JP2016538285A - マンデル酸芳香族化合物および芳香族アルデヒド化合物の製造方法 - Google Patents

Abstract

少なくとも１つの芳香族化合物とグリオキシル酸もしくはその誘導体との縮合のための反応を含む、少なくとも１つのマンデル酸基−ＣＨＯＨ−ＣＯＯＨ芳香族化合物の製造方法であって、前記縮合反応が、反応媒体に添加されたいかなる酸もいかなる塩基も実質的に不在下で実施される方法が記載される。芳香族アルデヒドを得るためにこの縮合反応に酸化反応が続く。【選択図】 なし

Description

本発明は、マンデル酸芳香族化合物のおよび前記マンデル酸芳香族化合物から得られる芳香族アルデヒド化合物の製造の分野に関する。より具体的には、本発明は、ヒドロキシマンデル酸芳香族化合物の製造におよびヒドロキシ芳香族アルデヒド化合物の製造に関する。

本発明の以下に続く説明で、マンデル酸基は、前記マンデル酸芳香族化合物の芳香核上の置換基として存在する、−ＣＨＯＨ−ＣＯＯＨ基によって理解される。

本発明はより具体的には、ｐ−ヒドロキシマンデル酸、４−ヒドロキシ−３−メトキシマンデル酸および３−エトキシ−４−ヒドロキシマンデル酸の製造を、ならびにまたバニリンおよび／またはエチルバニリンの製造をターゲットとしている。

バニリンは、リグニンまたはフェルラ酸などの、天然源から得られるが、バニリンおよびその誘導体のかなりの割合は、化学的ルートによって製造されている。多数の多様な、様々な製造方法が文献に記載されている（Ｋｉｒｋ−Ｏｔｈｍｅｒ − Ｅｎｃｙｃｌｏｐｅｄｉａ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２４，ｐｐ ８１２−８２５，第４版（１９９７））。バニリンおよびその誘導体への従来のアクセスルートは、４−ヒドロキシ−３−メトキシマンデル酸を得るために、塩基性水性媒体中でのグリオキシル酸とグアヤコールとの縮合反応を含む。この生成物はその後、バニリンを与えるために塩基性媒体中で酸化される。この従来法は、例えば、グアヤコールとグリオキシル酸の水酸化ナトリウムとの反応によって得られるグリオキシル酸ナトリウムとの縮合を記載する、米国特許第２，６４０，０８３号明細書で用いられている。

塩基性媒体中で実施される、この従来法は、公知のカニッツァーロ（Ｃａｎｎｉｚｚａｒｏ）反応によるグリオキシル酸の不均化からなる好ましくない反応（グリコール酸およびシュウ酸の生成）をもたらす。この平行の反応は、縮合反応の収率および選択率に大いに影響を及ぼす。さらに、塩基性媒体中での縮合反応および酸化反応の実施は、縮合反応の実施後および縮合反応後の両方に、強酸、一般に硫酸の使用による中和段階を実施する必要があるために劣っている。実際に、前記中和段階は、後で処理することが望ましい、かなりに量の塩、特に硫酸ナトリウムＮａ_２ＳＯ_４塩の形態での、一般に硫酸塩を発生させる。高希釈水性媒体中で縮合反応もどちらも実施しないことは、縮合反応器および酸化反応器の出口での塩化された、一般に硫酸塩化された、水性排水の処理に有利に働く。

特許出願欧州特許第０ ９８７ ２４５号明細書は、アニオン交換樹脂の存在下でのフェノールとグリオキシル酸との縮合方法を記載している。しかしながら、この塩基性樹脂の存在は、水性排水の取扱いの問題を解決することを可能にしない。これは、大量の酸性溶液、塩基性溶液または塩水が、形成されたヒドロキシマンデル酸を回収するために溶離剤として使用されなければならないからである。

上に記載された先行方法の別の主要な不利な点は、過剰のグアヤコールを使って縮合反応を実施することにあり、それはこの反応剤のリサイクリングの段階を必要とする。

本発明の主題は、先行方法で遭遇する不利を克服することを可能にするマンデル酸芳香族化合物のおよび芳香族アルデヒド化合物の製造方法である。特に、本出願人会社によって提供される方法は、アルカリ性媒体中で実施されないか、または部分的に実施されるにすぎず、したがって縮合反応および酸化反応の後で中和段階の少なくとも１つを実施する必要性を回避する。本発明による方法はしたがって、かなり減少する量の塩を発生させるという、実にさらに本プロセスのいかなる段階でもいかなる塩も発生させないという大きな利点を示す。特に、本発明の方法は、縮合反応も酸化反応も塩基性媒体中で実施されない場合いかなる硫酸塩も発生させない。縮合反応はまた有利には、溶媒の不在下で、特に水の不在下で実施され、それはしたがって、プロセスの下流での大量の水性排水の処理を回避し、プロセスの装置のおよび資金供給される設備の項目のレベルで節約を回避する。（縮合反応または酸化反応の１つまたは他のものについて、好ましくは両反応について）アルカリ性試剤の不在下で、そして好ましくは、少なくとも縮合反応に関しては、水の不在下で、穏和な条件下に実施される、本発明による方法は、したがってより環境にやさしい。

