JP2022511294A - シス－α，β置換シクロペンタノンの製造方法 - Google Patents
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Abstract
本発明は、シス－ジアステレオマーとトランス－ジアステレオ異性体との重量比が１超：１である、式（Ｉ）TIFF2022511294000029.tif19150［式中、Ｒ１は、各々がＣ１～４アルキルアルコキシエーテル基および／またはＣ１～４アルキルカルボキシルエステル基の１つまたは２つで任意に置換されたＣ１～８アルキル基、Ｃ２～８アルケニル基またはＣ２～８アルキニル基を表し、Ｒ２は、各々がＣ１～４アルキルアルコキシエーテル基、カルボン酸基またはＣ１～４アルキルカルボキシルエステル基で任意に置換されたＣ１～６アルキル、Ｃ２～６アルケニルまたはＣ２～６アルキニル基を表す］の化合物の混合物の製造方法、および該方法に適した化合物に関する。
Description
本発明は、有機合成の分野に関する。より詳細には、本発明は、シス－ジアステレオマーとトランス－ジアステレオマーとの重量比が１超：１である、式（Ｉ）の化合物の混合物の製造方法、および該方法に適した化合物を提供する。
発明の背景
以下でより詳細に定義される式（Ｉ）の化合物は、賦香成分として、または香料工業における構成要素として一般に有用であり得る。式（Ｉ）の化合物のシス－ジアステレオマーおよびトランス－ジアステレオマーの混合物は、或る特定の有益な嗅覚効果を有し得る。
以下でより詳細に定義される式（Ｉ）の化合物は、賦香成分として、または香料工業における構成要素として一般に有用であり得る。式（Ｉ）の化合物のシス－ジアステレオマーおよびトランス－ジアステレオマーの混合物は、或る特定の有益な嗅覚効果を有し得る。
従来技術において、例えば米国特許第５７２８８６６号明細書、欧州特許第１９００７２０号明細書またはEur. J. Org. Chem. 2001, 3837に報告されている、上記化合物および上記化合物の混合物を製造する方法は、概して長時間かかり、高コストである。したがって、出発物質が容易に入手可能な物質である、単純かつ効率的な製造方法を用いて上記化合物および上記化合物の混合物を得ることが非常に望ましい。
本発明者らの知る限りでは、式（Ｉ）の化合物または式（Ｉ）の化合物の混合物が直接得られる、本発明による製造方法は、従来技術では開示も示唆もされていない。
発明の概要
上述の課題を解決するために、本発明は、シス－ジアステレオマーとトランス－ジアステレオマーとの重量比が１超：１である、式
［式中、Ｒ１は、各々がＣ１～４アルキルアルコキシエーテル基および／またはＣ１～４アルキルカルボキシルエステル基の１つまたは２つで任意に置換されたＣ１～８アルキル基、Ｃ２～８アルケニル基またはＣ２～８アルキニル基を表し、Ｒ２は、各々がＣ１～４アルキルアルコキシエーテル基、カルボン酸基またはＣ１～４アルキルカルボキシルエステル基で任意に置換されたＣ１～６アルキル基、Ｃ２～６アルケニル基またはＣ２～６アルキニル基を表す］
の化合物の混合物の製造方法であって、シス－ジアステレオマーとトランス－ジアステレオマーとの重量比が１以下：１である、式
［式中、Ｒ１およびＲ２は上記と同じ意味を有する］
の化合物を含む混合物を、（ａ）ケタール形成、（ｂ）トランス－ジアステレオマーおよびシス－ジアステレオマーの分離、ならびに（ｃ）シス－ジアステレオマーのケタールの加水分解を含む工程に供することによる方法を提供する。
上述の課題を解決するために、本発明は、シス－ジアステレオマーとトランス－ジアステレオマーとの重量比が１超：１である、式
の化合物の混合物の製造方法であって、シス－ジアステレオマーとトランス－ジアステレオマーとの重量比が１以下：１である、式
の化合物を含む混合物を、（ａ）ケタール形成、（ｂ）トランス－ジアステレオマーおよびシス－ジアステレオマーの分離、ならびに（ｃ）シス－ジアステレオマーのケタールの加水分解を含む工程に供することによる方法を提供する。
「シス－ジアステレオマー」および「トランス－ジアステレオマー」という用語により、当業者にとって通常の上記用語の意味が理解される。本発明との関連においては、「シス－ジアステレオマー」および「トランス－ジアステレオマー」という用語は、置換基Ｒ１と置換基Ｒ２との相対配置を意味する。「シス－ジアステレオマー」という用語は、置換基Ｒ１およびＲ２がシクロペンタン環に対して立体的に同じ方向に向いていることを意味し、一方で「トランス－ジアステレオマー」という用語は、置換基Ｒ１およびＲ２がシクロペンタン環に対して立体的に異なる方向に向いていることを意味する。このため、式（Ｉ）の化合物は、式
による絶対配置を有する２つのシス－ジアステレオマーと、式
による絶対配置を有する２つのトランス－ジアステレオマーとを含む。
製造された混合物の「シス－ジアステレオマーとトランス－ジアステレオマーとの重量比が１超：１である」という表現により、製造された混合物が５０重量％未満のトランス－ジアステレオマーに対して５０重量％を超えるシス－ジアステレオマーを含むことが理解される。好ましい実施形態によると、製造された混合物のシス－ジアステレオマーとトランス－ジアステレオマーとの重量比は、少なくとも６０：４０、より好ましくは少なくとも７０：３０、より好ましくは少なくとも８０：２０、さらにより好ましくは少なくとも８５：１５である。
