分岐脂肪酸の製造方法
【課題】工業的に入手可能な原料を用い、簡便かつ効率よく有用な分岐脂肪酸を製造する方法の提供
【解決手段】（ａ）次式（１）
（式中、ｎは９〜１７の整数を示す。）
で表される環状エステル類を酢酸溶媒中、臭化水素と反応させて次式（２）：Ｂｒ−（ＣＨ2）n−ＣＯ2Ｈ（式中、ｎは前記と同じ。）で表されるブロモカルボン酸を得、次いで
（ｂ）これと次式（３）：Ｒ1ＭｇＸ（式中、Ｒ1は、炭素数３〜８の分岐アルキル基を示し、Ｘはハロゲン原子を示す。）で表わされるグリニャール化合物を反応させることを特徴とする次式（４）：Ｒ1−（ＣＨ2）n−ＣＯ2Ｈ（式中、Ｒ1は、前記と同じ。ｎは前記と同じ。）で表される炭素数１３〜２６の分岐脂肪酸の製造方法。
【解決手段】（ａ）次式（１）
（式中、ｎは９〜１７の整数を示す。）
で表される環状エステル類を酢酸溶媒中、臭化水素と反応させて次式（２）：Ｂｒ−（ＣＨ2）n−ＣＯ2Ｈ（式中、ｎは前記と同じ。）で表されるブロモカルボン酸を得、次いで
（ｂ）これと次式（３）：Ｒ1ＭｇＸ（式中、Ｒ1は、炭素数３〜８の分岐アルキル基を示し、Ｘはハロゲン原子を示す。）で表わされるグリニャール化合物を反応させることを特徴とする次式（４）：Ｒ1−（ＣＨ2）n−ＣＯ2Ｈ（式中、Ｒ1は、前記と同じ。ｎは前記と同じ。）で表される炭素数１３〜２６の分岐脂肪酸の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、分岐脂肪酸の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
分岐脂肪酸は工業製品の添加剤、中間原料、化粧品、香粧品原料として広く利用されている。例えば、イソステアリン酸は乳化性能などの優れた機能を有し、種々の化粧品、香粧品に配合されている。また、長鎖アンテイソ脂肪酸は、ヒトの毛髪表面に存在する分岐脂肪酸であり、毛髪を保護し、滑らか感を付与する有用な脂肪酸である。
【０００３】
しかし、この重要な機能を有する長鎖アンテイソ脂肪酸は主に羊毛から抽出して用いられているが、特定の長鎖アンテイソ脂肪酸を単離することはきわめて難しく、混合物での利用に限られている。
【０００４】
一方、選択的な分岐脂肪酸の製造方法としては、炭素−炭素結合生成反応が報告されており、例えば、以下の方法が挙げられるが、いずれも工業的に簡便、安価に製造可能な方法ではない。
【０００５】
（Ｉ）ジリチウムテトラクロロキュープレイト等の銅触媒の存在下でジハロアルカンをハロアルキルマグネシウムと反応させ、次いで末端をカルボキシル化する方法（特許文献１）、ジカルボン酸のモノエステルを有機カドミウム化合物と反応させ、得られたケト酸を還元する方法（非特許文献１）。
これらの方法は、二つある同一の官能基の一方のみを選択的に変換する工程を含むため、収率が低いという問題があり、また、二つある同一の官能基の一方を保護基で保護して反応させる方法（非特許文献２）が報告されているが、反応工程が多く、操作が迂遠であるという問題がある。
【０００６】
（II）二種のグリニャール化合物とハロカルボン酸との炭素−炭素結合生成反応（非特許文献３）。
この方法は、二種のグリニャール化合物を用いるため基質汎用性が低く製造コスト面で良好でないという問題がある。また、用いたハロカルボン酸の１１−ブロモウンデカン酸は１０−ウンデセン酸にＨＢｒを付加させて製造したと考えられ、炭素数１１以上のハロカルボン酸の報告やその入手方法についても記載はなく、長鎖分岐脂肪酸の製造は確立されていなかった。
【０００７】
（III）ウィティヒ反応を利用した方法
i)ジオールから得られるホスホニウム塩とアルデヒドとをウィティヒ反応に付し、次いで還元し、さらに末端をカルボキシル化する方法（非特許文献４）。
【０００８】
ii)次式（Ｙ）で表わされる、分岐アルキルホスホニウム塩とアルデヒドとをウィティヒ反応に付し、次いで還元し、加水分解する方法（特許文献２）。
【０００９】
【化１】
【００１０】
（式中、Ｒ'1はメチル基又はエチル基を示し、Ｒ'2は飽和又は不飽和の炭化水素基を示し、Ｒ'3は炭素数１〜６のアルキル基又はアルケニル基を示し、ｍは４〜１６の整数を示す。）
【００１１】
iii)次式（Ｚ）で表わされる、ω-ホスホニウム脂肪酸エステルをナトリウムメチラート等の塩基存在下で分岐アルデヒドとウィティヒ反応に付した後、還元処理、塩基性触媒下で加水分解する方法（特許文献３）。
【００１２】
【化２】
【００１３】
（式中、Ｒ"1は炭素数１〜６のアルキル基又はアルケニル基を示し、Ｒ"2は飽和又は不飽和の炭化水素基を示し、Ｒ"3及びＲ"4はそれぞれメチル基又はエチル基を示し、Ｘ'はハロゲン原子を示し、ｋは５〜１６の数を示し、ｊは０又は１の数を示す。）
【００１４】
しかし、これらウィティヒ反応を反応工程に含む方法では、反応工程数が多く、大量のホスフィンが副生するという問題がある。
【００１５】
（IV）銅化合物存在下、グリニャール化合物とハロカルボン酸エステルから、カルボン酸エステルを生成し、加水分解することで、分岐脂肪酸を得る方法（特許文献４）。
この方法では、目的とするクロスカップリング反応以外にエステルとグリニャール化合物との副反応が生じ、収率の低下だけでなく副生物との分離という問題がある。
【特許文献１】特開昭６０−１６１９４６号公報
【特許文献２】特開平５−２５１０８号公報
【特許文献３】特開平６−１２８１９３号公報
【特許文献４】国際公開第２００６／０８３０３０号パンフレット
【非特許文献１】Biochemistry, 1987, 26, 4036-4044
【非特許文献２】Eur. J. Lipid Sci. Technol. 2003, 105, 627-632、Biosci. Biotechnol. Biochem. 2001, 65(2), 463-465
【非特許文献３】Tetrahedron Lett., 1976, 51, 4697-4700
【非特許文献４】J. Org. Chem., 1986, 51, 2751-2756
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
本発明は、工業的に入手可能な原料を用い、簡便かつ効率よく有用な分岐脂肪酸を製造する方法を提供することに関する。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明者は、分岐脂肪酸の製造方法について検討したところ、工業的に入手可能な次式（１）で表わされる環状エステルを用いて、２工程で、次式（４）で表わされる分岐脂肪酸を製造できることを見出した。
【００１８】
【化３】
【００１９】
（式中、ｎは９〜１７の整数を示し、Ｒ1は、炭素数３〜８の分岐アルキル基を示し、Ｘはハロゲン原子を示す。）
【００２０】
すなわち、本発明は、（ａ）式（１）で表される環状エステル類を酢酸溶媒中、臭化水素と反応させて式（２）で表されるブロモカルボン酸を得、次いで
（ｂ）これと式（３）で表わされるグリニャール化合物を反応させることを特徴とする式（４）で表される炭素数１３〜２６の分岐脂肪酸の製造方法に係るものである。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、分岐脂肪酸を、工業的に入手可能な原料から簡便かつ効率よく製造することができる。特に、本発明は毛髪の感触改善剤として有用なアンテイソ脂肪酸、イソ脂肪酸などの分岐脂肪酸の工業的製法として有用である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下に本発明の製造方法について説明する。
