(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（工程ａ）  式  化１
【化１】
0003613635.tif 000005
〔式中、飛楔型表示は相対立体配置を表す。〕
で示される３−カレンおよびニトリルの混合物に過酸化水素を加えて、式  化２
【化２】
0003613635.tif 000006
〔式中、飛楔型表示は相対立体配置を表す。〕
で示される３−カランエポキシドとしたのち、
（工程ｂ）  該３−カランエポキシドに、加圧下、含水エタノール中でアルカリ金属水酸化物またはアルカリ金属炭酸塩を作用させることを特徴とする、式  化３
【化３】
0003613635.tif 000007
〔式中、飛楔型表示は相対立体配置を表す。〕
で示される３，４−カランジオールの製造法。
【請求項２】
ニトリルがアセトニトリルである請求項１記載の製造法。
【請求項３】
工程ａの反応をｐＨ  ７．５〜８．０  に保ちながら行なう請求項１記載の製造法。
【請求項４】
アルカリ金属水酸化物またはアルカリ金属炭酸塩が水酸化ナトリウムである請求項１記載の製造法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、害虫忌避剤等として有用な３，４−カランジオールの製造法に関する。
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】
従来、特開平  ５−４９０１  号公報に、下記式    化６で示される３，４−カランジオールが害虫忌避剤の有効成分として優れた効力を有することが記載されており、該３，４−カランジオールの工業的にも有利な製造法が望まれていた。
【０００２】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、鋭意検討した結果、下記式  化４で示される３−カレンおよびニトリルの混合物に過酸化水素を加えて、式  化５で示される３−カランエポキシドとしたのち、該３−カランエポキシドに、加圧下含水エタノール中でアルカリ金属水酸化物またはアルカリ金属炭酸塩を作用させることにより、下記式  化６で示される３，４−カランジオールを容易にしかも工業的にも有利に製造することができることを見い出し、本発明を完成した。
即ち、本発明は、
（工程ａ）  式  化４
【化４】
0003613635.tif 000002
〔式中、飛楔型表示は相対立体配置を表す。〕
で示される３−カレンおよびニトリルの混合物に過酸化水素を加えて、式  化５
【化５】
0003613635.tif 000003
〔式中、飛楔型表示は相対立体配置を表す。〕
で示される３−カランエポキシドとしたのち、
（工程ｂ）  該３−カランエポキシドに、加圧下、含水エタノール中でアルカリ金属水酸化物またはアルカリ金属炭酸塩を作用させることを特徴とする、式  化６
【化６】
0003613635.tif 000004
で示される３，４−カランジオールの製造法を提供する。
〔式中、飛楔型表示は相対立体配置を表す。〕
【０００３】
本発明において、原料化合物である式  化４の３−カレン、中間体の式  化５の３−カランエポキシドおよび目的物の式  化６のカランジオールにおける飛楔型表示はシス／トランスの相対立体配置を表し、式  化４の３−カレン、式  化５の３−カランエポキシドおよび式  化６のカランジオールは各々光学活性体でもラセミ体でもよい。本発明の方法において、工程ａにおいて、式  化４の３−カレンは立体選択的に式  化５の３−カランエポキシドにエポキシ化され、工程ｂにおいて、式  化５の３−カランエポキシドは立体選択的に式  化６のカランジオールに変換される。
本発明の方法によれば、良好な収率で目的物を取得することができるだけでなく、工程ａのエポキシ化反応において、安価でかつ反応後の後処理も容易な過酸化水素を用い、また、工程ｂにおいては、含水エタノール中で反応を行うことにより、反応の容積効率も良好な状態で行うことができ、工業的規模の実施においても有利である。
