(57)【要約】      （修正有）【課題】Ｏ及び／又はＳを含む環状構造を有するアルコールの、高収率かつ工業的に有利な製造方法の提供。【解決手段】アルカリ金属水酸化物の存在下、式（１）で示される化合物を第二級または第三級アルコール中で反応させる工程を含む方法。前記方法により、例えば１，４−オキサチエパン−６−オール及び１，４−オキサチアン−２−メタノールの混合物を得ることができる。2017081843.tif 000012（Ｘ１はハロゲン原子、Ｘ２はＳ、Ｏ又はメチレン基；前記メチレン基はＣ１〜１０のアルキル基又はＣ３〜１０のシクロアルキル基を置換基として有してもよい；Ｘ３はＯ又はＳ；Ｒ１〜Ｒ１１は夫々独立にＨ、Ｃ１〜１０のアルキル基又はＣ３〜１０のシクロアルキル基；ｚは０又は１）【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルカリ金属水酸化物の存在下、下記式（１）
【化１】
2017081843.tif 000009
（式中、Ｘ１はハロゲン原子を表し、Ｘ２は硫黄原子、酸素原子またはメチレン基を表し、該メチレン基は炭素数１〜１０のアルキル基または炭素数３〜１０のシクロアルキル基を置換基として有してもよく、Ｘ３は酸素原子または硫黄原子を表し、Ｒ１〜Ｒ１１はそれぞれ独立して水素原子、炭素数１〜１０のアルキル基または炭素数３〜１０のシクロアルキル基を表し、ｚは０または１を表す。）
で示される化合物を第二級または第三級アルコール中で反応させる工程を含む、
下記式（２）
【化２】
2017081843.tif 000010
（式中、Ｘ２、Ｘ３、Ｒ１〜Ｒ１１、ｚは前記定義のとおりである。）
で示される化合物および／または
下記式（３）
【化３】
2017081843.tif 000011
（式中、Ｘ２、Ｘ３、Ｒ１〜Ｒ１１、ｚは前記定義のとおりである。）
で示される化合物の製造方法。
【請求項２】
Ｘ２が硫黄原子である、請求項１に記載の製造方法。
【請求項３】
Ｒ１〜Ｒ６、Ｒ９〜Ｒ１１が水素原子であり、Ｚが０である、請求項１または２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、酸素原子および／または硫黄原子を含む環状構造を有するアルコールの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
酸素原子および／または硫黄原子を含む環状構造を有するアルコールは医薬中間体として用いることができ、また該アルコールから合成される（メタ）アクリル酸エステルを重合させて得られる高分子化合物は、フォトレジスト組成物の成分として産業上非常に有用な化合物である。
従来、該アルコールの合成法として、スルフィド誘導体を水酸化ナトリウム水溶液で処理する方法が知られている（特許文献１参照）。しかし前記方法では該アルコールの収率が５０％と十分でなく、また水溶性の高い該アルコールを大量の有機溶媒で抽出する必要があるため大量合成が困難である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２００３−５０４３７３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の課題は、酸素原子および／または硫黄原子を含む環状構造を有するアルコールの、高収率かつ工業的に有利な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】
【０００５】
本発明者らは鋭意検討した結果、アルカリ金属水酸化物の存在下、特定構造を有する化合物を第二級または第三級アルコール中で反応させることにより、酸素原子および／または硫黄原子を含む環状構造を有するアルコールを高収率で得られることを見出した。
【０００６】
即ち、本発明は、下記［１］〜［３］に関する。
［１］アルカリ金属水酸化物の存在下、下記式（１）