１．（ａ）工程
（ａ）工程は、式（１）で表される環状エステル類を酢酸溶媒中、臭化水素と反応させて式（２）で表されるブロモカルボン酸を得る反応である。
【００２３】
本発明の式（１）、（２）及び（４）中、ｎは９〜１７の整数を示すが、１１〜１５がより好ましく、１４及び１５がさらに好ましい。
【００２４】
すなわち、（ａ）工程によれば、例えば、１５−ペンタデカノリド、１６−ヘキサデカノリド、１２−ドデカノリド、１０−デカノリド、１１−ウンデカノリド、１３−トリデカノリド、１４−テトラデカノリド、１７−ヘプタデカノリド、１８−オクタデカノリド等の環状エステル類を用いて、１５−ブロモペンタデカン酸、１６−ブロモヘキサデカン酸、１２−ブロモドデカン酸、１０−ブロモデカン酸、１１−ブロモウンデカン酸、１３−ブロモトリデカン酸、１４−ブロモテトラデカン酸、１７−ブロモヘプタデカン酸、１８−ブロモオクタデカン酸等のブロモカルボン酸を製造でき、環状エステル類は１５−ペンタデカノリド、１６−ヘキサデカノリド、１２−ドデカノリドを用いるのが好ましく、１５−ペンタデカノリド、１６−ヘキサデカノリドを用いるのがさらに好ましい。
【００２５】
本工程の反応は、酢酸の存在下に行われ、酢酸を溶媒として行うことができる。
尚、その他の溶媒を酢酸と共に用いることも可能であるが、酢酸のみを溶媒とするのが好ましい。
その他の溶媒としては、例えば、テトラヒドロフラン、ジエチルエーテル、ジメチルエーテル、メトキシエタン、ｔ−ブチルメチルエーテル、イソプロピルエーテル、ジオキサン等のエーテル類；ヘキサン、シクロヘキサン、ヘプタン、イソオクタン、デカン等の炭化水素類；ｔ−ブタノール、メタノール、エタノール、イソプロパノール、ｎ−ブタノール等のアルコール類；ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類；ジメチルスルホキサイド等のスルホキサイド類；アセトン等のケトン類、アセトニトリル等のニトリル類及びこれらの混合物、水性溶媒等が挙げられる。
【００２６】
本工程は、開放系、密閉系いずれで行うこともできるが、密閉系で反応を行うことにより、反応がほぼ定量的に進行するので好ましい。なお、開放系でも、冷却管を備えた装置を用いて、臭化水素を過剰に使用することにより、５０％程度の収率で目的物を得ることができる（実施例３参照）。密閉系の反応装置としては、オートクレーブ等の耐熱耐圧装置であれば良く、内部に攪拌装置を有しているものが好ましい。
【００２７】
臭化水素の使用量は、環状エステル類１モルに対して１〜３倍モル用いるのが好ましく、１．０〜２．０倍モル用いるのがさらに好ましい。
【００２８】
酢酸の使用量は、環状エステル類に対して、０．１〜１０倍量が好ましく、０．５〜５倍量がより好ましい。
【００２９】
反応温度は、１０℃〜１５０℃が好ましく、５０℃〜１３０℃の範囲が特に好ましい。
反応時間は、１〜５０時間が好ましく、５〜２５時間がより好ましい。
【００３０】
２．（ｂ）工程
（ｂ）工程は、（ａ）工程で得られた式（２）で表わされるブロモカルボン酸と式（３）で表わされるグリニャール化合物を反応（クロスカップリング反応）させて、式（４）で表わされる分岐脂肪酸を得る反応である。
【００３１】
式（３）中、Ｒ1で表される炭素数３〜８の分岐アルキル基としては、例えば、ｉｓｏ−プロピル基、２−メチルプロピル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、２−メチルブチル基、３−メチルブチル基、２−メチルペンチル基、３−メチルペンチル基、４−メチルペンチル基、４−メチルヘキシル基、５−メチルヘキシル基、５−メチルヘプチル基、６−メチルヘプチル基等が挙げられる。このうち、炭素数３〜６の分岐アルキル基が好ましく、２−メチルプロピル基、ｉｓｏ−プロピル基、ｓｅｃ−ブチル基がより好ましく、ｓｅｃ−ブチル基がさらに好ましい。
【００３２】
式（３）中、Ｘで表されるハロゲン原子としては、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が挙げられ、塩素原子、臭素原子が好ましく、臭素原子がさらに好ましい。
【００３３】
すなわち、式（３）で表されるグリニャール化合物としては、ｓｅｃ−ブチルマグネシウムブロミド、ｉｓｏ−プロピルマグネシウムブロミド、２−メチルプロピルマグネシウムブロミド、２−メチルブチルマグネシウムブロミド、３−メチルペンチルマグネシウムブロミド、３−メチルブチルマグネシウムブロミド、４−メチルペンチルマグネシウムブロミド、ｔｅｒｔ−ブチルマグネシウムブロミド、２−メチルペンチルマグネシウムブロミド、４−メチルヘキシルマグネシウムブロミド、５−メチルヘキシルマグネシウムブロミド、５−メチルヘプチルマグネシウムブロミド、６−メチルヘプチルマグネシウムブロミド、ｓｅｃ−ブチルマグネシウムクロリド、ｉｓｏ−プロピルマグネシウムクロリド、２−メチルプロピルマグネシウムクロリド、２−メチルブチルマグネシウムクロリド、３−メチルペンチルマグネシウムクロリド、３−メチルブチルマグネシウムクロリド、４−メチルペンチルマグネシウムクロリド、ｔｅｒｔ−ブチルマグネシウムクロリド、２−メチルペンチルマグネシウムクロリド、４−メチルヘキシルマグネシウムクロリド、５−メチルヘキシルマグネシウムクロリド、５−メチルヘプチルマグネシウムクロリド、６−メチルヘプチルマグネシウムクロリド等が挙げられ、ｓｅｃ−ブチルマグネシウムブロミド、ｉｓｏ−プロピルマグネシウムブロミド、２−メチルプロピルマグネシウムブロミド、２−メチルブチルマグネシウムブロミド、３−メチルペンチルマグネシウムブロミド、３−メチルブチルマグネシウムブロミド、４−メチルペンチルマグネシウムブロミドが好ましく、ｓｅｃ−ブチルマグネシウムブロミド、ｉｓｏ−プロピルマグネシウムブロミド、２−メチルプロピルマグネシウムブロミドがより好ましく、ｓｅｃ−ブチルマグネシウムブロミドがさらに好ましい。当該グリニャール化合物は、対応するハロゲン化アルキルから公知の方法で合成することができる。
【００３４】
本工程のクロスカップリング反応は、炭素−炭素結合生成反応に用いられる通常の条件下であれば、金属触媒の存在下又は非存在下いずれでも行うことができるが、反応効率の点から金属触媒存在下で行うのが好ましい。
金属触媒としては、例えば、銅化合物、パラジウム化合物、ニッケル化合物、亜鉛化合物、スズ化合物、鉄化合物、アルミニウム化合物、ロジウム化合物、ルテニウム化合物が挙げられ、円滑な炭素−炭素結合生成反応の促進の点から、銅化合物が好ましい。
【００３５】
銅化合物としては、例えば、ハロゲン化銅、リチウム銅化合物が好ましく、例えば、臭化銅（Ｉ）、臭化銅（II）、塩化銅（Ｉ）、塩化銅（II）、ヨウ化銅（Ｉ）、ヨウ化銅（
II）、ジリチウムテトラクロロキュプレート等が挙げられ、このうち、ハロゲン化銅、ジリチウムテトラクロロキュプレートが好ましく、ハロゲン化銅がより好ましい。
また、ハロゲン化銅としては、臭化銅（Ｉ）、臭化銅（II）、塩化銅（Ｉ）、塩化銅（II）、ヨウ化銅（Ｉ）、ヨウ化銅（II）等が挙げられるが、臭化銅（Ｉ）と塩化銅（Ｉ）が好ましく、臭化銅（Ｉ）がさらに好ましい。
【００３６】
また、本発明のクロスカップリング反応は、三価のリン化合物及び／又はクラウンエーテル存在下で行うことが、円滑な炭素−炭素結合生成反応の促進の点から好ましい。
