(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一般式（３）
【化１】
0004507398.tif 000005
（式中、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５は、炭素数１〜１８のアルキル基、又は、炭素数７〜１８のアラルキル基を示し、同一又は異なっていてもよい。また、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５は、そのうちの二つの間で互いに結合して環を形成していてもよい。）
で示される３級アミン、及び、一般式（４）
【化２】
0004507398.tif 000006
（式中、Ｒ６は、水素原子、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す。）
で示される置換若しくは非置換のピリジンから選択される有機塩基の存在下、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、副生する有機塩基のハロゲン化水素酸塩を３−ハロメチルオキセタン化合物のハロゲン源として、３−ハロメチルオキセタン化合物を生成させる反応において、副生する有機塩基のハロゲン化水素酸塩が溶解した状態で反応させることを特徴とする３−ハロメチルオキセタン化合物の合成方法。
【請求項２】
有機塩基の存在下、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、副生する有機塩基のハロゲン化水素酸塩を３−ハロメチルオキセタン化合物のハロゲン源として、３−ハロメチルオキセタン化合物を生成させる反応において、芳香族炭化水素、エーテル化合物、脂肪族ハロゲン化炭化水素、ニトリル化合物、アミド化合物、ジメチルスルホキシド、又はスルホラン（反応溶媒）を使用して反応を行い、反応の進行に伴って有機塩基のハロゲン化水素酸塩が析出する場合には、脂肪族低級アルコール、ニトリル化合物、アミド化合物、ジメチルスルホキシド、スルホラン又は水（添加溶媒）を新たに添加して反応を続けて行うことを特徴とする、請求項１記載の３−ハロメチルオキセタン化合物の合成方法。
【請求項３】
添加溶媒の添加を、有機塩基のハロゲン化水素酸塩の副生が終了した後に行うことを特徴とする、請求項２記載の３−ハロメチルオキセタン化合物の合成方法。
【請求項４】
反応溶媒が、ベンゼン、トルエン、キシレン、メシチレン、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、ジクロロエタン、クロロホルム、四塩化炭素、ジクロロエタン、アセトニトリル、プロピオニトリル、ベンゾニトリル、ホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルイミダゾリジノン、Ｎ−メチルピロリドン、ヘキサメチルホスフォラストリアミド、ジメチルスルホキシド又はスルホランから選択される、１種の溶媒又は２種以上の混合溶媒であり、添加溶媒が、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、アセトニトリル、プロピオニトリル、ホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルイミダゾリジノン、Ｎ−メチルピロリドン、ヘキサメチルホスフォラストリアミド、ジメチルスルホキシド、スルホラン又は水から選択される、１種の溶媒又は２種以上の混合溶媒である、請求項２記載の３−ハロメチルオキセタン化合物の合成方法。
【請求項５】
３−ヒドロキシメチルオキセタン化合物が、一般式（１）で示される化合物である、請求項１又は２記載の３−ハロメチルオキセタン化合物の合成方法。
【化１】
0004507398.tif 000007
（式中、Ｒ１は、水素原子又は置換基を有していてもよい炭化水素基を示す。）
【請求項６】
有機スルホン酸ハライドが、一般式（２）で示される化合物である、請求項１又は２記載の３−ハロメチルオキセタン化合物の合成方法。
【化２】
0004507398.tif 000008
（式中、Ｒ２は置換基を有していてもよい炭化水素基を示し、Ｘはハロゲン原子を示す。）
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、３−ヒドロキシメチルオキセタン化合物から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−ハロメチルオキセタニ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ス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、装置への腐食性の有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、また、目的物を精製するために蒸留を繰り返さなければならないことから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−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−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できる、工業的に有利な３−ハロメチルオキセタン化合物の合成方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−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、副生する有機塩基のハロゲン化水素酸塩を３−ハロメチルオキセタン化合物のハロゲン源として、３−ハロメチルオキセタン化合物を生成させることを特徴とする３−ハロメチルオキセタン化合物の合成方法によって解決される。