(57)【要約】【課題】毒劇物の使用数を従来よりも少なく抑え、且つ、効率よくエステルを生成するカルボン酸エステルの製造方法を提供する。【解決手段】  下記式（１）で表される、エステル（Ｒ１‐Ｃ（Ｏ）Ｏ‐Ｒ２）とアルコール（Ｒ３‐ＯＨ）を金属水酸化物の存在下で反応させて、エステル（Ｒ１‐Ｃ（Ｏ）Ｏ‐Ｒ３）を得ることを特徴とする、カルボン酸エステルの製造方法。2010018548.tif 000010（ただし、Ｒ１は縮合多環芳香族基、Ｒ２、Ｒ３は脂肪族炭化水素基、芳香族炭化水素基から選ばれる基である。）【選択図】図２
2010018548.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記式（１）で表される、エステル（Ｒ１‐Ｃ（Ｏ）Ｏ‐Ｒ２）とアルコール（Ｒ３‐ＯＨ）を金属水酸化物の存在下で反応させて、エステル（Ｒ１‐Ｃ（Ｏ）Ｏ‐Ｒ３）を得ることを特徴とする、カルボン酸エステルの製造方法。
【化１】
2010018548.tif 000009
（ただし、Ｒ１は縮合多環芳香族基、Ｒ２、Ｒ３は脂肪族炭化水素基、芳香族炭化水素基から選ばれる基である。）
【請求項２】
前記式（１）中のＲ１が、１−トリフェニレニル基、２−トリフェニレニル基、１−ピレニル基、２−ピレニル基、１−アントラセニル基、２−アントラセニル基、５−アントラセニル基、コロネニル基、１−ペリレニル基、２−ペリレニル基、３−ペリレニル基、１−アズレニル基、２−アズレニル基、４−アズレニル基、５−アズレニル基、６−アズレニル基、１−アンタンスレニル基、２−アンタンスレニル基、３−アンタンスレニル基、４−アンタンスレニル基、５−アンタンスレニル基、６−アンタンスレニル基、１−フェナントレニル基、２−フェナントレニル基、３−フェナントレニル基、４−フェナントレニル基、９−フェナントレニル基、１−フェナジニル基、２−フェナジニル基から選ばれる基である、請求項１に記載のカルボン酸エステルの製造方法。
【請求項３】
前記式（１）中のＲ２が、炭素数１〜２０の直鎖脂肪族炭化水素基である、請求項１又は２に記載のカルボン酸エステルの製造方法。
【請求項４】
前記式（１）中のＲ３が、炭素数１〜２０の直鎖脂肪族炭化水素基である、請求項１乃至３のいずれか一項に記載のカルボン酸エステルの製造方法。
【請求項５】
前記式（１）中の前記アルコール（Ｒ３‐ＯＨ）を、前記エステル（Ｒ１‐Ｃ（Ｏ）Ｏ‐Ｒ２）１モルに対して、５９００モル以上用いる、請求項１乃至４のいずれか一項に記載のカルボン酸エステルの製造方法。
【請求項６】
前記式（１）中の金属水酸化物が、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化バリウムから選ばれる化合物である、請求項１乃至５のいずれか一項に記載のカルボン酸エステルの製造方法。
【請求項７】
前記式（１）の反応を、５０〜９０℃で１〜３時間攪拌することによって進行させる、請求項１乃至６のいずれか一項に記載のカルボン酸エステルの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、毒劇物の使用数を従来よりも少なく抑え、且つ、効率よくエステルを生成するカルボン酸エステルの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
カルボン酸エステルは、一般式Ｒ１‐Ｃ（Ｏ）Ｏ‐Ｒ２に相当する構造を有する有機化合物であり、天然物としては、ろう（高級１価アルコールのカルボン酸エステル）、脂肪（グリセリンのカルボン酸エステル）等、工業製品としては、主に医薬品として用いられるサリチル酸メチルや、高分子化合物であるポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）等が代表例として挙げられる。
【０００３】
縮合多環芳香族基を有するカルボン酸エステルの合成例は、これまでにも例が少ない。
