(57)【要約】      （修正有）【課題】高純度のendo―ノルボルネンカルボン酸類を、光学分割精製工程の必要がなく、高収率に、工業的に製造する方法の提供。【解決手段】一般式（１）2005060257.tif 000013式（１）で示される、endo―ノルボルネンカルボン酸類の製造方法であって、シクロペンタジエンとα、β―不飽和カルボン酸エステル類を、３塩化アルミニウム又はそのアルキルエーテル錯体の存在下にディールス・アルダー反応させて、endo―ノルボルネンカルボン酸エステルを得、次いで得られたendo―ノルボルネンカルボン酸エステルのカルボン酸エステル基をアルカリ加水分解することを特徴とする、endo―ノルボルネンカルボン酸類の製造方法。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
一般式（１）
【化１】
2005060257.tif 000010
一般式（１）  
（式中、R１、Ｒ２は各々独立して水素原子又はメチル基を表す）
で示される、endo―ノルボルネンカルボン酸類の製造方法であって、シクロペンタジエンと下記一般式（２）で示されるα、β―不飽和カルボン酸エステル類を、3塩化アルミニウム又はそのアルキルエーテル錯体の存在下にディールス・アルダー反応させて、下記一般式（３）で示されるendo―ノルボルネンカルボン酸エステルを得、次いで得られたendo―ノルボルネンカルボン酸エステルのカルボン酸エステル基をアルカリ加水分解することを特徴とする、endo―ノルボルネンカルボン酸類の製造方法。
【化２】
2005060257.tif 000011
一般式（２）
（式中、R１、Ｒ２は一般式１のそれと同じであり、R３は炭素原子数１〜４のアルキル基を表す。）
【化３】
2005060257.tif 000012
一般式（３）
（式中、R１、Ｒ２は一般式１のそれと同じであり、R３は炭素原子数１〜４のアルキル基を表す。）
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学活性ノルボルネンカルボン酸類の製造方法に関する。
更に詳しくは、本発明は、光学活性なendo―ノルボルネンカルボン酸類を、シクロペンタジエンとα、β―不飽和カルボン酸エステル類からendo―ノルボルネンカルボン酸エステルを製造し、次いでこれを加水分解することにより製造する方法に関する。
本発明で得られた光学活性なendo―ノルボルネンカルボン酸類は、電子集積回路製造や電子表示装置製造向けのフォトレジスト原料又は医薬、農薬、香料等の合成中間体原料として有用である。      
【背景技術】
【０００２】
従来、ノルボルネンカルボン酸類の製造方法として、シクロペンタジエンとα、β―不飽和カルボン酸をディールス・アルダー付加反応させて得ることが知られている（特開２００２−３５６４５７号公報）。しかしながら、得られたノルボルネンカルボン酸類は、通常、endo体とexo体の混合物であり、例えば、ルイス触媒を使用しない場合、endo体とexo体のモル比は６０〜８０／４０〜２０程度であり、従って、このような混合物から、光学活性なendo―ノルボルネンカルボン酸類を得るには、光学分割精製等が必要である（特開２００２−１９３９６１号公報）。
【０００３】
一方、光学活性なendo―ノルボルネンカルボン酸エステル類の合成方法としては、幾つかが知られている。例えば、光学活性アクリル酸エステルを溶媒中ルイス酸触媒の存在下にディールス・アルダー付加反応させて得る方法（特開平５―５１３４５号公報）、アルミニウムクロライドルイス酸触媒の存在下にシクロペンタジエンとメチルアクリレートをディールス・アルダー付加反応させて得る方法（ジャーナル・オブ・オーガニック・ケミストリー、VOL.31,2032-2033,（1966））等が報告されている。
