(57)【要約】【課題】本発明の課題は、安価な出発原料を使用して改良された収率と汎用の反応器による工業的生産でα-メチレン-β-メチル-γ-ブチロラクトンを商業的に有利に製造する方法を提供することにある。【解決手段】アセトキシイソプロピリデンマロン酸ジアルキルまたはα、β-不飽和−α-アルコキシカルボニル-β-メチル-γ-ブチロラクトンから、アルカリ加水分解処理、酸処理、及び還元処理によりα-カルボキシ-β-メチル-γ-ブチロラクトンを製造し、次いでこれにホルマリンと第２級アミンを反応させてα-メチレン-β-メチル-γ-ブチロラクトンを取得する。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
式(ＩＩ)
【化１】
2005350426.tif 000028
〔式中R1は直鎖または分岐状の炭素数１から１０のアルキル鎖を表す。〕で表されるアセトキシイソプロピリデンマロン酸ジアルキルエステルを、アルカリ加水分解処理後に酸処理し次いで還元処理を行うか、酸処理後にアルカリ加水分解処理し次いで還元処理を行うか、または、酸処理した後還元処理し次いでアルカリ加水分解処理を行い式（ＩＶ）
【化２】
2005350426.tif 000029
で表されるα-カルボキシ-β-メチル-γ-ブチロラクトンを得る工程、及び、前記式（ＩＶ）で表されるα-カルボキシ-β-メチル-γ-ブチロラクトンにホルムアルデヒドまたはホルムアルデヒドを発生する前駆物質、と式（Ｖ）
【化３】
2005350426.tif 000030
［式中、R２およびR３は互いに独立に選ばれた直鎖状若しくは分岐鎖状の炭素数1から13のアルキル基、シクロアルキル基、アリル基、アラルキル基またはアルキルアリール基、あるいは飽和または一部若しくは全部が不飽和であるヘテロ原子０ないし２個を含む５または６員環基を表す。］で表される第二級アミンを反応させる工程、を含むことを特徴とする式（Ｉ）
【化４】
2005350426.tif 000031
で表されるα-メチレン-β-メチル-γ-ブチロラクトンの製造方法。
【請求項２】
式（ＩＩＩ）
【化５】
2005350426.tif 000032
〔式中R1は直鎖または分岐状の炭素数１から１０のアルキル鎖を表す。〕で表されるα、β-不飽和-α-アルコキシカルボニル-β-メチル-γ-ブチロラクトンをアルカリ加水分解処理した後還元処理を行うか、または還元処理した後アルカリ加水分解処理を行い、式（ＩＶ）
【化６】
2005350426.tif 000033
で表されるα-カルボキシ-β-メチル-γ-ブチロラクトンを得る工程、及び、前記式（ＩＶ）で表されるα-カルボキシ-β-メチル-γ-ブチロラクトンにホルムアルデヒドまたはホルムアルデヒドを発生する前駆物質、と式（Ｖ）
【化７】
2005350426.tif 000034
［式中、R２およびR３は互いに独立に選ばれた直鎖状若しくは分岐鎖状の炭素数1から13のアルキル基、シクロアルキル基、アリル基、アラルキル基またはアルキルアリール基、あるいは飽和または一部若しくは全部が不飽和であるヘテロ原子０ないし２個を含む５または６員環基を表す。］で表される第二級アミンを反応させる工程、を含むことを特徴とする式（Ｉ）
【化８】
2005350426.tif 000035
で表されるα-メチレン-β-メチル-γ-ブチロラクトンの製造方法。
【請求項３】
前記式(ＩＩ)で表されるアセトキシイソプロピリデンマロン酸ジアルキルエステルがα−アセトキシアセトンとマロン酸ジアルキルとの反応で製造されたものであることを特徴とする請求項１記載のα-メチレン-β-メチル-γ-ブチロラクトンの製造方法。
【請求項４】
前記式（ＩＩＩ）で表されるα、β-不飽和−α-アルコキシカルボニル-β-メチル- γ-ブチロラクトンが式（ＶＩＩ）
【化９】
2005350426.tif 000036
〔式中R1は直鎖または分岐状の炭素数１から１０のアルキル鎖を表す。〕で表されるマロン酸アルキル・２−ケトプロピルエステルを環化して製造したものであることを特徴とする請求項２記載のα-メチレン-β-メチル-γ-ブチロラクトンの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、α-メチレン-β-メチル-γ-ブチロラクトンの新規製造方法に関する。α-メチレン-β-メチル-γ-ブチロラクトンは、メタクリル酸エステル類やスチレンなどと共重合することによりガラス転移温度の高い成形材料を製造することができる。
【背景技術】
【０００２】
α-メチレン-β-アルキル-γ-ブチロラクトン製造の可能性に関しては、非特許文献１に記載されている。
【化１】
2005350426.tif 000002
