JP4014926B2 - Recrystallization method of adamantanetriols - Google Patents

Description

【００１５】
（式中、Ｒはハロゲン原子、アルキル基、アリール基、アルコキシ基、アリールオキシ基又はアシルオキシ基を示し、ｎは３、mは０〜４の整数を示す。）
で示されるアダマンタノール類であることが好ましい。
【００１６】
上記式（１）において、Ｒはハロゲン原子、アルキル基、アリール基、アルコキシ基、アリールオキシ基又はアシルオキシ基を示す。なお、ｍが２以上である場合には、Ｒは各々異なっていても良い。
【００１７】
上記ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、沃素原子が挙げられる。また、アルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、ｔ−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基等の炭素数１〜６のアルキル基が挙げられ、アリール基としては、フェニル基、ナフチル基等の炭素数６〜１０のアリール基が挙げられる。アルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、イソプロポキシ基、ブトキシ基、ｔ−ブトキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基等の炭素数１〜６のアルコキシ基が挙げられる。アリールオキシ基としては、フェノキシ基等の炭素数６〜１０のアリールオキシ基が、アシルオキシ基としては、アセチルオキシ基、プロピオニルオキシ基等の炭素数２〜７のアシルオキシ基が挙げられる。
【００１８】
本発明においては、上記した水酸基を３つ有するアダマンタントリオール類と、水酸基数の異なるそれ以外のアダマンタノール類とを含む水系溶液又は水系分散液（以下、アダマンタノール類の水系混合液）から、アダマンタントリオール類が分離される。当該アダマンタントリオール類以外のアダマンタノール類としては、水酸基数が１つのもの、２つのもの、及び４つ以上のものであれば特に制限されない。好ましくは上記一般式（１）において、ｎが１、２又は４のものが挙げられる。
【００１９】
また本発明におけるアダマンタノール類の水系混合液中に含まれる、アダマンタントリオール類以外のアダマンタノール類としては、上記水酸基の数が３以外のものが一種類だけ存在していても良いし、水酸基の数の異なるものが複数種混在していてもよい。他の方法での分離が極めて困難な点で、水酸基の数が４以上のアダマンタノール類が含まれる水系混合液であることが好ましい。
【００２０】
アダマンタノール類の水系混合液中に含まれるアダマンタントリオール類の量は特に制限されるものではないが、高い収量を得るためには、全アダマンタノール類中、１５モル％以上であることが好ましく、２５モル％以上であることが好ましい。また、後述する析出の際にアダマンタンジオール類が不純物として含まれてくることを避けるために、該アダマンタンジオール類に対するアダマンタントリオール類のモル比は０．３以上であることが好ましく、０．５以上であることがより好ましい。アダマンタンジオール類の存在量がこれより多い場合には、本発明の分離方法の適用に先立ち、アダマンタノール類の水系混合液を室温程度（１５〜３０℃程度）で、酢酸エチル、酢酸ブチル等の、室温程度ではアダマンタントリオール類をほとんど溶解しない溶媒で洗浄することにより、アダマンタンジオール類の含有割合を低減させることが可能である。
【００２１】
当該アダマンタントリオール類を含むアダマンタノール類の水系混合液は、如何なる方法で得てもよく、具体的には前述した各種アダマンタノール類の製造方法により得られる反応混合物が挙げられる。
【００２２】
また本発明における水系混合液においては、アダマンタノール類は水に完全に溶解していなくともよく、一部が不溶の状態で存在する分散液でもよい。当該水系溶液又は水系分散液における溶媒としては、水を含む溶媒であれば特に制限されるものではなく、酢酸やエタノール等の水溶性有機溶媒との混合溶媒であっても良い。但し、当該水溶性有機溶媒は、後述する酢酸エチルと接触させた際に、水相と酢酸エチル相が分離する程度の量である必要がある。また、当該水系の溶媒には、各種の酸やその塩が含まれていても良い。例えば、前述した、水系溶媒中でアダマンタン類に対し９〜５０当量のクロム酸を用いて酸化するアダマンタノール類の製造方法においては、得られる反応液中には、目的物である水酸基数の異なる数種のアダマンタノール類に加えて、水および酢酸、クロム酸等の反応剤、あるいはそれらが水酸化ナトリウム等により中和された塩等が存在するが、このような混合物でも良い。従って、水系溶媒中でアダマンタノール類の製造により得られた反応液をそのまま、あるいは必要に応じて中和、及び希釈又は濃縮等を行った後、本発明を適用することができ、極めて簡便であり、工業的な意義が大きい。
【００２３】
この点につきより具体的に、前記したアダマンタン類に対し９〜５０当量のクロム酸を用いて酸化するアダマンタノール類の製造方法を用いて説明する。この方法では、酢酸等の有機酸の水溶液中、アダマンタン類に対し９〜５０当量のクロム酸を、６０〜１２０℃の温度範囲で３０分〜６時間作用させて、水酸基の数が１〜４つのアダマンタノール類の混合物を得る。このときの有機酸量はアダマンタン類１モルに対し５〜５０モル、水の量は有機酸の濃度が３０〜９９重量％となる範囲が一般的である。ついで該反応液を水酸化ナトリウム水溶液等の塩基性水溶液で中和する。なお、中和に先立って、ロータリーエバポレーター等の装置により、反応に用いた有機酸をできるだけ除去しておいた方が、中和に必用な塩基の量が少なくすむため好ましい。このような方法により水酸基の数が１〜４つのアダマンタノール類の混合物、水及び反応に用いたクロム酸の塩や有機酸の塩、並びに各種の反応副生成物からなる水系溶液又は分散液が得られる。
【００２４】
また固体や粘ちょうな液体の状態でアダマンタノール類の混合物が得られた場合には、当該混合物を一旦水系溶媒に溶解又は分散させた後、本発明の方法を適用すればよい。
【００２５】
本発明における水系溶媒の量は適宜選択すればよく、一般的には、アダマンタノール類１重量部に対して、１〜５０００重量部、好ましくは１０〜１０００重量部である。
【００２６】
本発明においては、当該アダマンタノール類の水系混合液からのアダマンタントリオール類の分離は、以下の２つの工程により達成される。即ち、第一の工程は、該アダマンタノール類の水系混合液を、４０℃以上の温度で酢酸エチルと接触させ、水−酢酸エチルの２相混合液とする工程であり、第二の工程は、酢酸エチル相を冷却することによりアダマンタントリオール類を析出させる工程である。
【００２７】
