JP4380024B2 - ２−（１−ヒドロキシアルキル）シクロアルカノンの製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、２−（１−ヒドロキシアルキル）シクロアルカノンの製造方法に関する。さらに詳しくは、シクロアルカノンとｎ−アルキルアルデヒドとを特定量の塩基の存在下でアルドール縮合して２−（１−ヒドロキシアルキル）シクロアルカノンを効率よく製造する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ジャスモン酸メチル及びジヒドロジャスモン酸メチル等の有用性については、特開昭５６−１４７７４０号公報第２頁左上段１行〜右上段１行に記載されているように、医薬中間体、香料物質として有用な価値のある成分で、香料、芳香製品たとえば非イオン系、アニオン系、カチオン系あるいは双性イオン系洗剤あるいは乾燥剤添加織物柔軟剤製品あるいはコロンの芳香を増大、強化させるのに用いられている。
【０００３】
ジャスモン酸メチル等の合成法の一つとしては、特開昭５６−１４７７４０号公報第３頁右下段６行〜第７頁左上段１３行に記載されているように、シクロアルカノンとアルデヒドとから出発してアルドール体を得、これを脱水してアルキリデンシクロアルカノンとし、更にこれの転位反応によりアルキルシクロアルケノンを得、これにマロン酸エステルを反応させて得られるマロン酸エステル−アルキルシクロアルケノン反応生成物の脱モノカルボキシル化により得る方法が知られている。
【０００４】
この一連の反応のうち、初めのアルドール合成は、２０〜５０℃の温度で、約３０分〜４時間（好ましくは、約３０℃で約１時間）に亘り行われる。このときのシクロアルカノン対アルデヒドのモル比は、約３：１〜１：３の範囲内で変化させることができるが、アルデヒド１モルに対し、ケトン１．８モルが好ましく、また、塩基触媒（例えば、水酸化ナトリウム等）とアルデヒドとのモル比は、アルデヒド１モルに対して、塩基触媒約０．０５〜０．１モル（好ましくは０．０８３モル）である旨記載されている（特開昭５６−１４７７４０号公報第５頁右下段２行〜第６頁左上段３行）。
【０００５】
しかしながら、この方法では、多量の水（該公報実施例１ではアルデヒド４３０ｇに対して水１５００ｃｃと３．５倍もの水を使用）を使用することが必要である。そのため、同一の製造設備を使用すれば水の使用量が少ない場合より一回当りの目的生成物が少なくなり、結果的に生産効率が悪いということになる。
【０００６】
また、この公報に開示されたアルドール合成反応条件に従って本発明者らが追試を行ったところでは、中間体のアルドールの収率が約８０％、更に脱水・異性化を経て得られるアルキルシクロアルケノンの収率は、出発物質基準で約５７％と低く、シクロアルカノンへのアルデヒドの２分子付加体等の高沸点不純物が多量に生成している。従って、その精製に多大の労力を費やすことになる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明の目的は、前記事情に鑑み、少ない水量と温和な条件下で収率よく、シクロアルカノンとｎ−アルキルアルデヒドとからアルドール体を得、ひいては、更にこれからアルキルシクロアルカノンを高収率で得る方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、前記目的を達成するため鋭意研究を進めた結果、シクロアルカノンとｎ−アルキルアルデヒドとから、アルドール体を得る反応において、使用する塩基を特定量以下に抑えれば、温和な条件下で高収率および高選択率でアルドール体を得ることを見出し、この知見に基づいて本発明を完成するに到った。
【０００９】
本発明は、シクロアルカノンとｎ−アルキルアルデヒドとを水と塩基触媒の存在下でアルドール縮合して２−（１−ヒドロキシアルキル）シクロアルカノンを製造するに当たり、塩基触媒の量をｎ−アルキルアルデヒド１モル当たり０．０４モル以下とすることを特徴とする２−（１−ヒドロキシアルキル）シクロアルカノンの製造方法に関する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について更に詳細に説明する。
【００１１】
前述のとおり、本発明における塩基触媒の使用量は、ｎ−アルキルアルデヒド１モルにつき、０．０４モル以下、通常０．００５〜０．０３モル、好ましくは０．００６〜０．００８モル、とくに好ましくは０．００７モルである。余り少なすぎると反応が進まず、多すぎると高沸点の副生成物が多くなり収率が低下する。
【００１２】
