JP2009256316A - METHOD FOR PRODUCING beta-HYDROXY-gamma-BUTYROLACTONE - Google Patents

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    • C07D307/32Oxygen atoms
    • C07D307/33Oxygen atoms in position 2, the oxygen atom being in its keto or unsubstituted enol form

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for easily, efficiently and economically producing a lactone wherein the carbon atom bonding to an oxygen atom in the ring ester group (e.g. the 5-position carbon atom of dihydrofuran-2-one) in the lactone ring is unsubstituted, and useful as a raw material for e.g. an intermediate of functional materials, pharmaceuticals and agrochemicals. <P>SOLUTION: The β-hydroxy-γ-butyrolactone (4-hydroxy-dihydrofuran-2-one) is produced by reducing tetronic acid according to the chemical formula (A). Hydrogen can be used as a preferable reducing agent, and the reaction is preferably carried out in the presence of a reduction catalyst such as a solid catalyst. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、機能性材料、医薬又は農薬の中間体などの原料として有用なβ−ヒドロキシ−γ−ブチロラクトンの製造方法に関する。   The present invention relates to a method for producing β-hydroxy-γ-butyrolactone, which is useful as a raw material for functional materials, pharmaceuticals or agrochemical intermediates.

ヒドロキシラクトン(4−ヒドロキシ−ジヒドロフラン−2−オンなど)を製造する方法として、種々の方法が知られている。例えば、米国特許4968817号(特許文献1)には、貴金属触媒存在下、グリシドールと一酸化炭素とを反応させることにより、4−ヒドロキシ−ジヒドロフラン−2−オンを製造する方法が開示されている。しかし、この方法では、高圧(約3MPa以上)下、毒性ガスである一酸化炭素を用いて反応させる必要があり、工業的に不利である。   Various methods are known as a method for producing hydroxylactone (such as 4-hydroxy-dihydrofuran-2-one). For example, US Pat. No. 4,968,817 discloses a method for producing 4-hydroxy-dihydrofuran-2-one by reacting glycidol with carbon monoxide in the presence of a noble metal catalyst. . However, this method is industrially disadvantageous because it is necessary to react with carbon monoxide, which is a toxic gas, under high pressure (about 3 MPa or more).

また、(アンゲバンテ・ヘミー・インターナショナルエディション・イングリッシュ(Angew.Chem.Int.Ed.,Eng.)、5巻、994頁(1966年)(非特許文献1)には、過酸化水素及びギ酸の共存系により3−ブテン酸を処理し、更に塩酸を作用させることにより、4−ヒドロキシ−ジヒドロフラン−2−オンを製造する方法が開示され、WO98/04543号公報(特許文献2)には、ラクトースなどの炭水化物を塩基性条件下、過酸化水素水で処理し、その後酸処理することにより、4−ヒドロキシ−ジヒドロフラン−2−オンを製造する方法、及び前記酸処理により得られる3,4−ジヒドロキシブタン酸をアセトンによりアセトニドに返還し、このケタールを塩酸で処理することにより、4−ヒドロキシ−ジヒドロフラン−2−オンを製造する方法が開示されている。   In addition, (Angevante Chemy International Edition English (Angew. Chem. Int. Ed., Eng.), 5, 994 (1966) (Non-patent Document 1) includes coexistence of hydrogen peroxide and formic acid. A method of producing 4-hydroxy-dihydrofuran-2-one by treating 3-butenoic acid with a system and further reacting with hydrochloric acid is disclosed, and WO 98/04543 (Patent Document 2) discloses lactose. And the like, and a method for producing 4-hydroxy-dihydrofuran-2-one by treating with a hydrogen peroxide solution under basic conditions followed by acid treatment, and 3,4-obtained by the acid treatment. By converting dihydroxybutanoic acid into acetonide with acetone and treating the ketal with hydrochloric acid, 4-hydroxyl - process for preparing dihydrofuran-2-one is disclosed.

EP761663号公報(特許文献3)には、4−クロロ−3−ヒドロキシブタン酸エチルを塩酸で処理し、水酸化ナトリウムで中和することにより、4−ヒドロキシ−ジヒドロフラン−2−オンを製造する方法が開示され、WO99/33817号公報(特許文献4)には、グリシドールをシアノ化し、加水分解後ラクトン化することにより、4−ヒドロキシ−ジヒドロフラン−2−オンを製造する方法が開示されている。   In EP 761663 (Patent Document 3), 4-hydroxy-3-dihydrofuran-2-one is produced by treating ethyl 4-chloro-3-hydroxybutanoate with hydrochloric acid and neutralizing with sodium hydroxide. A method is disclosed, and WO99 / 33817 (Patent Document 4) discloses a method for producing 4-hydroxy-dihydrofuran-2-one by cyanating glycidol, hydrolyzing and then lactonizing. Yes.

