(57)【要約】      （修正有）【課題】より簡便にかつより高い収率でヒドロキシアダマンタンカルボン酸化合物を製造する方法を提供する。【解決手段】式（２）で表される３−ヒドロキシアダマンタン−１−カルボン酸の製造方法であって、工程１：濃度９０質量％以上の硫酸溶液中で、式（１）で表されるアダマンタノール及び一酸化炭素又は一酸化炭素源を反応させ、および工程２；得られた溶液に硝酸を添加する、３−ヒドロキシアダマンタン−１−カルボン酸の製造方法。2016084315.tif 000007【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
式（２）で表される３−ヒドロキシアダマンタン−１−カルボン酸の製造方法であって、
工程１：濃度９０質量％以上の硫酸溶液中で、式（１）で表されるアダマンタノール及び、一酸化炭素又は一酸化炭素源を反応させ、アダマンタンカルボン酸を含む溶液を得る工程；および
工程２：前記工程１で得られた溶液に硝酸を添加し、前記硝酸と前記アダマンタンカルボン酸とを反応させ、前記アダマンタンカルボン酸の橋頭位に位置するＣ−Ｈ結合を酸化し、式（２）で表される３−ヒドロキシアダマンタン−１−カルボン酸を得る工程であって、硝酸とアダマンタンカルボン酸との反応時間が、３時間以下である工程；
を有し、
前記３−ヒドロキシアダマンタン−１−カルボン酸中に高沸点副生成物が２．０質量％以下の量で存在する、製造方法。
【化１】
2016084315.tif 000006
【請求項２】
前記３−ヒドロキシアダマンタン−１−カルボン酸の反応収率が９０％以上である、請求項１に記載の製造方法。
【請求項３】
前記工程２における硝酸の添加量が、前記工程１で用いるアダマンタノールに対し１．０〜１．３モル当量である、請求項１または２に記載の製造方法。
【請求項４】
前記工程１における反応温度が、０℃〜５０℃である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の製造方法。
【請求項５】
前記工程２における反応温度が、２０℃〜５０℃である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の製造方法。
【請求項６】
前記工程２において、硝酸が添加される溶液の温度が０〜４０℃である、請求項１〜５のいずれか１項に記載の製造方法。
【請求項７】
前記工程２における硝酸の添加速度が、前記工程１で用いるアダマンタノールに対して、０．０２〜０．０５モル倍／分である、請求項１〜６のいずれか１項に記載の製造方法。
【請求項８】
前記一酸化炭素源がギ酸又はギ酸アルキルエステルである、請求項１〜７のいずれか１項に記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アダマンタン骨格を有し、医農薬中間体や光ファイバーや光導波路、光ディスク基板、フォトレジストなどの光学材料、耐熱性、表面硬度等に優れた機能性樹脂原料、その他各種工業製品として有用なヒドロキシアダマンタンカルボン酸化合物の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
アダマンタン骨格の様な橋頭を有する脂環族化合物は、構造上剛直な性質を有し、高い耐熱性や優れた光学特性を示すことから、高機能樹脂材料や医農薬中間体、フォトレジスト材料などの光学材料として用いられている（例えば特許文献１〜３参照）。その中でも同一分子中にヒドロキシル基とカルボキシル基を有するヒドロキシアダマンタンカルボン酸化合物は、ヒドロキシル基とカルボキシル基の反応性の違いを利用することで様々な官能基を導入できることから、フォトレジストの性能を改良するモノマーや医農薬中間体として使用できるため有用である。
【０００３】
