JP2007099711A - 光学活性シクロペンタノン類の製造方法及びその製造中間体 - Google Patents

Abstract

【課題】
光学活性香料及びその原料となる化合物の製造法の提供、及び該製造法に用いられる中間体化合物の提供。
【解決手段】
光学活性β−ケトエステル類をジアゾ化試薬によりジアゾ化し、このジアゾ体を遷移金属触媒を用いて環化させジアルキルシクロペンタンカルボン酸類とし、このジアルキルシクロペンタンカルボン酸類をジアルキルシクロペンタンカルボン酸にした後、脱炭酸反応を行うことを特徴とする光学活性ジアルキルシクロペンタノン類の製造法。
【選択図】なし

Description

本発明は、不斉炭素を有する環状ケトン類又はδ−ラクトン等の製造に有用な光学活性シクロペンタノン類の製造方法、及びその製造中間体に関する。

シクロペンタノン類は、ジャスモン類及びその合成中間体やナッツ類の香気成分となるアルキル置換δ−ラクトンの合成中間体として有用なことが知られている。また不斉炭素を有する香料化合物においては、光学異性体間で香気又は閾値等が異なることが種々報告されている。そこで所望の立体配置を有する香料の合成に、光学活性シクロペンタノン類が必要となる場合がある。光学活性シクロペンタノン類として、例えばジメチルシクロペンタノンの合成法としては以下の報告がある（非特許文献１参照）。

原料となるトランス−シクロヘキセンジカルボン酸は、キニジンによる光学分割により得られる（その他に、以下の方法等によっても得られる。不斉Diels-Alder反応：室温下、フマル酸ジメンチルとイソプレンに対し、四塩化チタン１当量をルイス酸に用いる反応：78% ee, Tetrahedron，vol. 19, 2333-2351, 1963.、又は同基質-40℃下で、ジイソブチルアルミニウムクロリド２当量をルイス酸に用いる反応：95% ee, Tetrahedron Letters, vol. 27, No. 37, 4507-4510, 1986.）。その後に、金属ヒドリドによるカルボキシル基の還元、水酸基のトシル化、金属ヒドリドによる再度の還元、酸化による環開裂、分子内環化反応工程を経てトランス−３，４−ジメチルシクロペンタノン（以下、ｔｒ−ＤＭＣＰ）へと誘導されるが、工程数が長く、収率も高くない。

また、以下のスキームによるｔｒ−ＤＭＣＰの合成法が記載されている（非特許文献２参照）。

（式中、Ｒ*は光学活性基を表す。）
この方法では、光学活性ビニルエーテルに系内で発生させたジクロロケテンを反応させ、[２＋２]環化反応、続いてジアゾメタンで環拡大反応を行った後、メチル基をマイケル型付加させることにより合成するものである。しかし、トリクロロ酢酸クロリドやジアゾメタンなどの取り扱い上、危険性を有する試薬を用いるなどの問題点がある。

Ｊ．Ｏｒｇ．Ｃｈｅｍ．，Ｖｏｌ．３９，Ｎｏ．１１，１５３５−１５３９，１９７４ Ｔｅｔｒａｈｅｄｒｏｎ Ｌｅｔｔ．，Ｖｏｌ．６，Ｎｏ．４５，５５２５−５５２８，１９８５

上記で述べた方法においては、ｔｒ−ＤＭＣＰを得るためには長い工程数、低いトランス選択率、取り扱いが危険又は高価な試薬を用いる等の欠点があり、特に光学活性体を工業的に大量に合成する方法としては満足できるものではない。

本発明者らは、前記の課題を解決するために鋭意検討した結果、光学活性シクロペンタノン類を入手容易な出発原料から効率よく合成できる、工業的製造法としても優れた方法を見出して本発明を完成した。
すなわち本発明は、以下の［１］〜［１６］の内容を包含する。
［１］一般式（Ｉ）

（式中、Ｒ^１、Ｒ^２は、各々独立してアルキル基を表す。Ｒ^３はアルコキシ基、アラルキルオキシ基、アミノ基又は置換アミノ基を表す。＊は不斉炭素原子を表す。）
で表される光学活性カルボン酸化合物をジアゾ化して、式（ＩＩ）

（式中、Ｒ^１、Ｒ^２は、各々独立してアルキル基を表す。Ｒ^３はアルコキシ基、アラルキルオキシ基、アミノ基又は置換アミノ基を表す。＊は不斉炭素原子を表す。）
で表される光学活性なジアゾ化合物とした後、このジアゾ化合物を遷移金属触媒を用いて環化させ、一般式（ＩＩＩ）

（式中、Ｒ^１、Ｒ^２は、各々独立してアルキル基を表す。Ｒ^３はアルコキシ基、アラルキルオキシ基、アミノ基又は置換アミノ基を表す。＊は不斉炭素原子を表す。）
で表される光学活性シクロペンタンカルボン酸類を得、得られたこのシクロペンタンカルボン酸類におけるＲ^３を水酸基に変換する操作を行った後、脱炭酸することを特徴とする、一般式（ＩＶ）

