アダマンタン骨格を有するアミン類及び第４級アンモニウム塩の製造方法
【課題】安全性や毒性等に関する操作上の問題がなく、高純度及び高収率でかつ効率的に、アダマンタン類からアダマンタン骨格を有するアミン類及びアダマンタン骨格を有する第４級アンモニウム塩を製造する方法を提供する。
【解決手段】下記工程１〜３を順次含むアダマンタン骨格を有するアミン類の製造方法である。
工程１：アダマンタン類を発煙硫酸及び有機ニトリル化合物からなる混合液中で反応させる工程。
工程２：工程１で得られた反応液を加水分解処理してアダマンタン骨格を有するアミド類とする工程。
工程３：工程２で得られたアミド類をアルカリ処理してアダマンタン骨格を有するアミン類とする工程。
引き続き、下記工程Ａ〜Ｃを順次含むアダマンタン骨格を有する第４級アンモニウム塩の製造方法である。
工程Ａ：溶媒ａに溶解した上記アダマンタン骨格を有するアミン類をギ酸、並びに、ホルムアルデヒド又はパラホルムアルデヒドと反応させてアダマンタン骨格を有するジメチルアミン類とする工程。
工程Ｂ：工程Ａで得られたアダマンタン骨格を有するジメチルアミン類を溶媒ｂに溶解し、ハロゲン化メチルと反応させてアダマンタン骨格を有する第４級アンモニウムハロゲン塩とする工程。
工程Ｃ：溶媒ｃに溶解した、アダマンタン骨格を有する第４級アンモニウムハロゲン塩をイオン交換してアダマンタン骨格を有する第４級アンモニウムＯＨ塩とする工程。
【解決手段】下記工程１〜３を順次含むアダマンタン骨格を有するアミン類の製造方法である。
工程１：アダマンタン類を発煙硫酸及び有機ニトリル化合物からなる混合液中で反応させる工程。
工程２：工程１で得られた反応液を加水分解処理してアダマンタン骨格を有するアミド類とする工程。
工程３：工程２で得られたアミド類をアルカリ処理してアダマンタン骨格を有するアミン類とする工程。
引き続き、下記工程Ａ〜Ｃを順次含むアダマンタン骨格を有する第４級アンモニウム塩の製造方法である。
工程Ａ：溶媒ａに溶解した上記アダマンタン骨格を有するアミン類をギ酸、並びに、ホルムアルデヒド又はパラホルムアルデヒドと反応させてアダマンタン骨格を有するジメチルアミン類とする工程。
工程Ｂ：工程Ａで得られたアダマンタン骨格を有するジメチルアミン類を溶媒ｂに溶解し、ハロゲン化メチルと反応させてアダマンタン骨格を有する第４級アンモニウムハロゲン塩とする工程。
工程Ｃ：溶媒ｃに溶解した、アダマンタン骨格を有する第４級アンモニウムハロゲン塩をイオン交換してアダマンタン骨格を有する第４級アンモニウムＯＨ塩とする工程。
【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するアミン類及び第４級アンモニウム塩の製造方法に関する。詳しくは、アダマンタン骨格を有するアミン類の製造方法、及び該製造方法により得られたアミン類を用い、アダマンタン骨格を有する第４級アンモニウムハロゲン塩及び第４級アンモニウムＯＨ塩を高純度及び高収率かつ簡便に製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
１−アミノアダマンタン等のアダマンタン骨格にアミノ基が結合してなるアミノアダマン類は、医薬中間体、フォトレジスト用モノマーの原料、塗料、接着剤、粘着剤、膜、吸着材等の材料の原料等広く用途があり、工業上重要な化合物である。特に１−アミノアダマンタンの塩酸塩（塩酸アマンタジン）はインフルエンザウィルスの抗ウィルス剤やパーキンソン病の治療薬として非常に重要な化合物である。また、１−アミノ−３，５−ジメチルアダマンタンの塩酸塩（塩酸メマンチン）はアルツハイマー認知症の治療薬として用いられている。さらに、アダマンチル基を有する第４級アンモニウム塩はゼオライト用テンプレート剤（構造規定剤）として使用され、重要性が高まってきている（例えば特許文献１〜３参照）。
【０００３】
特許文献４には、アダマンタンを臭素化してブロモアダマンタン生成し、得られたブロモアダマンタンをアセトニトリルと硫酸中で反応させてアダマンチルアセチルアミドを生成し、得られたアダマンチルアセチルアミドをアルカリで分解するアミノアダマンタンの製造方法が記載されている。この方法は一旦原料を臭素化するために原料費が高くなり、また本発明に比べ、工程が１つ多い（臭素化工程）。
特許文献５にはブロモアダマンタンにアンモニアを反応させ、アミノアダマンタンを得る方法が記載されている。この方法は毒性物質であるアンモニアを高温、高圧化で使用する必要があり、安全上問題がある。またアミノアダマンタンの収率が５８ｍｏｌ％と低い。
非特許文献１にはアダマンタンをＮＣｌ3とＡｌＣｌ3存在下、ジクロロメタン中で反応させることでアミノアダマンタンを得ることが記載されている。しかしＮＣｌ3は極めて爆発性が高く、しかも毒性を有しており、工業的な使用は困難である
非特許文献２にはアミノアダマンタンをホルムアルデヒドとギ酸によりジメチル化した後、ハロゲン化メチルを用いて第４級アンモニウム塩を合成する方法が記載されている。この方法は反応速度が遅く、反応に長い時間が必要である。また、原料が完全に反応しきれないため、精製が困難であり、高純度、高収率で目的物を得ることができない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開１９８７−１９１４１８号公報
【特許文献２】特開１９８７−２０２８１４号公報
【特許文献３】特開１９８７−２１６９１４号公報
【特許文献４】米国特許第３，２８３，００１号明細書
【特許文献５】米国特許第３，２５６，３２９号明細書
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Ｔｅｔｒａｈｅｄｒｏｎ ｌｅｔｔｅｒｓ（１９６８），５６，５８３３−５８３５
【非特許文献２】Ｒｕｓｓｉａｎ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｇｅｎｅｒａｌ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，６９（４），６４４−６４７（１９９９）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記のような状況に鑑みなされたもので、安全性や毒性等に関する操作上の問題がなく、高純度及び高収率でかつ効率的に、アダマンタン類からアダマンタン骨格を有するアミン類及びアダマンタン骨格を有する第４級アンモニウム塩を製造する方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、鋭意検討を進めた結果、アダマンタン類を、発煙硫酸及び有機ニトリル化合物から成る混合液中で反応させた後、反応液を特定の温度で加水分解処理するアダマンタン骨格を有するアミン類の製造方法により上記目的が達成されること、さらに該製造方法により得られたアダマンタン骨格を有するアミン類を用い、特定の工程を施してアダマンタン骨格を有する第４級アンモニウムハロゲン塩及び第４級アンモニウムＯＨ塩を製造する方法により上記目的が達成されることを見出し、本発明を完成した。
すなわち、本発明は、下記のアダマンタン骨格を有するアミン類並びにアダマンタン骨格を有する第４級アンモニウムハロゲン塩及び４級アンモニウムＯＨ塩の製造方法を提供する。
【０００８】
１．下記の工程１〜３を順次含むことを特徴とするアダマンタン骨格を有するアミン類の製造方法。
工程１：アダマンタン類を発煙硫酸及び有機ニトリル化合物からなる混合液中で反応させる工程。
工程２：工程１で得られた反応液を加水分解処理してアダマンタン骨格を有するアミド類とする工程。
工程３：工程２で得られたアミド類をアルカリ処理してアダマンタン骨格を有するアミン類とする工程。
【０００９】
２．工程１において、アダマンタン類１モルに対して、発煙硫酸を１０〜２０モル、有機ニトリル化合物を１〜１０モル使用し、反応温度が０〜６０℃である前記１に記載のアダマンタン骨格を有するアミン類の製造方法。
３．工程１において、発煙硫酸中のＳＯ3濃度が１０〜２６質量％であり、反応温度が１０〜５０℃である前記１又は２に記載のアダマンタン骨格を有するアミン類の製造方法。
４．工程１において、有機ニトリル化合物がアセトニトリルである前記１〜３のいずれかに記載のアダマンタン骨格を有するアミン類の製造方法。
５．工程２において、加水分解温度が１℃以上３０℃未満である前記１〜４のいずれかに記載のアダマンタン骨格を有するアミン類の製造方法。
６．アダマンタン類がアダマンタンであり、製造するアミン類が１−アミノアダマンタンである前記１〜５のいずれかに記載のアダマンタン骨格を有するアミン類の製造方法。
【００１０】
７．前記１〜６のいずれかに記載の製造方法により得られたアダマンタン骨格を有するアミン類を用い、下記工程Ａ及びＢを順次含むことを特徴とするアダマンタン骨格を有する第４級アンモニウムハロゲン塩の製造方法。
工程Ａ：溶媒ａに溶解した上記アダマンタン骨格を有するアミン類をギ酸、並びに、ホルムアルデヒド又はパラホルムアルデヒドと反応させてアダマンタン骨格を有するジメチルアミン類とする工程。
工程Ｂ：工程Ａで得られたアダマンタン骨格を有するジメチルアミン類を溶媒ｂに溶解し、ハロゲン化メチルと反応させてアダマンタン骨格を有する第４級アンモニウムハロゲン塩とする工程。
【００１１】
８．工程Ｂにおいて、ハロゲン化メチルが臭化メチル又はヨウ化メチルである前記７に記載のアダマンタン骨格を有する第４級アンモニウムハロゲン塩の製造方法。
９．工程Ａにおいて、溶媒ａが比誘電率１０．０〜１８．７のアルコール系溶媒である前記７又は８に記載のアダマンタン骨格を有する第４級アンモニウムハロゲン塩の製造方法。
１０．工程Ｂにおいて、溶媒ｂが比誘電率４．０〜２０．０のアルコール系溶媒、エーテル系溶媒、ケトン系溶媒及びエステル系溶媒から選ばれる１種以上である前記７〜９のいずれかに記載のアダマンタン骨格を有する第４級アンモニウムハロゲン塩の製造方法。
１１．さらに、下記の工程Ｄを含む前記７〜１０のいずれかに記載のアダマンタン骨格を有する第４級アンモニウムハロゲン塩の製造方法。
工程Ｄ：工程Ｂで得られたアダマンタン骨格を有する第４級アンモニウムハロゲン塩を精製する工程。
１２．工程Ａにおいて、アダマンタン骨格を有するアミン類が１−アミノアダマンタンである前記７〜１１のいずれかに記載のアダマンタン骨格を有する第４級アンモニウムハロゲン塩の製造方法。
【００１２】
１３．前記７〜１２のいずれかに記載の製造方法により得られたアダマンタン骨格を有する第４級アンモニウムハロゲン塩を用い、下記の工程Ｃを含むことを特徴とするアダマンタン骨格を有する第４級アンモニウムＯＨ塩の製造方法。
工程Ｃ：溶媒ｃに溶解した、アダマンタン骨格を有する第４級アンモニウムハロゲン塩をイオン交換してアダマンタン骨格を有する第４級アンモニウムＯＨ塩とする工程。
１４．工程Ｃにおけるイオン交換を水酸化アルカリ金属を用いて行なう前記１３に記載のアダマンタン骨格を有する第４級アンモニウムＯＨ塩の製造方法。
１５．水酸化アルカリ金属が水酸化カリウムである前記１４に記載のアダマンタン骨格を有する第４級アンモニウムＯＨ塩の製造方法。
１６．工程Ｃにおけるイオン交換をＯＨ形塩基性陰イオン交換樹脂を用いて行なう前記１３に記載のアダマンタン骨格を有する第４級アンモニウムＯＨ塩の製造方法。
１７．工程Ｃにおける溶媒ｃが水及び／又はアルコール系溶媒である前記１３〜１６のいずれかに記載のアダマンタン骨格を有する第４級アンモニウムＯＨ塩の製造方法。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、安全性や毒性等の操作上の問題がなく、高純度及び高収率かつ簡便な方法で効率的にアダマンタン骨格を有するアミン類並びにアダマンタン骨格を有する第４級アンモニウムハロゲン塩及び第４級アンモニウムＯＨ塩を製造することができる。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
［アダマンタン骨格を有するアミン類の製造方法］
第１に本発明は、アダマンタン類を原料とするアダマンタン骨格を有するアミン類の製造方法を提供するものである。具体的には、下記の工程１〜３を順次含むアダマンタン骨格を有するアミン類の製造方法である。
工程１：アダマンタン類〔下記式（１）〕を発煙硫酸及び有機ニトリル化合物からなる混合液中で反応させる工程。
工程２：工程１で得られた反応液を加水分解処理してアダマンタン骨格を有するアミド類〔下記式（２）〕とする工程。
工程３：工程２で得られたアミド類をアルカリ処理してアダマンタン骨格を有するアミン類〔下記式（３）〕とする工程。
【００１５】
【化１】
【００１６】
（工程１）
工程１は、発煙硫酸の作用により、アダマンタン骨格の１位、３位、５位あるいは７位上に生じた３級カルボカチオンに有機ニトリル化合物を求核付加反応することで、ニトリリウムイオンが生じた求核付加体とする工程である。
