含羥甲基的脂環族化合物及其製備方法、以及可聚合的脂環族化合物的製作方法

2023-06-06 04:48:26

專利名稱：含羥甲基的脂環族化合物及其製備方法、以及可聚合的脂環族化合物的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種可用作感光樹脂和其它官能聚合物的單體或其原料的新型含羥甲基的環脂族化合物、其製備方法、以及一種可聚合的脂環族化合物。
背景技術：
各自具有羥甲基的脂環族化合物可用作例如，刻蝕樹脂的單體或其原料、和用作藥物的中間體，因此近年來已引起關注。
但脂環族化合物或該化合物與具有可聚合不飽和基團的羧酸的酯都是已知的，該脂環族化合物具有一個多環碳環，其中兩個或三個非芳族碳環通常各自具有兩個碳原子並具有一個在兩個環的連接位置上與碳原子結合的1-(單-或二-)取代羥甲基。
本發明的公開內容因此，本發明的一個目的是提供一種具有多環碳環的脂環族化合物，其中兩個或三個非芳族碳環通常各自具有兩個碳原子並具有一個在兩個環的連接位置上與碳原子結合的1-(單-或二-)取代羥甲基，並提供一種其製備方法。
本發明的另一目的是提供一種前述脂環族化合物與具有可聚合不飽和基團的羧酸的酯。
申請人在深入研究以上目的之後發現，一種在鄰近羥基的碳原子(α-位碳原子)上具有引入的特定取代基的新型含羥甲基脂環族化合物可通過將有機金屬化合物作用於在連接位置上具有醯基、羧基或取代氧羰基的多環脂環族化合物而得到。他們還發現，一種新型可聚合脂環族化合物可通過將前述化合物與具有可聚合不飽和基團的羧酸或其衍生物進行反應而得到。本發明在這些發現的基礎上得以完成。
具體地說，本發明提供了一種由以下結構式(1)或(2)表示的含羥甲基脂環族化合物 [其中環A、環B、環C、環D和環E各自為非芳族碳環；Ra和Rb相互相同或不同，各自為氫原子或烴基，且Ra和Rb中的至少一個是烴基；且Rc、Rd和Re各自為氫原子、滷素原子、烷基、可被保護基團保護的羥基、可被保護基團保護的羥甲基、可被保護基團保護的氨基、可被保護基團保護的羧基、硝基、醯基、或由以下結構式(3)表示的基團 (其中Ra和Rb具有與以上定義相同的含義。)]在該化合物中，環A、環B、環C、環D和環E各自可以是環戊烷環、環己烷環、或橋接環。在結構式(1)或(2)中，通過環A和環B或通過環C、環D和環E形成的多環碳環包括，例如全氫化茚環、十氫萘環、全氫化芴環、全氫化蒽環、全氫化菲環、三環[5．2．1．02，6]癸烷環、全氫化苊環、和全氫化菲哪烯環。
另一方面，本發明提供了一種生產含羥甲基脂環族化合物的方法(以下簡稱作「生產方法1」)。該方法包括，將由以下結構式(4)或(5)表示的含醯基的脂環族化合物 (其中環A、環B、環C、環D和環E各自為非芳族碳環；Rx為氫原子或烴基；且Rc1、Rd1和Re1各自為氫原子、滷素原子、烷基、可被保護基團保護的羥基、可被保護基團保護的羥甲基、可被保護基團保護的氨基、可被保護基團保護的羧基、硝基、或醯基)與由以下結構式(6)表示的有機金屬化合物進行反應Ry-M(6)[其中Ry為氫原子或烴基，其中當結構式(4)或(5)中的Rx為氫原子時Ry為烴基；且M為可具有配體的金屬原子，或由以下結構式(7)表示的基團-MgY(7)(其中Y為滷素原子)]，得到由結構式(1)或(2)表示的化合物。
另一方面，本發明提供了一種生產含羥甲基的脂環族化合物(以下簡稱作「生產方法2」)。該方法包括，將由以下結構式(8)或(9)表示的脂環族羧酸衍生物 (其中環A、環B、環C、環D和環E各自為非芳族碳環；Rz為氫原子或可具有取代基的烴基；且Rc1、Rd1和Re1各自為氫原子、滷素原子、烷基、可被保護基團保護的羥基、可被保護基團保護的羥甲基、可被保護基團保護的氨基、可被保護基團保護的羧基、硝基、或醯基)與由以下結構式(6a)表示的有機金屬化合物進行反應Ra1-M(6a)[其中Ra1為烴基；且M為可具有配體的金屬原子，或由以下結構式(7)表示的基團-MgY (7)(其中Y為滷素原子)]，得到由結構式(1a)或(2a)表示的化合物 [其中環A、環B、環C、環D、環E和Ra1具有與以上定義相同的含義；且Rc、Rd和Re各自為氫原子、滷素原子、烷基、可被保護基團保護的羥基、可被保護基團保護的羥甲基、可被保護基團保護的氨基、可被保護基團保護的羧基、硝基、醯基、或由以下結構式(3a)表示的基團 (其中Ra1具有與以上定義相同的含義。)]此外，本發明提供了一種由以下結構式(10)或(11)表示的可聚合脂環族化合物 [其中環A、環B、環C、環D和環E各自為非芳族碳環；R為可聚合不飽和基團；Ra和Rb相互相同或不同，各自為氫原子或烴基，其中Ra和Rb中的至少一個是烴基；且Rc2、Rd2和Rc2各自為氫原子、滷素原子、烷基、可被保護基團保護的羥基、可被保護基團保護的羥甲基、可被保護基團保護的氨基、可被保護基團保護的羧基、硝基、醯基、或由以下結構式(12)表示的基團 (其中Rf為氫原子或RC(=O)基團(其中R具有與以上定義相同的含義)；且Ra和Rb具有與以上定義相同的含義)]。
在該化合物中，環A、環B、環C、環D和環E各自可以是環戊烷環、環己烷環、或橋接環。在結構式(10)或(11)中，通過環A和環B或通過環C、環D和環E形成的多環碳環包括，例如全氫化茚環、十氫萘環、全氫化芴環、全氫化蒽環、全氫化菲環、三環[5．2．1．02，6]癸烷環、全氫化苊環、和全氫化菲哪烯環。R包括，例如乙烯基、異丙烯基或烯丙基。
關於此，本說明書中所用的術語「被保護基團保護的基團」是指該基團可衍生自待保護的基團(自由官能團)且包含待保護基團的大部分。術語「丙烯酸系」和「甲基丙烯酸系」可簡寫為「(甲基)丙烯酸系」，且術語「丙烯醯氧基」和「甲基丙烯醯氧基」可簡寫為「(甲基)丙烯醯氧基」。
實現本發明的最佳方式[含羥甲基的脂環族化合物]在本發明中，環A、環B、環C、環D和環E各自為非芳族碳環。這種非芳族碳環包括各自具有約3-20個碳原子的單環或多環(如，橋接環)。這些碳環可具有雙鍵，只要該環是非芳族的。如果這些碳環是多環，那麼碳環可各自具有芳環，只要連接到鄰近環(環A、環B、環C、環D或環E)上的環是非芳族碳環。
非芳族碳環的例子通常包括環丙烷環、環丁烷環、環戊烷環、環戊烯環、環己烷環、環已烯環、環庚烷環、環辛烷環、環癸烷環、環十二烷環、環十五烷環、十氫萘環、和其它單環；全氫化茚環、十氫萘環、降冰片烷環、降冰片烯環、二環[2．2．2]辛烷環、和其它橋接環。在這些環中，例如環戊烷環、環己烷環和橋接環是優選的。
非芳族碳環可具有取代基。這些取代基包括(但不限於)滷素原子(如，氯、溴或碘原子)、烷基(如，甲基、乙基、異丙基和其它C1-C6烷基，尤其是C1-C4烷基)、環烷基、芳基(如，苯基和萘基)、羥基、烷氧基(如，甲氧基、乙氧基、異丙氧基和其它C1-C6烷氧基，尤其是C1-C4烷氧基)、醯氧基(如，乙醯氧基、丙醯氧基、(甲基)丙烯醯氧基、和其它C2-C6脂族醯氧基，尤其是C2-C4脂族醯氧基)、羧基、烷氧基羰基(如，甲氧基羰基、乙氧基羰基、丙氧基羰基和其它C1-C6烷氧基羰基，尤其是C1-C4烷氧基羰基)、取代或未取代氨基甲醯基(如，氨基甲醯基；甲基氨基甲醯基、二甲基氨基甲醯基、二乙基氨基甲醯基、和其它的單-或二-C1-C4烷基-取代氨基甲醯基)、醯基(如，乙醯基、丙醯基、和其它C2-C6脂族醯基，尤其是C2-C4脂族醯基)、橋氧基、取代或未取代氨基(如，氨基、甲基氨基、乙基氨基、丙基氨基、二甲基氨基、二乙基氨基、和其它的單-或二-C1-C6烷基-取代氨基，尤其是單-或二-C1-C4烷基-取代氨基)、氰基、和硝基。羥基、羧基和氨基可被常規的保護基團所保護。
在結構式(1)中，通過環A和環B形成的多環碳環包括(但不限於)全氫化茚環、十氫萘環、全氫化芴環、全氫化蒽環、全氫化菲環、和三環[5．2．1．02，6]癸烷環。在結構式(2)中，通過環C、環D和環E形成的多環碳環包括(但不限於)全氫化苊環和全氫化菲哪烯環。
在結構式(1)和(2)中，Ra和Rb中的烴基包括(但不限於)甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、異丁基、仲丁基、叔丁基、戊基、異戊基、1-甲基丁基、1-乙基丙基、己基、異己基、1-甲基戊基、1-乙基丁基、1-甲基己基、1-乙基戊基、1-丙基丁基、辛基、異辛基、1-甲基庚基、1-乙基己基、1-丙基戊基、壬基、十六烷基、十八烷基、烯丙基、丙烯基、和其它的各自具有約1-20個(優選1-10，尤其是1-6)碳原子的直鏈或支鏈脂族烴基(烷基、鏈烯基、和炔基)；環丙基、環丁基、環戊基、環己基、環己烯基、環辛基、和其它的各自具有約3-8個碳原子的環脂族烴基(環烷基和環鏈烯基)；苯基、萘基、和其它的各自具有約6-14個碳原子的芳族烴基(芳基)。這些烴基可具有取代基。
優選的Ra和Rb包括，例如氫原子、各自具有約1-10個(尤其是1-6)碳原子的烷基、和各自具有3-8個環原子數的環烷基。其中，通常優選的Ra和Rb包括，例如甲基、乙基、丙基、丁基、仲丁基、1-甲基丁基、1-乙基丙基、戊基、和其它的各自具有約1-5碳原子的烷基；和環丙基、環丁基、環戊基、環己基、和其它的各自具有3-8個環原子數的環烷基。Ra和Rb各自為氫原子或具有約1-4個碳原子的烷基，且在許多情況下尤其是甲基或乙基。
Rc、Rd和Re中的滷素原子包括(但不限於)氟、氯、和溴原子。烷基包括，例如甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、異丁基、仲丁基、叔丁基、戊基、己基、辛基、癸基、和其它的各自具有約1-10個碳原子，優選約1-6碳原子，更優選約1-4個碳原子的烷基。特別優選的烷基是甲基和乙基，其中甲基是通常優選的。
在Rc、Rd和Re中，用於羥基和羥甲基的保護基團包括常規的保護基團。這些保護基團包括(但不限於)烷基(如，甲基、叔丁基和其它的C1-C4烷基)、鏈烯基(如，烯丙基)、環烷基(如，環己基)、芳基(如，2，4-二硝基苯基)、芳烷基(如，苄基、2，6-二氯苄基、3-溴苄基、2-硝基苄基和三苯基甲基)；取代甲基(如，甲氧基甲基、甲基硫代甲基、苄氧基甲基、叔丁氧基甲基、2-甲氧基乙氧基甲基、2，2，2-三氯乙氧基甲基、二(2-氯乙基)甲基和2-(三甲基甲矽烷基)乙氧基甲基)、取代乙基(如，1-乙氧基乙基、1-甲基-1-甲氧基乙基、1-異丙氧基乙基和2，2，2-三氯乙基)、四氫吡喃基、四氫呋喃基、醯基(如，甲醯基、乙醯基、丙醯基、丁醯基、異丁醯基、戊醯基、新戊醯基、和其它的C1-C6脂族醯基；乙醯乙醯基；苯甲醯基、萘醯基、和其它的芳族醯基)、烷氧基羰基(如，甲氧基羰基、乙氧基羰基、叔丁氧基羰基、和其它的C1-C4-烷氧基羰基)、芳烷基氧基羰基(如，苄氧基羰基和對-甲氧基苄氧基羰基)、取代或未取代氨基甲醯基(如，氨基甲醯基、甲基氨基甲醯基、和苯基氨基甲醯基)、二烷基硫膦基(如，二甲基硫膦基)、二芳基硫膦基(如，二苯基硫膦基)、和取代的甲矽烷基(如，三甲基甲矽烷基、叔丁基二甲基甲矽烷基、三苄基甲矽烷基、和三苯基甲矽烷基)。如果待保護的分子具有兩個或更多的羥基(包括羥甲基)，那麼該保護基團還包括可具有取代基的二價烴基(如，亞甲基、亞乙基、亞異丙基、亞環戊基、亞環己基和亞苄基)。優選用於羥基的保護基團包括，例如C1-C4烷基；取代甲基、取代乙基、醯基、C1-C4烷氧基羰基、取代或未取代氨基甲醯基、和可具有取代基的二價烴基。
在Rc、Rd和Re中，用於氨基的保護基團包括，作為羥基保護基團提及的前述烷基、芳烷基、醯基、烷氧基羰基、芳烷基氧基羰基、二烷基硫膦基。優選的氨基保護基團為，例如C1-C4烷基、C1-C6脂族醯基、芳族醯基、和C1-C4烷氧基羰基。
在Rc、Rd和Re中，用於羧基的保護基團的例子包括(但不限於)，烷氧基(如，甲氧基、乙氧基、丁氧基、和其它的C1-C6烷氧基)、環烷基氧基、芳氧基(如，苯氧基)、芳烷基氧基(如，苄氧基)、三烷基甲矽烷基氧基(如，三甲基甲矽烷基氧基)、可具有取代基的氨基(如，氨基；甲基氨基、二甲基氨基、和其它的單-或二-C1-C6烷基氨基)、肼基、烷氧基羰基肼基、和芳烷基氧基羰基肼基。優選的羧基保護基團是C1-C6烷氧基(尤其是，C1-C4烷氧基)、和單-或二-C1-C6烷基氨基(尤其是，單-或二-C1-C4烷基氨基)。
