(57)【要約】【課題】ケトン類とビニルケトン類から環状化合物を合成するロビンソン反応にあたり、従来までは有機溶媒を用いていたが、超臨界、亜臨界ないし加圧二酸化炭素を代替溶媒として用いることで、より短時間で、廃物を出すことなく、環境に優しく、環状物を製造する方法を提供する。【解決手段】超臨界、亜臨界ないし加圧二酸化炭素の存在下に、ケトン類とビニルケトン類とを、一段階で、環化反応又は縮環反応させることにより、環化化合物を合成することを特徴とする環化化合物の製造方法。【効果】複雑な反応であるロビンソン反応を、従来の方法と比べて、より短時間で効率的に行うことが可能な合成方法を提供できる。更に、ゼロエミッションに近いプロセスで、しかも、選択性が良く、また、高収率で目的化合物を合成できる。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
二酸化炭素の存在下に、ケトン類とビニルケトン類とを、一段階で、環化反応又は縮環反応させることにより、環化化合物を、選択的に、短時間で合成することを特徴とする環化化合物の製造方法。
【請求項２】
二酸化炭素が、超臨界、亜臨界ないし加圧二酸化炭素であることを特徴とする請求項１に記載の環化化合物の製造方法。
【請求項３】
二酸化炭素が、圧力７．３ＭＰａ〜５０ＭＰａ、温度３１℃〜３００℃の二酸化炭素であることを特徴とする請求項１に記載の環化化合物の製造方法。
【請求項４】
ケトン類が、一般式（１）
【化１】
2005206561.tif 000014
（式中、Ｒ１、Ｒ２及びＲ３は、それぞれ同一又は相異なる置換基であり、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、カルボニル基、シアノ基、アミノ基を表す。また、Ｒ１及びＲ２が一緒になり環状構造の一部を形成しても良い。）で表される化合物であることを特徴とする請求項１に記載の環化化合物の製造方法。
【請求項５】
ビニルケトン類が、一般式（２）
【化２】
2005206561.tif 000015
（式中、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６、Ｒ７は、それぞれ同一又は相異なる置換基であり、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基を表す。また、Ｒ４とＲ５、Ｒ４とＲ６、Ｒ４とＲ７、Ｒ５とＲ６、Ｒ５とＲ７、又はＲ６とＲ７が一緒になり環状構造の一部を形成しても良い。）で表される化合物であることを特徴とする請求項１に記載の環化化合物の製造方法。
【請求項６】
ケトン類が、シクロペンタノン、メチルシクロペンタノン、シクロペンタジオン、メチルシクロペンタジオン、シクロヘキサノン、メチルシクロヘキサノン、シクロヘキサジオン、メチルシクロヘキサジオン、シクロヘプタノン、メチルシクロヘプタノン、シクロヘプタジオン、メチルシクロヘプタジオン、アセトン、ブタノン、ペンタノン、ペンタジオン、ヘキサノン、ヘキサジオン、ヘプタノン、ヘプタジオン及びそれらの誘導体から選ばれることを特徴とする請求項１に記載の環化化合物の製造方法。
【請求項７】
ビニルケトン類が、ブテノン、ペンテノン、へキセノン、ヘプテノン、オクテノン、フェニルブテノン、フェニルペンテノン及びその誘導体から選ばれることを特徴とする請求項１に記載の環化化合物の製造方法。
【請求項８】
ケトン類が、２−メチルシクロヘキサン−１，３−ジオン、シクロヘキサン−１，３−ジオン、シクロヘキサノン、２−メチルシクロヘキサノン、シクロペンタノン、２−メチルシクロペンタノン、シクロペンタ−１，３−ジオン、２−メチルシクロペンタ−１，３−ジオン、２−メチルシクロヘプタノン、２−メチルシクロヘプタ−１，３−ノン、シクロヘプタ−１，３−ジオン、ヘプタン−３−オン、ペンタ−２，４−ジオン、１，３−ジフェニルペンタン−２−オン、アセトン、ブタ−２−オン、ペンタ−２−オン、ペンタ−３−オン、ヘキサ−２−オン、ヘキサ−３−オン及びそれらの誘導体から選ばれることを特徴とする請求項１に記載の環化化合物の製造方法。
