JPH0156058B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

産業上の利用分野 本発明は、炭素数12〜18のシクロアルカノンで
ある大環状ケトンの製造方法に係り、特には炭素
数12〜18の２―ヒドロキシシクロアルカノン又は
エステル化物を還元剤金属と鉱酸との接触下に還
元して相応する大環状ケトンを製造する場合の溶
媒に関する。 尚、炭素数12〜18のシクロアルカノンである大
環状ケトンはムスク様の匂いを有し、香料または
その調合基材として用いられている。 従来の技術 大環状ケトンの製造方法として、下記式に示す
ように直鎖アルカン二酸のジエステルをアシロイ
ン縮合反応により環化し、脱水後、還元する方法
が提案されている〔Helv.Chim.Acta.，30
P1741（1947）〕。 この方法において、上記アシロイン縮合反応生
成物を還元する場合、従来、酢酸溶液中で行われ
ていた〔同上文献、Rec.trav.Chim.79 P1230
（1960），ORGANIC SYNTHESES，Arthur C.
Cope，他著、P218，1963年発行〕。すなわち、酢
酸溶液中に２―ヒドロキシシクロアルカノンを溶
解し、これに亜鉛粉末を添加して撹拌しながら塩
酸を滴下して還元する方法であつた。 発明が解決しようとする問題点 上記方法においては還元反応の制御が困難であ
り、還元が進み過ぎて副反応生成物としてシクロ
アルカンが10〜20重量％も生成することが判明
し、香料又は香料調合剤として有用な大環状ケト
ンの収量を減少させ、また製品純度を低下させ、
香気品質を一定に保てない等の問題点を有してい
た。 また、上記従来の方法は、還元反応終了後に、
酢酸溶液中から目的反応生成物である大環状ケト
ンを回収するためには、酢酸等を実質的に相溶し
ない溶媒、例えばエーテル等を用い、一旦大環状
ケトンを抽出した後、該抽出層から蒸留等の操作
により回収する方法を採用せざるを得ず、回収操
作が繁雑で、また収量をも低減する等の問題があ
つた。 本発明者は、かかる問題を解決すべく鋭意検討
した結果、２―ヒドロキシシクロアルカノンの還
元反応により生成する水を溶媒と水との共沸現象
を利用して反応系から除去しながら反応させるこ
とにより還元が進み過ぎるのを防止でき、また反
応生成物である大環状ケトンを抽出操作を行うこ
となく回収できることを見い出した。 本発明は、かかる知見に基きなされたもので、
２―ヒドロキシシクロアルカノン又はこのエステ
ル化物を効率よく還元して高純度でしかも、高収
率で大環状ケトンを製造する方法を提供すること
を目的とする。 問題点を解決するための手段 本発明は、炭素数12〜18の２―ヒドロキシシク
ロアルカノン又はこのエステル化物を還元剤金属
と鉱酸との接触下に還元して大環状ケトンを製造
する方法において、前記２―ヒドロキシシクロア
ルカノン又はこのエステル化物を沸点が60℃以上
でかつ水と共沸する有機溶媒の存在下に還元する
もので、特に好ましくは当該還元を前記有機溶媒
の還流下に、当該有機溶媒との共沸により水分を
反応系から留出除去しながら行うことより成る大
環状ケトンの製造方法である。 作 用 本発明に用いられる２―ヒドロキシシクロアル
カノンは、炭素数12〜18のα，ω―長鎖アルカン
二酸を出発原料とし、これを低級アルコールを用
いてエステル化し、次いで、該エステル化物を金
属ナトリウム等のアルカリ金属の存在下に100〜
140℃の温度で４〜24時間アシロイン縮合反応を
行わせ、中和、水洗後、蒸留することにより調製
することができる。 また、２―ヒドロキシシクロアルカノンのエス
テル化物は、上述した２―ヒドロキシシクロアル
カノンをギ酸、酢酸、プロピオン酸又はこれらの
