置換クロルメタン化合物の製造方法
【課題】アルコキシカルボニル基、アルキルカルボニル基またはアリールカルボニル基で置換されたクロルメタン化合物を工業的により有利に製造できる方法の提供。
【解決手段】第６族元素金属または第６族元素化合物と、過酸化水素とを反応させて第６族元素酸化物を調製し、次いで、該第６族元素酸化物およびリン酸塩の存在下、置換メタン化合物（例えばアセチルアセトン）と過酸化水素と金属塩素化物とを反応させる式（２）で示される置換クロルメタン化合物（例えば２−クロロ−３，５−オエンタンジオン）の製造方法。
（式中、Ｅ１〜Ｅ３は、置換されていてもよいアルコキシカルボニル基、置換されていてもよいアルキルカルボニル基、置換されていてもよいアリールカルボニル基または水素原子を表す。）
【解決手段】第６族元素金属または第６族元素化合物と、過酸化水素とを反応させて第６族元素酸化物を調製し、次いで、該第６族元素酸化物およびリン酸塩の存在下、置換メタン化合物（例えばアセチルアセトン）と過酸化水素と金属塩素化物とを反応させる式（２）で示される置換クロルメタン化合物（例えば２−クロロ−３，５−オエンタンジオン）の製造方法。
（式中、Ｅ１〜Ｅ３は、置換されていてもよいアルコキシカルボニル基、置換されていてもよいアルキルカルボニル基、置換されていてもよいアリールカルボニル基または水素原子を表す。）
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルコキシカルボニル基、アルキルカルボニル基またはアリールカルボニル基で置換されたクロルメタン化合物の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
アルコキシカルボニル基、アルキルカルボニル基またはアリールカルボニル基で置換されたクロルメタン化合物の製造方法としては、例えば、アルコキシカルボニル基、アルキルカルボニル基またはアリールカルボニル基で置換されたメタン化合物と過酸化水素と塩化水素とを反応させる方法（例えば、特許文献１参照。）や、過酸化水素および酸の存在下に上記と同様の基で置換されたメタン化合物と金属ハロゲン化物とを反応させる方法（例えば、特許文献２参照。）が知られている。しかしながら、前者の方法は、塩化水素を用いており、工業的製法としては、より取り扱いの容易な塩素化物を用いて塩素化できる製造方法の開発が求められていた。また、後者の方法はハロゲン化物を用いるハロゲン化方法ではあるものの、その実施例は臭素化のみしか記載されておらず、塩素化反応に適用してみたところ、収率の点で工業的に満足できるものではなかった。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−３７１０４８号公報
【特許文献２】特開２００６−１１１５９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
そこで本発明者は、アルコキシカルボニル基、アルキルカルボニル基またはアリールカルボニル基で置換されたクロルメタン化合物を工業的により有利に製造できる方法を開発すべく、鋭意検討したところ、第６族元素金属または第６族元素化合物と、過酸化水素とを反応させて第６族元素酸化物を調製し、次いで、該第６族元素酸化物およびリン酸塩の存在下、対応する置換メタン化合物と過酸化水素と金属塩素化物とを反応させることにより、目的の置換クロルメタン化合物を容易に製造できることを見出し、本発明に至った。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
すなわち本発明は、第６族元素金属または第６族元素化合物と、過酸化水素とを反応させて第６族元素酸化物を調製し、次いで、該第６族元素酸化物およびリン酸塩の存在下、式（１）
【化１】
（式中、Ｅ１〜Ｅ３は、それぞれ同一または相異なって、置換されていてもよいアルコキシカルボニル基、置換されていてもよいアルキルカルボニル基、置換されていてもよいアリールカルボニル基または水素原子を表す。ただし、Ｅ１〜Ｅ３のうち２つ以上が同時に水素原子であることはない。）
で示される置換メタン化合物と過酸化水素と金属塩素化物とを反応させる式（２）
【化２】
（式中、Ｅ１〜Ｅ３は、それぞれ上記と同一の意味を表す。）
で示される置換クロルメタン化合物の製造方法を提供するものである。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、比較的取り扱いの容易な塩素化物を用いて、アルコキシカルボニル基、アルキルカルボニル基またはアリールカルボニル基で置換されたクロルメタン化合物を製造できるため、工業的に有利である。また、酸性条件下での反応を回避できるので、酸に活性な置換基を有するクロルメタン化合物の製造を行う場合には、特に有利である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
まず、上記式（１）で示される置換メタン化合物（以下、置換メタン化合物（１）と略記する。）について説明する。
【０００８】
