JP5148974B2 - (Meth) acrylic acid diazaadamantyl compound and method for producing the same - Google Patents

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Description

本発明は、(メタ)アクリル酸ジアザアダマンチル化合物およびその製造方法に関する。更に詳しくは、二次電池の電極材料として用いられる(メタ)アクリル酸系重合体の製造に用いることのできる(メタ)アクリル酸ジアザアダマンチル化合物およびその製造方法に関する。   The present invention relates to a diazaadamantyl (meth) acrylate compound and a method for producing the same. More specifically, the present invention relates to a (meth) acrylic acid diazaadamantyl compound that can be used for the production of a (meth) acrylic acid polymer used as an electrode material of a secondary battery and a method for producing the same.

ノート型パソコンや携帯電話等の急速な市場拡大に伴い、これらに用いられるエネルギー密度の高い小型大容量二次電池への要求が高まっている。この要求に応えるために、リチウムイオン等のアルカリ金属イオンを荷電担体としてその電荷授受に伴う電気化学反応を利用した二次電池が開発されている。中でもリチウムイオン二次電池は、エネルギー密度が高く、安定性に優れた大容量二次電池として種々の電子機器に利用されている。このようなリチウムイオン二次電池は、一般に、活物質として正極にリチウム含有遷移金属酸化物を、負極に炭素を用いたものであり、これら活物質へのリチウムイオンの挿入、脱離反応を利用して充放電を行っている。   With the rapid market expansion of notebook personal computers and mobile phones, there is an increasing demand for small high-capacity secondary batteries with high energy density used for these. In order to meet this demand, a secondary battery using an alkali metal ion such as lithium ion as a charge carrier and utilizing an electrochemical reaction accompanying charge transfer has been developed. Among these, lithium ion secondary batteries are used in various electronic devices as high-capacity secondary batteries having high energy density and excellent stability. Such a lithium ion secondary battery generally uses a lithium-containing transition metal oxide as a positive electrode as an active material and carbon as a negative electrode, and utilizes insertion and desorption reactions of lithium ions into these active materials. Charging and discharging.

近年、より大容量化を目的に、電極反応に直接寄与する電極活物質としてラジカル化合物を利用した二次電池が提案されている(特許文献1参照)。そしてラジカル化合物としては、例えば、ポリ(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジノキシメタクリレート)、ポリ(2,2,5,5−テトラメチル−2−ピロリジノキシメタクリレート)およびポリ(2,2,5,5−テトラメチル−2−ピロリノキシメタクリレート)等の、高分子の側鎖に安定なラジカルを有する化合物が提案されている。これらラジカル化合物のうち、例えば、最も高いラジカル濃度を有するポリ(2,2,5,5−テトラメチル−2−ピロリノキシメタクリレート)のラジカル濃度(計算値)は2.69×1021radicals/gである。 In recent years, a secondary battery using a radical compound as an electrode active material that directly contributes to an electrode reaction has been proposed for the purpose of increasing the capacity (see Patent Document 1). Examples of the radical compound include poly (2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidinoxymethacrylate) and poly (2,2,5,5-tetramethyl-2-pyrrolidinoxymethacrylate). Further, compounds having a stable radical in the side chain of a polymer such as poly (2,2,5,5-tetramethyl-2-pyrrolinoxymethacrylate) have been proposed. Among these radical compounds, for example, the radical concentration (calculated value) of poly (2,2,5,5-tetramethyl-2-pyrrolinoxymethacrylate) having the highest radical concentration is 2.69 × 10 21 radicals / g.

その他、高いラジカル濃度を有するラジカル化合物として、スピロ環状ニトロキシド構造を有する高分子化合物が提案されている(特許文献2参照)。当該高分子化合物のうち、最も高いラジカル濃度を有するポリ(2,2,8,8,10,10−ヘキサメチル−1,9−ジアザスピロ[5,5]−ウンデカンアクリレートオキシラジカル)のラジカル濃度(計算値)は、3.56×1021radicals/gであり、特許文献2には、この高分子化合物のラジカル濃度(実測値)は、3.58×1021radicals/gであると記載されている。 In addition, a polymer compound having a spiro cyclic nitroxide structure has been proposed as a radical compound having a high radical concentration (see Patent Document 2). Among the polymer compounds, the radical concentration of poly (2,2,8,8,10,10-hexamethyl-1,9-diazaspiro [5,5] -undecane acrylateoxy radical) having the highest radical concentration (calculation) Value) is 3.56 × 10 21 radicals / g, and Patent Document 2 describes that the radical concentration (measured value) of this polymer compound is 3.58 × 10 21 radicals / g. Yes.

前記ラジカル濃度は、エネルギー密度が高く大容量である二次電池を実現する上で重要な指標の一つであることから、高いラジカル濃度を有することのできるラジカル化合物をはじめ、電極活物質として用いることができる種々のラジカル化合物の出現が待ち望まれている。   The radical concentration is one of the important indexes for realizing a secondary battery having a high energy density and a large capacity. Therefore, the radical concentration is used as an electrode active material including a radical compound having a high radical concentration. The emergence of various radical compounds that can be expected is awaited.

