JP2012046444A - （ｅ）−３−メチル−２−シクロペンタデセノンの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】高収率、低コスト、かつ高選択率で（Ｅ）−３−メチル−２−シクロペンタデセノンを製造することのできる、新規の（Ｅ）−３−メチル−２−シクロペンタデセノンの製造方法を提供する。
【解決手段】３−メチル−２−シクロペンタデセノンと３−メチル−３−シクロペンタデセノンを含む混合物中の３−メチル−３−シクロペンタデセノンと（Ｚ）−３−メチル−２−シクロペンタデセノンを（Ｅ）−３−メチル−２−シクロペンタデセノンへ異性化させる異性化工程を含む。
【選択図】なし
【解決手段】３−メチル−２−シクロペンタデセノンと３−メチル−３−シクロペンタデセノンを含む混合物中の３−メチル−３−シクロペンタデセノンと（Ｚ）−３−メチル−２−シクロペンタデセノンを（Ｅ）−３−メチル−２−シクロペンタデセノンへ異性化させる異性化工程を含む。
【選択図】なし
Description
本発明は、光学活性ムスコンの合成中間体である（Ｅ）−３−メチル−２−シクロペンタデセノンの製造方法に関する。
光学活性ムスコン、すなわち（Ｒ）−（−）−３−メチルシクロペンタデカン（構造式１）は、高級香料の調合成分として重要な位置を占めている。
光学活性ムスコンの製造方法としては、特許文献１に開示された（Ｅ）−３−メチル−２−シクロペンタデセノン（構造式２）又は（Ｚ）−３−メチル−２−シクロペンタデセノン（構造式３）の不斉水素化反応を利用した方法が工業的に利用されている。しかし、原料の（Ｅ）−３−メチル−２−シクロペンタデセノン又は（Ｚ）−３−メチル−２−シクロペンタデセノンを安価に製造する方法は知られていない。
例えば、原料の（Ｅ）−３−メチル−２−シクロペンタデセノン（構造式２）を製造する方法として、特許文献２には、液相法により高い選択率で（Ｅ）−３−メチル−２−シクロペンタデセノンを合成する方法が開示されている。しかし、この方法は、高価な副原料を大量に使用して、大希釈系（０．２５質量／体積％）で反応を行う必要がある上、低収率（３８％）であるため、製造コストが極めて高くなる。
このほか、特許文献３には、液相法で２，１５−ヘキサデカンジオン（構造式４）から３−メチルシクロペンタデセノンを合成する方法が開示されている。また、特許文献４には、気相法で副原料を用いずに２，１５−ヘキサデカンジオン（構造式４）から３−メチルシクロペンタデセノンを合成する方法が開示されている。しかし、これらの方法において得られるのは、３−メチルシクロペンタデセノン類（構造式２、３、５〜７）の５種類の異性体混合物である。したがって、特許文献３、４に開示された方法により得られた３−メチルシクロペンタデセノン類は、このままでは不斉水素化反応を利用した特許文献１に記載の方法に用いることはできない。
そこで、本発明は、高収率、低コスト、かつ高選択率で（Ｅ）−３−メチル−２−シクロペンタデセノンを製造することのできる、新規の（Ｅ）−３−メチル−２−シクロペンタデセノンの製造方法を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために鋭意検討した結果、３−メチル−２−シクロペンタデセノン類の５種類の異性体混合物から、異性化を行うことにより（Ｅ）−３−メチル−２−シクロペンタデセノンを高い選択率で得ることができることを見出し、本発明に想到した。
すなわち、本発明の（Ｅ）−３−メチル−２−シクロペンタデセノンの製造方法は、３−メチル−２−シクロペンタデセノンと３−メチル−３−シクロペンタデセノンを含む混合物中の３−メチル−３−シクロペンタデセノンと（Ｚ）−３−メチル−２−シクロペンタデセノンを（Ｅ）−３−メチル−２−シクロペンタデセノンへ異性化させる異性化工程を含むことを特徴とする。
