JP3792439B2 - Method for producing 3-oxo-α-ionylalkyl ester - Google Patents

Description

（式中、Ｒは炭素数１〜５のアルキル基を示す）
で表される３−オキソ−α−イオニルアルキルエステルを製造する方法に関し、従来提案の合成法に比して容易な反応操作で、高収率且つ高純度で上記式（１）を工業的に有利に取得できる製造方法に関する。
【０００３】
【従来の技術】
従来、３−オキソ−α−イオニルアルキルエステルを製造する方法に関しては、その中間体である化合物（４）の３−オキソ−α−イオノールについてのみ報告されている（米国特許第３，２１７，７１８号公報）。この方法によると下記の合成方法により化合物（４）を得ている。
【０００４】
【化４】

【０００５】
しかしながら、上記反応は低収率で尚かつ酸化剤として毒性の強いクロム酸を用いた反応であるので工業的規模での製造が難しく、更に式（１）の３−オキソ−α−イオニルアルキルエステルへ導くためには、下記のようにエステル化反応を行う必要があるという欠点があった。
【０００６】
【化５】

【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような従来提案の諸欠陥乃至不利益を克服し、入手が容易で安価な原料から、式（１）化合物の３−オキソ−α−イオニルアルキルエステルを短工程で簡便な操作により、高収率、高純度で工業的に有利に製造する方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記の課題を解決するため鋭意検討した結果、市販されているα−イオノールを常法に従いエステル化して得られるα−イオニルアルキルエステルを不活性有機溶媒中、周期律表第VIII族金属の有機酸塩または錯体の存在下、好ましくは助触媒として臭化物の存在下に、酸素または酸素含有ガスで酸化するという新規な製法によって、３−オキソ−α−イオニルアルキルエステルを短工程で簡便な操作により、高収率、高純度で工業的に有利に製造する方法を見出し本発明を完成した。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の３−オキソ−α−イオニルアルキルエステルの製造法について、さらに詳細に説明する。
【００１０】
本発明の原料物質、式（２）の化合物α−イオニルアルキルエステルは、市販されていて容易に入手できるα−イオノールを、常法により、燐酸触媒を用いて酸無水物と反応させることにより容易に、高収率で得ることができる。式（２）化合物の具体的な例として、α−イオニルアセテート、α−イオニルプロピオネート、α−イオニルイソプロピオネート、α−イオニルブチレート、α−イオニルイソブチレート、α−イオニルペンタノエート、α−イオニルイソペンタノエートなどを挙げることができる。
【００１１】
これらの式（２）の化合物を不活性有機溶媒中、周期律表第VIII族金属の有機酸塩または錯体の存在下、好ましくは助触媒として臭化物の存在下に、酸素または酸素含有ガスで酸化して３−オキソ−α−イオニルアルキルエステルを製造することができる。
【００１２】
使用する触媒としては周期律表第VIII族金属、例えば、Fe、Co、Ni、Ru、Rh、Pd、Irなどの如き遷移金属の有機酸塩または錯体を挙げることができる。このような例としては、例えば、酢酸鉄、鉄(II)−アセチルアセトネート、鉄(III)−アセチルアセトネート、乳酸鉄、プロピオン酸鉄、酪酸鉄、吉草酸鉄、ヘキサン酸鉄、２−エチルヘキサン酸鉄、ステアリン酸鉄、ナフテン酸鉄、鉄カルボニル、フェロセン、コバルト(II）−アセチルアセトネート、コバルト(III）−アセチルアセトネート、酢酸コバルト、プロピオン酸コバルト、酪酸コバルト、吉草酸コバルト、ヘキサン酸コバルト、２−エチルヘキサン酸コバルト、４−シクロヘキシル酪酸コバルト、ステアリン酸コバルト、ナフテン酸コバルト、安息香酸コバルト、乳酸コバルト、蓚酸コバルト、コバルトカルボニル、コバルトセン、ニッケルアセチルアセトネート、酢酸ニッケル、酪酸ニッケル、２−エチルヘキサン酸ニッケル、安息香酸ニッケル、ナフテン酸ニッケル、乳酸ニッケル、ニッケルカルボニル、ニツケロセン、酢酸ルテニウム、ルテニウムアセチルアセトネート、２−エチルヘキサン酸ルテニウム、ナフテン酸ルテニウム、酢酸ロジウム、ロジウムアセチルアセトネート、２−エチルヘキサン酸ロジウム、ナフテン酸ロジウム、トリフェニルホスフィンロジウムクロリド、トリフェニルホスフィンカルボニルロジウムクロリド、酢酸パラジウム、パラジウムアセチルアセトネート、ナフテン酸パラジウム、酢酸イリジウム、イリジウムアセチルアセトネート、トリフェニルホスフィンイリジウムイオダイド、トリフェニルホスフィンカルボニルイリジウムイオダイド、などの如き触媒を好ましく例示できる。これら触媒は市場で入手可能である。又、調製する場合は、たとえば「Inorganic Synthesis」(McGraw-Hill Book Company,Inc.)に記載の方法により容易に製造することができる。これらの触媒の使用量は適宜に選択できるが、上記式（２）の化合物α−イオニルアルキルエステルに対し、例えば、０．１〜１０重量％の範囲、より好ましくは、例えば０．５〜５重量％の範囲の使用量を例示することができる。