なお、本発明における（ｂ）工程は、銅化合物並びに三価のリン化合物及び／又はクラウンエーテル存在下で行うことがより好ましく、銅化合物及び三価のリン化合物存在下、又は銅化合物及びクラウンエーテル存在下で行うことがさらに好ましい。
【００３７】
三価のリン化合物としては、通常リン（III）触媒として用いられるものが好ましく、例えば、ホスフィン類、ホスファイト類、ホスホナイト類、ホスフィナイト類等が挙げられ、ホスフィン類、ホスファイト類が好ましい。
【００３８】
ホスフィン類としては、次式（８）：Ｒ23Ｐ（式中、Ｒ2は、炭素数１〜６のアルキル基；シクロヘキシル基；メチル基又はメトキシ基を有してもよいフェニル基を示す。）で表されるホスフィンが好ましく、トリメチルホスフィン、トリフェニルホスフィン、トリトリルホスフィン、トリメトキシフェニルホスフィンがより好ましい。
Ｒ2で表わされる炭素数１〜６のアルキル基は、直鎖又は分枝鎖のいずれでもよいが、炭素数１〜４の直鎖アルキル基が好ましく、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、ｎ−ブチル基がより好ましく、メチル基がさらに好ましい。
Ｒ2で表わされるメチル基又はメトキシ基を有してもよいフェニル基としては、フェニル基、ｐ−メチルフェニル基、ｐ−メトキシフェニル基が好ましい。
【００３９】
ホスファイト類としては、次式（９）：（Ｒ3Ｏ）3Ｐ〔式中、Ｒ3は、炭素数１〜４のアルキル基を示す。〕で表されるホスファイトが好ましく、トリエトキシホスファイトがより好ましい。
Ｒ3で表わされる炭素数１〜４のアルキル基は、直鎖又は分枝鎖のいずれでもよいが、直鎖のものが好ましく、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、ｎ−ブチル基がより好ましく、エチル基がさらに好ましい。
【００４０】
本工程において、三価のリン化合物を用いる場合、上記式（３）で表されるグリニャール化合物、銅化合物、三価のリン化合物の使用量は、反応時間の遅延や反応速度の低下が起こらない量を適宜選択すればよいが、ブロモカルボン酸に対して、それぞれ、１〜４当量、０．００１〜１当量、０．０００１〜１０当量用いるのが好ましい。
【００４１】
本発明におけるクラウンエーテル化合物としては、１８−クラウン−６、１５−クラウン−５、１２−クラウン−４、３０−クラウン−１０等の他；ベンゾ−１８−クラウン−６、ジベンゾ−１８−クラウン−６、トリベンゾ−１８−クラウン−６、ベンゾ−１５−クラウン−５、ジベンゾ−１５−クラウン−５、トリベンゾ−１５−クラウン−５、ベンゾ−１２−クラウン−４、ジベンゾ−１２−クラウン−４、トリベンゾ−１２−クラウン−４、ベンゾ−３０−クラウン−１０、ジベンゾ−３０−クラウン−１０、トリベンゾ−３０−クラウン−１０等のベンゾクラウン系；ジシクロヘキサノ−１８−クラウン−６、ジシクロヘキサノ−１５−クラウン−５、ジシクロヘキサノ−１２−クラウン−４、ジシクロヘキサノ−３０−クラウン−１０等のシクロヘキサノクラウン系が挙げられ、炭素−炭素結合生成反応の効率の点から、１８−クラウン−６、１５−クラウン−５、ジベンゾ−１８−クラウン−６が好ましい。
また、斯かるクラウンエーテルは、２種以上を混合して用いてもよい。
なお、これらのクラウンエーテルは、ハロゲン化アルキルにナトリウムアルコキシドを反応させる等の公知のエーテル合成法によって得ることができ、市販品を用いることもできる。
【００４２】
本工程において、クラウンエーテルを用いる場合、上記式（３）で表されるグリニャール化合物、銅化合物、クラウンエーテルの使用量は、反応時間の遅延や反応速度の低下が起こらない量を適宜選択すればよいが、ブロモカルボン酸に対して、それぞれ、１〜４当量、０．００１〜１当量、０．０００１〜１０当量用いるのが好ましい。
【００４３】
本工程は、溶媒存在下又は非存在下で行うことができるが、円滑な炭素−炭素結合生成反応の促進の点から、溶媒存在下で行うのが好ましい。
溶媒は、特に限定されないが、例えば、テトラヒドロフラン、ジエチルエーテル、ジメチルエーテル、メトキシエタン、ｔ−ブチルメチルエーテル、イソプロピルエーテル、ジオキサン等のエーテル類；ヘキサン、シクロヘキサン、ヘプタン、イソオクタン、デカン等の炭化水素類；ｔ−ブタノール、メタノール、エタノール、イソプロパノール、ｎ−ブタノール等のアルコール類；ベンゼン、トルエン、キシレンのような芳香族炭化水素類；アセトン等のケトン類、アセトニトリル等のニトリル類及びこれらの混合物等が挙げられる。
【００４４】
本発明における（ｂ）工程の反応温度は、例えば、−２０〜６５℃程度である。
本発明における（ｂ）工程の反応時間は、例えば、反応時間は３０分〜５０時間程度である。
【００４５】
本工程は、円滑な炭素−炭素結合生成反応の促進の点から、不活性ガス雰囲気下で行うことが好ましい。不活性ガスは、特に限定されないが、例えば、アルゴンガス、窒素ガス、ヘリウムガス等が挙げられる。
【００４６】
本工程において、（ａ）工程により得られたブロモカルボン酸は、単離して又は単離せずに用いてもよいが、単離して用いるのが好ましい。
【００４７】
目的化合物は、ろ過、洗浄、乾燥、再結晶、遠心分離、各種溶媒による抽出、クロマトグラフィー等の通常の手段を適宜組み合わせて、反応系から、単離、精製することで分離することができる。
【００４８】
斯くして、（ａ）工程及び（ｂ）工程によれば、例えば、１０−メチルドデカン酸、１１−メチルドデカン酸、１１−メチルトリデカン酸、１２−メチルトリデカン酸、１２−メチルテトラデカン酸、１３−メチルテトラデカン酸、１３−メチルペンタデカン酸、１４−メチルペンタデカン酸、１４−メチルヘキサデカン酸、１５−メチルヘキサデカン酸、１５−メチルヘプタデカン酸、１８−メチルノナデカン酸、１９−メチルエイコサン酸、１９−メチルへネイコサン酸、２０−メチルへネイコサン酸、２０−メチルドコサン酸２１−メチルドコサン酸、２１−メチルトリコサン酸、２２−メチルトリコサン酸、２２−メチルテトラコサン酸、２３−メチルテトラコサン酸、２３−メチルペンタコサン酸、２４−メチルペンタコサン酸、２４−メチルヘキサコサン酸、２５−メチルヘキサコサン酸、１６−メチルヘプタデカン酸、１６−メチルオクタデカン酸、１７−メチルオクタデカン酸、１７−メチルノナデカン酸、１８−メチルエイコサン酸等の分岐脂肪酸を効率よく製造することができる。このうち、好ましくは１６−メチルヘプタデカン酸、１６−メチルオクタデカン酸、１７−メチルオクタデカン酸、１７−メチルノナデカン酸、１８−メチルエイコサン酸をより効率よく製造することができる。
【実施例】
【００４９】
以下に反応の詳細について実施例を用いて説明する。
なお、生成物の確認は、文献既知の手法により、別途合成した標品とガスクロマトグラフィーにて比較した。
【００５０】
実施例１ １６−メチルオクタデカン酸の製造
（ａ）工程
１５−ペンタデカノリド１４．３ｇ（５９．５ｍｍｏｌ）、３２％臭化水素/酢酸溶液２４．８ｇ（９８．０ｍｍｏｌ、１．６ｅｑ）を、テフロン（登録商標）で保護された１００ｍＬオートクレーブに入れ、窒素置換した後、密閉し、６０℃のオイルバスにつけて、１６時間、攪拌した。攪拌には、マグネチックスターラーを使用した。冷却後、水１４ｍＬを加え、熱ヘキサン２００ｍＬを用い、分液ロートに移送した。イオン交換水で洗浄後、硫酸マグネシウムで乾燥し、ろ過、ｎ−ヘキサンで晶析することで、目的物１７．４ｇ（収率９１％）を得た。
（ｂ）工程
