(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
γ−ブチロラクトンと一般式（１）ＲＯＯＣ（ＣＨ2）ｎＣＯＯＲ（式中、ｎは７〜１３の整数、Ｒはアルキル基）で示されるジカルボン酸エステルを縮合反応させ、一般式（２）
【化１】
0004706887.tif 000004
（式中、ｎは７〜１３の整数、Ｒはアルキル基）で示される２−（ω−アルコキシカルボニルアルカノイル）−４−ブタノリッドを製造するに際し、前記一般式（１）で示されるジカルボン酸エステルを加熱撹拌し、次いで、この加熱撹拌中のジカルボン酸エステルに、γ−ブチロラクトンとアルカリ金属アルコラートを添加することにより縮合反応せしめることを特徴とする２−（ω−アルコキシカルボニルアルカノイル）−４−ブタノリッドの製造法。
【請求項２】
γ−ブチロラクトンとアルカリ金属アルコラートを混合して、ジカルボン酸エステルに添加することを特徴とする請求項１記載の２−（ω−アルコキシカルボニルアルカノイル）−４−ブタノリッドの製造法。
【請求項３】
５０〜７００ｍｍＨｇの減圧状態で縮合反応せしめることを特徴とする請求項１または２記載の２−（ω−アルコキシカルボニルアルカノイル）−４−ブタノリッドの製造法。
【請求項４】
１００〜６００ｍｍＨｇの減圧状態で縮合反応せしめることを特徴とする請求項１または２記載の２−（ω−アルコキシカルボニルアルカノイル）−４−ブタノリッドの製造法。
【請求項５】
一般式（１）のＲが、炭素数１〜６のアルキル基であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の２−（ω−アルコキシカルボニルアルカノイル）−４−ブタノリッドの製造法。
【請求項６】
縮合反応の減圧度を、第一段階で５００〜７００ｍｍＨｇとし、第二段階でさらに５０〜３００ｍｍＨｇに変化させて縮合反応を行なうことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の２−（ω−アルコキシカルボニルアルカノイル）−４−ブタノリッドの製造法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種の合成原料ないし中間体として有用な２−（ω−アルコキシカルボニルアルカノイル）−４−ブタノリッドの製造法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
２−（ω−アルコキシカルボニルアルカノイル）−４−ブタノリッドは、各種の合成原料ないし中間体として有用であり、特に香料工業分野において、シクロペンタデカノリッドやシクロヘキサデカノリッドなどの大環状ラクトン系香料の重要な中間体である、ω−ヒドロキシ脂肪酸の製造における中間体として有効に使用されている。
【０００３】
従来、ω−ヒドロキシ脂肪酸の合成法としては、ω−シアノウンデカン酸エステルとγ−ブチロラクトンとを出発物質とする方法が特開平５−８６０１３号公報で提案されていて、公知である。しかしながらこの方法は、原料入手が一般的に困難とされており、しかも比較的高価とされている１１−シアノウンデカン酸メチルを原料とすること、ω−位のニトリル基を最終的にはカルボキシル基にする際にアンモニアが生成し処理が煩雑になると同時に、目的物の香気にも悪影響を及ぼす等の理由から、工業的な製造法としてはなお十分満足できるものではなかった。
【０００４】
また、入手が極めて容易でありかつ安価な、一般式ＲＯＯＣ（ＣＨ2 ）ｎＣＯＯＲ（ただし、ｎ＝７〜１３の整数、Ｒはアルキル基）で示されるジカルボン酸エステルとγ−ブチロラクトンとを出発原料とする方法が、国際特許出願公開ＷＯ９７−０６１５６号公報で提案されている。この方法は、γ−ブチロラクトンに対して過剰量のジカルボン酸エステルを塩基からなる縮合剤の存在下に室温で混合し、常圧で加熱撹拌して、生成したメタノールを除きながら反応させて２−（ω−アルコキシカルボニルアルカノイル）−４−ブタノリッドを取得するものであり、この方法も優れた方法ではあるものの、今だ選択率と収率が十分満足すべきのではなかった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、上記従来技術を改良し、入手容易で安価な原料であるジカルボン酸エステルを用いて、高い収率でかつ選択率の良好な、そして工業的に有利な２−（ω−アルコキシカルボニルアルカノイル）−４−ブタノリッドを製造する方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成せんとするものであって、本発明の２−（ω−アルコキシカルボニルアルカノイル）−４−ブタノリッドの製造法は、γ−ブチロラクトンと一般式（１）ＲＯＯＣ（ＣＨ2 ）ｎＣＯＯＲ（式中、ｎは７〜１３の整数、Ｒはアルキル基）で示されるジカルボン酸エステルを縮合反応させ、一般式（２）
