JP2005170825A - α−ヒドロキシアルデヒドの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 カルボニル基と水酸基を有するα−ヒドロキシアルデヒドを、安価な一酸化炭素から提供すること。
【解決手段】 有機金属化合物（４）と一酸化炭素とを反応させ、第１の反応混合物を得、前記反応混合物を更に一酸化炭素とを反応させ、第２の反応混合物を得、次いでこれに酸を加えて加水分解することにより、α−ヒドロキシアルデヒド（１）を得る。
【化１】

［式中、Ｒ¹及びＲ²は、それぞれ、同一又は異なって、水素原子、炭化水素基等を表す。Ｌは配位子、Ｍは遷移金属、ｎは１〜６の整数を示す。］
【選択図】 なし

Description

本発明は、α−ヒドロキシアルデヒドの製造方法に関し、より詳しくはケトンのカルボニレーションを利用したα−ヒドロキシアルデヒドの製造方法に関する。

アルデヒド類は、香料や医薬品の中間体として使用することができ、その価値は高い。しかも、カルボニル基のみならず水酸基を有するα−ヒドロキシアルデヒドは、さらにその応用範囲が広くなる。

本発明は、カルボニル基と水酸基を有するα−ヒドロキシアルデヒドを、安価な一酸化炭素から提供することを目的としている。

即ち、本発明の第１態様では、下記式（１）で示されるα−ヒドロキシアルデヒドの製造方法であって、

［式中、Ｒ¹及びＲ²は、それぞれ、互いに独立し、同一または異なって、置換基を有していてもよいＣ₁〜Ｃ₂₀炭化水素基；置換基を有していてもよいＣ₁〜Ｃ₂₀アルコキシ基；置換基を有していてもよいＣ₆〜Ｃ₂₀アリールオキシ基；置換基を有していてもよいアミノ基；又は置換基を有していてもよいシリル基であり、ただし、Ｒ¹及びＲ²は、それぞれ、互いに架橋してＣ₄〜Ｃ₂₀飽和環又は不飽和環を形成してもよく、前記環は、酸素原子、硫黄原子、珪素原子、スズ原子、ゲルマニウム原子又は式−Ｎ（Ｂ）−で示される基（式中、Ｂは水素原子又はＣ₁〜Ｃ₂₀炭化水素基である。）で中断されていてもよく、かつ、置換基を有していてもよい。］ 下記式（２）で示されるケトン誘導体と、

［式中、Ｒ¹及びＲ²は、上記の意味を有する。］ 下記式（３）で示される遷移金属錯体と、
Ｍ（Ｌ）_n （３）
［式中、Ｍは、遷移金属を示し、ｎは１〜６の整数を示す。Ｌは、中性又はアニオン性配位子を示す。ただし、ｎが２以上である場合には、Ｌは、それぞれ、互いに独立し、同一または異なっていてもよく、また、互いに架橋されていてもよい。］ 一酸化炭素とを反応させ、反応混合物を得る工程と、前記反応混合物を酸により加水分解する工程とを含むことを特徴とするα−ヒドロキシアルデヒドの製造方法が提供される。

本発明の第２態様では、下記式（１）で示されるα−ヒドロキシアルデヒドの製造方法であって、

［式中、Ｒ¹及びＲ²は、それぞれ、互いに独立し、同一または異なって、置換基を有していてもよいＣ₁〜Ｃ₂₀炭化水素基；置換基を有していてもよいＣ₁〜Ｃ₂₀アルコキシ基；置換基を有していてもよいＣ₆〜Ｃ₂₀アリールオキシ基；置換基を有していてもよいアミノ基；又は置換基を有していてもよいシリル基であり、ただし、Ｒ¹及びＲ²は、それぞれ、互いに架橋してＣ₄〜Ｃ₂₀飽和環又は不飽和環を形成してもよく、前記環は、酸素原子、硫黄原子、珪素原子、スズ原子、ゲルマニウム原子又は式−Ｎ（Ｂ）−で示される基（式中、Ｂは水素原子又はＣ₁〜Ｃ₂₀炭化水素基である。）で中断されていてもよく、かつ、置換基を有していてもよい。］ 下記式（４）で示される有機金属化合物と一酸化炭素とを反応させ、第１の反応混合物を得る工程と、

［式中、Ｒ¹及びＲ²は、上記の意味を有する。Ｍは、遷移金属を示し、ｎは１〜６の整数を示す。Ｌは、中性又はアニオン性配位子を示す。ただし、ｎが２以上である場合には、Ｌは、それぞれ、互いに独立し、同一または異なっていてもよく、また、互いに架橋されていてもよい。］ 前記第２の反応混合物を更に一酸化炭素と反応させ、第２の反応混合物を得る工程と、前記第２の反応混合物を酸により加水分解する工程とを含むことを特徴とする、α−ヒドロキシアルデヒドの製造方法が提供される。

本発明の第１態様及び第２態様において、Ｒ¹及びＲ²は、それぞれ、互いに独立し、同一または異なって、置換基を有していてもよいＣ₁〜Ｃ₂₀炭化水素基であることが好ましい。

また、本発明の第１態様及び第２態様において、Ｍが周期表第４族から第６族の遷移金属であることが好ましく、ジルコニウムであることが更に好ましい。

また、本発明の第１態様及び第２態様において、前記アニオン性配位子が、非局在化環状η⁵−配位系配位子であって、置換されていてもよいシクロペンタジエニル基、インデニル基、フルオレニル基又はアズレニル基であることが好ましい。