Rc、Rd和Re中的醯基包括(但不限於)C2-C5飽和脂族醯基(如，乙醯基、丙醯基、和丁醯基)、環烷基羰基(如，環戊基羰基和環己基羰基)、和芳基羰基(如，苯甲醯基)。其中，乙醯基和丙醯基是優選的，其中乙醯基是通常優選的。
在由結構式(3)表示的基團中的Ra和Rb與結構式(1)和(2)中的Ra和Rb相同。
優選的Rc、Rd和Re包括，例如氫原子、C1-C4烷基、可被保護基團保護的羥基、由結構式(3)表示的基團、和可被保護基團保護的羧基。
含羥甲基的脂環族化合物的例子通常包括(但不限於)α，α-二甲基-3a-全氫化茚甲醇、α，α-二甲基-7a-羥基-3a-全氫化茚甲醇；α，α-二甲基-4a-十氫萘甲醇、α，α-二甲基-8a-羥基-4a-十氫萘甲醇、α，α-二甲基-8a-(1-羥基-1-甲基乙基)-4a-十氫萘甲醇、α，α-二甲基-8a-(2-甲氧基乙氧基甲氧基)-4a-十氫萘甲醇、α，α-二甲基-8a-甲基硫基甲氧基-4a-十氫萘甲醇、α，α-二甲基-8a-[2-(三甲基甲矽烷基)乙氧基甲氧基]-4a-十氫萘甲醇、α，α-二甲基-8a-甲氧基-4a-十氫萘甲醇、8a-乙醯基氧基-α，α-二甲基-4a-十氫萘甲醇、8a-乙醯乙醯基氧基-α，α-二甲基-4a-十氫萘甲醇、α-乙基-α-甲基-4a-十氫萘甲醇、α-乙基-8a-羥基-α-甲基-4a-十氫萘甲醇、α-異丙基-α-甲基-4a-十氫萘甲醇、α-異丙基-8a-羥基-α-甲基-4a-十氫萘甲醇、α，α-二乙基-4a-十氫萘甲醇、α，α-二乙基-8a-羥基-4a-十氫萘甲醇；α，α-二甲基-4a-全氫化芴甲醇、α，α-二甲基-9a-全氫化芴甲醇、α，α-二甲基-9a-羥基-4a-全氫化芴甲醇、α，α-二甲基-4a-羥基-9a-全氫化芴甲醇、α，α-二甲基-4a-全氫化蒽甲醇、α，α-二甲基-9a-羥基-4a-全氫化蒽甲醇、α，α-二甲基-9a-(1-羥基-1-甲基乙基)-4a-全氫化蒽甲醇、α，α-二甲基-9a-(2-甲氧基乙氧基甲氧基)-4a-全氫化蒽甲醇、α，α-二甲基-9a-甲氧基甲氧基-4a-全氫化蒽甲醇、α，α-二甲基-9a-甲基硫基甲氧基-4a-全氫化蒽甲醇、α，α-二甲基-9a-[2-(三甲基甲矽烷基)乙氧基甲氧基]-4a-全氫化蒽甲醇、α，α-二甲基-9a-甲氧基-4a-全氫化蒽甲醇、9a-乙醯基氧基-α，α-二甲基-4a-全氫化蒽甲醇、9a-乙醯乙醯基氧基-α，α-二甲基-4a-全氫化蒽甲醇、α-乙基-α-甲基-4a-全氫化蒽甲醇、α-乙基-9a-羥基-α-甲基-4a-全氫化蒽甲醇、α-異丙基-α-甲基-4a-全氫化蒽甲醇、α-異丙基-9a-羥基-α-甲基-4a-全氫化蒽甲醇、α，α-二乙基-4a-全氫化蒽甲醇、α，α-二乙基-9a-羥基4a-全氫化蒽甲醇；α，α-二甲基-10a-全氫化菲甲醇、α，α-二甲基-4a-羥基-10a-全氫化菲甲醇、α，α-二甲基-8a-羥基-10a-全氫化菲甲醇；α，α-二甲基-2-三環[5．2．1．02，6]癸烷甲醇、α，α-二甲基-6-羥基-2-三環[5．2．1．02，6]癸烷甲醇、α，α-二甲基-6-(1-羥基-1-甲基乙基)-2-三環[5．2．1．02，6]癸烷甲醇、α，α-二甲基-6-(甲氧基乙氧基甲氧基)-2-三環[5．2．1．02，6]癸烷甲醇、α，α-二甲基-6-甲氧基甲氧基-2-三環[5．2．1．02，6]癸烷甲醇、α，α-二甲基-6-甲基硫基甲氧基-2-三環[5．2．1．02，6]癸烷甲醇、α，α-二甲基-6-[2-(三甲基甲矽烷基)乙氧基甲氧基]-2-三環[5．2．1．02，6]癸烷甲醇、α，α-二甲基-6-甲氧基-2-三環[5．2．1．02，6]癸烷甲醇、6a-乙醯基氧基-α，α-二甲基-2-三環[5．2．1．02，6]癸烷甲醇、6a-乙醯乙醯基氧基-α，α-二甲基-2-三環[5．2．1．02，6]癸烷甲醇、α-乙基-α-甲基-2-三環[5．2．1．02，6]癸烷甲醇、α-乙基-6-羥基-α-甲基-2-三環[5．2．1．02，6]癸烷甲醇、α-異丙基-α-甲基-2-三環[5．2．1．02，6]癸烷甲醇、α-異丙基-6-羥基-α-甲基-2-三環[5．2．1．02，6]癸烷甲醇、α，α-二乙基-2-三環[5．2．1．02，6]癸烷甲醇、α，α-二乙基-6-羥基-2-三環[5．2．1．02，6]癸烷甲醇；α，α-二甲基-2a-全氫化萘甲醇、α，α-二甲基-8a-羥基-2a-全氫化萘甲醇、α，α-二甲基-3a-全氫化萘甲醇、和α，α-二甲基-6a-羥基-3a-全氫化萘甲醇。
如果將所發明的含羥甲基脂環族化合物轉化成，例如羧酸如丙烯酸的酯(如，所發明的可聚合脂環族化合物)，那麼該酯本身不溶於鹼但非常易酸分解成鹼溶性羧酸。因此，前述化合物可用作刻蝕樹脂的單體或其原料。
在這些化合物中，如果如前所述將具有被保護基團保護並在環的連接位置上或另一位置上鍵接的羥基的化合物轉化成羧酸(如，丙烯酸)的酯以得到聚合物，那麼所得聚合物就具有很多優點，例如(ⅰ)聚合物的親水性、基材粘附性、和其它特性可通過適當選擇保護基團來提高混合控制，(ⅱ)與例如具有結合在該位置上的游離羥基的化合物相比，可以抑制在聚合反應時發生的副反應，而且容易控制分子量並提高使用性能，和(ⅲ)該受保護的羥基可根據需要，通過去保護而轉化成游離羥基。因此，所討論的這種化合物可用作刻蝕樹脂和其它高度官能聚合物的單體或其原料。
在其環上具有羥基、羥甲基、羧基、或另一官能團的化合物可用於進一步改進功能或增加或控制各種功能。此外，所發明的這種化合物可，例如用作藥物中間體和類似物。
在所發明的生產方法1中，結構式(4)、結構式(5)、和結構式(6)中的Rx和Ry中的烴基類似於結構式(1)和結構式(2)中的Ra和Rb中的烴基。Rc1、Rd1和Re1中的滷素原子、烷基、羥基保護基團、羥甲基保護基團、氨基保護基團、羧基保護基團、和醯基包括，例如在Rc、Rd和Re中列舉的相應取代基。
在結構式(6)中，M中的金屬原子包括(但不限於)鋰和其它的鹼金屬原子、以及鈰、鈦、銅、和其它的過渡金屬原子。這些金屬原子可具有配體。本說明書所用的術語「配體」還意味著包括對應於酸根型配合物中陽離子的原子或原子基團。這種配體包括，例如氯原子和其它滷素原子、異丙氧基和其它的烷氧基、二乙基氨基和其它的二烷基氨基、氰基、烷基、鋰原子和其它的鹼金屬原子(如，酸根型配合物中的陽離子)。在結構式(7)中，由Y表示的滷素原子包括氯、溴、和碘原子。由結構式(6)表示的有機金屬化合物的典型例子包括(但不限於)二甲基二異丙氧基鈦和其它的有機鈦化合物(如，有機鈦的酸根型配合物)、有機鎂化合物(如，格氏試劑)和有機鋰化合物。
由結構式(6)表示的化合物的比例例如，相對1摩爾的由結構式(4)或(5)表示的含醯基的脂環族化合物，為約0．7-3摩爾，優選約0．9-1．5摩爾。
本發明方法通常在有機溶劑中進行。這種有機溶劑僅需為在反應中惰性的溶劑，包括，例如二乙醚、1，2-二甲氧基乙烷、四氫呋喃、和其它醚；和庚烷、己烷、辛烷、和其它的脂族烴。
反應溫度可在例如-100℃至150℃的範圍內，根據反應物的種類進行適當選擇。例如，如果由結構式(6)表示的化合物中的M為金屬原子(如，鋰)，反應溫度例如，為約-100℃至20℃。如果使用其中M是由結構式(7)表示的基團的化合物作為由結構式(6)表示的化合物，那麼反應溫度例如，為約0-150℃，優選約20-100℃。
反應可在間歇體系、半間歇體系、連續體系或另一常規體系中進行。反應完成之後，目標反應產物通常可這樣得到將包含酸(如，氫氯酸)或鹽(如，氯化銨)的水溶液加入反應混合物中進行驟冷，根據需要調節所得混合物的酸性或鹼性，然後將所得混合物進行常規分離和純化處理，如過濾、濃縮、萃取、蒸餾、結晶、重結晶、和柱色譜。
由結構式(6)表示的化合物可按照常規技術來製備。例如，其中結構式(6)中M為由結構式(7)表示的基團的化合物可通過採用常規方法得到格氏試劑而製成。具體地說，該化合物可這樣製成將少量碘、乙基溴、或另一反應促進劑加入包含金屬鎂、一部分由以下結構式(13)表示的化合物Ry-Y(13)(其中Ry和Y具有與以上定義相同的含義)和有機溶劑的混合物中以引發反應，然後將剩餘的由結構式(13)表示的化合物加入混合物中以連續進行反應。作為有機溶劑，可以採用在本發明方法中使用的溶劑。相對1摩爾的由結構式(13)表示的化合物，金屬鎂的比例例如為約1-1．5摩爾。反應溫度例如為約0-100℃。如此得到的由結構式(6)表示的化合物可用於本發明方法而無需分離。
本發明方法可通過簡便操作，高產率地得到新型含羥甲基脂環族化合物。如果由結構式(4)或(5)表示的含醯基的脂環族化合物在分子中具有多個醯基[RxCO基團]，具有多個由結構式(3)表示的基團的含羥甲基脂環族化合物可通過選擇反應條件(如，通過增加由結構式(6)表示的化合物的比例)而得到。

在本發明生產方法1中用作原料的由結構式(4)或(5)表示的含醯基脂環族化合物可例如這樣得到將由結構式(14)或(15)表示的化合物 [其中環A、環B、環C、環D、環E、Rc1、Rd1、和Re1具有與以上定義相同的含義]與組成如下的醯化試劑進行反應(A)由以下結構式(16)表示的1，2-二羰基化合物 (其中Z1和Z2相互相同或不同，各自為氧原子或羥基；且Rx具有與以上定義相同的含義)或其羥基還原劑，(B)氧，和(C)至少一種選自(C1)金屬化合物和(C2)由以下結構式(17)所示醯亞胺化合物的化合物 (其中R1和R2相互相同或不同，各自為氫原子、滷素原子、烷基、芳基、環烷基、羥基、烷氧基、羧基、烷氧基羰基、或醯基，其中R1和R2可結合形成雙鍵或芳族或非芳族環；X為氧原子或羥基；且可進一步在R1、R2上、或在由R1和R2共同形成的雙鍵或芳族或非芳族環上形成由結構式(17)表示的一個或兩個N-取代環狀亞醯氨基)。
前述Z1和Z2各自為氧原子或羥基，且碳原子與Z1或Z2之間的鍵是單鍵或雙鍵。
1，2-二羰基化合物的典型例子為聯乙醯(2，3-丁二酮)、2，3-戊二酮、3，4-己二酮、二苯甲醯基(苯偶醯)、乙醯基苯甲醯基、和其它的α-二酮。1，2-二羰基化合物的羥基還原劑的典型例子為乙偶姻、苯偶姻、和其它的α-酮醇；和2，3-丁二醇、2，3-丙二醇、和其它的連位二醇。
作為氧(B)，可以使用分子氧或活性氧。這種分子氧包括(但不限於)純氧、和被惰性氣體如氮氣、氦氣、氬氣或二氧化碳稀釋的氧氣、或空氣。通常使用分子氧作為氧(B)。
構成金屬化合物(C1)的金屬元素並不重要，因此可以是元素周期表第1-15族的任何金屬元素。在本說明書中使用的術語「金屬元素」還包括硼B。金屬元素的例子包括元素周期表第1族元素(如，Li、Na、K)、第2族元素(如，Mg、Ca、Sr、Ba)、第3族元素(如，Sc、鑭系元素、錒系元素)、第4族元素(如，Ti、Zr、Hf)、第5族元素(如，V)、第6族元素(如，Cr、Mo、W)、第7族元素(如，Mn)、第8族元素(如，Fe、Ru)、第9族元素(如，Co、Rh)、第4族元素(如，Ni、Pd、Pt)、第11族元素(如，Cu)、第12族元素(如，Zn)、第13族元素(如，B、Al、In)、第14族元素(如，Sn、Pb)、和第15族元素(如，Sb、Bi)。優選的金屬元素包括過渡金屬元素(元素周期表的第3-12族元素)。其中，元素周期表的第5-11族元素，尤其是第5和9族的元素是優選的，其中Co和V是通常優選的。金屬元素的化合價並不重要，且在許多情況下為約0-6。
金屬化合物(C1)包括(但不限於)單質物質、氫氧化物、氧化物(包括配合物氧化物)、滷化物(如，氟化物、氯化物、溴化物和碘化物)、含氧酸的鹽(如，硝酸鹽、硫酸鹽、磷酸鹽、硼酸鹽和碳酸鹽)、含氧酸、同多酸、雜多酸、和前述金屬元素的其它無機化合物；無機酸的鹽(如，乙酸鹽、丙酸鹽、氫氰酸鹽、環烷酸鹽和硬脂酸鹽)、配合物、以及金屬元素的其它有機化合物。構成配合物的配體包括OH(羥)、烷氧基(如，甲氧基、乙氧基、丙氧基和丁氧基)、醯基(如，乙醯基和丙醯基)、烷氧基羰基(如，甲氧基羰基和乙氧基羰基)、乙醯基乙醯根合、環戊二烯基、滷素原子(如，氯和溴)、CO、CN、氧原子、H2O(水合)、膦(如，三苯基膦和其它的三芳基膦)、和其它的磷化合物、NH3(氨)、NO、NO2(硝基)、NO3(硝酸基)、和其它的含氮化合物。
