JP5797108B2

JP5797108B2 - ２−インダノールの製造方法

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Publication number: JP5797108B2
Application number: JP2011283239A
Authority: JP
Inventors: 渉仲間; 圭一横田; 豊井田
Original assignee: Air Water Inc
Current assignee: Air Water Inc
Priority date: 2011-12-26
Filing date: 2011-12-26
Publication date: 2015-10-21
Anticipated expiration: 2031-12-26
Also published as: JP2013133286A

Description

本発明は医薬、農薬等の中間体として有用な、２−インダノールの製造方法に関する。

２−インダノールは医薬、農薬等の中間体として有用であり、通常、２−インダノンを還元することにより合成される。ここで、２−インダノンは、例えば特許文献１に記載される合成法のように、インデンを原料として、ギ酸および過酸化水素水により酸化した後、次いでこの反応混合物に水および硫酸などの鉱酸を添加して、加熱処理することにより得ることができる。

２−インダノンを還元して２−インダノールを合成する方法は種々開示されており、例えば、特許文献２には還元剤として水素化リチウムアルミニウムを用いて合成する方法が開示されている。また、非特許文献１には温和な条件下で反応可能な水素化ホウ素ナトリウムを用いて還元を行う方法が開示されている。

また、２−インダノンを原料化合物とはしないものの、ケトン化合物をアルコール類に還元する方法として、金属触媒の存在下、接触水素還元する方法がよく知られており、その場合に用いられる金属触媒としては、例えば非特許文献２に記載されるようなＰｄ触媒が一般的である。

特許第３８３１０２１号公報米国特許３６４７８５７号明細書

Tetrahedron Letters.,50(52),7314-7317 Tetrahedron Letters.,52(4),499-501

しかしながら、上記の先行技術文献に開示される方法は２−インダノールを工業的なレベルで合成する方法としては満足のいくものではない。
具体的に説明すれば、特許文献２に開示される水素化リチウムアルミニウムは反応性が特に高く取り扱いが容易でない。このため、水素化リチウムアルミニウムを用いて２−インダノールを合成する方法は、工業的製法としては安全面上問題がある。さらに、特許文献２によれば、高純度品を得るためには再結晶による精製が必要とされており、製品化収率は６３．０モル％と低い結果となっている。

また、非特許文献１に開示される水素化ホウ素ナトリウムを用いる方法も、特許文献２同様に、高純度品を得るためには再結晶による精製が必要であり、製品化収率が低いという結果が開示されている。確認のため、本発明者らが再現検討を行ったところ、確かに不純物が多く生成する結果となった。

さらに、後述するように、非特許文献２に開示されるような貴金属系の触媒であるＰｄ／Ｃを用いても、２−インダノンからは２−インダノールを高収率かつ高純度で合成することは困難であった。

上記の通り、２−インダノールを工業的なレベルで合成する方法、すなわち、高収率かつ高純度で得られる製造方法は未だ確立されていない。本発明の目的は、２−インダノンを原料として、２−インダノールを高収率かつ高純度で得られる製造方法を提供することにある。

上記の課題を解決するために本発明者らが鋭意検討した結果、溶媒にアルコールを用い、酢酸およびプロピオン酸から選ばれる一種以上である有機酸を含有することによりｐＨが４〜７に調整された２−インダノン溶液を、ニッケル触媒存在下、接触水素還元することで、高純度の２−インダノールが高収率で製造されることを見出した。
アルコール溶媒は、炭素数が１から４の低級アルコールであることが好ましい。

本発明により、２−インダノンより高純度、高収率で２−インダノールを製造することが可能である。

以下、本発明の一実施形態について詳しく説明する。

本実施形態において使用される原料化合物は２−インダノンであり、例えば特許文献１に記載される合成法のように、インデンを原料として、ギ酸および過酸化水素水により酸化した後、次いでこの反応混合物に水及び硫酸などの鉱酸を添加して、加熱処理することにより得ることができる。

