JP2002540180A - カルボンの製造 - Google Patents

カルボンの製造

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JP2002540180A
JP2002540180A JP2000607959A JP2000607959A JP2002540180A JP 2002540180 A JP2002540180 A JP 2002540180A JP 2000607959 A JP2000607959 A JP 2000607959A JP 2000607959 A JP2000607959 A JP 2000607959A JP 2002540180 A JP2002540180 A JP 2002540180A
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デイビー、ポール・ニコラス
ニューマン、クリストファー・ポール
チアム、ウィリアム・アレクサンダー
ツァ、チー−ラム
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    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C45/00Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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Abstract

(57)【要約】 選択的に被毒した触媒の存在下において、カルボキシムを水素化することを含む、カルボンの製造方法。好ましい触媒は、触媒改質剤で被毒した、無機物質上に担持された貴金属を含む。ここで定義された方法の好ましい態様において、本発明の方法により製造された粗カルボン反応生成物は、粗カルボン生成物を有機金属化合物M(X)(ここで、Mは多価金属、nはMの原子価で、Xは無機又は有機の、原子又は基を示す)で処理することにより精製される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】発明の分野 本発明は、カルボン(5-イソプロペニル-2-メチル-2-シクロヘキセン-1-
オン)の製造、及び特にカルボキシム(5-イソプロペニル-2-メチル-2-シク
ロヘキセン-1-オン オキシム)のカルボンへの転化に係る。
【0002】発明の背景 L−カルボン(5(R)-イソプロペニル-2-メチル-2-シクロヘキセン-1-オ
ン)は、練り歯磨き又は歯磨き粉、チューインガム、うがい薬等の匂い又は香味
料成分として広く使用されている。これら歯の用途において、カルボンが高い純
度を有することが重要であり、特に、α−テルピネオール(カルボンの合成の一
般的な副生成物)のような、ヒドロキシ化合物が低濃度で存在していることが重
要である。これらの物質は、蒸留によってカルボンからは分離することがしばし
ばできず、不純物を除去するためには、困難で、費用のかかる流出強化重亜硫酸
塩抽出及び洗浄が一般に必要とされる。α−テルピネオールのような副生成物を
分離するのに適した代替の方法は、米国特許第5302759号に記載されてい
る。この特許に記載されている方法は、ケトンからのアルコールの分離をもたら
すため、有機金属化合物とアルコールとの間の反応を利用する。残念ながら、カ
ルボン中に存在するヒドロキシ化合物の量が比較的高いときは、この精製方法は
経済的ではない。
【0003】 カルボンを製造する1つの方法においては、カルボキシムが硫酸とアセトンを
用いて酸性条件下でトランスオキシム化によって加水分解される。加水分解はカ
ルボンの妥当な収率を与えるが、相当量のα−テルピネオール(リモネンから形
成される)及びヒドロキシカルボンが形成される。更に、化学量論量のアセトキ
シム(発ガン物質と考えられている)が副生成物として形成され、多量の硫酸塩
の流出物が生成される。従って、該方法は、現実的ではあるが、相当な環境負荷
をもたらす。更に、該方法から発生するα−テルピネオールとヒドロキシカルボ
ンの量は、米国特許第5302759号に開示された精製方法が経済的に用いら
れ得ず、従って歯用途の品質の製品を製造するためには、生じたカルボンを精製
するために重亜硫酸塩処理が必要であることを意味している。このことは、更な
る環境負荷をもたらす。
【0004】 環境によいカルボン製造方法の探索において、重要な目的の一つは、以下の式
で示すように、上述の方法で生成する毒性のアセトキシムの形成を排除すること
である。
【0005】
【化1】
【0006】 1つの解決策は、日本国特許出願のJP50071648に記載されているカ
ルボキシムの還元的脱オキシム化であり、ここでは、カルボン酸水溶液中の金属
性の鉄が、還元に使用される。アンモニウム塩がこの方法の副生成物であり、従
ってアセトキシムの生成は排除される。しかし、化学量論量の鉄が使用され、化
学量論量の鉄塩/酸化鉄が副生成物として形成される。
【0007】 接触水素化は周知で、工業的規模で適用することができる有用な工業的技術で
あり、これは安価な還元剤、即ち水素を使用する。カルボキシムの還元的脱オキ
シム化で水素化を用いることに伴う問題は、試薬が選択的ではないかもしれない
ということである。従って、2つのオレフィン官能基が、容易に飽和され得、二
水素化カルボン及び/又は四水素化カルボンを生成する。
【0008】 水素化は、アルキンからオレフィンを合成するために使用されてきており、リ
ンドラー(Lindlar)の水素化としてよく知られている(Lindlar
,H.;Dubuis,R.Organic Synthesis Coll.