ヒドロキシアダマンタンカルボン酸化合物は、いくつかの合成ルートが知られている。先ず、アダマンタノール誘導体やアダマンタンポリオール誘導体からＫｏｃｈ反応によりアダマンタンカルボン酸化合物を得る際に副生成物として生成することが知られているが（例えば特許文献４参照）、ヒドロキシアダマンタンカルボン酸化合物自体が主目的物ではなく、単離精製が困難で、収率が低いという問題点があった。また、アダマンタンカルボン酸化合物の酸素酸化反応により、ヒドロキシアダマンタンカルボン酸化合物を合成する方法が開示されているが、反応の選択性が低く、複数の位置で酸化反応が進行して生成した副生成物が得られており、単離精製が困難という問題点があった（例えば特許文献５参照）。また、アダマンタンカルボン酸化合物をハロゲン化し、ヒドロキシル基に置換する方法（非特許文献１他）なども開示されているが、反応を２段階で行う必要があり、操作が煩雑で高価になることや環境負荷の高いハロゲン化物を用いるなど問題点があった。
【０００４】
ハロゲン化物を経由せずに安価且つ簡便にヒドロキシアダマンタンカルボン酸化合物を製造する方法として、特許文献６は、アダマンタン化合物に対してカルボキシル化反応および酸化反応を逐次的にワンポットで行い、ヒドロキシアダマンタンカルボン酸化合物を製造する方法を開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平６−３０５０４４号公報
【特許文献２】特開平４−０３９６６５号公報
【特許文献３】特開２００６−０１６３７９号公報
【特許文献４】特開２０１０−１５０２２０号公報
【特許文献５】特開平１１−１０６３６０号公報
【特許文献６】特開２０１４−００９１７１号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】Ｚｈｕｒｎａｌ Ｏｒｇａｎｉｃｈｅｓｋｏｉ Ｋｈｉｍｉｉ,１９９２, ｖｏｌ. ２８,＃１０，２０９８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
かかる状況のもと、より簡便にかつより高い収率でヒドロキシアダマンタンカルボン酸化合物を製造する方法が求められる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは鋭意検討した結果、ヒドロキシアダマンタンカルボン酸化合物中に存在する微量の高沸点副生物がポリマー重合の際に重合反応に悪影響を及ぼすことを見出した。そして、特許文献６に記載される製造方法において、反応物質、反応溶液、および酸化剤を選定し、かつ、反応時間を制御することにより、ヒドロキシアダマンタンカルボン酸化合物中に存在する高沸点副生物の量が低減されると同時に反応収率が向上し、これにより上記の課題を解決できる事を見出し、本発明を完成させた。
【０００９】
すなわち本発明は、式（２）で表される３−ヒドロキシアダマンタン−１−カルボン酸の製造方法であって、
工程１：濃度９０質量％以上の硫酸溶液中で、式（１）で表されるアダマンタノール及び、一酸化炭素又は一酸化炭素源を反応させ、アダマンタンカルボン酸を含む溶液を得る工程；および
工程２：前記工程１で得られた溶液に硝酸を添加し、前記硝酸と前記アダマンタンカルボン酸とを反応させ、前記アダマンタンカルボン酸の橋頭位に位置するＣ−Ｈ結合を酸化し、式（２）で表される３−ヒドロキシアダマンタン−１−カルボン酸を得る工程であって、硝酸とアダマンタンカルボン酸との反応時間が、３時間以下である工程；
を有し、
前記３−ヒドロキシアダマンタン−１−カルボン酸中に高沸点副生成物が２．０質量％以下の量で存在する、製造方法である。
【化１】
2016084315.tif 000002
【発明の効果】
【００１０】
本発明よれば、ハロゲン化物を経由することなく、反応制御が容易で安価なワンポット反応により、機能性樹脂等のポリマー合成の際に悪影響を及ぼす高沸点副生物の量が顕著に低減された３−ヒドロキシアダマンタン−１−カルボン酸を高い収率で得ることができる。したがって、本発明で製造された３−ヒドロキシアダマンタン−１−カルボン酸を用いると、ポリマー合成前の煩雑な精製プロセスを簡略化または撤廃することができる。高沸点副生物の含有量が小さい３−ヒドロキシアダマンタン−１−カルボン酸はポリマー原料として非常に有用である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明は、特定のアダマンタン化合物を、１ポットでカルボキシル化反応と酸化反応とを連続的に行い、ヒドロキシアダマンタンカルボン酸化合物を製造する方法である。具体的には、本発明は、式（１）で表されるアダマンタノールを１ポットでカルボキシル化反応と酸化反応を連続的に行い、式（２）で表される３−ヒドロキシアダマンタン−１−カルボン酸の製造方法に関する。当該製造方法は、
