【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]
本発明は、一般式（）
（式中、Ｒは炭素数１〜６のアルキル基、アル
ケニル基またはアルキニル基を示す。）
で示される３―置換ヒドロキシシクロペンテノン
類の製造方法に関する。
前記一般式（）で示される化合物は、農薬あ
るいは香料の中間体として価値あるものである。
一般式（）で示される３―置換ヒドロキシシ
クロペンテノン類のうち、Ｒがメチ基を示す３―
メチル―４―ヒドロキシ―２―シクロペンテノン
は公知であり、これの製法に関する記載は特開昭
53−21146号公報にみられる。しかし、同公報に
記載された方法は、原料に高価な２，５―ジメチ
ルフランを使用する必要があること、中間体製造
の際、電解酸化を採用しなければならないうえ、
多くの工程を要する等のことから、工業的製法と
して決して満足し得るものではない。このような
状況下で、本発明者は一般式（）で示される３
―置換ヒドロキシシクロペンテノン類の新しい製
造法について研究した結果、フルフリルアルコー
ル類を原料として、従来全く知られていなかつた
方法により、一段階で目的物を得ることのできる
有利な方法を見出し、本発明を完成するに至つ
た。
すなわち本発明は、一般式（）
（式中、Ｒは炭素数１〜６のアルキル基、アル
ケニル基またはアルキニル基を示す。）
で示されるフルフリルアルコール類を、水を主溶
媒とする溶媒中、触媒の存在もしくは非存在下に
転位させることを特徴とする前記一般式（）で
示される３―置換ヒドロキシシクロペンテノン類
の製造方法である。
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明において原料として用いられる一般式
（）で示されるフルフリルアルコール類は、た
とえば次式で示されるように、フランを塩基の存
在下にハロゲン化物を縮合させて、２―置換フラ
ンとし、ホルミル化、還元を経たのちフルフリル
アルコール類とする方法により製造することがで
きる。
（ここで、Ｒは前記と同じ意味を有し、たとえ
ばメチル、エチル、iso―プロピル、ｎ―ペン
チル等のアルキル基、アリル、ペンテニル等の
アルケニル基、プロパルギル、ペンチニル等の
アルキニル基を示す。）
たとえば、５―プロパルギルフルフリルアルコ
ールは特公昭46−23729号公報に、５―アリルフ
ルフリルアルコールは特公昭44−27226号公報に
それぞれ合成法が記載されている。
一般式（）で示されるフルフリルアルコール
類から一般式（）で示される３―置換ヒドロキ
シシクロペンテノン類を得る反応は、水を主溶媒
とする溶媒中、触媒の存在もしくは非存在下に、
通常、反応系のPHを２〜７の範囲で転位させるこ
とにより実施される。このときの溶媒としては、
水単独あるいは水に有機溶媒が少量混入した水を
主体とする混合溶媒が使用され、この有機溶媒と
しては、例えばエチレングリコール、１，３―プ
ロパンジオール、メタノール、エタノール、ジオ
キサン、テトラヒドロフラン、DMF、IMSO、
酢酸エチル、酢酸、ジクロルメタン、トルエン、
ジエチルエーテル等の脂肪族もしくは芳香族炭化
水素、アルコール、脂肪酸、エーテル、エステ
ル、ハロゲン化炭化水素等の反応に不活性な溶媒
があげられる。しかしながら一般には水にこれら
の有機溶媒を共存させる有利さは特にみられな
い。
この反応は、触媒の使用は必ずしも必要でない
が、触媒を添加することにより、反応速度が向上
し、反応率が増大するのでこれを使用することは
有効である。かかる触媒としては例えば各種の金
属塩、有機第４級アンモニウム塩、界面活性剤、
アルコール等が用いられる。ここで各種金属塩と
しては、例えばナトリウム、カリウム、マグネシ
ウム、亜鉛、鉄、カルシウム、マンガン、コバル
ト、アルミニウム等のリン酸塩、硫酸塩、塩化
物、臭化物、酸化物、有機脂肪酸塩、有機スルホ
ン酸塩等が挙げられ、有機第４級アンモニウム塩
としてはテトラブチルアンモニウムブロミド、ベ
ンジルトリメチルアンモニウムクロリド、トリカ
プリルメチルアンモニウムクロリド、ドデシルト
リメチルアンモニウムクロリド、カプリルベンジ
ルジメチルアンモニウムクロリド等が例示され、
界面活性剤としては高級脂肪酸塩、ポリオキシエ
チレンアルキルフエノールエーテル、高級脂肪族
アルコールが例示され、またアルコールとしては
溶媒として例示したものが触媒としても使用でき
る。
これらは単独あるいは２種以上の混合物として
使用される。
触媒を用いる場合、その使用量は通常フルフリ
ルアルコール類に対して、１／200〜５倍重量の
範囲であるが、この範囲以外でも適用可能であ
る。
ここで用いた触媒は反応終了後回収して再使用
することができる。
反応PHは２〜７の範囲が好ましいが、さらに好
ましくは３〜6.5である。もちろんこれらの範囲
外でも適用可能である。
かかるPHを維持するために使用される酸として
は、例えば塩酸、硫酸、リン酸、ホウ酸、酢酸、
プロピオン酸、トルエンスルホン酸、メタンスル
ホン酸等の通常の無機酸、有機酸があげられ、ア
ルカリとしては例えば苛性ソーダ、炭酸カリ、炭
酸水素ナトリウム、リン酸／水素カリ、有機アミ
ン類等の通常の無機塩基ないしは有機塩基があげ
られる。
あるいは、酸―塩基の組合せによる緩衝溶液が