原料である上記式（１）で表されるアダマンタン類とは、アダマンタンの他、アダマンタン骨格上の４個の３級炭素、すなわち、１位、３位、５位及び７位の炭素原子の少なくとも１個が無置換の化合物である。
【００１７】
式（１）中、Ｒ1は、アルキル基、アリール基、アラルキル基、アミノ基、水酸基、シアノ基、カルボキシル基、又はハロゲン原子であり、ｎは０〜４の整数であり、１位、３位、５位及び７位の炭素原子の少なくとも１個は、Ｒ1が無置換である。
式（１）においてＲ1のアルキル基は、特に制限されるものではないが、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基等の炭素数１〜６のものが好ましい。アリール基は、フェニル基等の炭素数が６〜１０のものが好ましい。アラルキル基は、ベンジル基等の炭素数が７〜１２のものが好ましい。アミノ基は、メチルアミノ基、エチルアミノ基等の炭素数１〜４のものが好ましい。ハロゲン原子は、塩素原子、臭素原子、フッ素原子等が好ましい。これらＲ1のうちでも、アルキル基、アミノ基、水酸基、シアノ基、カルボキシル基、又はハロゲン原子が特に好ましい。
また、Ｒ1がアダマンタン骨格に対して複数個置換している場合、これらは各々同種のものであってもよいし、異種のものであってもよい。
【００１８】
アダマンタン類（１）を具体的に例示すると、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、２−メチルアダマンタン、２−エチルアダマンタン、１，３−ジメチルアダマンタン、１，３−ジエチルアダマンタン、１，２−ジメチルアダマンタン、１，２−ジエチルアダマンタン等のアルキルアダマンタン類；１−アダマンタナミン、１，３−ジアミノアダマンタン、１−アダマンタンメチルアミン等のアミノアダマンタン類；１−アダマンタノール、２−アダマンタノール、１，３−ジヒドロキシアダマンタン等のヒドロキシアダマンタン類；、１−シアノアダマンタン、２−シアノアダマンタン等のシアノアダマンタン類；１−アダマンタンカルボン酸、１，３−アダマンタンジカルボン酸等のカルボキシルアダマンタン類；１−フルオロアダマンタン、２−フルオロアダマンタン、１−クロロアダマンタン、２−クロロアダマンタン、１−ブロモアダマンタン、２−ブロモアダマンタン、１−ヨードアダマンタン、２−ヨードアダマンタン、１，３−ジフルオロアダマンタン、１，３−ジクロロアダマンタン、１，３−ジブロモアダマンタン、１，３−ジヨードアダマンタン等のハロゲン化アダマンタン類等が挙げられる。
これらのなかでも、反応性や入手の容易さ等の理由から、アダマンタン、１−メチルアダマンタン、１，３−ジメチルアダマンタンが好ましく、アダマンタンが特に好ましい。
【００１９】
本発明において、発煙硫酸は、酸化剤として使用するものであり、試薬および工業用に入手可能なものを何ら制限なく使用できる。発煙硫酸中のＳＯ3濃度は、通常５〜６０質量％であり、好ましくは１０〜２６質量％である。ＳＯ3濃度を６０質量％以下とすることによりニトリリウムイオンが生じた求核付加体の収率が向上し、５質量％以上とすることにより反応速度が向上する。
発煙硫酸の使用量は、アダマンタン類１モルに対して、通常８モル以上であり、好ましくは８〜５０モルであり、さらに好ましくは１０〜２０モルである。アダマンタン類１モルに対して８モル以上とすることにより上記求核付加体の収率が向上する。また、２０モルより多くしても収率向上の効果は無く、使用量増大により製造コストが上昇する。
【００２０】
有機ニトリル化合物としては、式： Ｒ2−ＣＮ で表すことができる。該式中、Ｒ2はアルキル基、アリール基、アラルキル基、ＸＲ3基（Ｘはハロゲン原子、Ｒ3は炭素数１〜６のアルキル基）である。例えば、具体的な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のものが挙げられ、アリール基としては、フェニル基等の炭素数６〜１０のものが挙げられ、アラルキル基としては、ベンジル基等の炭素数７〜１２のものが挙げられる。また、ＸＲ3基は、クロロメチル、クロロエチル、クロロプロピル等が挙げられる。
【００２１】
有機ニトリル化合物を具体的に例示すると、アセトニトリル、プロピオニトリル、ベンゾニトリル、ベンジルニトリル、ビニルアセトニトリル、クロロアセトニトリル、２−クロロプロピオニトリル、３−クロロプロピオニトリル、２−ブロモフェニルアセトニトリル、３−ブロモフニェルアセトニトリル、４−ブロモフェニルアセトニトリル等が挙げられ、これらのなかでも、アセトニトリル、プロピオニトリル、ベンゾニトリルを用いるのが好ましい。
【００２２】
アダマンタン類（１）と有機ニトリル化合物との反応は量論反応であるため、有機ニトリル化合物の使用量としてはアダマンタン類１モルに対して１モル以上使用すれば特に制限は無いが、あまり量が多いと、副生成物が増加する可能性があるため、通常、アダマンタン類１モルに対して１〜１０モルであり、好ましくは１〜５モルである。
【００２３】
アダマンタン類（１）と、発煙硫酸及び有機ニトリル化合物との反応温度は、通常０〜６０℃である。反応温度を０℃以上とすることにより反応速度が向上する。また、６０℃以下とすることにより副反応が少なくなり、収率が向上する。反応は発煙硫酸の凝固点以上で実施する必要があり、例えば発煙硫酸中のＳＯ3濃度が１０〜２６質量％の場合、１０〜５０℃で実施するのが好ましく、より好ましくは１５〜４５℃である。
反応時間は使用する発煙硫酸量、ＳＯ3濃度、有機ニトリル化合物の種類、量等により一概には言えないが、通常、０．５〜５０時間である。
【００２４】
（工程２）
工程２は、工程１で得られた反応液を加水分解処理する工程であり、具体的には求核付加体に生じたニトリリウムイオンを水により加水分解し、アダマンタン骨格を有するアミド類〔前記式（２）、以下アミド類（２）と称すことがある。〕とする工程である。
加水分解処理を行う際の水使用量は、発煙硫酸の質量に対して１倍以上、好ましくは１．５〜１０倍である。水使用量を１倍以上とすることにより、アミド類（２）の収率が向上する。水使用量が多すぎると、回分式では１バッチ当たりのアミド類（２）の収量が低下することになる。
加水分解処理における温度は、１℃以上３０℃未満が好ましく、より好ましくは１℃以上２０℃未満である。上記加水分解処理の温度が３０℃未満であればアダマンタノール類の副生を抑制することができるため好ましい。
加水分解の反応時間は、反応液の水への滴下後０〜５時間程度であるが、通常滴下終了時には加水分解反応がほぼ完結しており、短時間にアミド類（２）を高収率で得ることができる。
【００２５】
アミド類（２）は、例えば、加水分解後の液を冷却することにより析出した結晶を、濾過や遠心分離により回収することができる。濾過した結晶又は加水分解後の液を、必要により有機溶媒(例えばトルエン、１−ヘキサノール、１−オクタノール等)を加えて抽出し、水酸化ナトリウム水溶液等を加えて中和した後、次工程３に使用してもよい。また、必要に応じて得られた有機溶媒を濃縮し、晶析を行う等の手法により精製することができる。
【００２６】
（工程３）
工程３は、工程２で得られたアミド類（２）をアルカリ処理してアダマンタン骨格を有するアミン類〔前記式（３）、以下アミン類（３）と称すことがある。〕とする工程である。
アルカリ処理する際のアルカリとしては、アルカリ金属、アルカリ土類金属の水酸化物又はアルカリ金属の水酸化物が好ましく、特に水酸化ナトリウムが好ましい。
アルカリの使用量はアミド類（２）に対して０．２〜１０質量倍が好ましく、より好ましくは０．５〜５質量倍である。０．２〜１０質量倍の範囲内であれば、適度な反応速度となり反応が良好に進行する。
【００２７】
工程３において使用する溶媒としては、アミド類（２）及びアルカリの溶解性から、アルコール系溶媒が好適である。アルコール系溶媒としては、例えば、メチルアルコール、エチルアルコール、イソプロピルアルコール、１−ブタノール、２−ブタノール、ｔｅｒｔ−ブチルアルコール、１−ペンタノール、１−ヘキサノール、１−ヘプタノール、１−オクタノール、ベンジルアルコール等の一価アルコールや、エチレングリコール、グリセリン等の多価アルコール等が挙げられる。これらのなかでも、炭素数２〜８のアルコール系溶媒が好ましく、１−ブタノールが精製の容易さ、引きつづき第４級アンモニウム塩を製造する場合の工程Ａにおいてでも使用できる等の理由から特に好ましい。また、炭化水素系の溶媒と混合して使用しても良い。
溶媒の量はアミド類（２）に対して０．５〜２０質量倍、好ましくは１〜１０質量倍である。０．５質量倍以上であればアミド類（２）の溶解量が適度で反応速度が良好となり、２０質量倍以下であれば反応系の容積が増大することがなく、生産効率が良好である。
【００２８】
工程３における反応温度としては、５０〜２５０℃であることが好ましく、さらに好ましくは７０〜２００℃である。温度が５０℃以上であれば適度な反応速度となり、温度が２５０℃以下であれば副反応が進行することなく、アミン類（３）の収率が低下する可能性がなくなる。
反応時間は、条件により一概にはいえないが、１〜２４時間で十分である。
【００２９】
アミン類（３）は、例えば、工程３において使用した溶媒が非水溶性の溶媒（例えば１−ブタノール等）であれば、水洗でアルカリを除去あるいは塩酸等で中和した後、有機層の溶媒を留去し回収すればよい。水溶性の溶媒を使用したのであれば、非水溶性溶媒（例えばトルエン等）を加えた後、上記非水溶性溶媒を使用した場合と同様の操作を行えばよい。
【００３０】
アダマンタン類は、前述の工程１〜３を含む製造方法により、高収率及び高純度でアミン類（３）とすることができるため、上記工程３によって得られたアミン類（３）を含むアルカリ除去後の有機層は、そのまま次工程（第４級アンモニウム塩を製造する場合の工程Ａ）に使用してもよい。また、必要に応じて得られた有機層を濃縮し、晶析を行う等の手法により、精製することができる。
【００３１】
［アダマンタン骨格を有する第４級アンモニウム塩の製造方法］
第２に本発明は、前述の製造方法により得られたアダマンタン骨格を有するアミン類（３）を用い、アダマンタン骨格を有する第４級アンモニウム塩の製造方法を提供するものである。
具体的には、前述の工程１〜３を含む製造方法に引き続き、下記工程Ａ及びＢを順次含むアダマンタン骨格を有する第４級アンモニウムハロゲン塩の製造方法、さらに、後述する工程Ｃを含むアダマンタン骨格を有する第４級アンモニウムＯＨ塩の製造方法である。
【００３２】
工程Ａ：溶媒ａに溶解した上記アダマンタン骨格を有するアミン類〔下記式（３）〕をギ酸、並びに、ホルムアルデヒド又はパラホルムアルデヒドと反応させてアダマンタン骨格を有するジメチルアミン類〔下記式（４）〕とする工程。
工程Ｂ：工程Ａで得られたアダマンタン骨格を有するジメチルアミン類〔下記式（４）〕を溶媒ｂに溶解し、ハロゲン化メチルと反応させてアダマンタン骨格を有する第４級アンモニウムハロゲン塩〔下記式（５）〕とする工程。
【００３３】
【化２】
【００３４】
（工程Ａ）
工程Ａは、前述の工程１〜３を含む製造方法により得られた、上記式（３）で表されるアダマンタン骨格を有するアミン類を原料とし、溶媒ａに溶解したアミン類（３）を、ギ酸、並びに、ホルムアルデヒド又はパラホルムアルデヒドと反応させて、アダマンタン骨格を有するジメチルアミン類〔上記式（４）、以下ジメチルアミン類（４）と称すことがある。〕とする工程である。
工程Ａは、１級アミンにメチル基を導入する還元的アミノ化反応であるエシュバイラー・クラーク反応（Ｅｓｃｈｗｅｉｌｅｒ−Ｃｌａｒｋｅ ｍｅｔｈｙｌａｔｉｏｎ）を行うものである。エシュバイラー・クラーク反応は、１級アミンに過剰のギ酸、及び過剰のホルムアルデヒド又はパラホルムアルデヒドを加えて加温し、２級アミンへと還元する反応である。これにより、１級アミンに対してメチル基を導入し、同様の反応機構で２級アミンに対してメチル基を導入して、３級アミンを効率的にかつ高純度及び高収率で得ることができる。
【００３５】
工程Ａで使用する溶媒ａは、比誘電率が１０．０〜１８．７であるアルコール系溶媒が好ましく、比誘電率が１５．０〜１８．７であるアルコール系溶媒がより好ましい。１０．０以上であれば、アミン類（３）の溶解性が良好であり、１８．７以下であれば、通常反応溶媒として使用できる。
比誘電率が上記範囲内であるアルコール系溶媒としては、例えば、１−プロパノール、２−プロパノール、１−ブタノール、イソブタノール、ｓｅｃ−ブタノール、ｔ−ブタノール、１−ペンタノール、ｓｅｃ−ペンタノール、３−ペンタノール、２−メチル−１−ブタノール、３−メチル−１−ブタノール、２−メチル−２−ブタノール、３−メチル−２−ブタノール、２，２−ジメチル−１−プロパノール、１−ヘキサノール、２−ヘキサノール、３−ヘキサノール、１−ヘプタノール、２−ヘプタノール、３−ヘプタノール、１−オクタノール等が挙げられる。これらは、単独でも、２種類以上混合して使用してもよい。
