JP4605766B2 - アルキリデンシクロペンタノン誘導体の製造法 - Google Patents

Description

本発明は、有機合成の分野、よりいっそう詳述すれば、さらに下記に定義されるような２−アルキリデン−３−オキソ−シクロペンチルアセテート誘導体を製造するための新規方法に関する。この方法は、２−（１−ヒドロキシアルキル）−シクロペント−２−エン−１−オン誘導体を適当なオルトエステルまたはマロネートと反応させ、中間体を得、これを熱的転位にかけ、望ましい最終的な化合物を生じるさせることによって特徴付けられる。

また、２−アルキリデン−３−オキソ−シクロペンチルアセテート誘導体ならびに２−（１−ヒドロキシアルキル）−シクロペント−２−エン−１−オン誘導体は、本発明の対象である。

背景技術
シクロペンタノン誘導体、例えばHedione（登録商標）（メチル３−オキソ−２−ペンチル−１−シクロペンタノンアセテート；出所Firmenich S.A.）、メチル３−オキソ−２−（２−ペンテニル）−１−シクロペンタノンアセテート（メチルジャスモネート）またはメチル３−オキソ−２−ペンチル−１−シクロペンタノン−１−アセテートは、香料工業の極めて重要な成分である。その結果として、上記の付香成分の合成に有利に使用されることができる、新規の中間体およびその製造方法が必要とされる。

刊行物中には、下記に報告されているように２−（１−ヒドロキシアルキル）−シクロペント−２−エン−１−オンの転位を含めて、下記に定義されているような２−アルキリデン−３−オキソ−シクロペンチルアセテート誘導体を合成する方法については、何も報告されていないし、何も示唆されていない。

更に、本発明の最終的な化合物の中で、メチル３−オキソ−２−ペンチリデン−シクロペンタノンアセテートだけは、刊行物中で公知である（S. Shicheng 他、Youji Huaxue, 1986, 6, 453-456）。しかし、この化合物は、本発明による方法とは全く異なる方法によって得られた。更に、なお下記に定義されているような２−（１−ヒドロキシアルキル）−シクロペント−２−エン−１−オン誘導体は、刊行物中に報告されていないし、示唆もされていない。

発明の開示
本発明は、式（Ｉ）

〔式中、ＧはＣ＝ＯまたはＣ（ＯＲ）_２基を表わし、Ｒは、別々にＣ_１〜Ｃ_５−アルキル基を表わすかまたは一緒になってＧの炭素原子および酸素原子とともにＣ_３〜Ｃ_７−１，３−ジオキサシクロアルカン環を表わし、
ａ）Ｒ^１は、ｎ−ブチル基またはＣＨ_２Ｘ、ＣＨＯまたはＣＨ_３−ｎＺ_ｎ基を表わし、Ｘは、ハロゲン原子または（３ｃ−エチル−ビシクロ[２．２．１]ヘプト−５−エン−２−リル）メチル基を表わし；
ｎは、１または２であり、Ｚは、Ｃ（ＯＲ）_２、ＯＲ^３またはＳＲ^３基を表わし；
Ｒは、先にＧについて定義されたような基を表わし；
Ｒ^３は、別々にＣ_１〜Ｃ_７−ベンジル基、Ｃ_１〜Ｃ_７−アルキル基、Ｃ_１〜Ｃ_７−シクロアルキル基もしくはＣ_１〜Ｃ_７−オキサシクロアルキル基またはＣ_１〜Ｃ_７−アシル基、スルホニル基もしくはシリル基を表わすかまたは一緒になってＲ^３に結合されている炭素原子および酸素原子または硫黄原子とともにＣ_３〜Ｃ_７−１，３−ジオキサシクロアルカン環もしくはＣ_３〜Ｃ_７−１，３−ジチアシクロアルカン環を表わし；および
ｂ）Ｒ^２は、直鎖状または分枝鎖状Ｃ_１〜Ｃ_４−アルキル基を表わす〕で示される化合物を異性体の任意の１つまたはその混合物の形で合成することを目的とする新規の方法に関する。

