％で生成していた。
実施例２７
フラスコ内にアダマンタン１ミリモル、Ｎ−ヒドロキシフタルイミド０．０５ミリモル、二酸化窒素（ＮＯ₂ ）１５ミリモル、アセトニトリル１ｍｌ、トリフルオロメチルベンゼン２ｍｌを入れ、酸素雰囲気中、６０℃で５時間撹拌した。反応生成物をガスクロマトグラフィーにより分析したところ、転化率９０％で、ニトロアダマンタンが収率７３％、アダマンタノールが収率２％、アセチルオキシアダマンタンが収率１％、アダマンタノンが収率３％で生成していた。
【０１１５】
実施例２８
Ｎ−ヒドロキシフタルイミドの使用量を０．１ミリモルとする以外、実施例２７と同様に反応させたところ、転化率９５％で、ニトロアダマンタンが収率７６％、アダマンタノールが収率１％、アセチルオキシアダマンタンが収率１％、アダマンタノンが収率３％で生成していた。
【０１１６】
実施例２９
アセトニトリルの使用量を０．５ｍｌ、トリフルオロメチルベンゼンの使用量を２．５ｍｌとする以外、実施例２８と同様に反応させたところ、転化率８９％で、ニトロアダマンタンが収率７０％、アダマンタノールが収率１％、アセチルオキシアダマンタンが収率１％、アダマンタノンが収率４％で生成していた。
【０１１７】
実施例３０
フラスコ内にアダマンタン１ミリモル、Ｎ−ヒドロキシフタルイミド０．０５ミリモル、二酸化窒素（ＮＯ₂ ）１５ミリモル、ジクロロエタン３ｍｌ、を入れ、酸素雰囲気中、６０℃で５時間撹拌した。反応生成物をガスクロマトグラフィーにより分析したところ、転化率９７％で、ニトロアダマンタンが収率５７％、アダマンタノールが収率１２％、アダマンタノンが収率４％で生成していた。
【０１１８】
実施例３１
フラスコ内にアダマンタン１ミリモル、Ｎ−ヒドロキシフタルイミド０．１ミリモル、二酸化窒素（ＮＯ₂ ）１５ミリモル、酢酸３ｍｌ、を入れ、酸素雰囲気中、６０℃で５時間撹拌した。反応生成物をガスクロマトグラフィーにより分析したところ、転化率９６％で、ニトロアダマンタンが収率７５％、アダマンタノールが収率１％、アセチルオキシアダマンタンが収率５％、アダマンタノンが収率４％で生成していた。
【０１１９】
実施例３２
フラスコ内にアダマンタン１ミリモル，Ｎ−ヒドロキシフタルイミド０．１ミリモル、マンガン（II）アセチルアセトナート［Ｍｎ（ＡＡ）₂ ］０．０００５ミリモル、及び酢酸５ｍｌを入れて混合し、一酸化窒素ＮＯのガスバッグ（約１Ｌ）をフラスコに装着した。撹拌しながら１００℃で８時間反応させ、反応生成物をガスクロマトグラフィーにより分析したところ、アダマンタンの転化率９５％で、ニトロアダマンタン（収率７５％）が生成していた。
【０１２０】
実施例３３
Ｍｎ（ＡＡ）₂ に代えて、マンガン（III）アセチルアセトナート［Ｍｎ（ＡＡ）₃ ］を用いた以外、実施例３２と同様にして反応させたところ、アダマンタンの転化率７２％で、ニトロアダマンタン（収率６６％）が得られた。
【０１２１】
実施例３４
Ｍｎ（ＡＡ）₂ に代えて、モリブデン酸［Ｈ₂ ＭｏＯ₄ ］を用いた以外、実施例３２と同様にして反応させたところ、アダマンタンの転化率６２％で、ニトロアダマンタン（収率５７％）が得られた。
【０１２２】
実施例３５
Ｍｎ（ＡＡ）₂ に代えて、鉄（III）アセチルアセトナート［Ｆｅ（ＡＡ）₃ ］を用いた以外、実施例３２と同様にして反応させたところ、アダマンタンの転化率５６％で、ニトロアダマンタン（収率５０％）が得られた。
【０１２３】
実施例３６
Ｍｎ（ＡＡ）₂ に代えて、酢酸マンガン［Ｍｎ（ＯＡｃ）₂ ］を用いた以外、実施例３２と同様にして反応させたところ、アダマンタンの転化率７７％で、ニトロアダマンタン（収率７２％）が得られた。
【０１２４】
実施例３７
Ｍｎ（ＡＡ）₂ に加えて、コバルト（II）アセチルアセトナート［Ｃｏ（ＡＡ）₂ ］０．０００１ミリモルを用いた以外、実施例３２と同様にして反応させたところ、アダマンタンの転化率８２％で、ニトロアダマンタン（収率７５％）が得られた。
【０１２５】
実施例３８
Ｍｎ（ＡＡ）₂ に代えて、ニッケル（II）アセチルアセトナート［Ｎｉ（ＡＡ）₂ ］を用いた以外、実施例３２と同様にして反応させたところ、アダマンタンの転化率５４％で、ニトロアダマンタン（収率４９％）が得られた。
【０１２６】
実施例３９
Ｍｎ（ＡＡ）₂ に代えて、クロム（III）アセチルアセトナート［Ｃｒ（ＡＡ）₃ ］を用いた以外、実施例３２と同様にして反応させたところ、アダマンタンの転化率７２％で、ニトロアダマンタン（収率６６％）が得られた。
【０１２７】
実施例４０
Ｍｎ（ＡＡ）₂ に代えて、銅（II）アセチルアセトナート［Ｃｕ（ＡＡ）₂ ］を用いた以外、実施例３２と同様にして反応させたところ、アダマンタンの転化率５２％で、ニトロアダマンタン（収率４６％）が得られた。
【０１２８】
実施例４１
Ｍｎ（ＡＡ）₂ に代えて、銅（III）アセチルアセトナート［Ｃｕ（ＡＡ）₃ ］を用いた以外、実施例３２と同様にして反応させたところ、アダマンタンの転化率４８％で、ニトロアダマンタン（収率４２％）が得られた。
【０１２９】
実施例４２
フラスコ内に１−カルボキシアダマンタン１ミリモル、Ｎ−ヒドロキシフタルイミド０．１ミリモル、酢酸６ｍｌを入れて混合し、一酸化窒素ＮＯ（約１Ｌ）と酸素Ｏ₂ （約１Ｌ）とを吹き込んだ後、撹拌しながら１１０℃で２０時間反応させ、反応生成物をガスクロマトグラフィーにより分析したところ、１−カルボキシアダマンタンの転化率９０％で、１−カルボキシ−３−ニトロアダマンタン（収率８０％）が生成していた。
淡黄色固体
マススペクトルデータ ［M］⁺ ：２２５
ＩＲ（cm^-1）：２９９０、１６２０、１５６０。
【０１３０】
実施例４３
１−カルボキシアダマンタンに代えて、１−ヒドロキシメチルアダマンタンを用いた以外は実施例４２と同様にして反応させたところ、１−ヒドロキシメチルアダマンタンの転化率９０％で、１−ヒドロキシメチル−３−ニトロアダマンタン（収率７０％）が得られた。
淡黄色固体
マススペクトルデータ ［M］⁺ ：２１１
ＩＲ（cm^-1）：３３５０、１５５０、１３７０。
【０１３１】
実施例４４
アダマンタン １０ミリモル、Ｎ−ヒドロキシフタルイミド（ＮＨＰＩ） １ミリモル、およびコバルト（II）アセチルアセトナート（Ｃｏ（ＡＡ）₂ ） ０．００５ミリモルの混合物を、酢酸中に仕込み、混合ガス（２Ｌの一酸化炭素と、０．５Ｌの酸素との混合ガス；圧力：５ｋｇ／ｃｍ² ）を封入したガスパックを反応器へ接続し、６０℃で６時間撹拌した。反応液中の生成物をガスクロマトグラフィー分析により調べたところ、アダマンタンの転化率７６％で、１−カルボキシアダマンタン（収率７０％）が生成していた。
【０１３２】
実施例４５
Ｃｏ（ＡＡ）₂ に代えて、マンガン（II）アセチルアセトナート（Ｍｎ（ＡＡ）₂ ）を用いる以外、実施例４４と同様にして反応させたところ、アダマンタンの転化率６８％で、１−カルボキシアダマンタン（収率６２％）が得られた。
【０１３３】
実施例４６
酢酸に代えて、アセトニトリルを用いる以外、実施例４４と同様にして反応させたところ、アダマンタンの転化率７３％で、１−カルボキシアダマンタン（収率６９％）が得られた。
【０１３４】
実施例４７
酢酸に代えて、ジクロロエタンを用いる以外、実施例４４と同様にして反応させたところ、アダマンタンの転化率８１％で、１−カルボキシアダマンタン（収率７５％）が得られた。
【０１３５】
実施例４８
反応温度８０とする以外、実施例４４と同様にして反応させたところ、アダマンタンの転化率８７％で、１−カルボキシアダマンタン（収率８１％）が得られた。
【０１３６】
実施例４９
アダマンタンに代えて、１−メチルアダマンタンを用いる以外、実施例４４と同様にして反応させたところ、１−メチルアダマンタンの転化率７１％で、１−カルボキシ−３−メチルアダマンタン（収率６６％）が得られた。
【０１３７】
実施例５０
アダマンタンに代えて、トルエンを用いる以外、実施例４４と同様にして反応させたところ、トルエンの転化率６７％で、フェニル酢酸（収率６１％）が得られた。
【０１３８】
実施例５１
アダマンタンに代えて、エチルベンゼンを用い、混合ガスの圧力を１０ｋｇ／ｃｍ² とした以外、実施例４４と同様にして反応させたところ、エチルベンゼンの転化率７１％で、１−フェニルプロピオン酸（収率５６％）が得られた。
【０１３９】
実施例５２
アダマンタンに代えて、フルオレンを用い、混合ガスの圧力を１０ｋｇ／ｃｍ² とした以外、実施例４４と同様にして反応させたところ、フルオレンの転化率７３％で、９−カルボキシフルオレン（収率６９％）が得られた。
【０１４０】
実施例５３
テトラヒドロジシクロペンタジエン １０ミリモル、Ｎ−ヒドロキシフタルイミド（ＮＨＰＩ） ３ミリモル、およびコバルト（II）アセチルアセトナート（Ｃｏ（ＡＡ）₂ ） ０．０５ミリモルの混合物を、酢酸３ｍｌ及び１，２−ジクロロエタン３ｍｌの混合溶媒中に仕込み、一酸化炭素と空気の混合ガス（一酸化炭素分圧：４５ｋｇ／ｃｍ² 、空気分圧：１ｋｇ／ｃｍ² ）の雰囲気下、８５℃で１５時間撹拌した。反応液中の生成物をガスクロマトグラフィー分析により調べたところ、テトラヒドロジシクロペンタジエンの転化率６８％で、１−カルボキシテトラヒドロジシクロペンタジエン（収率３８％）が生成していた。
【０１４１】
実施例５４
Ｃｏ（ＡＡ）₂ に代えて、マンガン（II）アセチルアセトナート（Ｍｎ（ＡＡ）₂ ）を用いる以外、実施例５３と同様にして反応させたところ、テトラヒドロジシクロペンタジエンの転化率６６％で、１−カルボキシテトラヒドロジシクロペンタジエン（収率３８％）が得られた。
【０１４２】
実施例５５
Ｃｏ（ＡＡ）₂ に代えて、マンガン（III）アセチルアセトナート（Ｍｎ（ＡＡ）₃ ）を用いる以外実施例４４と同様にして反応させたところ、アダマンタンの転化率６６％で、１−カルボキシアダマンタン（収率６２％）が得られた。
【０１４３】
実施例５６
Ｃｏ（ＡＡ）₂ に代えて、モリブデン酸（Ｈ₂ ＭｏＯ₄ ）を用いる以外、実施例４４と同様にして反応させたところ、アダマンタンの転化率５８％で、１−カルボキシアダマンタン（収率５２％）が得られた。
【０１４４】
実施例５７
Ｃｏ（ＡＡ）₂ に代えて、鉄（III）アセチルアセトナート（Ｆｅ（ＡＡ）₃ ）を用いる以外、実施例４４と同様にして反応させたところ、アダマンタンの転化率５２％で、１−カルボキシアダマンタン（収率５０％）が得られた。
【０１４５】
実施例５８
Ｃｏ（ＡＡ）₂ に代えて、酢酸マンガン（Ｍｎ（ＯＡｃ）₂ ）を用いる以外、実施例４４と同様にして反応させたところ、アダマンタンの転化率７１％で、１−カルボキシアダマンタン（収率６６％）が得られた。
【０１４６】
実施例５９
Ｃｏ（ＡＡ）₂ に代えて、マンガン（II）アセチルアセトナート（Ｍｎ（ＡＡ）₂ ）０．００５ミリモル及びＣｏ（ＡＡ）₂ ０．００１ミリモルを用いた以外、実施例４４と同様にして反応させたところ、アダマンタンの転化率７４％で、１−カルボキシアダマンタン（収率７１％）が得られた。
【０１４７】
実施例６０
Ｃｏ（ＡＡ）₂ に代えて、ニッケル（II）アセチルアセトナート（Ｎｉ（ＡＡ）₂ ）を用いる以外、実施例４４と同様にして反応させたところ、アダマンタンの転化率５１％で、１−カルボキシアダマンタン（収率４７％）が得られた。
【０１４８】
実施例６１
Ｃｏ（ＡＡ）₂ に代えて、クロム（III）アセチルアセトナート（Ｃｒ（ＡＡ）₃ ）を用いる以外、実施例４４と同様にして反応させたところ、アダマンタンの転化率６２％で、１−カルボキシアダマンタン（収率６０％）が得られた。
【０１４９】
実施例６２
Ｃｏ（ＡＡ）₂ に代えて、銅（II）アセチルアセトナート（Ｃｕ（ＡＡ）₂ ）を用いる以外、実施例４４と同様にして反応させたところ、アダマンタンの転化率４７％で、１−カルボキシアダマンタン（収率４１％）が得られた。
【０１５０】
実施例６３
Ｃｏ（ＡＡ）₂ に代えて、銅（III）アセチルアセトナート（Ｃｕ（ＡＡ）₃ ）を用いる以外、実施例４４と同様にして反応させたところ、アダマンタンの転化率４８％で、１−カルボキシアダマンタン（収率４３％）が得られた。
【０１５１】
実施例６４
アダマンタンに代えて、１−カルボキシアダマンタンを用いた以外は、実施例４４と同様にして反応させたところ、１−カルボキシアダマンタンの転化率８０％で、１，３−ジカルボキシアダマンタン（収率７０％）が得られた。
白色固体
マススペクトルデータ ［M］⁺ ：２２４
ＩＲ（cm^-1）：３０１０、１６３０、１１４０。
【０１５２】
比較例１
ＮＨＰＩを用いることなく、実施例４４と同様にして撹拌したところ、カルボキシアダマンタンは検出されなかった。
【０１５３】
比較例２
酸素を用いることなく、実施例４４と同様にして撹拌したところ、カルボキシアダマンタンは検出されなかった。
【０１５４】
実施例６５
オートクレーブに、実施例１６の方法で得られた１，３−ジニトロアダマンタン １０ミリモル、５％Ｐｄ−Ｃ（基質に対し、Ｐｄとして１０モル％）、希塩酸１ｍｌ及びメタノール１０ｍｌ仕込み、３０ａｔｍの水素雰囲気下、８０℃で２時間撹拌した。その結果、１，３−ジニトロアダマンタンの転化率９９％で、１，３−ジアミノアダマンタン（収率９５％）が生成していた。
【０１５５】
淡黄色固体
マススペクトルデータ ［M］⁺ ：１６６
ＩＲ（cm^-1）：３３１０、１５２０、８７０。
【０１５６】
実施例６６
５％Ｐｄ−Ｃに代えて、ラネーニッケル（基質に対し、Ｎｉとして５モル％）を用い、反応時間を４時間とした以外は、実施例６５と同様の操作を行ったところ、１，３−ジニトロアダマンタンの転化率９９％で、１−アミノ−３−ニトロアダマンタン（収率８０％）が生成していた。
淡黄色固体
マススペクトルデータ ［M］⁺ ：１６６
ＩＲ（cm^-1）：３３１０、１５２０、８７０。
【０１５７】
実施例６７
窒素雰囲気下、塩化アセチル １１ミリモル及びトリエチルアミン １２ミリモルをテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）２ｍｌに溶解し、得られた溶液に、実施例６６の方法で得られた１−アミノ−３−ニトロアダマンタン １０ミリモルのＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）（１０ｍｌ）溶液を、４０℃で３時間撹拌した。その結果、１−アミノ−３−ニトロアダマンタンの転化率９９％で、１−アセチルアミノ−３−ニトロアダマンタン（収率９５％）が得られた。
淡黄色液体
マススペクトルデータ ［M］⁺ ：２３８
ＩＲ（cm^-1）：１６８０、１５５０、６８０。
【０１５８】
実施例６８
窒素雰囲気下、実施例４２の方法で得られた１−カルボキシ−３−ニトロアダマンタン １０ミリモルをＤＭＦ１０ｍｌに溶解し、塩化チオニル １５ミリモルを３０分かけて滴下し、滴下が終了する頃に還流が開始するように昇温した。２時間還流した後、冷却し、トリエチルアミン ２０ミリモルを加え、液温を１０℃以下に保ちつつ、メタノール １１ミリモルを３０分かけて滴下し、さらに２時間撹拌した。その結果、１−カルボキシ−３−ニトロアダマンタンの転化率９９％で、１−メトキシカルボニル−３−ニトロアダマンタン（収率９５％）が生成していた。
淡黄色固体
マススペクトルデータ ［M］⁺ ：２３９
ＩＲ（cm^-1）：１７３０、１５６０、１１２０。
【０１５９】
実施例６９
窒素雰囲気下、実施例４３の方法で得られた１−カルボキシ−３−ニトロアダマンタン １０ミリモルをＤＭＦ１０ｍｌに溶解し、塩化チオニル １５ミリモルを３０分かけて滴下し、滴下が終了する頃に還流が開始するように昇温した。２時間還流した後、冷却し、液温を１０℃以下に保ちつつ、ジメチルアミン ２５ミリモルを３０分かけて滴下し、さらに２時間撹拌した。その結果、１−カルボキシ−３−ニトロアダマンタンの転化率９９％で、１−（Ｎ，Ｎ−ジメチルカルバモイル）−３−ニトロアダマンタン（収率９５％）が生成していた。
淡黄色固体
マススペクトルデータ ［M］⁺ ：２５２
ＩＲ（cm^-1）：１６６０、１５６０、６９０。
【０１６０】
実施例７０
１，３−ジニトロアダマンタンに代えて、実施例４２の方法で得られた１−カルボキシ−３−ニトロアダマンタンを用いた以外は、実施例５７と同様の操作を行ったところ、１−カルボキシ−３−ニトロアダマンタンの転化率８０％で、１−アミノ−３−カルボキシアダマンタン（収率７０％）が得られた。
淡黄色固体
マススペクトルデータ ［M］⁺ ：１９５
ＩＲ（cm^-1）：３３７０、３０００、１６７０、１６２０。
【０１６１】
実施例７１
１−アミノ−３−ニトロアダマンタンに代えて、実施例７０の方法で得られた１−アミノ−３−カルボキシアダマンタンを用いた以外は、実施例６７と同様の操作を行ったところ、１−アミノ−３−カルボキシアダマンタンの転化率９９％の転化率で、１−アセチルアミノ−３−カルボキシアダマンタン（収率９５％）が得られた。
淡黄色液体
マススペクトルデータ ［M］⁺ ：２３４
ＩＲ（cm^-1）：３３６０、１６７０、１６４０。
【０１６２】
実施例７２
１−カルボキシ−３−ニトロアダマンタンに代えて、実施例６４の方法で得られた１，３−ジカルボキシアダマンタンを用いた以外は、実施例６８と同様の操作を行ったところ、１，３−ジカルボキシアダマンタンの転化率９０％で、１−カルボキシ−３−メトキシカルボニルアダマンタン（収率８０％）が得られた。
【０１６３】
白色固体
マススペクトルデータ ［M］⁺ ：２３８
ＩＲ（cm^-1）：３０３０、１６７０、１６３０。
【０１６４】
実施例７３
窒素雰囲気下、水素化アルミニウムリチウム １５ミリモルをＴＨＦ１５ｍｌに懸濁させ、氷浴を用いて液温を１０℃以下に保ちつつ、実施例６４の方法で得られた１，３−ジカルボキシアダマンタン １０ミリモルをゆっくりと添加した。室温に戻した後、１６時間還流した。その結果、１，３−ジカルボキシアダマンタンの転化率９０％で、１−カルボキシ−３−ヒドロキシメチルアダマンタン（収率８０％）を得た。
白色固体
マススペクトルデータ ［M］⁺ ：２１０
ＩＲ（cm^-1）：３３５０、３０００、１６５０。
【０１６５】
実施例７４
１−カルボキシ−３−ニトロアダマンタンに代えて、実施例６４の方法で得られた１，３−ジカルボキシアダマンタンを用いた以外は、実施例６９と同様の操作を行ったところ、１，３−ジカルボキシアダマンタンの転化率９０％で、１−カルボキシ−３−（Ｎ，Ｎ−ジメチルカルバモイル）アダマンタン（収率８０％）が得られた。
淡黄色固体
マススペクトルデータ ［M］⁺ ：２５１
ＩＲ（cm^-1）：３０１０、１６７０、１６３０。
【０１６６】
実施例７５
１−アミノ−３−ニトロアダマンタンに代えて、実施例６５の方法で得られた１，３−ジアミノアダマンタンを用いた以外は、実施例６７と同様の操作を行ったところ、１，３−ジアミノアダマンタンの転化率９０％で、１−アセチルアミノ−３−アミノアダマンタン（収率８０％）が得られた。
淡黄色液体
マススペクトルデータ ［M］⁺ ：２０８
ＩＲ（cm^-1）：３３５０、１６６０、７６０。
【０１６７】
実施例７６
１−カルボキシ−３−ニトロアダマンタンに代えて、実施例７０の方法で得られた１−アミノ−３−カルボキシアダマンタンを用いた以外は、実施例６８と同様の操作を行ったところ、１−アミノ−３−カルボキシアダマンタンの転化率９９％で、１−アミノ−３−メトキシカルボニルアダマンタン（収率９５％）が得られた。
淡黄色固体
マススペクトルデータ ［M］⁺ ：２０９
ＩＲ（cm^-1）：３３３０、１６３０、７７０。
【０１６８】
実施例７７
１，３−ジニトロアダマンタンに代えて、実施例４３の方法で得られた１−ヒドロキシメチル−３−ニトロアダマンタンを用いた以外は、実施例６６と同様の操作を行ったところ、１−ヒドロキシメチル−３−ニトロアダマンタンの転化率９９％で、１−アミノ−３−ヒドロキシメチルアダマンタン（収率９５％）が得られた。
淡黄色固体
マススペクトルデータ ［M］⁺ ：１８１
ＩＲ（cm^-1）：３３００、１１６０、７６０。
【０１６９】
実施例７８
１，３−ジニトロアダマンタンに代えて、実施例６９の方法で得られた１−（Ｎ，Ｎ−ジメチルカルバモイル）−３−ニトロアダマンタンを用いた以外は、実施例６６と同様の操作を行ったところ、１−（Ｎ，Ｎ−ジメチルカルバモイル）−３−ニトロアダマンタンの転化率９０％で、１−アミノ−３−（Ｎ，Ｎ−ジメチルカルバモイル）アダマンタン（収率８０％）が得られた。
淡黄色固体
マススペクトルデータ ［M］⁺ ：２２２
ＩＲ（cm^-1）：３３１０、１６７０、１１４０。
【０１７０】
実施例７９
１−カルボキシ−３−ニトロアダマンタンに代えて、実施例７１の方法で得られた１−アセチルアミノ−３−カルボキシアダマンタンを用いた以外は、実施例６８と同様の操作を行ったところ、１−アセチルアミノ−３−カルボキシアダマンタンの転化率９０％で、１−アセチルアミノ−３−メトキシカルボニルアダマンタン（収率８０％）が得られた。
淡黄色液体
マススペクトルデータ ［M］⁺ ：２５１
ＩＲ（cm^-1）：３３００、１６６０、１６２０。
【０１７１】
実施例８０
１−アミノ−３−ニトロアダマンタンに代えて、実施例７７の方法で得られた１−アミノ−３−ヒドロキシメチルアダマンタンを用いた以外は、実施例６７と同様の操作を行ったところ、１−アミノ−３−ヒドロキシメチルアダマンタンの転化率９０％で、１−アセチルアミノ−３−ヒドロキシメチルアダマンタン（収率８０％）が得られた。
淡黄色液体
マススペクトルデータ ［M］⁺ ：２２３
ＩＲ（cm^-1）：３３１０、１６５０、１１６０。
【０１７２】
実施例８１
１−アミノ−３−ニトロアダマンタンに代えて、実施例７８の方法で得られた１−アミノ−３−（Ｎ，Ｎ−ジメチルカルバモイル）アダマンタンを用いた以外は、実施例６７と同様の操作を行ったところ、１−アミノ−３−（Ｎ，Ｎ−ジメチルカルバモイル）アダマンタンの転化率９０％で、１−アセチルアミノ−３−（Ｎ，Ｎ−ジメチルカルバモイル）アダマンタン（収率８０％）が得られた。 淡黄色液体
マススペクトルデータ ［M］⁺ ：２６４
ＩＲ（cm^-1）：３３００、１６７０、１６５０、７４０。
【０１７３】
実施例８２
１−カルボキシ−３−ニトロアダマンタンに代えて、実施例７３の方法で得られた１−ヒドロキシメチル−３−カルボキシアダマンタンを用いた以外は、実施例６８と同様の操作を行ったところ、１−ヒドロキシメチル−３−カルボキシアダマンタンの転化率９０％で、１−ヒドロキシメチル−３−メトキシカルボニルアダマンタン（収率８０％）が得られた。
白色固体
マススペクトルデータ ［M］⁺ ：２２４
ＩＲ（cm^-1）：３３１０、１６２０、１４３０。
【０１７４】
実施例８３
窒素雰囲気下、塩化アセチル ２２ミリモル及びトリエチルアミン ２４ミリモルをテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）２ｍｌに溶解し、得られた溶液に、実施例６５の方法で得られた１，３−ジアミノアダマンタン １０ミリモルのＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）（１０ｍｌ）溶液を、４０℃で３時間撹拌した。その結果、１，３−ジアミノアダマンタンの転化率９９％で、１，３−ビス（アセチルアミノ）アダマンタン（収率９５％）が得られた。
淡黄色液体
マススペクトルデータ ［M］⁺ ：２５０
ＩＲ（cm^-1）：３３３０、１６６０、１２４０。
【０１７５】
実施例８４
窒素雰囲気下、実施例６４の方法で得られた１，３−ジカルボキシアダマンタン １０ミリモルをＤＭＦ１０ｍｌに溶解し、塩化チオニル ３０ミリモルを３０分かけて滴下し、滴下が終了する頃に還流が開始するように昇温した。２時間還流した後、冷却し、トリエチルアミン ４０ミリモルを加え、液温を１０℃以下に保ちつつ、メタノール ２２ミリモルを３０分かけて滴下し、さらに２時間撹拌した。その結果、１，３−ジカルボキシアダマンタンの転化率９９％で、１，３−ビス（メトキシカルボニル）アダマンタン（収率９５％）が生成していた。
白色固体
マススペクトルデータ ［M］⁺ ：２５２
ＩＲ（cm^-1）：１６２０、１２４０、１０３０。
【０１７６】
実施例８５
窒素雰囲気下、水素化アルミニウムリチウム ３０ミリモルをＴＨＦ１５ｍｌに懸濁させ、氷浴を用いて液温を１０℃以下に保ちつつ、実施例６４の方法で得られた１，３−ジカルボキシアダマンタン １０ミリモルをゆっくりと添加した。室温に戻した後、１６時間還流した。その結果、１，３−ジカルボキシアダマンタンの転化率９９％で、１，３−ビス（ヒドロキシメチル）アダマンタン（収率９５％）を得た。
白色固体
マススペクトルデータ ［M］⁺ ：１９６
ＩＲ（cm^-1）：３３１０、１４９０、７２０。
【０１７７】
実施例８６
窒素雰囲気下、実施例６４の方法で得られた１，３−ジカルボキシアダマンタン １０ミリモルをＤＭＦ１０ｍｌに溶解し、塩化チオニル ３０ミリモルを３０分かけて滴下し、滴下が終了する頃に還流が開始するように昇温した。２時間還流した後、冷却し、液温を１０℃以下に保ちつつ、ジメチルアミン ５０ミリモルを３０分かけて滴下し、さらに２時間撹拌した。その結果、１，３−ジカルボキシアダマンタンの転化率９９％で、１，３−ビス（Ｎ，Ｎ−ジメチルカルバモイル）アダマンタン（収率９５％）が生成していた。
淡黄色固体
マススペクトルデータ ［M］⁺ ：２７８
ＩＲ（cm^-1）：１６７０、１４２０、１１７０。
【０１７８】
実施例８７
実施例８４の方法で得られた１，３−ビス（メトキシカルボニル）アダマンタン １ミリモルをＴＨＦ３０ｍｌに溶解し、これに、ジメチルアミン ０．５ミリモル及び無水塩化アルミニウムＡｌＣｌ₃ ０．１ミリモルを加え、８０℃で６時間反応させた。その結果、１，３−ビス（メトキシカルボニル）アダマンタンの転化率９０％で、１−メトキシカルボニル−３−（Ｎ，Ｎ−ジメチルカルバモイル）アダマンタン（収率８０％）が得られた。
淡黄色固体
マススペクトルデータ ［M］⁺ ：２６５
ＩＲ（cm^-1）：１６７０、１６３０、１１７０。
【０１７９】
実施例８８
窒素雰囲気下、実施例７３の方法で得られた１−カルボキシ−３−ヒドロキシメチルアダマンタン １０ミリモルをＤＭＦ１０ｍｌに溶解し、これに粉末状のＮ，Ｎ′−カルボジイミダゾール １５ミリモルを一度に添加した。室温で１時間撹拌した後、ジメチルアミン １５ミリモル及びジアザビシクロウンデセン １５ミリモルを添加した。１００℃に加熱し、８時間撹拌した。その結果、１−カルボキシ−３−ヒドロキシメチルアダマンタンの転化率９９％で、１−ヒドロキシメチル−３−（Ｎ，Ｎ−ジメチルカルバモイル）アダマンタン（収率９５％）が生成していた。
淡黄色液体
マススペクトルデータ ［M］⁺ ：２３７
ＩＲ（cm^-1）：３３１０、１６６０、１２２０。
【０１８０】
実施例８９
実施例６６の方法で得られた１−アミノ−３−ニトロアダマンタン １０ミリモルをトルエン（１００ｍｌ）に溶解し、得られた溶液に、ホスゲン １２ミリモルを室温で添加し、６時間撹拌した。その結果、１−アミノ−３−ニトロアダマンタンの転化率９９％で、１−イソシアナト−３−ニトロアダマンタン（収率９０％）が得られた。
淡黄色液体
マススペクトルデータ ［M］⁺ ：２２２
ＩＲ（cm^-1）：２２００、１５６０、１３３０、７５０。
【０１８１】
実施例９０
１−アミノ−３−ニトロアダマンタンに代えて、１−アミノアダマンタンを用いた以外は、実施例８９と同様の操作を行ったところ、１−アミノアダマンタンの転化率９９％で、１−イソシアナトアダマンタン（収率９０％）が得られた。
【０１８２】
淡黄色液体
マススペクトルデータ ［M］⁺ ：１７７
ＩＲ（cm^-1）：３３００、２１８０、１２７０。
【０１８３】
実施例９１
１−アミノ−３−ニトロアダマンタンに代えて、実施例６５の方法で得られた１，３−ジアミノアダマンタンを用いた以外は、実施例８０と同様の操作を行ったところ、１，３−ジアミノアダマンタンの転化率９０％で、１−イソシアナトアダマンタン（収率８０％）が得られた。
淡黄色液体
マススペクトルデータ ［M］⁺ ：１９２
ＩＲ（cm^-1）：３３１０、２２７０、１５２０、８７０。
【０１８４】
実施例９２
１−アミノ−３−ニトロアダマンタンに代えて、実施例７８の方法で得られた１−アミノ−３−（Ｎ，Ｎ−ジメチルカルバモイル）アダマンタンを用いた以外は、実施例８９と同様の操作を行ったところ、１−アミノ−３−（Ｎ，Ｎ−ジメチルカルバモイル）アダマンタンの転化率９５％で、１−イソシアナト−３−（Ｎ，Ｎ−ジメチルカルバモイル）アダマンタン（収率８５％）が得られた。
淡黄色液体
マススペクトルデータ ［M］⁺ ：２４８
ＩＲ（cm^-1）：２２００、１６４０、１３１０、７５０。
【０１８５】
実施例９３
１−アミノ−３−ニトロアダマンタンに代えて、実施例７８の方法で得られた１−アミノ−３−メトキシカルボニルアダマンタンを用いた以外は、実施例８９と同様の操作を行ったところ、１−アミノ−３−メトキシカルボニルアダマンタンの転化率９５％で、１−イソシアナト−３−メトキシカルボニルアダマンタン（収率８５％）が得られた。
淡黄色液体
マススペクトルデータ ［M］⁺ ：２３５
ＩＲ（cm^-1）：２２２０、１６４０、１３３０、７７０。
【０１８６】
実施例９４
アダマンタン １０ミリモル、ＮＨＰＩ １ミリモル、Ｃｏ（ＡＡ）₂ ０．００５ミリモル及び酢酸２５ｍｌの混合液に、一酸化窒素（ＮＯ）と一酸化炭素（ＣＯ）と酸素（Ｏ₂ ）とを、ＮＯ：ＣＯ：Ｏ₂ （モル比）＝１０：１５：１の割合で導入し（圧力：２６ｋｇ／ｃｍ² ）、１００℃で６時間撹拌した。反応生成物を、ガスクロマトグラフィー及びガス−マススペクトル装置により分析したところ、１，３，５−トリニトロアダマンタン（収率５％）、１−カルボキシ−３，５−ジニトロアダマンタン（収率５％）、１，３−ジカルボキシ−５−ニトロアダマンタン（収率１％）及び１，３，５−トリカルボキシアダマンタン（収率１％）が生成していた。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention involves the direct and efficient nitration and / or carboxylation of a substrate using at least one reactant selected from (i) nitrogen oxides and (ii) a mixture of carbon monoxide and oxygen. In particular, the present invention relates to a nitration / carboxylation method using the catalyst, a method for producing a compound having a nitro group and / or a carboxyl group, a novel adamantane derivative, and a method for producing an adamantane derivative.
[0002]
[Prior art]
Nitro compounds are widely used as raw materials for pharmaceuticals, agricultural chemicals, dyes, solvents, explosives, amino compounds, and the like. Carboxylic acids (carboxy compounds) are useful as raw materials for various compounds such as esters. Of these, dicarboxylic acids are useful as raw materials for polyesters.
[0003]
A nitric acid method using a mixed acid (a mixture of nitric acid and sulfuric acid) is widely used for nitration of hydrocarbons. However, in the nitric acid method, since the nitration reaction is an exothermic reaction in addition to using a large amount of a strong acid at a high concentration, it is difficult to improve the reaction operability. In the nitric acid method, a large amount of nitrogen oxide is produced as a by-product, and there is a concern about environmental pollution, and it is necessary to treat the by-product.
As a nitration method, in the presence of an iron catalyst, N₂O_FiveIt has been proposed to nitrate an aromatic compound (such as toluene) or an alicyclic compound (such as adamantane) using ozone and ozone. This method uses NO as a reactive species._ThreeCan be used for smooth nitration at low temperatures. However, in order to increase the reaction rate, in addition to requiring a catalyst, it is necessary to newly provide ancillary equipment such as an ozone generator for generating ozone.
[0004]
A carboxy compound (such as phthalic acid) can be obtained, for example, by oxidation of a substrate (such as naphthalene). Such an oxidation method usually yields a carboxy compound having fewer carbon atoms than the substrate. In addition, in order to obtain a bridged cyclic hydrocarbon carboxy compound (for example, 1-carboxyadamantane) by an oxidation method, a group (for example, a methylol group) that can be converted into a carboxyl group by oxidation is converted to a methine carbon atom. It must be oxidized after being introduced, which is extremely difficult.
As a method for carboxylating a hydrocarbon compound, for example, a method for obtaining a carboxylic acid using a Grignard reaction is widely known. In this method, the substrate cannot be directly carboxylated, and a special compound such as an organometallic compound (such as a Grignard compound) is prepared in advance from the substrate, and carbon dioxide is allowed to act on the organometallic compound for hydrolysis. The number of reaction steps is large because of carboxylation. Further, the organometallic compound is difficult to prepare and has low handleability.
JP-A-8-38909 discloses a method for producing a corresponding oxide (for example, carboxylic acid) by oxidizing a substrate and oxygen in contact with each other in the presence of an imide compound such as N-hydroxyphthalimide. Has been. In this method, a method for obtaining adipic acid from cyclohexane is described. In this method, a carboxy compound having the same carbon number as that of the substrate is usually obtained.
[0005]
On the other hand, adamantane has a three-dimensional symmetry structure and has a unique function because each ring has a structure that stabilizes each other. For example, various copolymers with improved functionality can be obtained by introducing a functional group such as a carboxyl group or an amino group into adamantane and, if necessary, introducing it into another derivative. For example, a method for obtaining a polyester from an adamantane derivative having a functional group introduced (Japanese Patent Laid-Open No. 50-21090), a method for obtaining a polycarbonate (US Pat. No. 3,594,427), a method for obtaining polyamide or polyimide (US Pat. No. 3,833,332), a method for obtaining polyurethane (eg, Japanese Patent Publication No. 44-12891), a method for obtaining polysulfone and polysulfonate (eg, US Pat. No. 3,753,950), and a method for obtaining a vinyl polymer (Japanese Patent Publication No. 46). -28419 etc.) etc. are proposed.
Polymers obtained from such adamantane derivatives generally have high functionality, such as optical properties such as light guide loss, refractive index, birefringence, and properties such as moisture resistance, heat resistance, and thermal temperament. It has a high level that cannot be achieved with conventional poly. Therefore, the polymer is used as an optical material such as an optical fiber, an optical element, an optical lens, a hologram, an optical disk, and a contact lens, a transparent resin coating agent for organic glass, a conductive polymer, a photographic photosensitive material, and a fluorescent material. Use is under consideration.
In addition, amino derivatives derived from an alcohol form of adamantane are useful in inducing various pharmaceuticals and agricultural chemicals exhibiting high pharmacological activity, and are used, for example, as a therapeutic drug for Parkinson's disease “Symmetrel”. . Further, the diamino form of adamantane is useful as an intermediate material for antibacterial agents and antiviral agents.
The diamino form of adamantane is produced by amination of a dihalo form obtained by halogenating a diol form of adamantane. However, when a salt of a diamino compound obtained by amination of a dihalo compound of adamantane is liberated, side reactions are likely to occur, and it is difficult to separate and recover the free diamino compound with high yield.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
Accordingly, an object of the present invention is to provide a catalyst that can efficiently nitrate and / or carboxylate a substrate, and a nitration and / or carboxylation method using the catalyst.
Another object of the present invention is to nitrate or substratify a substrate with at least one reagent selected from (i) nitrogen oxides and (ii) a mixture of carbon monoxide and oxygen, even under mild conditions. It is an object of the present invention to provide a catalyst capable of carbonylation and a method for nitration or carboxylation of a substrate using the catalyst.
Still another object of the present invention is a catalyst capable of producing a compound having at least one functional group selected from a nitro group and a carboxyl group with high conversion and selectivity, and having the functional group using this catalyst. It is to provide a method for producing a compound.
Another object of the present invention is to provide a nitration method capable of effectively utilizing nitrogen oxides that cause environmental pollution and capable of producing a nitro compound with high conversion and selectivity.
Still another object of the present invention is to provide a method capable of efficiently producing a carboxy compound having a carbon number larger than that of a substrate with a simple operation and a small number of steps.
Another object of the present invention is to provide a novel adamantane derivative.
Still another object of the present invention is to provide a method capable of producing a diamino form of adamantane with high yield.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
As a result of intensive studies to achieve the above object, the present inventors have found that (i) a nitrogen oxide (N) in the presence of a catalyst composed of a specific imide compound.₂O_Three, N₂O), and (ii) at least one reactive agent selected from a mixture of carbon monoxide and oxygen and a substrate are reacted with at least one functional group selected from a nitro group and a carboxyl group. It has been found that it can be efficiently introduced and that this method can be used to produce useful adamantane derivatives, including novel adamantane derivatives, thereby completing the present invention.
That is, the catalyst of the present invention is selected from a nitro group and a carboxyl group by contacting a substrate with at least one reagent selected from (i) a nitrogen oxide and (ii) a mixture of carbon monoxide and oxygen. A catalyst for introducing at least one functional group, which has the following formula (1):
[0008]
[Chemical 9]

