JP2004182677A

JP2004182677A - α−ジオキシム

Info

Publication number: JP2004182677A
Application number: JP2002353740A
Authority: JP
Inventors: Toshiki Matsui; 俊樹松井
Original assignee: Mitsubishi Rayon Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Rayon Co Ltd
Priority date: 2002-12-05
Filing date: 2002-12-05
Publication date: 2004-07-02

Abstract

【課題】高収率で合成することが可能な新規のメトキシ基含有α−ジオキシムを提供する。
【解決手段】本発明のα−ジオキシムは、下記一般式（１）で表されることを特徴とする。
【化１】

（但し、式（１）中、Ｒ_１〜Ｒ_４は各々独立に水素原子または炭素数１〜４のアルキル基を示し、ｎ_１、ｎ_２は各々独立に３〜９の整数を示す。）
【選択図】なし

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は新規なα−ジオキシムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
α−ジオキシムはコバルト、ニッケル等の金属と錯体を形成することが知られている。
例えば、特許文献１には、α−ジオキシムとコバルト（ＩＩ）との錯体の存在下にてメタクリル酸エステルをラジカル重合する方法が開示されている。α−ジオキシムとコバルト（ＩＩ）との錯体は、連鎖移動触媒（触媒的連鎖移動剤）として有用であり、メタクリル酸エステルの低分子量ポリマー製造に好適に利用できる。
しかしながら、特許文献１に記載の方法では、コバルト錯体に起因する生成物の着色の問題があった。また、コバルト錯体を生成物から分離回収し連鎖移動触媒として再利用することも困難であった。
【０００３】
コバルト錯体を担体に担持できれば、生成物の着色が解消され、同時に触媒の回収再利用も可能となるが、担持により触媒活性が影響されないためには、コバルトから離れた部位で錯体と担体の間に結合を形成する必要がある。そのような触媒の原料としては、反応性置換基を持つα−ジオキシムが好適である。そして、種々の置換基の中でもメトキシ基を持つα−ジオキシムは合成時の安定性が高く、しかもメトキシ基は非特許文献１に記載されているように、反応性の高い水酸基に容易に変換できる利点がある。なお、特許文献１には、メトキシ基等の置換基を持つα−ジオキシムについては記載されていない。
【０００４】
置換基の有無にかかわらず、α−ジオキシムの合成法としては、α−ジケトンと塩化ヒドロキシルアンモニウム等の試薬との反応によるオキシム化が一般的である。
α−ジケトンのオキシム化を利用したメトキシ基含有α−ジオキシムの合成法としては、例えば、非特許文献２に、化学式（Ａ）で表される１，６−ジメトキシ−３，４−ヘキサンジオンジオキシムの合成法が開示されている。また、同文献にはこの化合物のテクネチウム錯体が親水性を示すことが記載されている。
【化２】

