(57)【要約】【課題】  本発明の課題は、Ｓｗｅｒｎ酸化において副生するジメチルスルフィドの発生をなくし、反応を進行させる酸化反応法の開発にある。【解決手段】  上記課題解決のため、スルフィドとイミダゾリウム塩をアルキレン連結させたスルフィド誘導体とハロゲン化剤を用いた酸化反応法を開発した。このことによりスルフィドがイミダゾリウム塩に固定されることになり、課題を解決した。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一級アルコールあるいは第二級アルコールを下記構造式
【化１】
2013129646.tif 000006
（式中、Ｒ１、Ｒ２はそれぞれ独立にメチル基、エチル基、プロピル基、ｉｓｏ−プロピル基、ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、２−エチルヘキシル基、ノニル基、デシル基から選択され、Ｘ−はｐ−トルエンスルホナート、トリフルオロメタンスルホナート、塩素イオン、臭素イオン、ヨウ素イオン、テトラフルオロボラート、ヘキサフロオロホスフェートから選択され、ｎは１以上の整数である）で示されるイミダゾリウム塩部位を有するスルフィド誘導体およびハロゲン化剤と反応させ、それぞれアルデヒドあるいはケトンに導くことを特徴とするアルコールの酸化法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明はイミダゾリウム塩部位を有するスルフィド誘導体を用いるアルコールの酸化法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  第一級アルコールをアルデヒドに、第二級アルコールをケトンに酸化する反応は有機合成上最も重要な反応の一つとして挙げられており、Ｊｏｎｅｓ試薬、Ｓａｒｅｔｔ試薬、Ｃｏｌｌｉｎｓ試薬など酸化クロムを利用する酸化剤が用いられてきた。そして、アルコールのアルデヒドあるいはケトンへの酸化反応が極めて重要であるため、より有用な酸化法の開発を意図して活発な研究が行われ、数多くの優れた方法が次々と開発されている。例えば、Ｅ．Ｊ．Ｃｏｒｅｙらは塩化メチレン中、ピリジニウムクロロクロマート（以下、ＰＣＣ）を用いてアルコールを酸化し、高収率でアルデヒドあるいはケトンを得ている。同じくＥ．Ｊ．Ｃｏｒｅｙらは塩化メチレン中、ピリジニウムジクロマート（以下、ＰＤＣ）を用いてデカノールを酸化し、収率９８％でデカナールを得ている。しかしながら、Ｊｏｎｅｓ試薬、Ｓａｒｅｔｔ試薬、Ｃｏｌｌｉｎｓ試薬、その後Ｅ．Ｊ．Ｃｏｒｅｙらにより開発されたＰＣＣ、ＰＤＣを用いる酸化法は、いずれも毒性の強い重金属酸化物を酸化剤として利用している。しかも、反応終了後、重金属副生物を目的物から完全に除く操作が繁雑になると言う問題点も有している。酸化クロムのような重金属酸化物に代わる酸化剤として、超原子価ヨウ素化合物である１，１，１−トリアセトキシ−１，１−ジヒドロ−１，２−ベンゾヨードキソール−３（１Ｈ）−オン（以下、Ｄｅｓｓ−Ｍａｒｔｉｎペルヨージナン）が開発され、アルコールの選択的な酸化剤として用いられている。Ｄｅｓｓ−Ｍａｒｔｉｎペルヨージナンを用いる方法は、高い収率でアルコールをアルデヒドあるいはケトンに変換することができるが、Ｄｅｓｓ−ＭａｒｔｉｎペルヨージナンおよびＤｅｓｓ−Ｍａｒｔｉｎペルヨージナンの加水分解物に強い爆発性があることが報告されている。そのため、この方法の使用には十分な注意が必要であり、利用し易い方法とは言い難い。爆発性酸化物を用いない方法としてジメチルスルホキシドを活性化してアルコールと反応させ、アルデヒドあるいはケトンに導く方法がある。その中でもオキサリルジクロリドを活性化剤として使用するＳｗｅｒｎ酸化は広く利用されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】Ｅ．Ｊ．Ｃｏｒｅｙ，Ｊ．Ｗ．Ｓｕｇｇｓ，Ｔｅｔｒａｈｅｄｒｏｎ  Ｌｅｔｔ．１９７５，２６４７．
