JP2011236134A - Method for producing ester - Google Patents

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Shinya Sahara
伸哉 佐原
Mitsuru Ono
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for industrially producing esters usable for fine chemical intermediates, semiconductor resist polymer intermediates, and the like.SOLUTION: In the method for producing esters by transesterification reaction between a raw material ester and a raw material alcohol, a β-diketone iron complex is used as a catalyst. A compound represented by general formula (1) is used for the β-diketone iron complex. In the formula: Rand Rare the same or different and each a hydrocarbon group which may have a substituent; Ris a hydrogen atom or a hydrocarbon group which may have a substituent; R, R, and Rmay be linked mutually to form a ring or connected to a polymer chain; L is an m-valent anion or a ligand; m and n are each an integer of 0 or more; p is an integer of 1 or more; and q is an integer of 0 or more.

Description

本発明は、医薬、農薬、高分子材料、機能材料、電子材料などのファインケミカル中間体及び半導体レジストポリマーの中間体等として有用なエステル類、とりわけ(メタ)アクリル酸エステル類の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for producing esters, particularly (meth) acrylic acid esters, which are useful as fine chemical intermediates such as pharmaceuticals, agricultural chemicals, polymer materials, functional materials and electronic materials, and semiconductor resist polymer intermediates.

従来、カルボン酸やその誘導体からのエステルの製造方法としては、カルボン酸とアルコールとを脱水縮合させる方法、酸ハライドまたは酸無水物とアルコールとを反応させる方法が知られている。しかし、脱水縮合法は、触媒として酸を用いる場合には、系が酸性となるため、酸に敏感な化合物には適用できない。一方、カルルボジイミド等の縮合剤を用いる場合には、系は中性となるが、縮合剤が高価なため、工業的な実施の場合には不利となる。また、酸ハライドまたは酸無水物法においては、ハロゲン酸、カルボン酸やその塩が副生する。従って、酸や塩基に敏感な化合物に対してはやはり適用が困難である。   Conventionally, as a method for producing an ester from a carboxylic acid or a derivative thereof, a method of dehydrating condensation of a carboxylic acid and an alcohol, or a method of reacting an acid halide or acid anhydride with an alcohol is known. However, the dehydration condensation method cannot be applied to an acid-sensitive compound because the system becomes acidic when an acid is used as a catalyst. On the other hand, when a condensing agent such as carbodiimide is used, the system is neutral. However, since the condensing agent is expensive, it is disadvantageous for industrial implementation. In the acid halide or acid anhydride method, a halogen acid, a carboxylic acid or a salt thereof is by-produced. Therefore, it is still difficult to apply to compounds sensitive to acids and bases.

これらの課題を解決するため、系が比較的中性に近いエステル交換法は有効である。エステル交換反応においては、硫酸、パラトルエンスルホン酸等の酸や、アルカリ金属アルコキシドのような塩基を使用する場合もあるが、この場合には先の方法と同様、酸または塩基に敏感な化合物には適用できない。代表的な中性に近い触媒は、チタンテトラアルコキシド、例えばチタンテトライソプロポキシドである。しかし、この触媒は、水分の影響を受けて失活し易いため、未だ改善の余地がある。   In order to solve these problems, a transesterification method in which the system is relatively neutral is effective. In the transesterification reaction, an acid such as sulfuric acid or paratoluenesulfonic acid or a base such as an alkali metal alkoxide may be used. In this case, as in the previous method, a compound sensitive to an acid or a base is used. Is not applicable. A typical near neutral catalyst is titanium tetraalkoxide, such as titanium tetraisopropoxide. However, since this catalyst is easily deactivated due to the influence of moisture, there is still room for improvement.

この欠点を克服するために、いくつかの技術が提案されている。例えば、エステル交換反応触媒として、ジルコニウムのβ−ジケトンキレート化合物、カルシウムのβ−ジケトンキレート化合物、ハフニウムのβ−ジケトンキレート化合物が有効であることが報告されている(特許文献1〜3参照)。しかし、ジルコニウムやハフニウムは、比較的高価な金属種であり、工業スケールでの実施に有利な方法とは言い難い。また、カルシウムは塩基性であるため、塩基に敏感な化合物には適用できない。   Several techniques have been proposed to overcome this drawback. For example, it has been reported that a β-diketone chelate compound of zirconium, a β-diketone chelate compound of calcium, and a β-diketone chelate compound of hafnium are effective as a transesterification reaction catalyst (see Patent Documents 1 to 3). However, zirconium and hafnium are relatively expensive metal species, and are hardly said to be advantageous for implementation on an industrial scale. Moreover, since calcium is basic, it cannot be applied to compounds sensitive to bases.

一方、特許文献4、特許文献5には、スズまたはチタンを含む化合物を触媒として用いて、また、特許文献6には、生体触媒を用いて、エステル交換法により(メタ)アクリル酸エステルを製造する方法が開示されている。これらの方法により、例えば、(メタ)アクリル酸エステルと4−ヒドロキシ−ジヒドロフラン−2−オンから5−オキソオキソラン−3−イル=(メタ)アクリレートを製造することができる。しかしながら、スズまたはチタンを含む化合物は水に敏感であることの課題が解決されていない。生体触媒は、水に対して安定だが、入手が必ずしも容易とはいえず、工業的な実施に対して有利とはいえない。   On the other hand, Patent Document 4 and Patent Document 5 use a compound containing tin or titanium as a catalyst, and Patent Document 6 uses a biocatalyst to produce a (meth) acrylic ester by a transesterification method. A method is disclosed. By these methods, for example, 5-oxooxolan-3-yl = (meth) acrylate can be produced from (meth) acrylic acid ester and 4-hydroxy-dihydrofuran-2-one. However, the problem that the compound containing tin or titanium is sensitive to water has not been solved. Biocatalysts are stable to water, but are not always readily available and are not advantageous for industrial practice.

特公昭59−38935号公報Japanese Patent Publication No.59-38935 特公昭60−3293号公報Japanese Patent Publication No. 60-3293 特開平4−217641号公報Japanese Patent Laid-Open No. 4-217461 特開2001−247513号公報JP 2001-247513 A 特許3989265号公報Japanese Patent No. 3989265 国際公開第03/025194号パンフレットInternational Publication No. 03/025194 Pamphlet

本発明の目的は、医薬、農薬、高分子材料、機能材料、電子材料などのファインケミカル中間体及び半導体レジストポリマーの中間体等として有用なエステル類、とりわけ(メタ)アクリル酸エステル類を工業的に効率よく製造できる方法を提供することにある。   The object of the present invention is to industrially produce esters, particularly (meth) acrylic esters, useful as fine chemical intermediates such as pharmaceuticals, agricultural chemicals, polymer materials, functional materials, electronic materials, and semiconductor resist polymer intermediates. An object of the present invention is to provide a method that can be efficiently manufactured.

本発明者らは、上記目的を達成するため鋭意検討した結果、鉄のβ−ジケトン錯体がエステル交換反応、とりわけ(メタ)アクリル酸エステルを原料とするエステル交換反応の触媒として極めて優れていることを見出した。本発明はこれらの知見に基づき、さらに研究を重ねて完成したものである。   As a result of intensive studies to achieve the above object, the present inventors have found that the β-diketone complex of iron is extremely excellent as a catalyst for transesterification, particularly transesterification using (meth) acrylic acid ester as a raw material. I found. The present invention has been completed based on these findings and further research.

すなわち、本発明は、原料エステルと原料アルコールとのエステル交換反応によりエステルを製造する方法において、触媒として鉄のβ−ジケトン錯体を用いることを特徴とするエステルの製造方法を提供する。   That is, the present invention provides a method for producing an ester characterized in that an iron β-diketone complex is used as a catalyst in a method for producing an ester by a transesterification reaction between a raw material ester and a raw material alcohol.

前記鉄のβ−ジケトン錯体として、下記式(1)

Figure 2011236134
(式中、R1、R3は、同一又は異なって、置換基を有していてもよい炭化水素基を示し、R2は水素原子又は置換基を有していてもよい炭化水素基を示す。R1、R2、R3は、それぞれ互いに結合して環を形成していてもよく、高分子鎖に結合していてもよい。Lはm価のアニオン又は配位子を示す。m、nは、それぞれ0以上の整数、pは1以上の整数、qは0以上の整数を示す。p、qがそれぞれ2以上の場合、複数個の括弧内の化合物又はイオンは、それぞれ同一であっても異なっていてもよい)
で表される化合物を使用できる。鉄のβ−ジケトン錯体としては、鉄の2,4−ペンタンジオン錯体が好ましい。 As the β-diketone complex of iron, the following formula (1)
Figure 2011236134
(Wherein R 1 and R 3 are the same or different and each represents a hydrocarbon group which may have a substituent, and R 2 represents a hydrogen atom or a hydrocarbon group which may have a substituent. R 1 , R 2 and R 3 may be bonded to each other to form a ring or may be bonded to a polymer chain, and L represents an m-valent anion or ligand. m and n are each an integer of 0 or more, p is an integer of 1 or more, and q is an integer of 0 or more, and when p and q are each 2 or more, a plurality of compounds or ions in parentheses are the same. Or it may be different)
The compound represented by these can be used. The iron β-diketone complex is preferably an iron 2,4-pentanedione complex.

