エステル、カルボン酸及びアミドの製造方法
【課題】１，３−ジカルボニル化合物を原料とし、温和な条件下で収率良く、エステル、カルボン酸及びアミドを製造する方法を提供する。
【解決手段】１，３−ジカルボニル化合物とアルコールを反応させてエステルを製造する。１，３−ジカルボニル化合物と水を反応させてカルボン酸を製造する。１，３−ジカルボニル化合物とチオールを反応させてチオエステルを製造する。１，３−ジカルボニル化合物とアミンを反応させてアミドを製造する。これらの反応においては、インジウム塩などの金属触媒を使用することが好ましい。また、１，３−ジカルボニル化合物からアシル基を脱離させてケトンを製造する。
【解決手段】１，３−ジカルボニル化合物とアルコールを反応させてエステルを製造する。１，３−ジカルボニル化合物と水を反応させてカルボン酸を製造する。１，３−ジカルボニル化合物とチオールを反応させてチオエステルを製造する。１，３−ジカルボニル化合物とアミンを反応させてアミドを製造する。これらの反応においては、インジウム塩などの金属触媒を使用することが好ましい。また、１，３−ジカルボニル化合物からアシル基を脱離させてケトンを製造する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、１，３−ジカルボニル化合物を原料とするエステル、カルボン酸及びアミドの製造方法に関する。具体的には、１，３−ジカルボニル化合物とアルコールからエステルを製造する方法、１，３−ジカルボニル化合物と水からカルボン酸を製造する方法、１，３−ジカルボニル化合物とチオールからチオエステルを製造する方法、及び１，３−ジカルボニル化合物とアミンからアミドを製造する方法に関する。また、１，３−ジカルボニル化合物からアシル基を脱離させるケトンの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
エステル、カルボン酸、アミドなどは、様々な構造のものが広く用いられていて、実用上重要な化合物である。例えば、エステルは、果実などの香りの成分であるものが多いことから、香料として有用であるし、塗料や接着剤などの溶媒やプラスチックの可塑剤としても用いられている。また、カルボン酸やカルボン酸アミドも極めて広汎に使用されている。医薬品や電子材料などに用いられる精密合成品としてもこれらの化合物は重要である。
【０００３】
従来のエステル合成法としては、カルボン酸とアルコールの脱水縮合が最も一般的である。しかし、触媒として硫酸などの強酸の添加を必要とすることが多いため、酸に敏感な官能基を有するエステルの合成は困難だった。また、酸塩化物や酸無水物とアルコールとの反応もよく利用されるが、反応後に塩化水素やカルボン酸が副生するため、やはり系中が酸性になるという問題点があった。そこで、酸の添加や副生を伴わない、中性条件下でのエステル合成反応が求められていた。この点は、アミドの合成でも同様である。
【０００４】
１，３−ジカルボニル化合物（β−ジカルボニル化合物）は、これまでにも合成反応の原料として用いられてきた。例えば、非特許文献１には、１，３−ジケトン（β−ジケトン）とアルコールを塩化インジウム触媒の存在下で反応させて、１，３−ジケトンのα位に炭素−炭素結合を導入する反応が報告されている（下記式（１）参照）。この反応によれば、アルコールの水酸基が脱離する形で炭素−炭素結合が導入される。
【０００５】
【化１】
【０００６】
また、非特許文献２には、１，３−ジケトンとアルコールとをイッテルビウムトリフラートの存在下で反応させて、β−ケトエノールエーテルを合成する反応が報告されている（下記式（２）参照）。この反応によれば、アルコールの水酸基が１，３−ジケトンのカルボニル基の一方に対して求核攻撃してから脱水反応が進行して、炭素−酸素結合が形成される。
【０００７】
【化２】
【０００８】
【非特許文献１】M. Yasuda、外２名、Angewandte Chemie Int. Ed.、２００６年、第４５巻、ｐ．７９３−７９６
【非特許文献２】M. Curini、外２名、Tetrahedron Letters、２００６年、第４７巻、ｐ．４６９７−４７００
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、新たなエステル、カルボン酸及びアミドの新規な製造方法を提供することを目的とする。具体的には、１，３−ジカルボニル化合物を原料とし、これにアルコール、水、チオール又はアミンを反応させることによって、温和な条件下で収率良くエステル、カルボン酸及びアミドを合成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】
【００１０】
本発明は、下記式（I）
【化３】
［式中、Ｒ１及びＲ４は、それぞれ独立して水素原子、置換基を有してもよいアルキル基、置換基を有してもよいアルケニル基、置換基を有してもよいアルキニル基、置換基を有してもよいアリール基、置換基を有してもよいアリールアルキル基、置換基を有してもよいアリールアルケニル基、置換基を有してもよいアリールアルキニル基、置換基を有してもよいシクロアルキル基、置換基を有してもよい複素環基であり；Ｒ２及びＲ３は、それぞれ独立して水素原子、ハロゲン原子、置換基を有してもよいアルキル基、置換基を有してもよいアルケニル基、置換基を有してもよいアルキニル基、置換基を有してもよいアリール基、置換基を有してもよいアリールアルキル基、置換基を有してもよいアリールアルケニル基、置換基を有してもよいアリールアルキニル基、置換基を有してもよいシクロアルキル基、置換基を有してもよい複素環基、保護されていてもよい水酸基、アルコキシ基、アリーロキシ基、アルデヒド基、保護されていてもよいカルボキシル基又はその塩、アルキルカルボニル基、アリールカルボニル基、アルキロキシカルボニル基、アリーロキシカルボニル基、アルキルカルボニロキシ基、アリールカルボニロキシ基、保護されていてもよいアミノ基、アルキルアミノ基、アリールアミノ基、アンモニウム基、アルキルアンモニウム基、アリールアンモニウム基、保護されていてもよいチオール基、アルキルチオ基、アリールチオ基、保護されていてもよいスルフィン酸基又はその塩、アルキルスルフィニル基、アリールスルフィニル基、保護されていてもよいスルホン酸基又はその塩、アルキルスルホニル基、アリールスルホニル基、アルキルアゾ基、アリールアゾ基、保護されていてもよいリン酸基又はその塩、保護されていてもよい亜リン酸基又はその塩、シアノ基、ニトロ基又はアジド基であり；Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４は、相互に結合して環を形成してもよい。］
で示される１，３−ジカルボニル化合物と、下記式（II）
【化４】
［式中、−Ｘ−は、−Ｏ−、−Ｓ−又は−ＮＲ６−を示し；Ｒ５及びＲ６は、それぞれ独立して水素原子、置換基を有してもよいアルキル基、置換基を有してもよいアルケニル基、置換基を有してもよいアルキニル基、置換基を有してもよいアリール基、置換基を有してもよいアリールアルキル基、置換基を有してもよいアリールアルケニル基、置換基を有してもよいアリールアルキニル基、置換基を有してもよいシクロアルキル基、置換基を有してもよい複素環基であり；Ｒ５及びＲ６は、相互に結合して環を形成してもよく、Ｒ５又はＲ６が式（I）におけるＲ１、Ｒ２、Ｒ３又はＲ４と結合していてもよい。］
で示される化合物を反応させることを特徴とする、下記式（III）
【化５】
［式中、Ｘ、Ｒ１及びＲ５は、上記式（I）及び式（II）と同じ。］
で示される、エステル、カルボン酸及びアミドからなる群から選択される１種の化合物の製造方法である。
【００１１】
このとき、式（I）で示される１，３−ジカルボニル化合物において、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４が相互に結合して環を形成していて、式（III）で示される化合物が、ケトエステル、ケトカルボン酸及びケトアミドからなる群から選択される１種の化合物であることが好ましい。また、式（I）で示される１，３−ジカルボニル化合物におけるＲ１、Ｒ２、Ｒ３又はＲ４と、式（II）で示される化合物におけるＲ５又はＲ６が相互に結合していて、式（III）で示される化合物が、ケトエステル、ケトカルボン酸及びケトアミドからなる群から選択される１種の化合物であることも好ましい。
【００１２】
上記製造方法において、金属化合物からなるルイス酸触媒の存在下に反応させることが好ましい。このとき、前記触媒が周期表の第３〜１３族に属する金属の化合物であることが好適であり、インジウム化合物であることが特に好適である。また、前記触媒が、有機酸の金属塩であることも好適である。上記製造方法において、式（I）で示される１，３−ジカルボニル化合物と式（II）で示される化合物の濃度をいずれも１モル／Ｌ以上として反応させることが好ましい。また、６０〜２００℃の反応温度で反応させることも好ましい。
【００１３】
また、本発明は、下記式（I）
【化６】
［式中、Ｒ１及びＲ４は、それぞれ独立して水素原子、置換基を有してもよいアルキル基、置換基を有してもよいアルケニル基、置換基を有してもよいアルキニル基、置換基を有してもよいアリール基、置換基を有してもよいアリールアルキル基、置換基を有してもよいアリールアルケニル基、置換基を有してもよいアリールアルキニル基、置換基を有してもよいシクロアルキル基、置換基を有してもよい複素環基であり；Ｒ２及びＲ３は、それぞれ独立して水素原子、ハロゲン原子、置換基を有してもよいアルキル基、置換基を有してもよいアルケニル基、置換基を有してもよいアルキニル基、置換基を有してもよいアリール基、置換基を有してもよいアリールアルキル基、置換基を有してもよいアリールアルケニル基、置換基を有してもよいアリールアルキニル基、置換基を有してもよいシクロアルキル基、置換基を有してもよい複素環基、保護されていてもよい水酸基、アルコキシ基、アリーロキシ基、アルデヒド基、保護されていてもよいカルボキシル基又はその塩、アルキルカルボニル基、アリールカルボニル基、アルキロキシカルボニル基、アリーロキシカルボニル基、アルキルカルボニロキシ基、アリールカルボニロキシ基、保護されていてもよいアミノ基、アルキルアミノ基、アリールアミノ基、アンモニウム基、アルキルアンモニウム基、アリールアンモニウム基、保護されていてもよいチオール基、アルキルチオ基、アリールチオ基、保護されていてもよいスルフィン酸基又はその塩、アルキルスルフィニル基、アリールスルフィニル基、保護されていてもよいスルホン酸基又はその塩、アルキルスルホニル基、アリールスルホニル基、アルキルアゾ基、アリールアゾ基、保護されていてもよいリン酸基又はその塩、保護されていてもよい亜リン酸基又はその塩、シアノ基、ニトロ基又はアジド基であり；Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４は、相互に結合して環を形成してもよい。］
で示される１，３−ジカルボニル化合物と、下記式（II）
【化７】
［式中、−Ｘ−は、−Ｏ−、−Ｓ−又は−ＮＲ６−を示し；Ｒ５及びＲ６は、それぞれ独立して水素原子、置換基を有してもよいアルキル基、置換基を有してもよいアルケニル基、置換基を有してもよいアルキニル基、置換基を有してもよいアリール基、置換基を有してもよいアリールアルキル基、置換基を有してもよいアリールアルケニル基、置換基を有してもよいアリールアルキニル基、置換基を有してもよいシクロアルキル基、置換基を有してもよい複素環基であり；Ｒ５及びＲ６は、相互に結合して環を形成してもよく、Ｒ５又はＲ６が式（I）におけるＲ１、Ｒ２、Ｒ３又はＲ４と結合していてもよい。］
で示される化合物を反応させることを特徴とする、下記式（IV）
【化８】