第一の工程においては、アダマンタノール類の水系混合液を酢酸エチルと接触させるに際し、４０℃以上とすることにより、分離した水相には水酸基の数が４つ以上のアダマンタノール類（アダマンタンポリオール類）が、酢酸エチル相には水酸基の数が３つ以下のアダマンタノール類（アダマンタンジオール類、アダマンタントリオール類等）が分配され、これらの分離ができる。
【００２８】
なお、この接触により酢酸エチル相は飽和に近い状態で水を含むことになる。通常、アダマンタントリオール類は無水の酢酸エチルには如何なる温度でもほとんど溶解しない。しかしながら、このような含水酢酸エチルに対しては溶解度が向上し、温度を４０℃以上とすることによって水相よりも酢酸エチル相に分配されることになる。従って、高い温度でも含水酢酸エチルには溶解しないアダマンタンテトラオール類との分離が達成できる。
【００２９】
一方、接触の際の温度が４０℃以下である場合には、アダマンタントリオール類の酢酸エチル相への溶解度が低すぎ、アダマンタントリオール類が水相に分配されてしまうためアダマンタントリオール類との分離が達成できない。アダマンタントリオール類を効率的に酢酸エチルに溶解させるため、該温度は５０℃以上であるのが好ましく、６０℃以上であるのがより好ましい。温度が高いほど必要な酢酸エチル量が低減できるという効果もある。むろん、該温度は酢酸エチルの沸点以下でなければならない。
【００３０】
また、酢酸エチル以外の溶媒、例えば、ヘキサンや酢酸ブチル等の疎水性の極めて高い有機溶媒では、高い温度にしてもアダマンタントリオール類が有機溶媒に溶解せず、逆に１−ブタノール、蟻酸エチル、メチルエチルケトン等の比較的親水性の高い溶媒では、アダマンタントリオール類の溶解度が高すぎて、後述する第二工程の冷却を行ってもアダマンタントリオール類が析出してこない。
【００３１】
酢酸エチルの使用量は特に制限されるものではなく、アダマンタントリオール類、及びそれ以外のアダマンタノール類の量により適宜選択すればよいが、一般的には、アダマンタントリオール類１重量部に対して１０〜５０００重量部、好ましくは、１００〜２０００重量部の割合で使用する。該接触は、一度に全ての酢酸エチルを用いてもよいが、好ましくは、２〜５回に分けて行う方が良い。即ち、用いる酢酸エチルの全量の１／２〜１／５の量での接触（抽出操作）を２〜５回繰り返し行うことにより、より効率的に抽出できる。なお、酢酸エチルの量は、水と酢酸エチルが完全に混合することなく、２相に分離する割合でなければならない
接触方法も特に制限されず、水相中のアダマンタントリオール類が酢酸エチル相に抽出されればよく、水相と酢酸エチル相がお互いに十分接触し、アダマンタンノール類がその分配係数に応じて分配されるよう、公知の各種液液抽出装置（方法）を用いて高速攪拌等を行えばよい。
【００３２】
アダマンタントリオール類が抽出された酢酸エチル相は、以下に述べる第二工程である冷却に先立ち水相と分離される。本発明における２相系では水相が下相、酢酸エチル相が上相となるため、両相を分離しておかないと析出したアダマンタントリオール類が沈降して水相に移り、水相に再溶解したり、溶解しなくてもせっかく分離したアダマンタンポリオール類により汚染されたりしてしまう。
【００３３】
このような操作により、アダマンタノール類の水系混合液から、アダマンタンポリオール類以外のアダマンタノール類を溶解した含水酢酸エチル溶液が得られる。この場合、アダマンタノール類の水系混合液中に、アダマンタントリオール類に加えて、アダマンタンモノオール類やアダマンタンジオール類が含まれている場合には、これらもまたこの含水酢酸エチル溶液中に含まれている。
【００３４】
本発明の分離方法における第二の工程は、上記した方法で得た、アダマンタントリオール類を溶解した酢酸エチル相を冷却して、該アダマンタントリオール類を析出させることである。
【００３５】
当該冷却により到達すべき温度は特に制限されず、前記接触温度以下で、アダマンタントリオール類が析出してくる温度であればよく、通常は室温程度（１５〜３０℃程度）で十分である。また冷却方法も特に制限されるものではなく、通常は室温状態で放置することによる自然放冷でよい。
【００３６】
なお、前記接触により、アダマンタントリオール類のみならず、前記のアダマンタノール類の水系混合液中にアダマンタンモノオール類、アダマンタンジオール類が含まれていれば、これらも酢酸エチル相に抽出されてくる。しかしながら、これらは含水酢酸エチルに対する溶解度がアダマンタントリオール類に比べて極めて高いため、通常、この冷却によってアダマンタントリオール類と共に析出してくることはほとんどない。アダマンタノール類の水系混合液中におけるアダマンタンジオール類の存在量が極めて多い場合でも、前述したように４０℃以上での酢酸エチルとの接触に先立ち室温程度での洗浄を行っておけば、より確実にアダマンタントリオール類のみを析出させることが可能となる。また、アダマンタンテトラオール類は水相に残存し酢酸エチル相に抽出されてこないため、この時点で結晶として析出してくることはない。
【００３７】
このようにして得られたアダマンタントリオール類の結晶は、通常、それ以上の精製を必要としないほど高純度であり、必要に応じて乾燥し、そのまま使用することができる。
【００３８】
また、析出したアダマンタントリオール類が目的とするほど高純度でない場合には、再結晶操作を経ることにより、極めて高い純度のアダマンタントリオール類を得ることが可能となる。
【００３９】
即ち、不純物を含むアダマンタントリオール類の結晶を、水を含む酢酸エチルを用いて再結晶することにより高純度のアダマンタントリオール類の結晶とすることができる。前述した通り、酢酸エチル中に水が全く含まれていない場合には、アダマンタントリオール類の溶解度が極めて低く再結晶が困難であるので、酢酸エチルには水相が形成されない程度、例えば１％〜飽和量、より好ましくは２％〜飽和量の水を含んでいることが好ましい。また、再結晶の際に溶解させる温度は４０℃以上であることが好ましく、５０℃以上であることがより好ましく、６０℃以上が特に好ましい。溶解させた後、室温程度に冷却することによりきれいな結晶を得ることができる。
【００４０】
さらに本発明においては、前記第一工程だけを、アダマンタントリオール類と、水酸基を４つ以上有するアダマンタンポリオール類との分離方法として使用することができる。これは、アダマンタノール類の水系混合液中に、アダマンタントリオール類とアダマンタンポリオール類のみが含まれている場合、例えば、前記特開平１０−２０４０１４号公報や特開２００１−２６５６３号公報に記載の方法でアダマンタンモノオール類及びアダマンタンジオール類を分離した後のアダマンタノール類の水系混合液に対して特に好適に適用できる。なお、水相中に残存するアダマンタンポリオール類は、減圧留去等により水を除去した後、テトラヒドロフラン等の親水性溶媒を用いた抽出により他の成分（酸の塩等）と分離できる。
【００４１】