【０００７】
【化２】
0004706887.tif 000002
【０００８】
（式中、ｎは７〜１３の整数、Ｒはアルキル基）で示される２−（ω−アルコキシカルボニルアルカノイル）−４−ブタノリッドを製造するに際し、前記一般式（１）で示されるジカルボン酸エステルを加熱撹拌し、次いで、この加熱撹拌中のジカルボン酸エステルに、γ−ブチロラクトンとアルカリ金属アルコラートを添加することにより縮合反応せしめることを特徴とする２−（ω−アルコキシカルボニルアルカノイル）−４−ブタノリッドの製造法である。
【０００９】
また、本発明では、かかる縮合反応を減圧下にアルコールを留去しながら行なうこと、そして、減圧度を２段以上に変化させることにより、より効率的に２−（ω−アルコキシカルボニルアルカノイル）−４−ブタノリッドの製造方法を得ることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
塩基性縮合剤の存在下におけるジカルボン酸エステルとγ−ブチロラクトンの縮合反応は複雑であり、そのため原料の仕込み方法や、生成するメタノールの除き方等の反応方法の違いにより選択率、収率が大きく影響することが推測される。そこで本発明者等は、上記アルコールの生成に関連する反応機構に着目し鋭意研究した結果、下記のように選択率および収率ともに良好に２−（ω−アルコキシカルボニルアルカノイル）−４−ブタノリッドが得られることを見出した。
【００１１】
すなわち、まず第一段階において生成するアルコールの蒸発には十分な条件で減圧しながら加熱撹拌中のジカルボン酸エステル中に、γ−ブチロラクトンとアルカリ金属アルコラートを滴下し、アルコールを系外に留出しながら反応させ、次に、第二段階としてさらに減圧度を上げて加熱撹拌することにより、残存するアルコールを系外に除きながら反応させる。このようにすることにより、選択率および収率ともに良好に２−（ω−アルコキシカルボニルアルカノイル）−４−ブタノリッドが得られることを見出し、本発明を完成した。
【００１２】
このように、本発明の特徴の一つは、加熱攪拌中のジカルボン酸エステル中に、γ−ブチロラクトンとアルカリ金属アルコラートを添加し縮合反応させることにあり、この場合、γ−ブチロラクトンとアルカリ金属アルコラートは混合して添加（滴下）してもよく、個別に添加してもよい。
【００１３】
この反応は、減圧下にアルコールを系外に留出しながら反応せしめることが好ましい。また、本発明では、上記に続き第二段階として、さらに減圧度を上げて加熱撹拌し残存しているアルコールを系外に除去しながら継続して反応させることが選択率および収率を良好ならしめる上で好ましい。
【００１４】
本発明において使用される一般式（１）のＲＯＯＣ（ＣＨ2 ）ｎＣＯＯＲ（式中、ｎは７〜１３の整数、Ｒはアルキル基）で示されるジカルボン酸エステルのＲは、使用する便利さから炭素数１〜６のアルキル基が特に好んで使用される。このＲの具体例としては、メチル、エチル、プロピル、ブチル、イソブチル、ペンチル、ヘキシル基等が挙げられる。とりわけ、メチル基が好ましい。
【００１５】
一般式（１）で示される好ましいジカルボン酸エステルとしては、具体的には１，１２−ドデカン二酸ジメチルエステルや１，１３−トリデカン二酸ジメチルエステル（ブラシル酸ジメチルエステル）などが挙げられる。
【００１６】
また本発明では、アルカリ金属アルコラートの存在下に縮合反応が行なわれるが、アルカリ金属アルコラートとしては、一般式Ｒ´ＯＭ（式中、Ｒ´は炭素数１〜４のアルキル基、Ｍはアルカリ金属）で示されるアルカリ金属アルコラートが好ましい。
【００１７】
