(57)【要約】  【課題】      アルケン類とチオカルボン酸よりアルカンチオカルボン酸エステルを簡便かつ効率的に製造する方法を提供する。  【解決手段】  下記一般式（１）【化１】2005272449.tif 000012（式中、Ｒ1〜Ｒ4は、それぞれ独立に、水素原子、あるいは置換基を有してもよい、脂肪族化合物残基、脂環式化合物残基又は芳香族性化合物残基を示し、Ｒ1とＲ2、Ｒ1とＲ3、Ｒ2とＲ4、Ｒ3とＲ4は、それぞれ結合して環を形成してもよい。）で表されるアルケン類と、下記一般式（２）【化２】2005272449.tif 000013（式中、Ｒ5は、水素原子、あるいは置換基を有してもよい、脂肪族化合物残基、脂環式化合物残基又は芳香族性化合物残基を示す。）で表されるチオカルボン酸類を、酸素含有ガスの存在下反応させることを特徴とする、下記一般式（３）及び／又は（４）【化３】2005272449.tif 000014（式中、Ｒ1〜Ｒ5は、前記と同じである。）で表されるアルカンチオカルボン酸エステル類の製造方法である。【選択図】      なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記一般式（１）
【化１】
2005272449.tif 000009
（式中、Ｒ1〜Ｒ4は、それぞれ独立に、水素原子、あるいは置換基を有してもよい、脂肪族化合物残基、脂環式化合物残基又は芳香族性化合物残基を示し、Ｒ1とＲ2、Ｒ1とＲ3、Ｒ2とＲ4、Ｒ3とＲ4は、それぞれ結合して環を形成してもよい。）
で表されるアルケン類と、下記一般式（２）
【化２】
2005272449.tif 000010
（式中、Ｒ5は、水素原子、あるいは置換基を有してもよい、脂肪族化合物残基、脂環式化合物残基又は芳香族性化合物残基を示す。）
で表されるチオカルボン酸類を、酸素含有ガスの存在下反応させることを特徴とする、下記一般式（３）及び／又は（４）
【化３】
2005272449.tif 000011
（式中、Ｒ1〜Ｒ5は、前記と同じである。）
で表されるアルカンチオカルボン酸エステル類の製造方法。
【請求項２】
酸素含有ガスが空気である請求項１記載のアルカンチオカルボン酸エステル類の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルカンチオカルボン酸エステル類の製造方法に関し、より詳しくは、チオール類の合成中間体として有用なアルカンチオカルボン酸エステルの効率的な製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
アルケン類からチオール類を合成する代表的な方法として、アルケン類を硫化水素と反応させる方法（例えば、非特許文献１参照）及びアルケン類に光照射下（例えば、非特許文献２参照）あるいはラジカル発生剤である２，２'−アゾビスイソブチロニトリル（ＡＩＢＮ）存在下（例えば、非特許文献３参照）チオ酢酸を付加させ、生じたアルカンチオカルボン酸エステルをアルカリで加水分解してアルカンチオールを得る方法等が知られている。しかし、アルケン類を硫化水素と反応させる方法においては、大過剰の硫化水素が必要とされる上に、しばしばスルフィド体の生成が起こり、目的物が収率よく得られないことがある。一方、アルケン類に光照射下チオ酢酸を付加させる方法では、光照射の装置が必要であり、また特別のラジカル発生剤を必要とする反応では、コストアップにつながる等工業的に有利な方法とはいえない。
他方、不飽和結合にチオカルボン酸を付加させてチオカルボン酸エステルを製造する方法も検討されてきた。非特許文献４においては、スチレンとチオ酢酸の反応例はあるが、粗収率の記載はあるものの、特に収率についての明確な記載はない。また、非特許文献５でも、スチレンを特にラジカル発生剤なしにチオ酢酸と反応させているが、２時間後においても収率は７０％程度である。さらに、特許文献１には、光や特別のラジカル発生剤を用いず、空気中の酸素をラジカル発生剤として用いるチオールエステルの製造法が開示されているが、反応原料は塩化ビニル、酢酸ビニル、チオール酢酸ビニルに限定されており、アルケン類については何ら開示されていない。