しかし、これらの方法は、いずれも溶媒として水を用いるため、その留去に時間や熱エネルギーを必要とし、工業的に不利である。また、使用した酸又は塩基は中和して塩にする必要がある。さらに、4−ヒドロキシ−ジヒドロフラン−2−オンを有機溶剤で抽出することも考えられるが、4−ヒドロキシ−ジヒドロフラン−2−オンは水溶性が高いため、抽出効率が悪い。従って前記非特許文献1及び特許文献1〜3の方法では、目的化合物を効率よく製造できない。さらに、前記非特許文献1及び特許文献1の方法では、過酸化物を、特許文献3の方法ではシアノ化合物を用いており、その取扱に注意が必要である。   However, since these methods all use water as a solvent, they require time and heat energy for the distillation, and are industrially disadvantageous. In addition, it is necessary to neutralize the acid or base used to form a salt. Furthermore, it is conceivable to extract 4-hydroxy-dihydrofuran-2-one with an organic solvent, but 4-hydroxy-dihydrofuran-2-one is poor in extraction efficiency because of its high water solubility. Therefore, the target compound cannot be produced efficiently by the methods of Non-Patent Document 1 and Patent Documents 1 to 3. Further, in the methods of Non-Patent Document 1 and Patent Document 1, a peroxide is used, and in the method of Patent Document 3, a cyano compound is used.

シンレット(Synlett)、71頁(1997年)(非特許文献2)には、カルニチンを熱処理することにより、4−ヒドロキシ−ジヒドロフラン−2−オンを製造する方法が記載されている。しかし、この方法では、ジメチルスルホキシドのような高沸点の溶媒を用いる必要があり、生成物の単離が困難である。   Synlett, page 71 (1997) (Non-Patent Document 2) describes a method for producing 4-hydroxy-dihydrofuran-2-one by heat-treating carnitine. However, this method requires the use of a high boiling point solvent such as dimethyl sulfoxide, making it difficult to isolate the product.

特開2001−302653号公報(特許文献4)には、エポキシカルボン酸又はその誘導体から、4−ヒドロキシ−ジヒドロフラン−2−オンを製造する方法が記載されている。該方法では、効率よく目的とするラクトンを合成することができるものの、出発原料である3,4−エポキシブタン酸エステルは工業的生産が確立されておらず、より工業的に入手が容易な原料を使用しての4−ヒドロキシ−ジヒドロフラン−2−オンの製造方法の確立が望まれる。   JP 2001-302653 A (Patent Document 4) describes a method for producing 4-hydroxy-dihydrofuran-2-one from an epoxycarboxylic acid or a derivative thereof. In this method, the target lactone can be efficiently synthesized, but 3,4-epoxybutanoic acid ester as a starting material has not been established industrially, and is a raw material that is more easily available industrially. It is desirable to establish a method for producing 4-hydroxy-dihydrofuran-2-one using

テトラへドロンレターズ、30巻、2513頁(1989年)(非特許文献3)には、4,4−ジメチル−3,4−エポキシペンタン酸エステルを塩酸で処理することにより、4−ヒドロキシ−5−エチルジヒドロフラン−2−オンを製造する方法が記載されている。しかし、この方法において4位が無置換の3,4−エポキシペンタン酸エステルを原料として用いると、3−ヒドロキシ−4−クロロペンタン酸エステルが生成し、ラクトンが得られない。   Tetrahedron Letters, 30, 2513 (1989) (Non-Patent Document 3) discloses that 4-hydroxy-5 is obtained by treating 4,4-dimethyl-3,4-epoxypentanoic acid ester with hydrochloric acid. A process for producing ethyldihydrofuran-2-one is described. However, in this method, when 3,4-epoxypentanoic acid ester having no substitution at the 4-position is used as a raw material, 3-hydroxy-4-chloropentanoic acid ester is produced and lactone cannot be obtained.