また、前記異性化工程において、３−メチル−２−シクロペンタデセノンと３−メチル−３−シクロペンタデセノンを含む混合物を、水酸化カリウム、硫酸、ヨウ素のうちのいずれかの存在下で加熱することを特徴とする。
また、前記異性化工程は、臭化水素又は塩化水素を付加する付加工程と、この付加工程の後に臭化水素又は塩化水素を脱離させる脱離工程とからなることを特徴とする。
また、前記脱離工程を、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム又は炭酸カリウムの存在下で行うことを特徴とする。
また、前記異性化工程の後に、（Ｅ）−３−メチル−２−シクロペンタデセノンを分離する分離工程を含むことを特徴とする。
また、前記分離工程において（Ｅ）−３−メチル−２−シクロペンタデセノンを分離した後に残った成分を前記異性化工程へ循環させる循環工程を含むことを特徴とする。
本発明の（Ｒ）−（−）−３−メチルシクロペンタデカンの製造方法は、本発明の（Ｅ）−３−メチル−２−シクロペンタデセノンの製造方法により得られた（Ｅ）−３−メチル−２−シクロペンタデセノンを不斉水素化することを特徴とする。
本発明の（Ｅ）−３−メチル−２−シクロペンタデセノンの製造方法によれば、３−メチル−２−シクロペンタデセノンと３−メチル−３−シクロペンタデセノンを含む混合物中の３−メチル−３−シクロペンタデセノンと（Ｚ）−３−メチル−２−シクロペンタデセノンを（Ｅ）−３−メチル−２−シクロペンタデセノンへ異性化させる異性化工程を含むことにより、（Ｅ）−３−メチル−２−シクロペンタデセノンの選択率を向上させることができる。
また、前記異性化工程において、３−メチル−２−シクロペンタデセノンと３−メチル−３−シクロペンタデセノンを含む混合物を、水酸化カリウム、硫酸、ヨウ素のうちのいずれかの存在下で加熱することにより、低コストで（Ｅ）−３−メチル−２−シクロペンタデセノンの選択率を向上させることができる。
また、前記異性化工程は、臭化水素又は塩化水素を付加する付加工程と、この付加工程の後に臭化水素又は塩化水素を脱離させる脱離工程とからなることにより、低コストで（Ｅ）−３−メチル−２−シクロペンタデセノンの選択率を向上させることができる。
また、前記脱離工程を、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム又は炭酸カリウムの存在下で行うことにより、高収率で（Ｅ）−３−メチル−２−シクロペンタデセノンを得ることができる。
また、前記異性化工程の後に、（Ｅ）−３−メチル−２−シクロペンタデセノンを分離する分離工程を含むことにより、高純度の（Ｅ）−３−メチル−２−シクロペンタデセノンを得ることができる。
また、前記分離工程において（Ｅ）−３−メチル−２−シクロペンタデセノンを分離した後に残った成分を前記異性化工程へ循環させる循環工程を含むことにより、高収率で（Ｅ）−３−メチル−２−シクロペンタデセノンを得ることができる。
本発明の（Ｒ）−（−）−３−メチルシクロペンタデカンの製造方法は、本発明の（Ｅ）−３−メチル−２−シクロペンタデセノンの製造方法により得られた（Ｅ）−３−メチル−２−シクロペンタデセノンを不斉水素化するものであり、低コストで（Ｒ）−（−）−３−メチルシクロペンタデカンを得ることができる。
本発明の（Ｅ）−３−メチル−２−シクロペンタデセノンの製造方法は、３−メチル−２−シクロペンタデセノンと３−メチル−３−シクロペンタデセノンを含む混合物中の３−メチル−３−シクロペンタデセノンと（Ｚ）−３−メチル−２−シクロペンタデセノンを（Ｅ）−３−メチル−２−シクロペンタデセノンへ異性化させる異性化工程を含む。すなわち、以下の化学式において、構造式２、３、５、６の化合物を含む混合物中の構造式３、５、６の化合物を、構造式２の化合物に異性化させる異性化工程を含む。ここで、構造式２、３、５、６の化合物を含む混合物には、７の化合物が含まれていてもよく、構造式７の化合物が含まれている場合は、この異性化工程において構造式７の化合物は構造式３、５、６の化合物とともに構造式２の化合物に異性化される。なお、この異性化工程において、構造式３、５、６、７の化合物が構造式２の化合物に完全に異性化される必要がなく、異性化工程後に構造式３、５、６、７の化合物が残留していてもよい。また、構造式５、６、７の化合物の一部が構造式３の化合物に異性化されてもよい。