［式中、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４は、上記式（I）及び式（II）と同じ。］
で示されるケトンの製造方法である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の製造方法によれば、１，３−ジカルボニル化合物を原料とし、これにアルコール、水、チオール又はアミンを反応させることによって、温和な条件下で収率良くエステル、カルボン酸及びアミドを合成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の反応は、下記式（I）
【化９】
［式中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４は、前記の通り。］
で示される１，３−ジカルボニル化合物と、下記式（II）
【化１０】
［式中、−Ｘ−及びＲ５は、前記の通り。］
で示される化合物を反応させることを特徴とする、下記式（III）
【化１１】
［式中、Ｘ、Ｒ１及びＲ５は、前記の通り。］
で示される、エステル、カルボン酸及びアミドからなる群から選択される１種の化合物の製造方法である。ここで、エステルはチオエステルを、カルボン酸はチオカルボン酸を、それぞれ含む概念である。
【００１６】
また、上記式（I）で示される１，３−ジカルボニル化合物と、上記式（II）で示される化合物を反応させた場合には、上記式（III）で示されるエステル、カルボン酸及びアミドからなる群から選択される１種の化合物が生成するとともに、下記式（IV）
【化１２】
［式中、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４は、前記の通り。］
で示されるケトンも生成する。したがって、上記式（III）で示される化合物ではなく、上記式（IV）で示される化合物を目的化合物としてもよい。なお、Ｒ４が水素の場合には、ケトンではなくアルデヒドが得られる。
【００１７】
１，３−ジカルボニル化合物に対して、金属触媒の存在下にアルコールを反応させることについては、非特許文献１や非特許文献２などに報告されている。しかしながら、これらの文献に記載された反応は、いずれも新たな炭素−炭素結合や炭素−酸素結合を形成するだけのものであって、１，３−ジカルボニル化合物中の炭素−炭素結合を切断することについては記載されていない。今回、本発明者は、１，３−ジカルボニル化合物に対して、アルコール、水又はアミンを反応させるとともに、１，３−ジカルボニル化合物中の炭素−炭素結合を切断し、エステル、カルボン酸又はアミドを合成する新たな反応を見出した。従来、このような反応が収率良く進行することについては全く報告されていなかった。
【００１８】
本反応の推定メカニズムは、下記式（３）に示すとおりである。ここでは、金属触媒（Ｍ）の存在下に、Ｒ３が水素原子である１，３−ジケトンと、アルコールとを反応させて、エステルとケトンと合成する場合のメカニズムを示す。
【００１９】
【化１３】
【００２０】
上記式（３）で示される反応メカニズムでは、まず、１，３−ジカルボニル化合物が金属触媒に配位してカルボニル基の炭素が活性化されることによって、アルコールの求核攻撃が進行する。そして、それに引き続く逆アルドール反応により、炭素−炭素結合が切断され、エステルと金属エノラートが生成する。その後、金属エノラートがプロトン化されることによって、エノールが生成し、それがケトンとして得られる。このとき同時に、触媒が再生される。本反応によって、１，３−ジカルボニル化合物とアルコールからエステルが、１，３−ジカルボニル化合物と水からカルボン酸が、１，３−ジカルボニル化合物とアミンからアミドが、それぞれ合成される。また、いずれの場合にも、１，３−ジカルボニル化合物からアシル基が脱離したケトンが同時に得られる。
【００２１】
なお、本発明者が、式（I）で示される１，３−ジカルボニル化合物の代わりにカルボニル基を一つだけ有するケトンを用いて、インジウムトリフラート触媒の存在下、８０℃でアルコールと反応させたところ、反応は進行しなかった。β−ケトエステルを用いた場合には、複雑な混合物が得られて、本発明の目的生成物は確認できなかった。また、１，３−ジエステルを用いた場合には、エステル交換反応が進行して目的化合物は得られなかった。したがって、本発明の製造方法では、原料として式（I）で示される１，３−ジカルボニル化合物を用いることが重要である。
【００２２】
以下、本反応についてさらに詳しく説明する。本発明で用いられる１，３−ジカルボニル化合物は、下記式（I）
【化１４】
［式中、Ｒ１及びＲ４は、それぞれ独立して水素原子、置換基を有してもよいアルキル基、置換基を有してもよいアルケニル基、置換基を有してもよいアルキニル基、置換基を有してもよいアリール基、置換基を有してもよいアリールアルキル基、置換基を有してもよいアリールアルケニル基、置換基を有してもよいアリールアルキニル基、置換基を有してもよいシクロアルキル基、置換基を有してもよい複素環基であり；Ｒ２及びＲ３は、それぞれ独立して水素原子、ハロゲン原子、置換基を有してもよいアルキル基、置換基を有してもよいアルケニル基、置換基を有してもよいアルキニル基、置換基を有してもよいアリール基、置換基を有してもよいアリールアルキル基、置換基を有してもよいアリールアルケニル基、置換基を有してもよいアリールアルキニル基、置換基を有してもよいシクロアルキル基、置換基を有してもよい複素環基、保護されていてもよい水酸基、アルコキシ基、アリーロキシ基、アルデヒド基、保護されていてもよいカルボキシル基又はその塩、アルキルカルボニル基、アリールカルボニル基、アルキロキシカルボニル基、アリーロキシカルボニル基、アルキルカルボニロキシ基、アリールカルボニロキシ基、保護されていてもよいアミノ基、アルキルアミノ基、アリールアミノ基、アンモニウム基、アルキルアンモニウム基、アリールアンモニウム基、保護されていてもよいチオール基、アルキルチオ基、アリールチオ基、保護されていてもよいスルフィン酸基又はその塩、アルキルスルフィニル基、アリールスルフィニル基、保護されていてもよいスルホン酸基又はその塩、アルキルスルホニル基、アリールスルホニル基、アルキルアゾ基、アリールアゾ基、保護されていてもよいリン酸基又はその塩、保護されていてもよい亜リン酸基又はその塩、シアノ基、ニトロ基又はアジド基であり；Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４は、相互に結合して環を形成してもよい。］
で示されるものである。
【００２３】
ここで、置換基Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４の各置換基の炭素数は特に限定されず、高分子鎖であっても構わないが、通常５０以下であり、好適には２０以下である。Ｒ２及びＲ３の少なくとも一方が水素原子であることが、１，３−ジカルボニル化合物がエノール形を形成しやすくて好ましい。Ｒ１とＲ４とが異なっている場合には、求核攻撃を受けるカルボニル基によって異なった生成物が得られるが、後の実施例にも示すように、その選択性は良好である。反応中間体の安定性や立体障害などによって反応生成物が決まると考えられる。また、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４が、相互に結合して環を形成している場合には、式（III）で示される化合物と式（IV）で示される化合物が同一分子となる場合がある。そのような場合、ケトエステル、ケトカルボン酸又はケトアミドが合成されることになり、有用である。
【００２４】
本発明で１，３−ジカルボニル化合物と反応させるために用いられる化合物は、下記式（II）
【化１５】
［式中、−Ｘ−は、−Ｏ−、−Ｓ−又は−ＮＲ６−を示し；Ｒ５及びＲ６は、それぞれ独立して水素原子、置換基を有してもよいアルキル基、置換基を有してもよいアルケニル基、置換基を有してもよいアルキニル基、置換基を有してもよいアリール基、置換基を有してもよいアリールアルキル基、置換基を有してもよいアリールアルケニル基、置換基を有してもよいアリールアルキニル基、置換基を有してもよいシクロアルキル基、置換基を有してもよい複素環基であり；Ｒ５及びＲ６は、相互に結合して環を形成してもよく、Ｒ５又はＲ６が式（I）におけるＲ１、Ｒ２、Ｒ３又はＲ４と結合していてもよい。］
で示されるものである。
【００２５】
上記式（II）中、Ｒ５及びＲ６の各置換基の炭素数は特に限定されず、高分子鎖であっても構わないが、通常５０以下であり、好適には２０以下である。式（II）において、−Ｘ−が−Ｏ−であって、Ｒ５が水素原子でない場合、式（II）で示される化合物はアルコールであり、それと１，３−ジカルボニル化合物を反応させることによって下記式（V）で示されるエステルが得られる。後の実施例で説明するように、様々なアルコールを用いた場合でも反応が進行することが確認されている。但し、一級アルコールや二級アルコールに比べて三級アルコールを用いた場合には収率が低下する。また、Ｒ５としては、飽和炭化水素基のみならず、二重結合、三重結合、芳香環などを含むものも使用できる。さらに、ハロゲン原子やエーテル基など、各種の官能基を含むものも使用できる。式（II）において、−Ｘ−が−Ｏ−であって、Ｒ５が水素原子の場合、式（II）で示される化合物は水であり、それと１，３−ジカルボニル化合物を反応させることによって下記式（V）で示されるカルボン酸が得られる。
【００２６】
【化１６】
［式中、Ｒ１及びＲ５は、上記式（I）及び式（II）と同じ。］
【００２７】
上記式（II）中、−Ｘ−が−Ｓ−である場合、式（II）で示される化合物はチオール（Ｒ５が水素原子の場合には硫化水素）であり、それと１，３−ジカルボニル化合物を反応させることによって下記式（VI）で示されるチオエステル（Ｒ５が水素原子の場合にはチオカルボン酸）が得られる。
【００２８】
【化１７】
［式中、Ｒ１及びＲ５は、上記式（I）及び式（II）と同じ。］
【００２９】
上記式（II）中、−Ｘ−が−ＮＲ６−である場合、式（II）で示される化合物はアミン（Ｒ５及びＲ６がともに水素原子の場合にはアンモニア）であり、それと１，３−ジカルボニル化合物を反応させることによって下記式（VII）で示されるアミドが得られる。
【００３０】
【化１８】
［式中、Ｒ１、Ｒ５及びＲ６は、上記式（I）及び式（II）と同じ。］
【００３１】
式（II）におけるＲ５又はＲ６が式（I）におけるＲ１、Ｒ２、Ｒ３又はＲ４と結合していてもよい。すなわち、一つの化合物が式（I）で示される化合物であるとともに式（II）で示される化合物であってもよい。この場合には、分子内反応が進行してケトエステル、ケトカルボン酸又はケトアミドが合成されることになり、有用である。
【００３２】
本発明の製造方法において、式（I）で示される化合物に対する、式（II）で示される化合物の配合比は特に限定されない。原料のコストや目的生成物を考慮して配合比が決定される。本発明においては、比較的高濃度で反応させることが好ましく、好適には、式（I）で示される１，３−ジカルボニル化合物と式（II）で示される化合物の濃度をいずれも１モル／Ｌ以上として反応させることが好ましく、いずれも２モル／Ｌ以上として反応させることがより好ましい。使用される溶媒は、原料を溶解できるものであれば特に限定されないが、ヘキサン、ベンゼン、トルエン、ジクロロエタン、テトラヒドロフランなど、非プロトン性の有機溶媒が好適である。中でも、含ハロゲン炭化水素溶媒が好適に使用される。しかしながら、本発明の製造方法においては、実質的に無溶媒で反応させることが好ましい。無溶媒で反応させた場合の方が収率良く反応が進行するうえに、溶媒回収やエネルギー必要量などの観点からも有利だからである。
【００３３】
