WO2012060185A1 - エステルの製法 - Google Patents

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石原 一彰
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Definitions

  • the present invention relates to a method for producing an ester, and more particularly to a method for producing an ester by a buyer-bilger oxidation reaction.
  • the Buyer-Billiger oxidation reaction has been widely used in organic synthesis as a method for converting ketones and aldehydes to valuable esters (including lactones that are cyclic esters).
  • ⁇ -caprolactone obtained from cyclohexanone is useful as a raw material for polyesters and polyamides, and development of an efficient synthesis method is important.
  • the cyclohexanone Bayer-Billiger oxidation reaction is a ring expansion reaction from a stable 6-membered ring with small ring strain to an unstable 7-membered ring with large ring strain, so it is generally considered difficult because of low reactivity. Yes. Therefore, organic peracids with strong oxidizing power are often used.
  • Non-Patent Documents 1 and 2 there is a method using TsOH as a catalyst in a HFIP (1,1,1,3,3,3-hexafluoro-2-propanol) solvent (for example, Non-Patent Documents 1 and 2).
  • a heterogeneous oxidation method using a hydrotalcite solid catalyst such as Mg, Mg—Al, Sn or the like (for example, Non-Patent Documents 7 to 10).
  • the first method since epoxidation of olefin is also promoted, there is a problem that the functional group selectivity is not good when a cyclic ketone containing olefin is used as a reaction substrate.
  • the second method has a problem that the toxicity of the organic selenium reagent as a catalyst is high, and the third method has a problem that the yield of obtaining ⁇ -caprolactone from cyclohexanone is low, and the fourth method has a problem. There was a problem of lack of generality of the substrate.
  • the present invention has been made to solve such problems, and has as its main object to obtain esters (including lactones) from ketones and aldehydes in a high yield using a low toxicity catalyst.
  • M (BAr 4 ) n Li, Na, Ca, Sr, etc.
  • the ester production method of the present invention is a method for producing an ester from a ketone or an aldehyde as a reaction substrate using hydrogen peroxide by a buyer-billiger oxidation reaction, and as a catalyst, M (BAr 4) which is a borate salt.
  • M is an alkali metal, alkaline earth metal or triarylmethyl, and four Ar are aryls having an electron-withdrawing group, and all four may be the same or different, and n is M It is the same number as the valence of.
  • an ester can be obtained from a ketone or aldehyde as a reaction substrate in a high yield using a low toxicity catalyst.
  • hydrogen peroxide is used instead of organic peracid, the by-product derived from peroxide is only water, which can be said to be an environment-friendly buyer-bilger oxidation reaction.
  • a cyclic ketone is used as the reaction substrate, the oxidation reaction proceeds efficiently under mild conditions, and a lactone can be obtained in a high yield.
  • the ester production method of the present invention is a method for producing an ester from a ketone or an aldehyde as a reaction substrate using hydrogen peroxide by a buyer-billiger oxidation reaction, and M (BAr 4 ) n which is a borate salt as a catalyst.
  • M is an alkali metal, alkaline earth metal or triarylmethyl, and four Ar are aryls having an electron-withdrawing group, and all four may be the same or different, and n is a valence of M. Is the same number as the number).
  • M in M (BAr 4 ) n which is a borate salt is an alkali metal, an alkaline earth metal or triarylmethyl.
  • the alkali metal include Li, Na, and K
  • examples of the alkaline earth metal include Mg, Ca, Sr, and Ba. All three aryls in triarylmethyl may be the same or different. If they are different, they may all be separate, or the two may be the same and the rest may be different.
  • Examples of triarylmethyl include triphenylmethyl (trityl) and tris (pentafluorophenyl) methyl.
  • n 1 when M is an alkali metal or triarylmethyl, and n is 2 when M is an alkaline earth metal.
  • Ars are aryls having an electron-withdrawing group, and all four Ars may be the same or different. If they are different, all may be separate, two may be the same and the rest may be separate, two may be the same and the remaining two may be the same, or three may be the same.
  • the electron withdrawing group include a halogen atom, a trihalomethyl group, a nitro group, and a nitrile group.
  • the halogen atom is preferably a fluorine atom
  • the trihalomethyl group is preferably a trifluoromethyl group.
  • the aryl having an electron-withdrawing group pentafluorophenyl, 3,5-bis (trifluoromethyl) phenyl, and the like are preferable.
  • the amount of borate salt M (BAr 4 ) n used is not particularly limited as long as it is a catalytic amount.
  • 0.01 to 20 mol% of the reaction substrate is used. preferable. If it is less than 0.01 mol%, it is not preferable because problems such as a slow reaction rate or a high by-product ratio may occur. Even if it exceeds 20 mol%, the yield is greatly improved. This is not preferable from an economic point of view.
  • the reaction rate promoting effect it is preferable to adjust 0.1 mol% with respect to the reaction substrate. From an economic standpoint, the upper limit is more preferably 5 mol% with respect to the reaction substrate.
  • the ketone used as the reaction substrate is not particularly limited, and examples thereof include cyclic ketones, chain ketones, and chromanones.
  • examples of cyclic ketones include cyclopropanones, cyclobutanones, cyclopentanones, cyclohexanones, cycloheptanones, and condensed ring ketones.
  • the reaction proceeds in high yield.
  • the synthetic intermediate Monomers can also be used as reaction substrates.
  • chain ketones examples include dialkyl ketones such as dipentyl ketone, arylalkyl ketones such as acetophenone, and diaryl ketones such as benzophenone.
  • chromanones examples include 4-chromanone and 3-chromanone.
  • aldehyde used as the reaction substrate include aromatic aldehydes such as benzaldehyde, 4-chlorobenzaldehyde, and 1-naphthylaldehyde.
  • Such a reaction substrate may have a carbon-carbon double bond (that is, an olefin bond), a carbon-carbon triple bond, a halogen group, a hydroxy group, a silyl group, or a siloxy group.
  • Olefins may be converted to epoxies by hydrogen peroxide, but the possibility of production of the ester of the present invention is small, and esters are selectively produced.
  • the reaction substrate having an olefin bond include ketones or aldehydes having a vinyl group, an allyl group, an isopropenyl group, and the like.
  • the reaction substrate having a carbon-carbon triple bond include ketones or aldehydes having an ethynyl group, a propynyl group, and the like.
  • reaction substrate having a silyl group examples include ketones or aldehydes having a trimethylsilyl group, a dimethylphenylsilyl group, a dimethyl t-butylsilyl group, and the like.
  • reaction substrate having a siloxy group examples include ketones or aldehydes having a trimethylsiloxy group, a dimethylphenylsiloxy group, a dimethyl t-butylsiloxy group, and the like.
  • the reaction solvent may be appropriately selected depending on the reaction substrate and the catalyst.
  • halogenated hydrocarbons include 1,2-dichloroethane (DCE) and 1,4-dichlorobutane (DCB).
  • aromatic hydrocarbons include toluene, xylene, and benzene. Includes acetonitrile, propionitrile, butyronitrile, and examples of the ester solvent include methyl acetate and ethyl acetate.
  • the reaction temperature may be appropriately set according to the reaction substrate and the catalyst. If the reaction temperature is too low, the reaction rate is slow and it may take a long time to complete the reaction, which is not preferable. If the reaction temperature is too high, the reaction substrate may decompose or side reactions may become dominant. However, the appropriate reaction temperature varies depending on the reaction substrate and the catalyst. For this reason, a suitable range for the reaction temperature cannot generally be determined, but as one guideline, it may be appropriately set between 0 ° C. and 100 ° C., preferably between 25 ° C. (room temperature) and 70 ° C.
  • a Bronsted acid may be used as a co-catalyst.
  • the reaction activity is further improved.
  • cocatalysts include phenols having one or more OH groups on the aromatic ring, carboxylic acids, oxocarbonic acids, phosphoric acid mono- or diesters, and the like.
  • Examples of the phenols include pentafluorophenol, catechol, 3-fluorocatechol, tetrafluorocatechol, tetrachlorocatechol, resorcinol, 4-fluororesorcinol, tetrafluororesorcinol, tetrachlororesorcinol and the like.
  • Examples of the carboxylic acid include acetic acid, mandelic acid, oxalic acid, malonic acid, succinic acid, salicylic acid, and phthalic acid.
  • Examples of the oxocarbonic acid include delta acid, squaric acid, croconic acid, rosinic acid, heptagonic acid and the like.
  • Examples of phosphoric acid mono- or diesters include binaphthyl hydrogen phosphate (BP). Among these, tetrafluorocatechol and oxalic acid are preferable because of their high reaction promoting effect. Furthermore, oxalic acid is preferable in view of inexpensive points.
  • BP binaphthyl hydrogen phosphate
  • the cocatalyst is preferably, for example, 0.01 to 100 mol% with respect to the reaction substrate. Further, the molar amount is preferably 1 to 10 times by mole, more preferably 1 to 5 times by mole to the borate salt.
  • Ca [B (3,5-CF 3 C 6 H 3 ) 4 ] 2 ⁇ 8H 2 O and Ba [B (3,5-CF 3 C 6 H 3 ) 4 ] 2 ⁇ 7H 2 O are SrCl Sr [B (3,5-CF 3 C 6 H 3 ) 4 ] 2 ⁇ 10H 2 O was synthesized in the same manner except that CaCl 2 and BaCl 2 were used instead of 2 , respectively. Furthermore, Sr [B (C 6 F 5 ) 4 ] 2 is used except that LiB (C 6 F 5 ) 4 is used instead of LiB (3,5-CF 3 C 6 H 3 ) 4 .4H 2 O. And Sr [B (3,5-CF 3 C 6 H 3 ) 4 ] 2 ⁇ 10H 2 O.
