JP2000256342A - エステル又はラクトンの製造法 - Google Patents
エステル又はラクトンの製造法Info
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Abstract
過酸化水素を用いて収率よく得る。 【解決手段】 周期表3族、13族、14族及び15族
から選択された金属元素を含む化合物の存在下、下記式
(1) 【化1】 (式中、Ra、Rbは、同一又は異なって、隣接するカル
ボニル炭素原子との結合部位に炭素原子を有する有機基
を示し、Ra及びRbは互いに結合して、隣接するカルボ
ニル炭素原子と共に環を形成してもよい)で表されるケ
トンと過酸化水素とを反応させて、下記式(2) 【化2】 (式中、Ra、Rbは、同一又は異なって、隣接するカル
ボニル炭素原子又は酸素原子との結合部位に炭素原子を
有する有機基を示し、Ra及びRbは互いに結合して、隣
接するカルボニル炭素原子及び酸素原子と共に環を形成
してもよい)で表される化合物を得る。
Description
トンの製造法、より詳細には、ケトンを過酸化水素で酸
化して対応するエステル又はラクトンを製造する方法に
関する。
染料、有機合成中間体及び高分子樹脂原料として重要な
化合物である。エステル又はラクトンを得る方法とし
て、鎖状又は環状ケトンを過安息香酸、過酢酸、三フッ
化過酢酸などの有機過酸と反応させる、いわゆるBae
yer−Villiger転位(酸化)により生成させ
る方法が知られている。しかし、有機過酸は、比較的高
価であることに加えて、反応により当量のカルボン酸が
副生する。一方、上記反応において、有機過酸に代え
て、安価で且つカルボン酸ではなく水が副生する過酸化
水素を用いた場合には、エステル又はラクトンの収率は
極めて低いものとなる。
は、ケトンから対応するエステル又はラクトンを過酸化
水素を用いて収率よく得る方法を提供することにある。
を達成するため鋭意検討した結果、特定の金属化合物を
触媒として用いると、ケトンを過酸化水素により効率よ
くエステル又はラクトン化できることを見出し本発明を
完成した。
族、14族及び15族から選択された金属元素を含む化
合物の存在下、下記式(1)
ボニル炭素原子との結合部位に炭素原子を有する有機基
を示し、Ra及びRbは互いに結合して、隣接するカルボ
ニル炭素原子と共に環を形成してもよい)で表されるケ
トンと過酸化水素とを反応させて、下記式(2)
ボニル炭素原子又は酸素原子との結合部位に炭素原子を
有する有機基を示し、Ra及びRbは互いに結合して、隣
接するカルボニル炭素原子及び酸素原子と共に環を形成
してもよい)で表される化合物を得るエステル又はラク
トンの製造法を提供する。この方法において、3〜20
員の脂環式ケトンを過酸化水素と反応させて、対応する
ラクトンを製造してもよい。なお、本明細書では、反応
原料として用いるケトンを「基質」と称することがあ
る。
ンにおいて、Ra、Rbで示される「隣接するカルボニル
炭素原子との結合部位に炭素原子を有する有機基」に
は、炭化水素基及び複素環基が含まれる。炭化水素基と
しては、例えば、メチル、エチル、プロピル、イソプロ
ピル、ブチル、イソブチル、s−ブチル、t−ブチル、
ペンチル、ネオペンチル、ヘキシル、オクチル、デシ
ル、ドデシル、ペンタデシル、ビニル、アリル、1−へ
キセニル、エチニル、1−ブチニル基などの炭素数1〜
20(好ましくは炭素数1〜15、さらに好ましくは炭
素数1〜10)程度の脂肪族炭化水素基(アルキル基、
アルケニル基又はアルキニル基);シクロプロピル、シ
クロブチル、シクロペンチル、シクロペンテニル、シク
ロヘキシル、シクロへキセニル、シクロオクチル、シク
ロドデシル基などの3〜20員(好ましくは3〜15
員、さらに好ましくは5〜8員)程度の脂環式炭化水素
基(シクロアルキル基又はシクロアルケニル基);フェ