非特許文献１は、トリフェニレンカルボン酸メチルエステルを、出発物質であるトリフェニレンから３段階の反応を経て得る技術を開示している。
【０００４】
【非特許文献１】Ｂａｒｆｉｅｌｄ，  Ｍ．  ｅｔ  ａｌ．  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｓｏｃｉｅｔｙ，  １９８９，  １１１，  ４２８５−９０．
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、非特許文献１に開示された合成例は、３段階の合計収率が４５％と中程度にとどまっており、また、使用される毒劇物も、６種類（ニトロベンゼン、塩酸、水酸化ナトリウム水溶液、臭素、メタノール、硫酸）と多い。
本発明は、毒劇物の使用数を従来よりも少なく抑え、且つ、効率よくエステルを生成するカルボン酸エステルの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のカルボン酸エステルの製造方法は、下記式（１）で表される、エステル（Ｒ１‐Ｃ（Ｏ）Ｏ‐Ｒ２）とアルコール（Ｒ３‐ＯＨ）を金属水酸化物の存在下で反応させて、エステル（Ｒ１‐Ｃ（Ｏ）Ｏ‐Ｒ３）を得ることを特徴とする。
【０００７】
【化１】
2010018548.tif 000003
（ただし、Ｒ１は縮合多環芳香族基、Ｒ２、Ｒ３は脂肪族炭化水素基、芳香族炭化水素基から選ばれる基である。）
【０００８】
このような構成のカルボン酸エステルの製造方法は、毒劇物の使用数を従来よりも少なく抑えることができるため、人体に優しく、且つ、環境負荷が少ない。また、本発明のカルボン酸エステルの製造方法は、高収率で目的化合物であるカルボン酸エステルを得ることができる。
【０００９】
本発明のカルボン酸エステルの製造方法の一形態としては、前記式（１）中のＲ１が、１−トリフェニレニル基、２−トリフェニレニル基、１−ピレニル基、２−ピレニル基、１−アントラセニル基、２−アントラセニル基、５−アントラセニル基、コロネニル基、１−ペリレニル基、２−ペリレニル基、３−ペリレニル基、１−アズレニル基、２−アズレニル基、４−アズレニル基、５−アズレニル基、６−アズレニル基、１−アンタンスレニル基、２−アンタンスレニル基、３−アンタンスレニル基、４−アンタンスレニル基、５−アンタンスレニル基、６−アンタンスレニル基、１−フェナントレニル基、２−フェナントレニル基、３−フェナントレニル基、４−フェナントレニル基、９−フェナントレニル基、１−フェナジニル基、２−フェナジニル基から選ばれる基であるという構成をとることができる。
【００１０】
本発明のカルボン酸エステルの製造方法の一形態としては、前記式（１）中のＲ２が、炭素数１〜２０の直鎖脂肪族炭化水素基であるという構成をとることができる。
【００１１】
本発明のカルボン酸エステルの製造方法の一形態としては、前記式（１）中のＲ３が、炭素数１〜２０の直鎖脂肪族炭化水素基であるという構成をとることができる。
【００１２】
本発明のカルボン酸エステルの製造方法は、前記式（１）中の前記アルコール（Ｒ３‐ＯＨ）を、前記エステル（Ｒ１‐Ｃ（Ｏ）Ｏ‐Ｒ２）１モルに対して、５９００モル以上用いることが好ましい。
【００１３】
このような構成のカルボン酸エステルの製造方法は、出発原料であるエステルに対して、アルコールを小過剰かそれ以上用いることにより、平衡反応であるエステル交換反応（式（１））において、望みのエステル生成物を収率よく得ることができる。
【００１４】
本発明のカルボン酸エステルの製造方法は、前記式（１）中の金属水酸化物が、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化バリウムから選ばれる化合物であることが好ましい。
【００１５】
このような構成のカルボン酸エステルの製造方法は、アルコールの有するプロトン（Ｈ＋）を引き抜きやすくし、アルコールの、カルボン酸エステルの有するカルボニルへの求核性を向上する役目を果たす、塩基触媒を金属水酸化物として用いることにより、望みのエステル生成物を収率よく得ることができる。