なお、テトラヘドロン、47巻、7171頁(1991年)(非特許文献4)には、4−エチル−3,4−エポキシペンタン酸エステルを3%硫酸水溶液で処理することにより、4−ヒドロキシ−5−エチルジヒドロフラン−2−オンを製造する方法が記載されている。しかし、この方法では、原料であるエポキシペンタン酸エステルのエポキシ基がエチル基で置換されているため、5位に置換基を有しない4−アシロキシージヒドロフラン−2−オンが得られない。また3%硫酸水を用いるため、目的物を水層から抽出する必要があるものの、目的物は水溶性が高いため、抽出が困難である。   In Tetrahedron, 47, 7171 (1991) (Non-patent Document 4), 4-hydroxy-3,4-epoxypentanoic acid ester is treated with 3% aqueous sulfuric acid to give 4-hydroxy- A process for producing 5-ethyldihydrofuran-2-one is described. However, this method cannot obtain 4-acyloxydihydrofuran-2-one having no substituent at the 5-position because the epoxy group of the raw material, epoxypentanoic acid ester, is substituted with an ethyl group. Further, since 3% sulfuric acid water is used, it is necessary to extract the target product from the aqueous layer, but the target product is highly water-soluble, so that extraction is difficult.

米国特許4968817号US Pat. No. 4,968,817 WO98/04543号公報WO 98/04543 EP761663号公報EP761663 publication WO99/33817号公報WO99 / 33817

アンゲバンテ・ヘミー・インターナショナルエディション・イングリッシュ(Angew.Chem.Int.Ed.,Eng.)、5巻、994頁(1966年)Angewante Chemie International Edition English (Angew. Chem. Int. Ed., Eng.), 5, 994 (1966) シンレット(Synlett)、71頁(1997年)Synlett, 71 (1997) テトラへドロンレターズ、30巻、2513頁(1989年)Tetrahedron Letters, 30, 2513 (1989) テトラヘドロン、47巻、7171頁(1991年)Tetrahedron, 47, 7171 (1991)

本発明の目的は、β−ヒドロキシ−γ−ブチロラクトン類のうち、環内エステル基の酸素原子と結合する炭素原子(例えば、ジヒドロフラン−2−オンの5位の炭素原子など)が無置換であるラクトンを製造する方法を提供することである。   The object of the present invention is to provide an unsubstituted carbon atom (for example, carbon atom at the 5-position of dihydrofuran-2-one) that is bonded to the oxygen atom of the endocyclic ester group among the β-hydroxy-γ-butyrolactone. It is to provide a method for producing a certain lactone.

本発明の他の目的は、テトロン酸から、効率よくラクトンを製造できる方法を提供することである。   Another object of the present invention is to provide a method capable of efficiently producing a lactone from tetronic acid.

本発明の別の目的は、生成物から効率よく分離できる還元剤を用いるラクトンの製造方法を提供することである。
本発明の更に別の目的は、触媒を用いても、触媒を効率よく分離できるラクトンの製造方法を提供することにある。
Another object of the present invention is to provide a process for producing a lactone using a reducing agent that can be efficiently separated from a product.
Still another object of the present invention is to provide a process for producing a lactone that can efficiently separate a catalyst even if a catalyst is used.

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、テトロン酸の還元によりβ−ヒドロキシ−γ−ブチロラクトン(4−ヒドロキシ−ジヒドロフラン−2−オン)を製造できることを見出し、本発明を完成した。   As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have found that β-hydroxy-γ-butyrolactone (4-hydroxy-dihydrofuran-2-one) can be produced by reduction of tetronic acid. Was completed.

すなわち本発明は、下記式(1)で表されるテトロン酸

Figure 2009256316
を還元することにより下記式(2)
Figure 2009256316
で表されるβ−ヒドロキシ−γ−ブチロラクトン(4−ヒドロキシ−ジヒドロフラン−2−オン)を得る、β−ヒドロキシ−γ−ブチロラクトン(4−ヒドロキシ−ジヒドロフラン−2−オン)の製造方法を提供する。 That is, the present invention provides a tetronic acid represented by the following formula (1):
Figure 2009256316
To reduce the following formula (2)
Figure 2009256316
[Beta] -hydroxy- [gamma] -butyrolactone (4-hydroxy-dihydrofuran-2-one) represented by the formula [beta] -hydroxy- [gamma] -butyrolactone (4-hydroxy-dihydrofuran-2-one) is provided To do.

還元剤としては、水素を好ましく使用できる。   As the reducing agent, hydrogen can be preferably used.

還元は、触媒の存在下に行うことが好ましく、触媒としては固体触媒を好ましく使用できる。   The reduction is preferably performed in the presence of a catalyst, and a solid catalyst can be preferably used as the catalyst.

