WO2021075518A1 - ２，４－ジアルキルベンズアルデヒドの製造方法 - Google Patents

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dialkylbenzaldehyde
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dialkylbenzene
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亨 志々見
竜也 宇多村
松浦　豊
長尾　伸一
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三菱瓦斯化学株式会社
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C45/00—Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds
    • C07C45/49—Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds by reaction with carbon monoxide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C47/00—Compounds having —CHO groups
    • C07C47/52—Compounds having —CHO groups bound to carbon atoms of six—membered aromatic rings
    • C07C47/542—Alkylated benzaldehydes

Definitions

  • the present invention relates to a method for producing 2,4-dialkylbenzaldehyde.
  • alkylbenzaldehyde has attracted attention for its use as a fragrance and as a raw material for fragrances.
  • Patent Document 1 describes that 1-isobutyl-3-methylbenzene is reacted with carbon monoxide under pressure in the presence of trifuric acid, and a formyl group is directly introduced at the 4-position. ..
  • Patent Document 1 describes a method for producing 4-isobutyl-2-methylbenzaldehyde by reacting 1-isobutyl-3-methylbenzene with carbon monoxide under pressure in the presence of trifuric acid.
  • the present invention causes carbon monoxide to act on a reaction raw material containing a specific m-dialkylbenzene in the presence of hydrogen fluoride and boron trifluoride, has excellent conversion rate and yield, and has regioselectivity for formylation. It is an object of the present invention to provide an excellent method for producing 2,4-dialkylbenzaldehyde.
  • the present inventors have made a specific m- as a reaction raw material when carbon monoxide is allowed to act on a reaction raw material containing m-dialkylbenzene in the presence of hydrogen fluoride and boron trifluoride.
  • dialkylbenzene By using dialkylbenzene and further setting the amount of boron trifluoride added to m-dialkylbenzene in a specific range, a high conversion rate and yield can be obtained, and the formylation reaction proceeds extremely position-selectively.
  • the present invention is as follows.
  • Carbon monoxide is allowed to act on the reaction raw material containing m-dialkylbenzene represented by the formula (1) in the presence of hydrogen fluoride and boron trifluoride to formylate at least the position (a).
  • the reaction raw material having a step is dialkylbenzene containing more than 90 mol% of m-dialkylbenzene represented by the formula (1), and the reaction raw material is three with respect to 1 mol of m-dialkylbenzene represented by the formula (1).
  • R 1 represents an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms
  • R 2 represents a chain or cyclic alkyl group having 2 to 7 carbon atoms having a benzylic position of secondary or tertiary carbon.
  • the carbon number of R 2 is larger than the carbon number of R 1.
  • ⁇ 2> The method for producing 2,4-dialkylbenzaldehyde according to ⁇ 1>, wherein the reaction temperature is ⁇ 40 ° C. or higher and 10 ° C. or lower.
  • the number of moles of hydrogen fluoride per mol of m-dialkylbenzene represented by the formula (1) is 2.5 mol or more and 20 mol or less, according to ⁇ 1> or ⁇ 2>.
  • ⁇ 4> Any of ⁇ 1> to ⁇ 3>, where R 1 is a methyl group or an ethyl group, and R 2 is an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, an isobutyl group, or a neopentyl group.
  • ⁇ 5> The method for producing 2,4-dialkylbenzaldehyde according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 4>, wherein R 1 is a methyl group.
  • R 1 is a methyl group and R 2 is an isopropyl group
  • R 1 is a methyl group and R 2 is an isobutyl group
  • R 1 is a methyl group and R 2 is a methyl group.
  • ⁇ 7> Of the obtained 2,4-dialkylbenzaldehyde, any of ⁇ 1> to ⁇ 6>, wherein the content of 2,4-dialkylbenzaldehyde in which the position (a) is formylated is 80 mol% or more.
  • carbon monoxide is allowed to act on a reaction raw material containing a specific m-dialkylbenzene in the presence of hydrogen fluoride and boron trifluoride, which is excellent in conversion rate and yield, and has a formylation position. It is possible to provide a method for producing 2,4-dialkylbenzaldehyde having excellent selectivity.
  • the method for producing 2,4-dialkylbenzaldehyde of the present invention comprises a reaction raw material containing m-dialkylbenzene represented by the formula (1), hydrogen fluoride and hydrogen fluoride. It has a step of allowing carbon monoxide to act in the presence of boron trifluoride to formyl at least the position (a), and the reaction raw material is 90 mol of m-dialkylbenzene represented by the formula (1).
  • dialkylbenzene containing more than%, and the number of moles of boron trifluoride with respect to 1 mol of m-dialkylbenzene represented by the formula (1) is 0.7 mol or more and 3.0 mol or less.
  • R 1 represents an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms
  • R 2 represents a chain or cyclic alkyl group having 2 to 7 carbon atoms having a benzylic position of secondary or tertiary carbon.
  • the carbon number of R 2 is larger than the carbon number of R 1.
  • R 1 represents an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms
  • R 2 represents a chain or cyclic alkyl group having 2 to 7 carbon atoms having a benzylic position of secondary or tertiary carbon.
  • the carbon number of R 2 is larger than the carbon number of R 1.
  • the para-position (p-position) of each alkyl group is formylated to form a mixture of the two isomers.
  • a compound such as the above formula (1) is formylated
  • a mixture of a compound represented by the formula (2) and a compound represented by the formula (3) is generally used. Is obtained as a reaction product. Since these compounds have similar physical characteristics and are difficult to separate and purify, a production method is required in which formylation proceeds regioselectively and the compound represented by the formula (2) can be obtained in a high isomer ratio. Was there.
  • a side reaction such as a disproportionation reaction may occur.
  • 2,4-dialkylbenzaldehyde compound represented by the formula (2) in which the position (a) is formylated is obtained, and the position (a) is formylated with high regioselectivity.
  • the modified 2,4-dialkylbenzaldehyde compound represented by the formula (2) is obtained.
  • Patent Document 1 a method of brominated the position (a) and functionalizing it, or a reaction with carbon monoxide in the presence of triflic acid (trifluoromethanesulfonic acid).
  • the present inventors use a reaction raw material containing m-dialkylbenzene having a specific structure in a specific amount or more, and react carbon monoxide in the presence of hydrogen fluoride and boron trifluoride to formformate the formula.
  • the position selectivity is extremely improved, and the position of (a) is formylated 2,4-dialkyl.
  • reaction raw material contains m-dialkylbenzene represented by the following formula (1), and the reaction raw material contains 90 mol of m-dialkylbenzene represented by the following formula (1) in the reaction raw material. It is a dialkylbenzene contained in excess of%.
  • the reaction raw material in addition to the m- dialkyl benzene of the formula (1), having R 1 and R 2 in the para position (p- position), p-dialkylbenzenes or ortho to R 1 and R 2 position (O- position) to have O- R 1 and R 2, such as dialkyl benzene and dialkyl benzene may be contained in an amount of 10 mol% or less having as a substituent.
  • the content of m-dialkylbenzene represented by the formula (1) in the reaction raw material is 90 from the viewpoint of obtaining 2,4-dialkylbenzaldehyde which has few impurities and by-products and has excellent regioselectivity for formylation. It exceeds mol%, preferably 93 mol% or more, more preferably 96 mol% or more, and may be 100 mol%.
  • R 1 represents an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms
  • R 2 represents a chain or cyclic alkyl group having 2 to 7 carbon atoms having a benzylic position of secondary or tertiary carbon.
  • the carbon number of R 2 is larger than the carbon number of R 1.
  • R 1 represents an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms
  • R 2 is a chain or cyclic alkyl group having 2 to 7 carbon atoms having a benzylic position of secondary or tertiary carbon. Is shown.
  • the carbon number of R 2 is larger than the carbon number of R 1.
  • the reaction raw material is extremely regioselective and is extremely regioselective by containing more than 90 mol% of the compound represented by the formula (1) in which R 1 and R 2 are specific substituents. The formylation reaction with excellent conversion rate and yield proceeds.
  • R 1 is preferably a methyl group or an ethyl group, and more preferably a methyl group.
