JP4788068B2 - ラクトン類の製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はラクトン類の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ラクトン類を製造する方法としては、イスラエル特許IL-70575記載の、無水塩化亜鉛存在下、ジクロロエタン中でカルボン酸を加熱する方法が公知である。
しかしながらこの製造方法は、無水の条件を必要とする点、環境負荷の高いハロゲン化溶媒を使用している点において工業的に必ずしも十分満足しうる方法とは言えなかった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、ラクトン類を工業的に有利に製造できる方法を提供しようとするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは上記課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、本発明に至った。
すなわち本発明は、 一般式（１）

（式中、Ｒ¹、Ｒ²、Ｒ³、Ｒ⁴はそれぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、炭素数１〜４の置換されていてもよいアルキル基、置換されていてもよいアリール基、または置換されていてもよいアルコキシカルボニル基を示す。また、また、Ｒ¹とＲ²が結合して環状になっていてもよい。）
で示されるシス−ビニル置換シクロプロパンカルボン酸類を周期表4族元素化合物存在下に反応させることを特徴とする一般式（２）

（式中、Ｒ¹、Ｒ²、Ｒ³およびＲ⁴は前記と同じ意味を示す。）
で示されるラクトン類の製造方法を提供するものである。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下本発明を詳細に説明する。
本発明は、ラクトン類（２）を環化反応により製造するにあたり、シス−ビニル基置換シクロプロパンカルボン酸類（１）を周期表4族元素化合物存在下に反応させることを特徴とする。
【０００６】
本発明において原料として用いられるシス−ビニル基置換シクロプロパンカルボン酸類は、一般式（１）で示されるものであるが、式中、Ｒ¹、Ｒ²、Ｒ³、Ｒ⁴は各々独立して、水素原子、ハロゲン原子、炭素数１〜４の置換されていてもよいアルキル基、置換されていてもよいアリール基、または置換されていてもよいアルコキシカルボニル基を示す。また、また、Ｒ¹とＲ²が結合して環状になっていてもよい。
【０００７】
炭素数１〜４の置換されていてもよいアルキル基としては、メチル、エチル、n-プロピル、i-プロピル、n-ブチル、sec-ブチル、tert-ブチル等を挙げることができる。これらアルキル基を置換する置換基としては、フッ素、塩素、臭素、沃素等のハロゲン原子；メトキシ、エトキシ、n-プロポキシ、i-プロポキシ、n-ブトキシ、sec-ブトキシ、tert-ブトキシ等のアルコキシ基等が挙げられる。
【０００８】
アルコキシカルボニル基としては、メトキシカルボニル、エトキシカルボニル、n-プロポキシカルボニル、i-プロポキシカルボニル、n-ブトキシカルボニル、sec-ブトキシカルボニル、tert-ブトキシカルボニル等が挙げられる。
また、これらのアルコキシカルボニル基は、フッ素、塩素、臭素、沃素等のハロゲン原子で置換されていてもよい。
置換されていてもよいアリール基としては、例えばフェニル基が挙げられ、置換基としては、アルキル基、ハロゲン原子等が挙げられる。
【０００９】
原料となるシス−ビニル基置換シクロプロパンカルボン酸類（１）の具体的化合物としては、例えば、2,2-ジメチル-3-(1-プロペニル) -1,3-シス-シクロプロパンカルボン酸、2,2-ジメチル-3-(2-メチル-1-プロペニル) -1,3-シス-シクロプロパンカルボン酸、2,2-ジメチル-3-(2,2-ジクロロビニル) -1,3-シス-シクロプロパンカルボン酸、2,2-ジメチル-3-(2-クロロ-2-フルオロビニル) -1,3-シス-シクロプロパンカルボン酸、2,2-ジメチル-3-(2-ブロモビニル) -1,3-シス-シクロプロパンカルボン酸、2,2-ジメチル-3-(2,2-ジブロモビニル) -1,3-シス-シクロプロパンカルボン酸、2,2-ジメチル-3-(2-クロロ-3,3,3-トリフルオロ-1-プロペニル) -1,3-シス-シクロプロパンカルボン酸、2,2-ジメチル-3-{3,3,3-トリフルオロ-2-(トリフルオロメチル)-1-プロペニル}-1,3-シス-シクロプロパンカルボン酸、2,2-ジメチル-3-(2-フェニル-1-プロペニル) -1,3-シス-シクロプロパンカルボン酸、2,2-ジメチル-3-(2-フェニルビニル) -1,3-シス-シクロプロパンカルボン酸、2,2-ジメチル-3-{(2,2-ジフルオロシクロプロピリデン)メチル}-1,3-シス-シクロプロパンカルボン酸、2,2-ジメチル-3-{2-(tert-ブトキシカルボニル)ビニル}-1,3-シス-シクロプロパンカルボン酸、2,2-ジメチル-3-{2-フルオロ-2-(メトキシカルボニル)ビニル}-1,3-シス-シクロプロパンカルボン酸、2,2-ジメチル-3-{2-フルオロ-2-(エトキシカルボニル)ビニル}-1,3-シス-シクロプロパンカルボン酸、2,2-ジメチル-3-{2-フルオロ-2-(tert-ブトキシカルボニル)ビニル}-1,3-シス-シクロプロパンカルボン酸、2,2-ジメチル-3-〔2-{2,2,2-トリフルオロ-1-(トリフルオロメチル)エトキシカルボニル}-1,3-シス-ビニル〕シクロプロパンカルボン酸、2-メチル-2-エチル-3-(1-プロペニル) -1,3-シス-シクロプロパンカルボン酸、2,2-ジエチル-3-(2,2-ジクロロビニル) -1,3-シス-シクロプロパンカルボン酸、2-メチル-2-フェニル-3-(2-メチル-1-プロペニル) -1,3-シス-シクロプロパンカルボン酸等が挙げられる。
