JP2001131122A - 2−置換−3−ヒドロキシプロピオン酸エステル類の製造法 - Google Patents
2−置換−3−ヒドロキシプロピオン酸エステル類の製造法Info
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Abstract
で効率的に2−置換−3−ヒドロキシプロピオン酸エス
テル類を製造する。 【解決手段】 2−置換−1,3−プロパンジオールを
金属触媒の存在下、アルコール溶液中において、酸素含
有ガスと接触反応させることによる2−置換−3−ヒド
ロキシプロピオン酸エステル類の製造法
Description
して重要な2−置換−3−ヒドロキシプロピオン酸エス
テル類の製造法に関する。更に詳しくは2−置換−1,
3−プロパンジオールの接触酸化エステル化による2−
置換−3−ヒドロキシプロピオン酸エステル類の製造法
に関するものである。
エステル類を製造する方法として、例えば3−ヒドロキ
シイソ酪酸エステルの場合、3−ヒドロキシプロピオン
酸エステルを2−メチル化して製造する方法が報告され
ているが(J.L.Herrmann et al.
Tetrahedron Lett. 1973,(2
6),2429−2432)、この製造法では高価なメ
チル化剤を使う上に収率も低いという問題がある。ま
た、2−メチル−1,3−プロパンジオールをハロゲン
によって酸化エステル化する製造法(米国特許3,89
2,787号公報)では、比較的良好な収率が得られて
いるものの、工業的にはハロゲンによる反応装置の腐食
等が問題となる。また、イソ酪酸の酸化反応で得られる
2−ヒドロキシイソ酪酸をエステル化する製造法(J.
Hasegawa et al. J. Fermen
t. Technol., 1981, (59),
203)では、酸化反応の生産性が低く工業的に適さな
いという問題がある。2−ヒドロキシメチルアクリル酸
エステルを還元する製造法(特開平11−171833
号公報)では、原料の2−ヒドロキシメチルアクリル酸
エステルが高価であるという問題がある。
−3−ヒドロキシプロピオン酸エステル類を工業的に有
利に製造する手段は未だ開発されておらず、当該分野で
の課題となっていた。本発明は容易に入手可能で安価な
原料から簡単な操作で効率的に2−置換−3−ヒドロキ
シプロピオン酸エステル類を製造することを目的になさ
れたものである。
題を解決するため鋭意検討を行った結果、安価な原料で
ある2−置換−1,3−プロパンジオールを原料に選
び、適切な触媒を用いて接触酸化エステル化することに
より一段階で収率良く2−置換−3−ヒドロキシプロピ
オン酸エステル類が得られることを見出して本発明を完
成するに至った。
る2−置換−1,3−プロパンジオール(ただし、Rは
炭素数1〜6のアルキル基若しくは置換アルキル基、シ
クロアルキル基または芳香族炭化水素基を表す。)を金
属触媒の存在下、アルコール溶液中において、酸素含有
ガスと接触反応させることを特徴とする2−置換−3−
ヒドロキシプロピオン酸エステル類の製造法に関する。
を説明する。
3−プロパンジオール類としては、2−メチル−1,3
−プロパンジオール、2−エチル−1,3−プロパンジ
オール、2−プロピル−1,3−プロパンジオール、2
−イソプロピル−1,3−プロパンジオール、2−ブチ
ル−1,3−プロパンジオール、2−イソブチル−1,
3−プロパンジオール、2−sec−ブチル−1,3−
プロパンジオール、2−ヘキシル−1,3−プロパンジ
オール、2−クロロエチル−1,3−プロパンジオー
ル、2−ベンジル−1,3−プロパンジオールなどの2
−(置換)アルキル−1,3−プロパンジオール類、2
−シクロヘキシル−1,3−プロパンジオールなどの2
−シクロアルキル−1,3−プロパンジオール類、2−
フェニル−1,3−プロパンジオール、2−p−クロロ
フェニル−1,3−プロパンジオール、2−ナフチル−
1,3−プロパンジオールなどの2−(置換)アリール
−1,3−プロパンジオール類などが挙げられる。
をカルボン酸に変換し、エステル化する能力を有するも
のであれば良いが、工業的に有利なものとしては収率が
高く、分離の容易な不均一系の白金族触媒、例えば白
金、パラジウム、イリジウム、オスミウム、ルテニウ
ム、ロジウムなどの少なくとも一つを有効成分としたも
のなどが挙げられる。触媒活性および選択性の観点から
は好ましくは白金および/またはパラジウムを有効成分
とするもの、更に好ましくは白金および/またはパラジ
ウムを第1成分とし、ビスマスおよび/または鉛を第2
成分とする両成分を含有する触媒が挙げられる。触媒第
2成分を添加することにより触媒被毒を緩和して酸化エ
ステル化反応活性を向上させることができるが第2成分
の中でもビスマスが極めて有効である。
良いが、活性、経済性、操作性などを勘案すると触媒担
体に担持させて用いるのが有利である。触媒担体として