本発明の主題は、少なくとも１つの芳香族化合物とグリオキシル酸もしくはその誘導体との縮合反応を含む少なくとも１つのマンデル酸−ＣＨＯＨ−ＣＯＯＨ基を持っている芳香族化合物の製造方法であって、前記縮合反応が、反応媒体に添加されたいかなる酸もいかなる塩基も実質的に不在下で実施される方法である。

さらに、本発明の主題は、少なくとも１つの芳香族化合物とグリオキシル酸もしくはその誘導体との縮合反応を含む少なくとも１つのマンデル酸−ＣＨＯＨ−ＣＯＯＨ基を持っている芳香族化合物の製造方法であって、前記縮合反応が、溶媒の不在下で実施され、そしてグリオキシル酸がグリオキシル酸一水和物である方法である。

本発明の別の主題は、少なくとも１つの芳香族化合物とグリオキシル酸もしくはその誘導体との縮合反応を含む少なくとも１つのマンデル酸−ＣＨＯＨ−ＣＯＯＨ基を持っている芳香族化合物の製造方法であって、前記縮合反応が、含酸素配位子を含む遷移金属錯体から選択される少なくとも１つの触媒の存在下で実施される方法である。

本発明に従って、縮合反応に反応剤として用いられる前記芳香族化合物は有利には、置換ベンゼン、フェノールおよび置換フェノール、複素環芳香族化合物または多環芳香族化合物から選択される。

複素環芳香族化合物の中で、１，３−ベンゾジオキソール、１−メチルインドールおよびベンゾフランが好ましい。多環芳香族化合物の中で、ナフトールが好ましい。置換ベンゼンは好ましくは、アルキル、アルケニル、アルコキシ、ヒドロキシアルキル、アルコキシアルキル、シクロアルキル、アリールもしくはアリールアルキル基、ヒドロキシル基、ニトロ基、ハロゲン原子、ハロ−もしくはパーハロアルキル基、ホルミル基、２〜６個の炭素原子を有するアシル基、カルボキシル基、または１つもしくは２つのアルキルもしくはフェニル基で置換されたもしくは非置換のアミノもしくはアミド基から選択される１つもしくは複数の基で置換されたベンゼンである。カルボキシル基は、例えばアルキルもしくはフェニル基で、エステル化され得ることが指摘されるべきである。好ましくは、置換ベンゼンは、メトキシ、エトキシ、プロポキシ、イソプロポキシ、ブトキシまたはイソブトキシなどの、１つもしくは複数のアルコキシ基で置換されたベンゼンである。非常に好ましくは、置換ベンゼンは、１つ、２つもしくは３つのメトキシ基で置換されたベンゼンである。それらはそれぞれ、メトキシベンゼン（アニソール）、１，２−ジメトキシベンゼン（ベラトロール）および１，２，３−トリメトキシベンゼンである。

本発明に従って、芳香族化合物は好ましくは、置換フェノールから選択される。有利には、前記置換フェノールは、ヒドロキシル基に対してパラ位に少なくとも１つの無置換位置を示す。置換フェノールは、芳香核が少なくとも１個のヒドロキシル基を持っている、そしてまた１つもしくは複数の他の置換基を持っている分子である。一般に、用語「幾つかの置換基」は、１つの芳香核当たり２〜４つの置換基を定義する。任意の置換基が、それが縮合反応を妨害しない限り存在することができる。したがって、本発明による少なくとも１つのマンデル酸基を持っている芳香族化合物の製造方法は、次式（Ｉ）：
（前記式中：
− Ｒは、１つもしくは複数の同一のもしくは異なる置換基を表し、
− ｘ（環上の置換基の数）は、１〜４の整数であり、
− ｘが１よりも大きい場合、２個の隣接炭素原子上にある２つのＲ基は、一緒にそしてそれらを持っている炭素原子と、５〜７個の炭素原子を有しかつ任意選択的に１つもしくは複数のヘテロ原子を含む飽和の、不飽和のまたは芳香族の環を形成することができる）
に相当する置換フェノールに適用されるのに好適である。