この反応では、高価なパラジウム錯体触媒を用いるので実用的な合成方法とは言いがたい。また、非特許文献２には、アルキリデンマロン酸を原料にα-カルボキシ-β-アルキル-γ-ブチロラクトンの製造方法が記載されている。
【化２】
2005350426.tif 000003
非特許文献３には、以下の方法でβ−アルキリデン−γ−ブチロラクトンを合成し、接触還元して得られるβ−アルキル−γ−ブチロラクトンのα位にカルボキシル基を導入してからマンニッヒ反応でメチレンを導入してα-メチレン-β-アルキル-γ-ブチロラクトンを合成する方法が記載されている。
【化３】
2005350426.tif 000004
【０００３】
特許文献１にはメタリルアセテートを原料にパラジウム触媒でのヒドロホルミル化により４−アセトキシ−３−メチルブチルアルデヒドを合成し、マンニッヒ反応でメチレン基を導入してから酸化してα-メチレン-β-アルキル-γ-ブチロラクトンを製造する方法が記載されている。
【化４】
2005350426.tif 000005
また、特許文献２にはβ−メチル−γ−ブチロラクトンをマンガン−酸化マグネシウム触媒とメタノールとともに５００℃に加熱することによりα-メチレン-β-メチル-γ-ブチロラクトンを製造する方法が記載されている。
【化５】
2005350426.tif 000006
非特許文献４には、アセトアルデヒドとアクリル酸メチルを原料にα-ヒドロキシエチルアクリル酸メチルを合成し、NBSによりα-ブロモメチルクロトン酸メチルに誘導してからホルマリンを反応させてα-メチレン-β-メチル-γ-ブチロラクトンを製造する方法が記載されている。
【化６】
2005350426.tif 000007
【０００４】
α−メチレンラクトン類の製造法に関しては、非特許文献５や、非特許文献６、非特許文献７、非特許文献８に総説が記載されているが、これらの製造方法を大きく分類すると、何らかの方法でβ−メチル−γ−ブチロラクトンを合成し、そのα位を活性化してメチレン基を導入する方法と、すでに存在するオレフィンを利用してα−メチレン−γ−ブチロラクトンを製造する方法に分けられる。
β−メチル−γ−ブチロラクトンの製造方法としては、特許文献３や特許文献４にβ−メチル−γ−ブチロラクトールの酸化で製造する方法が記載されているが、非特許文献９、及び非特許文献１０にはアルデヒドとグリオキサル酸からα、β−不飽和ブチロラクトンを合成し、接触水素化によりβ−メチル−γ−ブチロラクトンを得る方法が記載されている。
【化７】
2005350426.tif 000008
【０００５】
γ−ブチロラクトン類のα位へのメチレン基の導入に関しては、非特許文献１１にラクトンのα位にエチルオキサリル基を導入してガス状のホルマリンを反応させる方法が記載されている。
【化８】
2005350426.tif 000009
また、同様に非特許文献１２には、ワンポット反応でラクトン環のα位にエチルオキサリル化、次いでホルマリンガスで処理することにより高収率でα-メチレン-β-メチル-γ-ブチロラクトンを製造する方法が記載されている。
【化９】
2005350426.tif 000010
【０００６】
非特許文献１３には、ラクトン環のα位をホルミル化で活性化して３７％ホルマリン水溶液でメチレン化する方法が記載されている。
【化１０】
2005350426.tif 000011
また、ラクトン環のα位の活性化にはカルボキシル基を導入する方法がある。非特許文献１４や非特許文献１５にはラクトン環のα位に炭酸ガスでカルボキシル基を導入し、３７％ホルマリンとジエチルアミンと酢酸/酢酸ナトリウムの存在下でメチレン基を導入する方法が記載されている。
【化１１】
2005350426.tif 000012
【０００７】
一方、非特許文献１６にはα−ヒドロキシケトン類とマロン酸エステルをアルミニウムジイソプロポキシド触媒で反応させてα、β−不飽和ブチロラクトンを得る方法が記載されている。
【化１２】
2005350426.tif 000013
また、特許文献５には、アセトキシアセトン誘導体とマロン酸エステルの反応でβ−アルキル−α、β−不飽和ブチロラクトンの製造方法が記載されている。
【化１３】
2005350426.tif 000014
【０００８】
しかし、これらの方法で製造されたα、β−不飽和−α−エトキシカルボニル−β−アルキル−γ−ブチロラクトンを還元してα−エトキシカルボニル−β−アルキル−γ−ブチロラクトンを製造し、α−メチレン−β−アルキル−γ−ブチロラクトンを製造した例は記載されていない。