（式中、Ｒ^１、Ｒ^２は、各々独立してアルキル基を表す。＊は不斉炭素原子を表す。）
で表される光学活性シクロペンタノン類の製造方法。
［２］一般式（Ｉ）、一般式（ＩＩ）及び一般式（ＩＩＩ）の化合物がエステルである［１］に記載の製造方法。
［３］Ｒ^３が炭素数１〜４のアルコキシ基、アリルオキシ基、ベンジルオキシ基又は４−ニトロベンジルオキシ基である［１］又は［２］のいずれかに記載の製造方法。
［４］一般式（Ｉ）

（式中、Ｒ^１、Ｒ^２は、各々独立してアルキル基を表す。Ｒ^３はアルコキシ基、アラルキルオキシ基、アミノ基又は置換アミノ基を表す。＊は不斉炭素原子を表す。）
で表される光学活性カルボン酸化合物をジアゾ化して、一般式（ＩＩ）

（式中、Ｒ^１、Ｒ^２は、各々独立してアルキル基を表す。Ｒ^３はアルコキシ基、アラルキルオキシ基、アミノ基又は置換アミノ基を表す。＊は不斉炭素原子を表す。）
で表される光学活性ジアゾ化合物とした後、このジアゾ化合物を遷移金属触媒を用いて環化させることを特徴とする、一般式（ＩＩＩ）

（式中、Ｒ^１、Ｒ^２は、各々独立してアルキル基を表す。Ｒ^３はアルコキシ基、アラルキルオキシ基、アミノ基又は置換アミノ基を表す。＊は不斉炭素原子を表す。）
で表される光学活性シクロペンタンカルボン酸類の製造方法。
［５］一般式（ＩＩ）

（式中、Ｒ^１、Ｒ^２は、各々独立してアルキル基を表す。Ｒ^３はアルコキシ基、アラルキルオキシ基、アミノ基又は置換アミノ基を表す。＊は不斉炭素原子を表す。）
で表される光学活性ジアゾ化合物を、遷移金属触媒を用いて環化させ、一般式（ＩＩＩ）

（式中、Ｒ^１、Ｒ^２は、各々独立してアルキル基を表す。Ｒ^３はアルコキシ基、アラルキルオキシ基、アミノ基又は置換アミノ基を表す。＊は不斉炭素原子を表す。）
で表される光学活性シクロペンタンカルボン酸類とした後、得られたこのシクロペンタンカルボン酸類におけるＲ^３を水酸基に変換する操作を行った後、脱炭酸することを特徴とする、一般式（ＩＶ）

（式中、Ｒ^１、Ｒ^２は、各々独立してアルキル基を表す。＊は不斉炭素原子を表す。）
で表される光学活性シクロペンタノン類の製造方法。
［６］Ｒ^３を水酸基に変換する操作が、以下の（ａ）、（ｂ）又は（ｃ）のいずれかの方法で行われることを特徴とする［５］に記載の製造方法。
（ａ）アルカリ加水分解
（ｂ）加水素分解
（ｃ）水中又は有機溶媒中で、鉱酸又はカルボン酸を用いる酸加水分解又は加溶媒分解
［７］一般式（Ｉ）

（式中、Ｒ^１、Ｒ^２は、各々独立してアルキル基を表す。Ｒ^３はアルコキシ基、アラルキルオキシ基、アミノ基又は置換アミノ基を表す。＊は不斉炭素原子を表す。）
で表される光学活性化合物をジアゾ化することを特徴とする、一般式（ＩＩ）

（式中、Ｒ^１、Ｒ^２は、各々独立してアルキル基を表す。Ｒ^３はアルコキシ基、アラルキルオキシ基、アミノ基又は置換アミノ基を表す。＊は不斉炭素原子を表す。）
で表される光学活性ジアゾ化合物の製造方法。
［８］ジアゾ化試薬がスルホニルアジド類又はアジドホスホニウムハライドである［７］に記載の製造方法。
［９］一般式（ＩＩ）

（式中、Ｒ^１、Ｒ^２は、各々独立してアルキル基を表す。Ｒ^３はアルコキシ基、アラルキルオキシ基、アミノ基又は置換アミノ基を表す。＊は不斉炭素原子を表す。）
で表される光学活性ジアゾ化合物を、遷移金属触媒を用い環化させることを特徴とする、一般式（ＩＩＩ）

（式中、Ｒ^１、Ｒ^２は、各々独立してアルキル基を表す。Ｒ^３はアルコキシ基、アラルキルオキシ基、アミノ基又は置換アミノ基を表す。＊は不斉炭素原子を表す。）
で表される光学活性カルボン酸類の製造方法。
［１０］環化に用いる遷移金属触媒がロジウム化合物である［９］に記載の製造方法。
［１１］一般式（ＩＩＩ）におけるＲ^１及びＲ^２の配置が、トランス体７０％以上である［１０］に記載の製造方法。
［１２］一般式（ＩＩ−ｂ）で表されるジアゾ化合物。

（式中、Ｒ^１、Ｒ^２は、各々独立してアルキル基を表す。Ｒ^３ａは保護基で保護されたカルボキシル基又はシアノ基を表す。）
［１３］一般式（ＩＩ−ｃ）で表される光学活性ジアゾ化合物。

