JP2014524915A - シクロヘプテンの製造法 - Google Patents

Abstract

本発明の対象は、その８位のＣ−Ｃ二重結合が末位ではない不斉１，８−ジエンの閉環メタセシスによって、シクロヘプテンおよびその誘導体を製造する方法である。シクロヘプテンならびにその誘導製品のシクロヘプタノン、シクロヘプチルアミン、シクロヘプタンカルボアルデヒド、シクロヘプタンカルボン酸およびシクロヘプタンカルボン酸塩化物、ならびにこれらの誘導体は、作用物質化合物に対して重要な合成構成単位である。閉環メタセシスは、特に反応蒸留として実施される。閉環メタセシスのための不斉１，８−ジエンは、相応する不飽和カルボン酸またはカルボン酸誘導体を触媒的脱カルボニル化または酸化的脱カルボキシル化することによって得ることができる。

Description

本願は、２０１１年７月１２日付けで提出された仮の米国特許出願第６１／５０６６７９号の開示内容を、参照のために本明細書に援用するものである。

本発明は、その８位のＣ−Ｃ二重結合が末位ではない１，８−ジエンの閉環メタセシスによって、シクロヘプテンを製造する方法に関する。さらに、本発明は、転化生成物（Ｆｏｌｇｅｐｒｏｄｕｋｔｅ）のシクロヘプタノン、シクロヘプチルアミン、シクロヘプタンカルボアルデヒド、シクロヘプタンカルボン酸およびシクロヘプタンカルボン酸塩化物を本発明により製造されたシクロヘプテンから製造する方法に関する。同様に、本発明は、シクロヘプテン環上で１個以上の基が置換されている、相応する誘導体の製造法にも関する。

シクロヘプタン環を有する化合物は、かなり頻繁に作用物質として利用される。例えば、Ｂｅｎｃｙｃｌａｎ（Ｆｌｕｄｉｌａｔ（登録商標））はカルシウムチャンネル遮断薬として、Ｈｅｐｔａ−ｂａｒｂｉｔａｌ（Ｍｅｄｏｍｉｎ（登録商標））は中位の長さの作用を有するバルビツレートとして、およびインカドロン酸（Ｂｉｓｐｈｏｎａｌ（登録商標））は悪性過カルシウム血症を抑制する物質として、市場で成熟期にある。

前記の全ての作用物質は、シクロヘプタノンから出発して合成されるか、またはシクロヘプチルアミンから出発して合成される。刊行物中に記載された、数多くの別の作用物質は、別のシクロヘプタン誘導体から出発して合成される。とりわけ、シクロヘプタンカルボアルデヒドならびにこれから簡単に製造可能なシクロヘプタンカルボン酸およびシクロヘプタンカルボン酸塩化物は、重要である。しかし、これまでシクロヘプタノン（Ｓｕｂｅｒｏｎ）だけが工業的に、比較的長くかつ費用の掛かる合成法により入手可能であった。

欧州特許第０６３２００４号明細書には、コルク酸ジニトリルをより高い温度で水の存在下にＳｉ／Ｔｉ混合酸化物触媒で環化することにより、シクロヘプタノンを合成することが記載されている。収率は、たしかに８５％で比較的良好であるが、しかし、触媒の寿命は、中程度であるにすぎない。その際、コルク酸ジニトリルは、多工程合成において、製造されなければならない。ホスゲンで１，６−ジクロロヘキサンに転化される１，６−ヘキサンジオールから出発して、引き続きＮａＣＮで転化されるかまたはコルク酸から出発して、コルク酸アミドを経て引き続きＰ₄Ｏ₁₀で脱水される。双方の経路は、極めて長く、シクロヘプタノンへの取り組み方だけを提供する。

上記の全ての出発構成単位（シクロヘプタノン、シクロヘプチルアミン、シクロヘプタンカルボアルデヒド、シクロヘプタンカルボン酸およびシクロヘプタンカルボン酸塩化物）の合成は、明らかに中心構成単位としてのシクロヘプテンから出発して、簡単に行なうことができる：

シクロヘプテンは、閉環メタセシス（ＲＣＭ）により、α，ω−オレフィン１，８−ノナジエンから出発して、当該α，ω−オレフィン１，８−ノナジエンが２個の末位のＣ−Ｃ二重結合と、揮発性エテンの分離下に環化し、製造されうる（Ｂｅｎ−Ａｓｕｌｙ ｅｔ ａｌ．，Ｏｒｇａｎｏｍｅｔａｌｌｉｃｓ（２００８），２７：８１１−８１３）。その際に、とりわけ反応体の工業的使用可能性を欠くこと、ならびに比較的高い希釈は、欠点である。不斉α，ω−オレフィンから出発するかまたはそれどころか末端のＣ−Ｃ二重結合だけを有するジエンから出発する、閉環メタセシスによるシクロヘプテンまたはその誘導体の製造は、刊行物には記載されていない。むしろ、刊行物においては、不斉ジエンを使用する場合には、非環式ジエンメタセシス（ＡＤＭＥＴ）による二量体化が好ましいことから出発する（Ｃｏｎｒａｄ ＆ Ｆｏｇｇ，Ｃｕｒｒ Ｏｒｇ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ（２００６），１０：１８５−２０２）。

目下のところ、シクロヘプテンへの簡単な工業的取り組み方は、存在しない。したがって、工業的に良好に使用可能な出発物質から出発する、かかる取り組み方が望まれるであろう。