本発明によれば、工業的に製造販売されており、入手が容易なテトロン酸を原料として、利用価値の高い、ラクトン環の環内エステル基の酸素原子と結合する炭素原子が無置換であるラクトンであるβ−ヒドロキシ−γ−ブチロラクトン(4−ヒドロキシ−ジヒドロフラン−2−オン)を容易に製造できる。また、水素を還元剤として用いた場合は、β−ヒドロキシ−γ−ブチロラクトン(4−ヒドロキシ−ジヒドロフラン−2−オン)を容易に単離することができる。特に固体触媒の存在下で反応させると、触媒の除去が容易であり、β−ヒドロキシ−γ−ブチロラクトン(4−ヒドロキシ−ジヒドロフラン−2−オン)を効率よく単離することができる。   According to the present invention, a carbon atom bonded to an oxygen atom of an endoester group of a lactone ring, which has high utility value, is produced and sold industrially and easily available, and is unsubstituted. Lactone, β-hydroxy-γ-butyrolactone (4-hydroxy-dihydrofuran-2-one) can be easily produced. Further, when hydrogen is used as a reducing agent, β-hydroxy-γ-butyrolactone (4-hydroxy-dihydrofuran-2-one) can be easily isolated. In particular, when the reaction is carried out in the presence of a solid catalyst, the catalyst can be easily removed, and β-hydroxy-γ-butyrolactone (4-hydroxy-dihydrofuran-2-one) can be isolated efficiently.

[テトロン酸]
本発明によれば、テトロン酸を還元することにより、β−ヒドロキシ−γ−ブチロラクトン(4−ヒドロキシ−ジヒドロフラン−2−オン)を製造することができる。ここで、テトロン酸は通常、下記式(1−1)に示すように、ケト型(1a)とエノール型(1b)の互変異性体として存在するが、本明細書中でテトロン酸は、(1a)で示すケト型、(1b)で示すエノール型、両者の混合物のいずれであってもよい。

Figure 2009256316
[Tetronic acid]
According to the present invention, β-hydroxy-γ-butyrolactone (4-hydroxy-dihydrofuran-2-one) can be produced by reducing tetronic acid. Here, tetronic acid usually exists as a tautomer of keto type (1a) and enol type (1b) as shown in the following formula (1-1). The keto type shown by (1a), the enol type shown by (1b), or a mixture of both may be sufficient.
Figure 2009256316

[還元剤]
還元に際しては、通常用いられる公知の還元剤をいずれも使用することができ、特に限定されない。例えば、水素(H2)、水素化ホウ素ナトリウム(NaBH4)などが例示できる。これらの中で、水素を最も好ましく使用することができる。還元剤として水素を用いることにより、反応終了後、過剰の還元剤及び還元剤の酸化体と、目的生成物であるβ−ヒドロキシ−γ−ブチロラクトンを容易に分離することができる。
[Reducing agent]
In the reduction, any commonly used known reducing agent can be used, and is not particularly limited. Examples thereof include hydrogen (H 2 ) and sodium borohydride (NaBH 4 ). Of these, hydrogen can be most preferably used. By using hydrogen as the reducing agent, after the reaction is completed, excess reducing agent and oxidized oxidant of the reducing agent can be easily separated from the target product, β-hydroxy-γ-butyrolactone.

還元剤の使用量は、通常使用される範囲から選択することができ特に制限されない。還元剤として水素を使用する場合であれば、水素雰囲気下あるいは、水素と、例えばヘリウムや窒素などの反応に不活性な気体との混合ガスの雰囲気下に反応を行えばよい。   The amount of the reducing agent used can be selected from the range usually used and is not particularly limited. When hydrogen is used as the reducing agent, the reaction may be performed in a hydrogen atmosphere or a mixed gas atmosphere of hydrogen and a gas inert to the reaction such as helium or nitrogen.

[触媒]
触媒の存在下にテトロン酸の還元を行うことで、さらに効率よくβ−ヒドロキシ−γ−ブチロラクトンを製造することができる。
[catalyst]
By reducing tetronic acid in the presence of a catalyst, β-hydroxy-γ-butyrolactone can be produced more efficiently.

