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| タイトル： | 公開特許公報(A)_テトラヒドロピランを溶媒とする金属塩存在下での水素化ホウ素化合物による還元反応 |
| 出願番号： | 2006172567 |
| 年次： | 2008 |
| IPC分類： | C07C 29/147,C07C 33/20,C07D 309/04,C07B 61/00 |
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安田 浩 折山 剛 JP 2008001632 公開特許公報(A) 20080110 2006172567 20060622 テトラヒドロピランを溶媒とする金属塩存在下での水素化ホウ素化合物による還元反応 昭和電工株式会社 000002004 大家 邦久 100081086 林 篤史 100121050 安田 浩 折山 剛 C07C 29/147 20060101AFI20071207BHJP C07C 33/20 20060101ALI20071207BHJP C07D 309/04 20060101ALN20071207BHJP C07B 61/00 20060101ALN20071207BHJP JPC07C29/147C07C33/20C07D309/04C07B61/00 300 9 ＯＬ 9 4C062 4H006 4H039 4C062AA30 4H006AA01 4H006AA02 4H006AB40 4H006AC41 4H006BA02 4H006BA03 4H006BA05 4H006BA07 4H006BA08 4H006BA11 4H006BB15 4H006BE23 4H006FE11 4H039CA60 4H039CB40 本発明は、テトラヒドロピラン中に水素化ホウ素化合物と金属塩を含む組成物、及び該組成物を用いたアルコール化合物の製造方法に関する。 従来、水素化ホウ素化合物によるエステル化合物の還元反応は非水溶媒で行われる方法が一般的である。 このような方法で用いられる水素化ホウ素化合物としては、水素化ホウ素リチウム（J. Am. Chem. Soc., 62 p3429 (1940)：非特許文献１）、水素化ホウ素カルシウム（Collect. Czech. Chem. Comm. 37 p2962 (1972)：非特許文献２）、水素化ホウ素亜鉛、水素化ホウ素スズなどが知られている。しかし、これらの化合物は大気中の水分により容易に分解し、また、水とも激しく反応するなど取り扱いに難があった。 例えば、水素化ホウ素カルシウムはテトラヒドロフラン、ジエチレングリコールジメチルエーテル（ジグライム）などの塩の溶解力が高い溶媒中においてエステル化合物を容易に還元することができるが、反応副生物として生成する金属塩や無機ホウ素化合物を分離するために、還元反応後に水を加える必要があり、このとき、溶媒に用いているテトラヒドロフラン、ジグライムは水と混和するため容易に分液することができず、生成したアルコールの回収が困難であるという問題がある。 一方、水素化ホウ素ナトリウム、水素化ホウ素カリウムは大気中の水分で容易に分解することがなく取り扱いが容易であるが、還元力が弱く、一般的にエステル化合物を還元することができない（Reduction in Organic Chemistry, Ellis Horwood Ltd., Chichester (1984)：非特許文献３）。J. Am. Chem. Soc., 62 p3429 (1940)Collect. Czech. Chem. Comm. 37 p2962 (1972)Reduction in Organic Chemistry, Ellis Horwood Ltd., Chichester (1984) 本発明の課題は、エステル化合物を水素化ホウ素化合物により還元してアルコール化合物を製造する方法における上記のような問題、すなわち、生成したアルコールの抽出が困難である問題、および還元力の強い水素化ホウ素化合物は取扱性が悪く、還元力の弱い水素化ホウ素化合物は反応性に劣るという問題を解決することにある。 