シス－ジアステレオマーとトランス－ジアステレオマーとの重量比は、ＧＣによって決定することができる。通例、対応するシス－ジアステレオマーまたはトランス－ジアステレオマーのピークをＧＣによって決定し、対応するピーク面積を積分し、互いに比較する。
「アルキル」、「アルケニル」および「アルキニル」という用語により、当業者にとって通常の上記用語の意味が理解される。アルキル、アルケニルおよびアルキニルは、直鎖および分岐アルキル、アルケニルまたはアルキニル基を含むと理解される。「アルケニル」という用語は、１つ、２つまたは３つのオレフィン二重結合、好ましくは１つのオレフィン二重結合を含むと理解される。「アルキニル」という用語は、１つ、２つまたは３つの三重結合、好ましくは１つのオレフィン二重結合を含むと理解される。
「Ｃ１～４アルキルアルコキシエーテル基」、「カルボン酸基」または「Ｃ１～４アルキルカルボキシルエステル基」という用語により、当業者にとって通常の上記用語の意味が理解される。Ｃ１～４アルキルアルコキシエーテル基は、Ｃ１～４アルコキシ基で置換されたＣ１～４アルキル基である置換基と理解される。Ｃ１～４アルキルカルボキシルエステル基は、Ｃ１～４アルキルエステル基を有するカルボキシル基である置換基、すなわちＣＯＯＲ基［式中、ＲはＣ１～４アルキル基を表し得る］と理解される。
本発明の任意の実施形態によると、式（Ｉ）の化合物は、Ｒ１が直鎖Ｃ３～７アルキル基または直鎖Ｃ３～７アルケニル基または直鎖Ｃ３～７アルキニル基、好ましくは直鎖Ｃ４～６アルキル基または直鎖Ｃ４～６アルケニル基、さらにより好ましくは直鎖Ｃ５アルキル基または直鎖Ｃ５アルケニル基を表すと定義される。
本発明の任意の実施形態によると、式（Ｉ）の化合物は、Ｒ２がＣ１～３アルキルカルボキシルエステル基で任意に置換されたＣ１～３アルキル基、好ましくはＣ１～３アルキルカルボキシルエステル基で任意に置換されたＣ１～２アルキル基を表し、さらにより好ましくは、Ｒ２がメチル基、エチル基、酢酸メチル基（すなわちＣＨ２Ｃ（Ｏ）ＯＭｅ）、または酢酸エチル基（すなわちＣＨ２Ｃ（Ｏ）ＯＥｔ）を表すと定義される。
本発明の任意の実施形態によると、式（Ｉ）の化合物は、Ｒ１が直鎖Ｃ３～７アルキル基または直鎖Ｃ３～７アルケニル基または直鎖Ｃ３～７アルキニル基を表し、Ｒ２がＣ１～３アルキルカルボキシルエステル基で置換されたＣ１～３アルキル基を表すと定義される。
本発明の任意の実施形態によると、式（Ｉ）の化合物は、Ｒ１が直鎖Ｃ４～６アルキル基または直鎖Ｃ３～７アルケニル基または直鎖Ｃ３～７アルキニル基を表し、Ｒ２がＣ１～３アルキルカルボキシルエステル基で置換されたＣ１～３アルキル基を表すと定義される。
本発明の任意の実施形態によると、式（Ｉ）の化合物は、メチル－３－オキソ－２－ペンチルシクロペンタンアセテート、メチル－３－オキソ－２－（２－ペンテニル）－１－シクロペンタンアセテートまたは（Ｚ）－メチル－３－オキソ－２－（２－ペンテニル）－１－シクロペンタンアセテートである。好ましくは、式（Ｉ）の化合物は、メチル－３－オキソ－２－ペンチルシクロペンタンアセテートである。
本発明の方法の第１の工程は、シス－ジアステレオマーとトランス－ジアステレオマーとの重量比が１以下：１である、式（Ｉ）の化合物を含む出発混合物を、ケタール形成の工程、好ましくは環状ケタール形成の工程に供することである。これは、式（Ｉ）の化合物を、ケタール官能基を形成する反応条件に供することと理解される。当業者には、ケタールを製造する幾つかの方法が知られている。
特定の実施形態によると、出発混合物のシス－ジアステレオマーとトランス－ジアステレオマーとの重量比は、４０：６０未満、より好ましくは３０：７０未満、より好ましくは２０：８０未満、より好ましくは１５：８５未満、さらにより好ましくは１０：９０未満である。
通例、ケタールは、式（Ｉ）の化合物等のケトンをＣ１～３アルキルモノアルコール等のアルキルモノアルコール、または以下に定義されるようなアルキルジオールに触媒の存在下で曝すことによって形成することができる。
特定の実施形態によると、工程（ａ）によるケタール形成は、酸、好ましくはＨ２ＳＯ４、ピリジニウムトシレート、ＭＨＳＯ４［式中、Ｍは、ナトリウムまたはカリウム等のアルカリ金属である］、Ａｌ２（ＳＯ４）３、不均一固体酸、例えば樹脂酸（例えばＡｍｂｅｒｌｙｓｔ）、ゼオライトまたはクレイ、アルキルまたはアリールスルホン酸、例えばメチルスルホン酸またはｐ－トルエンスルホン酸、より好ましくはＫＨＳＯ４である触媒の存在下で行われる。
ケタール形成工程に用いることができる触媒、好ましくは酸の量は、通例、基質の重量に対して０．０１～１０ｍｏｌ％に含まれる。好ましい実施形態では、触媒、好ましくは酸は、０．１～５ｍｏｌ％に含まれる濃度で使用される。
特定の実施形態によると、工程（ａ）によるケタール形成は、Ｃ１～３アルキルモノアルコール、例えばＭｅＯＨもしくはＥｔＯＨ、または式ＨＯ－Ｃ（Ｒ４）Ｈ－（Ｃ（Ｒ４）２）ｎ－Ｈ（Ｒ４）Ｃ－ＯＨ［式中、ｎは０～３の整数であり、Ｒ４は、各々独立して水素またはＣ１～３アルキル基である］のアルキルジオールの存在下、好ましくは式ＨＯ－Ｃ（Ｒ４）Ｈ－（Ｃ（Ｒ４）２）ｎ－Ｈ（Ｒ４）Ｃ－ＯＨのアルキルジオールの存在下で行われる。