触媒としては、テトロン酸の還元を促進する種々の触媒をいずれも使用でき、特に制限されない。例えば、Pd、Pt、Rh、Ru等の貴金属又はこれらの貴金属元素を含有する化合物などの貴金属系触媒;Ni、Fe、Cu等の金属又はこれらの金属化合物を含有する卑金属系触媒が挙げられる。これらの触媒は、単独で又は二種以上混合して使用できる。これらの中で、Rh、Pd、Ni又はこれらの金属を含有する触媒が好ましい。なお、上記金属化合物には、酸化物や、各種錯体などが含まれる。   As the catalyst, any of various catalysts that promote the reduction of tetronic acid can be used and is not particularly limited. For example, a noble metal catalyst such as a noble metal such as Pd, Pt, Rh, Ru or a compound containing these noble metal elements; a base metal catalyst containing a metal such as Ni, Fe, Cu, or these metal compounds may be used. These catalysts can be used alone or in admixture of two or more. Among these, a catalyst containing Rh, Pd, Ni or these metals is preferable. The metal compound includes oxides and various complexes.

還元は、均一系で行ってもよく、固体触媒を使用して不均一系で行ってもよい。前記固体触媒には、貴金属系触媒を、例えば、シリカゲル、アルミナ、活性炭などの適宜な担持体に担持した貴金属系固体触媒;例えば、スポンジニッケルなどの、卑金属触媒の形状等に改良を加えることにより還元活性を高めたもの、Niなどの卑金属を適宜な担持体に担持した卑金属系固体触媒が含まれる。   The reduction may be performed in a homogeneous system or in a heterogeneous system using a solid catalyst. For the solid catalyst, a noble metal-based catalyst supported on an appropriate carrier such as silica gel, alumina, activated carbon, or the like; for example, by modifying the shape of a base metal catalyst such as sponge nickel A base metal solid catalyst in which a base metal such as Ni or the like is supported on an appropriate support is included.

触媒は、反応後に触媒をろ過等により反応液から簡単に除去でき、作業効率を向上できるため、固体触媒を用いるのが好ましい。   As the catalyst, it is preferable to use a solid catalyst because the catalyst can be easily removed from the reaction solution by filtration or the like after the reaction and work efficiency can be improved.

触媒の使用量は、テトロン酸1重量部に対して、例えば0.000001〜100重量部程度、好ましくは0.0001〜10重量部程度、更に好ましくは0.005〜0.5重量部(特に0.001〜0.5重量部程)である。なお、上記触媒の使用量は、触媒として担持型触媒を使用する場合は、担持型触媒の重量から担持体の重量を除いた重量である。   The amount of the catalyst used is, for example, about 0.000001 to 100 parts by weight, preferably about 0.0001 to 10 parts by weight, more preferably 0.005 to 0.5 parts by weight (particularly with respect to 1 part by weight of tetronic acid. 0.001 to 0.5 parts by weight). In addition, when using a supported catalyst as a catalyst, the usage-amount of the said catalyst is the weight remove | excluding the weight of the support body from the weight of the supported catalyst.

反応温度は、ラクトンの生成速度、原料テトロン酸や生成物(β−ヒドロキシ−γ−ブチロラクトン)の安定性などに応じて適宜選択できる。例えば、−30〜150℃、好ましくは−10〜100℃、特に好ましくは15〜40℃の範囲から選択できる。   The reaction temperature can be appropriately selected according to the production rate of the lactone, the stability of the raw material tetronic acid and the product (β-hydroxy-γ-butyrolactone), and the like. For example, it can be selected from the range of -30 to 150 ° C, preferably -10 to 100 ° C, particularly preferably 15 to 40 ° C.

反応は、常圧下、又は加圧下(例えば、0.1〜50MPa程度、好ましくは、0.1〜10MPa程度)で行うことが多い。また、操作上の理由により減圧下で反応してもよい。   The reaction is often carried out under normal pressure or under pressure (for example, about 0.1 to 50 MPa, preferably about 0.1 to 10 MPa). Alternatively, the reaction may be performed under reduced pressure for operational reasons.

