JP4111673B2 - ３，４−ジヒドロキシ−３−シクロブテン−１，２−ジオンの製造法 - Google Patents
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Description
技術分野
本発明は、３，４−ジヒドロキシ−３−シクロブテン−１，２−ジオンを容易に収率よく製造する方法に関する。
背景技術
３，４−ジヒドロキシ−３−シクロブテン−１，２−ジオン（慣用名ｓｑｕａｒｉｃ ａｃｉｄ＝スクアリン酸）は、医薬品、または電子写真用感光体、追記型光ディスク用記録材料、光増感剤等の機能性材料の原料として有用であることが知られている［ケミカル・レビューズ（Ｃｈｅｍ．Ｒｅｖ．），９３，４４９（１９９３年）；特開平４−１０６４００号公報；特開平２−３０６２４７号公報；特開平２−４８６６５号公報；特開平５−５００５号公報；特開平５−９６１７３号公報等］。
これまで、この３，４−ジヒドロキシ−３−シクロブテン−１，２−ジオンに関して、多くの製造法が知られている。しかしながら、いずれの方法も、プロセスが長い、原料合成が困難、反応条件が厳しい、収率が低い、製造に特殊な設備を必要とする等の問題点を有している。
例えば、▲１▼トリケテンを原料とする方法［ジャクソン（Ｂ．Ｊａｃｋｓｏｎ）ら、ＥＰ４４２４３１等］、▲２▼４−ヒドロキシ−３−シクロブテン−１，２−ジオンを原料とする方法［ベラス（Ｄ．Ｂｅｌｌｕｓ）ら、ヘルベチカ・キミカ・アクタ（Ｈｅｌｖ．Ｃｈｉｍ．Ａｃｔａ），６１，１７８４（１９７８年）］、▲３▼テトラアルコキシエチレンを原料とする方法［ベラス（Ｄ．Ｂｅｌｌｕｓ）、ジャーナル・オブ・オーガニック・ケミストリー（Ｊ．Ｏｒｇ．Ｃｈｅｍ．），４４，１２０８（１９７９年）］、▲４▼ジアルコキシアセチレンを原料とする方法［ペリカス（Ｍ．Ａ．Ｐｅｒｉｃａｓ）、テトラヘドロン・レターズ（Ｔｅｔｒａｈｅｄｒｏｎ Ｌｅｔｔｅｒｓ），４４３７（１９７７年）］、▲５▼テトラハロゲノエチレンを原料とする方法［ジャーナル・オブ・ジ・アメリカン・ケミカル・ソサイエティ（Ｊ．Ａｍｅｒ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．），８１，３４８０（１９５９年）等］、▲６▼ヘキサクロロブタジエンを原料とする方法 ［ハーゲンバーグ（Ｐ．Ｈａｇｅｎｂｅｒｇ）ら、ドイツ公開特許公報（Ｇｅｒ．Ｏｆｆｅｎ）．１５６８２９１号等］、▲７▼一酸化炭素を原料とする方法［シルベストリ（Ｇ．Ｓｉｌｖｅｓｔｒｉ）ら、エレクトロキミカ・アクタ（Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｉｍ．Ａｃｔａ），２３，４１３（１９７８年）］等が知られている。
しかしながら、▲１▼の方法は、原料であるトリケテンがジケテン製造時の副生成物として得られるものであるため、多量の原料を確保するのが困難である、▲２▼の方法は、原料を得る方法が生産性の低い固体培養法あるいはプロセスの長い合成法である、▲３▼の方法は、原料合成が困難、かつ収率が低い、▲４▼の方法は、原料合成が困難、▲５▼の方法は、原料合成が困難、かつプロセスが長い、▲６▼の方法は、収率が低い、▲７▼の方法は、製造に特殊な設備を必要とする等の問題点をそれぞれ有している。
また、リービッヒス・アナーレン・デア・ケミー（Ｌｉｅｂｉｇｓ Ａｎｎ．Ｃｈｅｍ．），６８６，５５（１９６５年）には、１，１，２，３，４，４−ヘキサクロロ−１，３−ブタジエンより３，４−ジヒドロキシ−３−シクロブテン−１，２−ジオンを製造する方法が開示されているが、この方法には最終目的物の収率が低いという問題点がある。
また、ジャーナル・オブ・ジ・アメリカン・ケミカル・ソサイエティ（Ｊ．Ａｍｅｒ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．），８４，２９１９（１９６２年）には、２−クロロ−３−エトキシ−４，４−ジフルオロ−２−シクロブテン−１−オンを経由して３，４−ジヒドロキシ−３−シクロブテン−１，２−ジオンを製造する方法が開示されているが、この方法には原料として用いる１−クロロ−２，４，４−トリエトキシ−３，３−ジフルオロシクロブテンの合成収率及び最終目的物の収率が低いという問題点がある。
また、本発明において３，４−ジヒドロキシ−３−シクロブテン−１，２−ジオンを製造する際の中間体として用いられる３−アルコキシ−２−ハロゲノシクロブタノン誘導体の製造法が、［アブラモーバ（Ｎ．Ｍ．Ａｂｒａｍｏｖａ）ら、イズベスチア・アカデミー・ナウク・エスエスエスアール・セリヤ・キミケスカヤ（Ｉｚｖ．Ａｋａｄ．Ｎａｕｋ ＳＳＳＲ，Ｓｅｒ．Ｋｈｉｍ．）２，４３９（１９８１年）］に開示されている。しかし、この方法では目的物の収率は３５％と低く、実用上、満足のいくものではない。
本発明の目的は、容易に収率良く３，４−ジヒドロキシ−３−シクロブテン−１，２−ジオンを製造する方法を提供することにある。
発明の開示
本発明の方法は、下記一般式（Ｉ）で表される３−アルコキシ−２，２，４，４−テトラハロゲノシクロブタノン誘導体を脱ハロゲン化水素剤存在下に処理し、下記一般式（ＩＩ）で表される３−アルコキシ−２，４，４−トリハロゲノ−２−シクロブテン−１−オン誘導体を得た後、これを加水分解することを特徴とする下記一般式（ＩＩＩ）で表される３，４−ジヒドロキシ−３−シクロブテン−１，２−ジオンの製造法である。
（式中、Ｒ１はアルキル基を表し、Ｒ２、Ｒ３およびＸは同一のもしくは異なるハロゲンを表す。）
（式中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３およびＸは前記と同義である。）
上記一般式（Ｉ）で表される３−アルコキシ−２，２，４，４−テトラハロゲノシクロブタノン誘導体は、下記一般式（ＩＶ）で表される３−アルコキシ−２−ハロゲノシクロブタノン誘導体をハロゲン化剤と反応させることによって得られる。
（式中、Ｒ１およびＲ２は前記と同義である。）
また、上記一般式（ＩＶ）で表される３−アルコキシ−２−ハロゲノシクロブタノン誘導体は、下記一般式（Ｖ）で表されるビニルエーテル類と下記一般式（ＶＩ）で表されるハロゲノアセチルハロゲン化物とを、ｐＫａ約６．０〜約８．０（２５℃の水溶液中）のアミン化合物存在下に反応させることによって得られる。
（式中、Ｒ１はアルキル基を表す。）
（式中、Ｒ２およびＲ４は同一のもしくは異なるハロゲンを表す。）