【０００７】
【化１】
2017081843.tif 000002
【０００８】
（式中、Ｘ１はハロゲン原子を表し、Ｘ２は硫黄原子、酸素原子またはメチレン基を表し、該メチレン基は炭素数１〜１０のアルキル基または炭素数３〜１０のシクロアルキル基を置換基として有してもよく、Ｘ３は酸素原子または硫黄原子を表し、Ｒ１〜Ｒ１１はそれぞれ独立して水素原子、炭素数１〜１０のアルキル基または炭素数３〜１０のシクロアルキル基を表し、ｚは０または１を表す。）
で示される化合物（以下、化合物（１）と称する）を第二級または第三級アルコール中で反応させる工程を含む、
下記式（２）
【０００９】
【化２】
2017081843.tif 000003
【００１０】
（式中、Ｘ２、Ｘ３、Ｒ１〜Ｒ１１、ｚは前記定義のとおりである。）
で示される化合物（以下、アルコール（２）と称する）および／または
下記式（３）
【００１１】
【化３】
2017081843.tif 000004
【００１２】
（式中、Ｘ２、Ｘ３、Ｒ１〜Ｒ１１、ｚは前記定義のとおりである。）
で示される化合物（以下、アルコール（３）と称する）の製造方法。
［２］Ｘ２が硫黄原子である、［１］の製造方法。
［３］Ｒ１〜Ｒ６、Ｒ９〜Ｒ１１が水素原子であり、Ｚが０である、［１］または［２］の製造方法。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の製造方法によれば、産業上有用な酸素原子および／または硫黄原子を含む環状構造を有するアルコールを高収率かつ工業的に製造できる。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の製造方法は、アルカリ金属水酸化物の存在下、化合物（１）を第二級または第三級アルコール中で反応させる工程を含む、アルコール（２）および／またはアルコール（３）の製造方法である。
アルカリ金属水酸化物の存在下、第二級または第三級アルコールを反応溶媒として用いることで、アルコール（２）および／またはアルコール（３）を高収率で得ることができる。また水溶性の高いアルコール（２）および／またはアルコール（３）を大量の有機溶媒で抽出する必要がなく、工業的に有利である。
以下、本発明の製造方法について詳しく説明する。
【００１５】
（化合物（１））
化合物（１）において、Ｒ１〜Ｒ１１がそれぞれ独立して表す炭素数１〜１０のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、各種プロピル基（「各種」とは、直鎖状およびあらゆる分岐鎖状を含むことを示し、以下同様である。）、各種ブチル基、各種ヘキシル基、各種オクチル基、各種デシル基などが挙げられる。該アルキル基としては、炭素数１〜５のアルキル基が好ましく、炭素数１〜３のアルキル基がより好ましい。
Ｒ１〜Ｒ１１がそれぞれ独立して表す炭素数３〜１０のシクロアルキル基としては、例えば、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロオクチル基、シクロデシル基などが挙げられる。該シクロアルキル基としては、炭素数４〜８のシクロアルキル基が好ましい。
フォトレジスト用途の場合、Ｒ１〜Ｒ１１としては、解像度およびＬＷＲの観点から、水素原子、炭素数１〜１０のアルキル基が好ましく、水素原子、炭素数１〜３のアルキル基がより好ましく、水素原子がさらに好ましい。
【００１６】
Ｘ１が表すハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が挙げられるが、取扱い容易性の観点などから、塩素原子が好ましい。
Ｘ２が表す硫黄原子、酸素原子またはメチレン基としては、硫黄原子または酸素原子が好ましい。
上記メチレン基が置換基として有してもよい炭素数１〜１０のアルキル基または炭素数３〜１０のシクロアルキル基としては、Ｒ１〜Ｒ１１と同じものが挙げられ、好ましいものも同じである。