したがって、選択肢の、殊に工業的に良好に使用可能な出発物質から出発する、シクロヘプテンを製造方法を提供することは、本発明の基礎となる課題と見なすことができる。

相応して、本発明は、式Ｉ

〔式中、Ｒ１は、１〜２０個のＣ原子、殊に４、６、８または１０個のＣ原子を有するアルキル基である〕の１，８−ジエンならびにその誘導体の触媒的閉環メタセシスによって、シクロヘプテンまたはその誘導体を製造する方法に関する。好ましくは、本発明は、式Ｉ〔式中、Ｒ１は、１〜２０個のＣ原子、殊に４、６、８または１０個のＣ原子を有するアルキル基である〕の１，８−ジエンの触媒的閉環メタセシスによって、シクロヘプテンを製造する方法に関する。特に、式Ｉの１，８−ジエンまたはその誘導体は、共役二重結合を有しない。特に、式Ｉの１，８−ジエンは、ヘプタデカ−１，８−ジエンである。

本発明の範囲内のアルキル基は、ヘテロ原子なしの脂肪族炭化水素基である。特に、前記脂肪族炭化水素基は、飽和および非分枝鎖状である。

式Ｉの１，８−ジエンの誘導体は、式Ｉの１，８−ジエンから出発して、２位ないし７位で互いに独立して、１個以上の、特に１〜３個の置換基Ｒ２で変性されている化合物である。その際に、Ｒ２は、１〜４個のＣ原子を有するアルキル基、１〜４個のＣ原子を有するアルコキシ基、フェニル基、ハロゲン化物、特に塩化物もしくは臭化物、アミノ基、ヒドロキシ基またはスルホン酸基である。

原則的に式Ｉの１，８−ジエンまたはその誘導体の閉環メタセシスには、考えうる全てのメタセシス触媒が使用されてよい。前記反応は、プラスの活性化エントロピーを有する（１分子から２分子が発生される）ので、より高い温度での反応が好ましい。したがって、前記反応には、高温気相メタセシスに対する古典的な不均一触媒、例えばＷＯ₃／ＳｉＯ₂触媒が考慮されてよい。不均一触媒として、例えばＷＯ₃／ＳｉＯ₂触媒の他にＲｅ₂Ｏ₇／Ａｌ₂Ｏ₃触媒も使用される。不均一メタセシス触媒として、通常、タングステンもしくはレニウムの塩または錯体（例えば、ＷＣｌ₆もしくはＣＨ₃Ｒｅ（ＣＯ）₅）またはレニウムもしくはモリブデンをベースとする金属カルベン錯体（第１世代グラブス触媒、第２世代グラブス触媒、シュロック触媒、ホベイダグラブス触媒）が使用される。Ｒｅ、ＭｏまたはＷをベースとする触媒は、しばしば助触媒（たいてい、主族元素の金属有機錯体、例えばアルミニウムアルキル、アルミニウムアルキルクロリドまたは亜鉛アルキル）および活性剤（例えば、酸素含有化合物、例えばエタノールまたはジエチルエーテル）と組み合わせて使用される。適したメタセシス触媒は、刊行物中に記載されている（例えば、米国特許第５９６９１７０号明細書、米国特許第６１１１１２１号明細書、米国特許第６９２１７３５号明細書、米国特許第１１／０９４１０２号明細書、米国特許第６７５９５３７号明細書、欧州特許第９９３４６５号明細書、米国特許第６６３５７６８号明細書、ＷＯ ２００７／００３１３５、ＷＯ ２００８／０６５１８７、欧州特許第１４６８００４号明細書、ドイツ連邦共和国特許第１０２００８００８２９９号明細書）。適したメタセシス触媒は、ルテニウムカルベン錯体、例えばジクロロ（３−メチル−２−ブテニリデン）ビス（トリシクロペンチルホスフィン）ルテニウム（ＩＩ）、イソペンテニリデン（１，３−ジメチルイミダゾリジン−２−イリデン）（トリシクロヘキシルホスフィン）ルテニウム（ＩＩ）ジクロリド、ベンジリデン−ビス（トリシクロヘキシルホスフィン）ジクロロルテニウム、１，３−ビス（２，４，６−トリメチルフェニル）−２（イミダゾリジニリデン）ジクロロ（フェニルメチレン）（トリシクロヘキシルホスフィン）ルテニウム、ジクロロ（ｏ−イソプロポキシフェニルメチレン）（トリシクロヘキシルホスフィン）ルテニウム（ＩＩ）、（１，３−ビス−（２，４，６−トリメチル−フェニル）−２−イミダゾリジニリデン）ジクロロ（ｏ−イソプロポキシフェニルメチレン）ルテニウム、１，３−ビス（２−メチルフェニル）−２−イミダゾリジニリデン］ジクロロ（フェニルメチレン）（トリシクロヘキシルホスフィン）ルテニウム（ＩＩ）、ジクロロ［１，３−ビス（２−メチルフェニル）−２−イミダゾリジニリデン］（２−イソプロポキシフェニル−メチレン）ルテニウム（ＩＩ）、ジクロロ［１，３−ビス（２，４，６−トリメチルフェニル）−２−イミダゾリジニリデン］［３−（２−ピリジニル）プロピリデン］ルテニウム（ＩＩ）、ジクロロ［１，３−ビス（２，４，６−トリメチルフェニル）−２−イミダゾリジニリデン］−（ベンジリデン）ビス（３−ブロモピリジン）ルテニウム（ＩＩ）、［１，３−ビス（２，６−ジ−イソプロピルフェニル）−４，５−ジヒドロ−イミダゾール−２−イリデン］−［２−イソプロポキシ−５−（トリフルオロアセトアミド）フェニル］メチレンルテニウム（ＩＩ）ジクロリド、ビス−（トリシクロヘキシルホスフィン）−３−フェニル−１Ｈ−インデン−１−イリデン−ルテニウム（ＩＩ）ジクロリド、ビス（トリシクロヘキシルホスフィン）［（フェニルチオ）メチレン］ルテニウム（ＩＩ）ジクロリド、ビス（トリシクロヘキシルホスフィン）−［（フェニルチオ）メチレン］ルテニウム（ＩＩ）ジクロリド、１，３−ビス（２，４，６−トリメチルフェニル）−４，５−ジヒドロイミダゾール−２−イリデン［２−（イソプロポキシ）−５−（Ｎ，Ｎ−ジメチル−アミノスルホニル）フェニル］メチレン−ルテニウム（ＩＩ）ジクロリド、１，３−ビス（２，４，６−トリメチルフェニル）−４，５−ジヒドロイミダゾール−２−イリデン［２−（イソプロポキシ）−５−（Ｎ，Ｎ−ジメチル−アミノスルホニル）フェニル］メチレン−ルテニウム（ＩＩ）ジクロリド、［１，３−ビス（２，４，６−トリメチルフェニル）−２−イミダゾリジニリデン］−［２−［［（４−メチルフェニル）イミノ］メチル］−４−ニトロフェノリル］−［３−フェニル−１Ｈ−インデン−１−イリデン］ルテニウム（ＩＩ）クロリド；［１，３−ビス（２，４，６−トリメチルフェニル）−２−イミダゾリジニリデン］−［２−［［（２−メチルフェニル）イミノ］メチル］フェノリル］−［３−フェニル−１Ｈ−イリデン］ルテニウム（ＩＩ）クロリド、３−フェニル−１Ｈ−インデン−１−イリデン［ビス（イソブチルホバン）］ルテニウム（ＩＩ）ジクロリド、{［２−（イソプロポキシ）−５−（Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノスルホニル）フェニル］メチレン}（トリシクロヘキシルホスフィン）ルテニウム（ＩＩ）ジクロリド、トリシクロヘキシルホスフィン［１，３−ビス（２，４，６−トリメチルフェニル）−４，５−ジヒドロイミダゾール−２−イリデン］［（フェニルチオ）−メチレン］ルテニウム（ＩＩ）ジクロリド、トリシクロヘキシルホスフィン［１，３−ビス（２，４，６−トリメチルフェニル）イミダゾール−２−イリデン］［３−フェニル−１Ｈ−インデン−１−イリデン］ルテニウム（ＩＩ）ジクロリド、トリシクロヘキシルホスフィン［１，３−ビス（２，４，６−トリメチルフェニル）イミダゾール−２−イリデン］［２−チエニルメチレン］ルテニウム（ＩＩ）ジクロリド、トリシクロヘキシルホスフィン［２，４−ジヒドロ−２，４，５−トリフェニル−３Ｈ−１，２，４−トリアゾール−３−イリデン］［２−チエニルメチレン］ルテニウム（ＩＩ）ジクロリド、トリシクロヘキシルホスフィン［４，５−ジメチル−１，３−ビス（２，４，６−トリメチルフェニル）イミダゾール−２−イリデン］［２−チエニルメチレン］ルテニウム（ＩＩ）ジクロリド、トリシクロヘキシルホスフィン［３−フェニル−１Ｈ−インデン−１−イリデン］［１，３−ビス（２，４，６−トリメチルフェニル）−４，５−ジヒドロイミダゾール−２−イリデン］ルテニウム（ＩＩ）ジクロリド、トリフルオロアセタト−［４，５−ジヒドロ−１，３−ビス（２，４，６−トリメチルフェニル）イミダゾール−２−イリデン］テトラ（２，２−ジメチルプロパンニトリル）−ルテニウム（ＩＩ）トリフルオロアセテートまたはトリ（イソプロポキシ）ホスフィン（３−フェニル−１Ｈ−インデン−１−イリデン）［１，３−ビス（２，４，６−トリメチルフェニル）−４，５−ジヒドロイミダゾール−２−イリデン］ルテニウム（ＩＩ）ジクロリドである。