(Wherein R¹And R²Are the same or different and each represents a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group, an aryl group, a cycloalkyl group, a hydroxyl group, an alkoxy group, a carboxyl group, an alkoxycarbonyl group, or an acyl group;¹And R²May bond to each other to form a double bond, or an aromatic or non-aromatic ring. Y represents an oxygen atom or a hydroxyl group, and n represents an integer of 1 to 3)
It is comprised with the imide compound represented by these.
  The catalyst may be composed of an imide compound represented by the formula (1) and a promoter. As such a promoter,, ZhouCompound containing at least one element selected from the group consisting of Group 2A elements, transition metal elements and Group 3B elements of the Periodic TableThingsCan be used.
  In the method of the present invention, the imide compound represented by the formula (1), or the imide compound andAboveIn the presence of a cocatalyst, the substrate is contacted with (i) a nitrogen oxide and (ii) at least one reactant selected from a mixture of carbon monoxide and oxygen to bring the substrate into a nitro group and a carboxyl group. At least one functional group selected from is introduced. The substrate includes (a) a compound having a methyl group or a methylene group at an adjacent site of the unsaturated bond, (b) an allocyclic or heterocyclic compound having a methylene group, (c) a compound having a methine carbon atom, (d) A compound having a methyl group or a methylene group at a site adjacent to an aromatic ring, (e) a compound having a methylene group at a site adjacent to a carbonyl group, and the like are included. The nitrogen oxide includes the formula N_xO_y
(Wherein x represents an integer of 1 or 2, and y represents an integer of 1 to 6)
(N₂O₃, NO₂Etc.) can be used.
  The present invention also includes a method for producing a compound having at least one functional group selected from a nitro group and a caroxyl group by the above method.
  The novel adamantane derivative of the present invention is a compound represented by the following formula (2) or (3) or a salt thereof.
[0009]
[Chemical Formula 10]

