(57)【要約】【課題】目的とする交差アルドール縮合物の選択率が向上した、交差アルドール縮合物の製造方法を提供することを課題とする。【解決手段】担体にアミン化合物を固定化したアミン担持触媒の存在下で、異なる２種の基質の交差アルドール縮合反応を行う工程を含む、交差アルドール縮合物の製造方法であって、前記基質が、α水素を有するアルデヒド及び／又はケトンから選ばれる２種の化合物である、交差アルドール縮合物の製造方法により解決する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
担体にアミン化合物を固定化したアミン担持触媒の存在下で、異なる２種の基質の交差アルドール縮合反応を行う工程を含む、交差アルドール縮合物の製造方法であって、
前記基質が、α水素を有するアルデヒド及び／又はケトンから選ばれる化合物である、交差アルドール縮合物の製造方法。
【請求項２】
担体がシリカである、請求項１に記載の交差アルドール縮合物の製造方法。
【請求項３】
前記シリカが、メソポーラスシリカ又は非晶質シリカである、請求項２に記載の交差アルドール縮合物の製造方法。
【請求項４】
前記２種の基質が、式（１）及び式（２）で表されるアルデヒド又はケトンから選ばれる化合物である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の交差アルドール縮合物の製造方法。
【化１】
2020200313.tif 000011
式（１）中、Ｒ１は、水素原子又は炭素数１〜５のアルキル基であり、式（２）中、Ｒ２は、水素原子又は炭素数２〜５のアルキル基であり、Ｒ３は炭素数１〜５のアルキル基である。
【請求項５】
Ｒ１が水素原子であり、Ｒ２が水素原子であり、Ｒ３がエチル基である、請求項４に記載の交差アルドール縮合物の製造方法。
【請求項６】
交差アルドール縮合物が、式（３）及び式（４）で表される化合物であり、その選択率の比（式（３）の選択率／式（４）の選択率）が１．５以上である、請求項４に記載の交差アルドール縮合物の製造方法。
【化２】
2020200313.tif 000012
式（３）及び式（４）中、Ｒ１は、水素原子又は炭素数１〜５のアルキル基であり、Ｒ２は、水素原子又は炭素数２〜５のアルキル基であり、Ｒ３は炭素数１〜５のアルキル基である。
【請求項７】
前記アミン化合物が第二級アミンである、請求項１〜６のいずれか一項に記載の交差アルドール縮合物の製造方法。
【請求項８】
前記アミン化合物が式（７）で表される化合物である、請求項１〜７のいずれか一項に記載の交差アルドール縮合物の製造方法。
【化３】
2020200313.tif 000013
式（７）中、Ｒ４は同一又は相異なって、炭素数１〜５のアルキル基であり、Ｒ５は炭素数１〜５のアルキレン基である。Ｒ６は、水素原子であり、Ｒ７は、炭素数１〜５のアルキル基であるか、又は、Ｒ６及びＲ７は結合する窒素原子を含んで環構造を形成していてもよく、該環構造は、イミダゾリジン環、ピラゾリジン環、又はピペラジン環である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、α水素を有する２種のアルデヒド及び／又はケトンの交差アルドール縮合反応を行う工程を含む交差アルドール縮合物の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
不飽和アルデヒド又は不飽和ケトンを製造する方法として、α水素を有する２種のアルデヒド及び／又はケトンとを酸触媒や塩基触媒等の存在下で交差アルドール縮合反応を行う工程を含むものが知られている。特許文献１には、アセトアルデヒドと飽和アルデヒドの交差アルドール反応に用いる触媒として、ゼオライト担持塩基組成物が開示されている。一方、アミン担持触媒を用いるα水素を有する２種のアルデヒド及び／又はケトンの交差アルドール縮合物の製造方法はこれまでに報告されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−５７１０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
異なる２種のアルデヒド間のアルドール縮合反応では、２種の交差アルドール縮合物と２種の自己縮合物の混合物を与え、その選択率は高くない。２種の交差アルドール縮合物のうち、直鎖型の２−アルケナールは香料、医薬、合成原料など多岐に渡って使用できるため、選択的に直鎖型の２−アルケナールを合成できれば、工業的に非常に有用である。特許文献１には、ゼオライト担持塩基組成物を触媒として用いて、アセトアルデヒドと直鎖アルデヒドの交差アルドール反応が進行することが記載されているが、該交差アルドール反応では、目的物である直鎖型の２−アルケナールの選択率が分岐型の２−アルケナールの選択率と比べて高くはなかった。本発明は、目的とする交差アルドール縮合物の選択率が向上した、交差アルドール縮合物の製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者らは、上記課題を鑑み鋭意検討を重ねた結果、交差アルドール縮合反応に用いる触媒として、担体にアミン化合物を固定化したアミン担持触媒を用いることに着目し、基質としてα水素を有するアルデヒド及び／又はケトンから選ばれる異なる２種の化合物を選択することで、目的とする交差アルドール縮合物の選択率が向上することを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち本発明は、以下の内容を含むものである。