前記製造方法において、原料エステルとして(メタ)アクリル酸エステルを用いて、原料アルコールに対応する(メタ)アクリル酸エステルを製造してもよい。また、原料アルコールとして環式骨格を有するアルコールを用いて、環式骨格を有するエステルを製造してもよい。   In the said manufacturing method, you may manufacture the (meth) acrylic acid ester corresponding to raw material alcohol, using (meth) acrylic acid ester as raw material ester. Moreover, you may manufacture ester which has cyclic skeleton using alcohol which has cyclic skeleton as raw material alcohol.

また、(メタ)アクリル酸エステルと4−ヒドロキシ−ジヒドロフラン−2−オンとを反応させて、5−オキソオキソラン−3−イル=(メタ)アクリレートを製造してもよい。   Alternatively, (meth) acrylic acid ester and 4-hydroxy-dihydrofuran-2-one may be reacted to produce 5-oxooxolan-3-yl = (meth) acrylate.

本発明によれば、触媒として鉄のβ−ジケトン錯体を用いるため、酸または塩基に敏感な化合物に対しても適用できるとともに、水により失活しにくいため、広範なエステルを簡便な装置を用いて効率よく製造することができる。また、触媒が安価で入手容易であるため、エステルを工業スケールで製造するのに極めて有利である。   According to the present invention, since a β-diketone complex of iron is used as a catalyst, it can be applied to a compound sensitive to an acid or a base and is not easily deactivated by water. And can be manufactured efficiently. In addition, since the catalyst is inexpensive and readily available, it is extremely advantageous for producing esters on an industrial scale.

本発明は、原料エステルと原料アルコールとのエステル交換反応により目的のエステルを製造する方法において、触媒として鉄のβ−ジケトン錯体を用いることを特徴とする。
エステル交換反応は下記式(2)で示される。
aCOORb+RcOH→RaCOORc+RbOH (2)
上記式(2)において、RaCOORbは原料エステル、RcOHは原料アルコール、RaCOORcは目的エステル、RbOHは副生アルコールを示す。Raは水素原子又は有機基(炭化水素基、複素環式基、これらが2以上結合した基等)を示す。Rb、Rcは、隣接する酸素原子との結合部位に炭素原子を有する有機基(炭化水素基、複素環式基、これらが2以上結合した基等)を示す。
The present invention is characterized in that an iron β-diketone complex is used as a catalyst in a method for producing a target ester by a transesterification reaction between a raw material ester and a raw material alcohol.
The transesterification reaction is represented by the following formula (2).
R a COOR b + R c OH → R a COOR c + R b OH (2)
In the above formula (2), R a COOR b represents a raw material ester, R c OH represents a raw material alcohol, R a COOR c represents a target ester, and R b OH represents a by-product alcohol. R a represents a hydrogen atom or an organic group (a hydrocarbon group, a heterocyclic group, a group in which two or more of these are bonded, or the like). R b and R c each represents an organic group having a carbon atom at a bonding site with an adjacent oxygen atom (hydrocarbon group, heterocyclic group, group in which two or more of these are bonded, or the like).

[原料エステル]
本発明において、原料として用いられるエステルとして、カルボン酸部位[上記式(2)におけるRaCOに相当]が目的化合物であるエステルのカルボン酸部位と同一であるカルボン酸エステルを使用する。
[Raw material ester]
In the present invention, a carboxylic acid ester having a carboxylic acid moiety [corresponding to R a CO in the above formula (2)] identical to the carboxylic acid moiety of the target compound is used as the ester used as a raw material.

カルボン酸エステルのカルボン酸部位の炭素数は、例えば、1〜30、好ましくは1〜20、さらに好ましくは3〜20(例えば3〜10)程度である。カルボン酸エステルのアルコール部位の炭素数としては、当該カルボン酸エステルの入手容易性、エステル交換反応後の副生アルコールの分離容易性等の点から、1〜8(特に1〜4)程度であるのが好ましい。また、エステル交換により副生するアルコール(原料エステルのアルコール部位に相当するアルコール)は、分離容易性の観点から、原料アルコールよりも低沸点又は低分子量であるのが望ましい。カルボン酸エステル全体の炭素数は、例えば、2〜40、好ましくは2〜25、さらに好ましくは4〜20(例えば4〜15)程度である。   Carbon number of the carboxylic acid site | part of carboxylic acid ester is 1-30, for example, Preferably it is 1-20, More preferably, it is about 3-20 (for example, 3-10) grade. The number of carbon atoms in the alcohol moiety of the carboxylic acid ester is about 1 to 8 (especially 1 to 4) in terms of the availability of the carboxylic acid ester and the ease of separation of the by-product alcohol after the transesterification reaction. Is preferred. Moreover, it is desirable that the alcohol by-produced by transesterification (alcohol corresponding to the alcohol portion of the raw material ester) has a lower boiling point or lower molecular weight than the raw material alcohol from the viewpoint of ease of separation. Carbon number of the whole carboxylic acid ester is 2-40, for example, Preferably it is 2-25, More preferably, it is about 4-20 (for example, 4-15).

カルボン酸エステルには、脂肪族カルボン酸エステル、脂環式カルボン酸エステル、芳香族カルボン酸エステル、複素環カルボン酸エステル等が含まれる。カルボン酸エステルはモノカルボン酸エステルであってもよく、ジカルボン酸エステル等の多価カルボン酸エステルであってもよい。   Examples of the carboxylic acid ester include aliphatic carboxylic acid esters, alicyclic carboxylic acid esters, aromatic carboxylic acid esters, and heterocyclic carboxylic acid esters. The carboxylic acid ester may be a monocarboxylic acid ester or a polyvalent carboxylic acid ester such as a dicarboxylic acid ester.

脂肪族カルボン酸エステルとしては、例えば、ギ酸エステル、酢酸エステル、プロピオン酸エステル、酪酸エステル、イソ酪酸エステル、ペンタン酸エステル、ヘキサン酸エステル、ヘプタン酸エステル、オクタン酸エステル、デカン酸エステル、ドデカン酸エステル、テトラデカン酸エステル、ヘキサデカン酸エステル、オクタデカン酸エステル、シュウ酸ジエステル、マロン酸ジエステル、コハク酸ジエステル、グルタル酸ジエステル、アジピン酸ジエステル、スベリン酸ジエステル、セバシン酸ジエステル等の炭素数1〜40程度の飽和脂肪族カルボン酸のエステル;アクリル酸エステル、メタクリル酸エステル、クロトン酸エステル、オレイン酸エステル、マレイン酸ジエステル、フマル酸ジエステル等の炭素数3〜40程度の不飽和脂肪族カルボン酸のエステルなどが挙げられる。   Examples of the aliphatic carboxylic acid ester include formic acid ester, acetic acid ester, propionic acid ester, butyric acid ester, isobutyric acid ester, pentanoic acid ester, hexanoic acid ester, heptanoic acid ester, octanoic acid ester, decanoic acid ester, and dodecanoic acid ester. Saturation of about 1 to 40 carbon atoms such as tetradecanoic acid ester, hexadecanoic acid ester, octadecanoic acid ester, oxalic acid diester, malonic acid diester, succinic acid diester, glutaric acid diester, adipic acid diester, suberic acid diester, sebacic acid diester Aliphatic carboxylic acid esters; acrylic acid esters, methacrylic acid esters, crotonic acid esters, oleic acid esters, maleic acid diesters, fumaric acid diesters, etc. An ester of an aliphatic carboxylic acid.

脂環式カルボン酸エステルとしては、例えば、シクロペンタンカルボン酸エステル、シクロヘキサンカルボン酸エステル、アダマンタンカルボン酸エステル等の炭素数4〜40程度の脂環式カルボン酸のエステルなどが挙げられる。   Examples of the alicyclic carboxylic acid ester include esters of alicyclic carboxylic acid having about 4 to 40 carbon atoms such as cyclopentane carboxylic acid ester, cyclohexane carboxylic acid ester, and adamantane carboxylic acid ester.

