JPWO2012169468A1 - シクロペンタノン化合物の製造方法、および中間体化合物 - Google Patents

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Abstract

シクロペンタノン化合物の新規な製造方法を提供するため、本発明は、式(III)で示される化合物もしくは当該化合物から得られる中間体化合物を触媒もしくはハロゲン化剤と反応させて、Yで示す基を水素原子に置換する工程と、式(III)で示される化合物もしくは当該化合物から得られる中間体化合物を還元することにより、ZおよびZで示す基または原子を水素原子に置換する工程とを含む、式(I)で示されるシクロペンタノン化合物の製造方法である。
【化1】

Description

本発明は、シクロペンタノン化合物の製造方法、および中間体化合物に関し、詳細には、5−((置換または無置換)ベンジル)−2,2−ジメチルシクロペンタノンの製造方法、およびその中間体化合物に関する。
メトコナゾールは、世界の多くの国々で販売、使用されている農業用殺菌剤である。メトコナゾールおよびその類縁体の製造中間体である5−((置換または無置換)ベンジル)−2,2−ジメチルシクロペンタノンの製造方法としては、例えば、特許文献1〜7に記載の方法等が知られている。
日本国特許公報「特開平01−093574号公報」 日本国特許公報「特開平05−065243号公報」 WO01/012580 日本国特許公報「特開平07−082219号公報」 日本国特許公報「特表2004−501894号公報」 日本国特許公報「特開平08−245517号公報」 日本国特許公報「特開平09−278707号公報」
特許文献1または2に記載の製造方法は、ハロゲン化アルキルおよび水素化ナトリウムを用いて、1−((置換または無置換)ベンジル)−2−オキソシクロペンタンカルボン酸メチルエステルのアルキル化を行う反応が含まれる方法である。また、特許文献3に記載の製造方法は、ハロゲン化アルキルおよび水素化ナトリウムを用いて、3−メチル−1−((置換又は無置換)ベンジル)−2−オキソシクロペンタンカルボン酸メチルエステルのアルキル化を行う反応が含まれる方法である。また、特許文献4に記載の製造方法は、ハロゲン化アルキルおよび水素化ナトリウムを用いて、2−オキソシクロペンタンカルボン酸メチルエステルのアルキル化を行う反応が含まれる方法である。また、特許文献5に記載の製造方法は、4−クロロベンジルクロリドおよび水素化ナトリウムを用いて、5−シアノ−2,2−ジメチルシクロペンタノンのベンジル化を行う反応が含まれる方法である。このように、特許文献1〜5に記載の製造方法は、いずれも水素化ナトリウムを使用する方法である。
水素化ナトリウムは反応の過程で発熱を伴って、水素を発生させるため、反応の制御を慎重に行わないと事故に繋がる危険性がある。また、試薬の保管および取扱いの際にも、空気中の水分と反応し、場合によっては発火するおそれがある。そのため、製造上の安全確保、および取扱いの危険性を回避するために、5−((置換または無置換)ベンジル)−2,2−ジメチルシクロペンタノンの製造方法として、水素化ナトリウムを使用しないより安全な製造方法の開発が望まれている。
特許文献6には、1−(4−クロロベンジル)−3−メチル−2−オキソカルボン酸メチルエステルに、モレキュラーシーブスの存在下、臭化メチルおよび乳鉢で粉砕した水酸化ナトリウムを反応させて、1−(4−クロロベンジル)−3,3−ジメチル−2−オキソカルボン酸メチルエステルを製造する方法が記載されている。
特許文献6に記載の方法は、水酸化ナトリウムを粉砕して用いる必要があること、および固体であるモレキュラーシーブスを反応後に除去する必要があること等から、必ずしも工業的使用に適しているとはいえない。さらに、臭化メチルはオゾン層破壊物質であり、モントリオール議定書により使用が制限されている物質である。そのため、できる限り臭化メチルを使用しないことが望まれている。
特許文献7に記載の製造方法では、水素化ナトリウムおよび臭化メチル等は用いていないものの、高価なBFを用いる等、工業的に優れているとはいえず、さらなる製造方法の開発が望まれている。
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、5−((置換または無置換)ベンジル)−2,2−ジメチルシクロペンタノンの新規な製造方法であって、安価であり、かつ安全性の高い製造方法を提供することにある。また、当該製造方法に使用され得る新規な中間体化合物を提供することにある。
本発明に係るシクロペンタノン化合物の製造方法は、上記課題を解決するために、式(I)
Figure 2012169468
(式(I)中、Xは、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基、ハロアルキル基、ハロアルコキシ基またはフェニル基であり、nは、0〜5の整数である。nが2以上である場合、複数あるXは互いに異なっていてもよい。)
で示されるシクロペンタノン化合物の製造方法であって、式(III)
Figure 2012169468
(式(III)中、Xおよびnは、式(I)におけるXおよびnと同一である。Yは、アルコキシカルボニル基またはシアノ基である。Zは、ハロゲン原子または置換スルホニルオキシ基であり、Zは、水素原子、ハロゲン原子または置換スルホニルオキシ基である。)
で示される化合物もしくは当該化合物から得られる中間体化合物を触媒もしくはハロゲン化剤と反応させて、Yで示す基を水素原子に置換する工程Aと、上記式(III)で示される化合物もしくは当該化合物から得られる中間体化合物を還元することにより、Zおよび水素原子ではない場合のZで示す基または原子を水素原子に置換する工程Bとを含む、シクロペンタノン化合物の製造方法である。
本発明に係る中間体化合物は、上記課題を解決するために、式(II)
Figure 2012169468
(式(II)中、Xは、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基、ハロアルキル基、ハロアルコキシ基またはフェニル基であり、nは、0〜5の整数である。nが2以上である場合、複数あるXは互いに異なっていてもよい。Zは、ハロゲン原子または置換スルホニルオキシ基であり、Zは、水素原子、ハロゲン原子または置換スルホニルオキシ基である。)
で示される中間体化合物である。
本発明に係る中間体化合物は、上記課題を解決するために、式(III)
Figure 2012169468
(式(III)中、Xは、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基、ハロアルキル基、ハロアルコキシ基またはフェニル基であり、nは、0〜5の整数である。nが2以上である場合、複数あるXは互いに異なっていてもよい。Yは、アルコキシカルボニル基またはシアノ基である。Zは、ハロゲン原子または置換スルホニルオキシ基であり、Zは、水素原子、ハロゲン原子または置換スルホニルオキシ基である。)
で示される中間体化合物である。
本発明に係る中間体化合物は、上記課題を解決するために、式(V)
Figure 2012169468
(式(V)中、Xは、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基、ハロアルキル基、ハロアルコキシ基またはフェニル基であり、nは、0〜5の整数である。nが2以上である場合、複数あるXは互いに異なっていてもよい。Yは、アルコキシカルボニル基またはシアノ基である。)
で示される中間体化合物である。
本発明に係るシクロペンタノン化合物の製造方法および中間体化合物によれば、水素化ナトリウム、臭化メチルおよびBFを使用することなく、農業用殺菌剤メトコナゾールの重要な中間体である5−((置換または無置換)ベンジル)−2,2−ジメチルシクロペンタノンを製造することができる。
図1は、本発明に係るシクロペンタノン化合物の製造方法の具体的態様の全体スキームを示した図であり、(A)および(B)はそれぞれ別の態様を示している。
以下、本発明に係るシクロペンタノン化合物の製造方法、および中間体化合物について説明する。
〔5−((置換または無置換)ベンジル)−2,2−ジメチルシクロペンタノンの製造方法〕
本発明に係るシクロペンタノン化合物の製造方法は、式(I)
Figure 2012169468
(式(I)中、Xは、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基、ハロアルキル基、ハロアルコキシ基またはフェニル基であり、nは、0〜5の整数である。nが2以上である場合、複数あるXは互いに異なっていてもよい。)
で示される5−(置換または無置換)ベンジル−2,2−ジメチルシクロペンタノンを製造する方法であって、式(III)
Figure 2012169468