［１］  担体にアミン化合物を固定化したアミン担持触媒の存在下で、異なる２種の基質の交差アルドール縮合反応を行う工程を含む、交差アルドール縮合物の製造方法であって、
前記基質が、α水素を有するアルデヒド及び／又はケトンから選ばれる化合物である、交差アルドール縮合物の製造方法。
［２］  担体がシリカである、［１］に記載の交差アルドール縮合物の製造方法。
［３］  前記シリカが、メソポーラスシリカ又は非晶質シリカである、［２］に記載の交差アルドール縮合物の製造方法。
［４］  前記２種の基質が、式（１）及び式（２）で表されるアルデヒド又はケトンから選ばれる化合物である、［１］〜［３］のいずれか一項に記載の交差アルドール縮合物の製造方法。
【化１】
2020200313.tif 000002
式（１）中、Ｒ１は、水素原子又は炭素数１〜５のアルキル基であり、式（２）中、Ｒ２は、水素原子又は炭素数２〜５のアルキル基であり、Ｒ３は炭素数１〜５のアルキル基である。
［５］  Ｒ１が水素原子であり、Ｒ２が水素原子であり、Ｒ３がエチル基である、［４］に記載の交差アルドール縮合物の製造方法。
［６］  交差アルドール縮合物が、式（３）及び式（４）で表される化合物であり、その選択率の比（式（３）の選択率／式（４）の選択率）が１．５以上である、［４］に記載の交差アルドール縮合物の製造方法。
【化２】
2020200313.tif 000003
式（３）及び式（４）中、Ｒ１は、水素原子又は炭素数１〜５のアルキル基であり、Ｒ２は、水素原子又は炭素数２〜５のアルキル基であり、Ｒ３は炭素数１〜５のアルキル基である。
［７］  前記アミン化合物が第二級アミンである、［１］〜［６］のいずれか一項に記載の交差アルドール縮合物の製造方法。
［８］  前記アミン化合物が式（７）で表される化合物である、［１］〜［７］のいずれか一項に記載の交差アルドール縮合物の製造方法。
【化３】
2020200313.tif 000004
式（７）中、Ｒ４は同一又は相異なって、炭素数１〜５のアルキル基であり、Ｒ５は炭素数１〜５のアルキレン基である。
Ｒ６は、水素原子であり、Ｒ７は、炭素数１〜５のアルキル基であるか、又は、Ｒ６及びＲ７は結合する窒素原子を含んで環構造を形成していてもよく、該環構造は、イミダゾリジン環、ピラゾリジン環、又はピペラジン環である。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
以下、本発明を詳細に説明する。
＜基質＞
本発明の実施形態にかかる製造方法で用いる異なる２種の基質は、α水素を有するアルデヒド及び／又はケトンから選ばれる化合物である。すなわち、交差アルドール縮合反応
に供される異なる２種の化合物のいずれもが、α水素を有するものである。
より具体的には、以下の式（１）及び（２）で表されるアルデヒド及び／又はケトンから選ばれるアルデヒド及び／又はケトンの２種であることが好ましい。式（１）で表されるアルデヒド及び／又はケトンから選ばれる２種の化合物を用いてもよいし、式（２）で表されるアルデヒド及び／又はケトンから選ばれる２種の化合物を用いてもよいし、式（１）で表されるアルデヒド及び／又はケトンと、式（２）で表されるアルデヒド及び／又はケトンとを組み合わせて用いてもよい。式（１）で表されるアルデヒド及び／又はケトンと、式（２）で表されるアルデヒド及び／又はケトンとを組み合わせて用いることが好ましい。
【化４】
2020200313.tif 000005
式（１）中、Ｒ１は、水素原子又は炭素数１〜５のアルキル基であり、式（２）中、Ｒ２は、水素原子又は炭素数２〜５のアルキル基であり、Ｒ３は炭素数１〜５のアルキル基である。
【０００７】
上記式（１）において、Ｒ１は水素原子であることが好ましい。その場合、式（１）で表される化合物はアセトアルデヒドである。
上記式（１）においてＲ１が炭素数１〜５のアルキル基である場合、式（１）で表される化合物は、アセトン、２−ブタノン、２−ペンタノン、２−ヘキサノン、２−ヘプタノン、３−メチル−２−ブタノン、３，３−ジメチル−２−ブタノンであり、これらの中でも安価である点でアセトンが好ましい。