次に、還流冷却管、１０ｍＬ滴下ロート、マグネチックスターラー、温度センサーを備えた５０ｍＬの４口フラスコに、前述の合成した１５−ブロモペンタデカン酸８００ｍｇ（２．５ｍｍｏｌ）とトリフェニルホスフィン（関東化学）３．９ｍｇ（０．００６ｅｑ）を入れ、減圧乾燥した。アルゴン雰囲気下、臭化銅（Ｉ）（アルドリッチ社）１１ｍｇ（０．０３ｅｑ）、無水テトラヒドロフラン１ｍＬを加え、原料を溶解した。室温下、ｓｅｃ−ブチルマグネシウムブロミド５．５ｍＬ（３ｅｑ、１．３６Ｎテトラヒドロフラン溶液）を、１時間で滴下した。１時間攪拌した後、１Ｎ塩酸水溶液１０ｍＬを加え、ヘキサン５０ｍＬで２回抽出した。イオン交換水１０ｍＬで２回洗浄した後、硫酸マグネシウムで乾燥した。ろ過、減圧濃縮して、粗生成物７２６ｍｇを得た。
ガスクロマトグラフィー（カラム：アジレント社製Ｕｌｔｒａ−２、３０ｍ×０．２ｍｍ×０．３３μｍ、ＤＥＴ３００℃、ＩＮＪ３００℃、カラム温度１００℃→３００℃、１０℃／分）で、内標にオクタデカンを用い、定量した結果、収率９３％であった。１５−ペンタデカノリドから全収率８４％で得た。
【００５１】
実施例２ １６−メチルオクタデカン酸の製造
（ａ）工程は下記に示す操作方法で行い、（ｂ）工程は実施例１と同様の操作で１６−メチルオクタデカン酸を製造した。
１５−ペンタデカノリド１４．３ｇ（５９．５ｍｍｏｌ）、３２％臭化水素/酢酸溶液２４．８ｇ（９８．０ｍｍｏｌ、１．６ｅｑ）を、テフロン（登録商標）で保護された１００ｍＬオートクレーブに入れ、窒素置換した後、密閉し、１２０℃のオイルバスにつけて、１６時間、攪拌した。攪拌には、マグネチックスターラーを使用した。冷却後、水１４ｍＬを加え、酢酸エチル２００ｍＬを用い、分液ロートに移送した。この酢酸エチル層を、キャピラリーＧＣにて分析した結果、原料は消失し、目的物１５−ブロモペンタデカン酸のみのピークが観測された。飽和食塩水で洗浄後、硫酸マグネシウムで乾燥し、ろ過、減圧濃縮後、酢酸エチル−ｎ−ヘキサン混合溶媒で晶析、目的物１７．１ｇ（収率９０％）を得た。
上記の合成した１５−ブロモペンタデカン酸を用いて実施例１と同様の操作で（ｂ）工程を行い、１６−メチルオクタデカン酸を１５−ペンタデカノリドから全収率８４％で得た。
【００５２】
実施例３ １６−メチルオクタデカン酸の製造（（ａ）工程：開放系）
（ａ）工程は下記に示す操作方法で行い、（ｂ）工程は実施例１と同様の操作で１６−メチルオクタデカン酸を製造した。
１５−ペンタデカノリド１．０ｇ（４．２ｍｍｏｌ）、３２％臭化水素/酢酸溶液３．３ｇ（１３．１ｍｍｏｌ、３．１ｅｑ）を、還流冷却管、マグネチックスターラーを備えた５０ｍＬ２口フラスコに入れ、６０℃のオイルバスにつけて、窒素雰囲気下、１６時間、攪拌した。サンプリングし、ＧＣ分析した結果、面積百分率は、目的物１５−ブロモペンタデカン酸１０％、原料１５−ペンタデカノリド８９％、副生物１５−アセトキシペンタデカン酸１％であった。更に、８０℃のオイルバスにて、８時間加熱、攪拌した結果、その面積百分率は、目的物３１％、原料６５％、副生物４％。更に、１００℃のオイルバスにて、２０時間加熱、攪拌した結果、その面積百分率は、目的物４２％、原料５２％、副生物６％。３２％臭化水素/酢酸溶液３ｇ（１１．９ｍｍｏｌ、２．８ｅｑ）を追加したのち、１００℃のオイルバスにて、２時間加熱、攪拌した結果、その面積百分率は、目的物４７％、原料４７％、副生物６％であった。
上記の合成した１５−ブロモペンタデカン酸を用いて実施例１と同様の操作で（ｂ）工程を行い、１６−メチルオクタデカン酸を１５−ペンタデカノリドから全収率４２％で得た。
【００５３】
実施例４〜２１ １６−メチルオクタデカン酸の製造
（ａ）工程は実施例１と同様に行い、（ｂ）工程は下記表１に示す銅化合物のみ、銅化合物とホスフィン、ホスファイト、又は銅化合物とクラウンエーテルを用いて、実施例１と同様の操作で１６−メチルオクタデカン酸を製造した。結果を表１に示す。
【００５４】
【表１】
【００５５】
実施例２２〜３４ 分岐脂肪酸の製造
実施例１に準じ、表２に示す環状エステル類とグリニャール化合物（２．５ｅｑ）を用いて、下記の化合物をそれぞれ製造した。
【００５６】
実施例２２ １３−メチルペンタデカン酸の製造
【００５７】
【化４】
【００５８】
実施例２３ １４−メチルペンタデカン酸の製造
【００５９】
【化５】
【００６０】
実施例２４ １４−メチルヘキサデカン酸の製造
【００６１】
【化６】
【００６２】
実施例２５ １５−メチルヘキサデカン酸
【００６３】
【化７】
【００６４】
実施例２６ １５−メチルヘプタデカン酸
【００６５】
【化８】
【００６６】
実施例２７ １６−メチルヘプタデカン酸
【００６７】
【化９】
【００６８】
実施例２８ １７−メチルオクタデカン酸の製造
【００６９】
【化１０】
【００７０】
実施例２９ １７−メチルノナデカン酸の製造
【００７１】
【化１１】
【００７２】
実施例３０ １８−メチルノナデカン酸
【００７３】
【化１２】
【００７４】
実施例３１ １８−メチルエイコサン酸
【００７５】
【化１３】
【００７６】
実施例３２ １９−メチルエイコサン酸
【００７７】
【化１４】
【００７８】
実施例３３ １９−メチルヘネイコサン酸
【００７９】
【化１５】
【００８０】
実施例３４ ２０−メチルヘネイコサン酸
【００８１】
【化１６】
【００８２】
【表２】
【００８３】
実施例１〜３４の結果から、本発明の製造方法によれば、分岐脂肪酸を工業的に入手可能な原料から簡便かつ効率よく製造できることがわかる。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、分岐脂肪酸の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
分岐脂肪酸は工業製品の添加剤、中間原料、化粧品、香粧品原料として広く利用されている。例えば、イソステアリン酸は乳化性能などの優れた機能を有し、種々の化粧品、香粧品に配合されている。また、長鎖アンテイソ脂肪酸は、ヒトの毛髪表面に存在する分岐脂肪酸であり、毛髪を保護し、滑らか感を付与する有用な脂肪酸である。
【０００３】
しかし、この重要な機能を有する長鎖アンテイソ脂肪酸は主に羊毛から抽出して用いられているが、特定の長鎖アンテイソ脂肪酸を単離することはきわめて難しく、混合物での利用に限られている。
【０００４】
一方、選択的な分岐脂肪酸の製造方法としては、炭素−炭素結合生成反応が報告されており、例えば、以下の方法が挙げられるが、いずれも工業的に簡便、安価に製造可能な方法ではない。
【０００５】
（Ｉ）ジリチウムテトラクロロキュープレイト等の銅触媒の存在下でジハロアルカンをハロアルキルマグネシウムと反応させ、次いで末端をカルボキシル化する方法（特許文献１）、ジカルボン酸のモノエステルを有機カドミウム化合物と反応させ、得られたケト酸を還元する方法（非特許文献１）。
これらの方法は、二つある同一の官能基の一方のみを選択的に変換する工程を含むため、収率が低いという問題があり、また、二つある同一の官能基の一方を保護基で保護して反応させる方法（非特許文献２）が報告されているが、反応工程が多く、操作が迂遠であるという問題がある。
【０００６】
（II）二種のグリニャール化合物とハロカルボン酸との炭素−炭素結合生成反応（非特許文献３）。