【０００５】
しかしながら、非特許文献２に記載の方法では、α−ジオキシムの原料であるα―ジケトンの収率が低く、しかもα−ジケトンのオキシム化反応の収率も低いという問題があった。例えば、３−メトキシプロピオンアルデヒドを触媒存在下で縮合し１，６−ジメトキシ−３−ヒドロキシ−４−オキソヘキサンを合成する反応の収率は６２％であり、１，６−ジメトキシ−３−ヒドロキシ−４−オキソヘキサンを酸化ビスマス（ＩＩＩ）により酸化して１，６−ジメトキシ−３，４−ヘキサンジオンを合成する反応の収率は僅か３７％である。そして、１，６−ジメトキシ−３，４−ヘキサンジオンをオキシム化して１，６−ジメトキシ−３，４−ヘキサンジオンジオキシムを合成する反応の収率は僅か１７％である。
メトキシ基以外の置換基を持つα−ジケトンに関しては、非特許文献３において、１，６−ビス（Ｎ，Ｎ−ジエチルアミノ）−３，４−ビス（トリメチルシロキシ）−３−ヘキセンの酸化による１，６−ビス（Ｎ，Ｎ−ジエチルアミノ）−３，４−ヘキサンジオンの合成が試みられているが、悉く失敗している。
以上のように、オキシム基に対してβ位に置換基を持つα−ジオキシム（３，４−ヘキサンジオンジオキシムを例にとると、１，６位に置換基を持つα―ジオキシム）の原料であるα−ジケトンの合成は収率が低く、しかも得られたα−ジケトンのオキシム化によるα−ジオキシムの合成も収率も低く、従来は、メトキシ基含有α−ジオキシムを高収率で効率良く合成することは困難であった。
【０００６】
【特許文献１】
米国特許第４，５２６，９４５号明細書
【非特許文献１】
Ｍ．ノデ（Ｍ．Ｎｏｄｅ）ら、“ＤｅｍｅｔｈｙｌａｔｉｏｎｏｆＡｌｉｐｈａｔｉｃＭｅｔｈｙｌＥｔｈｅｒｓｗｉｔｈａＴｈｉｏｌａｎｄＢｏｒｏｎＴｒｉｆｌｕｏｒｉｄｅ”、ジャーナル・オブ・ザ・ケミカル・ソサイエティパーキン・トランザクションズＩ（Ｊ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．ＰｅｒｋｉｎＴｒａｎｓ．Ｉ．）、（英国）、１９７６年、ｐ．２２３７−２２４０
【非特許文献２】
Ｚ．Ｆ．ス（Ｚ．Ｆ．Ｓｕ）ら、“ＰｒｅｐａｒａｔｉｏｎａｎｄＥｖａｌｕａｔｉｏｎｏｆＣａｔｉｏｎｉｃ ^９９Ｔｃ／^９９ｍＴｃＤｉｍｅｔｈｏｘｙａｎｄＤｉｅｔｈｏｘｙ−ＨｅｘａｎｅｄｉｏｎｅＤｉｏｘｉｍｅＣｏｍｐｌｅｘｅｓ”、ジャーナル・オブ・ラベルド・コンパウンヅ・アンド・ラジオファーマスーティカルズ（Ｊ．Ｌａｂｅｌｌｅｄ．Ｃｏｍｐｄ．Ｒａｄｉｏｐｈａｒｍ．）、（米国）、１９９２年、Ｖｏｌ．３１、ｐ．６１−７０
【非特許文献３】
Ｂ．ケーラー（Ｂ．Ｋｏｅｈｌｅｒ）ら、“ＰｅｒｉｐｈｅｒａｌｌｙＳｕｂｓｔｉｔｕｔｅｄＣｏｂａｌｏｘｉｍｅｓ；Ｘ−ｒａｙＣｒｙｓｔａｌＳｔｒｕｃｔｕｒｅＡｎａｌｙｓｉｓｏｆ σ−Ｈｅｘｙｌｂｉｓ［１，８−ｄｉ（Ｎ−ｍｏｒｐｈｏｌｉｏｎｏ）ｏｃｔａｎｅ−４，５−ｄｉｏｘｉｍａｔｏ］ｐｙｒｉｄｉｎｅｃｏｂａｌｔ（ＩＩＩ）”、アンゲバンテ・ヘミー・インターナショナル・エディション・イン・イングリッシュ（Ａｎｇｅｗ．Ｃｈｅｍ．Ｉｎｔ．Ｅｄ．Ｅｎｇｌ．）、（ドイツ）、１９９５年、Ｖｏｌ．３４、Ｎｏ．２１、ｐ．２３８９−２３９０
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、高収率で合成することが可能な新規のメトキシ基含有α−ジオキシムを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者は上記課題を解決するべく鋭意検討した結果、オキシム基に対してγ位以遠に置換基を持つα−ジオキシムであれば、メトキシ基含有カルボン酸エステルまたはメトキシ基含有α−ジケトンを原料として高収率で合成できることを見出し、本発明を完成した。
すなわち、本発明のα−ジオキシムは、下記一般式（１）で表されることを特徴とするものである。
【化３】

（但し、式（１）中、Ｒ_１〜Ｒ_４は各々独立に水素原子または炭素数１〜４のアルキル基を示し、ｎ_１、ｎ_２は各々独立に３〜９の整数を示す。）
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明のα−ジオキシムは、下記一般式（１）で表されることを特徴とするものである。
【化４】