上記式（２）において、Ｒ２が水素原子であり、Ｒ３が炭素数１〜５のアルキル基である場合、式（２）で表される化合物はアルデヒドである。このとき、Ｒ３は分岐鎖を有してもよいが、直鎖であることが好ましい。Ｒ２が水素原子であり、Ｒ３が炭素数１〜５の直鎖アルキル基である場合、式（２）で表されるアルデヒドは、炭素数３〜７の直鎖脂肪族アルデヒドであり、より具体的には、プロパナール、ブタナール、ペンタナール、ヘキサナール、又はヘプタナールである。これらの中でも反応の収率が良い点でブタナールが好ましい。
Ｒ２が炭素数２〜５のアルキル基であり、Ｒ３が炭素数１〜５のアルキル基である場合、式（２）で表される化合物はケトンである。その場合、式（２）で表されるケトンは、３−ペンタノン、３−ヘキサノン、３−ヘプタノン、３−オクタノン、３−ノナノン、４−ヘプタノン、４−オクタノン、４−ノナノン、５−ノナノン、５−デカノン、６−ウンデカノン、又は６−ドデカノンである。これらの中でも反応の収率が良い点で３−ペンタノンが好ましい。
上記の中でも、式（１）で表される化合物がアセトアルデヒドであり、式（２）で表される化合物がアルデヒド（Ｒ２が水素原子）であることが好ましく、これらを組み合わせて基質として用いることが特に好ましい。またこのとき、式（２）で表される化合物が炭素数３〜７の直鎖脂肪族アルデヒドであることが好ましく、ブタナールであることがより好ましい。
【０００８】
＜触媒＞
本発明の実施形態にかかる製造方法において使用する触媒は、担体にアミン化合物を固定化したアミン担持触媒である。
【０００９】
＜担体＞
本発明の実施形態にかかる製造方法に用いる触媒の原料として用いる担体として、例えばシリカ、アルミナ、チタニア等の酸化物固体を挙げることができる。中でも、シリカを用いることが好ましい。
＜シリカ＞
本発明の実施形態にかかる製造方法に用いる触媒の原料として用いるシリカとして、例えばメソポーラスシリカを挙げることができる。メソポーラスシリカとは、シリカ（二酸化ケイ素）を材質として、均一かつ規則的な細孔（メソ孔：平均細孔径２．０ｎｍ〜５０ｎｍ）を備えた物質である。メソポーラスシリカは市販品を使用することができる。このシリカは、比表面積が大きく活性向上に好ましいために、特に好適に使用される。
平均細孔径は２．０ｎｍ〜６ｎｍ程度であることが好ましく、さらにその中で２．０ｎｍ〜５ｎｍの平均細孔径であることがより好ましい。
メソポーラスシリカの比表面積の範囲は、２００〜２５００ｍ２／ｇを挙げることができ、４００〜２３００ｍ２／ｇが好ましく、５００〜２０００ｍ２／ｇがより好ましい。
メソポーラスシリカの細孔体積の範囲は、０．２〜４．０ｍＬ／ｇを挙げることができ、０．３〜３．５ｍＬ／ｇが好ましく、０．３〜３．０ｍＬ／ｇがより好ましい。
メソポーラスシリカとしては、ＭＣＭ−４１、アルミノシリケートＭＣＭ−４１、ＨＭＳ、ＭＣＭ−４８、ＳＢＡ−１５、ＳＢＡ−１６、ＦＳＭ−１６等を例示することができる。ＭＣＭ−４１、アルミノシリケートＭＣＭ−４１、ＨＭＳ、ＭＣＭ−４８、ＳＢＡ−１５、ＳＢＡ−１６は、Sigma-Aldrich社から市販品されている。またＦＳＭ−１６はケ
イ酸ナトリウムから合成することができる
【００１０】
本発明の実施形態にかかる製造方法に用いる触媒の原料として用いるシリカとして、例えば非晶質シリカを挙げることができる。非晶質シリカとしては、乾式法又は湿式法で製造した非晶質シリカのいずれも使用することができ、シリカゲルを用いることもできる。
非晶質シリカの平均細孔径の範囲としては、例えば１ｎｍ〜３００μｍであるものを使用できる。反応活性及び選択性の点から、平均細孔径は２ｎｍ〜５μｍが好ましく、より好ましくは３ｎｍ〜１μｍである。
非晶質シリカの比表面積は、例えば１０〜２０００ｍ２／ｇを挙げることができ、３０〜１５００ｍ２／ｇが好ましく、５０〜１０００ｍ２／ｇがより好ましい。
非晶質シリカの細孔体積の範囲は、０．１〜４．０ｍＬ／ｇを挙げることができ、０．２〜３．５ｍＬ／ｇが好ましく、０．２〜３．０ｍＬ／ｇがより好ましい。
非晶質シリカは市販品を用いることができる。市販品として、富士シリシア社製のＱ−３、Ｑ−１０、Ｑ−３０等を挙げることができる。
【００１１】
非晶質シリカの平均細孔径及び比表面積は、５０ｎｍ以下は後述するガス吸着法で測定でき、その中でもＢＪＨ法によって測定でき、５０ｎｍ超は、水銀圧入法で測定できる。
メソポーラスシリカの平均細孔径はガス吸着法で測定でき、その中でもＢＪＨ法によって測定できる。
ＢＪＨ法では、吸着質が脱離するときの相対圧と吸着量の関係である脱着等温線から細孔径を求めるにより測定できる。ＢＪＨ法は一定容積の基準容器内に吸着ガスを溜めた後、試料部へ吸着ガスを導入し、基準容器部と試料部を合わせた容積における開放前後の圧力差に基づき、吸着量を求め、ガス吸着量の解析から空孔の細孔径分布を求める手法である。
非晶質シリカ及びメソポーラスシリカの比表面積及び細孔体積は、ガス吸着法によって測定でき、具体的にはＢＥＴ法により測定できる。
