(57)【要約】【課題】β−ヒドロキシケトンの収率を向上させることができるβ−ヒドロキシケトンの合成方法及び触媒を提供する。【解決手段】触媒はシリカ類と有機アミンとから構成され、芳香族アルデヒドとケトンとのクライゼンシュミット反応に用いられる。そして、β−ヒドロキシケトンの合成方法は、この触媒の存在下に、芳香族アルデヒドとケトンとのクライゼンシュミット反応を行うものである。触媒は、シリカ類と有機アミンとが混合されて、又は有機アミンがシリカ類の表面に固定化されて構成されるが、反応中間体と芳香族アルデヒドとの反応を促進する促進する効果が高いことから、有機アミンがシリカ類の表面に固定化されて構成されるのが好ましい。また、シリカ類はメソポーラスシリカが好ましく、有機アミンは第二級アミンが好ましい。【選択図】　　なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリカ類と有機アミンとから構成され、芳香族アルデヒドとケトンとのクライゼンシュミット反応に用いられることを特徴とする触媒。
【請求項２】
前記シリカ類はメソポーラスシリカである請求項１に記載の触媒。
【請求項３】
前記有機アミンは、アルコキシシラン基を有する第一級アミン又はアルコキシシラン基を有する第二級アミンであり、シリカ類の表面にはシラノール基の水酸基が存在し、アルコキシシラン基とシラノール基の水酸基との脱アルコール反応によって、有機アミンがシリカ類の表面に固定化されている請求項１又は請求項２に記載の触媒。
【請求項４】
前記有機アミンは第二級アミンである請求項１又は請求項２に記載の触媒。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の触媒の存在下に、芳香族アルデヒドとケトンとのクライゼンシュミット反応を行いβ−ヒドロキシケトンを合成することを特徴とするβ−ヒドロキシケトンの合成方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、芳香族アルデヒドとケトンとのクライゼンシュミット反応に用いられる触媒及びβ−ヒドロキシケトンの合成方法に関するものである。より詳しくは、β−ヒドロキシケトンの収率を向上させることができるβ−ヒドロキシケトンの合成方法及び触媒に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、各種化学製品の中間体等として使用されるβ−ヒドロキシケトンは、水酸化ナトリウム等の塩基性触媒の存在下に、芳香族アルデヒドとケトンとのクライゼンシュミット反応（Ｃｌａｉｓｅｎ　Ｓｃｈｍｉｄｔ　ｒｅａｃｔｉｏｎ）を行うことによって合成されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、この従来のβ−ヒドロキシケトンの合成方法においては、クライゼンシュミット反応の進行に伴って、その反応の触媒として用いられる塩基性触媒等によって、合成されたβ−ヒドロキシケトンの脱水反応が進行し、副生成物であるα，β−不飽和ケトンが合成される。このため、目的物であるβ−ヒドロキシケトンの収率が減少するという問題があった。
【０００４】
本発明は、上記のような従来技術に存在する問題点に着目してなされたものである。その目的とするところは、β−ヒドロキシケトンの収率を向上させることができるβ−ヒドロキシケトンの合成方法及び触媒を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明の触媒は、シリカ類と有機アミンとから構成され、芳香族アルデヒドとケトンとのクライゼンシュミット反応に用いられるものである。
【０００６】
請求項２に記載の発明の触媒は、請求項１に記載の発明において、前記シリカ類はメソポーラスシリカである。
請求項３に記載の発明の触媒は、請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記有機アミンは、アルコキシシラン基を有する第一級アミン又はアルコキシシラン基を有する第二級アミンであり、シリカ類の表面にはシラノール基の水酸基が存在し、アルコキシシラン基とシラノール基の水酸基との脱アルコール反応によって、有機アミンがシリカ類の表面に固定化されているものである。
【０００７】
請求項４に記載の発明の触媒は、請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記有機アミンは第二級アミンである。
請求項５に記載の発明のβ−ヒドロキシケトンの合成方法は、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の触媒の存在下に、芳香族アルデヒドとケトンとのクライゼンシュミット反応を行いβ−ヒドロキシケトンを合成するものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
本実施形態の触媒は、従来の水酸化ナトリウム等の塩基性触媒に比べてβ−ヒドロキシケトンの収率を向上させるために、シリカ類と有機アミンとから構成され、芳香族アルデヒドとケトンとのクライゼンシュミット反応に用いられる。ここで、シリカ類及び有機アミンは単独では芳香族アルデヒドとケトンとのクライゼンシュミット反応に対する活性がそれぞれ低いために、触媒がシリカ類のみ又は有機アミンのみで構成されているときには、β−ヒドロキシケトンの収率をそれぞれ向上させることができない。
【０００９】
まず、触媒を構成するシリカ類及び有機アミンについて説明する。
シリカ類の具体例としては、アモルファスシリカ（シリカゲル）やメソポーラスシリカ等が挙げられる。アモルファスシリカやメソポーラスシリカはシリカ多孔体であり、それらの表面にはシラノール基（Ｓｉ−ＯＨ）の水酸基がそれぞれ存在している。この水酸基は、隣接する水酸基等と水素結合せずに単独で存在するものと、隣接する水酸基等と水素結合した状態で存在するものとがある。