本発明の方法により、カルボニル基と水酸基を有するα−ヒドロキシアルデヒドを、安価な一酸化炭素から提供することができる。

本発明の第１態様では、下記式（２）で示されるケトン誘導体と、下記式（３）で示される遷移金属錯体と、一酸化炭素とを反応させて反応混合物を得る工程（第１工程）と、前記反応混合物を酸により加水分解する工程（第２工程）とを含むことを特徴とする、下記式（１）で示されるα−ヒドロキシアルデヒドの製造方法が提供される。

［式中、Ｒ¹、Ｒ²、Ｍ、Ｌおよびｎは、上記の意味を有する。］

本発明の第１態様によれば、ケトン誘導体を一酸化炭素によってカルボニル化することにより容易にα−ヒドロキシアルデヒドを得ることができる。

上記式中、Ｒ¹及びＲ²は、それぞれ、互いに独立し、同一または異なって、置換基を有していてもよいＣ₁〜Ｃ₂₀炭化水素基；置換基を有していてもよいＣ₁〜Ｃ₂₀アルコキシ基；置換基を有していてもよいＣ₆〜Ｃ₂₀アリールオキシ基；置換基を有していてもよいアミノ基；又は置換基を有していてもよいシリル基である。

本明細書において、「Ｃ₁〜Ｃ₂₀炭化水素基」の炭化水素基は、飽和若しくは不飽和の非環式であってもよいし、飽和若しくは不飽和の環式であってもよい。Ｃ₁〜Ｃ₂₀炭化水素基が非環式の場合には、線状でもよいし、枝分かれでもよい。「Ｃ₁〜Ｃ₂₀炭化水素基」には、Ｃ₁〜Ｃ₂₀アルキル基、Ｃ₂〜Ｃ₂₀アルケニル基、Ｃ₂〜Ｃ₂₀アルキニル基、Ｃ₄〜Ｃ₂₀アルキルジエニル基、Ｃ₆〜Ｃ₁₈アリール基、Ｃ₆〜Ｃ₂₀アルキルアリール基、Ｃ₆〜Ｃ₂₀アリールアルキル基、Ｃ₄〜Ｃ₂₀シクロアルキル基、Ｃ₄〜Ｃ₂₀シクロアルケニル基、（Ｃ₃〜Ｃ₁₀シクロアルキル）Ｃ₁〜Ｃ₁₀アルキル基などが含まれる。

本明細書において、「Ｃ₁〜Ｃ₂₀アルキル基」は、Ｃ₁〜Ｃ₁₀アルキル基であることが好ましく、Ｃ₁〜Ｃ₆アルキル基であることが更に好ましい。アルキル基の例としては、制限するわけではないが、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ｎ−ブチル、ｓｅｃ−ブチル、ｔｅｒｔ−ブチル、ペンチル、ヘキシル、ドデカニル等を挙げることができる。

本明細書において、「Ｃ₂〜Ｃ₂₀アルケニル基」は、Ｃ₂〜Ｃ₁₀アルケニル基であることが好ましく、Ｃ₂〜Ｃ₆アルケニル基であることが更に好ましい。アルケニル基の例としては、制限するわけではないが、ビニル、アリル、プロペニル、イソプロペニル、２−メチル−１−プロペニル、２−メチルアリル、２−ブテニル等を挙げることができる。

本明細書において、「Ｃ₂〜Ｃ₂₀アルキニル基」は、Ｃ₂〜Ｃ₁₀アルキニル基であることが好ましく、Ｃ₂〜Ｃ₆アルキニル基であることが更に好ましい。アルキニル基の例としては、制限するわけではないが、エチニル、２−プロピニル、２−ブチニル等を挙げることができる。

本明細書において、「Ｃ₄〜Ｃ₂₀アルキルジエニル基」は、Ｃ₄〜Ｃ₁₀アルキルジエニル基であることが好ましく、Ｃ₄〜Ｃ₆アルキルジエニル基であることが更に好ましい。アルキルジエニル基の例としては、制限するわけではないが、１，３−ブタジエニル等を挙げることができる。

本明細書において、「Ｃ₆〜Ｃ₁₈アリール基」は、Ｃ₆〜Ｃ₁₀アリール基であることが好ましい。アリール基の例としては、制限するわけではないが、フェニル、１−ナフチル、２−ナフチル、インデニル、ビフェニリル、アントリル、フェナントリル等を挙げることができる。

本明細書において、「Ｃ₆〜Ｃ₂₀アルキルアリール基」は、Ｃ₆〜Ｃ₁₂アルキルアリール基であることが好ましい。アルキルアリール基の例としては、制限するわけではないが、ｏ−トリル、ｍ−トリル、ｐ−トリル、２，３−キシリル、２，４−キシリル、２，５−キシリル、ｏ−クメニル、ｍ−クメニル、ｐ−クメニル、メシチル等を挙げることができる。

本明細書において、「Ｃ₆〜Ｃ₂₀アリールアルキル基」は、Ｃ₆〜Ｃ₁₂アリールアルキル基であることが好ましい。アリールアルキル基の例としては、制限するわけではないが、ベンジル、フェネチル、ジフェニルメチル、トリフェニルメチル、１−ナフチルメチル、２−ナフチルメチル、２，２−ジフェニルエチル、３−フェニルプロピル、４−フェニルブチル、５−フェニルペンチル等を挙げることができる。