  • Examples 1 to 11, Comparative Examples 1 and 2 As shown in Table 1, in Examples 1 to 11, ⁇ -caprolactone was produced from commercially available cyclohexanone by using various borate salts as catalysts and hydrogen peroxide by the Bayer-Billiger oxidation reaction. In Comparative Examples 1 and 2, ⁇ -caprolactone was produced in the same manner using TsOH and Sc (OTf) 3 as catalysts. Details of the catalysts and reaction conditions used in each Example and each Comparative Example are as shown in Table 1.
  • Example 4 A detailed experimental procedure for Example 4 will be described below as a representative example. To a solution of cyclohexanone (50 mg, 0.5 mmol) and Sr [B (3,5-CF 3 C 6 H 3 ) 4 ] 2 ⁇ 10H 2 O (10 mg, 0.005 mmol) in 1,2-dichloroethane (10 mL) was added 30 % Hydrogen peroxide solution (57 ⁇ L, 0.55 mmol) was added, and the reaction vessel was placed in a 70 ° C. oil bath.
  • the metal species of the borate salt used as the catalyst gave good results for both alkali metals and alkaline earth metals. Especially, the reaction activity and lactone selectivity of Ca and Sr were particularly good. Further, as shown in Example 5, the reaction proceeded efficiently even when the catalyst amount was lowered from 1 mol% to 0.1 mol%. On the other hand, as shown in Examples 7 to 9, when the counter anion of the catalyst was changed from tetrakis (3,5-bis (trifluoromethyl) phenyl) borate to tetrakis (pentafluorophenyl) borate, the reaction activity was greatly increased. Improved.
  • Example 12 to 23 Comparative Examples 3 to 6
  • Table 2 As shown in Table 2, in Examples 12 to 23, various borates are used as catalysts, and the corresponding ⁇ -caprolactone is produced from commercially available 4-tert-butylcyclohexanone using hydrogen peroxide by the Bayer-Billiger oxidation reaction. did.
  • Comparative Example 3 no catalyst was used, and in Comparative Examples 4 to 6, NaBF 4 , NaBPh 4 , and LiNTf 2 were used as catalysts to produce the same ⁇ -caprolactone.
  • the catalyst and reaction conditions shown in Table 2 were adopted, and the reaction was performed according to Example 4 described above.
  • Example 12 2 molar equivalents of hydrogen peroxide in 1,2-dichloroethane was used, and the reaction was carried out using 5 mol% of NaB (3,5-CF 3 C 6 H 3 ) 4 as a catalyst with respect to the reaction substrate. As a result, 73% yield of lactone and 27% yield of spirobisperoxide as a by-product were obtained. In Example 13, when a solvent in which 1,2-dichloroethane and water were mixed at a volume ratio of 2: 1 was used as a reaction solvent, the yield of lactone was improved to 89%.
  • Example 14 and Example 15 when toluene and acetonitrile were used in place of 1,2-dichloroethane of Example 13, respectively, the reaction activity decreased, but lactone was selectively obtained. In Example 14 and Example 15, the progress of the reaction is slow, but no compound other than the lactone is produced. Therefore, it is expected that the yield of the lactone is improved if the reaction time is increased. In Example 16, when a solvent in which 1,2-dichloroethane and water were mixed at a volume ratio of 10: 1 was used as the reaction solvent, the reaction activity was greatly improved compared to Example 13, and the lactone was The yield of was also improved.
  • Examples 17 to 20 2 molar equivalents of hydrogen peroxide were used in the same reaction solvent as in Example 16, and 1 mol% of metal borate (the metal species were Li, Na, K, Ca, respectively) with respect to the reaction substrate. ) was used as a catalyst.
  • the reaction activity was high, conversion was 90% or more, and lactone yield was 84% or more.
  • the order of reaction activity was Ca, Li, Na, K from the highest.
  • Example 21 1.1 mole equivalent of hydrogen peroxide was used in the same reaction solvent as in Example 16, and the reaction was carried out using 1 mol% of borate salt as a catalyst with respect to the reaction substrate. As a result, the reaction activity was high, the conversion rate was 89% or more, and the yield of lactone was 85% or more.
  • the borate salt used in Example 23 the cation was a trityl cation, but good results were obtained.
  • Example 24 to 30 lactones were synthesized from various cyclic ketones using hydrogen peroxide by the buyer-billiger oxidation reaction.
  • Example 24 when 2-methylcyclohexanone, which is an asymmetric cyclic ketone, was used, the corresponding ⁇ -caprolactone was obtained in high yield with ordinary regioselectivity.
  • Example 25 when 4-isopropenylcyclohexanone, which is a cyclic ketone having a substituent having an olefin bond, was used, the corresponding ⁇ -caprolactone was obtained in a yield of 56%, and no olefin epoxidation was observed. .
  • Example 26 when 4-hydroxycyclohexanone was used, a 5-membered ring lactone having a hydroxyethyl group was obtained. This lactone is considered to have been re-wound into a 5-membered ring with less ring distortion once the corresponding ⁇ -caprolactone was formed.
  • Examples 27 to 29 when a 5-membered ring ketone or 4-membered ring ketone was used, the corresponding 6-membered ring lactone or 5-membered ring lactone was obtained in high yield.
  • Example 30 when a condensed ring ketone having an olefin bond in the ring was used, the corresponding condensed ring lactone was obtained in high yield with ordinary regioselectivity, and olefin epoxidation was not observed.
  • Example 24 • Major product of Example 24: colorless oil.
  • Example 31 to 56 Comparative Examples 7 and 8
  • Table 3 shows the structural formulas of the promoters used in the examples.
  • Example 39 A detailed experimental procedure for Example 39 will be described below as a representative example of the Buyer-Billiger oxidation reaction using a catalyst and a promoter. In addition, other examples and comparative examples were also reacted according to Example 39.
  • cyclopentanone 84 mg, 1.0 mmol
  • Li [B (C 6 F 5 ) 4 ] .2.5 Et 2 O (10.4 mg, 0.01 mmol)
  • oxalic acid 4.6 mg, 0.05 mmol
  • a 30% hydrogen peroxide solution (115 ⁇ L, 1.1 mmol) was placed in a 1,2-dichloroethane (10 mL) solution, and the reaction vessel was placed in an oil bath at 50 ° C.
  • Example 32 to 45 the reaction was carried out using 1 mol% of LiB (C 6 H 5 ) 4 as a catalyst and 5 mol% of a promoter in a DCE solvent.
  • phenols Examples 32 to 36
  • carboxylic acids Examples 37 to 44
  • phosphoric acid diesters Example 45
  • Example 31 Example 31 in which no promoter was used.
  • the reaction was faster and the conversion rate was higher.
  • tetrafluorocatechol Example 36
  • inexpensive oxalic acid Example 39 were the most effective.
  • the reaction did not proceed at all with the Bronsted acid used in Examples 36 and 39 without using the borate salt catalyst (Comparative Examples 7 and 8).
  • Examples 46 to 48 and 49 to 51 tetrafluorocatechol or oxalic acid was used as a cocatalyst, and reduction of the use amount of the catalyst and the cocatalyst was examined. As a result, it was possible to reduce the amount of catalyst used to 0.01 mol% and the amount of promoter used to 0.05 mol% (Examples 48 and 51).
  • Examples 52 to 56 the effect of the cocatalyst was examined in the same manner using toluene or benzene as a solvent. As a result, it was found that Examples 54 to 56 using the promoter had an activation effect by the promoter compared to Examples 52 and 53 where the promoter was not used.
  • Examples 57 to 76 As shown in Tables 5 and 6, the buyer's billiger oxidation reaction of various reaction substrates was examined.
  • a borate salt of Li or Ca was used as the catalyst.
  • the catalytic activity of the borate salt of Ca is higher, but the borate salt of Li is a commercial product, and since the absolute amount of use is small because of its low molecular weight, the Li borate salt was first used ( Examples 57, 58, 66-71, 73).
  • the borate salt of Ca was used as a catalyst (Examples 59-65, 72, 74-76).
  • Example 57 and 58 illustrated the case where oxalic acid was not used.
  • the reaction substrate of Example 58 had an olefin moiety, but this olefin moiety was not oxidized.
  • Examples 59 and 60 when 4-hydroxycyclohexanone was used as a reaction substrate, once the corresponding ⁇ -caprolactone was produced, a product re-rolled into a 5-membered ring with less ring distortion was obtained in high yield. Obtained. These reaction substrates have carbon-carbon double bonds or carbon-carbon triple bonds, but these sites were not oxidized.
  • Table 5 an example in which no promoter was used was shown in Example 59, but an example in which oxalic acid was used as a promoter in parentheses was shown. Moreover, although the example which used oxalic acid as a promoter in Example 60 was shown, the example which did not use a promoter in parenthesis was shown.
  • Example 61 when 4-chromanone was used as a reaction substrate, the produced lactone was hydrolyzed to obtain the corresponding hydroxycarboxylic acid.
  • Example 62 when optically active cyclopentanone having an asymmetric point at the ⁇ -position of the ketone was used as a reaction substrate, racemization did not proceed at all, and the produced lactone maintained the asymmetric yield as it was. .
  • Example 62 and Examples 63 to 65 a reaction substrate in which two kinds of rearrangement occurred from the Criegee intermediate was used, but a product was obtained with the same regioselectivity as in the prior art.
  • Example 73 when a chain ketone was used as a reaction substrate, the corresponding chain ester was obtained in high yield.
  • Example 74 when benzaldehyde, which is an aromatic aldehyde, was used as a reaction substrate, the corresponding formate ester was hydrolyzed in the system, and the corresponding phenol was obtained in high yield.
  • Example 63 • Major product of Example 63: colorless oil.