以鈷化合物為例，金屬化合物(C1)的具體例子包括氫氧化鈷、氧化鈷、氯化鈷、溴化鈷、硝酸鈷、硫酸鈷、磷酸鈷、和其它的無機化合物；乙酸鈷、環烷酸鈷、硬脂酸鈷、和其它的有機酸鹽；乙醯基乙醯根合鈷、和其它的配合物、以及其它的二價或三價鈷化合物。釩化合物的例子包括氫氧化釩、氧化釩、氯化釩、氯化氧釩、硫酸釩、硫酸氧釩、釩酸鈉、和其它的無機化合物；乙醯基乙醯根合釩、乙醯基乙醯根合氧釩、和其它的配合物、以及化合價為2-5的其它釩化合物。其它金屬元素的例子包括對應於上述鈷或釩化合物的化合物。這些金屬化合物(C1)都可單獨或結合使用。
金屬化合物(C1)與1，2-二羰基化合物或其羥基還原劑的比率例如使得，前者(C1)／後者(A)(摩爾)等於約0-0．1，優選約0．001-0．05，更優選約0．002-0．02。
在由結構式(17)表示的醯亞胺化合物(C2)中的取代基R1和R2中，滷素原子包括碘、溴、氯和氟。烷基包括(但不限於)甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、異丁基、仲丁基、叔丁基、己基、和癸基、以及其它的各自具有約1-10個碳原子的直鏈或支鏈烷基。優選的烷基為各自具有約1-6個碳原子的烷基，其中特別優選各自具有約1-4個碳原子的低級烷基。
芳基包括例如苯基和萘基。環烷基的例子包括環戊基和環己基。烷氧基的例子為甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基、叔丁氧基和己氧基、以及各自具有約1-10個碳原子(優選具有約1-6個碳原子)的其它烷氧基。其中各自具有約1-4個碳原子的低級烷基是特別優選的。
烷氧基羰基的例子包括甲氧基羰基、乙氧基羰基、異丙氧基羰基、丁氧基羰基、叔丁氧基羰基、己氧基羰基、和各自在烷氧基部分中具有約1-10個碳原子的其它烷氧基羰基。優選的羰基是各自在烷氧基部分中具有約1-6個碳原子的烷氧基羰基，其中各自在烷氧基部分中具有約1-4個碳原子的低級烷氧基羰基是特別優選的。醯基的例子包括，例如甲醯基、乙醯基、丙醯基、丁醯基、異丁醯基、戊醯基、異戊醯基、和新戊醯基、以及各自具有約1-6個碳原子的其它醯基。
取代基R1和R2可以相互相同或不同。結構式(17)中的取代基R1和R2可結合形成雙鍵、或芳族或非芳族環。優選的芳族或非芳族環具有約5-12個環原子數，特別是約6-10個環原子數。該環可以是雜環或稠合雜環，但它通常是一種烴環。這種環包括，例如非芳族脂環族環(如，環己烷環、和可具有取代基的其它環烷烴環、環己烯環、和和可具有取代基的其它環烯烴環)、非芳族橋接環(如，5-降冰片烯環、和可具有取代基的其它橋接烴環)、苯環、萘環、和其它的可具有取代基的芳族環(包括稠合環)。該環在許多情況下由芳族環組成。該環可具有取代基。這種取代基包括(但不限於)烷基、滷代烷基、羥基、烷氧基、羧基、烷氧基羰基、醯基、硝基、氰基、氨基和滷素原子。
優選的醯亞胺化合物(C2)包括具有以下結構式的化合物 (其中R3-R6相互相同或不同，各自為氫原子、烷基、滷代烷基、羥基、烷氧基、羧基、烷氧基羰基、醯基、硝基、氰基、氨基、或滷素原子，其中R3-R6的相鄰基團可結合形成芳族或非芳族環；結構式(17f)中的A為亞甲基或氧原子；且R1、R2和X具有與以上定義相同的含義，其中結構式(17c)中表示的一個或兩個N-取代環狀亞醯氨基可進一步與結構式(17c)中的苯環結合)。
在取代基R3-R6中，烷基包括與以上列舉類似的烷基，尤其是具有約1-6個碳原子的烷基。滷代烷基包括三氟甲基、和各自具有約1-4個碳原子的其它滷代烷基。烷氧基包括與上述類似的烷氧基，尤其是各自具有約1-4個碳原子的低級烷氧基。烷氧基羰基包括與上述類似的烷氧基羰基，尤其是各自在烷氧基部分中具有約1-4個碳原子的低級烷氧基羰基。醯基包括與上述類似的醯基，尤其是各自具有約1-6個碳原子的醯基。滷素原子的例子包括氟、氯和溴原子。取代基R3-R6通常各自為氫原子、具有約1-4個碳原子的低級烷基、羧基、硝基、或滷素原子。由R3-R6共同形成的環包括與由R1和R2共同形成的上述環類似的環。其中，芳族或非芳族5-12元環是特別優選的。
在結構式(17)中，X表示氧原子或羥基，且氮原子N與X之間的鍵為單鍵或雙鍵。由結構式(17)表示的醯亞胺化合物(C2)都可單獨或結合使用。
對應於由結構式(17)表示的醯亞胺化合物(C2)的酸酐包括(但不限於)琥珀酸酐、馬來酸酐、和其它的飽和或不飽和脂族二羧酸酐、四氫鄰苯二甲酸酐、六氫鄰苯二甲酸酐(1，2-環己烷二甲酸酐)、1，2，3，4-環己烷四甲酸1，2-二酸酐、和其它的飽和或不飽和非芳族多羧酸酐(脂環族多羧酸酐)、HET酸酐(氯茵酸酐)、雙環庚烯二甲酸酐、和其它的橋接環狀多羧酸酐(脂環族多羧酸酐)、鄰苯二甲酸酐、四溴鄰苯二甲酸酐、四氯鄰苯二甲酸酐、硝基鄰苯二甲酸酐、苯三酸酐、甲基環己烯三羧酸酐、苯四甲酸酐、苯六酸酐、1，8；4，5-萘四甲酸二酸酐、和其它的芳族多羧酸酐。
優選的醯亞胺化合物包括，例如N-羥基琥珀醯亞胺、N-羥基馬來醯亞胺、N-羥基六氫鄰苯二甲醯亞胺、N，N』-二羥基環己烷四甲醯亞胺、N-羥基鄰苯二甲醯亞胺、N-羥基四溴鄰苯二甲醯亞胺、N-羥基四氯鄰苯二甲醯亞胺、N-羥基氯菌醯亞胺、N-羥基雙環庚烯二甲醯亞胺、N-羥基苯三甲醯亞胺、N，N』-二羥基均苯四甲醯亞胺、和N，N』-二羥基萘四甲醯亞胺。優選的醯亞胺化合物通常包括衍生自脂環族多羧酸酐或芳族多羧酸酐的N-羥基醯亞胺，其中特別優選N-羥基鄰苯二甲醯亞胺和衍生自芳族多羧酸酐的其它N-羥基醯亞胺化合物。
醯亞胺化合物(C2)可通過常規的醯亞胺化方法(形成醯亞胺的方法)來製備，例如包括以下步驟將相應的酸酐與羥基胺NH2OH進行反應以打開酸酐基團，然後閉環以形成醯亞胺。
醯亞胺化合物(C2)與1，2-二羰基化合物或其羥基還原劑(A)的比率例如使得，前者(C2)／後者(A)(摩爾)等於約0-1，優選約0．001-0．5，更優選約0．002-0．2。
醯基化試劑只需包含至少一種選自金屬化合物(C1)和醯亞胺化合物(C2)的化合物。具體地說，醯基化試劑的實施方案包括(ⅰ)由1，2-二羰基化合物或其羥基還原劑(A)、氧(B)和金屬化合物(C1)組成的醯基化試劑，(ⅱ)由1，2-二羰基化合物或其羥基還原劑(A)、氧(B)和醯亞胺化合物(C2)組成的醯基化試劑，和(ⅲ)由1，2-二羰基化合物或其羥基還原劑(A)、氧(B)、金屬化合物(C1)、和醯亞胺化合物(C2)組成的醯基化試劑。
在許多情況下，使用包含金屬化合物(C1)的醯基化試劑可得到高轉化率，而使用包含醯亞胺化合物(C2)的醯基化試劑則可高選擇性地得到含醯基的化合物。包含醯亞胺化合物(C2)的醯基化試劑的特徵在於，如果與1，2-二羰基化合物的羥基還原劑結合用作化合物(A)，那麼該羥基還原劑就在體系中立即轉化成相應的1，2-二羰基化合物，而且醯基化反應順利進行。
除了組分(A)、(B)和(C)，該醯基化試劑還可包含其它組分，包括自由基生成劑和自由基反應促進劑。這些附加組分包括，例如滷素(如，氯和溴)、過酸(如，過乙酸和間-氯過苯甲酸)、和過氧化物(如，過氧化氫和氫過氧化物)。
在製備由結構式(4)或(5)表示的含醯基的脂環族化合物時，相對1摩爾的由結構式(14)或(15)表示的化合物，1，2-二羰基化合物或其羥基還原劑(A)的比例例如，等於或大於約1摩爾(約1-50摩爾)，優選約1．5-20摩爾，更優選約3-10摩爾。1，2-二羰基化合物或其羥基還原劑(A)還可用作反應溶劑。
相對1摩爾的由結構式(14)或(15)表示的化合物，氧(B)的比例等於或大於約0．5摩爾(如，等於或大於1摩爾)，優選約1-100摩爾，更優選約2-50摩爾。在許多情況下，採用相對結構式(14)或(15)所示化合物過量摩爾的分子氧。
相對1摩爾的由結構式(14)或(15)表示的化合物，金屬化合物(C1)的量，例如為約0．00001-1摩爾，優選約0．0001-0．1摩爾，更優選約0．001-0．05摩爾。相對1摩爾的由結構式(14)或(15)表示的化合物，醯亞胺化合物(C2)的比例例如，為約0．00001-1摩爾，優選約0．001-0．7摩爾，更優選約0．01-0．5摩爾。
反應一般在有機溶劑中進行。這種有機溶劑包括(但不限於)乙酸、丙酸、和其它的有機酸；乙腈、丙腈、苯甲腈、和其它的腈；甲醯胺、乙醯胺、二甲基甲醯胺(DMF)、二甲基乙醯胺、和其它的醯胺；叔丁醇、叔戊醇、和其它的醇；己烷、辛烷、和其它的脂族烴；苯、甲苯、和其它的芳族烴；氯仿、二氯甲烷、二氯乙烷、四氯化碳、氯苯、三氟甲基苯、和其它的滷化烴；硝基苯、硝基甲烷、和其它的硝基化合物；乙酸乙酯、乙酸丁酯、和其它的酯；二乙醚、二異丙基醚、和其它的醚；以及這些溶劑的混合物。作為溶劑，通常採用乙酸或另一有機酸、苯甲腈或另一腈、三氟甲基苯或另一滷化烴。
反應溫度可根據反應物的種類而適當選擇，例如為約0-300℃，優選約30-250℃，更優選約40-200℃。反應通常在約40-150℃的溫度下進行。反應可在大氣壓下或在壓力下(在負荷下)進行。如果反應在壓力下進行，該壓力通常約1-100個大氣壓(如，1．5-80個大氣壓)，優選約2-70個大氣壓。反應時間可根據反應溫度和壓力而在例如約30分鐘至48小時的範圍內適當選擇。反應可在間歇體系、半間歇體系、連續體系或另一常規體系中，在氧氣的存在下或在氧氣流下進行。在反應完成之後，反應產物容易通過常規的技術進行分離和純化，如過濾、濃縮、蒸餾、萃取、結晶、重結晶、柱色譜和其它分離方法、或這些分離方法的任何組合形式。
按照採用醯基化試劑的醯基化方法，將對應於1，2-二羰基化合物的醯基(RxCO基團)引入由結構式(14)或(15)表示的脂環族化合物的連接位置(橋接位置)中。在由結構式(14)或(15)表示的脂環族化合物中，如果Rc1為氫原子且Rd1或Re1為氫原子，氧化反應就在醯基化條件下進行醯基化反應，因此可生產出各自將醯基和羥基引入兩個連接位置中的化合物。
由結構式(4)或(5)表示的化合物的典型例子包括(但不限於)3a-乙醯基-全氫化茚、3a-乙醯基-7a-羥基全氫化茚、3a，7a-二乙醯基全氫化茚、4a-乙醯基十氫萘、4a-乙醯基-8a-羥基十氫萘、4a，8a-二乙醯基十氫萘、4a-乙醯基-全氫化芴、9a-乙醯基-全氫化芴、4a，9a-二乙醯基-全氫化芴、4a-乙醯基全氫化蒽、4a-乙醯基-9a-羥基全氫化蒽、4a，9a-二乙醯基全氫化蒽、10a-乙醯基全氫化菲、10a-乙醯基-4a-羥基全氫化菲、10a-乙醯基-8a-羥基全氫化菲、10a，8a-二乙醯基全氫化菲、2-乙醯基三環[5．2．1．02，6]癸烷、2-乙醯基-6-羥基三環[5．2．1．02，6]癸烷、2，6-二乙醯基三環[5．2．1．02，6]癸烷、2a-乙醯基全氫化苊、2a-乙醯基-8a-羥基全氫化苊、2a，8a-二乙醯基全氫化苊、3a-乙醯基全氫化菲哪烯、3a-乙醯基-6a-羥基全氫化菲哪烯、和3a，6a-二乙醯基全氫化菲哪烯。
用作醯基化反應原料的由結構式(14)或(15)表示的化合物可按照已知方法而製成。例如，在連接位置(橋接位置)上具有羥基的化合物可在由結構式(17)所示醯亞胺化合物組成的催化劑、或由該催化劑與金屬化合物(C1)組成的催化劑的存在下，通過用氧將在連接位置上具有氫原子的相應化合物進行氧化而得到。相對1摩爾的在連接位置上具有氫原子的化合物，醯亞胺化合物的量，例如為約0．001-1摩爾。相對1摩爾的在連接位置上具有氫原子的化合物，金屬化合物(C1)的量，例如為約0．0001-0．7摩爾。氧的摩爾用量通常相對在連接位置上具有氫原子的化合物過量。作為氧，可以採用分子氧。反應在約0-300℃(優選約30-250℃)的溫度下，在大氣壓下或在壓力下，在溶劑如乙酸和其它有機酸、乙腈、苯甲腈、和其它腈中進行。
在連接位置上具有羧基的化合物可在由結構式(17)所示醯亞胺化合物組成的催化劑、或由該催化劑與金屬化合物(C1)組成的催化劑的存在下，通過將在連接位置上具有氫原子的相應化合物與一氧化碳和氧進行接觸而得到。醯亞胺化合物和金屬化合物(C1)的量與氧化反應時相同。相對1摩爾的在連接位置上具有氫原子的化合物，一氧化碳的比例通常等於或大於1摩爾(如，約1-100摩爾)。相對1摩爾的在連接位置上具有氫原子的化合物，氧的比例通常等於或大於約0．5摩爾(如，約0．5-100摩爾)。一氧化碳與氧的比率使得，一氧化碳／氧(摩爾)等於約1／99-99／1，優選約10／90-99／1。反應在約0-200℃(優選約10-150℃)的溫度下，在大氣壓下或在壓力下，在溶劑如乙酸和其它有機酸、乙腈、苯甲腈、和其它腈中進行。
