【発明の詳細な説明】
本発明は、３―ヒドロキシ―4H―ピラン―４
―オン類を製造するための新規な方法、さらに詳
しくいえばフリルカルビノール化合物から１工程
で、しかも高純度の３―ヒドロキシ―4H―ピラ
ン―４―オンを好収率で得る方法に関するもので
ある。
３―ヒドロキシ―4H―ピラン―４―オン類
は、食品、飲料などの風味や香味の増強剤とし
て、また食品フレーバの成分として有用な化合物
である。
これまで、この３―ヒドロキシ―4H―ピラン
―４―オン類の製法としては、例えば有機酸及び
有機酸のアルカリ金属塩又はアルカリ土類金属塩
の存在下、フリルカルビノール化合物にハロゲン
を反応させ、次いで加水分解する方法（特開昭54
―55571号公報）、水性溶媒中で３―置換フリルア
ルコールにハロゲン酸化物、過酸又は過酸化物を
反応させる方法（特開昭53―63381号公報）、５，
６―ジヒドロ―５―ピロン誘導体に、塩基性媒体
中で、ハロゲンを反応させて得られるハロゲン化
物を加水分解する方法（特開昭54―46784号公
報）、３，５，６―ジヒドロ―2H―ピラン―５―
オン類を水素添加して得られる３―オキソ―テト
ラヒドロピラン類を酸化する方法（特開昭53―
9772号公報）、金属塩あるいは酸性物質の存在
下、β，δ―ジオキソアルデヒドジアルキルアセ
タールにアリールヨードソジカルボキシレートを
反応させてアシロキシ化生成物を得、次いでこれ
を環化分解させる方法（特開昭51―41360号公
報、特開昭51―75075号公報）、６―デオキシ―４
―ケト―アルドヘキソース又はその誘導体を、酸
触媒の存在下加熱する方法（特開昭53―98918号
公報）などが提案されている。
しかしながら、これらの方法は多工程を要す
る、あるいは出発原料が高価である、また目的物
の収率や純度が低いなどの欠点があり、工業的に
実施する場合必ずしも満足すべきものとはいえな
い。
本発明者らは、このような従来方法の欠点を克
服し、簡単に、かつ好収率で高純度の３―ヒドロ
キシ―4H―ピラン―４―オンを得る方法を開発
すべく鋭意研究を重ねた結果、出発物質としてフ
リルカルビノール化合物を用い、これに次亜ハロ
ゲン酸エステルとを作用させることにより、１工
程でしかも好収率で高純度の３―ヒドロキシ―
4H―ピラン―４―オン類が得られることを見い
出し、この知見に基づいて本発明を完成するに至
つた。
すなわち、本発明は、一般式
（式中Ｒは水素原子、炭素原子数１〜６個のア
ルキル基、フエニル基及びベンジル基を表わす）
で示されるフリルカルビノール化合物１モルに対
し、水性溶媒の存在下、次亜ハロゲン酸エステル
少なくとも２モルを作用させることを特徴とす
る、
一般式
（式中Ｒは前記と同様の意味をもつ）
で示される３―ヒドロキシ―4H―ピラン―４―
オン類の製造方法を提供するものである。
本発明方法において、出発原料として用いるフ
リルカルビノール化合物は一般式（）で示さ
れ、式中のＲは水素原子、炭素原子数１〜６個の
アルキル基、例えばメチル基、エチル基、プロピ
ル基、ヘキシル基、ビニル基などのアルキル基、
フエニル基及びベンジル基などである。すなわち
一般式（）で示されるフリルカルビノール化合
物としては、例えばフリルカルビノール、フリル
メチルカルビノール、フリルエチルカルビノー
ル、フリルプロピルカルビノール、フリルヘキシ
ルカルビノール、フリルビニルカルビノール、フ
リルフエニルカルビノール、フリルベンジルカル
ビノールなどが挙げられる。これらの化合物は、
２―アシルフラン類を水素化アルミニウムリチウ
ムあるいは水素化ホウ素ナトリウムなどの試薬を
用いて還元することにより、容易に製造される。
本発明方法に用いる次亜ハロゲン酸エステルは
次亜塩素酸、次亜臭素酸及び次亜ヨウ素酸のいず
れのエステルも用いることができるが、経済的観
点から次亜塩素酸エステルを用いることが好まし
い。また、種々の次亜塩素酸エステルのうち安定
性の観点から次亜塩素酸ｔ―ブチルが特に好適で
あるが、ｔ―ブチル基以外のアルキル基例えばｔ
―アミル基も用いることができる。ｔ―ブタノー
ル以外のアルコールの存在下、次亜塩素酸ｔ―ブ
チルを用いる場合、次亜塩素酸ｔ―ブチルの一部
は次亜塩素酸の他のアルコール（溶媒のアルコー
ル）エステルとして、反応にあずかるものと思わ
れる。
また、本発明の反応に用いる次亜ハロゲン酸エ
ステルの量は、フリルカルビノール化合物１モル
に対して２モル以上、好ましくは２〜３モルであ
る。その使用量が２モル未満では収率の低下と副
生物の増加が認められ、また２モルより大過剰を
用いても著しい収率の向上は認められず、特にメ
リツトはない。
次亜ハロゲン酸エステルは、一般に塩基の存在
下アルコールにハロゲンを作用させることによつ
て製造される。本発明の方法に好ましく用いられ
る次亜塩素酸ｔ―ブチルは、テーター及びベル
（H.M.Teeter.E.W.Bell）の方法（Org.Syn.Col.
