JP3795547B2

JP3795547B2 - Method for producing 1,5-pentanediol derivative

Info

Publication number: JP3795547B2
Application number: JP07274895A
Authority: JP
Inventors: 悟水谷; 利明緒方; 信仁雨宮; 健治武藤
Original assignee: Kyowa Hakko Chemical Co Ltd
Current assignee: KH Neochem Co Ltd
Priority date: 1994-05-31
Filing date: 1995-03-30
Publication date: 2006-07-12
Anticipated expiration: 2021-07-12
Also published as: JPH0848642A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、１，５−ペンタンジオール誘導体の製造方法および１，５−ペンタンジオール誘導体の合成中間体として有用な５，６−ジヒドロ−２Ｈ−２−ピラノール誘導体に関する。
１，５−ペンタンジオール誘導体は、ポリエステル、ポリエステルポリオール、アルキッド、ポリウレタン、反応性モノマーなどの原料として、塗料、接着剤、インキ、繊維、フィルム、合成皮革、可塑剤、潤滑油、エラストマー、フォーム、成型材料などの分野で用いられるだけでなく、有機合成原料として、また、それ自体湿潤剤として有用である。
【０００２】
【従来の技術】
２−ブテナール誘導体から２位および／または４位が置換された、もしくは無置換の１，５−ペンタンジオール誘導体を製造する方法としては、（Ａ）２−ブテナール誘導体とホルムアルデヒドとを反応させ、生成した中間体５−ヒドロキシ−２−ペンテナール誘導体を反応液から分離して接触還元する方法が知られている［米国特許第 3,046,311号(1962)］。しかし、該特許の実施例によれば、消費した２−メチル−２−ペンテナールを基準とした中間体５−ヒドロキシ−２，４−ジメチル−２−ペンテナールの収率は６３％と低く、また、クロトンアルデヒドからの５−ヒドロキシ−２−ペンテナールの収率は僅か１２％に過ぎない。
【０００３】
また、２，４−ジメチル−１，５−ペンタンジオールの製造法として、（Ｂ）メチルマロン酸ジエチルとメタクリル酸メチルを出発原料とし３工程の反応の後、水素化リチウムアルミニウムで還元する方法［The Journal of American Chemical Society, 77, 1862(1955); Chemical Abstracts, 50, 2583d(1956) ］、（Ｃ）２−エテニル−５−メチレン−１，３−ジオキサンを熱分解して得られる２−メチル−４−メチレングルタルアルデヒドをラネーニッケルを触媒として接触還元する方法［Bulletin de la Societe Chimique de France, 1965, 1355; Chemical Abstracts, 63, 11546e(1965) ］、（Ｄ）２，４−ジメチル−１，４−ペンタジエンにハイドロボレーションする方法［The Journal of American Chemical Society, 95, 6757(1973); Chemical Abstracts, 80, 3372k(1974) ］などが知られている。しかし、（Ｂ）あるいは（Ｄ）の方法は水素化リチウムアルミニウム、ボランなどの高価な試薬を使うために工業的には不向きであり、（Ｃ）の方法では低収率でしか目的物が得られない。
【０００４】
また、２，４−ジエチル−１，５−ペンタンジオールの製造法としては、（Ｅ）２−エチル−２−ヘキセノールのヒドロホルミル化により生成する３，５−ジエチルテトラヒドロピランを接触還元する方法［ドイツ特許 2,410,156号(1975); Chemical Abstracts, 84, 43291x(1976)］が知られているが、２−エチル−３−プロピル−１，４−ブタンジオール合成の際の副生成物であり、極めて収率が低い。
【０００５】
一方、５，６−ジヒドロ−２Ｈ−２−ピラノールの製造法としては、（Ｆ）３−ブロモテトラヒドロ−２−ピラノールをナトリウム存在下にアルコール中で反応させる方法［Tetrahedron, 18, 657(1962); Chemical Abstracts, 57, 11150c(1962)］、（Ｇ）５，６−ジヒドロ−２−ピロンを水素化ジイソブチルアルミニウムで還元する方法［Journal of Organic Chemistry, 48, 5170(1983)］、（Ｈ）２−ヒドロペルオキシ−５，６−ジヒドロ−２Ｈ−ピランを接触還元する方法（特開昭53-101308 号公報）などが知られている。しかしながら、３位および／または５位アルキル置換−５，６−ジヒドロ−２Ｈ−２−ピラノール誘導体を前記の（Ｆ）〜（Ｈ）の方法で合成することは、原料の入手が容易でなく、工業的には困難である。また、４位アルキル置換−５，６−ジヒドロ−２Ｈ−２−ピラノールが知られている（特開昭53-101308 号公報）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、１，５−ペンタンジオール誘導体の効率的な工業的製造方法、および２位および／または４位アルキル置換−１，５−ペンタンジオール誘導体の合成中間体として有用な３位および／または５位アルキル置換−５，６−ジヒドロ−２Ｈ−２−ピラノール誘導体を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、一般式（Ｉ）
【０００８】
【化５】

【０００９】
（式中、Ｒ¹ およびＲ² は同一または異なって水素または低級アルキルを表す）で表される２−ブテナール誘導体〔以下、化合物（Ｉ）という。他の式番号の化合物についても同様である〕とホルムアルデヒドとを反応させることにより、前記５−ヒドロキシ−２−ペンテナール誘導体〔後述する一般式（IV）で表される化合物に相当〕以外に一般式（III ）
【００１０】
【化６】

【００１１】
（式中、Ｒ¹ およびＲ² は前記と同義である）で表される不飽和ヘミアセタール構造の５，６−ジヒドロ−２Ｈ−２−ピラノール誘導体が生成し、この化合物（III ）に対して水素化反応を行うことにより一般式（II）
【００１２】
【化７】

【００１３】
（式中、Ｒ¹ およびＲ² は前記と同義である）で表される１，５−ペンタンジオール誘導体が生成することを見い出した。また、化合物（Ｉ）とホルムアルデヒドとの反応で生成する上記化合物（III ）と一般式（IV）
【００１４】
【化８】

【００１５】
（式中、Ｒ¹ およびＲ² は前記と同義である）で表される５−ヒドロキシ−２−ペンテナール誘導体の混合物に対して水素化反応を行うことにより効率よく化合物（II）が得られることを見い出した。
本発明は、化合物（Ｉ）とホルムアルデヒドとを反応させ、得られた反応生成物の混合物を水素化することを特徴とする化合物（II）の製造方法、および化合物（III ）を水素化することを特徴とする化合物（II）の製造方法に関する。
【００１６】
また、本発明により、一般式（III ａ）
【００１７】
【化９】

【００１８】
（式中、Ｒ^1aおよびＲ^2aは同一または異なって水素または低級アルキルを表し、少なくとも一方は低級アルキルを表す）で表される５，６−ジヒドロ−２Ｈ−２−ピラノール誘導体を提供することができる。
一般式（Ｉ）〜一般式（IV）の各基の定義において、低級アルキルとしては、直鎖または分枝状の炭素数１〜６の、例えばメチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、イソブチル、sec-ブチル、tert- ブチル、ペンチル、ネオペンチル、ヘキシルなどがあげられる。
【００１９】
次に、本発明について詳細に説明する。
製造法１：
化合物（II）は、次の反応工程に従い製造することができる。
【００２０】
【化１０】