在連接位置上具有羥甲基的化合物可通過使用還原劑(如，氫-鉑族金屬催化劑、硼氫化鈉-Lewis酸、氫化鋁鋰、和二硼烷)，將在連接位置上具有羧基的相應化合物經受常規的還原反應而得到。
在連接位置上具有硝基的化合物可在由結構式(17)所示醯亞胺化合物組成的催化劑的存在或不存在下，通過將在連接位置上具有氫原子的相應化合物與氧化氮(如，N2O3、N2O-O2、NO-O2、或NO2)進行接觸而得到。醯亞胺化合物的量與氧化反應時相同。相對1摩爾的在連接位置上具有氫原子的化合物，氧化氮的比例通常約1-50摩爾，優選約1．5-30摩爾。反應在約0-150℃(優選約10-125℃)的溫度下，在大氣壓下或在壓力下，在溶劑如乙酸和其它有機酸、乙腈、苯甲腈、和其它腈中進行。
在連接位置上具有氨基的化合物可通過使用還原劑[如，氫-金屬催化劑(鉑族金屬、鎳、和亞鉻酸銅)、硼氫化鈉、和二硼烷)]，將在連接位置上具有硝基的相應化合物經受常規的還原反應而得到。在具有結構式(14)或(15)的化合物中，具有醯基的化合物可通過使用醯基化試劑，利用醯基化方法而得到。這些用於引入官能團的方法也可應用於將官能團引入本發明化合物(1)、(2)、(10)、(11)及其原料化合物。
在由結構式(4)或(5)表示的化合物中，具有甲基作為Rx的化合物(在連接位置上具有乙醯基的脂環族化合物)也可通過以下方式而得到。將由以下結構式(18)或(19)表示的在連接位置上具有醯基的脂環族化合物 (其中環A、環B、環C、環D、環E、Rc1、Rd1和Rc1具有與以上定義相同的含義)與滷化試劑如亞硫醯氯反應得到相應的羧酸滷化物衍生物；將所得羧酸滷化物衍生物與衍生自丙二酸酯如丙二酸乙酯的格氏試劑進行反應，得到相應的α-(金剛烷基羰基)丙二酸酯；然後將所得的化合物在酸如硫酸的作用下分解。
保護基團在本發明化合物(1)、(2)、(10)和(11)及其原料化合物中的引入和去保護可按照常規方式(如，T．W．Greene，「有機合成中的保護基團」，Wiley-Interscience Publication，New York，1981)來進行。
在由結構式(1)或(2)表示的含羥甲基的脂環族化合物中，其中Ra和Rb為相同烴基的化合物，即，由結構式(1a)或(2a)表示的化合物可通過生產方法2而得到。
在結構式(1a)或(2a)中，Ra1中的烴基包括在取代基Ra和Rb中列舉的烴基。優選的Ra1包括，例如C1-C10烷基(通常是C1-C6烷基，尤其是C1-C4烷基)、和3-至8-元環烷基。
在結構式(8)或(9)中，可在R2中具有取代基的烴基包括脂族烴基、脂環族烴基、芳族烴基、和各自包含多個相互結合的這些基團的基團。取代基包括(但不限於)滷素原子、取代氧代(或硫代)基團(如甲氧基、甲基硫基、甲氧基乙氧基、2-(三甲基甲矽烷基)乙氧基、和苄氧基)、和醯基(如，苯甲醯基)。
脂族烴基包括(但不限於)甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、異丁基、仲丁基、叔丁基、戊基、己基、辛基、癸基、乙烯基、烯丙基、2-丙烯基、和其它的C1-C10脂族烴基(烷基、鏈烯基、和炔基)。優選的脂族基團為C1-C6(尤其是C1-C4)脂族烴基。環脂族烴基包括(但不限於)環戊基、環己基、和3-至8-元環脂族烴基(環烷基和環鏈烯基)。芳族烴基包括，例如苯基、萘基、和其它的C6-C14芳族烴基。各自具有多個相互結合的不同烴基的基團包括(但不限於)苄基、2-苯基乙基、和其它的C7-C16芳烷基。
在由結構式(12)表示的化合物中，其中Rz為烴基的化合物可通過常規的酯化反應，使用例如酸催化劑，由其中Rz為氫原子的1-金剛烷羧酸、和相應的醇或酚而容易得到。
由結構式(8)或(9)表示的化合物與由結構式(6a)表示的有機金屬化合物之間的反應一般在惰性溶劑中進行。這種溶劑包括(但不限於)二乙醚、二丁醚、1，2-二甲氧基乙烷、四氫呋喃、和其它的鏈或環狀醚；己烷、庚烷、辛烷、和其它的脂族烴；苯、甲苯、二甲苯、和其它的芳族烴；環己烷、和其它的脂環族烴；以及這些溶劑的混合物。優選的溶劑包括醚、醚與其它溶劑的混合物。醚在溶劑中的濃度優選等於或大於10％重量。
反應溫度可根據例如，有機金屬化合物的種類而適當選擇，一般為約-100℃至100℃(如果採用有機鎂化合物，約0-100℃，優選約10-40℃)。由結構式(6a)表示的有機金屬化合物的比例可根據該化合物的種類而適當選擇，例如為結構式(8)或(9)化合物的約2-4當量倍(如果結構式(8)或(9)中的Rz為氫原子，約3-5當量倍)。
反應可在間歇體系、半間歇體系、連續體系、或另一常規體系中進行。如果反應在半間歇體系中進行，可將結構式(8)或(9)化合物加入包含由結構式(6a)表示的有機金屬化合物的液體中，或將由結構式(6a)表示的有機金屬化合物加入(滴加)包含結構式(8)或(9)化合物的液體中。
反應完成之後，具有1，1-二取代羥甲基且由結構式(1a)或(2a)表示的相應脂環族化合物可這樣得到將包含酸(如，氫氯酸、硫酸和其它的無機酸；乙酸、和其它有機酸)或鹽(如，氯化銨)的水溶液加入反應混合物中以分解有機金屬化合物的加成物；根據需要調節酸性或鹼性；然後將所得混合物經受常規的分離和純化處理，如過濾、濃縮、萃取、蒸餾、結晶、重結晶、或柱色譜。
作為由結構式(6a)表示的有機金屬化合物，可以採用類似於結構式(6)所示化合物的化合物。
在由結構式(10)或(11)表示的可聚合脂環族化合物中，環A、環B、環C、環D、環E、Ra和Rb具有與以上定義相同的含義。Rc2、Rd2和Re2中的滷素原子、烷基、用於羥基的保護基團、用於羥甲基的保護基團、用於氨基的保護基團、用於羧基的保護基團、和醯基包括，例如在Rc、Rd和Re中列舉的相應取代基。
在結構式(10)中，由環A和環B形成的多環碳環包括(但不限於)全氫化茚環、十氫萘環、全氫化芴環、全氫化蒽環、全氫化菲環、和三環[5．2．1．02，6]癸烷。在結構式(11)中，由環C、環D和環E形成的多環碳環包括，例如全氫化萘環和全氫化菲哪烯環。
R中的可聚合不飽和基團包括各自具有可聚合雙鍵的烴基(如，乙烯基、異丙烯基、烯丙基、烯丙基甲基、和其它的烯丙基-C1-C4烷基；和2-甲基-2-丙烯基、和其它的α-烷基取代的乙烯基-C1-C4烷基)、和各自具有可聚合三鍵的烴基(如，乙炔基、2-丙炔基、和其它的乙炔基-C1-C4烷基)。優選的可聚合不飽和基團各自具有α，β-烯屬不飽和鍵(如，乙烯基、異丙烯基、和烯丙基，尤其是乙烯基或異丙烯基)。
在這些可聚合脂環族化合物中，優選的化合物包括，例如其中Rc2為氫原子的化合物、其中Rd2和Re2為氫原子的化合物、其中Rc2為羥基(可被保護基團保護)的化合物、和其中Rd2和／或Re2為羥基(可被保護基團保護)的化合物。
可聚合脂環族化合物的典型例子包括單-或二-丙烯酸酯和單-或二-甲基丙烯酸酯，對應於在含羥甲基脂環族化合物的典型例子時列舉的化合物。
由結構式(10)或(11)表示的可聚合脂環族化合物可例如在由元素周期表第3族元素的化合物組成的催化劑的存在下，通過將由結構式(1)或(2)表示的化合物與以下結構式(20)表示的不飽和羧酸RCO2H(20)(其中R具有與以上定義相同的含義)或其反應性衍生物進行反應而得到。
由結構式(20)表示的這種不飽和羧酸包括各自具有可聚合雙鍵的化合物[如，(甲基)丙烯酸、巴豆酸、乙烯基乙酸、烯丙基乙酸、和其它的單羧酸；馬來酸、富馬酸、衣康酸、和其它的多羧酸；和這些多羧酸的單烷基酯]的化合物、以及各自具有可聚合三鍵的化合物(如，丙炔酸)。
這些不飽和羧酸的反應性衍生物包括酸酐[如，(甲基)丙烯酸酐、和馬來酸酐]、以及各自具有一個離去基團(如，氫原子、烷基、鏈烯基、炔基、芳基、環烷基、和芳烷基)的化合物。
各自具有一個離去基團的這種反應性羧酸衍生物包括(但不限於)，醯滷[如，(甲基)丙烯醯氯、和(甲基)丙烯醯溴]、羧酸的烷基酯[如，(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸異丁酯、(甲基)丙烯酸叔丁基酯、和羧酸的其它C1-C6烷基酯(尤其是羧酸的C1-C4烷基酯)]、羧酸的鏈烯基酯[如，(甲基)丙烯酸乙烯基酯、(甲基)丙烯酸烯丙基酯、(甲基)丙烯酸1-丙烯基酯、(甲基)丙烯酸異丙烯基酯、(甲基)丙烯酸異1-丁烯基酯、(甲基)丙烯酸2-丁烯基酯、(甲基)丙烯酸3-丁烯基酯、(甲基)丙烯酸2-戊烯基酯、和羧酸的其它C2-C10鏈烯基酯(尤其是羧酸的C2-C6鏈烯基酯，其中羧酸的C2-C4鏈烯基酯是優選的)]、羧酸的炔基酯[如，(甲基)丙烯酸乙炔基酯、(甲基)丙烯酸丙炔基酯、和羧酸的其它C2-C10炔基酯(尤其是羧酸的C2-C6炔基酯，其中羧酸的C2-C4炔基酯是優選的)]、羧酸的芳基酯[如，(甲基)丙烯酸苯酯]、羧酸的環烷基酯[如，(甲基)丙烯酸環己基酯、和羧酸的其它C3-C10環烷基酯]、以及羧酸的芳烷基酯[如，(甲基)丙烯酸苄基酯、和羧酸的其它苯基-C1-C4烷基酯]。
優選的反應性衍生物包括醯滷、羧酸的C1-C6烷基酯(尤其是C1-C4烷基酯)]、羧酸的C2-C10鏈烯基酯(尤其是C2-C6鏈烯基酯)、羧酸的C2-C10炔基酯(尤其是C2-C4炔基酯)。尤其是，使用醯滷和羧酸的C2-C10鏈烯基酯可通過離去基團的交換反應而高選擇性地、高產率地產生相應的可聚合脂環族化合物，同時抑制副反應如加成聚合反應。
按照該方法，可以抑制例如胺氯化氫的形成。此外，使用羧酸的C1-C4烷基酯或羧酸的C2-C4鏈烯基酯可避免滷素化合物對目標化合物的汙染。此外，低沸點化合物(如，酯)可用作反應物不飽和羧酸或其反應性衍生物，而且在這種情況下，反應後處理容易且分離產率高。
元素周期表第3族元素包括(但不限於)稀土元素[如，鈧、釔、鑭系元素(鑭、鈰、鐠、鈮、鉕、釤、銪、釓、鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿、和鑥)]、以及錒系元素(如，錒)。
優選的元素周期表第3族元素包括(但不限於)稀土元素如，鈧、釔、和鑭系元素(如，釤、釓、和鐿)]。尤其是，釤具有高催化活性。
在元素周期表第3族元素的化合物中，元素周期表第3族元素的化合價並不特別限定，通常為二價至四價，尤其是二價或三價。元素周期表第3族元素的化合物並不特別限定，只要這些化合物具有催化活性，因此可以是金屬單質、無機化合物(如，滷化物、氧化物、配氧化物、磷化合物、和氮化合物)、與無機化合物的化合物(如，有機酸)、或配合物。所討論的化合物通常為含氧酸的氫氧化物或鹽、有機酸的鹽、無機酸的鹽、包含該元素的滷化物、或包含金屬元素的配位化合物(配合物)。該配合物可以是π-配合物如金屬茂化合物。元素周期表第3族元素的化合物可以是與其它金屬的配位金屬化合物。這些催化劑都可單獨或結合使用。
以釤化合物為例，以下詳細說明催化組分。當然，也可採用對應於釤化合物的元素周期表第3族元素的化合物。
氫氧化物包括，例如氫氧化釤(Ⅱ)、和氫氧化釤(Ⅲ)。金屬氧化物包括，例如氧化(Ⅱ)和氧化(Ⅲ)。
有機酸的鹽包括(但不限於)，有機酸的鹽，例如以下酸的鹽有機羧酸(如，甲酸、乙酸、三氯乙酸、三氟乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、環烷酸、硬脂酸、和其它單羧酸；草酸、馬來酸、和其它的多羧酸)、羥基羧酸(如，乙醇酸、乳酸、蘋果酸、酒石酸、和檸檬酸)、硫氰酸、和磺酸(如，甲磺酸、三氯甲磺酸、三氟甲磺酸、乙磺酸、和其它的烷基磺酸；和苯甲酸、對-甲苯磺酸、和其它的芳基磺酸)。無機酸的鹽包括(但不限於)硝酸鹽、硫酸鹽、磷酸鹽、碳酸鹽、和過氯酸鹽。有機酸鹽或無機酸鹽的例子包括(但不限於)乙酸釤(Ⅲ)、乙酸釤(Ⅲ)、三氯乙酸釤(Ⅱ)、三氯乙酸釤(Ⅲ)、三氟乙酸釤(Ⅱ)、三氟乙酸釤(Ⅲ)、三氟甲磺酸釤(Ⅱ)(即，三氟甲磺酸釤(Ⅱ))、三氟甲磺酸釤(Ⅲ)(即，三氟甲磺酸釤(Ⅲ))、硝酸釤(Ⅱ)、硫酸釤(Ⅱ)、磷酸釤(Ⅱ)、和碳酸釤(Ⅱ)。
