(57)【要約】【課題】医農薬中間体、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の原料として好適に用いられるトリ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、アダマンタン類及びアダマンタン類１モルに対し１０倍モル以上の塩化チオニルを混合し反応させることにより、厳密な温度コントロールが不要となり、かつ、取扱性等に難のあるクロロスルホン酸を用いることなくトリクロロアダマンタン類が製造可能であることを見出した。【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】
2016141620.tif 000006
（式中、置換基Ｒ１、Ｒ２及びＲ３はそれぞれ水素原子、ハロゲン原子、アルキル基またはアリール基を表し、同一でも異なっても良い。但し、塩素原子を表す場合、その数は最大２個であり、その数が１個である場合、Ｒ１、Ｒ２及びＲ３のうち少なくとも１つは水素原子を表す。また、塩素原子を有さない場合、Ｒ１、Ｒ２及びＲ３のうち少なくとも２つは水素原子を表す。）
で示されるアダマンタン類１モルに対し１０倍モル以上の塩化チオニルを反応させる以下一般式（２）
【化２】
2016141620.tif 000007
（式中、置換基Ｒ４、Ｒ５及びＲ６は水素原子、ハロゲン原子、アルキル基またはアリール基を表し、上記一般式（１）において置換基Ｒ１、Ｒ２及び／又はＲ３が水素原子以外である場合、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。また、Ｒ４、Ｒ５及びＲ６のうち２つは塩素原子を表す。）
で示されるトリクロロアダマンタン類の製造方法。
【請求項２】
有機溶媒非存在下で行う請求項１記載のトリ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トリ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）。中でもトリクロロアダマンタン類は、３つの官能基をもつ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る。
【０００３】
トリ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が複数知られているが（例えば特許文献３〜５、非特許文献１）、これら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、トリクロロアダマンタン類を製造する際に反応制御が困難となる場合がある。とりわけ、これら文献には選択性（クロロ原子の置換位置や置換数）を向上させようとした場合、温度コントロールが重要であるとの記載がある一方で、前述の通り反応時の発熱が激しい為そのコントロールが非常に困難である。更には、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といった問題があることから、クロロスルホン酸を用いないトリクロロアダマンタン類の製造方法が求められていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１４６９１６  号公報
【特許文献２】特開２００３−２５２８０５  号公報
【特許文献３】特開２００４−１４３１１６  号公報
【特許文献４】特開２００５−０８２５１５  号公報
【特許文献５】特開２００３−２５２８０５号公報
【０００５】
【非特許文献１】「Ｔｅｔｒａｈｅｄｒｏｎ  Ｌｅｔｔｅｒｓ」、１９７２年、第３１巻、ｐ．３１９１−３１９２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
トリクロロアダマンタン類を製造するにあたり、反応制御が容易な製造方法であって、更には取扱性等に難のあるクロロスルホン酸を必要としないトリ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】
【０００７】
本発明者らがトリ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特定量の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。具体的には以下発明を含む。
【０００８】
［１］
硫酸存在下、以下一般式（１）
【０００９】
【化１】
2016141620.tif 000002
（式中、置換基Ｒ１、Ｒ２及びＲ３はそれぞれ水素原子、ハロゲン原子、アルキル基またはアリール基を表し、同一でも異なっても良い。但し、塩素原子を表す場合、その数は最大２個であり、その数が１個である場合、Ｒ１、Ｒ２及びＲ３のうち少なくとも１つは水素原子を表す。また、塩素原子を有さない場合、Ｒ１、Ｒ２及びＲ３のうち少なくとも２つは水素原子を表す。）
で示されるアダマンタン類１モルに対し１０倍モル以上の塩化チオニルを反応させる以下一般式（２）
【００１０】
【化２】
2016141620.tif 000003
（式中、置換基Ｒ４、Ｒ５及びＲ６は水素原子、ハロゲン原子、アルキル基またはアリール基を表し、上記一般式（１）において置換基Ｒ１、Ｒ２及び／又はＲ３が水素原子以外である場合、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。また、Ｒ４、Ｒ５及びＲ６のうち２つは塩素原子を表す。）
で示されるトリクロロアダマンタン類の製造方法。
【００１１】
［２］
有機溶媒非存在下で行う［１］記載のトリクロロアダマンタン類の製造方法。
【発明の効果】
【００１２】
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トリ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。さらには、厳密な温度制御が必要であった従来公知のトリクロロアダマンタン類の製造法とは異なり、特別な温度制御を必要としないことからより容易にトリクロロアダマンタンを選択的に製造可能となる。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明において用いられるアダマンタン類としては以下一般式（１）
【００１４】
【化３】
2016141620.tif 000004
（式中、置換基Ｒ１、Ｒ２及びＲ３はそれぞれ水素原子、ハロゲン原子、アルキル基またはアリール基を表し、同一でも異なっても良い。但し、塩素原子を表す場合、その数は最大２個であり、その数が１個である場合、Ｒ１、Ｒ２及びＲ３のうち少なくとも１つは水素原子を表す。また、塩素原子を有さない場合、Ｒ１、Ｒ２及びＲ３のうち少なくとも２つは水素原子を表す。）
