(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
四価の塩化ハフニウム(IV)・(ＴＨＦ)2を縮合触媒として、カルボン酸とアルコールを溶媒の存在下に反応させることを特徴とするエステル縮合物の製造方法。
【請求項２】
カルボン酸とアルコールとして、多価カルボン酸と多価アルコール、あるいはヒドロキシカルボン酸を用いてポリエステルを合成することを特徴とする請求項１記載のエステル縮合物の製造方法。
【請求項３】
溶媒を用いて加熱還流を行い、共沸する水を反応系から除去することを特徴とする請求項１又は２のいずれか記載のエステル縮合物の製造方法。
【請求項４】
溶媒として、非極性溶媒を用いることを特徴とする請求項１〜３のいずれか記載のエステル縮合物の製造方法。
【請求項５】
非極性溶媒が、トルエン、キシレン、メシチレンから選ばれる１又は２以上の溶媒であることを特徴とする請求項４記載のエステル縮合物の製造方法。
【請求項６】
反応が、乾燥不活性ガス雰囲気下で行われることを特徴とする請求項１〜５のいずれか記載のエステル縮合物の製造方法。
【請求項７】
四価のハフニウム化合物を縮合触媒として、カルボン酸とチオールを溶媒の存在下に反応させることを特徴とするチオエステル縮合物の製造方法。
【請求項８】
四価のハフニウム化合物が、塩化ハフニウム(IV)であることを特徴とする請求項７記載のチオエステル縮合物の製造方法。
【請求項９】
塩化ハフニウム(IV)が、塩化ハフニウム(IV)・(ＴＨＦ)2であることを特徴とする請求項８記載のチオエステル縮合物の製造方法。
【請求項１０】
四価のハフニウム化合物が、ハフニウム(IV)ｔ−ブトキシドであることを特徴とする請求項１０記載のチオエステル縮合物の製造方法。
【請求項１１】
カルボン酸とチオールとして、多価カルボン酸と多価チオールを用いてポリチオエステルを合成することを特徴とする請求項７〜１０のいずれか記載のチオエステル縮合物の製造方法。
【請求項１２】
溶媒を用いて加熱還流を行い、共沸する水を反応系から除去することを特徴とする請求項７〜１１のいずれか記載のチオエステル縮合物の製造方法。
【請求項１３】
溶媒として、非極性溶媒を用いることを特徴とする請求項７〜１２のいずれか記載のチオエステル縮合物の製造方法。
【請求項１４】
非極性溶媒が、トルエン、キシレン、メシチレンから選ばれる１又は２以上の溶媒であることを特徴とする請求項１３記載のチオエステル縮合物の製造方法。
【請求項１５】
反応が、乾燥不活性ガス雰囲気下で行われることを特徴とする請求項７〜１４のいずれか記載のチオエステル縮合物の製造方法。
【請求項１６】
四価のハフニウム化合物を有効成分として含有するチオエステル化縮合触媒。
【請求項１７】
四価のハフニウム化合物が、塩化ハフニウム(IV)であることを特徴とする請求項１６記載のチオエステル化縮合触媒。
【請求項１８】
塩化ハフニウム(IV)が、塩化ハフニウム(IV)・(ＴＨＦ)2であるエステル化又はチオエステル化縮合触媒。
【請求項１９】
四価のハフニウム化合物が、ハフニウム(IV)ｔ−ブトキシドであることを特徴とする請求項１６記載のチオエステル化縮合触媒。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、四価のハフニウム化合物を縮合触媒とし、カルボン酸と、アルコール又はチオールを溶媒の存在下に反応させるエステル又はチオエステル縮合物の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
環境に優しい化学プロセスの開発は現代の最重要課題であり、グリーンケミストリーの観点からも国際社会の認めるところである（P. T. Anastas and J. C. Wamer, Green Chemistry: Theory and Practice(Oxford University Press, Oxford, 1998)。エステル化反応は有機合成の最も基本的かつ重要な反応である(Tetrahedron. 36, 2409, 1980)。エステル化反応については既に膨大な数の報告例があるが(Tetrahedron. 36, 2409, 1980)、基質に対し１当量以上の縮合剤あるいは活性化剤を用いるケースが多く、反応後には大量の副生成物が生じるため煩雑な分離精製操作が必要となる等、グリーンケミストリー及びアトムエフィシェンシーの観点からは本来避けられるべきである。