JP2023151195A - 環状ジケトン化合物の製造方法 - Google Patents

環状ジケトン化合物の製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】二環式4置換オレフィン化合物を収率よく酸化開裂する方法を提供する。【解決手段】式(II)で表される化合物を、バナジウム、鉄およびモリブデンからなる群から選択される1つ以上の金属元素含む金属触媒の存在下、酸化剤を用いて酸化開裂させる工程を含む、式(I)で表される化合物の製造方法。TIFF2023151195000024.tif38170[式-A1-は、置換/無置換のC2~C6のアルキレン基;式-A2-は、置換/無置換のC4~C10のアルキレン基。]【選択図】なし

Description

本発明は、一般式(I)で表される化合物の製造方法に関する。
大環状化合物は、医薬品、香料、農薬において有用な活性を示すことが知られている。大環状ケトンの一種であるムセノンは、生分解性優れ、高い残香性と優雅な質感を持つ香料素材である。近年の易分解性の合成ムスク素材のニーズの高まりに対応するべく、様々な製造方法が開示されている。
特許文献1は、14-メチルビシクロ[10.3.0]ペンタデセン[1(12)] 四置換二重結合を、オゾンあるいは過マンガン酸カリウムにより酸化開裂することによるシクロペンタデカン-1,5-ジオンの製造を開示している。
特許文献2は、ジケトン化合物を酸触媒又はタングステン酸化合物の存在下、過酸化水素を用いて酸化開裂させる製造方法を開示している。
特公昭51-24498 特開2016-124867
特許文献1の方法は、オゾンを用いているため、汎用性が低く、工業的に適した方法であるとは言い難い。
本発明の課題は、二環式4置換オレフィン化合物である式(II)の化合物を酸化開裂して、一般式(I)で表される化合物を製造する方法を提供することである。
本発明者らは、上記の課題を解決すべく、酸化剤を用いて4置換オレフィン化合物の酸化開裂について鋭意検討を行ったところ、驚くべきことに、特定の金属触媒の存在下において、二環式4置換オレフィン化合物では、酸化開裂反応が進行することを見出した。
すなわち、本発明は、一般式(II)で表される化合物を、バナジウム、鉄およびモリブデンからなる群から選択される1つ以上の金属元素含む金属触媒の存在下、酸化剤を用いて酸化開裂させて一般式(I)で表される化合物を得る工程を含む、一般式(I)で表される化合物の製造方法である。
Figure 2023151195000001
前記式(I)および式(II)中、
式-A1-(ただし、先の結合手は炭素原子C1と結合する結合手を意味し、後の結合手は炭素原子C2と結合する結合手を意味する)は、置換されていてもよく、エーテル結合、エステル結合、2級アミノ基、チオエーテル基またはこれらを更に含んでもよい、炭素数2以上6以下のアルキレン基であり、
式-A2-(ただし、先の結合手は炭素原子C1と結合する結合手を意味し、後の結合手は炭素原子C2と結合する結合手を意味する)は、置換されていてもよく、エーテル結合、エステル結合、2級アミノ基、チオエーテル基またはこれらを更に含んでもよい、炭素数4以上10以下のアルキレン基である。
本発明によれば、二環式4置換オレフィン化合物である式(II)の化合物を酸化開裂して、一般式(I)で表される化合物を、製造することができる。
本発明は、一般式(II)で表される化合物(以下、「式(II)の化合物」と呼ぶことがある)を、バナジウム、鉄およびモリブデンからなる群から選択される1つ以上の金属元素含む金属触媒の存在下、酸化剤を用いて酸化開裂させて一般式(I)で表される化合物(以下、「式(I)の化合物」と呼ぶことがある)を得る工程を含む、一般式(I)で表される化合物の製造方法である。
Figure 2023151195000002
前記式(I)および式(II)中、
式-A1-(ただし、先の結合手は炭素原子C1と結合する結合手を意味し、後の結合手は炭素原子C2と結合する結合手を意味する)は、置換されていてもよく、エーテル結合、エステル結合、2級アミノ基、チオエーテル基またはこれらを更に含んでもよい、炭素数2以上6以下のアルキレン基であり、
式-A2-(ただし、先の結合手は炭素原子C1と結合する結合手を意味し、後の結合手は炭素原子C2と結合する結合手を意味する)は、置換されていてもよく、エーテル結合、エステル結合、2級アミノ基、チオエーテル基またはこれらを更に含んでもよい、炭素数4以上10以下のアルキレン基である。
金属触媒の存在下、酸化剤を用いて二環式4置換オレフィン化合物を酸化開裂して、一般式(I)で表される化合物を製造することができる理由は定かではないが、二つの環構造により二重結合に結合する4つの結合の自由度が制約されることで、酸化開裂が可能となったものと考えられる。
[式(I)の化合物および式(II)の化合物]
前記式(II)および式(I)において、式-A1-の「置換されていてもよく、エーテル結合、エステル結合、2級アミノ基、チオエーテル基またはこれらを更に含んでもよい、炭素数2以上6以下のアルキレン基」の「炭素数2以上6以下のアルキレン基」は、例えば、式-(CH22-、式-(CH23-、式-(CH24-、式-(CH25-、および式-(CH26-で表され、式-(CH23-および式-(CH24-が好ましい。また、前記置換されていてもよい炭素数2以上6以下のアルキレン基は、置換されていてもよい炭素数3または4のアルキレン基が好ましい。
前記式(II)および式(I)において、式-A1-の「置換されていてもよく、エーテル結合、エステル結合、2級アミノ基、チオエーテル基またはこれらを更に含んでもよい、炭素数2以上6以下のアルキレン基」の「エーテル結合、エステル結合、2級アミノ基、チオエーテル基またはこれらを更に含んでもよい、炭素数2以上6以下のアルキレン基」は、例えば、エーテル結合(-O-)、エステル結合(-C(=O)-O-または-O-C(=O)-)、2級アミノ基(-NH-)およびチオエーテル基(-S-)からなる群から選択される1以上を組み合わせて含む、炭素数2以上6以下のアルキレン基である。ただし、2以上6以下の前記炭素数に、エステル結合の炭素原子は含まない。「エーテル結合、エステル結合、2級アミノ基、チオエーテル基またはこれらを更に含んでもよい、炭素数2以上6以下のアルキレン基」は、例えば、式-CH2-O-CH2-、式-CH2-C(=O)-O-CH2-、式-CH2-NH-CH2-、式-CH2-S-CH2-、式-(CH22-O-CH2-、式-(CH22-NH-(CH22-、式-(CH22-、式-(CH23-、式-(CH24-、式-(CH25-、および式-(CH26-などが挙げられ、式-(CH23-および式-(CH24-が好ましい。
前記式(II)および式(I)において、式-A2-の「置換されていてもよく、エーテル結合、エステル結合、2級アミノ基、チオエーテル基またはこれらを更に含んでもよい、炭素数4以上10以下のアルキレン基」の「炭素数4以上10以下のアルキレン基」は、例えば、式-(CH24-、式-(CH25-、式-(CH26-、式-(CH27-、式-(CH28-、式-(CH29-、および式-(CH210-で表され、式-(CH24-、式-(CH26-、式-(CH28-、式-(CH210-が好ましく、式-(CH24-、式-(CH26-、式-(CH210-がより好ましい。また、前記置換されていてもよい炭素数4以上10以下のアルキレン基は、置換されていてもよい炭素数4、6、8、または10のアルキレン基が好ましく、炭素数4、6、または10のアルキレン基がより好ましい。
前記式(II)および式(I)において、式-A2-の「置換されていてもよく、エーテル結合、エステル結合、2級アミノ基、チオエーテル基またはこれらを更に含んでもよい、炭素数4以上10以下のアルキレン基」の「エーテル結合、エステル結合、2級アミノ基、チオエーテル基またはこれらを更に含んでもよい、炭素数4以上10以下のアルキレン基」は、例えば、エーテル結合(-O-)、エステル結合(-C(=O)-O-または-O-C(=O)-)、2級アミノ基(-NH-)およびチオエーテル基(-S-)からなる群から選択される1以上を組み合わせて含む、炭素数4以上10以下のアルキレン基である。ただし、4以上10以下の前記炭素数に、エステル結合の炭素原子は含まない。「エーテル結合、エステル結合、2級アミノ基、チオエーテル基またはこれらを更に含んでもよい、炭素数4以上10以下のアルキレン基」は、例えば式-(CH22-O-(CH22-、式-(CH22-NH-(CH22-、式-(CH24-、式-(CH25-、式-(CH26-、式-(CH27-、式-(CH28-、式-(CH29-、および式-(CH210-などが挙げられ、式-(CH22-O-(CH22-、式-(CH24-、式-(CH26-、式-(CH28-、式-(CH210-が好ましく、式-(CH24-、式-(CH26-、式-(CH210-がより好ましい。
式-A1-の「置換されていてもよく、エーテル結合、エステル結合、2級アミノ基、チオエーテル基またはこれらを更に含んでもよい、炭素数2以上6以下のアルキレン基」および式-A2-の「置換されていてもよく、エーテル結合、エステル結合、2級アミノ基、チオエーテル基またはこれらを更に含んでもよい、炭素数4以上10以下のアルキレン基」は、それぞれ、1以上、好ましくは1又は2の置換基を有していてもよい、「エーテル結合、エステル結合、2級アミノ基、チオエーテル基またはこれらを更に含んでもよい、炭素数2以上6以下のアルキレン基」および「エーテル結合、エステル結合、2級アミノ基、チオエーテル基またはこれらを更に含んでもよい、炭素数4以上10以下のアルキレン基」である。前記置換基としては、アルキル基、アルコキシ基、アルキルアミノ基、アルコキシカルボニル基、アルカノイル基、アリール基、アラルキル基、アリールオキシ基、アシロキシ基、カルボキシ基、ハロゲン原子、炭素環、複素環などが挙げられ、アルキル基、アルコキシカルボニル基、アルコキシ基が好ましく、アルキル基がより好ましい。