特定の実施形態によると、工程（ａ）によるケタール形成は、エチレングリコール、１，３－プロパンジオール、２，３－ブタンジオール、１，２－プロパンジオール、２，２－ジメチル－１，３－プロパンジオール、１，２－ブタンジオール、２－メチル－１，３－プロパンジオール、好ましくはエチレングリコール、１，３－プロパンジオール、２，２－ジメチル－１，３－プロパンジオール、さらにより好ましくはエチレングリコールの存在下で行われる。言い換えると、本発明の方法の工程（ａ）は、環状ケタール形成であり得る。
工程（ａ）によるケタール形成は、溶媒の存在下または非存在下で行うことができる。溶媒が実用的な理由から必要とされるまたは使用される場合、かかる反応型で通用の任意の溶媒を本発明の目的のために使用することができる。特に、工程（ａ）によるケタール形成は、炭化水素溶媒、好ましくはトルエン、ヘキサン、シクロヘキサンまたはヘプタン、より好ましくはトルエンまたはヘプタン中で行うことができる。
工程（ａ）によるケタール形成を行うことができる温度は、６０℃ないし溶媒、基質またはアルコールの還流温度に含まれる。好ましくは、この温度は６０℃～１８０℃、より好ましくは１１０℃～１６５℃、さらにより好ましくは１１０℃～１５０℃の範囲内である。当業者は、出発物質および最終生成物、ならびに溶媒の融点および沸点に応じて好ましい温度を選択することもできる。
本発明の方法の第２の工程は、工程（ａ）によって得られる混合物をトランス－ジアステレオマーとシス－ジアステレオマーとを分離する工程に供することである。当業者には、ジアステレオマーを分離する幾つかの方法が知られている。通例、かかる方法はカラムクロマトグラフィー、蒸留等を含む。
特定の実施形態によると、工程（ｂ）による分離は蒸留、好ましくは分別蒸留によって行われる。
蒸留を行うことができる温度は、６０℃～１５０℃、好ましくは１００℃～１３０℃に含まれる。当業者は、出発物質および最終生成物の融点および沸点に応じて好ましい温度を選択することもできる。
蒸留を行うことができる圧力は、周囲圧力または真空下である。好ましくは、蒸留を行うことができる圧力は、０．１ｍｂａｒ～１０ｍｂａｒに含まれる。
本発明の方法の第３の工程は、工程（ｂ）によって得られるシス－ジアステレオマーを、シス－ジアステレオマーのケタールを加水分解する工程に供することである。
特定の実施形態によると、工程（ｃ）による加水分解は、加水分解剤の存在下で行われる。当業者には、ケタールを加水分解する幾つかの方法が知られている。特に、加水分解は酸の存在下で行うことができる。上記酸は、非プロトン性溶媒および非極性溶媒に不溶であり、水に可溶であり、水への溶解度が少なくとも２００ｇ／Ｌ－１の酸であり得る。上記酸は、１～６．９のｐＫａを有し得る。上記酸はクエン酸、リンゴ酸、フマル酸または酒石酸（tartric acid）、好ましくはクエン酸または酒石酸水溶液、さらにより好ましくはクエン酸水溶液であり得る。
加水分解工程に用いることができる加水分解剤、好ましくは酸の量は、通例、基質の重量に対して０．１～５０ｍｏｌ％に含まれる。好ましい実施形態では、加水分解剤、好ましくは酸は、５～３０ｍｏｌ％に含まれる濃度で使用される。
工程（ｃ）による加水分解は、溶媒の存在下または非存在下で行うことができる。溶媒が実用的な理由から必要とされるまたは使用される場合、かかる反応型で通用の任意の溶媒を本発明の目的のために使用することができる。特に、工程（ｃ）による加水分解は、そのまま（neat）またはヘプタン中、好ましくはヘプタン中で行うことができる。
任意の付加的な工程として、工程（ｃ）によって得られるシス－ジアステレオマーを更なる精製工程に供することができる。当業者には、ジアステレオマーを精製する幾つかの方法が知られている。通例、かかる方法はカラムクロマトグラフィー、蒸留等を含む。好ましくは、工程（ｃ）によって得られるシス－ジアステレオマーを更なる分別蒸留、さらにより好ましくはフラッシュ分別蒸留に供することができる。
本発明の更なる態様は、式
［式中、Ｒ１およびＲ２は、式（Ｉ）による化合物と同じ意味を有し、Ｒ３は、各々独立してＣ２～３アルキル基を表すか、または２つのＲ３が結合した場合に、二価基－Ｃ（Ｒ４）Ｈ－（Ｃ（Ｒ４）２）ｎ－Ｈ（Ｒ４）Ｃ－［式中、ｎは０～３の整数であり、Ｒ４は、ｎが０である場合に少なくとも１つのＲ４が直鎖または分岐Ｃ１～３アルキル基であるという条件で、各々独立して水素またはＣ１～３アルキル基である］である］による化合物であるが、ただし、メチル２－（３，３－ジエトキシ－２－プロピルシクロペンチル）アセテート、メチル２－（２－ペンチル－３，３－ジプロポキシシクロペンチル）アセテート、メチル２－（２－エチル－６－ペンチル－１，４－ジオキサスピロ［４．４］ノナン－７－イル）アセテート、メチル２－（１－ペンチル－６，１０－ジオキサスピロ［４．５］デカン－２－イル）アセテート、メチル２－（７，９－ジメチル－１－ペンチル－６，１０－ジオキサスピロ［４．５］デカン－２－イル）アセテート、メチル２－（３，３－ジエトキシ－２－ヘプチルシクロペンチル）アセテートおよびメチル２－（３，３－ジエトキシ－２－ヘキシルシクロペンチル）アセテートを除くものとする化合物である。
ここで、本発明を以下の実施例によってさらに詳細に説明する。略語は当該技術分野において通常の意味を有し、温度は摂氏温度（℃）で示される。
実施例
