JP5392623B2

JP5392623B2 - 第一級アリルアルコールとの新規な反応

Info

Publication number: JP5392623B2
Application number: JP2009549378A
Authority: JP
Inventors: ヴェルナーボンラス，; ジャン−フランソワエックハルト，; マンフレッド，エル．エッガースドルファー，; ラモナヒンツェ，; ヴォルフガング，エフ．ホルデリッヒ，; ミハエルエイチ．ファルケンベルク，
Original assignee: DSM IP Assets BV
Current assignee: DSM IP Assets BV
Priority date: 2007-02-16
Filing date: 2008-02-15
Publication date: 2014-01-22
Anticipated expiration: 2028-02-15
Also published as: CN101616884B; US8536341B2; US20110015412A1; CN101616884A; WO2008098774A1; EP2114845A1; JP2010518134A; EP2114845B1

Description

発明の詳細な説明

ビタミン類およびカロテノイド類の合成は、工業的に極めて重要である。キーとなる中間体に第一級および第三級のアリルアルコールがある。ゲラニオールおよび／またはネロールからのリナロールの製造は、これらの工業的に重要な反応の１つである。イソフィトールの合成法の１つはシトラールから出発し、これを水素化によりネロール／ゲラニオールに変換し、その後、リナロールへと転移させる。リナロール自身は、キャロル反応によりＣ３伸長されてゲラニルアセトンになる。ゲラニオール／ネロールからリナロールへの変換は、通常、タングステン触媒により触媒される。これらの触媒反応の多くは、低収率および／または低選択性であるという欠点がある。他の可能性として均一な酸の使用があるが、それらは環境問題を引き起こす恐れがある。

［発明の概要］
第一級アリルアルコールを、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｅ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｒｕ、Ｒｅ、ＺｎおよびＣｏからなる群から選択される金属、好ましくはＡｇを含有する化合物、ＴＥＭＰＯ（２，２’，６，６’−テトラ−メチルピペリジン−１−オキシル）またはその誘導体のような酸化剤、並びにペルオキソジスルフェート（ＰＤＳ）、Ｈ_２ＳＯ_５、Ｈ_２Ｏ_２、ＮａＯＣｌ、Ｏ_２、ＫＯＣｌおよび空気からなる群から選択される共酸化剤と反応させることにより、そうした状況を改善することができることが今や明らかとなった。

国際公開第２００５／０８４８００号パンフレットにおいて、ジョンソン・マッセイ（ＪｏｈｎｓｏｎＭａｔｔｈｅｙ）は、ポリマーに坦持させたＴＥＭＰＯ（２，２’，６，６’−テトラ−メチルピペリジン−１−オキシル）を反応させるとオクタノールなどの第一級アルコールが酸化されることを報告した。

糖の処理において、類似の反応条件（ＴＥＭＰＯ、水相ペルオキソジスルフェート、Ａｇ基触媒）が、Ｊ．Ｃａｔａｌ．２０００、１９４、３４５−３５１（ヘルデリッヒ（Ｈｏｅｌｄｅｒｉｃｈ）ら）に報告されている。

類似の酸化条件下では、坦持ＴＥＭＰＯが存在すると、フリーのＴＥＭＰＯが存在した場合と比較して、第一級アリルアルコールが異なる挙動を示したことが観察できる。

意外なことに、ポリマー坦持ＴＥＭＰＯ触媒を使用したゲラニオールでは、転化率が７０．４％（表１および２、Ｎｒ．ＪＥ２８０）で、主要生成物が３，７−ジメチル−１，６−オクタジエン−３−オール＝リナロール（選択率：４７．７％）および３，７−ジメチル−６−オクテン−１−オール（選択率：４０．６％）であったようである。これらの２つの生成物は、ゲラニオール構造の転位反応により生成したものであろう。

酸化系の存在下で、第一級アルコールが主としてアルデヒドまたは酸などの通常の酸化生成物でなく、他の工業的に非常に重要な中間体を生成することは、非常に意外なことであると見なければならない。

