JPWO2003104215A1 - テトラヒドロピラン−４−オールの製法並びにその中間体及びその製法 - Google Patents
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Abstract
本発明は、（Ａ）３−ブテン−１−オール、ホルムアルデヒド化合物及びギ酸を反応させて、式（１）：で示されるテトラヒドロピラニル−４−ホルメートとする環化反応工程、（Ｂ）次いで、テトラヒドロピラニル−４−ホルメートを加溶媒分解して式（２）：で示されるテトラヒドロピラン−４−オールとする加溶媒分解工程、を含んでなることを特徴とする、テトラヒドロピラン−４−オールの製法並びにその中間体及びその製法に関する。
Description
技術分野
本発明は、テトラヒドロピラン−４−オールの新規な製法並びにその中間体及びその製法に関する。テトラヒドロピラン−４−オールは、医薬・農薬等の合成中間体や原料として有用な化合物である。
背景技術
従来、テトラヒドロピラン−４−オールの製法としては、多量の硫酸の存在下、３−ブテン−１−オールとホルマリンとを反応させて、収率６１％（３−ブテン−１−オール基準）でテトラヒドロピラン−４−オールを製造する方法が開示されている（Ｃｈｅｍ．Ｂｅｒ．，８８，１０５３（１９５５））。しかしながら、この方法は、収率が低い上に、反応終了後の硫酸の後処理が繁雑となる等の問題があり、工業的な製法としては有利ではなかった。
本発明の課題は、即ち、上記問題点を解決し、繁雑な後処理を必要とせず、高収率でテトラヒドロピラン−４−オールを製造出来る、工業的に好適なテトラヒドロピラン−４−オールの製法を提供するものである。
発明の要旨
本発明の課題は、
（Ａ）３−ブテン−１−オール、ホルムアルデヒド化合物及びギ酸を反応させて、式（１）：
で示されるテトラヒドロピラニル−４−ホルメートとする環化反応工程、
（Ｂ）次いで、テトラヒドロピラニル−４−ホルメートを加溶媒分解して式（２）：
で示されるテトラヒドロピラン−４−オールとする加溶媒分解工程、
を含んでなることを特徴とする、テトラヒドロピラン−４−オールの製法によって解決される。
本発明の課題は、又、式（１）：
で示されるテトラヒドロピラニル−４−ホルメート及び３−ブテン−１−オール、ホルムアルデヒド化合物及びギ酸を反応させて環化反応工程を行う、式（１）で示されるテトラヒドロピラニル−４−ホルメートの製法によっても解決される。
発明を実施するための最良の形態
本発明は、
（Ａ）３−ブテン−１−オール、ホルムアルデヒド化合物及びギ酸を反応させて、式（１）で示されるテトラヒドロピラニル−４−ホルメートとする環化反応工程、
（Ｂ）次いで、テトラヒドロピラニル−４−ホルメートを加溶媒分解して式（２）で示されるテトラヒドロピラン−４−オールとする加溶媒分解工程、
を含んでなる二つの工程によってテトラヒドロピラン−４−オールを反応生成物として得るものである。
引き続き、前記の二つの工程を順次説明する。
（Ａ）環化反応工程
本発明の環化反応工程は、３−ブテン−１−オール、ホルムアルデヒド化合物及びギ酸を反応させて、テトラヒドロピラニル−４−ホルメートとする工程である。
本発明の環化反応工程において使用する原料の３−ブテン−１−オールは、１，４−ブタンジオールの脱水反応（例えば、Ｂｕｌｌ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．Ｊｐｎ．，５４，１５８５（１９８１））やブタジエンのモノエポキシ化反応とそれに続く還元反応（例えば、ＷＯ９９３６３７９）によって容易に合成が可能な化合物である。
本発明の環化反応工程において使用するホルムアルデヒド化合物としては、ホルムアルデヒドの水溶液又はホルムアルデヒドの重合体等が挙げられるが、例えば、ホルマリン、パラホルムアルデヒド及びトリオキサンから成る群より選択される少なくとも１種が好適に使用される。
前記ホルムアルデヒド化合物の使用量は、原料の３−ブテン−１−オール１モルに対して、ホルムアルデヒド換算で、好ましくは１．０〜５．０モル、更に好ましくは１．１〜２．０モルである。これらのホルムアルデヒド化合物は、単独又は二種以上を混合して使用しても良い。
本発明の環化反応工程において使用するギ酸（又はその水溶液でも良い）の量は、原料の３−ブテン−１−オール１モルに対して、好ましくは１〜２０モル、更に好ましくは２〜１０モルである。
本発明の環化反応工程は、ギ酸以外の溶媒の存在下又は非存在下において行われる。使用される溶媒としては、反応を阻害しないものならば特に限定されず、例えば、ベンゼン、トルエン、キシレン、メシチレン等の芳香族炭化水素類；クロロホルム、ジクロロエタン等のハロゲン化炭化水素類；酢酸エチル、酢酸ブチル等の有機酸エステル類；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等のエーテル類が挙げられる。
