Process for producing tetrahydropyran-4-one and pyran-4-one
專利匯可以提供Process for producing tetrahydropyran-4-one and pyran-4-one專利檢索，專利查詢，專利分析的服務(wù)。并且PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a process for producing tetrahydropyran-4-one. SOLUTION: The process for producing tetrahydropyran-4-one, which is represented by formula (1), is characterized by reacting at least one of dihydropyran-4-one and pyran-4-one, which are represented by formula (2) with hydrogen in a mixed solvent comprising an aprotic solvent and an alcohol solvent in the presence of a metal catalyst. In the formula, the combination of a symbol which combines a solid line and dotted line indicates a single bond or double bond. COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT，下面是Process for producing tetrahydropyran-4-one and pyran-4-one專利的具體信息內(nèi)容。
で示されるジヒドロピラン-4-オン及びピラン-4-オンの少なくとも一種と水素とを、パラジウム、白金及びニッケルからなる群より選ばれる少なくともひとつの金屬原子を含む金屬觸媒の存在下、脂肪族炭化水素類、芳香族炭化水素類、カルボン酸エステル類、エーテル類、又はそれらの混合物から選択される非プロトン性溶媒とアルコール溶媒の混合溶媒中で反応させることを特徴とする、式（１）：
で示されるテトラヒドロピラン-4-オンの製法。
で示されるピラン-4-オンである請(qǐng)求の範(fàn)囲第１項(xiàng)記載のテトラヒドロピラン-4-オンの製法。
式中、Ｒ １は、アルキル基を表す、なお、二つのＲ １は互いに結(jié)合して環(huán)を形成していてもよい、
で示される5,5-ジアルコキシ-3-オキソペンタナール若しくは1,1,5,5-テトラメトキシペンタン-3-オン、1,5-ジメトキシ-1,4-ペンタンジエン-3-オン及び1,1,5-トリメトキシペンタン-4-エン-3-オンから選択されるその等価體、又はそれらの塩に酸を反応させて得られるものである請(qǐng)求の範(fàn)囲第４項(xiàng)記載のテトラヒドロピラン-4-オンの製法。
式中、Ｒ １は、前記と同義である、
で示される1,1-ジアルコキシブタン-3-オンと式（５）：
式中、、Ｒ ２は、アルキル基を表す、
で示されるギ酸エステルとを、有機(jī)溶媒中で反応させて得られるものである請(qǐng)求の範(fàn)囲第５項(xiàng)記載のテトラヒドロピラン-4-オンの製法。
式中、Ｒ １は、前記と同義である、
で示される1,1,5,5-テトラアルコキシペンタン-3-オンを環(huán)化反応させて得られるものである請(qǐng)求の範(fàn)囲第４項(xiàng)記載のテトラヒドロピラン-4-オンの製法。
式中、Ｒ １は、前記と同義である、
で示される1,1-ジアルコキシブタン-3-オンと式（５）：
式中、Ｒ ２は、前記と同義である、
で示されるギ酸エステルとを、有機(jī)溶媒中で反応させて、式（３）：
式中、Ｒ １は、前記と同義である、
で示される5,5-ジアルコキシ-3-オキソペンタナールの塩又は1,1,5,5-テトラメトキシペンタン-3-オン、1,5-ジメトキシ-1,4-ペンタンジエン-3-オン及び1,1,5-トリメトキシペンタン-4-エン-3-オンから選択されるその等価體の塩を得、次いで、これに酸を反応させることにより得られるものである請(qǐng)求の範(fàn)囲第４項(xiàng)記載のテトラヒドロピラン-4-オンの製法。
式中、Ｒ １は、アルキル基を表す、なお、二つのＲ １は互いに結(jié)合して環(huán)を形成していてもよい、
で示される1,1-ジアルコキシブタン-3-オンと式（５）：
式中、Ｒ ２は、アルキル基を表す、
で示されるギ酸エステルとを、有機(jī)溶媒中で反応させて、式（３）：
式中、Ｒ １は、前記と同義である、
で示される5,5-ジアルコキシ-3-オキソペンタナールの塩又は1,1,5,5-テトラメトキシペンタン-3-オン、1,5-ジメトキシ-1,4-ペンタンジエン-3-オン及び1,1,5-トリメトキシペンタン-4-エン-3-オンから選択されるその等価體の塩を得、更に、これに酸を反応させて、式（２'）：
で示されるピラン-4-オンを主成分とする粗生成物を製造する環(huán)化反応工程、
（Ｂ）次いで、パラジウム、白金及びニッケルからなる群より選ばれる少なくともひとつの金屬原子を含む金屬觸媒の存在下、ピラン-4-オンを主成分とする粗生成物と水素とを、脂肪族炭化水素類、芳香族炭化水素類、カルボン酸エステル類、エーテル類、又はそれらの混合物から選択される非プロトン性溶媒とアルコール溶媒の混合溶媒中で反応させて、式（１）：
で示されるテトラヒドロピラン-4-オンを製造する還元反応工程、
の二つの工程を含んでなることを特徴とする、テトラヒドロピラン-4-オンの製造方法。
本発明は、ピラン-4-オン及びテトラヒドロピラン-4-オンを製造する方法に関する。 ピラン-4-オン及びテトラヒドロピラン-4-オンは、醫(yī)薬?農(nóng)薬等の原料や合成中間體として有用な化合物である。
