(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
式Ｉ
【化１】
0004363688.tif 000005
の２−シクロアルケノンの製造方法において、式ＩＩ
【化２】
0004363688.tif 000006
の２−アルコキシシクロアルカノンまたは式ＩＩＩ
【化３】
0004363688.tif 000007
の２−ヒドロキシシクロアルカノンケタール
［式中
ｎは０〜２０の整数を表わし、
ｍは０、１、２または３を表わし、
Ｒはアルキル、アルキルアリール、アリール、アリールアルキル、アルケニルまたはアルキニルを表わし、その際アリール基は、アルキル、ヒドロキシまたはアルコキシから互いに独立に選択された１個または２個の置換基を有することができ、
基Ｒ′は互いに独立にアルキルまたはアルケニルを表すかまたは式ＩＩＩ中で一緒になってＣ1〜Ｃ5アルキレンまたはＣ1〜Ｃ5アルケニレンを表わすことができる］または式ＩＩおよびＩＩＩの化合物からなる混合物を、酸性不均一触媒を用いて、気相中での脱離反応にかけることを特徴とする２−シクロアルケノンの製造方法。
【請求項２】
少なくとも１種の酸化物またはリン酸塩または酸化物とリン酸塩の混合物または周期表３〜６族および１３〜１５族の元素の混合酸化物を含有する酸性不均一触媒を使用することを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
酸性不均一触媒が付加的に１種または数種の鉱酸または鉱酸の金属塩またはアンモニウム塩で含浸されていることを特徴とする請求項２記載の方法。
【請求項４】
酸性不均一触媒として、場合により鉱酸または鉱酸のアンモニウム塩で含浸されているＳｉＯ2、ＴｉＯ2、ＺｒＯ2、Ａｌ2Ｏ3またはＬａＰＯ4を使用することを特徴とする請求項２または３記載の方法。
【請求項５】
出発原料を溶媒なしでまたは溶媒の蒸気と一緒に酸性不均一触媒上へ通すことを特徴とする請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
【請求項６】
脱離反応を２００〜５００℃の範囲内で実施することを特徴とする請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。
【請求項７】
脱離反応を１０ミリバール〜５バールの範囲内の圧力において実施することを特徴とする請求項１から６までのいずれか１項記載の方法。
【請求項８】
式ＩＩおよびＩＩＩの化合物を、相応するシクロアルカノンと相応するアルコールとの間の電気化学的反応により製造することを特徴とする請求項１から７までのいずれか１項記載の方法。
【請求項９】
請求項１から８までのいずれか１項記載の方法において、生成物を塩基の添加により中和することを特徴とする方法。
【請求項１０】
請求項１から９までのいずれか１項記載の方法において、生成物を蒸留により精製することを特徴とする方法。
【請求項１１】
蒸留の間なお存在する水を分離することを特徴とする請求項１０記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、２−アルコキシシクロアルカノンまたは２−ヒドロキシシクロアルカノンケタールから出発して、酸性不均一触媒を用いて、気相中での脱離反応により２−シクロアルケノンを製造する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
２−シクロアルケノンは広く使用できる、就中薬理学的に有効な物質を製造するための出発物質または中間生成物である。例として、ＥＰ−Ａ００８４４６号による獣医学的に関連のある消炎薬としてのカルバゾールおよびカルバゾール誘導体の製造および２−シクロペンテノンから出発するプロスタグランジンの製造が挙げられる。