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明の反応において使用する原料の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（！）において、Ｒ１は水素原子又は置換基を有していてもよい炭化水素基であり、例えば、水素原子、置換基を有していてもよい炭素数１〜６のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数２〜６のアルケニル基、又は置換基を有していてもよい炭素数６〜８のアリール基のいずれかを示す。なお、この炭化水素基が有する置換基は反応に不活性なものであれば特に制限されないが、水酸基であってもよい。
【０００６】
前記の炭素数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。
【０００７】
前記の炭素数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。
【０００８】
前記の炭素数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。
【０００９】
本発明の反応において使用する有機塩基としては、有機塩基のハロゲン化水素酸塩に変換し得る３級アミン化合物であればよく、例えば、一般式（３）で示される３級アミン、一般式（４）で示される置換若しくは非置換のピリジンが好ましく挙げられる。また、トリエチレンジアミン等の環式３級アミンも好ましく挙げることができる。
【００１０】
【化３】
0004507398.tif 000002
（式中、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５は、炭素数１〜１８のアルキル基、炭素数７〜１８のアラルキル基、又は炭素数６〜１２のアリール基を示し、同一又は異なっていてもよい。また、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５は、そのうちの二つの間で互いに結合して環を形成していてもよい。）
【００１１】
【化４】
0004507398.tif 000003
（式中、Ｒ６は、水素原子、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す。）
【００１２】
前記３級アミンとしては、例えば、トリメチルアミン、トリエチルアミン、エチルジイソプロピルアミン、ジエチルイソプロピルアミン、トリイソピロピルアミン、ベンジルジメチルアミン、ベンジルジエチルアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルアニリン、Ｎ−メチルピペリジン等が挙げられるが、好ましくはトリエチルアミンが使用される。
【００１３】
前記の置換若しくは非置換のピリジンとしては、例えば、ピリジン、メチルピリジン、ジメチルアミノピリジン等が挙げられるが、好ましくはピリジンが使用される。
【００１４】
有機塩基の使用量は、原料の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１〜１０倍モル、更に好ましくは１〜５倍モルである。有機塩基は単独又は二種以上を混合して使用してもよい。
【００１５】
本発明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は置換基を有していてもよい炭化水素基であり、例えば、炭素数１〜６のアルキル基（メチル基等）又は炭素数６〜８のアリール基（フェニル基、ｐ−トリル基等）のいずれかを示す。
【００１６】
また、一般式（２）において、Ｘはハロゲン原子であり、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、又はヨウ素原子のいずれかを示す。
【００１７】
前記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、メタンスルホン酸フルオライド、ベンゼンスルホン酸フルオライド、ｐ−トルエンスルホン酸フルオライドが挙げられる。
【００１８】
有機スルホン酸ハライドの使用量は、原料の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。
【００１９】