使用される触媒タイプに依存して、前記反応は、温和な温度（例えば、０〜１００℃）で、または高められた温度（例えば、１００〜５００℃）で実施される。

触媒的閉環メタセシスは、液相中で、または気相中で行なうことができる。前記閉環メタセシスは、均一触媒反応として、ならびに不均一触媒反応として実施されうる。

好ましくは、本発明による閉環メタセシスに対して、Ｒｕ触媒、例えば式ＩＩ（Ｍｅｓ＝メシチル、Ｐｈ＝フェニル、Ｐｒ＝プロピル）、ＩＩＩ（Ｃｙ＝シクロヘキシル、Ｐｈ＝フェニル）またはＩＶ（第２世代ホベイダグラブス触媒、Ｍｅｓ＝メシチル）のＲｕ触媒が使用される。

式Ｉの１，８−ジエンまたはその誘導体の閉環メタセシスの場合、シクロヘプテンまたはその誘導体は、副生成物としての式Ｖ

のオレフィンの分離下に形成される。この副生成物は、前記反応条件下でエテンの分離下に二量体化することができ、式ＶＩ

のオレフィンになる。

ヘプタデカ−１，８−ジエンの閉環メタセシスの場合には、式Ｖの分離された副生成物は、１−デセンであり、式ＶＩの相応する二量体化生成物は、９−オクタデセンである。式ＶおよびＶＩのオレフィンならびに殊に１−デセンおよび９−オクタデセンは、同様に工業的に重要な価値のある生成物であり、当該生成物は、前記反応混合物から単離されうる。式ＶＩのオレフィン、例えば９−オクタデセンは、通常、本発明による閉環メタセシスの場合に塔底生成物として生じる。式ＶおよびＶＩのオレフィンは、同時生産において、シクロヘプテンまたはその誘導体の他に、本発明による方法の場合に取得されうる。

本発明による閉環メタセシスは、バッチ運転形式、半バッチ運転形式または連続的運転形式において、実施されうる。好ましくは、本発明による閉環メタセシスは、反応蒸留として実施される。