【０００３】
それにも拘わらず、公知の２−シクロアルケノンの工業的製造方法は著しい欠点を有する。容易かつ低廉に工業的量で入手できる前駆物質（Ｅｄｕｋｔｅｎ）を基礎とする公知方法は、技術的に費用がかかるかまたは利用困難な副産物を生じる。それの例は、アニソールのバーチ還元、平凡な収率しか提供せず、さらに２−シクロヘキセノンの製造に制限されているナトリウムおよび液体アンモニアを使用する費用のかかる多工程法、ならびに僅かな選択率に基づき多数の分離困難な副産物を生じる、過酸化物でのシクロアルケンの酸化である（Ｊ．Ｍｌｏｃｈｏｗｓｋｉ、Ｓ．Ｂ．Ｓａｉｄ、Ｐｏｌｉｓｈ．Ｊ．Ｃｈｅｍ．１９９７年、７１巻、１４９ページ）。
【０００４】
工業的方法は、ＤＥ−Ａ２１５０２９４号に開示されている。この方法では、２−ハロゲンシクロヘキサノンからハロゲン化水素が、ないしは２−アシルオキシシクロヘキサノンからその都度のカルボン酸が熱脱離される。この方法の重大な欠点を、２−クロルシクロヘキサノンから２−シクロヘキセノンの製造例で指示する。ここでは、シクロヘキサノンをまずケタール化し、次に塩素化し、脱塩化水素し、引き続きケタール分解にかけねばならない。その上、塩素化の際に位置異性体（Ｒｅｇｉｏｉｓｏｍｅｒｅ）および分離しなければならない多塩素化生成物が生じるかまたは２−シクロヘキサノンおよび３−シクロヘキサノンの生成物混合物が生成することがあり、該混合物は再び費用をかけて分離するかまたは異性化しなければならない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従って本発明の課題は、簡単に工業的量で入手できる前駆物質を基礎とし、できるだけ少ない工程で所望のシクロアルケノンを生じる、広く適用できる２−シクロアルケノンの製造方法を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
ところで意外にも、容易に入手できる２−アルコキシシクロアルカノンないしは２−ヒドロキシシクロアルカノンケタールから酸性不均一触媒作用での脱離により所望の２−シクロアルケノンを簡単に、１工程でおよび良好な収率で製造できることを見出した。
【０００７】
従って本発明の対象は、式Ｉ
【０００８】
【化４】
0004363688.tif 000002
【０００９】
の２−シクロアルケノンを製造する方法において、式ＩＩ
【００１０】
【化５】
0004363688.tif 000003
【００１１】
の２−アルコキシシクロアルカノンまたは式ＩＩＩ
【００１２】
【化６】
0004363688.tif 000004
【００１３】
の２−ヒドロキシシクロアルカノンケタール
［式中
ｎは０〜２０の整数、好ましくは１〜８、とくに好ましくは２および３を表わし、
ｍは０、１、２または３を表わし、
基Ｒは互いに独立にアルキル、アルキルアリール、アリール、アリールアルキル、アルケニルまたはアルキニルを表わし、その際アリール基は、互いに独立にアルキル、ヒドロキシまたはアルコキシから選択された１個または２個の置換基を有することができ、
基Ｒ′は互いに独立にアルキルまたはアルケニルを表わすかまたは式ＩＩＩ中で一緒になってＣ1〜Ｃ5−アルキレンまたはＣ2〜Ｃ5−アルケニレンを表わすことができる］、または式ＩＩおよびＩＩＩの化合物からなる混合物を、酸性不均一触媒を用いて、気相中での脱離反応にかけることを特徴とする。
【００１４】
アルキル（アルキルアリール、アルコキシ等中も）は、とくに１〜１２個、殊に１〜６個の炭素原子を有する直鎖または分枝アルキル基を表わす。例は、メチル、エチル、ｎ−プロピル、イソ−プロピル、ｎ−ブチル、ｓｅｋ−ブチル、イソ−ブチル、ｔ−ブチル、ｎ−ヘキシル、２−エチルヘキシルおよびｎ−ドデシルである。