Vol.４，125）により、ｔ―ブタノールを溶かし
た水酸化ナトリウム水溶液に塩素を通ずることに
よつて容易に製造することができる。また、次亜
臭素酸ｔ―ブチルは、ウオーリング（C.
Walling）の方法（J.Org.Chem.27，2976
（1962））により、硫酸銀と臭素から得られた次亜
臭素酸とｔ―ブタノールとを反応させることによ
つて得られ、次亜ヨウ素酸ｔ―ブチルはアクター
及びバートン（M.Akter，D.H.R.Barton）の方
法（J.Am.Soc.86，1528（1964））に従い、次亜
塩素酸ｔ―ブチルとヨウ素とを反応させることに
より製造される。
本発明の方法は、一般に有機溶媒中で行なうの
が好ましい。この際の溶媒としては、水混和性溶
媒例えば１〜４個の炭素原子を有するアルカノー
ル若しくはジオール、４〜６個の炭素原子を有す
る環状エーテル、低分子量のケトン、ニトリル、
アミド、あるいは２〜６個の炭素原子を有するカ
ルボン酸などが挙げられる。これらのうちアルカ
ノール、ジオール及びカルボン酸のようないわゆ
る極性の強い溶媒は単独でも用いることができる
が、一般に水との混合溶媒として用いられる。こ
の場合混和する水の量は、用いる溶媒の種類や量
によつて異なるが、反応の開始段階の低温におい
て、原料であるフリルカルビノール化合物を溶解
しうる程度の量が用いられる。すなわち、水と有
機溶媒との混合割合は通常、容量比にして９：１
ないし１：９、好ましくは8.5：1.5ないし４：６
の範囲で選ばれる。
反応の初期の工程においては、それほど水の存
在を必要とせず、特に極性の強い溶媒を用いる場
合は、水の存在をほとんど必要としない程である
が、反応の後期の工程においては、加水分解と転
位を容易に行なわせるためにかなりの水の量を必
要とする。したがつて、反応の最初から所定量の
水の存在下で反応を行ない、最後まで同じ溶媒中
で反応を進行させてもよく、あるいは反応の後期
に水又は希薄な酸を加えて反応を行なつてもよ
い。
また、反応に用いる溶媒の量は、フリルカルビ
ノール１重量部当り３〜15重量部、好ましくは５
〜12重量部の範囲である。
ところで、本発明の反応は次に示す経路で進行
するものと考えられる。
すなわち、フリルカルビノール化合物（）は
次亜ハロゲン酸エステルにより酸化されて、中間
生成物(A)，(B)を経て６―ヒドロキシ―2H―ピラ
ン―３（6H）―オン化合物(C)が生成、次いでこ
の化合物(C)が加水分解、転位して３―ヒドロキシ
―4H―ピラン―４―オン化合物（）が生成す
ると考えられる。
一般に、数段の反応工程を含む合成方法におい
ては、最終生成物の精製を容易にするため、各工
程ごとに中間生成物を単離、精製したのち、次の
反応工程を行なうのが通常であるが、本発明の方
法においては、中間生成物である(A)，(B)，(C)の化
合物を単離、精製することなく、各工程に応じた
反応条件を順次付与して最終工程へ導き、最終生
成物を単離しても比較的純粋な生成物を得ること
ができる。したがつて本発明の方法を実施するう
えにおいて、このような条件を選ぶことが経済的
に好ましい。
すなわち、フリルカルビノール化合物（）と
次亜ハロゲン酸エステルとの反応工程は−30〜50
℃、好ましくは−10〜20℃の温度範囲で反応を行
なうことが望ましい。この反応は発熱反応であ
り、高温においては副反応が起り収率が低下す
る。次に(A)から(C)への工程は、あまり低温では進
行が遅く、また高温では副反応が起るため、０〜
50℃、好ましくは15〜35℃の温度範囲（室温）で
反応を行なうのが望ましい。最後の６―ヒドロキ
シ―2H―ピラン―３（6H）―オン化合物(C)を加
水分解、転位して３―ヒドロキシ―4H―ピラン
―４―オン化合物（）に誘導する工程は70〜
120℃、好ましくは80〜110℃の比較的高い温度で
反応を行なうのが望ましい。
本発明の方法によれば、容易に得られる出発原
料を用い、極めて簡単な工程でかつ経済的に高純
度の３―ヒドロキシ―4H―ピラン―４―オン類
を得ることができる。
次に実施例によつて本発明をさらに詳細に説明
する。
実施例 １