（式中、Ｒ^１、Ｒ^２は、各々独立してアルキル基を表す。Ｒ^３ａは保護基で保護されたカルボキシル基又はシアノ基を表す。＊は不斉炭素原子を表す。）
［１４］Ｒ^３ａがメトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、アリルオキシカルボニル基、ｔｅｒｔ−ブトキシカルボニル基、ベンジルオキシカルボニル基又は４−ニトロベンジルオキシカルボニル基である［１２］又は［１３］のいずれかに記載の化合物。
［１５］Ｒ^１及びＲ^２が何れもメチル基である［１２］〜［１４］のいずれかに記載の化合物。
［１６］一般式（ＩＶ）においてＲ^１及びＲ^２が何れもメチル基である化合物のトランス体含量を蒸留により向上させる方法。

本発明により、光学活性香料の合成中間体として有用なジアルキルシクロペンタノンを、高いトランス選択性及び高収率で工業的に得る方法が提供される。

以下に本発明について詳細に説明する。
本発明においてＲ¹及びＲ^２はアルキル基を表し、該アルキル基としては、直鎖又は分岐状の炭素数１〜１０のアルキル基、好ましくは炭素数１〜６のアルキル基が挙げられ、具体的にはメチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、２−ブチル基、イソブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ｎ−ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、ｔｅｒｔ−ペンチル基、ｎ−ヘキシル基、ｎ−へプチル基、ｎ−オクチル基、ｎ−ノニル基、ｎ−デシル基等が挙げられる。この中でも、炭素数１〜４のアルキル基、特にメチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、イソプロピル基が好ましい。

Ｒ^３としてはアルコキシ基、アラルキルオキシ基、アリルオキシ基、アミノ基、置換アミノ基等を挙げることができる。
アルコキシ基としては、直鎖状、分枝状、または環状の炭素数１から６のアルコキシ基でよく、具体的にはメトキシ基、エトキシ基、ｎ−プロポキシ基、イソプロポキシ基、ｎ−ブトキシ基、ｔｅｒｔ−ブトキシ基、シクロブトキシ基、シクロペンチルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基等を挙げることができ、メトキシ基、エトキシ基、ｔｅｒｔ−ブトキシ基が好ましい。
アラルキルオキシ基としては、炭素数１から６のアルキル基とアリール基で構成される基を表し、具体的にはベンジルオキシ基、ナフチルメトキシ基、４−ニトロベンジルオキシ基等が好ましい基として挙げられる。

置換アミノ基としては、アミノ基の１個又は２個の水素原子がアルキル基、アリール基等、アシル基又はアルコキシカルボニル基等の置換基で置換されたアミノ基が挙げられる。
アルキル基で置換されたアミノ基、すなわちアルキル基置換アミノ基としては、例えば、Ｎ−メチルアミノ基、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノ基、Ｎ，Ｎ−ジエチルアミノ基、Ｎ，Ｎ−ジイソプロピルアミノ基、Ｎ−シクロヘキシルアミノ基等のモノ又はジアルキルアミノ基が挙げられる。
アリール基で置換されたアミノ基、すなわちアリール基置換アミノ基としては、例えば、Ｎ−フェニルアミノ基、Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノ基、Ｎ，Ｎ−ジトリルアミノ基、Ｎ−ナフチルアミノ基、Ｎ−ナフチル−Ｎ−フェニルアミノ基等のモノ又はジアリールアミノ基が挙げられる。
更に、アラルキル基で置換されたアミノ基、すなわちアラルキル基置換アミノ基としては、例えば、Ｎ−ベンジルアミノ基、Ｎ，Ｎ−ジベンジルアミノ基等のモノ又はジアラルキルアミノ基が挙げられる。

アシル基で置換されたアミノ基、すなわちアシルアミノ基としては、例えば、ホルミルアミノ基、アセチルアミノ基、プロピオニルアミノ基、ピバロイルアミノ基、ペンタノイルアミノ基、ヘキサノイルアミノ基、ベンゾイルアミノ基等が挙げられる。
アルコキシカルボニル基で置換されたアミノ基、すなわちアルコキシカルボニルアミノ基としては、例えば、メトキシカルボニルアミノ基、エトキシカルボニルアミノ基、ｎ−プロポキシカルボニルアミノ基、ｎ−ブトキシカルボニルアミノ基、ｔｅｒｔ−ブトキシカルボニルアミノ基、ペンチルオキシカルボニルアミノ基、ヘキシルオキシカルボニルアミノ基、ベンジルオキシカルボニルアミノ基等が挙げられる。

以下に、本願発明を工程ごとに詳細に説明する。
化合物（Ｉ）から化合物（ＩＩ）への工程

（式中、Ｒ^１、Ｒ^２は、各々独立してアルキル基を表す。Ｒ^３はアルコキシ基、アラルキルオキシ基、アリルオキシ基、アミノ基又は置換アミノ基を表す。＊は不斉炭素原子を表す。）
化合物（Ｉ）とジアゾ化剤とを、塩基性化合物存在下で反応させることにより化合物（ＩＩ）を得ることができる。反応は通常、溶媒中で実施する。
原料化合物（Ｉ）は種々の方法によって得ることができる。例えば、光学活性アミンとラセミ体の化合物（Ｉ）とをジアステレオマー塩にした後に光学分割する方法、光学活性３−アルキル−２−オキセタノンにアルキルグリニャール（Ｇｒｉｇｎａｒｄ）試薬等を反応させアルキル化をした後、増炭反応を行う方法等が挙げられる。