は、アルミナ、シリカ、マグネシア、ジルコニアなどの
各種金属酸化物の他、炭酸カルシウムなどの金属塩が挙
げられる。触媒有効成分を担持する場合には、担持量は
担体に対して0.5〜10wt%が好ましいが、経済的
には1〜5wt%が特に好ましい。触媒第2成分を用い
る場合は、その担持量は担体に対して0.5〜10wt
%が好ましいが1〜5wt%がより好ましい。
3−プロパンジオールに対して10〜200wt%、好
ましくは50〜150wt%である。
てアルコール類を用いるのが特徴である。使用されるア
ルコール類としては常温で液状のもので有れば良いが、
エステル化反応収率、操作性、入手性を勘案すると、通
常は炭素数1〜6のアルコール類、好ましくはメタノー
ル、エタノール、イソプロパノール、ブタノール、sec-
ブタノール、アリルアルコール、メタリルアルコール、
シクロへキシルアルコールなど、特に好ましくはメタノ
ール、エタノール、イソプロパノールなどが挙げられ
る。
オールは、通常アルコール溶液として2〜80wt%、
好ましくは5〜30wt%とするのが良い。原料である
2−置換−1,3−プロパンジオールの粘度が比較的高
いため、あまり高濃度では物質移動の面で問題が生じや
すい。
有ガス、即ち酸化剤としては、空気、酸素あるいは窒素
などの不活性ガスと酸素の混合ガスを用いることができ
るが、経済的な面からは空気を使用することが好まし
い。供給方法としては、ガラス製焼結フィルターなどを
用いることにより細かい気泡を反応液中に導入するのが
酸素の拡散上有利であり、高い反応速度が得られるので
好ましい。反応圧力は任意であるが、通常は常圧から1
0気圧程度が選ばれる。常圧でも充分反応は進行する。
除去しながら反応を行うことにより、更に反応を促進
し、収率を向上させることができる。生成水の除去方法
としては、蒸留や芳香族炭化水素との共沸による脱水方
法或いは乾燥剤を用いた脱水方法などが挙げられる。中
でもベンゼンやトルエンなど芳香族溶剤を共存させディ
ーン・スターク水分離器を用いる方法、或いは乾燥剤を
反応系に共存させるか、乾燥剤層を含水反応液若しくは
含水溶剤を流通させる方法などが好ましく用いられる。
使用できる代表的な乾燥剤としては、硫酸ナトリウム、
硫酸マグネシウム、硫酸カルシウムなどの無水硫酸塩、
酸化カルシウムなどの酸化物や合成ゼオライトなどが挙
げられる。乾燥剤を使用する場合、その使用量は通常、
原料の2−置換−1,3−プロパンジオール類に対して
5〜500重量%、好ましくは20〜400重量%程度
である。
置換−1,3−プロパンジオールなどのアルコール溶液
に金属触媒を添加し、所定温度で攪拌し、必要により生
成水の除去を行いながら、空気もしくは酸素含有ガスの
供給下で酸化反応を行うものである。反応温度は通常2
0〜90℃、好ましくは40〜80℃である。反応時間
は反応温度、触媒量などによって異なるが、通常1〜2
0時間である。本発明における製造装置は回分式、連続
式のいずれにも適用することができる。連続式の場合、
触媒が被毒を受けづらく、また固定床反応装置とした場
合、触媒分離工程を省くことができるため生産性が高
い。
明するが、本発明はこれらの実施例によりなんら限定さ
れるものではない。
イオン交換水に分散させた。一方、Bi(NO3)3・
5H2O0.46gを10wt%HNO3水溶液20m
lに溶解し、 Pd/Al2O3分散液に攪拌下滴下し
た。そのまま6h攪拌した後、分散液のpHをNaOH
水溶液によりpH12に調整した。次にホルマリン4m
lを加えて、80℃、20min還元を行い、触媒をろ
過し、イオン交換水によりろ液のpHが7になるまで洗
浄した。洗浄後、ろ過した触媒を一晩60℃で乾燥し、
触媒5%Pd−2%Bi/ Al2O3(数字は各元素
の担体に対する担持率:wt%)を得た。
付きガス導入口、還流管を付けたフラスコに、2−メチ
ル−1,3−プロパンジオール2.7g、MeOH10
0ml、本触媒1.35gを仕込んだ。空気を6l/h
でバブリングしながら導入し、反応温度60℃で6時間
反応を行った。反応終了後、ろ過により触媒を分離して
得られた反応液をガスクロにより分析した。その結果、
2−メチル−1,3−プロパンジオールの転化率64
%、3−ヒドロキシイソ酪酸メチル収率53%、メチル
マロン酸ジメチル収率0.7%であった。
液を用いる代わりにPb(NO3)20.32gをイオ
ン交換水20mlに溶解した溶液を用いた以外は実施例
1と同様にして触媒を調製し、実施例1と同様の条件で
反応を行った。その結果、2−メチル−1,3−プロパ
ンジオールの転化率41%、3−ヒドロキシイソ酪酸メ
チル収率33%、メチルマロン酸ジメチル収率0.3%
であった。
は実施例1と同様に触媒を調製し、実施例1と同様の条
件で反応を行った。その結果、2−メチル−1,3−プ
ロパンジオールの転化率58%、3−ヒドロキシイソ酪
酸メチル収率50%、メチルマロン酸ジメチル収率0.