また、前記第二工程は、アダマンタンモノオール類及び／又はアダマンタンジオール類と、アダマンタントリオール類の混合物から、両者を分離する方法として使用することが可能である。これは例えば、トリブロモアダマンタン類の加水分解等によって得た、アダマンタンテトラオール類が含まれないアダマンタノール類の混合物から、アダマンタントリオール類を分離する方法として好適である。即ち、このような場合には、事前にアダマンタノール類の水系混合液を調製する必要はなく、アダマンタンモノオール類及び／又はアダマンタンジオール類と、アダマンタントリオール類の混合物の固体、あるいは有機溶媒溶液を直接含水酢酸エチルに加え、４０℃以上で溶解すればよい。この場合、不要成分があるならば濾過等により除去すべきである。
【００４２】
なお、アダマンタンテトラオール類が含まれる場合でも、上記のような方法で含水酢酸エチル溶液を調製し、不要成分であるアダマンタンテトラオール類を濾過等により除去してもよいが、高い収量を得るためには、前記第一工程を用いたほうがより好ましい。
【００４３】
【実施例】
以下、本発明を実施するために、実施例を挙げて説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００４４】
参考例１：
２００ｍｌの三つ口フラスコにアダマンタン１３．６ｇ（０．１０ｍｏｌ）と酢酸１００ｇ（１．６７ｍｏｌ）を入れ、８０℃で攪拌しながら、そこへ三酸化クロム１００ｇ（１．０ｍｏｌ）を水５４ｍｌに溶解したクロム酸水溶液を、反応液温度を１１０℃以下に保ちつつ滴下した。その後、１００℃で１時間攪拌した。反応液をナス型フラスコに移した後、エバポレーターで酢酸を減圧留去し粘稠液体を得た。そこへ４０％水酸化ナトリウム水溶液１４０ｍｌを加え中和した。該中和液に対し酢酸エチルを１Ｌ加え、７０℃以上に保ちながら３０分間攪拌した後、静置して水相と酢酸エチル相に分離するのを待ち、酢酸エチル相（上相）を取り出す操作を５回繰り返した。全ての酢酸エチル相を合わせて三角フラスコに移し、この抽出液をガスクロマトグラフィーにより分析したところ、１，３−アダマンタンジオールと１，３，５−アダマンタントリオールが２４：７６の割合で含まれていた。この酢酸エチル相をいれた三角フラスコを室温で一晩放置したところ、白色の結晶が析出していた。該結晶をろ取して分析したところ、純度９８．５％の１，３，５−アダマンタントリオールであった。また回収量は８．５ｇであった。
【００４５】
参考例２：
使用したクロム酸の量を２００ｇ（２．０ｍｏｌ）とした以外は、実施例１と同様にして１，３，５−アダマンタントリオールの結晶を得た。該１，３，５−アダマンタントリオールの純度は１００％、回収量は２．１ｇであった。
【００４６】
また酢酸エチルで抽出した後の水相を、６０℃以上に保ちながらテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）１Ｌで５回抽出した。該ＴＨＦ抽出液をガスクロマトグラフィーで分析したところ、１，３，５−アダマンタントリオールと１，３，５，７−アダマンタンテトラオールが２：９８の割合で含まれていた。また該ＴＨＦを減圧濃縮したところ、１，３，５−アダマンタントリオールと１，３，５，７−アダマンタンテトラオールとの２：９８の混合物が８．５ｇ得られた。
【００４７】
参考例３：
酢酸エチルに代えて、酢酸ブチルを用いた以外は実施例１と同様にして抽出液を得た。この抽出液をガスクロマトグラフィーにより分析したところ、１，３−アダマンタンジオールと１，３，５−アダマンタントリオールが９９：１の割合で含まれていた。この酢酸ブチル相をいれた三角フラスコを室温で一晩放置したが結晶の析出は痕跡量であった。
【００４８】
参考例４：
酢酸エチルに代えて、１−ブタノールを用いた以外は実施例１と同様にして抽出液を得た。この抽出液をガスクロマトグラフィーにより分析したところ、１，３−アダマンタンジオールと１，３，５−アダマンタントリオールが２４：７６の割合で含まれていた。この１−ブタノール相をいれた三角フラスコを室温で一晩放置したが結晶の析出はなかった。
【００４９】
参考例５：
酢酸エチルとの接触を室温（約２３℃）で行った以外は、実施例１と同様の操作により、酢酸エチル抽出液を得た。この抽出液をガスクロマトグラフィーにより分析したところ、１，３−アダマンタンジオールと１，３，５−アダマンタントリオールが９９：１の割合で含まれていた。この酢酸エチル相をいれた三角フラスコを室温で一晩放置したが結晶の析出は痕跡量であった。
【００５０】
参考例６：
２００ｍｌの三つ口フラスコに、臭素１００．６ｇ（０．６３ｍｏｌ）と臭化アルミニウム２．０ｇ（０．００７７ｍｏｌ）とを入れ、２５℃で攪拌しながら、そこへアダマンタン１３．６ｇ（０．１０ｍｏｌ）を３０分かけて添加した。
その後、臭素還流温度（５９℃）で１．５時間攪拌した後、過剰の臭素を減圧留去した。希塩酸、次いで水で洗浄して、白色結晶３１．４ｇを得た。本結晶をガスクロマトグラフィーにより分析したところ、ジブロモアダマンタン、１，３，５−トリブロモアダマンタン、１，３，６−トリブロモアダマンタンが、６８：２４：８の割合で含まれていた。
【００５１】
次いで、５００ｍｌ三つ口フラスコに、上記白色結晶３１．４ｇ、硫酸銀９４ｇ（０．３０ｍｏｌ）、濃硫酸２００ｍｌを入れ、８０℃で３時間攪拌した。その後、反応液を氷水１００ｍｌに注ぎ、生成する沈殿（臭化銀）を吸引ろ過した後、ろ液を水酸化ナトリウムで中和した。該中和液に対し酢酸エチルを１Ｌ加え、７０℃以上に保ちながら３０分間攪拌した後、静置して水相と酢酸エチル相に分離するのを待ち、酢酸エチル相（上相）を取り出す操作を５回繰り返した。全ての酢酸エチル相を合わせて三角フラスコにうつし、この抽出液をガスクロマトグラフィーにより分析したところ、１，３−アダマンタンジオールと１，３，５−アダマンタントリオール、１，３，６−アダマンタントリオールが６８：２４：８の割合で含まれていた。この酢酸エチル相をいれた三角フラスコを室温で一晩放置したところ、白色の結晶が析出していた。該結晶をろ取して分析したところ、１，３，５−アダマンタントリオールと１，３，６−アダマンタントリオールの混合物（アダマンタントリオールとしての純度９８．５％）であった。また回収量は４．８ｇであった。
【００５２】
実施例１：
アダマンタンジオール５ｇ（０．０３０ｍｏｌ）とアダマンタントリオール５ｇ（０．０２７ｍｏｌ）の混合物を２．９％の水を含む酢酸エチル３L に溶解した。このとき約７０℃に加熱することにより全量を溶解できた。この溶液を室温で一晩静置したところ、白色の結晶が析出していた。該結晶をろ取し４．８ｇのアダマンタントリオール（純度９９％：ガスクロマトグラフィーによる分析）を得た。
【００５３】
【発明の効果】
以上のように、本発明の分離方法を適用することにより、通常水酸基の数が異なる数種の混合物として得られるアダマンタノール類の混合物から、簡便且つ効率的に、アダマンタントリオール類のみを取り出すことができる。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for producing adamantanetriols useful as raw materials for optical materials, synthetic lubricants, medical pesticides and the like.