【００２１】
（式中、Ｒ¹ およびＲ² は前記と同義である）
（工程１）
化合物（Ｉ）とホルムアルデヒドとを、塩基性触媒を用い、水溶性の有機溶媒の存在下もしくは非存在下反応させることにより、化合物（III ）と化合物（IV）の混合物を得ることができる。
【００２２】
化合物（Ｉ）の具体例としては、クロトンアルデヒド（２−ブテナール）、２−ペンテナール、２−メチル−２−ブテナール、２−ヘキセナール、２−メチル−２−ペンテナール、２−エチル−２−ブテナール、２−ヘプテナール、２−メチル−２−ヘキセナール、２−エチル−２−ペンテナール、２−プロピル−２−ブテナール、２−メチル−２−ヘプテナール、２−エチル−２−ヘキセナール、２−プロピル−２−ペンテナール、２−エチル−２−ヘプテナール、２−プロピル−２−ヘキセナール、２−プロピル−２−ヘプテナール、５−メチル−２−ヘキセナール、２−イソプロピル−２−ブテナール、２，５−ジメチル−２−ヘキセナール、２−イソプロピル−２−ペンテナール、２−エチル−５−メチル−２−ヘキセナール、２−イソプロピル−２−ヘキセナール、２−イソプロピル−５−メチル−２−ヘキセナール、５−メチル−２−プロピル−２−ヘキセナール、２−イソプロピル−２−ヘプテナール、２−オクテナール、２−ノネナール、２−デセナールなどがあげられ、なかでもクロトンアルデヒド、２−メチル−２−ペンテナール、２−エチル−２−ヘキセナールまたは２−エチル−２−ブテナールが好ましい。
【００２３】
これらの２−ブテナール誘導体は、アセトアルデヒド、プロピオンアルデヒド、ブチルアルデヒド、バレルアルデヒド、イソバレルアルデヒド、ヘキシルアルデヒド、ヘプチルアルデヒド、オクチルアルデヒドなどから選ばれる１種もしくは２種のアルデヒドを原料とする、公知の方法であるアルドール縮合および脱水反応により容易に製造される。
【００２４】
ホルムアルデヒドとしては、市販の３０〜５０重量％濃度の水溶液（ホルマリン）または７０〜９５重量％濃度のパラホルムアルデヒドが用いられるが、好適にはホルマリンが用いられる。化合物（Ｉ）に対するホルムアルデヒドのモル比は０．４〜２の範囲、好ましくは０．５〜１．５である。
塩基性触媒としては、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどのアルカリ金属水酸化物、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウムなどのアルカリ土類金属水酸化物、炭酸ナトリウム、炭酸カリウムなどのアルカリ金属炭酸塩、ナトリウムメチラート、ナトリウムエチラート、ナトリウムブチラートなどのナトリウムアルコラート、トリエチルアミン、トリブチルアミンなどの三級アミン、水酸化ベンジルトリメチルアンモニウム、水酸化テトラブチルアンモニウムなどの水酸化四級アンモニウム塩、強塩基性イオン交換樹脂などがあげられる。これらの中では、経済的にアルカリ金属水酸化物またはアルカリ金属炭酸塩が好ましく、特に水酸化ナトリウム、水酸化カリウムまたは炭酸カリウムが好適である。触媒量は、化合物（Ｉ）に対してモル比で０．０１〜０．５、好ましくは０．０２〜０．３である。また、上記塩基性触媒は、水溶液として用いることもできる。
【００２５】
化合物（Ｉ）および生成する化合物は実質的に水に不溶である。ホルムアルデヒドとしてホルマリンを用いる場合、前記のモル比範囲内で反応液は２層に分離し不均一であり、水溶性の有機溶媒を添加することが好ましい。水溶性の有機溶媒としては、反応条件下に不活性な水溶性有機溶媒であれば特に制限はないが、例えばメタノール、エタノール、プロパノール、イソプロピルアルコール、エチレングリコール、プロピレングリコールなどのアルコール類、ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、ジオキサンなどのエーテル類、エチレングリコールモノエチルエーテルなどのグリコールエーテル類が好適に用いられる。有機溶媒の量は特に制限されないが、化合物（Ｉ）とホルマリンの仕込み合計に対して１００重量％以下が好ましい。
【００２６】
反応温度は、触媒の種類や量によっても異なるが、１５〜１００℃、好ましくは３０〜８０℃である。反応時間は、反応温度や触媒の種類、量によっても異なるが、通常１〜１０時間である。
反応終了後、化合物（III ）と化合物（IV）の混合物は、有機合成化学で常用される精製法、例えば濾過、抽出、洗浄、乾燥、濃縮、蒸留、各種クロマトグラフィーなどに付して精製することができる。また、得られた反応混合物はそのまま次の水素化反応に供することもできるが、好ましくは、不純物の除去などのため、中和、濃縮、分液、水洗などの通常の方法により後処理操作を行うことにより化合物（III ）と化合物（IV）を主成分とする混合物を得る。例えば、反応液を減圧濃縮することにより有機溶媒を留去し、有機層と水層に分液させ、次いで目的の中間体を含む有機層を水洗する。反応時に用いる有機溶媒の量によっては濃縮しないでも分液するが、一般に使用した有機溶媒は回収する方が好ましい。反応液の中和の有無に関しては、いずれでも構わない。中和剤に関しても特に制限はないが、硫酸や塩酸などの鉱酸が好適である。水洗に使用される水の量および水洗の回数は特に制限されないが、有機層の量に対して０．２〜１．５倍量で、１〜５回が好ましい。水洗するときの温度は、通常１０〜９０℃、好ましくは２０〜７０℃である。水洗の時間は、１回当たり５〜６０分、好ましくは１０〜３０分である。
【００２７】
（工程２）
化合物（II）は、工程１で得られた化合物（III ）と化合物（IV）の混合物を水素化反応に付すことにより得ることができる。
化合物（III ）と化合物（IV）の混合物から化合物（II）への水素化反応は、水素共存下、適当な溶媒中もしくは無溶媒で水素化触媒を分散または懸濁させるか、あるいは該触媒を充填した反応管に化合物（III ）と化合物（IV）の混合物の溶液を供給する方法で行われる。
【００２８】
適当な溶媒としては、反応条件下に不活性であれば特に制限はないが、例えばメタノール、エタノール、プロパノール、イソプロピルアルコール、ブタノールなどのアルコール類、ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、ジオキサンなどのエーテル類、水、あるいはこれらの混合溶媒などがあげられる。水素化触媒としては、ニッケル、ルテニウム、白金、銅、ロジウムなどの金属の１種または２種以上を触媒活性成分として含有するものがあげられる。また、これらの金属にクロム、亜鉛、バリウム、アルミニウム、マグネシウム、タングステンなどの金属をさらなる成分として含有するものも好適な触媒としてあげられる。
【００２９】
一般に、水素化反応は、３０〜２００℃、好ましくは５０〜１５０℃の温度範囲で、１〜１５０ｋｇ／ｃｍ² 、好ましくは５〜８０ｋｇ／ｃｍ² の水素圧で、例えば攪拌オートクレーブまたは反応管中において、回分式または連続式のいずれの方法によっても行われる。
反応終了後、反応液から通常の方法により目的化合物（II）を単離精製することができる。例えば触媒を除去した反応液中の低沸点化合物を常圧または減圧下に留去し、次いで得られる残査を減圧蒸留することにより精製することができる。
【００３０】
化合物（II）の具体例としては、１，５−ペンタンジオール、２−メチル−１，５−ペンタンジオール、２−エチル−１，５−ペンタンジオール、２，４−ジメチル−１，５−ペンタンジオール、２−プロピル−１，５−ペンタンジオール、２−エチル−４−メチル−１，５−ペンタンジオール、２−メチル−４−プロピル−１，５−ペンタンジオール、２，４−ジエチル−１，５−ペンタンジオール、２−エチル−４−プロピル−１，５−ペンタンジオール、２，４−ジプロピル−１，５−ペンタンジオール、２−イソプロピル−１，５−ペンタンジオール、２−イソプロピル−４−メチル−１，５−ペンタンジオール、２−エチル−４−イソプロピル−１，５−ペンタンジオール、２，４−ジイソプロピル−１，５−ペンタンジオール、２−イソプロピル−４−プロピル−１，５−ペンタンジオール、２−ブチル−１，５−ペンタンジオール、２−ペンチル−１，５−ペンタンジオール、２−ヘキシル−１，５−ペンタンジオールなどがあげられ、なかでも、１，５−ペンタンジオール、２，４−ジメチル−１，５−ペンタンジオール、２，４−ジエチル−１，５−ペンタンジオールまたは２−エチル−１，５−ペンタンジオールが好ましい。
【００３１】
製造法２：
化合物（III ａ）は、化合物（Ｉ）の中でＲ¹ およびＲ² が同時には水素でない化合物（Ｉａ）から製造法１工程１の方法に準じて製造することができる。
反応液から目的の化合物（III ａ）を単離するには、中和、濃縮、分液、水洗、蒸留などの通常の方法が用いられる。例えば、反応液を減圧濃縮することにより有機溶媒を留去し、有機層と水層に分液させ、次いで目的化合物を含む有機層を水洗し、該有機層を蒸留に付す。反応時に用いる有機溶媒の量によっては濃縮しないでも分液するが、一般に使用した有機溶媒は回収する方が好ましい。反応液の中和の有無に関しては、いずれでも構わない。中和剤に関しても特に制限はないが、硫酸や塩酸などの鉱酸が好適である。水洗に使用される水の量および水洗の回数は特に制限されないが、有機層の量に対して０．２〜１．５倍量で、１〜５回が好ましい。水洗するときの温度は、通常１０〜９０℃、好ましくは２０〜７０℃の範囲である。水洗の時間は、１回当たり５〜６０分、好ましくは１０〜３０分である。蒸留は常圧または減圧下に行われる。
【００３２】
化合物（III ａ）の具体例としては、３−メチル−５，６−ジヒドロ−２Ｈ−２−ピラノール、５−メチル−５，６−ジヒドロ−２Ｈ−２−ピラノール、３−エチル−５，６−ジヒドロ−２Ｈ−２−ピラノール、５−エチル−５，６−ジヒドロ−２Ｈ−２−ピラノール、３，５−ジメチル−５，６−ジヒドロ−２Ｈ−２−ピラノール、３−プロピル−５，６−ジヒドロ−２Ｈ−２−ピラノール、５−プロピル−５，６−ジヒドロ−２Ｈ−２−ピラノール、３−エチル−５−メチル−５，６−ジヒドロ−２Ｈ−２−ピラノール、５−エチル−３−メチル−５，６−ジヒドロ−２Ｈ−２−ピラノール、３−メチル−５−プロピル−５，６−ジヒドロ−２Ｈ−２−ピラノール、５−メチル−３−プロピル−５，６−ジヒドロ−２Ｈ−２−ピラノール、３，５−ジエチル−５，６−ジヒドロ−２Ｈ−２−ピラノール、３−エチル−５−プロピル−５，６−ジヒドロ−２Ｈ−２−ピラノール、５−エチル−３−プロピル−５，６−ジヒドロ−２Ｈ−２−ピラノール、３，５−ジプロピル−５，６−ジヒドロ−２Ｈ−２−ピラノール、３−イソプロピル−５，６−ジヒドロ−２Ｈ−２−ピラノール、５−イソプロピル−５，６−ジヒドロ−２Ｈ−２−ピラノール、３−イソプロピル−５−メチル−５，６−ジヒドロ−２Ｈ−２−ピラノール、５−イソプロピル−３−メチル−５，６−ジヒドロ−２Ｈ−２−ピラノール、３−エチル−５−イソプロピル−５，６−ジヒドロ−２Ｈ−２−ピラノール、５−エチル−３−イソプロピル−５，６−ジヒドロ−２Ｈ−２−ピラノール、３，５−ジイソプロピル−５，６−ジヒドロ−２Ｈ−２−ピラノール、３−イソプロピル−５−プロピル−５，６−ジヒドロ−２Ｈ−２−ピラノール、５−イソプロピル−３−プロピル−５，６−ジヒドロ−２Ｈ−２−ピラノール、５−ブチル−５，６−ジヒドロ−２Ｈ−２−ピラノール、５−ペンチル−５，６−ジヒドロ−２Ｈ−２−ピラノール、５−ヘキシル−５，６−ジヒドロ−２Ｈ−２−ピラノールなどがあげられ、なかでも３，５−ジメチル−５，６−ジヒドロ−２Ｈ−２−ピラノール、３，５−ジエチル−５，６−ジヒドロ−２Ｈ−２−ピラノールまたは３−エチル−５，６−ジヒドロ−２Ｈ−２−ピラノールが好ましい。
【００３３】
製造法３：
化合物（II）は、化合物（III ）から製造法１工程２の方法に準じて製造することもできる。
以下に、実施例により本発明の態様を説明する。
【００３４】
【実施例】
実施例１：
５０℃に加熱した２−エチル−２−ヘキセナール７２６ｇ（純度９９．０％、５．７モル）、３７％ホルマリン３０８ｇ（３．８モル）およびメタノール５１７ｇの混合液に、攪拌しながら２５％水酸化ナトリウム水溶液６０．８ｇ（０．３８モル）を１時間かけて滴下した。滴下終了後、さらに５０℃で３時間攪拌を行った。反応液をガスクロマトグラフィー（ジエチレングリコールジメチルエーテルを内部標準とする内部標準法）により分析したところ、２，４−ジエチル−５−ヒドロキシ−２−ペンテナールおよび３，５−ジエチル−５，６−ジヒドロ−２Ｈ−２−ピラノールの仕込みホルムアルデヒド基準および消費した２−エチル−２−ヘキセナール基準の収率は次のとおりであった。
【００３５】
【表１】

