生命科学関連特許情報
| タイトル： | 特許公報(B2)_４−不飽和δ−ラクトン類の製造方法 |
| 出願番号： | 1999337427 |
| 年次： | 2010 |
| IPC分類： | C07D 309/32,B01J 31/24,C07B 61/00 |
特許情報キャッシュ
宮野 壮太郎 服部 徹太郎 鈴木 雄高 板井 松治 JP 4552245 特許公報(B2) 20100723 1999337427 19991129 ４−不飽和δ−ラクトン類の製造方法 チッソ株式会社 000002071 宮野 壮太郎 服部 徹太郎 鈴木 雄高 板井 松治 20100929 C07D 309/32 20060101AFI20100909BHJP B01J 31/24 20060101ALI20100909BHJP C07B 61/00 20060101ALN20100909BHJP JPC07D309/32B01J31/24 XC07B61/00 300 C07D 309/32 B01J 31/24 C07B 61/00 CA/CASREACT/REGISTRY(STN) 特開平１１−３２２７３６（ＪＰ，Ａ） 米国特許第０２４７８３８８（ＵＳ，Ａ） Young, Frank G.，The reaction of ketene with unsaturated ketones，Journal of the American Chemical Society，１９４９年，Vol.71，p.1346-8 Bosch, J.，Reaction of ketene with α,β-unsaturated ketones: synthesis of hexen-5-olides. I，Anales de Quimica, Serie C: Quimica Organica y Bioquimica，１９８２年，Vol.78，No.2，p.228-31 Stevenson, Robert，Synthesis of (±)-parasorbic acid and (±)-massoilactone from Meldrum's acid，Journal of Natural Products，１９８８年，Vol.51，No.6，p.1215-19 3 2001151766 20010605 7 20060801 安藤 倫世 【０００１】【発明の属する技術分野】本発明は、医薬、農薬、香料、染料などの合成原料として有用な４−不飽和δ−ラクトン類を選択性良く製造する方法に関する。【０００２】【従来の技術】δ−ラクトンの合成に関する報告はあまり多くないが、例えば４−不飽和δ−ラクトン類の一種であるイソパラソルビン酸（３，６−ジヒドロ−６−メチル−２Ｈ−ピラン−２−オン）の合成法として、クロトンアルデヒドにメルドラム酸を作用させる方法（Ｊ．Ｎａｔ．Ｐｒｏｄ．５１，６，１２１５−９（１９８８））、Ｌ−ラムノースを出発物質とする合成法（Ｃａｒｂｏｈｙｄｒ．Ｒｅｓ．（１９８４），１３２（２），Ｃ１−Ｃ４）などが報告されている。しかしながら、４−不飽和δ−ラクトンの収率はどちらも非常に低いものであり、到底工業的に利用できるものではない。【０００３】また、飽和アルデヒド（Ｒ−ＣＨＯ）とケテンの反応によるβ―ラクトンの合成は古くから知られており、下記の式で表されるβ−ラクトンが得られることは周知の事実である。【化２】例えば特開昭４４−４４３８３には、テトラヒドロフランを溶媒とし三フッ化硼素を触媒として、アセトアルデヒドとケテンを反応させるとβ−ブチロラクトンが得られることが記載されており、米国特許ＵＳ２５８０７１４には、エチルエーテルを溶媒としゼオライトを触媒として、飽和アルデヒドとケテンを反応させるとβ−ラクトンが容易に合成されることが記載されている。【０００４】また米国特許ＵＳ２４７８３８８には、α，β−不飽和アルデヒド（Ｒ3−ＣＨ＝ＣＲ4−ＣＨＯ）とケテンを反応させると、主生成物として下記の化３で表されるβ―ラクトンが、また副生成物として化４で表される５−不飽和δ−ラクトンが得られることが記載されている。