ニル、ナフチル基などの炭素数6〜18程度の芳香族炭
化水素基などが挙げられる。
えば、ヘテロ原子として酸素原子を含む複素環(例え
ば、テトラヒドロフラン、クロマン、イソクロマン、フ
ラン、オキサゾール、イソオキサゾール、4−オキソ−
4H−ピラン、ベンゾフラン、イソベンゾフラン、4−
オキソ−4H−クロメンなど)、ヘテロ原子としてイオ
ウ原子を含む複素環(例えば、チオフェン、チアゾー
ル、イソチアゾール、チアジアゾール、4−オキソ−4
H−チオピラン、ベンゾチオフェンなど)、ヘテロ原子
として窒素原子を含む複素環(例えば、ピロリジン、ピ
ペリジン、ピペラジン、モルホリン、インドリン、ピロ
ール、ピラゾール、イミダゾール、トリアゾール、ピリ
ジン、ピリダジン、ピリミジン、ピラジン、インドー
ル、キノリン、アクリジン、ナフチリジン、キナゾリ
ン、プリンなど)などが挙げられる。
ルボニル炭素原子と共に形成してもよい環には、シクロ
プロパン、シクロブタン、シクロペンタン、シクロペン
テン、シクロヘキサン、シクロへキセン、シクロオクタ
ン、シクロドデカン環などの3〜20員(好ましくは3
〜15員、さらに好ましくは3〜12員)程度の脂環式
炭化水素環(シクロアルカン環又はシクロアルケン
環);ノルボルナン環、ノルボルネン環、アダマンタン
環などの2〜4環程度の橋かけ環式炭化水素環又は橋か
け環式複素環;テトラヒドロフラン、クロマン、イソク
ロマン、ピロリジン、ピペリジンなどの5〜8員程度の
非芳香族性複素環などが含まれる。
合して、隣接する炭素原子と共に形成してもよい環は、
置換基を有していてもよい。このような置換基として
は、例えば、ハロゲン原子、ヒドロキシル基、メルカプ
ト基、オキソ基、置換オキシ基(例えば、アルコキシ
基、アリールオキシ基、アシルオキシ基など)、置換チ
オ基、カルボキシル基、置換オキシカルボニル基、置換
又は無置換カルバモイル基、シアノ基、ニトロ基、置換
又は無置換アミノ基、スルホ基、アルキル基(例えば、
メチル、エチル、t−ブチル基などのC1-4アルキル基
など)、アルケニル基(例えばC2-4アルケニル基な
ど)、アルキニル基(例えばC2-4アルキニル基な
ど)、脂環式炭化水素基、芳香族炭化水素基、複素環基
などが挙げられる。また、前記環には芳香族性又は非芳
香族性の環(炭化水素環又は複素環)が縮合していても
よい。
しては、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソプ
ロピルケトン、メチルイソブチルケトン、メチルs−ブ
チルケトン、メチルt−ブチルケトン、メチルデシルケ
トン、ジエチルケトン、エチルイソプロピルケトン、イ
ソプロピルブチルケトン、メチルビニルケトン、メチル
イソプロペニルケトン、メチルシクロヘキシルケトン、
メチルフェニルケトン、メチル(2−メチルフェニル)
ケトン、メチル(2−ピリジル)ケトン、シクロヘキシ
ルフェニルケトンなどの鎖状ケトン;シクロプロパノ
ン、シクロブタノン、シクロペンタノン、シクロヘキサ
ノン、4−メチルシクロヘキサノン、4−クロロシクロ
ヘキサノン、イソホロン、シクロヘプタノン、シクロオ
クタノン、シクロデカノン、シクロドデカノン、シクロ
ペンタデカノン、1,3−シクロヘキサンジオン、1,
4−シクロヘキサンジオン、1,4−シクロオクタンジ
オン、2,2−ビス(4−オキソシクロヘキシル)プロ
パン、ビス(4−オキソシクロヘキシル)メタン、4−
(4−オキソシクロヘキシル)シクロヘキサノン、2−
アダマンタノンなどの環状ケトンなどが例示できる。
して用いると対応するエステルが生成し、環状ケトンを
基質として用いると、員数が1つ増加した対応するラク
トンが生成する。本発明の製造法は、特に、アルキル基
などの置換基を有していてもよい3〜20員の脂環式ケ
トン(例えば、シクロヘキサノン類などのシクロアルカ