本工程におけるジアゾ化剤の使用量は、化合物（Ｉ）のモル数に対して０．５から２．０倍モルでよく、好ましくは０．９から１．２倍モルの範囲である。
ジアゾ化剤としては、例えばスルホニルアジド類及びアジドホスホニウムハライド類が挙げられ、具体的にはナフタレン−２−スルホニルアジド、ｐ−カルボキシベンゼンスルホニルアジド、ｐ−アセトアミドベンゼンスルホニルアジド、メタンスルホニルアジド、ｐ−トルエンスルホニルアジド、ｐ−ドデシルベンゼンスルホニルアジド、アジドトリス（ジエチルアミノ）ホスホニウムブロミド等が挙げられるが、好ましいジアゾ化剤としてはｐ−アセトアミドベンゼンスルホニルアジドを挙げることができる。またジアゾ化剤は当該スルホニルハライドとアジ化ナトリウムより系内調製して用いることもできる。

また、用いられる塩基性化合物としては、例えば第三級アミン化合物又は芳香族アミン類が挙げられ、具体的にはトリエチルアミン、Ｎ，Ｎ−ジイソプロピルエチルアミン、ピリジン、ピコリン等が挙げられ、その中でもトリエチルアミン及びピリジンが好ましい。

用いる溶媒としては、反応に影響を及ぼさないものであればよく、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素系溶媒；ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、１，４−ジオキサン等のエーテル系溶媒；アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン系溶媒；Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド（ＤＭＡｃ）、Ｎ−メチルピロリドン等のアミド系溶媒；ジクロロメタン、クロロホルム等のハロゲン化炭化水素系溶媒；酢酸メチル、酢酸エチル等のエステル系溶媒；メタノール、エタノール、イソプロパノール（ＩＰＡ）等のアルコール系溶媒；アセトニトリル、ベンゾニトリル等のニトリル類等を挙げることができる。この中でも、アセトニトリル及びトルエンが好ましい溶媒として挙げられる。溶媒の使用量は化合物（Ｉ）に対して１倍量以上でよく、好ましくは５から１０倍量の範囲である（化合物（Ｉ）１ｇに対して溶媒１ｍＬを使用するときが１倍量である。）。

反応温度は、使用する溶媒の沸点までであれば特に限定されないが、通常は−２０℃から８０℃でよく、好ましくは１０℃から３０℃の範囲である。反応時間は、反応温度によっても自ずから異なるが、１時間から５時間ほどで終了する。
また、本工程は窒素、アルゴン等の不活性ガス中で行うことが好ましい。
このようにして得られた化合物（ＩＩ）は、再結晶、蒸留、不要物の濾別、各種クロマトグラフィー等の通常用いられる操作により精製することができる。
化合物（ＩＩ）の環化反応

（式中、Ｒ^１、Ｒ^２は、各々独立してアルキル基を表す。Ｒ^３はアルコキシ基、アラルキルオキシ基、アリルオキシ基、アミノ基又は置換アミノ基を表す。＊は不斉炭素原子を表す。）
化合物（ＩＩ）を、触媒により環化することにより化合物（ＩＩＩ）を得ることができる。反応は溶媒中、環化触媒の存在下で処理すればよい。

触媒としては、遷移金属化合物、特に周期表で第８族から第１１族に属する遷移金属の化合物、より好ましくは遷移金属としてロジウムを含む化合物が挙げられる。これら遷移金属化合物の形態としては、単核又は複核の遷移金属錯体又は遷移金属塩が挙げられる。これら遷移金属化合物の金属以外の部分、例えば配位子としては、下記式（ｉ）または（ｉｉ）で表されるカルボキシル基及びカルバモイル基を有する化合物から、カルボキシル基及びカルバモイル基の水素原子が一つ除かれた負一価の配位子が挙げられる。

Ｒ^４ＣＯ_２Ｈ （ｉ）
Ｒ^４ＣＯＮＨ_２ （ｉｉ）

（式中、Ｒ^４はアルキル基、アリール基、複素環基を表す。）
Ｒ^４におけるアルキル基としては、直鎖又は分岐もしくは環状のアルキル基が挙げられ、これらアルキル基は置換基を有していてもよい。具体的なアルキル基としては、炭素数１〜２０、好ましくは炭素数１〜１０のアルキル基が挙げられ、例えばメチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、イソブチル基、ｓ−ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ｎ−ペンチル基、ｎ−ヘキシル基、ｎ−ヘプチル基、ｎ−オクチル基、ｎ−デシル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、アダマンチル基等が挙げられる。アルキル基に置換する置換基としては、アリール基、複素環基、ハロゲン原子等が挙げられる。

アリール基としては、炭素数６〜１２のアリール基が挙げられ、具体的にはフェニル基、ナフチル基、アンスリル基、フェナンスリル基等が挙げられる。また、これらアリール基は置換基を有していてもよく、置換基としては前記したようなアルキル基、アルコキシ基が挙げられる。アルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、イソプロポキシ基、ｔｅｔｒ−ブトキシ基等が挙げられる。
複素環基としては、飽和又は不飽和の５又は６員環の単環又は縮環の複素環基が挙げられ、具体的にはＮ−置換ピロリジニル基、Ｎ−置換ピペリジル基、ピリジル基、インドリル基、Ｎ−フタルイミド基等が挙げられる。また、これら複素環基は置換基を有していてもよく、置換基としてアルキル基又はアルコキシ基が挙げられ、具体例としては前記したようなアルキル基又はアルコキシ基が挙げられる。
ハロゲン原子としては塩素原子、臭素原子、フッ素原子が挙げられるがフッ素原子が好ましい。

