JP2008518906A - １，４−ジアルキル−２，３−ジオール−１，４−ブタンジオンの製造方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、アルキルグリオキサールとａ−ヒドロキシケトンとの触媒的なアルドール縮合により、１，４−ジアルキル−２，３−ジオール−１，４−ブタンジオンの化合物を製造する方法に関する。

Description

本発明は有機的合成の分野、より詳細には反応式（１）によるアルキルグリオキサール（ＩＩ）とアセトール誘導体（ＩＩＩ）とのアルドール縮合により式（Ｉ）の化合物を製造する方法に関し、前述の縮合は触媒により促進される。
反応式１：本発明によるグリオキサールとアセトールのアルドール縮合

［式中、Ｒ¹は線状または分枝のＣ₁〜Ｃ₅アルキル基を表す］。

従来技術
式（Ｉ）の化合物は、以下において定義するように、より複雑な骨格を有する化合物、例えば４−ヒドロキシ−２，５−ジメチル−３（２Ｈ）−フラノン（Firmenich SA社の商標Furaneol^(R)として既知である）を製造するための出発材料として有用となりうる。

式（Ｉ）の化合物の種々の製造方法は、例えばBriggsらによる酒石酸から出発する３，４−ジヒドロキシヘキサン−２，５−ジオンの多段階の合成に関するJ. Chem. Soc. Perkin. Trans. I, 1985, 795またはBassignaniらによる毒性かつ高価なＫＣ１Ｏ₃／ＯｓＯ₄系での高価な２，５−ジメチルフランの酸化による３，４−ジヒドロキシヘキサン−２，５−ジオンの合成に関するJ. Org. Chem., 1978, 43, 4245において報告されている。化合物（Ｉ）を合成するための別の報告されている方法は種々の方法（例えばEP 368211またはBuechi等によるJ. Org. Chem., 1973, 38, 123を参照されたい）により促進されるグリオキサールの還元二量化である。

上述の製造方法は一般的に非常に長時間かつ高価なものであるか、過剰に多い重金属の使用を含むものであり、この種の重金属の使用は最終生成物の精製および廃棄物処理の問題を含んでいる。

知る限りのところ、従来技術において式（Ｉ）の化合物に直接的に到達できるアルドール縮合は報告されていない。

本発明の説明
上記の課題を解決するため、また化合物（Ｉ）の代替的な製造方法を提供するために、本発明は単一の工程で行われ、かつ良好な収率を有する化合物（Ｉ）の合成を目的とした触媒方法に関する。

本発明の方法はより詳細にはアルキルグリオキサール（ＩＩ）とアセトール誘導体（ＩＩＩ）とのアルドール縮合に関する。実際、特定の型の触媒は本発明の反応を促進することができるという驚くべき発見があった。

したがって本発明の方法は式

［式中、Ｒ¹は線状または分枝のＣ₁〜Ｃ₅のアルキル基を表す］の化合物の製造に関し、この方法は、式ＦｅＸ₃またはＭＸ₂［式中、ＭはＺｎ²⁺，Ｍｇ²⁺，Ｃｕ²⁺，Ｆｅ²⁺またはＣａ²⁺であり、ＸはＣ₁〜Ｃ₇カルボキシレート、ハロゲン化物または式［Ｒ²ＣＯＣＨＣＯＲ²］^-（式中、Ｒ²はＣ₁〜Ｃ₃アルキル基またはフェニル基を表す）のアセチルアセトネート誘導体である］の触媒の存在での、含水反応媒体中で、式

［式中、Ｒ¹は上記において定義したものと同義である］のグリオキサールと、式

［式中、Ｒ¹は上記において定義したものと同義である］のα−ヒドロキシケトンとのアルドール縮合を含むことを特徴とする。

本発明の特別な実施形態によればＲ₁はメチル基を表し、したがってグリオキサール（ＩＩ）はメチルグリオキサールであり、アセトール（ＩＩＩ）はアセトール（すなわち１−ヒドロキシ−２−プロパノン）であり、かつ、ジヒドロキシ−ジオン（Ｉ）は３，４−ジヒドロキシヘキサン−２，５−ジオンである。

上述したように、反応は含水反応媒体中で行われる。ここで「含水反応媒体」とは反応が行われる媒体を意味し、この媒体は少なくとも１０％の水を含み、パーセンテージはその媒体の重量に対する。一般的に反応媒体は有機溶剤も含むが、この有機溶剤は水混和性であっても水混和性でなくてもよい。一般的に、実験条件において不活性のあらゆる溶剤が有用である。本発明の特別な実施形態においては、その種の溶剤はエーテルまたはエステル、例えばテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、メチル−ｔ−ブチルエーテル（ＭＴＢＥ）またはエチルアセテートである。

本発明の方法は含水反応媒体中で行われるので、溶液のｐＨが反応の過程にとって非常に重要である。その点に関して、化合物（Ｉ）のより高い収率を保証するために、本発明の方法を弱酸性から中性の媒体において実施することがさらに有利であることを発見した。

