JP2002255951A - フルフラール類の製造方法 - Google Patents
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Abstract
類、N,N−ジメチルホルムアミドおよびホスゲンから
フルフラール類を収率良く製造すること。 【解決手段】 有機溶媒の存在下、フラン類をN,N−
ジメチルホルムアミドおよびホスゲンと混合して反応さ
せる工程(1)、および工程(1)で得られた反応混合
物を加水分解処理する工程(2)を含み、工程(1)に
おいて、N,N−ジメチルホルムアミドおよびホスゲン
を反応系内に加えながら反応を行う。
Description
−ジメチルホルムアミドおよびホスゲンを用いてホルミ
ル化することにより、フルフラール類を製造する方法に
関する。
として、フラン類を、N,N−ジメチルホルムアミドお
よびホスゲンから調製される所謂ヴィルスマイヤー錯体
(ClHC=N+Me2 Cl-)と反応させ、得られたインモニウム
塩(R-CH=N+Me2 Cl-)を加水分解反応させる方法が知ら
れている(下記反応式参照)。
・ソサイエティ,パーキン・トランスアクション・2
(Journal of the Chemical Society, Perkin Transact
ion 2)1974年発行第1610〜1612頁には、
フランや2−メチルフランを、N,N−ジメチルホルム
アミドおよびホスゲンから調製、単離したヴィルスマイ
ヤー錯体と反応させる方法が記載されている。また、特
公昭59−14469号公報には、2−メチルフランと
N,N−ジメチルホルムアミドを混合した中に、ホスゲ
ンを加えながら反応させる方法が記載されている。
来の方法では、溶媒の種類等によりその程度は異なる
が、ビルスマイヤー錯体やインモニウム塩等がスケーリ
ング(固体が反応器内面に付着すること)を起こしやす
いため、伝熱効率が低下して除熱が困難となったり、混
合状態が悪化したりする等、工業的な方法として満足で
きるものではなかった。
制された条件で、フラン類、N,N−ジメチルホルムア
ミドおよびホスゲンからフルフラール類を収率良く製造
することにある。
の結果、フラン類、N,N−ジメチルホルムアミドおよ
びホスゲンを混合して反応を行う際、N,N−ジメチル
ホルムアミドおよびホスゲンを共フィードする処方を採
用することにより、上記目的を達成できることを見出
し、本発明を完成するに至った。
フラン類をN,N−ジメチルホルムアミドおよびホスゲ
ンと混合して反応させる工程(1)、および工程(1)
で得られた反応混合物を加水分解処理する工程(2)を
含み、工程(1)において、N,N−ジメチルホルムア
ミドおよびホスゲンを反応系内に加えながら反応を行う
ことにより、フルフラール類を製造する方法に係るもの
である。
原料のフラン類としては、フランや、各種置換フラン類
のうち酸素原子に隣接した炭素原子の少なくとも一方が
置換されていないものを用いることができ、必要に応じ
てそれらの2種以上を用いることもできる。中でも、酸
素原子に隣接した炭素原子の一方にアルキル基等の置換
基を有するフラン類が好ましく、特に下記一般式(1)
ぞれ独立して水素原子またはアルキル基を表す。)で示
される化合物が好適に用いられる。この一般式(1)
中、R1は炭素数1〜10のアルキル基であるのが好ま
しく、R2は水素原子または炭素数1〜10のアルキル
基であるのが好ましく、R3は水素原子または炭素数1
〜10のアルキル基であるのが好ましい。
−メチルフラン、2−エチルフラン、2−プロピルフラ
ン、2−イソプロピルフラン、2−ブチルフラン、2−
イソブチルフラン、2−sec−ブチルフラン、2−t
