(57)【要約】      （修正有）【課題】クロロアダマンタン類の工業的製造に適した製造方法の提供。【解決手段】硫酸存在下、式（１）で表されるアダマンタン類及び塩化チオニルを混合し反応させることによって、アダマンタンの橋頭位（１、３、５、７位）がクロロ化された、式（２）で表されるクロロアダマンタン類の製造方法。2016138072.tif 000008（Ｒ１〜Ｒ３は各々独立にＨ又はＲｙ；Ｒｙはハロゲン原子、アルキル基又はアリール基；複数のＲｙが存在する場合、それぞれは同一でも異なっても良い）2016138072.tif 000009（式（１）において置換基Ｒ１、Ｒ２及び／又はＲ３がＲｙである場合、各々対応する位置の置換基Ｒ４〜Ｒ６は同一のもの）【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
硫酸存在下、以下一般式（１）
【化１】
2016138072.tif 000006
（式中、置換基Ｒ１、Ｒ２及びＲ３はそれぞれ水素原子またはＲｙを表し、同一でも異なっても良い。Ｒｙはハロゲン原子、アルキル基またはアリール基を表し、複数のＲｙが存在する場合、それぞれは同一でも異なっても良い。）
で示されるアダマンタン類および塩化チオニルを混合する、以下一般式（２）
【化２】
2016138072.tif 000007
（式中、置換基Ｒ４、Ｒ５及びＲ６は水素原子、塩素原子またはＲｙを表し同一でも異なっても良い。Ｒｙは上記と同一の意味を表し、上記一般式（１）において置換基Ｒ１、Ｒ２及び／又はＲ３がＲｙである場合、それぞれ対応する位置の置換基Ｒ１、Ｒ２又はＲ３と同一のものを表す。）で示されるクロロアダマンタン類の製造方法。  
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、医農薬中間体、機能性材料や電子材料の原料として有用なクロロアダマンタン類の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
アダマンタン誘導体は耐熱性に優れ、透明性が高い特徴を有することから耐熱性高分子等の高機能性材料や半導体用レジスト等の電子材料に使用される化合物であり、また、生理活性を持つアダマンタン誘導体も多く報告されている（例えば特許文献１、２）。これらアダマンタン誘導体を製造するにあたり、アダマンタン骨格の中でも反応性が高い部位である橋頭位（一位、三位、五位、及び七位）の少なくとも一つに塩素原子が導入されたクロロアダマンタン類は、このような種々のアダマンタン誘導体を合成する原料として重要であり、これまで種々の製法が検討されてきた。（例えば特許文献３〜５、非特許文献１）
【０００３】
アダマンタン類からクロロアダマンタン類を製造する方法として例えば、クロロ化剤としてクロロスルホン酸を使用する方法（特許文献３〜５、非特許文献１）や塩化スルフリルを使用する方法（特許文献６、非特許文献２）が報告されている。
【０００４】
しかしながら、クロロ化剤としてクロロスルホン酸を用いた方法は反応時の発熱が激しく、クロロアダマンタン類を製造する際、反応のコントロールが困難となる場合がある。また、クロロスルホン酸は大気中の水分と反応しやすくその取扱いが困難である。
【０００５】
また、クロロ化剤として塩化スルフリルを用いる場合、特許文献６の方法では２−クロロアダマンタンが選択的に製造されることから、橋頭位（１、３、５、７位）をクロロ化する方法としては不適切な方法である。また、非特許文献２記載にはスルホラン存在下モノクロロアダマンタン類を製造する方法が記載されているが、スルホランは沸点が高い為、得られたクロロアダマンタン類から完全に除去することが難しく、また溶媒回収が困難であるにも関わらず高価であるといった問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】国際公開第２０１０／０５０１９１号パンフレット