［発明の概要］
本発明は、ゲラニオール、ネロール又はファルネソールを、Ａｇ、Ｃｅ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｒｕ、ＺｎおよびＣｏからなる群から選択される金属またはその塩、ＴＥＭＰＯ（２，２’，６，６’−テトラ−メチルピペリジン−１−オキシル）及びポリマー担持ＴＥＭＰＯからなる群から選択される酸化剤、並びにペルオキソジスルフェート（ＰＤＳ）を含む酸化系の存在下で反応させて、リナロール又はネロリドールを得ることを含む方法に関する。

本方法の好ましい実施形態では、試薬はＰＤＳを含有する。一実施形態では、ＰＤＳは０．０１〜０．８ｍｏｌ／ｌ、好ましくは０．１〜０．５ｍｏｌ／ｌで存在する。

本方法の好ましい実施形態では、試薬はＴＥＭＰＯである。類似の酸化条件下では、ポリマー坦持ＴＥＭＰＯ（ＰＳ−ＴＥＭＰＯ）が存在すると、フリーのＴＥＭＰＯが存在した場合と比較して、第一級アリルアルコールが異なる挙動を示したことが観察できる。以下では、この用語は両種を包含するものとした。

本方法の好ましい実施形態では、ＰＳ−ＴＥＭＰＯは国際公開第２００５／０８４８００号パンフレットに従って合成されたものが使用される。

本方法の他の好ましい実施形態では、材料はＦＬＵＫＡから商業的に入手可能なものが使用され得る。

本発明のいくつかの実施例では、好ましくは１〜５ｇ／ｌのＰＳ−ＴＥＭＰＯが使用された。好ましい実施形態では、触媒坦持量は２〜１５ｍｍｏｌ／ｇであった。

本発明の他の実施形態では、第一級アリルアルコール１ｍｍｏｌ当たりＴＥＭＰＯ量が０．５×１０^−３ｍｍｏｌ〜１５×１０^−３ｍｍｏｌとなる量で、ＴＥＭＰＯ種を使用した。

本方法の好ましい実施形態では、化合物は、塩、硝酸塩、硫酸塩および炭酸塩などの塩であり、好ましくは塩基性の塩であり、より好ましくは炭酸塩である。

本方法の好ましい実施形態では、化合物は担体上の銀塩または銀である。担体上の銀塩または銀の１つの有用な使用量は、第一級アリルアルコール１グラム当たりＡｇ１〜２０ｍｇである。

本方法の好ましい実施形態では、化合物は、触媒、好ましくは、表面積が５０ｍ^２／ｇ超、好ましくは５０〜６００ｍ^２／ｇ、より好ましくは５０〜２５０ｍ^２／ｇの不均一触媒である。

適切な触媒としては、
Ａｇ−γ−Ａｌ_２Ｏ_３
Ａｇ−ＳｉＯ２
Ａｇ−セライト
が挙げられる。

触媒は担体に担持させることができる。本発明で成功裡に使用することができる担体は、Ａｌ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２、ゼオライト、セライト、ハイドロタルサイト、ＭＳ群のメソ多孔性材料（ＭＣＭ４１またはＭＣＭ４８など）からなる群から選択され、より好ましくはＣＯ_３アニオンを含有するハイドロタルサイトおよびセライト、特に好ましくはＡｌ_２Ｏ_３から選択され得る。

一実施形態では、触媒は、触媒１ｇ当たり金属１〜２５０ｍｇ、好ましくは金属１０〜２５０ｍｇ、より好ましくは１ｇ当たり金属１０〜１５０ｍｇ、特に好ましくは触媒１ｇ当たり金属５０〜１００ｍｇの濃度で含まれる。

金属をＰＤＳと共に使用するときには、触媒１ｍｇ当たりＰＤＳ１０〜１０００ｍｇの量で使用することができる。好ましくは、触媒１ｍｇ当たり１００〜５００ｍｇのＰＤＳが使用される。