  • R 2 is a chain or cyclic alkyl group having 2 to 7 carbon atoms having a benzylic position of secondary or tertiary carbon, and has 2 to 6 carbon atoms from the viewpoint of reactivity and regioselectivity. It is preferably 3 or more and 5 or less.
  • R 2 examples include ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, sec-butyl group, isobutyl group, n-pentyl group, sec-pentyl group, 3-pentyl group, and isopentyl. Examples thereof include a group, a neo-pentyl group, a cyclopentyl group, and a cyclohexyl group.
  • R 2 is preferably an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, an isobutyl group, a neopentyl group, and more preferably an n-propyl group, an isopropyl group or an isobutyl group from the viewpoint of reactivity and position selectivity.
  • a neopentyl group more preferably an isopropyl group, an isobutyl group, a neopentyl group, even more preferably an isopropyl group or a neopentyl group, and even more preferably a neopentyl group.
  • the compound represented by the formula (1) has R 1 as a methyl group and R 2 as an isopropyl group, R 1 as a methyl group and R 2 as an isobutyl group, or R 1 as an isobutyl group. It is preferable that the methyl group and R 2 are neopentyl groups, R 1 is a methyl group and R 2 is an isopropyl group, or R 1 is a methyl group and R 2 is a neopentyl group. It is more preferable that R 1 is a methyl group and R 2 is a neopentyl group.
  • ⁇ Boron trifluoride> carbon monoxide is allowed to act on the reaction raw material in the presence of hydrogen fluoride and boron trifluoride.
  • the number of moles of boron trifluoride with respect to 1 mol of m-dialkylbenzene represented by the formula (1) is 0.7 mol or more, preferably 0.8 mol or more, more preferably from the viewpoint of reactivity.
  • Hydrogen fluoride also functions as a solvent for the reaction.
  • hydrogen fluoride substantially anhydrous hydrogen fluoride is preferable from the viewpoint of reactivity.
  • substantially anhydrous means that the content of water is 5% by mass or less, preferably 1% by mass or less, and more preferably 0.1% by mass or less.
  • the molar ratio of hydrogen fluoride to m-dialkylbenzene represented by the formula (1) is a reaction with carbon monoxide. From the viewpoint of suppressing sex and side reactions, it is preferably 2.5 or more, more preferably 5.0 or more, further preferably 7.0 or more, and from the viewpoint of economic efficiency and production efficiency, preferably 20. It is 0 or less, more preferably 15.0 or less, still more preferably 10.0 or less.
  • reaction temperature carbon monoxide is reacted with a reaction raw material containing m-dialkylbenzene represented by the formula (1) in the presence of hydrogen fluoride and boron trifluoride.
  • the temperature at which carbon monoxide acts during the reaction is preferably ⁇ 40 ° C. or higher, more preferably ⁇ 40 ° C. or higher, from the viewpoint of improving the reactivity, suppressing the side reaction, and improving the regioselectivity at which the formyl group is introduced. It is 35 ° C. or higher, more preferably ⁇ 30 ° C. or higher, and preferably 10 ° C. or lower, more preferably 5 ° C. or lower.
  • the reaction temperature is preferably from the viewpoint of increasing the shielding effect and improving the regioselectivity into which the formyl group is introduced. Is ⁇ 40 ° C. or higher, more preferably ⁇ 30 ° C. or higher, further preferably ⁇ 5 ° C. or higher, and preferably 10 ° C. or lower, more preferably 5 ° C. or lower.
  • the reaction temperature is preferably ⁇ 30 ° C. or higher, more preferably ⁇ 15 ° C. or higher, further preferably ⁇ 5 ° C. or higher, and preferably 10 ° C. or lower, more preferably 5 ° C. or lower.
  • the reaction between the reaction raw material and carbon monoxide is preferably carried out under pressure.
  • the pressure during the reaction is preferably 1.0 MPaG or more, more preferably 1.5 MPaG or more, still more preferably 1.8 MPaG, as the partial pressure of carbon monoxide from the viewpoint of improving the reactivity and suppressing the side reaction.
  • reaction time is not particularly limited, but it is preferably 10 minutes or more, more preferably 10 minutes or more, from the viewpoint of sufficiently advancing the reaction, suppressing side reactions and decomposition of products, and efficiently producing the product. It is 20 minutes or more, more preferably 30 minutes or more, and preferably 24 hours or less, more preferably 12 hours or less, still more preferably 5 hours or less.
  • the production method of the present invention may be carried out in the presence of a solvent.
  • the solvent used is not particularly limited as long as it has good solubility of the reaction raw material and is inactive with respect to hydrogen fluoride and boron trifluoride. Examples thereof include saturated aliphatic hydrocarbons such as hexane, heptane and decane, aromatic hydrocarbons such as benzene and toluene, and halogenated aliphatic hydrocarbons such as chloroform, methylene chloride and dichloroethane. These solvents may be used alone or in combination of two or more.
  • the amount of the solvent used is not particularly limited, and may be appropriately selected from the viewpoints of reaction uniformity, reaction rate, and solvent removal.
  • since hydrogen fluoride present at the time of a reaction also functions as a solvent, it is not necessary to use a solvent.
  • reaction type The form of the production method of the present invention is not particularly limited, and any method such as batch type, semi-batch type, continuous type, etc. may be used, but from the viewpoint of recovering and reusing the catalyst and from the viewpoint of production efficiency.
  • a continuous type is preferable.
  • the device used in the manufacturing method is a reaction device capable of sufficiently mixing the liquid phase and the gas phase while adjusting the temperature under pressure.
  • a reactor with a stirrer is charged with a reaction raw material, hydrogen fluoride, boron trifluoride, and if necessary, a solvent, and the contents are stirred, and the liquid temperature is preferably ⁇ 30 ° C. or higher and 10 ° C.
  • the pressure is preferably increased to 1.0 MPaG or more and 3.0 MPaG or less by carbon monoxide, and then the pressure and liquid temperature are maintained as they are, and held for 10 minutes or more and 5 hours or less until carbon monoxide is no longer absorbed. After that, the reaction product solution can be withdrawn to obtain 2,4-dialkylbenzaldehyde.
  • the liquid temperature is preferably set to -30 ° C or higher and 10 ° C or lower, and the temperature is kept constant.
  • the pressure is preferably increased to 1.0 MPaG or more and 3.0 MPaG or less by carbon monoxide so that carbon monoxide can be supplied so as to keep the pressure constant.
  • reaction raw material dissolved in a solvent is supplied, and after the supply is completed, the reaction product is kept for 10 minutes or more and 5 hours or less until the absorption of carbon monoxide is stopped, and then the reaction product is extracted to obtain 2,4-dialkylbenzaldehyde. Obtainable.
  • the continuous type first, hydrogen fluoride and boron trifluoride are charged into a reactor with a stirrer, the contents are stirred, the liquid temperature is preferably set to -30 ° C or higher and 10 ° C or lower, and the temperature is set. After the state is kept constant, the pressure is preferably increased to 1.0 MPaG or more and 3.0 MPaG or less by carbon monoxide so that carbon monoxide can be supplied so as to keep the pressure constant. Then, if necessary, a semi-batch reaction is carried out in which the reaction raw material dissolved in the solvent is supplied.
  • reaction product liquid is continuously extracted.
  • the time for the reaction solution to stay in the reactor is preferably 10 minutes or more and 5 hours or less.
  • reaction solution containing 2,4-dialkylbenzaldehyde After removing hydrogen fluoride and boron trifluoride from the obtained reaction solution containing 2,4-dialkylbenzaldehyde, it can be purified by a conventional method such as distillation or extraction. Further, in order to remove hydrogen fluoride from the reaction solution, neutralization water washing may be performed using an aqueous sodium hydroxide solution.
  • the conversion rate indicates how much m-dialkylbenzene represented by the formula (1) contained in the reaction raw material is consumed, and is represented by the following formula.
  • Conversion rate (mol%) ⁇ 1- (Amount of substance (number of moles) of m-dialkylbenzene represented by the formula (1) remaining after the reaction) / (m represented by the formula (1) in the reaction raw material) -Amount of substance (number of moles) of dialkylbenzene) ⁇ x 100
  • a high conversion rate can be obtained by using a specific reaction raw material and setting the number of moles of boron trifluoride with respect to m-dialkylbenzene represented by the formula (1) within a specific range.