酸無水物、酸塩化物、酸アミド、カルボン酸エス
テル等の誘導体を用いてエステル化することによ
り得られる。 還元剤としては、亜鉛、スズ及びアルミニウム
等の粉末を用いることができ、二種以上の混合物
として用いても支障はない。鉱酸としては、濃塩
酸又は濃硫酸等をそのまま或いは水で適宜希釈し
て用いることができる。 一方、沸点が60℃以上で、かつ水と共沸する溶
媒としては、シクロヘキサン、ベンゼン、トルエ
ン、キシレン、エタノール、イソプロパノール、
ジオキサン、ヘキサン、メチルエチルケトン等を
例示し得る。沸点が60℃以上の有機溶媒を用いる
のは、２―ヒドロキシシクロアルカノン又はこの
エステル化物の大環状ケトンへの還元反応が、60
℃以下の温度では反応速度が極めて遅く、反応効
率を著るしく低下させるためである。また、反応
により生成した水或いは鉱酸の希釈に用いた水等
の除去を容易にするために、水と共沸する有機溶
媒を用いる必要がある。 本発明の還元反応においては、先ず前記有機溶
媒に２―ヒドロキシシクロアルカノン又はこのエ
ステル化物を好ましくはは１〜60重量％となるよ
うに溶解する。これは１重量％以下とする反応効
率が悪く、また60重量％以上とすると還元剤金属
に付着する反応生成物が多くなり、回収操作上好
ましくない。次に、上述の溶液に還元剤金属を添
加するが、その添加量は２―ヒドロキシシクロア
ルカノン又はこのエステル化物に対して1.2〜10
倍モル当量とすることが好ましい。これは添加量
を1.2倍モル量以下とすると還元反応が十分に進
行せず、また10倍モル当量以上とすると反応に関
与しない還元剤金属が多くなり経済的でないため
である。 ２―ヒドロキシシクロアルカノン又はこのエス
テル化物を溶解し、還元剤金属粉末を分散した溶
液を60℃以上の温度に保持し、該還元剤金属の
1.5〜５倍モル当量の鉱酸を少量ずつ添加するこ
とにより還元反応が進行する。 還元反応は、図に例示したような反応装置を用
いると好適である。以下、この図に基いて説明す
る。 まず、容器１に２―ヒドロキシシクロアルカン
又はこのエステル化物を有機溶媒に溶解して収容
し、当該溶液に還元剤金属を添加分散させる。滴
下ロート２には鉱酸を収容し、反応中に少量ずつ
容器内に滴下する。容器１内の溶液は、モータ３
により回転される撹拌機４で撹拌される。また当
該溶液は加熱器（図示せず）により加熱され、所
定の反応温度に保持される。反応温度は60℃以上
とすることが好ましく、一般には反応温度の制御
が行い易い溶媒の還流条件下で反応させるため、
有機溶媒の沸騰温度に保持されることになる。沸
騰した有機溶媒の蒸気は、冷却器５により冷却さ
れ受器６内に保留される。また、反応により生成
した水及び鉱酸中に含まれていた水は有機溶媒と
の共沸により蒸発し、冷却器５により冷却され、
液となり容器内に保留される。これらの水を分離
する場合は、受器６の下部の弁８を開き、連続的
又は断続的に水を含む溶媒又は水層を抜き出す。 水と実質的に相溶しない有機溶媒を用いた場合
は、受器６内において有機溶媒と水とは分離し、
有機溶媒はオーバーフローして管７から容器１内
に戻り水のみ受器６の下部弁８から抜き出すこと
ができる。尚、反応温度は溶液中に浸漬した温度
計９により監視される。 以上のようにして0.1〜10時間還元反応を行つ
た後冷却し、容器内から溶液を取り出す。この反
応後の溶液から無機物を過またはデカンテーシ
ヨン等の操作により除去したのち、反応溶液を水
洗し有機溶媒を留去する。尚、還元反応に用いた
有機溶媒が水と相溶する場合は、無機物を除去し
た後、一旦炭化水素、エーテル等の溶媒を用い、
反応生成物を抽出分離して当該溶媒を留去する必
要があり、反応生成物のロスが増えるためあまり