【特許文献２】特開２０１０−０７０７２６号公開
【特許文献３】特開２００３−１４６９１６号公報
【特許文献４】特開２００３−２５２８０５号公報
【特許文献５】特開２００４−１４３１１６号公報
【特許文献６】特開２００５−０９７１２８号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】「Ｔｅｔｒａｈｅｄｒｏｎ  Ｌｅｔｔｅｒｓ」、１９７２年、第３１巻、ｐ．３１９１−３１９２
【非特許文献２】「Ｔｅｔｒａｈｅｄｒｏｎ」、１９７３年、第２９巻、ｐ．８１−８４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
クロロアダマンタン類を製造するにあたり、反応制御が容易であって厳密な温度コントロールが不要な製造方法であり、更には取扱性等に難のあるクロロスルホン酸あるいは塩化スルフリルを使用せずアダマンタンの橋頭位（１、３、５、７位）がクロロ化可能なクロロアダマンタン類の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らがクロロアダマンタン類の製造方法を鋭意検討した結果、硫酸存在下、アダマンタン類及び塩化チオニルを混合し反応させることにより上記課題が解決可能であることを見出した。具体的には以下の発明を含む。
【００１０】
［１］
硫酸存在下、以下一般式（１）
【００１１】
【化１】
2016138072.tif 000002
（式中、置換基Ｒ１、Ｒ２及びＲ３はそれぞれ水素原子またはＲｙを表し、同一でも異なっても良い。Ｒｙはハロゲン原子、アルキル基またはアリール基を表し、複数のＲｙが存在する場合、それぞれは同一でも異なっても良い。）
で示されるアダマンタン類および塩化チオニルを混合する、以下一般式（２）
【００１２】
【化２】
2016138072.tif 000003
（式中、置換基Ｒ４、Ｒ５及びＲ６は水素原子、塩素原子またはＲｙを表し同一でも異なっても良い。Ｒｙは上記と同一の意味を表し、上記式（１）において置換基Ｒ１、Ｒ２及び／又はＲ３がＲｙである場合、それぞれ対応する位置の置換基Ｒ１、Ｒ２又はＲ３と同一のものを表す。）で示されるクロロアダマンタン類の製造方法。  
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、反応制御が容易な製造方法であって、取扱性等に難のあるクロロスルホン酸や塩化スルフリルを用いることなく、医農薬中間体、機能性材料や電子材料の原料として有用な橋頭位（１、３、５、７位）がクロロ化されたクロロアダマンタン類を工業的優位に製造することが可能となる。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明で使用される下記式（１）
【００１５】
【化３】
2016138072.tif 000004
（式中、置換基Ｒ１、Ｒ２及びＲ３はそれぞれ水素原子またはＲｙを表し、同一でも異なっても良い。Ｒｙはハロゲン原子、アルキル基またはアリール基を表し、複数のＲｙが存在する場合、それぞれは同一でも異なっても良い。）
で表されるアダマンタン類が用いられる。ここでハロゲン原子としてはフッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が例示される。アルキル基としてはメチル基、エチル基、プロピル基等の炭素数１〜６の分岐もしくは環状を有しても良いアルキル基が例示され、アリール基としては置換を有しても良い芳香環類が例示される。
【００１６】