特開2002−304996号公報JP 2002-304996 A 特開2006−45310号公報JP 2006-45310 A

本発明は、二次電池の電極材料として有用なラジカル化合物として、高いラジカル濃度を有することのできる(メタ)アクリル酸系重合体を製造するための単量体原料およびその製造方法を提供することを目的とする。   The present invention provides a monomer raw material for producing a (meth) acrylic acid polymer capable of having a high radical concentration as a radical compound useful as an electrode material for a secondary battery, and a method for producing the same. With the goal.

本発明は、一般式(1):   The present invention relates to a general formula (1):

Figure 0005148974
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(式中、Rは、水素原子またはメチル基を示す。)で表される(メタ)アクリル酸ジアザアダマンチル化合物に関する。前記(メタ)アクリル酸ジアザアダマンチル化合物は、式(2): (In the formula, R represents a hydrogen atom or a methyl group.) A (meth) acrylic acid diazaadamantyl compound represented by: The (meth) acrylic acid diazaadamantyl compound has the formula (2):

Figure 0005148974
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で表される3,5,7−トリメチル−2,6−ジアザアダマンタン−1−メタノールを用いて、これを(メタ)アクリル酸ハライドでエステル化させる方法や、あるいは(メタ)アクリル酸エステル化合物とエステル交換させる方法により得ることができる。 Or a method of esterifying this with (meth) acrylic acid halide using 3,5,7-trimethyl-2,6-diazaadamantane-1-methanol represented by the formula: And transesterification.

なお、本発明においては、アクリル酸およびメタクリル酸を(メタ)アクリル酸といい、メタクリレートおよびアクリレートを(メタ)アクリレートという。   In the present invention, acrylic acid and methacrylic acid are referred to as (meth) acrylic acid, and methacrylate and acrylate are referred to as (meth) acrylate.

本発明によると、二次電池の電極活物質として有用な、高いラジカル濃度を有することのできる(メタ)アクリル酸系重合体を製造するための単量体原料およびその製造方法を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a monomer raw material for producing a (meth) acrylic acid polymer that can be used as an electrode active material for a secondary battery and that can have a high radical concentration, and a method for producing the same. it can.

本発明に係る(メタ)アクリル酸ジアザアダマンチル化合物は、下記一般式(1)で表される新規化合物である。   The (meth) acrylic acid diazaadamantyl compound according to the present invention is a novel compound represented by the following general formula (1).

Figure 0005148974
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一般式(1)中、Rは、水素原子またはメチル基を示す。
本発明に係る(メタ)アクリル酸ジアザアダマンチル化合物は、例えば、下記式(2):
In general formula (1), R represents a hydrogen atom or a methyl group.
The (meth) acrylic acid diazaadamantyl compound according to the present invention includes, for example, the following formula (2):

Figure 0005148974
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で表される3,5,7−トリメチル−2,6−ジアザアダマンタン−1−メタノールを用いて、これを(メタ)アクリル酸ハライドでエステル化させる方法(以下、「製造方法1」ということがある)や、あるいは(メタ)アクリル酸エステル化合物とエステル交換させる方法(以下、「製造方法2」ということがある)により得ることができる。 A method of esterifying this with 3,5,7-trimethyl-2,6-diazaadamantane-1-methanol represented by (meth) acrylic acid halide (hereinafter referred to as "Production Method 1") Or a method of transesterifying with a (meth) acrylic acid ester compound (hereinafter sometimes referred to as “production method 2”).

3,5,7−トリメチル−2,6−ジアザアダマンタン−1−メタノールは、例えば、下式に示すように、1,5,7−トリメチル−9−アザビシクロ[3.3.1]ノナン−3−オンを用いる公知の方法(Bull Soc Chim Fr,130,299−303(1993))等により製造することができる。   3,5,7-trimethyl-2,6-diazaadamantane-1-methanol is, for example, 1,5,7-trimethyl-9-azabicyclo [3.3.1] nonane- It can be produced by a known method using 3-one (Bull Soc Chim Fr, 130, 299-303 (1993)) or the like.

すなわち、まずは1,5,7−トリメチル−9−アザビシクロ[3.3.1]ノナン−3−オンを、炭酸アンモニウム等の塩基の存在下、シアン化カリウムおよびシアン化ナトリウム等のシアン化合物と反応させて1,5,7−トリメチルスピロ[9−アザビシクロ(3.3.1)ノナン−3,4’−イミダゾリジン−2’,5’−ジオン]を得る。次に、これと水酸化バリウム等の塩基とを反応させることにより、開環したアミノ酸化合物である3−アミノ−1,5,7−トリメチル−9−アザビシクロ[3.3.1]−ノナン−3−カルボン酸を得る。さらに、塩酸等の酸の存在下、これとメタノールとを反応させて3−アミノ−1,5,7−トリメチル−9−アザビシクロ[3.3.1]−ノナン−3−カルボン酸のメチルエステルを得た後、水酸化ナトリウム等の塩基の存在下、臭素等のハロゲン化合物と反応させることによりこれを閉環させて、3,5,7−トリメチル−2,6−ジアザアダマンタン−1−カルボン酸を得る。そして、リチウムアルミニウムハイドライドおよびリチウムボロハイドライド等の還元剤を用いてこれを還元することにより3,5,7−トリメチル−2,6−ジアザアダマンタン−1−メタノールを得ることができる。   That is, first, 1,5,7-trimethyl-9-azabicyclo [3.3.1] nonane-3-one is reacted with a cyanide compound such as potassium cyanide and sodium cyanide in the presence of a base such as ammonium carbonate. 1,5,7-trimethylspiro [9-azabicyclo (3.3.1) nonane-3,4′-imidazolidine-2 ′, 5′-dione] is obtained. Next, by reacting this with a base such as barium hydroxide, 3-amino-1,5,7-trimethyl-9-azabicyclo [3.3.1] -nonane-, which is a ring-opened amino acid compound, is obtained. 3-carboxylic acid is obtained. Further, this is reacted with methanol in the presence of an acid such as hydrochloric acid to give methyl ester of 3-amino-1,5,7-trimethyl-9-azabicyclo [3.3.1] -nonane-3-carboxylic acid. And then ring-closing by reacting with a halogen compound such as bromine in the presence of a base such as sodium hydroxide to produce 3,5,7-trimethyl-2,6-diazaadamantane-1-carboxylic acid. Get the acid. Then, 3,5,7-trimethyl-2,6-diazaadamantane-1-methanol can be obtained by reducing this using a reducing agent such as lithium aluminum hydride and lithium borohydride.

