JP2000517326A - アルキンジオール又はアルキンジオールとアルキンモノオールとの混合物を製造する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 アルキンジオール又はアルキンジオールとアルキンモノオールとの混合物を、アルカリ金属化合物の存在でアセチレンを等モル量よりも多いケトン及び／又はアルデヒドと反応させて製造し、この際アルカリ金属化合物をアンモニア及び／又は少なくとも１種の反応性第一アミンの存在で反応させるべきケトン及び／又はアルデヒドの半モル量よりも少ないモル量で使用する。

Description

【発明の詳細な説明】 アルキンジオール又はアルキンジオールとアルキンモノオールとの混合物を製 造する方法 本発明は、アルカリ化合物の存在でアセチレンを等モル量を超えるケトン及び ／又はアルデヒドと反応させることによってアルキンジオール又はアルキンジオ ールとアルキンモノオールとの混合物を製造する方法に関する。 アルキンジオール及びアルキンジオールとアルキンモノオールとの混合物は、 例えば気泡の少い界面活性剤、ピレスロイド、電気メッキ助剤又は過酸化物を製 造するための重要な中間生成物である。 アルキンジオール又はアルキンモノオールの製造方法は従来から公知である。 この場合アルキンジオールの製造は一般にアルキンモノオールの製造よりも著し く費用がかかる。さらにケトン又はアルデヒドは塩基性化合物の化学量論的使用 下でアセチレンと反応される。塩基性化合物としては通常はカリウムアルコラー ト又は水酸化カリウムが使用される。２モルのケトン又はアルデヒドと１モルの アセチレンの反応のためには少くとも１モルの水酸化カリウム又はカリウムアル コラートが必要である。この反応のためには通常溶剤が使用される。従来の技術 水準では該方法の種々の実 施態様が記載されているが、これらは溶剤、ケトン又はアルデヒド、アセチレン 及び塩基性縮合剤を加える順序ならびに塩基性縮合剤の種類に関して相違してい る。 すなわちドイツ国特許出願公開第２００８６７５号明細書は炭化水素溶剤中で 第一又は第二アルコールのカリウムアルコラートを使用することを記載している 。ドイツ国特許出願公開第２０４７４４６号明細書はモノオールをアルデヒド又 はケトンと縮合することによってアルキンモノオールをアルキンジオールに変化 させることを記載している。米国特許第２１６３７２０号明細書はケトンと固体 のアルカリ金属水酸化物を反応させ、引き続き生じる混合物を、ケトンの塩基誘 導縮合を避ける温度でアセチレンで処理することを記載している。ケトンは過剰 に存在していてよく、いわば溶剤として使用される。しかしこの過剰はエーテル のような他の溶剤と代えることもできる。同様に反応させるべきケトンに対して 少くとも化学量論的量のアルカリ金属水酸化物を使用する。ヨーロッパ特許出願 公開第２８５７５５号明細書では、溶剤としてアルキル−ｔ−ブチルエーテルを 使用して、前記反応混合物のしばしば高い粘度を下げることを記載している。ヨ ーロッパ特許出願公開第２８５７５５号明細書は第１欄、１８〜２０行で、ドイ ツ国特許出願公開第２０４７４４６号明細書は第１欄、２７行乃至第２欄、４行 で、特に、アルキンモノオールの製造よりもアルキンジオール、特にケトンとア セチレンとの反応によって生じるビス−第三アルキンジオールの製造の困難さを 指摘している。 米国特許第３０８２２６０号明細書は、使用したケトン又は使用したアルデヒ ドに対して約５〜２５モル％のアルカリ金属酸化物を触媒として使用して溶剤と しての液体アンモニア中でアセチレンをケトン又はアルデヒドと縮合させること よってアルキンモノオールを製造することを記載している。引続くモノオールの 蒸留の際に副反応の生成物の他に相応のジオールも含有する少量の残留物が得ら れる。 米国特許第３２８３０１４号明細書は、ケトンとアセチレン及び触媒としての アルカリ金属水酸化物の水溶液との反応によって、アルキンジオールの生成の回 避下にアルキンモノオールを製造することを記載している。この場合アルカリ金 属酸水酸化物は使用するケトンに対して０．５〜１０モル％の量で使用する。溶 剤はアンモニアである。 アルキンジオールを製造するための公知方法は、主要な欠点としてアルカリ金 属化合物の化学量論的使用を示す。