JP4903956B2 - 7−オキサビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−カルボン酸誘導体の製造方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、7−オキサビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−カルボン酸誘導体の製造方法に関する。本発明の方法により得られる7−オキサビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−カルボン酸誘導体のエンド(endo)体は、医薬、農薬などの合成原料として有用である。例えば7−オキサビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−カルボン酸のエンド体は、抗HIV薬であるシクロフェリトール(Cyclophellitol)の合成中間体[テトラヘドロン レターズ(Tetrahedron Letters)、第37巻、3043頁(1996年)参照]、抗生物質であるバリダマイシン(Validamycin)Aの合成中間体[カルボハイドレート リサーチ(Carbohydrate Research)、第58巻、240頁(1977年)参照]、また、抗インフルエンザウイルス薬GS4104の合成中間体[ジャーナル オブ アメリカン ケミカル ソサエティー(J.Am.Chem.Soc.)、第119巻、681頁(1997年);ジャーナル オブ オーガニックケミストリー(J.Org.Chem.)、第63巻、4545頁(1998年);WO 01/47906号明細書参照]として有用な化合物である。
【0002】
【従来の技術】
近年、オキサノルボルネン骨格から誘導される生理活性物質が数多く発見されている。これらの化合物の合成中間体として有用な7−オキサビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−カルボン酸誘導体の製造方法としては、▲1▼アクリル酸とフランをヒドロキノンの存在下に反応させる方法[カルボハイドレート リサーチ(Carbohydrate Research)、第58巻、240頁(1977年)参照]、▲2▼アクリル酸誘導体とフランをテトラキス(アセトニトリル)銅(I)テトラフルオロボレートおよびヒドロキノンの存在下に反応させる方法[ジャーナル オブ オーガニック ケミストリー(J.Org.Chem.)、第48巻、1105頁(1983年)参照]、▲3▼アクリル酸誘導体とフランを1〜2MPa(10〜20kbar)の高圧条件下で反応させる方法[ブレチン オブ ザ ケミカル ソサイエティー オブ ジャパン(Bull.Chem.Soc.Japan)、第55巻、4969頁(1982年)参照]、▲4▼アクリル酸エステルとフランを塩化亜鉛、ヨウ化亜鉛または塩化チタンの存在下で反応させ[ジャーナル オブ モレキュラー キャタリシス A:ケミカル(J.Mol.Catal.A:Chem.)、第123巻、43頁(1997年)参照]、次いで得られた化合物のエステル部分を加水分解する方法[ジャーナル オブ ヘテロサイクリック ケミストリー(J.Heterocycl.Chem.)、第9巻、561頁(1972年)参照]などが知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
アクリル酸誘導体のようなジエノフィルとフランとのディールス−アルダー反応により7−オキサビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン骨格を形成する反応は、環状付加生成物が熱的に不安定であるため、加熱で反応を促進することができないと考えられていた。そこで、上記▲1▼、▲2▼の方法では、重合防止剤としてヒドロキノンの存在下で長時間反応を行い、上記▲3▼の方法では高圧条件下で反応を行っている。
【0004】
しかしながら、上記▲1▼の方法は、反応時間が75日間と極めて長い上、収率が33%と低いという問題点を有する。上記▲2▼の方法も反応時間が9日間と長く、48%と低収率であるという問題点を有する。上記▲3▼の方法は耐圧の反応装置が必須であり、そのための設備負担が増大する。また、上記▲4▼の方法はアクリル酸エステルとフランとのディールス−アルダー反応工程およびエステル部分の加水分解工程が必要であり、工程数が多いという問題点を有している。したがって、これらの方法は、いずれも7−オキサビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−カルボン酸誘導体の工業的に有利な製造方法とは言い難い。
【0005】