本発明者らは、上記課題に鑑み鋭意努力した結果、エステル化合物の還元反応において、テトラヒドロピラン中に水素化ホウ素化合物と金属塩を含む組成物を用いることにより、水素化ホウ素化合物の還元力を高め、還元力は弱いが取り扱いが容易な水素化ホウ素化合物を使用することができるようになること、また、反応溶媒と抽出溶媒を同一とすることができるため反応工程の簡素化、エネルギーコストの低減などが実現できるようになること、さらに溶媒として毒性の低いテトラヒドロピランを用いることにより、生体への安全性が高まることを見出し、本発明を完成させた。 すなわち、本発明は以下の組成物及びアルコール化合物の製造方法に関するものである。［１］テトラヒドロピラン中に水素化ホウ素化合物と金属塩を含むことを特徴とする組成物。［２］水素化ホウ素化合物が水素化ホウ素ナトリウム、水素化ホウ素カリウム及び水素化ホウ素アンモニウム塩からなる群から選択される一種以上である前記１に記載の組成物。［３］金属塩が第２属金属及び第１４属金属の塩から選択される一種以上である前記１〜２に記載の組成物。［４］金属塩が第３属〜１２属金属の塩から選択される一種以上である前記１〜２に記載の組成物。［５］金属塩がランタノイド属金属の塩から選択される一種以上である前記１〜２に記載の組成物。［６］金属塩がリチウム塩である前記１〜２に記載の組成物。［７］エステル化合物を前記１〜６のいずれかに記載の組成物で還元することを特徴とするアルコール化合物の製造方法。［８］エステル化合物の還元反応の後、水を加え、反応により生成したアルコール化合物をテトラヒドロピラン層へ抽出する前記７に記載のアルコール化合物の製造方法。［９］テトラヒドロピラン中に、水素化ホウ素化合物と該水素化ホウ素化合物とは異なる種類の金属塩とを並存させることにより、前者の還元力を調整する方法。 本発明の組成物を用いることにより、還元力は弱いが水と激しく反応することがなく、取り扱いが容易な水素化ホウ素化合物を使用することができるようになる。また、反応溶媒と抽出溶媒を同一とすることができるため反応工程の簡素化、エネルギーコストの低減などが実現できる。さらに、溶媒として毒性の低いテトラヒドロピランを用いることにより、生体への安全性が高まる。このため、エステル化合物の還元反応等をより効率的に行うことが出来る。 以下に、本発明について詳細に説明する。 本発明は、テトラヒドロピラン中に水素化ホウ素化合物と金属塩を含む組成物及び該組成物を用いてエステル化合物を還元するアルコール化合物の製造方法に関する。［水素化ホウ素化合物］ 本発明で使用される水素化ホウ素化合物は、下記式（式中、Ｍは１価の陽イオンとなり得る金属または原子団を表す。）で表される化合物である。 ここで、Ｍが金属である水素化ホウ素化合物としては、水素化ホウ素リチウム、水素化ホウ素ナトリウム、水素化ホウ素カリウムなどが挙げられる。また、Ｍが１価の陽イオンとなり得る水素化ホウ素化合物としては、有機アンモニウムを有する水素化ホウ素化合物（本願において水素化ホウ素アンモニウム等と言う。）、例えば、水素化ホウ素テトラメチルアンモニウム、水素化ホウ素テトラエチルアンモニウム、水素化ホウ素テトラブチルアンモニウム、水素化ホウ素トリメチルオクチルアンモニウム、水素化ホウ素トリメチルベンジルアンモニウムなどが挙げられる。 これらの水素化ホウ素化合物の中では、特に水素化ホウ素ナトリウム、水素化ホウ素カリウム、水素化ホウ素アンモニウムが好ましく用いられる。 前述したように、水素化ホウ素ナトリウム、水素化ホウ素カリウム等はいずれの溶媒中でもエステル化合物を還元することができないが、テトラヒドロピラン溶媒中で金属塩を併用することにより、エステルを還元することができるようになる。この理由については後述する。［金属塩］ 本発明で水素化ホウ素化合物との組成物に使用される金属塩としては、テトラヒドロピラン中において金属イオンと陰イオンに解離し得るもの、特に、テトラヒドロピラン中に溶解し得るものが好ましい。第２属、第１４属、第３〜１２属の金属塩、ランタノイド類およびリチウム塩の金属塩を用いることができ、それらの金属の酢酸塩、硝酸塩、亜硝酸塩、硫酸塩、リン酸塩、塩酸塩、臭化水素酸塩、ヨウ化水素酸塩、過塩素塩、トリフルオロメタンスルホン塩、金属アルコキシド塩などを用いることができる。 