JP2003096073A - 1,3−ジオキソラン−2−カルボン酸エステル類の製造方法 - Google Patents

1,3−ジオキソラン−2−カルボン酸エステル類の製造方法

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JP2003096073A
JP2003096073A JP2001289712A JP2001289712A JP2003096073A JP 2003096073 A JP2003096073 A JP 2003096073A JP 2001289712 A JP2001289712 A JP 2001289712A JP 2001289712 A JP2001289712 A JP 2001289712A JP 2003096073 A JP2003096073 A JP 2003096073A
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dioxolane
carboxylic acid
acid ester
methyl
reaction
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Masanori Nonoguchi
真則 野々口
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Nippon Shokubai Co Ltd
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Nippon Shokubai Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】工業的に生産性良く1,3−ジオキソラン−2
カルボン酸エステル類を製造する方法を提供する。 【解決手段】グリオキシル酸エステルと、2−ハロゲン
化アルコールを反応させた後、塩基を作用させることに
より、1,3−ジオキソラン−2−カルボン酸エステル
類を高収率で製造することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する分野】本発明は、1,3−ジオキソラン
−2−カルボン酸エステル類の製造方法に関するもので
あり、より詳細には、前記式(1)で表されるグリオキ
シル酸エステルと前記式(2)で表されるアルコールを
反応させた後、塩基を作用させることを特徴とする、前
記式(3)で表される1,3−ジオキソラン−2−カル
ボン酸エステル類の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】1,3−ジオキソラン−2−カルボン酸
エステル類は有機合成やポリマー合成に有用な合成中間
体である。
【0003】従来の1,3−ジオキソラン−2−カルボ
ン酸エステル類の合成法としては、例えば、J.Ame
r.Chem.Soc.(1972),94(20),
6998−7002には、2−ビニル−1,3−ジオキ
ソランをオゾン分解してアルデヒドとし、これを酸化し
てカルボン酸とした後、ジアゾメタンでメチルエステル
とする1,3−ジオキソラン−2−カルボン酸メチルの
合成法が記載されている。また、特開平11−1895
91号公報には、グリオキシル酸エステル及び/又はそ
のヘミアセタールとグリコール類もしくは酸化アルキレ
ンを反応させて1,3−ジオキソラン−2−カルボン酸
エステル類を製造する方法が開示されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、J.A
mer.Chem.Soc.(1972),94(2
0),6998−7002に記載の合成方法では、原料
が高価であり、また工程が長く、工業的に生産性よく製
造することは困難である。
【0005】また、特開平11−189591号公報に
開示されている製造方法では、工程は短いものの収率が
十分でなく、工業的生産法として満足できるものではな
い。
【0006】このような現状から、安価な原料と簡便な
工程によって1,3−ジオキソラン−2−カルボン酸エ
ステル類を生産性良く製造する方法の開発が望まれる。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、1,3−