[0002]
[Prior art]
Adamantanols having one or more hydroxyl groups bonded to the adamantane ring can be esterified, and the esters are used as raw materials for synthetic resins such as optical materials, lubricating oils, medical pesticides and the like. Very useful.
[0003]
As a method for producing such adamantanols, N-hydroxyphthalimide as described in JP-A-8-38909, JP-A-9-327626, JP-A-10-286467, etc. is used as a catalyst. A method of oxidizing oxygen with oxygen, a method of reacting adamantanes with hypochlorous acid or a salt thereof in an organic solvent / water two-phase system in the presence of a ruthenium compound, as described in JP-A No. 2001-335519, etc. A method for hydrolyzing brominated adamantanes in the presence of a tertiary amine compound, as described in JP-A-2-196744, etc., described in JP-A-42-16621, JP-A-2-104553, etc. And a method of oxidizing adamantanes in an aqueous solvent with 3 to 8 equivalents of chromic acid. Further, as a method for oxidizing adamantanes with chromic acid in an aqueous solvent, a method for obtaining adamantanetriols or adamantane polyols using 9 to 50 equivalents of chromic acid with respect to adamantanes can be suitably used. The present inventors have already found and proposed this method (Japanese Patent Application No. 2002-128358).
[0004]
However, by any of the above methods, the number of hydroxyl groups introduced into the adamantane ring cannot be strictly controlled. Therefore, adamantane monools having one introduced hydroxyl group, adamantane diols having two introduced hydroxyl groups, A complicated mixture of three adamantane triols introduced and four or more adamantane polyols introduced is obtained.
[0005]
These adamantanols having different numbers of hydroxyl groups must be separated as necessary. Several proposals have been made for such separation methods.
[0006]
For example, Japanese Patent Laid-Open No. 2001-26563 discloses a mixture of adamantanols having different numbers of hydroxyl groups, adamantanols having two hydroxyl groups (adamantanediols) and three or more by water and an organic solvent. The adamantanol having a hydroxyl group is separated into an aqueous phase, and then the separated aqueous solution is used with an alcohol having 4 to 8 carbon atoms to convert an adamantanediol into an alcohol phase and an adamantanol having three or more hydroxyl groups into water. A method for separating phases is disclosed. However, in this method, since all adamantanols having 3 or more hydroxyl groups are present in the aqueous phase, eventually 3 adamantanols having 3 hydroxyl groups (adamantanetriols) and 4 hydroxyl groups are present. The above adamantanols (adamantane polyols) are not separated. Also, for example, even if only adamantanetriols are present in the aqueous phase, it is necessary to remove water in order to remove the adamantanetriols in a solid state, which is obtained from a solution of an organic solvent. In comparison, the operation is complicated, and it is also disadvantageous in terms of energy.