【００３６】
反応液からメタノールを減圧下に留去（１００〜５０ｍｍＨｇ、浴温６５℃）した後、残査に水４３０ｍｌを加えた。５５℃で１０分間攪拌後、約２０分間静置し、水層を除去した。同様の水洗操作をさらに２回行い、有機層７６９ｇを得た。このうち６７５ｇをニッケル触媒（エヌ・イー・ケムキャット社製、ハーショウ−Ｎｉ５２５８Ｅ）３４ｇと共に１０００ｍｌのオートクレーブに仕込み、水素圧を２５ｋｇ／ｃｍ² に保ちながら１２０℃で４時間加熱攪拌した。反応終了後、反応液をガスクロマトグラフィーにより分析したところ、水素化反応による２，４−ジエチル−１，５−ペンタンジオールの収率は９１％であった。
【００３７】
反応液から触媒を濾別した後、減圧蒸留により沸点１３３〜１３７℃／２ｍｍＨｇの留分として２，４−ジエチル−１，５−ペンタンジオール３７５ｇを得た。２，４−ジエチル−１，５−ペンタンジオールの通算収率はホルムアルデヒド基準で７０％、消費した２−エチル−２−ヘキセナール基準で８０％であった。
構造は、マススペクトルおよび ¹Ｈ−ＮＭＲで確認した。
【００３８】