これら例示した置換基の中でもＲ１、Ｒ２及びＲ３は水素原子、塩素原子または炭素数１〜４の直鎖状のアルキル基が好ましく、Ｒ１、Ｒ２及びＲ３すべてが水素原子、Ｒ１、Ｒ２及びＲ３の内少なくとも一つが塩素原子またはＲ１、Ｒ２及びＲ３の内いずれか一つが炭素数１〜４の直鎖状のアルキル基であって残りすべてが水素原子であるものがより好ましい。
【００１７】
上記にて詳述した一般式（１）で表されるアダマンタン類として具体的には、アダマンタン、１−メチルアダマンタン、１−エチルアダマンタン、１−プロピルアダマンタン、１−ブチルアダマンタン、１−イソプロピルアダマンタン、１−イソブチルアダマンタン、１−ｔ−ブチルアダマンタン、１−エチニルアダマンタン、１−プロぺニルアダマンタン、１−ブテニルアダマンタン、１−プロピニルアダマンタン、１−ブチニルアダマンタン、１，３−ジメチルアダマンタン、１，３−ジエチルアダマンタン、１，３−ジプロピルアダマンタン、１，３−ジブチルアダマンタン、１，３−ジイソプロピルアダマンタン、１，３−ジイソブチルアダマンタン、１，３−ジターシャリー−ブチルアダマンタン等の鎖状アルキルアダマンタン類、１−シクロペンチルアダマンタン、１，３−ジシクロヘキシルアダマンタン等の環状アルキルアダマンタン類、１−クロロアダマンタン、１，３−ジクロロアダマンタン、１−ブロモアダマンタン、１，３−ジブロモアダマンタン、１−フルオロアダマンタン、１，３−ジフルオロアダマンタン、１−クロロ−３−フルオロアダマンタン、１−ブロモ−３−クロロアダマンタンや１−ブロモ−３−フルオロアダマンタン等のハロゲン化アダマンタン類、１−クロロ−３−メチルアダマンタン等のハロゲン化アルキルアダマンタン類、１−アダマンチル−４−クロロベンゼン、１−アダマンチル−４−ブロモベンゼン、１−アダマンチル−４−フルオロベンゼン、１−アダマンチル−４−ニトロベンゼン、１−アダマンチル−３−ニトロベンゼン、１−アダマンチル−４−シアノベンゼン、１，３−ビス（４−クロロフェニル）アダマンタン、１，３−ビス（４−ブロモフェニル）アダマンタン、１，３−ビス（４−フルオロフェニル）アダマンタン、１，３−ビス（４−ニトロフェニル）アダマンタン、１，３−ビス（３−ニトロフェニル）アダマンタン、１，３−ビス（４−シアノフェニル）アダマンタン等のアリールアダマンタン類が挙げられ、この中でもアダマンタン、１−メチルアダマンタン、１−エチルアダマンタン、１−クロロアダマンタン及び１，３−ジクロロアダマンタンが好ましい。
【００１８】
本発明で使用される硫酸はどのようなものを用いても良いが、好ましくは硫酸分として９６％以上のものが好適に使用される。また、硫酸の使用量は通常、上記式（１）で表されるアダマンタン類１重量倍に対し０．１重量倍以上、好ましくは０．７〜４０重量倍、更に好ましくは１〜１４重量倍使用する。０．１重量倍以上使用すると反応速度が向上し好ましい。
【００１９】
本発明で使用される塩化チオニルはどのようなものを用いても良いが、塩化チオニル分として９５％以上のものが好適に使用される。また、塩化チオニルの使用量は目的とするクロロアダマンタン類（アダマンタン類に導入する塩素原子の数）によって異なるが、通常、式（１）で表されるアダマンタン類１モルに対し１倍モル以上使用し、好ましくは１〜３０倍モル、より好ましくは２〜１６倍モル使用する。１倍モルより多く使用すると反応性が向上しクロロアダマンタン類が得られやすく、３０倍モル以上使用してもクロロアダマンタン類は製造可能であるが添加量に見合う効果が発現しないため経済的に不利となる。
【００２０】