芳香族カルボン酸エステルとしては、例えば、安息香酸エステル、トルイル酸エステル、p−クロロ安息香酸エステル、p−メトキシ安息香酸エステル、フタル酸ジエステル、イソフタル酸ジエステル、テレフタル酸ジエステル、桂皮酸エステルなどの炭素数7〜40程度の芳香族カルボン酸のエステルなどが挙げられる。   Examples of the aromatic carboxylic acid ester include carbons such as benzoic acid ester, toluic acid ester, p-chlorobenzoic acid ester, p-methoxybenzoic acid ester, phthalic acid diester, isophthalic acid diester, terephthalic acid diester, and cinnamic acid ester. Examples include esters of aromatic carboxylic acids having a number of about 7 to 40.

複素環カルボン酸エステルとしては、ニコチン酸エステル、イソニコチン酸エステル、フランカルボン酸エステル、チオフェンカルボン酸エステルなどの窒素原子、酸素原子及び硫黄原子から選択された少なくとも1種の複素原子を含む複素環を有する炭素数4〜40程度の複素環カルボン酸エステルなどが挙げられる。   As the heterocyclic carboxylic acid ester, a heterocyclic ring containing at least one hetero atom selected from nitrogen atom, oxygen atom and sulfur atom such as nicotinic acid ester, isonicotinic acid ester, furan carboxylic acid ester and thiophene carboxylic acid ester And a heterocyclic carboxylic acid ester having about 4 to 40 carbon atoms.

本発明は、原料エステルとして、カルボン酸部位にエチレン性二重結合を有する不飽和カルボン酸エステル、とりわけ(メタ)アクリル酸エステルを用いる場合に特に有用である。   The present invention is particularly useful when an unsaturated carboxylic acid ester having an ethylenic double bond at the carboxylic acid site, particularly a (meth) acrylic acid ester, is used as the raw material ester.

原料として用いるカルボン酸エステルのアルコール部位[上記式(2)におけるORbに相当]は特に限定されない。例えば、カルボン酸エステルとして、メチルエステル、エチルエステル、プロピルエステル、イソプロピルエステル、ブチルエステル、イソブチルエステル、s−ブチルエステル、t−ブチルエステル、アミルエステル、イソアミルエステル、t−アミルエステル、ヘキシルエステル、オクチルエステル等アルキルエステル;ビニルエステル、アリルエステル、イソプロペニルエステル等のアルケニルエステル;シクロペンチルエステル、シクロヘキシルエステル等のシクロアルキルエステル;フェニルエステル等のアリールエステル;ベンジルエステル等のアラルキルエステルなどが挙げられる。 The alcohol moiety of the carboxylic acid ester used as a raw material [corresponding to OR b in the above formula (2)] is not particularly limited. For example, as carboxylic acid ester, methyl ester, ethyl ester, propyl ester, isopropyl ester, butyl ester, isobutyl ester, s-butyl ester, t-butyl ester, amyl ester, isoamyl ester, t-amyl ester, hexyl ester, octyl Examples include alkyl esters such as esters; alkenyl esters such as vinyl esters, allyl esters, and isopropenyl esters; cycloalkyl esters such as cyclopentyl esters and cyclohexyl esters; aryl esters such as phenyl esters; and aralkyl esters such as benzyl esters.

カルボン酸エステルとしては、炭素数1〜8(特に1〜4)の直鎖状又は分岐鎖状のアルキルエステル、及び炭素数2〜8(特に2〜4)の直鎖状又は分岐鎖状のアルケニルエステルが好ましい。   As the carboxylic acid ester, a linear or branched alkyl ester having 1 to 8 carbon atoms (especially 1 to 4 carbon atoms) and a linear or branched alkyl ester having 2 to 8 carbon atoms (especially 2 to 4 carbon atoms). Alkenyl esters are preferred.

本発明において、原料エステルとして、特に、不飽和カルボン酸C1-8アルキルエステル又はC2-8アルケニルエステルが好ましく、なかでも、(メタ)アクリル酸C1-8アルキルエステル又はC2-8アルケニルエステルが好ましい。 In the present invention, as the raw material ester, an unsaturated carboxylic acid C 1-8 alkyl ester or C 2-8 alkenyl ester is particularly preferable. Among them, (meth) acrylic acid C 1-8 alkyl ester or C 2-8 alkenyl is preferable. Esters are preferred.

[原料アルコール]
本発明において、原料として用いられるアルコールとしては、特に限定されず、広範なアルコールを使用でき、第1級アルコール、第2級アルコール、第3級アルコールのいずれであってもよい。また、原料アルコールは1価アルコール、2価アルコール、3価以上の多価アルコールのいずれであってもよい。原料アルコールとして、嵩高い基を有するアルコール、例えば環式骨格を有するアルコールや第3級アルコールを用いても、反応は円滑に進行する。原料アルコールの炭素数は、例えば、2〜30、好ましくは3〜25、さらに好ましくは4〜20程度である。
[Raw alcohol]
In this invention, it does not specifically limit as alcohol used as a raw material, A wide alcohol can be used and any of a primary alcohol, a secondary alcohol, and a tertiary alcohol may be sufficient. The raw material alcohol may be any of monohydric alcohol, dihydric alcohol, and trihydric or higher polyhydric alcohol. Even when an alcohol having a bulky group, such as an alcohol having a cyclic skeleton or a tertiary alcohol, is used as the raw material alcohol, the reaction proceeds smoothly. Carbon number of raw material alcohol is 2-30, for example, Preferably it is 3-25, More preferably, it is about 4-20.

原料アルコールは、炭素骨格に、水酸基以外の置換基(官能基)を有していてもよい。該置換基としては、反応を損なわないものであればよく、例えば、ハロゲン原子(臭素、塩素、フッ素原子など)、アルコキシ基(メトキシ、エトキシ、プロポキシ基等のC1-10アルコキシ基など)、保護基で保護されたヒドロキシル基、メルカプト基、アルキルチオ基(メチルチオ、エチルチオ、プロピルチオ基等のC1-10アルキルチオ基など)、アルコキシカルボニル基(メトキシカルボニル、エトキシカルボニル、プロポキシカルボニル基等のC1-10アルコキシ−カルボニル基など)、アシル基(アセチル、プロピオニル基等のC1-10アシル基など)、置換又は無置換アミノ基(アミノ基;メチルアミノ、ジメチルアミノ、エチルアミノ、ジエチルアミノ、プロピルアミノ、ジプロピルアミノ基等のモノ又はジC1-6アルキル置換アミノ基;1−ピロリジニル、ピペリジノ、モルホリノ基等の環状アミノ基など)、保護基で保護されたアミノ基、カルボキシル基、シアノ基、ニトロ基、スルホン酸基、スルホン酸エステル基などが挙げられる。前記保護基で保護されたヒドロキシル基における保護基としては、有機合成の分野で慣用の保護基、例えば、アラルキル基(例えば、ベンジル基など)、置換メチル基(例えば、メトキシメチル、メトキシチオメチル、ベンジルオキシメチル、t−ブトキシメチル、2−メトキシエトキシメチル基など)、置換エチル基(例えば、1−エトキシエチル、1−メチル−1−メトキシエチルなど)、アシル基(例えば、ホルミル、アセチル、プロピオニル、ブチリル、イソブチリル、バレリル、ピバロイル基などのC1-6脂肪族アシル基;アセトアセチル基;ベンゾイル、ナフトイル基などの芳香族アシル基など)、アルコキシカルボニル基(例えば、メトキシカルボニル、エトキシカルボニル、t−ブトキシカルボニル基などのC1-4アルコキシカルボニル基など)、アラルキルオキシカルボニル基(例えば、ベンジルオキシカルボニル基、p−メトキシベンジルオキシカルボニル基など)などが例示できる。保護基で保護されたアミノ基における保護基としては、前記ヒドロキシル基の保護基として例示した、アラルキル基、アシル基、アルコキシカルボニル基、アラルキルオキシカルボニル基などが挙げられる。 The raw material alcohol may have a substituent (functional group) other than a hydroxyl group on the carbon skeleton. The substituent is not particularly limited as long as it does not impair the reaction. For example, a halogen atom (bromine, chlorine, fluorine atom, etc.), an alkoxy group (C 1-10 alkoxy group such as methoxy, ethoxy, propoxy group, etc.), Hydroxyl groups protected with protecting groups, mercapto groups, alkylthio groups (C 1-10 alkylthio groups such as methylthio, ethylthio, propylthio groups, etc.), alkoxycarbonyl groups (C 1- such as methoxycarbonyl, ethoxycarbonyl, propoxycarbonyl groups, etc.) 10 alkoxy-carbonyl group), acyl group (C 1-10 acyl group such as acetyl, propionyl group, etc.), substituted or unsubstituted amino group (amino group; methylamino, dimethylamino, ethylamino, diethylamino, propylamino, mono- or di-C 1-6 alkyl-substituted amino groups such as di-propylamino group 1-pyrrolidinyl, piperidino, and cyclic amino groups such as morpholino group), an amino group protected by a protective group, a carboxyl group, a cyano group, a nitro group, a sulfonic acid group, a sulfonic acid ester group. Examples of the protecting group in the hydroxyl group protected by the protecting group include a protecting group commonly used in the field of organic synthesis, such as an aralkyl group (for example, benzyl group), a substituted methyl group (for example, methoxymethyl, methoxythiomethyl, Benzyloxymethyl, t-butoxymethyl, 2-methoxyethoxymethyl group, etc.), substituted ethyl groups (eg 1-ethoxyethyl, 1-methyl-1-methoxyethyl etc.), acyl groups (eg formyl, acetyl, propionyl) C 1-6 aliphatic acyl groups such as butyryl, isobutyryl, valeryl and pivaloyl groups; acetoacetyl groups; aromatic acyl groups such as benzoyl and naphthoyl groups], alkoxycarbonyl groups (for example, methoxycarbonyl, ethoxycarbonyl, t - C 1-4 alkoxy such as butoxycarbonyl group Etc. carbonyl group), an aralkyloxycarbonyl group (e.g., benzyloxycarbonyl group, etc. p- methoxybenzyloxycarbonyl group), and others. Examples of the protecting group in the amino group protected by the protecting group include the aralkyl group, acyl group, alkoxycarbonyl group, and aralkyloxycarbonyl group exemplified as the protecting group for the hydroxyl group.