反応温度は特に限定されないが、加熱することが好ましい。好適には４０℃以上に加熱される。目的化合物を高収率で得るためには、反応温度を６０℃以上とすることがより好ましく、８０℃以上とすることがさらに好ましい。一方、反応温度が高すぎると、副反応や熱分解が生じるおそれがある上に、エネルギー的にも不利になる。したがって、通常反応温度は３００℃以下であり、好適には２００℃以下であり、より好適には１５０℃以下である。本発明の製造方法においては、比較的温和な条件で反応が進行する。
【００３４】
本反応は、金属化合物からなるルイス酸触媒の存在下に反応させることが好ましい。前記推定メカニズムによれば、１，３−ジカルボニル化合物の２個のカルボニル基の酸素原子が触媒の金属原子に配位し、カルボニル基の炭素原子への求核攻撃を促進していると推定される。したがって、金属化合物がルイス酸として機能して、２個のカルボニル基の酸素原子が配位できることが重要であると考えられる。後の実施例に示されるように、本反応が進行することが確かめられている触媒に含まれる金属種は、３族のスカンジウム及びランタン、７族のレニウム、１１族の銅及び銀、１３族のインジウムであり、様々な金属化合物で反応が進行することが確かめられている。したがって、適度なルイス酸性を有する金属化合物であれば、本反応の触媒になり得ると考えられる。金属化合物に用いられる金属種は特に限定されないが、前記実施例の結果に基づけば、好適には、周期表第３〜１３族に属する金属の化合物である。中でも、インジウム化合物、銅化合物、スカンジウム化合物、レニウム化合物が好適に用いられ、インジウム化合物及び銅化合物がより好適に用いられ、インジウム化合物が特に好適に用いられる。
【００３５】
金属化合物の価数は特に限定されず、０価であってもよいし、正の価数を有する塩であってもよい。本発明においては、塩、特に有機酸の金属塩であることが好ましい。有機酸としては、カルボン酸、スルホン酸などが用いられる。ここで、カルボン酸としては、酢酸、トリフルオロ酢酸などが例示される。スルホン酸としてはトリフルオロメタンスルホン酸、ｐ−トルエンスルホン酸、メタンスルホン酸などが例示される。反応性の観点からはトリフルオロメタンスルホン酸の塩、すなわちトリフラートが特に好適に用いられる。
【００３６】
触媒としての金属化合物の使用量は、式（I）又は式（II）で示される化合物のうちの少ない方のモル数に対して、好適には０．００１倍以上であり、より好適には０．００５倍以上であり、さらに好適には０．０１倍以上である。一方、製造コストや廃棄物の削減の観点からは、金属化合物の使用量は、式（I）又は式（II）で示される化合物のうちの少ない方のモル数に対してより好適には０．２倍以下であり、さらに好適には０．１倍以下である。
【００３７】
本発明の製造方法によれば、目的とする化合物を収率良く得ることができる。収率は、２０％以上が好ましく、５０％以上がより好ましく、８０％以上がさらに好ましく、９０％以上が特に好ましい。後の実施例にも示すように、原料や反応条件によっては、無溶媒でほとんど定量的に反応が進行するので、精製も容易である。ここで上記収率は、得られた目的化合物のモル数を、式（I）又は式（II）で示される化合物のうちの少ない方のモル数で割って１００をかけた数値（％）である。
【実施例】
【００３８】
実施例１（代表的反応例）
撹拌子を入れ、加熱乾燥した試験管にインジウムトリフラート：Ｉｎ（ＯＴｆ）３を４．２ｍｇ（０．００７５ｍｍｏｌ：３．０モル％）加え、アルゴン置換した。マイクロシリンジで２，４−ペンタンジオン２５．０ｍｇ（０．２５０ｍｍｏｌ）、２−フェニルエタノール３０．５ｍｇ（０．２５０ｍｍｏｌ）を加え、無溶媒条件下、８０度で２４時間、加熱撹拌を行った。得られた反応混合物をシリカゲルカラムクロマトグラフィー（展開溶媒、へキサン：酢酸エチル＝５０：１）で単離精製したところ、２−フェニルエチルアセテートが４１．１ｍｇ（０．２５０ｍｍｏｌ：＞９９％）得られた。無溶媒で定量的に反応が進行することがわかった。反応式は下記式（４）の通りである。
【００３９】
【化１９】
【００４０】
実施例２（触媒の検討）
実施例１において、表１に示す触媒を用いた以外は実施例１と同様にして反応を行い、得られた反応混合物から、単離することなく１Ｈ−ＮＭＲを用いて収率を求めた。結果を表１にまとめて示す。但し、実施例２−１では触媒を用いなかった。また、レニウム錯体を用いた実施例２−２では触媒の添加量を１．５モル％にした。
【００４１】
【表１】
【００４２】
表１からわかるように、無触媒では反応が進行しなかった（実施例２−１）。インジウムトリフラートを用いた場合には、ほぼ定量的に反応が進行した（実施例２−８）。銅トリフラートを用いた場合にも９０％を超える収率であった（実施例２−５）。銀トリフラートを用いた場合の収率は低かった（実施例２−７）が、銀トリフラートとヨウ化銅を併用して反応系中で銅トリフラートを形成させると収率が向上した（実施例２−６）。塩化インジウムでは収率が低く（実施例２−９）、トリフラートが好ましいことがわかる。その他、レニウム塩、スカンジウム塩、ランタン塩でも反応が進行した（実施例２−２、３、４）。
【００４３】
実施例３（溶媒と反応温度）
実施例１において、表２に示す溶媒を用いて表２に示す温度で反応させた以外は実施例１と同様にして反応を行い、得られた反応混合物から、単離することなく１Ｈ−ＮＭＲを用いて収率を求めた。結果を表２にまとめて示す。
【００４４】
【表２】
【００４５】
表２からわかるように、無溶媒において収率良く反応が進行することがわかる。溶媒を用いた場合には、含ハロゲン炭化水素溶媒が好適である。また、反応温度は８０℃付近が最適であることがわかる。
【００４６】
実施例４（１，３−ジケトンの検討）
実施例１において、アルコールを実施例１と同じ２−フェニルエタノールに固定し、１，３−ジケトンを表３に示す化合物に変更した以外は、実施例１と同様にして反応を行い、得られた反応混合物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで単離精製し、単離収率を求めた。それに加え、単離することなく１Ｈ−ＮＭＲを用いての収率も求めた。結果を表３にまとめて示す。ここで、実施例４−２では２−フェニルエタノールを１．２当量加えて１１５℃で反応させた。実施例４−３では２−フェニルエタノールを１．５当量加えて１１５℃で反応させた。実施例４−５では２−フェニルエタノールを１．２当量加えた。
【００４７】
【表３】
【００４８】
α位にアルキル基を有する１，３−ジケトン（実施例４−１）であっても収率良く反応が進行した。Ｒ１及びＲ４に芳香環を有する１，３−ジケトン（実施例４−２）の場合には、アルコールの使用量を増やして反応温度を上昇させることで収率良くエステルが得られた。環状の１，３−ジケトン（実施例４−３）の場合にも、アルコールの使用量を増やして反応温度を上昇させることで、開環反応を伴って反応が進行し、ケトエステルが収率良く得られた。非対称の１，３−ジケトン（実施例４−４、４−５）の場合には、いずれも位置選択的に反応が進行した。実施例４−４の場合、ベンゾイル基に含まれるカルボニル基ではなく、アセチル基に含まれるカルボニル基に対してアルコールの求核攻撃が優先した。ベンゾイル基の方がエノール形の安定性が高く、かつ立体障害が大きいので、アセチル基に含まれるカルボニル基が選択的に求核攻撃を受けたためと考えられる。また、実施例４−５の場合、５員環に含まれるカルボニル基のエノール形は立体的制約によって不安定である。そのために、アセチル基の方がエノール形を形成しやすく、結果として５員環に含まれるカルボニル基が求核攻撃を受けやすくなり、開環反応が選択的に進行してケトエステルが収率良く得られた。すなわち、実施例４−３や４−５のように、カルボニル基が環に含まれる場合には、開環反応をともなって反応が進行し、ケトエステルが得られる。
【００４９】
実施例５（アルコールの検討）
実施例１において、１，３−ジケトンを実施例１と同じ２，４−ペンタンジオンに固定し、アルコールを表４に示す化合物に変更し、アルコール１当量に対して１，３−ジケトン２当量を用いた以外は、実施例１と同様にして反応を行い、得られた反応混合物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで単離精製し、単離収率を求めた。それに加え、単離することなく１Ｈ−ＮＭＲを用いての収率も求めた。結果を表４にまとめて示す。
【００５０】
【表４】
【００５１】
一級、二級アルコールともに、高収率でエステルが得られた（実施例５−１、５−２）。三級アルコール及びベンジルアルコールでは、エステルが得られるもののその収率は低く、脱水をともなうアルキル化が優先した（実施例５−３、５−４）。二重結合、三重結合、ハロゲン原子、エーテル基を有するアルコールであっても、収率良くエステルが得られた（実施例５−５〜５−１０）。
【００５２】
実施例５−２で得られた１−メチル−３−フェニルプロピルアセテート（1-Methyl-3-phenylpropyl acetate）の構造データは以下のとおりである。
1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ 1.24 (d, J = 6.3 Hz, 2H), 2.05 (s, 1H), 1.74-1.84 (m, 1H), 1.88-1.98 (m, 1H), 2.56-2.72 (m, 2H), 4.88-4.99 (m, 1H), 7.13-7.20 (m, 3H), 7.24-7.35 (m, 2H); 13C NMR (100 MHz, CDCl3) δ 19.96, 21.25, 31.76, 37.51, 70.46, 125.85, 128.35, 141.46, 170.66; IR (nujol, ν / cm-1) 3086 (w), 3028 (s), 2935 (s), 2864 (w), 1740 (s), 1604 (w), 1496 (m), 1437 (w), 1372 (m), 1240(s), 1131 (m), 1106 (w), 1051 (m), 917 (w), 806 (w), 749 (m), 670 (m), 629 (w), 610 (m), 578 (m); Anal Calcd for C12H16O2: C, 74.97; H, 8.39; Found: C, 75.16; H, 8.32.
【００５３】
実施例５−６で得られた６−ブロモ−１−ヘキシルアセテート（6-Bromo-1-hexyl acetate）の構造データは以下のとおりである。
1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ 1.38-1.42 (m, 2H), 1.42-1.52 (m, 2H), 1.65 (quint, J = 7.1 Hz, 2H), 1.87 (quint, J = 7.1 Hz 2H), 2.04 (s, 3H), 3.41 (t, J = 6.8 Hz, 2H); 13C NMR (100 MHz, CDCl3) δ 20.97, 25.08, 25.72, 28.35, 32.54, 33.74, 64.29, 171.16; IR (nujol, ν/ cm-1) 3086 (w), 3028 (s), 2935 (s), 2864 (w), 1740 (s), 1604 (w), 1496 (m), 1437 (w), 1372 (m), 1240(s), 1131 (m), 1106 (w), 1051 (m), 917 (w), 806 (w), 749 (m), 670 (m), 629 (w), 610 (m), 578 (m); Anal Calcd for C12H16O2: C, 74.97; H, 8.39; Found: C, 75.16; H, 8.32.