【００１３】
本発明方法では、反応をスムーズに進行させるために助触媒を使用することができる。使用する助触媒としては臭化物が好ましく、例えば、臭化アセチル、臭化水素、臭化リチウム、臭化ナトリウム、臭化カリウム、臭化アンモニウムなどを挙げることができる。これら助触媒の使用量は、周期律表第VIII族金属の有機酸塩または錯体の使用量の０〜１００重量％、好ましくは５０〜１００重量％の使用を例示することができる。
【００１４】
また、本発明方法の実施に際し、使用する不活性有機溶媒としては、例えば、ベンゼン、トルエン、キシレン、クメン、サイメン、シクロヘキサン、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノール、アミルアルコール、テトラヒドロフラン、ジオキサン、ジメトキシエタン、ジグリム、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル、酢酸アミル、プロピオン酸エチル、プロピオン酸ブチル、酢酸、クロロホルム、ジクロルエタン、四塩化炭素などの溶媒を例示できる。これら有機溶媒は、１種もしくは２種以上併用して使用することができる。有機溶媒の便用量には、特別の制約はないが、上記式（２）の化合物α−イオニルアルキルエステルに対し、例えば、１〜１００重量倍程度の範囲、より好ましくは、例えば、２〜５０重量倍程度の範囲の使用量を例示することができる。
【００１５】
本発明方法において、酸素含有ガスとは、一般に酸素及び不活性ガスの混合物を意味する。酸素含有ガスとしては、窒素／酸素混合物、例えば、空気を利用することが有利である。酸素含有ガスを利用する場合の不活性ガス中酸素濃度は適宜に選択することができ、好ましくは酸素ガス含有が約半量以下であるような不活性ガス・リッチの酸素含有ガスが利用できる。反応は、例えば、溶媒中α−イオニルアルキルエステルの系へ酸素又は酸素含有ガスを吹込む態様で行うことができる。反応は開放系でも密閉系でも行うことができる。密閉系の場合には、不活性ガス・リッチの酸素含有ガスの利用が特に有利である。
【００１６】
本発明の接触酸化反応は室温でも進行するが、その反応温度は適宜に選択することができ、例えば、室温〜１５０℃、より好ましくは３０〜１００℃の反応温度を例示することができる。
【００１７】
反応時間は、反応温度、触媒の種類、触媒の使用量及び酸素含有ガス中の酸素濃度や導入量により影響されるが、通常３〜２０時間である。
【００１８】
以下、実施例により本発明を更に具体的に説明する。
【００１９】
【実施例】
実施例１
反応フラスコに、α−イオニルアセテート２３．６ｇ、酢酸エチル２００ｇ、コバルト（III）−アセチルアセトネート１．２ｇを仕込み、５０℃／２０時間酸素（約３００ｍ１毎分）を吹き込みながら反応を行った。冷却後、水洗浄、飽和硫酸第一鉄水溶液洗浄、水洗浄、溶媒を濃縮し、粗製物をシリカゲル（５００ｇ、ｎ−ヘキサン／酢酸エチル＝３／１）でカラムクロマトし目的の３−オキソ−α−イオニルアセテート１７．８ｇ（収率７１％）が得られた。
【００２０】
実施例２
反応フラスコに、α−イオニルアセテート２３．６ｇ、トルエン２００ｇ、ナフテン酸コバルト１．２ｇを仕込み、６０℃／２０時間酸素（約３００ｍ１毎分）を吹き込みながら反応を行った。冷却後、水洗浄、飽和硫酸第一鉄水溶液洗浄、水洗浄、溶媒を濃縮し、粗製物をシリカゲル（５００ｇ、ｎ−ヘキサン／酢酸エチル＝３／１）でカラムクロマトし目的の３−オキソ−α−イオニルアセテート１７．１ｇ（収率６８％）が得られた。
【００２１】
実施例３
反応フラスコに、α−イオニルアセテート２３．６ｇ、酢酸１００ｇ、トルエン１００ｇ、酢酸コバルト４水和物１．２ｇ、臭化アンモニウム１．２ｇを仕込み、５０℃／３時間酸素（約３００ｍｌ毎分）を吹き込みながら反応を行った。冷却後、水洗浄、飽和硫酸第一鉄水溶液洗浄、水洗浄、溶媒を濃縮し、粗製物をシリカゲル（５００ｇ、ｎ−ヘキサン／酢酸エチル＝３／１）でカラムクロマトし目的の３−オキソ−α−イオニルアセテート１９．６ｇ（収率７８％）が得られた。
【００２２】
実施例４
反応フラスコに、α−イオニルアセテート２３．６ｇ、酢酸２００ｇ、酢酸コバルト４水和物１．２ｇ、臭化アンモニウム０．６ｇを仕込み、４０℃／１０時間空気（約３００ｍ１毎分）を吹き込みながら反応を行った。冷却後、水中に加えトルエン抽出、水洗浄、飽和硫酸第一鉄水溶液洗浄、水洗浄、溶媒を濃縮し、粗製物をシリカゲル（５００ｇ、ｎ−ヘキサン／酢酸エチル＝３／１）でカラムクロマトし目的の３−オキソ−α−イオニルアセテート２０．４ｇ（収率８２％）が得られた。
【００２３】
実施例５
反応フラスコに、α−イオニルアルキルエステル０．１モル、溶媒２００ｇ、触媒１，２ｇ、助触媒０〜１．２ｇを仕込み、４０〜６０℃／３〜２０時間、酸素または空気（約３００ｍ１毎分）を吹き込みながら反応を行った。冷却後、水洗浄、飽和硫酸第一鉄水溶液洗浄、水洗浄、溶媒を濃縮し、粗製物をシリカゲル（５００ｇ、ｎ−ヘキサン／酢酸エチル＝３／１）でカラムクロマトし目的の３−オキソ−α−イオニルアルキルエステルが得られた。その結果を表１に示す。
【００２４】
【表１】

