JP2007537204A - 不飽和ラクトンの調製方法 - Google Patents
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Abstract
【選択図】なし
Description
結果得られる乾燥した沈殿物は、メタノール中の酢酸銅の飽和溶液に一部添加された。続いて、FeSO4が、この混合物に対して2等量部添加され、その後結果得られた混合物は種々の処理を受けて、純粋な生成物を与えた。該生成物は、トランス−ペンタデカ−11−エン−15−オリド、トランス−ペンタデカ−12−エン−15−オリド、シス−ペンタデカ−11−エン−15−オリド、シス−ペンタデカ−12−エン−15−オリド及びペンタデカノリドを含む。
EP0889945は、テトラデセノリド及び14−メチルテトラデセノリドの調製方法を開示する。そこで記載される該方法は、EP0424787において述べられているものと似ているため、該方法は上記のような同じ不利な点を有する。
本発明の目的は、本技術において公知の方法よりもより複雑でない、導入部において述べたような不飽和ラクトンの調製方法を提供することである。
を、過酸化水素と、3以下のpKaを有する第一の酸、及び第一の有機溶媒の合計質量に基づいて計算して5wt%より少ない水を含む該第一の有機溶媒の存在下において反応させ、これにより以下の式に従うヒドロペルオキシドを含む組成物を形成する工程、
本発明の方法の望ましい生成物は、出発物質、すなわち上記定義のような二環式又は単環化合物の選択を決定する。二環式化合物の例は、13−オキサビシクロ[10.3.0]ペンタデカ−1(12)−エン、14−メチル−13−オキサビシクロ[10.3.0]ペンタデカ−1(12)−エン、13−オキサビシクロ[10.4.0]ヘキサデカ−1(12)−エン(DDP)、14−メチル−13−オキサビシクロ[10.4.0]ヘキサデカ−1(12)−エン、13−オキサビシクロ[10.5.0]ヘプタデカ−1(12)−エン、14−メチル−13−オキサビシクロ[10.5.0]ヘプタデカ−1(12)−エン、13−オキサビシクロ[10.6.0]オクタデカ−1(12)−エン及び14−メチル−13−オキサビシクロ[10.6.0]オクタデカ−1(12)−エンである。
単環化合物の例は、2−(2−ヒドロキシエチル)−1−シクロドデカノン、2−(2−ヒドロキシプロピル)−1−シクロドデカノン、2−(3−ヒドロキシプロピル)−1−シクロドデカノン、2−(3−ヒドロキシブチル)−1−シクロドデカノン、2−(4−ヒドロキシブチル)−1−シクロドデカノン、2−(4−ヒドロキシペンチル)−1−シクロドデカノン、2−(5−ヒドロキシペンチル)−1−シクロドデカノン及び2−(5−ヒドロキシヘキシル)−1−シクロドデカノンである。
該反応混合物における二環式又は単環化合物の量は、工程(a)の反応混合物の合計質量に基づいて計算して、少なくとも1wt%、好ましくは少なくとも2wt%、より好ましくは少なくとも5wt%で、かつ最大で60wt%、好ましくは最大で55wt%、より好ましくは最大で50wt%である。
該第一の酸の所要のpKa値が3以下であることは、本発明の方法の工程(a)に対して好ましい。pKa値が3より高い場合、ヒドロペルオキシドへの反応が遅く進行し、この方法を経済的に魅力のないものにする。
好ましくは、該第一の酸は、過酸化水素に溶解するように選択され、これによりそれらを同時に添加することが比較的容易となり、かつ反応効率の向上に導く。
加えて、該使用される第一の酸は、第一の有機溶媒に溶解することが好ましく、これにより、該第一の酸は該第一の溶媒中に容易に移動し、かつ該第一の有機溶媒中に存在する反応物質に対して利用可能となるであろう。これは、より高い反応効率及びより高い空時収量に導くであろう。
該第一の酸が、C2−C16アルキルベンゼンスルホン酸、C2−C16アルキルスルホン酸又はこれらの混合物である場合、該第一の酸は、一般に触媒として働き、すなわち該酸が、全く消費されないか又はほんのわずかな程度消費される間に、本発明の方法の工程(a)において反応を促進する。結果として、通常の方法と比べてわずかな量のみを添加できる。該第一の酸は、一般に、工程(a)の反応混合物の合計質量に基づいて計算して、少なくとも0.001wt%、好ましくは少なくとも0.005wt%、及びより好ましくは少なくとも0.01wt%で、かつ工程(a)の反応混合物の合計質量に基づいて計算して、最大で2wt%、好ましくは最大で1.5wt%、及びより好ましくは最大で1wt%の量において添加される。
