TWI238162B - Method for making hydroxy lactones - Google Patents

Description

1238162 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關經基内醋類之製法，詳言之為有關㈣ 基具有非共軛雙鍵之不飽和羧酸或其酯製造對應之羥基内 酯類。 、二土 【先前技術】 具有經基之内醋類為可用料感紐樹脂等機能性高 分子之原料，醫藥、農藥等其他精密化學品之原料之化合 物。 具有羥基之内酯類之製法於分子催化A期刊：化學 (Journal 〇f Molecular Catalysis A： Chemical )142(1^99) 333_338提案在甲基三氧代鍊存在下，將/3, r-不飽和叛 酸、7, 不飽和羧酸、ά，ε_不飽和羧酸與過氧化氮進 打反應，獲得相對應之羥基内酯類之方法。但是，該方法 價格高且因使用具有毒性之鍊’在工業上不是有利之方法。 【發明内容】 ，本發明之目的為提供可以高收率且便宜地製造羥基内 醋類之有利於工業上之製法。 本發明人們為了達成上述之目的，經過深入研究之結 ^毛見將羧基具有非共軛雙鍵之不飽和羧酸或其酯與特 疋之化口物進灯反應’可以高收率且便宜地製造相對應之 羥基内酯類，因而完成本發明。 亦即，本發明係提供將羧基具有非共軛雙鍵之不飽和 叛酸或其醋⑴在含有選自鎢、翻、鈒及鐘等金屬元素之金 (修正本）3】2826 5 1238162 屬化3物存在下與過氧化氫進行 述金屬元素之過氧化物進行反應，生成=⑴與含有上 之碳原子與録結合，而在另—方之 &雙鍵一方 之對應旨之㈣㈣類之$法位置進行環化 万上述金屬化合物可使用至少-種選自氧化物、含氧妒 —颁之化合物。上述不飽㈣酸 夂 叛酸、^一不飽和幾H-不飽和竣:，。不飽和 本况明書中經基内醋類不只是經基與内醋環直接结合 之化合物’亦包括含有經基之取代基與内醋環結合之化合 物。又’「過氧化物」為廣義之過氧化物，除了狹義之過^ ，物、氫過氧化物之外還包含過氧酸或其鹽、過酸或其鹽

等。 I 【實施方式】 [基質] 本發明中作為反應原料（基材）使用之不飽和羧酸或其 酯只要為叛基不具有共軛雙鍵之羧酸或其酯即可，並無特 別之限制。 作為基材使用之不飽和羧酸之代表例可列舉下述式 (la)所示之，7 -不飽和羧酸、式（lb)所示之r，ά —不飽 和羧酸、式（lc)所示之（5，ε -不飽和叛酸。 (修正本）312826 6 1238162