本発明による閉環メタセシスをハッチ運転形式で実施する場合には、反応体（式Ｉの１，８−ジエンまたはその誘導体）およびメタセシス触媒は、特に不活性の溶剤中に予め装入され、かつ前記反応条件に晒される。前記反応は、特に０〜５００℃、特に有利に２０〜１００℃の温度で、特に１〜５バールの圧力下、特に有利に常圧下で行なわれる。前記圧力は、当該圧力が相応する温度で反応混合物の蒸気圧よりも高くなる程度に選択することができる。前記反応体は、特に、最大１．０ｍｏｌ/ｌ、有利に最大０．５ｍｏｌ/ｌの濃度で、例えば０．０１〜０．１ｍｏｌ/ｌの濃度範囲内で予め装入される。前記溶剤は、特に、前記反応生成物からシクロヘプテンまたはその誘導体が簡単に分離されうる、すなわち例えば蒸留分離の場合に十分に異なる沸点を有する程度に選択されている。特に、前記溶剤の沸点は、５〜１５００ミリバールの圧力範囲内で、シクロヘプテンまたはその誘導体の沸点と、少なくとも２０℃、特に有利に少なくとも５０℃だけ異なる。特に、前記溶剤は、シクロヘプテンまたはその誘導体よりも高い沸点を有する。特に、溶剤は、シクロヘプテンまたはその誘導体との共沸混合物を形成する。適した溶剤は、例えばジフェニルエーテル、ジクロロベンゼン、ジクロロエタン、キシレン、クメン、トルエンおよびジクロロメタンである。メタセシス触媒の使用される量は、反応体に対して、特に最大０．１モル％、特に有利に最大０．０５モル％である。最適な反応時間は、そのつどの反応およびそれぞれの反応条件に対して様々であってよい。前記の最適な反応時間は、前記反応混合物からの試料の取り出しおよび生成物含量の分析によって定めることができる。通常、反応時間は、０．５〜４８時間、有利に１〜６時間である。短すぎる反応時間の場合には、生成物の収率は、反応体の不完全な反応のために最適以下であり、長すぎる反応時間の場合には、望ましくない副反応または生成物のさらなる反応のために最適以下である。

本発明による閉環メタセシスをバッチ運転形式において反応蒸留として実施する場合には、反応体（式Ｉの１，８−ジエンまたはその誘導体）およびメタセシス触媒は、特に不活性溶剤中に予め装入され、かつ前記反応条件に晒される。前記反応は、特に、０〜５００℃、特に有利に２０〜１００℃の温度で、特に１〜１５０ミリバール、特に有利に５〜１００ミリバールの圧力下で行なわれる。圧力は、前記反応生成物のシクロヘプテンまたはその誘導体の蒸気圧が相応する温度で、適用された塔底圧力よりも高い程度に選択することができ、その結果、生成物は、反応中に蒸留により分離されうる。前記反応体は、特に最大２ｍｏｌ/ｌ、有利に最大１ｍｏｌ/ｌの濃度で、例えば０．０１〜０．５ｍｏｌ/ｌの濃度範囲内で予め装入される。溶剤は、特に、当該溶剤が選択された反応条件下で反応中に蒸発しないかまたは僅かにのみ（全ての反応中に使用される元来の容量の１０％未満）蒸発する程度に選択されている。特に、溶剤は、５〜１５００ミリバールの圧力範囲内で、シクロヘプテンまたはその誘導体の沸点よりも少なくとも２０℃だけ、特に有利に少なくとも５０℃だけ高い沸点を有する。特に、溶剤は、シクロヘプテンまたはその誘導体との共沸混合物を形成しない。適した溶剤は、例えば高沸点芳香族炭化水素、例えばキシレン、トルエンまたはクメン、ハロゲン化炭化水素、例えばジクロロメタンまたはジクロロエタン、ハロゲン化芳香族化合物、例えばジクロロベンゼンおよびジフェニルエーテルである。メタセシス触媒の使用される量は、反応体に対して、特に最大０．１モル％、特に有利に最大０．０５モル％である。最適な反応時間は、そのつどの反応およびそれぞれの反応条件に対して様々であってよい。前記の最適な反応時間は、前記反応混合物からの試料の取り出しおよび反応体の転化率の分析によって定めることができる。通常、反応時間は、０．５〜４８時間、有利に１〜６時間である。短すぎる反応時間の場合には、生成物の収率は、反応体の不完全な反応のために最適以下であり、長すぎる反応時間の場合には、不経済である。特に、前記反応混合物は、生成物の蒸留分離を反応中に改善する共留剤を含有する。特に、前記共留剤は、当該共留剤が生成物と類似した沸点を有する程度に選択されている（反応または蒸留が実施される圧力で±２０℃、有利に±１０℃）。適した共留剤は、トルエンである。好ましくは、共留剤は、蒸留分離後に生成物と分離され、かつ前記反応混合物に再び供給される。それとは別に、連続的に新しい共留剤は、前記反応混合物に供給されてもよい。反応蒸留としての前記運転形式の場合、生じる生成物は、前記反応混合から直接に反応中に取り出され、それによって望ましくない副反応から保護される。