反応容器にフリルメチルカルビノール2.80ｇ
（0.025モル）、酢酸2.80ｇ及び水11.20ｇ（酢酸：
水重量比＝１：４）を入れ、反応液の温度が10℃
以上にならないように注意しながら、これに次亜
塩素酸ｔ―ブチル6.84ｇ（0.063モル）を徐々に
添加した。
添加終了後、30分間室温でかきまぜたのち、
100℃で２時間加熱した。反応終了後、冷却した
のち炭酸ナトリウムで中和し、クロロホルムで抽
出すると、純度92％のマルトール2.45ｇが得られ
た。
収率は、フリルメチルカルビノールのモル基準
で71.56％であつた。
実施例 ２
反応容器にフリルメチルカルビノール2.80ｇ
（0.025モル）と15％のｔ―ブタノールを含む水15
mlを加え、液温を10℃以下に保ちながら、これに
次亜塩素酸ｔ―ブチル5.97ｇ（0.055モル）を
徐々に添加した。
添加終了後、室温で30分間かきまぜたのち、２
時間還流下加熱を行つた。反応終了後、冷却した
のち炭酸ナトリウムで中和し、クロロモルムで抽
出すると、純度89％のマルトール2.34ｇが得られ
た。
収率は、フリルメチルカルビノールのモル基準
で66.11％であつた。
実施例 ３
実施例１における次亜塩素酸ｔ―ブチルの代り
に次亜臭素酸ｔ―ブチル9.48ｇ（0.062モル）を
用い、他は全く同様の条件で反応を行わせること
により、純度81％のマルトール1.95ｇを得た。収
率は50.14％であつた。
実施例 ４
実施例１における次亜塩素酸ｔ―ブチルの代り
に、次亜塩素酸ｔ―アミル8.00ｇ（0.062モル）
を用い、他は全く同様の条件で反応を行わせるこ
とにより、純度72％のマントール1.82ｇを得た。
収率は41.60％であつた。
実施例 ５
実施例１におけるフリルメチルカルビノールの
代りに、次表に示す種々のα―置換フリルメチル
カルビノールを用い、実施例１と同様の条件下で
次亜塩素酸ｔ―ブチルを反応させたのち、炭酸ナ
トリウムで中和した。
このようにして得られた化合物、その物理的性
質、及び収率を次表に示す。
【表】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention provides 3-hydroxy-4H-pyran-4
The present invention relates to a new method for producing -ones, more specifically, a method for obtaining highly pure 3-hydroxy-4H-pyran-4-one in a good yield from a furylcarbinol compound in one step. be. 3-Hydroxy-4H-pyran-4-ones are compounds useful as flavor enhancers for foods, beverages, etc., and as food flavor components. Until now, the method for producing 3-hydroxy-4H-pyran-4-ones has been, for example, by reacting a furyl carbinol compound with a halogen in the presence of an organic acid and an alkali metal salt or alkaline earth metal salt of an organic acid. , followed by a method of hydrolysis (Japanese Unexamined Patent Publication No. 1983
-55571 publication), method of reacting 3-substituted furyl alcohol with a halogen oxide, peracid, or peroxide in an aqueous solvent (JP-A-53-63381 publication), 5.
