JP4423717B2 - ３−置換−３−ハロメチルオキセタン化合物の合成法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、3-置換-3-ヒドロキシメチルオキセタン化合物から3-置換-3-ハロメチルオキセタン化合物を合成する方法に関する。ハロメチルオキセタン化合物は、コーティング材料や液晶表示素子等の原料として有用な化合物である。
【０００２】
【従来の技術】
従来、3-置換-3-ハロメチルオキセタン化合物を合成する方法としては、トリメチロールアルカン又はペンタエリトリトールを出発原料として合成する方法が一般的に広く知られている（例えば、Polymer Lett.,1963,397.）。しかしながら、この方法では、装置への腐食性のあるハロゲン化水素ガスを用いなければならないために操作が煩雑となり、又、目的物を精製するために蒸留工程を繰り返さなければならないために、目的物の収率が低くなる等の問題があった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、即ち、3-置換-3-ヒドロキシメチルオキセタン化合物から、煩雑な操作を必要とすることなく、簡便な方法で3-置換-3-ハロメチルオキセタン化合物を高収率で合成することが出来る、工業的に有利な3-置換-3-ハロメチルオキセタン化合物の合成法を提供するものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の課題は、有機塩基の存在下、3-置換-3-ヒドロキシメチルオキセタン化合物に、有機スルホン酸ハライドを接触させ、3-置換-3-ヒドロキシメチルオキセタンのスルホン酸エステルを合成し（第１の反応）、引き続き、これにハロゲン化合物を添加し反応させて、3-置換-3-ハロメチルオキセタン化合物を合成する（第２の反応）ことを特徴とする、3-置換-3-ハロメチルオキセタン化合物の合成法によって解決される。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明の第１の反応において使用する原料3-置換-3-ヒドロキシメチルオキセタン化合物は、前記の一般式（１）で示されるものが好ましい。その一般式（１）において、Ｒ1は置換基を有していても良い炭化水素基であり、例えば、置換基を有していても良い、炭素数１〜６のアルキル基、炭素数２〜６のアルケニル基又は炭素数６〜８のアリール基のいずれかを示す。
【０００６】
前記ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が挙げられる。
【０００７】
前記炭素数１〜６のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基（若しくはその異性体）、ブチル基（若しくはその異性体）、ペンチル基（若しくはその異性体）、ヘキシル基（若しくはその異性体）が挙げられる。
【０００８】
前記炭素数２〜６のアルケニル基としては、例えば、ビニル基、アリル基、1-プロペニル基、ブテニル基（若しくはその異性体）、ペンテニル基（若しくはその異性体）、ヘキセニル基（若しくはその異性体）が挙げられる。
【０００９】
前記炭素数６〜８のアリール基としては、例えば、フェニル基、トリル基（若しくはその異性体）、キシリル基（若しくはその異性体）が挙げられる。
【００１０】
本発明の第１の反応において使用する有機塩基としては、例えば、トリメチルアミン、トリエチルアミン、ジイソプロピルアミン等の三級アミン類；ジブチルウレア等の尿素類；ピリジン、ジメチルピリジン等のピリジン類が挙げられる。
【００１１】
前記有機塩基の使用量は、原料の3-置換-3-ヒドロキシメチルオキセタン化合物に対して好ましくは0.5〜10倍モル、更に好ましくは1.0〜5倍モルである。
【００１２】
本発明の第１の反応において使用する有機スルホン酸ハライドは、前記の一般式（２）で示されるものが好ましい。その一般式（２）において、Ｒ2は炭化水素基であり、例えば、メチル基、フェニル基又はp-トリル基のいずれかを示す。又、Ｘはハロゲン原子を示す。
【００１３】
前記ハロゲン原子としては、塩素原子、臭素原子が挙げられる。
【００１４】
本発明の第１の反応において使用する有機スルホン酸ハライドとしては、例えば、メタンスルホン酸クロライド、ベンゼンスルホン酸クロライド、p-トルエンスルホン酸クロライド、メタンスルホン酸ブロマイド、ベンゼンスルホン酸ブロマイド、p-トルエンスルホン酸ブロマイドが挙げられる。
【００１５】
前記有機スルホン酸ハライドの使用量は、原料の3-置換-3-ヒドロキシメチルオキセタン化合物に対して好ましくは1〜20倍モル、更に好ましくは1〜5倍モルである。
【００１６】
本発明の第１の反応は、溶媒の存在下又は非存在下において行われる。使用される溶媒としては、例えば、ベンゼン、トルエン、キシレン、メシチレン等のような芳香族炭化水素；ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル化合物；ジクロロメタン、クロロホルム、四塩化炭素、ジクロロエタン等のハロゲン化脂肪族炭化水素が挙げられるが、好ましくはトルエン、テトラヒドロフラン、ジクロロエタンが使用される。
【００１７】
前記溶媒の使用量は、原料の3-置換-3-ヒドロキシメチルオキセタン化合物に対して好ましくは0〜100倍モル、更に好ましくは5〜30倍モルである。これらの溶媒は、単独又は二種以上を混合して使用しても良い。
【００１８】
本発明の第１の反応は、有機塩基の存在下、3-置換-3-ヒドロキシメチルオキセタン化合物と有機スルホン酸ハライドとを液相で接触させることが好ましく、例えば、不活性ガス雰囲気にて、3-置換-3-ヒドロキシメチルオキセタン化合物、有機スルホン酸ハライド、有機塩基及び溶媒を混合し、加熱攪拌する等の方法によって、常圧又は加圧下で行われる。その際の反応温度は好ましくは-20〜50℃、更に好ましくは0〜20℃である。
【００１９】
また、第１の反応によって得られた生成物（3-置換-3-ヒドロキシメチルオキセタンのスルホン酸エステル）は、例えば、反応終了後に副生した有機塩基のハロゲン化水素酸塩を濾過し、水洗により未反応3-置換-3-ヒドロキシメチルオキセタン化合物及び不純物を除去した後、反応で使用した溶媒を留去することで、その粗生成物として得ることが出来る。この3-置換-3-ヒドロキシメチルオキセタンのスルホン酸エステルの粗生成物は、引き続き、そのまま又は更に蒸留等により精製して、次の反応（第２の反応）に使用することが出来る。なお、一般式（１）のＲ1中にヒドロキシ基を含む場合には、そのヒドロキシ基もスルホン酸エステルに変換されている。
【００２０】
本発明の第２の反応において使用する3-置換-3-ヒドロキシメチルオキセタンのスルホン酸エステルは、一般式（６）
【００２１】
【化６】
（式中、Ｒ1は置換基を有していても良い炭化水素基を示し、Ｒ2は炭化水素基を示す。なお、一般式（１）のＲ1中にヒドロキシ基を含む場合には、そのヒドロキシ基もスルホン酸エステルに変換されている。）
【００２２】
で示される。その一般式（６）において、Ｒ1は置換基を有していても良い炭化水素基であり、例えば、置換基を有していても良い、炭素数１〜６のアルキル基、炭素数２〜６のアルケニル基又は炭素数６〜８のアリール基のいずれかを示す。なお、一般式（１）のＲ1中にヒドロキシ基を含む場合には、そのヒドロキシ基もスルホン酸エステルに変換されている。又、Ｒ2は炭化水素基であり、例えば、メチル基、フェニル基又はp-トリル基のいずれかを示す。
【００２３】
前記ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が挙げられる。
【００２４】
前記炭素数１〜６のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基（若しくはその異性体）、ブチル基（若しくはその異性体）、ペンチル基（若しくはその異性体）、ヘキシル基（若しくはその異性体）が挙げられる。