【化３】【化４】【０００５】また、（Ｊ．Ｍｏｌ．Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ（Ｔｈｅｏｃｈｅｍ），１０９（１９８４）２９３−３０３）にも、α，β−不飽和アルデヒドとケテンを反応させるとβ―ラクトンが生成すると記載され、更にＪ．Ｏ．Ｃ．，Ｖｏｌ．３５，Ｎｏ．７，１９７０には、酢酸亜鉛などの有機酸金属塩触媒を用いてα，β−不飽和アルデヒドとケテンを反応させると、対応するβ―ラクトンは生成するものの、β―ラクトンは非常に不安定であり、直ちに開環重合してポリエステルになることが記載されている。しかしながら、これらのどの文献にもα，β−不飽和アルデヒドとケテンを反応させて４−不飽和δ−ラクトンが得られることは記載されていない。【０００６】【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、４−不飽和δ−ラクトン類を効率よく製造する方法を提供することであり、このラクトンから加水分解・脱水によって容易に２，４−不飽和カルボン酸に導くことができる。【０００７】【課題を解決するための手段】本発明者らは、不飽和アルデヒドとケテン（ＣＨ2＝ＣＯ）を反応させて得られるβ−ラクトンを、４−不飽和δ−ラクトン類に異性化する方法について研究を進めた結果、触媒としてルイス酸錯体化合物を使用すると、生成したβ―ラクトンの一部はポリエステルになるものの、大部分は分子内で異性化を起こして一般式（１）で表される４−不飽和δ−ラクトン類となることを見いだし、本発明を完成させた。【０００８】ルイス酸錯体触媒による分子内異性化の反応式を下記に示す。【化５】【０００９】即ち、本発明は下記のような構成を有する。（１）下記の一般式Ｒ1−ＣＨ＝ＣＲ2−ＣＨＯ（式中、Ｒ1は炭素数１〜５の分岐してもよいアルキル基、またはフェニル基を示し、Ｒ2は水素、炭素数１〜４の分岐してもよいアルキル基、またはフェニル基を示す。）で表されるα，β−不飽和アルデヒドとケテンを、ルイス酸錯体化合物を触媒として反応させることを特徴とする一般式（１）【化６】（式中、Ｒ1およびＲ2は前記の一般式におけるものと同じ意味を示す。）で表される４−不飽和δ−ラクトン類の製造方法。【００１０】（２）ルイス酸錯体化合物が一般式（２）[ＭＬnＸ2]Ｙ2 （２）（式中、Ｍはパラジウム、ロジウム、ルテニウムまたは白金を示し；Ｌは三級ホスフィン化合物を示し；Ｘは炭素数１〜５の低級アルキルニトリル、ベンゾニトリル、フタロニトリル、ピリジン、ジメチルスルホキシド、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミドまたはアセトンを示し；Ｙはハロゲン原子、ＢＦ4、ＣｌＯ4、ＣＦ3ＳＯ3、ＰＦ6またはＢＰｈ4（Ｐｈはフェニル基を示す。）を示し；ｎは、Ｌが単座ホスフィン配位子である場合は２を、二座ホスフィン配位子である場合は１を示す。）で表される化合物であることを特徴とする、前記（１）項に記載の４−不飽和δ−ラクトン類の製造方法。【００１１】（３）一般式（２）におけるＭがパラジウムであることを特徴とする、前記（２）項に記載の４−不飽和δ−ラクトン類の製造方法。【００１２】【発明の実施の形態】以下、本発明について詳細に説明する。本発明で使用されるα，β−不飽和アルデヒドとしては、例えば、クロトンアルデヒド、２−メチル−クロトンアルデヒド、２−エチル−クロトンアルデヒド、２−ペンテナール、２−メチル−２−ペンテナール、２−エチル−２−ペンテナール、２−ヘキセナール、２−メチル−２−ヘキセナール、２−エチル−２−ヘキセナール、２−ヘプテナール、２−メチル−２−ヘプテナール、２−エチル−２−ヘプテナール、２−オクテナール、２−メチル−２−オクテナール、２−エチル−２−オクテナール、シンナムアルデヒドなどが挙げられる。【００１３】本発明ではルイス酸錯体化合物を触媒として使用することが好ましく、具体的には前記の一般式（２）で表される化合物を示すことができる。