(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記一般式（I）又は下記一般式（II）で示される5-ホルミル-3-ヒドロキシメチルシクロヘキサン-1-カルボン酸化合物のヘミアセタール化物。
【化１】
0003610483.tif 000010
（式中、Rはアルキル基を示す。）
【化２】
0003610483.tif 000011
（式中、Rはアルキル基を示す。）
【請求項２】
前記一般式（I）及び前記一般式（II）で示される5-ホルミル-3-ヒドロキシメチルシクロヘキサン-1-カルボン酸化合物からなるヘミアセタール化異性体混合物。
【請求項３】
下記一般式（IV）で示されるトリシクロウンデカン化合物。
【化３】
0003610483.tif 000012
（式中、Rはアルキル基を示す。）
【請求項４】
下記一般式（V）で示されるラクトン化合物を加水分解させることを特徴とする、前記一般式（I）及び／又は前記一般式（II）で示される5-ホルミル-3-ヒドロキシメチルシクロヘキサン-1-カルボン酸化合物のヘミアセタール化物の製造方法。
【化４】
0003610483.tif 000013
（式中、Rはアルキル基を示す。）
【請求項５】
下記一般式（VI)で示されるトリオール化合物を酸化させることを特徴とする、前記一般式（I）で示される5-ホルミル-3-ヒドロキシメチルシクロヘキサン-1-カルボン酸化合物のヘミアセタール化物の製造方法。
【化５】
0003610483.tif 000014
（式中、Rはアルキル基を示す。）
【請求項６】
前記一般式（I）で示される5-ホルミル-3-ヒドロキシメチルシクロヘキサン-1-カルボン酸化合物のヘミアセタール化物を脱水させることを特徴とする、前記一般式（IV）で示されるトリシクロウンデカン化合物の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、新規な5-ホルミル-3-ヒドロキシメチルシクロヘキサン-1-カルボン酸化合物及びそれらの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、ウルチタン環に酸素原子を３個有するトリオキサウルチタン化合物、分子内にラクトン構造とホルミル基を有するラクトン化合物および分子内にホルミル基を３個有するトリアルデヒド化合物等のシクロヘキサン誘導体は知られている（H. Izumi 他, J. Org. Chem., Vol. 62, 1173 (1997)）。
しかしながら、これらの誘導体は応用面での用途に制約があり、アルコールとして機能するヒドロキシメチル基、アルデヒドとして機能するホルミル基およびカルボン酸として機能するカルボキシル基等の複数の官能基を同時に有する、多官能のシクロヘキサン誘導体の開発が要請されていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記事情に鑑みなされたものであって、応用面での幅広い用途が期待される新規な5-ホルミル-3-ヒドロキシメチルシクロヘキサン-1-カルボン酸化合物及びそれらの有利な製造方法を提供することを目的とする。
【０００４】
【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べく鋭意研究を重ねた結果、分子内にラクトン構造とホルミル基を有するラクトン化合物の加水分解反応及びトリオール化合物の酸化反応の過程において、意外にも応用面での幅広い用途が期待される新規な5-ホルミル-3-ヒドロキシメチルシクロヘキサン-1-カルボン酸化合物及びその誘導体が得られることを見い出し本発明を完成するに至った。
即ち、本発明によれば、第一に、下記一般式（I）又は下記一般式（II）で示される5-ホルミル-3-ヒドロキシメチルシクロヘキサン-1-カルボン酸化合物のヘミアセタール化物が提供される。
【化６】
0003610483.tif 000002
（式中、Rはアルキル基を示す。）
【化７】
0003610483.tif 000003