アミン類（３）は溶媒ａに溶解もしくは分散していることが望ましいため、溶媒ａの使用量は、アミン類（３）に対して、通常０．５〜２０質量倍が好ましく、より好ましくは１〜１０質量倍である。０．５質量倍以上であれば、アミン類（３）が溶解して良好に反応し、２０質量倍以下であれば、全体の体積が大きくなりすぎず適量である。
【００３６】
工程Ａで使用するギ酸は、通常８０〜９７質量％程度のギ酸水溶液として反応系内に加えることが好ましい。上記範囲内であれば、全体の体積も大きくならず、製造の効率が良い。ギ酸の使用量は、ホルムアルデヒド又はパラホルムアルデヒドに対して、通常０．３〜０．７モル倍が好ましく、０．４〜０．５モル倍がより好ましい。０．３モル倍以上であれば、良好に反応が進行し、０．７モル倍より多くても反応に影響がでないため、０．７モル倍以下が最適である。
【００３７】
工程Ａで使用するホルムアルデヒド又はパラホルムアルデヒドは、通常３０〜５０質量％程度の水溶液として反応系内に加えることが好ましい。上記範囲内であれば、反応の発熱も小さく製造の効率がよい。
ホルムアルデヒド又はパラホルムアルデヒドの使用量は、アミン類（３）に対して、通常２〜２０モル倍が好ましく、３〜８モル倍がより好ましい。２モル倍以上であれば、短時間で反応が進行し、２０モル倍より多くても反応速度はほぼ一緒となるため、２０モル倍以下でよい。
【００３８】
工程Ａにおいて、ギ酸、並びに、ホルムアルデヒド又はパラホルムアルデヒドを加えた後の反応系内の温度は、５０〜９０℃程度であることが好ましい。該温度内であれば反応が速やかに進行し、反応生成物が熱分解するおそれもない。
【００３９】
例えば、以下の手順で工程Ａを進行することができる。
反応容器にアミン類（３）を仕込み、５０℃の２−プロパノールを加えて溶解させる。その後、５０質量％水酸化ナトリウム水溶液（アミン類（３）に対して同モル量）を加え２時間反応させる。
９７質量％ギ酸水溶液（アミン類（３）に対して３モル倍）をゆっくり滴下し、３７質量％ホルムアルデヒド水溶液（アミン類（３）に対して４モル倍）をゆっくり滴下して、８０℃に昇温した後、３時間反応させる。
ガスクロマトグラフィー等でアミン類（３）が消失したことを確認した後、２５質量％水酸化ナトリウム水溶液で反応液をｐＨ１０に調整し溶媒ｂを加え分取する。分取した溶媒ｂを次工程でそのまま使用する。工程Ａでは高収率及び高純度でジメチルアミン類（４）を得ることができるため、精製せずに粗体のまま、次工程に使用することができる。純度が低い場合は、別途、ジメチルアミン類（４）の精製を行い単離して、次工程で使用してもよい。
【００４０】
（工程Ｂ）
工程Ｂは、工程Ａで得られたジメチルアミン類（４）を溶媒ｂに溶解し、ハロゲン化メチルと反応させて前記式（５）で表されるアダマンタン骨格を有する第４級アンモニウムハロゲン塩〔以下第４級アンモニウムハロゲン塩（５）と称すことがある。〕とする工程である。
工程Ｂにおいて、ジメチルアミン類（４）と反応させるハロゲン化メチルとしては、臭化メチル又はヨウ化メチルであることが好ましい。ハロゲン化メチルの使用量は、ジメチルアミン類（４）に対して、通常０．９〜５モル倍が好ましく、１．１〜２モル倍がより好ましい。０．９モル倍以上であれば、反応は良好であり、５モル倍以下であれば、ハロゲン由来の副生物の生成を減少させることが可能である。
【００４１】
工程Ｂで使用する溶媒ｂとしては、比誘電率が４．０〜２０．０であるものが好ましい。比誘電率が４．０以上であれば、ジメチルアミン類（４）の溶解性が良好であり、２０．０以下であれば、通常反応溶媒として使用できる。
また、溶媒ｂはアルコール系溶媒、エーテル系溶媒、ケトン系溶媒又はエステル系溶媒であることが好ましく、例えば、２−プロパノール、１−ブタノール、ｓｅｃ−ブタノール、ｔ−ブタノール、２−ペンタノール、ギ酸メチル、ギ酸エチル、酢酸エチル、酢酸ｎ−プロピル、メチルエチルケトン、メチル−ｎ−プロピルケトン、メチル−ｎ−ブチルケトン、メチルイソブチルケトン、１，２−ジメトキシエタン等が挙げられる。これらは、単独でも、２種類以上混合して使用してもよい。
【００４２】
反応温度は、ハロゲン化メチルを反応系内に加える際、通常−６０〜１００℃程度が好ましく、さらに−２０℃〜５０℃であることが好ましい。反応温度が上記範囲内であれば、反応が良好に進行し、目的物が結晶化されるため効率よく製造することが可能であり、熱による品質低下のおそれもない。また、ジメチルアミン類（４）とハロゲン化メチルとの反応の際、発熱するため上記反応温度を保ちながら、ハロゲン化メチルを滴下する等の適当な方法で加えることが好ましい。
【００４３】
例えば、以下の手順で工程Ｂを進行することができる。
工程Ａで得られたジメチルアミン類（４）を２−プロパノールに溶解させ０℃に冷却した後、ハロゲン化メチル（ジメチルアミン類（４）に対して１．１モル倍）を滴下し反応させる。
ガスクロマトグラフィー等でジメチルアミン類（４）が消失したことを確認した後、溶媒を減圧留去し、第４級アンモニウムハロゲン塩（５）を得る。
【００４４】
さらに、本願発明は、上述した工程Ａ及びＢに引き続き、下記工程Ｃを行うことを含むアダマンタン骨格を有する第４級アンモニウムＯＨ塩〔以下第４級アンモニウムＯＨ塩と称すことがある。〕の製造方法をも提供する。
（工程Ｃ）
工程Ｃは、下記反応式で表される工程であり、溶媒ｃに溶解した第４級アンモニウムハロゲン塩〔下記式（５）〕をイオン交換して第４級アンモニウムＯＨ塩〔下記式（６）〕とする工程である。
【００４５】
【化３】
【００４６】
イオン交換の方法としては、第４級アンモニウムハロゲン塩（５）の溶液中に水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等の水酸化アルカリ金属を添加し、析出するアルカリ金属のハロゲン化物を除去する方法、あるいはＯＨ形塩基性陰イオン交換樹脂と接触させる方法等がある。
【００４７】
水酸化アルカリ金属を使用する場合、第４級アンモニウムハロゲン塩（５）を溶媒ｃに溶解させた中に、例えば、水酸化カリウムをそのまま、あるいは、水酸化カリウムを溶媒ｃに溶解させた溶液を、第４級アンモニウムハロゲン塩の０．８〜５モル倍量添加し、析出する中性無機塩をろ過により除去した後、得られた溶液より第４級アンモニウムＯＨ塩（６）を得ることができる。
溶媒ｃとしては、第４級アンモニウムハロゲン塩（５）や第４級アンモニウムＯＨ塩（６）の溶解度は高いが、中性無機塩の溶解度が低いものが好ましく、例えば、水及び／又はアルコール系溶媒が用いられる。アルコール系溶媒としては、メタノール、エタノール、ｎ−プロパノール、２−プロパノール、ｎ−ブタノール、ｓｅｃ−ブタノール、ｔ−ブタノール及びそれらの混合物等が挙げられる。
【００４８】
反応温度は、溶媒が液体であって、かつ−３０℃〜１２０℃程度が好ましく、さらに０℃〜１００℃であることがより好ましい。
この範囲内であると、イオン交換反応が良好に進行し中性無機塩の除去効率の良い温度で反応を実施可能であり、必要に応じて濃縮等の操作を行なうことも可能で、熱による品質低下のおそれもない。
【００４９】
ＯＨ形塩基性陰イオン交換樹脂を使用する場合、溶媒ｃに溶解した第４級アンモニウムハロゲン塩（５）の溶液中にＯＨ形塩基性陰イオン交換樹脂を添加した後、ＯＨ形塩基性陰イオン交換樹脂をろ過等で除去した溶液より第４級アンモニウムＯＨ塩（６）を得ることができ、あるいはＯＨ形塩基性陰イオン交換樹脂を充填したカラム中に溶媒ｃに溶解した第４級アンモニウムハロゲン塩（５）の溶液を仕込み、展開溶媒として溶媒ｃを使用して、カラム出口より流出してきた溶液より第４級アンモニウムＯＨ塩（６）を得ることができるが、後者の方がより残留ハロゲンの少ない第４級アンモニウムＯＨ塩（６）を得ることができる。
【００５０】
ＯＨ形塩基性陰イオン交換樹脂としては、強塩基性のものであれば使用可能で、例えばアンバーライトＩＲＡ４００ＪやアンバーライトＩＲＡ４００ＢＬ（いずれもオルガノ社製）、ダイヤイオンＳＡ１０Ａ（三菱化学社製）等が代表的なものとして挙げられる。
また、塩基性陰イオン交換樹脂は、ＯＨ形であればそのまま使用することができるが、Ｃｌ形であれば一度アルカリでＯＨ形にイオン交換して使用することができる。
溶媒ｃとしては前記のなかでも特に水が好ましいが、水以外に溶媒ｃとして前記に挙げたものを２種類以上混合して使用してもよい。
ＯＨ形塩基性陰イオン交換樹脂の使用温度は、０〜８０℃程度が好ましく、ＯＨ形塩基性陰イオン交換樹脂を除去した後は、水酸化アルカリ金属を使用する場合と同様に必要に応じて濃縮等の操作を行なうことも可能で、熱による品質低下のおそれもない。
【００５１】
上述した本発明の工程Ａ、Ｂ及びＣを含む方法により製造されたアダマンタン骨格を有する第４級アンモニウムＯＨ塩は、該第４級アンモニウムＯＨ塩中に含まれるアルコールが５質量％以下、アルカリ金属及びアルカリ金属化合物がアルカリ金属原子換算で２質量％以下、ハロゲンイオンがハロゲン原子換算で２質量％以下とすることができる。すなわち、本発明の製造方法により高純度の第４級アンモニウムＯＨ塩を製造することができる。
なお、上記純度の第４級アンモニウムＯＨ塩でなければ、ゼオライト製造用テンプレート剤として使用した場合に、収率が低下してしまうため、使用することが難しい。
また、必要に応じて、工程Ａ、Ｂ及びＣの後、晶析等により、アダマンタン骨格を有する第４級アンモニウムＯＨ塩を精製し、さらに純度を向上させることができる。
【００５２】
（工程Ｄ）
本発明のアダマンタン骨格を有する第４級アンモニウム塩の製造方法において、前述の工程Ａ及びＢの後、工程Ｂで得られた第４級アンモニウムハロゲン塩（５）を精製する工程Ｄを行うことが好ましい。
精製の工程には再結晶で塩を析出する工程を含み、さらにはろ過や洗浄等を含む。精製は、第４級アンモニウムハロゲン塩（５）の純度が高くなるまで何度行ってもよい。再結晶は溶媒として例えばアセトンを使用することで、高純度の第４級アンモニウムハロゲン塩（５）を高収率で得ることができる。
なお、上述した本発明の第４級アンモニウムＯＨ塩（６）の製造方法には、当然のことながら工程Ｄを含む製造方法により得られた第４級アンモニウムハロゲン塩を用いることができる。
【００５３】
本発明の前述の工程Ａ、Ｂ及びＤを含む方法により製造された第４級アンモニウムハロゲン塩（５）は、ハロゲン化メチルとして臭化メチルを使用した場合、臭素イオンの含有量を臭素原子換算で２８.３質量％以上とすることができ、ハロゲン化メチルとしてヨウ化メチルを使用した場合、ヨウ素イオンの含有量をヨウ素原子換算で３８.２質量％以上とすることができる。
また、第４級アンモニウムハロゲン塩（５）中に含まれる不純物として、工程Ｂで未反応であったジメチルアミン類（４）の含有量を０．５質量％以下とすることができ、さらに、アルカリ金属の含有量を原子換算で１０００ｐｐｍ以下とすることができる。
なお、上記純度の第４級アンモニウムハロゲン塩でなければ、ゼオライト製造用テンプレート剤として使用した場合に、収率が低下してしまい工業的に製造することができない。
【００５４】
上述のとおり、本発明によれば、工程１〜３並びに工程Ａ〜Ｃ（好ましくは工程Ａ〜Ｄ）を含む製造方法により、アダマンタン類を出発原料として、高純度のアダマンタン骨格を有するアミン類並びに第４級アンモニウム塩を製造することができる。また、本発明の製造方法は、各工程において安全性や毒性等に関し操作上の問題がなく、さらに各反応において複雑な操作を必要とせず簡便な方法により高収率で生成物を得ることができるため、工業的に非常に有利である。
【実施例】
【００５５】
本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの例によって何ら限定されるものではない。
【００５６】
［製造例１］：工程１及び２
３００ｍＬの四つ口フラスコに２５質量％発煙硫酸１００ｍＬ（１９３７ｍｍｏｌ）を仕込み、アセトニトリル８ｇ（１９５ｍｍｏｌ）、アダマンタン２０ｇ（１４７ｍｍｏｌ）を添加し、反応温度２５℃で３時間反応させた。なお、原料のアダマンタンに対する発煙硫酸のモル比は１３．２（＝１９３７／１４７）である。
続いて、１Ｌの四つ口フラスコに張り込んだ５℃の水３００ｇに反応液を滴下した。滴下終了時、水と反応液との混合液の温度は１０℃であった。滴下終了後、１０℃にて３０分間攪拌して加水分解を完了させた後、析出した結晶を濾過、水洗、乾燥し、２７．５ｇの結晶を得た。
この結晶は、ガスクロカトグラフィー分析によって、ＧＣ純度９８％のＮ−（１−アダマンチル）アセチルアミドであり、その収率は９７ｍｏｌ％であった。
【００５７】
［製造例２］：工程１及び２
アセトニトリルの量を１２ｇにした以外は製造例１と同様の操作を行った。その結果、Ｎ−（１−アダマンチル）アセチルアミド２７．８ｇ（収率９８ｍｏｌ％、ＧＣ純度９８％）を得た。
［製造例３］：工程１及び２