シクロアルカノンに対する水の使用量は、シクロアルカノンに対して重量比で水を０．４〜１．５、好ましくは０．４５〜０．９の割合で使用する。水の割合が多すぎると生産効率が悪くなり、水の割合が余り少なすぎると高沸点の副生成物が多くなり収率が低下する。
【００１３】
シクロアルカノンとｎ−アルキルアルデヒドとのモル比は、とくに制限するものではなく、特開昭５６−１４７７４０号公報記載の範囲でも充分使用できるが、本発明においてはとくにｎ−アルキルアルデヒド１モルに対するシクロアルカノンの使用量を、通常１．１〜２．４モル、好ましくは１．５〜２．１モル、とくに好ましくは１．７〜１．９モルとするのが好適である。シクロアルカノンの割合が多すぎると生産効率が低下する傾向が生じ、余り少なすぎると収率が低下する傾向がある。
【００１４】
反応温度は、通常０〜４０℃、好ましくは１５〜３０℃の室温付近である。反応温度が低いほど必要とする塩基触媒の量が多く必要になり、高すぎると副生成物（高沸点生成物）の生成が増し収率が低下する。
【００１５】
反応時間は、通常２．５〜７．０時間、好ましくは３．５〜４．５時間（アルデヒド滴下時間を含む）である。通常、シクロアルカノン、塩基触媒および水よりなる系にｎ−アルキルアルデヒドを滴下するが、滴下終了後、１時間位で反応を停止するのが好ましい。
【００１６】
本発明に用いる塩基触媒は、下記一般式
【化１】
Ｍ（ＯＨ）ｎ
（式中、Ｍは、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋなどのアルカリ金属またはＭｇ、Ｃａ、Ｂａなどのアルカリ土類金属であり、ｎは、１または２に相当する整数である。）で示される塩基であることが好ましい。
【００１７】
本発明に用いるシクロアルカノンは、通常４〜７員環の飽和脂肪族ケトン、好ましくは５員環のシクロペンタノンである。
【００１８】
本発明に用いるｎ−アルキルアルデヒドは、アルデヒド基の炭素を含めて炭素数１〜７のモノアルデヒドが好ましく、とくに５〜７のものが、とりわけ５のものが好ましい。
【００１９】
本発明は、不活性ガス雰囲気下で行うのが好ましい。不活性ガスとしては、窒素、アルゴン等を例示することができる。
【００２０】
本発明の反応は、絶対圧で１０ｋＰａ〜１ＭＰａ、好ましくは５０〜３００ｋＰａ、より好ましくは１００ｋＰａ前後で行う。
【００２１】
本発明の反応は、シクロペンタノンと水の２層系の反応であるから、これを破壊するような溶媒は使用しない。併用可能な溶媒としては、反応系において不活性な溶媒であって、生成物の分離精製を阻害しないものであればとくに制限はない。その具体例としては、沸点範囲が１４０〜２１０℃程度の、芳香族炭化水素（ベンゼン、トルエンなど）、脂肪族炭化水素（ノナン、デカン、ウンデカンなど）などを挙げることができる。
【００２２】
このようにして得られた２−（１−ヒドロキシアルキル）シクロアルカノンの脱水・異性化で得られるアルキルシクロアルケノンにマロン酸ジエステルを反応させて、以下、マロン酸エステル−アルキルシクロアルケノン付加生成物を得た後、脱モノカルボキシル化による一連の工程により、アルキル（ジヒドロ）ジャスモネート及びその同族体を得ることができる（特開昭５６−１４７７４０号公報第６頁左下段１行〜第７頁左上段１３行参照）。
【００２３】
【実施例】
以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらによって何ら制限されるものではない。なお、実施例中の「％」及び「部」は特にことわりのない限り、それぞれ「重量％」及び「重量部」を示す。また各実施例、比較例の対比表を表１に示す。
【００２４】
また、収率、転化率及び選択率の計算は、下記のとおりである。
（１）収率の測定方法
デカンを内部標準物質としたガスクロマトグラフィーによりアルドール体およびこれが脱水して生成するペンチリデンシクロペンタノンの生成量を求め、これらをもとに下記計算式により算出する。
収率（％）＝[（生成したアルドール体のモル数＋生成したペンチリデンシクロペンタノンのモル数）÷（反応に使用したアルデヒドのモル数）]×１００
（２）転化率の測定方法
ガスクロマトグラフィーにおけるピーク面積を用いて下記式により計算する。
転化率（％）＝[（アルドール体のピーク面積＋ペンチリデンシクロペンタノンのピーク面積）÷（アルドール体のピーク面積＋ペンチリデンシクロペンタノンのピーク面積＋炭素数５のアルデヒドのピーク面積）]×１００
（３）選択率の計算方法
選択率は下記式により計算する。
選択率（％）＝（収率÷転化率）×１００
【００２５】
実施例１
