JP5157839B2 - Novel naphthol compounds and process for producing the same - Google Patents

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Description

本発明は、各種の工業化学原料、光学機能性材料や電子機能性材料の製造原料として有用なトリシクロデカン骨格を有する新規ナフトール化合物、およびその製造方法に関する。   The present invention relates to a novel naphthol compound having a tricyclodecane skeleton useful as a raw material for producing various industrial chemical raw materials, optical functional materials and electronic functional materials, and a method for producing the same.

フェノール樹脂および/またはナフトール樹脂は電気用絶縁材料、レジスト用樹脂、半導体用封止樹脂、プリント配線基板用接着剤、電気用積層板およびプレプリグのマトリックス樹脂、ビルドアップ積層板材料、繊維強化プラスチック用樹脂、液晶表示パネル用の封止樹脂、塗料、各種コーティング剤、接着剤などの広範な用途に用いることができる。   Phenolic resins and / or naphthol resins are for electrical insulation materials, resist resins, semiconductor sealing resins, printed wiring board adhesives, electrical laminates and prepreg matrix resins, build-up laminate materials, and fiber reinforced plastics It can be used for a wide range of applications such as resins, sealing resins for liquid crystal display panels, paints, various coating agents, and adhesives.

レジスト用樹脂として、近年の微細加工にともない、従来のKrF(248nm)エキシマーレーザーに代わって、ArF(193nm)エキシマーレーザーを光源とするリソグラフィー技術が開発されている。このArFエキシマーレーザーに対して、従来のレジスト用樹脂を適用した場合、材料の光学特性(吸光係数や屈折率)が対応せず、ArFエキシマーレーザーに対応したレジスト用樹脂の開発が必要となった。   As a resist resin, a lithography technique using an ArF (193 nm) excimer laser as a light source has been developed in place of the conventional KrF (248 nm) excimer laser with the recent fine processing. When conventional resist resin is applied to this ArF excimer laser, the optical properties (absorption coefficient and refractive index) of the material are not compatible, and development of a resist resin compatible with ArF excimer laser is necessary. .

近年、ArFエキシマーレーザーに対応するレジスト用材料として、ナフタレンやナフトールに代表される多環芳香族炭化水素を用いた樹脂が開発されているが(特許文献1〜3)、ArFエキシマレーザーに対する光学特性要求に対して満足する性能を有していない。そのため、要求される光学特性を満足する光学材料の開発が期待されている。
特開昭54−86593号公報 特開2004−91550号公報 特開2002−14474号公報
In recent years, resins using polycyclic aromatic hydrocarbons typified by naphthalenes and naphthols have been developed as resist materials for ArF excimer lasers (Patent Documents 1 to 3), but optical properties for ArF excimer lasers have been developed. It does not have performance that satisfies the requirements. Therefore, development of an optical material that satisfies the required optical characteristics is expected.
JP 54-86593 A JP 2004-91550 A JP 2002-14474 A

本発明は、ArFエキシマーレーザーを光源とするリソグライフィー技術に対応したレジスト用樹脂の樹脂原料として有用なトリシクロデカン骨格含有ナフトール化合物(以下新規ナフトール化合物と略すこともある)提供することにある。すなわち、新規ナフトール化合物を樹脂原料として使用したレジスト用樹脂は、光学特性(吸光係数や屈折率)の点で優れた特性を示す。また、新規ナフトール化合物は、各種の工業化学原料、光学機能性材料や電子機能性材料の製造原料として有用である。 An object of the present invention is to provide a tricyclodecane skeleton-containing naphthol compound (hereinafter sometimes abbreviated as a novel naphthol compound) useful as a resin material for a resist resin corresponding to a lithographic technique using an ArF excimer laser as a light source. . That is, a resist resin using a novel naphthol compound as a resin raw material exhibits excellent characteristics in terms of optical characteristics (absorption coefficient and refractive index). Moreover, the novel naphthol compound is useful as a raw material for producing various industrial chemical raw materials, optical functional materials and electronic functional materials.

本発明者らは鋭意検討した結果、トリシクロデカン骨格含有ナフトール化合物が光学特性を向上させることを見出し、本発明を完成するに至った。   As a result of intensive studies, the present inventors have found that a tricyclodecane skeleton-containing naphthol compound improves optical properties, and have completed the present invention.

