JPS5919933B2 - β−イオノンエノ−ルエステルの酸素酸化反応による４置換β−イオノン誘導体の新規な製造法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は飲食品、し好品、たばこ等の香味改善および化
粧品の香気改善に有効な下記一般式（１）で表わされる
４−置換一β−イオノン誘導体の新規な製造法を提供す
るものである。

（式中、ｘは酸素、水酸基またはアルコオキシ基を表わ
す）。

上記式（１）の化合物のうち、まずそのｘが酸素である
場合、すなわち４−ケト−β−イオノン（以下符号２で
表わす；他の化合物についても同様。

）は紅茶およびたばこから夫々見い出されている公知の
物質である〔アグリカルチユラル・バイオロジカル・ケ
ミストリ一、第３５巻（１９７１）、９６２頁；同書、
第４２巻（１９７６）、３０３頁〕。その合成法として
は、下記反応式に示すように、β−イオノン５のクロム
酸酸化による方法が知られている〔丸善（株）発行「実
験化学講座」ＶＯｌ．ｌ７（１）、１９５７、１３８頁
〕。この方法によれば、４−ケト−β−イオノン２を４
０〜４５％の収率（対理論）で合成することができるが
、クロム廃液の処理に大きな問題が残る。また、式（１
）の化合物でそのｘが水酸基の場合、すなわち４−ハイ
ドロオキシ−β−イオノン３は天然物中から未だ発見さ
れていないが、ジヤーナル・オブ・ケミカル・ソサエテ
イー、１９５１年、１０７４頁に記載されている公知の
物質である。上記文献にすれば、下記反応式に示すよう
に、β−イオノン５をＮ−プロモサクシンイミド（Ｎ．
Ｂ．Ｓ．）でブロム化して４−プロモーβ−イオノン６
とし、この化合物・６を蟻酸ナトリウムでエステル化し
、得られたエステルを炭酸ナトリウムで加水分解するこ
とにより、４−ハイドロオキシーβ−イオノン３を製す
るものである。化合物５→３の通算収率（対理論）は５
９％である。しかし、この方法は高価なＮ．Ｂ．Ｓ．を
使用し、しかも急激な発熱反応であるため反応温度のコ
ントロールが難しく、工業的規模での製造には不向きで
ある。また最近、アグリカルチユラル・バイオロジカル
・ケミストリ一、第４２巻、１０７５頁に、β−イオノ
ン５の微生物転換による４−ハイドロオキシ−β−イオ
ノン３の製法が記載されている（対理論収率４５％）。
上記の方法は＝段階で化合物３を作るすぐれた方法であ
るが、３０％の収率（対理論）で副生する２−ハイドロ
オキシ−β−イオノンとの分離に難がある。また、式（
１）のＸがアルコオキシ基の場合、すなわち４−アルコ
オキシ−β−イオノン４は前記公知の４−ブロモ−β−
イオノン６または４−ハイドロオキシ−β−イオノン３
から常法により合成することができるが、デバイドロー
β−イオノン等の副生成物が多く、収率は良くない〔丸
善（株）発行「実験化学講座」０１．１９（１）、１９
５７、９１頁〕。

本発明は工業的に容易かつ安全に一般式（１）の化合物
、すなわち４−ケト−β−イオノン２、４ハイドロオキ
シ一β−イオノン３および４−アルコオキシ−β−イオ
ノン４を製造する新規な方法を提供するものである。

すなわち、本発明者らはβ−イオノンのエノールエステ
ル７の酸素酸化において、その反応条件を種々変えるこ
とにより、上記三種の物質を選択的に製造することがで
きることを見出した。本発明法で出発原料として用いる
β−イオノンエノールエステル７の調製は、たとえば、
β−イオノンのエノールアセテート７はβ−イオノン５
、イソプロペニルアセテートおよびパラトルエンスルフ
オン酸を用いる方法により合成することができるが（英
国特許黒８７０６９９明細書；特公昭３８−１１６１６
号公報）、イソプロペニルアセ′テートは比較的高価で
、しかもしばしば重合による発熱反応を引き起こすので
、大量に取り扱うには問題がある。

