JP2008189595A - Method for producing (1,3-dioxolan-4-yl)alkyl alcohol derivative - Google Patents

Method for producing (1,3-dioxolan-4-yl)alkyl alcohol derivative Download PDF

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Shinji Hamada
真二 濱田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for efficiently producing a high-quality (1,3-dioxolan-4-yl)alkyl alcohol derivative, wherein use is made of a reduced amount of a catalyst and the catalyst recovered can be reused as it is. <P>SOLUTION: The method for producing the (1,3-dioxolan-4-yl)alkyl alcohol derivative comprises the process of conducting a dehydration reaction between a carbonyl group-containing compound and an alkanetriol compound in the presence of at least one acetalization catalyst selected from the group consisting of rare earth metal sulfate, rare earth metal triflate, zirconium sulfate and zirconium acetylacetonate, followed by feeding, as recycled catalyst, the above acetalization catalyst recovered from the resultant reaction mixture to the dehydration reaction. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、(1,3−ジオキソラン−4−イル)アルキルアルコール誘導体の製造方法に関する。さらに詳しくは、各種コーティング剤、粘着剤、印刷インキ、レジストなどに用いられるジオキソラン化合物の製造等に用いられる(1,3−ジオキソラン−4−イル)アルキルアルコール誘導体の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for producing a (1,3-dioxolan-4-yl) alkyl alcohol derivative. More specifically, the present invention relates to a method for producing a (1,3-dioxolan-4-yl) alkyl alcohol derivative used for producing a dioxolane compound used for various coating agents, pressure-sensitive adhesives, printing inks, resists and the like.

近年、(メタ)アクリレート系重合体を高純度でかつ高収率に得る製造方法の開発が望まれている。(メタ)アクリレート系重合体は、通常、(メタ)アクリレート系単量体を重合することにより得られるため、不純物が十分に低減された(メタ)アクリレート系単量体や反応性の高い(メタ)アクリレート系単量体が求められている。   In recent years, development of a production method for obtaining a (meth) acrylate polymer with high purity and high yield has been desired. Since (meth) acrylate polymers are usually obtained by polymerizing (meth) acrylate monomers, (meth) acrylate monomers with sufficiently reduced impurities and highly reactive (meta) There is a need for acrylate monomers.

特許文献1の方法では、カルボニル基含有化合物とグリセリンとの反応をアセタール化触媒の存在下でグリセリンの転化率が20〜95%となるまで行い、反応後、反応溶液からグリセリン層を除去することにより、高純度かつ高収率で、(1,3−ジオキソラン−4−イル)メタノール誘導体を得ることができる。   In the method of Patent Document 1, the reaction between a carbonyl group-containing compound and glycerin is performed in the presence of an acetalization catalyst until the conversion rate of glycerin is 20 to 95%, and after the reaction, the glycerin layer is removed from the reaction solution. Thus, a (1,3-dioxolan-4-yl) methanol derivative can be obtained with high purity and high yield.

特許文献2では、クロム化合物及び/又は鉄化合物の存在下で、(メタ)アクリル酸とアルキレンオキサイドを反応させることにより、副生成物の生成を十分に抑制し、減水性や分散性、耐久性等の各種物性に優れた(メタ)アクリレート系単量体を製造する方法が開示されている。   In Patent Document 2, by reacting (meth) acrylic acid and alkylene oxide in the presence of a chromium compound and / or an iron compound, the formation of by-products is sufficiently suppressed, and water reduction, dispersibility, and durability are reduced. A method for producing a (meth) acrylate monomer excellent in various physical properties such as the above is disclosed.

一方、特許文献3では、置換基としてきわめて高い反応性をもつ環式オルトエステル基を含むエチレン性不飽和単量体を用いることにより、多くの他の重合体と反応してすぐれた性質をもつ共重合体含有組成物を形成することができる重合体を得ることができる。
特開2004−059435号公報 特開2006−70147号公報 特開平5−39325号公報
On the other hand, Patent Document 3 has excellent properties by reacting with many other polymers by using an ethylenically unsaturated monomer containing a cyclic orthoester group having extremely high reactivity as a substituent. A polymer capable of forming a copolymer-containing composition can be obtained.
JP 2004-059435 A JP 2006-70147 A JP-A-5-39325

しかし、従来の製造方法は純度及び収率の面では優れるものの、効率の面では不十分である。即ち、単量体の製造の際に用いる触媒を反応後に回収し、再利用することは理論的には可能であるが、回収された触媒をそのまま再利用に供することはできず、また、精製には煩雑な操作を要するため、単量体の製造の際に用いる触媒を再利用することは実質的に困難である。   However, although the conventional production method is excellent in terms of purity and yield, it is insufficient in terms of efficiency. That is, it is theoretically possible to recover and reuse the catalyst used in the production of the monomer after the reaction, but the recovered catalyst cannot be reused as it is. Since this requires a complicated operation, it is substantially difficult to reuse the catalyst used in the production of the monomer.

本発明の課題は、触媒の使用量を低減し、しかも回収された触媒をそのまま再利用することができる、高品質な(1,3−ジオキソラン−4−イル)アルキルアルコール誘導体の効率的な製造方法を提供することにある。   An object of the present invention is to efficiently produce a high-quality (1,3-dioxolan-4-yl) alkyl alcohol derivative that can reduce the amount of catalyst used and can reuse the recovered catalyst as it is. It is to provide a method.

本発明は、式(I):   The present invention relates to a compound of formula (I):

Figure 2008189595
Figure 2008189595

(式中、R及びRは、それぞれ独立して、水素原子、直鎖、分岐鎖もしくは環状の炭素数1〜18のアルキル基又はフェニル基を示す)
で表されるカルボニル基含有化合物と、式(II):
(Wherein R 1 and R 2 each independently represent a hydrogen atom, a linear, branched or cyclic C 1-18 alkyl group or phenyl group)
A carbonyl group-containing compound represented by formula (II):

Figure 2008189595
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(式中、R3 〜R7 は、それぞれ独立して、水素原子、直鎖もしくは分岐鎖の炭素数1〜4のアルキル基であり、mは0、又は1〜4の整数を示す)
で表されるアルカントリオール化合物とを、希土類金属硫酸塩、希土類金属トリフレート、硫酸ジルコニウム、及びジルコニウムアセチルアセトネートからなる群より選ばれる少なくとも1種のアセタール化触媒の存在下で脱水反応させた後、得られる反応混合物から回収した前記アセタール化触媒をリサイクル触媒として該脱水反応に供給する工程を含む、式(III):
(Wherein R 3 to R 7 are each independently a hydrogen atom, a linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and m represents 0 or an integer of 1 to 4)
A dehydration reaction with an alkanetriol compound represented by the formula: in the presence of at least one acetalization catalyst selected from the group consisting of rare earth metal sulfate, rare earth metal triflate, zirconium sulfate, and zirconium acetylacetonate. And a step of supplying the acetalization catalyst recovered from the obtained reaction mixture as a recycle catalyst to the dehydration reaction, the formula (III):

Figure 2008189595
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(式中、R13 及びR14 は前記R及びRと同じであり、R8 〜R12 は前記R3 〜R7と同じであり、R13 とR14 とは結合して環を形成していてもよく、nは0、又は1〜4の整数を示す)
で表される(1,3−ジオキソラン−4−イル)アルキルアルコール誘導体の製造方法に関する。
Wherein R 13 and R 14 are the same as R 1 and R 2 , R 8 to R 12 are the same as R 3 to R 7 , and R 13 and R 14 are bonded to form a ring. (It may be formed, and n represents 0 or an integer of 1 to 4)
(1,3-dioxolan-4-yl) alkyl alcohol derivative represented by the formula.