反応温度２５℃を４０℃にした以外は製造例１と同様の操作を行った。その結果、Ｎ−（１−アダマンチル）アセチルアミドを２５．５ｇ（収率９０ｍｏｌ％、ＧＣ純度９５％）を得た。
［製造例４］：工程１及び２
反応温度２５℃を１０℃、反応時間を５時間にした以外は製造例１と同様の操作を行った。その結果、Ｎ−（１−アダマンチル）アセチルアミドを２７．１ｇ（収率９５ｍｏｌ％、ＧＣ純度９９％）を得た。
【００５８】
［製造例５］：工程１及び２
アセトニトリルの代わりにプロピオニトリル１０．７ｇ（１９５ｍｍｏｌ）を用いた以外は製造例１と同様の操作を行った。その結果、をＮ−（１−アダマンチル）プロピオンアミド２９．１ｇ（収率９６ｍｏｌ％、ＧＣ純度９７％）を得た。
［製造例６］：工程１及び２
アセトニトリルの代わりにベンゾニトリル２０．１ｇ（１９５ｍｍｏｌ）を用いた以外は製造例１と同様の操作を行った。その結果、Ｎ−（１−アダマンチル）ベンズアミド３５．３ｇ（収率８９ｍｏｌ％、ＧＣ純度９６％）得た。
［製造例７］：工程１及び２
アダマンタンの代わりに１，３−ジメチルアダマンタン２４．１ｇ（１４７ｍｍｏｌ）を用いた以外は製造例１と同様の操作を行った。その結果、Ｎ−（３，５−ジメチル１−アダマンチル）アセチルアミドを３１．５ｇ（収率９７ｍｏｌ％、ＧＣ純度９８％）得た。
【００５９】
［実施例１］：工程３
３００ｍＬの四つ口フラスコに製造例１の方法で得られたＮ−（１−アダマンチル）アセチルアミド２０ｇ、１−ブタノール４０ｇ、ＮａＯＨ２０ｇを加え、１１５℃で５時間反応した。室温まで冷却後、反応液に水３０ｇを添加した。有機層を分取し、溶媒を留去した。その結果１−アミノアダマンタン１５．１ｇ（収率９６ｍｏｌ％、ＧＣ純度９６％）を得た。
［実施例２］：工程３
製造例５の方法で得られたＮ−（１−アダマンチル）プロピオンアミド２０ｇを使用した以外は実施例１と同様の操作を行った。その結果１−アミノアダマンタン１３．９ｇ（収率９５ｍｏｌ％、ＧＣ純度９５％）を得た。
［実施例３］：工程３
製造例６の方法で得られたＮ−（１−アダマンチル）ベンズアミド２０ｇを使用した以外は実施例１と同様の操作を行った。その結果１−アミノアダマンタン１０．３ｇ（収率９２ｍｏｌ％、ＧＣ純度９３％）を得た。
［実施例４］：工程３
製造例７の方法で得られたＮ−（３，５−ジメチル１−アダマンチル）アセチルアミド２０ｇを使用した以外は実施例１と同様の操作を行った。その結果３，５−ジメチル−１−アミノアダマンタン１５．４ｇ（収率９５ｍｏｌ％、ＧＣ純度９６％）を得た。
【００６０】
［実施例５］：工程Ａ，Ｂ及びＤ
３００ｍＬの三口フラスコに、実施例１で得られた１−アミノアダマンタン１５ｇ（９９．２ｍｍｏｌ）、１−ブタノール５０ｍＬを加えた。５０℃に昇温した後、９７質量％ギ酸水溶液２３ｇ（４８３ｍｍｏｌ）をゆっくり滴下した。攪拌しながら、３７質量％ホルムアルデヒド水溶液４８ｇ（５９１ｍｍｏｌ）を３０分かけて滴下した。滴下終了後８０℃まで昇温し、３時間反応を行なった。反応液を冷却し、５０質量％水酸化ナトリウム水溶液を用いてｐＨ１０に調整した。酢酸エチル２０ｇを加え、有機相を分取した。
３００ｍＬの三口フラスコに、分取した１−アダマンチルジメチルアミン含有の有機層を加え、０℃まで冷却した。氷冷下、攪拌しながら臭化メチル９．４２ｇ（９９．２ｍｍｏｌ）を４時間かけて添加した。添加終了後、５時間反応させた。反応液を冷却した後、固形分をろ別し、さらにアセトンで洗浄後、乾燥して目的物であるアダマンチルトリメチルアンモニウムブロマイドを２５．３ｇ（収率９３ｍｏｌ％、白色粉体）得た。
また、得られたアダマンチルトリメチルアンモニウムブロマイドは、高速液体クロマトクラフィー（ＨＰＬＣ−ＲＩ法）分析によって、純度９９％であった。
【００６１】
［実施例６］：工程Ｃ
温度計、攪拌機を備えた１００ｍＬの三口フラスコに、実施例５で得られたアダマンチルトリメチルアンモニウムブロマイド１０．０ｇ［ＦＷ：２７４．２４，３６．５ｍｍｏｌ］、メタノール３３ｍｌを加え溶解した。この中に８５質量％水酸化カリウム２．４１ｇ［ＦＷ：５６．１１、３６．５ｍｍｏｌ］をメタノール５ｍＬに溶解したものを、３０℃以下になるように冷却、攪拌しながら３０分かけて滴下すると、イオン交換反応が進むに従って無機塩が析出してきた。その後２５℃で３０分攪拌を行った後、５℃まで冷却し、ろ過を行なった。ろ液を濃縮，乾固し、アダマンチルトリメチルアンモニウムＯＨ塩７．４ｇ[ＦＷ：２１１．３５、３５ｍｍｏｌ、収率９６ｍｏｌ％]を得た。
【００６２】
［実施例７］：工程Ｃ
陰イオン交換樹脂（アンバーライトＩＲＡ４０２ＢＬ ＯＨ ＡＧ（オルガノ社製））１７５ｍＬをカラムに充填し、純水でよく洗浄した。実施例５で得られたアダマンチルトリメチルアンモニウムブロマイド１０．０ｇ[ＦＷ：２７４．２４、３６．５ｍｍｏｌ]を純水１０ｍｌに溶解して充填カラムに流し、次いで展開溶媒として純水を４０ｍＬ／ｍｉｎで流し、ｐＨ１２以上の流出液を回収した。回収した水溶液を４０℃で濃縮、乾固し、アダマンチルトリメチルアンモニウムＯＨ塩７．５ｇ[ＦＷ：２１１．３５，３５．５ｍｍｏｌ、収率９７ｍｏｌ％]を得た。
【００６３】
［実施例８］：工程１〜３＋工程Ａ〜Ｄ
３００ｍＬの三口フラスコに２５質量％発煙硫酸１００ｍＬ（１９３７ｍｍｏｌ）を仕込み、アセトニトリル８ｇ（１９５ｍｍｏｌ）、アダマンタン２０ｇ（１４７ｍｍｏｌ）を添加し、反応温度２５℃で３時間反応させた。続いて、１Ｌの四つ口フラスコに張り込んだ５℃の水３００ｇに反応液を滴下した。滴下終了時、水と反応液との混合液の温度は１０℃であった。滴下終了後、１０℃にて３０分間攪拌して加水分解を完了させた後、析出した結晶を濾過した。３００ｍＬの三口フラスコに得られた結晶、トルエン６０ｇと水１０ｇを加え、６０℃まで加熱し、溶解させた。５０質量％のＮａＯＨを加え、ｐＨ１０に調整した。有機層を分取後、溶媒を留去し、Ｎ−（１−アダマンチル）アセチルアミド２７．２ｇを得た。
３００ｍＬの三口フラスコに得られたＮ−（１−アダマンチル）アセチルアミド、１−ブタノール５０ｇ、ＮａＯＨ２７ｇを加え、１１５℃で５時間反応した。室温まで冷却後、反応液に水４０ｇを添加、３０分攪拌後、有機層を分取した。
３００ｍＬの三口フラスコに分取した１−アミノアダマンタンを含む有機層を仕込んだ。５０℃に昇温した後、９７質量％ギ酸水溶液３１ｇをゆっくり滴下した。攪拌しながら、３７質量％ホルムアルデヒド水溶液６５ｇを３０分かけて滴下した。滴下終了後８０℃まで昇温し、３時間反応を行なった。反応液を冷却し、５０質量％水酸化ナトリウム水溶液を用いてｐＨ１０に調整した。酢酸エチル３０ｇを加え、有機相を分取した。
３００ｍＬの三口フラスコに、分取した１−アダマンチルジメチルアミンを含む有機層を加え、０℃まで冷却した。氷冷下、攪拌しながら臭化メチル１２．７ｇを４時間かけて添加した。添加終了後、５時間反応した。反応液を冷却した後、固形分をろ別し、さらにアセトンで洗浄後、乾燥してアダマンチルトリメチルアンモニウムブロマイドを３３．３ｇ（アダマンタンからの収率８３ｍｏｌ％、ＨＰＬＣ−ＲＩ純度９９％、白色粉体）得た。
得られたアダマンチルトリメチルアンモニウムブロマイドを３００ｍＬの三口フラスコに加え、メタノール１１０ｍＬで溶解した。この中に８５質量％水酸化カリウム８．０３ｇをメタノール１７ｍＬに溶解したものを、３０℃以下になるように冷却、攪拌しながら３０分かけて滴下すると、イオン交換反応が進むに従って無機塩が析出してきた。その後２５℃で３０分攪拌を行った後、５℃まで冷却し、ろ過を行なった。ろ液を濃縮、乾固し、アダマンチルトリメチルアンモニウムＯＨ塩２４．３ｇ（アダマンタンからの収率８０ｍｏｌ％、ＨＰＬＣ−ＲＩ純度９９％、白色粉体）を得た。
【００６４】
［比較製造例１］
２５質量％発煙硫酸の代わりに９８質量％濃硫酸を使用した以外は製造例２と同様の操作を行った。Ｎ−（１−アダマンチル）アセチルアミドは全く得られなかった。
［比較製造例２］
反応時間を１２時間にした以外は比較製造例１と同様の操作を行った。その結果、Ｎ−（１−アダマンチル）アセチルアミドを０．３０ｇ（収率１．１ｍｏｌ％）得た。
［比較製造例３］
反応温度を６０℃にした以外は比較製造例１と同様の操作を行った。その結果、Ｎ−（１−アダマンチル）アセチルアミドを０．５８ｇ（収率２．０ｍｏｌ％）得た。
［比較製造例４］
反応時間を１２時間にした以外は比較製造例３と同様の操作を行った。その結果、Ｎ−（１−アダマンチル）アセチルアミドを０．７０ｇ（収率２．５ｍｏｌ％）得た。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明によれば、安全性や毒性等に関する操作上の問題がなく、高収率かつ簡便な方法で効率的にアダマンタン骨格を有するアミン類及びアダマンタン骨格を有する第４級アンモニウム塩を製造することができる。また、本発明の製造方法により得られるアダマンタン骨格を有するアミン類及びアダマンタン骨格を有する第４級アンモニウム塩は高純度であるため、アダマンタン骨格を有するアミン類は、医薬中間体、フォトレジスト用モノマーの原料、塗料、接着剤、粘着剤、膜、吸着材等の材料の原料等に有用であり、さらに、アダマンチル基を有する第４級アンモニウム塩は、ゼオライト用テンプレート剤（構造規定剤）として利用することができる。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アダマンタン骨格を有するアミン類及び第４級アンモニウム塩の製造方法に関する。詳しくは、アダマンタン骨格を有するアミン類の製造方法、及び該製造方法により得られたアミン類を用い、アダマンタン骨格を有する第４級アンモニウムハロゲン塩及び第４級アンモニウムＯＨ塩を高純度及び高収率かつ簡便に製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
１−アミノアダマンタン等のアダマンタン骨格にアミノ基が結合してなるアミノアダマン類は、医薬中間体、フォトレジスト用モノマーの原料、塗料、接着剤、粘着剤、膜、吸着材等の材料の原料等広く用途があり、工業上重要な化合物である。特に１−アミノアダマンタンの塩酸塩（塩酸アマンタジン）はインフルエンザウィルスの抗ウィルス剤やパーキンソン病の治療薬として非常に重要な化合物である。また、１−アミノ−３，５−ジメチルアダマンタンの塩酸塩（塩酸メマンチン）はアルツハイマー認知症の治療薬として用いられている。さらに、アダマンチル基を有する第４級アンモニウム塩はゼオライト用テンプレート剤（構造規定剤）として使用され、重要性が高まってきている（例えば特許文献１〜３参照）。
【０００３】
特許文献４には、アダマンタンを臭素化してブロモアダマンタン生成し、得られたブロモアダマンタンをアセトニトリルと硫酸中で反応させてアダマンチルアセチルアミドを生成し、得られたアダマンチルアセチルアミドをアルカリで分解するアミノアダマンタンの製造方法が記載されている。この方法は一旦原料を臭素化するために原料費が高くなり、また本発明に比べ、工程が１つ多い（臭素化工程）。
特許文献５にはブロモアダマンタンにアンモニアを反応させ、アミノアダマンタンを得る方法が記載されている。この方法は毒性物質であるアンモニアを高温、高圧化で使用する必要があり、安全上問題がある。またアミノアダマンタンの収率が５８ｍｏｌ％と低い。
非特許文献１にはアダマンタンをＮＣｌ3とＡｌＣｌ3存在下、ジクロロメタン中で反応させることでアミノアダマンタンを得ることが記載されている。しかしＮＣｌ3は極めて爆発性が高く、しかも毒性を有しており、工業的な使用は困難である
非特許文献２にはアミノアダマンタンをホルムアルデヒドとギ酸によりジメチル化した後、ハロゲン化メチルを用いて第４級アンモニウム塩を合成する方法が記載されている。この方法は反応速度が遅く、反応に長い時間が必要である。また、原料が完全に反応しきれないため、精製が困難であり、高純度、高収率で目的物を得ることができない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開１９８７−１９１４１８号公報
【特許文献２】特開１９８７−２０２８１４号公報
【特許文献３】特開１９８７−２１６９１４号公報
【特許文献４】米国特許第３，２８３，００１号明細書
【特許文献５】米国特許第３，２５６，３２９号明細書
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Ｔｅｔｒａｈｅｄｒｏｎ ｌｅｔｔｅｒｓ（１９６８），５６，５８３３−５８３５
