CN113614057A - 制备α-烯丙基化环烷酮的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种以大环状化合物为起始物质，制造α‑烯丙基化环烷酮的方法。该方法是制造通式(IV)所表示的α‑烯丙基化环烷酮的方法，其包括：使通式(I)所表示的化合物和/或通式(II)所表示的化合物与通式(III)所表示的化合物在酸催化剂的存在下进行反应，得到通式(IV)所表示的α‑烯丙基化环烷酮的工序，所述酸催化剂包含由铵阳离子和阴离子构成的酸催化剂。[所述式中，R1、R2和R3相同或不同，是碳原子数为1以上且4以下的烷基，基团‑A1‑(其中，前面的结合键是指与碳原子C1结合的结合键，后面的结合键是指与碳原子C2结合的结合键)是可以任选地包含杂原子并且可以任选地具有取代基的碳原子数4以上且20以下的亚烷基，R4是氢原子或碳原子数1以上且4以下的烷基。]
Description
技术领域
本发明涉及一种通式(IV)所表示的α-烯丙基化环烷酮的制造方法。
背景技术
已知大环状化合物在医药品、香料、农药等领域中显示有用的活性。作为大环状酮的一种的麝香烯酮是可生物降解性优异、具有高残香性和优雅的质感的香料原材料。为了应对近年来的易分解性的合成麝香原材料的需求的提高，要求开发安全且高效率的制造方法。
麝香烯酮可以通过包括将环十二酮的α位烯丙基化，得到2-(2-甲基烯丙基)环十二酮的工序；进一步由2-(2-甲基烯丙基)环十二酮进行转化的多个工序的方法而得到。作为环十二酮的α位烯丙基化，报道有以下的方法。是以1个工序使环十二酮与甲代烯丙基氯进行反应，得到2-(2-甲基烯丙基)环十二酮的方法(专利文献1)。
此外，还报道了在丙酸存在下使巴豆醇与1,1-二甲氧基环十二烷反应来制造2-(1-甲基芳基)环十二酮的方法(专利文献2)。
此外，报道了虽然不是大环状化合物，但在环状酮的α位导入烯丙基的反应(专利文献3、非专利文献1)。
此外，报道了将环己酮二烯丙基缩醛在对甲苯磺酸存在下进行加热，制造2-烯丙基环己酮的反应(非专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：德国专利发明第2916418号说明书
专利文献2：日本特表2015-533799号
专利文献3：国际公开第2011/073843号
非专利文献
非专利文献1：W.L.Howard,N.B.Lorette,Organic Synthesis,Vol.5,1973,p.14
发明内容
发明所要解决的课题
如上所述，代替环烷酮的α位烯丙基化而以环烷酮二烷基缩醛作为起始物质，为了制造α-烯丙基化环烷酮，已知在各种酸的存在下进行反应。然而，以提高的收率得到高纯度的α-烯丙基化环烷酮的方法尚不清楚。
本发明的课题在于提供一种以环状化合物的环烷酮二烷基缩醛体或烷氧基乙烯基醚体作为起始物质，以提高的收率得到高纯度的α-烯丙基化环烷酮的方法。
用于解决课题的技术手段
本发明人等惊讶地发现，通过在特定的酸催化剂存在下，使烯丙醇与环烷酮二烷基缩醛体和/或烷氧基乙烯基醚体反应，从而以提高的收率且高纯度地得到α-烯丙基化环烷酮。
即，本发明为下述通式(IV)所表示的化合物(以下，有时称为“式(IV)的化合物”或“化合物(IV)”)的制造方法，
所述方法包括：使通式(I)所表示的化合物(环烷酮二烷基缩醛体)(以下，有时称为“式(I)的化合物”或“化合物(I)”)和/或通式(II)所表示的化合物(烷氧基乙烯基醚体)(以下，有时称为“式(II)的化合物”或“化合物(II)”)与通式(III)所表示的化合物(以下，有时称为“式(III)的化合物”或“化合物(III)”)在酸催化剂的存在下进行反应，得到通式(IV)所表示的α-烯丙基化环烷酮(以下，有时称为“式(IV)的化合物”或“化合物(IV)”)的工序，
所述酸催化剂包含由铵阳离子和阴离子构成的酸催化剂。
所述式中，
R1、R2和R3相同或不同，为碳原子数为1以上且4以下的烷基，
基团-A1-(其中，前面的结合键是指与碳原子C1结合的结合键，后面的结合键是指与碳原子C2结合的结合键)是可以任选地包含杂原子，并且可以任选地具有取代基的碳原子数为4以上且20以下的亚烷基，
R4为氢原子或碳原子数为1以上且4以下的烷基。
在所述工序中，式(I)的化合物和/或式(II)的化合物的缩醛部分(OR1、OR2、OR3)与式(III)的化合物缩醛交换，然后，发生克莱森重排，由此得到式(IV)的化合物。
此外，本发明是一种式(IV)的化合物的制造方法，其中，进一步包括：通过使通式(V)所表示的化合物(以下，有时称为“式(V)的化合物”或“化合物(V)”)以及碳原子数为1以上且4以下的醇在第二酸催化剂的存在下进行反应，从而制造式(I)的化合物(环烷酮二烷基缩醛体)和/或式(II)的化合物(烷氧基乙烯基醚体)的工序。
所述式中，
R1、R2和R3相同或不同，为碳原子数为1以上且4以下的烷基，
基团-A1-(其中，前面的结合键是指与碳原子C1结合的结合键，后面的结合键是指与碳原子C2结合的结合键)是可以任选地包含杂原子，并且可以任选地具有取代基的碳原子数为4以上且20以下的亚烷基。
发明的效果
