JP2008081485A - ベンゼントリアルデヒド化合物の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】機能性物質の原料として有用なベンゼントリアルデヒド化合物を汎用原料から安全且つ効率良く製造することのできる方法を提供することにある。
【解決手段】
下記一般式（１）；

（式中、Ｒ^１は同一または相異なって炭素数が１〜３のアルキル基を示し、Ｒ^２、Ｒ^３およびＲ^４は同一または相異なって水素原子またはアルキル基を示す。）
で表されるベンゼントリカルボン酸トリエステル化合物を、有機溶媒中で２級アミン存在下、水素化金属化合物を用いて還元反応させることを特徴とする下記一般式（２）；

（式中、Ｒ^２、Ｒ^３、Ｒ^４は前記と同義である。）
で表されるベンゼントリアルデヒド化合物の製造方法。
【選択図】なし

Description

本発明は、機能性物質の原料として有用なベンゼントリアルデヒド化合物の新規な製造方法に関する。

ベンゼントリアルデヒド化合物は、機能性物質の原料として有用であることが知られている。

従来、ベンゼントリアルデヒド化合物の製造方法としては、例えば１，３，５−ベンゼントリアルデヒドの場合、以下のような種々の方法が知られている。
（１）下記反応スキームのように表わされる、１，３，５−ベンゼントリカルボン酸クロライドを水素化金属化合物で還元する方法（非特許文献１参照）。

（２）下記反応スキームのように表わされる、１，３，５−ベンゼントリカルボン酸クロライドを水素で接触還元する方法（非特許文献２参照）。

（３）下記反応スキームのように表わされる、１，３，５−ベンゼントリカルボン酸トリメチルエステルを水素化金属化合物で還元し１，３，５−トリス（ヒドロキシメチル）ベンゼンを合成し、次いで酸化する方法（非特許文献３参照）。

（４）下記反応スキームのように表わされる、１，３，５−ベンゼントリカルボン酸をピバリン酸無水物存在下、水素で接触還元する方法（特許文献１参照）。

しかしながら、上記（１）の方法では自然発火性の水素化リチウムアルミニウムを使用している、（２）の方法では水素ガスを１３９℃（キシレンの還流下）の高温で吹き込んでいる、（３）の方法では自然発火性の水素化リチウムアルミニウムを使用し、更に発生する廃液の無害化処理を行うために多くの時間と費用が必要なクロム化合物であるＰＣＣ（ピリジニウム クロロクロメート）を使用している、（４）の方法では水素を３ＭＰａの高圧で使用している。

従って、従来の方法を用いてのベンゼントリアルデヒド化合物の製造方法は、安全性・環境問題などの点からいずれの方法も工業的な見地から最適な製造法とは言えない。
国際公開特許公報 ＷＯ２０００１２４５７号 ジャーナル オブ ケミカル ソサイエティー（Ｃ）Ｊ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．（Ｃ）），１９６８年、ｐ．６３０ アクタ キミカ スカンジナビア シリーズ Ｂ（Ａｃｔａ．Ｃｈｅｍ．Ｓｃａｎｄ．Ｓｅｒ．Ｂ）、第３６版、１９８２年、ｐ．６６１ ジャーナル オブ ジ アメリカン ケミカル ソサイエティー，第１１５版１９９３年、ｐ．３７５２

本発明はかかる従来技術を背景になされたものである。即ち、本発明の目的は、ベンゼントリアルデヒド化合物を汎用原料から安全且つ効率良く製造することのできる方法を提供することにある。

本発明者らは、上記の課題に対し工業的に有利な方法を鋭意検討した結果、ベンゼントリカルボン酸トリエステルを有機溶媒中、２級アミンの存在下、水素化金属化合物を用いて還元反応させることにより、ベンゼントリアルデヒド化合物を容易かつ安全に効率良く製造できることを見出し、本発明を完成させるに至った。