【非特許文献２】Ｒｕｓｓｉａｎ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｇｅｎｅｒａｌ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，６９（４），６４４−６４７（１９９９）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記のような状況に鑑みなされたもので、安全性や毒性等に関する操作上の問題がなく、高純度及び高収率でかつ効率的に、アダマンタン類からアダマンタン骨格を有するアミン類及びアダマンタン骨格を有する第４級アンモニウム塩を製造する方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、鋭意検討を進めた結果、アダマンタン類を、発煙硫酸及び有機ニトリル化合物から成る混合液中で反応させた後、反応液を特定の温度で加水分解処理するアダマンタン骨格を有するアミン類の製造方法により上記目的が達成されること、さらに該製造方法により得られたアダマンタン骨格を有するアミン類を用い、特定の工程を施してアダマンタン骨格を有する第４級アンモニウムハロゲン塩及び第４級アンモニウムＯＨ塩を製造する方法により上記目的が達成されることを見出し、本発明を完成した。
すなわち、本発明は、下記のアダマンタン骨格を有するアミン類並びにアダマンタン骨格を有する第４級アンモニウムハロゲン塩及び４級アンモニウムＯＨ塩の製造方法を提供する。
【０００８】
１．下記の工程１〜３を順次含むことを特徴とするアダマンタン骨格を有するアミン類の製造方法。
工程１：アダマンタン類を発煙硫酸及び有機ニトリル化合物からなる混合液中で反応させる工程。
工程２：工程１で得られた反応液を加水分解処理してアダマンタン骨格を有するアミド類とする工程。
工程３：工程２で得られたアミド類をアルカリ処理してアダマンタン骨格を有するアミン類とする工程。
【０００９】
２．工程１において、アダマンタン類１モルに対して、発煙硫酸を１０〜２０モル、有機ニトリル化合物を１〜１０モル使用し、反応温度が０〜６０℃である前記１に記載のアダマンタン骨格を有するアミン類の製造方法。
３．工程１において、発煙硫酸中のＳＯ3濃度が１０〜２６質量％であり、反応温度が１０〜５０℃である前記１又は２に記載のアダマンタン骨格を有するアミン類の製造方法。
４．工程１において、有機ニトリル化合物がアセトニトリルである前記１〜３のいずれかに記載のアダマンタン骨格を有するアミン類の製造方法。
５．工程２において、加水分解温度が１℃以上３０℃未満である前記１〜４のいずれかに記載のアダマンタン骨格を有するアミン類の製造方法。
６．アダマンタン類がアダマンタンであり、製造するアミン類が１−アミノアダマンタンである前記１〜５のいずれかに記載のアダマンタン骨格を有するアミン類の製造方法。
【００１０】
７．前記１〜６のいずれかに記載の製造方法により得られたアダマンタン骨格を有するアミン類を用い、下記工程Ａ及びＢを順次含むことを特徴とするアダマンタン骨格を有する第４級アンモニウムハロゲン塩の製造方法。
工程Ａ：溶媒ａに溶解した上記アダマンタン骨格を有するアミン類をギ酸、並びに、ホルムアルデヒド又はパラホルムアルデヒドと反応させてアダマンタン骨格を有するジメチルアミン類とする工程。
工程Ｂ：工程Ａで得られたアダマンタン骨格を有するジメチルアミン類を溶媒ｂに溶解し、ハロゲン化メチルと反応させてアダマンタン骨格を有する第４級アンモニウムハロゲン塩とする工程。
【００１１】
８．工程Ｂにおいて、ハロゲン化メチルが臭化メチル又はヨウ化メチルである前記７に記載のアダマンタン骨格を有する第４級アンモニウムハロゲン塩の製造方法。
９．工程Ａにおいて、溶媒ａが比誘電率１０．０〜１８．７のアルコール系溶媒である前記７又は８に記載のアダマンタン骨格を有する第４級アンモニウムハロゲン塩の製造方法。
１０．工程Ｂにおいて、溶媒ｂが比誘電率４．０〜２０．０のアルコール系溶媒、エーテル系溶媒、ケトン系溶媒及びエステル系溶媒から選ばれる１種以上である前記７〜９のいずれかに記載のアダマンタン骨格を有する第４級アンモニウムハロゲン塩の製造方法。
１１．さらに、下記の工程Ｄを含む前記７〜１０のいずれかに記載のアダマンタン骨格を有する第４級アンモニウムハロゲン塩の製造方法。
工程Ｄ：工程Ｂで得られたアダマンタン骨格を有する第４級アンモニウムハロゲン塩を精製する工程。
１２．工程Ａにおいて、アダマンタン骨格を有するアミン類が１−アミノアダマンタンである前記７〜１１のいずれかに記載のアダマンタン骨格を有する第４級アンモニウムハロゲン塩の製造方法。
【００１２】
１３．前記７〜１２のいずれかに記載の製造方法により得られたアダマンタン骨格を有する第４級アンモニウムハロゲン塩を用い、下記の工程Ｃを含むことを特徴とするアダマンタン骨格を有する第４級アンモニウムＯＨ塩の製造方法。
工程Ｃ：溶媒ｃに溶解した、アダマンタン骨格を有する第４級アンモニウムハロゲン塩をイオン交換してアダマンタン骨格を有する第４級アンモニウムＯＨ塩とする工程。
１４．工程Ｃにおけるイオン交換を水酸化アルカリ金属を用いて行なう前記１３に記載のアダマンタン骨格を有する第４級アンモニウムＯＨ塩の製造方法。
１５．水酸化アルカリ金属が水酸化カリウムである前記１４に記載のアダマンタン骨格を有する第４級アンモニウムＯＨ塩の製造方法。
１６．工程Ｃにおけるイオン交換をＯＨ形塩基性陰イオン交換樹脂を用いて行なう前記１３に記載のアダマンタン骨格を有する第４級アンモニウムＯＨ塩の製造方法。
１７．工程Ｃにおける溶媒ｃが水及び／又はアルコール系溶媒である前記１３〜１６のいずれかに記載のアダマンタン骨格を有する第４級アンモニウムＯＨ塩の製造方法。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、安全性や毒性等の操作上の問題がなく、高純度及び高収率かつ簡便な方法で効率的にアダマンタン骨格を有するアミン類並びにアダマンタン骨格を有する第４級アンモニウムハロゲン塩及び第４級アンモニウムＯＨ塩を製造することができる。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
［アダマンタン骨格を有するアミン類の製造方法］
第１に本発明は、アダマンタン類を原料とするアダマンタン骨格を有するアミン類の製造方法を提供するものである。具体的には、下記の工程１〜３を順次含むアダマンタン骨格を有するアミン類の製造方法である。
工程１：アダマンタン類〔下記式（１）〕を発煙硫酸及び有機ニトリル化合物からなる混合液中で反応させる工程。
工程２：工程１で得られた反応液を加水分解処理してアダマンタン骨格を有するアミド類〔下記式（２）〕とする工程。
工程３：工程２で得られたアミド類をアルカリ処理してアダマンタン骨格を有するアミン類〔下記式（３）〕とする工程。
【００１５】
【化１】
【００１６】
（工程１）
工程１は、発煙硫酸の作用により、アダマンタン骨格の１位、３位、５位あるいは７位上に生じた３級カルボカチオンに有機ニトリル化合物を求核付加反応することで、ニトリリウムイオンが生じた求核付加体とする工程である。
原料である上記式（１）で表されるアダマンタン類とは、アダマンタンの他、アダマンタン骨格上の４個の３級炭素、すなわち、１位、３位、５位及び７位の炭素原子の少なくとも１個が無置換の化合物である。
【００１７】
式（１）中、Ｒ1は、アルキル基、アリール基、アラルキル基、アミノ基、水酸基、シアノ基、カルボキシル基、又はハロゲン原子であり、ｎは０〜４の整数であり、１位、３位、５位及び７位の炭素原子の少なくとも１個は、Ｒ1が無置換である。
式（１）においてＲ1のアルキル基は、特に制限されるものではないが、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基等の炭素数１〜６のものが好ましい。アリール基は、フェニル基等の炭素数が６〜１０のものが好ましい。アラルキル基は、ベンジル基等の炭素数が７〜１２のものが好ましい。アミノ基は、メチルアミノ基、エチルアミノ基等の炭素数１〜４のものが好ましい。ハロゲン原子は、塩素原子、臭素原子、フッ素原子等が好ましい。これらＲ1のうちでも、アルキル基、アミノ基、水酸基、シアノ基、カルボキシル基、又はハロゲン原子が特に好ましい。
また、Ｒ1がアダマンタン骨格に対して複数個置換している場合、これらは各々同種のものであってもよいし、異種のものであってもよい。
【００１８】
アダマンタン類（１）を具体的に例示すると、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、２−メチルアダマンタン、２−エチルアダマンタン、１，３−ジメチルアダマンタン、１，３−ジエチルアダマンタン、１，２−ジメチルアダマンタン、１，２−ジエチルアダマンタン等のアルキルアダマンタン類；１−アダマンタナミン、１，３−ジアミノアダマンタン、１−アダマンタンメチルアミン等のアミノアダマンタン類；１−アダマンタノール、２−アダマンタノール、１，３−ジヒドロキシアダマンタン等のヒドロキシアダマンタン類；、１−シアノアダマンタン、２−シアノアダマンタン等のシアノアダマンタン類；１−アダマンタンカルボン酸、１，３−アダマンタンジカルボン酸等のカルボキシルアダマンタン類；１−フルオロアダマンタン、２−フルオロアダマンタン、１−クロロアダマンタン、２−クロロアダマンタン、１−ブロモアダマンタン、２−ブロモアダマンタン、１−ヨードアダマンタン、２−ヨードアダマンタン、１，３−ジフルオロアダマンタン、１，３−ジクロロアダマンタン、１，３−ジブロモアダマンタン、１，３−ジヨードアダマンタン等のハロゲン化アダマンタン類等が挙げられる。
これらのなかでも、反応性や入手の容易さ等の理由から、アダマンタン、１−メチルアダマンタン、１，３−ジメチルアダマンタンが好ましく、アダマンタンが特に好ましい。
【００１９】
本発明において、発煙硫酸は、酸化剤として使用するものであり、試薬および工業用に入手可能なものを何ら制限なく使用できる。発煙硫酸中のＳＯ3濃度は、通常５〜６０質量％であり、好ましくは１０〜２６質量％である。ＳＯ3濃度を６０質量％以下とすることによりニトリリウムイオンが生じた求核付加体の収率が向上し、５質量％以上とすることにより反応速度が向上する。
発煙硫酸の使用量は、アダマンタン類１モルに対して、通常８モル以上であり、好ましくは８〜５０モルであり、さらに好ましくは１０〜２０モルである。アダマンタン類１モルに対して８モル以上とすることにより上記求核付加体の収率が向上する。また、２０モルより多くしても収率向上の効果は無く、使用量増大により製造コストが上昇する。
【００２０】
有機ニトリル化合物としては、式： Ｒ2−ＣＮ で表すことができる。該式中、Ｒ2はアルキル基、アリール基、アラルキル基、ＸＲ3基（Ｘはハロゲン原子、Ｒ3は炭素数１〜６のアルキル基）である。例えば、具体的な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のものが挙げられ、アリール基としては、フェニル基等の炭素数６〜１０のものが挙げられ、アラルキル基としては、ベンジル基等の炭素数７〜１２のものが挙げられる。また、ＸＲ3基は、クロロメチル、クロロエチル、クロロプロピル等が挙げられる。
【００２１】
有機ニトリル化合物を具体的に例示すると、アセトニトリル、プロピオニトリル、ベンゾニトリル、ベンジルニトリル、ビニルアセトニトリル、クロロアセトニトリル、２−クロロプロピオニトリル、３−クロロプロピオニトリル、２−ブロモフェニルアセトニトリル、３−ブロモフニェルアセトニトリル、４−ブロモフェニルアセトニトリル等が挙げられ、これらのなかでも、アセトニトリル、プロピオニトリル、ベンゾニトリルを用いるのが好ましい。
【００２２】
アダマンタン類（１）と有機ニトリル化合物との反応は量論反応であるため、有機ニトリル化合物の使用量としてはアダマンタン類１モルに対して１モル以上使用すれば特に制限は無いが、あまり量が多いと、副生成物が増加する可能性があるため、通常、アダマンタン類１モルに対して１〜１０モルであり、好ましくは１〜５モルである。
【００２３】
アダマンタン類（１）と、発煙硫酸及び有機ニトリル化合物との反応温度は、通常０〜６０℃である。反応温度を０℃以上とすることにより反応速度が向上する。また、６０℃以下とすることにより副反応が少なくなり、収率が向上する。反応は発煙硫酸の凝固点以上で実施する必要があり、例えば発煙硫酸中のＳＯ3濃度が１０〜２６質量％の場合、１０〜５０℃で実施するのが好ましく、より好ましくは１５〜４５℃である。
反応時間は使用する発煙硫酸量、ＳＯ3濃度、有機ニトリル化合物の種類、量等により一概には言えないが、通常、０．５〜５０時間である。
【００２４】
（工程２）
工程２は、工程１で得られた反応液を加水分解処理する工程であり、具体的には求核付加体に生じたニトリリウムイオンを水により加水分解し、アダマンタン骨格を有するアミド類〔前記式（２）、以下アミド類（２）と称すことがある。〕とする工程である。
加水分解処理を行う際の水使用量は、発煙硫酸の質量に対して１倍以上、好ましくは１．５〜１０倍である。水使用量を１倍以上とすることにより、アミド類（２）の収率が向上する。水使用量が多すぎると、回分式では１バッチ当たりのアミド類（２）の収量が低下することになる。