【非特許文献２】Ｅ．Ｊ．Ｃｏｒｅｙ，Ｇ．Ｓｃｈｍｉｄｔ，Ｔｅｔｒａｈｅｄｒｏｎ  Ｌｅｔｔ．１９７９，３９９．
【非特許文献３】Ｄ．Ｂ．Ｄｅｓｓ，Ｊ．Ｃ．Ｍａｒｔｉｎ，Ｊ．Ｏｒｇ．Ｃｈｅｍ．１９８３，４８，４１５６．
【非特許文献４】Ｋ．Ｏｍｕｒａ，Ｄ．Ｓｗｅｒｎ，Ｔｅｔｒａｈｅｄｒｏｎ１９７８，３４，１６５１．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】  Ｓｗｅｒｎ酸化は、強い毒性の重金属酸化物や爆発性の酸化剤を使用しない優れた方法である。しかしながら、このＳｗｅｒｎ酸化は副生成物として等量のジメチルスルフィドを副生する。このジメチルスルフィドは悪臭が強く、ジメチルスルフィドを副生させない方法が強く求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】  そこで、発明者は鋭意研究を重ねた結果、本発明を完成するに至った。すなわち、本発明はイミダゾリウム塩部位を有するスルフィド誘導体およびハロゲン化剤を用いるアルコールの酸化法に関するものである。
【発明を実施するための形態】
【０００６】  本発明の実施形態について説明する。本発明は下記構造式（１）
【０００７】
【化１】
2013129646.tif 000002
（式中、Ｒ１、Ｒ２はそれぞれ独立にメチル基、エチル基、プロピル基、ｉｓｏ−プロピル基、ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、２−エチルヘキシル基、ノニル基、デシル基から選択され、Ｘ−はｐ−トルエンスルホナート、トリフルオロメタンスルホナート、塩素イオン、臭素イオン、ヨウ素イオン、テトラフルオロボラート、ヘキサフロオロホスフェートから選択され、ｎは１以上の整数である）で示されるイミダゾリウム塩部位を有するスルフィド誘導体とハロゲン化剤を用いるアルコールの酸化法に関するものである。本発明は悪臭のスルフィドをイオン液体に固定することでその飛散を防ぎ、そして、イオン液体部位としては汎用性の高いイミダゾリウム塩を用いる酸化法である。また、スルフィド部位とイミダゾリウム塩部位の間にメチレン連鎖を有しており、このメチレン連鎖を調節することで、有機溶媒に対する溶解度を調節することができる。以下にその合成法を明らかにするが、これは例示であり、これに限定されるものではない。
【０００８】  本発明に用いるスルフィド誘導体は下記反応式に従って単工程で合成される。本工程はスルフィド化合物（Ａ）とイミダゾール化合物（Ｂ）を反応させることで、イミダゾリウム塩（Ｃ）を得る工程である。
【化２】
2013129646.tif 000003
【０００９】  （式中、Ｒ１、Ｒ２はそれぞれ独立にメチル基、エチル基、プロピル基、ｉｓｏ−プロピル基、ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、２−エチルヘキシル基、ノニル基、デシル基から選択され、Ｘ−はｐ−トルエンスルホナート、トリフルオロメタンスルホナート、塩素イオン、臭素イオン、ヨウ素イオン、テトラフルオロボラート、ヘキサフロオロホスフェートから選択され、ｎは１以上の整数である）
【００１０】  本発明に用いるハロゲン化剤には、Ｎ−クロロスクシンイミド、Ｎ−ブロモスクシンイミド、塩化ホスホリルなどのハロゲン化剤を用いることができる。