ここで、式（１）中、Ｒ_１〜Ｒ_４は各々独立に水素原子または炭素数１〜４のアルキル基を示し、ｎ_１、ｎ_２は各々独立に３〜９の整数を示す。なお、式（１）においては、Ｒ_１〜Ｒ_４はいずれも複数存在するが、個々のＲ_１、個々のＲ_２、個々のＲ_３、個々のＲ_４は独立しているものとする。したがって、Ｒ_１はすべて同一であっても良いし、異なっていても良く、Ｒ_２〜Ｒ_４についても同様である。
【００１０】
本発明のα−ジオキシムにおいては、ｎ_１、ｎ_２がいずれも３以上であること、すなわち、オキシム基に対してγ位以遠に置換基を持つことが特徴的なものとなっている。そして、かかる構成を採用することにより、メトキシ基含有α−ジオキシムを高収率で合成することを実現した。なお、ｎ_１、ｎ_２が９超では、長大なアルキル鎖によってメトキシ基の極性置換基としての効果が打ち消されると共に、原料の入手及び合成が困難であるため、好ましくない。
【００１１】
本発明のα−ジオキシムにおいては、原料の入手又は合成が容易であることから、Ｒ_１〜Ｒ_４が水素原子またはメチル基であることが特に好ましい。また、個々のＲ_１は独立していることを述べたが、再結晶により容易に精製できることから、すべてのＲ_１が同一であることが好ましい。同様に、すべてのＲ_２、すべてのＲ_３、すべてのＲ_４もそれぞれ同一であることが好ましい。特に、すべてのＲ_１〜Ｒ_４がいずれも水素原子であることが好ましい。
また、安価な原料を使用できることから、ｎ_１、ｎ_２は３〜５であることが好ましく、ｎ_１、ｎ_２がいずれも３であることが特に好ましい。
【００１２】
本発明のα−ジオキシムは、メトキシ基含有α―ジケトンのオキシム化により高収率で合成することができる。この合成法は操作性にも優れ、好適である。
また、原料のα−ジケトンも高収率で合成することができる。原料のα−ジケトンの合成法としては、メトキシ基含有カルボン酸エステルのアシロイン縮合、及びその生成物であるアシロインの酢酸銅（ＩＩ）による酸化を利用したものが、収率が高く好適である。より高い収率が得られることから、アシロイン縮合はトリメチルクロロシラン存在下で行うことが好ましい。この場合、生成物はアシロインのエンジオール型互変異性体であるビストリメチルシリルエーテルとなる。
【００１３】
本発明のα−ジオキシムは、以下のように同定できる。
すなわち、オキシム基の存在は、^１Ｈ−ＮＭＲ（１１．４ｐｐｍ付近、ｓ（一重線）、２Ｈ（積分値、以下同様））、^１３Ｃ−ＮＭＲ（１５５ｐｐｍ付近）、及びＩＲ（１６２０ｃｍ^−１付近、Ｃ＝Ｎ）により確認できる。メトキシ基の存在は、^１Ｈ−ＮＭＲ（３．２ｐｐｍ付近、ｓ、６Ｈ）、^１３Ｃ−ＮＭＲ（５８ｐｐｍ付近）、ＩＲ（１１０５ｃｍ^−１付近、Ｃ−Ｏ−Ｃ）、及び質量分析（ＥＩ^＋、ＣＨ_３−Ｏ−ＣＨ_２では４５のフラグメント）により確認できる。所望の構造のアルキル鎖の存在は、^１Ｈ−ＮＭＲ及び^１３Ｃ−ＮＭＲにより確認できる。さらに元素分析によって所望の化合物であることを確認できる。
【００１４】
本発明のα−ジオキシムとコバルトとの錯体は、メタクリル酸エステルのラジカル重合における連鎖移動触媒等として有用である。また、錯体のメトキシ基を脱保護して水酸基に変換すれば、例えば下記式（２）に示すようなコバルト錯体が得られ、高極性溶媒や高極性モノマーに対する溶解度の高い連鎖移動触媒が得られる。
【化５】