すなわち、上記一般式（Ｖ）で表されるビニルエーテル類と上記一般式（ＶＩ）で表されるハロゲノアセチルハロゲン化物を、ｐＫａ約６．０〜約８．０（２５℃の水溶液中）のアミン化合物存在下に反応させ、上記一般式（ＩＶ）で表される３−アルコキシ−２−ハロゲノシクロブタノン誘導体を得、これをハロゲン化剤と反応させ、上記一般式（Ｉ）で表される３−アルコキシ−２，２，４，４−テトラハロゲノシクロブタノン誘導体を得、これを脱ハロゲン化水素剤存在下に処理し、上記一般式（ＩＩ）で表される３−アルコキシ−２，４，４−トリハロゲノ−２−シクロブテン−１−オン誘導体を得、これを加水分解することによって上記一般式（ＩＩＩ）で表される３，４−ジヒドロキシ−３−シクロブテン−１，２−ジオンが得られる。
また前記ｐＫａ約６．０〜約８．０（２５℃の水溶液中）のアミン化合物として、Ｎ−メチルモルホリン、Ｎ−エチルモルホリン、Ｎ，Ｎ−ジエチルアニリン、および２，４，６−トリメチルピリジンからなる群から選ばれる少なくとも１種が好ましく用いられる。
発明を実施するための最良の形態
上記一般式（Ｉ）、（ＩＩ）、（ＩＶ）、（Ｖ）および（ＶＩ）の各基の定義において、アルキル基は、直鎖または分枝状の炭素数１〜１８のアルキル基であり、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ペンチル基、イソアミル基、ネオペンチル基、２−ペンチル基、３−ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、２−エチルヘキシル基、ノエル基、デシル基、ドデシル基、ペンタデシル基、オクタデシル基等があげられる。ハロゲンは、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素の各原子等を表す。
以下に、本発明の製造法を説明する。
一般式（ＩＩＩ）で表される化合物（以下、化合物（ＩＩＩ）という。他の式番号の化合物についても同様に表記する）は、次の反応工程に従い製造することができる。
（式中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４およびＸは前記と同義である。）
以下、上記の工程１〜４についてそれぞれ説明する。
工程１ 化合物（ＩＶ）（３−アルコキシ−２−ハロゲノシクロブタノン誘導体）の製造
原料である化合物（Ｖ）（ビニルエーテル類）および化合物（ＶＩ）（ハロゲノアセチルハロゲン化物）は、市販品として購入することができる。
まず、化合物（ＶＩ）と、化合物（ＶＩ）の０．８〜２当量、好ましくは１〜１．５当量の化合物（Ｖ）と、反応溶媒との混合物中に、化合物（ＶＩ）の０．８〜１．２当量、好ましくは１．０〜１．２当量のアミン化合物を滴下して、反応を行うことにより化合物（ＩＶ）を得る。ここで用いられるアミン化合物はｐＫａ約６．０〜約８．０（２５℃水溶液中）のものであり、必要であれば、上記反応溶媒と同一のまたは異なる溶媒で希釈して用いることができる。また必要であれば、アミン化合物を滴下後、熟成する。
上記化合物（ＶＩ）であるハロゲノアセチルハロゲン化物としては、フルオロアセチルフルオリド、フルオロアセチルクロリド、フルオロアセチルブロミド、フルオロアセチルヨージド、クロロアセチルフルオリド、クロロアセチルクロリド、クロロアセチルブロミド、クロロアセチルヨージド、ブロモアセチルフルオリド、ブロモアセチルクロリド、ブロモアセチルブロミド、ブロモアセチルヨージド、ヨードアセチルフルオリド、ヨードアセチルクロリド、ヨードアセチルブロミド、ヨードアセチルヨージド等が例示される。
上記化合物（Ｖ）であるアルキルビニルエーテル類としては、メチルビニルエーテル、エチルビニルエーテル、プロピルビニルエーテル、イソプロピルビニルエーテル、ｎ−ブチルビニルエーテル、イソブチルビニルエーテル、ｓｅｃ−ブチルビニルエーテル、ｔｅｒｔ−ブチルビニルエーテル、ペンチルビニルエーテル、イソアミルビニルエーテル、ネオペンチルビニルエーテル、２−ペンチルビニルエーテル、３−ペンチルビニルエーテル、ヘキシルビニルエーテル、オクチルビニルエーテル、２−エチルヘキシルビニルエーテル、ノニルビニルエーテル、デシルビニルエーテル、ドデシルビニルエーテル、ペンタデシルビニルエーテル、オクタデシルビニルエーテル等があげられる。
また上記ｐＫａ約６．０〜約８．０のアミン化合物（２５℃水溶液中）としては、好ましくは、Ｎ−メチルモルホリン、Ｎ−エチルモルホリン、Ｎ，Ｎ−ジエチルアニリン、２，４，６−トリメチルピリジン等があげられ、これらは、単独または２種類以上混合して用いられる。
上記反応溶媒としては、反応に不活性なものであればよく、例えば、ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、テトラヒドロフラン、１，４−ジオキサン、ｔｅｒｔ−ブチルメチルエーテル等のエーテル類、クロロホルム、ジクロロメタン、１，２−ジクロロエタン等のハロゲン化炭化水素類、ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシドがあげられ、単独または２種類以上混合して用いられる。
この工程１の反応は、通常、０〜１００℃、好ましくは３０〜７０℃で行われる。また、熟成は、０〜１００℃の間の温度で、３０分〜５時間行われる。
また、この反応で得られる化合物（ＩＶ）は、下記一般式（ＶＩＩ）および（ＶＩＩＩ）で表される４種類のジアステレオマー化合物（ＶＩＩ）および（ＶＩＩＩ）として生成する。
（式中、Ｒ１およびＲ２は前記と同義である。）
これらのジアステレオマー化合物（ＶＩＩ）および（ＶＩＩＩ）は、どちらも次の工程２における原料として使用することができる。また、化合物（ＶＩＩＩ）は、加熱処理、またはアミン化合物による処理により定量的に化合物（ＶＩＩ）となる。
工程２ 化合物（Ｉ）（３−アルコキシ−２，２，４，４−テトラハロゲノシクロブタノン誘導体）の製造
化合物（ＩＶ）を、必要により、３〜６当量、好ましくは３〜４当量の塩基性化合物もしくは１〜３当量のりん化合物の存在下、反応溶媒中もしくは無溶媒で、化合物（ＩＶ）の３〜６当量、好ましくは３〜４当量のハロゲン化剤と反応させ、必要であれば、熟成することにより化合物（Ｉ）を得る。この反応は、原料化合物（ＩＶ）が上述した２種類のジアステレオマーのうちどちらか一方であっても、もしくは混合物であっても同様に進行する。
上記ハロゲン化剤としては、塩素、臭素、ヨウ素、五塩化りん、塩化スルフリル、Ｎ−ブロモスクシンイミド、Ｎ−クロロスクシンイミド等があげられる。
上記塩基性化合物としては、ピリジン、トリエチルアミン、キノリン等の有機塩基性化合物、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸水素ナトリウム等の無機塩基性化合物、酢酸ナトリウム、酢酸カリウム等の塩基性有機酸塩類があげられ、これらは単独または２種類以上混合して使用される。
上記リン化合物としては、三臭化りん、三塩化りん等があげられる。
このリン化合物と上記塩基性化合物は、混合して使用してもよい。