工程１：濃度９０質量％以上の硫酸溶液中で、式（１）で表されるアダマンタノール及び、一酸化炭素又は一酸化炭素源を反応させ、アダマンタンカルボン酸を含む溶液を得る工程；および
工程２：前記工程１で得られた溶液に硝酸を添加し、前記硝酸と前記アダマンタンカルボン酸とを反応させ、前記アダマンタンカルボン酸の橋頭位に位置するＣ−Ｈ結合を酸化し、式（２）で表される３−ヒドロキシアダマンタン−１−カルボン酸を得る工程であって、硝酸とアダマンタンカルボン酸との反応時間が、３時間以下である工程；
を有し、前記３−ヒドロキシアダマンタン−１−カルボン酸中に高沸点副生成物が２．０質量％以下の量で存在する。
【化２】
2016084315.tif 000003
以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。
【００１２】
本発明で原料として用いられるアダマンタン化合物は、式（１）で示されるアダマンタノールである。
【００１３】
まず、工程１では、濃度９０質量％以上の硫酸溶液中で、上記式（１）で表されるアダマンタノール及び、一酸化炭素又は一酸化炭素源を反応させる。これにより、アダマンタノールはアダマンタンカルボン酸となる。当該カルボキシル化反応（工程１）の際のプロトン酸溶媒として用いる硫酸は濃度９０質量％以上であることが必要である。硫酸はカルボキシル化反応における選択率および溶液状態で入手可能である点で好ましい。より好ましくは、硫酸を用いる場合、９５質量％以上の水溶液を用いることが好ましい。この範囲であれば、カルボキシル化反応が速やかに進行し、高収率でアダマンタンカルボン酸化合物が得られる。更に、反応中の硫酸濃度を維持するために、反応前や反応中に発煙硫酸を加える方法を用いても良い。なお、反応溶媒としての硫酸溶液は硫酸に加えて他の溶媒を含んでもよい。具体的には、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、有機スルホン酸としてエタンスルホン酸、プロパンスルホン酸、トリフルオロメチルスルホン酸、パラトルエンスルホン酸から選択される少なくとも１種の有機カルボン酸を含みうる。
【００１４】
硫酸溶液の使用量は、式（１）のアダマンタノールに対して１〜２０質量倍、好ましくは２〜１６質量倍、さらに好ましくは４〜１２質量倍にすることが望ましい。この範囲内であると、例えばＯＨ基のカルボキシル化反応を十分進行させ、且つ分離・精製操作を少量の有機溶媒や水で行うことができる。
【００１５】
上記カルボキシル化反応（工程１）では、一酸化炭素又は一酸化炭素源を用いる。一酸化炭素は、純粋な一酸化炭素であっても良く、窒素やヘリウム、アルゴン等の不活性ガスで希釈して使用してもよい。また、一酸化炭素は常圧もしくはオートクレーブを使用した加圧下で使用してもよく、反応液中に吹き込みながら反応させても良い。一酸化炭素源としては、ギ酸又はギ酸アルキルエステルが挙げられる。これらは２種以上組み合わせて使用しても良い。一酸化炭素又は一酸化炭素源の使用量は、目的とするヒドロキシアダマンタンカルボン酸化合物を効率良く製造するため、式（１）のアダマンタノールに対して好ましくは０．９〜１０モル当量の範囲で、より好ましくは０．９〜３モル当量の範囲で使用することが好ましい。
【００１６】
ギ酸アルキルエステルにおけるアルキル基の炭素数は特に限定されないが、アルキル基の炭素数が１〜１０のギ酸アルキルエステルを用いることが好ましい。具体例としては、ギ酸メチル、ギ酸エチル、ギ酸プロピル、ギ酸ブチル、ギ酸ペンチル、ギ酸ヘキシル、ギ酸ヘプチル、ギ酸オクチル、ギ酸ノニル、ギ酸デカニル、ギ酸シクロヘキシルなどが挙げられる。
【００１７】
これらのギ酸及びギ酸アルキルエステルは２種以上組み合わせて用いても良く、更に一酸化炭素と併用しても良い。これらのギ酸及びギ酸アルキルエステルの中で、ギ酸及びギ酸メチルが安価で取り扱いが容易なため好ましく用いることができる。なお、ギ酸及びギ酸アルキルエステルは、試薬又は工業薬品を使用できる。