【００１０】
そして、シリカ類の細孔内には芳香族アルデヒド、ケトン及び有機アミンが濃縮された状態でそれぞれ存在し、互いに接近し合うことによってクライゼンシュミット反応が促進される。さらに、シリカ類の表面に存在する水酸基によって、有機アミンとケトンとの反応によって生成される反応中間体と芳香族アルデヒドとの反応が促進されることにより、芳香族アルデヒドとケトンとのクライゼンシュミット反応がより促進されると推定される。
【００１１】
シリカ類の表面に存在する水酸基の内、隣接する水酸基等と水素結合せずに単独で存在する水酸基は、隣接する水酸基等と水素結合した状態で存在する水酸基に比べて、反応中間体と芳香族アルデヒドとの反応を促進する効果が高いと推定される。
【００１２】
ここで、メソポーラスシリカについて説明する。
メソポーラスシリカは、内径が２〜５０ｎｍの細孔（メソ孔）を有するシリカ多孔体であり、その表面に存在する水酸基の内、隣接する水酸基等と水素結合せずに単独で存在する水酸基の割合はアモルファスシリカに比べて高い。このため、シリカ類の具体例の中でも、反応中間体と芳香族アルデヒドとの反応を促進する効果が高いことから、メソポーラスシリカが好ましい。
【００１３】
メソポーラスシリカは、シリカやケイ酸ソーダ等がヘキサデシルトリメチルアンモニウムイオン（ＨＤＴＭＡ＋）等の界面活性剤の水溶液中で加熱された後、焼成されることにより界面活性剤が取除かれて合成される。このとき、水溶液中の界面活性剤の濃度が臨界ミセル濃度（ｃｍｃ）より高濃度に達すると、界面活性剤はヘキサゴナル構造やキュービック構造等の液晶を形成する。そして、この液晶を鋳型としてメソポーラスシリカが合成されると推定される。
【００１４】
メソポーラスシリカの具体例としては、ＦＳＭ−１６、ＭＣＭ−４１、ＭＣＭ−４８、ＳＢＡ−１、ＳＢＡ−３、ＳＢＡ−１５等が挙げられる。図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、ＦＳＭ−１６　１１及びＭＣＭ−４１　１２は、細孔構造はヘキサゴナル構造であり、細孔の内径はそれぞれ２〜１０ｎｍである。
【００１５】
有機アミンは、ケトンと反応して反応中間体としてのイミンやエナミン等を生成し、この反応中間体が芳香族アルデヒドと反応することによってクライゼンシュミット反応が進行する。例えば、有機アミンとしてのエチルアミンと、ケトンとしてのアセトンとが反応したときには、イミンとしての下記式（１）に示す反応中間体が生成される。
【００１６】
【化１】
2004049937.tif 000002
有機アミンとしてのジエチルアミンと、ケトンとしてのアセトンとが反応したときには、エナミンとしての下記式（２）に示す反応中間体が生成される。
【００１７】
【化２】
2004049937.tif 000003
有機アミンの具体例としては、ケトンと反応してイミンを生成するプロピルアミン、エチルアミン、ブチルアミン等の第一級アミンや、ケトンと反応してエナミンを生成するピペリジン、ヘキサメチレンイミン、ピペラジン、２，６−ルチジン、ジイソプロピルアミン、ジエチルアミン、ジプロピルアミン、ジブチルアミン、ピロリジン等の第二級アミン等が挙げられる。
【００１８】
ここで、反応中間体の中でも、エナミンはイミンに比べて芳香族アルデヒドとの反応性が高い。よって、有機アミンの具体例の中でも、芳香族アルデヒドとケトンとのクライゼンシュミット反応を促進する効果が高いことから、ピペリジン、ヘキサメチレンイミン、ピペラジン、２，６−ルチジン、ジイソプロピルアミン、ジエチルアミン、ジプロピルアミン、ジブチルアミン、ピロリジン等の第二級アミンが好ましい。
【００１９】
さらに、第二級アミンの中でも、芳香族アルデヒドとケトンとのクライゼンシュミット反応を促進する効果がより高いことから、ピペリジンやピペラジン等の環状アミンが好ましい。ここで、トリエチルアミン等の第三級アミンは、ケトンと反応して反応中間体を生成しにくいために、芳香族アルデヒドとケトンとのクライゼンシュミット反応を促進させにくい。
【００２０】
有機アミンは、シリカ類と混合されて、又はシリカ類の表面に固定化されて触媒を構成するが、反応中間体と芳香族アルデヒドとの反応を促進する効果が高いことから、シリカ類の表面に固定化されるのが好ましい。
【００２１】
このとき、有機アミンは、シリカ類の表面に容易に固定化されるために、下記式（３）で示されるアルコキシシラン基を有する第一級アミン又はアルコキシシラン基を有する第二級アミンが好ましい。下記式（３）において、ｎは１〜３であり、Ｘは水素等を示し、Ｒはメチル基（ＣＨ３）やエチル基（Ｃ２Ｈ５）等のアルキル基を示す。
【００２２】
Ｓｉ（Ｘ）３−ｎ（ＯＲ）ｎ　…（３）
アルコキシシラン基を有する第一級アミンの具体例としては、３−アミノプロピルトリメトキシシラン、３−アミノプロピルトリエトキシシラン等が挙げられる。一方、アルコキシシラン基を有する第二級アミンの具体例としては、３−ピペラジノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−メチルアミノプロピルトリメトキシシラン等が挙げられる。
【００２３】
有機アミンがシリカ類の表面に固定化されるときには、トルエン等の溶媒にシリカ類と有機アミンとが加えられた後、溶液が還流されてアルコキシシラン基とシラノール基の水酸基との脱アルコール反応が行われる。このとき、シリカ類のシラノール基のケイ素原子と有機アミンのケイ素原子との間にはシロキサン基（Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ）が形成され、このシロキサン基によって、有機アミンはシリカ類の表面に固定化される。