本明細書において、「Ｃ₄〜Ｃ₂₀シクロアルキル基」は、Ｃ₄〜Ｃ₁₀シクロアルキル基であることが好ましい。シクロアルキル基の例としては、制限するわけではないが、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル等を挙げることができる。

本明細書において、「Ｃ₄〜Ｃ₂₀シクロアルケニル基」は、Ｃ₄〜Ｃ₁₀シクロアルケニル基であることが好ましい。シクロアルケニル基の例としては、制限するわけではないが、シクロプロペニル、シクロブテニル、２−シクロペンテン−１−イル、２−シクロヘキセン−１−イル、３−シクロヘキセン−１−イル等を挙げることができる。

本明細書において、「Ｃ₁〜Ｃ₂₀アルコキシ基」は、Ｃ₁〜Ｃ₁₀アルコキシ基であることが好ましく、Ｃ₁〜Ｃ₆アルコキシ基であることが更に好ましい。アルコキシ基の例としては、制限するわけではないが、メトキシ、エトキシ、プロポキシ、ブトキシ、ペンチルオキシ等がある。

本明細書において、「Ｃ₆〜Ｃ₂₀アリールオキシ基」は、Ｃ₆〜Ｃ₁₀アリールオキシ基であることが好ましい。アリールオキシ基の例としては、制限するわけではないが、フェニルオキシ、ナフチルオキシ、ビフェニルオキシ等を挙げることができる。

Ｒ¹及びＲ²で示される「Ｃ₁〜Ｃ₂₀炭化水素基」、「Ｃ₁〜Ｃ₂₀アルコキシ基」、「Ｃ₆〜Ｃ₂₀アリールオキシ基」、「アミノ基」、「シリル基」には、置換基が導入されていてもよい。この置換基としては、例えば、Ｃ₁〜Ｃ₁₀炭化水素基（例えば、メチル、エチル、プロピル、ブチル、フェニル、ナフチル、インデニル、トリル、キシリル、ベンジル等）、Ｃ₁〜Ｃ₁₀アルコキシ基（例えば、メトキシ、エトキシ、プロポキシ、ブトキシ等）、Ｃ₆〜Ｃ₁₀アリールオキシ基（例えば、フェニルオキシ、ナフチルオキシ、ビフェニルオキシ等）、アミノ基、水酸基、ハロゲン原子（例えば、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素）又はシリル基などを挙げることができる。この場合、置換基は、置換可能な位置に１個以上導入されていてもよく、好ましくは１個〜４個導入されていてもよい。置換基数が２個以上である場合、各置換基は同一であっても異なっていてもよい。

本明細書において、「置換基を有していてもよいアミノ基」の例としては、制限するわけではないが、アミノ、ジメチルアミノ、メチルアミノ、メチルフェニルアミノ、フェニルアミノ等がある。

本明細書において、「置換基を有していてもよいシリル基」の例としては、制限するわけではないが、ジメチルシリル、ジエチルシリル、トリメチルシリル、トリエチルシリル、トリメトキシシリル、トリエトキシシリル、ジフェニルメチルシリル、トリフェニルシリル、トリフェノキシシリル、ジメチルメトキシシリル、ジメチルフェノキシシリル、メチルメトキシフェニル等がある。

本発明において、Ｒ¹及びＲ²は、互いに架橋してＣ₄〜Ｃ₂₀飽和環又は不飽和環を形成してもよい。これらの置換基が形成する環は、４員環〜１６員環であることが好ましく、４員環〜１２員環であることが更に好ましい。この環は、ベンゼン環等の芳香族環あってもよいし、脂肪族環であってもよい。また、これらの置換基が形成する環に、更に単数又は複数の環が形成されていてもよい。

前記飽和環または不飽和環は、酸素原子、硫黄原子、珪素原子、スズ原子、ゲルマニウム原子または式―Ｎ（Ｂ）―で示される基（式中、Ｂは水素原子またはＣ₁〜Ｃ₂₀炭化水素基である。）で中断されていてもよい。即ち、前記飽和環または不飽和環はヘテロ環であってもよい。かつ、置換基を有していてもよい。不飽和環は、ベンゼン環等の芳香族環であってもよい。

Ｂは，水素原子またはＣ₁〜Ｃ₁₀炭化水素基であることが好ましく、水素原子またはＣ₁〜Ｃ₇炭化水素基であることが更に好ましく、Ｂは水素原子、Ｃ₁〜Ｃ₃アルキル基、フェニル基またはベンジル基であることが更になお好ましい。

この飽和環又は不飽和環は、置換基を有していてもよく、例えば、Ｃ₁〜Ｃ₁₀炭化水素基（例えば、メチル、エチル、プロピル、ブチル等）、Ｃ₁〜Ｃ₁₀アルコキシ基（例えば、メトキシ、エトキシ、プロポキシ、ブトキシ等）、Ｃ₆〜Ｃ₁₀アリールオキシ基（例えば、フェニルオキシ、ナフチルオキシ、ビフェニルオキシ等）、アミノ基、水酸基、ハロゲン原子（例えば、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素）又はシリル基などの置換基が導入されていてもよい。

本発明の第１態様において、Ｒ¹及びＲ²は、それぞれ、互いに独立し、同一または異なって、置換基を有していてもよいＣ₁〜Ｃ₂₀炭化水素基であることが好ましく、Ｃ₁〜Ｃ₁₀アルキル基であることが更に好ましく、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ｎ−ブチル、ｓｅｃ−ブチル、ｔｅｒｔ−ブチル、フェニル、フェニルメチル、又はフェニルエチルであることがより好ましい。

