(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
フォスファゼン塩基又はグアニジン塩基を含有する固体塩基触媒の存在下、一般式（I）で表される２−シクロペンテン−１−オン誘導体と、一般式（II）で表されるエステル化合物をマイケル付加反応させる、一般式（III）で表されるシクロペンタノン誘導体の製造方法。
【化１】
0005814782.tif 000014
（式中、Ｒ１は炭素数３〜８の、アルキル基、アルケニル基、又はアルキニル基を示す。）
【化２】
0005814782.tif 000015
（式中、Ｒ２は炭素数１〜４のアルキル基を示し、Ｒ３は炭素数１〜４のアルキル基又はアルコキシ基を示す。）
【化３】
0005814782.tif 000016
（式中、Ｒ１、Ｒ２及びＲ３は、前記と同じである。）
【請求項２】
固体塩基触媒が、フォスファゼン塩基又はグアニジン塩基を有機高分子に担持したものである、請求項１に記載のシクロペンタノン誘導体の製造方法。
【請求項３】
有機高分子が架橋ポリスチレン樹脂である、請求項２に記載のシクロペンタノン誘導体の製造方法。
【請求項４】
ホスファゼン塩基が、２−ｔｅｒｔ−ブチルイミノ−２−ジエチルアミノ−１，３−ジメチルパーヒドロ−１，３，２−ジアザホスフォリンである、請求項１〜３のいずれかに記載のシクロペンタノン誘導体の製造方法。
【請求項５】
グアニジン塩基が、１，３，４，６，７，８−ヘキサヒドロ−２Ｈ−ピリミド−［１，２−Ａ］ピリミジンである、請求項１〜３のいずれかに記載のシクロペンタノン誘導体の製造方法。
【請求項６】
Ｒ１が炭素数３〜７のアルキル基である、請求項１〜５のいずれかに記載のシクロペンタノン誘導体の製造方法。
【請求項７】
Ｒ３が炭素数１〜４のアルコキシ基である、請求項１〜６のいずれかに記載のシクロペンタノン誘導体の製造方法。
【請求項８】
Ｒ１がｎ−ペンチル基である、請求項１〜７のいずれかに記載のシクロペンタノン誘導体の製造方法。
【請求項９】
Ｒ２がメチル基、Ｒ３がメトキシ基である、請求項１〜８のいずれかに記載のシクロペンタノン誘導体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、香料素材として有用なメチル（３−オキソシクロペンチル）アセテート誘導体の中間体となり得るシクロペンタノン誘導体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
２位に炭化水素基を有するメチル（３−オキソシクロペンチル）アセテート誘導体は、メチルジヒドロジャスモネート（メチル（３−オキソ−２−ペンチルシクロペンチル）アセテート）やメチルジャスモネート等、特にジャスミン様の香気を有する香料素材として有用である。
その中間体として、例えば、２位に炭化水素基を有する２−（３−オキソシクロペンチル）マロネートが知られており、製造法としては、２位に炭化水素基を有する２−シクロペンテン−１−オンとエステル化合物とのマイケル付加反応が知られている。
前記マイケル付加反応は一般に均一系塩基触媒の存在下で行われ、例えば、特許文献１及び非特許文献１には、ナトリウムメトキシド等の塩基触媒を用いたマイケル付加反応による不飽和脂環式ケトンの製造方法が開示されている。
また、特許文献２、非特許文献２及び３には、不斉カルボン酸を固定化したアパタイト系固体触媒等を用いたマイケル付加反応物の製造方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表平１０−５０４３２５号公報
【特許文献２】特開２００８−２４６４０１号公報
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】G.BUGHI, B.ECCEIZ, J. Org. Chem., 1971, 36, 2021