上記のシリカの形状や大きさについては、化学反応に用いる触媒で通常採用されている条件を使用することができる。
上記のシリカは、ＳｉＯ２を７０重量％以上含むものが好ましく、例えば７５重量％以
上のＳｉＯ２を含むものが特に好ましい。ＳｉＯ２以外には、例えばＡｌ２Ｏ３を構成要素として含むものを挙げることもできる。
【００１２】
＜アミン化合物＞
本発明の実施形態にかかる製造方法に用いる触媒において、担体に固定化されるアミン化合物は、特に制限されないが、第二級アミンであることが好ましく、加水分解性基を有する第二級アミンあることがより好ましい。加水分解性基を有する第二級アミンとしては例えば以下の式（７）で表される化合物を挙げることができる。
【化５】
2020200313.tif 000006
Ｒ４は同一又は相異なって、炭素数１〜５のアルキル基であり、Ｒ５は炭素数１〜５のアルキレン基である。Ｒ６は水素原子であり、Ｒ７は炭素数１〜５のアルキル基であるか、又は、Ｒ６及びＲ７は結合する窒素原子を含んで環構造を形成していてもよく、該環構造が、イミダゾリジン環、ピラゾリジン環、又はピペラジン環である。
【００１３】
Ｒ４で表される炭素数１から５のアルキル基は、直鎖状、分岐状又は環状のいずれかのアルキル基であればよく、特に限定するものではないが、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、２−メチルプロピル基、２，２−ジメチルプロピル基、シクロプロピル基、２−メチルブチル基、３−メチルブチル基、３−メチルブタン−２−イル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、シクロブチル基、ペンチル基が例示できる。
Ｒ４は、アミン担持触媒の調製のしやすさの点から、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、又はペンチル基であることが好ましく、メチル基又はエチル基であることがより好ましい。
Ｒ５で表される炭素数１から５のアルキレン基としては、メチレン基、ジメチレン基、トリメチレン基、テトラメチレン基、ペンタメチレン基であることが好ましく、アミン担持触媒の調製のしやすさの点から、トリメチレン基であることが好ましい。
Ｒ７で表される炭素数１から５のアルキル基は、直鎖状、分岐状又は環状のいずれかのアルキル基であればよく、特に限定するものではないが、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、２−メチルプロピル基、２，２−ジメチルプロピル基、シクロプロピル基、２−メチルブチル基、３−メチルブチル基、３−メチルブタン−２−イル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、シクロブチル基、ペンチル基が例示できる。反応の収率が良い点から、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、又はペンチル基であることが好ましく、メチル基であることが特に好ましい。
Ｒ６及びＲ７が結合する窒素原子を含んで環構造を形成するとき、該環構造は反応の収率が良い点から、ピペラジン環であることが好ましい。
【００１４】
式（７）で表される具体的な化合物として、Ｎ−メチル−Ｎ−［３−（トリメトキシシリル）プロピル］アミン、Ｎ−メチル−Ｎ−［３−（トリエトキシシリル）プロピル］アミン、Ｎ−エチル−Ｎ−［３−（トリメトキシシリル）プロピル］アミン、Ｎ−エチル−Ｎ−［３−（トリエトキシシリル）プロピル］アミン、Ｎ−プロピル−Ｎ−［３−（トリメトキシシリル）プロピル］アミン、Ｎ−プロピル−Ｎ−［３−（トリエトキシシリル）プロピル］アミン、１−［３−（トリメトキシシリル）プロピル］ピペラジン、１−［３−（トリエトキシシリル）プロピル］ピペラジン等を挙げることができる。交差アルドール反応における直鎖選択率が良い点でＮ−メチル−Ｎ−［３−（トリメトキシシリル）プロピル］アミンを用いることが好ましい。
本発明の実施形態にかかる製造方法に用いる触媒におけるアミンの担持量は、担体に対
して０．２〜５．０ｍｍｏｌ／ｇであることが好ましく、０．３〜２．５ｍｍｏｌ／ｇであることがより好ましく、０．４〜２．０ｍｍｏｌ／ｇであることがさらに好ましい。アミンの担持量は、元素分析による触媒における窒素の含有量を測定することにより求めることができる。
【００１５】
＜アミン担持触媒の調製＞
アミン担持触媒の調製法としては、物理吸着させる方法や、担体としてシリカを用いる場合には、シリカが有するシラノール基とアミン化合物が有する加水分解性基が反応することで共有結合を形成させる方法を挙げることができる。前者の場合、担体とアミン化合物を十分に混合し、ヘキサン、酢酸エチル等の有機溶媒で担体を洗浄して、アミン担持触媒を得ることができる。後者の場合、アミン化合物は加水分解性基を有する化合物であることが好ましく、そのような加水分解性基としてアルコキシシリル基を挙げることができる。アミン化合物が有する加水分解性基がアルコキシシリル基である場合、シリカとの間に形成される共有結合はシロキサン結合となる。