機械的攪拌器、温度計、Ｎ_２シール、バレロアルデヒド滴下用ノズル（低流量用ポンプにて添加）を設置した５００ｍｌの４つ口フラスコに、シクロペンタノン１５１ｇ（１．８ｍｏｌ）、水７６．４ｇ及び２５ｗｔ％ＮａＯＨ １．１２ｇを加えた。得られた混合物に、バレロアルデヒド８６．１ｇ（１ｍｏｌ）を２５℃に保ちながら２時間３０分かけて滴下した。滴下後、反応混合物を２５℃で１時間攪拌した。１時間後、少量の濃塩酸で中和し、分離後有機層をガスクロマトグラフィーにて分析した結果、２−（１−ヒドロキシ−ｎ−ペンチル）シクロペンタノンが１４８．６ｇ（収率；８７．４％）得られていた。転化率、選択率はいずれも表１に示す。
【００２６】
実施例２
機械的攪拌器、温度計、Ｎ_２シール、バレロアルデヒド滴下用ノズル（低流量用ポンプにて添加）を設置した５００ｍｌの４つ口フラスコに、シクロペンタノン１５１ｇ（１．８ｍｏｌ）、水７２．７ｇ及び２５ｗｔ％ＮａＯＨ ４．８ｇを加えた。得られた混合物に、バレロアルデヒド８６．１ｇ（１ｍｏｌ）を２５℃に保ちながら２時間３０分かけて滴下した。滴下後、反応混合物を２５℃で１時間攪拌した。１時間後、少量の濃塩酸で中和し、分離後有機層をガスクロマトグラフィーにて分析した結果、２−（１−ヒドロキシ−ｎ−ペンチル）シクロペンタノンが１４１．３ｇ（収率；８３．１％）得られていた。転化率、選択率はいずれも表１に示す。
【００２７】
実施例３
機械的攪拌器、温度計、Ｎ_２シール、バレロアルデヒド滴下用ノズル（低流量用ポンプにて添加）を設置した５００ｍｌの４つ口フラスコに、シクロペンタノン１５１ｇ（１．８ｍｏｌ）、水１２７．５ｇ及び２５ｗｔ％ＮａＯＨ １．５２ｇを加えた。得られた混合物に、バレロアルデヒド８６．１ｇ（１ｍｏｌ）を２５℃に保ちながら２時間３０分かけて滴下した。滴下後、反応混合物を２５℃で１時間攪拌した。１時間後、少量の濃塩酸で中和し、分離後有機層をガスクロマトグラフィーにて分析した結果、２−（１−ヒドロキシ−ｎ−ペンチル）シクロペンタノンが１５３．７ｇ（収率；９０．４％）得られていた。転化率、選択率はいずれも表１に示す。
【００２８】
実施例４
機械的攪拌器、温度計、Ｎ_２シール、バレロアルデヒド滴下用ノズル（低流量用ポンプにて添加）を設置した５００ｍｌの４つ口フラスコに、シクロペンタノン１７６．７ｇ（２．１ｍｏｌ）、水１２２．８ｇ及び２５ｗｔ％ＮａＯＨ ６．２４ｇを加えた。得られた混合物に、バレロアルデヒド８６．１ｇ（１ｍｏｌ）を２５℃に保ちながら２時間３０分かけて滴下した。滴下後、反応混合物を２５℃で１時間攪拌した。１時間後、少量の濃塩酸で中和し、分離後有機層をガスクロマトグラフィーにて分析した結果、２−（１−ヒドロキシ−ｎ−ペンチル）シクロペンタノンが１５９．３ｇ（収率；９３．７％）得られていた。転化率、選択率はいずれも表１に示す。
【００２９】
比較例１
機械的攪拌器、５００ｍｌ滴下ロート、浸没温度計、還流冷却器および５リットル加熱用マントルならびにドライアイス／イソプロピルアルコール浴を設けた５リットル反応フラスコに１６．５ｇの水酸化ナトリウムと１５００ｃｃの水を入れた。得られた混合物を３０℃に加温した。ドライアイス／イソプロパノール浴で反応温度を３０℃に保ちつつ、７５６ｇ（９．０モル）のシクロペンタノンを撹拌下、１５分かけて滴下した。つぎに４３０ｇ（５．０モル）のｎ−バレロアルデヒドを、温度３０℃を保ちつつ撹拌下に４０分かけて滴下した。添加後、反応混合物を３０℃で１時間撹拌した。１時間後、滴下用ピペットを用い３０．０ｇの酢酸を加え、有機層をガスクロマトグラフィーで分析した。その結果、２−（１−ヒドロキシ−ｎ−ペンチル）シクロペンタノンが８０．６％の収率で得られていた。転化率、選択率はいずれも表１に示す。
【００３０】
【表１】

【００３１】
【発明の効果】
本発明によれば、シクロアルカノンと飽和脂肪族アルデヒドを原料として生産効率の良い方法で、すなわち低濃度触媒の存在下で収率よく、２−（１−ヒドロキシアルキル）シクロアルカノンを得ることができる。

Claims (2)

1. シクロアルカノンと炭素数５〜７のｎ−アルキルアルデヒドとを、水と一般式Ｍ（ＯＨ） _ｎ で表される塩基触媒の存在下でアルドール縮合して２−（１−ヒドロキシアルキル）シクロアルカノンを製造するに当たり、塩基触媒の量をｎ−アルキルアルデヒド１モル当たり０．００５〜０．０４モルとすることを特徴とする２−（１−ヒドロキシアルキル）シクロアルカノンの製造方法。
   （式中、Ｍは、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋなどのアルカリ金属またはＭｇ、Ｃａ、Ｂａなどのアルカリ土類金属であり、ｎは１または２に相当する整数である。）
2. シクロアルカノンに対する水の使用量が、シクロアルカノンに対して重量比で０．４〜１．５である請求項１記載の２−（１−ヒドロキシアルキル）シクロアルカノンの製造方法。