第5巻、1973年、880頁)。リンドラーの水素化は、例えば鉛塩又はキノ
リンで選択的に被毒した、炭酸カルシウム上又は硫酸バリウム上のパラジウム触
媒を通常使用する。
【0009】 カルボン合成の間のα−テルピネオールのようなヒドロキシ化合物の形成は、
カルボキシムをカルボンに転化する水素化方法を用いることによって最小化する
ことができることが見出された。驚くべきことに、リンドラーの触媒のような水
素化触媒は、カルボキシムをカルボンに効率的に転化することが見出された。
【0010】発明の要約 本発明によると、選択的に被毒した触媒の存在下で、カルボキシムを水素化す
ることを含むカルボンの製造方法が提供される。
【0011】 本方法は、次の反応式により説明される。
【0012】
【化2】
【0013】 反応生成物(カルボン)は、光学異性体として存在することができる。本方法
はD−カルボンを製造するのにも等しく適しているが、より有益で好ましい異性
体は、L−カルボンである。
【0014】 この方法を用いて製造されたカルボンは、比較的少量のヒドロキシ化合物、特
にα−テルピネオールを含み、従って、米国特許第5302759号の方法は、
生成物を生成するために経済的に使用され得る。従って、好ましい実施態様にお
いて、本発明の方法は、粗カルボン生成物を有機金属化合物M(X)(ここでM
は多価金属、nはMの原子価であり、Xは無機又は有機の原子又は基を意味する
)で処理することによる反応生成物カルボンの精製を更に含む。
【0015】 本発明の方法における出発物質、カルボキシムは、任意の適した方法で製造さ
れ得る。典型的には、リモネン(d-)が塩化ニトロシルと反応させられ、塩化
ニトロシル化生成物を与え、これは脱塩化水素化及び互変異性化でカルボキシム
を生ずる。
【0016】 この粗カルボキシム生成物は、次に、本発明の方法を用いてカルボンに転化さ
れる。代わりに、粗カルボキシムは使用前に精製され得る。カルボキシムは、水
素源及び選択的に被毒した触媒の存在下、カルボキシムを加熱することにより水
素化される。
【0017】 好ましい反応温度は、80℃乃至180℃の範囲内で、より好ましくは、12
0℃乃至155℃の範囲内である。
【0018】 ここでの使用に適し且つ好ましい水素源は、水素ガスである。この場合、反応
は、好ましくは、大気圧より高い圧力で行われ、典型的には1.0乃至10.0
MPaの範囲内の、そしてより好ましくは4.0乃至6.0MPaの範囲内の圧
力で行われる。
【0019】 代わりに、水素源は、水素供与体である何れかの化合物であることができる。
適した例は、蟻酸、蟻酸ナトリウムのような蟻酸塩、イソプロパノールのような
第2級アルコール、シクロヘキセン、シクロヘキサジエン、テトラリン、テルピ
ノレン、リモネン、又は他の不飽和シクロアルカンを含む。好ましくは、水素供
与体は、塩で緩衝された蟻酸である。ここでの使用に適した塩は、これに限定さ
れないが、酢酸ナトリウム、重炭酸塩、カルボン酸塩、リン酸水素塩、リン酸二
水素塩又はアンモニウム塩を含む。好ましくは、塩は酢酸ナトリウムである。
【0020】 水素源が水素供与体であるとき、該反応は大気圧で行うことができ、従って通
常の装置を用いて行われ得る。
【0021】 本発明によると、反応は被毒した触媒の存在下で行われる。“被毒した触媒”
は、オキシム基のケトン基への転化を促進するのに活性であるが、カルボキシム
分子中の炭素−炭素二重結合を有意には水素化しない触媒を意味する。典型的に
、該触媒は担持された金属触媒であり、特に貴金属触媒であり、有効な触媒(こ
れに限定されないが)は、硫酸バリウム又はアルミナのような物質に担持された
、パラジウムのような金属類を含み、これは、鉛化合物又はキノリンのような触
媒改質剤との混合により被毒されている。特に好ましい金属は、赤酸化鉛(Pb )により被毒した硫酸バリウム上のパラジウムである。