(Where X¹Represents a nitro group, an amino group or an N-substituted amino group optionally protected by a protecting group, a carboxyl group optionally protected by a protecting group, or a hydroxymethyl group optionally protected by a protecting group; X³, X⁴Are the same or different and protected by a hydrogen atom, an alkyl group, a nitro group, an amino group which may be protected by a protecting group or an N-substituted amino group, a carboxyl group which may be protected by a protecting group, or a protecting group. An optionally substituted hydroxymethyl group or isocyanato group is shown.
  (I) X¹X is a nitro group, X² Is N-A substituted amino group, a hydroxymethyl group which may be protected by a protecting group, or an isocyanato group.
  (Ii) X¹Is an amino group or an N-substituted amino group optionally protected by a protecting group, X²Represents an isocyanato group.
  (Iii) X¹Is a carboxyl group optionally protected by a protecting group, X²Represents a hydroxymethyl group or an isocyanato group which may be protected by a protecting group.
  (Iv) X¹Is a hydroxymethyl group optionally protected by a protecting group, X²Represents an isocyanato group)
[0010]
Embedded image

(Where X⁵Is an optionally substituted carbamoyl groupOrSubstituted oxycarbonylaminoGroupX⁷, X⁸Are the same or different and protected by a hydrogen atom, an alkyl group, a nitro group, an amino group which may be protected by a protecting group or an N-substituted amino group, a carboxyl group which may be protected by a protecting group, or a protecting group. An optionally substituted hydroxymethyl group or isocyanato group is shown.
  (I) X⁵X is an optionally substituted carbamoyl group, X⁶Is an amino group optionally protected by a carboxyl group, a substituted oxycarbonyl group or a protecting group.Group,Or a nitro group.
  ( ii) X⁵Is a substituted oxycarbonylamino group, X⁶Represents a substituted oxycarbonyl group, a hydroxymethyl group optionally protected by a protecting group, or an amino group optionally protected by a protecting group. )
  The present invention also provides the following formula (2h) in the presence of the imide compound represented by the formula (1).
[0011]
Embedded image

(Where X^2hRepresents a hydrogen atom or a nitro group. X^Three, X^FourIs the same as above)
A compound represented by the formula (2i)
[0012]
Embedded image

(Where X¹ⁱ, X²ⁱRepresents a nitro group. X^Three, X^FourIs the same as above)
And a step of reducing the dinitroadamantane derivative represented by the formula (2i) to produce a corresponding diamino compound, the following formula (2j)
[0013]
Embedded image

(Where X^1j, X^2jRepresents an amino group or an N-substituted amino group which may be protected by a protecting group. X^Three, X^FourIs the same as above)
The manufacturing method of the diaminoadamantane derivative represented by these is provided.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
[Imide compound]
In the compound represented by the formula (1), the substituent R¹And R²Of these, the halogen atom includes iodine, bromine, chlorine and fluorine. Examples of the alkyl group include straight chain having about 1 to 10 carbon atoms such as methyl, ethyl, propyl, isopropyl, butyl, isobutyl, sec-butyl, t-butyl, pentyl, hexyl, heptyl, octyl and decyl groups. Branched alkyl groups are included. Preferable alkyl groups include, for example, lower alkyl groups having about 1 to 6 carbon atoms, particularly about 1 to 4 carbon atoms.
[0015]
Aryl groups include phenyl groups, naphthyl groups, and the like, and cycloalkyl groups include cyclopentyl, cyclohexyl, cyclooctyl groups, and the like. The alkoxy group includes, for example, about 1 to 10 carbon atoms such as methoxy, ethoxy, propoxy, isopropoxy, butoxy, isobutoxy, t-butoxy, pentyloxy and hexyloxy groups, preferably about 1 to 6 carbon atoms, particularly carbon. A lower alkoxy group of about 1 to 4 is included.
In the alkoxycarbonyl group, for example, the carbon number of the alkoxy moiety such as methoxycarbonyl, ethoxycarbonyl, propoxycarbonyl, isopropoxycarbonyl, butoxycarbonyl, isobutoxycarbonyl, t-butoxycarbonyl, pentyloxycarbonyl, hexyloxycarbonyl group and the like is 1 About 10 to 10 alkoxycarbonyl groups are included. Preferred alkoxycarbonyl groups include lower alkoxycarbonyl groups having about 1 to 6, particularly about 1 to 4 carbon atoms in the alkoxy moiety.
Examples of the acyl group include acyl groups having about 1 to 6 carbon atoms such as formyl, acetyl, propionyl, butyryl, isobutyryl, valeryl, isovaleryl, and pivaloyl groups.
[0016]
The substituent R¹And R²May be the same or different. In the formula (1), R¹And R²May be bonded to each other to form a double bond or an aromatic or non-aromatic ring. A preferable aromatic or non-aromatic ring is a 5- to 12-membered ring, particularly a 6- to 10-membered ring, and may be a heterocyclic ring or a condensed heterocyclic ring, but is often a hydrocarbon ring. Such a ring includes, for example, a non-aromatic alicyclic ring (a cycloalkene ring which may have a substituent such as a cyclohexane ring and a cycloalkene ring which may have a substituent such as a cyclohexene ring). Ring), non-aromatic bridged ring (such as bridged hydrocarbon ring optionally having substituent such as 5-norbornene ring), benzene ring, naphthalene ring and the like Also good aromatic rings are included. The ring is often composed of an aromatic ring.
[0017]
Preferred imide compounds include compounds represented by the following formula.
[0018]
Embedded image