本発明を実施するにあたり、必要に応じて有機溶媒を使用しても良い。使用可能な溶媒として例えば脂肪族炭化水素及びハロゲン化脂肪族炭化水素からなる群から選ばれる少なくとも一種の有機溶媒が例示される。より具体的には、脂肪族炭化水素として例えば、ヘプタン、ヘキサン、オクタン等の分岐を有しても良い炭素数５〜１２の鎖状脂肪族炭化水素やシクロヘキサン、シクロオクタン、シクロノナン等炭素数６〜１２の環状脂肪族炭化水素溶媒が例示され、ハロゲン化脂肪族炭化水素として例えばクロロホルム、ジクロロメタン、四塩化炭素、１，２−ジクロロエタン、１，２−ジブロモエタン、１−ブロモプロパン、１−クロロプロパン、１−クロロブタン、１−ブロモブタン等の炭素数１〜１２の脂肪族炭化水素類の水素原子の内少なくとも一つをハロゲン原子に置換したハロゲン化脂肪族炭化水素類が例示される。これら有機溶媒の中でも鎖状の脂肪族炭化水素及びハロゲン化脂肪族炭化水素が好ましく、鎖状のハロゲン化脂肪族炭化水素が特に好ましい。これら有機溶媒は単独で用いても必要に応じ複数種を混合して用いても良い。
【００２１】
本発明の実施方法として例えば、反応器に硫酸、上記式（１）で表されるアダマンタン類、及び必要に応じ有機溶媒を投入し、更に塩化チオニルを下記温度にて反応器に添加し、その後一定温度で撹拌を実施する方法が例示される。  
【００２２】
反応器に硫酸、上記式（１）で表されるアダマンタン類、及び必要に応じ有機溶媒を投入した後、塩化チオニルを反応器に添加する際の温度は通常０〜６０℃、好ましくは１０〜４０℃とする。添加温度を左記範囲とするため一定時間かけて塩化チオニルを添加しても良い。
【００２３】
塩化チオニル添加後の撹拌温度は通常０〜８０℃、好ましくは２６〜６０℃とする。０℃以上であれば十分に反応しクロロアダマンタン類が高収率で得られ、８０℃以下とすることによりタール状生成物の生成を抑制することが可能であり、その結果、クロロアダマンタン類が高収率で得られ易い。また、塩化チオニル添加後の撹拌時間は通常１〜７２時間、好ましくは２〜４８時間とする。
【００２４】
上述した方法により、以下一般式（２）
【００２５】
【化４】
2016138072.tif 000005
（式中、置換基Ｒ４、Ｒ５及びＲ６は水素原子、塩素原子またはＲｙを表し同一でも異なっても良い。Ｒｙは上記と同一の意味を表し、上記式（１）において置換基Ｒ１、Ｒ２及び／又はＲ３がＲｙである場合、それぞれ対応する位置の置換基Ｒ１、Ｒ２又はＲ３と同一のものを表す。）
で表されるクロロアダマンタン類が得られる。原料として用いる上記一般式（１）のアダマンタン類のＲ１、Ｒ２及び／又はＲ３がＲｙである場合、即ち、ハロゲン原子、アルキル基またはアリール基に置換されている場合、同位置の置換基は置換されず、それぞれの置換基を有したクロロアダマンタン類が得られる。
【００２６】
以上の反応により生成したクロロアダマンタン類を反応液より取り出す方法には、制限なく既存の方法を採用することができる。例えば、反応液に水を加えた後、クロロホルム等のハロゲン系有機溶媒等の有機溶媒を加えて十分攪拌・静置・分液を行い、更に必要に応じ水洗を行った後、有機溶媒を留去することにより、目的物であるクロロアダマンタン類を得ることができる。さらに、純度を高めるため、必要に応じて、種々のカラムクロマトグラフィーや昇華操作、晶析操作、吸着操作等従来公知の方法により単離・精製しても良い。
【実施例】
【００２７】
以下、本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。なお、以下実施例・比較例に記載する「ジクロロアダマンタン以上の高次クロロアダマンタン」とは、アダマンタンに塩素原子が２個以上付加したクロロアダマンタン類のことを示す。
【００２８】
以下実施例、比較例における原料／生成物の回収・生成率は以下条件にて分析して得られたガスクロマトグラフィーの面積百分率を表す。
装置  ：島津製作所社製  ガスクロマトグラフ  ＧＣ−２０１０
カラム：Ａｇｉｌｅｎｔ社製  ＤＢ−５（０．２５μｍ、０．２５ｍｍφ×３０ｍ）
キャリアー：窒素（５０ｍｌ／ｍｉｎ）