  • 1 H NMR (CDCl 3 , 400 MHz) ⁇ 0.88 (t, J 6.9 Hz, 3H), 1.21-1.40 (m, 9H), 1.43- 1.61 (m, 3H), 1.66-1.75 (m, 1H), 1.79-1.93 (m, 3H), 2.40-2.48 (m, 1H), 2.55-2.63 (m, 1H), 4.24-4.30 (m, 1H );
  • Example 64 • Major product of Example 64: colorless oil.
  • Example 66 Colorless oil. This is the same product as Example 29.
  • Example 71 Same product as Example 30.
  • Example 76 • Major product of Example 76: colorless oil.
  • 1 H NMR (CDCl 3 , 400 MHz) ⁇ 1.00 (s, 6H), 1.63-1.67 (m, 2H), 2.26-2.30 (m, 1H ), 4.91-5.00 (m, 2H), 5.72 (dd, J 17.4, 11.0 Hz, 1H); 13 C NMR (CDCl 3 , 100 MHz) ⁇ 26.6, 30.0, 36.3, 36.8, 111.8, 147.0, 181.0.
  • the present invention is mainly applicable to the chemical and chemical industry.
  • ⁇ -caprolactone which is a lactone, is useful as a biodegradable polymer or a synthetic intermediate for nylon-6.

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Abstract

 本発明は、バイヤー・ビリガー酸化反応により過酸化水素を用いて反応基質であるケトン又はアルデヒドからエステルを製造する方法であって、触媒として、金属ボレートであるM(BAr4n(Mはアルカリ金属又はアルカリ土類金属、Arはアリール、nはMの価数と同じ数である)を用いるものである。例えば、反応基質としてシクロヘキサノン、触媒としてSr[B(3,5-CF36342を用いた場合、単離収率82%でε-カプロラクトンが得られた。

Description

エステルの製法
 本発明は、エステルの製法に関し、特にバイヤー・ビリガー酸化反応によるエステルの製法に関する。
 バイヤー・ビリガー酸化反応は、ケトンやアルデヒドを利用価値のあるエステル(環状エステルであるラクトンを含む)に変換する方法として有機合成において広く用いられてきた。例えば、シクロヘキサノンから得られるε-カプロラクトンはポリエステルやポリアミドの原料として有用であり、その効率的な合成法の開発は重要である。シクロヘキサノンのバイヤー・ビリガー酸化反応は、環ひずみが小さく安定な6員環から、環ひずみが大きく不安定な7員環への環拡大反応であるため、反応性が低く一般的に難しいとされている。そのため酸化力の強い有機過酸がよく使われている。しかし、有機過酸の爆発性や化学選択性、酸化反応にかかるコスト、廃液の処理方法等、様々な課題が残されている。それに対して、過酸化水素水は安全・安価な酸化剤であり、副生成物として水が出るだけで理想的な酸化剤とされている。過酸化水素水を酸化剤に用いる触媒的方法も報告されている。代表的な4つの方法を以下に示す。
 第1に、HFIP(1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロ-2-プロパノール)溶媒中、TsOHを触媒とする方法が挙げられる(例えば非特許文献1,2)。第2に、有機セレン試薬を触媒とする方法が挙げられる(例えば非特許文献4,5)。第3に、フルオラス2層系でスズのパーフルオロアルカンスルホン酸コンプレックスをルイス酸触媒とする方法が挙げられる(例えば非特許文献6,特許文献1)。第4に、Mg、Mg-Al、Sn等系のハイドロタルサイトの固体触媒を用いる不均一酸化方法が挙げられる(例えば非特許文献7~10)。
特開2003-190804号公報
Organic Letters,2000, vol.2,p2861 Tetrahedron Letters, 2001, vol. 42, p2293 Angew. Chem.Int. Ed.,2002, vol.41,p4481 J. Org.Chem., 2001,vol.66, p2429 Tetrahedron Letters,2005, vol.46,p8665 Green Chem.,2003, vol.5,p524 J. Mol.Catal. A:Chem., 2003,vol.191. p93 Tetrahedron, 2007,vol.63, p1435 App. Catal.B: Environ.,2007, vol.72,p18 Catal. Lett.,2009, vol.131,p618
 しかしながら、第1の方法では、オレフィンのエポキシ化も促進されるため、反応基質としてオレフィンを含む環状ケトンを用いた場合の官能基選択性がよくないという問題があった。また、第2の方法では、触媒である有機セレン試薬の毒性が高いという問題があり、第3の方法では、シクロヘキサノンからε-カプロラクトンを得る収率が低いという問題があり、第4の方法では、基質一般性に欠けるという問題があった。
 本発明はこのような課題を解決するためになされたものであり、低毒性の触媒を用いて高収率でケトンやアルデヒドからエステル(ラクトンを含む)を得ることを主目的とする。
 上述した目的を達成するために、本発明者らは、低毒性又は無毒のアルカリ金属やアルカリ土類金属のボレート塩(M(BAr4n;M=Li,Na,Ca,Sr等)が、過酸化水素によるケトン又はアルデヒドのバイヤー・ビリガー酸化反応において優れた触媒活性を示すことを初めて見いだし、本発明を完成するに至った。
 即ち、本発明のエステルの製法は、バイヤー・ビリガー酸化反応により過酸化水素を用いて反応基質であるケトン又はアルデヒドからエステルを製造する方法であって、触媒として、ボレート塩であるM(BAr4n(Mはアルカリ金属、アルカリ土類金属又はトリアリールメチルであり、4つのArは電子吸引性基を有するアリールであって4つとも同じであっても異なっていてもよく、nはMの価数と同じ数である)を用いるものである。
 本発明のエステルの製法によれば、低毒性の触媒を用いて高収率で反応基質であるケトン又はアルデヒドからエステルを得ることができる。また、有機過酸ではなく過酸化水素を用いるため、過酸化物由来の副生成物は水のみであり、環境に優しいバイヤー・ビリガー酸化反応といえる。更に、反応基質として環状ケトンを用いた場合、温和な条件下で酸化反応が効率よく進行し、ラクトンを高収率で得ることができる。
 本発明のエステルの製法は、バイヤー・ビリガー酸化反応により過酸化水素を用いて反応基質であるケトン又はアルデヒドからエステルを製造する方法であって、触媒として、ボレート塩であるM(BAr4n(Mはアルカリ金属、アルカリ土類金属又はトリアリールメチルであり、4つのArは電子吸引性基を有するアリールであって4つとも同じであっても異なっていてもよく、nはMの価数と同じ数である)を用いるものである。
 本発明のエステルの製法において、ボレート塩であるM(BAr4nのMはアルカリ金属、アルカリ土類金属又はトリアリールメチルである。アルカリ金属としては、Li,Na,Kなどが挙げられ、アルカリ土類金属としては、Mg,Ca,Sr,Baなどが挙げられる。トリアリールメチルのアリールは、3つとも同じであってもよいし異なっていてもよい。異なっている場合には、すべて別々でもよいし、2つが同じで残りは別でもよい。トリアリールメチルとしては、トリフェニルメチル(トリチル)やトリス(ペンタフルオロフェニル)メチルなどが挙げられる。なお、Mがアルカリ金属やトリアリールメチルの場合にはnは1であり、Mがアルカリ土類金属の場合にはnは2である。4つのArは、電子吸引性基を有するアリールであって、4つとも同じであってもよいし異なっていてもよい。異なっている場合には、すべて別々でもよいし、2つが同じで残りは別々でもよいし、2つが同じで残り2つも同じでもよいし、3つが同じであってもよい。電子吸引性基としては、例えばハロゲン原子やトリハロメチル基、ニトロ基、ニトリル基などが挙げられる。ハロゲン原子としては、フッ素原子が好ましく、トリハロメチル基としてはトリフルオロメチル基が好ましい。また、電子吸引性基を有するアリールとしては、ペンタフルオロフェニルや3,5-ビス(トリフルオロメチル)フェニルなどが好ましい。
 本発明のエステルの製法において、ボレート塩であるM(BAr4nの使用量は、触媒量であれば特に限定するものではないが、例えば、反応基質に対して0.01~20mol%が好ましい。0.01mol%を下回ると、反応速度が遅くなるとか副生成物の比率が高くなる等の不具合が生じることがあるため好ましくなく、20mol%を上回ったとしても、それによって収率が大きく向上することがないため経済的見地から好ましくない。反応速度の促進効果を考慮すると、反応基質に対して0.1mol%を加減とすることが好ましい。また、経済的見地からすると、反応基質に対して5mol%を上限とすることがより好ましい。