反応は、溶媒の存在下又は非存在下で行うことができるが、通常溶媒の存在下で行う。溶媒としては、例えば、ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ジブチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサン、1,2−ジメトキシエタンなどのエーテル系溶媒;、アセトニトリル、ベンゾニトリルなどのニトリル類;例えば、ジメチルスルホキシドなどのスルホキシド系溶媒;スルホランなどのスルホラン類;酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチルなどのエステル系溶媒;γ−ブチロラクトンなどのラクトン類;ジメチルホルムアミドなどのアミド系溶媒;メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、n−ブタノール、s−ブタノール、t−ブタノールなどのアルコール系溶媒;ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、石油エーテルなどの飽和または不飽和炭化水素系溶媒;塩化メチレン、クロロホルム、1,2−ジクロロエタン、クロロベンゼン、ブロモベンゼンなどのハロゲン化炭化水素系溶媒;ポリエチレングリコール、シリコーンオイルなどの高沸点溶媒を使用できる。これらの中で、酢酸エステルなどのエステル系溶媒を特に好ましく使用できる。溶媒は単独でまたは2種以上混合して使用することができる。   The reaction can be carried out in the presence or absence of a solvent, but is usually carried out in the presence of a solvent. Examples of the solvent include ether solvents such as diethyl ether, diisopropyl ether, dibutyl ether, tetrahydrofuran, dioxane, and 1,2-dimethoxyethane; nitriles such as acetonitrile and benzonitrile; and sulfoxide solvents such as dimethyl sulfoxide. Sulfolanes such as sulfolane; ester solvents such as methyl acetate, ethyl acetate and butyl acetate; lactones such as γ-butyrolactone; amide solvents such as dimethylformamide; methanol, ethanol, propanol, isopropanol, n-butanol, s -Alcohol solvents such as butanol and t-butanol; saturated or unsaturated hydrocarbon solvents such as pentane, hexane, heptane, octane and petroleum ether; methylene chloride, chloroform , 1,2-dichloroethane, chlorobenzene, a halogenated hydrocarbon solvent such as bromobenzene, polyethylene glycol, a high boiling solvent, such as silicone oil can be used. Of these, ester solvents such as acetates can be particularly preferably used. A solvent can be used individually or in mixture of 2 or more types.

溶媒の使用量は、反応成分を溶解または分散可能であり、かつ経済性などを損なわない程度の量であれば特に制限されない。例えば、反応系に供給するテトロン酸100重量部に対して、1〜100000重量部、好ましくは1〜10000重量部程度の範囲から選択することができる。   The amount of the solvent used is not particularly limited as long as it can dissolve or disperse the reaction components and does not impair the economy. For example, it can be selected from a range of about 1 to 100,000 parts by weight, preferably about 1 to 10,000 parts by weight with respect to 100 parts by weight of tetronic acid supplied to the reaction system.

反応は、バッチ式、セミバッチ式、及び連続式のいずれの方法で行ってもよい。生成したβ−ヒドロキシ−γ−ブチロラクトンは、必要に応じて慣用の分離精製手段(中和、抽出、蒸留、精留、分子蒸留、晶析、再結晶、カラムクロマトグラフィーをもちいた分離など)により精製してもよい。   The reaction may be carried out by any of batch, semi-batch and continuous methods. The produced β-hydroxy-γ-butyrolactone can be separated by conventional separation and purification means (neutralization, extraction, distillation, rectification, molecular distillation, crystallization, recrystallization, separation using column chromatography, etc.) as necessary. It may be purified.

このようにして得られたβ−ヒドロキシ−γ−ブチロラクトンは、機能性材料、又は医薬若しくは農薬などの製造中間体として使用できる。特に、β−ヒドロキシ−γ−ブチロラクトン類のうち、環内エステル基の酸素原子と結合する炭素原子(ジヒドロフラン−2−オンの5位の炭素原子など)が無置換であるため、高機能性材料(側鎖を有しない線状高分子など)の原料として有用である。   The β-hydroxy-γ-butyrolactone thus obtained can be used as a functional material or a production intermediate for pharmaceuticals or agricultural chemicals. In particular, among β-hydroxy-γ-butyrolactones, the carbon atom bonded to the oxygen atom of the endocyclic ester group (such as the 5-position carbon atom of dihydrofuran-2-one) is unsubstituted, so that it has high functionality. It is useful as a raw material for materials (such as linear polymers having no side chain).

以下に、実施例に基づいて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例により何ら限定されるものではない。
なお、実施例で得られた化合物のNMRスペクトルは、500MHz、1H−NMRスペクトル測定装置(ブルッカー(Bruker)社製「AVANCE500」)を使用し、内部標準としてテトラメチルシラン(TMS)を用いて測定した。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on examples, but the present invention is not limited to these examples.
In addition, the NMR spectrum of the compound obtained in the Example was measured using a 500 MHz, 1 H-NMR spectrum measuring apparatus (“AVANCE 500” manufactured by Bruker) using tetramethylsilane (TMS) as an internal standard. It was measured.