前記溶媒の使用量は、３−ブテン−１−オール１ｇに対して好ましくは０〜５０ｍｌ、更に好ましくは０〜１０ｍｌである。これらの溶媒は、単独又は二種以上を混合して使用しても良い。
本発明の環化反応工程は、例えば、不活性ガスの雰囲気にて、３−ブテン−１−オール、ホルムアルデヒド化合物及びギ酸を混合して、攪拌しながら反応させる等の方法によって行われる。その際の反応温度は、好ましくは１０〜１１０℃、更に好ましくは５０〜１００℃であり、反応圧力は特に制限されない。
本発明の環化反応工程では、主な生成物としてテトラヒドロピラニル−４−ホルメートを含んだ溶液が得られるが、本発明においては、通常、該溶液をそのまま又は濃縮した後に次の工程を行う。しかし、場合によっては、生成したテトラヒドロピラニル−４−ホルメートを、例えば、晶析、再結晶、蒸留、カラムクロマトグラフィー等の一般的な方法によって一旦単離・精製した後に、次の工程を行っても良い。
（Ｂ）加溶媒分解工程
本発明の加溶媒分解工程は、テトラヒドロピラニル−４−ホルメートを加溶媒分解してテトラヒドロピラン−４−オールとする工程である。
本発明の加溶媒分解工程は、一般的にギ酸エステルを加溶媒分解出来る方法ならば特に限定されないが、酸又は塩基の存在下、水、アルコール、又は水とアルコールの混合溶媒中で行うことが好ましい。
前記酸としては、例えば、メタンスルホン酸、エタンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、ｐ−トルエンスルホン酸等の有機スルホン酸類；硫酸、クロロ硫酸等の無機スルホン酸類；フッ化水素酸、塩酸、臭化水素酸、ヨウ化水素酸等のハロゲン化水素酸類；クロロ酢酸、ジクロロ酢酸等のハロゲン化カルボン酸類が挙げられるが、好ましくは有機スルホン酸類、無機スルホン酸類、更に好ましくは有機スルホン酸類が使用される。なお、これらの酸は、単独又は二種以上を混合して使用しても良い。
前記酸の使用量は、テトラヒドロピラニル−４−ホルメート１ｇに対して、好ましくは０．１〜２００ｍｇ、更に好ましくは２〜５０ｍｇである。
塩基を使用する場合には、ギ酸を蒸留等の適当な手段で取り除いた後、或いはギ酸を中和し、加溶媒分解反応を進行させるに足る量を添加することが好ましく、テトラヒドロピラニル−４−ホルメートに対して１当量以下の量であることが更に好ましい。このような塩基としては、一般に加溶媒分解反応に使用される塩基であれば特に限定されず、例えば、水酸化アルカリ金属塩、アルカリ金属炭酸塩、アルカリ金属炭酸水素塩等の無機塩基、第三級アミン等の有機塩基が使用される。
本発明においては、使用量が少なくて有効に反応を促進できることから、酸を添加して加溶媒分解工程を行うことが好ましい。
前記アルコールとしては、例えば、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、ｎ−ブチルアルコール、ｓｅｃ−ブチルアルコール、ｔ−ブチルアルコール、ペンチルアルコール、メトキシエタノール、エトキシエタノール、エチレングリコール、トリエチレングリコール等が挙げられるが、好ましくはメタノール、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、更に好ましくはメタノール、エタノール、イソプロピルアルコールが使用される。なお、これらのアルコールは、単独又は二種以上を混合して使用しても良く、水を含んでいても構わない。
前記アルコールの使用量は、テトラヒドロピラニル−４−ホルメート１モルに対して、好ましくは１〜１００モル、更に好ましくは５〜５０モルである。
本発明の加溶媒分解工程は、例えば、不活性ガスの雰囲気にて、テトラヒドロピラニル−４−ホルメート、アルコール及び酸又は塩基を混合して、攪拌しながら反応させる等の方法によって行われる。その際の反応温度は、好ましくは２０〜１２０℃、更に好ましくは３０〜７０℃であり、反応圧力は特に制限されない。
なお、最終生成物であるテトラヒドロピラン−４−オールは、例えば、加溶媒分解工程終了後、濃縮、蒸留、再結晶、カラムクロマトグラフィー等の一般的な方法によって単離・精製される。
実施例
次に、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明の範囲はこれらに限定されるものではない。
実施例１（テトラヒドロピラン−４−オールの合成）
攪拌装置、温度計、滴下漏斗及びディーン−スターク（Ｄｅａｎ−Ｓｔａｒｋ）装置を備えた内容積２Ｌのガラス製フラスコに、９８質量％ギ酸６００ｍｌを加えて８０℃まで加熱した。その後、３−ブテン−１−オール３００ｇ（４．１６ｍｏｌ）及びトリオキサン１４９．９ｇ（１．６６ｍｏｌ）を９８質量％ギ酸６００ｍｌに溶解させたものを４．５時間かけてゆるやかに滴下し、窒素雰囲気下、同温度で８時間環化反応させた。
