３−ｌ−メントキシプロパン−１，２−ジオールの製造方法
【課題】高純度の３−ｌ−メントキシプロパン−１，２−ジオールを安全に且つ効率よく製造する方法の提供。
【解決手段】１，２−エポキシ−３−ハロゲノプロパンに、有機溶媒中でルイス酸の存在下にｌ−メントールを付加させて１−ハロゲノ−３−ｌ−メントキシプロパン−２−オールを製造し、続いて相間移動触媒の存在下に塩基によってエポキシ化して１，２−エポキシ−３−ｌ−メントキシプロパンを製造し、最後に加水分解して式(II)で表される３−ｌ−メントキシプロパン−１，２−ジオールを製造する。
【解決手段】１，２−エポキシ−３−ハロゲノプロパンに、有機溶媒中でルイス酸の存在下にｌ−メントールを付加させて１−ハロゲノ−３−ｌ−メントキシプロパン−２−オールを製造し、続いて相間移動触媒の存在下に塩基によってエポキシ化して１，２−エポキシ−３−ｌ−メントキシプロパンを製造し、最後に加水分解して式(II)で表される３−ｌ−メントキシプロパン−１，２−ジオールを製造する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷感剤や清涼改善剤などとして有用な、３−ｌ−メントキシプロパン−１，２−ジオールの製造法、および該３−ｌ−メントキシプロパン−１，２−ジオールを製造する際の中間体として有用な３−ｌ−メントキシプロパン誘導体およびその製造法に関するものである。本発明による場合は、純度の高い３−ｌ−メントキシプロパン−１，２−ジオールおよび該３−ｌ−メントキシプロパン−１，２−ジオールの合成中間体として有用な３−ｌ−メントキシプロパン誘導体を、簡単な操作で、安全に且つ高収率で得ることができる。
【背景技術】
【０００２】
３−ｌ−メントキシプロパン−１，２−ジオールは、特公昭６１−４８８１３号公報などに記載されているように公知の化合物である。３−ｌ−メントキシプロパン−１，２−ジオールは、安全性に優れ、しかも皮膚や粘膜上でｌ−メントール様の冷感作用を付与する性質を有し、その一方でｌ−メントールとは異なり無臭であり、それ自体では匂いを有していない。そのため、３−ｌ−メントキシプロパン−１，２−ジオールを用いる場合は、製品に付与された香気に対して全く影響を及ぼすことなく、製品に冷感作用を付与することができる。そこで、３−ｌ−メントキシプロパン−１，２−ジオールの前記した特性を活かして、３−ｌ−メントキシプロパン−１，２−ジオールを、歯磨粉、チューインガムのような口腔用組成物、シャーベット、ハードキャンデーのような飲食品に配合され、更には化粧料（特許文献１、特許文献２）、アイパック剤（特許文献３）、頭髪化粧料（特許文献４）のような香粧品、その他消炎鎮痛剤用エアゾール組成物（特許文献５）などに配合することが提案されている。
【０００３】
従来、３−ｌ−メントキシプロパン−１，２−ジオールの製造方法としては、（ｉ）ｌ−メントールを金属ナトリウムまたは水素化ナトリウムによってナトリウム塩にした後、これにハロゲン化アリルを反応させ、３−ｌ−メントキシプロパン−１−エンを製造し、それを有機過酸物を用いて酸化して酸化物にし、次いで加水分解する方法（特許文献６）；（ii）ベンジルグリシジルエーテルに、ルイス酸の存在下でｌ−メントールを付加させて１−ベンジルオキシ−３−ｌ−メントキシプロパン−２−オールを製造し、それをパラジウム−炭素触媒の存在下に水素化分解してベンジル基を脱離する方法（特許文献７）が知られている。
【０００４】
しかしながら、上記（ｉ）の従来法では、金属ナトリウムまたは水素化ナトリウムを使用して１−メントールのナトリウム塩を調製するため、爆発の危険や水素ガスの発生の問題がある。しかも、中間体である３−ｌ−メントキシプロパン−１−エンの酸化を有機過酸物を用いて行うことから、その点でも爆発の危険があり、工業的に有利な方法であるとは言えず、また経済性の点でも改良の余地があった。
また、上記（ii）の従来法は、光学活性体の合成を目的とした製造法であるため、高価なベンジルグリシジルエーテルを使用する必要がある。しかも、最終的に得られる３−ｌ−メントキシプロパン−１，２−ジオールには、副生成物として２−ｌ−メントキシプロパン−１，３−ジオールが１０％程度も混在しているために、シリカゲルカラムクロマトグラフィーなどによる精製・分取が必要であり、純度の高い３−ｌ−メントキシプロパン−１，２−ジオールを大量に得ることが困難である。
【０００５】
また、上記した従来法とは別に、（iii）エピクロロヒドリンなどの１，２−エポキシ−３−ハロゲノプロパンに、水溶液中で塩基と第４級アンモニウム塩の存在下にｌ−メントールを付加反応させて、３−ｌ−メントキシプロパン−１，２−ジオールの合成中間体となる１，２−エポキシ−３−ｌ−メントキシプロパンを合成する方法が提案されている（特許文献１０）。しかしながら、エピクロロヒドリンなどの１，２−エポキシ−３−ハロゲノプロパンは、酸または塩基の存在下では不安定で分解し易いことが知られている（非特許文献１）。そのため１，２−エポキシ−３−ハロゲノプロパンを塩基の存在下に反応させるこの方法による場合は、反応が長時間になると１，２−エポキシ−３−ハロゲノプロパンが分解してしまうことから、１，２−エポキシ−３−ｌ−メントキシプロパンを大量に合成することが困難であり、工業的に且つ経済的に有利な方法であるとはいえない。
【０００６】
さらに、エピクロロヒドリンとアルコールの反応としては、（iv）エピルクロルヒドリンとアリルアルコールとを酸性触媒存在下で反応させて、光学活性グリセロール誘導体である１−アリルオキシ−３−クロル−２−プロパノールを製造する方法が提案されている（特許文献８）。しかしながら、当該（iv）の従来法では、反応に用いられるアルコールは、１級のアリルアルコールのみであり、２級アルコールへの適応についての報告されておらず、ましてメントールとの付加反応については報告されていない。
【０００７】
また、別の従来法として、（ｖ）エピハロヒドリンとアルコール類を酸触媒の存在下に反応させた後、アルカリ処理により閉環させてグリシジルエーテルとし、これを加水分解した後に、反応混合物を強塩基性化合物と弱酸性化合物より生成される塩の存在下で１００〜２３０℃に加熱してグリセリンエーテルを製造する方法が提案されている（特許文献９）。しかしながら、この方法による場合は、グリシジルエーテルの加水分解物中に含まれる有機ハロゲンを分解するために、反応混合物を１００〜２３０℃、特に１５０〜２００℃という高温下で、強塩基性化合物と弱酸性化合物より生成した塩の存在下に加熱する必要があり、効率のよい方法ではない。しかも、この方法で用いられるとしているアルコール類は、一般式：Ｒ−（ＯＡ）ｐ−ＯＨ（式中、Ｒは炭素数１〜３６の飽和又は不飽和の直鎖又は分岐鎖の炭化水素基を示し、Ａは炭素数２〜４のアルキレン基を示し、ｐは０〜１００の数を示す）で表される１級アルコールであり、２級アルコールを用いることは開示がなく、ましてメントールの使用は全く開示されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平６０−２５９０８号公報
【特許文献２】特開昭６３−２０８５０５号公報
【特許文献３】特開昭６２−９６４０３号公報
【特許文献４】特開昭６２−１９２３１２号公報
【特許文献５】特開昭６３−２６４５２２号
【特許文献６】特公昭６１−４８８１３号公報
【特許文献７】特開平７−８２２００号公報
【特許文献８】特開平２−２２１号公報
【特許文献９】特開２０００−２１２１１４号公報
【特許文献１０】仏国特許２４７８２２号公報
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】「化学大辞典」，第２９２頁、東京化学同人発行（１９８９年）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は、純度の高い３−ｌ−メントキシプロパン−１，２−ジオールを、簡単な操作で、安全で且つ収率よく製造できる方法を提供することである。
そして、本発明の目的は、純度の高い３−ｌ−メントキシプロパン−１，２−ジオールを得るのに有用な合成中間体を提供することである。
そして、本発明の目的は、３−ｌ−メントキシプロパン−１，２−ジオールを得るのに有用な中間体の効率のより製造法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者らは前記目的を達成するために鋭意検討を行ってきた。その結果、１，２−エポキシ−３−ハロゲノプロパンに、有機溶媒中で、ルイス酸の存在下にｌ−メントールを付加反応させることによって、新規な化合物である１−ハロゲノ−３−ｌ−メントキシプロパン−２−オールを製造することができた。そして、さらに検討を重ねたところ、この新規な１−ハロゲノ−３−ｌ−メントキシプロパン−２−オールは、化学的に安定でそれ自体で保存可能であること、該１−ハロゲノ−３−ｌ−メントキシプロパン−２−オールを相間移動触媒の存在下に塩基によって更にエポキシ化すると、やはり３−ｌ−メントキシプロパン−１，２−ジオールを得るための中間体である１，２−エポキシ−３−ｌ−メントキシプロパンが高い反応速度で且つ高収率で得られること、そしてその１，２−エポキシ−３−ｌ−メントキシプロパンを加水分解することによって目的とする３−ｌ−メントキシプロパン−１，２−ジオールが、簡単に、収率よく、しかも高純度で得られることを見出して、それらの知見に基づいて本発明を完成するに到った。
【００１２】
すなわち、本発明は、
（１） 下記の一般式（Ｉ）；
【００１３】
【化１】
（式中、Ｘはハロゲン原子を示す。）
で表される１，２−エポキシ−３−ハロゲノプロパンに、有機溶媒中で、ルイス酸の存在下に、ｌ−メントールを付加させて、下記の一般式（II）；
【００１４】
【化２】
（式中、Ｘはハロゲン原子を示す。）
で表される１−ハロゲノ−３−ｌ−メントキシプロパン−２−オールを製造し、次いで、それを相間移動触媒の存在下に塩基によってエポキシ化して、下記の化学式（III）；
【００１５】
【化３】
で表される１，２−エポキシ−３−ｌ−メントキシプロパンを製造し、更にそれを加水分解して下記の化学式（IV）；
【００１６】
【化４】
で表される３−ｌ−メントキシプロパン−１，２−ジオールを製造することを特徴とする３−ｌ−メントキシプロパン−１，２−ジオールの製造方法である。
【００１７】
そして、本発明は、
（２） 下記の一般式（II）；
【００１８】
【化５】
（式中、Ｘはハロゲン原子を示す。）
で表される１−ハロゲノ−３−ｌ−メントキシプロパン−２−オールを、相間移動触媒の存在下に塩基によってエポキシ化して、下記の化学式（III）；
【００１９】
【化６】
で表される１，２−エポキシ−３−ｌ−メントキシプロパンを製造し、更にそれを加水分解して下記の化学式（IV）；
【００２０】
【化７】
で表される３−ｌ−メントキシプロパン−１，２−ジオールにすることを特徴とする３−ｌ−メントキシプロパン−１，２−ジオールの製造方法である。
【００２１】
さらに、本発明は、
（３） 下記の一般式（Ｉ）；
【００２２】
【化８】
（式中、Ｘはハロゲン原子を示す。）
で表される１，２−エポキシ−３−ハロゲノプロパンに、有機溶媒中、ルイス酸の存在下に、ｌ−メントールを付加させて、下記の一般式（II）；
【００２３】
【化９】
（式中、Ｘはハロゲン原子を示す。）
で表される１−ハロゲノ−３−ｌ−メントキシプロパン−２−オールを製造する方法である。