【請求項９】
ビニルケトン類が、３−ブテン−２−オン、３−ペンテン−２−オン、１−ペンテン−３−オン、メチル−３−ペンテン−２−オン、３−ヘキセン−２−オン、１−ヘキセン−３−オン、４−ヘキセン−３−オン、メチル−３−ヘキセン−２−オン、３−ヘプテン−２−オン、１−ヘプテン−３−オン、４−ヘプテン−３−オン、２−ヘプテン−４−オン、メチル−３−ヘプテン−２−オン、３−オクテン−２−オン、１−オクテン−３−オン、４−オクテン−３−オン、５−オクテン−４−オン、２−オクテン−３−オン、メチル−３−オクテン−２−オン、フェニルペンテン−３−オン及びその誘導体から選ばれることを特徴とする請求項１に記載の環化化合物の製造方法。
【請求項１０】
環化反応又は縮環反応が、ロビンソン反応であることを特徴とする請求項１に記載の環化化合物の製造方法。
【請求項１１】
環化反応又は縮環反応が、バッチ方式であることを特徴とする請求項１に記載の環化化合物の製造方法。
【請求項１２】
環化反応又は縮環反応が、連続方式であることを特徴とする請求項１に記載の環化化合物の製造方法。
【請求項１３】
環化化合物が、ステロイド環化生成物であることを特徴とする請求項１に記載の環化化合物の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二酸化炭素の存在下に、ケトン類とビニルケトン類とを反応基質として、環化反応又は縮環反応を遂行させる、環化化合物の製造方法に関するものであり、更に詳しくは、二酸化炭素の存在下、即ち、超臨界二酸化炭素、亜臨界二酸化炭素ないし加圧二酸化炭素を反応媒体とすることで、有機溶媒を用いることなく、従来の方法に比べ、短い反応時間で環化化合物を、選択的に製造する方法に関するものである。
本発明は、環境問題等を抜本的に解消することが可能な、次世代の化学合成技術としてその実用化が強く期待されている、超臨界流体、亜臨界流体等の加圧媒体を利用した有機化合物の合成技術の分野において、二酸化炭素の存在下に反応基質を反応させることにより、環化化合物を短時間で合成することを可能にし、更に、環化化合物の選択的合成を可能にし、副反応生成物の含有量が少ない環化化合物を大量に製造することを可能にする新規環化化合物の製造方法を提供するものである。本発明は、環境にやさしい、新規な環化化合物の製造方法を提供するものとして有用である。
【背景技術】
【０００２】
従来から、縮環化合物ないし環化化合物の製造には、ロビンソン反応を利用する方法が有効であることが知られている。これは、ケトンとビニルケトンとの反応であり、この反応は、初めに、マイケル反応が起こり、続いてアルドール反応、そして、最後に脱水反応を経由する反応である。縮環化合物ないし環化化合物を製造する場合、従来の技術として、数多くの論文、特許が発表されている。先行技術文献では、例えば、ビフェニル誘導体として、４‘−メチルベンゾイル酢酸エチルエステルから２−（（４−メチルフェニル）カルボニル）−５−オキソヘキサンニトリル等を製造する方法が提案されている（特許文献１参照）。この製造方法では、初めはエタノールを有機溶媒として使用し、次に、トルエンを反応溶媒として用い、抽出精製操作を行なっている。また、１−ベンジル−３−カルボエトキシ−２，４−ピペリジンジオンから、初めはｔｅｒｔ−ブタノールを、次にベンゼンを反応溶媒として、更に、抽出精製過程を経て２−ベンジル−８ａ−カルボエトキシ−１，６−ジオキソ−１，２，３，４，６，７，８，８ａ−オクタヒドロイソキノリンを製造する方法が提案されている（特許文献２参照）。この様に、ロビンソン反応を利用した環化化合物の製造には、その多くは有機溶媒を用いており、また、無溶媒で製造を行なっている場合もあるが、いずれの場合にも選択性が悪いのが現状である。
【０００３】