【００１６】
本発明のカルボン酸エステルの製造方法は、前記式（１）の反応を、５０〜９０℃で１〜３時間攪拌することによって進行させることが好ましい。
【００１７】
このような構成のカルボン酸エステルの製造方法は、望みのエステル生成物を収率よく得ることができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、毒劇物の使用数を従来よりも少なく抑えることができるため、人体に優しく、且つ、環境負荷が少ないカルボン酸エステルの製造を達成することができる。また、本発明によれば、高収率で目的化合物であるカルボン酸エステルを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明のカルボン酸エステルの製造方法は、下記式（１）で表される、エステル（Ｒ１‐Ｃ（Ｏ）Ｏ‐Ｒ２）とアルコール（Ｒ３‐ＯＨ）を金属水酸化物の存在下で反応させて、エステル（Ｒ１‐Ｃ（Ｏ）Ｏ‐Ｒ３）を得ることを特徴とする。
【００２０】
【化２】
2010018548.tif 000004
（ただし、Ｒ１は縮合多環芳香族基、Ｒ２、Ｒ３は脂肪族炭化水素基、芳香族炭化水素基から選ばれる基である。）
【００２１】
縮合多環芳香族基を有するカルボン酸エステルの合成法は、上述した様に例が少なく、また、合成例としては、上述した非特許文献１に開示された合成例のように毒劇物の種類を多く用いるものが主であった。
前記文献によれば、まず初めに、無置換のトリフェニレンにアセチル基を導入するフリーデル‐クラフツ反応（下記式（２））において、劇物であるニトロベンゼンが用いられ、また、前記反応を終結させるために、劇物である塩酸が用いられる。
【００２２】
【化３】
2010018548.tif 000005
【００２３】
次に、アセチル基をカルボキシル基に変換するハロホルム反応（下記式（３））において、劇物である水酸化ナトリウム水溶液及び臭素が用いられる。
【００２４】
【化４】
2010018548.tif 000006
【００２５】
最後に、カルボン酸のエステル化反応（下記式（４））において、劇物であるメタノール及び硫酸が用いられ、目的物である縮合多環芳香族基を有するカルボン酸エステルが得られる。このように、従来技術の製造方法においては、６種類の劇物が使用され、３段階工程（全体収率４５％）を経て目的生成物が得られる。
【００２６】
【化５】
2010018548.tif 000007
【００２７】
しかし、本発明のカルボン酸エステルの製造方法によれば、例えば後述する実施例に記載されたような２−カルボキシメチルエステルトリフェニレンの合成においては、使用される劇物は酢酸タリウム、アセトニトリル、メタノール、水酸化ナトリウム水溶液の４種類に抑えることができ、２段階の反応工程で、全体収率７２％で目的生成物を得ることができる。このように、本発明によれば、毒劇物の使用数を従来よりも少なく抑えることができるため、人体に優しく、且つ、環境負荷が少ないカルボン酸エステルの製造を達成することができる。
【００２８】
縮合多環芳香族基としては、２〜７環性の化合物が挙げられる。このような縮合多環芳香族基としては、下記式（５）で表されるものが挙げられる。なお、下記式（５）中の波線は、カルボン酸エステル基が置換する位置を表している。
【００２９】
【化６】
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【００３０】