根据本发明，可以以环状化合物的环烷酮二烷基缩醛体或烷氧基乙烯基醚体作为起始物质，以提高的收率且以提高了高纯度的产物的收率得到α-烯丙基化环烷酮。
具体实施方式
在本申请说明书中，“麝香烯酮”是指Firmenich SA(Geneva，瑞士)的香料，是各种异构体的外消旋混合物。具体而言，麝香烯酮主要是Z-3-甲基-环十五碳-5-烯-1-酮、E-3-甲基-环十五碳-5-烯-1-酮、E-3-甲基-环十五碳-4-烯-1-酮和Z-3-甲基-环十五碳-4-烯-1-酮的混合物的总称。
<式(I)的化合物、式(II)的化合物、式(III)的化合物、式(IV)的化合物、以及式(V)的化合物>
在所述式(I)、式(II)、式(IV)和式(V)中，基团-A1-的“可以任选地包含杂原子，并且可以任选地具有取代基的碳原子数为4以上且20以下的亚烷基”的“碳原子数为4以上且20以下的亚烷基”例如以基团-(CH2)4-、基团-(CH2)5-、基团-(CH2)6-、基团-(CH2)7-、基团-(CH2)8-、基团-(CH2)9-、基团-(CH2)10-、基团-(CH2)11-、基团-(CH2)12-、基团-(CH2)13-、基团-(CH2)14-、基团-(CH2)15-、基团-(CH2)16-、基团-(CH2)17-、基团-(CH2)18-、基团-(CH2)19-和基团-(CH2)20-表示。从将得到的通式(I)的化合物用作香料化合物的前体的观点出发，作为所述“碳原子数为4以上且20以下的亚烷基”，优选碳原子数为6以上且14以下的亚烷基，更优选碳原子数为8以上且14以下，进一步优选碳原子数为10以上且14以下，进一步更优选碳原子数为10以上且12以下的亚烷基。
所述式(I)、式(II)、式(IV)和式(V)中，基团-A1-的“可以任选地包含杂原子，并且可以任选地具有取代基的碳原子数为4以上且20以下的亚烷基”的“可以任选地包含杂原子的碳原子数为4以上且20以下的亚烷基”可以包含氧、氮和/或硫原子作为杂原子。即，“可以任选地包含杂原子的碳原子数为4以上且20以下的亚烷基”是可以包含不阻碍反应的醚键(-O-)、酯键(-C(＝O)-O-或-O-C(＝O)-)、硫醚基(-S-)或这些的碳原子数为4以上且20以下的亚烷基。所述“可以进一步包含醚键、酯键、硫醚基或这些的碳原子数为4以上且20以下的亚烷基”例如可以举出基团-(CH2)2-O-(CH2)2-、基团-(CH2)2-O-(CH2)6-、基团-(CH2)3-O-(CH2)5-、基团-(CH2)4-O-(CH2)4-、基团-(CH2)2-O-(CH2)7-、基团-(CH2)3-O-(CH2)6-、基团-(CH2)4-O-(CH2)5-、基团-(CH2)-O-(CH2)9-、基团-(CH2)2-O-(CH2)8-、基团-(CH2)3-O-(CH2)7-、基团-(CH2)4-O-(CH2)6-、基团-(CH2)5-O-(CH2)5-、基团-(CH2)2-NH-(CH2)2-等，从将得到的通式(IV)的化合物用作香料化合物的前体的观点出发，优选为基团-(CH2)-O-(CH2)9-、基团-(CH2)2-O-(CH2)8-、基团-(CH2)3-O-(CH2)7-、基团-(CH2)4-O-(CH2)6-、基团-(CH2)5-O-(CH2)5-。
基团-A1-的“可以任选地包含杂原子，并且可以任选地具有取代基的碳原子数为4以上20以下的亚烷基”是可以具有1个以上、优选为1个或2个取代基的“可以任选地包含杂原子的碳原子数为4以上且20以下的亚烷基”。作为所述取代基，可以举出烷基、烷氧基、烷氧基羰基、烷酰基、芳基、芳烷基、芳氧基、酰氧基、羧基、卤素原子、碳环、杂环等，优选烷基、烷氧基羰基、烷氧基，更优选烷基。需要说明的是，在所述取代基为烷基的情况下，该烷基的碳原子数不包含在“可以任选地包含杂原子的碳原子数为4以上且20以下的亚烷基”的碳原子数4以上且20以下。
所述取代基的2个以上也可以相互键合而与所述取代基所键合的原子一起形成碳环或杂环。
所述式(I)以及式(II)中，R1、R2以及R3相同或不同，是碳原子数为1以上且4以下的烷基。此外，作为R1、R2和R3，从在通式(I)所表示的化合物和/或通式(II)所表示的化合物与通式(III)所表示的化合物之间促进缩醛交换，其结果进行克莱森重排，通式(IV)的化合物的收率提高的观点出发，优选为氢原子或碳原子数为1以上且3以下的烷基，更优选为氢原子、-CH3或-C2H5，进一步更优选为-CH3。
所述式(III)以及式(IV)中，R4为氢原子或碳原子数为1以上且4以下的烷基。此外，作为R4，从有助于克莱森重排时的稳定的构象形成，其结果提高通式(IV)的化合物的收率的观点出发，优选为氢原子或碳原子数为1以上且3以下的烷基，更优选为氢原子、-CH3或-C2H5，进一步更优选为-CH3。
在本发明的方法中，式(I)、式(II)和式(IV)中，基团-A1-优选为可以任选地具有取代基的碳原子数为6以上且14以下的亚烷基，更优选为可以任选地具有取代基的碳原子数为8以上且14以下，进一步优选为可以任选地具有取代基的碳原子数为10以上且14以下，进一步更优选为可以任选地具有取代基的碳原子数为10以上且12以下的亚烷基。