超臨界二酸化炭素を用いた反応は、近年、論文、特許出願件数ともに大幅に増大している。特に、二酸化炭素を超臨界状態で使用することで、反応時間、反応収率が大幅に改善されるため、それを反応溶媒としての利用が非常に注目される。また、二酸化炭素が、安全、無害、安価、かつ大量に存在する物質であることから、二酸化炭素の利用技術を、環境調和型製造技術として利用することも注目されている。
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−４９７２２号公報
【特許文献２】特開平８−２０８６１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このような状況の中で、本発明者らは、上記従来技術に鑑みて、簡単な合成プロセスで、環化化合物を高い選択性で、収率良く製造することができ、しかも、環境問題を解決できる新しい有機化合物の製造方法を開発することを目標として、鋭意研究を積み重ねた結果、超臨界二酸化炭素、亜臨界二酸化炭素又は加圧二酸化炭素を反応溶媒とし、ケトン類とビニルケトン類とを反応基質として、環化反応又は縮環反応を進行させることにより、有機溶媒を用いない、環境にやさしい、環化化合物の製造方法を開発すると同時に、従来に比べて、短時間でロビンソン反応による環化化合物を製造することが可能になることを見出し、本発明を完成するに至った。
即ち、本発明の目的は、有機溶媒、酸、アルカリ等を極力使用せずに反応を遂行し、環化化合物を、効率良く、環境にやさしく製造する方法を提供することである。
また、本発明の目的は、反応時間５分〜２４時間という、従来の１日以上かかっていた反応時間に比べて、極めて短時間で、複雑な環化又は縮環反応を遂行することが可能であり、かつ、抽出分離操作も容易になり、処理操作も更に簡便にすることが可能な、環化化合物の製造方法を提供するものである。
また、本発明の目的は、高い化合物の選択性、高収率を有する、環化化合物の製造方法を提供することである。
また、本発明の目的は、廃水、廃物がほとんど発生しない製造方法であって、廃水、廃物の処理をほとんど必要としない、環境にやさしい、環化化合物の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するための本発明は、以下の技術的手段から構成される。
（１）二酸化炭素の存在下に、ケトン類とビニルケトン類とを、一段階で、環化反応又は縮環反応させることにより、環化化合物を、選択的に、短時間で合成することを特徴とする環化化合物の製造方法。
（２）二酸化炭素が、超臨界、亜臨界ないし加圧二酸化炭素であることを特徴とする上記（１）に記載の環化化合物の製造方法。
（３）二酸化炭素が、圧力７．３ＭＰａ〜５０ＭＰａ、温度３１℃〜３００℃の二酸化炭素であることを特徴とする上記（１）に記載の環化化合物の製造方法。
（４）ケトン類が、一般式（１）
【０００７】
【化３】
2005206561.tif 000002
【０００８】
（式中、Ｒ１、Ｒ２及びＲ３は、それぞれ同一又は相異なる置換基であり、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、カルボニル基、シアノ基、アミノ基を表す。また、Ｒ１及びＲ２が一緒になり環状構造の一部を形成しても良い。）で表される化合物であることを特徴とする上記（１）に記載の環化化合物の製造方法。
（５）ビニルケトン類が、一般式（２）
【０００９】
【化４】
2005206561.tif 000003
【００１０】
（式中、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６、Ｒ７は、それぞれ同一又は相異なる置換基であり、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基を表す。また、Ｒ４とＲ５、Ｒ４とＲ６、Ｒ４とＲ７、Ｒ５とＲ６、Ｒ５とＲ７、又はＲ６とＲ７が一緒になり環状構造の一部を形成しても良い。）で表される化合物であることを特徴とする上記（１）に記載の環化化合物の製造方法。