R6 r9 Ri〇

(lc) (式中，R1、R2、R3、R4、R5、r6、r8、R9、Rl()" R13、R14、R15、R16、R17、R18、r19、R2

n 13 r. 14 1 r ^! A _ ,. … K'K 可相同亦可不同 >21

為氫原子或有機基。式（1&)之^至R5、式（lb)之V至R 或式(lc)之R13s R21亦可為至少有2個基互相結合，與绳 接之碳原子或碳鏈一同形成環） 上述有機基只要是不防礙反應之基即可，並無特別戈 限制上述有機基可列舉鹵素原子、烴基、雜環絲、卑 =經幾基（燒氧㈣、芳氧幾基、芳院氧縣、環炫氧基興 土等）、羧基、取代或無取代胺基甲醯基（N_取代或益取刊 酿胺基）、氰基、硝基、續酸基（顿基、亞續酸基）、石盖酿 酉旨基（續酸醋基、亞續酸醋基）、酿基、經基、烧氧基、& 取代或無取代胺基等。上述誠、經基、胺 之保護基進行保護。 上述卣素原子包含氟原子、氯原子、漠原子及峨原子。 (修正本）312826 7 1238162 上述烴基包含脂肪族烴基 一 土 一 _ 1 ,一 々々六 >王签〇乃萏月方 力矢炊基可列舉甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、異丁基、 第二-丁基、第三-丁基、戊基、己基、辛基、癸基、十土四 烷基、十六烷基、十八烷基、烯丙基等碳原子數為丨至2〇(較 好為1至1〇、更好為1至6)之直鏈或支鏈狀脂肪族烴基（烷 基、鏈烯基及炔基）等。 脂環式烴基可列舉環丙基、環丁基、環戊基、環己基、 衣已烯基、環辛基、環癸基、環十二㈣ 至2〇(較好碳原子數為3至15)之脂環式烴基(環燒：為： =基）等。芳族烴基可列舉苯基、萘基等 土广 至14之芳族烴基等。 〒卞歎為6 氯原二 =:具有種種取:基’例如鹵素原子(氟原子、 其 ' 、、碘原子）、氧代基、可經保護基保罐之r 基、可經保護基保謹之鉍田盆, 又土保。又之經 可經保護基保；I :護基保護之胺基、 甲酿基、硝基、gq畜I 取代胺基 PI、 1基鼠基、烷基（例如甲基、乙美笨r 烷基）、環烷基、芳基（例如笑I关1、 乙基4 Ch 述保護基可使用在右ϋ)、雜環式基等。上 在有杜:合成領域慣用之保護基。