前記アルキル基としては、例えば、炭素数1以上6以下のアルキル基が挙げられ、炭素数1以上4以下のアルキル基が好ましく、炭素数1または2のアルキル基がより好ましい。
前記アルコキシ基としては、例えば、炭素数1以上6以下のアルコキシ基が挙げられ、炭素数1以上4以下のアルコキシ基が好ましく、炭素数1または2のアルコキシ基がより好ましい。
前記アルキルアミノ基としては、例えば、炭素数1以上6以下のアルキルアミノ基が挙げられ、炭素数1以上4以下のアルキルアミノ基が好ましく、炭素数1または2のアルキルアミノ基がより好ましい。前記アルキルアミノ基は、モノアルキルアミノ基であってもジアルキルアミノ基であってもよい。
前記アルコキシカルボニル基としては、例えば、アルキル部分の炭素数1以上6以下のアルコキシカルボニル基が挙げられ、アルキル部分の炭素数1以上4以下のアルコキシカルボニル基が好ましく、アルキル部分の炭素数1または2のアルコキシカルボニル基がより好ましい。
前記アルカノイル基としては、例えば、アルキル部分の炭素数1以上6以下のアルカノイル基が挙げられ、アルキル部分の炭素数1以上4以下のアルカノイル基が好ましく、アルキル部分の炭素数1または2のアルカノイル基がより好ましい。
前記アリール基としては、例えば、炭素数6以上10以下のアリール基が挙げられる。
前記アラルキル基としては、アリールアルキル基を意味するが、例えば、アリール部分の炭素数6以上10以下およびアルキル部分の炭素数1以上6以下のアラルキル基が挙げられ、アリール部分の炭素数6以上10以下およびアルキル部分の炭素数1以上4以下のアラルキル基が好ましく、アリール部分の炭素数6以上10以下およびアルキル部分の炭素数1または2のアラルキル基がより好ましい。
前記アリールオキシ基としては、例えば、炭素数6以上10以下のアリールオキシ基が挙げられる。
前記アシロキシ基としては、例えば、アルキル部分の炭素数1以上6以下のアルキルカルボニルオキシ基が挙げられ、アルキル部分の炭素数1以上4以下のアルキルカルボニルオキシ基が好ましく、アルキル部分の炭素数1または2のアルキルカルボニルオキシ基がより好ましい。
前記ハロゲン原子としては、フッ素、塩素、臭素およびヨウ素が挙げられる。
前記炭素環としては、飽和または不飽和の環式炭化水素を意味し、例えば、炭素数3以上10以下の飽和の環式炭化水素および炭素数4以上10以下の不飽和の環式炭化水素が挙げられる。
前記複素環としては、ヘテロ原子(例えば、酸素、窒素、硫黄など)を含む飽和または不飽和の環式炭化水素を意味し、例えば、ヘテロ原子を含む炭素数3以上10以下の飽和の環式炭化水素およびヘテロ原子を含む炭素数4以上10以下の不飽和の環式炭化水素が挙げられる。
前記置換基の2以上は、互いに結合して、炭素環または複素環を形成してもよい。
式-A1-の「置換されていてもよく、エーテル結合、エステル結合、2級アミノ基、チオエーテル基またはこれらを更に含んでもよい、炭素数2以上6以下のアルキレン基」としては、例えば、置換されていてもよい、式-CH2-O-CH2-、式-CH2-C(=O)-O-CH2-、式-CH2-NH-CH2-、式-CH2-S-CH2-、式-(CH22-O-CH2-、式-(CH22-NH-(CH22-、式-(CH22-、式-(CH23-、式-(CH24-、式-(CH25-、および式-(CH26-などが挙げられ、置換されていてもよい、式-(CH23-および式-(CH24-が好ましく、式-(CH23-、式-(CH24-、および式-CH2-CH(CH3)-CH2-がより好ましい。
式-A2-の「置換されていてもよく、エーテル結合、エステル結合、2級アミノ基、チオエーテル基またはこれらを更に含んでもよい、炭素数4以上10以下のアルキレン基」としては、例えば、置換されていてもよい、式-(CH22-O-(CH22-、式-(CH22-NH-(CH22-、式-(CH24-、式-(CH25-、式-(CH26-、式-(CH27-、式-(CH28-、式-(CH29-、および式-(CH210-などが挙げられ、置換されていてもよい、式-(CH22-O-(CH22-、式-(CH24-、式-(CH26-、式-(CH28-、式-(CH210-が好ましく、式-(CH22-O-(CH22-、式-(CH24-、式-(CH26-、式-(CH28-、および式-(CH210-がより好ましく、式-(CH24-、式-(CH26-、および式-(CH210-がさらに好ましい。
前記式-A1-(ただし、先の結合手は炭素原子C1と結合する結合手を意味し、後の結合手は炭素原子C2と結合する結合手を意味する)としては、得られる一般式(I)の化合物を香料化合物の前駆体として利用する観点から、好ましくは置換されていてもよい炭素数3または4のアルキレン基であり、より好ましくは、式-(CH23-、式-CH2-CH(CH3)-CH2-、式-(CH24-、更に好ましくは式-CH2-CH(CH3)-CH2-である。
前記式-A2-(ただし、先の結合手は炭素原子C1と結合する結合手を意味し、後の結合手は炭素原子C2と結合する結合手を意味する)としては、得られる一般式(I)の化合物を香料化合物の前駆体として利用する観点から、好ましくは置換されていてもよい炭素数4、6、8または10のアルキレン基であり、より好ましくは、式-(CH24-、式-CH2-CH(CH3)-CH2-CH2-、式-CH2-CH2-CH(CH3)-CH2-、式-(CH26-、式-(CH28-、式-(CH210-、更に好ましくは、式-(CH24-、式-(CH26-、式-(CH28-、式-(CH210-、更に好ましくは、式-(CH24-、式-(CH26-、式-(CH210-、更に好ましくは、式-(CH210-である。
前記一般式(II)で表される化合物は、例えば、以下の式で表され、得られる一般式(I)の化合物を香料化合物の前駆体として利用する観点から、式(i)で表される化合物、式(iii)で表される化合物、式(vii)で表される化合物、式(viii)で表される化合物が好ましく、式(vii)で表される化合物がより好ましい。式(vii)で表される化合物は、14-メチルビシクロ[10.3.0]ペンタデセン[1(12)]である。
Figure 2023151195000003
前記一般式(I)で表される化合物は、例えば、以下の式(1)で表される3-メチル-1,5-シクロペンタデカンジオンである。
Figure 2023151195000004
[金属触媒]
前記酸化開裂は、バナジウム、鉄およびモリブデンからなる群から選択される1つ以上の金属元素含む金属触媒の存在下で行われる。前記金属触媒は、例えばバナジウム(IV)化合物、バナジウム(V)化合物、モリブデン(VI)化合物、鉄(II)化合物、鉄(III)化合物が挙げられ、単独で用いても2種類以上を組合せてもよい。前記金属触媒は、好ましくは、酸化モリブデン(VI)、モリブデン酸、ジオキソモリブデン(VI)錯体、ポリモリブデン酸またはヘテロポリモリブデン酸である。
前記バナジウム(IV)化合物および前記バナジウム(V)化合物としては、酸化バナジウム(V)、バナジン(V)酸塩、バナジウム(V)オキシトリアルコキシド、バナジウム(IV)錯体等が挙げられる。前記バナジン(V)酸塩としては、オルトバナジン(V)酸アンモニウム、メタバナジン(V)酸アンモニウム、オルトバナジン(V)酸ナトリウム、メタバナジン(V)酸ナトリウム等が挙げられる。前記バナジウムオキシトリアルコキシドとしては、バナジウム(V)オキシトリメトキシド、バナジウム(V)オキシトリエトキシド、バナジウム(V)オキシトリイソプロポキシド、バナジウム(V)オキシトリtert-ブトキシド、バナジウム(V)オキシトリsec-ブトキシド等が挙げられる。前記バナジウム(IV)錯体としては、例えば、酸化バナジウム(IV)アセチルアセトナト錯体VO(acac)2、酸化バナジウム(IV)フタロシアニン錯体、酸化バナジウム(IV)ポルフィリン錯体、酸化バナジウム(IV)サレン錯体等が挙げられる。
前記モリブデン(VI)化合物としては、酸化モリブデン(VI)(MoO3)、モリブデン酸(H2MoO4)、ポリモリブデン酸、ヘテロポリモリブデン酸、ジオキソモリブデン(VI)錯体等が挙げられる。前記ジオキソモリブデン(VI)錯体としては、例えば、ジオキソモリブデン(VI)アセチルアセトナト錯体MoO2(acac)2、ジオキソモリブデン(VI)ポルフィリン錯体、ジオキソモリブデン(VI)サレン錯体等が挙げられる。前記ポリモリブデン酸は、モリブデン酸が縮合した構造であり、例えば、メタモリブデン酸H6[H2Mo1240])、パラモリブデン酸(H6[H10Mo1246])等が挙げられる。前記ヘテロポリモリブデン酸は、リン、ケイ素 等のヘテロ原子とモリブデン酸が縮合した構造であり、例えば、リンモリブデン酸(H3PMo1240(nH2O))、ケイモリブデン酸(H4[SiMo1240]・(nH2O))、リンバナドモリブデン酸(H15-X[PV12-XMox40]・(nH2O))等が挙げられる。
前記鉄(II)化合物および前記鉄(III)化合物としては、酸化鉄(II)、酸化鉄(III)、硝酸鉄(II)、硝酸鉄(III)、硫酸鉄(II)、硫酸鉄(III)、鉄アルコキシド、鉄カルボキシレート、ハロゲン化鉄、鉄錯体等が挙げられる。前記鉄アルコキシドとしては、鉄(II)メトキシド、鉄(III)メトキシド、鉄(II)エトキシド、鉄(III)エトキシド、鉄(II)イソプロポキシド、鉄(III)イソプロポキシド、鉄(II)tert-ブトキシド、鉄(III)tert-ブトキシド、鉄(II)sec-ブトキシド、鉄(III)sec-ブトキシド等が挙げられる。前記鉄カルボキシレートとしては、ギ酸鉄(II)、ギ酸鉄(III)、酢酸鉄(II)、酢酸鉄(III)、トリフルオロ酢酸鉄(II)、トリフルオロ酢酸鉄(III)等が挙げられる。前記ハロゲン化鉄としては、塩化鉄(II)、塩化鉄(III)、臭化鉄(II)、臭化鉄(III)等が挙げられる。前記鉄錯体としては、鉄(II)アセチルアセトナト錯体、鉄(III)アセチルアセトナト錯体、鉄ポルフィリン錯体、鉄サレン錯体等が挙げられる。
