(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
３−メチル−３−メトキシブタナール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は３−ヒドロキシ−３−メチルブタナール及び／又は３−メチル−３−メトキシブタナールの製造方法に関する。
【０００２】
本発明により提供される３−ヒドロキシ−３−メチルブタナール及び／又は３−メチル−３−メトキシブタナール（以下、３−ヒドロキシ−３−メチルブタナール及び／又は３−メチル−３−メトキシブタナールを３−置換−３−メチルブタナールと称することがある）は、例えば、脱水反応あるいは脱メタノール反応に付することによりセネシオンアルデヒドに誘導でき、医薬、香料、農薬などの合成原料として有用である。
【０００３】
【従来の技術】
従来、３−ヒドロキシ−３−メチルブタナールの製造法として下記のような方法が知られている。すなわち、
▲１▼２−メチル−４−ペンテン−２−オールをオゾン分解する方法（例えば、Ｊ．Ｏｒｇ．Ｃｈｅｍ．（１９８７），５２（９），１７９０−４など）。
▲２▼アセトンとビニルエーテルを水銀ランプの光照射下に反応させてジメチルアルコキシオキセタンとした後、加水分解する方法（例えば、米国特許３７０９９４４号など）。
▲３▼天然物であるＢｌａｋｅｓｌｅａ  ｔｒｉｓｐｏｒａの揮発成分に含まれる３−ヒドロキシ−３−メチルブタナールを単離する方法（例えば、Ｐｈｙｔｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ（１９８０），１９（６），１１３３−５）。
しかしながら、▲１▼の方法は爆発の危険性があるオゾンを使用しなければならず、▲２▼の方法は水銀ランプの使用など、極めて特殊な工業的装置を必要とする。また、▲３▼の天然物からの単離は原料供給が安定しないなどの欠点を有しており、いずれも工業的製法としては不適当である。
【０００４】
また、３−メチル−３−メトキシブタナールは、医薬、農薬、例えば第一菊酸の原料であるセネシオン酸の中間体化合物として有用であるにもかかわらず、その合成法は知られておらず、新規な化合物である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明は上記のような有用性を持つ化合物である３−置換−３−メチルブタナールを、工業的規模で製造されている原料から、容易にしかも安価に製造することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、３−ヒドロキシ−３−メチルブタノール及び／又は３−メチル−３−メトキシブタノールをＮ−オキシル化合物の存在下に次亜塩素酸塩で酸化することにより、３−ヒドロキシ−３−メチルブタナール及び／又は３−メチル−３−メトキシブタナールを高収率で容易に製造しうることを見出し、本発明に至った。
【０００７】
なお、本発明により得られる上記３−メチル−３−メトキシブタナールは文献未載の新規化合物であり、この化合物は、もう一方の生成物である３−ヒドロキシ−３−メチルブタナールとともに医薬、農薬、例えば第一菊酸の原料であるセネシオンアルデヒドの合成中間体として有用である。
【０００８】
本発明において反応原料として用いられる３−ヒドロキシ−３−メチルブタノール及び／又は３−メチル−３−メトキシブタノール（以下、３−ヒドロキシ−３−メチルブタノール及び／又は３−メチル−３−メトキシブタノールを３−置換−３−メチルブタノールあるいは基質と称することがある）は、イソブテンとホルムアルデヒドとから合成される４，４−ジメチル−１，３−ジオキサンをイオン交換樹脂の存在下メタノールを溶媒に用いて分解することにより容易に製造することができる（特開昭５３−１２４２０５号公報）。
【０００９】
本発明において３−置換−３−メチルブタノールはＮ−オキシル化合物の存在下に次亜塩素酸塩で酸化されるが、その際、基質に対して量論量の酸化剤を必要とする。すなわち、収率よく反応を進めるためには当モル付近の酸化剤の使用が推奨される。酸化剤として用いられる次亜塩素酸塩は、例えば次亜塩素酸ナトリウム、次亜塩素酸カリウム及び次亜塩素酸カルシウムなどであり、工業的に安価に入手できる水溶液（例えば、次亜塩素酸ナトリウムの１３％水溶液）もしくは粉末（例えば、さらし粉）をそのまま、あるいは水で希釈して使用することができる。