即ち、本発明は、下記に示す通りのベンゼントリアルデヒド化合物の製造方法を提供するものである。
項１．下記一般式（１）；

（式中、Ｒ^１は同一または相異なって炭素数が１〜３のアルキル基を示し、Ｒ^２、Ｒ^３およびＲ^４は同一または相異なって水素原子またはアルキル基を示す。）
で表されるベンゼントリカルボン酸トリエステル化合物を、有機溶媒中で２級アミン存在下、水素化金属化合物を用いて還元反応させることを特徴とする下記一般式（２）；

（式中、Ｒ^２、Ｒ^３、Ｒ^４は前記と同義である。）
で表されるベンゼントリアルデヒド化合物の製造方法。
項２．水素化金属化合物が、ナトリウム水素化ビス（メトキシエトキシ）アルミニウムであることを特徴とする項１記載の方法。
項３．２級アミンと有機溶媒の組み合わせが、Ｎ−メチルピペラジンとテトラヒドロフランであることを特徴とする項１または２記載の方法。
項４．２級アミンと有機溶媒の組み合わせが、モルホリンとトルエンである項１または２記載の方法。
項５．一般式（１）で表されるベンゼントリカルボン酸トリエステルが、１，３，５−ベンゼントリカルボン酸トリメチルまたは１，３，５−ベンゼントリカルボン酸トリエチルであることを特徴とする項１〜４のいずれかに記載の方法。

本発明の製造方法によれば、自然発火性物質、重金属、高圧反応などを使用しない温和な条件で、容易かつ安全にベンゼントリアルデヒド化合物を効率良く製造することができる。

発明のを実施するための最良の形態

以下、本発明を詳細に説明する。

本発明において、使用するベンゼントリカルボン酸トリエステル化合物は、下記一般式（１）で示される。

（式中、Ｒ^１、Ｒ^２、Ｒ^３およびＲ^４は前記と同義である。）
上記一般式（１）中、Ｒ^１は同一または相異なって炭素数１〜３のアルキル基であり、またＲ^２、Ｒ^３、Ｒ^４は同一または相異なって、水素原子またはアルキル基である、アルキル基としては、直鎖状でも分岐状でも良く、メチル、エチル、ｎ−プロピル、イソプロピル、ｎ−ブチル、ｓ−ブチル、イソブチル、ｔ−ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、ノニル、デシル基などの炭素数１〜１０のアルキル基が挙げられ、炭素数１〜６のアルキル基が好ましく、炭素数１〜４がより好ましい。特に好ましいアルキル基として、メチル基およびエチル基が挙げられる。即ち、具体的には１，３，５−ベンゼントリカルボン酸トリメチルエステルまたは１，３，５−ベンゼントリカルボン酸トリエチルエステルの使用が好ましい。

本発明で使用する水素化金属化合物としては、ナトリウム水素化ビス（メトキシエトキシ）アルミニウム、水素化ジイソブチルアルミニウム、水素化ナトリウムアルミニウムなどが使用でき、中でもナトリウム水素化ビス（メトキシエトキシ）アルミニウムが好適であり、取り扱いが容易なことから市販されている６０重量％〜８０重量％程度のトルエン溶液を使用するのが好ましい。水素化金属化合物の使用量は、出発原料である上記一般式（１）で表されるベンゼントリカルボン酸トリエステル化合物１モルに対して、３．０モル〜１０．０モルが好ましく、３．３モル〜７．５モルがより好ましい。

本発明に用いられる二級アミンとしては、ジメチルアミン、ジエチルアミン、ジプロピルアミン、ジイソプロピルアミン、ジブチルアミン、ジペンチルアミン、ジヘキシルアミン、ジシクロヘキシルアミン、ジオクチルアミン、ジアリルアミン、ジフェニルアミン、ジベンジルアミン、Ｎ−メチルアニリン、ピロリジン、ピペリジン、モルホリン、Ｎ−メチルピペラジン、Ｎ−エチルピペラジン、チオモルホリンなどが挙げられ、モルホリン、Ｎ−メチルピペラジンが特に好ましい。当該二級アミンの使用量は、上記の水素化金属化合物１モルに対して１．１モル〜２．０モル、特に１．１モル〜１．５モルが好ましい。