また、特許文献２には、光照射あるいはラジカル発生剤を使用せず、アルケン類とチオカルボン酸を反応させアルカンチオカルボン酸を得る方法が開示されているが、反応系を予め７０〜８０℃に加熱して反応させることが必要であり、プロセス上好ましくない上に、熱に対して不安定な化合物の合成には適さないという欠点がある。
【０００３】
【非特許文献１】Ｏｒｇ．Ｒｅａｃｔ．，１３，１９１（１９６３）
【非特許文献２】Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，７９，３４９３（１９５７）
【非特許文献３】Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，１２４，８０６（２００２）
【非特許文献４】Ａｒｋｉｖ  Ｋｅｍｉ  Ｍｉｎｅｒａｌ  Ｇｅｏｌ，１２Ｂ，Ｎｏ．４７，  １（１９３８）
【非特許文献５】Ｊｕｓｔｕｓ  Ｌｉｅｂｉｇｓ  Ａｎｎ．  Ｃｈｅｍ．，５９５，１６０（１９５５）
【特許文献１】米国特許第２，４２３，６４１号明細書
【特許文献２】特開平９−２７８７４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、このような状況下でなされたもので、アルケン類とチオカルボン酸よりアルカンチオカルボン酸エステルを簡便かつ効率的に製造する方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者らは、特定のアルケン類と、特定のチオカルボン酸を酸素含有ガスの存在下反応させることにより、前記の目的を達成できることを見出し本発明を完成した。すなわち、本発明は、
（１）下記一般式（１）
【０００６】
【化１】
2005272449.tif 000002
【０００７】
（式中、Ｒ1〜Ｒ4は、それぞれ独立に、水素原子、あるいは置換基を有してもよい、脂肪族化合物残基、脂環式化合物残基又は芳香族性化合物残基を示し、Ｒ1とＲ2、Ｒ1とＲ3、Ｒ2とＲ4、Ｒ3とＲ4は、それぞれ結合して環を形成してもよい。）
で表されるアルケン類と、下記一般式（２）
【０００８】
【化２】
2005272449.tif 000003
【０００９】
（式中、Ｒ5は、水素原子、あるいは置換基を有してもよい、脂肪族化合物残基、脂環式化合物残基又は芳香族性化合物残基を示す。）
で表されるチオカルボン酸類を、酸素含有ガスの存在下反応させることを特徴とする、下記一般式（３）及び／又は（４）
【００１０】
【化３】
2005272449.tif 000004
【００１１】
（式中、Ｒ1〜Ｒ5は、前記と同じである。）
で表されるアルカンチオカルボン酸エステル類の製造方法、及び
（２）酸素含有ガスが空気である上記（１）のアルカンチオカルボン酸エステル類の製造方法、
を提供するものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、アルケン類とチオカルボン酸よりアルカンチオカルボン酸エステルを簡便かつ効率的に製造する方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
前記一般式（１）、（２）において、Ｒ1〜Ｒ5は、それぞれ独立に、水素原子、あるいは置換基を有してもよい、脂肪族化合物残基、脂環式化合物残基又は芳香族性化合物残基を示し、Ｒ1とＲ2、Ｒ1とＲ3、Ｒ2とＲ4、Ｒ3とＲ4は、それぞれ結合して環を形成してもよい。
上記脂肪族化合物残基として、炭素数１〜２０のアルキル基、炭素数２〜２０のアルケニル基、炭素数４〜２０のポリエン残基等を挙げることができる。上記脂環式化合物残基として、炭素数３〜２０のシクロアルキル基、炭素数３〜２０のシクロアルケニル基、炭素数４〜２０のシクロポリエン残基等を挙げることができる。また、芳香族性化合物残基として、具体的には、フェニル基、ナフチル基、ピリジル基、フリル基、チエニル基及びこれらのアルキル化体等を挙げることができる。
【００１４】