本発明の反応は、有機溶媒（反応溶媒）の存在下又は非存在下において行われる。使用する有機溶媒（反応溶媒）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；ジクロロエタン、クロロホルム、四塩化炭素、ジクロロエタン等の脂肪族ハロゲン化炭化水素；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；ホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルイミダゾリジノン、Ｎ−メチルピロリドン、ヘキサメチルホスフォラストリアミド等のアミド化合物；ジメチルスルホキシド；スルホランなどが挙げられる。有機溶媒（反応溶媒）の中では、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、アセトニトリル、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルイミダゾリジノン、更に好ましくは、ホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルイミダゾリジノンが使用される。
【００２０】
有機溶媒（反応溶媒）の使用量は、原料の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。有機溶媒（反応溶媒）は単独又は二種以上を混合して使用してもよい。
【００２１】
本発明の反応においては、副生する有機塩基のハロゲン化水素酸塩が目的物のハロゲン源としてそのまま使用される。そのため、本発明では、該ハロゲン化水素酸塩が溶解する溶媒を使用して（即ち、該ハロゲン化水素酸塩が溶解する状態で）反応を行って、３−ハロメチルオキセタン化合物を生成させることになる。
【００２２】
有機塩基のハロゲン化水素酸塩が溶解する溶媒を使用して反応を行うには、該ハロゲン化水素酸塩（副生成物）が溶解する有機溶媒（反応溶媒）を使用した場合はそのまま反応を続けるか、また、反応の進行に伴って該ハロゲン化水素酸塩が析出する場合には、該ハロゲン化水素酸塩を（好ましくは完全に）溶解させ得る溶媒（添加溶媒）を新たに添加して反応を続けるのが好ましい。なお、添加溶媒が有機スルホン酸ハライドと作用するもの（脂肪族低級アルコール、水など）である場合、溶媒の添加は、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の反応において有機塩基のハロゲン化水素酸塩の副生が終了した後に行うのが好ましい。その他の溶媒の場合、その添加時期は特に制限されない。
【００２３】
前記添加溶媒としては、例えば、メタノール、エタノール、ｎ−プロパノール、イソプロパノール等の脂肪族低級アルコール；アセトニトリル、プロピオニトリル等のニトリル化合物；ホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルイミダゾリジノン、Ｎ−メチルピロリドン、ヘキサメチルホスフォラストリアミド等のアミド化合物；ジメチルスルホキシド；スルホラン；水が使用される。
【００２４】
前記添加溶媒の使用量は、有機塩基のハロゲン化水素酸塩を溶解させ得るのに充分な量であれば特に限定されないが、有機塩基に対して好ましくは１〜３０倍モルである。添加溶媒は単独又は二種以上を混合して使用してもよい。
【００２５】
本発明の反応は、有機塩基の存在下、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−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、及び有機溶媒（反応溶媒）を混合して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℃〜２００℃、更に好ましくは０〜１２０℃である。なお、反応の進行に伴って有機塩基のハロゲン化水素酸塩が析出する場合は、前記のように新たに溶媒（添加溶媒）を添加することが行われる。
【００２６】
本発明の反応で得られる−３−ハロメチルオキセタン化合物は、一般式（５）で示される。３−ハロメチルオキセタン化合物は、例えば、反応終了後に溶媒を留去し、次いで蒸留等による一般的な方法によって分離精製される。
【００２７】
【化５】
0004507398.tif 000004
（式中、Ｒ１、Ｘは前記と同様である。なお、Ｒ１中に水酸基を含む場合、有機スルホン酸ハライド及び有機塩基を過剰に使用すれば、その水酸基もハロゲン原子に変換されている。）
【００２８】
【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。
【００２９】
実施例１
攪拌装置、還流冷却器、滴下ロート、及び窒素導入管を備えた内容積１Ｌ（リットル）のガラス製四つ口フラスコに、３−エチル−３−ヒドロキシメチルオキセタン５８．１ｇ（０．５００モル）、トリエチルアミン５５．７ｇ（０．５５０モル）、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド７３０．０ｇ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６０．１ｇ（０．５２５モル）を滴下ロートより３時間かけて滴下した。滴下終了後、２０℃まで昇温してそのまま３時間攪拌し、次いで８５℃まで昇温してそのまま４時間攪拌した。この間、トリエチルアミン塩酸塩の析出は見られなかった。