【００２５】
前記炭素数２〜６のアルケニル基としては、例えば、ビニル基、アリル基、1-プロペニル基、ブテニル基（若しくはその異性体）、ペンテニル基（若しくはその異性体）、ヘキセニル基（若しくはその異性体）が挙げられる。
【００２６】
前記炭素数６〜８のアリール基としては、例えば、フェニル基、トリル基（若しくはその異性体）、キシリル基（若しくはその異性体）が挙げられる。
【００２７】
本発明の第２の反応において使用するハロゲン化合物は、無機ハロゲン化合物又は有機ハロゲン化合物である。
【００２８】
本発明の第２の反応において使用する無機ハロゲン化合物は、前記の一般式（３）で示されるものが好ましい。その一般式（３）において、Ｍはアルカリ金属原子又はアルカリ土類金属原子を示し、Ｘはハロゲン原子を示す。又、nは１若しくは２である。
【００２９】
前記アルカリ金属原子としては、例えば、リチウム原子、ナトリウム原子、カリウム原子、セシウム原子等が挙げられる。前記アルカリ土類金属原子としては、ベリリウム原子、マグネシウム原子、カルシウム原子、ストロンチウム原子等が挙げられる。
【００３０】
前記ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が挙げられる。
【００３１】
本発明の第２の反応において使用する無機ハロゲン化合物としては、例えば、フッ化リチウム、フッ化ナトリウム、フッ化カリウム、フッ化セシウム、塩化リチウム、塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化セシウム、臭化リチウム、臭化ナトリウム、臭化カリウム、臭化セシウム、ヨウ化リチウム、ヨウ化ナトリム、ヨウ化カリウム、ヨウ化セシウム等のアルカリ金属のハロゲン化合物；フッ化ベリリウム、フッ化マグネシウム、フッ化カルシウム、フッ化ストロンチウム、塩化ベリリウム、塩化マグネシウム、塩化カルシウム、塩化ストロンチウム、臭化ベリリウム、臭化マグネシウム、臭化カルシウム、臭化ストロンチウム、ヨウ化ベリリウム、ヨウ化マグネシウム、ヨウ化カルシウム、ヨウ化ストロンチウム等のアルカリ土類金属のハロゲン化合物が挙げられるが、好ましくはフッ化ナトリウム、フッ化カリウム、塩化リチウム、塩化ナトリウム、臭化リチウム、臭化ナトリウム、ヨウ化ナトリウム、ヨウ化カリウムが使用される。
【００３２】
本発明の第２の反応において使用する有機ハロゲン化合物は、前記の一般式（４）で示される四級アンモニウムハライド又は一般式（５）で示される四級ピリジニウムハライドが好ましい。
一般式（４）において、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5及びＲ6は同一或いは異なっていても良く、水素原子、炭素数１〜１８のアルキル基又は炭素数７〜１８のアラルキル基のいずれかを示す。又、Ｘはハロゲン原子を示す。
一般式（５）において、Ｒ7は炭素数１〜６のアルキル基又は炭素数２〜６のジアルキルアミノ基を示し、Ｒ8は水素原子又は炭素数１〜１６のアルキル基を示す。又、Ｘはハロゲン原子を示す。
【００３３】
本発明の第２の反応において使用する四級アンモニウムハライドとしては、例えば、トリメチルアミンフッ化水素酸塩、トリメチルアミン塩酸塩、トリメチルアミン臭化水素酸塩、トリメチルアミンヨウ化水素酸塩、ジエチルメチルアミンフッ化水素酸塩、ジエチルメチルアミン塩酸塩、ジエチルメチルアミン臭化水素酸塩、ジエチルメチルアミンヨウ化水素酸塩、トリエチルアミンフッ化水素酸塩、トリエチルアミン塩酸塩、トリエチルアミン臭化水素酸塩、トリエチルアミンヨウ化水素酸塩、エチルジイソプロピルアミンフッ化水素酸塩、エチルジイソプロピルアミン塩酸塩、エチルジイソプロピルアミン臭化水素塩、エチルジイソプロピルアミンヨウ化水素塩、ジエチルイソプロピルアミンフッ化水素酸塩、ジエチルイソプロピルアミン塩酸塩、ジエチルイソプロピルアミン臭化水素酸塩、ジエチルイソプロピルアミンヨウ化水素酸塩、トリイソプロピルアミンフッ化水素酸塩、トリイソプロピルアミン塩酸塩、トリイソプロピルアミン臭化水素酸塩、トリイソプロピルアミンヨウ化水素酸塩、ベンジルジメチルアミンフッ化水素酸塩、ベンジルジメチルアミン塩酸塩、ベンジルジメチルアミン臭化水素酸塩、ベンジルジメチルアミンヨウ化水素酸塩、ベンジルジエチルアミンフッ化水素酸塩、ベンジルジエチルアミン塩酸塩、ベンジルジエチルアミン臭化水素酸塩、ベンジルジメチルアミンヨウ化水素酸塩、テトラメチルアンモニウムフロライド、テトラメチルアンモニウムクロライド、テトラメチルアンモニウムブロマイド、テトラメチルアンモニウムヨーダイド、トリエチルメチルアンモニウムフロライド、トリエチルメチルアンモニウムクロライド、トリエチルメチルアンモニウムブロマイド、トリエチルメチルアンモニウムヨーダイド、エチルトリメチルアンモニウムフロライド、エチルトリメチルアンモニウムクロライド、エチルトリメチルアンモニウムブロマイド、エチルトリメチルアンモニウムヨーダイド、テトラエチルアンモニウムフロライド、テトラエチルアンモニウムクロライド、テトラエチルアンモニウムブロマイド、テトラエチルアンモニウムヨーダイド、エチルトリプロピルアンモニウムフロライド、エチルトリプロピルアンモニウムクロライド、エチルトリプロピルアンモニウムブロマイド、エチルトリプロピルアンモニウムヨーダイド、ジエチルジプロピルアンモニウムフロライド、ジエチルジプロピルアンモニウムクロライド、ジエチルジプロピルアンモニウムブロマイド、ジエチルジプロピルアンモニウムヨーダイド、テトラプロピルアンモニウムフロライド、テトラプロピルアンモニウムクロライド、テトラプロピルアンモニウムブロマイド、テトラプロピルアンモニウムヨーダイド、テトラブチルアンモニウムフロライド、テトラブチルアンモニウムクロライド、テトラブチルアンモニウムブロマイド、テトラブチルアンモニウムヨーダイド、ベンジルトリメチルアンモニウムフロライド、ベンジルトリメチルアンモニウムクロライド、ベンジルトリメチルアンモニウムブロマイド、ベンジルトリメチルアンモニウムヨーダイド等が挙げられるが、好ましくはトリエチルアミン塩酸塩、トリエチルアミン臭化水素酸塩が使用される。
【００３４】
本発明の第２の反応において使用する四級ピリジニウムハライドとしては、例えば、ピリジンフッ化水素酸塩、ピリジン塩酸塩、ピリジン臭化水素酸塩、ピリジンヨウ化水素酸塩、メチルピリジンフッ化水素酸塩、メチルピリジン塩酸塩、メチルピリジン臭化水素酸塩、メチルピリジンヨウ化水素酸塩、ジメチルアミノピリジンフッ化水素酸塩、ジメチルアミノピリジン塩酸塩、ジメチルアミノピリジン臭化水素酸塩、ジメチルアミノピリジンヨウ化水素酸塩、セチルピリジニウムクロリド、セチルピリジウムブロミド等が挙げられるが、好ましくはピリジン塩酸塩、ピリジン臭化水素酸塩が使用される。
【００３５】
前記ハロゲン化合物の使用量は、3-置換-3-ヒドロキシメチルオキセタンのスルホン酸エステルに対して好ましくは1.0〜10.0倍モル、更に好ましくは1.0〜3.0倍モルである。これらのハロゲン化物は、単独又は二種以上を混合して使用しても良い。
【００３６】
本発明の第２の反応は、溶媒の存在下又は非存在下において行われる。使用される溶媒としては、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノール等の脂肪族アルコール；アセトニトリル、プロピオニトリル、ベンゾニトリル等のニトリル化合物；ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル化合物；ベンゼン、トルエン、キシレン、メシチレン等の芳香族炭化水素；ジクロロメタン、クロロホルム、四塩化炭素、ジクロロエタン等のハロゲン化脂肪族炭化水素；ホルムアミド、N,N-ジメチルホルムアミド、N-メチルピロリドン、ヘキサメチレンホスフォラストリアミド、N,N-ジメチルイミダゾリジノン等のアミド化合物；ジメチルスルホキシド；スルホラン；水が挙げられるが、メタノール、エタノール、アセトニトリル、N,N-ジメチルホルムアミドを単独で、又は水と混合して使用するのが好ましい。