従來、ピラン-4-オンを製造する方法としては、例えば、ナトリウムメトキシドの存在下、エーテル中にて、4-メトキシ-3-ブテン-2-オンとギ酸メチルとを反応させてホルミル誘導(dǎo)體のナトリウム塩を析出させ、次いで、これに塩化水素のメタノール溶液を反応させた後に中和及び減圧蒸留して、1,5,5-トリメトキシ-1-ペンテン-3-オンを主成分とする混合物を得、更に、濃塩酸中で一晩放置した後に中和及び抽出して、ピロン-4-オンを製造する方法が知られている（例えば、特許文獻(xiàn)１參照）。 しかしながら、この方法では、中間體であるホルミル誘導(dǎo)體のナトリウム塩を一旦析出させなければならず、又、取り扱いの難しい塩化水素のメタノール溶液を使用しなければならない上に、反応操作が繁雑で、且つ反応時(shí)間が極めて長(zhǎng)い等、ピラン-4-オンの工業(yè)的な製法としては不利であった。
更に、ピラン-4-オンからテトラヒドロピラン-4-オンを製造する方法としては、例えば、ラネーニッケルの存在下、ピラン-4-オンと水素とを、常圧下、エタノール中にて室溫で3時(shí)間反応させて、収率58％でテトラヒドロピラン-4-オンを製造する方法（例えば、非特許文獻(xiàn)１參照）や、パラジウム／炭酸スカンジウムの存在下、ピラン-4-オンと水素とを、加圧下、メタノール中にて20℃で30分間反応させて、収率75％でテトラヒドロピラン-4-オンを製造する方法（例えば、非特許文獻(xiàn)２參照）が開示されている。
しかしながら、ピラン-4-オンを製造する方法においては、中間體であるホルミル誘導(dǎo)體のナトリウム塩を一旦析出させなければならず、又、取り扱いの難しい塩化水素のメタノール溶液を使用しなければならない上に、反応操作が繁雑で、且つ反応時(shí)間が極めて長(zhǎng)いという問題があり、又、ピラン-4-オンからテトラヒドロピラン-4-オンを製造する方法においては、目的物の収率向上のために、觸媒活性の調(diào)整を行わなければならない等の細(xì)かい操作が必要であり、テトラヒドロピラン-4-オンの工業(yè)的な製法としては不利であった。
Bulletin de la Societe Chimique de France,1959,36. Helv.Chim.Acta.,31,65(1948)
本発明の課題は、即ち、上記問題點(diǎn)を解決し、安価な原料より、簡(jiǎn)便な方法によって、高収率でピラン-4-オンを得る、工業(yè)的に好適なピラン-4-オンの製造法を提供することである。
本発明の別の課題は、即ち、上記問題點(diǎn)を解決し、簡(jiǎn)便な方法によって、ピラン-4-オンから高収率でテトラヒドロピラン-4-オンを得る、工業(yè)的に好適なテトラヒドロピラン-4-オンの製法を提供することである。
第１の発明は、式（２）：
で示されるジヒドロピラン-4-オン及びピラン-4-オンの少なくとも一種と水素とを、（ａ）金屬觸媒の存在下、非プロトン性溶媒とアルコール溶媒の混合溶媒中、又は（ｂ）含水金屬觸媒を脫水処理させた無水金屬觸媒の存在下、疎水性有機(jī)溶媒中で反応させることを特徴とする、式（１）：
で示されるテトラヒドロピラン-4-オンの製法を提供するものである。
第２の発明は、（Ａ）塩基の存在下、式（７）：
式中、Ｒ
１は、アルキル基を表す、なお、二つのＲ
１は互いに結(jié)合して環(huán)を形成していてもよい、
で示される1,1-ジアルコキシブタン-3-オンと式（５）：
式中、Ｒ
２は、アルキル基を表す、
で示されるギ酸エステルとを、有機(jī)溶媒中で反応させて、式（３）：
式中、Ｒ
１は、前記と同義である、
で示される5,5-ジアルコキシ-3-オキソペンタナールの塩又はその等価體の塩を得、更に、これに酸を反応させて、式（２'）：
で示されるピラン-4-オンを主成分とする粗生成物を製造する環(huán)化反応工程、
（Ｂ）次いで、金屬觸媒の存在下、ピラン-4-オンを主成分とする粗生成物と水素とを、
（ａ）非プロトン性溶媒とアルコール溶媒の混合溶媒中、又は（ｂ）含水金屬觸媒を脫水処理させた無水金屬觸媒の存在下、疎水性溶媒中で反応させて式（１）：
で示されるテトラヒドロピラン-4-オンを製造する還元反応工程、
の二つの工程を含んでなることを特徴とする、テトラヒドロピラン-4-オンの製造方法に関する。
第３の発明は、式（３）：
式中、Ｒ
１は、前記と同義である、
で示される5,5-ジアルコキシ-3-オキソペンタナールの塩又はその等価體の塩に、酸を反応させることを特徴とする、式（２'）：
で示されるピラン-4-オンの製法に関する。
第４の発明は、塩基の存在下、式（７）：
式中、Ｒ
１は、前記と同義である、
で示される1,1-ジアルコキシブタン-3-オンと式（５）：
式中、Ｒ
２は、前記と同義である、
で示されるギ酸エステルとを、有機(jī)溶媒中で反応させることを特徴とする、式（３）：
式中、Ｒ
１は、前記と同義である、
で示される5,5-ジアルコキシ-3-オキソペンタナールの塩又はその等価體の塩の製法に関する。
第５の発明は、酸の存在下、式（６）：
式中、Ｒ
１は、前記と同義である、
で示される1,1,5,5-テトラアルコキシペンタン-3-オンを環(huán)化反応させることを特徴とする、式（２'）：
で示されるピラン-4-オンの製法に関する。
第６の発明は、式（２）で示される化合物のうち、式（２'）：
で示されるピラン-4-オンを、水素と、金屬觸媒の存在下、非プロトン性溶媒とアルコール溶媒の混合溶媒中、反応させることを特徴とする式（２”）：
で示されるジヒドロピラン-4-オンの製法に関する。
第７の発明は、式（３）：
式中、Ｒ
１は、前記と同義である、
で示される5,5-ジアルコキシ-3-オキソペンタナールのナトリウム塩又はその等価體のナトリウム塩に関する。