【００１８】
一酸化炭素を併用する場合、一酸化炭素は、純粋な一酸化炭素であっても良く、窒素やヘリウム、アルゴン等の不活性ガスで希釈して使用してもよい。また、一酸化炭素は常圧もしくはオートクレーブを使用した加圧下で使用してもよく、反応液中に吹き込みながら反応させても良い。
【００１９】
本発明において、硫酸溶液中で一酸化炭素又は一酸化炭素源と反応させてカルボキシル化する際の反応温度は、例えば、−７８〜２００℃で行われ、好ましくは−２０〜１００℃で、さらに好ましくは０〜５０℃程度で行うことが好ましい。この範囲内であれば式（１）で示されるアダマンタノールのＯＨ基のカルボキシル化反応が十分進行し、副反応の進行も少ない。また、反応圧力は特に制限されない。用いる反応器の材質は、材質も特に制限を受けないが、硫酸により腐食が少ない例えばグラスライニング製やテフロン(登録商標)コーティング製の反応器が好ましい。反応器の形状や付属設備については特に制限は無い。
【００２０】
反応器に、硫酸溶液、式（１）で表されるアダマンタノール、及び、一酸化炭素又は一酸化炭素源を添加する順序は特に制限されない。好ましくは、副反応の進行を抑制する観点から、反応器に硫酸溶液およびアダマンタノールを投入し、混合させたのちに、当該混合溶液に一酸化炭素又は一酸化炭素源を添加することが好ましい。
【００２１】
カルボキシル化反応の反応時間は、反応温度にも影響され、一酸化炭素又は一酸化炭素源が十分に転化されれば特に限定されないが、１〜１００時間で行うことが好ましく、より好ましくは１〜１０時間、さらに好ましくは１〜５時間、特に好ましくは１〜３時間の範囲で行うことが特に好ましい。この範囲内で反応を行うことで、カルボキシル化を十分に進行させつつ効率よく製造を行うことができる。
【００２２】
カルボキシル化に続き、生成物を単離又は精製する事無く、該反応液に酸化剤としての硝酸を加えて酸化する工程（工程２）を実施する。具体的には、前記工程１で得られた溶液に硝酸を添加し、前記硝酸と前記アダマンタンカルボン酸とを反応させる。これにより、前記アダマンタンカルボン酸の橋頭位に位置するＣ−Ｈ結合が酸化され、式（２）で表される３−ヒドロキシアダマンタン−１−カルボン酸が得られる。硝酸は、収率や取扱い易さなどの点から好ましい。硝酸に加えて、過塩素酸、過マンガン酸、クロム酸などの無機酸、または過酸化水素などの過酸化物などのようなプロトン酸溶媒である硫酸溶液中で酸化能力を持つ酸化剤を併用してもよい。
【００２３】
硝酸の添加量は、式（１）で示されるアダマンタノールに対して０．９〜１０モル当量、好ましくは１．０〜５モル当量、より好ましくは１．０〜３モル当量、さらに好ましくは１．０〜１．３モル当量にすることが望ましい。この範囲内で酸化が十分進行し、目的のヒドロキシアダマンタンカルボン酸化合物が高収率で取得できる。
【００２４】
酸化工程（工程２）の反応温度は、通常−１０〜１００℃の範囲で行われ、好ましくは０〜８０℃程度、より好ましくは２０〜５０℃で行うことが好ましい。この範囲内であれば酸化反応が十分に進行し、副反応の進行は少ない。また、反応圧力は特に制限は無い。
【００２５】
酸化剤である硝酸の添加方法は、特に制限は無く公知の方法を選択できる。また、添加時の温度も特に制限は受けないが、副反応防止の観点から酸化工程の反応温度に出来るだけ合わせて添加することが好ましい。より好ましくは、副反応防止の観点から硝酸が添加される溶液の温度が０〜４０℃である。また、副反応防止の観点から硝酸の添加をゆっくりと、好ましくは間欠的または連続的に、より好ましくは連続的に（例えば、連続滴下して）、行うことが好ましい。好ましい形態では、硝酸の添加速度が、前記工程１で用いるアダマンタノールに対して、０．０２〜０．０５モル倍／分である。また、添加時間は好ましくは1〜１００分であり、より好ましくは１０〜６０分であり、さらに好ましくは２０〜４０分である。
【００２６】