３−メチル−３−シクロペンタデセノンと（Ｚ）−３−メチル−２−シクロペンタデセノンを（Ｅ）−３−メチル−２−シクロペンタデセノンに異性化させることにより、（Ｅ）−３−メチル−２−シクロペンタデセノンの選択率が高くなり、（Ｅ）−３−メチル−２−シクロペンタデセノンの分離が容易になる。
なお、本発明において用いられる３−メチル−２−シクロペンタデセノンと３−メチル−３−シクロペンタデセノンを含む混合物は、２，１５−ヘキサデカンジオンを原料とした既知の方法（例えば、特許文献３、４に開示された方法）によって得ることができる。
３−メチル−３−シクロペンタデセノンと（Ｚ）−３−メチル−２−シクロペンタデセノンを（Ｅ）−３−メチル−２−シクロペンタデセノンに異性化する方法としては、以下の２つの方法を用いることができる。
１つ目の方法は、３−メチル−２−シクロペンタデセノンと３−メチル−３−シクロペンタデセノンを含む混合物を、酸又は塩基の存在下で加熱する方法である。ここで、酸又は塩基は触媒として作用する。酸又は塩基としては、種々の酸又は塩基を使用することができるが、（Ｅ）−３−メチル−２−シクロペンタデセノンの選択率の高さから、特に、水酸化カリウム、硫酸、ヨウ素が好適に用いられる。この方法は、簡単に行うことができるという長所を有する。
２つ目の方法は、３−メチル−２−シクロペンタデセノンと３−メチル−３−シクロペンタデセノンをハロゲン化水素と反応させて３−メチル−２−シクロペンタデセノンと３−メチル−３−シクロペンタデセノンにハロゲン化水素を付加した後、このハロゲン化水素を脱離させる方法である。ハロゲン化水素としては、経済性及びハロゲン化物の収率の高さから、臭化水素又は塩化水素が好適に用いられる。また、ハロゲン化水素を脱離させるときに用いられる塩基としては、収率、選択率の高さから、特に、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム又は炭酸カリウムが好適に用いられる。この方法は、極めて選択率が高いという長所を有する。
３−メチル−２−シクロペンタデセノンと３−メチル−３−シクロペンタデセノンを含む混合物中の３−メチル−３−シクロペンタデセノンを（Ｅ）−３−メチル−２−シクロペンタデセノンに異性化させた後、クロマトグラフィー或いは蒸留などの常法により（Ｅ）−３−メチル−２−シクロペンタデセノンを分離することができる。例えば、中圧液体クロマトグラフィー（酢酸エチル：ｎ−ヘキサン＝１：４５）により（Ｅ）−３−メチル−２−シクロペンタデセノンを（Ｚ）−３−メチル−２−シクロペンタデセノンと分離することができる。
また、（Ｅ）−３−メチル−２−シクロペンタデセノンを分離した後に残った成分を異性化工程へ循環させることにより、（Ｅ）−３−メチル−２−シクロペンタデセノンを分離した後に残った成分を再び異性化して、（Ｅ）−３−メチル−２−シクロペンタデセノンの収率を高めることができる。
以上のように、本発明の（Ｅ）−３−メチル−２−シクロペンタデセノンの製造方法によれば、高収率、低コスト、かつ高選択率で（Ｅ）−３−メチル−２−シクロペンタデセノンを製造することができる。
そして、本発明の（Ｅ）−３−メチル−２−シクロペンタデセノンの製造方法により得られた（Ｅ）−３−メチル−２−シクロペンタデセノンを、例えば、特許文献１に開示された既知の方法によって不斉水素化することにより、低コストで、光学活性ムスコンである（Ｒ）−（−）−３−メチルシクロペンタデカンを製造することができる。