この工程２で用いられる反応溶媒としては、この工程における反応に不活性なものが使用され、例えば前記工程１で用いられる反応溶媒と同様のもの、および水が挙げられ、これらは単独または２種類以上混合して使用される。
この工程２におけるハロゲン化剤添加時の温度は、０〜１００℃、好ましくは０〜５０℃であり、熟成は０〜１００℃で、１０分〜３時間行う。
工程３ 化合物（ＩＩ）（３−アルコキシ−２，４，４−トリハロゲノ−２−シクロブテン−１−オン誘導体）の製造
化合物（Ｉ）を、反応溶媒中または無溶媒で、脱ハロゲン化水素剤で処理することにより化合物（ＩＩ）を得る。
この工程３で用いられる反応溶媒としては、この工程における反応に不活性な溶媒が使用でき、例えば前記工程１で用いられる反応溶媒と同様のものに加えて、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール等のアルコール類、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、イソオクタン、シクロヘキサン等の脂肪族炭化水素類、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、ジイソプロピルケトン、ジエチルケトン等のケトン類、酢酸エチル、酢酸メチル等のエステル類があげられ、これらは単独または２種類以上混合して使用される。
上記脱ハロゲン化水素剤としては、トリエチルアミン、トリブチルアミン、ピリジン、キノリン等の有機塩基性化合物、塩化リチウム、臭化リチウム、ヨウ化リチウム、酢酸リチウム、炭酸リチウム等の無機もしくは有機リチウム塩、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド等の極性アミド系化合物等、があげられ、これらは単独または２種類以上混合して使用される。この脱ハロゲン化水素剤の使用量は、化合物（Ｉ）に対して、好ましくは０．５当量以上、より好ましくは、０．８当量以上である。
この工程３における反応は、室温〜１２０℃で、３０分〜１２時間行う。
工程４ 化合物（ＩＩＩ）（３，４−ジヒドロキシ−３−シクロブテン−１，２−ジオン）の製造
工程４では、化合物（ＩＩ）を、反応溶媒中もしくは無溶媒で、酸性水溶液と共に加熱して加水分解することにより化合物（ＩＩＩ）を得る。
この工程４で用いられる反応溶媒としては、この工程における反応に不活性な溶媒が使用でき、例えば前記工程１で用いられる反応溶媒と同様のものに加えて、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール等のアルコール類、および酢酸があげられ、これらは単独または２種類以上混合して使用される。
上記酸性水溶液としては、硫酸水溶液、塩化水素水溶液、酢酸水溶液、硝酸水溶液、りん酸水溶液等、あるいはこれらの混合物等があげられる。酸性水溶液濃度は１〜９０重量％、好ましくは１０〜６０重量％とされる。酸性水溶液の使用量は、特には限定されないが、好ましくは、酸として化合物（ＩＩ）の１倍モル以上になるように使用される。
この工程における反応温度は、８０〜１２０℃、好ましくは９０〜１１０℃であり、反応時間は好ましくは１〜４８時間の範囲とされる。
なお、上記工程１〜４で得られる中間体（化合物（Ｉ）、（ＩＩ）、（ＩＶ））および目的化合物（化合物（ＩＩＩ））は、有機合成化学で常用される精製法、例えば、蒸留、濾過、抽出、洗浄、乾燥、濃縮、再結晶、各種クロマトグラフィー等によって単離精製することができる。また、中間体においては、特に精製することなく、次の反応に供することもできる。
また化合物（Ｉ）、化合物（ＩＩ）、化合物（ＩＩＩ）および化合物（ＩＶ）は、水あるいは各種溶媒との付加物の形で存在することもあるが、これらの付加物も本発明の概念に包含される。
実施例
以下に、本発明の実施例を示すが、本発明は、これらの実施例に限定されるものではない。
実施例１；２−クロロ−３−イソブトキシシクロブタノン（化合物（ＩＶ））の合成（工程１）
ｔｅｒｔ−ブチルメチルエーテル１３５ｍｌに、化合物（Ｖ）としてイソブチルビニルエーテル３０．０ｇ（０．３ｍｏｌ）および化合物（ＶＩ）としてクロロアセチルクロライド３４．９ｇ（０．３ｍｏｌ）を溶解した溶液を攪拌しながら５０〜５５℃に加熱し、その中にＮ−メチルモルホリン（ｐＫａ７．４）３０．３ｇ（０．３ｍｏｌ）をｔｅｒｔ−ブチルメチルエーテル４５ｍｌに溶解した溶液を２時間かけて滴下した。滴下が終了してから４時間後に、水４０ｍｌを加え分液し、水層を除去した。有機層を下記の分析条件でガスクロマトグラフィー分析した結果、化合物（ＩＶ）である２−クロロ−３−イソブトキシシクロブタノンの収率は７５．８％であった。さらに、上記有機層を濃縮後、蒸留により分析用のサンプルを得て、これを元素分析、ＮＭＲ（核磁気共鳴）で分析した。
（ガスクロマトグラフィー分析条件）
以下の実施例、比較例についても同様の条件で分析した。
カラム：ＴＣ−１７（ＧＬサイエンス社製）、内径０．２５ｍｍ×長さ３０ｍ
温度条件：５０℃で０．５分保持後、１０℃／分で昇温し、２４０℃で４分保持する。
キャリアーガス：窒素ガス
検出器：ＦＩＤ（Ｆｌａｍｅ Ｉｏｎｉｚａｔｉｏｎ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ；水素炎イオン化検出器）
元素分析値：（組成式Ｃ８Ｈ１３Ｏ２Ｃｌ）
沸点：６１〜６４℃／１．６〜１．７ｍｍＨｇ
ＮＭＲ分析値：
１Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３）：δ（ｐｐｍ）０．９４（３Ｈ，ｄｄ，Ｊ＝１．０，６．６Ｈｚ），０．９６（３Ｈ，ｄｄ，Ｊ＝１．０，６．６Ｈｚ），１．９２（１Ｈ，ｓｅｐｔｅｔ，Ｊ＝６．６Ｈｚ），３．１３（１Ｈ，ｄｄｄ，Ｊ＝３．７，６．６，１８．０Ｈｚ），３．２８（１Ｈ，ｄｄｄ，Ｊ＝２．２，７．８，１８．０Ｈｚ），３．３３（１Ｈ，ｄｄ，Ｊ＝６．６，９．０Ｈｚ），３．４１（１Ｈ，ｄｄ，Ｊ＝６．６，９．０Ｈｚ），４．１７（１Ｈ，ｄｄｄ，Ｊ＝５．１，６．６，７．８Ｈｚ），４．７９（１Ｈ，ｄｄｄ，Ｊ＝２．２，３．７，５．１Ｈｚ）１３Ｃ−ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３）：δ（ｐｐｍ）１９．２，２８．４，４９．４，６６．７，７３．４，７７．３，１９６．９
異性体（ジアステレオマー：化合物（ＶＩＩＩ）に相当）のＮＭＲ分析値
１Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３）：δ（ｐｐｍ）０．９３（３Ｈ，ｄｄ，Ｊ＝２．３，６．６Ｈｚ），０．９５（３Ｈ，ｄｄ，Ｊ＝２．３，６．６Ｈｚ），１．９３（１Ｈ，ｓｅｐｔｅｔ，Ｊ＝６．６Ｈｚ），３．０６（１Ｈ，ｄｄｄ，Ｊ＝１．９，３．６，１７．８Ｈｚ），３．３１（１Ｈ，ｄｄｄ，Ｊ＝４．５，６．６，１７．８Ｈｚ），３．４１（１Ｈ，ｄｄ，Ｊ＝６．６，８．８Ｈｚ），３．４８（１Ｈ，ｄｄ，Ｊ＝６．６，８．８Ｈｚ），４．３７（１Ｈ，ｄｔ，Ｊ＝３．６，６．６Ｈｚ），４．８７（１Ｈ，ｄｄｄ，Ｊ＝１．９，４．５，６．６Ｈｚ）実施例２、３、４、比較例１〜８
Ｎ−メチルモルホリン３０．３ｇ（０．３ｍｏｌ）の代わりに、下記表１に示したアミン化合物を等モル使用し、実施例１と同様に反応を行った。反応終了後の２−クロロ−３−イソブトキシシクロブタノンの収率をガスクロマトグラフィーで分析した。その結果を下記表１に示す。
実施例５；２，２，４，４−テトラクロロ−３−イソブトキシシクロブタノン（化合物（Ｉ））の合成（工程２）
２０℃以下の温度に保たれた２−クロロ−３−イソブトキシシクロブタノン（化合物（ＩＶ））１．８ｇと２０重量％酢酸ナトリウム水溶液６．２ｇとピリジン１．２ｇの混合物に、塩素ガス６７２ｍｌを４５分かけて吹きこんだ。塩素ガスの吹きこみ終了後、反応液の温度を４０〜５０℃に昇温し、２時間熟成した。その後、室温まで冷却し１０重量％チオ硫酸ナトリウム２ｍｌとジクロロメタン１０ｍｌを加え攪拌し、分液した。有機層をガスクロマトグラフィー分析したところ、化合物（Ｉ）である２，２，４，４−テトラクロロ−３−イソブトキシシクロブタノンの収率は９２．５％であった。上記の有機層を濃縮後、蒸留により分析用のサンプルを得た。分析結果を下記に示す。
元素分析値：（組成式Ｃ８Ｈ１０Ｏ２Ｃｌ４）
沸点：５０〜６０℃／３０〜４０ｍｍＨｇ
ＮＭＲ分析値：
１Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３）：δ（ｐｐｍ）１．０３（６Ｈ，ｄ，Ｊ＝６．６），２．０８（１Ｈ，ｑｕｉｎｔｅｔ，Ｊ＝６．６），３．６４（２Ｈ，ｄ，Ｊ＝６．６），４．６４（１Ｈ，ｓ）
１３Ｃ−ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３）：δ（ｐｐｍ）１９．１，２８．７，７９．２，８４．３，９０．３，１８４．３
実施例６；２，４，４−トリクロロ−３−イソブトキシ−２−シクロブテン−１−オン（化合物（ＩＩ））の合成（工程３）
２，２，４−テトラクロロ−３−イソブトキシシクロブタノン（化合物（Ｉ））５．０ｇとトリエチルアミン３．６ｇをｔｅｒｔ−ブチルメチルエーテル５０ｍｌに溶解した溶液を４時間還流した。室温まで冷却後、１Ｎ塩酸５０ｍｌで洗浄し、有機層を濃縮した。濃縮残さをシリカゲルカラムクロマトグラフィーにより分離（展開液組成：ｎ−ヘキサン／酢酸エチル＝１００／１）し、化合物（ＩＩ）である２，４，４−トリクロロ−３−イソブトキシ−２−シクロブテン−１−オン３．３ｇを得た（収率７７％）。
実施例７；３，４−ジヒドロキシ−３−シクロブテン−１，２−ジオン（化合物（ＩＩＩ））の合成（工程４）
２，４，４−トリクロロ−３−イソブトキシ−２−シクロブテン−１−オン（化合物（ＩＩ））２．５４ｇを３３重量％硫酸水溶液３．８９ｇとイソプロパノール８ｇの混合溶液に加え、６時間還流した。常圧加熱により揮発分を留去した後、析出物を濾過することにより、３，４−ジヒドロキシ−３−シクロブテン−１，２−ジオン（化合物（ＩＩＩ））１．０ｇを得た（収率８８％）。
実施例８；イソブチルビニルエーテル（化合物（Ｖ））とクロロアセチルクロライド（化合物（ＶＩ））から３，４−ジヒドロキシ−３−シクロブテン−１，２−ジオン（化合物（ＩＩＩ））の合成
ｔｅｒｔ−ブチルメチルエーテル１０８０ｍｌにイソブチルビニルエーテル（化合物（Ｖ））３６０．６ｇ（３．６ｍｏｌ）およびクロロアセチルクロライド（化合物（ＶＩ））２７１．３ｇ（２．４ｍｏｌ）を溶解した溶液を攪拌しながら４０〜４５℃に加熱し、その中にＮ−メチルモルホリン２４２．８ｇ（２．４ｍｏｌ）をｔｅｒｔ−ブチルメチルエーテル３６０ｍｌに溶解した溶液を２時間かけて滴下した。滴下が終了してから１時間後に、５％炭酸水素ナトリウム水溶液３００ｍｌを加え分液し、水層を除去した。これにより得られた有機層から、ｔｅｒｔ−ブチルメチルエーテルを含む揮発分を減圧除去し、得られた残さと２０重量％酢酸ナトリウム水溶液１３８７．５ｇとピリジン２６７．６ｇの混合物に、反応温度５℃で塩素ガス１３３．７ｌを７．５時間かけて吹きこんだ。塩素ガスの吹きこみ終了後、反応液の温度を２０〜２５℃に昇温し、１時間熟成した。その後、トルエン１ｌと１０重量％チオ硫酸ナトリウム４００ｍｌを加え分液し、有機層をさらに６重量％塩酸２００ｍｌで洗浄し、分液した。得られた有機層にＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミド４８３ｍｌと塩化リチウム７３．３ｇを加え、３．５時間、８０〜１００℃に加熱した。反応終了後、冷却し、４０重量％硫酸水溶液１９３４ｇを加え、５．５時間、８０〜１００℃に加熱した。反応終了後１０℃まで冷却し、ろ過により３，４−ジヒドロキシ−３−シクロブテン−１，２−ジオン（化合物（ＩＩＩ））１６６．２ｇを得た。
産業上の利用可能性
本発明の製造法は、原料の入手が容易であること、汎用合成設備を使用することができること、工程数が少ないこと、反応条件が穏和であること、および目的物を収率良く得られることを特徴とし、工業的生産に適した方法である。したがって医薬品、または電子写真用感光体、追記型光ディスク用記録材料、光増感剤等の機能性材料の原料として有用な３，４−ジヒドロキシ−３−シクロブテン−１，２−ジオン（慣用名；スクアリン酸）を製造する方法として有効である。
本発明は、３，４−ジヒドロキシ−３−シクロブテン−１，２−ジオンを容易に収率よく製造する方法に関する。
背景技術
３，４−ジヒドロキシ−３−シクロブテン−１，２−ジオン（慣用名ｓｑｕａｒｉｃ ａｃｉｄ＝スクアリン酸）は、医薬品、または電子写真用感光体、追記型光ディスク用記録材料、光増感剤等の機能性材料の原料として有用であることが知られている［ケミカル・レビューズ（Ｃｈｅｍ．Ｒｅｖ．），９３，４４９（１９９３年）；特開平４−１０６４００号公報；特開平２−３０６２４７号公報；特開平２−４８６６５号公報；特開平５−５００５号公報；特開平５−９６１７３号公報等］。
これまで、この３，４−ジヒドロキシ−３−シクロブテン−１，２−ジオンに関して、多くの製造法が知られている。しかしながら、いずれの方法も、プロセスが長い、原料合成が困難、反応条件が厳しい、収率が低い、製造に特殊な設備を必要とする等の問題点を有している。