式(II)の化合物に対する金属触媒のモル比〔金属触媒/式(II)の化合物〕は、反応収率向上の観点から、例えば0.0001以上、好ましくは0.001以上、より好ましくは0.01以上であり、製造コスト低減の観点から、例えば1以下、好ましくは0.7以下、より好ましくは0.3以下である。式(II)の化合物に対する金属触媒のモル比〔金属触媒/式(II)の化合物〕は、反応収率向上の観点から、例えば0.0001以上1以下、好ましくは0.001以上0.7以下、より好ましくは0.01以上0.3以下である。
[酸化剤]
前記酸化剤としては、例えば、過酸化物、ハロゲン酸又はその塩、過ハロゲン酸又はその塩が挙げられる。前記酸化剤は1種類を用いてもよく、複数を併用してもよい。過酸化物としては、例えば、過酸又はその塩、非過酸型の有機過酸化物、及び非過酸型の無機過酸化物などが挙げられる。過酸としては、例えば、過カルボン酸、過硫酸、過炭酸、過リン酸、及び次過ハロゲン酸などが挙げられる。非過酸型の有機過酸化物としては、例えば、tert-ブチルヒドロペルオキシド、クメンヒドロペルオキシド、ジ-tert-ブチルペルオキシド、ジメチルジオキシラン、過酸化アセトン、メチルエチルケトンペルオキシド、及びヘキサメチレントリペルオキシドジアミンなどが挙げられる。非過酸型の無機過酸化物としては、例えば、過酸化水素、過酸化リチウム、過酸化ナトリウム、過酸化カリウム、及び過マンガン酸塩などが挙げられるハロゲン酸としては、例えば、塩素酸、臭素酸、及びヨウ素酸が挙げられる。過ハロゲン酸としては、例えば、過塩素酸、過臭素酸、及び過ヨウ素酸が挙げられる。前記酸化剤に制限はないが、製造コストや取り扱い性の観点から、過酸化水素またはtert-ブチルヒドロペルオキシド(TBHP)を用いることが好ましい。
一般式(II)で表される化合物に対する酸化剤のモル比[酸化剤/一般式(II)で表される化合物]は、収率の観点から、例えば0.5以上、好ましくは1以上、より好ましくは1.2以上であり、製造コスト低減の観点から、例えば20以下、好ましくは10以下、より好ましくは5以下である。一般式(II)で表される化合物に対する酸化剤のモル比[酸化剤/一般式(II)で表される化合物]は、収率の観点から、例えば0.5以上20以下、好ましくは1以上10以下、より好ましくは1.2以上5以下である。
前記酸化剤として過酸化水素を用いる場合、過酸化水素の濃度は、特に限定されるものではないが、例えば1~80質量%、安全性と反応収率の観点から好ましくは30~60質量%の範囲から選択してもよい。
[添加剤]
本発明においては、更に添加剤の存在下において、酸化開裂させてもよい。前記添加剤としては、例えば、リン酸、硫酸、塩酸等の無機酸;シュウ酸等の多価カルボン酸;p-トルエンスルホン酸などの有機酸;下記式(III)で表される化合物を用いることができる。特に下記式(III)で表される化合物を添加剤として用いることが好ましい。
Figure 2023151195000005
前記式(III)中、
Rは、COOHまたはOHであり、
1、R2、R3、R4、およびR5は、それぞれ独立して、水素、ハロゲン原子、NO2、OH、COOH、NR67(式中、R6およびR7は、それぞれ独立して、水素、炭素数1以上3以下のアルキル基、またはOHで置換された炭素数1以上3以下のアルキル基)、炭素数1以上6以下のアルキル基、炭素数1以上6以下のアルコキシ基、およびフェニル基(フェニル基は置換されていても良い)からなる群から選択されるか、または、
1、R2、R3、R4、およびR5のうち2つが、それらを担持する炭素原子と共に飽和または不飽和炭化水素環を形成し、残りの3つがそれぞれ独立して、水素、ハロゲン原子、NO2、OH、COOH、NR67(式中、R6およびR7は、それぞれ独立して、水素、炭素数1以上3以下のアルキル基、またはOHで置換された炭素数1以上3以下のアルキル基)、炭素数1以上6以下のアルキル基、炭素数1以上6以下のアルコキシ基、およびフェニル基(フェニル基は置換されていても良い)からなる群から選択される。
前記式(III)において、前記炭素数1以上6以下のアルキル基としては、炭素数1以上4以下のアルキル基が好ましく、炭素数1または2のアルキル基がより好ましい。
前記式(III)において、前記炭素数1以上3以下のアルキル基としては、炭素数1以上2以下のアルキル基が好ましく、炭素数1のアルキル基がより好ましい。
前記式(III)において、前記炭素数1以上6以下のアルコキシ基としては、炭素数1以上4以下のアルコキシ基が好ましく、炭素数1または2のアルコキシ基がより好ましい。
前記式(III)において、前記ハロゲン原子としては、フッ素、塩素、臭素およびヨウ素が挙げられ、好ましくは塩素、臭素、より好ましくは塩素である。
前記式(III)において、前記飽和または不飽和炭化水素環としては、例えば、炭素数3以上10以下の飽和の環式炭化水素および炭素数4以上10以下の不飽和の環式炭化水素が挙げられる。
前記式(III)において、前記フェニル基(フェニル基は置換されていても良い)の置換基としては、例えば、ハロゲン原子、ОH、COOH、メチル基が挙げられる。置換されたフェニル基としては、例えば2-クロロフェニル基、3-クロロフェニル基、4-クロロフェニル基、2-ブロモフェニル基、3-ブロモフェニル基、4-ブロモフェニル基、2-ヒドロキシフェニル基、3-ヒドロキシフェニル基、4-ヒドロキシフェニル基、2-メチルフェニル基、3-メチルフェニル基、4-メチルフェニル基、2-カルボキシフェニル基、3-カルボキシフェニル基、4-カルボキシフェニル基、3-カルボキシ-4-ヒドロキシフェニル基、2-ヒドロキシ-3-カルボキシフェニル基が挙げられ、3-カルボキシ-4-ヒドロキシフェニル基、2-ヒドロキシ-3-カルボキシフェニル基が好ましい。
前記添加剤は、式(III)中、
Rが、COOHであり、
1、R2、R3、R4、およびR5は、それぞれ独立して、水素、ハロゲン原子、NO2、COOH、OHおよび炭素数1以上6以下のアルコキシ基からなる群から選択されるのが好ましく、
Rが、COOHであり、
1、R2、R3、R4、およびR5の一つがOHであり、残りが、それぞれ独立して、水素、ハロゲン原子、NO2および炭素数1以上6以下のアルコキシ基からなる群から選択されるのがより好ましく、
Rが、COOHであり、
1がOHであり、R2、R3、R4、およびR5が、それぞれ独立して、水素、ハロゲン原子、NO2および炭素数1以上6以下のアルコキシ基からなる群から選択されるのがより好ましく(この場合、以下の式(ix)で表される)、
Rが、COOHであり、
2がOHであり、R1、R3、R4、およびR5が、それぞれ独立して、水素、ハロゲン原子、NO2および炭素数1以上6以下のアルコキシ基からなる群から選択されるのがより好ましく(この場合、以下の式(x)で表される)、または
Rが、COOHであり、
3がOHであり、R1、R2、R4、およびR5が、それぞれ独立して、水素、ハロゲン原子、NO2および炭素数1以上6以下のアルコキシ基からなる群から選択されるのがより好ましい(この場合、以下の式(xi)で表される)。
Figure 2023151195000006
式(ix)で表される添加剤は、
2が水素、ハロゲン原子、または炭素数1以上6以下のアルコキシ基であり、
3が、水素、ハロゲン原子、またはNO2であり、
4が、水素、ハロゲン原子、またはNO2であり、
5が水素であるのがより好ましい。式(xii)で表される添加剤は、例えば、下記式(101)~式(108)で表されるのがより好ましい。
Figure 2023151195000007
Rが、COOHであり、R1、R2、R3、R4、およびR5は、それぞれ独立して、水素、ハロゲン原子、NO2、OH、COOH、NR67(式中、R6およびR7は、それぞれ独立して、水素、炭素数1以上3以下のアルキル基、またはOHで置換された炭素数1以上3以下のアルキル基)、炭素数1以上6以下のアルキル基、炭素数1以上6以下のアルコキシ基、およびフェニル基(フェニル基は置換されていても良い)からなる群から選択される式(III)の添加剤は、例えば、安息香酸、o-クロロ安息香酸、m-クロロ安息香酸、2,4-ジクロロ安息香酸、3,5-ジクロロ安息香酸、3,5-ジブロモ安息香酸、p-メチル安息香酸、p-tertブチル安息香酸、p-ヒドロキシ安息香酸、m-ヒドロキシ安息香酸、2,5-ジヒドロキシ安息香酸、2,4-ジヒドロキシ安息香酸、3,5-ジヒドロキシ安息香酸、2,6-ジヒドロキシ安息香酸、3,4-ジヒドロキシ安息香酸、3-クロロ-4-メトキシ安息香酸,3-ブロモ-4-メトキシ安息香酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、3-フルオロフタル酸、3-クロロフタル酸、3-ブロモフタル酸、3-メトキシフタル酸、3-メチルフタル酸、4-フルオロフタル酸、4-クロロフタル酸、4-ブロモフタル酸、4-メトキシフタル酸、4-メチルフタル酸、トリメシン酸、サリチル酸、3-メチルサリチル酸、4-メチルサリチル酸、5-メチルサリチル酸、6-メチルサリチル酸、3-エチルサリチル酸、4-エチルサリチル酸、5-エチルサリチル酸、6-エチルサリチル酸、3-isoプロピルサリチル酸、4-isoプロピルサリチル酸、5-isoプロピルサリチル酸、6-isoプロピルサリチル酸、3-tertブチルサリチル酸、4-tertブチルサリチル酸