Figure 0005148974
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本発明に係る(メタ)アクリル酸ジアザアダマンチル化合物は、このようにして得られた3,5,7−トリメチル−2,6−ジアザアダマンタン−1−メタノールを用いて、例えば、以下の2種類の方法により製造することができる。   The (meth) acrylic acid diazaadamantyl compound according to the present invention uses the 3,5,7-trimethyl-2,6-diazaadamantane-1-methanol thus obtained, for example, the following 2 It can be manufactured by various methods.

製造方法1
この製造方法では、3,5,7−トリメチル−2,6−ジアザアダマンタン−1−メタノールを(メタ)アクリル酸ハライドでエステル化させることにより、(メタ)アクリル酸ジアザアダマンチル化合物を製造することができる。
Manufacturing method 1
In this production method, a 3,5,7-trimethyl-2,6-diazaadamantane-1-methanol is esterified with a (meth) acrylic acid halide to produce a (meth) acrylic acid diazaadamantyl compound. be able to.

(メタ)アクリル酸ハライドとしては、例えば、(メタ)アクリル酸フルオライド、(メタ)アクリル酸クロライド、(メタ)アクリル酸ブロマイドおよび(メタ)アクリル酸ヨーダイド等が挙げられる。これらの中でも、安価であることから(メタ)アクリル酸クロライドが好適に用いられる。   Examples of the (meth) acrylic acid halide include (meth) acrylic acid fluoride, (meth) acrylic acid chloride, (meth) acrylic acid bromide, and (meth) acrylic acid iodide. Among these, (meth) acrylic acid chloride is preferably used because it is inexpensive.

(メタ)アクリル酸ハライドの使用割合は、3,5,7−トリメチル−2,6−ジアザアダマンタン−1−メタノール1モルに対して0.8〜1.5モルの割合であることが好ましく、0.9〜1.1モルの割合であることがより好ましい。(メタ)アクリル酸ハライドの使用割合が0.8モル未満の場合、反応が進行しにくくなるおそれがある。また、(メタ)アクリル酸ハライドの使用割合が1.5モルを超える場合、使用量に見合う効果がなく経済的でなくなるおそれがある。   The proportion of (meth) acrylic acid halide used is preferably 0.8 to 1.5 moles per mole of 3,5,7-trimethyl-2,6-diazaadamantane-1-methanol. The ratio of 0.9 to 1.1 mol is more preferable. When the use ratio of (meth) acrylic acid halide is less than 0.8 mol, the reaction may not easily proceed. Moreover, when the usage-amount of (meth) acrylic acid halide exceeds 1.5 mol, there exists a possibility that it may not become economical without the effect corresponding to the usage-amount.

エステル化に使用する溶媒としては、例えば、ジメチルエーテル、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン等のエーテル類;ジクロロメタン、クロロホルム、ジクロロエタン等のハロゲン化炭化水素類;アセトニトリル、プロピオニトリル、ブチロニトリル等の脂肪族ニトリル類;ベンゾニトリル、トルニトリル等の芳香族ニトリル類;メタノール、エタノール、n−プロパノール、イソプロパノール、n−ブタノール、sec−ブタノール、イソブタノール、tert−ブタノール等のアルコール類;ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類等が挙げられる。これらの中でも、ジメチルエーテル、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン等のエーテル類が好適に用いられる。   Examples of the solvent used for esterification include ethers such as dimethyl ether, diethyl ether and tetrahydrofuran; halogenated hydrocarbons such as dichloromethane, chloroform and dichloroethane; aliphatic nitriles such as acetonitrile, propionitrile and butyronitrile; Aromatic nitriles such as nitrile and tolunitrile; alcohols such as methanol, ethanol, n-propanol, isopropanol, n-butanol, sec-butanol, isobutanol and tert-butanol; aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene and xylene And the like. Among these, ethers such as dimethyl ether, diethyl ether, and tetrahydrofuran are preferably used.