しかして、本発明の目的は、7−オキサビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−カルボン酸誘導体を、温和な条件下に収率よく、工業的に有利に製造し得る方法を提供することにある。すなわち、本発明は、アクリル酸誘導体とフラン誘導体から直接、7−オキサビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−カルボン酸誘導体を製造する方法において、温和な条件下で(すなわち、高温に加熱したり、加圧したりする必要がなく)、より短い反応時間で収率よく、目的化合物を製造する方法を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明は、一般式(I)
【0007】
【化9】
【0008】
(式中、R1、R2およびR3はそれぞれ独立して水素原子、ハロゲン原子、ホルミル基、シアノ基、カルボキシル基、アルコキシカルボニル基、アシル基、アシルオキシ基、有機スルフィニル基、有機スルホニル基または置換基を有していてもよいアルキル基を表す。また、R1およびR2はそれらが結合する炭素原子と一緒になって環を形成していてもよい。)
で示されるα,β−不飽和カルボン酸(以下、α,β−不飽和カルボン酸(I)と略称する)と、一般式(II)
【0009】
【化10】
【0010】
(式中、R4、R5、R6およびR7はそれぞれ独立して水素原子、アルコキシル基、アルキルチオ基または置換基を有していてもよいアルキル基を表す。また、R4およびR5ならびにR5およびR6は、それらが結合する炭素原子と一緒になって環を形成していてもよい。)
で示されるフラン誘導体(以下、フラン誘導体(II)と略称する)を、ルイス酸の存在下に反応させることを特徴とする一般式(III)
【0011】
【化11】
【0012】
(式中、R1、R2、R3、R4、R5、R6およびR7は前記定義のとおりである。)、または一般式(IV)
【0013】
【化12】
【0014】
(式中、R1、R2、R3、R4、R5、R6およびR7は前記定義のとおりである。)
で示される7−オキサビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−カルボン酸誘導体(以下、それぞれ7−オキサビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−カルボン酸誘導体(III)、7−オキサビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−カルボン酸誘導体(IV)と略称する)の製造方法である。
【0015】
また、本発明は、一般式(I−1)
【0016】
【化13】
【0017】
(式中、R11、R21およびR31はそれぞれ独立して水素原子、ハロゲン原子またはカルボキシル基を表す。また、R11およびR21はそれらが結合する炭素原子と一緒になって環を形成していてもよい。)
で示されるα,β−不飽和カルボン酸(以下、α,β−不飽和カルボン酸(I−1)と略称する)と、一般式(II−1)
【0018】
【化14】
【0019】
(式中、R41、R51、R61およびR71はそれぞれ独立して水素原子または置換基を有していてもよいアルキル基を表す。また、R41およびR51ならびにR51およびR61は、それらが結合する炭素原子と一緒になって環を形成していてもよい。)
で示されるフラン誘導体(以下、フラン誘導体(II−1)と略称する)を、ルイス酸の存在下に反応させることを特徴とする一般式(III−1)
【0020】
【化15】
【0021】
(式中、R11、R21、R31、R41、R51、R61およびR71は前記定義のとおりである。)、または一般式(IV−1)
【0022】
【化16】
【0023】
(式中、R11、R21、R31、R41、R51、R61およびR71は前記定義のとおりである。)
で示される7−オキサビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−カルボン酸誘導体(以下、それぞれ7−オキサビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−カルボン酸誘導体(III−1)、7−オキサビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−カルボン酸誘導体(IV−1)と略称する)の製造方法である。
【0024】
好ましい実施態様において、ルイス酸としてルイス酸性を有するホウ素化合物を用いる。また、好ましい実施態様において、ルイス酸として、ボラン−テトラヒドロフラン錯塩、ボラン−ジメチルスルフィド錯塩、三フッ化ホウ素−ジエチルエーテル錯塩、トリアセトキシボランおよびトリプロピオニルオキシボランからなる群より選ばれるルイス酸を用いることができる。あるいは、別の実施態様において、ルイス酸として、無水塩化アルミニウム、無水塩化第二鉄および塩化亜鉛からなる群より選ばれるルイス酸を用いることもできる。
【0025】
【発明の実施の形態】
上記一般式中、R1、R2、R3、R11、R21およびR31が表すハロゲン原子としては、例えばフッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子などが挙げられる。
【0026】