、5-tertブチルサリチル酸、6-tertブチルサリチル酸、3-フルオロサリチル酸、4-フルオロサリチル酸、5-フルオロサリチル酸、6-フルオロサリチル酸、4-フルオロサリチル酸、5-フルオロサリチル酸、3-クロロサリチル酸、4-クロロサリチル酸、5-クロロサリチル酸、6-クロロサリチル酸、3-ブロモサリチル酸、4-ブロモサリチル酸、5-ブロモサリチル酸、6-ブロモサリチル酸、3-ヨードサリチル酸、4-ヨードサリチル酸、5-ヨードサリチル酸、6-ヨードサリチル酸、3-ニトロサリチル酸、4-ニトロサリチル酸、5-ニトロサリチル酸、6-ニトロサリチル酸、3-メトキシサリチル酸、4-メトキシサリチル酸、5-メトキシサリチル酸、6-メトキシサリチル酸、3-エトキシサリチル酸、4-エトキシサリチル酸、5-エトキシサリチル酸、6-エトキシサリチル酸、3,5-ジフルオロサリチル酸、3,5-ジクロロサリチル酸、3,5-ジブロモサリチル酸、3,5-ジヨードサリチル酸、3,5-ジメトキシサリチル酸、3-フェニルサリチル酸、ビフェニル-2-カルボン酸、ビフェニル-3-カルボン酸が挙げられ、安息香酸、3,5-ジクロロ安息香酸、3,5-ジブロモ安息香酸、3-クロロ-4-メトキシ安息香酸,3-ブロモ-4-メトキシ安息香酸、サリチル酸、3-クロロサリチル酸、4-クロロサリチル酸、5-クロロサリチル酸、3-ブロモサリチル酸、4-ブロモサリチル酸、5-ブロモサリチル酸、3-メトキシサリチル酸、4-メトキシサリチル酸、5-メトキシサリチル酸、3,5-ジクロロサリチル酸、3,5-ジブロモサリチル酸、3-クロロ-5-ブロモサリチル酸、3-ブロモ-5-クロロサリチル酸、4-ニトロサリチル酸、および5-ニトロサリチル酸からなる群より選択されるのが好ましい。また、式(III)において、R1、R2、R3、R4、およびR5の好ましくは1~3がハロゲン原子であり、より好ましくは1~2がハロゲン原子である。また、式(III)において、R1、R2、R3、R4、およびR5の好ましくは1~2がニトロ基および/または炭素数1以上6以下のアルコキシ基であり、より好ましくは1がニトロ基および/または炭素数1以上6以下のアルコキシ基である。
また、式(III)の添加剤は、ハロゲン原子、NO2、または炭素数1以上6以下のアルコキシ基で置換されていてもよい、ベンゼンカルボン酸(安息香酸)、ベンゼンジカルボン酸(フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸を含む)及びベンゼンヒドロキシカルボン酸(サリチル酸を含む)が好ましく、ハロゲン原子、NO2、または炭素数1以上6以下のアルコキシ基で置換されていてもよい、サリチル酸がより好ましい。
また、前記添加剤は、式(III)中、Rは、COOHであり、
1、R2、R3、R4、およびR5の一つがCOOHであり、残りが、それぞれ独立して、水素、ハロゲン原子、NO2、OH、COOH、NR67(式中、R6およびR7は、それぞれ独立して、水素、炭素数1以上3以下のアルキル基、またはOHで置換された炭素数1以上3以下のアルキル基)、炭素数1以上6以下のアルキル基、炭素数1以上6以下のアルコキシ基、およびフェニル基(フェニル基は置換されていても良い)からなる群から選択されるのが好ましい。そのような添加剤としては、例えば、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、3-フルオロフタル酸、3-クロロフタル酸、3-ブロモフタル酸、3-メトキシフタル酸、3-メチルフタル酸、4-フルオロフタル酸、4-クロロフタル酸、4-ブロモフタル酸、4-メトキシフタル酸、4-メチルフタル酸、トリメシン酸が挙げられる。
また、前記添加剤は、式(III)中、R1、R2、R3、R4、およびR5のうち2つが、それらを担持する炭素原子と共に不飽和炭化水素環を形成し、残りの3つがそれぞれ独立して、水素、ハロゲン原子、NO2、OH、COOH、NR67(式中、R6およびR7は、それぞれ独立して、水素、炭素数1以上3以下のアルキル基、またはOHで置換された炭素数1以上3以下のアルキル基)、炭素数1以上6以下のアルキル基、炭素数1以上6以下のアルコキシ基、およびフェニル基(フェニル基は置換されていても良い)からなる群から選択されるのが好ましい。そのような添加剤としては、例えば、1-ナフトエ酸、2-ナフトエ酸が挙げられる。
また、前記添加剤は、式(III)中、Rが、OHであり、
1、R2、R3、R4、およびR5は、それぞれ独立して、水素、およびNO2からなる群から選択されるのが好ましい。Rが、OHであり、R1、R2、R3、R4、およびR5は、それぞれ独立して、水素およびNO2からなる群から選択される式(III)の添加剤は、例えば、o-ニトロフェノール、m-ニトロフェノール、p-ニトロフェノールなどが挙げられる。
前記多価カルボン酸としては、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、フマル酸、マレイン酸、アジピン酸の脂肪族ジカルボン酸が好ましい。前記多価カルボン酸の炭素数は、好ましくは2以上、好ましくは10以下、より好ましくは6以下である。
一般式(II)で表される化合物に対する前記添加剤のモル比〔添加剤/一般式(II)で表される化合物〕は、反応収率向上の観点から、例えば0.001以上、好ましくは0.01以上、より好ましくは0.05以上であり、製造コスト低減の観点から、好ましくは10以下、1以下、0.5以下である。一般式(II)で表される化合物と前記添加剤のモル比〔一般式(II)で表される化合物:添加剤〕は、反応収率向上の観点から、例えば0.001以上10以下、好ましくは0.01以上1以下、より好ましくは0.05以上0.5以下である。
金属触媒に対する添加剤のモル比〔添加剤/金属触媒〕は、反応収率向上の観点から、例えば0.01以上、好ましくは0.5以上、より好ましくは1以上であり、製造コスト低減の観点から例えば100以下、好ましくは30以下、より好ましくは10以下である。金属触媒に対する添加剤のモル比〔添加剤/金属触媒〕は、反応収率向上の観点から、例えば0.01以上100以下、好ましくは0.5以上30以下、より好ましくは1以上10以下である。
本発明の方法における反応温度は、一般的には0℃以上100℃以下であり、安全に反応収率を向上させる観点から好ましくは20℃以上であり、また、好ましくは80℃以下、より好ましくは50℃以下である。
本発明の方法における反応圧力は、特に限定されるものではないが、一般的には常圧で行う。本発明の方法は、必要に応じて加圧や減圧を行ってもよい。
本発明の方法における反応時間は、収率に依存するが、好ましくは1時間以上、より好ましくは10時間以上、好ましくは100時間以下、より好ましくは60時間以下である。
本発明の方法は、有機溶媒存在下にて反応を行ってもよい。前記有機溶媒としては、反応液が均一系となる溶媒であれば特に限定されるものではない。前記有機溶媒としては、エーテル類やアルコール類を挙げることができ、なかでも反応収率の観点から、アルコール類を用いることが好ましく、飽和脂肪族アルコールがより好ましく、t-ブチルアルコールを用いることが更に好ましい。
本発明の方法において、式(II)の化合物に対する溶媒の質量比〔溶媒/式(II)の化合物〕は、反応収率向上の観点から、例えば1以上、好ましくは2以上、より好ましくは3以上であり、製造コスト低減の観点から、例えば30以下、好ましくは10以下、より好ましくは7以下、さらに好ましくは5以下である。本発明の方法において、式(II)の化合物に対する溶媒の質量比〔溶媒/式(II)の化合物〕は、反応収率向上の観点から、例えば1以上30以下、好ましくは1以上10以下、より好ましくは2以上7以下、さらに好ましくは3以上5以下である。
[一般式(II)で表される化合物を、バナジウム、鉄およびモリブデンからなる群から選択される1つ以上の金属元素含む金属触媒の存在下、酸化剤を用いて酸化開裂させて一般式(I)で表される化合物を得る工程]
前記工程は、例えば、反応器に前記金属触媒、前記酸化剤、一般式(II)で表される化合物、有機溶媒、任意に前記添加剤を混合し、所定の温度で、通常攪拌下に反応を行う。このとき、金属触媒、酸化剤、一般式(II)で表される化合物、有機溶媒、任意の添加剤の添加順序は特に限定されるものではないが、安全上の観点から、金属触媒、一般式(II)で表される化合物、任意の添加剤および有機溶媒の混合溶液中に、酸化剤を連続的に滴下して反応を行ってもよい。また、事前に金属触媒、任意の添加剤、および酸化剤を混合して触媒溶液を調製したのち、一般式(II)で表される化合物と有機溶媒の混合液中に前記触媒溶液を添加し反応させてもよい。
反応終了後は、例えば還元剤により反応系内に残留する酸化物を分解処理したのち、油水分層、溶媒の留去、蒸留、シリカゲルカラムクロマトグラフィーなどにより一般式(I)で表される化合物を精製することができる。
本発明は、さらに、式(3)で表される環状ケトン化合物の製造方法を提供する。式(3)で表される環状ケトン化合物は、3-メチル-4-シクロペンタデセン-1-オン及び3-メチル-5-シクロペンタデセン-1-オンの混合物であり、ムセノン(フィルメニッヒ社製)として知られている。ムスク香料素材である式(3)で表される環状ケトン化合物は、生分解性に優れ、また高い残香性と優雅な質感を持つ環状化合物である。近年の合成ムスク香料へのニーズの高まりに対応する、生産の安全性が高く、生産効率に優れる製造方法の開発が求められている。本発明の方法により得られる3-メチル-1,5-シクロペンタデカンジオン(1)を用いた前記式(3)で表される環状ケトン化合物の製造方法は、以下の(a)工程、(b)工程または(c)の、いずれかの工程を有する。
Figure 2023151195000008