本発明のカルボン酸エステルの製造方法の一形態としては、前記式（１）中のＲ１が、１−トリフェニレニル基、２−トリフェニレニル基（以上式５（ａ））、１−ピレニル基、２−ピレニル基（以上式５（ｂ））、１−アントラセニル基、２−アントラセニル基、５−アントラセニル基（以上式５（ｃ））、コロネニル基（以上式５（ｄ））、１−ペリレニル基、２−ペリレニル基、３−ペリレニル基（以上式５（ｅ））、１−アズレニル基、２−アズレニル基、４−アズレニル基、５−アズレニル基、６−アズレニル基（以上式５（ｆ））、１−アンタンスレニル基、２−アンタンスレニル基、３−アンタンスレニル基、４−アンタンスレニル基、５−アンタンスレニル基、６−アンタンスレニル基（以上式５（ｇ））、１−フェナントレニル基、２−フェナントレニル基、３−フェナントレニル基、４−フェナントレニル基、９−フェナントレニル基（以上式５（ｈ））、１−フェナジニル基、２−フェナジニル基（以上式５（ｉ））から選ばれる基であるという構成をとることができる。
【００３１】
なお、これら縮合多環芳香族基上の１つ以上の水素原子がカルボン酸エステルに置換していても、本発明の効果は十分に得られる。
【００３２】
本発明のカルボン酸エステルの製造方法の一形態としては、前記式（１）中のＲ２が、炭素数１〜２０の直鎖脂肪族炭化水素基であるという構成をとることができる。なお、前記式（１）中のＲ２が、炭素数１〜１５の直鎖脂肪族炭化水素基であることがより好ましく、炭素数１〜１０の直鎖脂肪族炭化水素基であることが特に好ましく、炭素数１〜５の直鎖脂肪族炭化水素基であることが最も好ましい。
また、本発明のカルボン酸エステルの製造方法の一形態としては、前記式（１）中のＲ３が、炭素数１〜２０の直鎖脂肪族炭化水素基であるという構成をとることができる。なお、前記式（１）中のＲ３が、炭素数１〜１５の直鎖脂肪族炭化水素基であることがより好ましく、炭素数１〜１０の直鎖脂肪族炭化水素基であることが特に好ましく、炭素数１〜５の直鎖脂肪族炭化水素基であることが最も好ましい。
【００３３】
前記式（１）中の反応剤であるアルコール（Ｒ３‐ＯＨ）を、出発原料であるエステル（Ｒ１‐Ｃ（Ｏ）Ｏ‐Ｒ２）１モルに対して、５０００モル以上用いることが好ましい。これは、出発原料であるエステルに対して、アルコールを小過剰かそれ以上用いることにより、平衡反応であるエステル交換反応（式（１））において、望みのエステル生成物を収率よく得ることができるからである。なお、前記アルコールを前記エステル１モルに対して５９００モル以上用いることが特に好ましく、前記アルコールを溶媒量用いることが最も好ましい。
【００３４】
本反応は溶液中の反応であることが好ましい。上述した様に、前記アルコールを溶媒として用いるのが最も好ましいが、炭素数が大きくなるにつれて、前記アルコールを溶媒として用いるのは難しくなることから、場合によっては無反応性溶媒を用いてもよい。当該無反応性溶媒としては、ジエチルエーテル、クロロホルム、酢酸エチル等を用いることができる。なお、無反応性溶媒を用いる場合は、前記アルコールの濃度が２×１０５ｍｏｌ／Ｌ以上であることが好ましい。
【００３５】
本発明のカルボン酸エステルの製造方法は、前記式（１）中の金属水酸化物が、１価又は２価の金属水酸化物を形成する、アルカリ金属又はアルカリ土類金属等の金属を有する、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化バリウムから選ばれる化合物であることが好ましい。これは、アルコールの有するプロトン（Ｈ＋）を引き抜きやすくし、アルコールの、カルボン酸エステルの有するカルボニルへの求核性を向上させる役目を果たす塩基触媒を、金属水酸化物として用いることにより、望みのエステル生成物を収率よく得ることができるからである。
なお、前記金属水酸化物を前記エステル（Ｒ１‐Ｃ（Ｏ）Ｏ‐Ｒ２）１モルに対して１〜４モル用いることが好ましい。
【００３６】
本発明のカルボン酸エステルの製造方法は、前記式（１）の反応を、５０〜９０℃で１〜６時間攪拌することによって進行させることが好ましい。これは、望みのエステル生成物を収率よく得ることができるからである。なお、前記式（１）の反応を、５５〜８０℃で１〜４時間攪拌することによって進行させることが特に好ましく、６５〜７５℃で１〜３時間攪拌することが最も好ましい。
【００３７】
