JP2012232903A - アリルアルコール化合物の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】
医薬品、農薬および香料などの機能性化合物の合成原料として有用なアリルアルコール化合物を、反応系中のｐＨ調整などの複雑な操作を行わずとも選択率よく得る方法の提供。
【解決手段】
塩基性化合物および一価の銅化合物存在下、二酸化炭素雰囲気下でハロゲン化アリル化合物を加水分解することを特徴とするアリルアルコール化合物の製造方法。
【選択図】なし

Description

本発明は、アリルアルコール化合物の製造方法に関する。本発明により得られるアリルアルコール化合物は、農薬、医薬および香料などの中間体、樹脂モノマーや樹脂添加剤などの原料として有用である。

アリルアルコール化合物の製造方法としては、ハロゲン化アリル化合物を加水分解する方法が知られている（特許文献１〜３参照）。
反応速度を向上させるために、原料および／または反応生成物の沸点以上の高温下に、アルカリ水溶液と反応させて加水分解を行う方法が開示されている（特許文献１参照）。また、第一銅化合物の存在下にアリル型クロライドを加水分解してアリル型不飽和アルコールを製造する方法が開示されており、アリル型不飽和アルコールの選択性を高めるには反応混合物を中性〜弱アルカリ性に保つこと、強アルカリを用いる場合には必要量のアルカリを反応の進行に従い順次加えていくことが重要であることが知られている（特許文献２参照）。さらに、メタリルクロライドを加水分解してメタリルアルコールを得る方法として、塩化水素吸収体存在下に一価の銅触媒を用いて加水分解を行う方法が知られている（特許文献３参照）。

米国特許第２０７２０１５号 特公昭４５−１０１２６号公報 特開昭６１−３３号公報

特許文献１には、原料および／または反応生成物を液相に捕捉するために内容液の蒸気圧以上の圧力下に行うことが望ましい旨が記述されているが、具体的な加圧方法や加圧雰囲気についての詳細な記述はない。特許文献２には、反応混合物を中性〜弱アルカリ性に保つことが望ましいこと、また、特許文献３には、塩化水素吸収体としてアルカリ金属の水酸化物、炭酸塩、重炭酸塩を使用する場合、系中のｐＨが６以下となると異性化が進行し収率を下げる一方、ｐＨが８以上となると反応率が低下するとともにジメタリルエーテルが増加してやはり収率を下げるため、ｐＨを６〜８の範囲になるように塩化水素吸収体の滴下速度を調整することが記載されているが、工業的には、反応中のｐＨを測定しながら滴下速度を調整することは困難である。また、常圧で反応を行うため、反応温度を内容物の沸点以上に上げることができないという問題がある。一方、塩化水素吸収体として弱塩基であるアルカリ金属の重炭酸塩を使用すればｐＨ調整は不要だが、安価な重炭酸ナトリウム（炭酸水素ナトリウム）は水への溶解度が低く、重炭酸カリウム（炭酸水素カリウム）は水への溶解性が良好だが、高価なためコスト面で工業的な使用が難しい。

本発明者らは鋭意検討した結果、ハロゲン化アリル化合物を、塩基性化合物および一価の銅化合物存在下、二酸化炭素雰囲気下に加水分解することで、反応系中のｐＨ調整等の複雑な操作を行わずともアリルアルコール化合物が選択率よく得られることを見出した。

すなわち、本発明は、下記［１］〜［３］を提供する。
［１］塩基性化合物および一価の銅化合物存在下、二酸化炭素雰囲気下でハロゲン化アリル化合物を加水分解することを特徴とするアリルアルコール化合物の製造方法。
［２］二酸化炭素の分圧を０．０１〜２ＭＰａ（ゲージ圧）で行うことを特徴とする［１］のアリルアルコール化合物の製造方法。
［３］塩基性化合物が水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウムから選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする［１］または［２］のアリルアルコール化合物の製造方法。

本発明によれば、医薬品、農薬および香料などの機能性化合物の合成原料として有用なアリルアルコール化合物を、反応系中のｐＨ調整などの複雑な操作を行わずとも選択率よく得ることができる。