  • the conversion is preferably 70 mol% or more, more preferably 80 mol% or more, still more preferably 90 mol% or more, still more preferably 95 mol% or more, and 100 mol% or less.
  • R 1 represents an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms
  • R 2 represents a chain or cyclic alkyl group having 2 to 7 carbon atoms having a benzylic position of secondary or tertiary carbon.
  • the number of carbon atoms in R 2 is larger than the number of carbon atoms in R 1.
  • the yield (mol%) is the total amount of substance (mol) of the obtained dialkylbenzaldehyde with respect to the amount of substance (number of moles) of m-dialkylbenzene represented by the formula (1) contained in the reaction raw material. It means a number) and is expressed by the following formula.
  • Yield (mol%) ⁇ (total amount of substance (number of moles) of the obtained dialkylbenzaldehyde) / (amount of substance (number of moles) of m-dialkylbenzene represented by the formula (1) in the reaction raw material) ⁇ ⁇ 100
  • the total amount of substance of the obtained dialkylbenzaldehyde means the total amount of substance of dialkylbenzaldehyde in which any of the above positions (a), (b), (c), and (d) is formylated.
  • the position (a) can be approximated to the total amount of substance of the formylated 2,4-dialkylbenzaldehyde and the position (c) of the formylated 2,4-dialkylbenzaldehyde. If a side reaction, for example, a disproportionation reaction (see JP-A-2005-120037) occurs, the yield decreases. In the present invention, a high yield can be obtained by using a specific reaction raw material and setting the number of moles of boron trifluoride with respect to m-dialkylbenzene represented by the formula (1) within a specific range.
  • the yield is preferably 70 mol% or more, more preferably 80 mol% or more, still more preferably 90 mol% or more, even more preferably 95 mol% or more, and 100 mol% or less.
  • the isomer ratio (mol%) of 2,4-dialkylbenzaldehyde whose position (a) is formylated is that any of the positions (a), (b), (c), and (d) is formylated.
  • the position (a) with respect to the total amount of substance (number of moles) of the formylated dialkylbenzaldehyde means the amount of substance (number of moles) of the formylated 2,4-dialkylbenzaldehyde.
  • the total amount of substance (number of moles) of dialkylbenzaldehyde is 2,4-dialkylbenzaldehyde in which the position (a) is formylated and 2,4-dialkyl in which the position (c) is formylated. It can be approximated to the total amount of substance (number of moles) with benzaldehyde.
  • the position of (a) is selected to be high. It is formilated by sex, resulting in a high isomer ratio.
  • the isomer ratio (mol%) of 2,4-dialkylbenzaldehyde whose position (a) is formylated is preferably 60 mol% or more, more preferably 70 mol% or more, still more preferably 80 mol% or more, and more. It is even more preferably 85 mol% or more, even more preferably 90 mol% or more, even more preferably 95 mol% or more, and 100 mol% or less. In order to keep the isomer ratio within the above range, it is preferable to appropriately adjust the reaction temperature, reaction time, carbon monoxide pressure, amounts of hydrogen fluoride and boron trifluoride and the like.
  • the yield of 2,4-dialkylbenzaldehyde in which the position of (a) is formylated is calculated as follows based on the above yield and the isomer ratio. Yield (mol%) of 2,4-dialkylbenzaldehyde whose position (a) was formylated ⁇ yield (mol%) ⁇ isomer ratio (mol%) / 100
  • the position of (a) is formylated by using a specific reaction raw material and setting the number of moles of boron trifluoride with respect to m-dialkylbenzene represented by the formula (1) within a specific range.
  • 2,4-dialkylbenzaldehyde can be obtained in high yield.
  • the yield (mol%) of 2,4-dialkylbenzaldehyde in which the position of (a) is formylated is preferably 40 mol% or more, more preferably 50 mol% or more, still more preferably 60 mol% or more, and more. More preferably 65 mol% or more, even more preferably 70 mol% or more, even more preferably 80 mol% or more, even more preferably 90 mol% or more, even more preferably 95 mol% or more, and 100 mol. % Or less.
  • the improvement in the yield of 2,4-dialkylbenzaldehyde whose position (a) was formylated was achieved by improving the yield and the isomer ratio, and the reaction temperature, reaction time, and carbon monoxide were improved. It is preferable to adjust the pressure, the amount of hydrogen fluoride and boron trifluoride as appropriate.
  • Isole ratio (mol%) (Amount of substance (number of moles) of 2,4-dialkylbenzaldehyde in which the position (a) in formula (1) is formylated) / (Obtained 2,4-dialkylbenzaldehyde) Total amount of substance (number of moles) x 100 The amount of each substance (number of moles) was calculated by dividing the peak area by GC analysis by the molecular weight and taking the ratio.
  • GC analysis ⁇ Gas chromatography analysis (GC analysis)> Equipment: GC-2010 Plus (manufactured by Shimadzu Corporation) Detector: FID Column: DB-1 (Agilent Capillary Column) (0.32 mm ⁇ x 30 m x 0.50 ⁇ m) Temperature rise conditions: Raise the temperature from 100 ° C to 310 ° C at 5 ° C / min and hold at 310 ° C for 20 minutes.
  • Equipment GC-2010 Plus (manufactured by Shimadzu Corporation)
  • Detector FID Column: DB-1 (Agilent Capillary Column) (0.32 mm ⁇ x 30 m x 0.50 ⁇ m)
  • Temperature rise conditions Raise the temperature from 100 ° C to 310 ° C at 5 ° C / min and hold at 310 ° C for 20 minutes.
  • Example 1 A 500 mL autoclave equipped with a knuckle drive stirrer, three inlet nozzles at the top and one outlet nozzle at the bottom, and whose internal temperature can be controlled by a jacket was used as the formylation reactor. A refrigerant was passed through the jacket, and 120.5 g (6.02 mol) of hydrogen fluoride was charged into an autoclave cooled to ⁇ 25 ° C. Then, while stirring, 92.0 g (1.36 mol) of boron trifluoride was added while adjusting the temperature so as not to exceed ⁇ 25 ° C.
  • the temperature inside the autoclave was kept at -25 ° C and the pressure was increased to 2.0 MPaG with carbon monoxide, and 101.2 g (0.75 mol) of m-normal propyl toluene and n-hexane were added. 10.1 g of the mixed solution was added.
  • m-normal propyl toluene normal propyl toluene having a content of m-normal propyl toluene of 96.5% by mass is used, and the amount of m-normal propyl toluene added is 101.2 g. 104.9 g of propyl toluene was added.
  • the amount (isomer ratio) of 4-normalpropyl-2-methylbenzaldehyde with respect to the total amount of 4-normalpropyl-2-methylbenzaldehyde and 2-normalpropyl-4-methylbenzaldehyde was 72.5 mol%. It was.
  • m-dialkylbenzene represented by the formula (1) has a high conversion rate, a yield, and an isomer ratio, and the (a) in the formula (1).
  • the position of was formylated into formylated 2,4-dialkylbenzaldehyde.
  • Comparative Examples 1 and 2 in which the molar ratio of boron trifluoride to m-dialkylbenzene represented by the formula (1) was less than 0.7 sufficient conversion rates and yields could not be obtained, and the formula (1)
  • the yield of 2,4-dialkylbenzaldehyde in which the position (a) in 1) was formylated was low.
  • 2,4-dialkylbenzaldehyde having excellent conversion rate, yield and regioselectivity by using a reaction raw material containing m-dialkylbenzene.
  • 2,4-Dialkylbenzaldehyde is considered to be useful as a synthetic raw material compound such as a fragrance raw material.