¹Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤＣｌ₃ ，δ）０．９１（６Ｈ，ｔ，Ｊ＝７．４Ｈｚ），１．１−１．６（８Ｈ，ｍ），２．６６（１Ｈ，ｂｒ，−ＯＨ），３．０３（１Ｈ，ｂｒ，−ＯＨ），３．４２−３．６６（４Ｈ，ｍ）
¹Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤＣｌ₃ ＋Ｄ₂ Ｏ，δ）０．９０（６Ｈ，ｔ，Ｊ＝７．４Ｈｚ），１．１−１．６（８Ｈ，ｍ），３．４３（１Ｈ，ｄｄ，Ｊ＝５．６，１０．７Ｈｚ），３．４９（１Ｈ，ｄｄ，Ｊ＝６．４，１０．５Ｈｚ），３．５５（１Ｈ，ｄｄ，Ｊ＝５．３，１０．５Ｈｚ），３．６２（１Ｈ，ｄｄ，Ｊ＝３．９，１０．７Ｈｚ）
【００３９】
実施例２：
５０℃に加熱した２−エチル−２−ヘキセナール２８．７ｇ（純度９９．０％、０．２２５モル）、３７％ホルマリン１２．５ｇ（０．１５モル）およびメタノール２５ｍｌの混合物に、２５％水酸化カリウム水溶液３．３７ｇ（０．０１５モル）を２０分かけて滴下した。滴下終了後、さらに５０℃で４時間攪拌を行った。反応液をガスクロマトグラフィー（ジエチレングリコールジメチルエーテルを内部標準とする内部標準法）により分析したところ、２，４−ジエチル−５−ヒドロキシ−２−ペンテナールおよび３，５−ジエチル−５，６−ジヒドロ−２Ｈ−２−ピラノールの仕込みホルムアルデヒド基準および消費した２−エチル−２−ヘキセナール基準の収率は次のとおりであった。
【００４０】
【表２】

【００４１】
反応液からメタノールを減圧下に留去（１００〜５０ｍｍＨｇ、浴温６５℃）した後、残査に水１８ｍｌを加えた。５５℃で１０分間攪拌後、約２０分間静置し、水層を除去した。同様の水洗操作をさらに２回行った後、有機層をラネーニッケル１．５ｇ、メタノール２５ｍｌおよび水５ｍｌと共に１００ｍ１のオートクレーブに仕込み、水素圧２５ｋｇ／ｃｍ² 、１２０℃で４時間加熱攪拌した。反応終了後、反応液をガスクロマトグラフィーにより分析したところ、水素化反応による２，４−ジエチル−１，５−ペンタンジオールの収率は９２％であった。
【００４２】
実施例３：
５０℃に加熱した２−エチル−２−ヘキセナール７７６ｇ（純度９７．６％、６．０モル）、３７％ホルマリン３２４ｇ（４．０モル）およびメタノール５５０ｇの混合液に、攪拌しながら２５％水酸化ナトリウム水溶液６４ｇ（０．４モル）を１時間かけて滴下した。滴下終了後、さらに５０℃で３時間攪拌を行った。反応液をガスクロマトグラフィー（ジエチレングリコールジメチルエーテルを内部標準とする内部標準法）により分析したところ、３，５−ジエチル−５，６−ジヒドロ−２Ｈ−２−ピラノールの仕込みホルムアルデヒド基準および消費した２−エチル−２−ヘキセナール基準の収率はそれぞれ２６％および３０％であった。
【００４３】
反応液からメタノールを減圧下に留去（１００〜５０ｍｍＨｇ、浴温６０℃）した後、残査に水５５０ｍｌを加えた。５５〜６０℃で１０分間攪拌後、約１０分間静置し、水層を除去した。同様の水洗操作をさらに２回行った後、有機層を内径５０ｍｍ、高さ１ｍのマクマホン充填塔を用いて精留し、沸点９７〜９８℃／１ｍｍＨｇの留分として３，５−ジエチル−５，６−ジヒドロ−２Ｈ−２−ピラノール（純度９９％）８９．１ｇを、沸点１１０℃／１ｍｍＨｇの留分として２，４−ジエチル−５−ヒドロキシ−２−ペンテナール（純度９５％）９９．５ｇを得た。
【００４４】
構造は、マススペクトルおよび ¹Ｈ−ＮＭＲで確認した。 ¹Ｈ−ＮＭＲの結果から、３，５−ジエチル−５，６−ジヒドロ−２Ｈ−２−ピラノールは約３：２のシス−トランス異性体混合物であることがわかった。