(式(III)中、Xおよびnは、式(I)におけるXおよびnと同一である。Zは、ハロゲン原子または置換スルホニルオキシ基であり、Zは、水素原子、ハロゲン原子または置換スルホニルオキシ基である。Yは、アルコキシカルボニル基またはシアノ基である。)で示される化合物もしくは当該化合物から得られる中間体化合物を触媒と反応させて、Yで示す基を水素原子に置換する工程(工程A)と、上記式(III)で示される化合物もしくは当該化合物から得られる中間体化合物を還元することにより、Zおよび水素原子ではない場合のZで示す基または原子を水素原子に置換する工程(工程B)とを含む。
また、式(III)で示される化合物のうち、Yがアルコキシカルボニル基である化合物の場合には、工程Aにおいて触媒の代わりにハロゲン化剤を用いて、Yで示す基を水素原子に置換することも可能である。
本発明に係るシクロペンタノン化合物の製造方法の具体的態様を図1に示す。なお、図中、工程A1−1およびA1−2は、後述する工程A1の一態様であり、工程A2−1およびA2−2は、後述する工程A2の一態様であり、工程B1−1およびB1−2は、後述する工程B1の一態様であり、工程B2−1およびB2−2は、後述する工程B2の一態様である。また、図中、式(IIa)で示される化合物および式(IIb)で示される化合物は、いずれも後述する式(II)で示される化合物の一態様である。
なお、本明細書において、「炭素数p〜q」を「Cp〜Cq」とも表記する。例えば、炭素数1〜4である場合には、C1〜C4と表記する。
上記式中、Xは、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基、ハロアルキル基、ハロアルコキシ基またはフェニル基である。これらの中でも、Xとしては、ハロゲン原子、ハロアルキル基およびフェニル基がより好ましい。
ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子およびヨウ素原子を挙げることができる。なかでもフッ素原子、塩素原子および臭素原子がより好ましく、塩素原子が特に好ましい。
アルキル基としては、C1〜C4のアルキル基を挙げることができ、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基およびn−ブチル基等を挙げることができるがこれらに限定されるものではない。なかでも、メチル基がより好ましい。
アルコキシ基としては、C1〜C4のアルコキシ基を挙げることができ、例えば、メトキシ基、エトキシ基、n−プロポキシ基およびt−ブトキシ基等を挙げることができるがこれらに限定されるものではない。なかでも、メトキシ基がより好ましい。
ハロアルキル基としては、C1〜C4のハロアルキル基を挙げることができ、例えば、クロロメチル基、トリフルオロメチル基、ジフルオロメチル基、トリクロロメチル基、1,1,2,2,2−ペンタフルオロエチル基およびブロモメチル基等を挙げることができるがこれらに限定されるものではない。なかでも、トリフルオロメチル基およびジフルオロメチル基がより好ましい。
ハロアルコキシ基としては、C1〜C4のハロアルコキシ基を挙げることができ、例えば、トリフルオロメトキシ基、ジフルオロメトキシ基、1,1,2,2,2−ペンタフルオロエトキシ基および2,2,2−トリフルオロエトキシ基等を挙げることができるがこれらに限定されるものではない。なかでも、トリフルオロメトキシ基がより好ましい。
nは0〜5の整数を示しており、好ましくは0〜3であり、1〜2がより好ましい。nが2以上の場合、複数あるXは互いに同一であってもよく、異なっていてもよい。
Yは、アルコキシカルボニル基またはシアノ基を示している。アルコキシカルボニル基におけるアルキル部は、C1〜C4のアルキル基が好ましく、例えば、メチル基、エチル基、イソプロピル基、n−プロピル基およびn−ブチル基等を挙げることができるがこれらに限定されるものではなない。なかでも、メチル基およびエチル基がより好ましい。
は、ハロゲン原子または置換スルホニルオキシ基を示しており、Zは、水素原子、ハロゲン原子または置換スルホニルオキシ基を示している。
およびZにおけるハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子およびヨウ素原子を挙げることができる。なかでも、塩素原子、臭素原子およびヨウ素原子がより好ましい。
およびZにおける置換スルホニルオキシ基としては、アルキルスルホニルオキシ基およびフェニルスルホニルオキシ基を挙げることができる。アルキルスルホニルオキシ基におけるアルキル基の水素原子はハロゲン原子でさらに置換されていてもよい。同様に、フェニルスルホニルオキシ基におけるフェニル基の水素原子はハロゲン原子、C1〜C4のアルキル基またはニトロ基でさらに置換されていてもよい。
置換または無置換のアルキルスルホニルオキシ基としては、例えば、メタンスルホニルオキシ基、エタンスルホニルオキシ基、プロパンスルホニルオキシ基およびトリフルオロメタンスルホニルオキシ基等を挙げることができるがこれに限定されるものではない。
置換または無置換のフェニルスルホニルオキシ基としては、例えば、フェニルスルホニルオキシ基、4−メチルフェニルスルホニルオキシ基(p−トルエンスルホニルオキシ基)、4−クロロベンゼンスルホニルオキシ基およびo−ニトロベンゼンスルホニルオキシ基等を挙げることができるがこれに限定されるものではない。
およびZにおける置換スルホニルオキシ基としては、なかでもメタンスルホニルオキシ基および4−メチルフェニルスルホニルオキシ基がより好ましい。
Yで示す基を水素原子に置換する工程(工程A)において、「式(III)で示される化合物もしくは当該化合物から得られる中間体化合物を触媒と反応」させるときの当該中間体化合物は具体的には、式(IV)
Figure 2012169468
(式(IV)中、X、nおよびYは、式(III)におけるX、nおよびYと同一である。)
で示される化合物を指す。式(IV)で示される化合物は、下記工程Bにおいて、式(III)で示される化合物を還元することにより得られる化合物である。
また、式(IV)で示される化合物のうち、Yがアルコキシカルボニル基である化合物の場合には、工程Aにおいて触媒の代わりにハロゲン化剤を用いて、Yで示す基を水素原子に置換することも可能である。
式(III)で示される化合物または式(IV)で示される化合物を触媒と反応させることにより、Yで示す基に関して加水分解および脱炭酸がなされ、Yで示す基が水素原子に置換される。
工程Aにおいて用いられる触媒としては、酸触媒が好ましく、酸触媒としては、例えば、塩化水素、臭化水素およびヨウ化水素等のハロゲン化水素酸および硫酸等の無機酸、ギ酸、酢酸、酪酸、メタンスルホン酸、トリフルオロ酢酸およびp−トルエンスルホン酸等の有機酸、ならびにこれらの混合物を用いることができる。なかでも、ハロゲン化水素酸、硫酸、メタンスルホン酸およびp−トルエンスルホン酸等の使用がより好ましい。なお、上記工程Aにおいて、式(IV)で示される化合物を触媒と反応させて、Yで示す基を水素原子に置換する場合には、触媒としては、上記酸触媒のほかに、塩基触媒を用いることもできる。
工程Aにおける溶媒は、酢酸等の有機酸および水等を挙げることができ、これらの混合物も好適に用いられる。
反応温度および反応時間は、用いられる溶媒および酸触媒の種類等によって適宜設定することができる。例えば、反応温度は、0℃〜還流点であり、好適には室温〜還流点である。また、反応時間は、例えば、0.5時間〜数日であり、好適には1時間〜24時間である。
また、上述したように、式(III)または式(IV)で示される化合物のうち、Yがアルコキシカルボニル基である化合物の場合には、工程Aにおいて触媒の代わりにハロゲン化剤を用いて、Yで示す基を水素原子に置換することも可能である。
ハロゲン化剤としては、ハロゲン化水素およびハロゲン化塩が好ましい。ハロゲン化水素としては、例えば、塩化水素、臭化水素およびヨウ化水素等を挙げることができる。また、ハロゲン化塩としては、たとえば、塩化リチウム、臭化リチウム、ヨウ化リチウム、塩化カリウム、臭化カリウム、ヨウ化カリウムおよびヨウ化ナトリウム等のハロゲン化アルカリ金属塩等を挙げることができる。これらのハロゲン化剤によってYで示すアルコキシカルボニル基の脱アルキル化および脱炭酸がなされ、Yで示す基が水素原子に置換される。
ハロゲン化剤を用いる場合の工程Aにおける溶媒は、反応に不活性であれば制限はなく、例えば、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミドおよびN−メチル−2−ピロリジノン等のアミド類、ジメトキシエタン、テトラヒドロフランおよびジオキサン等のエーテル類、ならびにこれらの溶媒と他の溶媒との混合物を好適な溶媒として使用することができる。
また、ハロゲン化剤の使用量は式(III)または式(IV)で示される化合物に対して、例えば0.1倍〜50倍モルであり、好適には0.2倍〜20倍である。