(Wherein R^Three~ R⁶Are the same or different and each represents a hydrogen atom, an alkyl group, a hydroxyl group, an alkoxy group, a carboxyl group, an alkoxycarbonyl group, an acyl group, a nitro group, a cyano group, an amino group, or a halogen atom. R¹, R², Y and n are the same as above)
Substituent R^Three~ R⁶The alkyl group includes the same alkyl group as the above exemplified alkyl group, particularly an alkyl group having about 1 to 6 carbon atoms, and the alkoxy group includes the same alkoxy group as described above, particularly 1 to 4 carbon atoms. The lower alkoxy group and alkoxycarbonyl group of the same level include the same alkoxycarbonyl group as described above, particularly a lower alkoxycarbonyl group having about 1 to 4 carbon atoms in the alkoxy moiety. Examples of the acyl group include the same acyl groups as described above, particularly those having about 1 to 6 carbon atoms, and examples of the halogen atom include fluorine, chlorine, and bromine atoms. Substituent R^Three~ R⁶Is usually a hydrogen atom, a lower alkyl group having about 1 to 4 carbon atoms, a carboxyl group, a nitro group, or a halogen atom.
[0019]
In the formula (1), Y represents an oxygen atom or a hydroxyl group, and n is usually about 1 to 3, preferably 1 or 2. The compound represented by Formula (1) can be used 1 type, or 2 or more types in nitration reaction.
Examples of the acid anhydride corresponding to the imide compound represented by the formula (1) include saturated or unsaturated aliphatic dicarboxylic acid anhydrides such as succinic anhydride and maleic anhydride, tetrahydrophthalic anhydride, and hexahydrophthalic anhydride. Saturated or unsaturated non-aromatic cyclic polyvalent carboxylic acid anhydride (fatty acid) such as acid (1,2-cyclohexanedicarboxylic acid anhydride), 1,2,3,4-cyclohexanetetracarboxylic acid 1,2-anhydride Cyclic polyhydric carboxylic acid anhydride), het acid anhydride, hymic anhydride, etc., bridged cyclic polycarboxylic acid anhydride (alicyclic polycarboxylic anhydride), phthalic anhydride, tetrabromophthalic anhydride, Tetrachlorophthalic anhydride, nitrophthalic anhydride, trimellitic anhydride, methylcyclohexricarboxylic anhydride, pyromellitic anhydride, melittic anhydride, 1 8; aromatic polycarboxylic anhydrides such as 4,5-naphthalene tetracarboxylic dianhydride are included.
Preferred imide compounds include, for example, N-hydroxysuccinimide, N-hydroxymaleimide, N-hydroxyhexahydrophthalimide, N, N'-dihydroxycyclohexanetetracarboxylic imide, N-hydroxyphthalimide, N-hydroxytetrabromophthalimide, N-hydroxytetrachlorophthalimide, N-hydroxyhetamic imide, N-hydroxyhymic imide, N-hydroxytrimellitic imide, N, N'-dihydroxypyromellitic acid Examples thereof include imide and N, N′-dihydroxynaphthalenetetracarboxylic imide. Particularly preferred compounds include alicyclic polycarboxylic anhydrides, especially N-hydroxyimide compounds derived from aromatic polycarboxylic anhydrides, such as N-hydroxyphthalimide.
[0020]
The imide compound is prepared by a conventional imidization reaction such as a corresponding acid anhydride and hydroxylamine NH.₂It can be prepared by reacting with OH to open an acid anhydride group and then ring-closing and imidizing.
[0021]
[Cocatalyst]
The catalyst may be composed of an imide compound represented by the formula (1) and a promoter. The cocatalyst includes a metal compound, for example, a compound containing a group 2A element (magnesium, calcium, strontium, barium, etc.), a transition metal compound, or a group 3B element (boron B, aluminum Al, etc.) of the periodic table. . The promoter can be used alone or in combination of two or more.
Examples of the transition metal element include Group 3A elements of the periodic table (for example, scandium Sc and yttrium Y, lanthanoid elements such as lanthanum La, cerium Ce, and samarium Sm, actinoid elements such as actinium Ac), and group 4A elements. (Titanium Ti, Zirconium Zr, Hafnium Hf, etc.) Group 5A elements (Vanadium V, Niobium Nb, Tantalum Ta, etc.), Group 6A elements (Chromium Cr, Molybdenum Mo, Tungsten W, etc.), Group 7A elements (Manganese Mn, Technetium) Tc, rhenium Re, etc.), group 8 elements (iron Fe, ruthenium Ru, osmium Os, cobalt Co, rhodium Rh, iridium Ir, nickel Ni, palladium Pd, platinum Pt, etc.), group 1B elements (copper Cu, silver Ag, Gold Au, etc.) Group 2B elements (Zinc Zn, Kadomi) Beam Cd, etc.), and the like.
Preferred elements constituting the promoter include transition metal elements (for example, lanthanoid elements such as Ce, periodic table group 3A elements such as actinoid elements, group 4A elements such as Ti and Zr, group 5A elements such as V and Nb, etc. 3B such as B, Group 6A elements such as Cr, Mo and W, Group 7A elements such as Mn, Tc and Re, Group 8 elements such as Fe, Ru, Co, Rh and Ni, and Group 1B elements such as Cu) Group elements are included. The oxidation number of the metal element constituting the promoter is not particularly limited, and may be, for example, 0, +2, +3, +4, +5, +6, etc., depending on the type of element. As the promoter, a divalent transition metal compound (for example, a divalent cobalt compound, a divalent manganese compound, etc.) is often used.
[0022]
The co-catalyst may be a simple metal, a hydroxide, or the like, but usually a metal oxide containing the above elements (including double oxides, oxygen acids or salts thereof), organic acid salts, inorganic acid salts, halogens. In many cases, it is a compound, a coordination compound (complex) containing the metal element, a polyacid (heteropolyacid or isopolyacid) or a salt thereof.
[0023]
Examples of the boron compound include boron hydride (for example, borane, diborane, tetraborane, pentaborane, decaborane), boric acid (for example, orthoboric acid, metaboric acid, tetraboric acid, etc.), borate (for example, Nickel borate, magnesium borate, manganese borate, etc.), B₂O_ThreeBoron oxide such as borazane, borazane, borazine, boron amide, boron imide, etc., BF_Three, BCl_Three, Halides such as tetrafluoroborate, and borate esters (for example, methyl borate, phenyl borate, etc.). Preferred boron compounds include boric acid such as borohydride, orthoboric acid or salts thereof, in particular boric acid.
[0024]
Examples of hydroxides include Mn (OH)₂ , MnO (OH), Fe (OH)₂, Fe (OH)_ThreeEtc. are included. Examples of the metal oxide include Sm.₂O_ThreeTiO₂, ZrO₂, V₂O_Three, V₂O_Five, CrO, Cr₂O_Three, MoO_Three, MnO, Mn_Three O_Four , Mn₂ O_Three , MnO₂ , Mn₂ O₇ , FeO, Fe₂O_Three, Fe_ThreeO_Four, RuO₂, RuO_Four, CoO, CoO₂, Co₂O_Three, RhO₂, Rh₂O_Three, Cu₂O_ThreeAs the double oxide or oxyacid salt, for example, MnAl₂ O_Four , MnTiO_Three , LaMnO_Three , K₂ Mn₂ O_Five , CaO · xMnO₂ (X = 0.5, 1, 2, 3, 5), manganate [for example, Na_Three MnO_Four , Ba_Three [MnO_Four ]₂ Manganese (V) acid salts such as K₂ MnO_Four , Na₂ MnO_Four , BaMnO_Four Manganese (VI) acid salts such as KMnO_Four , NaMnO_Four , LiMnO_Four , NH_Four MnO_Four , CsMnO_Four , AgMnO_Four , Ca (MnO_Four )₂ , Zn (MnO_Four )₂ , Ba (MnO_Four )₂ , Mg (MnO_Four )₂ , Cd (MnO_Four )₂ Permanganate] and the like.
[0025]
Examples of the organic acid salt include C such as cobalt acetate, manganese acetate, cobalt propionate, manganese propionate, cobalt naphthenate, manganese naphthenate, cobalt stearate, manganese stearate._2-20Fatty acid salt, manganese thiocyanate and corresponding Ce salt, Ti salt, Zr salt, V salt, Cr salt, Mo salt, Fe salt, Ru salt, Ni salt, Pd salt, Cu salt, Zn salt, etc. are exemplified, inorganic Examples of acid salts include nitrates such as cobalt nitrate, iron nitrate, manganese nitrate, nickel nitrate, and copper nitrate, and corresponding sulfates, phosphates, and carbonates (for example, cobalt sulfate, iron sulfate, manganese sulfate, Cobalt phosphate, iron phosphate, manganese phosphate, iron carbonate, manganese carbonate, iron perchlorate, etc.). Examples of the halide include SmCl._Three, SmI₂TiCl₂, ZrCl₂, ZrOCl₂, VCl_Three, VOCl₂, MnCl₂ , MnCl_Three , FeCl₂, FeCl_Three, RuCl_ThreeCoCl₂, RhCl₂, RhCl_ThreeNiCl₂, PdCl₂, PtCl₂, CuCl, CuCl₂And their corresponding fluorides, bromides and iodides (eg MnF₂ , MnBr₂ , MnF_Three , FeF₂, FeF_Three, FeBr₂, FeBr_Three, FeI₂, CuBr, CuBr₂Halide) such as M)¹ MnCl_Three , M¹ ₂MnCl_Four , M¹ ₂MnCl_Five , M¹ ₂MnCl₆ (M¹ Represents a monovalent metal) and the like.
[0026]
The ligands forming the complex include alkoxy groups such as OH (hydroxo), methoxy, ethoxy, propoxy, and butoxy groups, acyl groups such as acetyl (OAc) and propionyl, and alkoxy groups such as methoxycarbonyl (acetato) and ethoxycarbonyl. Carbonyl group, acetylacetonato (AA), cyclopentadienyl group, halogen atoms such as chlorine, bromine, CO, CN, oxygen atom, H₂Phosphorus compounds such as O (aquo) and phosphine (for example, triarylphosphine such as triphenylphosphine), NH_Three(Ammin), NO, NO₂(Nitro), NO_ThreeAnd nitrogen-containing compounds such as (nitrato), ethylenediamine, diethylenetriamine, pyridine, and phenanthroline. In the complex or complex salt, the same or different ligands may be coordinated with one or more. Preferred ligands include, for example, OH, alkoxy groups, acyl groups, alkoxycarbonyl groups, acetylacetonato, halogen atoms, CO, CN, H₂Phosphorus compounds such as O (aquo) and triphenylphosphine, NH_Three, NO₂, NO_ThreeNitrogen-containing compounds are included.
Preferred complexes include complexes containing the preferred transition metal elements. The transition metal element and the ligand can be appropriately combined to form a complex. For example, an acetylacetonate complex (for example, Ce, Sm, Ti, Zr, V, Cr, Mo, Mn, Fe, Ru, Acetylacetonate complexes such as Co, Ni, Cu, and Zn, and titanyl acetylacetonate complexes TiO (AA)₂, Zirconylacetylacetonate complex ZrO (AA)₂, Vanadyl acetylacetonate complex VO (AA)₂), Cyano complexes (for example, hexacyanomanganese (I) acid salt, hexacyanoiron (II) acid salt), carbonyl complexes and cyclopentadienyl complexes (for example, tricarbonylcyclopentadienyl manganese (I), biscyclohexane) Pendadienyl manganese (II), biscyclopentadienyl iron (II), Fe (CO)_Five , Fe₂ (CO)₉ , Fe_Three (CO)₁₂Etc.), nitrosyl compounds (Fe (NO))_Four , Fe (CO)₂ (NO)₂ Etc.), thiocyanate complexes (eg, cobalt thiocyanate, manganese thiocyanate, iron thiocyanate, etc.), acetyl complexes (eg, cobalt acetate, manganese acetate, iron acetate, copper acetate, zirconyl acetate ZrO (OAc))₂, Titanyl acetate TiO (OAc)₂, Vanadyl acetate VO (OAc)₂Etc.).
[0027]
The polyacid is, for example, often a group 5 or 6 element of the periodic table, for example, at least one of V (vanadic acid), Mo (molybdic acid) and W (tungstic acid), and the central atom is not particularly limited. For example, Be, B, Al, Si, Ge, Sn, Ti, Zr, Th, N, P, As, Sb, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W, S, Se, Te, Mn, I Fe, Co, Ni, Rh, Os, Ir, Pt, Cu and the like may be used. Specific examples of the heteropolyacid include, for example, cobalt molybdic acid, cobalt tungstic acid, molybdenum tungstic acid, manganese molybdic acid, manganese tungstic acid, manganese molybdenum tungstic acid, vanadomolybdophosphoric acid, manganese vanadium molybdic acid, and manganese vanadomolyb Examples include doric acid, vanadium molybdic acid, vanadium tungstic acid, silicomolybdic acid, silicotungstic acid, phosphomolybdic acid, phosphotungstic acid, phosphovanadomolybdic acid, and phosphovanadotungstic acid.
[0028]
The catalyst has a high activity, and in combination with at least one reactant selected from (i) nitrogen oxides and (ii) a mixture of carbon monoxide and oxygen, even under mild conditions, Nitration and / or carboxylation reactions can be promoted.
[0029]
The imide compound represented by the formula (1) or the catalyst composed of the imide compound and the cocatalyst may be a homogeneous system or a heterogeneous system. The catalyst may be a solid catalyst having a catalyst component supported on a carrier. As the carrier, porous carriers such as activated carbon, zeolite, silica, silica-alumina and bentonite are often used. The supported amount of the catalyst component in the solid catalyst is 0.1 to 50 parts by weight, preferably 0.5 to 30 parts by weight, more preferably 100 parts by weight of the imide compound represented by the formula (1). About 1 to 20 parts by weight. The amount of the cocatalyst supported is 0.1 to 30 parts by weight, preferably 0.5 to 25 parts by weight, and more preferably about 1 to 20 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the carrier.
[0030]
[Nitrogen oxide]
The nitrogen oxide has the formula N_xO_y
(Wherein x represents an integer of 1 or 2, y represents an integer of 1 to 6)
Can be expressed as
[0031]
In the compound represented by the above formula, when x is 1, y is usually an integer of 1 to 3, and when x is 2, y is usually an integer of 1 to 6.
Such nitrogen oxides include, for example, N₂O, NO, N₂O_Three, NO₂, N₂O_Four, N₂O_Five, NO_Three, N₂O₆Etc. can be exemplified. These nitrogen oxides can be used alone or in combination of two or more.
[0032]
Preferred nitrogen oxides include (1) dinitrogen oxide (N₂O) and nitrogen oxides produced by the reaction of at least one nitrogen compound selected from nitric oxide (NO) with oxygen (particularly N₂O_ThreeOr N₂O_ThreeNitrogen oxide containing as a main component, (2) Nitrogen dioxide (NO₂) Or NO₂Nitrogen oxide containing as a main component.
Nitrogen oxide N₂O_ThreeIs N₂It can be easily obtained by reaction of O and / or NO with oxygen. More specifically, nitrogen monoxide and oxygen are introduced into the reactor, and the blue liquid N₂O_ThreeCan be prepared. Therefore, N₂O_ThreeWithout generating N in advance₂The nitration reaction may be performed by introducing O and / or NO and oxygen into the reaction system.
The oxygen may be pure oxygen or may be diluted with an inert gas (carbon dioxide, nitrogen, helium, argon, etc.). The oxygen source may be air.
[0033]
[Mixture of carbon monoxide and oxygen]
Carbon monoxide and oxygen used in the present invention may be pure carbon monoxide or oxygen, and may be diluted with an inert gas (for example, nitrogen, helium, argon, carbon dioxide, etc.). The oxygen source may be air. Further, a mixed gas in which carbon monoxide and oxygen are mixed in advance may be introduced into the reaction system, or carbon monoxide and oxygen may be individually introduced into the reaction system.
[0034]
In the present invention, as the reactant, (i) nitrogen oxide, (ii) a mixture of carbon monoxide and oxygen, or (i) nitrogen oxide and (ii) a mixture of carbon monoxide and oxygen are used. Use a combination. When (i) nitrogen oxide is used as a reactant, the substrate is nitrated to form a nitro compound, and (ii) when a mixture of carbon monoxide and oxygen is used, the substrate is carboxylated. To produce a carboxy compound. Moreover, when (i) nitrogen oxide and (ii) a mixture of carbon monoxide and oxygen are used in combination as the reactant, a nitro compound and a carboxy compound can be produced together. In this case, when a compound having a plurality of reaction sites is used as the substrate, the reaction conditions (for example, the ratio of the reactants (i) and (ii), the reaction temperature, etc.) can be selected to form a nitro group in the same molecule. And a carboxyl group-containing compound can be produced in one step.
[0035]
[Substrate]
The type of substrate is not particularly limited, and a wide range of saturated or unsaturated compounds such as hydrocarbons (aliphatic hydrocarbons, alicyclic hydrocarbons, aromatic hydrocarbons), heterocyclic compounds, alcohols , Ethers, esters, ketones, aldehydes, carboxylic acids or derivatives thereof can be used.
Preferred substrates include, for example, (a) a compound having a methyl group or a methylene group at an adjacent site of the unsaturated bond, (b) an allocyclic or heterocyclic compound having a methylene group, (c) a compound having a methine carbon atom, (D) a compound having a methyl group or a methylene group at a site adjacent to the aromatic ring, (e) a compound having a methyl group or a methylene group at a site adjacent to the carbonyl group, and the like. In the compound (b), the methylene group constitutes a 5- or 6-membered ring, and the compound (b) is usually a non-aromatic allotrope or heterocyclic compound.
[0036]
(A) The compound having a methyl group or a methylene group at an adjacent site of the unsaturated bond includes an organic compound having a double bond and / or a triple bond. Examples of such compounds include propylene, 1-butene, 2-butene, butadiene, 1-pentene, 2-pentene, isoprene, 2-methyl-2-butene, 1-hexene, 2-hexene, 1,5 -Hexadiene, 2,3-dimethyl-2-butene, 3-hexene, 1-heptene, 2-heptene, 1,6-heptadiene, 1-octene, 2-octene, 3-octene, 1,7-octadiene, 2 , 6-octadiene, 1-nonene, 2-nonene, decaene, decadiene, dodecadiene, dodecatriene, undecaene, undecadiene, undecatriene and the like.
[0037]
(B) Examples of the homocyclic compound (b1) having a methylene group include cycloalkanes (for example, cyclopropane, cyclobutane, cyclopentane, cyclohexane, cycloheptane, methylcyclohexane, cyclooctane, and 1,2-dimethylcyclohexane. , Cycloalkanes having about 3 to 30 carbon atoms such as cyclononane, isopropylcyclohexane, methylcyclooctane, cyclodecane, cyclododecane, cyclotridecane, cyclotetradecane, cyclopentadecane, cyclohexadecane, cyclooctadecane, cyclononadecane, etc.), cycloalkenes (For example, cyclopropene, cyclobutene, cyclopentene, cyclohexene, cycloheptene, 1-methyl-1-cyclohexene, cyclooctene, cyclononene, cyclodecene Cycloalkenes having 3 to 30 carbon atoms such as ene, cyclododecaene, limonene, menten, and menthone), cycloalkadienes (for example, cyclopentadiene, cyclohexadiene, cycloheptadiene, cyclooctadiene, cyclodecadiene) , Cycloalkadienes having about 5 to 30 carbon atoms such as cyclododecadiene), cycloalkatrienes (for example, cyclooctatriene), cycloalkatetraenes (for example, cyclooctatetraene), condensed poly Examples thereof include cyclic hydrocarbons.
[0038]
(B) The heterocyclic compound (b2) having a methylene group includes a 5- or 6-membered ring compound having at least one heteroatom selected from a nitrogen atom, an oxygen atom and a sulfur atom, or 5 or 6 having the heteroatom. Examples include condensed heterocyclic compounds in which a 6-membered ring is condensed to an aromatic ring, such as dihydrofuran, tetrahydrofuran, pyran, dihydropyran, tetrahydropyran, piperidine, piperazine, pyrrolidine, xanthene and the like.
[0039]
(C) The compound having a methine carbon atom (methylidyne group) includes, for example, a chain hydrocarbon (c1) having a tertiary carbon atom, a bridged cyclic hydrocarbon (c2), and the like.
Examples of chain hydrocarbons having a tertiary carbon atom (c1) include isobutane, isopentane, isohexane, 3-methylpentane, 2,3-dimethylbutane, 2-methylhexane, 3-methylhexane, 2, 3-dimethylpentane, 2,4-dimethylpentane, 2,3,4-trimethylpentane, 3-ethylpentane, 2,3-dimethylhexane, 2,4-dimethylhexane, 3,4-dimethylhexane, 2,5 -Dimethylhexane, 2-propylhexane, 2-methylheptane, 4-methylheptane, 2-ethylheptane, 3-ethylheptane, 2,6-dimethylheptane, 2-methyloctane, 3-methyloctane, 2,7- Examples thereof include aliphatic hydrocarbons having about 4 to 10 carbon atoms such as dimethyloctane and 2-methylnonane.
[0040]
Examples of the bridged cyclic hydrocarbons (c2) include bridged cyclic hydrocarbons [for example, bicyclic hydrocarbons such as decalin, hexahydroindane, caran, bornane, norbornene, norbornane, vinylnorbornene, norbornadiene, etc. Homobredane, adamantane and derivatives thereof (for example, methyladamantane, 1,3-dimethyladamantane, ethyladamantane, chloroadamantane, adamantanol, adamantanone, methyladamantanone, dimethyladamantanone, formyladamantanone, etc.), tricyclo [4. 3.1.1^2,5 ] Tricyclic hydrocarbons such as undecane; tetracyclo [4.4.0.1]^2,5 . 1^7,10], Tetracyclic hydrocarbons such as dodecane, etc.], diene dimers or hydrogenated products thereof (for example, dicyclopentane, dicyclohexane, dicyclopentene, dicyclohexadiene, dicyclopentadiene, tetrahydrodicyclopentadiene, etc.) ), Terpenes (eg, pinane, pinene, camphor, bornene, caryophyllene, etc.).
[0041]
Preferred compounds (c) having a methine carbon atom include bridged cyclic hydrocarbons having about 6 to 16 carbon atoms (especially about 7 to 14 carbon atoms) (especially bridged cyclic hydrocarbons such as adamantane or its derivatives). Is included.
[0042]
(D) Examples of the compound having a methyl group or a methylene group at the adjacent site of the aromatic ring include aromatic hydrocarbons having an alkyl group (for example, toluene, o-, m- or p-xylene, 1, 2,3-trimethylbenzene, 1,2,4-trimethylbenzene, 1,3,5-trimethylbenzene (mesitylene), 1,2,3,4-tetramethylbenzene, 1,2,3,5-tetramethyl Benzene, 1,2,4,5-tetramethylbenzene (durene), 1,2,3,4,5,6-hexamethylbenzene, ethylbenzene, propylbenzene, cumene, o-, m- or p-ethyltoluene , Butylbenzene, 1,4-diethylbenzene, 1-methylnaphthalene, 2-methylnaphthalene, 1,5-dimethylnaphthalene, 2,5-dimethylnaphthalene, Methylanthracene, 2-methylanthracene, 9-methylanthracene, dimethylanthracene, trimethylanthracene, 4,4'-dimethylbiphenyl, dibenzyl, diphenylmethane, triphenylmethane, etc.), aromatic hydrocarbons having a cyclic methylene group (for example, Condensed polycyclic aromatic hydrocarbons condensed with 5- to 8-membered rings such as indane, indene, tetralin, dihydronaphthalene, fluorene, and phenalene), and heterocyclic compounds having an alkyl group (for example, 2-methylfuran, 3 Picolin such as methylfuran, 2-methylpyran, 3-methylpyran, 4-methylpyran, 3,4-dimethylpyran, 4-methylchroman, 6-methylchroman, 2-methylpyridine, 3-methylpyridine, 4-methylpyridine 2,3-Dimethyl Lutidine, such as pyridine, collidine, such as 2,4,6-trimethylpyridine, 2-ethyl pyridine, 3-ethyl pyridine, 4-ethylpyridine, methylquinoline, methyl indole), and others. Preferred compounds (d) include compounds having a methyl group or a methylene group at the benzyl position.
[0043]
(E) The compound having an (active) methyl group or methylene group at a site adjacent to the carbonyl group includes, for example, aldehydes (e1), ketones (e2), carboxylic acids or derivatives thereof (e3), and the like.
Examples of the aldehydes (e1) include aliphatic aldehydes (eg, acetaldehyde, propionaldehyde, butyraldehyde, isobutyraldehyde, pentylaldehyde, hexylaldehyde, heptylaldehyde, octylaldehyde, nonylaldehyde, decylaldehyde, etc.). ˜12 aliphatic monoaldehydes, malonaldehyde, succinaldehyde, aliphatic polyaldehydes such as adipine aldehyde, sebacin aldehyde, etc.), aromatic aldehydes (eg benzaldehyde, anisaldehyde, etc.), alicyclic aldehydes ( For example, formylcyclohexane, cycloneral, etc.), bridged cyclic aldehydes (eg, formylnorbornene, etc.), heterocyclic aldehydes (eg, nicotinaldehyde, Rufuraru, etc.), and the like.
[0044]
Examples of ketones (e2) include aliphatic ketones (for example, acetone, methyl ethyl ketone, methyl isopropyl ketone, methyl isobutyl ketone, methyl-t-butyl ketone, 2-pentanone, 3-pentanone, 2-hexanone, 3-hexanone. 2-heptanone, 3-heptanone, 4-heptanone, 2-octanone, 3-octanone, 4-octanone, 2-nonanone, 2-decanone, etc.), cyclic ketones (for example, cyclopentanone, cyclohexanone, methylcyclohexanone, Non-aromatic cyclic mono- or polyketones such as dimethylcyclohexanone, cycloheptanone, isophorone, cycloheptanone, cyclooctanone, cyclononanone, cyclodecanone, cyclohexadione, cyclooctadione; α-tetralone, β-tetra Cyclic ketones having aromatic rings such as thiophene, indanone, etc.), bridged cyclic ketones (eg, pinocamphon, pinocarbon, etc.), aromatic ketones (eg, acetophenone, propiophenone, etc.), heterocyclic rings Formula ketones (for example, pyrrolidone, piperidone, etc.) can be exemplified.