前記式（Ｉ）において、ヒドロキシル基に対するパラ位は好ましくはフリーである、すなわち、置換基を持っていない。

式（Ｉ）において、同一であるかもしくは異なる、Ｒ基は、アルキル、アルケニル、アルコキシ、ヒドロキシアルキル、アルコキシアルキル、シクロアルキル、アリールもしくはアリールアルキル基、ヒドロキシル基、ニトロ基、ハロゲン原子、ハロ−もしくはパーハロアルキル基、ホルミル基、２〜６個の炭素原子を有するアシル基、カルボキシル基、または１つもしくは２つのアルキルもしくはフェニル基で置換されたもしくは非置換のアミノもしくはアミド基を表す。カルボキシル基は、例えばアルキルもしくはフェニル基で、エステル化され得ることが指摘されるべきである。
式（Ｉ）において、ｘが１よりも大きい場合、２個の隣接炭素原子上にある２つのＲ基は、３〜５個の炭素原子を有するアルキレン、アルケニレンまたはアルケニリデン基によって結合して５〜７個の原子を有する飽和の、不飽和のまたは芳香族の環を形成することができ、１個もしくは複数（好ましくは２または３個）の炭素原子がヘテロ原子、好ましくは酸素で置き替えられることが可能である。

式（Ｉ）において、用語「アルキル」は、１〜１５個の炭素原子、好ましくは１もしくは２〜１０個の炭素原子を有する線状もしくは分岐炭化水素鎖を意味すると理解される。用語「アルコキシ」は、式中、用語「アルキル」が上に与えられた意味を有するアルキル−Ｏ−基を意味すると理解される。アルコキシ基の好ましい例は、メトキシまたはエトキシ基である。用語「アルケニル」は、１個もしくは複数の二重結合、好ましくは１〜２個の二重結合を含む、２〜１５個の炭素原子を有する線状もしくは分岐炭化水素基を意味すると理解される。用語「シクロアルキル」は、３〜８個の炭素原子を含む環状炭化水素基、好ましくはシクロペンチルまたはシクロヘキシル基を意味すると理解される。用語「アリール」は、単環または多環、好ましくは単環または二環の、６〜１２個の炭素原子を含む芳香族基、好ましくはフェニルまたはナフチルを意味すると理解される。用語「アリールアルキル」は、単環式芳香環を持っている、かつ７〜１２個の炭素原子を含む線状もしくは分岐炭化水素基、好ましくはベンジルを意味すると理解される。用語「ハロ−もしくはパーハロアルキル」は、次の基：−ＣＸ_３、−［ＣＸ_２］_ｐ−ＣＸ_３または−Ｃ_ｐＨ_ａＦ_ｂの１つを意味すると理解され；前記基において、Ｘは、ハロゲン原子、好ましくは塩素または臭素原子を表し、ｐは、１〜１０の範囲の数を表し、ｂは、３〜２１の範囲の数を表し、ａ＋ｂ＝２ｐ＋１である。
ｘが１よりも大きい場合、２個の隣接炭素原子上にある２つのＲ基は、アルキレン、アルケニレンまたはアルケニリデン基によって結合して５〜７個の原子を有する飽和の、不飽和のまたは芳香族の環を形成し、このようにして二環を形成することができる。

好ましい二環式骨格の例は、次の通りである：

本発明による製造方法の実施に特に好適である化合物は、式中、同一であるかまたは異なる、Ｒが
− ヒドロキシル基、
− メチル、エチル、ｎ−プロピル、イソプロピル、ｎ−ブチル、イソブチル、ｓｅｃ−ブチルまたはｔｅｒｔ−ブチルなどの、１〜６個の炭素原子、好ましくは１〜４個の炭素原子を有する線状もしくは分岐アルキル基、
− ビニルまたはアリルなどの、２〜６個の炭素原子、好ましくは２〜４個の炭素原子を有する線状もしくは分岐アルケニル基、
− メトキシ、エトキシ、ｎ−プロポキシ、イソプロポキシ、ｎ−ブトキシ、イソブトキシ、ｓｅｃ−ブトキシまたはｔｅｒｔ−ブトキシ基などの、１〜６個の炭素原子、好ましくは１〜４個の炭素原子を有する線状もしくは分岐アルコキシ基、
− フェニル基
− ハロゲン原子、好ましくはフッ素、塩素または臭素原子
を表す式（Ｉ）に相当する。

ｘの定義に関しては、ｘは有利には、１または２に等しく、より好ましくは１に等しい。

本発明は好ましくは、式中、Ｒが１〜４個の炭素原子を有するアルキル基を表し、ｘが１に等しいか、またはまたＲが１〜４個の炭素原子を有するアルコキシを表し、ｘが１に等しい式（Ｉ）に相当する化合物に適用される。