この原料化合物を還元することにより、２−インダノールが得られる。その手法として金属水素化物を使用すると収率も純度も低下することは前述のとおりであるから、本発明者らは、ケトン化合物から接触水素還元によりアルコール類を製造する際の汎用触媒であるＰｄ／Ｃを用いて、２−インダノンの還元反応を実施してみた。その結果、反応時間が長く、２−インダノンの二量体等の不純物が生成し、２−インダノールの純度が非常に低くなることが判明した。

また、触媒をスポンジニッケルに変更し、２−インダノンの還元反応を実施してみたところ、反応時間は短縮されるものの、２−インダノンの二量体等の不純物が生成し、上記のＰｄ／Ｃを用いた場合と同様に、２−インダノールの純度が非常に低くなることが判明した。

本発明者らがさらに検討を行った結果、溶媒にアルコールを使用して、有機酸を含有することによりｐＨが４〜７に調整された２−インダノン溶液を、ニッケル触媒存在下、接触水素還元することで、副反応を抑制し、高収率で、高純度の２−インダノールを製造できることを見出した。

本発明の一実施形態に係る製造方法において使用される溶媒は、アルコールが好ましい。アルコールの種類は特に限定されないが、炭素数が１から４の低級アルコールであることが好ましい。そのような低級アルコールの具体例として、メタノール、エタノール、ｎ−プロピルアルコール、イソプロピルアルコールおよびｎ−ブチルアルコールが挙げられる。これらの中でも、メタノールおよびエタノールが好ましく、メタノールが特に好ましい。

なお、本実施形態に係る製造方法において使用される溶媒は水を含有していてもよいが、その含有量が過度に多い場合には２−インダノンの還元反応に悪影響を及ぼすことが懸念される。したがって、その含有量は全溶媒の５０％程度を上限とし、少なければ少ないほど好ましい。
溶媒の使用量は特に限定されないが、通常、原料化合物である２−インダノンに対して０．１〜１００重量倍であり、好ましくは１〜５０重量倍である。

本実施形態に係る製造方法では、還元反応前の２−インダノン溶液のｐＨを、有機酸を含有することにより４〜７に調整する。本発明に使用される有機酸としては、酢酸およびプロピオン酸から選ばれる一種以上であることが好ましい。還元反応前の２−インダノン溶液のｐＨが４未満の場合には反応速度が極端に遅くなり、不純物が生成しやすくなるばかりでなく、場合により転化率が低下して、２−インダノールの収率が低下する。一方、還元反応前の２−インダノン溶液のｐＨが７を超えると溶液中の２−インダノンが不安定になり、反応溶液中の不純物濃度が上昇してしまう。

本実施形態に係る製造方法における還元反応前の２−インダノン溶液のｐＨ調整のタイミングは限定されず、還元反応開始の段階でｐＨが４〜７の範囲であればよい。不純物の発生などを特に低減する観点から、原料化合物である２−インダノンを溶媒で溶解する前に、溶媒のｐＨを上記範囲としておく、すなわち、有機酸を含有することによりｐＨが４〜７に調整された溶液と、２−インダノンとを混合させて２−インダノン溶液とすることが好ましい。また、次に説明するニッケル触媒はアルカリ性であることから、有機酸によりｐＨが４〜７に調整された溶液がニッケル触媒をも含んだ状態として、この溶液に原料化合物である２−インダノンを溶解させることが特に好ましい。

本実施形態に係る製造方法において使用されるニッケル触媒とはニッケルを含有する触媒であって、具体的にはスポンジニッケル、ニッケル−ケイソウ土などが例示される。ニッケル触媒は、活性化後、必要に応じて水洗し、その後、反応に使用するアルコール溶媒で置換してから、反応に用いればよい。その使用量は２−インダノン１００質量部に対して０．０１〜２０質量部とすることが好ましく、０．１〜１０質量部とすることがより好ましい。ニッケル触媒の使用量が少なすぎると反応速度が遅くなり、副反応が優先する場合もある。この場合には２−インダノールの収率が低下することが懸念される。一方、ニッケル触媒の使用量が多すぎても２−インダノールの還元反応の反応性の向上が見られなくなるため、過剰量の使用は経済的観点からむしろ不利益となることが懸念される。