【００２５】
【発明の効果】
本発明により提供される３−オキソ−α−イオニルアルキルエステルの製造方法は、容易に入手可能な安価な原料より、従来提案の合成法に比して容易な反応操作で、短工程で高収率且つ高純度で、従って工業的に有利に製造することができる。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention provides the following formula (1) important as a fragrance and a fragrance synthesis intermediate.
[0002]
[Chemical 3]

(Wherein R represents an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms)
The above formula (1) is industrially produced in a high yield and high purity by a reaction operation easier than that of a conventionally proposed synthesis method, for producing a 3-oxo-α-ionylalkyl ester represented by It is related with the manufacturing method which can be acquired advantageously.
[0003]
[Prior art]
Conventionally, with respect to the process for producing 3-oxo-α-ionylalkyl ester, only the 3-oxo-α-ionol of compound (4), which is an intermediate thereof, has been reported (US Pat. No. 3,217, 718). According to this method, compound (4) is obtained by the following synthesis method.
[0004]
[Formula 4]

[0005]
However, since the above reaction is a reaction using chromic acid having a low yield and a strong toxicity as an oxidizing agent, it is difficult to produce on an industrial scale. Further, the 3-oxo-α-ionylalkyl of the formula (1) is used. In order to lead to an ester, there is a drawback that it is necessary to carry out an esterification reaction as described below.
[0006]
[Chemical formula 5]