本発明により、回収された触媒をそのまま再利用することができるので、容易に触媒の使用量を低減し、かつ高品質な(1,3−ジオキソラン−4−イル)アルキルアルコール誘導体を効率的に製造することができる。   According to the present invention, since the recovered catalyst can be reused as it is, the amount of the catalyst used can be easily reduced, and a high-quality (1,3-dioxolan-4-yl) alkyl alcohol derivative can be efficiently produced. Can be manufactured.

本発明は、式(I):   The present invention relates to a compound of formula (I):

Figure 2008189595
Figure 2008189595

(式中、R及びRは、それぞれ独立して、水素原子、直鎖、分岐鎖もしくは環状の炭素数1〜18のアルキル基又はフェニル基を示す)
で表されるカルボニル基含有化合物と、式(II):
(Wherein R 1 and R 2 each independently represent a hydrogen atom, a linear, branched or cyclic C 1-18 alkyl group or phenyl group)
A carbonyl group-containing compound represented by formula (II):

Figure 2008189595
Figure 2008189595

(式中、R3 〜R7 は、それぞれ独立して、水素原子、直鎖もしくは分岐鎖の炭素数1〜4のアルキル基であり、mは0、又は1〜4の整数を示す)
で表されるアルカントリオール化合物とを、アセタール化触媒の存在下で脱水反応させる、式(III):
(Wherein R 3 to R 7 are each independently a hydrogen atom, a linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and m represents 0 or an integer of 1 to 4)
A dehydration reaction with an alkanetriol compound represented by the formula (III):

Figure 2008189595
Figure 2008189595

(式中、R13 及びR14 は前記R及びRと同じであり、R8 〜R12 は前記R3 〜R7と同じであり、R13 とR14 とは結合して環を形成していてもよく、nは0、又は1〜4の整数を示す)
で表される(1,3−ジオキソラン−4−イル)アルキルアルコール誘導体の製造方法であり、前記アセタール化触媒が特定のものであり、かつ、前記反応において得られる反応混合物から回収した該アセタール化触媒をリサイクル触媒として該脱水反応に供給する工程を含むことに大きな特徴を有する。
Wherein R 13 and R 14 are the same as R 1 and R 2 , R 8 to R 12 are the same as R 3 to R 7 , and R 13 and R 14 are bonded to form a ring. (It may be formed, and n represents 0 or an integer of 1 to 4)
Wherein the acetalization catalyst is specific and the acetalization recovered from the reaction mixture obtained in the reaction is a method for producing a (1,3-dioxolan-4-yl) alkyl alcohol derivative represented by It has a great feature in that it includes a step of supplying a catalyst as a recycle catalyst to the dehydration reaction.

本発明におけるアセタール化触媒は、希土類金属硫酸塩、希土類金属トリフレート、硫酸ジルコニウム、及びジルコニウムアセチルアセトネートからなる群より選ばれる少なくとも1種である。   The acetalization catalyst in the present invention is at least one selected from the group consisting of rare earth metal sulfates, rare earth metal triflates, zirconium sulfate, and zirconium acetylacetonate.

希土類金属硫酸塩としては、例えば、硫酸ランタン、硫酸ネオジム、硫酸サマリウム等が挙げられる。また、希土類金属トリフレートとしては、例えば、ランタントリフレート、ネオジムトリフレート、イッテルビウムトリフレート等が挙げられる。   Examples of the rare earth metal sulfate include lanthanum sulfate, neodymium sulfate, samarium sulfate, and the like. Examples of the rare earth metal triflate include lanthanum triflate, neodymium triflate, ytterbium triflate, and the like.

上記化合物は、単独であるいは2種以上を併用して用いることができるが、これらの中でも、価格と使用性の観点から、ランタントリフレートが好ましく、毒性が低く、安定性が高い観点から、硫酸ジルコニウムが好ましい。   The above compounds can be used alone or in combination of two or more thereof. Among these, lanthanum triflate is preferable from the viewpoint of price and usability, and from the viewpoint of low toxicity and high stability, sulfuric acid. Zirconium is preferred.

また、本発明において原料の脱水反応に使用されるアセタール化触媒として、その少なくとも一部に、脱水反応後の反応混合物(その全部又は一部が脱水反応に供された後の反応混合物)から回収されたアセタール化触媒が、リサイクル触媒として使用される。なお、本明細書でいう「回収されたアセタール化触媒」とは、反応混合物からアセタール化触媒自身を回収した際の回収触媒と、反応混合物から反応生成物を回収した際の残渣触媒のいずれのことも意味する。   In addition, as an acetalization catalyst used for the dehydration reaction of the raw material in the present invention, at least a part of the catalyst is recovered from the reaction mixture after the dehydration reaction (the reaction mixture after all or a part thereof has been subjected to the dehydration reaction). The acetalization catalyst thus made is used as a recycle catalyst. As used herein, “recovered acetalization catalyst” refers to any of a recovered catalyst when the acetalization catalyst itself is recovered from the reaction mixture and a residual catalyst when the reaction product is recovered from the reaction mixture. It also means.

なお、リサイクル触媒は、同一の反応系から得られたものであっても、異なる反応系から得られたものであってもよい。   The recycled catalyst may be obtained from the same reaction system or may be obtained from different reaction systems.

リサイクル触媒を回収触媒として使用する場合には、アセタール化触媒が固体であることから、例えば、反応混合物を蒸留し、目的とする生成物を得たその残渣を回収して使用してもよいし、アセタール化触媒が硫酸ジルコニウムである場合には、反応混合物を濾過処理するだけで触媒のみを回収することが可能であり、ペレットなどの成型品として使用してもよい。なお、回収された残渣や触媒はリサイクル触媒として、そのまま、あるいは原料もしくは溶媒で洗浄して新たな脱水反応に供することができる。   When the recycled catalyst is used as a recovered catalyst, the acetalization catalyst is a solid. For example, the reaction mixture may be distilled and the residue obtained to obtain the desired product may be recovered and used. When the acetalization catalyst is zirconium sulfate, it is possible to recover only the catalyst by simply filtering the reaction mixture, and it may be used as a molded product such as a pellet. The recovered residue or catalyst can be used as a recycle catalyst for a new dehydration reaction as it is or after washing with a raw material or a solvent.

また、リサイクル触媒を残渣触媒として使用する場合には、そのまま、あるいは原料もしくは溶媒で洗浄後、残渣触媒が存在する反応器に原料を供給することにより新たな脱水反応に供することができる。   When the recycled catalyst is used as a residual catalyst, it can be used for a new dehydration reaction as it is or after being washed with the raw material or a solvent and then supplying the raw material to a reactor in which the residual catalyst is present.