反応温度および反応時間は、用いられる溶媒およびハロゲン化剤の種類等によって適宜設定することができる。例えば、反応温度は、0℃〜250℃であり、好適には室温〜200℃である。また、反応時間は、例えば、0.5時間〜数日であり、好適には1時間〜3日である。
一方、Zおよび水素原子ではない場合のZで示す基または原子を水素原子に置換する工程(工程B)において、「式(III)で示される化合物もしくは当該化合物から得られる中間体化合物を還元する」ときの当該中間体化合物は具体的には、式(II)
Figure 2012169468
(式(II)中、X、n、ZおよびZは、式(III)におけるX、n、ZおよびZと同一である。)
で示される化合物を指す。式(II)で示される化合物は、上記工程Aにおいて、式(III)で示される化合物を触媒またはハロゲン化剤と反応させることにより得られる化合物である。
式(III)で示される化合物または式(II)で示される化合物を還元することにより、Zで示す基または原子、および水素原子ではない場合のZで示す基または原子が水素原子に置換される。
式(III)で示される化合物または式(II)で示される化合物を還元する方法としては、反応に不活性な溶媒中で、還元剤と反応させる方法を挙げることができる。
還元剤としては、亜鉛、鉄、アルミニウム、錫およびラネーニッケル等の金属、ならびにトリブチル錫、トリフェニル錫、ホスフィン酸およびホスフィン酸塩等のラジカル還元剤を挙げることができる。なかでも、亜鉛等の金属が好適に用いられる。
還元剤の量は、式(III)で示される化合物もしくは当該化合物から得られる中間体化合物に対して、例えば、0.5倍モル〜1000倍モルであり、好適には、0.8倍モル〜100倍モルである。
工程Bにおける溶媒は、反応に不活性であれば制限はないが、例えば、ジエチルエーテル、ジメトキシエタン、テトラヒドロフランおよびジオキサン等のエーテル類、メタノール、エタノールおよびイソプロパノール等のアルコール類、ベンゼン、トルエンおよびキシレン等の芳香族炭化水素類、石油エーテル、ヘキサンおよびメチルシクロヘキサン等の脂肪族炭化水素類、ならびにN,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミドおよびN−メチル−2−ピロリジノン等のアミド類等が挙げられる。この他の溶媒として、水、アセトニトリル、酢酸エチル、酢酸、ピリジン、およびジメチルスルホキシド等も使用可能である。これらの溶媒は、2種類以上を混合して使用してもよい。本実施の形態の製造方法における反応は、溶媒、または溶媒混合物中で有利に行なわれる。
また、溶媒として、互いに均一な層を形成することのない溶媒からなる溶媒組成物も挙げられる。この場合、反応系に相間移動触媒、例えば、慣用の第4アンモニウム塩またはクラウンエーテルを添加した方がよい場合もある。
還元剤として亜鉛を使用する場合は、酢酸、および酢酸と水との混合溶媒、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミドおよびN−メチル−2−ピロリジノン等のアミド類、ジメトキシエタン、テトラヒドロフランおよびジオキサン等のエーテル類、ならびにこれらの溶媒と他の溶媒との混合物等が好適に用いられる。
反応温度および反応時間は、用いられる溶媒および還元剤の種類等によって適宜設定することができる。例えば、反応温度は、0℃〜250℃であり、好適には室温〜150℃である。また、反応時間は、例えば、0.5時間〜5日であり、好適には1時間〜2日である。
工程Aと工程Bとの順序に特に制限はなく、工程Aの反応の後に、工程Bの反応が行われてもよく、工程Bの反応の後に、工程Aの反応が行われてもよい。
ここで、工程Aの反応の後に、工程Bの反応が行われる場合、工程Aは、上記式(III)で示される化合物を酸触媒またはハロゲン化剤と反応させることにより、上記式(II)で示される中間体化合物を得る工程であり、工程Bは、上記式(II)で示される中間体化合物を還元することにより、上記式(I)で示される化合物を得る工程である。
すなわち、工程Aの反応の後に、工程Bの反応が行われる場合、本発明に係る製造方法は、式(III)で示される化合物を酸触媒またはハロゲン化剤と反応させることにより、当該化合物においてYで示される置換基を水素原子に置換して、式(II)で示される中間体化合物を得る工程(工程A1)と、工程A1において得られた式(II)で示される中間体化合物を還元することにより、当該中間体化合物においてZおよび水素原子ではない場合のZで示される基または原子を水素原子に置換して、式(I)で示される化合物を得る工程(工程B1)と含む、シクロペンタノン化合物の製造方法と換言できる。この場合の反応スキーム(反応スキーム1)は次の通りである。
Figure 2012169468
一方、工程Bの反応の後に、工程Aの反応が行われる場合には、工程Bは、上記式(III)で示される化合物を還元することにより、上記式(IV)で示される中間体化合物を得る工程であり、工程Aは、上記式(IV)で示される中間体化合物を触媒またはハロゲン化剤と反応させることにより、上記式(I)で示される化合物を得る工程である。
すなわち、工程Bの反応の後に、工程Aの反応が行われる場合には、本発明に係る製造方法は、式(III)で示される化合物を還元することにより、当該化合物においてZおよび水素原子ではない場合のZで示される基または原子を水素原子に置換して、式(IV)で示される中間体化合物を得る工程(工程B2)と、工程B2において得られた式(IV)で示される中間体化合物を触媒またはハロゲン化剤と反応させることにより、当該化合物においてYで示される置換基を水素原子に置換して、式(I)で示される化合物を得る工程(A2)とを含む、シクロペンタノン化合物の製造方法と換言できる。この場合の反応スキーム(反応スキーム2)は次の通りである。
Figure 2012169468
さらに、工程Aおよび工程Bを明確に区別して反応を進める場合に限らず、1つの反応系において、工程Aにおける反応と工程Bにおける反応とが同時並行して進行するものであってもよい。例えば、後述する実施例1の製造例3に示すように、工程Aの溶媒と工程Bの溶媒とを同一にし、酸触媒またはハロゲン化剤、および還元剤の両方を反応系に添加することにより、工程Aにおける反応と工程Bにおける反応とを同時に進行させることができる。これにより、工程数を減らすことが可能となる。後述する実施例1の製造例3の反応系では、酸触媒および還元剤の両方が、実施例4の製造例11の反応系では、ハロゲン化剤および還元剤の両方が反応系に同時に存在している。
(中間体化合物の製造方法1)
本発明に係るシクロペンタノン化合物の製造方法の一態様では、上記式(III)におけるZが置換スルホニルオキシ基またはハロゲン原子である。
上記式(III)で示される化合物のうち、Zが置換スルホニルオキシ基またはハロゲン原子である化合物、すなわち、式(IIIa)
Figure 2012169468
(式(IIIa)中、Xは、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基、ハロアルキル基、ハロアルコキシ基またはフェニル基であり、nは、0〜5の整数である。nが2以上である場合、複数あるXは互いに異なっていてもよい。Yは、アルコキシカルボニル基またはシアノ基である。ZおよびZは、置換スルホニルオキシ基またはハロゲン原子である。)で示される化合物は、下記反応スキーム(反応スキーム3)に示すように、工程Cおよび工程Dにより得ることができる。
Figure 2012169468
工程C:式(VI)(式中、Xは、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基、ハロアルキル基、ハロアルコキシ基またはフェニル基であり、nは、0〜5の整数である。nが2以上である場合、複数あるXは互いに同一であっても異なっていてもよい。Yは、アルコキシカルボニル基またはシアノ基である。)で示される化合物をホルムアルデヒドまたはホルムアルデヒド誘導体と反応させることにより、式(V)(式中、X、nおよびYは、式(VI)におけるX、nおよびYと同一である。)で示される化合物を得る工程;
工程D:式(V)で示される化合物を、スルホニルクロライドまたはハロゲン化剤と反応させることにより、式(IIIa)を得る工程。
ここで、Zにおけるハロゲン原子および置換スルホニルオキシ基の定義、および好ましいハロゲン原子および置換スルホニルオキシ基は、式(III)中のZにおけるハロゲン原子および置換スルホニルオキシ基の場合と同じである。
また、式(V)および(VI)におけるX、nおよびYは、上記式(III)におけるX、nおよびYと同義である。同様に、式(IIIa)におけるZは、上記式(III)におけるZと同義である。
