(57)【要約】【課題】結晶中に含まれる有機溶媒の含有量を低減させた高純度の１−アダマンタノールを、工業的に生産性良く製造することを可能にした、１−アダマンタノールの製造方法を提供する。【解決手段】１−アダマンタノールを有機溶媒中に溶解した溶液を、析出速度０．０１〜１．５０ｈ-1にて冷却晶析して、１−アダマンタノールを精製する工程を含む、１−アダマンタノールの製造方法。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
１−アダマンタノールを有機溶媒中に溶解した溶液を、析出速度０．０１〜１．５０ｈ-1にて冷却晶析して、１−アダマンタノールを精製する工程を含む、１−アダマンタノールの製造方法。
【請求項２】
冷却晶析後の前記溶液の固形分濃度が、１〜４０質量％である、請求項１に記載の１−アダマンタノールの製造方法。
【請求項３】
前記冷却晶析の後に、固液分離して得られたろ液を、前記溶液として用いて、再度、前記工程を行う、請求項１又は２に記載の１−アダマンタノールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、１−アダマンタノールの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
アダマンタン骨格に水酸基が結合した１−アダマンタノールは、医薬中間体、フォトレジスト用モノマーの原料、フォトクロミック化合物の原料、塗料、接着剤、粘着剤、膜、吸着剤等の材料の原料等の多くの用途があり、工業上重要な化合物である。
【０００３】
１−アダマンタノールの製造方法としては、例えば、（１）アダマンタン類を金属塩酸化触媒の存在下、空気酸化する方法（例えば、特許文献１参照）、（２）アダマンタン類を酢酸中において三酸化クロムを用いて酸化する方法（例えば、特許文献２参照）、（３）アダマンタン類を臭素化し、生成する臭素誘導体を加水分解する方法（例えば、非特許文献１参照）、（４）アダマンタン類を強酸水溶液中で亜硝酸塩又は硝酸塩で酸化した後、得られた酸エステルを加水分解する方法（例えば、特許文献３参照）、（５）アダマンタン類に濃硫酸、カルボカチオン生成化合物、及び有機ニトリル化合物を反応させ、得られた反応液を加水分解する方法（例えば、特許文献４参照）、（６）アダマンタン類と発煙硫酸を反応させた後、得られた反応液を水に添加して加水分解処理する方法（例えば、特許文献５、６参照）等が知られている。
【０００４】
このような製造方法により生成した１−アダマンタノールは、残存する原料や、合成反応の際に生成された副反応物等の不純物と分離するために、精製を行った後、種々の用途に使用される。例えば、１−アダマンタノールの精製方法としては、特許文献４には、シリカゲルカラムクロマトグラフィー、蒸留、再結晶等の方法が用いられる旨の記載があり、特許文献５、６には、蒸発晶析等の方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第５１０６５４号
【特許文献２】特開平１−２８３２３６号公報
【特許文献３】特開２００５−３０６８３７号公報
【特許文献４】特開２００３−１８３２０４号公報
【特許文献５】特開２０１０−２７００２８号公報
【特許文献６】特開２０１０−２７５２５８号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】Ｃｈｅｍ．Ｂｅｒ．，９２．１６２９（１９５９）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、工業的に１−アダマンタノールを製造する場合、合成した後の１−アダマンタノールは、有機溶媒中に溶解し、蒸発晶析や冷却晶析によって、精製されて不純物が取り除かれる場合が多い。
しかしながら、１−アダマンタノールは、ダイヤモンド構造単位と同じ構造を持つ、対称性の高いカゴ型化合物である。その１−アダマンタノールは、結晶が析出していく過程において、化合物が持つ得意な構造のため、有機溶媒も結晶中に取り込まれてしまう傾向が顕著である。その結果として、従来の晶析による精製方法により得られる１−アダマンタノールは、有機溶媒の含有量が多い結晶となり、高純度の１−アダマンタノールの結晶を得ることが困難であった。