しかしながら、光学分割精製なしに、高純度のendo―ノルボルネンカルボン酸類を得る製造方法は知られていない。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−３５６４５７号公報
【特許文献２】特開２００２−１９３９６１号公報
【特許文献３】特開平５―５１３４５号公報
【非特許文献１】ジャーナル・オブ・オーガニック・ケミストリー、VOL.31,2032-2033,（1966）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従って、本発明は、高純度のendo―ノルボルネンカルボン酸類を、光学分割精製工程の必要がなく、高収率に、工業的に容易に製造する方法を提供しようとするものである。    
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の下記一般式（１）で表されるendo―ノルボルネンカルボン酸類の製造方法によると、シクロペンタジエンと下記一般式（２）で示されるα、β―不飽和カルボン酸エステルを、ルイス酸触媒、特に3塩化アルミニウム又はそのアルキルエーテル錯体の存在下にディールス・アルダー反応させて、下記一般式（３）で示されるendo―ノルボルネンカルボン酸エステルを得（付加反応工程）、次いで得られたendo―ノルボルネンカルボン酸エステルのカルボン酸エステル基をアルカリ加水分解して（アルカリ加水分解工程）、下記一般式（１）で表されるendo―ノルボルネンカルボン酸類を製造する。
【０００７】
【化４】
2005060257.tif 000002
一般式（１）
（式中、R１、Ｒ２は各々独立して水素原子又はメチル基を表す。）
【０００８】
【化５】
2005060257.tif 000003
一般式（２）
（式中、R１、Ｒ２は一般式１のそれと同じであり、R３は炭素原子数１〜４のアルキル基を表す。）
【０００９】
【化６】
2005060257.tif 000004
一般式（３）
（式中、R１、Ｒ２は一般式１のそれと同じ同じであり、R３は炭素原子数１〜４のアルキル基を表す。）
【００１０】
下記に本発明の製造方法の反応工程概要を示す。
【化７】
2005060257.tif 000005
【００１１】
上記一般式（１）で表される、endo―ノルボルネンカルボン酸類において、式中、R１、Ｒ２は各々独立して水素原子又はメチル基を表し、従って、一般式（1）で表される、endo―ノルボルネンカルボン酸類としては、具体的には、例えばendo―ビシクロ［２．２．１］−５―ヘプテン―２−カルボン酸（化合物１）、endo―ビシクロ［２．２．１］―５−ヘプテン―２―メチルー２−カルボン酸（化合物２）endo―ビシクロ［２．２．１］−５−ヘプテン―３−メチルー２−カルボン酸（化合物３）endo―ビシクロ［２．２．１］−５−ヘプテン―２、３−ジメチル−２−カルボン酸（化合物４）等が挙げられる。
【００１２】
【化８】
2005060257.tif 000006
化合物１
【００１３】
【化９】
2005060257.tif 000007
化合物２
【００１４】
【化１０】
2005060257.tif 000008
化合物３
【００１５】
【化１１】
2005060257.tif 000009
化合物４
【００１６】
また、本発明の製造方法において、原料として用いられる上記一般式（２）で示されるα、β―不飽和カルボン酸において、式中、R１、Ｒ２は、上記一般式（１）のそれと同一であり、Ｒ３は炭素原子数１〜４のアルキル基を表す。炭素原子数１〜４のアルキル基としては、具体的にはメチル基、エチル基、直鎖状乃至分岐鎖状のプロピル基、ブチル基等があげられ、好ましくはメチル基、エチル基である。
従って、α、β―不飽和カルボン酸エステルとしては、具体的には、例えば、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、メタアクリル酸メチル、クロトン酸メチル、１,２―ジメチルービニルカルボン酸メチル等が挙げられる。