【００５４】
実施例５−７で得られた３−ベンゾイロキシ−プロピルアセテート（3-Benzoyloxy-propyl acetate）の構造データは以下のとおりである。
1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ 1.94 (quint, J = 6.8 Hz, 2H), 2.02 (s, 3H), 3.55 (t, J = 6.3 Hz, 2H), 4.19 (t, J = 6.3 Hz 2H), 4,50(s, 2H), 7.25-7.37 (m, 5H); 13C NMR (100 MHz, CDCl3) δ 20.83, 28.90, 61.58, 66.50, 72.86, 127.50, 128.27, 138.21, 171.00; IR (nujol, ν/ cm-1) 3088 (m), 2860 (S), 2780 (m), 1739 (S), 1653 (w), 1496 (m), 1455 (m), 1386 (w), 1243 (w), 1075 (w), 1045 (w), 970 (w), 738 (m), 699 (m), 607 (m): Anal Calcd forC12H16O3: C, 69.21; H, 7.74; Found: C, 69.19; H, 7.84.
【００５５】
実施例５−９で得られた２−デシニルアセテート（2-Decynyl acetate）の構造データは以下のとおりである。
1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ 0.88 (t, J = 6.8 Hz, 3H), 1.22-1.34 (m, 8H), 1.51 (quint, J = 7.3 Hz, 2H), 2.10 (s, 3H), 2.22 (dt, J = 2.1 Hz, 2H), 4.66 (t, J = 2.1 Hz, 2H); 13C NMR (100 MHz, CDCl3) δ 14.07, 18.72, 20.79, 22.56, 28.33, 28.70, 31.55, 31.66, 52.87, 73.75, 87.75, 170.38; IR (nujol, ν/ cm-1) 2931 (s), 2858 (s), 1751 (s), 1465 (m), 1437 (m), 1378 (m), 1359 (m), 1224 (s), 1150 (m), 1025 (m), 967 (m), 625 (w): Anal Calcd for C12H20O2: C,73.43; H,10.27; Found: C, 73.54; H,10.11.
【００５６】
実施例５−１０で得られた９−ドデシニルアセテート（9-Dodecynyl acetate）の構造データは以下のとおりである。
1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ 1.12 (t, J = 7.4 Hz, 3H), 1.22-1.40 (quint, J = 6.9 Hz, 2H), 1.61 (quint, J = 6.9 Hz, 2H), 2.45 (s, 3H), 2.15-2.20 (m, 4H), 4.05 (t, J = 6.8 Hz, 2H); 13C NMR (100 MHz, CDCl3) δ 12.38, 14.34, 18.67, 21.01, 25.81, 28.69, 28.99, 29.03, 29.10, 64.61, 79.44, 81.60, 171.27; IR (nujol, ν/ cm-1) 2973 (w), 2932 (s), 2857 (m), 1742 (s), 1464 (w), 1387 (w), 1241 (s), 1037 (m), 665 (w), 605 (m).
【００５７】
実施例６（環式ジケトンとアリルアルコールの反応）
実施例１において、１，３−ジケトンとして、２−アセチルシクロヘキサノン２当量を使用し、アルコールとしてアリルアルコール１当量を使用し、インジウムトリフラートの添加量を５モル％にした以外は実施例１と同様にして反応を行い、下記式（５）に示されるケトエステルを合成した。得られた反応混合物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで単離精製して求めた収率は９３％であり、単離することなく１Ｈ−ＮＭＲを用いて求めた収率は９６％であった。６員環に含まれるカルボニル基が選択的に求核攻撃を受けたケトエステルが収率良く得られた。
【００５８】
【化２０】
【００５９】
実施例７（水の検討）
実施例１において、１，３−ジケトンとして、ジベンゾイルメタン１当量を使用し、求核剤として水５当量を使用し、反応温度を１１５℃にした以外は、実施例１と同様にして反応を行い、得られた反応混合物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで単離精製したところ、下記式（６）に示されるように安息香酸が６０％の収率で得られた。これは、水がアルコールと同様に求核攻撃を行った結果であると考えられ、１，３−ジケトンからカルボン酸を合成できることが確認された。また、このとき同時にアセトフェノンの生成も確認されており、１，３−ジケトンからの脱アシル化反応によるケトンの生成も確認された。
【００６０】
【化２１】
【００６１】
実施例８（アミンの検討）
実施例１において、２，４−ペンタンジオン２当量を使用し、求核剤としてモルホリン１当量を使用し、インジウムトリフラートの添加量を５モル％にした以外は、実施例１と同様にして反応を行い、得られた反応混合物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで単離精製したところ、下記式（７）に示されるアミドが８９％の収率で得られた。これは、アミンがアルコールと同様に求核攻撃を行った結果であると考えられ、１，３−ジケトンからアミドを収率良く合成できることが確認された。
【００６２】
【化２２】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、１，３−ジカルボニル化合物を原料とするエステル、カルボン酸及びアミドの製造方法に関する。具体的には、１，３−ジカルボニル化合物とアルコールからエステルを製造する方法、１，３−ジカルボニル化合物と水からカルボン酸を製造する方法、１，３−ジカルボニル化合物とチオールからチオエステルを製造する方法、及び１，３−ジカルボニル化合物とアミンからアミドを製造する方法に関する。また、１，３−ジカルボニル化合物からアシル基を脱離させるケトンの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
エステル、カルボン酸、アミドなどは、様々な構造のものが広く用いられていて、実用上重要な化合物である。例えば、エステルは、果実などの香りの成分であるものが多いことから、香料として有用であるし、塗料や接着剤などの溶媒やプラスチックの可塑剤としても用いられている。また、カルボン酸やカルボン酸アミドも極めて広汎に使用されている。医薬品や電子材料などに用いられる精密合成品としてもこれらの化合物は重要である。
【０００３】
従来のエステル合成法としては、カルボン酸とアルコールの脱水縮合が最も一般的である。しかし、触媒として硫酸などの強酸の添加を必要とすることが多いため、酸に敏感な官能基を有するエステルの合成は困難だった。また、酸塩化物や酸無水物とアルコールとの反応もよく利用されるが、反応後に塩化水素やカルボン酸が副生するため、やはり系中が酸性になるという問題点があった。そこで、酸の添加や副生を伴わない、中性条件下でのエステル合成反応が求められていた。この点は、アミドの合成でも同様である。
【０００４】
１，３−ジカルボニル化合物（β−ジカルボニル化合物）は、これまでにも合成反応の原料として用いられてきた。例えば、非特許文献１には、１，３−ジケトン（β−ジケトン）とアルコールを塩化インジウム触媒の存在下で反応させて、１，３−ジケトンのα位に炭素−炭素結合を導入する反応が報告されている（下記式（１）参照）。この反応によれば、アルコールの水酸基が脱離する形で炭素−炭素結合が導入される。
【０００５】
【化１】
【０００６】
また、非特許文献２には、１，３−ジケトンとアルコールとをイッテルビウムトリフラートの存在下で反応させて、β−ケトエノールエーテルを合成する反応が報告されている（下記式（２）参照）。この反応によれば、アルコールの水酸基が１，３−ジケトンのカルボニル基の一方に対して求核攻撃してから脱水反応が進行して、炭素−酸素結合が形成される。
【０００７】
【化２】
【０００８】
【非特許文献１】M. Yasuda、外２名、Angewandte Chemie Int. Ed.、２００６年、第４５巻、ｐ．７９３−７９６
【非特許文献２】M. Curini、外２名、Tetrahedron Letters、２００６年、第４７巻、ｐ．４６９７−４７００
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、新たなエステル、カルボン酸及びアミドの新規な製造方法を提供することを目的とする。具体的には、１，３−ジカルボニル化合物を原料とし、これにアルコール、水、チオール又はアミンを反応させることによって、温和な条件下で収率良くエステル、カルボン酸及びアミドを合成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】
【００１０】
本発明は、下記式（I）
【化３】
［式中、Ｒ１及びＲ４は、それぞれ独立して水素原子、置換基を有してもよいアルキル基、置換基を有してもよいアルケニル基、置換基を有してもよいアルキニル基、置換基を有してもよいアリール基、置換基を有してもよいアリールアルキル基、置換基を有してもよいアリールアルケニル基、置換基を有してもよいアリールアルキニル基、置換基を有してもよいシクロアルキル基、置換基を有してもよい複素環基であり；Ｒ２及びＲ３は、それぞれ独立して水素原子、ハロゲン原子、置換基を有してもよいアルキル基、置換基を有してもよいアルケニル基、置換基を有してもよいアルキニル基、置換基を有してもよいアリール基、置換基を有してもよいアリールアルキル基、置換基を有してもよいアリールアルケニル基、置換基を有してもよいアリールアルキニル基、置換基を有してもよいシクロアルキル基、置換基を有してもよい複素環基、保護されていてもよい水酸基、アルコキシ基、アリーロキシ基、アルデヒド基、保護されていてもよいカルボキシル基又はその塩、アルキルカルボニル基、アリールカルボニル基、アルキロキシカルボニル基、アリーロキシカルボニル基、アルキルカルボニロキシ基、アリールカルボニロキシ基、保護されていてもよいアミノ基、アルキルアミノ基、アリールアミノ基、アンモニウム基、アルキルアンモニウム基、アリールアンモニウム基、保護されていてもよいチオール基、アルキルチオ基、アリールチオ基、保護されていてもよいスルフィン酸基又はその塩、アルキルスルフィニル基、アリールスルフィニル基、保護されていてもよいスルホン酸基又はその塩、アルキルスルホニル基、アリールスルホニル基、アルキルアゾ基、アリールアゾ基、保護されていてもよいリン酸基又はその塩、保護されていてもよい亜リン酸基又はその塩、シアノ基、ニトロ基又はアジド基であり；Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４は、相互に結合して環を形成してもよい。］
で示される１，３−ジカルボニル化合物と、下記式（II）
【化４】
［式中、−Ｘ−は、−Ｏ−、−Ｓ−又は−ＮＲ６−を示し；Ｒ５及びＲ６は、それぞれ独立して水素原子、置換基を有してもよいアルキル基、置換基を有してもよいアルケニル基、置換基を有してもよいアルキニル基、置換基を有してもよいアリール基、置換基を有してもよいアリールアルキル基、置換基を有してもよいアリールアルケニル基、置換基を有してもよいアリールアルキニル基、置換基を有してもよいシクロアルキル基、置換基を有してもよい複素環基であり；Ｒ５及びＲ６は、相互に結合して環を形成してもよく、Ｒ５又はＲ６が式（I）におけるＲ１、Ｒ２、Ｒ３又はＲ４と結合していてもよい。］
で示される化合物を反応させることを特徴とする、下記式（III）
【化５】
［式中、Ｘ、Ｒ１及びＲ５は、上記式（I）及び式（II）と同じ。］
で示される、エステル、カルボン酸及びアミドからなる群から選択される１種の化合物の製造方法である。
【００１１】
このとき、式（I）で示される１，３−ジカルボニル化合物において、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４が相互に結合して環を形成していて、式（III）で示される化合物が、ケトエステル、ケトカルボン酸及びケトアミドからなる群から選択される１種の化合物であることが好ましい。また、式（I）で示される１，３−ジカルボニル化合物におけるＲ１、Ｒ２、Ｒ３又はＲ４と、式（II）で示される化合物におけるＲ５又はＲ６が相互に結合していて、式（III）で示される化合物が、ケトエステル、ケトカルボン酸及びケトアミドからなる群から選択される１種の化合物であることも好ましい。