半バッチ運転形式における反応蒸留としての本発明による閉環メタセシスを実施する場合には、メタセシス触媒は、不活性溶剤中に予め装入される。反応条件下で、反応体（式Ｉの１，８−ジエンまたはその誘導体）は、供給される。前記反応は、特に０〜５００℃、特に有利に２０〜１００℃の温度で、特に１〜２００ミリバール、特に有利に５〜１５０ミリバールの圧力下で行なわれる。圧力は、前記反応生成物のシクロヘプテンまたはその誘導体の蒸気圧が相応する温度で、適用された塔底圧力よりも高い程度に選択することができ、その結果、生成物は、反応中に蒸留分離されうる。前記反応体は、特に、当該反応体の濃度が最大１ｍｏｌ/ｌ、有利に最大０．５ｍｏｌ/ｌの値を上回らず、かつ例えば０．００５〜０．５ｍｏｌ/ｌ、有利に０．０１〜０．１ｍｏｌ/ｌの濃度範囲にあるかかる流速で供給される。溶剤は、特に、当該溶剤が選択された反応条件下で反応中に蒸発しないかまたは僅かにのみ（全ての反応中に使用される元来の容量の１０％未満）蒸発する程度に選択されている。特に、前記溶剤は、５〜１５００ミリバールの圧力範囲内で、シクロヘプテンまたはその誘導体の沸点と、少なくとも２０℃、特に有利に少なくとも５０℃だけ高い沸点を有する。特に、溶剤は、シクロヘプテンまたはその誘導体との共沸混合物を形成しない。適した溶剤は、例えば高沸点芳香族炭化水素、例えばキシレン、トルエンまたはクメン、ハロゲン化炭化水素、例えばジクロロメタンまたはジクロロエタン、ハロゲン化芳香族化合物、例えばジクロロベンゼンおよびジフェニルエーテルである。メタセシス触媒の使用される量は、反応体に対して、特に最大０．１モル％、特に有利に最大０．０５モル％である。特に、前記反応混合物は、生成物の蒸留分離を反応中に改善する共留剤を含有する。特に、前記共留剤は、当該共留剤が生成物と類似した沸点を有する程度に選択されている（反応または蒸留が実施される圧力で±２０℃、有利に±１０℃）。適した共留剤は、トルエンである。好ましくは、共留剤は、蒸留分離後に生成物と分離され、かつ前記反応混合物に再び供給される。それとは別に、連続的に新しい共留剤は、前記反応混合物に供給されてもよい。

反応蒸留としての前記運転形式の場合には、生じる生成物は、前記反応混合物から直接に反応中に絶えず取り出され、それによって望ましくない副反応から保護される。半バッチ運転形式における反応蒸留は、前記反応混合物における比較的僅かな反応体濃度の場合に高い転化率を可能にし、それによって分子間副反応、例えば式Ｉの１，８−ジエンまたはその誘導体の二量体化は、さらに抑制される。

連続的な反応蒸留としての本発明による閉環メタセシスを実施する場合には、反応体（式Ｉの１，８−ジエンまたはその誘導体）は、有利に不活性溶剤中で、上昇部および下降部を有する精留塔の反応帯域に連続的に供給される。前記反応帯域にメタセシス触媒は予め装入されている。この反応は、特に０〜５００℃、特に有利に２０〜１００℃の温度で、特に１〜２００ミリバール、特に有利に５〜１５０ミリバールの圧力下で行なわれる。生成物（シクロヘプテンまたはその誘導体ならびにメタセシスの際に分離されたオレフィンまたはその二量体）は、精留塔内で反応混合物から蒸留分離され、かつ連続的に取り出される。特に、前記塔の反応帯域内で溶剤の最大の広範囲に及ぶ残留を可能にする沸点を有する溶剤が選択される。生成物と一緒に前記塔から取り出される溶剤は、特に当該生成物と分離され（例えば、蒸留により）、および反応体と一緒に前記反応に再び供給される。反応条件は、特に、前記反応帯域内の反応体の濃度が最大１ｍｏｌ/ｌ、有利に最大０．５ｍｏｌ/ｌの値を上回らず、かつ例えば０．００５〜０．５ｍｏｌ/ｌ、有利に０．０１〜０．１ｍｏｌ/ｌの濃度範囲内にある程度に調節される。適した溶剤は、例えば高沸点芳香族炭化水素、例えばキシレン、トルエンまたはクメン、ハロゲン化炭化水素、例えばジクロロメタンまたはジクロロエタン、ハロゲン化芳香族化合物、例えばジクロロベンゼンおよびジフェニルエーテルである。メタセシス触媒の使用される量は、反応体に対して、特に最大０．１モル％、特に有利に最大０．０５モル％である。特に、前記反応混合物には、共留剤が添加され、この共留剤は、反応中に生成物の蒸留分離を改善する。好ましくは、前記共留剤は、蒸留分離後に生成物と分離され、かつ前記反応混合物に再び供給される。

本発明による触媒的閉環メタセシスに対する式Ｉの１，８−ジエンは、式ＶＩＩ

のカルボン酸またはカルボン酸誘導体を触媒的脱カルボニル化（Ｔｒｏｓｔ ＆ Ｆｌｅｍｉｎｇ（編者），Ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ，第１版，Ｅｌｓｅｖｉｅｒ（１９９１）３：１０４０−１０４２）または触媒的脱カルボキシル化（Ｃａｒｅｙ ＆ Ｓｕｎｄｂｅｒｇ，Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，Ｐｌｅｎｕｍ Ｐｒｅｓｓ（１９９０），第３版，Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ，第６４９−６５１頁）することによって製造されうる。

Ｘは、ハロゲン化物、有利に塩化物、Ｈ原子、ＯＨ基または別の適した脱離基、例えばアシル基、特にアセチル、ピバロイルまたはベンゾイルである。原則的に、別のカルボン酸活性剤、例えばイミダゾリドまたは活性エステルも可能である。式Ｉの１，８−ジエンの誘導体は、同様に、カルボン酸の相応する誘導体または式ＶＩＩのカルボン酸誘導体から出発して製造されうる。ヘプタデカ−１，８−ジエンは、例えばオレイン酸またはオレイン酸誘導体、例えばオレイン酸クロリドを触媒的脱カルボニル化するかまたは酸化的脱カルボキシル化することによって製造されうる。相応して、シクロヘプテンへの閉環メタセシスに適した、式Ｉの１，８−ジエンは、例えばミリストレイン酸、パルミトレイン酸、エライジン酸もしくはガドレイン酸またはこれらの酸誘導体を触媒的脱カルボニル化するかまたは酸化的脱カルボキシル化することによって製造されうる。不飽和ポリカルボン酸またはカルボン酸誘導体、例えばリノール酸の相応する使用も可能であるが、しかし、原理的に閉環メタセシスの場合には、副生成物としてのより大きな環の大きさを有する不飽和脂環式化合物を生じうる。