すなわち、本発明は
[1]下記式(2)

Figure 0005157839

で表されるエステル化合物をフリース転位反応させる工程を含む、下記式(1)
Figure 0005157839

で表されるトリシクロデカン骨格含有ナフトール化合物の製造方法、
[2]下記式(1)で表されるトリシクロデカン骨格含有ナフトール化合物、
Figure 0005157839

[3]フッ化水素の存在下、トリシクロ[5.2.1.02,6]デカ−3−エンと一酸化炭素とを20〜40℃で反応させ、下記式(3)
Figure 0005157839

で表わされるアシルフロライドを得、得られたアシルフロライドと1−ナフトールとを20℃以下でエステル化反応させる工程を含む、下記式(2)
Figure 0005157839

で表されるエステル化合物の製造方法、
[4]下記式(2)で表される新規エステル化合物、
Figure 0005157839

に関するものである。 That is, the present invention
[1] Formula (2) below
Figure 0005157839

Including the step of reacting the Fries rearrangement of the ester compound represented by the following formula (1):
Figure 0005157839

A method for producing a tricyclodecane skeleton-containing naphthol compound represented by:
[2] A tricyclodecane skeleton-containing naphthol compound represented by the following formula (1):
Figure 0005157839

[3] In the presence of hydrogen fluoride, tricyclo [5.2.1.0 2,6 ] dec-3-ene and carbon monoxide are reacted at 20 to 40 ° C. to obtain the following formula (3):
Figure 0005157839

And a step of esterifying the obtained acyl fluoride and 1-naphthol at 20 ° C. or lower.
Figure 0005157839

A method for producing an ester compound represented by:
[4] A novel ester compound represented by the following formula (2):
Figure 0005157839

It is about.

本発明の式(1)で表される新規ナフトール化合物は、樹脂原料としてレジスト用樹脂に使用すると、その材料は優れた光学特性(吸光係数や屈折率)を示す。また、新規ナフトール化合物は、各種の工業化学原料、光学機能性材料や電子機能性材料の製造原料として有用である。たとえば、通常のフェノールノボラック型樹脂に比べ、吸光係数は50%以下に抑制が可能であり、また、屈折率は20%以上の向上を発揮できる。 When the novel naphthol compound represented by the formula (1) of the present invention is used as a resin material for a resist resin, the material exhibits excellent optical properties (absorption coefficient and refractive index). Moreover, the novel naphthol compound is useful as a raw material for producing various industrial chemical raw materials, optical functional materials and electronic functional materials. For example, the extinction coefficient can be suppressed to 50% or less, and the refractive index can be improved by 20% or more as compared with a normal phenol novolac resin.

本発明の式(1)で表される新規ナフトール化合物の合成は、次の3段階からなる。すなわち、第1段階がトリシクロ[5.2.1.02,6]デカ−3−エンのカルボニル化反応による式(3)で表されるアシルフロライドの合成、第2段階が前記アシルフロライドと1−ナフトールとのエステル化反応による式(2)で表されるエステル化合物の合成、第3段階が前記エステル化合物のフリース転位による式(1)で表されるナフトール化合物の合成、の3段階からなる。 The synthesis of the novel naphthol compound represented by the formula (1) of the present invention comprises the following three steps. That is, the first step is the synthesis of the acyl fluoride represented by the formula (3) by the carbonylation reaction of tricyclo [5.2.1.0 2,6 ] dec-3-ene, the second step is the synthesis of the acyl fluoride and 1- Synthesis of the ester compound represented by the formula (2) by esterification reaction with naphthol, and the third step comprises the synthesis of the naphthol compound represented by the formula (1) by Fries rearrangement of the ester compound.

<水素化物>
本発明のトリシクロ[5.2.1.02,6]デカ−3−エン(以下、DHDCPDと略す)は、通常ジシクロペンタジエン(以下、DCPDと略す)を常法により水素化して調製されるが、特に制限はない。公知の方法、例えば特開2003−128593号公報等に記載の水素化方法によって製造できる。
<Hydride>
The tricyclo [5.2.1.0 2,6 ] dec-3-ene (hereinafter abbreviated as DHDCPD) of the present invention is usually prepared by hydrogenating dicyclopentadiene (hereinafter abbreviated as DCPD) by a conventional method. There is no limit. It can be produced by a known method, for example, a hydrogenation method described in JP-A-2003-128593.