加水分解処理における温度は、１℃以上３０℃未満が好ましく、より好ましくは１℃以上２０℃未満である。上記加水分解処理の温度が３０℃未満であればアダマンタノール類の副生を抑制することができるため好ましい。
加水分解の反応時間は、反応液の水への滴下後０〜５時間程度であるが、通常滴下終了時には加水分解反応がほぼ完結しており、短時間にアミド類（２）を高収率で得ることができる。
【００２５】
アミド類（２）は、例えば、加水分解後の液を冷却することにより析出した結晶を、濾過や遠心分離により回収することができる。濾過した結晶又は加水分解後の液を、必要により有機溶媒(例えばトルエン、１−ヘキサノール、１−オクタノール等)を加えて抽出し、水酸化ナトリウム水溶液等を加えて中和した後、次工程３に使用してもよい。また、必要に応じて得られた有機溶媒を濃縮し、晶析を行う等の手法により精製することができる。
【００２６】
（工程３）
工程３は、工程２で得られたアミド類（２）をアルカリ処理してアダマンタン骨格を有するアミン類〔前記式（３）、以下アミン類（３）と称すことがある。〕とする工程である。
アルカリ処理する際のアルカリとしては、アルカリ金属、アルカリ土類金属の水酸化物又はアルカリ金属の水酸化物が好ましく、特に水酸化ナトリウムが好ましい。
アルカリの使用量はアミド類（２）に対して０．２〜１０質量倍が好ましく、より好ましくは０．５〜５質量倍である。０．２〜１０質量倍の範囲内であれば、適度な反応速度となり反応が良好に進行する。
【００２７】
工程３において使用する溶媒としては、アミド類（２）及びアルカリの溶解性から、アルコール系溶媒が好適である。アルコール系溶媒としては、例えば、メチルアルコール、エチルアルコール、イソプロピルアルコール、１−ブタノール、２−ブタノール、ｔｅｒｔ−ブチルアルコール、１−ペンタノール、１−ヘキサノール、１−ヘプタノール、１−オクタノール、ベンジルアルコール等の一価アルコールや、エチレングリコール、グリセリン等の多価アルコール等が挙げられる。これらのなかでも、炭素数２〜８のアルコール系溶媒が好ましく、１−ブタノールが精製の容易さ、引きつづき第４級アンモニウム塩を製造する場合の工程Ａにおいてでも使用できる等の理由から特に好ましい。また、炭化水素系の溶媒と混合して使用しても良い。
溶媒の量はアミド類（２）に対して０．５〜２０質量倍、好ましくは１〜１０質量倍である。０．５質量倍以上であればアミド類（２）の溶解量が適度で反応速度が良好となり、２０質量倍以下であれば反応系の容積が増大することがなく、生産効率が良好である。
【００２８】
工程３における反応温度としては、５０〜２５０℃であることが好ましく、さらに好ましくは７０〜２００℃である。温度が５０℃以上であれば適度な反応速度となり、温度が２５０℃以下であれば副反応が進行することなく、アミン類（３）の収率が低下する可能性がなくなる。
反応時間は、条件により一概にはいえないが、１〜２４時間で十分である。
【００２９】
アミン類（３）は、例えば、工程３において使用した溶媒が非水溶性の溶媒（例えば１−ブタノール等）であれば、水洗でアルカリを除去あるいは塩酸等で中和した後、有機層の溶媒を留去し回収すればよい。水溶性の溶媒を使用したのであれば、非水溶性溶媒（例えばトルエン等）を加えた後、上記非水溶性溶媒を使用した場合と同様の操作を行えばよい。
【００３０】
アダマンタン類は、前述の工程１〜３を含む製造方法により、高収率及び高純度でアミン類（３）とすることができるため、上記工程３によって得られたアミン類（３）を含むアルカリ除去後の有機層は、そのまま次工程（第４級アンモニウム塩を製造する場合の工程Ａ）に使用してもよい。また、必要に応じて得られた有機層を濃縮し、晶析を行う等の手法により、精製することができる。
【００３１】
［アダマンタン骨格を有する第４級アンモニウム塩の製造方法］
第２に本発明は、前述の製造方法により得られたアダマンタン骨格を有するアミン類（３）を用い、アダマンタン骨格を有する第４級アンモニウム塩の製造方法を提供するものである。
具体的には、前述の工程１〜３を含む製造方法に引き続き、下記工程Ａ及びＢを順次含むアダマンタン骨格を有する第４級アンモニウムハロゲン塩の製造方法、さらに、後述する工程Ｃを含むアダマンタン骨格を有する第４級アンモニウムＯＨ塩の製造方法である。
【００３２】
工程Ａ：溶媒ａに溶解した上記アダマンタン骨格を有するアミン類〔下記式（３）〕をギ酸、並びに、ホルムアルデヒド又はパラホルムアルデヒドと反応させてアダマンタン骨格を有するジメチルアミン類〔下記式（４）〕とする工程。
工程Ｂ：工程Ａで得られたアダマンタン骨格を有するジメチルアミン類〔下記式（４）〕を溶媒ｂに溶解し、ハロゲン化メチルと反応させてアダマンタン骨格を有する第４級アンモニウムハロゲン塩〔下記式（５）〕とする工程。
【００３３】
【化２】
【００３４】
（工程Ａ）
工程Ａは、前述の工程１〜３を含む製造方法により得られた、上記式（３）で表されるアダマンタン骨格を有するアミン類を原料とし、溶媒ａに溶解したアミン類（３）を、ギ酸、並びに、ホルムアルデヒド又はパラホルムアルデヒドと反応させて、アダマンタン骨格を有するジメチルアミン類〔上記式（４）、以下ジメチルアミン類（４）と称すことがある。〕とする工程である。
工程Ａは、１級アミンにメチル基を導入する還元的アミノ化反応であるエシュバイラー・クラーク反応（Ｅｓｃｈｗｅｉｌｅｒ−Ｃｌａｒｋｅ ｍｅｔｈｙｌａｔｉｏｎ）を行うものである。エシュバイラー・クラーク反応は、１級アミンに過剰のギ酸、及び過剰のホルムアルデヒド又はパラホルムアルデヒドを加えて加温し、２級アミンへと還元する反応である。これにより、１級アミンに対してメチル基を導入し、同様の反応機構で２級アミンに対してメチル基を導入して、３級アミンを効率的にかつ高純度及び高収率で得ることができる。
【００３５】
工程Ａで使用する溶媒ａは、比誘電率が１０．０〜１８．７であるアルコール系溶媒が好ましく、比誘電率が１５．０〜１８．７であるアルコール系溶媒がより好ましい。１０．０以上であれば、アミン類（３）の溶解性が良好であり、１８．７以下であれば、通常反応溶媒として使用できる。
比誘電率が上記範囲内であるアルコール系溶媒としては、例えば、１−プロパノール、２−プロパノール、１−ブタノール、イソブタノール、ｓｅｃ−ブタノール、ｔ−ブタノール、１−ペンタノール、ｓｅｃ−ペンタノール、３−ペンタノール、２−メチル−１−ブタノール、３−メチル−１−ブタノール、２−メチル−２−ブタノール、３−メチル−２−ブタノール、２，２−ジメチル−１−プロパノール、１−ヘキサノール、２−ヘキサノール、３−ヘキサノール、１−ヘプタノール、２−ヘプタノール、３−ヘプタノール、１−オクタノール等が挙げられる。これらは、単独でも、２種類以上混合して使用してもよい。
アミン類（３）は溶媒ａに溶解もしくは分散していることが望ましいため、溶媒ａの使用量は、アミン類（３）に対して、通常０．５〜２０質量倍が好ましく、より好ましくは１〜１０質量倍である。０．５質量倍以上であれば、アミン類（３）が溶解して良好に反応し、２０質量倍以下であれば、全体の体積が大きくなりすぎず適量である。
【００３６】
工程Ａで使用するギ酸は、通常８０〜９７質量％程度のギ酸水溶液として反応系内に加えることが好ましい。上記範囲内であれば、全体の体積も大きくならず、製造の効率が良い。ギ酸の使用量は、ホルムアルデヒド又はパラホルムアルデヒドに対して、通常０．３〜０．７モル倍が好ましく、０．４〜０．５モル倍がより好ましい。０．３モル倍以上であれば、良好に反応が進行し、０．７モル倍より多くても反応に影響がでないため、０．７モル倍以下が最適である。
【００３７】
工程Ａで使用するホルムアルデヒド又はパラホルムアルデヒドは、通常３０〜５０質量％程度の水溶液として反応系内に加えることが好ましい。上記範囲内であれば、反応の発熱も小さく製造の効率がよい。
ホルムアルデヒド又はパラホルムアルデヒドの使用量は、アミン類（３）に対して、通常２〜２０モル倍が好ましく、３〜８モル倍がより好ましい。２モル倍以上であれば、短時間で反応が進行し、２０モル倍より多くても反応速度はほぼ一緒となるため、２０モル倍以下でよい。
【００３８】
工程Ａにおいて、ギ酸、並びに、ホルムアルデヒド又はパラホルムアルデヒドを加えた後の反応系内の温度は、５０〜９０℃程度であることが好ましい。該温度内であれば反応が速やかに進行し、反応生成物が熱分解するおそれもない。
【００３９】
例えば、以下の手順で工程Ａを進行することができる。
反応容器にアミン類（３）を仕込み、５０℃の２−プロパノールを加えて溶解させる。その後、５０質量％水酸化ナトリウム水溶液（アミン類（３）に対して同モル量）を加え２時間反応させる。
９７質量％ギ酸水溶液（アミン類（３）に対して３モル倍）をゆっくり滴下し、３７質量％ホルムアルデヒド水溶液（アミン類（３）に対して４モル倍）をゆっくり滴下して、８０℃に昇温した後、３時間反応させる。
ガスクロマトグラフィー等でアミン類（３）が消失したことを確認した後、２５質量％水酸化ナトリウム水溶液で反応液をｐＨ１０に調整し溶媒ｂを加え分取する。分取した溶媒ｂを次工程でそのまま使用する。工程Ａでは高収率及び高純度でジメチルアミン類（４）を得ることができるため、精製せずに粗体のまま、次工程に使用することができる。純度が低い場合は、別途、ジメチルアミン類（４）の精製を行い単離して、次工程で使用してもよい。
【００４０】
（工程Ｂ）
工程Ｂは、工程Ａで得られたジメチルアミン類（４）を溶媒ｂに溶解し、ハロゲン化メチルと反応させて前記式（５）で表されるアダマンタン骨格を有する第４級アンモニウムハロゲン塩〔以下第４級アンモニウムハロゲン塩（５）と称すことがある。〕とする工程である。
工程Ｂにおいて、ジメチルアミン類（４）と反応させるハロゲン化メチルとしては、臭化メチル又はヨウ化メチルであることが好ましい。ハロゲン化メチルの使用量は、ジメチルアミン類（４）に対して、通常０．９〜５モル倍が好ましく、１．１〜２モル倍がより好ましい。０．９モル倍以上であれば、反応は良好であり、５モル倍以下であれば、ハロゲン由来の副生物の生成を減少させることが可能である。
【００４１】
工程Ｂで使用する溶媒ｂとしては、比誘電率が４．０〜２０．０であるものが好ましい。比誘電率が４．０以上であれば、ジメチルアミン類（４）の溶解性が良好であり、２０．０以下であれば、通常反応溶媒として使用できる。
また、溶媒ｂはアルコール系溶媒、エーテル系溶媒、ケトン系溶媒又はエステル系溶媒であることが好ましく、例えば、２−プロパノール、１−ブタノール、ｓｅｃ−ブタノール、ｔ−ブタノール、２−ペンタノール、ギ酸メチル、ギ酸エチル、酢酸エチル、酢酸ｎ−プロピル、メチルエチルケトン、メチル−ｎ−プロピルケトン、メチル−ｎ−ブチルケトン、メチルイソブチルケトン、１，２−ジメトキシエタン等が挙げられる。これらは、単独でも、２種類以上混合して使用してもよい。
【００４２】
反応温度は、ハロゲン化メチルを反応系内に加える際、通常−６０〜１００℃程度が好ましく、さらに−２０℃〜５０℃であることが好ましい。反応温度が上記範囲内であれば、反応が良好に進行し、目的物が結晶化されるため効率よく製造することが可能であり、熱による品質低下のおそれもない。また、ジメチルアミン類（４）とハロゲン化メチルとの反応の際、発熱するため上記反応温度を保ちながら、ハロゲン化メチルを滴下する等の適当な方法で加えることが好ましい。
【００４３】
例えば、以下の手順で工程Ｂを進行することができる。
工程Ａで得られたジメチルアミン類（４）を２−プロパノールに溶解させ０℃に冷却した後、ハロゲン化メチル（ジメチルアミン類（４）に対して１．１モル倍）を滴下し反応させる。
ガスクロマトグラフィー等でジメチルアミン類（４）が消失したことを確認した後、溶媒を減圧留去し、第４級アンモニウムハロゲン塩（５）を得る。
【００４４】
さらに、本願発明は、上述した工程Ａ及びＢに引き続き、下記工程Ｃを行うことを含むアダマンタン骨格を有する第４級アンモニウムＯＨ塩〔以下第４級アンモニウムＯＨ塩と称すことがある。〕の製造方法をも提供する。
（工程Ｃ）
工程Ｃは、下記反応式で表される工程であり、溶媒ｃに溶解した第４級アンモニウムハロゲン塩〔下記式（５）〕をイオン交換して第４級アンモニウムＯＨ塩〔下記式（６）〕とする工程である。
【００４５】
【化３】
【００４６】
イオン交換の方法としては、第４級アンモニウムハロゲン塩（５）の溶液中に水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等の水酸化アルカリ金属を添加し、析出するアルカリ金属のハロゲン化物を除去する方法、あるいはＯＨ形塩基性陰イオン交換樹脂と接触させる方法等がある。
【００４７】
水酸化アルカリ金属を使用する場合、第４級アンモニウムハロゲン塩（５）を溶媒ｃに溶解させた中に、例えば、水酸化カリウムをそのまま、あるいは、水酸化カリウムを溶媒ｃに溶解させた溶液を、第４級アンモニウムハロゲン塩の０．８〜５モル倍量添加し、析出する中性無機塩をろ過により除去した後、得られた溶液より第４級アンモニウムＯＨ塩（６）を得ることができる。