アセタール化触媒の量は、反応速度を向上させる観点及び副生成物の発生を抑制する観点から、アルカントリオール化合物1モルあたり、好ましくは0.001〜0.1モル、より好ましくは0.003〜0.05モル、さらに好ましくは0.005〜0.02モルであることが望ましい。なお、ここでいう「アセタール化触媒の量」とは、脱水反応時に添加されるアセタール化触媒の量のことをいい、外部から新規に反応器に供給される触媒(外部供給触媒)とリサイクル触媒の合計量のことをいう。   The amount of the acetalization catalyst is preferably 0.001 to 0.1 mole, more preferably 0.003 to 1 mole per alkanetriol compound from the viewpoint of improving the reaction rate and suppressing the generation of by-products. It is desirable that the amount be 0.05 mol, more preferably 0.005 to 0.02 mol. The “acetalization catalyst amount” as used herein refers to the amount of acetalization catalyst added during the dehydration reaction, and a catalyst (externally supplied catalyst) newly supplied to the reactor from the outside and a recycle catalyst. The total amount of

本発明において、リサイクル触媒の使用量としては、特に限定はないが、外部供給触媒の量に対するモル比[リサイクル触媒/(リサイクル触媒+外部供給触媒)]として、好ましくは0.3以上、より好ましくは0.5以上である。なお、原料の脱水反応に使用される触媒は全部がリサイクル触媒であってもよい。   In the present invention, the use amount of the recycle catalyst is not particularly limited, but the molar ratio to the amount of the externally supplied catalyst [recycle catalyst / (recycle catalyst + externally supplied catalyst)] is preferably 0.3 or more, more preferably Is 0.5 or more. In addition, the catalyst used for the dehydration reaction of the raw material may all be a recycled catalyst.

リサイクル触媒を反応器に供給する態様としては特に限定されるものではなく、直接反応器に供給してもよく、原料及び/又は外部供給触媒と混合して反応器に供給してもよい。   The aspect of supplying the recycled catalyst to the reactor is not particularly limited, and may be directly supplied to the reactor, or may be mixed with the raw material and / or the externally supplied catalyst and supplied to the reactor.

本発明における、カルボニル基含有化合物は、式(I):   In the present invention, the carbonyl group-containing compound has the formula (I):

Figure 2008189595
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(式中、R及びRは、それぞれ独立して、水素原子、直鎖、分岐鎖もしくは環状の炭素数1〜18のアルキル基又はフェニル基を示す)
で表される化合物である。
(Wherein R 1 and R 2 each independently represent a hydrogen atom, a linear, branched or cyclic C 1-18 alkyl group or phenyl group)
It is a compound represented by these.

直鎖、分岐鎖もしくは環状の炭素数1〜18のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、t−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ステアリル基、シクロヘキシル基などが挙げられる。   Examples of the linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 18 carbon atoms include methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, butyl group, isobutyl group, t-butyl group, pentyl group, hexyl group, Examples include heptyl group, octyl group, nonyl group, decyl group, stearyl group, cyclohexyl group and the like.

式(I)で表されるカルボニル基含有化合物の具体例としては、アセトン、メチルエチルケトン、2−ペンタノン、3−ペンタノン、4−ペンタノン、3−メチル−2−ブタノン、n−ブチルエチルケトン、2−ヘキサノン、メチルイソブチルケトン、3,3−ジメチル−2−ブタノン、イソアミルメチルケトン、2−オクタノン、5−メチル−3−ヘプタノン、2−ノナノン、2,4−ジメチル−3−ヘプタノン、2,6−ジメチル−4−ヘプタノン、2,2,4,4−テトラメチル−3−ヘプタノン、2−ドデカン、シクロヘキサノン、ベンゾフェノン、アセトフェノン、プロピオフェノン、アセトアルデヒド、プロピオンアルデヒド、ブチルアルデヒド、ベンズアルデヒドなどが挙げられる。   Specific examples of the carbonyl group-containing compound represented by the formula (I) include acetone, methyl ethyl ketone, 2-pentanone, 3-pentanone, 4-pentanone, 3-methyl-2-butanone, n-butyl ethyl ketone, 2- Hexanone, methyl isobutyl ketone, 3,3-dimethyl-2-butanone, isoamyl methyl ketone, 2-octanone, 5-methyl-3-heptanone, 2-nonanone, 2,4-dimethyl-3-heptanone, 2,6- Examples include dimethyl-4-heptanone, 2,2,4,4-tetramethyl-3-heptanone, 2-dodecane, cyclohexanone, benzophenone, acetophenone, propiophenone, acetaldehyde, propionaldehyde, butyraldehyde, and benzaldehyde.

式(I)で表されるカルボニル基含有化合物のなかでは、使用性の観点から、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン及びシクロヘキサノンが好ましい。これらのケトンを用いて、式(II)で表されるアルカントリオール化合物であるグリセリンと反応させた場合、式(III)で表される(1,3−ジオキソラン−4−イル)アルキルアルコール誘導体として、それぞれ順に、(2,2−ジメチル−1,3−ジオキソラン−4−イル)メタノール、(2−メチル−2−エチル−1,3−ジオキソラン−4−イル)メタノール、(2−メチル−2−イソブチル−1,3−ジオキソラン−4−イル)メタノール、及び(シクロヘキサンスピロ−2−(1,3−ジオキソラン−4−イル))メタノールが得られる。   Among the carbonyl group-containing compounds represented by the formula (I), acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone and cyclohexanone are preferable from the viewpoint of usability. When these ketones are reacted with glycerin, which is an alkanetriol compound represented by formula (II), as a (1,3-dioxolan-4-yl) alkyl alcohol derivative represented by formula (III) , (2,2-dimethyl-1,3-dioxolan-4-yl) methanol, (2-methyl-2-ethyl-1,3-dioxolan-4-yl) methanol, (2-methyl-2, respectively) -Isobutyl-1,3-dioxolan-4-yl) methanol and (cyclohexanespiro-2- (1,3-dioxolan-4-yl)) methanol are obtained.

本発明における、アルカントリオール化合物は、式(II):   In the present invention, the alkanetriol compound has the formula (II):

Figure 2008189595
Figure 2008189595

(式中、R3 〜R7 は、それぞれ独立して、水素原子、直鎖もしくは分岐鎖の炭素数1〜4のアルキル基であり、mは0、又は1〜4の整数を示す)
で表される化合物である。
(Wherein R 3 to R 7 are each independently a hydrogen atom, a linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and m represents 0 or an integer of 1 to 4)
It is a compound represented by these.

直鎖もしくは分岐鎖の炭素数1〜4のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、t−ブチル基などが挙げられる。   Examples of the linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, a butyl group, an isobutyl group, and a t-butyl group.

式(II)で表されるアルカントリオール化合物の具体例としては、グリセリン、1,2,4−ブタントリオール、1,2,5−ペンタントリオール、1,2,6−ヘキサントリオール、1,2,3−ペンタントリオール、2−メチル−2,3,4−ブタントリオール、2−エチル−2,3,4−ブタントリオール、2−メチル−1,2,3−ブタントリオール、2−エチル−1,2,3−ブタントリオール、2,3,4−ヘキサントリオールなどが挙げられる。   Specific examples of the alkanetriol compound represented by the formula (II) include glycerin, 1,2,4-butanetriol, 1,2,5-pentanetriol, 1,2,6-hexanetriol, 1,2, 3-pentanetriol, 2-methyl-2,3,4-butanetriol, 2-ethyl-2,3,4-butanetriol, 2-methyl-1,2,3-butanetriol, 2-ethyl-1, Examples include 2,3-butanetriol and 2,3,4-hexanetriol.