R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R41、R51、R61およびR71が表すアルキル基としては、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、tert−ブチル基、ヘキシル基などの直鎖状または分岐状の好ましくは炭素数1〜10、より好ましくは炭素数1〜6のアルキル基が挙げられる。これらのアルキル基は置換基を有していてもよく、かかる置換基としては、例えばフッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子などのハロゲン原子;メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基などの好ましくは炭素数1〜6のアルコキシル基;tert−ブチルジメチルシリルオキシ基、tert−ブチルジフェニルシリルオキシ基などの三置換シリルオキシ基などが挙げられる。ここで、三置換シリルオキシ基とは、アルキル基(好ましくは炭素数1〜6のアルキル基)およびフェニル基から選ばれる3個の置換基で置換されたシリルオキシ基をいう。
【0027】
R4、R5、R6およびR7が表すアルコキシル基としては、例えばメトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基などの直鎖状または分岐状の好ましくは炭素数1〜10、より好ましくは炭素数1〜6のアルコキシル基が挙げられ、アルキルチオ基としては、例えばメチルチオ基、エチルチオ基、プロピルチオ基、ブチルチオ基などの直鎖状または分岐状の好ましくは炭素数1〜10、より好ましくは炭素数1〜6のアルキルチオ基が挙げられる。
【0028】
R1、R2およびR3が表すアルコキシカルボニル基としては、例えばメトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、tert−ブトキシカルボニル基などのアルコキシル部分の炭素数が好ましくは1〜10、より好ましくは1〜6のアルコキシカルボニル基が挙げられ、アシル基としては、例えばアセチル基、プロパノイル基、ブタノイル基、ピバロイル基などの好ましくは炭素数2〜10、より好ましくは炭素数2〜6のアルカノイル基;ベンゾイル基などのアロイル基が挙げられ、アシルオキシ基としては、例えばアセトキシ基、プロパノイルオキシ基、ブタノイルオキシ基、ピバロイルオキシ基などの好ましくは炭素数2〜10、より好ましくは炭素数2〜6のアルカノイルオキシ基;ベンゾイルオキシ基などのアロイルオキシ基が挙げられる。
【0029】
R1、R2およびR3が表す有機スルフィニル基は、有機基が結合したスルフィニル基であり、置換基を有していてもよいアルキルスルフィニル基、置換基を有していてもよいアリールスルフィニル基などが含まれる。アルキルスルフィニル基のアルキル部分は好ましくは炭素数1〜6のアルキル基である。アリールスルフィニル基のアリール部分としては、例えばフェニル基が挙げられる。アルキルスルフィニル基が有していてもよい置換基としては、例えばアルコキシル基(好ましくは炭素数1〜6のアルコキシル基)、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基などが挙げられる。アリールスルフィニル基が芳香族環上に有していてもよい置換基としては、例えばアルキル基(好ましくは炭素数1〜6のアルキル基)、アルコキシル基(好ましくは炭素数1〜6のアルコキシル基)、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基などが挙げられる。R1、R2およびR3が表す有機スルフィニル基としては、例えばメタンスルフィニル基、エタンスルフィニル基、ベンゼンスルフィニル基、p−トルエンスルフィニル基などが挙げられる。
【0030】
R1、R2およびR3が表す有機スルホニル基は、有機基が結合したスルホニル基であり、置換基を有していてもよいアルキルスルホニル基、置換基を有していてもよいアリールスルホニル基、ハロスルホニル基、置換基を有していてもよいアルコキシスルホニル基などが含まれる。アルキルスルホニル基のアルキル部分は好ましくは炭素数1〜6のアルキル基であり、アルコキシスルホニル基のアルコキシル部分は好ましくは炭素数1〜6のアルコキシル基である。アリールスルホニル基のアリール部分としては、例えばフェニル基が挙げられる。アルキルスルホニル基およびアルコキシスルホニル基が有していてもよい置換基としては、例えばアルコキシル基(好ましくは炭素数1〜6のアルコキシル基)、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基などが挙げられる。アリールスルホニル基が芳香族環上に有していてもよい置換基としては、例えばアルキル基(好ましくは炭素数1〜6のアルキル基)、アルコキシル基(好ましくは炭素数1〜6のアルコキシル基)、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基などが挙げられる。ハロスルホニル基が有するハロゲン原子としては、例えば塩素原子、臭素原子などが挙げられる。R1、R2およびR3が表す有機スルホニル基としては、例えばメタンスルホニル基、エタンスルホニル基、ベンゼンスルホニル基、p−トルエンスルホニル基、クロロスルホニル基、ブロモスルホニル基、メトキシスルホニル基、エトキシスルホニル基、トリフルオロメトキシスルホニル基などが挙げられる。