溶媒の使用量は、反応を円滑に進行させる観点および使用量に見合うだけの効果を得る観点から、3,5,7−トリメチル−2,6−ジアザアダマンタン−1−メタノール100重量部に対して50〜5000重量部であることが好ましく、100〜3000重量部であることがより好ましい。   The amount of the solvent used is 100 parts by weight of 3,5,7-trimethyl-2,6-diazaadamantane-1-methanol, from the viewpoint of smoothly proceeding the reaction and obtaining an effect sufficient for the amount of use. The amount is preferably 50 to 5000 parts by weight, and more preferably 100 to 3000 parts by weight.

また、エステル化をより円滑に進行させることを目的として、塩基を加えてもよい。塩基としては、例えば、トリメチルアミン、トリエチルアミンおよびトリフェニルアミン等のアミン化合物等が挙げられる。これら塩基は、1種単独で使用してもよいし、あるいは2種以上を併用してもよい。塩基の使用割合は、3,5,7−トリメチル−2,6−ジアザアダマンタン−1−メタノール1モルに対して1.5モル以下の割合であることが好ましく、1.1モル以下の割合であることがより好ましい。   Moreover, you may add a base in order to advance esterification more smoothly. Examples of the base include amine compounds such as trimethylamine, triethylamine, and triphenylamine. These bases may be used individually by 1 type, or may use 2 or more types together. The use ratio of the base is preferably 1.5 mol or less, and 1.1 mol or less with respect to 1 mol of 3,5,7-trimethyl-2,6-diazaadamantane-1-methanol. It is more preferable that

エステル化の操作方法としては、例えば、先に所定量の3,5,7−トリメチル−2,6−ジアザアダマンタン−1−メタノール、溶媒および必要に応じて塩基を混合した後、撹拌下に(メタ)アクリル酸ハライドを滴下しながら反応させる方法等が挙げられる。この方法によると、容易に収率よく反応させることができる。   As an operation method of esterification, for example, a predetermined amount of 3,5,7-trimethyl-2,6-diazaadamantane-1-methanol, a solvent and, if necessary, a base are mixed and then stirred. Examples include a method of reacting while dropping (meth) acrylic acid halide. According to this method, the reaction can be easily performed with a high yield.

反応温度としては、0〜100℃が好ましく、20〜80℃がより好ましい。反応時間としては、特に制限はないが、通常、1〜20時間であり、好ましくは5〜20時間である。   As reaction temperature, 0-100 degreeC is preferable and 20-80 degreeC is more preferable. Although there is no restriction | limiting in particular as reaction time, Usually, it is 1 to 20 hours, Preferably it is 5 to 20 hours.

かくして得られた(メタ)アクリル酸ジアザアダマンチル化合物は、ろ過や濃縮等により容易に単離することができる。   The thus obtained (meth) acrylic acid diazaadamantyl compound can be easily isolated by filtration, concentration or the like.

製造方法2
この製造方法では、3,5,7−トリメチル−2,6−ジアザアダマンタン−1−メタノールを(メタ)アクリル酸エステル化合物とエステル交換させることにより、(メタ)アクリル酸ジアザアダマンチル化合物を製造することができる。
Manufacturing method 2
In this production method, 3,5,7-trimethyl-2,6-diazaadamantane-1-methanol is transesterified with a (meth) acrylic acid ester compound to produce a (meth) acrylic acid diazaadamantyl compound. can do.

(メタ)アクリル酸エステル化合物としては、例えば、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸−n−プロピルおよび(メタ)アクリル酸−n−ブチル等が挙げられる。これらの中でも、(メタ)アクリル酸メチルおよび(メタ)アクリル酸エチルが好適に用いられる。   Examples of the (meth) acrylic acid ester compound include methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, (meth) acrylic acid-n-propyl and (meth) acrylic acid-n-butyl. Among these, methyl (meth) acrylate and ethyl (meth) acrylate are preferably used.

(メタ)アクリル酸エステル化合物の使用割合は、3,5,7−トリメチル−2,6−ジアザアダマンタン−1−メタノール1モルに対して1〜10モルの割合であることが好ましい。   The use ratio of the (meth) acrylic acid ester compound is preferably 1 to 10 moles per mole of 3,5,7-trimethyl-2,6-diazaadamantane-1-methanol.

エステル交換に際して、ベンゼン、トルエン、キシレン、ヘキサン、オクタン、イソオクタンおよびシクロヘキサン等の炭化水素類等を溶媒として使用することができるが、これら溶媒を使用せず、生成するアルコールを(メタ)アクリル酸エステル化合物との共沸により系外に取り出しながら反応させることにより、当該反応を容易に完結させることができる。   In transesterification, hydrocarbons such as benzene, toluene, xylene, hexane, octane, isooctane and cyclohexane can be used as a solvent, but these solvents are not used, and the resulting alcohol is a (meth) acrylic acid ester. The reaction can be completed easily by reacting while taking out from the system by azeotropy with the compound.