式（１）において、Ｅ１〜Ｅ３で表される置換基のうち、アルコキシカルボニル基としては、例えばメトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、プロピオキシカルボニル基、ブトキシカルボニル基、イソブトキシカルボニル基、ペンチルオキシカルボニル基、ヘキシルオキシカルボニル基、ドデシルオキシカルボニル基、オクタデシルオキシカルボニル基、シクロヘキシルオキシカルボニル基等の直鎖状、分枝鎖状または環状の炭素数２〜２０のアルコキシカルボニル基が挙げられる。これらのアルコキシカルボニル基上に置換していてもよい基としては、例えば、フッ素原子等のハロゲン原子；メトキシ基、エトキシ基等のアルコキシ基；アセチル基、プロピオニル基等のアルキルカルボニル基；ベンゾイル基等のアリールカルボニル基；メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基等のアルコキシカルボニル基；フェニル基、ナフチル基等のアリール基；フェノキシ基、１−ナフトキシ基、２−ナフトキシ基等のアリールオキシ基；等が挙げられる。かかる基で置換されたアルコキシカルボニル基の具体例としては、例えばフェニルメトキシカルボニル基、トリフルオロメトキシカルボニル基等が挙げられる。
【０００９】
アルキルカルボニル基としては、例えばアセチル基、プロピオニル基、ブチリル基、イソブチリル基、バレリル基、ヘキサノイル基、デカノイル基、ラウロイル基、パルミトイル基、ステアロイル基、シクロヘキサンカルボニル基等の直鎖状、分枝鎖状または環状の炭素数２〜２０のアルキルカルボニル基が挙げられる。これらのアルキルカルボニル基上に置換していてもよい基としては、例えば、フッ素原子等のハロゲン原子；メトキシ基、エトキシ基等のアルコキシ基；アセチル基、プロピオニル基等のアルキルカルボニル基；ベンゾイル基等のアリールカルボニル基；メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基等のアルコキシカルボニル基；フェニル基、ナフチル基等のアリール基；フェノキシ基、１−ナフトキシ基、２−ナフトキシ基等のアリールオキシ基；等が挙げられる。かかる基で置換されたアルキルカルボニル基の具体例としては、例えばフェニルアセチル基、トリフルオロアセチル基等が挙げられる。
【００１０】
アリールカルボニル基としては、例えばベンゾイル基、ナフトイル基等の炭素数７〜１１のアリールカルボニル基が挙げられる。これらのアリールカルボニル基上に置換していてもよい基としては、例えば、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、イソブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ｎ−ペンチル基、ｎ−デシル基、シクロプロピル基、２，２−ジメチルシクロプロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、メンチル基、フルオロメチル基、トリフルオロメチル基、メトキシメチル基、エトキシメチル基、３−オキソブチル基、メトキシエチル基、メトキシカルボニルメチル基、ベンジル基等の置換されていてもよいアルキル基；フェニル基、１−ナフチル基、２−ナフチル基等のアリール基；フッ素原子、塩素原子、臭素原子等のハロゲン原子；メトキシ基、エトキシ基等のアルコキシ基；アセチル基、プロピオニル基等のアルキルカルボニル基；ベンゾイル基等のアリールカルボニル基；メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基等のアルコキシカルボニル基；シアノ基；ニトロ基；等が挙げられる。かかる基で置換されたアリールカルボニル基の具体例としては、４−メトキシベンゾイル基、２−クロロベンゾイル基等が挙げられる。
【００１１】
かかる置換メタン化合物（１）としては、例えばマロン酸ジメチル、マロン酸ジエチル、マロン酸ジｎ−プロピル、マロン酸ジイソプロピル、マロン酸ジｎ−ブチル、マロン酸ジシクロヘキシル、アセチルアセトン、３，５−ヘプタンジオン、２，４−ヘプタンジオン、３，５−オクタンジオン、２，４−ヘキサンジオン、４，６−ノナジオン、１，３−ジフェニル−１，３−プロパンジオン、１−フェニル−１，３−プロパンジオン、３−オキソブタン酸メチル、３−オキソブタン酸エチル、３−オキソ−３−フェニルプロピオン酸エチル等が挙げられる。
【００１２】
次に、第６族元素金属または第６族元素化合物と、過酸化水素とを反応させて第６族元素酸化物を調製する方法について説明する。
【００１３】
第６族元素金属としては、例えば、タングステン金属、モリブデン金属等が挙げられる。第６族元素化合物としては、例えば、ホウ化タングステン、炭化タングステン、酸化タングステン、タングステン酸アンモニウム、タングステンカルボニル錯体等のタングステン化合物；ホウ化モリブデン、酸化モリブデン、塩化モリブデン、モリブデンカルボニル錯体等のモリブデン化合物；等が挙げられる。
【００１４】
過酸化水素としては、通常水溶液が用いられる。過酸化水素水中の過酸化水素濃度は特に制限されないが、容積効率、安全面等を考慮すると、実用的には１〜６０重量％である。通常市販のものをそのままもしくは必要に応じて希釈、濃縮等により濃度調整を行ったものを用いればよい。
【００１５】
第６族元素酸化物調製に用いる過酸化水素の使用量は、第６族元素金属または第６族元素化合物に対して、通常３モル倍以上、好ましくは５モル倍以上であり、その上限は特にない。
【００１６】
第６族元素酸化物の調製は、通常、水の存在下で実施される。
【００１７】
第６族元素酸化物の調製は、通常、第６族元素金属または第６族元素化合物と、過酸化水素とを混合、接触させることにより行われ、その接触効率をより向上させるため、第６族元素酸化物調製液中で、第６族元素金属または第６族元素化合物が十分分散するよう、攪拌しながら反応を行うことが好ましい。また、第６族元素金属または第６族元素化合物と、過酸化水素との接触効率を高め、第６族元素酸化物調製時の制御をより容易にするという点で、例えば粉末状の第６族元素金属または第６族元素化合物または粒径の小さな第６族元素金属または第６族元素化合物を用いることが好ましい。