以下、具体的な実施例に基づいて、本発明について詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施例によって制限されるものではない。
［３−メチルシクロペンタデセノン類の異性体混合物の合成］
２，１５−ヘキサデカンジオン（構造式４）の酸化チタン触媒による気相分子内アルドール反応（特許文献４記載）により、３−メチルシクロペンタデセノン類の５種類の異性体混合物（構造式２、３、５〜７）を得た。
２，１５−ヘキサデカンジオン（構造式４）の酸化チタン触媒による気相分子内アルドール反応（特許文献４記載）により、３−メチルシクロペンタデセノン類の５種類の異性体混合物（構造式２、３、５〜７）を得た。
上部に３〜４ｍｍφ磁製ラシヒ３５ｍｌ、下部に３〜５ｍｍφ酸化チタン（水酸化ナトリウムを被覆）５０ｍｌを充填し、ラシヒ層温度３１５℃、触媒層温度３６０℃に熱したカラム（２２ｍｍφ、長さ４０ｃｍ）へ、窒素（５リットル／時間）キャリヤー下、２，１５−ヘキサデカンジオン５重量％を溶解した容量比１対３のトルエン／デカリン溶液を２５ｇ／時間の速度で導入し、反応生成物を３０〜５０℃へ冷却し捕集した。３時間連続反応を行い、３時間目の反応生成液をガスクロマトグラフィーにて分析したところ、２，１５−ヘキサデカンジオンの転化率４９％、３−メチル−シクロペンタデセノン類の選択率３４％であった。よって、仕込みの２，１５−ヘキサデカンジオンに対する３−メチル−シクロペンタデセノン類の収率は１７％であった。
得られた異性体混合物を１Ｈ ＮＭＲにより分析したところ、異性体の比率は、２：３：５：６：７＝２６：２５：２３：２２：４であった。
［酸又は塩基の存在下での加熱による異性化］
１ ５種類の異性体混合物（構造式２、３、５〜７）の異性化
３−メチルシクロペンタデセノン類の５種類の異性体混合物（構造式２、３、５〜７）を用いて、酸又は塩基の存在下での加熱による異性化を検討した。
１ ５種類の異性体混合物（構造式２、３、５〜７）の異性化
３−メチルシクロペンタデセノン類の５種類の異性体混合物（構造式２、３、５〜７）を用いて、酸又は塩基の存在下での加熱による異性化を検討した。
異性体混合物（７４２ｍｇ、３．１４ｍｍｏｌ）のエタノール溶液（１２．５ｍＬ）に濃硫酸２０μＬ（０．３６ｍｍｏｌ）を加え、窒素雰囲気下１９時間加熱還流した。重曹水を加えたのち、酢酸エチル抽出を２回行った。有機層を飽和食塩水で洗浄した後硫酸ナトリウムで乾燥し、溶媒を減圧留去した。カラムクロマトグラフィー（酢酸エチル：ｎ−ヘキサン＝１：４５）により精製し化合物２、３を主成分とする混合物を７２１ｍｇ（９７％）得た。結果を以下の表のエントリー３に示す。
このほか、触媒に水酸化カリウムを用いた場合と、触媒にヨウ素、溶媒にトルエンを用いた場合について、上記と同様に操作した。
その結果を以下の表に示す。構造式５〜７の化合物が構造式２の化合物に異性化された。
２ ２種類の異性体混合物（構造式３、６）の異性化
（Ｚ）−３−メチル−２−シクロペンタデセノン（構造式３）と（Ｚ）−３−メチル−３−シクロペンタデセノン（構造式６）の混合物（異性体比＝８１：１９、１１９．６ｍｇ、０．５５ｍｍｏｌ）のエタノール（２ｍＬ）溶液に水酸化カリウム（８５％、４．１ｍｇ、０．０６２ｍｍｏｌ）を加え、窒素雰囲気下、室温で２４時間撹拌した。シリカゲルショートカラム（酢酸エチル：ｎ−ヘキサン＝１：５）で精製し、異性化体混合物（１１７．３ｍｇ、９８％）を得た。１Ｈ−ＮＭＲ測定により異性体比率を（Ｅ）−３−メチル−２−シクロペンタデセノン（構造式２）：（Ｚ）−３−メチル−２−シクロペンタデセノン（構造式３）：（Ｅ）−３−メチル−３−シクロペンタデセノン（構造式５）：（Ｚ）−３−メチル−３−シクロペンタデセノン（構造式６）＝４３：４７：８：２と決定した。
