JP2003246783A - Method for manufacturing 3-(3'-oxobutyl)-4,4- dimethylbutyrolactone - Google Patents

Method for manufacturing 3-(3'-oxobutyl)-4,4- dimethylbutyrolactone

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JP2003246783A
JP2003246783A JP2002352160A JP2002352160A JP2003246783A JP 2003246783 A JP2003246783 A JP 2003246783A JP 2002352160 A JP2002352160 A JP 2002352160A JP 2002352160 A JP2002352160 A JP 2002352160A JP 2003246783 A JP2003246783 A JP 2003246783A
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JP
Japan
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hydrogen peroxide
metal
dimethylbutyrolactone
oxobutyl
tungsten
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Application number
JP2002352160A
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Japanese (ja)
Inventor
Koju Hagitani
弘寿 萩谷
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Sumitomo Chemical Co Ltd
Original Assignee
Sumitomo Chemical Co Ltd
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an efficient, environmentally friendly industrial method for manufacturing 3-(3'-oxobutyl)-4,4-dimethylbutyrolactone. <P>SOLUTION: This method for manufacturing 3-(3'-oxobutyl)-4,4- dimethylbutyrolactone comprises reacting α-terpineol with hydrogen peroxide in the presence of a metal oxide catalyst obtained by reacting at least one substance selected from the group consisting of a tungsten metal, a molybdenum metal, tungsten compounds and molybdenum compounds with hydrogen peroxide. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、3−(3’−オキ
ソブチル)−4,4−ジメチルブチロラクトンの製造方
法に関する。 【0002】 【従来の技術】3−(3’−オキソブチル)−4,4−
ジメチルブチロラクトンは、家庭用防疫薬、殺虫剤とし
て有用なピレスロイド化合物の合成中間体として重要な
化合物であり(例えば非特許文献1参照。)、その製造
方法として、天然から入手が可能なα−テルピネオール
を原料とする方法が知られている。例えば、α−テルピ
ネオールをオゾン酸化し、次いでジョーンズ酸化を行う
方法(例えば非特許文献2参照。)、α−テルピネオー
ルを過マンガンカリウムで酸化し、次いでクロム酸酸化
を行う方法(例えば非特許文献3参照。)等が知られて
いる。しかしながら、何れの方法も酸化反応を2回行う
ものであり、効率的な製造方法ではなく、しかも防災面
を考慮した特殊な設備を要するオゾンや、過マンガン酸
カリウム、クロム酸無水物等の重金属化合物を化学理論
量以上用いているため、環境面でも問題のある製造方法
であった。 【0003】 【非特許文献1】Synthetic Communication,12,995
(1982) 【非特許文献2】J.Org.Chem.,46,4279(1981) 【非特許文献3】Liebigs.Ann.Chem.,275,150(189
3) 【0004】 【発明が解決しようとする課題】このような状況のも
と、本発明者は、3−(3’−オキソブチル)−4,4
−ジメチルブチロラクトンの効率的で、環境にやさしい
工業的な製造方法を開発すべく鋭意検討したところ、タ
ングステン金属、モリブデン金属、タングステン化合物
およびモリブデン化合物からなる群から選ばれる少なく
とも一種と過酸化水素を反応せしめてなる金属酸化物触
媒の存在下に、α−テルピネオールと過酸化水素とを反
応させることにより、3−(3’−オキソブチル)−
4,4−ジメチルブチロラクトンが得られることを見出
し、本発明に至った。 【0005】 【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、タン
グステン金属、モリブデン金属、タングステン化合物お
よびモリブデン化合物からなる群から選ばれる少なくと
も一種と過酸化水素を反応せしめてなる金属酸化物触媒
の存在下に、α−テルピネオールと過酸化水素とを反応
させることを特徴とする3−(3’−オキソブチル)−
4,4−ジメチルブチロラクトンの製造方法を提供する
ものである。 【0006】 【発明の実施の形態】まず、α−テルピネオールと過酸
化水素との反応の触媒について説明する。触媒として
は、タングステン金属、モリブデン金属、タングステン
化合物およびモリブデン化合物からなる群から選ばれる
少なくとも一種(以下、金属化合物と略記する。)と過
酸化水素を反応せしめてなる金属酸化物が用いられる。 【0007】タングステン化合物としては、例えば酸化
タングステン、タングステン酸等のタングステン酸化
物、例えばタングステン酸ナトリウム、タングステン酸
カリウム等のタングステン酸アルカリ金属塩、例えばタ
ングステン酸マグネシウム等のタングステン酸アルカリ
土類金属塩、例えばタングストリン酸、タングストケイ
酸等のタングステンを構成元素として含有するヘテロポ
リ酸、例えばホウ化タングステン、炭化タングステン、
ケイ化タングステン、チッ化タングステン、リン化タン
グステン、硫化タングステン等が挙げられる。 【0008】モリブデン化合物としては、例えば酸化モ
リブデン、モリブデン酸等のモリブデン酸化物、例えば
モリブデン酸ナトリウム、モリブデン酸カリウム等のモ
リブデン酸アルカリ金属塩、例えばモリブデン酸マグネ
シウム等のモリブデン酸アルカリ土類金属塩、例えばモ