該溶媒の例は、アセテート類、例えばメチルtert−アミルアセテート、ブチルアセテート、2−メチルプロピルアセテート等、ケトン類、例えば4−メチル−2−ペンタノン、5−メチル−2−ヘキサノン等、ホルメート類、プロピオネート類、アルコール類、例えばメタノール、エタノール、プロパノール、1−ブタノール等、環式及び非環式の両方の脂肪族炭化水素類、例えばヘキサン、オクタン、デカン、シクロヘキサン、Isopar(登録商標)(Exxon製)、Shellsol(登録商標)(Shell製)等、及び芳香族炭化水素類、例えばベンゼン、トルエン、o−キシレン、m−キシレン、p−キシレン等である。好ましい第一の有機溶媒は、芳香族炭化水素類である。最も好ましい溶媒は、ベンゼン、トルエン、o−キシレン、m−キシレン、p−キシレンである。これらの溶媒において、上記のような該二環式化合物又は単環化合物はよく溶解し、通常の方法(大量の硫酸を使用する、EP0424787を参照されたい)と比較して、より高い反応割合及びより少ない量の第一の酸を可能とする。さらに、工程(a)で使用されるH2O2の量を削減できる。加えて、工程(a)の反応から結果得られるヒドロペルオキシドは、これら好ましい有機溶媒中で良好に懸濁され、これは、ヒドロペルオキシドの結晶を含むスラリーの、より良好な安定性及び良好な注ぎやすさのため、結果得られた組成物を工程(b)の混合物に計量して添加する場合に有利である。
該第一の酸及び過酸化水素は、同時に又は順番に添加してもよい。これら化合物が順番に添加される場合、第一の酸を最初に、次いで過酸化水素を添加することが好ましい。該第一の酸及び過酸化水素のそれぞれは、一度に、又は同一若しくは異なる量の一部において添加されてもよい。これらは、一期間の間に続けて計量して添加されてもよい。
代替的に、該第一の酸及び該過酸化水素は、該第一の有機溶媒に対して添加される。この混合物に対して、二環式又は単環化合物が、一度に、又は同一若しくは異なる量の一部において添加される。該二環式又は単環化合物は、一期間の間に続けて計量して添加されてもよい。
工程(a)に従って、過酸化水素と二環式又は単環化合物との反応の後に得られた、ヒドロペルオキシドを含む組成物は、続いて、第二の有機溶媒及び開裂促進触媒の混合物に対して計量して添加される。本発明に照らして、用語“工程(b)の反応混合物の合計質量”は、工程(b)の反応が起こる前の、工程(b)において使用される化合物の合計質量を言い、工程(a)から得られかつ工程(b)で計量して添加される組成物、第二の有機溶媒、及び開裂促進触媒を含む。
該溶媒の例は、アセテート類、例えばメチルtert−アミルアセテート、ブチルアセテート、2−メチルプロピルアセテート等、ケトン類、例えば4−メチル−2−ペンタノン、5−メチル−2−ヘキサノン等、ホルメート類、プロピオネート類、アルコール類、例えばメタノール、エタノール、プロパノール、1−ブタノール等、環式及び非環式の両方の脂肪族炭化水素類、例えばヘキサン、オクタン、デカン、シクロヘキサン等、及び芳香族炭化水素類、例えばベンゼン、トルエン、o−キシレン、m−キシレン、p−キシレン等である。好ましくは、第二の有機溶媒は、芳香族炭化水素である。最も好ましい溶媒は、ベンゼン、トルエン、o−キシレン、m−キシレン、p−キシレンである。これら溶媒は特に有利であり、それは、この溶媒及び本発明の方法の工程(b)において既に存在する又は生成する水の共沸により、水を容易に除去することができるためである。好ましくは、該第一及び第二の有機溶媒は同一である。これは、工程(a)から結果として得られた組成物の、該第二の有機溶媒及び開裂促進触媒の混合物への良好な混合を可能とし、良好な開裂割合を可能とする。
さらなる利点は、該溶媒が、容易に再利用でき、かつ本発明の方法の工程(a)及び(b)のいずれにおいても使用できることである。
該第二の有機溶媒の量は、一般に、工程(b)の反応混合物の合計質量に基づいて計算して、少なくとも2wt%、好ましくは少なくとも5wt%、及びより好ましくは少なくとも10wt%で、かつ、工程(b)の反応混合物の合計質量に基づいて計算して、最大で95wt%、好ましくは最大で80wt%、及びより好ましくは最大で70wt%である。
該開裂促進触媒の量は、一般に、工程(b)の反応混合物の合計質量に基づいて計算して、少なくとも0.001wt%、好ましくは少なくとも0.005wt%、及びより好ましくは少なくとも0.01wt%で、かつ、工程(b)の反応混合物の合計質量に基づいて計算して、最大で15wt%、好ましくは最大で10wt%、及びより好ましくは最大で5wt%である。