次いで、反応液を室温まで冷却後、メタンスルホン酸５．４ｇ（５６ｍｍｏｌ）及びエタノール６００ｍｌを加えて常圧下で反応液を６４℃まで加熱し、副生するギ酸エチルを留去しながら加溶媒分解を行った。更に、この操作を３回繰り返した後、反応液を減圧蒸留（８５〜８７℃、１７３Ｐａ）し、無色液体として、純度９９．２％（ガスクロマトグラフィーによる面積百分率）のテトラヒドロピラン−４−オール３４７ｇを得た（３−ブテン−１−オール基準の単離収率：８１．６％）。
実施例２（テトラヒドロピラン−４−オールの合成）
攪拌装置、温度計、滴下漏斗及びディーン−スターク（Ｄｅａｎ−Ｓｔａｒｋ）装置を備えた内容積５００ｍｌのガラス製フラスコに、３−ブテン−１−オール２７．０ｇ（３７４ｍｍｏｌ）、トリオキサン１３．５ｇ（１５０ｍｍｏｌ）及び９８質量％ギ酸１３３ｍｌを加え、窒素雰囲気下、８０℃で４時間環化反応させた。
次いで、減圧下にて反応液からギ酸を留去した後、メタンスルホン酸１ｇ（１０ｍｍｏｌ）及びメタノール２００ｍｌを加えて常圧下で反応液を６４℃まで加熱し、副生するギ酸メチルを留去しながら加溶媒分解を行った。更に、この操作を繰り返した後、反応液をガスクロマトグラフィーにて分析（内部標準法）したところ、テトラヒドロピラン−４−オールが３０．２ｇ生成していた（３−ブテン−１−オール基準の反応収率：７９％）。
実施例３（テトラヒドロピラン−４−オールの合成）
実施例２において、メタノールをエタノールに変えたこと以外は、実施例２と同様に反応を行った。その結果、テトラヒドロピラン−４−オールが３０．９ｇ生成していた（３−ブテン−１−オール基準の反応収率：８１％）。
実施例４（テトラヒドロピラン−４−オールの合成）
実施例２において、メタノールをイソプロピルアルコールに変えたこと以外は、実施例２と同様に反応を行った。その結果、テトラヒドロピラン−４−オールが３２．１ｇ生成していた（３−ブテン−１−オール基準の反応収率：８４％）。
実施例５（テトラヒドロピラン−４−オールの合成）
攪拌装置、温度計、滴下漏斗及びディーン−スターク（Ｄｅａｎ−Ｓｔａｒｋ）装置を備えた内容積５００ｍｌのガラス製フラスコに、３−ブテン−１−オール１０．０ｇ（１３９ｍｍｏｌ）、トリオキサン５．０ｇ（５６ｍｍｏｌ）及び９８質量％ギ酸４０ｍｌを加え、窒素雰囲気下、８０℃で４時間環化反応させた。
次いで、メタンスルホン酸０．２ｇ（２ｍｍｏｌ）及びエタノール５０ｍｌを加えて常圧下で反応液を６４℃まで加熱し、副生するギ酸エチルを留去しながら加溶媒分解を行った。更に、この操作を繰り返した後、反応液をガスクロマトグラフィーにて分析（内部標準法）したところ、テトラヒドロピラン−４−オールが１３．１ｇ生成していた（３−ブテン−１−オール基準の反応収率：９２％）。
実施例６（テトラヒドロピラニル−４−ホルメートの合成）
攪拌装置、温度計及びディーン−スターク（Ｄｅａｎ−Ｓｔａｒｋ）装置を備えた内容積１Ｌのガラス製フラスコに、３−ブテン−１−オール１００ｇ（１．３９ｍｏｌ）、トリオキサン５０．０ｇ（０．５６ｍｏｌ）及び９８質量％ギ酸５００ｍｌを加え、窒素雰囲気下、８０℃で８時間環化反応させた。反応終了後、減圧下で濃縮した後、減圧蒸留（９２〜９４℃、６６７Ｐａ）し、無色液体として、純度９４．９％（ガスクロマトグラフィーによる面積百分率）のテトラヒドロピラニル−４−ホルメート１３１．６ｇを得た（３−ブテン−１−オール基準の単離収率：６９％）。
テトラヒドロピラニル−４−ホルメートは、以下の物性値で示される新規な化合物である。
ＣＩ−ＭＳ（ｍ／ｅ）；１３１（Ｍ＋１）
１Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３，δ（ｐｐｍ））；１．６７〜１．７８（２Ｈ，ｍ）、１．９１〜２．００（２Ｈ，ｍ）、３．５２〜３．６０（２Ｈ，ｍ）、３．９０〜３．９７（２Ｈ，ｍ）、５．０６〜５．１４（１Ｈ，ｍ）、８．６０（１Ｈ，ｓ）
実施例７（テトラヒドロピラニル−４−ホルメートの合成）
攪拌装置及び温度計及びを備えた内容積２５ｍｌのガラス製フラスコに、３−ブテン−１−オール１．００ｇ（１３．９ｍｍｏｌ）、９２質量％パラホルムアルデヒド０．５４ｇ（１６．７ｍｍｏｌ）及び９８質量％ギ酸５ｍｌを加え、窒素雰囲気下、８０℃で４時間環化反応させた。反応終了後、反応液をガスクロマトグラフィーにより分析（内部標準法）したところ、テトラヒドロピラニル−４−ホルメートが１．７７ｇ生成していた（３−ブテン−１−オール基準の反応収率：９８％）。
実施例８（テトラヒドロピラニル−４−ホルメートの合成）
