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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アルコール化合物存在下での水素化ホウ素化合物の還元反応 |
| 出願番号： | 2006202934 |
| 年次： | 2008 |
| IPC分類： | C07C 29/147,C07C 33/20,C07C 33/22,C07C 33/12,C07C 31/125,C07C 29/132 |
特許情報キャッシュ
安田 浩 折山 剛 JP 2008031047 公開特許公報(A) 20080214 2006202934 20060726 テトラヒドロピランを溶媒とするアルコール化合物存在下での水素化ホウ素化合物の還元反応 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 20060101AFI20080118BHJP C07C 33/20 20060101ALI20080118BHJP C07C 33/22 20060101ALI20080118BHJP C07C 33/12 20060101ALI20080118BHJP C07C 31/125 20060101ALI20080118BHJP C07C 29/132 20060101ALI20080118BHJP JPC07C29/147C07C33/20C07C33/22C07C33/12C07C31/125C07C29/132 8 ＯＬ 9 4H006 4H006AA02 4H006AA03 4H006AB81 4H006BB25 4H006BE23 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アルコール化合物を含む組成物、及び該組成物を用いたよるアルコール化合物の製造に関する。 従来、水素化ホウ素化合物によるエステル化合物およびエポキシド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、これらの化合物は湿気で容易に分解し、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およびエポキシド化合物（J. Am. Chem. Soc.,71 p3362 (1949)：非特許文献３）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、水と混和するテトラヒドロフラン、ジグライムを溶媒に用いた場合は容易に分液することができず、生成したアルコール化合物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、湿気で容易に分解することがなく取り扱いも容易であるが、還元力が弱く、一般的にエステル化合物およびエポキシド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４）。 また、エーテル系溶媒であるテトラヒドロフラン中にて、アルコール化合物と水素化ホウ素化合物からなる組成物によるエステル化合物およびエポキシド化合物の還元反応は公知である（有機合成化学,45 p1148 (1987)：非特許文献５）。しかし、この方法においては、水と任意の比で混合するテトラヒドロフランと低級アルコールを用いるため、生成物の分離の際は、反応溶媒を留去後、更に酢酸エチルなどの抽出溶媒を加え抽出分離しなければならないという問題がある。J. Am. Chem. Soc., 62 p3429 (1940)Collect. Czech. Chem. Comm. 37 p2962 (1972)J. Am. Chem. Soc.,71 p3362 (1949)Reduction in Organic Chemistry, Ellis Horwood Ltd., Chichester (1984)有機合成化学,45 p1148 (1987) 本発明の課題は、エステル化合物およびエポキシド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、エステル化合物およびエポキシド化合物の還元反応において、テトラヒドロピラン溶媒中で水素化ホウ素化合物とアルコール化合物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アルコール化合物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］アルコール化合物が脂肪族１級アルコール化合物である前記１〜２に記載の組成物。［４］水素化ホウ素化合物とアルコール化合物のアルコール化合物性水酸基のモル比が１〜３である前記１〜３のいずれかに記載の組成物。［５］エステル化合物を前記１〜４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。［６］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１〜５のいずれかに記載のアルコール化合物の製造方法。［７］エポキシド化合物を前記１〜４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］エポキシド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５〜７のいずれかに記載のアルコール化合物の製造方法。 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、エステル化合物及びエポキシド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、本発明の具体的内容について詳細に説明する。 本発明は、テトラヒドロピラン溶媒中で水素化ホウ素化合物とアルコール化合物からなる組成物を用いて、エステル化合物およびエポキシド化合物を還元することによ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。［アルコール化合物］ 本発明で使用されるアルコール化合物については特に制限はない。 