ジオキソラン−2−カルボン酸エステル類の製造方法を
詳細に検討した結果、グリオキシル酸エステルとアルコ
ールを反応させた後、塩基を作用させることにより、極
めて高い収率で1,3−ジオキソラン−2−カルボン酸
エステル類を製造できることを見出し、本発明を完成さ
せた。すなわち、上記課題は以下の(1)〜(2)によ
って解決される。
【0008】(1)前記式(1)で表されるグリオキシ
ル酸エステルと、前記式(2)で表されるアルコールを
反応させた後、塩基を作用させることを特徴とする、前
記式(3)で表される1,3−ジオキソラン−2−カル
ボン酸エステル類を製造する。
【0009】(2)前記塩基としてアルカリ金属化合物
を用いる。
【0010】
【発明の実施の形態】本発明は、前記式(1)で表され
るグリオキシル酸エステルと前記式(2)で表されるア
ルコールを反応(以下、前段反応と称することがある)
させた後、塩基を作用させる(以下、後段反応と称する
ことがある)ことを特徴とする、前記式(3)で表され
る1,3−ジオキソラン−2−カルボン酸エステル類の
製造方法である。
【0011】本発明の製造方法で得られる1,3−ジオ
キソラン−2−カルボン酸エステル類としては前記式
(3)で表され、式中Rは脂肪族炭化水素基であり、
およびRはそれぞれ独立して水素原子又は脂肪族
炭化水素基である。
【0012】式中のRで表される脂肪族炭化水素基と
しては特に限定されるものではないが、具体的には炭素
数1〜12のアルキル基が好ましく、より好ましくは1
〜8、さらに好ましくは1〜4のアルキル基が好まし
い。より具体的にはメチル基、エチル基、n−プロピル
基、イソプロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル
基、tert−ブチル基、イソブチル基等が挙げられ
る。
【0013】式中のRまたはRで表される脂肪族炭
化水素基としては特に限定されるものではないが、具体
的には炭素数が1〜4のアルキル基が好ましく、より好
ましくは炭素数が1〜2のアルキル基が好ましい。より
具体的にはメチル基、エチル基が挙げられる。
【0014】前記式(3)で表される1,3−ジオキソ
ラン−2−カルボン酸エステル類としては、具体的には
1,3−ジオキソラン−2−カルボン酸メチル、1,3
−ジオキソラン−2−カルボン酸エチル、1,3−ジオ
キソラン−2−カルボン酸n−プロピル、1,3−ジオ
キソラン−2−カルボン酸イソプロピル、1,3−ジオ
キソラン−2−カルボン酸n−ブチル、1,3−ジオキ
ソラン−2−カルボン酸sec−ブチル、1,3−ジオ
キソラン−2−カルボン酸tert−ブチル、1,3−
ジオキソラン−2−カルボン酸イソブチル、1,3−ジ
オキソラン−4−メチル−2−カルボン酸メチル、1,
3−ジオキソラン−4−エチル−2−カルボン酸メチ
ル、1,3−ジオキソラン−4,5−ジメチル−2−カ
ルボン酸メチル、1,3−ジオキソラン−4,5−ジエ
チル−2−カルボン酸メチル、1,3−ジオキソラン−
5−エチル−4−メチル−2−カルボン酸メチル、1,
3−ジオキソラン−4−エチル−5−メチル−2−カル
ボン酸メチル等が挙げられ、特に1,3−ジオキソラン
−2−カルボン酸メチルの製造に有用である。
【0015】本発明で使用するグリオキシル酸エステル
としては前記式(1)で表され、式中Rは前述と同じ
である。
【0016】前記式(1)で表されるグリオキシル酸エ
ステルとしては、具体的にはグリオキシル酸メチル、グ
リオキシル酸エチル、グリオキシル酸n−プロピル、グ
リオキシル酸イソプロピル、グリオキシル酸n−ブチ
ル、グリオキシル酸sec−ブチル、グリオキシル酸t
ert−ブチル、グリオキシル酸イソブチルなどがあ
り、特にグリオキシル酸メチルが好ましい。
【0017】本発明で使用するアルコールとしては前記
式(2)で表され、式中RおよびRは前述と同じで
あり、Xはハロゲン原子である。式中Xで表されるハロ
ゲン原子としては、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素が挙げ
られ、中でもヨウ素が反応性の点で好ましい。