【非特許文献２】H.Kabashima, H.Tsuji, T.Shibuya, H.Hattori, J. Mol. Cat. A Chemical, 2000, 155, 23
【非特許文献３】B.Veldurthy, J.M.Clacens, F.A.Figueras, Adv. Synth. Catal. 2005, 347, 767
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記メチルジヒドロジャスモネートの中間体である２−（３−オキソシクロペンチル）マロネートを製造する際に、ナトリウムメトキシドのような均一系触媒を用いると、後処理工程として、中和、水洗浄、溶媒除去等の多くの工程を経ることになり、生産効率が低下するばかりか、収率や品質の低下にもつながっていた。
一方、固体触媒を用いると後処理工程が簡略化されると思われるが、前記特許文献２、非特許文献２及び３に開示されているマイケル付加反応は、基質として炭素−炭素不飽和結合部分の炭素に水素原子を有するもののみであり、ここに炭化水素基を有する基質に対するマイケル付加反応は開示されていない。
本発明は、香料素材として有用なメチル（３−オキソシクロペンチル）アセテート誘導体の中間体となり得るシクロペンタノン誘導体の効率的な製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは、２位に炭化水素基を有する２−シクロペンテン−１−オン誘導体とエステル化合物とのマイケル付加反応に用いられる触媒を検討した結果、特定の共役系塩基を担持した固体塩基触媒を用いることにより、前記メチル（３−オキソシクロペンチル）アセテート誘導体の中間体となり得るシクロペンタノン誘導体が効率よく得られることを見出した。
すなわち、本発明は、下記の［１］及び［２］を提供する。
［１］フォスファゼン塩基又はグアニジン塩基を含有する固体塩基触媒の存在下、一般式（I）で表される２−シクロペンテン−１−オン誘導体と、一般式（II）で表されるエステル化合物をマイケル付加反応させる、一般式（III）で表されるシクロペンタノン誘導体の製造方法。
【０００７】
【化１】
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（式中、Ｒ1は炭素数１〜１０の炭化水素基を示す。）
【０００８】
【化２】
0005814782.tif 000003
（式中、Ｒ2は炭素数１〜４のアルキル基を示し、Ｒ3は炭素数１〜４のアルキル基又はアルコキシ基を示す。）
【０００９】
【化３】
0005814782.tif 000004
（式中、Ｒ1、Ｒ2及びＲ3は、前記と同じである。）
【００１０】
［２］前記［１］の製造方法で得られた一般式（III）で表されるシクロペンタノン誘導体と水を反応させる、メチル（３−オキソシクロペンチル）アセテート誘導体の製造方法。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、香料素材として有用なメチル（３−オキソシクロペンチル）アセテート誘導体の中間体となり得るシクロペンタノン誘導体を効率的に製造することができる。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の前記一般式（III）で表されるシクロペンタノン誘導体の製造方法は、フォスファゼン塩基又はグアニジン塩基を含有する固体塩基触媒の存在下、前記一般式（I）で表される２−シクロペンテン−１−オン誘導体と、前記一般式（II）で表されるエステル化合物をマイケル付加反応させることを特徴とする。
【００１３】
［２−シクロペンテン−１−オン誘導体］
本発明に用いられる２−シクロペンテン−１−オン誘導体は、下記一般式（I）で表される。
【００１４】
【化４】
0005814782.tif 000005
（式中、Ｒ1は炭素数１〜１０の炭化水素基を示す。）
【００１５】
一般式（I）のＲ1である炭化水素基の炭素数は、最終的に得られるメチル（３−オキソシクロペンチル）アセテート誘導体の香調及びマイケル付加反応の反応性の観点から、１〜８が好ましく、３〜７がより好ましく、４〜６が更に好ましい。