この方法は、二種のグリニャール化合物を用いるため基質汎用性が低く製造コスト面で良好でないという問題がある。また、用いたハロカルボン酸の１１−ブロモウンデカン酸は１０−ウンデセン酸にＨＢｒを付加させて製造したと考えられ、炭素数１１以上のハロカルボン酸の報告やその入手方法についても記載はなく、長鎖分岐脂肪酸の製造は確立されていなかった。
【０００７】
（III）ウィティヒ反応を利用した方法
i)ジオールから得られるホスホニウム塩とアルデヒドとをウィティヒ反応に付し、次いで還元し、さらに末端をカルボキシル化する方法（非特許文献４）。
【０００８】
ii)次式（Ｙ）で表わされる、分岐アルキルホスホニウム塩とアルデヒドとをウィティヒ反応に付し、次いで還元し、加水分解する方法（特許文献２）。
【０００９】
【化１】
【００１０】
（式中、Ｒ'1はメチル基又はエチル基を示し、Ｒ'2は飽和又は不飽和の炭化水素基を示し、Ｒ'3は炭素数１〜６のアルキル基又はアルケニル基を示し、ｍは４〜１６の整数を示す。）
【００１１】
iii)次式（Ｚ）で表わされる、ω-ホスホニウム脂肪酸エステルをナトリウムメチラート等の塩基存在下で分岐アルデヒドとウィティヒ反応に付した後、還元処理、塩基性触媒下で加水分解する方法（特許文献３）。
【００１２】
【化２】
【００１３】
（式中、Ｒ"1は炭素数１〜６のアルキル基又はアルケニル基を示し、Ｒ"2は飽和又は不飽和の炭化水素基を示し、Ｒ"3及びＲ"4はそれぞれメチル基又はエチル基を示し、Ｘ'はハロゲン原子を示し、ｋは５〜１６の数を示し、ｊは０又は１の数を示す。）
【００１４】
しかし、これらウィティヒ反応を反応工程に含む方法では、反応工程数が多く、大量のホスフィンが副生するという問題がある。
【００１５】
（IV）銅化合物存在下、グリニャール化合物とハロカルボン酸エステルから、カルボン酸エステルを生成し、加水分解することで、分岐脂肪酸を得る方法（特許文献４）。
この方法では、目的とするクロスカップリング反応以外にエステルとグリニャール化合物との副反応が生じ、収率の低下だけでなく副生物との分離という問題がある。
【特許文献１】特開昭６０−１６１９４６号公報
【特許文献２】特開平５−２５１０８号公報
【特許文献３】特開平６−１２８１９３号公報
【特許文献４】国際公開第２００６／０８３０３０号パンフレット
【非特許文献１】Biochemistry, 1987, 26, 4036-4044
【非特許文献２】Eur. J. Lipid Sci. Technol. 2003, 105, 627-632、Biosci. Biotechnol. Biochem. 2001, 65(2), 463-465
【非特許文献３】Tetrahedron Lett., 1976, 51, 4697-4700
【非特許文献４】J. Org. Chem., 1986, 51, 2751-2756
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
本発明は、工業的に入手可能な原料を用い、簡便かつ効率よく有用な分岐脂肪酸を製造する方法を提供することに関する。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明者は、分岐脂肪酸の製造方法について検討したところ、工業的に入手可能な次式（１）で表わされる環状エステルを用いて、２工程で、次式（４）で表わされる分岐脂肪酸を製造できることを見出した。
【００１８】
【化３】
【００１９】
（式中、ｎは９〜１７の整数を示し、Ｒ1は、炭素数３〜８の分岐アルキル基を示し、Ｘはハロゲン原子を示す。）
【００２０】
すなわち、本発明は、（ａ）式（１）で表される環状エステル類を酢酸溶媒中、臭化水素と反応させて式（２）で表されるブロモカルボン酸を得、次いで
（ｂ）これと式（３）で表わされるグリニャール化合物を反応させることを特徴とする式（４）で表される炭素数１３〜２６の分岐脂肪酸の製造方法に係るものである。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、分岐脂肪酸を、工業的に入手可能な原料から簡便かつ効率よく製造することができる。特に、本発明は毛髪の感触改善剤として有用なアンテイソ脂肪酸、イソ脂肪酸などの分岐脂肪酸の工業的製法として有用である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下に本発明の製造方法について説明する。
１．（ａ）工程
（ａ）工程は、式（１）で表される環状エステル類を酢酸溶媒中、臭化水素と反応させて式（２）で表されるブロモカルボン酸を得る反応である。
【００２３】
本発明の式（１）、（２）及び（４）中、ｎは９〜１７の整数を示すが、１１〜１５がより好ましく、１４及び１５がさらに好ましい。
【００２４】
すなわち、（ａ）工程によれば、例えば、１５−ペンタデカノリド、１６−ヘキサデカノリド、１２−ドデカノリド、１０−デカノリド、１１−ウンデカノリド、１３−トリデカノリド、１４−テトラデカノリド、１７−ヘプタデカノリド、１８−オクタデカノリド等の環状エステル類を用いて、１５−ブロモペンタデカン酸、１６−ブロモヘキサデカン酸、１２−ブロモドデカン酸、１０−ブロモデカン酸、１１−ブロモウンデカン酸、１３−ブロモトリデカン酸、１４−ブロモテトラデカン酸、１７−ブロモヘプタデカン酸、１８−ブロモオクタデカン酸等のブロモカルボン酸を製造でき、環状エステル類は１５−ペンタデカノリド、１６−ヘキサデカノリド、１２−ドデカノリドを用いるのが好ましく、１５−ペンタデカノリド、１６−ヘキサデカノリドを用いるのがさらに好ましい。
【００２５】
本工程の反応は、酢酸の存在下に行われ、酢酸を溶媒として行うことができる。
尚、その他の溶媒を酢酸と共に用いることも可能であるが、酢酸のみを溶媒とするのが好ましい。
その他の溶媒としては、例えば、テトラヒドロフラン、ジエチルエーテル、ジメチルエーテル、メトキシエタン、ｔ−ブチルメチルエーテル、イソプロピルエーテル、ジオキサン等のエーテル類；ヘキサン、シクロヘキサン、ヘプタン、イソオクタン、デカン等の炭化水素類；ｔ−ブタノール、メタノール、エタノール、イソプロパノール、ｎ−ブタノール等のアルコール類；ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類；ジメチルスルホキサイド等のスルホキサイド類；アセトン等のケトン類、アセトニトリル等のニトリル類及びこれらの混合物、水性溶媒等が挙げられる。
【００２６】
本工程は、開放系、密閉系いずれで行うこともできるが、密閉系で反応を行うことにより、反応がほぼ定量的に進行するので好ましい。なお、開放系でも、冷却管を備えた装置を用いて、臭化水素を過剰に使用することにより、５０％程度の収率で目的物を得ることができる（実施例３参照）。密閉系の反応装置としては、オートクレーブ等の耐熱耐圧装置であれば良く、内部に攪拌装置を有しているものが好ましい。
【００２７】
臭化水素の使用量は、環状エステル類１モルに対して１〜３倍モル用いるのが好ましく、１．０〜２．０倍モル用いるのがさらに好ましい。
【００２８】
酢酸の使用量は、環状エステル類に対して、０．１〜１０倍量が好ましく、０．５〜５倍量がより好ましい。
【００２９】
反応温度は、１０℃〜１５０℃が好ましく、５０℃〜１３０℃の範囲が特に好ましい。
反応時間は、１〜５０時間が好ましく、５〜２５時間がより好ましい。
【００３０】
２．（ｂ）工程
（ｂ）工程は、（ａ）工程で得られた式（２）で表わされるブロモカルボン酸と式（３）で表わされるグリニャール化合物を反応（クロスカップリング反応）させて、式（４）で表わされる分岐脂肪酸を得る反応である。