したがって、本発明に係るシクロペンタノン化合物の製造方法のさらなる態様として、上記式(VI)で示される化合物を、ホルムアルデヒドまたはホルムアルデヒド誘導体と反応させることにより、上記式(V)で示される化合物を得る工程と、上記式(V)で示される化合物を、スルホニルクロライドまたはハロゲン化剤と反応させることにより、Zが置換スルホニルオキシ基またはハロゲン原子である上記式(III)で示される化合物を得る工程とをさらに含む製造方法であり得る。
工程Cでは、式(VI)で示される化合物を、塩基存在下、ホルムアルデヒドまたはホルムアルデヒド誘導体(以下、ホルムアルデヒド等という)と反応させることにより、式(VI)で示される化合物をヒドロキシメチル化して、式(V)で示される化合物を得る。
ここでホルムアルデヒド誘導体としては、パラホルムアルデヒド、1,3,5−トリオキサンおよびホルムアルデヒドジアルキルアセタール等を挙げることができる。なかでも、ホルマリン等のホルムアルデヒド水溶液を好適に使用することができる。
式(VI)で示される化合物に対するホルムアルデヒド等の量は、例えば、1倍モル〜10倍モルであり、好適には1.8倍モル〜5倍モルである。
塩基としては、炭酸ナトリウムおよび炭酸カリウム等のアルカリ金属炭酸塩、水酸化ナトリウムおよび水酸化カリウム等のアルカリ金属水酸化物、ならびに炭酸水素ナトリウム等の炭酸水素塩等の無機塩を挙げることができる。また、トリエチルアミン等の有機塩基を使用することも可能であるが、これらに限定されるものではない。なかでも炭酸カリウム等のアルカリ金属炭酸塩、炭酸水素ナトリウム等の炭酸水素塩、およびトリエチルアミン等が好適に用いられる。
式(VI)で示される化合物に対する塩基の使用量は、例えば、0.1倍モル〜10倍モルであり、好適には0.2倍モル〜3倍モルである。
溶媒は、特に限定されるものではないが、例えば、ジエチルエーテル、ジメトキシエタン、テトラヒドロフランおよびジオキサンのようなエーテル類、メタノール、エタノールおよびイソプロパノール等のアルコール類、ベンゼン、トルエンおよびキシレン等の芳香族炭化水素類、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミドおよびN−メチル−2−ピロリジノン等のアミド類等が挙げられる。この他の溶媒として、水、アセトニトリル、酢酸エチルおよびジメチルスルホキシド等も使用可能である。これらの溶媒は、2種類以上を混合して使用してもよい。また、トリエチルアミン等の有機塩基を使用する場合等、条件によっては、溶媒の添加なしに反応させることも可能な場合もある。
また、溶媒として、互いに均一な層を形成することのない溶媒からなる溶媒組成物も挙げられる。この場合、反応系に相間移動触媒、例えば、慣用の第4アンモニウム塩またはクラウンエーテルを添加した方がよい場合もある。
反応温度は、例えば、0℃〜150℃であり、好適には室温〜80℃である。反応時間は、例えば、0.1時間〜数日であり、好適には0.2時間〜2日である。
なお、上記式(VI)で示される化合物は、公知の方法を用いて製造することができる。
工程Dでは、式(V)で示される化合物を、(i)ハロゲン化チオニル等のハロゲン化剤と反応させることにより、または(ii)スルホニルクロライドと反応させることにより、ヒドロキシ基をハロゲン原子または置換スルホニルオキシ基へ変換して、式(IIIa)で示される化合物を得ることができる。
ハロゲン化剤としてはハロゲン化チオニル、ハロゲン化リン、およびハロゲン化水素等を挙げることができる。好適には、ハロゲン化チオニルが挙げられ、ヨウ化チオニル、チオニルブロマイド、およびチオニルクロライド等を用いることができる。なかでもチオニルクロライドが好適に用いられる。ここで、チオニルクロライドを使用する場合は、反応を促進させるために、ジメチルホルムアミド等を添加することがより好ましい。
スルホニルクロライドとしては、メタンスルホニルクロライド、プロパンスルホニルクロライド、トリフルオロメタンスルホニルクロライド、ベンゼンスルホニルクロライド、4−クロロベンゼンスルホニルクロライド、p−トルエンスルホニルクロライド、およびo−ニトロベンゼンスルホニルクロライド等を挙げることができる。なかでも、p−トルエンスルホニルクロライド、およびメタンスルホニルクロライド等が好適に用いられる。
式(V)で示される化合物に対するハロゲン化チオニルまたはスルホニルクロライドの量は、例えば、0.5倍モル〜10倍モルであり、好適には0.8倍モル〜3倍モルである。
ここで、置換スルホニルオキシ基の化合物を製造する場合は塩基を添加しなくても反応が進行する場合もあるが、発生する塩化水素を除くために、塩基を添加することが好ましい。その場合、化合物(V)に対する塩基の使用量は、例えば、0〜10倍モル(ただし、0を除く)、好ましくは0.5倍モル〜5倍モルである。
使用される塩基としては、特に限定されないが、好適な例として、トリエチルアミン、ピリジン、4−ジメチルアミノピリジン、N,N−ジメチルアニリン、およびN−メチルイミダゾール等の有機塩基類が挙げられる。
本反応は、無溶媒でも可能な場合もあるが、多くの場合、溶媒中で行なわれる。このときの溶媒としては、反応に関与しなければ特に限定されるものではないが、ベンゼン、トルエンおよびキシレン等の芳香族炭化水素類、ならびにジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジメトキシエタンおよびジオキサン等のエーテル類、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミドおよびN−メチル−2−ピロリジノン等のアミド類、ならびにこれらの溶媒と他の溶媒との混合物を挙げることができる。なかでもトルエンおよびテトラヒドロフラン、ジメトキシエタン、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、およびこれらの混合物等が好適に用いられる。
反応温度および反応時間は、用いられる溶媒、反応させるスルホニルクロライドまたはハロゲン化チオニル、および塩基等の種類によって適宜設定することができる。スルホニルクロライドを用いて反応を行う場合、反応温度は、例えば、−50℃〜150℃であり、好適には、0℃〜100℃である。一方、ハロゲン化チオニルを用いて反応を行う場合、反応温度は、例えば、0℃〜200℃であり、好適には、室温〜120℃である。また、反応時間は、スルホニルクロライドを用いて反応を行う場合には、例えば、0.1時間〜2日であり、好適には、0.2時間〜12時間である。一方、ハロゲン化チオニルを用いて反応を行う場合には、例えば、0.1時間〜2日であり、好適には、0.2時間〜12時間である。
(中間体化合物の製造方法2)
本発明に係るシクロペンタノン化合物の製造方法の一態様では、上記式(III)におけるZが水素原子である。
上記式(III)で示される化合物のうち、Zが水素原子である化合物、すなわち、式(IIIb)
Figure 2012169468
(式(IIIb)中、Xは、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基、ハロアルキル基、ハロアルコキシ基またはフェニル基であり、nは、0〜5の整数である。nが2以上である場合、複数あるXは互いに同一であっても異なっていてもよい。Yは、アルコキシカルボニル基またはシアノ基である。Zは、置換スルホニルオキシ基またはハロゲン原子である。)
で示される化合物は、下記反応スキーム(反応スキーム4)に示すように、工程Eおよび工程Fにより得ることができる。
Figure 2012169468
工程E:式(VIII)(式中、Xは、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基、ハロアルキル基、ハロアルコキシ基またはフェニル基であり、nは、0〜5の整数である。nが2以上である場合、複数あるXは互いに同一であっても異なっていてもよい。Yは、アルコキシカルボニル基またはシアノ基である。)で示される化合物をホルムアルデヒドまたはホルムアルデヒド誘導体と反応させることにより、式(VII)(式中、X、nおよびYは、式(VIII)におけるX、nおよびYと同一である。)で示される化合物を得る工程;
工程F:式(VII)で示される化合物を、スルホニルクロライドまたはハロゲン化剤と反応させることにより、式(IIIb)(式中、Zは、上記式(III)におけるZと同義である。)を得る工程。
したがって、本発明に係るシクロペンタノン化合物の製造方法のさらなる態様として、上記式(VIII)で示される化合物を、ホルムアルデヒドまたはホルムアルデヒド誘導体と反応させることにより、上記式(VII)で示される化合物を得る工程と、上記式(VII)で示される化合物を、スルホニルクロライドまたはハロゲン化剤と反応させることにより、Zが水素原子である上記式(III)で示される化合物を得る工程とをさらに含む製造方法であり得る。