Ｒ1である炭化水素基としては、最終的に得られるメチル（３−オキソシクロペンチル）アセテート誘導体の香調の観点から、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基が好ましく、アルキル基及びアルケニル基がより好ましく、アルキル基が更に好ましい。
アルキル基の好適例としては、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基等が挙げられ、中でも最終的に得られるメチル（３−オキソシクロペンチル）アセテート誘導体の香調の観点から、ｎ−ペンチル基が好ましい。
アルケニル基の好適例としては、プロペニル基、ブテニル基、ペンテニル基、ヘキセニル基等が挙げられ、中でも最終的に得られるメチル（３−オキソシクロペンチル）アセテート誘導体の香調の観点から、ペンテニル基が好ましい。
【００１６】
［エステル化合物］
本発明に用いられるエステル化合物は、下記一般式（II）で表される。
【００１７】
【化５】
0005814782.tif 000006
（式中、Ｒ2は炭素数１〜４のアルキル基を示し、Ｒ3は炭素数１〜４のアルキル基又はアルコキシ基を示す。）
【００１８】
Ｒ2である炭素数１〜４のアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基が挙げられるが、反応性と最終的に得られるメチル（３−オキソシクロペンチル）アセテート誘導体の香調の観点から、メチル基及びエチル基が好ましく、メチル基がより好ましい。
Ｒ3である炭素数１〜４のアルキル基又はアルコキシ基としては、反応性の観点から、アルコキシ基が好ましい。アルコキシ基の具体例としては、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、イソプロポキシ基、ブトキシ基が挙げられるが、反応性と最終的に得られるメチル（３−オキソシクロペンチル）アセテート誘導体の香調の観点から、メトキシ基及びエトキシ基が好ましく、メトキシ基がより好ましい。
【００１９】
［固体塩基触媒］
本発明に用いられる固体塩基触媒は、フォスファゼン塩基又はグアニジン塩基を含有する。
これら塩基を含有する固体塩基触媒を用いることで、一般式（III）で表されるシクロペンタノン誘導体が効率的に得られる理由は定かではないが、以下のように考えられる。すなわち、フォスファゼン塩基及びグアニジン塩基は、有機塩基であり、炭素原子又はリン原子に対し、少なくとも３個以上の窒素原子と結合し、そのうちの１つは二重結合を形成していることから、強い塩基性を示す。そこで、フォスファゼン塩基又はグアニジン塩基を含有する固体塩基触媒の存在下で、一般式（I）で表される２−シクロペンテン−１−オン誘導体と、一般式（II）で表されるエステル化合物をマイケル付加反応させると、強い有機塩基が存在するために、基質分子との親和性に優れ、触媒としての効率を高められることから、一般式（III）で表されるシクロペンタノン誘導体が効率的に得られるものと考えられる。
【００２０】
フォスファゼン塩基又はグアニジン塩基を含有する固体塩基触媒は、該塩基を担体に担持したものであることが好ましい。
担体としては、有機高分子、シリカ、アルミナ、シリカアルミナ、チタニア、ジルコニア、ケイソウ土、活性炭等を用いることができる。担体を過剰に用いると、固体塩基触媒の含有量が低下し、触媒活性を低下させるため、触媒中の担体の占める割合は、５０〜９０質量％が好ましい。
固体塩基触媒の形状は、粉末でも成型したものでもよい。また、固体塩基は、全て同一組成であってもよく、異なる組成の固体塩基を組み合わせて用いてもよい。
【００２１】
上記担体の中では有機高分子が好ましい。有機高分子は形状を調整することが容易であるため、塩基を有機高分子に担持することにより、前記基質分子との親和性を維持しつつ、接触面積を高めたり、固液分離して触媒の除去を容易にすることができる。