【０００４】
以下、工程ａについて詳しく説明する。
反応は通常、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール等のアルコール類またはこれらのアルコール類と水との混合溶媒系（その混合比は容量比で通常７０：３０〜９９：１、好ましくは８５：１５〜９５：５である）において行い、反応温度は室温から８０℃の範囲が望ましく、特に５５〜６５℃の範囲が望ましく、反応時間は通常３〜４８時間である。
用いられるニトリルとしては、例えばアセトニトリル、プロピオニトリル、イソブチロニトリル、ベンゾニトリル等があげられる。
過酸化水素としては通常過酸化水素水を用い、該過酸化水素水としては２５〜７５％濃度のものを通常用いるが、特に３５〜６０％濃度のものを使用するのが良い。
式  化４の３−カレンとニトリルと過酸化水素の使用比率としては、式  化４の３−カレン１モルに対して、ニトリルと過酸化水素を各々  １．０〜５．０  モルの割合用いるのが良く、特に  １．５〜２．５  モルの割合用いるのが望ましい。
反応は、式  化４の３−カレンとニトリルの溶液に、溶液中のｐＨを  ７．５〜８．０  に保ちながら、過酸化水素水を滴下することにより行うのが好ましい。溶液中のｐＨを  ７．５〜８．０  に保つのは、例えば、水酸化ナトリウム水溶液等のアルカリ水を過酸化水素水と同時に滴下する事などにより達成することができるが、さらに必要に応じ、ｐＨ緩衝剤としてＮａ２  ＨＰＯ４  等を加えても良い。
反応終了後の反応液は、必要に応じＮａ２  ＳＯ３  、ＮａＯＣｌ、Ｎａ２  Ｓ２  Ｏ３  等で過剰の過酸化水素を分解したのち、水洗、濃縮等の通常の後処理を行って、式  化５の３−カランエポキシドを単離することができる。
【０００５】
次に、工程ｂについて詳しく説明する。
反応は１００〜２００℃の温度範囲で行うことが望ましく、特に１２０〜１８０℃の温度範囲で行うのが良い。反応圧力は通常５〜１５ｋｇ／ｃｍ２  である。反応時間は通常６〜４８時間である。
用いられるアルカリ金属水酸化物としては、例えば水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等があげられ、アルカリ金属炭酸塩としては、例えば炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム等があげられるが、水酸化ナトリウムを使うのが望ましい。
用いられるエタノール量は、広範囲で有効であるが、特に全容量の１０〜４０％となるように加えるのが望ましい。水の量は、式  化５の３−カランエポキシド１容量に対し、１〜３容量という少量で目的を達することができるが、３容量以上使用してもよい。
反応終了後の反応液は、水洗、濃縮等の通常の後処理を行い、必要に応じ精留操作に付すことにより、式  化６の３，４−カランジオールを単離することができる。
【０００６】
【実施例】
以下、実施例等をあげて、本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの例に限定されるものではない。
実施例１
５００ｍｌ容５口フラスコにＮ２  雰囲気下、（＋）−３−カレン４０．８ｇ、エタノール１１４ｇ、水５ｇ、アセトニトリル  ３０．７５ｇおよび  ０．１Ｍ  Ｎａ２  ＨＰＯ４  水溶液  ０．３７５ｍｌを仕込み攪拌した。反応温度を６０℃にｐＨを  ７．５〜８．０  に保ちながら（４０％水酸化ナトリウム水溶液約５ｍｌを後記５０％過酸化水素水と同時に滴下して達成）６時間かけて５０％過酸化水素水５１ｇを滴下し、その後６０℃にて１８時間反応させた。その後、室温まで冷却し、Ｎａ２  ＳＯ３    １５ｇを系内の温度が４０℃を越えないように加えて、未反応の過酸化水素を分解した。次に、減圧下でエタノールを留去した後、飽和食塩水５０ｇを加えて油層を２回水洗してから静置、分液した。