式（７）で表されるアミン化合物をシリカに固定化する際には、式（７）で表されるアミン化合物とシリカとを、例えば、エタノール、トルエン、塩化メチレンのような溶媒に添加し、溶媒を還流させる方法を挙げることができる。これにより、式（７）で表されるアミン化合物のアルコキシシリル基がシリカが有するシラノール基と縮合反応を起こすことで、シロキサン結合が生じる。
なお、上記で説明した触媒は、その製造過程で生成した不可避不純物が含まれることがある。アミン化合物は、シリカとの固定化に伴い、その一部の構造が変化する。例えば、式（７）で表されるアミン化合物をシリカに固定化すると、そのアルコキシシリル基が加水分解するので、式（７）で表される構造がそのまま維持されるわけではない。
【００１６】
＜交差アルドール縮合反応の条件＞
本発明の実施形態にかかる製造方法は、異なる２種の基質の交差アルドール縮合反応を行う工程を含む。
この工程では、基質として上記のα水素を有するアルデヒド及び／又はケトンから選ばれる化合物を用いるとともに、触媒として上記のアミン担持触媒を用いる。
交差アルドール縮合反応には、まず基質の交差アルドール反応を行う第一の工程と、その反応生成物が脱水する第二の工程とを含む。
交差アルドール縮合反応は、無溶媒で反応を行うことができる。また、反応を阻害しない溶媒中で反応を行ってもよい。用いることのできる溶媒としては、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素系溶媒、シクロヘキサン、ヘキサン、メチルシクロヘキサン、へプタン等の脂肪族炭化水素系溶媒、テトラヒドロフラン、１，４−ジオキサン等のエーテル系溶媒、ジメチルスルホキシド、アセトン、アセトニトリル、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド等の極性溶媒、水、メタノール、エタノール、ピリジン等を用いることができ、適宜これらを組み合わせてもよい。
基質の交差アルドール反応は、−３０〜２００℃、好ましくは０〜１００℃で上記のアミン担持触媒と２種の基質との混合物を０．１〜２４時間、好ましくは０．５〜１０時間置く第一の工程が挙げられる。反応中に温度は変更しても構わない。交差アルドール反応は、例えば窒素やアルゴンのような不活性ガス雰囲気下、常圧条件下又は加圧条件下で行うことができる。
反応温度は、基質の沸点に応じて適宜変更できる。具体的には、常圧条件下で反応を行う場合、２種の基質の沸点のうち、低い方の沸点までの温度を反応温度として採用できる。また、基質の沸点を超える温度であっても加圧条件下であれば反応温度として採用することができる。
式（１）で表されるアルデヒド及び／又はケトンと、式（２）で表されるアルデヒド及び／又はケトンとを組み合わせて用い、常圧条件下で反応を行う場合には、反応温度の範囲として、上記の温度範囲を挙げることができ、その中でも０℃からどちらかの化合物の
沸点のうち、低い方の沸点以下までの温度範囲を挙げることができる。例えば、基質としてアセトアルデヒドを用いる場合で反応を常圧条件下で行う場合には、０〜２０℃で行うことができる。これより高い反応温度を採用する場合、加圧条件下で反応を行えばよい。
【００１７】
交差アルドール反応により生じた反応生成物が脱水する条件として、該交差アルドール反応中に交差アルドール反応の条件を続けて適用することにより脱水することもできるし、又は、例えば５０〜２００℃、好ましくは７０〜１４０℃で、０．１〜２４時間、好ましくは０．５〜１０時間加熱する態様を挙げることができる。
上記の第一の工程において、基質となるα水素を有するアルデヒド及び／又はケトンから選ばれる２種の化合物の比率については特に制限されない。上記の式（１）及び（２）で表される化合物を組み合わせて用いる場合、式（１）で表される化合物と式（２）で表される化合物との仕込み率（モル比）は、１：１０〜１０：１であることが好ましく、１：５〜５：１であることがより好ましい。
上記の第一の工程において、基質の合計のモル量に対するアミン担持触媒のアミン担持モル量の割合は０．００１〜３０モル％であることが好ましく、０．０１〜１０モル％であることがより好ましい。
本発明の実施形態にかかる製造方法は、上記の基質の交差アルドール縮合反応を行う工程の他に、他の工程、例えば反応に供する基質の精製工程や、交差アルドール縮合物の精製工程などを適宜含むものであってもよい。
本発明の実施形態にかかる交差アルドール縮合物の製造方法によれば、基質の反応転化率として概ね３０％以上を確保することができる。
【００１８】
本発明の実施形態にかかる製造方法で得られる交差アルドール縮合物として、基質に応じた種々のアルデヒド及び／又はケトンが得られる。
