(57)【要約】【課題】第１級または第２級アルコールの新規酸化方法の提供【解決手段】下記式（１）2006182764.tif 000008（式中、Ｒ0ないしＲ4は、同一または異なって、直鎖状もしくは分岐状のＣ1-10アルキル基を表し、また、２つのＲ0は結合して分子内の窒素原子と共に５−７員の複素環を形成していてもよい。）で表わされるニトロキシラジカル化合物と共酸化剤を用い、第１級または第２級アルコールの酸化し、アルデヒドまたはケトンを製造する方法において、共酸化剤として、有機Ｎ−ブロモアミド化合物であるか、あるいはＮ−クロロコハク酸イミドと臭化物イオンの組合せを用いることを特徴とするアルデヒドまたはケトンの製造法。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記式（１）
【化１】
2006182764.tif 000005
（式中、Ｒ0ないしＲ4は、同一または異なって、直鎖状もしくは分岐状のＣ1-10アルキル基を表し、または２つのＲ0が結合して分子内の窒素原子と共に５−７員の複素環を形成していてもよい。）
で表わされるニトロキシラジカル化合物と共酸化剤を用い、第１級または第２級アルコールを有機溶媒中で酸化し、アルデヒドまたはケトンを製造する方法において、
共酸化剤として有機Ｎ−ブロモアミド化合物、またはＮ−クロロコハク酸イミドと臭化物イオンの組合せを用いることを特徴とするアルデヒドまたはケトンを製造する方法。
【請求項２】
ニトロキシラジカル化合物が一般式（１ａ）
【化２】
2006182764.tif 000006
（式中、Ｒ1ないしＲ4は請求項１と同じ基を表し、Ｒ5およびＲ6は、共に水素原子もしくはＣ1-6アルコキシ基を表すか、または一方は水素原子を表し、他方がヒドロキシル基、Ｃ1-6アルコキシ基、アシロキシ基、もしくはアシルアミノ基を表すか、あるいはＲ5とＲ6は一緒になって、式（ａ）〜（ｃ）
【化３】
2006182764.tif 000007
（上記式中Ｒ9はＣ1-6アルキルを表し、Ｒ10およびＲ11は、水素原子または同一もしくは異なって、Ｃ1-6アルキル基を表す。）で示されるいずれかのケタール基を表す。）
で表される化合物である請求項１記載の方法。
【請求項３】
ニトロキシラジカル化合物（１a）においてＲ1ないしＲ4がメチル基を表し、Ｒ5およびＲ6が共に水素原子であるか、または一方が水素原子で、他方がヒドロキシル基、メトキシ基、アセトキシ基、ベンゾイロキシ基もしくはアセトアミノ基である請求項２記載の方法。
【請求項４】
共酸化剤が有機Ｎ−ブロモアミド化合物である請求項１〜３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
有機Ｎ−ブロモアミド化合物がＮ−ブロモコハク酸イミドまたはＮ−ブロモアセトアミドである請求項４記載の方法。
【請求項６】
共酸化剤がＮ−クロロコハク酸イミドと臭化物イオンの組合せである請求項１〜３のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
臭化物イオン源がアルカリ金属臭化物または臭化物第４級アンモニウム塩である請求項６記載の方法。
【請求項８】
臭化物イオン源が、臭化ナトリウムまたは臭化カリウムである請求項６記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、１級または２級アルコールを酸化し、アルデヒドまたはケトンを製造する新規な方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