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Abstract

本発明の目的は、特定のｍ－ジアルキルベンゼンを含む反応原料にフッ化水素及び三フッ化ホウ素の存在下で一酸化炭素を作用させる、転化率及び収率に優れ、かつ、ホルミル化の位置選択性に優れた２，４－ジアルキルベンズアルデヒドの製造方法を提供することである。　本発明の２，４－ジアルキルベンズアルデヒドの製造方法は、式（１）で表されるｍ－ジアルキルベンゼンを含む反応原料に、フッ化水素及び三フッ化ホウ素の存在下で一酸化炭素を作用させ、少なくとも（ａ）の位置をホルミル化する工程を有し、前記反応原料は、式（１）で表されるｍ－ジアルキルベンゼンを９０モル％超含有するジアルキルベンゼンであり、式（１）で表されるｍ－ジアルキルベンゼン１モルに対する三フッ化ホウ素のモル数が０．７モル以上３．０モル以下である。（式中、Ｒ１は炭素数１以上３以下のアルキル基を示し、Ｒ２はベンジル位が２級又は３級炭素である炭素数２以上７以下の鎖状又は環状のアルキル基を示す。ただし、Ｒ２の炭素数は、Ｒ１の炭素数より大きい。）

Description

２，４－ジアルキルベンズアルデヒドの製造方法
　本発明は、２，４－ジアルキルベンズアルデヒドの製造方法に関する。
　従来、アルキルベンズアルデヒドは、香料用途や、香料原料としての利用が注目されており、これらの用途にあっては、香気のみならず、皮膚感作性が低いことや生分解性を有することも重要であり、これらの特性には、置換基の置換位置や異性体の存在比が重要である。
　特許文献１には、１－イソブチル－３－メチルベンゼンに対して、トリフリン酸の存在下に、加圧下で一酸化炭素と反応させ、４位にホルミル基を直接導入することが記載されている。
特開２０１７－５３３９２６号公報
　特許文献１には、４－イソブチル－２－メチルベンズアルデヒドの製造方法として、１－イソブチル－３－メチルベンゼンにトリフリン酸の存在下に、加圧下で一酸化炭素と反応させる方法が記載されているものの、実施例では１－イソブチル－３－メチル－４－臭化ベンゼンをジメチルホルムアミドと反応させて、２－メチル－４－イソブチルベンズアルデヒドを得る方法が記載されているのみである。
　本発明は、特定のｍ－ジアルキルベンゼンを含む反応原料にフッ化水素及び三フッ化ホウ素の存在下で一酸化炭素を作用させる、転化率及び収率に優れ、かつ、ホルミル化の位置選択性に優れた２，４－ジアルキルベンズアルデヒドの製造方法を提供することを目的とする。
　本発明者らは、鋭意検討した結果、ｍ－ジアルキルベンゼンを含む反応原料に対して、フッ化水素及び三フッ化ホウ素の存在下で一酸化炭素を作用させるに際し、反応原料として特定のｍ－ジアルキルベンゼンを使用し、更に、ｍ－ジアルキルベンゼンに対する三フッ化ホウ素の添加量を特定の範囲とすることにより、高い転化率及び収率が得られるとともに、極めて位置選択的にホルミル化反応が進行することを見出し、本発明を完成するに至った。
　すなわち、本発明は、以下の通りである。
　＜１＞　式（１）で表されるｍ－ジアルキルベンゼンを含む反応原料に、フッ化水素及び三フッ化ホウ素の存在下で一酸化炭素を作用させ、少なくとも（ａ）の位置をホルミル化する工程を有し、前記反応原料は、式（１）で表されるｍ－ジアルキルベンゼンを９０モル％超含有するジアルキルベンゼンであり、式（１）で表されるｍ－ジアルキルベンゼン１モルに対する三フッ化ホウ素のモル数が０．７モル以上３．０モル以下である、２，４－ジアルキルベンズアルデヒドの製造方法。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
（式中、Ｒ１は炭素数１以上３以下のアルキル基を示し、Ｒ２はベンジル位が２級又は３級炭素である炭素数２以上７以下の鎖状又は環状のアルキル基を示す。ただし、Ｒ２の炭素数は、Ｒ１の炭素数より大きい。）
　＜２＞　反応温度が－４０℃以上１０℃以下である、＜１＞に記載の２，４－ジアルキルベンズアルデヒドの製造方法。
　＜３＞　式（１）で表されるｍ－ジアルキルベンゼン１モルに対するフッ化水素のモル数が２．５モル以上２０モル以下である、＜１＞又は＜２＞に記載の２，４－ジアルキルベンズアルデヒドの製造方法。
　＜４＞　Ｒ１はメチル基又はエチル基であり、かつ、Ｒ２はエチル基、ｎ－プロピル基、イソプロピル基、イソブチル基、又はネオペンチル基である、＜１＞～＜３＞のいずれかに記載の２，４－ジアルキルベンズアルデヒドの製造方法。
　＜５＞　Ｒ１がメチル基である、＜１＞～＜４＞のいずれかに記載の２，４－ジアルキルベンズアルデヒドの製造方法。
　＜６＞　Ｒ１がメチル基、かつ、Ｒ２がイソプロピル基であるか、Ｒ１がメチル基、かつ、Ｒ２がイソブチル基であるか、又は、Ｒ１がメチル基、かつ、Ｒ２がネオペンチル基である、＜１＞～＜５＞のいずれかに記載の２，４－ジアルキルベンズアルデヒドの製造方法。
　＜７＞　得られた２，４－ジアルキルベンズアルデヒド中、（ａ）の位置がホルミル化された２，４－ジアルキルベンズアルデヒドの含有量が８０モル％以上である、＜１＞～＜６＞のいずれかに記載の２，４－ジアルキルベンズアルデヒドの製造方法。
　本発明によれば、特定のｍ－ジアルキルベンゼンを含む反応原料にフッ化水素及び三フッ化ホウ素の存在下で一酸化炭素を作用させる、転化率及び収率に優れ、かつ、ホルミル化の位置選択性に優れた２，４－ジアルキルベンズアルデヒドの製造方法を提供することができる。
［２，４－ジアルキルベンズアルデヒドの製造方法］
　本発明の２，４－ジアルキルベンズアルデヒドの製造方法（以下、単に「本発明の製造方法」ともいう）は、式（１）で表されるｍ－ジアルキルベンゼンを含む反応原料に、フッ化水素及び三フッ化ホウ素の存在下で一酸化炭素を作用させ、少なくとも（ａ）の位置をホルミル化する工程を有し、前記反応原料は、式（１）で表されるｍ－ジアルキルベンゼンを９０モル％超含有するジアルキルベンゼンであり、式（１）で表されるｍ－ジアルキルベンゼン１モルに対する三フッ化ホウ素のモル数が０．７モル以上３．０モル以下である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
（式中、Ｒ１は炭素数１以上３以下のアルキル基を示し、Ｒ２はベンジル位が２級又は３級炭素である炭素数２以上７以下の鎖状又は環状のアルキル基を示す。ただし、Ｒ２の炭素数は、Ｒ１の炭素数より大きい。）
　本発明の反応式を以下に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
 （式中、Ｒ１は炭素数１以上３以下のアルキル基を示し、Ｒ２はベンジル位が２級又は３級炭素である炭素数２以上７以下の鎖状又は環状のアルキル基を示す。ただし、Ｒ２の炭素数は、Ｒ１の炭素数より大きい。）
　一般に、ｍ－ジアルキルベンゼンをホルミル化反応に供した場合、それぞれのアルキル基のパラ位（ｐ－位）がホルミル化され、２つの異性体の混合物となる。具体的には、例えば、上記の式（１）のような化合物をホルミル化した場合、一般的には式（２）で表される化合物と、式（３）で表される化合物との混合物が、反応生成物として得られる。これらの化合物は、物性が近く、分離精製が困難であることから、位置選択的にホルミル化が進行し、式（２）で表される化合物を高い異性体比で得られる製造方法が求められていた。また、式（１）で表される化合物のホルミル化では、不均化反応などの副反応が起こる場合がある。
　本発明によれば、少なくとも（ａ）の位置がホルミル化された２，４－ジアルキルベンズアルデヒド（式（２）で表される化合物）が得られ、高い位置選択性で（ａ）の位置がホルミル化された２，４－ジアルキルベンズアルデヒド（式（２）で表される化合物）が得られる。