本発明により、簡(jiǎn)便な方法によって、ピラン-4-オンから高収率でテトラヒドロピラン-4-オンを得る、工業(yè)的に好適なテトラヒドロピラン-4-オンの製法を提供することが出來る。
また、本発明により、安価な原料より、簡(jiǎn)便な方法によって、高収率でピラン-4-オンを得る、工業(yè)的に好適なピラン-4-オンの製造法を提供することが出來る。
第１の発明は、式（２）：
で示されるジヒドロピラン-4-オン及びピラン-4-オンの少なくとも一種と水素とを、
（ａ）金屬觸媒の存在下、非プロトン性溶媒とアルコール溶媒の混合溶媒中、又は（ｂ）含水金屬觸媒を脫水処理させた無水金屬觸媒の存在下、疎水性有機(jī)溶媒中で反応させることにより、式（１）：
で示されるテトラヒドロピラン-4-オンを製造する方法である。
本発明の反応において使用する（ａ）の金屬觸媒としては、パラジウム、白金及びニッケルからなる群より選ばれる少なくともひとつの金屬原子を含むものであり、具體的には、例えば、パラジウム／炭素、パラジウム／硫酸バリウム、水酸化パラジウム／白金、白金／炭素、硫化白金／炭素、パラジウム-白金／炭素、酸化白金、ラネーニッケル等が挙げられる。 なお、これらの金屬觸媒は、単獨(dú)又は二種以上を混合して使用しても良い。
前記金屬觸媒の使用量は、金屬原子換算で、ピラン-4-オン及び／又はジヒドロピラン-4-オン1モルに対して、好ましくは0.0001?5モル、より好ましくは0.0002?1モル、更に好ましくは0.0005?0.5モル、最も好ましくは0.001?0.1モルである。
第１の発明の反応（ａ）において使用する水素の量は、ピラン-4-オン及び／又はジヒドロピラン-4-オン1モルに対して、好ましくは0.5?20モル、より好ましくは1.1?10モル、更に好ましくは2.1?5モルである。
第１の発明の反応において使用する（ａ）の混合溶媒とは、非プロトン性溶媒とアルコール溶媒との混合溶媒であり、混合溶媒中のアルコール溶媒は、好ましくは1?95容量％、更に好ましくは5?90容量％である。 又、前記混合溶媒の使用量は、反応液の均一性や攪拌性によって適宜調(diào)節(jié)するが、ピラン-4-オン及び／又はジヒドロピラン-4-オン1gに対して、好ましくは0.5?50g、更に好ましくは1?20gである。
前記非プロトン性溶媒としては、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、シクロヘキサン等の脂肪族炭化水素類；塩化メチレン、ジクロロエタン等のハロゲン化脂肪族炭化水素類；ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類；クロロベンゼン、ジクロロベンゼン等のハロゲン化芳香族炭化水素類、酢酸メチル、酢酸エチル等のカルボン酸エステル類；ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジメトキシエタン等のエーテル類が挙げられが、好ましくは芳香族炭化水素類、更に好ましくはトルエン、キシレンが使用される。 なお、これらの非プロトン性溶媒は、単獨(dú)又は二種以上を混合して使用しても良い。
前記アルコール溶媒としては、メタノール、エタノール、n-プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、t-ブチルアルコールが挙げられる。 なお、これらのアルコール溶媒は、単獨(dú)又は二種以上を混合して使用しても良い。
第１の発明の反応は、例えば、水素ガス雰囲気にて、ピラン-4-オン及び／又はジヒドロピラン-4-オン、金屬觸媒、非プロトン性溶媒及びアルコール溶媒を混合し、攪拌しながら反応させる等の方法によって行われる。 その際の反応溫度は、好ましくは0?100℃、更に好ましくは5?60℃であり、反応圧力は、好ましくは0.1?10MPa、更に好ましくは0.1?1MPaである。
第１の発明の反応において使用する（ｂ）の含水金屬觸媒としては、前記（ａ）と同様パラジウム、白金及びニッケルからなる群より選ばれる少なくともひとつの金屬原子を含むものであり、具體的には、例えば、パラジウム／炭素、パラジウム／硫酸バリウム、水酸化パラジウム／白金、白金／炭素、硫化白金／炭素、パラジウム-白金／炭素、酸化白金、ラネーニッケル等が挙げられる。 なお、これらの含水金屬觸媒は、単獨(dú)又は二種以上を混合して使用しても良く、安全性の面から水に懸濁させた狀態(tài)でも良い。
前記含水金屬觸媒の使用量は、金屬原子換算で、ピラン-4-オン及び／又はジヒドロピラン-4-オン1モルに対して、好ましくは0.0001?5モル、更に好ましくは0.0002?1モルである。
第１の発明の反応（ｂ）において使用する水素の量は、ピラン-4-オン及び／又はジヒドロピラン-4-オン1モルに対して、好ましくは0.5?20モル、より好ましくは1.1?10モル、更に好ましくは1.1?5モルである。
第１の発明の反応において使用する（ｂ）の疎水性有機(jī)溶媒としては、例えば、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、シクロヘキサン等の脂肪族炭化水素類；塩化メチレン、ジクロロエタン等のハロゲン化脂肪族炭化水素類；ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類；クロロベンゼン、ジクロロベンゼン等のハロゲン化芳香族炭化水素類；酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル等のカルボン酸エステル類；ジエチルエーテル等のエーテル類が挙げられるが、好ましくは脂肪族炭化水素類及び／又は芳香族炭化水素類が使用される。 なお、これらの疎水性有機(jī)溶媒は、単獨(dú)又は二種以上を混合して使用しても良い。
前記疎水性有機(jī)溶媒の使用量は、反応液の均一性や攪拌性によって適宜調(diào)節(jié)するが、ピラン-4-オン及び／又はジヒドロピラン-4-オン1gに対して、好ましくは0.5?50g、より好ましくは1?20g、更に好ましくは1?10gである。