【００１２】
上記製造方法において、金属化合物からなるルイス酸触媒の存在下に反応させることが好ましい。このとき、前記触媒が周期表の第３〜１３族に属する金属の化合物であることが好適であり、インジウム化合物であることが特に好適である。また、前記触媒が、有機酸の金属塩であることも好適である。上記製造方法において、式（I）で示される１，３−ジカルボニル化合物と式（II）で示される化合物の濃度をいずれも１モル／Ｌ以上として反応させることが好ましい。また、６０〜２００℃の反応温度で反応させることも好ましい。
【００１３】
また、本発明は、下記式（I）
【化６】
［式中、Ｒ１及びＲ４は、それぞれ独立して水素原子、置換基を有してもよいアルキル基、置換基を有してもよいアルケニル基、置換基を有してもよいアルキニル基、置換基を有してもよいアリール基、置換基を有してもよいアリールアルキル基、置換基を有してもよいアリールアルケニル基、置換基を有してもよいアリールアルキニル基、置換基を有してもよいシクロアルキル基、置換基を有してもよい複素環基であり；Ｒ２及びＲ３は、それぞれ独立して水素原子、ハロゲン原子、置換基を有してもよいアルキル基、置換基を有してもよいアルケニル基、置換基を有してもよいアルキニル基、置換基を有してもよいアリール基、置換基を有してもよいアリールアルキル基、置換基を有してもよいアリールアルケニル基、置換基を有してもよいアリールアルキニル基、置換基を有してもよいシクロアルキル基、置換基を有してもよい複素環基、保護されていてもよい水酸基、アルコキシ基、アリーロキシ基、アルデヒド基、保護されていてもよいカルボキシル基又はその塩、アルキルカルボニル基、アリールカルボニル基、アルキロキシカルボニル基、アリーロキシカルボニル基、アルキルカルボニロキシ基、アリールカルボニロキシ基、保護されていてもよいアミノ基、アルキルアミノ基、アリールアミノ基、アンモニウム基、アルキルアンモニウム基、アリールアンモニウム基、保護されていてもよいチオール基、アルキルチオ基、アリールチオ基、保護されていてもよいスルフィン酸基又はその塩、アルキルスルフィニル基、アリールスルフィニル基、保護されていてもよいスルホン酸基又はその塩、アルキルスルホニル基、アリールスルホニル基、アルキルアゾ基、アリールアゾ基、保護されていてもよいリン酸基又はその塩、保護されていてもよい亜リン酸基又はその塩、シアノ基、ニトロ基又はアジド基であり；Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４は、相互に結合して環を形成してもよい。］
で示される１，３−ジカルボニル化合物と、下記式（II）
【化７】
［式中、−Ｘ−は、−Ｏ−、−Ｓ−又は−ＮＲ６−を示し；Ｒ５及びＲ６は、それぞれ独立して水素原子、置換基を有してもよいアルキル基、置換基を有してもよいアルケニル基、置換基を有してもよいアルキニル基、置換基を有してもよいアリール基、置換基を有してもよいアリールアルキル基、置換基を有してもよいアリールアルケニル基、置換基を有してもよいアリールアルキニル基、置換基を有してもよいシクロアルキル基、置換基を有してもよい複素環基であり；Ｒ５及びＲ６は、相互に結合して環を形成してもよく、Ｒ５又はＲ６が式（I）におけるＲ１、Ｒ２、Ｒ３又はＲ４と結合していてもよい。］
で示される化合物を反応させることを特徴とする、下記式（IV）
【化８】
［式中、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４は、上記式（I）及び式（II）と同じ。］
で示されるケトンの製造方法である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の製造方法によれば、１，３−ジカルボニル化合物を原料とし、これにアルコール、水、チオール又はアミンを反応させることによって、温和な条件下で収率良くエステル、カルボン酸及びアミドを合成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の反応は、下記式（I）
【化９】
［式中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４は、前記の通り。］
で示される１，３−ジカルボニル化合物と、下記式（II）
【化１０】
［式中、−Ｘ−及びＲ５は、前記の通り。］
で示される化合物を反応させることを特徴とする、下記式（III）
【化１１】
［式中、Ｘ、Ｒ１及びＲ５は、前記の通り。］
で示される、エステル、カルボン酸及びアミドからなる群から選択される１種の化合物の製造方法である。ここで、エステルはチオエステルを、カルボン酸はチオカルボン酸を、それぞれ含む概念である。
【００１６】
また、上記式（I）で示される１，３−ジカルボニル化合物と、上記式（II）で示される化合物を反応させた場合には、上記式（III）で示されるエステル、カルボン酸及びアミドからなる群から選択される１種の化合物が生成するとともに、下記式（IV）
【化１２】
［式中、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４は、前記の通り。］
で示されるケトンも生成する。したがって、上記式（III）で示される化合物ではなく、上記式（IV）で示される化合物を目的化合物としてもよい。なお、Ｒ４が水素の場合には、ケトンではなくアルデヒドが得られる。
【００１７】
１，３−ジカルボニル化合物に対して、金属触媒の存在下にアルコールを反応させることについては、非特許文献１や非特許文献２などに報告されている。しかしながら、これらの文献に記載された反応は、いずれも新たな炭素−炭素結合や炭素−酸素結合を形成するだけのものであって、１，３−ジカルボニル化合物中の炭素−炭素結合を切断することについては記載されていない。今回、本発明者は、１，３−ジカルボニル化合物に対して、アルコール、水又はアミンを反応させるとともに、１，３−ジカルボニル化合物中の炭素−炭素結合を切断し、エステル、カルボン酸又はアミドを合成する新たな反応を見出した。従来、このような反応が収率良く進行することについては全く報告されていなかった。
【００１８】
本反応の推定メカニズムは、下記式（３）に示すとおりである。ここでは、金属触媒（Ｍ）の存在下に、Ｒ３が水素原子である１，３−ジケトンと、アルコールとを反応させて、エステルとケトンと合成する場合のメカニズムを示す。
【００１９】
【化１３】
【００２０】
上記式（３）で示される反応メカニズムでは、まず、１，３−ジカルボニル化合物が金属触媒に配位してカルボニル基の炭素が活性化されることによって、アルコールの求核攻撃が進行する。そして、それに引き続く逆アルドール反応により、炭素−炭素結合が切断され、エステルと金属エノラートが生成する。その後、金属エノラートがプロトン化されることによって、エノールが生成し、それがケトンとして得られる。このとき同時に、触媒が再生される。本反応によって、１，３−ジカルボニル化合物とアルコールからエステルが、１，３−ジカルボニル化合物と水からカルボン酸が、１，３−ジカルボニル化合物とアミンからアミドが、それぞれ合成される。また、いずれの場合にも、１，３−ジカルボニル化合物からアシル基が脱離したケトンが同時に得られる。
【００２１】
なお、本発明者が、式（I）で示される１，３−ジカルボニル化合物の代わりにカルボニル基を一つだけ有するケトンを用いて、インジウムトリフラート触媒の存在下、８０℃でアルコールと反応させたところ、反応は進行しなかった。β−ケトエステルを用いた場合には、複雑な混合物が得られて、本発明の目的生成物は確認できなかった。また、１，３−ジエステルを用いた場合には、エステル交換反応が進行して目的化合物は得られなかった。したがって、本発明の製造方法では、原料として式（I）で示される１，３−ジカルボニル化合物を用いることが重要である。
【００２２】
以下、本反応についてさらに詳しく説明する。本発明で用いられる１，３−ジカルボニル化合物は、下記式（I）
【化１４】
［式中、Ｒ１及びＲ４は、それぞれ独立して水素原子、置換基を有してもよいアルキル基、置換基を有してもよいアルケニル基、置換基を有してもよいアルキニル基、置換基を有してもよいアリール基、置換基を有してもよいアリールアルキル基、置換基を有してもよいアリールアルケニル基、置換基を有してもよいアリールアルキニル基、置換基を有してもよいシクロアルキル基、置換基を有してもよい複素環基であり；Ｒ２及びＲ３は、それぞれ独立して水素原子、ハロゲン原子、置換基を有してもよいアルキル基、置換基を有してもよいアルケニル基、置換基を有してもよいアルキニル基、置換基を有してもよいアリール基、置換基を有してもよいアリールアルキル基、置換基を有してもよいアリールアルケニル基、置換基を有してもよいアリールアルキニル基、置換基を有してもよいシクロアルキル基、置換基を有してもよい複素環基、保護されていてもよい水酸基、アルコキシ基、アリーロキシ基、アルデヒド基、保護されていてもよいカルボキシル基又はその塩、アルキルカルボニル基、アリールカルボニル基、アルキロキシカルボニル基、アリーロキシカルボニル基、アルキルカルボニロキシ基、アリールカルボニロキシ基、保護されていてもよいアミノ基、アルキルアミノ基、アリールアミノ基、アンモニウム基、アルキルアンモニウム基、アリールアンモニウム基、保護されていてもよいチオール基、アルキルチオ基、アリールチオ基、保護されていてもよいスルフィン酸基又はその塩、アルキルスルフィニル基、アリールスルフィニル基、保護されていてもよいスルホン酸基又はその塩、アルキルスルホニル基、アリールスルホニル基、アルキルアゾ基、アリールアゾ基、保護されていてもよいリン酸基又はその塩、保護されていてもよい亜リン酸基又はその塩、シアノ基、ニトロ基又はアジド基であり；Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４は、相互に結合して環を形成してもよい。］
で示されるものである。
【００２３】
ここで、置換基Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４の各置換基の炭素数は特に限定されず、高分子鎖であっても構わないが、通常５０以下であり、好適には２０以下である。Ｒ２及びＲ３の少なくとも一方が水素原子であることが、１，３−ジカルボニル化合物がエノール形を形成しやすくて好ましい。Ｒ１とＲ４とが異なっている場合には、求核攻撃を受けるカルボニル基によって異なった生成物が得られるが、後の実施例にも示すように、その選択性は良好である。反応中間体の安定性や立体障害などによって反応生成物が決まると考えられる。また、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４が、相互に結合して環を形成している場合には、式（III）で示される化合物と式（IV）で示される化合物が同一分子となる場合がある。そのような場合、ケトエステル、ケトカルボン酸又はケトアミドが合成されることになり、有用である。
【００２４】
本発明で１，３−ジカルボニル化合物と反応させるために用いられる化合物は、下記式（II）
【化１５】
［式中、−Ｘ−は、−Ｏ−、−Ｓ−又は−ＮＲ６−を示し；Ｒ５及びＲ６は、それぞれ独立して水素原子、置換基を有してもよいアルキル基、置換基を有してもよいアルケニル基、置換基を有してもよいアルキニル基、置換基を有してもよいアリール基、置換基を有してもよいアリールアルキル基、置換基を有してもよいアリールアルケニル基、置換基を有してもよいアリールアルキニル基、置換基を有してもよいシクロアルキル基、置換基を有してもよい複素環基であり；Ｒ５及びＲ６は、相互に結合して環を形成してもよく、Ｒ５又はＲ６が式（I）におけるＲ１、Ｒ２、Ｒ３又はＲ４と結合していてもよい。］
で示されるものである。
【００２５】
上記式（II）中、Ｒ５及びＲ６の各置換基の炭素数は特に限定されず、高分子鎖であっても構わないが、通常５０以下であり、好適には２０以下である。式（II）において、−Ｘ−が−Ｏ−であって、Ｒ５が水素原子でない場合、式（II）で示される化合物はアルコールであり、それと１，３−ジカルボニル化合物を反応させることによって下記式（V）で示されるエステルが得られる。後の実施例で説明するように、様々なアルコールを用いた場合でも反応が進行することが確認されている。但し、一級アルコールや二級アルコールに比べて三級アルコールを用いた場合には収率が低下する。また、Ｒ５としては、飽和炭化水素基のみならず、二重結合、三重結合、芳香環などを含むものも使用できる。さらに、ハロゲン原子やエーテル基など、各種の官能基を含むものも使用できる。式（II）において、−Ｘ−が−Ｏ−であって、Ｒ５が水素原子の場合、式（II）で示される化合物は水であり、それと１，３−ジカルボニル化合物を反応させることによって下記式（V）で示されるカルボン酸が得られる。