　従来は、特許文献１に記載されているように、（ａ）の位置を臭素化して、官能化する方法や、トリフリン酸（triflic　acid、トリフルオロメタンスルホン酸）の存在下に一酸化炭素と反応させる方法が知られていたが、より安価かつ効率的に製造可能な、転化率及び収率に優れ、かつ、ホルミル化の位置選択性に優れる結果、高い異性体比が得られる製造方法が求められていた。
　本発明者等は、特定構造のｍ－ジアルキルベンゼンを特定量以上含有する反応原料を使用し、フッ化水素及び三フッ化ホウ素の存在下で一酸化炭素を反応させてホルミル化させるに際し、式（１）で表されるｍ－ジアルキルベンゼンに対する三フッ化ホウ素のモル比を特定の範囲とすることにより、極めて位置選択性が向上し、（ａ）の位置がホルミル化した２，４－ジアルキルベンズアルデヒドを、転化率及び収率よく得られることを見出した。
　上記の反応が生じる詳細な理由は不明であるが、式（１）中、Ｒ２をＲ１と比べて嵩高い置換基とすることで、（ａ）の位置へのホルミル化が促進されたものと考えられる。ただし、Ｒ１とＲ２が特定の置換基であることは極めて重要であり、例えば、Ｒ２をｔｅｒｔ－ブチルとしたような場合には、収率が低下するという知見が得られており、Ｒ２は、必ずしも嵩高い置換基であればよいというものではなく、ベンジル位が２級又は３級炭素である、特定の置換基であることが重要である。
　また、式（１）で表されるｍ－ジアルキルベンゼンに対する三フッ化ホウ素のモル比を特定の範囲とすることにより、ホルミル化の位置選択性が向上することを見出したものである。
　以下、本発明について詳細に説明する。
＜反応原料＞
　本発明において、反応原料は、下記式（１）で表されるｍ－ジアルキルベンゼンを含み、かつ、反応原料は、下記式（１）で表されるｍ－ジアルキルベンゼンを反応原料中の９０モル％を超えて含有するジアルキルベンゼンである。
　なお、反応原料は、式（１）で表されるｍ－ジアルキルベンゼンに加え、Ｒ１及びＲ２をパラ位（ｐ－位）に有する、ｐ－ジアルキルベンゼンや、Ｒ１及びＲ２をオルト位（о－位）に有するо－ジアルキルベンゼンなどのＲ１及びＲ２を置換基として有するジアルキルベンゼンを１０モル％以下の含有量で含んでいてもよい。
　反応原料中の式（１）で表されるｍ－ジアルキルベンゼンの含有量は、不純物及び副生成物が少なく、ホルミル化の位置選択性に優れた２，４－ジアルキルベンズアルデヒドを得る観点から、９０モル％を超え、好ましくは９３モル％以上、より好ましくは９６モル％以上であり、１００モル％であってもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
（式中、Ｒ１は炭素数１以上３以下のアルキル基を示し、Ｒ２はベンジル位が２級又は３級炭素である炭素数２以上７以下の鎖状又は環状のアルキル基を示す。ただし、Ｒ２の炭素数は、Ｒ１の炭素数より大きい。）
〔式（１）で表される化合物〕
　上記式（１）中、Ｒ１は炭素数１以上３以下のアルキル基を示し、Ｒ２はベンジル位が２級又は３級炭素である炭素数２以上７以下の鎖状又は環状のアルキル基を示す。ただし、Ｒ２の炭素数は、Ｒ１の炭素数より大きい。本発明において、反応原料として、Ｒ１及びＲ２が特定の置換基である、式（１）で表される化合物を９０モル％を超えて含むことにより、極めて位置選択的であり、かつ、転化率及び収率に優れたホルミル化反応が進行する。従って、Ｒ２がｔｅｒｔ－ブチル基である化合物、すなわち、Ｒ２のベンジル位が４級炭素原子である化合物を使用した場合には、収率が低下する。
　Ｒ１は、反応性の観点から、メチル基又はエチル基であることが好ましく、メチル基であることがより好ましい。
　Ｒ２は、ベンジル位が２級又は３級炭素である炭素数２以上７以下の鎖状又は環状のアルキル基であり、反応性及び位置選択性の観点から、炭素数は２以上６以下であることが好ましく、３以上５以下であることがより好ましい。Ｒ２としては、具体的には、エチル基、ｎ－プロピル基、イソプロピル基、ｎ－ブチル基、ｓｅｃ－ブチル基、イソブチル基、ｎ－ペンチル基、ｓｅｃ－ペンチル基、３－ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等が例示される。これらの中でも、Ｒ２は、反応性及び位置選択性の観点から、好ましくはエチル基、ｎ－プロピル基、イソプロピル基、イソブチル基、ネオペンチル基、より好ましくはｎ－プロピル基、イソプロピル基、イソブチル基、ネオペンチル基、更に好ましくはイソプロピル基、イソブチル基、ネオペンチル基、より更に好ましくはイソプロピル基又はネオペンチル基、より更に好ましくはネオペンチル基である。
　式（１）で表される化合物は、Ｒ１がメチル基、かつ、Ｒ２がイソプロピル基であるか、Ｒ１がメチル基、かつ、Ｒ２がイソブチル基であるか、又は、Ｒ１がメチル基、かつ、Ｒ２がネオペンチル基であることが好ましく、Ｒ１がメチル基、かつ、Ｒ２がイソプロピル基であるか、又は、Ｒ１がメチル基であり、かつ、Ｒ２がネオペンチル基であることがより好ましく、Ｒ１がメチル基、かつ、Ｒ２がネオペンチル基であることが更に好ましい。
＜式（１）で表される化合物の製造方法＞
　式（１）で表される化合物は、市販の製品を使用してもよいが、例えば、Ｒ１がメチル基である化合物は、以下のように合成することも可能である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
　ベンゼンにＲ２が置換した化合物を、フッ化水素及び三フッ化ホウ素の存在下で一酸化炭素と反応させて、Ｒ２のｐ－位をホルミル化し、ｐ－アルキルベンズアルデヒドを得る。
　次に、得られたｐ－アルキルベンズアルデヒドをパラジウム触媒の存在下で還元し、ホルミル基をメチル基に還元する。
　更に、得られたｐ－ジアルキルベンゼンにおいて、フッ化水素及び三フッ化ホウ素の存在下で異性化反応を生じさせて、ｍ－ジアルキルベンゼンを単離する。
＜三フッ化ホウ素＞
　本発明において、反応原料に、フッ化水素及び三フッ化ホウ素の存在下で一酸化炭素を作用させる。このとき、式（１）で表されるｍ－ジアルキルベンゼン１モルに対する三フッ化ホウ素のモル数は反応性の観点から、０．７モル以上であり、好ましくは０．８モル以上、より好ましくは１．２モル以上、更に好ましくは１．４モル以上であり、そして、異性体比を向上させる観点、及び経済的観点から、３．０モル以下、好ましくは２．８モル以下、より好ましくは２．４モル以下、更に好ましくは２．０モル以下である。
＜フッ化水素＞
　フッ化水素（ＨＦ）は、反応の溶媒としての機能をも有する。フッ化水素としては、反応性の観点から実質的に無水のフッ化水素が好ましい。なお、実質的に無水であるとは、水の含有量が５質量％以下であることを意味し、好ましくは１質量％以下であり、より好ましくは０．１質量％以下である。
　反応原料である式（１）で表されるｍ－ジアルキルベンゼンに対する、フッ化水素のモル比（フッ化水素／式（１）で表されるｍ－ジアルキルベンゼン）は、一酸化炭素との反応性及び副反応を抑制する観点から、好ましくは２．５以上、より好ましくは５．０以上、更に好ましくは７．０以上であり、そして、経済性及び生産効率の観点から、好ましくは２０．０以下、より好ましくは１５．０以下、更に好ましくは１０．０以下である。
＜反応条件＞
〔反応温度〕
　本発明において、フッ化水素及び三フッ化ホウ素の存在下で、式（１）で表されるｍ－ジアルキルベンゼンを含む反応原料に一酸化炭素を反応させる。