<第1段階:アシルフロライド>
DHDCPDのカルボニル反応は、フッ化水素(以下、HFと略す)の存在下で一酸化炭素(以下、COと略すこともある)の加圧下で行い、式(3)で表されるアシルフロライドを合成し、前記アシルフロライドを含有するカルボニル化反応液を得る。この際、CO中には窒素やメタン等の不活性ガスが含まれていてもよい。CO分圧については特に限定されないが、通常0.5〜5MPa程度であり、1〜3MPaがより好ましい。CO分圧が上記範囲にあると、カルボニル化反応が十分に進行し、不均化や重合などの副反応が抑制され、しかもあまり大きな設備費を必要としない。

Figure 0005157839
<First stage: acyl fluoride>
The carbonyl reaction of DHDCPD is carried out under pressure of carbon monoxide (hereinafter sometimes abbreviated as CO) in the presence of hydrogen fluoride (hereinafter abbreviated as HF), and the acyl fluoride represented by the formula (3) To obtain a carbonylation reaction solution containing the acyl fluoride. At this time, the CO may contain an inert gas such as nitrogen or methane. Although it does not specifically limit about CO partial pressure, Usually, it is about 0.5-5 MPa, and 1-3 MPa is more preferable. When the CO partial pressure is in the above range, the carbonylation reaction proceeds sufficiently, side reactions such as disproportionation and polymerization are suppressed, and a large equipment cost is not required.
Figure 0005157839

<第2段階:エステル化合物>
式(3)で表されるアシルフロライドを含有するカルボニル化反応液からHFを分離してから1−ナフトールと反応させても良いが、HFがエステル化反応での触媒として作用するのでHFを分離せずに、1−ナフトールと反応させ、式(2)で表されるエステル化合物(以下、エステル体と略すこともある)を合成し、前記エステル化合物を含有する反応液を得る。

Figure 0005157839
<Second stage: ester compound>
HF may be separated from the carbonylation reaction solution containing the acyl fluoride represented by the formula (3) and then reacted with 1-naphthol. However, since HF acts as a catalyst in the esterification reaction, Without separation, it is reacted with 1-naphthol to synthesize an ester compound represented by formula (2) (hereinafter sometimes abbreviated as an ester form) to obtain a reaction solution containing the ester compound.
Figure 0005157839

<第3段階:ナフトール化合物>
エステル化合物を含有する反応液の温度を昇温することにより、エステル化合物のフリース転位が進行し、式(1)で表される新規ナフトール化合物(以下、フリース転位体と略すこともある)が生成する。この転位反応でもHFが触媒として作用する。

Figure 0005157839
<Third stage: naphthol compound>
By raising the temperature of the reaction solution containing the ester compound, the Fries rearrangement of the ester compound proceeds, and a new naphthol compound represented by the formula (1) (hereinafter sometimes abbreviated as the Fries rearrangement) is generated. To do. Even in this rearrangement reaction, HF acts as a catalyst.
Figure 0005157839

第1段階で得たカルボニル化反応液からHFを一旦分離した後、再度、HF存在下で第2段階のアシルフロライドと1−ナフトールとのエステル反応、第3段階のエステル化合物のフリース転位反応を進行させ新規ナフトール化合物を製造する方法も可能だが、通常は、カルボニル反応液からHFを分離せずに第2段階の1−ナフトールとのエステル化反応、第3段階のエステル化合物のフリース転位反応を連続して進行させて新規ナフトール化合物を製造する方法が採られる。 After separating HF from the carbonylation reaction solution obtained in the first stage, the ester reaction of the second stage acyl fluoride and 1-naphthol again in the presence of HF, the Fries rearrangement reaction of the ester compound in the third stage. It is also possible to produce a novel naphthol compound by proceeding with the above, but usually, the second stage esterification reaction with 1-naphthol without separating HF from the carbonyl reaction solution, and the third stage ester compound fleece rearrangement reaction Is continuously progressed to produce a novel naphthol compound.

第2段階のカルボニル化反応の反応温度は、式(1)で表されるトリシクロデカン骨格を有する新規ナフトール化合物の収率に鋭敏に作用し、その収率が変化するため特に重要である。収率と反応温度について検討の結果、高収率の反応温度の条件が30℃付近にあることが判明したため、本発明においてカルボニル化反応の反応温度は20℃以上40℃未満、好ましくは25〜35℃の範囲で反応を行う。   The reaction temperature of the second-stage carbonylation reaction is particularly important because it acts sensitively on the yield of the novel naphthol compound having a tricyclodecane skeleton represented by the formula (1) and the yield changes. As a result of investigation on the yield and the reaction temperature, it has been found that the condition of the reaction temperature of high yield is around 30 ° C. Therefore, in the present invention, the reaction temperature of the carbonylation reaction is 20 ° C. or more and less than 40 ° C., preferably 25-25 ° C. The reaction is carried out in the range of 35 ° C.