【００１８】
第６族元素酸化物の調製温度は、通常−１０〜１００℃である。
【００１９】
第６族元素金属または第６族元素化合物と過酸化水素とを、水中、有機溶媒中もしくは有機溶媒と水との混合溶媒中で反応させることにより、第６族元素金属または第６族元素化合物の全部もしくは一部が溶解して、第６族元素酸化物を含む均一溶液もしくは懸濁液を調製することができるが、該第６族元素酸化物を、例えば濃縮処理等により調製液から取り出して、置換メタン化合物（１）と過酸化水素と金属塩素化物との反応に用いてもよいし、該調製液をそのまま触媒として用いてもよい。該調製液をそのまま触媒として用いる場合は、該調製液中の過酸化水素量を考慮して、置換メタン化合物（１）と金属塩素化物とともに反応させる過酸化水素の使用量を決めてもよい。
【００２０】
また、第６族元素金属または第６族元素化合物とリン酸塩と置換メタン化合物（１）と過酸化水素と金属塩素化物とを接触、混合して、第６族元素酸化物の調製操作と、置換メタン化合物（１）と過酸化水素と金属塩素化物との反応を同時に行ってもよい。
【００２１】
次に、上記で調製された第６族元素酸化物およびリン酸塩の存在下、置換メタン化合物（１）と過酸化水素と金属塩素化物とを反応させて、上記式（２）で示される置換クロルメタン化合物（以下、置換クロルメタン化合物（２）と略記する。）を製造する方法について説明する。
【００２２】
第６族元素化合物の使用量は、置換メタン化合物（１）に対して、通常０．００１モル倍以上であり、その上限は特にないが、経済的な面を考慮すると、実用的には、活性メチレン化合物（１）に対して、１モル倍以下である。
【００２３】
過酸化水素としては、通常水溶液が用いられる。過酸化水素水中の過酸化水素濃度は特に制限されないが、容積効率、安全面等を考慮すると、実用的には１〜６０重量％である。通常市販のものをそのままもしくは必要に応じて希釈、濃縮等により濃度調整を行ったものを用いればよい。
【００２４】
過酸化水素の使用量は、置換メタン化合物（１）に対して、通常１モル倍以上であり、その使用量の上限は特にないが、経済的な面も考慮すると、実用的には、置換メタン化合物（１）に対して２０モル倍以下である。
【００２５】
金属塩素化物としては、例えば、塩化リチウム、塩化ナトリウム、塩化カリウム等のアルカリ金属塩素化物；塩化マグネシウム、塩化カルシウム、塩化バリウム等のアルカリ土類金属塩素化物が用いられる。好ましくはアルカリ金属塩素化物であり、より好ましくは塩化カリウムである。
【００２６】
金属塩素化物の使用量は、通常、置換メタン化合物（１）に対して１モル倍以上であり、その使用量の上限は特にないが、経済的な面も考慮すると、実用的には、置換メタン化合物（１）に対して５モル倍以下である。
【００２７】
リン酸塩としては、緩衝作用を奏するものであれば特に限定されることなく使用可能である。かかるリン酸塩としては、例えば、リン酸三ナトリウム、リン酸三カリウム、リン酸水素二ナトリウム、リン酸水素二カリウム、リン酸二水素ナトリウム、リン酸二水素カリウム等のリン酸アルカリ金属塩；ピロリン酸マグネシウム、リン酸カルシウム等のリン酸アルカリ土類金属塩；等が挙げられる。反応性の面からリン酸アルカリ金属塩が好ましく、リン酸水素二アルカリ金属塩（リン酸水素二ナトリウム、リン酸水素二カリウム等）またはリン酸二水素アルカリ金属塩（リン酸二水素ナトリウム、リン酸二水素カリウム等）がより好ましい。
【００２８】
リン酸塩の使用量は、通常、置換メタン化合物（１）に対して０．１モル倍以上であり、その上限は特にないが、経済的な面も考慮すると、実用的には、置換メタン化合物（１）に対して５モル倍以下である。
【００２９】
本反応は、通常、水の存在下に実施される。水は、過酸化水素に含まれる水であってもよいし、第６族元素酸化物の調製に用いられた水であってもよいし、それらとは別に加えて用いる水であってもよい。
【００３０】
水の使用量は特に制限されないが、容積効率等を考慮すると、実用的には、置換メタン化合物（１）に対して１００重量倍以下である。
【００３１】
反応温度は、通常０〜１００℃の範囲である。
【００３２】
反応試剤の混合順は、反応温度以下で混合する場合は、特に制限されない。反応温度条件で混合する場合は、リン酸塩を共存させた第６属元素酸化物と活性メチレン化合物（１）と金属塩素化物の混合物に、過酸化水素を加えていくことが好ましい。
【００３３】
本反応は、常圧条件下で実施してもよいし、加圧条件下で実施してもよい。また、反応の進行は、例えばガスクロマトグラフィ、高速液体クロマトグラフィ、薄層クロマトグラフィ、ＮＭＲ、ＩＲ等の通常の分析手段により確認することができる。
【００３４】
反応終了後の混合物に、例えば、晶析処理や蒸留処理等を施したり、必要に応じて水および／または水に不溶の有機溶媒を加えて抽出処理を施し、得られる有機層を濃縮処理したりすることにより、置換クロルメタン化合物（２）を取り出すことができる。取り出された置換クロルメタン化合物（２）は、例えば蒸留、カラムクロマトグラフィ等の手段によりさらに精製されてもよい。
【００３５】
ここで、水に不溶の有機溶媒としては、例えば、トルエン、キシレン、クロロベンゼン等の芳香族炭化水素溶媒；ペンタン、ヘキサン、ヘプタン等の脂肪族炭化水素溶媒；ジクロロメタン、ジクロロエタン、クロロホルム等のハロゲン化炭化水素溶媒；ジエチルエーテル、メチルｔｅｒｔ−ブチルエーテル等のエーテル溶媒；酢酸エチル等のエステル溶媒；等が挙げられる。
【００３６】
