説明

エーテルを製造する方法

【課題】市場から容易に入手が可能であり、かつ、安価である触媒を用いて、一段階でカルボン酸エステル又はラクトンを原料として用いて、対応するエーテルを製造する方法を提供すること。
【解決手段】臭化インジウムを触媒とし、下記の化学式(1)で示されるシラン化合物を還元剤として用いて、カルボン酸エステル又はラクトンから対応するエーテルを製造する方法。


式中、R、R及びRは、互いに同一又は異なる官能基又は原子から選ばれる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、容易に入手が可能な触媒を用いて、一段階でカルボン酸エステル又はラクトンから対応するエーテルを製造する方法に関する。
【背景技術】
【0002】
エーテルは、エステルの変換により製造することが可能であることから、エーテルを原料として用いて、新たな化学特性をもつ生理活性物質の創出が可能である。また、エーテルは多くの場合、芳香性物質であることから、香料、食品業界で必要な原料物質を簡便に産出・供給することが可能である。
【0003】
エーテルを製造する方法として、これまでに、金属触媒を用いてエステルを還元して製造する方法が知られている。例えば、化学式(2)に示すように、二塩化チタノセン(CpTiCl)及びトリエチルシランを用いてラクトンからエーテルを製造する方法(非特許文献1)、及び化学式(3)に示すように、リチウムアルミニウムハイドライド(LiAlH)とトリエチルシランを用いてラクトンからエーテルを製造する方法(非特許文献2)が知られている。
【0004】
【化1】

【0005】
【化2】

【0006】
これらの方法によると、中間体(ヘミアセタール)を一度単離してから再び還元する、という二段階の工程を必要とする。
【0007】
エーテルを製造する他の方法として、マンガンカルボニルアセチル錯体、例えば、(L)(CO)MnC(O)CH[L=PPh又はCO]を触媒とし、PhSiHを用いて、RC(=O)OR’からシリルアセタール(RCH(OSiR”)OR‘)を経由してRCHOR’を製造する方法(非特許文献3)及び橋かけアセナフチレン配位子を持つトリルテニウムカルボニルクラスタ(μ、η:η:η5−アセナフチレン)Ru(CO)を触媒とし、トリアルキルシランを還元剤として用いてエステルからエーテルを製造する方法(非特許文献4)が知られている。
【0008】
これらの方法によると、遷移金属であるマンガンやルテニウムからなる触媒を別途に合成する必要があり、また、マンガンやルテニウムは高価な金属である。
【非特許文献1】J.Org.Chem.,(1998) 63 (7) p.2360
【非特許文献2】J.Org.Chem.,(1981) 46 (11) p.2417
【非特許文献3】J.Am.Chem.Soc.,(1995) 117 (40)p.10139
【非特許文献4】J.Org.Chem.,(1998) 67 (14) p.4985.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
本発明は、市場から容易に入手が可能であり、かつ、安価な触媒を用いて、一段階でカルボン酸エステル又はラクトンから、対応するエーテルを製造する方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本発明者らは、本発明の目的を達成するために鋭意、研究を行った結果、臭化インジウムを触媒とし、有機シラン化合物を還元剤として用いて、カルボン酸エステル又はラクトンを還元することにより、一段階で効率よくエーテルを製造できることを見出し、本発明を完成させるに至った。
【0011】
すなわち、本発明は以下のとおりである。
(1)臭化インジウムを触媒として用い、化学式(1)で示されるシラン化合物を還元剤として用いて、カルボン酸エステル又はラクトンから対応するエーテルを製造する方法。
【0012】
【化3】