一方、等モル量のカルボン酸とアルコールから直接、触媒的にエステル化を行うことが出来れば理想的なプロセスとなる。しかし、大抵の場合、カルボン酸とアルコールのどちらか一方を過剰に用いなければ効率よくエステルを得ることができない（Synthesis. 1978, 929, 1978、Chem. Lett. 1977, 55, 1977、Chem. Lett. 1981, 663,  1981、Synthesis. 1972, 628, 1972、Tetrahedron. Lett. 12, 3453, 1971、Tetrahedron. Lett. 14, 1823, 1973、Bull. Chem. Soc. Jpn. 54, 1276, 1981、Jpn. Patent Appl. 1980, No.55-115570、特開昭５２−７５６８４号公報、J. Am. Chem. Soc. 102, 7578, 1980、Tetrahedron. Lett. 28, 3713, 1987、J. Org. Chem. 56, 5307, 1991、Chem. Lett. 1981, 1671, 1981、Bull. Chem. Soc. Jpn. 62, 2353, 1989、Chem. Lett. 1984, 1085, 1984、J. Chem. Soc.,Perkin Trans./1994, 3473, 1994）。
【０００３】
従来、重合触媒として、スカンジウム、イットリウム、ジルコニウム、ハフニウム、バナジウムの群から選ばれた一種以上の金属化合物と、Ａｒ−Ｏ−（Ａｒはアリール基を表す）等の構造を有する化合物からなる群より選ばれる一種以上の化合物とからなるポリエステル重合触媒（特開２０００−１５４２４１）や、触媒活性が高くて、原料である酸とアルカリをほぼ等モルで使用しても高収率でエステルが合成でき、しかも低温でも高い反応速度が得られ、なおかつ副反応が極めて少ない優れたエステルの製法として、チタン族金属のハライド類、硝酸塩類、カルボン酸塩類、アルコラート類およびアセチルアセトン型錯体からなる群から選ばれるチタン族金属化合物を活性成分の少なくとも一つとして含有するエステル化触媒を用いるカルボン酸とアルコールとからのエステル製造方法（特開平８−７１４２９号公報）が知られている。
【０００４】
また、アルコール又はチオールとカルボン酸から、温和な条件下で、効率的にカルボン酸エステル又はカルボン酸チオエステルを製造する方法として、アルコール又はチオール、或いはそのシリル誘導体と、当量もしくは小過剰のカルボン酸又はカルボン酸シリルエステルを反応させ、カルボン酸エステル又はカルボン酸チオエステルを製造する際に、一般式（Ｒ6ＣＯ）2Ｏ（式中、Ｒ6は置換基を有していてもよいアリール基を示す）で表されるカルボン酸無水物と触媒量のカチオン性触媒を共存させる方法（特開平５−２８６８９４号公報）が知られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
近年、ますます複雑な構造を持つ不安定な化合物が医薬品等に用いられており、当量のカルボン酸とアルコール又はチオールから円滑に進行するエステル又はチオエステルの製造方法が医薬品合成上望まれている。本発明の課題は、等モル量のカルボン酸とアルコールから触媒的にエステル化反応や、カルボン酸と等モル量又は少し過剰のチオールから触媒的にチオエステル化反応を行うことができ、グリーンケミストリーの観点から大量合成を必要とする工業的方法として期待することができるエステルやチオエステルの製造方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究し、塩化ハフニウム(IV)、特に塩化ハフニウム(IV)・(ＴＨＦ)2やハフニウム(IV)ｔ−ブドキシドに代表される四価のハフニウム化合物が、等モル量のカルボン酸とアルコール又はカルボン酸と等モル量若しくは小過剰のチオールからの直接縮合の触媒として極めて優れた能力を備えていることを見い出し、かかる触媒が幅広い基質適用範囲を有することを確認し、本発明を完成するに至った。
【０００７】