かくして得られる置換クロルメタン化合物（２）としては、例えば２−クロロマロン酸ジメチル、２−クロロマロン酸ジエチル、２−クロロマロン酸ジｎ−プロピル、２−クロロマロン酸ジイソプロピル、２−クロロマロン酸ジｎ−ブチル、２−クロロマロン酸ジシクロヘキシル、３−クロロ−２，４−ペンタンジオン、４−クロロ−３，５−ヘプタンジオン、３−クロロ−２，４−ヘプタンジオン、４−クロロ−３，５−オクタンジオン、３−クロロ−２，４−ヘキサンジオン、５−クロロ−４，６−ノナジオン、２−クロロ−１，３−ジフェニル−１，３−プロパンジオン、２−クロロ−１−フェニル−１，３−プロパンジオン、２−クロロ−３−オキソブタン酸メチル、２−クロロ−３−オキソブタン酸エチル、２−クロロ−３−オキソ−３−フェニルプロピオン酸エチル等が挙げられる。
【実施例】
【００３７】
以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれら実施例により限定されるものではない。
【００３８】
実施例１
還流冷却管を付した５０ｍＬフラスコに、タングステン金属５０ｍｇと３０重量％過酸化水素水３００ｍｇを加え、室温で３０分攪拌すると無色透明な液状の混合物が得られた。該混合物に、水１ｇとリン酸二水素カリウム２００ｍｇとアセチルアセトン２００ｍｇと塩化カリウム６００ｍｇを加え、４０℃に昇温した。得られた混合物を同温度で攪拌しながら、そこに、３０重量％過酸化水素水２ｇを１時間かけて滴下した。滴下終了後、得られた混合物を、さらに同温度で４時間攪拌した。反応混合物を室温まで冷却した後、そこに酢酸エチル１０ｇと水５ｇを加えて攪拌・静置すると、混合物は２層に分離した。その上層を、ガスクロマトグラフィ（内部標準法）にて分析したところ、アセチルアセトンの転化率は５０％であり、２−クロロ−３，５−ペンタンジオンの選択率は９８％であった。
【００３９】
実施例２
還流冷却管を付した５０ｍＬフラスコに、タングステン金属５０ｍｇと３０重量％過酸化水素水３００ｍｇを加え、室温で３０分攪拌すると無色透明な液状の混合物が得られた。該混合物に、水１ｇとリン酸二水素カリウム２００ｍｇと３−オキソブタン酸エチル２６０ｍｇと塩化カリウム６００ｍｇを加えた。得られた混合物を室温で攪拌ながら、そこに、３０重量％過酸化水素水３ｇを１時間かけて滴下した。滴下終了後、得られた混合物を、さらに室温で５時間攪拌した。反応終了後の混合物に、酢酸エチル１０ｇと水５ｇを加えて攪拌・静置すると、混合物は２層に分離した。その上層を、ガスクロマトグラフィ（内部標準法）にて分析したところ、３−オキソブタン酸エチルの転化率は３５％であり、２−クロロ−３−オキソブタン酸エチルの選択率は６３％であった。
【００４０】
比較例１：第６族元素酸化物の非存在下での塩素化反応（実施例１との比較）
還流冷却管を付した５０ｍＬフラスコに、水１ｇとリン酸二水素カリウム２００ｍｇとアセチルアセトン２００ｍｇと塩化カリウム６００ｍｇを加え、４０℃に昇温した。得られた混合物を同温度で攪拌しながら、そこに、３０重量％過酸化水素水２ｇを１時間かけて滴下した。滴下終了後、得られた混合物を、さらに同温度で４時間攪拌した。反応混合物を室温まで冷却した後、そこに酢酸エチル１０ｇと水５ｇを加えて攪拌・静置すると、混合物は２層に分離した。その上層を、ガスクロマトグラフィ（内部標準法）にて分析したところ、アセチルアセトンの転化率は１０％であり、２−クロロ−３，５−ペンタンジオンの選択率は０％であった。
【００４１】
比較例２：リン酸塩の非存在下、酸の存在下での塩素化反応（特開２００６−１１１５９５号公報に記載の反応による塩素化）
還流冷却管を付した５０ｍＬフラスコに、アセチルアセトン２００ｍｇ、３０重量％塩化カリウム水溶液１．０ｇ、３０重量％過酸化水素水４５０ｍｇ、１０重量％硫酸１．９６ｇを加え、室温で４時間攪拌した。反応混合物を室温まで冷却した後、そこに酢酸エチル１０ｇと水５ｇを加えて攪拌・静置すると、混合物は２層に分離した。その上層を、ガスクロマトグラフィ（内部標準法）にて分析したところ、アセチルアセトンの転化率は５％であり、２−クロロ−３，５−ペンタンジオンの選択率は８０％であった。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
置換クロルメタン化合物は、医農薬や香料をはじめとする各種化学製品およびそれらの合成中間体等として重要な化合物であり（例えば、J. Org. Chem. , 60, 3074 (1995)およびBioorganic & Medicinal Chem. Lett., 14, 2245 (2004)参照）、本発明によれば、これらの化合物を、取り扱いの容易な塩素化物を用いて製造できる。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルコキシカルボニル基、アルキルカルボニル基またはアリールカルボニル基で置換されたクロルメタン化合物の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
アルコキシカルボニル基、アルキルカルボニル基またはアリールカルボニル基で置換されたクロルメタン化合物の製造方法としては、例えば、アルコキシカルボニル基、アルキルカルボニル基またはアリールカルボニル基で置換されたメタン化合物と過酸化水素と塩化水素とを反応させる方法（例えば、特許文献１参照。）や、過酸化水素および酸の存在下に上記と同様の基で置換されたメタン化合物と金属ハロゲン化物とを反応させる方法（例えば、特許文献２参照。）が知られている。しかしながら、前者の方法は、塩化水素を用いており、工業的製法としては、より取り扱いの容易な塩素化物を用いて塩素化できる製造方法の開発が求められていた。また、後者の方法はハロゲン化物を用いるハロゲン化方法ではあるものの、その実施例は臭素化のみしか記載されておらず、塩素化反応に適用してみたところ、収率の点で工業的に満足できるものではなかった。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−３７１０４８号公報