ノン類、2〜4環程度の橋かけ環式炭化水素に対応する
環状ケトンなど)を酸化して、対応するラクトン類(例
えば、ε−カプロラクトン類など)を製造する方法とし
て有用である。
族、14族及び15族から選択された金属元素を含む化
合物を触媒として用いる。前記化合物は単独で又は2種
以上組み合わせて使用できる。なお、本明細書において
は、金属単体も化合物に含まれるものとする。
ば、スカンジウム、イットリウム、ランタノイド系列元
素(ランタン、セリウム、プラセオジム、ネオジム、プ
ロメチウム、サマリウム、ユーロピウム、ガドリニウ
ム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビ
ウム、ツリウム、イッテルビウム、ルテチウム)]、ア
クチノイド系列元素(例えば、アクチニウムなど)が含
まれる。好ましい周期表3族元素には、スカンジウム、
サマリウムなどの希土類元素が含まれる。周期表13族
元素には、アルミニウム、ガリウム、インジウム、タリ
ウムが含まれる。周期表14族元素には、スズ、鉛が含
まれる。また、周期表15族元素には、アンチモン、ビ
スマスが含まれる。
原子価は、特に制限されず、例えば0〜4価、好ましく
は2〜3価程度である。前記元素を含む化合物として
は、金属単体、水酸化物、酸化物(複合酸化物を含
む)、ハロゲン化物(フッ化物、塩化物、臭化物、ヨウ
化物)、オキソ酸の塩(例えば、硝酸塩、硫酸塩、リン
酸塩、ホウ酸塩、炭酸塩など)、前記元素を含むオキソ
酸又はその塩、イソポリ酸又はその塩、ヘテロポリ酸又
はその塩などの無機化合物;有機酸塩(例えば、青酸
塩;酢酸塩、トリクロロ酢酸塩、トリフルオロ酢酸塩、
プロピオン酸塩、ナフテン酸塩、ステアリン酸塩、マレ
イン酸塩、酒石酸塩などのカルボン酸塩;メタンスルホ
ン酸塩、トリフルオロメタンスルホン酸塩、エタンスル
ホン酸塩、ベンゼンスルホン酸塩、p−トルエンスルホ
ン酸塩などのスルホン酸塩など)、錯体などの有機化合
物が挙げられる。前記錯体を構成する配位子としては、
OH(ヒドロキソ)、アルコキシ(メトキシ、エトキ
シ、プロポキシ、ブトキシなど)、アシル(アセチル、
プロピオニルなど)、アルコキシカルボニル(メトキシ
カルボニル、エトキシカルボニルなど)、アセチルアセ
トナト、シクロペンタジエニル基、C1-4アルキル置換
ジシクロペンタジエニル(ペンタメチルジシクロペンタ
ジエニルなど)、C1-4アルキル(メチル、エチルな
ど)、ハロゲン原子(塩素、臭素など)、CO、CN、
酸素原子、H 2O(アコ)、ホスフィン(トリフェニル
ホスフィンなどのトリアリールホスフィンなど)のリン
化合物、NH3(アンミン)、NO、NO2(ニトロ)、
NO3(ニトラト)、エチレンジアミン、ジエチレント
リアミン、ピリジン、フェナントロリンなどの窒素含有
化合物、テトラヒドロフランなどの酸素含有化合物など
が挙げられる。これらの化合物の中でも、塩化物などの
ハロゲン化物、硫酸塩などのオキソ酸塩、スルホン酸塩
などの有機酸塩などが好ましい。
は、サマリウム化合物を例にとると、酸化サマリウム、
ヨウ化サマリウム、臭化サマリウム、塩化サマリウム、
硝酸サマリウム、硫酸サマリウム、リン酸サマリウム、
炭酸サマリウムなどの無機化合物;酢酸サマリウム、ト
リクロロ酢酸サマリウム、トリフルオロ酢酸サマリウ
ム、トリフルオロメタンスルホン酸サマリウム、サマリ
ウムアセチルアセトナトなどの有機化合物が挙げられ
る。これらの化合物において、サマリウムは通常2価又
は3価である。サマリウム以外の周期表3族元素の化合
物として、前記サマリウム化合物に対応する化合物が例
示できる。
て、酸化アルミニウム、ヨウ化アルミニウム、臭化アル
ミニウム、塩化アルミニウム、フッ化アルミニウム、硝
酸アルミニウム、硫酸アルミニウム、リン酸アルミニウ
ムなどの無機アルミニウム化合物;酢酸アルミニウム、