好ましく使用されるカリウムアルコラート又 は水酸化カリウムは比較的高価であり、大体のおいて無水で使用されねばならず 、反応排出物の通常の水性後処理後に水酸化カリウムの稀薄水溶液の形で生じる 。この溶液の蒸発による塩基の後処理、残留物の精製、場合によってはこのもの のアルコラートへの変化は、なるほど技術的には可能であるが、比較的面倒であ り、長たらしく、なかんずく水の蒸発の際の高いエネルギー経費によって不経済 である。 本発明の基礎には、ケトン及び／又はアルデヒドをアセチレンと反応させるこ とによってアルキンジオール又はアルキンジオールとアルキンモノオールとの混 合物を製造する方法において、アルカリ金属水酸化物又はアルカリ金属アルコラ ートの化学量論的な使用なしに奏効する方法を見いだすいう課題がある。 これにより、アルカリ金属化合物の存在でアセチレンを、等モル量を超えるケ トン及び／又はアルデヒドと反応させることによってアルキンジオール又はアル キンジオールとアルキンモノオールとの混合物を製造する方法が見いだされ、そ の特徴とするところは、アルカリ金属化合物を、アンモニア及び／又は少くとも １種の反応性第一アミンの存在で使用すべきケトン及び／又はアルデヒドの半モ ル量よりも少いモル量で使用することである。 触媒性アルカリ金属化合物としては、ナトリウム、カリウム、ルビジウム及び セシウムの化合物、特にナトリウム及びカリウムの化合物が適当である。好まし くはアルカリ金属水酸化物及び／又はアルカリ金属アルコラートを使用する。本 発明により単独で又は混合 物で使用できる触媒の例は、水酸化ナトリウム及び水酸化カリウム、ナトリウム メタノラート、ナトリウムエタノラート、ナトリウムプロパノラート、ナトリウ ムイソプロパノラート、ナトリウムブタノラート、ナトリウムイソブタノラート 、ナトリウム−ｔ−ブタノラート及びナトリウム−ｔ−アミラート、カリウムメ タノラート、カリウムエタノラート、カリウムプロパノラート、カリウムイソプ ロパノラート、カリウムブタノラート、カリウムイソブタノラート、カリウム− ｔ−ブタノラート及びカリウム−ｔ−アミラートである。好ましくはカリウム化 合物を使用し、特に好ましくは水酸化カリウム及びカリウムメタノラートを使用 する。 アルカリ金属化合物は固体の形で又は溶剤又は懸濁剤中の溶液又は懸濁液とし て使用することができる。溶液又は懸濁液は一般に固体よりも容易に取扱いかつ 精密に計量することができるので、一般にはアルカリ金属化合物を固体として使 用するよりも溶液又は懸濁液を使用する方が好ましい。溶液と懸濁液との間の相 違は一般には明確に限定されておらず、選択された溶剤中のアルカリ金属化合物 の溶解度に応じてアルカリ金属化合物の一部分が溶解されていて、残りは懸濁液 中に存在していてもよい。この溶剤又は懸濁剤の選択は一般に重要ではなく、該 剤が反応成分に対して不活性でなければならないという条件にのみ従う。アルカ リ金属化合物用の溶剤又は懸濁剤としては、例えばモノアルコール、すなわちメ タノール、エタノール、ｎ−プロパノール、イソ−プロパノール、１−ブタノー ル、２−ブタノール、２−メチル−１−プロパノール、第三ブタノール又はジオ ール、例えばグリコール、プロピレングリコール、アルキンモノオール、アルキ ンジオール又はアルキンジオールとアルキンモノオールとの混合物、例えば本発 明方法の生成物、を使用することができる。溶剤としてはまた水を使用してもよ く、この際水中のアルカリ金属化合物の濃度は好ましくは、最終的に実際の反応 混合物中に存在する水量が反応混合物に対して１０重量％を超えないように選択 する。エーテル、すなわちジエチルエーテル、ジブチルエーテル、テトラヒドロ フラン、メチル−ｔ−ブチルエーテル又はエチル−ｔ−ブチルエーテルも、炭化 水素、例えばペンタン、ヘキサン、ヘプタン、シクロペンタン又はシクロヘキサ ン又はそれらの混合物と同様に使用することができる。強い極性の非プロトン溶 剤も同様に使用でき、この種類の物質の例はジメチルスルホキシド（“ＤＭＳＯ ”）、スルホラン及びＮ−メチルピロリドンである。液体アンモニアも同様に使 用することができる。反応生成物は好ましくはアルカリ金属化合物用の溶剤又は 懸濁剤として使用する。 反応混合物中の使用されるアルカリ金属化合物のモル量は、反応させるべきケ トン及び／又はアルデヒド のモル量の半分未満である。