JP2005179269A

JP2005179269A - ピラン化合物の製造法

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Publication number: JP2005179269A
Application number: JP2003422708A
Authority: JP
Inventors: Akira Umada; 昭馬田; Yoshiharu Ataka; 由晴安宅; Shigeyoshi Tanaka; 成佳田中; Kazuki Naito; 一樹内藤; Koji Mine; 浩二峯
Original assignee: Kao Corp
Current assignee: Kao Corp
Priority date: 2003-12-19
Filing date: 2003-12-19
Publication date: 2005-07-07

Abstract

【課題】反応装置の制約がなく、高生産性で効率的なピラン化合物の製造法の提供。
【解決手段】アルデヒド(II)とイソプレノールとを、無溶媒で反応させ、ピラン化合物（Ｉ）及びヒドロキシピラン化合物(III)の混合物を得、この混合物からヒドロキシピラン化合物(III)を脱水反応させてピラン化合物（Ｉ）を得る方法。
【化１】

（式中、Ｒは炭素数１〜12のアルキル基又はアルケニル基、アルキル基又はアルコキシ基で置換されていてもよい総炭素数６〜12のアリール基等を示す。）
【選択図】なし

Description

本発明は、香料あるいは医薬、農薬等の合成中間体として有用なピラン化合物の効率的な製造法に関する。

ピラン化合物は香料の重要な工業原料である。例えば、２−フェニルジヒドロピランはピラン環の還元的開環により香料として特に重要な５−フェニル−３−メチルペンタノールへ転化できる（特許文献１）。また、２−フェニル−４−メチル−３，６−ジヒドロ−２Ｈ−ピラン、２−フェニル−４，６−ジメチル−３，６−ジヒドロ−２Ｈ−ピラン及び２−ブチル−４，６−ジメチル−３，６−ジヒドロ−２Ｈ−ピラン等のジヒドロピランは、それ自身香料として有用である（特許文献２及び非特許文献１）。

これらのジヒドロピランは、上記文献に記載のように、ベンズアルデヒド等のアルデヒド類と、イソプレノール等の３−ブテン−１−オール類を触媒量の酸の影響下で反応させて得ることができる。

また、特許文献３においてはルイス酸を触媒とし、ニトロ化合物を助触媒としたアルデヒドとジエンとのヘテロディールスーアルダー反応によるジヒドロピランの製造法が開示されている。

さらに、本発明者らは、高収率で簡単にジヒドロピランが調製できることを見出し、既に特許出願した（特許文献４及び５）。

しかしながら、特許文献１に記載の方法では必ずしもピラン化合物の生産性は高くなく、特許文献４及び５に記載の方法においては高収率でピラン化合物が製造できるものの、ルイス酸触媒を使用するために耐食製のある反応装置が必要であった。
スイス特許第655932号明細書米国特許第3681263号明細書特公平6−99419号公報特開平10−109980号公報特開平10−338687号 Arm. Khm. Zh.(1976)，29 (3)，276−277ページ

本発明の課題は、反応装置の制約がなく、高生産性で効率的に、即ち、反応容器の単位体積当たり、より多くのピラン化合物を製造する方法を提供することにある。

本発明は、下記工程１及び２を含む、一般式（Ｉ）で表されるピラン化合物（以下ピラン化合物（Ｉ）という）の製造法を提供する。

（式中、Ｒは水素原子、炭素数１〜12のアルキル基又はアルケニル基、アルキル基で置換されていてもよい総炭素数３〜12のシクロアルキル基、あるいはアルキル基又はアルコキシ基で置換されていてもよい総炭素数６〜12のアリール基を示し、点線を含む３個の結合は単結合又は二重結合を示し、そのうち１つは二重結合である。）
工程１：一般式(II)
Ｒ−ＣＨＯ (II)
（式中、Ｒは前記の意味を示す。）
で表されるアルデヒド（以下アルデヒド(II)という）とイソプレノールとを、無溶媒で反応させ、ピラン化合物（Ｉ）及び一般式(III)

（式中、Ｒは前記の意味を示す。）
で表されるヒドロキシピラン化合物（以下ヒドロキシピラン化合物(III)という）の混合物を得る工程
工程２：工程１で得られた混合物からヒドロキシピラン化合物(III)を脱水反応させて、ピラン化合物（Ｉ）を得る工程