また、原料アルコールは分子内に1又は2以上の環式骨格を有していてもよい。該環式骨格を構成する「環」には、単環又は多環の非芳香族性又は芳香族性環が含まれる。単環の非芳香族性環としては、例えば、シクロペンタン環、シクロヘキサン環、シクロオクタン環、シクロデカン環などの3〜15員程度のシクロアルカン環;シクロペンテン環、シクロヘキセン環等の3〜15員程度のシクロアルケン環;オキシラン環、オキセタン環、オキソラン環(テトラヒドロフラン環)、オキサン環、オキセパン環、ピロリジン環、ピペリジン環、モルホリン環、チオラン環などの3〜15員程度の非芳香族性複素環(例えば、酸素原子、窒素原子、硫黄原子から選択された少なくとも1種のヘテロ原子を有する非芳香族性複素環等)などが挙げられる。多環の非芳香族性環としては、例えば、アダマンタン環;ノルボルナン環、ノルボルネン環、ボルナン環、イソボルナン環、トリシクロ[5.2.1.02,6]デカン環、テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカン環等のノルボルナン環又はノルボルネン環を含む環;パーヒドロインデン環、デカリン環(パーヒドロナフタレン環)、パーヒドロフルオレン環(トリシクロ[7.4.0.03,8]トリデカン環)、パーヒドロアントラセン環などの多環の芳香族縮合環が水素添加された環(好ましくは完全水素添加された環);トリシクロ[4.2.2.12,5]ウンデカン環などの2環系、3環系、4環系などの橋架け炭素環(例えば、炭素数6〜20程度の橋架け炭素環)などが挙げられる。単環又は多環の芳香族環としては、ベンゼン環、ナフタレン環、ピリジン環、キノリン環等の芳香族性炭素環、芳香族性複素環(例えば、酸素原子、窒素原子、硫黄原子から選択された少なくとも1種のヘテロ原子を有する芳香族性複素環等)が挙げられる。 Moreover, the raw material alcohol may have 1 or 2 or more cyclic skeletons in the molecule. The “ring” constituting the cyclic skeleton includes a monocyclic or polycyclic non-aromatic or aromatic ring. As the monocyclic non-aromatic ring, for example, about 3 to 15-membered cycloalkane ring such as cyclopentane ring, cyclohexane ring, cyclooctane ring and cyclodecane ring; about 3 to 15 member such as cyclopentene ring and cyclohexene ring A non-aromatic heterocyclic ring having about 3 to 15 members such as an oxirane ring, an oxetane ring, an oxolane ring (tetrahydrofuran ring), an oxane ring, an oxepane ring, a pyrrolidine ring, a piperidine ring, a morpholine ring and a thiolane ring. For example, a non-aromatic heterocyclic ring having at least one hetero atom selected from an oxygen atom, a nitrogen atom, and a sulfur atom). Examples of the polycyclic non-aromatic ring include an adamantane ring; a norbornane ring, a norbornene ring, a bornane ring, an isobornane ring, a tricyclo [5.2.1.0 2,6 ] decane ring, and a tetracyclo [4.4. 0.1 2,5 . 1,7,10 ] ring containing norbornane ring or norbornene ring such as dodecane ring; perhydroindene ring, decalin ring (perhydronaphthalene ring), perhydrofluorene ring (tricyclo [7.4.0.0 3,8 ] Tridecane ring), a ring in which a polycyclic aromatic condensed ring such as perhydroanthracene ring is hydrogenated (preferably a fully hydrogenated ring); a tricyclo [4.2.2.1 2,5 ] undecane ring, etc. And a bridged carbocyclic ring (for example, a bridged carbocyclic ring having about 6 to 20 carbon atoms). The monocyclic or polycyclic aromatic ring is selected from aromatic carbon rings such as benzene ring, naphthalene ring, pyridine ring, quinoline ring, aromatic heterocyclic ring (for example, oxygen atom, nitrogen atom, sulfur atom) And aromatic heterocycles having at least one heteroatom).

前記環式骨格を構成する環は、オキソ基(=O)、メチル基等のアルキル基(例えば、C1-4アルキル基など)、トリフルオロメチル基などのハロアルキル基(例えば、C1-4ハロアルキル基など)、前記炭素骨格に結合していてもよい置換基として例示した基などの置換基を有していてもよい。 The ring constituting the cyclic skeleton includes an oxo group (═O), an alkyl group such as a methyl group (eg, C 1-4 alkyl group), and a haloalkyl group such as a trifluoromethyl group (eg, C 1-4 A haloalkyl group and the like, and a substituent such as the group exemplified as the substituent which may be bonded to the carbon skeleton.

原料アルコールが環式骨格を有する場合、水酸基は環式骨格を構成する環に直接結合していてもよく、連結基を介して結合していてもよい。このような連結基としては、例えば、メチレン、メチルメチレン、ジメチルメチレン、エチレン、プロピレン、トリメチレン基などの直鎖状又は分岐鎖状のアルキレン基;カルボニル基;酸素原子(エーテル結合;−O−);オキシカルボニル基(エステル結合;−COO−);アミノカルボニル基(アミド結合;−CONH−);及びこれらが複数個結合した基などが挙げられる。好ましい連結基には、直鎖状又は分岐鎖状のC1-6アルキレン基(特に、C1-3アルキレン基)等が含まれる。連結基には、例えば、前記環式骨格を構成する環が有していてもよい置換基として例示した置換基などが結合していてもよい。また、原料アルコールが複数の環式骨格を有する場合、環式骨格は単結合で結合していてもよく、上記の連結基を介して結合していてもよい。 When the raw material alcohol has a cyclic skeleton, the hydroxyl group may be directly bonded to the ring constituting the cyclic skeleton, or may be bonded via a linking group. Examples of such a linking group include linear or branched alkylene groups such as methylene, methylmethylene, dimethylmethylene, ethylene, propylene, and trimethylene groups; carbonyl groups; oxygen atoms (ether bonds; —O—) Oxycarbonyl group (ester bond; —COO—); aminocarbonyl group (amide bond; —CONH—); and a group in which a plurality of these are bonded. Preferred linking groups include linear or branched C 1-6 alkylene groups (particularly C 1-3 alkylene groups) and the like. For example, the substituents exemplified as the substituents that the ring constituting the cyclic skeleton may have may be bonded to the linking group. In addition, when the raw alcohol has a plurality of cyclic skeletons, the cyclic skeletons may be bonded by a single bond or may be bonded via the above linking group.