所述通式(V)所表示的化合物例如以以下的式子表示，从将得到的通式(IV)的化合物用作香料化合物的前体的观点出发，优选为式(vi)所表示的化合物、式(vii)所表示的化合物、式(viii)所表示的化合物、式(ix)所表示的化合物，更优选为式(vii)所表示的化合物、式(viii)所表示的化合物。式(vii)所表示的化合物为环十二酮。需要说明的是，式(vii)所表示的化合物为后述的式(V-1)的化合物。
所述通式(V)所表示的化合物可以通过市售获得，或者通过公知的方法，例如日本特开2016-34937中记载的方法获得。
所述通式(I)所表示的化合物例如为以下的式(7)所表示的1,1-二甲氧基环十二烷和式(17)所表示的1,1-二乙氧基环十二烷。需要说明的是，式(7)所表示的化合物为后述的式(I-1)的化合物，式(17)所表示的化合物为后述的式(I-2)的化合物。
所述通式(II)所表示的化合物例如为以下的式(37)所表示的1-甲氧基-1-环十二烯以及式(47)所表示的1-乙氧基-1-环十二烯。需要说明的是，式(37)所表示的化合物为后述的式(II-1)的化合物，式(47)所表示的化合物为后述的式(II-2)的化合物。
所述通式(III)所表示的化合物例如以以下的式子表示，从将所得到的通式(IV)的化合物用作香料化合物的前体的观点出发，优选为以下的式(62)所表示的β-甲基烯丙醇。所述通式(III)所表示的化合物可以通过市售获得，或者通过公知的方法，例如日本特开2002-105010中记载的方法获得。需要说明的是，式(62)所表示的化合物为后述的式(III-1)的化合物。
所述通式(IV)所表示的化合物例如以以下的式子表示，从将得到的通式(IV)的化合物用作香料化合物的前体的观点出发，优选为式(xxvi)所表示的化合物、式(xxvii)所表示的化合物、式(xxviii)所表示的化合物、式(xxix)所表示的化合物，更优选为式(xxvii)所表示的化合物、式(xxviii)所表示的化合物。式(xxvii)所表示的化合物是2-(2-甲基烯丙基)环十二酮。需要说明的是，式(xxvii)所表示的化合物为后述的式(IV-1)的化合物。
<使式(I)的化合物和/或式(II)的化合物与式(III)的化合物在酸催化剂的存在下进行反应，得到式(IV)的化合物的工序>
所述式中，
R1、R2和R3相同或不同，是碳原子数为1以上且4以下的烷基，
基团-A1-(其中，前面的结合键是指与碳原子C1结合的结合键，后面的结合键是指与碳原子C2结合的结合键)是可以任选地包含杂原子，并且可以任选地具有取代基的碳原子数为4以上且20以下的亚烷基，
R4为氢原子或碳原子数为1以上且4以下的烷基。
<酸催化剂>
在本发明中，所述酸催化剂是由铵阳离子和阴离子构成的酸催化剂。所述铵阳离子优选以通式(X)或式(XI)表示。
所述式中，R11、R12、R13以及R14相同或不同，为氢原子或碳原子数为1以上且5以下的烷基。
所述式(X)中，从收率良好地制造得到的通式(IV)的化合物的观点出发，R11、R12、R13和R14优选为氢原子或碳原子数为1以上且3以下的烷基，更优选为氢原子、-CH3或-C2H5，更优选为氢原子或-CH3，进一步优选为氢原子。
所述阴离子优选为通式(XII)所表示的磺酸阴离子或卤化物离子。所述卤化物离子优选为Cl-、Br-或I-。
所述式中，R21为氢原子或碳原子数为1以上且5以下的烷基。
所述式(XII)中，从是比较弱的酸，即使在高温条件下也不挥发而稳定地不引起通式(III)的化合物的异构化，并且促进克莱森重排的观点出发，R21优选为氢原子或碳原子数为1以上且3以下的烷基，更优选为氢原子、-CH3或-C2H5，进一步更优选为-CH3。此外，R21可以相对于“SO3 -”基团取代于邻位、间位或对位的任一位置，但优选取代于对位的位置。
作为所述酸催化剂，优选包含选自对甲苯磺酸、对甲苯磺酸吡啶鎓以及氯化铵中的1种以上。
在本发明中，酸催化剂的使用量相对于所述通式(I)的化合物和通式(II)的化合物的合计优选为10-5当量以上、更优选为10-4当量以上、进一步优选为5×10-4当量以上，且优选为1当量以下、更优选为0.5当量以下、进一步优选为0.2当量以下。如果酸催化剂的使用量为上述范围，则能够在抑制通式(III)的化合物的异构化的同时进行反应工序，其结果，克莱森重排以高收率进行。所述铵阳离子以通式(X)表示时，上述酸催化剂的使用量优选为0.001当量以上，更优选为0.005当量以上，进一步优选为0.03当量以上，且优选为1.0当量以下，更优选为0.5当量以下，进一步优选为0.1当量以下。此外，所述铵阳离子以通式(XI)表示时，上述酸催化剂的使用量优选为0.0001当量以上，更优选为0.0005当量以上，进一步优选为0.0001当量以上，且优选为0.1当量以下，更优选为0.05当量以下，进一步优选为0.01当量以下。
<反应温度>
在本发明中，使通式(I)所表示的化合物和/或通式(II)所表示的化合物与通式(III)所表示的化合物在酸催化剂的存在下进行反应，得到通式(IV)所表示的α-烯丙基化环烷酮的工序例如在120℃以上、优选为125℃以上、更优选为135℃以上，且例如在150℃以下、优选为145℃以下进行。这是因为，如果在该范围进行该工序，则能够使在通式(I)所表示的化合物和/或通式(II)所表示的化合物与通式(III)所表示的化合物之间进行了缩醛交换的结果产生的醇(R1OH、R2OH、R3OH)向反应体系外挥发，使反应加速。