工程Eの反応における条件は、出発原料として式(VI)で示される化合物の代わりに式(VIII)で示される化合物を用いる以外は、工程Cの反応における条件と同じである。また、工程Eの反応に用いられ得る化合物も、工程Cの反応に用いられ得る化合物と同じである。
なお、式(VIII)で示される化合物は、公知の方法(例えば、上記特許文献1に記載の方法)を用いて製造することができる。
同様に、工程Fの反応における条件は、出発原料として式(V)で示される化合物の代わりに式(VII)で示される化合物を用いる以外は、工程Dの反応における条件と同じである。また、工程Fの反応に用いられ得る化合物も、工程Dの反応に用いられ得る化合物と同じである。
また、式(III)で示される化合物中のZが置換スルホニルオキシ基であり、Zが置換スルホニルオキシ基または水素原子である、式(IIIc)で示される化合物を、溶媒中、ハロゲン化塩等で置換する方法により、式(III)で示される化合物中のZがハロゲン原子であり、Zがハロゲン原子または水素原子である、化合物式(IIId)で示される化合物を製造することも可能である(下記反応スキーム5参照)。
Figure 2012169468
(式(IIIc)および式(IIId)中、X、Y、nは式(III)と同一であり、Z1aは置換スルホニルオキシ基であり、Z2aは置換スルホニルオキシ基または水素原子であり、Z1bはハロゲン原子であり、Z2bはハロゲン原子または水素原子である。)
同様に、式(II)で示される化合物中のZが置換スルホニルオキシ基であり、Zが置換スルホニルオキシ基または水素原子である、式(IIc)で示される化合物を、溶媒中、ハロゲン化塩等で置換する方法により、式(II)で示される化合物中のZがハロゲン原子であり、Zがハロゲン原子または水素原子である、化合物式(IId)で示される化合物を製造することも可能である(下記反応スキーム6参照)。
Figure 2012169468
(式(IIc)および式(IId)中、X、nは式(II)と同一であり、Z1aは置換スルホニルオキシ基であり、Z2aは置換スルホニルオキシ基または水素原子であり、Z1bはハロゲン原子であり、Z2bはハロゲン原子または水素原子である。)
反応は通常、式(IIIc)または式(IIc)で示される化合物とフッ化カリウム、フッ化セシウム、塩化リチウム、塩化カリウム、臭化リチウム、臭化マグネシウムおよびヨウ化ナトリウム等のハロゲン化塩とを溶媒中で混合することにより行なわれる。
式(IIIc)または式(IIc)で示される化合物に対するハロゲン化塩の使用量は、例えば、0.1倍モル〜100倍モルであり、好ましくは0.8倍モル〜20倍モルである。また、反応温度としては、例えば、0℃〜250℃であり、室温〜200℃が好ましい。反応時間は、例えば、0.1時間〜数日であり、好ましくは0.2時間〜2日である。
溶媒としては反応に影響がなければ、特に限定されないが、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミドおよびN−メチル−2−ピロリジノン等のアミド類が好ましく使用できる。
なお、本発明に係る製造方法においては、特に断りのない限り、反応に関与しないことを条件にして、以下の溶媒を使用することができる:ベンゼン、トルエンおよびキシレン等の芳香族炭化水素類;ジクロロメタン、クロロホルムおよびジクロロエタン等のハロゲン化炭化水素類;石油エーテル、ヘキサンおよびメチルシクロヘキサン等の脂肪族炭化水素類;N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミドおよびN−メチル−2−ピロリジノン等のアミド類;ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジメトキシエタンおよびジオキサン等のエーテル類;メタノールおよびエタノール等のアルコール類;水;二硫化炭素;アセトニトリル;酢酸エチル;ピリジン;ならびにジメチルスルホキシド等。
これらの溶媒は、2種類以上を混合して使用してもよい。本発明に係る製造方法の反応は、溶媒または溶媒混合物中で有利に行われる。
また、他の溶媒として、互いに均一な層を形成することのない溶媒からなる溶媒組成物が挙げられる。この場合、反応系に相間移動触媒、例えば、慣用の第4アンモニウム塩またはクラウンエーテルを添加した方がよい場合もある。
以上、本発明に係るシクロペンタノン化合物の製造方法によれば、水素化ナトリウム、臭化メチルおよびBFを使用することなく、農業用殺菌剤メトコナゾールの重要な中間体である5−((置換または無置換)ベンジル)−2,2−ジメチルシクロペンタノンを製造することができる。すなわち、本発明に係るシクロペンタノン化合物の製造方法を用いることにより、従来の製造方法と比較して安価に、かつ安全に5−((置換または無置換)ベンジル)−2,2−ジメチルシクロペンタノンを製造することができる。そのため、5−((置換または無置換)ベンジル)−2,2−ジメチルシクロペンタノンおよびメトコナゾールの実用的な工業的製法を提供することができる。
(中間体化合物)
上記式(II)で示される中間体化合物(図1中、式(IIa)で示される中間体化合物および式(IIb)で示される中間体化合物)、上記式(III)で示される中間体化合物(上記式(IIIa)で示される中間体化合物および上記式(IIIb)で示される中間体化合物)、および上記式(V)で示される中間体化合物はいずれも、上述のシクロペンタノン化合物の製造方法に好適に利用される化合物である。すなわち、これらの中間体化合物もまた本願発明の範疇に含まれる。
以下に実施例を示し、本発明の実施の形態についてさらに詳しく説明する。もちろん、本発明は以下の実施例に限定されるものではなく、細部については様々な態様が可能であることはいうまでもない。さらに、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、それぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。また、本明細書中に記載された文献の全てが参考として援用される。
(実施例1)
〔製造例1:1−(4−クロロベンジル)−3−ヒドロキシメチル−3−メチル−2−オキソシクロペンタンカルボン酸メチルエステル(化合物VII−1)の合成〕
Figure 2012169468
1−(4−クロロベンジル)−3−メチル−2−オキソシクロペンタンカルボン酸メチルエステル(化合物VIII−1)(4.00mmol)に、37%ホルムアルデヒド水溶液(0.90ml)および炭酸カリウム(2.00mmol)を加え、室温で4時間撹拌した。反応終了後、反応液に水を加え、酢酸エチルで抽出した。有機層を飽和食塩水で洗浄した後、無水硫酸ナトリウムで乾燥した。溶媒を留去し、残渣をシリカゲルカラムを用いて精製し、化合物VII−1を2種の異性体(異性体VII−1a、VII−1b)として得た。なお、化合物VIII−1は、特許文献1に記載の方法に従い合成した。
異性体VII−1a
収率:18%
異性体VII−1b
収率:76%
〔製造例2:1−(4−クロロベンジル)−3−クロロメチル−3−メチル−2−オキソシクロペンタンカルボン酸メチルエステル(化合物III−1)の合成〕
Figure 2012169468
化合物VII−1(9.65mmol)をトルエン(10ml)に溶解し、塩化チオニル(23.0mmol)およびジメチルホルムアミド(0.05ml)を加え、90℃で9時間反応させた。反応液を濃縮して粗目的物を得た後、シリカゲルカラムを用いて精製して、化合物III−1を2種の異性体(異性体III−1a、III−1b)として得た。なお、生成物は2種のジアステレオマーの混合物である。
分析結果は以下の通りである。
収率:84%
異性体III−1a
1H-NMR(400MHz,CDCl3)δ:
0.78 (3 H, s), 1.51 - 1.61 (1 H, m), 1.75 - 1.90 (1 H, m), 2.15 - 2.27 (1 H, m),2.36 - 2.48 (1 H, m), 3.15 (2 H, s), 3.42 (1 H, d, J=11.0 Hz), 3.61 (1 H, d, J=11.0 Hz), 3.72 (3 H, s), 7.00 - 7.06 (2 H, m), 7.20 - 7.26 (2 H, m).
異性体III−1b
1H-NMR(400MHz,CDCl3)δ:
1.18 (3 H, s), 1.75 - 1.90 (1 H, m), 1.90 - 2.01 (1 H, m), 2.01 - 2.10 (1H, m), 2.36 - 2.48 (1 H, m), 2.97 (1 H, d, J=14.0Hz), 3.23 (1 H, d, J=14.0 Hz),3.29 (1 H, d, J=11.0 Hz), 3.33 (1 H, d, J=11.0Hz), 3.73 (3 H, s), 7.06 - 7.11 (2 H, m), 7.20 - 7.26 (2 H, m).