ニッケル触媒による接触水素還元の温度は特に限定されないが、通常２０〜１００℃の範囲内で行われ、５０〜８０℃の範囲内で行うことが好ましい。反応温度が低い場合には反応時間が長くなることから、２−インダノンの二量体等の不純物が生成しやすくなり、２−インダノールの純度低下を招くことが懸念される。

接触水素還元による２−インダノールの還元反応は水素加圧下で実施すればよい。その圧力は、触媒の使用量や反応温度によっても異なるが、通常ゲージ圧で０．０１〜２．０ＭＰａであり、好ましくは０．０５〜１．０ＭＰａである。

上記の反応に要する時間は、原料の仕込量、反応温度、水素圧、その他撹拌条件等の反応条件によっても異なるが、水素吸収がなくなるまで継続すればよい。また、必要に応じて水素吸収終了後も撹拌を継続しても構わない。その継続時間は任意であるが、通常、２時間程度である。

上記の反応が終了した後の処理は特に限定されない。一例を挙げれば、目的物である２−インダノールを溶解させた状態で、触媒を濾別し、次いで、例えば濾液を濃縮した後にヘプタンやトルエン、メタノール等の有機溶媒や水を添加して晶析することにより、目的物の２−インダノールを得ることができる。晶析において使用する溶媒は２種類以上の混合溶媒でも構わない。さらに純度を高めるために、必要に応じて溶媒洗浄や、再結晶などの精製操作を加えることができる。

次に実施例によって本発明をさらに詳細に説明するが、本発明がこれらの具体例にのみ限定されるものではない。なお、分析は下記条件の高速液体クロマトグラフィにより実施した。
測定条件
カラム：Ｌ−ｃｏｌｕｍｎＯＤＳ
内径４．６ｍｍ長さ２５０ｍｍ
サンプル調製法：結晶約１０ｍｇを２０ｍｌのメタノールで溶解、メスアップする。
移動相組成：次の二種類の移動相を用いたグラジエント分析
移動相１：メタノール／０．１％リン酸水溶液＝６０／４０
移動相２：メタノール／０．１％リン酸水溶液＝９０／１０
移動相１にて１０分保持、その後、遷移時間を１５分間として移動相２に変更、さらに移動相２にて１０分保持
移動相流量：１．０ｍｌ/ｍｉｎ
測定波長：ＵＶ（２２０ｎｍ）
カラム温度：４０℃
注入量：１０μＬ
定量法：絶対検量線法

（実施例１）
使用する湿体のスポンジニッケル触媒（日興リカ（株）製Ｒ−２００）３．５ｇをビーカーに取り、１５０ｇの水に懸濁させたのち静置して、上澄み液のｐＨが８．７になるまで室温にて洗浄を繰り返した。上澄み液を除いた後、反応溶媒のメタノールに懸濁させたのち静置して、上澄み液を除いたものを反応に用いた。

温度計および攪拌機を備えた５００ｍｌオートクレーブに、メタノール２００ｇ、洗浄したスポンジニッケル触媒、および酢酸０．０６ｇを添加して混合した。この懸濁液のｐＨは６．１であった。この懸濁液に純度９９．１％の２−インダノン２０．０ｇを加えた後、室温にて系内を圧力１．０ＭＰａの窒素で３回置換し、次いで１．０ＭＰａの水素で３回置換した。系内圧力（ゲージ圧、以下同じ。）を０．５〜１．０ＭＰａとして６０℃まで昇温し、還元反応を行い、２時間で水素吸収が無くなったのを確認した後、更に撹拌を１時間継続した。この還元反応の反応率は９９％以上であった。反応液を室温まで冷却した後、触媒を濾別し、残さをメタノール１０．０ｇで洗浄した。その後、メタノールを１９０ｇ留去して、室温にて水１００ｇを滴下した。１時間撹拌後に結晶を濾過し、乾燥して、２−インダノール１６．４ｇを得た。単離収率は７９．２モル％であり、純度は９９．９％であった。濾液中に含まれている目的物は１３．７モル％あり、結晶と合わせた収率は９２．９モル％であった。