本発明者らはこれはむしろ安価な無水酢酸などのカルボ
ン酸無水物を用いた方法が安全であることを知つた。イ
ンプロペニルアセテートを用いて得られる生成物と無水
酢酸を用いて得られる生成物とのガスクロマトグラムは
ほとんど同じパターンで、これは第１図に示すように、
Ａ，ｂ，ｃ，ｄの４ケのピークが存在し、これらのピー
クは夫々異性体と考えられ、その比率は反応温度により
、また経時的に変化する。カルボン酸無水物を用いる方
法の反応式は下記のとおりで、これによると、例えば無
水プロピオン酸、無水酪酸等からも高収率で対応するエ
ノールエステル７が得られるが、その後の酸化反応の反
応性とコストの面でβ−イオノンのエノールアセテート
７が最もすぐれている。このエステル化反応の触媒とし
てはパラトルエンスルフオン酸（Ｐ．Ｔ．Ｓ．）のほか
、トリクロール酢酸、トリフルオール酢酸、濃硫酸、ル
イス酸等が使用できる。カルボン酸無水物の使用量はβ
−イオノン５の２〜３倍モル、触媒量はβ−イオノン５
の重量の％程度が適当である。反応温度は無水酢酸でエ
ステル化する場合は５〜２５℃でよく、その他のカルボ
ン酸無水物では５０〜６０℃に加温する必要がある。反
応は４〜１０時間でほぼ完了する。最終生成物のガスク
ロマトグラムにおけるピークの面積比から計算した重量
による収率はメチレート９５％、エチレート９４％、ｎ
−プロピオネート９２％、ｎ−ブチレート８９％程度で
ある（以下に述べる他の化合物の生成率、回収率なども
同様の算出方法によつた）。４−ケト−β−イオノン２
の製造： 本発明法によれば、まず、上述したようなβ−イオノン
エノールエステル７をベンゼン等の無極性溶剤中で酸素
酸化することにより、下記反応式に示すように、４−ケ
ト−β−イオノン２と少量の４−ハイドロオキシ−β−
イオノン３、４−アシロオキシ一β−イオノン８および
β−イオノン５との混合物を生成させ、これにより目的
化合物２を分離抽出するものである。

上記に副生するβ−イオノン５はエノールエステル７の
加水分解による生成物と考えられる。この酸化反応の反
応系に硫酸マグネシウム、塩化カルシウム等の脱水性物
質を添加すると、４−ケト−β−イオノン２の生成率が
増加する。

これは上記原料エステル７の加水分解によるβ−イオノ
ン５の生成が防止されるためと思われる。第１表の上半
は後述の実施例１と同様の操作方法によりβ−イオノン
エノールアセテート７を酸素酸化した場合の反応物中の
化合物２，３および８の生成率並びに化合物５の回収率
を示し、各欄中の括弧内は上記各反応物をアルカリ加水
分解したものについての同様の数値を示している。この
本発明法における反応物から４−ケト−β−イオノン２
．を抽出するには、反応混合物を減圧蒸留にかけてβ−
イオノン５を除き、蒸留残をアルカリ加水分解後、ｎ−
ヘキサン抽出することによりＧＣ純度９０％程度のもの
が得られるが、さらにシリカゲルクロマト処理によりＧ
Ｃ純度９９％以上のものが得られる。

この酸化反応の反応機構については、中間体としてエノ
ールエステルエポオキサイド９が推定されるが、その構
造からみて非常に不安定で開裂しやすく、単離すること
はできなかつた。

また、エノールエステル７の末端二重結合のα位の水素
引き抜き反応による３一置換−β−イオノン誘導体は確
認されなかつた。４−ハイドロオキシ−β−イオノン３
の製造：つぎに、本発明法によれば、上述のようなエノ
ールエステル７をアルコール等の極性溶剤中で酸素酸化
することにより、４−ハイドロ，オキシ一βイオノン３
と少量の４−ケト−β−イオノン２、４−アシロオキシ
一β−イオノン８およびβ−イオノン５との混合物を生
成させ、これより目的化合物３を分離抽出する。

前記第１表の下半部に示すように、たとえばメタノール
中では６５％、エタノール中では６７％の収率で４−ハ
イドロオキシ−β−イオノン３が生成した。ただし、メ
タノールを使用する場合反応時間が長いと、一旦生成し
た４−ハイドロオキシ−β−イオノン３がさらにメタノ
ールと縮合して４−メトオキシ一β−イオノン４を生成
するので、他のアルコールを用いた方が無難である。副
生する４−ケト−β−イオノン２、４一了シロオキシ一
β−イオノン８およびβ−イオノン５は反応混合物をｎ
−ヘキサン抽出することにより容易に除かれ、さらに抽
出残をシリカゲルクロマトで処理すれば高純度の４−ハ
イドロオキシ−β−イオノン３を得ることができる。さ
らに、エノールエステル７をベンゼン等の無極性溶斉沖
、トリクロール酢酸、三弗化ホウ素などの酸性物質の存
在下で酸素酸化して得られる反応混合物をアルカリ加水
分解しても、５６％の収率で４−ハイドロオキシ−β−
イオノン３が生成する（第１表参照）。