(a)3-メチル-1,5-シクロペンタデカンジオンを部分還元し、次いで脱水して式(3)で表される環状ケトン化合物を得る工程、
(b)3-メチル-1,5-シクロペンタデカンジオンを還元し、次いでエノールエーテル化し、次いで、開環させてムセノンを得る工程、または
(c)3-メチル-1,5-シクロペンタデカンジオンを部分還元及びエノールエーテル化し、次いで、開環させてムセノンを得る工程。
(a)工程は、例えば、
(a-1)3-メチル-1,5-シクロペンタデカンジオン(1)を部分還元して、3-メチルシクロペンタデカノール-5-オン(2)を得、
(a-2)前記3-メチルシクロペンタデカノール-5-オン(2)を脱水して式(3)で表される環状ケトン化合物を得る工程を含む。
Figure 2023151195000009
(b)工程は、例えば、
(b-1)3-メチル-1,5-シクロペンタデカンジオン(1)を還元して3-メチルシクロペンタデカン-1,5-ジオール(4)を得、
(b-2)前記3-メチルシクロペンタデカン-1,5-ジオール(4)を部分酸化及びエノールエーテル化して16-オキサ-3-メチルビシクロ[10.3.1]ペンタデク-1-エン(5)を得、
(b-3)前記16-オキサ-3-メチルビシクロ[10.3.1]ペンタデク-1-エン(5)を開環させて式(3)で表される環状ケトン化合物を得る工程を含む。
Figure 2023151195000010
(c)工程は、例えば、
(c-1)3-メチル-1,5-シクロペンタデカンジオン(1)を部分還元及びエノールエーテル化して16-オキサ-3-メチルビシクロ[10.3.1]ペンタデク-1-エン(5)を得、
(c-2)前記16-オキサ-3-メチルビシクロ[10.3.1]ペンタデク-1-エン(5)を開環させて式(3)で表される環状ケトン化合物を得る工程を含む。
Figure 2023151195000011
前記3-メチル-1,5-シクロペンタデカンジオン(1)は、本発明の式(I)で表される化合物の製造方法により得られる。
まず、(a)工程を含む式(3)で表される環状ケトン化合物の製造方法について説明する。
(a)工程は、
(a-1)3-メチル-1,5-シクロペンタデカンジオン(1)を部分還元して、3-メチルシクロペンタデカノール-5-オン(2)を得、
(a-2)前記3-メチルシクロペンタデカノール-5-オン(2)を脱水して式(3)で表される環状ケトン化合物を得る工程を含む。
Figure 2023151195000012
前記(a-1)工程における3-メチル-1,5-シクロペンタデカンジオン(1)を部分還元する方法としては、金属水素化物、例えば水素化ホウ素ナトリウムや水素化ナトリウム等を用いる方法、及び金属触媒存在下に水素添加する方法を挙げることができる。安全性及び反応収率の観点から、前記部分還元する方法としては、金属触媒存在下に水素添加する方法が好ましい。
前記水素添加する方法における金属触媒としては、パラジウムカーボンやラネーニッケル等を用いることができる。温和な反応条件下にて水素添加できる観点から、前記水素添加する方法における金属触媒としては、ラネーニッケルを用いることが好ましい。
前記(a-1)工程において、3-メチル-1,5-シクロペンタデカンジオン(1)に対して使用する金属触媒の量は、反応収率及びコストの観点から、3-メチル-1,5-シクロペンタデカンジオン(1)と金属触媒のモル比〔3-メチル-1,5-シクロペンタデカンジオン(1):金属触媒〕が、好ましくは1:0.01~1:1、より好ましくは1:0.1~1:0.5である。
前記(a-1)工程における反応温度は、反応収率を向上させる観点から、好ましくは0℃以上であり、また、副反応を抑制する観点から、好ましくは100℃以下、より好ましくは50℃以下、更に好ましくは30℃以下である。
前記(a-1)工程における反応時間は、反応収率を向上させる観点から、好ましくは0.1時間以上、より好ましくは0.5時間以上であり、また、好ましくは10時間以下、より好ましくは3時間以下、更に好ましくは1時間以下である。
前記水素添加における水素圧力は、安全性及び反応選択性の観点から、好ましくは0.1MPa以上であり、また、好ましくは2.0MPa以下、より好ましくは1.0MPa以下である。
前記(a-1)工程は、有機溶媒存在下にて反応を行ってもよい。前記有機溶媒としては、反応基質が溶解する溶媒であれば特に限定されるものではない。前記有機溶媒としては、アルコール類を挙げることができ、なかでも生産効率及びコストの観点から炭素数1以上3以下の低級アルコールを用いることがより好ましい。
前記(a-2)工程における3-メチルシクロペンタデカノール-5-オン(2)を脱水する方法としては、酸存在下に脱水する方法を挙げることができる。
前記(a-2)工程において用いる酸としては、例えば、硫酸、リン酸、ベンゼンスルホン酸が挙げられ、設備負荷及び反応収率の観点から、ベンゼンスルホン酸が好ましい。
前記(a-2)工程において、3-メチルシクロペンタデカノール-5-オン(2)に対して使用する酸の量は、生産コスト及び反応収率の観点から、3-メチルシクロペンタデカノール-5-オン(2)と酸のモル比〔3-メチルシクロペンタデカノール-5-オン(2):酸〕が、好ましくは1:0.01~1:1、より好ましくは1:0.05~1:0.3である。
前記(a-2)工程における反応温度は、反応収率を向上させる観点から、好ましくは20℃以上、より好ましくは50℃以上、更に好ましくは70℃以上であり、また、安全性の観点から、好ましくは200℃以下、より好ましくは150℃以下、更に好ましくは130℃以下である。
前記(a-2)工程における反応時間は、反応収率を向上させる観点から、好ましくは0.25時間以上、より好ましくは0.5時間以上であり、また、好ましくは20時間以下、より好ましくは10時間以下、更に好ましくは3時間以下である。
前記(a-2)工程は、有機溶媒存在下にて反応を行ってもよい。前記有機溶媒としては、水と共沸する溶媒であれば特に限定されるものではない。前記有機溶媒としては、炭化水素類を挙げることができ、脱水効率の観点からトルエンを用いることがより好ましい。
また、(b)工程を含む式(3)で表される環状ケトン化合物の製造方法について説明する。
(b)工程は、
(b-1)3-メチル-1,5-シクロペンタデカンジオン(1)を還元して3-メチルシクロペンタデカン-1,5-ジオール(4)を得、
(b-2)3-メチルシクロペンタデカン-1,5-ジオール(4)を部分酸化及びエノールエーテル化して16-オキサ-3-メチルビシクロ[10.3.1]ペンタデク-1-エン(5)を得、
(b-3)前記16-オキサ-3-メチルビシクロ[10.3.1]ペンタデク-1-エン(5)を開環させて式(3)で表される環状ケトン化合物を得る工程を含む。
Figure 2023151195000013
前記(b-1)工程における3-メチル-1,5-シクロペンタデカンジオン(1)を部分還元する方法としては、金属水素化物、例えば水素化ホウ素ナトリウムや水素化ナトリウム等を用いる方法、及び金属触媒存在下に水素添加する方法を挙げることができる。安全性及び反応収率の観点から、金属触媒存在下に水素添加する方法が好ましい。
前記水素添加する方法における金属触媒としては、パラジウムカーボンやラネーニッケル等を用いることができる。温和な反応条件下にて水素添加できる観点から、ラネーニッケルを用いることが好ましい。
前記(b-1)工程において、3-メチル-1,5-シクロペンタデカンジオン(1)に対して使用する金属触媒の量は、反応収率及びコストの観点から、3-メチル-1,5-シクロペンタデカンジオン(1)と金属触媒のモル比〔3-メチル-1,5-シクロペンタデカンジオン(1):金属触媒〕が、好ましくは1:0.01~1:1、より好ましくは1:0.1~1:0.5である。
前記(b-1)工程における反応温度は、反応収率を向上させる観点から、好ましくは0℃以上であり、また、副反応を抑制する観点から、好ましくは100℃以下、より好ましくは50℃以下、更に好ましくは30℃以下である。
前記(b-1)工程における反応時間は、反応収率を向上させる観点から、好ましくは1時間以上、より好ましくは5時間以上、更に好ましくは10時間以上であり、また、好ましくは30時間以下、より好ましくは25時間以下である。
前記水素添加における水素圧力は、安全性及び反応選択性の観点から、好ましくは0.1MPa以上であり、また、好ましくは2.0MPa以下、より好ましくは1.0MPa以下である。
前記(b-1)工程は、有機溶媒存在下にて反応を行ってもよい。前記有機溶媒としては、反応基質が溶解する溶媒であれば特に限定されるものではない。前記有機溶媒としては、アルコール類を挙げることができ、なかでも生産効率及びコストの観点から炭素数1以上3以下の低級アルコールを用いることがより好ましい。
前記(b-2)工程における3-メチルシクロペンタデカン-1,5-ジオール(4)を部分酸化及びエノールエーテル化する方法としては、金属触媒存在下に部分酸化及びエノールエーテル化する方法を挙げることができる。
前記(b-2)工程において用いる金属触媒としては、酸化能を有する金属触媒、例えば、酸化アルミニウムや酸化鉄、ラネー銅等を用いることができるが、反応収率を向上させる観点から、ラネー銅を用いることが好ましい。
前記(b-2)工程において、3-メチルシクロペンタデカン-1,5-ジオール(4)に対して使用する金属触媒の量は、反応収率及びコストの観点から、3-メチルシクロペンタデカン-1,5-ジオール(4)と金属触媒のモル比〔3-メチルシクロペンタデカン-1,5-ジオール(4):金属触媒〕が、1:0.01~1:1が好ましく、反応時間短縮及び廃棄物削減の観点から、1:0.05~1:0.3がより好ましい。