この方法は、異性体の任意の１つまたはその混合物の形の式（ＩＩ）

〔式中、ＧおよびＲ^１は、式（Ｉ）に記載の意味を有する〕で示される２−（１−ヒドロキシアルキル）−シクロペント−２−エン−１−オン誘導体を式（Ｉ）の化合物に変換することによって特徴付けられる。

式（Ｉ）または（ＩＩ）の好ましい化合物は、Ｒ^１がｎ−ブチル基またはＣＨ_２Ｘ、ＣＨＯもしくはＣＨ_３−ｎＺ_ｎ基を表わし、Ｘがハロゲン原子を表わし、ｎが１または２であり、ＺがＯＲ^３またはＳＲ^３を表わし、かつＲおよびＲ^３が上記の定義と同じ基を表わすような化合物である。

更に好ましくは、式（Ｉ）または（ＩＩ）において、Ｇは、ＣＯ基またはＣ₃〜Ｃ₄−１，３−ジオキサシクロアルカン基を表わし、Ｒ¹は、ｎ−ブチル基、ＣＨ₂ＣｌまたはＣＨ₂Ｂｒ基を表わすかまたは選択的にＣＨ₂ＯＲ³基を表わし、Ｒ³は、Ｃ₁〜Ｃ₇−ベンジル基、Ｃ₁〜Ｃ₇−アルキル基、Ｃ₁〜Ｃ₇−シクロアルキル基またはＣ₁〜Ｃ₇−オキサシクロアルキル基を表わすかまたはＣ₁〜Ｃ₇−アシル基、スルホニル基またはシリル基を表わし、Ｒ²は、メチル基を表わす。なお、さらに好ましくは、Ｇは、ＣＯ基を表わし、Ｒ¹は、ｎ−ブチル基を表わし、Ｒ²は、メチル基を表わす。

式（Ｉ）の化合物への式（ＩＩ）の化合物の変換は、式（ＩＩ）の化合物をオルトエステルもしくはマロネートまたはこれらの誘導体と反応させ、それぞれ式（ＩＩＩ）または（ＩＩＩ′）

〔式中、Ｇ、Ｒ^１およびＲ^２は、式（Ｉ）または（ＩＩ）の定義と同じであり、Ｒ^４は、Ｒ^２基またはＳｉ（Ｒ^５）_３基を表わし、この場合Ｒ^５は、Ｃ_１〜Ｃ_４−アルキル基である〕で示される中間体を得ることによって実施されることができる。

この中間体は、その後に、例えばクライゼン型の転位によって熱的に転位され、必要に応じて、脱カルボキシル化され、式（Ｉ）の化合物が得られる。

（Ｉ）への変換前の中間体（ＩＩＩ）または（ＩＩＩ′）の単離または精製は、必ずしも必要ではなく、したがって本発明による方法は、”一槽”法として実施される。

有用なオルトエステルまたはマロネートは、それぞれ式ＣＨ_３Ｃ（ＯＲ^２）_３またはＣＨ_２（ＣＯＯＲ^４）_２〔式中、Ｒ^２およびＲ^４は、上記の定義と同じである〕で示される化合物である。好ましいオルトエステルまたはマロネートは、Ｒ^２がメチル基を表わす化合物である。オルトエステルは、マロネートよりも好ましい。