式(II)で表されるアルカントリオール化合物のなかでは、使用性の観点から、グリセリン、1,2,4−ブタントリオール、1,2,5−ペンタントリオール、1,2,6−ヘキサントリオールが好ましく、これらのなかでもグリセリンがより好ましい。   Among the alkanetriol compounds represented by the formula (II), glycerin, 1,2,4-butanetriol, 1,2,5-pentanetriol, and 1,2,6-hexanetriol are preferable from the viewpoint of usability. Among these, glycerin is more preferable.

式(I)で表されるカルボニル基含有化合物の量は、収率を向上させる観点及び製造効率を高める観点から、アルカントリオール化合物1モルあたり、好ましくは0.5〜5モル、より好ましくは0.9〜1.5モルであることが望ましい。   The amount of the carbonyl group-containing compound represented by the formula (I) is preferably 0.5 to 5 mol, more preferably 0, per 1 mol of the alkanetriol compound from the viewpoint of improving the yield and increasing the production efficiency. It is desirable that it is 9-1.5 mol.

式(I)で表されるカルボニル基含有化合物と式(II)で表されるアルカントリオール化合物との反応は、例えば、式(I)で表されるカルボニル基含有化合物、式(II)で表されるアルカントリオール化合物及びアセタール化触媒を含む反応原料を攪拌した状態で混合することによって行うことができる。   The reaction between the carbonyl group-containing compound represented by the formula (I) and the alkanetriol compound represented by the formula (II) is, for example, a carbonyl group-containing compound represented by the formula (I), represented by the formula (II). The reaction raw material containing the alkanetriol compound and the acetalization catalyst to be mixed can be mixed with stirring.

反応温度は、式(I)で表されるカルボニル基含有化合物がケトンであるか、あるいはアルデヒドであるかによって異なるので、一概には決定することができない。式(I)で表されるカルボニル基含有化合物がケトンである場合、反応温度は、反応速度を向上させる観点及び副生成物の発生を抑制する観点から、好ましくは50〜200℃、より好ましくは60〜120℃であることが望ましい。また、式(I)で表されるカルボニル基含有化合物がアルデヒドである場合、反応温度は、反応速度を向上させる観点及び副生成物の発生を抑制する観点から、好ましくは50〜200℃、より好ましくは60〜100℃であることが望ましい。   Since the reaction temperature varies depending on whether the carbonyl group-containing compound represented by the formula (I) is a ketone or an aldehyde, it cannot be determined unconditionally. When the carbonyl group-containing compound represented by the formula (I) is a ketone, the reaction temperature is preferably 50 to 200 ° C., more preferably from the viewpoint of improving the reaction rate and suppressing the generation of by-products. It is desirable that it is 60-120 degreeC. When the carbonyl group-containing compound represented by the formula (I) is an aldehyde, the reaction temperature is preferably 50 to 200 ° C., from the viewpoint of improving the reaction rate and suppressing the generation of byproducts. Preferably it is 60-100 degreeC.

なお、式(I)で表されるカルボニル基含有化合物と式(II)で表されるアルカントリオール化合物との反応においては、アセタール化の進行にともない水が副生し、この副生した水はアセタール化反応を阻害するため、副生した水を除去することが好ましい。副生した水の除去は、例えば、n−ヘキサン、イソヘキサン、シクロヘキサン、ヘプタン、トルエン、キシレン、塩化メチレンなどの溶媒をエントレーナーとして用いて、全還流脱水することによって行うことができる。これらのエントレーナーは、アセタール化反応の開始時から添加されていても、反応の途中もしくは反応後に添加されてもよいが、操作性の観点から、反応の開始時から添加されていることが好ましい。また、これらのエントレーナーは、価格と実用性の観点から、アセタール化反応において副生した水を全還流脱水により除去した後に、再び、反応器に供給してもよい。   In the reaction of the carbonyl group-containing compound represented by the formula (I) and the alkanetriol compound represented by the formula (II), water is by-produced as acetalization proceeds, and the by-produced water is In order to inhibit the acetalization reaction, it is preferable to remove by-produced water. Removal of by-produced water can be performed by, for example, total reflux dehydration using a solvent such as n-hexane, isohexane, cyclohexane, heptane, toluene, xylene, and methylene chloride as an entrainer. These entrainers may be added from the start of the acetalization reaction, or may be added during or after the reaction, but are preferably added from the start of the reaction from the viewpoint of operability. . In addition, these entrainers may be supplied again to the reactor after removing water by-produced in the acetalization reaction by total reflux dehydration from the viewpoint of cost and practicality.

式(I)で表されるカルボニル基含有化合物と式(II)で表されるアルカントリオール化合物との反応は、アルカントリオールの転化率が好ましくは70〜100%、より好ましくは80〜100%、さらに好ましくは95〜100%となるまで行うことが望ましい。転化率が上記範囲となるまで反応を行った場合には、高純度かつ高収率で、式(II)で表される(1,3−ジオキソラン−4−イル)アルキルアルコール誘導体を得ることができる。なお、触媒をより容易に反応系から回収する観点からでは、上記転化率は100%であることが望ましい。   In the reaction between the carbonyl group-containing compound represented by the formula (I) and the alkanetriol compound represented by the formula (II), the conversion rate of the alkanetriol is preferably 70 to 100%, more preferably 80 to 100%, More preferably, it is desirable to carry out until it becomes 95 to 100%. When the reaction is carried out until the conversion rate falls within the above range, a (1,3-dioxolan-4-yl) alkyl alcohol derivative represented by the formula (II) can be obtained with high purity and high yield. it can. From the viewpoint of recovering the catalyst from the reaction system more easily, the conversion rate is preferably 100%.

かかる転化率は、式(I)で表されるカルボニル基含有化合物の種類に応じて適宜決定することが好ましい。例えば、式(I)で表されるカルボニル基含有化合物がメチルエチルケトンなどのケトンである場合には、転化率は、高純度かつ高収率で式(III)で表される(1,3−ジオキソラン−4−イル)アルキルアルコール誘導体を得る観点から、好ましくは70〜100%、より好ましくは80〜100%、さらに好ましくは95〜100%である。また、式(I)で表されるカルボニル基含有化合物がベンズアルデヒドなどのアルデヒドである場合には、転化率は、高純度かつ高収率で式(III)で表される(1,3−ジオキソラン−4−イル)アルキルアルコール誘導体を得る観点から、好ましくは70〜100%、より好ましくは80〜100%、さらに好ましくは90〜100%である。   Such a conversion rate is preferably appropriately determined according to the type of the carbonyl group-containing compound represented by the formula (I). For example, when the carbonyl group-containing compound represented by the formula (I) is a ketone such as methyl ethyl ketone, the conversion rate is (1,3-dioxolane represented by the formula (III) with high purity and high yield. From the viewpoint of obtaining a -4-yl) alkyl alcohol derivative, it is preferably 70 to 100%, more preferably 80 to 100%, and still more preferably 95 to 100%. Further, when the carbonyl group-containing compound represented by the formula (I) is an aldehyde such as benzaldehyde, the conversion rate is (1,3-dioxolane represented by the formula (III) with high purity and high yield. From the viewpoint of obtaining a -4-yl) alkyl alcohol derivative, it is preferably 70 to 100%, more preferably 80 to 100%, and still more preferably 90 to 100%.

なお、「アルカントリオールの転化率」は、後述する「実施例」に記載の方法にしたがって求めたときの値である。   The “conversion rate of alkanetriol” is a value obtained according to the method described in “Example” described later.