【特許文献２】特開２００６−１１１５９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
そこで本発明者は、アルコキシカルボニル基、アルキルカルボニル基またはアリールカルボニル基で置換されたクロルメタン化合物を工業的により有利に製造できる方法を開発すべく、鋭意検討したところ、第６族元素金属または第６族元素化合物と、過酸化水素とを反応させて第６族元素酸化物を調製し、次いで、該第６族元素酸化物およびリン酸塩の存在下、対応する置換メタン化合物と過酸化水素と金属塩素化物とを反応させることにより、目的の置換クロルメタン化合物を容易に製造できることを見出し、本発明に至った。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
すなわち本発明は、第６族元素金属または第６族元素化合物と、過酸化水素とを反応させて第６族元素酸化物を調製し、次いで、該第６族元素酸化物およびリン酸塩の存在下、式（１）
【化１】
（式中、Ｅ１〜Ｅ３は、それぞれ同一または相異なって、置換されていてもよいアルコキシカルボニル基、置換されていてもよいアルキルカルボニル基、置換されていてもよいアリールカルボニル基または水素原子を表す。ただし、Ｅ１〜Ｅ３のうち２つ以上が同時に水素原子であることはない。）
で示される置換メタン化合物と過酸化水素と金属塩素化物とを反応させる式（２）
【化２】
（式中、Ｅ１〜Ｅ３は、それぞれ上記と同一の意味を表す。）
で示される置換クロルメタン化合物の製造方法を提供するものである。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、比較的取り扱いの容易な塩素化物を用いて、アルコキシカルボニル基、アルキルカルボニル基またはアリールカルボニル基で置換されたクロルメタン化合物を製造できるため、工業的に有利である。また、酸性条件下での反応を回避できるので、酸に活性な置換基を有するクロルメタン化合物の製造を行う場合には、特に有利である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
まず、上記式（１）で示される置換メタン化合物（以下、置換メタン化合物（１）と略記する。）について説明する。
【０００８】
式（１）において、Ｅ１〜Ｅ３で表される置換基のうち、アルコキシカルボニル基としては、例えばメトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、プロピオキシカルボニル基、ブトキシカルボニル基、イソブトキシカルボニル基、ペンチルオキシカルボニル基、ヘキシルオキシカルボニル基、ドデシルオキシカルボニル基、オクタデシルオキシカルボニル基、シクロヘキシルオキシカルボニル基等の直鎖状、分枝鎖状または環状の炭素数２〜２０のアルコキシカルボニル基が挙げられる。これらのアルコキシカルボニル基上に置換していてもよい基としては、例えば、フッ素原子等のハロゲン原子；メトキシ基、エトキシ基等のアルコキシ基；アセチル基、プロピオニル基等のアルキルカルボニル基；ベンゾイル基等のアリールカルボニル基；メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基等のアルコキシカルボニル基；フェニル基、ナフチル基等のアリール基；フェノキシ基、１−ナフトキシ基、２−ナフトキシ基等のアリールオキシ基；等が挙げられる。かかる基で置換されたアルコキシカルボニル基の具体例としては、例えばフェニルメトキシカルボニル基、トリフルオロメトキシカルボニル基等が挙げられる。
【０００９】
アルキルカルボニル基としては、例えばアセチル基、プロピオニル基、ブチリル基、イソブチリル基、バレリル基、ヘキサノイル基、デカノイル基、ラウロイル基、パルミトイル基、ステアロイル基、シクロヘキサンカルボニル基等の直鎖状、分枝鎖状または環状の炭素数２〜２０のアルキルカルボニル基が挙げられる。これらのアルキルカルボニル基上に置換していてもよい基としては、例えば、フッ素原子等のハロゲン原子；メトキシ基、エトキシ基等のアルコキシ基；アセチル基、プロピオニル基等のアルキルカルボニル基；ベンゾイル基等のアリールカルボニル基；メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基等のアルコキシカルボニル基；フェニル基、ナフチル基等のアリール基；フェノキシ基、１−ナフトキシ基、２−ナフトキシ基等のアリールオキシ基；等が挙げられる。かかる基で置換されたアルキルカルボニル基の具体例としては、例えばフェニルアセチル基、トリフルオロアセチル基等が挙げられる。
【００１０】