リブドリン酸、モリブドケイ酸等のモリブデンを構成元
素として含有するヘテロポリ酸、例えばホウ化モリブデ
ン、炭化モリブデン、ケイ化モリブデン、チッ化モリブ
デン、リン化モリブデン、硫化モリブデン等が挙げられ
る。かかるタングステン化合物およびモリブデン化合物
は無水物であってもよいし、水和物であってもよい。 【0009】かかる金属化合物はそれぞれ単独で用いて
もよいし、二種以上を混合して用いてもよい。また、粒
径が細かい金属化合物を用いることが、触媒である金属
酸化物の調製が容易になるという点で好ましい。 【0010】金属酸化物を調製する際の過酸化水素とし
ては、通常水溶液が用いられる。もちろん、過酸化水素
の有機溶媒溶液を用いてもよいが、取扱いがより容易で
あるという点で、過酸化水素水を用いることが好まし
い。過酸化水素水もしくは過酸化水素の有機溶媒溶液中
の過酸化水素濃度は特に制限されないが、容積効率、安
全面等を考慮すると、実用的には1〜60重量%であ
る。過酸化水素水は、通常市販のものをそのままもしく
は必要に応じて、希釈、濃縮等により濃度調整を行なっ
たものを用いればよい。また過酸化水素の有機溶媒溶液
は、例えば過酸化水素水溶液を有機溶媒で抽出処理す
る、もしくは有機溶媒の存在下に蒸留処理する等の手段
により、調製したものを用いればよい。 【0011】金属酸化物を調製する際の過酸化水素の使
用量は、金属化合物に対して、通常1モル倍以上であ
り、その上限は特にない。 【0012】金属化合物と過酸化水素との反応は、通常
水溶液中で実施される。もちろん例えばジエチルエーテ
ル、メチルtert−ブチルエーテル、テトラヒドロフ
ラン等のエーテル系溶媒、酢酸エチル等のエステル系溶
媒、メタノール、エタノール、tert−ブタノール等
のアルコール系溶媒、アセトニトリル、プロピオニトリ
ル等のニトリル系溶媒等の有機溶媒中または該有機溶媒
と水との混合溶媒中で実施してもよい。 【0013】金属化合物と過酸化水素との反応は、通常
その両者を混合、接触させることにより行われ、金属化
合物と過酸化水素の接触効率を向上させるため、金属酸
化物調製液中で金属化合物が十分分散するよう攪拌しな
がら反応を行うことが好ましい。また金属化合物と過酸
化水素の接触効率を高め、金属酸化物調製時の制御をよ
り容易にするという点で、例えば粉末状の金属化合物等
粒径の小さな金属化合物を用いることが好ましい。金属
酸化物の調製時の調製温度は、通常−10〜100℃で
ある。 【0014】金属化合物と過酸化水素とを水中、有機溶
媒中もしくは水と有機溶媒の混合溶媒中で反応させるこ
とにより、金属化合物の全部もしくは一部が溶解し、金
属酸化物を含む均一溶液もしくは懸濁液を調製すること
ができるが、該金属酸化物を、例えば濃縮処理等により
調製液から取り出して、触媒として用いてもよいし、該
調製液をそのまま触媒として用いてもよい。 【0015】続いて、金属酸化物触媒の存在下に、α−
テルピネオールと過酸化水素とを反応させて、3−
(3’−オキソブチル)−4,4−ジメチルブチロラク
トンを製造する方法について説明する。 【0016】α−テルピネオールは、天然品、合成品い
ずれでも用いることができる。また、α−テルピネオー
ルは、その分子内に不斉炭素を持ち、二種類の光学異性
体が存在するが、本発明には、それら光学異性体の単独
または混合物のいずれも用いることができる。 【0017】触媒である金属酸化物の使用量は、α−テ
ルピネオールに対して、通常0.001〜0.95モル
倍である。 【0018】過酸化水素は、安全面から通常水溶液もし
くは有機溶媒溶液として用いられる。水溶液もしくは有
機溶媒溶液中の過酸化水素濃度は特に制限されないが、
容積効率、安全面等を考慮すると、実用的には1〜60
重量%である。過酸化水素水は、通常市販のものをその
ままもしくは必要に応じて、希釈、濃縮等により濃度調
整を行なった後用いられる。過酸化水素/有機溶媒溶液
は、例えば過酸化水素水を有機溶媒で抽出処理する、も
しくは有機溶媒の存在下に蒸留処理する等の手段によ
り、調製することができる。 【0019】過酸化水素の使用量は、α−テルピネオー
ルに対して、通常1モル倍以上であり、その上限は特に
ないが、経済的な面も考慮すると、実用的には50モル
倍以下である。なお、金属酸化物調製液を触媒として用
いる場合は、該調製液中の過酸化水素量を含めて、過酸
化水素の使用量を設定してもよい。 【0020】α−テルピネオールと過酸化水素との反応
は、通常水中、有機溶媒中または水と有機溶媒の混合溶
媒中で実施される。有機溶媒としては、例えば四塩化炭
素、クロロホルム、ジクロロエタン、クロロベンゼン、
o−ジクロロベンゼン、m−ジクロロベンゼン等のハロ
ゲン化炭化水素系溶媒、例えばベンゼン、トルエン、ニ
トロベンゼン等の芳香族炭化水素系溶媒、例えばジエチ
ルエーテル、メチルtert−ブチルエーテル、テトラ
ヒドロフラン等のエーテル系溶媒、例えば酢酸エチル等
のエステル系溶媒、例えばメタノール、エタノール、t
ert−ブタノール等のアルコール系溶媒、例えばアセ
トニトリル、プロピオニトリル等のニトリル系溶媒等の
単独もしくは混合溶媒が挙げられる。水と有機溶媒の混
合溶媒中の水と有機溶媒の混合比率は特に制限されな
い。水溶媒または有機溶媒の使用量は特に制限されない
が、容積効率等を考慮すると、実用的には、α−テルピ
ネオールに対して、100重量倍以下である。 【0021】また、例えば水溶媒中で反応を実施すると
き、過酸化水素水を用いるとき等反応系内に水が存在す
る場合は、第四級アンモニウム塩の共存下に反応を実施
することが好ましく、第四級アンモニウム塩としては、
例えば硫酸水素テトラ(n−ブチル)アンモニウム、硫
酸水素テトラ(n−ヘキシル)アンモニウム、硫酸水素
メチルトリセチルアンモニウム等の硫酸水素第四級アン
モニウム塩等が挙げられる。第四級アンモニウム塩を用
いる場合のその使用量は、α−テルピネオールに対し
て、通常0.001〜1モル倍である。 【0022】また、有機溶媒と水の混合溶媒中で反応を
実施する場合は、脱水剤を共存させて反応を実施しても
よく、脱水剤としては、例えば硫酸マグネシウム、硫酸
ナトリウム等が挙げられ、その使用量は特に制限されな
いが、通常反応系内の水分を除去するに足る量の脱水剤
が用いられる。 【0023】タングステン酸アルカリ金属塩、タングス
テン酸アルカリ土類金属塩、モリブデン酸アルカリ金属
塩やモリブデン酸アルカリ土類金属塩を用いて調製され
た金属酸化物を触媒として用いる場合には、例えば塩
酸、硫酸、リン酸、ホウ酸等の酸類を加えて酸性条件下
で反応を実施することが触媒活性を高めるために好まし
い。 【0024】本反応は、α−テルピネオール、過酸化水
素、金属酸化物触媒および必要に応じて溶媒を混合すれ
ばよく、その混合順序は特に制限されないが、予め金属
酸化物触媒と過酸化水素を混合し、該混合物にα−テル
ピネオールを加えることが目的物の収率の面で好まし
い。また、例えば金属化合物、過酸化水素、水、α−テ
ルピネオールおよび必要に応じて溶媒を接触、混合させ
て、金属酸化物触媒の調製操作と、α−テルピネオール
と過酸化水素との反応を、同時並行的に行ってもよい。