また、エステル交換をより円滑に進行させることを目的として、触媒を用いてもよい。触媒としては、例えば、チタン酸テトラメチル、チタン酸テトラエチル、ジブチル錫オキシドおよびジオクチル錫オキシド等が挙げられる。これら触媒は、1種単独で使用してもよいし、あるいは2種以上を併用してもよい。触媒の使用割合は、3,5,7−トリメチル−2,6−ジアザアダマンタン−1−メタノール1モルに対して0.05モル以下の割合であることが好ましく、0.005モル以下の割合であることがより好ましい。   Moreover, you may use a catalyst for the purpose of advancing transesterification more smoothly. Examples of the catalyst include tetramethyl titanate, tetraethyl titanate, dibutyltin oxide and dioctyltin oxide. These catalysts may be used individually by 1 type, or may use 2 or more types together. The catalyst is used in a proportion of preferably 0.05 mol or less, and 0.005 mol or less with respect to 1 mol of 3,5,7-trimethyl-2,6-diazaadamantane-1-methanol. It is more preferable that

反応温度としては、50〜160℃が好ましく、80〜140℃がより好ましい。反応時間としては、反応温度や触媒の種類等によって適宜選択することができるが、通常、1〜48時間である。   As reaction temperature, 50-160 degreeC is preferable and 80-140 degreeC is more preferable. The reaction time can be appropriately selected depending on the reaction temperature, the type of catalyst, and the like, but is usually 1 to 48 hours.

かくして得られた(メタ)アクリル酸ジアザアダマンチル化合物は、ろ過等により触媒を除去し、溶媒を用いた場合はさらに溶媒を留去することによって、容易に単離することができる。   The diazaadamantyl (meth) acrylate compound thus obtained can be easily isolated by removing the catalyst by filtration or the like and further distilling off the solvent when a solvent is used.

本発明に係る(メタ)アクリル酸ジアザアダマンチル化合物は、二次電池の電極活物質として有用な、高いラジカル濃度を有することのできる(メタ)アクリル酸アダマンチル系重合体を製造するための単量体原料として用いることができる。   The (meth) acrylic acid diazaadamantyl compound according to the present invention is a simple substance for producing a (meth) acrylic acid adamantyl polymer useful as an electrode active material for a secondary battery and having a high radical concentration. It can be used as a body material.

(メタ)アクリル酸アダマンチル系重合体を製造する方法としては、例えば、前記(メタ)アクリル酸ジアザアダマンチル化合物および重合開始剤をトルエンやn−ヘキサン等の溶媒に混合したものと界面活性剤とを水に混合して分散させた後、撹拌下で加熱して重合反応生成物を得て、これを過酸化物等の酸化剤と反応させてニトロキシド化する方法を挙げることができる。また、このようにして得られた(メタ)アクリル酸アダマンチル系重合体は、これを金属等の集電体と結着させることにより、二次電池の電極として使用することができる。   As a method for producing a (meth) acrylic acid adamantyl polymer, for example, a mixture of the above (meth) acrylic acid diazaadamantyl compound and a polymerization initiator in a solvent such as toluene or n-hexane, and a surfactant. A method of mixing and dispersing in water and then heating under stirring to obtain a polymerization reaction product, which is reacted with an oxidizing agent such as peroxide to form a nitroxide can be mentioned. Moreover, the (meth) acrylic acid adamantyl polymer thus obtained can be used as an electrode of a secondary battery by binding it to a current collector such as a metal.

以下に、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明は、これら実施例によってなんら限定されるものではない。   EXAMPLES The present invention will be specifically described below with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.

製造例1
撹拌機、窒素ガス導入管、温度計および還流冷却管を備えた250mL容の4つ口フラスコに、1,5,7−トリメチル−9−アザビシクロ[3.3.1]ノナン−3−オン9.1g(50ミリモル)およびエタノール18mLを仕込み、均一溶液を得た。次いで、水30mLに溶解させた炭酸アンモニウム9.6g(100ミリモル)および水18mLに溶解させたシアン化カリウム4.5g(70ミリモル)をこれに添加した。窒素ガスを通じて系内の酸素を除去した後、50℃にて144時間反応させ、ろ過した後、エタノール50mLおよびジエチルエーテル50mLで洗浄し、減圧乾燥して1,5,7−トリメチルスピロ[9−アザビシクロ(3.3.1)ノナン−3,4’−イミダゾリジン−2’,5’−ジオン]11.6gを得た(収率92%)。得られた1,5,7−トリメチルスピロ[9−アザビシクロ(3.3.1)ノナン−3,4’−イミダゾリジン−2’,5’−ジオン]を大気圧イオン化法により質量分析したところ、分子量が251であったことから同定できた。
Production Example 1
To a 250 mL four-necked flask equipped with a stirrer, a nitrogen gas inlet tube, a thermometer and a reflux condenser, was added 1,5,7-trimethyl-9-azabicyclo [3.3.1] nonan-3-one 9 .1 g (50 mmol) and 18 mL of ethanol were charged to obtain a homogeneous solution. Then, 9.6 g (100 mmol) of ammonium carbonate dissolved in 30 mL of water and 4.5 g (70 mmol) of potassium cyanide dissolved in 18 mL of water were added thereto. After removing oxygen in the system through nitrogen gas, the mixture was reacted at 50 ° C. for 144 hours, filtered, washed with 50 mL of ethanol and 50 mL of diethyl ether, dried under reduced pressure, and 1,5,7-trimethylspiro [9- 11.6 g of azabicyclo (3.3.1) nonane-3,4'-imidazolidine-2 ', 5'-dione] was obtained (yield 92%). The obtained 1,5,7-trimethylspiro [9-azabicyclo (3.3.1) nonane-3,4′-imidazolidine-2 ′, 5′-dione] was subjected to mass spectrometry by atmospheric pressure ionization. The molecular weight was 251.