[0007]
Japanese Patent Laid-Open No. 10-204014 discloses (1) adamantanols (adamantane monools) having one hydroxyl group by ether or hydrocarbon first from a mixture of adamantanols having different numbers of hydroxyl groups. And then using an aqueous solvent and an organic solvent selected from esters and ketones to separate the adamantanols having three or more hydroxyl groups in the aqueous phase and two adamantanols having two hydroxyl groups ( Adamantanediols) and adamantanols having 3 or more hydroxyl groups, and (2) adamantanediols and adamantanols having 3 or more hydroxyl groups. By crystallization from a solution of an aqueous solvent (water or a mixture of water and a water-soluble organic solvent), adamant A method for separating adamantanediols and adamantanols having three or more hydroxyl groups, and (3) adamantane monools from an aqueous solvent solution of a mixture of adamantanols having different numbers of hydroxyl groups. A method of separating and separating adamantane monools and a mixture of adamantanols having two or more hydroxyl groups, (4) two or more from an organic solvent solution of a mixture of adamantanols having different numbers of hydroxyl groups A method for separating adamantane monools and adamantanols having two or more hydroxyl groups by precipitating adamantanols having the above-mentioned hydroxyl groups is disclosed.
[0008]
However, in any of the above methods (1) to (4), adamantane polyols having four or more hydroxyl groups such as adamantanetriols and adamantanetetraols are not separated. In the methods (1) to (3), adamantanetriols are present in the aqueous phase, and a more complicated operation is required to obtain them as a solid. In the method (4), adamantanetriols are temporarily obtained in a solid state. However, since they are obtained as a mixture with adamantanediols and the like, eventually, in order to separate from adamantanediols, (1) or It is necessary to use the method (2) in combination, which is complicated, and there is a problem that what is obtained is also present in an aqueous solvent.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
Therefore, a method for efficiently separating only adamantanetriols from a mixture of adamantanols having different hydroxyl numbers has been desired.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The present inventors have intensively studied to solve the above problems. As a result, the solubility of adamantanols in water-containing ethyl acetate (hereinafter, hydrous ethyl acetate) varies greatly depending on the number of hydroxyl groups, and the temperature dependence of the solubility of adamantanetriols in hydrous ethyl acetate As a result, the present invention was found to be extremely large compared with other adamantanols, and the present invention was completed.
[0011]
That is, the present invention Recrystallization of adamantanetriols using ethyl acetate containing water as a recrystallization solvent Is the method.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The adamantanetriol in the present invention may be a compound having three hydroxyl groups bonded to an adamantane skeleton, and the bonding position is not particularly limited, and may have any substituent other than the hydroxyl group. In the present invention, all adamantanols having at least one hydroxyl group are all adamantanols, adamantanols having only one hydroxyl group are adamantane monools, and adamantanols having two hydroxyl groups. Are adamantanediols, adamantanols having three hydroxyl groups are called adamantanetriols, and adamantanols having four or more hydroxyl groups are called adamantane polyols.
[0013]
As the adamantanetriol, the following formula (1)
[0014]
[Chemical 1]

[0015]
(In the formula, R represents a halogen atom, an alkyl group, an aryl group, an alkoxy group, an aryloxy group or an acyloxy group, n represents 3, and m represents an integer of 0 to 4.)
It is preferable that they are adamantanols shown by these.
[0016]
In the above formula (1), R represents a halogen atom, an alkyl group, an aryl group, an alkoxy group, an aryloxy group or an acyloxy group. In addition, when m is 2 or more, R may be different from each other.
[0017]
Examples of the halogen atom include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom. Examples of the alkyl group include C1-C6 alkyl groups such as methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, butyl group, t-butyl group, pentyl group, hexyl group, and cyclohexyl group. Examples of the group include aryl groups having 6 to 10 carbon atoms such as a phenyl group and a naphthyl group. Examples of the alkoxy group include alkoxy groups having 1 to 6 carbon atoms such as methoxy group, ethoxy group, propoxy group, isopropoxy group, butoxy group, t-butoxy group, pentyloxy group, hexyloxy group, and cyclohexyloxy group. . The aryloxy group includes an aryloxy group having 6 to 10 carbon atoms such as a phenoxy group, and the acyloxy group includes an acyloxy group having 2 to 7 carbon atoms such as an acetyloxy group and a propionyloxy group.
[0018]
In the present invention, an adamantane is obtained from an aqueous solution or aqueous dispersion (hereinafter referred to as an aqueous mixture of adamantanols) containing the above-described adamantanetriol having three hydroxyl groups and another adamantanol having a different number of hydroxyl groups. Triols are separated. The adamantanol other than the adamantanetriol is not particularly limited as long as it has one, two, or four or more hydroxyl groups. Preferably, in the above general formula (1), n is 1, 2 or 4.
[0019]
Moreover, as an adamantanol other than an adamantanetriol contained in the aqueous mixture of adamantanols in the present invention, only one kind other than the number of hydroxyl groups may be present. A plurality of different types may be mixed. In view of extremely difficult separation by other methods, an aqueous mixture containing adamantanols having 4 or more hydroxyl groups is preferable.
[0020]
The amount of adamantanetriols contained in the aqueous mixture of adamantanols is not particularly limited, but in order to obtain a high yield, it is preferably 15 mol% or more in all adamantanols, It is preferable that it is 25 mol% or more. In order to avoid adamantanediols from being included as impurities during the precipitation described later, the molar ratio of the adamantanetriol to the adamantanediols is preferably 0.3 or more, more preferably 0.5 or more. It is more preferable that When the amount of adamantanediols is higher than this, prior to the application of the separation method of the present invention, the aqueous mixture of adamantanols is about room temperature (about 15 to 30 ° C.), such as ethyl acetate and butyl acetate. The content ratio of adamantanediols can be reduced by washing with a solvent that hardly dissolves adamantanetriols at about room temperature.
