醛化合物的制造方法及缩醛化合物与流程

本发明涉及一种3－甲基戊二醛的制造方法及新型缩醛化合物。

背景技术：

3－甲基戊二醛(3－甲基－1,5－戊二醛，以下简称为mgl)是作为感光材料用的固化剂、皮革用鞣剂、合成中间体来说有用的化合物(例如参照专利文献1～3)。作为mgl的制造方法，已知有将通过巴豆醛与甲基乙烯基醚的狄尔斯－阿尔德反应得到的吡喃基醚进行水解的方法(参照非专利文献1及2)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平07－281342号公报

专利文献2：德国专利2137603号公报

专利文献3：日本特开2009－102244号公报

非专利文献

非专利文献1：organicsyntheses，vol.34，p.29(1954)

非专利文献2：organicsyntheses，vol.34，p.71(1954)

技术实现要素：

发明要解决的课题

就上述以往的方法而言，巴豆醛与甲基乙烯基醚的狄尔斯－阿尔德反应的反应性低，需要高温高压的严苛的条件，并且mgl的收率低，因此尚有改善的余地。那么，本发明的目的在于提供在温和条件下收率良好地制造mgl的方法、以及对该方法的实施有用的新型缩醛化合物。

用于解决课题的手段

根据本发明，利用下述[1]～[3]来达成上述目的。

[1]一种3－甲基戊二醛的制造方法，其包括将下述通式(1)所示的化合物(以下称作缩醛化合物(1)。)水解的工序。

[化1]

(r¹、r²分别独立地表示碳数1～6的烷基或者相互连结而表示碳数2～6的亚烷基。)

[2]根据[1]的制造方法，其还包括将下述通式(2)所示的化合物(以下称作缩醛化合物(2)。)加氢甲酰化而得到缩醛化合物(1)的工序。

[化2]

(r³、r⁴分别独立地表示碳数1～6的烷基或者相互连结而表示碳数2～6的亚烷基。)

[3]一种下述通式(3)所示的化合物(以下称作缩醛化合物(3)。)。

[化3]

(r⁵表示碳数2～6的直链亚烷基。)

发明效果

根据本发明，可以提供在温和条件下收率良好地制造mgl的方法、以及对于该方法的实施有用的新型缩醛化合物。

具体实施方式

在本发明中，利用缩醛化合物(1)的水解来制造mgl。

缩醛化合物(1)可适于通过缩醛化合物(2)的加氢甲酰化反应来制造。

在缩醛化合物(1)及缩醛化合物(2)中，r¹～r⁴所表示的碳数1～6的烷基可以为直链状，也可以为支链状，还可以为环状，可列举例如甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、正戊基、环己基等。其中，优选甲基、乙基、正丙基，更优选甲基、乙基。

另外，作为r¹与r²、r³与r⁴相互连结而形成的亚烷基，可列举例如亚乙基、亚正丙基、亚正丁基、亚正戊基、亚正己基、2－甲基亚乙基、1,2－二甲基亚乙基、2－甲基－亚正丙基、2,2－二甲基－亚正丙基、3－甲基－亚正戊基等。其中，优选亚乙基、亚正丙基、2－甲基－亚正丙基、2,2－二甲基－亚正丙基、2－甲基亚乙基、1,2－二甲基亚乙基，更优选亚乙基、亚正丙基、2－甲基－亚正丙基、2,2－二甲基－亚正丙基，特别优选亚乙基、亚正丙基。

(缩醛化合物(2)的制造)

缩醛化合物(2)的制造方法并无限制，可列举例如将3－甲基－3－丁烯－1－醇在与上述的r¹～r⁴对应的醇的存在下进行缩醛化的方法。在此，所使用的3－甲基－3－丁烯－1－醇例如可以按照日本特表2007－525522号或国际专利公开08/037693号记载的方法由异戊二烯醇(isoprenol)来合成。

缩醛化反应即使在无催化剂下也能进行，也可以根据需要使用酸催化剂。作为所使用的酸，并无特别限定，可列举例如：硫酸、磷酸、硝酸、盐酸、硼酸等无机酸及其盐；甲酸、乙酸、丙酸、草酸、甲烷磺酸、对甲苯磺酸、对甲苯磺酸吡啶鎓等有机酸及其盐；阳离子交换树脂、二氧化硅氧化铝、沸石、活性白土等固体酸等。