冓成上述一環式基之雜J 雜環。該等雜環可列兴人古石 性心及非芳族性 原子、硫原子及氮原子 為錶原子之氧 之 :;亦可具有取代基(例如可具有與上述烴基::::為： 烷氧基〜羰基 [-6 垸氧絲包含甲氧料、乙氧幾基等 (修正本）3】2826 8 1238162 等。芳氧叛基包含例如笨氧幾基，芳烧氧幾基包含例如节 乳碳基等。又，環烧氧幾基可列舉環戍氧魏基、環己氧幾 基等。取代胺基甲醯基包含例如N一甲基胺基甲醯基、N，t 二曱基胺基甲酿基等。續酸酯基包含雜甲酯基、續駿乙 酉旨基等石黃酸Ch烧酯基等。亞石黃酸醋基包含亞石黃酸甲酉旨 土亞石尹、酉夂乙g日基等亞石黃酸^ *烧醋基等。酿基可列舉例 汝乙酉皿基丙基等之脂肪族醯基(例如脂肪族醯基 等苯甲酿基等芳族酸基等。烧氧基可列舉例如甲氧基、 氧土丙氧基、丁氧基等碳原子數為U 6之烷氧基。 ^代胺基包含例如N，N—二甲胺基、n，n—二乙胺基、脈咬 基等。 =之=包ί氯原子；曱基、乙基、丙基、異丙 丁基、弟三-丁基、戊基、己基 、1-1°、元土（尤其是Ch烷基）；環戊基 環式煙基；笨基等芳族煙基等。戊基I己基寺C3-13脂 至R2式中之古R Μ、式（lbkR4Rl2或式（lckRl3 同形成之環可列互相結合，肖鄰接之碳原子或碳鏈一 …己:ΐ 環、環戊院環、環戊 環、萘燒環、^烧環、原菠烯環、金剛烧 該等環亦^ 環[Μ.1』2,6]癸糾等交聯環。 代基相同之基)° /、有種種取代基（例如具有與上述烴基取 進行稠合。 μ可將其他環（非芳族性環或芳族性環） (修正本）312826 9 1238162 上述式（la)所示之/3，r -不飽和羧酸之具體例可列舉 3-丁烯酸、3-戊烯酸、3-己烯酸、3-曱基-3-丁烯酸、2一 曱基-3-丁烯酸、2, 2-二曱基-3-丁烯酸等。 式（lb)所示之τ，5 -不飽和羧酸之具體例可列舉4 — 戊烯酸、4-己烯酸、4-庚烯酸、4-曱基—4-戊烯酸、3一甲美 -4-戊烯酸、3, 3-二曱基-4-戊烯酸、2-曱基一4-戊稀酸、2 2一 一曱基-4-戊細酸、2, 3-一曱基-4-戊稀酸、環戊烯一3 一乙 酸、已細-3 -乙酸、5 -原波細-2 -敌酸等。 式（lc)所示之（5，ε -不飽和羧酸之具體例可列舉5一 己烯酸、5-庚烯酸、5-辛烯酸、5-曱基-5-己烯酸、4_甲基 -5-己烯酸、4, 4-二曱基-5-己烯酸、3—曱基一5_己烯酸、3, 3_ 二甲基-5-己烯酸、2-甲基-5-己烯酸、2, 2-二甲基一5_己稀 酸、3, 4一二甲基一5一己烯酸、2,4_二甲基一5—己烯酸、2, 3一 二甲基-5-己烯酸、2, 3, 4-三甲基-5_己烯酸等。 ， 上述不飽和羧酸之酯可列舉甲酯、乙酯、丙酯、異丙 酿、丁醋、異丁醋、第二-丁酯、第三一丁酉旨等燒基曰酿（例如 ?:韻醋厂環己醋等環烷基醋；苯醋等芳基醋；节醋等 方烷基酯等，但是並不只限於該等例示。 [金屬化合物] 本發明為將上述不飽和㈣或其酯⑴在含有選自 鎢、銷、鈒及鐘等舍屬分丰 、 ^ 、 素之至屬化合物存在下與過氧 虱進行反應，或是（Η)盥含有 η ^ /、3有上述金屬兀素之過氧化物i 仃反應。 上述（i)中作為金屬化合物 只要含有選自鎢、鉬、釩 (修正本;）312826 10 1238162 及錳等金屬元素之金屬化合物即可，並無特別之限制，可 列舉例如氧化物、含有上述金屬元素之含氧酸或其鹽、硫 化物、ii素化物、i素氧化物、硼化物、碳化物、砍化物、 氮化物、磷化物、過氧化物、配位化合物（無機配位化合物 及有機配位化合物）、有機金屬化合物等。該等金屬化合物 可單獨使用，亦可2種以上組合使用。 上述氧化物可列舉氧化鶴（w〇2、w〇3等）、氧化鉬（m〇〇2、 m〇〇3等）、氧化鈒（VO、ν2〇3、ν〇2、ν2〇5等）、氧化錳（Mn〇、