【0013】
(2)前記カルボン酸エステルは、カルボニル基の隣の酸素原子に結合している炭素原子に、水素原子及び飽和脂肪族炭化水素基から選ばれる少なくとも2つが結合したものである(1)に記載のエーテルを製造する方法。
【0014】
(3)前記カルボン酸エステルは、カルボニル炭素に飽和脂肪族炭化水素基が結合したものである(1)に記載のエーテルを製造する方法。
【0015】
(4)化学式(1)で示されるシラン化合物において、R,R及びRは、互いに同一又は異なるR又はXR(Rは、炭素数1〜4のアルキル基、又はアリール基、Xはヘテロ原子)である(1)に記載のエーテルを製造する方法。
【発明の効果】
【0016】
本発明によると、市場から容易に入手が可能で安価な触媒を用いて、一段階でカルボン酸エステル又はラクトンから対応するエーテルを容易に製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0017】
本発明において、カルボン酸エステル又はラクトンを還元してエーテルを製造するに際して、触媒として臭化インジウムを用いることが極めて重要である。臭化インジウム以外のインジウム化合物、例えば、塩化インジウム、酢酸インジウム、インジウムトリフラート等を用いた場合には、エーテル化反応は進行しない。
【0018】
本発明の出発物質として用いられるカルボン酸エステルは、エステル基を挟む炭素鎖の長さや形態(直鎖や枝分かれ、環状や非環状等)には制限がなく、任意のカルボン酸エステルを用いることができる。カルボン酸エステルとして、例えば、飽和又は不飽和の脂肪族カルボン酸エステル、芳香族カルボン酸エステル、飽和又は不飽和の脂環式カルボン酸エステル、複素環を有するエステルが挙げられる。これらのエステルは、アルキル基、アルコキシ基、ニトロ基、アミノ基、等の官能基、ハロゲン原子等で置換されていてもよい。芳香族、及び飽和又は不飽和の脂環族のカルボン酸エステルは、脂肪族基を介してカルボキシル基と結合していてもよい。
【0019】
高い収率でエーテルを製造する上で、カルボン酸エステルは、化学式(4)に示すように、カルボニル基の隣の酸素原子に結合している炭素原子に、水素原子及び飽和脂肪族炭化水素基から選ばれる少なくとも2つが結合したものが好ましい。脂肪鎖の長さは制限されず、炭素数は、好ましくは1〜15である。脂肪鎖には側鎖又は末端に芳香環、脂環、複素環等が結合していてもよく、これらに置換基が結合していてもよい。
【0020】
【化4】

【0021】
また、高い収率でエーテルを製造する上で、カルボン酸エステルは、カルボニル炭素に飽和脂肪族炭化水素基が結合したものが好ましい。
【0022】
本発明によると、公知のウィリアムソン合成(エーテル合成)では困難であった枝分かれした側鎖をもつエーテルも、対応するカルボン酸エステルから容易に製造することができる。また。非対称エーテルを製造するのに、従来は二つの非対称アルコールの脱水縮合反応を利用していたが、これは平衡反応であるため、生成する水を除去する必要があった。しかし、本発明の方法によると、そのような必要がない。
【0023】
更に、ベンゼン環上にニトロ基のような還元反応に弱い置換基(ニトロ基は、通常アミノ基に変換されてしまう場合が多い)がある場合においても、エステル部位のみが選択的に還元されてエーテル体が得られる。同様に、1級炭素上に、臭素等のハロゲンが結合しているエステル体においてもハロゲン部位は還元されず、エステル部にのみが還元される。本発明は、ベンゼン環だけでなく、チオフェンのような複素環を有するエステル体にも適用することができる。
【0024】
本発明によると、出発物質として、ラクトンを使用することができる。ラクトンとしては任意のものを使用することができる。例えば、化学式(5)で示す単環式、化学式(6)で示す多環式ラクトンを使用することができる。ラクトンは置換基を有していても、いなくてもよい。
【0025】
【化5】

【0026】
【化6】

【0027】
化学式(5)で示すラクトンを使用した場合は、化学式(7)で示すエーテルが、化学式(6)で示すラクトンを使用した場合、化学式(8)に示すエーテルが製造される。
【0028】
【化7】

【0029】
【化8】

【0030】
本発明において、還元剤として、化学式(1)で示されるシラン化合物が用いられる。
【0031】
【化9】

式中、R、R及びRは、互いに同一又は異なる官能基又は原子から選ばれる。
【0032】
好ましい官能基又は原子の例として、水素原子、ハロゲン原子、アミノ基、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、チオアルキル基、アルキルアミノ基、アリール基、アリールアミノ基、ビニル基、シロキシ基、オルガノシロキシ基、オルガノシリル基、複素環基が挙げられる。アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、チオアルキル基、アルキルアミノ基、オルガノシロキシ基、オルガノシリル基等における炭素数には制限がないが、一般には炭素数1〜18である。これらは直鎖状、分岐状、環状の構造であってもよい。これらの中で、R、R及びRの、好ましくは少なくとも1つ、より好ましくは少なくとも2つ、更に好ましくは3つが炭素数1〜4のアルキル基である。
また、化学式(9)に示すように、分子内に2つのシリル基をもつシラン(Rがオルガノシリル基である場合に相当)も反応に用いることができる。化学式(9)におけるnは限定されないが、1〜4が好ましい。
【0033】
【化10】