¹Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤＣｌ₃ ，δ）０．９５（３Ｈ，ｔ，Ｊ＝７．４Ｈｚ），１．０６（３Ｈ，ｔ，Ｊ＝７．４Ｈｚ），１．２５−１．３５および１．３５−１．５（２Ｈ，３：２，ｍ），１．８５および２．２２（１Ｈ，２：３，２ｂｓ），２．０−２．２（２Ｈ，ｍ），２．８８および２．８９（１Ｈ，２ｄ，Ｊ＝５．６および５．４Ｈｚ），３．５７および３．５７（１Ｈ，ｔおよびｄｔ，ｔ：Ｊ＝１０．７Ｈｚ，ｄｔ：Ｊ＝１．６，１１．３Ｈｚ），３．７４および４．０５（１Ｈ，３：２，ｄｄｄおよびｄｄ，ｄｄｄ：Ｊ＝１．２，５．６，１０．７Ｈｚ，ｄｄ：Ｊ＝４．０，１１．３Ｈｚ），５．１６および５．２０（１Ｈ，２：３，２ｄ，Ｊ＝５．１および４．９Ｈｚ），５．５６および５．６６（１Ｈ，３：２，ｓおよびｄ，ｄ：Ｊ＝４．９Ｈｚ）
２，４−ジエチル−５−ヒドロキシ−２−ペンテナール
マススペクトル（ＣＩ法、ｍ／ｚ）１５７（Ｍ＋１）
マススペクトル（ＥＩ法、ｍ／ｚ）１２６（Ｍ−ＨＣＨＯ）
¹Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤＣｌ₃ ，δ）０．９２（３Ｈ，ｔ，Ｊ＝７．５Ｈｚ），１．００（３Ｈ，ｔ，Ｊ＝７．６Ｈｚ），１．３−１．４５（１Ｈ，ｍ），１．６−１．７５（１Ｈ，ｍ），２．２５−２．４（２Ｈ，ｍ），２．７−２．８５（１Ｈ，ｍ），３．０５（１Ｈ，ｂｒ），３．６１（１Ｈ，ｄｄ，Ｊ＝７．１，１０．７Ｈｚ），３．７０（１Ｈ，ｄｄ，Ｊ＝５．４，１０．７Ｈｚ），６．２５（１Ｈ，ｄ，Ｊ＝１０．５Ｈｚ），９．３９（１Ｈ，ｓ）
【００４５】
実施例４：
実施例３で得られた３，５−ジエチル−５，６−ジヒドロ−２Ｈ−２−ピラノール５ｇをラネーニッケル０．２５ｇおよび水０．５ｍｌと共に１００ｍｌのオートクレーブに仕込み、水素圧３０ｋｇ／ｃｍ² 、１２０℃で５時間攪拌した。反応液から触媒を濾別した後、水を減圧留去し、２，４−ジエチル−１，５−ペンタンジオールを定量的に得た。
【００４６】
【発明の効果】
本発明により、１，５−ペンタンジオール誘導体の製造方法および１，５−ペンタンジオール誘導体の合成中間体として有用な５，６−ジヒドロ−２Ｈ−２−ピラノール誘導体が提供される。[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to a method for producing a 1,5-pentanediol derivative and a 5,6-dihydro-2H-2-pyranol derivative useful as a synthetic intermediate for the 1,5-pentanediol derivative.
1,5-pentanediol derivatives are used as raw materials for polyesters, polyester polyols, alkyds, polyurethanes, reactive monomers, paints, adhesives, inks, fibers, films, synthetic leather, plasticizers, lubricants, elastomers, foams, In addition to being used in fields such as molding materials, it is useful as a raw material for organic synthesis and as a wetting agent.
[0002]
[Prior art]
As a method for producing a 1,5-pentanediol derivative substituted or unsubstituted at the 2-position and / or 4-position from a 2-butenal derivative, (A) a 2-butenal derivative is reacted with formaldehyde A method is known in which the intermediate 5-hydroxy-2-pentenal derivative is separated from the reaction solution and subjected to catalytic reduction [US Pat. No. 3,046,311 (1962)]. However, according to the examples of the patent, the yield of the intermediate 5-hydroxy-2,4-dimethyl-2-pentenal based on the consumed 2-methyl-2-pentenal is as low as 63%, The yield of 5-hydroxy-2-pentenal from crotonaldehyde is only 12%.
[0003]
In addition, as a method for producing 2,4-dimethyl-1,5-pentanediol, (B) a method in which diethyl methylmalonate and methyl methacrylate are used as starting materials and the reaction is performed in three steps, followed by reduction with lithium aluminum hydride [ The Journal of American Chemical Society, 77 , 1862 (1955); Chemical Abstracts, 50 , 2583d (1956)], (C) A method of catalytically reducing 2-methyl-4-methyleneglutaraldehyde obtained by thermally decomposing 2-ethenyl-5-methylene-1,3-dioxane using Raney nickel as a catalyst [Bulletin de la Societe Chimique de France, 1965, 1355; Chemical Abstracts, 63, 11546e (1965)], (D) a method of hydroborating 2,4-dimethyl-1,4-pentadiene [The Journal of American Chemical Society, 95 , 6757 (1973); Chemical Abstracts, 80 , 3372k (1974)]. However, the method (B) or (D) is unsuitable industrially because of the use of expensive reagents such as lithium aluminum hydride and borane, and the method (C) provides the target product only in a low yield. I can't.
[0004]
As a method for producing 2,4-diethyl-1,5-pentanediol, (E) catalytic reduction of 3,5-diethyltetrahydropyran produced by hydroformylation of 2-ethyl-2-hexenol [Germany] Patent 2,410,156 (1975); Chemical Abstracts, 84 , 43291x (1976)], which is a by-product in the synthesis of 2-ethyl-3-propyl-1,4-butanediol and has a very low yield.
[0005]
On the other hand, as a method for producing 5,6-dihydro-2H-2-pyranol, (F) a method of reacting 3-bromotetrahydro-2-pyranol in alcohol in the presence of sodium [Tetrahedron, 18, 657 (1962); Chemical Abstracts, 57 , 11150c (1962)], (G) a method of reducing 5,6-dihydro-2-pyrone with diisobutylaluminum hydride [Journal of Organic Chemistry, 48 , 5170 (1983)], (H) a method of catalytic reduction of 2-hydroperoxy-5,6-dihydro-2H-pyran (JP-A-53-101308), and the like are known. However, the synthesis of the 3- and / or 5-position alkyl-substituted-5,6-dihydro-2H-2-pyranol derivatives by the methods (F) to (H) described above is not easy to obtain the raw materials, It is difficult industrially. Also, 4-position alkyl substituted 5,6-dihydro-2H-2-pyranol is known (Japanese Patent Laid-Open No. 53-101308).
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
The object of the present invention is to provide an efficient industrial process for the production of 1,5-pentanediol derivatives, and the 3-positions useful as synthesis intermediates for 2- and / or 4-position alkyl-substituted-1,5-pentanediol derivatives and Another object is to provide a 5-position alkyl-substituted-5,6-dihydro-2H-2-pyranol derivative.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The inventors have the general formula (I)
[0008]
[Chemical formula 5]

[0009]
(Wherein R ¹ And R ² Are the same or different and each represents hydrogen or lower alkyl) (hereinafter referred to as compound (I)). The same applies to compounds of other formula numbers] and formaldehyde to react with the compound other than the 5-hydroxy-2-pentenal derivative (corresponding to a compound represented by the general formula (IV) described later). (III)
[0010]
[Chemical 6]

[0011]
(Wherein R ¹ And R ² Is an unsaturated hemiacetal structure 5,6-dihydro-2H-2-pyranol derivative represented by the above formula (III), and this compound (III) is subjected to a hydrogenation reaction to form a general formula (II)
[0012]
[Chemical 7]

[0013]
(Wherein R ¹ And R ² It is found that a 1,5-pentanediol derivative represented by the above formula is produced. Further, the compound (III) produced by the reaction of the compound (I) with formaldehyde and the general formula (IV)
[0014]
[Chemical 8]

[0015]
(Wherein R ¹ And R ² It is found that compound (II) can be obtained efficiently by carrying out a hydrogenation reaction on a mixture of 5-hydroxy-2-pentenal derivatives represented by the above.
The present invention relates to a method for producing compound (II) characterized by reacting compound (I) with formaldehyde and hydrogenating the resulting mixture of reaction products, and hydrogenating compound (III) To a process for producing compound (II) characterized by
[0016]
According to the invention, the general formula (IIIa)
[0017]
[Chemical 9]