　反応時の一酸化炭素を作用させる温度は、反応性を向上させ、副反応を抑制し、ホルミル基が導入される位置選択性を向上させる観点から、好ましくは－４０℃以上、より好ましくは－３５℃以上、更に好ましくは－３０℃以上であり、そして、好ましくは１０℃以下、より好ましくは５℃以下である。
　ここで、式（１）で表される化合物が、ｍ－イソブチルトルエンである場合には、遮蔽効果を大きくし、ホルミル基が導入される位置選択性を向上させる観点から、反応温度は、好ましくは－４０℃以上、より好ましくは－３０℃以上、更に好ましくは－５℃以上であり、そして、好ましくは１０℃以下、より好ましくは５℃以下である。
　また、式（１）で表される化合物が、ｍ－ネオペンチルトルエンである場合には、ネオペンチル基が嵩高いために、昇温による遮蔽効果の差が小さい。従って、反応温度は、好ましくは－３０℃以上、より好ましくは－１５℃以上、更に好ましくは－５℃以上であり、そして、好ましくは１０℃以下、より好ましくは５℃以下である。
〔反応圧力〕
　反応原料と一酸化炭素との反応は、加圧下で行うことが好ましい。
　反応時の圧力は、反応性を向上させ、かつ、副反応を抑制する観点から、一酸化炭素分圧として、好ましくは１．０ＭＰａＧ以上、より好ましくは１．５ＭＰａＧ以上、更に好ましくは１．８ＭＰａＧ以上であり、そして、好ましくは３．０ＭＰａＧ以下、より好ましくは２．５ＭＰａＧ以下、更に好ましくは２．２ＭＰａＧ以下である。
〔反応時間〕
　本発明において、反応時間は特に限定されないが、十分に反応を進行させ、かつ、副反応や生成物の分解を抑制するとともに、効率的に製造する観点から、好ましくは１０分以上、より好ましくは２０分以上、更に好ましくは３０分以上であり、そして、好ましくは２４時間以下、より好ましくは１２時間以下、更に好ましくは５時間以下である。
〔溶媒〕
　また、本発明の製造方法は、溶媒の存在下で行ってもよい。使用する溶媒としては、反応原料の溶解性が良好であり、かつ、フッ化水素及び三フッ化ホウ素に対して不活性な溶媒であれば特に限定されない。例えば、ヘキサン、ヘプタン、デカンなどの飽和脂肪族炭化水素、ベンゼン、トルエンなどの芳香族炭化水素、クロロホルム、塩化メチレン、ジクロロエタンなどのハロゲン化脂肪族炭化水素が例示される。これらの溶媒は、一種単独で使用してもよく、２種以上を併用してもよい。
　溶媒の使用量は、特に限定されず、反応の均一性、反応速度、及び溶媒除去の観点から、適宜選択すればよい。
　なお、本発明において、反応時に存在するフッ化水素は溶媒としても機能するため、溶媒は使用しなくてもよい。
〔反応形式〕
　本発明の製造方法の形式には特に制限はなく、回分式、半回分式、連続式等のいずれの方法でもよいが、触媒の回収及び再利用が可能である点、並びに生産効率の観点から連続式が好ましい。
　また、製造方法に使用する装置は、加圧下で、温度を調整しつつ、液相と気相とが十分に混合できる反応装置である。
　例えば、回分式では、撹拌装置付反応器に、反応原料、フッ化水素、三フッ化ホウ素、及び必要に応じて溶媒を仕込み、内容物を撹拌し液温を好ましくは－３０℃以上１０℃以下に保った後、一酸化炭素により、好ましくは１．０ＭＰａＧ以上３．０ＭＰａＧ以下に昇圧し、その後そのままの圧力、液温を保ち、一酸化炭素が吸収されなくなるまで１０分以上５時間以下保持した後、反応生成液を抜き出し、２，４－ジアルキルベンズアルデヒドを得ることができる。
　また、半回分式では、撹拌装置付反応器にフッ化水素及び三フッ化ホウ素を仕込み、内容物を撹拌し液温を好ましくは－３０℃以上１０℃以下に設定し、温度を一定に保つような状態にした後、一酸化炭素により、好ましくは１．０ＭＰａＧ以上３．０ＭＰａＧ以下に昇圧し、圧力を一定に保つように一酸化炭素を供給できる状態にする。その後、必要により溶媒に溶かした反応原料を供給し、その供給終了後一酸化炭素の吸収が停止するまで１０分以上５時間以下保った後、反応生成液を抜き出し、２，４－ジアルキルベンズアルデヒドを得ることができる。
　また、連続式では、まず始めに撹拌装置付反応器に、フッ化水素及び三フッ化ホウ素を仕込み、内容物を撹拌し液温を好ましくは－３０℃以上１０℃以下に設定し、温度を一定に保つような状態にした後、一酸化炭素により、好ましくは１．０ＭＰａＧ以上３．０ＭＰａＧ以下に昇圧し、圧力を一定に保つように一酸化炭素を供給できる状態にする。その後、必要により溶媒に溶かした反応原料を供給する半回分式の反応を行う。更に続けて、フッ化水素、三フッ化ホウ素、及び必要に応じて溶媒に溶かした反応原料を供給開始し、反応生成液を連続的に抜き出す。反応液が反応器中に滞留する時間は、１０分以上５時間以下が好ましい。滞留時間を１０分以上５時間以下とすることで、効率よく２，４－ジアルキルベンズアルデヒドを製造できる。
　得られた２，４－ジアルキルベンズアルデヒドを含む反応液からフッ化水素及び三フッ化ホウ素を除いた後、蒸留や抽出等の常法により精製することができる。また、反応液からフッ化水素を除くために、水酸化ナトリウム水溶液を用いて中和水洗を行ってもよい。
　本発明において、転化率は、反応原料が含有する、式（１）で表されるｍ－ジアルキルベンゼンがどの程度消費されたのかを示し、以下の式で表される。
　転化率（モル％）＝｛１－（反応後に残存する式（１）で表されるｍ－ジアルキルベンゼンの物質量（モル数））／（反応原料中の式（１）で表されるｍ－ジアルキルベンゼンの物質量（モル数））｝×１００
　本発明において、特定の反応原料を使用し、式（１）で表されるｍ－ジアルキルベンゼンに対する三フッ化ホウ素のモル数を特定の範囲とすることにより、高い転化率が得られる。転化率は、好ましくは７０モル％以上、より好ましくは８０モル％以上、更に好ましくは９０モル％以上、より更に好ましくは９５モル％以上であり、そして、１００モル％以下である。
　なお、転化率を上記範囲とするために、反応温度、反応時間、一酸化炭素圧力、フッ化水素及び三フッ化ホウ素の量などを適宜調整することが好ましい。
〔２，４－ジアルキルベンズアルデヒド〕
　本発明の製造方法では、式（１）中、少なくとも（ａ）の位置をホルミル化する。以下の化学式は、説明のために置換位置を明示した式（１）である。
　一般に、ｍ－ジアルキルベンゼンを含む反応原料にフッ化水素及び三フッ化ホウ素の存在下で一酸化炭素を作用させると、式（１）中の（ａ）の位置に加えて、Ｒ１のパラ位（ｐ－位）である（ｃ）の位置がホルミル化されやすい。一方、Ｒ１及びＲ２のメタ位（ｍ－位）である（ｂ）の位置や、Ｒ１及びＲ２のオルト位（ｏ－位）である（ｄ）の位置のホルミル化は殆んど進行しない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000007
（式中、Ｒ１は炭素数１以上３以下のアルキル基を示し、Ｒ２はベンジル位が２級又は３級炭素である炭素数２以上７以下の鎖状又は環状のアルキル基を示す。ただし、Ｒ２の炭素数はＲ１の炭素数より大きい。を示す。）
　本発明において、収率（モル％）は、反応原料が含有する、式（１）で表されるｍ－ジアルキルベンゼンの物質量（モル数）に対する、得られたジアルキルベンズアルデヒドの総物質量（モル数）を意味し、下記式で表される。
　収率（モル％）＝｛（得られたジアルキルベンズアルデヒドの総物質量（モル数））／（反応原料中の式（１）で表されるｍ－ジアルキルベンゼンの物質量（モル数））｝×１００
　ここで、得られたジアルキルベンズアルデヒドの総物質量は、上記（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、及び（ｄ）のいずれかの位置がホルミル化されたジアルキルベンズアルデヒドの総物質量を意味するが、上述のように、（ａ）の位置がホルミル化された２，４－ジアルキルベンズアルデヒドと、（ｃ）の位置がホルミル化された２，４－ジアルキルベンズアルデヒドとの合計物質量と近似できる。