かかる触媒的脱カルボニル化または酸化的脱カルボキシル化は、原理的に刊行物中に既に記載されている（Ｂｌｕｍ ｅｔ ａｌ．，Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．（１９６７）８９：２３３８−２３４１；Ｏｈｎｏ ＆ Ｔｓｕｊｉ，Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．（１０６８）９０：９９−１０７；Ｔｓｕｊｉ ＆ Ｏｈｎｏ，Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ（１９６９）１５７−１６９）。Ｇｏｏｓｓｅｎ ＆ Ｒｏｄｒｉｇｕｅｚ（Ｃｈｅｍ Ｃｏｍｍ（２００４）７２４−７２５）は、例えばオレイン酸を過剰のピバリン酸無水物およびＰｄ触媒の存在下で６９％の収率でヘプタデカ−１，８−ジエンへ転化することを記載している。同様に、オレイン酸を過剰の無水酢酸および触媒としてのＰｄＣ（ＰＰｈ₃）₂の存在下で脱カルボニル化することは、公知である（Ｍｉｌｌｅｒ ｅｔ ａｌ．，Ｊ．Ｏｒｇ．Ｃｈｅｍ．（１９９３）５８：１８−２０）。類似した触媒系との同様の反応は、既に米国特許第５０７７４４７号明細書および米国特許第３１０９０４０号明細書中に記載された。

ＸがＯＨである式ＶＩＩのカルボン酸、例えばオレイン酸は、触媒的脱カルボニル化または酸化的脱カルボキシル化の際にＣＯおよび水の分離下に反応され、式Ｉの１，８−ジエン、例えばヘプタデカ−１，８−ジエンになる。

水は、前記反応の際に劣悪な脱離基であるので、ＸがＯＨである式ＶＩＩのカルボン酸は、前記反応に対して特に良好な基質ではない。好ましくは、ＸがＯＨである式ＶＩＩのカルボン酸は、例えば無水酢酸または無水ピバリン酸との混合無水物の形成によって、インサイチュー（ｉｎ−ｓｉｔｕ）で活性化されるか、またはより良好な脱離基を有するカルボン酸誘導体、例えば酸塩化物が使用される。さらに、前記反応は、レトロ・コッホ・カルボニル化（Ｒｅｔｒｏ−Ｋｏｃｈ−Ｃａｒｂｏｎｙｌｉｅｒｕｎｇ）と見なすことができる。酸の代わりに、アルデヒドが使用されてもよく、さらにその際にＣＯおよびＨ₂が分離され、この反応は、レトロ・ヒドロホルミル化（Ｒｅｔｒｏ−Ｈｙｄｒｏｆｏｒｍｙｌｉｅｒｕｎｇ）と見なすことができる。式ＶＩＩの純粋なカルボン酸またはカルボン酸誘導体が使用されてよいかまたはこれらの含む混合物が使用されてもよい。かかる混合物は、式ＶＩＩのカルボン酸またはカルボン酸誘導体を、特に少なくとも５０質量％の割合で含む。

オレイン酸またはオレイン酸クロリドは、工業的に使用可能であるので、これらの使用は、ヘプタデカ−１，８−ジエンの製造に特に好ましい。

式ＶＩＩのカルボン酸またはカルボン酸誘導体を触媒的脱カルボニル化するかまたは酸化的脱カルボキシル化するためには、刊行物中に記載された全ての触媒が使用されてよい。特に有利には、Ｐｄ（ＩＩ）錯体およびＲｈ（Ｉ）錯体が触媒として使用される。

式Ｉの１，８−ジエンへの式ＶＩＩのカルボン酸またはカルボン酸誘導体の触媒的脱カルボニル化または酸化的脱カルボキシル化は、有利に反応蒸留として半バッチ運転形式で行なわれ、その際に式ＶＩＩのカルボン酸またはカルボン酸誘導体は、均一に反応器に供給され、易揮発性生成物は、可能なかぎり急速に除去される。このことを実現させるために、反応温度は、触媒に依存して、適した反応速度が得られる程度に選択される。さらに、前記反応温度に適合して、圧力は、当該圧力の際に式Ｉの１，８−ジエンの沸点が反応温度よりも少なくとも１０℃低い程度に選択される。前記反応は、物質中で、ならびに反応条件下で不活性の高沸点溶剤の存在下で実施されてよい。これに関連して、「高沸点溶剤」とは、その沸点が所定の反応条件下で、選択された反応温度よりも高い溶剤であると解釈することができる。

触媒的脱カルボニル化または酸化的脱カルボキシル化の好ましい変法において、触媒は、最初に高沸点溶剤中またはイオン性液体中に溶解され、これらの溶液は、多孔質の不活性担体上に施される。さらに、触媒は、固定床反応器中で使用される。

本発明による閉環メタセシスにおける使用前に、式Ｉの１，８−ジエンは、特に精製される。精製は、多段であってもよい。例えば、オレイン酸クロリドから出発して、ガス状反応排出物を最初に凝縮することができ、引き続き形成された水性ＨＣｌは、相分離によって分離することができ、次に有機相は、水および／または希釈されたアルカリ液で任意に数回洗浄されてもよく、かつ最終的に有機相は、蒸留によって精製される。