一般に反応させるべきケトン及び／又はアルデヒド に対して０．１〜５モル％のアルカリ金属化合物を加える。有利に反応させるべ きケトン及び／又はアルデヒドに対して０．２〜１モル％のアルカリ金属化合物 を加える。より多量のアルカリ金属量の使用はなるほど技術的に可能であるが、 増大するアルカリ金属使用量及び又は費用のために引続く後処理のためには経済 的に一般にはアルカリ金属量の増大につれていよいよ有利でなくなる。またより 少量のアルカリ金属の使用も技術的に可能であるが、反応時間が長くなるために 経済的には一般に不利である。 反応混合物は共触媒としてアンモニア及び／又は少くとも１種の反応性第一ア ミンを含有する。共触媒の量は一般に使用されたアルカリ金属化合物の量に対し て少くとも等モルである。好ましくは使用されたアルカリ金属化合物の量に対し て当モル量の少くとも２倍のアンモニア又は第一アミンを使用し、特に好ましく は少くとも５倍を使用する。第一アミンとしては例えば炭素原子１〜４個を有す るアミノ置換アルカンを使用することができる。 本発明により使用することができる第一アミンの例は低分子量アルキルアミン 、例えば炭素原子１〜４個を有するアルキルアミン、例えばメチルアミン、エチ ルアミン、１−プロピルアミン、２−プロピルアミン 、１−ブチルアミン、２−ブチルアミン、２−メチル−１−プロピルアミン及び １，１−ジメチルエチルアミンである。同様に少なくとも２種のアミンの混合物 又は少くとも１のアミンとアンモニアとの混合物も使用できる。好ましくはアン モニア及び／又はメチルアミンを使用し、きわめてえ好ましくはアンモニアを使 用する。 本発明方法は、原則として他のどの溶剤なしに実施することができる。また該 方法は、溶剤又は懸濁剤中のアルカリ金属化合物を加える場合には、アルカリ金 属化合物の溶液又は懸濁液中の溶剤又は懸濁剤の存在でのみ行うことができる。 しかしまた本発明方法は該反応のために特に使用される溶剤の存在でも行うこと ができ、この溶剤の選択はアルカリ金属化合物の溶剤又は懸濁剤の選択と同じ条 件に従う。この場合さらに溶剤としては例えば、アセチレンを溶解するすべての 溶剤、例えばＮ−メチルピロリドン、ジオキサン、ジメチルスルホキシド（“Ｄ ＭＳＯ”）、スルホラン又はＴＨＦ、ならびにアンモニア又は第一アミンが適当 である。溶剤として使用されうる第一アミンは共触媒として使用されうる第一ア ミンのように選択することができる。好ましくはアンモニアを溶剤として使用す る。 ケトン又はアルデヒドとしては、本発明の範囲内では一般式Ｉ： で示される化合物を使用する。基の選択に関してはそれ自体制限はなく、したが ってすべての不活性の有機基、例えば炭素原子及び／又はヘテロ原子１〜５０個 を有するようなものが適当である。前記式中のＲ¹及びＲ²は相互に依存すること なくアルキル−、アルケニル−、アリール−、アルキルアリール−、アリールア ルキル−又はアリールアルケニル基を表し、これらの基は直鎖又は枝分かれ、開 鎖又は環状、置換又は未置換であってよい。アリールという用語は例えばフェニ ル又はナフチルを表す。またアリール基の代わりにヘテロ芳香族基、例えば１個 以上のヘテロ原子、例えば窒素、酸素又は硫黄を有することもできるヘテロ芳香 族環が存在していてもよい。これらの基はまた脂肪族又は脂環式で、しかも飽和 でもまたオレフィン系不飽和であってよい。これらの脂肪族又は脂環式基はまた １個以上のヘテロ原子、例えば窒素、酸素又は硫黄を有していてもよい。さらに Ｒ¹及びＲ²は相互に結合されていて、カルボニル基と一緒に環系を形成してもよ く、この環系はまたオレフィン系不飽和であってもよくかつヘテロ原子、すなわ ち窒素、酸素又は硫黄を有していてもよい。前記のすべての基は不活性置換基、 例えばアルキル−又はアルコキシ基又はハロゲン原子、 すなわちフッ素、塩素、臭素又はヨウ素を有していてもよい。アルデヒドの場合 にはＲ²は水素であり、ホルムアルデヒドの特別の場合には、Ｒ¹もＲ²も水素で ある。 例えばケトンとしては、例えばアセトン、メチルイソブチルケトン、メチルエ チルケトン、メチルヘプタノン、メチルヘプテノン、メチルノルボルニルケトン 、トリメチルシクロペンタノン、アセトフェノン、ベンゾフェノン、メチルビニ ルケトン及びイオノンを挙げることができる。 