（６）ケトン類が、シクロペンタノン、メチルシクロペンタノン、シクロペンタジオン、メチルシクロペンタジオン、シクロヘキサノン、メチルシクロヘキサノン、シクロヘキサジオン、メチルシクロヘキサジオン、シクロヘプタノン、メチルシクロヘプタノン、シクロヘプタジオン、メチルシクロヘプタジオン、アセトン、ブタノン、ペンタノン、ペンタジオン、ヘキサノン、ヘキサジオン、ヘプタノン、ヘプタジオン及びそれらの誘導体から選ばれることを特徴とする上記（１）に記載の環化化合物の製造方法。
（７）ビニルケトン類が、ブテノン、ペンテノン、へキセノン、ヘプテノン、オクテノン、フェニルブテノン、フェニルペンテノン及びその誘導体から選ばれることを特徴とする上記（１）に記載の環化化合物の製造方法。
（８）ケトン類が、２−メチルシクロヘキサン−１，３−ジオン、シクロヘキサン−１，３−ジオン、シクロヘキサノン、２−メチルシクロヘキサノン、シクロペンタノン、２−メチルシクロペンタノン、シクロペンタ−１，３−ジオン、２−メチルシクロペンタ−１，３−ジオン、２−メチルシクロヘプタノン、２−メチルシクロヘプタ−１，３−ノン、シクロヘプタ−１，３−ジオン、ヘプタン−３−オン、ペンタ−２，４−ジオン、１，３−ジフェニルペンタン−２−オン、アセトン、ブタ−２−オン、ペンタ−２−オン、ペンタ−３−オン、ヘキサ−２−オン、ヘキサ−３−オン及びそれらの誘導体から選ばれることを特徴とする上記（１）に記載の環化化合物の製造方法。
（９）ビニルケトン類が、３−ブテン−２−オン、３−ペンテン−２−オン、１−ペンテン−３−オン、メチル−３−ペンテン−２−オン、３−ヘキセン−２−オン、１−ヘキセン−３−オン、４−ヘキセン−３−オン、メチル−３−ヘキセン−２−オン、３−ヘプテン−２−オン、１−ヘプテン−３−オン、４−ヘプテン−３−オン、２−ヘプテン−４−オン、メチル−３−ヘプテン−２−オン、３−オクテン−２−オン、１−オクテン−３−オン、４−オクテン−３−オン、５−オクテン−４−オン、２−オクテン−３−オン、メチル−３−オクテン−２−オン、フェニルペンテン−３−オン及びその誘導体から選ばれることを特徴とする上記（１）に記載の環化化合物の製造方法。
（１０）環化反応又は縮環反応が、ロビンソン反応であることを特徴とする上記（１）に記載の環化化合物の製造方法。
（１１）環化反応又は縮環反応が、バッチ方式であることを特徴とする上記（１）に記載の環化化合物の製造方法。
（１２）環化反応又は縮環反応が、連続方式であることを特徴とする上記（１）に記載の環化化合物の製造方法。
（１３）環化化合物が、ステロイド環化生成物であることを特徴とする上記（１）に記載の環化化合物の製造方法。
【００１１】
次に、本発明について更に詳細に説明する。
本発明は、二酸化炭素、即ち、超臨界二酸化炭素、亜臨界二酸化炭素ないし加圧二酸化炭素の存在下に、ケトン類とビニルケトン類とを反応基質として、環化反応又は縮環反応を進行させることにより環化化合物を製造することを特徴とするものであり、超臨界二酸化炭素、亜臨界二酸化炭素ないし加圧二酸化炭素を反応媒体とすることで、有機溶媒を用いることなく、従来のプロセスに比べ、短い反応時間で環化化合物を製造することを可能とするものである。本発明は、二酸化炭素の存在下での反応プロセスによって、従来の技術では困難であった、環化化合物を選択的・効率的に製造する技術を提供するものである。本発明を実施するに当たっては、反応圧力及び反応温度を適宜組み合わせることにより、効率良く目的化合物を製造することができる。従来、加圧二酸化炭素を利用して、有機化合物の合成反応を研究した例は数多くあり、加圧二酸化炭素を利用して環化化合物が合成できることは、例えば、ディールス−アルダー反応、脱水反応による環状エーテル合成、ジオールとケトンとの反応によるアセタール合成が、良く知られた実証例である。しかし、ケトン類とビニルケトン類との反応であるロビンソン反応から環状化合物を製造した例はこれまでに無く、本発明によりはじめて実証されたものである。
【００１２】
