(57)【要約】【課題】本発明は、ニトロ基を有する有機溶媒を用いて、選択的に高収率で３−アルコキシカルボニル−７−アルキルオキシカルボニル−１−テトラロンまたは３−アルコキシカルボニル−７−アルキル−１−テトラロンを製造する方法を提供することを目的とする。【解決手段】上記課題は、カルボアルコキシベンジルコハク酸無水物または４−アルキルベンジルコハク酸無水物を出発原料とし、ニトロ基を有する有機溶媒中で分子内Ｆｒｉｅｄｅｌ  Ｃｒａｆｔｓアシル化反応、次いで鉱酸とアルコールでエステル化するテトラロン誘導体の製造方法によって解決することができる。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
４−カルボアルコキシベンジルコハク酸無水物または４−アルキルベンジルコハク酸無水物を出発原料とし、ニトロ基を有する有機溶媒中で分子内Ｆｒｉｅｄｅｌ  Ｃｒａｆｔｓアシル化反応により３−カルボキシ−７−アルキルオキシカルボニル−１−テトラロンもしくは３−カルボキシ−７−アルキル−１−テトラロンを製造し、さらに鉱酸およびアルコールを加えてエステル化する、３−アルコキシカルボニル−７−アルキルオキシカルボニル−１−テトラロンもしくは３−アルコキシカルボニル−７−アルキル−１−テトラロンの製造方法。
【請求項２】
前記ニトロ基を有する有機溶媒がニトロメタンまたはニトロベンゼンであることを特徴とする請求項１記載の３−アルコキシカルボニル−７−アルキルオキシカルボニル−１−テトラロンもしくは３−アルコキシカルボニル−７−アルキル−１−テトラロンの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ニトロ基を有する有機溶媒中において４−カルボアルコキシベンジルコハク酸無水物または４−アルキルベンジルコハク酸無水物の分子内Ｆｒｉｅｄｅｌ−Ｃｒａｆｔｓアシル反応を行い、その後にさらに硫酸およびアルコールでエステル反応を行い、３−アルコキシカルボニル−７−アルキルオキシカルボニル−１−テトラロンもしくは３−アルコキシカルボニル−７−アルキル−１−テトラロンを選択的に合成する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
３−メトキシカルボニル−７−カルボアルコキシ−１−テトラロンは後に水素化分解反応、脱水素反応を経て２，６−ナフタレンジカルボン酸ジメチルを得ることができ、また、３−メトキシカルボニル−７−メチル−１−テトラロンは後に水素化分解反応、脱水素反応、酸化反応、エステル化反応を経て２，６−ナフタレンジカルボン酸ジメチルを得ることができる。２，６−ナフタレンジカルボン酸ジメチルはエンジニアリングプラスチックの原料として工業的に重要である。例えば、２，６−ナフタレンジカルボン酸ジメチルとエチレングリコールより得られるポリエチレンナフタレート（以下、ＰＥＮと称する。）は、耐熱性、強度に優れており、工業的に多くの重要な用途がある。
【０００３】
３−メトキシカルボニル−７−カルボアルコキシ−１−テトラロンおよび３−メトキシカルボニル−７−メチル−１−テトラロンは、４−カルボアルコキシベンジルコハク酸無水物または４−メチルベンジルコハク酸無水物を分子内Ｆｒｉｅｄｅｌ−Ｃｒａｆｔｓアシル化した後に、エステル化することで得ることができる。このような酸無水物を有するＦｒｉｅｄｅｌ−Ｃｒａｆｔｓアシル化による分子内環化反応は塩化アルミニウムや硫酸といった触媒を使用することが知られている（例えば、特許文献１参照。）。しかしながら、酸無水物での分子内環化反応に関しては、反応点が２箇所あるがゆえに、目的とするテトラロン以外にも５員環構造を有する副生成物が生成してしまい、選択的にテトラロンを得ることが困難であるといった欠点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭５１−１１３８６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の課題は、上記のような問題点に鑑み、ニトロ基を有する有機溶媒を用いて、選択的に３−アルコキシカルボニル−７−アルキルオキシカルボニル−１−テトラロンもしくは３−アルコキシカルボニル−７−アルキル−１−テトラロンを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】
【０００６】