【0031】
R1およびR2、R4およびR5、R11およびR21ならびにR41およびR51が、それらが結合する炭素原子と一緒になって形成していてもよい環としては、4〜7員環であるのが好ましく、一般式(I)、(II)、(I−1)または(II−1)における場合は、例えばシクロブテン環、シクロペンテン環、シクロヘキセン環、シクロヘプテン環などが挙げられ、一般式(III)、(IV)、(III−1)または(IV−1)における場合は、例えばシクロブタン環、シクロペンタン環、シクロヘキサン環、シクロヘプタン環などが挙げられる。また、R5およびR6ならびにR51およびR61が、それらが結合する炭素原子と一緒になって形成していてもよい環としては、4〜7員環であるのが好ましく、一般式(II)または(II−1)における場合は、例えばシクロブタン環、シクロペンタン環、シクロヘキサン環、シクロヘプタン環などが挙げられ、一般式(III)、(IV)、(III−1)または(IV−1)における場合は、例えばシクロブテン環、シクロペンテン環、シクロヘキセン環、シクロヘプテン環などが挙げられる。これらの環は置換基を有していてもよく、かかる置換基としては、アルキル基(好ましくは炭素数1〜6のアルキル基)、アルコキシル基(好ましくは炭素数1〜6のアルコキシル基)、アルコキシカルボニル基(好ましくはアルコキシル部分の炭素数が1〜6のアルコキシカルボニル基)、アシル基(好ましくは炭素数2〜6のアルカノイル基)、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基などが挙げられる。
【0032】
α,β−不飽和カルボン酸(I−1)はα,β−不飽和カルボン酸(I)に包含される化合物であり、フラン誘導体(II−1)はフラン誘導体(II)に包含される化合物である。7−オキサビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−カルボン酸誘導体(III−1)は7−オキサビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−カルボン酸誘導体(III)に包含される化合物であり、7−オキサビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−カルボン酸誘導体(IV−1)は7−オキサビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−カルボン酸誘導体(IV)に包含される化合物である。
【0033】
α,β−不飽和カルボン酸(I)とフラン誘導体(II)との反応は、溶媒の存在下または不存在下に行うことができる。溶媒としては、反応に悪影響を与えない限り特に制限されるものではなく、例えばペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、石油エーテルなどの脂肪族炭化水素;ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、クメンなどの芳香族炭化水素;ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジイソプロピルエーテル、ジメトキシエタン、ジブチルエーテル、1,4−ジオキサンなどのエーテル;ジクロロメタン、クロロホルム、四塩化炭素、ジクロロエタン、トリクロロエタン、クロロベンゼン、ジクロロベンゼンなどのハロゲン化炭化水素;またはこれらの混合溶媒などが挙げられる。溶媒の使用量は特に制限されないが、通常α,β−不飽和カルボン酸(I)に対して0.1〜100倍重量の範囲であるのが好ましい。
【0034】
ルイス酸としては、例えば無水塩化アルミニウム、臭化アルミニウム、塩化ジエチルアルミニウム、塩化ガリウム、臭化ガリウム、ヨウ化ガリウム、無水塩化第二鉄、無水臭化第二鉄、塩化亜鉛、臭化亜鉛、ヨウ化亜鉛、塩化チタン、ヨウ化チタン、無水塩化第一スズ、臭化第一スズ、無水塩化第二スズ、ボラン−テトラヒドロフラン錯塩(BH3・THF)、ボラン−ジメチルスルフィド錯塩(BH3・(CH3)2S)、三塩化ホウ素、三臭化ホウ素、三フッ化ホウ素−ジエチルエーテル錯塩(BF3・(C2H5)2O)、クロロボラン−ジエチルエーテル錯塩(BH2Cl・(C2H5)2O)、クロロボラン−ジメチルスルフィド錯塩(BH2Cl・(CH3)2S)、ジクロロボラン−ジメチルスルフィド錯塩(BHCl2・(CH3)2S)、ブロモボラン−ジメチルスルフィド錯塩(BH2Br・(CH3)2S)、ジブロモボラン−ジメチルスルフィド錯塩(BHBr2・(CH3)2S);トリス(2,4,6−トリメチルベンゾイルオキシ)ボラン、ビス(クロロアセトキシ)ボラン、トリアセトキシボラン、トリ(フルオロアセトキシ)ボラン、トリプロピオニルオキシボラン、トリアクリロイルオキシボラン、トリメタクリロイルオキシボランなどのアシルオキシボラン化合物;α−[2,6−ビス(イソプロポキシ)ベンゾイル]オキシ−5−オキソ−1,3,2−ジオキサボランなどのジオキソボラン化合物;4−イソプロピル−3−パラトルエンスルホニル−1,3,2−オキサザボリジン−5−オン、4−t−ブチル−3−パラトルエンスルホニル−1,3,2−オキサザボリジン−5−オンなどのオキサザボリジン化合物などが挙げられる。