好ましくない。 有機溶媒を除去した反応生成物は、減圧蒸留、
付加体形成、液体クロマトグラフイー、再結晶等
の精製手段により高純度の大環状ケトンを得るこ
とができる。 実施例 実施例 １〜９ 〔２―ヒドロキシシクロアルカノンの調製〕 10の４つ口ヘルツフラスコに脱水したキシレ
ン４を入れ、これに金属ナトリウム39.8ｇを添
加し、窒素通気下に105℃の温度に保持した。次
に当該液に、ｎ―ペンタデカン二酸のジメチルエ
ステル110ｇをキシレン250mlに溶解した溶液を15
時間かけて滴下した。滴下終了後１時間そのまま
105℃の温度に保ち、次いで80℃以下の温度に冷
却してメタノール200mlを徐々に滴下した。 次に、当該液を氷冷し、反応混合物に氷酢酸
150mlを加え中和した。水層を分離した後、減圧
蒸留を行い152〜166℃（0.33〜0.95mmHg）の温度
での留分を分取することによりアシロイン縮合反
応生成物を得た。このアシロイン縮合反応生成物
をｎ―ペンタンを用いて再結晶を繰り返し精製２
―ヒドロキシシクロペンタデカノンを得た。 また、上記ｎ―ペンタデカン二酸ジメチルエス
テルの代りにｎ―トリデカン二酸ジメチルエステ
ル又はｎ―ヘキサデカン二酸ジエチルエステルを
用い、上述した方法と同じ操作を行い、それぞれ
２―ヒドロキシシクロトリデカノン及び２―ヒド
ロキシシクロヘキサデカノンを調製した。 〔２―ヒドロキシシクロアルカノンのエステル
化〕 ２―ヒドロキシシクロアルカノン30ｇを300ml
のフラスコに採り、無水酢酸ナトリウム2.01ｇ、
無水酢酸60mlを加え約100℃の温度に約30分間加
熱した。得られた反応混合物にｎ―ヘキサン100
mlを加え、この液を飽和食塩水200mlと氷100ｇの
入つた容器に移し撹拌した後、水層と分離除去す
る。有機層に無水硫酸ナトリウム10ｇを加えて脱
水し別する。得られた有機層からｎ―ヘキサン
の大部分を留去し減圧蒸留を行い、133.5〜135.5
℃（0.13〜0.17mmHg）の温度での留分を分取し２
―アセトキシシクロペンタデカノンを得た。 また、２―ヒドロキシシクロペンタデカノンの
代りに２―ヒドロキシシクロトリデカノンを用
い、上述した方法によりエステル化し、減圧蒸留
により121.5〜123.6℃（0.16mmHg）の温度の留分
を分取し２―アセトキシシクロトリデカノンを得
た。 〔還元反応〕 前述した方法で得た２―ヒドロキシシクロペン
タデカノン、22―ヒドロキシシクロトリデカノ
ン、２―ヒドロキシシクロヘキサン、２―アセト
キシシクロペンタデカノン、又は２―アセトキシ
シクロトリデカノンの各々を30ｇ採り、有機溶媒
としてトルエン、キシレン、シクロヘキサン、イ
ソプロパノール、メチエチルケトンから適宜選定
してその100mlに溶解し、還元剤金属として亜鉛
粉末20ｇを分散させ、図に示すような反応装置を
用いて還流条件下に反応させた。鉱酸としては濃
塩酸を用い150mlを1.5時間かけて滴下して還元し
た。 尚、トルエン、キシレン、シクロヘキサンを有
機溶媒とした場合は、受器６に保留された水層
を、イソプロパノール、メチルエチルケトンを用
いた場合は、保留された全液量（約80ml）を間け
つ的に抜き出した。 反応終了後、反応液を過し、亜鉛粉末等を
別した。次いで、イソプロパノール及びメチルエ
チルケトンを用いたものは飽和食塩水500mlを加
え、さらにエーテル１で反応生成物を抽出し
た。 次に、反応液又は抽出液を、10％炭酸ソーダ水
溶液さらに水で洗浄した後、無水硫酸マグネシウ
ム約10ｇを添加し乾燥た後別し蒸発器で溶媒の
大部分を留去した後、減圧蒸留（2Torr以下）に
よりシクロアルカノンを回収した。この結果を第
１表に示した。 実施例 10 実施例１に記載した２―ヒドロキシシクロペン