【００３０】
反応終了後、反応液に水１．５Ｌを添加してトルエン５００ｍｌで３回抽出した。その抽出液を減圧下で濃縮し、次いで、減圧蒸留して（８３〜８４℃／３５ｔｏｒｒ）、純度９８．０％の３−エチル−３−クロロメチルオキセタン６０．４ｇを得た（３−エチル−３−ヒドロキシメチルオキセタン基準収率：８８．０モル％）。
【００３１】
実施例２
実施例１と同様の四つ口フラスコに、３−エチル−３−ヒドロキシメチルオキセタン５８．１ｇ（０．５００モル）、トリエチルアミン５５．７ｇ（０．５５０モル）、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド３６５．５ｇ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６０．１ｇ（０．５２５モル）を滴下ロートより３時間かけて滴下し、２０℃まで昇温してそのまま１時間攪拌した。その後、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド１４６．２ｇを添加して副生したトリエチルアミン塩酸塩を全て溶解させた。次いで、８５℃まで昇温してそのまま４時間攪拌した。
【００３２】
反応終了後、実施例１と同様にして、純度９８．０％の３−エチル−３−クロロメチルオキセタン６３．３ｇを得た（３−エチル−３−ヒドロキシメチルオキセタン基準収率：９２．３モル％）。
【００３３】
実施例３
実施例１と同様の四つ口フラスコに、３−エチル−３−ヒドロキシメチルオキセタン３４．９ｇ（０．３００モル）、トリエチルアミン３３．４ｇ（０．３３０モル）、アセトニトリル１８４．７ｇ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３６．１ｇ（０．３１５モル）を滴下ロートより２時間かけて滴下し、１０℃で１時間攪拌した。その後、メタノール１００．０ｇを添加して副生したトリエチルアミン塩酸塩を全て溶解させた。次いで、１０℃で５時間攪拌した後、７０℃まで昇温してそのまま１０時間攪拌した。
【００３４】
反応終了後、反応液を減圧下で濃縮し、次いで、減圧蒸留して（８３〜８４℃／３５ｔｏｒｒ）、純度９６．８％の３−エチル−３−クロロメチルオキセタン３７．５ｇを得た（３−エチル−３−ヒドロキシメチルオキセタン基準収率：９０．０モル％）。
【００３５】
実施例４
実施例１と同様の四つ口フラスコに、３−エチル−３−ヒドロキシメチルオキセタン３４．９ｇ（０．３００モル）、トリエチルアミン３３．４ｇ（０．３３０モル）、ジクロロエタン２３７．５ｇ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３６．１ｇ（０．３１５モル）を滴下ロートより２時間かけて滴下し、滴下終了後、２０℃まで昇温してそのまま１時間攪拌した。その後、メタノール５０．０ｇを添加して副生したトリエチルアミン塩酸塩を全て溶解させた。次いで、８０℃まで昇温してそのまま８時間攪拌した。
【００３６】
反応終了後、実施例３と同様にして、純度９８．７％の３−エチル−３−クロロメチルオキセタン３２．７ｇを得た（３−エチル−３−ヒドロキシメチルオキセタン基準収率：８０．０モル％）。
【００３７】
実施例５
実施例１と同様の四つ口フラスコに、３−エチル−３−ヒドロキシメチルオキセタン３４．９ｇ（０．３００モル）、トリエチルアミン３３．４ｇ（０．３３０モル）、トルエン２２１．１ｇ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３６．１ｇ（０．３１５モル）を滴下ロートより２時間かけて滴下し、滴下終了後、２０℃まで昇温してそのまま１時間攪拌した。その後、メタノール５０．０ｇを添加して副生したトリエチルアミン塩酸塩を全て溶解させた。次いで、８０℃まで昇温してそのまま８時間攪拌した。
【００３８】
反応終了後、反応液を減圧下で濃縮し、次いで、減圧蒸留して（３６〜３８℃／１０ｔｏｒｒ）、純度９５．７％の３−エチル−３−クロロメチルオキセタン３５．０ｇを得た（３−エチル−３−ヒドロキシメチルオキセタン基準収率：８２．９モル％）。
【００３９】
【発明の効果】
本発明により、３−ヒドロキシル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−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できる、工業的に有利な３−ハロメチルオキセタン化合物の合成方法を提供できる。
即ち、本発明の方法によれば、装置への腐食性の有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る、また、目的物を精製するために蒸留を繰り返さなければならないことから目的物の収率が低くなる等の問題を引き起こすことなく、更に、ハロゲン化合物を新たに添加しないで副生する有機塩基のハロゲン化水素酸塩をそのままハロゲン源として用いて、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できる。