【００２４】
そして、本発明は、
（４） 下記の一般式（II）；
【００２５】
【化１０】
（式中、Ｘはハロゲン原子を示す。）
で表される１−ハロゲノ−３−ｌ−メントキシプロパン−２−オールを相間移動触媒の存在下に塩基によってエポキシ化して、下記の化学式（III）；
【００２６】
【化１１】
で表される１，２−エポキシ−３−ｌ−メントキシプロパンを製造することを特徴とする１，２−エポキシ−３−ｌ−メントキシプロパンの製造方法である。
【００２７】
そして、本発明は、
（５） 前記の一般式（Ｉ）で表される１，２−エポキシ−３−ハロゲノプロパンおよび一般式（II）で表される１−ハロゲノ−３−１−メントキシプロパン−２−オールにおいて、Ｘが塩素原子である前記（１）〜（４）のいずれかの製造方法；
（６） ルイス酸が、三フッ化ホウ素エーテルコンプレックス、塩化アルミニウム、塩化亜鉛、臭化亜鉛および塩化第二鉄から選ばれる少なくとも１種である前記（１）または（３）の製造方法；および、
（７） 相間移動触媒が、第４級アンモニウム塩である前記（１）、（２）、（４）、（５）または（６）の製造方法；
を好ましい態様として包含する。
【００２８】
さらに、本発明は、
（８） 下記の一般式（II）；
【００２９】
【化１２】
（式中、Ｘはハロゲン原子を示す。）
で表される１−ハロゲノ−３−ｌ−メントキシプロパン−２−オールである。
そして、本発明は、
（９） 下記の化学式（IIａ）；
【００３０】
【化１３】
で表される１−クロロ−３−ｌ−メントキシプロパン−２−オールで表される１−クロロ−３−ｌ−メントキシプロパン−２−オールを好ましい態様として包含する。
【発明の効果】
【００３１】
本発明の方法による場合は、不安定で爆発などの危険のある金属ナトリウム、水素化ナトリウム、過酸化物などを使用することなく、冷感剤や清涼改善剤などとして有用な３−ｌ−メントキシプロパン−１，２−ジオールを、簡単な操作で、安全に、且つ高収率および高純度で製造することができ、工業的に有利な方法である。
さらに、本発明による場合は、金属ナトリウム、水素化ナトリウム、過酸化物などを使用することなく、１，２−エポキシ−３−ハロゲノプロパンに、有機溶媒中で、ルイス酸の存在下にｌ−メントールを付加させることによって、３−ｌ−メントキシプロパン−１，２−ジオールを製造するための新規な中間体である１−ハロゲノ−３−ｌ−メントキシプロパン−２−オールを、簡単な操作で、安全に、且つ高収率および高純度で製造することができる。
また、本発明による場合は、該新規な中間体である１−ハロゲノ−３−ｌ−メントキシプロパン−２−オールを相間移動触媒の存在下に塩基によってエポキシ化するという簡単な操作で、３−ｌ−メントキシプロパン−１，２−ジオール用の中間体である１，２−エポキシ−３−ｌ−メントキシプロパンを、安全に、且つ高収率および高純度で製造することができる。
そして、本発明の新規な１−ハロゲノ−３−ｌ−メントキシプロパン−２−オールは、３−ｌ−メントキシプロパン−１，２−ジオールを製造するための中間体として有用である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下に、本発明について詳細に説明する。
３−ｌ−メントキシプロパン−１，２−ジオールを製造するための本発明の方法は、以下に示す反応にしたがって行われる。
【００３３】
【化１４】
（式中、Ｘはハロゲン原子を示す。）
【００３４】
すなわち、１，２−エポキシ−３−ハロゲノプロパン（Ｉ）に、有機溶媒中で、ルイス酸の存在下に、ｌ−メントールを付加させて、新規な１−ハロゲノ−３−ｌ−メントキシプロパン−２−オール（II）を製造する。次いで、該１−ハロゲノ−３−ｌ−メントキシプロパン−２−オール（II）を、相間移動触媒の存在下に塩基によってエポキシ化して、１，２−エポキシ−３−ｌ−メントキシプロパン（III）を製造し、それを加水分解することによって、３−ｌ−メントキシプロパン−１，２−ジオール（IV）が得られる。
【００３５】
１，２−エポキシ−３−ハロゲノプロパン（Ｉ）におけるハロゲン原子Ｘとしては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子などが挙げられ、そのため１，２−エポキシ−３−ハロゲノプロパンの具体例としては、１，２−エポキシ−３−フルオロプロパン（エピフルオロヒドリン）、１，２−エポキシ−３−クロロプロパン（エピクロルヒドリン）、１，２−エポキシ−３−ブロモプロパン（エピブロムヒドリン）、１，２−エポキシ−３−ヨードプロパン（エピヨードヒドリン）などを挙げることができる。それらのうちでも、本発明では、ハロゲン原子Ｘが塩素原子または臭素原子である１，２−エポキシ−３−クロロプロパン（エピクロルヒドリン）または１，２−エポキシ−３−ブロモプロパン（エピブロムヒドリン）が好ましく用いられ、１，２−エポキシ−３−クロロプロパン（エピクロルヒドリン）がより好ましく用いられる。
原料化合物である１，２−エポキシ−３−ハロゲノプロパン（Ｉ）およびｌ−メントールは、市販品をそのまま用いることができる。
【００３６】
１，２−エポキシ−３−ハロゲノプロパン（Ｉ）への１−メントールの付加反応は、有機溶媒中でルイス酸の存在下に行うことが必要である。ルイス酸を用いずにブレンステッド酸（プロトン酸）、グリニヤール試薬または塩基を用いた場合は、付加体（１−ハロゲノ−３−１−メントキシプロパン又は１，２−エポキシ−３−１−メントキシプロパン）は生成しないか、或いはその収率が低い。
１，２−エポキシ−３−ハロゲノプロパン（Ｉ）への１−メントールの付加反応に当たっては、ｌ−メントールを有機溶媒に溶解した溶液に、ルイス酸を添加して溶解させた後、ここに１，２−エポキシ−３−ハロゲノプロパン（Ｉ）を有機溶媒に溶解した溶液を滴下して反応させる方法などが好ましく採用される。
１，２−エポキシ−３−ハロゲノプロパン（Ｉ）とｌ−メントールの使用割合は、１，２−エポキシ−３−ハロゲノプロパン（Ｉ）の１モルに対し、１−メントールが約０．８〜２モルであるのが好ましく、約０．９〜１．３モルであるのがより好ましい。
また、ルイス酸の使用量は、通常の付加反応における触媒量と同程度にすればよく、一般には、１，２−エポキシ−３−ハロゲノプロパン（Ｉ）１モルに対して約０．０１〜０．１モルであることが好ましい。
【００３７】
ルイス酸の具体例としては、三フッ化ホウ素エーテルコンプレックス、塩化アルミニウム、塩化亜鉛、臭化亜鉛、塩化第二鉄などを挙げることができ、これらの１種または２種以上を用いることができる。それらのうちでも、塩化アルミニウムおよび／または三フッ化ホウ素エーテルコンプレックスが操作性が良好で且つ経済的に安価である点から好ましく用いられる。
【００３８】
有機溶媒としては、１，２−エポキシ−３−ハロゲノプロパン（Ｉ）へのｌ−メントールの付加反応に悪影響を及ばさない有機溶媒が用いられ、具体例としては、ヘキサン、ヘプタン、オクタンなどの脂肪族炭化水素溶媒；シクロヘキサン、メチルシクロヘキサンなどの脂環式炭化水素溶媒；ベンゼン、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素溶媒；石油エーテル系溶媒などを挙げることができ、それらの１種または２種以上を用いることができる。それらのうちでも、ヘプタンおよび／またはトルエンが操作性が良好で且つ経済的に安価である点から好ましく用いられる。
有機溶媒の使用量は、通常、ｌ−メントール１容量部に対して約０．５〜５容量部であることが好ましく、約１〜３容量部であることがより好ましい。
【００３９】
１，２−エポキシ−３−ハロゲノプロパン（Ｉ）へのｌ−メントールの付加反応は、窒素ガスまたはアルゴンガスなどのような不活性ガス雰囲気下で行ことが、付加反応の円滑な進行のために好ましい。
また、ｌ−メントールとルイス酸を溶解した有機溶媒溶液に１，２−エポキシ−３−ハロゲノプロパン（Ｉ）を溶解した有機溶媒溶液を滴下して付加反応を行うに当たっては、１，２−エポキシ−３−ハロゲノプロパン（Ｉ）を溶解した有機溶媒溶液の滴下時間は、通常約０．５〜１０時間とすることが好ましく、約１．５〜３時間とすることがより好ましい。
付加反応の温度としては、好ましくは約６０〜１３０℃、より好ましくは約６５〜１２０℃の温度が採用され、前記温度に保ちながら１，２−エポキシ−３−ハロゲノプロパン（Ｉ）の有機溶媒溶液の滴下終了後に約０．５〜１５時間、好ましくは約１〜５時間反応させることによって、１−ハロゲノ−３−ｌ−メントキシプロパン−２−オール（II）を円滑に製造することができる。
【００４０】
前記した付加反応により得られる１−ハロゲノ−３−ｌ−メントキシプロパン−２−オール（II）は、従来にない新規な化合物であり、安定で、通常油状を呈し、保存可能である。
そのため、前記付加反応により得られる１−ハロゲノ−３−ｌ−メントキシプロパン−２−オール（II）は、例えば蒸留、カラムクロマトグラフィー処理などによって精製処理するか又は精製処理を行わずに保存しておき、１，２−エポキシ−３−１−メントキシプロパンや３−ｌ−メントキシプロパン−１，２−ジオール（IV）の製造時に保存容器から取り出して用いるようにしてもよい。或いは、上記の付加反応によって生成した１−ハロゲノ−３−ｌ−メントキシプロパン−２−オール（II）を、必要に応じて冷却した後、精製などの後処理を施すことなく、そのまま次のエポキシ化反応に直接使用してもよい。
【００４１】
上記の付加反応で得られる１−ハロゲノ−３−ｌ−メントキシプロパン−２−オール（II）を、相間移動触媒の存在下に、塩基によってエポキシ化して、１，２−エポキシ−３−ｌ−メントキシプロパン（III）を製造する。
このエポキシ化反応で用いる塩基としては、アルカリ金属、アルカリ土類金属の水酸化物、炭酸塩および／またはアルコキシド類が用いられる。具体例としては、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム、水酸化バリウム、炭酸リチウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウムなどを挙げることができ、これらの１種または２種以上を用いることができる。そのうちでも、水酸化ナトリウムおよび／または水酸化カリウムが好ましく用いられる。
塩基は、水溶液の形態で反応系に添加することが好ましい。塩基の水溶液の濃度は４０％以上、特に４５〜５５％の高濃度であることがエポキシ化反応が良好に進行することから好ましい。
塩基の使用量は、１−ハロゲノ−３−ｌ−メントキシプロパン−２−オール（II）１モルに対し、約１．０〜５．０モル、特に約１．５〜３．０モルであることが好ましい。
【００４２】
前記のエポキシ化反応に用いる相間移動触媒としては、第４級アンモニウム塩が好適に用いられ、具体例としては、テトラメチルアンモニウムクロライド、テトラブチルアンモニウムブロマイド、テトラエチルアンモニウムアイオダイド、テトラブチルアンミニウムアイオダイド、トリメチルヘキサデシルアンモニウムクロライド、ジメチルジオクチルアンモニウムクロライド、トリメチルベンジルアンモニウムクロライド、トリオクチルメチルアンモニウムクロライドなどの工業的に容易に入手できる第４級アンモニウム塩を挙げることができ、これらの１種または２種以上を用いることができる。そのうちでも、トリメチルベンジルアンモニウムクロライドが、エポキシ化反応を良好に進行させ、且つ経済的に安価であることから好ましく用いられる。