【００２６】
【化１６】
［式中、Ｒ１及びＲ５は、上記式（I）及び式（II）と同じ。］
【００２７】
上記式（II）中、−Ｘ−が−Ｓ−である場合、式（II）で示される化合物はチオール（Ｒ５が水素原子の場合には硫化水素）であり、それと１，３−ジカルボニル化合物を反応させることによって下記式（VI）で示されるチオエステル（Ｒ５が水素原子の場合にはチオカルボン酸）が得られる。
【００２８】
【化１７】
［式中、Ｒ１及びＲ５は、上記式（I）及び式（II）と同じ。］
【００２９】
上記式（II）中、−Ｘ−が−ＮＲ６−である場合、式（II）で示される化合物はアミン（Ｒ５及びＲ６がともに水素原子の場合にはアンモニア）であり、それと１，３−ジカルボニル化合物を反応させることによって下記式（VII）で示されるアミドが得られる。
【００３０】
【化１８】
［式中、Ｒ１、Ｒ５及びＲ６は、上記式（I）及び式（II）と同じ。］
【００３１】
式（II）におけるＲ５又はＲ６が式（I）におけるＲ１、Ｒ２、Ｒ３又はＲ４と結合していてもよい。すなわち、一つの化合物が式（I）で示される化合物であるとともに式（II）で示される化合物であってもよい。この場合には、分子内反応が進行してケトエステル、ケトカルボン酸又はケトアミドが合成されることになり、有用である。
【００３２】
本発明の製造方法において、式（I）で示される化合物に対する、式（II）で示される化合物の配合比は特に限定されない。原料のコストや目的生成物を考慮して配合比が決定される。本発明においては、比較的高濃度で反応させることが好ましく、好適には、式（I）で示される１，３−ジカルボニル化合物と式（II）で示される化合物の濃度をいずれも１モル／Ｌ以上として反応させることが好ましく、いずれも２モル／Ｌ以上として反応させることがより好ましい。使用される溶媒は、原料を溶解できるものであれば特に限定されないが、ヘキサン、ベンゼン、トルエン、ジクロロエタン、テトラヒドロフランなど、非プロトン性の有機溶媒が好適である。中でも、含ハロゲン炭化水素溶媒が好適に使用される。しかしながら、本発明の製造方法においては、実質的に無溶媒で反応させることが好ましい。無溶媒で反応させた場合の方が収率良く反応が進行するうえに、溶媒回収やエネルギー必要量などの観点からも有利だからである。
【００３３】
反応温度は特に限定されないが、加熱することが好ましい。好適には４０℃以上に加熱される。目的化合物を高収率で得るためには、反応温度を６０℃以上とすることがより好ましく、８０℃以上とすることがさらに好ましい。一方、反応温度が高すぎると、副反応や熱分解が生じるおそれがある上に、エネルギー的にも不利になる。したがって、通常反応温度は３００℃以下であり、好適には２００℃以下であり、より好適には１５０℃以下である。本発明の製造方法においては、比較的温和な条件で反応が進行する。
【００３４】
本反応は、金属化合物からなるルイス酸触媒の存在下に反応させることが好ましい。前記推定メカニズムによれば、１，３−ジカルボニル化合物の２個のカルボニル基の酸素原子が触媒の金属原子に配位し、カルボニル基の炭素原子への求核攻撃を促進していると推定される。したがって、金属化合物がルイス酸として機能して、２個のカルボニル基の酸素原子が配位できることが重要であると考えられる。後の実施例に示されるように、本反応が進行することが確かめられている触媒に含まれる金属種は、３族のスカンジウム及びランタン、７族のレニウム、１１族の銅及び銀、１３族のインジウムであり、様々な金属化合物で反応が進行することが確かめられている。したがって、適度なルイス酸性を有する金属化合物であれば、本反応の触媒になり得ると考えられる。金属化合物に用いられる金属種は特に限定されないが、前記実施例の結果に基づけば、好適には、周期表第３〜１３族に属する金属の化合物である。中でも、インジウム化合物、銅化合物、スカンジウム化合物、レニウム化合物が好適に用いられ、インジウム化合物及び銅化合物がより好適に用いられ、インジウム化合物が特に好適に用いられる。
【００３５】
金属化合物の価数は特に限定されず、０価であってもよいし、正の価数を有する塩であってもよい。本発明においては、塩、特に有機酸の金属塩であることが好ましい。有機酸としては、カルボン酸、スルホン酸などが用いられる。ここで、カルボン酸としては、酢酸、トリフルオロ酢酸などが例示される。スルホン酸としてはトリフルオロメタンスルホン酸、ｐ−トルエンスルホン酸、メタンスルホン酸などが例示される。反応性の観点からはトリフルオロメタンスルホン酸の塩、すなわちトリフラートが特に好適に用いられる。
【００３６】
触媒としての金属化合物の使用量は、式（I）又は式（II）で示される化合物のうちの少ない方のモル数に対して、好適には０．００１倍以上であり、より好適には０．００５倍以上であり、さらに好適には０．０１倍以上である。一方、製造コストや廃棄物の削減の観点からは、金属化合物の使用量は、式（I）又は式（II）で示される化合物のうちの少ない方のモル数に対してより好適には０．２倍以下であり、さらに好適には０．１倍以下である。
【００３７】
本発明の製造方法によれば、目的とする化合物を収率良く得ることができる。収率は、２０％以上が好ましく、５０％以上がより好ましく、８０％以上がさらに好ましく、９０％以上が特に好ましい。後の実施例にも示すように、原料や反応条件によっては、無溶媒でほとんど定量的に反応が進行するので、精製も容易である。ここで上記収率は、得られた目的化合物のモル数を、式（I）又は式（II）で示される化合物のうちの少ない方のモル数で割って１００をかけた数値（％）である。
【実施例】
【００３８】
実施例１（代表的反応例）
撹拌子を入れ、加熱乾燥した試験管にインジウムトリフラート：Ｉｎ（ＯＴｆ）３を４．２ｍｇ（０．００７５ｍｍｏｌ：３．０モル％）加え、アルゴン置換した。マイクロシリンジで２，４−ペンタンジオン２５．０ｍｇ（０．２５０ｍｍｏｌ）、２−フェニルエタノール３０．５ｍｇ（０．２５０ｍｍｏｌ）を加え、無溶媒条件下、８０度で２４時間、加熱撹拌を行った。得られた反応混合物をシリカゲルカラムクロマトグラフィー（展開溶媒、へキサン：酢酸エチル＝５０：１）で単離精製したところ、２−フェニルエチルアセテートが４１．１ｍｇ（０．２５０ｍｍｏｌ：＞９９％）得られた。無溶媒で定量的に反応が進行することがわかった。反応式は下記式（４）の通りである。
【００３９】
【化１９】
【００４０】
実施例２（触媒の検討）
実施例１において、表１に示す触媒を用いた以外は実施例１と同様にして反応を行い、得られた反応混合物から、単離することなく１Ｈ−ＮＭＲを用いて収率を求めた。結果を表１にまとめて示す。但し、実施例２−１では触媒を用いなかった。また、レニウム錯体を用いた実施例２−２では触媒の添加量を１．５モル％にした。
【００４１】
【表１】
【００４２】
表１からわかるように、無触媒では反応が進行しなかった（実施例２−１）。インジウムトリフラートを用いた場合には、ほぼ定量的に反応が進行した（実施例２−８）。銅トリフラートを用いた場合にも９０％を超える収率であった（実施例２−５）。銀トリフラートを用いた場合の収率は低かった（実施例２−７）が、銀トリフラートとヨウ化銅を併用して反応系中で銅トリフラートを形成させると収率が向上した（実施例２−６）。塩化インジウムでは収率が低く（実施例２−９）、トリフラートが好ましいことがわかる。その他、レニウム塩、スカンジウム塩、ランタン塩でも反応が進行した（実施例２−２、３、４）。
【００４３】
実施例３（溶媒と反応温度）
実施例１において、表２に示す溶媒を用いて表２に示す温度で反応させた以外は実施例１と同様にして反応を行い、得られた反応混合物から、単離することなく１Ｈ−ＮＭＲを用いて収率を求めた。結果を表２にまとめて示す。
【００４４】
【表２】
【００４５】
表２からわかるように、無溶媒において収率良く反応が進行することがわかる。溶媒を用いた場合には、含ハロゲン炭化水素溶媒が好適である。また、反応温度は８０℃付近が最適であることがわかる。
【００４６】
実施例４（１，３−ジケトンの検討）
実施例１において、アルコールを実施例１と同じ２−フェニルエタノールに固定し、１，３−ジケトンを表３に示す化合物に変更した以外は、実施例１と同様にして反応を行い、得られた反応混合物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで単離精製し、単離収率を求めた。それに加え、単離することなく１Ｈ−ＮＭＲを用いての収率も求めた。結果を表３にまとめて示す。ここで、実施例４−２では２−フェニルエタノールを１．２当量加えて１１５℃で反応させた。実施例４−３では２−フェニルエタノールを１．５当量加えて１１５℃で反応させた。実施例４−５では２−フェニルエタノールを１．２当量加えた。
【００４７】
【表３】
【００４８】
α位にアルキル基を有する１，３−ジケトン（実施例４−１）であっても収率良く反応が進行した。Ｒ１及びＲ４に芳香環を有する１，３−ジケトン（実施例４−２）の場合には、アルコールの使用量を増やして反応温度を上昇させることで収率良くエステルが得られた。環状の１，３−ジケトン（実施例４−３）の場合にも、アルコールの使用量を増やして反応温度を上昇させることで、開環反応を伴って反応が進行し、ケトエステルが収率良く得られた。非対称の１，３−ジケトン（実施例４−４、４−５）の場合には、いずれも位置選択的に反応が進行した。実施例４−４の場合、ベンゾイル基に含まれるカルボニル基ではなく、アセチル基に含まれるカルボニル基に対してアルコールの求核攻撃が優先した。ベンゾイル基の方がエノール形の安定性が高く、かつ立体障害が大きいので、アセチル基に含まれるカルボニル基が選択的に求核攻撃を受けたためと考えられる。また、実施例４−５の場合、５員環に含まれるカルボニル基のエノール形は立体的制約によって不安定である。そのために、アセチル基の方がエノール形を形成しやすく、結果として５員環に含まれるカルボニル基が求核攻撃を受けやすくなり、開環反応が選択的に進行してケトエステルが収率良く得られた。すなわち、実施例４−３や４−５のように、カルボニル基が環に含まれる場合には、開環反応をともなって反応が進行し、ケトエステルが得られる。
【００４９】
実施例５（アルコールの検討）
実施例１において、１，３−ジケトンを実施例１と同じ２，４−ペンタンジオンに固定し、アルコールを表４に示す化合物に変更し、アルコール１当量に対して１，３−ジケトン２当量を用いた以外は、実施例１と同様にして反応を行い、得られた反応混合物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで単離精製し、単離収率を求めた。それに加え、単離することなく１Ｈ−ＮＭＲを用いての収率も求めた。結果を表４にまとめて示す。
【００５０】
【表４】
【００５１】
一級、二級アルコールともに、高収率でエステルが得られた（実施例５−１、５−２）。三級アルコール及びベンジルアルコールでは、エステルが得られるもののその収率は低く、脱水をともなうアルキル化が優先した（実施例５−３、５−４）。二重結合、三重結合、ハロゲン原子、エーテル基を有するアルコールであっても、収率良くエステルが得られた（実施例５−５〜５−１０）。
【００５２】
実施例５−２で得られた１−メチル−３−フェニルプロピルアセテート（1-Methyl-3-phenylpropyl acetate）の構造データは以下のとおりである。
1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ 1.24 (d, J = 6.3 Hz, 2H), 2.05 (s, 1H), 1.74-1.84 (m, 1H), 1.88-1.98 (m, 1H), 2.56-2.72 (m, 2H), 4.88-4.99 (m, 1H), 7.13-7.20 (m, 3H), 7.24-7.35 (m, 2H); 13C NMR (100 MHz, CDCl3) δ 19.96, 21.25, 31.76, 37.51, 70.46, 125.85, 128.35, 141.46, 170.66; IR (nujol, ν / cm-1) 3086 (w), 3028 (s), 2935 (s), 2864 (w), 1740 (s), 1604 (w), 1496 (m), 1437 (w), 1372 (m), 1240(s), 1131 (m), 1106 (w), 1051 (m), 917 (w), 806 (w), 749 (m), 670 (m), 629 (w), 610 (m), 578 (m); Anal Calcd for C12H16O2: C, 74.97; H, 8.39; Found: C, 75.16; H, 8.32.