すなわち本発明は、四価の塩化ハフニウム(IV)・(ＴＨＦ)2を縮合触媒として、カルボン酸とアルコールを溶媒の存在下に反応させることを特徴とするエステル縮合物の製造方法（請求項１）や、カルボン酸とアルコールとして、多価カルボン酸と多価アルコール、あるいはヒドロキシカルボン酸を用いてポリエステルを合成することを特徴とする上記（１）記載のエステル縮合物の製造方法（請求項２）や、溶媒を用いて加熱還流を行い、共沸する水を反応系から除去することを特徴とする上記（１）又は（２）のいずれか記載のエステル縮合物の製造方法（請求項３）や、溶媒として、非極性溶媒を用いることを特徴とする上記（１）〜（３）のいずれか記載のエステル縮合物の製造方法（請求項４）や、非極性溶媒が、トルエン、キシレン、メシチレンから選ばれる１又は２以上の溶媒であることを特徴とする上記（４）記載のエステル縮合物の製造方法（請求項５）や、反応が、乾燥不活性ガス雰囲気下で行われることを特徴とする上記（１）〜（５）のいずれか記載のエステル縮合物の製造方法（請求項６）に関する。
【０００８】
また本発明は、四価のハフニウム化合物を縮合触媒として、カルボン酸とチオールを溶媒の存在下に反応させることを特徴とするチオエステル縮合物の製造方法（請求項７）や、四価のハフニウム化合物が、塩化ハフニウム(IV)であることを特徴とする上記（７）記載のチオエステル縮合物の製造方法（請求項８）や、塩化ハフニウム(IV)が、塩化ハフニウム(IV)・(ＴＨＦ)2であることを特徴とする上記（８）記載のチオエステル縮合物の製造方法（請求項９）や、四価のハフニウム化合物が、ハフニウム(IV)ｔ−ブトキシドであることを特徴とする上記（１０）記載のチオエステル縮合物の製造方法（請求項１０）や、カルボン酸とチオールとして、多価カルボン酸と多価チオールを用いてポリチオエステルを合成することを特徴とする上記（７）〜（１０）のいずれか記載のチオエステル縮合物の製造方法（請求項１１）や、溶媒を用いて加熱還流を行い、共沸する水を反応系から除去することを特徴とする上記（７）〜（１１）のいずれか記載のチオエステル縮合物の製造方法（請求項１２）や、溶媒として、非極性溶媒を用いることを特徴とする上記（７）〜（１２）のいずれか記載のチオエステル縮合物の製造方法（請求項１３）や、非極性溶媒が、トルエン、キシレン、メシチレンから選ばれる１又は２以上の溶媒であることを特徴とする上記（１３）記載のチオエステル縮合物の製造方法（請求項１４）や、反応が、乾燥不活性ガス雰囲気下で行われることを特徴とする上記（７）〜（１４）のいずれか記載のチオエステル縮合物の製造方法（請求項１５）に関する。
【０００９】
また本発明は、四価のハフニウム化合物を有効成分として含有するチオエステル化縮合触媒（請求項１６）や、四価のハフニウム化合物が、塩化ハフニウム(IV)であることを特徴とする上記（１６）記載のチオエステル化縮合触媒（請求項１７）や、塩化ハフニウム(IV)が、塩化ハフニウム(IV)・(ＴＨＦ)2であるエステル化又はチオエステル化縮合触媒（請求項１８）や、四価のハフニウム化合物が、ハフニウム(IV)ｔ−ブトキシドであることを特徴とする上記（１６）記載のチオエステル化縮合触媒（請求項１９）に関する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明のエステル縮合物の製造方法としては、四価のハフニウム化合物を縮合触媒として、カルボン酸と、アルコール又はチオールを溶媒の存在下に反応させる方法であれば特に制限されるものではなく、四価のハフニウム化合物としては、塩化ハフニウム(IV)等の四価のハフニウムのハライド塩類や、ハフニウム(IV)アセテート等の四価のハフニウムのカルボン酸塩類や、硫酸ハフニウム(IV)等の四価のハフニウムの硫酸塩類や、ハフニウム(IV)ｔ−ブトキシド等の四価のハフニウムのアルコキシド類や、ジシクロペンタジエルハフニウム(IV)ジクロリド等の四価のアルキルハフニウム(IV)化合物類や、上記の異なる配位子を複数含む四価のハフニウム(IV)化合物類や、上記のエーテル錯体物を具体的に例示することができるが、これらの中でも高収率でエステル変換をし、湿気等に対する安定性に優れた塩化ハフニウム(IV)・(ＴＨＦ)2が特に好ましい。これら塩化ハフニウム(IV)・(ＴＨＦ)2も含めた四価のハフニウム化合物は、市販品や常法により合成したものを用いることができる。これら四価のハフニウム化合物の触媒使用量としては特に制限されるものではないが、カルボン酸とアルコールからエステルを合成する場合、０．１〜１．０ｍｏｌ％、好ましくは０．１〜０．２ｍｏｌ％を挙げることができ、また、カルボン酸とチオールからチオエステルを合成する場合、１〜２０ｍｏｌ％、好ましくは１〜１０ｍｏｌ％を挙げることができる。