滷化物包括氯化物、溴化物和碘化物，如碘化釤(Ⅱ)、碘化釤(Ⅲ)、溴化釤(Ⅱ)、溴化釤(Ⅲ)、氯化(Ⅱ)、和氯化(Ⅲ)。
構成配合物的配體包括(但不限於)OH(羥)、甲氧基、乙氧基、丙氧基、和丁氧基、及其其它的烷氧基、乙醯基、丙醯基、和其它的醯基、甲氧基羰基(乙酸根合)、乙氧基羰基、和其它的烷氧基羰基、乙醯基乙醯根合、環戊二烯基、C1-C4烷基取代環戊二烯基(如，五甲基環戊二烯基、和其它的C1-C2烷基取代的環戊二烯基)、二環戊二烯基、C1-C4烷基取代二環戊二烯基(如，五甲基二環戊二烯基、和其它的C1-C2烷基取代的二環戊二烯基)、氯、溴、和其它的滷素原子、CO、CN、氧原子、H2O(水合)、膦(如，三苯基膦和其它的三芳基膦)、和其它的磷化合物、NH3(氨)、NO、NO2(硝基)、NO3(硝酸基)、乙二胺、二亞乙基三胺、和其它的含氮化合物。可在配合物或配合物鹽中配位一種或多種相同或不同的配體。
典型的釤配合物包括，例如二乙醯基丙酮釤(Ⅱ)、三乙醯基丙酮釤(Ⅲ)、二環戊二烯基釤(Ⅱ)、三環戊二烯基釤(Ⅲ)、二(五甲基環戊二烯)釤(Ⅱ)、三(五甲基環戊二烯)釤(Ⅲ)、和二(η5-五甲基環戊二烯)釤(Ⅱ)。
由元素周期表第3族元素的化合物構成的催化劑可以是均相或多相的。該催化劑可以是一種固體催化劑，包含承載在載體上的由元素周期表第3族元素的化合物構成的催化組分。作為載體，通常採用活性炭、沸石、矽石、矽石-礬土、膨潤土、和其它的多孔載體。相對100重量份的載體，催化組分在該固體催化劑中的比例為約0．1-50重量份，優選約0．5-30重量份，更優選1-20重量份。
由元素周期表第3族元素的化合物構成的催化組分的量可在較寬範圍內選擇，相對由結構式(1)或(2)表示的含羥甲基的脂環族化合物，例如為約0．1-100％摩爾，優選約0．5-50％摩爾，更優選約1-25％摩爾(如，約5-20％摩爾)。
酯化反應有利地在肟的存在下進行。肟可以是醛肟或酮肟。該肟包括，例如2-己酮肟、和其它的脂族肟、環己酮肟、和其它的脂環族肟、苯乙酮肟、二苯甲酮肟、苄基二肟和其它的芳族肟。
肟的量可在較寬範圍內選擇，相對由結構式(1)或(2)表示的含羥甲基的脂環族化合物，例如為約0．1-100％摩爾，優選約1-50％摩爾，更優選約5-40％摩爾(如，約5-30％摩爾)。
由結構式(20表示的不飽和羧酸或其反應性衍生物與由結構式(1)或(2)表示的含羥甲基脂環族化合物的比率可在一定範圍內自由選擇，只要不對可聚合脂環族化合物的生產效率產生不利影響，相對1當量的含羥甲基的脂環族化合物，例如為約0．5-5當量，優選約0．8當量或更高(如，約0．8-5當量)，通常約1當量或更高(如，1-3當量，尤其是約1-1．5當量)。酯化反應是一種平衡反應，因此不飽和羧酸或其反應性衍生物的量越多，反應越有利地進行。但前述催化劑具有明顯高的催化活性，因此這種催化劑的使用無需大量過量的不飽和羧酸或其反應性衍生物。如果由結構式(1)或(2)表示的含羥甲基脂環族化合物具有兩個或多個羥基，通過適當選擇由結構式(20)表示的不飽和羧酸或其反應性衍生物的量，可高產率地得到單酯、二酯、或類似物。
如果反應熱低，即便溶劑量少，本發明方法也可順利地進行反應並可高產率地得到目標化合物。
酯化反應可在惰性溶劑的存在或不存在下進行。這種反應溶劑包括(但不限於)己烷、辛烷、和其它的脂族烴；環己烷、和其它的脂環族烴；苯、甲苯、二甲苯、和其它的芳族烴；丙酮、甲乙酮、甲基異丁基酮、和其它的酮；二噁烷、二乙醚、二異丙基醚、四氫呋喃、和其它的醚；二甲基甲醯胺、二甲基乙醯胺、N-甲基吡咯烷酮、乙腈、苯甲腈、和其它的非質子傳遞極性溶劑；以及這些溶劑的混合物。不飽和羧酸或其反應性衍生物可用作反應溶劑。
在含羥甲基的脂環族化合物中，各自具有多個羥基的化合物具有高親水性，因此在使用常用的酯化反應溶劑(甲苯和其它的憎水溶劑)時容易形成一種多相反應體系。因此，如果採用具有高親水性的含羥甲基的脂環族化合物，優選的溶劑包括親水溶劑、或親水溶劑與憎水溶劑(脂族、環脂族或芳族烴)的混合物。這種親水溶劑包括丙酮、甲乙酮、和其它的酮；二噁烷、二乙醚、四氫呋喃、和其它的醚；和非質子傳遞極性溶劑。
該反應是一種平衡反應，因此為了促進反應，從反應體系中立即去除對反應產生不利影響的消去組分或其它組分是有利的。為了去除消去組分，可有利地使用高沸點溶劑(如，沸點約50-120℃，通常約60-115℃的有機溶劑)或共沸溶劑(如，前述烴)。
酯化反應的反應溫度可在例如約0-150℃，優選約25-120℃的範圍內選擇。通過使用由元素周期表第3族元素的化合物組成的催化劑，即使在溫和條件下也可高產率地得到空間脂環族化合物。在這種情況下，反應溫度可以是，例如約10-100℃，優選約20-80℃。尤其是，通過使用有機羧酸的鏈烯基酯或類似物作為不飽和羧酸或其反應性衍生物，即便在溫和條件下也可順利地進行該反應。反應可在大氣壓下、在減壓下、或在壓力下(在負荷下)，在間歇體系、半間歇體系、連續體系、或另一常規體系中進行。
反應完成之後，作為反應產物的可聚合脂環族化合物容易通過常規方法進行分離和純化，例如過濾、濃縮、蒸餾、萃取、結晶、重結晶、柱色譜、和其它的分離方法、或這些分離方法的組合形式。
除了以上方法，本發明的可聚合脂環族化合物還可通過以下方法來製備方法(A)，在合適的溶劑中，在酸(如，氫氯酸、硫酸、對-甲苯磺酸、或陽離子交換樹脂)的存在下，在例如約0-150℃的溫度下，將由結構式(1)或(2)表示的含羥甲基脂環族化合物與由結構式(20)表示的不飽和羧酸進行反應，同時根據需要去除副產物水；或方法(B)，在例如約0-150℃的溫度下，在合適的溶劑中，如果需要在鹼如三乙胺或吡啶的存在下，將由結構式(1)或(2)表示的含羥甲基脂環族化合物與由結構式(20)表示的不飽和羧酸的反應性衍生物(如，醯滷、或酸酐)進行反應。
在由結構式(11)或(12)表示的本發明可聚合脂環族化合物中，優選的化合物，即，其中Rc2為羥基的化合物和其中Rd2和／或Re2為羥基的化合物可，例如通過以下方式而得到。
具體地說，在由結構式(1)或(2)表示的含羥甲基脂環族化合物中，按照上述的相同方式，將由以下結構式(1b)或(2b)表示的二羥基化合物(在環的連接位置上具有羥基的化合物) (其中環A、環B、環C、環D、環E、Ra、Rb、和Re具有與以上定義相同的含義)進行以下反應(ⅰ)在由元素周期表第3族元素的化合物組成的催化劑的存在下，與由結構式(20)表示的不飽和羧酸或其反應性衍生物進行反應；(ⅱ)在酸的存在下，與由結構式(20)表示的不飽和羧酸進行反應；或(ⅲ)根據需要在鹼的存在下，與由結構式(20)表示的不飽和羧酸的反應性衍生物(如，醯滷和酸酐)進行反應，將位於環的連接位置上的羥甲基羥基和羥基都進行酯化，這樣可得到由以下結構式(10a)或(11a)表示的二酯化合物 (其中環A、環B、環C、環D、環E、R、Ra、Rb和Re2具有與以上定義相同的含義)，然後將由以下結構式(10a)或(11a)表示的化合物部分水解，生成由以下結構式(10b)或(11b)表示的化合物 (其中環A、環B、環C、環D、環E、R、Ra、Rb和Re2具有與以上定義相同的含義)。
在以上方法中，酯化反應可通過在前述親水溶劑如四氫呋喃中使用相對1摩爾的由結構式(1b)或(2b)表示的化合物，2摩爾或更多的不飽和羧酸或其反應性衍生物來進行。
水解反應可，例如在非質子傳遞極性溶劑如二甲基亞碸中，在鹼如氫氧化鉀的存在下進行。相對1摩爾的由結構式(10a)或(11a)表示的化合物，鹼的比例為約0．9-1．1摩爾；且相對1摩爾的由結構式(10a)或(11a)表示的化合物，水的比例為約0．9-1．5摩爾。
按照該方法，結合在環的連接位置上的酯基在水解步驟中被選擇性水解，高產率地生成一種在環的連接位置上具有羥基的可聚合脂環族化合物。
其它的優選可聚合脂環族化合物，即，其中Rc2為被保護基團所保護的羥基的化合物、以及其中Rd2和／或Re2為被保護基團所保護的羥基的化合物可例如通過以下方式而得到。
具體地說，在由結構式(8)或(9)表示的脂環族羧酸衍生物中，將在連接位置上具有羥基且由以下結構式(8a)或(9a)表示的脂環族羧酸衍生物 (其中環A、環B、環C、環D、環E、和Re1具有與以上定義相同的含義；且Rz1為氫原子或可具有取代基的烴基)進行反應以引入保護基團，生成由以下結構式(8b)或(9b)表示的化合物 (其中環A、環B、環C、環D、環E、和Re1具有與以上定義相同的含義；Rz2為氫原子或可具有取代基的烴基；且Rp為羥基的保護基團)，將該化合物與由結構式(6a)表示的有機金屬化合物進行反應，生成一種由以下結構式(1c)或(2c)表示的化合物 (其中環A、環B、環C、環D、環E、R、Ra1、Re和Rp具有與以上定義相同的含義)。
然後將該化合物如上所述進行以下反應(ⅰ)在由元素周期表第3族元素的化合物組成的催化劑的存在下，與由結構式(20)表示的不飽和羧酸或其反應性衍生物進行反應；(ⅱ)在酸的存在下，與由結構式(20)表示的不飽和羧酸進行反應；或(ⅲ)根據需要在鹼的存在下，與由結構式(20)表示的不飽和羧酸的反應性衍生物(如，醯滷和酸酐)進行反應，這樣可酯化生成由以下結構式(10c)或(11c)表示的化合物 (其中環A、環B、環C、環D、環E、R、Ra1、Re和Rp具有與以上定義相同的含義)。
在該方法中，在結構式(8a)或(9a)的Rz1中，可具有取代基的烴基包括類似於Rz時的基團。作為將保護基團引入羥基的反應，可以採用一般用於將保護基團引入羥基的反應(如，前述的T．W．Greene，「有機合成中的保護基團」，Wiley-Interscience Publication，New York，1981)。
例如，如果由結構式(8a)或(9a)表示的化合物的羥基要被甲氧基甲基、甲基硫基甲基、2-甲氧基乙氧基甲基、2-(三甲基甲矽烷基)乙氧基甲基、或另一取代氧基-(或硫基-)甲基所保護，該保護基團可例如，在鹼(如，三甲胺或吡啶)的存在下，通過將對應於取代氧甲基的取代氧甲基滷化物(如，取代的氧甲基氯化物、或取代的氧甲基溴化物)或類似物與由結構式(8a)或(9a)表示的化合物進行反應而引入。為了引入作為保護基團的烷基如甲基，將相應的烷基滷(如，烷基氯、烷基溴、或烷基碘)與由結構式(8a)或(9a)表示的化合物優選在鹼的存在下進行反應。類似地，為了引入作為保護基團的醯基，將醯滷(如，醯氯、或醯溴)或對應於醯基的另一醯基化試劑與由結構式(8a)或(9a)表示的化合物優選在鹼的存在下進行反應。這樣可以引入所需的保護基團。為了引入作為保護基團的乙醯乙醯基，將二烯酮、二烯酮-丙酮加成物、或另一乙醯乙醯基化試劑與由結構式(8a)或(9a)表示的化合物進行反應以引入該保護基團。在引入甲基時，還可使用重氮甲烷。
引入保護基團時的反應條件可根據保護基團的種類而適當選擇。例如，反應溫度例如，為約0-150℃。相對1摩爾的由結構式(8a)或(9a)表示的化合物，用於引入保護基團的試劑的量，例如為約0．8-3摩爾。可以採用過量的試劑。反應一般在惰性溶劑中進行。
反應產物可通過常規方法而分離和純化，例如過濾、濃縮、鹼性或酸性的調節、萃取、甲基、重結晶、蒸餾、和柱色譜。
在如此得到的結構式(8a)或(9a)中，Rz2中可具有取代基的烴基包括類似於Rz時的基團。關於此，如果結構式(8a)或(9a)中的Rz中為氫原子，該氫原子可在引入保護基團的反應中，根據例如保護基團的種類和數量或反應溫度而轉化成保護基團[如，2-甲氧基乙氧基甲基、和其它的取代氧基-(或硫基-)甲基]。
在結構式(8a)或(9a)中，由Rp表示的用於羥基的保護基團包括前述保護基團。
在結構式(1c)或(2c)中，由Ra1中的烴基與上述時相同。由結構式(8a)或(9a)表示的化合物與由結構式(6a)表示的化合物的反應可通過結構式(8)或(9)所示化合物與結構式(6a)所示化合物反應時的相同方式來進行。
由結構式(1c)或(2c)表示的化合物的酯化反應可，例如通過使用相對1摩爾的由結構式(1c)或(2c)表示的化合物，約0．8-1．5摩爾量的不飽和羧酸或其反應性衍生物來進行。
按照該方法，在由結構式(10)或(11)表示的可聚合脂環族化合物中，可容易有效地得到在環(其中Ra和Rb是相同的烷基)的連接位置上具有被保護基團保護的羥基的化合物。