基質として、上記式（１）で表されるアルデヒド及び／又はケトンと、式（２）で表されるアルデヒド及び／又はケトンとを組み合わせて用いた場合には、例えば以下の式（３）〜（６）で表される化合物が交差アルドール縮合物として得られる。
【化６】
2020200313.tif 000007
式（３）〜（６）中、Ｒ１は、水素原子又は炭素数１〜５のアルキル基であり、Ｒ２は、水素原子又は炭素数２〜５のアルキル基であり、Ｒ３は、炭素数１〜５のアルキル基である。
【００１９】
上記式（１）で表されるアルデヒド及び／又はケトンと、式（２）で表されるアルデヒド及び／又はケトンとを組み合わせて用いた場合の反応を概略的に示すと以下のようになる。以下の式（１）〜（６）中のＲ１〜Ｒ３は上記で説明した通りである。
【化７】
2020200313.tif 000008
【００２０】
本発明の実施形態にかかる製造方法において、基質として上記式（１）で表されるアルデヒド及び／又はケトンと、式（２）で表されるアルデヒド及び／又はケトンとを組み合わせて用いた場合には、交差アルドール縮合物における上記式（３）で表される化合物の選択率が高まる。特に、式（４）で表される化合物に対する比が高くなる。なお、本明細書において、「選択率」はモル％を意味する。このとき、本発明の実施形態にかかる交差アルドール縮合物の製造方法は、式（３）で表される化合物の製造方法であるとも言える。
【００２１】
本発明の交差アルドール縮合物の製造方法において、基質が上記式（１）で表される化合物がアセトアルデヒドであり、上記式（２）で表される化合物がブタナール（Ｒ２が水素原子、Ｒ３がプロピル基）であり、これらを組み合わせて用いる場合、交差アルドール縮合反応により生じる主な交差アルドール縮合物は、交差アルドール縮合による、２−ヘキセナール及び２−エチルクロトンアルデヒドと、自己縮合による、クロトンアルデヒド及び２−エチルヘキセナールが挙げられる。
本発明の交差アルドール縮合物の製造方法によれば、上記式（１）で表される化合物と、上記式（２）で表される化合物とを基質として組み合わせて用いた場合、交差アルドール縮合物における上記式（３）で表される化合物の選択率が高いことは上記で説明したが、このことは、基質としてアセトアルデヒドとブタナールとを組み合わせた場合には、交差アルドール縮合による交差アルドール縮合物の中でも２−ヘキセナールの選択率が高いことを意味する。
よって、上記式（１）で表される化合物と上記式（２）で表される化合物において、Ｒ１及びＲ２が水素原子であり、Ｒ３が炭素数１〜５のアルキル基である場合には、上記式（３）で表される化合物として、高い選択率で炭素数５〜９の２−アルケナールを得ることができる。この場合、本発明の実施形態にかかる交差アルドール縮合物の製造方法は、
２−アルケナールの製造方法であるとも言える。また、このとき、基質として用いる式（２）で表される化合物のＲ３のアルキル基が直鎖である場合、言い換えると式（２）で表される化合物が炭素数３〜７の直鎖脂肪族アルデヒドである場合、直鎖型の２−アルケナールの製造方法であるとも言える。
また、本発明の交差アルドール縮合物の製造方法によれば、上記式（１）で表される化合物と上記式（２）で表される化合物において、Ｒ１及びＲ２が水素原子であり、Ｒ３が炭素数１〜５のアルキル基である場合には、上記式（３）で表される化合物（２−アルケナール）の、交差アルドール縮合により生成する他の化合物である式（４）で表される化合物（２−（炭素数２〜５のアルキル）クロトンアルデヒド）に対する割合が高くなる。例えば、上記式（３）で表される化合物の選択率／上記式（４）で表される化合物の選択率の比が、１．５以上になる態様があり、好ましい態様では２．０以上になり、さらに好ましい態様では２．５以上になる。
なお、上記で例示した各態様において、上記式（１）で表される化合物と上記式（２）で表される化合物の仕込み比率（モル比）は、式（１）で表される化合物と式（２）で表される化合物の具体的な種類を問わず、＜交差アルドール縮合反応の条件＞の項で例示した範囲を適用できる。
【００２２】
上記のように、式（１）で表される化合物としてアセトアルデヒドと、式（２）で表される化合物として炭素数３〜７の直鎖脂肪族アルデヒドとを基質として用い、上記の触媒の存在下で交差アルドール縮合反応を起こさせた場合、高い選択率で交差アルドール縮合物（直鎖型の２−アルケナール）が得られる。直鎖型の２−アルケナールは工業的に重要な原料物質であり、これを高い選択率で製造することは工業的に重要である。
【実施例】
【００２３】
次に本発明を実施例によってさらに詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００２４】
＜アミン担持触媒の合成＞
＜合成例１＞