原料アルコールの代表的な例として、例えば、1−ブタノール、2−ブタノール、t−ブタノール、アミルアルコール、t−アミルアルコール、1−ヘキサノール、2−ヘキサノール、1−オクタノール、2−エチル−1−ヘキサノール、イソデシルアルコール、ラウリルアルコール、セチルアルコール、ステアリルアルコール、エチレングリコール、1,3−ブタンジオール、トリメチロールプロパン、ジメチルアミノエタノール、ジエチルアミノエタノール、ジプロピルアミノエタノール等の脂肪族アルコール(置換基を有するものを含む);シクロペンチルアルコール、シクロヘキシルアルコール、メチルシクロヘキシルアルコール、ジメチルシクロヘキシルアルコール、シクロヘキセニルアルコール、シクロペンチルメチルアルコール、シクロヘキシルメチルアルコール、ジシクロデシルアルコール、トリシクロデシルアルコール、1−アダマンタノール、アダマンタンメタノール、1−アダマンチル−1−メチルエチルアルコール、1−アダマンチル−1−メチルプロピルアルコール、2−メチル−2−アダマンタノール、2−エチル−2−アダマンタノール、ボルニルアルコール、イソボルニルアルコールなどの脂環を有するアルコール(脂環式アルコール);ベンジルアルコール、メチルベンジルアルコール、1−フェニルエタノール、2−フェニルエタノール等の芳香族アルコール(置換基を有するものを含む);フルフリルアルコール、テトラヒドロフルフリルアルコール、4−ヒドロキシ−ジヒドロフラン−2−オン(=β−ヒドロキシ−γ−ブチロラクトン)、4−ヒドロキシ−4−メチル−ジヒドロフラン−2−オン(=β−ヒドロキシ−β−メチル−γ−ブチロラクトン)、3−ヒドロキシ−ジヒドロフラン−2−オン(=α−ヒドロキシ−γ−ブチロラクトン)、メバロラクトン等のラクトンアルコール(ラクトン環含有アルコール)や、グリシジルアルコール等のオキシラン環含有アルコールなどの含酸素複素環アルコール;オキサゾリジニルエチルアルコール等の含窒素複素環アルコール;テニルメチルアルコールなどの含硫黄複素環アルコールなどが挙げられる。   Typical examples of the raw material alcohol include, for example, 1-butanol, 2-butanol, t-butanol, amyl alcohol, t-amyl alcohol, 1-hexanol, 2-hexanol, 1-octanol, and 2-ethyl-1-hexanol. , Aliphatic alcohols (with substituents) such as isodecyl alcohol, lauryl alcohol, cetyl alcohol, stearyl alcohol, ethylene glycol, 1,3-butanediol, trimethylolpropane, dimethylaminoethanol, diethylaminoethanol, dipropylaminoethanol Cyclopentyl alcohol, cyclohexyl alcohol, methylcyclohexyl alcohol, dimethylcyclohexyl alcohol, cyclohexenyl alcohol, cyclopentylmethyl alcohol Cyclohexylmethyl alcohol, dicyclodecyl alcohol, tricyclodecyl alcohol, 1-adamantanol, adamantanemethanol, 1-adamantyl-1-methylethyl alcohol, 1-adamantyl-1-methylpropyl alcohol, 2-methyl-2-adaman Alcohols having an alicyclic ring (alicyclic alcohol) such as tanol, 2-ethyl-2-adamantanol, bornyl alcohol, isobornyl alcohol; benzyl alcohol, methylbenzyl alcohol, 1-phenylethanol, 2-phenylethanol, etc. Aromatic alcohols (including those having a substituent); furfuryl alcohol, tetrahydrofurfuryl alcohol, 4-hydroxy-dihydrofuran-2-one (= β-hydroxy-γ-butyrolactone) 4-hydroxy-4-methyl-dihydrofuran-2-one (= β-hydroxy-β-methyl-γ-butyrolactone), 3-hydroxy-dihydrofuran-2-one (= α-hydroxy-γ-butyrolactone), Lactic alcohols such as mevalolactone (lactone ring-containing alcohols), oxygen-containing heterocyclic alcohols such as oxirane ring-containing alcohols such as glycidyl alcohol; nitrogen-containing heterocyclic alcohols such as oxazolidinylethyl alcohol; sulfur-containing compounds such as tenylmethyl alcohol Examples include heterocyclic alcohols.

本発明は、上記の中でも、原料アルコールとして、従来のエステル交換法では高い収率が得られないことが多い、脂環式アルコール、含酸素複素環アルコール、含窒素複素環アルコール、含硫黄複素環アルコールなどの環式骨格を有するアルコール(特に、非芳香族性環式骨格を有するアルコール)を用いる場合に特に有用である。   Among the above, the present invention, as a raw material alcohol, high yields are often not obtained by conventional transesterification, alicyclic alcohol, oxygen-containing heterocyclic alcohol, nitrogen-containing heterocyclic alcohol, sulfur-containing heterocyclic ring This is particularly useful when an alcohol having a cyclic skeleton such as alcohol (particularly an alcohol having a non-aromatic cyclic skeleton) is used.

[鉄のβ−ジケトン錯体]
本発明では、触媒として、鉄のβ−ジケトン錯体を用いる。鉄のβ−ジケトン錯体として、前記式(1)で表される化合物が挙げられる。この化合物においては、鉄の原子又はイオンに対して、β−ジケトン又はそのイオンが配位又は結合している。前記式(1)中、R1、R3は、同一又は異なって、置換基を有していてもよい炭化水素基を示し、R2は水素原子又は置換基を有していてもよい炭化水素基を示す。R1、R2、R3は、それぞれ互いに結合して環を形成していてもよく、高分子鎖に結合していてもよい。Lはm価のアニオン又は配位子を示す。m、nは、それぞれ0以上の整数、pは1以上の整数、qは0以上の整数を示す。p、qがそれぞれ2以上の場合、複数個の括弧内の化合物又はイオンは、それぞれ同一であっても異なっていてもよい。
[Β-diketone complex of iron]
In the present invention, an iron β-diketone complex is used as a catalyst. Examples of the iron β-diketone complex include the compound represented by the formula (1). In this compound, a β-diketone or its ion is coordinated or bonded to an iron atom or ion. In the formula (1), R 1 and R 3 are the same or different and represent a hydrocarbon group which may have a substituent, and R 2 represents a carbon atom which may have a hydrogen atom or a substituent. Indicates a hydrogen group. R 1 , R 2 and R 3 may be bonded to each other to form a ring, or may be bonded to a polymer chain. L represents an m-valent anion or ligand. m and n are each an integer of 0 or more, p is an integer of 1 or more, and q is an integer of 0 or more. When p and q are each 2 or more, a plurality of compounds or ions in parentheses may be the same or different.

1、R2、R3の置換基を有していてもよい炭化水素基における「炭化水素基」としては、例えば、脂肪族炭化水素基、脂環式炭化水素基、芳香族炭化水素基、これらが複数個結合した基などが挙げられる。脂肪族炭化水素基としては、例えば、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、イソブチル、s−ブチル、t−ブチル、ヘキシル基などのアルキル基(C1-6アルキル基等);アリル基などのアルケニル基(C2-6アルケニル基等)などが挙げられる。脂環式炭化水素基としては、例えば、シクロペンチル、シクロヘキシル基などのシクロアルキル基(3〜15員のシクロアルキル基等);シクロヘキセニル基などのシクロアルケニル基(3〜15員のシクロアルケニル基等);アダマンチル基などの橋かけ炭素環式基(炭素数6〜20程度の橋かけ炭素環式基等)などが挙げられる。芳香族炭化水素基としては、例えば、フェニル、トリル、ナフチル基等の炭素数6〜20程度の芳香族炭化水素基(アリール基)などが挙げられる。 Examples of the “hydrocarbon group” in the hydrocarbon group optionally having a substituent for R 1 , R 2 , and R 3 include an aliphatic hydrocarbon group, an alicyclic hydrocarbon group, and an aromatic hydrocarbon group. And a group in which a plurality of these are bonded. Examples of the aliphatic hydrocarbon group include alkyl groups such as methyl, ethyl, propyl, isopropyl, butyl, isobutyl, s-butyl, t-butyl, and hexyl groups (C 1-6 alkyl groups and the like); An alkenyl group ( C2-6 alkenyl group etc.) etc. are mentioned. Examples of alicyclic hydrocarbon groups include cycloalkyl groups such as cyclopentyl and cyclohexyl groups (3 to 15 membered cycloalkyl groups); cycloalkenyl groups such as cyclohexenyl groups (3 to 15 membered cycloalkenyl groups and the like) ); A bridged carbocyclic group such as an adamantyl group (such as a bridged carbocyclic group having about 6 to 20 carbon atoms). Examples of the aromatic hydrocarbon group include aromatic hydrocarbon groups having about 6 to 20 carbon atoms (aryl groups) such as phenyl, tolyl, and naphthyl groups.