本反応の反応温度は、通常0〜200℃、好ましくは0
〜80℃である。 【0025】本反応は、ホウ素化合物の共存下に実施し
てもよい。ホウ素化合物としては、例えば無水ホウ酸、
メタホウ酸、正ホウ酸、メタホウ酸アルカリ金属塩、メ
タホウ酸アルカリ土類金属塩、正ホウ酸アルカリ金属
塩、正ホウ酸アルカリ土類金属塩等が挙げられ、その使
用量は特に制限されないが、あまり多すぎても経済的に
不利になるため、実用的には、α−テルピネオールに対
して、通常1モル倍以下である。 【0026】反応の進行は、例えばガスクロマトグラフ
ィ、薄層クロマトグラフィ、NMR、IR等の通常の分
析手段により確認することができる。 【0027】反応終了後、必要に応じて不溶物を濾別し
た後、例えば反応混合物を濃縮処理することにより、目
的とする3−(3’−オキソブチル)−4,4−ジメチ
ルブチロラクトンを取り出すことができる。また、反応
混合物に、必要に応じて水および/または水に不溶の有
機溶媒を加え、抽出処理し、得られる有機層を濃縮処理
することにより、3−(3’−オキソブチル)−4,4
−ジメチルブチロラクトンを取り出すこともできる。取
り出した3−(3’−オキソブチル)−4,4−ジメチ
ルブチロラクトンは、例えば蒸留、カラムクロマトグラ
フィ等の通常の精製手段によりさらに精製してもよい。 【0028】水に不溶の有機溶媒としては、例えばヘキ
サン、へプタン等の脂肪族炭化水素系溶媒、例えばトル
エン、キシレン等の芳香族炭化水素系溶媒、例えばジク
ロロメタン、クロロホルム、クロロベンゼン等のハロゲ
ン化炭化水素系溶媒等が挙げられ、その使用量は特に制
限されない。 【0029】 【実施例】以下、実施例により本発明をさらに詳細に説
明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。 【0030】実施例1 100mLフラスコに、タングステン金属20mgと3
0重量%過酸化水素水200mgを仕込んだ後、内温4
0℃に昇温し、同温度で0.5時間攪拌、保持した。内
温30℃に冷却した後、α−テルピネオール1.54g
を仕込み、30重量%過酸化水素水6gを30分かけて
滴下した後、内温80℃に昇温し、同温度で4時間攪
拌、保持し、反応させた。室温まで冷却し、メチルte
rt−ブチルエーテル20gと10重量%チオ硫酸ナト
リウム水溶液20gを加え、室温で終夜攪拌後、静置、
分液して有機層を得た。有機層を濃縮し、3−(3’−
オキソブチル)−4,4−ジメチルブチロラクトン1.
8gを得た(無色透明オイル)。ガスクロマトグラフィ
分析したところ、面積百分率値は90%であった。 【0031】実施例2 100mLフラスコに、モリブデン金属10mgと30
重量%過酸化水素水200mgを仕込んだ後、内温40
℃に昇温し、同温度で0.5時間攪拌、保持した。内温
30℃に冷却した後、α−テルピネオール1.54gを
仕込み、30重量%過酸化水素水6gを30分かけて滴
下した後、内温80℃に昇温し、同温度で4時間攪拌、
保持し、反応させた。室温まで冷却し、メチルtert
−ブチルエーテル20gと10重量%チオ硫酸ナトリウ
ム水溶液20gを加え、室温で終夜攪拌後、静置、分液
して、3−(3’−オキソブチル)−4,4−ジメチル
ブチロラクトンを含む有機層を得た。ガスクロマトグラ
フィ分析の結果、3−(3’−オキソブチル)−4,4
−ジメチルブチロラクトンの収率(内部標準法)は、3
5%であった。 【0032】実施例3 実施例2において、モリブデン金属10mgに代えて硫
化タングステン30mgを用いた以外は実施例2と同様
に実施し、3−(3’−オキソブチル)−4,4−ジメ
チルブチロラクトンを、収率56%で得た。 【0033】実施例4 実施例2において、モリブデン金属10mgに代えてタ
ングストリン酸30mgを用いた以外は実施例2と同様
に実施し、3−(3’−オキソブチル)−4,4−ジメ
チルブチロラクトンを、収率55%で得た。 【0034】実施例5 実施例1において、タングステン金属に代えてタングス
テン酸を用いる以外は実施例1と同様に実施することに
より、3−(3’−オキソブチル)−4,4−ジメチル
ブチロラクトンを得ることができる。 【0035】実施例6 実施例1において、タングステン金属に代えてホウ化タ
ングステンを用いる以外は実施例1と同様に実施するこ
とにより、3−(3’−オキソブチル)−4,4−ジメ
チルブチロラクトンを得ることができる。 【0036】実施例7 実施例1において、タングステン金属に代えてモリブデ
ン酸を用いる以外は実施例1と同様に実施することによ
り、3−(3’−オキソブチル)−4,4−ジメチルブ
チロラクトンを得ることができる。 【0037】 【発明の効果】本発明によれば、入手が容易なタングス
テン金属等と過酸化水素とを反応せしめてなる金属酸化
物触媒の存在下に、α−テルピネオールと安価な過酸化
水素を反応させることにより、ピレスロイド化合物の合
成中間体として重要な3−(3’−オキソブチル)−
4,4−ジメチルブチロラクトンを容易に得ることがで
きるので、工業的に有利である。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for producing 3- (3′-oxobutyl) -4,4-dimethylbutyrolactone. [0002] 3- (3'-oxobutyl) -4,4-
Dimethylbutyrolactone is an important compound as a synthetic intermediate of a pyrethroid compound useful as a household epidemic preventive and an insecticide (for example, see Non-Patent Document 1). Is known as a raw material. For example, a method of oxidizing α-terpineol with ozone followed by Jones oxidation (for example, see Non-Patent Document 2) and a method of oxidizing α-terpineol with potassium permanganate and then performing chromic acid oxidation (for example, Non-Patent Document 3) See, for example). However, any of these methods involves performing the oxidation reaction twice, which is not an efficient production method, and also requires heavy equipment such as ozone, potassium permanganate, and chromic anhydride, which require special equipment in consideration of disaster prevention. Since the compound is used in an amount exceeding the stoichiometric amount, the production method has environmental problems. [Non-Patent Document 1] Synthetic Communication, 12 , 995