該第二の有機酸は、該ヒドロペルオキシドの開裂を助け、不飽和ラクトンの収率を向上させる。
該第二の有機酸は、一般に、工程(a)の反応混合物の合計質量に基づいて計算して、少なくとも0.001wt%、好ましくは少なくとも0.005wt%、及びより好ましくは少なくとも0.01wt%で、かつ、工程(a)の反応混合物の合計質量に基づいて計算して、最大で10wt%、好ましくは最大で8wt%、及びより好ましくは最大で5wt%の量において添加される。
いかなる理論に拘束されることを望むものではないが、出願人は、該反応混合物の酸価が生成物の最終組成に影響すると考える。該反応混合物の酸価は、当業者に公知の方法を用いて決定する。該方法の例は、電位差滴定法である。該反応混合物の酸価は、好ましくは反応混合物1g当たり10mgKOHより低い。反応混合物1g当たり10mgKOHより高い酸価では、所望の飽和又は不飽和ラクトンに関する選択性が加水分解に起因して減少し、望ましくない。不飽和ラクトンに関するより高い選択性は、一般に、該反応混合物の酸価が、反応混合物1g当たり2及び10mgKOHの間である場合に得られる。
本発明の方法の工程(b)において、水がヒドロペルオキシドの開裂の間に形成され、水と該第一及び第二の有機溶媒とを共沸させる。工程(b)において使用される温度は、ヒドロペルオキシドの開裂が進行する間に、水が継続的に蒸留されるように好ましく選択される。蒸留方法は当業者に公知であり、例えば常圧蒸留、及び環境圧力より低い圧力での蒸留である。この方法において、水の量は開裂の間最小限に維持され、これは、加水分解を通して形成される副生成物の量を最小化するために望ましい。
一般に、工程(b)の開裂が、上昇した温度で起こる。該反応混合物の温度は、典型的には、40℃及び形成された反応混合物の沸点の間である。好ましくは、反応混合物の温度は、該反応混合物の沸点である。
本発明の方法を使用して得られる不飽和ラクトンの例は、シス−15−ペンタデカ−11−エノリド、トランス−15−ペンタデカ−11−エノリド、シス−15−ペンタデカ−12−エノリド、トランス−15−ペンタデカ−12−エノリド、シス−14−メチル−15−ペンタデカ−11−エノリド、トランス−14−メチル−15−ペンタデカ−11−エノリド、シス−15−メチル−15−ペンタデカ−11−エノリド、トランス−15−メチル−15−ペンタデカ−11−エノリド、シス−14−メチル−15−ペンタデカ−12−エノリド、トランス−14−メチル−15−ペンタデカ−12−エノリド、シス−15−メチル−15−ペンタデカ−12−エノリド、トランス−15−メチル−15−ペンタデカ−12−エノリド、シス−16−ヘキサデカ−11−オリド、トランス−16−ヘキサデカ−11−オリド、シス−16−ヘキサデカ−12−オリド、トランス−16−ヘキサデカ−12−オリド、シス−15−メチル−16−ヘキサデカ−11−オリド、トランス−15−メチル−16−ヘキサデカ−11−オリド、シス−16−メチル−16−ヘキサデカ−11−オリド、トランス−16−メチル−16−ヘキサデカ−11−オリド、シス−15−メチル−16−ヘキサデカ−12−オリド、トランス−15−メチル−16−ヘキサデカ−12−オリド、シス−16−メチル−16−ヘキサデカ−12−オリド、トランス−16−メチル−16−ヘキサデカ−12−オリド、シス−17−ヘプタデカ−11−エノリド、トランス−17−ヘプタデカ−11−エノリド、シス−17−ヘプタデカ−12−エノリド、トランス−17−ヘプタデカ−12−エノリド、シス−16−メチル−17−ヘプタデカ−11−エノリド、トランス−16−メチル−17−ヘプタデカ−11−エノリド、シス−17−メチル−17−ヘプタデカ−11−エノリド、トランス−17−メチル−17−ヘプタデカ−11−エノリド、シス−16−メチル−17−ヘプタデカ−12−エノリド、トランス−16−メチル−17−ヘプタデカ−12−エノリド、シス−17−メチル−17−ヘプタデカ−12−エノリド、トランス−17−メチル−17−ヘプタデカ−12−エノリドである。
上に示したように、該不飽和ラクトンは、シス−及び/又はトランス−配置において調製でき、すなわち、ラクトン中に存在する二重結合が、シス−又はトランス−配置である。
最終生成物における飽和及び不飽和ラクトンの間の割合は、種々のプロセスパラメーター、例えば使用した開裂促進触媒の種類及び量、反応温度、第一及び/又は第二の溶媒の種類に影響され及び依存し得る。
を、過酸化水素と、3以下のpKaを有する第一の酸、及び第一の有機溶媒の合計質量に基づいて計算して5wt%より少ない水を含有する該第一の有機溶媒の存在下において反応させる工程。