（Ｚ）−３−メチル−２−シクロペンタデセノン（構造式３）と（Ｚ）−３−メチル−３−シクロペンタデセノン（構造式６）の混合物（異性体比＝８１：１９、１１９．６ｍｇ、０．５５ｍｍｏｌ）のエタノール（２ｍＬ）溶液に水酸化カリウム（８５％、４．１ｍｇ、０．０６２ｍｍｏｌ）を加え、窒素雰囲気下、室温で２４時間撹拌した。シリカゲルショートカラム（酢酸エチル：ｎ−ヘキサン＝１：５）で精製し、異性化体混合物（１１７．３ｍｇ、９８％）を得た。１Ｈ−ＮＭＲ測定により異性体比率を（Ｅ）−３−メチル−２−シクロペンタデセノン（構造式２）：（Ｚ）−３−メチル−２−シクロペンタデセノン（構造式３）：（Ｅ）−３−メチル−３−シクロペンタデセノン（構造式５）：（Ｚ）−３−メチル−３−シクロペンタデセノン（構造式６）＝４３：４７：８：２と決定した。
以上の結果より、（Ｚ）−３−メチル−２−シクロペンタデセノン（構造式３）が（Ｅ）−３−メチル−２−シクロペンタデセノン（構造式２）に異性化されることが確認された。
［ハロゲン化水素の付加、脱離による異性化］
３−メチルシクロペンタデセノン類の５種類の異性体混合物（構造式２、３、５〜７）を用いて、ハロゲン化水素の付加、脱離による異性化を検討した。なお、異性体混合物は、表１のエントリー１に記載のものを用いた。
３−メチルシクロペンタデセノン類の５種類の異性体混合物（構造式２、３、５〜７）を用いて、ハロゲン化水素の付加、脱離による異性化を検討した。なお、異性体混合物は、表１のエントリー１に記載のものを用いた。
１ 臭化水素の付加、脱離による異性化
（１）臭化水素の付加
異性体混合物（２５１ｍｇ、１．０４ｍｍｏｌ）のデカン溶液（５ｍＬ）に臭化水素ガスを室温で４時間吹き込んだ。重曹水を加え反応を停止した。酢酸エチルにより２回抽出し、有機層をチオ硫酸ナトリウム水溶液、水、飽和食塩水で洗浄した後、硫酸ナトリウムで乾燥した。酢酸エチルを減圧下留去し、残渣をシリカゲルショートカラムに通した。溶媒を留去後、中圧液体クロマトグラフィーにより精製し（酢酸エチル：ヘキサン＝１：２０）、臭化物（構造式８、Ｘ＝Ｂｒ）（２２５ｍｇ、６７％）及び原料の異性体混合物（構造式２、３、５〜７）（４１ｍｇ、１６％）の混合物を得た。結果を以下の表のエントリー２に示す。
（１）臭化水素の付加
異性体混合物（２５１ｍｇ、１．０４ｍｍｏｌ）のデカン溶液（５ｍＬ）に臭化水素ガスを室温で４時間吹き込んだ。重曹水を加え反応を停止した。酢酸エチルにより２回抽出し、有機層をチオ硫酸ナトリウム水溶液、水、飽和食塩水で洗浄した後、硫酸ナトリウムで乾燥した。酢酸エチルを減圧下留去し、残渣をシリカゲルショートカラムに通した。溶媒を留去後、中圧液体クロマトグラフィーにより精製し（酢酸エチル：ヘキサン＝１：２０）、臭化物（構造式８、Ｘ＝Ｂｒ）（２２５ｍｇ、６７％）及び原料の異性体混合物（構造式２、３、５〜７）（４１ｍｇ、１６％）の混合物を得た。結果を以下の表のエントリー２に示す。
このほか、溶媒に塩化メチレン又は塩化メチレンを用いたほかは上記と同様に操作した。これらの結果を以下の表に示す。
（２）臭化水素の脱離
臭化物（構造式８、Ｘ＝Ｂｒ）（６１ｍｇ、０．１９ｍｍｏｌ）のエタノール溶液（１ｍＬ）に水酸化カリウムエタノール溶液（１８３μＬ、１．０６Ｍ、０．１９ｍｍｏｌ）を加え、室温にて１分撹拌した。塩化アンモニウム水溶液を加え、酢酸エチルで２回抽出した。有機層を水、飽和食塩水で洗浄した後、硫酸ナトリウムで乾燥した。溶媒を減圧留去後、残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製し（酢酸エチル：ヘキサン＝１：２０）、異性体混合物（構造式２、３、５、６）を４４ｍｇ（９８％）回収した。１Ｈ ＮＭＲにより比率を求めたところ、望む異性体２が８３％、異性体３が１６％、異性体５、６は痕跡量であった。結果を以下の表のエントリー１に示す。