具体的には、２属の金属塩としては、塩化マグネシウム、臭化マグネシウム、塩化カルシウム、などを用いることができ、 １４属の金属塩としては、塩化スズ、臭化スズ、スズトリフルオロメタンスルホン酸塩などを用いることができ、 ３属の金属塩としては、イットリウムクロライド、スカンジウムトリフラートなどを用いることができ、 ４属の金属塩としては、四塩化チタン、チタニウムテトライソプロポキシド、ジルコニウムテトライソプロポキシドなどを用いることができ、 ５属の金属塩としては、塩化バナジウム、塩化ニオブなどを用いることができ、 ６属の金属塩としては、三塩化クロムなどを用いることができ、 ７属の金属塩としては、酢酸マンガン、臭化マンガンなどを用いることができ、 ８属の金属塩としては、塩化第２鉄、酢酸第２鉄、塩化ルテニウムなどを用いることができ、 ９属の金属塩としては、硝酸コバルト、酢酸コバルト、塩化コバルト、酢酸ロジウム、塩化ロジウムなどを用いることができ、 １０属の金属塩としては、酢酸ニッケル、硝酸ニッケル、塩化ニッケル、酢酸パラジウム、塩化パラジウムなどを用いることができ、 １１属の金属塩としては、塩化第一銅、塩化第二銅、酢酸銅、過塩素酸銀などの金属塩を用いることができ、 １２属の金属塩としては、硝酸亜鉛、酢酸亜鉛、塩化亜鉛、臭化亜鉛、ヨウ化亜鉛などを用いることができ、 ランタノイド類の金属塩としては、ランタントリフウラート、イットリビウムトリフラート、ヨウ化サマリウム、塩化セリウムなどを用いることができ、 リチウム塩としては、塩化リチウム、臭化リチウムなどを用いることができる。 これらの中でも特に塩化スズ、臭化スズ、塩化亜鉛、臭化亜鉛、臭化リチウムが好ましく用いられる。［水素化ホウ素化合物と金属塩との組成物］ 次に、水素化ホウ素化合物と金属塩との組成物について説明する。 水素化ホウ素化合物と金属塩は任意の量比でテトラヒドロピラン中に溶解あるいは分散させる。 これは、水素化ホウ素化合物と金属塩を予め混合したものをテトラヒドロピランに溶解あるいは分散させてもよいし、テトラヒドロピランにまず水素化ホウ素化合物を分散させた後に金属塩を溶解させる、もしくはテトラヒドロピランにまず金属塩を溶解させた後に水素化ホウ素化合物を分散させるいずれの方法でもよい。 水素化ホウ素化合物と金属塩の量比については、例えば、水素化ホウ素化合物として水素化ホウ素ナトリウムなど、１価のアルカリ金属陽イオンを有する水素化ホウ素化合物を用いる場合には、１価の金属塩１ｍｏｌ当量に対して水素化ホウ素ナトリウムを１ｍｏｌ当量、２価の金属塩１ｍｏｌ当量に対して水素化ホウ素ナトリウムを２ｍｏｌ当量、３価の金属塩１ｍｏｌに対して水素化ホウ素ナトリウムを３ｍｏｌ当量用いることが好適である。 水素化ホウ素化合物と金属塩が、テトラヒドロピラン（ＴＨＰ）溶媒中でどのような組成物を形成しているのかは明らかになってはいないが、前述したように、水素化ホウ素ナトリウムはいずれの溶媒中でもエステル化合物を還元することができない。しかし、テトラヒドロピラン中で水素化ホウ素リチウムはエステルを還元する。 この事実から、テトラヒドロピラン（ＴＨＰ）中で水素化ホウ素ナトリウムと臭化リチウムが下記反応式（１）に示すような塩交換をして、水素化ホウ素リチウムを生成しているものと推定される。 このことより、他の金属塩に関しても同様に塩交換しているものと推定されるが、本発明はこのような反応を経ているか否かによって限定されるものではない。 このように、テトラヒドロピラン中に水素化ホウ素化合物と該水素化ホウ素化合物中に含まれる金属とは異なる種類の金属塩とを並存させることにより、前者の還元力を調整することができる。すなわち、還元力の強い水素化ホウ素化合物は取扱性が悪く、還元力の弱い水素化ホウ素化合物は反応性に劣るという問題を解決することができる。［エステル化合物］ 本発明は種々の有機化合物の還元反応に用いることが出来、特にエステル化合物の還元に好適に用いることができる。 