以上のように従来からα−メチレン−γ−ブチロラクトン或いはその関連物質に関する製造法は種々開発されていたが、使用する試薬が高価なものであったり、収率が30〜50%程度と不満足であったり、ヒドロホルミル化のように特殊な反応器と毒性の強い一酸化炭素を使用せざるを得ないなどの問題点があり、低コストで容易に製造できる実用的な工業製法としては必ずしも満足できるものではなかった。
【０００９】
また、中間体となり得るα、β-不飽和-α-アルコキシカルボニル-β-アルキル-γ-ブチロラクトンを製造する方法もこれまでにいくつか示されている。しかしながら、例えば、特許文献５に記載の製造方法を用い原料としてアセトキシアセトンを採用してα、β-不飽和-α-エトキシカルボニル-β-メチル-γ-ブチロラクトンを製造する検討を試みたが、反応はほとんど進まなかった。
更に、非特許文献１６に記載の方法で、アルミニウムジイソプロポキシドを触媒にヒドロキシアセトン或いはテトラヒドロピラニルオキシアセトンなどの誘導体とマロン酸ジエチルの反応をさせても原料が回収されるだけで目的物は得られなかった。
アセトキシイソプロピリデンマロン酸ジエチルは、非特許文献１７に記載されているイソプロピリデンマロン酸ジエチルの合成方法に準じて製造することができる。しかしながら、この方法では原料のアセトンが多く残っている間はオイルバスの温度を高くしても反応釜内温度が上がらないので、アセトンとマロン酸ジエチルが反応して生成する中間体（Ｉ）やそのアセチル化物である中間体(ＩＩ)の状態で留まり、脱酢酸によりイソプロピリデンマロン酸ジエチルとならないことから、原料の転換率は高いが、目的物の選択率は高くならないので、収率を向上させるために通常２４時間程度という長時間の反応を取っても収率は精々６０％程度であった。
【化１４】
2005350426.tif 000015
このように、α−メチレン−β−メチル−γ−ブチロラクトンの製造に有効な中間体の合成法においても、工業的方法としては満足のいくものではなかった。
【００１０】
【特許文献１】特開平１０−１４７５８１号公報
【特許文献２】特開２００１−２４７５６０号公報
【特許文献３】特開平８−８１４１０号公報
【特許文献４】特開平１０−１４７５８１号公報
【特許文献５】BP1329678
【非特許文献１】J.Org.Chem.,1982、47、3630−3633
【非特許文献２】Chem.Express、7(12)、901−4、1992
【非特許文献３】Liebigs Ann. Chem.,1992、177−181
【非特許文献４】J.Polym.Sci.,PartA,41、1759（2003）
【非特許文献５】Synthesis,1975、67-82
【非特許文献６】Synthesis,1986、157-183
【非特許文献７】J.Org.Chom.,41(26)、1976、4065-69
【非特許文献８】Syn.Comn.,1975、5(4)、245-268
【非特許文献９】J.Org.Chem.,46、4889、1981
【非特許文献１０】J.Med.Chem.,31、893、1988
【非特許文献１１】J.Org.Chom.,4２(27)、1977、1991-2001
【非特許文献１２】Macromolecule,12(4)、546-551、1979
【非特許文献１３】Agri.BiolChem.,42、1585、1978
【非特許文献１４】J.Am.Chem.Soc.,91(25)、7208、1969
【非特許文献１５】J.C.S.Chem.Comm.,500、1973
【非特許文献１６】Comptes Rendus.243、498-500、1956
【非特許文献１７】Organic Synthesis、vol50、38
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
従って、本発明の課題は、安価な出発原料を使用して改良された収率と汎用の反応器による工業的生産でα-メチレン-β-メチル-γ-ブチロラクトンを商業的に有利に製造する方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明者は前記課題を解決するため鋭意検討を行った結果、アセトキシイソプロピリデンマロン酸ジアルキルエステルまたはα、β−不飽和−α−アルコキシカルボニル−β−メチル−γ−ブチロラクトンを中間原料とすることによって、アルカリ加水分解処理及び／または酸処理、及び還元処理など汎用単位反応の組合せにより容易且つ高収率にα−カルボキシ−β−メチル−γ−ブチロラクトンが製造でき、更にこれをマンニッヒ反応などを用いてメチレン化することによりα−メチレン−β−メチル−γ−ブチロラクトンを簡単な操作で高収率に製造できること、また、中間原料となるアセトキシイソプロピリデンマロン酸ジアルキルエステルはα−アセトキシアセトンとマロン酸ジエステルとの反応により、またα、β−不飽和−α−アルコキシカルボニル−β−メチル−γ−ブチロラクトンはマロン酸アルキル・２−ケトプロピルエステルの環化反応により容易に高収率で製造できることを見出して本発明に到達した。