前記炭化水素基が有していてもよい置換基としては、例えば、フッ素、塩素、臭素原子などのハロゲン原子;メトキシ、エトキシ、プロポキシ、イソプロピルオキシ、ブトキシ、イソブチルオキシ、t−ブチルオキシ基などのアルコキシ基(C1-4アルコキシ基等);ヒドロキシ基;メトキシカルボニル、エトキシカルボニル基などのアルコキシカルボニル基(C1-4アルコキシ−カルボニル基等);アセチル、プロピオニル、ベンゾイル基などのアシル基(C1-10アシル基等);シアノ基;ニトロ基などが挙げられる。 Examples of the substituent which the hydrocarbon group may have include, for example, halogen atoms such as fluorine, chlorine and bromine atoms; alkoxy such as methoxy, ethoxy, propoxy, isopropyloxy, butoxy, isobutyloxy and t-butyloxy groups group (C 1-4 alkoxy group); a hydroxyl group; methoxy carbonyl, alkoxycarbonyl groups such as ethoxycarbonyl group (C 1-4 alkoxy - carbonyl group); acetyl, propionyl, acyl groups such as benzoyl group (C 1 -10 acyl group); cyano group; nitro group and the like.

1、R2、R3が、それぞれ互いに結合して形成する環としては、例えば、シクロペンタン環、シクロペンテン環、シクロヘキサン環、シクロヘキセン環などの5〜15員のシクロアルカン環又はシクロアルケン環などが挙げられる。 Examples of the ring formed by combining R 1 , R 2 , and R 3 with each other include, for example, a 5- to 15-membered cycloalkane ring or cycloalkene ring such as a cyclopentane ring, a cyclopentene ring, a cyclohexane ring, and a cyclohexene ring. Is mentioned.

1、R2、R3が結合してもよい高分子鎖としては、アクリル系ポリマー鎖、オレフィン系ポリマー鎖、スチレン系ポリマー鎖、ポリエステル系ポリマー鎖、ポリアミド系ポリマー鎖、ポリカーボネート系ポリマー鎖、ポリイミド系ポリマー鎖などが挙げられる。 Examples of the polymer chain to which R 1 , R 2 and R 3 may be bonded include an acrylic polymer chain, an olefin polymer chain, a styrene polymer chain, a polyester polymer chain, a polyamide polymer chain, a polycarbonate polymer chain, Examples include polyimide polymer chains.

1、R3としては、アルキル基(C1-6アルキル基等)、アルケニル基(C2-6アルケニル基等)、シクロアルキル基(3〜15員のシクロアルキル基等)、シクロアルケニル基(3〜15員のシクロアルケニル基等)、アリール基(C6-15アリール基等)、置換基を有するアリール基(p−メチルフェニル基、p−ヒドロキシフェニル基などの置換基を有するC6-15アリール基等)などが好ましい。R2としては、水素原子、アルキル基(C1-6アルキル基等)、アルケニル基(C2-6アルケニル基等)、シクロアルキル基(3〜15員のシクロアルキル基等)、シクロアルケニル基(3〜15員のシクロアルケニル基等)、アリール基(C6-15アリール基等)、置換基を有するアリール基(p−メチルフェニル基、p−ヒドロキシフェニル基などの置換基を有するC6-15アリール基等)などが好ましい。 R 1 and R 3 include an alkyl group (C 1-6 alkyl group etc.), an alkenyl group (C 2-6 alkenyl group etc.), a cycloalkyl group (3-15 membered cycloalkyl group etc.), a cycloalkenyl group. (3- to 15-membered cycloalkenyl group etc.), aryl group (C 6-15 aryl group etc.), aryl group having a substituent (C 6 having a substituent such as p-methylphenyl group, p-hydroxyphenyl group) -15 aryl group). R 2 includes a hydrogen atom, an alkyl group (C 1-6 alkyl group etc.), an alkenyl group (C 2-6 alkenyl group etc.), a cycloalkyl group (3-15 membered cycloalkyl group etc.), a cycloalkenyl group. (3- to 15-membered cycloalkenyl group etc.), aryl group (C 6-15 aryl group etc.), aryl group having a substituent (C 6 having a substituent such as p-methylphenyl group, p-hydroxyphenyl group) -15 aryl group).

前記式(1)で表される化合物において、鉄の価数nは、0価、1価、2価、3価等のいずれであってもよいが、通常2価または3価である。鉄が2価又は3価の場合には、β−ジケトンは、対応するアニオンとして配位する。配位数は鉄の価数をnとした場合、1からnまで任意の数をとり得る。Lは任意のアニオン又は配位子であり、それ自身の価数m、及びp、nの値により配位数が変化する。   In the compound represented by the formula (1), the valence n of iron may be any of 0 valent, 1 valent, 2 valent, 3 valent, etc., but is usually divalent or trivalent. When iron is divalent or trivalent, the β-diketone is coordinated as the corresponding anion. The coordination number can be any number from 1 to n, where n is the valence of iron. L is an arbitrary anion or ligand, and the coordination number varies depending on its own valence m and the values of p and n.

前記Lとしては、例えば、水酸基イオン、アルコキシイオン(C1-6アルコキシイオン等)、塩素イオン、臭素イオン、ヨウ素イオン、カルボン酸イオン(酢酸イオン、プロピオン酸イオンなどのC1-15カルボン酸イオン等)などが挙げられる。これらアニオンのほか、水、溶媒、アセチルアセトン、アンモニア等が水和、溶媒和、配位する場合があり得る。 Examples of L include hydroxyl ion, alkoxy ion (C 1-6 alkoxy ion, etc.), chlorine ion, bromine ion, iodine ion, carboxylate ion (acetate ion, propionate ion, etc., C 1-15 carboxylate ion, etc. Etc.). In addition to these anions, water, solvent, acetylacetone, ammonia and the like may be hydrated, solvated and coordinated.

鉄が3価の場合、β−ジケトンは1、2または3個結合できる。1個または2個の場合には、その他にLが配位する。   When iron is trivalent, 1, 2 or 3 β-diketones can be bonded. In the case of one or two, L is coordinated in addition.

鉄のβ−ジケトン錯体の代表的な例として、Fe(II)(acac)2、Fe(III)(acac)3、Fe(III)(acac)2(OH-1、Fe(III)(acac)1(OH-2などを例示できる。ここで「acac」はアセチルアセトナートを示す。 Representative examples of iron β-diketone complexes include Fe (II) (acac) 2 , Fe (III) (acac) 3 , Fe (III) (acac) 2 (OH ) 1 , Fe (III) ( for example, acac) 1 (OH ) 2 . Here, “acac” represents acetylacetonate.

鉄のβ−ジケトン錯体は、市販のものをそのまま、または精製して使用してもよいし、調製して使用してもよい。また、反応系中で発生させて使用することもできる。反応系中で発生させる場合には、例えば、鉄の塩化物、水酸化物とアセチルアセトン等のβ−ジケトンを添加すればよい。この際、必要に応じてアンモニア、アミン類、アルカリ金属またはアルカリ土類金属の水酸化物や炭酸塩、カルボン酸塩などの塩基を添加することができる。   As the iron β-diketone complex, a commercially available one may be used as it is or after purification, or it may be prepared and used. It can also be generated and used in a reaction system. When it is generated in the reaction system, for example, iron chloride, hydroxide and β-diketone such as acetylacetone may be added. At this time, a base such as ammonia, amines, alkali metal or alkaline earth metal hydroxides, carbonates or carboxylates can be added as necessary.

触媒としての鉄のβ−ジケトン錯体の使用量は、反応成分の種類等により適宜調整することができ、例えば、原料エステル若しくは原料アルコール1モルに対して(特に、原料アルコール1モルに対して)、通常0.0001〜10モル、好ましくは0.001〜1モル、特に好ましくは0.001〜0.2モル程度である。   The amount of iron β-diketone complex used as a catalyst can be appropriately adjusted depending on the type of reaction component, and the like, for example, with respect to 1 mol of raw material ester or raw material alcohol (particularly with respect to 1 mol of raw material alcohol). The amount is usually 0.0001 to 10 mol, preferably 0.001 to 1 mol, particularly preferably about 0.001 to 0.2 mol.