【００３１】
式（３）中、Ｒ1で表される炭素数３〜８の分岐アルキル基としては、例えば、ｉｓｏ−プロピル基、２−メチルプロピル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、２−メチルブチル基、３−メチルブチル基、２−メチルペンチル基、３−メチルペンチル基、４−メチルペンチル基、４−メチルヘキシル基、５−メチルヘキシル基、５−メチルヘプチル基、６−メチルヘプチル基等が挙げられる。このうち、炭素数３〜６の分岐アルキル基が好ましく、２−メチルプロピル基、ｉｓｏ−プロピル基、ｓｅｃ−ブチル基がより好ましく、ｓｅｃ−ブチル基がさらに好ましい。
【００３２】
式（３）中、Ｘで表されるハロゲン原子としては、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が挙げられ、塩素原子、臭素原子が好ましく、臭素原子がさらに好ましい。
【００３３】
すなわち、式（３）で表されるグリニャール化合物としては、ｓｅｃ−ブチルマグネシウムブロミド、ｉｓｏ−プロピルマグネシウムブロミド、２−メチルプロピルマグネシウムブロミド、２−メチルブチルマグネシウムブロミド、３−メチルペンチルマグネシウムブロミド、３−メチルブチルマグネシウムブロミド、４−メチルペンチルマグネシウムブロミド、ｔｅｒｔ−ブチルマグネシウムブロミド、２−メチルペンチルマグネシウムブロミド、４−メチルヘキシルマグネシウムブロミド、５−メチルヘキシルマグネシウムブロミド、５−メチルヘプチルマグネシウムブロミド、６−メチルヘプチルマグネシウムブロミド、ｓｅｃ−ブチルマグネシウムクロリド、ｉｓｏ−プロピルマグネシウムクロリド、２−メチルプロピルマグネシウムクロリド、２−メチルブチルマグネシウムクロリド、３−メチルペンチルマグネシウムクロリド、３−メチルブチルマグネシウムクロリド、４−メチルペンチルマグネシウムクロリド、ｔｅｒｔ−ブチルマグネシウムクロリド、２−メチルペンチルマグネシウムクロリド、４−メチルヘキシルマグネシウムクロリド、５−メチルヘキシルマグネシウムクロリド、５−メチルヘプチルマグネシウムクロリド、６−メチルヘプチルマグネシウムクロリド等が挙げられ、ｓｅｃ−ブチルマグネシウムブロミド、ｉｓｏ−プロピルマグネシウムブロミド、２−メチルプロピルマグネシウムブロミド、２−メチルブチルマグネシウムブロミド、３−メチルペンチルマグネシウムブロミド、３−メチルブチルマグネシウムブロミド、４−メチルペンチルマグネシウムブロミドが好ましく、ｓｅｃ−ブチルマグネシウムブロミド、ｉｓｏ−プロピルマグネシウムブロミド、２−メチルプロピルマグネシウムブロミドがより好ましく、ｓｅｃ−ブチルマグネシウムブロミドがさらに好ましい。当該グリニャール化合物は、対応するハロゲン化アルキルから公知の方法で合成することができる。
【００３４】
本工程のクロスカップリング反応は、炭素−炭素結合生成反応に用いられる通常の条件下であれば、金属触媒の存在下又は非存在下いずれでも行うことができるが、反応効率の点から金属触媒存在下で行うのが好ましい。
金属触媒としては、例えば、銅化合物、パラジウム化合物、ニッケル化合物、亜鉛化合物、スズ化合物、鉄化合物、アルミニウム化合物、ロジウム化合物、ルテニウム化合物が挙げられ、円滑な炭素−炭素結合生成反応の促進の点から、銅化合物が好ましい。
【００３５】
銅化合物としては、例えば、ハロゲン化銅、リチウム銅化合物が好ましく、例えば、臭化銅（Ｉ）、臭化銅（II）、塩化銅（Ｉ）、塩化銅（II）、ヨウ化銅（Ｉ）、ヨウ化銅（
II）、ジリチウムテトラクロロキュプレート等が挙げられ、このうち、ハロゲン化銅、ジリチウムテトラクロロキュプレートが好ましく、ハロゲン化銅がより好ましい。
また、ハロゲン化銅としては、臭化銅（Ｉ）、臭化銅（II）、塩化銅（Ｉ）、塩化銅（II）、ヨウ化銅（Ｉ）、ヨウ化銅（II）等が挙げられるが、臭化銅（Ｉ）と塩化銅（Ｉ）が好ましく、臭化銅（Ｉ）がさらに好ましい。
【００３６】
また、本発明のクロスカップリング反応は、三価のリン化合物及び／又はクラウンエーテル存在下で行うことが、円滑な炭素−炭素結合生成反応の促進の点から好ましい。
なお、本発明における（ｂ）工程は、銅化合物並びに三価のリン化合物及び／又はクラウンエーテル存在下で行うことがより好ましく、銅化合物及び三価のリン化合物存在下、又は銅化合物及びクラウンエーテル存在下で行うことがさらに好ましい。
【００３７】
三価のリン化合物としては、通常リン（III）触媒として用いられるものが好ましく、例えば、ホスフィン類、ホスファイト類、ホスホナイト類、ホスフィナイト類等が挙げられ、ホスフィン類、ホスファイト類が好ましい。
【００３８】
ホスフィン類としては、次式（８）：Ｒ23Ｐ（式中、Ｒ2は、炭素数１〜６のアルキル基；シクロヘキシル基；メチル基又はメトキシ基を有してもよいフェニル基を示す。）で表されるホスフィンが好ましく、トリメチルホスフィン、トリフェニルホスフィン、トリトリルホスフィン、トリメトキシフェニルホスフィンがより好ましい。
Ｒ2で表わされる炭素数１〜６のアルキル基は、直鎖又は分枝鎖のいずれでもよいが、炭素数１〜４の直鎖アルキル基が好ましく、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、ｎ−ブチル基がより好ましく、メチル基がさらに好ましい。
Ｒ2で表わされるメチル基又はメトキシ基を有してもよいフェニル基としては、フェニル基、ｐ−メチルフェニル基、ｐ−メトキシフェニル基が好ましい。
【００３９】
ホスファイト類としては、次式（９）：（Ｒ3Ｏ）3Ｐ〔式中、Ｒ3は、炭素数１〜４のアルキル基を示す。〕で表されるホスファイトが好ましく、トリエトキシホスファイトがより好ましい。
Ｒ3で表わされる炭素数１〜４のアルキル基は、直鎖又は分枝鎖のいずれでもよいが、直鎖のものが好ましく、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、ｎ−ブチル基がより好ましく、エチル基がさらに好ましい。
【００４０】
本工程において、三価のリン化合物を用いる場合、上記式（３）で表されるグリニャール化合物、銅化合物、三価のリン化合物の使用量は、反応時間の遅延や反応速度の低下が起こらない量を適宜選択すればよいが、ブロモカルボン酸に対して、それぞれ、１〜４当量、０．００１〜１当量、０．０００１〜１０当量用いるのが好ましい。
【００４１】
本発明におけるクラウンエーテル化合物としては、１８−クラウン−６、１５−クラウン−５、１２−クラウン−４、３０−クラウン−１０等の他；ベンゾ−１８−クラウン−６、ジベンゾ−１８−クラウン−６、トリベンゾ−１８−クラウン−６、ベンゾ−１５−クラウン−５、ジベンゾ−１５−クラウン−５、トリベンゾ−１５−クラウン−５、ベンゾ−１２−クラウン−４、ジベンゾ−１２−クラウン−４、トリベンゾ−１２−クラウン−４、ベンゾ−３０−クラウン−１０、ジベンゾ−３０−クラウン−１０、トリベンゾ−３０−クラウン−１０等のベンゾクラウン系；ジシクロヘキサノ−１８−クラウン−６、ジシクロヘキサノ−１５−クラウン−５、ジシクロヘキサノ−１２−クラウン−４、ジシクロヘキサノ−３０−クラウン−１０等のシクロヘキサノクラウン系が挙げられ、炭素−炭素結合生成反応の効率の点から、１８−クラウン−６、１５−クラウン−５、ジベンゾ−１８−クラウン−６が好ましい。
また、斯かるクラウンエーテルは、２種以上を混合して用いてもよい。