【００２４】
シリカ類の表面に固定化される有機アミンの量は、芳香族アルデヒドとケトンとのクライゼンシュミット反応を促進するために、シリカ類１ｇに対して好ましくは０．５〜２．０ｍｍｏｌ、さらに好ましくは０．７５〜１．６５ｍｍｏｌである。０．５ｍｍｏｌ未満では、有機アミンとケトンとの反応によって生成される反応中間体の量が少ないために、芳香族アルデヒドとケトンとのクライゼンシュミット反応を十分に促進することができない。一方、２．０ｍｍｏｌを超えても、シリカ類の表面に有機アミンをそれ以上固定化することができないために、有機アミンとケトンとの反応によって生成される反応中間体の量をそれ以上増加させにくい。
【００２５】
次いで、芳香族アルデヒドとケトンとのクライゼンシュミット反応について説明する。
芳香族アルデヒドとケトンとのクライゼンシュミット反応はアルドール反応の一種であり、固相の芳香族アルデヒドと液相のケトンとが反応する多相（不均一）反応、又は液相の芳香族アルデヒドと液相のケトンとが反応する液相反応である。この芳香族アルデヒドとケトンとのクライゼンシュミット反応を行いβ−ヒドロキシケトンを合成するときには、下記反応式（４）に示すように、芳香族アルデヒドにケトンを反応させる。
【００２６】
このとき、芳香族アルデヒドとケトンとのクライゼンシュミット反応を進行させるために、ケトンは芳香族アルデヒドに対して当量よりも過剰に加えられる。下記反応式（４）において、Ａｒは芳香族基を示す。また、Ｒ１は水素やアルキル基等を示すとともにＲ２はアルキル基やフェニル基等を示し、ｎの値は０以上１以下である。
【００２７】
【化３】
2004049937.tif 000004
芳香族アルデヒドの具体例としては、ｐ−ニトロベンズアルデヒド、３，４，５−トリメトキシベンズアルデヒド、４−シアノベンズアルデヒド、ベンズアルデヒド、４−ブロモベンズアルデヒド、４−クロロベンズアルデヒド、４−ヨードベンズアルデヒド、アニスアルデヒド（４−メトキシベンズアルデヒド）、トルアルデヒド（４−メチルベンズアルデヒド）等が挙げられる。
【００２８】
ケトンの具体例としては、アセトン、メチルエチルケトン（２−ブタノン）、２−ペンタノン、２−ヘキサノン等の脂肪族ケトン、アセトフェノン等の芳香族ケトン、シクロヘキサノン、シクロペンタノン等が挙げられる。
【００２９】
芳香族アルデヒドとケトンとのクライゼンシュミット反応での反応温度は、β−ヒドロキシケトンの収率を向上させるために、好ましくは３０〜６０℃である。３０℃未満では、芳香族アルデヒドとケトンとのクライゼンシュミット反応が進行しにくいために、β−ヒドロキシケトンの収率を向上させにくい。一方、６０℃を超えると、合成されたβ−ヒドロキシケトンの脱水反応が進行しやすいために、β−ヒドロキシケトンの収率が低下しやすい。
【００３０】
芳香族アルデヒドとケトンとのクライゼンシュミット反応での反応時間は、例えば反応温度が３０℃のときには、芳香族アルデヒドとケトンとを十分に反応させるために、好ましくは１〜６時間、さらに好ましくは３〜６時間である。１時間未満では、芳香族アルデヒドとケトンとを十分に反応させることができない。一方、６時間を超えても、芳香族アルデヒドとケトンとをそれ以上反応させにくい。
【００３１】
さて、β−ヒドロキシケトンを合成するときには、上記反応式（４）に示すように、シリカ類と有機アミンとから構成されている触媒の存在下に、芳香族アルデヒドとケトンとのクライゼンシュミット反応を行う。このとき、本実施形態の触媒は、従来の塩基性触媒に比べてβ−ヒドロキシケトンの脱水反応に対する活性が低いために、合成されたβ−ヒドロキシケトンの脱水反応によるα，β−不飽和ケトンの合成はほとんど進行しない。
【００３２】
例えば、シリカ類としてのＦＳＭ−１６と、有機アミンとしての第二級アミンとが混合されて構成されている触媒の存在下に、芳香族アルデヒドとケトンとのクライゼンシュミット反応を行うときには、まず第二級アミンとケトンとが反応し、エナミンと水とを生成する。次いで、生成されたエナミンが求核剤として芳香族アルデヒドと反応し、β−ヒドロキシケトンと第二級アミンとを合成する。
【００３３】
シリカ類と有機アミンとが混合されて構成されている触媒を用いてβ−ヒドロキシケトンを合成するときには、芳香族アルデヒドとケトンとのクライゼンシュミット反応を促進するために、シリカ類の量は芳香族アルデヒド１ｍｍｏｌに対して好ましくは１００〜２００ｍｇ、さらに好ましくは１２０〜１６０ｍｇである。一方、有機アミンの量は芳香族アルデヒド１ｍｍｏｌに対して好ましくは０．０５〜０．２５ｍｍｏｌ、さらに好ましくは０．１〜０．２ｍｍｏｌである。
【００３４】
シリカ類の量が１００ｍｇ未満又は有機アミンの量が０．０５ｍｍｏｌ未満では、芳香族アルデヒドとケトンとのクライゼンシュミット反応を十分に促進することができない。一方、シリカ類の量が２００ｍｇを超えても又は有機アミンの量が０．２５ｍｍｏｌを超えても、芳香族アルデヒドとケトンとのクライゼンシュミット反応をそれ以上促進させにくい。
【００３５】
一方、有機アミンがシリカ類の表面に固定化されて触媒が構成されているときには、芳香族アルデヒドとケトンとのクライゼンシュミット反応を促進するために、触媒の量は芳香族アルデヒド１ｍｍｏｌに対して好ましくは１００〜２００ｍｇ、さらに好ましくは１２０〜１６０ｍｇである。触媒の量が１００ｍｇ未満では、芳香族アルデヒドとケトンとのクライゼンシュミット反応を十分に促進することができない。一方、触媒の量が２００ｍｇを超えても、芳香族アルデヒドとケトンとのクライゼンシュミット反応をそれ以上促進させにくい。