有機高分子としては、ポリスチレン系樹脂が挙げられ、例えば、ＡｒｇｏＰｏｒｅ（登録商標）樹脂（アミノメチルポリマー樹脂：Ｐ−アミノメチル化ポリスチレンと１％ジビニルベンゼン共重合体）等が挙げられる。
また、得られるシクロペンタノン誘導体に不純物の混入を防ぐ観点から、架橋樹脂が好ましい。架橋樹脂としては、架橋ポリスチレン、架橋ポリメチルメタクリレート、クロスポビドン（架橋ポリビニルピロリドン）、架橋カルボキシメチルデンプンナトリウム、架橋カルボキシルメチルセルロースナトリウム等が挙げられる。これらの中では、汎用性等の観点から、架橋ポリスチレン樹脂がより好ましい。架橋ポリスチレン樹脂としては、Ｊａｎｄａｊｅｌ（登録商標）樹脂（１，４−ブタンジオール構造を有する架橋化剤により架橋したポリスチレン樹脂）等が好ましく挙げられる。
【００２２】
＜フォスファゼン塩基＞
フォスファゼン塩基は、１以上のフォスファゼン・ユニットからなる構造を有し、共役酸のカチオン性を広範囲に非局在化し、共鳴構造を安定化することにより著しく強力な塩基性を示す。フォスファゼン塩基としては、所望の塩基性を有するものであれば特に制限はなく、公知のもの又は公知技術を適用して合成されるものから適宜選択して使用することができる。例えば、Schwesinger R. et al., Liebigs Ann., 1055-1081 (1996); Schwab P. F. H. et al., J. Org. Chem., 67, 443-449 (2002)等に記載のもの等が挙げられる。
これらの中では、下記式（IV）で示されるフォスファゼン塩基が好ましい。
【００２３】
【化６】
0005814782.tif 000007
【００２４】
式（IV）中、Ｚはアルキル基又はアリール基を示し、Ｙは、ジアルキルアミノ基、ピロリジノ基、ピペリジノ基、モルホリノ基、ピペラジノ基、トリスジアルキルアミノフォスフィンイミノ基、トリスピロリジノフォスフィンイミノ基、又は二つのＹがアルキレン基で結合されたアルキレンジアミノ基、Ｎ−アルキルアルキレンジアミノ基、Ｎ，Ｎ’−ジアルキルアルキレンジアミノ基を示し、それぞれのＹは同一でも異なっていてもよく、ｑは１〜３の整数を示す。前記アルキル基又はアルキレン基は、炭素原子１〜６のものが好ましく、炭素原子２〜４のものがより好ましい。
触媒活性の観点から、Ｚは、炭素原子１〜６、好ましくは炭素原子２〜４のアルキル基が好ましく、Ｙは、炭素原子１〜６のアルキル基を有するジアルキルアミノ基又は二つのＹが炭素原子１〜３のアルキレン基で結合されたアルキレンジアミノ基が好ましく、ｑは１又は２が好ましく。
上記フォスファゼン塩基の中でも、特に好ましい市販品としては、下記式（IV-1）で示される、２−ｔｅｒｔ−ブチルイミノ−２−ジエチルアミノ−１，３−ジメチルパーヒドロ−１，３，２−ジアザホスフォリン（以下、「ＢＥＭＰ」ともいう）がポリスチレン系有機高分子に担持されたＰ−ＢＥＭＰ（シグマアルドリッチ社製、登録商標）が挙げられる。
【００２５】
【化７】
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【００２６】
＜グアニジン塩基＞
グアニジン塩基としては、下記式（V）で表される環状グアニジン塩基が好ましい。
【００２７】
【化８】
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【００２８】
式（V）中、Ｘは、Ｎ又はＣであり、ｎ及びｍは、独立に１〜４の整数を示す。
触媒活性の観点から、ＸがＮであり、ｎ及びｍが独立に１又は２である２環式グアニジンが好ましい。
これらの中でも、下記式（IV-1）で表される１，４−ブタンジオール構造を有する架橋化剤により架橋したポリスチレン樹脂であるＪａｎｄａｊｅｌ（登録商標）樹脂に、１，３，４，６，７，８−ヘキサヒドロ−２Ｈ−ピリミド−［１，２−Ａ］ピリミジン（以下、「ＴＢＤ」ともいう）を担持した、下記構造式（IV-2）で表されるＪａｎｄａｊｅｌ−ＴＢＤ（シグマアルドリッチ社製）が挙げられる。