第1〜3段階ではHFは触媒として作用する。HFとしては、実質的に無水のものが好ましい。HFの使用量は、カルボニル反応が十分に進行し、かつ不均化や重合などの副反応を抑制しうると共に、HFの分離費用や反応装置の容積効率などの点から、原料DHDCPD1モルに対して、通常4〜12倍モル程度、好ましくは6〜10倍モルの範囲で使用する。   In the first to third stages, HF acts as a catalyst. HF is preferably substantially anhydrous. The amount of HF used is such that the carbonyl reaction proceeds sufficiently and side reactions such as disproportionation and polymerization can be suppressed, and from the viewpoints of HF separation cost, volumetric efficiency of the reactor, etc., relative to 1 mol of raw material DHDCPD. In general, it is used in the range of about 4 to 12 times mol, preferably 6 to 10 times mol.

第1〜3段階の反応形式については特に制限はなく、半連続式及び連続式などのいずれであってもよい。   There is no restriction | limiting in particular about the reaction form of a 1st-3rd step, Any may be semi-continuous type, a continuous type, etc.

第2段階のエステル化反応は、生成したエステル化合物の分解抑制や、添加したアルコールの脱水反応による水の副生の抑制などの面から、反応温度は、好ましくは−40〜20℃であり、より好ましくは−20〜10℃であり、さらに好ましくは−10〜10℃である。反応温度によっては、後述する第3段階のフリース転位が進行する場合があるが、特に問題が生じるものではない。
1−ナフトールの使用量は、目安として、第1段階で使用したDHDCPDに対して、好ましくは0.1〜3倍モルであり、より好ましくは0.3〜2倍モルであり、さらに好ましくは0.3〜0.8倍モルである。
In the second stage esterification reaction, the reaction temperature is preferably −40 to 20 ° C. from the standpoint of inhibiting the decomposition of the produced ester compound and suppressing the by-product of water by the dehydration reaction of the added alcohol. More preferably, it is -20-10 degreeC, More preferably, it is -10-10 degreeC. Depending on the reaction temperature, a third-stage fleece rearrangement, which will be described later, may proceed, but there is no particular problem.
The amount of 1-naphthol used is, as a guideline, preferably 0.1 to 3 times mol, more preferably 0.3 to 2 times mol, and still more preferably relative to DHDCPD used in the first stage. It is 0.3-0.8 times mole.

第3段階のフリース転位反応の反応温度は、好ましくは−10〜40℃であり、より好ましくは−10〜30℃であり、さらに好ましくは−10〜25℃であり、特に好ましくは−10〜20℃であり、反応時間は6〜40時間保持することが好ましい。但し、第3段階のフリース転位反応の速度は高温ほど速いが、フリース転位体とエステル体の間で平衡組成が存在するため、20℃の温度で1〜3時間保持してフリース転位体の割合を高めておいた後、0℃に冷却し8〜10時間保持してフリース転位体の割合を更に高めることで、効率的にフリース転位体である新規ナフトール化合物が得られる。   The reaction temperature of the third stage Fries rearrangement reaction is preferably −10 to 40 ° C., more preferably −10 to 30 ° C., further preferably −10 to 25 ° C., and particularly preferably −10 to 10 ° C. It is preferably 20 ° C. and the reaction time is preferably maintained for 6 to 40 hours. However, the speed of the third stage fleece rearrangement reaction is faster as the temperature is higher, but since an equilibrium composition exists between the fleece rearrangement and the ester, the ratio of the fleece rearrangement is maintained at a temperature of 20 ° C. for 1 to 3 hours. , And then cooled to 0 ° C. and held for 8 to 10 hours to further increase the ratio of the fleece rearrangement, whereby a novel naphthol compound that is a fleece rearrangement can be obtained efficiently.