本発明により製造されたシクロヘプテンは、さらなる工程において、例えばＮ₂Ｏを用いてシクロヘプタノンへ酸化されうる。エポキシ化およびスベロンへのエポキシドの転位からなる２段階の順序も可能である。他方で、シクロヘプタノンは、引き続く工程において、例えば水素およびアンモニアを用いて触媒によりシクロヘプチルアミンへ転化されうる（還元的アミノ化）。それとは別に、本発明により製造されたシクロヘプテンは、例えば水素および一酸化炭素を用いて、触媒によりシクロヘプタンカルボアルデヒドへ転化されうる（ヒドロホルミル化）。前記シクロヘプタンカルボアルデヒドは、引き続き工程において、例えば酸素の添加下にシクロヘプタンカルボン酸へ酸化されうる。シクロヘプタンカルボン酸は、直接にシクロヘプテンから、例えばＷＯ ０１／０５７３８に従って、ギ酸との反応により製造されてもよい。他方で、シクロヘプタンカルボン酸は、例えばホスゲンを用いて、シクロヘプタンカルボン酸塩化物へ転化されうる。同様に、シクロヘプテン環上に１個以上の置換基Ｒ２を有するシクロヘプテンの相応する誘導体から出発して、シクロヘプタノン、シクロヘプチルアミン、シクロヘプタンカルボアルデヒド、シクロヘプタンカルボン酸またはシクロヘプタンカルボン酸塩化物の相応する誘導体が製造されてもよく、その際にこのことは、本発明によれば、２位ないし７位に、互いに独立して、１個以上、有利に１〜３個の置換基Ｒ２を有する、式Ｉの１，８−ジエンから出発して変性されているかかる化合物から明らかになる。その際に、Ｒ２は、１〜４個のＣ原子を有するアルキル基、１〜４個のＣ原子を有するアルコキシ基、フェニル基、ハロゲン化物、特に塩化物または臭化物、アミノ基、ヒドロキシ基またはスルホン酸基である。

さらに、本発明は、あとに述べる、制限のない実施例によって詳説される。

例１
ジフェニルエーテル（２２２ｇ）中のメタセシス触媒としての式ＩＩのＲｕ錯体（７３ｍｇ、８０μｍｏｌ）の溶液を、真空（８ミリバール）下に８５℃に加熱した。この混合物にトルエン（２２ｍｌ）中の１，８−ヘプタデカジエン（２１．９ｇ、純度９０質量％、８３ｍｍｏｌ）の溶液を、スプレーポンプを用いて４時間に亘り均一に滴下し、他方で、生成物のシクロヘプテンおよび別の低沸点物（例えば、１−デセンおよびトルエン）を絶えず受器中に留去した。この反応の終結時に、反応体の完全な転化を確認することができた。留出液中のシクロヘプテンの量はＧＣ分析を用いて測定され、かつ４．８０ｇに相当した（５０ｍｍｏｌ、理論的収率の６０％）。

例２
反応を例１と同様に実施したが、メタセシス触媒としての式ＩＩＩのＲｕ錯体７４．３ｍｇ（８３μｍｏｌ）を使用して実施した。この場合も、反応体は、完全に転化された。留出液は、理論的収率の６３％に相当するシクロヘプテン４．９７ｇ（５２ｍｍｏｌ）を含有していた。

例３
反応を例１と同様に実施したが、式ＩＩのＲｕ錯体３６．６ｍｇ（４２μｍｏｌ）だけを使用して実施した。この場合も、反応の終結時に反応体の完全な転化を確認することができた。留出液は、理論的収率の５３％に相当するシクロヘプテン４．２３ｇ（４４ｍｍｏｌ）を含有していた。

例４
反応を例１と同様に実施したが、メタセシス触媒としての式ＩＶのＲｕ錯体４７．７ｍｇ（７６μｍｏｌ）を使用して実施した。この場合も、反応体は、完全に転化された。留出液は、理論的収率の７０％に相当するシクロヘプテン５．５７ｇ（５８ｍｍｏｌ）を含有していた。

例５
ジフェニルエーテル（２３６ｇ）中の１，８−ヘプタデカジエン（２３．３ｇ、純度９０質量％、８９ｍｍｏｌ）の溶液に、室温で式ＩＶのメタセシス触媒５０．６ｍｇ（８１μｍｏｌ）を添加した。この反応混合物を真空（８ミリバール）下に８５℃に加熱した。形成された生成物のシクロヘプテンおよび別の低沸点物（例えば、１−デセン）を、反応中に一様に受器中に蒸留した。２４時間の反応時間後に、ＧＣ分析を用いて９５％超の反応体の転化率を確認した。この留出液は、ＧＣ分析によれば、理論的収率の２０％に相当する、シクロヘプテン１．７８ｇ（１９ｍｍｏｌ）の量を含有していた。メタセシス触媒（５０ｍｇ、８０μｍｏｌ）のさらなる部分の添加後に、反応をさらに６時間進行させた。それにしたがって、さらなる微少量のシクロヘプテンだけを受器中で検出することができた。

例６
ジフェニルエーテル（２１ｇ）中の１，８−ヘプタデカジエン（２．１２ｇ、純度９０質量％、８ｍｍｏｌ）の溶液に、８５℃で式ＩＶのメタセシス触媒２．５６ｍｇ（４μｍｏｌ、基準溶液から）を添加した。３時間の反応時間後に、反応混合物を分析した。反応体は、８８％が転化され、反応混合物は、理論的収率の１５％に相当するシクロヘプテン１１０ｍｇ（１ｍｍｏｌ）を含有していた。

Claims (17)

1. 式Ｉ
   

   