Mm〇3、MmO4、Mn〇2、Mm〇7等）、含有上述金屬之複合氧化 物等。 "" 含氧酸除了鎢酸、鉬酸、釩酸、錳酸等之外還包含同 多鶴酸、同多鉬酸、同多釩酸等同多酸；鱗鎢酸、碎鎢3酸°、 磷錮酸、㈣酸、仙在目酸等上述金屬元素及由1他金屬 兀素所成之雜多酸。雜多酸中之其他金屬元素為碟 又以磷較理想。 含：酸之鹽可列舉上述含氧酸之鈉鹽、鉀鹽等鹼金屬 :’錢鹽，鹽、鋇鹽等鹼土金屬鹽；錢鹽；過渡金屬臨 =^乳酸之鹽（例如雜多酸之鹽）可為將相當於陽離子之 虱原子之一部分用其他陽離子取代所成之鹽。 過氧列舉過氧化物、氫過氧化；、過氧酸(例如 =二氧㈣、過氧鈒酸等)、過氧酸之 认之鹼金屬鹽、鹼土金屬鹽、銨鹽、過 酸（過錳酸等）、過酸之鹽（上 、過 鹽、銨鹽、過渡金屬鹽等）。 <之“屬鹽、驗土金屬 (修正本）312826 11 1238162 =金屬化合物之使用量對於反應所使料餘和緩酸 〆-日莫耳為0.0001至2莫耳、較好為0 0005至〇 5 耳更好為0.001至〇·2莫耳。 、 物時之活性種可推測為含有上述金屬之過氧化 物或過虱自由基等。 ^述（11)中之縣化物可❹與上述相同之化 ==:用’亦可2種以上組合使用。過氧化物 里 反應所使用不飽和羧酸或酯1莫耳為〇 8至 莫耳、較好為0.9至丨.5莫耳、更好為〇·95至莫 [過氧化氫] i.Z其耳。 過氧化氫可使用純粹之過氧化氫，但是由使用性之點 =，—般使用稀釋適當之溶劑例如水之形態（例 重 里％過氧化氫水）。 里 莫耳=:氣之使用量對於反應所使用不飽和緩酸或醋1 至=:。9至5莫耳、較好為0.9至3莫耳、更好為0.95 [反應] 反應在溶劑存在下或不存在下進 第〜醇類;氯仿、二氯二= =，苯等芳族烴；己烧、庚烧、辛燒等脂 已 广办腈、丙腈、节腈等腈；乙醚、四氫呋。南等鏈狀或 二乙酸等有機酸;水等。該等溶劑 j便用1種，亦可2種以上混合使用。 (修正本）312826 12 1238162 反應溫度可考慮反應速度及反應選擇性作適當之選 擇，一般為約0至100°C、較好為10至6(rc。反應可以分 批式、半分批式、連續式等任何一種方法進行。 經由上述之反應，將作為原料使用之構成不飽和羧酸 雙鏈一方之碳原子與羥基結合，生成在另一方之碳原子位 置進行環化之對應羥基内酯。該反應可推測係為雙鏈先引 起锿氧化，接著隨著環氧環之開環進行分子内之環化反 應，生成相當之羥基内酯。 更具體而言，從上述式（la)所示之石 或其酯通常生成下述式（2a) 此時構成雙鏈之2個碳原子中之任何J個碳原子部位9 ^否進行環化係根據與該碳原子結合之取代基之電性質或 密度、立體性規則、所生成内醋之安定性來決定。又，將 ^從羧基讀置之碳原子到構成雙鍵之遠方碳原子為止 :士至少2個碳原子之環之不飽和致酸或其醋作為基材使 該環與内s旨環生成已稠合之多環式化合物。 7 -不飽和致酸

0 R

(2a) 同） 3例如使用3-丁烯酸或 石〜羥基—7一丁内酯（4 - (式中，R1、R2、、R4與前述者相 所示之/3 -羥基—τ — 丁内酯衍生物 其§日作為原料，則可以高收率獲得 羥基二氫呋喃-2-酮）。 (修正本）312826 13 1238162 從上述式（lb)所示之r，5〜不飽和羧酸或其酯通常可 生成下述式（2b-1)所示之r -羥曱基— 丁内酯衍生物，根 據基材之種類生成式（2b-2)所示之7—羥基-占_戊内酯衍 生物。

例如各自以南收率從4-戊稀酸或其酯生成γ —經甲基 7 丁内S曰（5沒曱基一'氫咲喃-2-酮）、從環戊稀-3 -乙酸 生成2, 3 - —經基環戊烧乙酸-γ-内S旨、從5 -原获浠-2-緩 酸生成5, 6-二經基二環[2. 2· 1]辛烧-2-叛酸_内酯（5~ 每基-2, 6-原菠烧叛内酯：=5-經基—3-噁三環[4· 2· 1· 04.8]壬 烧- 2 -嗣）。 又，從上述式（lc)所示之5，ε _不飽和羧酸或其酯生 成下述式（2c)