あげられ、例えばリン酸／水素カリ―リン酸、酢
酸ソーダ―酢酸、酢酸ソーダ―リン酸、フタル酸
―炭酸カリ、リン酸／水素カリ―塩酸、リン酸２
水素カリ―炭酸水素カリ、コハク酸―炭酸水素ナ
トリウム等が例示される。一般にはPH調整用に使
用される酸およびアルカリは塩酸、臭化水素酸等
の強酸や苛性ソーダ、苛性カリ等の強アルカリを
さける方が好ましい。
反応温度は０〜200℃で任意であるが、好まし
くは20〜160℃の範囲である。
かかる転位反応によつて目的とする３―置換ヒ
ドロキシシクロペンテノン類がフルフリルアルコ
ール類より容易に得られ、これは通常の分離手
段、たとえば抽出、分液、濃縮、蒸留等により容
易に単離することができる。
以下実施例により本発明を説明するが、本発明
がこれらの実施例のみに制約されるものではない
ことはいうまでもない。
実施例 １
温度計を装着したオートクレーブに、５―エチ
ル―フルフリルアルコール0.6モル、これに対し
て１／２倍のエチレングリコール、40倍の水およ
び１／20倍の酢酸ナトリウムを加え、さらに酢酸
にて反応液のPHを4.1〜4.4に調整したのち、110
〜120℃にて15時間加熱撹拌した。反応終了後後
記実施例５と同様に後処理して３―エチル―４―
ヒドロキシ―２―シクロペンテノンを30％の収率
で得た。
b.p.115〜125℃／0.2〜0.4mmHg
n15 D 1.5066
実施例 ２
実施例５と同様の装置を用い、５―アリルフル
フリルアルコールの0.5モル、これに対して１／
20倍のエマルゲン910（ポリオキシエチレンノニル
フエニルエーテル 花王アトラス社品）と水30倍
を用い、反応中のPHを3.5〜4.5に調整しながら、
100℃にて原料がなくなるまで反応させる。原料
がなくなれば、反応を終了し以下実施例５と同様
に後処理して３―アリル―４―ヒドロキシ―２―
シクロペンテノンを35％の収率で得た。
b.p.120〜125℃／0.1mmHg
n15 D 1.5103
実施例 ３
実施例５と同様の装置を用い、５―iso―プロ
ピルフルフリルアルコール0.6モル、水30倍を使
用し、反応中のPHを3.6〜4.5にコントロールしな
がら100℃にて原料がなくなるまで反応させる。
反応終了後、反応液を冷却し、減圧にて水を留去
し、容量を１／２まで濃縮する。濃縮液をMIBK
にて抽出し、得られる有機層から溶媒を留去し、
３―iso―プロピル―４―ヒドロキシ―２―シク
ロペンテノンを28％の収率で得た。
b.p.115〜130℃／0.2〜0.5mmHg
n15 D 1.5074
実施例 ４
実施例３に準じて、５―ｎ―ペンチルフルフリ
ルアルコールを反応させ、３―ｎ―ペンチル―４
―ヒドロキシ―２―シクロペンテノンを15％の収
率で得た。
n17 D 1.5094
実施例 ５
撹拌装置、温度計を装置した４ツ口フラスコに
５―メチルフルフリルアルコール類１モル、これ
に対して30倍の水と１／20倍のリン酸／水素カリ
およびリン酸にてPHを4.1に調整した緩衝水溶液
を加え、窒素気流下に100℃にて加熱撹拌する。
ガスクロマトグラフイーにて５―メチルフルフリ
ルアルコールが検出されなくなれば反応を終了
し、冷却する。トルエンにて抽出、分液し、水層
を濃縮する。濃縮残渣をジクロルメタンにて抽出
し、ジクロルメタン層を濃縮し、３―メチル―４
―ヒドロキシ―２―シクロペンテノンを45％の収
率で得た。
蒸留にて精製して純粋な３―メチル―４―ヒド
ロキシ―２―シクロペンテノンを得た。
b.p.105〜110℃／0.3〜0.4mmHg
n25 D 1.5047
実施例 ６
実施例５と同様の装置を用い、５―プロパルギ
ルフルフリルアルコール0.5モル、水30倍を使用
し、反応中のPHを3.9〜4.3にコントロールしなが
ら100℃にて原料がなくなるまで反応させる。反
応終了後、実施例５に準じて後処理し、さらにカ
ラムクロマトにて精製して３―プロパルギル―４
―ヒドロキシ―２―シクロペンテノンを20％の収
率で得た。
n10 D 1.5477
実施例 ７〜８
原料、反応条件および反応スケールは実施例５
と同様にし、その他は第１表に示す条件で転位反
応を実施し、第１表に示す結果を得た。
The present invention is based on the general formula () (In the formula, R represents an alkyl group, alkenyl group, or alkynyl group having 1 to 6 carbon atoms.) The present invention relates to a method for producing 3-substituted hydroxycyclopentenones represented by the following. The compound represented by the general formula () is valuable as an intermediate for agricultural chemicals or fragrances. Among the 3-substituted hydroxycyclopentenones represented by the general formula (), 3-