ここで、本発明を以下の実施例によってさらに詳細に説明する。略語は当該技術分野において通常の意味を有し、温度は摂氏温度（℃）で示される。ＮＭＲスペクトルは、４００ＭＨｚ（１Ｈ）および１００ＭＨｚ（１３Ｃ）で作動するBrukerのＡｖａｎｃｅ ＩＩ Ｕｌｔｒａｓｈｉｅｌｄ ４００ ｐｌｕｓ、または５００ＭＨｚ（１Ｈ）および１２５ＭＨｚ（１３Ｃ）で作動するBrukerのＡｖａｎｃｅ ＩＩＩ ５００、または６００ＭＨｚ（１Ｈ）および１５０ＭＨｚ（１３Ｃ）で作動するBrukerのＡｖａｎｃｅ ＩＩＩ ６００クライオプローブのいずれかを用いて取得した。０．０ｐｐｍのテトラメチルシランをスペクトルの内部標準とした。１Ｈ ＮＭＲシグナルシフトは、δｐｐｍで表し、結合定数（Ｊ）は、以下の多重度：ｓ、シングレット；ｄ、ダブレット；ｔ、トリプレット；ｑ、カルテット；ｍ、マルチプレット；ｂ、ブロード（分解されないカップリングを示す）によりＨｚで表し、BrukerのＴｏｐｓｐｉｎソフトウェアを用いて解釈した。１３Ｃ ＮＭＲデータは、化学シフトδｐｐｍ、ならびにＤＥＰＴ ９０およびＤＥＰＴ １３５実験による混成、Ｃ、第四級（ｓ）；ＣＨ、メチン（ｄ）；ＣＨ２、メチレン（ｔ）；ＣＨ３、メチル（ｑ）で表す。
ここで、本発明を以下の実施例によってさらに詳細に説明する。略語は当該技術分野において通常の意味を有し、温度は摂氏温度（℃）で示される。ＮＭＲスペクトルは、４００ＭＨｚ（１Ｈ）および１００ＭＨｚ（１３Ｃ）で作動するBrukerのＡｖａｎｃｅ ＩＩ Ｕｌｔｒａｓｈｉｅｌｄ ４００ ｐｌｕｓ、または５００ＭＨｚ（１Ｈ）および１２５ＭＨｚ（１３Ｃ）で作動するBrukerのＡｖａｎｃｅ ＩＩＩ ５００、または６００ＭＨｚ（１Ｈ）および１５０ＭＨｚ（１３Ｃ）で作動するBrukerのＡｖａｎｃｅ ＩＩＩ ６００クライオプローブのいずれかを用いて取得した。０．０ｐｐｍのテトラメチルシランをスペクトルの内部標準とした。１Ｈ ＮＭＲシグナルシフトは、δｐｐｍで表し、結合定数（Ｊ）は、以下の多重度：ｓ、シングレット；ｄ、ダブレット；ｔ、トリプレット；ｑ、カルテット；ｍ、マルチプレット；ｂ、ブロード（分解されないカップリングを示す）によりＨｚで表し、BrukerのＴｏｐｓｐｉｎソフトウェアを用いて解釈した。１３Ｃ ＮＭＲデータは、化学シフトδｐｐｍ、ならびにＤＥＰＴ ９０およびＤＥＰＴ １３５実験による混成、Ｃ、第四級（ｓ）；ＣＨ、メチン（ｄ）；ＣＨ２、メチレン（ｔ）；ＣＨ３、メチル（ｑ）で表す。
実施例１
メチル－３－オキソ－２－ペンチルシクロペンタンアセテートのための本発明の方法
１．１． ケタール形成
機械撹拌器、還流冷却器およびディーンスターク装置を備える１Ｌ容のフラスコに、２５０ｇのメチル－３－オキソ－２－ペンチルシクロペンタンアセテート（純度９６．２％）、４００ｇのトルエン、１４０ｇのエチレングリコールおよび２．３ｇの硫酸水素カリウムを添加した。得られる混合物を、水を共沸蒸留によって連続的に除去しながら１０時間にわたって還流させる。反応を５０℃に冷却し、続いて炭酸カリウム水溶液によって中和し、水で洗浄する。蒸発乾固後に、２０％のメチル－３－オキソ－２－ペンチルシクロペンタンアセテート、６７％のトランス－メチル－３－オキソ－２－ペンチルシクロペンタンアセテートエチレングリコールケタールおよび１０％のシス－メチル－３－オキソ－２－ペンチルシクロペンタンアセテートエチレングリコールケタールからなる２９０ｇの粗物質が得られた。
メチル－３－オキソ－２－ペンチルシクロペンタンアセテートのための本発明の方法
１．１． ケタール形成
機械撹拌器、還流冷却器およびディーンスターク装置を備える１Ｌ容のフラスコに、２５０ｇのメチル－３－オキソ－２－ペンチルシクロペンタンアセテート（純度９６．２％）、４００ｇのトルエン、１４０ｇのエチレングリコールおよび２．３ｇの硫酸水素カリウムを添加した。得られる混合物を、水を共沸蒸留によって連続的に除去しながら１０時間にわたって還流させる。反応を５０℃に冷却し、続いて炭酸カリウム水溶液によって中和し、水で洗浄する。蒸発乾固後に、２０％のメチル－３－オキソ－２－ペンチルシクロペンタンアセテート、６７％のトランス－メチル－３－オキソ－２－ペンチルシクロペンタンアセテートエチレングリコールケタールおよび１０％のシス－メチル－３－オキソ－２－ペンチルシクロペンタンアセテートエチレングリコールケタールからなる２９０ｇの粗物質が得られた。
１．２． 分留
粗物質の分留を行った（Ｔｖａｐ ９２～１１０℃／１ｍｂａｒ）。
粗物質の分留を行った（Ｔｖａｐ ９２～１１０℃／１ｍｂａｒ）。
３つの主画分が得られた。
画分１：メチル－３－オキソ－２－ペンチルシクロペンタンアセテート ４３．６ｇ（純度９７．５％）
画分２：トランス－メチル－３－オキソ－２－ペンチルシクロペンタンアセテートエチレングリコールケタール １９９．８ｇ（純度９９．２％；収率８３．８％）
画分３：シス－メチル－３－オキソ－２－ペンチルシクロペンタンアセテートエチレングリコールケタール ３０．９ｇ（純度９８．５％；収率１２．９％）
画分１：メチル－３－オキソ－２－ペンチルシクロペンタンアセテート ４３．６ｇ（純度９７．５％）
画分２：トランス－メチル－３－オキソ－２－ペンチルシクロペンタンアセテートエチレングリコールケタール １９９．８ｇ（純度９９．２％；収率８３．８％）
画分３：シス－メチル－３－オキソ－２－ペンチルシクロペンタンアセテートエチレングリコールケタール ３０．９ｇ（純度９８．５％；収率１２．９％）