この式中のＬで示される三級ホスフィン化合物は，単座ホスフィン配位子、二座ホスフィン配位子のいずれでもよく、単座ホスフィン配位子としては、例えばトリエチルホスフィン、トリブチルホスフィン等のトリアルキルホスフィンやトリフェニルホスフィン、トリ（トリル）ホスフィン等のトリアリールホスフィン等が挙げられる。二座ホスフィン配位子としては、例えばｄｐｐｅ（１，２−ビス（ジフェニルホスフィノエタン））、ｄｐｐｐ（１，３−ビス（ジフェニルホスフィノプロパン））、ｄｐｐｂ（１，４−ビス（ジフェニルホスフィノブタン））、ｄｐｐｆ（１，１’−ビス（ジフェニルホスフィノフェロセン））、ＢＩＮＡＰ（２，２’−ビス（ジフェニルホスフィノ）−１，１’−ビナフチル）、Ｔ−ＢＩＮＡＰ（２，２’−ビス（ジトリルホスフィノ）−１，１’−ビナフチル）等が挙げられる。これらのうち、二座ホスフィン配位子が好ましい。【００１４】触媒の使用量は、４−不飽和δ−ラクトン類の収率を考慮すると、使用するα，β−不飽和アルデヒドに対して０．０１モル％〜１００モル％であることが好ましいが、０．１モル％〜１０モル％が更に好ましい。反応させるケテンの使用量は、α，β−不飽和アルデヒドに対してモル比で１〜５倍程度とすることが好ましく、１．５〜３倍程度とすることが特に好ましい。反応温度は０℃〜５０℃が好ましく、２０〜４０℃が更に好ましい。なお、本発明の製造法においては無溶媒でも反応が進行するが、溶媒を用いる場合には、触媒を溶解し不活性なものであれば特に問題なく使用できる。中でもハロゲン化炭化水素系溶媒が好ましく、塩化メチレン、クロロホルム、エチレンジクロリドなどの低分子量の溶剤が更に好ましい。【００１５】【実施例】以下、実施例および比較例により本発明を説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。実施例１（イソパラソルビン酸の合成）窒素気流下、二口フラスコに０．０５ｍｍｏｌの[Ｐｄ（ｄｐｐｂ）（ＰｈＣＮ）2]（ＢＦ4）2を入れた後、塩化メチレン２００ｍｌを加えて触媒を溶解し、クロトンアルデヒド１ｍｍｏｌを加えた。この溶液に、室温にてクロトンアルデヒドに対して２．５当量のケテンガスを０．５ｍｍｏｌ／ｍｉｎの流量で加えた。ケテンガスを加えた後１時間攪拌して、１Ｎ塩酸１０ｍｌを加え反応を停止した。反応終了液を塩化メチレンで抽出し、飽和食塩水で洗浄した後、無水硫酸ナトリウムで乾燥した。無水硫酸ナトリウムを濾過し溶媒を留去した後で、ガスクロマトグラフィーによる内部標準で分析したところ、イソパラソルビン酸（３，６−ジヒドロ−６−メチル−２Ｈ−ピラン−２−オン）の収率は８１％であり、カラムクロマトグラフィーを用いて単離した後の収率は７０％であった。【００１６】実施例２（３，６−ジヒドロ−６−フェニル−２Ｈ−ピラン−２−オンの合成）窒素気流下、二口フラスコに０．０５ｍｍｏｌの[Ｐｄ（ｄｐｐｂ）（ＰｈＣＮ）2] （ＢＦ4）2を入れた後、塩化メチレン２００ｍｌを加え触媒を溶解し、シンナムアルデヒド１ｍｍｏｌを加えた。この溶液に、室温にてシンナムアルデヒドに対して２．５当量のケテンガスを０．５ｍｍｏｌ／ｍｉｎの流量で加えた。ケテンガスを加えた後１時間攪拌して、１Ｎ塩酸１０ｍｌを加えて反応を停止した。反応終了液を塩化メチレンで抽出し、飽和食塩水で洗浄した後、無水硫酸ナトリウムで乾燥した。無水硫酸ナトリウムを濾過し溶媒を留去した後で、ガスクロマトグラフィーによる内部標準で分析したところ、δ−ラクトン（３，６−ジヒドロ−６−フェニル−２Ｈ−ピラン−２−オン）の収率は８６％であり、カラムクロマトグラフィーを用いて単離した後の収率は７７％であった。【００１７】実施例３（５−エチル−３，６−ジヒドロ−６−メチル−２Ｈ−ピラン−２−オンの合成）窒素気流下、二口フラスコに０．０５ｍｍｏｌの[Ｐｄ（ｄｐｐｂ）（ＰｈＣＮ）2]（ＢＦ4）2を入れた後、塩化メチレン２００ｍｌを加え触媒を溶解し、２−エチルクロトンアルデヒド１．１ｍｍｏｌを加えた。