(57)【要約】      （修正有）【課題】酸化性成分を使用して３，３−ジメチルブタノールから３，３−ジメチルブチルアルデヒドを調製する方法を提供する。【解決手段】気相中で３，３−ジメチルブタノールを酸化性金属酸化物と接触させることによって、３，３−ジメチルブタノールを３，３−ジメチルブチルアルデヒドに酸化する。あるいは、溶媒中において２，２，６，６−テトラメチル−１−ピペリジニルオキシ遊離基および酸化剤を用いて処理することで３，３−ジメチルブタノールの酸化を行い、３，３−ジメチルブチルアルデヒドを生成する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶媒中において、２，２，６，６−テトラメチル−１−ピペリジニルオキシ遊離基および酸化剤を用いて、３，３−ジメチルブチルアルデヒドを生成するために十分である時間と温度で３，３−ジメチルブタノールを処理する工程を含む３，３−ジメチルブチルアルデヒドの調製方法。
【請求項２】
前記酸化剤が次亜塩素酸ナトリウムである請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記次亜塩素酸ナトリウムと前記３，３−ジメチルブタノールを０．５：１〜１０：１のモル比で反応させる請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記２，２，６，６−テトラメチル−１−ピペリジニルオキシ遊離基と前記３，３−ジメチルブタノールを０．５：１００〜２：１００のモル比で反応させる請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記溶媒が、ヘプタン、トルエン、酢酸エチル、およびジクロロメタンからなる群より選択される請求項４に記載の方法。
【請求項６】
反応時間を短縮するために効果的である量の臭化カリウムを前記溶媒に加える、請求項５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（発明の背景）
（発明の属する技術分野）
本発明は、３，３−ジメチルブタノールの酸化による３，３−ジメチルブチルアルデヒドの調製方法に関する。第１の実施形態では、３，３−ジメチルブタノールを金属酸化物と接触させる。第２の実施形態では、３，３−ジメチルブタノールを、２，２，６，６−テトラメチル−１−ピペリジニルオキシ遊離基と酸化剤とで処理する。
【背景技術】
【０００２】
（関連背景技術）
３，３−ジメチルブタノールの酸化による３，３−ジメチルブチルアルデヒドの調製に関しては、数種類の方法が公知である。
【０００３】
欧州特許第０３９１６５２号および欧州特許第０３７４９５２号では、塩化オキサリルと、ジメチルスルホキシドと、トリエチルアミンとのジクロロメタン溶液によって３，３−ジメチルブタノールを酸化することで３，３−ジメチルブチルアルデヒドを生成する。この手順は、よく知られるＳｗｅｒｎ酸化であり、非常に悪臭の強い硫化ジメチルを副産物として生成する。工業規模でこの手順を利用する場合は、好ましくない量の硫化ジメチルの放出防止のために費用がかかり非効率的である措置が必要となる。これは大きな短所である。
【０００４】
同様の手順が、Ｃｈｅｕｎｇ，Ｃ．Ｋ．ら，Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，Ｖｏｌ．５４，ｐ．５７０（１９８９）に報告されている。この引用文献による記載によると、３，３−ジメチルブタノール、ジメチルスルホキシド、トリフルオロ酢酸、ピリジン、およびジシクロヘキシルカルボジイミドをベンゼンと混合して３，３−ジメチルブチルアルデヒドを生成している。この手順の大きな短所は、Ｓｗｅｒｎ酸化と同様に、硫化ジメチルを副産物として生成することである。この手順のもう１つの短所は、生成物の単離のために、副産物のジシクロヘキシル尿素の除去と生成物の精製のための蒸留とが必要なことである。
【０００５】
３，３−ジメチルブタノールの酸化は、Ｗｉｂｅｒｇ，Ｋ．Ｂ．ら，Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｓｏｃｉｅｔｙ，Ｖｏｌ．１０３，ｐ．４４７３（１９８１）に記載のように、クロロクロム酸ピリジニウムを使用しても行われている。この方法は、生成物から完全に除去する必要がある毒性の非常に強いクロム塩を使用するという欠点がある。さらに、この方法を利用するには、反応によるクロム含有廃棄物流の廃棄に高額が必要である。