攪拌装置及び温度計及びを備えた内容積２５ｍｌのガラス製フラスコに、３−ブテン−１−オール１．００ｇ（１３．９ｍｍｏｌ）、トリオキサン０．５０ｇ（５．６ｍｍｏｌ）及び９８質量％ギ酸５ｍｌを加え、窒素雰囲気下、８０℃で４時間環化反応させた。反応終了後、反応液をガスクロマトグラフィーにより分析（内部標準法）したところ、テトラヒドロピラニル−４−ホルメートが１．８１ｇ生成していた（３−ブテン−１−オール基準の反応収率：１００％）。
実施例９（テトラヒドロピラニル−４−ホルメートの合成）
攪拌装置及び温度計及びを備えた内容積２５ｍｌのガラス製フラスコに、３−ブテン−１−オール１．００ｇ（１３．９ｍｍｏｌ）、３７質量％ホルマリン水溶液１．３５ｇ（１６．７ｍｍｏｌ）及び９８質量％ギ酸５ｍｌを加え、窒素雰囲気下、５５℃で８時間環化反応させた。反応終了後、反応液をガスクロマトグラフィーにより分析（内部標準法）したところ、テトラヒドロピラニル−４−ホルメートが１．１０ｇ生成していた（３−ブテン−１−オール基準の反応収率：６１％）。
実施例１０（テトラヒドロピラニル−４−ホルメートの合成）
攪拌装置及び温度計及びを備えた内容積２５ｍｌのガラス製フラスコに、３−ブテン−１−オール１．００ｇ（１３．９ｍｍｏｌ）、トリオキサン０．５０ｇ（５．６ｍｍｏｌ）及び９８質量％ギ酸５ｍｌを加え、窒素雰囲気下、１２０℃で８時間環化反応させた。反応終了後、反応液をガスクロマトグラフィーにより分析（内部標準法）したところ、テトラヒドロピラニル−４−ホルメートが１．４７ｇ生成していた（３−ブテン−１−オール基準の反応収率：８１％）。
実施例１１（テトラヒドロピラニル−４−ホルメートの合成）
攪拌装置及び温度計及びを備えた内容積２５ｍｌのガラス製フラスコに、３−ブテン−１−オール１０．０ｇ（１３９ｍｍｏｌ）、トリオキサン５．０ｇ（５６ｍｍｏｌ）及び９８質量％ギ酸５０ｍｌを加え、窒素雰囲気下、８０℃で４時間環化反応させた。反応終了後、反応液をガスクロマトグラフィーにより分析（内部標準法）したところ、テトラヒドロピラニル−４−ホルメートが１８．１ｇ生成していた（３−ブテン−１−オール基準の反応収率：１００％）。
実施例１２（テトラヒドロピラニル−４−ホルメートの合成）
攪拌装置及び温度計及びを備えた内容積２５ｍｌのガラス製フラスコに、３−ブテン−１−オール２．０ｇ（２８ｍｍｏｌ）、トリオキサン１．０ｇ（１１ｍｍｏｌ）、９８質量％ギ酸６ｍｌ及びトルエン６ｍｌを加え、窒素雰囲気下、８０℃で８時間環化反応させた。反応終了後、反応液をガスクロマトグラフィーにより分析（内部標準法）したところ、テトラヒドロピラニル−４−ホルメートが２．９ｇ生成していた（３−ブテン−１−オール基準の反応収率：８１％）。
産業上の利用可能性
本発明により、繁雑な後処理を必要とせず、高収率でテトラヒドロピラン−４−オールを製造出来る、工業的に好適なテトラヒドロピラン−４−オールの製法を提供することが出来る。
本発明は、テトラヒドロピラン−４−オールの新規な製法並びにその中間体及びその製法に関する。テトラヒドロピラン−４−オールは、医薬・農薬等の合成中間体や原料として有用な化合物である。
背景技術
従来、テトラヒドロピラン−４−オールの製法としては、多量の硫酸の存在下、３−ブテン−１−オールとホルマリンとを反応させて、収率６１％（３−ブテン−１−オール基準）でテトラヒドロピラン−４−オールを製造する方法が開示されている（Ｃｈｅｍ．Ｂｅｒ．，８８，１０５３（１９５５））。しかしながら、この方法は、収率が低い上に、反応終了後の硫酸の後処理が繁雑となる等の問題があり、工業的な製法としては有利ではなかった。
本発明の課題は、即ち、上記問題点を解決し、繁雑な後処理を必要とせず、高収率でテトラヒドロピラン−４−オールを製造出来る、工業的に好適なテトラヒドロピラン−４−オールの製法を提供するものである。
発明の要旨
本発明の課題は、
（Ａ）３−ブテン−１−オール、ホルムアルデヒド化合物及びギ酸を反応させて、式（１）：
（Ｂ）次いで、テトラヒドロピラニル−４−ホルメートを加溶媒分解して式（２）：
を含んでなることを特徴とする、テトラヒドロピラン−４−オールの製法によって解決される。
本発明の課題は、又、式（１）：
発明を実施するための最良の形態
本発明は、
（Ａ）３−ブテン−１−オール、ホルムアルデヒド化合物及びギ酸を反応させて、式（１）で示されるテトラヒドロピラニル−４−ホルメートとする環化反応工程、
（Ｂ）次いで、テトラヒドロピラニル−４−ホルメートを加溶媒分解して式（２）で示されるテトラヒドロピラン−４−オールとする加溶媒分解工程、
を含んでなる二つの工程によってテトラヒドロピラン−４−オールを反応生成物として得るものである。
引き続き、前記の二つの工程を順次説明する。
（Ａ）環化反応工程
本発明の環化反応工程は、３−ブテン−１−オール、ホルムアルデヒド化合物及びギ酸を反応させて、テトラヒドロピラニル−４−ホルメートとする工程である。
