(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ｉ）１−クロロ−３，３−ジメチルブタン及びジメチルスルホキシドを、無機臭化物／１−クロロ−３，３−ジメチルブタンの比が０．０５〜１０当量の無機臭化物又は無機ヨウ化物／１−クロロ−３，３−ジメチルブタンの比が０．０１〜１．５当量の無機ヨウ化物存在下で、且つ塩基／１−クロロ−３，３−ジメチルブタンの比が１〜１０当量の塩基の存在下で接触させて、３，３−ジメチルブチルアルデヒドを生成する工程、
（ｉｉ）３，３−ジメチルブチルアルデヒドを、第一水非混和性溶媒及び重亜硫酸ナトリウムの水溶液と混合して、３，３−ジメチルブチルアルデヒドの重亜硫酸塩沈殿物を生成する工程、
（ｉｉｉ）該重亜硫酸塩沈殿物を、アルコールと第二水非混和性溶媒との混合物で洗浄する工程、及び
（ｉｖ）加熱しながら、該洗浄した重亜硫酸塩沈殿物を、無機塩基水溶液又は無機酸水溶液と接触させて、精製した３，３−ジメチルブチルアルデヒドを得る工程を含む、３，３−ジメチルブチルアルデヒドの製造方法であって、該無機臭化物又は無機ヨウ化物が、ヨウ化ナトリウム、ヨウ化カリウム、ヨウ化マグネシウム、ヨウ化亜鉛、ヨウ化リチウム、ヨウ化カルシウム、ヨウ化アルミニウム、ヨウ化アンモニウム、ヨウ化テトラアルキルアンモニウム、臭化ナトリウム、臭化カリウム、臭化マグネシウム、臭化亜鉛、臭化リチウム、臭化カルシウム、臭化アルミニウム、臭化アンモニウム又は臭化テトラアルキルアンモニウムであり、該塩基が、重炭酸ナトリウム、重炭酸カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、酸化亜鉛、炭酸亜鉛、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化アルミニウム、炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム、一塩基性リン酸カリウム、二塩基性リン酸カリウム、三塩基性リン酸カリウム、一塩基性リン酸ナトリウム、二塩基性リン酸ナトリウム、三塩基性リン酸ナトリウム、リン酸アンモニウム、リン酸カルシウム、リン酸マグネシウム、アンモニア、第三級アミン、第二級アミン、ピリジン誘導体又はこれらの混合物であり、該第一水非混和性溶媒が、エーテル、炭化水素、エステル又はこれらの混合物であり、該第二水非混和性溶媒が、エーテル、炭化水素、エステル又はこれらの混合物である、製造方法。
【請求項２】
該接触工程が、６０℃〜２００℃の範囲内の温度である、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
更に（ｉｖ）接触工程の後の蒸留工程を含み、この蒸留が該精製した３，３−ジメチルブチルアルデヒドを単離するために有効である、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
第一水非混和性溶媒が、第二水非混和性溶媒と同じものである、請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
該無機塩基水溶液又は無機酸水溶液が、塩酸、硫酸、リン酸、重炭酸ナトリウム、炭酸ナトリウム、重炭酸カリウム、炭酸カリウム又は炭酸カルシウムの水溶液である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
（ａ）塩化ｔｅｒｔ−ブチル及びエチレンを、三塩化アルミニウムの存在下で接触させて、１−クロロ−３，３−ジメチルブタンを生成し、
（ｂ）該生成された１−クロロ−３，３−ジメチルブタンを単離することにより、製造された１−クロロ−３，３−ジメチルブタンを用いる請求項１〜５のいずれか１項に記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
発明の分野
本発明は、３，３−ジメチルブチルアルデヒドの合成及び精製に指向している。特に、本発明は、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）によって１−クロロ−３，３−ジメチルブタンを酸化して、３，３−ジメチルブチルアルデヒドを生成し、続いてこの粗製生成物を精製することに関する。
【０００２】
関連する背景技術