本発明者らは上記課題を解決するために、鋭意検討を重ねた結果、本発明を完成するに至った。即ち、本発明は４−カルボアルコキシベンジルコハク酸無水物または４−アルキルベンジルコハク酸無水物を出発原料とし、ニトロ基を有する有機溶媒中で分子内Ｆｒｉｅｄｅｌ−Ｃｒａｆｔｓアシル化反応により３−カルボキシ−７−アルキルオキシカルボニル−１−テトラロンもしくは３−カルボキシ−７−アルキル−１−テトラロンを製造し、さらに、硫酸およびアルコールを加えてエステル化反応を行う３−アルコキシカルボニル−７−アルキルオキシカルボニル−１−テトラロンもしくは３−アルコキシカルボニル−７−アルキル−１−テトラロンの製造方法に関するものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の効果により、２，６−ナフタレンジカルボン酸ジメチルの原料となる３−アルコキシカルボニル−７−アルキルオキシカルボニル−１−テトラロンもしくは３−アルコキシカルボニル−７−アルキル−１−テトラロンを選択的に製造することが出来る。その結果、得られた上記の１−テトラロン誘導体は、医薬品、農薬の合成用基礎原料ないしは閉環してナフタレン誘導体を初めとするＰＥＮの原料となる化合物を得ることができると言った観点から、工業的に非常に有用な化合物となりえる。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明の化学反応式を示せば、下記の通りである。
【０００９】
【化１】
2017160130.tif 000002
［上記化学構造式中、Ｒはアルキル基またはアルキルオキシカルボニル基（アルコキシカルボニル基）を表す。］
【００１０】
上記式における官能基Ｒとしては、アルキル基またはアルキルオキシカルボニル基（アルコキシカルボニル基）を表す。具体的には、炭素数１〜１０のアルキル基ないし炭素数２〜１１のアルキルオキシカルボニル基であることが好ましく、炭素数１〜８のアルキル基ないし炭素数２〜９のアルキルオキシカルボニル基であることがより好ましく、炭素数１〜６のアルキル基ないし炭素数２〜７のアルキルオキシカルボニル基であることが更により好ましい。官能基Ｒとして具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、へプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、メチルオキシカルボニル基、エチルオキシカルボニル基、プロピルオキシカルボニル基、ブチルオキシカルボニル基、ペンチルオキシカルボニル基、ヘキシルオキシカルボニル基、ヘプチルオキシカルボニル基、オクチルオキシカルボニル基、ノニルオキシカルボニル基、またはデシルオキシカルボニル基を挙げることができ、プロピル（オキシカルボニル）基ないしデシル（オキシカルボニル）基中の炭素数３〜１０のアルキル基の部分は各種の構造異性体を含む官能基を表しているものとする。これらの官能基の中で、後述のベンジルコハク酸無水物をｐ−キシレンまたはｐ−トルイル酸メチルといった比較的安価な化合物と無水マレイン酸より製造できることから、メチル基、メチルオキシカルボニル基（メトキシカルボニル基）であることが好ましい。
【００１１】
また上記の化学構造式においては、簡略化の為に、２段階目のエステル化反応がメチルエステル化の場合、すなわち１−テトラロン誘導体における３位がメトキシカルボニル基（カルボキシメチル基）の場合の例を示したが、本発明の範囲においてはこの３位は、アルコキシカルボニル基の場合であることは言うまでもない。この３位の官能基は具体的には炭素数２〜９のアルコキシカルボニル基であることが好ましく、メチルオキシカルボニル基、エチルオキシカルボニル基、プロピルオキシカルボニル基、ブチルオキシカルボニル基、ペンチルオキシカルボニル基、ヘキシルオキシカルボニル基、ヘプチルオキシカルボニル基、オクチルオキシカルボニル基、ノニルオキシカルボニル基、またはデシルオキシカルボニル基を挙げることができる。これらの官能基において、プロピル（オキシカルボニル）基ないしオクチル（オキシカルボニル）基中の炭素数３〜８のアルキル基の部分は各種の構造異性体を含む官能基を表しているものとする。またこれらの官能基中では、エステル化反応に用いるアルコールの入手の容易さ、１−テトラロン誘導体としてその後の各種化学反応への導入のしやすさなどの観点からメチルオキシカルボニル基（カルボキシメチル基）、エチルオキシカルボニル基（カルボキシエチル基）であることがより好ましい。
【００１２】