(1982) [Non-Patent Document 2] Org. Chem. , 46 , 4279 (1981) [Non-Patent Document 3] Liebigs. Ann. Chem. , 275 , 150 (189
3) Under such circumstances, the present inventors have proposed 3- (3′-oxobutyl) -4,4.
-After diligent studies to develop an efficient and environmentally friendly industrial production method of dimethylbutyrolactone, hydrogen peroxide was reacted with at least one selected from the group consisting of tungsten metal, molybdenum metal, tungsten compound and molybdenum compound. By reacting α-terpineol with hydrogen peroxide in the presence of a metal oxide catalyst, 3- (3′-oxobutyl)-
The inventors have found that 4,4-dimethylbutyrolactone can be obtained, and have reached the present invention. [0005] That is, the present invention relates to a metal oxide catalyst obtained by reacting at least one selected from the group consisting of tungsten metal, molybdenum metal, a tungsten compound and a molybdenum compound with hydrogen peroxide. Reacting α-terpineol with hydrogen peroxide in the presence of 3- (3′-oxobutyl)-
It is intended to provide a method for producing 4,4-dimethylbutyrolactone. DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS First, a catalyst for the reaction between α-terpineol and hydrogen peroxide will be described. As the catalyst, a metal oxide obtained by reacting at least one selected from the group consisting of a tungsten metal, a molybdenum metal, a tungsten compound and a molybdenum compound (hereinafter abbreviated as a metal compound) with hydrogen peroxide is used. Examples of the tungsten compound include tungsten oxides such as tungsten oxide and tungstic acid; alkali metal tungstates such as sodium tungstate and potassium tungstate; alkaline earth metal tungstates such as magnesium tungstate; For example, tungstophosphoric acid, heteropolyacid containing tungsten such as tungstosilicic acid as a constituent element, for example, tungsten boride, tungsten carbide,
Tungsten silicide, tungsten nitride, tungsten phosphide, tungsten sulfide, and the like can be given. Examples of the molybdenum compound include molybdenum oxides such as molybdenum oxide and molybdic acid, alkali metal molybdates such as sodium molybdate and potassium molybdate, alkaline earth metal molybdates such as magnesium molybdate, and the like. For example, heteropolyacids containing molybdenum such as molybdophosphoric acid and molybdenum silicic acid as constituent elements, for example, molybdenum boride, molybdenum carbide, molybdenum silicide, molybdenum nitride, molybdenum phosphide, molybdenum sulfide and the like can be mentioned. Such a tungsten compound and a molybdenum compound may be an anhydride or a hydrate. These metal compounds may be used alone or in combination of two or more. Further, it is preferable to use a metal compound having a small particle size in that the preparation of a metal oxide as a catalyst is facilitated. An aqueous solution is usually