本発明で使用されるエステル化合物については特に制限はなく、例えば、蟻酸メチル、酢酸メチル、酢酸ブチル、プロピオン酸メチル、酪酸メチル、ヘキサン酸メチル、オクチル酸メチル、シクロヘキサンカルボン酸メチル、フェニル酢酸ブチル、アセト酢酸エチルなどの脂肪族エステル化合物、シュウ酸ジメチル、マロン酸ジエチル、コハク酸ジエチル、マレイン酸ジメチル、グルタル酸ジエチルなどの多価脂肪族エステル化合物、安息香エチル、アニス酸メチル、２−ナフタレンカルボン酸メチルなどの芳香属エステル化合物、テレフタル酸ジメチル、イソフタル酸ジエチル、フタル酸ジオクチル、トリメリット酸トリメチル、ピロメリット酸テトラメチルなどの多価芳香族エステル化合物、２−ピリジンカルボン酸エチル、５−カルボキシエチルインドールなどの複素環式エステル化合物などを用いることができる。 水素化ホウ素化合物は、ヒドリド換算でエステル化合物に対して少なくとも２ｍｏｌ当量使用される。すなわち、水素化ホウ素化合物として水素化ホウ素ナトリウムを用いる場合には、水素化ホウ素ナトリウムは４つのヒドリドをもつので、エステル化合物に対して０．５ｍｏｌ当量必要である。 反応温度はテトラヒドロピランの融点（−４５℃）から還流温度の間で行うことができ、好適には０〜８８℃の範囲である。 本発明では、反応終了後に水を加えることにより、無機物を水層に、生成したアルコール化合物をテトラヒドロピラン層に抽出分離することができる。すなわち、生成したアルコール化合物を含む反応溶媒を濃縮したり、別途抽出溶媒を加えたりすることなしに直接抽出分離することができ、反応工程の簡素化及びエネルギーコストの低減が可能となる。 以下、本発明について代表的な例を示し具体的に説明するが、本発明はこれらに何ら制限されるものではない。 なお、実施例における各成分の分析にはガスクロマトグラフィー装置 ６８９０Ｎ（アジレント・テクノロジー（株）製）を用い、分析カラムとしてＤＢ−１カラム（Ｊ＆Ｗ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ社製，長さ３０ｍ、直径０．３２ｍｍ、膜厚１μｍ）を用いた。［実施例１］ 容量３０ｍｌのナスフラスコに撹拌子、３−フェニルプロピオンメチル１．３４ｇ（１０ｍｍｏｌ）、水素化ホウ素ナトリウム０．３８ｇ（１０ｍｍｏｌ）、臭化リチウム０．８７ｇ（１０ｍｍｏｌ）、テトラヒドロピラン１０ｍｌを加え、激しく撹拌しながら還流下で８時間反応させた。反応後、水１０ｍｌを加えテトラヒドロピラン層と水層との分液操作を行い、テトラヒドロピラン層に抽出された３−フェニルプロパノールの生成をＧＣで確認した。収率８８％であった。［比較例１：金属塩無添加，ＴＨＰ溶媒］ 容量３０ｍｌのナスフラスコに撹拌子、３−フェニルプロピオンメチル１．３４ｇ（１０ｍｍｏｌ）、水素化ホウ素ナトリウム０．３８ｇ（１０ｍｍｏｌ）、テトラヒドロピラン１０ｍｌを加え、激しく撹拌しながら還流下で２時間反応させた。反応液を一部サンプリングして、ＧＣで分析したところ、３−フェニルプロパノールの生成は確認されなかった。［比較例２：金属塩無添加，メタノール溶媒］ 容量３０ｍｌのナスフラスコに撹拌子、３−フェニルプロピオンメチル１．３４ｇ（１０ｍｍｏｌ）、水素化ホウ素ナトリウム０．３８ｇ（１０ｍｍｏｌ）、メタノール１０ｍｌを加え、激しく撹拌しながら還流下で２時間反応させた。反応液は均一になった。反応液を一部サンプリングして、ＧＣで分析したところ、３−フェニルプロパノールの生成は確認されなかった。［比較例３：ＴＨＦ溶媒中でのＬｉＢＨ4還元］ 容量３０ｍｌのナスフラスコに撹拌子、３−フェニルプロピオンメチル１．３４ｇ（１０ｍｍｏｌ）、水素化ホウ素リチウム０．２２ｇ（１０ｍｍｏｌ）、テトラヒドロフラン１０ｍｌを加え、激しく撹拌しながら還流下で２時間反応させた。水２ｍｌを加えて過剰の水素化ホウ素リチウムを分解した。反応液は水とテトラヒドロフラン、生成物等の混和物であり、生成した３−フェニルプロパノールを分離するためには、反応液をエバポレーターで留去した後、濃縮液に水１０ｍｌ、酢酸エチル１０ｍｌを加え分液操作を行う必要があった。［実施例２：第２属金属塩］ 容量３０ｍｌナスフラスコに撹拌子、３−フェニルプロピオンメチル１．３４ｇ（１０ｍｍｏｌ）、水素化ホウ素ナトリウム（ＳＢＨ）０．３８ｇ（１０ｍｍｏｌ）、臭化マグネシウム、テトラヒドロピラン１０ｍｌを加え、激しく撹拌しながら還流下で８時間反応させた。