Methyl-4-hydroxy-2-cyclopentenone is well known, and the method for producing it is described in JP-A-Sho.
Seen in Publication No. 53-21146. However, the method described in the publication requires the use of expensive 2,5-dimethylfuran as a raw material, and electrolytic oxidation must be used to produce the intermediate.
Since it requires many steps, it is by no means satisfactory as an industrial manufacturing method. Under such circumstances, the present inventor has developed the formula 3 represented by the general formula ().
- As a result of our research into a new method for producing substituted hydroxycyclopentenones, we discovered an advantageous method that allows us to obtain the desired product in one step using furfuryl alcohol as a raw material, using a method that was completely unknown until now. The present invention has now been completed. That is, the present invention provides general formula () (In the formula, R represents an alkyl group, an alkenyl group, or an alkynyl group having 1 to 6 carbon atoms.) A furfuryl alcohol represented by This is a method for producing 3-substituted hydroxycyclopentenones represented by the general formula (), which comprises rearrangement. The present invention will be explained in detail below. The furfuryl alcohol represented by the general formula () used as a raw material in the present invention can be obtained by condensing furan with a halide in the presence of a base to form a 2-substituted furan, as shown in the following formula, for example. It can be produced by a method in which furfuryl alcohols are obtained through conversion and reduction. (Here, R has the same meaning as above, and represents, for example, an alkyl group such as methyl, ethyl, iso-propyl, n-pentyl, an alkenyl group such as allyl or pentenyl, or an alkynyl group such as propargyl or pentynyl.) For example, 5-propargylfurfuryl alcohol is described in Japanese Patent Publication No. 46-23729, and 5-allylfurfuryl alcohol is described in Japanese Patent Publication No. 44-27226, respectively. The reaction to obtain the 3-substituted hydroxycyclopentenones represented by the general formula () from the furfuryl alcohols represented by the general formula () is carried out in the presence or absence of a catalyst in a solvent containing water as the main solvent.