溶媒ｃとしては、第４級アンモニウムハロゲン塩（５）や第４級アンモニウムＯＨ塩（６）の溶解度は高いが、中性無機塩の溶解度が低いものが好ましく、例えば、水及び／又はアルコール系溶媒が用いられる。アルコール系溶媒としては、メタノール、エタノール、ｎ−プロパノール、２−プロパノール、ｎ−ブタノール、ｓｅｃ−ブタノール、ｔ−ブタノール及びそれらの混合物等が挙げられる。
【００４８】
反応温度は、溶媒が液体であって、かつ−３０℃〜１２０℃程度が好ましく、さらに０℃〜１００℃であることがより好ましい。
この範囲内であると、イオン交換反応が良好に進行し中性無機塩の除去効率の良い温度で反応を実施可能であり、必要に応じて濃縮等の操作を行なうことも可能で、熱による品質低下のおそれもない。
【００４９】
ＯＨ形塩基性陰イオン交換樹脂を使用する場合、溶媒ｃに溶解した第４級アンモニウムハロゲン塩（５）の溶液中にＯＨ形塩基性陰イオン交換樹脂を添加した後、ＯＨ形塩基性陰イオン交換樹脂をろ過等で除去した溶液より第４級アンモニウムＯＨ塩（６）を得ることができ、あるいはＯＨ形塩基性陰イオン交換樹脂を充填したカラム中に溶媒ｃに溶解した第４級アンモニウムハロゲン塩（５）の溶液を仕込み、展開溶媒として溶媒ｃを使用して、カラム出口より流出してきた溶液より第４級アンモニウムＯＨ塩（６）を得ることができるが、後者の方がより残留ハロゲンの少ない第４級アンモニウムＯＨ塩（６）を得ることができる。
【００５０】
ＯＨ形塩基性陰イオン交換樹脂としては、強塩基性のものであれば使用可能で、例えばアンバーライトＩＲＡ４００ＪやアンバーライトＩＲＡ４００ＢＬ（いずれもオルガノ社製）、ダイヤイオンＳＡ１０Ａ（三菱化学社製）等が代表的なものとして挙げられる。
また、塩基性陰イオン交換樹脂は、ＯＨ形であればそのまま使用することができるが、Ｃｌ形であれば一度アルカリでＯＨ形にイオン交換して使用することができる。
溶媒ｃとしては前記のなかでも特に水が好ましいが、水以外に溶媒ｃとして前記に挙げたものを２種類以上混合して使用してもよい。
ＯＨ形塩基性陰イオン交換樹脂の使用温度は、０〜８０℃程度が好ましく、ＯＨ形塩基性陰イオン交換樹脂を除去した後は、水酸化アルカリ金属を使用する場合と同様に必要に応じて濃縮等の操作を行なうことも可能で、熱による品質低下のおそれもない。
【００５１】
上述した本発明の工程Ａ、Ｂ及びＣを含む方法により製造されたアダマンタン骨格を有する第４級アンモニウムＯＨ塩は、該第４級アンモニウムＯＨ塩中に含まれるアルコールが５質量％以下、アルカリ金属及びアルカリ金属化合物がアルカリ金属原子換算で２質量％以下、ハロゲンイオンがハロゲン原子換算で２質量％以下とすることができる。すなわち、本発明の製造方法により高純度の第４級アンモニウムＯＨ塩を製造することができる。
なお、上記純度の第４級アンモニウムＯＨ塩でなければ、ゼオライト製造用テンプレート剤として使用した場合に、収率が低下してしまうため、使用することが難しい。
また、必要に応じて、工程Ａ、Ｂ及びＣの後、晶析等により、アダマンタン骨格を有する第４級アンモニウムＯＨ塩を精製し、さらに純度を向上させることができる。
【００５２】
（工程Ｄ）
本発明のアダマンタン骨格を有する第４級アンモニウム塩の製造方法において、前述の工程Ａ及びＢの後、工程Ｂで得られた第４級アンモニウムハロゲン塩（５）を精製する工程Ｄを行うことが好ましい。
精製の工程には再結晶で塩を析出する工程を含み、さらにはろ過や洗浄等を含む。精製は、第４級アンモニウムハロゲン塩（５）の純度が高くなるまで何度行ってもよい。再結晶は溶媒として例えばアセトンを使用することで、高純度の第４級アンモニウムハロゲン塩（５）を高収率で得ることができる。
なお、上述した本発明の第４級アンモニウムＯＨ塩（６）の製造方法には、当然のことながら工程Ｄを含む製造方法により得られた第４級アンモニウムハロゲン塩を用いることができる。
【００５３】
本発明の前述の工程Ａ、Ｂ及びＤを含む方法により製造された第４級アンモニウムハロゲン塩（５）は、ハロゲン化メチルとして臭化メチルを使用した場合、臭素イオンの含有量を臭素原子換算で２８.３質量％以上とすることができ、ハロゲン化メチルとしてヨウ化メチルを使用した場合、ヨウ素イオンの含有量をヨウ素原子換算で３８.２質量％以上とすることができる。
また、第４級アンモニウムハロゲン塩（５）中に含まれる不純物として、工程Ｂで未反応であったジメチルアミン類（４）の含有量を０．５質量％以下とすることができ、さらに、アルカリ金属の含有量を原子換算で１０００ｐｐｍ以下とすることができる。
なお、上記純度の第４級アンモニウムハロゲン塩でなければ、ゼオライト製造用テンプレート剤として使用した場合に、収率が低下してしまい工業的に製造することができない。
【００５４】
上述のとおり、本発明によれば、工程１〜３並びに工程Ａ〜Ｃ（好ましくは工程Ａ〜Ｄ）を含む製造方法により、アダマンタン類を出発原料として、高純度のアダマンタン骨格を有するアミン類並びに第４級アンモニウム塩を製造することができる。また、本発明の製造方法は、各工程において安全性や毒性等に関し操作上の問題がなく、さらに各反応において複雑な操作を必要とせず簡便な方法により高収率で生成物を得ることができるため、工業的に非常に有利である。
【実施例】
【００５５】
本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの例によって何ら限定されるものではない。
【００５６】
［製造例１］：工程１及び２
３００ｍＬの四つ口フラスコに２５質量％発煙硫酸１００ｍＬ（１９３７ｍｍｏｌ）を仕込み、アセトニトリル８ｇ（１９５ｍｍｏｌ）、アダマンタン２０ｇ（１４７ｍｍｏｌ）を添加し、反応温度２５℃で３時間反応させた。なお、原料のアダマンタンに対する発煙硫酸のモル比は１３．２（＝１９３７／１４７）である。
続いて、１Ｌの四つ口フラスコに張り込んだ５℃の水３００ｇに反応液を滴下した。滴下終了時、水と反応液との混合液の温度は１０℃であった。滴下終了後、１０℃にて３０分間攪拌して加水分解を完了させた後、析出した結晶を濾過、水洗、乾燥し、２７．５ｇの結晶を得た。
この結晶は、ガスクロカトグラフィー分析によって、ＧＣ純度９８％のＮ−（１−アダマンチル）アセチルアミドであり、その収率は９７ｍｏｌ％であった。
【００５７】
［製造例２］：工程１及び２
アセトニトリルの量を１２ｇにした以外は製造例１と同様の操作を行った。その結果、Ｎ−（１−アダマンチル）アセチルアミド２７．８ｇ（収率９８ｍｏｌ％、ＧＣ純度９８％）を得た。
［製造例３］：工程１及び２
反応温度２５℃を４０℃にした以外は製造例１と同様の操作を行った。その結果、Ｎ−（１−アダマンチル）アセチルアミドを２５．５ｇ（収率９０ｍｏｌ％、ＧＣ純度９５％）を得た。
［製造例４］：工程１及び２
反応温度２５℃を１０℃、反応時間を５時間にした以外は製造例１と同様の操作を行った。その結果、Ｎ−（１−アダマンチル）アセチルアミドを２７．１ｇ（収率９５ｍｏｌ％、ＧＣ純度９９％）を得た。
【００５８】
［製造例５］：工程１及び２
アセトニトリルの代わりにプロピオニトリル１０．７ｇ（１９５ｍｍｏｌ）を用いた以外は製造例１と同様の操作を行った。その結果、をＮ−（１−アダマンチル）プロピオンアミド２９．１ｇ（収率９６ｍｏｌ％、ＧＣ純度９７％）を得た。
［製造例６］：工程１及び２
アセトニトリルの代わりにベンゾニトリル２０．１ｇ（１９５ｍｍｏｌ）を用いた以外は製造例１と同様の操作を行った。その結果、Ｎ−（１−アダマンチル）ベンズアミド３５．３ｇ（収率８９ｍｏｌ％、ＧＣ純度９６％）得た。
［製造例７］：工程１及び２
アダマンタンの代わりに１，３−ジメチルアダマンタン２４．１ｇ（１４７ｍｍｏｌ）を用いた以外は製造例１と同様の操作を行った。その結果、Ｎ−（３，５−ジメチル１−アダマンチル）アセチルアミドを３１．５ｇ（収率９７ｍｏｌ％、ＧＣ純度９８％）得た。
【００５９】
［実施例１］：工程３
３００ｍＬの四つ口フラスコに製造例１の方法で得られたＮ−（１−アダマンチル）アセチルアミド２０ｇ、１−ブタノール４０ｇ、ＮａＯＨ２０ｇを加え、１１５℃で５時間反応した。室温まで冷却後、反応液に水３０ｇを添加した。有機層を分取し、溶媒を留去した。その結果１−アミノアダマンタン１５．１ｇ（収率９６ｍｏｌ％、ＧＣ純度９６％）を得た。
［実施例２］：工程３
製造例５の方法で得られたＮ−（１−アダマンチル）プロピオンアミド２０ｇを使用した以外は実施例１と同様の操作を行った。その結果１−アミノアダマンタン１３．９ｇ（収率９５ｍｏｌ％、ＧＣ純度９５％）を得た。
［実施例３］：工程３
製造例６の方法で得られたＮ−（１−アダマンチル）ベンズアミド２０ｇを使用した以外は実施例１と同様の操作を行った。その結果１−アミノアダマンタン１０．３ｇ（収率９２ｍｏｌ％、ＧＣ純度９３％）を得た。
［実施例４］：工程３
製造例７の方法で得られたＮ−（３，５−ジメチル１−アダマンチル）アセチルアミド２０ｇを使用した以外は実施例１と同様の操作を行った。その結果３，５−ジメチル−１−アミノアダマンタン１５．４ｇ（収率９５ｍｏｌ％、ＧＣ純度９６％）を得た。
【００６０】
［実施例５］：工程Ａ，Ｂ及びＤ
３００ｍＬの三口フラスコに、実施例１で得られた１−アミノアダマンタン１５ｇ（９９．２ｍｍｏｌ）、１−ブタノール５０ｍＬを加えた。５０℃に昇温した後、９７質量％ギ酸水溶液２３ｇ（４８３ｍｍｏｌ）をゆっくり滴下した。攪拌しながら、３７質量％ホルムアルデヒド水溶液４８ｇ（５９１ｍｍｏｌ）を３０分かけて滴下した。滴下終了後８０℃まで昇温し、３時間反応を行なった。反応液を冷却し、５０質量％水酸化ナトリウム水溶液を用いてｐＨ１０に調整した。酢酸エチル２０ｇを加え、有機相を分取した。
３００ｍＬの三口フラスコに、分取した１−アダマンチルジメチルアミン含有の有機層を加え、０℃まで冷却した。氷冷下、攪拌しながら臭化メチル９．４２ｇ（９９．２ｍｍｏｌ）を４時間かけて添加した。添加終了後、５時間反応させた。反応液を冷却した後、固形分をろ別し、さらにアセトンで洗浄後、乾燥して目的物であるアダマンチルトリメチルアンモニウムブロマイドを２５．３ｇ（収率９３ｍｏｌ％、白色粉体）得た。
また、得られたアダマンチルトリメチルアンモニウムブロマイドは、高速液体クロマトクラフィー（ＨＰＬＣ−ＲＩ法）分析によって、純度９９％であった。
【００６１】
［実施例６］：工程Ｃ
温度計、攪拌機を備えた１００ｍＬの三口フラスコに、実施例５で得られたアダマンチルトリメチルアンモニウムブロマイド１０．０ｇ［ＦＷ：２７４．２４，３６．５ｍｍｏｌ］、メタノール３３ｍｌを加え溶解した。この中に８５質量％水酸化カリウム２．４１ｇ［ＦＷ：５６．１１、３６．５ｍｍｏｌ］をメタノール５ｍＬに溶解したものを、３０℃以下になるように冷却、攪拌しながら３０分かけて滴下すると、イオン交換反応が進むに従って無機塩が析出してきた。その後２５℃で３０分攪拌を行った後、５℃まで冷却し、ろ過を行なった。ろ液を濃縮，乾固し、アダマンチルトリメチルアンモニウムＯＨ塩７．４ｇ[ＦＷ：２１１．３５、３５ｍｍｏｌ、収率９６ｍｏｌ％]を得た。
【００６２】
［実施例７］：工程Ｃ
陰イオン交換樹脂（アンバーライトＩＲＡ４０２ＢＬ ＯＨ ＡＧ（オルガノ社製））１７５ｍＬをカラムに充填し、純水でよく洗浄した。実施例５で得られたアダマンチルトリメチルアンモニウムブロマイド１０．０ｇ[ＦＷ：２７４．２４、３６．５ｍｍｏｌ]を純水１０ｍｌに溶解して充填カラムに流し、次いで展開溶媒として純水を４０ｍＬ／ｍｉｎで流し、ｐＨ１２以上の流出液を回収した。回収した水溶液を４０℃で濃縮、乾固し、アダマンチルトリメチルアンモニウムＯＨ塩７．５ｇ[ＦＷ：２１１．３５，３５．５ｍｍｏｌ、収率９７ｍｏｌ％]を得た。
【００６３】
［実施例８］：工程１〜３＋工程Ａ〜Ｄ
３００ｍＬの三口フラスコに２５質量％発煙硫酸１００ｍＬ（１９３７ｍｍｏｌ）を仕込み、アセトニトリル８ｇ（１９５ｍｍｏｌ）、アダマンタン２０ｇ（１４７ｍｍｏｌ）を添加し、反応温度２５℃で３時間反応させた。続いて、１Ｌの四つ口フラスコに張り込んだ５℃の水３００ｇに反応液を滴下した。滴下終了時、水と反応液との混合液の温度は１０℃であった。滴下終了後、１０℃にて３０分間攪拌して加水分解を完了させた後、析出した結晶を濾過した。３００ｍＬの三口フラスコに得られた結晶、トルエン６０ｇと水１０ｇを加え、６０℃まで加熱し、溶解させた。５０質量％のＮａＯＨを加え、ｐＨ１０に調整した。有機層を分取後、溶媒を留去し、Ｎ−（１−アダマンチル）アセチルアミド２７．２ｇを得た。
３００ｍＬの三口フラスコに得られたＮ−（１−アダマンチル）アセチルアミド、１−ブタノール５０ｇ、ＮａＯＨ２７ｇを加え、１１５℃で５時間反応した。室温まで冷却後、反応液に水４０ｇを添加、３０分攪拌後、有機層を分取した。