本発明第1〜3段階の反応においては、原料DHDCPDを溶解する能力を有し、かつDHDCPD及びHFに対して不活性な反応溶媒、例えばヘキサン、ヘプタン、デカン等の飽和脂肪族炭化水素類等を使用してもよい。溶媒使用の場合は更に重合反応が抑制され収率が向上する。大量の溶媒を使用すると反応装置の容積効率が低下すると同時に、溶媒分離に要するエネルギー原単位の悪化を招くので、溶媒の使用の有無やその使用量は適宜選択される。第1段階において溶媒を使用する場合、DHDCPDおよびHFの合計に対して0.5〜1倍質量であることが好ましい。第2段階では、第1段階において使用した溶媒をそのまま用いているときは、1−ナフトールに対して0.5〜1.5倍質量を追加することが好ましい。第3段階では、第1および2段階で溶媒を使用していれば、さらに溶媒を追加する必要性は無い。   In the reaction of the first to third stages of the present invention, a reaction solvent having the ability to dissolve the raw material DHDCPD and inert to DHDCPD and HF, for example, saturated aliphatic hydrocarbons such as hexane, heptane, decane, etc. May be used. In the case of using a solvent, the polymerization reaction is further suppressed and the yield is improved. When a large amount of solvent is used, the volumetric efficiency of the reaction apparatus is lowered, and at the same time, the energy intensity required for the solvent separation is deteriorated. When using a solvent in a 1st step, it is preferable that it is 0.5-1 times mass with respect to the sum total of DHDCPD and HF. In the second stage, when the solvent used in the first stage is used as it is, it is preferable to add 0.5 to 1.5 times the mass of 1-naphthol. In the third stage, if a solvent is used in the first and second stages, there is no need to add another solvent.

第1〜3段階により得られたフリース転位体である新規ナフトールを含有する反応液からHFを留去したのち、蒸留などの常法に従い精留分離することにより、エステル体とフリース転位体の合計に対するフリース転位体の割合が、80モル%以上のフリース転位体(新規ナフトール化合物)を得ることができる。   After distilling off HF from the reaction solution containing the novel naphthol which is the fleece rearrangement obtained in the first to third stages, the total of the ester and fleece rearrangement is obtained by rectification separation according to a conventional method such as distillation. A fleece rearrangement (a novel naphthol compound) having a ratio of fleece rearrangement to 80 mol% or more can be obtained.

式(1)で表されるトリシクロデカン骨格含有ナフトールにはEndo体とExo体の骨格異性体が存在するが、本発明はそれらの異性体を包含するものである。 The tricyclodecane skeleton-containing naphthol represented by the formula (1) includes Endo and Exo isomers, and the present invention includes these isomers.

式(1)で表されるトリシクロデカン骨格含有ナフトールのEndo体/Exo体の比については特に制限はなく、第1段階のカルボニル化温度30℃では、Endo体/Exo体の比は0.4〜0.6である。 There is no particular limitation on the ratio of Endo isomer / Exo isomer of the tricyclodecane skeleton-containing naphthol represented by the formula (1). At the first stage carbonylation temperature of 30 ° C., the ratio of Endo isomer / Exo isomer is 0. 4 to 0.6.

以下に、実施例により本発明の方法を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
<ガスクロマトグラフィー分析条件>
ガスクロマトグラフィーは、島津製作所製GC−17AとキャピラリーカラムとしてJ&W製 DBWAX(0.32mmφ×30m×0.25μm)を用いた。昇温条件は100℃から250℃まで5℃/min.で昇温した。
H−NMRスペクトル>
日本電子株式会社製のAL−400装置にて測定した。内部標準物質はテトラメチルシランを使用した。
Hereinafter, the method of the present invention will be described in more detail by way of examples, but the present invention is not limited to these examples.
<Gas chromatography analysis conditions>
For gas chromatography, GC-17A manufactured by Shimadzu Corporation and DBWAX (0.32 mmφ × 30 m × 0.25 μm) manufactured by J & W were used as the capillary column. The temperature was raised from 100 ° C. to 250 ° C. at 5 ° C./min.
<1 H-NMR spectrum>
The measurement was performed with an AL-400 apparatus manufactured by JEOL Ltd. Tetramethylsilane was used as the internal standard substance.

<水素化物の調製例1>
Cu−Cr水添触媒を用い、DCPD(丸善石油化学(株)製品、純度99%)2000gを水素圧2MPa、反応温度90℃で、水素の吸収が認められなくなるまで約5時間反応させた。濾過によりCu−Cr水添触媒を取り除き、次いで蒸留により精製し、水素化物DHDCPD1850gを純度98.5%で得た。
<Preparation Example 1 of Hydride>
Using a Cu—Cr hydrogenation catalyst, 2000 g of DCPD (manufactured by Maruzen Petrochemical Co., Ltd., purity 99%) was reacted at a hydrogen pressure of 2 MPa and a reaction temperature of 90 ° C. for about 5 hours until no hydrogen absorption was observed. The Cu—Cr hydrogenation catalyst was removed by filtration and then purified by distillation to obtain 1850 g of hydride DHDCPD with a purity of 98.5%.