本発明において、酸化反応の時間、すなわち硝酸とアダマンタンカルボン酸との反応時間は３時間以下である。本発明において、酸化反応の時間とは、酸化剤としての硝酸の全量を反応溶液に添加した直後から反応停止までの時間を指す。例えば、硝酸を滴下などによって連続的に添加した場合の酸化反応の時間は、硝酸の全量の滴下が終了した時点から反応終了までの時間を指し、滴下時間は含まない。反応停止の時点は、例えば、反応溶液を３０℃以下まで冷却し、反応を完了させた時点である。
本発明者らは、驚くべきことに、本反応系において酸化反応の時間を３時間とすることにより、生成物である３−ヒドロキシアダマンタン−１−カルボン酸中に存在する高沸点副生成物の量が顕著に低減されることを見出した。酸化反応時間の下限は酸化反応が十分に進行する時間であれば特に制限を受けないが、通常１時間以上である。より好ましくは、高沸点副生成物の副生を抑制しつつ、目的のヒドロキシアダマンタンカルボン酸を高収率で得る観点から、２〜３時間がより好ましい。
【００２７】
本発明では、（ア）アダマンタノールのカルボキシル化、これに続く（イ）酸化反応によるヒドロキシル基生成までを１ポットで行い、酸化反応終了後に生成物を初めて分離精製する。分離精製プロセスは特に制限を受けず公知の方法を選択できるが、本発明の様にプロトン酸を用いる反応系での精製方法として、該反応液を水で希釈する又はアルカリ性水溶液で中和後目的物の結晶を析出させ、濾別、乾燥により目的物のヒドロキシアダマンタンカルボン酸化合物を得る方法が挙げられる。特に、本発明の方法によれば、高沸点副生成物の生成が顕著に抑制されるため、このような簡便な精製プロセス後に得られた３−ヒドロキシアダマンタン−１−カルボン酸をさらに複雑な精製工程を経ずにそのまま原料としてポリマー重合を行うことが可能である。
【００２８】
精製工程において、反応液の希釈に使用する水の量は反応液に対して１〜５０質量倍が好ましく、２〜１０質量倍がより好ましい。この範囲内であれば、プロトン酸である硫酸・硝酸が十分希釈されるため、生成物の結晶が十分に析出し、濾過の際の生成物の水溶液へのロスも少ない。
【００２９】
また、プロトン酸溶液としての硫酸・硝酸溶液を中和するためにアルカリ性水溶液を使用しても良い。この操作は反応液を水で希釈後に実施しても良く、希釈と同時に中和操作を行っても良い。用いるアルカリ性水溶液のアルカリは、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸水素ナトリウム、水酸化アンモニウム、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイドのようなテトラアルキルアンモニウムハイドロオキサイド等が挙げられ、特に水酸化ナトリウムや水酸化カリウムが安価で取り扱いが容易なため好ましい。アルカリ性水溶液の濃度は、特に制限を受けないが、一般的な取扱いを考慮すると１〜３０質量％が好ましく、１０〜２０質量％の濃度がより好ましい。また、加えるアルカリの量は、溶媒として使用したプロトン酸の解離するプロトンのモル数に対して０．１〜１モル当量が良い。アルカリを過剰に加えると、目的物であるヒドロキシアダマンタンカルボン酸化合物が中和された塩が水相に分配され、単離が困難になるが、この範囲内であればｐＨが酸性側で維持されるため、新たに酸性水溶液を加えてｐＨを調整しなくても目的物であるヒドロキシアダマンタンカルボン酸化合物の結晶を析出させることができる。
【００３０】
また、アルカリ中和時に酸化剤である硝酸を還元するために還元剤を共存させてもよい。還元剤としては例えば亜硫酸ナトリウム、チオ硫酸ナトリウム、シュウ酸、ギ酸など公知の還元剤が例示され、酸化剤に対して０．９モル当量〜１０モル当量の範囲で添加することができる。添加量は、１モル当量〜２モル当量の範囲で添加することがより好ましい。なお、中和及び還元操作時の温度は、特に制限を受けないが、操作上の観点から１０〜４０℃の範囲であれば良い。
【００３１】
目的物のヒドロキシアダマンタンカルボン酸化合物の濾別方法は特に制限は無く、重力を利用した自然濾過、加圧濾過、減圧濾過、遠心分離等の公知の方法を選択できる。また濾過に用いるフィルターの形状も、プロセスや設備など所望に応じ選択することができる。
【００３２】