１．３． ケタール加水分解
機械撹拌器および還流冷却器を備える１Ｌ容のフラスコに、５２ｇのクエン酸水溶液（２５％）、８６ｇのシス－メチル－３－オキソ－２－ペンチルシクロペンタンアセテートエチレングリコールケタール（９８．５％の純度および９３：７のシス：トランス比）および９ｇのヘプタンを添加した。この二相混合物を８０℃で４時間にわたって激しく撹拌した。次いで、撹拌を止め、相を分離させた。水相を廃棄し、有機相を水で２回洗浄した。有機相を蒸発乾固し、冷却後に７３ｇの粗メチル－３－オキソ－２－ペンチルシクロペンタンアセテートを８８：１２のシス：トランス比で得た。
機械撹拌器および還流冷却器を備える１Ｌ容のフラスコに、５２ｇのクエン酸水溶液（２５％）、８６ｇのシス－メチル－３－オキソ－２－ペンチルシクロペンタンアセテートエチレングリコールケタール（９８．５％の純度および９３：７のシス：トランス比）および９ｇのヘプタンを添加した。この二相混合物を８０℃で４時間にわたって激しく撹拌した。次いで、撹拌を止め、相を分離させた。水相を廃棄し、有機相を水で２回洗浄した。有機相を蒸発乾固し、冷却後に７３ｇの粗メチル－３－オキソ－２－ペンチルシクロペンタンアセテートを８８：１２のシス：トランス比で得た。
粗メチル－３－オキソ－２－ペンチルシクロペンタンアセテートは、Ｔｖａｐ １０８℃／１ｍｂａｒでのフラッシュ蒸留によってさらに精製することができる。粗メチル－３－オキソ－２－ペンチルシクロペンタンアセテートの更なるフラッシュ蒸留によって、７０．８ｇの純粋なメチル－３－オキソ－２－ペンチルシクロペンタンアセテートが８５：１５のシス：トランス比および９７％の収率で得られる。
実施例２
ケタール形成の触媒スクリーニング
メチル－３－オキソ－２－ペンチルシクロペンタンアセテートのケタール形成の触媒スクリーニングは、以下のように一般的な方法パラメーターを用いて行った：
反応フラスコに、メチル－３－オキソ－２－ペンチルシクロペンタンアセテート（１当量）、２００％のトルエン、エチレングリコール（１．５当量）および０．１～５ｍｏｌ％の触媒を添加した。混合物を還流で６時間にわたって撹拌した。ディーンスターク装置を用いて水を連続的に除去した。
ケタール形成の触媒スクリーニング
メチル－３－オキソ－２－ペンチルシクロペンタンアセテートのケタール形成の触媒スクリーニングは、以下のように一般的な方法パラメーターを用いて行った：
反応フラスコに、メチル－３－オキソ－２－ペンチルシクロペンタンアセテート（１当量）、２００％のトルエン、エチレングリコール（１．５当量）および０．１～５ｍｏｌ％の触媒を添加した。混合物を還流で６時間にわたって撹拌した。ディーンスターク装置を用いて水を連続的に除去した。
収率および選択性を、粗反応混合物からＧＣ（１００℃で０．５分間から始め、続いて２５℃／分で１５０℃に移行させ、続いて８０℃／分で２５０℃に移行させる温度勾配を用いるｄｂ－１カラム（１０ｍ×０．１ｍｍ）；トランス異性体の保持時間：３．２２分およびシス異性体の保持時間：３．２６分）を用いて決定した。
様々な触媒による結果を表１に示す。
実施例３
様々な式（Ｉ）の化合物を用いた本発明の方法
３．１ ケタール形成および蒸留 － 一般プロトコル
機械撹拌器、還流冷却器およびディーンスターク装置を備えるフラスコに、１当量の式（Ｉ）の化合物、１５０％（ｗ／ｗ）のヘプタン、２当量のエチレングリコールおよび０．０１５当量の硫酸水素カリウムを添加した。混合物を、水を共沸蒸留によって連続的に除去しながら１０時間にわたって還流させた。反応を５０℃に冷却し、炭酸カリウム水溶液によって中和した後、水で洗浄した。蒸発乾固後に対応するケタールが得られた。純粋なトランスケタール異性体および純粋なシスケタール異性体を得るために、各粗物質を実施例１．２．に報告されるように分留に供した。全てのデータを以下に示す。
様々な式（Ｉ）の化合物を用いた本発明の方法
３．１ ケタール形成および蒸留 － 一般プロトコル
機械撹拌器、還流冷却器およびディーンスターク装置を備えるフラスコに、１当量の式（Ｉ）の化合物、１５０％（ｗ／ｗ）のヘプタン、２当量のエチレングリコールおよび０．０１５当量の硫酸水素カリウムを添加した。混合物を、水を共沸蒸留によって連続的に除去しながら１０時間にわたって還流させた。反応を５０℃に冷却し、炭酸カリウム水溶液によって中和した後、水で洗浄した。蒸発乾固後に対応するケタールが得られた。純粋なトランスケタール異性体および純粋なシスケタール異性体を得るために、各粗物質を実施例１．２．に報告されるように分留に供した。全てのデータを以下に示す。
式（Ｉ）の化合物がメチル－３－オキソ－２－ヘキシルシクロペンタンアセテートである場合
得られた粗物質は、９％のメチル－３－オキソ－２－ヘキシルシクロペンタンアセテート、７５％のトランス－メチル－３－オキソ－２－ヘキシルシクロペンタンアセテートエチレングリコールケタールおよび１１％のシス－メチル－３－オキソ－２－ヘキシルシクロペンタンアセテート（acetat）エチレングリコールケタールからなるものであった。
トランス－メチル－３－オキソ－２－ヘキシルシクロペンタンアセテートエチレングリコールケタール（純度９８％）
シス－メチル－３－オキソ－２－ヘキシルシクロペンタンアセテートエチレングリコールケタール（純度９６％）