【０００８】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、結晶中に含まれる有機溶媒の含有量を低減させた高純度の１−アダマンタノールを、工業的に生産性良く製造することを可能にした、１−アダマンタノールの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、析出速度を所定の範囲に調整して冷却晶析を行うことで、１−アダマンタノールを精製することで、上記課題を解決し得ることを見出し、本発明を完成した。
すなわち、本発明は、下記〔１〕〜〔３〕を提供するものである。
〔１〕１−アダマンタノールを有機溶媒中に溶解した溶液を、析出速度０．０１〜１．５０ｈ-1にて冷却晶析して、１−アダマンタノールを精製する工程を含む、１−アダマンタノールの製造方法。
〔２〕冷却晶析後の前記溶液の固形分濃度が、１〜４０質量％である、上記〔１〕に記載の１−アダマンタノールの製造方法。
〔３〕前記冷却晶析の後に、固液分離して得られたろ液を、前記溶液として用いて、再度、前記工程を行う、上記〔１〕又は〔２〕に記載の１−アダマンタノールの製造方法。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の製造方法によれば、結晶中に含まれる有機溶媒の含有量を低減させた高純度の１−アダマンタノールを、工業的に生産性良く製造することができる。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の１−アダマンタノールの製造方法は、１−アダマンタノールを有機溶媒中に溶解した溶液を、析出速度０．０１〜０．５ｈ-1にて冷却晶析して、１−アダマンタノールを精製する工程（以下、「精製工程」ともいう）を含む。
上記精製工程を経ることで、得られる１−アダマンタノールの結晶中に含まれる有機溶媒の含有量を低減し、高純度の結晶を得ることができる。
【００１２】
本発明の製造方法において、精製工程前の１−アダマンタノールは、アダマンタン等のアダマンタン類を原料として合成することができる。
なお、１−アダマンタノールの合成方法は、特に制限はなく、例えば、上述の（１）〜（６）等の公知の合成方法が挙げられ、それ以外の公知の合成方法でもよい。
以下、本発明の製造方法における、精製工程について説明する。
【００１３】
はじめに、精製工程前の１−アダマンタノールを有機溶媒中に溶解して、１−アダマンタノールの溶液を調製する。
用いる有機溶媒としては、例えば、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、イソ酪酸、ペンタン酸、ヘキサン酸、ヘプタン酸、デカン酸、ドデカン酸等の有機カルボン酸；アセトン、シクロヘキサノン等のケトン類；アセトニトリル、プロピオニトリル等の脂肪族ニトリル類；メタノール、エタノール、イソプロパノール、シクロヘキサノール等の脂肪族又は脂環族一価アルコール類；エチレングリコール、プロピレングリコール、グリセリン等の多価アルコール類；エチレングリコールジメチルエーテル等のグリコールエーテル類；テトラヒドロフラン、ジオキサン等の環状エーテル類；Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、ピリジン等の非プロトン性極性溶媒、トルエン、キシレン等の芳香族溶媒等が挙げられる。
なお、これらの有機溶媒は、単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。
また、１−アダマンタノールの合成反応の際に用いた有機溶媒と同じものを用いてもよい。
これらの有機溶媒の中でも、１−アダマンタノールを溶解させやすい溶媒との観点から、芳香族溶媒が好ましく、晶析させた後工程にて乾燥させやすい溶媒との観点から、トルエン、ベンゼン、キシレン、エチルベンゼンがより好ましい。
【００１４】