【００５３】
実施例５−６で得られた６−ブロモ−１−ヘキシルアセテート（6-Bromo-1-hexyl acetate）の構造データは以下のとおりである。
1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ 1.38-1.42 (m, 2H), 1.42-1.52 (m, 2H), 1.65 (quint, J = 7.1 Hz, 2H), 1.87 (quint, J = 7.1 Hz 2H), 2.04 (s, 3H), 3.41 (t, J = 6.8 Hz, 2H); 13C NMR (100 MHz, CDCl3) δ 20.97, 25.08, 25.72, 28.35, 32.54, 33.74, 64.29, 171.16; IR (nujol, ν/ cm-1) 3086 (w), 3028 (s), 2935 (s), 2864 (w), 1740 (s), 1604 (w), 1496 (m), 1437 (w), 1372 (m), 1240(s), 1131 (m), 1106 (w), 1051 (m), 917 (w), 806 (w), 749 (m), 670 (m), 629 (w), 610 (m), 578 (m); Anal Calcd for C12H16O2: C, 74.97; H, 8.39; Found: C, 75.16; H, 8.32.
【００５４】
実施例５−７で得られた３−ベンゾイロキシ−プロピルアセテート（3-Benzoyloxy-propyl acetate）の構造データは以下のとおりである。
1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ 1.94 (quint, J = 6.8 Hz, 2H), 2.02 (s, 3H), 3.55 (t, J = 6.3 Hz, 2H), 4.19 (t, J = 6.3 Hz 2H), 4,50(s, 2H), 7.25-7.37 (m, 5H); 13C NMR (100 MHz, CDCl3) δ 20.83, 28.90, 61.58, 66.50, 72.86, 127.50, 128.27, 138.21, 171.00; IR (nujol, ν/ cm-1) 3088 (m), 2860 (S), 2780 (m), 1739 (S), 1653 (w), 1496 (m), 1455 (m), 1386 (w), 1243 (w), 1075 (w), 1045 (w), 970 (w), 738 (m), 699 (m), 607 (m): Anal Calcd forC12H16O3: C, 69.21; H, 7.74; Found: C, 69.19; H, 7.84.
【００５５】
実施例５−９で得られた２−デシニルアセテート（2-Decynyl acetate）の構造データは以下のとおりである。
1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ 0.88 (t, J = 6.8 Hz, 3H), 1.22-1.34 (m, 8H), 1.51 (quint, J = 7.3 Hz, 2H), 2.10 (s, 3H), 2.22 (dt, J = 2.1 Hz, 2H), 4.66 (t, J = 2.1 Hz, 2H); 13C NMR (100 MHz, CDCl3) δ 14.07, 18.72, 20.79, 22.56, 28.33, 28.70, 31.55, 31.66, 52.87, 73.75, 87.75, 170.38; IR (nujol, ν/ cm-1) 2931 (s), 2858 (s), 1751 (s), 1465 (m), 1437 (m), 1378 (m), 1359 (m), 1224 (s), 1150 (m), 1025 (m), 967 (m), 625 (w): Anal Calcd for C12H20O2: C,73.43; H,10.27; Found: C, 73.54; H,10.11.
【００５６】
実施例５−１０で得られた９−ドデシニルアセテート（9-Dodecynyl acetate）の構造データは以下のとおりである。
1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ 1.12 (t, J = 7.4 Hz, 3H), 1.22-1.40 (quint, J = 6.9 Hz, 2H), 1.61 (quint, J = 6.9 Hz, 2H), 2.45 (s, 3H), 2.15-2.20 (m, 4H), 4.05 (t, J = 6.8 Hz, 2H); 13C NMR (100 MHz, CDCl3) δ 12.38, 14.34, 18.67, 21.01, 25.81, 28.69, 28.99, 29.03, 29.10, 64.61, 79.44, 81.60, 171.27; IR (nujol, ν/ cm-1) 2973 (w), 2932 (s), 2857 (m), 1742 (s), 1464 (w), 1387 (w), 1241 (s), 1037 (m), 665 (w), 605 (m).
【００５７】
実施例６（環式ジケトンとアリルアルコールの反応）
実施例１において、１，３−ジケトンとして、２−アセチルシクロヘキサノン２当量を使用し、アルコールとしてアリルアルコール１当量を使用し、インジウムトリフラートの添加量を５モル％にした以外は実施例１と同様にして反応を行い、下記式（５）に示されるケトエステルを合成した。得られた反応混合物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで単離精製して求めた収率は９３％であり、単離することなく１Ｈ−ＮＭＲを用いて求めた収率は９６％であった。６員環に含まれるカルボニル基が選択的に求核攻撃を受けたケトエステルが収率良く得られた。
【００５８】
【化２０】
【００５９】
実施例７（水の検討）
実施例１において、１，３−ジケトンとして、ジベンゾイルメタン１当量を使用し、求核剤として水５当量を使用し、反応温度を１１５℃にした以外は、実施例１と同様にして反応を行い、得られた反応混合物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで単離精製したところ、下記式（６）に示されるように安息香酸が６０％の収率で得られた。これは、水がアルコールと同様に求核攻撃を行った結果であると考えられ、１，３−ジケトンからカルボン酸を合成できることが確認された。また、このとき同時にアセトフェノンの生成も確認されており、１，３−ジケトンからの脱アシル化反応によるケトンの生成も確認された。
【００６０】
【化２１】
【００６１】
実施例８（アミンの検討）
実施例１において、２，４−ペンタンジオン２当量を使用し、求核剤としてモルホリン１当量を使用し、インジウムトリフラートの添加量を５モル％にした以外は、実施例１と同様にして反応を行い、得られた反応混合物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで単離精製したところ、下記式（７）に示されるアミドが８９％の収率で得られた。これは、アミンがアルコールと同様に求核攻撃を行った結果であると考えられ、１，３−ジケトンからアミドを収率良く合成できることが確認された。
【００６２】
【化２２】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記式（I）
【化１】
［式中、Ｒ１及びＲ４は、それぞれ独立して水素原子、置換基を有してもよいアルキル基、置換基を有してもよいアルケニル基、置換基を有してもよいアルキニル基、置換基を有してもよいアリール基、置換基を有してもよいアリールアルキル基、置換基を有してもよいアリールアルケニル基、置換基を有してもよいアリールアルキニル基、置換基を有してもよいシクロアルキル基、置換基を有してもよい複素環基であり；Ｒ２及びＲ３は、それぞれ独立して水素原子、ハロゲン原子、置換基を有してもよいアルキル基、置換基を有してもよいアルケニル基、置換基を有してもよいアルキニル基、置換基を有してもよいアリール基、置換基を有してもよいアリールアルキル基、置換基を有してもよいアリールアルケニル基、置換基を有してもよいアリールアルキニル基、置換基を有してもよいシクロアルキル基、置換基を有してもよい複素環基、保護されていてもよい水酸基、アルコキシ基、アリーロキシ基、アルデヒド基、保護されていてもよいカルボキシル基又はその塩、アルキルカルボニル基、アリールカルボニル基、アルキロキシカルボニル基、アリーロキシカルボニル基、アルキルカルボニロキシ基、アリールカルボニロキシ基、保護されていてもよいアミノ基、アルキルアミノ基、アリールアミノ基、アンモニウム基、アルキルアンモニウム基、アリールアンモニウム基、保護されていてもよいチオール基、アルキルチオ基、アリールチオ基、保護されていてもよいスルフィン酸基又はその塩、アルキルスルフィニル基、アリールスルフィニル基、保護されていてもよいスルホン酸基又はその塩、アルキルスルホニル基、アリールスルホニル基、アルキルアゾ基、アリールアゾ基、保護されていてもよいリン酸基又はその塩、保護されていてもよい亜リン酸基又はその塩、シアノ基、ニトロ基又はアジド基であり；Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４は、相互に結合して環を形成してもよい。］
で示される１，３−ジカルボニル化合物と、下記式（II）
【化２】
［式中、−Ｘ−は、−Ｏ−、−Ｓ−又は−ＮＲ６−を示し；Ｒ５及びＲ６は、それぞれ独立して水素原子、置換基を有してもよいアルキル基、置換基を有してもよいアルケニル基、置換基を有してもよいアルキニル基、置換基を有してもよいアリール基、置換基を有してもよいアリールアルキル基、置換基を有してもよいアリールアルケニル基、置換基を有してもよいアリールアルキニル基、置換基を有してもよいシクロアルキル基、置換基を有してもよい複素環基であり；Ｒ５及びＲ６は、相互に結合して環を形成してもよく、Ｒ５又はＲ６が式（I）におけるＲ１、Ｒ２、Ｒ３又はＲ４と結合していてもよい。］
で示される化合物を反応させることを特徴とする、下記式（III）
【化３】
［式中、Ｘ、Ｒ１及びＲ５は、上記式（I）及び式（II）と同じ。］
で示される、エステル、カルボン酸及びアミドからなる群から選択される１種の化合物の製造方法。
【請求項２】
式（I）で示される１，３−ジカルボニル化合物において、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４が相互に結合して環を形成していて、式（III）で示される化合物が、ケトエステル、ケトカルボン酸及びケトアミドからなる群から選択される１種の化合物である請求項１記載の製造方法。
【請求項３】
式（I）で示される１，３−ジカルボニル化合物におけるＲ１、Ｒ２、Ｒ３又はＲ４と、式（II）で示される化合物におけるＲ５又はＲ６が相互に結合していて、式（III）で示される化合物が、ケトエステル、ケトカルボン酸及びケトアミドからなる群から選択される１種の化合物である請求項１記載の製造方法。
【請求項４】
金属化合物からなるルイス酸触媒の存在下に反応させる請求項１〜３のいずれか記載の製造方法。
【請求項５】
前記触媒が、周期表の第３〜１３族に属する金属の化合物である請求項４記載の製造方法。
【請求項６】
前記触媒がインジウム化合物である請求項５記載の製造方法。
【請求項７】
前記触媒が、有機酸の金属塩である請求項４〜６のいずれか記載の製造方法。