上記の濾別により分離されたヒドロキシアダマンタンカルボン酸化合物の粗結晶は、所望により、更に洗浄、蒸留、昇華、抽出、晶析、再結晶、カラムクロマトグラフィーなど公知の分離手段や、これらを組み合わせた分離手段により精製されてもよい。上記方法により、式（２）で表わされ３−ヒドロキシアダマンタン−１−カルボン酸が取得できる。
【００３３】
目的物であるヒドロキシアダマンタンカルボン酸化合物は一般に乾燥させて紛体で取り扱われる。乾燥方法は、特に制限は無く風乾、加熱乾燥、減圧乾燥など方法を選択できるが、乾燥時間が短縮できる減圧乾燥が好ましく選択される。また、乾燥温度は、特に制限はなく、常圧〜減圧下であれば０〜１２０℃が好ましく、３０〜８０℃がより好ましいが、乾燥温度は乾燥圧力により適宜選択されなければならない。
【００３４】
本発明の製造方法は、３−ヒドロキシアダマンタン−１−カルボン酸の反応収率が９０％以上、好ましくは９２％以上である。これにより、効率的に３−ヒドロキシアダマンタン−１−カルボン酸を製造することが可能になる。なお、３−ヒドロキシアダマンタン−１−カルボン酸の反応収率（％）とは、原料として用いられたアダマンタノールに対する３−ヒドロキシアダマンタン−１−カルボン酸の収率である。なお、本明細書において反応収率は原料（１００モル）に対する生成物の量（モル）の比率を表す。
【００３５】
本発明の方法で製造される３−ヒドロキシアダマンタン−１−カルボン酸における高沸点副生成物の濃度（存在量）は２．０質量％以下である。従来、アダマンタン化合物のカルボキシル化反応およびアダマンタンカルボン酸化合物の酸化反応を通して得られたヒドロキシアダマンタンカルボン酸化合物は２．０質量％を超える高沸点副生成物を含有する。
【００３６】
本発明によれば、生成物中の高沸点副生成物の量が顕著に低減されるため、ポリマー合成前に当該高沸点副生成物を除去するための煩雑な精製プロセスを経ることなく、得られた製造物をポリマー合成の原料として使用することができる。当該３−ヒドロキシアダマンタン−１−カルボン酸における高沸点副生成物の濃度（存在量）は好ましくは１．８質量％以下であり、より好ましくは１．５質量％以下であり、さらに好ましくは１．３質量％以下である。高沸点副生成物の濃度（存在量）は小さいほど好ましいが、アダマンタン化合物を原料として用いたカルボキシル化反応および酸化反応においては通常高沸点副生成物が副生し、目的生成物であるヒドロキシアダマンタンカルボン酸化合物には高沸点副生成物が含まれる。したがって、高沸点副生成物の濃度（存在量）の下限は通常０．１質量％以上である。
【００３７】
本発明において、高沸点副生成物とは、沸点が２８０℃以上である化合物を指す。具体的には、３，５−ジヒドロキシアダマンタン−１−カルボン酸、５−ヒドロキシアダマンタン−１，３−ジカルボン酸、３−ヒドロキシアダマンタン−１−カルボン酸の多量体、等のアダマンタノールのカルボキシル化反応およびアダマンタンカルボン酸の酸化反応における副生成物である。
【００３８】
上述のように、本発明の方法で製造される３−ヒドロキシアダマンタン−１−カルボン酸は高沸点副生成物の濃度が非常に小さいため、機能性樹脂等のポリマー原料として用いた場合に機能性樹脂等のポリマー合成の際に生じるポリマー純度の低下などの悪影響が抑制できる。特に、本発明で得られた３−ヒドロキシアダマンタン−１−カルボン酸を用いてポリマー重合のモノマーとして使用される３−メタクリロイルオキシアダマンタン−１−カルボン酸を製造した場合にはモノマー中の高沸点副生成物が大幅に低減され、当該モノマーを用いることで高純度のポリマーを製造することができる。
【実施例】
【００３９】
以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明は、以下の実施例に何らの制限を受けるものではない。なお、実施例において、経時変化及び収率はガスクロマトグラフィー（ＧＣ）もしくは、高速液体クロマトグラフィー（ＨＰＬＣ）により測定した。またヒドロキシアダマンタンカルボン酸化合物の純度はＧＣ、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）により決定し、誘導体であるメタクリロイルオキシアダマンタンカルボン酸化合物の純度はＨＰＬＣ、ＧＰＣにより決定した。ＧＣ、ＨＰＬＣ、ＧＰＣの測定条件は以下のとおりである。
