JP2002326975A - C5アセテートの製造方法 - Google Patents

C5アセテートの製造方法

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JP2002326975A JP2002086904A JP2002086904A JP2002326975A JP 2002326975 A JP2002326975 A JP 2002326975A JP 2002086904 A JP2002086904 A JP 2002086904A JP 2002086904 A JP2002086904 A JP 2002086904A JP 2002326975 A JP2002326975 A JP 2002326975A
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リューデ ウド
Maximilian Vicari
ヴィカリ マキシミリアン
Werner Aquila
アクイラ ワーナー
Guenter Wegner
ウェグナー グンター
Joerg Niekerken
ニーケルケン ヨルグ
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    • C07C67/28Preparation of carboxylic acid esters by modifying the hydroxylic moiety of the ester, such modification not being an introduction of an ester group
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ビタミンA合成用のC5アセテートを得るため
の3,4-DABEのヒドロホルミル化反応の空時収率を改善
し、ひいては経済効率を高めること。 【解決手段】 3,4-ジアセトキシブタ-1-エン(3,4-DAB
E)のヒドロホルミル化によりビタミンA合成用のC5アセ
テートを製造する方法であって、1,3-ブタジエンを、酢
酸と空気により、触媒の存在下でアセトキシル化し、こ
の場合に副生成物として形成された3,4-DABEを蒸留によ
り抜き出すことによって得られる3,4-DABE含有流を用い
ることを特徴とする上記方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ビタミンA合成用
のC5アセテートの製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】石油化学の基本物質からビタミンAをBA
SF法により合成する場合、最初にC5およびC15成分を形
成し、次にWittig反応によりこれらの成分を結合させて
ビタミンAを製造する(Chem. -Ing. -Techn. Vol. 45,
1973, No. 10a, pp. 646-652を参照のこと)。C5成分
(以後、C5アセテートという)は下記の構造式:
【化1】 を有するβ-ホルミルクロチルアセテートである。
【0003】これまで、C5アセテートは、ブタ-2-エン-
1,4-ジオールから出発して、酢酸と無水酢酸でエステル
化し、得られるブタ-2-エン-1,4-ジオールジアセテート
を異性化して3,4-ジアセトキシブタ-1-エン(以後、3,4
-DABEと略記する)を形成し、3,4-DABEをヒドロホルミ
ル化し、続いて酢酸を除去することにより得られてき
た。
【0004】3,4-DABEを得るためのブタ-2-エン-1,4-ジ
オールジアセテートの異性化は、例えば、DE-B 24 06 0
58に記載されている。そこに記載された方法によれば、
異性化は触媒としての金属銅および/または銅(I)化合
物および/または銅(II)化合物の存在下にカルボン酸を
存在させて実施される。この場合に用いるカルボン酸
は、有利には、出発物質であるジエステル中に存在する
ものと同じ酸であり、それゆえ、ブタ-2-エン-1,4-ジオ
ールジアセテートの場合には酢酸である。
【0005】C5アセテートを製造するための3,4-DABEの
ヒドロホルミル化は、ロジウム触媒の存在下で都合よく
行なうことができる。この方法は例えばDE-A 19 45 479
に記載されている。この方法によれば、3,4-DABEと、一