[0007]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention overcomes the above-mentioned deficiencies and disadvantages of the conventional proposal, and from a readily available and inexpensive raw material, a 3-oxo-α-ionylalkyl ester of the compound of formula (1) can be conveniently prepared in a short process. An object of the present invention is to provide a method for industrially advantageously producing a high yield and high purity by operation.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
As a result of intensive studies to solve the above-mentioned problems, the inventors of the present invention have prepared an α-ionylalkyl ester obtained by esterifying a commercially available α-ionol according to a conventional method in an inert organic solvent in a periodic table. The 3-oxo-α-ionylalkyl ester is prepared by a novel process of oxidation with oxygen or an oxygen-containing gas in the presence of an organic acid salt or complex of a Group VIII metal, preferably in the presence of bromide as a cocatalyst. The present invention was completed by finding a method for producing an industrially advantageous high yield and high purity by a simple operation in a short process.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The production method of the 3-oxo-α-ionylalkyl ester of the present invention will be described in more detail.
[0010]
The raw material of the present invention, the compound α-ionylalkyl ester of the formula (2), is commercially available and can be easily obtained by reacting an α-ionol with an acid anhydride using a phosphoric acid catalyst by a conventional method. It can be easily obtained in high yield. Specific examples of the compound of the formula (2) include α-ionyl acetate, α-ionyl propionate, α-ionyl isopropionate, α-ionyl butyrate, α-ionyl isobutyrate, α -Ionyl pentanoate, (alpha) -ionyl isopentanoate etc. can be mentioned.
[0011]
These compounds of formula (2) are oxidized with oxygen or an oxygen-containing gas in an inert organic solvent in the presence of an organic acid salt or complex of a Group VIII metal of the periodic table, preferably in the presence of bromide as a cocatalyst. Thus, 3-oxo-α-ionylalkyl ester can be produced.
[0012]
Examples of the catalyst used include Group VIII metals of the periodic table, for example, organic acid salts or complexes of transition metals such as Fe, Co, Ni, Ru, Rh, Pd, and Ir. Examples of such include iron acetate, iron (II) -acetylacetonate, iron (III) -acetylacetonate, iron lactate, iron propionate, iron butyrate, iron valerate, iron hexanoate, 2- Iron ethylhexanoate, iron stearate, iron naphthenate, iron carbonyl, ferrocene, cobalt (II) -acetylacetonate, cobalt (III) -acetylacetonate, cobalt acetate, cobalt propionate, cobalt butyrate, cobalt valerate, Cobalt hexanoate, cobalt 2-ethylhexanoate, cobalt 4-cyclohexylbutyrate, cobalt stearate, cobalt naphthenate, cobalt benzoate, cobalt lactate, cobalt oxalate, cobalt carbonyl, cobaltocene, nickel acetylacetonate, nickel acetate, butyric acid Nickel, nickel 2-ethylhexanoate, repose Nickel perfate, Nickel naphthenate, Nickel lactate, Nickel carbonyl, Nickelocene, Ruthenium acetate, Ruthenium acetylacetonate, Ruthenium 2-ethylhexanoate, Ruthenium naphthenate, Rhodium acetate, Rhodium acetylacetonate, Rhodium 2-ethylhexanoate, Rhodium naphthenate, triphenylphosphine rhodium chloride, triphenylphosphine carbonyl rhodium chloride, palladium acetate, palladium acetylacetonate, palladium naphthenate, iridium acetate, iridium acetylacetonate, triphenylphosphine iridium iodide, triphenylphosphine carbonyliridium ion Preferred examples include catalysts such as dyes. These catalysts are commercially available. Moreover, when preparing, it can manufacture easily by the method as described in "Inorganic Synthesis" (McGraw-Hill Book Company, Inc.), for example. Although the usage-amount of these catalysts can be selected suitably, it is the range of 0.1-10 weight% with respect to the compound (alpha) -ionyl alkyl ester of the said Formula (2), More preferably, it is 0.5- Examples of the usage amount are in the range of 5% by weight.
[0013]
In the method of the present invention, a cocatalyst can be used to allow the reaction to proceed smoothly. The cocatalyst used is preferably bromide, and examples thereof include acetyl bromide, hydrogen bromide, lithium bromide, sodium bromide, potassium bromide, and ammonium bromide. The amount of these cocatalysts used may be 0 to 100% by weight, preferably 50 to 100% by weight, based on the amount of the organic acid salt or complex of the Group VIII metal of the periodic table.
[0014]
In the implementation of the method of the present invention, examples of the inert organic solvent used include benzene, toluene, xylene, cumene, cyclone, cyclohexane, methanol, ethanol, propanol, isopropanol, butanol, amyl alcohol, tetrahydrofuran, dioxane, and dimethoxy. Examples of the solvent include ethane, diglyme, ethyl acetate, propyl acetate, butyl acetate, amyl acetate, ethyl propionate, butyl propionate, acetic acid, chloroform, dichloroethane, and carbon tetrachloride. These organic solvents can be used alone or in combination of two or more. The stool dose of the organic solvent is not particularly limited, but is, for example, in the range of about 1 to 100 times the weight of the compound α-ionylalkyl ester of the above formula (2), more preferably, for example, 2 to 2 The usage amount in the range of about 50 times weight can be exemplified.