本発明で使用する有機溶媒としては、反応試剤と反応しない限り特に限定されず、例えば、ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族系溶媒、ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、メチル−ｔ−ブチルエーテル、シクロペンチルメチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジメトキシエタン、アニソールなどのエーテル系溶媒、ヘキサン、シクロヘキサン、ヘプタン、オクタンなどの炭化水素溶媒が挙げられ、これらの中でトルエン、テトラヒドロフランが特に好ましい。

反応に用いる有機溶媒の使用量は、出発原料である上記一般式（１）で表されるベンゼントリカルボン酸トリエステル化合物１ｇに対して２ｍＬ〜１００ｍＬが好ましく、３ｍＬ〜５０ｍＬがより好ましい。

本発明においては、特に二級アミンとしてＮ−メチルピペラジンを、有機溶媒としてテトラヒドロフランを組み合わせて使用すれば目的物であるベンゼントリアルデヒドを７５％以上の収率で得ることができるので特に好ましい。

反応温度は、−１０℃〜２５℃程度が好ましく、−５℃〜１５℃がより好ましい。また、反応時間は０．５時間〜５時間程度が好ましく、１時間〜３時間程度が好ましい。

なお、本発明においては、予めナトリウム水素化ビス（メトキシエトキシ）アルミニウムと二級アミンから試薬溶液を調整しておき、この試薬溶液を有機溶媒中、出発原料であるベンゼントリカルボン酸トリエステル化合物に添加（好ましくは滴下）することにより、還元反応を行うことが好ましい。上記試薬溶液は、有機溶媒中に所定量のナトリウム水素化ビス（メトキシエトキシ）アルミニウムを加えて攪拌しながら通常−１０℃〜２５℃程度、好ましくは−５℃〜１５℃程度で所定量の二級アミンを滴下し、滴下終了後に滴下と同じ温度で通常５分間〜６０分間程度、好ましくは１０分間〜４０分間程度攪拌することにより調整される。

反応終了後、水を加えることで反応を停止し、抽出・洗浄・脱湿・濃縮などの定法により粗品を得た後に、晶析・再結晶・カラムクロマトグラフィーなどの常法を用いて精製すると下記一般式（２）で表されるベンゼントリアルデヒド化合物が得られる。

（式中、Ｒ^２、Ｒ^３およびＲ^４は前記と同義である。）

以下の実施例により本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されない。

「ナトリウム水素化ビス（メトキシエトキシ）アルミニウム（トルエン溶液）について」
ナトリウム水素化ビス（メトキシエトキシ）アルミニウム（トルエン溶液）の自然発火点の報告例はなく、室温程度では大気中の酸素に対して反応性は無く、自然発火しないことが知られている。ゆえに、反応時に自然発火を起こすことはないものである。

実施例１ １，３，５−ベンゼントリアルデヒドの製造
（試薬溶液の調製）
１００ｍＬフラスコに、トルエン４０ｍＬ、ナトリウム水素化ビス（メトキシエトキシ）アルミニウム（６５重量％のトルエン溶液）３５．９９ｇ（１１８．９ｍｍｏｌ）を加え、その溶液にＮ−メチルピペラジン１３．１０ｇ（１３０．８ｍｍｏｌ）を３℃〜１５℃で滴下した。滴下終了後、１５分攪拌することで試薬溶液が得られた。
（反応）
３００ｍＬフラスコに１，３，５−ベンゼントリカルボン酸トリメチルエステル５．０１ｇ（１９．８ｍｍｏｌ）、トルエン１００ｍＬを加え、その溶液に、上記で調製した試薬溶液を２℃〜９℃で滴下した。滴下終了後、１時間反応した。反応終了後、水１００ｍＬをゆっくり加え反応を停止した後に、室温に昇温後酢酸エチル５０ｍＬを加え分液し（有機層▲１▼）、次いで水層を酢酸エチル１００ｍＬ用いて抽出した（有機層▲２▼）。得られた有機層▲１▼、▲２▼をまとめて水１００ｍＬで洗浄した後に、無水硫酸ナトリウムを用いて脱湿した後に濃縮すると濃橙色の固体が得られた。この固体をカラムクロマトグラフィー（シリカゲル、酢酸エチル／ヘキサン＝３／７）を用いて精製することで１，３，５−ベンゼントリアルデヒドが１．９７ｇ、収率６１．２％で白色粉末として得られた。
^１Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤＣｌ_３）：δ１０．１９（ｓ、３Ｈ：ＣＨＯ），８．６２（ｓ、３Ｈ：ベンゼン環）
ＭＳ（ＥＩ）ｍ／ｚ：１６２（１００％）、１３３（４３％）、１０５（３３％）、７７（４３％）、５１（８０％）