<実施例1>
第1段階(アシルフロライド)
ナックドライブ式攪拌機と上部に3個の入口ノズル、底部に1個の抜き出しノズルを備え、ジャケットにより内部温度を抑制できる内容積500mlのステンレス製オートクレープを用いて実験を行った。
まず、オートクレープ内部を一酸化炭素で置換した後、フッ化水素189g(9.4モル)を導入し、液温30℃とした後、一酸化炭素にて2MPaまで加圧した。
反応温度を30℃に保持し、かつ反応圧力を2MPaに保ちながら、DHDCPD141.1g(1.05モル)を溶解させたn−ヘプタン溶液236gをオートクレープ上部より供給してカルボニル化反応を行った。DHDCPDの供給終了後、一酸化炭素の吸収が認められなくなるまで約10分間攪拌を継続した。
アシルフロライドの生成は対応するエチルエステルの生成により確認した。具体的には、得られた反応液の一部を冷却したエタノール中にサンプリングし、水を加え、油相と水相とを分離した。油相を中和・水洗した後、得られた油相をガスクロマトグラフィーで分析したところ、主生成物はエキソ−トリシクロ[5.2.1.02,6]デカン−2−カルボン酸エチルとエンド−トリシクロ[5.2.1.02,6]デカン−2−カルボン酸エチルであり、Endo体/Exo体の比は0.53であった。
第2段階(エステル体)
続いて、ナックドライブ式攪拌機と上部に3個の入口ノズル、底部に1個の抜き出しノズルを備え、ジャケットにより内部温度を抑制できる内容積1000mlのステンレス製オートクレープに、1−ナフトール83.4g(0.58モル)とn−ヘプタン83.4gを導入し、0℃に冷却した後、攪拌下、先に合成したアシルフロライド含有の反応液を配管接続により添加しエステル反応を行った。
エステル体の生成をガスクロマトグラフィーにより確認した。具体的には、得られた反応液の一部を氷水中にサンプリングし、油相と水相とを分離した。油相を中和、水洗した後、得られた油相をガスクロマトグラフィーで分析したところ、フリース転位体とエステル体の合計純度75.1%(フリース転位体/エステル体=4.3/95.7)であった。
また、理論段数20段の精留塔を使用して、精留により目的成分を単離し、GC−MSで分析した結果、エステル体の分子量306を示した。また、重クロロホルム溶媒中でのH−NMRのケミカルシフト値(δppm,TMS基準)は、1.24(m,3H)、1.50(m,2H)、1.70(m,5H)、2.09(m,2H)、2.55(m,2H)、2.65(m,1H)、7.25(d,1H)、7.46(t,1H)、7.50(m,2H)、7.71(d,1H)、7.86(m,1H)、7.92(m,1H)であった。この結果より、エステル体は1-naphthyl tricyclo[5.2.1.02,6]decane-2-carboxylate と同定された。
第3段階(フリース転位体)
引き続き、反応液の温度を20℃に昇温し、2時間この温度を維持し、フリース転位反応を行った。
フリース転位体の生成をガスクロマトグラフィーにより確認した。具体的には、得られた反応液の一部を氷水中にサンプリングし、油相と水相を分離した後、油相を2質量%水酸化ナトリウム水溶液100mlで2回、蒸留水100mlで2回洗浄し、無水硫酸ナトリウム10gで脱水した。得られた油相をガスクロマトグラフィーで分析したところ、フリース転位体とエステル体の合計純度70.9%(フリース転位体/エステル体=72.2/27.8)の反応成績が得られた。
更に、反応液温度を0℃に冷却し、8時間この温度を維持し、フリース転位反応を進行させた。
反応液をオートクレープ底部より氷水中に抜き出し、油相と水相を分離した後、油相を2質量%水酸化ナトリウム水溶液100mlで2回、蒸留水100mlで2回洗浄し、無水硫酸ナトリウム10gで脱水した。得られた油相をガスクロマトグラフィーで分析したところ、フリース転位体とエステル体の合計純度73.8%(フリース転位体/エステル体=81.3/18.7)の反応成績が得られた。
単蒸留
得られた液を単蒸留したところ、主留部分としてフリース転位体とエステル体の合計純度92.4%(フリース転位体/エステル体=80.8/19.2)のものが142.1g(収率40.7%、DHDCPD基準)得られた。単蒸留によるフリース転位体/エステル体の比率の変動はなかった。
精留分離
更に、理論段数20段の精留塔を使用して、精留により目的成分を単離し、GC−MSで分析した結果、目的物のフリース転位体の分子量306を示した。また重クロロホルム溶媒中でのH−NMRのケミカルシフト値(δppm,TMS基準)は、0.91(m,1H)、1.21(m,4H)、1.30(m,1H)、1.49(m,1H)、1.66(m,1H)、1.78(m,2H)、2.06(d,2H)、2.45(q,1H)、2.85(d,1H)、2.99(t,1H)、7.23(d,1H)、7.51(t,1H)、7.61(t,1H)、7.74(d,1H)、7.93(d,1H)、8.48(d,1H)、14.53(s,1H)であった。この結果より、フリース転位体は2-(tricyclo[5.2.1.02,6]decane-2-carbonyl)-1-naphtholと同定された。
<Example 1>
First stage (acyl fluoride)
The experiment was conducted using a stainless steel autoclave having an internal volume of 500 ml, which was equipped with a Nack drive type stirrer, three inlet nozzles at the top and one extraction nozzle at the bottom, and the internal temperature could be suppressed by the jacket.
First, after replacing the inside of the autoclave with carbon monoxide, 189 g (9.4 mol) of hydrogen fluoride was introduced, the liquid temperature was set to 30 ° C., and the pressure was increased to 2 MPa with carbon monoxide.
While maintaining the reaction temperature at 30 ° C. and maintaining the reaction pressure at 2 MPa, 236 g of n-heptane solution in which 141.1 g (1.05 mol) of DHDCPD was dissolved was supplied from the top of the autoclave to carry out the carbonylation reaction. . After completion of the supply of DHDCPD, stirring was continued for about 10 minutes until no absorption of carbon monoxide was observed.
The production of acyl fluoride was confirmed by the production of the corresponding ethyl ester. Specifically, a part of the obtained reaction solution was sampled in cooled ethanol, water was added, and the oil phase and the aqueous phase were separated. After the oil phase was neutralized and washed with water, the resulting oil phase was analyzed by gas chromatography. The main product was found to be ethyl exo-tricyclo [5.2.1.0 2,6 ] decane-2-carboxylate and endo-tricyclo. It was [5.2.1.0 2,6 ] decane-2-carboxylic acid ethyl, and the ratio of Endo isomer / Exo isomer was 0.53.
Second stage (ester)