【0034】
化学式(1)において、R、R及びRは、互いに同一又は異なるR又はXR(Rは炭素数1〜4のアルキル基又はアリール基、Xはヘテロ原子)が好ましい。
【0035】
カルボン酸エステル又はラクトンから対応するエーテルを製造する場合、溶媒中に、エステル又はラクトンを溶解し、触媒と、還元剤としてシラン化合物を添加して加熱することによって行われる。
【0036】
溶媒としては、例えば、トリクロロメタン、ベンゼン、トルエン、アセトニトリル等が用いられる。カルボン酸エステル又はラクトンに対して、臭化インジウム触媒の割合は、2〜100質量%、好ましくは5〜10質量%、シラン化合物の量は3〜5等量、好ましくは3.4〜4.0等量、臭化インジウムとシラン化合物の割合は、シラン化合物100に対して、臭化インジウム1〜2(モル数換算)である。
【0037】
反応温度は、通常、60〜80℃が用いられる。
【実施例】
【0038】
以下、本発明を実施例によって具体的に説明する。
【0039】
[製造例1]
エステルの準備
実施例に用いた原料エステル1a〜1jを表1に示す。2−フェニルエチルアセテート(1a)、ベンジルアセテート(1b)、2−フェニルエチルイソブタノエート(1f)及びエチルベンゾエート(1h)、ラクトン(1k、1l)は、東京化成工業株式会社から購入した。フェニルブチレート(1e)及びフェネチルイソブチレート(1g)はアルドリッチ株式会社から購入した。
【0040】
他の原料は、以下の方法により対応するアルコールとアセチルクロライドから合成した。
窒素雰囲気下、室温において、無水ジエチルエーテル20mL中に、アルコール10mmol、アセチルクロライド20mmol及びトリエチルアミン20mmolを注射器で連続的に加えた。反応混合物を2時間、攪拌し、生成した沈殿物をろ過し、水で洗浄した。有機層を無水NaSO上で乾燥し、減圧下で蒸発させた。粗生成物をシリカゲルクロマトグラフィー(ヘキサン:AcOEt=8:2)で精製し、表1に示すエステルを製造した。
【0041】
【表1】