【００１１】
本発明に用いられるカルボン酸としては、例えば、カプロン酸、カプリン酸、カプリル酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、オレイン酸、ステアリン酸等のモノカルボン酸類や、フマール酸、マレイン酸、マロン酸、アジピン酸、テレフタル酸、イソフタル酸、セバシン酸、アゼライン酸、ドデカン二酸、ジフェニルエーテル−４，４′−ジカルボン酸等のジカルボン酸類や、ブタン−１，２，４−トリカルボン酸、シクロヘキサン−１，２，３−トリカルボン酸、ベンゼン−１，２，４−トリカルボン酸、ナフタレン−１，２，４−トリカルボン酸等のトリカルボン酸類や、ブタン−１，２，３，４−テトラカルボン酸、シクロブタン−１，２，３，４−テトラカルボン酸、ベンゼン−１，２，４，５−テトラカルボン酸、３，３′，４，４′−ベンゾフェノンテトラカルボン酸、３，３′，４，４′−ジフェニルエーテルテトラカルボン酸等のテトラカルボン酸類を挙げることができる。
【００１２】
本発明に用いられるアルコールとしては、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、ヘキサノール、ヘプタノール、オクタノール、２-エチルヘキサノール、デカノール、ドデカノール、ステアリルアルコール等の脂肪族一価アルコール類、シクロヘキサノール等の脂環式一価アルコール類、ベンジルアルコール等の芳香族一価アルコール類、エチレングリコール、プロピレングリコール、ネオペンチルグリコール、トリメチロールプロパン、トリメチロールエタン、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、ソルビトール、ポリビニルアルコール等の多価アルコールを挙げることができる。
【００１３】
本発明に用いられるチオールとしては、例えば、メタンチオール、エタンチオール、プロパンチオール、ブタンチオール、ヘキサンチオール、ヘプタンチオール、オクタンチオール、デカンチオール、ドデカンチオール等の脂肪族チオール類、チオフェノール、４−クロロチオフェノール、２−メルカプトアニリン等の芳香族チオール類、１，２−エタンジチオール、２，２′−オキシジエタンチオール、２，２′−チオジエタンチオール、１，３−プロパンジチオール、１，４−ブタンジチオール、１，５−ペンタンジチオール、１，６−ヘキサンジチオール、１，９−ノナンジチオール、ペンタエリスリチオール、シクロヘキサンチオール、シクロヘキサンジチオール、キシリレンジチオール、ベンゼンジチオール、トルエンジチオール、ポリテトラメチレンジチオール、１，２−ベンゼンジメタンチオール、１，３−ベンゼンメタンチオール、１，４−ベンゼンメタンチオール、１，２，６−ヘキサントリオールトリチオグリコレート等の多価チオールを挙げることができる。
【００１４】
本発明のエステル縮合物の製造方法においては、等モルのカルボン酸とアルコールを用いればよく、かかるカルボン酸とアルコールとして、それぞれ一価のカルボン酸とアルコールを用いると、単量体エステルが得られ、α，ω−脂肪族ジカルボン酸等の多価カルボン酸と、α，ω−脂肪族ジオール等の多価アルコールとを用いると、ポリエステルを合成することができる。また、カルボン酸とアルコールとして、ω−ヒドロキシウンデカン酸、ヒドロキシドデカン酸、ｐ−ヒドロキシ安息香酸、ｍ−ヒドロキシ安息香酸、６−ヒドロキシナフタレン−２−カルボン酸、４−（ｐ−ヒドロキシフェノキシ）安息香酸、３−（ｐ−ヒドロキシフェノキシ）安息香酸、４−（ｍ−ヒドロキシフェノキシ）安息香酸、３−（ｍ−ヒドロキシフェノキシ）安息香酸等のω−ヒドロキシカルボン酸を用いてもポリエステルを合成することができる。本発明のチオエステル縮合物の製造方法においては、カルボン酸と等モル量又は少し過剰のチオールを用いればよく、かかるカルボン酸とチオールとして、それぞれ一価のカルボン酸とチオールを用いると、単量体チオエステルが得られ、上記多価カルボン酸と多価チオールとを用いると、ポリチオエステルを合成することができる。
【００１５】