該第一の酸及び該第一の有機溶媒は、上記において定義している。
例
工程(a)
1リットルの反応器に対して、223gの13−オキサビシクロ[10.4.0]ヘキサデカ−1(12)−エン(DDP)、351gのトルエン、及び7.8gの2−エチルヘキサン酸を添加し、次いで10分間混合する。0.2gの直鎖状C10アルキルベンゼンスルホン酸を、40mlの水性70%過酸化水素溶液中に溶解させる。結果得られる過酸化水素溶液を、該1リットル反応器に対して、温度が30℃を越えないようにしながら、10分間の間で計量して添加する。該得られた反応混合物を1時間攪拌する。2−(3−ヒドロキシプロピル)−1−シクロドデカノン(DDP−OOH)及びトルエンを含む組成物を得る。
3gのCu(II)ステアレートを、132gのトルエン中に溶解させる。該Cu(II)ステアレート/トルエン混合物を、約100℃の温度まで加熱する。続いて、工程(a)で得られた組成物を、加熱したCu(II)ステアレート/トルエン混合物に、50分の間に計量して添加し、その後結果得られた混合物を30分攪拌する。計量して添加する間及び次いで該反応混合物を攪拌している間、該反応混合物は、水/トルエン共沸混合物の沸点で、継続的に蒸留された。トルエン中のシス−ペンタデカ−11−エン−15−オリド、トランス−ペンタデカ−11−エン−15−オリド、シス−ペンタデカ−12−エン−15−オリド、及びトランス−ペンタデカ−12−エン−15−オリドの混合物が得られる。工程(a)において最初に存在するDDPの質量により87%が、ペンタデカノリド及びペンタデセノリドに転換された。
トルエンを除去した後、該最終生成混合物は以下を含んでいた:
DDP(出発材料) : 1.2%(GC面積%において)
ペンタデカノリド : 1.7%
トランス−ペンタデセノリド : 61.9%
シス−ペンタデセノリド : 22.8%
最終生成物におけるDDPの量が、通常の方法において得られる量と比較して低いことは、注目すべきである。
Claims (11)
- 以下の式に従うラクトンの調製方法であって:
(a)以下の式に従う二環式化合物、
を、過酸化水素と、3以下のpKaを有する第一の酸及び第一の有機溶媒の合計質量に基づいて計算して5wt%より少ない水を含む該第一の有機溶媒の存在下において反応させ、これにより以下の式に従うヒドロペルオキシドを含む組成物を形成する工程、
(b)第二の有機溶媒及び開裂促進触媒の混合物に対して、該ヒドロペルオキシドを含む組成物を計量して添加する工程。 - 該第一の酸が、アルキルベンゼンスルホン酸のうち該アルキル基が直鎖状又は分枝状のC2−C16アルキルのもの、アルキルスルホン酸のうち該アルキル基が直鎖状又は分枝状のC2−C16アルキルのもの、及びこれらの混合物から成る群より選択される、請求項1に記載の方法。
- 該第一の有機溶媒が、ベンゼン、トルエン、p−キシレン、m−キシレン、o−キシレン及びこれらの混合物から成る群より選択される、請求項1又は2に記載の方法。
- 該第一及び第二の有機溶媒が同一である、請求項1から3のいずれかに記載の方法。
- 該開裂促進触媒が、銅、鉄、コバルト及びマンガンから成る群より選択される金属イオンの塩又は複合体を含み、好ましくは該触媒が銅の金属イオンを含む、請求項1から4のいずれかに記載の方法。
- 該塩が、サルファイト、ビサルフェート、サルフェート、ニトライト、ニトレート、ホスフェート、クロライド、ブロマイド若しくはヨーダイドから成る群より選択され、又は該複合体がアセテート、アセチルアセトネート、プロピオネート、ブチレート、ステアレート、カプロエート、エチルカプロエート、ピバレート、バレレート、イソバレレート、ラウレート、2−エチルヘキサノエート、オクタノエート、デカノエート及びナフテネートから成る群より選択される有機基を含む、請求項5に記載の方法。
- 第二の有機酸が工程(a)において添加される、請求項1から6のいずれかに記載の方法。
- 該第二の有機酸が、酢酸、アセチル酢酸、プロピオン酸、酪酸、ステアリン酸、カプロン酸、エチルカプロン酸、ピバリン酸、吉草酸、イソ吉草酸、ラウリン酸、2−エチルヘキサン酸、オクタン酸、デカン酸、ナフテン酸から成る群より選択される、請求項7に記載の方法。
- 該第二の有機酸が、有機基の由来する酸と同じものである、請求項7又は8のいずれかに記載の方法。
- 該ラクトンのトランス−配置が主に形成される、請求項1から9のいずれかに記載の方法。
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