トリフルオロ酢酸アルミニウム、トリフルオロメタンス
ルホン酸アルミニウムなどの有機アルミニウム化合物;
酸化インジウム、ヨウ化インジウム、臭化インジウム、
塩化インジウム、フッ化インジウム、硝酸インジウム、
硫酸インジウム、リン酸インジウムなどの無機インジウ
ム化合物;及びガリウム、タリウムの対応する化合物な
どが挙げられる。これらの化合物における金属元素の価
数は通常3である。
は、酸化スズ、ヨウ化スズ、臭化スズ、塩化スズ、フッ
化スズ、硝酸スズ、硫酸スズなどの無機スズ化合物;酢
酸スズ、トリフロオロ酢酸スズ、トリフロオロメタンス
ルホン酸スズ、スズアセチルアセトナトなどの有機スズ
化合物;酸化鉛、ヨウ化鉛、臭化鉛、塩化鉛、フッ化
鉛、硝酸鉛、硫酸鉛、炭酸鉛などの無機鉛化合物;酢酸
鉛などの有機鉛化合物などが挙げられる。スズ化合物で
はスズは通常2価又は3価であり、鉛化合物における鉛
の価数は通常2又は4である。
は、酸化アンチモン、ヨウ化アンチモン、臭化アンチモ
ン、塩化アンチモン、フッ化アンチモン、硫酸アンチモ
ンなどの3価又は5価のアンチモン化合物;酸化ビスマ
ス、ヨウ化ビスマス、臭化ビスマス、塩化ビスマス、フ
ッ化ビスマス、硝酸ビスマス、硫酸ビスマスなどの3価
のビスマス化合物などが挙げられる。
ともできる。前記担体としては、活性炭、シリカ、アル
ミナ、シリカ−アルミナ、ゼオライトなどの多孔質担体
を用いる場合が多い。触媒成分(前記元素を含む化合
物)の担体への担持量は、例えば、担体100重量部に
対して、0.1〜50重量部、好ましくは0.5〜30
重量部程度である。
囲で選択でき、例えば、前記式(1)で表される化合物
1モルに対して、0.00001〜1モル、好ましくは
0.001〜0.5モル、さらに好ましくは0.01〜
0.25モル程度である。
酸化水素としては、特に限定されないが、水溶液として
使用される場合が多い。例えば、35重量%程度の市販
の過酸化水素水溶液をそのまま又は適当に希釈して使用
できる。
て適宜選択できるが、通常、基質1モルに対して、0.
9モル以上(例えば、0.9〜10モル程度)、さらに
好ましくは1〜5モル程度である。
化水素との反応は、通常、溶媒の存在下で行われる。溶
媒としては、例えば、水;ヘキサン、オクタンなどの脂
肪族炭化水素;ベンゼン、トルエンなどの芳香族炭化水
素;クロロホルム、ジクロロメタン、ジクロロエタン、
四塩化炭素、クロロベンゼン、トリフルオロメチルベン
ゼンなどのハロゲン化炭化水素;ジエチルエーテル、ジ
イソプロピルエーテル、ジメトキシエタン、テトラヒド
ロフラン、ジオキサンなどのエーテル類;酢酸、プロピ
オン酸などの有機酸;酢酸エチル、酢酸ブチルなどのエ
ステル類;アセトニトリル、プロピオニトリル、ベンゾ
ニトリルなどのニトリル類;メタノール、エタノールな
どのアルコール類;ジメチルホルムアミド(DMF)、
ジメチルアセトアミド、N−メチルピロリドン、ジメチ
ルスルホキシドなどの非プロトン性極性溶媒;及びこれ
らの混合溶媒などが挙げられる。好ましい溶媒には、
水、親水性溶媒(例えば、ニトリル類、ケトン類、エー
テル類、非プロトン性極性溶媒など)、水と親水性溶媒
との混合溶媒などが含まれる。
好ましくは0〜100℃、さらに好ましくは10〜60
℃程度である。反応時間は、例えば、10分〜48時間
程度の範囲から適当に選択できる。反応は、回分式、半
回分式、連続式の何れの方法で行ってもよい。反応終了
後、反応生成物は、慣用の方法、例えば、濾過、濃縮、
蒸留、抽出、晶析、再結晶、カラムクロマトグラフィー
などの分離精製手段により、又はこれらを組み合わせる
ことにより、容易に分離精製できる。
酸化水素を用いて、対応するエステル又はラクトンを良
好な収率で得ることができる。
に説明するが、本発明はこれらの実施例により何ら限定
されるものではない。なお、反応生成物の分析はガスク