得られた1,5,7−トリメチルスピロ[9−アザビシクロ(3.3.1)ノナン−3,4’−イミダゾリジン−2’,5’−ジオン]5.2g(20ミリモル)と共に、水酸化バリウム51g(300ミリモル)および水120mLを、撹拌機、窒素ガス導入管、温度計および還流冷却管を備えた500mL容の4つ口フラスコに仕込み、窒素ガスを通じて系内の酸素を除去した後、100℃にて72時間反応させ、さらにろ過し、蒸発乾固させて3−アミノ−1,5,7−トリメチル−9−アザビシクロ[3.3.1]−ノナン−3−カルボン酸4.5gを得た(収率99%)。得られた3−アミノ−1,5,7−トリメチル−9−アザビシクロ[3.3.1]−ノナン−3−カルボン酸をH−NMR(DO)測定したところ、2.36、2.14、1.93、1.52、1.35、1.07ppmにピークが認められたことから同定できた。 Along with 5.2 g (20 mmol) of 1,5,7-trimethylspiro [9-azabicyclo (3.3.1) nonane-3,4′-imidazolidine-2 ′, 5′-dione] obtained, After charging 51 g (300 mmol) of barium oxide and 120 mL of water into a 500 mL four-necked flask equipped with a stirrer, a nitrogen gas inlet tube, a thermometer and a reflux condenser, and removing oxygen in the system through nitrogen gas Reaction at 100 ° C. for 72 hours, further filtration and evaporation to dryness to give 3-amino-1,5,7-trimethyl-9-azabicyclo [3.3.1] -nonane-3-carboxylic acid. 5 g was obtained (yield 99%). The obtained 3-amino-1,5,7-trimethyl-9-azabicyclo [3.3.1] -nonane-3-carboxylic acid was measured by H-NMR (D 2 O) to be 2.36,2 .14, 1.93, 1.52, 1.35, and 1.07 ppm, and peaks were recognized.

得られた3−アミノ−1,5,7−トリメチル−9−アザビシクロ[3.3.1]−ノナン−3−カルボン酸4.5g(20ミリモル)とメタノール150mLとを、撹拌機、窒素ガス導入管、温度計および還流冷却管を備えた500mL容の4つ口フラスコに仕込み、窒素ガスを通じて系内の酸素を除去した後、乾燥した塩酸ガスを通じて系内を飽和させながら、65℃にて5時間反応させ、蒸発乾固させて3−アミノ−1,5,7−トリメチル−9−アザビシクロ[3.3.1]−ノナン−3−カルボン酸のメチルエステル3.3gを得た(収率68%)。得られた3−アミノ−1,5,7−トリメチル−9−アザビシクロ[3.3.1]−ノナン−3−カルボン酸のメチルエステルをH−NMR(CDCl)測定したところ、2.15、1.46、1.23、1.02、0.79、0.50ppmにピークが認められたことから同定できた。 The obtained 3-amino-1,5,7-trimethyl-9-azabicyclo [3.3.1] -nonane-3-carboxylic acid (4.5 g, 20 mmol) and methanol (150 mL) were mixed with a stirrer and nitrogen gas. A 500 mL four-necked flask equipped with an inlet tube, a thermometer and a reflux condenser was charged, and after removing oxygen in the system through nitrogen gas, the system was saturated at 65 ° C. with saturated hydrochloric acid gas. The mixture was reacted for 5 hours and evaporated to dryness to obtain 3.3 g of methyl ester of 3-amino-1,5,7-trimethyl-9-azabicyclo [3.3.1] -nonane-3-carboxylic acid (yield). Rate 68%). The methyl ester of 3-amino-1,5,7-trimethyl-9-azabicyclo [3.3.1] -nonane-3-carboxylic acid thus obtained was measured by H-NMR (CDCl 3 ). 1.46, 1.23, 1.02, 0.79, and 0.50 ppm, the peaks were recognized.

得られた3−アミノ−1,5,7−トリメチル−9−アザビシクロ[3.3.1]−ノナン−3−カルボン酸のメチルエステル2.9g(12ミリモル)と共に、12wt%水酸化ナトリウム16mLおよびシクロヘキサン100mLを、撹拌機、窒素ガス導入管、温度計および還流冷却管を備えた500mL容の4つ口フラスコに仕込み、窒素ガスを通じて系内の酸素を除去した後、シクロヘキサン100mLに溶解させた臭素3.8g(24ミリモル)を、0℃にて1時間30分かけて滴下した。その後、50℃にて72時間反応させ、蒸発乾固させて3,5,7−トリメチル−2,6−ジアザアダマンタン−1−カルボン酸2.6gを得た(収率96%)。得られた3,5,7−トリメチル−2,6−ジアザアダマンタン−1−カルボン酸をH−NMR(CDCl)測定したところ、3.68、2.16、1.23、1.18ppmにピークが認められたことから同定できた。 The resulting 3-amino-1,5,7-trimethyl-9-azabicyclo [3.3.1] -nonane-3-carboxylic acid methyl ester 2.9 g (12 mmol) and 12 wt% sodium hydroxide 16 mL And 100 mL of cyclohexane were charged into a 500 mL four-necked flask equipped with a stirrer, a nitrogen gas inlet tube, a thermometer, and a reflux condenser, and oxygen in the system was removed through nitrogen gas, and then dissolved in 100 mL of cyclohexane. Bromine 3.8 g (24 mmol) was added dropwise at 0 ° C. over 1 hour 30 minutes. Then, it was reacted at 50 ° C. for 72 hours and evaporated to dryness to obtain 2.6 g of 3,5,7-trimethyl-2,6-diazaadamantane-1-carboxylic acid (yield 96%). The obtained 3,5,7-trimethyl-2,6-diazaadamantane-1-carboxylic acid was measured by H-NMR (CDCl 3 ) and found to be 3.68, 2.16, 1.23, 1.18 ppm. It was identified from the fact that a peak was observed.