式（Ｉ）に相当する化合物の例示の目的で、
− 式中、ｘが１に等しい式（Ｉ）に相当するもの、例えば：
・ピロカテコール
・レゾルシノール
・ヒドロキノン
・ｏ−クレゾール
・ｍ−クレゾール
・２−エチルフェノール
・３−エチルフェノール
・２−プロピルフェノール
・２−（ｓｅｃ−ブチル）フェノール
・２−（ｔｅｒｔ−ブチル）フェノール
・３−（ｔｅｒｔ−ブチル）フェノール
・２−メトキシフェノール（グアヤコール）
・３−メトキシフェノール
・２−エトキシフェノール（グエトール）
・２−イソプロポキシフェノール
・サリチルアルデヒド
・サリチル酸メチル
・サリチル酸
・２−クロロフェノール
・３−クロロフェノール
・３−ニトロフェノール
・４−フェニルフェノール
− 式中、ｘが２に等しい式（Ｉ）に相当するもの、例えば：
・２，３−ジメチルフェノール（２，３−キシレノール）
・２，５−ジメチルフェノール（２，５−キシレノール）
・３，５−ジメチルフェノール（３，５−キシレノール）
・２−ヒドロキシ−５−アセトアミドベンズアルデヒド
・２−ヒドロキシ−５−エタミドベンズアルデヒド
・２，３−ジクロロフェノール
・２，５−ジクロロフェノール
・３，５−ジクロロフェノール
・ピロガロール
− 式中ｘが３に等しい式（Ｉ）に相当するもの、例えば：
・２，３，５−トリメチルフェノール
・３，５−ジ（ｔｅｒｔ−ブチル）フェノール
・２，３，５−トリクロロフェノール
− ナフタレン基を示す式（Ｉ）に相当するもの、例えば：
・１−ナフトール
・２−ナフトール
・１，２−ジヒドロキシナフタレン
・１，５−ジヒドロキシナフタレン
・２，３−ジヒドロキシナフタレン
・２，６−ジヒドロキシナフタレン
・２，７−ジヒドロキシナフタレン
・６−ブロモ−２−ナフトール
− ベンゼン核のシーケンスを示す式（Ｉ）に相当するもの：
・２−フェノキシフェノール
・３−フェノキシフェノール
が挙げられてもよい。

上述の化合物のリストの中で、用いられる置換フェノールは好ましくは、ｏ−クレゾール、ｍ−クレゾール、３−エチルフェノール、２−（ｔｅｒｔ−ブチル）フェノール、グアヤコールまたはグエトールである。

本発明による少なくとも１つのマンデル酸基を持っている芳香族化合物の製造方法が適用される化合物は、グアヤコールおよびグエトールである。

本発明による製造方法に従って、上に記載された前記芳香族化合物の少なくとも１つとグリオキシル酸もしくはその誘導体との縮合反応が実施される。縮合反応に用いられるグリオキシル酸は、すべてのその形態で、特に固体形態でまたは水溶液に溶解した形態で使用することができる。有利には一水和物形態、（ＣＨＯ−ＣＯ_２Ｈ．Ｈ_２Ｏ）のグリオキシル酸が使用される。グリオキシル酸の誘導体は特に、グリオキシル酸のメチルおよびエチルエステルなどの、グリオキシル酸のエステルを意味すると理解される。

グリオキシル酸の金属塩、特にグリオキシル酸ナトリウムは本発明によればグリオキシル酸誘導体の中に含まれないことが理解される。

アルカリ金属グリオキレートは通常、水性媒体中でのグリオキシル酸とアルカリ金属塩基との反応によって得られる。実際に、本発明による方法は、添加された塩基の不在下で実施される。グリオキシル酸塩の使用は、強酸の使用によって中和段階を実施することを必要とし、かなりの量の塩を発生させる。

本発明の一実施形態によれば、縮合反応は、触媒なしで実施される。この場合には、反応は好ましくは、溶媒の不在下で実施される。グリオキシル酸一水和物を反応剤として使用することができる。