【００１３】
すなわち、本発明の第１は、式(ＩＩ)
【化１５】
2005350426.tif 000016
〔式中R1は直鎖または分岐状の炭素数１から１０のアルキル鎖を表す。〕で表されるアセトキシイソプロピリデンマロン酸ジアルキルエステルを、アルカリ加水分解処理後に酸処理し次いで還元処理を行うか、酸処理後にアルカリ加水分解処理し次いで還元処理を行うか、または、酸処理した後還元処理し次いでアルカリ加水分解処理を行い式（ＩＶ）
【化１６】
2005350426.tif 000017
で表されるα-カルボキシ-β-メチル-γ-ブチロラクトンを得る工程、及び、前記式（ＩＶ）で表されるα-カルボキシ-β-メチル-γ-ブチロラクトンにホルムアルデヒドまたはホルムアルデヒドを発生する前駆物質、と式（Ｖ）
【化１７】
2005350426.tif 000018
［式中、R２およびR３は互いに独立に選ばれた直鎖状若しくは分岐鎖状の炭素数1から13のアルキル基、シクロアルキル基、アリル基、アラルキル基またはアルキルアリール基、あるいは飽和または一部若しくは全部が不飽和であるヘテロ原子０ないし２個を含む５または６員環基を表す。］で表される第二級アミンを反応させる工程、を含むことを特徴とする式（Ｉ）
【化１８】
2005350426.tif 000019
で表されるα-メチレン-β-メチル-γ-ブチロラクトンの製造方法に関する。
【００１４】
また、本発明の第２は、式（ＩＩＩ）
【化１９】
2005350426.tif 000020
〔式中R1は直鎖または分岐状の炭素数１から１０のアルキル鎖を表す。〕で表されるα、β-不飽和-α-アルコキシカルボニル-β-メチル-γ-ブチロラクトンをアルカリ加水分解処理した後還元処理を行うか、または還元処理した後アルカリ加水分解処理を行い、式（ＩＶ）
【化２０】
2005350426.tif 000021
で表されるα-カルボキシ-β-メチル-γ-ブチロラクトンを得る工程、及び、前記式（ＩＶ）で表されるα-カルボキシ-β-メチル-γ-ブチロラクトンにホルムアルデヒドまたはホルムアルデヒドを発生する前駆物質、と式（Ｖ）
【化２１】
2005350426.tif 000022
［式中、R２およびR３は互いに独立に選ばれた直鎖状若しくは分岐鎖状の炭素数1から13のアルキル基、シクロアルキル基、アリル基、アラルキル基またはアルキルアリール基、あるいは飽和または一部若しくは全部が不飽和であるヘテロ原子０ないし２個を含む５または６員環基を表す。］で表される第二級アミンを反応させる工程、を含むことを特徴とする式（Ｉ）
【化２２】
2005350426.tif 000023
で表されるα-メチレン-β-メチル-γ-ブチロラクトンの製造方法に関する。
【００１５】
更に、前記式(ＩＩ)で表されるアセトキシイソプロピリデンマロン酸ジアルキルエステルはα-アセトキシアセトンとマロン酸ジアルキルとの反応で製造でき、また、前記式（ＩＩＩ）で表されるα、β-不飽和−α-アルコキシカルボニル-β-メチル-γ-ブチロラクトンは式（ＶＩＩ）
【化２３】
2005350426.tif 000024
〔式中R1は直鎖または分岐状の炭素数１から１０のアルキル鎖を表す。〕で表されるマロン酸アルキル・２−ケトプロピルエステルを環化することにより製造できる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、α-メチレン-β-メチル-γ-ブチロラクトンを安価な原料から効率よく製造することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明のアセトキシイソプロピリデンマロン酸ジアルキルまたはα、β-不飽和−α-アルコキシカルボニル-β-メチル-γ-ブチロラクトンからα-カルボキシ-β-メチル-γ-ブチロラクトンを製造する反応経路の代表例を下式に示した。
【化２４】
2005350426.tif 000025
【００１８】
第一の製造ルートは、アセトキシイソプロピリデンマロン酸ジアルキルをアルカリ加水分解処理した後に、反応液を酸性にして酸処理によりラクトン化反応を行い、得られたα、β-不飽和-α-カルボキシ-β-メチル-γ-ブチロラクトンを還元処理してα-カルボキシ-β-メチル-γ-ブチロラクトンを得る方法である。
第二の製造ルートは、アセトキシイソプロピリデンマロン酸ジアルキルをエタノールなどの有機溶剤共存下で酸処理によりラクトン化を行い、得られたα、β-不飽和-α-アルコキシカルボニル-β-メチル-γ-ブチロラクトンを還元処理した後にアルカリ加水分解処理、酸性化してα-カルボキシ-β-メチル-γ-ブチロラクトンを得る方法である。