好ましくは、２，２−ジメチル−３−（１−プロペニル）−１，３−シス−シクロプロパンカルボン酸、２，２−ジメチル−３−（２−メチル−１−プロペニル）−１，３−シス−シクロプロパンカルボン酸が挙げられる。
【００１０】
本発明に用いられるシス−ビニル基置換シクロプロパンカルボン酸類（１）は（＋）体と（−）体の２種類の立体異性体が存在する。（＋）体／（−）体比は特に制限されず、任意の割合で混合したものを用いることができる。
一方、ビニル基置換シクロプロパンカルボン酸類には（＋）−トランス体および（−）−トランス体も異性体として存在するが、本発明に用いられるシス−ビニル基置換シクロプロパンカルボン酸類（１）はこれらの異性体が含まれたものを用いることも出来る。
シス／トランス混合比率は特に制限されないが、トランス体が多すぎると製造効率が低下するので、該ビニル基置換シクロプロパンカルボン酸類のシス／トランス混合比率は、通常１００／０〜１／９９、好ましくは１００／０〜２０／８０、より好ましくは、１００／０〜５０／５０である。
本発明において、ビニル置換シクロプロパンカルボン酸類（１）の（＋）体／（−）体比はそのまま保持されて、対応する立体構造を持つラクトン類（２）が製造される。また、原料に含まれるビニル置換シクロプロパンカルボン酸類のトランス体は、本反応後効率よく回収することができる。
【００１１】
本発明で触媒として用いる周期表４族元素化合物としては、例えば、四弗化チタン、四塩化チタン、四臭化チタン、四沃化チタン、酢酸チタン、チタン アセチルアセトナート、チタン エトキシド、チタン i-プロポキシド、チタン n-ブトキシド、チタン t-ブトキシド、硝酸チタン、オキシ硝酸チタン、オキシ塩化チタン、テトラキス（ジメチルアミノ）チタン、テトラキス（ジエチルアミノ）チタン、チタノセン ジクロライド、チタノセン ジメトキシド、デカメチルチタノセン ジクロライド等ならびに前記化合物において金属種をチタンからジルコニウム、ハフニウムに変えたものが挙げられる。好ましくは、四塩化チタン、チタン ｉ-プロポキシド、チタノセン ジクロライド、四塩化ジルコニウム、ジルコニウム ｉ-プロポキシド、ジルコノセン ジクロライド、四塩化ハフニウム、ハフニウム t-ブトキシド、ハフノセン ジクロライド等が挙げられる。
【００１２】
周期表４族元素化合物は、市販の無水物あるいは水和物をそのまま使用することができる。また、テトラヒドロフランやテトラメチルエチレンジアミンなどの配位性を有する化合物との錯体を用いることもできる。
【００１３】
周期表４族元素化合物の使用量は特に制限されないが、通常、シス−ビニル置換シクロプロパンカルボン酸類（１）に対し0.001〜200モル%程度であり、好ましくは0.1〜１０モル%程度の範囲である。
【００１４】
ビニル置換シクロプロパンカルボン酸類（１）を周期表４族元素化合物の存在下反応させるにあたっては、通常、アルゴン、窒素等不活性ガスの雰囲気下で実施される。反応は常圧、加圧及び減圧下、何れでも実施することができる。好ましくは常圧もしくは減圧下に反応は実施される。
【００１５】
反応は無溶媒もしくは溶媒中で実施することができる。用いられる溶媒としては、ジクロロメタン、クロロホルム、１，２−ジクロロエタン等のハロゲン化炭化水素類、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、ノナンのような脂肪族炭化水素類、ベンゼン、トルエン、キシレン、クロロベンゼン等の芳香族炭化水素類、ジエチルエーテル、テトラヒドロフランのようなエーテル溶媒等が挙げられる。
【００１６】
反応温度は特に限定されないが、好ましくは２０〜２００℃程度の範囲である。
【００１７】
かかる反応で生成したラクトン類（２）は、例えば、水もしくは酸性水で洗浄等を行うことにより触媒を除去し、アルカリ性水で洗浄等を行うことにより未反応のカルボン酸を除去することができる。この回収カルボン酸は、トランス体に富むものである。また、必要に応じて蒸留、再結晶、カラムクロマトグラフィー等の通常の操作を行うことにより、反応混合物から容易に分離することができる。
【００１８】
【発明の効果】
本発明によれば、シス−ビニル基置換シクロプロパンカルボン酸類（１）を、周期表４族元素化合物の存在下反応させることにより、目的とするラクトン類（２）を原料のシス体カルボン酸類に対して優れた収率および選択率で容易に得ることができ、その工業的製法として有利である。
【００１９】
【実施例】
以下の実施例により本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【００２０】
実施例１
１０ｍｌの反応器に１６８ｍｇの２，２−ジメチル−３−（２−メチル−１−プロペニル）シクロプロパンカルボン酸（トランス体比：Ｅ／Ｚ＝４／１）と９３ｍｇの四塩化ハフニウム・テトラヒドロフラン錯体、２ｍｌのキシレンを仕込んだ。攪拌下加熱し、１５時間還流した。この反応混合物をカラムクロマトグラフィーにて精製し、シス−４，４，７，７−テトラメチル−３−オキサビシクロ［４．１．０］ヘプタン−２−オンを原料カルボン酸中のシス体に対して収率８５％（原料カルボン酸全量に対して収率１７％）で得た。