上記の置換基として、具体的には、フッ素，塩素，臭素，ヨウ素等のハロゲン、炭素数１〜２０のアルコキシ基、炭素数１〜２０のアルコキシアルキル基、炭素数１〜２０のアルキルアミノ基、炭素数１〜２０のジアルキルアミノ基、炭素数１〜２０のアルキルアミノアルキル基、炭素数１〜２０のジアルキルアミノアルキル基、炭素数１〜２０のアルキルチオ基、炭素数１〜２０のアルキルチオアルキル基、炭素数１〜２０のアルキルスルフィニル基、炭素数１〜２０のアルキルスルフィニルアルキル基、炭素数１〜２０のアルキルスルホニル基、炭素数１〜２０のアルキルスルホニルアルキル基、フェノキシ基、ピリジルオキシ基、ナフチルオキシ基、ベンジルオキシ基、ヒドロキシル基、アミノ基、オキシアミノ基、ニトロアミノ基、ニトロ基、ニトロソ基、ニトリル基、炭素数１〜２０のアルキルカルボニル基、炭素数１〜２０のアルコキシカルボニル基、炭素数１〜２０のアルキルアミノカルボニル基、炭素数１〜２０のジアルキルアミノカルボニル基、炭素数１〜２０のカルバモイル基、炭素数１〜２のスルファモイル基などを挙げることができる。
【００１５】
前記一般式（１）で表されるアルケン類の具体例として、２−メチル−２−ブテン、３−メチル−２−ペンテン、３−メチル−２−ヘキセン、３，４−ジメチル−２−ペンテン、１−デセン、シクロヘキセン、ビシクロ［２．２．１］ヘプタ−２，５−ジエン、５−ビニル−ビシクロ［２．２．１］ヘプタ−２−エン、５−エチリデン−ビシクロ［２．２．１］ヘプタ−２−エン、１−クロロ−３−メチル−２−ブテン、３−メチル−２−ブテン−１−オール、アリルフェニルエーテル、アリル−４−ピリジルエーテル、アリル−２−ナフチルエーテル、アリルベンジルエーテル、１−ニトロ−１−シクロヘキセン、ジシクロペンタジエン、２−シクロヘキセン−１−オン、Ｎ，Ｎ−ジメチルアクリルアミド、アクリロニトリル、アリルアミンなどを挙げることができる。
【００１６】
また、一般式（２）で表されるチオカルボン酸類の具体例として、チオ酢酸、チオ安息香酸などを挙げることができる。チオカルボン酸類の使用量は、アルケン類の二重結合１個について、１〜１．５倍モルが好ましい。この範囲であると、反応が完結し、反応速度や収率向上につながる。
反応温度は、通常５０〜２００℃、好ましくは室温〜８０℃である。反応系を予め加熱しておく必要はないが、アルケン類とチオカルボン酸を混合することにより、発熱が起こることもある。熱に不安定な化合物の場合、系を冷却することも化合物の分解を防ぐためには有効で、反応温度を室温〜４０℃に保っても反応は円滑に進行する。
反応圧力は、通常常圧〜１．０ＭＰａであるが、常圧が好ましい。
【００１７】
反応時間は３０分〜２０時間程度、通常は１時間程度で完結する。反応に溶媒は特に必要はないが、必要に応じて溶媒を用いることができる。その場合用いることができる溶媒として、チオカルボン酸類と反応しない溶媒であれば特に制限はないが、ｎ−ペンタン，ｎ−ヘキサン，シクロヘキサン，ｎ−オクタン，メチルシクロヘキサン等の炭化水素系溶媒、四塩化炭素，クロロホルム，ジクロロメタン，ジクロロエタン等のハロゲン化炭化水素系溶媒、ベンゼン，トルエン，キシレン，クロロベンゼン，ジクロロベンゼン等の芳香族系溶媒、アセトン，メチルエチルケトン等のケトン系、ジエチルエーテル，テトラヒドロフラン，ジオキサン，１，２−ジメトキシエタン，モノグライム等のエーテル系溶媒、酢酸エチル，エチレングリコールアセテート，マレイン酸ジブチルエステル等のエステル系溶媒、メタノール，エタノール，ｎ−プロパノール，イソ−プロパノール，ｎ−ブタノール，ｎ−ヘキサノール，エチレングリコール等のアルコール系溶媒、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド，ジメチルスルホキシド等の非プロトン性極性溶媒、酢酸，トリフルオロ酢酸等のカルボン酸系溶媒が挙げられる。なお、溶媒を使用する場合、原料濃度としては、飽和溶解度以下であればよく、特に制限はないが、通常０．１〜１．０モル／リットル程度が適当である。
【００１８】
反応に吹き込む酸素含有ガスとしては、純酸素の他、より安価で簡便には空気を用いることができる。系内にゆるやかに空気を導入して空気雰囲気下で反応を行うこともできる一方、反応液面より下に導入管を差し込んでバブリングさせ、より積極的に接触させて反応させることも有効である。