本発明の方法では、塩基性化合物および一価の銅化合物存在下、二酸化炭素雰囲気下でハロゲン化アリル化合物を加水分解することでアリルアルコール化合物を製造する。

本発明の方法に使用するハロゲン化アリル化合物は、不飽和炭化水素化合物のアリル位の水素原子のひとつがハロゲン原子で置換された化合物であり、例えば３−クロロプロペン（塩化アリル）、３−ブロモプロペン（臭化アリル）、３−クロロ−２−メチル−１−プロペン（塩化メタリル）、３−ブロモ−２−メチル−１−プロペン（臭化メタリル）、１−クロロ−２−ブテン（塩化クロチル）、３−クロロ−１−ブテン、１−クロロ−３−メチル−２−ブテン（塩化プレニル）、３−クロロ−１−ペンテン、３−クロロシクロヘキセン、１−クロロ−２−オクテン、３−クロロ−１−オクテン、１−クロロ−２，７−オクタジエン、３−クロロ−１，７−オクタジエン、１−フェニル−３−クロロ−１−プロペン（塩化シンナミル）、３−クロロ−３−フェニル−１−プロペンなどが挙げられる。これらの中でも、工業的に容易に入手できる観点から、３−クロロプロペン（塩化アリル）、３−クロロ−２−メチル−１−プロペン（塩化メタリル）が好ましい。

本発明の方法では、加水分解によりハロゲン化アリルから遊離するハロゲン原子を捕捉するハロゲン捕捉剤として、塩基性化合物を使用する。塩基性化合物としてはハロゲン原子を捕捉する能力を有していれば特に限定はないが、加水分解反応速度、目的とするアリルアルコール化合物の選択性、反応系への溶解性などの観点から、無機塩基が好ましい。かかる無機塩基としては、アルカリ金属またはアルカリ土類金属の水酸化物、炭酸塩、酢酸塩などが挙げられ、入手容易性などの観点から水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウムが好ましい。これらの塩基性化合物は１種を単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
塩基性化合物の使用量は、ハロゲン化アリル化合物が有するハロゲン原子に対して１〜２当量が好ましい。塩基性化合物の使用量が１当量より少ないと反応が十分に進行しないか、あるいはアリルアルコールの化合物の選択率が低下する傾向があり、一方、２当量よりも多いと経済性に劣る傾向となる。塩基性化合物は、粉体または水溶液のいずれの形態でも良く、作業性の観点から、水溶液として用いることが好ましい。

本発明の方法で用いる一価の銅化合物としては、例えば酸化第一銅、塩化第一銅、臭化第一銅、酢酸第一銅などが挙げられる。これらの中でも入手容易性の観点から酸化第一銅、塩化第一銅が好ましい。一価の銅化合物の使用量に特に制限はないが、ハロゲン化アリルに対して０．１〜５モル％が好ましい。一価の銅化合物の使用量が０．１モル％よりも少ないと反応速度が遅くなる傾向となり、５モル％よりも多いと経済性に劣る傾向となる。

本発明の方法で、使用する水の量に特に制限は無いが、ハロゲン化アリルに対して１．５〜５質量倍が好ましい。１．５質量倍よりも少ないと反応が十分に進行しない傾向となり、５質量倍よりも多いと容積効率が低下して経済性に劣る傾向となる。

本発明の方法は、溶媒の存在下または非存在下に実施できる。使用する溶媒としては、反応に影響を与えるものでなければ特に制限はなく、テトラヒドロフラン、１，３−ジオキサン、ジエチルエーテルなどのエーテル；酢酸エチル、酢酸ブチルなどのエステル；ヘキサン、ヘプタン、トルエン、キシレン、メシチレンなどの脂肪族または芳香族炭化水素などが挙げられる。これらの溶媒は、１種を単独で使用しても良いし、２種以上を併用しても良い。本発明の方法においては、生成物との分離操作を省略する観点から、溶媒の非存在下で実施することが好ましい。

本発明の方法は、二酸化炭素雰囲気下に反応を行う。二酸化炭素としては、二酸化炭素ガスまたはドライアイスを使用できる。条件制御などの観点から二酸化炭素ガスを用いるのが好ましい。二酸化炭素の分圧としては、０．０１〜２ＭＰａ（ゲージ圧）の範囲であるのが好ましく、０．０１〜１ＭＰａ（ゲージ圧）の範囲であることがより好ましい。二酸化炭素の分圧が０．０１ＭＰａより低いと、アリルアルコール化合物の選択率が低下する傾向となり、２ＭＰａより高いと、経済性に劣る傾向となる。反応温度は、４０〜１４０℃の範囲であるのが好ましく、６０〜１２０℃の範囲であるのがより好ましい。反応温度が４０℃より低いと反応が極めて遅くなる傾向となり、１４０℃より高いと選択率が低下する傾向となる。反応時間に特に制限はないが、通常１〜２０時間の範囲であるのが好ましい。また、反応系に窒素やアルゴンなどの不活性ガスが共存していても良いが、反応性の観点から、二酸化炭素のみ存在するのが好ましい。

本発明の方法は、攪拌型反応槽、循環型反応槽などを用いて実施でき、回分方式または連続方式のいずれで行っても良い。また、必要であれば、未反応の原料を蒸留や抽出などにより分離、回収して、再循環して使用することができる。連続方式では、単一反応器または直列もしくは並列の複数の反応器を用いて実施できる。