得られた粗物質は、９％のメチル－３－オキソ－２－ヘキシルシクロペンタンアセテート、７５％のトランス－メチル－３－オキソ－２－ヘキシルシクロペンタンアセテートエチレングリコールケタールおよび１１％のシス－メチル－３－オキソ－２－ヘキシルシクロペンタンアセテート（acetat）エチレングリコールケタールからなるものであった。
トランス－メチル－３－オキソ－２－ヘキシルシクロペンタンアセテートエチレングリコールケタール（純度９８％）
式（Ｉ）の化合物がメチル－３－オキソ－２－ブチルシクロペンタンアセテートである場合
得られた粗物質は、４％のメチル－３－オキソ－２－ブチルシクロペンタンアセテート、８７％のトランス－メチル－３－オキソ－２－ブチルシクロペンタンアセテートエチレングリコールケタールおよび８％のシス－メチル－３－オキソ－２－ブチルシクロペンタンアセテートエチレングリコールケタールからなるものであった。
トランス－メチル－３－オキソ－２－ブチルシクロペンタンアセテートエチレングリコールケタール（純度９９％）
シス－メチル－３－オキソ－２－ブチルシクロペンタンアセテートエチレングリコールケタール（純度９７％）
得られた粗物質は、４％のメチル－３－オキソ－２－ブチルシクロペンタンアセテート、８７％のトランス－メチル－３－オキソ－２－ブチルシクロペンタンアセテートエチレングリコールケタールおよび８％のシス－メチル－３－オキソ－２－ブチルシクロペンタンアセテートエチレングリコールケタールからなるものであった。
トランス－メチル－３－オキソ－２－ブチルシクロペンタンアセテートエチレングリコールケタール（純度９９％）
式（Ｉ）の化合物が３－メチル－２－ペンチルシクロペンタン－１－オンである場合
得られた粗物質は、７％の３－メチル－２－ペンチルシクロペンタン－１－オン、８１％のトランス－７－メチル－６－ペンチル－１，４－ジオキサスピロ［４．４］ノナンおよび１１％のシス－７－メチル－６－ペンチル－１，４－ジオキサスピロ［４．４］ノナンからなるものであった。
トランス－７－メチル－６－ペンチル－１，４－ジオキサスピロ［４．４］ノナン（純度９９％）
シス－７－メチル－６－ペンチル－１，４－ジオキサスピロ［４．４］ノナン（純度９９％）
得られた粗物質は、７％の３－メチル－２－ペンチルシクロペンタン－１－オン、８１％のトランス－７－メチル－６－ペンチル－１，４－ジオキサスピロ［４．４］ノナンおよび１１％のシス－７－メチル－６－ペンチル－１，４－ジオキサスピロ［４．４］ノナンからなるものであった。
トランス－７－メチル－６－ペンチル－１，４－ジオキサスピロ［４．４］ノナン（純度９９％）
式（Ｉ）の化合物がエチル－３－オキソ－２－ペンチルシクロペンタンアセテートである場合
得られた粗物質は、７％のエチル－３－オキソ－２－ペンチルシクロペンタンアセテート、８１％のトランス－エチル－３－オキソ－２－ペンチルシクロペンタンアセテートエチレングリコールケタールおよび１１％のシス－エチル－３－オキソ－２－ペンチルシクロペンタンアセテートエチレングリコールケタールからなるものであった。
トランス－エチル－３－オキソ－２－ペンチルシクロペンタンアセテートエチレングリコールケタール（純度９９％）
シス－エチル－３－オキソ－２－ペンチルシクロペンタンアセテートエチレングリコールケタール（純度９５％）
式（Ｉ）の化合物がメチル（Ｚ）－２－（３－オキソ－２－（ペンタ－２－エン－１－イル）シクロペンチル）アセテートである場合
得られた粗物質は、７％のメチル（Ｚ）－２－（３－オキソ－２－（ペンタ－２－エン－１－イル）シクロペンチル）アセテート、７７％のトランス－メチル（Ｚ）－２－（３－オキソ－２－（ペンタ－２－エン－１－イル）シクロペンチル）アセテートエチレングリコールケタールおよび８％のシス－メチル（Ｚ）－２－（３－オキソ－２－（ペンタ－２－エン－１－イル）シクロペンチル）アセテートエチレングリコールケタールからなるものであった。
トランス－メチル（Ｚ）－２－（３－オキソ－２－（ペンタ－２－エン－１－イル）シクロペンチル）アセテートエチレングリコールケタール
シス－メチル（Ｚ）－２－（３－オキソ－２－（ペンタ－２－エン－１－イル）シクロペンチル）アセテートエチレングリコールケタール
式（Ｉ）の化合物がエチル（Ｚ）－２－（３－オキソ－２－（ペンタ－２－エン－１－イル）シクロペンチル）アセテートである場合
得られた粗物質は、１０％のエチル（Ｚ）－２－（３－オキソ－２－（ペンタ－２－エン－１－イル）シクロペンチル）アセテート、８０％のトランス－エチル（Ｚ）－２－（３－オキソ－２－（ペンタ－２－エン－１－イル）シクロペンチル）アセテートエチレングリコールケタールおよび８％のシス－エチル（Ｚ）－２－（３－オキソ－２－（ペンタ－２－エン－１－イル）シクロペンチル）アセテートエチレングリコールケタールからなるものであった。
トランス－メチル（Ｚ）－２－（３－オキソ－２－（ペンタ－２－エン－１－イル）シクロペンチル）アセテートエチレングリコールケタール
シス－メチル（Ｚ）－２－（３－オキソ－２－（ペンタ－２－エン－１－イル）シクロペンチル）アセテートエチレングリコールケタール
得られた粗物質は、７％のエチル－３－オキソ－２－ペンチルシクロペンタンアセテート、８１％のトランス－エチル－３－オキソ－２－ペンチルシクロペンタンアセテートエチレングリコールケタールおよび１１％のシス－エチル－３－オキソ－２－ペンチルシクロペンタンアセテートエチレングリコールケタールからなるものであった。