【００３７】
前記溶媒の使用量は、3-置換-3-ヒドロキシメチルオキセタンのスルホン酸エステルに対して好ましくは0〜100倍モル、更に好ましくは5〜30倍モルである。これらの溶媒は、単独又は二種以上を混合して使用しても良い。
【００３８】
本発明の第２の反応は、3-置換-3-ヒドロキシメチルオキセタンのスルホン酸エステルにハロゲン化合物を添加して液相で接触させることが好ましく、例えば、不活性ガス雰囲気にて、3-置換-3-ヒドロキシメチルオキセタンのスルホン酸エステル、ハロゲン化合物及び溶媒を混合し、加熱攪拌する等の方法によって、常圧又は加圧下で行われる。その際の反応温度は好ましくは0〜200℃、更に好ましくは20〜120℃である。
【００３９】
本発明の第２の反応によって得られた3-置換-3-ハロメチルオキセタン化合物は、一般式（７）
【００４０】
【化７】
（式中、Ｒ1は置換基を有していても良い炭化水素基を示し、Ｘはハロゲン原子を示す。なお、一般式（１）のＲ1中にヒドロキシ基を含む場合には、そのヒドロキシ基もハロゲン原子に変換されている。）
【００４１】
で示される。その一般式（７）において、Ｒ1は置換基を有していても良い炭化水素基であり、例えば、置換基を有していても良い、炭素数１〜６のアルキル基、炭素数２〜６のアルケニル基又は炭素数６〜８のアリール基のいずれかを示す。なお、一般式（１）のＲ1中にヒドロキシ基を含む場合には、そのヒドロキシ基もハロゲン原子に変換されている。
【００４２】
前記炭素数１〜６のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基（若しくはその異性体）、ブチル基（若しくはその異性体）、ペンチル基（若しくはその異性体）、ヘキシル基（若しくはその異性体）が挙げられる。
【００４３】
前記炭素数２〜６のアルケニル基としては、例えば、ビニル基、アリル基、1-プロペニル基、ブテニル基（若しくはその異性体）、ペンテニル基（若しくはその異性体）、ヘキセニル基（若しくはその異性体）が挙げられる。
【００４４】
前記炭素数６〜８のアリール基としては、例えば、フェニル基、トリル基（若しくはその異性体）、キシリル基（若しくはその異性体）が挙げられる。
【００４５】
前記ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が挙げられる。
【００４６】
また、最終生成物である3-置換-3-ハロメチルオキセタン化合物は、例えば、反応終了後に不純物を水洗により除去し、溶媒を留去した後、蒸留等による一般的な方法によって精製される。
【００４７】
【実施例】
次に、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明の範囲はこれらに限定されるものではない。なお、生成物の純度は全てガスクロマトグラフィーによる面積百分率である。
【００４８】
実施例１
攪拌装置、滴下漏斗及び窒素導入管を備えた内容積3000mlのガラス製四口フラスコに、3-エチル-3-ヒドロキシメチルオキセタン197.5g(1.70mol)、トリエチルアミン206.4g(2.04mol)及びトルエン1876.6gを加え、窒素雰囲気下、攪拌しながら0℃まで冷却した。次に、液温を0〜10℃に保ったまま、メタンスルホン酸クロライド214.2g(1.87mol)を滴下漏斗より1.5時間かけて滴下した。滴下後、20℃まで昇温し、そのまま3時間攪拌した。その後、析出物を濾過して、トルエンを減圧下で留去することで、純度77.6％の2-(3-オキセタン)ブチルメシレート383.6gを得た(収率：90.3mol％)。
先に得られた純度77.6％の2-(3-オキセタン)ブチルメシレート100.0gを減圧蒸留(0.5〜1.0torr、136〜137℃)して、純度97.0％の2-(3-オキセタン)ブチルメシレート70.8gを得た。
【００４９】
実施例２
攪拌装置、滴下漏斗及び窒素導入管を備えた内容積1000mlのガラス製四口フラスコに、塩化リチウム49.1g(1.13mol)及びジメチルホルムアミド200mlを加え、窒素雰囲気下、攪拌しながら60℃まで加熱した。次に、液温を50℃にして、実施例１で合成した純度77.6％の2-(3-オキセタン)ブチルメシレート250.0g(1.00mol)を滴下漏斗より2時間かけて滴下した。滴下後、そのまま50℃で6時間攪拌した。その後、反応液にトルエン800mlを加え、水100mlで三回洗浄した。トルエン相を減圧下で濃縮した後、減圧蒸留(35torr、82〜83℃)して、純度99.7％の3-エチル-3-クロロメチルオキセタン125.0gを得た(2-(3-オキセタン)ブチルメシレート基準収率：92.7mol％)。
【００５０】
実施例３
攪拌装置、滴下漏斗及び窒素導入管を備えた内容積1000mlの四口フラスコに、臭化リチウム43.5g(0.50mol)及びジメチルホルムアミド160mlを加え、窒素雰囲気下、攪拌しながら90℃まで加熱した。次に、液温を50℃にして、実施例１で合成した純度77.6％の2-(3-オキセタン)ブチルメシレート125.1g(0.50mol)を滴下漏斗より2時間かけて滴下した。滴下後、そのまま50℃で8時間攪拌した。その後、反応液にトルエン500mlを加え、水30mlで五回洗浄した。トルエン相を減圧下で濃縮した後、減圧蒸留(15〜17torr、80〜82℃)して、純度96.0％の3-エチル-3-ブロモメチルオキセタン83.9gを得た(2-(3-オキセタン)ブチルメシレート基準収率：90.0mol％)。
【００５１】
実施例４
攪拌装置、滴下漏斗及び窒素導入管を備えた内容積500mlの四口フラスコに、臭化ナトリウム13.2g(0.13mol)、テトラブチルアンモニウムブロマイド0.4g(1.24mmol)及びアセトニトリル100mlを加え、窒素雰囲気下、攪拌しながら70℃まで加熱した。次に、液温を70℃に保ったまま、実施例１で合成した純度77.6％の2-(3-オキセタン)ブチルメシレート24.9g(0.10mol)を滴下漏斗より2時間かけて滴下した。滴下後、そのまま70℃で16時間攪拌した。その後、アセトニトリルを留去し、反応液にトルエン100mlを加え、水50mlで五回洗浄した。トルエン相を減圧下で濃縮した後、減圧蒸留(15〜17torr、80〜82℃)して、純度99.8％の3-エチル-3-ブロモメチルオキセタン17.6gを得た(2-(3-オキセタン)ブチルメシレート基準収率：98.1mol％)。
【００５２】
実施例５
攪拌装置、滴下漏斗及び窒素導入管を備えた内容積1000mlの四口フラスコに、トリエチルアミン塩酸塩165.0g(1.20mol)及びメタノール200mlを加え、窒素雰囲気下、攪拌しながら50℃まで加熱した。次に、液温を50℃に保ったまま、実施例１で合成した純度77.6％の2-(3-オキセタン)ブチルメシレート248.7g(1.00mol)を滴下漏斗より1時間かけて滴下した。滴下後、そのまま50℃で6時間攪拌した。その後、反応液にトルエン200mlを加え、水100mlで三回洗浄した。トルエン相を減圧下で濃縮した後、減圧蒸留(35torr、82〜83℃)して、純度99.0％の3-エチル-3-クロロメチルオキセタン123.6gを得た(2-(3-オキセタン)ブチルメシレート基準収率：91.0mol％)。
【００５３】
実施例６
攪拌装置、滴下漏斗及び窒素導入管を備えた内容積500mlの四口フラスコに、塩化ナトリウム11.7g(0.20mol)及びジメチルホルムアミド100mlを加え、窒素雰囲気下、攪拌しながら100℃まで加熱した。次に、液温を100℃に保ったまま、実施例１で得られた純度97.0％の2-(3-オキセタン)ブチルメシレート20.0g(0.10mol)を滴下漏斗より1時間かけて滴下した。滴下後、そのまま100℃で6時間攪拌した。その後、反応液にトルエン200mlを加え、水50mlで三回洗浄した。トルエン相を減圧下で濃縮した後、減圧蒸留(35torr、82〜83℃)して、純度99.7％の3-エチル-3-クロロメチルオキセタン13.1gを得た(2-(3-オキセタン)ブチルメシレート基準収率：97.3mol％)。