本発明に用いられる溶媒としては特に制限されるものではなく、極性溶媒あるいは極性溶媒と非極性溶媒との混合溶媒、非極性溶媒を例示することができるが、非極性溶媒がエステル化又はチオエステル化反応により生成する水の反応系外への除去の容易さから好ましい。すなわち、トルエン等の非極性溶媒を用いて加熱還流を行い、共沸する水を反応系から簡便に除去することが好ましく、かかる水の除去方法としては、カルシウムヒドリドやモレキュラーシーブス等の公知の脱水剤を用いる方法を例示することができるがこれらに限定されるものではない。上記非極性溶媒としては、トルエン、キシレン、メシチレン、ペンタメチルベンゼン、ｍ−ターフェニル、ベンゼン、エチルベンゼン、１，３，５−トリイソプロピルベンゼン、ｏ−ジクロロベンゼン、１，２，４−トリクロロベンゼン、ナフタレン、１，２，３，４−テトラヒドロナフタレン（テトラリン）を例示することができ、また、極性溶媒としては、アニソール、ＴＨＦ、１，４−ジオキサン等のエーテル類の他、Ｎ−メチル−２−ピロリジノン（Ｎ−メチル−２−ピロリドン）、Ｎ−ブチル−２−ピロリジノン（Ｎ−ブチル−２−ピロリドン）、Ｎ−エチル−２−ピロリドン、１，３−ジメチル−２−ピロリドン、クレゾール、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ヘキサメチルホスホルアミド、ジメチルスルホキシド、ジフェニルスルホン、ニトロベンゼン、ベンゾニトリル、１，３−ジメチル−２−イミダゾリジノン、γ−ブチロラクトン、フェノール等を例示することができる。また、メタノール等の揮発性のアルコールを基質として用いる場合は、かかるアルコールは溶媒としての作用も合わせ有するので、他の溶媒を用いなくてもよい。
【００１６】
本発明のエステル又はチオエステル縮合物の製造方法における縮合反応は、乾燥不活性ガス雰囲気下、例えば、アルゴン又は窒素雰囲気下で行うことが好ましい。アルゴン雰囲気は、アルゴンを流下しながら縮合反応を行うことが好ましく、反応中アルゴン雰囲気とすることで、脱水と脱酸素雰囲気が同時に達成できる。また、一価のカルボン酸と一価のアルコールとを縮合する縮合反応や、脂肪族多価カルボン酸と脂肪族多価アルコールとを重縮合する重縮合反応などのエステル縮合反応や、一価のカルボン酸と一価のチオールとを縮合する縮合反応や、脂肪族多価カルボン酸と脂肪族多価チオールとを重縮合する重縮合反応などのチオエステル縮合反応においては、加熱還流下１００〜２００℃、特に１２０〜１６０℃で１〜２４時間反応を行うことが好ましく、他方、芳香族カルボン酸と芳香族アルコール又は芳香族チオールとを縮合する縮合反応や、重縮合する重縮合反応においては、加熱還流下１２０〜２５０℃、特に１５０〜２００℃で２４〜７２時間反応を行うことが好ましい。これらの縮合反応や重縮合反応によって得られる単量体エステルやポリエステル、又は単量体チオエステルやポリチオエステルの精製は、従来公知の方法で行うことができる。また、本発明によると、等モルのカルボン酸とアルコール、又はカルボン酸と少し過剰のチオールを用い、副反応が生じていないことから、従来法に比してその精製が非常に容易である。
【００１７】
【実施例】
以下に、実施例を挙げてこの発明を更に具体的に説明するが、この発明の技術的範囲はこれらの実施例に限定されるものではない。
実施例１［四価のハフニウム化合物の選択］
トルエン溶媒（５ｍｌ）中の４−フェニルブタン酸（１当量）とベンジルアルコール（１当量）のエステル化反応をモデル反応に選び、アルゴン雰囲気下１２０℃での加熱還流を１．５時間行うことによって様々な金属塩（１０ｍｏｌ％）の触媒活性を比較した（反応条件Ａ）。反応によって生成する水は反応フラスコ上部に連結したソックスレー管内のカルシウムヒドリドによって取り除いた。その結果を表１に示す。塩化ハフニウム(IV)と塩化ジルコニウム(IV)（Chem. Lett. 1981, 1671, 1981、Bull. Chem. Soc. Jpn. 62, 2353, 1989）がこのエステル化反応に対し高い触媒活性を示した。ハフニウム(IV)ｔ−ブドキシドもまた同様な高い触媒活性を示したが、ジルコニウム(IV)エトキシドは不活性であった。既にエステル化触媒として報告されているチタン(IV)塩（Jpn. Patent Appl. 1980, No.55-115570、特開昭５２−７５６８４号公報）やスズ(IV)塩（J. Am. Chem. Soc. 102, 7578, 1980、Tetrahedron. Lett. 28, 3713, 1987、J. Org. Chem. 56, 5307, 1991）についても試してみたが、それらの触媒活性はハフニウム(IV)やジルコニウム(IV)塩に比べると低いことがわかった。