ert−ブチルフラン、2,3−ジメチルフラン、2,
4−ジメチルフラン、2,3,4−トリメチルフラン等
が挙げられる。
る化合物を用いることにより、フルフラール類として下
記一般式(2)
す。)で示される化合物を製造することができる。
[上記一般式(1)において、R1がメチル基であり、
R2およびR3が水素原子である化合物]を用いることに
より、フルフラール類として、5−メチルフルフラール
[上記一般式(2)において、R1がメチル基であり、
R2およびR3が水素原子である化合物]を好適に製造す
ることができる。5−メチルフルフラールは、アレスリ
ン(allethrin)やプラレスリン(prallethrin)のよう
な殺虫剤の中間体として好適に用いることができる。
N−ジメチルホルムアミドおよびホスゲンと混合するこ
とにより、反応を行う[工程(1)]。
キサン、ヘプタンのような脂肪族炭化水素類;ベンゼ
ン、トルエン、エチルベンゼンのような芳香族炭化水素
類;モノクロロベンゼン、o−ジクロロベンゼンのよう
な塩素化芳香族炭化水素類;ジクロロメタン、クロロホ
ルム、1,2−ジクロロエタンのような塩素化脂肪族炭
化水素類;ジイソプロピルエーテル、tert−ブチル
メチルエーテルのようなエーテル類等が挙げられ、必要
に応じてそれらの2種以上を用いることもできる。中で
も、スケーリング抑制の観点から、塩素化芳香族炭化水
素類や塩素化脂肪族炭化水素類が好ましく、さらに排水
処理の観点から、塩素化芳香族炭化水素類が好ましい。
有機溶媒の使用量は、フラン類100重量部に対して、
通常80〜800重量部、好ましくは90〜300重量
部の範囲である。
は、フラン類1モルに対して、通常1〜1.5モル、好
ましくは1〜1.1モルの範囲である。また、ホスゲン
の使用量は、フラン類1モルに対して、通常1〜1.5
モル、好ましくは1〜1.1モルの範囲である。ホスゲ
ンは、気体として用いてもよいし、液体として用いても
よい。
ラン類をN,N−ジメチルホルムアミドおよびホスゲン
と混合して反応させる際、N,N−ジメチルホルムアミ
ドおよびホスゲンを反応系内に加えながら反応を行う。
このような供給方法を採用することにより、スケーリン
グが抑制され、操作性良く反応を行うことができる。
N−ジメチルホルムアミドおよびホスゲンを加える前に
あらかじめ反応系内に加えておいてもよいが、副生成物
の[ビス(2−フリル)メチル]ジメチルアミン類[R2
CHNMe2(Rは置換基を有していてもよい2−フリル基を
表す)]の生成を抑制し、フルフラール類の収率や品質
を向上させる観点からは、N,N−ジメチルホルムアミ
ドおよびホスゲンに併せて反応系内に加えるのが好まし
く、[N,N−ジメチルホルムアミドおよびホスゲンを
加える前にあらかじめ反応系内に加えるフラン類]/
[N,N−ジメチルホルムアミドおよびホスゲンに併せ
て反応系内に加えるフラン類]の比(重量比)は、通常
0/100〜80/20、好ましくは0/100〜40
/60の範囲である。
−ジメチルホルムアミドおよびホスゲンを加える前にあ
らかじめ反応系内に加えておくのが通常であるが、必要
に応じて一部をN,N−ジメチルホルムアミドおよびホ
スゲンに併せて反応系内に加えてもよい。
℃以上、好ましくは30℃以上であり、フラン類、ヴィ
ルスマイヤー錯体、インモニウム塩等の各成分の熱安定
性の観点から、通常70℃以下、好ましくは45℃以下
である。また、反応は、通常、常圧下に行えばよいが、
必要に応じて、減圧下または加圧下に行ってもよい。
応温度等の条件により適宜選択することができるが、
N,N−ジメチルホルムアミドおよびホスゲンを加える
時間は、通常1〜24時間、好ましくは1〜16時間の
範囲であり、これらを加えた後の反応時間は、通常0.