【0022】 一般的に、触媒は、カルボキシムに対して0.1重量%乃至10.0重量%の
範囲内の量で、好ましくは、カルボキシムに対して3.0重量%乃至6.0重量
%の範囲内の量で存在する。
【0023】 カルボキシムの水素化は、副生成物としてアンモニアを生成し、生成したアン
モニアを中和するため反応混合物に酸を添加することが好ましい。有機及び無機
の酸を含む、多くの酸を用いることができるが、好ましい酸は、酢酸又は蟻酸の
ようなカルボン酸を含む。
【0024】 リモネンからの通常の合成の初期段階はいくらかのヒドロキシ化合物を生成す
るけれども、本発明による方法を用いたカルボキシムの水素化は、カルボンにヒ
ドロキシ化合物を(あるとしても)ほとんど導入しないことが見出された。
【0025】 ここで定義された方法の好ましい実施態様において、本発明の方法により製造
されたカルボンは、米国特許第5302759号(その教示は、ここで参照によ
り組み込まれている)に記載された方法により精製され、ここで、粗カルボンは
、この前で定義された式M(X)の有機金属化合物を用いて処理される。
【0026】 Mは多価金属原子で、好ましくは、チタン、アルミニウム又は硼素から選択さ
れる。nは金属の原子価であり、即ち、チタンに対してnは4であり、アルミニ
ウム又は硼素に対してnは3である。
【0027】 Xはアルコキシ基であり、典型的には1乃至10の、好ましくは1乃至4の炭
素原子を有する。ここでの使用に特に好ましいアルコキシ基は、メトキシ、エト
キシ、プロポキシ又はブトキシである。
【0028】 好ましくは、添加された有機金属化合物がアルコキシドである時、カルボンが
蒸留される前にカルボンから取除くことができる程十分揮発性の副生成物のアル
コール(例えば、テトライソプロポキシチタンからのイソプロパノール)がある
であろう。
【0029】 使用される有機金属化合物の量は、粗カルボン生成物中に存在するヒドロキシ
化合物の量に主として依存するだろう。普通、粗カルボンに添加されるM(X) の量は、0.5:1乃至1.5:1、好ましくは、0.75:1乃至1:1の範
囲内のM(X)対ヒドロキシ化合物のモル比を生成するのに十分である。
【0030】 本発明の好ましい方法により製造されたカルボンは、歯の用途の香味料に特に
有用であり、一般には好ましくない不純物を低濃度で含む。
【0031】 本発明は、次の非限定的な実施例で説明される。
【0032】実施例1 パー(Parr)・マイクロオートクレーブ中の、純粋なL−カルボキシム(
10.07g)、BaSO上の5%パラジウム触媒(0.5672g)、及び
Pb(0.1325g)の混合物に、酢酸(15ml)と水(10ml)
を加えた。該混合物を窒素で、次に水素でフラッシュし、4.5MPaの水素圧
下で100℃まで加熱し、その温度及び圧力で23時間保った。反応混合物を採
取し、ガスクロマトグラフィーを取ることでサンプルを分析することにより、反
応の進行を追いかけた。該反応混合物は、23時間後には以下の組成を有するこ
とが見出された。 化合物 相対ピーク面積% ジヒドロカルボン類 2.72 L−カルボン 95.37 5-イソプロペニル-2-メチルフェノール 0.54 ヒドロキシカルボン 0.57
【0033】 クロマトグラフィーの条件は以下の通りであった。 システム:ヒューレット・パッカード社 HP 6890 カラム:HP 19091J−412モデル;HP−55% フェニルメチルシ
ロキサン 毛管:公称−30m×320μm×0.25μm キャリヤーガス:窒素、圧力0.11MPa、流出量0.8ml/分、平均速度
29cm/秒 プログラム:50℃、5分間保持、280℃まで10℃/分で昇温、15分間保
持。
【0034】実施例2 HPLCポンプの出口を、ステンレス鋼管(1.6mmの内径)でパー・マイ