本発明において出発原料として用いられる４−アルコキシカルボニルベンジルコハク酸無水物は、無水マレイン酸とパラトルイル酸アルキルをラジカル開始剤の存在下で、ラジカル付加反応することにより得ることが出来る。また、４−アルキルベンジルコハク酸無水物は、無水マレイン酸とｐ−ジアルキルベンゼンをラジカル開始剤の存在下でラジカル付加反応を行うことにより得ることができる。典型的な一例は、４−メチルベンジルコハク酸無水物は、無水マレイン酸と、パラキシレンをラジカル開始剤の存在下でラジカル付加反応により得ることができると言う例である。このようなラジカル開始剤を用いたラジカル付加反応の詳細な製造方法は特開２０１３−２４１３４９公報等の公開公報に開示されている通りである。このような方法により本発明における原料となる化合物である４−アルコキシカルボニルベンジルコハク酸無水物または４−アルキルベンジルコハク酸無水物を製造することができる。
【００１３】
次に、３−カルボキシ−７−カルボアルコキシ−１−テトラロンの製造方法について説明する。Ｆｒｉｅｄｅｌ−Ｃｒａｆｔｓアシル化反応は通常強酸、例えば濃硫酸、ポリリン酸、固体酸等の触媒を用いて行われるが、その条件は酸の種類によって異なる。塩化アルミニウムを用いる場合は、常圧下、２０℃〜１００℃の温度で行われる。反応温度が２０℃よりも低いと収率が悪化し、１００℃よりも高いと副生成物の生成が増え収率が悪化する。触媒量としては反応を完結させるために原料１ｍｏｌに対し２〜３ｍｏｌの過剰量が用いられる。２ｍｏｌよりも少ないと反応は完結せず、３ｍｏｌより多いと経済性の面から好ましくない。また、ゼオライトを触媒として用いる場合は、１８０℃〜２５０℃の温度で行われる。反応温度が低いと反応は進行せず、一方、高すぎるとやはり副生物の生成が増え収率が悪化する。触媒量としては基質に対し１００ｗｔ％〜２００ｗｔ％用いられる。触媒量が少ないと反応が完結せず、また、多すぎると触媒への吸着により単離収率が低下するため好ましくない。
【００１４】
本反応に用いられる溶媒は、ニトロ基を含有する有機溶媒を用いることが好ましい。より具体的には、ニトロメタン、ニトロエタン、ニトロ−ｎ−プロパン、ニトロイソプロパン、ニトロブタン、ニトロペンタン、ニトロヘキサン、ニトロヘプタン、ニトロオクタン、ニトロノナン、ニトロデカン、ニトロウンデカン、ニトロドデカン、ニトロシクロペンタン、ジニトロシクロペンタン、ニトロシクロヘキサン、ジニトロシクロヘキサン、ニトロシクロオクタン、ジニトロシクロオクタン、ニトロデカリン、ジニトロデカリン、ニトロベンゼン、ｏ−ジニトロベンゼン、ｍ−ジニトロベンゼン、ｐ−ジニトロベンゼン、ｏ−ニトロトルエン、ｍ−ニトロトルエン、ｐ−ニトロトルエン、３−ニトロ−ｏ−キシレン、４−ニトロ−ｏ−キシレン、２−ニトロ−ｍ−キシレン、４−ニトロ−ｍ−キシレン、５−ニトロ−ｍ−キシレン、２−ニトロ−ｐ−キシレン、１−ニトロナフタレン、２−ニトロナフタレン、を用いることがより好ましい。これらのニトロ基を有する溶媒には、上述されていない、その化合物の構造異性体や光学異性体も含まれていることは言うまでもない。更により好ましくはニトロメタンやニトロベンゼンを用いることである。一方、ベンゼンやトルエンのような芳香族炭化水素系の溶媒を使用すると、その溶剤への分子間アシル化反応が併発し好ましくなく、ｏ−ジクロロベンゼンやジクロロエタンといった塩素含有溶媒を使用すると副反応も併せて促進され収率面で好ましくない。
【００１５】
エステル化の方法としては、単離した環化反応物に対して過剰量（具体的には、３〜１００重量倍）のアルコールを加え、必要に応じて鉱酸のごとき酸触媒を加え、５０℃〜２００℃の温度に加熱反応する方法を採用することができる。過剰量としては、環化反応物に対して５〜５０重量倍がより好ましい。本発明のエステル化反応において用いられる好ましいアルコールとしては、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、ｓｅｃ−ブタノール、ｔｅｒｔ−ブタノール、ペンタノール、ヘキサノール、ヘプタノール、オクタノール、ノナノール、デカノール、ウンデカノール、ドデカノールを好ましく挙げることができる。これらの各種のアルコールにおいて、プロパノールないしドデカノール中の炭素数３〜１２のアルキル基の部分は、一部は上記しているが、各種の構造異性体や立体異性体も含む官能基を表しているものとする。上述したエステル化反応の反応温度は上記のアルコール類の還流条件にて行うこともまた好ましい。
【００１６】
鉱酸としてはより好ましくは硫酸、亜硫酸、硝酸、亜硝酸、塩酸、臭化水素酸（臭化水素水）、フッ化水素酸（フッ化水素水）、正リン酸、亜リン酸、次亜リン酸、ホウ酸、炭酸を挙げることができる。反応温度は５５〜２００℃がより好ましい。また、このエステル化反応においては、エステル化反応に不活性な別の溶媒を加えて反応させることもできる。具体的にはテトラヒドロフラン、ジオキサン、アセトン、メチルエチルケトン、ジエチルケトン、メチルプロピルケトン、メチルイソブチルケトン、メチルアミルケトン、シクロヘキサノン、イソホロン、アセトフェノン、ベンゾフェノン、ベンゼン、トルエン、キシレン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、Ｎ−メチルピロリドン、ジメチルスルホキシドなどを挙げることができる。