アリールカルボニル基としては、例えばベンゾイル基、ナフトイル基等の炭素数７〜１１のアリールカルボニル基が挙げられる。これらのアリールカルボニル基上に置換していてもよい基としては、例えば、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、イソブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ｎ−ペンチル基、ｎ−デシル基、シクロプロピル基、２，２−ジメチルシクロプロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、メンチル基、フルオロメチル基、トリフルオロメチル基、メトキシメチル基、エトキシメチル基、３−オキソブチル基、メトキシエチル基、メトキシカルボニルメチル基、ベンジル基等の置換されていてもよいアルキル基；フェニル基、１−ナフチル基、２−ナフチル基等のアリール基；フッ素原子、塩素原子、臭素原子等のハロゲン原子；メトキシ基、エトキシ基等のアルコキシ基；アセチル基、プロピオニル基等のアルキルカルボニル基；ベンゾイル基等のアリールカルボニル基；メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基等のアルコキシカルボニル基；シアノ基；ニトロ基；等が挙げられる。かかる基で置換されたアリールカルボニル基の具体例としては、４−メトキシベンゾイル基、２−クロロベンゾイル基等が挙げられる。
【００１１】
かかる置換メタン化合物（１）としては、例えばマロン酸ジメチル、マロン酸ジエチル、マロン酸ジｎ−プロピル、マロン酸ジイソプロピル、マロン酸ジｎ−ブチル、マロン酸ジシクロヘキシル、アセチルアセトン、３，５−ヘプタンジオン、２，４−ヘプタンジオン、３，５−オクタンジオン、２，４−ヘキサンジオン、４，６−ノナジオン、１，３−ジフェニル−１，３−プロパンジオン、１−フェニル−１，３−プロパンジオン、３−オキソブタン酸メチル、３−オキソブタン酸エチル、３−オキソ−３−フェニルプロピオン酸エチル等が挙げられる。
【００１２】
次に、第６族元素金属または第６族元素化合物と、過酸化水素とを反応させて第６族元素酸化物を調製する方法について説明する。
【００１３】
第６族元素金属としては、例えば、タングステン金属、モリブデン金属等が挙げられる。第６族元素化合物としては、例えば、ホウ化タングステン、炭化タングステン、酸化タングステン、タングステン酸アンモニウム、タングステンカルボニル錯体等のタングステン化合物；ホウ化モリブデン、酸化モリブデン、塩化モリブデン、モリブデンカルボニル錯体等のモリブデン化合物；等が挙げられる。
【００１４】
過酸化水素としては、通常水溶液が用いられる。過酸化水素水中の過酸化水素濃度は特に制限されないが、容積効率、安全面等を考慮すると、実用的には１〜６０重量％である。通常市販のものをそのままもしくは必要に応じて希釈、濃縮等により濃度調整を行ったものを用いればよい。
【００１５】
第６族元素酸化物調製に用いる過酸化水素の使用量は、第６族元素金属または第６族元素化合物に対して、通常３モル倍以上、好ましくは５モル倍以上であり、その上限は特にない。
【００１６】
第６族元素酸化物の調製は、通常、水の存在下で実施される。
【００１７】
第６族元素酸化物の調製は、通常、第６族元素金属または第６族元素化合物と、過酸化水素とを混合、接触させることにより行われ、その接触効率をより向上させるため、第６族元素酸化物調製液中で、第６族元素金属または第６族元素化合物が十分分散するよう、攪拌しながら反応を行うことが好ましい。また、第６族元素金属または第６族元素化合物と、過酸化水素との接触効率を高め、第６族元素酸化物調製時の制御をより容易にするという点で、例えば粉末状の第６族元素金属または第６族元素化合物または粒径の小さな第６族元素金属または第６族元素化合物を用いることが好ましい。
【００１８】
第６族元素酸化物の調製温度は、通常−１０〜１００℃である。
【００１９】
第６族元素金属または第６族元素化合物と過酸化水素とを、水中、有機溶媒中もしくは有機溶媒と水との混合溶媒中で反応させることにより、第６族元素金属または第６族元素化合物の全部もしくは一部が溶解して、第６族元素酸化物を含む均一溶液もしくは懸濁液を調製することができるが、該第６族元素酸化物を、例えば濃縮処理等により調製液から取り出して、置換メタン化合物（１）と過酸化水素と金属塩素化物との反応に用いてもよいし、該調製液をそのまま触媒として用いてもよい。該調製液をそのまま触媒として用いる場合は、該調製液中の過酸化水素量を考慮して、置換メタン化合物（１）と金属塩素化物とともに反応させる過酸化水素の使用量を決めてもよい。
【００２０】
また、第６族元素金属または第６族元素化合物とリン酸塩と置換メタン化合物（１）と過酸化水素と金属塩素化物とを接触、混合して、第６族元素酸化物の調製操作と、置換メタン化合物（１）と過酸化水素と金属塩素化物との反応を同時に行ってもよい。
【００２１】
次に、上記で調製された第６族元素酸化物およびリン酸塩の存在下、置換メタン化合物（１）と過酸化水素と金属塩素化物とを反応させて、上記式（２）で示される置換クロルメタン化合物（以下、置換クロルメタン化合物（２）と略記する。）を製造する方法について説明する。
【００２２】
第６族元素化合物の使用量は、置換メタン化合物（１）に対して、通常０．００１モル倍以上であり、その上限は特にないが、経済的な面を考慮すると、実用的には、活性メチレン化合物（１）に対して、１モル倍以下である。
【００２３】
過酸化水素としては、通常水溶液が用いられる。過酸化水素水中の過酸化水素濃度は特に制限されないが、容積効率、安全面等を考慮すると、実用的には１〜６０重量％である。通常市販のものをそのままもしくは必要に応じて希釈、濃縮等により濃度調整を行ったものを用いればよい。
【００２４】
過酸化水素の使用量は、置換メタン化合物（１）に対して、通常１モル倍以上であり、その使用量の上限は特にないが、経済的な面も考慮すると、実用的には、置換メタン化合物（１）に対して２０モル倍以下である。
【００２５】