used as hydrogen peroxide when preparing a metal oxide. Of course, an organic solvent solution of hydrogen peroxide may be used, but it is preferable to use aqueous hydrogen peroxide because it is easier to handle. The concentration of hydrogen peroxide in the aqueous solution of hydrogen peroxide or in the organic solvent of hydrogen peroxide is not particularly limited, but is practically 1 to 60% by weight in consideration of volumetric efficiency, safety and the like. As the hydrogen peroxide solution, a commercially available one may be used as it is, or one whose concentration has been adjusted by dilution, concentration or the like as needed. The organic solvent solution of hydrogen peroxide may be prepared by, for example, extracting an aqueous hydrogen peroxide solution with an organic solvent, or performing a distillation treatment in the presence of an organic solvent. The amount of hydrogen peroxide used for preparing the metal oxide is usually at least 1 mole times the metal compound, and there is no particular upper limit. The reaction between the metal compound and hydrogen peroxide is usually carried out in an aqueous solution. Of course, for example, ether solvents such as diethyl ether, methyl tert-butyl ether and tetrahydrofuran, ester solvents such as ethyl acetate, alcohol solvents such as methanol, ethanol and tert-butanol, and nitrile solvents such as acetonitrile and propionitrile. It may be carried out in an organic solvent or a mixed solvent of the organic solvent and water. The reaction between the metal compound and hydrogen peroxide is usually carried out by mixing and contacting the two. In order to improve the contact efficiency between the metal compound and hydrogen peroxide, the metal compound is prepared in a metal oxide preparation solution. It is preferable to carry out the reaction while stirring so that the particles are sufficiently dispersed. In addition, it is preferable to use a metal compound having a small particle size, such as a powdery metal compound, from the viewpoint of increasing the contact efficiency between the metal compound and hydrogen peroxide and making the control during preparation of the metal oxide easier. The preparation temperature at the time of preparing the metal oxide is usually from -10 to 100C. By reacting the metal compound with hydrogen peroxide in water, an organic solvent or a mixed solvent of water and an organic solvent, all or a part of the metal compound is dissolved and a homogeneous solution containing a metal oxide or A suspension can be prepared. The metal oxide may be taken out of the prepared solution by, for example, a concentration treatment and used as a catalyst, or the prepared solution may be used as it is as a catalyst. Subsequently, in the presence of a metal oxide catalyst, α-
Reacting terpineol with hydrogen peroxide to form 3-