トランス－エチル－３－オキソ－２－ペンチルシクロペンタンアセテートエチレングリコールケタール（純度９９％）
得られた粗物質は、７％のメチル（Ｚ）－２－（３－オキソ－２－（ペンタ－２－エン－１－イル）シクロペンチル）アセテート、７７％のトランス－メチル（Ｚ）－２－（３－オキソ－２－（ペンタ－２－エン－１－イル）シクロペンチル）アセテートエチレングリコールケタールおよび８％のシス－メチル（Ｚ）－２－（３－オキソ－２－（ペンタ－２－エン－１－イル）シクロペンチル）アセテートエチレングリコールケタールからなるものであった。
トランス－メチル（Ｚ）－２－（３－オキソ－２－（ペンタ－２－エン－１－イル）シクロペンチル）アセテートエチレングリコールケタール
得られた粗物質は、１０％のエチル（Ｚ）－２－（３－オキソ－２－（ペンタ－２－エン－１－イル）シクロペンチル）アセテート、８０％のトランス－エチル（Ｚ）－２－（３－オキソ－２－（ペンタ－２－エン－１－イル）シクロペンチル）アセテートエチレングリコールケタールおよび８％のシス－エチル（Ｚ）－２－（３－オキソ－２－（ペンタ－２－エン－１－イル）シクロペンチル）アセテートエチレングリコールケタールからなるものであった。
トランス－メチル（Ｚ）－２－（３－オキソ－２－（ペンタ－２－エン－１－イル）シクロペンチル）アセテートエチレングリコールケタール
３．２ 加水分解 － 一般プロトコル
機械撹拌器および還流冷却器を備える１Ｌ容のフラスコに、６０％（ｗ／ｗ）の２５％クエン酸水溶液、１当量の工程３．１において得られた純粋なシスケタールおよび１０％（ｗ／ｗ）のヘプタンを添加した。この二相混合物を８０℃で４時間にわたって激しく撹拌した。次いで、撹拌を止め、相を分離させた。水相を廃棄し、有機相を水で２回洗浄した。有機相を蒸発乾固し、冷却後に粗物質を得た。
機械撹拌器および還流冷却器を備える１Ｌ容のフラスコに、６０％（ｗ／ｗ）の２５％クエン酸水溶液、１当量の工程３．１において得られた純粋なシスケタールおよび１０％（ｗ／ｗ）のヘプタンを添加した。この二相混合物を８０℃で４時間にわたって激しく撹拌した。次いで、撹拌を止め、相を分離させた。水相を廃棄し、有機相を水で２回洗浄した。有機相を蒸発乾固し、冷却後に粗物質を得た。
この粗物質を、Ｔｖａｐ １０８℃／１ｍｂａｒでのフラッシュ蒸留によってさらに精製し、以下のものを得た：
シス－メチル－３－オキソ－２－ヘキシルシクロペンタンアセテート
シス－メチル－３－オキソ－２－ヘキシルシクロペンタンアセテートは、９５：５のシス：トランス比および９７％の収率で得られた（純度９９％）。
シス－メチル－３－オキソ－２－ヘキシルシクロペンタンアセテート
シス－メチル－３－オキソ－２－ヘキシルシクロペンタンアセテートは、９５：５のシス：トランス比および９７％の収率で得られた（純度９９％）。
シス－メチル－３－オキソ－２－ブチルシクロペンタンアセテート
シス－メチル－３－オキソ－２－ブチルシクロペンタンアセテートは、９４：６のシス：トランス比および９７％の収率で得られた（純度９９％）。
シス－メチル－３－オキソ－２－ブチルシクロペンタンアセテートは、９４：６のシス：トランス比および９７％の収率で得られた（純度９９％）。
シス－３－メチル－２－ペンチルシクロペンタン－１－オン
シス－３－メチル－２－ペンチルシクロペンタン－１－オンは、９８：２のシス：トランス比および９９％の収率で得られた（純度９９％）。
シス－３－メチル－２－ペンチルシクロペンタン－１－オンは、９８：２のシス：トランス比および９９％の収率で得られた（純度９９％）。
Fink, Michael J.; ChemCatChem (2013), 5(3), 724-727に報告されているＮＭＲ
シス－エチル－３－オキソ－２－ペンチルシクロペンタンアセテート
シス－エチル－３－オキソ－２－ペンチルシクロペンタンアセテートは、９６：４のシス：トランス比および９７％の収率で得られた（純度９９％）。
シス－エチル－３－オキソ－２－ペンチルシクロペンタンアセテート
シス－エチル－３－オキソ－２－ペンチルシクロペンタンアセテートは、９６：４のシス：トランス比および９７％の収率で得られた（純度９９％）。
シス－メチル（Ｚ）－２－（３－オキソ－２－（ペンタ－２－エン－１－イル）シクロペンチル）アセテート
シス－メチル（Ｚ）－２－（３－オキソ－２－（ペンタ－２－エン－１－イル）シクロペンチル）アセテートは、９３：７のシス：トランス比および９６％の収率で得られた（純度９７％）。
シス－メチル（Ｚ）－２－（３－オキソ－２－（ペンタ－２－エン－１－イル）シクロペンチル）アセテートは、９３：７のシス：トランス比および９６％の収率で得られた（純度９７％）。
シス－エチル（Ｚ）－２－（３－オキソ－２－（ペンタ－２－エン－１－イル）シクロペンチル）アセテート
シス－エチル（Ｚ）－２－（３－オキソ－２－（ペンタ－２－エン－１－イル）シクロペンチル）アセテートは、９３：７のシス：トランス比および９６％の収率で得られた（純度９７％）。
シス－エチル（Ｚ）－２－（３－オキソ－２－（ペンタ－２－エン－１－イル）シクロペンチル）アセテートは、９３：７のシス：トランス比および９６％の収率で得られた（純度９７％）。
実施例４
ケタール形成のジオールスクリーニング
メチル－３－オキソ－２－ペンチルシクロペンタンアセテートのケタール形成のジオールスクリーニングは、以下のように一般的な方法パラメーターを用いて行った：