別の実施形態によれば、本発明による少なくとも１つのマンデル酸−ＣＨＯＨ−ＣＯＯＨ基を持っている芳香族化合物の製造方法は有利には、少なくとも１つの触媒の存在下で実施される。前記触媒は、触媒量で反応媒体に添加される。前記触媒プロセスは、均一触媒作用によってまたは不均一触媒作用によって、好ましくは均一触媒作用によって動作することができる。それは、遷移金属をベースとする化合物ならびに希土類金属、ゼオライト、粘土、リン酸ランタン（ＬａＰＯ_４、金属酸化物、特にアルカリ土類金属酸化物、および金属水酸化物をベースとする化合物からなる群から好ましくは選択される少なくとも１つの触媒の存在下で実施される。遷移金属をベースとする触媒は有利には、含酸素配位子を含む遷移金属錯体から選択される。好ましい遷移金属は、鉄および銅である。亜鉛もまた使用することができる。本発明による製造方法を実施するのに非常に有利に用いられる触媒は、酢酸鉄（ＩＩ）（Ｆｅ（ＯＡｃ）_２）および酢酸鉄（ＩＩＩ）（Ｆｅ（ＯＡｃ）_３）、酢酸銅（ＩＩ）（Ｃｕ（ＯＡｃ）_２）、鉄（ＩＩ）アセチルアセトネート（Ｆｅ（ａｃａｃ）_２）および鉄（ＩＩＩ）アセチルアセトネート（Ｆｅ（ａｃａｃ）_３）、銅（ＩＩ）アセチルアセトネート（Ｃｕ（ａｃａｃ）_２）および銅（ＩＩＩ）アセチルアセトネート（Ｃｕ（ａｃａｃ）_３）ならびにそれらの混合物である。グリオキシレートおよびトリフェレートもまた有利には、含酸素配位子として用いられる。

触媒は、遷移金属、好ましくは鉄または銅から、および少なくとも１つのグリオキシレート配位子からなる錯体であり得る。この錯体は、遷移金属をベースとする触媒が、グリオキシル酸を含有する反応媒体と接触させられるとき、その場形成することができる。あるいは、この錯体は、縮合反応の前に調製することができる。本発明による方法は、縮合反応の前に、遷移金属をベースとする化合物をグリオキシル酸と混合することを含む、段階を含むことができる。この混合物はその後、本発明による縮合反応において少なくとも１つの芳香族化合物と接触させられる。

一般に、触媒化合物は、縮合反応中にその場形成することができる。こういう訳で、用語「触媒」はまた、これらの触媒化合物の前駆体を広く含むことができる。

本発明の製造方法によれば、縮合反応は、反応剤および触媒によって構成されるもの以外のいかなる酸もおよびいかなる塩基も実質的に不在下で実施される、すなわち、酸も塩基も、反応剤および触媒によって構成される酸および塩基以外に反応媒体へ実質的にまったく導入されない。用語「実質的に」は、塩基の導入に関しては、塩基／Σ（反応媒体中に存在する酸）比が１０モル％未満、好ましくは５モル％未満であることを意味するとして理解されるべきである。用語「実質的に」は、酸の導入に関しては、Σ酸／反応剤比、特にΣ酸／（芳香族化合物＋グリオキシル酸もしくはその誘導体）比が１０モル％未満、好ましくは５モル％未満であることを意味するとして理解されるべきである。好ましくは、縮合反応は、反応剤および触媒によって構成されるもの以外のいかなる酸もおよびいかなる塩基も不在下で実施される、すなわち、酸も塩基も、反応剤および触媒によって構成される酸および塩基以外に反応媒体へまったく導入されない。好ましくは、反応媒体は、無機塩基または有機塩基を含有しないし、反応媒体は好ましくは、ＮａＯＨ、ＫＯＨまたは水酸化アンモニウムを含有しない。

本発明による少なくとも１つのマンデル酸基を持っている芳香族化合物の製造方法に従って、縮合反応は、液相でまたは液−固相で実施される。前記反応は、溶媒の存在下でまたは不在下で実施される。

一実施形態によれば、反応は、溶媒の不在下で実施される。この場合には、グリオキシル酸一水和物を反応剤として使用することができる。グリオキシル酸一水和物によって放出され得る水は、その量が無視できる限り溶媒と見なすことはできない。グリオキシル酸一水和物はおおよそ５０℃まで固体である。縮合反応の温度は、有利には３０℃〜８０℃、好ましくは４０℃〜６０℃、さらにより好ましくは４５℃〜５０℃であり得るし、反応媒体は好ましくは、媒体の十分な均一化を提供するために反応の継続時間の全体にわたって攪拌下に置かれる。

別の実施形態によれば、反応は、溶媒の存在下で実施される。それが溶媒の存在下で実施される場合、前記溶媒は、例えば、水、アルコール、特にエタノール、キシレンなどの、芳香族炭化水素、またはまた水−アルコール混合物、例えば水−エタノール混合物、あるいはイオン液体、例えば第四級アンモニウム塩（例えばテトラブチルアンモニウム塩）、ホスホニウム塩（例えばテトラブチルホスホニウム塩）、イミダゾリウム塩（例えば１−アルキル−２，３−ジメチルイミダゾリウム塩または１−アルキル−３−メチルイミダゾリウム塩）およびピリジニウム塩（例えば１−アルキルピリジニウム塩）である。