【００２９】
【化９】
0005814782.tif 000010
【００３０】
【化１０】
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【００３１】
［シクロペンタノン誘導体の製造方法］
本発明における下記一般式（III）で表されるシクロペンタノン誘導体の製造方法は、フォスファゼン塩基又はグアニジン塩基を含有する固体塩基触媒の存在下、前記一般式（I）で表される２−シクロペンテン−１−オン誘導体と、前記一般式（II）で表されるエステル化合物をマイケル付加反応させる。
マイケル付加反応とはα,β-不飽和カルボニル化合物に対して求核剤（一般式（II）で表されるエステル化合物）を付加させる反応である。
【００３２】
【化１１】
0005814782.tif 000012
（式中、Ｒ1は炭素数１〜１０の炭化水素基を示し、Ｒ2は炭素数１〜４のアルキル基示し、Ｒ3は炭素数１〜４のアルキル基又はアルコキシ基を示す。）
【００３３】
本発明において、一般式（I）で表される２−シクロペンテン−１−オン誘導体、一般式（II）で表されるエステル化合物、及び前記固体塩基触媒を混合する順序に特に制限はないが、該固体塩基触媒と該エステル化合物を混合し、その後、該２−シクロペンテン−１−オン誘導体を滴下して反応させることが好ましい。
本発明においては、基質を溶解するために、溶媒を用いることが好ましい。溶媒は基質を溶解するものであれば特に制限されないが、炭素数１〜３のアルコールが好ましく、メタノールがより好ましい。
このマイケル付加反応は、例えば、窒素、アルゴン等の不活性ガスの雰囲気中、通常０〜６０℃、好ましくは０〜２０℃で、１〜５０時間程度、好ましくは４〜４０時間の条件で行なわれる。
２−シクロペンテン−１−オン誘導体に対する前記エステル化合物の使用割合（エステル化合物／２−シクロペンテン−１−オン誘導体）（モル比）は、通常１〜１０、好ましくは１．１〜２．５、より好ましくは１．２〜２．０である。エステル化合物を過剰に用いることで効率よく反応を進行させることができる。
【００３４】
固体塩基触媒の使用量は、反応形式、条件等により適宜最適化することができる。
回分式の場合は、反応性及び経済性の観点から、２−シクロペンテン−１−オン誘導体、エステル化合物、及び触媒の合計量に対する触媒量として、０．５〜２０質量％が好ましく、１〜１０質量％がより好ましい。
固体塩基触媒は反応終了物から容易に分離することができ、中和工程を省略して触媒をリサイクルすることも可能である。
使用後の固体塩基触媒の分離方法としては、沈降分離方式、濾過方式等が挙げられ、固体触媒の粒径や比重に応じて適宜選択することができる。例えば、固体触媒の粒径が大きい場合や比重が大きい場合は、重力による沈降分離方式が好ましい。一方、固体触媒の粒径が小さい場合や比重が小さい場合は、遠心力を利用した遠心沈降分離方式又は遠心濾過方式、あるいは、加圧又は減圧を利用して濾材隔壁によって濾過ケーキと濾液に分離する濾過方式が好ましい。
【００３５】
［メチル（３−オキソシクロペンチル）アセテート誘導体の製造方法］
本発明におけるメチル（３−オキソシクロペンチル）アセテート誘導体の製造方法は、本発明の前記方法で得られた一般式（III）で表されるシクロペンタノン誘導体を原料として用いるものであり、該シクロペンタノン誘導体と水を反応させる方法である。
特に前記エステル化合物がマロン酸エステルである場合、水はシクロペンタノン誘導体に対して１〜３モル倍量を加えることが好ましく、反応系中に滴下しながら反応させることが好ましい。この際の反応温度は１５０〜２３０℃が好ましく、１８０〜２２０℃がより好ましい。
このようにして得られたメチル（３−オキソシクロペンチル）アセテート誘導体は、収率がよく、高純度で得るための精製負荷も低減でき、香料素材として優れたものである。