<反应时间>
在本发明中，在所述金属催化剂和所述醇的存在下使式(II)的化合物反应而得到式(I)的化合物的工序的反应时间，例如为2小时～5天、优选为4小时～2天、从生产成本和生产效率的观点出发，更优选为6小时～24小时。
<反应装置>
在本发明中，使式(I)的化合物和/或式(II)的化合物与式(III)的化合物在酸催化剂的存在下进行反应，得到通式(IV)所表示的α-烯丙基化环烷酮的工序优选使用精馏塔进行。
在本发明的方法中，优选所述式(I)为下述式(I-1)，所述式(II)为下述式(II-1)，所述式(IV)为下述式(IV-1)。这是因为，可以在后述的麝香烯酮的合成方法中得到有用的式(IV-1)的化合物。
此外，本发明是使用了通过上述方法制造的式(IV-1)的α-烯丙基化环烷酮的麝香烯酮的合成方法。此外，本发明是作为麝香烯酮的原料的式(IV-1)的α-烯丙基化环烷酮的用途。
所述麝香烯酮的合成方法具体而言包括以下的工序：
(i)式(IV-1)化合物的环化、
(ii)氢化、
(iii)氧化裂解、
(iv)还原、以及
(v)开环。
<通过在第二酸催化剂的存在下使式(V)的化合物和碳原子数为1以上且4以下的醇反应，制造式(I)的化合物和/或式(II)的化合物的工序>
所述式中，R1、R2和R3相同或不同，是碳原子数为1以上且4以下的烷基，
基团-A1-(其中，前面的结合键是指与碳原子C1结合的结合键，后面的结合键是指与碳原子C2结合的结合键)是可以任选地包含杂原子，并且可以任选地具有取代基的碳原子数为4以上且20以下的亚烷基。
<醇>
在本发明中，所述醇是碳原子数为1以上且4以下的醇。在上述反应式中，所述醇表示为R1OH、R2OH和/或R3OH。作为所述醇，优选为碳原子数为1以上且4以下的烷基醇。作为所述醇，可以举出甲醇、乙醇、1-丙醇、1-丁醇、2-甲基丙醇等。
<第二酸催化剂>
在本发明中，所述第二酸催化剂可以与在酸催化剂的存在下使式(I)的化合物和/或式(II)的化合物与式(III)的化合物反应得到式(IV)的α-烯丙基化环烷酮的工序中的酸催化剂相同或不同。在不同的情况下，作为所述第二酸催化剂，为了促进式(V)的化合物的缩酮化，可以举出对甲苯磺酸、蒙脱土、对甲苯磺酸吡啶鎓，优选对甲苯磺酸或对甲苯磺酸吡啶鎓。
在本发明中，所述第二酸催化剂的使用量相对于所述式(V)的化合物优选为10-5当量以上、更优选为10-4当量以上、进一步优选为5×10-4当量以上，且优选为1当量以下、更优选为0.5当量以下、进一步优选为0.2当量以下。这是因为，如果第二酸催化剂的使用量为上述范围，则作为所述第二酸催化剂，可以促进式(V)的化合物的缩酮化。
上述工序可以进一步在原羧酸酯的存在下进行。所述原羧酸酯例如可以举出原甲酸三甲酯、原甲酸三乙酯。
<反应温度>
在本发明中，通过在第二酸催化剂的存在下使式(V)的化合物和碳原子数为1以上且4以下的醇反应，制造式(I)的化合物和/或式(II)的化合物的工序例如在120℃以上、优选为125℃以上、更优选为135℃以上，且例如在150℃以下、优选为145℃以下进行。这是因为，如果在该范围内进行该工序，则会促进式(V)的化合物的缩酮化。
<反应时间>
在本发明中，通过在第二酸催化剂的存在下使式(V)的化合物和碳原子数为1以上且4以下的醇反应，制造式(I)的化合物和/或式(II)的化合物的工序的反应时间例如为2小时～5天、优选为4小时～2天、从生产成本和生产效率的观点出发，更优选为6小时～24小时。
需要说明的是，所述式(I)和/或式(II)的化合物也可以通过公知的方法，例如日本特开2017-122101中记载的方法由式(V)的化合物制造。
关于上述的实施方式，本发明还公开以下的方法。
<1>一种制造通式(IV)所表示的α-烯丙基化环烷酮的方法，其中，
包括：使通式(I)所表示的化合物和/或通式(II)所表示的化合物与通式(III)所表示的化合物在酸催化剂的存在下进行反应，得到通式(IV)所表示的α-烯丙基化环烷酮的工序，
所述酸催化剂包含由铵阳离子和阴离子构成的酸催化剂。
[所述式中，
R1、R2和R3相同或不同，是碳原子数为1以上且4以下的烷基，
基团-A1-(其中，前面的结合键是指与碳原子C1结合的结合键，后面的结合键是指与碳原子C2结合的结合键)是可以任选地包含杂原子，并且可以任选地具有取代基的碳原子数为4以上且20以下的亚烷基，
R4为氢原子或碳原子数为1以上且4以下的烷基。]
<2>如<1>所述的方法，其中，基团-A1-为可以任选地具有取代基的碳原子数为10以上且14以下的亚烷基。
<3>如<1>或<2>所述的方法，其中，所述铵阳离子以通式(X)或式(XI)表示。
[所述式中，R11、R12、R13以及R14相同或不同，为氢原子或碳原子数为1以上且5以下的烷基。]
<4>如<1>～<3>中任一项所述的方法，其中，所述阴离子为通式(XII)所表示的磺酸阴离子或卤化物离子。
[所述式中，R21为氢原子或碳原子数为1以上且5以下的烷基。]
<5>如<4>所述的方法，其中，所述卤化物离子为Cl-、Br-或I-。
<6>如<1>～<5>中任一项所述的方法，其中，所述酸催化剂包含对甲苯磺酸吡啶鎓或氯化铵。