本発明の環化反応工程において使用する原料の３−ブテン−１−オールは、１，４−ブタンジオールの脱水反応（例えば、Ｂｕｌｌ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．Ｊｐｎ．，５４，１５８５（１９８１））やブタジエンのモノエポキシ化反応とそれに続く還元反応（例えば、ＷＯ９９３６３７９）によって容易に合成が可能な化合物である。
本発明の環化反応工程において使用するホルムアルデヒド化合物としては、ホルムアルデヒドの水溶液又はホルムアルデヒドの重合体等が挙げられるが、例えば、ホルマリン、パラホルムアルデヒド及びトリオキサンから成る群より選択される少なくとも１種が好適に使用される。
前記ホルムアルデヒド化合物の使用量は、原料の３−ブテン−１−オール１モルに対して、ホルムアルデヒド換算で、好ましくは１．０〜５．０モル、更に好ましくは１．１〜２．０モルである。これらのホルムアルデヒド化合物は、単独又は二種以上を混合して使用しても良い。
本発明の環化反応工程において使用するギ酸（又はその水溶液でも良い）の量は、原料の３−ブテン−１−オール１モルに対して、好ましくは１〜２０モル、更に好ましくは２〜１０モルである。
本発明の環化反応工程は、ギ酸以外の溶媒の存在下又は非存在下において行われる。使用される溶媒としては、反応を阻害しないものならば特に限定されず、例えば、ベンゼン、トルエン、キシレン、メシチレン等の芳香族炭化水素類；クロロホルム、ジクロロエタン等のハロゲン化炭化水素類；酢酸エチル、酢酸ブチル等の有機酸エステル類；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等のエーテル類が挙げられる。
前記溶媒の使用量は、３−ブテン−１−オール１ｇに対して好ましくは０〜５０ｍｌ、更に好ましくは０〜１０ｍｌである。これらの溶媒は、単独又は二種以上を混合して使用しても良い。
本発明の環化反応工程は、例えば、不活性ガスの雰囲気にて、３−ブテン−１−オール、ホルムアルデヒド化合物及びギ酸を混合して、攪拌しながら反応させる等の方法によって行われる。その際の反応温度は、好ましくは１０〜１１０℃、更に好ましくは５０〜１００℃であり、反応圧力は特に制限されない。
本発明の環化反応工程では、主な生成物としてテトラヒドロピラニル−４−ホルメートを含んだ溶液が得られるが、本発明においては、通常、該溶液をそのまま又は濃縮した後に次の工程を行う。しかし、場合によっては、生成したテトラヒドロピラニル−４−ホルメートを、例えば、晶析、再結晶、蒸留、カラムクロマトグラフィー等の一般的な方法によって一旦単離・精製した後に、次の工程を行っても良い。
（Ｂ）加溶媒分解工程
本発明の加溶媒分解工程は、テトラヒドロピラニル−４−ホルメートを加溶媒分解してテトラヒドロピラン−４−オールとする工程である。
本発明の加溶媒分解工程は、一般的にギ酸エステルを加溶媒分解出来る方法ならば特に限定されないが、酸又は塩基の存在下、水、アルコール、又は水とアルコールの混合溶媒中で行うことが好ましい。
前記酸としては、例えば、メタンスルホン酸、エタンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、ｐ−トルエンスルホン酸等の有機スルホン酸類；硫酸、クロロ硫酸等の無機スルホン酸類；フッ化水素酸、塩酸、臭化水素酸、ヨウ化水素酸等のハロゲン化水素酸類；クロロ酢酸、ジクロロ酢酸等のハロゲン化カルボン酸類が挙げられるが、好ましくは有機スルホン酸類、無機スルホン酸類、更に好ましくは有機スルホン酸類が使用される。なお、これらの酸は、単独又は二種以上を混合して使用しても良い。
前記酸の使用量は、テトラヒドロピラニル−４−ホルメート１ｇに対して、好ましくは０．１〜２００ｍｇ、更に好ましくは２〜５０ｍｇである。
塩基を使用する場合には、ギ酸を蒸留等の適当な手段で取り除いた後、或いはギ酸を中和し、加溶媒分解反応を進行させるに足る量を添加することが好ましく、テトラヒドロピラニル−４−ホルメートに対して１当量以下の量であることが更に好ましい。このような塩基としては、一般に加溶媒分解反応に使用される塩基であれば特に限定されず、例えば、水酸化アルカリ金属塩、アルカリ金属炭酸塩、アルカリ金属炭酸水素塩等の無機塩基、第三級アミン等の有機塩基が使用される。
本発明においては、使用量が少なくて有効に反応を促進できることから、酸を添加して加溶媒分解工程を行うことが好ましい。
前記アルコールとしては、例えば、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、ｎ−ブチルアルコール、ｓｅｃ−ブチルアルコール、ｔ−ブチルアルコール、ペンチルアルコール、メトキシエタノール、エトキシエタノール、エチレングリコール、トリエチレングリコール等が挙げられるが、好ましくはメタノール、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、更に好ましくはメタノール、エタノール、イソプロピルアルコールが使用される。なお、これらのアルコールは、単独又は二種以上を混合して使用しても良く、水を含んでいても構わない。