[0018]
(Wherein R ^1a And R ^2a Are the same or different and each represents hydrogen or lower alkyl, and at least one of them represents lower alkyl), can provide a 5,6-dihydro-2H-2-pyranol derivative.
In definition of each group of general formula (I)-general formula (IV), as lower alkyl, linear or branched C1-C6, for example, methyl, ethyl, propyl, isopropyl, butyl, isobutyl, sec-butyl, tert-butyl, pentyl, neopentyl, hexyl and the like.
[0019]
Next, the present invention will be described in detail.
Production method 1:
Compound (II) can be produced according to the following reaction steps.
[0020]
[Chemical Formula 10]

[0021]
(Wherein R ¹ And R ² Is as defined above)
(Process 1)
A mixture of compound (III) and compound (IV) can be obtained by reacting compound (I) with formaldehyde in the presence or absence of a water-soluble organic solvent using a basic catalyst.
[0022]
Specific examples of compound (I) include crotonaldehyde (2-butenal), 2-pentenal, 2-methyl-2-butenal, 2-hexenal, 2-methyl-2-pentenal, 2-ethyl-2-butenal, 2-heptenal, 2-methyl-2-hexenal, 2-ethyl-2-pentenal, 2-propyl-2-butenal, 2-methyl-2-heptenal, 2-ethyl-2-hexenal, 2-propyl-2- Pentenal, 2-ethyl-2-heptenal, 2-propyl-2-hexenal, 2-propyl-2-heptenal, 5-methyl-2-hexenal, 2-isopropyl-2-butenal, 2,5-dimethyl-2- Hexenal, 2-isopropyl-2-pentenal, 2-ethyl-5-methyl-2-hexenal, 2- Sopropyl-2-hexenal, 2-isopropyl-5-methyl-2-hexenal, 5-methyl-2-propyl-2-hexenal, 2-isopropyl-2-heptenal, 2-octenal, 2-nonenal, 2-decenal, etc. Among them, crotonaldehyde, 2-methyl-2-pentenal, 2-ethyl-2-hexenal or 2-ethyl-2-butenal is preferable.
[0023]
These 2-butenal derivatives are known methods using as raw materials one or two aldehydes selected from acetaldehyde, propionaldehyde, butyraldehyde, valeraldehyde, isovaleraldehyde, hexylaldehyde, heptylaldehyde, octylaldehyde, and the like. It is easily produced by aldol condensation and dehydration reaction.
[0024]
As the formaldehyde, a commercially available aqueous solution (formalin) having a concentration of 30 to 50% by weight or paraformaldehyde having a concentration of 70 to 95% by weight is used, and formalin is preferably used. The molar ratio of formaldehyde to compound (I) is in the range of 0.4-2, preferably 0.5-1.5.
Basic catalysts include alkali metal hydroxides such as lithium hydroxide, sodium hydroxide and potassium hydroxide, alkaline earth metal hydroxides such as calcium hydroxide and magnesium hydroxide, and alkalis such as sodium carbonate and potassium carbonate. Metal carbonates, sodium alcoholates such as sodium methylate, sodium ethylate, sodium butyrate, tertiary amines such as triethylamine, tributylamine, quaternary ammonium hydroxide salts such as benzyltrimethylammonium hydroxide, tetrabutylammonium hydroxide, For example, strong basic ion exchange resins. Of these, alkali metal hydroxides or alkali metal carbonates are preferred economically, and sodium hydroxide, potassium hydroxide, or potassium carbonate is particularly preferred. The amount of the catalyst is 0.01 to 0.5, preferably 0.02 to 0.3, as a molar ratio with respect to the compound (I). The basic catalyst can also be used as an aqueous solution.
[0025]
Compound (I) and the resulting compound are substantially insoluble in water. When formalin is used as formaldehyde, the reaction solution is separated into two layers within the above molar ratio range and is non-uniform, and it is preferable to add a water-soluble organic solvent. The water-soluble organic solvent is not particularly limited as long as it is inactive under the reaction conditions. For example, alcohols such as methanol, ethanol, propanol, isopropyl alcohol, ethylene glycol and propylene glycol, dimethoxyethane , Ethers such as tetrahydrofuran and dioxane, and glycol ethers such as ethylene glycol monoethyl ether are preferably used. The amount of the organic solvent is not particularly limited, but is preferably 100% by weight or less with respect to the total amount of compound (I) and formalin charged.
[0026]
The reaction temperature varies depending on the type and amount of the catalyst, but is 15 to 100 ° C, preferably 30 to 80 ° C. The reaction time varies depending on the reaction temperature and the type and amount of the catalyst, but is usually 1 to 10 hours.
After completion of the reaction, the mixture of compound (III) and compound (IV) is purified by a purification method commonly used in organic synthetic chemistry, for example, filtration, extraction, washing, drying, concentration, distillation, various chromatography, etc. be able to. The obtained reaction mixture can be used for the next hydrogenation reaction as it is, but preferably, after removal of impurities, post-treatment operations are carried out by ordinary methods such as neutralization, concentration, liquid separation, and water washing. By carrying out, the mixture which has compound (III) and compound (IV) as a main component is obtained. For example, the organic solvent is distilled off by concentrating the reaction solution under reduced pressure, the organic layer and the aqueous layer are separated, and then the organic layer containing the target intermediate is washed with water. Depending on the amount of the organic solvent used in the reaction, the liquid is separated without being concentrated, but it is generally preferable to recover the used organic solvent. Any of neutralization of the reaction solution may be used. There are no particular restrictions on the neutralizing agent, but mineral acids such as sulfuric acid and hydrochloric acid are preferred. The amount of water used for water washing and the number of times of water washing are not particularly limited, but are 0.2 to 1.5 times the amount of the organic layer, preferably 1 to 5 times. The temperature when washing with water is usually 10 to 90 ° C, preferably 20 to 70 ° C. The washing time is 5 to 60 minutes, preferably 10 to 30 minutes per time.
[0027]
(Process 2)
Compound (II) can be obtained by subjecting a mixture of compound (III) and compound (IV) obtained in step 1 to a hydrogenation reaction.
In the hydrogenation reaction from the mixture of compound (III) and compound (IV) to compound (II), the hydrogenation catalyst is dispersed or suspended in a suitable solvent or without solvent in the presence of hydrogen, or the catalyst is This is performed by supplying a solution of a mixture of compound (III) and compound (IV) to the filled reaction tube.
[0028]
Suitable solvents are not particularly limited as long as they are inert under the reaction conditions. For example, alcohols such as methanol, ethanol, propanol, isopropyl alcohol and butanol, ethers such as dimethoxyethane, tetrahydrofuran and dioxane, water, Alternatively, a mixed solvent thereof can be used. Examples of the hydrogenation catalyst include those containing one or more metals such as nickel, ruthenium, platinum, copper and rhodium as catalytic active components. Moreover, what contains metals, such as chromium, zinc, barium, aluminum, magnesium, and tungsten, in these metals as a further component is mention | raise | lifted as a suitable catalyst.
[0029]
In general, the hydrogenation reaction is carried out in the temperature range of 30 to 200 ° C., preferably 50 to 150 ° C., and 1 to 150 kg / cm. ² , Preferably 5-80 kg / cm ² For example, in a stirred autoclave or reaction tube, either batchwise or continuously.
After completion of the reaction, the target compound (II) can be isolated and purified from the reaction solution by a conventional method. For example, the low boiling point compound in the reaction solution from which the catalyst has been removed can be purified by distilling off under normal pressure or reduced pressure, and then the resulting residue can be purified by distillation under reduced pressure.
[0030]
Specific examples of the compound (II) include 1,5-pentanediol, 2-methyl-1,5-pentanediol, 2-ethyl-1,5-pentanediol, and 2,4-dimethyl-1,5-pentane. Diol, 2-propyl-1,5-pentanediol, 2-ethyl-4-methyl-1,5-pentanediol, 2-methyl-4-propyl-1,5-pentanediol, 2,4-diethyl-1 , 5-pentanediol, 2-ethyl-4-propyl-1,5-pentanediol, 2,4-dipropyl-1,5-pentanediol, 2-isopropyl-1,5-pentanediol, 2-isopropyl-4 -Methyl-1,5-pentanediol, 2-ethyl-4-isopropyl-1,5-pentanediol, 2,4-diisopropyl-1,5-pentanediol, -Isopropyl-4-propyl-1,5-pentanediol, 2-butyl-1,5-pentanediol, 2-pentyl-1,5-pentanediol, 2-hexyl-1,5-pentanediol, etc. Of these, 1,5-pentanediol, 2,4-dimethyl-1,5-pentanediol, 2,4-diethyl-1,5-pentanediol or 2-ethyl-1,5-pentanediol is preferable.
[0031]
Production method 2:
Compound (IIIa) is R in Compound (I). ¹ And R ² Can be produced from compound (Ia) which is not hydrogen at the same time according to the production method 1 step 1.
In order to isolate the target compound (IIIa) from the reaction solution, usual methods such as neutralization, concentration, liquid separation, water washing and distillation are used. For example, the organic solvent is distilled off by concentrating the reaction solution under reduced pressure, the organic layer and the aqueous layer are separated, then the organic layer containing the target compound is washed with water, and the organic layer is subjected to distillation. Depending on the amount of the organic solvent used in the reaction, the liquid is separated without being concentrated, but it is generally preferable to recover the used organic solvent. Any of neutralization of the reaction solution may be used. There are no particular restrictions on the neutralizing agent, but mineral acids such as sulfuric acid and hydrochloric acid are preferred. The amount of water used for water washing and the number of times of water washing are not particularly limited, but are 0.2 to 1.5 times the amount of the organic layer, preferably 1 to 5 times. The temperature at the time of washing with water is usually 10 to 90 ° C, preferably 20 to 70 ° C. The washing time is 5 to 60 minutes, preferably 10 to 30 minutes per time. Distillation is performed under normal pressure or reduced pressure.
[0032]
Specific examples of compound (IIIa) include 3-methyl-5,6-dihydro-2H-2-pyranol, 5-methyl-5,6-dihydro-2H-2-pyranol, 3-ethyl-5,6. -Dihydro-2H-2-pyranol, 5-ethyl-5,6-dihydro-2H-2-pyranol, 3,5-dimethyl-5,6-dihydro-2H-2-pyranol, 3-propyl-5,6 -Dihydro-2H-2-pyranol, 5-propyl-5,6-dihydro-2H-2-pyranol, 3-ethyl-5-methyl-5,6-dihydro-2H-2-pyranol, 5-ethyl-3 -Methyl-5,6-dihydro-2H-2-pyranol, 3-methyl-5-propyl-5,6-dihydro-2H-2-pyranol, 5-methyl-3-propyl-5,6-dihydro-2H -2-pyranol, 3,5-diethyl-5,6-dihydro-2H-2-pyranol, 3-ethyl-5-propyl-5,6-dihydro-2H-2-pyranol, 5-ethyl-3-propyl-5,6- Dihydro-2H-2-pyranol, 3,5-dipropyl-5,6-dihydro-2H-2-pyranol, 3-isopropyl-5,6-dihydro-2H-2-pyranol, 5-isopropyl-5,6- Dihydro-2H-2-pyranol, 3-isopropyl-5-methyl-5,6-dihydro-2H-2-pyranol, 5-isopropyl-3-methyl-5,6-dihydro-2H-2-pyranol, 3- Ethyl-5-isopropyl-5,6-dihydro-2H-2-pyranol, 5-ethyl-3-isopropyl-5,6-dihydro-2H-2-pyranol, 3,5-diisopropyl -5,6-dihydro-2H-2-pyranol, 3-isopropyl-5-propyl-5,6-dihydro-2H-2-pyranol, 5-isopropyl-3-propyl-5,6-dihydro-2H-2 -Pyranol, 5-butyl-5,6-dihydro-2H-2-pyranol, 5-pentyl-5,6-dihydro-2H-2-pyranol, 5-hexyl-5,6-dihydro-2H-2-pyranol Among them, 3,5-dimethyl-5,6-dihydro-2H-2-pyranol, 3,5-diethyl-5,6-dihydro-2H-2-pyranol or 3-ethyl-5,6 -Dihydro-2H-2-pyranol is preferred.
[0033]
Production method 3:
Compound (II) can also be produced from compound (III) according to the method of production method 1 step 2.
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described by way of examples.
[0034]
【Example】
Example 1:
A mixture of 726 g of 2-ethyl-2-hexenal (purity 99.0%, 5.7 mol), 308 g of 37% formalin (3.8 mol) and 517 g of methanol heated to 50 ° C. was stirred with 25% water. 60.8 g (0.38 mol) of an aqueous sodium oxide solution was added dropwise over 1 hour. After completion of dropping, the mixture was further stirred at 50 ° C. for 3 hours. The reaction solution was analyzed by gas chromatography (internal standard method using diethylene glycol dimethyl ether as an internal standard). As a result, 2,4-diethyl-5-hydroxy-2-pentenal and 3,5-diethyl-5,6-dihydro-2H were analyzed. The yield based on the charged formaldehyde of 2-pyranol and the consumed 2-ethyl-2-hexenal was as follows.
[0035]
[Table 1]