（式中、Rはアルキル基を示す。）
第二に、前記一般式（I）及び前記一般式（II）で示される5-ホルミル-3-ヒドロキシメチルシクロヘキサン-1-カルボン酸化合物からなるヘミアセタール化異性体混合物が提供される。
第三に、下記一般式（IV）で示されるトリシクロウンデカン化合物が提供される。
【化８】
0003610483.tif 000004
（式中、Rはアルキル基を示す。）
第四に、下記一般式（V）で示されるラクトン化合物を加水分解させることを特徴とする、前記一般式（I）及び／又は前記一般式（II）で示される5-ホルミル-3-ヒドロキシメチルシクロヘキサン-1-カルボン酸化合物のヘミアセタール化物の製造方法が提供される。
【化９】
0003610483.tif 000005
（式中、Rはアルキル基を示す。）
第五に、下記一般式（VI)で示されるトリオール化合物を酸化させることを特徴とする、前記一般式（I）で示される5-ホルミル-3-ヒドロキシメチルシクロヘキサン-1-カルボン酸化合物のヘミアセタール化物の製造方法が提供される。
【化１０】
0003610483.tif 000006
（式中、Rはアルキル基を示す。）
第六に、前記一般式（I）で示される5-ホルミル-3-ヒドロキシメチルシクロヘキサン-1-カルボン酸化合物のヘミアセタール化物を脱水させることを特徴とする、前記一般式（IV）で示されるトリシクロウンデカン化合物の製造方法が提供される。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明に係る新規な前記一般式（I）及び一般式（II）で表される化合物は、下記一般式（III）で示されるカルボン酸化合物のヘミアセタール化物であって、分子内に近接するヘミアセタール構造及びカルボキシル基を有し、互いに、シス、トランスの関係にある幾何異性体であることを特徴としている。
【化１１】
0003610483.tif 000007
（式中、Rはアルキル基を示す。）
また、本発明に係る新規な前記一般式（IV）で示されるトリシクロウンデカン化合物は、ヘミアセタール化とエステル化を同時に受けていることを特徴としている。
【０００６】
前記一般式（I）及び前記一般式（II）で示されるヘミアセタール化物は、例えば既知の方法で製造される前記一般式（V）で示されるラクトン化合物（H. Izumi 他, J. Org. Chem., Vol. 62, 1173 (1997)）を好ましくはアセトン、ジメチルスルホキシドなどの極性溶媒中で加水分解させることにより簡単に得ることができる。
【０００７】
上記加水分解反応は、プロトン供与性のトリフルオロ酢酸、塩酸などのブレンステッド酸を添加することにより、短時間で反応を完結させることができる。反応温度は、特に制限はないが、１５〜７０ ℃程度の範囲で行うことが望ましい。
【０００８】
そして、本願発明の目的とする新規化合物である、ヘミアセタール化物（I）及び（II）は前記加水分解反応に従い反応を行い、粗生成物を得、ついでこれをクロマトグラフィーなどの精製手段を講じることにより高収率で得ることができる。
【０００９】
また、本発明に係る、前記一般式（I）で示されるヘミアセタール化物は、前記方法以外でも得ることができ、例えば既知の方法で製造される前記一般式（VI）で示されるトリオール化合物（H. A. Mayer 他, Chem. Ber., Vol. 126, 1341 (1993)）を酸化させることによっても製造することができる。
【００１０】
上記酸化反応は、（a）７当量以上のトリフルオロ酢酸無水物およびジメチルスルホキシド、（b）８〜２２当量のトリエチルアミン、（c）酸処理、の条件下で行うとヘミアセタール化物（I）の収率が向上するので好ましい。
【００１１】
この反応式を以下に示す。
【化１２】
0003610483.tif 000008
（式中、Rはアルキル基、TFAAはトリフルオロ酢酸無水物、DMSOはジメチルスルホキシドを示す。）