式（ｉ）及び式（ｉｉ）で表される具体的な化合物としては、限定されるものではないが、酢酸（ＡｃＯＨ）、プロピオン酸（ＥｔＣＯ_２Ｈ）、ピバリン酸（Ｍｅ_３ＣＣＯ_２Ｈ）、オクタン酸（ｎ−Ｃ_７Ｈ_１５ＣＯ_２Ｈ）、シクロヘキサンカルボン酸、１−アダマンタンカルボン酸（ＡｄＣＯ_２Ｈ）、トリフルオロ酢酸（ＣＦ_３ＣＯ_２Ｈ）、アセトアミド（ＣＨ_３ＣＯＮＨ_２）、２，２，２−トリフルオロアセトアミド（ＣＦ_３ＣＯＮＨ_２）等が挙げられる。

具体的な遷移金属化合物として、ロジウム化合物を例にすると、Ｒｈ_２（ｎ−Ｃ_７Ｈ_１５ＣＯ_２）_４、Ｒｈ_２（ＡｃＯ）_４、Ｒｈ_２（ＡｄＣＯ_２）_４、Ｒｈ_２（ＣＨ_３ＣＯＮＨ）_４、Ｒｈ_２（ＣＦ_３ＣＯＮＨ）_４等が挙げられる。
この中でも触媒としては、ロジウム２核錯体が好ましく、Ｒｈ_２（ＣＦ_３ＣＯＮＨ）_４が特に好ましい。触媒の使用量は、化合物（ＩＩ）のモル数に対して０．０００１％から１％モルでよく、好ましくは０．０１％から０．１％モルの範囲である。

使用できる溶媒としては、反応に影響がなければ特に限定されないが、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素系溶媒；；ヘキサン、ヘプタン等の飽和炭化水素類ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、１，４−ジオキサン等のエーテル系溶媒；アセトン、メチルエチルケトン等のケトン系溶媒；Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド（ＤＭＡｃ）等のアミド系溶媒；ジクロロメタン、クロロホルム等のハロゲン化炭化水素系溶媒；酢酸メチル、酢酸エチル等のエステル系溶媒等を挙げることができる。好ましい溶媒としては、トルエン、ジクロロメタン、ヘプタンが好ましく、その中でもジクロロメタンがより好ましい。反応温度は、反応に悪影響を与えない温度であればよく、好ましくは−２０℃から８０℃、さらに好ましくは、０℃から２０℃の範囲である。反応時間は用いる触媒によって異なるが、１から１０時間の範囲でよい。

この環化反応の工程では、Ｒ^１及びＲ^２が共にメチル基の場合に関して説明すると、以下の（Ｃ−Ａ）、（Ｃ−Ｂ）、（Ｃ−Ｃ）、（Ｃ−Ｄ）及び（Ｃ−Ｅ）で表される５種類の化合物が主に生成する。

（式中、Ｒ^３及び＊は前記と同じ意味を表す。）
これら５種類の化合物は、脱炭酸反応後、高性能の蒸留塔を用いるなどの分離方法により、環化後に生成した混合物からそれぞれの化合物を分離することも可能である
化合物（ＩＩＩ）から化合物（ＩＶ）への工程

（式中、Ｒ^１、Ｒ^２は、各々独立してアルキル基を表す。Ｒ^３はアルコキシ基、アラルキルオキシ基、アリルオキシ基、アミノ基又は置換アミノ基を表す。＊は不斉炭素原子を表す。）
この工程では、化合物（ＩＩＩ）のアルコキシカルボニル基、アラルキルオキシカルボニル基、アリルオキシカルボニル基、カルバモイル基及び置換カルバモイル基をカルボキシル基へ変換した後、脱炭酸することにより化合物（ＩＶ）を得ることができる。脱炭酸を行う前のカルボキシル基への変換条件はＲ^３の種類により異なるが、この分野で通常用いられる方法によって行えばよい。すなわち、塩酸又は硫酸等の鉱酸による酸加水分解、カルボン酸を触媒とするエステル交換反応、ベンジルエステルの加水素分解、ｔｅｒｔ−ブチルエステル又は２−テトラヒドロピラニルエステル等の酸触媒開裂、他にアリルエステルのＰｄ触媒などによる脱アリル反応、または通常のアルカリ加水分解反応後に酸で中和する方法やγ−コリジン中でのヨウ化リチウムとの加熱による反応、水和ヨウ化ナトリウムやヨウ化カルシウムとの加熱や、あるいはジメチルスルホキシド中での加熱またはシアン化ナトリウムを添加して加熱することにより、カルボキシル基へと導いて熱時で脱炭酸を行う。

カルボキシル基へと導くために用いられるカルボン酸としては酢酸、プロピオン酸、ピバロイル酸、デカン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸及びステアリン酸等の脂肪族カルボン酸、又は安息香酸等の芳香族カルボン酸等が挙げられ、この中でも酢酸が特に好ましい。また、カルボン酸を用いてカルボキシル基へ変換し脱炭酸反応を行う時に、予め系内にメタノール、エタノール等のアルコールを加えてカルボキシル基への変換を行い、そのまま脱炭酸反応を行ってもよい。さらに、カルボン酸を用いる方法のほかに、含水ジメチルスルホキシド中で加熱する脱炭酸方法も好ましい。