【0018】前記式(2)で表されるアルコールとして
は、具体的には2−クロロエタノール、2−ブロモエタ
ノール、2−ヨードエタノール、2−クロロ−1−メチ
ルエタノール、2−ブロモ−1−メチルエタノール、2
−ヨード−1−メチルエタノール、2−クロロ−1−エ
チルエタノール、2−ブロモ−1−エチルエタノール、
2−ヨード−1−エチルエタノール、2−クロロ−1−
エチル−2−メチルエタノール、2−ブロモ−1−エチ
ル−2−メチルエタノール、2−ヨード−1−エチル−
2−メチルエタノール、2−ヨード−1,2−ジメチル
エタノール、2−ヨード−1,2−ジエチルエタノール
などが挙げられるが、なかでも入手の容易さの点で2−
クロロエタノール、2−ブロモエタノール、2−ヨード
エタノールが好ましく、反応性が高いという点で2−ヨ
ードエタノールがより好ましい。
【0019】本発明で使用する塩基としては特に限定さ
れるものではないが、例えば金属水酸化物、有機塩基
類、塩基性イオン交換樹脂、金属アルコキシド等が挙げ
られ、なかでも市販品を安価かつ容易に入手できる点で
アルカリ金属化合物であるアルカリ金属水酸化物、アル
カリ金属アルコキシドが好ましい。
【0020】また、本反応の原料として用いる前記式
(1)で表されるグリオキシル酸エステルの脂肪族炭化
水素基Rと同構造を有する金属アルコキシドを用いた
場合、副反応のエステル交換反応によって副生成物が生
じることを避けることができる点で、アルカリ金属アル
コキシドがさらに好ましい。例えば、原料として用いる
グリオキシル酸エステルがグリオキシル酸メチルの場
合、塩基としてナトリウムメトキシドを用いることで上
記副反応を避けることができる。
【0021】該金属アルコキシドとしては、具体的には
ナトリウムメトキシド、カリウムメトキシド、ナトリウ
ムエトキシド、カリウムエトキシド、ナトリウムn−プ
ロポキシド、ナトリウムイソプロポキシド、ナトリウム
n−ブトキシド、ナトリウムイソブトキシド、ナトリウ
ムsec−ブトキシド、ナトリウムtert−ブトキシ
ド、ナトリウムイソブトキシドなどが挙げられ、用いる
グリオキシル酸エステルに応じて適宜選択される。
【0022】以下は前段反応の条件に関する。
【0023】前記グリオキシル酸エステルの使用量は、
アルコールに対して等モル以上であり、1〜1.5倍モ
ルが適当である。
【0024】前記グリオキシル酸エステルの添加方法
は、必要量をアルコールに対して徐々に加えるか、グリ
オキシル酸エステルに対してアルコールを加えても良
く、適宜選択することができる。
【0025】前段反応に用いる溶媒は活性水素を持たな
い有機溶媒が好ましい。これは、グリオキシル酸エステ
ルが活性水素を有する化合物と非常に反応しやすいため
である。活性水素を持たない有機溶媒としては、アセト
ン、メチルエチルケトン、ベンゼン、トルエン、ジクロ
ロメタン、クロロホルムなどを挙げることができ、なか
でもアセトンは毒性が低く容易に減圧留去できる点で好
ましい。また、本反応は無溶媒下で行うことも可能であ
る。
【0026】前段反応の温度は用いる原料および溶媒に
よって異なるが、0℃〜100℃の間で行うのが一般的
であり、好ましくは10℃〜40℃の間で行われる。
【0027】前段反応の時間は用いる原料および反応温
度によって異なるが、30分から6時間を要する。
【0028】前段反応で得られる生成物は特に精製を必
要とせずそのまま次の後段反応に使用できるが、反応に
溶媒を用いた場合は、溶媒の種類によってはこれを除去
した方が好ましい。反応に用いた溶媒が、次の後段反応
に用いる塩基よって活性化される場合は、後段反応にお
いて望ましくない副反応を生じることがある。溶媒の除
去方法は一般に用いられる蒸発、蒸留、分液等の操作
が、用いる原料および溶媒の特性によって適宜選択され
る。
【0029】以下は後段反応の条件に関する。
【0030】前記塩基の使用量は、アルコールに対して
等モル以上であればよいが、過度の使用は後処理に多量
の中和剤が必要となり廃液も増加するので好ましくな
い。アルコール1モルに対して、2モル以下が好まし
く、1.5モル以下がより好ましく、1.1モル以下が
さらに好ましい。
【0031】前記塩基を作用させる方法としては、前段