前記アルコールの使用量は、テトラヒドロピラニル−４−ホルメート１モルに対して、好ましくは１〜１００モル、更に好ましくは５〜５０モルである。
本発明の加溶媒分解工程は、例えば、不活性ガスの雰囲気にて、テトラヒドロピラニル−４−ホルメート、アルコール及び酸又は塩基を混合して、攪拌しながら反応させる等の方法によって行われる。その際の反応温度は、好ましくは２０〜１２０℃、更に好ましくは３０〜７０℃であり、反応圧力は特に制限されない。
なお、最終生成物であるテトラヒドロピラン−４−オールは、例えば、加溶媒分解工程終了後、濃縮、蒸留、再結晶、カラムクロマトグラフィー等の一般的な方法によって単離・精製される。
実施例
次に、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明の範囲はこれらに限定されるものではない。
実施例１（テトラヒドロピラン−４−オールの合成）
攪拌装置、温度計、滴下漏斗及びディーン−スターク（Ｄｅａｎ−Ｓｔａｒｋ）装置を備えた内容積２Ｌのガラス製フラスコに、９８質量％ギ酸６００ｍｌを加えて８０℃まで加熱した。その後、３−ブテン−１−オール３００ｇ（４．１６ｍｏｌ）及びトリオキサン１４９．９ｇ（１．６６ｍｏｌ）を９８質量％ギ酸６００ｍｌに溶解させたものを４．５時間かけてゆるやかに滴下し、窒素雰囲気下、同温度で８時間環化反応させた。
次いで、反応液を室温まで冷却後、メタンスルホン酸５．４ｇ（５６ｍｍｏｌ）及びエタノール６００ｍｌを加えて常圧下で反応液を６４℃まで加熱し、副生するギ酸エチルを留去しながら加溶媒分解を行った。更に、この操作を３回繰り返した後、反応液を減圧蒸留（８５〜８７℃、１７３Ｐａ）し、無色液体として、純度９９．２％（ガスクロマトグラフィーによる面積百分率）のテトラヒドロピラン−４−オール３４７ｇを得た（３−ブテン−１−オール基準の単離収率：８１．６％）。
実施例２（テトラヒドロピラン−４−オールの合成）
攪拌装置、温度計、滴下漏斗及びディーン−スターク（Ｄｅａｎ−Ｓｔａｒｋ）装置を備えた内容積５００ｍｌのガラス製フラスコに、３−ブテン−１−オール２７．０ｇ（３７４ｍｍｏｌ）、トリオキサン１３．５ｇ（１５０ｍｍｏｌ）及び９８質量％ギ酸１３３ｍｌを加え、窒素雰囲気下、８０℃で４時間環化反応させた。
次いで、減圧下にて反応液からギ酸を留去した後、メタンスルホン酸１ｇ（１０ｍｍｏｌ）及びメタノール２００ｍｌを加えて常圧下で反応液を６４℃まで加熱し、副生するギ酸メチルを留去しながら加溶媒分解を行った。更に、この操作を繰り返した後、反応液をガスクロマトグラフィーにて分析（内部標準法）したところ、テトラヒドロピラン−４−オールが３０．２ｇ生成していた（３−ブテン−１−オール基準の反応収率：７９％）。
実施例３（テトラヒドロピラン−４−オールの合成）
実施例２において、メタノールをエタノールに変えたこと以外は、実施例２と同様に反応を行った。その結果、テトラヒドロピラン−４−オールが３０．９ｇ生成していた（３−ブテン−１−オール基準の反応収率：８１％）。
実施例４（テトラヒドロピラン−４−オールの合成）
実施例２において、メタノールをイソプロピルアルコールに変えたこと以外は、実施例２と同様に反応を行った。その結果、テトラヒドロピラン−４−オールが３２．１ｇ生成していた（３−ブテン−１−オール基準の反応収率：８４％）。
実施例５（テトラヒドロピラン−４−オールの合成）
攪拌装置、温度計、滴下漏斗及びディーン−スターク（Ｄｅａｎ−Ｓｔａｒｋ）装置を備えた内容積５００ｍｌのガラス製フラスコに、３−ブテン−１−オール１０．０ｇ（１３９ｍｍｏｌ）、トリオキサン５．０ｇ（５６ｍｍｏｌ）及び９８質量％ギ酸４０ｍｌを加え、窒素雰囲気下、８０℃で４時間環化反応させた。
次いで、メタンスルホン酸０．２ｇ（２ｍｍｏｌ）及びエタノール５０ｍｌを加えて常圧下で反応液を６４℃まで加熱し、副生するギ酸エチルを留去しながら加溶媒分解を行った。更に、この操作を繰り返した後、反応液をガスクロマトグラフィーにて分析（内部標準法）したところ、テトラヒドロピラン−４−オールが１３．１ｇ生成していた（３−ブテン−１−オール基準の反応収率：９２％）。
実施例６（テトラヒドロピラニル−４−ホルメートの合成）