例えば、▲１▼トリケテンを原料とする方法［ジャクソン（Ｂ．Ｊａｃｋｓｏｎ）ら、ＥＰ４４２４３１等］、▲２▼４−ヒドロキシ−３−シクロブテン−１，２−ジオンを原料とする方法［ベラス（Ｄ．Ｂｅｌｌｕｓ）ら、ヘルベチカ・キミカ・アクタ（Ｈｅｌｖ．Ｃｈｉｍ．Ａｃｔａ），６１，１７８４（１９７８年）］、▲３▼テトラアルコキシエチレンを原料とする方法［ベラス（Ｄ．Ｂｅｌｌｕｓ）、ジャーナル・オブ・オーガニック・ケミストリー（Ｊ．Ｏｒｇ．Ｃｈｅｍ．），４４，１２０８（１９７９年）］、▲４▼ジアルコキシアセチレンを原料とする方法［ペリカス（Ｍ．Ａ．Ｐｅｒｉｃａｓ）、テトラヘドロン・レターズ（Ｔｅｔｒａｈｅｄｒｏｎ Ｌｅｔｔｅｒｓ），４４３７（１９７７年）］、▲５▼テトラハロゲノエチレンを原料とする方法［ジャーナル・オブ・ジ・アメリカン・ケミカル・ソサイエティ（Ｊ．Ａｍｅｒ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．），８１，３４８０（１９５９年）等］、▲６▼ヘキサクロロブタジエンを原料とする方法 ［ハーゲンバーグ（Ｐ．Ｈａｇｅｎｂｅｒｇ）ら、ドイツ公開特許公報（Ｇｅｒ．Ｏｆｆｅｎ）．１５６８２９１号等］、▲７▼一酸化炭素を原料とする方法［シルベストリ（Ｇ．Ｓｉｌｖｅｓｔｒｉ）ら、エレクトロキミカ・アクタ（Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｉｍ．Ａｃｔａ），２３，４１３（１９７８年）］等が知られている。
しかしながら、▲１▼の方法は、原料であるトリケテンがジケテン製造時の副生成物として得られるものであるため、多量の原料を確保するのが困難である、▲２▼の方法は、原料を得る方法が生産性の低い固体培養法あるいはプロセスの長い合成法である、▲３▼の方法は、原料合成が困難、かつ収率が低い、▲４▼の方法は、原料合成が困難、▲５▼の方法は、原料合成が困難、かつプロセスが長い、▲６▼の方法は、収率が低い、▲７▼の方法は、製造に特殊な設備を必要とする等の問題点をそれぞれ有している。
また、リービッヒス・アナーレン・デア・ケミー（Ｌｉｅｂｉｇｓ Ａｎｎ．Ｃｈｅｍ．），６８６，５５（１９６５年）には、１，１，２，３，４，４−ヘキサクロロ−１，３−ブタジエンより３，４−ジヒドロキシ−３−シクロブテン−１，２−ジオンを製造する方法が開示されているが、この方法には最終目的物の収率が低いという問題点がある。
また、ジャーナル・オブ・ジ・アメリカン・ケミカル・ソサイエティ（Ｊ．Ａｍｅｒ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．），８４，２９１９（１９６２年）には、２−クロロ−３−エトキシ−４，４−ジフルオロ−２−シクロブテン−１−オンを経由して３，４−ジヒドロキシ−３−シクロブテン−１，２−ジオンを製造する方法が開示されているが、この方法には原料として用いる１−クロロ−２，４，４−トリエトキシ−３，３−ジフルオロシクロブテンの合成収率及び最終目的物の収率が低いという問題点がある。
また、本発明において３，４−ジヒドロキシ−３−シクロブテン−１，２−ジオンを製造する際の中間体として用いられる３−アルコキシ−２−ハロゲノシクロブタノン誘導体の製造法が、［アブラモーバ（Ｎ．Ｍ．Ａｂｒａｍｏｖａ）ら、イズベスチア・アカデミー・ナウク・エスエスエスアール・セリヤ・キミケスカヤ（Ｉｚｖ．Ａｋａｄ．Ｎａｕｋ ＳＳＳＲ，Ｓｅｒ．Ｋｈｉｍ．）２，４３９（１９８１年）］に開示されている。しかし、この方法では目的物の収率は３５％と低く、実用上、満足のいくものではない。
本発明の目的は、容易に収率良く３，４−ジヒドロキシ−３−シクロブテン−１，２−ジオンを製造する方法を提供することにある。
発明の開示
本発明の方法は、下記一般式（Ｉ）で表される３−アルコキシ−２，２，４，４−テトラハロゲノシクロブタノン誘導体を脱ハロゲン化水素剤存在下に処理し、下記一般式（ＩＩ）で表される３−アルコキシ−２，４，４−トリハロゲノ−２−シクロブテン−１−オン誘導体を得た後、これを加水分解することを特徴とする下記一般式（ＩＩＩ）で表される３，４−ジヒドロキシ−３−シクロブテン−１，２−ジオンの製造法である。
また、上記一般式（ＩＶ）で表される３−アルコキシ−２−ハロゲノシクロブタノン誘導体は、下記一般式（Ｖ）で表されるビニルエーテル類と下記一般式（ＶＩ）で表されるハロゲノアセチルハロゲン化物とを、ｐＫａ約６．０〜約８．０（２５℃の水溶液中）のアミン化合物存在下に反応させることによって得られる。
すなわち、上記一般式（Ｖ）で表されるビニルエーテル類と上記一般式（ＶＩ）で表されるハロゲノアセチルハロゲン化物を、ｐＫａ約６．０〜約８．０（２５℃の水溶液中）のアミン化合物存在下に反応させ、上記一般式（ＩＶ）で表される３−アルコキシ−２−ハロゲノシクロブタノン誘導体を得、これをハロゲン化剤と反応させ、上記一般式（Ｉ）で表される３−アルコキシ−２，２，４，４−テトラハロゲノシクロブタノン誘導体を得、これを脱ハロゲン化水素剤存在下に処理し、上記一般式（ＩＩ）で表される３−アルコキシ−２，４，４−トリハロゲノ−２−シクロブテン−１−オン誘導体を得、これを加水分解することによって上記一般式（ＩＩＩ）で表される３，４−ジヒドロキシ−３−シクロブテン−１，２−ジオンが得られる。
また前記ｐＫａ約６．０〜約８．０（２５℃の水溶液中）のアミン化合物として、Ｎ−メチルモルホリン、Ｎ−エチルモルホリン、Ｎ，Ｎ−ジエチルアニリン、および２，４，６−トリメチルピリジンからなる群から選ばれる少なくとも１種が好ましく用いられる。
発明を実施するための最良の形態
上記一般式（Ｉ）、（ＩＩ）、（ＩＶ）、（Ｖ）および（ＶＩ）の各基の定義において、アルキル基は、直鎖または分枝状の炭素数１〜１８のアルキル基であり、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ペンチル基、イソアミル基、ネオペンチル基、２−ペンチル基、３−ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、２−エチルヘキシル基、ノエル基、デシル基、ドデシル基、ペンタデシル基、オクタデシル基等があげられる。ハロゲンは、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素の各原子等を表す。
以下に、本発明の製造法を説明する。
一般式（ＩＩＩ）で表される化合物（以下、化合物（ＩＩＩ）という。他の式番号の化合物についても同様に表記する）は、次の反応工程に従い製造することができる。
以下、上記の工程１〜４についてそれぞれ説明する。
工程１ 化合物（ＩＶ）（３−アルコキシ−２−ハロゲノシクロブタノン誘導体）の製造
原料である化合物（Ｖ）（ビニルエーテル類）および化合物（ＶＩ）（ハロゲノアセチルハロゲン化物）は、市販品として購入することができる。