ここで、調製した１−アダマンタノールの溶液中には、１−アダマンタノール以外の不純物を含有していてもよい。
不純物としては、残存した原料や、合成反応の際に生成された副反応物等が挙げられ、具体的には、２−アダマンタノール、２−アダマンタノン、アダマンタン、１−アダマンタノールと有機溶媒との反応物（例えば、トルエンとの反応物のトルイルアダマンタン）等が挙げられる。
【００１５】
１−アダマンタノールの溶液中の不純物として含まれる各成分の含有量は、当該溶液の総量に対して、通常８質量％以下、好ましくは６質量％以下、より好ましくは５質量％以下、更に好ましくは３質量％以下である。
本発明の製造方法においては、用いる溶液の不純物として含まれる各成分の含有量が８質量％以下であれば、高純度の１−アダマンタノールを工業的に生産性良く製造することができる。
また、１−アダマンタノールの溶液中に含まれる不純物の総量としては、１−アダマンタノール１００質量部に対して、通常７０質量部以下、好ましくは６０質量部以下、より好ましくは３０質量部以下、更に好ましくは１０質量部以下である。
【００１６】
１−アダマンタノールを有機溶媒中に溶解させる方法としては、例えば、有機溶媒中に１−アダマンタノールを加えて、有機溶媒を昇温しながら、適宜溶液を撹拌して、１−アダマンタノールを溶解させる方法が挙げられる。
攪拌は、容器底に粒子が滞留しない程度であれば十分であり、攪拌方法については、特に制限されない。
【００１７】
調製する溶液は、飽和溶液とすることが好ましい。有機溶媒中に１−アダマンタノールの溶解量を増やし、冷却晶析の効率を向上させるために、晶析前の溶液はなるべく高温に昇温することが好ましい。
冷却晶析前の溶液の温度としては、有機溶媒中の１−アダマンタノールをすべて溶解することが出来る温度であれば特に制限はされないが、溶解量を上昇させ、冷却晶析の効率を上げ、高純度の１−アダマンタノールの結晶を生産性良く得る観点から、トルエンを溶媒に用いた場合、好ましくは４０〜１８０℃、より好ましくは５０〜１７０℃、更に好ましくは６０〜１６０℃である。
【００１８】
また、１−アダマンタノールを有機溶媒中に溶解する際に、溶液が沸騰しないようにするため、溶液が入っている系内を加圧することが好ましい。具体的な系内の圧力は、用いる有機溶媒や溶液の温度に応じて適宜設定される。例えば、トルエンを用いて１−アダマンタノールを１５０℃にて溶解する場合、圧力を１００ｋＰａＧ以上とすることが好ましい。
【００１９】
冷却晶析後の溶液の固形分濃度としては、好ましくは１〜４０質量％、より好ましくは３〜３５質量％、更に好ましくは５〜３０質量％、より更に好ましくは７〜２５質量％である。
冷却晶析後の溶液の固形分濃度が１質量％以上であれば、冷却晶析により１−アダマンタノールの回収効率が良い。一方、当該固形分濃度が４０質量％以下であれば、撹拌を効率良く行うことができ、冷却晶析により高純度の１−アダマンタノールの結晶を生産性良く得ることができる。
なお、本発明において、溶液の固形分濃度とは、溶液中に存在する、１−アダマンタノールのみならず、溶液中に僅かに存在する、残存した原料や合成反応の際に生成された副反応物等の固形不純物も含めた、溶液中に存在する全固形分の濃度を意味する。
【００２０】
そして、調製した溶液を上記の温度範囲まで昇温した後、所定の析出速度にて、冷却晶析して、１−アダマンタノールの結晶を得る。
本発明の製造方法においては、析出速度を０．０１〜１．５０ｈ-1となるように調整しながら冷却晶析を行うことを特徴とする。析出速度が０．０１ｈ-1未満であると、１−アダマンタノールの結晶の析出に時間がかかり過ぎ、生産性が低下し、工業的な製造が難しくなるため好ましくない。一方、析出速度が１．５０ｈ-1を超えると、析出速度が速すぎるために、結晶化の過程において、１−アダマンタノールの結晶の中に有機溶媒が同時に取り込まれてしまい、結晶中の有機溶媒の含有量が増大してしまうため好ましくない。
冷却晶析を行う際の析出速度としては、上記観点から、好ましくは０．０１５〜１．００ｈ-1、より好ましくは０．０２〜０．８０ｈ-1、更に好ましくは０．０２５〜０．６０ｈ-1、より更に好ましくは０．０３〜０．３０ｈ-1である。