〔製造例3:5−(4−クロロベンジル)−2,2−ジメチルシクロペンタノン(化合物I−1)の合成1〕
Figure 2012169468
化合物III−1(0.61mmol)を47%臭化水素酸水溶液1mlおよび酢酸1mlに溶解し、亜鉛(6.1mmol)を加え、12時間、110℃で反応させた。次いで、反応液に酢酸1ml、47%臭化水素酸水溶液1ml、亜鉛(3.06mmol)をさらに加え、さらに11時間撹拌した。反応終了後、反応液に水を加え、酢酸エチルで抽出した。有機層を飽和重曹水、および飽和食塩水で洗浄した後、無水硫酸ナトリウムで乾燥した。溶媒を留去した後、シリカゲルカラムで精製して、化合物I−1を得た。
収率:52%
上記で得られた化合物I−1の性状およびH−NMRスペクトルデータは上記特許文献1に記載のデータと一致した。
(実施例2)
〔製造例4:5−(4−クロロベンジル)−2−クロロメチル−2−メチルシクロペンタノン(化合物II−1)の合成〕
Figure 2012169468
化合物III−1(42.5mmol)に、p−トルエンスルホン酸一水和物(47.3mmol)および水(212mmol)を加え、110℃で14時間撹拌した。反応液に水を加え、酢酸エチルで抽出した。有機層を飽和食塩水で洗浄した後、無水硫酸ナトリウムで乾燥した。溶媒を留去した後、シリカゲルカラムを用いて精製して、化合物II−1を2種の異性体の混合物として得た。
収率:90%
1H-NMR(400MHz,CDCl3)δ:
0.93(1.8 H, s), 1.14 (1.2 H, s) 1.42 - 1.75 (2 H, m), 1.90 - 2.34 (2 H, m), 2.35- 2.48 (0.6 H, m), 2.50 - 2.70 (1.4 H, m), 2.90 - 3.10 (0.4 H, m), 3.10 (0.6 H, dd, J= 14.0 Hz), 3.33 (0.4 H, d, J= 10.9 Hz), 3.41 (0.6 H, d, J= 10.8 Hz), 3.47 (0.4 H, d, J= 10.9 Hz), 3.67 (0.6 H, d, J= 10.8 Hz), 7.00 - 7.13 (2 H, m), 7.22- 7.30 (2 H, m).
〔製造例5:5−(4−クロロベンジル)−2,2−ジメチルシクロペンタノン(化合物I−1)の合成2〕
Figure 2012169468
化合物II−1(1.48mmol)を酢酸(4ml)に溶解し、ここに2N塩酸水溶液(1.5ml)、水(2.5ml)および亜鉛(29.5mmol)を加え、5時間、還流下反応させた後、2N塩酸水溶液(1.5ml)を加え、さらに12時間、還流下反応させた。反応終了後、反応液に水を加え、酢酸エチルで抽出した。有機層を飽和重曹水、および飽和食塩水で洗浄した後、無水硫酸ナトリウムで乾燥した。溶媒を留去した後、シリカゲルカラムで精製して、化合物I−1を得た。
収率:48%
(実施例3)
〔製造例6:1−(4−クロロベンジル)−3,3−ビス(ヒドロキシメチル)−2−オキソシクロペンタンカルボン酸メチルエステル(化合物V−1)の合成〕
Figure 2012169468
1−(4−クロロベンジル)−2−オキソシクロペンタンカルボン酸メチルエステル(化合物VI−1)(1.0mmol)に、テトラヒドロフラン(0.72ml)、37%ホルムアルデヒド水溶液(0.242ml)および炭酸カリウム(0.50mmol)を加え、室温で5時間反応させた。反応液に水を加え、酢酸エチルで抽出した。有機層を飽和食塩水で洗浄した後、無水硫酸ナトリウムで乾燥した。溶媒を留去した後、シリカゲルカラムを用いて精製して、化合物V−1を得た。
収率:94%
1H-NMR(400MHz,CDCl3)δ:
1.72 - 1.80 (1 H, m), 1.91 - 2.01 (3 H, m), 2.15 - 2.19 (1 H, m), 2.40 - 2.45 (1H, m), 3.10 (1 H, d, J=13.8 Hz), 3.17 (1 H, d, J=13.8 Hz), 3.36 (1 H, dd , J=11.0, 7.3 Hz), 3.43 (1 H, dd, J=11.0, 4.2 Hz), 3.69 - 3.75 (2 H, m), 3.73 (3 H, s), 7.05 (2 H, d, J=8.4 Hz), 7.24 (2 H, d, J=8.4Hz).
〔製造例7:1−(4−クロロベンジル)−3,3−ビス(クロロメチル)−2−オキソシクロペンタンカルボン酸メチルエステル(化合物III−2)の合成〕
Figure 2012169468
化合物V−1(6.4mmol)に、トルエン(20ml)、塩化チオニル(16.5mmol)およびジメチルホルムアミド(0.05ml)を加え、100℃で4時間反応させた。反応液を濃縮して粗目的物を得た後、シリカゲルカラムを用いて精製して、化合物III−2を得た。
収率:54%
1H-NMR(400MHz,CDCl3)δ:
1.82 - 2.07 (2 H, m), 2.14 - 2.28 (1 H, m), 2.37 - 2.53 (1 H, m), 3.08 (1 H, d, J= 13.9 Hz), 3.21 (1 H, d, J= 13.9 Hz), 3.34 (1 H, d, J= 11.4 Hz), 3.38 (1 H, d, J= 11.4 Hz),3.61 (1 H, d, J= 11.4 Hz), 3.64 (1 H, d, J= 11.4 Hz), 7.20 - 7.10 (2H, m), 7.22 - 7.28 (2 H, m).
〔製造例8:5−(4−クロロベンジル)−2,2−ビス(クロロメチル)シクロペンタノン(化合物II−2)の合成〕
Figure 2012169468
化合物III−2(19.1mmol)に、濃塩酸(30ml)および酢酸(30ml)を加え、100℃で18時間撹拌した。反応液に水を加え、トルエンで抽出した。有機層を飽和重曹水、および飽和食塩水で洗浄した後、無水硫酸ナトリウムで乾燥した。溶媒を留去した後、シリカゲルカラムを用いて精製して、化合物II−2を得た。
収率:80%
1H-NMR(400MHz,CDCl3)δ:
1.50 - 1.68 (1 H, m), 2.02 - 2.22 (3 H, m), 2.48 - 2.60 (1 H, m), 2.64 (1 H, dd, J= 13.8, 8.6 Hz), 3.08 (1 H, dd, J= 13.8, 4.3 Hz), 3.41(2 H, s), 3.61(1 H, d, J= 11.0 Hz), 3.66(1 H, d, J= 11.0 Hz), 7.05 - 7.13 (2 H, m), 7.22 - 7.30 (2 H, m).
〔製造例9:5−(4−クロロベンジル)−2,2−ジメチルシクロペンタノン(化合物I−1)の合成3〕
Figure 2012169468
化合物II−2(0.55mmol)を水(2ml)および酢酸(2ml)に溶解し、ここに亜鉛(5.5mmol)および塩化アセチル(1.12mmol)を加え、14時間、110℃で反応させた。次いで、反応液に亜鉛(5.5mmol)および塩化アセチル(1.12mmol)を加え、さらに9時間撹拌した。反応終了後、反応液に水を加え、酢酸エチルで抽出した。有機層を飽和重曹水、および飽和食塩水で洗浄した後、無水硫酸ナトリウムで乾燥した。溶媒を留去した後、シリカゲルカラムで精製して、化合物I−1を得た。
収率:49%
(実施例4)
〔製造例10:1−(4−クロロベンジル)−3−メタンスルホニルオキシメチル−3−メチル−2−オキソシクロペンタンカルボン酸メチルエステル(化合物III−5)の合成〕
Figure 2012169468
製造例1で得た化合物VII−1(3.22mmol)を塩化メチレン(20ml)に溶解し、トリエチルアミン(4.83mmol)およびメタンスルホニルクロライド(4.19mmol)を加え室温で1.5時間撹拌した。反応終了後、水を加え、酢酸エチルで抽出した。有機層を炭酸水素ナトリウム水溶液および飽和食塩水で洗浄し、無水硫酸ナトリウムで乾燥した。溶媒を留去し、残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィーによって精製し、化合物III−5を2種の異性体の混合物として得た。
収率:91%
異性体III−5a
1H-NMR(CDCl3)δ=
0.72(3H,s),1.55-1.65(1H,m),1.82-1.90(1H,m),2.17-2.26(1H,m),2.38-2.45(1H,m),2.95(3H,s),3.15(2H,s),3.73(3H,s),4.01(1H,d,9.7Hz),4.18(1H,d,J=9.7Hz),7.03(2H,d,J=8.5Hz),7.23(2H,d,J=8.5Hz).