ロマトグラフィーにより行った。
(H2O2:6ミリモル)、塩化インジウム(InC
l3)0.3ミリモル及びアセトニトリル5mlの混合
液を25℃で6時間攪拌した。その結果、γ−ブチロラ
クトンが収率73%で得られた。
用いた以外は実施例1と同様の操作を行ったところ、ε
−カプロラクトンが収率21%で得られた。
2ミリモル用いた以外は実施例1と同様の操作を行った
ところ、β−メチル−ε−カプロラクトンとδ−メチル
−ε−カプロラクトンが合計収率17%(約1:1)で
得られた。
2ミリモル用いた以外は実施例1と同様の操作を行った
ところ、γ−メチル−ε−カプロラクトンが収率19%
で得られた。
ンを2ミリモル用いた以外は実施例1と同様の操作を行
ったところ、γ−t−ブチル−ε−カプロラクトンが収
率38%で得られた。
ル用いた以外は実施例1と同様の操作を行ったところ、
下記式で表されるラクトン化合物が収率38%で得られ
た。
(H2O2:6ミリモル)、トリフルオロメタンスルホン
酸サマリウム[Sm(OTf)3]0.3ミリモル及び
アセトニトリル5mlの混合液を25℃で6時間攪拌し
た。その結果、ε−カプロラクトンが収率15%で得ら
れた。
(H2O2:6ミリモル)、トリフルオロメタンスルホン
酸スカンジウム[Sc(OTf)3]0.3ミリモル及
びアセトニトリル5mlの混合液を25℃で6時間攪拌
した。その結果、ε−カプロラクトンが収率12%で得
られた。
(H2O2:6ミリモル)、塩化アルミニウム(AlCl
3)0.3ミリモル及びアセトニトリル5mlの混合液
を25℃で6時間攪拌した。その結果、ε−カプロラク
トンが収率12%で得られた。
(H2O2:2ミリモル)、塩化インジウム(InC
l3)0.1ミリモル及びアセトニトリル5mlの混合
液を25℃で6時間攪拌した。その結果、ε−カプロラ
クトンが収率12%で得られた。
(H2O2:2ミリモル)、塩化ビスマス(BiCl3)
0.1ミリモル及びアセトニトリル5mlの混合液を2
5℃で6時間攪拌した。その結果、ε−カプロラクトン
が収率8%で得られた。
(H2O2:2ミリモル)、塩化スズ(SnCl2)0.
1ミリモル及びアセトニトリル5mlの混合液を25℃
で6時間攪拌した。その結果、ε−カプロラクトンが収
率14%で得られた。
Claims (2)
- 【請求項1】 周期表3族、13族、14族及び15族
から選択された金属元素を含む化合物の存在下、下記式
(1) 【化1】 (式中、Ra、Rbは、同一又は異なって、隣接するカル
ボニル炭素原子との結合部位に炭素原子を有する有機基
を示し、Ra及びRbは互いに結合して、隣接するカルボ
ニル炭素原子と共に環を形成してもよい)で表されるケ
トンと過酸化水素とを反応させて、下記式(2) 【化2】 (式中、Ra、Rbは、同一又は異なって、隣接するカル
ボニル炭素原子又は酸素原子との結合部位に炭素原子を
有する有機基を示し、Ra及びRbは互いに結合して、隣
接するカルボニル炭素原子及び酸素原子と共に環を形成
してもよい)で表される化合物を得るエステル又はラク
トンの製造法。 - 【請求項2】 3〜20員の脂環式ケトンを過酸化水素
と反応させて、対応するラクトンを得る請求項1記載の
エステル又はラクトンの製造法。
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| CN (1) | CN1296480A (ja) |
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| JP2019043923A (ja) * | 2017-09-06 | 2019-03-22 | 宇部興産株式会社 | エステル化合物由来の組成物の製造方法 |
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