【００３６】
以上詳述した本実施形態によれば、次のような効果が発揮される。
・　本実施形態の触媒及びβ−ヒドロキシケトンの合成方法によれば、触媒はシリカ類と有機アミンとから構成され、芳香族アルデヒドとケトンとのクライゼンシュミット反応に用いられる。この触媒は、従来の塩基性触媒に比べてβ−ヒドロキシケトンの脱水反応に対する活性が低い。よって、この触媒の存在下に芳香族アルデヒドとケトンとのクライゼンシュミット反応を行いβ−ヒドロキシケトンを合成するときには、合成されたβ−ヒドロキシケトンの脱水反応はほとんど進行しないために、β−ヒドロキシケトンの収率を向上させることができる。
【００３７】
・　本実施形態の触媒によれば、シリカ類はメソポーラスシリカが好ましい。メソポーラスシリカは、その表面に存在する水酸基の内、隣接する水酸基等と水素結合せずに単独で存在する水酸基の割合はアモルファスシリカに比べて高い。そして、シリカ類の表面に存在する水酸基の内、隣接する水酸基等と水素結合せずに単独で存在する水酸基は、隣接する水酸基等と水素結合した状態で存在する水酸基に比べて反応中間体と芳香族アルデヒドとの反応を促進する効果が高いと推定される。よって、反応中間体と芳香族アルデヒドとの反応を促進することができる。
【００３８】
・　本実施形態の触媒によれば、有機アミンは、アルコキシシラン基を有する第一級アミン又はアルコキシシラン基を有する第二級アミンが好ましい。そして、アルコキシシラン基とシリカ類のシラノール基の水酸基との脱アルコール反応によって、有機アミンがシリカ類の表面に固定化されているのが好ましい。このとき、シリカ類の表面には、シロキサン基によって固定化されている有機アミンと、アルコキシシラン基との脱アルコール反応が行われなかったシラノール基の水酸基とが、シリカ類と有機アミンとが混合されて構成されている触媒に比べて接近した状態で存在している。
【００３９】
よって、芳香族アルデヒドとケトンとのクライゼンシュミット反応が進行するときには、シリカ類と有機アミンとが混合されて構成されている触媒に比べて反応中間体と水酸基とが接近するために、反応中間体と芳香族アルデヒドとの反応をより促進することができる。
【００４０】
・　本実施形態の触媒によれば、有機アミンは第二級アミンが好ましい。第二級アミンとケトンとの反応によって生成されるエナミンは、第一級アミンとケトンとの反応によって生成されるイミンに比べて芳香族アルデヒドとの反応性が高い。このため、芳香族アルデヒドとケトンとのクライゼンシュミット反応を促進することができる。
【００４１】
なお、前記実施形態を次のように変更して構成することもできる。
・　前記触媒を、シリカ類と有機アミンとが混合されたものと、有機アミンがシリカ類の表面に固定化されているものとを混合して構成してもよい。
【００４２】
【実施例】
次に、実施例及び比較例を挙げて前記実施形態をさらに具体的に説明する。
まず、シリカ類としてのＭＳＭ−４１及びＦＳＭ−１６の合成方法について説明する。
【００４３】
ＭＣＭ−４１を合成するときには、まず蒸留水１５０．７ｇを５０℃に加熱した後、この蒸留水を撹拌しながら界面活性剤としてのｎ−ヘキサデシルトリメチルアンモニウムブロミド（ＨＤＴＭＡ＋Ｂｒ）５０．２ｇ（０．１４ｍｍｏｌ）を少しずつ加えて溶液を調製した。ここで、この溶液を溶液Ａとする。一方、蒸留水１２０ｇに濃硫酸３．６ｇを加えて希硫酸を調製し、５６．２ｇの水ガラス３号を撹拌しつつ希硫酸を加えて溶液を調製した後、この溶液を５分間撹拌した。ここで、この溶液を溶液Ｂとする。
【００４４】
次いで、溶液Ｂを撹拌しながら少しずつ溶液Ａに加えて溶液を調製した後、この溶液を１５分間撹拌した。続いて、溶液に蒸留水６５ｇを徐々に加えた後、１ｍｏｌ／リットルの硫酸を用いて溶液のｐＨを９．６４に調整した。そして、この溶液をポリメチルペンテン（ＰＭＰ）製の容器に移した後に容器を１００℃の恒温室内に入れ、２０分後にエアー抜きを行った。
【００４５】
続いて、恒温室に入れてから１０日後に容器を恒温室から取出して室温にて放冷し、さらに吸引濾過して白色固体を得た。この白色固体を５０℃の蒸留水３００ｍｌに懸濁させた後に吸引濾過し、この操作を９回繰返した後に白色固体を乾燥し、界面活性剤／シリカ複合体である（ＨＤＴＭＡ＋）−［Ｓｉ］−ＭＣＭ−４１を合成した。
【００４６】
そして、この複合体をアルミニウム製のシャーレに入れ、シャーレをマッフル炉内に配置した後、１００ｍｌ／分の空気気流中で１℃／分の昇温速度で５４０℃にまで昇温し、さらに５４０℃で６時間焼成して界面活性剤を取除いてＭＣＭ−４１を合成した。
【００４７】
一方、ＦＳＭ−１６を合成するときには、まずδ−ジケイ酸ナトリウム１０ｇをイオン交換水１００ｍｌに分散した後、０．２Ｍのｎ−ヘキサデシルトリメチルアンモニウムイオン（ＨＤＴＭＡ＋）水溶液１００ｍｌと混合して溶液を調製した。次いで、この溶液を７０℃で３時間加熱撹拌した後、２ＮのＨＣｌをゆっくり滴下して溶液のｐＨを８．５に調整し、さらに３時間加熱撹拌した。
【００４８】
続いて、溶液を室温まで放冷した後、得られた懸濁液を濾過、洗浄及び乾燥して界面活性剤／シリカ複合体である（ＨＤＴＭＡ＋）−［Ｓｉ］−ＦＳＭ−１６を合成した。そして、この複合体を空気中において５５０℃で６時間焼成して界面活性剤を取除き、ＦＳＭ−１６を合成した。
【００４９】
次いで、芳香族アルデヒドとしてのｐ−ニトロベンズアルデヒドと、ケトンとしてのアセトンとのクライゼンシュミット反応を下記反応式（５）に示す。下記反応式（５）において、ｎの値は０以上１以下である。
【００５０】
【化４】
2004049937.tif 000005