縮合反応は、グリオキシル酸もしくはその誘導体を、上に定義されたような少なくとも１つの芳香族化合物と反応させることを含む。芳香族化合物対グリオキシル酸もしくはその誘導体のモル比は、好ましくは０．１〜４．０、より好ましくは０．５〜２に変わり、さらにより好ましくはそれは、前記芳香族化合物対グリオキシル酸もしくはその誘導体の等モル比が前記反応剤の１つまたは他のもののリサイクリングを回避するように、１の近く（すなわち、０．９〜１．１）にある。

縮合反応が均一触媒作用によって実施される場合、触媒のモル数対グリオキシル酸（もしくはその誘導体）のまたは芳香族化合物（これは、より低い量で導入される、すなわち、限界反応剤）のモル数の比で表される、用いられる触媒の量は、有利には０．５〜３０％、非常に有利には０．５〜１０％、好ましくは１〜３％で選択される。

縮合反応が不均一触媒作用によって実施される場合、触媒の重量対反応媒体の重量の重量比で表される、用いられる触媒の量は、有利には０．５〜１０重量％、好ましくは１〜３重量％で選択される。

縮合反応の温度は、有利には０℃〜１００℃、好ましくは１５℃〜８０℃で選択される。

縮合反応の継続時間は、１分〜２４時間である。反応媒体は好ましくは、反応の継続時間の全体にわたって撹拌下に置かれる。

縮合反応は、空気下または不活性ガスの、好ましくは窒素のもしくは任意選択的に希ガス、特にアルゴンの制御雰囲気下で、圧力下にまたは大気圧で実施される。空気が好ましくは選択される。

本発明による少なくとも１つのマンデル酸基を持っている芳香族化合物の製造方法は、回分式で、半連続的にまたは連続的に実施することができる。

縮合反応は、異なるタイプの反応器で、例えば管型反応器（プラグ−フロー反応器）でまたはまた一連の完全攪拌反応器で実施することができる。少なくとも１つのマンデル酸基を持っている芳香族化合物の製造方法の好ましい形態は、グリオキシル酸とグアヤコールとの縮合反応またはグリオキシル酸とグエトールとの縮合反応またはまたグリオキシル酸とグアヤコールおよびグエトールとの縮合反応を実施することを含む。最初の２つの場合には、縮合反応は、それぞれヒドロキシル基に対してオルト位にメトキシ基で（グリオキシル酸とグアヤコールとの縮合）およびエトキシ基で（グリオキシル酸とグエトールとの縮合）置換されたｐ−ヒドロキシマンデル酸の生成をもたらす。第３の場合には、グリオキシル酸とグアヤコールおよびグエトールとの縮合反応は、ヒドロキシル基に対してオルト位にメトキシ基で置換されたｐ−ヒドロキシマンデル酸のおよびヒドロキシル基に対してオルト位にエトキシ基で置換されたｐ−ヒドロキシマンデル酸の併産をもたらす。

本発明による製造方法の一実施形態は有利には、グリオキシル酸および触媒を前記芳香族化合物に導入することを含む。反応媒体は、上述の区間内で選択される期間および温度で、攪拌下に置かれる。縮合反応の終わりに得られた反応媒体は、酸形態でのまたは、グリオキシル酸のエステルが反応剤として用いられる場合、マンデル酸エステル形態でのマンデル酸芳香族化合物を含有する。前記反応媒体は、塩を実質的に持っていない、好ましくは塩をまったく持っていない。

本発明の好ましい実施形態によれば、縮合の終わりに得られた生成物は分離される。縮合反応の終わりに、得られたマンデル酸芳香族化合物、好ましくはｐ−ヒドロキシマンデル酸は、従来の分離技術に従って、特に結晶化によってまたは適切な有機溶媒を使用する抽出によって反応混合物から分離される。

前記縮合反応を実施するための芳香族化合物として、そのパラ位がフリーである（すなわち、置換されていない）、式（Ｉ）の少なくとも１つの置換フェノールを用いることを含む本発明の方法の好ましい実施形態によれば、前記縮合反応の終わりに得られた置換ヒドロキシマンデル酸化合物は、次式（ＩＩ）で表され：
Ｒおよびｘは、前記式（ＩＩ）において、式（Ｉ）で与えられた意味を有する。

本発明の方法に従って製造された少なくとも１つのマンデル酸基を持っている芳香族化合物は、これらが、とりわけ、還元によって、アリール酢酸、好ましくはヒドロキシアリール酢酸を、または、酸化によって、アリールグリオキシル（＝アリール−α−オキソ酢）酸、好ましくはヒドロキシアリールグリオキシル（＝ヒドロキシアリール−α−オキソ酢）酸、または芳香族アルデヒド、好ましくはヒドロキシ芳香族アルデヒドを得ることを可能にする中間生成物であるので特に有利である。