（実施例２）
使用する湿体のスポンジニッケル触媒（日興リカ（株）製Ｒ−２００）３．５ｇをビーカーに取り、１５０ｇの水に懸濁させたのち静置して、上澄み液のｐＨが８．７になるまで室温にて洗浄を繰り返した。上澄み液を除いた後、反応溶媒のメタノールに懸濁させたのち静置して、上澄み液を除いたものを反応に用いた。

温度計および攪拌機を備えた５００ｍＬオートクレーブに、メタノール２００ｇ、洗浄したスポンジニッケル触媒、および酢酸０．１４ｇを添加して混合した。この懸濁液のｐＨは４．４であった。この懸濁液に純度９９．１％の２−インダノン２０．０ｇを加えた後、室温にて系内を圧力１．０ＭＰａの窒素で３回置換し、次いで１．０ＭＰａの水素で３回置換した。系内圧力を０．５〜１．０ＭＰａとして６０℃まで昇温し、還元反応を行い、４時間で水素吸収が無くなったのを確認した後、更に撹拌を１時間継続した。この還元反応の反応率は９９％以上であった。反応液を室温まで冷却した後、触媒を濾別し、残さをメタノール１０．０ｇで洗浄した。その後、メタノールを１９０ｇ留去して、室温にて水１７０ｇを滴下した。１時間撹拌後に結晶を濾過し、乾燥して、２−インダノール１７．１ｇを得た。単離収率は８１．１モル％であり、純度は９９．３％であった。濾液中に含まれている目的物は１３．１モル％あり、結晶と合わせた収率は９４．２モル％であった。

（実施例３）
反応に用いるスポンジニッケルを次の方法で調製した。ニッケル−アルミ合金２５．０ｇと水１２５ｇを、温度計および攪拌機を備えた５００ｍＬ四つ口フラスコに加えた後、５０℃まで昇温した。２０％水酸化ナトリウム水溶液６．１ｇを滴下し、発熱が収まったのを確認した後に、５０℃で撹拌を３０分継続した。次いで、４０％水酸化ナトリウム水溶液８６．４ｇを滴下し、１時間撹拌を継続した。その後、静置して上澄み液を取り除き、５０℃温水２００ｇを添加し、１分間撹拌後に静置して、上澄み液を取り除いた。この作業を１６回繰り返した。得られた湿体に、反応溶媒として用いるメタノールを１００ｇ添加し、１分間撹拌後に静置して、上澄み液を取り除いた。得られた湿体のスポンジニッケルを反応に用いた。

温度計および攪拌機を備えた５００ｍＬオートクレーブに、メタノール１５０ｇおよび純度９９．１％の２−インダノン３０．０ｇを添加して溶解させ、調製した湿体のスポンジニッケル１．９ｇおよび酢酸０．１５ｇを添加した。この懸濁液のｐＨは６．７であった。その後、室温にて系内を圧力０．３ＭＰａの窒素で３回置換し、次いで０．３ＭＰａの水素で３回置換した。系内圧力を０．３ＭＰａとして６０℃まで昇温し、還元反応を行い、６．５時間で水素吸収がなくなったのを確認した後、更に撹拌を１時間継続した。この還元反応の反応率は９７％であり、純度は９２．７％であった。反応液を室温まで冷却した後、触媒を濾別し、残さをメタノール１５ｇで洗浄した。その後メタノールを１４０ｇ留去して、室温にて水１２０ｇを滴下した。１時間撹拌後に結晶を濾過し、乾燥して、２−インダノール２３．１ｇを得た。単離収率は７３．０モル％であり、純度は９５．４％であった。濾液中に含まれている目的物は１７．３モル％あり、結晶と合わせた収率は９０．３モル％であった。