相間移動触媒の使用量は、１−ハロゲノ−３−ｌ−メントキシプロパン−２−オール（II）１モルに対し、約０．０１〜０．２モル、特に約０．０２〜０．０５モルであることが好ましい。
【００４３】
前記のエポキシ化反応は、有機溶媒中で行うことが好ましい。有機溶媒としては、エポキシ化反応に悪影響を及ばさない溶媒、例えば、ヘキサン、ヘプタン、オクタンなどの脂肪族炭化水素溶媒；シクロヘキサン、メチルシクロヘキサンなどの脂環式炭化水素溶媒；ベンゼン、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素溶媒；ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、ジオキサン、１，３−ジオキソランなどのエーテル系溶媒；石油エーテル系溶媒などを挙げることができ、これらの１種または２種以上を用いることができる。そのうちでも、トルエンおよび／またはヘプタンがエポキシ化反応を円滑に進行させ、しかも操作性が良好で且つ経済的に安価であることから好ましく用いられる。
有機溶媒の使用量は、１−ハロゲノ−３−ｌ−メントキシプロパン−２−オール（II）１容量部に対して、約１〜１０容量部、特に約２〜５容量部であることが好ましい。
【００４４】
前記のエポキシ化反応は、窒素ガス、アルゴンガスなどの不活性ガス雰囲気下に行うことが好ましい。
エポキシ化反応の温度としては、好ましくは約４０〜１００℃、特に約５０〜８０℃の温度が採用され、前記の温度を保ちながら約０．５〜６時間、好ましくは約１〜４時間反応させることによって、１，２−エポキシ−３−ｌ−メントキシプロパン（III）を円滑に製造することができる。
【００４５】
前記のエポキシ化反応により得られる１，２−エポキシ−３−ｌ−メントキシプロパン（III）は、油状を呈し、保存可能である。そのため、前記エポキシ化反応により得られる１，２−エポキシ−３−ｌ−メントキシプロパン（III）は、例えば蒸留、カラムクロマトグラフィー処理などによって精製処理するか又は精製処理を行わずに保存しておき、３−ｌ−メントキシプロパン−１，２−ジオール（IV）の製造時に保存容器から取り出して用いるようにしてもよい。或いは、上記のエポキシ化反応によって生成した１，２−エポキシ−３−ｌ−メントキシプロパン（III）を、必要に応じて冷却した後、精製などの後処理を施すことなく、そのまま３−ｌ−メントキシプロパン−１，２−ジオール（IV）の製造に直接使用してもよい。
【００４６】
上記のエポキシ化反応で得られる１，２−エポキシ−３−ｌ−メントキシプロパン（III）を加水分解することによって、３−ｌ−メントキシプロパン−１，２−ジオール（IV）が生成する。
１，２−エポキシ−３−ｌ−メントキシプロパン（III）の加水分解は、酸性触媒の存在下で行うことが好ましい。酸性触媒としては、例えば、塩酸、硫酸、硝酸、過塩素酸、リン酸などの鉱酸；酢酸、トリフロロ酢酸、トリクロロ酢酸、メタンスルホン酸、トリフロロメタンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、ｐ−トルエンスルホン酸、カンファースルホン酸などの有機酸などを挙げることができる。そのうちでも、硫酸および／または過塩素酸が、加水分解をより円滑に進行させ且つ経済的に安価であることから好ましく用いられる。
酸性触媒の使用量は、１，２−エポキシ−３−ｌ−メントキシプロパン（III）１モルに対して、約０．０２〜０．２当量、特に約０．０５〜０．１５当量であることが好ましい。
酸性触媒は、水溶液の形態で反応系に添加することが好ましく、酸性触媒の水溶液の濃度は１〜１５％程度であるのが好ましい。
【００４７】
前記の加水分解反応は、有機溶媒中で行うことが好ましい。有機溶媒としては、例えば、アセトン、メチルエチルケトン、ジエチルケトン、ジイソプロピルケトン、メチル−ｔｅｒｔ−ブチルケトン、シクロヘキサノンなどのケトン系溶媒；ジイソプロピルエーテル、ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、ジオキサン、１，３−ジオキソランなどのエーテル系溶媒などを挙げることができ、それらの１種または２種以上を用いることができる。そのうちでも、アセトンが経済的に安価であることから好ましく用いられる。
有機溶媒の使用量は、１，２−エポキシ−３−ｌ−メントキシプロパン（III）１容量部に対して、約１〜１０容量部、特に約２〜５容量部であることが好ましい。
【００４８】
前記の加水分解反応の温度は、約２０〜１００℃、特に約５０〜８０℃であることが好ましく、前記温度を保ちながら、約０．５〜５時間、好ましくは約１〜３時間程度反応させることによって、３−ｌ−メントキシプロパン−１，２−ジオール（IV）が生成する。３−ｌ−メントキシプロパン−１，２−ジオール（IV）を含む反応生成物から３−ｌ−メントキシプロパン−１，２−ジオール（IV）の回収は通常の方法によって行うことができる。何ら限定されるものではないが、例えば、反応に親水性有機溶媒を用いた場合は、反応生成物に必要に応じて水を加えて、反応に用いた親水性有機溶媒を留去した後に、反応混合物にアルカリ水溶液とヘキサン、ブタン、ベンゼン、トルエン、キシレンなどの炭化水素系有機溶媒を加えて使用した酸性触媒の中和と、３−ｌ−メントキシプロパン−１，２−ジオール（IV）の有機溶媒による抽出を行い、溶媒を留去することによって、３−ｌ−メントキシプロパン−１，２−ジオール（IV）を濃縮物として回収することができる。３−ｌ−メントキシプロパン−１，２−ジオール（IV）の精製は、蒸留、カラムクロマトグラフィーによる処理により行うことができる。
【００４９】
上記により得られる３−ｌ−メントキシプロパン−１，２−ジオール（IV）は、上記した冷感作用、清涼作用、無臭性、安全性などの特性を活かして、香粧品、トイレタリー製品、入浴剤、飲食品、医薬品などの各種用途に用いられ、例えば、全身用ローション、アフターシェーブローション、育毛ローションなどの各種ローション類；ウォッシングクリーム、バニシングクリーム、クレンジングクレンジング、コールドクリーム、乳液、化粧水、パック、メイク落とし、リップクリームなどの皮膚化粧料；パッブ剤、貼付剤、鼻充血除去剤、制汗剤；シャンプー、リンス、トリートメント、コンディショナーなどのヘアケア商品；ヘアートニック、ヘアークリーム、ヘアースプレーなどの頭髪化粧品；香水、コロン類；入浴剤、ボディシャンプー、石鹸；シェービングフォームおよびジェル；洗剤、ソフトナー類；室内芳香剤；歯磨き；口腔洗浄剤；軟膏；清涼飲料、ガム、キャンディー、アイスクリーム、シャーベット、ゼリー、タブレット、トローチなどの飲食品などを挙げることができる。
【実施例】
【００５０】
以下に実施例を挙げて本発明について具体的に説明するが、本発明は以下の例によって何ら限定されるものではない。
なお、以下の例において、物性の測定（分析）に用いた装置は次の通りである。
【００５１】
（１）化学純度：
ガスクロマトグラフ；ＨＥＷＬＥＴＴ ＰＡＣＫＡＲＤ社製「ＨＰ６８９０」
カラム；ジーエルサイエンス社製「ＮＥＵＴＲＡＢＯＮＤ−１」（内径×長さ＝０．２５ｍｍ×３０ｍ）
（２）核磁気共鳴スペクトル：
1Ｈ−ＮＭＲ；ブルッカー社製「ＤＲＸ−５００型」（５００ＭＨｚ）
（３）赤外吸収スペクトル（ＩＲ）；
機器：ニコレジャパン（株）製「Ｎｉｃｏｌｅｔ ＡＶＡＴＡＲ ３６０」
測定方法：ＮａＣｌフィルム法
（４）質量スペクトル（ＭＳ）：
Ｍ−８０質量分析計：（株）日立製作所製（イオン化電圧２０ｅＶ）
（５）旋光度計；
日本分光（株）製「ＤＩＰ−３６０」
【００５２】
《実施例１》［１−クロロ−３−ｌ−メントキシプロパン−２−オールの合成]
（１） 窒素雰囲気下に、反応フラスコ（容量５００ｍｌ）内に、ｌ−メントール（高砂香料工業株式会社製）１３６．７ｇ（０．８７６３ｍｏｌ）およびｎ−ヘプタン２９５ｍｌを加えて室温で溶解した。次いで、無水塩化アルミニウム３．５ｇ（２６．８８ｍｍｏｌ）を加えて撹拌下に溶解した後、７０℃まで加温した。この溶液の中へ、エピクロルヒドリン６１ｇ（０．６５７２ｍｏｌ）を同温度で２時間かけて滴下した。滴下終了後、同温度で７時間反応させた。その後、反応混合物を室温まで冷却した。
（２） 上記（１）で得られた反応混合物を水で洗浄した後、１０％炭酸ナトリウム水溶液で更に洗浄し、ｎ−ヘプタンを留去して油状物を得た。この油状物を減圧下で蒸留することにより、沸点７８〜９９℃／６００Ｐａ（４．５ｍｍＨｇ）で未反応のｌ−メントール５７．２ｇ（０．３７ｍｏｌ）を回収し、更に沸点９８℃／３５Ｐａ（０．２６ｍｍＨｇ）〜１２１℃／２５Ｐａ（０．１９ｍｍＨｇ）で１−クロロ−３−ｌ−メントキシプロパン−２−オール１１７ｇ（化学純度９７．８％）を無色透明の油状物として得た（エピクロルヒドリンに基づく収率７０％）。
【００５３】
（３） 上記（２）で得られた１−クロロ−３−ｌ−メントキシプロパン−２−オールの分析結果は、以下のとおりであった。
○ ［α]Ｄ25：−73.7゜（c＝1.05， ＥｔＯＨ）
○ ＭＳ（m／e，％)：248(Ｍ+)，165，163，139，138，123，109，97，95，83，81，71，69，57，55，53，43，41，29，27
○ ＩＲ（neat，ｃｍ-1）：3422，2955，2922，2869，1456，1385，1370，1344，1180，1114，1067，1050，1011，991，974，922，845，753
○ 1Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤＣl3；δppm）：0.78（3H，d，J＝6.9），0.81〜0.88（2H，m），0.90（3H，d，J＝7.0），0.93（3H，d，J＝6.5），0.96〜1.01（1H，m），1.20〜1.26（1H，m），1.30〜1.40（1H，broud），1.61〜1.66（2H，m），2.09（1H，m），2.14（1H，m），2.52（1H，d，J＝5.9），3.09（1H，dt，J＝10.6，4.1），3.44（1H，dd，J＝9.4，5.2），3.60（1H，dd，J＝11.0，5.6），3.73（1H，dd，J＝9.4，5.2），3.91〜3.97（1H，m）
【００５４】
《実施例２〜５および比較例１〜４》［１−クロロ−３−ｌ−メントキシプロパン−２−オールの合成］
（１） 実施例２〜５として、下記の表１に示すルイス酸を実施例１におけるのと同じ量（２６．８８ｍｍｏｌ）で用い、それ以外は実施例１と同じ条件で反応を行って、１−クロロ−３−ｌ−メントキシプロパン−２−オールを製造したところ、その収率は表１に示すように、いずれも６５％以上であった。
（２） 一方、比較例１〜３として、ルイス酸の代わりに下記の表１に示すブレンステッド酸（プロトン酸）［硫酸（Ｈ2ＳＯ4）（比較例１）、リン酸（８５％Ｈ3ＰＯ4）（比較例２）、ｐ−トルエンスルホン酸（１水和物）（比較例３）］を、また比較例４として、ルイス酸の代わりにグリニャール試薬（エチルマグネシウムクロリド；ＥｔＭｇＣｌ）を、実施例１におけるのと同じ量（２６．８８ｍｍｏｌ）で使用し、それ以外は実施例１と同じ条件で反応を行って、１−クロロ−３−ｌ−メントキシプロパン−２−オールを製造したところ、その収率は表１に示す通りであった。
【００５５】
《比較例５》［１−クロロ−３−ｌ−メントキシプロパン−２−オールの合成]