これらの中でも、無水塩化アルミニウム、無水塩化第二鉄、塩化亜鉛、ボラン−テトラヒドロフラン錯塩、ボラン−ジメチルスルフィド錯塩、三塩化ホウ素、三臭化ホウ素、三フッ化ホウ素−ジエチルエーテル錯塩、クロロボラン−ジエチルエーテル錯塩、クロロボラン−ジメチルスルフィド錯塩、ジクロロボラン−ジメチルスルフィド錯塩、ブロモボラン−ジメチルスルフィド錯塩、ジブロモボラン−ジメチルスルフィド錯塩、上記したアシルオキシボラン化合物、上記したジオキソボラン化合物または上記したオキサザボリジン化合物などのホウ素化合物を用いるのが好ましく、後処理操作の容易性と目的化合物を高い選択性で得られる点から、ホウ素化合物を用いるのが特に好ましい。本発明で用いられるホウ素化合物は、ルイス酸性を有するものであり、ルイス酸性とは、非共有電子対を受容し得る性質をいう。ルイス酸の使用量は、α,β−不飽和カルボン酸(I)に対して0.001〜1当量の範囲であるのが好ましく、0.005〜0.2当量の範囲であるのがより好ましい。
【0035】
フラン誘導体(II)の使用量は特に制限されないが、α,β−不飽和カルボン酸(I)1モルに対し、フラン誘導体(II)を0.1モル〜30モルの範囲で使用するのが好ましく、1モル〜20モルの範囲で使用するのがより好ましい。また、反応温度は、−80℃〜80℃の範囲であるのが好ましく、−20℃〜30℃の範囲であるのがより好ましい。特に、7−オキサビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−カルボン酸誘導体のエンド体を優先的に得る観点からは、反応温度は−10℃〜5℃の範囲であるのが好ましい。
【0036】
反応は、例えばα,β−不飽和カルボン酸(I)、フラン誘導体(II)および必要に応じて溶媒を混合し、この混合溶液にルイス酸を添加して行うか、またはフラン誘導体(II)、ルイス酸および必要に応じて溶媒を混合し、この混合溶液にα,β−不飽和カルボン酸(I)を添加して行うのが好ましい。
【0037】
このようにして得られた7−オキサビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−カルボン酸誘導体(III)または7−オキサビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−カルボン酸誘導体(IV)は、通常の有機化合物の単離・精製に用いられる方法により単離・精製することができる。例えば、反応混合物に水を加え、ペンタン、ヘキサン、石油エーテル、ベンゼン、トルエン、ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、酢酸エチル、ジクロロメタン、クロロホルムなどの有機溶媒を加えて抽出し、無水硫酸ナトリウムなどで乾燥後、濃縮し、得られる粗生成物を必要に応じて再結晶、蒸留、クロマトグラフィーなどにより精製する。また、反応条件によっては、反応の進行に伴って反応系中に生成物が析出するので、反応後の反応液をそのまま濾別することもできるし、反応液を冷却することによって生成物を析出させ、得られた結晶を濾別することにより単離することもできる。
【0038】
【実施例】
以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例により何ら制限されるものではない。
【0039】
実施例1
温度計およびメカニカルスターラを装備した内容積2000mlの3口フラスコの内部を窒素置換し、ここに蒸留したフラン816g(12mol)およびアクリル酸288g(4.0mol)を入れ、内温2℃まで冷却した。この混合溶液に、ボラン−テトラヒドロフラン錯塩(BH3・THF)の0.93Mテトラヒドロフラン溶液43ml(0.04mol)を、内温を2℃以下に保ちながら20分間で滴下し、滴下終了後、同温度で18時間攪拌した。生成した結晶をグラスフィルターで濾別し、5℃以下に冷却したヘキサン300mlで洗浄後、減圧下で2時間乾燥し、無色の結晶として、下記の物性を有するendo−7−オキサビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−カルボン酸352gを得た(純度>99%、アクリル酸基準の収率63%)。
【0040】
endo−7−オキサビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−カルボン酸
融点:90.0〜91.0℃
1H−NMRスペクトル(270MHz,CDCl3,TMS,ppm) δ:1.55(dd,1H,J=10Hz,4Hz),2.13(m,1H),3.17(m,1H),5.06(d,1H,J=4Hz),5.23(d,1H,J=4Hz),6.28(dd,1H,J=6Hz,4Hz),6.45(dd,1H,J=6Hz,2Hz)
