JP2001031619A - ３，５，５−トリメチルシクロヘキサ−３−エン−１−オン（β−イソフォロン）の連続製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 アルカリ媒体中でアセトンを三量化して得ら
れるα−イソフォロンの均質触媒による異性化でβ−イ
ソフォロンを連続的に製造する方法。 【解決手段】 （a）α−イソフォロンと水酸化アルカ
リ溶液とを反応領域に連続的に導入し、（b）反応混合
物を１５０℃以下の温度と大気圧以下の圧力Ｐ１で還流
させ、（c）反応混合物から連続的且つ同時に（１）Ｐ
１以下の圧力Ｐ２および１５０℃以下の温度で蒸留によ
って蒸気相のβ−イソフォロンを除去し、（2）反応混
合物中の重質生成物の含有率が７重量％以下となるよう
に重質生成物を抜き出し下記（1）および（2）を除去
し、（d）蒸留の縮合物を反応領域へ連続的に送る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、均質触媒の存在下
で液相の３，５，５−トリメチルシクロヘキサ−２−エ
ン−１−オン（以下、α−イソフォロン）の異性化によ
って３，５，５−トリメチルシクロヘキサ−３−エン−
１−オン（以下、β−イソフォロン）を連続的に製造す
る方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】β−イソフォロンはカロチノイド、ビタ
ミン（例えばビタミンＥ）および医薬品製造の合成中間
体である。β−イソフォロンはさらに、香水やアスタキ
サンチン、アブシジン酸および各種誘導体のような天然
物質の合成で直接用いられる。β−イソフォロンはアル
カリ媒体中でのアセトンの三量化で得られるα−イソフ
ォロンの異性体であり、２重結合の位置によってα−イ
ソフォロンとは区別される。すなわち、下記に表すよう
にβ−イソフォロンでは２重結合はカルボニルとは共役
ではない：

【０００３】

【化１】 α−イソフォロンのβ−イソフォロンへの異性化は２重
結合とカルボニルの脱共役結合の平衡反応であり、熱力
学的平衡はα−イソフォロン側にある。

【０００４】α−イソフォロンのβ−イソフォロンへの
異性化方法は多数記載されているが、それらには多くの
欠点がある。例えば、化学物質（特に触媒）の消費量が
多く、収率が悪く、α−イソフォロンの縮合生成物（重
質生成物）が形成され、その結果、反応媒体の温度が上
昇し、重質生成物の形成が加速されて系が不安定にな
る。

【０００５】欧州特許第８３２，８７１号にはα−イソ
フォロンの触媒異性化によるβ−イソフォロンの製造方
法が開示されている。その実施例７では、第一段階で蒸
留によって反応混合物から２０〜２２％のβ−イソフォ
ロン初期混合物を連続的に抜き出し、次に反応混合物か
ら蒸留によって純度約９８％のβ−イソフォロンが単離
される。この方法では循環蒸発器で約９０％のα−イソ
フォロンと１０％の重質生成物とからなる混合物が回収
されることが分かっている。運転時間（約１５時間）と
蒸発器に回収された生成物の量（６１５ｇ）とから考え
ると、単位時間当たりの重質生成物の生成量は約４ｇに
なる。さらに、使用するα−イソフォロンの０．６重量
％に相当する多量の触媒が用いられる。

【０００６】反応の熱力学を考えると、異性化を行う温
度によって平衡状態でのβ−イソフォロン濃度が決ま
り、温度を上げるほどβ−イソフォロンの平衡濃度が高
くなる。β−イソフォロンはα−イソフォロンより揮発
性が高いので最も揮発性の高い生成物を蒸留することで
平衡を移動させることができる。しかし、β−イソフォ
ロンは150℃以上の温度に加熱すると触媒無しでもα−
イソフォロンへ逆異性化する。この熱による逆異性化の
反応速度は温度レベルで制御される。