反応終了後、溶媒と過剰のチオカルボン酸類を減圧下に除去することにより、反応生成物であるアルカンチオカルボン酸エステル類を得ることができる。
【実施例】
【００１９】
次に、本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの例によってなんら制限されるものではない。
【００２０】
〔実施例１〕
式
【００２１】
【化４】
2005272449.tif 000005
【００２２】
で表される２，５−ビスアセチルチオ−オクタヒドロ−４，７−メタノ−インデンの合成
滴下ロート、温度計、還流冷却管、空気導入管を備えた５０ミリリットルの四つ口フラスコにチオ酢酸１３．６ミリリットル（１８９ミリモル、）を仕込み、室温で空気を吹き込みながら、ジシクロペンタジエン１０ｇ（７６ミリモル）をゆっくり滴下した。発熱が観測されたので、反応温度が４０℃を越えないように随時氷浴で冷却した。滴下にはおよそ１０分を要した。反応をガスクロマトグラフィーで追跡し、滴下終了後１時間経過したところで反応が完結したことを確認した。過剰のチオ酢酸を減圧下に除去し、ＮＭＲにて目的物に相当するピークを確認し、ＧＣ−ＭＳ（ＥＩ法）で目的物の分子イオンを確認した。
・1Ｈ−ＮＭＲ（９０ＭＨｚ，ＣＤＣｌ3，内部標準；テトラメチルシラン）１．２〜
２．８（１２Ｈ，ｍ）、２．２７（３Ｈ，ｓ）、２．３０（３Ｈ，ｓ）、３．６〜４．０
（２Ｈ，ｍ）
・ｍ／ｚ＝２８４
【００２３】
〔実施例２〕２，５−ビスアセチルチオ−オクタヒドロ−４，７−メタノ−インデンの合成
滴下ロート、温度計、還流冷却管、空気導入管を備えた５００ミリリットルの四つ口フラスコにチオ酢酸１４０ミリリットル（１．９５モル、）を仕込み、氷浴で冷却した。穏やかに空気を吹き込みながら、反応温度が４０℃を越えないようにジシクロペンタジエン１００ｇ（７５７ミリモル）を１時間かけて滴下した。滴下終了後、１時間経過したところで、ガスクロマトグラフィーで反応が完結したことを確認した。過剰のチオ酢酸を減圧下に除去し、ＮＭＲ及びＧＣ−ＭＳにて生成物の構造を確認した。得られた物性データは実施例１で得られたものと同一であった。
【００２４】
〔比較例１〕
実施例１と同じ装置にチオ酢酸１３．６ミリリットル（１８９ミリモル）を仕込み、超音波洗浄機で３０分間脱気したのち、空気を吹き込まずに、ジシクロペンタジエン１０ｇ（７６ミリモル）を滴下した。反応温度が４０℃を越えないように随時氷浴で冷却した。滴下には１０分を要した。反応をガスクロマトグラフィーで追跡したが、滴下終了後３時間経過しても反応は完結しなかった。
【００２５】
〔実施例３〕
下記の反応式にしたがってフェネチルチオアセタートを空気中で合成した。
【化５】
2005272449.tif 000006
３００ｍＬ三つ口フラスコにチオ酢酸５０ｍＬを入れ、溶存酸素の影響を除くために３０分間Ｎ2バブリングした。 滴下ロート、温度計、還流冷却管、空気導入管を備えた１００ｍＬ四つ口フラスコにこのチオ酢酸８．０ｇ（１０５ｍｍｏｌ）を仕込みスチレン１０ｇ（９６ｍｍｏｌ）を３分かけて滴下した。この時内温は２０℃から４０℃以上に上昇しそうになったので、氷浴で冷却し、４０℃以下に保った。滴下終了後３０分たったところで反応をガスクロマトグラフィー及びＮＭＲで確認したところ、反応は終了していた。過剰のチオ酢酸を５％炭酸水素ナトリウム水溶液洗浄、および、減圧下に除去し、ＮＭＲにて目的物に相当するピークを確認した。収量１６ｇ（収率９２％）
ＮＭＲ（９０ＭＨｚ，ＣＤＣｌ3，内部標準テトラメチルシラン）２．３０（３Ｈ，ｓ）， ２．７−３．３（４Ｈ，ｍ），７．２４（５Ｈ，ｓ）
【００２６】
〔比較例２〕
実施例３の反応を窒素中で試みた。
３００ｍＬ三つ口フラスコにチオ酢酸５０ｍＬを入れ、溶存酸素の影響を除くために３０分間Ｎ2バブリングした。 滴下ロート、温度計、還流冷却管、窒素導入管を備えた１００ｍＬ四つ口フラスコにこのチオ酢酸８．０ｇ（１０５ｍｍｏｌ）を仕込み、室温で空気の混入を防ぐため、窒素ガスを吹き込みながら、スチレン１０ｇ（９６ｍｍｏｌ）を３分かけて滴下した。この時フラスコの内温は若干上昇した。（２０→２３℃）滴下終了後３０分たったところで反応をガスクロマトグラフィー及びＮＭＲで確認したところ、反応は１割程度進行したのみであった。