（比較例１）
使用する湿体のスポンジニッケル触媒（日興リカ（株）製Ｒ−２００）３．５ｇをビーカーに取り、１５０ｇの水に懸濁させたのち静置して、上澄み液のｐＨが８．７になるまで室温にて洗浄を繰り返した。上澄み液を除いた後、反応溶媒のメタノールに懸濁させたのち静置して、上澄み液を除いたものを反応に用いた。

温度計および攪拌機を備えた５００ｍＬオートクレーブに、メタノール２００ｇおよび洗浄したスポンジニッケル触媒を添加して混合した。この懸濁液のｐＨは８．４であった。この懸濁液に純度９９．１％の２−インダノン４０．０ｇを加えた後、室温にて系内を圧力１．０ＭＰａの窒素で３回置換し、次いで１．０ＭＰａの水素で３回置換した。系内圧力を０．５〜１．０ＭＰａとして６０℃まで昇温し、還元反応を行い、２時間で水素吸収が無くなったのを確認した後、更に撹拌を１時間継続した。この還元反応の反応率は９９％以上であったが、純度は７６．０％であり、不純物として２−インダノンの二量体が１３．４％であった。

反応液を室温まで冷却した後、触媒を濾別し、残さをメタノール２０ｇで洗浄した。その後、メタノールを１６０ｇ留去して、室温にて水２００ｇを滴下した。１時間撹拌後に結晶を濾過し、乾燥して、２−インダノール２８．２ｇを得た。単離収率は６９．２モル％であり、純度は７６．４％であった。濾液中に含まれている目的物は１４．０モル％であり、結晶と合わせた収率は８３．２モル％であった。

（比較例２）
温度計および攪拌機を備えた５００ｍＬオートクレーブに、メタノール２５０ｇ、実施例３で調製した湿体のスポンジニッケル触媒５．７ｇ、酢酸２０．０ｇ、および純度９９．１％の２−インダノン５０．０ｇを添加して混合した。この懸濁液のｐＨは３．７であった。室温にて系内を圧力０．５ＭＰａの窒素で３回置換し、次いで０．５ＭＰａの水素で３回置換した。系内圧力を０．５〜１．０ＭＰａとして６０℃まで昇温し、還元反応を行い、７時間で水素吸収が無くなったのを確認した後、更に撹拌を１時間継続した。この還元反応液をＨＰＬＣで分析したところ、純度は２−インダノールが６６．２％であり、原料の２−インダノンが２８．１％であった。

（比較例３）
使用する湿体のスポンジニッケル触媒（日興リカ（株）製Ｒ−２００）１．９ｇをビーカーに取り、７０ｇの水に懸濁させたのち静置して、上澄み液のｐＨが８．６になるまで室温にて洗浄を繰り返した。上澄み液を除いたものを反応に用いた。

温度計および攪拌機を備えた５００ｍＬオートクレーブに、メタノール１５７ｇ、洗浄した湿体のスポンジニッケル触媒２．０ｇ、３５％塩酸０．０２ｇ、およびイオン交換水７９．０ｇを添加した。この懸濁液のｐＨは５．８であった。この懸濁液に純度９９．１％の２−インダノン１０．１ｇを加えた後、室温にて系内を圧力０．５ＭＰａの窒素で３回置換し、次いで０．５ＭＰａの水素で３回置換した。系内圧力を０．５Ｐａとして６０℃まで昇温し、還元反応を行い、３時間で水素吸収が無くなったのを確認した。この還元反応液をＨＰＬＣで分析したところ、純度は２−インダノールが７７．６％、原料の２−インダノンが３．２％であり、不純物である２−インダノンの二量体が１０．２％であった。

（比較例４）
使用する湿体のスポンジニッケル触媒（日興リカ（株）製Ｒ−２００）７．５ｇをビーカーに取り、１５０ｇの水に懸濁させたのち静置して、上澄み液のｐＨが８．７になるまで室温にて洗浄を繰り返した。上澄み液を除いた後、反応溶媒の２−プロパノールに懸濁させたのち静置して、上澄み液を除いたものを反応に用いた。