A method of hydrolyzing a halide obtained by reacting a 6-dihydro-5-pyrone derivative with a halogen in a basic medium (Japanese Unexamined Patent Publication No. 1983-46784), 3,5,6-dihydro-2H -Piran-5-
A method for oxidizing 3-oxo-tetrahydropyrans obtained by hydrogenating ons (Japanese Patent Application Laid-open No. 1973-
9772), a method in which β,δ-dioxoaldehyde dialkyl acetal is reacted with an aryliodosodicarboxylate in the presence of a metal salt or an acidic substance to obtain an acyloxylated product, and then this is cyclized and decomposed ( JP-A-51-41360, JP-A-51-75075), 6-deoxy-4
A method has been proposed in which a -keto-aldohexose or a derivative thereof is heated in the presence of an acid catalyst (Japanese Unexamined Patent Publication No. 1989-98918). However, these methods have drawbacks such as requiring multiple steps, expensive starting materials, and low yield and purity of the target product, and are not necessarily satisfactory when implemented industrially. The present inventors have conducted extensive research to overcome the drawbacks of such conventional methods and to develop a method for easily obtaining high-purity 3-hydroxy-4H-pyran-4-one with good yield. As a result, by using a furyl carbinol compound as a starting material and reacting it with a hypohalite ester, highly purified 3-hydroxy-
It was discovered that 4H-pyran-4-ones can be obtained, and the present invention was completed based on this knowledge. That is, the present invention provides the general formula (In the formula, R represents a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, a phenyl group, or a benzyl group). General formula, characterized in that at least 2 moles are acted upon. (In the formula, R has the same meaning as above) 3-hydroxy-4H-pyran-4-
The present invention provides a method for producing on-type compounds. In the method of the present invention, the furyl carbinol compound used as a starting material is represented by the general formula (), where R is a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, such as a methyl group, an ethyl group, a propyl group. , alkyl groups such as hexyl groups and vinyl groups,
These include phenyl group and benzyl group. That is, the furyl carbinol compound represented by the general formula () includes, for example, furyl carbinol, furyl methyl carbinol, furyl ethyl carbinol, furyl propyl carbinol, furyl hexyl carbinol, furyl vinyl carbinol, and furyl phenyl carbinol. , furylbenzyl carbinol and the like. These compounds are
It is easily produced by reducing 2-acylfurans using a reagent such as lithium aluminum hydride or sodium borohydride. As the hypohalous acid ester used in the method of the present invention, any ester of hypochlorous acid, hypobromous acid, or hypoiodic acid can be used, but it is preferable to use hypochlorous acid ester from an economic point of view. . Among various hypochlorite esters, t-butyl hypochlorite is particularly preferred from the viewpoint of stability, but alkyl groups other than t-butyl, such as t-butyl
-Amyl groups can also be used. When t-butyl hypochlorite is used in the presence of an alcohol other than t-butanol, a portion of the t-butyl hypochlorite becomes an ester of other alcohols (solvent alcohol) of hypochlorous acid and participates in the reaction. It seems to be something to be shared. Further, the amount of hypohalous acid ester used in the reaction of the present invention is 2 mol or more, preferably 2 to 3 mol, per 1 mol of the furylcarbinol compound. If the amount used is less than 2 moles, a decrease in yield and an increase in by-products will be observed, and even if the amount used is in excess of 2 moles, no significant improvement in yield will be observed, and there will be no particular merit. Hypohalous acid esters are generally produced by reacting alcohol with halogen in the presence of a base. The t-butyl hypochlorite preferably used in the method of the present invention is the method of Teeter and Bell (HMTeeter.EWBell) (Org.Syn.Col.
Vol. 4 , 125), it can be easily produced by passing chlorine through an aqueous sodium hydroxide solution in which t-butanol is dissolved. In addition, t-butyl hypobromite is used in Walling (C.
Walling) method (J.Org.Chem. 27 , 2976
(1962)) by reacting hypobromic acid obtained from silver sulfate and bromine with t-butanol; ) (J.Am.Soc. 86 , 1528 (1964)) by reacting t-butyl hypochlorite and iodine. It is generally preferred that the process of the invention is carried out in an organic solvent. In this case, water-miscible solvents such as alkanols or diols having 1 to 4 carbon atoms, cyclic ethers having 4 to 6 carbon atoms, low molecular weight ketones, nitriles,
Examples include amides, carboxylic acids having 2 to 6 carbon atoms, and the like. Among these, so-called strongly polar solvents such as alkanols, diols and carboxylic acids can be used alone, but are generally used as a mixed solvent with water. In this case, the amount of water to be mixed varies depending on the type and amount of the solvent used, but is used in an amount that can dissolve the furyl carbinol compound as a raw material at a low temperature at the initiation stage of the reaction. That is, the mixing ratio of water and organic solvent is usually 9:1 by volume.
to 1:9, preferably 8.5:1.5 to 4:6
selected within the range. In the early steps of the reaction, the presence of water is not necessary, especially when using a highly polar solvent, but in the later steps of the reaction, the presence of water is not necessary. A considerable amount of water is required to facilitate the rearrangement. Therefore, the reaction may be carried out in the presence of a predetermined amount of water from the beginning of the reaction, and the reaction may be allowed to proceed in the same solvent until the end, or the reaction may be carried out by adding water or dilute acid in the latter stage of the reaction. It's okay to get old. The amount of solvent used in the reaction is 3 to 15 parts by weight, preferably 5 parts by weight per 1 part by weight of furyl carbinol.