上述的催化剂的使用量根据所使用的酸的种类、水的量而不同，若列举使用盐酸的情况的例子，则优选按照氯化氢分子换算而以反应溶液的0.00001质量％～10质量％的范围来使用，更优选为0.0001质量％～5质量％的范围。若不足0.00001质量％，则大多无法得到充分的反应速度，在以超过10质量％的量来使用的情况下，中和时的碱的使用量增加，后处理工序的负荷增大。

缩醛化反应可以利用间歇式、连续式中的任一方法来实施。另外，也可以采用在反应的同时将在3－甲基－3－丁烯－1－醇转化为缩醛化合物(2)时生成的水抽出至体系外的方式。反应后可以根据需要除去酸催化剂后再用于下一反应，也可以利用蒸馏等通常的纯化方法来纯化。

在缩醛化合物(2)中，从容易制造等出发，特别优选下述缩醛化合物(3)。予以说明，该缩醛化合物(3)为新型化合物。

[化4]

(r⁵表示碳数2～6的直链亚烷基。)

(缩醛化合物(1)的制造)

缩醛化合物(1)适于通过将缩醛化合物(2)加氢甲酰化的方法来得到。

加氢甲酰化反应通过使缩醛化合物(2)在第8～10族金属化合物及根据需要的配位体的存在下与一氧化碳及氢发生反应来进行。

作为上述第8～10族金属化合物，可列举例如铑化合物、钴化合物、钌化合物、铁化合物等。作为铑化合物，可列举例如rh(acac)(co)2、rh(acac)3、rhcl(co)(pph3)2、rhcl(pph3)3、rhbr(co)(pph3)2、rh4(co)12、rh6(co)16等。作为钴化合物，可列举例如hco(co)3、hco(co)4、co2(co)8、hco3(co)9等。作为钌化合物，可列举例如ru(co)3(pph3)2、rucl2(pph3)3、rucl3(pph3)3、ru3(co)12等。另外，作为铁化合物，可列举例如fe(co)5、fe(co)4pph3、fe(co)4(pph3)2等。其中，优选使用容易选择较温和的反应条件的铑化合物，从获得容易性的观点出发，特别优选使用rh(acac)(co)2、rh(acac)3。

第8～10族金属化合物的使用量优选按照金属原子换算而相对于反应混合液每1升为0.0001～100微摩尔的范围，更优选为0.005～10微摩尔的范围。若第8～10族金属化合物的使用量按照金属原子换算而相对于反应混合液每1升为不足0.0001微摩尔，则存在使反应速度变得极慢的倾向，并且，即使超过100微摩尔，也无法得到与之相应的效果，只会使催化剂成本增大。

作为所使用的配位体，并无特别限定，可以使用现有公知的配位体。作为此种配位体的例子，可以使用例如下述通式(4)～(6)所示的化合物、亚磷酰胺(phosphoramidites)(国际公开第03/018192号、国际公开第02/083695号、国际公开第04/026803号、国际公开第06/045597号、国际公开第03/06642号、国际公开第00/005641号、国际公开第99/65606号、国际公开第99/46044号)、具有特定的交联结构的亚磷酸酯(国际公开第95/00525号、国际公开第01/58589号)、具有特定的取代基的膦(国际公开第03/053571号、国际公开第03/053572号、国际公开第09/059963号、国际公开第00/69801号)、磷杂苯(phosphabenzene)(国际公开第97/46507号、国际公开第00/55164号)、具有特定的交联结构的膦(国际公开第01/85661号)等。

具体而言，例如可以使用日本特表2007－506691号的9～40页中记载的化合物。

配位体可以分别单独使用，也可以并用2种以上。

[化5]

(r⁶～r⁸分别独立地表示可以具有取代基的碳数1～24的烃基，也可以彼此连结。)

[化6]

(r⁹～r¹¹分别独立地表示可以具有取代基的碳数1～24的烃基，也可以彼此连结。)