(実施例1)(ロジウムアルミナ触媒によるβ−ヒドロキシ−γ−ブチロラクトンの製造)
容量50mlの2口フラスコにロジウムアルミナ触媒(エヌイーケムキャット製;商品名「5%Rhアルミナ」)0.05g、酢酸エチル(和光純薬製)9.06g、テトロン酸(東京化成製)1gを入れ、窒素置換後、水素風船を装着して系を水素雰囲気にした。室温で7.5時間撹拌した後、反応を停止し、反応混合液をろ過した。得られたろ液を減圧下、40℃で濃縮して、粗4−ヒドロキシ−ジヒドロフラン−2−オン(式(2)で表される化合物)0.83gを液体として得た。
上記粗4−ヒドロキシ−ジヒドロフラン−2−オンの1H−NMR分析を行ったところ、以下に示す結果が得られた。
4−ヒドロキシ−ジヒドロフラン−2−オンの収率は72モル%であり、主な副生成物はジヒドロフラン−2−オン(収率12モル%)であった。
4−ヒドロキシ−ジヒドロフラン−2−オンの1H−NMRスペクトル(CDCl3):δ 2.53(td,J=1.0,17.9Hz,1H),2.76(dd,J=17.9,6.1Hz,1H),4.30(d,J=10.3Hz,1H),4.42(dd,J=10.3,4.5Hz,1H),4.6−4.7(m,1H).
Example 1 (Production of β-hydroxy-γ-butyrolactone with rhodium alumina catalyst)
A 50 ml two-necked flask is charged with 0.05 g of rhodium alumina catalyst (manufactured by NE Chemcat; trade name “5% Rh alumina”), 9.06 g of ethyl acetate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries), and 1 g of tetronic acid (manufactured by Tokyo Chemical Industry). After purging with nitrogen, a hydrogen balloon was attached to bring the system into a hydrogen atmosphere. After stirring for 7.5 hours at room temperature, the reaction was stopped and the reaction mixture was filtered. The obtained filtrate was concentrated at 40 ° C. under reduced pressure to obtain 0.83 g of crude 4-hydroxy-dihydrofuran-2-one (compound represented by formula (2)) as a liquid.
When the 1 H-NMR analysis of the crude 4-hydroxy-dihydrofuran-2- one was performed, the following results were obtained.
The yield of 4-hydroxy-dihydrofuran-2-one was 72 mol%, and the main by-product was dihydrofuran-2-one (yield 12 mol%).
1 H-NMR spectrum (CDCl 3 ) of 4-hydroxy-dihydrofuran-2- one : δ 2.53 (td, J = 1.0, 17.9 Hz, 1H), 2.76 (dd, J = 17 .9, 6.1 Hz, 1H), 4.30 (d, J = 10.3 Hz, 1H), 4.42 (dd, J = 10.3, 4.5 Hz, 1H), 4.6-4. 7 (m, 1H).

(実施例2)(パラジウムカーボン触媒によるβ−ヒドロキシ−γ−ブチロラクトンの製造)
ロジウムアルミナ触媒に代えて、10%パラジウムカーボン触媒(エヌイーケムキャット製;商品名「PE、50%含水品」)0.105gを使用した以外は、実施例1と同様の操作を行い、粗4−ヒドロキシ−ジヒドロフラン−2−オン(式(2)で表される化合物)を、テトロン酸との混合物として得た。
4−ヒドロキシ−ジヒドロフラン−2−オンの収率は2.1モル%であった。
Example 2 (Production of β-hydroxy-γ-butyrolactone with palladium carbon catalyst)
In place of the rhodium alumina catalyst, the same operation as in Example 1 was carried out except that 0.105 g of a 10% palladium carbon catalyst (manufactured by NE Chemcat; trade name “PE, 50% water-containing product”) was used. Hydroxy-dihydrofuran-2-one (compound represented by formula (2)) was obtained as a mixture with tetronic acid.
The yield of 4-hydroxy-dihydrofuran-2-one was 2.1 mol%.

(実施例3)(ニッケル触媒によるβ−ヒドロキシ−γ−ブチロラクトンの製造)
ロジウムアルミナ触媒に代えて、スポンジニッケル触媒(川研ファインケミカル製;商品名「NDHT90−M])0.12gを使用した以外は、実施例1と同様の操作を行い、粗4−ヒドロキシ−ジヒドロフラン−2−オン(式(2)で表される化合物)を、テトロン酸との混合物として得た。
4−ヒドロキシ−ジヒドロフラン−2−オンの収率は0.40モル%であった。
Example 3 (Production of β-hydroxy-γ-butyrolactone with nickel catalyst)
A crude 4-hydroxy-dihydrofuran was prepared in the same manner as in Example 1 except that 0.12 g of a sponge nickel catalyst (manufactured by Kawaken Fine Chemicals; trade name “NDHT90-M”) was used instead of the rhodium alumina catalyst. 2-one (compound represented by formula (2)) was obtained as a mixture with tetronic acid.
The yield of 4-hydroxy-dihydrofuran-2-one was 0.40 mol%.