[0021]
The aqueous mixed solution of adamantanols containing the adamantanetriols may be obtained by any method, and specific examples include reaction mixtures obtained by the above-described methods for producing various adamantanols.
[0022]
Further, in the aqueous mixed liquid in the present invention, the adamantanols may not be completely dissolved in water, but may be a dispersion in which a part thereof is insoluble. The solvent in the aqueous solution or aqueous dispersion is not particularly limited as long as it is a solvent containing water, and may be a mixed solvent with a water-soluble organic solvent such as acetic acid or ethanol. However, the water-soluble organic solvent needs to be in such an amount that the aqueous phase and the ethyl acetate phase are separated when brought into contact with ethyl acetate described later. The aqueous solvent may contain various acids and salts thereof. For example, in the above-described method for producing adamantanols that are oxidized using 9 to 50 equivalents of chromic acid with respect to adamantanes in an aqueous solvent, the number of hydroxyl groups that are target products is different in the obtained reaction liquid. In addition to several types of adamantanols, there are water and reactants such as acetic acid and chromic acid, or salts neutralized with sodium hydroxide or the like, and such a mixture may be used. Therefore, the present invention can be applied to the reaction solution obtained by the production of adamantanols in an aqueous solvent as it is or after neutralization, dilution or concentration as necessary. There is great industrial significance.
[0023]
This point will be described more specifically by using a method for producing adamantanols that are oxidized using 9 to 50 equivalents of chromic acid with respect to the adamantanes described above. In this method, 9 to 50 equivalents of chromic acid is allowed to act on an adamantane in an aqueous solution of an organic acid such as acetic acid at a temperature range of 60 to 120 ° C. for 30 minutes to 6 hours, and the number of hydroxyl groups is 1 to 4. A mixture of two adamantanols is obtained. In this case, the amount of organic acid is generally 5 to 50 mol per mol of adamantane, and the amount of water is generally in the range where the concentration of organic acid is 30 to 99% by weight. The reaction solution is then neutralized with a basic aqueous solution such as an aqueous sodium hydroxide solution. Prior to neutralization, it is preferable to remove the organic acid used in the reaction as much as possible by a device such as a rotary evaporator because the amount of base necessary for neutralization can be reduced. By such a method, an aqueous solution or dispersion comprising a mixture of adamantanols having 1 to 4 hydroxyl groups, water, a salt of chromic acid or an organic acid used in the reaction, and various reaction byproducts. can get.
[0024]
When a mixture of adamantanols is obtained in a solid or viscous liquid state, the method of the present invention may be applied after the mixture is once dissolved or dispersed in an aqueous solvent.
[0025]
What is necessary is just to select the quantity of the aqueous solvent in this invention suitably, Generally, it is 1-5000 weight part with respect to 1 weight part of adamantanols, Preferably it is 10-1000 weight part.
[0026]
In the present invention, the separation of adamantanetriols from the aqueous mixture of the adamantanols is achieved by the following two steps. That is, the first step is a step in which the aqueous mixture of the adamantanol is brought into contact with ethyl acetate at a temperature of 40 ° C. or higher to form a water-ethyl acetate two-phase mixture, and the second step is In this step, adamantanetriols are precipitated by cooling the ethyl acetate phase.
[0027]
In the first step, when the aqueous mixture of adamantanols is brought into contact with ethyl acetate, the temperature is set to 40 ° C. or higher, so that the separated aqueous phase has adamantanols (adamantane polyol having 4 or more hydroxyl groups). However, adamantanols having 3 or less hydroxyl groups (adamantanediols, adamantanetriols, etc.) are distributed in the ethyl acetate phase, and these can be separated.
[0028]
By this contact, the ethyl acetate phase contains water in a state close to saturation. Usually, adamantanetriols are hardly soluble in anhydrous ethyl acetate at any temperature. However, the solubility of such hydrous ethyl acetate is improved, and by setting the temperature to 40 ° C. or higher, the water is distributed to the ethyl acetate phase rather than the aqueous phase. Therefore, separation from adamantanetetraols that are not soluble in hydrous ethyl acetate can be achieved even at high temperatures.
[0029]
On the other hand, when the temperature at the time of contact is 40 ° C. or lower, the solubility of adamantanetriols in the ethyl acetate phase is too low and the adamantanetriols are distributed to the aqueous phase, so that separation from the adamantanetriols is not possible. Cannot be achieved. In order to efficiently dissolve adamantanetriols in ethyl acetate, the temperature is preferably 50 ° C. or higher, more preferably 60 ° C. or higher. There is also an effect that the higher the temperature, the more the required amount of ethyl acetate can be reduced. Of course, the temperature must be below the boiling point of ethyl acetate.
[0030]
Further, in a solvent other than ethyl acetate, for example, an organic solvent having extremely high hydrophobicity such as hexane and butyl acetate, adamantanetriols are not dissolved in the organic solvent even at a high temperature. Conversely, 1-butanol, ethyl formate, In a solvent having a relatively high hydrophilicity such as methyl ethyl ketone, the solubility of adamantanetriols is too high, and adamantanetriols do not precipitate even when cooling in the second step described later.
[0031]
The amount of ethyl acetate used is not particularly limited, and may be appropriately selected depending on the amount of adamantanetriols and other adamantanols. In general, the amount of ethyl acetate is 10 per 1 part by weight of adamantanetriols. It is used at a ratio of ˜5000 parts by weight, preferably 100 to 2,000 parts by weight. The contact may be performed using all ethyl acetate at a time, but is preferably performed in 2 to 5 times. That is, it can extract more efficiently by repeatedly performing contact (extraction operation) 2 to 5 times in the amount of 1/2 to 1/5 of the total amount of ethyl acetate to be used. The amount of ethyl acetate must be such that water and ethyl acetate are separated into two phases without complete mixing.
