JP2002212176A - ラクトンの製造方法 - Google Patents
ラクトンの製造方法Info
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Abstract
化水素からニトリル化合物の存在下でラクトンを製造す
る方法であって、高価な有機過酸化物を必要とせずに環
状ケトンと過酸化水素とを効率的に反応させることがで
き、しかも安全で経済的なラクトンの製造方法を提供す
る。 【解決手段】本発明のラクトンの製造方法は、環状ケト
ンと過酸化水素を、ニトリル化合物の存在下に、ピロリ
ン酸塩−ピロリン酸水溶液中で反応させることを特徴と
する。
Description
とするラクトンの製造方法に関するものである。更に詳
しくは、本発明は、環状ケトンと過酸化水素をニトリル
化合物の存在下に反応させることにより、高価な有機過
酸化物を必要とせずに環状ケトンと過酸化水素を効率良
く使用することを可能とした、経済的なラクトンの製造
方法に関するものである。
は、アルデヒド又はケトンと種々の有機過酸化物とを反
応させ、カルボニル基と、そのα位炭素との間へ酸素を
挿入するBayer−Villiger型の酸化による
方法が知られている〔A.C.Cope,et al.
ed,“Organic Reactions”,V
ol. 9: C.H. Hassall,“The
Baeyer Villiger Oxidation
of Aldehydes and Ketone
s”, p73,John Wiley & Son
s, New York(1957)〕が、これらの従
来方法の多くには、高価な上記有機過酸化物が必要であ
るばかりか、多量の有機酸を副生するなどの問題があっ
た。
対して、上記のように高価な過酸化物を過剰に必要と
し、且つ、得られるラクトンの選択率が低く、経済的と
は言い難いという問題もあった。
のような環状ケトンと過酸化水素からニトリル化合物の
存在下でラクトンを製造する方法であって、高価な有機
過酸化物を必要とせずに環状ケトンと過酸化水素とを効
率的に反応させることができ、しかも安全で経済的なラ
クトンの製造方法を提供することにある。
明の目的を達成すべく鋭意検討した結果、環状ケトンと
過酸化水素を、ニトリル化合物存在下、所定の成分を含
有する水溶液中で反応させると、当該反応が効率的に行
われ、ラクトンが高選択的に得られることを見い出し、
本発明を完成した。
化水素を、ニトリル化合物存在下に、ピロリン酸塩−ピ
ロリン酸水溶液中で反応させることを特徴とするラクト
ンの製造方法に存する。
法について、更に詳細に説明する。
料として使用される環状ケトンとしては、特に限定され
ないが、例えば、シクロブタノン、シクロペンタノン、
シクロヘキサノン、シクロドデカノン等の炭素数4〜1
6のカルボニル環状アルカン、又は、メチルシクロペン
タノン、t−ブチルシクロヘキサノン等のアルキル置換
カルボニル環状アルカン等の炭素数6〜20のカルボニ
ル化合物を挙げることができる。
に供される過酸化水素としては、通常、市販されている
20〜70%水溶液を用いることができる。
対して、例えば0.05〜10倍モル、特に0.1〜
1.0倍モルとすることが、過酸化水素を効率的に使用
する面から好ましい。
水素はニトリル化合物の存在下に反応するものであり、
このようなニトリル化合物としては、アセトニトリル、
プロピオニトリル、ベンゾニトリル等が用いられ、特に
アセトニトリルが入手が容易であることから好ましい。
尚、ニトリル化合物の使用量は限定されないが、過酸化
水素に対して、例えば1〜50倍モルであり、特に1〜
10倍モルであることが好ましく、この範囲を大きく外
れると、反応速度が低下するおそれがある。
化合物が溶媒の機能を兼ねることができるので、別途に
溶媒を使用することは必須ではないが、必要に応じてア
ルコール類、芳香族炭化水素類、塩素化炭化水素類等を
用いることもできる。
エタノール、イソプロパノール、n−ブタノール、tー
ブタノール、t−アミルアルコール、シクロヘキサノー
ル等の炭素数1〜6の直鎖、分岐、環状アルコール等の
アルコール類;ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香
族炭化水素類;又は、塩化メチレン、1,2−ジクロロ
メタン、クロロホルム、四塩化炭素等の塩素化炭化水素
類等を挙げることができる。
は環状ケトンに対して、例えば0.1〜50倍モルであ
り、特に0.5〜10倍モルであることが好ましい。
は、上記説明した環状ケトンと過酸化水素を、ニトリル
化合物存在下に反応させるに際し、この反応をピロリン
酸塩−ピロリン酸水溶液中で行うことを特徴とするもの
である。
ニトリル化合物と共存させることによって、従来の環状
ケトンと過酸化水素の存在下の反応で必要とされていた
アルコール溶媒の使用や、水の使用量を極力減らしたり
することを不必要とし、また、生成するラクトンと当量
のアミドが生成するとされているPayne酸化(J.