このとき、上記反応式（５）に示すように、目的物であるβ−ヒドロキシケトンとしての４−（４−ニトロフェニル）−４−ヒドロキシ−２−ブタノンが合成される。さらに、Ｅ体とＺ体とがモル比でＥ体：Ｚ体＝１０：１程度で混合している４−（４−ニトロフェニル）−３−ブテン−２−オン又は下記式（６）に示す２，６−ジ（４−ニトロフェニル）テトラヒドロピラン−４−オンが副生成物として生成される。
【００５１】
【化５】
2004049937.tif 000006
また、芳香族アルデヒドとしての３，４，５−トリメトキシベンズアルデヒドと、ケトンとしてのアセトンとのクライゼンシュミット反応を下記反応式（７）に示す。下記反応式（７）において、ｎの値は０以上１以下である。
【００５２】
【化６】
2004049937.tif 000007
このとき、上記反応式（７）に示すように、目的物であるβ−ヒドロキシケトンとしての４−（３，４，５−トリメトキシフェニル）−４−ヒドロキシ−２−ブタノンが合成される。さらに、Ｅ体とＺ体とがモル比でＥ体：Ｚ体＝１０：１程度で混合している４−（３，４，５−トリメトキシフェニル）−３−ブテン−２−オン又は下記式（８）に示す２，６−ジ（３，４，５−トリメトキシフェニル）テトラヒドロピラン−４−オンが副生成物として生成される。
【００５３】
【化７】
2004049937.tif 000008
（実施例１〜１３及び比較例１〜１６）
実施例１においては、ＦＳＭ−１６と第一級アミンとしてのプロピルアミンとが混合されて構成されている触媒の存在下に、ｐ−ニトロベンズアルデヒドとアセトンとのクライゼンシュミット反応を行い４−（４−ニトロフェニル）−４−ヒドロキシ−２−ブタノンを合成した。
【００５４】
具体的には、まずナスフラスコにｐ−ニトロベンズアルデヒド１５１．３ｍｇ（１．００ｍｍｏｌ）と１２０ｍｇのＦＳＭ−１６とを入れた後、アセトン５ｍｌとプロピルアミン１１．５ｍｇ（０．１９ｍｍｏｌ）とを加えて反応液を調製した。
【００５５】
次いで、この反応液を、反応温度を３０℃とするとともに反応時間を６時間として撹拌した後に吸引濾過し、残渣を１００ｍｌのベンゼンで洗浄した。続いて、濾液と洗液とを合わせた溶液をベンゼンを用いて分液ロートに移し、この溶液を１０％クエン酸水溶液で２回（１回目は６０ｍｌ、２回目は４０ｍｌ）洗浄し、さらに６０ｍｌのｓａｔ．ＮａＨＣＯ３で洗浄した後、飽和食塩水で２回（１回目は８０ｍｌ、２回目は６０ｍｌ）で洗浄した。そして、溶液を硫酸ナトリウムを用いて乾燥した後に濾過し、濾液を減圧濃縮して４−（４−ニトロフェニル）−４−ヒドロキシ−２−ブタノンを含有する黄色結晶を得た。
【００５６】
実施例２〜１０においては、ｐ−ニトロベンズアルデヒドの量、有機アミンとシリカ類との種類及び量を表１に示すようにそれぞれ変更した以外は、実施例１と同様にして４−（４−ニトロフェニル）−４−ヒドロキシ−２−ブタノンを含有する黄色油状物質を得た。
【００５７】
実施例１１においては、ＦＳＭ−１６と第二級アミンとしてのピペリジンとが混合されて構成されている触媒の存在下に、３，４，５−トリメトキシベンズアルデヒドとアセトンとのクライゼンシュミット反応を行い４−（３，４，５−トリメトキシフェニル）−４−ヒドロキシ−２−ブタノンを合成した。
【００５８】
具体的には、ｐ−ニトロベンズアルデヒドを３，４，５−トリメトキシベンズアルデヒド１９７．７ｍｇ（１．０１ｍｍｏｌ）に変更するとともに、反応温度を６０℃に変更した。さらに、有機アミンの種類及び量とＦＳＭ−１６の量とを表２に示すようにそれぞれ変更した以外は、実施例１と同様にして４−（３，４，５−トリメトキシフェニル）−４−ヒドロキシ−２−ブタノンを含有する黄色油状物質を得た。
【００５９】
実施例１２及び実施例１３においては、３，４，５−トリメトキシベンズアルデヒドの量、有機アミンとシリカ類との種類及び量を表２に示すようにそれぞれ変更した以外は、実施例１１と同様にして４−（３，４，５−トリメトキシフェニル）−４−ヒドロキシ−２−ブタノンを含有する黄色油状物質を得た。
【００６０】
ここで、実施例２〜実施例１３においては、有機アミンは第二級アミンである。さらに、実施例２、実施例５、実施例６及び実施例９〜１３においては、第二級アミンは環状アミンである。また、実施例１０及び実施例１３においては、シリカ類として、アモルファスシリカであるＤａｖｉｓｏｎ＃５７（富士シリシア化学株式会社製の商品名）を使用した。
【００６１】
一方、比較例１においては、第一級アミンのプロピルアミンのみから構成されている触媒の存在下に、ｐ−ニトロベンズアルデヒドとアセトンとのクライゼンシュミット反応を行い４−（４−ニトロフェニル）−４−ヒドロキシ−２−ブタノンを合成した。
【００６２】
具体的には、まずナスフラスコにｐ−ニトロベンズアルデヒド１５１．９ｍｇ（１．０１ｍｍｏｌ）を入れた後、アセトン５ｍｌとプロピルアミン１２．０ｍｇ（０．２０ｍｍｏｌ）とを加えて反応液を調製した。そして、実施例１と同様にして４−（４−ニトロフェニル）−４−ヒドロキシ−２−ブタノンを含有する黄色結晶を得た。
【００６３】
比較例２〜８においては、ｐ−ニトロベンズアルデヒドの量、有機アミンの種類及び量を表３に示すようにそれぞれ変更した以外は、比較例１と同様にして４−（４−ニトロフェニル）−４−ヒドロキシ−２−ブタノンを含有する黄色結晶を得た。
【００６４】
比較例９〜１４においては、ｐ−ニトロベンズアルデヒドの量、触媒の種類及び量を表３に示すように変更した以外は、比較例１と同様にしてｐ−ニトロベンズアルデヒドとアセトンとのクライゼンシュミット反応を行った。
【００６５】