本方法の好ましい実施形態では、反応は、０℃以上、好ましくは１５℃以上、より好ましくは３０℃、特に好ましくは６０℃以上の温度で行われる。

本方法の好ましい実施形態では、反応は、１５０℃以下、好ましくは１２０℃以下、より好ましくは１００℃以下、特に好ましくは８０℃以下の温度で行われる。

本方法の好ましい実施形態では、反応は、大気圧を超える、好ましくは２ｂａｒを超える、より好ましくは３ｂａｒを超える、特に好ましくは５ｂａｒを超える圧力で行われる。

本方法の好ましい実施形態では、アリルアルコールは、５〜６０個のＣ原子、好ましくは５〜２５個のＣ原子を含み、好ましくはフィトール、デカプレノール、イソデカプレノール、ゲラニオール、ネロール、ファルネソール、ネロリドールおよびソラニソール（ｓｏｌａｎｉｓｏｌ）からなる群から選択される。

本方法の好ましい実施形態では、反応は、転位、好ましくは異性化を含む。

好ましい実施形態では、溶媒が使用される。好ましい溶媒は水またはトルエンである。他の好ましい実施形態では、水と、トルエン、ジクロロメタン、メタノール、ヘキサン、酢酸、ＴＨＦおよびイオン性液体の群から選択される１種の溶媒、特に好ましくはトルエンとの混合物が使用される。

本発明のさらに他の実施形態では、水と水不溶性有機溶媒との混合物を使用することができる。水不溶性有機溶媒の例としては、芳香族炭化水素、脂肪族炭化水素、好ましくはトルエンが挙げられる。

本発明の一実施形態では、水の有機溶媒に対する比は少なくとも１００：１である。他の実施形態では、比は、１００：１以下、好ましくは５０：１、より好ましくは２０：１、特に好ましくは１０：１である。

本方法の好ましい実施形態では、反応生成物が分離される。

本方法の好ましい実施形態では、反応生成物は、少なくとも１種の第三級アルコールを、反応生成物の重量に対して好ましくは２０％超の選択率で、より好ましくは５０％超で、特に好ましくは７０％超の選択率で含む。

本方法の好ましい実施形態では、第三級アルコールの他の反応生成物に対するモル比は、２０：８０、好ましくは３０：７０、より好ましくは５０：５０、特に好ましくは７０：３０もしくはそれ以上の比率である。

本方法の好ましい実施形態では、収率は、反応出発物に対して少なくとも５％超、好ましくは１０％超、特に好ましくは１０〜２０％である。

本方法の好ましい実施形態では、収率は、反応出発物に対して５０％以下、好ましくは４０％以下、特に好ましくは３０％以下である。

本方法の好ましい実施形態では、反応生成物は反応してビタミンＡ、ビタミンＥ、カロチノイド、ユビキノンまたはフレーバー化合物になる。

本方法の好ましい実施形態では、反応生成物は反応してベータカロテンまたはカンタキサンチンになる。

本方法の好ましい実施形態では、反応生成物は反応してネロリドールになる。

類似の酸化条件下では、坦持ＴＥＭＰＯが存在すると、フリーのＴＥＭＰＯが存在した場合と比較して、３種のアルコールが異なる挙動を示したことが観察できる。

これらの反応に他の触媒系もまた適用された。それはシリカに担持されたイオン性液体中に固定された金属塩から形成された。

この反応に使用される他の触媒は、Ｚｎ−Ｒｕ−Ａｌ−ハイドロタルサイトまたはアルミナ上のＭｎである。これらの触媒は低活性ながら高い選択性を有する。

適用可能な他の用途としては、フィトールからイソフィトールへのの異性化、デカプレノールからイソデカプレノールへの異性化、ビタミンＡの異性化、ソラニソール（ｓｏｌａｎｉｓｏｌ）の異性化（ＣｏＱ１０にとって重要）がある。

［実施例：］
本発明の実施形態を、以下の実施例によりさらに説明する。

［適切な触媒の一般的調製手順］
水に溶解した適切な銀塩に担体材料を加え、この混合物を室温で１５時間攪拌した。固体をろ過し、１２０℃で２時間乾燥させた。その後、得られた固体を５００℃で１０時間加熱した。オーブンの加熱および冷却速度は１０℃／分とした。