【００１５】
さらに、メトキシ基を脱保護して水酸基に変換した上記式（２）に示すようなコバルト錯体と、水酸基と反応してエーテル結合やエステル結合等を形成する官能基を持つ担体とを結合させれば、担体に担持された連鎖移動触媒を簡易に得ることができる。この触媒を用いたメタクリル酸エステルのラジカル重合では、生成物が着色する恐れがなく、しかも、触媒の回収再利用も可能であり、好適である。
【００１６】
本発明のα−ジオキシムは金属錯体を形成する分析試薬としても好適に利用できる。
α−ジオキシム類とニッケル等の金属との錯体は、一般にモル吸光係数が大きく吸光光度法による分析に適しているが、ジメチルグリオキシム、１，２−シクロヘキサンジオンジオキシム等の無置換のアルキル基を持つα−ジオキシム類及びその金属錯体は、有機溶媒に対する溶解性が必ずしも高くない場合があり、液体クロマトグラフィーによる分析等での利用が困難であった。
これに対して、本発明のα−ジオキシムは、無置換のアルキル基を持つα−ジオキシム類と比較して、エタノール等の有機溶媒に対する溶解性に優れる。例えば、エタノール２ｇに対して、ジメチルグリオキシム５８ｍｇ（０．５ｍｍｏｌ）は室温で一部しか溶解しないが、本発明のα−ジオキシムである１，８−ジメトキシ−４，５−オクタンジオンジオキシム１１６ｍｇ（０．５ｍｍｏｌ）は完全に溶解する。このように、本発明のα−ジオキシムは、有機溶媒に対する溶解性に優れるため、ニッケル等の金属と錯体を形成することを利用して、吸光光度法や液体クロマトグラフィーによる分析等の分析試薬として好適に利用できる。
【００１７】
【実施例】
次に、本発明に係る実施例及び従来例について説明する。
分析に使用した機器は以下の通りである。
（ａ）^１Ｈ−ＮＭＲおよび^１３Ｃ−ＮＭＲ：日本電子社製ＧＳＸ−４００
（ｂ）ＩＲ：ニコレー社製Ｍａｇｎａ８６０
（ｃ）元素分析：エレメンタル社製ＶａｒｉｏＥＬＩＩＩ
（ｄ）質量分析：日本電子社製ＳＸ−１０２
【００１８】
（実施例）
（ｉ）１，８−ジメトキシ−４，５−オクタンジオンの合成
乾燥窒素雰囲気下、反応容器内に、金属ナトリウム１．８４ｇ、事前に３０分間窒素バブリングして酸素を除去しておいた脱水トルエン１０ｍｌ、及び攪拌子を入れた後、激しく攪拌し、ナトリウム微粉末の懸濁液を得た。次いで、トリメチルクロロシラン９．５６ｇ、４−メトキシ酪酸メチル２．６４ｇ（２０ｍｍｏｌ）を加え、攪拌しながら３．５時間１１０℃で加熱還流した。反応混合物をロータリーエバポレーターで濃縮した後、反応容器を冷却しながら、蒸留水１０ｍｌを加えてさらに攪拌した。その後、ヘキサン／酢酸エチル混合溶媒（ヘキサン：酢酸エチル＝８０：２０（ｖ／ｖ））１０ｍｌを用い、計３回溶媒抽出を行った。有機相を回収し、無水硫酸ナトリウムで乾燥してロータリーエバポレーターで濃縮したところ、３．１８ｇの液状生成物が得られた。
反応容器内に、上記生成物、酢酸銅（ＩＩ）無水物３．３１ｇ、メタノール１ｍｌ、及び５０％酢酸水溶液１０ｍｌを入れて、３時間６４℃で加熱還流した。室温に冷却後、反応液をセライトろ過し、ろ液に飽和食塩水１０ｍｌを加えた。その後、ヘキサン／酢酸エチル混合溶媒（ヘキサン：酢酸エチル＝８０：２０（ｖ／ｖ））１０ｍｌを用い、計５回溶媒抽出を行った。有機相を回収し、飽和食塩水８ｍｌで２回洗浄した後、硫酸ナトリウムで乾燥し、さらに、溶媒をロータリーエバポレーターにより減圧下で留去した。最後に、シリカゲルカラムクロマトにより精製し、黄色油状物質１．２５ｇ（６．１９ｍｍｏｌ）を得た。生成物を同定したところ、１，８−ジメトキシ−４，５−オクタンジオンであることが確認された。４−メトキシ酪酸メチルを基準とした収率は６２％と高収率であった。
分析データを以下に示す。
