JP4294130B2 - α，β−不飽和ケトン化合物の製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は農医薬、特に除草剤の中間体として有用な一般式〔I〕
【化２】

（式中Ｒ¹は１位に側鎖を持つ脂肪族基、脂環基、置換された脂環基、複素環基、置換された複素環基、フェニル基または置換されたフェニル基を示す） で表されるα，β−不飽和ケトン類（以下化合物〔I〕という）の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、α，β−不飽和ケトンの合成法において、アルデヒドを出発原料とする種々の合成法が知られているが、それらの合成法を工業的に採用するには種々の問題がある。
例えば、アルデヒドとアセトンのアルドール縮合があるが、一般に副生物が多く、目的物の単離が困難で収率が低く、また大過剰のアセトンを必要とする。
また、アルデヒドとアセトンとを、ピペリジン−酢酸を触媒として縮合せしめる合成法〔ＩＮＤＩＡＮ Ｊ．Ｃｈｅｍ．Ｖｏｌ．１６Ｂ ９７０〜９７２（１９７８）等に記載〕においては、高価な触媒を大量に必要とし、また大過剰のアセトンを必要とする。
特開平３−１６１４５６号ではアセト酢酸のアルカリ金属塩とアルデヒドとを３，５−ジメチルピペリジン等の触媒下反応させ、γ位に水素原子を０ないし１個もつα，β−不飽和ケトンを収率良く合成する方法が記載されており、その中で、反応溶媒としてトルエンあるいはクロロホルムが用いられている。しかしクロロホルムは近年、公害問題・毒性等の点から鎖状塩素系炭化水素溶媒であるジクロロメタン、クロロホルム、ジクロロエタン等は排水規制が敷かれ、これらを工業的に用いる場合には特別な回収設備が必要となってきた。一方トルエン溶媒を用い、水溶性の高いＲ¹ が４−テトラヒドロピラニル基、あるいは３−テトラヒドロチオピラニル基等の酸素原子または硫黄原子を有する複素環基の場合、一般式〔III 〕Ｒ¹ ・ＣＨ（ＯＨ）ＣＨ₂ Ｃ（＝Ｏ）ＣＨ₃ で表わされるβ−ヒドロキシケトン体が多く副生するため、脱水反応を行って目的物を得る必要があった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は前記のような水溶性の高い化合物の場合でも、脱水工程を設けずに目的物が好収率で得られ、しかも、工業的問題のない製造方法を提供するものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明はアセト酢酸のアルカリ金属塩と一般式〔Ｉ〕Ｒ¹ ＣＨＯ（式中、Ｒ¹は１位に側鎖を持つ脂肪族基、脂環基、置換された脂環基、複素環基、置換された複素環基、フェニル基または置換されたフェニル基を示す）で表わされるアルデヒドとをデカヒドロイソキノリン存在下、水と水難溶性有機溶媒との混合溶媒中で反応させることを特徴とする
一般式〔II〕
【化３】

（ここにＲ¹は前記と同じ意味を表す）
で表されるα，β−不飽和ケトン類の製造方法である。
【０００５】
本発明において原料のアセト酢酸アルカリ金属塩は、アセト酢酸ナトリウム、アセト酢酸カリウム、アセト酢酸リチウム等であり、ジケテンまたはアセト酢酸エステル類を苛性ソーダ、苛性カリ等の苛性アルカリ水溶液で加水分解した後、副生するアルコールを減圧濃縮により除去することで水溶液として容易に得られる。こうして得られる水溶液の濃度は、次の反応において、水が多量に存在すると収率が低下することから通常、４０〜５０％の濃度に調整して用いる。