本発明における脫水処理とは、含水金屬觸媒を無水金屬觸媒にする方法ならば特に限定はされないが、例えば、含水金屬觸媒と水と共沸する有機(jī)溶媒とを混合し、還流させながら水を除去する等の方法によって、含水金屬觸媒から水を除去する方法が好適に用いられる。
前記の水と共沸する有機(jī)溶媒としては、例えば、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、シクロヘキサン等の脂肪族炭化水素類；塩化メチレン、ジクロロエタン等のハロゲン化脂肪族炭化水素類；ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類；クロロベンゼン、ジクロロベンゼン等のハロゲン化芳香族炭化水素類；酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル等のカルボン酸エステル類；ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジメトキシエタン等のエーテル類が挙げられるが、好ましくは脂肪族炭化水素類、芳香族炭化水素類、エーテル類が使用される。 なお、これらの有機(jī)溶媒は、単獨(dú)又は二種以上を混合して使用しても良い。
前記水と共沸する有機(jī)溶媒の使用量は、ピラン-4-オン及び／又はジヒドロピラン-4-オン1gに対して、好ましくは0.5?50g、更に好ましくは1?20gである。
なお、前記の水と共沸する有機(jī)溶媒と疎水性有機(jī)溶媒とは、同一でも異なっていても良い。
第１の発明の反応は、例えば、含水金屬觸媒（必要ならば水に懸濁させておいても良い）及び疎水性有機(jī)溶媒を混合し、還流させながら反応系內(nèi)の共沸脫水処理を行った後、これにピラン-4-オン及び／又はジヒドロピラン-4-オンを加え、水素ガス雰囲気にて、攪拌しながら反応させる等の方法によって行われる。 その際の反応溫度は、好ましくは0?100℃、更に好ましくは5?60℃であり、反応圧力は、好ましくは0.1?10MPa、更に好ましくは0.1?1MPaである。
また、脫水処理に使用する有機(jī)溶媒と反応で使用する疎水性有機(jī)溶媒が同じであることが、製造方法の面から好ましいが、場(chǎng)合によっては、例えば、1,2-ジメトキシエタン等で脫水処理して、トルエン等に溶媒を置換して反応させることも可能である。
なお、最終生成物であるテトラヒドロピラン-4-オンは、反応終了後、中和、抽出、濾過、濃縮、蒸留、カラムクロマトグラフィー等の一般的な方法によって単離?精製される。
第１の発明において使用される前記式（２'）で示されるピラン-4-オンは、式（３）：
式中、Ｒ
１は、前記と同義である、
で示される5,5-ジアルコキシ-3-オキソペンタナール又はその等価體、或いはそれらの塩に酸を反応させて環(huán)化反応を行うことを特徴とする第３の発明により得ることができる。
第３の発明の反応で使用する5,5-ジアルコキシ-3-オキソペンタナールは、前記の式（３）で示される。 その式（３）において、Ｒ １は、アルキル基であり、好ましくは炭素原子數(shù)１?１２の直鎖又は分岐アルキル基、さらに好ましくは炭素原子數(shù)１?６の直鎖又は分岐アルキル基であり、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基等が挙げられる。 なお、これらの基は、各種異性體を含む。 また、二つのＲ １は互いに結(jié)合して環(huán)を形成していてもよく、このようにして形成される環(huán)としては、例えば、1,3-ジオキソラン等が挙げられる。
5,5-ジアルコキシ-3-オキソペンタナールの具體例としては、例えば、5,5-ジメトキシ-3-オキソペンタナール、5,5-ジエトキシ-3-オキソペンタナール、5,5-ジ-n-プロポキシ-3-オキソペンタナール、5,5-ジイソプロポキシ-3-オキソペンタナール、5,5-ジ-n-ブトキシ-3-オキソペンタナール、5,5-ジイソブトキシ-3-オキソペンタナール、5,5-ジ-tert-ブトキシ-3-オキソペンタナール等が挙げられる。 また、5,5-ジアルコキシ-3-オキソペンタナールの等価體の具體例としては、例えば、1,1,5,5-テトラメトキシペンタン-3-オン、1,5-ジメトキシ-1,4-ペンタンジエン-3-オン、1,1,5-トリメトキシペンタン-4-エン-3-オン等が挙げられる。
第３の発明の環(huán)化反応で使用する有機(jī)溶媒としては、反応を阻害しないものならば特に限定されず、例えば、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、t-ブチルアルコール、エチレングリコール、トリエチレングリコール等のアルコール類；アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン類；N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、N-メチルピロリドン等のアミド類；N,N'-ジメチルイミダゾリジノン等の尿素類；ジメチルスルホキシド等のスルホキシド類；アセトニトリル、プロピオニトリル、ベンゾニトリル等のニトリル類；ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル類；ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、シクロヘキサン等の脂肪族炭化水素類；ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類が挙げられるが、好ましくはニトリル類、スルホキシド類、アミド類、脂肪族炭化水素類、芳香族炭化水素類、更に好ましくは芳香族炭化水素類、ニトリル類が使用される。 なお、これらの有機(jī)溶媒は、単獨(dú)又は二種以上を混合して使用しても良い。