本発明の方法によると、反応装置の制約がなく、高生産性で効率的に、即ち、反応容器の単位体積当たり、より多くのピラン化合物を製造することができる。

［工程１］
本発明の工程１に用いられるアルデヒド(II)において、Ｒは水素原子、炭素数１〜12のアルキル基又はアルケニル基、アルキル基で置換されていてもよい総炭素数３〜12のシクロアルキル基、あるいはアルキル基又はアルコキシ基で置換されていてもよい総炭素数６〜12のアリール基を示すが、好ましくは炭素数３〜12のアルキル基、又はアルキル基で置換されていてもよい総炭素数６〜12のアリール基であり、特にアルキル基で置換されていてもよい総炭素数６〜12のアリール基が好ましく、フェニル基、ｏ−，ｍ−，ｐ−トリル基が最も好ましい。

アルデヒド(II)の具体例としては、ベンズアルデヒド、ｏ−，ｍ−，ｐ−トルアルデヒド、ナフトアルデヒド、ブチルアルデヒド、バレルアルデヒド、カプロンアルデヒド、ヘプトアルデヒド、カプリルアルデヒド、カプリンアルデヒド、ラウリンアルデヒド等が挙げられ、ベンズアルデヒド、ｏ−，ｍ−，ｐ−トルアルデヒドが好ましく、ベンズアルデヒドが特に好ましい。

工程１に用いられるイソプレノールは、式(IV)

で表される化合物であり、イソブチレンとホルムアルデヒドを反応させることにより容易に製造することができる。

工程１において、アルデヒド(II)の使用量は、イソプレノールに対して０．５〜５モル倍が好ましく、１〜３．５モル倍が更に好ましい。

工程１に用いられる触媒としては、メタンスルホン酸、パラトルエンスルホン酸、硫酸、塩酸等が挙げられ、メタンスルホン酸、パラトルエンスルホン酸が好ましい。触媒の使用量は、アルデヒド(II)に対して０．０５〜５モル％が好ましく、０．１〜１モル％が更に好ましい。

工程１における反応は、生産性を向上させるために無溶媒で行う。
工程１における反応温度は反応速度を向上させるため、４０℃以上が好ましい。反応温度があまり高いとイソプレノールの分解、副反応が進行しやすくなるので、４０〜１２０℃が更に好ましい。反応圧力は特に限定されず、大気圧下で行っても減圧下で行ってもよい。

［工程２］
本発明の工程２は、工程１で得られた混合物からヒドロキシピラン化合物(III)を脱水反応させて、ピラン化合物（Ｉ）を得る工程である。

工程２に用いられる触媒としては、リン酸、硫酸、メタンスルホン酸、パラトルエンスルホン酸等の酸性物質、硫酸水素カリウム、硫酸水素ナトリウム、硫酸銅、硫酸ナトリウム、硫酸ニッケル、硫酸マグネシウム、硫酸ジルコニウム等の硫酸塩、アルミナ等が挙げられる。これらの触媒の中では、酸性物質が好ましく、リン酸、メタンスルホン酸、パラトルエンスルホン酸が更に好ましく、リン酸が特に好ましい。また、工程１で用いた、メタンスルホン酸、パラトルエンスルホン酸等の触媒を、そのまま工程２で用いることもできる。触媒の使用量は工程１で得られた混合物に対して、０．０１〜１重量％が好ましく、０．０２〜０．５重量％が更に好ましい。

工程２における脱水反応の条件は特に限定されないが、減圧下で蒸留を行い、生成するピラン化合物（Ｉ）を留出させながら反応を行うことが好ましい。また、反応温度は、８０〜２００℃が好ましく、１００〜１８０℃が更に好ましい。

更に、工程２の終了後、残存するヒドロキシピラン化合物は回収してピラン化合物を得るために再使用することができる。

実施例１
300mlの四つ口フラスコに、ベンズアルデヒド138.0ｇ（1.30mol）、メタンスルホン酸0.63ｇ（6.5mmol）を仕込み、60℃まで昇温を行った。昇温後、イソプレノール123.2ｇ（1.43mol）を4.1時間かけて滴下し、更に９時間熟成を行った。反応後の混合液のガスクロマトグラフィー分析を行った結果、下記式（Ｖ）で表されるジヒドロフェニルピラン（以下ジヒドロフェニルピラン（Ｖ）という）71.6ｇ（0.41mol）、下記式(VI)で表されるヒドロキシフェニルテトラヒドロピラン（以下ヒドロキシフェニルテトラヒドロピラン(VI)という）129.5ｇ（0.67mol）が存在していた。

次に、上記混合液を0.67kPaの減圧下で蒸留して、ヒドロキシフェニルテトラヒドロピラン(VI)の脱水反応を行い、ジヒドロフェニルピラン（Ｖ）95.7ｇ（0.55mol、収率42.3％）を得た。この時のジヒドロフェニルピラン（Ｖ）の生産性は319ｇ/Ｌであった。