窒素雰囲気下に、反応フラスコ（容量３００ｍｌ）内に、ｌ−メントール１０ｇ（６４．１ｍｍｏｌ）およびトルエン５０ｍｌを加えて室温で溶解した後、氷冷して内温５℃以下にし、そこに６０％水素化ナトリウム２．８２ｇ（７０．５ｍｍｏｌ）を加えて１００℃まで加温した。この溶液中に、エピクロルヒドリン５．９３ｇ（６４．１ｍｍｏｌ）をトルエン２０ｍｌに溶解した溶液を１時間かけて滴下し、滴下終了後、同温度で３時間反応させたが、付加体（１−クロロ−３−ｌ−メントキシプロパン−２−オールまたは１，２−エポキシ−３−１−メントキシプロパン）は何ら生成していなかった。
【００５６】
【表１】
【００５７】
上記の表１における実施例１〜５の結果から明らかなように、ルイス酸［塩化アルミニウム（ＡlＣl3）、臭化亜鉛（ＺnＢr2）、塩化鉄（ＦeＣl3）、塩化亜鉛（ＺnＣl2）、三フッ化ホウ素エーテルコンプレックス（（Ｃ2Ｈ5）2Ｏ・ＢＦ3）］を用いて反応を行うと、１−クロロ−３−ｌ−メントキシプロパン−２−オールを６５％以上の高収率で得ることが出来た。
一方、比較例１〜３の結果にみるように、触媒としてルイス酸の代わりにブレンステッド酸（プロトン酸）［硫酸（Ｈ2ＳＯ4）（比較例１）、リン酸（８５％Ｈ3ＰＯ4）（比較例２）、ｐ−トルエンスルホン酸（１水和物）（比較例３）］を用いて反応させた場合には、１−クロロ−３−ｌ−メントキシプロパン−２−オールが生成したが、その収率は、それぞれ９．６％、１４．８％および４．０％であり、実施例１〜５に比べて著しく低かった。
また、比較例４の結果にみるように、触媒としてルイス酸の代りにグリニャール試薬［エチルマグネシウムクロリド（ＥｔＭｇＣl）］を用いて反応させた場合には、１−クロロ−３−ｌ−メントキシプロパン−２−オールは生成したが、その収率は３２．９％であり、実施例１〜５に比べて大幅に低かった。
さらに、比較例５の結果から明らかなように、エピクロルヒドリンへの１−メントールの付加反応を塩基（水素化ナトリウム）を用いて行っても、付加体（１−クロロ−３−ｌ−メントキシプロパン−２−オールまたは１，２−エポキシ−３−１−メントキシプロパン）は生成しなかった。
上記の結果から明らかなように、エピクロルヒドリンなどの１，２−エポキシ−３−ハロゲノプロパンへの１−メントールの付加反応をルイス酸の存在下で行う本発明の方法による場合は、新規化合物である１−ハロゲノ−３−１−メントキシプロパン−２−オールを高収率で円滑に得ることができる。
【００５８】
《実施例６》［１，２−エポキシ−３−ｌ−メントキシプロパンの合成］
（１） 窒素雰囲気下に、反応フラスコ（容量２００ｍｌ）内に、実施例１で得られた１−クロロ−３−ｌ−メントキシプロパン−２−オール５０ｇ（化学純度９７．８％、０．１９６８ｍｏｌ）、トルエン７５ｍｌ、５０％水酸化ナトリウム水溶液３１．４９ｇ（０．３９３６ｍｏｌ）および塩化ベンジルトリメチルアンモニウム５０％水溶液１．４６ｇ（４．２６ｍｍｏｌ）を加えた後、７５℃で２時間反応させた。反応終了後に、有機層を水で洗浄した後、溶媒（トルエン）を回収して油状物を得た。この油状物を減圧下で蒸留することにより、１，２−エポキシ−３−ｌ−メントキシプロパン３４．６ｇ（化学純度９８．２５％）［沸点：７５〜８０℃／１０．７Ｐａ（０．０８ｍｍＨｇ）］を無色透明の油状物として得た（１−クロロ−３−ｌ−メントキシプロパン−２−オールに基づく収率９７．０％）。
【００５９】
（２） 上記（１）で得られた１，２−エポキシ−３−ｌ−メントキシプロパンの分析結果は次のとおりであった。
○ ［α］Ｄ25：−90.95゜（c＝1.05，ＥｔＯＨ）
○ ＭＳ（m/e，％）：212（Ｍ+），155，138，127，123，109，95，81，71，69，67，57，55，43，41，31，29，27
○ ＩＲ（neat，cm-1）：3050，2960，2925，2875，1460，1370，1095，910，845，765
○ 1Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤＣｌ3；δppm）：0.78（3H，d，J＝6.9），0.81〜0.88（2H,m），0.90（3H，d，J＝7.0），0.92（3H，d，J＝6.6），0.95〜1.00（1H，m），1.24（1H，m），1.36（1H，m），1.59〜1.67（2H，m），2.08（1H，m），2.14（1H，m），2.38（1H，broad），3.06〜3.12（1H，m），3.38〜3.44（1H，m），3.57〜3.66（2H，m），3.71〜3.75（1H，dd）,3.90〜3.96（1H，m）
【００６０】
《実施例７および比較例６》［１，２−エポキシ−３−ｌ−メントキシプロパンの合成］
（１） 実施例７として、実施例６と同様にして、相間移動触媒として塩化ベンジルトリメチルアンモニウムを用いて、反応時間を変えて、１，２−エポキシ−３−ｌ−メントキシプロパンの合成を行ったところ、各反応時間ごとの１−クロロ−３−ｌ−メントキシプロパン−２−オールの転化率および１，２−エポキシ−３−ｌ−メントキシプロパンへの選択率は下記の表２に示すとおりであった。
（２） 比較例６として、相間移動触媒（塩化ベンジルトリメチルアンモニウム）を加えることなく、それ以外は実施例６と同様にして、反応時間を変えて、１，２−エポキシ−３−ｌ−メントキシプロパンの合成を行ったところ、各反応時間ごとの１−クロロ−３−ｌ−メントキシプロパン−２−オールの転化率および１，２−エポキシ−３−ｌ−メントキシプロパンへの選択率は下記の表２に示すとおりであった。
【００６１】
【表２】
【００６２】
上記の表２の結果から明らかなように、相間移動触媒を用いて反応を行った実施例７では、反応時間４時間で、１−クロロ−３−ｌ−メントキシプロパン−２−オールの転化率が１００％に達し、また１，２−エポキシ−３−ｌ−メントキシプロパンへの選択率が９８．２％と極めて高いものであった。
それに対して、相間移動触媒を添加せずに反応を行った比較例６では、反応２時間以降の転化率の減速が著しく、反応時間９時間で、１−クロロ−３−ｌ−メントキシプロパン−２−オールの転化率が漸く９９．４％であり、しかも同反応時間での１，２−エポキシ−３−ｌ−メントキシプロパンへの選択率は９６．９％へと低下していた。
それらの結果から、１−ハロゲノ−３−ｌ−メントキシプロパン−２−オールの１，２−エポキシ−３−ｌ−メントキシプロパンへのエポキシ化反応を相間移動触媒を用いて行う本発明の方法は極めて有効な方法であることがわかる。
【００６３】
《実施例８》［３−ｌ−メントキシプロパン−１，２−ジオールの合成］
（１） 窒素雰囲気下に、反応フラスコ（容量３リットル）内に、ｌ−メントール（高砂香料工業株式会社製）３００ｇ（１．９２３ｍｏｌ）およびトルエン６１６ｍｌを加えて室温で溶解した後、無水塩化アルミニウム２０．５ｇ（０．１５４ｍｏｌ）を加えて撹拌下に溶解し、それを１１６℃まで加温した。この溶液の中へ、エピクロルヒドリン１７８ｇ（１．９２３ｍｏｌ）をトルエン３６６ｍｌに溶解した溶液を２時間かけて滴下した。滴下終了後、同温度で１時間反応させた後、反応混合物を５０℃まで冷却した。
（２） 窒素雰囲気下に、上記（１）で得られた５０℃まで冷却した反応混合物に、５０％水酸化ナトリウム水溶液３５４ｇ（３．８４６ｍｏｌ）と塩化ベンジルトリメチルアンモニウム５０％水溶液１４．４ｇを加えた後、７５℃で２時間反応させた。反応終了後に、水５１３ｇで洗浄した後、溶媒を留去し、油状物を得た。このものを減圧下で蒸留することによって、１，２−エポキシ−３−ｌ−メントキシプロパン２５０ｇ［沸点：１２５〜１４０℃／１２００Ｐａ（９ｍｍＨｇ）］を無色透明の油状物として得た（エピクロルヒドリンに基づく収率６１．３％）
【００６４】
（３） 窒素気流下に、反応フラスコ（容量３リットル）内に、上記（２）で得られた１，２−エポキシ−３−ｌ−メントキシプロパン２４５ｇ（１．１５６ｍｏｌ）、アセトン５００ｍｌ、３％硫酸水２３５ｇを加えて撹拌下に溶解した後、２時間加熱還流した。次に、水１０００ｍｌ加えた後、減圧下アセトンを留去した。その後、３％水酸化ナトリウム溶液８００ｍｌおよびトルエン８５０ｍｌを加えて分液後、溶媒を留去し、油状物を得た。この油状物を減圧下で蒸留することによって、３−ｌ−メントキシプロパン−１，２−ジオール２５０ｇ（化学純度９８．７％）［沸点：１２０〜１４０℃／４０Ｐａ（０．３ｍｍＨｇ）］を無色透明の油状物として得た。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明の方法により、不安定で爆発などの危険のある金属ナトリウム、水素化ナトリウム、過酸化物などを使用せずに、冷感剤や清涼改善剤などとして有用な３−ｌ−メントキシプロパン−１，２−ジオールを簡単な操作で、安全に且つ高収率および高純度で製造することができるので、本発明の３−ｌ−メントキシプロパン−１，２−ジオールの製造方法は工業的に有利な方法である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷感剤や清涼改善剤などとして有用な、３−ｌ−メントキシプロパン−１，２−ジオールの製造法、および該３−ｌ−メントキシプロパン−１，２−ジオールを製造する際の中間体として有用な３−ｌ−メントキシプロパン誘導体およびその製造法に関するものである。本発明による場合は、純度の高い３−ｌ−メントキシプロパン−１，２−ジオールおよび該３−ｌ−メントキシプロパン−１，２−ジオールの合成中間体として有用な３−ｌ−メントキシプロパン誘導体を、簡単な操作で、安全に且つ高収率で得ることができる。
【背景技術】
【０００２】
３−ｌ−メントキシプロパン−１，２−ジオールは、特公昭６１−４８８１３号公報などに記載されているように公知の化合物である。３−ｌ−メントキシプロパン−１，２−ジオールは、安全性に優れ、しかも皮膚や粘膜上でｌ−メントール様の冷感作用を付与する性質を有し、その一方でｌ−メントールとは異なり無臭であり、それ自体では匂いを有していない。そのため、３−ｌ−メントキシプロパン−１，２−ジオールを用いる場合は、製品に付与された香気に対して全く影響を及ぼすことなく、製品に冷感作用を付与することができる。そこで、３−ｌ−メントキシプロパン−１，２−ジオールの前記した特性を活かして、３−ｌ−メントキシプロパン−１，２−ジオールを、歯磨粉、チューインガムのような口腔用組成物、シャーベット、ハードキャンデーのような飲食品に配合され、更には化粧料（特許文献１、特許文献２）、アイパック剤（特許文献３）、頭髪化粧料（特許文献４）のような香粧品、その他消炎鎮痛剤用エアゾール組成物（特許文献５）などに配合することが提案されている。
【０００３】
従来、３−ｌ−メントキシプロパン−１，２−ジオールの製造方法としては、（ｉ）ｌ−メントールを金属ナトリウムまたは水素化ナトリウムによってナトリウム塩にした後、これにハロゲン化アリルを反応させ、３−ｌ−メントキシプロパン−１−エンを製造し、それを有機過酸物を用いて酸化して酸化物にし、次いで加水分解する方法（特許文献６）；（ii）ベンジルグリシジルエーテルに、ルイス酸の存在下でｌ−メントールを付加させて１−ベンジルオキシ−３−ｌ−メントキシプロパン−２−オールを製造し、それをパラジウム−炭素触媒の存在下に水素化分解してベンジル基を脱離する方法（特許文献７）が知られている。
【０００４】