【実施例】
【００３６】
以下の実施例、比較例において、「％」は特記しない限り「質量％」である。
なお、生成物の定量はガスクロマトグラフィー（ＧＣ）による内部標準法〔ＧＣ測定機器（Agilent Technology社製、６８９０Ｎ、カラム：ＤＢ−１（３０ｍ×０．２５ｍｍ×０．２５μｍ）、ＧＣ条件（オーブン：１００℃→５℃／ｍｉｎ．→２１０℃→２０℃／ｍｉｎ．→２８０℃（４．５ｍｉｎ．ｈｏｌｄ）（計３０ｍｉｎ．）、キャリア：Ｈｅ、流量：１．６ｍＬ／ｍｉｎ．、注入口：２８０℃、検出器（ＦＩＤ）：２８０℃、注入量：１μＬ、スプリット：１００：１）、内部標準：ウンデカン〕によって行った。
【００３７】
実施例１（固体塩基触媒Ｐ−ＢＥＭＰを用いたジメチル２−（３−オキソ−２−ペンチルシクロペンチル）マロネートの製造）
（１）２−ペンチル−２−シクロペンテン−１−オンの合成
（１−ｉ）滴下槽を備えた６ｍ3の反応槽に、シクロペンタノン２２４１ｋｇ（２６．６ｋｍｏｌ）、水１００７ｋｇ、４８％ＮａＯＨ １１ｋｇを仕込み、撹拌しながら１５℃に冷却した後、同温度でバレルアルデヒド９８５ｋｇ（１１．４ｋｍｏｌ）を５時間かけて滴下した。滴下終了後、同温度で１時間撹拌した。反応終了後、中和し、過剰のシクロペンタノンを蒸留回収した結果、反応終了品１８６８ｋｇを得た。
（１−ii）脱水管を備えた３００ｍｌの４つ口フラスコに、前記（１−ｉ）で得られた反応終了品を精留して得られた２−（１−ヒドロキシペンチル）−シクロペンタノン１７０ｇ（０．９９ｍｏｌ）、ＴｉＯ2（球状成型品、直径１．５ｍｍ）８．５ｇを加え、１００℃、５３ｋＰａになるように加熱混合し、６時間反応させた。
反応終了物中の固体酸触媒を濾過し、１５３ｇの濾過終了物を得た。この中に含まれる２−ペンチリデンシクロペンタノンは１４１ｇ（０．９３ｍｏｌ）であった（収率９３％）。
（１−iii）前記（１−ii）で得られた濾過終了物をｎ−ブタノール１５３ｇに溶かし、１３０℃に昇温した後、同温度で３−ピコリン１４．５ｇ（０．１５ｍｏｌ）と３５％塩酸１０．５ｇ（０．１ｍｏｌ）の混合液を３０分で滴下した。滴下終了後、同温度で３．５時間加熱攪拌した。反応終了後、室温まで冷却し、水酸化ナトリウム水溶液で中和した後、有機層を分析した結果、反応終了品中には、２−ペンチル−２−シクロペンテン−１−オンが１１８ｇ含まれていた（収率は８３％）。
【００３８】
（２）ジメチル２−（３−オキソ−２−ペンチルシクロペンチル）マロネートの製造
５０ｍｌのガラス製受器に、フォスファゼン塩基を含有する固体塩基触媒「Ｐ−ＢＥＭＰ」（シグマアルドリッチ社製）０．３０ｇ（０．７５２ｍｍｏｌ）、メタノール１．５２ｇ、マロン酸ジメチル４．９６ｇ（０．０３７５ｍｏｌ）を加え、０℃に冷却した。前記（１）で得られた２−ペンチル−２−シクロペンテン−１−オン３．８０ｇ（純度８５％、０．０２１ｍｏｌ）を滴下して加え、窒素雰囲気下、０℃で２５時間、１０１ｋＰａ（常圧）の条件にて攪拌して反応を行った。
反応終了後に反応終了物をＧＣにより定量した結果、ジメチル２−（３−オキソ−２−ペンチルシクロペンチル）マロネート５．４９ｇ（０．０１９ｍｏｌ）が生成していた。
また、遠心分離器を用いて反応終了物を２２００ｒｐｍ、５分間の条件で遠心分離し、固体触媒を沈殿させた。その後、ピペットを用いて有機層を回収し、メタノール及び未反応のマロン酸ジメチルを減圧留去して、ジメチル２−（３−オキソ−２−ペンチルシクロペンチル）マロネートを得た（収率９２％）。結果を表１に示す。
【００３９】
実施例２（触媒のリサイクル性の確認）
実施例１（２）で遠心分離後有機層を回収した後の触媒を用いた以外は、実施例１（２）と同様の反応を２９時間行ったところ、ジメチル２−（３−オキソ−２−ペンチルシクロペンチル）マロネートの収率は９１％であった。
【００４０】
実施例３（触媒のリサイクル性の確認；２回目）