Ｘ３が表す酸素原子または硫黄原子としては、酸素原子が好ましい。
ｚとしては０が好ましい。
【００１７】
（化合物（１）の入手方法）
化合物（１）の入手方法に特に制限はない。工業的に入手してもよいし、公知の化学反応を利用および応用することによって合成することもできる。
例えば、化合物（１）の中でもＸ２が硫黄原子または酸素原子である化合物（１’）の製造方法を下記化学反応式に示す。下記化学反応式に示すように、化合物（Ａ）とエポキシド誘導体（Ｂ）を反応させて化合物（１’）を得られる。以下、当該反応を反応（ａ）と称する。
【００１８】
【化４】
2017081843.tif 000005
【００１９】
上記化学反応式中、Ｘ１、Ｘ３、Ｒ１〜Ｒ１１、ｚは、化合物（１）のものと同じであり、好ましいものも同じである。
Ｘ４は、硫黄原子または酸素原子を表す。
化合物（Ａ）としては、例えば、２−メルカプトエタノール、３−メルカプト−１−プロパノール、３−メルカプト−２−プロパノール、３−メルカプト−２−ブタノール、４−メルカプト−２−メチル−１−オール、１，２−エタンジチオール、１，３−プロパンジチオール、エチレングリコール、１，３−プロパンジオール、２，３−プロパンジオールなどが挙げられる。これらの中でも、工業的な入手容易性等の観点から、２−メルカプトエタノールまたはエチレングリコールが好ましい。
また、エポキシド誘導体（Ｂ）としては、例えば、２−（クロロメチル）オキシラン（別名：エピクロロヒドリン）、２−（ブロモメチル）オキシラン、２−（クロロメチル）−２−メチルオキシランなどが挙げられる。これらの中でも、工業的な入手容易性の観点から、２−（クロロメチル）オキシラン（別名：エピクロロヒドリン）が好ましい。
エポキシド誘導体（Ｂ）の使用量に特に制限はないが、経済性および後処理の容易さの観点から、化合物（Ａ）１モルに対して、０．８〜５モルが好ましく、０．８〜３モルがより好ましい。
【００２０】
反応（ａ）は、酸性化合物または塩基性化合物の存在下で実施することが好ましい。
酸性化合物としては、例えば、塩酸、硫酸、燐酸、硝酸、フッ酸等の無機酸；ギ酸、酢酸、トリクロロ酢酸、プロピオン酸、ブタン酸、クロロ酢酸、メタンスルホン酸、ｐ−トルエンスルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸などの有機酸が挙げられる。これらの中でも、塩酸、硫酸が好ましい。酸性化合物は１種を単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
塩基性化合物としては、例えば、水素化ナトリウム、水素化カリウムなどのアルカリ金属水素化物；水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどのアルカリ金属水酸化物；炭酸ナトリウム、炭酸カリウムなどのアルカリ金属炭酸塩；炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウムなどのアルカリ金属重炭酸塩；トリエチルアミン、トリブチルアミン、ジアザビシクロ[２．２．２]オクタンなどの第三級アミン；ピリジン、２，６−ルチジンなどの含窒素複素環式芳香族化合物などが挙げられる。これらの中でも、アルカリ金属重炭酸塩、第三級アミン、含窒素複素環式芳香族化合物が好ましく、含窒素複素環式芳香族化合物がより好ましく、ピリジンがさらに好ましい。
反応（ａ）は、塩基性化合物の存在下に実施することがより好ましい。
酸性化合物および塩基性化合物の使用量に特に制限はないが、経済性および後処理の容易さの観点から、化合物（Ａ）１モルに対して、０．０１〜１０モルが好ましく、０．０１〜１モルがより好ましい。
【００２１】
反応（ａ）は、溶媒の存在下または非存在下で実施できる。