【００２１】
なお、当該析出速度は、単位時間（単位：時間（ｈ））あたりに結晶として析出する質量を示し、具体的には、下記式（１）により算出される値を示す。
式（１）：析出速度（単位：ｈ-1）＝〔冷却晶析後の析出量（質量部）〕／〔固形分を含む溶液の総量（質量部）〕／〔析出時間（ｈ）〕
【００２２】
なお、冷却晶析の操作は、連続式及び回分式のいずれでも行なうことができる。
【００２３】
１−アダマンタノールの結晶が析出した晶析液（以下、単に「晶析液」ともいう）は、吸引ろ過等により固液分離処理を行う。固液分離処理としては、吸引ろ過が好ましい。
固液分離処理により、晶析液から分離した固体は、洗浄液を添加して洗浄処理することが好ましい。洗浄処理を行うことで、付着した有機溶媒を洗浄することにより、得られた１−アダマンタノールの結晶の表面上に付着する、残存する原料や副生成物等の不純物を除去することができる。
【００２４】
洗浄液としては、例えば、ヘキサン、デカン等の炭化水素類；ギ酸、酢酸等の有機カルボン酸；アセトン、シクロヘキサノン等のケトン類；アセトニトリル等の脂肪族ニトリル類；メタノール、エタノール、イソプロパノール等の脂肪族一価アルコール類；テトラヒドロフラン、ジオキサン等の環状エーテル類；トルエン、キシレン等の芳香族溶媒等が挙げられる。
洗浄液の添加量としては、特に制限はないが、晶析液より分離した固体１００質量部に対して、好ましくは０．１〜５質量部、より好ましくは０．３〜３質量部である。０．１質量部以上であれば、十分に結晶を洗浄することができる。一方、５質量部以下であれば、洗浄液により結晶の溶解によるロスを最低限に抑えることができる。
【００２５】
そして、洗浄後の結晶を乾燥させることにより、高純度の１−アダマンタノールの結晶を得ることができる。乾燥方法については、特に制限はなく、公知の方法を適用することができる。
【００２６】
このようにして得られた１−アダマンタノールの結晶中に含まれる有機溶媒の含有量は、結晶の総量に対して、好ましくは０．２０質量％以下、より好ましくは０．１５質量％以下、更に好ましくは０．１０質量％以下である。
【００２７】
また、固液分離処理により、晶析液から分離したろ液は、精製工程で用いる溶液として、再度上述の精製工程で用いることができる。このように晶析液から分離したろ液を再利用することで、回収率を向上させ、１−アダマンタノールの生産性を向上させることができる。
当該ろ液は、１−アダマンタノールの固形分濃度が低いため、冷却晶析を開始する温度において結晶の析出がされない程度に、予め蒸留して濃縮することが好ましい。また、ろ液の濃縮前もしくは濃縮後に、新たに１−アダマンタノールを添加してもよい。
【実施例】
【００２８】
以下の本発明を実施例により更に具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例になんら限定されるものではない。なお、各実施例及び比較例での析出速度は、上記式（１）により算出した値である。
また、得られた１−アダマンタノールの結晶中に含まれる有機溶媒であるトルエンの含有量は、結晶をアセトンに溶解させた後、ガスクロマトグラフ（島津製作所（株）製、製品名「ＧＣ−２０１０」）を使用して測定した。
【００２９】
実施例１
１−アダマンタノール濃度１４質量％のトルエン溶液５００ｇを、１０００ｍＬセパラブルフラスコに仕込み、７５℃まで昇温して溶解させ、溶液を調製した。その後、当該溶液の入ったセパラブルフラスコを、水浴中で温度調節し、水浴温度を徐々に下げて、析出速度０．０５ｈ-1にて冷却晶析し、２５℃まで冷却した。これにより固形分濃度１２質量％のスラリーを生成させた。そして、冷却後の溶液をグラスフィルターにて吸引ろ過した。フィルタ上の湿ケークは、洗浄液としてｎ−ヘキサン５０ｇを添加して洗浄し、再び吸引ろ過を行い、１−アダマンタノールの結晶を得た。得られた結晶中に含まれるトルエンの含有量は０．０８質量％であった。
【００３０】
実施例２