[0045]
Examples of the carboxylic acid or derivative thereof (e3) include aliphatic dicarboxylic acid or derivative thereof (for example, malonic acid or ester thereof, succinic acid or ester thereof, glutaric acid or ester thereof, etc.).
[0046]
These substrates include suitable functional groups such as halogen atoms, oxo groups, hydroxyl groups, alkoxy groups, carboxyl groups, alkoxycarbonyl groups, alkenyl groups such as acyl groups, alkyl groups, allyl groups, cycloalkyl groups, aryl groups. Group, vinyl group, amino group, alkylamino group, amide group, nitro group, nitrile group, acylamino group, mercapto group, sulfonyl group, sulfinyl group, sulfide group, phosphino group and the like may be substituted.
[0047]
In such substrates (a) to (e), a nitro group or a carboxyl group can be introduced into a carbon atom or a methine carbon atom of a methyl group or a methylene group. In particular, a nitro group or a carboxyl group can be smoothly introduced into the methine carbon atom of the compound (c), for example, the cyclic methine carbon atom of the bridged cyclic hydrocarbon, and the bridged cyclic hydrocarbon can be converted with high conversion and selectivity. Nitro compounds or carboxy compounds can be obtained. Among the bridged cyclic hydrocarbons, for example, when adamantane is contacted with nitrogen oxide in the presence of the catalyst, 1-nitroadamantane and / or 1,3-dinitroadamantane and / or 1,3,5 -Trinitroadamantane can be obtained, and when contacted with carbon monoxide and oxygen, 1-carboxyadamantane and / or 1,3-dicarboxyadamantane and / or 1,3,5-tricarboxyadamantane etc. are obtained be able to. Further, adamantane is brought into contact with nitrogen oxide, carbon monoxide and oxygen in the presence of the catalyst, whereby 1-carboxy-3-nitroadamantane, 1-carboxy-3,5-dinitroadamantane, 1,3- Dicarboxy-5-nitroadamantane and the like can be produced. Further, when 1-methyladamantane is brought into contact with nitrogen oxide, 1-methyl-3-nitroadamantane or the like can be obtained, and when brought into contact with carbon monoxide and oxygen, 1-carboxy-3-methyladamantane or the like can be obtained. Can be obtained.
[0048]
In addition, (d) a compound having a methyl group or a methylene group at an adjacent site of the aromatic ring can smoothly introduce a nitro group or a carboxyl group at the benzil position. Among compounds having a methyl group or a methylene group at the benzyl position, for example, when toluene is brought into contact with nitrogen oxides in the presence of the catalyst, nitromethylbenzene can be obtained, and brought into contact with carbon monoxide and oxygen. And phenylacetic acid can be obtained. When ethylbenzene is used as a substrate, 1-nitroethylbenzene, 1-phenylpropionic acid and the like can be obtained. Further, when the method of the present invention is applied to fluorene, 9-carboxyfluorene can be obtained.
[0049]
[Ratio of each component]
The amount of the imide compound represented by the formula (1) is used in a wide range, for example, 0.0001 mol (0.01 mol%) to 1 mol (100 mol%), preferably 0 with respect to 1 mol of the substrate. 0.001 mol (0.1 mol%) to 0.5 mol (50 mol%), more preferably about 0.01 to 0.30 mol, and about 0.01 to 0.25 mol can be selected. There are many cases.
The amount of the cocatalyst used is in a wide range, for example, 0.0001 mol (0.01 mol%) to 0.7 mol (70 mol%), preferably 0.0001 to 0.00 mol, per mol of the substrate. It can be selected from the range of about 5 mol, more preferably about 0.001 to 0.3 mol, and is often about 0.0005 to 0.1 mol (for example, 0.005 to 0.1 mol).
In addition, the ratio of the promoter to the imide compound represented by the formula (1) can be selected within a range that does not impair the reaction rate and selectivity. The amount is preferably about 0.005 to 5 mol, more preferably about 0.01 to 3 mol, and often about 0.01 to 5 mol.
[0050]
The amount of nitrogen oxide used can be selected according to the amount of nitro group introduced, for example, 1 mol or more (for example, 1 to 50 mol), preferably in the range of about 1.5 to 30 mol, relative to 1 mol of the substrate. Usually, it is often about 2 to 25 mol.
The amount of carbon monoxide used can be selected, for example, from the range of 1 mol or more (for example, 1 to 1000 mol) with respect to 1 mol of the substrate, preferably an excess mol, for example, 1.5 to 100 mol (for example, 2 to 50 mol), more preferably about 2 to 30 mol (for example, 5 to 25 mol).
The amount of oxygen used is, for example, 0.5 mol or more (for example, 0.5 to 100 mol), preferably 0.5 to 30 mol, and more preferably about 0.5 to 25 mol with respect to 1 mol of the substrate. You can select from a range.
[0051]
In the continuous reaction, when an excess amount of carbon monoxide and oxygen is used, the carbon monoxide and oxygen can be continuously supplied to the reaction system by circulation or the like.
[0052]
Carbon monoxide (CO) and oxygen (O₂) In a wide range as long as both components are within the above ranges, for example, CO / O₂= 1/99 to 99.99 / 0.01 (mol%) [For example, 70/30 to 99/1 (mol%)] The range may be selected, and the amount of carbon monoxide is larger than oxygen. It is advantageous to use it. CO and O₂The ratio is usually CO / O₂= 1/99 to 99/1 (mol%) [e.g., 10/90 to 99/1 (mol%)] or so, preferably 30/70 to 98/2 (mol%), more preferably Is about 50/50 to 95/5 (mol%), particularly about 60/40 to 90/10 (mol%).
[0053]
The volume ratio of carbon monoxide and oxygen in the supply line is, for example, CO / O₂= 1/99 to 99.99 / 0.01 (volume%) [e.g., 70/30 to 99/1 (volume%)] or so, usually 1/99 to 99/1 (volume%) ), Preferably 30/70 to 98/2 (volume%), more preferably 50/50 to 95/5 (volume%), particularly about 60/40 to 90/10 (volume%).
[0054]
[Nitration, carboxylation reaction]
The nitration reaction and / or the carboxylation reaction can be performed in the presence or absence of a solvent. Examples of the solvent include a solvent inert to the reaction, such as an organic acid (for example, carboxylic acid such as acetic acid and propionic acid), a nitrile (for example, acetonitrile, propionitrile, benzonitrile and the like), an amide (for example, Formamide, dimethylformamide, etc.), alcohols (eg, ethanol, propanol, butanol, t-butanol, t-amyl alcohol, etc.), aliphatic hydrocarbons (eg, hexane, octane, etc.), aromatic hydrocarbons (eg, benzene) Halogenated hydrocarbons such as dichloromethane, chloroform, dichloroethane, dichlorobenzene, trifluoromethylbenzene; halogen substituted carboxylic acids such as chloroacetic acid and trifluoroacetic acid; halogen substitution such as chloroacetic anhydride Anhydrides; halogen-substituted esters such as methyl chloroacetate and ethyl chloroacetate), nitro compounds (eg nitromethane, nitrobenzene etc.), esters (eg ethyl acetate etc.), ethers (eg dimethyl ether etc.), these Examples thereof include mixed solvents. Preferred solvents include carboxylic acids (for example, acetic acid, propionic acid, etc.), organic halogen compounds, nitriles and the like. Moreover, a yield and selectivity can be improved by mixing and using 2 or more types of solvents. Examples of such a solvent include a mixed solvent containing at least one solvent selected from nitriles and organic halogen compounds (for example, a mixed solvent of nitriles and organic halogen compounds, and a mixture of nitriles and organic acids). Solvent) and the like. When a solvent is used in combination, the mixing ratio of these solvents can be selected from a wide range. For example, the ratio of the main first solvent and the other solvent is the former / the latter = 1/99 to 99/1 (weight ratio). ), Preferably 5/95 to 95/5 (weight ratio), more preferably about 10/90 to 90/10 (weight%) (for example, 15/85 to 85/15 (weight ratio)).
[0055]
In the present invention, the reaction proceeds smoothly even under relatively mild conditions. The reaction temperature can be appropriately selected according to the type of reaction, the type of imide compound or substrate, and the like. For example, the reaction temperature in the case of nitration can be selected from the range of 0 ° C. to 150 ° C., preferably 25 to 125 ° C., more preferably 30 to 100 ° C., and relatively low temperature, for example 20 to 60 ° C. Even if it exists, the reaction proceeds smoothly. Moreover, the reaction temperature in the case of performing carboxylation is 0-200 degreeC, for example, Preferably it is 10-150 degreeC (for example, 10-120 degreeC), More preferably, it is about 10-100 degreeC (for example, 10-80 degreeC). You can choose from a range of The reaction can be carried out at normal pressure or under pressure.
[0056]
When nitrogen oxide is used as a reactant, nitroalcohols and alcohols may be produced when reacted in the presence of oxygen. The nitroalcohols are also included in the nitro compound of the present invention.
[0057]
The method of the present invention is useful for efficiently obtaining a nitro compound and / or carboxy compound corresponding to a substrate by nitration and / or carboxylation of the substrate, and has a high conversion rate even under mild conditions. And the compound can be obtained with selectivity. In particular, when a mixture of carbon monoxide and oxygen is used as the reactant, a carboxyl group can be directly introduced into the substrate, and a carboxy compound having a larger number of carbons than the substrate can be obtained depending on the amount of carboxyl group introduced. Therefore, in the present invention, the carboxy compound can be obtained with a small number of reaction steps by contacting the substrate with carbon monoxide and oxygen in the presence of the catalyst.
[0058]
The reaction can be carried out by any of batch, semi-batch and continuous methods. After completion of the reaction, the reaction product can be easily separated and purified by conventional separation and purification means such as filtration, concentration, distillation, extraction, crystallization, recrystallization, adsorption, column chromatography, etc. Can be separated and purified.
[0059]
[Adamantane derivative]
In the adamantane derivatives represented by the formulas (2) and (3), examples of the protective group for the hydroxymethyl group (the site corresponding to the hydroxyl group in the hydroxymethyl group) include, for example, a t-butyl group and a cycloalkyl group. (Eg, cyclohexyl group), aryl group (eg, 2,4-dinitrophenyl group), aralkyl group (eg, benzyl group, 2,6-dichlorobenzyl group, 3-bromobenzyl group, 2-nitrobenzyl group) , 4-dimethylcarbamoylbenzyl group, benzyl group which may have a substituent such as triphenylmethyl group), tetrahydropyranyl group, acyl group [for example, saturated aliphatic acyl group (for example, acetyl, propionyl, Isopropionyl, butyryl, isobutyryl, valeryl, isovaleryl, pivaloyl group, etc. C_2-6A saturated aliphatic acyl group, preferably C_2-4Saturated aliphatic acyl groups, etc.), aromatic acyl groups (eg, C such as benzoyl, p-phenylbenzoyl, phthaloyl, naphthoyl, etc.)_7-13Aromatic acyl group, etc.), alicyclic acyl group (cycloalkyl-carbonyl group: eg, cyclohexylcarbonyl group, etc.)], alkoxycarbonyl group (eg, methoxycarbonyl, ethoxycarbonyl, propyloxycarbonyl, isopropyloxycarbonyl, isobutyl) C such as oxycarbonyl and t-butoxycarbonyl group_1-6Alkoxy-carbonyl group etc.), aralkyloxycarbonyl group (eg benzyloxycarbonyl group, methoxybenzyloxycarbonyl group etc.), optionally substituted carbamoyl group (eg carbamoyl, methylcarbamoyl, ethylcarbamoyl, phenyl) C, such as carbamoyl_1-6Alkyl group, C_6-14A carbamoyl group which may have a substituent such as an aryl group), a dialkylphosphinothioyl group (for example, dimethylphosphinothioyl group), a diarylphosphinothioyl group (for example, diphenylphosphinothioyl) Group, etc.). Preferred protecting groups for hydroxymethyl groups include acyl groups (especially C_2-6Saturated aliphatic acyl group, especially C_2-4Saturated aliphatic acyl groups), C_1-6An alkoxy-carbonyl group, an optionally substituted carbamoyl group, and the like are included.
[0060]
Examples of the protecting group for the amino group include a t-butyl group, an aralkyl group, a non-polymerizable acyl group exemplified in the paragraph of the protecting group for the hydroxyl group [for example, a saturated aliphatic acyl group (for example, C_2-6Saturated aliphatic acyl groups, especially C_2-4Saturated aliphatic acyl groups, etc.), aromatic acyl groups (eg C_7-13Aromatic acyl group), alicyclic acyl group], alkoxycarbonyl group (for example, C_1-6Alkoxy-carbonyl group, etc.), aralkyloxycarbonyl group, dialkylphosphinothioyl group, diarylphosphinothioyl group and the like. Preferred amino protecting groups include non-polymerizable acyl groups [eg C_2-6Saturated aliphatic acyl groups (especially C_2-4Saturated aliphatic acyl group), C_7-13Aromatic acyl group etc.], alkoxycarbonyl group (especially C_1-6Alkoxy-carbonyl group and the like).
[0061]
Examples of the N-substituted amino group include mono- or di-C such as methylamino, ethylamino, propylamino, dimethylamino, and diethylamino groups._1-6An alkylamino group (preferably mono- or di-C_1-4Alkylamino group and the like).
[0062]
Examples of the protecting group for the carboxyl group include alkoxy groups (for example, C groups such as methoxy, ethoxy, propoxy, isopropoxy, butoxy, isobutoxy, s-butoxy, t-butoxy and hexyloxy groups)._1-10An alkoxy group, preferably C_{1- 6}Alkoxy groups, especially C_1-4Alkoxy groups), cycloalkyloxy groups (eg, cyclohexyloxy groups), aryloxy groups (eg, phenoxy groups), aralkyloxy groups (eg, benzyloxy groups, diphenylmethyloxy groups), trialkylsilyloxy Group (for example, trimethylsilyloxy group), optionally substituted amino group [amino group; N-substituted amino group (for example, methylamino, dimethylamino, ethylamino, diethylamino group or other mono- or di-C)_1-6Alkylamino group)], hydrazino group, alkoxycarbonylhydrazino group (eg t-butoxycarbonylhydrazino group), aralkyloxycarbonylhydrazino group (eg benzyloxycarbonylhydrazino group) and the like. Preferred carboxyl protecting groups include alkoxy groups (particularly C_1-6Alkoxy groups, etc.), optionally substituted amino groups (N-substituted amino groups, in particular mono- or di-C)_1-6Alkylamino group and the like).
[0063]
Examples of the alkyl group include C such as methyl, ethyl, propyl, isopropyl, butyl, isobutyl, s-butyl, t-butyl, and hexyl groups._1-6An alkyl group (preferably C_1-4An alkyl group, more preferably a methyl group or an ethyl group).
[0064]
In the compound represented by the formula (3), examples of the substituent for the carbamoyl group include C, such as methyl, ethyl, propyl, butyl, and isobutyl groups._1-6C such as alkyl group, phenyl, naphthyl group, etc._6-14An aryl group etc. are mentioned. Substituted oxycarbonylamino groups include, for example, Cmethoxy such as methoxycarbonylamino, ethoxycarbonylamino, propoxycarbonylamino, butoxycarbonylamino groups, etc._1-6C such as alkoxy-carbonylamino group, phenyloxycarbonylamino, naphthyloxycarbonylamino group, etc._6-14C such as aryloxy-carbonylamino group, benzyloxycarbonylamino group, etc._7-15An aralkyloxy-carbonylamino group and the like are included.
Examples of the saturated aliphatic acylamino group include C such as acetylamino, propionylamino, isopropionylamino, butyrylamino, isobutyrylamino, valerylamino, isovalerylamino, and pivaloylamino groups._2-6A saturated aliphatic acylamino group, preferably C_2-4And saturated aliphatic acylamino group. The aromatic acylamino group includes, for example, C such as benzoylamino and naphthoylamino groups._7-13Aromatic acylamino groups and the like are included. The substituted oxycarbonyl group includes, for example, C such as methoxycarbonyl, ethoxycarbonyl, propoxycarbonyl, and butoxycarbonyl groups._1-6C such as alkoxy-carbonyl group, phenyloxycarbonyl, naphthyloxycarbonyl group, etc._6-14C such as aryloxy-carbonyl group and benzyloxycarbonyl group_7-15Aralkyloxy-carbonyl groups and the like are included. Examples of the alkyl group as a substituent of the amino group include C, such as methyl, ethyl, propyl, butyl, and isobutyl groups._1-6An alkyl group etc. are mentioned.
[0065]
Preferred X¹As nitro group, amino group, C_2-6Acylamino group (C_2-6Equivalent to an amino group protected with an acyl group), C_1-6Alkoxy-carbonylamino group (C_1-6Equivalent to an amino group protected with an alkoxy-carbonyl group), carboxyl group, C_1-10Alkoxy-carbonyl group (C_1-10Equivalent to a carboxyl group protected with an alkoxy group) (especially C_1-6An alkoxy-carbonyl group), an optionally substituted carbamoyl group (corresponding to a carboxyl group protected by an optionally substituted amino group), a hydroxymethyl group, and an isocyanato group. Preferred X²As X¹Depending on the type of amino group, C_2-6Acylamino group (C_2-6Equivalent to an amino group protected with an acyl group), C_1-6Alkoxy-carbonylamino group (C_1-6Examples thereof include an amino group protected with an alkoxy-carbonyl group), a hydroxymethyl group, an isocyanato group, and the like.
Preferred X^Three, X^FourAs hydrogen atom, alkyl group, nitro group, amino group, C_2-6Acylamino group, C_1-6Alkoxy-carbonylamino group, carboxyl group, C_1-10Alkoxy-carbonyl groups (especially C_1-6Alkoxy-carbonyl group), an optionally substituted carbamoyl group, hydroxymethyl group, isocyanato group and the like.
[0066]
Preferred X^FiveIncludes a carbamoyl group which may have a substituent, C_1-6Alkoxy-carbonylamino group, C_2-6Saturated aliphatic acylamino group, C_7-13Aromatic acylamino groups and the like are included. Preferred X⁶X^FiveDepending on the type of carboxyl group, C_1-10Alkoxy-carbonyl group, amino group, C_2-6Acylamino group, C_1-6Alkoxy-carbonylamino groups, nitro groups and the like are included.
Preferred X⁷, X⁸In the preferred X^Three, X^FourAnd the like.
In such a novel adamantane derivative, when it has an acidic group or a basic group, a salt may be formed.
[0067]
Among the compounds represented by the formula (2), examples of the nitro group-containing adamantane derivative include 1-amino-3-nitroadamantane, 1-amino-3-methyl-5-nitroadamantane, 1-amino-3, 5-dimethyl-7-nitroadamantane, 1-amino-3,5-dinitroadamantane, 1-methoxycarbonylamino-3-nitroadamantane, 1,3-bis (methoxycarbonylamino) -5-nitroadamantane, 1-methoxy Carbonylamino-3,5-dinitroadamantane, 1-ethoxycarbonylamino-3-nitroadamantane, 1-acetylamino-3-nitroadamantane, 1-acetylamino-3,5-dinitroadamantane, 1,3-bis (acetyl Amino) -5-nitroadamantane, 1-hydroxymethyl- - nitroadamantane, such as 1-isocyanato-3-nitro-adamantane can be exemplified.
Examples of the adamantane derivative having an amino group or N-substituted amino group which may be protected by a protecting group include 1-amino-3-isocyanatoadamantane, 1-amino-3-isocyanato-5-methyladamantane, 1 -Isocyanato-3-methoxycarbonylaminoadamantane, 1-isocyanato-3- (N-methylamino) adamantane, 1-acetylamino-3-isocyanatoadamantane and the like.
Examples of the adamantane derivative having a carboxyl group which may be protected by a protecting group include 1-carboxy-3-hydroxymethyladamantane, 1,3-dicarboxy-5-hydroxymethyladamantane, 1-carboxy-3,5. -Bis (hydroxymethyl) adamantane, 1-carboxy-3-hydroxymethyl-5-methyladamantane, 1-hydroxymethyl-3-methoxycarbonyladamantane, 1-ethoxycarbonyl-3-hydroxymethyladamantane, 1-hydroxymethyl-3 -(N, N-dimethylcarbamoyl) adamantane, 1-isocyanato-3-methoxycarbonyladamantane, 1-isocyanato-3- (N, N-dimethylcarbamoyl) adamantane and the like are included.
Examples of the adamantane derivative having a hydroxymethyl group that may be protected by a protecting group include 1-acetyloxymethyl-3-isocyanatoadamantane, 1-propionyloxymethyl-3-isocyanatoadamantane, and the like.
[0068]
Among the adamantane derivatives represented by the formula (3), examples of the adamantane having an optionally substituted carbamoyl group include 1-carboxy-3- (N-methylcarbamoyl) adamantane, 1-carboxy- 3- (N, N-dimethylcarbamoyl) adamantane, 1-carboxy-3-methyl-5- (N, N-dimethylcarbamoyl) adamantane, 1-methoxycarbonyl-3- (N, N-dimethylcarbamoyl) adamantane, 1 -Amino-3- (N, N-dimethylcarbamoyl) adamantane, 1-acetylamino-3- (N, N-dimethylcarbamoyl) adamantane, 1-methoxycarbonylamino-3- (N, N-dimethylcarbamoyl) adamantane, 1- (N, N-dimethylcarbamoyl) -3-nitroadaman Such as emissions can be exemplified.
Examples of the adamantane derivative having a nitro group include 1-methoxycarbonyl-3-nitroadamantane, 1,3-bis (methoxycarbonyl) -5-nitroadamantane, 1-methoxycarbonyl-3,5-dinitroadamantane, Examples include methoxycarbonyl-3-methyl-5-nitroadamantane, 1-ethoxycarbonyl-3-nitroadamantane, 1-nitro-3-propoxycarbonyladamantane, 1-nitro-3-phenoxycarbonyladamantane and the like.
Examples of the adamantane derivative having a substituted oxycarbonylamino group include 1-methoxycarbonyl-3-methoxycarbonylaminoadamantane, 1-methoxycarbonyl-3-methoxycarbonylamino-5-methyladamantane, 1-ethoxycarbonyl-3-ethoxy. Carbonylaminoadamantane, 1-hydroxymethyl-3-methoxycarbonylaminoadamantane, 1-amino-3-methoxycarbonylaminoadamantane, 1-amino-3-methoxycarbonylamino-5-methyladamantane, 1-acetylamino-3-methoxy Carbonylaminoadamantane, 1-acetylamino-3-ethoxycarbonylaminoadamantane and the like are included.
Examples of adamantane derivatives having a saturated aliphatic or aromatic amino group include 1-acetylamino-3-carboxyadamantane, 1,3-bis (acetylamino) -5-carboxyadamantane, 1-acetylamino-3,5. -Dicarboxyadamantane, 1-acetylamino-3-carboxy-5-methyladamantane, 1-benzoylamino-3-carboxyadamantane, 1-acetylamino-3-hydroxymethyladamantane, 1-acetylamino-3-aminoadamantane, 1,3-bis (acetylamino) -5-aminoadamantane, 1-acetylamino-3,5-diaminoadamantane, 1-acetylamino-3- (N, N-dimethylamino) adamantane, 1-acetylamino-3 -(N-methylamino) adamanta And the like.
[0069]
The adamantane derivative represented by the formula (2) or (3) has other substituents such as a halogen atom, an oxo group, a hydroxyalkyl group (for example, a hydroxy C group such as a 2-hydroxyethyl group)._2-4Alkyl groups, etc.), acyl groups (eg, formyl, acetyl, propionyl, butyryl, isobutyryl, valeryl, isovaleryl, pivaloyl groups, etc.)_1-6Acyl groups, etc.), alkoxycarbonyl groups (for example, methoxycarbonyl, ethoxycarbonyl, propoxycarbonyl, isopropoxycarbonyl, butoxycarbonyl, isobutoxycarbonyl, t-butoxycarbonyl, hexylcarbonyl groups, etc.)_1-6An alkoxy-carbonyl group and the like, and a substituent such as a cyano group.
[0070]
[Production of adamantane derivatives]
Including the adamantane derivatives represented by the above formulas (2) and (3), the methine carbon atom at the bridge head position of the adamantane skeleton has a nitro group, an amino group which may be protected by a protecting group, or an N-substituted amino group, An adamantane derivative having at least two substituents selected from the group consisting of a carboxyl group that may be protected by a protecting group, a hydroxymethyl group that may be protected by a protecting group, and an isocyanato group is, for example, the following reaction: It can be obtained by combining the process formulas (I) and (II) or the reaction process formulas (I) and (II).
[0071]
Reaction process formula (I)
[0072]
Embedded image