　なお、副反応、例えば、不均化反応（特開２００５－１２００３７号公報参照）などが生じると、収率が低下する。
　本発明において、特定の反応原料を使用し、式（１）で表されるｍ－ジアルキルベンゼンに対する三フッ化ホウ素のモル数を特定の範囲とすることにより、高い収率が得られる。収率は、好ましくは７０モル％以上、より好ましくは８０モル％以上、更に好ましくは９０モル％以上、より更に好ましくは９５モル％以上であり、そして、１００モル％以下である。
　なお、収率を上記範囲とするために、反応温度、反応時間、一酸化炭素圧力、フッ化水素及び三フッ化ホウ素の量などを適宜調整することが好ましい。
　（ａ）の位置がホルミル化された２，４－ジアルキルベンズアルデヒドの異性体比（モル％）は、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、及び（ｄ）のいずれかの位置がホルミル化されたジアルキルベンズアルデヒドの総物質量（モル数）に対する（ａ）の位置がホルミル化された２，４－ジアルキルベンズアルデヒドの物質量（モル数）を意味する。上述のように、ジアルキルベンズアルデヒドの総物質量（モル数）は、（ａ）の位置がホルミル化された２，４－ジアルキルベンズアルデヒドと、（ｃ）の位置がホルミル化された２，４－ジアルキルベンズアルデヒドとの合計物質量（モル数）と近似できる。
　本発明において、特定の反応原料を使用し、式（１）で表されるｍ－ジアルキルベンゼンに対する三フッ化ホウ素のモル数を特定の範囲とすることにより、（ａ）の位置が高い位置選択性でホルミル化され、高い異性体比が得られる。（ａ）の位置がホルミル化された２，４－ジアルキルベンズアルデヒドの異性体比（モル％）は、好ましくは６０モル％以上、より好ましくは７０モル％以上、更に好ましくは８０モル％以上、より更に好ましくは８５モル％以上、より更に好ましくは９０モル％以上、より更に好ましくは９５モル％以上であり、そして、１００モル％以下である。
　なお、異性体比を上記範囲とするために、反応温度、反応時間、一酸化炭素圧力、フッ化水素及び三フッ化ホウ素の量などを適宜調整することが好ましい。
　（ａ）の位置がホルミル化された２，４－ジアルキルベンズアルデヒドの収率は、前記収率と、異性体比とにより、以下のようにして算出される。
　（ａ）の位置がホルミル化された２，４－ジアルキルベンズアルデヒドの収率（モル％）≒収率（モル％）×異性体比（モル％）／１００
　本発明において、特定の反応原料を使用し、式（１）で表されるｍ－ジアルキルベンゼンに対する三フッ化ホウ素のモル数を特定の範囲とすることにより、（ａ）の位置がホルミル化された、２，４－ジアルキルベンズアルデヒドを高収率で得ることができる。
　前記（ａ）の位置がホルミル化された２，４－ジアルキルベンズアルデヒドの収率（モル％）は、好ましくは４０モル％以上、より好ましくは５０モル％以上、更に好ましくは６０モル％以上、より更に好ましくは６５モル％以上、より更に好ましくは７０モル％以上、より更に好ましくは８０モル％以上、より更に好ましくは９０モル％以上、より更に好ましくは９５モル％以上であり、そして、１００モル％以下である。
　なお、（ａ）の位置がホルミル化された２，４－ジアルキルベンズアルデヒドの収率の向上は、前記収率及び前記異性体比を向上させることで達成され、反応温度、反応時間、一酸化炭素圧力、フッ化水素及び三フッ化ホウ素の量などを適宜調整することが好ましい。
　以下に、実施例を以って本発明を更に詳細に説明するが、本発明は、これらの実施例に限定されるものではない。
　反応成績の評価は下記の式によって評価した。
　　転化率（モル％）＝｛１－（反応後に残存する反応原料の物質量（モル数））／（反応原料の仕込み物質量（モル数））｝×１００
　　収率（モル％）＝（得られた２，４－ジアルキルベンズアルデヒドの物質量（モル数））／（反応原料の仕込み物質量（モル数））×１００
　なお、収率の算出において、「得られた２，４－ジアルキルベンズアルデヒド」とは、式（１）中の（ａ）の位置がホルミル化された２，４－ジアルキルベンズアルデヒドと、式（１）中のＲ１のｐ－位がホルミル化された２，４－ジアルキルベンズアルデヒドとの合計物質量（モル数）を意味する。
　異性体比（モル％）＝（式（１）中の（ａ）の位置がホルミル化された２，４－ジアルキルベンズアルデヒドの物質量（モル数））／（得られた２，４－ジアルキルベンズアルデヒドの総物質量（モル数））×１００
　なお、各物質量（モル数）は、ＧＣ分析によるピーク面積を分子量で除し、その比を取ることで算出した。
　また、収率に異性体比を乗することで、反応原料の仕込み物質量（モル数）に対する、（ａ）の位置がホルミル化された２，４－ジアルキルベンズアルデヒドの物質量（モル数）を求めた（モル％）。
　収率×異性体比（モル％）＝収率（モル％）×異性体比（モル％）÷１００
＜ガスクロマトグラフィー分析（ＧＣ分析）＞
　装置：ＧＣ－２０１０　Ｐｌｕｓ（株式会社島津製作所製）
　検出器：ＦＩＤ
　カラム：ＤＢ－１（Ａｇｉｌｅｎｔ社製キャピラリーカラム）
　　（０．３２ｍｍφ×３０ｍ×０．５０μｍ）
昇温条件：１００℃から３１０℃まで５℃／分で昇温し、３１０℃で２０分保持
＜ＮＭＲスペクトル分析＞
　装置１：Ｂｒｕｋｅｒ　Ａｖａｎｃｅ２　６００ＭＨｚ－ＮＭＲ
　　（５ｍｍ　Ｃｒｙｏ－ＣＰＤＵＬ　Ｐｒｏｂｅ）（ＢＲＵＫＥＲ社製）
　装置２：ＪＥＯＬ　ＪＮＭ－ＡＬ－４００　４００ＭＨｚ（ＪＥＯＬ（日本電子株式会社）製）
　溶媒：重クロロホルム（ＣＤＣｌ３）
　測定モード：１Ｈ、１３Ｃ、
　内部標準物質：テトラメチルシラン（ＴＭＳ）
　なお、４－イソプロピル－２－メチルベンズアルデヒドの測定には装置１を使用し、４－イソブチル－２－メチルベンズアルデヒド及び４－ネオペンチル－２－メチルベンズアルデヒドの測定には装置２を使用した。
＜質量分析（ＧＣ－ＭＳ）＞
　装置：ＧＣＭＳ－ＱＰ２０１０　Ｕｌｔｒａ（株式会社島津製作所製）
　イオン化法：ＥＩ
＜実施例１＞
　ナックドライブ式撹拌機と上部に３個の入口ノズル、底部に１個の出口ノズルを備え、ジャケットにより内部温度を制御できる５００ｍＬのオートクレーブをホルミル化反応器として使用した。
　ジャケットに冷媒を流し、－２５℃に冷却したオートクレーブにフッ化水素１２０．５ｇ（６．０２モル）を仕込んだ。
　その後、撹拌させながら、温度が－２５℃を超えないように調整しながら、三フッ化ホウ素９２．０ｇ（１．３６モル）を加えた。
　三フッ化ホウ素を加えた後、オートクレーブ内の温度を－２５℃に保ったまま一酸化炭素により２．０ＭＰａＧまで昇圧し、ｍ－ノルマルプロピルトルエン１０１．２ｇ（０．７５モル）とｎ－ヘキサン１０．１ｇの混合溶液を加えた。なお、上記ｍ－ノルマルプロピルトルエンは、ｍ－ノルマルプロピルトルエンの含有量が９６．５質量％であるノルマルプロピルトルエンを使用し、ｍ－ノルマルプロピルトルエンの添加量が１０１．２ｇとなるようにノルマルプロピルトルエン１０４．９ｇを添加した。
　温度－２５℃、圧力２．０ＭＰａＧを保ちながら５０分撹拌した後、オートクレーブ内の反応混合液を氷水中に抜液した。抜液したものをよく振り混ぜた後、油層を分液した。得られた油層部を中和水洗した後、ガスクロマトグラフィー（ＧＣ）により分析したところ、ｍ－ノルマルプロピルトルエンの転化率は９７．４モル％であり、４－ノルマルプロピル－２－メチルベンズアルデヒドと、２－ノルマルプロピル－４－メチルベンズアルデヒドとの２つの異性体の合計収率（収率）は９５．６モル％であった。また、４－ノルマルプロピル－２－メチルベンズアルデヒドと２－ノルマルプロピル－４－メチルベンズアルデヒドとの合計量に対する４－ノルマルプロピル－２－メチルベンズアルデヒドの量（異性体比）は７２．５モル％であった。