【０００６】
３，３−ジメチルブタノールの酸化は、触媒量のＰｄＣｌ２（ＣＨ３ＣＮ）２と、トリフェニルホスフィンと、２−ブロモメシチレンとを、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミドおよび水の混合物中で使用することでも可能である。Ｅｉｎｈｏｒｎ，Ｊ．ら，Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，Ｖｏｌ．６１，ｐ．２９１８（１９９６）。しかしこの手順は、比較的高価な触媒が必要である。
【０００７】
一般的方法としては、酸化銅（ＩＩ）または２，２，６，６−テトラメチル−１−ピペリジニルオキシ遊離基のいずれかを使用した、アルコール類のアルデヒドへの酸化が知られている。
【０００８】
酸化銅（ＩＩ）によるアルコール類の気相酸化が、Ｓｈｅｉｋｈ，Ｍ．Ｙ．ら、Ｔｅｔｒａｈｅｄｒｏｎ  Ｌｅｔｔｅｒｓ，１９７２，ｐ．２５７に記載されている。多くの種類の第一アルコールの対応するアルデヒドへの酸化について記載されているが、３，３−ジメチルブタノールのように分岐炭素骨格を有するものはこれらのアルコールに含まれていない。この手順がこのような化合物の酸化に応用できるという示唆もない。
【０００９】
次亜塩素酸塩溶液を使用し、４−メトキシ−２，２，６，６−テトラメチル−１−ピペリジニルオキシ遊離基を触媒とした、第一アルコール類およびベンジルアルコール類の酸化について、Ａｎｅｌｌｉ，Ｐ．Ｌ．ら，Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，Ｖｏｌ．５２，ｐ．２５５９（１９８７）；Ａｎｅｌｌｉ，Ｐ．Ｌ．ら，Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ，Ｖｏｌ．６９，ｐ．２１２（１９９０）に記載されている。これらの引用文献では、２，２，６，６−テトラメチル−１−ピペリジニルオキシ遊離基の使用についても言及しているが、どちらの酸化剤についても３，３−ジメチルブタノールの酸化に適しているとは示唆していない。
【００１０】
Ｎ−クロロスクシンイミドを使用し、２，２，６，６−テトラメチル−１−ピペリジニルオキシ遊離基を触媒としたアルコール類の酸化が、Ｅｉｎｈｏｒｎ，Ｊ．ら，Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，Ｖｏｌ．６１，ｐ．７４５２（１９９６）に報告されている。この手順が３，３−ジメチルブタノールの酸化に応用できるとの示唆はない。
【００１１】
３，３−ジメチルブチルアルデヒドは、米国特許第５，４８０，６６８号および米国特許第５，５１０，５０８号に開示される甘味料Ｎ−［Ｎ−（３，３−ジメチルブチル）−Ｌ−α−アスパルチル］−Ｌ−フェニルアラニンの調製に有用な中間体である。従って、この中間体の経済的かつ特異的な調製方法が強く望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】欧州特許第０３９１６５２号
【特許文献２】欧州特許第０３７４９５２号
【特許文献３】米国特許第５，４８０，６６８号
【特許文献４】米国特許第５，５１０，５０８号
【非特許文献】
【００１３】
【非特許文献１】Ｃｈｅｕｎｇ，Ｃ．Ｋ．ら，Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，Ｖｏｌ．５４，ｐ．５７０（１９８９）
【非特許文献２】Ｗｉｂｅｒｇ，Ｋ．Ｂ．ら，Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｓｏｃｉｅｔｙ，Ｖｏｌ．１０３，ｐ．４４７３（１９８１）
【非特許文献３】Ｅｉｎｈｏｒｎ，Ｊ．ら，Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，Ｖｏｌ．６１，ｐ．２９１８（１９９６）
【非特許文献４】Ｓｈｅｉｋｈ，Ｍ．Ｙ．ら、Ｔｅｔｒａｈｅｄｒｏｎ  Ｌｅｔｔｅｒｓ，１９７２，ｐ．２５７