(Where X^1bRepresents a nitro group, X^1cRepresents an amino group, X^1dRepresents an isocyanato group and X^2a, X^2b, X^2c, X^2dIs a hydrogen atom, a nitro group, an amino group or an N-substituted amino group optionally protected by a protecting group, a carboxyl group optionally protected by a protecting group, a hydroxymethyl group optionally protected by a protecting group, Or an isocyanato group is shown. X^Three, X^FourIs the same as above)
Reaction process formula ( II )
[0073]
Embedded image

(Where X^1fRepresents a carboxyl group, X^1gRepresents a hydroxymethyl group, X^2e, X^2f, X^2gIs a hydrogen atom, a nitro group, an amino group or an N-substituted amino group optionally protected by a protecting group, a carboxyl group optionally protected by a protecting group, a hydroxymethyl group optionally protected by a protecting group, Or an isocyanato group is shown. X^Three, X^FourIs the same as above).
[0074]
The nitration of the step (I-1) in the reaction process formula (I) (the nitration reaction leading to the compound (2a) to the compound (2b)) is represented by the nitration method described above, that is, the formula (1). It can be carried out by a method in which a substrate is brought into contact with at least a nitrogen oxide in the presence of an imide compound. Nitration can introduce a nitro group into the methine carbon atom at the bridgehead position. X in compound (2a)^2aIs a hydrogen atom, X depends on the reaction conditions.^2aCan also be converted to a nitro group. For example, when adamantane is nitrated, 1-nitroadamantane and / or 1,3-dinitroadamantane can be obtained as described above. Moreover, 1-nitroadamantane, 1-carboxyadamantane, and 1-hydroxyadamantane are nitrated to obtain 1,3-dinitroadamantane, 1-carboxy-3-nitroadamantane, and 1-hydroxy-3-nitroadamantane, respectively. Can do.
The reduction in step (I-2) (reduction reaction that leads compound (2b) to compound (2c)) is a conventional method, for example, a catalytic hydrogenation method using hydrogen as a reducing agent, or a reduction method using a hydrogenation reducing agent. Etc.
In the catalytic hydrogenation method, as a catalyst, for example, a simple metal such as platinum, palladium, nickel, cobalt, iron, copper, or a compound containing these metal elements (for example, platinum oxide, palladium black, palladium carbon, chromous acid). Copper, etc.) can be used. The amount of the catalyst used is usually about 0.02 to 1 mol with respect to 1 mol of the substrate in many cases. In the catalytic hydrogenation method, the reaction temperature may be, for example, about −20 to 100 ° C. (for example, 0 to 90 ° C.). The hydrogen pressure is usually 1 to 100 atmospheres (for example, 1 to 50 atmospheres) in many cases.
[0075]
Examples of the hydrogenation reducing agent used in the reduction method using a hydrogenation reducing agent include aluminum hydride, lithium aluminum hydride, lithium trialkoxyaluminum hydride, sodium borohydride, diborane, bis-3-methyl- Examples include 2-butylborane, metal (zinc, tin, iron) -acid, sulfides, hydrazine and the like. Reduction using a hydrogenation reducing agent can also be performed in the presence of a Lewis acid such as anhydrous aluminum chloride or boron trifluoride. The amount of the hydrogenation reducing agent used is usually 1 mol or more (for example, about 1 to 10 mol) with respect to 1 mol of the substrate in many cases. In a reduction method using a hydrogenation reducing agent, the reaction temperature is usually about 0 to 200 ° C. (eg, 0 to 170 ° C.) in many cases.
[0076]
The reduction reaction (reaction by a catalytic hydrogenation method or a method using a hydrogenation reducing agent) is a solvent inert to the reduction reaction (for example, alcohols such as methanol, as exemplified in the section of the nitration reaction). Carboxylic acid, ethers, esters, amides, etc.) may be present. Further, when the reduction reaction is carried out by the catalytic hydrogenation method, an acid such as hydrochloric acid may be added to the reaction system in order to improve the catalytic activity.
[0077]
By this reduction reaction, the nitro group X in the compound (2b)^1bIs converted to an amino group. In compound (2b), X^2bIs a nitro group, this nitro group can also be converted to an amino group depending on the reaction conditions. For example, 1-nitroadamantane can be obtained by reducing 1-nitroadamantane, and 1-amino-3-nitroadamantane and / or 1,3-diaminoadamantane can be obtained by reducing 1,3-dinitroadamantane. Furthermore, when 1-carboxy-3-nitroadamantane and 1-hydroxymethyl-3-nitroadamantane are reduced, 1-amino-3-carboxyadamantane and 1-amino-3-hydroxymethyladamantane can be obtained, respectively.
[0078]
The isocyanatoization (reaction leading compound (2c) to compound (2d)) in step (I-3) can be performed by a conventional method, for example, a method using phosgene. The reaction between the compound (2c) and phosgene can be carried out, for example, at a temperature of about −10 ° C. to 100 ° C. in the presence or absence of a solvent. The amount of phosgene to be used is, for example, about 0.8 to 10 mol, preferably about 1 to 2 mol, per 1 mol of compound (2c).
By the above reaction, amino group X of compound (2c)^1cCan be converted to an isocyanato group. X in compound (2c)^2cWhen is an amino group, this amino group can be converted to an isocyanato group depending on conditions. For example, 1-isocyanatoadamantane can be obtained by isocyanating 1-aminoadamantane. Further, when 1-amino-3-nitroadamantane, 1,3-diaminoadamantane, 1-amino-3-carboxyadamantane, and 1-amino-3-hydroxymethyladamantane are subjected to an isocyanation reaction, 1-isocyanato- 3-nitroadamantane, 1,3-diisocyanatoadamantane, 1-isocyanato-3-carboxyadamantane, 1-isocyanato-3-hydroxymethyladamantane are obtained.
[0079]
Carboxylation (reaction leading compound (2e) to compound (2f) in step (II-1) in reaction process formula (II)) is the above-mentioned carboxylation method, that is, an imide compound represented by formula (1) Can be carried out by contacting the substrate with at least carbon monoxide and oxygen. By carboxylation, a carboxyl group can be introduced into the methine carbon atom at the bridgehead position of compound (2e). X in compound (2e)^2eIs a hydrogen atom, X depends on the reaction conditions.^2eCan also be converted to a carboxyl group. For example, when adamantane is carboxylated, 1-carboxyadamantane and 1,3-dicarboxyadamantane can be generated as described above. In addition, 1,3-dicarboxyadamantane and 1-carboxy-3-nitroadamantane can be obtained by carboxylating 1-carboxyadamantane and 1-nitroadamantane, respectively.
[0080]
The reduction in step (II-2) (reaction leading compound (2f) to compound (2g)) is carried out by a conventional method, for example, contact using hydrogen as the reducing agent described in the above-mentioned step (I-2). It can be carried out by a hydrogenation method, a method using a hydrogenation reducing agent, or the like. In this step, preferable hydrogenation reducing agents include sodium borohydride-Lewis acid, aluminum hydride, lithium aluminum hydride, trialkoxyaluminum lithium hydride, diborane and the like.
By this reduction reaction, the carboxyl group X of the compound (2f)^1fCan be converted to a hydroxymethyl group. In addition, X in the compound (2f)^2fIs also a carboxyl group, this carboxyl group can also be converted to a hydroxymethyl group depending on the reaction conditions. For example, 1-carboxyadamantane can be reduced to give 1-hydroxymethyladamantane, and 1,3-dicarboxyadamantane can be reduced to 1-carboxy-3-hydroxymethyladamantane and / or 1,3-bis ( Hydroxymethyl) adamantane is obtained.
[0081]
Depending on the type of substrate, before and after each step, and in each reaction process, the reaction component and reaction product hydroxymethyl group (site corresponding to hydroxyl group of hydroxymethyl group), amino group, The carboxyl group may be protected by the protecting group. For the introduction and removal of a hydroxymethyl protecting group, amino protecting group, and carboxyl protecting group, conventional methods such as acid, alkali, ion exchange resin, hydrocracking catalyst, etc. are used as necessary. It can be carried out by utilizing a reaction such as esterification, amidation, carbamation, carbonate, hydrolysis, hydrocracking.
[0082]
For example, when an acyl group is used as a protective group for a hydroxymethyl group or an amino group (when an acyloxymethyl group or an acylamino group is formed), an acylating agent is allowed to act on the substrate, whereby the hydroxymethyl group or amino group of the substrate is used. Can be protected. Examples of the acylating agent include C such as acetic acid, propionic acid, n-butyric acid, isobutyric acid, valeric acid, and pivalic acid._2-6Aliphatic monovalent carboxylic acid (preferably C_2-4Carboxylic acid), and reactive derivatives thereof [eg, acid anhydrides (eg, acetic anhydride, valeric anhydride, etc.), acid halides (eg, acid chlorides such as acetyl chloride, propionyl chloride, butyryl chloride, etc.)] Etc. can be exemplified. When an acid anhydride or acid halide is used as an acylating agent, the reaction is often carried out in the presence of a base in order to capture the acid produced as a by-product in the reaction. Examples of the base include alkali metal hydroxides such as sodium hydroxide and sodium hydroxide, alkaline earth metal hydroxides such as barium hydroxide, alkali metal carbonates such as sodium carbonate, and barium carbonate. Inorganic bases such as alkaline earth metal carbonates and alkali metal hydrogen carbonates such as sodium hydrogen carbonate; tertiary amines such as triethylamine and N-methylpiperidine; nitrogen-containing basic heterocyclic compounds such as pyridine; sodium methoxy And organic bases such as alkali metal alkoxides such as sodium ethoxide. The acylating agents can be used alone or in combination of two or more.
For example, 1-acetylamino-3-nitroadamantane can be obtained by allowing acetyl chloride to act on 1-amino-3-nitroadamantane in the presence of a base.
[0083]
When a substituted oxycarbonyl group is used as a protective group for a hydroxymethyl group or an amino group, for example, the hydroxyl group or amino group can be protected by reacting a substrate with a halocarbonate, and has a carbonate group or a carbamate group. A compound can be obtained. This reaction is usually performed in the presence of a base. As the base, those exemplified above can be used.
When a carbamoyl group is used as a protective group for the hydroxymethyl group, for example, the hydroxymethyl group can be protected by reacting the substrate with an isocyanate compound, for example, in the presence of the above-exemplified base as necessary. A compound having an oxy group can be obtained.
[0084]
In addition, an adamantane derivative having an N-substituted amino group includes, for example, a halogenated hydrocarbon (eg, an aliphatic halogenated hydrocarbon such as iodomethane, iodoethane, iodobutane, bromomethane, bromoethane, bromobutane, chloromethane, and chloroethane) as a substrate. ) Can be obtained by reacting. This reaction can be carried out in the presence of a dehydrohalogenating agent. As the dehydrohalogenating agent, for example, the above-exemplified bases are usually used in many cases. The reaction may be carried out in a solvent inert to this reaction. As such a solvent, the halogenated hydrocarbons, ethers, esters, amides and the like exemplified in the section of the nitration reaction can be used.
[0085]
When protecting a carboxyl group with a substituted oxy group (for example, an alkoxy group) [when forming a substituted oxycarbonyl group (an ester group)], a compound having a carboxyl group or a derivative thereof (for example, an acid halogen such as an acid chloride) Compound) and alcohol (for example, methanol, ethanol, etc.) or a reactive derivative thereof (for example, lower alkyl ester), if necessary, acid (for example, mineral acid such as hydrochloric acid, sulfuric acid, etc.) or base ( For example, by reacting in the presence of the above-mentioned exemplified base, the carboxyl group can be protected and converted to a compound having a corresponding ester group. Examples of lower alkyl esters include acetic acid-C such as methyl acetate and ethyl acetate._1-4Alkyl esters and corresponding propionate esters (for example, methyl propionate, ethyl propionate, etc.) are included. For example, reacting 1-carboxy-3-nitroadaman with methanol in the presence of an acid, or reacting 1-carboxy-3-nitroadamantane with thionyl chloride and then reacting with methanol in the presence of a base. Can give 1-methoxycarbonyl-3-nitroadamantane.
[0086]
In addition, when an amino group or the like is used as a protective group for a carboxyl group and the carboxyl group is converted to a group having an amide bond (when an N-substituted or unsubstituted carbamoyl group is formed), conditions for conventional amide bond formation reaction Can be applied. The amide bond formation reaction is, for example, (a) a mixed acid anhydride method, that is, a compound having a carboxyl group is reacted with an acid halide (for example, acetyl chloride, propionyl chloride, acetyl bromide, etc.) to form a mixed acid anhydride. (B) active ester method, that is, the substrate is an active ester such as p-nitrophenyl ester, N-hydroxysuccinimide ester, 1-hydroxybenzotriazole ester, and the like. A method of reacting an amine compound, (c) a carbodiimide method, that is, a method of condensing an amine compound to a substrate in the presence of an activator such as dicyclohexylcarbodiimide, carbonyldiimidazole, and (d) dehydration of the substrate such as acetic anhydride. A carboxylic acid anhydride with an agent, and an amine compound And methods of response, the substrate was an acid halide may be carried out by a method of reacting with an amine compound.
Examples of the amine compound used in the amide bond forming reaction include ammonia or a derivative thereof (for example, ammonium halide such as ammonium chloride), a primary amine, a secondary amine, hydrazine or a derivative thereof (for example, t- Alkoxycarbonylhydrazine such as butoxycarbonylhydrazine and alkoxycarbonylhydrazine such as benzyloxycarbonylhydrazine).
[0087]
For example, the reaction between an acid halide and an amine compound can be performed in a suitable solvent in the presence of a basic compound. As the basic compound, the basic compounds exemplified in the section of the reaction of the compound (Ia) or compound (Id) having an amino group with a halogenated hydrocarbon can be used.
Moreover, as a solvent, you may use the organic solvent (For example, ethers, ester, amides, etc.) etc. which were illustrated by the term of the said nitration reaction.
[0088]
The compound having the carbamoyl group is composed of a compound having an ester group (such as an alkoxycarbonyl group, an aryloxycarbonyl group, an aralkyloxycarbonyl group) as a protected carboxyl group and the amine compound as a metal compound. It can also be obtained by reacting in the presence of a catalyst.
As a metal compound used for this reaction (amidation reaction), a conventional transesterification catalyst (including an ester-amide exchange catalyst), for example, a periodic table group 3B element compound (for example, AlCl_ThreeEtc.), periodic table 4A group element compounds (eg, TiCl)_FourEtc.), periodic table group 3A group element compounds (for example, SmI)₂Transition metal compounds such as samarium compounds).
The amount of the catalyst used can be selected within a wide range, for example, 0.1 mol% to 1 equivalent, preferably 0.5 to 50 mol%, more preferably 1 to 25 mol%, relative to the compound having an ester group. It can be appropriately selected from the range of about (for example, 5 to 20 mol%).
The ratio of the compound having an ester group and the amine compound is 0.5-5 mol, preferably 0.8 mol or more (for example, 0.8-5 mol), such as ammonia, with respect to 1 equivalent of the compound having an ester group. In particular, it is about 1 mol or more (for example, 1 to 3 mol, particularly 1 to 1.5 mol).
The amidation reaction can be performed in the presence or absence of a solvent inert to the reaction. Examples of the reaction solvent include aliphatic hydrocarbons, alicyclic hydrocarbons, and aromatic hydrocarbons. , Ketones, ethers, aprotic polar solvents, and mixed solvents thereof. The reaction temperature can be selected from a range of, for example, about 0 to 150 ° C, preferably about 25 to 120 ° C.
[0089]
More specifically, the adamantane derivative represented by the formulas (2) and (3) of the present invention can be produced as follows.
For example, among the compounds represented by the formula (2), a compound having a nitro group and an amino group which may have a protecting group or a substituent is, for example, the step (I-1) and the step (I- 2). A compound having a nitro group and an isocyanato group can be obtained by the step (I-1), the step (I-2) and the step (I-3). A compound having a nitro group and a hydroxymethyl group which may be protected with a protecting group can be obtained by the steps (I-1), (II-1) and (II-2).
A compound having an amino group and an isocyanato group which may have a protecting group or a substituent can be produced by the step (I-1), the step (I-2) and the step (I-3). .
A compound having a carboxy group which may be protected with a protecting group and a hydroxymethyl group which may be protected with a protecting group can be obtained by, for example, the step (II-1) and the step (II-2). it can. A compound having a carboxyl group and an isocyanato group which may be protected with a protecting group is obtained by the step (I-1), the step (I-2), the step (I-3) and the step (II-1). Can do.
The compound having a hydroxymethyl group and an isocyanato group, which may be protected with a protecting group, includes step (I-1), step (I-2), step (I-3), step (II-1) and step (II-2).
[0090]
Of the compounds represented by the formula (3), a compound having a carbamoyl group which may have a substituent and a carboxyl group includes a step (II-1) and a step of introducing an amino group into the carboxyl group (amide Group forming step). The compound having an optionally substituted carbamoyl group and a substituted oxycarbonyl group includes a step (II-1), an amino group introduction step into a carboxyl group, and a substituted oxy group introduction into another carboxyl group. It can obtain by a process (ester group formation process). The compound having a carbamoyl group which may have a substituent and an amino group which may have a protecting group or a substituent is represented by the steps (I-1), (I-2) and (II). -1) and an amino group introduction step to a carboxyl group. A compound having a carbamoyl group which may have a substituent and a nitro group can be obtained by the step (I-1), the step (II-1) and the step of introducing an amino group into the carboxyl group.
A compound having a nitro group and a substituted oxycarbonyl group can be produced by the step (I-1), the step (II-1), and the step of introducing a substituted oxy group into a carboxyl group. The compound having a substituted oxycarbonylamino group and a substituted oxycarbonyl group includes a step (I-1), a step (I-2), a step (II-1), a step of introducing a substituted oxycarbonyl group into an amino group (carbamate group). Formation step) and a step of introducing a substituted oxy group into the carboxyl group. The compound having a substituted oxycarbonylamino group and a hydroxyl group which may be protected with a protecting group is represented by step (I-1), step (I-2), step (II-1), step (II-2). And a substituted oxycarbonyl group-introducing step to an amino group. The compound having a substituted oxycarbonylamino group and an amino group which may be protected with a protecting group is a step (I-1), a step (I-2), a step (I-3), and a substitution to an amino group. It can be obtained by an oxycarbonyl group introduction step. A compound having a saturated aliphatic or aromatic acylamino group and a carboxyl group is obtained by the step (I-1), the step (I-2), the step (II-1), and the step of introducing an acyl group into the amino group. Can do. The compound having a saturated aliphatic or aromatic acylamino group and a hydroxymethyl group optionally protected by a protecting group is represented by the steps (I-1), (I-2), (II-1), ( II-2) and an acyl group introduction step into an amino group. A compound having a saturated aliphatic or aromatic acylamino group and an amino group optionally substituted with an alkyl group is obtained by the step (I-1), the step (I-2), and the step of introducing an acyl group into the amino group. Obtainable. In addition, introduction of an amino group or a substituted oxy group into a carboxyl group, introduction of a substituted oxycarbonyl group into an amino group, and introduction of an acyl group into an amino group can be performed according to the method for introducing a protecting group.
[0091]
In addition, a diaminoadamantane derivative (compound (2j)) having at least two amino groups or N-substituted amino groups optionally protected by a protecting group at the bridgehead position of the adamantane skeleton is represented by X in the compound (2a).^2aIs a hydrogen atom or a nitro group (compound (2h)) is nitrated according to step (I-1), and X in compound (2b)^1bAnd X^2bIs a nitro group (compound (2i)), and then reduced according to step (I-2) to give X in compound (2c)^1cAnd X^2cCan be obtained by introducing a protective group or substituent into the amino group, if necessary. In this method, not a diamino salt, but a free diamino compound is directly generated, so that it is possible to avoid alteration, decomposition, reduction in recovery efficiency, etc. that occur when the diamino salt is liberated. Therefore, the diaminoadamantane derivative can be efficiently produced with a good yield.
[0092]
【The invention's effect】
In the method of the present invention, the imide compound represented by the formula (1) is combined with (i) nitrogen oxides and (ii) at least one reactant selected from a mixture of carbon monoxide and oxygen. Even under relatively mild conditions, the substrate can be directly and efficiently nitrated and / or carboxylated. Further, even under mild conditions, at least one functional group selected from a nitro group and a carboxyl group can be introduced into the substrate, and a nitro compound and / or a carboxy compound can be obtained with high conversion and selectivity. .
Further, it is possible to produce a nitro compound with high conversion and selectivity by effectively using nitrogen oxides that cause environmental pollution. Furthermore, a carboxy compound having more carbon atoms than the substrate can be efficiently produced with a simple operation and with a small number of steps.
Furthermore, the present invention can provide a novel adamantane derivative useful as a highly functional material. Moreover, the diamino body of adamantane can be manufactured with sufficient yield.
[0093]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on examples, but the present invention is not limited to these examples. The infrared absorption spectrum was measured after the reaction product was purified by column chromatography.
[0094]
Example 1
Into the flask, 1 mmol of adamantane, 0.05 mmol of N-hydroxyphthalimide and 5 ml of acetic acid were added and mixed. A gas bag (about 1 L) of nitric oxide NO was attached to the flask. The reaction was conducted at 100 ° C. for 8 hours with stirring, and the reaction product was analyzed by gas chromatography. The conversion was 95%, the yield of nitroadamantane was 30%, the yield of adamantanol was 17%, and the yield of acetyloxyadamantane was It was produced at 33%.
[0095]
Examples 2-5
Into the flask, 1 mmol of adamantane, 0.05 mmol of N-hydroxyphthalimide and 5 ml of the solvent shown in Table 1 were added and mixed, and a gas bag (about 1 L) of nitric oxide NO was attached to the flask. The mixture was heated to 100 ° C. with stirring, and after the elapse of time shown in Table 1, the reaction product was analyzed by gas chromatography. As a result, the nitro compound was produced at the conversion and yield shown in Table 1.
The meanings of the symbols in Table 1 are as follows.
BzCN: benzonitrile, AcOH: acetic acid, DCE: dichloroethane
Compound 1: Adamantanol, Compound 2: Acetyloxyadamantane,
Compound 3: Nitroadamantane, Compound 4: Adamantanediol,
Compound 5: Nitroadamantanol
[0096]
[Table 1]

Examples 6-8
Into the flask, 1 mmol of adamantane, 0.05 mmol of N-hydroxyphthalimide, and 5 ml of the solvent shown in Table 2 were added and mixed. Nitrogen monoxide NO (about 1 L) and oxygen O₂(About 1 L) was blown, and the reaction was carried out for 10 hours at the temperature shown in Table 2 with stirring. The reaction product was analyzed by gas chromatography. As a result, the nitro compound was produced in the yield shown in Table 2. .
The meanings of the symbols in Table 2 are as follows.
AcOH: acetic acid, AcCN: acetonitrile, BzCN: benzonitrile,
DCE: Dichloroethane
Compound 1: Adamantanol, Compound 2: Acetyloxyadamantane,
Compound 3: Nitroadamantane, Compound 4: Adamantanediol,
Compound 5: Nitroadamantanol
[0097]
[Table 2]