 本発明のエステルの製法において、反応基質に用いられるケトンとしては、特に限定するものではないが、環状ケトンや鎖状ケトン、クロマノン類などが挙げられる。環状ケトンとしては、例えば、シクロプロパノン類、シクロブタノン類、シクロペンタノン類、シクロヘキサノン類、シクロヘプタノン類のほか、縮合環ケトン類などが挙げられる。こうした環状ケトンを反応基質として用いた場合には、反応生成物としてラクトンが得られる。一般的に、シクロヘキサノン類は、環ひずみが小さく安定であるため、環ひずみが大きく不安定な7員環のε-カプロラクトンへのバイヤー・ビリガー酸化反応は進行しにくいとされるが、本発明のエステルの製法によれば、高収率で反応が進行する。なお、環状ケトンとしては、その他にも、例えば天然物の合成中間体や医薬、農薬の合成中間体、重合体のモノマーなどが部分構造として環状ケトン骨格を有している場合、その合成中間体やモノマーを反応基質として使用することもできる。鎖状ケトンとしては、例えば、ジペンチルケトンのようなジアルキルケトンや、アセトフェノンのようなアリールアルキルケトン、またはベンゾフェノンのようなジアリールケトンなどが挙げられる。クロマノン類としては、例えば、4-クロマノン、3-クロマノンなどが挙げられる。また、反応基質に用いられるアルデヒドとしては、ベンズアルデヒド、4-クロロベンズアルデヒド、1-ナフチルアルデヒドなどの芳香族アルデヒドなどが挙げられる。こうした反応基質は、炭素-炭素二重結合(すなわちオレフィン結合)や炭素-炭素三重結合、ハロゲン基、ヒドロキシ基、シリル基又はシロキシ基を有していてもよい。オレフィンは過酸化水素によってエポキシに変換される可能性があるが、本発明のエステルの製法ではその可能性が小さく、エステルが選択的に生成する。オレフィン結合を有する反応基質としては、例えば、ビニル基、アリル基、イソプロペニル基などを有するケトン又はアルデヒドが挙げられる。炭素-炭素三重結合を有する反応基質としては、例えば、エチニル基、プロピニル基などを有するケトン又はアルデヒドが挙げられる。シリル基を有する反応基質としては、例えば、トリメチルシリル基、ジメチルフェニルシリル基、ジメチルt-ブチルシリル基などを有するケトン又はアルデヒドが挙げられる。シロキシ基を有する反応基質としては、例えば、トリメチルシロキシ基、ジメチルフェニルシロキシ基、ジメチルt-ブチルシロキシ基などを有するケトン又はアルデヒドが挙げられる。
 本発明のエステルの製法において、反応溶媒は、反応基質や触媒に応じて適宜選択すればよいが、例えば、ハロゲン化炭化水素、芳香族炭化水素、ニトリル系溶媒、エステル系溶媒及びこれらのうちの2種以上を混合した溶媒などが挙げられる。また、反応基質や触媒によっては、先に例示列挙した反応溶媒と水との混合溶媒を用いてもよい。ハロゲン化炭化水素としては、1,2-ジクロロエタン(DCE)や1,4-ジクロロブタン(DCB)などが挙げられ、芳香族炭化水素としてはトルエンやキシレン、ベンゼンなどが挙げられ、ニトリル系溶媒としてはアセトニトリルやプロピオニトリル、ブチロニトリルなどが挙げられ、エステル系溶媒としては酢酸メチルや酢酸エチルなどが挙げられる。
 本発明のエステルの製法において、反応温度は、反応基質や触媒に応じて適宜設定すればよい。反応温度が低すぎると、反応速度が遅くなり反応が終了するまでに長期間を要することがあるため好ましくなく、反応温度が高すぎると、反応基質が分解したり副反応が支配的になったりすることがあるため好ましくないが、適正な反応温度は反応基質や触媒によって異なる。そのため、一概に反応温度の好適な範囲を定めることはできないが、一つの目安として、0℃から100℃の間、好ましくは25℃(室温)から70℃の間で適宜設定してもよい。
 本発明のエステルの製法において、助触媒として、ブレンステッド酸を用いてもよい。ボレート塩触媒と共に助触媒としてブレンステッド酸を用いると、反応活性が更に向上する。こうした助触媒としては、例えば、芳香環上に1以上のOH基を持つフェノール類、カルボン酸、オキソカーボン酸、リン酸モノ又はジエステルなどが挙げられる。フェノール類としては、ペンタフルオロフェノール、カテコール、3-フルオロカテコール、テトラフルオロカテコール、テトラクロロカテコール、レゾルシノール、4-フルオロレゾルシノール、テトラフルオロレゾルシノール、テトラクロロレゾルシノールなどが挙げられる。カルボン酸としては、酢酸、マンデル酸、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、サリチル酸、フタル酸などが挙げられる。オキソカーボン酸としては、デルタ酸、スクアリン酸、クロコン酸、ロジゾン酸、ヘプタゴン酸などが挙げられる。リン酸モノ又はジエステルとしては、ビナフチルハイドロゲンホスフェート(BP)などが挙げられる。これらの中で、テトラフルオロカテコール及びシュウ酸が反応促進効果が高いため好ましい。更に、安価な点を考慮すると、シュウ酸が好ましい。
 本発明のエステルの製法において、助触媒は、例えば、反応基質に対して0.01~100mol%が好ましい。また、ボレート塩に対して1~10倍モルが好ましく、1~5倍モルがより好ましい。
 なお、本発明は上述した実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。
 以下の実施例及び比較例においては、1H NMRスペクトルをJEOL ECS-400 (400 MHz)スペクトロメータで、13C NMRスペクトルをJEOL ECS-400(100MHz)スペクトロメータで測定した。反応の進行は、薄層クロマトグラフィー(TLC)で、Merck precoated TLCプレート(シリカゲル60 GF254,0.25mm)を用いてモニタリングした。溶媒や試薬は市販のものをそのまま反応に用いた。
[参考例]
 以下の実施例及び比較例で触媒として使用したボレート塩について説明する。NaB(3,5-CF3634,LiB(C654とPh3CB(C654は市販品をそのまま反応に用いた。LiB(3,5-CF3634とKB(3,5-CF3634は文献(Organomet., 1992, vol.11, p3920)に記載された方法に従って合成した。
 Sr[B(3,5-CF3634 ]2・10H2Oは、以下のようにして合成した。すなわち、LiB(3,5-CF3634・4H2O(470mg,0.5mmol)のEtO(5mL)と純水(5mL)の混合液にSrCl2・6H2O(1.33g,5mmol)を加え、室温で2日間撹拌した。反応終了後、水層をEtOで抽出し、得られた有機層を純水で5回洗った。溶媒をエバポレーターで除いた後、得られた固体を純水とヘキサンで良く洗い、Sr[B(3,5-CF36342・10H2Oを得た(435mg,0.22mmol,収率87%(ボレートに基づいて算出))。
 また、Ca[B(3,5-CF3634 ]2・8H2O及びBa[B(3,5-CF3634 ]2・7H2Oは、SrCl2の代わりにそれぞれCaCl2及びBaCl2を用いた以外は、Sr[B(3,5-CF3634 ]2・10H2Oと同様にして合成した。更に、Sr[B(C654 ]2 は、LiB(3,5-CF3634・4H2Oの代わりにLiB(C654 を用いた以外は、Sr[B(3,5-CF3634 ]2・10H2Oと同様にして合成した。
 合成したボレート塩の性状及びスペクトルデータは以下の通り。
・LiB(3,5-CF3634
 白色粉末。1H NMR (CD3CN, 400 MHz)δ 7.65-7.70 (m, 12H); 13C NMR (CD3CN, 100 MHz) δ118.7, 125.5 (q, JC-F = 270 Hz), 129.9 (q, JC-F = 31.5 Hz), 135.7, 162.6 (q, JB-C = 49.6 Hz); 19F NMR (CD3CN) δ-63.1. Anal. Calcd. for C32H20BF24LiO4: C, 40.79; H, 2.14. Found: C, 41.00; H, 1.88.
・KB(3,5-CF3634
 白色粉末。 1H NMR (CD3CN, 400 MHz)δ 7.65-7.70 (m, 12H); 13C NMR (CD3CN, 100 MHz) δ118.7, 125.5 (q, JC-F = 271 Hz), 130.0 (q, JC-F = 32.4 Hz), 135.7, 162.7 (q, JB-C = 49.6 Hz); 19F NMR (CD3CN) δ-63.1. Anal. Calcd. for C32H16BF24LiO2: C, 40.96; H, 1.72. Found: C, 41.01; H, 1.70.
・Sr[B(3,5-CF3634 ]2・10H2
 白色粉末。 1H NMR (CD3CN, 400 MHz)δ7.65-7.70 (m, 24H); 13C NMR (CD3CN, 100 MHz) δ118.7, 125.5 (q, JC-F = 271 Hz), 129.9 (q, JC-F = 31.5 Hz), 135.7, 162.7 (q, JB-C = 49.6 Hz); 19F NMR (CD3CN) δ-63.1. Anal. Calcd. For C64H44BF48O10Sr: C, 38.55; H, 2.22. Found: C, 38.56; H, 2.13.
・Ca[B(3,5-CF3634 ]2・8H2
 白色粉末。1H NMR (CD3CN, 400 MHz)δ7.65-7.70 (m, 24H); 13C NMR (CD3CN, 100 MHz) δ118.6, 125.4 (q, JC-F = 271 Hz), 129.9 (q, JC-F = 31.5 Hz), 135.6, 162.6 (q, JB-C = 48.6 Hz); 19F NMR (CD3CN) δ-63.1. Anal. Calcd. for C64H40BCaF48O8: C,40.23; H, 2.11. Found: C, 40.23; H, 2.30.
・Ba[B(3,5-CF3634 ]2・7H2
 淡茶色粉末。1H NMR (CD3CN, 400 MHz)δ77.65-7.70 (m, 24H); 19F NMR (CD3CN) δ-63.1. Anal. Calcd. For C64H38BBaF24O7: C, 38.63; H, 1.92. Found: C, 38.65; H, 2.08.
・Sr[B(C654 ]2
 白色粉末。 19F NMR (CD3CN) δ-168.3, -163.8 (t, J = 24.6 Hz), -133.7.