(2c) R19 ' R2C)、f1與前述者 (式中，R13、R14、R15、R16、R17、R18 相同） 14 (修正本）312826 1238162 所示之5 -羥曱基-3〜戊内醋 口&北/丄仏 丁玍物根據基質之種類生成 ε -己内酯衍生物。例如以高收率 直λ ^ ^ 门收丰徒5一己烯酸獲得（5-羥曱 基-5-戊内酉曰（6-羥曱基四氫呋喃_2—酮）。 使用不飽和叛酸之舷你幺| Μ # X 於W Μ 質時會副生與醋對應之 醇。反應生成物可經由慣用之分離 ^触从山从日 刀離方法，例如過濾、濃縮、 瘵备、抽出、結晶析出、再姓a 冉、，、口日日、軋相層析等分離方法， 或疋邊寺方法組合，可容易地分離精製。

[產業上之利用可能性J 士祖由t所狁付之殘基内酯類可作為感光性樹脂等機能性 材料之原料或醫藥、農藥等精密化學品之原料使用。 根據本發明之方法，由於可以高收率且便宜地製# t内醋類，所以作為工業上絲内_之製法非常有利Γ [實施例] 以下，根據實施例對本發明作更詳細之說明， 發明並不只限於該等實施例。 免施例1 一於5-原後烯-2 —幾酸h 38公克（1〇毫莫耳）、鶴酸託 宅克（〇·1耄莫耳）及第三-丁醇15毫升之、、曰人 毛开之作匕合液中邊擾拌 邊於室溫滴下30重量％過氧化奇皮9古必 $ 士 ； 迫乳化虱水2笔升，再於40t攪拌 3小時。該結果為以收# 82%生成下述式所示之5 —窥基 -2, 6-原菠烷羧内酯（=5 —羥基_3 —噁三環[4· 2· 1· 〇u]壬烷 -2酮）。5-原沒稀—2-幾酸之轉化率為95%。 一 (修正本）312826 15 1238162

實施例2 於5-原疲烯—2-羧酸1· 38公克（10毫莫耳）、鎢酸16. 2 毫克（〇· 1耄莫耳）及第三-丁醇15毫升之混合液中邊攪拌 邊於室溫滴下30重量％過氧化氬水2毫升，再於4〇°C攪拌 5小時。該結果為以收率85%生成5-羥基-2, 6-原菠烷羧内 酉旨。5-原？皮稀-2-敎酸之轉化率為99%。 實施例3 於5-原菠烯-2-羧酸1· 38公克（10毫莫耳）、鎢酸5〇 宅克（0.2毫莫耳）及氣仿15毫升之混合液中邊擾拌邊於室 溫滴下30重量％過氧化氫水2毫升，再於室溫攪拌5小時。 该結果為以收率5%生成5-經基-2, 6-原緩烧叛内酯。5一原 菠烯-2-羧酸之轉化率為ιι〇/0。 實施例4 於3-丁稀酸〇·86公克（10毫莫耳）、鎢酸25毫克（〇 1 毫莫耳）及第三-丁醇15毫升之混合液中邊攪拌邊於室溫 滴下30重量％過氧化氫水2毫升，再於70°C攪拌6小時。 該結果為以收率91%生成卢-羥基—7 -丁内酯。 5 於4-戊烯酸1· 〇〇公克（10毫莫耳）、鎢酸25亳克（〇·丄 毫莫耳）及第三-丁醇15毫升之混合液中邊攪拌邊於室溫 16 (修正本）312826 1238162 、滴下30重量％過氧化氫水2毫升，再於70°C攪拌10小時。 該結果為以收率生成τ —羥曱基— 丁内酯。 · 實施彳 秦 於5-己烯酸丨· 12公克（1〇毫莫耳）、鎢酸25毫克（〇· i 毫莫耳）及第三-丁醇15毫升之混合液中邊攪拌邊於室溫 滴下30重量％過氧化氫水2毫升，再於70°C攪拌8小時。、 該結果為以收率72%生成羥曱基—5—戊内酯。 實施皇！ 於5-原菠烯—2-羧酸13· 8公克（100毫莫耳）、鎢酸 _ 1 · 2 5 a克（5宅莫耳）及水6 〇毫升之混合液中邊將内溫控制 在43至47°C邊於30分鐘内滴下30重量％過氧化氫水14· 7 公克（130毫莫耳）後於5(rc攪拌4· 5小時。將反應混合液 放冷至室溫，加入1 〇重量％亞硫酸鈉水溶液後用回轉式蒸 發态進行濃縮。於濃縮液中加入乙酸乙酯及i 0重量％碳酸 鈉水溶液，使分液。將乙酸乙酯層進行濃縮，加入己烷。 將所析出之結晶過濾、乾燥，以收率52%獲得5-羥基—2, 6一 原波烧叛内g旨。 擊 實施彳 於5-原菠烯-2-羧酸6. 9公克（50毫莫耳）、鎢酸〇. 94 公克（3. 76毫莫耳）、乙酸鈉〇.92公克（u. 2毫莫耳）及第 三-丁醇20公克之混合液中，在43至47t於3〇分鐘内滴 下30重量％過氧化氫水65公克後於5〇<t攪拌55小時。 該結果為以收率26%生成5-羥基-2, 6-原菠烷羧内酯。5_ 原菠烯-2-羧酸之轉化率為52%。 (修正本）312826