酸化炭素および水素とを、好ましくは化学量論的量で、
60〜120℃(好ましくは80〜105℃)の温度、300〜1200
気圧(好ましくは500〜700気圧)の圧力にて、ロジウム
カルボニル錯体の存在下で反応させる。ロジウムカルボ
ニル錯体はヒドロホルミル化反応の前に別個に製造する
ことができるし、また、そのための出発物質をヒドロホ
ルミル化反応に供給して、その場でロジウムカルボニル
錯体を生成させることもできる。この触媒の濃度は、出
発物質3,4-DABEの使用量に基づいて、金属として計算し
て、好ましくは0.00005〜0.05重量%、特に好ましくは
0.0001〜0.01重量%のロジウムである。この反応は不活
性溶媒を使用せずに行なうことができ、また、炭化水素
類(例えば、ベンゼン、シクロヘキサン、キシレン、ヘ
キサン)、エーテル類(例えば、ジエチルエーテル、テ
トラヒドロフラン、ジオキサン)、またはエステル類
(例えば、酢酸エチル)のような不活性溶媒の存在下で
行なうこともできる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、ビタ
ミンA合成用のC5アセテートを得るための3,4-DABEのヒ
ドロホルミル化反応の空時収率(space-time yield)を改
善し、ひいてはこの方法の経済効率を高めることであ
る。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記課題は、3,4-ジアセ
トキシブタ-1-エン(3,4-DABE)をヒドロホルミル化す
ることによるビタミンA合成用のC5アセテートの製造方
法により達成されることが見出された。
【0008】本発明の方法は、1,3-ブタジエンを、酢酸
と空気により、触媒の存在下でアセトキシル化し、この
場合に副生成物として形成された3,4-DABEを蒸留により
抜き出すことによって得られる3,4-DABE含有流を用いる
ことを特徴とするものである。
【0009】
【発明の実施の形態】驚いたことに、ブタジエンのアセ
トキシル化の副生成物として製造される3,4-DABEは、C5
アセテートを形成するための更なる反応処理に有用な生
成物として使用できるだけでなく、さらに、ブタ-2-エ
ン-1,4-ジオールから出発して製造される3,4-DABEと比
べて、C5アセテートの製造方法においてかなり良好な結
果、特に改善された空時収率、をもたらすことが見出さ
れた。
【0010】1,3-ブタジエンから出発して、1,4-ブタン
ジオールは工業的量で製造されるが、この物質は化学工
業の基礎となる化合物である。このために、第1工程で
1,3-ブタジエンを酢酸と空気によりアセトキシル化す
る。この反応では、1,4-ブタンジオールを形成するため
の更なる反応処理に必要とされる1,4-ジアセトキシブテ
ンに加えて、異性体である3,4-DABEも相当な比率(大抵
は、15重量%以上)で製造される。
【0011】1,3-ブタジエンをアセトキシル化して、副
生成物として形成された3,4-DABEを蒸留により抜き出す
方法は、例えば、DE-A 33 09 168に記載されている。こ
れによれば、アセトキシル化は触媒の存在下に高温高圧
で実施される。触媒としては、パラジウムおよび/また
は白金含有触媒(特に担持触媒)が好適なものとして挙
げられている。活性触媒組成物は、パラジウムまたは白
金に加えて、Te、Cu、Sb、SeまたはBiなどの他の金属を
含んでいてもよい。温度は80〜120℃の範囲、圧力は1
〜100バールの範囲が好適である。アセトキシル化反応
混合物から、最初に低沸点留分、特に未反応の1,3-ブタ
ジエンを除去し、次に主として1,4-DABEと3,4-DABEを含
む高沸点留分を分別蒸留する。好ましくは、150〜180℃
の塔底温度(塔圧力60〜80ミリバールに相当)で分別蒸
留を行なう。主に3,4-DABEを含む流れを抜き出し、DE-A
33 09 168の記載によると、全部または一部をアセトキ
シル化反応器に再循環させる。
【0012】本発明の方法に従って、1,3-ブタジエンの
アセトキシル化の生成物から蒸留により抜き出された3,
4-DABE含有流は、C5アセテートを形成するための更なる
反応処理に用いられる。
【0013】この場合、アセトキシル化反応の実際の作
業条件に関して、制約は何もない。アセトキシル化は、