Claims (4)

1. 一般式（１）
   

   

   （式中、Ｒ^１およびＲ^２はそれぞれ独立して、水素原子またはメチル基を示す。Ｒ^３およびＲ^４は、メチル基を示す。）
   で示されるシス−ビニル置換シクロプロパンカルボン酸類を、ハフニウムのハロゲン化物存在下に加熱して反応させることを特徴とする一般式（２）
   

   

   （式中、Ｒ¹、Ｒ²、Ｒ^３およびＲ^４は前記と同じ意味を示す。）
   で示されるラクトン類の製造方法。
2. 一般式（１）
   

   

   （式中、Ｒ¹およびＲ^２はそれぞれ独立して、水素原子またはメチル基を示す。Ｒ^３およびＲ^４は、メチル基を示す。）
   で示されるシス−ビニル置換シクロプロパンカルボン酸類とそのトランス体との混合物を、ハフニウムのハロゲン化物存在下に加熱して反応させることを特徴とする一般式（２）
   

   

   （式中、Ｒ¹、Ｒ²、Ｒ³およびＲ⁴は前記と同じ意味を示す。）
   で示されるラクトン類と前記一般式（１）で示されるシス−ビニル置換シクロプロパンカルボン酸類のトランス体との混合物の製造方法。
3. 一般式（１）で示されるシス−ビニル置換シクロプロパンカルボン酸類が２，２−ジメチル−３−（１−プロペニル）−１，３−シス−シクロプロパンカルボン酸である請求項１または２に記載の製造方法。
4. 一般式（１）で示されるシス−ビニル置換シクロプロパンカルボン酸類が２，２−ジメチル−３−（２−メチル−１−プロペニル）−１，３−シス−シクロプロパンカルボン酸である請求項１または２に記載の製造方法。