他の様々な金属塩や有機金属化合物、３，４，５−Ｆ3Ｃ6Ｈ2Ｂ(ＯＨ)2（J. Org. Chem. 61, 4196, 1996、Macromolecules. 33, 3511, 2000）、ＢＣｌ3（Synthesis. 1972, 628, 1972、Tetrahedron. Lett. 12, 3453, 1971）、ＡｌＣｌ3（Tetrahedron. Lett. 14, 1823, 1973）、ＳｉＣｌ4（Bull. Chem. Soc. Jpn. 54, 1276, 1981）、ＳｃＣｌ3、Ｓｃ(ＯＴｆ)3（The model reaction indicated in Table 1 using Sc(OTf)3 as a catalyst gave α-tetralone as a major product.、J. Am. Chem. Soc. 117, 4413 and 6639 (corrections), 1995、J. Org. Chem. 61, 4560, 1996、Synthesis. Lett. 1996, 265, 1996）、ＦｅＣｌ3、Ｃｏｃｌ2、ＮｉＣｌ2、ＺｎＣｌ2、ＧａＣｌ3、ＧｅＣｌ4、ＳｂＣｌ5、ＬａＣｌ3、ＰｂＣｌ2についても試してみたが、いずれも非常に活性が低いかあるいは全く活性が見られなかった。
【００１８】
次に上の実験で触媒活性が認められた金属塩を幾つか選び、その中で、触媒回転数(TOF)が高いものがどれかを特定するために、１ｍｏｌ％の触媒存在下１２時間加熱還流する条件（反応条件Ｂ）で先の反応を行った。その結果、塩化ハフニウム(IV)・(ＴＨＦ)2とハフニウム(IV)ｔ−ブドキシドを触媒として用いた場合に反応は定量的に進行することがわかった。これとは対照的にジルコニウム(IV)塩やスズ(IV)塩の使用は相当するエステルを低収率で与えた。興味深いことに、チタン(IV)塩の使用はハフニウム(IV)を除く他の金属塩化物や金属アルコキシドよりも良い結果を与えた。結局、ハフニウム(IV)化合物がこの直接エステル縮合の最も効果的な金属触媒であることがわかった。
【００１９】
【表１】
0003773777.tif 000002
【００２０】
実施例２［反応溶媒の最適化］
反応中に生成する水の除去法及び反応溶媒の最適化を行うため、０．２ｍｏｌ％（９．３ｍｇ）の塩化ハフニウム(IV)・(ＴＨＦ)2の存在下、４−フェニルブタン酸とシクロヘキサノールのエステル化反応を用いて、反応溶媒の存在下あるいは非存在下など幾つか反応条件を変えて、エステル変換の経時変化を調べた。結果を図１に示す。４−フェニルブタン酸とシクロヘキサノールの直接縮合反応により生成するシクロヘキシル−４−フェニルブチレイトへの変換率は、1Ｈ ＮＭＲ分析により求めた。これらの結果から、トルエン溶媒を用いて加熱還流を行い共沸する水を反応フラスコ上部に連結したソックスレー管内のカルシウムヒドリドもしくはモレキュラーシーブス４Ａによって脱水する方法が最適であることがわかった。一方、溶媒を用いずに反応混合物を加熱すると２時間経過したころから反応速度が低下することがわかった。この傾向は触媒を使わずに反応を行った際にも観察された。これらの実験結果から、効率的なエステル化反応を行うには反応溶媒を用いた共沸脱水が最も効果的であることがわかった。このことは、触媒自身の活性と水の除去効率の両方が反応効率の向上を目指す上で重要なファクターになることを示している。
【００２１】
実施例３［基質適用範囲］
様々な構造を有するカルボン酸とアルコールを種々組み合わせて、四価のハフニウム化合物の基質適用範囲について調べてみた。テフロンコートのマグネティックスターラーを入れた５ｍｌのナスフラスコ上部に、乾燥したモレキュラーシーブス４Ａ（約１．５ｇ）を充填したソックスレー管を連結し、さらにその上部に冷却管を装着した。カルボン酸（１０ｍｍｏｌ）とアルコール（１０ｍｍｏｌ）に、特に留意のない限りトルエン溶媒（２ｍｌ）、０．１ｍｏｌ％、０．２ｍｏｌ％又は１ｍｏｌ％の塩化ハフニウム(IV)・(ＴＨＦ)2を加え、アルゴン中で数時間１２０℃で加熱還流した。