クロ反応器につなげた。
【0035】 純粋なL−カルボキシムの22.23重量%の酢酸溶液を(35gの純粋なL
−カルボキシムを122.4gの酢酸に溶解することにより)調製した。溶液の
瓶を天秤上に置き、漏斗が装着され、留め金で位置止めされたHPLCポンプの
入り口管をその溶液に浸した。
【0036】 100mlのパー(Parr)反応器に、20mlの酢酸、1mlの水、0.
0507gの触媒(BaSO上の5%のパラジウム)及び0.0109gの赤
酸化鉛を添加した。次に、該反応器を水素で清浄(パージ)し、4.59MPa
まで(水素で)加圧し、127℃に加熱した。次に、0.03ml/分の流速に
設定したポンプをあけ、L−カルボキシムを含む酢酸溶液の添加を開始した。反
応の間中、温度、圧力及びL−カルボキシム溶液の重量を監視した。添加は5.
5時間後に終了し、その間、16.70gの供給溶液をパー反応器に添加した。
反応は未完結であることが判明した。次に、反応混合物を同じ条件下で更に8.
5時間攪拌し、その後、反応は完結した。反応混合物を室温(ここで用いられる
室温は、23℃である)まで冷却し、次に濾過して35.754gの濾過物を得
た。次に、L−カルボンの含量を決定するために、これを内部標準GCで分析し
、7.1重量%であることが判明した。内部標準GCにより供給溶液は19.1
重量%のL−カルボキシムを含むことが判明した。反応の収率は、87.54%
であった。
【0037】 クロマトグラフィーの条件は以下の通りであった。 システム:ヒューレット・パッカード社のHP 5890sII カラム:HP 19091Z102モデル;毛管:公称−25m×0.2mm キャリヤーガス:窒素、カラム流出量0.42ml/分、平均速度22.3cm
/秒、分割流出量77.0ml/分、分割比183:1 プログラム:6℃/分で100℃乃至280℃
【0038】 内部標準GCの手順は以下の通りであった。
【0039】 トリデカン(1.00g)を100mlのメスフラスコに秤量し、標線までト
ルエン(フィッシャー・サイエンティフィックからのHPLCグレード)で補う
ことにより、最初に内部標準溶液を調製した。標準溶液を使用前に十分混合した
【0040】測定手順 GCを測定するため、カルボン/カルボキシム各々の9種の標準溶液を、10
mlのメスフラスコに各々0.0100、0.0200、0.0500、0.1
000、0.1500、0.2000、0.2500、0.3000、0.50
00gを添加することにより濃度を変えて調製した。各々のメスフラスコに、1
mlの内部標準(IS)溶液を注射器(HPからの、部品#:5182−960
4)で添加し、トルエンで10mlの標線まで稀釈した。その溶液を十分混合し
、調製した各々の溶液を上述のGC条件下で流した。各々のカルボン/カルボキ
シムとIS標準の流れから得られたピーク面積データを、対応するカルボン/カ
ルボキシムの濃度(g/10mlトルエン)に対するピーク面積比(カルボン/
IS又はカルボキシム/ISの何れか)のグラフをプロットするために用いた。
直線回帰分析を用いて、カルボン/カルボキシムプロットの勾配とy−切片を決
定した。
【0041】粗生成物の分析 メスフラスコ(10ml)に、乾燥した粗反応生成物の試料(0.10乃至1
.00g)と内部標準溶液(1ml)を添加した。次に、フラスコ内容物をトル
エンで10ml標線まで稀釈し、十分混合して、次にこの溶液1mlをGCに注
入した。
【0042】 粗反応生成物/供給溶液中のカルボン/カルボキシムの量は、以下のように計
算された。
【0043】 1.各々のプロットについてピーク面積比を計算した。ここで、
【式1】
【0044】 2.この比、及び目盛グラフからのy−切片と勾配を用いて、生成物/溶液中
のカルボン/カルボキシムの含有量(%)を次のように計算した。
【式2】