金属塩素化物としては、例えば、塩化リチウム、塩化ナトリウム、塩化カリウム等のアルカリ金属塩素化物；塩化マグネシウム、塩化カルシウム、塩化バリウム等のアルカリ土類金属塩素化物が用いられる。好ましくはアルカリ金属塩素化物であり、より好ましくは塩化カリウムである。
【００２６】
金属塩素化物の使用量は、通常、置換メタン化合物（１）に対して１モル倍以上であり、その使用量の上限は特にないが、経済的な面も考慮すると、実用的には、置換メタン化合物（１）に対して５モル倍以下である。
【００２７】
リン酸塩としては、緩衝作用を奏するものであれば特に限定されることなく使用可能である。かかるリン酸塩としては、例えば、リン酸三ナトリウム、リン酸三カリウム、リン酸水素二ナトリウム、リン酸水素二カリウム、リン酸二水素ナトリウム、リン酸二水素カリウム等のリン酸アルカリ金属塩；ピロリン酸マグネシウム、リン酸カルシウム等のリン酸アルカリ土類金属塩；等が挙げられる。反応性の面からリン酸アルカリ金属塩が好ましく、リン酸水素二アルカリ金属塩（リン酸水素二ナトリウム、リン酸水素二カリウム等）またはリン酸二水素アルカリ金属塩（リン酸二水素ナトリウム、リン酸二水素カリウム等）がより好ましい。
【００２８】
リン酸塩の使用量は、通常、置換メタン化合物（１）に対して０．１モル倍以上であり、その上限は特にないが、経済的な面も考慮すると、実用的には、置換メタン化合物（１）に対して５モル倍以下である。
【００２９】
本反応は、通常、水の存在下に実施される。水は、過酸化水素に含まれる水であってもよいし、第６族元素酸化物の調製に用いられた水であってもよいし、それらとは別に加えて用いる水であってもよい。
【００３０】
水の使用量は特に制限されないが、容積効率等を考慮すると、実用的には、置換メタン化合物（１）に対して１００重量倍以下である。
【００３１】
反応温度は、通常０〜１００℃の範囲である。
【００３２】
反応試剤の混合順は、反応温度以下で混合する場合は、特に制限されない。反応温度条件で混合する場合は、リン酸塩を共存させた第６属元素酸化物と活性メチレン化合物（１）と金属塩素化物の混合物に、過酸化水素を加えていくことが好ましい。
【００３３】
本反応は、常圧条件下で実施してもよいし、加圧条件下で実施してもよい。また、反応の進行は、例えばガスクロマトグラフィ、高速液体クロマトグラフィ、薄層クロマトグラフィ、ＮＭＲ、ＩＲ等の通常の分析手段により確認することができる。
【００３４】
反応終了後の混合物に、例えば、晶析処理や蒸留処理等を施したり、必要に応じて水および／または水に不溶の有機溶媒を加えて抽出処理を施し、得られる有機層を濃縮処理したりすることにより、置換クロルメタン化合物（２）を取り出すことができる。取り出された置換クロルメタン化合物（２）は、例えば蒸留、カラムクロマトグラフィ等の手段によりさらに精製されてもよい。
【００３５】
ここで、水に不溶の有機溶媒としては、例えば、トルエン、キシレン、クロロベンゼン等の芳香族炭化水素溶媒；ペンタン、ヘキサン、ヘプタン等の脂肪族炭化水素溶媒；ジクロロメタン、ジクロロエタン、クロロホルム等のハロゲン化炭化水素溶媒；ジエチルエーテル、メチルｔｅｒｔ−ブチルエーテル等のエーテル溶媒；酢酸エチル等のエステル溶媒；等が挙げられる。
【００３６】
かくして得られる置換クロルメタン化合物（２）としては、例えば２−クロロマロン酸ジメチル、２−クロロマロン酸ジエチル、２−クロロマロン酸ジｎ−プロピル、２−クロロマロン酸ジイソプロピル、２−クロロマロン酸ジｎ−ブチル、２−クロロマロン酸ジシクロヘキシル、３−クロロ−２，４−ペンタンジオン、４−クロロ−３，５−ヘプタンジオン、３−クロロ−２，４−ヘプタンジオン、４−クロロ−３，５−オクタンジオン、３−クロロ−２，４−ヘキサンジオン、５−クロロ−４，６−ノナジオン、２−クロロ−１，３−ジフェニル−１，３−プロパンジオン、２−クロロ−１−フェニル−１，３−プロパンジオン、２−クロロ−３−オキソブタン酸メチル、２−クロロ−３−オキソブタン酸エチル、２−クロロ−３−オキソ−３−フェニルプロピオン酸エチル等が挙げられる。
【実施例】
【００３７】
以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれら実施例により限定されるものではない。
【００３８】
実施例１
還流冷却管を付した５０ｍＬフラスコに、タングステン金属５０ｍｇと３０重量％過酸化水素水３００ｍｇを加え、室温で３０分攪拌すると無色透明な液状の混合物が得られた。該混合物に、水１ｇとリン酸二水素カリウム２００ｍｇとアセチルアセトン２００ｍｇと塩化カリウム６００ｍｇを加え、４０℃に昇温した。得られた混合物を同温度で攪拌しながら、そこに、３０重量％過酸化水素水２ｇを１時間かけて滴下した。滴下終了後、得られた混合物を、さらに同温度で４時間攪拌した。反応混合物を室温まで冷却した後、そこに酢酸エチル１０ｇと水５ｇを加えて攪拌・静置すると、混合物は２層に分離した。その上層を、ガスクロマトグラフィ（内部標準法）にて分析したところ、アセチルアセトンの転化率は５０％であり、２−クロロ−３，５−ペンタンジオンの選択率は９８％であった。
【００３９】
実施例２
還流冷却管を付した５０ｍＬフラスコに、タングステン金属５０ｍｇと３０重量％過酸化水素水３００ｍｇを加え、室温で３０分攪拌すると無色透明な液状の混合物が得られた。該混合物に、水１ｇとリン酸二水素カリウム２００ｍｇと３−オキソブタン酸エチル２６０ｍｇと塩化カリウム６００ｍｇを加えた。得られた混合物を室温で攪拌ながら、そこに、３０重量％過酸化水素水３ｇを１時間かけて滴下した。滴下終了後、得られた混合物を、さらに室温で５時間攪拌した。反応終了後の混合物に、酢酸エチル１０ｇと水５ｇを加えて攪拌・静置すると、混合物は２層に分離した。その上層を、ガスクロマトグラフィ（内部標準法）にて分析したところ、３−オキソブタン酸エチルの転化率は３５％であり、２−クロロ−３−オキソブタン酸エチルの選択率は６３％であった。