【００１１】  本発明のアルコール酸化法によるアルデヒドまたはケトンの合成は下記反応式によって示すことができる。イミダゾリウム塩部位を有するスルフィド誘導体（Ｃ）のアルコールに対する使用量は、反応を進行させることができる限りにおいて限定されるものではないが、１．０から２．５当量の範囲が好ましい。ハロゲン化剤（ＥＸ）のアルコールに対する使用量は、反応を進行させることができる限りにおいて限定されるものではないが、１．０から２．５当量の範囲が好ましい。ここで使用する溶媒は、エ−テル、トルエン、アセトニトリル、ジクロロメタン、ジクロロエタン、クロロホルムおよびその他の有機溶媒あるいはそれらの混合溶媒、またはイオン液体から適宜選択される。反応温度は、反応を進行させることができる限りにおいて限定されるものではないが、例えば−７８℃から室温の範囲が好ましい。反応時間は、使用する溶媒の種類、反応温度により異なるが、３０分から７２時間の間で適宜選択される。また、反応後、イミダゾリウム塩部位を有するスルフィド誘導体は反応系から分離、回収、再利用できる。
【化３】
2013129646.tif 000004
（ただし、Ｒ３、Ｒ４はそれぞれ独立に水素、置換されていても良いアルキル基、脂環、芳香環、複素環から選択される）で示すことができる。
【００１２】  以下に、本発明の好ましい代表例として下記構造式に示すイミダゾリウム塩部位を有するスルフィド誘導体として３−メチル−１−［６−（メチルチオ）ヘキシル］−１Ｈ−イミダゾリウムｐ−トルエンスルホナート（２）と、ハロゲン化剤としてＮ−クロロスクシンイミドの組み合わせを取り上げ、酸化反応への応用を実施例として示し、本発明の有用性を明らかにする。
【化４】
2013129646.tif 000005
【実施例１】
【００１３】  ３−メチル−１−［６−（メチルチオ）ヘキシル］−１Ｈ−イミダゾリウムｐ−トルエンスルホナート７６９ｍｇ（２．０ｍｍｏｌ）と４−メトキシベンジルアルコール１３８ｍｇ（１．０ｍｍｏｌ）をジクロロメタン６ｍＬに溶解し、−４０℃に冷却し、Ｎ−クロロスクシンイミド２６７ｍｇ（２．０ｍｍｏｌ）をジクロロメタン５ｍＬに溶解した溶液を滴下し、さらに３０分間撹拌した。トリエチルアミン５０６ｍｇ（５．０ｍｍｏｌ）を滴下し、−４０℃で１４時間撹拌した。水２０ｍＬで反応を停止し、ジエチルエーテル６０ｍＬを加えた。有機層を水２０ｍＬで洗浄し、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液３０ｍＬで２回洗浄した後、硫酸ナトリウムで乾燥、ろ過し、ろ液を減圧濃縮すると油状の４−メトキシベンゼンアルデヒド１３２ｍｇが得られた。（収率９７％、純度９９％）なお、この操作の際、スルフィドまたはスルフィド誘導体に由来する悪臭は全く生じなかった。
飽和炭酸水素ナトリウム水溶液を除く全ての水層を合一して減圧濃縮する。これにヨウ化カリウム３３２ｍｇ（２．０ｍｍｏｌ）、酢酸２ｍＬ、およびｐ−トルエンスルホン酸一水和物３７９ｍｇ（２．２ｍｍｏｌ）を加えて室温で１時間撹拌する。飽和亜硫酸ナトリウム水溶液５ｍＬと飽和炭酸水素ナトリウム水溶液５ｍＬで反応を停止させ、クロロホルム４０ｍＬで３回抽出した。有機層を硫酸ナトリウムで乾燥、ろ過し、減圧濃縮をして３−メチル−１−［６−（メチルチオ）ヘキシル］−１Ｈ−イミダゾリウムｐ−トルエンスルホナート６４４ｍｇを回収した（回収率８４％）。【００１４】  以下に得られた４−メトキシベンズアルデヒドの物性を示す。
ＩＲ（ｎｅａｔ）：２８４０，２７３９，１６８３ｃｍ−１；
１Ｈ  ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３，ＴＭＳ）：δ＝３．９０（ｓ，３Ｈ），７．０１（ｄ，Ｊ＝８．７Ｈｚ，２Ｈ），７．８５（ｄ，Ｊ＝８．７Ｈｚ，２Ｈ），９．８９（ｓ，１Ｈ）；
１３Ｃ  ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３，ＴＭＳ）：δ＝５５．５，１１４．３，１２９．９，１３１．９，１６４．６，１９０．８．