【００４０】
＜ＧＣ条件＞
カラム：ＴＣ−１７（０．５３ｍｍＩ．Ｄ．×３０ｍ）、インジェクション温度：２８０℃、オーブン温度：７０℃（１分保持）→１０℃／分で昇温→２８０℃（１０分保持）、検出器：ＦＩＤ、移動相：ヘリウム。
【００４１】
＜ＨＰＬＣ測定条件＞
カラム：化学物質評価機構Ｌ−ｃｏｌｕｍｎ２  ＯＤＳ  Ｌ−Ｃ１８（５μｍ、４．６φ×２５０ｍｍ）、展開溶媒 ：アセトニトリル／１００ｍＭリン酸緩衝液＝７０／３０（ｖ／ｖ）、流量：１ｍｌ／分、カラム温度：４０℃、検出器：ＲＩ。
【００４２】
＜ＧＰＣ条件＞
昭和電工社製ＧＰＣカラム（Ｋ４０１ＨＱ２本、ＫＦ４０２ＨＱ１本、ＫＦ４０３ＨＱ１本、ＫＦ−Ｇ）を用い、流量：１．０ミリリットル／分、溶出溶剤：テトラヒドロフラン、カラム温度：４０℃の分析条件で、標準ポリスチレン換算質量として存在量を測定した。
【００４３】
（実施例１）
【化３】
2016084315.tif 000004
【００４４】
反応装置として攪拌機、温度計、滴下ロート、ジムロートを備えたガラス製フラスコに、１−アダマンタノール（純度９９％）３０．２ｇを仕込み、９６質量％濃硫酸２１５．２ｇを入れた。室温で攪拌して原料が溶解したのを確認した後、フラスコを冷却して液温が１０〜２０℃の範囲に留まるようにギ酸９．３ｇを１５分かけて滴下した。滴下終了後、反応温度３５℃で３時間反応させた。反応の進行をＧＣで確認したところ、１−アダマンタノールの転化率は１００％で１−アダマンタンカルボン酸が生成した。その後、フラスコを再度冷却しながら、液温１０〜２０℃の範囲に留まるようにしながら７０％硝酸２３．１ｇを３０分かけて滴下した。滴下終了後、反応温度３５℃で３時間反応させた。反応の進行をＧＣで確認したところ、１−アダマンタンカルボン酸の転化率は１００％で３−ヒドロキシアダマンタン−１−カルボン酸が生成した。
【００４５】
精製装置として攪拌機、温度計を備えたガラス製フラスコに水酸化ナトリウム９０．２ｇ、亜硫酸ナトリウム３５．５ｇ、イオン交換水８１２ｇを入れ、水酸化ナトリウム、亜硫酸ナトリウム混合溶液とし、フラスコを冷却した。上記混合溶液に、液温が４０℃以下に留まる様に３−ヒドロキシ−１−アダマンタンカルボン酸の反応溶液２７７．８ｇを加え、析出した白色結晶を濾別し水洗した。更に、得られた結晶を４０℃で８時間減圧乾燥し、３−ヒドロキシアダマンタン−１−カルボン酸の白色結晶３５．８ｇ（収率９２．６％）を得た。結晶中の高沸点副生成物（高分子量副生成物）をＧＰＣ−ＲＩで測定したところ、存在量は１．２８％であった。
【００４６】
＜ポリマー原料：３−メタクリロイルオキシアダマンタン−１−カルボン酸の製造＞
【化４】
2016084315.tif 000005
【００４７】
反応装置として攪拌機、温度計、滴下ロート、ジムロートを備えたガラス製フラスコに、上記で得られた３−ヒドロキシアダマンタン−１−カルボン酸（上記化合物１）１９．６ｇ（１００ｍｍｏｌ）を仕込み、反応容器を窒素置換した。反応容器にメトキシシクロペンタン（ＣＰＭＥ）２９．４ｇ、トリエチルアミン３０．３ｇ（３００ｍｍｏｌ）を加えた後、氷冷し、反応液温度を１０℃以下で攪拌した。滴下ロートにクロロメチルメチルエーテル（ＭＯＭＣｌ）８．４ｇ（１０５ｍｍｏｌ）を入れ、１５分かけて滴下した。滴下終了後、反応液温度０〜２０℃で１時間反応させた。反応の進行をＧＣで確認したところ、３−ヒドロキシアダマンタン−１−カルボン酸の転化率は９３％であり、反応収率８５．０％でメトキシメチル−３−ヒドロキシアダマンタン−１−カルボキシレート（上記化合物２）が生成した。その後、フラスコを氷冷しながらにクロロホルム９８ｇ、フェノチアジン０．２ｇ（１ｍｍｏｌ）を加えた。滴下ロートにメタクリル酸クロリド１５．７ｇ（１５０ｍｍｏｌ）を仕込み、氷冷したまま１５分かけて滴下した。滴下終了後反応液温度７０℃で１０時間反応させた。反応の進行をＧＣで確認したところ、メトキシメチル−３−ヒドロキシアダマンタン−１−カルボキシレートの転化率は９８％であり、３−ヒドロキシアダマンタン−１−カルボン酸の仕込み量を基準として、反応収率８２％でメトキシメチル−３−（メタクリロイルオキシ）アダマンタン−１−カルボキシレート（上記化合物３）が生成した。反応容器を２０℃以下に冷却したのち、クロロホルム１００ｇ、イオン交換水２００ｇを加え、よく攪拌した後、静置し分液した。得られたクロロホルム層に５％炭酸水素ナトリウム水溶液２００ｇを加え、よく攪拌した後、静置し分液した。得られたクロロホルム層をイオン交換水１００ｇで２回洗浄した。回収したクロロホルム層の溶媒を留去した。得られた濃縮物はさらなる精製操作を行わず、次の工程に使用した。