第三の製造ルートは、アセトキシイソプロピリデンマロン酸ジアルキルをエタノールなどの有機溶剤共存下で酸処理によりラクトン化を行い、得られたα、β-不飽和-α-アルコキシカルボニル-β-メチル-γ-ブチロラクトンをアルカリ加水分解処理、酸性化した後に還元処理してα-カルボキシ-β-メチル-γ-ブチロラクトンを得る方法である。
第四の製造ルートは、α、β-不飽和-α-アルコキシカルボニル-β-メチル-γ-ブチロラクトンを中間原料とし、これを還元処理した後にアルカリ加水分解処理、酸性化してα-カルボキシ-β-メチル-γ-ブチロラクトンを得る方法である。
第五の製造ルートは、α、β-不飽和-α-アルコキシカルボニル-β-メチル-γ-ブチロラクトンを中間原料とし、これをアルカリ加水分解処理、酸性化した後に還元処理してα-カルボキシ-β-メチル-γ-ブチロラクトンを得る方法である。
また、これ以外のルートとして、アセトキシイソプロピリデンマロン酸ジアルキルを還元処理してアセトキシイソプロピルマロン酸ジアルキルとし、これを酸処理によりラクトン化、次いでアルカリ加水分解処理によりα-カルボキシ-β-メチル-γ-ブチロラクトンを得る方法も考えられるが、このルートでは還元処理時に副反応として脱酢酸反応が併発しイソプロピルマロン酸ジアルキルやイソプロピリデンマロン酸ジアルキルが副生するため目的物のアセトキシイソプロピルマロン酸ジアルキルの収率が落ちるためこの方法は好ましくない。
【００１９】
アルカリ加水分解処理は、アルカリ（土類）金属水酸化物、第四級アンモニウム水酸化物、塩基性イオン交換樹脂等の塩基性物質共存下、水中または水性溶媒中で行われる。塩基性物質としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ金属水酸化物が実用上は好ましく用いられる。塩基物質の使用量は、通常、理論所要量の１〜３倍当量、好ましくは１〜２倍当量、より好ましくは１〜１．１倍当量が用いられる。水性溶媒としては、水溶性の有機溶媒と水の混合物を用いることができるが、メタノール、エタノール、プロパノール、ジエチレングリコール等のアルコール類、あるいはテトラヒドロフラン、エチレングリコールジメチルエーテルなどのエーテル類と水の混合溶媒が好ましく用いられる。反応温度は通常、常温から溶媒の沸点の範囲で行われる。加水分解反応終了後、生成物を遊離酸とするための酸性化処理を行う。
【００２０】
酸処理（ラクトン化）は、塩酸、硫酸等の鉱酸、メタンスルホン酸、ｐ−トルエンスルホン酸、トリフルオロ酢酸等の有機酸、酸性イオン交換樹脂等の酸性物質共存下、水中または溶媒中で行われる。酸性物質としては、塩酸、硫酸、有機スルホン酸類等が実用上は好ましく用いられる。酸性物質の使用量は触媒量でよく、被ラクトン化物質に対し０．００１〜０．５倍モル、好ましくは０．０１〜０．２倍モルである。反応溶媒としては、通常の有機溶媒あるいはそれと水の混合物などが広く用いられるが、メタノール、エタノール、プロパノール等の低級アルコールあるいはそれと水の混合物が実用上は好ましく用いられる。また、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素中でラクトン化に伴って生成する水など低分子物資を共沸で除きながら反応させることもできる。反応温度は通常、常温から溶媒の沸点の範囲で行われるが、加圧下の反応により常圧での沸点以上の反応温度で行うことも出来る。
【００２１】
還元処理には、接触水素化、ハイドライド還元、ヒドラジン還元、亜鉛/酢酸還元など広く二重結合の還元能力のある方法を用いることができるが、実用的には接触還元が好ましい。接触還元の触媒は、活性炭担持のパラジウム、ラネーニッケル、酸化白金などを用いることが出来る。接触還元の温度は、室温から１００℃までの間で任意に設定できるが、副反応を抑えるには反応温度を高くすることは避けるべきで、望ましくは室温から５０℃の間で接触還元反応をするのが良い。水素は、常圧から20kg/cm2程度の加圧状態で使用することが可能であるが、経済的なコストを考えると常圧から3kg/cm2の間で還元することが好ましい。
【００２２】
このようにして得られたα-カルボキシ-β-メチル-γ-ブチロラクトンからα-メチレン-β-メチル-γ-ブチロラクトンを得るには、非特許文献１５などの公知の方法に準じて行うことが出来る。
即ち、α-カルボキシ-β-メチル-γ-ブチロラクトンにホルムアルデヒドまたはホルムアルデヒドを発生する前駆物質、と式（Ｖ）
【化２５】
2005350426.tif 000026