【0045】実施例3 水(40ml)に溶解した無水の酢酸ナトリウム(20g)、酢酸(250m
l)、BaSO上の5%パラジウム触媒(20.1g)、及び赤酸化鉛(1.
94g)の還流懸濁液に、L−カルボキシムの蟻酸溶液(534.27gで、こ
の上で記載したようにd−リモネンから調製されたカルボキシムを36%含んで
いる)を、112乃至117℃で、6時間にわたって滴下した。反応を更に8時
間還流させた。GC分析から、反応が完結した時、それを室温まで冷却した。次
に、脱イオン水(400ml)を攪拌しながら反応混合物に添加した。有機相と
水相を分離し、有機層の溶媒を真空で除去すると、434.44gの粗生成物が
生じた。内部標準GC(その方法及びクロマトグラフィーの条件は、実施例2中
に上記されているとおりである)により、粗生成物は39.1%のカルボンを含
むことが判明し、従って反応の収率は81.35%であった。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C07M 7:00 C07M 7:00 (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW,ML, MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,GM,K E,LS,MW,SD,SL,SZ,TZ,UG,ZW ),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,MD,RU, TJ,TM),AE,AG,AL,AM,AT,AU, AZ,BA,BB,BG,BR,BY,CA,CH,C N,CR,CU,CZ,DE,DK,DM,DZ,EE ,ES,FI,GB,GD,GE,GH,GM,HR, HU,ID,IL,IN,IS,JP,KE,KG,K P,KR,KZ,LC,LK,LR,LS,LT,LU ,LV,MA,MD,MG,MK,MN,MW,MX, NO,NZ,PL,PT,RO,RU,SD,SE,S G,SI,SK,SL,TJ,TM,TR,TT,TZ ,UA,UG,US,UZ,VN,YU,ZA,ZW (72)発明者 デイビー、ポール・ニコラス イギリス国、ティーエヌ24・9エイチユ ー・ケント、アシュフォード、ケニント ン、ウーレイ・ロード、ブレイク・ハウス (番地なし) (72)発明者 ニューマン、クリストファー・ポール 英国、シーティー4・7ビーエス・ケン ト、キャンタベリー、ナッキントン・ロー ド、アンダーウッド・クロース 11 (72)発明者 チアム、ウィリアム・アレクサンダー イギリス国、ティーエヌ24・0エヌディ ー・ケント、アシュフォード、ウィレスボ ロ、ハイ・ツリーズ・クロース 4 (72)発明者 ツァ、チー−ラム イギリス国、ティーエヌ24・0ビージェ イ・ケント、アシュフォード、サウス・ウ ィレスボロ、バス・ロード、ザ・ミューズ 5 Fターム(参考) 4G069 AA03 AA14 BB02A BB02B BB04A BB04B BB10A BB10B BC13A BC13B BC21A BC21B BC72A BC72B CB02 CB72 4H006 AA02 AC44 BA11 BA25 BA30 BB17 BB31 BE20 4H039 CA62

Claims (24)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 選択的に被毒した触媒の存在下において、カルボキシムを水
    素化することを含む、カルボンの製造方法。
  2. 【請求項2】 該生成物のカルボンがL−カルボンである、請求項1に記載
    の方法。
  3. 【請求項3】 水素源及び選択的に被毒した触媒の存在下において、カルボ
    キシムを加熱することによりカルボキシムが水素化される、請求項1又は2いず
    れかに記載の方法。