実施例２ １，３，５−ベンゼントリアルデヒドの製造
（試薬溶液の調製）
１００ｍＬフラスコに、テトラヒドロフラン４０ｍＬ、ナトリウム水素化ビス（メトキシエトキシ）アルミニウム（６５重量％のトルエン溶液）３６．０１ｇ（１１８．９ｍｍｏｌ）を加え、その溶液にＮ−メチルピペラジン１３．１０ｇ（１３０．８ｍｍｏｌ）を４℃〜１３℃で滴下した。滴下終了後、１５分攪拌することで試薬溶液が得られた。
（反応）
３００ｍＬフラスコに１，３，５−ベンゼントリカルボン酸トリメチルエステル５．０１ｇ（１９．８ｍｍｏｌ）、テトラヒドロフラン１００ｍＬを加え、その溶液に、上記で調製した試薬溶液を１℃〜６℃で滴下した。滴下終了後、１時間反応した。反応終了後、水１００ｍＬをゆっくり加え反応を停止した後に、室温まで昇温後酢酸エチル５０ｍＬを加え分液し（有機層▲１▼）、次いで水層を酢酸エチル１００ｍＬ用いて抽出した（有機層▲２▼）。得られた有機層▲１▼、▲２▼をまとめて水１００ｍＬで洗浄した後に、無水硫酸ナトリウムを用いて脱湿した後に濃縮すると濃橙色の固体が得られた。この固体をカラムクロマトグラフィー（シリカゲル、酢酸エチル／ヘキサン＝３／７）を用いて精製することで１，３，５−ベンゼントリアルデヒドが２．４７ｇ、収率７６．７％で白色粉末として得られた。
^１Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤＣｌ_３）：δ１０．１９（ｓ、３Ｈ：ＣＨＯ），８．６２（ｓ、３Ｈ：ベンゼン環）
ＭＳ（ＥＩ）ｍ／ｚ：１６２（１００％）、１３３（４３％）、１０５（３３％）、７７（４３％）、５１（８０％）

実施例３ １，３，５−ベンゼントリアルデヒドの製造
（試薬溶液の調製）
５０ｍＬフラスコに、テトラヒドロフラン１０ｍＬ、ナトリウム水素化ビス（メトキシエトキシ）アルミニウム（６５重量％のトルエン溶液）１４．８１ｇ（４７．６ｍｍｏｌ）を加え、その溶液にモルホリン４．５６ｇ（５２．３ｍｍｏｌ）を１℃〜５℃で滴下した。滴下終了後、１５分攪拌することで試薬溶液が得られた。
（反応）
１００ｍＬフラスコに１，３，５−ベンゼントリカルボン酸トリメチルエステル２．００ｇ（７．９３ｍｍｏｌ）、トルエン４０ｍＬを加え、その溶液に、上記で調製した試薬溶液を０℃〜５℃で滴下した。滴下終了後、１時間反応した。反応終了後、水４０ｍＬをゆっくり加え反応を停止した後に、室温まで昇温後酢酸エチル２０ｍＬを加え分液し（有機層▲１▼）、次いで水層を酢酸エチル４０ｍＬ用いて抽出した（有機層▲２▼）。得られた有機層▲１▼、▲２▼をまとめて水４０ｍＬで洗浄した後に、無水硫酸ナトリウムを用いて脱湿した後に濃縮すると赤褐色の固体が得られた。この固体をカラムクロマトグラフィー（シリカゲル、酢酸エチル／ヘキサン＝３／７）を用いて精製することで１，３，５−ベンゼントリアルデヒドが０．９３ｇ、収率７２．５％で白色粉末として得られた。
^１Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤＣｌ_３）：δ１０．１９（ｓ、３Ｈ：ＣＨＯ），８．６２（ｓ、３Ｈ：ベンゼン環）
ＭＳ（ＥＩ）ｍ／ｚ：１６２（１００％）、１３３（４３％）、１０５（３３％）、７７（４３％）、５１（８０％）