タデカノンを、シクロヘキサンを溶媒として還元
する操作において、濃塩酸150mlを1.5時間かけて
滴下した後、さらに加温、撹拌をつづけながら濃
塩酸100mlを１時間滴下し、他の操作は実施例１
に記載の方法と同様に行い、反応時間の影響等を
検討した。この結果第１表実施例10に示すよう
に、反応時間を変化させても収量には影響がない
ことが分つた。 比較例 １〜３ 酢酸100mlに亜鉛粉末21ｇを分散させておき、
これに実施例の〔２―ヒドロキシシクロアルカノ
ンの調製〕に記載した方法により得られた２―ヒ
ドロキシシクロペンタデカノン、２―ヒドロキシ
シクロトリデカノン又は２―ヒドロキシシクロヘ
キサデカノンを各々30ｇ溶解し、75〜80℃の温度
に加熱保持して濃塩酸50mlを５〜10分かけて滴下
し、20〜25分間撹拌する。この滴下及び撹拌操作
を３回繰り返した後反応を終了し、亜鉛粉末を
別した後、飽和食塩水500mlを加え、エーテル200
mlで２回抽出した。次に当該抽出物を10％炭酸ソ
ーダ水溶液200mlで洗浄し、さらに飽和食塩水200
mlで洗浄した。次いで、無水硫酸マグネシウム約
10ｇを添加して乾燥した後別し蒸発器でエーテ
ルの大部分を留去した後、減圧蒸留（2Torr以
下）によりシクロアルカノンを回収した。この結
果を第１表に実施例と併記した。この結果から明
らかなように、従来の酢酸を用いる方法に比べて
本発明の方法は収量を高くすることができる。 比較例 ４ 比較例１に記載した２―ヒドロキシシクロペン
タデカノンを酢酸を溶媒として還元する反応操作
において、濃塩酸50mlの滴下操作を３回繰り返し
た後、さらに30分間75〜80℃の温度に保つて撹拌
を続ける操作を行つた以外は比較例１に記載した
方法と全く同様に行い、反応時間の影響を検討し
た。この結果を第１表に比較例４として併記し
た。この結果から明らかなように、反応時間を長
くすると還元反応が進み過ぎてシクロペンタデカ
ノンの収率が減少しており、このことから反応時
間の制御を厳しく行う必要があることが分る。

【表】

【表】 効 果 以上の実施例、比較例から明らかなように、本
発明は、沸点が60℃以上でかつ水と共沸する有機
溶媒を用いて、２―ヒドロキシシクロアルカノン
或いはそのエステル化物を還元させるため反応時
間を厳しく制御しなくても還元反応が進み過ぎず
に高収率で大環状ケトンを製造することができ、
また、当該溶媒のうち水と相溶しない溶媒を用い
ることにより、大環状ケトンの回収工程を簡略化
できる等、格別の効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

図は、本発明の脱水、還元反応に用いる好適な
反応装置の一例である。図中１は容器、２は滴下
ロート、５は冷却器を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 炭素数12〜18の２―ヒドロキシシクロアルカ
   ノン又はこのエステル化物を還元剤金属と鉱酸と
   の接触下に還元して大環状ケトンを製造する方法
   において、前記２―ヒドロキシシクロアルカノン
   又はこのエステル化物を沸点が60℃以上でかつ水
   と共沸する有機溶媒の存在下に還元することを特
   徴とする大環状ケトンの製造方法。 ２ ２―ヒドロキシシクロアルカノン又はこのエ
   ステル化物を沸点が60℃以上でかつ水と共沸する
   有機溶媒の存在下に還元することが、前記有機溶
   媒の還流下に、当該有機溶媒との共沸により水分
   を反応系から留出除去しながら行われることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項の大環状ケトンの
   製造方法。