かくしてアルカントリオールの転化率が所定値となるまで式(I)で表されるカルボニル基含有化合物と式(II)で表されるアルカントリオール化合物との反応を行い、その後、例えば、0〜40℃にまで反応溶液を冷却して反応を終了することが好ましい。なお、本発明において使用するアセタール化触媒は活性が穏やかであるため、例えば、アセタール化触媒として硫酸を用いた場合に要するような中和処理が不要であり、残存している式(I)で表されるカルボニル基含有化合物や、生成した式(III)で表される(1,3−ジオキソラン−4−イル)アルキルアルコール誘導体等が含まれている反応溶液を水で洗浄する必要がなく、洗浄に伴う廃水が大量発生することもない。   Thus, the carbonyl group-containing compound represented by the formula (I) and the alkanetriol compound represented by the formula (II) are reacted until the conversion rate of the alkanetriol reaches a predetermined value. It is preferable to complete the reaction by cooling the reaction solution up to. In addition, since the acetalization catalyst used in the present invention has a mild activity, for example, neutralization treatment required when sulfuric acid is used as the acetalization catalyst is unnecessary, and the remaining formula (I) It is not necessary to wash the reaction solution containing the carbonyl group-containing compound represented, the (1,3-dioxolan-4-yl) alkyl alcohol derivative represented by the generated formula (III) with water, There is no large amount of wastewater generated during cleaning.

反応溶液は、必要により、エントレーナー等の溶媒を留去することができる。   In the reaction solution, if necessary, a solvent such as an entrainer can be distilled off.

また、反応溶液には、目的化合物である式(III)で表される(1,3−ジオキソラン−4−イル)アルキルアルコール誘導体以外にも、式(I)で表されるカルボニル基含有化合物が残存している。したがって、この残存しているカルボニル基含有化合物を除去することが好ましい。式(I)で表されるカルボニル基含有化合物の除去は、例えば、反応溶液から式(I)で表されるカルボニル基含有化合物を減圧又は常圧にて留去することによって行うことができる。   In addition to the (1,3-dioxolan-4-yl) alkyl alcohol derivative represented by the formula (III) as the target compound, the reaction solution contains a carbonyl group-containing compound represented by the formula (I). Remains. Therefore, it is preferable to remove the remaining carbonyl group-containing compound. Removal of the carbonyl group-containing compound represented by the formula (I) can be performed, for example, by distilling the carbonyl group-containing compound represented by the formula (I) from the reaction solution under reduced pressure or normal pressure.

式(III)で表される(1,3−ジオキソラン−4−イル)アルキルアルコール誘導体は、式(I)で表されるカルボニル基含有化合物の除去後の反応溶液を蒸留する工程を経て回収することができる。なお、前記蒸留工程における残渣には、アセタール化触媒が含まれており、残渣を回収することによりそのまま、あるいは回収した残渣を反応に使用する溶媒又は反応原料で洗浄するという簡単な処理のみで再利用することができる。なお、アルカントリオールの転化率が100%でない場合には、前記残渣に式(II)で表されるアルカントリオール化合物も含まれているが、前記と同様にして触媒を再利用することができる。また、アセタール化触媒が硫酸ジルコニウムである場合は溶媒を留去する前に、濾過することによって触媒を回収することもできる。なお、アセタール化触媒を濾過により回収する場合には、反応溶液をブフナー濾過器等を用いてそのまま濾過すればよい。   The (1,3-dioxolan-4-yl) alkyl alcohol derivative represented by the formula (III) is recovered through a step of distilling the reaction solution after removal of the carbonyl group-containing compound represented by the formula (I). be able to. The residue in the distillation step contains an acetalization catalyst, and it is recovered by collecting the residue as it is or by simply treating the collected residue with a solvent or reaction raw material used for the reaction. Can be used. When the alkanetriol conversion is not 100%, the residue contains an alkanetriol compound represented by the formula (II), but the catalyst can be reused in the same manner as described above. Further, when the acetalization catalyst is zirconium sulfate, the catalyst can be recovered by filtering before distilling off the solvent. When the acetalization catalyst is recovered by filtration, the reaction solution may be filtered as it is using a Buchner filter or the like.

かくして、式(III):   Thus, formula (III):

Figure 2008189595
Figure 2008189595

(式中、R13 及びR14 は前記R及びRと同じであり、R8 〜R12 は前記R3 〜R7と同じであり、R13 とR14 とは結合して環を形成していてもよく、nは0、又は1〜4の整数を示す)
で表される(1,3−ジオキソラン−4−イル)アルキルアルコール誘導体が得られる。
Wherein R 13 and R 14 are the same as R 1 and R 2 , R 8 to R 12 are the same as R 3 to R 7 , and R 13 and R 14 are bonded to form a ring. (It may be formed, and n represents 0 or an integer of 1 to 4)
A (1,3-dioxolan-4-yl) alkyl alcohol derivative represented by the following formula is obtained.

また、より高純度を有する式(III)で表される(1,3−ジオキソラン−4−イル)アルキルアルコール誘導体を得る場合には、該(1,3−ジオキソラン−4−イル)アルキルアルコール誘導体を単蒸留により精製すればよい。   In the case of obtaining a (1,3-dioxolan-4-yl) alkyl alcohol derivative represented by the formula (III) having higher purity, the (1,3-dioxolan-4-yl) alkyl alcohol derivative is obtained. May be purified by simple distillation.

本発明の製造方法は、反応混合物から回収したアセタール化触媒を、リサイクル触媒として脱水反応に供給するので、原料を1バッチ当たりに要する量だけ供給し、単回でアセタール化反応を行なう回分式によっても、原料を連続的に供給してアセタール化反応を行なう連続式によっても実施することができる。なかでも、硫酸ジルコニウムはペレット等に成型可能で、反応溶液に溶解せず、リサイクル使用しやすいため、反応を効率的に進行させうる特性を有する連続式にて実施するのが好ましい。   In the production method of the present invention, since the acetalization catalyst recovered from the reaction mixture is supplied as a recycle catalyst to the dehydration reaction, the raw material is supplied in an amount required for one batch, and the acetalization reaction is performed once. Moreover, it can implement also by the continuous type which supplies a raw material continuously and performs acetalization reaction. Among these, zirconium sulfate can be molded into pellets and the like, is not dissolved in the reaction solution, and is easy to recycle. Therefore, it is preferable to carry out the reaction in a continuous system having characteristics that allow the reaction to proceed efficiently.

次に、本発明を実施例に基づいてさらに詳細に説明するが、本発明はかかる実施例のみに限定されるものではない。   Next, the present invention will be described in more detail based on examples, but the present invention is not limited to such examples.

〔アルカントリオールの転化率〕
ガスクロマトグラフィーにより反応溶液を分析し、アルカントリオール化合物のピーク面積と、該当する(1,3−ジオキソラン−4−イル)アルキルアルコール誘導体のピーク面積を求め、式:
アルカントリオールの転化率(%)=〔アルカントリオール化合物のピーク面積〕÷〔アルカントリオール化合物のピーク面積+(1,3−ジオキソラン−4−イル)アルキルアルコール誘導体のピーク面積〕×100
に従って、アルカントリオールの転化率を求める。
[Conversion rate of alkanetriol]
The reaction solution was analyzed by gas chromatography, and the peak area of the alkanetriol compound and the peak area of the corresponding (1,3-dioxolan-4-yl) alkyl alcohol derivative were determined using the formula:
Conversion rate of alkanetriol (%) = [peak area of alkanetriol compound] ÷ [peak area of alkanetriol compound + peak area of (1,3-dioxolan-4-yl) alkyl alcohol derivative] × 100
According to the above, the conversion rate of alkanetriol is obtained.