【００１７】
本発明の製造法においては、先ず、ディールス・アルダー反応（付加反応工程）において、endo―ノルボルネンカルボン酸エステル類を選択的に得るために、ルイス酸触媒を用い、ルイス酸触媒としては、反応収率９０モル％以上で、endo―ノルボルネンカルボン酸エステル類を選択的に得られる触媒であればよく、好ましくは、塩化アルミニウム又はそのアルキルエーテル錯体を用いる。塩化アルミニウムとしては、具体的には、例えば、無水３塩化アルミニウム等が、また塩化アルミニウムのアルキルエーテル錯体としては、具体的には、例えば、３塩化アルミニウム・ジメチルエーテ（AlCl3・O（CH3）2）,３塩化アルミニウム・ジエチルエーテ（AlCl3・O（C2H5）2）等が挙げられる。
触媒の使用量は、α、β―不飽和カルボン酸1モルに対し、通常、０．０１〜０．８モルの範囲、好ましくは０．１〜０．５モルの範囲である。
原料であるシクロペンタジエンとα、β―不飽和カルボン酸のモル比（シクロペンタジエン／α、β―不飽和カルボン酸）は、通常、１〜１０の範囲、特に１〜２が好ましい。
【００１８】
本発明の上記反応においては、スルホン酸ナトリム（Na2SO4）、スルホン酸マグネシウム（Mg2SO4）、モレキュラーシーブ等の脱水剤を共存させて、付加反応を行うのが好ましい。これにより、副反応であるシクロペンタジエンの重合が抑制される。
脱水剤の添加量は、反応溶媒に対して、通常０．１〜１０wt%好ましくは０．５〜２wt%の範囲である。
【００１９】
前記付加反応おいては、通常、触媒の溶解性、禁水性等の理由で、有機溶媒が用いられる。
有機溶媒としては、反応温度において反応原料を溶解し、かつ非反応性であるものであれば特に制限はないが、通常溶媒として用いられている、芳香族炭化水素類、エーテル類、ハロゲン化炭化水素又はそれらの混合物を用いることができる。
これらの有機溶媒としては、具体的には、トルエン、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、塩化メチレン等が好ましく挙げられ、これらのうち塩化メチレンがより好ましい。
使用する有機溶媒の量は特に制限はないが、通常、α、β不飽和カルボン酸に対して１〜２０重量部、好ましくは２〜４重量部の範囲が好ましい。
また、ディールス・アルダー付加反応温度は、通常、０〜４０℃、好ましくは１５〜３５℃である。
反応圧力は、特に制限はないが、通常、常圧である。
このような温度、圧力の範囲においては、反応は通常０．５〜１０時間、好ましくは０．５〜２時間程度で終了する。
【００２０】
従って、好ましい付加反応工程の態様としては、例えば、有機溶媒、酸触媒及び必要に応じて脱水剤を混合し、これにα、β―不飽和カルボン酸を添加し、この反応混合液に、攪拌下に、シクロペンタジエンを滴下し、温度２０〜３５℃において反応を行う。
付加反応の終点は、高速液体クロマトグラフィー分析により、反応液中の未反応のα、β不飽和カルボン酸量を追跡し、消失した時点を終点とするのが好ましい。
【００２１】
本発明の製造方法において、付加反応における、endo―ノルボルネンカルボン酸エステル類の原料α、β不飽和カルボン酸に対する反応収率は、通常、９０〜１００モル％程度である。
また、endo体の反応収率は、晶析での純度向上が図れる理由により、９０モル％以上、好ましくは９５モル％以上が好ましい。
付加反応終了後、得られたendo―ノルボルネンカルボン酸エステルのカルボン酸エステル基をアルカリ加水分解することにより（アルカリ加水分解工程）、目的物であるendo―ノルボルネンカルボン酸類を得る事ができる。
【００２２】
本発明の製造方法においては、付加反応終後の反応混合物をアルカリにより加水分解する方法として、特に限定はされないが、付加反応終了後の反応混合物をアルカリ水溶液中に滴下する方法が好ましい。