異性体III−5b
1H-NMR(CDCl3)δ=
1.13(3H,s),1.80-1.91(1H,m),1.93-2.09(2H,m),2.38-2.48(1H,m),2.91(1H,d,J=13.9Hz),2.92(3H,s),3.24(1H,d,J=13.9Hz),3.74(3H,s),3.98(2H,s),7.09(2H,d,J=8.5Hz),7.23(2H,d,J=8.5Hz).
〔製造例11:1−(4−クロロベンジル)−3,3−ジメチル−2−オキソシクロペンタンカルボン酸メチルエステル(化合物IV−1)の合成〕
Figure 2012169468
化合物III−5(5.14mmol)、ヨウ化ナトリウム(5.14mmol)、および亜鉛(51.4mmol)をDMF4mlで混合した後、4N塩化水素DMF溶液(1.3ml)を加え、105℃に昇温し、12時間撹拌した。次いで、ヨウ化ナトリウム(5.14mmol)および4N塩化水素DMF溶液(0.7ml)を加え、さらに11時間反応させた。次いで亜鉛(25.7mmol)および4N塩化水素DMF溶液(0.7ml)を加え、さらに15時間反応させた。反応液に重曹水および酢酸エチルを加え、ろ過した後、分配した。有機層を飽和食塩水で洗浄した後、無水硫酸ナトリウムで乾燥した。溶媒を留去した後、シリカゲルカラムで精製して、化合物IV−1および化合物I−1を得た。
化合物IV−1
収率:51%
化合物I−1
収率:17%
本製造例で得られた化合物IV−1および化合物I−1の性状およびH−NMRスペクトルデータは上記特許文献1に記載のデータと一致した。
(実施例5)
〔製造例12:5−(4−クロロベンジル)−2,2−ジメチルシクロペンタノン(化合物I−1)の合成4〕
Figure 2012169468
化合物II−1(3.69mmol)、ヨウ化ナトリウム(4.07mmol)、および亜鉛(36.7mmol)をDMF3mlで混合した後、4N塩化水素DMF溶液(1.0ml)を加え、105℃に昇温し、11時間撹拌した。次いで4N塩化水素DMF溶液(1.0ml)を加え、さらに10時間反応させた。次いで亜鉛(18.4mmol)および4N塩化水素DMF溶液(1.0ml)を加え、さらに20時間反応させた。反応液に重曹水および酢酸エチルを加え、ろ過した後、分配した。有機層を飽和食塩水で洗浄した後、無水硫酸ナトリウムで乾燥した。溶媒を留去した後、シリカゲルカラムで精製して化合物I−1を得た。
収率:86%
本製造例で得られた化合物I−1の性状およびH−NMRスペクトルデータは特許文献1に記載のデータと一致した。
なお、式(II)で示される化合物は、以下の参考製造例に示す方法によっても製造することができる。
〔参考製造例1〕:5−(4−クロロベンジル)−2,2−ビス(メタンスルホニルオキシメチル)シクロペンタノン(化合物II−3)の合成
(1)中間体、1−(4−クロロベンジル)−3,3−ビス(メタンスルホニルオキシメチル)−2−オキソシクロペンタンカルボン酸メチルエステル(化合物III−3)の合成
Figure 2012169468
化合物V−1(24.5mmol)に、トルエン(100ml)、N,N−ジメチルアセトアミド(10ml)およびトリエチルアミン(62.0mmol)を加えた後、氷冷下、塩化メタンスルホニル(50.4mmol)を加え、30分間撹拌した。次いで、氷浴を除き、室温下1時間反応させた。反応液に酢酸エチルを加え、1N塩酸水溶液、水、飽和重曹水、および飽和食塩水で洗浄した。水層をクロロホルムで抽出した後、有機層を無水硫酸ナトリウムで乾燥し、濃縮した後、ジエチルエーテル/ヘキサン混合溶媒で洗浄して目的物である化合物III−3を得た。
収率:94%
1H-NMR(400MHz,CDCl3)δ:
1.98 - 2.00 (2 H, m), 2.07-2.16 (1 H, m), 2.46 - 2.50 (1 H, m), 2.95 (3 H, s), 3.00 (3 H, s),3.06 (1 H, d, J=14.0 Hz), 3.22 (1 H, d, J=14.0 Hz), 3.75 (3 H, s), 3.86 (1 H, d, J=10.0 Hz), 3.98 (1 H, d, J=10.0 Hz), 4.21(2 H, s), 7.00 - 7.10 (2 H, m), 7.20 - 7.30 (2 H, m).
(2)5−(4−クロロベンジル)−2,2−ビス(メタンスルホニルオキシメチル)シクロペンタノン(化合物II−3)の合成
Figure 2012169468
化合物III−3(36.0g)に、メタンスルホン酸(14.42g)および水(6.75ml)を加え、100℃で7時間反応させた。反応液に水を加え、重曹で中和した後、トルエンで抽出した。有機層を飽和食塩水で洗浄した後、無水硫酸ナトリウムで乾燥し、濃縮した。シリカゲルカラムで精製して目的物である化合物II−3を得た。
収率:41%
1H-NMR(400MHz,CDCl3)δ:
1.62 - 1.70 (1 H, m), 2.01 - 2.18 (3 H, m), 2.55 - 2.59 (1 H, m), 2.62 (1 H, dd, J= 13.2, 8.4 Hz), 2.99 (3 H, s), 3.02 (3 H, s), 3.08 (1 H, dd, J= 13.2, 3.8 Hz), 4.07 (2 H, s), 4.21 (1 H, d, J= 10.0 Hz), 4.21 (1 H, d, J= 10.0 Hz), 7.05 - 7.12 (2 H, m), 7.23 - 7.31 (2 H, m).
〔参考製造例2〕:5−(4−クロロベンジル)−2,2−ビス(p−トルエンスルホニルオキシメチル)シクロペンタノン(化合物II−4)の合成
(1)中間体、1−(4−クロロベンジル)−3,3−ビス(p−トルエンスルホニルオキシメチル)−2−オキソシクロペンタンカルボン酸メチルエステル(化合物III−4)の合成
Figure 2012169468
化合物V−1(15.3mmol)をトルエン(60ml)およびジクロロメタン(20ml)の混合液に懸濁し、室温下、トリエチルアミン(45.9mmol)、塩化p−トルエンスルホニル(38.2mmol)およびN−メチルイミダゾール(23.8mmol)を加え、18時間反応させた。その後、さらに塩化p−トルエンスルホニル(3.82mmol)を加え2日間反応させた。反応液にトルエンを加え、水、2N塩酸水溶液、飽和重曹水および飽和食塩水で洗浄した。有機層を無水硫酸ナトリウムで乾燥し、濃縮して粗目的物として化合物III−4を得た。
粗収率:77%
(2)5−(4−クロロベンジル)−2,2−ビス(p−トルエンスルホニルオキシメチル)シクロペンタノン(化合物II−4)の合成
Figure 2012169468
化合物III−4(11.0mmol)に、p−トルエンスルホン酸一水和物(16.5mmol)および水(55.6mmol)を加え、80℃で11時間反応させた。反応液に水を加え、トルエンで抽出した。有機層を飽和重曹水、および飽和食塩水で洗浄した後、無水硫酸ナトリウムで乾燥し、濃縮した。シリカゲルカラムで精製して目的物である化合物II−4を得た。
収率:68%
1H-NMR(400MHz,CDCl3)δ:
1.40 - 1.57 (1 H, m), 1.85 - 2.10 (3 H, m), 2.40 - 2.52 (2 H, m), 2.45 (3 H, s), 2.46 (3H, s), 2.92 - 3.00 (1 H, m), 3.65 - 3.77 (2 H, m), 3.80 - 3.97 (2 H, m), 6.97 - 7.04 (2 H, m), 7.17 - 7.24 (2 H, m), 7.30 - 7.39 (2 H, m), 7.60 - 7.74 (2 H, m).