攪拌装置、温度計及びディーン−スターク（Ｄｅａｎ−Ｓｔａｒｋ）装置を備えた内容積１Ｌのガラス製フラスコに、３−ブテン−１−オール１００ｇ（１．３９ｍｏｌ）、トリオキサン５０．０ｇ（０．５６ｍｏｌ）及び９８質量％ギ酸５００ｍｌを加え、窒素雰囲気下、８０℃で８時間環化反応させた。反応終了後、減圧下で濃縮した後、減圧蒸留（９２〜９４℃、６６７Ｐａ）し、無色液体として、純度９４．９％（ガスクロマトグラフィーによる面積百分率）のテトラヒドロピラニル−４−ホルメート１３１．６ｇを得た（３−ブテン−１−オール基準の単離収率：６９％）。
テトラヒドロピラニル−４−ホルメートは、以下の物性値で示される新規な化合物である。
ＣＩ−ＭＳ（ｍ／ｅ）；１３１（Ｍ＋１）
１Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３，δ（ｐｐｍ））；１．６７〜１．７８（２Ｈ，ｍ）、１．９１〜２．００（２Ｈ，ｍ）、３．５２〜３．６０（２Ｈ，ｍ）、３．９０〜３．９７（２Ｈ，ｍ）、５．０６〜５．１４（１Ｈ，ｍ）、８．６０（１Ｈ，ｓ）
実施例７（テトラヒドロピラニル−４−ホルメートの合成）
攪拌装置及び温度計及びを備えた内容積２５ｍｌのガラス製フラスコに、３−ブテン−１−オール１．００ｇ（１３．９ｍｍｏｌ）、９２質量％パラホルムアルデヒド０．５４ｇ（１６．７ｍｍｏｌ）及び９８質量％ギ酸５ｍｌを加え、窒素雰囲気下、８０℃で４時間環化反応させた。反応終了後、反応液をガスクロマトグラフィーにより分析（内部標準法）したところ、テトラヒドロピラニル−４−ホルメートが１．７７ｇ生成していた（３−ブテン−１−オール基準の反応収率：９８％）。
実施例８（テトラヒドロピラニル−４−ホルメートの合成）
攪拌装置及び温度計及びを備えた内容積２５ｍｌのガラス製フラスコに、３−ブテン−１−オール１．００ｇ（１３．９ｍｍｏｌ）、トリオキサン０．５０ｇ（５．６ｍｍｏｌ）及び９８質量％ギ酸５ｍｌを加え、窒素雰囲気下、８０℃で４時間環化反応させた。反応終了後、反応液をガスクロマトグラフィーにより分析（内部標準法）したところ、テトラヒドロピラニル−４−ホルメートが１．８１ｇ生成していた（３−ブテン−１−オール基準の反応収率：１００％）。
実施例９（テトラヒドロピラニル−４−ホルメートの合成）
攪拌装置及び温度計及びを備えた内容積２５ｍｌのガラス製フラスコに、３−ブテン−１−オール１．００ｇ（１３．９ｍｍｏｌ）、３７質量％ホルマリン水溶液１．３５ｇ（１６．７ｍｍｏｌ）及び９８質量％ギ酸５ｍｌを加え、窒素雰囲気下、５５℃で８時間環化反応させた。反応終了後、反応液をガスクロマトグラフィーにより分析（内部標準法）したところ、テトラヒドロピラニル−４−ホルメートが１．１０ｇ生成していた（３−ブテン−１−オール基準の反応収率：６１％）。
実施例１０（テトラヒドロピラニル−４−ホルメートの合成）
攪拌装置及び温度計及びを備えた内容積２５ｍｌのガラス製フラスコに、３−ブテン−１−オール１．００ｇ（１３．９ｍｍｏｌ）、トリオキサン０．５０ｇ（５．６ｍｍｏｌ）及び９８質量％ギ酸５ｍｌを加え、窒素雰囲気下、１２０℃で８時間環化反応させた。反応終了後、反応液をガスクロマトグラフィーにより分析（内部標準法）したところ、テトラヒドロピラニル−４−ホルメートが１．４７ｇ生成していた（３−ブテン−１−オール基準の反応収率：８１％）。
実施例１１（テトラヒドロピラニル−４−ホルメートの合成）
攪拌装置及び温度計及びを備えた内容積２５ｍｌのガラス製フラスコに、３−ブテン−１−オール１０．０ｇ（１３９ｍｍｏｌ）、トリオキサン５．０ｇ（５６ｍｍｏｌ）及び９８質量％ギ酸５０ｍｌを加え、窒素雰囲気下、８０℃で４時間環化反応させた。反応終了後、反応液をガスクロマトグラフィーにより分析（内部標準法）したところ、テトラヒドロピラニル−４−ホルメートが１８．１ｇ生成していた（３−ブテン−１−オール基準の反応収率：１００％）。
実施例１２（テトラヒドロピラニル−４−ホルメートの合成）
攪拌装置及び温度計及びを備えた内容積２５ｍｌのガラス製フラスコに、３−ブテン−１−オール２．０ｇ（２８ｍｍｏｌ）、トリオキサン１．０ｇ（１１ｍｍｏｌ）、９８質量％ギ酸６ｍｌ及びトルエン６ｍｌを加え、窒素雰囲気下、８０℃で８時間環化反応させた。反応終了後、反応液をガスクロマトグラフィーにより分析（内部標準法）したところ、テトラヒドロピラニル−４−ホルメートが２．９ｇ生成していた（３−ブテン−１−オール基準の反応収率：８１％）。
産業上の利用可能性
本発明により、繁雑な後処理を必要とせず、高収率でテトラヒドロピラン−４−オールを製造出来る、工業的に好適なテトラヒドロピラン−４−オールの製法を提供することが出来る。
Claims (21)
- （Ａ）３−ブテン−１−オール、ホルムアルデヒド化合物及びギ酸を反応させて、式（１）：
で示されるテトラヒドロピラニル−４−ホルメートとする環化反応工程、
（Ｂ）次いで、テトラヒドロピラニル−４−ホルメートを加溶媒分解して式（２）：
で示されるテトラヒドロピラン−４−オールとする加溶媒分解工程、