<7>如<1>～<6>中任一项所述的方法，其中，酸催化剂的使用量相对于所述通式(I)的化合物和通式(II)的化合物的合计为10-5当量以上且1当量以下。
<8>如<1>～<7>中任一项所述的方法，其中，在120℃以上且145℃以下进行酸催化剂的存在下的反应。
<9>如<1>～<8>中任一项所述的方法，其中，所述工序使用精馏塔进行。
<10>如<1>～<9>中任一项所述的方法，其中，还包括通过使通式(V)所表示的化合物以及碳原子数为1以上且4以下的醇在第二酸催化剂的存在下进行反应，从而制造通式(I)所表示的化合物和/或通式(II)所表示的化合物的工序。
[所述式中，
R1、R2和R3相同或不同，是碳原子数为1以上且4以下的烷基，
基团-A1-(其中，前面的结合键是指与碳原子C1结合的结合键，后面的结合键是指与碳原子C2结合的结合键)是可以任选地包含杂原子，并且可以任选地具有取代基的碳原子数为4以上且20以下的亚烷基。]
<11>如<10>所述的方法，其中，第二酸催化剂为选自对甲苯磺酸、蒙脱土、对甲苯磺酸吡啶鎓中的1种或2种以上。
<12>如<10>或<11>所述的方法，其中，在120℃以上且145℃以下在第二酸催化剂的存在下进行反应。
<13>如<10>～<12>中任一项所述的方法，其中，基团-A1-为可以任选地具有取代基的碳原子数为10以上且14以下的亚烷基。
<14>如<1>～<13>中任一项所述的方法，其中，所述式(I)为下述式(I-1)，所述式(II)为下述式(II-1)，所述式(IV)为下述式(IV-1)。
<15>一种麝香烯酮的合成方法，其中，使用了通过<14>所述的方法制造的式(IV-1)的α-烯丙基化环烷酮。
实施例
<气相色谱(GC)的装置以及分析条件>
GC装置：Agilent Technologies Inc.制造、型号：GC-6850
柱：J&W公司制造、DB-1(内径0.25mm、长度30m、膜厚0.25μm)
载气：He，1.5mL/min
注入条件：300℃、分流比100/1
注入量：1μL
检测条件：FID方式、300℃
柱温度条件：80℃→10℃/分钟升温→300℃保持10分钟
[化合物的鉴定]
在以下的实施例、实验例等中得到的各化合物通过与市售品的GC(气相色谱)的比较、或将另外制造的化合物用柱色谱分离后通过NMR、IR、GC-MS来确认其结构。用于结构鉴定的参考的市售品制造商和文献如下上述。
1,1-二甲氧基环十二烷(I-1)：Palisandal(Symrise AG制造：ProductNo.690230、CAS No.950-33-4)
1,1-二乙氧基环十二烷(I-2)：参考Synthetic Communications,2008,38,2607-2618。
1-甲氧基-1-环十二烯(II-1)：参考Cent.Europ.J.Chem.2005,3,417-431。
1-乙氧基-1-环十二烯(II-2)：参考Tetrahedron,1985,41,6051-6054。
2-(2-甲基烯丙基)环十二酮(IV-1)：参考日本特开2010-95447号。
收率(％)通过以下的数学式算出。
在此，GC面积％表示该成分通过GC被检测并输出的图表面积相对于整体的比例。
[制造例1]
1,1-二甲氧基环十二烷(I-1)与1-甲氧基-1-环十二烯(II-1)混合物的合成
在2L四口烧瓶中加入环十二酮(V-1)(500.0g、2.743mol)、原甲酸三甲酯(349.5g、3.292mol)和甲醇(264.3g、8.229mol)，在室温下搅拌，制成均匀溶液。向其中加入对甲苯磺酸吡啶鎓(PPTS、0.7g、2.743mmol)并搅拌，使其溶解。在2L四口烧瓶上安装温度计、机械搅拌器和10级贯通式精馏塔(共和化学公司制造)。在氮气气氛下，在外部温度80℃下开始2L四口烧瓶中的内容物的搅拌。从2L四口烧瓶经时地对反应物进行取样，通过GC分析观察环十二酮(V-1)的转化率。从反应开始6小时时停止反应，进行冷却。对反应结束时的反应液进行气相色谱分析，结果成分组成为：1,1-二甲氧基环十二烷(I-1)为93.1GC面积％、1-甲氧基-1-环十二烯(II-1)为3.6GC面积％。
接着，进行产物中所含的甲醇和原甲酸三甲酯的减压蒸馏除去。在2L四口烧瓶上安装K字管、冷却管以及馏分接收器。在氮气气氛下，在110℃的外部温度下开始从产物中的减压蒸馏除去。开始1小时后，从常压减压至66.5kPa，继续减压蒸馏除去。在2小时停止向接收器的馏出，结束减压蒸馏除去。对蒸馏除去后的反应液进行气相色谱分析，结果成分组成为：1,1-二甲氧基环十二烷(I-1)为43.5GC面积％、1-甲氧基-1-环十二烯(II-1)为54.5GC面积％。
[实施例1]
2-(2-甲基烯丙基)环十二酮的合成
在装有制造例1中合成的1,1-二甲氧基环十二烷(I-1)和1-甲氧基-1-环十二烯(II-1)的2L四口烧瓶上，安装温度计、机械搅拌器和10级贯通式精馏塔。在室温下，将β-甲基烯丙醇(III-1)(296.7g、4.115mol)添加到上述四口烧瓶中。搅拌烧瓶内含物，制成均匀体系后，一边使氮气流动，一边使油浴的温度为140℃对外部温度进行加热。经时的确认中，监测到顶温为65℃。3.5小时后，确认上述烧瓶内含物中的1,1-二甲氧基环十二烷(I-1)和1-甲氧基-1-环十二烯(II-1)的消失，停止反应。