１−クロロ−３，３−ジメチルブタンは、Ａｃｔａ  Ｃｈｅｍ．Ｓｃａｎｄ．、第１３巻（１９５９年）、第６１２頁（参照してここに組み込まれる）に報告されているように、塩化ｔｅｒｔ−ブチル及びエチレンを三塩化アルミニウムで処理することによって合成することができる。ジメチルスルホキシドによるベンジルアルデヒドへのハロゲン化ベンジルの酸化は、Ｊｏｕｒｎａｌ  Ａｍｅｒｉｃａｎ  ｏｆ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｓｏｃｉｅｔｙ、第８１巻（１９５９年）、第４１１３−４１１４頁及びＪｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ、第２４巻（１９５９年）、第１７９２−１７９３頁に報告された。隣接するカルボニル基によって活性化されている第一級ハライドの、ジメチルスルホキシドによる対応するアルデヒドへの酸化は、Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｓｏｃｉｅｔｙ、第７９巻（１９５７年）、第６５６２頁及びＪｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ、第２３巻（１９５８年）、第１５６３頁に報告された。
【０００３】
１．５当量のＮａＩの存在下でのジメチルスルホキシドによる第一級脂肪族クロリド及びブロミドの酸化は、Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ、第１６巻（１９８６年）、第１３４３−１３４６頁に報告された。この反応は、５６〜９６％収率で対応するアルデヒドを生成すると報告された。この文献は、１−クロロ−３，３−ジメチルブタンの酸化を開示しておらず、この酸化のために触媒量のヨウ化物が有効であることを示唆していない。Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｓｏｃｉｅｔｙ、第１８巻（１９５９年）、第４１１３−４１１４頁及びＴｅｔｒａｈｅｄｒｏｎ  Ｌｅｔｔｅｒ（１９７４年）、第９１７−９２０頁には、簡単な第一級クロリド及びブロミドを、トシラート又はテトラフルオロボラートに転化し、続いてジメチルスルホキシドによって酸化して、アルデヒドを生成することが開示されている。
【０００４】
米国特許第４，１７５，２０４号には、活性化した塩化アリルと共に臭化ナトリウムを使用することが記載されている。置換された塩化アリルは、触媒量の臭化ナトリウムの存在下でＤＭＳＯによって、その対応するアルデヒドに酸化された。
【０００５】
３，３−ジメチルブチルアルデヒドは、米国特許第５，４８０，６６８号及び米国特許第５，５１０，５０８号に開示されている、甘味料であるＮ−［Ｎ−（３，３−ジメチルブチル）−Ｌ−α−アスパルチル］−Ｌ−フェニルアラニン，１−メチルエステルの製造に於いて有用である中間体である。市販されている３，３−ジメチルブチルアルデヒドは、現在、非常にコストがかかり、商業的に実施できない製品をもたらす方法を使用して製造されている。
【０００６】
ＥＰ第０３９１６５２号、ＥＰ０３７４９５２号、Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ、第５４巻、第５７０頁（１９８９年）、Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ、第６１巻、第２９１８頁（１９９６年）及びＪｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｓｏｃｉｅｔｙ、第１０３巻、第４４７３頁（１９８１年）に記載されているように、３，３−ジメチルブタノールの酸化による３，３−ジメチルブチルアルデヒドの製造のための幾つかの方法が既知である。しかしながら、１−クロロ−３，３−ジメチルブタンの酸化により３，３−ジメチルブチルアルデヒドを製造する方法は報告されていない。
【０００７】