[エステルの製造]
原料エステルと原料アルコールとのエステル交換反応は、溶媒の存在下又は非存在下で行うことができる。溶媒を用いない場合には、原料エステル、原料アルコール又は触媒の配位子として使用するβ−ジケトン類を溶媒量使用する場合も含む。溶媒を用いる場合、該溶媒としては、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、シクロペンチルメチルエーテル(CPME)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;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;ジメチルホルムアミドなどのアミド系溶媒;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脂肪族炭化水素系溶媒;ベンゼン、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素系溶媒;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(沸点160℃以上の溶媒)を使用できる。これらの中で、テトラヒドロフラン、シクロペンチルメチルエーテル(CPME)などのエーテル系溶媒や、トルエンなどの芳香族炭化水素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。
[Manufacture of esters]
The transesterification reaction between the raw material ester and the raw material alcohol can be carried out in the presence or absence of a solvent. In the case where no solvent is used, this includes the case where a raw material ester, a raw material alcohol or a β-diketone used as a ligand for a catalyst is used in a solvent amount. When a solvent is used, examples of the solvent include ether solvents such as diethyl ether, diisopropyl ether, dibutyl ether, tetrahydrofuran, dioxane, 1,2-dimethoxyethane, cyclopentyl methyl ether (CPME); acetonitrile, benzonitrile, and the like. Nitriles; sulfoxide solvents such as dimethyl sulfoxide; sulfolanes such as sulfolane; amide solvents such as dimethylformamide; saturated or unsaturated aliphatic hydrocarbon solvents such as pentane, hexane, heptane, octane, petroleum ether; benzene , Toluene, xylene and other aromatic hydrocarbon solvents; methylene chloride, chloroform, 1,2-dichloroethane, chlorobenzene, bromobenzene and other halogenated hydrocarbon solvents; polyethylene Recall, high boiling point solvent such as a silicone oil (boiling point 160 ° C. or more solvents) can be used. Of these, ether solvents such as tetrahydrofuran and cyclopentyl methyl ether (CPME) and aromatic hydrocarbon solvents such as toluene 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、反応系に供給する原料エステル若しくは原料アルコール100重量部に対して(特に、原料アルコール100重量部に対して)、通常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, with respect to 100 parts by weight of raw material ester or raw material alcohol to be supplied to the reaction system (particularly with respect to 100 parts by weight of raw material alcohol), it is usually selected from the range of about 1 to 100,000 parts by weight, preferably about 1 to 10,000 parts by weight. can do.

原料エステルの使用量は、特に制限はなく、反応性、操作性、経済的合理性等を考慮して適宜選択できる。一般に、原料エステルの使用量は、原料アルコール1モルに対して、例えば0.1〜100モル、好ましくは1〜20モル、さらに好ましくは1.5〜10モル程度である。反応成分又は生成物が(メタ)アクリロイル基等の重合性基を有する場合には、反応系内に、必要に応じてフェノチアジン等の慣用の重合禁止剤を存在させてもよい。   The amount of the raw material ester used is not particularly limited, and can be appropriately selected in consideration of reactivity, operability, economic rationality, and the like. Generally, the usage-amount of raw material ester is about 0.1-100 mol with respect to 1 mol of raw material alcohol, Preferably it is 1-20 mol, More preferably, it is about 1.5-10 mol. When the reaction component or product has a polymerizable group such as a (meth) acryloyl group, a conventional polymerization inhibitor such as phenothiazine may be present in the reaction system as necessary.

反応は、常圧下又は減圧下(例えば、0.0001〜0.1MPa程度、好ましくは、0.001〜0.1MPa程度)で行うことが多い。また、操作上の理由により加圧下で反応してもよい。反応温度は、通常40〜150℃、好ましくは60〜120℃の範囲である。   The reaction is often performed under normal pressure or reduced pressure (for example, about 0.0001 to 0.1 MPa, preferably about 0.001 to 0.1 MPa). Alternatively, the reaction may be performed under pressure for operational reasons. The reaction temperature is usually in the range of 40 to 150 ° C, preferably 60 to 120 ° C.

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。反応中に、原料アルコールに対して原料エステルを加える場合、又はその逆の場合において、添加する成分は逐次的に添加してもよく、間欠的に添加してもよい。本反応は平衡反応なので、副生するアルコール(原料エステルに由来する)、あるいは生成した目的エステルを、反応系から連続的に分離しつつ、反応を実施することは、反応成績の向上に有効である。該分離の手段としては、慣用の方法、例えば抽出、蒸留(共沸蒸留等)、精留、分子蒸留、吸着、晶析などを用いることができる。例えば、副生するアルコール及び/又は生成エステルと共沸する溶媒を反応系内に存在させておき、共沸により前記副生アルコール及び/又は生成エステルを系外に留去しつつ反応を行うことができる。また、原料エステルと副生アルコールが共沸する場合は、原料エステルを大過剰量用いて、該共沸混合物を留出させながら反応させてもよい。分離は、連続的であっても、非連続的(回分式)であってもよい。   The reaction may be carried out by any of batch, semi-batch and continuous methods. During the reaction, when the raw material ester is added to the raw material alcohol or vice versa, the components to be added may be added sequentially or intermittently. Since this reaction is an equilibrium reaction, conducting the reaction while continuously separating the by-produced alcohol (derived from the raw ester) or the produced target ester from the reaction system is effective in improving the reaction results. is there. As the means for the separation, a conventional method such as extraction, distillation (azeotropic distillation or the like), rectification, molecular distillation, adsorption, crystallization and the like can be used. For example, a solvent that azeotropes with by-produced alcohol and / or produced ester is present in the reaction system, and the reaction is carried out while distilling off the by-produced alcohol and / or produced ester by azeotropic distillation. Can do. Moreover, when raw material ester and byproduct alcohol azeotrope, you may make it react, distilling this azeotrope using large amount of raw material ester. Separation may be continuous or discontinuous (batch mode).

本発明においては、反応後、得られたエステルを、そのまま次の使用に供してもよいし、精製して用いてもよい。精製の方法としては、慣用の方法、例えば抽出、蒸留、精留、分子蒸留、吸着、晶析などを用いることができる。精製は、連続的であっても、非連続的(回分式)であってもよい。   In the present invention, after the reaction, the obtained ester may be directly used for the next use or may be used after purification. As a purification method, a conventional method such as extraction, distillation, rectification, molecular distillation, adsorption, crystallization and the like can be used. Purification may be continuous or discontinuous (batch mode).

以下、実施例により本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。なお、反応成績はガスクロマトグラフを用いて測定した。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention more concretely, this invention is not limited by these Examples. The reaction results were measured using a gas chromatograph.

実施例1
容量50mLの反応器に、トリス2,4−ペンタンジオン鉄(III)(関東化学株式会社製)0.18g、メタクリル酸メチル5.0gおよび重合禁止剤としてフェノチアジンをメタクリル酸メチルに対して5000重量ppmになるように添加し、窒素で置換した。ここへ4−ヒドロキシ−ジヒドロフラン−2−オン(=β−ヒドロキシ−γ−ブチロラクトン)を0.5g添加し、95℃で6時間、加熱還流した。反応終了後、反応液を冷却し、ガスクロマトグラフで分析した結果、目的エステルである5−オキソオキソラン−3−イル=メタクリレート(=β−メタクリロイルオキシ−γ−ブチロラクトン)が、原料アルコール(4−ヒドロキシ−ジヒドロフラン−2−オン)基準で38%生成していた。
Example 1
In a 50 mL reactor, 0.18 g of tris 2,4-pentanedione iron (III) (manufactured by Kanto Chemical Co., Inc.), 5.0 g of methyl methacrylate, and 5000 wt. Of phenothiazine as a polymerization inhibitor with respect to methyl methacrylate. It added so that it might become ppm, and substituted with nitrogen. To this was added 0.5 g of 4-hydroxy-dihydrofuran-2-one (= β-hydroxy-γ-butyrolactone), and the mixture was heated to reflux at 95 ° C. for 6 hours. After completion of the reaction, the reaction solution was cooled and analyzed by gas chromatography. As a result, 5-oxooxolan-3-yl methacrylate (= β-methacryloyloxy-γ-butyrolactone), which was the target ester, was converted into the starting alcohol (4- 38% based on hydroxy-dihydrofuran-2-one).

実施例2
容量50mLの反応器に、トリス2,4−ペンタンジオン鉄(III)(関東化学株式会社製)0.18g、メタクリル酸メチル5.0gを添加し、窒素で置換した。ここへ4−ヒドロキシ−ジヒドロフラン−2−オンを1.0g添加し、95℃で6時間、加熱還流した。反応粗液の水分濃度は430重量ppmであった。反応終了後、反応液を冷却し、ガスクロマトグラフで分析した結果、目的エステルである5−オキソオキソラン−3−イル=メタクリレートが、原料アルコール(4−ヒドロキシ−ジヒドロフラン−2−オン)基準で23%生成していた。
Example 2
Tris 2,4-pentanedione iron (III) (manufactured by Kanto Chemical Co., Inc.) 0.18 g and methyl methacrylate 5.0 g were added to a reactor having a capacity of 50 mL, and the atmosphere was replaced with nitrogen. To this was added 1.0 g of 4-hydroxy-dihydrofuran-2-one, and the mixture was heated to reflux at 95 ° C. for 6 hours. The water concentration of the reaction crude liquid was 430 ppm by weight. After completion of the reaction, the reaction solution was cooled and analyzed by gas chromatography. As a result, 5-oxooxolan-3-yl methacrylate, which was the target ester, was determined based on the raw material alcohol (4-hydroxy-dihydrofuran-2-one). 23% was produced.