本発明による方法の全体的な詳細例は、次の反応式に記載されている：

上記式中、Ｇ、Ｒ^１およびＲ^２は、式（Ｉ）または（ＩＩ）の定義と同じである。

中間体（ＩＩＩ）または（ＩＩＩ′）は、ともに式（ＩＩ）の化合物をオルトエステルまたはマロネートと、酸、例えば場合によってはハロゲン化されたＣ_１〜Ｃ_１０−カルボン酸またはＣ_１〜Ｃ_１０−スルホン酸の存在で反応させることによって有利に得られる。このようなカルボン酸の例は、酢酸、プロピオン酸、ピバリン酸、トリフルオロ酢酸、ショウノウスルホン酸およびｐ−ＴｓＯＨ（パラトルエンスルホン酸）に限定されるものではない。この酸は、式（ＩＩ）の化合物に対して触媒量、例えば０．１〜３０モル％、好ましくは５〜２０モル％で添加されることができる。

中間体（ＩＩＩ）または（ＩＩＩ′）の熱的転位は、反応媒体を６０℃〜１８０℃、好ましくは９０℃〜１２０℃の温度で加熱することによって達成される。

オルトエステル誘導体が使用される場合には、中間体（ＩＩＩ）は、熱的転位の後に直接に式（Ｉ）の化合物を提供する。しかし、マロネート誘導体が使用される場合には、中間体（ＩＩＩ′）の転位は、脱カルボキシル化、よりいっそう正確には鹸化、引続く脱カルボキシル化および式Ｒ^２ＯＨ（式中、Ｒ^２は、式（Ｉ）に記載の意味を有する）で示されるアルコールでのエステル化を必要とするような別のマロネートを準備し、式（Ｉ）の化合物を提供する。

本発明による方法で実施される全ての変換は、溶剤の存在または不在で実施されることができる。溶剤が使用される場合には、常に、溶剤は、制限のない例として、上記に記載されたようなオルトエステル誘導体およびマロネート誘導体、芳香族化合物（例えば、トルエンまたはキシレン）または炭化水素（例えば、デカンまたはデカリン）のような溶剤を記載することができる。

好ましくは、殊にＲ^１が置換メチル基または置換メチレン基を表わすような化合物（ＩＩ）を含む本発明による方法にとって、熱的転位は、無水条件下で実施される。

更に、本発明は、次の実施例により詳細に記載される。この場合、略記号は、当業界で常用の意味を有し、温度は、摂氏度（℃）で示され；ＮＭＲスペクトルデータは、ＣＤＣｌ_３中で３６０ＭＨｚの機器で記録され、化学的変位は、標準としてのＴＭＳに関連してｐｐｍで示され、カップリング定数Ｊは、Ｈｚで表現され、全ての略記号は、当業界で常用の意味を有している。

実施例１
２−（１−ヒドロキシペンチル）−２−シクロペンテン−１−オンの合成
無水ＴＨＦ（１２ｍｌ）中のシクロペンタノン（１．２３ｇ、１５ｍｍｏｌ）、ペンタナール（１．９４ｇ、２２．５ｍｍｏｌ）、ｒａｃ−１，１′−ビ−２−ナフトール（４２９ｍｇ、１．５ｍｍｏｌ）およびトリブチルホスフィン（６０６ｍｇ、３ｍｍｏｌ）の溶液を、２０℃でアルゴン雰囲気下に３時間攪拌した。次に、この溶液をＳｉＯ_２の短いカラム（シクロヘキサン／Ｅｔ_２Ｏ ６：４）に通過させ、純粋な標題の化合物を９２％の収率で得た。

メチル３−オキソ−２−ペンチリデン−シクロペンタンアセテートの合成
トリメチルオルトアセテート（５ｍｌ、３９．３ｍｍｏｌ）中の２−（１−ヒドロキシペンチル）−２−シクロペンテン−１−オン（７２０ｍｇ、４．２ｍｍｏｌ）およびピバリン酸（１００ｍｇ、０．９８ｍｍｏｌ）の混合物を、ＭｅＯＨを蒸留させながら１１５℃で３時間加熱した。濃縮された反応混合物をバルブ−トゥ−バルブ（bulb-to-bulb）方式で蒸留し、標題の化合物を８８％の収率および６６：３４（Ｚ）／（Ｅ）混合物の形で得た。