前記有機(jī)溶媒の使用量は、反応液の均一性や攪拌性により適宜調(diào)節(jié)するが、1,1-ジアルコキシブタン-3-オン又はその等価體1gに対して、好ましくは0.5?50g、より好ましくは1?20g、更に好ましくは1?10gである。
第３の発明の環(huán)化反応において使用する酸としては、例えば、塩酸、硫酸、硝酸、リン酸等の鉱酸類；ギ酸、酢酸等のカルボン酸類；メタンスルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸等の有機(jī)スルホン酸類が挙げられるが、好ましくは鉱酸類、更に好ましくは塩酸、硫酸が使用される。 なお、これらの酸は、単獨(dú)又は二種以上を混合して使用しても良い。
前記酸の使用量は、1,1-ジアルコキシブタン-3-オン又はその等価體1モルに対して、好ましくは1.0?20モル、更に好ましくは1.1?6.0モルである。
第３の発明の環(huán)化反応は、例えば、1,1-ジアルコキシブタン-3-オン又はその等価體、ギ酸エステル、塩基及び有機(jī)溶媒を混合し、好ましくは-30?150℃、更に好ましくは-20?130℃で、攪拌しながら反応させて5,5-ジアルコキシ-3-オキソペンタナールの塩又はその等価體の塩を得、次いで、酸を添加して、好ましくは-30?150℃、より好ましくは-20?130℃、更に好ましくは-20?100℃、最も好ましくは-5?60℃で、攪拌しながら反応させる等の方法によって行われる。 なお、その際の反応圧力は特に制限されない。
また、第７の発明である前記式（３）で示される5,5-ジアルコキシ-3-オキソペンタナールのナトリウム塩又はその等価體の塩は、新規(guī)化合物であり、5,5-ジアルコキシ-3-オキソペンタナールのナトリウム塩の具體例としては、例えば、5,5-ジメトキシ-3-オキソペンタナールナトリウム塩、5,5-ジエトキシ-3-オキソペンタナールナトリウム塩、5,5-ジ-n-プロポキシ-3-オキソペンタナールナトリウム塩、5,5-ジイソプロポキシ-3-オキソペンタナールナトリウム塩、5,5-ジ-n-ブトキシ-3-オキソペンタナールナトリウム塩、5,5-ジイソブトキシ-3-オキソペンタナールナトリウム塩、5,5-ジ-tert-ブトキシ-3-オキソペンタナールナトリウム塩等が挙げられる。 また、5,5-ジアルコキシ-3-オキソペンタナールの等価體のナトリウム塩の具體例としては、例えば、1,1,5,5-テトラメトキシペンタン-3-オン、1,5-ジメトキシ-1,4-ペンタンジエン-3-オン、1,1,5-トリメトキシペンタン-4-エン-3-オン等のナトリウム塩等が挙げられる。
また、前記式（３）で示される5,5-ジアルコキシ-3-オキソペンタナールの塩又はその等価體の塩は、塩基の存在下、式（４）：
式中、Ｒ
１は、前記と同義である、
で示される1,1-ジアルコキシブタン-3-オン又はその等価體と式（５）：
式中、Ｒ
２は、アルキル基を表す、
で示されるギ酸エステルとを、有機(jī)溶媒中で反応させることを特徴とする第４の発明により得ることができる。
第４の発明の反応で使用する1,1-ジアルコキシブタン-3-オン又はその等価體は、前記の式（４）で示される。 その式（４）において、Ｒ １は、前記式（３）において説明したのと同義である。
第４の発明の反応で使用するギ酸エステルは、前記の式（５）で示される。 その式（５）において、Ｒ ２は、アルキル基であり、好ましくは炭素原子數(shù)１?１２の直鎖又は分岐アルキル基、さらに好ましくは炭素原子數(shù)１?６の直鎖又は分岐アルキル基であり、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基等が挙げられる。 なお、これらの基は、各種異性體を含む。
前記ギ酸エステルの使用量は、1,1-ジアルコキシブタン-3-オン又はその等価體1モルに対して、好ましくは1.0?5.0モル、更に好ましくは1.1?3.0モルである。
第４の発明の反応において使用する塩基としては、例えば、ナトリウムメトキシド、カリウムメトキシド等のアルカリ金屬アルコキシド；水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ金屬水酸化物；水素化ナトリウム、水素化カリウム等のアルカリ金屬水素化物；水素化カルシウム等のアルカリ土類金屬水素化物；炭酸ナトリウム、炭酸カリウム等のアルカリ金屬炭酸塩；炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム等のアルカリ金屬炭酸水素塩が挙げられるが、好ましくはアルカリ金屬アルコキシド、更に好ましくはナトリウムメトキシド、カリウムメトキシドが使用される。 なお、これらの塩基は、単獨(dú)又は二種以上を混合して使用しても良い。
前記塩基の使用量は、1,1-ジアルコキシブタン-3-オン又はその等価體1モルに対して、好ましくは1.0?5.0モル、更に好ましくは1.1?3.0モルである。
前記式（２'）で示されるピラン-4-オンは、また、酸の存在下、式（６）：
式中、Ｒ
１は、前記と同義である、
で示される1,1,5,5-テトラアルコキシペンタン-3-オン又はその等価體を環(huán)化反応させることを特徴とする第５の発明によっても得ることができる。
第５の発明の環(huán)化反応で使用する1,1,5,5-テトラアルコキシペンタン-3-オン又はその等価體は、前記の式（６）で示される。 その式（６）において、Ｒ １は、前記と同義である。
第５の発明の環(huán)化反応において使用する酸としては、例えば、塩酸、硫酸、硝酸、リン酸等の鉱酸類；ギ酸、酢酸等のカルボン酸類；メタンスルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸等の有機(jī)スルホン酸類が挙げられるが、好ましくは鉱酸類、更に好ましくは塩酸、硫酸が使用される。 なお、これらの酸は、単獨(dú)又は二種以上を混合して使用しても良い。