本発明によれば、毒劇物の使用数を従来よりも少なく抑えることができるため、人体に優しく、且つ、環境負荷が少ないカルボン酸エステルの製造を達成することができる。また、本発明によれば、高収率で目的化合物であるカルボン酸エステルを得ることができる。
【実施例】
【００３８】
出発原料のカルボン酸エステルとして、２−カルボキシエチルエステルトリフェニレンを用意した。２−カルボキシエチルエステルトリフェニレンは、例えば、２−（トリメチルシリル）フェニルトリフルオロメチルスルホネートと４−ヨード安息香酸エチルエステルから、パラジウム触媒を用いる方法で得ることができる（Ｌａｒｏｃｋ，  Ｒ．  Ｃ．  ｅｔ  ａｌ．  Ｔｈｅ  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，２００７，７２，２２３−２３２．）。なお、この際、劇物である酢酸タリウムとアセトニトリルを用いる。
【００３９】
１．カルボン酸エステルの合成
５０ｍＬのナスフラスコに、本発明の出発原料である縮合多環芳香族基を有するカルボン酸エステルとして２−カルボキシエチルエステルトリフェニレン６１．４ｍｇ（０．２０ｍｍｏｌ）、及びメタノール２ｍＬを加え、６０℃で１０分加熱攪拌し、メタノールにカルボン酸エステルを完全に溶かした。その後、０．１Ｍ水酸化ナトリウム水溶液２ｍＬ（０．２ｍｍｏｌ）を加え、７０℃で２時間加熱攪拌した後、濃縮乾固し、余分なメタノール及び水分を留去した。乾固した後、水で洗浄し、ろ過して乾燥させることで、目的生成物である２−カルボキシメチルエステルトリフェニレンを５０．９ｍｇ、収率８９％で得ることができた。
【００４０】
２．カルボン酸エステル生成物の同定
続いて、得られた目的生成物のガスクロマトグラフ質量分析（以下、ＧＣ−ＭＳと略す。）測定、及び核磁気共鳴（以下、ＮＭＲと略す。）分光測定を行った。
図１は、前記目的生成物のＧＣ−ＭＳスペクトルである。２８６の質量ピークが観測され、このことから、分子式がＣ２０Ｈ１４Ｏ２である２−カルボキシメチルエステルトリフェニレンの生成が確認された。また、２５５及び２２７のピークは、それぞれ、生成物である２−カルボキシメチルエステルトリフェニレンからメトキシ基が脱離したフラグメントイオンと、同じく生成物からメチルエステルが脱離したフラグメントイオンをそれぞれ示すことが分かった。
【００４１】
図２は、前記目的生成物の１ＨＮＭＲスペクトルである（重クロロホルム中で測定）。４．０５ｐｐｍにメチル基上の３つの水素を示すシグナル（ｓ）が、７．６９〜７．７６ｐｐｍの範囲にトリフェニレン骨格上の６位、７位、１０位、１１位の４つの水素を示すシグナル（ｍ）が、８．２６ｐｐｍにトリフェニレン骨格上の３位の水素を示すシグナル（ｄ）が、８．６６〜８．７９ｐｐｍの範囲にトリフェニレン骨格上の４位、５位、８位、９位、１２位の５つの水素を示すシグナル（ｍ）が、９．３９ｐｐｍにトリフェニレン骨格上の１位の水素を示すシグナル（ｓ）が、それぞれ観測された。
【００４２】
３．考察
本実施例の２−カルボキシメチルエステルトリフェニレンの製造方法においては、使用する劇物を、酢酸タリウム、アセトニトリル、メタノール、水酸化ナトリウム水溶液の４種類に抑えることができ、２段階の反応工程で、全体収率７２％で目的生成物を得ることができる。このことから、本発明のカルボン酸エステルの製造方法によれば、上述した非特許文献１の製造方法と比較して、毒劇物の使用数を少なく抑えることができ、且つ、高収率で目的化合物であるカルボン酸エステルを得られることが分かった。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】実施例で得られた目的生成物のＧＣ−ＭＳスペクトルである。
【図２】実施例で得られた目的生成物の１ＨＮＭＲスペクトルである
【図１】
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【図２】
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