アルコール類をアルデヒドあるいはケトンに酸化する反応は、有機合成上極めて重要な反応の１つとして挙げられている。触媒量の２，２，６，６−テトラメチル−１−ピペリジン−１−オキシルラジカル（以下、ＴＥＭＰＯという）の存在下、酸化剤として次亜塩素酸ナトリウムを用いることで、アルコールを酸化することができることが知られている(例えば、非特許文献１参照)。また、酸化剤としては、Ｎ−クロロコハク酸イミド（以下、ＮＣＳ）（非特許文献２）やトリクロロイソシアヌル酸等のＮ−クロロ化合物（特許文献１）を使用できることも報告されている。
【０００３】
【特許文献１】特開平９−１６９６８５号公報
【非特許文献１】J. Org. Chem., 1987, 52, p.2529
【非特許文献２】J. Org. Chem., 1996, 61, p.7452
【０００４】
本発明者らは鋭意検討した結果、Ｎ−ブロモアミド化合物もしくはＮＣＳと臭化物イオンの組み合わせを用いることで、ＴＥＭＰＯ誘導体を触媒とする有機溶媒中でのアルコールの酸化反応が効率よく進行することを見出し、本発明を完成した。
【０００５】
本発明の目的は、１級もしくは２級アルコールを有機溶媒中で酸化し、アルデヒドあるいはケトンを効率よく製造する方法を提供することである。
即ち、本発明は、下記式（１）
【化１】
2006182764.tif 000002
（式中、Ｒ0ないしＲ4は、同一または異なって、直鎖状もしくは分岐状のＣ1-10アルキル基を表し、または２つのＲ0は結合して分子内の窒素原子と共に５−７員の複素環を形成していてもよい。）
で表されるニトロキシラジカル化合物と共酸化剤を用い第１級または第２級アルコールを酸化し、アルデヒドまたはケトンを製造する方法において、
共酸化剤として、有機Ｎ−ブロモアミド化合物、あるいはＮ−クロロコハク酸イミドと臭化物イオンの組合せを用いることを特徴とする、アルデヒドまたはケトンを製造する方法に関する。
【０００６】
本発明によれば有機溶媒中での反応であるため、煩雑なｐＨ調整を行うことや生成物の分解を伴わず、さらに共酸化剤を臭化物とすることで反応の汎用性が高くなるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本酸化反応で用いられる触媒は上記式（１）で表わされる化合物であるが、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において他の置換基を有していてもよい。例えばＲ0ないしＲ4のうち少なくともいずれか1つがＣ1-6アルコキシ基等で置換されたＣ1-6アルキル基であってもよい。
上記式（１）で表される化合物は公知の化合物であり、European Patent 574666 and 574667, etc.に記載された方法で製造できる。
【０００８】
本反応で用いられる触媒（１）は下記式（１ａ）で表されるものが好ましい。
【化２】
2006182764.tif 000003
（式中、Ｒ1ないしＲ4は上記と同じ基を表し、Ｒ5およびＲ6は、共に水素原子もしくはアルコキシ基を表すか、または一方は水素原子を表し、他方がヒドロキシル基、アルコキシ基、アシロキシ基、もしくはアシルアミノ基を表すか、あるいはＲ5とＲ6は一緒になって、式（ａ）〜（ｃ）
【化３】
2006182764.tif 000004
（上記式中Ｒ9はＣ1-6アルキルを表し、Ｒ10およびＲ11は、水素原子または同一もしくは異なって、Ｃ1-6アルキル基を表す。）で示されるケタール基のいずれかを表す。）
【０００９】