   〔式中、Ｒ１は、１〜２０個のＣ原子を有するアルキル基である〕の１，８−ジエンならびにその誘導体の触媒的閉環メタセシスによって、シクロヘプテンまたはその誘導体を製造する方法であって、式Ｉの１，８−ジエンの誘導体が、式Ｉの１，８−ジエンから出発して、２位ないし７位で互いに独立して、１個以上の置換基Ｒ２で変性されている化合物であり、その際に、Ｒ２は、１〜４個のＣ原子を有するアルキル基、１〜４個のＣ原子を有するアルコキシ基、フェニル基、ハロゲン化物、アミノ基、ヒドロキシ基およびスルホン酸基からなる群から選択されている基である、前記方法。
2. 前記閉環メタセシスは、反応混合物において不活性溶剤の存在下で実施される、請求項１記載の方法。
3. 前記の生じるシクロヘプテンまたはその誘導体を反応中に前記反応混合物から蒸留により除去しかつ単離し、式Ｉの１，８−ジエンまたはその誘導体を前記反応混合物に、前記反応混合物中の式Ｉの１，８−ジエンまたはその誘導体の濃度が１ｍｏｌ/ｌを上回らない程度に供給する、請求項２記載の方法。
4. 前記反応混合物中の式Ｉの１，８−ジエンまたはその誘導体を最大２ｍｏｌ/ｌの濃度で予め装入し、生じるシクロヘプテンまたはその誘導体を反応中に前記反応混合物から蒸留分離しかつ単離する、請求項２記載の方法。
5. 前記反応混合物は、さらに共留剤を含有する、請求項３または４記載の方法。
6. ルテニウムカルベン錯体を触媒として閉環メタセシスのために使用する、請求項１から５までのいずれか１項に記載の方法。
7. 式Ｉの１，８−ジエンまたはその誘導体の閉環メタセシスの際にシクロヘプテンまたはその誘導体の他に生じる、式Ｖ
   

   

   のオレフィンおよび／またはその二量体化生成物が生じ、式ＶＩ
   

   

   のオレフィンが、本方法の副生成物として同様に単離される、請求項１から６までのいずれか１項に記載の方法。
8. 式Ｉの１，８−ジエンまたはその誘導体は、式ＶＩＩ
   

   

   〔式中、Ｘは、脱離基である〕のカルボン酸またはカルボン酸誘導体を触媒的脱カルボニル化または酸化的脱カルボキシル化することによって製造される、請求項１から７までのいずれか１項に記載の方法。
9. 脱離基Ｘは、Ｈ原子、ハロゲン化物、ＯＨ基およびアシル基からなる群から選択される、請求項８記載の方法。
10. 式Ｉの１，８−ジエンまたはその誘導体は、閉環メタセシス反応における使用前に清浄化される、請求項１から９までのいずれか１項に記載の方法。
11. 式Ｉの１，８−ジエンは、ヘプタデカ−１，８−ジエンであり、および請求項８から１０の場合に式ＶＩＩのカルボン酸またはカルボン酸誘導体は、オレイン酸またはオレイン酸誘導体である、請求項１から１０までのいずれか１項に記載の方法。
12. 請求項１から１１までのいずれか１項に記載の方法により製造されているシクロヘプテンまたはその誘導体を酸化することによって、シクロヘプタノンまたはその誘導体を製造する方法において、前記シクロヘプテン誘導体がシクロヘプテン環上で１個以上の基Ｒ２で置換されている相応する化合物であり、およびＲ２が１〜４個のＣ原子を有するアルキル基、１〜４個のＣ原子を有するアルコキシ基、フェニル基、ハロゲン化物、アミノ基、ヒドロキシ基およびスルホン酸基からなる群から選択されている基である、前記方法。
13. 請求項１２に記載の方法により製造された、シクロヘプタノンまたはその誘導体を転化することによって、シクロヘプチルアミンまたはその誘導体を製造する方法において、前記誘導体がシクロヘプテン環上で１個以上の基Ｒ２で置換されている相応する化合物であり、およびＲ２が１〜４個のＣ原子を有するアルキル基、１〜４個のＣ原子を有するアルコキシ基、フェニル基、ハロゲン化物、アミノ基、ヒドロキシ基およびスルホン酸基からなる群から選択されている基である、前記方法。
14. 請求項１から１１までのいずれか１項に記載の方法により製造されたシクロヘプテンまたはその誘導体を転化することによって、シクロヘプタンカルボアルデヒドまたはその誘導体を製造する方法において、前記シクロヘプテン誘導体がシクロヘプテン環上で１個以上の基Ｒ２で置換されている相応する化合物であり、およびＲ２が１〜４個のＣ原子を有するアルキル基、１〜４個のＣ原子を有するアルコキシ基、フェニル基、ハロゲン化物、アミノ基、ヒドロキシ基およびスルホン酸基からなる群から選択されている基である、前記方法。
15. 請求項１から１１までのいずれか１項に記載の方法により製造されたシクロヘプテンまたはその誘導体を転化することによって、シクロヘプタンカルボン酸またはその誘導体を製造する方法において、前記シクロヘプテン誘導体がシクロヘプテン環上で１個以上の基Ｒ２で置換されている相応する化合物であり、およびＲ２が１〜４個のＣ原子を有するアルキル基、１〜４個のＣ原子を有するアルコキシ基、フェニル基、ハロゲン化物、アミノ基、ヒドロキシ基およびスルホン酸基からなる群から選択されている基である、前記方法。
16. 請求項１４に記載の方法により製造された、シクロヘプタンカルボアルデヒドまたはその誘導体を酸化することによって、シクロヘプタンカルボン酸またはその誘導体を製造する方法において、前記誘導体がシクロヘプテン環上で１個以上の基Ｒ２で置換されている相応する化合物であり、およびＲ２が１〜４個のＣ原子を有するアルキル基、１〜４個のＣ原子を有するアルコキシ基、フェニル基、ハロゲン化物、アミノ基、ヒドロキシ基およびスルホン酸基からなる群から選択されている基である、前記方法。
17. 請求項１５または１６に記載の方法により製造された、シクロヘプタンカルボン酸またはその誘導体を転化することによって、シクロヘプタンカルボン酸塩化物またはその誘導体を製造する方法において、前記誘導体がシクロヘプテン環上で１個以上の基Ｒ２で置換されている相応する化合物であり、およびＲ２が１〜４個のＣ原子を有するアルキル基、１〜４個のＣ原子を有するアルコキシ基、フェニル基、ハロゲン化物、アミノ基、ヒドロキシ基およびスルホン酸基からなる群から選択されている基である、前記方法。