更に、ＤＭＳＯによる１−クロロ−３，３−ジメチルブタンの酸化による粗製生成物には、典型的に、他の硫黄含有及び硫黄非含有不純物と共に、ジメチルジスルフィド及びジメチルスルフィドが含有されている。一般的な蒸留では、３，３−ジメチルブチルアルデヒド（沸点、１０４〜１０６℃）からジメチルジスルフィド（沸点、１０９℃）を分離することができない。それは、これらの沸点が非常に近いためである。３，３−ジメチルブチルアルデヒド中の微量の有機硫黄不純物による汚染でも、典型的に貴金属触媒の存在下での３，３−ジメチルブチルアルデヒド及びアスパルテームの混合物の水素化により製造される、Ｎ−［Ｎ−（３，３−ジメチル）−Ｌ−α−アスパルチル］−Ｌ−フェニルアラニン，１−メチルエステルの合成で、それを使用するためには非常に望ましくない。このような触媒が、有機硫黄化合物によって失活することはよく知られている。それ故、３，３−ジメチルブチルアルデヒド中の全ての有機硫黄不純物を、アスパルテームとのその水素化の前に除去しなくてはならない。従って、粗製３，３−ジメチルブチルアルデヒド生成物中の、硫黄含有化合物を含む全ての不純物を除去できる精製方法を開発することが非常に望まれている。それを固体アルデヒド／重亜硫酸塩付加物に転化することによるアルデヒドの精製は、文献に記載されている。この方法論のための一般的な文献として、「実験室化学薬品の精製（Ｐｕｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ）」（ペルガモン・プレス（Ｐｅｒｇａｍｏｎ  Ｐｒｅｓｓ）、１９８８年）、第６０〜６１頁を、参照してここに取り込む。
【０００８】
参照してここに取り込まれるＣｈｅｍｉｃａｌ  Ｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌ  Ｂｕｌｌｅｔｉｎ、第２６巻（１９７８年）第３２３３−３２３６頁には、臭化ネオヘキシルマグネシウムとオルトギ酸エステルとの反応から合成される３，３−ジメチルブチルアルデヒドを、それを３，３−ジメチルブチルアルデヒド／重亜硫酸ナトリウム付加物に転化し、続いて重炭酸ナトリウム水溶液によってアルデヒドを再生することによって精製する方法が開示されている。この精製には、下記の工程、即ち、単離された粗製生成物と重亜硫酸ナトリウム水溶液との混合物を、室温で一晩撹拌する工程、濾過によって、固体の３，３−ジメチルブチルアルデヒド／重亜硫酸ナトリウム付加物を単離する工程、単離された固体付加物及び水性濾液をエーテルによって洗浄する工程、洗浄し単離した固体付加物を、水性濾液及び重炭酸ナトリウムと一緒にして、混合物を形成する工程並びにこの混合物を水蒸気蒸留する工程が含まれていた。更に操作して、精製された３，３−ジメチルブチルアルデヒドが得られた。しかしながら、この方法は、アルデヒドから微量の有機硫黄化合物を除去するために設計されておらず、この方法によって、Ｎ−（Ｎ−（３，３−ジメチル）−Ｌ−α−アスパルチル）−Ｌ−フェニルアラニン，１−メチルエステルの合成のために必要とされるような、有機硫黄汚染物質を含有しない３，３−ジメチルブチルアルデヒドを得ることはできない。
【０００９】
従って、経済的で且つより高い純度の３，３−ジメチルブチルアルデヒドの製造方法が非常に望まれている。
【００１０】
発明の要約
本発明は、１−クロロ−３，３−ジメチルブタン及びジメチルスルホキシドを、有効量の無機臭化物又はヨウ化物の存在下で、且つ有効量の塩基の存在下で接触させ、続いてアルデヒド重亜硫酸塩付加物を経て精製して、３，３−ジメチルブチルアルデヒドを生成することによる、３，３−ジメチルブチルアルデヒドの製造方法に関する。この反応で、１−クロロ−３，３−ジメチルブタンを含む有機化合物を、溶媒として使用することができる。
【００１１】
本発明はまた、塩化ｔｅｒｔ−ブチル及びエチレンを、１−クロロ−３，３−ジメチルブタンを生成するために有効な三塩化アルミニウムの存在下で接触させ、生成された１−クロロ−３，３−ジメチルブタンを単離し、そして単離した１−クロロ−３，３−ジメチルブタンをジメチルスルホキシドと、有効量の無機臭化物又はヨウ化物の存在下で、且つ有効量の塩基の存在下で接触させ、続いてアルデヒド重亜硫酸塩付加物を経て精製して、３，３−ジメチルブチルアルデヒドを生成することによる、３，３−ジメチルブチルアルデヒドの製造方法に関する。
【００１２】
本発明の方法によって、より高い純度と共に再現性があり且つ非常に経済的である方法で３，３−ジメチルブチルアルデヒドの製造が可能になり、そうしてアスパルテームから誘導された甘味料の製造に於けるアルデヒドの使用が、商業的に実施可能である。
【００１３】
発明の詳細な説明
本発明に於いて、３，３−ジメチルブチルアルデヒドは、有効量の無機臭化物又はヨウ化物の存在下で、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）により１−クロロ−３，３−ジメチルブタンを酸化することによって生成される。この反応を容易にするために、有効量の塩基が必要である。