【０００７】さらに、異性化を行うためには中間エノー
ルまたはエノレートを通らなければならない。しかし、
中間エノールまたはエノレートはアルドール化（aldoli
zation）／クロトン化（crotonization）反応の中間体
でもあるため望ましくないイソフォロンの重縮合物が形
成される。この重縮合物の形成はβ−イソフォロン製造
工程でのイソフォロンの損失を表す。この形成は触媒濃
度と温度によって促進される。従って、不均質触媒の使
用は触媒を非活性化させる重質生成物の固体触媒表面濃
度を増加させるためあまり好ましくない。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は上記の
欠点のないα−イソフォロンの異性化によるβ−イソフ
ォロンの連続的製造方法を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、アルカリ媒体
中でアセトンを三量化して得られる３，５，５−トリメ
チルシクロヘキサ−２−エン−１−オン（α−イソフォ
ロン）の均質触媒による異性化で３，５，５−トリメチ
ルシクロヘキサ−３−エン−１−オン（β−イソフォロ
ン）を連続的に製造する方法において、下記（ａ）〜
（ｅ）を特徴とする方法を提供する： （a） α−イソフォロンと水酸化アルカリ溶液とを反
応領域に連続的に導入し、（b） 反応混合物を１５０
℃以下、好ましくは１９０〜２１６℃の温度と大気圧以
下の圧力Ｐ１下で還流させ、（c） 反応混合物から下
記（1）および（2）を連続的且つ同時に除去し、（１）
Ｐ１以下の圧力Ｐ２および１５０℃以下の温度の蒸留に
よって蒸気相のβ−イソフォロンを除去し、（２）反応
混合物中の重質生成物の含有率が７重量％以下となるよ
うに重質生成物を抜き出し、（d） 蒸留の縮合物を反
応領域に連続的に送る。

【００１０】

【発明の実施の形態】上記圧力Ｐ１は１５０ｍｂａｒ〜
大気圧であり、圧力Ｐ１以下の圧力Ｐ２は１５０ｍｂａ
ｒ以下、好ましくは５０ｍｂａｒ〜１００ｍｂａｒであ
る。水酸化アルカリはＮａＯＨまたはＫＯＨにするのが
好ましく、ＫＯＨを用いるのが好ましい。水酸化アルカ
リは水か、メタノール、エタノール、プロパノール、イ
ソプロパノール等の低分子量の脂肪族アルコールに溶解
することができる。一般にはメタノールまたはエタノー
ルを使用する。用いる水酸化アルカリの量は反応領域に
導入されるα−イソフォロンの０．０３重量％以下であ
る。０．０１０〜０．０２０重量％の水酸化アルカリを
用いるのが好ましい。

【００１１】β−イソフォロンを含む留分の蒸留の還流
比はこの留分中のβ−イソフォロン濃度を調整するパラ
メターであり、上記の熱的退行を最小にして、β−イソ
フォロンの純度が最大になるように選択する。本発明で
は、重質生成物を７重量％以下含み、残部がα−および
β−イソフォロンの混合物である混合物を連続的に抜き
出す。重質生成物は主としてイソフォロンの二量体、三
量体および触媒残留物から成る。この重質生成物はアセ
トンの三量化反応後かつ塩基触媒の中和前に塩基触媒に
よってα−イソフォロンを製造するラインへ戻すことが
できる。

【００１２】本発明の連続方法の特徴は重質生成物を連
続的に抜き出すことにある。それによって重質生成物の
ボイラ内での濃度を減らすことができ、異性化温度を安
定化させることができるという利点がある。本発明方法
の他の利点は、重質生成物をα−イソフォロンの製造設
備内で再循環できるため、その処理に高価な操作をする
必要がない点にある。本発明方法のさらに他の利点は触
媒量の消費量が少ないという点にある。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明方法は図１の概念図で示し
た装置で実施することができる。この装置は、α−イソ
フォロンのβ−イソフォロンへの異性化反応が行なわれ
るボイラー（１）と、その上に取り付けた断熱カラム
（２）とを有し、断熱カラム（２）の内部には充填材、
例えばSulzer EX 20がパックれれ、その頭部には還流比
を調節するタイマーを備えた断熱カラム頭部が取付られ
ている。還流比Ｒは抜き出した生成物の量に対する蒸留
カラム頭部で得られた縮合物全体の量の比で定義付され
る。

【００１４】ボイラー（１）は図１に表していい加熱手
段を備えている。ボイラー（１）にはライン（３）を介
して原料が供給され、β−イソフォロンはライン（４）
を介して回収され、ボイラーから抜き出された重質生成
物はライン（５）を介して抜き出される。蒸溜の縮合物
はカラム（２）の底部で抜き出され、ポンプ（７）を備
えたライン（６）を介してボイラー（１）に回収され
る。ボイラー（１）とカラム（２）との間には減圧装置
（８）が挿入される。カラムおよびボイラーの寸法は異
性化するα−イソフォロンの量と、所望の生産性に従っ
て計算され、これらは当業者には一般的な知識である。