【００１０】
本発明においては、次亜塩素酸塩と組合せて、触媒としてＮ−オキシル化合物を用いることが必要である。Ｎ−オキシル化合物は、いわゆるヒンダードアミンのＮ−オキシル化合物であり、例えば、２，２，６，６−テトラメチルピペリジニルオキシ（ＴＥＭＰＯ）、４−アセトキシ−２，２，６，６−テトラメチルピペリジニルオキシ、４−アセトアミド−２，２，６，６−テトラメチルピペリジニルオキシ、４−ベンゾイルオキシ−２，２，６，６−テトラメチルピペリジニルオキシ、４−メトキシ−２，２，６，６−テトラメチルピペリジニルオキシ、４−ベンジルオキシ−２，２，６，６−テトラメチルピペリジニルオキシなどである。Ｎ−オキシル化合物の使用量は、基質に対して通常０．０１モル％以上であるが、反応面及び経済的観点から０．１〜２モル％の使用が好ましい。
【００１１】
本発明において溶媒は必須ではないが、酸化反応が阻害されない限りその使用は差し支えない。使用しうる溶媒としては、例えば、トルエン、ベンゼン、シクロヘキサンなどの炭化水素溶媒；塩化メチレン、クロロホルム、四塩化炭素、ジクロルエタン、塩化ベンゼンなどのハロゲン化炭化水素溶媒などが使用できるが、特に塩化メチレンなどのハロゲン化炭化水素溶媒が好ましい。溶媒の使用量について特に制限はないが、反応器での生産効率面などから基質に対して一般に０．５〜１０倍容量の使用が実際的である。
【００１２】
また、本発明においては反応系のｐＨを３〜９の範囲に保持するのが好ましく、塩を添加することにより水素イオン濃度（ｐＨ）を調節するのがよい。使用可能な塩としては、例えば、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム、リン酸一水素ナトリウム、リン酸一水素カリウム、リン酸二水素ナトリウム、リン酸二水素カリウムなどがあげられる。塩の使用量は添加する塩の種類によって変わるが、例えば、リン酸二水素ナトリウムの場合には基質に対して通常５〜２０モル％が使用される。なお、これらの塩は、通常５０％以内の水溶液として使用するのがよい。また、反応を促進する目的で臭化ナトリウム、臭化カリウム、沃化ナトリウム、沃化カリウムなどのハロゲン化塩を添加することができる。これらのハロゲン化塩の使用量は基質に対して通常０．１〜１０モル％である。
【００１３】
本発明方法にしたがう反応は、一般に、基質、Ｎ−オキシル化合物及び塩の水溶液、必要により使用される溶媒、更に反応促進のためのハロゲン化塩を予め投入した撹拌機付きの反応器に、次亜塩素酸塩を徐々に添加しながら行われる。次亜塩素酸塩の滴下中及び反応中は撹拌を激しくすることが肝要である。反応温度は好ましくは０〜５０℃、より好ましくは５〜２０℃の温度範囲内である。反応は次亜塩素酸塩の添加と同時に進行し、滴下終了後、通常２時間以内に終了する。
【００１４】
上記の方法によって反応が終了した混合物を有機溶媒による抽出に付することにより、該混合物から生成物である３−置換−３−メチルブタナールを分離する。抽出溶媒としては、例えば、トルエン、ベンゼン、シクロヘキサンなどの炭化水素溶媒；塩化メチレン、クロロホルム、四塩化炭素、ジクロルエタン、塩化ベンゼンなどのハロゲン化炭化水素溶媒；ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテルなどのエーテル溶媒などが使用できる。３−置換−３−メチルブタナールを含む抽出溶媒層から常圧もしくは減圧下で溶媒を留去することにより、３−置換−３−メチルブタナールを取得する。このようにして得られた３−置換−３−メチルブタナールは、段数を有する蒸留塔による減圧もしくは常圧蒸留、またはシリカゲルクロマトグラフィーなどによって更に高純度化することができる。
【００１５】
【実施例】
以下、実施例により本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００１６】
実施例１