【００２７】
〔原料合成〕１−フェニルシクロヘキセンの合成
下記の２段の反応で１−フェニルシクロヘキセンを合成した。
【化６】
2005272449.tif 000007
【００２８】
（１）１−フェニル−１−ヒドロキシシクロヘキサンの合成
セプタムキャップ、温度計、還流冷却管、窒素導入管を備えた１Ｌ四つ口フラスコにシクロヘキサノン３９ｇ（０．４ｍｏｌ）、ＴＨＦ４００ｍＬを入れ、室温で窒素導入しながら市販の３Ｍフェニルマグネシウムブロミドエーテル溶液を１５０ｍＬ（０．４５ｍｏｌ）をシリンジを用いて滴下した。この時、内温が５０℃以上にならないよう、随時氷浴で冷却した。滴下終了後、ガスクロマトグラフィーで原料のシクロヘキサノンの消失を確認し、反応液を５％塩酸水溶液に投入した。有機層を分離後、さらに水層を酢酸エチルで抽出し、有機層を合わせて飽和食塩水で洗浄した。硫酸マグネシウムで乾燥後、溶媒を減圧下に留去し、目的物の１−フェニル−１−ヒドロキシシクロヘキサン６１．２ｇ（収率８７％）を得た。
ＮＭＲ（９０ＭＨｚ，ＣＤＣｌ3，内部標準テトラメチルシラン）１．１−２．７（１０Ｈ，ｍ），６．９−７．７（５Ｈ，ｍ）
【００２９】
（２）１−フェニルシクロヘキセンの合成
（１）で得られた１−フェニル−１−ヒドロキシシクロヘキサン６１．２ｇをトルエン４００ｍＬに溶解させ、ｐ−トルエンスルホン酸１ｇを加えて、ディーンスターク管を備えた１Ｌナスフラスコ中で加熱還流した。１時間後水の流出が終わったので反応をガスクロマトグラフィーで確認し、濃縮した。この粗生成物をカラムクロマトグラフィー（ヘキサン：酢酸エチル＝９５：５）にて精製し、目的物である１−フェニルシクロヘキセン３４．２ｇ（収率６２％）を得た。
ＮＭＲ（９０ＭＨｚ，ＣＤＣｌ3，内部標準テトラメチルシラン）１．５−２．０（４Ｈ，ｍ），２．０−２．６（４Ｈ，ｍ），６．０−６．２（１Ｈ，ｍ），７．０−７．６（５Ｈ，ｍ）
【００３０】
〔実施例４〕
上記の原料合成で製造した１−フェニルシクロヘキセンにチオ酢酸を下記の反応式にしたがって付加させることによって、１−フェニル−２−アセチルチオシクロヘキサンを空気中で合成した。
【化７】
2005272449.tif 000008
３００ｍＬ三つ口フラスコにチオ酢酸５０ｍＬを入れ、溶存酸素の影響を除くために３０分間Ｎ2バブリングした。 滴下ロート、温度計、還流冷却管、空気導入管を備えた１００ｍＬ四つ口フラスコにこのチオ酢酸５．３ｇ（７０ｍｍｏｌ）を仕込み、空気を吹き込みながら、原料合成（２）で得られた１−フェニル−１−ヒドロキシシクロヘキサン１０．０ｇ（６３ｍｍｏｌ）を３分かけて滴下した。この時内温は２０℃から２３℃に上昇した。滴下終了後３０分、１時間、と反応をガスクロマトグラフィーで追跡し、３昼夜反応させたところ、２０％程度の転化率で反応が進行した。
【００３１】
〔比較例３〕
実施例４の反応を窒素中で試みた。
上記と同様に３００ｍＬ三つ口フラスコにチオ酢酸５０ｍＬを入れ、溶存酸素の影響を除くために３０分間Ｎ2バブリングした。 滴下ロート、温度計、還流冷却管、窒素導入管を備えた１００ｍＬ四つ口フラスコにこのチオ酢酸３ｇ（７０ｍｍｏｌ）を仕込み、空気の混入を防ぐため窒素ガスを吹き込みながら、原料合成（２）で得られた１−フェニル−１−ヒドロキシシクロヘキサン１０．０ｇ（６３ｍｍｏｌ）を３分かけて滴下した。この時フラスコの内温は特に変化しなかった。さらに、窒素ガスを吹き込みながら、滴下終了後３０分、１時間と反応をガスクロマトグラフィーで追跡し、３昼夜反応させたが反応は全く進行しなかった。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
以上詳細に説明したように、本発明はアルカンチオカルボン酸エステル類の製造方法を提供するものであり、より詳しくは、チオール類の合成中間体として有用なアルカンチオカルボン酸エステルを効率的に製造する方法を提供するものである。本発明で得られるチオール類は、医薬品、農薬、重合用モノマー、付臭剤、香料、酸化防止剤、ゴム用添加剤、ラジカル重合調整剤、非イオン界面活性剤、潤滑油添加剤、浮遊選鉱剤等の中間原料として用いられている。