アルデヒドとしては、例えばホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、プロピオ ンアルデヒド、ｎ−ブチルアルデヒド、イソ−ブチルアルデヒド、２−エチルヘ キサナール、ベンズアルデヒド又は置換ベンズアルデヒド、例えば４−ｔ−ブチ ルベンズアルデヒドが適当である。 一般に１種のケトン又は１種のアルデヒドのみを使用するのが有利である、し かし同様に原則として少なくとも２種類のケトンの混合物、少なくとも２種類の アルデヒドの混合物及び少なくとも１種のケトンと少なくとも１種のアルデヒド との混合物も使用することができる。この場合には生成物の混合物が得られ、こ のものを次ぎに一緒に後処理しかつ混合物として継続使用するか又は後処理の進 行中に個々の成分に分離することができる。同様にアセチレンと種々のケトン及 び／又はアルデヒドとの反応で生じる生成物混合物を例えば物理学的方法、例え ば蒸留によって留分（Ｓｃｈｎｉｔｔｅ）又は画分（Ｆｒａｋｔｉｏｎｅｎ）に 分離し、したがって個々の化合物を製取するのではなく、原混合物の組成とは異 なる組成を有する生成物の新しい混合物を製造し、これらの留分又は画分を継続 使用することもできる。 関与する反応成分の濃度及び溶剤量は、方法の申し分のない操作の要件にした がって比較的自由に選択することができる（基準は例えば反応混合物の粘度、経 済的に最適な所望の空時収率、選択性又は安全に取扱うことのできるアセチレン 量であってよい）。個々の場合に所望な生成物及びそのために使用される出発物 質にとってそれぞれ最適な、ケトン、アルデヒド、アセチレン及び溶剤の量は変 化してもよい。しかし満足すべきアルキンジオールの収率を達成するためには、 ケトン及び／又はアルデヒド：アセチレンのモル比は１：１よりも大きいことが 必要である。好ましくは少なくとも１．２：１である。純粋なアルキンジオール の製造又はモノオールとの混合物中の主要成分のアルキンジオールが所望されて いる場合には、このモル比は好ましくは１．５：１、特に好ましくは少なくとも ２：１である。この場合モル比は例えば２：１、４：１又は６：１であってよい 。ケトン及び／又はアルデヒドの使用量がより少ない場合にはアセチレンの一部 分はアルキンジオールへと反応しないで、反応はこの部分だけアルキンモノオー ルの段階、つまり１−置換又は１，１−二置換プロパルギルアルコールの段階で とどまっている。この場合にはアルキンジオールとアルキンモノオールとの混合 物が得られる。溶剤よりも高いアンモニア量は経験によれば同様にプロパルギル アルコールの生成の増大をもたらす。したがってアンモニア：使用されるケトン 又はアルデヒドの容量比は純粋なアルキンジオールの最適収率を得るためには、 一般に３０：１の値を超えるべきではなく、好ましくは２０：１の値を下回る、 特に１０：１の値を下回るべきである。 しかも２：１又は１：１の容量比を下回るのが有利でさえある。 アルキンモノオールとアルキンジオールとの混合物の製造を所望する場合には 、またより高いアンモニアの過剰、例えば５０：１未満、好ましくは４０：１未 満のアンモニア：使用されるケトン又はアルデヒドの容量比も使用することがで きる。 純粋なアルキンジオール又はアルキンジオールを主要成分とする混合物を製造 するための反応温度は一般に１０〜１４０℃、好ましくは４０〜１２０℃、特に 好ましくは５０〜１００℃である。温度は比較的低く、例えば５０℃未満に選択 する場合にはアセチレンの一部分はアルキンジオールへと反応せず、反応はこの 部分だけプロパルギルアルコールの段階でとどまっている。この場合にはアルキ ンジオールとプロパルギルアルコールとの混合物が得られる。 本発明方法は原則的には大気圧又は高められた圧力で実施することができる。 アンモニア又は他の易揮発性物質を溶剤として選択する場合には、一般には圧力 を、溶剤が反応温度で液状で存在するように選択するのが有利であろう。アンモ ニアを溶剤として選択する場合には、可能な適当な圧力は例えば２０バールであ る。 該方法は例えば、反応させるべきケトン又は反応させるべきアルデヒドをアセ チレンで飽和するように行うことができる。次ぎにアルカリ金属化合物及び共触 媒及び、所望ならば溶剤を加え、この混合物を反応器中で反応させる。