しかしながら、上記（ｉ）の従来法では、金属ナトリウムまたは水素化ナトリウムを使用して１−メントールのナトリウム塩を調製するため、爆発の危険や水素ガスの発生の問題がある。しかも、中間体である３−ｌ−メントキシプロパン−１−エンの酸化を有機過酸物を用いて行うことから、その点でも爆発の危険があり、工業的に有利な方法であるとは言えず、また経済性の点でも改良の余地があった。
また、上記（ii）の従来法は、光学活性体の合成を目的とした製造法であるため、高価なベンジルグリシジルエーテルを使用する必要がある。しかも、最終的に得られる３−ｌ−メントキシプロパン−１，２−ジオールには、副生成物として２−ｌ−メントキシプロパン−１，３−ジオールが１０％程度も混在しているために、シリカゲルカラムクロマトグラフィーなどによる精製・分取が必要であり、純度の高い３−ｌ−メントキシプロパン−１，２−ジオールを大量に得ることが困難である。
【０００５】
また、上記した従来法とは別に、（iii）エピクロロヒドリンなどの１，２−エポキシ−３−ハロゲノプロパンに、水溶液中で塩基と第４級アンモニウム塩の存在下にｌ−メントールを付加反応させて、３−ｌ−メントキシプロパン−１，２−ジオールの合成中間体となる１，２−エポキシ−３−ｌ−メントキシプロパンを合成する方法が提案されている（特許文献１０）。しかしながら、エピクロロヒドリンなどの１，２−エポキシ−３−ハロゲノプロパンは、酸または塩基の存在下では不安定で分解し易いことが知られている（非特許文献１）。そのため１，２−エポキシ−３−ハロゲノプロパンを塩基の存在下に反応させるこの方法による場合は、反応が長時間になると１，２−エポキシ−３−ハロゲノプロパンが分解してしまうことから、１，２−エポキシ−３−ｌ−メントキシプロパンを大量に合成することが困難であり、工業的に且つ経済的に有利な方法であるとはいえない。
【０００６】
さらに、エピクロロヒドリンとアルコールの反応としては、（iv）エピルクロルヒドリンとアリルアルコールとを酸性触媒存在下で反応させて、光学活性グリセロール誘導体である１−アリルオキシ−３−クロル−２−プロパノールを製造する方法が提案されている（特許文献８）。しかしながら、当該（iv）の従来法では、反応に用いられるアルコールは、１級のアリルアルコールのみであり、２級アルコールへの適応についての報告されておらず、ましてメントールとの付加反応については報告されていない。
【０００７】
また、別の従来法として、（ｖ）エピハロヒドリンとアルコール類を酸触媒の存在下に反応させた後、アルカリ処理により閉環させてグリシジルエーテルとし、これを加水分解した後に、反応混合物を強塩基性化合物と弱酸性化合物より生成される塩の存在下で１００〜２３０℃に加熱してグリセリンエーテルを製造する方法が提案されている（特許文献９）。しかしながら、この方法による場合は、グリシジルエーテルの加水分解物中に含まれる有機ハロゲンを分解するために、反応混合物を１００〜２３０℃、特に１５０〜２００℃という高温下で、強塩基性化合物と弱酸性化合物より生成した塩の存在下に加熱する必要があり、効率のよい方法ではない。しかも、この方法で用いられるとしているアルコール類は、一般式：Ｒ−（ＯＡ）ｐ−ＯＨ（式中、Ｒは炭素数１〜３６の飽和又は不飽和の直鎖又は分岐鎖の炭化水素基を示し、Ａは炭素数２〜４のアルキレン基を示し、ｐは０〜１００の数を示す）で表される１級アルコールであり、２級アルコールを用いることは開示がなく、ましてメントールの使用は全く開示されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平６０−２５９０８号公報
【特許文献２】特開昭６３−２０８５０５号公報
【特許文献３】特開昭６２−９６４０３号公報
【特許文献４】特開昭６２−１９２３１２号公報
【特許文献５】特開昭６３−２６４５２２号
【特許文献６】特公昭６１−４８８１３号公報
【特許文献７】特開平７−８２２００号公報
【特許文献８】特開平２−２２１号公報
【特許文献９】特開２０００−２１２１１４号公報
【特許文献１０】仏国特許２４７８２２号公報
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】「化学大辞典」，第２９２頁、東京化学同人発行（１９８９年）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は、純度の高い３−ｌ−メントキシプロパン−１，２−ジオールを、簡単な操作で、安全で且つ収率よく製造できる方法を提供することである。
そして、本発明の目的は、純度の高い３−ｌ−メントキシプロパン−１，２−ジオールを得るのに有用な合成中間体を提供することである。
そして、本発明の目的は、３−ｌ−メントキシプロパン−１，２−ジオールを得るのに有用な中間体の効率のより製造法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者らは前記目的を達成するために鋭意検討を行ってきた。その結果、１，２−エポキシ−３−ハロゲノプロパンに、有機溶媒中で、ルイス酸の存在下にｌ−メントールを付加反応させることによって、新規な化合物である１−ハロゲノ−３−ｌ−メントキシプロパン−２−オールを製造することができた。そして、さらに検討を重ねたところ、この新規な１−ハロゲノ−３−ｌ−メントキシプロパン−２−オールは、化学的に安定でそれ自体で保存可能であること、該１−ハロゲノ−３−ｌ−メントキシプロパン−２−オールを相間移動触媒の存在下に塩基によって更にエポキシ化すると、やはり３−ｌ−メントキシプロパン−１，２−ジオールを得るための中間体である１，２−エポキシ−３−ｌ−メントキシプロパンが高い反応速度で且つ高収率で得られること、そしてその１，２−エポキシ−３−ｌ−メントキシプロパンを加水分解することによって目的とする３−ｌ−メントキシプロパン−１，２−ジオールが、簡単に、収率よく、しかも高純度で得られることを見出して、それらの知見に基づいて本発明を完成するに到った。
【００１２】
すなわち、本発明は、
（１） 下記の一般式（Ｉ）；
【００１３】
【化１】
（式中、Ｘはハロゲン原子を示す。）
で表される１，２−エポキシ−３−ハロゲノプロパンに、有機溶媒中で、ルイス酸の存在下に、ｌ−メントールを付加させて、下記の一般式（II）；
【００１４】
【化２】
（式中、Ｘはハロゲン原子を示す。）
で表される１−ハロゲノ−３−ｌ−メントキシプロパン−２−オールを製造し、次いで、それを相間移動触媒の存在下に塩基によってエポキシ化して、下記の化学式（III）；
【００１５】
【化３】
で表される１，２−エポキシ−３−ｌ−メントキシプロパンを製造し、更にそれを加水分解して下記の化学式（IV）；
【００１６】
【化４】
で表される３−ｌ−メントキシプロパン−１，２−ジオールを製造することを特徴とする３−ｌ−メントキシプロパン−１，２−ジオールの製造方法である。
【００１７】
そして、本発明は、
（２） 下記の一般式（II）；
【００１８】
【化５】
（式中、Ｘはハロゲン原子を示す。）
で表される１−ハロゲノ−３−ｌ−メントキシプロパン−２−オールを、相間移動触媒の存在下に塩基によってエポキシ化して、下記の化学式（III）；
【００１９】
【化６】
で表される１，２−エポキシ−３−ｌ−メントキシプロパンを製造し、更にそれを加水分解して下記の化学式（IV）；
【００２０】
【化７】
で表される３−ｌ−メントキシプロパン−１，２−ジオールにすることを特徴とする３−ｌ−メントキシプロパン−１，２−ジオールの製造方法である。
【００２１】
さらに、本発明は、
（３） 下記の一般式（Ｉ）；
【００２２】
【化８】
（式中、Ｘはハロゲン原子を示す。）
で表される１，２−エポキシ−３−ハロゲノプロパンに、有機溶媒中、ルイス酸の存在下に、ｌ−メントールを付加させて、下記の一般式（II）；
【００２３】
【化９】
（式中、Ｘはハロゲン原子を示す。）
で表される１−ハロゲノ−３−ｌ−メントキシプロパン−２−オールを製造する方法である。
【００２４】
そして、本発明は、
（４） 下記の一般式（II）；
【００２５】
【化１０】
（式中、Ｘはハロゲン原子を示す。）
で表される１−ハロゲノ−３−ｌ−メントキシプロパン−２−オールを相間移動触媒の存在下に塩基によってエポキシ化して、下記の化学式（III）；
【００２６】
【化１１】
で表される１，２−エポキシ−３−ｌ−メントキシプロパンを製造することを特徴とする１，２−エポキシ−３−ｌ−メントキシプロパンの製造方法である。
【００２７】
そして、本発明は、
（５） 前記の一般式（Ｉ）で表される１，２−エポキシ−３−ハロゲノプロパンおよび一般式（II）で表される１−ハロゲノ−３−１−メントキシプロパン−２−オールにおいて、Ｘが塩素原子である前記（１）〜（４）のいずれかの製造方法；
（６） ルイス酸が、三フッ化ホウ素エーテルコンプレックス、塩化アルミニウム、塩化亜鉛、臭化亜鉛および塩化第二鉄から選ばれる少なくとも１種である前記（１）または（３）の製造方法；および、
（７） 相間移動触媒が、第４級アンモニウム塩である前記（１）、（２）、（４）、（５）または（６）の製造方法；
を好ましい態様として包含する。
【００２８】
さらに、本発明は、
（８） 下記の一般式（II）；
【００２９】
【化１２】
（式中、Ｘはハロゲン原子を示す。）
で表される１−ハロゲノ−３−ｌ−メントキシプロパン−２−オールである。
そして、本発明は、
（９） 下記の化学式（IIａ）；
【００３０】
【化１３】
で表される１−クロロ−３−ｌ−メントキシプロパン−２−オールで表される１−クロロ−３−ｌ−メントキシプロパン−２−オールを好ましい態様として包含する。
【発明の効果】
【００３１】
本発明の方法による場合は、不安定で爆発などの危険のある金属ナトリウム、水素化ナトリウム、過酸化物などを使用することなく、冷感剤や清涼改善剤などとして有用な３−ｌ−メントキシプロパン−１，２−ジオールを、簡単な操作で、安全に、且つ高収率および高純度で製造することができ、工業的に有利な方法である。
さらに、本発明による場合は、金属ナトリウム、水素化ナトリウム、過酸化物などを使用することなく、１，２−エポキシ−３−ハロゲノプロパンに、有機溶媒中で、ルイス酸の存在下にｌ−メントールを付加させることによって、３−ｌ−メントキシプロパン−１，２−ジオールを製造するための新規な中間体である１−ハロゲノ−３−ｌ−メントキシプロパン−２−オールを、簡単な操作で、安全に、且つ高収率および高純度で製造することができる。
また、本発明による場合は、該新規な中間体である１−ハロゲノ−３−ｌ−メントキシプロパン−２−オールを相間移動触媒の存在下に塩基によってエポキシ化するという簡単な操作で、３−ｌ−メントキシプロパン−１，２−ジオール用の中間体である１，２−エポキシ−３−ｌ−メントキシプロパンを、安全に、且つ高収率および高純度で製造することができる。
そして、本発明の新規な１−ハロゲノ−３−ｌ−メントキシプロパン−２−オールは、３−ｌ−メントキシプロパン−１，２−ジオールを製造するための中間体として有用である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下に、本発明について詳細に説明する。
３−ｌ−メントキシプロパン−１，２−ジオールを製造するための本発明の方法は、以下に示す反応にしたがって行われる。
【００３３】
【化１４】
（式中、Ｘはハロゲン原子を示す。）
【００３４】