【００１５】
アリールは、殊にフェニルまたはナフチルを表わす。
【００１６】
アルケニルは、とくに２〜６個の炭素原子を有する直鎖または分枝アルケニル基を表わす。例は、アリル、メタリル、２−ブテン−１−イルおよび３−ブテン−１−イルである。
【００１７】
アルキニルは、とくに２〜６個の炭素原子を有する直鎖または分枝アルキニル基を表わす。例は、２−プロピン−１−イル、２−ブチン−１−イルおよび３−ブチン−１−イルである。
【００１８】
とくに上記式中：
Ｒ  はＨ（ｍ＝０）、場合により１個または２個のアルキル基、ヒドロキシ基またはアルコキシ基により置換されているアルキルまたはアリールを表わす。とくに好ましくは、ＲはＨを表わし；
ｍ  は０または１を表わし；
ｎ  は２〜５、殊に２〜４を表わし；および
Ｒ′はアルキルまたはＣ1〜Ｃ5−アルキレンを表わす。
【００１９】
２−ヒドロキシシクロペンタノン−Ｃ1〜Ｃ6−ジアルキルケタールないしは２−ヒドロキシシクロヘキサノン−Ｃ1〜Ｃ6−ジアルキルケタールまたはＣ1〜Ｃ6−アルコキシシクロペンタノンないしはＣ1〜Ｃ6−アルコキシシクロヘキサノンからの２−シクロペンテノンおよび２−シクロヘキセノンの製造がとくに好ましい。
【００２０】
少なくとも１種の酸化物またはリン酸塩、または酸化物とリン酸塩の混合物、または現在通用するＩＵＰＡＣ勧告により数えられる、周期表の３〜６族および１３〜１５族の元素の混合酸化物を含有する酸性不均一触媒の使用が本発明により好ましい。殊に、酸性不均一触媒はチタン、ジルコニウム、アルミニウム、ケイ素の酸化物、および／またはジルコニウム、ランタンおよびセリウムのリン酸塩、とくに好ましくはＴｉＯ2、ＺｒＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2およびＬａＰＯ4を含有する。
【００２１】
とくに、酸性不均一触媒は付加的に１種以上の酸性化合物で含浸されている。適当な酸性化合物は、リン酸、硝酸、硫酸、塩酸のような鉱酸、ピロリン酸、ピロ硫酸のようなその縮合形、およびその金属塩またはアンモニウム塩を包含する。金属とは、現在通用するＩＵＰＡＣ勧告により数えられる、周期表１〜１４族の元素、殊にアルカリ金属およびアルカリ土類金属を意味する。アンモニウムの語は、アンモニアまたはモノ−、ジ−またはトリアルキルアミンのプロトン付加またはアルキル化された形を表わし、その際アルキル基は互いに独立に１〜２０個、殊に１〜６個の炭素原子を有することができる。場合により、酸性不均一触媒は担体上に設けられていてもよい。適当な担体は、二酸化ケイ素（シリカゲル）、酸化アルミニウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素、黒鉛、ゼオライトおよび反応条件下で不活性の他の固体である。
【００２２】
酸性化合物の量は、一般に酸化物またはリン酸塩に対して、１〜７０重量％、とくに５〜５０重量％の範囲内である。
【００２３】
本発明による方法は、殊に管型反応装置中で一般に連続的に実施される。その際、触媒は一般に砕片状、たとえば押出物、タブレットまたはビーズの形で使用される。固定層としての使用が好ましい。
【００２４】
本発明により使用される酸性不均一触媒も、気相反応において使用する際に通常緩慢に進行する失活を受けるが、触媒は有利に反応器中で空中酸素の存在において、とくに３００℃以上の温度、とくに好ましくは４００℃以上の温度において熱により完全に再生できるので、時間および費用のかかる触媒の交換なしに反応器の規則的運転が保証されている。
【００２５】