使用され る反応器は一般に重要ではなく、例えば管反応器、ループ反応器、撹拌容器反応 器又は撹拌容器反応器のカスケードであってよい。反応の終了後に混合物を常法 で後処理することができる。揮発性溶剤を使用する場合には、溶剤を蒸発させ、 その後生成物を例えば蒸留により製取する。溶剤を除去した後の反応混合物又は 残留物から、生成物の製取前に水で洗浄しかつ相を分離することによってアルカ リ金属触媒を除去する。同様に反応混合物中に場合により存在する水分も、この 水分が引続く後処理の際に有害である場合には、溶剤の除去又は生成物の製取前 に相分離によって除去することができる。 実施例 ポンプで外部液体再循環部を有するループ反応器のように操作する、加熱され た管反応器（直径９ｍｍ、長さ５００ｍｍ）中に、アセトンとアセチレンとの液 状混合物、液体アンモニア及びメタノール中の水酸化カリウム１０重量％の溶液 毎時６ｍｌを圧力下に供給した。生成物を循環から、反応器中の圧力が一定の２ ０バールであるように圧力制御して取出した。室温及び常圧で揮発性の成分の蒸 発後に生成物をガスクロマトグラフィーにより分析し、生成したメチルブチノー ル（ＭＢＩ）及び２，５−ジメチルヘキシ−３−イン−２，５−ジオール（ＤＭ ＨＤ）の量及び未使用のアセトンの量を測定した。これからアセトンの変換率な らびにＭＢＩ及びＤＭＨＤの収率を計算した。 結果は第１表に記載してある。 例１〜３は、本発明方法によりアルキンジオールが、抜群の選択率をもって、 つまりアルキンモノオールの測定可能な生成なしに製造しうることを示す。 例４及び５は、アルキンジオールとアルキンモノオールとの混合物が得られる 場合の実施例を示す。 例６は米国特許第３０８２２６０号明細書による比較例であり、、同例は、本 発明の方法手順と数点において異なる反応実施（低すぎる温度、高すぎるアンモ ニア量及びアセチレンの過剰）では、米国特許第３０８ ２２６０号明細書の記載と一致して、アルキンモノオールのみが生じることを示 す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 アヒム シュタマー ドイツ連邦共和国 Ｄ―67251 フライン スハイム ブットシュテッター シュトラ ーセ ６ (72)発明者 ズザンネ シュトゥッツ ドイツ連邦共和国 Ｄ―69469 ヴァイン ハイム アム メンヒガルテン 20

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 1. アルカリ金属化合物の存在でアセチレンを等モル量を超えるケトン及び／又 はアルデヒドと反応させることによってアルキンジオール又はアルキンジオール とアルキンモノオールとの混合物を製造するに当り、アルカリ金属化合物をアン モニア及び／又は少なくとも１種の反応性第一アミンの存在で反応させるべきケ トン及び／又はアルデヒドの半モル量よりも少ないモル量で使用することを特徴 とする、アルキンジオール又はアルキンジオールとアルキンモノオールとの混合 物の製造方法。 2. アセチレンを少なくとも２倍のモル量のケトン及び／又はアルデヒドと反応 させることによってアルキンジオールを製造するに当り、アルカリ金属化合物を アンモニア及び／又は少なくとも１種の反応性第一アミンの存在で反応させるべ きケトン及び／又はアルデヒドの半モル量よりも少ないモル量で使用することを 特徴とする、アルキンジオールの製造方法。 3. アルカリ金属化合物を、反応させるべきケトン及び／又は反応させるべきア ルデヒドに対して０．１〜５モル％の量で使用する、請求項１又は２記載の方法 。 4. アルカリ金属化合物が水酸化カリウム及び／又は カリウムメタノラートである、請求項３記載の方法。 5. アンモニア及び／又はアミンのモル量が使用されるアルカリ金属化合物のモ ル量と少なくとも同じ大きさである、請求項１から請求項４までのいずれか１項 記載の方法。 6. アンモニアを溶剤として使用する、請求項５記載の方法。 7. ケトン及び／又はアルデヒド：アセチレンのモル比が１．５：１よりも高い 、請求項１記載の方法。 8. 反応温度が１０〜１４０℃である、請求項１から請求項７までのいずれか１ 項記載の方法。 9. 反応を高められた圧力で行う、請求項１から請求項８までのいずれか１項記 載の方法。