前記(b-2)工程における反応温度は、反応収率を向上させる観点から、好ましくは100℃以上、より好ましくは120℃以上であり、また、副反応を抑制する観点から、好ましくは300℃以下、より好ましくは200℃以下、更に好ましくは180℃以下である。
前記(b-2)工程における反応時間は、反応収率を向上させる観点から、好ましくは1時間以上、より好ましくは2時間以上であり、また、生産性を向上させる観点から、好ましくは20時間以下、より好ましくは10時間以下、更に好ましくは5時間以下である。
前記(b-3)工程における、16-オキサ-3-メチルビシクロ[10.3.1]ペンタデク-1-エン(5)を開環する方法としては、酸存在下に開環する方法を挙げることができる。
前記(b-3)工程において用いる酸としては、例えば、硫酸、リン酸、ベンゼンスルホン酸が挙げられ、取扱性及び反応収率の観点から、リン酸が好ましい。
前記(b-3)工程において、16-オキサ-3-メチルビシクロ[10.3.1]ペンタデク-1-エン(5)対して使用する酸の量は、生産効率及び反応収率の観点から、16-オキサ-3-メチルビシクロ[10.3.1]ペンタデク-1-エン(5)と酸のモル比〔16-オキサ-3-メチルビシクロ[10.3.1]ペンタデク-1-エン(5):酸〕が、好ましくは1:0.01~1:1、より好ましくは1:0.1~1:0.5である。
前記(b-3)工程における反応温度は、反応収率を向上させる観点から好ましくは20℃以上、より好ましくは50℃以上、更に好ましくは70℃以上であり、また、副反応を抑制する観点から、好ましくは200℃以下、より好ましくは150℃以下、更に好ましくは130℃以下である。
前記(b-3)工程における反応時間は、反応収率を向上させる観点から、好ましくは0.5時間以上、より好ましくは1時間以上であり、また、好ましくは20時間以下、より好ましくは10時間以下、更に好ましくは5時間以下である。
前記(b-3)工程は、有機溶媒存在下にて反応を行ってもよい。前記有機溶媒としては、水と共沸する溶媒であれば特に限定されるものではない。前記有機溶媒としては、炭化水素類を挙げることができ、脱水効率の観点からトルエンを用いることがより好ましい。
また、(c)工程を含む式(3)で表される環状ケトン化合物の製造方法について説明する。
(c-1)3-メチル-1,5-シクロペンタデカンジオン(1)を部分還元及びエノールエーテル化して16-オキサ-3-メチルビシクロ[10.3.1]ペンタデク-1-エン(5)を得、
(c-2)前記16-オキサ-3-メチルビシクロ[10.3.1]ペンタデク-1-エン(5)を開環させて式(3)で表される環状ケトン化合物を得る工程を含む。
Figure 2023151195000014
前記(c-1)工程における3-メチル-1,5-シクロペンタデカンジオン(1)を部分還元及びエノールエーテル化する方法としては、マグネシウム、アルミニウム、ジルコニウム、チタニウムおよびサマリウムからなる群から選択される1つ以上の金属元素を含む金属触媒及び一級アルコールおよび二級アルコールからなる群から選択される1つ以上を含むアルコールの存在下において反応させる方法が挙げられる。
前記金属触媒は、マグネシウム、アルミニウム、ジルコニウム、チタニウムおよびサマリウムからなる群から選択される1つ以上の金属元素を含む金属触媒である。前記金属触媒は、アルミニウム、ジルコニウム、およびチタニウムからなる群から選択される1つ以上の金属元素を含むのが好ましい。前記金属触媒としては、アルミニウムアルコキシド、ジルコニウムアルコキシド、チタニウムアルコキシド、酸化ジルコニウム等が挙げられる。前記アルミニウムアルコキシドとしては、アルミニウムエトキシド、アルミニウムイソプロポキシド、アルミニウムn-ブトキシド、アルミニウムsec-ブトキシド、アルミニウムtert-ブトキシド等が挙げられる。前記ジルコニウムを含む触媒としては、ジルコニア(二酸化ジルコニム)およびジルコニウムアルコキシドが挙げられる。前記ジルコニウムアルコキシドとしては、ジルコニウム(IV)エトキシド、ジルコニウム(IV)イソプロポキシド、ジルコニウム(IV)n-プロポキシド、ジルコニウム(IV)n-ブトキシド、ジルコニウム(IV)sec-ブトキシド、ジルコニウム(IV)tert-ブトキシド等が挙げられる。触媒活性が高い(すなわち、反応速度が大きい、反応収率が高い)ため、前記金属触媒は、アルミニウムアルコキシド、ジルコニウムアルコキシドおよびチタニウムアルコキシドが好ましく、アルミニウムアルコキシドおよびジルコニウムアルコキシドがより好ましい。使用量が触媒量に低減できるため、前記金属触媒は、ジルコニウムアルコキシドが好ましく、ジルコニウム(IV)n-ブトキシド、ジルコニウムsec-ブトキシド、ジルコニウムtert-ブトキシドがより好ましい。工業的に入手が容易であるため、前記金属触媒は、ジルコニウム(IV)n-ブトキシドが好ましい。
アルコールは、一級アルコールおよび二級アルコールからなる群から選択される1つ以上を含むアルコールである。前記一級アルコールとしては、エタノール、1-プロパノール、1-ブタノール、2-メチルプロパノール、1-ペンタノール、2-メチルブタノール、3-メチルブタノール、1-ヘキサノール、2-メチルペンタノール、3-メチルペンタノール、2-エチルブタノール、1-ヘプタノール、2-メチルヘキサノール、1-オクタノール、1-ノナノール、1-デカノール等が挙げられる。前記二級アルコールとしては、価数に限定はなく、2級水酸基を1つ以上有するものであれば、特に限定されない。前記二級アルコールは、直鎖状、分岐状、または環状の脂肪族基、芳香族基、および両者を併せ持ってもよい。前記二級アルコールとして、例えば、イソプロピルアルコール、2-ブタノール、2-ペンタノール、3-ペンタノール、シクロペンタノール、2-ヘキサノール、3-ヘキサノール、シクロヘキサノール、3-メチルー2-ペンタノール、4-メチルー2-ペンタノール、2-ヘプタノール、3-ヘプタノール、4-ヘプタノール、3-メチルー2-ヘキサノール、4-メチルー2-ヘキサノール、5-メチルー2-ヘキサノール、シクロヘプタノール、2-オクタノール、3-オクタノール、4-オクタノール、シクロオクタノール、2-ノナノール、3-ノナノール、4-ノナノール、5-ノナノール等が挙げられる。前記二級アルコールとしては、昇温により反応速度が増大できるため、シクロヘキサノールおよび2-オクタノールが好ましい。
前記アルコールは二級アルコールが好ましい。前記アルコールは、副生する水を系外に出しながら反応を進行させることで反応選択性が向上し、反応時間も短縮できるため、沸点が100℃以上のアルコールが好ましい。また、前記アルコールは、沸点が適度であり水の共沸時に過剰反応が進行せず、その結果、反応選択率の低下を防ぐことができるため、沸点が200℃以下のアルコールが好ましい。前記アルコールは、昇温により反応速度が増大できるため、沸点が150℃以上200℃以下のアルコールが好ましい。沸点は、具体的には、イソプロパノール82.4℃、シクロヘキサノール161.8℃、2-ブタノール100℃、2-オクタノール174℃である。一級アルコールおよび二級アルコールからなる群から選択される1つ以上を含むアルコールは、工業的に入手容易なため、2-オクタノールまたはシクロヘキサノールが好ましい。
<反応温度>
本発明において、式(1)の化合物を前記金属触媒及び前記アルコールの存在下において反応させて式(5)の化合物を得る工程は、例えば、80℃以上、好ましくは100℃以上、より好ましくは150℃以上、例えば280℃以下、好ましくは250℃以下、より好ましくは190℃以下で行う。
<反応時間>
本発明において、式(1)の化合物を前記金属触媒及び前記アルコールの存在下において反応させて式(5)の化合物を得る工程の反応時間は、例えば2時間~5日、好ましくは4時間~2日、生産コスト及び生産効率の観点から、より好ましくは6時間~24時間である。
<仕込み量>
本発明において、式(1)の化合物を前記金属触媒及び前記アルコールの存在下において反応させて式(5)の化合物を得る工程において、式(1)の化合物と前記アルコールのモル比〔式(1)の化合物:アルコール〕は、例えば1:1~1:100、好ましくは1:1~1:50、生産コスト及び生産効率の観点から、より好ましくは1:1.5~1:5である。
具体的な実施態様としては、反応器に前記金属触媒、アルコール、般式(1)で表される化合物を混合し、所定の温度で、通常撹拌下に反応を行う。このとき、金属触媒、アルコール、般式(1)で表される化合物は、いずれの順序で添加してもよく、必要に応じさらに添加剤を添加してもよい。また、反応器にDean-Stark装置、あるいは精留塔を取り付けて反応を実施するとより好ましい。反応終了後は、蒸留により一般式(5)で表される化合物を精製することができる。
式(1)の化合物を前記金属触媒及び前記アルコールの存在下において反応させて式(5)の化合物を得る工程において、式(1)の化合物と前記金属触媒のモル比〔式(5)の化合物:金属触媒〕は、前記金属触媒がジルコニウムを含む金属触媒の場合、例えば1:0.001~1:1.5、好ましくは1:0.01~1:1.2、生産コストの観点から、より好ましくは1:0.05~1:1.1である。また、前記金属触媒がマグネシウム、アルミニウム、チタニウムおよびサマリウムからなる群から選択される1つ以上の金属元素を含む金属触媒の場合、前記式(1)の化合物と前記金属触媒のモル比〔式(1)の化合物:金属触媒〕は、例えば、1:0.3~1:3、好ましくは、1:0.5~1:1.5、生産コストの観点から、より好ましくは1:0.8~1:1.2である。
<添加物>