【０００６】
反応中のｐＨとしては６〜８、特に好ましくは７．１〜７．５である。ｐＨ６以下では反応が遅く収率も低下する。またｐＨ８以上では一般式〔III〕Ｒ¹ＣＨ（ＯＨ）ＣＨ₂Ｃ（＝Ｏ）ＣＨ₃で表されるβ−ヒドロキシケトン体の副生量が増加する。従って、反応中、鉱酸を用いて上記ｐＨに調整する。
ｐＨ保持に使用する鉱酸としては系内の水量を少なくするため濃硫酸、８５％リン酸等の水の含量の少ない酸、あるいは塩化水素ガス等の酸性ガスあるいは無水硫酸、五酸化リン等の酸無水物を使用することが望ましい。また水の含量の多い濃塩酸でも、原料のアセト酢酸アルカリ金属塩の水溶液を高濃度化して用いることで反応は円滑に進行する。
【０００７】
本発明に使用する水難溶性有機溶媒としてはジクロロメタン、クロロホルム、ジクロロエタン等の塩素化炭化水素系溶媒、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン系溶媒、トルエン、キシレン等の芳香族系溶媒、ヘキサン等の炭化水素系溶媒が使用できる。特に本発明では溶媒の極性のいかんによらず高収率で目的物を得ることができるので、水難溶性有機溶媒としては汎用性が高く安価なトルエン、キシレン等の芳香族系溶媒、ヘキサン等の炭化水素系溶媒が使用できる。
【０００８】
一般式〔I〕で表わされるアルデヒドとしてはα位に水素原子を０ないし１個持つアルデヒドであり、たとえばイソブチルアルデヒド、２−メチルブタナール、２−メチルペンタナール、２，３−ジメチルブタナール、２−メチルヘキサナール、２−エチルヘキサナール、２−エチルペンタナール、２−メチルヘプタナール、２−メチルノナール等のアルデヒドのα位で分岐している脂肪族アルデヒド、シクロヘキサンカルバルデヒド、２−メチルシクロヘキサンカルバルデヒド、３−メチルシクロヘキサンカルバルデヒド、４−メチルシクロヘキサンカルバルデヒド等の脂環基を持つアルデヒド、４−テトラヒドロピランカルバルデヒド、２−テトラヒドロフランカルバルデヒド、３−テトラヒドロピランカルバルデヒド、３−テトラヒドロチオピランカルバルデヒド等の複素環アルデヒド、ベンズアルデヒド、ｏ−メチルベンズアルデヒド、ｍ−メチルベンズアルデヒド、ｐ−メチルベンズアルデヒド、ｐ−メチルチオベンズアルデヒド、ｐ−クロロベンズアルデヒド等の芳香族アルデヒドである。
本発明は特に４−テトラヒドロピランカルバルデヒド、３−テトラヒドロチオピランカルバルデヒド等の水溶性の高い酸素原子または硫黄原子を有する６員の複素環基を有する化合物に適している。
【０００９】
本発明において反応温度としては１０〜６０℃であるが、反応温度が高いほど一般式〔III〕Ｒ¹ＣＨ（ＯＨ）ＣＨ₂Ｃ（＝Ｏ）ＣＨ₃で表されるβ−ヒドロキシケトン体の副生量が増加するため収率が低下する。従って特に好ましい反応温度としては１０〜４０℃である。
【００１０】
本発明を実施するには一般式〔I〕で表わされるアルデヒド１モルに対し、１〜３モルのアセト酢酸のアルカリ金属塩の水溶液に、アルデヒド１モルに対して１０〜１０００ｍｌ、好しくは１００〜８００ｍｌの水難溶性有機溶媒を加えた後、アルデヒド１モルに対して０．０１モル以上、好しくは０．０５〜０．２０モルのデカヒドロイソキノリンを加える。さらに鉱酸を加えｐＨを６．０〜８．０に調製する。