ここで、反応溶媒は塩化メチレン、酸はプロトン供与性の塩酸をはじめとするブレンステッド酸を用いることができる。また、反応温度は、トリエチルアミンを添加するまでは-５５ ℃以下で行い、その後は室温で反応させる。反応効率を上げるためには、たえず効果的に反応液を撹拌することが好ましい。
そして、上記反応式に従い反応を行い、反応終了後に抽出処理し、粗生成物を得、ついでこれをクロマトグラフィーなどの精製手段を講じることにより、ヘミアセタール化物（I）、トリオキサウルチタン化合物（VII）、ラクトン化合物（V）およびトリアルデヒド化合物（VIII）を得ることができる。
【００１２】
この新規化合物であるヘミアセタール化物（I）のヘミアセタール構造及びカルボキシル基は、極めて活性が高く、溶媒の極性に依存して5-ホルミル-3-ヒドロキシメチルシクロヘキサン-1-カルボン酸化合物（III）を経由して、ヘミアセタール化物（II）、ラクトン化合物（V）、トリシクロウンデカン化合物（IV）へと化学形を変換することができる。
【００１３】
この反応式を以下に示す。
【化１３】
0003610483.tif 000009
（式中、Rはアルキル基を示す。）
【００１４】
従って、本発明によれば、このヘミアセタール化物（I）をクロロホルムに溶解させると、トリシクロウンデカン化合物（IV）とラクトン化合物（V）の平衡混合物を得ることができる。
また、このヘミアセタール化物（I）をアセトンに溶解させると、ヘミアセタール化物（I）とヘミアセタール化物（II）の平衡混合物を得ることができる。
いずれの平衡混合物もクロロホルムあるいはアセトンを留去した後、ジメチルスルホキシドに溶解するとヘミアセタール化物（I）がほぼ完全に再生する。
反応温度は、特に制限はないが、１５〜７０ ℃程度の範囲で行うことが望ましい。
【００１５】
また、本発明の新規化合物であるトリシクロウンデカン化合物（IV）を得るには、ヘミアセタール化物（I）を好ましくはクロロホルムに溶解させて前記平衡混合物を得た後、クロロホルムを留去し、１７０ ℃以上で加熱して粗生成物を得、ついでこれを抽出処理し、分子蒸留などの精製手段を講じることにより高収率で得ることができる。
【００１６】
本発明に係る前記一般式（I)〜（IV）で示される化合物は、近接した位置に、アルコール、アルデヒド及びカルボン酸部位等を有しており、それぞれの置換基の機能を利用することにより、機能性ポリマー及び機能性オリゴマーのモノマー用原料として、また分子認識機能を利用したセンサー、薬剤などの用途が期待される。
具体的には、5-ホルミル-3-ヒドロキシメチルシクロヘキサン-1-カルボン酸化合物（III）を介した、そのヘミアセタール化物（I）、ヘミアセタール化物（II）、及びトリシクロウンデカン化合物（IV）への、溶媒の極性を利用した各種反応は、界面活性剤、薬剤、センサーおよび分子認識剤などの新規ホスト化合物の開発への応用が期待される。
また、本発明方法によれば、新規化合物であるヘミアセタール化物（I）、ヘミアセタール化物（II）及びトリシクロウンデカン化合物（IV）を容易かつ高収率で得ることができる。
【００１７】
【実施例】
次に本発明を実施例により、さらに詳細に説明する。
【００１８】
実施例１
トリフルオロ酢酸無水物 7.26 gとジメチルスルホキシド 4 mlの混合物を塩化メチレン中-５５ ℃で３０分撹拌した。この溶液に、ジメチルスルホキシドと塩化メチレンの混合溶媒に溶かしたトリオール化合物（VI）1.04 gを加え、-５５ ℃で２時間撹拌した。トリエチルアミン15 mlを加えた後、反応温度を室温に戻した。反応液を塩酸で酸処理し、常法に従い抽出処理して得られた粗生成物を、クロマトグラフィーにより精製し、ヘミアセタール化物（I）（102 mg, 9 %）、トリオキサウルチタン化合物（VII）（60 mg, 6 %）、ラクトン化合物（V）（痕跡量）を得た（R；メチル基）。ヘミアセタール化物（I）の分光学的データを以下に示す。