【0041】
なお、生成した結晶を濾別した後の母液にメタノール5mlを添加し、濃縮することにより、7−オキサビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−カルボン酸199gを得た(endo体:exo体=45:55、純度90%、アクリル酸基準の収率32%)。exo体の1H−NMRスペクトルは以下のとおりであった。
【0042】
exo−7−オキサビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−カルボン酸1H−NMRスペクトル(270MHz,CDCl3,TMS,ppm) δ:1.57(dd,1H,J=12Hz,8Hz),2.15(m,1H),2.45(dd,1H,J=8Hz,4Hz),5.10(d,1H,J=4Hz),5.23(s,1H),6.35(m,2H)
【0043】
実施例2
温度計およびメカニカルスターラを装備した内容積500mlの3口フラスコの内部を窒素置換し、ここに蒸留したフラン204g(3.0mol)およびアクリル酸72g(1.0mol)を入れ、内温2℃まで冷却した。この混合溶液に、ボラン−ジメチルスルフィド錯塩(BH3・Me2S)0.95ml(0.01mol)を、内温を2℃以下に保ちながら2分間で滴下し、滴下終了後、同温度で18時間攪拌した。生成した結晶をグラスフィルターで濾別し、5℃以下に冷却したヘキサン100mlで洗浄後、減圧下で2時間乾燥し、無色の結晶として、7−オキサビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−カルボン酸81gを得た(endo体:exo体=92:8、純度>99%、アクリル酸基準の収率58%)。
【0044】
実施例3
温度計およびメカニカルスターラを装備した内容積500mlの3口フラスコの内部を窒素置換し、ここに蒸留したフラン136g(2.0mol)、アクリル酸72g(1.0mol)および溶媒としてジイソプロピルエーテル70mlを入れ、内温2℃まで冷却した。この混合溶液に、ボラン−テトラヒドロフラン錯塩(BH3・THF)の0.93Mテトラヒドロフラン溶液11ml(0.01mol)を、内温を2℃以下に保ちながら10分間で滴下し、滴下終了後、同温度で4時間攪拌した。生成した結晶をグラスフィルターで濾別し、5℃以下に冷却したジイソプロピルエーテル100mlで洗浄後、減圧下で2時間乾燥し、無色の結晶として、7−オキサビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−カルボン酸81gを得た(endo体:exo体=95:5、純度>99%、アクリル酸基準の収率58%)。
【0045】
実施例4
温度計およびメカニカルスターラを装備した内容積100mlの3口フラスコの内部を窒素置換し、ここに蒸留したフラン41g(600mmol)およびアクリル酸7.2g(100mmol)を入れ、内温2℃まで冷却した。この混合溶液に三フッ化ホウ素−ジエチルエーテル錯塩(BF3・(C2H5)2O)0.1ml(1.0mmol)を、内温を2℃以下に保ちながら1分間で滴下し、滴下終了後、同温度で5時間攪拌した。反応液に水10mlを加え、有機層と水層を分離した。水層をジクロロメタン10mlで2回抽出し、抽出液を先に分離した有機層と合わせて無水硫酸ナトリウムで乾燥後、濃縮し、さらに減圧下で2時間乾燥することにより、無色の結晶として、7−オキサビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−カルボン酸6.0gを得た(endo体:exo体=69:31、純度96%(未反応のアクリル酸を4%含有)、アクリル酸基準の収率41%)。
【0046】
実施例5
実施例4と同様の反応装置に、蒸留したフラン20.4g(300mmol)およびアクリル酸7.2g(100.0mmol)を入れ、内温2℃まで冷却した。この混合溶液に、ボラン−テトラヒドロフラン錯塩(BH3・THF)の0.93Mテトラヒドロフラン溶液1.1ml(1.0mmol)を、内温を2℃以下に保ちながら5分間で滴下し、滴下終了後、同温度で25時間攪拌した。この反応液に水10mlおよびクロロホルム10mlを加え、有機層と水層を分離した。水層をクロロホルム10mlで2回抽出し、抽出液を先に分離した有機層と合わせて無水硫酸ナトリウムで乾燥後、濃縮し、さらに減圧下で2時間乾燥することで、淡黄色の結晶として、7−オキサビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−カルボン酸12.6gを得た(endo体:exo体=77:23、純度97%(未反応のアクリル酸を3%含有)、アクリル酸基準の収率87%)。
【0047】
実施例6