３００ｍＬの三口フラスコに分取した１−アミノアダマンタンを含む有機層を仕込んだ。５０℃に昇温した後、９７質量％ギ酸水溶液３１ｇをゆっくり滴下した。攪拌しながら、３７質量％ホルムアルデヒド水溶液６５ｇを３０分かけて滴下した。滴下終了後８０℃まで昇温し、３時間反応を行なった。反応液を冷却し、５０質量％水酸化ナトリウム水溶液を用いてｐＨ１０に調整した。酢酸エチル３０ｇを加え、有機相を分取した。
３００ｍＬの三口フラスコに、分取した１−アダマンチルジメチルアミンを含む有機層を加え、０℃まで冷却した。氷冷下、攪拌しながら臭化メチル１２．７ｇを４時間かけて添加した。添加終了後、５時間反応した。反応液を冷却した後、固形分をろ別し、さらにアセトンで洗浄後、乾燥してアダマンチルトリメチルアンモニウムブロマイドを３３．３ｇ（アダマンタンからの収率８３ｍｏｌ％、ＨＰＬＣ−ＲＩ純度９９％、白色粉体）得た。
得られたアダマンチルトリメチルアンモニウムブロマイドを３００ｍＬの三口フラスコに加え、メタノール１１０ｍＬで溶解した。この中に８５質量％水酸化カリウム８．０３ｇをメタノール１７ｍＬに溶解したものを、３０℃以下になるように冷却、攪拌しながら３０分かけて滴下すると、イオン交換反応が進むに従って無機塩が析出してきた。その後２５℃で３０分攪拌を行った後、５℃まで冷却し、ろ過を行なった。ろ液を濃縮、乾固し、アダマンチルトリメチルアンモニウムＯＨ塩２４．３ｇ（アダマンタンからの収率８０ｍｏｌ％、ＨＰＬＣ−ＲＩ純度９９％、白色粉体）を得た。
【００６４】
［比較製造例１］
２５質量％発煙硫酸の代わりに９８質量％濃硫酸を使用した以外は製造例２と同様の操作を行った。Ｎ−（１−アダマンチル）アセチルアミドは全く得られなかった。
［比較製造例２］
反応時間を１２時間にした以外は比較製造例１と同様の操作を行った。その結果、Ｎ−（１−アダマンチル）アセチルアミドを０．３０ｇ（収率１．１ｍｏｌ％）得た。
［比較製造例３］
反応温度を６０℃にした以外は比較製造例１と同様の操作を行った。その結果、Ｎ−（１−アダマンチル）アセチルアミドを０．５８ｇ（収率２．０ｍｏｌ％）得た。
［比較製造例４］
反応時間を１２時間にした以外は比較製造例３と同様の操作を行った。その結果、Ｎ−（１−アダマンチル）アセチルアミドを０．７０ｇ（収率２．５ｍｏｌ％）得た。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明によれば、安全性や毒性等に関する操作上の問題がなく、高収率かつ簡便な方法で効率的にアダマンタン骨格を有するアミン類及びアダマンタン骨格を有する第４級アンモニウム塩を製造することができる。また、本発明の製造方法により得られるアダマンタン骨格を有するアミン類及びアダマンタン骨格を有する第４級アンモニウム塩は高純度であるため、アダマンタン骨格を有するアミン類は、医薬中間体、フォトレジスト用モノマーの原料、塗料、接着剤、粘着剤、膜、吸着材等の材料の原料等に有用であり、さらに、アダマンチル基を有する第４級アンモニウム塩は、ゼオライト用テンプレート剤（構造規定剤）として利用することができる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記の工程１〜３を順次含むことを特徴とするアダマンタン骨格を有するアミン類の製造方法。
工程１：アダマンタン類を発煙硫酸及び有機ニトリル化合物からなる混合液中で反応させる工程。
工程２：工程１で得られた反応液を加水分解処理してアダマンタン骨格を有するアミド類とする工程。
工程３：工程２で得られたアミド類をアルカリ処理してアダマンタン骨格を有するアミン類とする工程。
【請求項２】
工程１において、アダマンタン類１モルに対して、発煙硫酸を１０〜２０モル、有機ニトリル化合物を１〜１０モル使用し、反応温度が０〜６０℃である請求項1に記載のアダマンタン骨格を有するアミン類の製造方法。
【請求項３】
工程１において、発煙硫酸中のＳＯ3濃度が１０〜２６質量％であり、反応温度が１０〜５０℃である請求項１又は２に記載のアダマンタン骨格を有するアミン類の製造方法。
【請求項４】
工程１において、有機ニトリル化合物がアセトニトリルである請求項１〜３のいずれかに記載のアダマンタン骨格を有するアミン類の製造方法。
【請求項５】
工程２において、加水分解温度が１℃以上３０℃未満である請求項１〜４のいずれかに記載のアダマンタン骨格を有するアミン類の製造方法。
【請求項６】
アダマンタン類がアダマンタンであり、製造するアミン類が１−アミノアダマンタンである請求項１〜５のいずれかに記載のアダマンタン骨格を有するアミン類の製造方法。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載の製造方法により得られたアダマンタン骨格を有するアミン類を用い、下記工程Ａ及びＢを順次含むことを特徴とするアダマンタン骨格を有する第４級アンモニウムハロゲン塩の製造方法。
工程Ａ：溶媒ａに溶解した上記アダマンタン骨格を有するアミン類をギ酸、並びに、ホルムアルデヒド又はパラホルムアルデヒドと反応させてアダマンタン骨格を有するジメチルアミン類とする工程。
工程Ｂ：工程Ａで得られたアダマンタン骨格を有するジメチルアミン類を溶媒ｂに溶解し、ハロゲン化メチルと反応させてアダマンタン骨格を有する第４級アンモニウムハロゲン塩とする工程。
【請求項８】
工程Ｂにおいて、ハロゲン化メチルが臭化メチル又はヨウ化メチルである請求項７に記載のアダマンタン骨格を有する第４級アンモニウムハロゲン塩の製造方法。
【請求項９】
工程Ａにおいて、溶媒ａが比誘電率１０．０〜１８．７のアルコール系溶媒である請求項７又は８に記載のアダマンタン骨格を有する第４級アンモニウムハロゲン塩の製造方法。
【請求項１０】
工程Ｂにおいて、溶媒ｂが比誘電率４．０〜２０．０のアルコール系溶媒、エーテル系溶媒、ケトン系溶媒及びエステル系溶媒から選ばれる１種以上である請求項７〜９のいずれかに記載のアダマンタン骨格を有する第４級アンモニウムハロゲン塩の製造方法。
【請求項１１】
さらに、下記の工程Ｄを含む請求項７〜１０のいずれかに記載のアダマンタン骨格を有する第４級アンモニウムハロゲン塩の製造方法。
工程Ｄ：工程Ｂで得られたアダマンタン骨格を有する第４級アンモニウムハロゲン塩を精製する工程。
【請求項１２】
工程Ａにおいて、アダマンタン骨格を有するアミン類が１−アミノアダマンタンである請求項７〜１１のいずれかに記載のアダマンタン骨格を有する第４級アンモニウムハロゲン塩の製造方法。
【請求項１３】
請求項７〜１２のいずれかに記載の製造方法により得られたアダマンタン骨格を有する第４級アンモニウムハロゲン塩を用い、下記の工程Ｃを含むことを特徴とするアダマンタン骨格を有する第４級アンモニウムＯＨ塩の製造方法。
工程Ｃ：溶媒ｃに溶解した、アダマンタン骨格を有する第４級アンモニウムハロゲン塩をイオン交換してアダマンタン骨格を有する第４級アンモニウムＯＨ塩とする工程。
【請求項１４】
工程Ｃにおけるイオン交換を水酸化アルカリ金属を用いて行なう請求項１３に記載のアダマンタン骨格を有する第４級アンモニウムＯＨ塩の製造方法。
【請求項１５】
水酸化アルカリ金属が水酸化カリウムである請求項１４に記載のアダマンタン骨格を有する第４級アンモニウムＯＨ塩の製造方法。
【請求項１６】
工程Ｃにおけるイオン交換をＯＨ形塩基性陰イオン交換樹脂を用いて行なう請求項１３に記載のアダマンタン骨格を有する第４級アンモニウムＯＨ塩の製造方法。
【請求項１７】
工程Ｃにおける溶媒ｃが水及び／又はアルコール系溶媒である請求項１３〜１６のいずれかに記載のアダマンタン骨格を有する第４級アンモニウムＯＨ塩の製造方法。
【請求項１】
下記の工程１〜３を順次含むことを特徴とするアダマンタン骨格を有するアミン類の製造方法。
工程１：アダマンタン類を発煙硫酸及び有機ニトリル化合物からなる混合液中で反応させる工程。
工程２：工程１で得られた反応液を加水分解処理してアダマンタン骨格を有するアミド類とする工程。
工程３：工程２で得られたアミド類をアルカリ処理してアダマンタン骨格を有するアミン類とする工程。
【請求項２】
工程１において、アダマンタン類１モルに対して、発煙硫酸を１０〜２０モル、有機ニトリル化合物を１〜１０モル使用し、反応温度が０〜６０℃である請求項1に記載のアダマンタン骨格を有するアミン類の製造方法。
【請求項３】
工程１において、発煙硫酸中のＳＯ3濃度が１０〜２６質量％であり、反応温度が１０〜５０℃である請求項１又は２に記載のアダマンタン骨格を有するアミン類の製造方法。
【請求項４】
工程１において、有機ニトリル化合物がアセトニトリルである請求項１〜３のいずれかに記載のアダマンタン骨格を有するアミン類の製造方法。
【請求項５】
工程２において、加水分解温度が１℃以上３０℃未満である請求項１〜４のいずれかに記載のアダマンタン骨格を有するアミン類の製造方法。
【請求項６】
アダマンタン類がアダマンタンであり、製造するアミン類が１−アミノアダマンタンである請求項１〜５のいずれかに記載のアダマンタン骨格を有するアミン類の製造方法。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載の製造方法により得られたアダマンタン骨格を有するアミン類を用い、下記工程Ａ及びＢを順次含むことを特徴とするアダマンタン骨格を有する第４級アンモニウムハロゲン塩の製造方法。
工程Ａ：溶媒ａに溶解した上記アダマンタン骨格を有するアミン類をギ酸、並びに、ホルムアルデヒド又はパラホルムアルデヒドと反応させてアダマンタン骨格を有するジメチルアミン類とする工程。
工程Ｂ：工程Ａで得られたアダマンタン骨格を有するジメチルアミン類を溶媒ｂに溶解し、ハロゲン化メチルと反応させてアダマンタン骨格を有する第４級アンモニウムハロゲン塩とする工程。
【請求項８】
工程Ｂにおいて、ハロゲン化メチルが臭化メチル又はヨウ化メチルである請求項７に記載のアダマンタン骨格を有する第４級アンモニウムハロゲン塩の製造方法。
【請求項９】
工程Ａにおいて、溶媒ａが比誘電率１０．０〜１８．７のアルコール系溶媒である請求項７又は８に記載のアダマンタン骨格を有する第４級アンモニウムハロゲン塩の製造方法。
【請求項１０】
工程Ｂにおいて、溶媒ｂが比誘電率４．０〜２０．０のアルコール系溶媒、エーテル系溶媒、ケトン系溶媒及びエステル系溶媒から選ばれる１種以上である請求項７〜９のいずれかに記載のアダマンタン骨格を有する第４級アンモニウムハロゲン塩の製造方法。
【請求項１１】
さらに、下記の工程Ｄを含む請求項７〜１０のいずれかに記載のアダマンタン骨格を有する第４級アンモニウムハロゲン塩の製造方法。
工程Ｄ：工程Ｂで得られたアダマンタン骨格を有する第４級アンモニウムハロゲン塩を精製する工程。
【請求項１２】
工程Ａにおいて、アダマンタン骨格を有するアミン類が１−アミノアダマンタンである請求項７〜１１のいずれかに記載のアダマンタン骨格を有する第４級アンモニウムハロゲン塩の製造方法。
【請求項１３】
請求項７〜１２のいずれかに記載の製造方法により得られたアダマンタン骨格を有する第４級アンモニウムハロゲン塩を用い、下記の工程Ｃを含むことを特徴とするアダマンタン骨格を有する第４級アンモニウムＯＨ塩の製造方法。
工程Ｃ：溶媒ｃに溶解した、アダマンタン骨格を有する第４級アンモニウムハロゲン塩をイオン交換してアダマンタン骨格を有する第４級アンモニウムＯＨ塩とする工程。
【請求項１４】
工程Ｃにおけるイオン交換を水酸化アルカリ金属を用いて行なう請求項１３に記載のアダマンタン骨格を有する第４級アンモニウムＯＨ塩の製造方法。
【請求項１５】
水酸化アルカリ金属が水酸化カリウムである請求項１４に記載のアダマンタン骨格を有する第４級アンモニウムＯＨ塩の製造方法。
【請求項１６】
工程Ｃにおけるイオン交換をＯＨ形塩基性陰イオン交換樹脂を用いて行なう請求項１３に記載のアダマンタン骨格を有する第４級アンモニウムＯＨ塩の製造方法。
【請求項１７】
工程Ｃにおける溶媒ｃが水及び／又はアルコール系溶媒である請求項１３〜１６のいずれかに記載のアダマンタン骨格を有する第４級アンモニウムＯＨ塩の製造方法。
【公開番号】特開２０１１−５１９７６（Ｐ２０１１−５１９７６Ａ）
【公開日】平成２３年３月１７日（２０１１．３．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１７３９５３（Ｐ２０１０−１７３９５３）
【出願日】平成２２年８月２日（２０１０．８．２）
【出願人】（０００１８３６４６）出光興産株式会社 (2,069)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年３月１７日（２０１１．３．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月２日（２０１０．８．２）
【出願人】（０００１８３６４６）出光興産株式会社 (2,069)
【Ｆターム（参考）】
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