A method for producing (3′-oxobutyl) -4,4-dimethylbutyrolactone will be described. Α-Terpineol can be used either as a natural product or as a synthetic product. Further, α-terpineol has an asymmetric carbon in the molecule and has two kinds of optical isomers. In the present invention, any of these optical isomers can be used alone or as a mixture. The amount of the metal oxide used as a catalyst is usually 0.001 to 0.95 mole times based on α-terpineol. Hydrogen peroxide is usually used as an aqueous solution or an organic solvent solution from the viewpoint of safety. The concentration of hydrogen peroxide in the aqueous solution or organic solvent solution is not particularly limited,
Considering volumetric efficiency, safety, etc., practically 1-60
% By weight. The aqueous hydrogen peroxide is usually used as it is or after adjusting the concentration by dilution, concentration or the like as needed. The hydrogen peroxide / organic solvent solution can be prepared by, for example, extracting hydrogen peroxide solution with an organic solvent or distilling it in the presence of an organic solvent. The amount of hydrogen peroxide to be used is usually at least 1 mole times the amount of α-terpineol, and there is no particular upper limit. is there. When a metal oxide preparation liquid is used as a catalyst, the amount of hydrogen peroxide used may be set, including the amount of hydrogen peroxide in the preparation liquid. The reaction between α-terpineol and hydrogen peroxide is usually carried out in water, an organic solvent or a mixed solvent of water and an organic solvent. Examples of the organic solvent include carbon tetrachloride, chloroform, dichloroethane, chlorobenzene,
o-Dichlorobenzene, halogenated hydrocarbon solvents such as m-dichlorobenzene, for example, aromatic hydrocarbon solvents such as benzene, toluene, and nitrobenzene, for example, ether solvents such as diethyl ether, methyl tert-butyl ether, and tetrahydrofuran, for example, Ester solvents such as ethyl acetate, for example, methanol, ethanol, t
Alcohol solvents such as ert-butanol and the like, and single or mixed solvents such as nitrile solvents such as acetonitrile and propionitrile are exemplified. The mixing ratio of water and the organic solvent in the mixed solvent of water and the organic solvent is not particularly limited. The amount of the water solvent or the organic solvent is not particularly limited, but is practically 100 times by weight or less with respect to α-terpineol in consideration of volumetric efficiency and the like. When water is present in the reaction system, for example, when the reaction is carried out in an aqueous solvent or when using aqueous hydrogen peroxide, the reaction may be carried out in the presence of a quaternary ammonium salt. Preferably, as the quaternary ammonium salt,
Examples thereof include quaternary ammonium hydrogen sulfate such as tetra (n-butyl) ammonium hydrogen sulfate, tetra (n-hexyl) ammonium hydrogen sulfate, and methyltricetyl ammonium hydrogen sulfate. When a quaternary ammonium salt is used, the amount of the quaternary ammonium salt used is usually 0.001 to 1 mol per mol of α-terpineol. When the reaction is carried out in a mixed solvent of an organic solvent and water, the reaction may be carried out in the presence of a dehydrating agent. Examples of the dehydrating agent include magnesium sulfate and sodium sulfate. The amount of the dehydrating