【００５４】
実施例７
攪拌装置、滴下漏斗及び窒素導入管を備えた内容積300mlの四口フラスコに、トリエチルアミン塩酸塩14.2g(0.103mol)及びジメチルホルムアミド100mlを加え、窒素雰囲気下、攪拌しながら70℃まで加熱した。次に、液温を70℃保ったまま、参考例１で得られた純度97.0％の2-(3-オキセタン)ブチルメシレート20.0g(0.10mol)を滴下漏斗より1時間かけて滴下した。滴下後、そのまま70℃で5時間攪拌した。その後、反応液にトルエン200mlを加え、水50mlで三回洗浄した。トルエン相を減圧下で濃縮した後、減圧蒸留(35torr、82〜83℃)して、純度99.7％の3-エチル-3-クロロメチルオキセタン12.9gを得た(2-(3-オキセタン)ブチルメシレート基準収率：95.6mol％)。
【００５５】
実施例８
攪拌装置、滴下漏斗及び窒素導入管を備えた内容積100mlの三口フラスコに、臭化ナトリウム2.6g(0.025mol)及びジメチルホルムアミド20mlを加え、窒素雰囲気下、25℃で攪拌した。次に、実施例１で得られた純度97.0％の2-(3-オキセタン)ブチルメシレート5.0g(0.025mol)を滴下漏斗より1時間かけて滴下した。滴下後、そのまま6時間攪拌した。その後、反応液にトルエン50mlを加え、水20mlで三回洗浄した。トルエン相を減圧下で濃縮した後、減圧蒸留(15〜17torr、80〜82℃)して、純度99.8％の3-エチル-3-ブロモメチルオキセタン4.1gを得た(2-(3-オキセタン)ブチルメシレート基準収率：92.0mol％)。
【００５６】
実施例９
攪拌装置、滴下漏斗及び窒素導入管を備えた内容積300mlの四口フラスコに、テトラブチルアンモニウムブロマイド32.2g(0.10mol)及びアセトニトリル100mlを加え、窒素雰囲気下、攪拌しながら70℃まで加熱した。次に、液温を70℃保ったまま、実施例１で得られた純度97.0％の2-(3-オキセタン)ブチルメシレート20.0g(0.10mol)を滴下漏斗より1時間かけて滴下した。滴下後、そのまま70℃で10時間攪拌した。その後、反応液にトルエン200mlを加え、水50mlで三回洗浄した。トルエン相を減圧下で濃縮した後、減圧蒸留(15〜17torr、80〜82℃)して、純度99.8％の3-エチル-3-ブロモメチルオキセタン17.1gを得た(2-(3-オキセタン)ブチルメシレート基準収率：95.6mol％)。
【００５７】
実施例１０
攪拌装置、滴下漏斗及び窒素導入管を備えた内容積300mlの四口フラスコに、ヨウ化ナトリウム18.0g(0.12mol)及びジメチルホルムアミド30mlを加え、窒素雰囲気下、攪拌しながら70℃まで加熱した。次に、液温を70℃保ったまま、実施例１で得られた純度97.0％の2-(3-オキセタン)ブチルメシレート20.0g(0.10mol)を滴下漏斗より1時間かけて滴下した。滴下後、アセトニトリル50mlを加え70℃で1時間攪拌した。その後、反応液にトルエン200mlを加え、水100mlで二回洗浄した。トルエン相を減圧下で濃縮した後、減圧蒸留(20〜22torr、105〜108℃)して、純度97.8％の3-エチル-3-ヨードメチルオキセタン21.7gを得た(2-(3-オキセタン)ブチルメシレート基準収率：93.9mol％)。
【００５８】
実施例１１
攪拌装置、滴下漏斗及び窒素導入管を備えた内容積200mlの三口フラスコに、フッ化カリウム12.8g(0.22mol)及びメタノール100mlを加え、窒素雰囲気下、攪拌しながら70℃まで加熱した。次に、液温を70℃保ったまま、実施例１で得られた純度97.0％の2-(3-オキセタン)ブチルメシレート40.0g(0.20mol)を滴下漏斗より1時間かけて滴下した。滴下後、そのまま70℃で15時間攪拌した。その後、反応液にトルエン200mlを加え、水50mlで三回洗浄した。トルエン相を減圧下で濃縮した後、常圧蒸留(142〜145℃)して、純度92.0％の3-エチル-3-フルオロメチルオキセタン19.9gを得た(2-(3-オキセタン)ブチルメシレート基準収率：77.6mol％)。
【００５９】
実施例１２
攪拌装置、滴下漏斗及び窒素導入管を備えた内容積1000mlの四口フラスコに、3-エチル-3-ヒドロキシメチルオキセタン34.9g(0.30mol)、トリエチルアミン45.5g(0.45mol)及びトルエン425.4gを加え、窒素雰囲気下、攪拌しながら0℃まで冷却した。次に、液温を0〜10℃に保ったまま、p-トルエンスルホン酸クロライド62.9g(0.33mol)をトルエン127.6gに溶解させた溶液を、滴下漏斗より1時間かけて滴下した。滴下後、20℃まで昇温し、そのまま9時間攪拌した。その後、析出物を濾過して、トルエンを減圧下で留去することで、純度78.0％の2-(3-オキセタン)ブチルトシレート48.6gを得た(収率：46.7mol％)。
【００６０】
実施例１３
攪拌装置、滴下漏斗及び窒素導入管を備えた内容積300mlの四口フラスコに、臭化リチウム8.7g(0.10mol)及びジメチルホルムアミド40mlを加え、窒素雰囲気下、攪拌しながら90℃まで加熱した。次に、液温を50℃保ったまま、実施例１２で得られた純度78.0％の2-(3-オキセタン)ブチルトシレート34.9g(0.10mol)を滴下漏斗より2時間かけて滴下した。滴下後、同温度で10時間攪拌した。その後、反応液にトルエン100mlを加え、水50mlで三回洗浄した。トルエン相を減圧下で濃縮した後、減圧蒸留(15〜17torr、80〜82℃)して、純度99.8％の3-エチル-3-ブロモメチルオキセタン15.8gを得た(2-(3-オキセタン)ブチルトシレート基準収率：88.0mol％)。
【００６１】
実施例１４
攪拌装置、滴下漏斗及び窒素導入管を備えた内容積3000mlの四口フラスコに、3-メチル-3-ヒドロキシメチルオキセタン183.9g(1.80mol)、トリエチルアミン202.4g(2.00mol)及びトルエン1706.0gを加え、窒素雰囲気下、攪拌しながら0℃まで冷却した。次に、液温を0〜10℃に保ったまま、メタンスルホン酸クロライド216.5g(1.89mol)を滴下漏斗より2.5時間かけて滴下した。滴下後、20℃まで昇温し、そのまま3時間攪拌した。その後、析出物を濾過して、トルエンを減圧下で留去することで、純度77.8％の2-(3-オキセタン)プロピルメシレート359.4gを得た(収率：86.4mol％)。
【００６２】
実施例１５
攪拌装置、滴下漏斗及び窒素導入管を備えた内容積300mlの四口フラスコに、臭化リチウム8.7g(0.10mol)及びジメチルホルムアミド40mlを加え、窒素雰囲気下、攪拌しながら90℃まで加熱した。次に、液温を50℃保ったまま、実施例１４で得られた純度77.8％の2-(3-オキセタン)プロピルメシレート23.1g(0.10mol)を滴下漏斗より2時間かけて滴下した。滴下後、同温度で10時間攪拌した。その後、反応液にトルエン100mlを加え、水50mlで三回洗浄した。トルエン相を減圧下で濃縮した後、減圧蒸留(15〜17torr、80〜82℃)して、純度99.8％の3-メチル-3-ブロモメチルオキセタン12.3gを得た(2-(3-オキセタン)プロピルメシレート基準収率：74.6mol％)。
【００６３】
【発明の効果】
本発明により、3-置換-3-ヒドロキシメチルオキセタン化合物から、煩雑な操作を必要とすることなく、簡便な方法で3-置換-3-ハロメチルオキセタン化合物を高収率で合成することが出来る、工業的に有利な3-置換-3-ハロメチルオキセタン化合物の合成法を提供することが出来る。