【非特許文献５】Ａｎｅｌｌｉ，Ｐ．Ｌ．ら，Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，Ｖｏｌ．５２，ｐ．２５５９（１９８７）
【非特許文献６】Ａｎｅｌｌｉ，Ｐ．Ｌ．ら，Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ，Ｖｏｌ．６９，ｐ．２１２（１９９０）
【非特許文献７】Ｅｉｎｈｏｒｎ，Ｊ．ら，Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，Ｖｏｌ．６１，ｐ．７４５２（１９９６）
【発明の概要】
【００１４】
（発明の要約）
本発明は、以下でより詳細に説明する酸化性成分を使用して３，３−ジメチルブタノールから３，３−ジメチルブチルアルデヒドを調製する方法を目指している。実施形態の１つでは、気相において酸化性金属酸化物と接触させることによって３，３−ジメチルブタノールを３，３−ジメチルブチルアルデヒドに酸化する。もう１つの実施形態では、溶媒中において２，２，６，６−テトラメチル−１−ピペリジニルオキシ遊離基および酸化剤で処理することによって３，３−ジメチルブタノールの酸化を行って３，３−ジメチルブチルアルデヒドを生成する。本発明の方法は、工業的に実施可能な３，３−ジメチルブチルアルデヒドの調製手段を提供する。
【００１５】
（発明の詳細な説明）
本発明の第１の実施形態では、３，３−ジメチルブタノールの３，３−ジメチルブチルアルデヒドへの酸化は、不活性キャリアーガス中に気化させた出発材料を酸化性金属酸化物上に流すことで行われる。通常、キャリアーガスと出発材料の混合物を、酸化性金属酸化物を充填した金属製カラムに通す。流速、反応温度、滞留時間、カラムの長さと直径、出発材料の濃度、およびカラム充填材料は、互いに関連性があり、通常の当業者であれば不要な実験を行わなくても容易に決定することができる。
【００１６】
一般に、反応温度は、酸化は確実に起こるが、過剰な酸化は実質的に防止できるように設定される。この方法に適した反応温度は、通常約２５０℃〜約３５０℃の範囲内である。好ましくは、反応は約３００℃で行われる。
【００１７】
一般に、キャリアーガスは、３，３−ジメチルブタノールの酸化性金属酸化物上への移送を容易にするために使用される。過剰な酸化が起こらないように選択した反応温度と関連させて流速を設定することによって、アルコールのアルデヒドへの酸化が最大となり酸の生成は最小限となるように収率を最適化することができると考えられている。この反応に適したキャリアーガスとしては、窒素、アルゴン、ヘリウム、ネオン、キセノンなどが挙げられる。好ましいキャリアーガスは窒素とヘリウムであり、最も好ましいキャリアーガスは窒素である。好ましくは、キャリアーガス中の酸素含有率は、過剰な酸化を避けるために最小限にする。反応は、所望の３，３−ジメチルブチルアルデヒドを得るために十分である温度および時間で行われる。好適な反応時間は、条件によって変動するが、通常は約２分間〜約８時間の範囲内である。好ましい反応時間は約２分間〜約３時間であり、最も好ましくは約２分間〜約３０分間である。
【００１８】
あらゆる酸化性金属酸化物がこの反応への使用に適していると思われる。このような化合物としては、酸化銅（ＩＩ）、五酸化バナジウム、二酸化マンガン、酸化ニッケル（ＩＶ）、三酸化クロム、および二酸化ルテニウムが挙げられる。好ましい金属酸化物は、酸化銅（ＩＩ）と二酸化マンガンである。最も好ましい金属酸化物は酸化銅（ＩＩ）である。反応後、使用した金属酸化物は、高温、例えば５００℃で酸素にさらすことで再生することができる。
【００１９】
この反応からの生成物の単離は、特に簡単で効率的である。気相で生成した酸化生成物は、単にキャリアーガスを冷却することで凝縮して、高純度の液体生成物を得ることができる。
【００２０】
本発明の第２の実施形態では、３，３−ジメチルブタノールの３，３−ジメチルブチルアルデヒドへの酸化は、２，２，６，６−テトラメチル−１−ピペリジニルオキシ遊離基（アルドリッチ・ケミカル・カンパニー（Ａｌｄｒｉｃｈ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｍｉｌｗａｕｋｅｅ，ＷＩ）より商品名ＴＥＭＰＯで入手できる）および酸化剤を用いて溶媒中で出発材料を処理することで行われる。通常ＴＥＭＰＯは、３，３−ジメチルブタノールに対して、約０．５：１００〜約２：１００、好ましくは約０．７５：１００〜約１：１００のモル比で使用される。