【0042】
H NMRスペクトルは、内部標準としてテトラメチルシランを使って、500MHzで測定した。13C NMRスペクトルは、内部標準として、クロロホルム(77.0ppm)の中心ピークを使って125MHzで測定した。高分解質量分析はマトリックスとして、NBA(3−ニトロベンジルアルコール)を使って測定した。
【0043】
4−ニトロエチルアセテート(1c)
H NMR(500MHZ,CDCl)δ2.01(s,3H),3.03(t,2H,J=6.5Hz),4.30(t,2H,J=6.5Hz),7.36(d,2H,J=8.5Hz),8.14(d,2H,J=8.5Hz);13C NMR(125MHz,CDCl)δ20.5,34.9,63.8,123.7,129.7,145.7,146.9,170.8;MS(EI)m/z209(M),151
(100%)
【0044】
3−フェニルプロピルアセテート(1d)
H NMR(500MHZ,CDCl)δ1.97(quint,2H,J=0.7Hz),2.05(s,3H),2.69(t,2H,J=7.0Hz),4.09(t,2H,J=7.0),7.18−7.30(m,5H);13C NMR(125MHz,CDCl)δ20.9,30.2,32.2,63.8,126.0,128.3,128.4,141.2,171.1;MS(EI):m/z(M),91(100%).
【0045】
n−デシルアセテート(1i)
H NMR(500MHZ,CDCl)δ0.85(t,3H,J=7.0Hz),1.23−1.40(m,14H),1.58(quint,2H,J=7.0Hz);2.01(s,3H),4.02(t,2H,J=7.0Hz),13C NMR(125MHz,CDCl)δ14.0,20.9,22.6,25.9,28.6,29.2,29.3,29.5,(d),31.8,64.6,171.2;MS(FAB):m/z201(M+N,100%).
【0046】
2−デシルアセテート(1j)
H NMR(500MHZ,CDCl)δ0.88(t,3H,J=7.0Hz),1.21(t,3H,J=6.5Hz),1.26−1.30(m,12H),1.46(m,1H),1.58(m,1H),2.03(s,3H),4.89(sex,1H,J=6.5Hz);13C NMR(125MHz,CDCl)δ14.1,19.9,21.4,22.6,25.4,29.2,29.4,29.5,31.8,35.9,71.1,170.8;MS(EI)m/z200(M),103(100%).
【0047】
[実施例1〜10]
窒素雰囲気中、スクリューキャップ付きのバイアル瓶に入った、蒸留クロロホルム溶液0.6mL中に、エステル(0.6mmol)、InBr(10.6mg、0.0300mmol)及びトリエチルシラン(380μL、2.40mmol)を連続的に添加し、バイアル瓶をPTFE膜を備えたキャップでシールした。反応混合物を60℃で攪拌を続けると、溶液は無色から黄色を経てオレンジ色に変色した。反応は、出発物質のエステルが消費されるまでガスクロマト分析により監視した。反応終了後、水(3mL)を加えて、オレンジ色の懸濁液の色が消えるまで、連続的に攪拌した。水相をジクロロメタン(15mL)で抽出し、無水NaSO上で乾燥し、減圧下で蒸発させた。粗生成品をフラッシュカラムクロマトグラフィー(SiO/ヘキサン:AcOEt=99:1)で精製し、対応するエーテルを製造した。
【0048】
エチルフェニルエーテル(2a)
H NMR(500MHZ,CDCl)δ1.20(t,3H,J=7.5Hz),2.90(t,2H,J=7.5Hz),3.50(q,2H,J=7.5Hz),3.63(t,2H,J=7.5Hz),7.22(m,3H),7.28(m,2H),;13C NMR(125MHz,CDCl)δ15.2,36.4,66.2,71.6,126.1,128.3,128.9,139.0;MS(EI)m/z150(M),105(100%).
【0049】
エチルベンジルエーテル(2b)
H NMR(500MHZ,CDCl)δ1.25(t,3H,J=7.0Hz),3.54(q,2H,J=7.0Hz),4.51(s,2H),7.26(m,1H),7.33(m,4H);13C NMR(125MHz,CDCl)δ15.2,65.7,72.7,127.5,127.7,128.3,138.6;MS(EI):m/z136(M),91(100%).
【0050】
エチル−4−ニトロフェニルエーテル(2c)
H NMR(500MHZ,CDCl)δ1.19(t,3H,J=7.0Hz),2.98(t,2H,J=7.0Hz),3.49(t,2H,J=7.0Hz),3.67(t,2H,J=7.0Hz),7.39(d,2H,J=8.5Hz),8.15(d,2H,J=8.5Hz);13C NMR(125MHz,CDCl)δ15.1,36.2,66.4,70.3,123.5,129.7,146.6,147.3;MS(FAB):m/z196(M+1,100%),HRMS(FAB):Calcd for C1014NO:196.0974,Found:196.0978.
【0051】
エチル−3−フェニルプロピルエーテル(2d)
H NMR(500MHZ,CDCl)δ1.21(t,3H,J=7.0Hz),1.90(m,2H),2.69(t,2H,J=7.0Hz),3.42(t,2H,J=7.0Hz),3.46(q,2H,J=7.0Hz)7.17(m,3H),7.27(m,2H);13C NMR(125MHz,CDCl)δ15.2,31.3,32.4,66.1,69.7,125.7,128.3,128.4,142.0;MS(EI):m/z164(M),118(100%).