具体例としては、メタノール、エタノール、１−プロパノール、ｎ−ブタノール、イソブタノール、ｎ−ヘキサノール、アリルアルコール化合物、ベンジルアルコール化合物などの１級アルコール化合物、イソプロパノール、ｓｅｃ−ブチルアルコール化合物、シクロペンタノール、シクロヘキサノール、メントールなどの２級アルコール化合物、ｔ−ブチルアルコール化合物などの３級アルコール化合物、また、エチレングリコール、プロピレングリコール、１，３−プロパンジオール、１，２−ブタンジオール、１，４−ブタンジオール、１，５−ペンタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、シクロヘキサンジメタノールなどのジオール類、グリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、トリメチロールブタン、２−ヒドロキシメチル−１，４−ブタンジオールなどのトリオール類、ペンタエリスリトールなどのテトラオール類などが挙げられる。 これらの中では、特に１級アルコール化合物、特に低級アルコールが有効であり、中でも特にメタノールが好適である。 これらのアルコール化合物は単独で用いても良いし、複数種用いてもよい。複数種用いる場合は１級アルコールと２，３級アルコールとを組み合わせることが好ましく、その場合も、１級アルコールとしてはメタノールを用いることが特に好ましい。［水素化ホウ素化合物とアルコール化合物］ 次に、水素化ホウ素化合物とアルコール化合物の量比を説明する。 水素化ホウ素化合物とアルコール化合物は任意の量で混合し、組成物を形成してよい。 水素化ホウ素化合物として水素化ホウ素ナトリウム、アルコール化合物としてメタノールを用いる場合について詳しく説明する。 テトラヒドロピラン中に溶解または分散している水素化ホウ素ナトリウムにメタノールを一度に混合する場合は、水素化ホウ素ナトリウムに対してメタノールは１〜４モル当量用いることが望ましい。 テトラヒドロピラン中に溶解または分散している水素化ホウ素ナトリウムにメタノールを徐々に添加する場合は、水素化ホウ素ナトリウムに対してメタノールは１〜２０モル当量用いることが望ましい。 テトラヒドロピラン中において、水素化ホウ素ナトリウムとメタノールがどのような構造の組成物を形成しているのかは明らかになっていないが、メタノールの活性水素と水素化ホウ素ナトリウムのヒドリドが反応して、水素が発生し、ホウ酸エステルが生成しているものと推定される。このため、水素化ホウ素ナトリウムに一度に大過剰のメタノールを加えると、水素発生を伴い著しく還元力が低下し、全く反応しない場合がある。 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、水素化ホウ素ナトリウム１モル当量にメタノールを２モル当量用いた場合には、水素化ホウ素ナトリウム上のヒドリドは２モル当量相当になるので、エステル化合物は１モル当量未満用いられる。また、水素化ホウ素ナトリウム１モル当量にメタノールを３モル当量用いた場合には、水素化ホウ素ナトリウム上のヒドリドは１モル当量相当になるので、エステル化合物は０．５モル当量未満用いられる。 水素化ホウ素化合物は、ヒドリド換算でエポキシド化合物に対して少なくとも１ｍｏｌ当量使用される。すなわち、水素化ホウ素ナトリウム１モル当量にメタノールを２モル当量用いた場合には、水素化ホウ素ナトリウム上のヒドリドは２モル当量相当になるので、エポキシド化合物は２モル当量未満用いられる。また、水素化ホウ素ナトリウム１モル当量にメタノールを３モル当量用いた場合には、水素化ホウ素ナトリウム上のヒドリドは１モル当量相当になるので、エステル化合物は１モル当量未満用いられる。 反応は通常、テトラヒドロピランに水素化ホウ素化合物を溶解または懸濁させ、エステル化合物またはエポキシド化合物を加えると同時または後に、アルコール化合物を加える。アルコール化合物は一度に加えても良いし、徐々に添加してもよい。 反応温度はテトラヒドロピランの融点（−４５℃）から反応液の還流温度の間で行うことができ、好適には０℃〜反応液の還流温度の間である。 本発明では、エステル化合物またはエポキシド化合物の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して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ることなしに直接抽出分離することができる。［エステル化合物］ 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い。 具体的には、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、安息香酸エチル、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。［末端エポキシド化合物］ 本発明で使用される末端エポキシド化合物については特に制限はない。 具体的には、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、エピクロロヒドリン、エピブロモヒドリン、グリシドール、１，２−エポキシブタン、２，３−エポキシブタン、イソブチレンオキシド、ペンタメチレンオキシド、２，３−エポキシブタン、１，２−エポキシシクロペンタン、１，２−エポキシヘキサン、２，３−ジメチル−２，３−エポキシブタン、シクロヘキセンオキシド、１，４−エポキシシクロヘキサン、１−ジエチルアミノ−２，３−エポキシプロパン、１，２−ジメチルー１，２−エポキシシクロペンタン、１，２−エポキシオクタン、スチレンオキシド、３−フェニル−２，３−エポキシ−１−プロパノール、１，２−エポキシ−３−フェニルプロパンなどを用いることができる。 以下に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はガスクロマトグラフィー装置（アジレント（株）製，６８９０Ｎ）を用い、分析カラムとしてＪ＆Ｗ製ＤＢ−１カラム（長さ３０ｍ，直径０．３２ｍｍ，膜厚１μｍ）を用いた。［実施例１］ 容量３０ｍｌのナスフラスコに氷冷下、撹拌子、テトラヒドロピラン５ｍｌ、３−フェニルプロピオン酸エチル０．８９ｇ（５ｍｍｏｌ）、水素化ホウ素ナトリウム０．３８ｇ（１０ｍｍｏｌ）を加えた後、テトラヒドロピラン５ｍｌとメタノール０．６４ｇ（２０ｍｍｏｌ）との混合液を加え、激しく撹拌した。