［式中、R２およびR３は互いに独立に選ばれた直鎖状若しくは分岐鎖状の炭素数1から13のアルキル基、シクロアルキル基、アリル基、アラルキル基またはアルキルアリール基、あるいは飽和または一部若しくは全部が不飽和であるヘテロ原子０ないし２個を含む５または６員環基を表す。］で表される第二級アミンを反応させ、次いで酢酸ナトリウムと酢酸で処理することによりα-メチレン-β-メチル-γ-ブチロラクトンが製造される。
α-カルボキシ-β-メチル-γ-ブチロラクトンは、前記各製造ルートで得られた粗反応液をそのまま用いても、また抽出精製などで得られた精製品を用いても良い。
【００２３】
この反応に用いるホルムアルデヒドまたはホルムアルデヒドを発生する前駆体としてはホルムアルデヒド、ホルマリン、パラホルム、ホルマールなどが挙げられるが、通常は、ホルマリンを用いるのが便利である。ホルムアルデヒドかホルムアルデヒドを発生する前駆体の使用量は、α-カルボキシ-β-メチル-γ-ブチロラクトンに対して０．８から１０倍モルの間で任意に設定することができるが、反応収率と反応後の後処理の容易さから０．９５倍から２倍モルの間で設定するのが好ましい。
【００２４】
式（Ｖ）で示される二級アミンとしては、ジメチルアミン、ジエチルアミン、ジプロピルアミン、ジブチルアミン、ジエタノールアミン、ジイソプロピルアミン、ジイソブチルアミン、ジｐ-トリルアミン、ジα-ナフチルアミン、ジβ-ナフチルアミン、ジフェニルアミン、ジベンジルアミン、ジシクロヘキシルアミンなどがあげられるが、反応時の取り扱いや反応後の精製などを考えると、ジエチルアミン、ジプロピルアミン、ジブチルアミンなどが好ましい。二級アミンの使用量は、α-カルボキシ-β-メチル-γ-ブチロラクトンに対して当モルから１０倍モルの間で任意に設定できるが、製造コストや精製の容易さを考慮すると、１倍から２倍モルであることが好ましい。
【００２５】
反応は、粗或いは精α-カルボキシ-β-メチル-γ-ブチロラクトン生成物にホルムアルデヒドやホルムアルデヒドを発生する前駆体を添加し、反応温度の上昇と炭酸ガスの発生に留意しながら二級アミンを滴下し、その後に反応液を１００℃から１２０℃で１０分から６０分反応させる。反応終了後に酢酸ナトリウムと酢酸を加えた後に１００℃から１２０℃で１０分から６０分反応させて反応を終了する。
【００２６】
本発明の中間原料の一つであるα、β-不飽和-α-カルボキシ-β-メチル-γ-ブチロラクトンを得る簡便な方法としては、マロン酸モノアルキルカリウム塩とクロロアセトンの反応、あるいは、ヒドロキシアセトンとマロン酸ジアルキルのエステル交換反応で得られる式（ＶＩＩ）
【化２６】
2005350426.tif 000027
〔式中R1は直鎖または分岐状の炭素数１から１０のアルキル鎖を表す。〕で表されるマロン酸アルキル・２-ケトプロピルエステルを塩基性触媒により分子内縮合させ、接触還元の後に部分加水分解、酸処理することによって達成できる。
【００２７】
また、本発明のもう一つの中間原料であるアセトキシイソプロピリデンマロン酸ジアルキルエステルは、α-アセトキシアセトンとマロン酸ジアルキルを塩基性触媒により縮合させ製造することができる。この時、副反応を防止し、収率を向上させるためには、反応温度のコントロールが非常に重要となる。本発明者は、反応収率を高めるために反応温度を２段階に設定する検討を行い、反応の前半は反応温度を低めに、原料のほとんどが消費された段階で反応温度を高くすることでアセトキシイソプロピリデンマロン酸ジエチルの収率を向上ができることを見出した。
即ち、第一段の反応は、反応温度を１００℃以下、望ましくは５０℃から１００℃の間に設定して原料のアセトキシアセトンをほとんど消費させ、次いで反応温度を１２０℃以上、望ましくは１４０℃以上に昇温して第二段の脱離反応を完了させる。反応時間は、任意に設定できるが、第一段の反応は３時間から１０時間、第二段の反応は１時間から１０時間の間で設定することが望ましい。
【００２８】
これら二つの中間体製造に使われる塩基性触媒としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどのアルカリ金属或いはアルカリ土類金属の水酸化物、ナトリウムエトキシド、ナトリウムメトキシド、カリウムエトキシドなどのアルカリ金属アルコキシド、水素化ナトリウム、水素化カリウム、水素化カルシウムなどアルカリ金属或いはアルカリ土類金属の水素化物、及び塩素化亜鉛、塩化鉄、塩化カドミウム、塩化水銀などの金属塩、及びピペリジン、ジエチルアミン、アニリン、ピリジンなどのアミン類や、アンモニア酢酸塩、ピペリジン酢酸塩などのアミンのカルボン酸塩、またはAmberlite IR-4Bなどのカチオンイオン交換樹脂などがあげられる。塩基性触媒の使用量は、使用するアセトキシアセトンに対して０．０５倍から1倍の間で任意に設定できるが、製造コストや後処理の容易さを考えると、０．１倍から０．５倍の間で設定するのが好ましい。