【発明の属する技術分野】
本発明は、3-置換-3-ヒドロキシメチルオキセタン化合物から3-置換-3-ハロメチルオキセタン化合物を合成する方法に関する。ハロメチルオキセタン化合物は、コーティング材料や液晶表示素子等の原料として有用な化合物である。
【０００２】
【従来の技術】
従来、3-置換-3-ハロメチルオキセタン化合物を合成する方法としては、トリメチロールアルカン又はペンタエリトリトールを出発原料として合成する方法が一般的に広く知られている（例えば、Polymer Lett.,1963,397.）。しかしながら、この方法では、装置への腐食性のあるハロゲン化水素ガスを用いなければならないために操作が煩雑となり、又、目的物を精製するために蒸留工程を繰り返さなければならないために、目的物の収率が低くなる等の問題があった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、即ち、3-置換-3-ヒドロキシメチルオキセタン化合物から、煩雑な操作を必要とすることなく、簡便な方法で3-置換-3-ハロメチルオキセタン化合物を高収率で合成することが出来る、工業的に有利な3-置換-3-ハロメチルオキセタン化合物の合成法を提供するものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の課題は、有機塩基の存在下、3-置換-3-ヒドロキシメチルオキセタン化合物に、有機スルホン酸ハライドを接触させ、3-置換-3-ヒドロキシメチルオキセタンのスルホン酸エステルを合成し（第１の反応）、引き続き、これにハロゲン化合物を添加し反応させて、3-置換-3-ハロメチルオキセタン化合物を合成する（第２の反応）ことを特徴とする、3-置換-3-ハロメチルオキセタン化合物の合成法によって解決される。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明の第１の反応において使用する原料3-置換-3-ヒドロキシメチルオキセタン化合物は、前記の一般式（１）で示されるものが好ましい。その一般式（１）において、Ｒ1は置換基を有していても良い炭化水素基であり、例えば、置換基を有していても良い、炭素数１〜６のアルキル基、炭素数２〜６のアルケニル基又は炭素数６〜８のアリール基のいずれかを示す。
【０００６】
前記ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が挙げられる。
【０００７】
前記炭素数１〜６のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基（若しくはその異性体）、ブチル基（若しくはその異性体）、ペンチル基（若しくはその異性体）、ヘキシル基（若しくはその異性体）が挙げられる。
【０００８】
前記炭素数２〜６のアルケニル基としては、例えば、ビニル基、アリル基、1-プロペニル基、ブテニル基（若しくはその異性体）、ペンテニル基（若しくはその異性体）、ヘキセニル基（若しくはその異性体）が挙げられる。
【０００９】
前記炭素数６〜８のアリール基としては、例えば、フェニル基、トリル基（若しくはその異性体）、キシリル基（若しくはその異性体）が挙げられる。
【００１０】
本発明の第１の反応において使用する有機塩基としては、例えば、トリメチルアミン、トリエチルアミン、ジイソプロピルアミン等の三級アミン類；ジブチルウレア等の尿素類；ピリジン、ジメチルピリジン等のピリジン類が挙げられる。
【００１１】
前記有機塩基の使用量は、原料の3-置換-3-ヒドロキシメチルオキセタン化合物に対して好ましくは0.5〜10倍モル、更に好ましくは1.0〜5倍モルである。
【００１２】
本発明の第１の反応において使用する有機スルホン酸ハライドは、前記の一般式（２）で示されるものが好ましい。その一般式（２）において、Ｒ2は炭化水素基であり、例えば、メチル基、フェニル基又はp-トリル基のいずれかを示す。又、Ｘはハロゲン原子を示す。
【００１３】
前記ハロゲン原子としては、塩素原子、臭素原子が挙げられる。
【００１４】
本発明の第１の反応において使用する有機スルホン酸ハライドとしては、例えば、メタンスルホン酸クロライド、ベンゼンスルホン酸クロライド、p-トルエンスルホン酸クロライド、メタンスルホン酸ブロマイド、ベンゼンスルホン酸ブロマイド、p-トルエンスルホン酸ブロマイドが挙げられる。
【００１５】
前記有機スルホン酸ハライドの使用量は、原料の3-置換-3-ヒドロキシメチルオキセタン化合物に対して好ましくは1〜20倍モル、更に好ましくは1〜5倍モルである。
【００１６】
本発明の第１の反応は、溶媒の存在下又は非存在下において行われる。使用される溶媒としては、例えば、ベンゼン、トルエン、キシレン、メシチレン等のような芳香族炭化水素；ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル化合物；ジクロロメタン、クロロホルム、四塩化炭素、ジクロロエタン等のハロゲン化脂肪族炭化水素が挙げられるが、好ましくはトルエン、テトラヒドロフラン、ジクロロエタンが使用される。
【００１７】
前記溶媒の使用量は、原料の3-置換-3-ヒドロキシメチルオキセタン化合物に対して好ましくは0〜100倍モル、更に好ましくは5〜30倍モルである。これらの溶媒は、単独又は二種以上を混合して使用しても良い。
【００１８】
本発明の第１の反応は、有機塩基の存在下、3-置換-3-ヒドロキシメチルオキセタン化合物と有機スルホン酸ハライドとを液相で接触させることが好ましく、例えば、不活性ガス雰囲気にて、3-置換-3-ヒドロキシメチルオキセタン化合物、有機スルホン酸ハライド、有機塩基及び溶媒を混合し、加熱攪拌する等の方法によって、常圧又は加圧下で行われる。その際の反応温度は好ましくは-20〜50℃、更に好ましくは0〜20℃である。
【００１９】
また、第１の反応によって得られた生成物（3-置換-3-ヒドロキシメチルオキセタンのスルホン酸エステル）は、例えば、反応終了後に副生した有機塩基のハロゲン化水素酸塩を濾過し、水洗により未反応3-置換-3-ヒドロキシメチルオキセタン化合物及び不純物を除去した後、反応で使用した溶媒を留去することで、その粗生成物として得ることが出来る。この3-置換-3-ヒドロキシメチルオキセタンのスルホン酸エステルの粗生成物は、引き続き、そのまま又は更に蒸留等により精製して、次の反応（第２の反応）に使用することが出来る。なお、一般式（１）のＲ1中にヒドロキシ基を含む場合には、そのヒドロキシ基もスルホン酸エステルに変換されている。
【００２０】
本発明の第２の反応において使用する3-置換-3-ヒドロキシメチルオキセタンのスルホン酸エステルは、一般式（６）
【００２１】
【化６】
【００２２】
で示される。その一般式（６）において、Ｒ1は置換基を有していても良い炭化水素基であり、例えば、置換基を有していても良い、炭素数１〜６のアルキル基、炭素数２〜６のアルケニル基又は炭素数６〜８のアリール基のいずれかを示す。なお、一般式（１）のＲ1中にヒドロキシ基を含む場合には、そのヒドロキシ基もスルホン酸エステルに変換されている。又、Ｒ2は炭化水素基であり、例えば、メチル基、フェニル基又はp-トリル基のいずれかを示す。
【００２３】
前記ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が挙げられる。
【００２４】
前記炭素数１〜６のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基（若しくはその異性体）、ブチル基（若しくはその異性体）、ペンチル基（若しくはその異性体）、ヘキシル基（若しくはその異性体）が挙げられる。
【００２５】
前記炭素数２〜６のアルケニル基としては、例えば、ビニル基、アリル基、1-プロペニル基、ブテニル基（若しくはその異性体）、ペンテニル基（若しくはその異性体）、ヘキセニル基（若しくはその異性体）が挙げられる。
【００２６】