該溶媒としては、反応を阻害しなければ特に制限はなく、例えば、水；ヘキサン、ヘプタン、オクタンなどの脂肪族炭化水素；トルエン、キシレン、シメンなどの芳香族炭化水素；塩化メチレン、ジクロロエタンなどのハロゲン化炭化水素；テトラヒドロフラン、ジイソプロピルエーテルなどのエーテル；アセトニトリル、ベンゾニトリルなどのニトリル；メタノール、エタノール、１−プロパノール、２−プロパノール、ｔ−ブタノール、ｓ−ブタノール、シクロヘキサノールなどのアルコール；ジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミドなどの非プロトン性極性溶媒等が挙げられる。これらの中でも、水、エーテル、アルコール、ニトリル、非プロトン性極性溶媒が好ましい。これらは１種を単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
反応（ａ）を溶媒の存在下で実施する場合、溶媒の使用量は、経済性および後処理の容易さの観点から、化合物（Ａ）１質量部に対して０．１〜２０質量部が好ましく、０．１〜１０質量部がより好ましい。
【００２２】
反応（ａ）における反応温度は、化合物（Ａ）、エポキシド誘導体（Ｂ）および溶媒の種類によっても異なるが、好ましくは−５０〜１００℃、より好ましくは−１０〜５０℃、さらに好ましくは０〜４０℃である。また、反応圧力に特に制限はないが、通常、常圧下で実施することが簡便であり好ましい。
反応（ａ）の実施方法としては、溶媒の存在下または非存在下、化合物（Ａ）と必要に応じて使用する酸性化合物または塩基性化合物との混合溶液へ、エポキシド誘導体（Ｂ）を添加（好ましくは滴下）する方法が好ましい。急激な温度上昇をさせない限り、添加時間（滴下時間）に特に制限はなく、例えば３０分〜２４時間の範囲で適宜調整すればよい。
【００２３】
反応（ａ）で得られる化合物（１’）を含んだ反応混合液から適宜、化合物（１’）を分離精製してもよく、分離精製することなく、本発明の製造方法にそのまま供してもよい。
【００２４】
（アルカリ金属水酸化物）
本発明の製造方法に用いるアルカリ金属水酸化物としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどが挙げられる。中でも、水酸化ナトリウムが好ましい。
アルカリ金属水酸化物の使用量に特に制限はないが、経済性および後処理の容易さの観点から、化合物（１）１モルに対して、０．０１〜１０モルが好ましく、０．０１〜２モルがより好ましい。
【００２５】
（第二級または第三級アルコール）
本発明の製造方法では、溶媒として第二級または第三級アルコールを用いる。第一級アルコールを用いた場合、反応中間体であるエポキシ化合物と反応して収率が低下する傾向にある。
本発明の製造方法に用いる第二級または第三級アルコールは、反応を阻害しない限り特に制限はないが、化合物（１）自身は含まない。
第二級アルコールとしては例えば、２−プロパノール、２−ブタノール、３−ペンタノール、２−ペンタノールなどが挙げられる。経済性および留去温度の観点から２−プロパノールまたは２−ブタノールが好ましく、２−プロパノールがさらに好ましい。
第三級アルコールとしては例えば、ｔ−ブチルアルコール、ｔ−アミルアルコール、２−エチルブタン−２−オールなどが挙げられる。経済性の観点からｔ−ブチルアルコールまたはｔ−アミルアルコールが好ましく、ｔ−ブチルアルコールがさらに好ましい。
第二級または第三級アルコールは１種を単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００２６】
第二級または第三級アルコールの使用量は、経済性および後処理の容易さの観点から、化合物（１）１質量部に対して、好ましくは１．０〜１０．０質量部、より好ましくは２．０〜５．０質量部である。
【００２７】
（他の溶媒）
本発明の製造方法においては、本発明の趣旨を損なわない限り、第二級アルコールまたは第三級アルコール以外の他の溶媒を併用してもよい。