接着，在包含反应液(包含2-(2-甲基烯丙基)环十二酮(IV-1))的2L四口烧瓶上安装K字管、冷却管以及馏分接收器，在18.0kPa、120℃下进行加热搅拌，馏出β-甲基烯丙醇(III-1)(馏出量：67.1g)。加热搅拌2小时后，作为完成蒸馏，减压至16kPa，继续加热搅拌1小时。
将减压后蒸馏除去了β-甲基烯丙醇后的残留物转移到2L带夹套的分离式反应容器中，向其中添加将K2HPO4(0.4g、2.057mmol)溶解于离子交换水20.2g而得到的碱性水。在上述分离式反应容器上设置机械搅拌器、温度计、蛇形冷凝器(蛇形condenser)和氮气流。将分离式反应容器中的混合物在室温下剧烈搅拌1小时。搅拌结束后，用冷凝器将上述混合物加热至80℃后，静置直至分层。从上述分离式反应容器中去除水层(15.4g)，确认残留物的pH，结果为8.0(pH试纸)。
为了从上述残留物中蒸馏除去残存的β-甲基烯丙醇(III-1)和水，进行了单蒸馏操作。向装有上述残留物的分离式反应容器上安装K字管、冷却管和馏分接收器，在0.3kPa、130℃下加热搅拌2小时，馏出β-甲基烯丙醇(III-1)和水，得到残留物(671.2g)。对上述残留物进行气相色谱分析，结果2-(2-甲基烯丙基)环十二酮(IV-1)为94.7GC面积％。根据得到的产量，2-(2-甲基烯丙基)环十二酮(IV-1)的收率为99.9％。
[制造例2]
1,1-二甲氧基环十二烷(I-1)与1-甲氧基-1-环十二烯(II-1)混合物的合成
在2L四口烧瓶中加入环十二酮(V-1)(500.0g、2.743mol)、原甲酸三甲酯(349.3g、3.292mol)和甲醇(263.7g、8.229mol)，进行氮气置换后，在氮气气氛下、室温下搅拌4小时，制成均匀溶液。向其中加入对甲苯磺酸吡啶鎓(PPTS、0.7g、2.743mmol)并进行搅拌，使其溶解。在2L四口烧瓶上安装蛇形冷凝器，使用循环器将37℃的温水在蛇形冷凝器流动。在上述蛇形冷凝器的前端安装Dean-Stark型脱水管，在上述脱水管的下方安装200mL的馏分接收器。馏分接收器浸渍在冰水中进行冰冷。在Dean-Stark型脱水管之上进一步安装蛇形冷凝器，使用其他的循环器，使10℃的冷水在该蛇形冷凝器中流动。从冷却至10℃的蛇形冷凝器上方连接硅胶管并引导至乙醇-干冰阱，将其前端氮气密封。在氮气气氛下，在浴温80℃下将2L四口烧瓶中的内容物加热回流8小时。对反应结束物进行气相色谱分析，结果成分组成为：1,1-二甲氧基环十二烷(I-1)为93.1GC面积％、1-甲氧基-1-环十二烯(II-1)为6.2GC面积％、并且环十二酮(V-1)为0.8GC面积％。
在装有上述反应结束物的2L四口烧瓶上，安装K字管、冷却管以及馏分接收器。在氮气气氛下，一边在101.3kPa下将浴温从100℃升温至120℃，一边用4.5小时从上述反应结束物中蒸馏除去溶剂。对蒸馏除去后的反应液进行气相色谱分析，结果成分组成为：1,1-二甲氧基环十二烷(I-1)为25.9GC面积％、1-甲氧基-1-环十二烯(II-1)为73.7GC面积％、环十二酮(V-1)为0.3GC面积％。
[实施例2]
2-(2-甲基烯丙基)环十二酮的合成
在加入了制造例2中合成的1,1-二甲氧基环十二烷(I-1)、1-甲氧基-1-环十二烯(II-1)和环十二酮(V-1)的2L四口烧瓶上，安装了K字管、冷却管以及馏分接收器。在氮气气氛下，在浴温110℃下加热搅拌，向上述四口烧瓶中用8分钟滴加β-甲基烯丙醇(III-1)(296.7g、4.115mol)。一边向上述四口烧瓶中流通氮气，一边在浴温110℃下蒸馏除去甲醇，直至甲基烯丙基环十二酮的含有率成为40～50GC面积％。经过4小时后，停止从上述四口烧瓶中馏出甲醇(馏出量：108.9g)。从上述四口烧瓶卸下K字管、冷却管以及馏分接收器，在上述四口烧瓶安装蛇形冷凝器，升温至浴温130℃，将反应混合物加热回流17小时。
接着，在装有反应液的2L四口烧瓶上，安装K字管、冷却管以及馏分接收器，在18.0kPa、浴温120℃下加热搅拌3.5小时，馏出β-甲基烯丙醇(III-1)(馏出量：79.7g)。用气相色谱对蒸馏除去后的反应液进行分析，结果成分组成为2-(2-甲基烯丙基)环十二酮92.5GC面积％。
在加入了减压馏去β-甲基烯丙醇后的反应液的2L四口烧瓶中，添加将K2HPO4(0.358g、2.057mmol)溶解于离子交换水20.0g而得到的碱性水，在室温下剧烈搅拌1分钟。接着，加热至浴温80℃，降低反应液的粘度，静置15分钟使其分层。上述反应液的水层的pH为8.0(pH试纸)。对上述反应液的油层进行气相色谱分析，结果2-(2-甲基烯丙基)环十二酮(IV-1)为92.5GC面积％。上述油层的产量为644.9g(理论产量：648.5g)。2-(2-甲基烯丙基)环十二酮(IV-1)的根据得到的产量的收率为92.4％。
[制造例3]
1,1-二乙氧基环十二烷(I-2)与1-乙氧基-1-环十二烯(II-2)混合物的合成