本発明において、式(1)の化合物を前記金属触媒及び前記アルコールの存在下において反応させて式(5)の化合物を得る工程は、添加物の存在下に行ってもよい。前記添加物としては、例えば、酸、ジオール、ジアミン、アミノアルコールが挙げられる。前記酸としては、例えば、リン酸、硫酸、パラトルエンスルホン酸、酢酸、クロロ酢酸、トリフルオロ酢酸(TFA)等が挙げられる。前記ジオールとしては、例えば、エチレングリコール(EG)、1,2-シクロヘキサンジオール、1,3-プロパンジオール、1,4-ブタンジオール、1,5-ペンタンジオール、1,6-ヘキサンジオール等が挙げられる。前記ジアミンとしては、エチレンジアミン、1,2-ジアミノシクロヘキサン、1,2-フェニレンジアミン等が挙げられる。前記アミノアルコールとしては、2-アミノエタノール、3-アミノプロパノール、2-アミノプロパノール、1-アミノ-2-プロパノール、バリノール、フェニルアラニノール等が挙げられる。前記添加物としては、反応時間を短縮できるという観点から、酸およびジオールが好ましく、TFAおよびEGがより好ましい。前記添加物として前記酸を用いる場合、前記金属触媒と前記酸とのモル比〔金属触媒:酸〕は、例えば、1:0.05~1:5、好ましくは1:1~1:3である。前記添加物として前記ジオールを用いる場合、前記金属触媒と前記ジオールとのモル比〔金属触媒:ジオール〕は、例えば、1:0.1~1:5、好ましくは1:1~1:3である。また、前記添加物として前記酸と前記ジオールを用いる場合、前記金属触媒と前記酸と前記ジオールとのモル比〔金属触媒:酸:ジオール〕は、例えば、1:0.1~5:0.1~5、好ましくは1:1~3:1~3である。
(c-2)前記16-オキサ-3-メチルビシクロ[10.3.1]ペンタデク-1-エン(5)を開環させて式(3)で表される環状ケトン化合物を得る工程を含む方法としては、前記(b-3)工程と同様、酸存在下に開環する方法を挙げることができる。前記酸存在下に開環する方法としては、前記(b-3)工程において説明したとおりである。
上述した実施形態に関し、本発明はさらに一般式(I)で表される化合物の製造方法および式(3)で表される環状ケトン化合物の製造方法を開示する。
[1] 一般式(II)で表される化合物を、バナジウム、鉄およびモリブデンからなる群から選択される1つ以上の金属元素含む金属触媒の存在下、酸化剤を用いて酸化開裂させて一般式(I)で表される化合物を得る工程を含む
一般式(I)で表される化合物の製造方法。
Figure 2023151195000015
前記式(I)および式(II)中、
式-A1-(ただし、先の結合手は炭素原子C1と結合する結合手を意味し、後の結合手は炭素原子C2と結合する結合手を意味する)は、置換されていてもよく、エーテル結合、エステル結合、2級アミノ基、チオエーテル基またはこれらを更に含んでもよい、炭素数2以上6以下のアルキレン基であり、
式-A2-(ただし、先の結合手は炭素原子C1と結合する結合手を意味し、後の結合手は炭素原子C2と結合する結合手を意味する)は、置換されていてもよく、エーテル結合、エステル結合、2級アミノ基、チオエーテル基またはこれらを更に含んでもよい、炭素数4以上10以下のアルキレン基である。
[2] 式-A1-は、置換されていてもよい炭素数3または4のアルキレン基であり、
式-A2-は、置換されていてもよい炭素数4、6、8または10のアルキレン基である、[1]に記載の製造方法。
[3] 式-A1-は、式-CH2-CH(CH3)-CH2-基であり、式-A2-は、式-(CH210-基である、[1]又は[2]に記載の製造方法。
[4] 酸化開裂が、下記式(III)で表される化合物を添加剤として用いる、[1]~[3]のいずれかに記載の製造方法。
Figure 2023151195000016
前記式(III)中、
Rは、COOHまたはOHであり、
1、R2、R3、R4、およびR5は、それぞれ独立して、水素、ハロゲン原子、NO2、OH、COOH、NR67(式中、R6およびR7は、それぞれ独立して、水素、炭素数1以上3以下のアルキル基、またはOHで置換された炭素数1以上3以下のアルキル基)、炭素数1以上6以下のアルキル基、炭素数1以上6以下のアルコキシ基、およびフェニル基(フェニル基は置換されていても良い)からなる群から選択されるか、または、
1、R2、R3、R4、およびR5のうち2つが、それらを担持する炭素原子と共に飽和または不飽和炭化水素環を形成し、残りの3つがそれぞれ独立して、水素、ハロゲン原子、NO2、OH、COOH、NR67(式中、R6およびR7は、それぞれ独立して、水素、炭素数1以上3以下のアルキル基、またはOHで置換された炭素数1以上3以下のアルキル基)、炭素数1以上6以下のアルキル基、炭素数1以上6以下のアルコキシ基、およびフェニル基(フェニル基は置換されていても良い)からなる群から選択される。
[5] Rが、COOHであり、
1、R2、R3、R4、およびR5は、それぞれ独立して、水素、ハロゲン原子、NO2 、COOH、OHおよび炭素数1以上6以下のアルコキシ基からなる群から選択される、[3]または[4]いずれかに記載の製造方法。
[6] Rが、COOHであり、R1、R2、R3、R4、およびR5の一つがOHであり、残りが、それぞれ独立して、水素、ハロゲン原子、NO2および炭素数1以上6以下のアルコキシ基からなる群から選択される、[3]~[5]いずれかに記載の製造方法。
[7] 前記添加剤が、ハロゲン原子、NO2、または炭素数1以上6以下のアルコキシ基で置換されていてもよい、ベンゼンカルボン酸、ベンゼンジカルボン酸及びベンゼンヒドロキシカルボン酸から選ばれる一種以上を含み、好ましくはハロゲン原子、NO2、または炭素数1以上6以下のアルコキシ基で置換されていてもよい、サリチル酸を含む、[3]~[6]いずれかに記載の製造方法。
[8] 前記金属触媒が、バナジウム(IV)化合物、バナジウム(V)化合物、モリブデン(VI)化合物、鉄(II)化合物、および鉄(III)化合物からなる群から選択される[1]~[7]いずれかに記載の製造方法。
[9] 前記金属触媒が酸化バナジウム(V)、バナジン(V)酸塩、バナジウム(V)、オキシトリアルコキシド、及びバナジウム(IV)錯体からなる群から選択される[1]~[8]いずれかに記載の製造方法。
[10] 前記金属触媒が、酸化モリブデン(VI)、モリブデン酸、ポリモリブデン酸、ヘテロポリモリブデン酸およびジオキソモリブデン(VI)錯体からなる群から選択される、[1]~[9]いずれかに記載の製造方法。
[11] 前記金属触媒が、酸化鉄(II)、酸化鉄(III)、硝酸鉄(II)、硝酸鉄(III)、硫酸鉄(II)、硫酸鉄(III)、鉄アルコキシド、鉄カルボキシレート、ハロゲン化鉄、鉄錯体からなる群から選択される、[1]~[10]いずれかに記載の製造方法。
[12] 前記酸化剤が、tert-ブチルヒドロペルオキシド、クメンヒドロペルオキシド、ジ-tert-ブチルペルオキシド、ジメチルジオキシラン、過酸化アセトン、メチルエチルケトンペルオキシド、ヘキサメチレントリペルオキシドジアミン、過酸化水素、過酸化リチウム、過酸化ナトリウム、過酸化カリウム、及び過マンガン酸塩から選ばれる1種以上である、[1]~[11]いずれかに記載の製造方法。
[13] 前記酸化剤が、過酸化水素またはtert-ブチルヒドロペルオキシドを含む、[1]~[11]いずれかに記載の製造方法。
[14] 一般式(II)で表される化合物に対する前記金属触媒のモル比〔金属触媒/一般式(II)で表される化合物〕が、0.0001以上1以下である、[1]~[13]いずれかに記載の製造方法。
[15] 一般式(II)で表される化合物に対する前記金属触媒のモル比〔金属触媒/一般式(II)で表される化合物〕が、0.001以上0.7以下である、[1]~[14]いずれかに記載の製造方法。
[16] 一般式(II)で表される化合物に対する前記金属触媒のモル比〔金属触媒/一般式(II)で表される化合物〕が、0.01以上0.3以下である、[1]~[15]いずれかに記載の製造方法。
[17] 一般式(II)で表される化合物に対する酸化剤のモル比[酸化剤/一般式(II)で表される化合物]が、0.5以上20以下である、[1]~[16]いずれかに記載の製造方法。
[18] 一般式(II)で表される化合物に対する酸化剤のモル比[酸化剤/一般式(II)で表される化合物]が、1以上10以下である、[1]~[17]いずれかに記載の製造方法。
[19] 一般式(II)で表される化合物に対する酸化剤のモル比[酸化剤/一般式(II)で表される化合物]が、1.2以上5以下である、[1]~[18]いずれかに記載の製造方法。
[20] 酸化開裂が、0~100℃で行われる、[1]~[19]いずれかに記載の製造方法。
[21] 一般式(II)で表される化合物が、14-メチルビシクロ[10.3.0]ペンタデセン[1(12)]であり、一般式(I)で表される化合物が、3-メチルー1,5-シクロペンタデカンジオンである、[1]~[20]いずれかに記載の製造方法。
[22] [21]に記載の方法により3-メチル-1,5-シクロペンタデカンジオンを得、
(a)3-メチル-1,5-シクロペンタデカンジオンを部分還元し、次いで脱水して式(3)で表される環状ケトン化合物を得る工程、
(b)3-メチル-1,5-シクロペンタデカンジオンを還元して、次いでエノールエーテル化して、次いで、開環させて式(3)で表される環状ケトン化合物を得る工程、または
(c)3-メチル-1,5-シクロペンタデカンジオンを部分還元及びエノールエーテル化し、次いで開環させて式(3)で表される環状ケトン化合物を得る工程を有する
式(3)で表される環状ケトン化合物の製造方法。
Figure 2023151195000017
[化合物の収率]
実施例で得られた化合物の収率は、粗生成物中の化合物質量をガスクロマトグラフィー内標定量分析法により測定し、該化合物のモル数を原料のモル数で除して算出した。
<ガスクロマトグラフィーの装置及び分析条件>
GC装置:HEWLETT PACKARD社製、型式:HP6850
カラム:J&W社製、DB-1(内径0.25mm、長さ30m、膜厚0.25μm)