1〜24時間、好ましくは0.1〜12時間の範囲であ
る。
合して加水分解処理することにより、そこに含まれるイ
ンモニウム塩をフルフラール類に変換することができる
[工程(2)]。加水分解処理における水の使用量は、
フラン類100重量部に対して、通常70〜500重量
部、好ましくは100〜300重量部の範囲であり、ま
た、温度は通常30〜50℃、時間は通常0.1〜5時
間の範囲である。
選択することができるが、通常、得られたフルフラール
類を含む油水混合物を、水酸化ナトリウム水溶液や水酸
化カリウム水溶液のようなアルカリ水溶液と混合して、
塩化水素を中和した後、油水分離してフルフラール類を
含む油層と水層とに分離するのが好ましく、次いで該油
層を塩酸や硫酸のような酸性水溶液で洗浄して、ジメチ
ルアミンを除去するのが好ましい。
は、中和後のpHを、通常7〜10、好ましくは8〜9
の範囲に調整するのがよく、上記油水分離においては、
通常、水層中に若干のフルフラール類が分配されるの
で、これを回収するために、水層を有機溶媒で抽出し、
この有機溶媒層を上記油層と混合するのがよい。また、
上記酸性水溶液による洗浄においては、酸性水溶液中へ
のフルフラール類の溶解を抑制するために、酸性水溶液
に食塩や硫酸ナトリウムのような塩類を溶解させておく
のが好ましい。
は、必要に応じて濃縮、蒸留、クロマトグラフィー等の
精製処理に付した後、各種用途に用いることができる。
れらに限定されるものではない。例中、使用量を表す部
は重量基準である。また、モル相当とは、部をグラムと
したときのモル量に相当する値である。
び2においては、反応容器として、帯状(腹巻型)のジ
ャケットを有するセパラブルフラスコを用い、ジャケッ
トには冷媒として−15〜−10℃のエタノール水溶液
を流し、反応容器内壁のジャケットに接した部分のスケ
ーリングを観察した。また、5−メチルフルフラールお
よび[ビス(5−メチル−2−フリル)メチル]ジメチ
ルアミン[R2CHNMe2(Rは5−メチル−2−フリル基を
表す)]の分析は、ガスクロマトグラフィーにより行っ
た。
攪拌下、35〜40℃にて、2−メチルフラン62.1
部(0.756モル相当)およびN,N−ジメチルホル
ムアミド58.0部(0.794モル相当)の混合液を
125分かけて滴下し、また、該混合液の滴下開始と同
時に、ホスゲンガスの吹き込みを開始し、ホスゲン7
4.7部(0.755モル相当)を135分かけて吹き
込んだ。ホスゲンガスの吹き込み終了後、35〜40℃
にて、30分間保持した。スケーリングは、ホスゲンガ
スの吹き込み中には見られず、吹き込み終了後に若干発
生した程度であった。
て、水107部を加えて10分間保持した後、35〜4
0℃にて、25重量%水酸化ナトリウム水溶液160.