[実施例1~11、比較例1,2]
 表1に示すように、実施例1~11では、各種のボレート塩を触媒とし、バイヤー・ビリガー酸化反応により過酸化水素を用いて市販のシクロヘキサノンからε-カプロラクトンを製造した。比較例1,2では、それぞれTsOH及びSc(OTf)3を触媒とし、同様にしてε-カプロラクトンを製造した。各実施例、各比較例で用いた触媒及び反応条件の詳細は表1に示したとおりである。また、この反応では、ε-カプロラクトンのほか、このラクトンが加水分解したヒドロキシカルボン酸やバイヤー・ビリガー酸化反応の反応中間体であるCriegee中間体(表1の欄外の※4参照)が二量化したスピロビスペルオキシドが生成した。表1には、シクロヘキサノンから反応生成物への転換率及び各反応生成物の収率を示した。なお、表1のシクロヘキサノンの転換率や各生成物の収率は、反応溶液から少量をサンプリングし、1H NMR解析により算出した。
 代表例として実施例4について詳細な実験手順を以下に説明する。シクロヘキサノン(50mg,0.5mmol)とSr[B(3,5-CF36342・10H2O(10mg,0.005mmol)の1,2-ジクロロエタン(10mL)溶液に30%過酸化水素水(57μL,0.55mmol)を入れ、反応容器を70℃のオイルバスに入れた。この反応では、生成するε-カプロラクトンの加水分解によるヒドロキシカルボン酸の副生が大きな課題であるため、反応溶媒として1,2-ジクロロエタンと水との混合溶媒ではなく、1,2-ジクロロエタンのみを使用した(系内には過酸化水素水に含まれる水のみ存在する)。反応開始から2時間後に、反応容器をオイルバスから出して0℃に冷やし、NaHSO3水溶液でクエンチした。水層はEt2Oで2回抽出し、得られた有機層を水と食塩水で洗った。得られた有機層を無水Na2SO4で乾燥し、溶媒はエバポレーターで除いた後、シリカゲルカラムクロマトグラフィ(展開溶媒:Hexane-Et2O)によって生成物(47mg,0.41mmol,単離収率82%)を得た。この生成物の物性、TLCの保持時間及び1H NMRの化学シフトは市販のε-カプロラクトンと一致した。なお、他の実施例、比較例についても、実施例4に準じて反応を行った。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 表1の実施例1~6から明らかなように、触媒として用いたボレート塩の金属種は、アルカリ金属及びアルカリ土類金属のいずれにおいても良好な結果を与えた。中でも、特にCaやSrの反応活性及びラクトン選択性が良かった。また、実施例5に示すように、触媒量を1mol%から0.1mol%に下げても反応は効率よく進行した。一方、実施例7~9に示すように、触媒のカウンターアニオンをテトラキス(3,5-ビス(トリフルオロメチル)フェニル)ボレートからテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレートに変更したところ、反応活性は大幅に改善した。更に、実施例10,11に示すように、溶媒を検討したところ、1,4-ジクロロブタンは1,2-ジクロロエタンと同様に良好な結果を与えたが、トルエンでは反応活性がやや低下した。なお、表1には示していないが、実施例4の反応温度を50℃や室温(25℃)に下げたところ、反応の進行が遅くなると共にスピロビスペルオキシドの生成量が増加する傾向が見られた。一方、比較例1では、触媒としてプロトン酸であるトシル酸を使用し、比較例2では、触媒としてルイス酸であるSc(OTf)3を使用したが、いずれも反応活性が低く、ラクトンの収率も満足する値は得られなかった。
 なお、各生成物の性状及びスペクトルデータは以下のとおり。
・ラクトン(ε-カプロラクトン)
 無色液体。 TLC, R= 0.11 (hexane-EtOAc = 4:1); 1H NMR (CDCl3, 400 MHz) δ1.76-1.87 (m, 6H), 2.63-2.66 (m, 2H), 4.23-4.26 (m, 2H).
・ヒドロキシカルボン酸(6-ヒドロキシカプロン酸)
 無色固体。1H NMR (CDCl3, 400 MHz) δ1.41 (m, 2H), 1.63 (m, 4H), 2.36 (t, J= 7.4 Hz, 2H), 3.65 (t, J= 6.5 Hz, 2H); 13C NMR (CDCl3, 100 MHz) δ24.4, 25.1, 31.9,33.9, 62.3, 178.8.
・スピロビスペルオキシド(7,8,15,16-テトラオキサジスピロ[5.2.5.2]ヘキサデカン
 白色固体。TLC, R= 0.67 (hexane-EtOAc = 4:1); 1H NMR (CDCl3, 400 MHz) δ1.47 (bs, 4H), 1.57 (bs, 12H), 2.28 (bs, 4H).
[実施例12~23、比較例3~6]
 表2に示すように、実施例12~23では、各種のボレート塩を触媒とし、バイヤー・ビリガー酸化反応により過酸化水素を用いて市販の4-tert-ブチルシクロヘキサノンから対応するε-カプロラクトンを製造した。比較例3では無触媒、比較例4~6ではそれぞれNaBF4、NaBPh4、LiNTf2を触媒とし、同様のε-カプロラクトンを製造した。各実施例、各比較例では、表2に示した触媒及び反応条件を採用し、上述した実施例4に準じて反応を行った。また、この反応では、ε-カプロラクトンのほか、スピロビスペルオキシドが生成した。表2には、シクロヘキサノンから反応生成物への転換率及び各反応生成物の収率を示した。なお、表2の転換率や各生成物の収率は、反応溶液から少量をサンプリングし、1H NMR解析により算出した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
 表2の比較例3から明らかなように、この反応は無触媒では進行しなかった。実施例12では、1,2-ジクロロエタン中、2モル当量の過酸化水素を使用し、反応基質に対して5mol%のNaB(3,5-CF3634 を触媒として反応を行ったところ、ラクトンが収率73%、副生成物であるスピロビスペルオキシドが収率27%で得られた。実施例13では、反応溶媒として、1,2-ジクロロエタンと水とを体積比で2:1となるように混合した溶媒を用いたところ、ラクトンの収率が89%に向上した。実施例14及び実施例15では、実施例13の1,2-ジクロロエタンの代わりに、それぞれトルエン及びアセトニトリルを用いたところ、反応活性は低下したが、ラクトンが選択的に得られた。この実施例14及び実施例15では、反応の進行は遅いものの、ラクトン以外の化合物は生成していないため、反応時間を長くすればラクトンの収率が向上すると予測される。実施例16では、反応溶媒として、1,2-ジクロロエタンと水とを体積比で10:1となるように混合した溶媒を用いたところ、実施例13よりも反応活性が大幅に改善され、ラクトンの収率も向上した。
 実施例17~20では、実施例16と同様の反応溶媒中、2モル当量の過酸化水素を使用し、反応基質に対して1mol%の金属ボレート(金属種はそれぞれLi,Na,K,Ca)を触媒として反応を行ったところ、いずれも反応活性が高く、転換率が90%以上、ラクトンの収率も84%以上という良好な結果が得られた。金属種によって反応結果に大きな差はみられなかったが、強いていえば反応活性の順は高い方からCa,Li,Na,Kとなった。
 実施例21~23では、実施例16と同様の反応溶媒中、1.1モル当量の過酸化水素を使用し、反応基質に対して1mol%のボレート塩を触媒として反応を行ったところ、いずれも反応活性が高く、転換率が89%以上、ラクトンの収率も85%以上という良好な結果が得られた。実施例23で使用したボレート塩は、カチオンがトリチルカチオンであったが、良好な結果が得られた。
 なお、各生成物の性状及びスペクトルデータは以下のとおり。
・ラクトン(5-tert-ブチロキセパン-2-オン)
 無色固体。TLC, R= 0.35 (hexane-EtOAc = 4:1); 1H NMR (CDCl3, 400 MHz) δ 0.89(s, 9H), 1.25-1.40 (m 2H), 1.48-1.55 (m, 1H), 2.0-2.1 (m, 2H), 2.53-2.59 (m, 1H), 2.69-2.74 (m, 1H), 4.11-4.18 (m, 1H), 4.34 (ddd, J = 1.9, 5.9, 12.8 Hz, 1H); 13C NMR (CDCl3, 100 MHz) δ23.6, 27.3, 30.1, 32.3, 33.3, 50.6, 69.0, 177.8.
・スピロビスペルオキシド(3,12-ジ-tert-ブチル-7,8,15,16-テトラオキサジスピロ[5.2.5.2]ヘキサデカン)
 白色固体。TLC, R= 0.75 (hexane-EtOAc = 4:1); 1H NMR (CDCl3, 400 MHz) δ 0.86(bs, 18H), 1.05-1.12 (m, 2H), 1.20-1.32 (m, 4H), 1.41-1.51 (m, 4H), 1.74 (bs, 6H), 3.17 (bs, 2H); 13C NMR (CDCl3, 100 MHz) δ 22.8, 23.1, 27.6, 29.7, 32.0, 32.3, 47.4, 47.5, 108.1.
[実施例24~30]
 実施例24~30では、化1に示すように、バイヤー・ビリガー酸化反応により過酸化水素を用いて種々の環状ケトンからラクトンを合成した。実施例24では、非対称の環状ケトンである2-メチルシクロヘキサノンを用いたところ、高収率で対応するε-カプロラクトンが通常の位置選択性でもって得られた。実施例25では、オレフィン結合を持つ置換基を有する環状ケトンである4-イソプロペニルシクロヘキサノンを用いたところ、対応するε-カプロラクトンが収率56%で得られ、オレフィンのエポキシ化は見られなかった。実施例26では、4-ヒドロキシシクロヘキサノンを用いたところ、ヒドロキシエチル基を有する5員環ラクトンが得られた。このラクトンは、一旦、対応するε-カプロラクトンが生成したあと、環の歪みの少ない5員環に巻き直したものと考えられる。実施例27~29では、5員環ケトンや4員環ケトンを用いたところ、対応する6員環ラクトンや5員環ラクトンが高収率で得られた。実施例30では、環内にオレフィン結合を有する縮合環ケトンを用いたところ、対応する縮合環ラクトンが通常の位置選択性でもって高収率で得られ、オレフィンのエポキシ化は見られなかった。
 なお、実施例24の2-メチルシクロヘキサノン及び実施例27のシクロペンタノンは市販品を使用し、他の実施例の出発原料は文献(化1に示した※1~5)に記載された方法にしたがって合成した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
 各実施例の生成物の性状及びスペクトルデータは以下のとおり。
・実施例24のメジャー生成物:無色オイル。TLC, R= 0.12 (hexane-EtOAc = 4:1); 1H NMR (CDCl3, 400 MHz) δ 1.36 (d, J = 6.5 Hz, 3H), 1.50-1.74 (m, 3H), 1.82-2.02(m, 3H), 2.53-2.74 (m, 2H), 4.39-4.52 (m, 1H).