[0036]
Methanol was distilled off from the reaction solution under reduced pressure (100 to 50 mmHg, bath temperature 65 ° C.), and 430 ml of water was added to the residue. After stirring at 55 ° C. for 10 minutes, the mixture was allowed to stand for about 20 minutes, and the aqueous layer was removed. The same water washing operation was further performed twice to obtain 769 g of an organic layer. Of this, 675 g was charged into a 1000 ml autoclave together with 34 g of nickel catalyst (manufactured by N.E. Chemcat, Hersho-Ni5258E), and the hydrogen pressure was 25 kg / cm. ² The mixture was heated and stirred at 120 ° C. for 4 hours. When the reaction solution was analyzed by gas chromatography after the reaction was completed, the yield of 2,4-diethyl-1,5-pentanediol by the hydrogenation reaction was 91%.
[0037]
After the catalyst was filtered off from the reaction solution, 375 g of 2,4-diethyl-1,5-pentanediol was obtained as a fraction having a boiling point of 133 to 137 ° C./2 mmHg by distillation under reduced pressure. The overall yield of 2,4-diethyl-1,5-pentanediol was 70% on the basis of formaldehyde and 80% on the basis of consumed 2-ethyl-2-hexenal.
The structure is the mass spectrum and ¹ Confirmed by 1 H-NMR.
[0038]