室温へ１０分かけて昇温し、室温で８時間反応させた。反応後、水で反応を停止させ、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（アルコール化合物）をＧＣで定量した。収率９２％であった。［実施例２］ 容量３０ｍｌのナスフラスコに氷冷下、撹拌子、テトラヒドロピラン５ｍｌ、安息香酸メチル０．６８ｇ（５ｍｍｏｌ）、水素化ホウ素ナトリウム０．３８ｇ（１０ｍｍｏｌ）を加えた後、テトラヒドロピラン５ｍｌとメタノール０．６４ｇ（２０ｍｍｏｌ）との混合液を加え、激しく撹拌した。室温へ１０分かけて昇温し、室温で８時間反応させた。反応後、水で反応を停止させ、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ベンジルアルコール（アルコール化合物）をＧＣで定量した。収率７８％であった。［実施例３］ 実施例１において、メタノールの代わりにエタノール０．９２ｇ（２０ｍｍｏｌ）を加え、同一の操作をおこなった。３−フェニルプロパノールの収率は２５％であった。［実施例４］ 実施例２において、メタノールの代わりにエタノール０．９２ｇ（２０ｍｍｏｌ）を加え、同一の操作をおこなった。ベンジルアルコールの収率は１１％であった。［実施例５］ 容量３０ｍｌのナスフラスコに氷冷下、撹拌子、テトラヒドロピラン５ｍｌ、３−フェニルプロピオン酸エチル０．８９ｇ（５ｍｍｏｌ）、水素化ホウ素ナトリウム０．３８ｇ（１０ｍｍｏｌ）を加えた後、テトラヒドロピラン５ｍｌとメタノール０．６４ｇ（２０ｍｍｏｌ）、エタノール０．９２ｇ（２０ｍｍｏｌ）との混合液を加え、激しく撹拌した。室温へ１０分かけて昇温し、室温で８時間反応させた。反応後、水で反応を停止させ、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（アルコール化合物）をＧＣで定量した。収率９７％であった。［実施例６］ 実施例５において、エタノールの代わりにイソプロパノール１．２０ｇ（２０ｍｍｏｌ）を加え、同一の操作をおこなった。３−フェニルプロパノールの収率は６８％であった。［実施例７］ 実施例５において、エタノールの代わりにｔ−ブタノール１．４８ｇ（２０ｍｍｏｌ）を加え、同一の操作をおこなった。３−フェニルプロパノールの収率は９１％であった。［実施例８］ 容量３０ｍｌのナスフラスコに氷冷下、撹拌子、テトラヒドロピラン５ｍｌ、安息香酸メチル０．６８ｇ（５ｍｍｏｌ）、水素化ホウ素ナトリウム０．３８ｇ（１０ｍｍｏｌ）を加えた後、テトラヒドロピラン５ｍｌとメタノール０．６４ｇ（２０ｍｍｏｌ）、エタノール０．９２ｇ（２０ｍｍｏｌ）との混合液を加え、激しく撹拌した。室温へ１０分かけて昇温し、室温で８時間反応させた。反応後、水で反応を停止させ、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ベンジルアルコール（アルコール化合物）をＧＣで定量した。収率５４％であった。［実施例９］ 実施例８において、エタノールの代わりにイソプロパノール１．２０ｇ（２０ｍｍｏｌ）を加え、同一の操作をおこなった。ベンジルアルコールの収率は３９％であった。［実施例１０］ 実施例８において、エタノールの代わりにｔ−ブタノール１．４８ｇ（２０ｍｍｏｌ）を加え、同一の操作をおこなった。ベンジルアルコールの収率は４５％であった。［実施例１１］ 容量３０ｍｌのナスフラスコに氷冷下、撹拌子、テトラヒドロピラン５ｍｌ、スチレンオキシド１．２０ｇ（１０ｍｍｏｌ）、水素化ホウ素ナトリウム０．３８ｇ（１０ｍｍｏｌ）を加えた後、テトラヒドロピラン５ｍｌとメタノール０．６４ｇ（２０ｍｍｏｌ）との混合液を加え、激しく撹拌した。室温へ１０分かけて昇温し、還流下で５時間反応させた。反応後、水で反応を停止させ、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１−フェニルエタノール（アルコール化合物）をＧＣで定量した。収率９６％であった。［実施例１２］ 実施例１１において、スチレンオキシドの代わりにイソブチレンオキシド０．７２ｇ（１０ｍｍｏｌ）を加え、同一の操作をおこなった。ｔ−ブタノールの収率は５８％であった。［実施例１３］ 実施例１１において、スチレンオキシドの代わりに１，２−エポキシヘキサン１．００ｇ（１０ｍｍｏｌ）を加え、同一の操作をおこなった。２−ヘキサノールの収率は６７％であった。［実施例１４］ 実施例１１において、スチレンオキシドの代わりにシクロヘキセンオキシド０．９８ｇ（１０ｍｍｏｌ）を加え、同一の操作をおこなった。シクロヘキシルアルコールの収率は２８％であった。 テトラヒドロピラン中に水素化ホウ素化合物とアルコール化合物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。 アルコール化合物が脂肪族１級アルコール化合物である請求項１〜２に記載の組成物。 水素化ホウ素化合物とアルコール化合物のアルコール化合物性水酸基のモル比が１〜３である請求項１〜３のいずれかに記載の組成物。 エステル化合物を請求項１〜４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１〜５のいずれかに記載のアルコール化合物の製造方法。 エポキシド化合物を請求項１〜４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。 エポキシド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５〜７のいずれかに記載のアルコール化合物の製造方法。 【課題】エステル化合物およびエポキシド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問題となっている、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。【解決手段】エステル化合物およびエポキシド化合物の還元反応において、テトラヒドロピラン溶媒中で水素化ホウ素化合物とアルコール化合物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るようになり、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。【選択図】なし