ついで１０〜６０℃で鉱酸によりｐＨ６．０〜８．０に維持しながらアルデヒド１モル相当を加え１〜１０時間攪拌せしめて反応を行う。反応終了後水を加えて鉱酸でｐＨ２以下とし、有機層を水層から分離する。さらに有機層をアルカリで中和後水洗して有機層を水層から分離し、有機層を減圧濃縮することにより目的とするα，β−不飽和ケトン化合物を得る。
また有機層より分離した水層を苛性ソーダ等の苛性アルカリでｐＨを１３以上とし、水難溶性有機溶媒で抽出することにより触媒として使用したデカヒドロイソキノリンは９０％以上回収され再使用が可能である。
【００１１】
【実施例】
以下に本発明の実施態様を実施例をもって説明する。ただし本発明はこの実施例に限定されるものではない。
【００１２】
実施例１
内容積１０００ｍｌの反応器を用いてこれにアセト酢酸メチルエステル３７１．６ｇ（３．２モル）および水１３４．４ｇを仕込み、水冷攪拌下に内温を３５〜４０℃に保ちながら２５％ＮａＯＨ水溶液５３７．６ｇ（３．３６モル）を４時間で滴下し、その後３５〜４０℃で１時間攪拌を続けた後、水およびメタノールを４０℃で減圧留去した。フラスコ内容物を一部取り出し１規定の塩酸標準水溶液によりｐＨ滴定を実施した結果、得られたアセト酢酸ナトリウム水溶液の濃度は５０％であった。このアセト酢酸ナトリウム水溶液から１６９．２ｇ（０．６８モル）を量り取り内容積１０００ｍｌの反応器に入れ、ついでトルエン１５０ｍｌ、デカヒドロイソキノリン６．９６ｇ（０．０５モル）を加え、濃硫酸でｐＨを７．４とした。この中に４−テトラヒドロピランカルバルデヒド５７．１ｇ（０．５モル）を２０分かけて滴下した後３時間攪拌を続けた。反応中温度を２０±２℃に保ち濃硫酸を滴下することによりｐＨを７．４±０．１に維持した。反応終了後水７２．６ｇを加え、濃硫酸にてｐＨを１．５として６０℃まで昇温した後有機層を水層から分離した。有機層に２５％ＮａＯＨ水溶液を５ｇ加えて中和した後有機層を水層から分離した。さらに有機層に水１０ｇを加えて攪拌・水洗し有機層を水層から分離した後無水硫酸マグネシウムにより乾燥した。硫酸マグネシウムを濾別後溶媒を減圧留去し、残った油状物をさらに減圧蒸留することにより沸点９１〜９５℃（０．１ｍｍＨｇ）の無色の油状物６９．０ｇを得た。（粗収率８９．５％）ガスクロマトグラフィーにより分析したところ、目的物４−（４−テトラヒドロピラニル）−３−ブテン−２−オンの純度は９６．５％であった。（収率８６．４％）なお副生物である４−ヒドロキシ−４−（４−テトラヒドロピラニル）−ブタン−２オンが３．５％含まれていた。
【００１３】
実施例２、３
実施例１において反応温度を３０±２℃または４０±２℃に変え、実施例１と同様な方法により反応を行った。結果を表１に示す。
【００１４】
実施例４
実施例１と同様の条件で合成した５０％アセト酢酸ナトリウム水溶液１６９．２ｇ（０．６８モル）を内容積１０００ｍｌの反応器に入れ、ついでトルエン１５０ｍｌ、デカヒドロイソキノリン６．９６ｇ（０．０５モル）を加え、３５％塩酸でｐＨを７．３とした。この中に４−テトラヒドロピランカルバルデヒド５７．１ｇ（０．５モル）を２０分かけて滴下した後２時間攪拌を続けた。反応中温度を３５〜４０℃に保ち３５％塩酸を滴下することによりｐＨを７．３±０．２に維持した。反応終了後３５％塩酸にてｐＨを１．５として６０℃まで昇温した後有機層を水層から分離した。有機層に無水硫酸マグネシウムを添加して乾燥し、硫酸マグネシウムを濾別後２４０．０ｇの有機層を得た。有機層の一部をサンプリングし、高速液体クロマトグラフィーにより純度９９.9％の標準品を用いた内部標準法で分析したところ、目的物４−（４−テトラヒドロピラニル）−３−ブテン−２−オンの濃度は２７．０％であった。（収率８４．０％）副生物である４−ヒドロキシ−４−（４−テトラヒドロピラニル）−ブタン−２オンの濃度は２．４％であり、４−テトラヒドロピランカルバルデヒドに対する収率は６．６％であった。