【実施例２】
【００１５】  ３−メチル−１−［６−（メチルチオ）ヘキシル］−１Ｈ−イミダゾリウムｐ−トルエンスルホナート７６９ｍｇ（２．０ｍｍｏｌ）とシンナミルアルコール１３４ｍｇ（１．０ｍｍｏｌ）をジクロロメタン６ｍＬに溶解し、−４０℃に冷却し、Ｎ−クロロスクシンイミド２６７ｍｇ（２．０ｍｍｏｌ）をジクロロメタン５ｍＬに溶解した溶液を滴下し、さらに３０分間撹拌した。トリエチルアミン５０６ｍｇ（５．０ｍｍｏｌ）を滴下し、−４０℃で１４時間撹拌した。水２０ｍＬで反応を停止し、ジエチルエーテル６０ｍＬを加えた。有機層を水２０ｍＬで洗浄し、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液３０ｍＬで２回洗浄した後、硫酸ナトリウムで乾燥、ろ過し、ろ液を減圧濃縮すると油状のシンナムアルデヒド１２４ｍｇが得られた（収率９４％、純度９６％）。なお、この操作の際、スルフィドまたはスルフィド誘導体に由来する悪臭は全く生じなかった。
飽和炭酸水素ナトリウム水溶液を除く全ての水層に、実施例１と同様の操作を行うことにより３−メチル−１−［６−（メチルチオ）ヘキシル］−１Ｈ−イミダゾリウムｐ−トルエンスルホナート６４４ｍｇを回収した（回収率８４％）。【００１６】  以下に得られたシンナムアルデヒドの物性を示す。
ＩＲ（ｎｅａｔ）：２８１６，２７４３，１６７６ｃｍ−１；
１Ｈ  ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３，ＴＭＳ）：δ＝６．７３（ｄｄ，Ｊ＝１６．０Ｈｚ，７．８Ｈｚ，１Ｈ），７．４３−７．４７（ｍ，３Ｈ），７．４９（ｄ，Ｊ＝１６．０Ｈｚ，１Ｈ），７．５７−７．５９（ｍ，２Ｈ），９．７２（ｄ，Ｊ＝７．８Ｈｚ，１Ｈ）；
１３Ｃ  ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３，ＴＭＳ）：δ＝１２８．５，１２８．６，１２９．１，１３１．３，１３３．９，１５２．８，１９３．７．
【実施例３】
【００１７】  ３−メチル−１−［６−（メチルチオ）ヘキシル］−１Ｈ−イミダゾリウムｐ−トルエンスルホナート７６９ｍｇ（２．０ｍｍｏｌ）とシクロデカノール１８４ｍｇ（１．０ｍｍｏｌ）をジクロロメタン６ｍＬに溶解し、−４０℃に冷却し、Ｎ−クロロスクシンイミド２６７ｍｇ（２．０ｍｍｏｌ）をジクロロメタン５ｍＬに溶解した溶液を滴下し、さらに３０分間撹拌した。トリエチルアミン５０６ｍｇ（５．０ｍｍｏｌ）を滴下し、−４０℃で１４時間撹拌した。水２０ｍＬで反応を停止し、ジエチルエーテル６０ｍＬを加えた。有機層を水２０ｍＬで洗浄し、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液３０ｍＬで２回洗浄した後、硫酸ナトリウムで乾燥、ろ過し、ろ液を減圧濃縮するとシクロデカンの結晶１５９ｍｇが得られた（収率８７％、純度９９％）。なお、この操作の際、スルフィドまたはスルフィド誘導体に由来する悪臭は全く生じなかった。
飽和炭酸水素ナトリウム水溶液を除く全ての水層に、実施例１と同様の操作を行うことにより  ３−メチル−１−［６−（メチルチオ）ヘキシル］−１Ｈ−イミダゾリウムｐ−トルエンスルホナート６４４ｍｇを回収した（回収率８４％）。【００１８】  以下に得られたシクロデカノンの物性を示す。
ｍ．ｐ．：５８−６０℃
ＩＲ（Ｎｕｊｏｌ）：１７１３ｃｍ−１；
１Ｈ  ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３，ＴＭＳ）：δ＝１．２２−１．４６（ｍ，１４Ｈ），１．６８−１．７５（ｍ，４Ｈ），２．４５−２．４８（ｍ，４Ｈ）；