1部を加えて10分保持した(pH8〜8.5)。この
混合物を油層と水層とに分離し、水層をクロロベンゼン
84部で抽出した。油層とクロロベンゼン層とを混合
し、5重量%硫酸ナトリウム水溶液43.6部および2
0重量%塩酸4.8部の混合液で洗浄した後、5重量%
硫酸ナトリウム水溶液48.3部で2回洗浄した。洗浄
後の油層297.6部を分析した結果、5−メチルフル
フラールの濃度は26.75重量%(収率95.6%)
であり、5−メチルフルフラールに対する[ビス(5−
メチル−2−フリル)メチル]ジメチルアミンのガスク
ロマトグラムの面積比は0.00010であった。
ラン43.2部(0.526モル相当)を入れ、この中
に、攪拌下、35〜40℃にて、2−メチルフラン1
8.9部(0.230モル相当)およびN,N−ジメチ
ルホルムアミド58.0部(0.794モル相当)の混
合液を131分かけて滴下し、また、該混合液の滴下開
始と同時に、ホスゲンガスの吹き込みを開始し、ホスゲ
ン76.9部(0.777モル相当)を137分かけて
吹き込んだ。ホスゲンガスの吹き込み終了後、35〜4
0℃にて、30分間保持した。スケーリングは、ホスゲ
ンガスの吹き込み中にも吹き込み終了後にも見られなか
った。
て、水107部を加えて10分間保持した後、35〜4
0℃にて、25重量%水酸化ナトリウム水溶液160部
を加えて10分保持した(pH8〜8.5)。この混合
物を油層と水層とに分離し、水層をクロロベンゼン69
部で抽出した。油層とクロロベンゼン層とを混合し、5
重量%硫酸ナトリウム水溶液43.5部および20重量
%塩酸4.8部の混合液で洗浄した後、5重量%硫酸ナ
トリウム水溶液48.4部で2回洗浄した。洗浄後の油
層307.9部を分析した結果、5−メチルフルフラー
ルの濃度は25.47重量%(収率94.2%)であ
り、5−メチルフルフラールに対する[ビス(5−メチ
ル−2−フリル)メチル]ジメチルアミンのガスクロマ
トグラムの面積比は0.00019であった。
ラン62.1部(0.756モル相当)を入れ、この中
に、攪拌下、35〜40℃にて、N,N−ジメチルホル
ムアミド58.0部(0.794モル相当)を132分
かけて滴下し、また、該N,N−ジメチルホルムアミド
の滴下開始と同時に、ホスゲンガスの吹き込みを開始
し、ホスゲン80.2部(0.810モル相当)を14
5分かけて吹き込んだ。ホスゲンガスの吹き込み終了
後、35〜40℃にて、30分間保持した。スケーリン
グは、ホスゲンガスの吹き込み中には見られず、吹き込
み終了後に若干発生した程度であった。
て、水107部を加えて10分間保持した後、35〜4
0℃にて、25重量%水酸化ナトリウム水溶液174.
8部を加えて10分保持した(pH8〜8.5)。この
混合物を油層と水層とに分離し、水層をクロロベンゼン
123部で抽出した。油層とクロロベンゼン層とを混合
し、5重量%硫酸ナトリウム水溶液44部および20重
量%塩酸5部の混合液で洗浄した後、5重量%硫酸ナト
リウム水溶液48部で2回洗浄した。洗浄後の油層31
3.0部を分析した結果、5−メチルフルフラールの濃
度は25.13重量%(収率94.5%)であり、5−
メチルフルフラールに対する[ビス(5−メチル−2−
フリル)メチル]ジメチルアミンのガスクロマトグラム
の面積比は0.0039であった。
62.1部(0.756モル相当)およびN,N−ジメ
チルホルムアミド58.0部(0.794モル相当)を
入れ、この中に、攪拌下、35〜40℃にて、ホスゲン
76.3部(0.772モル相当)を138分かけて吹
き込んだ。ホスゲンガスの吹き込み終了後、35〜40
℃にて、30分間保持した。スケーリングは、ホスゲン
ガスの吹き込み開始直後から発生し、吹き込み中、その
程度は徐々に増していった。
て、水107部を加えて10分間保持した後、35〜4
0℃にて、25重量%水酸化ナトリウム水溶液175.
9部を加えて10分保持した(pH8〜8.5)。この
混合物を油層と水層とに分離し、水層をクロロベンゼン
123部で抽出した。油層とクロロベンゼン層とを混合
し、5重量%硫酸ナトリウム水溶液44部および20重
量%塩酸5部の混合液で洗浄した後、5重量%硫酸ナト
リウム水溶液48部で2回洗浄した。洗浄後の油層30
9.3部を分析した結果、5−メチルフルフラールの濃
度は25.02重量%(収率93.0%)であり、5−
メチルフルフラールに対する[ビス(5−メチル−2−
フリル)メチル]ジメチルアミンのガスクロマトグラム
の面積比は0.00025であった。
チルホルムアミド58.0部(0.794モル相当)を
入れ、この中に、攪拌下、35〜40℃にて、2−メチ
ルフラン62.1部(0.756モル相当)を130分
かけて滴下し、また、2−メチルフランの滴下開始と同
時に、ホスゲンガスの吹き込みを開始し、ホスゲン8
5.7部(0.867モル相当)を155分かけて吹き
込んだ。ホスゲンガスの吹き込み終了後、35〜40℃
にて、30分間保持した。スケーリングは、ホスゲンガ
スの吹き込み開始直後から発生し、吹き込み中、その程
度は徐々に増していった。
て、水107部を加えて10分間保持した後、35〜4
0℃にて、25重量%水酸化ナトリウム水溶液195.