<ガスクロマトグラフィーの分析条件>
注入口温度:270℃、検出器温度:270℃、初期温度:80℃、初期温度保持時間:10分間、昇温速度:10℃/分、最終温度:270℃、昇温最終温度保持時間:30分間、検出器:水素炎イオン化検出器、キャリアガス:ヘリウムガス、カラム:30m INEARCAP 1701(キャピラリー)
<Analysis conditions for gas chromatography>
Inlet temperature: 270 ° C., detector temperature: 270 ° C., initial temperature: 80 ° C., initial temperature holding time: 10 minutes, temperature rising rate: 10 ° C./min, final temperature: 270 ° C., temperature rising final temperature holding time: 30 minutes, detector: flame ionization detector, carrier gas: helium gas, column: 30 m INEARCAP 1701 (capillary)

〔生成した化合物の純度〕
ガスクロマトグラフィーにより、生成した化合物の純度を測定する。具体的な分析条件は、以下のとおりであり、特に記載がない限り、数値はガスクロマトグラフィーにおける面積%を示す。
[Purity of produced compound]
The purity of the produced compound is measured by gas chromatography. Specific analysis conditions are as follows, and unless otherwise specified, the numerical values indicate area% in gas chromatography.

<ガスクロマトグラフィーの分析条件>
注入口温度:280℃、検出器温度:280℃、初期温度:100℃、初期温度保持時間:3分間、昇温速度:10℃/分、最終温度:250℃、昇温最終温度保持時間:20分間、検出器:水素炎イオン化検出器、キャリアガス:窒素ガス、カラム:30m DB−1(メチルシリコンキャピラリー)
<Analysis conditions for gas chromatography>
Inlet temperature: 280 ° C., detector temperature: 280 ° C., initial temperature: 100 ° C., initial temperature holding time: 3 minutes, temperature rising rate: 10 ° C./min, final temperature: 250 ° C., temperature rising final temperature holding time: 20 minutes, detector: flame ionization detector, carrier gas: nitrogen gas, column: 30 m DB-1 (methyl silicon capillary)

実施例1
蒸留塔を備えた四つ口フラスコ内に、グリセリン184g(2.0モル)、メチルエチルケトン(以下、MEKという)216g(3.0モル)、シクロヘキサン90g及び硫酸ジルコニウム5.7g(0.02モル)を仕込み、窒素気流下で反応溶液の沸点(80℃)に加熱し、攪拌した。
Example 1
In a four-necked flask equipped with a distillation column, 184 g (2.0 mol) of glycerin, 216 g (3.0 mol) of methyl ethyl ketone (hereinafter referred to as MEK), 90 g of cyclohexane and 5.7 g (0.02 mol) of zirconium sulfate. Was heated to the boiling point (80 ° C.) of the reaction solution under a nitrogen stream and stirred.

生成した水をシクロヘキサンとの共沸混合物として反応系外に除去し、反応溶液を凝縮して、発生した水を分離器で取り除いた。その後、共沸混合物から水を分離したシクロヘキサンを前記フラスコに戻し、さらに反応を続けた。ガスクロマトグラフィーによって反応溶液を分析し、グリセリンのピークが消失した時点で反応溶液を30℃に冷却することにより反応を終了した。   The produced water was removed from the reaction system as an azeotrope with cyclohexane, the reaction solution was condensed, and the generated water was removed with a separator. Thereafter, cyclohexane from which water was separated from the azeotrope was returned to the flask, and the reaction was continued. The reaction solution was analyzed by gas chromatography, and when the glycerin peak disappeared, the reaction solution was cooled to 30 ° C. to complete the reaction.

この反応溶液をヌッチェを用いて濾過することにより硫酸ジルコニウムを回収し、リサイクル触媒として全て再利用した。その後、前記フラスコ内に再仕込みした濾液(無色、微かに濁り)中に含まれるMEKとシクロヘキサンを留去、続いて減圧蒸留(90℃、0.9kPa)することにより、純度99.7%の(2−メチル−2−エチル−1,3−ジオキソラン−4−イル)メタノール262.2gを得た(収率:89.5%)。   This reaction solution was filtered using a Nutsche to recover zirconium sulfate, which was all reused as a recycling catalyst. Thereafter, MEK and cyclohexane contained in the filtrate (colorless, slightly turbid) recharged in the flask were distilled off, followed by distillation under reduced pressure (90 ° C., 0.9 kPa) to obtain a purity of 99.7%. 262.2 g of (2-methyl-2-ethyl-1,3-dioxolan-4-yl) methanol was obtained (yield: 89.5%).

以上の操作により(2−メチル−2−エチル−1,3−ジオキソラン−4−イル)メタノールを製造した。メチルエチルケトンを供給し脱水反応を開始してから(2−メチル−2−エチル−1,3−ジオキソラン−4−イル)メタノールを回収するまでを1サイクルとして、3サイクルの反応を連続して行った。リサイクル触媒は、同一反応系から得られたものであり、前サイクルで濾過回収した触媒のみを使用した。各サイクルにおけるグリセリンの転化率、ならびに各サイクル後の2−メチル−2−エチル−1,3−ジオキソラン−4−イル)メタノールの純度及び収率を表1に示す。なお、2サイクル目と3サイクル目の各原料の供給量は以下の通りである。
2サイクル目:グリセリン184.0g(2.0モル)、MEK216.1g(3.0モル)、シクロヘキサン92g、硫酸ジルコニウム0g(0モル)及びリサイクル触媒5.7g
3サイクル目:グリセリン184.1g(2.0モル)、MEK216.1g(3.0モル)、シクロヘキサン92g、硫酸ジルコニウム0g(0モル)及びリサイクル触媒6.2g
(2-Methyl-2-ethyl-1,3-dioxolan-4-yl) methanol was produced by the above operation. Three cycles of the reaction were carried out continuously with one cycle from the start of the dehydration reaction by supplying methyl ethyl ketone to the recovery of (2-methyl-2-ethyl-1,3-dioxolan-4-yl) methanol. . The recycle catalyst was obtained from the same reaction system, and only the catalyst recovered by filtration in the previous cycle was used. Table 1 shows the conversion rate of glycerin in each cycle and the purity and yield of 2-methyl-2-ethyl-1,3-dioxolan-4-yl) methanol after each cycle. In addition, the supply amount of each raw material of 2nd cycle and 3rd cycle is as follows.
Second cycle: 184.0 g (2.0 mol) of glycerin, 216.1 g (3.0 mol) of MEK, 92 g of cyclohexane, 0 g (0 mol) of zirconium sulfate and 5.7 g of recycle catalyst
3rd cycle: 184.1 g (2.0 mol) of glycerin, 216.1 g (3.0 mol) of MEK, 92 g of cyclohexane, 0 g (0 mol) of zirconium sulfate and 6.2 g of recycle catalyst

実施例2
蒸留塔を備えた四つ口フラスコ内に、グリセリン184g(2.0モル)、MEK216g(3.0モル)、シクロヘキサン90g及びランタントリフレート11.7g(0.02モル)を仕込み、窒素気流下で反応溶液の沸点(80℃)に加熱し、攪拌した。
Example 2
In a four-necked flask equipped with a distillation column, 184 g (2.0 mol) of glycerin, 216 g (3.0 mol) of MEK, 90 g of cyclohexane and 11.7 g (0.02 mol) of lanthanum triflate are charged, and under a nitrogen stream. To the boiling point (80 ° C.) of the reaction solution and stirred.