１H NMR(重ジメチルスルホキシド):δ 0.67(s, 3H, メチルH)、0.73(s, 3H, メチルH)、0.75(d, 1H, メチレンH)、0.89(d, 2H, メチレンH)、1.01(s, 3H, メチルH)、1.59(d, 1H, メチレンH)、2.27(d, 2H, メチレンH)、3.15(d, 1H, メチレンH)、3.39(d, 1H, メチレンH)、4.51(d, 1H, メチンH)、5.82(d, 1H, OH)、11.43(br.s, 1H, COOH)
IR(KBr): 1692 cm−１
M＋(m/z): 228.1343（計算値: 228.1362）
【００１９】
実施例２
実施例１で得たヘミアセタール化物（I）46 mgをクロロホルムに溶かし、３日撹拌した。反応液からクロロホルムを留去し、１７０ ℃で３０分加熱した。室温に冷却した後、常法に従い抽出処理して得られた粗生成物を、分子蒸留により精製し、無色固体として6.4 mg（15 %）のトリシクロウンデカン化合物（IV）（R；メチル基）を得た。このものの分光学的データを以下に示す。
１H NMR(重ベンゼン):δ 0.33(d, 1H, メチレンH)、0.43(s, 3H, メチルH)、0.45(d, 1H, メチレンH)、0.61(s, 3H, メチルH)、0.62(d, 1H, メチレンH)、1.09(s, 3H, メチルH)、1.16(d, 1H, メチレンH)、1.19(d, 1H, メチレンH)、1.32(d, 1H, メチレンH)、3.14(d, 1H, メチレンH)、3.35(d, 1H, メチレンH)、5.23(s, 1H, メチンH)
M＋(m/z): 210.1267（計算値: 210.1256）
【００２０】
実施例３
実施例１で得たヘミアセタール化物（I）7.5 mgをアセトンに溶かし室温で３日反応させた。反応後、ヘミアセタール化物（I）及び（II）の平衡混合物を与えた。反応液からアセトンを留去した後、この平衡混合物をジメチルスルホキシドに溶かして室温で３日反応させると、ヘミアセタール化物（II）がほぼ再生した。
また、ラクトン化合物（V）5.4 mgを、水を含んだアセトンに溶かすことによっても、ヘミアセタール化物（I）及び（II）の平衡混合物が得られた。ヘミアセタール化物（II）のNMRデータを以下に示す。
１H NMR(重アセトン):δ 0.74(s, 3H, メチルH)、0.81(s, 3H, メチルH)、0.88(d, 1H, メチレンH)、1.12(d, 1H, メチレンH)、1.14(s, 3H, メチルH)、1.19(d, 1H, メチレンH)、1.32(d, 1H, メチレンH)、2.39(d, 1H, メチレンH)、2.52(d, 1H, メチレンH)、3.22(d, 1H, メチレンH)、3.63(d, 1H, メチレンH)、3.99(d, 1H, OH)、4.20(d, 1H, メチンH)
【００２１】
実施例４
実施例１で得たヘミアセタール化物（I）7.5 mgをクロロホルムに溶かし室温で２０時間反応させた。反応後、トリシクロウンデカン化合物（IV）とラクトン化合物（V）の平衡混合物を与えた。反応液からクロロホルムを留去した後、この平衡混合物をジメチルスルホキシドに溶かして室温で反応させると、ヘミアセタール化物（I）がほぼ再生した。
【００２２】
【発明の効果】
本発明に係る前記一般式（I)〜（IV）で示される化合物は、近接した位置に、アルコール、アルデヒド及びカルボン酸部位等を有しており、それぞれの置換基の機能を利用することにより、機能性ポリマー及び機能性オリゴマーのモノマー用原料として、また分子認識機能を利用したセンサー、薬剤などの用途が期待される。
具体的には、5-ホルミル-3-ヒドロキシメチルシクロヘキサン-1-カルボン酸化合物（III）を介したそのヘミアセタール化物（I）、ヘミアセタール化物（II）、及びトリシクロウンデカン化合物（IV）への、溶媒の極性を利用した各種反応は、界面活性剤、薬剤、センサーおよび分子認識剤などの新規ホスト化合物の開発への応用が期待される。
また、本発明方法によれば、新規化合物であるヘミアセタール化物（I）、ヘミアセタール化物（II）及びトリシクロウンデカン化合物（IV）を容易かつ高収率で得ることができる。