この溶液に、室温にて２−エチルクロトンアルデヒドに対して２．５当量のケテンガスを０．５ｍｍｏｌ／ｍｉｎの流量で加えた。ケテンガスを加えた後１時間攪拌して、１Ｎ塩酸１０ｍｌを加えて反応を停止した。反応終了液を塩化メチレンで抽出を行い、飽和食塩水で洗浄した後、無水硫酸ナトリウムで乾燥した。無水硫酸ナトリウムを濾過し溶媒を留去した後で、ガスクロマトグラフィーによる内部標準で分析したところ、δ−ラクトン（５−エチル−３，６−ジヒドロ−６−メチル−２Ｈ−ピラン−２−オン）の収率は７５％であり、カラムクロマトグラフィーを用いて単離した後の収率は６６％であった。【００１８】実施例４（３，６−ジヒドロ−６−ペンチル−２Ｈ−ピラン−２−オンの合成）窒素気流下、二口フラスコに０．０５ｍｍｏｌの[Ｐｄ（ｄｐｐｂ）（ＰｈＣＮ）2]（ＢＦ4）2を入れた後、塩化メチレン２００ｍｌを加え触媒を溶解し、 ｔｒａｎｓ−２−オクテナール１ｍｍｏｌを加えた。この溶液に、室温にてｔｒａｎｓ−２−オクテナールに対して２．５当量のケテンガスを、０．５ｍｍｏｌ／ｍｉｎの流量で加えた。ケテンガスを加えた後１時間攪拌して、１Ｎ塩酸１０ｍｌを加えて反応を停止した。反応終了液を塩化メチレンで抽出を行い、飽和食塩水で洗浄した後、無水硫酸ナトリウムで乾燥した。無水硫酸ナトリウムを濾過し溶媒を留去した後で、ガスクロマトグラフィーによる内部標準で分析したところ、δ−ラクトン（３，６−ジヒドロ−６−ペンチル−２Ｈ−ピラン−２−オン）の収率は６７％であり、カラムクロマトグラフィーを用いて単離した後の収率は５８％であった。【００１９】比較例１（イソパラソルビン酸の合成）窒素気流下、二口ナスフラスコにクロトンアルデヒド１２．３ｇ（１７．５モル）、メルドラム酸１０．５ｇ（７．６モル）、モレキュラーシーブス４Ａ（２ｍｍビーズ）１０ｇ、ピリジン４ｍｌ、酢酸９ｍｌ、ベンゼン２００ｍｌを入れ、２日間還流させた。反応液に水を加えてエーテルで抽出を行い、有機相を飽和炭酸水素ナトリイム水溶液で洗浄し、更に飽和食塩水で洗浄した後、無水硫酸ナトリウムで乾燥した。無水硫酸ナトリウムを濾過し溶媒を留去した後で、ガスクロマトグラフィーによる内部標準で分析したところ、イソパラソルビン酸（３，６−ジヒドロ−６−メチル−２Ｈ−ピラン−２−オン）の収率は１５％であり、カラムクロマトグラフィーを用いて単離した後の収率は９％であった。【００２０】【発明の効果】本発明により、α、β−不飽和アルデヒドとケテンから４−不飽和δ−ラクトン類を選択的に効率良く製造することが可能になった。４−不飽和δ−ラクトン類は、医薬、農薬、香料、染料などの合成原料として広く使われる有用な化合物であり、例えば、加水分解した後に脱水すると、容易に２，４−不飽和カルボン酸とすることができる。 下記の一般式Ｒ1−ＣＨ＝ＣＲ2−ＣＨＯ（式中、Ｒ1は炭素数１〜５の分岐してもよいアルキル基、またはフェニル基を示し、Ｒ2は水素、炭素数１〜４の分岐してもよいアルキル基、またはフェニル基を示す。）で表されるα，β−不飽和アルデヒドとケテンを、ルイス酸錯体化合物を触媒として反応させることを特徴とする一般式（１）（式中、Ｒ1およびＲ2は前記の一般式におけるものと同じ意味を示す。）で表される４−不飽和δ−ラクトン類の製造方法。 ルイス酸錯体化合物が一般式（２）[ＭＬnＸ2]Ｙ2 （２）（式中、Ｍはパラジウム、ロジウム、ルテニウムまたは白金を示し；Ｌは三級ホスフィン化合物を示し；Ｘは炭素数１〜５の低級アルキルニトリル、ベンゾニトリル、フタロニトリル、ピリジン、ジメチルスルホキシド、Ｎ,Ｎ−ジメチルホルムアミドまたはアセトンを示し；Ｙはハロゲン原子、ＢＦ4、ＣｌＯ4、ＣＦ3ＳＯ3、ＰＦ6またはＢＰｈ4（Ｐｈはフェニル基を示す。）を示し；ｎは、Ｌが単座ホスフィン配位子である場合は２を、二座ホスフィン配位子である場合は１を示す。）で表される化合物であることを特徴とする、請求項１に記載の４−不飽和δ−ラクトン類の製造方法。 一般式（２）におけるＭがパラジウムであることを特徴とする、請求項２に記載の４−不飽和δ−ラクトン類の製造方法。