Ｚ異性体：

実施例２
本発明による他の化合物の合成
ａ）式（ＩＩ）の化合物を製造するための一般的な方法
ＴＨＦ（シクロペンテノンに対して８００ｍｌ／ｍｏｌ）中のシクロペンテノン（１．０モル等量）、適当なアルデヒド（１．５０モル等量）、１，１′−ビ−２−ナフトール（０．１モル等量）およびｎＢｕ_３Ｐ（０．２モル等量）の溶液を、２０℃でアルゴン雰囲気下に３〜１５時間攪拌する。粗製の反応混合物をＳｉＯ_２の短いカラム（ｃヘキサン／Ｅｔ_２Ｏ ７：３）に通過させ、望ましい生成物を出発アルデヒドおよびｎＢｕ_３Ｐから分離し、ならびに１，１′−ビ−２−ナフトールを形成させる。

ｉ）２−（１−ヒドロキシ−２，２−ジメトキシエチル）−２−シクロペンテン−１−オン
一般的な方法によりグリオキサール−１，１−ジメチルアセタール（ｔＢｕＯＭｅ中の４５％溶液の形で）を出発アルデヒドとして使用して９６％の収率で得た。

ｉｉ）２−[２−（ベンジルオキシ）−１−ヒドロキシエチル]−２−シクロペンテン−１−オン
一般的な方法により（ベンジルオキシ）アセトアルデヒドを出発アルデヒドとして使用して６５％の収率で得た。

ｉｉｉ）２−[２−（エチルオキシ）−１−ヒドロキシエチル]−２−シクロペンテン−１−オン
一般的な方法により２−エチルオキシ−アセトアルデヒドを出発アルデヒドとして使用して２７％の収率で得た。

ｉｖ）２−[（３−エチルビシクロ[２．２．１]ヘプト−５−エン−２−イル）（ヒドロキシ）メチル]−２−シクロペンテン−１−オン
一般的な方法により１．１モル等量のシスエンド／シスエキソ エチルビシクロ[２．２．１]ヘプト−５−エン−２−カルボアルデヒドの６．５：１混合物を出発アルデヒドとして使用して２７％の収率で得た。

ｂ）クライゼン転位のための一般的方法Ｂ
化合物（ＩＩ）（１．０モル当量）、トリメチル−オルトアセテート（化合物（ＩＩ）に対して１７７０ｍｌ／ｍｏｌ）およびピバリン酸（０．１７モル当量）の混合物を、ＭｅＯＨを蒸留させながら１２０℃で３時間加熱した。反応混合物を濃縮させ、バルブ−トゥ−バルブ（bulb-to-bulb）方式で蒸留し、相応する化合物（ＩＩＩ）をＥ：Ｚ混合物として得た。

ｉ）メチル[２−（２，２−ジメトキシエチリデン）−３−オキソシクロペンチル]アセテート
一般的な方法によりａ．ｉ）に記載の化合物（ＩＩ）を出発物質として使用して９６％の収率で得た。反応混合物を濃縮させ、バルブ−トゥ−バルブ（bulb-to-bulb）方式で蒸留し（１８０℃／０．１ミリバール）、標題の化合物を３：２ Ｅ：Ｚ混合物として得た。

ｉｉ）メチル｛２−[２−（ベンジルオキシ）エチリデン]−３−オキソシクロペンチル｝アセテート
一般的な方法によりａ．ｉｉ）に記載の化合物（ＩＩ）を出発物質として使用して６８％の収率で得た。

ｉｉｉ）メチル｛２−[２−（エチルオキシ）エチリデン]−３−オキソシクロペンチル｝アセテート
一般的な方法によりａ．ｉｉｉ）に記載の化合物（ＩＩ）を出発物質として使用して５３％の収率で得た。得られた生成物は、Ｅ異性体およびＺ異性体を１／１の比で含有する混合物である。