Subsequently, a stainless-steel autoclave having an internal volume of 1000 ml, equipped with a Nack drive type stirrer, three inlet nozzles at the top and one extraction nozzle at the bottom and capable of suppressing the internal temperature by the jacket, was charged with 83.4 g of 1-naphthol ( 0.58 mol) and 83.4 g of n-heptane were introduced, cooled to 0 ° C., and the reaction solution containing the acyl fluoride previously synthesized was added by pipe connection under stirring.
Formation of the ester was confirmed by gas chromatography. Specifically, a part of the obtained reaction solution was sampled in ice water to separate the oil phase and the aqueous phase. After the oil phase was neutralized and washed with water, the resulting oil phase was analyzed by gas chromatography. As a result, the total purity of the Fries rearranged product and the ester product was 75.1% (Fries rearranged product / ester product = 4.3 / 95). 7).
Moreover, the target component was isolated by rectification using a rectification column having 20 theoretical plates, and analyzed by GC-MS. As a result, the molecular weight 306 of the ester was shown. Moreover, the chemical shift value (δppm, TMS standard) of 1 H-NMR in deuterated chloroform solvent is 1.24 (m, 3H), 1.50 (m, 2H), 1.70 (m, 5H). 2.09 (m, 2H), 2.55 (m, 2H), 2.65 (m, 1H), 7.25 (d, 1H), 7.46 (t, 1H), 7.50 ( m, 2H), 7.71 (d, 1H), 7.86 (m, 1H), and 7.92 (m, 1H). From this result, the ester was identified as 1-naphthyl tricyclo [5.2.1.02,6] decane-2-carboxylate.
Third stage (Fleece rearrangement)
Subsequently, the temperature of the reaction solution was raised to 20 ° C., and this temperature was maintained for 2 hours to perform a Fries rearrangement reaction.
The formation of the Fries rearrangement was confirmed by gas chromatography. Specifically, a part of the obtained reaction solution was sampled in ice water, and after separating the oil phase and the aqueous phase, the oil phase was washed twice with 100 ml of 2% by weight aqueous sodium hydroxide solution and 2 times with 100 ml of distilled water. Washed twice and dehydrated with 10 g of anhydrous sodium sulfate. When the obtained oil phase was analyzed by gas chromatography, a reaction result having a total purity of 70.9% (Fries rearranged body / ester body = 72.2 / 27.8) of the Fries rearranged body and the ester body was obtained. .
Furthermore, the reaction liquid temperature was cooled to 0 ° C., and this temperature was maintained for 8 hours to proceed the Fries rearrangement reaction.
The reaction solution is extracted from the bottom of the autoclave into ice water, and the oil phase and the aqueous phase are separated. Then, the oil phase is washed twice with 100 ml of 2% by weight aqueous sodium hydroxide solution and twice with 100 ml of distilled water, and 10 g of anhydrous sodium sulfate And dehydrated. When the obtained oil phase was analyzed by gas chromatography, a reaction result having a total purity of 73.8% (Fries rearranged body / ester body = 81.3 / 18.7) of the Fries rearranged body and the ester body was obtained. .
Simple distillation When the obtained liquid was subjected to simple distillation, a main fraction portion having a total purity of 92.4% (Fries rearrangement / ester = 80.8 / 19.2) of the fries rearrangement and ester was 142. 1 g (yield 40.7%, based on DHDCPD) was obtained. There was no change in the ratio of the fries rearrangement / ester by simple distillation.
Further, the target component was isolated by rectification using a rectification column having 20 theoretical plates and analyzed by GC-MS. As a result, the molecular weight 306 of the fleece rearrangement of the target product was shown. The chemical shift values (δ ppm, TMS standard) of 1 H-NMR in deuterated chloroform solvent are 0.91 (m, 1H), 1.21 (m, 4H), 1.30 (m, 1H), 1.49 (m, 1H), 1.66 (m, 1H), 1.78 (m, 2H), 2.06 (d, 2H), 2.45 (q, 1H), 2.85 (d , 1H), 2.99 (t, 1H), 7.23 (d, 1H), 7.51 (t, 1H), 7.61 (t, 1H), 7.74 (d, 1H), 7 .93 (d, 1H), 8.48 (d, 1H), 14.53 (s, 1H). From this result, the Fries rearrangement was identified as 2- (tricyclo [5.2.1.02,6] decane-2-carbonyl) -1-naphthol.