(実施例4)(ニッケル触媒によるβ−ヒドロキシ−γ−ブチロラクトンの製造)
容量100mlの三角フラスコに、水20ml、水酸化ナトリウム4.5gを加え、そこに、Ni/Al合金(川研ファインケミカル製;ND型)1.00gを加えて、100℃の湯浴で45分間展開させた。その後、水で5回、テトラヒドロフラン(THF)で1回洗浄した。
このようにして調製したニッケル触媒にTHFを加え、合計1.2gのスラリーとし、さらにテトロン酸100mg、THF2.0mlを加えて、5MPaの水素下、80℃で5時間反応させた。その後、系を室温、常圧に戻し、濾過、濃縮して、粗4−ヒドロキシ−ジヒドロフラン−2−オン(式(2)で表される化合物)を得た。テトロン酸の転化率は90%であり、反応の選択率は90%であった。
Example 4 (Production of β-hydroxy-γ-butyrolactone with nickel catalyst)
Add 20 ml of water and 4.5 g of sodium hydroxide to an Erlenmeyer flask with a capacity of 100 ml, add 1.00 g of Ni / Al alloy (manufactured by Kawaken Fine Chemicals; ND type), and then in a 100 ° C. hot water bath for 45 minutes. Expanded. Thereafter, it was washed 5 times with water and once with tetrahydrofuran (THF).
THF was added to the nickel catalyst thus prepared to make a total slurry of 1.2 g, 100 mg of tetronic acid and 2.0 ml of THF were further added, and the reaction was carried out at 80 ° C. for 5 hours under 5 MPa hydrogen. Thereafter, the system was returned to room temperature and normal pressure, filtered and concentrated to obtain crude 4-hydroxy-dihydrofuran-2-one (compound represented by formula (2)). Tetronic acid conversion was 90% and reaction selectivity was 90%.

(実施例5)(パラジウムカーボン触媒によるβ−ヒドロキシ−γ−ブチロラクトンの製造)
テトロン酸50mg、パラジウムカーボン触媒(エヌイーケムキャット製)50mg、テトラヒドロフラン(THF)2.0mlを、5MPaの水素下、50℃で5時間反応させた。その後、系を室温、常圧に戻し、濾過、濃縮して、粗4−ヒドロキシ−ジヒドロフラン−2−オン(式(2)で表される化合物)を得た。テトロン酸の転化率は50%であり、反応の選択率は90%であった。
Example 5 (Production of β-hydroxy-γ-butyrolactone with palladium carbon catalyst)
Tetronic acid 50 mg, palladium carbon catalyst (manufactured by NE Chemcat) 50 mg, and tetrahydrofuran (THF) 2.0 ml were reacted at 50 ° C. for 5 hours under 5 MPa hydrogen. Thereafter, the system was returned to room temperature and normal pressure, filtered and concentrated to obtain crude 4-hydroxy-dihydrofuran-2-one (compound represented by formula (2)). Tetronic acid conversion was 50% and reaction selectivity was 90%.

Claims (4)

下記式(1)で表されるテトロン酸
Figure 2009256316
を、還元することにより下記式(2)
Figure 2009256316
で表されるβ−ヒドロキシ−γ−ブチロラクトンを得る、β−ヒドロキシ−γ−ブチロラクトンの製造方法。
Tetronic acid represented by the following formula (1)
Figure 2009256316
By reducing the following formula (2)
Figure 2009256316
The manufacturing method of (beta) -hydroxy-gamma-butyrolactone which obtains (beta) -hydroxy-gamma-butyrolactone represented by these.
還元剤として水素を用いる請求項1記載のβ−ヒドロキシ−γ−ブチロラクトンの製造方法。   The method for producing β-hydroxy-γ-butyrolactone according to claim 1, wherein hydrogen is used as a reducing agent. 触媒の存在下に還元を行う請求項1又は2記載のβ−ヒドロキシ−γ−ブチロラクトンの製造方法。   The method for producing β-hydroxy-γ-butyrolactone according to claim 1 or 2, wherein the reduction is performed in the presence of a catalyst. 触媒が固体触媒である請求項3記載のβ−ヒドロキシ−γ−ブチロラクトンの製造方法。   The method for producing β-hydroxy-γ-butyrolactone according to claim 3, wherein the catalyst is a solid catalyst.
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