特に好ましくは、上述したようにDE-A 33 09 168に記載
の方法により実施される。
【0014】また、アセトキシル化反応混合物から蒸留
によって3,4-DABE含有流を抜き出すことに関しても、原
則的に制約は何もない。
【0015】有利には、アセトキシル化反応混合物を蒸
留塔の塔低領域に供給し、3,4-DABE含有流を液体側流と
して蒸留塔から抜き出す。
【0016】蒸留塔は、分解反応や転化反応を防止する
ために、減圧で操作することが好ましい。塔低温度とし
ては110〜190℃の範囲が好ましく、120〜150℃がより好
ましく、130℃が特に好ましい。圧力は5〜200ミリバー
ルの範囲が好ましく、20〜50ミリバールがより好まし
く、30ミリバールが特に好ましい。
【0017】3,4-DABE含有流を液体側流として蒸留塔か
ら抜き出すこととは別に、連続した2つの蒸留塔を使用
して、第1蒸留塔からの塔頂流を第2蒸留塔に供給し、
3,4-DABE含有流を第2蒸留塔の底部から抜き出すことも
可能である。
【0018】蒸留塔のための分離に有効な内部構造物に
関して、原則的に制約は何もないが、金属またはセラミ
ック材料の構造化パッケージを配置することが特に好適
である。
【0019】蒸留によって抜き出された3,4-DABE含有流
は、大抵の場合、3,4-DABEの含量が、総重量に対して75
〜90重量%の範囲、好ましくは約85重量%である。加え
て、対応するモノアセテート、すなわち、3-ヒドロキシ
-4-アセトキシブタ-1-エンおよび3-アセトキシ-4-ヒド
ロキシブタ-1-エンが比較的高い含量で存在しうる。上
記2種の成分およびそれらの混合物を、以後、合わせて
3,4-HABEという。
【0020】C5アセテートを形成するためのヒドロホル
ミル化に供する前の3,4-DABE含有流は、好ましくは、無
水酢酸、酢酸またはケテンによる再エステル化に供され
る。その場合には、3,4-DABE含有流中に存在する3,4-HA
BEが再エステル化されて3,4-DABEを与える。
【0021】3,4-DABE含有流(可能な限り再エステル化
する)は蒸留によって精製しても、C5アセテートを形成
するためのヒドロホルミル化に直ちに供してもよい。無
水酢酸から放出された酢酸、または酢酸を用いてエステ
ル化を実施した場合に生じる反応水を除去することが好
都合である。
【0022】ヒドロホルミル化は公知の方法で一酸化炭
素と水素を用いて、好ましくは触媒としてロジウムカル
ボニル錯体の存在下に、高温高圧下で行なう。特に好ま
しくは、冒頭に記載したDE-A 19 45 479の方法によりヒ
ドロホルミル化を実施する。
【0023】以下、図面と実施例を参照しながら本発明
を詳しく説明することにする。
【0024】図1は、ヒドロホルミル化反応の反応速度
論、すなわち、反応時間t(h)の関数としての転化率
U(%)を、本発明の方法(曲線I)と従来技術(曲線
II)とを比較して示した図である。
【0025】図2は、1,3-ブタジエンのアセトキシル化
から得られる流れ1を分留して、蒸留塔の側流として3,
4-DABE含有流4を得るための蒸留塔の概略を示した図で
ある。
【0026】図1には、3,4-DABEのヒドロホルミル化反
応の速度論が示してあるが、ここで、下の曲線IIは、従
来の方法でブタ-2-エン-1,4-ジオールから製造された3,
4-DABEを出発物質として使用したヒドロホルミル化反応
について記録したものであり、一方、上の曲線Iは、本
発明の方法に従って1,3-ブタジエンのアセトキシル化生
成物から蒸留により抜き出し、続いて3,4-HABEを再エス
テル化することで得られた3,4-DABEを出発物質として使
用したヒドロホルミル化反応について記録したものであ
る。
【0027】比較実験(曲線II)で用いた出発物質は、
DE-B 24 06 058の実施例3に従って、ブタ-2-エン-1,4-
ジオールをアセチル化し、続いて氷酢酸と酢酸銅(II)を
用いて異性化することにより得られたものである。
【0028】双方の出発物質(すなわち、比較実験で用
いたものと、本発明の方法に従う実施例で用いたもの)
は約95〜98%の3,4-DABEおよび残部の複数成分(詳しく
は解明しなかった)を含んでいた。
【0029】対照的に、本発明の方法によるヒドロホル
ミル化反応(その速度論は曲線Iで示される)の場合に