４−アルコオキシ−β−イオノン４の製造：さらに、本
発明法によれば、β−イオノンエノールエステル７をパ
ラトルエンスルフオン酸等の酸性触媒存在下アルコール
中で酸素酸化することにより、４−アルコオキシ−β−
イオノン４と少量の４−ケト−β−イオノン２およびβ
−イオノン５との混合物を生成させ、これより目的化合
物４を分離抽出する。

とくにメタノール中では６１％の収率で４−メトオキシ
一β−イオノン４が生成するが、アルコールの分子量が
大きくなるにしたがつて、対応するアルコオキシ誘導体
４の生成率は低下する。副生するβ−イオノン５は反応
混合物を減圧蒸留することにより、また４−ケト−β−
イオノン２は蒸留残をアルミナクロマト処理することに
より夫々除去することができる。第２表は後述する実施
例３と同様の操作方法でただし各種のアルコールを用い
て酸化反応を行つた場合の反応生成物中の化合物４の生
成率を示す。ン層を分離した。これを濃縮すると１４２
ｙの粗４−ケト−β−イオノン（ＧＣ純度９０％）が得
られる。上記粗生成物をシリカゲルクロマトで処理し、
ベンゼン／酢酸エチル（１シ１）で溶出するフラクシヨ
ンを再度シリカゲルクロマト処理すると、１１７７の４
−ケト−β−イオノン（ＧＣ純度９９．３％）が得られ
る。収率はエノールアセテートに対し５６．４％ｏ実施
例 ２ ４−ハイドロオキシ−β−イオノン３の製造：β−イオ
ノン１９２７（１ｍ０１）、無水プロピオン酸３９０７
（３ｍ０１）およびパラトルエンスルフオン酸１９．２
７の混合溶液を２１容の三けいフラスコに入れ、水浴上
で５０〜６０℃に加温しながら５時間攪拌する。

冷後、反応混合物を氷水１１中に注ぎ、エーテル３００
ｍ１を加えて３０分攪拌する。エーテル層を分離し、１
０％の冷苛性ソーダ水溶液１１とともに２１容のビーカ
一に入れて２時間攪拌する。再び分離したエーテル層を
水洗後、硫酸ナトリウムで乾燥する。溶剤留去後、減圧
下で未反応のβ−イオノンを留去すると、ＧＣ純度９９
．４％のβ−イオノンエノールプロピオネートが２３４
７得られる。９４％収率。

淡黄褐色の液体。元素分析Ｃｌ６Ｈ２４Ｏ３として上記
と同様の操作方法で得られたβ−イオノンエノールプロ
ピオネート２４８７（１ｍ０１）および乾燥エタノール
８００ＷＬＩを２１容の三けいフラスコに入れ、水浴上
（１５〜２０℃）で攪拌しながら６０ｄ／分流量の酸素
を導入する。４時間攪拌後、反応混合物を濃縮し、残渣
をエーテル５００ｍ１に溶解する。

このエーテル溶液を１１の水で洗浄後、５％炭酸ナトリ
ウム水溶液で発泡しなくなるまで振盪し、さらに芒硝で
乾燥する。これを沢過後、溶剤留去し、残渣に８００ｍ
１．のｎ−ヘキサンを加えて、３５℃で２時間攪拌後、
Ｏ〜−５℃の冷凍庫で２４時間静置する。この溶液から
傾斜によりｎ−ヘキサン層を除去すると、１４１７のｎ
−ヘキサン不溶の粘重な液体が得られる。このものはＧ
Ｃ純度８９％の４−ハイドロオキシ−βイオノンであり
、これをさらにアルミナクロマトで処理し、クロロフオ
ルムで溶出するフラクシヨンを再度アルミナクロマト処
理すると、１１５７の４−ハイドロオキシ−β−イオノ
ン（ＧＣ純度９９％）が得られる。収率はエノールプロ
ピオネートに対し５４．７％。ノ つ 実施例 ３ ４−メトオキシ一β−イオノン４の製造：実施例１と同
様の操作方法で得たβ−イオノンエノールアセテート２
３４７（１ｍ０１）、乾燥メタノール８００ｍ１および
パラトルエンスルフオン酸２３．４７を２１容の三けい
フラスコに入れ、水浴上（１５〜２０℃）で攪拌しなが
ら６０ｍ１／分流量の酸素を導入する。