を含んでなることを特徴とする、テトラヒドロピラン−４−オールの製法。 - ホルムアルデヒド化合物が、ホルマリン、パラホルムアルデヒド及びトリオキサンから成る群より選ばれた少なくとも１種である請求の範囲第１項記載のテトラヒドロピラン−４−オールの製法。
- 環化反応工程が、３−ブテン−１−オール１モルに対し、ホルムアルデヒド換算で１．０〜５．０モルのホルムアルデヒド化合物及び１〜２０モルのギ酸を反応させるものである請求の範囲第１項又は第２項記載のテトラヒドロピラン−４−オールの製法。
- 環化反応工程が、３−ブテン−１−オール１モルに対し、ホルムアルデヒド換算で１．１〜２．０モルのホルムアルデヒド化合物及び２〜１０モルのギ酸を反応させるものである請求の範囲第１項又は第２項記載のテトラヒドロピラン−４−オールの製法。
- 環化反応工程が、溶媒の存在下又は非存在下、１０〜１１０℃の温度で行われる請求の範囲第１〜４項のいずれか１項に記載のテトラヒドロピラン−４−オールの製法。
- 環化反応工程が、溶媒の存在下又は非存在下、５０〜１００℃の温度で行われる請求の範囲第１〜４項のいずれか１項に記載のテトラヒドロピラン−４−オールの製法。
- 加溶媒分解工程が、酸の存在下、水、アルコール、又は水とアルコールの混合溶媒中で行われる請求の範囲第１〜６項のいずれか１項に記載のテトラヒドロピラン−４−オールの製法。
- 酸が、有機スルホン酸類；無機スルホン酸類；ハロゲン化水素酸類；及びハロゲン化カルボン酸類から成る群より選ばれる少なくとも１種である請求の範囲第７項記載のテトラヒドロピラン−４−オールの製法。
- 酸が、メタンスルホン酸、エタンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、ｐ−トルエンスルホン酸、硫酸、クロロ硫酸、フッ化水素酸、塩酸、臭化水素酸、ヨウ化水素酸、クロロ酢酸及びジクロロ酢酸から成る群より選ばれる少なくとも１種である請求の範囲第７項又は第８項記載のテトラヒドロピラン−４−オールの製法。
- 酸が、テトラヒドロピラニル−４−ホルメート１ｇに対して、０．１〜２００ｍｇの量で使用される請求の範囲第７〜９項のいずれか１項に記載のテトラヒドロピラン−４−オールの製法。
- アルコールが、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、ｎ−ブチルアルコール、ｓｅｃ−ブチルアルコール、ｔ−ブチルアルコール、ペンチルアルコール、メトキシエタノール、エトキシエタノール、エチレングリコール及びトリエチレングリコールから成る群より選ばれる少なくとも１種である請求の範囲第７〜１０項のいずれか１項に記載のテトラヒドロピラン−４−オールの製法。
- アルコールが、メタノール、エタノール、ｎ−プロピルアルコール及びイソプロピルアルコールから成る群より選ばれる少なくとも１種である請求の範囲第７〜１１項のいずれか１項に記載のテトラヒドロピラン−４−オールの製法。
- アルコールが、テトラヒドロピラニル−４−ホルメート１モルに対して、１〜１００モルの量で使用される請求の範囲第７〜１２項のいずれか１項に記載のテトラヒドロピラン−４−オールの製法。
- 加溶媒分解工程が、２０〜１２０℃の温度で攪拌下に行われる請求の範囲第７〜１３項のいずれか１項に記載のテトラヒドロピラン−４−オールの製法。
- 式（１）：
で示されるテトラヒドロピラニル−４−ホルメート。 - ３−ブテン−１−オール、ホルムアルデヒド化合物及びギ酸を反応させることを特徴とする、式（１）：
で示されるテトラヒドロピラニル−４−ホルメートの製法。 - ホルムアルデヒド化合物が、ホルマリン、パラホルムアルデヒド又はトリオキサンから成る群より選ばれた少なくとも１種である請求の範囲第１６項記載のテトラヒドロピラニル−４−ホルメートの製法。
- 反応が、３−ブテン−１−オール１モルに対し、ホルムアルデヒド換算で１．０〜５．０モルのホルムアルデヒド化合物及び１〜２０モルのギ酸を反応させるものである請求の範囲第１６項又は第１７項記載のテトラヒドロピラニル−４−ホルメートの製法。
- 反応が、３−ブテン−１−オール１モルに対し、ホルムアルデヒド換算で１．１〜２．０モルのホルムアルデヒド化合物及び２〜１０モルのギ酸を反応させるものである請求の範囲第１６項又は第１７項記載のテトラヒドロピラニル−４−ホルメートの製法。
- 反応が、溶媒の存在下又は非存在下、１０〜１１０℃の温度で行われる請求の範囲第１６〜１９項のいずれか１項に記載のテトラヒドロピラニル−４−ホルメートの製法。
- 反応が、溶媒の存在下又は非存在下、５０〜１００℃の温度で行われる請求の範囲第１６〜１９項のいずれか１項に記載のテトラヒドロピラニル−４−ホルメートの製法。
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