此外有利的是，在由結構式(10)或(11)表示的本發明可聚合脂環族化合物中，可通過以下方法容易有效地得到優選化合物，即，其中Rc2為羥基的化合物、其中Rd2和／或Re2為羥基的化合物、其中Rc2為由保護基團保護的羥基的化合物、以及其中Rd2和／或Re2為由保護基團保護的羥基的化合物。
具體地說，在由結構式(4)或(5)表示的含醯基的脂環族化合物中，將在連接位置上具有醯基和羥基且由以下結構式(4a)或(5a)表示的化合物 (其中環A、環B、環C、環D、環E、Rx、和Re1具有與以上定義相同的含義)如上所述進行反應以引入保護基團，生成由以下結構式(4b)或(5b)表示的化合物 (其中環A、環B、環C、環D、環E、Rx、Re1和Rp具有與以上定義相同的含義)；然後將該化合物與由結構式(6)表示的有機金屬化合物進行反應，生成一種由以下結構式(1d)或(2d)表示的化合物 (其中環A、環B、環C、環D、環E、R、Ra、Rb、Re1和Rp具有與以上定義相同的含義)；然後按照上述的相同方式，將該化合物進行以下反應(ⅰ)在由元素周期表第3族元素的化合物組成的催化劑的存在下，與由結構式(20)表示的不飽和羧酸或其反應性衍生物進行反應；(ⅱ)在酸的存在下，與由結構式(20)表示的不飽和羧酸進行反應；或(ⅲ)根據需要在鹼的存在下，與由結構式(20)表示的不飽和羧酸的反應性衍生物(如，醯滷和酸酐)進行反應，這樣可酯化生成由以下結構式(10d)或(11d)表示的化合物 (其中環A、環B、環C、環D、環E、R、Ra、Rb、Re2和Rp具有與以上定義相同的含義)。
在結構式(10)或(11)表示的可聚合脂環族化合物中，該化合物是一種其中Rc2為由保護基團保護的羥基的化合物、或其中Rd2和／或Re2為由保護基團保護的羥基的化合物。
另外，將由結構式(10d)或(11d)表示的化合物進行反應以消去保護基團(去保護反應)，生成由結構式(10e)或(11e)表示的化合物 (其中環A、環B、環C、環D、環E、R、Ra、Rb、和Re2具有與以上定義相同的含義)。
在結構式(10)或(11)表示的可聚合脂環族化合物中，該化合物是一種其中Rc2為羥基的化合物、或其中Rd2和／或Re2為羥基的化合物。
在以上方法中，由結構式(4a)或(5a)表示且在環的連接位置上具有醯基和羥基的化合物可通過前述醯基化方法而得到。去保護反應可通過常規方法(如，水解或氫解反應)來進行。
本發明可聚合脂環族化合物在聚合反應引發劑(或光聚合反應引發劑)的存在或不存在下是熱可聚合的或光可聚合的。由該可聚合脂環族化合物得到的所得聚合物具有優異的光學性能、機械性能、熱性能、和電性能。該可聚合脂環族化合物可因此用於各種場合。這些場合包括，例如光學功能材料(如，光學纖維及其包層材料、光學元件、光學透鏡、全息照相、光碟、接觸鏡片、和其它的光學材料、用於有機透鏡的塗料、導電聚合物、光敏材料、和螢光材料)、塗料(包括，例如油漆)、粘合劑、和用於聚合物的促進劑(改性劑)。
本發明可提供一種新型的具有多環碳環的脂環族化合物，其中兩個或三個非芳族碳環通常各自具有兩個碳原子並具有在兩個環的連接位置上與碳原子結合的1-(單-或二-)取代羥甲基。
本發明方法可高產率地、高選擇性地、有效地生產出以上脂環族化合物。
此外，本發明提供了前述脂環族化合物與具有可聚合不飽和基團的羧酸的一種新型酯。
本發明通過參考以下幾個實施例進一步詳細描述，但它們不能用於限定本發明的範圍。
製備實施例1在氧氣氣氛(1大氣壓)下，將3毫摩爾順式-十氫萘、18毫摩爾聯乙醯、0．3毫摩爾的N-羥基鄰苯二甲醯亞胺、0．015毫摩爾乙酸鈷(Ⅱ)、和3毫升乙酸的混合物在75℃下攪拌8小時。對反應混合物中產物的氣相色譜分析表明，形成了4a-乙醯基-順式-十氫萘(產率；24％)、4a-羥基-順式-十氫萘(產率4％)、4a，8a-二羥基-順式-十氫萘(產率22％)、1，6-環癸二酮(產率10％)、和4a-乙醯基-8a-羥基-順式-十氫萘(產率5％)，其中順式-十氫萘的轉化率為67％。
MSm／e180([M+])、165、137[4a-乙醯基-8a-羥基-順式-十氫萘的光譜數據]MSm／e196、178、163、136製備實施例2在氧氣氣氛(1大氣壓)下，將3毫摩爾順式-順式-順式-全氫化蒽、18毫摩爾聯乙醯、0．3毫摩爾的N-羥基鄰苯二甲醯亞胺、0．015毫摩爾乙酸鈷(Ⅱ)、和3毫升乙酸的混合物在75℃下攪拌8小時。對反應混合物中產物的氣相色譜分析表明，形成了4a-乙醯基-順式-順式-順式-全氫化蒽(產率；30％)、4a-乙醯基-9a-羥基-順式-順式-順式-全氫化蒽(產率6％)、4a-羥基-順式-順式-順式-全氫化蒽(產率8％)、和4a，9a-二羥基-順式-順式-全氫化蒽(產率5％)，其中順式-順式-順式-全氫化蒽的轉化率為52％。
MSm／e234、219、190[4a-乙醯基-9a-羥基-順式-順式-順式-全氫化蒽的光譜數據]MSm／e250、232、217、190[4a-羥基-順式-順式-順式-全氫化蒽的光譜數據]MSm／e208、190[4a，9a-二羥基-順式-順式-順式-全氫化蒽的光譜數據]MSm／e224、206、188製備實施例3在氧氣氣氛(1大氣壓)下，將3毫摩爾內三環[5．2．1．02，6]癸烷、18毫摩爾聯乙醯、0．3毫摩爾的N-羥基鄰苯二甲醯亞胺、0．015毫摩爾乙酸鈷(Ⅱ)、和3毫升乙酸的混合物在75℃下攪拌6小時。對反應混合物中產物的氣相色譜分析表明，形成了2-乙醯基三環[5．2．1．02，6]癸烷(產率；27％)、2-羥基內三環[5．2．1．02，6]癸烷(產率11％)、2，6-二羥基內三環[5．2．1．02，6]癸烷(產率16％)、2-乙醯基-6-羥基內三環[5．2．1．02，6]癸烷(產率6％)、和二環[5．2．1]癸烷-2，6-二酮(產率12％)，其中內三環[5．2．1．02，6]癸烷的轉化率為75％。
癸烷的光譜數據]
MSm／e178、163、135[2-乙醯基-6羥基內三環[5．2．1．02，6]癸烷的光譜數據]MSm／e194、176、161、134實施例1(α，α-二甲基-4a-順式-十氫萘甲醇的生產)在氧氣氣氛下，在大氣壓下，將0．3摩爾順式-十氫萘、1．8摩爾聯乙醯、30毫摩爾的N-羥基鄰苯二甲醯亞胺、1．5毫摩爾乙酸鈷(Ⅱ)、和300毫升乙酸的混合物在60℃下攪拌4小時。將反應混合物濃縮至約20％重量，然後用乙酸乙酯萃取，將萃取液濃縮，然後在矽石凝膠上進行柱色譜處理，得到4a-乙醯基-順式-十氫萘和4a-乙醯基-8a-羥基-順式-十氫萘。
另外，將1．1摩爾的金屬鎂放在燒瓶中，然後用氮氣替換該燒瓶的內部，將在500毫升THF(四氫呋喃)中包含1．0摩爾溴乙烷的溶液放在該燒瓶中，其量使得金屬鎂浸漬在該溶液中。隨後用少量的碘引發反應，然後將溴乙烷的剩餘THF溶液滴加到該混合物中，其加料速率使得溶劑輕微回流。加料完成之後，再繼續回流2小時，得到一種溴化甲基鎂溶液。
將按照以上方法得到的總共0．2摩爾的4a-乙醯基-順式-十氫萘溶解在300毫升THF中以得到一種溶液，然後將所得溶液滴加到以上的溴化甲基鎂溶液中，其加料速率使得溶劑輕微回流。加料完成之後，再繼續回流2小時。將所得反應混合物在攪拌下滴加到在冰上冷卻的10％重量氫氯酸中，然後將該混合物在0℃至室溫的溫度下再攪拌2小時。將10％重量氫氧化鈉水溶液加入該反應混合物中以調節該混合物至鹼性左右，然後中和後的混合物分離成有機層和水層；用兩部分的500毫升二乙醚萃取該水層；將有機層加入萃取液中，然後將所得混合物濃縮；將濃縮物冷卻並結晶，得到由以下結構式表示的α，α-二甲基-4a-順式-十氫萘甲醇(產率54％)。 [α，α-二甲基-4a-順式-十氫萘甲醇的光譜數據]MSm／e196、178、163、137實施例2[4a-(1-丙烯醯氧基-1-甲基乙基)-順式-十氫萘的生產]將按照實施例1得到的1毫摩爾的α，α-二甲基-4a-順式-十氫萘甲醇、0．1毫摩爾的碘化釤(SmI2)、1毫摩爾丙烯酸異丙烯基酯、和2毫升二噁烷的混合物在50℃下攪拌6小時。將反應混合物濃縮，然後在矽石凝膠上進行柱色譜處理，得到由以下結構式表示的4a-(1-丙烯醯氧基-1-甲基乙基)-順式-十氫萘(產率55％)。 [4a-(1-丙烯醯氧基-1-甲基乙基)-順式-十氫萘的光譜數據]MSm／e250、178、163、137實施例3(α，α-二甲基-8a-羥基-4a-順式-十氫萘甲醇的生產)將通過實施例1所述方法由順式-十氫萘得到的總共0．2摩爾的4a-乙醯基-8a-羥基-順式-十氫萘溶解在300毫升THF中以得到一種溶液。將所得溶液滴加到按照實施例1的相同方式得到的溴化甲基鎂溶液中，其加料速率使得溶劑輕微回流。加料完成之後，再繼續回流2小時。將所得反應混合物在攪拌下滴加到在冰上冷卻的10％重量氫氯酸中，然後將該混合物在0℃至室溫的溫度下再攪拌2小時。將10％重量氫氧化鈉水溶液加入該反應混合物中以調節該混合物至鹼性左右，然後中和後的混合物分離成有機層和水層；用兩部分的500毫升二乙醚萃取該水層；將有機層加入萃取液中，然後將所得混合物濃縮；將濃縮物冷卻並結晶，得到由以下結構式表示的α，α-二甲基-8a-羥基-4a-順式-十氫萘甲醇(產率55％)。 [α，α-二甲基-8a-羥基-4a-順式-十氫萘甲醇的光譜數據]MSm／e212、194、176、161、135實施例4[4a-(1-丙烯醯氧基-1-甲基乙基)-8a-羥基-順式-十氫萘的生產]在氧氣氣氛下，在大氣壓下，將0．1摩爾順式-十氫萘、0．5摩爾聯乙醯、10毫摩爾的N-羥基鄰苯二甲醯亞胺、1毫摩爾乙醯乙醯根合鈷(Ⅱ)、和100毫升乙酸的混合物在75℃下攪拌4小時。將反應混合物濃縮至約20％重量，然後用乙酸乙酯萃取，將萃取液濃縮並隨後用己烷洗滌，得到4a-乙醯基-8a-羥基-順式-十氫萘(產率30％)。順式-十氫萘的轉化率為68％。
將100毫摩爾的4a-乙醯基-8a-羥基-順式-十氫萘、110毫摩爾的2-甲氧基乙氧基乙基氯、110毫摩爾三乙胺、和200毫升THF的混合物回流3小時。將所得反應混合物在矽石凝膠上進行柱色譜處理，得到由以下結構式表示的4a-乙醯基-8a-(2-甲氧基乙氧基甲氧基)-順式-十氫萘(產率90．3％)。4a-乙醯基-8a-羥基-順式-十氫萘的轉化率為95％。 [4a-乙醯基-8a-(2-甲氧基乙氧基甲氧基)-順式-十氫萘的光譜數據]MSm／e284、178、163、134將以上製成的4a-乙醯基-8a-(2-甲氧基乙氧基甲氧基)-順式-十氫萘和溴化甲基鎂按照實施例1的相同方式進行反應，生成由以下結構式表示的α，α-二甲基-8a-(2-甲氧基乙氧基甲氧基)-4a-順式-十氫萘(產率85．5％)。4a-乙醯基-8a-(2-甲氧基乙氧基甲氧基)-順式-十氫萘的轉化率為95％。 [α，α-二甲基-8a-(2-甲氧基乙氧基甲氧基)-順式-十氫萘的光譜數據]MSm／e300、282、176、161、134將以上製成的α，α-二甲基-8a-(2-甲氧基乙氧基甲氧基)-4a-順式-十氫萘、150毫摩爾丙烯醯氯、150毫摩爾三乙胺、和300毫升THF的混合物由室溫逐漸加熱至最高60℃，然後在該溫度下攪拌3小時。將所得反應混合物濃縮並在矽石凝膠上進行柱色譜處理，得到由以下結構式表示的4a-(1-丙烯醯氧基1-甲基乙基)-8a-(2-甲氧基乙氧基甲氧基)-順式-十氫萘(產率37．5％)。α，α-二甲基-8a-(2-甲氧基乙氧基甲氧基)-4a-順式-十氫萘的轉化率為75％。
MSm／e354、248、176、161、134將100毫摩爾的4a-(1-丙烯醯氧基-1-甲基乙基)-8a-(2-甲氧基乙氧基甲氧基)-順式-十氫萘、6N氫氯酸(150毫摩爾的HCl)、和30毫升丙酮的混合物在室溫下攪拌1小時。將所得反應混合物濃縮得到由以下結構式表示的4a-(1-丙烯醯氧基-1-甲基乙基)-8a-羥基-順式-十氫萘(產率98％)。4a-(1-丙烯醯氧基-1-甲基乙基)-8a-(2-甲氧基乙氧基甲氧基)-順式-十氫萘的轉化率為99％。 [4a-(1-丙烯醯氧基-1-甲基乙基)-8a-羥基-順式-十氫萘的光譜數據]MSm／e266、194、176、161、135實施例5(α，α-二甲基-4a-順式-順式-順式-全氫化蒽甲醇的生產)在氧氣氣氛下，在大氣壓下，將0．3摩爾順式-順式-順式-全氫化蒽、1．8摩爾聯乙醯、30毫摩爾的N-羥基鄰苯二甲醯亞胺、1．5毫摩爾乙酸鈷(Ⅱ)、和300毫升乙酸的混合物在60℃下攪拌4小時。將反應混合物濃縮至約20％重量，然後用乙酸乙酯萃取，將萃取液濃縮，然後在矽石凝膠上進行柱色譜處理，得到4a-乙醯基-順式-順式-順式-全氫化蒽和4a-乙醯基-9a-羥基-順式-順式-順式-全氫化蒽。