２０時間攪拌後、減圧下で濃縮し、残渣をエーテル５０
０ｄに溶解する。

このエーテル溶液を１ｆ！の水で洗浄後、５％炭酸ナト
リウム水溶液で発泡しなくなるまで振盪し、さらに芒硝
で乾燥する。これをｆ過後、溶剤留去し、残渣を減圧蒸
留にかけて原料のβ−イオノンを除去する。蒸留残をア
ルミナクロマトで処理し、ベンゼンで溶出するフラクシ
ヨンを再度アルミナ゜クロマトで処理すると、１１２１
の４−メトオキシ一β−イオノン（ＧＣ純度９９．５％
）が得られる。収率はエノールアセテートに対し、５０
．８％ｏＭｅＯＨＭｅＯＨＵ Ｖ：λ ２２０ｎｍ）λ ２８７ ｍａｘｍａｘｎ ｍＮ ．Ｍ．Ｒ（δ、ＣＤＣｌ３）：１．０６（ ３Ｈ，．Ｓ
）、１．０７（３Ｈ，Ｓ）、１．８３（３Ｈ，Ｓ）、２
．３１（３Ｈ，．Ｓ）、３．４１（３Ｈ，Ｓ）、６．１
５（ＩＨ，．ｄ．Ｊ＝１６．６Ｈｚ）、７．２６（ＩＨ
，．ｄ，．Ｊ＝１６．６Ｈｚ）元素分析Ｃｌ４Ｈ２２Ｏ
２として 計算値：Ｃ，５６．６７％；Ｈ） ９．９１％実測値：
Ｃ，５６．２６％；Ｈ） １０．１２％

【図面の簡単な説明】

第１図はβ−イオノン、無水酢酸および触媒の混合物を
加熱した場合の生成反応物のガスクロマトグラフイ一に
よる分析結果である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ β−イオノンエノールエステルを無極性溶剤中で酸
   素酸化し、反応生成物から４−ケト−β−イオノンを分
   離抽出することを特徴とする４−置換−β−イオノン誘
   導体の製造法。 ２ 酸素酸化反応を脱水性物質の存在下で行なう特許請
   求の範囲第１項記載の４−置換−β−イオノン誘導体の
   製造法。 ３ 原料として、β−イオノンを過剰のカルボン酸無水
   物中でかつ鉱酸、カルボン酸、スルフォン酸およびルイ
   ス酸から選ばれる酸の存在下で加熱エステル化して生成
   せしめたβ−イオノンエノールエステルを用いる特許請
   求の範囲第１項または第２項記載の４−置換−β−イオ
   ノン誘導体の製造法。 ４ β−イオノンエノールエステルを極性溶剤中で酸素
   酸化し、反応生成物から４−ハイドロオキシ−β−イオ
   ノンを分離抽出することを特徴とする４−置換−β−イ
   オノン誘導体の製造法。 ５ 原料として、β−イオノンを過剰のカルボン酸無水
   物中でかつ鉱酸、カルボン酸、スルフォン酸およびルイ
   ス酸から選ばれる酸の存在下で加熱エステル化して生成
   せしめたβ−イオノンエノールエステルを用いる特許請
   求の範囲第４項記載の４−置換−β−イオノン誘導体の
   製造法。 ６ β−イオノンエノールエステルを無極性溶剤中でか
   つ酸性触媒存在下で酸素酸化し、反応生成物から４−ハ
   イドロオキシ−β−イオノンを分離抽出することを特徴
   とする４−置換−β−イオノン誘導体の製造法。 ７ 原料として、β−イオノンを過剰のカルボン酸無水
   物中でかつ鉱酸、カルボン酸、スルフォン酸およびルイ
   ス酸から選ばれる酸の存在下で加熱エステル化して生成
   せしめたβ−イオノンエノールエステルを用いる特許請
   求の範囲第６項記載の４−置換−β−イオノン誘導体の
   製造法。 ８ β−イオノンエノールエステルをアルコール中でか
   つ酸性触媒存在下で酸素酸化し、反応生成物から４−ア
   ルコオキシ−β−イオノンを分離抽出することを特徴と
   する４−置換−β−イオノン誘導体の製造法。 ９ 原料として、β−イオノンを過剰のカルボン酸無水
   物中でかつ鉱酸、カルボン酸、スルフォン酸およびルイ
   ス酸から選ばれる酸の存在下で加熱エステル化して生成
   せしめたβ−イオノンエノールエステルを用いる特許請
   求の範囲第８項記載の４−置換−β−イオノン誘導体の
   製造法。