本発明の実施形態によれば、有利には本発明の方法が３．５〜７．０のｐＨ、有利には４．０〜６．５のｐＨを有する反応媒体中で実施される。

本発明の特別な実施形態によれば、触媒は式ＭＸ₂［式中、ＭはＺｎ²⁺またはＭｇ²⁺であり、かつＸはアセテート、プロピオネート、フルオリドまたはａｃａｃ（［ＣＨ₃ＣＯＣＨＣＯＣＨ₃］^-）である］の１つである。適切な触媒の例として殊にＺｎ（アセテート）₂、Ｚｎ（ａｃａｃ）₂、ＺｎＦ₂またはＭｇ（ａｃａｃ）₂を挙げることができるが、触媒はそれらに限定されるものではない。

本発明の別の実施形態によれば触媒としてＺｎＸ₂［式中、ＸはＣ₁〜Ｃ₃カルボキシレート、例えばＺｎ（アセテート）₂を表す］を挙げることができる。

触媒を本発明の方法において使用できる量は、グリオキサールに対して典型的には０．０１〜２０ｍｏｌ％である。本発明の方法の有利な実施形態においては、触媒が約０．０２〜１５ｍｏｌ％の濃度で使用される。

アセトール誘導体（ＩＩＩ）を本発明の方法において使用できる量は、グリオキサールに対して典型的には５０〜２５０ｍｏｌ％である。

本発明の方法を実施することができる温度は０℃〜１００℃、さらに有利には２０℃〜６０℃である。

本発明を以下の実施例を用いてさらに詳細に説明する。その際、温度は摂氏温度を表し、また略記は当業者に慣用の意味を有する。

実施例１
実験手順
水中の４０質量％のメチルグリオキサール（９ｇ、５０ｍｍｏｌ）、亜鉛アセテート（０．４４ｇ）およびヒドロキシ−アセトン（７．４ｇ）のエチルアセテート（２０ｍｌ）中の溶液を３８／４０°で４０時間にわたり攪拌した（反応媒体のｐＨは約４．５であった）。反応の終了時（ガスクロマトグラフィーにより監視することができる）、反応混合物をエチルアセテート（３×５０ｍｌ）を用いて抽出した。有機相をブライン（１×）を用いて中性になるまで洗浄し、硫酸マグネシウム上で乾燥させ、また真空状態で濃縮し、６ｇの粗製３，４−ジヒドロキシヘキサン−２，５−ジオンを得て、これを０．１ｍｂａｒかつ１２０〜１５０°でバルブ・ツー・バルブ（Bulb-to-bulb）蒸留し、２つの３，４−ジヒドロキシヘキサン−２，５−ジオン異性体の混合物３．８ｇを得た。

得られた生成物はBuechiらによるJ. Org. Chem., 1973, 38,123に記載されているものと同じ¹Ｈ−ＮＭＲスペクトルを有していた。

上記と同じ実験手順に従い、本発明による種々の別の実験を実施した。結果は表１にまとめられている。

表１：３，４−ジヒドロキシヘキサン−２，５−ジオンを得るためのメチルグリオキサールとアセトールとのアルドール縮合、トレオ異性体およびメソ異性体（２：１）

Claims (7)

1. 式
   

   

   ［式中、Ｒ¹は線状または分枝のＣ₁〜Ｃ₅のアルキル基を表す］の化合物の製造方法において、
   式ＦｅＸ₃またはＭＸ₂［式中、ＭはＺｎ²⁺，Ｍｇ²⁺，Ｃｕ²⁺，Ｆｅ²⁺またはＣａ²⁺であり、かつＸはＣ₁〜Ｃ₇カルボキシレート、ハロゲン化物または式［Ｒ²ＣＯＣＨＣＯＲ²］^-（式中、Ｒ²はＣ₁〜Ｃ₃アルキル基またはフェニル基を表す）のアセチルアセトネート誘導体である］の触媒の存在での、含水反応媒体中で、式
   

   

   ［式中、Ｒ¹は上記において定義したものと同義である］のグリオキサールと、式
   

   

   ［式中、Ｒ¹は上記において定義したものと同義である］のα−ヒドロキシケトンとのアルドール縮合を行うことを特徴とする、製造方法。
2. Ｒ¹はメチル基を表す、請求項１記載の方法。
3. 含水反応媒体は少なくとも１０％の水を含み、パーセンテージは媒体の質量に対する、請求項１または２記載の方法。
4. 反応媒体は３．５〜７．０のｐＨを有する、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
5. 触媒は式ＭＸ₂［式中、ＭはＺｎ²⁺またはＭｇ²⁺であり、かつＸはアセテート、プロピオネート、フリオリドまたは［ＣＨ₃ＣＯＣＨＣＯＣＨ₃］^-である］である、請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
6. 触媒はＺｎ（アセテート）₂，Ｚｎ（ａｃａｃ）₂，ＺｎＦ₂またはＭｇ（ａｃａｃ）₂である、請求項５記載の方法。
7. 触媒はＺｎＸ₂［式中、ＸはＣ₁〜Ｃ₃カルボキシレートを表す］である、請求項１記載の方法。