本発明の合成反応に用いる、二酸化炭素としては、超臨界二酸化炭素、亜臨界二酸化炭素ないし加圧二酸化炭素が挙げられ、通常、圧力０．１ＭＰａ〜１００ＭＰａ、温度０℃〜５００℃の二酸化炭素が用いられるが、好ましくは、圧力７．３ＭＰａ〜１００ＭＰａ、温度３１℃〜５００℃、更に好ましくは、７．３ＭＰａ〜５０ＭＰａ、温度３１℃〜３００℃の二酸化炭素が用いられる。また、反応に用いる二酸化炭素としては、必ずしも二酸化炭素のみを用いる必要は無く、二酸化炭素とは別な気体ないし液体ないし固体と混合した二酸化炭素でも良い。例えば、二酸化炭素と、水素、酸素、窒素、フッ素、塩素、臭素、アンモニア、アセチレン、メタン、エタン、プロパン、エチレン、プロピレン、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン等のガスとの混合ガスでも構わない。通常、１０％以上純度を持つ二酸化炭素が用いられるが、好ましくは５０％以上の純度を持つ二酸化炭素、更に好ましくは８０％以上の純度を持つ二酸化炭素が用いられる。本発明の反応は、反応基質として、ケトン類及びビニルケトン類の含まれる反応系に対して適応可能であり、目的とする環化化合物、反応基質の種類等に応じて、最適な反応温度、反応圧力を適宜選定し、反応を遂行する。
【００１３】
本発明の方法で用いる反応基質は、特に限定されるものではないが、ケトン類として、例えば、脂肪族ケトン、更に、これらのジケトン、トリケトン、テトラケトン、脂肪族環状ケトン、更に、これらのジケトン、トリケトン、テトラケトン、そして、それらのケトン類の誘導体、芳香族ケトン、これらのジケトン、トリケトン、テトラケトン等のケトン類、そして、それらのケトン類の誘導体、脂肪族アルデヒド、これらのジアルデヒド、トリアルデヒド、テトラアルデヒド、そして、それらのアルデヒド類の誘導体、脂肪族環状アルデヒド、これらのジアルデヒド、トリアルデヒド、テトラアルデヒド、そして、それらのアルデヒド類の誘導体が挙げられる。また、ビニルケトン類として、例えば、アルキルビニルケトン類、シクロアルキルビニルケトン類、アリールビニルケトン類、シクロアルキルビニルケトン類、アリールアルキルビニルケトン類、アリールシクロアルキルビニルケトン類及びそれらの誘導体が挙げられる。これらのケトン類とビニルケトン類との反応による、環状ケトン構造を有する環状化合物の合成プロセスが、本発明の代表的な反応例として挙げられる。
【００１４】
本発明において採用される、反応基質の具体例としては、例えば、ケトン類としては、シクロペンタノン、２−メチルシクロペンタノン、３−メチルシクロペンタノン、２−エチルシクロペンタノン、３−エチルシクロペンタノン、２，５−ジメチルシクロペンタノン、２，５−ジエチルシクロペンタノン、シクロヘキサノン、２−メチルシクロヘキサノン、３−メチルシクロヘキサノン、４−メチルシクロヘキサノン、２−エチルシクロヘキサノン、３−エチルシクロヘキサノン、４−エチルシクロヘキサノン、２，６−ジメチルシクロヘキサノン、２，６−ジエチルシクロヘキサノン、シクロヘプタノン、２−メチルシクロヘプタノン、３−メチルシクロヘプタノン、４−メチルシクロヘプタノン、２−エチルシクロヘプタノン、３−エチルシクロヘプタノン、４−エチルシクロヘプタノン、２，７−ジメチルシクロヘプタノン、２，７−ジエチルシクロヘプタノン、シクロオクタノン、２−メチルシクロオクタノン、３−メチルシクロオクタノン、４−メチルシクロオクタノン、２−エチルシクロオクタノン、３−エチルシクロオクタノン、４−エチルシクロオクタノン、シクロペンタ−１，３−ジオン、２−メチルシクロペンタ−１，３−ジオン、４−メチルシクロペンタ−１，３−ジオン、シクロヘキサ−１，３−ジオン、２−メチルシクロヘキサ−１，３−ジオン、４−メチルシクロヘキサ−１，３−ジオン、シクロヘプタ−１，３−ジオン、２−メチルシクロヘプタ−１，３−ジオン、４−メチルシクロヘプタ−１，３−ジオン、シクロオクタ−１，３−ジオン、２−メチルシクロオクタ−１，３−ジオン、４−メチルシクロオクタ−１，３−ジオン、５−メチルシクロオクタ−１，３−ジオン、６−メチルシクロオクタ−１，３−ジオン、２−