本発明の第１態様にかかるα−ヒドロキシアルデヒドの製造方法では、下記式（２）で示されるケトン誘導体が用いられる。

［式中、Ｒ¹及びＲ²は、上記の意味を有する。］

また、本発明の第１にかかるα−ヒドロキシアルデヒドの製造方法では、下記式（３）で示される遷移金属錯体が用いられる。
Ｍ（Ｌ）_n （３）

上記式中、Ｍは、遷移金属を示す。Ｍとしては、周期表第４族〜第６族の遷移金属であることが好ましく、周期表第４族の金属、即ち、チタン、ジルコニウム及びハフニウムであることが更に好ましく、ジルコニウムであることが特に好ましい。

ｎは１〜６の整数であり、１〜４であることが好ましく、１〜２であることが更に好ましい。

Ｌは、中性又はアニオン性配位子を示す。ｎが２以上である場合には、Ｌは、それぞれ、互いに独立し、同一または異なっていてもよく、また、互いに架橋されていてもよい。

前記中性配位子としては、ホスフィン、アルキンやオレフィンなどの不飽和化合物、アミンやニトリル等の含窒素化合物を挙げることができる。
オレフィンであることが更に好ましい。

本明細書において、「ホスフィン」は、ジフェニルホスフィンのようなジアリールホスフィン、トリフェニルホスフィンのようなトリアリールホスフィン、トリエチルホスフィンのようなトリアルキルホスフィン、アルキルジアリールホスフィン、ジアルキルアリールホスフィン、１，２−ビス（ジフェニルホスフィノ）エタンのようなα，ω−ビス（ジアリールホスフィノ）アルカン、Ｐ，Ｐ，Ｐ’，Ｐ’，Ｐ”，Ｐ”−ヘキサフェニル−トリスエチレンテトラホスフィンのようなＰ，Ｐ，Ｐ’，Ｐ’，Ｐ”，Ｐ”−六置換−トリスアルキレンテトラホスフィン等を挙げることができる。

本明細書において、「アルキン」は、Ｃ₂〜Ｃ₁₀アルキンであることが好ましく、Ｃ₂〜Ｃ₆アルキンであることが更に好ましい。アルキンの例としては、制限するわけではないが、アセチレン、１−プロピン、２−プロピン、１−ブチン、２−ブチン、１−ペンチン、２−ペンチン、３−ペンチン等を挙げることができる。

本明細書において、配位子としてのアミンは、ピリジン、ビピリジン、キノリン等の芳香族アミンであってもよいし、エチレンジアミンのようなアルキレンジアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラアルキルエチレンジアミンのようなＮ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−四置換アルキレンジアミン、トリスエチレンジアミンのようなトリスアルキレンジアミン等の脂肪族アミンであってもよい。

Ｌが中性配位子である場合には、オレフィンであることが好ましい。

アニオン性配位子としては、非局在化環状η⁵−配位系配位子、Ｃ₁〜Ｃ₂₀アルコキシ基、Ｃ₆〜Ｃ₂₀アリールオキシ基又はジアルキルアミド基であることが好ましく、非局在化環状η⁵−配位系配位子であることが更に好ましい。非局在化環状η⁵−配位系配位子としては、置換されていてもよいシクロペンタジエニル基、インデニル基、フルオレニル基又はアズレニル基を挙げることができ、無置換のシクロペンタジエニル基、及び置換されたシクロペンタジエニル基であることが好ましい。

この置換シクロペンタジエニル基は、例えば、メチルシクロペンタジエニル、エチルシクロペンタジエニル、イソプロピルシクロペンタジエニル、ｎ−ブチルシクロペンタジエニル、ｔ−ブチルシクロペンタジエニル、ジメチルシクロペンタジエニル、ジエチルシクロペンタジエニル、ジイソプロピルシクロペンタジエニル、ジ−ｔ−ブチルシクロペンタジエニル、テトラメチルシクロペンタジエニル、インデニル基、２−メチルインデニル基、２−メチル−４−フェニルインデニル基、テトラヒドロインデニル基、ベンゾインデニル基、フルオレニル基、ベンゾフルオレニル基、テトラヒドロフルオレニル基、オクタヒドロフルオレニル基及びアズレニル基である。

非局在化環状η⁵−配位系配位子は、非局在化環状π系の１個以上の原子がヘテロ原子に置換されていてもよい。水素の他に、周期表第１４族の元素及び／又は周期表第１５、１６及び１７族の元素のような１個以上のヘテロ原子を含むことができる。

非局在化環状η⁵−配位系配位子、例えば、シクロペンタジエニル基は、中心金属と、環状であってもよい、一つの又は複数の架橋配位子により架橋されていてもよい。架橋配位子としては、例えば、ＣＨ₂、ＣＨ₂ＣＨ₂、ＣＨ（ＣＨ₃）ＣＨ₂、ＣＨ（Ｃ₄Ｈ₉）Ｃ（ＣＨ₃）₂、Ｃ（ＣＨ₃）₂、（ＣＨ₃）₂Ｓｉ、（ＣＨ₃）₂Ｇｅ、（ＣＨ₃）₂Ｓｎ、（Ｃ₆Ｈ₅）₂Ｓｉ、（Ｃ₆Ｈ₅）（ＣＨ₃）Ｓｉ、（Ｃ₆Ｈ₅）₂Ｇｅ、（Ｃ₆Ｈ₅）₂Ｓｎ、（ＣＨ₂）₄Ｓｉ、ＣＨ₂Ｓｉ（ＣＨ₃）₂、ｏ−Ｃ₆Ｈ₄又は２、２'−（Ｃ₆Ｈ₄）₂が挙げられる。