【0052】
n−ブチルフェニルエーテル(2e)
H NMR(500MHZ,CDCl)δ0.91(t,3H,J=7.0Hz),1.35(sex,2H,J=7.0Hz),1.56(quint,2H,J=7.0Hz),2.89(t,2H,J=7.0Hz),3.43(t,2H,J=7.0Hz),3.62(t,2H,J=7.0Hz),7.20(m,3H),7.28(m,2H);13C NMR(125MHz,CDCl)δ13.9,19.3,31.8,36.4,70.8,71.8,126.1,128.3,128.9,139.1;MS(EI):m/z178(M),57(100%)
【0053】
フェニルイソブチルエーテル(2f)
H NMR(500MHZ,CDCl)δ0.89(d,6H,J=7.0Hz),1.84(m,1H),2.89(t,2H,J=7.0Hz),3.20(d,2H,J=6.5Hz),3.62(t,2H,J=7.0Hz),7.20(m,3H),7.28(m,2H);13C NMR(125MHz,CDCl)δ19.4,28.4,36.4,71.9,76.7,126.1,128.3,128.9,139.2,;MS(FAB):m/z178(M),105(100%);HRMS(FAB):Calcd for C1218O:178.1358,Found178.1337
【0054】
1−エトキシデカン(2i)
H NMR(500MHZ,CDCl)δ0.88(t,3H,J=7.0Hz),1.20(t,3H,J=7.0Hz)1.25−1.40(m,14H),1.57(quint,2H,J=7.0Hz),3.40(t,2H,J=7.0Hz),3.46(q,2H,J=7.0Hz);13C NMR(125MHz,CDCl)δ14.1,15.2,22.7,26.2,29.3,29.5,29.7,29.6,29.8,31.9,66.0,70.8;MS(EI):m/z186(M,100%).
【0055】
2−エトキシデカン(2j)
H NMR(500MHZ,CDCl)δ0.81(t,3H,J=7.0Hz),1.05(d,3H,J=6.0Hz),1.12(t,3H,J=7.0Hz),1.20−1.25(m,11H),1.28(brs,2H)1.45(brs,1H),3.29(sex,1H,J=6.0Hz),3.34(quint,1H,J=7.0Hz),3.46(quint,1H,J=7.0Hz);13C NMR(125MHz,CDCl)δ14.1,15.6,19.8,22.7,25.6,29.3,29.6,29.8,31.9,36.7,63.5,75.2;MS(EI):m/z186(M)73(100%).
【0056】
テトラヒドロフラン(2k)
H NMR(500MHz,CDCl)δ1.88(m,4H),3.76(m,4H);MS(EI)m/z72(M).
【0057】
イソクロマン(2l)
H NMR(500MHz,CDCl)δ2.86(t,2H,J=5.5Hz),3.97(t,2H,J=5.5Hz),4.77(s,2H),6.97(m,1H),7.11(m,1H),7.16(m,2H);13C NMR(CDCl)δ28.3,65.4,67.9,124.4,125.9,126.3,128.9,133.2,134.9;MS(EI)m/z134(M),104(100%)。
【産業上の利用可能性】
【0058】
本発明によると、エステル又はラクトンから直接、対応するエーテルを製造することが可能であるため、新たな化学的特性を持つ生理活性物質の創出が可能である。また、生成物が多くの場合、芳香性物質であることから、香料、食品業界で必要な原料物質を簡便に提供することができる。
本発明の方法では、還元剤として、水素ガス等を使用しないから、反応装置の小型化、簡略化が可能である。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
臭化インジウムを触媒として用い、化学式(1)で示されるシラン化合物を還元剤として用いて、カルボン酸エステル又はラクトンから対応するエーテルを製造する方法。
【化1】

(式中、R、R及びRは、互いに同一又は異なる官能基及び原子から選ばれる。)
【請求項2】
前記カルボン酸エステルは、カルボニル基の隣の酸素原子に結合している炭素原子に、水素原子及び飽和脂肪族炭化水素基から選ばれる少なくとも2つが結合したものである請求項1記載のエーテルを製造する方法。
【請求項3】
前記カルボン酸エステルは、カルボニル炭素に飽和脂肪族炭化水素基が結合したものである請求項1記載のエーテルを製造する方法。
【請求項4】
化学式(1)で示されるシラン化合物において、R,R及びRは、互いに同一又は異なるR又はXR(Rは、炭素数1〜4のアルキル基、又はアリール基、Xはヘテロ原子)である請求項1記載のエーテルを製造する方法。

【公開番号】特開2008−280303(P2008−280303A)
【公開日】平成20年11月20日(2008.11.20)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2007−127156(P2007−127156)
【出願日】平成19年5月11日(2007.5.11)
【出願人】(803000115)学校法人東京理科大学 (545)
【Fターム(参考)】