Org.Chem.1964.vol.26,p66
0)と比べて、反応後にニトリル化合物から生成するア
ミドの量を極めて少なくし、環状ケトンと過酸化水素を
効率良く反応させることを可能とするものである。
例えば、ピロリン酸カリウム、ピロリン酸ナトリウム等
のピロリン酸アルカリ金属塩やピロリン酸アンモニウム
塩を挙げることができ、特にピロリン酸カリウムが好ま
しい。
ラクトンの収率と選択率が影響され、中でも収率は、反
応系のpHが6.0〜10.5、特に8.0〜9.5で
あることが好ましい。pHが6.0未満では、ラクトン
が加水分解してカルボン酸が生じ、pHが10.5を超
えると反応自体が進みにくく、何れもラクトンの収率が
低くなり、選択率も下がり生産性が極めて悪くなる。
するピロリン酸との配合比率によって、調整することが
でき、この他、反応速度を高めるためにアルキルスルホ
ン酸アルカリ金属塩等の界面活性剤を使用しても良い。
各原料を反応器に同時に投入しても良いし、任意の順序
で投入しても良い。特に、過酸化水素は一度に加えて
も、反応の進行と平行して断続的にまたは継続的に加え
ても良い。
は、環状ケトンに対して、例えば、過酸化水素0.05
〜10倍モル(特に、0.1〜1.0倍モル)、ニトリ
ル化合物0.05〜500倍モル(特に、0.05〜1
00倍モル)[過酸化水素に対して、1〜50倍モル
(特に、1〜10倍モル)]、ピロリン酸塩−ピロリン
酸0.1〜100倍モル(特に、0.1〜10倍モル)
であることが好ましい。
液相中、大気中下で行うことができ、反応温度は0℃〜
90℃、特に20℃〜70℃であることが好ましい。
尚、反応時間は1〜100時間、特に6〜50時間であ
ることが好ましい。
クトンを公知の方法で精製することができるが、本発明
のラクトンの製造方法では、反応後にニトリル化合物か
ら生成するアミドの量が極めて少ないために、この後、
新たに過酸化水素と環状ケトンを追加するだけで、水相
はそのまま再利用することが可能である。
方法は、環状ケトンと過酸化水素を、ニトリル化合物存
在下に、ピロリン酸塩−ピロリン酸水溶液中で反応させ
るものであり、本発明によれば、典型的なラクトンを選
択率75%以上で製造することができる
するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではな
い。
32.4mg、過酸化水素113mg、水4.0g、ア
セトニトリル6.0g、シクロペンタノン1.68g、
ドデシルスルホン酸ナトリウム25mgを入れ、20℃
で24時間撹拌した。反応時のpHは8.92であっ
た。反応終了後、ガスクロマト分析を行ったところ、γ
−ブチロラクトンの過酸化水素基準の収率は85%、選
択率は96%であった。このとき反応系にはアセトアミ
ドが生成したが、過酸化水素基準の収率は3.4%と少
なく、アミドがラクトンと当量生成するとされるPay
ne酸化とは異なる反応であることがわかった。
で反応を行った。過酸化水素基準の収率は89%、選択
率90%であった。
同じ条件で反応を行った。過酸化水素基準の収率は61
%、選択率83%であった。
は実施例1と同じ条件で反応を行った。γ−ブチロラク
トンの過酸化水素基準の収率は0%であった。
に、本発明によれば、環状ケトンと過酸化水素とを効率
的に反応させることができ、且つ、目的のラクトンを高
選択的に得ることができた。また、本発明は、アルコー
ル溶媒や水の使用量に対する配慮を必要とせず、しかも
反応後にニトリル化合物から生成するアミドの量はごく
僅かであり、新規なBayer−Villiger型酸
化であることがわかる。
酸化水素をニトリル化合物の存在下、ピロリン酸塩−ピ
ロリン酸水溶液中で反応させることにより、高価な有機
過酸化物を必要とせずに環状ケトンと過酸化水素とを効
率的に使用することが可能で、しかもラクトンを安全で
経済的且つ高選択率で得ることができ、加えて、反応後
にニトリル化合物から生成するアミド量が極めて少ない
ために、ピロリン酸塩−ピロリン酸水溶液はそのまま再
利用が可能である。
Claims (4)
- 【請求項1】 環状ケトンと過酸化水素を、ニトリル化
合物存在下に、ピロリン酸塩−ピロリン酸水溶液中で反
応させることを特徴とするラクトンの製造方法。 - 【請求項2】 ピロリン酸塩が、ピロリン酸カリウム又
はピロリン酸ナトリウムである請求項1に記載のラクト
ンの製造方法。 - 【請求項3】 ピロリン酸塩−ピロリン酸水溶液がpH
6.0〜10.5のものである請求項1又は2に記載の
ラクトンの製造方法。 - 【請求項4】 ニトリル化合物が、アセトニトリル、プ
ロピオニトリル又はベンゾニトリルである請求項1に記
載のラクトンの製造方法。
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---|---|---|---|---|
US3653832A (en) * | 1970-01-13 | 1972-04-04 | Sun Oil Co | Hydrogen peroxide from alkylhydroperoxides |
WO1994029294A1 (en) * | 1993-06-15 | 1994-12-22 | Industrie Chimiche Caffaro S.P.A | Process for producing lactones and lactones obtained with this process |
JP2000256342A (ja) * | 1999-03-11 | 2000-09-19 | Daicel Chem Ind Ltd | エステル又はラクトンの製造法 |
-
2001
- 2001-01-18 JP JP2001010093A patent/JP4743975B2/ja not_active Expired - Fee Related
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