脱炭酸反応の反応温度としては３０℃〜１５０℃、好ましくは７０℃〜１４０℃である。反応時間は反応温度及び脱炭酸反応の基質により自ずから異なるが、１時間〜１５時間、好ましくは３時間〜８時間である。使用される溶剤の量は化合物（ＩＩＩ）の重量に対して１倍容量以上、好ましくは５〜８倍容量の範囲が好ましい。

このようにして得られた化合物（ＩＶ）は各種クロマトグラフィー、蒸留等の通常用いられる操作により精製することができる。
また、蒸留で化合物（ＩＶ）を精製する場合は、高性能の蒸留塔を用いることにより、トランス体純度を向上させることが出来る。

次に実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

実施例１ （Ｒ）−５−メチル−３−オキソヘプタン酸メチルの合成

窒素置換したフラスコに、１，１'−カルボニルジイミダゾール（ＣＤＩ） ３４．８ｇ（０．２１ｍｏｌ）、アセトニトリル７５ｍＬを加え、室温下で（Ｒ）−３−メチルペンタン酸２５．０ｇを添加して、同温度で１．５時間撹拌してイミダゾライドを調製した。続いて、窒素置換された別のフラスコに、マロン酸メチルカリウム塩３３．４ｇ（０．２１ｍｏｌ）、アセトニトリル１７５ｍＬを加え５℃まで冷却して、塩化マグネシウム２０．４ｇ（０．２１ｍｏｌ）を添加後、徐々に室温まで上昇させ、同温度で２時間撹拌してマグネシウムエノラートを調製した。得られたマグネシウムエノラートに、先に調製したイミダゾライドを添加して、室温で１時間、４５℃で２時間撹拌した後、３ｍｏｌ／Ｌ塩酸を１００ｍＬ、酢酸エチルを５０ｍＬ添加してしばらく撹拌した。有機層を分液後、水層を酢酸エチルで抽出し、合わせた有機層を水洗した後、減圧蒸留（７６℃／４００Ｐａ）して目的物を得た （２５．０ｇ、収率８１％）。
ＮＭＲ δ_Ｈ（２００ＭＨｚ、ＣＤＣｌ_３）：０．８２−０．９０（ｍ，６Ｈ，２Ｍｅ），１．０８−１．４３（ｍ，２Ｈ，ＣＨ_３ＣＨ_２），１．８８−１．９８（１Ｈ，ｍ，ＣＨ），２．３１（ｄｄ，１Ｈ，Ｊ＝１６．６，８．０Ｈｚ，ＣＨＣＨ_２），２．５１（ｄｄ，１Ｈ，Ｊ＝１６．６，８．０Ｈｚ，ＣＨＣＨ_２），３．４２（ｓ，２Ｈ，ＣＨ_２），３．７２（ｓ，３Ｈ，ＣＯ_２Ｍｅ）
δ_Ｃ（５０MＨｚ，ＣＤＣｌ_３）：１１．０８，１９．０４，２９．２，３０．４，４９．３，４９．９，５２．１，１６７．７，２０２．７

実施例２ （Ｒ）−２−ジアゾ−５−メチル−３−オキソヘプタン酸メチルの合成

窒素置換したフラスコに、実施例１で得られた（Ｒ）−５−メチル−３−オキソヘプタン酸メチル１５．０ｇ（０．０９ｍｏｌ）、４−アセトアミドベンゼンスルホニルアジド２０．７ｇ（０．０９ｍｏｌ）、アセトニトリル１５０ｍＬを加え氷冷し、同温度下でトリエチルアミン１３．４ｍL（０．１０ｍｏｌ）を添加した。その後、室温へ徐々に温度を上げながら３時間撹拌した。析出物を濾別し、ろ液を濃縮した。得られた残渣に大過剰のヘプタンを添加して氷冷下撹拌した後、再び析出物を濾別した。ろ液を濃縮し、定量的に目的物を得た（１７．２ｇ）。
ＮＭＲ δ_Ｈ（２００ＭＨｚ，ＣＤＣｌ_３）：０．８３−０．９２（ｍ，６Ｈ，２Ｍｅ），１．１０−１．４５（ｍ，２Ｈ，ＣＨ_３ＣＨ_２），１．８７−２．００（１Ｈ，ｍ，ＣＨ），２．６４（ｄｄｄ，１Ｈ，Ｊ＝１５．４，７．８，１．０Ｈｚ，ＣＨＣＨ_２），２．５１（ｄｄ，１Ｈ，Ｊ＝１５．４，６．０Ｈｚ，ＣＨＣＨ_２），３．８２（ｓ，３Ｈ，ＣＯ_２Ｍｅ）

実施例３ （Ｒ）−２−ジアゾ−５−メチル−３−オキソヘプタン酸メチルの環化反応

窒素置換したフラスコに、実施例２で得られたジアゾケトエステル２０３ｇ（１．０３ｍｏｌ）、ジクロロメタン２Ｌを加え氷冷し、Ｒｈ_２（ＣＦ_３ＣＯＮＨ）_４ ６７．１ｍｇ（０．１０３ｍｍｏｌ）を添加し、同温度から室温へ徐々に温度を上げながら９時間撹拌した。ジクロロメタンを回収した後、減圧蒸留（６５℃〜７８℃／２００Ｐａ）で環化生成物（トランス体比率７４％）を得た（１４６．７ｇ、環化生成物トータル収率８４％）。