本発明の別の主題はしたがって、マンデル酸化合物の製造をもたらす、本説明において上に記載されたような縮合反応、引き続き前記マンデル酸化合物の酸化反応を含む芳香族アルデヒドの製造方法である。より好ましくは、前記縮合反応に用いられる前記芳香族化合物が、そのパラ位がフリーである、式（Ｉ）の置換フェノールである場合には、本発明の主題はより具体的には、４−ヒドロキシ芳香族アルデヒドの製造方法である。より具体的には、本発明の主題は、バニリン（ＶＡまたは４−ヒドロキシ−３−メトキシベンズアルデヒド）のおよび／またはエチルバニリン（ＥＶＡまたは３−エトキシ−４−ヒドロキシベンズアルデヒド）の製造方法である。

用語「酸化」は、それが、二酸化炭素を形成する、カルボン酸基の離脱を含む限り酸化的脱炭酸としてここでは理解される。

本発明による芳香族アルデヒドの製造方法を実施するために用いられる酸化反応は有利には、酸素または空気の存在下で実施される。前記酸化反応は、大気圧でまたは圧力下で実施される。それは、アルカリ性試剤の添加ありまたはアルカリ性試剤の添加なしのいずれかで実施される。好ましくは、それは、アルカリ性試剤の添加なしで実施される、すなわち、塩基は、酸化反応を受ける反応媒体へまったく導入されない。前記酸化反応は一般に、有機または水性であり得る、溶媒の存在下で実施される。水が有利には溶媒として使用される。イオン液体もまた溶媒として使用することができる。好ましいイオン液体は、縮合反応の実施について既に上で述べられたものである。しかしながら、溶媒の存在は必要ではない。それは、好ましくは１０〜２００℃の温度で実施される。前記酸化反応の終わりに、前記芳香族アルデヒドを含有する粗水性反応媒体が一般に回収される。

前記酸化反応は、クロム、コバルト、銅、バナジウム、マンガン、鉄、ニッケルおよびオスミウム誘導体から有利に選択される触媒の存在下で実施される。好ましくは、バナジウムおよび銅誘導体が選択され、好ましくは、前記酸化反応を実施するために用いられる触媒は、メタバナジン酸アンモニウム（ＮＨ_４ＶＯ_３）または酸化バナジウムＶ_２Ｏ_５である。

酸化反応は、回分式で、半連続的にまたは連続的に実施することができる。それは、異なるタイプの反応器で、例えば管型反応器（プラグ−フロー反応器）でまたは一連の完全攪拌反応器で実施することができる。

本発明による芳香族アルデヒドの製造方法の好ましい実施形態は、前記縮合反応によって生じた反応媒体（前記反応媒体は、あらかじめ分離されているかまたは分離されていない）中へ水を導入すること、得られた水性媒体を１０〜２００℃の温度で加熱すること、その中に酸化触媒を導入すること、および酸素または空気を大気圧でまたは加圧下に前記媒体中へバブリングさせることを含む。

本発明による芳香族アルデヒドの製造方法の別の好ましい実施形態は、縮合反応および酸化反応をワン−ポット条件下で、すなわち、１つの、同じ反応器で実施することを含む。第１のワン−ポット実施形態は、前記縮合反応を実施すること、次に前記縮合反応が実施されるとすぐに反応媒体に酸化触媒を添加することを含む。第２のワン−ポット実施形態は、縮合反応および酸化反応の触媒作用を提供する少なくとも１つの触媒、例えば縮合触媒および酸化触媒（前記縮合触媒および酸化触媒は有利には本説明において上に詳細に記載されたものから選択される）を含む反応媒体中で前記芳香族化合物をグリオキシル酸もしくはその誘導体と接触させることを含む。前記第２の実施形態はまた、縮合反応の触媒作用および次に酸化反応の触媒作用の両方を提供する、単一触媒の存在下で実施することができる。

前記酸化反応の終わりに、芳香族アルデヒドは、様々な不純物とともに水性媒体中に得られる。前記酸化反応によって生じた粗水性反応混合物から芳香族アルデヒドを分離するために、前記芳香族アルデヒドは有利には、有機溶媒を使用して抽出される。前記有機溶媒は、水性媒体中に存在する前記芳香族アルデヒドを溶解させる。有利には、芳香族アルデヒドに対して不活性である有機溶媒が頼りにされる。使用することができる溶媒として、特に、ハロゲン化もしくは非ハロゲン化脂肪族、脂環式または芳香族炭化水素、アルコール、エーテル、ケトンおよびニトリルが挙げられてもよい。脂肪族、脂環式または芳香族炭化水素として、より具体的には、ヘプタン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、ベンゼンもしくはトルエンが；ハロゲン化脂肪族、脂環式もしくは芳香族炭化水素として、ジクロロメタン、トリクロロメタン、ジクロロエタン、クロロベンゼンもしくはジクロロベンゼンが；アルコールとして、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノールもしくはブタノールが；エーテルとして、ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテルもしくはメチルｔｅｒｔ−ブチルエーテルが；ケトンとして、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンもしくはジイソブチルケトンが；または、ニトリルとして、アセトニトリルが特に挙げられる。前記溶媒の混合物を使用することができる。抽出操作は、溶媒の種類に依存する温度で実施される。