生成した水をシクロヘキサンとの共沸混合物として反応系外に除去し、反応溶液を凝縮して、発生した水を分離器で取り除き、その後、共沸混合物から水を分離したシクロヘキサンを前記フラスコに戻し、さらに反応を続けた。ガスクロマトグラフィーによって反応溶液を分析し、グリセリンのピークが消失した時点で反応溶液を30℃に冷却することにより反応を終了した。   The generated water is removed from the reaction system as an azeotrope with cyclohexane, the reaction solution is condensed, the generated water is removed with a separator, and then the cyclohexane separated from the azeotrope is returned to the flask. The reaction continued further. The reaction solution was analyzed by gas chromatography, and when the glycerin peak disappeared, the reaction solution was cooled to 30 ° C. to complete the reaction.

この反応溶液(淡黄色)からMEKとシクロヘキサンを留去し、続いて減圧蒸留(90℃、0.9kPa)することにより、純度99.4%の(2−メチル−2−エチル−1,3−ジオキソラン−4−イル)メタノール256.2gを得た(収率:87.2%)。蒸留して残留した蒸留残渣はそのままリサイクル触媒として全て再利用した。   MEK and cyclohexane were distilled off from this reaction solution (pale yellow), followed by distillation under reduced pressure (90 ° C., 0.9 kPa) to obtain (2-methyl-2-ethyl-1,3 having a purity of 99.4%. -Dioxolan-4-yl) methanol 256.2g was obtained (yield: 87.2%). The distillation residue remaining after distillation was reused as a recycled catalyst.

以上の操作により(2−メチル−2−エチル−1,3−ジオキソラン−4−イル)メタノールを製造した。メチルエチルケトンを供給し脱水反応を開始してから(2−メチル−2−エチル−1,3−ジオキソラン−4−イル)メタノールを回収するまでを1サイクルとして、3サイクルの反応を連続して行った。なお、蒸留残渣をそのままリサイクル触媒として再利用するため、残渣が残留した容器に次サイクルの使用原料を仕込み、反応を連続して行った。また、リサイクル触媒は、同一反応系から得られたものであり、前サイクルで残留した残渣のみを使用した。各サイクルにおけるグリセリンの転化率、ならびに各サイクル後の2−メチル−2−エチル−1,3−ジオキソラン−4−イル)メタノールの純度及び収率を表1に示す。なお、2サイクル目と3サイクル目の各原料の供給量は以下の通りである。
2サイクル目:グリセリン184.0g(2.0モル)、MEK216.2g(3.0モル)、シクロヘキサン92g、ランタントリフレート0g(0モル)及びリサイクル触媒30.1g
3サイクル目:グリセリン184.1g(2.0モル)、MEK216.1g(3.0モル)、シクロヘキサン92g、ランタントリフレート0g(0モル)及びリサイクル触媒44.7g
(2-Methyl-2-ethyl-1,3-dioxolan-4-yl) methanol was produced by the above operation. Three cycles of the reaction were carried out continuously with one cycle from the start of the dehydration reaction by supplying methyl ethyl ketone to the recovery of (2-methyl-2-ethyl-1,3-dioxolan-4-yl) methanol. . In addition, in order to reuse the distillation residue as it is as a recycle catalyst, the raw material used for the next cycle was charged into a container in which the residue remained, and the reaction was continuously performed. Moreover, the recycle catalyst was obtained from the same reaction system, and only the residue remaining in the previous cycle was used. Table 1 shows the conversion rate of glycerin in each cycle and the purity and yield of 2-methyl-2-ethyl-1,3-dioxolan-4-yl) methanol after each cycle. In addition, the supply amount of each raw material of 2nd cycle and 3rd cycle is as follows.
Second cycle: 184.0 g (2.0 mol) of glycerin, 216.2 g (3.0 mol) of MEK, 92 g of cyclohexane, 0 g (0 mol) of lanthanum triflate and 30.1 g of recycle catalyst
Third cycle: 184.1 g (2.0 mol) of glycerin, 216.1 g (3.0 mol) of MEK, 92 g of cyclohexane, 0 g (0 mol) of lanthanum triflate and 44.7 g of recycle catalyst

比較例1
蒸留塔を備えた四つ口フラスコ内に、グリセリン184g(2.0モル)、MEK216g(3.0モル)、シクロヘキサン90g及び硫酸1.96g(0.02モル)を仕込み、窒素気流下で反応溶液の沸点(80℃)に加熱し、攪拌した。
Comparative Example 1
In a four-necked flask equipped with a distillation column, 184 g (2.0 mol) of glycerin, 216 g (3.0 mol) of MEK, 90 g of cyclohexane and 1.96 g (0.02 mol) of sulfuric acid are charged and reacted under a nitrogen stream. The solution was heated to the boiling point (80 ° C.) and stirred.

生成した水をシクロヘキサンとの共沸混合物として反応系外に除去し、反応溶液を凝縮して、発生した水を分離器で取り除き、その後、共沸混合物から水を分離したシクロヘキサンを前記フラスコに戻し、さらに反応を続けた。ガスクロマトグラフィーによって反応溶液を分析し、グリセリンのピークが消失した時点で反応溶液を30℃に冷却することにより反応を終了した。   The generated water is removed from the reaction system as an azeotrope with cyclohexane, the reaction solution is condensed, the generated water is removed with a separator, and then the cyclohexane separated from the azeotrope is returned to the flask. The reaction continued further. The reaction solution was analyzed by gas chromatography, and when the glycerin peak disappeared, the reaction solution was cooled to 30 ° C. to complete the reaction.

この反応溶液(褐色)からMEKとシクロヘキサンを留去し、続いて減圧蒸留(90℃、0.9kPa)することにより、純度99.5%の(2−メチル−2−エチル−1,3−ジオキソラン−4−イル)メタノール256.2gを得た(収率:87.1%)。蒸留して残留した蒸留残渣はそのままリサイクル触媒として全て再利用した。   MEK and cyclohexane were distilled off from this reaction solution (brown), followed by distillation under reduced pressure (90 ° C., 0.9 kPa) to obtain (2-methyl-2-ethyl-1,3-3-purity of 99.5%). 256.2 g of dioxolan-4-yl) methanol was obtained (yield: 87.1%). The distillation residue remaining after distillation was reused as a recycled catalyst.

以上の操作により(2−メチル−2−エチル−1,3−ジオキソラン−4−イル)メタノールを製造した。メチルエチルケトンを供給し脱水反応を開始してから(2−メチル−2−エチル−1,3−ジオキソラン−4−イル)メタノールを回収するまでを1サイクルとして、上記で得られたリサイクル触媒に2サイクル目の原料を供給して2サイクル目の反応を行ったが、不純物が多いために反応が不十分であり、(2−メチル−2−エチル−1,3−ジオキソラン−4−イル)メタノールを得ることができなかった。1サイクル目におけるグリセリンの転化率、ならびに1サイクル目の2−メチル−2−エチル−1,3−ジオキソラン−4−イル)メタノールの純度及び収率を表1に示す。   (2-Methyl-2-ethyl-1,3-dioxolan-4-yl) methanol was produced by the above operation. The cycle from the start of the dehydration reaction by supplying methyl ethyl ketone to the recovery of (2-methyl-2-ethyl-1,3-dioxolan-4-yl) methanol is one cycle, and the recycling catalyst obtained above has two cycles. The raw material was supplied and the second cycle reaction was carried out, but the reaction was insufficient due to many impurities, and (2-methyl-2-ethyl-1,3-dioxolan-4-yl) methanol was added. Couldn't get. Table 1 shows the conversion rate of glycerin in the first cycle and the purity and yield of 2-methyl-2-ethyl-1,3-dioxolan-4-yl) methanol in the first cycle.