実施例４ （３Ｒ，４Ｒ）−３，４−ジメチルシクロペンタノンの合成

窒素置換したフラスコに、実施例３で得られた環化生成物１４５ｇ（０．８５ｍｏｌ）、メタノール７２５ｍＬ、ＮａＯＭｅ９１８ｍｇ（１７．０ｍｍｏｌ）を加え、室温で１時間撹拌した。続いて、反応溶液に酢酸を添加し、系内を弱酸性（ｐＨ＝５）にした後にメタノールを回収した。その後、酢酸１，１１０ｍＬを添加し、１４０℃に加熱還流させ、５時間後、反応液を冷却し、発熱に注意しながら２５％ＮａＯＨ水溶液を添加して中和した。酢酸エチルを加え有機層を分液した後、蒸留塔を使用して減圧下精密蒸留を行い目的物を得た（４３．４ｇ、２工程の収率４５％、トランス体８８％）。
ＮＭＲ δ_Ｈ（２００ＭＨｚ，ＣＤＣｌ_３）：１．１１（ｄ，６Ｈ，Ｊ＝５．６Ｈｚ，２Ｍｅ），１．６９−１．９１（ｍ，４Ｈ，２ＣＨ_２），２．３４−２．５１（ｍ，２Ｈ，２ＣＨ）

実施例５ （３Ｒ，４Ｒ）−３，４−ジメチルシクロペンタノンの合成

フラスコを窒素置換した後、実施例３で得られた環化生成物７００ｍｇ（４．１１ｍｍｏｌ）、ＤＭＳＯ ３．０ｍＬ、水１．０ｍLを加え、１３０℃で５時間撹拌した。続いて、反応溶液に水及びジエチルエーテルを添加して撹拌した。有機層を分液、水洗した後、有機層を無水硫酸マグネシウムで乾燥した。ろ過、濃縮後、得られた残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィー（ペンタン/エーテル＝１５/１〜１０/１）にて精製し、濃縮後、目的物を得た（１５５mg、収率３４％）

実施例６〜１１
実施例３においてＲｈ_２（ＣＦ_３ＣＯＮＨ）_４の代わりに、種々の環化触媒を用いて反応を行った結果を以下の表１に示す。

なお、表中の環化触媒Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤは以下の通りである。

実施例１２ ３，４−ジメチルシクロペンタノンの精密蒸留
実施例４の操作で得られた粗３，４−ジメチルシクロペンタノン６５ｇを、ヘリパックNo.2を充填して構成した３０段相当の蒸留塔（内径２ｃｍ x 高さ４５ｃｍ）にて精密蒸留を行い、トランス体純度９８．８％の留分３３ｇを得た（沸点１２３℃〜１２５℃／２７５Ｐａ）。

Claims (16)

1. 一般式（Ｉ）
   

   

   （式中、Ｒ^１、Ｒ^２は、各々独立してアルキル基を表す。Ｒ^３はアルコキシ基、アラルキルオキシ基、アミノ基又は置換アミノ基を表す。＊は不斉炭素原子を表す。）
   で表される光学活性カルボン酸化合物をジアゾ化して、式（ＩＩ）
   

   

   （式中、Ｒ^１、Ｒ^２は、各々独立してアルキル基を表す。Ｒ^３はアルコキシ基、アラルキルオキシ基、アミノ基又は置換アミノ基を表す。＊は不斉炭素原子を表す。）
   で表される光学活性なジアゾ化合物とした後、このジアゾ化合物を遷移金属触媒を用いて環化させ、一般式（ＩＩＩ）
   

   

   （式中、Ｒ^１、Ｒ^２は、各々独立してアルキル基を表す。Ｒ^３はアルコキシ基、アラルキルオキシ基、アミノ基又は置換アミノ基を表す。＊は不斉炭素原子を表す。）
   で表される光学活性シクロペンタンカルボン酸類を得、得られたこのシクロペンタンカルボン酸類におけるＲ^３を水酸基に変換する操作を行った後、脱炭酸することを特徴とする、一般式（ＩＶ）
   

   

   （式中、Ｒ^１、Ｒ^２は、各々独立してアルキル基を表す。＊は不斉炭素原子を表す。）
   で表される光学活性シクロペンタノン類の製造方法。
2. 一般式（Ｉ）、一般式（ＩＩ）及び一般式（ＩＩＩ）の化合物がエステルである請求項１に記載の製造方法。
3. Ｒ^３が炭素数１〜４のアルコキシ基、アリルオキシ基、ベンジルオキシ基又は４−ニトロベンジルオキシ基である請求項１又は請求項２のいずれか１項に記載の製造方法。
4. 一般式（Ｉ）
   

   

   （式中、Ｒ^１、Ｒ^２は、各々独立してアルキル基を表す。Ｒ^３はアルコキシ基、アラルキルオキシ基、アミノ基又は置換アミノ基を表す。＊は不斉炭素原子を表す。）
   で表される光学活性カルボン酸化合物をジアゾ化して、一般式（ＩＩ）
   