すなわち、１，２−エポキシ−３−ハロゲノプロパン（Ｉ）に、有機溶媒中で、ルイス酸の存在下に、ｌ−メントールを付加させて、新規な１−ハロゲノ−３−ｌ−メントキシプロパン−２−オール（II）を製造する。次いで、該１−ハロゲノ−３−ｌ−メントキシプロパン−２−オール（II）を、相間移動触媒の存在下に塩基によってエポキシ化して、１，２−エポキシ−３−ｌ−メントキシプロパン（III）を製造し、それを加水分解することによって、３−ｌ−メントキシプロパン−１，２−ジオール（IV）が得られる。
【００３５】
１，２−エポキシ−３−ハロゲノプロパン（Ｉ）におけるハロゲン原子Ｘとしては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子などが挙げられ、そのため１，２−エポキシ−３−ハロゲノプロパンの具体例としては、１，２−エポキシ−３−フルオロプロパン（エピフルオロヒドリン）、１，２−エポキシ−３−クロロプロパン（エピクロルヒドリン）、１，２−エポキシ−３−ブロモプロパン（エピブロムヒドリン）、１，２−エポキシ−３−ヨードプロパン（エピヨードヒドリン）などを挙げることができる。それらのうちでも、本発明では、ハロゲン原子Ｘが塩素原子または臭素原子である１，２−エポキシ−３−クロロプロパン（エピクロルヒドリン）または１，２−エポキシ−３−ブロモプロパン（エピブロムヒドリン）が好ましく用いられ、１，２−エポキシ−３−クロロプロパン（エピクロルヒドリン）がより好ましく用いられる。
原料化合物である１，２−エポキシ−３−ハロゲノプロパン（Ｉ）およびｌ−メントールは、市販品をそのまま用いることができる。
【００３６】
１，２−エポキシ−３−ハロゲノプロパン（Ｉ）への１−メントールの付加反応は、有機溶媒中でルイス酸の存在下に行うことが必要である。ルイス酸を用いずにブレンステッド酸（プロトン酸）、グリニヤール試薬または塩基を用いた場合は、付加体（１−ハロゲノ−３−１−メントキシプロパン又は１，２−エポキシ−３−１−メントキシプロパン）は生成しないか、或いはその収率が低い。
１，２−エポキシ−３−ハロゲノプロパン（Ｉ）への１−メントールの付加反応に当たっては、ｌ−メントールを有機溶媒に溶解した溶液に、ルイス酸を添加して溶解させた後、ここに１，２−エポキシ−３−ハロゲノプロパン（Ｉ）を有機溶媒に溶解した溶液を滴下して反応させる方法などが好ましく採用される。
１，２−エポキシ−３−ハロゲノプロパン（Ｉ）とｌ−メントールの使用割合は、１，２−エポキシ−３−ハロゲノプロパン（Ｉ）の１モルに対し、１−メントールが約０．８〜２モルであるのが好ましく、約０．９〜１．３モルであるのがより好ましい。
また、ルイス酸の使用量は、通常の付加反応における触媒量と同程度にすればよく、一般には、１，２−エポキシ−３−ハロゲノプロパン（Ｉ）１モルに対して約０．０１〜０．１モルであることが好ましい。
【００３７】
ルイス酸の具体例としては、三フッ化ホウ素エーテルコンプレックス、塩化アルミニウム、塩化亜鉛、臭化亜鉛、塩化第二鉄などを挙げることができ、これらの１種または２種以上を用いることができる。それらのうちでも、塩化アルミニウムおよび／または三フッ化ホウ素エーテルコンプレックスが操作性が良好で且つ経済的に安価である点から好ましく用いられる。
【００３８】
有機溶媒としては、１，２−エポキシ−３−ハロゲノプロパン（Ｉ）へのｌ−メントールの付加反応に悪影響を及ばさない有機溶媒が用いられ、具体例としては、ヘキサン、ヘプタン、オクタンなどの脂肪族炭化水素溶媒；シクロヘキサン、メチルシクロヘキサンなどの脂環式炭化水素溶媒；ベンゼン、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素溶媒；石油エーテル系溶媒などを挙げることができ、それらの１種または２種以上を用いることができる。それらのうちでも、ヘプタンおよび／またはトルエンが操作性が良好で且つ経済的に安価である点から好ましく用いられる。
有機溶媒の使用量は、通常、ｌ−メントール１容量部に対して約０．５〜５容量部であることが好ましく、約１〜３容量部であることがより好ましい。
【００３９】
１，２−エポキシ−３−ハロゲノプロパン（Ｉ）へのｌ−メントールの付加反応は、窒素ガスまたはアルゴンガスなどのような不活性ガス雰囲気下で行ことが、付加反応の円滑な進行のために好ましい。
また、ｌ−メントールとルイス酸を溶解した有機溶媒溶液に１，２−エポキシ−３−ハロゲノプロパン（Ｉ）を溶解した有機溶媒溶液を滴下して付加反応を行うに当たっては、１，２−エポキシ−３−ハロゲノプロパン（Ｉ）を溶解した有機溶媒溶液の滴下時間は、通常約０．５〜１０時間とすることが好ましく、約１．５〜３時間とすることがより好ましい。
付加反応の温度としては、好ましくは約６０〜１３０℃、より好ましくは約６５〜１２０℃の温度が採用され、前記温度に保ちながら１，２−エポキシ−３−ハロゲノプロパン（Ｉ）の有機溶媒溶液の滴下終了後に約０．５〜１５時間、好ましくは約１〜５時間反応させることによって、１−ハロゲノ−３−ｌ−メントキシプロパン−２−オール（II）を円滑に製造することができる。
【００４０】
前記した付加反応により得られる１−ハロゲノ−３−ｌ−メントキシプロパン−２−オール（II）は、従来にない新規な化合物であり、安定で、通常油状を呈し、保存可能である。
そのため、前記付加反応により得られる１−ハロゲノ−３−ｌ−メントキシプロパン−２−オール（II）は、例えば蒸留、カラムクロマトグラフィー処理などによって精製処理するか又は精製処理を行わずに保存しておき、１，２−エポキシ−３−１−メントキシプロパンや３−ｌ−メントキシプロパン−１，２−ジオール（IV）の製造時に保存容器から取り出して用いるようにしてもよい。或いは、上記の付加反応によって生成した１−ハロゲノ−３−ｌ−メントキシプロパン−２−オール（II）を、必要に応じて冷却した後、精製などの後処理を施すことなく、そのまま次のエポキシ化反応に直接使用してもよい。
【００４１】
上記の付加反応で得られる１−ハロゲノ−３−ｌ−メントキシプロパン−２−オール（II）を、相間移動触媒の存在下に、塩基によってエポキシ化して、１，２−エポキシ−３−ｌ−メントキシプロパン（III）を製造する。
このエポキシ化反応で用いる塩基としては、アルカリ金属、アルカリ土類金属の水酸化物、炭酸塩および／またはアルコキシド類が用いられる。具体例としては、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム、水酸化バリウム、炭酸リチウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウムなどを挙げることができ、これらの１種または２種以上を用いることができる。そのうちでも、水酸化ナトリウムおよび／または水酸化カリウムが好ましく用いられる。
塩基は、水溶液の形態で反応系に添加することが好ましい。塩基の水溶液の濃度は４０％以上、特に４５〜５５％の高濃度であることがエポキシ化反応が良好に進行することから好ましい。
塩基の使用量は、１−ハロゲノ−３−ｌ−メントキシプロパン−２−オール（II）１モルに対し、約１．０〜５．０モル、特に約１．５〜３．０モルであることが好ましい。
【００４２】
前記のエポキシ化反応に用いる相間移動触媒としては、第４級アンモニウム塩が好適に用いられ、具体例としては、テトラメチルアンモニウムクロライド、テトラブチルアンモニウムブロマイド、テトラエチルアンモニウムアイオダイド、テトラブチルアンミニウムアイオダイド、トリメチルヘキサデシルアンモニウムクロライド、ジメチルジオクチルアンモニウムクロライド、トリメチルベンジルアンモニウムクロライド、トリオクチルメチルアンモニウムクロライドなどの工業的に容易に入手できる第４級アンモニウム塩を挙げることができ、これらの１種または２種以上を用いることができる。そのうちでも、トリメチルベンジルアンモニウムクロライドが、エポキシ化反応を良好に進行させ、且つ経済的に安価であることから好ましく用いられる。
相間移動触媒の使用量は、１−ハロゲノ−３−ｌ−メントキシプロパン−２−オール（II）１モルに対し、約０．０１〜０．２モル、特に約０．０２〜０．０５モルであることが好ましい。
【００４３】
前記のエポキシ化反応は、有機溶媒中で行うことが好ましい。有機溶媒としては、エポキシ化反応に悪影響を及ばさない溶媒、例えば、ヘキサン、ヘプタン、オクタンなどの脂肪族炭化水素溶媒；シクロヘキサン、メチルシクロヘキサンなどの脂環式炭化水素溶媒；ベンゼン、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素溶媒；ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、ジオキサン、１，３−ジオキソランなどのエーテル系溶媒；石油エーテル系溶媒などを挙げることができ、これらの１種または２種以上を用いることができる。そのうちでも、トルエンおよび／またはヘプタンがエポキシ化反応を円滑に進行させ、しかも操作性が良好で且つ経済的に安価であることから好ましく用いられる。
有機溶媒の使用量は、１−ハロゲノ−３−ｌ−メントキシプロパン−２−オール（II）１容量部に対して、約１〜１０容量部、特に約２〜５容量部であることが好ましい。
【００４４】
前記のエポキシ化反応は、窒素ガス、アルゴンガスなどの不活性ガス雰囲気下に行うことが好ましい。
エポキシ化反応の温度としては、好ましくは約４０〜１００℃、特に約５０〜８０℃の温度が採用され、前記の温度を保ちながら約０．５〜６時間、好ましくは約１〜４時間反応させることによって、１，２−エポキシ−３−ｌ−メントキシプロパン（III）を円滑に製造することができる。
【００４５】
前記のエポキシ化反応により得られる１，２−エポキシ−３−ｌ−メントキシプロパン（III）は、油状を呈し、保存可能である。そのため、前記エポキシ化反応により得られる１，２−エポキシ−３−ｌ−メントキシプロパン（III）は、例えば蒸留、カラムクロマトグラフィー処理などによって精製処理するか又は精製処理を行わずに保存しておき、３−ｌ−メントキシプロパン−１，２−ジオール（IV）の製造時に保存容器から取り出して用いるようにしてもよい。或いは、上記のエポキシ化反応によって生成した１，２−エポキシ−３−ｌ−メントキシプロパン（III）を、必要に応じて冷却した後、精製などの後処理を施すことなく、そのまま３−ｌ−メントキシプロパン−１，２−ジオール（IV）の製造に直接使用してもよい。
【００４６】
上記のエポキシ化反応で得られる１，２−エポキシ−３−ｌ−メントキシプロパン（III）を加水分解することによって、３−ｌ−メントキシプロパン−１，２−ジオール（IV）が生成する。
１，２−エポキシ−３−ｌ−メントキシプロパン（III）の加水分解は、酸性触媒の存在下で行うことが好ましい。酸性触媒としては、例えば、塩酸、硫酸、硝酸、過塩素酸、リン酸などの鉱酸；酢酸、トリフロロ酢酸、トリクロロ酢酸、メタンスルホン酸、トリフロロメタンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、ｐ−トルエンスルホン酸、カンファースルホン酸などの有機酸などを挙げることができる。そのうちでも、硫酸および／または過塩素酸が、加水分解をより円滑に進行させ且つ経済的に安価であることから好ましく用いられる。
酸性触媒の使用量は、１，２−エポキシ−３−ｌ−メントキシプロパン（III）１モルに対して、約０．０２〜０．２当量、特に約０．０５〜０．１５当量であることが好ましい。