５リットルの三口フラスコに３−メチル−３−メトキシブタノール４１３．５ｇ、水３５１．１ｇ、リン酸二水素カリウム６１．９ｇ、４−ベンジルオキシ−２，２，６，６−テトラメチルピペリジニルオキシ４．６ｇ、臭化ナトリウム９．０ｇ及び塩化メチレン７００．５ｇを仕込み、激しく撹拌しながら内温を６℃にセットした。次に、内温を５〜８℃に保ちながら滴下ロートから９．３％次亜塩素酸ナトリウム２９４７．０ｇを徐々に滴下した。滴下に約１００分を要した。滴下終了後、３０分間同じ条件下で撹拌し、静置した。塩化メチレン層を分液ロートで分液し、水層を更に６９８．０ｇの塩化メチレンで再抽出した。塩化メチレンを常圧下で留去し、粗生成物６８６．０ｇを得た。この中には目的物が５３．７ｗｔ％含まれていた。純量３６８．４ｇ、収率９０．６％であった。
【００１７】
なお、粗生成物１００．０ｇをヘリパック充填塔（理論段数１５段）で減圧蒸留し、沸点５７−６０℃／２６−３２ｍｍＨｇを有する純度９９％以上の目的物４８．９ｇを得た。このものはＮＭＲ分析の結果から３−メチル−３−メトキシブタナールであることを確認した。
【００１８】
ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３  、ｐｐｍ）：１．３０７（ｓ，６Ｈ）、２．５（ｍ，２Ｈ）、３．２５６（ｓ，３Ｈ）、９．８３１（ｄ，Ｈ）
【００１９】
実施例２
５リットルの三口フラスコに３−メチル−３−メトキシブタノール４１３．５ｇ、水３５１．１ｇ、リン酸二水素カリウム６１．９ｇ、４−ベンジルオキシ−２，２，６，６−テトラメチルピペリジニルオキシ４．６ｇ及び塩化メチレン７００．５ｇを仕込み、激しく撹拌しながら内温を６℃にセットした。次に、内温を５〜８℃に保ちながら滴下ロートから９．３％次亜塩素酸ナトリウム２９４７．０ｇを徐々に滴下した。滴下に約１００分を要した。滴下終了後、３０分間同じ条件下で撹拌し、静置した。塩化メチレン層を分液ロートで分液し、水層を更に６９８．０ｇの塩化メチレンで再抽出した。塩化メチレンを常圧下で留去し、粗生成物６８１．１ｇを得た。この中には目的物が５１．３ｗｔ％含まれていた。純量３４９．４ｇ、収率８６．０％であった。
【００２０】
実施例３
５リットルの三口フラスコに３−メチル−３−メトキシブタノール４１３．５ｇ、水３５１．１ｇ、リン酸二水素カリウム６１．９ｇ、４−ベンジルオキシ−２，２，６，６−テトラメチルピペリジニルオキシ２．３ｇ及び塩化メチレン７００．５ｇを仕込み、激しく撹拌しながら内温を６℃にセットした。次に、内温を５〜８℃に保ちながら滴下ロートから９．３％次亜塩素酸ナトリウム２９４７．０ｇを徐々に滴下した。滴下に約１００分を要した。滴下終了後、３０分間同じ条件下で撹拌し、静置した。塩化メチレン層を分液ロートで分液し、水層を更に６９８．０ｇの塩化メチレンで再抽出した。塩化メチレンを常圧下で留去し、粗生成物６９０．２ｇを得た。この中には目的物が５１．１ｗｔ％含まれていた。純量３５２．７ｇ、収率８６．８％であった。
【００２１】
実施例４
５リットルの三口フラスコに３−ヒドロキシ−３−メチルブタノール３６４．１ｇ、水３５１．１ｇ、リン酸二水素カリウム６１．９ｇ、４−ベンジルオキシ−２，２，６，６−テトラメチルピペリジニルオキシ４．６ｇ、臭化ナトリウム９．０ｇ及び塩化メチレン７００．５ｇを仕込み、激しく撹拌しながら内温を６℃にセットした。次に、内温を５〜１０℃に保ちながら滴下ロートから９．３％次亜塩素酸ナトリウム２９４７．０ｇを徐々に滴下した。滴下に約１００分を要した。滴下終了後、３０分間同じ条件下で撹拌し、静置した。塩化メチレン層を分液ロートで分液し、水層を更に６９８．０ｇの塩化メチレンで２回抽出した。塩化メチレンを常圧下で留去し、粗生成物６２７．７ｇを得た。この中には目的物が５０．３ｗｔ％含まれていた。純量３１５．７ｇ、収率８８．４％であった。
【００２２】
なお、粗生成物１００．０ｇをヘリパック充填塔（理論段数１５段）で減圧蒸留し、沸点５７−６０℃／２６−３２ｍｍＨｇを有する純度９９％以上の目的物４２．８ｇを得た。このものはＮＭＲ分析の結果から３−ヒドロキシ−３−メチルブタナールであることを確認した。
【００２３】
【発明の効果】
本発明によれば、工業的に安価に入手できる３−置換−３−メチルブタノールをＮ−オキシル化合物の存在下に次亜塩素酸塩で酸化することにより、医薬、香料、農薬などの合成原料として有用な３−置換−３−メチルブタナールを容易に製造することができる。