は、1,3-ブタジエンを接触アセトキシル化し、その後分
別蒸留することによって得られた3,4-DABE含有流を使用
した。図2には、蒸留塔でのアセトキシル化反応混合物
(流れ1)の分留が示されており、3,4-DABE含有流が流
れ4として得られる。
【0030】蒸留塔には、従来どおり、塔底の再沸器と
塔頂の凝縮器が設置されており、これらを図に示してあ
る。流れ2は塔頂で抜き出された低沸点混合物を指し、
流れ3は塔底から抜き出された高沸点混合物を指す。こ
の高沸点混合物は1,4-ブタンジオールを得るための更な
る工程で処理される。
【0031】流れの組成(kg/kg)を以下の表に示す:
【0032】主に3,4-DABEを含む流れ4は無水酢酸で再
エステル化し、蒸留により精製し、その後、約95〜98%
DABEの含量で、C5アセテートを得るためのヒドロホルミ
ル化反応に使用した。
【0033】
【発明の効果】図1は、本発明の方法を使用すると、約
50%の転化率が約5.5時間後に達成された(曲線I)の
に対し、従来技術で同じ50%転化率を達成するには、実
質的に2倍の時間にあたる10時間を要した(曲線II)こ
とを示している。
【図面の簡単な説明】
【図1】ヒドロホルミル化反応の反応速度論、すなわ
ち、反応時間t(h)の関数としての転化率U(%)
を、本発明の方法(曲線I)と従来技術(曲線II)とを
比較して示した図である。
【図2】1,3-ブタジエンのアセトキシル化から得られる
流れ1を分留して、蒸留塔の側流として3,4-DABE含有流
4を得るための蒸留塔の概略を示した図である。
【符号の説明】
1 アセトキシル化反応混合物の流れ 2 低沸点混合物の流れ 3 高沸点混合物の流れ 4 3,4-DABE含有流
フロントページの続き (72)発明者 ウド リューデ ドイツ連邦共和国 67166 オッタースタ ッド ワイルデンテンシュトラーセ 1 (72)発明者 マキシミリアン ヴィカリ ドイツ連邦共和国 67117 リンバーガー ホフ, ポール−ミュンヒ−シュトラーセ 6 (72)発明者 ワーナー アクイラ ドイツ連邦共和国 68309 マンハイム, マイセナー ウエグ 35 (72)発明者 グンター ウェグナー ドイツ連邦共和国 67354 レーマーベル ク、シラーシュトラーセ 32 (72)発明者 ヨルグ ニーケルケン ドイツ連邦共和国 37603 ホルツマイン デン,ハイナンガー 17アー Fターム(参考) 4H006 AA02 AC45 AC48 AD11 BA24 BA40 BD10 BE20 BE40 BQ10 KA11 KA30 4H039 CA62 CL45

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 3,4-ジアセトキシブタ-1-エン(3,4-DAB
    E)のヒドロホルミル化によりビタミンA合成用のC5アセ
    テートを製造する方法であって、1,3-ブタジエンを、酢
    酸と空気により、触媒の存在下でアセトキシル化し、こ
    の場合に副生成物として形成された3,4-DABEを蒸留によ
    り抜き出すことによって得られる3,4-DABE含有流を用い
    ることを特徴とする上記方法。
  2. 【請求項2】 3,4-DABE含有流を蒸留塔から液体側流と
    して抜き出すことを特徴とする、請求項1に記載の方
    法。
  3. 【請求項3】 塔底温度110〜190℃、好ましくは120〜1
    50℃、特に好ましくは130℃、および圧力5〜200ミリバ
    ール、好ましくは20〜50ミリバール、特に好ましくは30
    ミリバールで蒸留塔を操作することを特徴とする、請求
    項1または2に記載の方法。
  4. 【請求項4】 75〜90重量%、好ましくは約85重量%の
    3,4-DABEを含む流れを蒸留により抜き出すことを特徴と
    する、請求項1〜3のいずれか1項に記載の方法。
  5. 【請求項5】 3,4-DABEと、一酸化炭素および水素と
    を、ロジウムのカルボニル錯体の存在下に高温高圧で反
    応させることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか1
    項に記載の方法。
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