前記酸の使用量は、1,1,5,5-テトラアルコキシペンタン-3-オン又はその等価體1モルに対して、好ましくは1.0?100モル、より好ましくは1.1?10モル、更に好ましくは1.1?6.0モルである。
第５の発明の環(huán)化反応は、溶媒の存在下又は非存在下において行われる。 溶媒を使用する場(chǎng)合には、反応を阻害しないものならば特に限定されず、例えば、水；メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、t-ブチルアルコール、エチレングリコール、トリエチレングリコール等のアルコール類；アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン類；N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、N-メチルピロリドン等のアミド類；N,N'-ジメチルイミダゾリジノン等の尿素類；ジメチルスルホキシド等のスルホキシド類；アセトニトリル、プロピオニトリル、ベンゾニトリル等のニトリル類；ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル類；ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類が挙げられる。 なお、これらの溶媒は、単獨(dú)又は二種以上を混合して使用しても良い。
前記溶媒の使用量は、反応液の均一性や攪拌性により適宜調(diào)節(jié)するが、1,1,5,5-テトラアルコキシペンタン-3-オン又はその等価體1gに対して、好ましくは0?50g、更に好ましくは0?10gである。
第５の発明の環(huán)化反応は、例えば、1,1,5,5-テトラアルコキシペンタン-3-オン又はその等価體及び酸を混合して、攪拌しながら反応させる等の方法によって行われる。 なお、その際の反応溫度は、好ましくは-20?100℃、更に好ましくは-5?60℃であり、反応圧力は特に制限されない。
なお、得られるピラン-4-オンは、反応終了後、例えば、濾過、中和、抽出、濃縮、蒸留、再結(jié)晶、晶析、カラムクロマトグラフィー等の一般的な方法によって単離?精製される。
第６の発明は、前記式（２'）で示されるピラン-4-オンを、水素と、金屬觸媒の存在下、非プロトン性溶媒とアルコール溶媒の混合溶媒中、反応させることを特徴とする前記式（２”）で示されるジヒドロピラン-4-オンの製法である。
反応條件は、前記式（２'）で示されるピラン-4-オンの還元反応と同様の條件が挙げられる。
本発明の第２の発明は、前記環(huán)化反応と還元反応を連続して行うテトラヒドロピラン-4-オンの製法に関する。
（Ａ）環(huán)化反応工程 本発明の環(huán)化反応工程は、塩基の存在下、式（４）で示される1,1-ジアルコキシブタン-3-オン又はその等価體と式（５）で示されるギ酸エステルとを、有機(jī)溶媒中で反応させて、式（３）で示される5,5-ジアルコキシ-3-オキソペンタナールの塩又はその等価體の塩を得、更に、これに酸を反応させて、式（２'）で示されるピラン-4-オンを主成分とする粗生成物を製造する工程である。 環(huán)化反応は前記と同様に行われる。
なお、本発明の環(huán)化反応工程によって、ピラン-4-オンを主成分とする粗生成物が得られるが、本発明においては、反応終了後、ピラン-4-オンの単離?精製を行わずに、反応液をそのまま又は濃縮等の処理を施した後に、次の工程に使用することができる。
（Ｂ）還元反応工程 本発明の還元反応工程は、金屬觸媒の存在下、式（２'）で示されるピラン-4-オンを主成分とする粗生成物と水素とを、
（ａ）非プロトン性溶媒とアルコール溶媒の混合溶媒中、又は（ｂ）含水金屬觸媒を脫水処理させた無水金屬觸媒の存在下、疎水性溶媒中で反応させて、式（１）で示されるテトラヒドロピラン-4-オンを製造する工程である。 還元反応は前記と同様に行われる。
前記金屬觸媒の使用量は、金屬原子換算で、1,1-ジアルコキシブタン-3-オン又はその等価體1モルに対して、好ましくは0.00001?0.5モル、更に好ましくは0.00002?0.1モルである。
本発明の反応において使用する水素の量は、1,1-ジアルコキシブタン-3-オン又はその等価體1モルに対して、好ましくは0.5?20モル、より好ましくは1.1?10モルである。
前記（ａ）及び（ｂ）の反応條件は、第１の発明と同様に行うことができる。
また、本願(yuàn)においては、塩基の存在下、式（７）で示される1,1-ジアルコキシブタン-3-オン又はその等価體と式（５）で示されるギ酸エステルとを、有機(jī)溶媒中で反応させて、式（３）で示される5,5-ジアルコキシ-3-オキソペンタナールの塩又はその等価體の塩を得、更に、これに酸を反応させて、式（２'）で示されるピラン-4-オンを製造することを特徴とするピラン-4-オンの製法が提供される。
前記ピラン-4-オンの製法の反応條件は前記のとおりである。
次に、実施例を挙げて本発明を具體的に説明するが、本発明の範(fàn)囲はこれらに限定されるものではない。
參考例１（1,1,5,5-テトラメトキシペンタン-3-オンの合成）
攪拌裝置及び滴下漏斗を備えた?jī)?nèi)容積500mlのガラス製フラスコに、ナトリウムメトキシド37g(0.68mol)及びトルエン200mlを加え、液溫を15℃以下に保ちながら、1-メトキシ-1-ブテン-3-オン50g(0.50mol)とギ酸メチル60g(1.0mol)の混合液をゆるやかに滴下した。 滴下終了後、攪拌しながら、15℃以下にて1時(shí)間、室溫にて3時(shí)間反応させた。 その後、反応溶液を減圧下で濃縮し、濃縮液にメタノール50mlを加え、液溫を15℃以下に保ちながら、98％硫酸60g(0.6mol)をゆるやかに滴下して、攪拌しながら、室溫にて5時(shí)間反応させた。 反応終了後、50％水酸化ナトリウム水溶液を加えて中和した後に析出した固體を?yàn)V過し、得られた濾液を濃縮した。 濃縮物をシリカゲルカラムクロマトグラフィー（展開溶媒；ヘキサン:酢酸エチル=10:1）で精製して、橙色液體として、1,1,5,5-テトラメトキシペンタン-3-オン18.5gを得た(単離収率：18％)。