【００１４】
１−クロロ−３，３−ジメチルブタン、ＤＭＳＯ及びハロゲン化物は、典型的に、約６０℃〜約２００℃、好ましくは約１２０℃〜約１６０℃、最も好ましくは約１３０℃〜約１５０℃の範囲内の温度で接触される。
【００１５】
１−クロロ−３，３−ジメチルブタン及びＤＭＳＯは、典型的に、重量で約１：１００〜重量で約１：１の比、好ましくは重量で約１：２０〜重量で約１：２の比、最も好ましくは重量で約１：１０〜重量で約１：３の比で使用される。
【００１６】
無機臭化物又はヨウ化物は、好ましくは、ヨウ化ナトリウム、ヨウ化カリウム、ヨウ化マグネシウム、ヨウ化亜鉛、ヨウ化リチウム、ヨウ化カルシウム、ヨウ化アルミニウム、ヨウ化アンモニウム、ヨウ化テトラアルキルアンモニウム、臭化ナトリウム、臭化カリウム、臭化マグネシウム、臭化亜鉛、臭化リチウム、臭化カルシウム、臭化アルミニウム、臭化アンモニウム、臭化テトラアルキルアンモニウムである。無機臭化物／１−クロロ−３，３−ジメチルブタンの比は、典型的に、０．０５〜約１０当量、好ましくは０．２〜２当量、最も好ましくは０．４〜１当量の範囲内である。無機ヨウ化物／１−クロロ−３，３−ジメチルブタンの比は、典型的に、０．０１〜約１．５当量、好ましくは０．０５〜０．７５当量、最も好ましくは０．０５〜０．５当量の範囲内である。
【００１７】
塩基は、無機塩基又は有機塩基から選択される。塩基の混合物も有効である。無機塩基は、好ましくは、重炭酸ナトリウム、重炭酸カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、酸化亜鉛、酸化アルミニウム、炭酸亜鉛、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、リン酸カリウム（一塩基性、二塩基性及び三塩基性）、リン酸ナトリウム（一塩基性、二塩基性及び三塩基性）、リン酸アンモニウム、リン酸カルシウム、リン酸マグネシウム又はアンモニアである。有機塩基は、好ましくは、第三級アミン、第二級アミン又はピリジン誘導体である。塩基／１−クロロ−３，３−ジメチルブタンの比は、典型的に、１〜約１０当量、好ましくは１〜５当量、最も好ましくは１〜２当量の範囲内である。
【００１８】
この反応は、約３０分間〜約２８８０分間、好ましくは約１８０分間〜約１４４０分間、最も好ましくは約３６０分間〜約８４０分間の時間、進行させることができる。
【００１９】
粗製アルデヒドを集め、水非混和性溶媒を使用して、その重亜硫酸ナトリウム付加物を経て精製した。この精製には、下記の工程が含まれている。
Ａ．粗製生成物、水非混和性溶媒及び重亜硫酸ナトリウム水溶液の混合物を、所定の時間撹拌した。
Ｂ．固体付加物を濾過によって単離し、この固体をアルコール及び水非混和性溶媒の混合物によって十分に洗浄した。
Ｃ．固体を乾燥させた。
Ｄ．乾燥させた固体のアルデヒド／重亜硫酸塩付加物と無機塩基又は酸水溶液との混合物を加熱し、続いて蒸留することによって、３，３−ジメチルブチルアルデヒドを再生させた。
【００２０】
本発明の方法によって製造され、精製された３，３−ジメチルブチルアルデヒドは、Ｎ−［Ｎ−（３，３−ジメチル）−Ｌ−α−アスパルチル］−Ｌ−フェニルアラニン，１−メチルエステルの合成で、それを使用するために十分に純粋である。粗製混合物からの３，３−ジメチルブチルアルデヒドの回収率は、一般的に８０％よりも高い。工程Ａ及びＢに於ける水非混和性溶媒は、好ましくは、エーテル、炭化水素化合物、エステル又は上記のものの混合物である。工程Ａに於ける撹拌時間は、約１０分間〜約１４４０分間、好ましくは約２０分間〜６００分間、最も好ましくは３０分間〜３６０分間である。工程Ｂに於けるアルコールは、好ましくは、メチルアルコール、エチルアルコール、プロピルアルコール、ブチルアルコールである。工程Ｄに於ける無機酸又は塩基は、好ましくは、塩酸、硫酸、リン酸、重炭酸ナトリウム、炭酸ナトリウム、重炭酸カリウム、炭酸カリウム、炭酸カルシウムである。工程Ｄに於ける混合物の加熱は、約４０℃から混合物の沸点までの温度である。
【００２１】