まず、化合物（ＶＩ）と、化合物（ＶＩ）の０．８〜２当量、好ましくは１〜１．５当量の化合物（Ｖ）と、反応溶媒との混合物中に、化合物（ＶＩ）の０．８〜１．２当量、好ましくは１．０〜１．２当量のアミン化合物を滴下して、反応を行うことにより化合物（ＩＶ）を得る。ここで用いられるアミン化合物はｐＫａ約６．０〜約８．０（２５℃水溶液中）のものであり、必要であれば、上記反応溶媒と同一のまたは異なる溶媒で希釈して用いることができる。また必要であれば、アミン化合物を滴下後、熟成する。
上記化合物（ＶＩ）であるハロゲノアセチルハロゲン化物としては、フルオロアセチルフルオリド、フルオロアセチルクロリド、フルオロアセチルブロミド、フルオロアセチルヨージド、クロロアセチルフルオリド、クロロアセチルクロリド、クロロアセチルブロミド、クロロアセチルヨージド、ブロモアセチルフルオリド、ブロモアセチルクロリド、ブロモアセチルブロミド、ブロモアセチルヨージド、ヨードアセチルフルオリド、ヨードアセチルクロリド、ヨードアセチルブロミド、ヨードアセチルヨージド等が例示される。
上記化合物（Ｖ）であるアルキルビニルエーテル類としては、メチルビニルエーテル、エチルビニルエーテル、プロピルビニルエーテル、イソプロピルビニルエーテル、ｎ−ブチルビニルエーテル、イソブチルビニルエーテル、ｓｅｃ−ブチルビニルエーテル、ｔｅｒｔ−ブチルビニルエーテル、ペンチルビニルエーテル、イソアミルビニルエーテル、ネオペンチルビニルエーテル、２−ペンチルビニルエーテル、３−ペンチルビニルエーテル、ヘキシルビニルエーテル、オクチルビニルエーテル、２−エチルヘキシルビニルエーテル、ノニルビニルエーテル、デシルビニルエーテル、ドデシルビニルエーテル、ペンタデシルビニルエーテル、オクタデシルビニルエーテル等があげられる。
また上記ｐＫａ約６．０〜約８．０のアミン化合物（２５℃水溶液中）としては、好ましくは、Ｎ−メチルモルホリン、Ｎ−エチルモルホリン、Ｎ，Ｎ−ジエチルアニリン、２，４，６−トリメチルピリジン等があげられ、これらは、単独または２種類以上混合して用いられる。
上記反応溶媒としては、反応に不活性なものであればよく、例えば、ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、テトラヒドロフラン、１，４−ジオキサン、ｔｅｒｔ−ブチルメチルエーテル等のエーテル類、クロロホルム、ジクロロメタン、１，２−ジクロロエタン等のハロゲン化炭化水素類、ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシドがあげられ、単独または２種類以上混合して用いられる。
この工程１の反応は、通常、０〜１００℃、好ましくは３０〜７０℃で行われる。また、熟成は、０〜１００℃の間の温度で、３０分〜５時間行われる。
また、この反応で得られる化合物（ＩＶ）は、下記一般式（ＶＩＩ）および（ＶＩＩＩ）で表される４種類のジアステレオマー化合物（ＶＩＩ）および（ＶＩＩＩ）として生成する。
これらのジアステレオマー化合物（ＶＩＩ）および（ＶＩＩＩ）は、どちらも次の工程２における原料として使用することができる。また、化合物（ＶＩＩＩ）は、加熱処理、またはアミン化合物による処理により定量的に化合物（ＶＩＩ）となる。
工程２ 化合物（Ｉ）（３−アルコキシ−２，２，４，４−テトラハロゲノシクロブタノン誘導体）の製造
化合物（ＩＶ）を、必要により、３〜６当量、好ましくは３〜４当量の塩基性化合物もしくは１〜３当量のりん化合物の存在下、反応溶媒中もしくは無溶媒で、化合物（ＩＶ）の３〜６当量、好ましくは３〜４当量のハロゲン化剤と反応させ、必要であれば、熟成することにより化合物（Ｉ）を得る。この反応は、原料化合物（ＩＶ）が上述した２種類のジアステレオマーのうちどちらか一方であっても、もしくは混合物であっても同様に進行する。
上記ハロゲン化剤としては、塩素、臭素、ヨウ素、五塩化りん、塩化スルフリル、Ｎ−ブロモスクシンイミド、Ｎ−クロロスクシンイミド等があげられる。
上記塩基性化合物としては、ピリジン、トリエチルアミン、キノリン等の有機塩基性化合物、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸水素ナトリウム等の無機塩基性化合物、酢酸ナトリウム、酢酸カリウム等の塩基性有機酸塩類があげられ、これらは単独または２種類以上混合して使用される。
上記リン化合物としては、三臭化りん、三塩化りん等があげられる。
このリン化合物と上記塩基性化合物は、混合して使用してもよい。
この工程２で用いられる反応溶媒としては、この工程における反応に不活性なものが使用され、例えば前記工程１で用いられる反応溶媒と同様のもの、および水が挙げられ、これらは単独または２種類以上混合して使用される。
この工程２におけるハロゲン化剤添加時の温度は、０〜１００℃、好ましくは０〜５０℃であり、熟成は０〜１００℃で、１０分〜３時間行う。
工程３ 化合物（ＩＩ）（３−アルコキシ−２，４，４−トリハロゲノ−２−シクロブテン−１−オン誘導体）の製造
化合物（Ｉ）を、反応溶媒中または無溶媒で、脱ハロゲン化水素剤で処理することにより化合物（ＩＩ）を得る。
この工程３で用いられる反応溶媒としては、この工程における反応に不活性な溶媒が使用でき、例えば前記工程１で用いられる反応溶媒と同様のものに加えて、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール等のアルコール類、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、イソオクタン、シクロヘキサン等の脂肪族炭化水素類、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、ジイソプロピルケトン、ジエチルケトン等のケトン類、酢酸エチル、酢酸メチル等のエステル類があげられ、これらは単独または２種類以上混合して使用される。
上記脱ハロゲン化水素剤としては、トリエチルアミン、トリブチルアミン、ピリジン、キノリン等の有機塩基性化合物、塩化リチウム、臭化リチウム、ヨウ化リチウム、酢酸リチウム、炭酸リチウム等の無機もしくは有機リチウム塩、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド等の極性アミド系化合物等、があげられ、これらは単独または２種類以上混合して使用される。この脱ハロゲン化水素剤の使用量は、化合物（Ｉ）に対して、好ましくは０．５当量以上、より好ましくは、０．８当量以上である。
この工程３における反応は、室温〜１２０℃で、３０分〜１２時間行う。
工程４ 化合物（ＩＩＩ）（３，４−ジヒドロキシ−３−シクロブテン−１，２−ジオン）の製造
工程４では、化合物（ＩＩ）を、反応溶媒中もしくは無溶媒で、酸性水溶液と共に加熱して加水分解することにより化合物（ＩＩＩ）を得る。