・実施例24のマイナー生成物:無色オイル。TLC, R= 0.13 (hexane-EtOAc = 4:1); 1H NMR (CDCl3, 400 MHz) δ 1.21 (d, J = 6.6 Hz, 3H), 1.45-1.81 (m, 4H), 1.88-2.03(m, 2H), 2.65-2.81 (m, 1H), 4.16-4.35 (m, 2H).
・実施例25の生成物:無色固体。TLC, R= 0.12 (hexane-EtOAc = 4:1); 1H NMR (CDCl3, 400 MHz) δ 1.59-1.67 (m, 1H), 1.72 (s, 3H), 1.77-1.83 (m, 1H), 1.92-2.02 (m, 2H), 2.21-2.28 (m, 1H), 2.60-2.66 (m, 1H), 2.71-2.76 (m, 1H), 4.17-4.23 (m, 1H), 4.32-4.37 (m, 1H), 4.74 (s, 1H), 4.78 (s, 1H); 13C NMR (CDCl3, 100 MHz) δ 20.7, 27.9, 33.5, 34.4, 48.2, 68.3, 110.6, 148.2, 176.1.
・実施例26の生成物:無色オイル。TLC, R= 0.22 (EtOAc); 1H NMR (CDCl3, 400 MHz) δ 1.89-1.97 (m, 3H), 2.35-2.43 (m, 1H), 2.54-2.58 (m, 2H), 3.82-3.85 (m, 2H),4.68-4.75 (m, 1H).
・実施例27の生成物:無色オイル。TLC, R= 0.13 (hexane-EtOAc = 4:1); 1H NMR (CDCl3, 400 MHz) δ 1.86-1.93 (m, 4H), 2.55 (t, J= 6.9 Hz, 2H), 4.35 (t, J= 6.9 Hz, 2H).
・実施例28の生成物:無色固体。TLC, R= 0.37 (hexane-EtOAc = 4:1); 1H NMR (CDCl3, 400 MHz) δ 2.68 (dd, J= 9.2, 17.4 Hz, 1H), 2.93 (dd, J= 8.7, 17.4 Hz, 1H), 3.76-3.84 (m, 1H), 4.28 (dd, J = 7.8, 9.2 Hz, 1H), 4.68 (dd, J = 7.8, 9.2 Hz, 1H), 7.23-7.46 (m, 5H).
・実施例29の生成物:無色固体。TLC, R= 0.1 (hexane-EtOAc = 4:1); 1H NMR (CDCl3, 400 MHz) δ1.22 (t, J= 6.9, 3H), 2.58 (dd, J= 17.9, 2.7 Hz, 1H), 2.68 (dd, J= 17.9, 6.4 Hz, 1H), 3.49 (q, J= 6.9 Hz, 2H), 4.25-4.29 (m, 1H), 4.34 (dd, J= 10.1, 2.3 Hz, 1H), 4.38 (dd, J= 10.1, 4.6 Hz, 1H); 13C NMR (CDCl3, 100 MHz) δ15.1, 35.0, 64.6, 73.3, 74.3, 175.9.
・実施例30のメジャー生成物(A)とマイナー生成物(B)との単離混合物:黄色オイル。 TLC, R= 0.16 (hexane-EtOAc = 4:1); 1H NMR (CDCl3, 400 MHz) δ 2.45 (dd, J= 18.3, 1.8 Hz, 1H, for A), 2.70-2.84 (m, 3H, for A, B), 3.14 (ddd, J= 7.8, 7.8, 1.8 Hz, 1H, for B), 3.49-3.55 (m, 1H, for A), 3.57-3.63 (m, 1H, for B), 4.25 (dd, J= 9.2, 1.4 Hz, 1H, for B), 4.43 (dd, J= 9.2, 6.9 Hz, 1H, for B), 5.11-5.16 (m, 1H, for A), 5.57-5.61 (m, 1H, for A), 5.65-5.68 (m, 1H, for B), 5.78-5.82 (m, 1H, for A), 5.86-5.89 (m, 1H, for B); 13C NMR (CDCl3, 100 MHz) δ 32.3(A), 36.5(B), 39.5(A), 41.7(B), 45.6(A), 46.4(B), 71.5(B), 83.1(A), 129.7(A), 130.7(B), 131.3(A), 132.4(B), 176.8(A), 181.0(B).
[実施例31~56,比較例7,8]
 表3に示すように、実施例31では、ボレート塩触媒のみを用いてバイヤー・ビリガー酸化反応によりシクロペンタノンからδ-バレロラクトンを合成した。また、実施例32~56では、ボレート塩触媒とブレンステッド酸助触媒とを用いてバイヤー・ビリガー酸化反応によりシクロペンタノンからδ-バレロラクトンを合成した。実施例で使用した助触媒の構造式を表4に示す。
 触媒と助触媒とを用いたバイヤー・ビリガー酸化反応の代表例として、実施例39について詳細な実験手順を以下に説明する。なお、他の実施例、比較例についても、実施例39に準じて反応を行った。シクロペンタノン(84mg,1.0mmol)、Li[B(C654]・2.5Et2O(10.4mg,0.01mmol)とシュウ酸(4.6mg,0.05mmol)の1,2-ジクロロエタン(10mL)溶液に30%過酸化水素水(115μL,1.1mmol)を入れ、反応容器を50℃のオイルバスに入れた。反応開始から6時間後に、反応容器をオイルバスから出して0℃に冷やし、NaHSO3水溶液でクエンチした。水層はEt2Oで2回抽出し、得られた有機層を水と食塩水で洗った。得られた有機層を無水Na2SO4で乾燥し、溶媒をエバポレーターで除いた後、シリカゲルカラムクロマトグラフィ(展開溶媒:ヘキサン-Et2O)によって生成物(94mg,0.94mmol,単離収率94%)を得た。この生成物の物性、TLCの保持時間及び1H NMRの化学シフトは市販のδ-バレロラクトンと一致した。表3に、反応開始から1時間目と4時間目における変換率を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
 実施例32~45では、DCE溶媒中、触媒としてLiB(C654を1mol%、助触媒を5mol%用いて反応を行った。その結果、助触媒としてフェノール類(実施例32~36)、カルボン酸(実施例37~44)、リン酸ジエステル(実施例45)を用いた場合、助触媒を用いない実施例31に比べて、反応が速くなり、変換率も高くなることが分かった。その中でも、テトラフルオロカテコール(実施例36)と安価なシュウ酸(実施例39)が最も効果的であった。なお、ボレート塩触媒を用いず、実施例36,39で用いたブレンステッド酸のみでは、反応は全く進行しなかった(比較例7,8)。
 実施例46~48,49~51では、テトラフルオロカテコール又はシュウ酸を助触媒に用いて、触媒及び助触媒の使用量の削減を検討した。その結果、触媒の使用量を0.01mol%まで、助触媒の使用量を0.05mol%まで下げることができた(実施例48,51)。
 実施例52~56では、トルエンやベンゼンを溶媒に使用して、同様に助触媒の効果を検討した。その結果、助触媒を用いなかった実施例52,53に比べて、助触媒を用いた実施例54~56では助触媒による活性化効果があることが分かった。
[実施例57~76]
 表5及び表6に示すように、様々な反応基質のバイヤービリガー酸化反応を検討した。触媒としては、Li又はCaのボレート塩を用いた。一般的に、触媒活性はCaのボレート塩の方が高いが、Liのボレート塩は市販品であり、分子量が小さいため絶対的な使用量が少ないことから、まずLiのボレート塩を使用した(実施例57,58,66-71,73)。しかし、反応基質によってはLiのボレート塩では不十分で、生成物の化学収率が低い場合には、Caのボレート塩を触媒として用いた(実施例59-65,72,74-76)。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
 シュウ酸の助触媒としての添加効果はどの反応基質にもみられたが、6員環の脂肪族環状ケトンの酸化では反応速度が速くなったものの、生成するラクトンの加水分解も助触媒によって促進されるため、結果として収率の大きな改善は見られなかった。こうしたことから、実施例57,58では、シュウ酸を用いなかった場合について例示した。実施例58の反応基質は、オレフィン部位を有するものであるが、このオレフィン部位は酸化されなかった。
 実施例59,60では、反応基質として4-ヒドロキシシクロヘキサノンを用いたところ、一旦、対応するε-カプロラクトンが生成したあと、環のひずみの少ない5員環にまき直した生成物が高収率で得られた。これらの反応基質は、炭素-炭素二重結合や炭素-炭素三重結合を有するものであるが、これらの部位は酸化されなかった。なお、表5において、実施例59には助触媒を用いなかった例を示したが、カッコ内にシュウ酸を助触媒として用いた例を示した。また、実施例60にはシュウ酸を助触媒として用いた例を示したが、カッコ内に助触媒を用いなかった例を示した。
 実施例61では、反応基質として4-クロマノンを用いたところ、生成したラクトンは加水分解され、対応するヒドロキシカルボン酸が得られた。
 実施例62では、反応基質としてケトンのα位に不斉点を有する光学活性なシクロペンタノンを用いたところ、ラセミ化は一切進行することなく、生成したラクトンは不斉収率をそのまま保持した。この実施例62や実施例63~65では、Criegee中間体から二通りの転位が起こる反応基質を用いたが、従来と同様な位置選択性で生成物が得られた。
 実施例66~72では、反応基質としてシクロブタノン誘導体を用いたところ、いずれも高収率で対応するラクトンが得られた。このうち、実施例69,70では、隣接する2つの炭素の一方にハロゲン基、もう一方に水酸基又はシロキシ基を有する、エポキシ化しやすい不安定な反応基質を用いたにもかかわらず、エポキシ化は起こらなかった。
 実施例73では、反応基質として鎖状ケトンを用いたところ、対応する鎖状エステルが高い収率で得られた。実施例74では、反応基質として芳香族アルデヒドであるベンザルデヒドを用いたところ、対応するギ酸エステルが系内で加水分解し、対応するフェノールが高収率で得られた。
 実施例75,76では、反応基質としてβ位にシリル基を有する環状ケトンを用いたところ、シリル側のα-炭素の転位によって得られる生成物が高い選択性で得られるとともに、系内で、生成するラクトンのβ脱離反応が起こることによって、対応するアルケノイック酸が一挙に高い収率で得られた。β位のシリル基がバイヤー・ビリガー反応において位置選択性に与える影響については既に報告されているが、従来法では対応するラクトンが得られていた(Hudrlik, et al. J. Am. Chem. Soc. 1980, vol.102, p6894)。例えば、化2に示すように小槻らは(+)-sporochnol Aの合成において、環状ケトンを従来法(mCPBAを用いて)で酸化して対応するラクトンを高い収率で得たが、鍵中間体アルケノイック酸は過剰量のBF3・Et2Oを用いるβ脱離によって中程度の収率で得られた(Kotsuki, et al. Org. Lett. 2010, vol.12, p1616)。一方、本発明の手法では、β脱離反応も容易に進行するため、このような有用性の高いアルケノイック酸も高収率で合成することが可能になった。尚、本発明の手法では、シリル基はPhMe2Siでもβ脱離が起こるが、Me3Siの方が原料合成も用意で脱離もより早いため、実施例75,76ではMe3Siを用いた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000008
 各実施例の生成物の性状及びスペクトルデータは以下のとおり。
・実施例57の生成物:無色オイル。TLC, R= 0.35 (hexane-EtOAc = 4:1); 1H NMR (CDCl3, 400 MHz) δ 1.00 (d, J= 6.9 Hz, 3H), 1.29-1.44 (m, 1H), 1.44-1.55 (m, 1H), 1.84-1.98 (m, 3H), 2.56-2.72 (m, 2H), 4.18 (dd, J= 12.8, 10.6 Hz, 1H), 4.29 (dd, J = 1.8, 6.0 Hz, 1H); 13C NMR (CDCl3, 100 MHz) δ 22.0, 30.6, 33.1, 35.1, 37.1, 68.0, 176.0.