分液により得た油層（粗３α−エポキシカラン）４２ｇを１リットル容のオートクレーブ装置（ＳＵＳ−３１６）にエタノール３０ｇおよび５％水酸化ナトリウム水溶液７０ｇとともに仕込み、１７０℃で２０時間（１１ｋｇ／ｃｍ２  ）反応させた。反応混合物を静置、分液後、油層を取り出し、５０ｍｌの飽和食塩水および蒸留水で順次洗浄してから濃縮し、４１ｇの粗生成物を得た。
これをワイドボアＧＣキャピラリーカラムであるＨＰ−２０（長さ３０ｍ：内径０．５３ｍｍ）を用いたガスクロマトグラフ（条件：カラム温度：１００℃から５℃／ｍｉｎ  で１６０℃まで昇温し、以後一定；ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ  およびｄｅｔｅｃｔｉｏｎ  ｔｅｍｐ．  ＝２４０℃）で分析し、１Ｓ，３Ｓ，４Ｓ，６Ｒ−カラン−３，４−ジオール（保持時間：３１分／面百率７３％）が生成していることを確認した。尚、異性体である１Ｓ，３Ｒ，４Ｒ，６Ｒ−カラン−３，４−ジオール（保持時間：３０分／面百率７％）が副生していた。
反応粗生成物を精留し、１４５℃、１０〜１２ｍｍＨｇで留出される１Ｓ，３Ｓ，４Ｓ，６Ｒ−カラン−３，４−ジオールと１Ｓ，３Ｒ，４Ｒ，６Ｒ−カラン−３，４−ジオールの混合物３５ｇ（含有比率１０：１；トータルで純度９６％；（＋）−３−カレンからの純収率６９％）を得た。
実施例２
５００ｍｌ容５口フラスコにＮ２  雰囲気下、（＋）−３−カレン４０．８ｇ、メタノール１１４ｇ、水５ｇ、アセトニトリル  ３０．７５ｇおよび  ０．１Ｍ  Ｎａ２  ＨＰＯ４  水溶液  ０．３７５ｍｌを仕込み攪拌した。反応温度を６０℃にｐＨを  ７．５〜８．０  に保ちながら（４０％水酸化ナトリウム水溶液約５ｍｌを後記５０％過酸化水素水と同時に滴下して達成）６時間かけて５０％過酸化水素水５１ｇを滴下し、その後６０℃にて１８時間反応させた。その後、室温まで冷却し、Ｎａ２  ＳＯ３    １５ｇを系内の温度が４０℃を越えないように加えて、未反応の過酸化水素を分解した。次に、減圧下でエタノールを留去した後、飽和食塩水５０ｇを加えて油層を２回水洗してから静置、分液した。
分液により得た油層（粗３α−エポキシカラン）４２ｇを１リットル容のオートクレーブ装置（ＳＵＳ−３１６）にエタノール３０ｇおよび５％水酸化ナトリウム水溶液７０ｇとともに仕込み、１７０℃で２０時間（１１ｋｇ／ｃｍ２  ）反応させた。反応混合物を静置、分液後、油層を取り出し、５０ｍｌの飽和食塩水および蒸留水で順次洗浄してから濃縮し、４１ｇの粗生成物を得た。
これをワイドボアＧＣキャピラリーカラムであるＨＰ−２０（長さ３０ｍ：内径０．５３ｍｍ）を用いたガスクロマトグラフ（条件：カラム温度：１００℃から５℃／ｍｉｎ  で１６０℃まで昇温し、以後一定；ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ  およびｄｅｔｅｃｔｉｏｎ  ｔｅｍｐ．  ＝２４０℃）で分析し、１Ｓ，３Ｓ，４Ｓ，６Ｒ−カラン−３，４−ジオール（保持時間：３１分／面百率７３％）が生成していることを確認した。尚、異性体である１Ｓ，３Ｒ，４Ｒ，６Ｒ−カラン−３，４−ジオール（保持時間：３０分／面百率７％）が副生していた。
反応粗生成物を精留し、１４５℃、１０〜１２ｍｍＨｇで留出される１Ｓ，３Ｓ，４Ｓ，６Ｒ−カラン−３，４−ジオールと１Ｓ，３Ｒ，４Ｒ，６Ｒ−カラン−３，４−ジオールの混合物３５ｇ（含有比率１０：１；トータルで純度９６％；（＋）−３−カレンからの純収率６９％）を得た。
【０００７】
参考比較例１
実施例１に記載の方法により得た粗３α−エポキシカラン４２ｇを１リットル容のオートクレーブ装置（ＳＵＳ−３１６）にメタノール３０ｇおよび５％水酸化ナトリウム水溶液７０ｇとともに仕込み、１３０℃で２０時間（４ｋｇ／ｃｍ２  ）反応させた。反応混合物を静置、分液後、油層を取り出し、５０ｍｌの飽和食塩水および蒸留水で順次洗浄してから濃縮し、４１ｇの粗生成物を得た。