[0015]
In the method of the present invention, the oxygen-containing gas generally means a mixture of oxygen and an inert gas. As the oxygen-containing gas, it is advantageous to use a nitrogen / oxygen mixture, for example air. The oxygen concentration in the inert gas when the oxygen-containing gas is used can be appropriately selected. Preferably, an inert gas-rich oxygen-containing gas having an oxygen gas content of about half or less can be used. The reaction can be carried out, for example, in such a manner that oxygen or an oxygen-containing gas is blown into an α-ionylalkyl ester system in a solvent. The reaction can be carried out in an open system or a closed system. In the case of a closed system, the use of an inert gas / rich oxygen-containing gas is particularly advantageous.
[0016]
Although the catalytic oxidation reaction of the present invention proceeds even at room temperature, the reaction temperature can be appropriately selected, and examples thereof include room temperature to 150 ° C., more preferably 30 to 100 ° C.
[0017]
Although the reaction time is influenced by the reaction temperature, the type of catalyst, the amount of catalyst used, the oxygen concentration in the oxygen-containing gas and the amount introduced, it is usually 3 to 20 hours.
[0018]
Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples.
[0019]
【Example】
Example 1
A reaction flask was charged with 23.6 g of α-ionyl acetate, 200 g of ethyl acetate, and 1.2 g of cobalt (III) -acetylacetonate, and reacted while blowing oxygen (about 300 ml per minute) at 50 ° C. for 20 hours. . After cooling, washing with water, washing with a saturated ferrous sulfate aqueous solution, washing with water, and concentrating the solvent, the crude product was subjected to column chromatography on silica gel (500 g, n-hexane / ethyl acetate = 3/1) and the desired 3-oxo- 17.8 g (yield 71%) of α-ionyl acetate was obtained.
[0020]
Example 2
The reaction flask was charged with 23.6 g of α-ionyl acetate, 200 g of toluene, and 1.2 g of cobalt naphthenate, and reacted while blowing oxygen (about 300 ml / min) at 60 ° C./20 hours. After cooling, washing with water, washing with a saturated ferrous sulfate aqueous solution, washing with water, and concentrating the solvent, the crude product was subjected to column chromatography on silica gel (500 g, n-hexane / ethyl acetate = 3/1) and the desired 3-oxo- 17.1 g (68% yield) of α-ionyl acetate was obtained.
[0021]
Example 3
A reaction flask was charged with 23.6 g of α-ionyl acetate, 100 g of acetic acid, 100 g of toluene, 1.2 g of cobalt acetate tetrahydrate, and 1.2 g of ammonium bromide, and oxygen (about 300 ml per minute) at 50 ° C./3 hours. The reaction was conducted while blowing. After cooling, washing with water, washing with a saturated ferrous sulfate aqueous solution, washing with water, and concentrating the solvent, the crude product was subjected to column chromatography on silica gel (500 g, n-hexane / ethyl acetate = 3/1) and the desired 3-oxo- 19.6 g (yield 78%) of α-ionyl acetate was obtained.
[0022]
Example 4
While charging 23.6 g of α-ionyl acetate, 200 g of acetic acid, 1.2 g of cobalt acetate tetrahydrate , and 0.6 g of ammonium bromide into the reaction flask, blowing air (about 300 ml per minute) at 40 ° C./10 hours. Reaction was performed. After cooling, it is added to water, extracted with toluene, washed with water, washed with saturated ferrous sulfate aqueous solution, washed with water, concentrated solvent, and the crude product was subjected to column chromatography on silica gel (500 g, n-hexane / ethyl acetate = 3/1). 20.4 g (yield 82%) of the desired 3-oxo-α-ionyl acetate was obtained.
[0023]
Example 5
A reaction flask was charged with 0.1 mol of α-ionyl alkyl ester, 200 g of solvent, 1 g of catalyst, 0 to 1.2 g of cocatalyst, 40 to 60 ° C./3 to 20 hours, oxygen or air (approx. The reaction was carried out while blowing in). After cooling, washing with water, washing with a saturated ferrous sulfate aqueous solution, washing with water, and concentrating the solvent, the crude product was subjected to column chromatography on silica gel (500 g, n-hexane / ethyl acetate = 3/1) and the desired 3-oxo- An α-ionyl alkyl ester was obtained. The results are shown in Table 1.
[0024]
[Table 1]

[0025]
【The invention's effect】
The production method of 3-oxo-α-ionylalkyl ester provided by the present invention is a simpler operation operation than a conventionally proposed synthesis method, and can be carried out in a short process, rather than an easily available inexpensive raw material. Yield and high purity, and therefore can be produced industrially advantageously.

Claims (1)

Following formula (2)

(Wherein R represents an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms)
Is oxidized with oxygen or an oxygen-containing gas in the presence of a promoter comprising an organic acid salt or complex of a group VIII metal and a bromide in an inert organic solvent in an inert organic solvent. Following formula (1)

(Wherein R represents an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms)
The manufacturing method of 3-oxo- (alpha) -ionyl alkyl ester represented by these.