上記式（３）で示される遷移金属錯体は、二つ以上のメタロセン部分 (moiety)を有する化合物も含む。このような化合物は多核メタロセンとして知られている。前記多核メタロセンは、いかなる置換様式及びいかなる架橋形態を有していてもよい。前記多核メタロセンの独立したメタロセン部分は、各々が同一種でも、異種でもよい。前記多核メタロセンの例は、例えばＥＰ−Ａ−６３２０６３、特開平４−８０２１４号、特開平４−８５３１０、ＥＰ−Ａ−６５４４７６に記載されている。

本発明の第１態様において、上記式（２）で示されるケトン誘導体の用いられる量は、上記式（３）で示される遷移金属錯体１モルに対して、１モル〜１０モルであり、好ましくは１モル〜５モルであり、更に好ましくは１モル〜３モルである。

本発明の第１態様において、上記式（２）で示されるケトン誘導体と上記（３）で示される遷移金属錯体と一酸化炭素を反応させ、反応混合物を得る（第１工程）。典型的には、上記式（２）で示されるケトン誘導体と上記式（３）で示される遷移金属錯体は溶液中に溶存しているが、この雰囲気中に一酸化炭素を導入してもよい。たとえば、上記式（２）で示されるケトン誘導体と上記式（３）で示される遷移金属錯体を、窒素、アルゴン等の不活性雰囲気下、溶液中に溶存させておき、この不活性雰囲気を一酸化炭素に置換してもよい。あるいは、不活性雰囲気に一部、一酸化炭素を導入してもよい。一酸化炭素の圧力は、０．０１バール〜１００バールが好ましく、０．０５〜１０バールが更に好ましく、０．１〜５バールが更になお好ましい。なお、１バールは約１気圧である。
あるいは、上記式（２）で示されるケトン誘導体と上記式（３）で示される遷移金属錯体が溶存している溶液中に、一酸化炭素を導入して、バブリングさせてもよい。

本発明の第１態様において、第１工程の反応温度は、−８０℃〜１００℃の温度範囲で行われ、特に好ましくは−８０℃〜５０℃の温度範囲、更に好ましくは、−８０〜３０℃の温度範囲で行われる。

本発明の第１態様において、第１工程の溶媒としては、上記式（２）で示されるケトン誘導体と上記式（３）で示される遷移金属錯体を溶解することができる溶媒が好ましい。溶媒は、脂肪族又は芳香族の有機溶媒が用いられる。エーテル系溶媒、例えばテトラヒドロフラン又はジエチルエーテル；塩化メチレンのようなハロゲン化炭化水素；ｏ−ジクロロベンゼンのようなハロゲン化芳香族炭化水素；Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド等のアミド、ジメチルスルホキシド等のスルホキシド;ベンゼン、トルエン等の芳香族炭化水素が用いられる。

本発明の第１態様において、上記のようにして得られた反応混合物を、酸により加水分解する（第２工程）。典型的には、前記反応混合物を単離することなく、そのまま酸によって加水分解させる。例えば、前記反応混合物は典型的には溶液中に溶存しているが、この溶液中に酸を添加する。

本明細書において、「酸」としては、広く有機酸、無機酸を挙げることができる。

本明細書において、「有機酸」としては、ギ酸、酢酸、トリフルオロ酢酸、フマル酸、シュウ酸、酒石酸、マレイン酸、クエン酸、コハク酸、リンゴ酸、メタンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、p-トルエンスルホン酸、乳酸、グルコン酸等を挙げることができる。また、「無機酸」としては、塩酸、臭化水素酸、硝酸、硫酸、炭酸、リン酸、アルミン酸、ジルコン酸等を挙げることができる。

本発明の第１態様において、上記加水分解温度は、−８０℃〜１００℃の温度範囲で行われ、特に好ましくは−５０℃〜５０℃の温度範囲、更に好ましくは、０〜３０℃の温度範囲で行われる。

本発明の第１態様において、第２工程の溶媒としては、上記式（２）で示されるケトン誘導体と上記式（３）で示される遷移金属錯体と一酸化炭素とを反応させて得られた反応混合物を溶解することができる溶媒が好ましい。溶媒は、脂肪族又は芳香族の有機溶媒が用いられる。エーテル系溶媒、例えばテトラヒドロフラン又はジエチルエーテル；塩化メチレンのようなハロゲン化炭化水素；ｏ−ジクロロベンゼンのようなハロゲン化芳香族炭化水素；Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド等のアミド、ジメチルスルホキシド等のスルホキシド;ベンゼン、トルエン等の芳香族炭化水素が用いられる。

本発明の第２態様では、下記式（４）で示される有機金属化合物と一酸化炭素とを反応させ、第１の反応混合物を得る工程（第１工程）と、前記第１の反応混合物を更に一酸化炭素と反応させ、第２の反応混合物を得る工程（第２工程）と、前記第２の反応混合物を酸により加水分解する工程（第３工程）とを含むことを特徴とする、下記式（１）で示されるα−ヒドロキシアルデヒドの製造方法が提供される。