キャリアガス:He、1.5mL/min
注入条件:300℃、スプリット比1/100
検出条件:FID方式、300℃
カラム温度条件:80℃→10℃/分昇温→300℃10分間保持
内部標準化合物:n‐トリデカン
[化合物の同定]
以下の実施例および比較例において得られた各化合物は、ガスクロマトグラフ質量分析計(GC-MS、株式会社島津製作所製、型式:GC-2010)を用いてスペクトル分析により同定した。
<GC-MSの装置及び分析条件>
GC装置:株式会社島津製作所製、型式:GC-2010
MS装置:株式会社島津製作所製、型式:GCMS-QP2010 Plus
カラム:J&W社製、DB-1(内径0.25mm、長さ30m、膜厚0.25μm)
キャリアガス:He、1.8mL/min
注入条件:300℃、スプリット比1/50
検出条件:FID方式、250℃
カラム温度条件:90℃→5℃/分昇温→150℃→10℃/分昇温→250℃28分間保持
イオン源温度:200℃
(実施例1)
酸化モリブデン(MoO3)0.0072g(0.05mmol)に、60質量%過酸化水素水0.1417g(2.5mmol)、安を加え、20℃で20分間撹拌した。前記混合物へ、t-ブチルアルコール0.86g、14-メチルビシクロ[10.3.0]ペンタデセン[1(12)]0.22g(1.0mmol)を加え、反応温度40℃にて28時間撹拌を行った。反応終了後、氷浴中にて前記混合物へ10質量%亜硫酸ナトリウム水溶液10mlを加えクエンチした。前記混合物からジエチルエーテル30mlで有機層を抽出し、前記有機層を硫酸マグネシウムで乾燥後、濾過し、濾液から減圧下にて溶媒を除去することで粗生成物0.3gを得た。粗生成物中に含まれる3-メチル-1,5-シクロペンタデカンジオン(式(1)の化合物)の収率は10%であった。下記に反応式を示す。
Figure 2023151195000018
(実施例2~9)
3-メチル-1,5-シクロペンタデカンジオン(式(1)の化合物)の製造について、表1に示すように条件の変更を行った以外は実施例1と同様に反応を行った。結果を表1に示す。
Figure 2023151195000019
前記表1の結果より、本発明の方法によれば、バナジウム、鉄およびモリブデンからなる群から選択される1つ以上の金属元素含む金属触媒の存在下、式(I)の化合物を製造できることが確認できた。
<式(3)で表される環状ケトン化合物の製造>
(実施例10)
Figure 2023151195000020
実施例1により得られた3-メチル-1,5-シクロペンタデカンジオン(式(1)の化合物)0.15g(0.594mmol)に、メタノール3ml、10質量%アルコール性懸濁液のラネーニッケル触媒0.06g(0.1mmol)、10質量%水酸化ナトリウム水溶液0.03mlを加えた。その後、室温(25℃)、常圧(0.1MPa)の水素下において45分撹拌し、濾過で得られた濾液を減圧下にて溶媒を除去した。残渣をジエチルエーテルにて希釈し、10質量%炭酸水素ナトリウム水溶液及び水にて洗浄した。有機層を抽出後、硫酸マグネシウムで乾燥、濾過し、濾液から減圧下にて溶媒を除去することで粗生成物0.2gを得た。粗生成物をガスクロマトグラフィーで分析したところ、得られた3-メチルシクロペンタデカノール-5-オン(式(2)の化合物)の収率は50.0%であった。
3-メチルシクロペンタデカノール-5-オン(式(2)の化合物)0.07g(0.275mmol)に、トルエン3ml、ベンゼンスルホン酸0.004g(0.027mmol)を加え、加熱還流(110℃)下にて1時間撹拌した。その後、室温(25℃)にて10質量%炭酸水素ナトリウム水溶液を加え、有機層を抽出後、硫酸マグネシウムで乾燥、濾過し、濾液から減圧下にて溶媒を除去することで粗生成物0.06gを得た。粗生成物をガスクロマトグラフィーで分析したところ、得られた式(3)で表される環状ケトン化合物の収率は80.0%であった。
(実施例11)
Figure 2023151195000021
実施例1により得られた3-メチル-1,5-シクロペンタデカンジオン(式(1)の化合物)0.15g(0.594mmol)に、メタノール3ml、10質量%アルコール性懸濁液のラネーニッケル触媒0.06g(0.1mmol)、10質量%水酸化ナトリウム水溶液0.03mlを加えた。その後、室温(25℃)、常圧(0.1MPa)の水素下において24時間撹拌し、濾過で得られた濾液を減圧下にて溶媒を除去した。残渣をジエチルエーテルにて希釈し、10質量%炭酸水素ナトリウム水溶液及び水にて洗浄した。有機層を抽出後、硫酸マグネシウムで乾燥、濾過し、濾液から減圧下にて溶媒を除去することで粗生成物0.2gを得た。粗生成物をガスクロマトグラフィーで分析したところ、得られた3-メチルシクロペンタデカン-1,5-ジオール(式(4)の化合物)の収率は80.0%であった。
3-メチルシクロペンタデカン-1、5-ジオール(式(4)の化合物)0.12g(0.46mmol)に、10質量%水性懸濁液のラネー銅0.06g(0.09mmol)を加え、45mmHg減圧下、165℃で3時間撹拌を行った。その後、2mmHg減圧下において蒸留することで、蒸留留分0.06gを得た。蒸留留分をガスクロマトグラフィーで分析したところ、得られた16-オキサ-3-メチルビシクロ[10.3.1]ペンタデク-1-エン(式(5)の化合物)の収率は50.0%であった。
16-オキサ-3-メチルビシクロ[10.3.1]ペンタデク-1-エン(式(5)の化合物)0.05g(0.21mmol)に、トルエン1mlおよび80質量%リン酸水溶液0.01g(0.08mmol)を加え、加熱還流(110℃)下、副生する水を連続的に除去しながら3時間撹拌を行った。冷却後、水及び10質量%炭酸ナトリウム水溶液で洗浄し、有機層を抽出し、減圧下にて溶媒を除去することで粗生成物0.05gを得た。粗生成物をガスクロマトグラフィーで分析したところ、得られた式(3)で表される環状ケトン化合物の収率は85.0%であった。
本発明の製造方法によれば、二環式4置換オレフィン化合物である式(II)の化合物を酸化開裂して、一般式(I)で表される化合物を製造する方法を提供できる。

Claims (10)

  1. 一般式(II)で表される化合物を、バナジウム、鉄およびモリブデンからなる群から選択される1つ以上の金属元素含む金属触媒の存在下、酸化剤を用いて酸化開裂させて一般式(I)で表される化合物を得る工程を含む
    一般式(I)で表される化合物の製造方法。
    Figure 2023151195000022
    [前記式(I)および式(II)中、
    式-A1-(ただし、先の結合手は炭素原子C1と結合する結合手を意味し、後の結合手は炭素原子C2と結合する結合手を意味する)は、置換されていてもよく、エーテル結合、エステル結合、2級アミノ基、チオエーテル基またはこれらを更に含んでもよい、炭素数2以上6以下のアルキレン基であり、
    式-A2-(ただし、先の結合手は炭素原子C1と結合する結合手を意味し、後の結合手は炭素原子C2と結合する結合手を意味する)は、置換されていてもよく、エーテル結合、エステル結合、2級アミノ基、チオエーテル基またはこれらを更に含んでもよい、炭素数4以上10以下のアルキレン基である。]
  2. 式-A1-は、置換されていてもよい炭素数3または4のアルキレン基であり、
    式-A2-は、置換されていてもよい炭素数4、6、8または10のアルキレン基である、請求項1に記載の製造方法。
  3. 前記金属触媒が、バナジウム(IV)化合物、バナジウム(V)化合物、モリブデン(VI)化合物、鉄(II)化合物、および鉄(III)化合物からなる群から選択される請求項1または2に記載の製造方法。
  4. 前記金属触媒が、酸化モリブデン(VI)、モリブデン酸、ジオキソモリブデン(VI)錯体、ポリモリブデン酸およびヘテロポリモリブデン酸からなる群から選択される請求項1~3のいずれか一項に記載の製造方法。
  5. 前記酸化剤が、過酸化水素またはtert-ブチルヒドロペルオキシドを含む請求項1~4のいずれか一項に記載の製造方法。
  6. 一般式(II)で表される化合物に対する前記金属触媒のモル比〔金属触媒/一般式(II)で表される化合物〕が、0.0001以上1以下である、請求項1~5のいずれか一項に記載の製造方法。
  7. 一般式(II)で表される化合物に対する酸化剤のモル比[酸化剤/一般式(II)で表される化合物]が、0.5以上20以下である請求項1~6のいずれか一項に記載の製造方法。
  8. 酸化開裂が、0~100℃で行われる請求項1~7のいずれか一項に記載の製造方法。
  9. 一般式(II)で表される化合物が、14-メチルビシクロ[10.3.0]ペンタデセン[1(12)]であり、一般式(I)で表される化合物が、3-メチルー1,5-シクロペンタデカンジオンである、請求項1~8のいずれか一つに記載の製造方法。
  10. 請求項9に記載の方法により3-メチル-1,5-シクロペンタデカンジオンを得、
    (a)3-メチル-1,5-シクロペンタデカンジオンを部分還元し、次いで脱水して式(3)で表される環状ケトン化合物を得る工程、
    (b)3-メチル-1,5-シクロペンタデカンジオンを還元して、次いでエノールエーテル化して、次いで、開環させて式(3)で表される環状ケトン化合物を得る工程、または
    (c)3-メチル-1,5-シクロペンタデカンジオンを部分還元及びエノールエーテル化し、次いで開環させて式(3)で表される環状ケトン化合物を得る工程を有する
    式(3)で表される環状ケトン化合物の製造方法。
    Figure 2023151195000023
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