反応後、混合溶液を直接シリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製し（溶離液  ヘキサン：酢酸エチル＝４：１〜８：１）、減圧下で乾燥させた。その結果を表２に示す。表２中、エントリー３の実験にはトルエン溶媒（５ｍｌ）が用いられ、エントリー４の実験には４−フェニルブタン酸（３６ｍｍｏｌ）とトルエン溶媒（４ｍｌ）が用いられ、エントリー５の実験における収率のカッコ内の数値は触媒を用いたかった場合の値を示し、エントリー９の実験にはｏ−キシレン溶媒（２ｍｌ）が用いられ、エントリー１４の実験にはカルボン酸のエナンチオマーを用い、８４％の収率でエステルのエナンチオマーが得られたことが、エントリー１７の実験には１，３，５−メシチレン溶媒（２ｍｌ）が用いられ、エントリー１８及び１９の実験における収率はラクトンの値が示されている。
【００２２】
【表２】
0003773777.tif 000003
【００２３】
表２からもわかるように、何れのカルボン酸も第１級及び２級アルコールと０．２ｍｏｌ％以下の触媒存在下で反応し、定量的にエステルを与えたが、エントリー８の実験に示されるように、第３級アルコールとは全く反応しなかった。また、エントリー１７の実験に示されるように、芳香族系の基質（安息香酸やフェノール）は脂肪族系の基質に比べて反応性が低く、カルボン酸とアルコールの両者が芳香族系の場合、触媒量１ｍｏｌ％まで増やすことにより、高収率でエステルを得ることができた。また、反応性が低い場合、より高沸点のベンゼン系溶媒、例えば、エントリー９の実験におけるｏ−キシレン、エントリー１７の実験における１，３，５−メシチレンなどを使用して加熱還流するのも有効であった。
【００２４】
実施例４［揮発性アルコールの溶媒としての使用］
カルボン酸とメタノールのような揮発性アルコールとのエステル化反応における塩化ハフニウム(IV)・(ＴＨＦ)2の触媒活性について調べた。テフロンコートのマグネティックスターラーを入れた５ｍｌのナスフラスコ上部に、乾燥したモレキュラーシーブス４Ａ（約１．５ｇ）を充填したソックスレー管を連結し、さらにその上部に冷却管を装着した。下記反応式に示されるように、カルボン酸（１０ｍｍｏｌ）とメタノール（１０ｍｍｏｌ）に、１ｍｏｌ％の塩化ハフニウム(IV)・(ＴＨＦ)2を加え、アルゴン中で数時間室温で加熱還流した。その結果、９９％の収率でエステルが得られた。
【００２５】
【化１】
0003773777.tif 000004
【００２６】
実施例５［ハフニウム(IV)とチタン(IV)の触媒作用］
チタン(IV)化合物はエステルとアルコールのエステル交換反応の触媒としても有効であることが知られている（J. Polym. Sci., PartA, Polym. Chem. 26, 2199, 1988）。そこで、ハフニウム(IV)とチタン(IV)の触媒作用を下記の反応式に示されるエステル交換反応により調べてみた。ＴｉＣｌ4は収率９８％でエステル交換反応を起こしたが、興味深いことにＨｆＣｌ4・(ＴＨＦ)2は同反応条件下でエステル交換反応を起こさなかった。このことはハフニウム(IV)とチタン(IV)は本質的に触媒作用が異なることを示唆している（J. Polym. Sci., PartA, Polym. Chem. 26, 2199, 1988）。両者の違いはエステル化反応の活性中間体がハフニウム(IV)カルボキシラートとチタン(IV)アルコキシドの違いによるものと考えることにより説明できるが、詳細については明らかではない。
【００２７】
【化２】
0003773777.tif 000005
【００２８】
実施例６［ポリエステルの合成］
エステル化触媒としてのハフニウム(IV)化合物の効果を利用して、表３に示されるポリエステルの合成について検討した（S. R. Sandlerand W. Karo, Polymer Synthesis, 2nd ed. (Academic Press: San Diego, 1992) Vol. l, Chapter2）。テフロンコートのマグネティックスターラーを入れた５ｍｌのナスフラスコ上部に、乾燥したモレキュラーシーブス４Ａ（約１．５ｇ）を充填したソックスレー管を連結し、さらにその上部に冷却管を装着した。１０ｍｍｏｌのヒドロキシカルボン酸、２ｍｌのｏ−キシレン及び０．２ｍｏｌ％の塩化ハフニウム(IV)・(ＴＨＦ)2を加え、アルゴン中で２４時間加熱還流した。反応後、混合溶液を３０ｍｌのクロロホルムに溶解させた溶液を１５０ｍｌのアセトン中に攪拌しながら注ぎ込んだ。生成する白色沈殿を濾過により収集し、減圧下で乾燥させた。また、同様に１０ｍｍｏｌのジカルボン酸、１０ｍｍｏｌのジオール、２ｍｌのｏ−キシレン及び０．２ｍｏｌ％の塩化ハフニウム(IV)・(ＴＨＦ)2を加え、アルゴン中で２４時間加熱還流した。反応後、混合溶液を２００ｍｌのクロロホルムに溶解させ、３０ｍｌのメタノールを加えた。混合溶液を濃縮し、生成する白色沈殿を濾過により収集し、減圧下で乾燥させた。