臭化物（構造式８、Ｘ＝Ｂｒ）（６１ｍｇ、０．１９ｍｍｏｌ）のエタノール溶液（１ｍＬ）に水酸化カリウムエタノール溶液（１８３μＬ、１．０６Ｍ、０．１９ｍｍｏｌ）を加え、室温にて１分撹拌した。塩化アンモニウム水溶液を加え、酢酸エチルで２回抽出した。有機層を水、飽和食塩水で洗浄した後、硫酸ナトリウムで乾燥した。溶媒を減圧留去後、残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製し（酢酸エチル：ヘキサン＝１：２０）、異性体混合物（構造式２、３、５、６）を４４ｍｇ（９８％）回収した。１Ｈ ＮＭＲにより比率を求めたところ、望む異性体２が８３％、異性体３が１６％、異性体５、６は痕跡量であった。結果を以下の表のエントリー１に示す。
このほか、塩基に炭酸カリウム、アルミナ又は酢酸ナトリウムを用い、反応条件を変えたほかは上記と同様に操作した。これらの結果を以下の表に示す。
（３）まとめ
以上のように、異性体混合物（構造式２、３、５〜７）の塩化メチレン溶液に臭化水素ガスを吹き込むと、室温で反応はスムースに進行しマルコフニコフ型付加生成物である臭化物（構造式８）のみを６６％の単離収率で得ることができた（表２、エントリー１）。この反応は、アルドール反応の溶媒として使われたデカン中でも進行するため、アルドール反応後ただちに臭化水素付加に用いることができる（表２、エントリー２）。
以上のように、異性体混合物（構造式２、３、５〜７）の塩化メチレン溶液に臭化水素ガスを吹き込むと、室温で反応はスムースに進行しマルコフニコフ型付加生成物である臭化物（構造式８）のみを６６％の単離収率で得ることができた（表２、エントリー１）。この反応は、アルドール反応の溶媒として使われたデカン中でも進行するため、アルドール反応後ただちに臭化水素付加に用いることができる（表２、エントリー２）。
続いて臭化物（構造式８）を水酸化カリウムのアルコール溶液で処理すると、β−脱離反応が室温で瞬間的に進行し、（Ｅ）−３−メチル−２−シクロペンタデセノン（構造式２）が７８％の収率で得られた（表３、エントリー１）。（Ｅ）−３−メチル−２−シクロペンタデセノン（構造式２）は蒸留により分離精製が可能で、残った他の異性体は再び付加−脱離によりリサイクルし（Ｅ）−３−メチル−２−シクロペンタデセノン（構造式２）に収束させることができる。
２ 塩化水素の付加、脱離による異性化
（１）塩化水素の付加
異性体混合物（構造式２、３、５〜７）（１，２０１ｍｇ、５．０８ｍｍｏｌ）と濃硫酸（９８％、２７μＬ、０．５ｍｍｏｌ）の混合物に塩化水素ガスを室温で２４時間吹き込んだ。重曹水を加え反応を停止した。酢酸エチルにより２回抽出し、有機層を重曹水、水、飽和食塩水で洗浄した後硫酸ナトリウムで乾燥した。酢酸エチルを減圧下留去し、残渣をシリカゲルショートカラムに通した。溶媒を留去後、シリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製し（酢酸エチル：ヘキサン＝１：４５）、塩化物（構造式８、Ｘ＝Ｃｌ）及び原料の異性体混合物（構造式２、３、５〜７）を１，１８５ｍｇ回収した。塩化物（構造式８、Ｘ＝Ｃｌ）と原料の異性体混合物（構造式２、３、５〜７）の比率はガスクロマトグラフィーにより８４：１６であった。結果を以下の表のエントリー１１に示す。
（１）塩化水素の付加