実施例２で遠心分離後有機層から回収した後の触媒を用いた以外は、実施例１（２）と同様の反応を３１時間行ったところ、ジメチル２−（３−オキソ−２−ペンチルシクロペンチル）マロネートの収率は６７％であった。
【００４１】
実施例４（固体塩基触媒Ｊａｎｄａｊｅｌ−ＴＢＤを用いたジメチル２−（３−オキソー２−ペンチルシクロペンチル）マロネートの製造）
５０ｍｌのガラス製受器に、Ｊａｎｄａｊｅｌ−ＴＢＤ（シグマアルドリッチ社製）０．８８ｇ（０．７４８ｍｍｏｌ）、メタノール１．６９ｇ、マロン酸ジメチル４．９６ｇ（０．０３７５ｍｏｌ）を加え、０℃に冷却した。実施例（１）で得られた２−ペンチル−２−シクロペンテン−１−オン３．８１ｇ（純度８５％、０．０２１ｍｏｌ）を滴下して加え、窒素雰囲気下、０℃で２９時間、１０１ｋＰａ（常圧）の条件にて攪拌して反応を行った。
反応終了後に反応終了物をＧＣにより定量した結果、ジメチル２−（３−オキソー２−ペンチルシクロペンチル）マロネート４．６９ｇ（０．０１７ｍｏｌ）が生成していた。
また、実施例１と同様に遠心分離して固体触媒を沈殿させた後、有機層を回収し、メタノール及び未反応のマロン酸ジメチルを減圧留去して、ジメチル２−（３−オキソ−２−ペンチルシクロペンチル）マロネートを得た（収率７５％）。結果を表１に示す。
【００４２】
比較例１（炭酸カリウム触媒使用）
５０ｍｌのガラス製受器に、炭酸カリウム０．２ｇ、メタノール１．５２ｇ、マロン酸ジメチル４．９６ｇ（０．０３７３ｍｏｌ）を加えた。実施例１と同様に合成した２−ペンチルシクロペンテン−１−オン３．８０ｇ（純度８５％、０．０２１ｍｏｌ）を滴下して加え、窒素雰囲気下、０℃で５時間、１０１ｋＰａ（常圧）の条件にて攪拌して反応を行った。
反応終了後に反応終了物をＧＣにより定量した結果、ジメチル２−（３−オキソー２−ペンチルシクロペンチル）マロネート４．１７ｇ（０．０１５ｍｏｌ）が生成していた。
また、実施例１と同様に遠心分離して固体触媒を沈殿させた後、有機層を回収し、メタノール及び未反応のマロン酸ジメチルを減圧留去して、ジメチル２−（３−オキソ−２−ペンチルシクロペンチル）マロネートを得た（収率７２％）。結果を表１に示す。
【００４３】
比較例２（炭酸カリウム触媒のリサイクル性の確認）
遠心分離後有機層から回収した触媒を用いた以外は、比較例１と同様の反応を５時間行ったところ、ジメチル２−（３−オキソ−２−ペンチルシクロペンチル）マロネートの収率は４６％であった。
比較例３（炭酸カリウム触媒のリサイクル性の確認；２回目）
比較例５の反応終了後の触媒の代わりに遠心分離後有機層から回収した触媒を用いた以外は、比較例２と同様の反応を５時間行ったところ、ジメチル２−（３−オキソ−２−ペンチルシクロペンチル）マロネートの収率は６％であった。
【００４４】
比較例４（ＭｇＯ触媒使用）
５０ｍｌのガラス製受器に、酸化マグネシウム（協和化学工業株式会社製、商品名；キョウワマグ１５０）０．１９ｇ、メタノール１．５３ｇ、マロン酸ジメチル４．９６ｇ（０．０３７５ｍｏｌ）を加えた。実施例（１）で得られた２−ペンチル−２−シクロペンテン−１−オン３．８２ｇ（純度８５％、０．０２１ｍｏｌ）を滴下して加え、窒素雰囲気下、２５℃で１０５時間、１０１ｋＰａ（常圧）の条件にて攪拌して反応を行った。
反応終了後に反応終了物をＧＣにより定量した結果、２−ペンチルシクロペンテン３．８２ｇが回収され、ジメチル２−（３−オキソ−２−ペンチルシクロペンチル）マロネートは生成しなかった。結果を表１に示す。
【００４５】
比較例５（ハイドロタルサイト触媒使用）
５０ｍｌのガラス製受器に、ハイドロタルサイト（協和化学工業株式会社製、商品名；ＫＷ−１０００）０．１９ｇ、メタノール１．５２ｇ、マロン酸ジメチル４．９５ｇ（０．０３７５ｍｏｌ）を加えた。実施例（１）で得られた２−ペンチル−２−シクロペンテン−１−オン３．８０ｇ（純度８５％、０．０２１ｍｏｌ）を滴下して加え、窒素雰囲気下、２５℃で８０時間、１０１ｋＰａ（常圧）の条件にて攪拌して反応を行った。