該他の溶媒としては、水；ヘキサン、ヘプタン、オクタンなどの脂肪族炭化水素；トルエン、キシレン、シメンなどの芳香族炭化水素；塩化メチレン、ジクロロエタンなどのハロゲン化炭化水素；テトラヒドロフラン、ジイソプロピルエーテルなどのエーテル；アセトニトリル、ベンゾニトリルなどのニトリル；ジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミドなどの非プロトン性極性溶媒等が挙げられる。
ただし、目的物であるアルコールの水溶性の高さから、水を溶媒として用いないことが好ましい。
【００２８】
（その他の条件）
本発明の製造方法における反応温度は、化合物（１）、第二級または第三級アルコール等の種類によっても異なるが、好ましくは−５０〜１００℃、より好ましくは−１０〜７０℃、さらに好ましくは１５〜７０℃、特に好ましくは１５〜６０℃である。また、反応圧力に特に制限はないが、常圧下で実施することが好ましい。
反応時間に特に制限はなく、例えば３０分〜２４時間の範囲で適宜調整すればよい。
【００２９】
本発明の製造方法によって得られた反応混合物からのアルコール（２）および／またはアルコール（３）の分離精製は、有機化合物の分離精製に一般的に用いられる方法により行うことができる。さらに必要に応じて、再結晶、蒸留、シリカゲルカラムクロマトグラフィーなどで精製することにより、アルコール（２）およびアルコール（３）をそれぞれ単独で、または混合物として得ることができる。
【実施例】
【００３０】
以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの例によって限定されない。
【００３１】
（合成例）１−（２−ヒドロキシエチルチオ）−３−クロロ−２−プロパノールの合成
【化５】
2017081843.tif 000006
【００３２】
温度計、滴下ロート、および攪拌機を備えた内容積２Ｌの４口フラスコに、２−メルカプトエタノール５１５ｇ（６．５９ｍｏｌ）およびピリジン１０５ｇ（１．３３ｍｏｌ）を加えた。この溶液に、２０〜２５℃にてエピクロロヒドリン６１６ｇ（６．６６ｍｏｌ）を２時間かけ滴下した。滴下終了後、２０〜２５℃にて２時間にわたり撹拌し、１２４０ｇの無色溶液を得た。この溶液を１Ｈ−ＮＭＲにて分析したところ、１−（２−ヒドロキシエチルチオ）−３−クロロ−２−プロパノールを１１００ｇ含んでいることを確認した（メルカプトエタノール基準で収率９７．８％）。
【００３３】
（実施例）
撹拌装置、温度計を取り付けた内容積２Ｌの４口フラスコに、２−プロパノール７６５ｇおよび合成例１で得られた１−（２−ヒドロキシエチルチオ）−３−クロロ−２−プロパノール２４９ｇ（１．４６ｍｏｌ）を含む無色溶液２８０ｇ、水酸化ナトリウム７２ｇ（１．８ｍｏｌ）を加え、撹拌しながら内温を２０〜２５℃に調節した。混合物を２０〜２５℃で４時間撹拌後、反応混合液をガスクロマトグラフィーにて分析したところ、１−（２−ヒドロキシエチルチオ）−３−クロロ−２−プロパノールは完全に消失していた。反応で析出した固体をろ過した後、２−プロパノール１９１ｇにてリンスした。ろ液およびリンス液を統合した後に減圧濃縮し、濃縮液２３７ｇを得た。濃縮液をガスクロマトグラフィーにより内部標準法で定量した結果、１，４−オキサチエパン−６−オールおよび１，４−オキサチアン−２−メタノールの混合物１４６ｇ（収率７２．８％）を含有していることを確認した。濃縮液を単蒸留し、留分１３８ｇを得た。１Ｈ−ＮＭＲおよびＧＣ−ＭＳ分析により、この留分は１，４−オキサチエパン−６−オールおよび１，４−オキサチアン−２−メタノールの混合物であり、そのモル比率が８０：２０であることを確認した。
【００３４】
＜１，４−オキサチエパン−６−オール＞
【化６】
2017081843.tif 000007