【００１５】

【実施例】本発明を説明するために、実験装置で下記試
験を実施した。ＫＯＨが約２０重量％になるように予め
メタノールに溶解したＫＯＨ（純粋なＫＯＨ）を含むＫ
ＯＨ０．０２重量％の３００ｇのα−イソフォロン（エ
ルフ・アトケム社製）を１リットルのガラス反応装置か
ら成るボイラーに導入した。この混合物を６００ｍｂａ
ｒの圧力下で１９６℃に加熱する。その蒸気は１００ｍ
ｂａｒの圧力で断熱カラムに連続的に導入される。この
カラムには３１６Ｌステンレス鋼のSulzer EX20パッキ
ングが収容されている。カラム頭部の温度は１１０〜１
１１℃で安定する。

【００１６】純度（β−イソフォロン／α−イソフォロ
ンの比が９９％以上で定義）なβ−イソフォロンは還流
比Ｒ６０で抜き出す。抜き出し量は４ｇ／時間で安定す
る。蒸留の縮合物はポンプを用いてボイラーへ送る。試
験は１０時間行なった。重質生成物は連続的に抜き出し
た。重質生成物の抜き出し量およびβ−イソフォロンの
生成量を補償するために、触媒と一緒にα−イソフォロ
ンを導入した。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明方法を実施する装置の概念図。

【符号の説明】

１ ボイラー ２ 断熱カラム ７ ポンプ ８ 減圧装置

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アルカリ媒体中でアセトンを三量化して
   得られる３，５，５−トリメチルシクロヘキサ−２−エ
   ン−１−オン（α−イソフォロン）の均質触媒による異
   性化で３，５，５−トリメチルシクロヘキサ−３−エン
   −１−オン（β−イソフォロン）を連続的に製造する方
   法において、 下記（ａ）〜（ｅ）を特徴とする方法： （a） α−イソフォロンと水酸化アルカリ溶液とを反
   応領域に連続的に導入し、（b） 反応混合物を１５０
   ℃以下の温度と大気圧以下の圧力Ｐ１で還流させ、
   （c） 反応混合物から下記（1）および（2）を連続的
   且つ同時に除去し、 （１）Ｐ１以下の圧力Ｐ２および１５０℃以下の温度で
   蒸留によって蒸気相のβ−イソフォロンを除去し、 （2）反応混合物中の重質生成物の含有率が７重量％以
   下となるように重質生成物を抜き出し、（d） 蒸留の
   縮合物を反応領域へ連続的に送る。
2. 【請求項２】 圧力Ｐ１が１５０ｍｂａｒ〜大気圧であ
   り、圧力Ｐ１以下の圧力Ｐ２が１５０ｍｂａｒ以下であ
   る請求項１に記載の方法。
3. 【請求項３】 圧力Ｐ２が５０ｍｂａｒ〜１００ｍｂａ
   ｒである請求項２に記載の方法。
4. 【請求項４】 段階（ｂ）で反応混合物を約１９０〜２
   １６℃の温度にする請求項１に記載の方法。
5. 【請求項５】 水酸化アルカリがＫＯＨである請求項１
   〜４のいずれか一項に記載の方法。
6. 【請求項６】 水酸化アルカリを低分子量の脂肪族アル
   コールに溶かす請求項１〜５のいずれか一項に記載の方
   法。
7. 【請求項７】 低分子量の脂肪族アルコールがメタノー
   ルまたはエタノールである請求項６に記載の方法。
8. 【請求項８】 使用するα−イソフォロンに対して０．
   ０３重量％以下の水酸化アルカリを用いる請求項１〜７
   のいずれか一項に記載の方法。
9. 【請求項９】 使用するα−イソフォロンに対して０．
   ０１０〜０．０２０重量％の水酸化アルカリを用いる請
   求項８に記載の方法。
10. 【請求項１０】 段階（ｃ）の（２）で異性化反応装置
    から抜き出される重質生成物がα−イソフォロンの製造
    ラインに再循環する請求項１に記載の方法。
11. 【請求項１１】 重質生成物をアセトンの三量化反応後
    および塩基触媒の中和前にα−イソフォロンの製造ライ
    ンに導入する請求項９に記載の方法。