前記炭素数６〜８のアリール基としては、例えば、フェニル基、トリル基（若しくはその異性体）、キシリル基（若しくはその異性体）が挙げられる。
【００２７】
本発明の第２の反応において使用するハロゲン化合物は、無機ハロゲン化合物又は有機ハロゲン化合物である。
【００２８】
本発明の第２の反応において使用する無機ハロゲン化合物は、前記の一般式（３）で示されるものが好ましい。その一般式（３）において、Ｍはアルカリ金属原子又はアルカリ土類金属原子を示し、Ｘはハロゲン原子を示す。又、nは１若しくは２である。
【００２９】
前記アルカリ金属原子としては、例えば、リチウム原子、ナトリウム原子、カリウム原子、セシウム原子等が挙げられる。前記アルカリ土類金属原子としては、ベリリウム原子、マグネシウム原子、カルシウム原子、ストロンチウム原子等が挙げられる。
【００３０】
前記ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が挙げられる。
【００３１】
本発明の第２の反応において使用する無機ハロゲン化合物としては、例えば、フッ化リチウム、フッ化ナトリウム、フッ化カリウム、フッ化セシウム、塩化リチウム、塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化セシウム、臭化リチウム、臭化ナトリウム、臭化カリウム、臭化セシウム、ヨウ化リチウム、ヨウ化ナトリム、ヨウ化カリウム、ヨウ化セシウム等のアルカリ金属のハロゲン化合物；フッ化ベリリウム、フッ化マグネシウム、フッ化カルシウム、フッ化ストロンチウム、塩化ベリリウム、塩化マグネシウム、塩化カルシウム、塩化ストロンチウム、臭化ベリリウム、臭化マグネシウム、臭化カルシウム、臭化ストロンチウム、ヨウ化ベリリウム、ヨウ化マグネシウム、ヨウ化カルシウム、ヨウ化ストロンチウム等のアルカリ土類金属のハロゲン化合物が挙げられるが、好ましくはフッ化ナトリウム、フッ化カリウム、塩化リチウム、塩化ナトリウム、臭化リチウム、臭化ナトリウム、ヨウ化ナトリウム、ヨウ化カリウムが使用される。
【００３２】
本発明の第２の反応において使用する有機ハロゲン化合物は、前記の一般式（４）で示される四級アンモニウムハライド又は一般式（５）で示される四級ピリジニウムハライドが好ましい。
一般式（４）において、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5及びＲ6は同一或いは異なっていても良く、水素原子、炭素数１〜１８のアルキル基又は炭素数７〜１８のアラルキル基のいずれかを示す。又、Ｘはハロゲン原子を示す。
一般式（５）において、Ｒ7は炭素数１〜６のアルキル基又は炭素数２〜６のジアルキルアミノ基を示し、Ｒ8は水素原子又は炭素数１〜１６のアルキル基を示す。又、Ｘはハロゲン原子を示す。
【００３３】
本発明の第２の反応において使用する四級アンモニウムハライドとしては、例えば、トリメチルアミンフッ化水素酸塩、トリメチルアミン塩酸塩、トリメチルアミン臭化水素酸塩、トリメチルアミンヨウ化水素酸塩、ジエチルメチルアミンフッ化水素酸塩、ジエチルメチルアミン塩酸塩、ジエチルメチルアミン臭化水素酸塩、ジエチルメチルアミンヨウ化水素酸塩、トリエチルアミンフッ化水素酸塩、トリエチルアミン塩酸塩、トリエチルアミン臭化水素酸塩、トリエチルアミンヨウ化水素酸塩、エチルジイソプロピルアミンフッ化水素酸塩、エチルジイソプロピルアミン塩酸塩、エチルジイソプロピルアミン臭化水素塩、エチルジイソプロピルアミンヨウ化水素塩、ジエチルイソプロピルアミンフッ化水素酸塩、ジエチルイソプロピルアミン塩酸塩、ジエチルイソプロピルアミン臭化水素酸塩、ジエチルイソプロピルアミンヨウ化水素酸塩、トリイソプロピルアミンフッ化水素酸塩、トリイソプロピルアミン塩酸塩、トリイソプロピルアミン臭化水素酸塩、トリイソプロピルアミンヨウ化水素酸塩、ベンジルジメチルアミンフッ化水素酸塩、ベンジルジメチルアミン塩酸塩、ベンジルジメチルアミン臭化水素酸塩、ベンジルジメチルアミンヨウ化水素酸塩、ベンジルジエチルアミンフッ化水素酸塩、ベンジルジエチルアミン塩酸塩、ベンジルジエチルアミン臭化水素酸塩、ベンジルジメチルアミンヨウ化水素酸塩、テトラメチルアンモニウムフロライド、テトラメチルアンモニウムクロライド、テトラメチルアンモニウムブロマイド、テトラメチルアンモニウムヨーダイド、トリエチルメチルアンモニウムフロライド、トリエチルメチルアンモニウムクロライド、トリエチルメチルアンモニウムブロマイド、トリエチルメチルアンモニウムヨーダイド、エチルトリメチルアンモニウムフロライド、エチルトリメチルアンモニウムクロライド、エチルトリメチルアンモニウムブロマイド、エチルトリメチルアンモニウムヨーダイド、テトラエチルアンモニウムフロライド、テトラエチルアンモニウムクロライド、テトラエチルアンモニウムブロマイド、テトラエチルアンモニウムヨーダイド、エチルトリプロピルアンモニウムフロライド、エチルトリプロピルアンモニウムクロライド、エチルトリプロピルアンモニウムブロマイド、エチルトリプロピルアンモニウムヨーダイド、ジエチルジプロピルアンモニウムフロライド、ジエチルジプロピルアンモニウムクロライド、ジエチルジプロピルアンモニウムブロマイド、ジエチルジプロピルアンモニウムヨーダイド、テトラプロピルアンモニウムフロライド、テトラプロピルアンモニウムクロライド、テトラプロピルアンモニウムブロマイド、テトラプロピルアンモニウムヨーダイド、テトラブチルアンモニウムフロライド、テトラブチルアンモニウムクロライド、テトラブチルアンモニウムブロマイド、テトラブチルアンモニウムヨーダイド、ベンジルトリメチルアンモニウムフロライド、ベンジルトリメチルアンモニウムクロライド、ベンジルトリメチルアンモニウムブロマイド、ベンジルトリメチルアンモニウムヨーダイド等が挙げられるが、好ましくはトリエチルアミン塩酸塩、トリエチルアミン臭化水素酸塩が使用される。
【００３４】
本発明の第２の反応において使用する四級ピリジニウムハライドとしては、例えば、ピリジンフッ化水素酸塩、ピリジン塩酸塩、ピリジン臭化水素酸塩、ピリジンヨウ化水素酸塩、メチルピリジンフッ化水素酸塩、メチルピリジン塩酸塩、メチルピリジン臭化水素酸塩、メチルピリジンヨウ化水素酸塩、ジメチルアミノピリジンフッ化水素酸塩、ジメチルアミノピリジン塩酸塩、ジメチルアミノピリジン臭化水素酸塩、ジメチルアミノピリジンヨウ化水素酸塩、セチルピリジニウムクロリド、セチルピリジウムブロミド等が挙げられるが、好ましくはピリジン塩酸塩、ピリジン臭化水素酸塩が使用される。
【００３５】
前記ハロゲン化合物の使用量は、3-置換-3-ヒドロキシメチルオキセタンのスルホン酸エステルに対して好ましくは1.0〜10.0倍モル、更に好ましくは1.0〜3.0倍モルである。これらのハロゲン化物は、単独又は二種以上を混合して使用しても良い。
【００３６】
本発明の第２の反応は、溶媒の存在下又は非存在下において行われる。使用される溶媒としては、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノール等の脂肪族アルコール；アセトニトリル、プロピオニトリル、ベンゾニトリル等のニトリル化合物；ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル化合物；ベンゼン、トルエン、キシレン、メシチレン等の芳香族炭化水素；ジクロロメタン、クロロホルム、四塩化炭素、ジクロロエタン等のハロゲン化脂肪族炭化水素；ホルムアミド、N,N-ジメチルホルムアミド、N-メチルピロリドン、ヘキサメチレンホスフォラストリアミド、N,N-ジメチルイミダゾリジノン等のアミド化合物；ジメチルスルホキシド；スルホラン；水が挙げられるが、メタノール、エタノール、アセトニトリル、N,N-ジメチルホルムアミドを単独で、又は水と混合して使用するのが好ましい。
【００３７】
前記溶媒の使用量は、3-置換-3-ヒドロキシメチルオキセタンのスルホン酸エステルに対して好ましくは0〜100倍モル、更に好ましくは5〜30倍モルである。これらの溶媒は、単独又は二種以上を混合して使用しても良い。