This is usually carried out by shifting the pH of the reaction system within the range of 2 to 7. The solvent at this time is
Water alone or a mixed solvent mainly consisting of water mixed with a small amount of an organic solvent is used. Examples of this organic solvent include ethylene glycol, 1,3-propanediol, methanol, ethanol, dioxane, tetrahydrofuran, DMF, and IMSO. ,
Ethyl acetate, acetic acid, dichloromethane, toluene,
Examples include solvents that are inert to the reaction of aliphatic or aromatic hydrocarbons such as diethyl ether, alcohols, fatty acids, ethers, esters, and halogenated hydrocarbons. However, in general, there is no particular advantage in having these organic solvents coexist with water. This reaction does not necessarily require the use of a catalyst, but adding a catalyst improves the reaction rate and increases the reaction rate, so it is effective to use it. Examples of such catalysts include various metal salts, organic quaternary ammonium salts, surfactants,
Alcohol etc. are used. Examples of various metal salts include phosphates, sulfates, chlorides, bromides, oxides, organic fatty acid salts, organic sulfonic acids, etc. of sodium, potassium, magnesium, zinc, iron, calcium, manganese, cobalt, aluminum, etc. Examples of organic quaternary ammonium salts include tetrabutylammonium bromide, benzyltrimethylammonium chloride, tricaprylmethylammonium chloride, dodecyltrimethylammonium chloride, caprylbenzyldimethylammonium chloride, and the like.
Examples of the surfactant include higher fatty acid salts, polyoxyethylene alkyl phenol ethers, and higher aliphatic alcohols. As the alcohol, those exemplified as the solvent can also be used as the catalyst. These may be used alone or as a mixture of two or more. When a catalyst is used, the amount used is usually in the range of 1/200 to 5 times the weight of furfuryl alcohol, but amounts outside this range are also applicable. The catalyst used here can be recovered and reused after the reaction is completed. The reaction pH is preferably in the range of 2 to 7, more preferably 3 to 6.5. Of course, it can also be applied outside these ranges. Examples of acids used to maintain such pH include hydrochloric acid, sulfuric acid, phosphoric acid, boric acid, acetic acid,
Usual inorganic acids and organic acids such as propionic acid, toluenesulfonic acid, and methanesulfonic acid are mentioned, and examples of alkalis include common inorganic acids such as caustic soda, potassium carbonate, sodium hydrogen carbonate, phosphoric acid/potassium hydrogen carbonate, and organic amines. Examples include bases and organic bases. Alternatively, buffer solutions with acid-base combinations may be mentioned, such as phosphoric acid/potassium hydrogen-phosphoric acid, sodium acetate-acetic acid, sodium acetate-phosphoric acid, phthalic acid-potassium carbonate, phosphoric acid/potassium hydrogen-hydrochloric acid, phosphoric acid/potassium hydrogen-hydrochloric acid, acid 2
Examples include potassium hydrogen-potassium hydrogen carbonate, succinic acid-sodium hydrogen carbonate, and the like. Generally, it is preferable to avoid strong acids such as hydrochloric acid and hydrobromic acid, and strong alkalis such as caustic soda and caustic potash as acids and alkalis used for pH adjustment. The reaction temperature is arbitrary in the range of 0 to 200°C, but preferably in the range of 20 to 160°C. Through this rearrangement reaction, the desired 3-substituted hydroxycyclopentenones can be easily obtained from furfuryl alcohols, which can be easily isolated by conventional separation means such as extraction, separation, concentration, distillation, etc. can do. The present invention will be explained below with reference to Examples, but it goes without saying that the present invention is not limited only to these Examples. Example 1 Into an autoclave equipped with a thermometer, add 0.6 mol of 5-ethyl-furfuryl alcohol, 1/2 times ethylene glycol, 40 times water, and 1/20 times sodium acetate, and add acetic acid. After adjusting the pH of the reaction solution to 4.1 to 4.4,