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。これら置換基の内、後述する塩化チオニルとの反応でトリクロロアダマンタン類を製造するためには、上記一般式（１）で表されるアダマンタン類が塩素原子を有する場合、その数は最大２個である必要があり、その数が１個である場合、Ｒ１、Ｒ２及びＲ３のうち少なくとも１つは水素原子であり、塩素原子を有さない場合、Ｒ１、Ｒ２及びＲ３のうち少なくとも２つは水素原子である必要がある。
【００１５】
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、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。
【００１６】
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−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。
【００１７】
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、特に制限されるものではないが、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。
【００１８】
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、塩化チオニルは通常、上記一般式（１）で表されるアダマンタン類１モルに対し１０倍モル以上使用する必要があり、好ましくは１２〜１６倍モル使用する。１０倍モルより少ない場合反応が十分進行せずトリクロロアダマンタン類が得られない。  
【００１９】
本発明を実施するにあたり硫酸や塩化チオニル、アダマンタン類と反応しない有機溶媒、例えば含ハロゲン炭化水素類や含ハロゲン芳香族炭化水素類を用いても良いが、反応速度向上の観点から有機溶媒を用いず（有機溶媒非存在下に）反応を行うことが好ましい。本発明において有機溶媒非存在下とは、一般的な溶媒としての使用量、例えば上記一般式（１）で表されるアダマンタン類１重量倍に対し０．１重量倍より少ない量という意味を表す。
【００２０】
本発明の実施方法は本発明の目的が達成される範囲で特に限定されないが、例えば反応器に硫酸、上記一般式（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、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。
【００２１】
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２０〜４０℃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。
【００２２】
塩化チオニル添加後の反応温度は通常１５〜８０℃、好ましくは２６〜６０℃とする。１５℃以上であれば十分に反応しトリクロロアダマンタンが高収率で得られ、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、トリクロロアダマンタンが高収率で得られ易い。また、塩化チオニル添加後の反応時間は通常１２〜７２時間、好ましくは２４〜４８時間とする。
【００２３】
上述した方法により、以下一般式（２）
【００２４】
【化４】
2016141620.tif 000005
（２）
（式中、置換基Ｒ４、Ｒ５及びＲ６は水素原子、ハロゲン原子、アルキル基またはアリール基を表し、上記一般式（１）において置換基Ｒ１、Ｒ２及び／又はＲ３が水素原子以外である場合、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。また、Ｒ４、Ｒ５及びＲ６のうち２つは塩素原子を表す。）
で表されるトリ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Ｒ３がハロゲン原子、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トリクロロアダマンタン類が得られる。
【００２５】
以上の反応により生成したトリ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、目的物であるトリ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】
【００２６】
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。
【００２７】
以下実施例、比較例における原料／生成物の回収・生成率は以下の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。
使用機器  ：島津製作所社製  ガスクロマトグラフ  ＧＣ−２０１２
カラム    ：Ａｇｉｌｅｎｔ社製  ＤＢ−５（膜厚０．２５μｍ×内径０．２５ｍｍ×長さ３０．０ｍ）
カラム温度：１００℃→２８０℃（１０℃／ｍｉｎ）
気化室温度：２９０℃
検出器温度：３００℃
検出器    ：ＦＩＤ
キャリアー：Ｎ２（５０ｍｌ／ｍｉｎ）
燃焼ガス  ：水素（４０ｍｌ／ｍｉｎ），  空気（４００ｍｌ／ｍｉｎ）
注入量    ：１μＬ
【００２８】
（実施例１）
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当量）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。
【００２９】
（比較例１）
実施例１において、塩化チオニルの添加量を３．５２ｇ（０．０３０モル、アダマンタンに対し８当量）とした以外は同様に実施した。反応実施後、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が１７．１％、１，３，５−トリクロロアダマンタンが１８．０％、その他の化合物が６３．７％生成していた。
【００３０】
（実施例２）
実施例１において、純度９８％の濃硫酸の添加量を０．７５ｇ（アダマンタンに対し１．５重量倍）とした以外は同様に実施した。反応実施後、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７２．０％生成していた。
【００３１】
（実施例３）
実施例１において、塩化チオニルの添加量を６．１ｇ（０．０５１モル、アダマンタンに対し１４当量）とし、反応温度を２０〜２８℃で２０時間攪拌した以外は同様に実施した。反応実施後、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が０．２％、１，３，５−トリクロロアダマンタンが７５．１％生成していた。
【００３２】
（比較例２）
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４．４ｇ（０．０３７モル、アダマンタンに対し１０当量）を加え、撹拌を開始し、２９〜３０℃で２０時間撹拌した。撹拌後、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、原料であるアダマンタンが検出され、１，３，５−トリクロロアダマンタンを含むクロロアダマンタン類は検出されなかった。