【００３８】
本発明の第２の反応は、3-置換-3-ヒドロキシメチルオキセタンのスルホン酸エステルにハロゲン化合物を添加して液相で接触させることが好ましく、例えば、不活性ガス雰囲気にて、3-置換-3-ヒドロキシメチルオキセタンのスルホン酸エステル、ハロゲン化合物及び溶媒を混合し、加熱攪拌する等の方法によって、常圧又は加圧下で行われる。その際の反応温度は好ましくは0〜200℃、更に好ましくは20〜120℃である。
【００３９】
本発明の第２の反応によって得られた3-置換-3-ハロメチルオキセタン化合物は、一般式（７）
【００４０】
【化７】
【００４１】
で示される。その一般式（７）において、Ｒ1は置換基を有していても良い炭化水素基であり、例えば、置換基を有していても良い、炭素数１〜６のアルキル基、炭素数２〜６のアルケニル基又は炭素数６〜８のアリール基のいずれかを示す。なお、一般式（１）のＲ1中にヒドロキシ基を含む場合には、そのヒドロキシ基もハロゲン原子に変換されている。
【００４２】
前記炭素数１〜６のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基（若しくはその異性体）、ブチル基（若しくはその異性体）、ペンチル基（若しくはその異性体）、ヘキシル基（若しくはその異性体）が挙げられる。
【００４３】
前記炭素数２〜６のアルケニル基としては、例えば、ビニル基、アリル基、1-プロペニル基、ブテニル基（若しくはその異性体）、ペンテニル基（若しくはその異性体）、ヘキセニル基（若しくはその異性体）が挙げられる。
【００４４】
前記炭素数６〜８のアリール基としては、例えば、フェニル基、トリル基（若しくはその異性体）、キシリル基（若しくはその異性体）が挙げられる。
【００４５】
前記ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が挙げられる。
【００４６】
また、最終生成物である3-置換-3-ハロメチルオキセタン化合物は、例えば、反応終了後に不純物を水洗により除去し、溶媒を留去した後、蒸留等による一般的な方法によって精製される。
【００４７】
【実施例】
次に、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明の範囲はこれらに限定されるものではない。なお、生成物の純度は全てガスクロマトグラフィーによる面積百分率である。
【００４８】
実施例１
攪拌装置、滴下漏斗及び窒素導入管を備えた内容積3000mlのガラス製四口フラスコに、3-エチル-3-ヒドロキシメチルオキセタン197.5g(1.70mol)、トリエチルアミン206.4g(2.04mol)及びトルエン1876.6gを加え、窒素雰囲気下、攪拌しながら0℃まで冷却した。次に、液温を0〜10℃に保ったまま、メタンスルホン酸クロライド214.2g(1.87mol)を滴下漏斗より1.5時間かけて滴下した。滴下後、20℃まで昇温し、そのまま3時間攪拌した。その後、析出物を濾過して、トルエンを減圧下で留去することで、純度77.6％の2-(3-オキセタン)ブチルメシレート383.6gを得た(収率：90.3mol％)。
先に得られた純度77.6％の2-(3-オキセタン)ブチルメシレート100.0gを減圧蒸留(0.5〜1.0torr、136〜137℃)して、純度97.0％の2-(3-オキセタン)ブチルメシレート70.8gを得た。
【００４９】
実施例２
攪拌装置、滴下漏斗及び窒素導入管を備えた内容積1000mlのガラス製四口フラスコに、塩化リチウム49.1g(1.13mol)及びジメチルホルムアミド200mlを加え、窒素雰囲気下、攪拌しながら60℃まで加熱した。次に、液温を50℃にして、実施例１で合成した純度77.6％の2-(3-オキセタン)ブチルメシレート250.0g(1.00mol)を滴下漏斗より2時間かけて滴下した。滴下後、そのまま50℃で6時間攪拌した。その後、反応液にトルエン800mlを加え、水100mlで三回洗浄した。トルエン相を減圧下で濃縮した後、減圧蒸留(35torr、82〜83℃)して、純度99.7％の3-エチル-3-クロロメチルオキセタン125.0gを得た(2-(3-オキセタン)ブチルメシレート基準収率：92.7mol％)。
【００５０】
実施例３
攪拌装置、滴下漏斗及び窒素導入管を備えた内容積1000mlの四口フラスコに、臭化リチウム43.5g(0.50mol)及びジメチルホルムアミド160mlを加え、窒素雰囲気下、攪拌しながら90℃まで加熱した。次に、液温を50℃にして、実施例１で合成した純度77.6％の2-(3-オキセタン)ブチルメシレート125.1g(0.50mol)を滴下漏斗より2時間かけて滴下した。滴下後、そのまま50℃で8時間攪拌した。その後、反応液にトルエン500mlを加え、水30mlで五回洗浄した。トルエン相を減圧下で濃縮した後、減圧蒸留(15〜17torr、80〜82℃)して、純度96.0％の3-エチル-3-ブロモメチルオキセタン83.9gを得た(2-(3-オキセタン)ブチルメシレート基準収率：90.0mol％)。
【００５１】
実施例４
攪拌装置、滴下漏斗及び窒素導入管を備えた内容積500mlの四口フラスコに、臭化ナトリウム13.2g(0.13mol)、テトラブチルアンモニウムブロマイド0.4g(1.24mmol)及びアセトニトリル100mlを加え、窒素雰囲気下、攪拌しながら70℃まで加熱した。次に、液温を70℃に保ったまま、実施例１で合成した純度77.6％の2-(3-オキセタン)ブチルメシレート24.9g(0.10mol)を滴下漏斗より2時間かけて滴下した。滴下後、そのまま70℃で16時間攪拌した。その後、アセトニトリルを留去し、反応液にトルエン100mlを加え、水50mlで五回洗浄した。トルエン相を減圧下で濃縮した後、減圧蒸留(15〜17torr、80〜82℃)して、純度99.8％の3-エチル-3-ブロモメチルオキセタン17.6gを得た(2-(3-オキセタン)ブチルメシレート基準収率：98.1mol％)。
【００５２】
実施例５
攪拌装置、滴下漏斗及び窒素導入管を備えた内容積1000mlの四口フラスコに、トリエチルアミン塩酸塩165.0g(1.20mol)及びメタノール200mlを加え、窒素雰囲気下、攪拌しながら50℃まで加熱した。次に、液温を50℃に保ったまま、実施例１で合成した純度77.6％の2-(3-オキセタン)ブチルメシレート248.7g(1.00mol)を滴下漏斗より1時間かけて滴下した。滴下後、そのまま50℃で6時間攪拌した。その後、反応液にトルエン200mlを加え、水100mlで三回洗浄した。トルエン相を減圧下で濃縮した後、減圧蒸留(35torr、82〜83℃)して、純度99.0％の3-エチル-3-クロロメチルオキセタン123.6gを得た(2-(3-オキセタン)ブチルメシレート基準収率：91.0mol％)。
【００５３】
実施例６
攪拌装置、滴下漏斗及び窒素導入管を備えた内容積500mlの四口フラスコに、塩化ナトリウム11.7g(0.20mol)及びジメチルホルムアミド100mlを加え、窒素雰囲気下、攪拌しながら100℃まで加熱した。次に、液温を100℃に保ったまま、実施例１で得られた純度97.0％の2-(3-オキセタン)ブチルメシレート20.0g(0.10mol)を滴下漏斗より1時間かけて滴下した。滴下後、そのまま100℃で6時間攪拌した。その後、反応液にトルエン200mlを加え、水50mlで三回洗浄した。トルエン相を減圧下で濃縮した後、減圧蒸留(35torr、82〜83℃)して、純度99.7％の3-エチル-3-クロロメチルオキセタン13.1gを得た(2-(3-オキセタン)ブチルメシレート基準収率：97.3mol％)。
【００５４】
実施例７