得られた3,5,7−トリメチル−2,6−ジアザアダマンタン−1−カルボン酸2.2g(10ミリモル)とテトラヒドロフラン200mLとを、撹拌機、窒素ガス導入管、温度計および還流冷却管を備えた500mL容の4つ口フラスコに仕込み、均一溶液を得た。次いで、テトラヒドロフラン50mLに溶解させたリチウムアルミニウムハイドライド3.8g(100ミリモル)をこれに添加した。窒素ガスを通じて系内の酸素を除去した後、65℃にて144時間反応させ、減圧濃縮し、クロロホルム−メタノール混合液(容積比5/1)50mLに溶解した後、さらにこれを、シリカゲル(ダイソー株式会社製、IR−60−63/210)300mLをクロロホルム−メタノール混合液(容積比5/1)1.2Lに懸濁して充填した1Lカラムに通液して精製し、25℃で減圧乾燥して3,5,7−トリメチル−2,6−ジアザアダマンタン−1−メタノール1.3gを得た(収率60%)。得られた3,5,7−トリメチル−2,6−ジアザアダマンタン−1−メタノールをH−NMR(CDCl)測定したところ、3.25、1.30、1.20ppmにピークが認められ、また、大気圧イオン化法により質量分析したところ、分子量が210であったことから同定できた。 The obtained 3,5,7-trimethyl-2,6-diazaadamantane-1-carboxylic acid (2.2 g, 10 mmol) and tetrahydrofuran (200 mL) were mixed with a stirrer, a nitrogen gas inlet tube, a thermometer, and a reflux condenser. Into a 500 mL four-necked flask to obtain a homogeneous solution. Next, 3.8 g (100 mmol) of lithium aluminum hydride dissolved in 50 mL of tetrahydrofuran was added thereto. After removing the oxygen in the system through nitrogen gas, the mixture was reacted at 65 ° C. for 144 hours, concentrated under reduced pressure, dissolved in 50 mL of a chloroform-methanol mixture (volume ratio 5/1), and further dissolved in silica gel (Daiso). Made by Co., Ltd., IR-60-63 / 210) 300 mL of chloroform-methanol mixture (volume ratio 5/1) suspended in 1.2 L and purified by passing through a 1 L column, dried at 25 ° C. under reduced pressure As a result, 1.3 g of 3,5,7-trimethyl-2,6-diazaadamantane-1-methanol was obtained (yield 60%). When the obtained 3,5,7-trimethyl-2,6-diazaadamantane-1-methanol was measured by H-NMR (CDCl 3 ), peaks were observed at 3.25, 1.30, and 1.20 ppm. Further, mass spectrometry by atmospheric pressure ionization method revealed that the molecular weight was 210, so that identification was possible.

実施例1
撹拌機、窒素ガス導入管、温度計、還流冷却管および滴下ロートを備えた100mL容の4つ口フラスコに、製造例1と同様にして得られた3,5,7−トリメチル−2,6−ジアザアダマンタン−1−メタノール2.10g(10ミリモル)、トリエチルアミン1.11g(11ミリモル)およびジエチルエーテル30mLを仕込み、均一溶液を得た。この溶液を25℃に保ちながら、窒素ガスを通じて反応系内の酸素を除去した後、撹拌下、メタクリル酸クロライド1.05g(10ミリモル)を3時間かけて滴下した。引き続き、8時間25℃に保持した後、反応液をろ過し、ろ液を25℃にて減圧濃縮した後、濃縮物をクロロホルム−メタノール混合液(容積比5/1)50mLに溶解した。この溶液を、シリカゲル(ダイソー株式会社製、IR−60−63/210)300mLをクロロホルム−メタノール混合液(容積比5/1)1.2Lに懸濁して充填した1Lカラムに通液して精製した。目的物画分を採取し、25℃で恒量になるまで減圧乾燥することによりメタクリル酸ジアザアダマンチル化合物2.64g(収率94.8%)を得た。
Example 1
3,5,7-trimethyl-2,6 obtained in the same manner as in Production Example 1 was added to a 100 mL four-necked flask equipped with a stirrer, nitrogen gas introduction tube, thermometer, reflux condenser and dropping funnel. -Diazaadamantane-1-methanol (2.10 g, 10 mmol), triethylamine (1.11 g, 11 mmol) and diethyl ether (30 mL) were charged to obtain a homogeneous solution. While maintaining this solution at 25 ° C., oxygen in the reaction system was removed through nitrogen gas, and then 1.05 g (10 mmol) of methacrylic acid chloride was added dropwise over 3 hours with stirring. Subsequently, after maintaining at 25 ° C. for 8 hours, the reaction solution was filtered, the filtrate was concentrated under reduced pressure at 25 ° C., and the concentrate was dissolved in 50 mL of a chloroform-methanol mixture (volume ratio 5/1). This solution was purified by passing through a 1 L column packed with 1.2 mL of a chloroform-methanol mixture (volume ratio 5/1) 300 mL of silica gel (Daiso Co., Ltd., IR-60-63 / 210). did. The target product fraction was collected and dried under reduced pressure at 25 ° C. until a constant weight was obtained, thereby obtaining 2.64 g (yield 94.8%) of a diazaadamantyl methacrylate compound.