ｉｖ）メチル[２−（３エンド−エチルビシクロ[２．２．１]ヘプト−５−エン−２エンド−イル]メチレン]−３−オキソシクロペンチル）アセテートおよびメチル[２−（３エキソ−エチルビシクロ[２．２．１]ヘプト−５−エン−２エキソ−イル]メチレン]−３−オキソシクロペンチル）アセテート
一般的な方法によりａ．ｉｖ）に記載の化合物（ＩＩ）を出発物質として使用して５３％の収率で得た。

ｖ）エチル[２−（３エンド−エチルビシクロ[２．２．１]ヘプト−５−エン−２エンド−イル]メチレン]−３−オキソシクロペンチル）アセテートおよびエチル[２−（３エキソ−エチルビシクロ[２．２．１]ヘプト−５−エン−２エキソ−イル]メチレン]−３−オキソシクロペンチル）アセテート
トリメチル−オルトアセテートの代わりにトリエチル−オルトアセテートを使用し、バルブ−トゥ−バルブ（bulb-to-bulb）方式で蒸留（２００℃／０．１ミリバール）により、標題の化合物を異性体の１／２／３／４混合物（シス−Ｅ／Ｚおよびエンド／エキソ−異性体）として５０％の収率で得た。

Claims (9)

1. 式（Ｉ）
   

   

   ［式中、ＧはＣ＝ＯまたはＣ（ＯＲ）₂基を表わし、Ｒは、別々にＣ₁〜Ｃ₅−アルキル基を表わすかまたは一緒になってＧの炭素原子および酸素原子とともにＣ₃〜Ｃ₇−１，３−ジオキサシクロアルカン環を表わし、
   ａ）Ｒ¹は、ｎ−ブチル基またはＣＨ₂Ｘ、ＣＨＯまたはＣＨ_3-nＺ_n基を表わし、Ｘは、ハロゲン原子または（３ｃ−エチル−ビシクロ［２．２．１］ヘプト−５−エン−２−リル）メチル基を表わし；
   ｎは、１または２であり、Ｚは、Ｃ（ＯＲ）₂、ＯＲ³またはＳＲ³基を表わし；
   Ｒは、先にＧについて定義されたような基を表わし；
   Ｒ³は、別々にＣ₁〜Ｃ₇−ベンジル基、Ｃ₁〜Ｃ₇−アルキル基、Ｃ₁〜Ｃ₇−シクロアルキル基もしくはＣ₁〜Ｃ₇−オキサシクロアルキル基またはＣ₁〜Ｃ₇−アシル基、スルホニル基もしくはシリル基を表わすかまたは一緒になってＲ³に結合されている炭素原子および酸素原子または硫黄原子とともにＣ₃〜Ｃ₇−１，３−ジオキサシクロアルカン環もしくはＣ₃〜Ｃ₇−１，３−ジチアシクロアルカン環を表わし；および
   ｂ）Ｒ²は、直鎖状または分枝鎖状Ｃ₁〜Ｃ₄−アルキル基を表わす］で示される化合物を異性体の任意の１つまたはその混合物の形で製造する方法において、異性体の任意の１つまたはその混合物の形の式（ＩＩ）
   

   

   ［式中、ＧおよびＲ¹は、式（Ｉ）に記載の意味を有する］で示される化合物を式（Ｉ）の化合物に変換することを特徴とする、式（Ｉ）の化合物を異性体の任意の１つまたはその混合物の形で製造する方法。
2. 請求項１に定義されたような式（ＩＩ）の化合物をそれぞれ式ＣＨ₃Ｃ（ＯＲ²）₃もしくはＣＨ₂（ＣＯＯＲ⁴）₂［式中、Ｒ²は、請求項１の式中の定義と同じである］で示されるオルトエステルもしくはマロネートまたはこれらの誘導体と反応させ、それぞれ式（ＩＩＩ）または（ＩＩＩ’）
   

   