ここで、生産性は、反応容器１Ｌ当たりのジヒドロフェニルピラン（Ｖ）の生成量で定義される。

実施例２
300mＬの四つ口フラスコに、ベンズアルデヒド138.1ｇ（1.30mol）、パラトルエンスルホン酸0.22ｇ（1.3mmol）を仕込み、60℃まで昇温を行った。昇温後、イソプレノール123.2ｇ（1.43mol）を2.8時間かけて滴下し、更に10時間熟成を行った。反応後の混合液のガスクロマトグラフィー分析を行った結果、ジヒドロフェニルピラン（Ｖ）62.3ｇ（0.36mol）、ヒドロキシフェニルテトラヒドロピラン(VI) 121.3ｇ（0.63mol）が存在していた。

次に、上記混合液を0.67kPaの減圧下で蒸留して、ヒドロキシフェニルテトラヒドロピラン(VI)の脱水反応を行い、ジヒドロフェニルピラン（Ｖ）122.8ｇ（0.70mol、収率54.2％）を得た。未反応のヒドロキシフェニルテトラヒドロピラン(VI)は53.4ｇ（0.28mol）であった。この時のジヒドロフェニルピラン（Ｖ）の生産性は409ｇ/Ｌであった。

実施例３
200mlの四つ口フラスコに、ベンズアルデヒド90.2ｇ（0.85mol）、メタンスルホン酸0.41ｇ（4.3mmol）を仕込み、60℃まで昇温を行った。昇温後、イソプレノール80.6ｇ（0.94mol）を3.2時間かけて滴下し、更に５時間熟成を行った。反応後の混合液のガスクロマトグラフィー分析を行った結果、ジヒドロフェニルピラン（Ｖ）45.9ｇ（0.26mol）、ヒドロキシフェニルテトラヒドロピラン(VI) 86.5ｇ（0.45mol）が存在していた。

次に、上記混合液をNaOHで中和した後、40.1ｇを100mlの四つ口フラスコに取り、85％リン酸0.2ｇ（1.7mmol）を添加し1.33kPaの減圧下で130℃まで昇温した。生成物の留出に伴って、残りの混合液122.0ｇをフィードした。7.3時間の脱水反応を行い、ジヒドロフェニルピラン（Ｖ）108.1ｇ（0.63mol、収率73.0％）を得た。未反応のヒドロキシフェニルテトラヒドロピラン(VI)は5.5ｇ（0.03mol）であった。この時のジヒドロフェニルピラン（Ｖ）の生産性は541ｇ/Ｌであった。

比較例１
300mlの四つ口フラスコに、トルエン280ｇ（0.30mol）、パラトルエンスルホン酸0.30ｇ（1.7mmol）を仕込み、110℃まで昇温を行った。還流下、ベンズアルデヒド90ｇ（0.85mol）及びイソプレノール80ｇ（0.93mol）の混合液を2.5時間かけて滴下し、更に６時間熟成を行った。48％NaOHで中和し水洗した後、0.67kPaの減圧下で蒸留を行いジヒドロフェニルピラン（Ｖ）111ｇ（0.64mol、収率75.1％）を得た。この時のジヒドロフェニルピラン（Ｖ）の生産性は222ｇ/Ｌであった。

Claims

下記工程１及び２を含む、一般式（Ｉ）で表されるピラン化合物（以下ピラン化合物（Ｉ）という）の製造法。

（式中、Ｒは水素原子、炭素数１〜12のアルキル基又はアルケニル基、アルキル基で置換されていてもよい総炭素数３〜12のシクロアルキル基、あるいはアルキル基又はアルコキシ基で置換されていてもよい総炭素数６〜12のアリール基を示し、点線を含む３個の結合は単結合又は二重結合を示し、そのうち１つは二重結合である。）
工程１：一般式(II)
Ｒ−ＣＨＯ (II)
（式中、Ｒは前記の意味を示す。）
で表されるアルデヒドとイソプレノールとを、無溶媒で反応させ、ピラン化合物（Ｉ）及び一般式(III)

（式中、Ｒは前記の意味を示す。）
で表されるヒドロキシピラン化合物（以下ヒドロキシピラン化合物(III)という）の混合物を得る工程
工程２：工程１で得られた混合物からヒドロキシピラン化合物(III)を脱水反応させて、ピラン化合物（Ｉ）を得る工程
工程１において、メタンスルホン酸及びパラトルエンスルホン酸から選ばれる少なくとも１種の触媒を用いる請求項１記載の製造法。
工程２において、酸性物質から選ばれる少なくとも１種の触媒を用いる請求項１又は２記載の製造法。
酸性物質が、リン酸、メタンスルホン酸及びパラトルエンスルホン酸から選ばれる少なくとも１種の触媒である請求項３記載の製造法。