【請求項８】
式（I）で示される１，３−ジカルボニル化合物と式（II）で示される化合物の濃度をいずれも１モル／Ｌ以上として反応させる請求項１〜７のいずれか記載の製造方法。
【請求項９】
６０〜２００℃の反応温度で反応させる請求項１〜８のいずれか記載の製造方法。
【請求項１０】
下記式（I）
【化４】
［式中、Ｒ１及びＲ４は、それぞれ独立して水素原子、置換基を有してもよいアルキル基、置換基を有してもよいアルケニル基、置換基を有してもよいアルキニル基、置換基を有してもよいアリール基、置換基を有してもよいアリールアルキル基、置換基を有してもよいアリールアルケニル基、置換基を有してもよいアリールアルキニル基、置換基を有してもよいシクロアルキル基、置換基を有してもよい複素環基であり；Ｒ２及びＲ３は、それぞれ独立して水素原子、ハロゲン原子、置換基を有してもよいアルキル基、置換基を有してもよいアルケニル基、置換基を有してもよいアルキニル基、置換基を有してもよいアリール基、置換基を有してもよいアリールアルキル基、置換基を有してもよいアリールアルケニル基、置換基を有してもよいアリールアルキニル基、置換基を有してもよいシクロアルキル基、置換基を有してもよい複素環基、保護されていてもよい水酸基、アルコキシ基、アリーロキシ基、アルデヒド基、保護されていてもよいカルボキシル基又はその塩、アルキルカルボニル基、アリールカルボニル基、アルキロキシカルボニル基、アリーロキシカルボニル基、アルキルカルボニロキシ基、アリールカルボニロキシ基、保護されていてもよいアミノ基、アルキルアミノ基、アリールアミノ基、アンモニウム基、アルキルアンモニウム基、アリールアンモニウム基、保護されていてもよいチオール基、アルキルチオ基、アリールチオ基、保護されていてもよいスルフィン酸基又はその塩、アルキルスルフィニル基、アリールスルフィニル基、保護されていてもよいスルホン酸基又はその塩、アルキルスルホニル基、アリールスルホニル基、アルキルアゾ基、アリールアゾ基、保護されていてもよいリン酸基又はその塩、保護されていてもよい亜リン酸基又はその塩、シアノ基、ニトロ基又はアジド基であり；Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４は、相互に結合して環を形成してもよい。］
で示される１，３−ジカルボニル化合物と、下記式（II）
【化５】
［式中、−Ｘ−は、−Ｏ−、−Ｓ−又は−ＮＲ６−を示し；Ｒ５及びＲ６は、それぞれ独立して水素原子、置換基を有してもよいアルキル基、置換基を有してもよいアルケニル基、置換基を有してもよいアルキニル基、置換基を有してもよいアリール基、置換基を有してもよいアリールアルキル基、置換基を有してもよいアリールアルケニル基、置換基を有してもよいアリールアルキニル基、置換基を有してもよいシクロアルキル基、置換基を有してもよい複素環基であり；Ｒ５及びＲ６は、相互に結合して環を形成してもよく、Ｒ５又はＲ６が式（I）におけるＲ１、Ｒ２、Ｒ３又はＲ４と結合していてもよい。］
で示される化合物を反応させることを特徴とする、下記式（IV）
【化６】
［式中、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４は、上記式（I）及び式（II）と同じ。］
で示されるケトンの製造方法。
【請求項１】
下記式（I）
【化１】
［式中、Ｒ１及びＲ４は、それぞれ独立して水素原子、置換基を有してもよいアルキル基、置換基を有してもよいアルケニル基、置換基を有してもよいアルキニル基、置換基を有してもよいアリール基、置換基を有してもよいアリールアルキル基、置換基を有してもよいアリールアルケニル基、置換基を有してもよいアリールアルキニル基、置換基を有してもよいシクロアルキル基、置換基を有してもよい複素環基であり；Ｒ２及びＲ３は、それぞれ独立して水素原子、ハロゲン原子、置換基を有してもよいアルキル基、置換基を有してもよいアルケニル基、置換基を有してもよいアルキニル基、置換基を有してもよいアリール基、置換基を有してもよいアリールアルキル基、置換基を有してもよいアリールアルケニル基、置換基を有してもよいアリールアルキニル基、置換基を有してもよいシクロアルキル基、置換基を有してもよい複素環基、保護されていてもよい水酸基、アルコキシ基、アリーロキシ基、アルデヒド基、保護されていてもよいカルボキシル基又はその塩、アルキルカルボニル基、アリールカルボニル基、アルキロキシカルボニル基、アリーロキシカルボニル基、アルキルカルボニロキシ基、アリールカルボニロキシ基、保護されていてもよいアミノ基、アルキルアミノ基、アリールアミノ基、アンモニウム基、アルキルアンモニウム基、アリールアンモニウム基、保護されていてもよいチオール基、アルキルチオ基、アリールチオ基、保護されていてもよいスルフィン酸基又はその塩、アルキルスルフィニル基、アリールスルフィニル基、保護されていてもよいスルホン酸基又はその塩、アルキルスルホニル基、アリールスルホニル基、アルキルアゾ基、アリールアゾ基、保護されていてもよいリン酸基又はその塩、保護されていてもよい亜リン酸基又はその塩、シアノ基、ニトロ基又はアジド基であり；Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４は、相互に結合して環を形成してもよい。］
で示される１，３−ジカルボニル化合物と、下記式（II）
【化２】
［式中、−Ｘ−は、−Ｏ−、−Ｓ−又は−ＮＲ６−を示し；Ｒ５及びＲ６は、それぞれ独立して水素原子、置換基を有してもよいアルキル基、置換基を有してもよいアルケニル基、置換基を有してもよいアルキニル基、置換基を有してもよいアリール基、置換基を有してもよいアリールアルキル基、置換基を有してもよいアリールアルケニル基、置換基を有してもよいアリールアルキニル基、置換基を有してもよいシクロアルキル基、置換基を有してもよい複素環基であり；Ｒ５及びＲ６は、相互に結合して環を形成してもよく、Ｒ５又はＲ６が式（I）におけるＲ１、Ｒ２、Ｒ３又はＲ４と結合していてもよい。］
で示される化合物を反応させることを特徴とする、下記式（III）
【化３】
［式中、Ｘ、Ｒ１及びＲ５は、上記式（I）及び式（II）と同じ。］
で示される、エステル、カルボン酸及びアミドからなる群から選択される１種の化合物の製造方法。
【請求項２】
式（I）で示される１，３−ジカルボニル化合物において、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４が相互に結合して環を形成していて、式（III）で示される化合物が、ケトエステル、ケトカルボン酸及びケトアミドからなる群から選択される１種の化合物である請求項１記載の製造方法。
【請求項３】
式（I）で示される１，３−ジカルボニル化合物におけるＲ１、Ｒ２、Ｒ３又はＲ４と、式（II）で示される化合物におけるＲ５又はＲ６が相互に結合していて、式（III）で示される化合物が、ケトエステル、ケトカルボン酸及びケトアミドからなる群から選択される１種の化合物である請求項１記載の製造方法。
【請求項４】
金属化合物からなるルイス酸触媒の存在下に反応させる請求項１〜３のいずれか記載の製造方法。
【請求項５】
前記触媒が、周期表の第３〜１３族に属する金属の化合物である請求項４記載の製造方法。
【請求項６】
前記触媒がインジウム化合物である請求項５記載の製造方法。
【請求項７】
前記触媒が、有機酸の金属塩である請求項４〜６のいずれか記載の製造方法。
【請求項８】
式（I）で示される１，３−ジカルボニル化合物と式（II）で示される化合物の濃度をいずれも１モル／Ｌ以上として反応させる請求項１〜７のいずれか記載の製造方法。
【請求項９】
６０〜２００℃の反応温度で反応させる請求項１〜８のいずれか記載の製造方法。
【請求項１０】
下記式（I）
【化４】
［式中、Ｒ１及びＲ４は、それぞれ独立して水素原子、置換基を有してもよいアルキル基、置換基を有してもよいアルケニル基、置換基を有してもよいアルキニル基、置換基を有してもよいアリール基、置換基を有してもよいアリールアルキル基、置換基を有してもよいアリールアルケニル基、置換基を有してもよいアリールアルキニル基、置換基を有してもよいシクロアルキル基、置換基を有してもよい複素環基であり；Ｒ２及びＲ３は、それぞれ独立して水素原子、ハロゲン原子、置換基を有してもよいアルキル基、置換基を有してもよいアルケニル基、置換基を有してもよいアルキニル基、置換基を有してもよいアリール基、置換基を有してもよいアリールアルキル基、置換基を有してもよいアリールアルケニル基、置換基を有してもよいアリールアルキニル基、置換基を有してもよいシクロアルキル基、置換基を有してもよい複素環基、保護されていてもよい水酸基、アルコキシ基、アリーロキシ基、アルデヒド基、保護されていてもよいカルボキシル基又はその塩、アルキルカルボニル基、アリールカルボニル基、アルキロキシカルボニル基、アリーロキシカルボニル基、アルキルカルボニロキシ基、アリールカルボニロキシ基、保護されていてもよいアミノ基、アルキルアミノ基、アリールアミノ基、アンモニウム基、アルキルアンモニウム基、アリールアンモニウム基、保護されていてもよいチオール基、アルキルチオ基、アリールチオ基、保護されていてもよいスルフィン酸基又はその塩、アルキルスルフィニル基、アリールスルフィニル基、保護されていてもよいスルホン酸基又はその塩、アルキルスルホニル基、アリールスルホニル基、アルキルアゾ基、アリールアゾ基、保護されていてもよいリン酸基又はその塩、保護されていてもよい亜リン酸基又はその塩、シアノ基、ニトロ基又はアジド基であり；Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４は、相互に結合して環を形成してもよい。］
で示される１，３−ジカルボニル化合物と、下記式（II）
【化５】
［式中、−Ｘ−は、−Ｏ−、−Ｓ−又は−ＮＲ６−を示し；Ｒ５及びＲ６は、それぞれ独立して水素原子、置換基を有してもよいアルキル基、置換基を有してもよいアルケニル基、置換基を有してもよいアルキニル基、置換基を有してもよいアリール基、置換基を有してもよいアリールアルキル基、置換基を有してもよいアリールアルケニル基、置換基を有してもよいアリールアルキニル基、置換基を有してもよいシクロアルキル基、置換基を有してもよい複素環基であり；Ｒ５及びＲ６は、相互に結合して環を形成してもよく、Ｒ５又はＲ６が式（I）におけるＲ１、Ｒ２、Ｒ３又はＲ４と結合していてもよい。］
で示される化合物を反応させることを特徴とする、下記式（IV）
【化６】
［式中、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４は、上記式（I）及び式（II）と同じ。］
で示されるケトンの製造方法。
【公開番号】特開２００８−２２２６０６（Ｐ２００８−２２２６０６Ａ）
【公開日】平成２０年９月２５日（２００８．９．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−６０９４８（Ｐ２００７−６０９４８）
【出願日】平成１９年３月９日（２００７．３．９）
【出願人】（５０４１４７２４３）国立大学法人 岡山大学 (444)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年９月２５日（２００８．９．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年３月９日（２００７．３．９）
【出願人】（５０４１４７２４３）国立大学法人 岡山大学 (444)
【Ｆターム（参考）】
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