[化7]

(r¹²、r¹³、r¹⁵、r¹⁶分别独立地表示可以具有取代基的碳数1～40的烃基，r¹²与r¹³、r¹⁵与r¹⁶可以彼此连结。r¹⁴表示碳数1～40的可以具有取代基的烃交联基。)

上述通式(4)及通式(5)中，r⁶～r¹¹分别独立地表示的可以具有取代基的碳数1～24的烃基可以为直链状，也可以为支链状，还可以为环状，可列举例如：甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、正戊基、环己基等烷基；苯基、萘基、蒽基等芳基等。其中，优选苯基、萘基。

上述烃基只要不阻碍加氢甲酰化反应，则可以具有任意的取代基，可列举烷基、芳基、烷氧基、甲硅烷基、氨基、酰基、羧基、酰氧基、酰胺基、－so3m(其中，m表示无机或有机阳离子)等离子性基团、磺酰基、卤素、硝基、氰基、氟烷基、羟基等。

作为本发明中被用作配位体的通式(4)所示的化合物，可列举例如三(2－甲基苯基)亚磷酸酯、三(2,6－二甲基苯基)亚磷酸酯、三(2－异丙基苯基)亚磷酸酯、三(2－苯基苯基)亚磷酸酯、三(2－叔丁基苯基)亚磷酸酯、三(2－叔丁基－5－甲基苯基)亚磷酸酯、三(2,4－二－叔丁基苯基)亚磷酸酯、二(2－甲基苯基)(2－叔丁基苯基)亚磷酸酯、二(2－叔丁基苯基)(2－甲基苯基)亚磷酸酯等，但是并不限定于此。其中，在将本发明进行工业实施的方面，优选三(2－叔丁基苯基)亚磷酸酯、三(2－叔丁基－5－甲基苯基)亚磷酸酯、三(2,4－二－叔丁基苯基)亚磷酸酯。

另外，在通式(4)中，可列举以下的r⁶～r⁸相互连结的化合物的具体例，但是并不限定于此。

[化8]

作为在本发明中被用作配位体的通式(5)所示的化合物，可列举例如三苯基膦、三(对甲苯基)膦、三(对甲氧基苯基)膦、三(对氟苯基)膦、三(对氯苯基)膦、三(二甲基氨基苯基)膦、丙基二苯基膦、叔丁基二苯基膦、正丁基二苯基膦、正己基二苯基膦、环己基二苯基膦、二环己基苯基膦、三环己基膦、三苄基膦、磺化三苯基膦、(三－间磺酰基)膦及(间磺酰基)二苯基膦等的碱金属盐及碱土金属盐等，但是并不限定于此。

在通式(4)、(5)所示的化合物中，优选电子参数(electronicparameter：ν－values)为2080～2090cm^－1且空间参数(stericparameter：θ－values)被包含在135～190°的范围内的化合物。上述2种参数为依据文献〔c.a.tolman，chem.rev.，177,313(1977)〕的记载所定义的值，电子参数是以在二氯甲烷中所测定的ni(co)3l(l为磷配位体)的co的a1红外吸收光谱的振动数来定义的参数，另外，空间参数是以按照包围在距离磷原子的中心为2.28埃的位置与磷键合的基团的处于最外侧的原子的范德瓦尔斯半径(vanderwaalsradius)的方式描绘的圆锥的顶角来定义的参数。

上述通式(6)中，r¹²、r¹³、r¹⁵、r¹⁶分别独立表示的可以具有取代基的碳数1～40的烃基可以为直链状，也可以为支链状，还可以为环状，可列举例如：甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、正戊基、环己基等烷基；苯基、萘基、蒽基等芳基。其中，优选苯基、萘基。

上述烃基只要不阻碍加氢甲酰化反应，则可以具有任意的取代基，可列举：烷基、芳基、烷氧基、甲硅烷基、氨基、酰基、羧基、酰氧基、酰胺基、－so3m(其中，m表示无机或有机阳离子)等离子性基团、磺酰基、卤素、硝基、氰基、氟烷基、羟基等。