実施例4と同様の反応装置に、3−メチルフラン15.4g(187mmol)およびアクリル酸7.2g(100mmol)を入れ、内温2℃まで冷却した。この混合溶液に、ボラン−テトラヒドロフラン錯塩(BH3・THF)の0.93Mテトラヒドロフラン溶液1.1ml(1.0mmol)を、内温を2℃以下に保ちながら5分間で滴下し、滴下終了後、同温度で24時間攪拌した。生成した結晶をグラスフィルターで濾別し、5℃以下に冷却したヘキサン10mlで洗浄後、減圧下で2時間乾燥し、無色の結晶として、下記の物性を有するendo−6−メチル−7−オキサビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−カルボン酸1.9gを得た(純度>99%、アクリル酸基準の収率9.5%)。
【0048】
endo−6−メチル−7−オキサビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−カルボン酸
融点:129.5〜130.0℃
1H−NMRスペクトル(270MHz,CDCl3,TMS,ppm) δ:1.56(dd,1H,J=12Hz,4Hz),1.86(d,3H,J=2Hz),2.08(m,1H),3.18(m,1H),4.76(d,1H,J=5Hz),5.10(d,1H,J=4Hz),5.82(d,1H,J=2Hz)
【0049】
実施例7
温度計およびマグネチックスターラを装備した内容積25mlの3口フラスコの内部を窒素置換し、ここに蒸留したフラン4.1g(60mmol)およびアクリル酸3.6g(50.0mmol)を入れ、続いて塩化亜鉛0.68g(5.0mmol)を添加した後、20℃で21時間攪拌した。反応液に水10mlおよびクロロホルム10mlを加え、有機層と水層を分離した。水層をクロロホルム10mlで2回抽出し、抽出液と先に分離した有機層を合わせて無水硫酸ナトリウムで乾燥後、濃縮し、さらに減圧下で2時間乾燥することにより、淡黄色の結晶として、7−オキサビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−カルボン酸3.8gを得た(endo体:exo体=64:36、純度95%(未反応のアクリル酸を5%含有)、アクリル酸基準の収率51%)。
【0050】
実施例8
実施例4と同様の反応装置に、蒸留したフラン17.0g(250mmol)およびマレイン酸5.8g(50.0mmol)を入れ、内温2℃まで冷却した。この混合溶液に、ボラン−テトラヒドロフラン錯塩(BH3・THF)の0.93Mテトラヒドロフラン溶液5.4ml(5.0mmol)を、内温を2℃以下に保ちながら20分間で滴下し、滴下終了後、同温度で5時間攪拌した。析出した結晶をグラスフィルターで濾別し、5℃以下に冷却したヘキサン30mlで洗浄後、減圧下で2時間乾燥することにより、無色の結晶として、下記の物性を有するendo,endo−7−オキサビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボン酸4.1gを得た(純度>99%、マレイン酸基準の収率45%)。
【0051】
endo,endo−7−オキサビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボン酸
融点:148.0〜149.0℃
1H−NMRスペクトル(270MHz,DMSO−d6,TMS,ppm) δ:3.25(s,2H),5.01(s,2H),6.24(s,2H)
【0052】
実施例9
実施例7と同様の反応装置に、蒸留したフラン6.8g(100mmol)および2−ブロモアクリル酸1.0g(6.6mmol)を入れ、内温2℃まで冷却した。この混合溶液に、ボラン−テトラヒドロフラン錯塩(BH3・THF)の0.93Mテトラヒドロフラン溶液0.7ml(0.7mmol)を、内温を2℃以下に保ちながら5分間で滴下し、滴下終了後、同温度で10時間攪拌した。反応液に水10mlおよびクロロホルム10mlを加え、有機層と水層を分離した。水層をクロロホルム10mlで2回抽出し、抽出液を先に分離した有機層と合わせて無水硫酸ナトリウムで乾燥後、濃縮し、さらに減圧下で2時間乾燥することにより、淡黄色の油状物質として、2−ブロモ−7−オキサビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−カルボン酸1.3gをendo体およびexo体の混合物として得た(主成分:少量成分=2:1、純度77%(未反応の2−ブロモアクリル酸を23%含有)、2−ブロモアクリル酸基準の収率70%)。
【0053】
主成分
1H−NMRスペクトル(270MHz,CDCl3,TMS,ppm) δ:1.74(d,1H,J=13Hz),2.94(dd,1H,J=13Hz,5Hz),5.10(dd,1H,J=5Hz,2Hz),5.47(s,1H),6.40(dd,1H,J=7Hz,2Hz),6.59(d,1H,J=7Hz)
【0054】
少量成分
1H−NMRスペクトル(270MHz,CDCl3,TMS,ppm) δ:2.41(d,1H,J=13Hz),2.57(dd,1H,J=13Hz,5Hz),5.15(dd,1H,J=5Hz,2Hz),5.21(s,1H),6.50(dd,1H,J=7Hz,2Hz),6.59(d,1H,J=7Hz)
【0055】