【００２９】
結果を表３に示す。表３中、収率は単離収率を示し、ＤＰは重合度を示し、ＤＰと数平均分子量Ｍｎは 1Ｈ ＮＭＲにより求めた値であり、重量平均分子量Ｍｗは、ポリスチレンを標準とし、４０℃でＴＨＦ中０．２重量％の生成ポリマーをゲルパーミエーションカラムクロマトグラフィー（Two Linear TSK-gel-GMXXL（東ソー）カラムを２本直列につないだものを使用）より求めた値であり、ＨＯ[ＣＯ(ＣＨ2)11Ｏ]nＨにおけるカッコ内の数値は触媒非存在下での熱重縮合における値であり、最下段のポリエステルにおける各種数値は１ｍｏｌ％の塩化ハフニウム(IV)・(ＴＨＦ)2を用い４日間反応させた値である。これらの結果から、塩化ハフニウム(IV)・(ＴＨＦ)2は、ω−ヒドロキシカルボン酸を用いたポリエステルの製法や、α，ω−脂肪族ジカルボン酸とα，ω−脂肪族ジオールを用いたポリエステルの製法における重縮合反応用触媒として有用であることがわかった。
【００３０】
【表３】
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【００３１】
実施例７［塩化ハフニウム(IV)・(ＴＨＦ)2の触媒を用いたチオエステル合成］塩化ハフニウム(IV)・(ＴＨＦ)2の触媒を利用して、カルボン酸とチオールからのチオエステル合成反応について調べてみた。テフロンコートのマグネティックスターラーを入れた５ｍｌのナスフラスコ上部に、乾燥したモレキュラーシーブス４Ａ（約１．５ｇ）を充填したソックスレー管を連結し、さらにその上部に冷却管を装着した。下記反応式に示されるように、カルボン酸（２０ｍｍｏｌ）とベンジルチオール（２４ｍｍｏｌ）にトルエン溶媒（２ｍｌ）を加え、５ｍｏｌ％の塩化ハフニウム(IV)・(ＴＨＦ)2の存在下又は非存在下にて、アルゴン中で２４時間１２０℃で加熱還流した。反応後、混合溶液を直接シリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製し（溶離液  ヘキサン：酢酸エチル＝４０：１）、減圧下で乾燥させた。その結果を表４に示す。また、ベンジルチオールの代わりにデカンチオール（Ｃ10Ｈ21ＳＨ）を用いて、上記と同様に５ｍｏｌ％の塩化ハフニウム(IV)・(ＴＨＦ)2の存在下にて、アルゴン中で１７時間１２０℃で加熱還流した結果も表４に示す。表４からもわかるように、塩化ハフニウム(IV)・(ＴＨＦ)2の存在下において高収率でチオエステルを得ることができた。これらのことから、塩化ハフニウム(IV)・(ＴＨＦ)2等のハフニウム(IV)化合物は、チオエステル合成反応用触媒として有用であることがわかった。
【００３２】
【表４】
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【００３３】
【発明の効果】
本発明によると、四価のハフニウム化合物を用いて、非極性溶媒中で直接縮合によるエステル又はチオエステル反応を行うことで、反応副生成物が生じることなく、エステル又はチオエステルの分離精製操作が容易であり、大量スケールの反応に特に適している。また、四価のハフニウム化合物として、特に湿気等に安定な塩化ハフニウム(IV)・(ＴＨＦ)2を用いると、エステル又はチオエステル縮合及びエステル又はチオエステル重縮合に優れた触媒活性を示し、高効率でエステルやポリエステル、チオエステルやポリチオエステル等を合成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】トルエンの存在下又は非存在下における塩化ハフニウム(IV)・(ＴＨＦ)2を用いた４−フェニルブタン酸とシクロヘキサノールとのエステル変換の経時変化を示す図である。
【図１】
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