エステル化反応終了後は、再結晶、濾過、各種の溶媒による洗浄等の通常の手法により原料、副生成物、触媒種等を取り除き、精製することができ、目的の化合物を得ることができる。
【実施例】
【００１７】
以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。反応に関しては、以下に示す方法で分析および指標の計算を行った。各実施例および比較例で得られた化合物の分析については、水素炎検出器付きガスクロマトグラフィーを用いた。ガスクロマトグラフィー分析は次の通りである。
カラム：ＩｎｅｒｔＣａｐ  １７０１（カラム長さ３０．０ｍ、カラム内径２５０μｍ、カラム膜厚０．２５μｍ）、測定モード：スプリット、スプリット比：５０：１、キャリアガス：ヘリウム、ガス流量：１．０ｍｌ／ｍｉｎ、検出器：フロント、試料注入量：１μｌ、測定温度は７０℃〜２７０℃、昇温速度は１０℃／ｍｉｎ
また基質添加率、選択率、収率は以下の式に基づいて算出した。
【００１８】
【数１】
2017160130.tif 000003
【００１９】
［実施例１］
冷却管を具備した３００ｍｌ三口フラスコに４−カルボアルコキシベンジルコハク酸無水物２０ｇ、溶媒としてニトロメタン１００ｇを仕込んだ後に、氷冷しながら塩化アルミニウム４０ｇを徐々に加えた。その後、１００℃で２時間、加熱撹拌を実施した。反応後は、反応液中に水８０ｍｌをゆっくり加え、その後に塩酸１５ｍｌをゆっくり加えた。その後、ろ過を行い、ろ液は酢酸エチルと水で抽出を行い、酢酸エチル層を濃縮乾固した。また、固体は一度酢酸エチルで洗浄し、有効成分を溶解させた後に、酢酸エチルを濃縮乾固した。それぞれ濃縮乾固したものに硫酸１ｍｌ、メタノール１００ｍｌを加え９０℃で２時間エステル化反応を実施しガスクロマトグラフィーにて分析を実施し、反応終了後の液の組成をガスクロマトグラフィーにて分析を実施した。結果を表１に示した。
【００２０】
［実施例２］
５００ｍｌオートクレーブに４−カルボアルコキシベンジルコハク酸無水物１０ｇ、βゼオライト１０ｇ、溶媒としてニトロベンゼン２００ｇを仕込んだ後に２００℃で２時間、加熱撹拌を実施した。反応後は、ろ過により触媒をろ別し、ろ液は溶媒のニトロベンゼンをエバポレーターにて留去した後に、硫酸１ｍｌ、メタノール１００ｍｌを加え９０℃で２時間エステル化反応を実施しガスクロマトグラフィーにて分析を実施し、反応終了後の液の組成をガスクロマトグラフィーにて分析を実施した。結果を表１に示した。
【００２１】
［実施例３］
５００ｍｌオートクレーブに４−メチルベンジルコハク酸無水物１０ｇ、βゼオライト１０ｇ、溶媒としてニトロベンゼン２００ｇを仕込んだ後に２１０℃で２時間、加熱撹拌を実施した。反応後は、ろ過により触媒をろ別し、ろ液は溶媒のニトロベンゼンをエバポレーターにて留去した後に、硫酸１ｍｌ、メタノール１００ｍｌを加え９０℃で２時間エステル化反応を実施しガスクロマトグラフィーにて分析を実施し、反応終了後の液の組成をガスクロマトグラフィーにて分析を実施した。結果を表１に示した。
【００２２】
［比較例１］
実施例１において、溶媒をジクロロエタンとし、反応温度を８３℃としたこと以外は実施例１と同様の操作を行った。結果を表２に示した。
【００２３】
［比較例２］
実施例２において、溶媒をｏ−ジクロロベンゼンとし、反応温度を２５０℃としたこと以外は実施例２と同様の操作を行った。結果を表２に示した。
【００２４】
［比較例３］
実施例３において溶媒をｏ−ジクロロベンゼンとし、反応温度を１８０℃としたこと以外は実施例３と同様の操作を行った。結果を表２に示した。
【００２５】
【表１】
2017160130.tif 000004
【００２６】
【表２】
2017160130.tif 000005
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明によれば、５員環または６員環が合成されうる可能性のある製造方法から選択的に６員環を有するテトラロン誘導体の効率的な製造方法を提供することができる。その結果、得られた上記の１−テトラロン誘導体は、医薬品、農薬の合成用基礎原料ないしは閉環してナフタレン誘導体を初めとするＰＥＮの原料となる化合物を得ることができると言った観点から、工業的に非常に有用な化合物となりえる。その産業上の意義は極めて大きい。