The contact method is not particularly limited as long as the adamantanetriol in the aqueous phase is extracted into the ethyl acetate phase, the aqueous phase and the ethyl acetate phase are in sufficient contact with each other, and the adamantannols are distributed according to the distribution coefficient. As described above, high-speed stirring or the like may be performed using various known liquid-liquid extraction apparatuses (methods).
[0032]
The ethyl acetate phase from which adamantanetriols have been extracted is separated from the aqueous phase prior to cooling, which is the second step described below. In the two-phase system of the present invention, since the aqueous phase is the lower phase and the ethyl acetate phase is the upper phase, if the two phases are not separated, the precipitated adamantanetriol settles and moves to the aqueous phase, and then re-enters the aqueous phase. It may be dissolved or contaminated with adamantane polyols that have been separated even if not dissolved.
[0033]
By such an operation, a hydrous ethyl acetate solution in which adamantanols other than adamantane polyols are dissolved is obtained from an aqueous mixture of adamantanols. In this case, if an adamantanetriol or adamantanediol is contained in the aqueous mixture of adamantanols in addition to the adamantanetriol, these are also contained in the aqueous ethyl acetate solution. Yes.
[0034]
The second step in the separation method of the present invention is to cool the ethyl acetate phase in which adamantanetriols obtained by the above-described method are dissolved to precipitate the adamantanetriols.
[0035]
The temperature to be reached by the cooling is not particularly limited, and may be any temperature as long as it is equal to or lower than the contact temperature and at which adamantanetriols are precipitated, and usually about room temperature (about 15 to 30 ° C.) is sufficient. Also, the cooling method is not particularly limited, and may be naturally cooled by leaving it to stand at room temperature.
[0036]
If the adamantane monools and adamantanediols are contained in the aqueous mixture of the adamantanols as well as the adamantanetriols by the contact, these are also extracted into the ethyl acetate phase. However, since these have extremely higher solubility in hydrous ethyl acetate than adamantanetriols, they are usually hardly precipitated together with adamantanetriols by this cooling. Even if the amount of adamantanediols in the aqueous mixture of adamantanols is extremely large, it is more reliable if washing is performed at about room temperature prior to contact with ethyl acetate at 40 ° C. or higher as described above. It is possible to precipitate only adamantanetriols. Further, since adamantanetetraols remain in the aqueous phase and are not extracted into the ethyl acetate phase, they do not precipitate as crystals at this point.
[0037]
The crystals of adamantanetriols thus obtained are usually so pure that no further purification is required, and they can be dried and used as they are.
[0038]
In addition, when the precipitated adamantanetriol is not as pure as intended, it is possible to obtain an adamantanetriol with extremely high purity by performing a recrystallization operation.
[0039]
In other words, crystals of adamantane triols containing impurities can be recrystallized using ethyl acetate containing water to obtain high-purity adamantane triols crystals. As described above, when no water is contained in ethyl acetate, the solubility of adamantanetriols is extremely low and recrystallization is difficult, so that an aqueous phase is not formed in ethyl acetate, for example, 1% to It is preferable to contain a saturated amount, more preferably 2% to a saturated amount of water. Further, the temperature for melting during recrystallization is preferably 40 ° C. or higher, more preferably 50 ° C. or higher, and particularly preferably 60 ° C. or higher. After dissolution, clean crystals can be obtained by cooling to about room temperature.
[0040]
Furthermore, in the present invention, only the first step can be used as a method for separating adamantanetriols from adamantane polyols having 4 or more hydroxyl groups. In the case where only an adamantanetriol and an adamantane polyol are contained in an aqueous mixture of adamantanols, for example, the method described in JP-A-10-204014 or JP-A-2001-26563 In particular, it can be suitably applied to an aqueous mixture of adamantanols after separating adamantane monools and adamantanediols. The adamantane polyols remaining in the aqueous phase can be separated from other components (such as acid salts) by removing water by distillation under reduced pressure and then extracting with a hydrophilic solvent such as tetrahydrofuran.
[0041]
In addition, the second step can be used as a method for separating adamantane monools and / or adamantane diols from a mixture of adamantane triols. This is suitable as a method for separating adamantanetriols from a mixture of adamantanols not containing adamantanetetraols obtained by, for example, hydrolysis of tribromoadamantanes. That is, in such a case, it is not necessary to prepare an aqueous mixture of adamantanols in advance, and a solid or organic solvent solution of a mixture of adamantane monools and / or adamantane diols and adamantane triols is used. What is necessary is just to melt | dissolve in 40 degreeC or more in addition to a hydrous ethyl acetate directly. In this case, if there are unnecessary components, they should be removed by filtration or the like.
[0042]
Even when adamantane tetraols are contained, a water-containing ethyl acetate solution may be prepared by the above-described method, and the unnecessary adamantane tetraols may be removed by filtration or the like. It is more preferable to use the first step.
[0043]
【Example】
Hereinafter, in order to carry out the present invention, examples will be described. However, the present invention is not limited to these examples.