作为相互连结的r¹²与r¹³、r¹⁵与r¹⁶、以及r¹⁴，可列举例如亚烷基、亚环烷基、亚苯基、亚萘基、下述通式(7)所示的2价交联基等。

[化9]

－r¹⁷m－ar¹－(ch2)x－qp－(ch2)y－ar²－r¹⁸n－(7)

(r¹⁷、r¹⁸分别独立地表示可以具有取代基的碳数1～6的亚烷基，ar¹、ar²分别独立地表示可以具有取代基的亚芳基，m、n、p、x、y分别表示0或1，q表示选自－cr¹⁹r²⁰－、－o－、－s－、－nr²¹－、－sir²²r²³－及－co－中的二价的交联基。r¹⁹～r²³分别独立地表示氢、碳数1～12的可以具有取代基的烷基、苯基、甲苯基、甲氧苄基中的任一种。)

作为上述亚烷基，可列举例如亚乙基、三亚甲基、四亚甲基、五亚甲基、下述式所示的基团等。

[化10]

(式中，波线表示连结部位。)

作为上述亚环烷基，可列举例如亚环丙基、1,2－亚环戊基、1,3－亚环戊基、1,2－亚环己基、1,3－亚环己基、1,4－亚环己基等。

作为上述亚苯基，可列举例如1,2－亚苯基、1,3－亚苯基、1,4－亚苯基等。

作为上述亚萘基，可列举例如1,2－亚萘基、1,8－亚萘基等。

相互连结的r¹²与r¹³、r¹⁵与r¹⁶、以及r¹⁴均可以具有取代基，作为该取代基，可列举例如：甲基、乙基、丙基、丁基、戊基等优选碳数1～5的烷基；甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基等优选碳数1～4的烷氧基；苯基、萘基等芳基等。

通式(7)中，作为r¹⁷、r¹⁸所表示的可以具有取代基的碳数1～6的亚烷基，可列举例如亚乙基、亚正丙基、亚正丁基、亚正戊基、亚正己基、2－甲基－亚乙基、1,2－二甲基亚乙基、2－甲基－亚正丙基、2,2－二甲基－亚正丙基、3－甲基－亚正戊基等。作为ar¹、ar²所表示的亚芳基，可列举亚苯基、亚萘基、亚蒽基等。作为r¹⁹～r²³所表示的碳数1～12的可以具有取代基的烷基，可列举例如甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、正戊基、环己基。

上述的r¹⁷～r²³及ar¹、ar²只要不阻碍加氢甲酰化反应，则可以具有任意的取代基，可列举烷基、芳基、烷氧基、甲硅烷基、氨基、酰基、羧基、酰氧基、酰胺基、－so3m(其中，m表示无机或有机阳离子)等离子性基团、磺酰基、卤素、硝基、氰基、氟烷基、羟基等。

作为通式(6)所示的化合物，可列举例如以下所示的化合物，但是并不限定于此。

[化11]

[化12]

[化13]

[化14]

[化15]

[化16]

[化17]

[化18]

在上述的配位体中，从反应速度的观点出发，特别优选式(4)所示的化合物。

配位体的使用量并无特别限制，按照配位体中的配位性原子换算，相对于第8～10族金属化合物中的金属1摩尔优选为1～1000摩尔的范围，更优选为2～500摩尔的范围，从反应速度的观点出发，进一步优选为3～200摩尔的范围。在配位体的使用量按照配位体中的配位性原子换算相对于第8～10族金属化合物中的金属1摩尔为不足2摩尔的情况下，有损催化剂的稳定性，另外，在超过1000摩尔的情况下，存在使反应速度变小的倾向。