agent is not particularly limited, but an amount of a dehydrating agent sufficient to remove water in the reaction system is usually used. When an alkali metal tungstate, an alkali earth tungstate, an alkali metal molybdate or a metal oxide prepared using an alkali earth metal molybdate is used as a catalyst, for example, hydrochloric acid, It is preferable to add an acid such as sulfuric acid, phosphoric acid, boric acid and the like to carry out the reaction under acidic conditions in order to enhance the catalytic activity. In this reaction, α-terpineol, hydrogen peroxide, a metal oxide catalyst and, if necessary, a solvent may be mixed. The mixing order is not particularly limited, but the metal oxide catalyst and hydrogen peroxide are previously mixed. It is preferable to mix and add α-terpineol to the mixture from the viewpoint of the yield of the target compound. Further, for example, by contacting and mixing a metal compound, hydrogen peroxide, water, α-terpineol and a solvent as necessary, the preparation operation of the metal oxide catalyst and the reaction of α-terpineol with hydrogen peroxide are simultaneously performed. It may be performed in parallel.
The reaction temperature of this reaction is generally 0 to 200 ° C, preferably 0 to 200 ° C.
8080 ° C. This reaction may be carried out in the presence of a boron compound. Examples of the boron compound include boric anhydride,
Metaboric acid, orthoboric acid, alkali metal metaborate, alkaline earth metal metaborate, alkali metal orthoborate, alkaline earth metal borate, and the like, the amount of which is not particularly limited, If it is too much, it is economically disadvantageous. Therefore, practically, it is usually 1 mol times or less with respect to α-terpineol. The progress of the reaction can be confirmed by ordinary analytical means such as gas chromatography, thin-layer chromatography, NMR and IR. After completion of the reaction, if necessary, insolubles are removed by filtration, and for example, the reaction mixture is concentrated to obtain the desired 3- (3'-oxobutyl) -4,4-dimethylbutyrolactone. Can be. Further, if necessary, water and / or an organic solvent insoluble in water are added to the reaction mixture, the mixture is extracted, and the obtained organic layer is concentrated to give 3- (3′-oxobutyl) -4,4.
Dimethylbutyrolactone can also be removed. The extracted 3- (3'-oxobutyl) -4,4-dimethylbutyrolactone may be further purified by a conventional purification means such as distillation and column chromatography. Examples of the organic solvent insoluble in water include aliphatic hydrocarbon solvents such as hexane and heptane, aromatic hydrocarbon solvents such as toluene and xylene, and halogenated carbon solvents such as dichloromethane, chloroform and chlorobenzene. Hydrogen solvents and the like can be mentioned, and the amount of use is not particularly limited. EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described in more detail by way of examples, but the present invention is not limited to the examples. Example 1 A 100 mL flask was charged with 20 mg of tungsten metal and 3 mg of tungsten metal.