エチルシクロオクタ−１，３−ジオン、４−エチルシクロオクタ−１，３−ジオン、５−エチルシクロオクタ−１，３−ジオン、６−エチルシクロオクタ−１，３−ジオン、シクロヘキサ−１，３，５−トリオン、２−メチルシクロヘキサ−１，３，５−トリオン、２，４−ジメチルシクロヘキサ−１，３，５−トリオン、２，４，６−トリメチルシクロヘキサ−１，３，５−トリオン、シクロヘプタ−１，３，５，７−テトラオン、２−メチルシクロヘプタ−１，３，５，７−テトラオン、２，４−ジメチルシクロヘプタ−１，３，５，７−テトラオン、２，４，６−トリメチルシクロヘプタ−１，３，５，７−テトラオン、アセトン、２−ブタノン、２−ペンタノン、３−ペンタノン、２−ヘキサノン、３−ヘキサノン、２−ヘプタノン、３−ヘプタノン、４−ヘプタノン、２−オクタノン、３−オクタノン、４−オクタノン、２，４−ペンタジオン、２，４−ヘキサジオン、２，５−ヘキサジオン、２，４−ヘプタジオン、２，５−ヘプタジオン、２，６−ヘプタジオン、２，４−オクタジオン、２，５−オクタジオン、２，６−オクタジオン、２，７−オクタジオン等が挙げられる。
【００１５】
また、ビニルケトン類の具体例としては、例えば、３−ブテン−２−オン、３−ペンテン−２−オン、１−ペンテン−３−オン、メチル−３−ペンテン−２−オン、３−ヘキセン−２−オン、１−ヘキセン−３−オン、４−ヘキセン−３−オン、メチル−３−ヘキセン−２−オン、３−ヘプテン−２−オン、１−ヘプテン−３−オン、４−ヘプテン−３−オン、２−ヘプテン−４−オン、メチル−３−ヘプテン−２−オン、３−オクテン−２−オン、１−オクテン−３−オン、４−オクテン−３−オン、５−オクテン−４−オン、２−オクテン−３−オン、メチル−３−オクテン−２−オン、フェニルペンテン−３−オン等が挙げられる。
【００１６】
反応基質のケトン類とビニルケトン類とは、モル比で、１：０．１〜１：１０の範囲、好ましくは１：０．５〜１：５の範囲で使用される。このとき、二酸化炭素は、反応基質１モルに対して、０．１〜１００００の範囲で使用するのが好ましい。本発明の製造方法では、環化化合物としては、反応基質、反応温度、圧力等の条件に応じて、種々の環化化合物が製造できるが、例えば、２−メチルシクロヘキサン−１，３−ジオンと、３−ブテン−２−オンとの反応からは、８ａ−メチル−３，４，８，８ａ−テトラヒドロ−２Ｈ，７Ｈ−ナフタレン−１，６−ジオンが製造できる。また、例えば、反応式１から３、表５，６に記載された、環化化合物も同様にして製造することが可能であり、本発明では、同様にして種々の環化化合物を合成することができる。
【００１７】
本発明においては、上記基質及び二酸化炭素を反応器に導入して、所定の反応時間で合成を実施する。このとき、例えば、従来公知の、高温高圧反応で用いられる反応プロセス又は装置が適用でき、例えば、バッチ式の高温高圧反応装置、又は連続式の流通式高温高圧反応装置を使用することができるが、本発明は、これらのプロセス又は装置については、特に限定されるものではない。本発明の方法では、従来、多段の反応プロセスで行われていた環化化合物の製造工程を、一段階の工程で実施することができるので、製造コストは大幅に低減できる。また、従来用いられていた、強酸、強塩基、有機溶媒を使用する必要がないので、反応後に、中和処理、無害化処理、廃水、廃物処理等を行う必要がない。
【００１８】
このように、本発明は、従来の合成工程のように、合成反応・分離操作の繰返しを行うことを必要としない、一段階反応であることから、目的の有機化合物を合成するに要する操作は簡単であり、合成反応時間は、極めて短時間となる。本発明による反応時間は、反応基質、目的とする化合物、反応条件等により相違するが、通常、５分〜２４時間程度の反応時間で環化化合物の製造が可能であり、短時間内に、環化化合物を大量生産することを可能とする。本発明では、後述する実施例に示すように、例えば、基質及び二酸化炭素をバッチ式反応装置に導入し、温度、圧力、反応時間を変化させることにより、所定の反応生成物を選択的に製造できる。こうした合成反応により、通常は、幾つもの反応を経て合成される環状化合物が、一段階で合成できる。しかも、例えば、その反応基質の転化率としては９９％を達成でき、また、目的とする化合物の選択率としては７５％が得られる。そして、本発明の反応では、副反応成生物が少ないが、このことは、驚異的なことであり、本発明が、化合物の選択性が非常に高く、効率の良い環化化合物の製造方法であることを示すものである。