還流管を取り付けた５００ｍＬフラスコにメソポーラスシリカＭＣＭ−４１（２４．５ｇ）を量り取り、減圧下１８０℃で２時間乾燥させた。室温に冷却し、アルゴン雰囲気下でトルエン（３００ｍＬ）、Ｎ−メチル−Ｎ−［３−（トリメトキシシリル）プロピル］アミン（１９．５ｇ，１００ｍｍｏｌ）を加え、１６時間還流した。固体をろ取し、トルエンおよびメタノールで洗浄した。得られた固体を減圧下、６０℃で８時間乾燥させることで、アミン担持触媒１を得た（３２．３ｇ）。元素分析による窒素の割合は１．７１重量％であった（アミンの担持量１．２ｍｍｏｌ／ｇ）。
【００２５】
＜合成例２＞
還流管を取り付けた１００ｍＬフラスコにメソポーラスアルミノシリカＭＣＭ−４１（１．８０ｇ，ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３＝０．９９／０．０１）を量り取り、減圧下１８０℃で２時間乾燥させた。室温に冷却し、アルゴン雰囲気下でトルエン（３０ｍＬ）、Ｎ−メチル−Ｎ−［３−（トリメトキシシリル）プロピル］アミン（２．９０ｇ，１５．０ｍｍｏｌ）を加え、１６時間還流した。固体をろ取し、トルエンおよびメタノールで洗浄した。得られた固体を減圧下、６０℃で８時間乾燥させることで、アミン担持触媒２を得た（１．２５ｇ）。元素分析による窒素の割合は２．０８重量％であった（アミンの担持量１．５ｍｍｏｌ／ｇ）。
【００２６】
＜合成例３＞
還流管を取り付けた１００ｍＬフラスコにメソポーラスシリカＳＢＡ−１５（１．８０ｇ，細孔径４ｎｍ）を量り取り、減圧下１８０℃で２時間乾燥させた。室温に冷却し、ア
ルゴン雰囲気下でトルエン（３０ｍＬ）、Ｎ−メチル−Ｎ−［３−（トリメトキシシリル）プロピル］アミン（２．９０ｇ，１５．０ｍｍｏｌ）を加え、１６時間還流した。固体をろ取し、トルエンおよびメタノールで洗浄した。得られた固体を減圧下、６０℃で８時間乾燥させることで、アミン担持触媒３を得た（２．０７ｇ）。元素分析による窒素の割合は１．６３重量％であった（アミンの担持量１．２ｍｍｏｌ／ｇ）。
【００２７】
＜合成例４＞
還流管を取り付けた１００ｍＬフラスコにメソポーラスシリカＨＭＳ（１．８０ｇ，ｗｏｒｍｈｏｌｅ）を量り取り、減圧下１８０℃で２時間乾燥させた。室温に冷却し、アルゴン雰囲気下でトルエン（３０ｍＬ）、Ｎ−メチル−Ｎ−［３−（トリメトキシシリル）プロピル］アミン（２．９０ｇ，１５．０ｍｍｏｌ）を加え、１６時間還流した。固体をろ取し、トルエンおよびメタノールで洗浄した。得られた固体を減圧下、６０℃で８時間乾燥させることで、アミン担持触媒４を得た（２．０７ｇ）。元素分析による窒素の割合は１．７７重量％であった（アミンの担持量１．３ｍｍｏｌ／ｇ）。
【００２８】
＜合成例５＞
還流管を取り付けた１００ｍＬフラスコにメソポーラスシリカＭＣＭ−４８（１．８５ｇ）を量り取り、減圧下１８０℃で２時間乾燥させた。室温に冷却し、アルゴン雰囲気下でトルエン（３０ｍＬ）、Ｎ−メチル−Ｎ−［３−（トリメトキシシリル）プロピル］アミン（２．９０ｇ，１５．０ｍｍｏｌ）を加え、１６時間還流した。固体をろ取し、トルエンおよびメタノールで洗浄した。得られた固体を減圧下、６０℃で８時間乾燥させることで、アミン担持触媒５を得た（２．３２ｇ）。元素分析による窒素の割合は２．０９重量％であった（アミンの担持量１．５ｍｍｏｌ／ｇ）。
【００２９】
＜合成例６＞
ケイ酸ナトリウム  （Ｎａ２Ｓｉ２Ｏ５、トクヤマ製  商品名プリフィード（商標））を２０．２ｇ計量し、室温、空気中で純水（３００ｍＬ）に１時間浸漬した後、遠心分離を行い、固体を回収した。これを純水（１００ｍＬ）で洗浄し、遠心分離することで、カネマイト１２．５ｇを得た。
このカネマイト５．０ｇを０．１Ｍヘキサデシルトリメチルアンモニウムブロミド水溶液（２．３ｅｑ／カネマイト）に加えて、１Ｍ水酸化ナトリウム水溶液を加えてｐＨ１１．５に調製し、７０℃で３時間撹拌した。その後、１Ｍ塩酸でｐＨ８．５に調製し、室温で３時間撹拌した。この混合液を遠心分離後、ろ残を水（１００ｍＬ）で２回洗浄した。得られた固体は空気中、１１０℃で乾燥させることで１０．５ｇの白色固体を得た。この白色固体の内、７．２ｇを電気炉に入れ、空気中、５５０℃、６時間で焼成することで、メソポーラスシリカＦＳＭ−１６を２．６ｇ得た。
還流管を取り付けた１００ｍＬフラスコにメソポーラスシリカＦＳＭ−１６（１．６０ｇ）を量り取り、減圧下１８０℃で２時間乾燥させた。室温に冷却し、アルゴン雰囲気下でトルエン（３０ｍＬ）、Ｎ−メチル−Ｎ−［３−（トリメトキシシリル）プロピル］アミン（２．９０ｇ，１５．０ｍｍｏｌ）を加え、１６時間還流した。固体をろ取し、トルエンおよびメタノールで洗浄した。得られた固体を減圧下、６０℃で８時間乾燥させることで、アミン担持触媒６を得た（２．３０ｇ）。元素分析による窒素の割合は１．７６重量％であった（アミンの担持量１．３ｍｍｏｌ／ｇ）。
【００３０】
＜合成例７＞