【実施例】
【００２９】
次に本発明を実施例により説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。
実施例１
アセトキシイソプロピリデンマロン酸ジエチルエステルの合成
（１）アセトキシアセトンの合成
三口の丸底フラスコに塩カル管を付けたコンデンサと温度計を用意し、スリーワンモーターで攪拌できるようにする。ここに酢酸ナトリウム２５．２ｇを投入し、クロロアセトン３０．１ｇを添加してから攪拌しながら反応温度を１２０℃に上げた。１２０℃で５時間反応させると、反応系内に残るクロロアセトンの量が１０%以下になるので反応温度を室温まで下げてメチルｔ−ブチルエーテル３０ｍｌを加えた。減圧濾過により不溶の塩を取り除き、濾液は３０℃以下で減圧濃縮の後に、減圧蒸留にてアセトキシアセトン２８ｇを得た。沸点：８５−９０℃/３０torr、収率：８０％
（２）アセトキシイソプロピリデンマロン酸ジエチルエステルの合成
三口の丸底フラスコに塩カル管を付けたコンデンサと温度計とスリーワンモーターによる攪拌羽根をセットする。フラスコ内にアセトキシアセトン２８．６ｇ、マロン酸ジエチル３９．４ｇと無水酢酸２５．１ｇを投入し、攪拌しながら無水塩化亜鉛３．４ｇを添加した。反応温度を８０℃に保って１５時間攪拌した後にバス温を１２５℃に上げて反応温度を１２０℃とした。その状態で５時間反応させてから反応系内の温度を室温に下げた。反応系内に注意しながら水５０ｇを添加し、無水酢酸を分解させた。反応系にメチルt-ブチルエーテルを５０ｍｌ添加して抽出した。得られたメチルt-ブチルエーテル相を乾燥した後に減圧で濃縮し、得られた粗生物を減圧蒸留することでアセトキシイソプロピリデンマロン酸ジエチル３８ｇを得た。沸点：１４０℃/２torr、収率：６０％
【００３０】
実施例２
α、β-不飽和-α-エトキシカルボニル-β-メチル-γ-ブチロラクトンの合成
アセトキシイソプロピリデンマロン酸ジエチル３８ｇをエタノール５０ｍｌに溶解し、濃塩酸１ｇを添加して反応液を加熱し、5時間還流させた。その後、減圧で濃縮すると、粗α、β-不飽和-α-エトキシカルボニル-β-メチル-γ-ブチロラクトンが２５．１ｇ得られた。収率：１００％
【００３１】
実施例３
α-エトキシカルボニル-β-メチル-γ-ブチロラクトン
α、β-不飽和-α-エトキシカルボニル-β-メチル-γ-ブチロラクトン２５．１ｇにPd/Cを０．５ｇ添加し、常圧の水素雰囲気下で３５℃から４０℃に加熱しながら１０時間接触還元反応を行った。反応終了後、残った水素を放出し、吸引ろ過にて触媒をろ別した。残った触媒はメタノールで洗浄し、洗浄液は得られたろ液と共に併せて濃縮した。粗α-エトキシカルボニル-β-メチル-γ-ブチロラクトン２５．４ｇが得られた。収率：１００％
【００３２】
実施例４
α-カルボキシ-β-メチル-γ-ブチロラクトンの合成
粗α-エトキシカルボニル-β-メチル-γ-ブチロラクトン２５．４ｇをメタノール５０ｍｌと水５０ｍｌに溶解し、５０％苛性ソーダ水溶液１１．８ｇを加えて室温で５時間攪拌した。反応液を氷水で冷却してから濃硫酸７．２ｇを滴下して、反応液のｐHを２−３に調整した。３０℃に暖めながら減圧下で濃縮してメタノールを留去し、濃縮液にメチルt-ブチルエーテル３０ｍｌを加えて抽出した。水相にさらにメチルt-ブチルエーテル３０ｍｌづつを加えて２回抽出した。メチルt-ブチルエーテル相は併せて硫酸マグネシウムで乾燥させてから減圧で濃縮した。α-カルボキシ-β-メチル-γ-ブチロラクトンが２１．３ｇ得られた。収率：６０％
【００３３】
実施例５
α-メチレン-β-メチル-γ-ブチロラクトンの合成
α-カルボキシ-β-メチル-γ-ブチロラクトン２１．３ｇにハイドロキノンモノメチルエーテル０．４ｇと３７％ホルマリン溶液１８ｇを添加した後に発熱に注意しながらジエチルアミン２１．７ｇを滴下した。反応液を１００℃に昇温すると炭酸ガスが発生し始めた。１００℃で３０分間加熱した後にオイルバスを外して内温を８０℃程度に下げてから酢酸ナトリウム３．７ｇと酢酸３７ｇを加えて、反応温度を１００℃に上げて１５分間保った。室温に冷却させてから水１００ｍｌを加え、メチルt-ブチルエーテル５０ｍｌで抽出した。さらに水相からメチルt-ブチルエーテル５０ｍｌで２回抽出し、メチルt-ブチルエーテル相を併せて炭酸水素ナトリウムの飽和水溶液で洗浄し、次いで飽和食塩水で洗浄してから硫酸マグネシウムで乾燥した。メチルt-ブチルエーテルを減圧で留去してから粗α-メチレン-β-メチル-γ-ブチロラクトンを１５ｇ得た。これを減圧で蒸留し、目的物１０ｇを得た。沸点：７２℃/２torr、収率：６０％