＜実施例２～９、比較例１～３＞
　反応条件、使用する反応に使用する各種原料、触媒、溶媒等の種類及び量を表１のように変更した以外は実施例１と同様にして、２，４－ジアルキルベンズアルデヒドを製造した。
　結果を表１に示す。
　なお、ＧＣピークの帰属は、ＧＣ－ＭＳ分析（分子量）及びＮＭＲスペクトル分析により行った。
　実施例２で主生成物として得られた、４－イソプロピル－２－メチルベンズアルデヒド、実施例３～６で主生成物として得られた４－イソブチル－２－メチルベンズアルデヒド、並びに実施例７及び８で主生成物として得られた４－ネオペンチル－２－メチルベンズアルデヒドの構造、ＮＭＲスペクトル、及びＧＣ－ＭＳ分析の結果を以下に示す。
〔４－イソプロピル－２－メチルベンズアルデヒド〕
　1H　NMR　(600　MHz,　CDCl3)　δ　1.26-1.27　(6H,　d,　J　=　6.6Hz),　2.65　(3H,　s),　2.89-2.96　(1H,　sep,　J　=　6.6Hz),　7.11　(1H,　s),　7.21-7.22　(1H,　d,　J　=　7.8Hz),　7.72-7.73　(1H,　d,　J　=　7.8Hz),　10.2　(1H,　s)
　13C　NMR　(150　MHz,　CDCl3)　δ　19.8,　23.6,　34.3,　124.4,　130.0,　132.3,　132.6,　140.8,　155.3,　192.4
　MS(EI)：m/z　(％)　51(8),　65(13),　77(15),　91(49),　105(27),　119(65),　133(37),　147(100),　162(M＋・,　95)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000008
〔４－イソブチル－２－メチルベンズアルデヒド〕
　1H　NMR　(400　MHz,　CDCl3)　δ　0.91-0.92　(6H,　d,　J　=　6.8Hz),　1.85-1.96　(1H,　m),　2.49-2.51　(2H,　d,　J　=　7.2Hz),　2.65　(3H,　s),　7.03　(1H,　s),　7.12-7.14　(1H,　d,　J　=　7.6Hz),　7.70-7.72　(1H,　d,　J　=　7.6Hz),　10.21　(1H,　s)
　13C　NMR　(100　MHz,　CDCl3)　δ　19.7,　22.4,　30.1,　45.4,　127.1,　132.2,　132.3,　132.6,　140.4,　148.3,　192.4
　MS(EI)：m/z　(％)　43(23),　77(13),　91(37),　105(58),　134(100),　176(M＋・,　77)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000009
〔４－ネオペンチル－２－メチルベンズアルデヒド〕
　1H　NMR　(400　MHz,　CDCl3)　δ　0.92　(9H,　s),　2.52　(2H,　s),　2.65　(3H,　s),　7.01　(1H,　s),　7.11-7.13　(1H,　d,　J　=　7.6Hz),　7.69-7.71　(1H,　d,　J　=　7.6Hz),　10.23　(1H,　s)
　13C　NMR　(100　MHz,　CDCl3)　δ　19.7,　29.5,　32.1,　50.3,　128.5,　131.8,　132.3,　133.9,　139.9,　146.4,　192.5
　MS(EI)：m/z　(％)　57(65),　77(8),　91(26),　105(40),　134(100),　175(11),　190(M＋・,　29)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000010
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000011
　表１の結果によれば、本発明の製造方法によって、式（１）で表されるｍ－ジアルキルベンゼンが、高い転化率、収率、及び異性体比で、式（１）における（ａ）の位置がホルミル化された２，４－ジアルキルベンズアルデヒドにホルミル化された。
　一方、式（１）で表されるｍ－ジアルキルベンゼンに対する三フッ化ホウ素のモル比が０．７未満である比較例１及び２では、十分な転化率及び収率が得られず、式（１）における（ａ）の位置がホルミル化された２，４－ジアルキルベンズアルデヒドの収率が低かった。また、Ｒ２がｔｅｒｔ－ブチル基である原料を使用した比較例３では、収率が低く、式（１）における（ａ）の位置がホルミル化された２，４－ジアルキルベンズアルデヒドの収率が低かった。
　本発明によれば、ｍ－ジアルキルベンゼンを含む反応原料を用いて、転化率、収率、及び位置選択性に優れた２，４－ジアルキルベンズアルデヒドの製造方法を提供することができ、得られた２，４－ジアルキルベンズアルデヒドは、香料原料等の合成原料化合物として有用であると考えられる。

Claims (7)

  1. 　式（１）で表されるｍ－ジアルキルベンゼンを含む反応原料に、フッ化水素及び三フッ化ホウ素の存在下で一酸化炭素を作用させ、少なくとも（ａ）の位置をホルミル化する工程を有し、
    　前記反応原料は、式（１）で表されるｍ－ジアルキルベンゼンを９０モル％超含有するジアルキルベンゼンであり、
    　式（１）で表されるｍ－ジアルキルベンゼン１モルに対する三フッ化ホウ素のモル数が０．７モル以上３．０モル以下である、
    　２，４－ジアルキルベンズアルデヒドの製造方法。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
    （式中、Ｒ１は炭素数１以上３以下のアルキル基を示し、Ｒ２はベンジル位が２級又は３級炭素である炭素数２以上７以下の鎖状又は環状のアルキル基を示す。ただし、Ｒ２の炭素数は、Ｒ１の炭素数より大きい。）
  2. 　反応温度が－４０℃以上１０℃以下である、請求項１に記載の２，４－ジアルキルベンズアルデヒドの製造方法。
  3. 　式（１）で表されるｍ－ジアルキルベンゼン１モルに対するフッ化水素のモル数が２．５モル以上２０モル以下である、請求項１又は２に記載の２，４－ジアルキルベンズアルデヒドの製造方法。
  4. 　Ｒ１はメチル基又はエチル基であり、かつ、Ｒ２はエチル基、ｎ－プロピル基、イソプロピル基、イソブチル基、又はネオペンチル基である、請求項１～３のいずれかに記載の２，４－ジアルキルベンズアルデヒドの製造方法。
  5. 　Ｒ１がメチル基である、請求項１～４のいずれかに記載の２，４－ジアルキルベンズアルデヒドの製造方法。
  6. 　Ｒ１がメチル基、かつ、Ｒ２がイソプロピル基であるか、Ｒ１がメチル基、かつ、Ｒ２がイソブチル基であるか、又は、Ｒ１がメチル基、かつ、Ｒ２がネオペンチル基である、請求項１～５のいずれかに記載の２，４－ジアルキルベンズアルデヒドの製造方法。
  7. 　得られた２，４－ジアルキルベンズアルデヒド中、（ａ）の位置がホルミル化された２，４－ジアルキルベンズアルデヒドの含有量が８０モル％以上である、請求項１～６のいずれかに記載の２，４－ジアルキルベンズアルデヒドの製造方法。
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