［式中、Ｒ¹、Ｒ²、Ｍ、Ｌ及びｎは、上記の意味を有する。］

本発明の第２態様によれば、有機金属化合物を一酸化炭素によってダブルカルボニル化することにより容易にα−ヒドロキシアルデヒドを得ることができる。
即ち、有機金属化合物を一酸化炭素によってカルボニル化することにより、まずケトン誘導体が発生し、更に系中に一酸化炭素を導入することによって、ケトン誘導体がカルボニル化反応を起こしてα−ヒドロキシアルデヒドが得られると考えられる。

本発明の第２態様では、下記式（４）で示される有機金属化合物が用いられる。

上記式中、Ｒ¹、Ｒ²、Ｍ、Ｌ及びｎは、本発明の第１態様において説明したのと同様である。

本発明の第２態様において、Ｒ¹及びＲ²は、それぞれ、互いに独立し、同一または異なって、置換基を有していてもよいＣ₁〜Ｃ₂₀炭化水素基であることが好ましく、Ｃ₁〜Ｃ₁₀アルキル基であることが更に好ましく、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ｎ−ブチル、ｓｅｃ−ブチル、ｔｅｒｔ−ブチル、フェニル、フェニルメチル、フェニルエチルであることがより好ましい。

また、本発明の第２態様において、Ｍは、チタン、ジルコニウム及びハフニウムであることが更に好ましく、ジルコニウムであることが特に好ましい。
また、Ｌは、アニオン性配位子であることが好ましく、置換されていてもよいシクロペンタジエニル基、インデニル基、フルオレニル基又はアズレニル基であることが好ましい。
また、ｎは、１〜４であることが好ましく、１〜２であることが更に好ましい。

上記式（４）で示される有機金属化合物としては、たとえば、下記のジルコノセンを用いることができる。

ビス（シクロペンタジエニル）ジブチルジルコニウム；
ビス（メチルシクロペンタジエニル）ジブチルジルコニウム；
ビス（ブチルシクロペンタジエニル）ジブチルジルコニウム；
ビス（イソプロピルシクロペンタジエニル）ジブチルジルコニウム；
ビス（ｎ−ブチルシクロペンタジエニル）ジブチルジルコニウム；
ビス（ｔ−ブチルシクロペンタジエニル）ジブチルジルコニウム；
ビス（ジメチルシクロペンタジエニル）ジブチルジルコニウム；
ビス（ジエチルシクロペンタジエニル）ジブチルジルコニウム；
ビス（ジイソプロピルシクロペンタジエニル）ジブチルジルコニウム；
ビス（ジ−ｔ−ブチルシクロペンタジエニル）ジブチルジルコニウム；
ビス（テトラメチルシクロペンタジエニル）ジブチルジルコニウム。

ビス（シクロペンタジエニル）ジヘキシルジルコニウム；
ビス（メチルシクロペンタジエニル）ジヘキシルジルコニウム；
ビス（ブチルシクロペンタジエニル）ジヘキシルジルコニウム；
ビス（イソプロピルシクロペンタジエニル）ジヘキシルジルコニウム；
ビス（ｎ−ブチルシクロペンタジエニル）ジヘキシルジルコニウム；
ビス（ｔ−ブチルシクロペンタジエニル）ジヘキシルジルコニウム；
ビス（ジメチルシクロペンタジエニル）ジヘキシルジルコニウム；
ビス（ジエチルシクロペンタジエニル）ジヘキシルジルコニウム；
ビス（ジイソプロピルシクロペンタジエニル）ジヘキシルジルコニウム；
ビス（ジ−ｔ−ブチルシクロペンタジエニル）ジヘキシルジルコニウム；
ビス（テトラメチルシクロペンタジエニル）ジヘキシルジルコニウム。

ビス（シクロペンタジエニル）ジフェネチルジルコニウム；
ビス（メチルシクロペンタジエニル）ジフェネチルジルコニウム；
ビス（ブチルシクロペンタジエニル）ジフェネチルジルコニウム；
ビス（イソプロピルシクロペンタジエニル）ジフェネチルジルコニウム；
ビス（ｎ−ブチルシクロペンタジエニル）ジフェネチルジルコニウム；
ビス（ｔ−ブチルシクロペンタジエニル）ジフェネチルジルコニウム；
ビス（ジメチルシクロペンタジエニル）ジフェネチルジルコニウム；
ビス（ジエチルシクロペンタジエニル）ジフェネチルジルコニウム；
ビス（ジイソプロピルシクロペンタジエニル）ジフェネチルジルコニウム；
ビス（ジ−ｔ−ブチルシクロペンタジエニル）ジフェネチルジルコニウム；
ビス（テトラメチルシクロペンタジエニル）ジフェネチルジルコニウム。

これらのジルコノセンは、ビス（シクロペンタジエニル）ジクロロジルコニウム；
ビス（メチルシクロペンタジエニル）ジクロロジルコニウム；
ビス（ブチルシクロペンタジエニル）ジクロロジルコニウム；
ビス（イソプロピルシクロペンタジエニル）ジクロロジルコニウム；
ビス（ｎ−ブチルシクロペンタジエニル）ジクロロジルコニウム；
ビス（ｔ−ブチルシクロペンタジエニル）ジクロロジルコニウム；
ビス（ジメチルシクロペンタジエニル）ジクロロジルコニウム；
ビス（ジエチルシクロペンタジエニル）ジクロロジルコニウム；
ビス（ジイソプロピルシクロペンタジエニル）ジクロロジルコニウム；
ビス（ジ−ｔ−ブチルシクロペンタジエニル）ジクロロジルコニウム；
ビス（テトラメチルシクロペンタジエニル）ジクロロジルコニウムなどのジクロロ体をリチウム試薬やグリニャール試薬を用いてジアルキル体あるいはジアリールアルキル体に変換して得ることができる。