¹ H-NMR (CDCl _Three , Δ) 0.91 (6H, t, J = 7.4 Hz), 1.1-1.6 (8H, m), 2.66 (1H, br, —OH), 3.03 (1H, br) , -OH), 3.42-3.66 (4H, m)
¹ H-NMR (CDCl _Three + D ₂ O, δ) 0.90 (6H, t, J = 7.4 Hz), 1.1-1.6 (8H, m), 3.43 (1H, dd, J = 5.6, 10.7 Hz) , 3.49 (1H, dd, J = 6.4, 10.5 Hz), 3.55 (1H, dd, J = 5.3, 10.5 Hz), 3.62 (1H, dd, J = 3 .9, 10.7 Hz)
[0039]
Example 2:
To a mixture of 28.7 g of 2-ethyl-2-hexenal heated to 50 ° C. (purity 99.0%, 0.225 mol), 12.5 g of 37% formalin (0.15 mol) and 25 ml of methanol, 25% water 3.37 g (0.015 mol) of an aqueous potassium oxide solution was added dropwise over 20 minutes. After completion of dropping, the mixture was further stirred at 50 ° C. for 4 hours. The reaction solution was analyzed by gas chromatography (internal standard method using diethylene glycol dimethyl ether as an internal standard). As a result, 2,4-diethyl-5-hydroxy-2-pentenal and 3,5-diethyl-5,6-dihydro-2H were analyzed. The yield based on the charged formaldehyde of 2-pyranol and the consumed 2-ethyl-2-hexenal was as follows.
[0040]
[Table 2]

[0041]
Methanol was distilled off from the reaction solution under reduced pressure (100 to 50 mmHg, bath temperature 65 ° C.), and 18 ml of water was added to the residue. After stirring at 55 ° C. for 10 minutes, the mixture was allowed to stand for about 20 minutes, and the aqueous layer was removed. After performing the same water washing operation twice more, the organic layer was charged into a 100 ml autoclave together with 1.5 g of Raney nickel, 25 ml of methanol and 5 ml of water, and a hydrogen pressure of 25 kg / cm. ² The mixture was heated and stirred at 120 ° C. for 4 hours. When the reaction solution was analyzed by gas chromatography after the reaction was completed, the yield of 2,4-diethyl-1,5-pentanediol by the hydrogenation reaction was 92%.
[0042]
Example 3:
A mixture of 776 g of 2-ethyl-2-hexenal (purity 97.6%, 6.0 mol), 37% formalin 324 g (4.0 mol) and methanol 550 g heated to 50 ° C. was stirred with 25% water. Sodium oxide aqueous solution 64g (0.4mol) was dripped over 1 hour. After completion of dropping, the mixture was further stirred at 50 ° C. for 3 hours. The reaction solution was analyzed by gas chromatography (internal standard method using diethylene glycol dimethyl ether as an internal standard). As a result, 3,5-diethyl-5,6-dihydro-2H-2-pyranol was charged with formaldehyde standards and consumed 2-ethyl. The yield based on -2-hexenal was 26% and 30%, respectively.
[0043]
Methanol was distilled off from the reaction solution under reduced pressure (100 to 50 mmHg, bath temperature 60 ° C.), and 550 ml of water was added to the residue. After stirring at 55-60 ° C. for 10 minutes, the mixture was allowed to stand for about 10 minutes to remove the aqueous layer. After the same water washing operation was further performed twice, the organic layer was rectified using a McMahon packed tower having an inner diameter of 50 mm and a height of 1 m, and 3,5-diethyl-5 as a fraction having a boiling point of 97 to 98 ° C./1 mmHg. , 6-Dihydro-2H-2-pyranol (purity 99%) 89.1 g, 2,4-diethyl-5-hydroxy-2-pentenal (purity 95%) 99.5 g as a fraction having a boiling point of 110 ° C./1 mmHg Got.
[0044]
The structure is the mass spectrum and ¹ Confirmed by 1 H-NMR. ¹ From the results of H-NMR, it was found that 3,5-diethyl-5,6-dihydro-2H-2-pyranol is an approximately 3: 2 cis-trans isomer mixture.

¹ H-NMR (CDCl _Three , Δ) 0.95 (3H, t, J = 7.4 Hz), 1.06 (3H, t, J = 7.4 Hz), 1.25-1.35 and 1.35-1.5 (2H , 3: 2, m), 1.85 and 2.22 (1H, 2: 3, 2bs), 2.0-2.2 (2H, m), 2.88 and 2.89 (1H, 2d, J = 5.6 and 5.4 Hz), 3.57 and 3.57 (1H, t and dt, t: J = 10.7 Hz, dt: J = 1.6, 11.3 Hz), 3.74 and 4.05 (1H, 3: 2, ddd and dd, ddd: J = 1.2, 5.6, 10.7 Hz, dd: J = 4.0, 11.3 Hz), 5.16 and 5.20 (1H, 2: 3, 2d, J = 5.1 and 4.9 Hz), 5.56 and 5.66 (1H, 3: 2, s and d, d: J = 4.9 Hz)
2,4-diethyl-5-hydroxy-2-pentenal
Mass spectrum (CI method, m / z) 157 (M + 1)
Mass spectrum (EI method, m / z) 126 (M-HCHO)
¹ H-NMR (CDCl _Three , Δ) 0.92 (3H, t, J = 7.5 Hz), 1.00 (3H, t, J = 7.6 Hz), 1.3-1.45 (1H, m), 1.6- 1.75 (1H, m), 2.25-2.4 (2H, m), 2.7-2.85 (1H, m), 3.05 (1H, br), 3.61 (1H, dd, J = 7.1, 10.7 Hz), 3.70 (1H, dd, J = 5.4, 10.7 Hz), 6.25 (1H, d, J = 10.5 Hz), 9.39. (1H, s)
[0045]
Example 4:
5 g of 3,5-diethyl-5,6-dihydro-2H-2-pyranol obtained in Example 3 was charged into a 100 ml autoclave together with 0.25 g of Raney nickel and 0.5 ml of water, and a hydrogen pressure of 30 kg / cm. ² , And stirred at 120 ° C. for 5 hours. After the catalyst was filtered off from the reaction solution, water was distilled off under reduced pressure to obtain 2,4-diethyl-1,5-pentanediol quantitatively.
[0046]
【The invention's effect】
The present invention provides a method for producing a 1,5-pentanediol derivative and a 5,6-dihydro-2H-2-pyranol derivative useful as a synthetic intermediate for the 1,5-pentanediol derivative.

Claims

Formula (I)

(In the formula, R ¹ and R ² are the same or different, lower alkyl represents a) reacting a 2-butenal derivative with formaldehyde, represented by the mixture formula of the resulting reaction product (III)

(Wherein R ¹ and R ² have the same meanings as described above), which is hydrogenated without being separated, is represented by the general formula (II )

(Wherein R ¹ and R ² are as defined above), a method for producing a 1,5-pentanediol derivative.

The process according to claim 1, wherein R ¹ and R ² are both ethyl.