酸性触媒は、水溶液の形態で反応系に添加することが好ましく、酸性触媒の水溶液の濃度は１〜１５％程度であるのが好ましい。
【００４７】
前記の加水分解反応は、有機溶媒中で行うことが好ましい。有機溶媒としては、例えば、アセトン、メチルエチルケトン、ジエチルケトン、ジイソプロピルケトン、メチル−ｔｅｒｔ−ブチルケトン、シクロヘキサノンなどのケトン系溶媒；ジイソプロピルエーテル、ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、ジオキサン、１，３−ジオキソランなどのエーテル系溶媒などを挙げることができ、それらの１種または２種以上を用いることができる。そのうちでも、アセトンが経済的に安価であることから好ましく用いられる。
有機溶媒の使用量は、１，２−エポキシ−３−ｌ−メントキシプロパン（III）１容量部に対して、約１〜１０容量部、特に約２〜５容量部であることが好ましい。
【００４８】
前記の加水分解反応の温度は、約２０〜１００℃、特に約５０〜８０℃であることが好ましく、前記温度を保ちながら、約０．５〜５時間、好ましくは約１〜３時間程度反応させることによって、３−ｌ−メントキシプロパン−１，２−ジオール（IV）が生成する。３−ｌ−メントキシプロパン−１，２−ジオール（IV）を含む反応生成物から３−ｌ−メントキシプロパン−１，２−ジオール（IV）の回収は通常の方法によって行うことができる。何ら限定されるものではないが、例えば、反応に親水性有機溶媒を用いた場合は、反応生成物に必要に応じて水を加えて、反応に用いた親水性有機溶媒を留去した後に、反応混合物にアルカリ水溶液とヘキサン、ブタン、ベンゼン、トルエン、キシレンなどの炭化水素系有機溶媒を加えて使用した酸性触媒の中和と、３−ｌ−メントキシプロパン−１，２−ジオール（IV）の有機溶媒による抽出を行い、溶媒を留去することによって、３−ｌ−メントキシプロパン−１，２−ジオール（IV）を濃縮物として回収することができる。３−ｌ−メントキシプロパン−１，２−ジオール（IV）の精製は、蒸留、カラムクロマトグラフィーによる処理により行うことができる。
【００４９】
上記により得られる３−ｌ−メントキシプロパン−１，２−ジオール（IV）は、上記した冷感作用、清涼作用、無臭性、安全性などの特性を活かして、香粧品、トイレタリー製品、入浴剤、飲食品、医薬品などの各種用途に用いられ、例えば、全身用ローション、アフターシェーブローション、育毛ローションなどの各種ローション類；ウォッシングクリーム、バニシングクリーム、クレンジングクレンジング、コールドクリーム、乳液、化粧水、パック、メイク落とし、リップクリームなどの皮膚化粧料；パッブ剤、貼付剤、鼻充血除去剤、制汗剤；シャンプー、リンス、トリートメント、コンディショナーなどのヘアケア商品；ヘアートニック、ヘアークリーム、ヘアースプレーなどの頭髪化粧品；香水、コロン類；入浴剤、ボディシャンプー、石鹸；シェービングフォームおよびジェル；洗剤、ソフトナー類；室内芳香剤；歯磨き；口腔洗浄剤；軟膏；清涼飲料、ガム、キャンディー、アイスクリーム、シャーベット、ゼリー、タブレット、トローチなどの飲食品などを挙げることができる。
【実施例】
【００５０】
以下に実施例を挙げて本発明について具体的に説明するが、本発明は以下の例によって何ら限定されるものではない。
なお、以下の例において、物性の測定（分析）に用いた装置は次の通りである。
【００５１】
（１）化学純度：
ガスクロマトグラフ；ＨＥＷＬＥＴＴ ＰＡＣＫＡＲＤ社製「ＨＰ６８９０」
カラム；ジーエルサイエンス社製「ＮＥＵＴＲＡＢＯＮＤ−１」（内径×長さ＝０．２５ｍｍ×３０ｍ）
（２）核磁気共鳴スペクトル：
1Ｈ−ＮＭＲ；ブルッカー社製「ＤＲＸ−５００型」（５００ＭＨｚ）
（３）赤外吸収スペクトル（ＩＲ）；
機器：ニコレジャパン（株）製「Ｎｉｃｏｌｅｔ ＡＶＡＴＡＲ ３６０」
測定方法：ＮａＣｌフィルム法
（４）質量スペクトル（ＭＳ）：
Ｍ−８０質量分析計：（株）日立製作所製（イオン化電圧２０ｅＶ）
（５）旋光度計；
日本分光（株）製「ＤＩＰ−３６０」
【００５２】
《実施例１》［１−クロロ−３−ｌ−メントキシプロパン−２−オールの合成]
（１） 窒素雰囲気下に、反応フラスコ（容量５００ｍｌ）内に、ｌ−メントール（高砂香料工業株式会社製）１３６．７ｇ（０．８７６３ｍｏｌ）およびｎ−ヘプタン２９５ｍｌを加えて室温で溶解した。次いで、無水塩化アルミニウム３．５ｇ（２６．８８ｍｍｏｌ）を加えて撹拌下に溶解した後、７０℃まで加温した。この溶液の中へ、エピクロルヒドリン６１ｇ（０．６５７２ｍｏｌ）を同温度で２時間かけて滴下した。滴下終了後、同温度で７時間反応させた。その後、反応混合物を室温まで冷却した。
（２） 上記（１）で得られた反応混合物を水で洗浄した後、１０％炭酸ナトリウム水溶液で更に洗浄し、ｎ−ヘプタンを留去して油状物を得た。この油状物を減圧下で蒸留することにより、沸点７８〜９９℃／６００Ｐａ（４．５ｍｍＨｇ）で未反応のｌ−メントール５７．２ｇ（０．３７ｍｏｌ）を回収し、更に沸点９８℃／３５Ｐａ（０．２６ｍｍＨｇ）〜１２１℃／２５Ｐａ（０．１９ｍｍＨｇ）で１−クロロ−３−ｌ−メントキシプロパン−２−オール１１７ｇ（化学純度９７．８％）を無色透明の油状物として得た（エピクロルヒドリンに基づく収率７０％）。
【００５３】
（３） 上記（２）で得られた１−クロロ−３−ｌ−メントキシプロパン−２−オールの分析結果は、以下のとおりであった。
○ ［α]Ｄ25：−73.7゜（c＝1.05， ＥｔＯＨ）
○ ＭＳ（m／e，％)：248(Ｍ+)，165，163，139，138，123，109，97，95，83，81，71，69，57，55，53，43，41，29，27
○ ＩＲ（neat，ｃｍ-1）：3422，2955，2922，2869，1456，1385，1370，1344，1180，1114，1067，1050，1011，991，974，922，845，753
○ 1Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤＣl3；δppm）：0.78（3H，d，J＝6.9），0.81〜0.88（2H，m），0.90（3H，d，J＝7.0），0.93（3H，d，J＝6.5），0.96〜1.01（1H，m），1.20〜1.26（1H，m），1.30〜1.40（1H，broud），1.61〜1.66（2H，m），2.09（1H，m），2.14（1H，m），2.52（1H，d，J＝5.9），3.09（1H，dt，J＝10.6，4.1），3.44（1H，dd，J＝9.4，5.2），3.60（1H，dd，J＝11.0，5.6），3.73（1H，dd，J＝9.4，5.2），3.91〜3.97（1H，m）
【００５４】
《実施例２〜５および比較例１〜４》［１−クロロ−３−ｌ−メントキシプロパン−２−オールの合成］
（１） 実施例２〜５として、下記の表１に示すルイス酸を実施例１におけるのと同じ量（２６．８８ｍｍｏｌ）で用い、それ以外は実施例１と同じ条件で反応を行って、１−クロロ−３−ｌ−メントキシプロパン−２−オールを製造したところ、その収率は表１に示すように、いずれも６５％以上であった。
（２） 一方、比較例１〜３として、ルイス酸の代わりに下記の表１に示すブレンステッド酸（プロトン酸）［硫酸（Ｈ2ＳＯ4）（比較例１）、リン酸（８５％Ｈ3ＰＯ4）（比較例２）、ｐ−トルエンスルホン酸（１水和物）（比較例３）］を、また比較例４として、ルイス酸の代わりにグリニャール試薬（エチルマグネシウムクロリド；ＥｔＭｇＣｌ）を、実施例１におけるのと同じ量（２６．８８ｍｍｏｌ）で使用し、それ以外は実施例１と同じ条件で反応を行って、１−クロロ−３−ｌ−メントキシプロパン−２−オールを製造したところ、その収率は表１に示す通りであった。
【００５５】
《比較例５》［１−クロロ−３−ｌ−メントキシプロパン−２−オールの合成]
窒素雰囲気下に、反応フラスコ（容量３００ｍｌ）内に、ｌ−メントール１０ｇ（６４．１ｍｍｏｌ）およびトルエン５０ｍｌを加えて室温で溶解した後、氷冷して内温５℃以下にし、そこに６０％水素化ナトリウム２．８２ｇ（７０．５ｍｍｏｌ）を加えて１００℃まで加温した。この溶液中に、エピクロルヒドリン５．９３ｇ（６４．１ｍｍｏｌ）をトルエン２０ｍｌに溶解した溶液を１時間かけて滴下し、滴下終了後、同温度で３時間反応させたが、付加体（１−クロロ−３−ｌ−メントキシプロパン−２−オールまたは１，２−エポキシ−３−１−メントキシプロパン）は何ら生成していなかった。
【００５６】
【表１】
【００５７】
上記の表１における実施例１〜５の結果から明らかなように、ルイス酸［塩化アルミニウム（ＡlＣl3）、臭化亜鉛（ＺnＢr2）、塩化鉄（ＦeＣl3）、塩化亜鉛（ＺnＣl2）、三フッ化ホウ素エーテルコンプレックス（（Ｃ2Ｈ5）2Ｏ・ＢＦ3）］を用いて反応を行うと、１−クロロ−３−ｌ−メントキシプロパン−２−オールを６５％以上の高収率で得ることが出来た。
一方、比較例１〜３の結果にみるように、触媒としてルイス酸の代わりにブレンステッド酸（プロトン酸）［硫酸（Ｈ2ＳＯ4）（比較例１）、リン酸（８５％Ｈ3ＰＯ4）（比較例２）、ｐ−トルエンスルホン酸（１水和物）（比較例３）］を用いて反応させた場合には、１−クロロ−３−ｌ−メントキシプロパン−２−オールが生成したが、その収率は、それぞれ９．６％、１４．８％および４．０％であり、実施例１〜５に比べて著しく低かった。
また、比較例４の結果にみるように、触媒としてルイス酸の代りにグリニャール試薬［エチルマグネシウムクロリド（ＥｔＭｇＣl）］を用いて反応させた場合には、１−クロロ−３−ｌ−メントキシプロパン−２−オールは生成したが、その収率は３２．９％であり、実施例１〜５に比べて大幅に低かった。
さらに、比較例５の結果から明らかなように、エピクロルヒドリンへの１−メントールの付加反応を塩基（水素化ナトリウム）を用いて行っても、付加体（１−クロロ−３−ｌ−メントキシプロパン−２−オールまたは１，２−エポキシ−３−１−メントキシプロパン）は生成しなかった。
上記の結果から明らかなように、エピクロルヒドリンなどの１，２−エポキシ−３−ハロゲノプロパンへの１−メントールの付加反応をルイス酸の存在下で行う本発明の方法による場合は、新規化合物である１−ハロゲノ−３−１−メントキシプロパン−２−オールを高収率で円滑に得ることができる。
【００５８】
《実施例６》［１，２−エポキシ−３−ｌ−メントキシプロパンの合成］
（１） 窒素雰囲気下に、反応フラスコ（容量２００ｍｌ）内に、実施例１で得られた１−クロロ−３−ｌ−メントキシプロパン−２−オール５０ｇ（化学純度９７．８％、０．１９６８ｍｏｌ）、トルエン７５ｍｌ、５０％水酸化ナトリウム水溶液３１．４９ｇ（０．３９３６ｍｏｌ）および塩化ベンジルトリメチルアンモニウム５０％水溶液１．４６ｇ（４．２６ｍｍｏｌ）を加えた後、７５℃で２時間反応させた。反応終了後に、有機層を水で洗浄した後、溶媒（トルエン）を回収して油状物を得た。この油状物を減圧下で蒸留することにより、１，２−エポキシ−３−ｌ−メントキシプロパン３４．６ｇ（化学純度９８．２５％）［沸点：７５〜８０℃／１０．７Ｐａ（０．０８ｍｍＨｇ）］を無色透明の油状物として得た（１−クロロ−３−ｌ−メントキシプロパン−２−オールに基づく収率９７．０％）。
【００５９】
（２） 上記（１）で得られた１，２−エポキシ−３−ｌ−メントキシプロパンの分析結果は次のとおりであった。
○ ［α］Ｄ25：−90.95゜（c＝1.05，ＥｔＯＨ）