Example 9
A branch eggplant flask (50 ml) was immersed in ice water, decompressed, and nitrogen monoxide was introduced into the flask from the gas bag (1 L), and oxygen was introduced into the flask from the gas bag (1 L). The inside of the flask is filled with reddish brown gas, reddish brown gas settles and N₂O_ThreeA blue liquid mainly composed of was produced. The introduction of nitrogen monoxide and the introduction of oxygen were repeated to produce about 1.5 ml of a blue liquid, which was frozen from liquid nitrogen.
1.8 g of frozen blue liquid (N₂O_Three0.024 mol in terms of conversion), 1 mmol of adamantane, 0.05 mmol of N-hydroxyphthalimide and 5 ml of acetic acid were mixed and reacted with stirring at a temperature of 100 ° C. for 10 hours, and the reaction product was analyzed by gas chromatography. However, nitroadamantane was produced at a conversion rate of 99% and a yield of 81%.
[0098]
Example 10
1.8 g of frozen blue liquid (N₂O_Three0.024 mol in terms of conversion), 1 mmol of adamantane, 0.05 mmol of N-hydroxyphthalimide, and 5 ml of acetic acid were mixed and reacted for 16 hours at 25 ° C. with stirring. As a result, nitroadamantane was produced with a conversion rate of 83% and a yield of 72%.
[0099]
Example 11
In the flask, 1 mmol of adamantane, 0.1 mmol of N-hydroxyphthalimide, nitrogen dioxide (N₂O) 2 ml, benzonitrile 6 ml, and acetic acid 1.2 ml were added, and the mixture was stirred at 60 ° C. for 12 hours in a nitrogen monoxide (NO) atmosphere. When the reaction product was analyzed by gas chromatography, it was found that the conversion was 98%, the yield of nitroadamantane was 68%, the yield of adamantanol was 6%, and the yield of acetyloxyadamantane was 4%.
[0100]
Example 12
A reaction was carried out in the same manner as in Example 11 except that the stirring was carried out in an oxygen atmosphere instead of a nitric oxide (NO) atmosphere. The conversion was 98%, the yield of nitroadamantane was 78%, and the yield of adamantanol was 1%, acetyloxyadamantane was produced in 1% yield, and adamantanone was produced in 3% yield.
[0101]
Example 13
A reaction was carried out in the same manner as in Example 11 except that stirring was performed in an inert gas (argon) atmosphere instead of a nitrogen monoxide (NO) atmosphere. The conversion was 97%, and the yield of nitroadamantane was 76%. Adamantanol was produced in a yield of 1%, acetyloxyadamantane in a yield of 6%, and adamantanone in a yield of 6%.
[0102]
Example 14
Into the flask, 1 mmol of ethylbenzene, 0.05 mmol of N-hydroxyphthalimide and 5 ml of acetic acid were added and mixed, and a gas bag (about 1 L) of nitric oxide NO was attached to the flask. The reaction was conducted at 100 ° C. for 8 hours with stirring, and the reaction product was analyzed by gas chromatography. The conversion was 85%, the yield of 1-nitroethylbenzene was 14%, the yield of 1-hydroxyethylbenzene was 18%, -Acetyloxyethylbenzene was produced in a yield of 30%.
[0103]
Example 15
Into the flask, 1 mmol of adamantane, 0.1 mmol of N-hydroxyphthalimide and 6 ml of acetic acid were added and mixed. Nitric oxide NO (about 1 L) and oxygen₂(About 1 L) was blown and then reacted at 110 ° C. for 20 hours with stirring, and the reaction product was analyzed by gas chromatography. The conversion of adamantane was 90%, and 1-nitroadamantane (yield 64%). ) And 1,3-dinitroadamantane (yield 12%).
[0104]
Example 16
The same procedure as in Example 15 was performed except that 1-nitroadamantane was used instead of adamantane. As a result, the conversion of 1-nitroadamantane was 90%, and 1,3-dinitroadamantane (yield 80%) was obtained. Obtained. When the reaction time was 6 hours, the conversion rate of 1-nitroadamantane was 33%, and the yield of 1,3-dinitroadamantane was 27%.
Pale yellow solid
Mass spectrum data [M]⁺ : 226
IR (cm^-1): 1560, 1360, 750.
[0105]
Example 17
Into the flask, 1 mmol of adamantane, 0.1 mmol of N-hydroxyphthalimide, 6 ml of benzonitrile, and 1 ml of acetic acid were mixed, and a gas bag (about 1 L) of NO was attached to the flask. The mixture was reacted at 100 ° C. for 20 hours with stirring, and the reaction product was analyzed by gas chromatography. The conversion was 92%, and 1-benzoylaminoadamantane (65% yield), 1-adamantanol (7% yield) ), 1-nitroadamantane (yield 6%), 1-acetyloxyadamantane (yield 2%) and 2-adamantanone (yield 2%).
[0106]
Example 18
In a flask, 2 mmol of toluene, 0.2 mmol of N-hydroxyphthalimide, 6 ml of 1,2-dichloroethane, and 1.2 ml of acetonitrile were mixed and mixed with nitrogen dioxide NO.₂The reaction was carried out at 60 ° C. for 12 hours under stirring in the atmosphere, and the reaction product was analyzed by gas chromatography. The conversion was 47%, 2-nitrotoluene (yield 18%), nitromethylbenzene (yield 9% ) And 4-nitrotoluene (9% yield).
[0107]
Example 19
Nitrogen dioxide NO₂Instead of nitric oxide NO and oxygen O₂(Molar ratio 1: 1) was blown into the reaction system, and then the same operation as in Example 18 was performed except that the reaction was performed. The conversion was 52% and 2-nitrotoluene (yield 20%), Nitromethylbenzene (yield 7%) and 4-nitrotoluene (yield 3%) were produced.
[0108]
Example 20
The same operation as in Example 19 was performed except that ethylbenzene was used instead of toluene. As a result, conversion was 100%, and 1-nitroethylbenzene (yield 13%), 2-nitro-1-ethylbenzene (yield). 21%) and 4-nitro-1-ethylbenzene (yield 18%).
[0109]
Example 21
Nitric oxide NO and oxygen O₂Instead of nitrogen dioxide NO₂And oxygen O₂(Molar ratio 1: 1) and the same procedure as in Example 20 was performed except that the reaction time was 8 hours. As a result, conversion was 100%, 1-nitroethylbenzene (yield 15%), o- Nitroethylbenzene (yield 19%) and m-nitroethylbenzene (yield 13%) were produced.
[0110]
Example 22
Nitric oxide NO and oxygen O₂Instead of nitrogen dioxide NO₂And nitric oxide NO (molar ratio 1: 1), and the same operation as in Example 20 was conducted except that the reaction time was 8 hours. As a result, the conversion was 91% and 1-nitroethylbenzene (yield 11) was obtained. %), O-nitroethylbenzene (yield 3%), and acetophenone (yield 14%).
[0111]
Example 23
In the flask, 1 mmol of adamantane, 0.05 mmol of N-hydroxyphthalimide, nitrogen dioxide (NO₂) 15 mmol and 3 ml of acetonitrile were added and stirred at 60 ° C. for 5 hours in an oxygen atmosphere. The reaction product was analyzed by gas chromatography. The conversion was 97%, the yield of nitroadamantane was 65%, the yield of dinitroadamantane was 1%, the yield of adamantanol was 1%, and the yield of acetyloxyadamantane was 3%. Adamantanone was produced in a yield of 2%.
[0112]
Example 24
The reaction was conducted in the same manner as in Example 23 except that the amount of N-hydroxyphthalimide used was 0.1 mmol and the reaction time was 3 hours. As a result, the conversion was 98%, the yield of nitroadamantane was 69%, and adamantanol. Produced 1%, acetyloxyadamantane 2%, and adamantanone 2%.
[0113]
Example 25
In the flask, 1 mmol of adamantane, 0.05 mmol of N-hydroxyphthalimide, nitrogen dioxide (NO₂) 15 mmol and 3 ml of trifluoromethylbenzene were added and stirred in an oxygen atmosphere at 60 ° C. for 5 hours. When the reaction product was analyzed by gas chromatography, it was found that the conversion was 79%, nitroadamantane was 57%, adamantanol was 6%, and adamantanone was 4%.
[0114]
Example 26
The reaction was conducted in the same manner as in Example 25 except that the amount of N-hydroxyphthalimide used was 0.1 mmol. As a result, the conversion was 96%, the nitroadamantane was 66%, the adamantanol was 4%, and the adamant Tanone was produced in a yield of 5%.
Example 27
In the flask, 1 mmol of adamantane, 0.05 mmol of N-hydroxyphthalimide, nitrogen dioxide (NO₂) 15 mmol, 1 ml of acetonitrile and 2 ml of trifluoromethylbenzene were added and stirred at 60 ° C. for 5 hours in an oxygen atmosphere. The reaction product was analyzed by gas chromatography. The conversion was 90%, the yield of nitroadamantane was 73%, the yield of adamantanol was 2%, the yield of acetyloxyadamantane was 1%, and the yield of adamantanone was 3%. It was generated with.
[0115]
Example 28
A reaction was carried out in the same manner as in Example 27 except that the amount of N-hydroxyphthalimide used was 0.1 mmol. As a result, the conversion was 95%, nitroadamantane was 76%, adamantanol was 1%, acetyl Oxyadamantane was produced with a yield of 1% and adamantanone with a yield of 3%.
[0116]
Example 29
The reaction was conducted in the same manner as in Example 28 except that the amount of acetonitrile used was 0.5 ml and the amount of trifluoromethylbenzene used was 2.5 ml. As a result, the conversion was 89%, the yield of nitroadamantane was 70%, and adamant Tanol was produced at a yield of 1%, acetyloxyadamantane was produced at a yield of 1%, and adamantanone was produced at a yield of 4%.
[0117]
Example 30
In the flask, 1 mmol of adamantane, 0.05 mmol of N-hydroxyphthalimide, nitrogen dioxide (NO₂) 15 mmol and 3 ml of dichloroethane were added and stirred at 60 ° C. for 5 hours in an oxygen atmosphere. When the reaction product was analyzed by gas chromatography, it was found that the conversion was 97%, nitroadamantane was 57%, adamantanol was 12%, and adamantanone was 4%.
[0118]
Example 31
In the flask, 1 mmol of adamantane, 0.1 mmol of N-hydroxyphthalimide, nitrogen dioxide (NO₂) 15 mmol and 3 ml of acetic acid were added and stirred at 60 ° C. for 5 hours in an oxygen atmosphere. The reaction product was analyzed by gas chromatography. The conversion was 96%, nitroadamantane was 75%, adamantanol was 1%, acetyloxyadamantane was 5%, and adamantanone was 4%. It was generated with.
[0119]
Example 32
In the flask, 1 mmol of adamantane, 0.1 mmol of N-hydroxyphthalimide, manganese (II) acetylacetonate [Mn (AA)₂] 0.0005 mmol and 5 ml of acetic acid were mixed and a nitrogen monoxide NO gas bag (about 1 L) was attached to the flask. The reaction was carried out at 100 ° C. for 8 hours with stirring, and the reaction product was analyzed by gas chromatography. As a result, the conversion of adamantane was 95% and nitroadamantane (yield 75%) was produced.
[0120]
Example 33
Mn (AA)₂Instead of manganese (III) acetylacetonate [Mn (AA)_ThreeThe reaction was conducted in the same manner as in Example 32 except that nitroadamantane (yield 66%) was obtained at a conversion rate of adamantane of 72%.
[0121]
Example 34
Mn (AA)₂Instead of molybdic acid [H₂MoO_FourThe reaction was carried out in the same manner as in Example 32 except that nitroadamantane (yield 57%) was obtained at an adamantane conversion of 62%.
[0122]
Example 35
Mn (AA)₂Instead of iron (III) acetylacetonate [Fe (AA)_Three] Was used in the same manner as in Example 32 to obtain nitroadamantane (yield: 50%) at an adamantane conversion of 56%.
[0123]
Example 36
Mn (AA)₂Instead of manganese acetate [Mn (OAc)₂] Was used in the same manner as in Example 32 to obtain nitroadamantane (yield 72%) with adamantane conversion rate of 77%.
[0124]
Example 37
Mn (AA)₂In addition to cobalt (II) acetylacetonate [Co (AA)₂The reaction was conducted in the same manner as in Example 32 except that 0.0001 mmol was used. As a result, the conversion of adamantane was 82%, and nitroadamantane (yield 75%) was obtained.
[0125]
Example 38
Mn (AA)₂Instead of nickel (II) acetylacetonate [Ni (AA)₂The reaction was carried out in the same manner as in Example 32 except that nitroadamantane (yield 49%) was obtained with an adamantane conversion of 54%.
[0126]
Example 39
Mn (AA)₂Instead of chromium (III) acetylacetonate [Cr (AA)_ThreeThe reaction was conducted in the same manner as in Example 32 except that nitroadamantane (yield 66%) was obtained at a conversion rate of adamantane of 72%.
[0127]
Example 40
Mn (AA)₂Instead of copper (II) acetylacetonate [Cu (AA)₂] Was used in the same manner as in Example 32 to obtain nitroadamantane (yield 46%) at an adamantane conversion rate of 52%.
[0128]
Example 41
Mn (AA)₂Instead of copper (III) acetylacetonate [Cu (AA)_ThreeThe reaction was carried out in the same manner as in Example 32 except that nitroadamantane (yield 42%) was obtained with an adamantane conversion rate of 48%.
[0129]
Example 42
In a flask, 1 mmol of 1-carboxyadamantane, 0.1 mmol of N-hydroxyphthalimide, and 6 ml of acetic acid were mixed and mixed with nitric oxide NO (about 1 L) and oxygen O.₂(About 1 L) was blown and reacted at 110 ° C. for 20 hours with stirring. The reaction product was analyzed by gas chromatography. As a result, the conversion of 1-carboxyadamantane was 90%, and 1-carboxy-3- Nitroadamantane (yield 80%) was produced.
Pale yellow solid
Mass spectrum data [M]⁺ : 225
IR (cm^-1): 2990, 1620, 1560.
[0130]
Example 43
The reaction was conducted in the same manner as in Example 42 except that 1-hydroxymethyladamantane was used instead of 1-carboxyadamantane. As a result, the conversion of 1-hydroxymethyladamantane was 90%, and 1-hydroxymethyl-3-nitro was obtained. Adamantane (yield 70%) was obtained.
Pale yellow solid
Mass spectrum data [M]⁺ : 211
IR (cm^-1): 3350, 1550, 1370.
[0131]
Example 44
10 mmol of adamantane, 1 mmol of N-hydroxyphthalimide (NHPI), and cobalt (II) acetylacetonate (Co (AA)₂) A 0.005 mmol mixture was charged into acetic acid and mixed gas (2 L carbon monoxide and 0.5 L oxygen mixed gas; pressure: 5 kg / cm²) Was connected to the reactor and stirred at 60 ° C. for 6 hours. When the product in the reaction solution was examined by gas chromatography analysis, 1-carboxyadamantane (yield 70%) was produced at a conversion of adamantane of 76%.
[0132]
Example 45
Co (AA)₂Instead of manganese (II) acetylacetonate (Mn (AA)₂The reaction was carried out in the same manner as in Example 44 except that 1) -carboxyadamantane (yield 62%) was obtained at a conversion of adamantane of 68%.
[0133]
Example 46
A reaction was carried out in the same manner as in Example 44 except that acetonitrile was used in place of acetic acid. As a result, 1-carboxyadamantane (yield 69%) was obtained with a 73% conversion of adamantane.
[0134]
Example 47
When reacted in the same manner as in Example 44 except that dichloroethane was used in place of acetic acid, 1-carboxyadamantane (yield 75%) was obtained with an adamantane conversion of 81%.
[0135]
Example 48
The reaction was conducted in the same manner as in Example 44 except that the reaction temperature was 80. As a result, 1-carboxyadamantane (yield 81%) was obtained at an adamantane conversion rate of 87%.
[0136]
Example 49
The reaction was conducted in the same manner as in Example 44 except that 1-methyladamantane was used instead of adamantane. As a result, the conversion of 1-methyladamantane was 71%, and 1-carboxy-3-methyladamantane (yield 66%). was gotten.
[0137]
Example 50
When reacted in the same manner as in Example 44 except that toluene was used instead of adamantane, phenylacetic acid (yield 61%) was obtained with a toluene conversion of 67%.
[0138]
Example 51
Instead of adamantane, ethylbenzene was used and the pressure of the mixed gas was 10 kg / cm.²The reaction was conducted in the same manner as in Example 44 except that 1-phenylpropionic acid (yield 56%) was obtained with a conversion of ethylbenzene of 71%.
[0139]
Example 52
Instead of adamantane, fluorene is used, and the pressure of the mixed gas is 10 kg / cm.²The reaction was carried out in the same manner as in Example 44 except that the conversion of fluorene was 73%, and 9-carboxyfluorene (yield 69%) was obtained.
[0140]
Example 53
Tetrahydrodicyclopentadiene 10 mmol, N-hydroxyphthalimide (NHPI) 3 mmol, and cobalt (II) acetylacetonate (Co (AA)₂) A 0.05 mmol mixture was charged into a mixed solvent of 3 ml of acetic acid and 3 ml of 1,2-dichloroethane, and a mixed gas of carbon monoxide and air (carbon monoxide partial pressure: 45 kg / cm²Air partial pressure: 1 kg / cm²The mixture was stirred at 85 ° C. for 15 hours. When the product in the reaction solution was examined by gas chromatography analysis, it was found that 1-carboxytetrahydrodicyclopentadiene (yield 38%) was produced at a conversion rate of tetrahydrodicyclopentadiene of 68%.
[0141]
Example 54
Co (AA)₂Instead of manganese (II) acetylacetonate (Mn (AA)₂The reaction was conducted in the same manner as in Example 53 except that 1) -carboxytetrahydrodicyclopentadiene (yield 38%) was obtained at a conversion rate of 66% of tetrahydrodicyclopentadiene.
[0142]
Example 55
Co (AA)₂Instead of manganese (III) acetylacetonate (Mn (AA)_Three) Was used in the same manner as in Example 44 to obtain 1-carboxyadamantane (yield 62%) at an adamantane conversion rate of 66%.
[0143]
Example 56
Co (AA)₂Instead of molybdic acid (H₂MoO_FourThe reaction was carried out in the same manner as in Example 44 except that 1) -carboxyadamantane (yield 52%) was obtained at a conversion rate of adamantane of 58%.
[0144]
Example 57
Co (AA)₂Instead of iron (III) acetylacetonate (Fe (AA)_ThreeThe reaction was carried out in the same manner as in Example 44 except that 1) -carboxyadamantane (yield 50%) was obtained with an adamantane conversion rate of 52%.
[0145]
Example 58
Co (AA)₂Instead of manganese acetate (Mn (OAc)₂The reaction was conducted in the same manner as in Example 44 except that 1) -carboxyadamantane (yield 66%) was obtained with an adamantane conversion of 71%.
[0146]
Example 59
Co (AA)₂Instead of manganese (II) acetylacetonate (Mn (AA)₂) 0.005 mmol and Co (AA)₂A reaction was carried out in the same manner as in Example 44 except that 0.001 mmol was used. As a result, 1-carboxyadamantane (yield 71%) was obtained with an adamantane conversion rate of 74%.
[0147]
Example 60
Co (AA)₂Instead of nickel (II) acetylacetonate (Ni (AA)₂The reaction was conducted in the same manner as in Example 44 except that 1) -carboxyadamantane (yield 47%) was obtained with an adamantane conversion rate of 51%.
[0148]
Example 61
Co (AA)₂Instead of chromium (III) acetylacetonate (Cr (AA)_ThreeThe reaction was conducted in the same manner as in Example 44 except that 1) -carboxyadamantane (yield 60%) was obtained at an adamantane conversion rate of 62%.
[0149]
Example 62
Co (AA)₂Instead of copper (II) acetylacetonate (Cu (AA)₂The reaction was carried out in the same manner as in Example 44 except that 1) -carboxyadamantane (yield 41%) was obtained with an adamantane conversion of 47%.
[0150]
Example 63
Co (AA)₂Instead of copper (III) acetylacetonate (Cu (AA)_ThreeThe reaction was carried out in the same manner as in Example 44 except that 1) -carboxyadamantane (yield 43%) was obtained with an adamantane conversion rate of 48%.
[0151]
Example 64
The reaction was conducted in the same manner as in Example 44 except that 1-carboxyadamantane was used instead of adamantane. As a result, the conversion of 1-carboxyadamantane was 80%, and 1,3-dicarboxyadamantane (yield 70%). )was gotten.
White solid
Mass spectrum data [M]⁺ : 224
IR (cm^-1): 3010, 1630, 1140.
[0152]
Comparative Example 1
When stirring was carried out in the same manner as in Example 44 without using NHPI, carboxyadamantane was not detected.
[0153]
Comparative Example 2
When stirring was carried out in the same manner as in Example 44 without using oxygen, carboxyadamantane was not detected.
[0154]
Example 65
The autoclave was charged with 10 mmol of 1,3-dinitroadamantane obtained by the method of Example 16 and 5% Pd-C (10 mol% as Pd with respect to the substrate), 1 ml of dilute hydrochloric acid and 10 ml of methanol, under a hydrogen atmosphere of 30 atm. And stirred at 80 ° C. for 2 hours. As a result, conversion of 1,3-dinitroadamantane was 99%, and 1,3-diaminoadamantane (yield 95%) was produced.
[0155]
Pale yellow solid
Mass spectrum data [M]⁺ 166
IR (cm^-1): 3310, 1520, 870.
[0156]
Example 66
The same procedure as in Example 65 was performed, except that Raney nickel (5 mol% as Ni with respect to the substrate) was used instead of 5% Pd—C, and the reaction time was 4 hours. Conversion of dinitroadamantane was 99%, and 1-amino-3-nitroadamantane (yield 80%) was formed.
Pale yellow solid
Mass spectrum data [M]⁺ 166
IR (cm^-1): 3310, 1520, 870.
[0157]
Example 67
Under a nitrogen atmosphere, 11 mmol of acetyl chloride and 12 mmol of triethylamine were dissolved in 2 ml of tetrahydrofuran (THF). To the resulting solution, 10 mmol of 1-amino-3-nitroadamantane obtained by the method of Example 66 was added. A solution of N-dimethylformamide (DMF) (10 ml) was stirred at 40 ° C. for 3 hours. As a result, 1-acetylamino-3-nitroadamantane (yield 95%) was obtained with a conversion rate of 1-amino-3-nitroadamantane of 99%.
Pale yellow liquid
Mass spectrum data [M]⁺ : 238
IR (cm^-1): 1680, 1550, 680.
[0158]
Example 68
In a nitrogen atmosphere, 10 mmol of 1-carboxy-3-nitroadamantane obtained by the method of Example 42 was dissolved in 10 ml of DMF, and 15 mmol of thionyl chloride was added dropwise over 30 minutes, and refluxing started when the addition was completed. The temperature was raised to After refluxing for 2 hours, the mixture was cooled, 20 mmol of triethylamine was added, and 11 mmol of methanol was added dropwise over 30 minutes while keeping the liquid temperature at 10 ° C. or lower, followed by further stirring for 2 hours. As a result, conversion of 1-carboxy-3-nitroadamantane was 99%, and 1-methoxycarbonyl-3-nitroadamantane (yield 95%) was produced.
Pale yellow solid
Mass spectrum data [M]⁺: 239
IR (cm^-1): 1730, 1560, 1120.
[0159]
Example 69
In a nitrogen atmosphere, 10 mmol of 1-carboxy-3-nitroadamantane obtained by the method of Example 43 was dissolved in 10 ml of DMF, and 15 mmol of thionyl chloride was added dropwise over 30 minutes, and refluxing started when the addition was completed. The temperature was raised to After refluxing for 2 hours, the mixture was cooled, and while maintaining the liquid temperature at 10 ° C. or lower, 25 mmol of dimethylamine was added dropwise over 30 minutes, and the mixture was further stirred for 2 hours. As a result, the conversion of 1-carboxy-3-nitroadamantane was 99%, and 1- (N, N-dimethylcarbamoyl) -3-nitroadamantane (yield 95%) was produced.
Pale yellow solid
Mass spectrum data [M]⁺: 252
IR (cm^-1): 1660, 1560, 690.
[0160]
Example 70
The same procedure as in Example 57 was performed, except that 1-carboxy-3-nitroadamantane obtained by the method of Example 42 was used instead of 1,3-dinitroadamantane. 1-Amino-3-carboxyadamantane (yield 70%) was obtained with a conversion of nitroadamantane of 80%.
Pale yellow solid
Mass spectrum data [M]⁺195
IR (cm^-1): 3370, 3000, 1670, 1620.
[0161]
Example 71
The same procedure as in Example 67 was performed, except that 1-amino-3-carboxyadamantane obtained by the method of Example 70 was used instead of 1-amino-3-nitroadamantane. 1-Acetylamino-3-carboxyadamantane (yield 95%) was obtained at a conversion rate of 99% conversion of -3-carboxyadamantane.
Pale yellow liquid
Mass spectrum data [M]⁺: 234
IR (cm^-1): 3360, 1670, 1640.
[0162]
Example 72
The same procedure as in Example 68 was performed, except that 1,3-dicarboxyadamantane obtained by the method of Example 64 was used instead of 1-carboxy-3-nitroadamantane. The conversion of dicarboxyadamantane was 90%, and 1-carboxy-3-methoxycarbonyladamantane (yield 80%) was obtained.
[0163]
White solid
Mass spectrum data [M]⁺: 238
IR (cm^-1): 3030, 1670, 1630.
[0164]
Example 73
Under a nitrogen atmosphere, 15 mmol of lithium aluminum hydride was suspended in 15 ml of THF, and the liquid temperature was kept at 10 ° C. or lower using an ice bath, while 10 mmol of 1,3-dicarboxyadamantane obtained by the method of Example 64 was used. Was added slowly. After returning to room temperature, the mixture was refluxed for 16 hours. As a result, 1-carboxy-3-hydroxymethyladamantane (yield 80%) was obtained at a conversion rate of 1,3-dicarboxyadamantane of 90%.
White solid
Mass spectrum data [M]⁺: 210
IR (cm^-1): 3350, 3000, 1650.
[0165]
Example 74
The same procedure as in Example 69 was performed, except that 1,3-dicarboxyadamantane obtained by the method of Example 64 was used instead of 1-carboxy-3-nitroadamantane. The conversion of dicarboxyadamantane was 90%, and 1-carboxy-3- (N, N-dimethylcarbamoyl) adamantane (yield 80%) was obtained.
Pale yellow solid
Mass spectrum data [M]⁺: 251
IR (cm^-1): 3010, 1670, 1630.
[0166]
Example 75
The same operation as in Example 67 was performed except that 1,3-diaminoadamantane obtained by the method of Example 65 was used instead of 1-amino-3-nitroadamantane. The conversion of adamantane was 90%, and 1-acetylamino-3-aminoadamantane (yield 80%) was obtained.
Pale yellow liquid
Mass spectrum data [M]⁺: 208
IR (cm^-1): 3350, 1660, 760.
[0167]
Example 76
The same procedure as in Example 68 was performed, except that 1-amino-3-carboxyadamantane obtained by the method of Example 70 was used instead of 1-carboxy-3-nitroadamantane. The conversion of -3-carboxyadamantane was 99%, and 1-amino-3-methoxycarbonyladamantane (yield 95%) was obtained.
Pale yellow solid
Mass spectrum data [M]⁺: 209
IR (cm^-1): 3330, 1630, 770.
[0168]
Example 77
The same procedure as in Example 66 was performed, except that 1-hydroxymethyl-3-nitroadamantane obtained by the method of Example 43 was used instead of 1,3-dinitroadamantane. The conversion of -3-nitroadamantane was 99%, and 1-amino-3-hydroxymethyladamantane (yield 95%) was obtained.
Pale yellow solid
Mass spectrum data [M]⁺181
IR (cm^-1): 3300, 1160, 760.
[0169]
Example 78
The same operation as in Example 66 was performed except that 1- (N, N-dimethylcarbamoyl) -3-nitroadamantane obtained by the method of Example 69 was used instead of 1,3-dinitroadamantane. However, 1-amino-3- (N, N-dimethylcarbamoyl) adamantane (yield 80%) was obtained at a conversion rate of 1- (N, N-dimethylcarbamoyl) -3-nitroadamantane of 90%.
Pale yellow solid
Mass spectrum data [M]⁺: 222
IR (cm^-1): 3310, 1670, 1140.
[0170]
Example 79
The same procedure as in Example 68 was performed, except that 1-acetylamino-3-carboxyadamantane obtained by the method of Example 71 was used instead of 1-carboxy-3-nitroadamantane. The conversion of acetylamino-3-carboxyadamantane was 90%, and 1-acetylamino-3-methoxycarbonyladamantane (yield 80%) was obtained.
Pale yellow liquid
Mass spectrum data [M]⁺: 251
IR (cm^-1): 3300, 1660, 1620.
[0171]
Example 80
The same procedure as in Example 67 was performed, except that 1-amino-3-hydroxymethyladamantane obtained by the method of Example 77 was used instead of 1-amino-3-nitroadamantane. The conversion of amino-3-hydroxymethyladamantane was 90%, and 1-acetylamino-3-hydroxymethyladamantane (yield 80%) was obtained.
Pale yellow liquid
Mass spectrum data [M]⁺: 223
IR (cm^-1): 3310, 1650, 1160.
[0172]
Example 81
The same procedure as in Example 67 was performed, except that 1-amino-3- (N, N-dimethylcarbamoyl) adamantane obtained by the method of Example 78 was used instead of 1-amino-3-nitroadamantane. As a result, conversion of 1-amino-3- (N, N-dimethylcarbamoyl) adamantane was 90%, and 1-acetylamino-3- (N, N-dimethylcarbamoyl) adamantane (yield 80%) was obtained. It was. Pale yellow liquid
Mass spectrum data [M]⁺: 264
IR (cm^-1): 3300, 1670, 1650, 740.
[0173]
Example 82
The same procedure as in Example 68 was performed, except that 1-hydroxymethyl-3-carboxyadamantane obtained by the method of Example 73 was used instead of 1-carboxy-3-nitroadamantane. 1-Hydroxymethyl-3-methoxycarbonyladamantane (yield 80%) was obtained with a conversion rate of hydroxymethyl-3-carboxyadamantane of 90%.
White solid
Mass spectrum data [M]⁺: 224
IR (cm^-1): 3310, 1620, 1430.
[0174]
Example 83
Under a nitrogen atmosphere, 22 mmol of acetyl chloride and 24 mmol of triethylamine were dissolved in 2 ml of tetrahydrofuran (THF), and 10 mmol of 1,3-diaminoadamantane obtained by the method of Example 65 was added to the resulting solution. A solution of dimethylformamide (DMF) (10 ml) was stirred at 40 ° C. for 3 hours. As a result, 1,3-bis (acetylamino) adamantane (yield 95%) was obtained at a conversion rate of 1,3-diaminoadamantane of 99%.
Pale yellow liquid
Mass spectrum data [M]⁺: 250
IR (cm^-1): 3330, 1660, 1240.
[0175]
Example 84
Under a nitrogen atmosphere, 10 mmol of 1,3-dicarboxyadamantane obtained by the method of Example 64 was dissolved in 10 ml of DMF, 30 mmol of thionyl chloride was added dropwise over 30 minutes, and refluxing started when the addition was completed. The temperature was raised. After refluxing for 2 hours, the mixture was cooled, 40 mmol of triethylamine was added, and 22 mmol of methanol was added dropwise over 30 minutes while keeping the liquid temperature at 10 ° C. or lower, followed by further stirring for 2 hours. As a result, conversion of 1,3-dicarboxyadamantane was 99%, and 1,3-bis (methoxycarbonyl) adamantane (yield 95%) was produced.
White solid
Mass spectrum data [M]⁺: 252
IR (cm^-1): 1620, 1240, 1030.
[0176]
Example 85
In a nitrogen atmosphere, 30 mmol of lithium aluminum hydride was suspended in 15 ml of THF, and the liquid temperature was kept at 10 ° C. or lower using an ice bath, while 10 mmol of 1,3-dicarboxyadamantane obtained by the method of Example 64 was used. Was added slowly. After returning to room temperature, the mixture was refluxed for 16 hours. As a result, 1,3-bis (hydroxymethyl) adamantane (yield 95%) was obtained at a conversion rate of 1,3-dicarboxyadamantane of 99%.
White solid
Mass spectrum data [M]⁺196
IR (cm^-1): 3310, 1490, 720.
[0177]
Example 86
Under a nitrogen atmosphere, 10 mmol of 1,3-dicarboxyadamantane obtained by the method of Example 64 was dissolved in 10 ml of DMF, 30 mmol of thionyl chloride was added dropwise over 30 minutes, and refluxing started when the addition was completed. The temperature was raised. After refluxing for 2 hours, the mixture was cooled, 50 mmol of dimethylamine was added dropwise over 30 minutes while maintaining the liquid temperature at 10 ° C. or lower, and the mixture was further stirred for 2 hours. As a result, conversion of 1,3-dicarboxyadamantane was 99%, and 1,3-bis (N, N-dimethylcarbamoyl) adamantane (yield 95%) was produced.
Pale yellow solid
Mass spectrum data [M]⁺: 278
IR (cm^-1): 1670, 1420, 1170.
[0178]
Example 87
1 mmol of 1,3-bis (methoxycarbonyl) adamantane obtained by the method of Example 84 was dissolved in 30 ml of THF, and 0.5 mmol of dimethylamine and anhydrous aluminum chloride AlCl were dissolved therein._Three  0.1 mmol was added and reacted at 80 ° C. for 6 hours. As a result, 1-methoxycarbonyl-3- (N, N-dimethylcarbamoyl) adamantane (yield 80%) was obtained with a conversion rate of 1,3-bis (methoxycarbonyl) adamantane of 90%.
Pale yellow solid
Mass spectrum data [M]⁺: 265
IR (cm^-1): 1670, 1630, 1170.
[0179]
Example 88
Under a nitrogen atmosphere, 10 mmol of 1-carboxy-3-hydroxymethyladamantane obtained by the method of Example 73 was dissolved in 10 ml of DMF, and 15 mmol of powdered N, N′-carbodiimidazole was added thereto at once. . After stirring at room temperature for 1 hour, 15 mmol of dimethylamine and 15 mmol of diazabicycloundecene were added. Heat to 100 ° C. and stir for 8 hours. As a result, the conversion of 1-carboxy-3-hydroxymethyladamantane was 99%, and 1-hydroxymethyl-3- (N, N-dimethylcarbamoyl) adamantane (yield 95%) was produced.
Pale yellow liquid
Mass spectrum data [M]⁺: 237
IR (cm^-1): 3310, 1660, 1220.
[0180]
Example 89
10 mmol of 1-amino-3-nitroadamantane obtained by the method of Example 66 was dissolved in toluene (100 ml), and 12 mmol of phosgene was added to the obtained solution at room temperature, followed by stirring for 6 hours. As a result, 1-isocyanato-3-nitroadamantane (yield 90%) was obtained with a conversion of 1-amino-3-nitroadamantane of 99%.
Pale yellow liquid
Mass spectrum data [M]⁺: 222
IR (cm^-1): 2200, 1560, 1330, 750.
[0181]
Example 90
The same procedure as in Example 89 was performed except that 1-aminoadamantane was used instead of 1-amino-3-nitroadamantane. As a result, the conversion of 1-aminoadamantane was 99%, and 1-isocyanatoadamantane was obtained. (Yield 90%) was obtained.
[0182]
Pale yellow liquid
Mass spectrum data [M]⁺177
IR (cm^-1): 3300, 2180, 1270.
[0183]
Example 91
The same procedure as in Example 80 was performed, except that 1,3-diaminoadamantane obtained by the method of Example 65 was used instead of 1-amino-3-nitroadamantane. 1,3-diamino 1-isocyanatoadamantane (yield 80%) was obtained with an adamantane conversion of 90%.
Pale yellow liquid
Mass spectrum data [M]⁺192
IR (cm^-1): 3310, 2270, 1520, 870.
[0184]
Example 92
The same operation as in Example 89 was performed except that 1-amino-3- (N, N-dimethylcarbamoyl) adamantane obtained by the method of Example 78 was used instead of 1-amino-3-nitroadamantane. As a result, the conversion of 1-amino-3- (N, N-dimethylcarbamoyl) adamantane was 95%, and 1-isocyanato-3- (N, N-dimethylcarbamoyl) adamantane (yield 85%) was obtained. It was.
Pale yellow liquid
Mass spectrum data [M]⁺: 248
IR (cm^-1): 2200, 1640, 1310, 750.
[0185]
Example 93
The same procedure as in Example 89 was performed, except that 1-amino-3-methoxycarbonyladamantane obtained by the method of Example 78 was used instead of 1-amino-3-nitroadamantane. The conversion of amino-3-methoxycarbonyladamantane was 95%, and 1-isocyanato-3-methoxycarbonyladamantane (yield 85%) was obtained.
Pale yellow liquid
Mass spectrum data [M]⁺: 235
IR (cm^-1): 2220, 1640, 1330, 770.
[0186]
Example 94
Adamantane 10 mmol, NHPI 1 mmol, Co (AA)₂  To a mixed solution of 0.005 mmol and acetic acid 25 ml, nitrogen monoxide (NO), carbon monoxide (CO) and oxygen (O₂), NO: CO: O₂(Molar ratio) = 10: 15: 1 (pressure: 26 kg / cm²) And stirred at 100 ° C. for 6 hours. The reaction product was analyzed by gas chromatography and gas-mass spectrometry. As a result, 1,3,5-trinitroadamantane (yield 5%), 1-carboxy-3,5-dinitroadamantane (yield 5%) ), 1,3-dicarboxy-5-nitroadamantane (yield 1%) and 1,3,5-tricarboxyadamantane (yield 1%).