これにより、アルカリ加水分解反応に伴う反応副反応である、５−ノルボルネン骨格の不飽和基が塩素化又は、ヒドロキシル化することが、抑制される。
従って、好ましい加水分解反応の態様としては、例えば、得られた付加反応終了後の反応混合液を、例えば、１０％〜３０％程度のアルカリ水溶液中に、温度４０℃〜５０℃において、攪拌下にゆっくりと滴下する。
滴下終了後、酸触媒のアルカリ塩を含む水層を分離除去し、得られた油層に、更に、アルカリ水溶液を添加し、温度６０℃〜７０℃において、攪拌下に反応を行う。  
【００２３】
反応終了後、反応終了混合液から、目的物を常法により分離精製することができる。分離精製方法としては、例えば、反応終了混合液から、水層を分離除去し、得られた目的物を含む油層に、塩酸等の酸を加えて、中和し、その後、水層を分液等により分離除去した後、得られた油層から有機溶媒等を蒸留等により溜去することにより、目的物を結晶又は液状等の製品として得ることができる。
更に、得られた製品は、必要に応じて更に再結晶法などにより精製することもできる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の製造方法によると、光学分割精製等を必要とせず、高純度の光学活性で、かつ電子集積回路製造や電子表示装置製造向けのフォトレジスト原料又は医薬、農薬、香料等の合成中間体原料として有用な、endo―ノルボルネンカルボン酸を、工業的に容易に高収率で製造することができる。
【実施例１】
【００２５】
（endo―ビシクロ［２．２．１］−５−ヘプテン―３―メチルー２−カルボン酸の製造：化合物３）
（付加反応工程）
温度計、滴下ロート、逆流コンデンサー、撹拌装置を備えた１０００ｍｌの四つ口フラスコに、無水塩化アルミニウム９６．０ｇ（０．７２モル）、トルエン４５０．５ｇ、Ｐ−メトキシフェノール９０ｍｇ及び無水硫酸ナトリウム（Na2SO4）４．５ｇを仕込み、フラスコ内を窒素ガス置換した後、撹拌下に温度約３５℃に昇温し、これに、クロトン酸メチル１８０．２ｇ（１．８モル）を１時間かけて滴下した。                  
滴下終了後、混合液を温度約３０℃に維持して、撹拌下にシクロペンタジエン１６６．６ｇ（２．５２モル）を４時間かけて滴下し、滴下終了後、同温度を維持して、更に１時間反応を行った。（反応の終了は液体クロマトグラフィー分析により、クロトン酸メチルの消失により確認した。反応収率は、１００モル％で、ガスクロマトグラフィー分析によるendo体収率は94モル％であった。）    
【００２６】
（アルカリ加水分解工程）
反応終了後、得られた反応混合物を、別に準備した、温度計、滴下ロート、逆流コンデンサー、撹拌装置を備えた４つ口フラスコ中、温度４０℃に維持した１６％水酸化ナトリウム水溶液６２５ｇ中に、攪拌下に、５時間かけて滴下した。
滴下終了後、水層を分液除去し、得られた油層を１６％水酸化ナトリウム溶液２００ｇで２回洗浄後、再び油層に、メチルアルコール２００．８ｇと２４％水酸化ナトリウム水溶液３３０ｇを加え、攪拌下に、温度約６０℃に維持して、５時間反応した。
反応終了後、油層を分液除去し、得られた水層にｎ−ヘプタン４５０ｇおよび３０％塩酸２６５ｇを加え中和した後、この溶液から再度、水層を分液除去した。得られた目的物を含む油層を加熱下で減圧蒸留し、析出する結晶を濾過、乾燥して、目的物のendo―ビシクロ［２．２．１］−５−ヘプテン―２―メチルー２−カルボン酸１９４．８ｇを純度１００％（ガスクロマトグラフィー分析法による）の白色結晶として得た。
【００２７】
クロトン酸メチルに対する収率７１．７モル％、  
endo体純度９９．８モル％（ガスクロマトグラフィー分析法による）
融点    ９２．８℃（示差熱分析法による）
目的物の１Ｈ−ＮＭＲ（CDCL３溶媒、４００ＭＨｚ）測定結果
11.6（br,1H）、6.29-6.27（m,1H）、6.05-6.03（m,1H）、3.13（s,1H）、2.48-2.45（m,1H）,2.43-2.41（m,1H）、1.86-1.79（m,1H）、1.57-1.54（m,1H）、1.46-1.43（m,1H）、1.20-1.18(d,3H)    