【００１５】
実施例５
実施例１と同様の条件で合成した４８％アセト酢酸ナトリウム水溶液５３６．９ｇ（２．０８モル）を内容積１０００ｍｌの反応器に入れ、ついでトルエン１５０ｍｌ、デカヒドロイソキノリン２０．９ｇ（０．１５モル）を加え、濃硫酸でｐＨを７．２とした。この中に３−テトラヒドロチオピランカルバルデヒド１９５．７ｇ（１．５モル）を４０分かけて滴下した後２時間攪拌を続けた。反応中温度を２２〜２４℃に保ち濃硫酸を滴下することによりｐＨを７．４±０．１に維持した。反応終了後濃硫酸にてｐＨを１．５とした後６０℃まで昇温し、水１２０ｇを添加した。６０℃で３０分攪拌した後、有機層を水層から分離した。有機層に２５％ＮａＯＨ水溶液６ｇを加えて中和した後、有機層を水層から分離した。さらに有機層に水３０ｇを加えて攪拌・水洗し有機層を水層から分離した後溶媒を減圧留去した。残った油状物をさらに減圧蒸留することにより沸点１０７〜１０８℃（０．１ｍｍＨｇ）の無色の油状物２３２．７ｇを得た。（粗収率９１．１％）ガスクロマトグラフィーにより分析したところ、目的物４−（３−テトラヒドロチオピラニル）−３−ブテン−２−オンの純度は９８．０％であった。（収率８９．３％）
【００１６】
比較例１
実施例１と同様の条件で合成した５０％アセト酢酸ナトリウム水溶液３５７．９ｇ（１．３６モル）を内容積１０００ｍｌの反応器に入れ、ついでトルエン３００ｍｌ、３，５−ジメチルピペリジン１１．３ｇ（０．１モル）を加え、濃硫酸でｐＨを７．５とした。この中に４−テトラヒドロピランカルバルデヒド１１４．２ｇ（１．０モル）を１時間かけて滴下した後３時間攪拌を続けた。反応中温度を３５〜４０℃に保ち濃硫酸を滴下することによりｐＨを７．３±０．２に維持した。反応終了後水１２５．７ｇを加え、濃硫酸にてｐＨを１．５として６０℃まで昇温した後有機層を水層から分離した。有機層に２５％ＮａＯＨ水溶液を９ｇ加えて中和した後有機層を水層から分離した。さらに有機層に水２０ｇを加えて攪拌・水洗し、有機層を水層から分離した後トルエンの一部を減圧留去し、３１８．７ｇの有機層を得た。有機層の一部をサンプリングし、高速液体クロマトグラフィーにより純度９９．９％の標準品を用いた内部標準法で分析したところ、目的物４−（４−テトラヒドロピラニル）−３−ブテン−２オンの濃度は３８．０％であった。（収率７８．５％）なお副生物である４−ヒドロキシ−４−（４−テトラヒドロピラニル）−ブタン−２−オンの濃度は７．３％であり、４−テトラヒドロピラニルカルバルデヒドに対する収率は１３．５％であった。
【表１】

【００１７】
【発明の効果】
本発明の製造方法は４−テトラヒドロピラニル基等の水溶性の高い置換基を有する化合物でも好収率で目的のα，β−不飽和ケトン化合物が得られ、しかも毒性等の問題もなく工業的に優れた製造方法である。

Claims (1)

1. アセト酢酸のアルカリ金属塩と４−テトラヒドロピランカルバルデヒドとをデカヒドロイソキノリン存在下、水とトルエンとの混合溶媒中で反応することを特徴とする４−（４−テトラヒドロピラニル）−３−ブテン−２−オンの製造方法。