比較例１５においては、第二級アミンのピペリジンのみから構成されている触媒の存在下に、３，４，５−トリメトキシベンズアルデヒドとアセトンとのクライゼンシュミット反応を行った。具体的には、ｐ−ニトロベンズアルデヒドを３，４，５−トリメトキシベンズアルデヒド１９６．７ｍｇ（１．００ｍｍｏｌ）に変更するとともに、反応温度を６０℃に変更した。さらに、触媒の種類及び量を表４に示すようにそれぞれ変更した以外は、比較例１と同様にして３，４，５−トリメトキシベンズアルデヒドとアセトンとのクライゼンシュミット反応を行った。
【００６６】
比較例１６においては、３，４，５−トリメトキシベンズアルデヒドの量、触媒の種類及び量を表４に示すようにそれぞれ変更した以外は、比較例１５と同様にして３，４，５−トリメトキシベンズアルデヒドとアセトンとのクライゼンシュミット反応を行った。
【００６７】
実施例１〜１３及び比較例１〜４及び比較例６〜８においては、黄色結晶又は黄色油状物質に、ヘキサンと酢酸エチルとが体積比でヘキサン：酢酸エチル＝１：１の溶離液を用いたカラムクロマトグラフィ−（ＳｉＯ２：７０ｇ）を行って各成分を分離し、各成分の収率を計算した。また、原料としてのｐ−ニトロベンズアルデヒド又は３，４，５−トリメトキシベンズアルデヒドを回収し、ｐ−ニトロベンズアルデヒド又は３，４，５−トリメトキシベンズアルデヒドの転化率を計算した。
【００６８】
比較例５においては、核磁気共鳴スペクトル法（ＮＭＲ法）により、各成分の収率及びｐ−ニトロベンズアルデヒドの転化率を計算した。また、比較例９〜１７においては、撹拌後の反応液に、ヘキサンと酢酸エチルとが体積比でヘキサン：酢酸エチル＝１：１の展開溶媒を用いた薄層クロマトグラフィー（ＴＬＣ）を行って反応の確認を行った。これらの結果を表１〜表４に示す。
【００６９】
尚、表１〜表４において、４−（４−ニトロフェニル）−４−ヒドロキシ−２−ブタノンをＡで示し、Ｅ体とＺ体とがモル比でＥ体：Ｚ体＝１０：１程度で混合している４−（４−ニトロフェニル）−３−ブテン−２−オンをＢで示す。２，６−ジ（４−ニトロフェニル）テトラヒドロピラン−４−オンをＣで示し、４−（３，４，５−トリメトキシフェニル）−４−ヒドロキシ−２−ブタノンをＤで示す。
【００７０】
さらに、Ｅ体とＺ体とがモル比でＥ体：Ｚ体＝１０：１程度で混合している４−（３，４，５−トリメトキシフェニル）−３−ブテン−２−オンをＥで示し、２，６−ジ（３，４，５−トリメトキシフェニル）テトラヒドロピラン−４−オンをＦで示す。プロピルアミンをＰｒＮＨ２で示すとともに、ジプロピルアミンをＰｒ２ＮＨで示し、アモルファスシリカをＳｉＯ２で示す。
【００７１】
【表１】
2004049937.tif 000009
【００７２】
【表２】
2004049937.tif 000010
【００７３】
【表３】
2004049937.tif 000011
【００７４】
【表４】
2004049937.tif 000012
表１に示すように、有機アミンが第一級アミンである実施例１は、目的物である４−（４−ニトロフェニル）−４−ヒドロキシ−２−ブタノンの収率を表３に示す比較例１〜１４に比べて向上させることができた。有機アミンが第二級アミンである実施例２〜１０は、４−（４−ニトロフェニル）−４−ヒドロキシ−２−ブタノンの収率をそれぞれ大きく向上させることができた。特に、有機アミンが環状アミンとしてのピペラジンである実施例５では、４−（４−ニトロフェニル）−４−ヒドロキシ−２−ブタノンの収率を９１％という高い値にまで向上させることができた。
【００７５】
有機アミンが同じピペリジンである実施例２、実施例６及び実施例１０においては、シリカ類がメソポーラスシリカである実施例２及び実施例６は、シリカ類がアモルファスシリカである実施例１０に比べて４−（４−ニトロフェニル）−４−ヒドロキシ−２−ブタノンの収率をそれぞれ向上させることができた。
【００７６】
表２に示すように、有機アミンが第二級アミンである実施例１１〜１３は、目的物である４−（３，４，５−トリメトキシフェニル）−４−ヒドロキシ−２−ブタノンの収率を、表４に示す比較例１５及び比較例１６に比べて大きく向上させることができた。
【００７７】
実施例２において、反応時間を３０分としたときには、４−（４−ニトロフェニル）−４−ヒドロキシ−２−ブタノンの収率は１４％となり、反応時間を１時間としたときには、４−（４−ニトロフェニル）−４−ヒドロキシ−２−ブタノンの収率は２４％となった。また、反応時間を３時間としたときには、４−（４−ニトロフェニル）−４−ヒドロキシ−２−ブタノンの収率は６１％となった。
【００７８】
一方、表３に示すように、比較例１〜８においては、触媒が有機アミンのみで構成されているために、目的物である４−（４−ニトロフェニル）−４−ヒドロキシ−２−ブタノンの収率がそれぞれ低い値となった。表３及び表４に示すように、比較例９〜１６においては、触媒が有機アミンのみ又はシリカ類のみで構成されているために、クライゼンシュミット反応をそれぞれ進行させることができなかった。さらに、触媒をトリエチルアミン等の第三級アミンや１，８−ジアザビシクロ［５．４．０］ウンデカ−７−エンのみで構成しても、クライゼンシュミット反応をほとんど進行させることができなかった。
（実施例１４〜１９）
実施例１４においては、３−アミノプロピルトリメトキシシランがＦＳＭ−１６の表面に固定化されて構成されている触媒の存在下に、ｐ−ニトロベンズアルデヒドとアセトンとのクライゼンシュミット反応を行い４−（４−ニトロフェニル）−４−ヒドロキシ−２−ブタノンを合成した。ここで、３−アミノプロピルトリメトキシシランはアルコキシシラン基を有する第一級アミンである。
【００７９】
具体的には、まずＦＳＭ−１６を２５０℃で１時間乾燥した後、ナスフラスコに１．０８ｇの乾燥されたＦＳＭ−１６と無水トルエン１５ｍｌとを加えた。次いで、３−アミノプロピルトリメトキシシラン２４６ｍｇ（１．３７ｍｍｏｌ）を加えて溶液を調製した後、溶液を、水酸化カリウム管を用いた乾燥雰囲気下で２時間還流した。続いて、溶液中に生じたメタノールを取除くために、約５ｍｌの無水トルエンを加えた後に溶媒を約５ｍｌ蒸発させた。