Figure 2008189595
Figure 2008189595

以上の結果より、実施例1及び2では、回収された触媒をそのまま再利用することができるので、触媒の使用量を低減することができ、かつ高品質な(1,3−ジオキソラン−4−イル)アルキルアルコール誘導体を効率的に製造することができることが分かる。なお、実施例2では、リサイクルの回数が増えるほどリサイクル触媒使用量が多くなるが、(2−メチル−2−エチル−1,3−ジオキソラン−4−イル)メタノールの蒸留残渣量が増加しているためであり、ランタントリフレートの使用量としてはリサイクル間で差がないものであった。   From the above results, in Examples 1 and 2, the recovered catalyst can be reused as it is, so that the amount of catalyst used can be reduced and high-quality (1,3-dioxolane-4- It can be seen that yl) alkyl alcohol derivatives can be produced efficiently. In Example 2, the amount of the recycling catalyst used increases as the number of times of recycling increases, but the amount of distillation residue of (2-methyl-2-ethyl-1,3-dioxolan-4-yl) methanol increases. This is because the amount of lanthanum triflate used was not different between recycles.

参考例1
蒸留塔を備えた四つ口フラスコ内に、アクリル酸メチル(以下、MAという)430g(5.0モル)、実施例1で得られた(2−メチル−2−エチル−1,3−ジオキソラン−4−イル)メタノール(以下、MEDOLOHという)292g(2.0モル)、ジオクチル錫オキサイド(以下、DOTOという)3.6g(0.01モル)、ハイドロキノンモノメチルエーテル(以下、MEHQという)0.02gを仕込み、空気気流下に攪拌して、反応溶液の沸点(80℃)に加熱してエステル交換反応を行なった。この間、反応で生成したメタノールは、MAとの共沸混合物として反応系外に除去し、この共沸混合物が留出しなくなった時点で、エステル交換反応の終了を確認した。反応時間は18時間であった。このときの反応溶液の温度は85〜100℃に上昇していた。
Reference example 1
In a four-necked flask equipped with a distillation column, 430 g (5.0 mol) of methyl acrylate (hereinafter referred to as MA) and (2-methyl-2-ethyl-1,3-dioxolane obtained in Example 1) were obtained. -4-yl) methanol (hereinafter referred to as MEDOLOH) 292 g (2.0 mol), dioctyltin oxide (hereinafter referred to as DOTO) 3.6 g (0.01 mol), hydroquinone monomethyl ether (hereinafter referred to as MEHQ) 02 g was charged, stirred under an air stream, and heated to the boiling point (80 ° C.) of the reaction solution to conduct a transesterification reaction. During this time, methanol produced by the reaction was removed from the reaction system as an azeotrope with MA, and when the azeotrope stopped distilling, the completion of the transesterification was confirmed. The reaction time was 18 hours. The temperature of the reaction solution at this time rose to 85 to 100 ° C.

次に、この反応溶液を減圧蒸留(135℃、0.7kPa)することにより、純度が99.3%である(2−メチル−2−エチル−1,3−ジオキソラン−4−イル)メチルアクリレート391.6gを得た(収率97.9%)。   Next, this reaction solution is distilled under reduced pressure (135 ° C., 0.7 kPa) to give (2-methyl-2-ethyl-1,3-dioxolan-4-yl) methyl acrylate having a purity of 99.3%. 391.6 g was obtained (yield 97.9%).

本発明の製造法により、高純度かつ高収率で、ジオキソラン化合物を効率よく提供することができる。   By the production method of the present invention, a dioxolane compound can be efficiently provided with high purity and high yield.

Claims (5)

式(I):
Figure 2008189595
(式中、R及びRは、それぞれ独立して、水素原子、直鎖、分岐鎖もしくは環状の炭素数1〜18のアルキル基又はフェニル基を示す)
で表されるカルボニル基含有化合物と、式(II):
Figure 2008189595
(式中、R3 〜R7 は、それぞれ独立して、水素原子、直鎖もしくは分岐鎖の炭素数1〜4のアルキル基であり、mは0、又は1〜4の整数を示す)
で表されるアルカントリオール化合物とを、希土類金属硫酸塩、希土類金属トリフレート、硫酸ジルコニウム、及びジルコニウムアセチルアセトネートからなる群より選ばれる少なくとも1種のアセタール化触媒の存在下で脱水反応させた後、得られる反応混合物から回収した前記アセタール化触媒をリサイクル触媒として該脱水反応に供給する工程を含む、式(III):
Figure 2008189595
(式中、R13 及びR14 は前記R及びRと同じであり、R8 〜R12 は前記R3 〜R7と同じであり、R13 とR14 とは結合して環を形成していてもよく、nは0、又は1〜4の整数を示す)
で表される(1,3−ジオキソラン−4−イル)アルキルアルコール誘導体の製造方法。
Formula (I):
Figure 2008189595
(Wherein R 1 and R 2 each independently represent a hydrogen atom, a linear, branched or cyclic C 1-18 alkyl group or phenyl group)
A carbonyl group-containing compound represented by formula (II):
Figure 2008189595
(Wherein R 3 to R 7 are each independently a hydrogen atom, a linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and m represents 0 or an integer of 1 to 4)
A dehydration reaction with an alkanetriol compound represented by the formula: in the presence of at least one acetalization catalyst selected from the group consisting of rare earth metal sulfate, rare earth metal triflate, zirconium sulfate, and zirconium acetylacetonate. And a step of supplying the acetalization catalyst recovered from the obtained reaction mixture as a recycle catalyst to the dehydration reaction, the formula (III):
Figure 2008189595
Wherein R 13 and R 14 are the same as R 1 and R 2 , R 8 to R 12 are the same as R 3 to R 7 , and R 13 and R 14 are bonded to form a ring. (It may be formed, and n represents 0 or an integer of 1 to 4)
(1,3-Dioxolan-4-yl) alkyl alcohol derivative represented by the formula.
アセタール化触媒の量がアルカントリオール化合物1モルあたり0.001〜0.1モルである請求項1記載の製造方法。   The production method according to claim 1, wherein the amount of the acetalization catalyst is 0.001 to 0.1 mol per mol of the alkanetriol compound. 連続的に脱水反応を行う請求項1又は2記載の製造方法。   The production method according to claim 1 or 2, wherein the dehydration reaction is continuously performed. アルカントリオール化合物がグリセリン、1,2,4−ブタントリオール、1,2,5−ペンタントリオール、1,2,6−ヘキサントリオールからなる群より選ばれる少なくとも1種である請求項1〜3いずれか記載の製造方法。   The alkanetriol compound is at least one selected from the group consisting of glycerin, 1,2,4-butanetriol, 1,2,5-pentanetriol, and 1,2,6-hexanetriol. The manufacturing method as described. アルカントリオール化合物がグリセリンである請求項1〜4いずれか記載の製造方法。   The production method according to claim 1, wherein the alkanetriol compound is glycerin.
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