[0044]
reference Example 1:
Adamantane (13.6 g, 0.10 mol) and acetic acid (100 g, 1.67 mol) are placed in a 200 ml three-necked flask, and 100 g (1.0 mol) of chromium trioxide is dissolved in 54 ml of water while stirring at 80 ° C. The aqueous chromic acid solution was added dropwise while maintaining the reaction solution temperature at 110 ° C. or lower. Then, it stirred at 100 degreeC for 1 hour. After the reaction solution was transferred to an eggplant type flask, acetic acid was distilled off under reduced pressure with an evaporator to obtain a viscous liquid. Thereto, 140 ml of 40% aqueous sodium hydroxide solution was added for neutralization. 1 L of ethyl acetate is added to the neutralized solution, and the mixture is stirred for 30 minutes while maintaining at 70 ° C. or higher, and then left to stand to separate into an aqueous phase and an ethyl acetate phase, and the ethyl acetate phase (upper phase) is taken out. The operation was repeated 5 times. All the ethyl acetate phases were combined and transferred to an Erlenmeyer flask, and this extract was analyzed by gas chromatography. As a result, 1,3-adamantanediol and 1,3,5-adamantanetriol were contained at a ratio of 24:76. It was. When the Erlenmeyer flask containing the ethyl acetate phase was left overnight at room temperature, white crystals were precipitated. The crystals were collected by filtration and analyzed to be 1,3,5-adamantanetriol having a purity of 98.5%. The recovered amount was 8.5 g.
[0045]
reference Example 2:
Crystals of 1,3,5-adamantanetriol were obtained in the same manner as in Example 1 except that the amount of chromic acid used was 200 g (2.0 mol). The purity of the 1,3,5-adamantanetriol was 100%, and the recovered amount was 2.1 g.
[0046]
The aqueous phase after extraction with ethyl acetate was extracted 5 times with 1 L of tetrahydrofuran (THF) while maintaining the temperature at 60 ° C. or higher. When the THF extract was analyzed by gas chromatography, 1,3,5-adamantanetriol and 1,3,5,7-adamantanetetraol were contained in a ratio of 2:98. When the THF was concentrated under reduced pressure, 8.5 g of a 2:98 mixture of 1,3,5-adamantanetriol and 1,3,5,7-adamantanetetraol was obtained.
[0047]
reference Example 3 :
An extract was obtained in the same manner as in Example 1 except that butyl acetate was used instead of ethyl acetate. When this extract was analyzed by gas chromatography, 1,3-adamantanediol and 1,3,5-adamantanetriol were contained in a ratio of 99: 1. The Erlenmeyer flask containing the butyl acetate phase was allowed to stand overnight at room temperature, but there was a trace amount of crystal precipitation.
[0048]
reference Example 4 :
An extract was obtained in the same manner as in Example 1 except that 1-butanol was used in place of ethyl acetate. When this extract was analyzed by gas chromatography, it contained 1,3-adamantanediol and 1,3,5-adamantanetriol in a ratio of 24:76. The Erlenmeyer flask containing the 1-butanol phase was allowed to stand overnight at room temperature, but no crystals were precipitated.
[0049]
reference Example 5 :
An ethyl acetate extract was obtained in the same manner as in Example 1 except that the contact with ethyl acetate was performed at room temperature (about 23 ° C.). When this extract was analyzed by gas chromatography, 1,3-adamantanediol and 1,3,5-adamantanetriol were contained in a ratio of 99: 1. The Erlenmeyer flask containing the ethyl acetate phase was allowed to stand overnight at room temperature, but there was a trace amount of crystal precipitation.
[0050]
reference Example 6 :
In a 200 ml three-necked flask, 100.6 g (0.63 mol) of bromine and 2.0 g (0.0077 mol) of aluminum bromide were added, and 13.6 g (0.10 mol) of adamantane was added thereto while stirring at 25 ° C. ) Was added over 30 minutes.
Then, after stirring for 1.5 hours at a bromine reflux temperature (59 ° C.), excess bromine was distilled off under reduced pressure. Washing with dilute hydrochloric acid and then water gave 31.4 g of white crystals. When this crystal was analyzed by gas chromatography, dibromoadamantane, 1,3,5-tribromoadamantane, and 1,3,6-tribromoadamantane were contained in a ratio of 68: 24: 8.
[0051]
Next, 31.4 g of the above white crystals, 94 g (0.30 mol) of silver sulfate, and 200 ml of concentrated sulfuric acid were placed in a 500 ml three-necked flask and stirred at 80 ° C. for 3 hours. Thereafter, the reaction solution was poured into 100 ml of ice water, the resulting precipitate (silver bromide) was suction filtered, and the filtrate was neutralized with sodium hydroxide. 1 L of ethyl acetate is added to the neutralized solution, and the mixture is stirred for 30 minutes while maintaining at 70 ° C. or higher, and then left to stand to separate into an aqueous phase and an ethyl acetate phase, and the ethyl acetate phase (upper phase) is taken out. The operation was repeated 5 times. All the ethyl acetate phases were combined and transferred to an Erlenmeyer flask, and this extract was analyzed by gas chromatography. 68: 24: 8. When the Erlenmeyer flask containing the ethyl acetate phase was left overnight at room temperature, white crystals were precipitated. The crystals were collected by filtration and analyzed to find a mixture of 1,3,5-adamantanetriol and 1,3,6-adamantanetriol (purity as adamantanetriol: 98.5%). The recovered amount was 4.8 g.
[0052]
Example 1 :
A mixture of 5 g (0.030 mol) of adamantanediol and 5 g (0.027 mol) of adamantanetriol was dissolved in 3 L of ethyl acetate containing 2.9% water. At this time, the whole amount could be dissolved by heating to about 70 ° C. When this solution was allowed to stand overnight at room temperature, white crystals were precipitated. The crystals were collected by filtration to obtain 4.8 g of adamantanetriol (purity 99%: analysis by gas chromatography).
[0053]
【The invention's effect】
As described above, by applying the separation method of the present invention, it is possible to easily and efficiently take out only adamantanetriols from a mixture of adamantanols usually obtained as a mixture of several kinds having different numbers of hydroxyl groups. it can.

Claims (3)

A method for recrystallizing adamantanetriols, comprising using ethyl acetate containing water as a recrystallization solvent . The method for recrystallizing adamantanetriol according to claim 1, wherein the content of water in ethyl acetate is 1% to saturated amount with respect to ethyl acetate . Adamantane triols to be recrystallization, recrystallization method adamantane triols according to claim 1 or 2 is intended to include adamantane diol as an impurity.