反応終了後に反応終了物をＧＣにより定量した結果、２−ペンチルシクロペンテン３．８０ｇが回収され、ジメチル２−（３−オキソ−２−ペンチルシクロペンチル）マロネートは生成しなかった。結果を表１に示す。
【００４６】
比較例６（強塩基性陰イオン交換樹脂触媒使用）
５０ｍｌのガラス製受器に、強塩基性陰イオン交換樹脂（オルガノ株式会社製、商品名；アンバーライトＩＲＡ４５８ＲＦ、常法に従いＣＬ−型からＯＨ−型へと調整済み）０．２０ｇ、メタノール１．５２ｇ、マロン酸ジメチル４．９７ｇ（０．０３７６ｍｏｌ）を加えた。実施例１と同様に合成した２−ペンチルシクロペンテン−１−オン３．８０ｇ（純度８５％、０．０２１ｍｏｌ）を滴下して加え、窒素雰囲気下、２５℃で３１時間、１０１ｋＰａ（常圧）の条件にて攪拌して反応を行った。
反応終了後に反応終了物をＧＣにより定量した結果、２−ペンチルシクロペンテン３．８０ｇが回収され、ジメチル２−（３−オキソー２−ペンチルシクロペンチル）マロネートは生成しなかった。結果を表１に示す。
【００４７】
比較例７（ナトリウムメトキシド触媒使用）
窒素雰囲気下にて、マロン酸ジメチル（Ａｌｄｒｉｃｈ社製）２０８ｇ（１．５６ｍｏｌ）を無水メタノール（Ａｌｄｒｉｃｈ社製）６３ｇに溶解し、０℃に冷却して、ナトリウムメトキシド（和光純薬工業株式会社製、３０％メタノール溶液）６．５ｇ（０．０３５ｍｏｌ）を添加した。実施例（１）で得られた２−ペンチル−２−シクロペンテン−１−オン１８３．４８ｇ（純度８４％、１．０１ｍｏｌ）を滴下して加え、窒素雰囲気下、０℃で５時間、１０１ｋＰａ（常圧）の条件にて攪拌して反応を行った。
反応終了後、酸性になるまで酢酸を添加して触媒を中和して、メタノール及び未反応のマロン酸ジメチルを減圧留去して、有機層を水で２回洗浄して、硫酸マグネシウム上で乾燥し、２８３．４８ｇのジメチル２−（３−オキソー２−ペンチルシクロペンチル）マロネートを得た（収率９４％）。結果を表１に示す。
【００４８】
【表１】
0005814782.tif 000013
【００４９】
表１から、実施例１〜４の製造方法によれば、２−シクロペンテン−１−オンとエステル化合物とのマイケル付加反応が効率的に進み、高収率でシクロペンタノン誘導体を得ることができると同時に、精製操作も効率的でことが分かる。また、実施例２から、固体塩基触媒を再利用しても十分な触媒活性を発揮することが分かる。
更に、実施例２及び３から、本発明の方法によれば、中和工程を省略して触媒をリサイクルすることも可能であることが分かる。
一方、比較例１〜３の固体塩基触媒を用いる方法では、収率が低く、リサイクルすることで大幅に収率が低下することが分かる。
更に比較例４〜６の固体塩基触媒を用いる方法では、目的とするシクロペンタノン誘導体を得ることができなかった。
比較例７の方法では、目的とするシクロペンタノン誘導体を得ることができたが、均一系触媒であるため精製操作が煩雑であり、生産効率が低下した。
【００５０】
実施例５（メチル（３−オキソシクロペンチル）アセテートの製造）
蒸留留出管を取り付けた反応装置に、実施例１で得られたジメチル２−（３−オキソ−２−ペンチルシクロペンチル）マロネート２８３．４８ｇを加え、２１５℃に加熱し、水を滴下した。発生する二酸化炭素とメタノールを留出させながら、２１５℃で、４時間滴下反応を行った。反応終了後、粗生成物２０３．２７ｇを得た。
粗生成物を精留して得られたメチル（３−オキソ−２−ペンチルシクロペンチル）アセテート（１４８．７１ｇ）は、フルーティでジャスミン様の香気を有しており、香料素材としても優れたものであった。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明の製造方法によれば、２−シクロペンテン−１−オン誘導体とエステル化合物とのマイケル付加反応を効率的に行うことができ、精製も効率的であり、触媒の再利用も可能であるため、香料素材として有用なメチル（３−オキソシクロペンチル）アセテート誘導体の中間体となり得るシクロペンタノン誘導体の製造方法として有用である。