【００８０】
そして、溶液をさらに３０分間還流した後、放冷及び濾過した。続いて、残渣をトルエンで洗浄した後に４０℃で１２時間乾燥し、表面に３−アミノプロピルトリメトキシシランが固定化されたＦＳＭ−１６（以下、ＡＰ−ＦＳＭ−１６ともいう）を合成した。
【００８１】
次いで、ナスフラスコにｐ−ニトロベンズアルデヒド１５２．５ｍｇ（１．０１ｍｍｏｌ）と１２０ｍｇのＡＰ−ＦＳＭ−１６とを入れた後、アセトン５ｍｌを加えて反応液を調製した。続いて、この反応液を、反応温度を３０℃とするとともに反応時間を１時間として撹拌した後に吸引濾過し、残渣を１００ｍｌのベンゼンで洗浄した。
【００８２】
そして、濾液と洗液とを合わせた溶液を減圧濃縮し、４−（４−ニトロフェニル）−４−ヒドロキシ−２−ブタノンを含有する黄色結晶を得た。さらに、反応時間を３時間又は６時間に変更した以外は、上述と同様にして４−（４−ニトロフェニル）−４−ヒドロキシ−２−ブタノンを含有する黄色油状物質をそれぞれ得た。
【００８３】
実施例１５においては、３−ピペラジノプロピルトリメトキシシランがＦＳＭ−１６の表面に固定化されて構成されている触媒の存在下に、ｐ−ニトロベンズアルデヒドとアセトンとのクライゼンシュミット反応を行い４−（４−ニトロフェニル）−４−ヒドロキシ−２−ブタノンを合成した。３−ピペラジノプロピルトリメトキシシランはアルコキシシラン基を有する第二級アミンである。
【００８４】
具体的には、乾燥されたＦＳＭ−１６の量を１．１１ｇに変更した。さらに、３−アミノプロピルトリメトキシシランを３−ピペラジノプロピルトリメトキシシラン３５０ｍｇ（１．４１ｍｍｏｌ）に変更した以外は、実施例１４と同様にして表面に３−ピペラジノプロピルトリメトキシシランが固定化されたＦＳＭ−１６（以下、ＰｚＰ−ＦＳＭ−１６ともいう）を合成した。
【００８５】
次いで、ＡＰ−ＦＳＭ−１６をＰｚＰ−ＦＳＭ−１６に変更した以外は、実施例１４と同様にして４−（４−ニトロフェニル）−４−ヒドロキシ−２−ブタノンを含有する黄色油状物質を得た。
【００８６】
実施例１６においては、Ｎ−メチルアミノプロピルトリメトキシシランがＦＳＭ−１６の表面に固定化されて構成されている触媒の存在下に、ｐ−ニトロベンズアルデヒドとアセトンとのクライゼンシュミット反応を行い４−（４−ニトロフェニル）−４−ヒドロキシ−２−ブタノンを合成した。ここで、Ｎ−メチルアミノプロピルトリメトキシシランはアルコキシシラン基を有する第二級アミンである。
【００８７】
具体的には、まずナスフラスコに０．９５２ｇのＦＳＭ−１６と無水トルエン１０ｍｌとを加えた。次いで、Ｎ−メチルアミノプロピルトリメトキシシラン２８１ｍｇ（１．３６ｍｍｏｌ）と無水トルエン５ｍｌとを加えて溶液を調製した後、溶液を、水酸化カリウム管を用いた乾燥雰囲気下で２時間還流した。続いて、溶液中に生じたメタノールを取除くために、約８ｍｌの無水トルエンを加えた後に溶媒を約８ｍｌ蒸発させた。
【００８８】
そして、実施例１４と同様にして、表面にＮ−メチルアミノプロピルトリメトキシシランが固定化されたＦＳＭ−１６（以下、ＭＡＰ−ＦＳＭ−１６ともいう）を合成した。次いで、ＡＰ−ＦＳＭ−１６をＭＡＰ−ＦＳＭ−１６に変更した以外は、実施例１４と同様にして４−（４−ニトロフェニル）−４−ヒドロキシ−２−ブタノンを含有する黄色油状物質を得た。ここで、反応時間は、１時間又は６時間とした。
【００８９】
実施例１７においては、３−アミノプロピルトリメトキシシランがＭＣＭ−４１の表面に固定化されて構成されている触媒の存在下に、ｐ−ニトロベンズアルデヒドとアセトンとのクライゼンシュミット反応を行い４−（４−ニトロフェニル）−４−ヒドロキシ−２−ブタノンを合成した。
【００９０】
具体的には、乾燥されたＦＳＭ−１６を１．００ｇのＭＣＭ−４１に変更した。さらに、３−アミノプロピルトリメトキシシランの量を２４５ｍｇ（１．３６ｍｍｏｌ）に変更した以外は、実施例１４と同様にして表面に３−アミノプロピルトリメトキシシランが固定化されたＭＣＭ−４１（以下、ＡＰ−ＭＣＭ−４１ともいう）を合成した。
【００９１】
次いで、ＡＰ−ＦＳＭ−１６をＡＰ−ＭＣＭ−４１に変更した以外は、実施例１４と同様にして４−（４−ニトロフェニル）−４−ヒドロキシ−２−ブタノンを含有する黄色油状物質を得た。ここで、反応時間は、３０分、１時間、３時間、又は６時間とした。
【００９２】
実施例１８においては、３−ピペラジノプロピルトリメトキシシランがＭＣＭ−４１の表面に固定化されて構成されている触媒の存在下に、ｐ−ニトロベンズアルデヒドとアセトンとのクライゼンシュミット反応を行い４−（４−ニトロフェニル）−４−ヒドロキシ−２−ブタノンを合成した。
【００９３】
具体的には、ＭＣＭ−４１の量を１．０７ｇに変更した。さらに、３−アミノプロピルトリメトキシシランを３−ピペラジノプロピルトリメトキシシラン３９１ｍｇ（１．５７ｍｍｏｌ）に変更した以外は、実施例１７と同様にして表面に３−ピペラジノプロピルトリメトキシシランが固定化されたＭＣＭ−４１（以下、ＰｚＰ−ＭＣＭ−４１ともいう）を合成した。
【００９４】
次いで、ＡＰ−ＭＣＭ−４１をＰｚＰ−ＭＣＭ−４１に変更した以外は、実施例１７と同様にして４−（４−ニトロフェニル）−４−ヒドロキシ−２−ブタノンを含有する黄色油状物質を得た。ここで、反応時間は、１時間、３時間、又は６時間とした。
【００９５】