この工程４で用いられる反応溶媒としては、この工程における反応に不活性な溶媒が使用でき、例えば前記工程１で用いられる反応溶媒と同様のものに加えて、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール等のアルコール類、および酢酸があげられ、これらは単独または２種類以上混合して使用される。
上記酸性水溶液としては、硫酸水溶液、塩化水素水溶液、酢酸水溶液、硝酸水溶液、りん酸水溶液等、あるいはこれらの混合物等があげられる。酸性水溶液濃度は１〜９０重量％、好ましくは１０〜６０重量％とされる。酸性水溶液の使用量は、特には限定されないが、好ましくは、酸として化合物（ＩＩ）の１倍モル以上になるように使用される。
この工程における反応温度は、８０〜１２０℃、好ましくは９０〜１１０℃であり、反応時間は好ましくは１〜４８時間の範囲とされる。
なお、上記工程１〜４で得られる中間体（化合物（Ｉ）、（ＩＩ）、（ＩＶ））および目的化合物（化合物（ＩＩＩ））は、有機合成化学で常用される精製法、例えば、蒸留、濾過、抽出、洗浄、乾燥、濃縮、再結晶、各種クロマトグラフィー等によって単離精製することができる。また、中間体においては、特に精製することなく、次の反応に供することもできる。
また化合物（Ｉ）、化合物（ＩＩ）、化合物（ＩＩＩ）および化合物（ＩＶ）は、水あるいは各種溶媒との付加物の形で存在することもあるが、これらの付加物も本発明の概念に包含される。
実施例
以下に、本発明の実施例を示すが、本発明は、これらの実施例に限定されるものではない。
実施例１；２−クロロ−３−イソブトキシシクロブタノン（化合物（ＩＶ））の合成（工程１）
ｔｅｒｔ−ブチルメチルエーテル１３５ｍｌに、化合物（Ｖ）としてイソブチルビニルエーテル３０．０ｇ（０．３ｍｏｌ）および化合物（ＶＩ）としてクロロアセチルクロライド３４．９ｇ（０．３ｍｏｌ）を溶解した溶液を攪拌しながら５０〜５５℃に加熱し、その中にＮ−メチルモルホリン（ｐＫａ７．４）３０．３ｇ（０．３ｍｏｌ）をｔｅｒｔ−ブチルメチルエーテル４５ｍｌに溶解した溶液を２時間かけて滴下した。滴下が終了してから４時間後に、水４０ｍｌを加え分液し、水層を除去した。有機層を下記の分析条件でガスクロマトグラフィー分析した結果、化合物（ＩＶ）である２−クロロ−３−イソブトキシシクロブタノンの収率は７５．８％であった。さらに、上記有機層を濃縮後、蒸留により分析用のサンプルを得て、これを元素分析、ＮＭＲ（核磁気共鳴）で分析した。
（ガスクロマトグラフィー分析条件）
以下の実施例、比較例についても同様の条件で分析した。
カラム：ＴＣ−１７（ＧＬサイエンス社製）、内径０．２５ｍｍ×長さ３０ｍ
温度条件：５０℃で０．５分保持後、１０℃／分で昇温し、２４０℃で４分保持する。
キャリアーガス：窒素ガス
検出器：ＦＩＤ（Ｆｌａｍｅ Ｉｏｎｉｚａｔｉｏｎ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ；水素炎イオン化検出器）
元素分析値：（組成式Ｃ８Ｈ１３Ｏ２Ｃｌ）
ＮＭＲ分析値：
１Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３）：δ（ｐｐｍ）０．９４（３Ｈ，ｄｄ，Ｊ＝１．０，６．６Ｈｚ），０．９６（３Ｈ，ｄｄ，Ｊ＝１．０，６．６Ｈｚ），１．９２（１Ｈ，ｓｅｐｔｅｔ，Ｊ＝６．６Ｈｚ），３．１３（１Ｈ，ｄｄｄ，Ｊ＝３．７，６．６，１８．０Ｈｚ），３．２８（１Ｈ，ｄｄｄ，Ｊ＝２．２，７．８，１８．０Ｈｚ），３．３３（１Ｈ，ｄｄ，Ｊ＝６．６，９．０Ｈｚ），３．４１（１Ｈ，ｄｄ，Ｊ＝６．６，９．０Ｈｚ），４．１７（１Ｈ，ｄｄｄ，Ｊ＝５．１，６．６，７．８Ｈｚ），４．７９（１Ｈ，ｄｄｄ，Ｊ＝２．２，３．７，５．１Ｈｚ）１３Ｃ−ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３）：δ（ｐｐｍ）１９．２，２８．４，４９．４，６６．７，７３．４，７７．３，１９６．９
異性体（ジアステレオマー：化合物（ＶＩＩＩ）に相当）のＮＭＲ分析値
１Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３）：δ（ｐｐｍ）０．９３（３Ｈ，ｄｄ，Ｊ＝２．３，６．６Ｈｚ），０．９５（３Ｈ，ｄｄ，Ｊ＝２．３，６．６Ｈｚ），１．９３（１Ｈ，ｓｅｐｔｅｔ，Ｊ＝６．６Ｈｚ），３．０６（１Ｈ，ｄｄｄ，Ｊ＝１．９，３．６，１７．８Ｈｚ），３．３１（１Ｈ，ｄｄｄ，Ｊ＝４．５，６．６，１７．８Ｈｚ），３．４１（１Ｈ，ｄｄ，Ｊ＝６．６，８．８Ｈｚ），３．４８（１Ｈ，ｄｄ，Ｊ＝６．６，８．８Ｈｚ），４．３７（１Ｈ，ｄｔ，Ｊ＝３．６，６．６Ｈｚ），４．８７（１Ｈ，ｄｄｄ，Ｊ＝１．９，４．５，６．６Ｈｚ）実施例２、３、４、比較例１〜８
Ｎ−メチルモルホリン３０．３ｇ（０．３ｍｏｌ）の代わりに、下記表１に示したアミン化合物を等モル使用し、実施例１と同様に反応を行った。反応終了後の２−クロロ−３−イソブトキシシクロブタノンの収率をガスクロマトグラフィーで分析した。その結果を下記表１に示す。
２０℃以下の温度に保たれた２−クロロ−３−イソブトキシシクロブタノン（化合物（ＩＶ））１．８ｇと２０重量％酢酸ナトリウム水溶液６．２ｇとピリジン１．２ｇの混合物に、塩素ガス６７２ｍｌを４５分かけて吹きこんだ。塩素ガスの吹きこみ終了後、反応液の温度を４０〜５０℃に昇温し、２時間熟成した。その後、室温まで冷却し１０重量％チオ硫酸ナトリウム２ｍｌとジクロロメタン１０ｍｌを加え攪拌し、分液した。有機層をガスクロマトグラフィー分析したところ、化合物（Ｉ）である２，２，４，４−テトラクロロ−３−イソブトキシシクロブタノンの収率は９２．５％であった。上記の有機層を濃縮後、蒸留により分析用のサンプルを得た。分析結果を下記に示す。
元素分析値：（組成式Ｃ８Ｈ１０Ｏ２Ｃｌ４）
ＮＭＲ分析値：
１Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３）：δ（ｐｐｍ）１．０３（６Ｈ，ｄ，Ｊ＝６．６），２．０８（１Ｈ，ｑｕｉｎｔｅｔ，Ｊ＝６．６），３．６４（２Ｈ，ｄ，Ｊ＝６．６），４．６４（１Ｈ，ｓ）
１３Ｃ−ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３）：δ（ｐｐｍ）１９．１，２８．７，７９．２，８４．３，９０．３，１８４．３
実施例６；２，４，４−トリクロロ−３−イソブトキシ−２−シクロブテン−１−オン（化合物（ＩＩ））の合成（工程３）