還流管を取り付けた５００ｍＬフラスコにメソポーラスシリカＭＣＭ−４１（２５．１ｇ）を量り取り、減圧下１８０℃で２時間乾燥させた。室温に冷却し、アルゴン雰囲気下でトルエン（３００ｍＬ）、１−［３−（トリメトキシシリル）プロピル］ピペラジン（１４．９ｇ，６０．０ｍｍｏｌ）を加え、１６時間還流した。固体をろ取し、トルエンおよびメタノールで洗浄した。得られた固体を減圧下、６０℃で８時間乾燥させることで、
アミン担持触媒７を得た（３２．１ｇ）。元素分析による窒素の割合は２．９６重量％であった（アミンの担持量１．１ｍｍｏｌ／ｇ）。
【００３１】
＜合成例８＞
還流管を取り付けた３００ｍＬフラスコに非晶質シリカＣＡＲｉＡＣＴ（商標）（３０．０ｇ，Ｑ−１０）を量り取り、減圧下１８０℃で２時間乾燥させた。室温に冷却し、アルゴン雰囲気下でトルエン（１２５ｍＬ）、Ｎ−メチル−Ｎ−［３−（トリメトキシシリル）プロピル］アミン（１８．０ｇ，９３．０ｍｍｏｌ）を加え、１６時間還流した。固体をろ取し、トルエンおよびメタノールで洗浄した。得られた固体を減圧下、６０℃で８時間乾燥させることで、アミン担持触媒８を得た（３１．９ｇ）。元素分析による窒素の割合は１．１２重量％であった（アミンの担持量０．８０ｍｍｏｌ／ｇ）。
【００３２】
上記のアミン担持触媒の合成例で用いたシリカ（非晶質シリカ及びメソポーラスシリカ）を以下の表１にまとめた。購入した担体の表中の数値はいずれもカタログ値であり、ＦＳＭ−１６については実測値である。
【表１】
2020200313.tif 000009
【００３３】
＜交差アルドール縮合反応＞
＜実施例１＞
セプタムを取り付けた１０ｍＬ試験管にアセトアルデヒド（０．６２ｍＬ，１１ｍｍｏｌ）、ブタナール（１．０ｍＬ，１１ｍｍｏｌ）、水（０．１０ｍＬ，５．６ｍｍｏｌ）および合成例１で合成したアミン担持触媒１（アミン量に換算して０．２２ｍｍｏｌ）を量り取り、アルゴン雰囲気下、氷浴中で３時間撹拌した。その後、室温で２時間、１０５℃で２時間撹拌した。室温に冷却後、反応後の溶液にメシチレンのジメチルスルホキシド（以下、ＤＭＳＯと略す）溶液（０．５０Ｍ，１．０ｍＬ）を加えた。得られた溶液の一部を採取し、ＤＭＳＯ−ｄ６により希釈後、メシチレンを内部標準物質として１Ｈ  ＮＭＲを測定し、反応転化率、選択率を算出した。
【００３４】
＜実施例２＞
合成例２で合成したアミン担持触媒２（アミン量に換算して０．２２ｍｍｏｌ）を用いたこと以外は実施例１と同様の操作を行い、反応転化率、選択率を算出した。
【００３５】
＜実施例３＞
合成例３で合成したアミン担持触媒３（アミン量に換算して０．２２ｍｍｏｌ）を用いたこと以外は実施例１と同様の操作を行い、反応転化率、選択率を算出した。
【００３６】
＜実施例４＞
合成例４で合成したアミン担持触媒４（アミン量に換算して０．２２ｍｍｏｌ）を用い
たこと以外は実施例１と同様の操作を行い、反応転化率、選択率を算出した。
【００３７】
＜実施例５＞
合成例５で合成したアミン担持触媒５（アミン量に換算して０．２２ｍｍｏｌ）を用いたこと以外は実施例１と同様の操作を行い、反応転化率、選択率を算出した。
【００３８】
＜実施例６＞
合成例６で合成したアミン担持触媒６（アミン量に換算して０．２２ｍｍｏｌ）を用いたこと以外は実施例１と同様の操作を行い、反応転化率、選択率を算出した。
【００３９】
＜実施例７＞
合成例７で合成したアミン担持触媒７（アミン量に換算して０．２２ｍｍｏｌ）を用いたこと以外は実施例１と同様の操作を行い、反応転化率、選択率を算出した。
【００４０】
＜実施例８＞
合成例８で合成したアミン担持触媒８（アミン量に換算して０．２２ｍｍｏｌ）を用いたこと以外は実施例１と同様の操作を行い、反応転化率、選択率を算出した。
【００４１】
＜比較例１＞
Sigma-Aldrich製メソポーラスシリカＭＣＭ−４１（１７１ｍｇ）を用いたこと以外は
実施例１と同様の操作を行い、反応転化率、選択率を算出した。
【００４２】
＜比較例２＞
富士シリシア製ＣＡＲｉＡＣＴ  Ｑ−１０（２１８ｍｇ）を用いたこと以外は実施例１と同様の操作を行い、反応転化率、選択率を算出した。
【００４３】
【表２】
2020200313.tif 000010
表２において、反応転化率は、基質である、アセトアルデヒド及びブタナールの初期のモル数と、交差アルドール縮合反応後のこれらのモル数に基づいて算出される。具体的には以下の式により算出される。
初期のアセトアルデヒドのモル数：ＭＡ０
初期のブタナールのモル数：ＭＢ０
交差アルドール縮合反応後のアセトアルデヒドのモル数：ＭＡ
交差アルドール縮合反応後のブタナールのモル数：ＭＢ
反応転化率（％）＝１００×（ＭＡ０−ＭＡ＋ＭＢ０−ＭＢ）／（ＭＡ０＋ＭＢ０）
【００４４】
上記表２に記載された交差アルドール縮合物について、上記式（３）〜（６）との関係は以下のとおりである。
式（３）で表される化合物：２−ヘキセナール、式（４）で表される化合物：２−エチルクロトンアルデヒド、式（５）で表される化合物：クロトンアルデヒド、式（６）で表される化合物：２−エチル−２−ヘキセナール