【００３５】
１Ｈ−ＮＭＲ（４００ＭＨｚ、ＣＤＣｌ３、ＴＭＳ、ｐｐｍ）：２．７４−２．８１（２Ｈ，ｍ），２．７７（１Ｈ，ｄｄ，Ｊ＝４．８，７．６Ｈｚ），  ２．９２（１Ｈ，ｄｄ，Ｊ＝４．０Ｈｚ，１４．８Ｈｚ），３．０４（１Ｈ，ｄ，Ｊ＝９．６Ｈｚ），３．８３−３．９３（４Ｈ，ｍ）
ＧＣ／ＭＳ  ｍ／ｚ：  １３４（９５），１１６（９１），９０（５０），７５（６１），６０（１００），４６（６５），４５（６４）
【００３６】
＜１，４−オキサチアン−２−メタノール＞
【化７】
2017081843.tif 000008
【００３７】
１Ｈ−ＮＭＲ（４００ＭＨｚ、ＣＤＣｌ３、ＴＭＳ、ｐｐｍ）：２．２６−２．３０（１Ｈ，ｍ），２．６２−２．６５（１Ｈ，ｍ），２．７０（１Ｈ，ｄｄ，Ｊ＝２．８Ｈｚ，１０．８Ｈｚ），  ２．８３−２．８７（１Ｈ，ｍ），２．８９−２．９４（１Ｈ，ｍ），３．５３−３．５９（１Ｈ，ｍ），３．６７−３．７３（１Ｈ，ｍ），３．７７（１Ｈ，ｄｄ，Ｊ＝２．０Ｈｚ，１１．６Ｈｚ），３．８３（１Ｈ，ｄｄ，Ｊ＝１．２Ｈｚ，１０．０Ｈｚ），４．２３−４．２９（１Ｈ，ｍ）
ＧＣ／ＭＳ  ｍ／ｚ：  １３４（８０），１０３（１００），７５（１９），５９（１８），４６（３８）
【００３８】
（比較例１）
撹拌装置、温度計を取り付けた内容積５Ｌの４口フラスコに、水酸化ナトリウム２８３ｇ（７．０７ｍｏｌ）および蒸留水１９５０ｇを加え、撹拌しながら内温を５０℃に調節した。合成例１で得られた１−（２−ヒドロキシエチルチオ）−３−クロロ−２−プロパノール１０９６ｇ（６．４２ｍｏｌ）を含む無色溶液１２００ｇを、滴下ロートより、内温４５〜５５℃で、３時間かけて滴下した。滴下終了後５０℃で１時間撹拌後、反応混合液をガスクロマトグラフィーにて分析したところ、１−（２−ヒドロキシエチルチオ）−３−クロロ−２−プロパノールは完全に消失していた。反応混合液を２５℃に冷却した後、２０％塩酸水溶液にて中和した。酢酸エチル４４００ｇで２回抽出を行い、得られた有機層を合わせて減圧下に濃縮し濃縮液５９６ｇを得た。濃縮液をガスクロマトグラフィーにより内部標準法で定量した結果、１，４−オキサチエパン−６−オールおよび１，４−オキサチアン−２−メタノールの混合物４５８ｇ（収率５３．２％）を含有していることを確認した。濃縮液を単蒸留し、留分３９２ｇを得た。１Ｈ−ＮＭＲおよびＧＣ−ＭＳ分析により、この留分は１，４−オキサチエパン−６−オールおよび１，４−オキサチアン−２−メタノールの混合物であり、そのモル比率が８０：２０であることを確認した。
【００３９】
（比較例２）
撹拌装置、温度計を取り付けた内容積２Ｌの４口フラスコに、メタノール２５．５ｇおよび合成例１で得られた１−（２−ヒドロキシエチルチオ）−３−クロロ−２−プロパノール８．５ｇ（０．０５ｍｏｌ）を含む無色溶液９．６ｇ、水酸化ナトリウム２．４ｇ（０．０６ｍｏｌ）を加え、撹拌しながら内温を２０〜２５℃に調節した。混合物を２０〜２５℃で４．５時間撹拌後、反応混合液をガスクロマトグラフィーにて分析したところ、１−（２−ヒドロキシエチルチオ）−３−クロロ−２−プロパノールは完全に消失していた。反応で析出した固体をろ過した後、メタノール６ｇにてリンスした。ろ液およびリンス液を統合した後、減圧濃縮し、濃縮液４０．６ｇを得た。濃縮液をガスクロマトグラフィーにより内部標準法で定量した結果、１，４−オキサチエパン−６−オールおよび１，４−オキサチアン−２−メタノールの混合物（８０：２０）２．８５ｇ（収率４２．５％）を含有していることを確認した。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明の製造方法により得られるアルコールは医薬中間体として用いることができ、また（メタ）アクリル酸との縮合により（メタ）アクリル酸エステルとすることでフォトレジスト用途に用いることができるなど、産業上非常に有用な化合物である。