２，２，４−テトラクロロ−３−イソブトキシシクロブタノン（化合物（Ｉ））５．０ｇとトリエチルアミン３．６ｇをｔｅｒｔ−ブチルメチルエーテル５０ｍｌに溶解した溶液を４時間還流した。室温まで冷却後、１Ｎ塩酸５０ｍｌで洗浄し、有機層を濃縮した。濃縮残さをシリカゲルカラムクロマトグラフィーにより分離（展開液組成：ｎ−ヘキサン／酢酸エチル＝１００／１）し、化合物（ＩＩ）である２，４，４−トリクロロ−３−イソブトキシ−２−シクロブテン−１−オン３．３ｇを得た（収率７７％）。
実施例７；３，４−ジヒドロキシ−３−シクロブテン−１，２−ジオン（化合物（ＩＩＩ））の合成（工程４）
２，４，４−トリクロロ−３−イソブトキシ−２−シクロブテン−１−オン（化合物（ＩＩ））２．５４ｇを３３重量％硫酸水溶液３．８９ｇとイソプロパノール８ｇの混合溶液に加え、６時間還流した。常圧加熱により揮発分を留去した後、析出物を濾過することにより、３，４−ジヒドロキシ−３−シクロブテン−１，２−ジオン（化合物（ＩＩＩ））１．０ｇを得た（収率８８％）。
実施例８；イソブチルビニルエーテル（化合物（Ｖ））とクロロアセチルクロライド（化合物（ＶＩ））から３，４−ジヒドロキシ−３−シクロブテン−１，２−ジオン（化合物（ＩＩＩ））の合成
ｔｅｒｔ−ブチルメチルエーテル１０８０ｍｌにイソブチルビニルエーテル（化合物（Ｖ））３６０．６ｇ（３．６ｍｏｌ）およびクロロアセチルクロライド（化合物（ＶＩ））２７１．３ｇ（２．４ｍｏｌ）を溶解した溶液を攪拌しながら４０〜４５℃に加熱し、その中にＮ−メチルモルホリン２４２．８ｇ（２．４ｍｏｌ）をｔｅｒｔ−ブチルメチルエーテル３６０ｍｌに溶解した溶液を２時間かけて滴下した。滴下が終了してから１時間後に、５％炭酸水素ナトリウム水溶液３００ｍｌを加え分液し、水層を除去した。これにより得られた有機層から、ｔｅｒｔ−ブチルメチルエーテルを含む揮発分を減圧除去し、得られた残さと２０重量％酢酸ナトリウム水溶液１３８７．５ｇとピリジン２６７．６ｇの混合物に、反応温度５℃で塩素ガス１３３．７ｌを７．５時間かけて吹きこんだ。塩素ガスの吹きこみ終了後、反応液の温度を２０〜２５℃に昇温し、１時間熟成した。その後、トルエン１ｌと１０重量％チオ硫酸ナトリウム４００ｍｌを加え分液し、有機層をさらに６重量％塩酸２００ｍｌで洗浄し、分液した。得られた有機層にＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミド４８３ｍｌと塩化リチウム７３．３ｇを加え、３．５時間、８０〜１００℃に加熱した。反応終了後、冷却し、４０重量％硫酸水溶液１９３４ｇを加え、５．５時間、８０〜１００℃に加熱した。反応終了後１０℃まで冷却し、ろ過により３，４−ジヒドロキシ−３−シクロブテン−１，２−ジオン（化合物（ＩＩＩ））１６６．２ｇを得た。
産業上の利用可能性
本発明の製造法は、原料の入手が容易であること、汎用合成設備を使用することができること、工程数が少ないこと、反応条件が穏和であること、および目的物を収率良く得られることを特徴とし、工業的生産に適した方法である。したがって医薬品、または電子写真用感光体、追記型光ディスク用記録材料、光増感剤等の機能性材料の原料として有用な３，４−ジヒドロキシ−３−シクロブテン−１，２−ジオン（慣用名；スクアリン酸）を製造する方法として有効である。
Claims (6)
- 下記一般式（Ｉ）で表される３−アルコキシ−２，２，４，４−テトラハロゲノシクロブタノン誘導体を脱ハロゲン化水素剤存在下に処理し、下記一般式（ＩＩ）で表される３−アルコキシ−２，４，４−トリハロゲノ−２−シクロブテン−１−オン誘導体を得た後、これを加水分解することを特徴とする下記一般式（ＩＩＩ）で表される３，４−ジヒドロキシ−３−シクロブテン−１，２−ジオンの製造法。
（式中、Ｒ１はアルキル基を表し、Ｒ２、Ｒ３およびＸは同一のもしくは異なるハロゲンを表す。）
（式中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３およびＸは前記と同義である。）
- 下記一般式（ＩＶ）で表される３−アルコキシ−２−ハロゲノシクロブタノン誘導体をハロゲン化剤と反応させることを特徴とする下記一般式（Ｉ）で表される３−アルコキシ−２，２，４，４−テトラハロゲノシクロブタノン誘導体の製造法。
（式中、Ｒ１はアルキル基を表し、Ｒ２はハロゲンを表す。）
（式中、Ｒ１はアルキル基を表し、Ｒ２、Ｒ３およびＸは同一のもしくは異なるハロゲンを表す。） - 下記一般式（Ｖ）で表されるビニルエーテル類と下記一般（ＶＩ）で表されるハロゲノアセチルハロゲン化物を、ｐＫａ６．０〜８．０（２５℃の水溶液中）のアミン化合物存在下に反応させることを特徴とする下記一般式（ＩＶ）で表される３−アルコキシ−２−ハロゲノシクロブタノン誘導体の製造法。
（式中、Ｒ１はアルキル基を表す。）
（式中、Ｒ２およびＲ４は同一のもしくは異なるハロゲンを表す。）
（式中、Ｒ１およびＲ２は前記と同義である。） - 前記ｐＫａ６．０〜８．０（２５℃の水溶液中）のアミン化合物が、Ｎ−メチルモルホリン、Ｎ−エチルモルホリン、Ｎ，Ｎ−ジエチルアニリン、および２，４，６−トリメチルピリジンからなる群から選ばれる少なくとも１種であることを特徴とする請求項３記載の３−アルコキシ−２−ハロゲノシクロブタノン誘導体の製造法。
- 下記一般式（Ｖ）で表されるビニルエーテル類と下記一般式（ＶＩ）で表されるハロゲノアセチルハロゲン化物を、ｐＫａ６．０〜８．０（２５℃の水溶液中）のアミン化合物存在下に反応させ、下記一般式（ＩＶ）で表される３−アルコキシ−２−ハロゲノシクロブタノン誘導体を得、これをハロゲン化剤と反応させ、下記一般式（Ｉ）で表される３−アルコキシ−２，２，４，４−テトラハロゲノシクロブタノン誘導体を得、これを脱ハロゲン化水素剤存在下に処理し、下記一般式（ＩＩ）で表される３−アルコキシ−２，４，４−トリハロゲノ−２−シクロブテン−１−オン誘導体を得、これを加水分解することを特徴とする、下記一般式（ＩＩＩ）で表される３，４−ジヒドロキシ−３−シクロブテン−１，２−ジオンの製造法。
（式中、Ｒ１はアルキル基を表す。）
（式中、Ｒ２およびＲ４は同一のもしくは異なるハロゲンを表す。）
（式中、Ｒ１およびＲ２は前記と同義である。）
（式中、Ｒ１はアルキル基を表し、Ｒ２、Ｒ３およびＸは同一のもしくは異なるハロゲンを表す。）
（式中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３およびＸは前記と同義である。）
- 前記ｐＫａ６．０〜８．０（２５℃の水溶液中）のアミン化合物が、Ｎ−メチルモルホリン、Ｎ−エチルモルホリン、Ｎ，Ｎ−ジエチルアニリン、および２，４，６−トリメチルピリジンからなる群から選ばれる少なくとも１種であることを特徴とする請求項５記載の３，４−ジヒドロキシ−３−シクロブテン−１，２−ジオンの製造法。
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