〔参考製造例3〕:2,2−ビス(ブロモメチル)−5−(4−クロロベンジル)シクロペンタノン(化合物II−5)の合成
Figure 2012169468
化合物II−3(4.7mmol)をN−メチルピロリドン(25ml)に溶解し、ここに臭化リチウム(11.5mmol)を加え、90℃で9時間反応させた。反応液を濃縮した後、1N塩酸水溶液を加えた。酢酸エチルで抽出した後、有機層を水および飽和食塩水で洗浄した。無水硫酸ナトリウムで乾燥した後、溶媒を留去した。シリカゲルカラムで精製して目的物である化合物II−5を得た。
収率:51%
1H-NMR(400MHz,CDCl3)δ:
1.50 - 1.70 (1 H, m), 2.02 - 2.20 (3 H, m), 2.50 - 2.62 (1 H, m), 2.65 (1 H, dd, J= 13.8, 8.5 Hz), 3.08 (1 H, dd, J= 13.8, 4.3 Hz), 3.27 (1 H, d, J= 10.8 Hz), 3.30 (1 H, d, J= 10.8 Hz), 3.49(1 H, d, J= 10.3 Hz), 3.53(1 H, d, J= 10.3 Hz), 7.05 - 7.13 (2 H, m), 7.22 - 7.30 (2 H, m).
また、上記の実施例及び参考製造例に準じた方法で、式(II)で示される化合物であって、表1に示した化合物を合成することができる。表1中および後述の表2中、「(X)n」のカラムにおける「4−Cl」は、シクロペンタン環に結合している置換または無置換のベンジル基が、4−クロロベンジル基であることを表している。
Figure 2012169468
Figure 2012169468
なお、式(II)で示される化合物はその構造に不斉炭素を2個有する場合があり、その場合は1対のジアステレオマーの混合物となる。そのときの異性体を表す場合、一方の異性体をa、もう一方をbとして化合物番号の後に記載する。上述した式(II)で示される化合物以外の化合物の性状およびH-NMRのデータを表2に記載した。
Figure 2012169468
また、同様に上記の実施例及び参考製造例に準じた方法で、式(III)で示される化合物であって、表3に示した化合物を合成することができる。
Figure 2012169468
Figure 2012169468
なお、式(III)で示される化合物はその構造に不斉炭素を2個有する場合があり、その場合は1対のジアステレオマーの混合物となる。
本発明は、農業用殺菌剤メトコナゾールの重要な中間体の製造に好適に利用することができる。

Claims (13)

  1. 式(I)
    Figure 2012169468
    (式(I)中、Xは、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基、ハロアルキル基、ハロアルコキシ基またはフェニル基であり、nは、0〜5の整数である。nが2以上である場合、複数あるXは互いに異なっていてもよい。)
    で示されるシクロペンタノン化合物の製造方法であって、
    式(III)
    Figure 2012169468
    (式(III)中、Xおよびnは、式(I)におけるXおよびnと同一である。Yは、アルコキシカルボニル基またはシアノ基である。Zは、ハロゲン原子または置換スルホニルオキシ基であり、Zは、水素原子、ハロゲン原子または置換スルホニルオキシ基である。)
    で示される化合物もしくは当該化合物から得られる中間体化合物を触媒もしくはハロゲン化剤と反応させて、Yで示す基を水素原子に置換する工程Aと、
    上記式(III)で示される化合物もしくは当該化合物から得られる中間体化合物を還元することにより、Zおよび水素原子ではない場合のZで示す基または原子を水素原子に置換する工程Bと、を含む、シクロペンタノン化合物の製造方法。
  2. 上記工程Aは、上記式(III)で示される化合物を酸触媒と反応させることにより、式(II)
    Figure 2012169468
    (式(II)中、X、n、ZおよびZは、式(III)におけるX、n、ZおよびZと同一である。)
    で示される中間体化合物を得る工程であり、
    上記工程Bは、上記式(II)で示される中間体化合物を還元することにより、上記式(I)で示される化合物を得る工程である、請求項1に記載のシクロペンタノン化合物の製造方法。
  3. 上記式(III)中、Yはアルコキシカルボニル基であり、
    上記工程Aは、Yがアルコキシコアルボニル基である上記式(III)で示される化合物をハロゲン化剤と反応させることにより、式(II)
    Figure 2012169468
    (式(II)中、X、n、ZおよびZは、式(III)におけるX、n、ZおよびZと同一である。)
    で示される中間体化合物を得る工程であり、
    上記工程Bは、上記式(II)で示される中間体化合物を還元することにより、上記式(I)で示される化合物を得る工程である、請求項1に記載のシクロペンタノン化合物の製造方法。
  4. 上記工程Bは、上記式(III)で示される化合物を還元することにより、式(IV)
    Figure 2012169468
    (式(IV)中、X、nおよびYは式(III)におけるX、nおよびYと同一である。)
    で示される中間体化合物を得る工程であり、
    上記工程Aは、上記式(IV)で示される中間体化合物を触媒またはハロゲン化剤と反応させることにより、上記式(I)で示される化合物を得る工程である、請求項1に記載のシクロペンタノン化合物の製造方法。
  5. 上記Zが置換スルホニルオキシ基またはハロゲン原子であることを特徴とする請求項1〜4の何れか1項に記載のシクロペンタノン化合物の製造方法。
  6. 上記Zが水素原子であることを特徴とする請求項1〜4の何れか1項に記載のシクロペンタノン化合物の製造方法。
  7. 式(VI)
    Figure 2012169468
    (式(VI)中、Xは、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基、ハロアルキル基、ハロアルコキシ基またはフェニル基であり、nは、0〜5の整数である。nが2以上である場合、複数あるXは互いに異なっていてもよい。Yは、アルコキシカルボニル基またはシアノ基である。)
    で示される化合物を、ホルムアルデヒドまたはホルムアルデヒド誘導体と反応させることにより、式(V)
    Figure 2012169468
    (式(V)中、X、nおよびYは、式(VI)におけるX、nおよびYと同一である。)で示される化合物を得る工程と、
    上記式(V)で示される化合物を、スルホニルクロライドまたはハロゲン化剤と反応させることにより、上記Zが置換スルホニルオキシ基またはハロゲン原子である上記式(III)で示される化合物を得る工程とをさらに含む、請求項5に記載のシクロペンタノン化合物の製造方法。
  8. 式(VIII)
    Figure 2012169468
    (式(VIII)中、Xは、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基、ハロアルキル基、ハロアルコキシ基またはフェニル基であり、nは、0〜5の整数である。nが2以上である場合、複数あるXは互いに異なっていてもよい。Yは、アルコキシカルボニル基またはシアノ基である。)
    で示される化合物を、ホルムアルデヒドまたはホルムアルデヒド誘導体と反応させることにより、式(VII)
    Figure 2012169468
    (式(VII)中、X、nおよびYは、式(VIII)におけるX、nおよびYと同一である。)
    で示される化合物を得る工程と、
    上記式(VII)で示される化合物を、スルホニルクロライドまたはハロゲン化剤と反応させることにより、上記Zが水素原子である上記式(III)で示される化合物を得る工程とをさらに含む、請求項5に記載のシクロペンタノン化合物の製造方法。
  9. 上記工程Aにおいて上記触媒として用いられる酸触媒および上記工程Bにおける還元に用いられる還元剤の両方が反応系に同時に存在するよう、該酸触媒および該還元剤を反応系に添加する、請求項1に記載のシクロペンタノン化合物の製造方法。
  10. 上記工程Aにおいて用いられる上記ハロゲン化剤および上記工程Bにおける還元に用いられる還元剤の両方が反応系に同時に存在するよう、該ハロゲン化剤および該還元剤を反応系に添加する、請求項1に記載のシクロペンタノン化合物の製造方法。
  11. 式(II)
    Figure 2012169468
    (式(II)中、Xは、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基、ハロアルキル基、ハロアルコキシ基またはフェニル基であり、nは、0〜5の整数である。nが2以上である場合、複数あるXは互いに異なっていてもよい。Zは、ハロゲン原子または置換スルホニルオキシ基であり、Zは、水素原子、ハロゲン原子または置換スルホニルオキシ基である。)
    で示される中間体化合物。
  12. 式(III)
    Figure 2012169468
    (式(III)中、Xは、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基、ハロアルキル基、ハロアルコキシ基またはフェニル基であり、nは、0〜5の整数である。nが2以上である場合、複数あるXは互いに異なっていてもよい。Yは、アルコキシカルボニル基またはシアノ基である。Zは、ハロゲン原子または置換スルホニルオキシ基であり、Zは、水素原子、ハロゲン原子または置換スルホニルオキシ基である。)
    で示される中間体化合物。
  13. 式(V)
    Figure 2012169468
    (式(V)中、Xは、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基、ハロアルキル基、ハロアルコキシ基またはフェニル基であり、nは、0〜5の整数である。nが2以上である場合、複数あるXは互いに異なっていてもよい。Yは、アルコキシカルボニル基またはシアノ基である。)
    で示される中間体化合物。
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