本発明の第２態様において、上記式（４）で示される有機金属化合物と一酸化炭素を反応させ、第１の反応混合物を得る（第１工程）。典型的には、上記式（４）で示される有機金属化合物は溶液中に溶存しているが、この雰囲気中に一酸化炭素を導入してもよい。たとえば、上記式（４）で示される有機金属化合物を、窒素、アルゴン等の不活性雰囲気下、溶液中に溶存させておき、この不活性雰囲気を一酸化炭素に置換してもよい。あるいは、不活性雰囲気に一部、一酸化炭素を導入してもよい。一酸化炭素の圧力は、０．０１バール〜１００バールが好ましく、０．０５〜１０バールが更に好ましく、０．１〜５バールが更になお好ましい。なお、１バールは約１気圧である。
あるいは、上記式（４）で示される有機金属化合物が溶存している溶液中に、一酸化炭素を導入して、バブリングさせてもよい。

本発明の第２態様において、第１工程の反応温度は、−８０℃〜１００℃の温度範囲で行われ、特に好ましくは−８０℃〜５０℃の温度範囲、更に好ましくは、−８０〜３０℃の温度範囲で行われる。

本発明の第２態様において、第１工程の溶媒としては、上記式（４）で示される有機金属化合物を溶解することができる溶媒が好ましい。溶媒は、脂肪族又は芳香族の有機溶媒が用いられる。エーテル系溶媒、例えばテトラヒドロフラン又はジエチルエーテル；塩化メチレンのようなハロゲン化炭化水素；ｏ−ジクロロベンゼンのようなハロゲン化芳香族炭化水素；Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド等のアミド、ジメチルスルホキシド等のスルホキシド;ベンゼン、トルエン等の芳香族炭化水素が用いられる。

本発明の第２態様において、上記のようにして得られた第１の反応混合物を、更に一酸化炭素と反応させ、第２の反応混合物を得る（第２工程）。典型的には、第１の反応混合物上記式は溶液中に溶存しているが、この雰囲気中に一酸化炭素を導入してもよい。たとえば、第１の反応混合物を、窒素、アルゴン等の不活性雰囲気下、溶液中に溶存させておき、この不活性雰囲気を一酸化炭素に置換してもよい。あるいは、不活性雰囲気に一部、一酸化炭素を導入してもよい。一酸化炭素の圧力は、０．０１バール〜１００バールが好ましく、０．０５〜１０バールが更に好ましく、０．１〜５バールが更になお好ましい。なお、１バールは約１気圧である。
あるいは、第１の反応混合物が溶存している溶液中に、一酸化炭素を導入して、バブリングさせてもよい。

本発明の第２態様において、第２工程の反応温度は、−８０℃〜１００℃の温度範囲で行われ、特に好ましくは−８０℃〜５０℃の温度範囲、更に好ましくは、−８０〜３０℃の温度範囲で行われる。

本発明の第２態様において、第２工程の溶媒としては、第１の反応混合物を溶解することができる溶媒が好ましい。溶媒は、脂肪族又は芳香族の有機溶媒が用いられる。エーテル系溶媒、例えばテトラヒドロフラン又はジエチルエーテル；塩化メチレンのようなハロゲン化炭化水素；ｏ−ジクロロベンゼンのようなハロゲン化芳香族炭化水素；Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド等のアミド、ジメチルスルホキシド等のスルホキシド;ベンゼン、トルエン等の芳香族炭化水素が用いられる。

本発明の第２態様において、上記のようにして得られた第２の反応混合物を、酸により加水分解する（第３工程）。典型的には、前記第２の反応混合物を単離することなく、そのまま酸によって加水分解させる。例えば、前記第２の反応混合物は典型的には溶液中に溶存しているが、この溶液中に酸を添加する。

本発明の第２態様において、上記加水分解温度は、−８０℃〜１００℃の温度範囲で行われ、特に好ましくは−５０℃〜５０℃の温度範囲、更に好ましくは、０〜３０℃の温度範囲で行われる。

本発明の第２態様において、第３工程の溶媒としては、上記第２の反応混合物を溶解することができる溶媒が好ましい。溶媒は、脂肪族又は芳香族の有機溶媒が用いられる。エーテル系溶媒、例えばテトラヒドロフラン又はジエチルエーテル；塩化メチレンのようなハロゲン化炭化水素；ｏ−ジクロロベンゼンのようなハロゲン化芳香族炭化水素；Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド等のアミド、ジメチルスルホキシド等のスルホキシド;ベンゼン、トルエン等の芳香族炭化水素が用いられる。

以下、本発明を実施例に基づいて説明する。ただし、本発明は、下記の実施例に制限されるものではない。

すべての反応は、特に言及しない限り、乾燥した窒素雰囲気下のもとで行われた。溶媒として用いたテトラヒドロフラン(THF)は窒素気流下、ナトリウム金属、ベンゾフェノンで蒸留して無水とした。試薬は市販品を購入し、そのまま用いた。