反応で得られた反応物に対して塩基を加えるか、あるい
は塩基に対して前段反応で得られた反応物を加えてもよ
く適宜選択することができる。この操作によって反応中
間体からの脱ハロゲン化水素が進み、結果として1,3
−ジオキソラン−2−カルボン酸エステル類を高収率で
得ることができる。
【0032】後段反応は無溶媒下に行っても良く、また
必要に応じて溶媒の存在下に行っても良い。溶媒を用い
る場合は、前段反応に用いた前記式(1)で表されるグ
リオキシル酸エステルの脂肪族炭化水素基Rと同構造
を有するアルコールを用いることが好ましく、例えば、
原料として用いるグリオキシル酸エステルがグリオキシ
ル酸メチルの場合、溶媒としてメタノールを用いること
が好ましい。これによって副反応のエステル交換反応に
より副生成物が生じることを避けることができる。
【0033】後段反応の温度は用いる原料および溶媒に
よって異なるが、0℃〜100℃の間で行うのが好まし
く、より好ましくは10℃〜40℃の間で行われる。
【0034】後段反応の時間は用いる原料および反応温
度によって異なるが、30分から6時間を要する。
【0035】生成した1,3−ジオキソラン−2−カル
ボン酸エステル類は、蒸留によって容易に分離および精
製できるが、必要に応じて分液、クロマトグラフィー等
の分離操作を用いることも可能である。
【0036】
【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に説明す
るが、本発明はこれらにより何ら限定されるものではな
い。
【0037】(実施例1)エチレングリコールを触媒の
存在下に酸化してグリオキザールを合成し、引き続いて
メタノールを加えて触媒の存在下に酸化エステル化を行
って粗グリオキシル酸メチルを合成した(特開平11−
263751号に記載の方法による)。さらに該粗グリ
オキシル酸メチルを蒸留によって精製した。得られたグ
リオキシル酸メチルの組成をガスクロマトグラフィー及
び高速液体クロマトグラフィーにより分析した結果、グ
リオキシル酸メチル99.7%、水0.3%であった。
得られたグリオキシル酸メチル3.7g(0.042m
ol)をアセトン6.1gに加えて混合し、2−ヨード
エタノール7.24g(0.042mol)に対して室
温で30分かけてゆっくり滴下しながら攪拌し、滴下終
了後さらに3時間攪拌を続けた。その後、アセトンを減
圧留去した後、ナトリウムメトキシドのメタノール溶液
(28%品)を9.0gを30分かけてゆっくりと加え
ながら攪拌した。滴下終了後さらに1時間攪拌を続け
た。その後反応溶液にクロロホルムを加えて析出した沈
殿を濾過した後、濾液からクロロホルムを減圧留去した
後乾燥して1,3−ジオキソラン−2−カルボン酸メチ
ル5.56g(液体)を得た。グリオキシル酸メチルを
基準とした収率は95.2%であった。
【0038】
【発明の効果】本発明を用いれば、従来工業的に簡便に
製造することが困難であった1,3−ジオキソラン−2
カルボン酸エステル類が、簡便な工程により高収率で製
造できる。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】式(1): 【化1】 (式中、Rは脂肪族炭化水素基を表す。)で表される
    グリオキシル酸エステルと、式(2): 【化2】 (式中、R,Rはそれぞれ独立して水素原子又は脂
    肪族炭化水素基を、Xはハロゲン原子を表す。)で表さ
    れるアルコールを反応させた後、塩基を作用させること
    を特徴とする、式(3): 【化3】 (式中、Rは脂肪族炭化水素基を表し、R,R
    それぞれ独立して水素原子又は脂肪族炭化水素基を表
    す。)で表される1,3−ジオキソラン−2−カルボン
    酸エステル類の製造方法。
  2. 【請求項2】前記塩基がアルカリ金属化合物であること
    を特徴とする請求項1に記載の製造方法。
JP2001289712A 2001-09-21 2001-09-21 1,3−ジオキソラン−2−カルボン酸エステル類の製造方法 Pending JP2003096073A (ja)

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