異性体混合物（構造式２、３、５〜７）（１，２０１ｍｇ、５．０８ｍｍｏｌ）と濃硫酸（９８％、２７μＬ、０．５ｍｍｏｌ）の混合物に塩化水素ガスを室温で２４時間吹き込んだ。重曹水を加え反応を停止した。酢酸エチルにより２回抽出し、有機層を重曹水、水、飽和食塩水で洗浄した後硫酸ナトリウムで乾燥した。酢酸エチルを減圧下留去し、残渣をシリカゲルショートカラムに通した。溶媒を留去後、シリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製し（酢酸エチル：ヘキサン＝１：４５）、塩化物（構造式８、Ｘ＝Ｃｌ）及び原料の異性体混合物（構造式２、３、５〜７）を１，１８５ｍｇ回収した。塩化物（構造式８、Ｘ＝Ｃｌ）と原料の異性体混合物（構造式２、３、５〜７）の比率はガスクロマトグラフィーにより８４：１６であった。結果を以下の表のエントリー１１に示す。
このほか、種々の溶媒を用いて上記と同様に操作した。これらの結果を以下の表に示す。
（２）塩化水素の脱離１
塩化物（構造式８、Ｘ＝Ｃｌ）（５４ｍｇ、０．１９６ｍｍｏｌ）のエタノール溶液（１ｍＬ）に水酸化カリウムエタノール溶液（１６４μＬ、１．１９Ｍ、０．２ｍｍｏｌ）を０℃にて加え、５分撹拌した。塩化アンモニウム水溶液を加え、酢酸エチルで２回抽出した。有機層を水、飽和食塩水で洗浄した後、硫酸ナトリウムで乾燥した。溶媒を減圧留去後、残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製し（酢酸エチル：ヘキサン＝１：２０）、異性体混合物（構造式２、３、５、６）を４７ｍｇ（１００％）回収した。１Ｈ ＮＭＲにより比率を求めたところ、望む異性体２が８１％、異性体３が１９％、異性体５、６は痕跡量であった。結果を以下の表のエントリー１に示す。
塩化物（構造式８、Ｘ＝Ｃｌ）（５４ｍｇ、０．１９６ｍｍｏｌ）のエタノール溶液（１ｍＬ）に水酸化カリウムエタノール溶液（１６４μＬ、１．１９Ｍ、０．２ｍｍｏｌ）を０℃にて加え、５分撹拌した。塩化アンモニウム水溶液を加え、酢酸エチルで２回抽出した。有機層を水、飽和食塩水で洗浄した後、硫酸ナトリウムで乾燥した。溶媒を減圧留去後、残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製し（酢酸エチル：ヘキサン＝１：２０）、異性体混合物（構造式２、３、５、６）を４７ｍｇ（１００％）回収した。１Ｈ ＮＭＲにより比率を求めたところ、望む異性体２が８１％、異性体３が１９％、異性体５、６は痕跡量であった。結果を以下の表のエントリー１に示す。
このほか、反応条件を変えたほかは上記と同様に操作した。これらの結果を以下の表に示す。
（３）塩化水素の脱離２
塩化物（構造式８、Ｘ＝Ｃｌ）（５１ｍｇ、０．１８５ｍｍｏｌ）のエタノール溶液（２ｍＬ）に水酸化カリウムエタノール溶液（２２０μＬ、０．８９Ｍ、０．１８５ｍｍｏｌ）を−４０℃にて加え、２０時間撹拌した。塩化アンモニウム水溶液を加え、酢酸エチルで２回抽出した。有機層を水、飽和食塩水で洗浄した後、硫酸ナトリウムで乾燥した。溶媒を減圧留去後、残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製し（酢酸エチル：ヘキサン＝１：２０）、異性体混合物（構造式２、３）を４３ｍｇ（９７％）回収した。１Ｈ ＮＭＲにより比率を求めたところ、望む異性体２が８９％、異性体３が１１％であった。結果を以下の表のエントリー５に示す。
塩化物（構造式８、Ｘ＝Ｃｌ）（５１ｍｇ、０．１８５ｍｍｏｌ）のエタノール溶液（２ｍＬ）に水酸化カリウムエタノール溶液（２２０μＬ、０．８９Ｍ、０．１８５ｍｍｏｌ）を−４０℃にて加え、２０時間撹拌した。塩化アンモニウム水溶液を加え、酢酸エチルで２回抽出した。有機層を水、飽和食塩水で洗浄した後、硫酸ナトリウムで乾燥した。溶媒を減圧留去後、残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製し（酢酸エチル：ヘキサン＝１：２０）、異性体混合物（構造式２、３）を４３ｍｇ（９７％）回収した。１Ｈ ＮＭＲにより比率を求めたところ、望む異性体２が８９％、異性体３が１１％であった。結果を以下の表のエントリー５に示す。