なお、これらのクラウンエーテルは、ハロゲン化アルキルにナトリウムアルコキシドを反応させる等の公知のエーテル合成法によって得ることができ、市販品を用いることもできる。
【００４２】
本工程において、クラウンエーテルを用いる場合、上記式（３）で表されるグリニャール化合物、銅化合物、クラウンエーテルの使用量は、反応時間の遅延や反応速度の低下が起こらない量を適宜選択すればよいが、ブロモカルボン酸に対して、それぞれ、１〜４当量、０．００１〜１当量、０．０００１〜１０当量用いるのが好ましい。
【００４３】
本工程は、溶媒存在下又は非存在下で行うことができるが、円滑な炭素−炭素結合生成反応の促進の点から、溶媒存在下で行うのが好ましい。
溶媒は、特に限定されないが、例えば、テトラヒドロフラン、ジエチルエーテル、ジメチルエーテル、メトキシエタン、ｔ−ブチルメチルエーテル、イソプロピルエーテル、ジオキサン等のエーテル類；ヘキサン、シクロヘキサン、ヘプタン、イソオクタン、デカン等の炭化水素類；ｔ−ブタノール、メタノール、エタノール、イソプロパノール、ｎ−ブタノール等のアルコール類；ベンゼン、トルエン、キシレンのような芳香族炭化水素類；アセトン等のケトン類、アセトニトリル等のニトリル類及びこれらの混合物等が挙げられる。
【００４４】
本発明における（ｂ）工程の反応温度は、例えば、−２０〜６５℃程度である。
本発明における（ｂ）工程の反応時間は、例えば、反応時間は３０分〜５０時間程度である。
【００４５】
本工程は、円滑な炭素−炭素結合生成反応の促進の点から、不活性ガス雰囲気下で行うことが好ましい。不活性ガスは、特に限定されないが、例えば、アルゴンガス、窒素ガス、ヘリウムガス等が挙げられる。
【００４６】
本工程において、（ａ）工程により得られたブロモカルボン酸は、単離して又は単離せずに用いてもよいが、単離して用いるのが好ましい。
【００４７】
目的化合物は、ろ過、洗浄、乾燥、再結晶、遠心分離、各種溶媒による抽出、クロマトグラフィー等の通常の手段を適宜組み合わせて、反応系から、単離、精製することで分離することができる。
【００４８】
斯くして、（ａ）工程及び（ｂ）工程によれば、例えば、１０−メチルドデカン酸、１１−メチルドデカン酸、１１−メチルトリデカン酸、１２−メチルトリデカン酸、１２−メチルテトラデカン酸、１３−メチルテトラデカン酸、１３−メチルペンタデカン酸、１４−メチルペンタデカン酸、１４−メチルヘキサデカン酸、１５−メチルヘキサデカン酸、１５−メチルヘプタデカン酸、１８−メチルノナデカン酸、１９−メチルエイコサン酸、１９−メチルへネイコサン酸、２０−メチルへネイコサン酸、２０−メチルドコサン酸２１−メチルドコサン酸、２１−メチルトリコサン酸、２２−メチルトリコサン酸、２２−メチルテトラコサン酸、２３−メチルテトラコサン酸、２３−メチルペンタコサン酸、２４−メチルペンタコサン酸、２４−メチルヘキサコサン酸、２５−メチルヘキサコサン酸、１６−メチルヘプタデカン酸、１６−メチルオクタデカン酸、１７−メチルオクタデカン酸、１７−メチルノナデカン酸、１８−メチルエイコサン酸等の分岐脂肪酸を効率よく製造することができる。このうち、好ましくは１６−メチルヘプタデカン酸、１６−メチルオクタデカン酸、１７−メチルオクタデカン酸、１７−メチルノナデカン酸、１８−メチルエイコサン酸をより効率よく製造することができる。
【実施例】
【００４９】
以下に反応の詳細について実施例を用いて説明する。
なお、生成物の確認は、文献既知の手法により、別途合成した標品とガスクロマトグラフィーにて比較した。
【００５０】
実施例１ １６−メチルオクタデカン酸の製造
（ａ）工程
１５−ペンタデカノリド１４．３ｇ（５９．５ｍｍｏｌ）、３２％臭化水素/酢酸溶液２４．８ｇ（９８．０ｍｍｏｌ、１．６ｅｑ）を、テフロン（登録商標）で保護された１００ｍＬオートクレーブに入れ、窒素置換した後、密閉し、６０℃のオイルバスにつけて、１６時間、攪拌した。攪拌には、マグネチックスターラーを使用した。冷却後、水１４ｍＬを加え、熱ヘキサン２００ｍＬを用い、分液ロートに移送した。イオン交換水で洗浄後、硫酸マグネシウムで乾燥し、ろ過、ｎ−ヘキサンで晶析することで、目的物１７．４ｇ（収率９１％）を得た。
（ｂ）工程
次に、還流冷却管、１０ｍＬ滴下ロート、マグネチックスターラー、温度センサーを備えた５０ｍＬの４口フラスコに、前述の合成した１５−ブロモペンタデカン酸８００ｍｇ（２．５ｍｍｏｌ）とトリフェニルホスフィン（関東化学）３．９ｍｇ（０．００６ｅｑ）を入れ、減圧乾燥した。アルゴン雰囲気下、臭化銅（Ｉ）（アルドリッチ社）１１ｍｇ（０．０３ｅｑ）、無水テトラヒドロフラン１ｍＬを加え、原料を溶解した。室温下、ｓｅｃ−ブチルマグネシウムブロミド５．５ｍＬ（３ｅｑ、１．３６Ｎテトラヒドロフラン溶液）を、１時間で滴下した。１時間攪拌した後、１Ｎ塩酸水溶液１０ｍＬを加え、ヘキサン５０ｍＬで２回抽出した。イオン交換水１０ｍＬで２回洗浄した後、硫酸マグネシウムで乾燥した。ろ過、減圧濃縮して、粗生成物７２６ｍｇを得た。
ガスクロマトグラフィー（カラム：アジレント社製Ｕｌｔｒａ−２、３０ｍ×０．２ｍｍ×０．３３μｍ、ＤＥＴ３００℃、ＩＮＪ３００℃、カラム温度１００℃→３００℃、１０℃／分）で、内標にオクタデカンを用い、定量した結果、収率９３％であった。１５−ペンタデカノリドから全収率８４％で得た。
【００５１】
実施例２ １６−メチルオクタデカン酸の製造
（ａ）工程は下記に示す操作方法で行い、（ｂ）工程は実施例１と同様の操作で１６−メチルオクタデカン酸を製造した。
１５−ペンタデカノリド１４．３ｇ（５９．５ｍｍｏｌ）、３２％臭化水素/酢酸溶液２４．８ｇ（９８．０ｍｍｏｌ、１．６ｅｑ）を、テフロン（登録商標）で保護された１００ｍＬオートクレーブに入れ、窒素置換した後、密閉し、１２０℃のオイルバスにつけて、１６時間、攪拌した。攪拌には、マグネチックスターラーを使用した。冷却後、水１４ｍＬを加え、酢酸エチル２００ｍＬを用い、分液ロートに移送した。この酢酸エチル層を、キャピラリーＧＣにて分析した結果、原料は消失し、目的物１５−ブロモペンタデカン酸のみのピークが観測された。飽和食塩水で洗浄後、硫酸マグネシウムで乾燥し、ろ過、減圧濃縮後、酢酸エチル−ｎ−ヘキサン混合溶媒で晶析、目的物１７．１ｇ（収率９０％）を得た。
上記の合成した１５−ブロモペンタデカン酸を用いて実施例１と同様の操作で（ｂ）工程を行い、１６−メチルオクタデカン酸を１５−ペンタデカノリドから全収率８４％で得た。
【００５２】
実施例３ １６−メチルオクタデカン酸の製造（（ａ）工程：開放系）
（ａ）工程は下記に示す操作方法で行い、（ｂ）工程は実施例１と同様の操作で１６−メチルオクタデカン酸を製造した。
１５−ペンタデカノリド１．０ｇ（４．２ｍｍｏｌ）、３２％臭化水素/酢酸溶液３．３ｇ（１３．１ｍｍｏｌ、３．１ｅｑ）を、還流冷却管、マグネチックスターラーを備えた５０ｍＬ２口フラスコに入れ、６０℃のオイルバスにつけて、窒素雰囲気下、１６時間、攪拌した。サンプリングし、ＧＣ分析した結果、面積百分率は、目的物１５−ブロモペンタデカン酸１０％、原料１５−ペンタデカノリド８９％、副生物１５−アセトキシペンタデカン酸１％であった。更に、８０℃のオイルバスにて、８時間加熱、攪拌した結果、その面積百分率は、目的物３１％、原料６５％、副生物４％。更に、１００℃のオイルバスにて、２０時間加熱、攪拌した結果、その面積百分率は、目的物４２％、原料５２％、副生物６％。３２％臭化水素/酢酸溶液３ｇ（１１．９ｍｍｏｌ、２．８ｅｑ）を追加したのち、１００℃のオイルバスにて、２時間加熱、攪拌した結果、その面積百分率は、目的物４７％、原料４７％、副生物６％であった。