Claims (4)

下記式(2)
Figure 0005157839

で表されるエステル化合物をフリース転位反応させる工程を含む、下記式(1)
Figure 0005157839

で表されるトリシクロデカン骨格含有ナフトール化合物の製造方法。
Following formula (2)
Figure 0005157839

Including the step of reacting the Fries rearrangement of the ester compound represented by the following formula (1):
Figure 0005157839

The manufacturing method of the tricyclodecane frame | skeleton containing naphthol compound represented by these.
下記式(1)で表されるトリシクロデカン骨格含有ナフトール化合物。
Figure 0005157839
A tricyclodecane skeleton-containing naphthol compound represented by the following formula (1).
Figure 0005157839
フッ化水素の存在下、トリシクロ[5.2.1.02,6]デカ−3−エンと一酸化炭素とを20〜40℃で反応させ、下記式(3)
Figure 0005157839

で表わされるアシルフロライドを得、得られたアシルフロライドと1−ナフトールとを20℃以下でエステル化反応させる工程を含む、下記式(2)
Figure 0005157839

で表されるエステル化合物の製造方法。
In the presence of hydrogen fluoride, tricyclo [5.2.1.0 2,6 ] dec-3-ene and carbon monoxide are reacted at 20 to 40 ° C. to obtain the following formula (3):
Figure 0005157839

And a step of esterifying the obtained acyl fluoride and 1-naphthol at 20 ° C. or lower.
Figure 0005157839

The manufacturing method of the ester compound represented by these.
下記式(2)で表される新規エステル化合物。
Figure 0005157839
A novel ester compound represented by the following formula (2).
Figure 0005157839
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