The mixture was heated and stirred at ~120°C for 15 hours. After the reaction, 3-ethyl-4-
Hydroxy-2-cyclopentenone was obtained with a yield of 30%. bp115-125℃/0.2-0.4mmHg n 15 D 1.5066 Example 2 Using the same apparatus as in Example 5, 0.5 mol of 5-allylfurfuryl alcohol, 1/
Using 20 times more Emulgen 910 (polyoxyethylene nonyl phenyl ether, Kao Atlas Co., Ltd. product) and 30 times more water, while adjusting the pH during the reaction to 3.5 to 4.5,
React at 100℃ until all raw materials are used up. When the raw materials are exhausted, the reaction is terminated and the post-treatment is carried out in the same manner as in Example 5 to obtain 3-allyl-4-hydroxy-2-
Cyclopentenone was obtained with a yield of 35%. bp120-125℃/0.1mmHg n 15 D 1.5103 Example 3 Using the same apparatus as in Example 5, using 0.6 mole of 5-iso-propylfurfuryl alcohol and 30 times as much water, the pH during the reaction was adjusted to 3.6-4.5. React at 100℃ under controlled conditions until all raw materials are used up.
After the reaction is completed, the reaction solution is cooled, water is distilled off under reduced pressure, and the volume is concentrated to 1/2. MIBK concentrate
The solvent is distilled off from the resulting organic layer,
3-iso-propyl-4-hydroxy-2-cyclopentenone was obtained with a yield of 28%. bp115~130℃/0.2~0.5mmHg n 15 D 1.5074 Example 4 According to Example 3, 5-n-pentylfurfuryl alcohol was reacted to form 3-n-pentyl-4
-Hydroxy-2-cyclopentenone was obtained with a yield of 15%. n 17 D 1.5094 Example 5 In a 4-necked flask equipped with a stirrer and a thermometer, add 1 mole of 5-methylfurfuryl alcohol, 30 times more water, 1/20 times more phosphoric acid/potassium hydrogen, and Add an aqueous buffer solution whose pH was adjusted to 4.1 with phosphoric acid, and heat and stir at 100°C under a nitrogen stream.
When 5-methylfurfuryl alcohol is no longer detected by gas chromatography, the reaction is terminated and the mixture is cooled. Extract with toluene, separate the layers, and concentrate the aqueous layer. The concentrated residue was extracted with dichloromethane, the dichloromethane layer was concentrated, and 3-methyl-4
-Hydroxy-2-cyclopentenone was obtained in a yield of 45%. Purification by distillation yielded pure 3-methyl-4-hydroxy-2-cyclopentenone. bp105-110℃/0.3-0.4mmHg n 25 D 1.5047 Example 6 Using the same apparatus as in Example 5, using 0.5 mol of 5-propargylfurfuryl alcohol and 30 times as much water, the pH during the reaction was adjusted to 3.9-4.3. React at 100℃ under controlled conditions until all raw materials are used up. After the reaction was completed, it was post-treated according to Example 5 and further purified by column chromatography to obtain 3-propargyl-4.
-Hydroxy-2-cyclopentenone was obtained with a yield of 20%. n 10 D 1.5477 Examples 7-8 Raw materials, reaction conditions and reaction scale are as in Example 5
The rearrangement reaction was carried out in the same manner as above, except for the conditions shown in Table 1, and the results shown in Table 1 were obtained.
【表】
＊１ 原料に対する重量で示す
[Table] *1 Shown by weight relative to raw materials