反応後、水１０ｍｌを加えテトラヒドロピラン層と水層との分液操作を行い、テトラヒドロピラン層に抽出された３−フェニルプロパノール（アルコール）の生成をＧＣで確認した。［実施例３：第１４属金属塩］ 容量３０ｍｌナスフラスコに撹拌子、３−フェニルプロピオンメチル１．３４ｇ（１０ｍｍｏｌ）、水素化ホウ素ナトリウム（ＳＢＨ）０．３８ｇ（１０ｍｍｏｌ）、塩化スズ(II)、テトラヒドロピラン１０ｍｌを加え、激しく撹拌しながら還流下で８時間反応させた。反応後、水１０ｍｌを加えテトラヒドロピラン層と水層との分液操作を行い、テトラヒドロピラン層に抽出された３−フェニルプロパノール（アルコール）の生成をＧＣで確認した。収率は４６％であった。［実施例４：第３〜１２属金属塩］ 容量３０ｍｌナスフラスコに撹拌子、３−フェニルプロピオンメチル１．３４ｇ（１０ｍｍｏｌ）、水素化ホウ素ナトリウム（ＳＢＨ）０．３８ｇ（１０ｍｍｏｌ）、金属塩（表２）、テトラヒドロピラン１０ｍｌを加え、激しく撹拌しながら還流下８時間反応させた。反応後、水１０ｍｌを加えテトラヒドロピラン層と水層との分液操作を行い、テトラヒドロピラン層に抽出された３−フェニルプロパノール（アルコール）の生成をＧＣで確認した。結果を表１に示した。［実施例５：ランタノイド類金属塩］ 容量３０ｍｌナスフラスコに撹拌子、３−フェニルプロピオンメチル１．３４ｇ（１０ｍｍｏｌ）、水素化ホウ素ナトリウム（ＳＢＨ）０．３８ｇ（１０ｍｍｏｌ）、金属塩（表３）、テトラヒドロピラン１０ｍｌを加え、激しく撹拌しながら還流下８時間反応させた。反応後、水１０ｍｌを加えテトラヒドロピラン層と水層との分液操作を行い、テトラヒドロピラン層に抽出された３−フェニルプロパノール（アルコール）の生成をＧＣで確認した。結果を表２に示した。 本発明の組成物を用いることにより、還元力は弱いが水と激しく反応することがなく、取り扱いが容易な水素化ホウ素化合物を使用することができるようになる。また、反応溶媒と抽出溶媒を同一とすることができるため反応工程の簡素化、エネルギーコストの低減などが実現できる。さらに、溶媒として毒性の低いテトラヒドロピランを用いることにより、生体への安全性が高まる。このため、エステル化合物の還元反応等をより効率的に行うことが出来る。 テトラヒドロピラン中に水素化ホウ素化合物と金属塩を含むことを特徴とする組成物。 水素化ホウ素化合物が水素化ホウ素ナトリウム、水素化ホウ素カリウム及び水素化ホウ素アンモニウム塩からなる群から選択される一種以上である請求項１に記載の組成物。 金属塩が第２属金属及び第１４属金属の塩から選択される一種以上である請求項１〜２に記載の組成物。 金属塩が第３属〜１２属金属の塩から選択される一種以上である請求項１〜２に記載の組成物。 金属塩がランタノイド属金属の塩から選択される一種以上である請求項１〜２に記載の組成物。 金属塩がリチウム塩である請求項１〜２に記載の組成物。 エステル化合物を請求項１〜６のいずれかに記載の組成物で還元することを特徴とするアルコール化合物の製造方法。 エステル化合物の還元反応の後、水を加え、反応により生成したアルコール化合物をテトラヒドロピラン層へ抽出する請求項７に記載のアルコール化合物の製造方法。 テトラヒドロピラン中に、水素化ホウ素化合物と該水素化ホウ素化合物とは異なる種類の金属塩とを並存させることにより、前者の還元力を調整する方法。 【課題】エステル化合物を水素化ホウ素化合物により還元してアルコール化合物を製造する方法において、水素化ホウ素化合物として水素化ホウ素リチウム等を用いた場合に生成したアルコールの抽出が困難である問題、および水素化ホウ素化合物として水素化ホウ素ナトリウム等を用いた場合に還元力が弱く、エステル化合物を還元することができない問題を解決する。【課題手段】テトラヒドロピラン中に水素化ホウ素化合物と金属塩を含む組成物を用いて還元を行うことにより、還元力は弱いが水と激しく反応することがなく、取り扱いが容易な水素化ホウ素化合物を使用することができるようになり、また、反応溶媒と抽出溶媒を同一とすることができるため反応工程の簡素化、エネルギーコストの低減などが実現でき、さらに、溶媒として毒性の低いテトラヒドロピランを用いることにより、生体への安全性が高まる。このため、エステル化合物の還元反応等をより効率的に行うことが出来る。【選択図】なし