○ ＭＳ（m/e，％）：212（Ｍ+），155，138，127，123，109，95，81，71，69，67，57，55，43，41，31，29，27
○ ＩＲ（neat，cm-1）：3050，2960，2925，2875，1460，1370，1095，910，845，765
○ 1Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤＣｌ3；δppm）：0.78（3H，d，J＝6.9），0.81〜0.88（2H,m），0.90（3H，d，J＝7.0），0.92（3H，d，J＝6.6），0.95〜1.00（1H，m），1.24（1H，m），1.36（1H，m），1.59〜1.67（2H，m），2.08（1H，m），2.14（1H，m），2.38（1H，broad），3.06〜3.12（1H，m），3.38〜3.44（1H，m），3.57〜3.66（2H，m），3.71〜3.75（1H，dd）,3.90〜3.96（1H，m）
【００６０】
《実施例７および比較例６》［１，２−エポキシ−３−ｌ−メントキシプロパンの合成］
（１） 実施例７として、実施例６と同様にして、相間移動触媒として塩化ベンジルトリメチルアンモニウムを用いて、反応時間を変えて、１，２−エポキシ−３−ｌ−メントキシプロパンの合成を行ったところ、各反応時間ごとの１−クロロ−３−ｌ−メントキシプロパン−２−オールの転化率および１，２−エポキシ−３−ｌ−メントキシプロパンへの選択率は下記の表２に示すとおりであった。
（２） 比較例６として、相間移動触媒（塩化ベンジルトリメチルアンモニウム）を加えることなく、それ以外は実施例６と同様にして、反応時間を変えて、１，２−エポキシ−３−ｌ−メントキシプロパンの合成を行ったところ、各反応時間ごとの１−クロロ−３−ｌ−メントキシプロパン−２−オールの転化率および１，２−エポキシ−３−ｌ−メントキシプロパンへの選択率は下記の表２に示すとおりであった。
【００６１】
【表２】
【００６２】
上記の表２の結果から明らかなように、相間移動触媒を用いて反応を行った実施例７では、反応時間４時間で、１−クロロ−３−ｌ−メントキシプロパン−２−オールの転化率が１００％に達し、また１，２−エポキシ−３−ｌ−メントキシプロパンへの選択率が９８．２％と極めて高いものであった。
それに対して、相間移動触媒を添加せずに反応を行った比較例６では、反応２時間以降の転化率の減速が著しく、反応時間９時間で、１−クロロ−３−ｌ−メントキシプロパン−２−オールの転化率が漸く９９．４％であり、しかも同反応時間での１，２−エポキシ−３−ｌ−メントキシプロパンへの選択率は９６．９％へと低下していた。
それらの結果から、１−ハロゲノ−３−ｌ−メントキシプロパン−２−オールの１，２−エポキシ−３−ｌ−メントキシプロパンへのエポキシ化反応を相間移動触媒を用いて行う本発明の方法は極めて有効な方法であることがわかる。
【００６３】
《実施例８》［３−ｌ−メントキシプロパン−１，２−ジオールの合成］
（１） 窒素雰囲気下に、反応フラスコ（容量３リットル）内に、ｌ−メントール（高砂香料工業株式会社製）３００ｇ（１．９２３ｍｏｌ）およびトルエン６１６ｍｌを加えて室温で溶解した後、無水塩化アルミニウム２０．５ｇ（０．１５４ｍｏｌ）を加えて撹拌下に溶解し、それを１１６℃まで加温した。この溶液の中へ、エピクロルヒドリン１７８ｇ（１．９２３ｍｏｌ）をトルエン３６６ｍｌに溶解した溶液を２時間かけて滴下した。滴下終了後、同温度で１時間反応させた後、反応混合物を５０℃まで冷却した。
（２） 窒素雰囲気下に、上記（１）で得られた５０℃まで冷却した反応混合物に、５０％水酸化ナトリウム水溶液３５４ｇ（３．８４６ｍｏｌ）と塩化ベンジルトリメチルアンモニウム５０％水溶液１４．４ｇを加えた後、７５℃で２時間反応させた。反応終了後に、水５１３ｇで洗浄した後、溶媒を留去し、油状物を得た。このものを減圧下で蒸留することによって、１，２−エポキシ−３−ｌ−メントキシプロパン２５０ｇ［沸点：１２５〜１４０℃／１２００Ｐａ（９ｍｍＨｇ）］を無色透明の油状物として得た（エピクロルヒドリンに基づく収率６１．３％）
【００６４】
（３） 窒素気流下に、反応フラスコ（容量３リットル）内に、上記（２）で得られた１，２−エポキシ−３−ｌ−メントキシプロパン２４５ｇ（１．１５６ｍｏｌ）、アセトン５００ｍｌ、３％硫酸水２３５ｇを加えて撹拌下に溶解した後、２時間加熱還流した。次に、水１０００ｍｌ加えた後、減圧下アセトンを留去した。その後、３％水酸化ナトリウム溶液８００ｍｌおよびトルエン８５０ｍｌを加えて分液後、溶媒を留去し、油状物を得た。この油状物を減圧下で蒸留することによって、３−ｌ−メントキシプロパン−１，２−ジオール２５０ｇ（化学純度９８．７％）［沸点：１２０〜１４０℃／４０Ｐａ（０．３ｍｍＨｇ）］を無色透明の油状物として得た。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明の方法により、不安定で爆発などの危険のある金属ナトリウム、水素化ナトリウム、過酸化物などを使用せずに、冷感剤や清涼改善剤などとして有用な３−ｌ−メントキシプロパン−１，２−ジオールを簡単な操作で、安全に且つ高収率および高純度で製造することができるので、本発明の３−ｌ−メントキシプロパン−１，２−ジオールの製造方法は工業的に有利な方法である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記の一般式（Ｉ）；
【化１】
（式中、Ｘはハロゲン原子を示す。）
で表される１，２−エポキシ−３−ハロゲノプロパンに、有機溶媒中で、ルイス酸の存在下に、ｌ−メントールを付加させて、下記の一般式（II）；
【化２】
（式中、Ｘはハロゲン原子を示す。）
で表される１−ハロゲノ−３−ｌ−メントキシプロパン−２−オールを製造し、次いで、それを相間移動触媒の存在下に塩基によってエポキシ化して、下記の化学式（III）；
【化３】
で表される１，２−エポキシ−３−ｌ−メントキシプロパンを製造し、更にそれを加水分解して、下記の化学式（IV）；
【化４】
で表される３−ｌ−メントキシプロパン−１，２−ジオールを製造することを特徴とする３−ｌ−メントキシプロパン−１，２−ジオールの製造方法。
【請求項２】
下記の一般式（II）；
【化５】
（式中、Ｘはハロゲン原子を示す。）
で表される１−ハロゲノ−３−ｌ−メントキシプロパン−２−オールを、相間移動触媒の存在下に塩基によってエポキシ化して、下記の化学式（III）；
【化６】
で表される１，２−エポキシ−３−ｌ−メントキシプロパンを製造し、更にそれを加水分解して、下記の化学式（IV）；
【化７】
で表される３−ｌ−メントキシプロパン−１，２−ジオールにすることを特徴とする３−ｌ−メントキシプロパン−１，２−ジオールの製造方法。
【請求項３】
下記の一般式（II）；
【化８】
（式中、Ｘはハロゲン原子を示す。）
で表される１−ハロゲノ−３−ｌ−メントキシプロパン−２−オールを相間移動触媒の存在下に塩基によってエポキシ化して、下記の化学式（III）；
【化９】
で表される１，２−エポキシ−３−ｌ−メントキシプロパンを製造することを特徴とする１，２−エポキシ−３−ｌ−メントキシプロパンの製造方法。
【請求項４】
前記の一般式（Ｉ）で表される１，２−エポキシ−３−ハロゲノプロパンおよび一般式（II）で表される１−ハロゲノ−３−１−メントキシプロパン−２−オールにおいて、Ｘが塩素原子である請求項１〜３のいずれか１項に記載の製造方法。
【請求項５】
ルイス酸が、三フッ化ホウ素エーテルコンプレックス、塩化アルミニウム、塩化亜鉛、臭化亜鉛および塩化第二鉄から選ばれる少なくとも１種である請求項１に記載の製造方法。
【請求項６】
相間移動触媒が、第４級アンモニウム塩である請求項１〜４のいずれか１項に記載の製造方法。
【請求項１】
下記の一般式（Ｉ）；
【化１】
（式中、Ｘはハロゲン原子を示す。）
で表される１，２−エポキシ−３−ハロゲノプロパンに、有機溶媒中で、ルイス酸の存在下に、ｌ−メントールを付加させて、下記の一般式（II）；
【化２】
（式中、Ｘはハロゲン原子を示す。）
で表される１−ハロゲノ−３−ｌ−メントキシプロパン−２−オールを製造し、次いで、それを相間移動触媒の存在下に塩基によってエポキシ化して、下記の化学式（III）；
【化３】
で表される１，２−エポキシ−３−ｌ−メントキシプロパンを製造し、更にそれを加水分解して、下記の化学式（IV）；
【化４】
で表される３−ｌ−メントキシプロパン−１，２−ジオールを製造することを特徴とする３−ｌ−メントキシプロパン−１，２−ジオールの製造方法。
【請求項２】
下記の一般式（II）；
【化５】
（式中、Ｘはハロゲン原子を示す。）
で表される１−ハロゲノ−３−ｌ−メントキシプロパン−２−オールを、相間移動触媒の存在下に塩基によってエポキシ化して、下記の化学式（III）；
【化６】
で表される１，２−エポキシ−３−ｌ−メントキシプロパンを製造し、更にそれを加水分解して、下記の化学式（IV）；
【化７】
で表される３−ｌ−メントキシプロパン−１，２−ジオールにすることを特徴とする３−ｌ−メントキシプロパン−１，２−ジオールの製造方法。
【請求項３】
下記の一般式（II）；
【化８】
（式中、Ｘはハロゲン原子を示す。）
で表される１−ハロゲノ−３−ｌ−メントキシプロパン−２−オールを相間移動触媒の存在下に塩基によってエポキシ化して、下記の化学式（III）；
【化９】
で表される１，２−エポキシ−３−ｌ−メントキシプロパンを製造することを特徴とする１，２−エポキシ−３−ｌ−メントキシプロパンの製造方法。
【請求項４】
前記の一般式（Ｉ）で表される１，２−エポキシ−３−ハロゲノプロパンおよび一般式（II）で表される１−ハロゲノ−３−１−メントキシプロパン−２−オールにおいて、Ｘが塩素原子である請求項１〜３のいずれか１項に記載の製造方法。
【請求項５】
ルイス酸が、三フッ化ホウ素エーテルコンプレックス、塩化アルミニウム、塩化亜鉛、臭化亜鉛および塩化第二鉄から選ばれる少なくとも１種である請求項１に記載の製造方法。
【請求項６】
相間移動触媒が、第４級アンモニウム塩である請求項１〜４のいずれか１項に記載の製造方法。
【公開番号】特開２０１０−２８０７０６（Ｐ２０１０−２８０７０６Ａ）
【公開日】平成２２年１２月１６日（２０１０．１２．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１８１２６１（Ｐ２０１０−１８１２６１）
【出願日】平成２２年８月１３日（２０１０．８．１３）
【分割の表示】特願２０００−３２２２８７（Ｐ２０００−３２２２８７）の分割
【原出願日】平成１２年１０月２３日（２０００．１０．２３）
【出願人】（０００１６９４６６）高砂香料工業株式会社 (194)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１２月１６日（２０１０．１２．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月１３日（２０１０．８．１３）
【分割の表示】特願２０００−３２２２８７（Ｐ２０００−３２２２８７）の分割
【原出願日】平成１２年１０月２３日（２０００．１０．２３）
【出願人】（０００１６９４６６）高砂香料工業株式会社 (194)
【Ｆターム（参考）】
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