温度計および攪拌機を備えた５００ｍＬオートクレーブに、２−プロパノール２００ｇ、洗浄したスポンジニッケル触媒、および塩酸０．０１ｇを添加して混合した。この懸濁液のｐＨは２．８であった。この懸濁液に純度９９．１％の２−インダノン２０．０ｇを加えた後、室温にて系内を圧力１．０ＭＰａの窒素で３回置換し、次いで１．０ＭＰａの水素で３回置換した。系内圧力を１．０ＭＰａとして６０℃まで昇温し、還元反応を行い、４時間で水素吸収が無くなったのを確認した後、更に撹拌を１時間継続した。この還元反応の反応率は９９％以上であったが、純度は７６．６％であり、不純物として２−インダノンの二量体が１９．０％あった。

反応液を室温まで冷却した後、触媒を濾別し、残さを２−プロパノール１０．０ｇで洗浄した。その後、２−プロパノールを２１０ｇ留去して、室温にてヘプタン１００ｇを滴下した。１０℃まで冷却して１時間撹拌後に結晶を濾過し、乾燥して、２−インダノール７．８ｇを得た。単離収率は３８．０モル％であり、ＨＰＬＣ純度は６７．５％であった。濾液中に含まれている目的物は５８．４モル％であり、結晶と合わせた収率は８６．４モル％であった。

（比較例５）
温度計および攪拌機を備えた５００ｍＬオートクレーブに、メタノール１５０ｇおよび純度９９．１％の２−インダノン３０．０ｇを添加して溶解させ、実施例３で調製した湿体のスポンジニッケル１．７ｇを添加した。この懸濁液のｐＨは８．２であった。その後、室温にて系内を圧力０．３ＭＰａの窒素で３回置換し、次いで０．３ＭＰａの水素で３回置換した。系内圧力を０．３ＭＰａとして６０℃まで昇温し、還元反応を行い、２．５時間で水素吸収がなくなったのを確認した後、更に撹拌を１時間継続した。この還元反応の反応率は９９％以上であり、純度は８１．１％であった。反応液を室温まで冷却した後、触媒を濾別し、残さをメタノール１５．０ｇで洗浄した。その後メタノールを１２５ｇ留去して、室温にて水１２０ｇを滴下した。１時間撹拌後に結晶を濾過し、乾燥して、２−インダノール２３．８ｇを得た。単離収率は６３．９モル％であり、純度は７９．３％であった。濾液中に含まれている目的物は１４．０モル％であり、結晶と合わせた収率は７７．９モル％であった。

（比較例６）
温度計および攪拌機を備えた５００ｍＬオートクレーブに、メタノール２５０ｇ、純度９９．１％の２−インダノン５０．０ｇ、および５％Ｐｔ／Ｃ触媒９．３７ｇを添加した。懸濁液のｐＨは５．７であった。その後、室温にて系内を圧力０．５ＭＰａの窒素で３回置換し、次いで０．５ＭＰａの水素で３回置換した。系内圧力を０．５ＭＰａとして６０℃まで昇温し、１時間還元反応を行った。その後系内圧力を１．０ＭＰａまで昇圧させ、６時間還元反応を行い、水素吸収がなくなったのを確認した。この還元反応液をＨＰＬＣで分析したところ、純度は２−インダノールが１４．４％、原料の２−インダノンが７７．５％であった。

本発明により、医薬、農薬等の中間体として有用な高純度の２−インダノールを、工業的な処方にて安価で提供することが可能となる。

Claims

溶媒がアルコールであり、酢酸およびプロピオン酸から選ばれる一種以上である有機酸を含有することによりｐＨが４〜７に調整された２−インダノン溶液を、ニッケル触媒存在下、接触水素還元して２−インダノールを得ることを特徴とする、２−インダノールの製造方法。
前記溶媒のアルコールが、炭素数が１から４の低級アルコールである、請求項１に記載の製造方法。