本発明による方法においては、出発原料は溶媒なしかまたは溶媒の蒸気と一緒に酸性不均一触媒上に通すことができる。適当な溶媒の例は、水、メタノール、エタノール、イソプロパノール等のようなアルコール、テトラヒドロフラン、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテル等のようなエーテル、ならびにジメチルホルムアミドおよびＮ−メチルピロリジノンである。好ましくは、本発明による方法は溶媒の添加なしかまたは水の存在で実施される。
【００２６】
本発明による方法は、広い範囲内の温度および圧力で実施することができる。温度および圧力は当業者により、すべての反応物ないしは生成物および場合により使用される溶媒が蒸気状で存在し、十分な空時収量が達成されるように選択される。好ましくは、本発明による脱離反応は２００〜５００℃の温度範囲内、とくに好ましくは３００〜４５０℃の範囲内で実施される。好ましい圧力は、１０ミリバール〜５バールの範囲内であり、常圧での実施がとくに好ましい。
【００２７】
この方法に必要な２−アルコキシシクロアルカノン（ＩＩ）および２−ヒドロキシシクロアルカノンケタール（ＩＩＩ）は、種々の方法で、たとえば場合によりアシロイン縮合からの相応するヒドロキシシクロアルカノンのケタール化により製造できる（Ｚ．Ｃｒｅａｒｙ、Ａ．Ｊ．Ｒｏｌｌｉｎ、Ｊ．Ｏｒｇ．Ｃｈｅｍ．１９７７年、４２巻、４２３１ページ）。
【００２８】
しかし本発明による方法の１つの重要な利点は、式ＩＩおよびＩＩＩの出発原料が相応するシクロアルカノンと相応するアルコールとの間の電気化学的反応により容易に工業的量で製造することができることである。このための１つの方法は、ＥＰ−Ａ４６０４５１号に開示されており、ここでは該文献を全範囲で引用する。
【００２９】
所望の場合、本発明により得られる生成物は通常、たとえば蒸留により精製することができる。有利には、分別蒸留が行われる。生成物の沸点次第で、真空蒸留が行われる。一般に、蒸留は約１０ｍｂａｒ〜１ｂａｒの範囲内の圧力で行われる。
【００３０】
出発原料中に含有されている水は、蒸留の際に適当な共沸混合物形成剤、たとえばトルオールの添加により分離するのが有利であることが判明した。
【００３１】
蒸留前に、場合により存在する酸痕跡量は、アルカリ金属水酸化物、アルカリ金属炭酸塩またはアルカリ金属重炭酸塩、たとえばナトリウムまたはカリウムの水酸化物、炭酸塩または重炭酸塩のような塩基で中和することができる。
【００３２】
次の例は本発明による方法を説明するが、本発明の範囲を制限するものではない。
【００３３】
【実施例】
例１
触媒として、リン酸２０重量％で含浸した二酸化ケイ素を使用した。触媒は４ｍｍのペレットの形で存在した。垂直に配置され、下方から上方に石英リング１０ｍｌ、次にペレットとして触媒（２７．５ｇ）および引き続きもう一度石英リング２０ｍｌが存在している、垂直に配置され、電気で加熱される石英ガラスからなる管型反応装置中に、内部温度３５０℃で上方から毎時窒素０．１モルおよび液状２−ヒドロキシシクロヘキサノンジメチルケタール毎時１５ｍｌを配量した。上方に配置された石英リングからなる層は蒸発器として作用し、出発原料の特記すべき化学反応を惹起しない。下端から流出するガスは、冷却水で操作される凝縮器に供給した。２−ヒドロキシシクロヘキサノンジメチルケタールは、＞９９％反応した。凝縮液中に２−シクロヘキセノンは理論値の約６３％の収率で含有されていた。２−シクロヘキセノンは、蒸留後＞９９％の純度で得られた。
【００３４】
例２
例１におけるように実施したが、出発原料として純粋の２−ヒドロキシシクロヘキサノンジメチルケタールの代わりに、それと２−メトキシシクロヘキサノンとの１：１混合物を使用した。凝縮液中に、２−シクロヘキセノン６４％が含有されていた。