実施例４ １，３，５−ベンゼントリアルデヒドの製造
（試薬溶液の調製）
５０ｍＬフラスコに、テトラヒドロフラン１０ｍＬ、ナトリウム水素化ビス（メトキシエトキシ）アルミニウム（６５重量％のトルエン溶液）１４．８０ｇ（４７．６ｍｍｏｌ）を加え、その溶液にモルホリン４．５６ｇ（５２．３ｍｍｏｌ）を１℃〜７℃で滴下した。滴下終了後、１５分攪拌することで試薬溶液が得られた。
（反応）
１００ｍＬフラスコに１，３，５−ベンゼントリカルボン酸トリメチルエステル２．００ｇ（７．９３ｍｍｏｌ）、テトラヒドロフラン４０ｍＬを加え、その溶液に、上記で調製した試薬溶液を１℃〜５℃で滴下した。滴下終了後、１時間反応した。反応終了後、水４０ｍＬをゆっくり加え反応を停止した後に、室温まで昇温後酢酸エチル２０ｍＬを加え分液し（有機層▲１▼）、次いで水層を酢酸エチル４０ｍＬ用いて抽出した（有機層▲２▼）。得られた有機層▲１▼、▲２▼をまとめて水４０ｍＬで洗浄した後に、無水硫酸ナトリウムを用いて脱湿した後に濃縮すると赤褐色の固体が得られた。この固体をカラムクロマトグラフィー（シリカゲル、酢酸エチル／ヘキサン＝３／７）を用いて精製することで１，３，５−ベンゼントリアルデヒドが０．９１ｇ、収率７０．４％で白色粉末として得られた。
^１Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤＣｌ_３）：δ１０．１９（ｓ、３Ｈ：ＣＨＯ），８．６２（ｓ、３Ｈ：ベンゼン環）
ＭＳ（ＥＩ）ｍ／ｚ：１６２（１００％）、１３３（４３％）、１０５（３３％）、７７（４３％）、５１（８０％）

Claims (5)

1. 下記一般式（１）；
   

   

   （式中、Ｒ^１は同一または相異なって炭素数が１〜３のアルキル基を示し、Ｒ^２、Ｒ^３およびＲ^４は同一または相異なって水素原子またはアルキル基を示す。）
   で表されるベンゼントリカルボン酸トリエステル化合物を、有機溶媒中で２級アミン存在下、水素化金属化合物を用いて還元反応させることを特徴とする下記一般式（２）；
   

   

   （式中、Ｒ^２、Ｒ^３、Ｒ^４は前記と同義である。）
   で表されるベンゼントリアルデヒド化合物の製造方法。
2. 水素化金属化合物が、ナトリウム水素化ビス（メトキシエトキシ）アルミニウムであることを特徴とする請求項１記載の方法。
3. ２級アミンと有機溶媒の組み合わせが、Ｎ−メチルピペラジンとテトラヒドロフランであることを特徴とする請求項１または２記載の方法。
4. ２級アミンと有機溶媒の組み合わせが、モルホリンとトルエンである請求項１または２記載の方法。
5. 一般式（１）で表されるベンゼントリカルボン酸トリエステルが、１，３，５−ベンゼントリカルボン酸トリメチルまたは１，３，５−ベンゼントリカルボン酸トリエチルであることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の方法。