加氢甲酰化反应可以在溶剂的存在下或不存在下进行。作为该溶剂，可列举例如：戊烷、己烷、庚烷、辛烷、壬烷、癸烷、环己烷等饱和脂肪族烃；苯、甲苯、乙苯、丙苯、二甲苯、乙基甲苯等芳香族烃；异丙醇、异丁醇、异戊醇、新戊醇、乙二醇、1,2－丙二醇、1,3－丙二醇、1,2－丁二醇、1,4－丁二醇、二乙二醇、三乙二醇等醇；二甲醚、乙基甲基醚、二乙基醚、二丙基醚、丁基甲基醚、叔丁基甲基醚、二丁基醚、乙基苯基醚、二苯基醚、四氢呋喃、1,4－二噁烷、二乙二醇二甲醚、三乙二醇二甲醚、四乙二醇二甲醚等醚；丙酮、乙基甲基酮、甲基异丙基酮、二乙基酮、乙基丙基酮、二丙基酮等酮等。这些溶剂可以单独使用1种，也可以并用2种以上。在使用溶剂的情况下，溶剂的使用量并无特别限制，相对于反应混合液全体通常优选为1～90质量％的范围。

加氢甲酰化反应的反应温度优选为40～170℃的范围，从抑制催化剂失活的观点出发，更优选为50～150℃的范围。另外，反应压力优选为0.01～15mpa(表压)的范围、更优选为0.5～10mpa(表压)的范围。反应时间通常为0.5～20小时的范围、优选为0.5～10小时的范围。

加氢甲酰化反应的实施方法并无特别限制，例如在一氧化碳：氢＝1：1(摩尔比)的混合气体的存在下投入缩醛化合物(2)，边搅拌边供给配位体、第8～10族金属化合物及溶剂的混合溶液，在规定温度、规定压力下使其反应规定时间。

反应可以使用搅拌型反应槽、循环型反应槽、气泡塔型反应槽等以间歇方式或连续方式来进行。若需要的话，可以从反应后的反应液中回收未反应的缩醛化合物(2)，边使其在反应器中再循环边进行反应。连续方式可以利用单一反应器或者串联或并列的多个反应器来实施。

从利用上述方法得到的反应混合液中分离和纯化缩醛化合物(1)的方法并无特别限制，可以应用在通常的有机化合物的分离和纯化中所使用的方法。例如在减压下从反应混合液中蒸馏除去溶剂或碱性物质等后，将残留物在减压下蒸馏，由此可以取得高纯度的缩醛化合物(1)。另外，可以在该蒸馏之前通过实施蒸发、萃取、吸附等方法来分离配位体及第8～10族金属化合物。分离的配位体及第8～10族金属化合物可以再度用于加氢甲酰化反应。

(mgl的制造)

接着，对通过将缩醛化合物(1)水解而得到mgl的方法进行说明。mgl可以通过使缩醛化合物(1)与水反应而得到。与水的反应可以无催化剂，也可以根据需要使用酸作为催化剂。作为所使用的酸，并无特别限定，可列举例如：硫酸、磷酸、硝酸、盐酸、硼酸等无机酸及其盐；甲酸、乙酸、丙酸、草酸、甲烷磺酸、对甲苯磺酸、对甲苯磺酸吡啶鎓等有机酸及其盐；阳离子交换树脂、二氧化硅氧化铝、沸石、活性白土等固体酸等。

上述的酸的使用量根据所使用的酸的种类或水的量而不同，若列举使用盐酸的情况的例子，则优选以反应液的0.0001质量％～10质量％的范围来使用，更优选为0.001质量％～5质量％的范围。若不足0.0001质量％，则大多无法得到充分的反应速度，在以超出10质量％的量来使用的情况下，在中和时的碱的使用量增加，后处理工序的负荷增大。

所使用的水的量并无特别限制，通常相对于缩醛化合物(1)为0.1～10000质量倍、优选为0.2～5000质量倍、更优选为0.3～1000质量倍。在不足0.1质量倍的情况下，大多无法得到充分的收率，在以超出10000质量倍的量来使用的情况下，存在使回收目标物所需的能量增大的倾向。

反应可以在溶剂的存在下或非存在下进行。所使用的溶剂并无特别限制，可列举：四氢呋喃、二乙基醚、二异丙基醚、叔丁基甲基醚、甲基四氢吡喃、乙二醇二甲醚等醚；己烷、庚烷、环己烷、甲苯、二甲苯、均三甲苯等脂肪族或芳香族烃；丙酮、甲基异丙基酮、甲基异丁基酮等酮等。它们可以单独使用1种，也可以并用2种以上。溶剂的使用量并无特别限制。