１−アダマンタノール濃度５３質量％のトルエン溶液５００ｇを、１０００ｍＬの金属製セパラブルフラスコに仕込み、２００ｋＰａＧに窒素で加圧した状態で、１５０℃まで昇温して溶解させ、溶液を調製した。その後、当該溶液の入ったセパラブルフラスコを、ジャケットに熱媒を流通させて温度調節し、熱媒温度を徐々に下げて、析出速度０．０５ｈ-1にて冷却晶析し、１３５℃まで冷却した。これにより固形分濃度１９質量％のスラリーを生成させた。そして、冷却後の溶液を、セパラブルフラスコ内に設置したメンブランフィルタにて加圧ろ過した。フィルタ上の湿ケークは、洗浄液としてｎ−デカンを添加して洗浄し、再び加圧ろ過を行い、１−アダマンタノールの結晶を得た。得られた結晶中に含まれるトルエンの含有量は０．０２質量％であった。
【００３１】
実施例３
１−アダマンタノール１４質量％、２−アダマンタノール１質量％、２−アダマンタノン１質量％、アダマンタン１質量％、及びトルイルアダマンタン５質量％を含有するトルエン溶液５００ｇを用いて、析出速度０．０５ｈ-1にて冷却晶析した以外は、実施例１と同様にして、固形分濃度１２質量％のスラリーを生成させた。得られた結晶中に含まれるトルエンの含有量は０．０８質量％であった。
【００３２】
実施例４
１−アダマンタノール濃度１４質量％のトルエン溶液５００ｇを用いて、析出速度０．５０ｈ-1にて冷却晶析した以外は、実施例１と同様にして、固形分濃度１２質量％のスラリーを生成させた。得られた結晶中に含まれるトルエンの含有量は０．１０質量％であった。
【００３３】
比較例１
１−アダマンタノール濃度１４質量％のトルエン溶液５００ｇを、１０００ｍＬセパラブルフラスコに仕込み、７５℃まで昇温して溶解させ、溶液を調製した。その後、当該溶液の入ったセパラブルフラスコを、水浴中で温度調節し、溶液の温度を７５℃で一定に保ち、セパラブルフラスコ内を減圧して、溶液の重量が２５０ｇになるまで、溶媒のトルエンを徐々に留出させ、析出速度０．０５ｈ-1にて蒸発晶析し、固形分濃度１２質量％のスラリーを生成させた。なお、蒸発晶析については、析出速度を式（２）で定義する。
式（２）：析出速度（単位：ｈ-1）＝〔蒸発晶析後の析出量（質量部）〕／〔蒸発晶析前後の固形分を含む溶液の総量の平均値（質量部）〕／〔析出時間（ｈ）〕
そして、セパラブルフラスコ内の圧力を大気圧に戻した後に、グラスフィルターにて吸引ろ過した。フィルタ上の湿ケークは、洗浄液としてｎ−ヘキサン５０ｇを添加して洗浄し、再び吸引ろ過を行い、１−アダマンタノールの結晶を得た。得られた結晶中に含まれるトルエンの含有量は０．３０質量％であった。
【００３４】
比較例２
１−アダマンタノール濃度１４質量％のトルエン溶液５００ｇを用いて、析出速度０．５０ｈ-1にて蒸発晶析した以外は、比較例１と同様にして、固形分濃度１２質量％のスラリーを生成させた。得られた結晶中に含まれるトルエンの含有量は０．４０質量％であった。
【００３５】
比較例３
１−アダマンタノール濃度１４質量％のトルエン溶液５００ｇを用いて、析出速度２．５０ｈ-1にて冷却晶析した以外は、実施例１と同様にして、固形分濃度１２質量％のスラリーを生成させた。得られた結晶中に含まれるトルエンの含有量は０．７０質量％であった。
【００３６】
以上の実施例及び比較例の結果を表１に示す。表１からも分かるとおり、所定の析出速度にて冷却晶析して得られた１−アダマンタノールの結晶は、トルエンの含有量が０．１０質量％以下となっていることが分かる。一方、比較例１〜３の方法により得た１−アダマンタノールの結晶は、トルエンの含有量が０．３０質量％以上と含有量が多い結果となった。
【００３７】
【表１】
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【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明の製造方法によれば、高純度の１−アダマンタノールを、工業的に生産性良く製造することができる。本発明の製造方法により得られた１−アダマンタノールは、医薬中間体、フォトレジスト用モノマーの原料、フォトクロミック化合物の原料、塗料、接着剤、粘着剤、膜、吸着剤等の材料の原料等として用いることができる。