この手順の変形として、得られた固体１ｇをＴＨＦ１０ｍｌ中で攪拌し、４−アセトアミド−ＴＥＭＰＯを０．６ｇ加えた。１時間の間に、その溶液に、１０ｍｌのＴＨＦに溶解した５ｍｌのＴＥＯＳを滴下し、得られた混合物を６０℃で５時間攪拌した。ろ過後、ＴＨＦを使用し、２４時間かけてソックスレー抽出器で固体を抽出した。

本発明の他の実施形態では、触媒を以下のように調製した。

２０ｍｌのＨ_２Ｏと１０ｍｌの濃縮ＮＨ_３との溶液に、次の成分：２ｍｌのＴＥＯＳおよび５ｍｌのＡＰＴＭＳを、室温で攪拌しながら加えた。得られた混合物を室温で２４時間攪拌した。容器の縁に少量の白色固体残渣が付着した、やや濁った溶液が生成された。ロータリー中、８０℃で溶媒を除去した。得られた固体を１６０℃のオーブンで９時間乾燥させて、０．６ｇのやや黄色がかった白色粉末を得た。

その粉末０．５ｇを６ｍｌのホルムアルデヒド中、６０℃で２時間攪拌した。黄色の固体が生成され、ろ過後、１２０℃で３時間乾燥させて０．２７ｇの固体を得た。

その固体０．２ｇを０．０１３ｇのＡｇＮＯ_３と８ｍｌのＨ_２Ｏとの溶液に加え、６０℃で２時間攪拌した。混合物は褐色から黒色に変色する。さらにろ過して透明な溶液および０．１１ｇの褐色固体を得た。

［実施例１：ポリマー担持ＴＥＭＰＯを使用した酢酸中のゲラニオールの反応］
ポリマー担持ＴＥＭＰＯ０．１０２ｇ、Ｃｏ（ＮＯ_３）_２５８ｍｇおよびＭｎ（ＣＨ_３ＣＯＯ）_２７９ｍｇをシュレンク管に加えた。シュレンク管を純酸素で数回パージした。その後、１０ｍｌのＡｃＯＨおよび１ｍｌのゲラニオールを加えた。シュレンク管を、酸素雰囲気下、４０℃に加熱した。

［実施例２：（有機相、水、ＰＤＳ、不均一触媒）中のゲラニオールの反応］
ＴＥＭＰＯ３６ｍｇ、ＰＤＳ２．４ｇ、Ａｇ−ＣＯ_３−γ−Ａｌ_２Ｏ_３１７ｍｇを丸底フラスコに加えた。１０ｍｌの溶媒および２ｍｌのゲラニオールを加えた。反応は空気雰囲気下で行った。

［表１：反応前後の触媒担持量］
反応中、触媒担持量はほぼ一定である。安定性を調べるために、数回の対照実験を行った（ゲラニオール３．２ｍｌ、Ａｇ／Ａｌ_２Ｏ_３１５ｍｇ、ＰＳ−ＴＥＭＰＯ０．１ｇ、ＰＤＳ５ｇ、水５０ｍｌ、８０℃、２４時間）。さらに、熱重量測定により、反応後の触媒^＊上には有機残渣が存在しないことが確認された。

［実施例３：有機相、水相、不均一触媒中のアルコールの反応］
ＴＥＭＰＯ３６ｍｇ、ＰＤＳ２．４ｇ、触媒１７ｍｇを丸底フラスコに加えた。水１０ｍｌ、ＡｃＯＨ２０ｍｌおよび基質２ｍｌを加えた。反応は空気雰囲気下で行った。

［表２：触媒中における異なる金属の影響］
（反応条件：ゲラニオール０．６ｇ、Ｍｅ−カタリサトール（Ｋａｔａｌｙｓａｔｏｒ）０．００３ｇ、ＰＳ−ＴＥＭＰＯ０．０２ｇ、ＰＤＳ１ｇ、水１０ｍｌ、８０℃、２時間）

［実施例４：］
５０ｍｌのＨ_２Ｏと２５ｍｌのトルエンとの混合物中のＰＤＳ５ｇ、ＰＳＴＥＭＰＯ（Ｆｌｕｋａ）０．１ｇ、Ａｇ／Ａｌ_２Ｏ_３１５ｍｇを、１５ｍｍｏｌのネロールと共に油浴中で８０℃に加熱した。１５０分後、９％のリナロールを回収した。