・実施例58の生成物:無色固体。実施例25と同じ生成物である。
・実施例59の生成物:無色オイル。 TLC, R= 0.43 (EtOAc only); 1H NMR (CDCl3, 400 MHz) δ 1.54 (bs, 1H), 1.92-2.04 (m, 2H), 2.15 (t, J= 8.7 Hz, 2H), 2.42-2.50 (m, 2H), 2.60 (ddd, J= 8.7, 8.7, 3.2 Hz, 2H), 3.78-3.90 (m, 2H), 5.18-5.22 (m, 2H), 5.73-5.83 (m, 1H); 13C NMR (CDCl3, 100 MHz) δ 29.0, 30.7, 41.2, 43.6, 58.2, 87.5, 120.3, 131.7, 177.0.
・実施例60の生成物:無色オイル。 TLC, R= 0.5 (EtOAc only); 1H NMR (CDCl3, 400 MHz) δ 1.80 (brs, 1H), 2.11-2.23 (m, 2H), 2.28-2.38 (m, 1H), 2.50-2.63 (m, 2H), 2.69 (s, 1H), 2.76-2.85 (m, 1H), 3.90-4.04 (m, 2H); 13C NMR (CDCl3, 100 MHz) δ 28.5, 36.1, 42.9, 59.0, 75.8, 80.2, 81.8, 175.7.
・実施例61の生成物:白色固体。 TLC, R= 0.4 (EtOAc only); 1H NMR (CDCl3, 400 MHz) δ 2.90 (t, J= 6.0 Hz, 2H), 4.28 (t, J= 6.0 Hz, 2H), 6.15 (brs, 1H), 6.81-6.86 (m, 1H), 6.92-6.97 (m, 3H); 13C NMR (CD3CN, 100 MHz) δ 34.5, 66.2, 115.5, 116.2, 120.9, 123.3, 147.0, 147.9, 174.0.
・実施例62のメジャー生成物:無色オイル。 TLC, R= 0.18 (EtOAc only);  1H NMR (CDCl3, 400 MHz) δ 1.70-1.75 (m, 1H), 1.86-2.00 (m, 4H), 2.44-2.52 (m, 1H), 2.60-2.66 (m, 1H), 3.65-3.71 (m, 1H), 3.81 (ddd, J= 12.4, 7.3, 3.2 Hz, 1H), 4.40-4.45 (m, 1H). 13C NMR (CDCl3, 100 MHz) δ 18.5, 23.7, 29.7, 65.0, 81.2, 171.7.
・実施例62のマイナー生成物:無色オイル。 TLC, R= 0.24 (EtOAc only); 1H NMR (CDCl3, 400 MHz) δ 1.63-1.72 (m, 1H), 1.92-2.08 (m, 3H), 2.64-2.72 (m, 1H), 2.91 (dd, J= 8.2, 5.0 Hz, 1H), 3.72-3.83 (m, 2H), 4.33-4.36 (m, 2H); 13C NMR (CDCl3, 100 MHz) δ 21.3, 22.0, 42.0, 62.9, 68.8, 175.0.
・実施例63のメジャー生成物:無色オイル。 TLC, R= 0.21 (hexane-EtOAc = 4:1); 1H NMR (CDCl3, 400 MHz) δ 0.88 (t, J= 6.9 Hz, 3H), 1.21-1.40 (m, 9H), 1.43-1.61 (m, 3H), 1.66-1.75 (m, 1H), 1.79-1.93 (m, 3H), 2.40-2.48 (m, 1H), 2.55-2.63 (m, 1H), 4.24-4.30 (m, 1H); 13C NMR (CDCl3, 100 MHz) δ 14.1, 18.6, 22.7, 25.0, 27.8, 29.2, 29.4, 29.5, 31.8, 35.9, 80.7, 172.1.
・実施例63のマイナー生成物:無色オイル。 TLC, R= 0.26 (hexane-EtOAc = 4:1); 1H NMR (CDCl3, 400 MHz) δ 0.88 (t, J= 6.9 Hz, 3H), 1.23-1.40 (m, 9H), 1.44-1.59 (m, 1H), 1.84-1.95 (m, 3H), 2.05-2.14 (m, 1H), 2.41-2.49 (m, 1H), 4.25-4.35 (m, 2H); 13C NMR (CDCl3, 100 MHz) δ 14.2, 22.1, 22.8, 24.7, 27.0, 29.3, 29.6, 31.3, 31.9, 39.7, 68.5, 174.9.
・実施例64のメジャー生成物:無色オイル。 TLC, R= 0.13 (hexane-EtOAc = 4:1); 1H NMR (CDCl3, 400 MHz) δ 1.60-1.81 (m, 2H), 1.87-2.05 (m, 4H), 2.12-2.23 (m, 1H), 2.46-2.56 (m, 2H), 2.69-2.76 (m, 1H), 4.87 (m, 1H).
・実施例64のマイナー生成物:無色オイル。 TLC, R= 0.15 (hexane-EtOAc = 4:1); 1H NMR (CDCl3, 400 MHz) δ 1.70-1.81 (m, 2H), 1.89-2.03 (m, 4H), 2.47 (m, 1H), 2.93 (t, J= 9.6 Hz, 1H), 4.12 (d, J= 10.6 Hz, 1H), 4.32 (dd, J= 10.6, 2.3 Hz, 1H).
・実施例65のメジャー生成物(A)とマイナー生成物(B)の単離混合物:白色固体。 TLC, R= 0.16 (hexane-EtOAc = 4:1); 1H NMR (CDCl3, 400 MHz) δ 0.90 (s, 3H for A), 0.97 (s, 3H, for B), 1.09 (s, 3H, for B), 1.10 (s, 3H, for A), 1.17 (s, 3H, for B), 1.30 (s, 3H, for A), 1.33-1.47 (m, 2H, for A), 1.70-1.92 (m, 1H for A, 3H for B), 2.05-2.17 (m, 1H for A, 2H for B), 2.35 (d, J= 17.4 Hz, 1H, for A), 2.59 (ddd, J= 10.6, 2.3 Hz, 1H, for A), 2.89 (dd, J= 17.9, 9.2 Hz, 1H, for A), 4.10 (d, J= 10.6 Hz, 1H, for B), 4.47 (m, 1H, for B); 13C NMR (CDCl3, 100 MHz) δ 14.3(B), 18.7(A), 20.0(B), 21.9(A), 22.5(B), 23.9(A), 24.7(B), 27.0(B), 30.2(A), 36.2(B), 36.7(B), 37.9(A), 38.5(A), 43.0(A), 44.6(B), 45.3(A), 74.2(B), 98.9(A), 175.3(B), 177.4(A).
・実施例66の生成物:無色オイル。実施例29と同じ生成物である。
・実施例67の生成物:無色オイル。 TLC, R= 0.1 (hexane-EtOAc = 1:1); 1H NMR (CDCl3, 400 MHz) δ 2.54 (d, J= 17.8, 1H), 2.58 (brs, 1H), 2.77 (dd, J= 17.9, 5.6 Hz, 1H), 4.32 (d, J= 10.1 Hz, 1H), 4.43 (dd, J= 10.5, 4.6 Hz, 1H), 4.71 (m, 1H).