在玻璃制带分支的玻璃容器(东京理化机器株式会社、EYELA：型号212760)中加入环十二酮(V-1)(4.4g、0.024mol)、原甲酸三乙酯(8.6g、0.058mol)以及乙醇(6.6g、0.14mol)。向其中加入对甲苯磺酸吡啶鎓(PPTS、0.035g、0.00014mmol)并搅拌，使其溶解。然后，在氮气气氛下，在浴温90℃下加热回流36小时。
一边将得到的反应结束时的反应液在101.3kPa下从浴温100℃慢慢升温一边加热至165℃。然后，从上述四口烧瓶用7小时蒸馏除去溶剂。对蒸馏除去后的反应液进行气相色谱分析，结果成分组成为：1,1-二乙氧基环十二烷(I-2)为65.7％、1-乙氧基-1-环十二烯(II-2)为15.6％、环十二酮(V-1)为％。
[实施例3]
2-(2-甲基烯丙基)环十二酮的合成
将制造例3中合成的1,1-二乙氧基环十二烷(I-2)65.7％、1-乙氧基-1-环十二烯(II-2)15.6％、环十二酮(V-1)％和β-甲基烯丙醇(III-1)(5.2g、0.072mol)放入玻璃制带分支的玻璃容器(东京理化机器株式会社、EYELA：型号212760)中。在140℃下加热11小时。向反应溶液中加入饱和碳酸氢钠水溶液(10mL)，搅拌5分钟。将所得到的反应结束物的油层用乙醚稀释，取出水层。减压蒸馏除去油层的溶剂，得到反应结束液(7.0g)。反应结束液的2-(2-甲基烯丙基)环十二酮(IV-1)的GC面积％为79.2％，收率为92.4％。
[实施例4]
2-(2-甲基烯丙基)环十二酮的合成
将包含1,1-二甲氧基环十二烷(I-1)、1-甲氧基-1-环十二烯(II-1)和环十二酮(V-1)的混合物(6.1g、27.0mmol、Symrise AG制造)、β-甲基烯丙醇(III-1)(2.6g、36.0mmol)、以及氯化铵(NH4Cl、0.7g、0.13mmol)量取于玻璃制带分支的玻璃容器(东京理化机器株式会社、EYELA：型号212760)中，使用个性化有机合成装置(东京理化机器株式会社、EYELA：CCX-3200)在140℃下加热3小时。向反应溶液中加入饱和碳酸氢钠水溶液(10mL)，搅拌5分钟。将所得到的反应结束物的油层用乙醚稀释，取出水层。减压蒸馏除去油层的溶剂，得到反应结束液(6.11g)。反应结束液的2-(2-甲基烯丙基)环十二酮(IV-1)的GC面积％为92.3％，收率为87.9％。
[实施例5～7]
如表3所示变更实施例4的催化剂(NH4Cl)当量，除此以外，与实施例4同样地合成2-(2-甲基烯丙基)环十二酮(IV-1)。
[实施例8～10]
将实施例4的催化剂(NH4Cl)变更为对甲苯磺酸吡啶鎓(PPTS)，如表3所示变更当量，除此以外，与实施例4同样地合成2-(2-甲基烯丙基)环十二酮(IV-1)。
[实施例11]
将包含1,1-二甲氧基环十二烷(I-1)、1-甲氧基-1-环十二烯(II-1)和环十二酮(V-1)的混合物(3.2g、13.8mmol、Symrise AG制造)、β-甲基烯丙醇(III-1)(1.4g、19.7mmol)、以及对甲苯磺酸一水合物(PTS、0.0026g、0.014mmol)量取于玻璃制带分支的玻璃容器(东京理化机器株式会社、EYELA：型号212760)中，使用个性化有机合成装置(东京理化机器株式会社、EYELA：CCX-3200)在140℃下加热2小时。向反应溶液中加入饱和碳酸氢钠水溶液(10mL)，搅拌5分钟。将所得到的反应结束物的油层用乙醚稀释，取出水层。减压蒸馏除去油层的溶剂，得到反应结束液(3.5g)。反应结束液的2-(2-甲基烯丙基)环十二酮(IV-1)的GC面积％为88.7％，收率为92.9％。
[实施例12]
2-(2-甲基烯丙基)环十二酮的合成
将包含1,1-二甲氧基环十二烷(I-1)、1-甲氧基-1-环十二烯(II-1)和环十二酮(V-1)的混合物(6.1g、27.0mmol、Symrise AG制造)、β-甲基烯丙醇(III-1)(2.6g、36.0mmol)、以及对甲苯磺酸吡啶鎓(PPTS、0.006g、0.024mmol)量取于玻璃制带分支的玻璃容器(东京理化机器株式会社、EYELA：型号212760)中，使用个性化有机合成装置(东京理化机器株式会社、EYELA：CCX-3200)在140℃下加热2小时。向反应溶液中加入饱和碳酸氢钠水溶液(10mL)，搅拌5分钟。将所得到的反应结束物的油层用乙醚稀释，取出水层。减压蒸馏除去油层的溶剂，得到反应结束液(6.7g)。反应结束液的2-(2-甲基烯丙基)环十二酮(IV-1)的GC面积％为92.3％，收率为96.6％。
[比较例1]
2-(2-甲基烯丙基)环十二酮的合成
将包含1,1-二甲氧基环十二烷(I-1)、1-甲氧基-1-环十二烯(II-1)和环十二酮(V-1)的混合物(6.1g、24.1mmol、Symrise AG制造)、β-甲基烯丙醇(III-1)(3.6g、50.0mmol)、丙二酸(0.003g、0.027mmol、pKa1 2.65,pKa2 5.28)量取于玻璃制带分支的玻璃容器(东京理化机器株式会社、EYELA：型号212760)中，使用个性化有机合成装置(东京理化机器株式会社、EYELA：CCX-3200)在140℃下加热2小时。向反应溶液中加入饱和碳酸氢钠水溶液(10mL)，搅拌5分钟。将所得到的反应结束物的油层用乙醚稀释，取出水层。减压蒸馏除去油层的溶剂，得到反应结束液(5.6g)。反应结束液的2-(2-甲基烯丙基)环十二酮(IV-1)的GC面积％为27.6％，收率为24.2％。