１３C―ＮＭＲ（CDCL３溶媒、４００ＭＨｚ）測定結果
180.8、138.7、133.2、52.4、48.8、46.1、45.9、38.0、21.0
【実施例２】
【００２８】
（endo―ビシクロ［２．２．１］−５−ヘプテン―２−カルボン酸の製造：化合物１）
（付加反応）
実施例１において、１０００ｍｌの四つ口フラスコに、替えて３００ｍｌの四つ口フラスコを使用し、無水塩化アルミニウムを５．３３ｇ（０．０４モル）、トルエンを２６．７ｇ、Ｐ−メトキシフェノールを１７ｍｇ、及び無水硫酸ナトリウム（Na2SO4）を０．２７ｇとして、クロトン酸メチル１８０．２ｇ（１．８モル）に替えてアクリル酸メチル３４．４ｇ（０．４モル）を、また、シクロペンタジエンを２９．２ｇ（０．４４モル）とした以外は、実施例１と同様にして、付加反応を行った。
（反応の終了は液体クロマトグラフィー分析により、アクリル酸メチルの消失により確認した。反応収率は、９９．８モル％で、ガスクロマトグラフィー分析によるendo体収率は９４．９モル％であった。）  
【００２９】
（アルカリ加水分解工程）
反応終了後、得られた反応混合物を、実施例１において、１６％水酸化ナトリウム水溶液を４０ｇとし、それ以外は実施例１と同様にして、反応を行い、目的物であるendo―ビシクロ［２．２．１］−５−ヘプテン―２−カルボン酸４３．０ｇを純度９９．９％（ガスクロマトグラフィー分析法による）の淡黄色透明液体として得た。
アクリル酸メチルに対する収率７７．８モル％、  
endo体純度９４．１モル％（ガスクロマトグラフィー分析法による）
目的物の１Ｈ−ＮＭＲ（CDCL３溶媒、４００ＭＨｚ）測定結果
11.5（br,1H）、6.22-6.20（m,1H）、6.01-5.99（m,1H）、3.23（s,1H）、3.02-2.97（m,1H）,2.92（s,1H）、1.95-1.89（m,1H）、1.46-1.38（m,2H）、1.30-1.28（d,1H）、
１３C―ＮＭＲ（CDCL３溶媒、４００ＭＨｚ）測定結果
181.0、137.8、132.3、49.7、45.7、43.3、42.6、29.2
【比較例１】
【００３０】
（ビシクロ［２．２．１］−５−ヘプテン―３―メチルー２−カルボン酸の製造）
温度計、滴下ロート、逆流コンデンサー、撹拌装置を備えた３００ｍｌの四つ口フラスコに、クロトン酸６０．４ｇ（０．７０２モル）、トルエン４８．４ｇ、Ｐ−メトキシフェノール３１ｍｇを仕込み、フラスコ内を窒素ガス置換した後、撹拌下に温度約３５℃に昇温し、これに、シクロペンタジエン１８５．６ｇ（２．８１モル）を１０時間かけて滴下した。
滴下終了後、温度約５０℃に維持して、撹拌下に、更に３０時間反応を行った。目的物の生成は、液体クロマトグラフィーおよびゲルパーミエーションクロマトグラフィー分析により、確認した。反応収率は、６３．５モル％で、ガスクロマトグラフィー分析によるendo体収率は３９．６モル％であった。    
反応終了後、得られた反応混合物に、１６％水酸化ナトリウム水溶液９１．２ｇを加えた後、水層を分液除去し、得られた油層に再び１６％水酸化ナトリウム水溶液９９ｇを加え、１時間攪拌した。次いで、油層を分液除去し、得られた水層に、ｎ−ヘプタン及び２０％塩酸水溶液を加え、中和した後、水層を分液除去し、目的物を含む油層を得た。この油層を加熱下で減圧蒸留し、ビシクロ［２．２．１］−５−ヘプテン―２―メチルー２−カルボン酸５６．８ｇを純度９９．２％（液体クロマトグラフィー分析法による）の黄白色固体として得た。
【００３１】
endo／exo モル比は６１／３９モル％（ガスクロマトグラフィー分析法による）
クロトン酸に対する収率５３．０モル％（endo収率としては３２．４モル％）
融点    不明瞭（示差熱分析法による）