ここでいうアルカリ金属アルコラートの具体例としては、ナトリウムメチラート、ナトリウムエチラート、ナトリウムプロピラート、ナトリウムブチラート、カリウムメチラート、カリウムエチラート、カリウムプロピラート、カリウムブチラートなどが挙げられる。
【００１８】
本発明においてこれらアルカリ金属アルコラートの使用量は特に限定されないが、γ−ブチロラクトンに対して好ましくは０．１〜５当量、より好ましくは０．５〜３当量用いられる。アルカリ金属アルコラートの使用量が少ないと収率が低く、また使用量が一定以上になると収率が飽和し、逆に選択率の低下をまねくことがある。
【００１９】
また本発明において、一般式（１）で示されるジカルボン酸エステルの使用量は、γ−ブチロラクトンに対して過剰モルであることが好ましく、具体的には２倍モル以上が特に好ましい。ジカルボン酸エステルが２倍モル以上であると、とりわけ選択率が向上するからである。
【００２０】
本発明の実施において、未反応のジカルボン酸エステルが残存する場合には、反応混合物から未反応のジカルボン酸エステルを回収し、縮合反応に循環再使用することが効率的な反応のために好ましい。本発明においては、反応混合物からの未反応ジカルボン酸エステルの回収を単蒸留で容易に行なうことができるため、ジカルボン酸エステルの過剰使用と循環再利用とが相俟ってより効率的な反応が実現される。
【００２１】
本発明の縮合反応において、効率的にアルコールを除去するため好ましくは減圧下に縮合反応が行なわれる。減圧条件としては、好ましくは５０〜７６０ｍｍＨｇ、特に１００〜６００ｍｍＨｇの範囲が好ましい。また減圧は２段以上に分けて行なうことができる。例えば、第一段階として生成したアルコールの蒸発に十分な５００〜７００ｍｍＨｇ程度に減圧して反応させ、第二段階としてさらに減圧度を５０〜３００ｍｍＨｇ程度に上げ反応させることができる。
【００２２】
ここにおいて、縮合反応の加熱温度条件は特に限定されないが減圧との関係において好適な条件が設定され、３０〜２００℃が好ましく、特には５０〜１５０℃の範囲が好ましい。
【００２３】
本発明において溶媒は特に使用する必要はないが、アルカリ金属アルコラートの活性を低下させない溶媒であれば一般のエステル縮合に使用される溶媒を添加して反応を行なうこともできる。
【００２４】
本発明の反応形式は、バッチ式、連続式、多段式のいずれでも行なうことができる。
【００２５】
本発明によって得られる２−（ω−アルコキシカルボニルアルカノイル）−４−ブタノリッドは、下記に示す工程により、大環状ラクトン系香料の重要中間体である一般式（４）で示されるω−ヒドロキシ脂肪酸に容易にかつ高収率で誘導される。
【００２６】
【化３】
0004706887.tif 000003
【００２７】
すなわち、一般式（２）の２−（ω−アルコキシカルボニルアルカノイル）−４−ブタノリッドは、アルカリ金属水酸化物の水溶液中または水溶性溶媒／水混合溶液中で加熱することにより、ラクトン部位は加水分解・脱炭酸され、上記の一般式（３）で示されるω−ヒドロキシ−（ω−３）−ケト脂肪酸となる。
【００２８】
次いで、この一般式（３）の化合物は、ケトンをWolff-Kishner 還元などでメチレンに還元することにより、上記の一般式（４）で示されるのω−ヒドロキシ脂肪酸に誘導される。
【００２９】
このように、本発明の２−（ω−アルコキシカルボニルアルカノイル）−４−ブタノリッドは、特に香料工業分野においてはシクロペンタデカノリッドやシクロヘキサデカノリッドなどの大環状ラクトン系香料の重要な中間体であるω−ヒドロキシ脂肪酸の製造における中間体として有用である。
【００３０】
【実施例】
次に、本発明を実施例により詳細に説明する。もっとも、下記の実施例は例示のために示すものであって、いかなる意味においても限定的に解釈してはならない。
【００３１】
（実施例１）
１，１２−ドデカン二酸ジメチルエステル（１０５．００ｇ、４０６．４ｍｍｏｌ）を反応装置に仕込み、６００ｍｍＨｇの減圧状態で１０５℃に加熱撹拌した。γ−ブチロラクトン（８．７５ｇ、１０１．６ｍｍｏｌ）と２８重量％ナトリウムメトキサイド−メタノール溶液（１９．６０ｇ、１０１．６ｍｍｏｌ）とを室温で混ぜたものを、加熱している１，１２−ドデカン二酸ジメチルエステル中に３０分間で滴下しながらメタノールを留去した。そのまま３０分間反応を行なった後、２００ｍｍＨｇに減圧してさらに１２０分間反応させた。