[比较例2]
2-(2-甲基烯丙基)环十二酮的合成
将包含1,1-二甲氧基环十二烷(I-1)、1-甲氧基-1-环十二烯(II-1)和环十二酮(V-1)的混合物(6.1g、24.1mmol、Symrise AG制造)、β-甲基烯丙醇(III-1)(3.6g、50.0mmol)和丙酸(0.004g、0.047mmol、pKa 4.67)量取于玻璃制带分支的玻璃容器(东京理化机器株式会社、EYELA：型号212760)中，使用个性化有机合成装置(东京理化机器株式会社、EYELA：CCX-3200)在140℃下加热2小时。向反应溶液中加入饱和碳酸氢钠水溶液(10mL)，搅拌5分钟。将所得到的反应结束物的油层用乙醚稀释，取出水层。减压蒸馏除去油层的溶剂，得到反应结束液(7.4g)。反应结束液的2-(2-甲基烯丙基)环十二酮(IV-1)的GC面积％为0.3％，收率为0.3％。
将上述实施例和比较例的内容一并示于以下的表1中。
[表1]
*1：原料是指所述通式(I)的化合物和所述通式(II)的化合物的合计。
根据上述表1可以理解，根据本发明的方法，可以由式(I)的化合物和/或式(II)的化合物，以提高的收率得到高纯度的式(IV)的化合物。
产业上利用的可能性
根据本发明的制造方法，能够以提高的收率制造高纯度的式(IV)的化合物。此外，式(IV)的化合物在麝香烯酮的制造中是有用的。
Claims (12)
1.一种制备通式(IV)所表示的α-烯丙基化环烷酮的方法，其中，
包括：使通式(I)所表示的化合物和/或通式(II)所表示的化合物与通式(III)所表示的化合物在酸催化剂的存在下进行反应，得到通式(IV)所表示的α-烯丙基化环烷酮的工序，
所述酸催化剂包含由铵阳离子和阴离子构成的酸催化剂，
所述式中，
R1、R2和R3相同或不同，是碳原子数为1以上且4以下的烷基，
基团-A1-中，前面的结合键是指与碳原子C1结合的结合键，后面的结合键是指与碳原子C2结合的结合键，所述基团-A1-是任选地包含或不包含杂原子，并且任选地具有或不具有取代基的碳原子数为4以上且20以下的亚烷基，
R4是氢原子或碳原子数为1以上且4以下的烷基。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，
基团-A1-是任选地具有或不具有取代基的碳原子数为10以上且14以下的亚烷基。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，
所述铵阳离子以通式(X)或式(XI)表示，
所述式中，R11、R12、R13以及R14相同或不同，是氢原子或碳原子数为1以上且5以下的烷基。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的方法，其中，
所述阴离子为通式(XII)所表示的磺酸阴离子或卤化物离子，
所述式中，R21为氢原子或碳原子数为1以上且5以下的烷基。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，
所述卤化物离子为Cl-、Br-或I-。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的方法，其中，
所述酸催化剂包含对甲苯磺酸、对甲苯磺酸吡啶鎓或氯化铵。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的方法，其中，
酸催化剂的使用量相对于所述通式(I)的化合物和通式(II)的化合物的合计为10-5当量以上且1当量以下。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的方法，其中，
所述工序使用精馏塔进行。
9.根据权利要求1～8中任一项所述的方法，其中，
还包括通过使通式(V)所表示的化合物以及碳原子数为1以上且4以下的醇在第二酸催化剂的存在下进行反应，从而制造通式(I)所表示的化合物和/或通式(II)所表示的化合物的工序，
所述式中，
R1、R2和R3相同或不同，是碳原子数为1以上且4以下的烷基，
基团-A1-中，前面的结合键是指与碳原子C1结合的结合键，后面的结合键是指与碳原子C2结合的结合键，所述基团-A1-是任选地包含或不包含杂原子，并且任选地具有或不具有取代基的碳原子数为4以上且20以下的亚烷基。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，
基团-A1-是任选地具有或不具有取代基的碳原子数为10以上且14以下的亚烷基。
11.根据权利要求1～10中任一项所述的方法，其中，
所述式(I)为下述式(I-1)，所述式(II)为下述式(II-1)，所述式(IV)为下述式(IV-1)，
12.一种麝香烯酮的合成方法，其中，
使用了通过权利要求11所述的方法制造的式(IV-1)的α-烯丙基化环烷酮。
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