1,1,5,5-テトラメトキシペンタン-3-オンの物性値は以下の通りであった。
CI-MS(m/e)；175(M-Ome)
1 H-NMR(CDCl 3 ,δ(ppm))；2.76(4H,d,J=5.6Hz)、3.36(12H,s)、4.79(2H,t,J=5.6Hz)
実施例１（ピラン-4-オンの合成）
攪拌裝置及び滴下漏斗を備えた?jī)?nèi)容積10mlのガラス製フラスコに、參考例１と同様な方法で合成した1,1,5,5-テトラメトキシペンタン-3-オン1.0g(4.8mmol)を加え、氷浴中、12mol/l塩酸1.2ml(14.1mmol)をゆるやかに滴下した。 滴下終了後、室溫にて4時(shí)間反応させた。 反応終了後、反応液をガスクロマトグラフィーで分析（內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)法）したところ、ピラン-4-オンが0.45g生成していた(反応収率：97％)。
実施例２（ピラン-4-オンの合成）
攪拌裝置及び滴下漏斗を備えた?jī)?nèi)容積10mlのガラス製フラスコに、參考例１と同様な方法で合成した1,1,5,5-テトラメトキシペンタン-3-オン1.0g(4.8mmol)を加え、氷浴中、98％ギ酸5ml(130mmol)をゆるやかに滴下した。 滴下終了後、室溫にて19時(shí)間反応させた。 反応終了後、反応液をガスクロマトグラフィーで分析（內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)法）したところ、ピラン-4-オンが0.45g生成していた(反応収率：97％)。
実施例３（ピラン-4-オンの合成）
攪拌裝置、溫度計(jì)及び滴下漏斗を備えた?jī)?nèi)容積1000mlのガラス製フラスコに、ナトリウムメトキシド81.7g(1.51mol)及びアセトニトリル400mlを加え、氷浴中、液溫を12℃以下に保ちながら、1,1-ジメトキシブタン-3-オン100g(0.76mol)とギ酸メチル68.2g(1.14mol)の混合液をゆるやかに滴下した。 滴下終了後、17?22℃にて4時(shí)間反応させ、5,5-ジメトキシ-3-オキソペンタナール（その等価體を含む）のナトリウム塩を含む反応液を得た。
次いで、攪拌裝置、溫度計(jì)及び滴下漏斗を備えた?jī)?nèi)容積2000mlのガラス製フラスコに、12mol/l塩酸277ml(3.32mol)を加え、氷浴中、液溫を12℃以下に保ちながら、前記5,5-ジメトキシ-3-オキソペンタナール（その等価體を含む）のナトリウム塩を含む反応液をゆるやかに滴下した。 滴下終了後、17?22℃にて16時(shí)間反応させた。
反応終了後、液溫を0℃以下に保ちながら、28％ナトリウムメトキシドのメタノール溶液350g(1.81mol)をゆるやかに滴下して中和し、滴下終了後、析出した固體を?yàn)V過した。 濾液をガスクロマトグラフィーで分析（內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)法）したところ、ピラン-4-オンが61.9g生成していた(反応収率：83％)。
実施例４（5,5-ジメトキシ-3-オキソペンタナール（その等価體を含む）のナトリウム塩の合成）
攪拌裝置、溫度計(jì)及び滴下漏斗を備えた?jī)?nèi)容積1000mlのガラス製フラスコに、ナトリウムメトキシド81.7g(1.51mol)及びアセトニトリル400mlを加え、氷浴中、液溫を12℃以下に保ちながら、1,1-ジメトキシブタン-3-オン100g(0.76mol)とギ酸メチル68.2g(1.14mol)の混合液をゆるやかに滴下した。 滴下終了後、17?22℃にて4時(shí)間反応させ、5,5-ジメトキシ-3-オキソペンタナール（その等価體を含む）のナトリウム塩を含む反応液を得た。 この反応液の一部を?yàn)V過し、得られた固體を減圧下で乾燥させ、薄黃色固體として、5,5-ジメトキシ-3-オキソペンタナール（その等価體を含む）のナトリウム塩を得た。
5,5-ジメトキシ-3-オキソペンタナール（その等価體を含む）のナトリウム塩は、以下の物性値で示される新規(guī)な化合物である。
FAB-MS；183(M)
1 H-NMR(DMSO-d 6 ,δ(ppm))；2.61(1H,brs)、2.86(1H,brs)、3.41(6H,s)、4.81(1H,t,J=5.7Hz)、5.27(1H,d,J=10.5Hz)、9.00(1H,d,J=10.5Hz)0
実施例５（テトラヒドロピラン-4-オンの合成）
攪拌裝置、溫度計(jì)、還流冷卻器及び水素を充填した風(fēng)船を備えた?jī)?nèi)容積20mlのガラス製フラスコに、ピラン-4-オン577mg(6.0mol)、5質(zhì)量％パラジウム／炭素120mg(50％wet品；パラジウム原子として0.03mmol)、トルエン5ml及びエタノール1mlを加え、水素雰囲気下、攪拌しながら室溫で3時(shí)間反応させた。 反応終了後、反応液をガスクロマトグラフィーで分析（內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)法）したところ、テトラヒドロピラン-4-オン513mgが生成していた(反応収率：85.4％)。
実施例６（テトラヒドロピラン-4-オンの合成）
実施例３で得られた濾液を減圧下で濃縮し、濃縮物にトルエン300mlを加えて共沸脫水させた（この操作を４回繰り返した）。 この溶液に、酢酸エチル500ml及び飽和塩化ナトリウム水溶液500mlを加えて攪拌させた。 攪拌終了後、有機(jī)層と水層を分液した後、水層を酢酸エチル500mlで２回抽出し、抽出液と有機(jī)層を合わせて無水硫酸マグネシウムで乾燥させた。 濾過後、濾液を減圧下で濃縮した後、更にトルエン300mlを加えて不溶物を?yàn)V過した。 再び濾液を濃縮し、茶色液體として、ピラン-4-オンを主成分とする粗生成物36.1gを得た。