反应时间并无特别限制，但通常为5秒以上、优选为1分钟以上、更优选为10分钟以上。对反应温度并无特别限制，但通常为－20℃～350℃、优选为0℃～250℃、更优选为10℃～100℃。

利用上述方法得到的反应混合液中的mgl可以根据需要进行分离和纯化。分离和精制方法并无特别限制，可以应用通常的有机化合物的分离和纯化中所使用的方法。例如在减压下从反应混合液中蒸馏除去溶剂、因水解而生成的醇等后，将残留物在减压下蒸馏，由此可以取得高纯度的mgl。另外，可以在该蒸馏之前通过实施中和、吸附、清洗等方法来除去酸。为了避免多聚物化，也可以将所得的mgl根据需要用水等溶剂稀释后进行保存。

实施例

以下，利用实施例等对本发明进行具体说明，但是本发明并不受以下例子的任何限定。

(实施例1化合物a的合成)

[化19]

取环己烷1390g、乙二醇618.0g(9.96mol)、硫酸0.3g(3.1mmol)至反应容器中，加热至90℃。边利用共沸脱水将所生成的水除去至体系外，边用4小时滴加3－甲基－3－丁烯－1－醇686.0g(8.16mol)。滴加结束后，在90℃搅拌1小时后，将反应混合液冷却至室温，用甲醇钠进行中和。在减压下从所得的反应液中蒸馏除去溶剂后，进行蒸馏纯化，由此得到目标化合物a969.0g(7.56mmol、收率92.6％)。

¹h－nmr(400mhz、cdcl3、tms)δ:1.805(s,3h)、2.382(d,2h)、3.843－4.008(m,4h)、4.828(q,1h)、4.868(t,1h)、4.982(t,1h)(实施例2化合物b的合成)

[化20]

[化21]

制备使双亚磷酸酯a1.08g及rh(acac)(co)214.2mg溶解于甲苯100ml所得的溶液[铑原子：磷原子＝1：20(摩尔比)]。在氮气气氛下，向具备气体引入口及取样口的电磁搅拌式高压釜中加入化合物a45ml及上述制备的催化剂液10ml(反应体系内的铑化合物浓度：0.1mmol/l)，利用一氧化碳：氢＝1：1(摩尔比)的混合气体使高压釜内达到8mpa(表压)后，边搅拌边将高压釜内的温度升温至130℃，使其反应4小时。予以说明，反应中频繁地供给一氧化碳：氢＝1：1(摩尔比)的混合气体，使反应体系内的压力保持一定。将所得的反应液用气相色谱进行了分析，结果化合物a的转化率为90.0％、化合物b的选择率为97.0％。

(实施例3化合物b的合成)

代替双亚磷酸酯a而使用三(2,4－二－叔丁基苯基)亚磷酸酯3.56g，使铑原子：磷原子＝1：100(摩尔比)，并且使反应时间为2小时，除此以外，与实施例2同样地实施反应。化合物a的转化率为99.2％、化合物b的选择率为94.3％。

(实施例4化合物b的合成)

代替双亚磷酸酯a而使用三苯基膦1.44g，使铑原子：磷原子＝1：100(摩尔比)，并且使反应时间为3.5小时，除此以外，与实施例2同样地实施反应。化合物a的转化率为80.0％、化合物b的选择率为94.1％。

(实施例5mgl的合成)

在三口烧瓶中投入1mol/l的盐酸636.4mg(盐酸0.64mmol、23.3mg)、蒸馏水600ml及化合物b100.8g(636.9mmol)，在氮气气氛下且在60℃搅拌3.5小时。将所得的反应液利用气相色谱进行了分析，结果化合物b的转化率为97.2％、mgl的选择率为99.8％。将反应液冷却至室温后，用碳酸氢钠进行中和，并用乙酸乙酯600ml萃取3次。合并所得的有机层，将溶剂减压蒸馏除去后，进行蒸馏纯化，由此得到mgl65.8g(576.4mmol、收率90.5％)。

产业上的可利用性

利用本发明得到的3－甲基戊二醛(mgl)是作为感光材料用的固化剂、皮革用鞣剂、合成中间体来说有用的化合物。