実施例3
トリス2,4−ペンタンジオン鉄(III)に代えて、塩化鉄(III)0.074g、2,4-ペンタンジオン0.15g、炭酸ナトリウム0.16gを用い、実施例1と同様にして反応を行った。目的エステルである5−オキソオキソラン−3−イル=メタクリレートの収率は原料アルコール基準で15%であった。
Example 3
In place of tris 2,4-pentanedione iron (III), 0.074 g of iron (III) chloride, 0.15 g of 2,4-pentanedione, and 0.16 g of sodium carbonate were used and reacted in the same manner as in Example 1. Went. The yield of the target ester, 5-oxooxolan-3-yl methacrylate, was 15% based on the starting alcohol.

実施例4
ジャーナル オブ ケミカル ソサエティー,ダルトン トランザクション,839頁(1989)の方法に従い、トリス2,4−ペンタンジオン鉄(III)を調製した。
このトリス2,4−ペンタンジオン鉄(III)を用い、実施例1と同様にして反応を行った。目的エステルである5−オキソオキソラン−3−イル=メタクリレートの収率は原料アルコール基準で22%であった。
Example 4
Tris 2,4-pentanedione iron (III) was prepared according to the method of Journal of Chemical Society, Dalton Transaction, page 839 (1989).
Using this tris 2,4-pentanedione iron (III), the reaction was carried out in the same manner as in Example 1. The yield of the desired ester, 5-oxooxolan-3-yl methacrylate, was 22% based on the starting alcohol.

実施例5
容量500mLの反応器に、滴下ろうとおよび冷却管を取り付けて、反応器からの液の留出と、反応器への液の補充を同時に実施できる装置を設置した。この反応器へトリス2,4−ペンタンジオン鉄(III)(関東化学株式会社製)5.3g、メタクリル酸メチル150g、4−ヒドロキシ−ジヒドロフラン−2−オン(=β−ヒドロキシ−γ−ブチロラクトン)を30.6gを仕込み、867hPaまで減圧した。この混合物を95℃まで加熱し、低沸点成分を留出させると同時に、一時間毎に留出液と等量のメタクリル酸メチルを、滴下ろうとを介して反応器へ添加した。この操作を22時間継続した後、反応液を冷却し、ガスクロマトグラフで分析した結果、目的エステルである5−オキソオキソラン−3−イル=メタクリレート(=β−メタクリロイルオキシ−γ−ブチロラクトン)が、原料アルコール(4−ヒドロキシ−ジヒドロフラン−2−オン)基準で47%生成していた。
Example 5
A dropping funnel and a cooling pipe were attached to a 500 mL capacity reactor, and an apparatus capable of simultaneously distilling the liquid from the reactor and replenishing the liquid to the reactor was installed. To this reactor, 5.3 g of tris 2,4-pentanedione iron (III) (manufactured by Kanto Chemical Co., Inc.), 150 g of methyl methacrylate, 4-hydroxy-dihydrofuran-2-one (= β-hydroxy-γ-butyrolactone) 30.6 g was charged and the pressure was reduced to 867 hPa. The mixture was heated to 95 ° C. to distill the low-boiling components, and at the same time, the same amount of methyl methacrylate as the distillate was added to the reactor via a dropping funnel every hour. After this operation was continued for 22 hours, the reaction solution was cooled and analyzed by gas chromatography. As a result, 5-oxooxolan-3-yl methacrylate (= β-methacryloyloxy-γ-butyrolactone), which was the target ester, was obtained. 47% was produced based on the raw material alcohol (4-hydroxy-dihydrofuran-2-one).

比較例1
トリス2,4−ペンタンジオン鉄(III)に代えて、一般的なエステル交換触媒であるチタンテトライソプロポキシド0.20gを用い、実施例1と同様にして反応を行った。しかし、目的エステルである5−オキソオキソラン−3−イル=メタクリレートは得られず、収率0%であった。
Comparative Example 1
The reaction was carried out in the same manner as in Example 1 except that 0.20 g of titanium tetraisopropoxide, which is a general transesterification catalyst, was used instead of tris 2,4-pentanedione iron (III). However, the target ester 5-oxooxolan-3-yl methacrylate was not obtained, and the yield was 0%.

比較例2
トリス2,4−ペンタンジオン鉄(III)に代えて、特開2001−247513号公報の実施例で用いられているエステル交換触媒であるジn−オクチルスズオキサイド0.18gを用い、実施例1と同様にして反応を行った。目的エステルである5−オキソオキソラン−3−イル=メタクリレートの収率は原料アルコール基準で15%であった。
Comparative Example 2
In place of tris 2,4-pentanedione iron (III), 0.18 g of di-n-octyltin oxide, which is a transesterification catalyst used in Examples of JP-A-2001-247513, was used. The reaction was carried out in the same manner as above. The yield of the target ester, 5-oxooxolan-3-yl methacrylate, was 15% based on the starting alcohol.

Claims (6)

原料エステルと原料アルコールとのエステル交換反応によりエステルを製造する方法において、触媒として鉄のβ−ジケトン錯体を用いることを特徴とするエステルの製造方法。   A process for producing an ester by a transesterification reaction between a raw material ester and a raw material alcohol, wherein an iron β-diketone complex is used as a catalyst. 鉄のβ−ジケトン錯体が、下記式(1)
Figure 2011236134
(式中、R1、R3は、同一又は異なって、置換基を有していてもよい炭化水素基を示し、R2は水素原子又は置換基を有していてもよい炭化水素基を示す。R1、R2、R3は、それぞれ互いに結合して環を形成していてもよく、高分子鎖に結合していてもよい。Lはm価のアニオン又は配位子を示す。m、nは、それぞれ0以上の整数、pは1以上の整数、qは0以上の整数を示す。p、qがそれぞれ2以上の場合、複数個の括弧内の化合物又はイオンは、それぞれ同一であっても異なっていてもよい)
で表される化合物である請求項1記載のエステルの製造方法。
The β-diketone complex of iron is represented by the following formula (1)
Figure 2011236134
(Wherein R 1 and R 3 are the same or different and each represents a hydrocarbon group which may have a substituent, and R 2 represents a hydrogen atom or a hydrocarbon group which may have a substituent. R 1 , R 2 and R 3 may be bonded to each other to form a ring or may be bonded to a polymer chain, and L represents an m-valent anion or ligand. m and n are each an integer of 0 or more, p is an integer of 1 or more, and q is an integer of 0 or more, and when p and q are each 2 or more, a plurality of compounds or ions in parentheses are the same. Or it may be different)
The method for producing an ester according to claim 1, wherein the compound is represented by the formula:
鉄のβ−ジケトン錯体が、鉄の2,4−ペンタンジオン錯体である請求項1又は2記載のエステルの製造方法。   The method for producing an ester according to claim 1 or 2, wherein the iron β-diketone complex is an iron 2,4-pentanedione complex. 原料エステルとして(メタ)アクリル酸エステルを用いて、原料アルコールに対応する(メタ)アクリル酸エステルを製造する請求項1〜3の何れかの項に記載のエステルの製造方法。   The manufacturing method of the ester in any one of Claims 1-3 which manufactures the (meth) acrylic acid ester corresponding to raw material alcohol using (meth) acrylic acid ester as raw material ester. 原料アルコールとして環式骨格を有するアルコールを用いて、環式骨格を有するエステルを製造する請求項1〜4の何れかの項に記載のエステルの製造方法。   The method for producing an ester according to any one of claims 1 to 4, wherein an ester having a cyclic skeleton is produced using an alcohol having a cyclic skeleton as a raw material alcohol. (メタ)アクリル酸エステルと4−ヒドロキシ−ジヒドロフラン−2−オンとを反応させて、5−オキソオキソラン−3−イル=(メタ)アクリレートを製造する請求項1〜5の何れかの項に記載のエステルの製造方法。   6. A methacrylic acid ester and 4-hydroxy-dihydrofuran-2-one are reacted to produce 5-oxooxolan-3-yl = (meth) acrylate. The manufacturing method of ester as described in.
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