このようにして得られたアリルアルコール化合物は、ろ過、層分離、蒸留、抽出などの手段により分離することができ、必要に応じてさらに精製蒸留を行うことで純度を高めることができる。

以下、実施例および比較例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されない。なお、ガスクロマトグラフィーの測定は、以下の条件で行なった。

（ガスクロマトグラフィー測定）
分析機器：ＧＣ−１７Ａ（株式会社島津製作所製）
検出機器：ＦＩＤ（水素炎イオン化型検出器）
使用カラム：ＣＢＰ−１０（カラム長さ５０ｍ、内径０．２２ｍｍ、膜厚０．２５μｍ）（株式会社島津製作所製）
分析条件：Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ Ｔｅｍｐ．２５０℃、Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ Ｔｅｍｐ．２５０℃
昇温条件：６０℃（２分保持）→１０℃／分で昇温→２５０℃

＜実施例１＞
電磁攪拌装置、温度計、加熱装置を備えた内容積１Ｌの耐圧反応容器に、水１７２ｇ、４０％水酸化ナトリウム水溶液１１３．３ｇ（水酸化ナトリウム１．１３ｍｏｌ）および塩化第一銅０．２８ｇを入れ、二酸化炭素ガスで反応器内部を置換した。さらに二酸化炭素ガスを吸収させた後、反応器の二酸化炭素分圧を０．０２ＭＰａに調節した。その後、徐々に７０℃まで加熱し反応温度を７０℃に保ちながら塩化メタリル１００ｇ（１．１１ｍｏｌ）を２時間かけて供給し、供給終了後、さらに７０℃で２時間反応を継続させた。反応終了後、反応混合液を室温まで冷却し、固形分をろ過し、ろ液をガスクロマトグラフィーにて分析した。塩化メタリルの転化率は９９％、メタリルアルコールの選択率は９８％、ジメタリルエーテルの選択率は１％であった。

＜実施例２＞
実施例１において、二酸化炭素分圧を０．０２ＭＰaから０．８ＭＰａに、反応温度を７０℃から１２０℃に、塩化メタリル供給終了後の反応時間を２時間から１時間に変更した以外は同様の操作を行った。塩化メタリルの転化率は９９％、メタリルアルコールの選択率は９７％で、ジメタリルエーテルの選択率は２％であった。

＜実施例３＞
実施例１において、塩化メタリル１００ｇ（１．１１ｍｏｌ）に代えて塩化アリル８４ｇ（１．１１ｍｏｌ）を用いる以外は同様の操作を行った。塩化アリルの転化率は９９％、アリルアルコールの選択率は９８％で、ジアリルエーテルの生成は１％以下であった。

＜実施例４＞
実施例２において、水の量を１７２ｇから２４０ｇに、４０％水酸化ナトリウム水溶液１１３．３ｇ（水酸化ナトリウム１．１３ｍｏｌ）に代えて炭酸ナトリウム６０ｇ（１．１３ｍｏｌ）を用いる以外は同様の操作を行った。塩化メタリルの転化率は９９％、メタリルアルコールの選択率は９８％で、ジメタリルエーテルの生成は１％以下であった。

＜実施例５＞
実施例１において、塩化メタリルの供給時間を２時間から０．５時間に変えた以外は同様の操作を行った。塩化メタリルの転化率は９４％、メタリルアルコールの選択率は９７％で、ジメタリルエーテルの生成は２％であった。

＜比較例１＞
実施例１において、二酸化炭素ガスの代わりに窒素ガスで反応器内部の置換および加圧を行った以外は同様の操作を行った。塩化メタリルの転化率は９９％、メタリルアルコールの選択率は８９％であり、ジメタリルエーテルの選択率は９％と副生物の増加が有意に認められた。

以上より、二酸化炭素雰囲気下において、塩基性化合物と一価の銅化合物存在下にハロゲン化アリル化合物を加水分解してアリルアルコール化合物を製造する本発明の方法（実施例１〜５）は、窒素ガス雰囲気下（比較例１）に比べて、高効率でアリルアルコールを得ることができた。

本発明によれば、医薬品、農薬および香料などの機能性化合物の合成原料として有用なアリルアルコール化合物を、反応系中のｐＨ調整などの複雑な操作を行わずとも選択率よく得ることができる。

Claims (3)

1. 塩基性化合物および一価の銅化合物存在下、二酸化炭素雰囲気下でハロゲン化アリル化合物を加水分解することを特徴とするアリルアルコール化合物の製造方法。
2. 二酸化炭素の分圧を０．０１〜２ＭＰａ（ゲージ圧）で行うことを特徴とする請求項１記載のアリルアルコール化合物の製造方法。
3. 塩基性化合物が水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウムから選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする請求項１または２記載のアリルアルコール化合物の製造方法。