【発明の効果】
【００１９】
本発明は、二酸化炭素の存在下に、ケトン類とビニルケトン類とを反応基質として、両者を反応させる、新規な、環化化合物の製造方法に係るものであり、本発明により、（１）反応容器内の化合物を、従来、反応・分離操作を繰り返すことで合成していた工程を、一段階で効率的に行うことを可能とする環化化合物の製造方法を提供できる、（２）反応に選択性があり、目的とする環化化合物を、高い選択性で、高収率で合成することができる、（３）一段階反応であり、反応時間が５分〜２４時間という、短時間で、複雑な化学反応を遂行することができる、（４）反応時間が短いため、短時間に大量の化合物を合成するのに適している、（５）反応工程において、分離・精製工程等を繰り返す必要がないため、操作が簡便である、（６）有機溶媒、酸、アルカリ等を極力使用せずに反応を遂行できるため、生成物に不純物の混入する恐れが少ない、（７）二酸化炭素は常温で気体であるため、生成物との分離が容易である、（８）廃水、廃物がほとんど発生しない合成方法であって、廃水、廃物の処理を必要としない、環境にやさしい環化化合物の合成方法を提供できる、という格別の効果が奏される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
次に、本発明の環化化合物の製造方法を、実施例に基づいて具体的に説明するが、本発明は、これらの実施例によって何ら限定されるものではない。
【実施例１】
【００２１】
本実施例では、バッチ式で２−メチルシクロヘキサン−１，３−ジオンからステロイド環化生成物である８ａ−メチル−３，４，８，８ａ−テトラヒドロ−２Ｈ，７Ｈ−ナフタレン−１，６−ジオン（化合物４）を圧力・温度一定の条件下に製造した。２５ｍＬの耐圧容器に２−メチルシクロヘキサン−１，３−ジオン０．２ｇ（１．６ｍｍｏｌ）、３−ブテン−２−オン０．２ｍＬ（２．３ｍｍｏｌ、１．４当量）、酸化マグネシウム５０ｍｇを入れた。耐圧容器中に、室温（２５℃）において、二酸化炭素を導入して、圧力を１ＭＰａにした。その後、それを１００℃の油浴に入れた後、更に、二酸化炭素を導入して表１に記載の圧力に調整して２時間反応させた。反応終了後、氷水で急冷し、十分容器が冷却された後に、耐圧容器を開封した。得られた生成物は、フィルターで触媒を除去して、そのままエーテルで薄めて、ＧＣ−ＭＳ／ＭＳを用いて分析した。２−メチルシクロヘキサン−１，３−ジオンの転化率、及び、目的物である８ａ−メチル−３，４，８，８ａ−テトラヒドロ−２Ｈ，７Ｈ−ナフタレン−１，６−ジオン（化合物４）の収率を、表１に示す。以上の結果から、脱水した化合物４の収量は少ないものの、化合物３の環化化合物を得ることができた。しかし、反応温度が１００℃の条件下では、環化前の化合物２が主に生成することが分かった。
【００２２】
【表１】
2005206561.tif 000004
【００２３】
【化５】
2005206561.tif 000005
【００２４】
【化６】
2005206561.tif 000006
【実施例２】
【００２５】
実施例１と同様の実験において、反応温度を１８０℃にして検討した。原料の２−メチルシクロヘキサン−１，３−ジオンの転化率、目的物である８ａ−メチル−３，４，８，８ａ−テトラヒドロ−２Ｈ，７Ｈ−ナフタレン−１，６−ジオン（化合物４）の収率を、表２に示す。反応温度が１００℃の時に比べて、最終的な環化化合物４を収率良く得ることができた。
【００２６】
【表２】
2005206561.tif 000007
【実施例３】
【００２７】