実施例１９においては、第一級アミンとしてのプロピルアミンがアモルファスシリカの表面に固定化されて構成されている触媒の存在下に、ｐ−ニトロベンズアルデヒドとアセトンとのクライゼンシュミット反応を行い４−（４−ニトロフェニル）−４−ヒドロキシ−２−ブタノンを合成した。具体的には、ＡＰ−ＦＳＭ−１６をａｍｉｎｏｐｒｏｐｙｌ−ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｉｚｅｄ　ｓｉｌｉｃａ　ｇｅｌ（アルドリッチ社製の製品名）に変更した以外は、実施例１４と同様にして４−（４−ニトロフェニル）−４−ヒドロキシ−２−ブタノンを含有する黄色油状物質を得た。ここで、反応時間は、１時間、３時間、又は６時間とした。
【００９６】
実施例１４〜１９において、黄色結晶又は黄色油状物質に、ヘキサンと酢酸エチルとが体積比でヘキサン：酢酸エチル＝１：１の溶離液を用いたカラムクロマトグラフィ−（ＳｉＯ２：７０ｇ）を行って各成分を分離し、４−（４−ニトロフェニル）−４−ヒドロキシ−２−ブタノンの収率を計算した。その結果を図２に示す。
【００９７】
図２において、実施例１４では、４−（４−ニトロフェニル）−４−ヒドロキシ−２−ブタノンの収率は、反応時間が１時間のときには１８％となり、反応時間が３時間のときには２６％となった。さらに、反応時間が６時間のときには４６％となった。実施例１５では、４−（４−ニトロフェニル）−４−ヒドロキシ−２−ブタノンの収率は、反応時間が１時間のときには２９％となり、反応時間が３時間のときには６５％となった。さらに、反応時間が６時間のときには８９％となった。実施例１６では、４−（４−ニトロフェニル）−４−ヒドロキシ−２−ブタノンの収率は、反応時間が１時間のときには８６％となり、反応時間が６時間のときには８３％となった。
【００９８】
一方、実施例１７では、４−（４−ニトロフェニル）−４−ヒドロキシ−２−ブタノンの収率は、反応時間が３０分のときには１６％となり、反応時間が１時間のときには２６％となった。さらに、反応時間が３時間のときには５１％となり、反応時間が６時間のときには７８％となった。実施例１８では、４−（４−ニトロフェニル）−４−ヒドロキシ−２−ブタノンの収率は、反応時間が１時間のときには３３％となり、反応時間が３時間のときには６９％となった。さらに、反応時間が６時間のときには９１％となった。実施例１９では、４−（４−ニトロフェニル）−４−ヒドロキシ−２−ブタノンの収率は、反応時間が１時間のときには１５％となり、反応時間が３時間のときには２４％となった。さらに、反応時間が６時間のときには３５％となった。
【００９９】
図２に示すように、実施例１４は、反応時間が長くなるに伴って４−（４−ニトロフェニル）−４−ヒドロキシ−２−ブタノンの収率を４６％にまで向上させることができた。さらに、ＦＳＭ−１６と第一級アミンとしてのプロピルアミンとが混合されている実施例１に比べて、４−（４−ニトロフェニル）−４−ヒドロキシ−２−ブタノンの収率を向上させることができた。
【０１００】
実施例１５は、反応時間が長くなるに伴って４−（４−ニトロフェニル）−４−ヒドロキシ−２−ブタノンの収率を８９％という高い値にまで向上させることができた。また、ＦＳＭ−１６の表面に固定化されている有機アミンがアルコキシシラン基を有する第一級アミンの実施例１４に比べて、４−（４−ニトロフェニル）−４−ヒドロキシ−２−ブタノンの収率を向上させることができた。
【０１０１】
実施例１６は、反応時間が１時間のときに４−（４−ニトロフェニル）−４−ヒドロキシ−２−ブタノンの収率を８６％まで向上させることができた後、収率を８０％台という高い値で安定させることができた。また、実施例１７は、反応時間が長くなるに伴って４−（４−ニトロフェニル）−４−ヒドロキシ−２−ブタノンの収率を７８％にまで向上させることができた。
【０１０２】
実施例１８は、反応時間が長くなるに伴って４−（４−ニトロフェニル）−４−ヒドロキシ−２−ブタノンの収率を９１％という高い値にまで向上させることができた。また、実施例１９は、反応時間が長くなるに伴って４−（４−ニトロフェニル）−４−ヒドロキシ−２−ブタノンの収率を３５％にまで向上させることができた。
【０１０３】
次に、前記実施形態から把握できる技術的思想について以下に記載する。
（１）前記有機アミンはアルコキシシラン基を有する第二級アミンである請求項３に記載の触媒。この構成によれば、β−ヒドロキシケトンの収率をより向上させることができる。
【０１０４】
（２）前記第二級アミンは環状アミンである請求項４に記載の触媒。この構成によれば、芳香族アルデヒドとケトンとのクライゼンシュミット反応をより促進することができる。
【０１０５】
【発明の効果】
本発明は、以上のように構成されているため、次のような効果を奏する。
請求項１に記載の発明の触媒によれば、β−ヒドロキシケトンの収率を向上させることができる。
【０１０６】
請求項２に記載の発明の触媒によれば、請求項１に記載の発明の効果に加え、反応中間体と芳香族アルデヒドとの反応を促進することができる。
請求項３に記載の発明の触媒によれば、請求項１又は請求項２に記載の発明の効果に加え、反応中間体と芳香族アルデヒドとの反応をより促進することができる。
【０１０７】
請求項４に記載の発明の触媒によれば、請求項１又は請求項２に記載の発明の効果に加え、芳香族アルデヒドとケトンとのクライゼンシュミット反応を促進することができる。
【０１０８】
請求項５に記載のβ−ヒドロキシケトンの合成方法によれば、β−ヒドロキシケトンの収率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）はＦＳＭ−１６を示す模式図、（ｂ）はＭＣＭ−４１を示す模式図。
【図２】反応時間と４−（４−ニトロフェニル）−４−ヒドロキシ−２−ブタノンの収率との関係を示すグラフ。
【図１】
2004049937.tif 000013
【図２】
2004049937.tif 000014