５０ｍｌのＨ２Ｏと２５ｍｌのトルエンとの混合物中のＰＤＳ５ｇ、ＰＳＴＥＭＰＯ（Ｆｌｕｋａ）０．１ｇ、Ａｇ／Ａｌ_２Ｏ_３１５ｍｇ）を、１５ｍｍｏｌのゲラニオールと共に、油浴中で８０℃に加熱した。１５０分後、２０％のリナロールを回収した。

５０ｍｌのＨ２Ｏと２５ｍｌのトルエンとの混合物中のＰＤＳ５ｇ、ＰＳＴＥＭＰＯ（Ｆｌｕｋａ）０．１ｇ、Ａｇ／Ａｌ_２Ｏ_３１５ｍｇ）を、１５ｍｍｏｌのファルネソールと共に、油浴中で８０℃に加熱した。１５０分後、８％のネロリドールを回収した。

Claims

ゲラニオール、ネロール又はファルネソールを、ａ）Ａｇ、Ｃｅ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｒｕ、ＺｎおよびＣｏからなる群から選択される金属またはその塩、ｂ）ＴＥＭＰＯ（２，２’，６，６’−テトラ−メチルピペリジン−１−オキシル）及びポリマー担持ＴＥＭＰＯからなる群から選択される酸化剤、並びにｃ）ペルオキソジスルフェート（ＰＤＳ）を含む酸化系の存在下で反応させて、リナロール又はネロリドールを得ることを含む方法。
前記ＰＤＳは、０．０１〜０．８ｍｏｌ／ｌで存在する請求項１に記載の方法。
前記酸化剤は、ポリマー担持ＴＥＭＰＯであって、１〜５ｇ／ｌで存在し、かつ／または、酸化剤の触媒担持量が２〜１５ｍｍｏｌ／ｇであった請求項１に記載の方法。
前記ａ）成分は、硝酸塩、硫酸塩および炭酸塩からなる群から選択される塩である請求項１に記載の方法。
前記ａ）成分は、担体上のＡｇ塩またはＡｇであって、前記ゲラニオール、前記ネロール又は前記ファルネソール１グラム当たりＡｇが１〜２０ｍｇとなる量で存在する請求項１に記載の方法。
前記ａ）成分は、表面積が０．５ｍ^２／ｇ超の不均一触媒である請求項１または２に記載の方法。
前記ａ）成分は、Ａｌ_２Ｏ_３、ＳｉＯ２、ゼオライト、セライト、ハイドロタルサイト及びＭＳ群のメソ多孔性材料からなる群から選択される担体に担持されている請求項１に記載の方法。
前記反応は、０℃以上の温度で行われる請求項４に記載の方法。
前記反応は、１５０℃以下の温度で行われる請求項１に記載の方法。
前記反応は、大気圧を超える圧力で行われる請求項１に記載の方法。
前記反応は、転位を含む請求項１に記載の方法。
前記酸化系が、溶媒をさらに含む請求項１に記載の方法。
前記酸化系が、水と有機溶媒とをさらに含み、前記水の前記有機溶媒に対する比は１００：１以下である請求項１に記載の方法。
前記リナロール又は前記ネロリドールを分離することをさらに含む請求項１に記載の方法。
前記リナロール又は前記ネロリドールは、前記反応の生成物の重量に対して２０％超の選択率で得られる請求項１に記載の方法。
前記リナロール又は前記ネロリドールの他の反応生成物に対するモル比は、２０：８０以上の比率である請求項１に記載の方法。
収率は、反応出発物に対して５％超である請求項１に記載の方法。
収率は、反応出発物に対して５０％以下である請求項１に記載の方法。
前記リナロール又は前記ネロリドールをビタミンＡ、ビタミンＥ、カロチノイド、ユビキノンまたはフレーバー化合物へ反応させることをさらに含む請求項１２または１３に記載の方法。
前記カロチノイドは、ベータカロテンまたはカンタキサンチンである請求項１９に記載の方法。
前記フレーバー化合物は、ネロリドールである請求項１９に記載の方法。