流量：５０ｍｌ／ｍｉｎ、カラム温度：１００℃→（１０℃／ｍｉｎ）→２８０℃
気化室温度：２９０℃
検出器温度：３００℃
検出器    ：ＦＩＤ
燃焼ガス  ：水素（４０ｍｌ／ｍｉｎ），  空気（４００ｍｌ／ｍｉｎ）
注入量    ：１μＬ
【００２９】
（実施例１）
還流攪拌が可能なガラス製試験管に、アダマンタン０．５０ｇ（０．００３７モル）、純度９８％の硫酸２．２０ｇ（０．０２２４モル、アダマンタンに対し６倍モル）、塩化チオニル０．８９ｇ（０．００７５モル、アダマンタンに対し２倍モル）、１‐クロロブタン２．００ｇ（アダマンタンに対し４重量倍）を加え、攪拌を開始した。１０℃で２８時間攪拌した後、１５℃で３時間反応させた反応マスの一部を、ガスクロマトグラフィーを用いて分析したところ、アダマンタンが３８．６％残存し、モノクロロアダマンタンが５８．５％、ジクロロアダマンタン以上の高次クロロアダマンタンが２．１％生成していた。
【００３０】
（実施例２）
実施例１において、１‐クロロブタンを５．００ｇ（アダマンタンに対し１０重量倍）、塩化チオニルを１．３４ｇ（０．０１１３モル、アダマンタンに対し３倍モル）、反応温度を３０℃とした以外は同条件で１５時間攪拌した。１５時間反応させた反応マスの一部をガスクロマトグラフィーを用いて分析したところ、アダマンタンが１３．７％残存し、モノクロロアダマンタンが７３．０％、ジクロロアダマンタン以上の高次クロロアダマンタンが１０．５％生成していた。
【００３１】
（実施例３）
還流撹拌が可能なガラス製試験管に、アダマンタン０．５０ｇ（０．００３７モル）、純度９８％の硫酸４．３３ｇ（アダマンタンに対し８．７重量倍）、塩化チオニル２．６３ｇ（０．０２２モル、アダマンタンに対し６倍モル）を加え、撹拌を開始し、１８〜３０℃で１９．５時間反応させた。１９．５時間反応させた後、反応マスの一部をガスクロマトグラフィーを用いて分析した所、１，３−ジクロロアダマンタンが９４．５％生成していた。
【００３２】
（実施例４）
還流撹拌が可能なガラス製試験管に、アダマンタン０．５０ｇ（０．００３７モル）、純度９８％の硫酸５．７６ｇ（アダマンタンに対し１１．５重量倍）、塩化チオニル３．５１ｇ（０．０３０モル、アダマンタンに対し８倍モル）を加え、撹拌を開始し、１８〜３０℃で６時間反応させた。６時間反応させた後、反応マスの一部をガスクロマトグラフィーを用いて分析した所、１，３−ジクロロアダマンタンが９３．３％生成していた。
【００３３】
（実施例５）
還流撹拌が可能なガラス製試験管に、純度９８％の硫酸２．１５ｇ（アダマンタンに対し４．３重量倍）、アダマンタン０．５ｇ（０．００３７モル）、塩化チオニル５．２２ｇ（０．０４４モル、アダマンタンに対し１２倍モル）を加え、撹拌を開始し、２０〜２８℃で２０時間撹拌した。攪拌後、６０℃まで昇温し、同温度で６時間攪拌した後に、反応マスの一部をガスクロマトグラフィーで分析した所、１，３−ジクロロアダマンタンは検出されず、１，３，５−トリクロロアダマンタンが８２．４％生成していた。
【００３４】
（比較例１）
還流撹拌が可能なガラス製試験管に、アダマンタン０．５ｇ（０．００３７モル）、塩化チオニル２．６３ｇ（０．０２２モル、アダマンタンに対し６倍モル）を加え、撹拌を開始し、２９〜３０℃で３３時間撹拌した。反応マスの一部をガスクロマトグラフィーを用いて分析したところ、クロロアダマンタン類は検出されず、原料であるアダマンタンが９８．４％残存していた。
【００３５】
（比較例２）
塩化チオニルの使用量を４．４ｇ（０．０３７モル、アダマンタンに対し１０倍モル）とし、撹拌時間を２０時間とする以外は比較例１と同様に実施し、得られた反応マスの一部をガスクロマトグラフィーを用いて分析したところ、クロロアダマンタン類は検出されず、原料であるアダマンタンが検出された。