4部を加えて10分保持した(pH8〜8.5)。この
混合物を油層と水層とに分離し、水層をクロロベンゼン
123部で抽出した。油層とクロロベンゼン層とを混合
し、5重量%硫酸ナトリウム水溶液44部および20重
量%塩酸5部の混合液で洗浄した後、5重量%硫酸ナト
リウム水溶液48部で2回洗浄した。洗浄後の油層31
4.7部を分析した結果、5−メチルフルフラールの濃
度は25.48重量%(収率96.3%)であり、[ビ
ス(5−メチル−2−フリル)メチル]ジメチルアミン
は検出されなかった。
0℃の塩化カルシウム水溶液)にクロロベンゼン312
部を入れ、この中に、攪拌下、35〜45℃、ゲージ圧
力−4.5〜−2.5kPaにて、2−メチルフラン1
32部(1.608モル相当)およびN,N−ジメチル
ホルムアミド123.4部(1.688モル相当)を1
2時間かけて併注し、また、この2−メチルフランおよ
びN,N−ジメチルホルムアミドの併注開始と同時に、
ホスゲンガスの吹き込みを開始し、ホスゲン182.4
部(1.844モル相当)を13時間かけて吹き込ん
だ。ホスゲンガスの吹き込み終了後、同温度同圧力に
て、1時間保持した。スケーリングは、ホスゲンガスの
吹き込み中にも、吹き込み終了後にも見られなかった。
圧力にて、水227.8部を1.5時間かけて加えた
後、10分間保持し、次いで、同温度同圧力にて、25
重量%水酸化ナトリウム水溶液332.4部を5.5時
間かけて加えた後、10分間保持した(pH8〜8.
5)。この混合物を油層と水層とに分離し、水層をクロ
ロベンゼン250.6部で抽出した。油層とクロロベン
ゼン層とを混合し、5重量%硫酸ナトリウム水溶液9
2.8部および20重量%塩酸10.6部の混合液で洗
浄した後、5重量%硫酸ナトリウム水溶液103.2部
で2回洗浄した。洗浄後の油層731.4部を分析した
結果、5−メチルフルフラールの濃度は23.41重量
%(収率96.7%)であった。
ルムアミドおよびホスゲンから、スケーリングが抑制さ
れた条件で、収率良くフルフラール類を製造することが
できる。
Claims (4)
- 【請求項1】有機溶媒の存在下、フラン類をN,N−ジ
メチルホルムアミドおよびホスゲンと混合して反応させ
る工程(1)、および工程(1)で得られた反応混合物
を加水分解処理する工程(2)を含み、工程(1)にお
いて、N,N−ジメチルホルムアミドおよびホスゲンを
反応系内に加えながら反応を行うことを特徴とするフル
フラール類の製造方法。 - 【請求項2】工程(1)において、フラン類、N,N−
ジメチルホルムアミドおよびホスゲンを反応系内に加え
ながら反応を行う請求項1記載の製造方法。 - 【請求項3】有機溶媒が塩素化芳香族炭化水素類である
請求項1または2に記載の製造方法。 - 【請求項4】フラン類が、酸素原子に隣接した炭素原子
の一方に置換基を有するものである請求項1〜3のいず
れかに記載の製造方法。
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