另外，將1．1摩爾的金屬鎂放在燒瓶中，然後用氮氣替換該燒瓶的內部，將在500毫升THF(四氫呋喃)中包含1．0摩爾溴乙烷的溶液放在該燒瓶中，其量使得金屬鎂浸漬在該溶液中。隨後用少量的碘引發反應，然後將溴乙烷的剩餘THF溶液滴加到該混合物中，其加料速率使得溶劑輕微回流。加料完成之後，再繼續回流2小時，得到一種溴化甲基鎂溶液。
將按照以上方法得到的總共0．2摩爾的4a-乙醯基-順式-順式-順式-全氫化蒽溶解在300毫升THF中以得到一種溶液，然後將所得溶液滴加到以上的溴化甲基鎂溶液中，其加料速率使得溶劑輕微回流。加料完成之後，再繼續回流2小時。將所得反應混合物在攪拌下滴加到在冰上冷卻的10％重量氫氯酸中，然後將該混合物在0℃至室溫的溫度下再攪拌2小時。將10％重量氫氧化鈉水溶液加入該反應混合物中以調節該混合物至鹼性左右，然後中和後的混合物分離成有機層和水層；用兩部分的500毫升二乙醚萃取該水層；將有機層加入萃取液中，然後將所得混合物濃縮；將濃縮物冷卻並結晶，得到由以下結構式表示的α，α-二甲基-4a-順式-順式-順式-全氫化蒽甲醇(產率42％)。 [α，α-二甲基-4a-順式-順式-順式-全氫化蒽甲醇的光譜數據]MSm／e250、232、217、191實施例6[4a-(1-丙烯醯氧基-1-甲基乙基)-順式-順式-順式-全氫化蒽的生產]將按照實施例5得到的1毫摩爾的α，α-二甲基-4a-順式-順式-順式-全氫化蒽甲醇、0．1毫摩爾的三氟甲磺酸釤(Ⅲ)、1毫摩爾丙烯酸乙醯基酯、和2毫升二噁烷的混合物在50℃下攪拌6小時。將反應混合物濃縮，然後在矽石凝膠上進行柱色譜處理，得到由以下結構式表示的4a-(1-丙烯醯氧基-1-甲基乙基)-順式-順式-順式-全氫化蒽(產率58％)。 [4a-(1-丙烯醯氧基-1-甲基乙基)-順式-順式-順式-全氫化蒽的光譜數據]MSm／e304、232、217、191實施例7(α，α-二甲基-9a-羥基-4a-順式-順式-順式-全氫化蒽的生產)將通過實施例5所述方法由順式-十氫萘得到的總共0．2摩爾的4a-乙醯基-9a-羥基-順式-順式-順式-全氫化蒽溶解在300毫升THF中以得到一種溶液。將所得溶液滴加到按照實施例1的相同方式得到的溴化甲基鎂溶液中，其加料速率使得溶劑輕微回流。加料完成之後，再繼續回流2小時。將所得反應混合物在攪拌下滴加到在冰上冷卻的10％重量氫氯酸中，然後將該混合物在0℃至室溫的溫度下再攪拌2小時。將10％重量氫氧化鈉水溶液加入該反應混合物中以調節該混合物至鹼性左右，然後中和後的混合物分離成有機層和水層；用兩部分的500毫升二乙醚萃取該水層；將有機層加入萃取液中，然後將所得混合物濃縮；將濃縮物冷卻並結晶，得到由以下結構式表示的α，α-二甲基-9a-羥基-4a-順式-順式-順式-全氫化蒽順式-十氫萘甲醇(產率38％)。 [α，α-二甲基-9a-羥基-4a-順式-順式-順式-全氫化蒽甲醇的光譜數據]MSm／e266、232、214、199、173實施例8[4a-(1-丙烯醯氧基-1-甲基乙基)-9a-羥基-順式-順式-順式-全氫化蒽的生產]在氧氣氣氛下，在大氣壓下，將0．1摩爾順式-順式-順式-全氫化蒽、0．5摩爾聯乙醯、10毫摩爾的N-羥基鄰苯二甲醯亞胺、1毫摩爾乙醯乙醯根合鈷(Ⅱ)、和100毫升乙酸的混合物在75℃下攪拌4小時。將反應混合物濃縮至約20％重量，然後用乙酸乙酯萃取，將萃取液濃縮並隨後用己烷洗滌，得到4a-乙醯基-9a-羥基-順式-順式-順式-全氫化蒽(產率26．6％)。順式-順式-順式-全氫化蒽的轉化率為70％。
將100毫摩爾的4a-乙醯基-9a-羥基-順式-順式-順式-全氫化蒽、110毫摩爾的2-甲氧基乙氧基乙基氯、110毫摩爾三乙胺、和200毫升THF的混合物回流3小時。將所得反應混合物在矽石凝膠上進行柱色譜處理，得到由以下結構式表示的4a-乙醯基-9a-(2-甲氧基乙氧基甲氧基)-順式-順式-順式-全氫化蒽(產率90．3％)。4a-乙醯基-9a-羥基-順式-順式-順式-全氫化蒽的轉化率為95％。 [4a-乙醯基-9a-(2-甲氧基乙氧基甲氧基)-順式-順式-順式-全氫化蒽的光譜數據]
MSm／e338、232、217、188將以上製成的4a-乙醯基-9a-(2-甲氧基乙氧基甲氧基)-順式-順式-順式-全氫化蒽和溴化甲基鎂按照實施例1的相同方式進行反應，生成由以下結構式表示的α，α-二甲基-9a-(2-甲氧基乙氧基甲氧基)-4a-順式-順式-順式-全氫化蒽甲醇(產率87．4％)。4a-乙醯基-8a-(2-甲氧基乙氧基甲氧基)-順式-順式-順式-全氫化蒽的轉化率為95％。 [α，α-二甲基-9a-(2-甲氧基乙氧基甲氧基)-順式-順式-順式-全氫化蒽甲醇的光譜數據]MSm／e354、336、230、215、188將以上製成的α，α-二甲基-9a-(2-甲氧基乙氧基甲氧基)-4a-順式-順式-順式-全氫化蒽、150毫摩爾丙烯醯氯、150毫摩爾三乙胺、和300毫升THF的混合物由室溫逐漸加熱至最高60℃，然後在該溫度下攪拌3小時。將所得反應混合物濃縮並在矽石凝膠上進行柱色譜處理，得到由以下結構式表示的4a-(1-丙烯醯氧基-1-甲基乙基)-9a-(2-甲氧基乙氧基甲氧基)-順式-順式-順式-全氫化蒽(產率42．4％)。α，α-二甲基-9a-(2-甲氧基乙氧基甲氧基)-4a-順式-順式-順式-全氫化蒽的轉化率為80％。 [4a-(1-丙烯醯氧基-1-甲基乙基)-9a-(2-甲氧基乙氧基甲氧基)-順式-順式-順式-全氫化蒽的光譜數據]MSm／e408、302、230、215、188將100毫摩爾的4a-(1-丙烯醯氧基-1-甲基乙基)-9a-(2-甲氧基乙氧基甲氧基)-順式-順式-順式-全氫化蒽、6N氫氯酸(150毫摩爾的HCl)、和30毫升丙酮的混合物在室溫下攪拌1小時。將所得反應混合物濃縮得到由以下結構式表示的4a-(1-丙烯醯氧基-1-甲基乙基)-9a-羥基-順式-順式-順式-全氫化蒽(產率98％)。4a-(1-丙烯醯氧基-1-甲基乙基)-9a-(2-甲氧基乙氧基甲氧基)-順式-順式-順式-全氫化蒽的轉化率為99％。 [4a-(1-丙烯醯氧基-1-甲基乙基)-9a-羥基-順式-順式-順式-全氫化蒽的光譜數據]MSm／e320、302、230、215、188實施例9[α，α-二甲基-2-內三環[5．2．1．02，6]癸烷甲醇的生產]在氧氣氣氛下，在大氣壓下，將0．3摩爾內三環[5．2．1．02，6]癸烷、1．8摩爾聯乙醯、30毫摩爾的N-羥基鄰苯二甲醯亞胺、1．5毫摩爾乙醯乙醯根合鈷(Ⅱ)、和300毫升乙酸的混合物在75℃下攪拌4小時。將反應混合物濃縮至約20％重量，然後用乙酸乙酯萃取，將萃取液濃縮並隨後用己烷洗滌，得到2-乙醯基內三環[5．2．1．02，6]癸烷和2-乙醯基-6-羥基內三環[5．2．1．02，6]癸烷。
另外，將1．1摩爾的金屬鎂放在燒瓶中，然後用氮氣替換該燒瓶的內部，將在500毫升THF(四氫呋喃)中包含1．0摩爾溴乙烷的溶液放在該燒瓶中，其量使得金屬鎂浸漬在該溶液中。隨後用少量的碘引發反應，然後將溴乙烷的剩餘THF溶液滴加到該混合物中，其加料速率使得溶劑輕微回流。加料完成之後，再繼續回流2小時，得到一種溴化甲基鎂溶液。
將按照以上方法得到的總共0．2摩爾的2-乙醯基內三環[5．2．1．02，6]癸烷溶解在300毫升THF中以得到一種溶液，然後將所得溶液滴加到以上的溴化甲基鎂溶液中，其加料速率使得溶劑輕微回流。加料完成之後，再繼續回流2小時。將所得反應混合物在攪拌下滴加到在冰上冷卻的10％重量氫氯酸中，然後將該混合物在0℃至室溫的溫度下再攪拌2小時。將10％重量氫氧化鈉水溶液加入該反應混合物中以調節該混合物至鹼性左右，然後中和後的混合物分離成有機層和水層；用兩部分的500毫升二乙醚萃取該水層；將有機層加入萃取液中，然後將所得混合物濃縮；將濃縮物冷卻並結晶，得到由以下結構式表示的α，α-二甲基-2-內三環[5．2．1．02，6]癸烷甲醇(產率47％)。
癸烷甲醇的光譜數據]MSm／e194、176、161、135實施例10[4a-(1-丙烯醯氧基-1-甲基乙基)-內三環[5．2．1．02，6]癸烷的生產]將按照實施例1得到的1毫摩爾的α，α-二甲基-2-內三環[5．2．1．02，6]癸烷甲醇、1．5毫摩爾丙烯醯氯、4．5毫摩爾三乙胺、和3毫升THF的混合物在60℃下攪拌3小時。將反應混合物在矽石凝膠上進行柱色譜處理，得到由以下結構式表示的4a-(1-丙烯醯氧基-1-甲基乙基)-內三環[5．2．1．02，6]癸烷(產率52％)。 [4a-(1-丙烯醯氧基-1-甲基乙基)-內三環[5．2．1．02，6]癸烷的光譜數據]MSm／e248、176、161、135實施例11(α，α-二甲基-6-羥基-2-內三環[5．2．1．02，6]癸烷甲醇的生產)將通過實施例9所述方法由內三環[5．2．1．02，6]癸烷得到的總共0．2摩爾的2-乙醯基-6-羥基-內三環[5．2．1．02，6]癸烷溶解在300毫升THF中以得到一種溶液。將所得溶液滴加到按照實施例1的相同方式得到的溴化甲基鎂溶液中，其加料速率使得溶劑輕微回流。加料完成之後，再繼續回流2小時。將所得反應混合物在攪拌下滴加到在冰上冷卻的10％重量氫氯酸中，然後將該混合物在0℃至室溫的溫度下再攪拌2小時。將10％重量氫氧化鈉水溶液加入該反應混合物中以調節該混合物至鹼性左右，然後中和後的混合物分離成有機層和水層；用兩部分的500毫升二乙醚萃取該水層；將有機層加入萃取液中，然後將所得混合物濃縮；將濃縮物冷卻並結晶，得到由以下結構式表示的α，α-二甲基-6-羥基-2-內三環[5．2．1．02，6]癸烷甲醇(產率46％)。 [α，α-二甲基-6-羥基-2-內三環[5．2．1．02，6]癸烷甲醇的光譜數據]
MSm／e210、192、174、159、133實施例12[2-(1-丙烯醯氧基-1-甲基乙基)-6-羥基-內三環[5．2．1．02，6]癸烷的生產]在氧氣氣氛下，在大氣壓下，將0．1摩爾內三環[5．2．1．02，6]癸烷、0．5摩爾聯乙醯、10毫摩爾的N-羥基鄰苯二甲醯亞胺、1毫摩爾乙醯乙醯根合鈷(Ⅱ)、和100毫升乙酸的混合物在75℃下攪拌4小時。將反應混合物濃縮至約20％重量，然後用乙酸乙酯萃取，將萃取液濃縮並隨後用己烷洗滌，得到2-乙醯基-6-羥基內三環[5．2．1．02，6]癸烷(產率27．8％)。內三環[5．2．1．02，6]癸烷的轉化率為68％。
將100毫摩爾的2-乙醯基-6-羥基內三環[5．2．1．02，6]癸烷、110毫摩爾的2-甲氧基乙氧基乙基氯、110毫摩爾三乙胺、和200毫升THF的混合物回流3小時。將所得反應混合物在矽石凝膠上進行柱色譜處理，得到由以下結構式表示的2-乙醯基-6-(2-甲氧基乙氧基甲氧基)內三環[5．2．1．02，6]癸烷(產率90．3％)。2-乙醯基-6-羥基內三環[5．2．1．02，6]癸烷的轉化率為95％。 [2-乙醯基-6-(2-甲氧基乙氧基甲氧基)內三環[5．2．1．02，6]癸烷的光譜數據]MSm／e282、176、161、132將以上製成的2-乙醯基-6-(2-甲氧基乙氧基甲氧基)內三環[5．2．1．02，6]癸烷和溴化甲基鎂按照實施例1的相同方式進行反應，生成由以下結構式表示的α，α-二甲基-6-(2-甲氧基乙氧基甲氧基)-2-內三環[5．2．1．02，6]癸烷(產率85．5％)。2-乙醯基-6-(2-甲氧基乙氧基甲氧基)內三環[5．2．1．02，6]癸烷的轉化率為95％。 [α，α-二甲基-6-(2-甲氧基乙氧基甲氧基)-順2-內三環[5．2．1．02，6]癸烷的光譜數據]MSm／e298、280、174、159、132