【００４０】
比較例１：第６族元素酸化物の非存在下での塩素化反応（実施例１との比較）
還流冷却管を付した５０ｍＬフラスコに、水１ｇとリン酸二水素カリウム２００ｍｇとアセチルアセトン２００ｍｇと塩化カリウム６００ｍｇを加え、４０℃に昇温した。得られた混合物を同温度で攪拌しながら、そこに、３０重量％過酸化水素水２ｇを１時間かけて滴下した。滴下終了後、得られた混合物を、さらに同温度で４時間攪拌した。反応混合物を室温まで冷却した後、そこに酢酸エチル１０ｇと水５ｇを加えて攪拌・静置すると、混合物は２層に分離した。その上層を、ガスクロマトグラフィ（内部標準法）にて分析したところ、アセチルアセトンの転化率は１０％であり、２−クロロ−３，５−ペンタンジオンの選択率は０％であった。
【００４１】
比較例２：リン酸塩の非存在下、酸の存在下での塩素化反応（特開２００６−１１１５９５号公報に記載の反応による塩素化）
還流冷却管を付した５０ｍＬフラスコに、アセチルアセトン２００ｍｇ、３０重量％塩化カリウム水溶液１．０ｇ、３０重量％過酸化水素水４５０ｍｇ、１０重量％硫酸１．９６ｇを加え、室温で４時間攪拌した。反応混合物を室温まで冷却した後、そこに酢酸エチル１０ｇと水５ｇを加えて攪拌・静置すると、混合物は２層に分離した。その上層を、ガスクロマトグラフィ（内部標準法）にて分析したところ、アセチルアセトンの転化率は５％であり、２−クロロ−３，５−ペンタンジオンの選択率は８０％であった。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
置換クロルメタン化合物は、医農薬や香料をはじめとする各種化学製品およびそれらの合成中間体等として重要な化合物であり（例えば、J. Org. Chem. , 60, 3074 (1995)およびBioorganic & Medicinal Chem. Lett., 14, 2245 (2004)参照）、本発明によれば、これらの化合物を、取り扱いの容易な塩素化物を用いて製造できる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第６族元素金属または第６族元素化合物と、過酸化水素とを反応させて第６族元素酸化物を調製し、次いで、該第６族元素酸化物およびリン酸塩の存在下、式（１）
【化１】
（式中、Ｅ１〜Ｅ３は、それぞれ同一または相異なって、置換されていてもよいアルコキシカルボニル基、置換されていてもよいアルキルカルボニル基、置換されていてもよいアリールカルボニル基または水素原子を表す。ただし、Ｅ１〜Ｅ３のうち２つ以上が同時に水素原子であることはない。）
で示される置換メタン化合物と過酸化水素と金属塩素化物とを反応させる式（２）
【化２】
（式中、Ｅ１〜Ｅ３は、それぞれ上記と同一の意味を表す。）
で示される置換クロルメタン化合物の製造方法。
【請求項２】
リン酸塩が、リン酸アルカリ金属塩またはリン酸アルカリ土類金属塩である請求項１に記載の製造方法。
【請求項３】
リン酸塩が、リン酸水素二アルカリ金属塩またはリン酸二水素アルカリ金属塩である請求項１に記載の製造方法。
【請求項４】
金属塩素化物が、アルカリ金属塩素化物またはアルカリ土類金属塩素化物である請求項１〜３のいずれかに記載の製造方法。
【請求項１】
第６族元素金属または第６族元素化合物と、過酸化水素とを反応させて第６族元素酸化物を調製し、次いで、該第６族元素酸化物およびリン酸塩の存在下、式（１）
【化１】
（式中、Ｅ１〜Ｅ３は、それぞれ同一または相異なって、置換されていてもよいアルコキシカルボニル基、置換されていてもよいアルキルカルボニル基、置換されていてもよいアリールカルボニル基または水素原子を表す。ただし、Ｅ１〜Ｅ３のうち２つ以上が同時に水素原子であることはない。）
で示される置換メタン化合物と過酸化水素と金属塩素化物とを反応させる式（２）
【化２】
（式中、Ｅ１〜Ｅ３は、それぞれ上記と同一の意味を表す。）
で示される置換クロルメタン化合物の製造方法。
【請求項２】
リン酸塩が、リン酸アルカリ金属塩またはリン酸アルカリ土類金属塩である請求項１に記載の製造方法。
【請求項３】
リン酸塩が、リン酸水素二アルカリ金属塩またはリン酸二水素アルカリ金属塩である請求項１に記載の製造方法。
【請求項４】
金属塩素化物が、アルカリ金属塩素化物またはアルカリ土類金属塩素化物である請求項１〜３のいずれかに記載の製造方法。
【公開番号】特開２００９−５７３６９（Ｐ２００９−５７３６９Ａ）
【公開日】平成２１年３月１９日（２００９．３．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１８６８９９（Ｐ２００８−１８６８９９）
【出願日】平成２０年７月１８日（２００８．７．１８）
【出願人】（０００００２０９３）住友化学株式会社 (8,981)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年３月１９日（２００９．３．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年７月１８日（２００８．７．１８）
【出願人】（０００００２０９３）住友化学株式会社 (8,981)
【Ｆターム（参考）】
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