【００３４】
実施例６
α、β-不飽和-α-エトキシカルボニル-β-メチル-γ-ブチロラクトンの合成
（１）       マロン酸メチル・２−ケトプロピルエステルの合成
マロン酸モノメチルカリウム塩３１．２ｇ（０．２モル）を脱水メタノール１００ｍｌに溶解し、
クロロアセトン２１ｇ（０．２２モル）を加えて加熱還流した。１５時間還流した後に反応液を減圧で濃縮して、メタノールを留去し、約６規定の希塩酸２００ｍｌを加えてからメチルt-ブチルエーテル１００ｍｌを加えて抽出した。有機相は飽和食塩水で洗浄した後に硫酸マグネシウムで乾燥してから減圧で濃縮した。得られた粗生成物からシリカゲルクロマトグラフィーにてマロン酸メチル・２−ケトプロピルエステル１２ｇを得た。MS：１７４、１３２、１０１、７５、５９、４３
（２）α、β-不飽和-α-エトキシカルボニル-β-メチル-γ-ブチロラクトンの合成
５０ｍｌの丸底フラスコにマグネチックスターラーを入れて塩カル付きのコンデンサーをつけてからマロン酸メチル・２−ケトプロピルエステル１０ｇを無水酢酸１０ｇに溶解した溶液を加え、更に塩化亜鉛０．５ｇを加えて、加熱還流した。１０時間の後に反応液の一部を採取してから水とメチルt-ブチルエーテルの入ったサンプル瓶に投入した。サンプル瓶を上下に攪拌した後に静置し、有機相をサンプリングしてGLCにて分析した結果、α、β-不飽和-α-エトキシカルボニル-β-メチル-γ-ブチロラクトンの生成を確認した。
【００３５】
実施例７
α、β-不飽和-α-カルボキシ-β-メチル-γ-ブチロラクトンの合成
α、β-不飽和-α-エトキシカルボニル-β-メチル-γ-ブチロラクトン２０ｇをメタノール５０ｍｌと水５０ｍｌに溶解し、５０％苛性ソーダ水溶液８ｇを加えて室温で５時間攪拌した。反応液を氷水で冷却してから濃硫酸４ｇを滴下して、反応液のｐHを２−３に調整した。３０℃に暖めながら減圧下で濃縮してメタノールを留去し、濃縮液にメチルt-ブチルエーテル３０ｍｌを加えて抽出した。水相にさらにメチルt-ブチルエーテル３０ｍｌづつを加えて２回抽出した。メチルt-ブチルエーテル相は併せて硫酸マグネシウムで乾燥させてから減圧で濃縮した。α、β-不飽和-α-カルボキシ-β-メチル-γ-ブチロラクトンが１６ｇ得られた。
【００３６】
実施例８
α-メチレン-β-メチル-γ-ブチロラクトンの合成
α、β-不飽和-α-カルボキシ-β-メチル-γ-ブチロラクトン１７ｇをエタノール５０ｍｌに溶解し、Pd/Cを０．５ｇ添加し、常圧の水素雰囲気下で３５℃から４０℃に加熱しながら１０時間接触還元反応を行った。反応終了後、残った水素を放出し、吸引ろ過にて触媒をろ別した。残った触媒はメタノールで洗浄し、洗浄液は得られたろ液と共に併せて濃縮した。α-カルボキシ-β-メチル-γ-ブチロラクトン１７．２ｇが得られた。α-カルボキシ-β-メチル-γ-ブチロラクトン１７．２ｇにハイドロキノンモノメチルエーテル０．２ｇと３７％ホルマリン溶液１２ｇを添加した後に発熱に注意しながらジエチルアミン１７ｇを滴下した。反応液を１００℃に昇温すると炭酸ガスが発生し始めた。１００℃で３０分間加熱した後にオイルバスを外して内温を８０℃程度に下げてから酢酸ナトリウム２．５ｇと酢酸２５ｇを加えて、反応温度を１００℃に上げて１５分間保った。室温に冷却させてから水１００ｍｌを加え、メチルt-ブチルエーテル５０ｍｌで抽出した。さらに水相からメチルt-ブチルエーテル５０ｍｌで２回抽出し、メチルt-ブチルエーテル相を併せて炭酸水素ナトリウムの飽和水溶液で洗浄し、次いで飽和食塩水で洗浄してから硫酸マグネシウムで乾燥した。メチルt-ブチルエーテルを減圧で留去してから粗α-メチレン-β-メチル-γ-ブチロラクトンを１０ｇ得た。これを減圧で蒸留し、目的物８ｇを得た。沸点：７２℃/２torr、
【００３７】
実施例９
α、β-不飽和-α-エトキシカルボニル-β-メチル-γ-ブチロラクトンの合成
アセトキシイソプロピリデンマロン酸ジエチル２５．８ｇをメタノール１００ｍｌと水１００ｍｌに溶解し、５０％苛性ソーダ水溶液２５ｇを加えて室温で５時間攪拌した。反応液を氷水で冷却してから濃硫酸４７ｇを滴下して、反応液のｐHを２−３に調整して室温で更に５時間攪拌した。３０℃に暖めながら減圧下で濃縮してメタノールを留去し、濃縮液にメチルt-ブチルエーテル５０ｍｌを加えて抽出した。水相にさらにメチルt-ブチルエーテル５０ｍｌづつを加えて２回抽出した。メチルt-ブチルエーテル相は併せて硫酸マグネシウムで乾燥させてから減圧で濃縮した。α、β-不飽和-α-カルボキシ-β-メチル-γ-ブチロラクトンが２１．３ｇ得られた。