After charging 200 mg of 0% by weight hydrogen peroxide solution,
The temperature was raised to 0 ° C., and the mixture was stirred and maintained at the same temperature for 0.5 hour. After cooling to an internal temperature of 30 ° C., 1.54 g of α-terpineol
Was charged, and 6 g of 30% by weight aqueous hydrogen peroxide was added dropwise over 30 minutes. Then, the internal temperature was raised to 80 ° C., and the mixture was stirred and maintained at the same temperature for 4 hours to be reacted. Cool to room temperature and add methyl te
20 g of rt-butyl ether and 20 g of a 10% by weight aqueous solution of sodium thiosulfate were added, and the mixture was stirred at room temperature overnight, then left standing,
The layers were separated to obtain an organic layer. The organic layer was concentrated to give 3- (3'-
(Oxobutyl) -4,4-dimethylbutyrolactone
8 g were obtained (colorless and transparent oil). Gas chromatography analysis revealed that the area percentage value was 90%. EXAMPLE 2 10 mg of molybdenum metal and 30 mg
After charging 200 mg by weight of hydrogen peroxide solution,
C., and stirred and maintained at the same temperature for 0.5 hour. After cooling to an internal temperature of 30 ° C., 1.54 g of α-terpineol was charged, and 6 g of a 30% by weight aqueous hydrogen peroxide solution was added dropwise over 30 minutes. ,
Hold and react. Cool to room temperature and add methyl tert
20 g of -butyl ether and 20 g of a 10% by weight aqueous sodium thiosulfate solution were added, and the mixture was stirred at room temperature overnight, allowed to stand, and separated to obtain an organic layer containing 3- (3'-oxobutyl) -4,4-dimethylbutyrolactone. Was. As a result of gas chromatography analysis, 3- (3′-oxobutyl) -4,4
-The yield of dimethylbutyrolactone (internal standard method) is 3
5%. Example 3 The procedure of Example 2 was repeated, except that 30 mg of tungsten sulfide was used in place of 10 mg of molybdenum metal, and 3- (3′-oxobutyl) -4,4-dimethylbutyrolactone was used. , With a yield of 56%. Example 4 The procedure of Example 2 was repeated, except that 30 mg of tungstophosphoric acid was used in place of 10 mg of molybdenum metal, to give 3- (3'-oxobutyl) -4,4-dimethylbutyrolactone. Was obtained in a yield of 55%. Example 5 The procedure of Example 1 was repeated, except that tungstic acid was used instead of tungsten metal, to obtain 3- (3′-oxobutyl) -4,4-dimethylbutyrolactone. be able to. Example 6 The procedure of Example 1 was repeated, except that tungsten boride was used instead of tungsten metal, to obtain 3- (3′-oxobutyl) -4,4-dimethylbutyrolactone. Obtainable. Example 7 The procedure of Example 1 was repeated, except that molybdic acid was used instead of tungsten metal, to obtain 3- (3′-oxobutyl) -4,4-dimethylbutyrolactone. be able to. According to the present invention, α-terpineol and inexpensive hydrogen peroxide can be used in the presence of a metal oxide catalyst obtained by reacting readily available tungsten metal or the like with hydrogen peroxide. By reacting, 3- (3′-oxobutyl)-which is important as a synthetic intermediate of pyrethroid compound
4,4-dimethylbutyrolactone can be easily obtained, which is industrially advantageous.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 【請求項1】タングステン金属、モリブデン金属、タン
グステン化合物およびモリブデン化合物からなる群から
選ばれる少なくとも一種と過酸化水素を反応せしめてな
る金属酸化物触媒の存在下に、α−テルピネオールと過
酸化水素とを反応させることを特徴とする3−(3’−
オキソブチル)−4,4−ジメチルブチロラクトンの製
造方法。
Claims: 1. An α-catalyst is prepared by reacting at least one selected from the group consisting of tungsten metal, molybdenum metal, a tungsten compound and a molybdenum compound with hydrogen peroxide in the presence of a metal oxide catalyst. 3- (3'-) characterized by reacting terpineol with hydrogen peroxide.
(Oxobutyl) -4,4-dimethylbutyrolactone.
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