特に好ましくは、Ｒ1ないしＲ4がメチル基で、Ｒ5およびＲ6が、共に水素原子を表すか、または一方が水素原子を表し、他方がヒドロキシル基、メトキシ基、アセトキシ基、ベンゾイロキシ基もしくはアセトアミノ基の場合である。
【００１０】
式（１）で示される触媒の使用量は、基質であるアルコールに対して０.０１〜３０モル％が好ましく、特に好ましくは０.０５〜５モル％である。
【００１１】
本発明で用いられる共酸化剤として適切である有機Ｎ−ブロモアミド化合物は、例えばＮ−ブロモアセトアミド（以後、「ＮＢＡ」と略す。）、Ｎ−ブロモコハク酸イミド（以後、「ＮＢＳ」と略す。）、トリブロモイソシアヌル酸、ジブロモジメチルヒダントイン、Ｎ−ブロモフタル酸イミドなどが挙げられる。中でも、ＮＢＡ、ＮＢＳが好適に用いられる。
【００１２】
共酸化剤としてＮ−クロロコハク酸イミドと臭化物イオンの組合せを用いた場合の臭化物イオン源としては、臭化ナトリウム、臭化カリウムなどアルカリ金属臭化物、テトラブチルアンモニウムブロミド、ベンジルトリメチルアンモニウムブロミドのような臭化物第４級アンモニウム塩などを用いるのが好ましい。
【００１３】
共酸化剤として有機Ｎ−ブロモアミド化合物を使用する場合は、基質であるアルコールに対して当該有機Ｎ−ブロモアミド化合物は１.０５〜２当量用いるのが好ましく、さらに好ましくは、１.１〜１.５当量である。
【００１４】
一方、共酸化剤としてＮ−クロロコハク酸イミドと臭化物イオンの組合せを使用する場合には、基質であるアルコールに対して当該Ｎ−クロロコハク酸イミドは１.０５〜２当量用いるのが好ましく、さらに好ましくは、１.１〜１.５当量である。また、臭化物イオンは、基質であるアルコールに対して１〜１００モル％用いることができ、好ましくは５〜２０モル％である。
【００１５】
本発明で基質として用いられるアルコールとしては、アルコール性の１級または２級水酸基を有する化合物であれば特に限定はされず、具体的には、１−オクタノール、１−ノナノール、２−オクタノールのような直鎖もしくは分枝の第１級又は第２級アルキルアルコール、シクロヘキサノール、シクロへプタノールのようなシクロアルキルアルコール、フェネチルアルコール、ベンジルアルコール、p-メトキシベンジルアルコールのような置換もしくは無置換のアラルキル基を有するアルコールなどが挙げられる。またグリセロールアセトニドも好適に用いられる。
【００１６】
本発明方法においては、水を使用する必要がない。この場合、粘度調整等を目的として適宜、適当な有機溶媒を使用することができ、例えばテトラヒドロフラン（以後、「ＴＨＦ」と略す。）、ジエチルエーテル、１，２−ジエトキシエタン、メチルｔ―ブチルエーテル（以後、「ＭＴＢＥ」と略す。）などのエーテル系溶媒、酢酸エチル、酢酸ブチルなどのエステル系溶媒、ベンゼン、トルエンなどの芳香族系の溶媒、ヘキサン、ヘプタンなどの炭化水素系の溶媒、アセトン、メチルエチルケトンなどケトン系の溶媒、ジクロロメタン、１，２−ジクロロエタンなどのようなハロゲン系の溶媒、ｔ−ブタノール、ｔ−アミルアルコールなどの３級アルコールなどが挙げられる。好ましくは、エステル系、ケトン系、ハロゲン系の溶媒である。
【００１７】
反応温度は、特に限定されないが、−５０〜１００℃が好ましく、さらに好ましくは−１５〜３０℃である。
【００１８】
本発明による酸化反応により副生する臭化水素を中和するために塩基を用いてもよい。その場合、好ましい塩基としては、酢酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸カリウム、リン酸ナトリウム、リン酸水素カリウムなどの無機塩基、またはトリエチルアミン、ジイソプロピルエチルアミン、ピリジンなどの有機塩基を使用することができる。生成物のアルデヒドが不安定な場合、適当な化合物をさらに反応させ安定な物質に誘導すればよい。