   

   （式中、Ｒ^１、Ｒ^２は、各々独立してアルキル基を表す。Ｒ^３はアルコキシ基、アラルキルオキシ基、アミノ基又は置換アミノ基を表す。＊は不斉炭素原子を表す。）
   で表される光学活性ジアゾ化合物とした後、このジアゾ化合物を遷移金属触媒を用いて環化させることを特徴とする、一般式（ＩＩＩ）
   

   

   （式中、Ｒ^１、Ｒ^２は、各々独立してアルキル基を表す。Ｒ^３はアルコキシ基、アラルキルオキシ基、アミノ基又は置換アミノ基を表す。＊は不斉炭素原子を表す。）
   で表される光学活性シクロペンタンカルボン酸類の製造方法。
5. 一般式（ＩＩ）
   

   

   （式中、Ｒ^１、Ｒ^２は、各々独立してアルキル基を表す。Ｒ^３はアルコキシ基、アラルキルオキシ基、アミノ基又は置換アミノ基を表す。＊は不斉炭素原子を表す。）
   で表される光学活性ジアゾ化合物を、遷移金属触媒を用いて環化させ、一般式（ＩＩＩ）
   

   

   （式中、Ｒ^１、Ｒ^２は、各々独立してアルキル基を表す。Ｒ^３はアルコキシ基、アラルキルオキシ基、アミノ基又は置換アミノ基を表す。＊は不斉炭素原子を表す。）
   で表される光学活性シクロペンタンカルボン酸類とした後、得られたこのシクロペンタンカルボン酸類におけるＲ^３を水酸基に変換する操作を行った後、脱炭酸することを特徴とする、一般式（ＩＶ）
   

   

   （式中、Ｒ^１、Ｒ^２は、各々独立してアルキル基を表す。＊は不斉炭素原子を表す。）
   で表される光学活性シクロペンタノン類の製造方法。
6. Ｒ^３を水酸基に変換する操作が、以下の（ａ）、（ｂ）又は（ｃ）のいずれかの方法で行われることを特徴とする請求項５に記載の製造方法。
   （ａ）アルカリ加水分解
   （ｂ）加水素分解
   （ｃ）水中又は有機溶媒中で、鉱酸又はカルボン酸を用いる酸加水分解又は加溶媒分解
7. 一般式（Ｉ）
   

   

   （式中、Ｒ^１、Ｒ^２は、各々独立してアルキル基を表す。Ｒ^３はアルコキシ基、アラルキルオキシ基、アミノ基又は置換アミノ基を表す。＊は不斉炭素原子を表す。）
   で表される光学活性化合物をジアゾ化することを特徴とする、一般式（ＩＩ）
   

   

   （式中、Ｒ^１、Ｒ^２は、各々独立してアルキル基を表す。Ｒ^３はアルコキシ基、アラルキルオキシ基、アミノ基又は置換アミノ基を表す。＊は不斉炭素原子を表す。）
   で表される光学活性ジアゾ化合物の製造方法。
8. ジアゾ化試薬がスルホニルアジド類又はアジドホスホニウムハライドである請求項７に記載の製造方法。
9. 一般式（ＩＩ）
   

   

   （式中、Ｒ^１、Ｒ^２は、各々独立してアルキル基を表す。Ｒ^３はアルコキシ基、アラルキルオキシ基、アミノ基又は置換アミノ基を表す。＊は不斉炭素原子を表す。）
   で表される光学活性ジアゾ化合物を、遷移金属触媒を用い環化させることを特徴とする、一般式（ＩＩＩ）
   

   

   （式中、Ｒ^１、Ｒ^２は、各々独立してアルキル基を表す。Ｒ^３はアルコキシ基、アラルキルオキシ基、アミノ基又は置換アミノ基を表す。＊は不斉炭素原子を表す。）
   で表される光学活性カルボン酸類の製造方法。
10. 環化に用いる遷移金属触媒がロジウム化合物である請求項９に記載の製造方法。
11. 一般式（ＩＩＩ）におけるＲ^１及びＲ^２の配置が、トランス体７０％以上である請求項１０に記載の製造方法。
12. 一般式（ＩＩ−ｂ）で表されるジアゾ化合物。
    

    

    （式中、Ｒ^１、Ｒ^２は、各々独立してアルキル基を表す。Ｒ^３ａは保護基で保護されたカルボキシル基又はシアノ基を表す。）
13. 一般式（ＩＩ−ｃ）で表される光学活性ジアゾ化合物。
    

    

    （式中、Ｒ^１、Ｒ^２は、各々独立してアルキル基を表す。Ｒ^３ａは保護基で保護されたカルボキシル基又はシアノ基を表す。＊は不斉炭素原子を表す。）
14. Ｒ^３ａがメトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、アリルオキシカルボニル基、ｔｅｒｔ−ブトキシカルボニル基、ベンジルオキシカルボニル基又は４−ニトロベンジルオキシカルボニル基である請求項１２又は請求項１３のいずれか１項に記載の化合物。
15. Ｒ^１及びＲ^２が何れもメチル基である請求項１２〜請求項１４のいずれか１項に記載の化合物。
16. 一般式（ＩＶ）においてＲ^１及びＲ^２が何れもメチル基である化合物のトランス体含量を蒸留により向上させる方法。