   ［式中、Ｇ、Ｒ¹およびＲ²は、請求項１の定義と同じであり、Ｒ⁴は、Ｒ²基またはＳｉ（Ｒ⁵）₃基を表わし、この場合Ｒ⁵は、Ｃ₁〜Ｃ₄−アルキル基である］で示される中間体を得、この中間体をその後に熱的に転位し、場合によっては脱カルボキシル化することによって、変換を実施する、請求項１記載の方法。
3. 式（ＩＩ）の化合物を式ＣＨ₃Ｃ（ＯＲ²）₃［式中、Ｒ²は、請求項１の定義と同じである］で示されるオルトエステルと反応させることによって、変換を実施する、請求項２記載の方法。
4. Ｒ¹は、ｎ−ブチル基またはＣＨ₂Ｘ、ＣＨＯもしくはＣＨ_3-nＺ_n基を表わし、Ｘは、ハロゲン原子を表わし、ｎは、１または２であり、Ｚは、ＯＲ³またはＳＲ³を表わし、ＲおよびＲ³は、請求項１に定義されたような基を表わす、請求項１から３までのいずれか１項に記載の方法。
5. Ｇは、ＣＯ基またはＣ₃〜Ｃ₄−１，３−ジオキサシクロアルカン基を表わし、Ｒ¹は、ｎ−ブチル基、ＣＨ₂ＣｌまたはＣＨ₂Ｂｒ基を表わすかまたは選択的にＣＨ₂ＯＲ³基を表わし、Ｒ³は、Ｃ₁〜Ｃ₇−ベンジル基、Ｃ₁〜Ｃ₇−アルキル基、Ｃ₁〜Ｃ₇−シクロアルキル基またはＣ₁〜Ｃ₇−オキサシクロアルキル基を表わすかまたはＣ₁〜Ｃ₇−アシル基、スルホニル基またはシリル基を表わし、Ｒ²は、メチル基を表わす、請求項４記載の方法。
6. Ｇは、ＣＯ基を表わし、Ｒ¹は、ｎ−ブチル基を表わし、Ｒ²は、メチル基を表わす、請求項４記載の方法。
7. 異性体のいずれか１つまたはその混合物の形の式
   

   

   ［式中、ＧはＣ＝ＯまたはＣ（ＯＲ）₂基を表わし、Ｒ¹は、ＣＨ₂Ｘ、ＣＨＯまたはＣＨ_3-nＺ_n基を表わし、ｎは、１または２であり、Ｘは、ハロゲン原子または（３ｃ−エチル−ビシクロ［２．２．１］ヘプト−５−エン−２−リル）メチル基を表わし、Ｚは、Ｃ（ＯＲ）₂、ＯＲ₃またはＳＲ³基を表わし；
   Ｒは、先にＧについて定義されたような基を表わし；
   Ｒ³は、別々にＣ₁〜Ｃ₇−ベンジル基、Ｃ₁〜Ｃ₇−アルキル基、Ｃ₁〜Ｃ₇−シクロアルキル基もしくはＣ₁〜Ｃ₇−オキサシクロアルキル基またはＣ₁〜Ｃ₇−アシル基、スルホニル基もしくはシリル基を表わすかまたは一緒になってＲ³に結合されている炭素原子および酸素原子または硫黄原子とともにＣ₃〜Ｃ₇−１，３−ジオキサシクロアルカン環もしくはＣ₃〜Ｃ₇−１，３−ジシクロアルカン環を表わす］で示される化合物。
8. ＧがＣＯ基を表わし、Ｒ³がブチル基を表わす、請求項７記載の化合物。
9. 異性体のいずれか１つまたはその混合物の形の式
   

   

   ［式中、Ｇ、Ｒ¹およびＲ²は、請求項１または請求項４から６までのいずれか１項に記載の意味を有する］で示される化合物であり、但し、メチル３−オキソ−２−ペンチリデンシクロペンタンアセテートは、除外するものとする式（Ｉ）の化合物。