【００１９】
基質であるアルコールに光学活性体を使用すれば、本発明の酸化法において顕著なラセミ化は起こらず、光学活性の維持された相当する生成物が得られる。
【実施例】
【００２０】
以下、実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、各実施例において、生成物はガスクロマトグラフによる分析により、標品と同一の保持時間を示すことを確認した。
【００２１】
[実施例１]
１−オクタナールの製造
１−オクタノール ２.０ｇ（１５.４mmol）、炭酸水素ナトリウム １.６ｇ（１８.５mmol）、ＴＥＭＰＯ ２４ｍｇ(０.１５mmol)、ジクロロメタン １５ｍＬを５０ｍＬのナスフラスコに入れた。この懸濁液を氷浴につけ、１０℃以下とし、ＮＢＳ ３.０ｇ（１６.９mmol）を３回に分けて投入した。溶媒に不要な塩をろ過により除去し、ろ液を５％重曹水で洗浄した。粗生成物を蒸留により精製し、１−オクタナールが１.７４ｇ（収率８８％）得られた。
【００２２】
[実施例２]
１−オクタナールの製造
１−オクタノール ２.０ｇ（１５.４mmol）、酢酸ナトリウム １.８ｇ（２１.６mmol）、４−ヒドロキシＴＥＭＰＯ ５３ｍｇ(０.３１mmol)、ジクロロメタン １５ｍＬを５０ｍＬのナスフラスコに入れた。この懸濁液を氷浴につけ、１０℃以下とし、ＮＢＡ ２.５ｇ（１８.５mmol）を２回に分けて投入した。溶媒に不要な塩をろ過により除去し、ろ液を５％重曹水で洗浄した。粗生成物を蒸留により精製し、１−オクタナールが１.７８ｇ（収率９０％）得られた。
【００２３】
[実施例３]
１−オクタナールの製造
１−オクタノール ２.０ｇ（１５.４mmol）、炭酸水素ナトリウム １.６ｇ（１８.５mmol）、４−メトキシＴＥＭＰＯ ２９ｍｇ(０.１５mmol)、臭化ナトリウム ０.１６ｇ（１.５４mmol）、１，２−ジクロロエタン １５ｍＬを５０ｍＬのナスフラスコに入れた。この懸濁液を氷浴につけ、１０℃以下とし、ＮＣＳ ２.３ｇ（１６.９mmol）を２回に分けて投入した。溶媒に不要な塩をろ過により除去し、ろ液を５％重曹水で洗浄した。粗生成物を蒸留により精製し、１−オクタナールが１.６７ｇ（収率８５％）得られた。
【００２４】
[実施例４]
１−ヘキサナールの製造
１−ヘキサノール ２.０ｇ（１９.６mmol）、炭酸ナトリウム １.２ｇ（１１.８mmol）、４−アセトアミノＴＥＭＰＯ ４２ｍｇ(０.２０mmol)、ジクロロメタン １５ｍＬを５０ｍＬのナスフラスコに入れた。この懸濁液を氷浴につけ、１０℃以下とし、ＮＢＳ ３.８ｇ（２１.６mmol）を４回に分けて投入した。溶媒に不要な塩をろ過により除去し、ろ液を５％重曹水で洗浄した。粗生成物を蒸留により精製し、１−ヘキサナールが１.７７ｇ（収率９０％）得られた。
【００２５】
[実施例５]
フェニルアセトアルデヒドの製造
β−フェネチルアルコール ２.０ｇ（１６.４mmol）、酢酸ナトリウム ２.０ｇ（２４.６mmol）、ＴＥＭＰＯ ２６ｍｇ(０.１６mmol)、酢酸エチル １５ｍＬを５０ｍＬのナスフラスコに入れた。この懸濁液を氷浴につけ、１０℃以下とし、ＮＢＳ ３.２ｇ（１８.０mmol）を２回に分けて投入した。溶媒に不要な塩をろ過により除去し、ろ液を５％重曹水で洗浄した。粗生成物を蒸留により精製し、フェニルアセチルアルデヒドが１.６７ｇ（収率８５％）得られた。
【００２６】
[実施例６]