本実施例では、反応時間について、実施例２と同様に、温度を１８０℃、圧力を２０ＭＰａにして製造の検討を行った。原料の２−メチルシクロヘキサン−１，３−ジオンの転化率、目的物である、８ａ−メチル−３，４，８，８ａ−テトラヒドロ−２Ｈ，７Ｈ−ナフタレン−１，６−ジオンの収率をそれぞれ表３に示す。
【００２８】
【表３】
2005206561.tif 000008
【実施例４】
【００２９】
本実施例では、実施例１と同様に、バッチ式でシクロペンタン−１，３−ジオンを用いて実験を行なった。２５ｍＬの耐圧容器にシクロペンタン−１，３−ジオン０．２ｇ（２．０ｍｍｏｌ）、３−ブテン−２−オン０．２ｍＬ（２．３ｍｍｏｌ，１．２当量）、酸化マグネシウム５０ｍｇを入れた。耐圧容器中に、室温（２５℃）において、二酸化炭素を導入し圧力を１ＭＰａにした。次いで、１００℃の油浴に入れた後、更に二酸化炭素を導入し表４に記載の圧力に調整して、２時間反応させた。反応後、氷水で急冷して十分容器が冷却された後に、耐圧容器を開封した。得られた生成物は、フィルターで触媒を除去し、そのままエーテルで薄めて、ＧＣ−ＭＳ／ＭＳを用いて分析した。その結果を表４に示す。これより、ロビンソン反応が進行し、化合物６〜１０の環化化合物が得られた。特に、シクロペンタンジオンを、反応基質とする場合には、転化率は、反応圧力が低い方が良い傾向を示すが、化合物１の収率が最も低いのは、１０ＭＰａ付近の臨界圧力近傍であることが分かった。
【００３０】
【表４】
2005206561.tif 000009
【００３１】
【化７】
2005206561.tif 000010
【実施例５】
【００３２】
本実施例では、より低温の３５℃で、実施例４と同様に実験した。得られた結果を表５に示す。これより、ロビンソン反応が進行し、化合物１０、１１の環状化合物が得られることが分かった。特に、化合物１１を製造するには、有機溶媒を用いた場合では、通常、５段階以上の反応操作が必要であるが、７ＭＰａのほぼ臨界圧力にある二酸化炭素（臨界点近傍）を用いると、１２．８％もの選択率で得ることができた。また、超臨界二酸化炭素（７ＭＰａ）以上では、より高圧にすることで、化合物１の生成を、押さえることができ、特に、９ＭＰａの圧力で最も生成を押さえることが可能となることが分かった。
【００３３】
【表５】
2005206561.tif 000011
【実施例６】
【００３４】
シクロへキサノンとその他のビニルケトン化合物との反応についても、実施例２と同様の条件（温度１８０℃、圧力２０ＭＰａ）で実験した。その結果を下記の表６に示す。
【００３５】
【表６】
2005206561.tif 000012
【実施例７】
【００３６】
各種ケトン類とブテノンとの反応についても、実施例２と同様の条件（温度１８０℃、圧力２０ＭＰａ）で実験した。その結果を、下記の表７に示す。
【００３７】
【表７】
2005206561.tif 000013
【産業上の利用可能性】
【００３８】
以上詳述したように、本発明は、二酸化炭素の存在下に、ケトン類とビニルケトン類とを反応基質として反応を遂行し、環化化合物を合成する新規な環化化合物の製造方法に係るものであり、本発明により、二酸化炭素、即ち、超臨界二酸化炭素、亜臨界二酸化炭素ないし加圧二酸化炭素の存在下の反応により、従来の、有機溶媒を使用する反応によっては、合成することが困難であった環化化合物を、短時間で、高選択性で製造する技術を提供することができる。本発明は、二酸化炭素の存在下に、上記反応基質を反応させることにより、化合物の選択的合成が可能であり、従来のように、合成反応・分離操作を繰返すことなく、一段階で、選択性及び収率の高い合成を可能とするものである。また、本発明は、短時間で、大量に環状化合物を製造することができ、しかも、有機溶媒、酸、アルカリ等を使用しないので、廃液、廃物の排出も少なく、それらの処理の必要性はないので、環境にやさしく、環化化合物を製造することができる。本発明は、このような利点を有する、新しい環化化合物の合成方法を提供するものとして有用である。