攪拌装置、滴下漏斗及び窒素導入管を備えた内容積300mlの四口フラスコに、トリエチルアミン塩酸塩14.2g(0.103mol)及びジメチルホルムアミド100mlを加え、窒素雰囲気下、攪拌しながら70℃まで加熱した。次に、液温を70℃保ったまま、参考例１で得られた純度97.0％の2-(3-オキセタン)ブチルメシレート20.0g(0.10mol)を滴下漏斗より1時間かけて滴下した。滴下後、そのまま70℃で5時間攪拌した。その後、反応液にトルエン200mlを加え、水50mlで三回洗浄した。トルエン相を減圧下で濃縮した後、減圧蒸留(35torr、82〜83℃)して、純度99.7％の3-エチル-3-クロロメチルオキセタン12.9gを得た(2-(3-オキセタン)ブチルメシレート基準収率：95.6mol％)。
【００５５】
実施例８
攪拌装置、滴下漏斗及び窒素導入管を備えた内容積100mlの三口フラスコに、臭化ナトリウム2.6g(0.025mol)及びジメチルホルムアミド20mlを加え、窒素雰囲気下、25℃で攪拌した。次に、実施例１で得られた純度97.0％の2-(3-オキセタン)ブチルメシレート5.0g(0.025mol)を滴下漏斗より1時間かけて滴下した。滴下後、そのまま6時間攪拌した。その後、反応液にトルエン50mlを加え、水20mlで三回洗浄した。トルエン相を減圧下で濃縮した後、減圧蒸留(15〜17torr、80〜82℃)して、純度99.8％の3-エチル-3-ブロモメチルオキセタン4.1gを得た(2-(3-オキセタン)ブチルメシレート基準収率：92.0mol％)。
【００５６】
実施例９
攪拌装置、滴下漏斗及び窒素導入管を備えた内容積300mlの四口フラスコに、テトラブチルアンモニウムブロマイド32.2g(0.10mol)及びアセトニトリル100mlを加え、窒素雰囲気下、攪拌しながら70℃まで加熱した。次に、液温を70℃保ったまま、実施例１で得られた純度97.0％の2-(3-オキセタン)ブチルメシレート20.0g(0.10mol)を滴下漏斗より1時間かけて滴下した。滴下後、そのまま70℃で10時間攪拌した。その後、反応液にトルエン200mlを加え、水50mlで三回洗浄した。トルエン相を減圧下で濃縮した後、減圧蒸留(15〜17torr、80〜82℃)して、純度99.8％の3-エチル-3-ブロモメチルオキセタン17.1gを得た(2-(3-オキセタン)ブチルメシレート基準収率：95.6mol％)。
【００５７】
実施例１０
攪拌装置、滴下漏斗及び窒素導入管を備えた内容積300mlの四口フラスコに、ヨウ化ナトリウム18.0g(0.12mol)及びジメチルホルムアミド30mlを加え、窒素雰囲気下、攪拌しながら70℃まで加熱した。次に、液温を70℃保ったまま、実施例１で得られた純度97.0％の2-(3-オキセタン)ブチルメシレート20.0g(0.10mol)を滴下漏斗より1時間かけて滴下した。滴下後、アセトニトリル50mlを加え70℃で1時間攪拌した。その後、反応液にトルエン200mlを加え、水100mlで二回洗浄した。トルエン相を減圧下で濃縮した後、減圧蒸留(20〜22torr、105〜108℃)して、純度97.8％の3-エチル-3-ヨードメチルオキセタン21.7gを得た(2-(3-オキセタン)ブチルメシレート基準収率：93.9mol％)。
【００５８】
実施例１１
攪拌装置、滴下漏斗及び窒素導入管を備えた内容積200mlの三口フラスコに、フッ化カリウム12.8g(0.22mol)及びメタノール100mlを加え、窒素雰囲気下、攪拌しながら70℃まで加熱した。次に、液温を70℃保ったまま、実施例１で得られた純度97.0％の2-(3-オキセタン)ブチルメシレート40.0g(0.20mol)を滴下漏斗より1時間かけて滴下した。滴下後、そのまま70℃で15時間攪拌した。その後、反応液にトルエン200mlを加え、水50mlで三回洗浄した。トルエン相を減圧下で濃縮した後、常圧蒸留(142〜145℃)して、純度92.0％の3-エチル-3-フルオロメチルオキセタン19.9gを得た(2-(3-オキセタン)ブチルメシレート基準収率：77.6mol％)。
【００５９】
実施例１２
攪拌装置、滴下漏斗及び窒素導入管を備えた内容積1000mlの四口フラスコに、3-エチル-3-ヒドロキシメチルオキセタン34.9g(0.30mol)、トリエチルアミン45.5g(0.45mol)及びトルエン425.4gを加え、窒素雰囲気下、攪拌しながら0℃まで冷却した。次に、液温を0〜10℃に保ったまま、p-トルエンスルホン酸クロライド62.9g(0.33mol)をトルエン127.6gに溶解させた溶液を、滴下漏斗より1時間かけて滴下した。滴下後、20℃まで昇温し、そのまま9時間攪拌した。その後、析出物を濾過して、トルエンを減圧下で留去することで、純度78.0％の2-(3-オキセタン)ブチルトシレート48.6gを得た(収率：46.7mol％)。
【００６０】
実施例１３
攪拌装置、滴下漏斗及び窒素導入管を備えた内容積300mlの四口フラスコに、臭化リチウム8.7g(0.10mol)及びジメチルホルムアミド40mlを加え、窒素雰囲気下、攪拌しながら90℃まで加熱した。次に、液温を50℃保ったまま、実施例１２で得られた純度78.0％の2-(3-オキセタン)ブチルトシレート34.9g(0.10mol)を滴下漏斗より2時間かけて滴下した。滴下後、同温度で10時間攪拌した。その後、反応液にトルエン100mlを加え、水50mlで三回洗浄した。トルエン相を減圧下で濃縮した後、減圧蒸留(15〜17torr、80〜82℃)して、純度99.8％の3-エチル-3-ブロモメチルオキセタン15.8gを得た(2-(3-オキセタン)ブチルトシレート基準収率：88.0mol％)。
【００６１】
実施例１４
攪拌装置、滴下漏斗及び窒素導入管を備えた内容積3000mlの四口フラスコに、3-メチル-3-ヒドロキシメチルオキセタン183.9g(1.80mol)、トリエチルアミン202.4g(2.00mol)及びトルエン1706.0gを加え、窒素雰囲気下、攪拌しながら0℃まで冷却した。次に、液温を0〜10℃に保ったまま、メタンスルホン酸クロライド216.5g(1.89mol)を滴下漏斗より2.5時間かけて滴下した。滴下後、20℃まで昇温し、そのまま3時間攪拌した。その後、析出物を濾過して、トルエンを減圧下で留去することで、純度77.8％の2-(3-オキセタン)プロピルメシレート359.4gを得た(収率：86.4mol％)。
【００６２】
実施例１５
攪拌装置、滴下漏斗及び窒素導入管を備えた内容積300mlの四口フラスコに、臭化リチウム8.7g(0.10mol)及びジメチルホルムアミド40mlを加え、窒素雰囲気下、攪拌しながら90℃まで加熱した。次に、液温を50℃保ったまま、実施例１４で得られた純度77.8％の2-(3-オキセタン)プロピルメシレート23.1g(0.10mol)を滴下漏斗より2時間かけて滴下した。滴下後、同温度で10時間攪拌した。その後、反応液にトルエン100mlを加え、水50mlで三回洗浄した。トルエン相を減圧下で濃縮した後、減圧蒸留(15〜17torr、80〜82℃)して、純度99.8％の3-メチル-3-ブロモメチルオキセタン12.3gを得た(2-(3-オキセタン)プロピルメシレート基準収率：74.6mol％)。
【００６３】
【発明の効果】
本発明により、3-置換-3-ヒドロキシメチルオキセタン化合物から、煩雑な操作を必要とすることなく、簡便な方法で3-置換-3-ハロメチルオキセタン化合物を高収率で合成することが出来る、工業的に有利な3-置換-3-ハロメチルオキセタン化合物の合成法を提供することが出来る。
Claims (4)
- 有機塩基の存在下、３−置換−３−ヒドロキシメチルオキセタン化合物に、有機スルホン酸ハライドを接触させ、３−置換−３−ヒドロキシメチルオキセタンのスルホン酸エステルを合成し（第１の反応）、引き続き、これに一般式（４）
- ３−置換−３−ヒドロキシメチルオキセタン化合物が、一般式（１）
- 有機スルホン酸ハライドが、一般式（２）
- ３−置換−３−ヒドロキシメチルオキセタン化合物のスルホン酸エステルに、一般式（４）
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