上記の合成した１５−ブロモペンタデカン酸を用いて実施例１と同様の操作で（ｂ）工程を行い、１６−メチルオクタデカン酸を１５−ペンタデカノリドから全収率４２％で得た。
【００５３】
実施例４〜２１ １６−メチルオクタデカン酸の製造
（ａ）工程は実施例１と同様に行い、（ｂ）工程は下記表１に示す銅化合物のみ、銅化合物とホスフィン、ホスファイト、又は銅化合物とクラウンエーテルを用いて、実施例１と同様の操作で１６−メチルオクタデカン酸を製造した。結果を表１に示す。
【００５４】
【表１】
【００５５】
実施例２２〜３４ 分岐脂肪酸の製造
実施例１に準じ、表２に示す環状エステル類とグリニャール化合物（２．５ｅｑ）を用いて、下記の化合物をそれぞれ製造した。
【００５６】
実施例２２ １３−メチルペンタデカン酸の製造
【００５７】
【化４】
【００５８】
実施例２３ １４−メチルペンタデカン酸の製造
【００５９】
【化５】
【００６０】
実施例２４ １４−メチルヘキサデカン酸の製造
【００６１】
【化６】
【００６２】
実施例２５ １５−メチルヘキサデカン酸
【００６３】
【化７】
【００６４】
実施例２６ １５−メチルヘプタデカン酸
【００６５】
【化８】
【００６６】
実施例２７ １６−メチルヘプタデカン酸
【００６７】
【化９】
【００６８】
実施例２８ １７−メチルオクタデカン酸の製造
【００６９】
【化１０】
【００７０】
実施例２９ １７−メチルノナデカン酸の製造
【００７１】
【化１１】
【００７２】
実施例３０ １８−メチルノナデカン酸
【００７３】
【化１２】
【００７４】
実施例３１ １８−メチルエイコサン酸
【００７５】
【化１３】
【００７６】
実施例３２ １９−メチルエイコサン酸
【００７７】
【化１４】
【００７８】
実施例３３ １９−メチルヘネイコサン酸
【００７９】
【化１５】
【００８０】
実施例３４ ２０−メチルヘネイコサン酸
【００８１】
【化１６】
【００８２】
【表２】
【００８３】
実施例１〜３４の結果から、本発明の製造方法によれば、分岐脂肪酸を工業的に入手可能な原料から簡便かつ効率よく製造できることがわかる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）次式（１）
【化１】
（式中、ｎは９〜１７の整数を示す。）
で表される環状エステル類を酢酸溶媒中、臭化水素と反応させて次式（２）：Ｂｒ−（ＣＨ2）n−ＣＯ2Ｈ（式中、ｎは前記と同じ。）で表されるブロモカルボン酸を得、次いで
（ｂ）これと次式（３）：Ｒ1ＭｇＸ（式中、Ｒ1は、炭素数３〜８の分岐アルキル基を示し、Ｘはハロゲン原子を示す。）で表わされるグリニャール化合物を反応させることを特徴とする次式（４）：Ｒ1−（ＣＨ2）n−ＣＯ2Ｈ（式中、Ｒ1は、前記と同じ。ｎは前記と同じ。）で表される炭素数１３〜２６の分岐脂肪酸の製造方法。
【請求項２】
（ａ）工程を密閉下で行うものである請求項１記載の製造方法。
【請求項３】
（ｂ）工程を銅化合物存在下で行うものである請求項１又は２記載の製造方法。
【請求項４】
（ｂ）工程を三価のリン化合物及び／又はクラウンエーテル存在下で行うものである請求項３記載の製造方法。
【請求項５】
式（２）で表わされるブロモカルボン酸が１２−ブロモドデカン酸、１５−ブロモペンタデカン酸、又は１６−ブロモヘキサデカン酸である請求項１〜４のいずれか１項記載の製造方法。
【請求項６】
グリニャール化合物が、ｓｅｃ−ブチルマグネシウムブロミド、ｉｓｏ−プロピルマグネシウムブロミド、２−メチルプロピルマグネシウムブロミド、２−メチルブチルマグネシウムブロミド、３−メチルペンチルマグネシウムブロミド、３−メチルブチルマグネシウムブロミド、又は４−メチルペンチルマグネシウムブロミドである請求項１〜５のいずれか１項記載の製造方法。
【請求項７】
式（４）で表わされる分岐脂肪酸が１３−メチルペンタデカン酸、１４−メチルペンタデカン酸、１４−メチルヘキサデカン酸、１５−メチルヘキサデカン酸、１５−メチルヘプタデカン酸、１６−メチルヘプタデカン酸、１６−メチルオクタデカン酸、１７−メチルオクタデカン酸、１７−メチルノナデカン酸、１８−メチルノナデカン酸、１９−メチルエイコサン酸、１９−メチルへネイコサン酸、２０−メチルへネイコサン酸又は１８−メチルエイコサン酸である請求項１〜６のいずれか１項記載の製造方法。
【請求項１】
（ａ）次式（１）
【化１】
（式中、ｎは９〜１７の整数を示す。）
で表される環状エステル類を酢酸溶媒中、臭化水素と反応させて次式（２）：Ｂｒ−（ＣＨ2）n−ＣＯ2Ｈ（式中、ｎは前記と同じ。）で表されるブロモカルボン酸を得、次いで
（ｂ）これと次式（３）：Ｒ1ＭｇＸ（式中、Ｒ1は、炭素数３〜８の分岐アルキル基を示し、Ｘはハロゲン原子を示す。）で表わされるグリニャール化合物を反応させることを特徴とする次式（４）：Ｒ1−（ＣＨ2）n−ＣＯ2Ｈ（式中、Ｒ1は、前記と同じ。ｎは前記と同じ。）で表される炭素数１３〜２６の分岐脂肪酸の製造方法。
【請求項２】
（ａ）工程を密閉下で行うものである請求項１記載の製造方法。
【請求項３】
（ｂ）工程を銅化合物存在下で行うものである請求項１又は２記載の製造方法。
【請求項４】
（ｂ）工程を三価のリン化合物及び／又はクラウンエーテル存在下で行うものである請求項３記載の製造方法。
【請求項５】
式（２）で表わされるブロモカルボン酸が１２−ブロモドデカン酸、１５−ブロモペンタデカン酸、又は１６−ブロモヘキサデカン酸である請求項１〜４のいずれか１項記載の製造方法。
【請求項６】
グリニャール化合物が、ｓｅｃ−ブチルマグネシウムブロミド、ｉｓｏ−プロピルマグネシウムブロミド、２−メチルプロピルマグネシウムブロミド、２−メチルブチルマグネシウムブロミド、３−メチルペンチルマグネシウムブロミド、３−メチルブチルマグネシウムブロミド、又は４−メチルペンチルマグネシウムブロミドである請求項１〜５のいずれか１項記載の製造方法。
【請求項７】
式（４）で表わされる分岐脂肪酸が１３−メチルペンタデカン酸、１４−メチルペンタデカン酸、１４−メチルヘキサデカン酸、１５−メチルヘキサデカン酸、１５−メチルヘプタデカン酸、１６−メチルヘプタデカン酸、１６−メチルオクタデカン酸、１７−メチルオクタデカン酸、１７−メチルノナデカン酸、１８−メチルノナデカン酸、１９−メチルエイコサン酸、１９−メチルへネイコサン酸、２０−メチルへネイコサン酸又は１８−メチルエイコサン酸である請求項１〜６のいずれか１項記載の製造方法。
【公開番号】特開２００９−１４９５４６（Ｐ２００９−１４９５４６Ａ）
【公開日】平成２１年７月９日（２００９．７．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３２７７３５（Ｐ２００７−３２７７３５）
【出願日】平成１９年１２月１９日（２００７．１２．１９）
【出願人】（００００００９１８）花王株式会社 (8,290)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年７月９日（２００９．７．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１２月１９日（２００７．１２．１９）
【出願人】（００００００９１８）花王株式会社 (8,290)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]