反応フラスコにメチル－３－オキソ－２－ペンチルシクロペンタンアセテート（１当量）、２００％のトルエン、ジオール（１．５当量）および０．１～５ｍｏｌ％の触媒を添加した。混合物を還流で６時間にわたって撹拌した。ディーンスターク装置を用いて水を連続的に除去した。
ケタール形成のジオールスクリーニング
メチル－３－オキソ－２－ペンチルシクロペンタンアセテートのケタール形成のジオールスクリーニングは、以下のように一般的な方法パラメーターを用いて行った：
反応フラスコにメチル－３－オキソ－２－ペンチルシクロペンタンアセテート（１当量）、２００％のトルエン、ジオール（１．５当量）および０．１～５ｍｏｌ％の触媒を添加した。混合物を還流で６時間にわたって撹拌した。ディーンスターク装置を用いて水を連続的に除去した。
収率および選択性を、粗反応混合物からＧＣ（１００℃で０．５分間から始め、続いて２５℃／分で１５０℃に移行させ、続いて８０℃／分で２５０℃に移行させる温度勾配を用いるｄｂ－１カラム（１０ｍ×０．１ｍｍ））を用いて決定した。
様々なジオールによる結果を表２に示す。
工程ａ）によって得られる、上記の表に示される混合物は、実施例１．２．および１．３．に記載されるものと全く同じ方法で処理することができる。すなわち、蒸留によるトランス：シスケタール異性体の分離に続くシスまたはトランスケタール異性体の選択的加水分解により、純粋となるように富化されたシスメチル－３－オキソ－２－ペンチルシクロペンタンアセテートが得られる。
Claims (11)
- シス－ジアステレオマーとトランス－ジアステレオマーとの重量比が１超：１である、式
の化合物の混合物の製造方法であって、シス－ジアステレオマーとトランス－ジアステレオマーとの重量比が１以下：１である、式
の化合物の混合物を、（ａ）ケタール形成、（ｂ）トランス－ジアステレオマーおよびシス－ジアステレオマーの分離、ならびに（ｃ）シス－ジアステレオマーのケタールの加水分解を含む工程に供することによる、方法。 - Ｒ１が、直鎖Ｃ３～７アルキル基または直鎖Ｃ３～７アルケニル基または直鎖Ｃ３～７アルキニル基を表す、請求項１記載の方法。
- Ｒ２が、Ｃ１～３アルキルカルボキシルエステル基で任意に置換されたＣ１～３アルキル基を表す、請求項１または２記載の方法。
- 前記式（Ｉ）の化合物が、メチル－３－オキソ－２－ペンチルシクロペンタンアセテート、メチル－３－オキソ－２－（２－ペンテニル）－１－シクロペンタンアセテートまたは（Ｚ）－メチル－３－オキソ－２－（２－ペンテニル）－１－シクロペンタンアセテートである、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
- 工程（ｂ）を蒸留によって行う、請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
- 工程（ａ）を酸、好ましくはＨ２ＳＯ４、ピリジウムトシレート、ＭＨＳＯ４［式中、Ｍはアルカリ金属である］、Ａｌ２（ＳＯ４）３、不均一固体酸、アルキルスルホン酸またはアリールスルホン酸、より好ましくはＫＨＳＯ４の存在下で行う、請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。
- 工程（ａ）を炭化水素溶媒、好ましくはトルエンまたはヘプタン中で行う、請求項１から６までのいずれか１項記載の方法。
- 工程（ａ）を式ＨＯ－Ｃ（Ｒ４）Ｈ－（Ｃ（Ｒ４）２）ｎ－Ｈ（Ｒ４）Ｃ－ＯＨ［式中、ｎは０～３の整数であり、Ｒ４は、各々独立して水素またはＣ１～３アルキル基である］のジオールの存在下で行う、請求項１から７までのいずれか１項記載の方法。
- 工程（ａ）をエチレングリコール、１，３－プロパンジオール、２，３－ブタンジオール、１，２－プロパンジオール、２，２－ジメチル－１，３－プロパンジオール、１，２－ブタンジオール、２－メチル－１，３－プロパンジオール、好ましくはエチレングリコールの存在下で行う、請求項１から８までのいずれか１項記載の方法。
- 工程（ｃ）を酸、好ましくはクエン酸の存在下で行う、請求項１から９までのいずれか１項記載の方法。
- 式
Ｒ３は、各々独立してＣ２～３アルキル基を表すか、または２つのＲ３が結合した場合に、二価基－Ｃ（Ｒ４）Ｈ－（Ｃ（Ｒ４）２）ｎ－Ｈ（Ｒ４）Ｃ－［式中、ｎは０～３の整数であり、Ｒ４は、ｎが０である場合に少なくとも１つのＲ４が直鎖または分岐Ｃ１～３アルキル基であるという条件で、各々独立して水素またはＣ１～３アルキル基である］である］
による化合物であるが、ただし、メチル２－（３，３－ジエトキシ－２－プロピルシクロペンチル）アセテート、メチル２－（２－ペンチル－３，３－ジプロポキシシクロペンチル）アセテート、メチル２－（２－エチル－６－ペンチル－１，４－ジオキサスピロ［４．４］ノナン－７－イル）アセテート、メチル２－（１－ペンチル－６，１０－ジオキサスピロ［４．５］デカン－２－イル）アセテート、メチル２－（７，９－ジメチル－１－ペンチル－６，１０－ジオキサスピロ［４．５］デカン－２－イル）アセテート、メチル２－（３，３－ジエトキシ－２－ヘプチルシクロペンチル）アセテートおよびメチル２－（３，３－ジエトキシ－２－ヘキシルシクロペンチル）アセテートを除くものとする、化合物。
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