將以上製成的α，α-二甲基-6-(2-甲氧基乙氧基甲氧基)-2-內三環[5．2．1．02，6]癸烷、150毫摩爾丙烯醯氯、150毫摩爾三乙胺、和300毫升THF的混合物由室溫逐漸加熱至最高60℃，然後在該溫度下攪拌3小時。將所得反應混合物濃縮並在矽石凝膠上進行柱色譜處理，得到由以下結構式表示的2-(1-丙烯醯氧基-1-甲基乙基)-6-(2-甲氧基乙氧基甲氧基)內三環[5．2．1．02，6]癸烷(產率43．9％)。α，α-二甲基-6-(2-甲氧基乙氧基甲氧基)-2-內三環[5．2．1．02，6]癸烷的轉化率為77％。 [2-(1-丙烯醯氧基-1-甲基乙基)-6-(2-甲氧基乙氧基甲氧基)內三環[5．2．1．02，6]癸烷的光譜數據]MSm／e352、246、174、159、132將100毫摩爾的2-(1-丙烯醯氧基-1-甲基乙基)-6-(2-甲氧基乙氧基甲氧基)內三環[5．2．1．02，6]癸烷、6N氫氯酸(150毫摩爾的HCl)、和30毫升丙酮的混合物在室溫下攪拌1小時。將所得反應混合物濃縮得到由以下結構式表示的2-(1-丙烯醯氧基-1-甲基乙基)-6-羥基-內三環[5．2．1．02，6]癸烷(產率98％)。2-(1-丙烯醯氧基-1-甲基乙基)-6-(2-甲氧基乙氧基甲氧基)內三環[5．2．1．02，6]癸烷的轉化率為99％。 [2-(1-丙烯醯氧基-1-甲基乙基)-6-羥基-內三環[5．2．1．02，6]癸烷的光譜數據]MSm／e264、246、174、159、132實施例13[8a-乙醯基氧基-4a-(1-丙烯醯氧基-1-甲基乙基)-順式-十氫萘的生產]
將按照實施例4的相同方式得到的100毫摩爾的4a-(1-丙烯醯氧基-1-甲基乙基)-8a-羥基-順式-十氫萘、110毫摩爾丙烯醯氯、110毫摩爾三乙胺、和300毫升THF的混合物回流4小時。將所得反應混合物在矽石凝膠上進行柱色譜處理，得到由以下結構式表示的8a-乙醯基氧基-4a-(1-丙烯醯氧基-1-甲基乙基)-順式-十氫萘(產率89．1％)。4a-(1-丙烯醯氧基-1-甲基乙基)-8a-羥基-順式-十氫萘的轉化率為99％。 [8a-乙醯基氧基-4a-(1-丙烯醯氧基-1-甲基乙基)-順式-十氫萘的光譜數據]MSm／e308、248、176、161、134實施例14[8a-乙醯乙醯基氧基-4a-(1-丙烯醯氧基-1-甲基乙基)-順式-十氫萘的生產]將按照實施例4的相同方式得到的100毫摩爾的4a-(1-丙烯醯氧基-1-甲基乙基)-8a-羥基-順式-十氫萘、110毫摩爾雙烯酮、110毫摩爾三乙胺、和300毫升THF的混合物在室溫下攪拌2小時。將所得反應混合物在矽石凝膠上進行柱色譜處理，得到由以下結構式表示的8a-乙醯乙醯基氧基-4a-(1-丙烯醯氧基-1-甲基乙基)-順式-十氫萘(產率89．1％)。4a-(1-丙烯醯氧基-1-甲基乙基)-8a-羥基-順式-十氫萘的轉化率為99％。 [8a-乙醯乙醯基氧基-4a-(1-丙烯醯氧基-1-甲基乙基)-順式-十氫萘的光譜數據]MSm／e350、248、176、161、134實施例15[9a-乙醯基氧基-4a-(1-丙烯醯氧基-1-甲基乙基)-順式-順式-順式-全氫化蒽的生產]將按照實施例8的相同方式得到的100毫摩爾的4a-(1-丙烯醯氧基-1-甲基乙基)-9a-羥基-順式-順式-順式-全氫化蒽、110毫摩爾乙醯氯、110毫摩爾三乙胺、和300毫升THF的混合物回流4小時。將所得反應混合物在矽石凝膠上進行柱色譜處理，得到由以下結構式表示的9a-乙醯基氧基-4a-(1-丙烯醯氧基-1-甲基乙基)-順式-順式-順式-全氫化蒽(產率91．1％)。4a-(1-丙烯醯氧基-1-甲基乙基)-9a-羥基-順式-順式-順式-全氫化蒽的轉化率為99％。 [9a-乙醯基氧基-4a-(1-丙烯醯氧基-1-甲基乙基)-順式-順式-順式-全氫化蒽的光譜數據]MSm／e362、302、230、215、188實施例16[9a-乙醯乙醯基氧基-4a-(1-丙烯醯氧基-1-甲基乙基)-順式-順式-順式-全氫化蒽的生產]將按照實施例8的相同方式得到的100毫摩爾的4a-(1-丙烯醯氧基-1-甲基乙基)-9a-羥基-順式-順式-順式-全氫化蒽、110毫摩爾乙醯氯、110毫摩爾三乙胺、和300毫升THF的混合物回流2小時。將所得反應混合物在矽石凝膠上進行柱色譜處理，得到由以下結構式表示的9a-乙醯乙醯基氧基-4a-(1-丙烯醯氧基-1-甲基乙基)-順式-順式-順式-全氫化蒽(產率91．1％)。4a-(1-丙烯醯氧基-1-甲基乙基)-9a-羥基-順式-順式-順式-全氫化蒽的轉化率為99％。 [9a-乙醯乙醯基氧基-4a-(1-丙烯醯氧基-1-甲基乙基)-順式-順式-順式-全氫化蒽的光譜數據]
MSm／e404、302、230、215、188實施例17[6-乙醯基氧基-2-(1-丙烯醯氧基-1-甲基乙基)內三環[5．2．1．02，6]癸烷的生產]將按照實施例12的相同方式得到的100毫摩爾的2-(1-丙烯醯氧基-1-甲基乙基)-6-羥基-內三環[5．2．1．02，6]癸烷、110毫摩爾乙醯氯、110毫摩爾三乙胺、和300毫升THF的混合物回流4小時。將所得反應混合物在矽石凝膠上進行柱色譜處理，得到由以下結構式表示的6-乙醯基氧基-2-(1-丙烯醯氧基-1-甲基乙基)內三環[5．2．1．02，6]癸烷(產率89．1％)。2-(1-丙烯醯氧基-1-甲基乙基)-6羥基-內三環[5．2．1．02，6]癸烷的轉化率為99％。 [6-乙醯基氧基-2-(1-丙烯醯氧基-1-甲基乙基)內三環[5．2．1．02，6]癸烷的光譜數據]MSm／e308、248、176、161、134實施例18[6-乙醯乙醯基氧基-2-(1-丙烯醯氧基-1-甲基乙基)內三環[5．2．1．02，6]癸烷的生產]將按照實施例12的相同方式得到的100毫摩爾的2-(1-丙烯醯氧基-1-甲基乙基)-6-羥基-內三環[5．2．1．02，6]癸烷、110毫摩爾乙醯氯、110毫摩爾三乙胺、和300毫升THF的混合物回流2小時。將所得反應混合物在矽石凝膠上進行柱色譜處理，得到由以下結構式表示的6-乙醯乙醯基氧基-2-(1-丙烯醯氧基-1-甲基乙基)內三環[5．2．1．02，6]癸烷(產率90．1％)。2-(1-丙烯醯氧基-1-甲基乙基)-6羥基-內三環[5．2．1．02，6]癸烷的轉化率為99％。
癸烷的光譜數據]MSm／e350、248、176、161、134實施例19[α，α-二甲基-6-羥基-2-內三環[5．2．1．02，6]癸烷甲醇的生產]將0．3摩爾的2-羧基-6-羥基-2-內三環[5．2．1．02，6]癸烷、0．45摩爾正丁醇、15毫摩爾硫酸、和900毫升甲苯的混合物在回流下攪拌5小時。將所得反應混合物進行濃縮並在矽石凝膠上進行柱色譜處理，得到2-丁氧基羰基-6-羥基內三環[5．2．1．02，6]癸烷(產率85．6％)。2-羧基-6-羥基-2-內三環[5．2．1．02，6]癸烷的轉化率為92％。
將0．2摩爾的以上製成的2-丁氧基羰基-6-羥基內三環[5．2．1．02，6]癸烷溶解在300毫升THF中以得到一種溶液，然後將所得溶液滴加到按照實施例1的相同方式所得到的溴化甲基鎂溶液中，其加料速率使得溶劑輕微回流。加料完成之後，再繼續回流2小時。將所得反應混合物在攪拌下滴加到在冰上冷卻的10％重量氫氯酸中，然後將該混合物在0℃至室溫的溫度下再攪拌2小時。將10％重量氫氧化鈉水溶液加入該反應混合物中以調節該混合物至鹼性左右，然後中和後的混合物分離成有機層和水層；用兩部分的500毫升二乙醚萃取該水層；將有機層加入萃取液中，然後將所得混合物濃縮；將濃縮物冷卻並結晶，得到α，α-二甲基-6-羥基-2-內三環[5．2．1．02，6]癸烷甲醇(產率67％)。2-丁氧基羰基-6-羥基內三環[5．2．1．02，6]癸烷的轉化率為83％。
權利要求
1．一種由以下結構式(1)或(2)表示的含羥甲基的脂環族化合物 其中環A、環B、環C、環D和環E各自為非芳族碳環；Ra和Rb相互相同或不同，各自為氫原子或烴基，且Ra和Rb中的至少一個是烴基；且Rc、Rd和Re各自為氫原子、滷素原子、烷基、可被保護基團保護的羥基、可被保護基團保護的羥甲基、可被保護基團保護的氨基、可被保護基團保護的羧基、硝基、醯基、或由以下結構式(3)表示的基團 其中Ra和Rb具有與以上定義相同的含義。
2．根據權利要求1的含羥甲基的脂環族化合物，其中所述環A、環B、環C、環D和環E各自是環戊烷環、環己烷環、或橋接環。
3．根據權利要求1的含羥甲基的脂環族化合物，其中在結構式(1)或(2)中通過環A和環B或通過環C、環D和環E形成的多環碳環包括全氫化茚環、十氫萘環、全氫化芴環、全氫化蒽環、全氫化菲環、三環[5．2．1．02，6]癸烷環、全氫化苊環、或全氫化菲哪烯環。
4．一種生產含羥甲基的脂環族化合物的方法，包括，將由以下結構式(4)或(5)表示的含醯基的脂環族化合物 其中環A、環B、環C、環D和環E各自為非芳族碳環；Rx為氫原子或烴基；且Rc1、Rd1和Re1各自為氫原子、滷素原子、烷基、可被保護基團保護的羥基、可被保護基團保護的羥甲基、可被保護基團保護的氨基、可被保護基團保護的羧基、硝基、或醯基與由以下結構式(6)表示的有機金屬化合物進行反應Ry-M (6)其中Ry為氫原子或烴基，其中當所述結構式(4)或(5)中的Rx為氫原子時Ry為烴基；且M為可具有配體的金屬原子，或由以下結構式(7)表示的基團-MgY (7)其中Y為滷素原子，得到由結構式(1)或(2)表示的化合物 其中環A、環B、環C、環D和環E具有與上面定義的相同含義；Ra和Rb相互相同或不同，各自為氫原子或烴基，且Ra和Rb中的至少一個是烴基；且Rc、Rd和Re各自為氫原子、滷素原子、烷基、可被保護基團保護的羥基、可被保護基團保護的羥甲基、可被保護基團保護的氨基、可被保護基團保護的羧基、硝基、醯基、或由以下結構式(3)表示的基團 其中Ra和Rb具有與以上定義相同的含義。
5．一種生產含羥甲基的脂環族化合物，包括，將由以下結構式(8)或(9)表示的脂環族羧酸衍生物 其中環A、環B、環C、環D和環E各自為非芳族碳環；Rz為氫原子或可具有取代基的烴基；且Rc1、Rd1和Re1各自為氫原子、滷素原子、烷基、可被保護基團保護的羥基、可被保護基團保護的羥甲基、可被保護基團保護的氨基、可被保護基團保護的羧基、硝基、或醯基與由以下結構式(6a)表示的有機金屬化合物進行反應Ra1-M (6a)其中Ra1為烴基；且M為可具有配體的金屬原子，或由以下結構式(7)表示的基團-MgY (7)其中Y為滷素原子，得到由結構式(1a)或(2a)表示的化合物 其中環A、環B、環C、環D、環E和Ra1具有與以上定義相同的含義；且Rc、Rd和Re各自為氫原子、滷素原子、烷基、可被保護基團保護的羥基、可被保護基團保護的羥甲基、可被保護基團保護的氨基、可被保護基團保護的羧基、硝基、醯基、或由以下結構式(3a)表示的基團 其中Ra1具有與以上定義相同的含義。
6．一種由以下結構式(10)或(11)表示的可聚合脂環族化合物 其中環A、環B、環C、環D和環E各自為非芳族碳環；R為可聚合不飽和基團；Ra和Rb相互相同或不同，各自為氫原子或烴基，其中Ra和Rb中的至少一個是烴基；且Rc2、Rd2和Re2各自為氫原子、滷素原子、烷基、可被保護基團保護的羥基、可被保護基團保護的羥甲基、可被保護基團保護的氨基、可被保護基團保護的羧基、硝基、醯基、或由以下結構式(12)表示的基團 其中Rf為氫原子或RC(=O)基團，其中R具有與以上定義相同的含義；且Ra和Rb具有與以上定義相同的含義。
7．根據權利要求6的可聚合脂環族化合物，其中所述環A、環B、環C、環D和環E各自是環戊烷環、環己烷環、或橋接環。
8．根據權利要求6的可聚合脂環族化合物，其中在結構式(10)或(11)中通過環A和環B或通過環C、環D和環E形成的多環碳環包括全氫化茚環、十氫萘環、全氫化芴環、全氫化蒽環、全氫化菲環、三環[5．2．1．02，6]癸烷環、全氫化苊環、或全氫化菲哪烯環。
9．根據權利要求6-8中任何一項的可聚合脂環族化合物，其中R為乙烯基、異丙烯基、或烯丙基。
全文摘要
本發明公開了一種由以下結構式(1)或(2)表示的含羥甲基的脂環族化合物,其中環A、環B、環C、環D和環E各自為非芳族碳環;R
文檔編號C07C35/40GK1293649SQ00800118
公開日2001年5月2日 申請日期2000年2月1日 優先權日1999年2月9日
發明者中野達也, 下地頭所浩 申請人:大賽璐化學工業株式會社