Claims (18)

Contacting the substrate with at least one reagent selected from (i) nitrogen oxides and (ii) a mixture of carbon monoxide and oxygen to provide at least one functional group selected from a nitro group and a carboxyl group; A catalyst for introduction of the following formula (1)

(Wherein R ¹ and R ² are the same or different and each represents a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group, an aryl group, a cycloalkyl group, a hydroxyl group, an alkoxy group, a carboxyl group, an alkoxycarbonyl group, or an acyl group; R ¹ and R ² may combine with each other to form a double bond or an aromatic or non-aromatic ring, Y represents an oxygen atom or a hydroxyl group, and n represents an integer of 1 to 3. A catalyst composed of an imide compound represented by: The catalyst according to claim 1, wherein in the imide compound represented by the formula (1), R ¹ and R ² are bonded to each other to form an aromatic or non-aromatic 5- to 12-membered ring. In the imide compound represented by the formula (1), R ¹ and R ² are bonded to each other to form a cycloalkane ring which may have a substituent, a cycloalkene ring which may have a substituent, a substituted The catalyst according to claim 1 or 2 , wherein a bridged hydrocarbon ring which may have a group and an aromatic ring which may have a substituent are formed. The catalyst according to any one of claims 1 to 3, wherein the imide compound represented by the formula (1) is a compound represented by the following formulas (1a) to (1f).

(Wherein R ^{3 to} R ⁶ are the same or different and each represents a hydrogen atom, an alkyl group, a hydroxyl group, an alkoxy group, a carboxyl group, an alkoxycarbonyl group, an acyl group, a nitro group, a cyano group, an amino group, or a halogen atom. R ¹ , R ² , Y and n are the same as above) The imide compound represented by the formula (1) is N-hydroxysuccinimide, N-hydroxymaleic acid imide, N-hydroxyhexahydrophthalimide, N, N'-dihydroxycyclohexanetetracarboxylic acid imide, N-hydroxy. Phthalic acid imide, N-hydroxytetrabromophthalic acid imide, N-hydroxytetrachlorophthalic acid imide, N-hydroxyhetic acid imide, N-hydroxyhymic acid imide, N-hydroxytrimellitic acid imide, N, N'- The catalyst according to any one of claims 1 to 4, which is at least one compound selected from the group consisting of dihydroxypyromellitic imide and N, N'-dihydroxynaphthalenetetracarboxylic imide. The catalyst is an imide compound represented by the formula (1) and a co-catalyst that is a compound containing at least one element selected from the group consisting of Group 2A elements of the periodic table, transition metal elements, and Group 3B elements of the periodic table The catalyst according to any one of claims 1 to 5, wherein the catalyst is constituted.   The co-catalyst contains at least one element selected from the group consisting of 3A group element, 4A group element, 4A group element, 5A group element, 6A group element, 7A group element, 8 group element, 1B group element and 2B group element The catalyst according to claim 6, which is a compound. The catalyst according to claim 6 or 7 , wherein the ratio between the imide compound represented by the formula (1) and the promoter is 0.001 to 10 moles of the promoter relative to 1 mole of the imide compound. A substrate in the presence of the catalyst according to any one of claims 1 to 8 , and (i) at least one reactant selected from a mixture of nitrogen oxides and (ii) carbon monoxide and oxygen. A method of introducing at least one functional group selected from a nitro group and a carboxyl group into a substrate by contacting them. The substrate is (a) a compound having a methyl group or a methylene group at an adjacent site of the unsaturated bond, (b) an allocyclic or heterocyclic compound having a methylene group, (c) a compound having a methine carbon atom, (d) an aromatic The method according to claim 9, which is a kind selected from a compound having a methyl group or a methylene group at an adjacent site of an aromatic ring, and (e) a compound having a methylene group at an adjacent site of a carbonyl group. The method according to claim 9 or 10 , wherein the substrate is a compound having a methine carbon atom or a compound having a methyl group or a methylene group at the benzyl position. The method according to claim 9 , wherein the nitrogen oxide is a compound represented by the formula N _x O _y (wherein x represents an integer of 1 or 2 and y represents an integer of 1 to 6). The method according to claim 9 or 12 , wherein the nitrogen oxide contains at least one nitrogen compound selected from N ₂ O ₃ and NO ₂ as a main component. The method according to claim 9 , wherein 1 mol or more of carbon monoxide and 0.5 mol or more of oxygen are used per 1 mol of the substrate. The method according to claim 9 or 14 , wherein the ratio of carbon monoxide to oxygen is carbon monoxide / oxygen = 1/99 to 99.99 / 0.01 (molar ratio). In the presence of the catalyst according to any one of claims 1 to 7 , the substrate is contacted with (i) nitrogen oxides and (ii) at least one reactant selected from a mixture of carbon monoxide and oxygen. And a method for producing a compound having at least one functional group selected from a nitro group and a carboxy group. An adamantane derivative represented by the following formula (2) or a salt thereof.

(In the formula, X ¹ may be protected by a nitro group, an amino group or an N-substituted amino group optionally protected by a protecting group, a carboxyl group optionally protected by a protecting group, or a protecting group. Represents a hydroxymethyl group, X ³ and X ⁴ are the same or different and are protected by a hydrogen atom, an alkyl group, a nitro group, an amino group which may be protected by a protecting group, an N-substituted amino group or a protecting group; A carboxyl group which may be protected, a hydroxymethyl group which may be protected by a protecting group, or an isocyanato group;
(I) When X ¹ is a nitro group, X ² represents an N -substituted amino group, a hydroxymethyl group optionally protected by a protecting group, or an isocyanato group.
(Ii) When X ¹ is an amino group or an N-substituted amino group which may be protected by a protecting group, X ² represents an isocyanato group.
(Iii) When X ¹ is a carboxyl group that may be protected by a protecting group, X ² represents a hydroxymethyl group or isocyanato group that may be protected by a protecting group.
(Iv) When X ¹ is a hydroxymethyl group optionally protected by a protecting group, X ² represents an isocyanato group) An adamantane derivative represented by the following formula (3) or a salt thereof.

(In the formula, X ⁵ represents an optionally substituted carbamoyl group or substituted oxycarbonylamino group, and X ⁷ and X ⁸ are the same or different and each represents a hydrogen atom, an alkyl group, a nitro group or a protecting group. An amino group or N-substituted amino group which may be protected, a carboxyl group which may be protected with a protecting group, a hydroxymethyl group which may be protected with a protecting group, or an isocyanato group.
(I) When X ⁵ is a carbamoyl group which may have a substituent, X ⁶ represents a carboxyl group, a substituted oxycarbonyl group, an amino group which may be protected by a protecting group, or a nitro group .
( Ii ) When X ⁵ is a substituted oxycarbonylamino group, X ⁶ represents a substituted oxycarbonyl group, a hydroxymethyl group optionally protected by a protecting group, or an amino group optionally protected by a protecting group . )