窒素雰囲気下、ビスシクロペンタジエニルジクロロジルコニウム（Cp₂ZrCl₂）(584mg, 2.0mmol)のTHF (10 mL)溶液をドライアイス−アセトン浴で−７８℃に冷却した。この溶液に、ｎ−ブチルリチウム（n-BuLi）(4.0 mmol)をゆっくり滴下し、引き続いて−７８℃で１時間攪拌した。この溶液に対し、一酸化炭素を穏やかにシリンジ用針を用いて導入し、バブリングさせながら、室温に戻して３時間攪拌した。この溶液を3N塩酸で処理し、ジエチルエーテルを用い、３回抽出した。有機層を一つにして飽和食塩水で洗い、硫酸マグネシウムで乾燥させた。減圧下で溶媒を留去した後、得られた残留物をシリカゲルカラムクロマトグラフィー（ヘキサン：エーテル＝３：１）による精製を行い、表題化合物を得た。単離収率 35%。

実施例１と同様の手順で行った。ただし、ｎ−ブチルリチウムの代わりに、ｎ−ヘキシルリチウムを用いた。単離収率 35%。

実施例１と同様の手順で行った。ただし、ｎ−ブチルリチウムの代わりに、グリニャール試薬(PhCh₂CH₂MgCl)を用いた。単離収率 19%。

実施例１〜３の反応スキーム及び収率を下記に示す。

Claims (6)

1. 下記式（１）で示されるα−ヒドロキシアルデヒドの製造方法であって、
   

   

   ［式中、Ｒ¹及びＲ²は、それぞれ、互いに独立し、同一または異なって、置換基を有していてもよいＣ₁〜Ｃ₂₀炭化水素基；置換基を有していてもよいＣ₁〜Ｃ₂₀アルコキシ基；置換基を有していてもよいＣ₆〜Ｃ₂₀アリールオキシ基；置換基を有していてもよいアミノ基；又は置換基を有していてもよいシリル基であり、
   ただし、Ｒ¹及びＲ²は、それぞれ、互いに架橋してＣ₄〜Ｃ₂₀飽和環又は不飽和環を形成してもよく、前記環は、酸素原子、硫黄原子、珪素原子、スズ原子、ゲルマニウム原子又は式−Ｎ（Ｂ）−で示される基（式中、Ｂは水素原子又はＣ₁〜Ｃ₂₀炭化水素基である。）で中断されていてもよく、かつ、置換基を有していてもよい。］
   下記式（２）で示されるケトン誘導体と、
   

   

   ［式中、Ｒ¹及びＲ²は、上記の意味を有する。］
   下記式（３）で示される遷移金属錯体と、
   Ｍ（Ｌ）_n （３）
   ［式中、Ｍは、遷移金属を示し、
   ｎは１〜６の整数を示す。
   Ｌは、中性又はアニオン性配位子を示す。ただし、ｎが２以上である場合には、Ｌは、それぞれ、互いに独立し、同一または異なっていてもよく、また、互いに架橋されていてもよい。］
   一酸化炭素とを反応させ、反応混合物を得る工程と、前記反応混合物を酸により加水分解する工程とを含むことを特徴とするα−ヒドロキシアルデヒドの製造方法。
2. 下記式（１）で示されるα−ヒドロキシアルデヒドの製造方法であって、
   

   

   ［式中、Ｒ¹及びＲ²は、それぞれ、互いに独立し、同一または異なって、置換基を有していてもよいＣ₁〜Ｃ₂₀炭化水素基；置換基を有していてもよいＣ₁〜Ｃ₂₀アルコキシ基；置換基を有していてもよいＣ₆〜Ｃ₂₀アリールオキシ基；置換基を有していてもよいアミノ基；又は置換基を有していてもよいシリル基であり、
   ただし、Ｒ¹及びＲ²は、それぞれ、互いに架橋してＣ₄〜Ｃ₂₀飽和環又は不飽和環を形成してもよく、前記環は、酸素原子、硫黄原子、珪素原子、スズ原子、ゲルマニウム原子又は式−Ｎ（Ｂ）−で示される基（式中、Ｂは水素原子又はＣ₁〜Ｃ₂₀炭化水素基である。）で中断されていてもよく、かつ、置換基を有していてもよい。］
   下記式（４）で示される有機金属化合物と一酸化炭素とを反応させ、第１の反応混合物を得る工程と、
   

   

   ［式中、Ｒ¹及びＲ²は、上記の意味を有する。
   Ｍは、遷移金属を示し、
   ｎは１〜６の整数を示す。
   Ｌは、中性又はアニオン性配位子を示す。ただし、ｎが２以上である場合には、Ｌは、それぞれ、互いに独立し、同一または異なっていてもよく、また、互いに架橋されていてもよい。］
   前記第１の反応混合物を更に一酸化炭素と反応させ、第２の反応混合物を得る工程と、
   前記第２の反応混合物を酸により加水分解する工程とを含むことを特徴とする、α−ヒドロキシアルデヒドの製造方法。
3. Ｒ¹及びＲ²は、それぞれ、互いに独立し、同一または異なって、置換基を有していてもよいＣ₁〜Ｃ₂₀炭化水素基である、請求項１又は２に記載のα−ヒドロキシアルデヒドの製造方法。
4. Ｍが周期表第４族から第６族の遷移金属である、請求項１〜３のいずれかに記載のα−ヒドロキシアルデヒドの製造方法。
5. Ｍがジルコニウムである、請求項４に記載のα−ヒドロキシアルデヒドの製造方法。
6. 前記アニオン性配位子が、非局在化環状η⁵−配位系配位子であって、置換されていてもよいシクロペンタジエニル基、インデニル基、フルオレニル基又はアズレニル基である、請求項１〜５のいずれかに記載のα−ヒドロキシアルデヒドの製造方法。