【００２１】
好適な酸化剤としては、次亜塩素酸ナトリウム、次亜塩素酸カルシウム、次亜塩素酸カリウム、次亜塩素酸リチウム、過酸化水素、および過酢酸が挙げられる。最も好ましい酸化剤は次亜塩素酸ナトリウムである。好ましくは、酸化剤と３，３−ジメチルブタノールのモル比は約０．５：１〜約１０：１の範囲内であり、最も好ましくは約１：１〜約２：１である。
【００２２】
この反応は、３，３−ジメチルブチルアルデヒドの生成に十分である時間と温度で行われる。この実施形態の好適な反応温度は、通常は約−１０℃〜約１５℃の範囲内、好ましくは約−５℃〜約１５℃の範囲内、最も好ましくは５℃〜１５℃の範囲内である。反応時間は、使用する装置の厳密な構成によって大きく変動する。
【００２３】
本発明のこの実施形態における好適な溶媒としては、反応物質を溶解し反応に使用される試薬による酸化に影響しないすべての溶媒が挙げられる。このような溶媒としては、ヘプタン、トルエン、酢酸エチル、ジクロロメタン、および水が挙げられる。好ましい溶媒は、ジクロロメタン、トルエン、およびヘプタンであり、最も好ましい溶媒はジクロロメタンである。通常、酸化剤は、水溶液として、出発材料とＴＥＭＰＯとの溶媒溶液に加えられる。約０．１当量の臭化カリウムの反応混合物への添加によって反応時間が減少し、理論に縛られるものではないが、ＫＢｒはより強力な酸化性物質のＨＯＢｒを生成することによって反応速度を増大させると考えられる。
【００２４】
本発明の酸化方法によって生成する３，３−ジメチルブチルアルデヒドは、甘味料Ｎ−［Ｎ−（３，３−ジメチルブチル）−Ｌ−α−アスパルチル−Ｌ−フェニルアラニンの調製における中間体として有用である。
【００２５】
以下の実施例は、本発明の好ましい実施形態の説明を意図したものであり、本発明の制限を意味するものではない。
【実施例１】
【００２６】
酸化銅（ＩＩ）による３，３−ジメチルブタノールの酸化
３，３−ジメチルブタノールの蒸気を窒素ガス流と共に３０ｍｌ／分で、コイル状の酸化銅線（アルドリッチ・ケミカル・カンパニー（Ｍｉｌｗａｕｋｅｅ，ＷＩ）より入手可能）を充填し両端にガスクロマトグラフのグラスウールを詰めたステンレス鋼カラム（６フィート×１／４インチ）に流した。注入器と検出器の温度は２００℃に設定した。カラム温度を２５０℃に設定した場合は、７０％の３，３−ジメチルブチルアルデヒドと３０％の出発アルコールとごく微量の酸との混合物が得られた。カラム温度が３００℃の場合は、アルコールのほぼ完全な酸化が起こったが、３，３−ジメチルブチルアルデヒドとともに約３０％の酸が生成した。３，３−ジメチルブチルアルデヒドの生成は、キャピラリーＧＣ分析により確認した。
【実施例２】
【００２７】
ＴＥＭＰＯを触媒とした次亜塩素酸ナトリウムによる３，３−ジメチルブタノールの酸化
３，３−ジメチル−１−ブタノール（５１．０９ｇ、０．５ｍｏｌ）と、２，２，６，６−テトラメチルピペリジン−１−オキシル（ＴＥＭＰＯ、０．７８ｇ、５ｍｍｏｌ）と、ジクロロメタン（１５０ｍｌ）との混合物に、臭化カリウム（５．９５ｇ、０．０５ｍｏｌ）を水（２５ｍｌ）に溶解した溶液を加えた。その混合物を−５℃〜０℃に冷却し、次いで次亜塩素酸ナトリウム水溶液（５５０ｍｌ、１Ｍ、０．５５ｍｏｌ）を１５〜２５分間かけて混合物に加え、この間ｐＨを９．５に維持し温度を５℃〜１５℃の間に維持した。この反応混合物をさらに１５分間撹拌した。有機層を分離させ、ヨウ化カリウム（１．６ｇ、０．０１ｍｏｌ）を含有するジクロロメタン（１００ｍｌ）で水相を抽出してＴＥＭＰＯを除去した。有機層を合わせたものを１０％塩酸（１００ｍｌ）で洗浄し、次いで１０％チオ硫酸ナトリウム水溶液（５０ｍｌ）および水（５０ｍｌ）で洗浄した。その有機層を無水硫酸マグネシウムで乾燥し、ろ過し大気圧で蒸留して、無色油状の３，３−ジメチルブチルアルデヒド４０ｇ（８０％）を得た。有利には、ヒンダードアルコール、すなわち３，３−ジメチルブタノールのｔ−ブチル基のピナコールへの転位は選択した条件下では見られなかった。
【００２８】
本発明の他の変形および修正は、当業者であれば明らかであろう。本発明は特許請求の範囲に記載のもの以外によって制限されることはない。