１３Ｃ  ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３，ＴＭＳ）：δ＝２２．３，２２．６，２４．２，２４．６，２４．７，４０．４，２１３．０．
【実施例４】
【００１９】  ３−メチル−１−［６−（メチルチオ）ヘキシル］−１Ｈ−イミダゾリウムｐ−トルエンスルホナート７６９ｍｇ（２．０ｍｍｏｌ）と５α−コレスタノール３８９ｍｇ（１．０ｍｍｏｌ）をジクロロメタン６ｍＬに溶解し、−４０℃に冷却し、Ｎ−クロロスクシンイミド２６７ｍｇ（２．０ｍｍｏｌ）をジクロロメタン５ｍＬに溶解した溶液を滴下し、さらに３０分間撹拌した。トリエチルアミン５０６ｍｇ（５．０ｍｍｏｌ）を滴下し、−４０℃で１４時間撹拌した。水２０ｍＬで反応を停止させ、ジエチルエーテル６０ｍＬを加えた。有機層を水２０ｍＬで洗浄し、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液３０ｍＬで２回洗浄した後、硫酸ナトリウムで乾燥、ろ過し、ろ液を減圧濃縮すると５α−コレスタン−３−オンの結晶３２５ｍｇが得られた（収率８４％、純度９９％）。なお、この操作の際、スルフィドまたはスルフィド誘導体に由来する悪臭は全く生じなかった。
飽和炭酸水素ナトリウム水溶液を除く全ての水層に、実施例１と同様の操作を行うことにより  ３−メチル−１−［６−（メチルチオ）ヘキシル］−１Ｈ−イミダゾリウムｐ−トルエンスルホナート６４４ｍｇを回収した（回収率８４％）。【００２０】  以下に得られた５α−コレスタン−３−オンの物性を示す。
ｍ．ｐ．：１２３−１２５℃
ＩＲ（Ｎｕｊｏｌ）：１７１９ｃｍ−１；
１Ｈ  ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３，ＴＭＳ）：δ＝０．６８（ｓ，３Ｈ），０．６９−０．７６（ｍ，１Ｈ），０．８５−１．１８（ｍ，２１Ｈ），１．２３−１．４３（ｍ，９Ｈ），１．４６−１．６０（ｍ，４Ｈ），１．６６−１．７２（ｍ，１Ｈ），１．７７−１．８７（ｍ，１Ｈ），１．９７−２．１０（ｍ，３Ｈ），２．２３−２．４３（ｍ，３Ｈ）；
１３Ｃ  ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３，ＴＭＳ）：δ＝１１．５，１２．０，１８．６，２１．４，２２．６，２２．８，２３．８，２４，２，２８．０，２８．２，２９．０，３１．７，３５．４，３５．６，３５．８，３６．１，３８．２，３８．５，３９．５，３９．９，４２．６，４４．７，４６．７，５３．８，５６．２，２１２．３．
【産業上の利用可能性】
【００２１】  以上のように本発明に用いるイミダゾリウム塩部位を有するスルフィド誘導体はスルフィド誘導体をイオン液体に組み込んだものであり、このスルフィド誘導体とハロゲン化剤を組み合わせて用いる本発明はＳｗｅｒｎ酸化反応法の代替法として用いることができる。Ｓｗｅｒｎ酸化は確実な反応として広く用いられているが、悪臭のジメチルスルフィドを副生する。このことがＳｗｅｒｎ酸化の問題点として挙げられており、その解決が強く望まれている。イミダゾリウム塩部位を有するスルフィド誘導体とハロゲン化剤を組み合わせ用いる本発明に係るアルコールの酸化法は、ジメチルスルフィドを副生せず、全く悪臭物質を放出しない。また、反応後、イミダゾリウム塩部位を有するスルフィド誘導体は反応系から分離、回収、再利用が可能である。また、スルフィド部位とイミダゾリウム塩部位の間にメチレン連鎖を有しており、このメチレン連鎖を調節することで、有機溶媒に対する溶解度を調節することができる。本発明に係るイミダゾリウム塩部位を有するスルフィド誘導体とハロゲン化剤を組み合わせて用いるアルコールの酸化法はＳｗｅｒｎ酸化と比べて収率等に変化なく、確実な方法である。