これをガスクロマトグラフ（条件は実施例１と同じ）で分析し、１Ｓ，３Ｓ，４Ｓ，６Ｒ−カランジオール（保持時間：３１分／面百率４０％）が生成していることを確認した。尚、異性体である１Ｓ，３Ｒ，４Ｒ，６Ｒ−カランジオール（保持時間：３０分／面百率４％）が副生していた。また、実施例１においては、殆ど副生しなかったアルキルエーテル体（１Ｓ，３Ｓ，４Ｓ，６Ｒ−３−メトキシ−４−ヒドロキシカラン：保持時間：１０．５分／面百率３２％）も生成していた。
粗生成物を精留し、アルキルエーテル体（１Ｓ，３Ｓ，４Ｓ，６Ｒ−３−メトキシ−４−ヒドロキシカラン：精留での留出条件；１０５℃、１０〜１２ｍｍＨｇ、純度９０％）約１６ｇおよび１Ｓ，３Ｓ，４Ｓ，６Ｒ−カランジオールと１Ｓ，３Ｒ，４Ｒ，６Ｒ−カランジオールの混合物１９ｇ（含有比率１０：１；精留での留出条件；１４５℃、１０〜１２ｍｍＨｇ；トータル純度９６％；（＋）−３−カレンからの純収率３９％）を得た。
このように、実施例１の工程ｂにおいてエタノールに替えてメタノールを用いた場合には、エタノールを用いた場合よりも収率が劣った。
【０００８】
参考比較例２
実施例１に記載の方法により得た粗３α−エポキシカラン４２ｇを１リットル容のオートクレーブ装置（ＳＵＳ−３１６）にイソプロパノール３０ｇおよび５％水酸化ナトリウム水溶液７０ｇとともに仕込み、１６０℃で２０時間（８ｋｇ／ｃｍ２  ）反応させた。反応混合物を静置、分液後、油層を取り出し、５０ｍｌの飽和食塩水および蒸留水で順次洗浄してから濃縮し、３８ｇの粗生成物を得た。
これをガスクロマトグラフ（条件は実施例１と同じ）で分析し、１Ｓ，３Ｓ，４Ｓ，６Ｒ−カランジオール（保持時間：３１分／面百率３６％）が生成していることを確認した。尚、異性体である１Ｓ，３Ｒ，４Ｒ，６Ｒ−カランジオール（保持時間：３０分／面百率３％）が副生していた。また、原料の３α−エポキシカラン（保持時間：  ６．５分／面百率５０％）が残存していた。
粗生成物を精留し、１Ｓ，３Ｓ，４Ｓ，６Ｒ−カランジオールと１Ｓ，３Ｒ，４Ｒ，６Ｒ−カランジオールの混合物約１６ｇ（含有比率１０：１；精留での留出条件；１４５℃、１０〜１２ｍｍＨｇ；トータル純度９６％；（＋）−３−カレンからの純収率２８％）を得た。尚、精留の際に８０℃、１０〜１２ｍｍＨｇの条件で留出する１９ｇの３α−エポキシカランを回収した。
このように、実施例１の工程ｂにおいてエタノールに替えてイソプロパノールを用いた場合には、エタノールを用いた場合よりも収率が劣った。
【０００９】
参考比較例３
実施例１に記載の方法により得た粗３α−エポキシカラン４２ｇを１リットル容のオートクレーブ装置（ＳＵＳ−３１６）に５％水酸化ナトリウム水溶液１００ｇとともに仕込み、１７０℃で２０時間（６ｋｇ／ｃｍ２  ）反応させた。反応混合物を静置、分液後、油層を取り出し、５０ｍｌの飽和食塩水および蒸留水で順次洗浄してから濃縮し、４１ｇの粗生成物を得た。
これをガスクロマトグラフ（条件は実施例１と同じ）で分析し、１Ｓ，３Ｓ，４Ｓ，６Ｒ−カランジオール（保持時間：３１分／面百率２７％）が生成していることを確認した。尚、異性体である１Ｓ，３Ｒ，４Ｒ，６Ｒ−カランジオール（保持時間：３０分／面百率３％）が副生していた。また、原料の３α−エポキシカラン（保持時間：  ６．５分／面百率６０％）が残存していた。
粗生成物を精留し、１４５℃、１０〜１２ｍｍＨｇで留出する１Ｓ，３Ｓ，４Ｓ，６Ｒ−カランジオールと１Ｓ，３Ｒ，４Ｒ，６Ｒ−カランジオールの混合物１２ｇ（含有比率１０：１；トータル純度９６％；（＋）−３−カレンからの純収率２４％）を得た。尚、精留の際に、２５ｇの３α−エポキシカラン（８０℃、１０〜１２ｍｍＨｇで留出）を回収した。
このように、実施例１の工程ｂにおいてエタノールを用いない場合には、エタノールを用いた場合よりも収率が劣った。
【００１０】
【発明の効果】
本発明の方法によれば、式  化６で示される３，４−カランジオールを工業的にも有利に製造することができる。