【００３２】
次に、これを常圧に戻した後、冷却して希塩酸中に注ぎ酢酸エチルで抽出した。有機層は水洗し、無水硫酸マグネシウムで乾燥した後、溶媒を留去した。残りの油状物を減圧蒸留（油浴温度１７０〜１８０／０．５〜０．２ｍｍＨｇ）して過剰の１，１２−ドデカン二酸ジメチルエステルを留去した。留分８１．９ｇと蒸留残渣２５．１ｇが得られた。
【００３３】
蒸留残渣部分について、ガスクロマトグラフィーにより分析した結果、８８．６重量％の一般式（２）で示される化合物（ｎ＝１０、Ｒ＝Ｍｅ）が含まれることが分かった。収率は８０．２％であり、選択率は８３．２％であった。
【００３４】
（実施例２）
１，１２−ドデカン二酸ジメチルエステル（１０５．００ｇ、４０６．４ｍｍｏｌ）を反応装置に仕込み、６００ｍｍＨｇの減圧状態で１０５℃に加熱撹拌した。γ−ブチロラクトン（８．７５ｇ、１０１．６ｍｍｏｌ）と２８重量％ナトリウムメトキサイド−メタノール溶液（１９．６０ｇ、１０１．６ｍｍｏｌ）とを室温で混ぜたものを、加熱している１，１２−ドデカン二酸ジメチルエステル中に３０分間で滴下しながらメタノールを留去した。そのまま３０分間反応を行なった後、２００ｍｍＨｇに減圧してさらに２４０分間反応させた。
【００３５】
次に、これを常圧に戻した後、冷却して希塩酸中に注ぎ酢酸エチルで抽出した。有機層は水洗し、無水硫酸マグネシウムで乾燥した後、溶媒を留去した。残りの油状物を減圧蒸留（油浴温度１７０〜１８０℃／０．５〜０．２ｍｍＨｇ）して過剰の１，１２−ドデカン二酸ジメチルエステルを留去した。留分８２．２ｇと蒸留残渣２６．５ｇを得た。残渣部分を調べた結果、８８．１％の一般式（２）の化合物（ｎ＝１０、Ｒ＝Ｍｅ）が含まれていることが分かった。収率は８１．４％であり、選択率は８７．９％であった。
【００３６】
（実施例３）
１，１２−ドデカン二酸ジメチルエステル（１０５．００ｇ、４０６．４ｍｍｏｌ）を反応装置に仕込み、５００ｍｍＨｇの減圧状態で１０５℃に加熱撹拌した。γ−ブチロラクトン（８．７５ｇ、１０１．６ｍｍｏｌ）と２８重量％ナトリウムメトキサイド−メタノール溶液（１９．６０ｇ、１０１．６ｍｍｏｌ）とを室温で混ぜたものを、加熱している１，１２−ドデカン二酸ジメチルエステル中に３０分間で滴下しながらメタノールを留去した。そのまま３０分間反応を行なった後、１００ｍｍＨｇに減圧してさらに１２０分間反応させた。
【００３７】
これを常圧に戻した後、冷却して希塩酸中に注ぎ酢酸エチルで抽出した。有機層は水洗し、無水硫酸マグネシウムで乾燥した後、溶媒を留去した。残りの油状物を減圧蒸留（油浴温度１７０〜１８０℃／０．５〜０．２ｍｍＨｇ）して過剰の１，１２−ドデカン二酸ジメチルエステルを留去した。留分８１．４ｇと蒸留残渣２７．２ｇを得た。残渣部分を調べた結果、８８．３％の一般式（２）の化合物（ｎ＝１０、Ｒ＝Ｍｅ）が含まれていることが分かった。収率は８１．６％であり、選択率は８６．０％であった。
【００３８】
（比較例１）
１，１２−ドデカン二酸ジメチルエステル（１０５．００ｇ、４０６．４ｍｍｏｌ）とγ−ブチロラクトン（８．７５ｇ、１０１．６ｍｍｏｌ）と２８重量％ナトリウムメトキサイド−メタノール溶液（１９．６０ｇ、１０１．６ｍｍｏｌ）を５０℃で混ぜ、メタノールを留去しながら４５分間で１１０℃に昇温した。そのまま３０分間反応を行なった後、６３０ｍｍＨｇに減圧して３０分間反応させた。
【００３９】
これを常圧に戻し更に３０分間反応した後、冷却して希塩酸中に注ぎ酢酸エチルで抽出した。有機層は水洗し、無水硫酸マグネシウムで乾燥した後、溶媒を留去した。残りの油状物を減圧蒸留（油浴温度１７０〜１８０℃／０．５〜０．２ｍｍＨｇ）して過剰の１，１２−ドデカン二酸ジメチルエステルを留去した。留分８１．５ｇと蒸留残渣２５．６ｇを得た。残渣部分を調べた結果、８５．１％の一般式１の化合物（ｎ＝１０、Ｒ＝Ｍｅ）を含むことが分かった。収率は７９．０％であり、選択率は７９．０％であった。
【００４０】
【発明の効果】
本発明によれば、２−（ω−アルコキシカルボニルアルカノイル）−４−ブタノリッドを、入手容易で安価な原料であるジカルボン酸エステルを用いて、高い収率でかつ選択率の良好な、工業的にも有利な製造方法で得ることができる。