【００４８】
攪拌機、温度計、滴下ロート、ジムロートを備えたガラス製フラスコに、上記で得られた濃縮物とテトラヒドロフラン３１.０ｇ、１.０ｍｏｌ／Ｌ塩酸３０ｇを加えた。反応液温度６０〜７０℃で６時間攪拌した。反応の進行をＨＰＬＣで確認したところ、メトキシメチル−３−（メタクリロイルオキシ）アダマンタン−１−カルボキシレートの転化率は１００％であり、３−ヒドロキシアダマンタン−１−カルボン酸の仕込み量を基準として、反応収率８０％で３−メタクリロイルオキシアダマンタン−１−カルボン酸（上記化合物４）が生成した。反応容器を２０℃以下に冷却したのち、５％炭酸水素ナトリウム水溶液５５０ｇ、ヘプタン１２０ｇを加え１時間攪拌した。攪拌終了後、静置し分液した。分液後の有機層に５％炭酸水素ナトリウム水溶液１５０ｇを加え、よく攪拌した後、静置し分液した。得られた水層を合一し、攪拌しながら８５％リン酸６５ｇを加え、３−メタクリロイルオキシアダマンタン−１−カルボン酸の粉末状の固体を水層から析出させた。析出した固体を吸引ろ過により回収し、イオン交換水５０ｇで２回洗浄した。固体を減圧乾燥し、３−メタクリロイルオキシアダマンタン−１−カルボン酸１９．０ｇを得た。３−ヒドロキシアダマンタン−１−カルボン酸の仕込み量を基準として、収率は７２％であった。３−メタクリロイルオキシアダマンタン−１−カルボン酸のＬＣ−ＲＩ純度は９９．０％であり、ＧＰＣ−ＲＩでの高沸点副生成物（高分子副生物）の存在量は０．７０％であった。
【００４９】
（比較例１）
硝酸滴下後５時間反応させる以外は実施例１と同様の操作を行ったところ、３−ヒドロキシアダマンタン−１−カルボン酸の白色結晶３０．０ｇ（収率８５．３％）を得た。結晶中の高分子量副生成物をＧＰＣ−ＲＩで測定したところ、存在量は２．６３％であった。実施例１と比較して一段階目のカルボキシル化反応の収率が低下し、高沸点副生成物（高分子量副生成物）の存在量が増加した。
【００５０】
＜ポリマー原料：３−メタクリロイルオキシアダマンタン−１−カルボン酸の製造＞
上記で合成した３−ヒドロキシアダマンタン−１−カルボン酸を使用する以外は実施例１と同様に３−メタクリロイルオキシアダマンタン−１−カルボン酸の製造の操作を行ったところ、３−メタクリロイルオキシアダマンタン−１−カルボン酸中のＧＰＣ−ＲＩでの高沸点副生成物（高分子副生物）の存在量は２．５５％であり、実施例１と比較して高分子副生物の存在量が増加した。
【００５１】
上記実施例１と比較例１との比較から、実施例１で得られた３−ヒドロキシアダマンタン−１−カルボン酸では高沸点副生成物の存在量が比較例１に比べて半減していることが確認される。また、反応収率も向上していることがわかる。さらに、実施例１および比較例１で得られた３−メタクリロイルオキシアダマンタン−１−カルボン酸からポリマー原料である３−メタクリロイルオキシアダマンタン−１−カルボン酸を製造した場合に、高沸点副生物の存在量が実施例１においては０．７％へと大幅に低減される一方、比較例１においては微量な低減（２．５５％）にとどまった。この結果は本発明の製造方法により得られた３−ヒドロキシアダマンタン−１−カルボン酸をポリマー原料として用いると、純度が大幅に改善されることを示す。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明によれば、医農薬中間体や光学材料、耐熱性、表面硬度等に優れた機能性樹脂原料等、特にポリマーの原料として有用なヒドロキシアダマンタンカルボン酸化合物を、環境負荷が小さく、安価且つ簡便な手段で製造することができる。