4%であった。
施例1と同様に反応を行った。その結果、2−メチル−
1,3−プロパンジオールの転化率42%、3−ヒドロ
キシイソ酪酸メチル収率29%、メチルマロン酸ジメチ
ル収率0.1%であった。
以外は実施例1と同様に反応を行った。その結果、2−
メチル−1,3−プロパンジオールの転化率73%、3
−ヒドロキシイソ酪酸メチル収率60%、メチルマロン
酸ジメチル収率3.9%であった。
施例1と同様に反応を行った。その結果、2−メチル−
1,3−プロパンジオールの転化率14%、3−ヒドロ
キシイソ酪酸メチル収率6.8%、メチルマロン酸ジメ
チル収率0.0%であった。
様に反応を行った。その結果、2−メチル−1,3−プ
ロパンジオールの転化率74%、3−ヒドロキシイソ酪
酸メチル収率63%、メチルマロン酸ジメチル収率0.
7%であった。
とした以外は実施例7と同様に反応を行った。その結
果、2−シクロヘキシル−1,3−プロパンジオールの
転化率42%、2−シクロヘキシル−3−ヒドロキシプ
ロピオン酸メチル収率38%、2−シクロヘキシルマロ
ン酸ジメチル収率0.2%であった。
以外は実施例7と同様に反応を行った。その結果、2−
フェニル−1,3−プロパンジオールの転化率30%、
2−フェニル−3−ヒドロキシプロピオン酸メチル収率
26%、2−フェニルマロン酸ジメチル収率0.1%で
あった。
り、温和な反応条件下で、クリーンに、2−置換−3−
ヒドロキシプロピオン酸エステル類を製造することがで
きる。
Claims (4)
- 【請求項1】 下記の一般式で示される2−置換−1,
3−プロパンジオール(ただし、Rは炭素数1〜6のア
ルキル基若しくは置換アルキル基、シクロアルキル基ま
たは芳香族炭化水素基を表す。)を金属触媒の存在下、
アルコール溶液中において、酸素含有ガスと接触反応さ
せることを特徴とする2−置換−3−ヒドロキシプロピ
オン酸エステル類の製造法。 【化1】 - 【請求項2】 金属触媒が白金族元素から選ばれた少な
くとも一種を有効成分として含むことを特徴とする請求
項1記載の2−置換−3−ヒドロキシプロピオン酸エス
テル類の製造法。 - 【請求項3】 金属触媒が白金族元素から選ばれた少な
くとも一種の元素と、ビスマスおよび鉛から選ばれた少
なくとも一種の元素の両成分からなることを特徴とする
請求項1または請求項2記載の2−置換−3−ヒドロキ
シプロピオン酸エステル類の製造法。 - 【請求項4】 接触反応時に生成水を除去しながら反応
を行うことを特徴とする請求項1〜3の何れか1項記載
の2−置換−3−ヒドロキシプロピオン酸エステル類の
製造法。
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JP31322499A JP4412626B2 (ja) | 1999-11-04 | 1999-11-04 | 2−置換−3−ヒドロキシプロピオン酸エステル類の製造法 |
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---|---|
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003093876A (ja) * | 2001-09-26 | 2003-04-02 | Nippon Shokubai Co Ltd | カルボン酸エステル合成用触媒及びカルボン酸エステルの製造方法 |
WO2004007422A1 (ja) * | 2002-07-12 | 2004-01-22 | Nippon Shokubai Co., Ltd. | ジオール誘導体の製造方法 |
US7326806B2 (en) | 2001-06-04 | 2008-02-05 | Nippon Shokubai Co., Ltd. | Catalyst for the preparation of carboxylic esters and method for producing carboxylic esters |
-
1999
- 1999-11-04 JP JP31322499A patent/JP4412626B2/ja not_active Expired - Fee Related
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WO2004007422A1 (ja) * | 2002-07-12 | 2004-01-22 | Nippon Shokubai Co., Ltd. | ジオール誘導体の製造方法 |
CN1297533C (zh) * | 2002-07-12 | 2007-01-31 | 株式会社日本触媒 | 生产二醇衍生物的方法 |
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