このほか、反応条件を変えたほかは上記と同様に操作した。これらの結果を以下の表に示す。
（４）まとめ
異性化は、コスト的に有利な塩化水素付加によっても行うことができる。反応をガスクロマトグラフィーでモニターすると異性体２、３、５の消失が早いことから、反応はプロトンのマルコフニコフ型の付加反応ではなく、塩素イオンの１，４−付加反応により進行しているものと考えられる。反応は無溶媒でも進行し（エントリー７）、また０．１当量の過塩素酸を用いると収率は向上した（エントリー８）。さらに反応時間を長くしたところ、７１％にまで収率を改善することができた（エントリー９）。また、濃硫酸によっても同様の傾向が見られた（エントリー１０、１１）。副生成物は、いずれの場合も未反応の原料である。加圧閉鎖系で行えば、より効率的に反応が進行するものと予想される。臭化物に比べ、塩化物は室温でも安定である。
異性化は、コスト的に有利な塩化水素付加によっても行うことができる。反応をガスクロマトグラフィーでモニターすると異性体２、３、５の消失が早いことから、反応はプロトンのマルコフニコフ型の付加反応ではなく、塩素イオンの１，４−付加反応により進行しているものと考えられる。反応は無溶媒でも進行し（エントリー７）、また０．１当量の過塩素酸を用いると収率は向上した（エントリー８）。さらに反応時間を長くしたところ、７１％にまで収率を改善することができた（エントリー９）。また、濃硫酸によっても同様の傾向が見られた（エントリー１０、１１）。副生成物は、いずれの場合も未反応の原料である。加圧閉鎖系で行えば、より効率的に反応が進行するものと予想される。臭化物に比べ、塩化物は室温でも安定である。
脱塩化水素は、脱臭化水素と同様円滑に進行した。
Claims (7)
- ３−メチル−２−シクロペンタデセノンと３−メチル−３−シクロペンタデセノンを含む混合物中の３−メチル−３−シクロペンタデセノンと（Ｚ）−３−メチル−２−シクロペンタデセノンを（Ｅ）−３−メチル−２−シクロペンタデセノンへ異性化させる異性化工程を含むことを特徴とする（Ｅ）−３−メチル−２−シクロペンタデセノンの製造方法。
- 前記異性化工程において、３−メチル−２−シクロペンタデセノンと３−メチル−３−シクロペンタデセノンを含む混合物を、水酸化カリウム、硫酸、ヨウ素のうちのいずれかの存在下で加熱することを特徴とする請求項１記載の（Ｅ）−３−メチル−２−シクロペンタデセノンの製造方法。
- 前記異性化工程は、臭化水素又は塩化水素を付加する付加工程と、この付加工程の後に臭化水素又は塩化水素を脱離させる脱離工程とからなることを特徴とする請求項１記載の（Ｅ）−３−メチル−２−シクロペンタデセノンの製造方法。
- 前記脱離工程を、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム又は炭酸カリウムの存在下で行うことを特徴とする請求項３記載の（Ｅ）−３−メチル−２−シクロペンタデセノンの製造方法。
- 前記異性化工程の後に、（Ｅ）−３−メチル−２−シクロペンタデセノンを分離する分離工程を含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載の（Ｅ）−３−メチル−２−シクロペンタデセノンの製造方法。
- 前記分離工程において（Ｅ）−３−メチル−２−シクロペンタデセノンを分離した後に残った成分を前記異性化工程へ循環させる循環工程を含むことを特徴とする請求項５記載の（Ｅ）−３−メチル−２−シクロペンタデセノンの製造方法。
- 請求項１〜６のいずれか１項記載の（Ｅ）−３−メチル−２−シクロペンタデセノンの製造方法により得られた（Ｅ）−３−メチル−２−シクロペンタデセノンを不斉水素化することを特徴とする（Ｒ）−（−）−３−メチルシクロペンタデカンの製造方法。
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