得られたメタクリル酸ジアザアダマンチル化合物を大気圧イオン化法により質量分析したところ、分子量が278であったことから同定できた。   When the obtained diazaadamantyl methacrylate compound was subjected to mass spectrometry by the atmospheric pressure ionization method, the molecular weight was 278.

実施例2
100mL容の側管付き四つ口フラスコに、製造例1と同様にして得られた3,5,7−トリメチル−2,6−ジアザアダマンタン−1−メタノール2.10g(10ミリモル)、メタクリル酸メチル4.00g(40ミリモル)およびチタン酸テトラメチル0.00086g(0.005ミリモル)を仕込み、窒素ガスを通じて反応系内の酸素を除去した後、20段オルダーショウ蒸留塔を備えた還流装置を用いて、6時間のエステル交換反応を行った。この間、反応で生成するメタノールはメタクリル酸メチルとの共沸で系外に除去した。また、反応液の温度は105℃から118℃まで上昇した。
Example 2
To a 100 mL four-necked flask with a side tube, 2.10 g (10 mmol) of 3,5,7-trimethyl-2,6-diazaadamantane-1-methanol obtained in the same manner as in Production Example 1, After charging 4.00 g (40 mmol) of methyl acid and 0.00086 g (0.005 mmol) of tetramethyl titanate and removing oxygen in the reaction system through nitrogen gas, a reflux apparatus equipped with a 20-stage Oldershaw distillation column was prepared. Used for 6 hours transesterification. During this time, methanol produced by the reaction was removed out of the system by azeotropy with methyl methacrylate. Moreover, the temperature of the reaction liquid rose from 105 ° C to 118 ° C.

反応終了後、反応液を減圧下で濃縮し、得られた結晶にヘキサン100mLを添加した後、さらに水を適量加えてチタン酸テトラメチルを失活させ、これをろ過し、さらにヘキサンを減圧で除去することにより、メタクリル酸ジアザアダマンチル化合物2.75g(収率99.0%)を得た。   After completion of the reaction, the reaction solution was concentrated under reduced pressure, and 100 mL of hexane was added to the obtained crystals. Further, an appropriate amount of water was added to deactivate tetramethyl titanate, and this was filtered, and further hexane was reduced under reduced pressure. By removing, 2.75 g (yield 99.0%) of diazaadamantyl methacrylate compound was obtained.

得られたメタクリル酸ジアザアダマンチル化合物を大気圧イオン化法により質量分析したところ、分子量が278であったことから同定できた。   When the obtained diazaadamantyl methacrylate compound was subjected to mass spectrometry by the atmospheric pressure ionization method, the molecular weight was 278.

Claims (3)

一般式(1):
Figure 0005148974
(式中、Rは、水素原子またはメチル基を示す。)で表される(メタ)アクリル酸ジアザアダマンチル化合物。
General formula (1):
Figure 0005148974
(In the formula, R represents a hydrogen atom or a methyl group.) A (meth) acrylic acid diazaadamantyl compound represented by:
式(2):
Figure 0005148974
で表される3,5,7−トリメチル−2,6−ジアザアダマンタン−1−メタノールを(メタ)アクリル酸ハライドを用いてエステル化させることを特徴とする、一般式(1):
Figure 0005148974
(式中、Rは、水素原子またはメチル基を示す。)で表される(メタ)アクリル酸ジアザアダマンチル化合物の製造方法。
Formula (2):
Figure 0005148974
General formula (1) characterized in that 3,5,7-trimethyl-2,6-diazaadamantane-1-methanol represented by formula (1) is esterified with (meth) acrylic acid halide:
Figure 0005148974
(In formula, R shows a hydrogen atom or a methyl group.) The manufacturing method of the (meth) acrylic-acid diaza adamantyl compound represented by these.
式(2):
Figure 0005148974
で表される3,5,7−トリメチル−2,6−ジアザアダマンタン−1−メタノールを(メタ)アクリル酸エステル化合物とエステル交換させることを特徴とする、一般式(1):
Figure 0005148974
(式中、Rは、水素原子またはメチル基を示す。)で表される(メタ)アクリル酸ジアザアダマンチル化合物の製造方法。
Formula (2):
Figure 0005148974
General formula (1) characterized by transesterifying 3,5,7-trimethyl-2,6-diazaadamantane-1-methanol represented by formula (1):
Figure 0005148974
(In formula, R shows a hydrogen atom or a methyl group.) The manufacturing method of the (meth) acrylic-acid diaza adamantyl compound represented by these.
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