Claims (1)

1238162 R5、R6、R7、R8、 :17、R18、R19、R20 R3、IT R9 11 6 (式中，R1、R2、 R 不同’表示氫原子或有機基，在之、相同或 =^12或式陳心广咖之:至; 工（13)之R至Rl2或式（2c)之r13至r2i中，至少 ::相互結合，與鄰接之碳原子或碳鍵共同；基 • 0申請專利範圍項經基内酷類之製法，1中:° 屬化合物為至少-種選自氧化物、含氧酸及其鹽類

(修正本）3】2826 19 94 5. 1238162 」發明專利說明書 (本說明書格式、順序及粗體字，請勿任意更動，※記號部分請勿填寫） ※申請案號：s?山2 7 , ※申請日期：，巧/ / 分類：θ / ; … 一、 發明名稱：（中文/英文） 羥基内酯類之製造方法 METHOD FOR MAKING HYDROXY LACTONES 二、 申請人：（共1人） 姓名或名稱：（中文/英文） 泰舍爾化學工業股份有限公司 DAICEL CHEMICAL INDUSTRIES, LTD. 代表人：（中文/英文）小川大介/ OGAWA，DAISUKE 住居所或營業所地址：（中文/英文） 日本國大阪府ί界市鐵砲町1番地 1, Teppo-cho, Sakai-shi, OSAKA, JAPAN 國籍：（中文/英文）曰本國/ JAPAN 三、 發明人：（共3人） 姓名：（中文/英文） 1. 石井康敬 / ISHII，YASUTAKA 2. 中野達也 / NAKANO，TATSUYA 3. 井上慶三 / INOUE，KEIZ0 國籍：（中文/英文） 1.至3. 日本國/ JAPAN (修正本）321826

1238162 十、申請專利範圍： 一種經基内®旨類之製法，其特徵為：將下述式（la)、（lb) 或（1C)所不’羧基具有非共輛雙鍵之不飽和羧酸或其醋 1在含有選自鎢、自、釩及錳等金屬元素之金屬化合 物存在下與過氧化氫進行反應，或是⑴）與含有上述金 屬兀素,過氧化物進行反應’而分別生成構成上述雙鍵 方之妷原子與羥基結合’且另一方之碳原子位置進行 環化之對應羥基内酯，即自式（la)所示之万，r—不飽和

羧酸或其酯生成式（2a)所示，自式（ib)所示之7，占— 不飽和羧酸或其酯生成式（2^υ或（2b_2)所示，自式 (1C)所示之6，ε —不飽和羧酸或其酯生成式（2c)所示 之經基内酯，

(2c) (修正本）312826 18