・実施例68の生成物:無色固体。 TLC, R= 0.25 (hexane-EtOAc = 4:1); 1H NMR (CDCl3, 400 MHz) δ 1.53 (s, 3H), 2.68 (d, J= 17.0 Hz, 1H), 2.92 (d, J= 17.0, 1H), 4.42 (m, 2H), 7.18-7.40 (m, 5H); 13C NMR (CDCl3, 100 MHz) δ 28.1, 42.1, 44.2, 78.5, 125.3, 127.3, 129.1, 144.4, 176.3.
・実施例69のメジャー生成物(A)とマイナー生成物(B)との単離混合物:白色固体。 TLC, R= 0.38 (hexane-EtOAc = 1: 2); 1H NMR (CDCl3, 400 MHz) δ 2.15-2.26 (m, 1H, for A, B), 2.59-2.69 (m, 2H, for A, B), 2.87 (dd, J= 18.3, 11.4 Hz, 1H, for A), 3.18 (ddd, 10.1, 10.1, 2.3 Hz, for B), 3.32-3.38 (m, 1H, for A), 4.02-4.07 (m, 1H, for A, B), 4.29 (dd, 10.1, 3.7 Hz, 1H, for B), 4.46-4.56 (m, 1H for A, 2H for B), 5.16 (t, J= 6.4 Hz, 1H); 13C NMR (CDCl3, 100 MHz) δ 35.9(A), 36.1(B), 38.3(A), 42.3(B), 48.1(A), 48.5(B), 58.0(B), 58.3(A), 72.7(B), 79.3(B), 79.4(A), 84.7(A), 177.7(A), 181.0(B).
・実施例70のメジャー生成物:白色固体。 TLC, R= 0.28 (hexane-EtOAc = 4: 1); 1H NMR (CDCl3, 400 MHz) δ 0.09 (s, 3H), 0.10 (s, 3H), 0.87 (s, 9H), 2.15 (d, J= 15.6 Hz, 1H), 2.52-2.58 (m, 1H), 2.61 (dd, J= 18.3, 4.1 Hz, 1H), 2.85 (dd, J= 18.3, 11.9 Hz, 1H), 3.39 (m, 1H), 4.06 (m, 1H), 4.42 (m, 1H), 5.20 (t, J= 7.3 Hz, 1H); 13C NMR (CDCl3, 100 MHz) δ  -4.9, 18.0, 25.7, 35.9, 39.1, 48.3, 58.9, 80.4, 84.0, 176.1.
・実施例70のマイナー生成物:白色固体。 TLC, R= 0.36 (hexane-EtOAc = 4: 1); 1H NMR (CDCl3, 400 MHz) δ 0.08 (s, 3H), 0.09 (s, 3H), 0.86 (s, 9H), 2.22 (d, J= 13.0 Hz, 1H), 2.56-2.62 (m, 1H), 3.18 (t, J= 9.6 Hz, 1H), 3.37 (ddd, J= 9.6, 9.6, 3.6 Hz, 1H), 4.00 (m, 1H), 4.20 (dd, J= 9.6, 4.1 Hz, 1H), 4.37 (m, 1H), 4.53 (t, J= 9.6 Hz, 1H) ); 13C NMR (CDCl3, 100 MHz) δ  -5.1, 17.9, 25.5, 36.9, 42.3, 48.6, 58.7, 72.5, 80.0, 179.6.
・実施例71のメジャー生成物(A)とマイナー生成物(B)との単離混合物:実施例30と同じ生成物である。
・実施例72のメジャー生成物:白色固体。 TLC, R= 0.17 (hexane-EtOAc = 4: 1); 1H NMR (CDCl3, 400 MHz) δ 5.34 (s, 2H), 7.50 (d, J= 7.8 Hz, 1H), 7.55(t, J= 7.3 Hz, 1H), 7.70 (t, J= 7.3 Hz, 1H), 7.94 (d, J= 7.8 Hz, 1H); 13C NMR (CDCl3, 100 MHz) δ 69.8, 122.2, 125.8, 129.1, 134.1, 146.6, 171.2.
・実施例72のマイナー生成物:無色オイル。 TLC, R= 0.36 (hexane-EtOAc = 4: 1); 1H NMR (CDCl3, 400 MHz) δ 3.75 (s, 2H), 7.10-7.16 (m, 2H), 7.28-7.33(m, 2H); 13C NMR (CDCl3, 100 MHz) δ 33.1, 110.9, 123.2, 124.2, 124.8, 129.0, 154.8, 174.2.
・実施例73の生成物:無色オイル。 TLC, R= 0.73 (hexane-EtOAc = 4: 1); 1H NMR (CDCl3, 400 MHz) δ 0.88-0.95 (m, 6H), 1.28-1.39 (m, 8H), 1.58-1.66 (m, 4H), 2.29 (t, J= 7.4 Hz, 2H), 4.06 (t, J= 6.4 Hz, 2H); 13C NMR (CDCl3, 100 MHz) δ 14.0(2C), 22.5(2C), 24.8, 28.3, 28.6, 31.5, 34.5, 64.4, 173.9.
・実施例74の生成物:黄色オイル。 TLC, R= 0.32 (hexane-EtOAc = 4: 1); 1H NMR (CDCl3, 400 MHz) δ 4.76 (brs, 1H), 6.75-6.79 (m, 2H), 7.17-7.21 (m, 1H); 13C NMR (CDCl3, 100 MHz) δ 116.8, 125.8, 129.7, 154.2.
・実施例75のメジャー生成物:無色オイル。 TLC, R= 0.14 (hexane-EtOAc = 4: 1); 1H NMR (CDCl3, 400 MHz) δ 1.20 (d, J= 6.8 Hz, 3H), 1.48-1.57 (m, 1H), 1.77-1.86 (m, 1H), 2.08-2.14 (m, 2H), 2.46-2.55 (m, 1H), 5.00-5.03 (m 2H), 5.74-5.84 (m, 1H); 13C NMR (CDCl3, 100 MHz) δ 16.9, 31.4, 32.6, 38.8, 115.4, 137.8, 182.8.
・実施例75のマイナー生成物:無色オイル。 TLC, R= 0.30 (hexane-EtOAc = 4: 1); 1H NMR (CDCl3, 400 MHz) δ 0.32 (s, 9H), 1.04-1.10 (m, 1H), 1.36 (d, J= 6.4 Hz, 3H), 1.75-1.84 (m, 4H), 2.65 (dd, J= 14.7, 6.0 Hz, 1H), 2.92 (dd, J= 14.2, 6.8 Hz, 1H), 4.53-4.456 (m, 1H); 13C NMR (CDCl3, 100 MHz) δ -2.4, 20.7, 21.9, 27.0, 35.8, 36.0, 75.6, 175.1.
・実施例76のメジャー生成物:無色オイル。 TLC, R= 0.1 (hexane-EtOAc = 4: 1); 1H NMR (CDCl3, 400 MHz) δ 1.00 (s, 6H), 1.63-1.67 (m, 2H), 2.26-2.30 (m, 1H), 4.91-5.00 (m, 2H), 5.72 (dd, J= 17.4, 11.0 Hz, 1H); 13C NMR (CDCl3, 100 MHz) δ 26.6, 30.0, 36.3, 36.8, 111.8, 147.0, 181.0.
・実施例76のマイナー生成物:無色オイル。 TLC, R= 0.23 (hexane-EtOAc = 4: 1); 1H NMR (CDCl3, 400 MHz) d 0.14 (s, 9H), 1.00-1.09 (m, 1H), 1.07 (s, 3H), 1.09 (s, 3H), 1.67 (m, 2H), 2.52-2.67 (m, 2H), 4.12-4.18 (m, 1H), 4.22-4.28 (m, 1H); 13C NMR (CDCl3, 100 MHz) d 0.3, 24.8, 29.8, 31.8, 34.0, 35.2, 45.5, 176.8.
 本出願は、2010年11月2日に出願された日本国特許出願第2010-245944号を優先権主張の基礎としており、引用によりその内容の全てが本明細書に含まれる。
 本発明は、主に薬品化学産業に利用可能である。特に、ラクトンであるε-カプロラクトンは、生分解性ポリマーやナイロン-6の合成中間体として有用である。

Claims (9)

  1.  バイヤー・ビリガー酸化反応により過酸化水素を用いて反応基質であるケトン又はアルデヒドからエステルを製造する方法であって、
     触媒として、ボレート塩であるM(BAr4n(Mはアルカリ金属、アルカリ土類金属又はトリアリールメチルであり、4つのArは電子吸引性基を有するアリールであって4つとも同じであっても異なっていてもよく、nはMの価数と同じ数である)を用いる、
     エステルの製法。
  2.  前記ボレート塩のArは、ペンタフルオロフェニル又は3,5-ビストリフルオロメチルフェニルである、
     請求項1に記載のエステルの製法。
  3.  前記触媒は、前記反応基質に対して0.1~5mol%使用する、
     請求項1又は2に記載のエステルの製法。
  4.  前記反応基質は、炭素-炭素二重結合、炭素-炭素三重結合、ハロゲン基、ヒドロキシル基、シリル基又はシロキシ基を有している、
     請求項1~3のいずれか1項に記載のエステルの製法。
  5.  前記反応基質は、環状ケトン、鎖状ケトン、クロマノン類又は芳香族アルデヒド類である、
     請求項1~4のいずれか1項に記載のエステルの製法。
  6.  助触媒として、ブレンステッド酸を用いる、
     請求項1~5のいずれか1項に記載のエステルの製法。
  7.  前記助触媒は、芳香環上に1以上のOH基を持つフェノール類、カルボン酸、オキソカーボン酸、リン酸モノエステル又はリン酸ジエステルである、
     請求項6に記載のエステルの製法。
  8.  前記助触媒は、テトラフルオロカテコール又はシュウ酸である、
     請求項6又は7に記載のエステルの製法。
  9.  前記助触媒は、前記触媒に対して1~5倍モル使用する、
     請求項6~8のいずれか1項に記載のエステルの製法。
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