  4. 【請求項4】 水素源が水素ガスである、前項いずれか1つに記載の方法。
  5. 【請求項5】 反応が、1.0MPa乃至10.0MPaの範囲の圧力で行
    われる、請求項4に記載の方法。
  6. 【請求項6】 水素源が、水素供与体である何れかの化合物である、請求項
    1乃至3のいずれかに記載の方法。
  7. 【請求項7】 水素供与体が、塩で緩衝化された蟻酸である、請求項6に記
    載の方法。
  8. 【請求項8】 前記塩が、酢酸ナトリウムである、請求項7に記載の方法。
  9. 【請求項9】 反応が、大気圧で行われる、請求項6乃至8のいずれかに記
    載の方法。
  10. 【請求項10】 カルボキシムが、80℃乃至180℃の範囲の温度で水素
    化される、前項いずれか1つに記載の方法。
  11. 【請求項11】 前記触媒が、触媒改質剤との混合により被毒した、物質に
    担持された貴金属触媒である、前項いずれか1つに記載の方法。
  12. 【請求項12】 触媒改質剤が、鉛化合物である、請求項11に記載の方法。
  13. 【請求項13】 鉛化合物が、赤酸化鉛である、請求項11又は12に記載の方
    法。
  14. 【請求項14】 前記触媒が、赤酸化鉛(Pb)で被毒した硫酸バリ
    ウムに担持されたパラジウムである、請求項11乃至13のいずれかに記載の方法。
  15. 【請求項15】 前記触媒が、カルボキシムに対して0.1重量%乃至10
    .0重量%の範囲の量で存在する、前項いずれか1つに記載の方法。
  16. 【請求項16】 反応混合物が、形成されたアンモニア副生成物を中和する
    酸を更に含む、前項いずれか1つに記載の方法。
  17. 【請求項17】 前記酸が、カルボン酸である、請求項16に記載の方法。
  18. 【請求項18】 前記カルボン酸が、酢酸又は蟻酸である、請求項16又は17
    に記載の方法。
  19. 【請求項19】 更に、前記反応生成物カルボンが、粗カルボン生成物を有
    機金属化合物M(X)(ここでMは多価金属、nはMの原子価であり、Xは無機
    又は有機の、原子又は基である)で処理することにより精製される、前項のいず
    れかに記載の方法。
  20. 【請求項20】 Mが、チタン、アルミニウム、硼素から選択される、請求
    項19に記載の方法。
  21. 【請求項21】 Xが、アルコキシ基である、請求項19又は20に記載の方法
  22. 【請求項22】粗カルボンに添加されたM(X)の量が、0.5:1乃至1
    .5:1の範囲内のM(X)対ヒドロキシ化合物のモル比を生ずるのに十分で
    ある、請求項19乃至21のいずれかに記載の方法。
  23. 【請求項23】請求項1乃至22のいずれかの方法により製造されたカルボン
  24. 【請求項24】請求項1乃至22のいずれかの方法により製造されたL−カル
    ボン。
JP2000607959A 1999-03-30 2000-03-27 カルボンの製造 Withdrawn JP2002540180A (ja)

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GBGB9907194.6A GB9907194D0 (en) 1999-03-30 1999-03-30 Preparation of carvone
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PCT/GB2000/001173 WO2000058253A1 (en) 1999-03-30 2000-03-27 Preparation of carvone

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