２−オクタノンの製造
２−オクタノール ２.０ｇ（１５.４mmol）、炭酸水素ナトリウム １.６ｇ（１８.５mmol）、ＴＥＭＰＯ ２４ｍｇ(０.１５mmol)、１，２−ジクロロエタン １５ｍＬを５０ｍＬのナスフラスコに入れた。この懸濁液を氷浴につけ、１０℃以下とし、ＮＢＳ ３.０ｇ（１６.９mmol）を２回に分けて投入した。溶媒に不要な塩をろ過により除去し、ろ液を５％重曹水で洗浄した。粗生成物を蒸留により精製し、２−オクタノンが１.８８ｇ（収率９５％）得られた。
【００２７】
[実施例７]
シクロヘキサノンの製造
シクロヘキサノール ２.０ｇ（２０mmol）、炭酸ナトリウム １.３ｇ（１２mmol）、４−アセトアミノＴＥＭＰＯ ４３ｍｇ(０.２mmol)、ＴＨＦ １５ｍＬを５０ｍＬのナスフラスコに入れた。この懸濁液に、ＮＢＳ ３.９ｇ（２２mmol）を２回に分けて投入した。溶媒に不要な塩をろ過により除去し、ろ液を５％重曹水で洗浄した。粗生成物を蒸留により精製し、シクロヘキサノンが１.７３ｇ（収率８８％）得られた。
【００２８】
[実施例８]
ベンズアルデヒドの製造
ベンジルアルコール ２.０ｇ（１８.５mmol）、炭酸カリウム １.５ｇ（１１.１mmol）、４−ヒドロキシＴＥＭＰＯ ３１ｍｇ(０.１９mmol)、テトラブチルアンモニウムブロミド ０.５ｇ（１.９mmol）、ＭＴＢＥ １５ｍＬを５０ｍＬのナスフラスコに入れた。この懸濁液を氷浴につけ、１０℃以下とし、ＮＣＳ ２.７ｇ（２０.４mmol）を３回に分けて投入した。溶媒に不要な塩をろ過により除去し、ろ液を５％重曹水で洗浄した。粗生成物を蒸留により精製し、ベンズアルデヒドが１.７７ｇ（収率９０％）得られた。
【００２９】
[実施例９]
ｐ−アニスアルデヒドの製造
ｐ−メトキシベンジルアルコール ２.０ｇ（１４.５mmol）、炭酸ナトリウム ０.９ｇ（８.７mmol）、ＴＥＭＰＯ ２３ｍｇ(０.１５mmol)、ベンジルトリメチルアンモニウムブロミド ０.３ｇ（１.５mmol）、ジクロロメタン １５ｍＬを５０ｍＬのナスフラスコに入れた。この懸濁液を氷浴につけ、１０℃以下とし、ＮＣＳ ２.１ｇ（１６mmol）を２回に分けて投入した。溶媒に不要な塩をろ過により除去し、ろ液を５％重曹水で洗浄した。粗生成物を蒸留により精製し、ｐ−アニスアルデヒドが１.６２ｇ（収率８２％）得られた。
【００３０】
[実施例１０]
（Ｒ）−３−（２，２−ジメチル−１，３−ジオキソラン−４−イル）−２−プロペン酸メチルの製造
（Ｒ）−グリセロールアセトナイド  ５．０ｇ（３７．８mmol）、炭酸水素ナトリウム  ４．８ｇ（５６．７mmol）、４−アセトキシＴＥＭＰＯ  ４１ｍｇ(０．１９mmol)、ＴＨＦ  ５０ｍＬを２００ｍＬの３つ口フラスコに入れた。この懸濁液を氷浴につけ１０℃以下にし、ＮＢＳ  ８．１ｇ（４５．４mmol）を３回に分けて加えた。溶媒に不溶な塩をろ過により除去し、ろ液を０℃にまで冷却し、トリフェニルホスホラニリデン酢酸メチル  １５．１ｇ（４５．４mmol）を加え、０℃で１６時間攪拌した。反応液にヘキサン１００ｍＬ加え、不溶物をろ過により除去し、ろ液を濃縮した。その粗生成物をシリカゲルクロマトグラフィーにより精製し、目的のエステルがトランス体／シス体＝２９／７１の比で５．３ｇ（収率７５％）得られた。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明は、第１級または第２級アルコールを原料として、それを酸化反応させることでアルデヒドまたはケトンの製造を行う有機合成化学工業分野において有効に利用することができる。