攪拌裝置、溫度計(jì)及び水素を充填した風(fēng)船を備えた?jī)?nèi)容積20mlのガラス製フラスコに、ピラン-4-オンを主成分とする粗生成物32.3g、5質(zhì)量％パラジウム／炭素6.5g(50％含水品；パラジウム原子として1.5mmol)、トルエン162ml及びエタノール24mlを加え、水素雰囲気下、攪拌しながら室溫で8.5時(shí)間反応させた。 反応終了後、反応液を減圧下で濃縮し、濃縮物を減圧蒸留（55?65℃、933Pa）し、無色液體としてテトラヒドロピラン-4-オン10.18gを得た(1,1-ジメトキシブタン-3-オン基準(zhǔn)の単離収率：14.9％)。
実施例７（ジヒドロピラン-4-オンの合成）
攪拌裝置、溫度計(jì)、還流冷卻器及び水素を充填した風(fēng)船を備えた?jī)?nèi)容積20mlのガラス製フラスコに、ピラン-4-オン3.0g(31.2mmol)、5質(zhì)量％パラジウム／炭素0.6g(50％含水品；パラジウム原子として0.14mmol)、トルエン30ml及びエタノール3mlを加え、水素雰囲気下、攪拌しながら室溫で1時(shí)間反応させた。 反応終了後、反応液を?yàn)V過し、濾液を濃縮した。 濃縮物をシリカゲルカラムクロマトグラフィー（展開溶媒；ヘキサン:酢酸エチル=10:1）で精製して、無色液體として、ジヒドロピラン-4-オン1.0gを得た(単離収率；33％)。
ジヒドロピラン-4-オンの物性値は以下の通りであった。
CI-MS(m/e)；99(M+1)
1H-NMR(CDCl3,δ(ppm))；2.57?2.63(2H,m)、4.50(2H,dd,J=7.6Hz,6.8Hz)、5.41(1H,d,J=6.1Hz)、7.35(1H,d,J=6.1Hz)
実施例８（テトラヒドロピラン-4-オンの合成）
攪拌裝置、溫度計(jì)、還流冷卻器及び水素を充填した風(fēng)船を備えた?jī)?nèi)容積20mlのガラス製フラスコに、參考例１で合成したジヒドロピラン-4-オン500mg(5.1mmol)、5質(zhì)量％パラジウム／炭素100mg(50％含水品；パラジウム原子として0.02mmol)、トルエン5ml及びエタノール0.5mlを加え、水素雰囲気下、攪拌しながら室溫で3時(shí)間反応させた。 反応終了後、反応液をガスクロマトグラフィーで分析（內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)法）したところ、テトラヒドロピラン-4-オン361mgが生成していた(反応収率：71％)。
実施例９（テトラヒドロピラン-4-オンの合成）
攪拌裝置、溫度計(jì)、還流冷卻器及びDean-Stark裝置を備えた?jī)?nèi)容積50mlのガラス製容器に、5質(zhì)量％パラジウム／炭素（50％含水品）0.2g及びトルエン30mlを加え、常圧下、攪拌しながら30分間還流させた（共沸脫水）。 次いで、水素を充填した風(fēng)船を備えた後、ピラン-4-オン1.0g(10.4mmol)を加え、水素雰囲気下、攪拌しながら室溫で12時(shí)間反応させた。 反応終了後、反応液をガスクロマトグラフィーで分析（內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)法）したところ、テトラヒドロピラン-4-オン807mgが生成していた(反応収率：77％)。
実施例１０（テトラヒドロピラン-4-オンの合成）
攪拌裝置、溫度計(jì)、還流冷卻器及びDean-Stark裝置を備えた?jī)?nèi)容積50mlのガラス製容器に、5質(zhì)量％パラジウム／炭素（50％含水品）0.2gを水1mlに懸濁させた液及びトルエン30mlを加え、常圧下、攪拌しながら60分間還流させた（共沸脫水）。 次いで、水素を充填した風(fēng)船を備えた後、ピラン-4-オン1.0g(10.4mmol)を加え、水素雰囲気下、攪拌しながら室溫で12時(shí)間反応させた。 反応終了後、反応液をガスクロマトグラフィーで分析（內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)法）したところ、テトラヒドロピラン-4-オン825mgが生成していた(反応収率：79％)。
比較例１（テトラヒドロピラン-4-オンの合成）
攪拌裝置、溫度計(jì)、還流冷卻器及び水素を充填した風(fēng)船を備えた?jī)?nèi)容積50mlのガラス製容器に、5質(zhì)量％パラジウム／炭素（50％含水品）0.2g、ピラン-4-オン1.0g(10.4mmol)及びトルエン30mlを加え、水素雰囲気下、攪拌しながら室溫で12時(shí)間反応させた。 反応終了後、反応液をガスクロマトグラフィーで分析（內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)法）したところ、テトラヒドロピラン-4-オン86mgが生成していた(反応収率：7％)。
本発明は、ピラン-4-オン及び／又はジヒドロピラン-4-オンからテトラヒドロピラン-4-オンを製造する方法に関するものであり、テトラヒドロピラン-4-オンは、醫(yī)薬?農(nóng)薬等の原料や合成中間體として有用な化合物である。
本発明によれば、安価な原料より、簡(jiǎn)便な方法によって、高収率でピラン-4-オンを得る、工業(yè)的に好適なピラン-4-オンの製造法を提供することができる。
また、本発明によれば、簡(jiǎn)便な方法によって、ピラン-4-オンから高収率でテトラヒドロピラン-4-オンを得る、工業(yè)的に好適なテトラヒドロピラン-4-オンの製法を提供することができる。
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