~12 parts by weight. By the way, the reaction of the present invention is thought to proceed along the following route. That is, the furylcarbinol compound () is oxidized with a hypohalite ester, and the 6-hydroxy-2H-pyran-3(6H)-one compound (C) is produced via intermediate products (A) and (B). It is thought that this compound (C) is then hydrolyzed and rearranged to produce a 3-hydroxy-4H-pyran-4-one compound (). Generally, in synthetic methods that involve several reaction steps, in order to facilitate the purification of the final product, it is usual to isolate and purify the intermediate product at each step before proceeding to the next reaction step. However, in the method of the present invention, the intermediate products (A), (B), and (C) are not isolated or purified, but the reaction conditions corresponding to each step are sequentially applied to the final product. Even if the final product is isolated, a relatively pure product can be obtained. Therefore, in carrying out the method of the present invention, it is economically preferable to select such conditions. That is, the reaction step between furyl carbinol compound () and hypohalite ester is -30 to 50
It is desirable to carry out the reaction at a temperature range of -10 to 20°C. This reaction is exothermic, and at high temperatures side reactions occur and the yield decreases. Next, the process from (A) to (C) progresses slowly at too low a temperature, and side reactions occur at high temperatures.
It is desirable to carry out the reaction at a temperature range of 50°C, preferably 15-35°C (room temperature). The final step of hydrolyzing and rearranging the 6-hydroxy-2H-pyran-3(6H)-one compound (C) to derive the 3-hydroxy-4H-pyran-4-one compound () is from 70 to
It is desirable to carry out the reaction at a relatively high temperature of 120°C, preferably 80-110°C. According to the method of the present invention, highly pure 3-hydroxy-4H-pyran-4-ones can be obtained economically and in an extremely simple process using easily obtained starting materials. Next, the present invention will be explained in more detail with reference to Examples. Example 1 2.80 g of furyl methyl carbinol in the reaction vessel
(0.025 mol), acetic acid 2.80 g and water 11.20 g (acetic acid:
Water weight ratio = 1:4) was added, and the temperature of the reaction solution was 10℃.
6.84 g (0.063 mol) of t-butyl hypochlorite was gradually added to this while being careful not to exceed the amount. After the addition was complete, stir at room temperature for 30 minutes, then
Heated at 100°C for 2 hours. After the reaction was completed, the mixture was cooled, neutralized with sodium carbonate, and extracted with chloroform to obtain 2.45 g of maltol with a purity of 92%. The yield was 71.56% on a molar basis of furyl methyl carbinol. Example 2 2.80 g of furyl methyl carbinol in the reaction vessel
(0.025 mol) and 15% t-butanol in water15
ml, and 5.97 g (0.055 mol) of t-butyl hypochlorite was gradually added thereto while keeping the liquid temperature below 10°C. After the addition was complete, stir at room temperature for 30 minutes, then
Heating was carried out under reflux for an hour. After the reaction was completed, the mixture was cooled, neutralized with sodium carbonate, and extracted with chloromorm to obtain 2.34 g of maltol with a purity of 89%. The yield was 66.11% on a molar basis of furyl methyl carbinol. Example 3 By using 9.48 g (0.062 mol) of t-butyl hypobromite in place of t-butyl hypochlorite in Example 1 and carrying out the reaction under the same conditions as in Example 1, a purity of 81% was obtained. 1.95 g of maltol was obtained. The yield was 50.14%. Example 4 In place of t-butyl hypochlorite in Example 1, 8.00 g (0.062 mol) of t-amyl hypochlorite
1.82 g of mantol with a purity of 72% was obtained by carrying out the reaction under exactly the same conditions.
The yield was 41.60%. Example 5 Instead of furylmethylcarbinol in Example 1, various α-substituted furylmethylcarbinols shown in the table below were used, and t-butyl hypochlorite was reacted under the same conditions as in Example 1. It was then neutralized with sodium carbonate. The compounds thus obtained, their physical properties and yields are shown in the following table. 【table】