１−クロロ−３，３−ジメチルブタン前駆体を、例えば、塩化ｔｅｒｔ−ブチル及びエチレンを、三塩化アルミニウム、三塩化鉄及び固体酸のような酸性触媒で処理することによるような、全ての便利な方法によって生成させることができる。このようにして生成された１−クロロ−３，３−ジメチルブタンを、次いで前記の方法でＤＭＳＯで処理して、３，３−ジメチルブチルアルデヒドを生成させる。
【００２２】
下記の実施例は、本発明の好ましい態様を例示することを意図し、本発明の限定を意味しない。
【００２３】
実施例１
１−クロロ−３，３−ジメチルブタンの製造
２５０ｍＬの三ツ口丸底フラスコに、機械式撹拌機、ガス入口及びバブラーに接続したガス出口を取り付けた。このフラスコ内に５７．５ｇの塩化ｔｅｒｔ−ブチルを装入し、−２０℃に冷却した。０．８８ｇの無水塩化アルミニウムを添加し、エチレンを導入した。反応速度を、撹拌又はガス流量を調節することによって制御し、温度を−１５℃〜−２０℃に維持した。ガス吸収が終わって（約４５分後）直ぐに、エチレンを除去した。この混合物を４０ｍＬの水中にデカンテーションした。有機層を分離して、粗製生成物（７５ｇ、８０〜８５％純度）を得た。１１１〜１１５℃で分別蒸留して、５２．５ｇ（７０％）の純粋な１−クロロ−３，３−ジメチルブタンを得た。
【００２４】
実施例２
ＤＭＳＯ（ジメチルスルホキシド）／ＮａＩによる１−クロロ−３，３−ジメチルブタンの酸化
１００ｍＬの丸底フラスコに、２．０ｇの１−クロロ−３，３−ジメチルブタン、２．０ｇの重炭酸ナトリウム、１．０ｇのＮａＩ及び２０ｇのジメチルスルホキシド−ｄ６を装入した。このフラスコを、窒素でフラッシュし、１４０℃に２．５時間加熱した。反応混合物の１Ｈ  ＮＭＲは、１−クロロ−３，３−ジメチルブタンの６２％が、３，３−ジメチルブチルアルデヒドに転化したことを示した。
【００２５】
実施例３
ＤＭＳＯ／ＫＢｒによる１−クロロ−３，３−ジメチルブタンの酸化
１００ｍＬの丸底フラスコに、３．１ｇの１−クロロ−３，３−ジメチルブタン、２．１ｇの重炭酸ナトリウム、１．５ｇのＫＢｒ及び１８ｇのジメチルスルホキシド−ｄ６を装入した。このフラスコを、窒素でフラッシュし、１４５℃に４．５時間加熱した。反応混合物の１Ｈ  ＮＭＲは、３，３−ジメチルブチルアルデヒドの収率が７０％であったことを示した。
【００２６】
実施例４
ＤＭＳＯ／ＮａＢｒによる１−クロロ−３，３−ジメチルブタンの酸化
分別蒸留装置を取り付けた５００ｍＬの丸底フラスコに、４６．１ｇの１−クロロ−３，３−ジメチルブタン、２３ｇの臭化ナトリウム、２０ｇの酸化亜鉛及び２７６ｇのジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）を装入した。この混合物を磁気撹拌装置で撹拌し、窒素下で油浴で１４０〜１５０℃（ポット温度１３５〜１４０℃）に１２〜１４時間加熱し、この間に、幾らかの低沸点留分（殆どがジメチルスルフィド）を、受器フラスコ内に集めた。残留する混合物にハウス真空（ｈｏｕｓｅ  ｖａｃｕｕｍ）を適用し、粗製アルデヒド生成物を新しい受器内に集めた。この粗製生成物の重量は３１．６ｇ（８０％３，３−ジメチルブチルアルデヒド）であった。
【００２７】
実施例５
粗製３，３−ジメチルブチルアルデヒドの精製
６０ｍＬの水中の３０ｇの重亜硫酸ナトリウムから作った溶液を、激しく撹拌しながら２０分間の時間をかけて、氷水浴で冷却した、（ｉ）３０．６ｇの実施例４での粗製生成物及び（ｉｉ）２４０ｍＬのメチルｔｅｒｔ−ブチルエーテル（ＭＴＢＥ）の混合物に滴下した。重亜硫酸ナトリウムを添加すると、白色固体が沈殿した。このようにして形成されたスラリーを、氷冷却を続けながら更に８０分間撹拌した。この撹拌した冷たい混合物を濾過し、残留する固体を１００ｍＬのＭＴＢＥ及び２×１００ｍＬの６０／４０（体積／体積）ＭＴＢＥ／メタノールで洗浄した。この固体をハウス真空オーブン（４０℃）内で一晩乾燥させた。乾燥した固体の重量は４８．０ｇであった。
（ｉ）４０．０ｇの乾燥した固体、（ｉｉ）２２ｇの重炭酸ナトリウム及び（ｉｉｉ）２００ｍＬの水を、２５０ｍＬの丸底フラスコに装入した。この混合物を沸騰まで加熱し、蒸留して、１８．０ｇの３，３−ジメチルブチルアルデヒドを得、これは、Ｎ−［Ｎ−（３，３−ジメチル）−Ｌ−α−アスパルチル］−Ｌ−フェニルアラニン，１−メチルエステルの合成のために十分に純粋であった。
収率は、１−クロロ−３，３−ジメチルブタン基準で５８％であった。
【００２８】
本発明の他の変形及び修正が当業者に自明であろう。本発明は特許請求の範囲に記載した以外に限定されない。