実施例10
実施例7と同様の反応装置に、蒸留したフラン9.4g(138mmol)およびアクリル酸1.8g(25.0mmol)を入れ、続いて無水塩化第二鉄0.41g(2.5mmol)を添加した後、窒素雰囲気下として内温5℃で5時間攪拌した。この反応液に水10mlおよびクロロホルム10mlを加え、有機層と水層を分離した。水層をクロロホルム10mlで2回抽出し、抽出液を先に分離した有機層と合わせて無水硫酸ナトリウムで乾燥後、濃縮し、さらに減圧下で2時間乾燥することにより、淡黄色の結晶として、7−オキサビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−カルボン酸3.1gを得た(endo体:exo体=64:36、純度94%(未反応のアクリル酸を6%含有)、アクリル酸基準の収率83%)。
【0056】
実施例11
実施例7と同様の反応装置に、蒸留したフラン9.4g(138mmol)およびアクリル酸1.8g(25.0mmol)を入れ、続いて無水塩化アルミニウム0.33g(2.5mmol)を添加した後、窒素雰囲気下として内温5℃で5時間攪拌した。この反応液に水10mlおよびクロロホルム10mlを加え、有機層と水層を分離した。水層をクロロホルム10mlで2回抽出し、抽出液を先に分離した有機層と合わせて無水硫酸ナトリウムで乾燥後、濃縮し、さらに減圧下で2時間乾燥することで、淡黄色の結晶として、7−オキサビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−カルボン酸3.0gを得た(endo体:exo体=67:33、純度93%(未反応のアクリル酸を7%含有)、アクリル酸基準の収率80%)。
【0057】
実施例12
実施例4と同様の反応装置に、蒸留したフラン141.7g(2.08mol)およびトリアセトキシボラン1.19g(6.63mmol)を入れ、−5℃に冷却した。この混合液にアクリル酸30.4g(0.42mol)を添加した後、内温−5℃で22時間攪拌した。生成した結晶をグラスフィルターで濾別し、5℃以下に冷却したジイソプロピルエーテル60mlで洗浄後、減圧下で2時間乾燥し、無色の結晶として、7−オキサビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−カルボン酸11.4gを得た(endo体:exo体=98:2、純度>99%、アクリル酸基準の収率43%)。
【0058】
実施例13
実施例4と同様の反応装置に、蒸留したフラン141.7g(2.08mol)およびトリプロピオニルオキシボラン1.55g(6.75mmol)を入れ、−5℃に冷却した。この混合液にアクリル酸30.1g(0.42mol)を添加した後、内温−5℃で15時間攪拌した。生成した結晶をグラスフィルターで濾別し、5℃以下に冷却したジイソプロピルエーテル60mlで洗浄後、減圧下で2時間乾燥し、無色の結晶として、7−オキサビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−カルボン酸22.5gを得た(endo体:exo体=99:1、純度>99%、アクリル酸基準の収率39%)。
【0059】
【発明の効果】
本発明によれば、α,β−不飽和カルボン酸(I)とフラン誘導体(II)から直接、7−オキサビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−カルボン酸誘導体、特にエンド体を温和な条件下に収率よく、工業的に有利に製造することができる。本発明の方法は、従来法に比べて、温和な条件下で(すなわち、高温に加熱したり、加圧したりする必要がなく)、より短い反応時間で収率よく、7−オキサビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−カルボン酸誘導体、特にエンド体を有利に製造することができ、工業的な製造に適している。
Claims (2)
- 一般式(I)
で示されるα,β−不飽和カルボン酸と一般式(II)
で示されるフラン誘導体を、ボラン−テトラヒドロフラン錯塩、ボラン−ジメチルスルフィド錯塩、トリアセトキシボランおよびトリプロピオニルオキシボランからなる群より選ばれるルイス酸の存在下に反応させることを特徴とする一般式(III)
で示される7−オキサビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−カルボン酸誘導体の製造方法。 - 一般式(I−1)
で示されるα,β−不飽和カルボン酸と、一般式(II−1)
で示されるフラン誘導体を、ボラン−テトラヒドロフラン錯塩、ボラン−ジメチルスルフィド錯塩、トリアセトキシボランおよびトリプロピオニルオキシボランからなる群より選ばれるルイス酸の存在下に反応させることを特徴とする一般式(III−1)
で示される7−オキサビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−カルボン酸誘導体の製造方法。
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