^１Ｈ−ＮＭＲ（ｐｐｍ、４００ＭＨｚ、ＣＤＣｌ_３）：１．７６（ｍ（多重線）、４Ｈ）、２．６５（ｔ（三重線）、４Ｈ）、３．１３（ｓ（一重線）、６Ｈ）、３．２５（ｔ（三重線）、４Ｈ）
^１３Ｃ−ＮＭＲ（ｐｐｍ、４００ＭＨｚ、ＣＤＣｌ_３）：２４．０、３２．９、５８．２、７１．５、１９９．１
ＩＲ（ｃｍ^−１、液膜法）：２９３０、１７１２、１１１８
質量分析（ＧＣ−ＭＳ、ＥＩ^＋、加速電圧７０ｅＶ）：４５、５９、６９、１０１、２０２
【００１９】
（ｉｉ）１，８−ジメトキシ−３，４−オクタンジオンジオキシム（式（１）中において、Ｒ_１〜Ｒ_４がいずれも水素原子であり、ｎ_１、ｎ_２がいずれも３であるα−ジオキシム）の合成
反応容器内に、上記で得た１，８−ジメトキシ−４，５−オクタジオン１．０１ｇ（５ｍｍｏｌ）、メタノール１３ｍｌ、塩化ヒドロキシルアンモニウム０．８ｇ、及び蒸留水１．６ｍｌを入れて、１時間６４℃で加熱還流した。反応溶液を冷却した後、蒸留水２０ｍｌを加え、メタノールをロータリーエバポレーターにより減圧下で留去した。その後、ジエチルエーテル２０ｍｌを用い、残液に対して計３回溶媒抽出を行った。有機相を回収し、硫酸ナトリウムで乾燥した後、溶媒を減圧下で留去した。得られた白色固体をメタノール／水で再結晶して白色針状結晶０．５８８ｇ（２．５３ｍｍｏｌ）を得た。生成物を同定したところ、１，８−ジメトキシ−４，５−オクタンジオンジオキシムであることが確認された。収率は５１％と高収率であった。
分析データを以下に示す。
^１Ｈ−ＮＭＲ（ｐｐｍ、４００ＭＨｚ、ＤＭＳＯ−ｄ６）：１．６０（ｍ（多重線）、４Ｈ）、２．５３（ｔ（三重線）、４Ｈ）、３．１８（ｓ（一重線）、６Ｈ）、３．２７（ｔ（三重線）、４Ｈ）、１１．３６（ｓ（一重線）、２Ｈ）
^１３Ｃ−ＮＭＲ（ｐｐｍ、４００ＭＨｚ、ＤＭＳＯ−ｄ６）：２０．２、２６．１、５７．７、７１．９、１５５．６
ＩＲ（ｃｍ^−１、ＫＢｒ錠剤法）：３２８８、２９４７、１６１７、１１０８
元素分析（Ｃ_１０Ｈ_２０Ｎ_２Ｏ_４）：計算値Ｃ（５１．７１％）、Ｈ（８．６８％）、Ｎ（１２．０６％）、Ｏ（２７．５５％）／燃焼法による測定値Ｃ（５１．８％）、Ｈ（８．７３％）、Ｎ（１１．６％）／熱分解法による測定値Ｏ（２６．８％）
質量分析（直接試料導入法、ＥＩ^＋、加速電圧７０ｅＶ）：４１、４５、６８、２１５
【００２０】
（従来例）
従来例として、Ｊ．Ｌａｂｅｌｌｅｄ．Ｃｏｍｐｄ．Ｒａｄｉｏｐｈａｒｍ．，Ｖｏｌ．３１，６１−７０（１９９２）
に記載の方法に基づいて、１，６−ジメトキシ−３，４−ヘキサンジオンジオキシムを合成した。
（ｉ）１，６−ジメトキシ−３，４−ヘキサンジオンの合成
３−メトキシプロピオンアルデヒドを触媒存在下で縮合し、１，６−ジメトキシ−３−ヒドロキシ−４−オキソヘキサンを合成した（収率６２％）。得られた１，６−ジメトキシ−３−ヒドロキシ−４−オキソヘキサンを酸化ビスマス（ＩＩＩ）により酸化して１，６−ジメトキシ−３，４−ヘキサンジオンを得た（収率３７％）。３−メトキシプロピオンアルデヒドを基準とした収率は２３％であった。
（ｉｉ）１，６−ジメトキシ−３，４−ヘキサンジオンジオキシムの合成
上記で得た１，６−ジメトキシ−３，４−ヘキサンジオンをオキシム化し、再結晶により精製した。収率は１７％であった。
【００２１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、高収率で合成することが可能な新規のメトキシ基含有α−ジオキシムを提供することができる。

Claims

下記一般式（１）で表されることを特徴とするα−ジオキシム。

（但し、式（１）中、Ｒ_１〜Ｒ_４は各々独立に水素原子または炭素数１〜４のアルキル基を示し、ｎ_１、ｎ_２は各々独立に３〜９の整数を示す。）
Ｒ_１〜Ｒ_４がいずれも水素原子であり、ｎ_１、ｎ_２がいずれも３であることを特徴とする請求項１に記載のα−ジオキシム。