抽出溶媒から芳香族アルデヒドを単離するために、分離は、再結晶によって実施することができるが、好ましくは、例えば蒸留トップで、抽出溶媒（それが混合物の最も揮発性の化合物である場合）および、例えば蒸留ボトムで、前記芳香族アルデヒド、すなわち、重質不純物とおよび少量の軽質不純物と相まって、前記芳香族アルデヒドを本質的に含む混合物を得ることを可能にする前記混合物の蒸留が実施される。この段階については特に、特許出願国際公開第２０１０／００７１６１号パンフレットに記載されている方法に言及される。使用された有機溶媒は有利にはリサイクルされる。

任意選択的に、芳香族アルデヒドは、固体形態でそれを／それらを順化させるために処理することができる。好ましくは、芳香族アルデヒドは、好ましくは蒸留によって、引き続き、例えば次の段階：
− 水−アルコール混合物（例えば、メタノールまたはエタノール）への前記芳香族アルデヒドの溶解；
− 真空結晶化；
− 回分式で表面乾燥に引くこと；
− 好ましくは不活性ガス（典型的には窒素）下に、２５℃から前記芳香族アルデヒドの融点よりも下の温度までの温度での前記芳香族アルデヒドの乾燥
に従って、（１つもしくは複数の溶媒の使用によるまたはフレーク化技術による）結晶化によって、精製される。

幾つかの代わりの結晶化形態：例えば、例えば冷却による、回分式結晶化、または例えば真空下の、連続結晶化を想定することができる。

本発明の別の主題は、本説明において上に記載された他の主題とは無関係に、相当するマンデル酸誘導体の酸化による芳香族アルデヒドの製造方法であって、前記酸化反応が、少なくとも１つの酸化剤のおよび少なくとも１つの触媒の存在下で、かつ前記酸化反応を受ける反応媒体に添加されたいかなる酸もいかなる塩基も実質的に不在下で実施される方法である。

本発明による酸化での芳香族アルデヒドの製造方法に従って、用語「マンデル酸誘導体」は、芳香核に直接結合したその少なくとも１個の水素原子が、式−ＣＨＯＨ−ＣＯＯＨのグリコール酸基で置き替えられている、芳香族化合物を意味すると理解される。より具体的には、用語「マンデル酸誘導体」は、芳香核に直接結合したその少なくとも２個の水素原子、１つがヒドロキシル基でおよび他のものが式−ＣＨＯＨ−ＣＯＯＨのグリコール酸基で置き替えられている、芳香族化合物を意味すると理解される。前記マンデル酸誘導体は有利には、本説明において上に説明された式（ＩＩ）を示す。それ／それらは、少なくとも１つの芳香族化合物とグリオキシル酸もしくはその誘導体との縮合によって得られる。前記芳香族化合物は有利には、本説明において上に記載されたものから選択される。前記縮合反応は、反応媒体に添加された酸もしくは塩基の存在下にまたはいかなる酸もいかなる塩基も実質的に不在下で実施される。用語「実質的に」は、本説明において上に明記された酸もしくは塩基の同じ最大量を意味すると理解される。前記酸化反応は、クロム、コバルト、銅、バナジウム、マンガン、鉄、ニッケルおよびオスミウム誘導体から有利には選択される触媒の存在下で実施される。好ましくは、バナジウムおよび銅誘導体が選択され、好ましくは、前記酸化反応を実施するために用いられる触媒は、メタバナジン酸アンモニウム（ＮＨ_４ＶＯ_３）または酸化バナジウムＶ_２Ｏ_５である。一般に、触媒化合物は、反応中にその場形成することができる。こういう訳で、用語「触媒」はまた、これらの触媒化合物の前駆体を広く含むことができる。

前記酸化反応を実施するための操作条件は特に、特許出願国際公開第２００８／１４８７６０号パンフレットに記載されているものである。

本発明の別の主題は、本説明において上に記載された他の主題とは無関係に、有機化合物とカルボニル化合物とが、反応媒体に添加されたいかなる酸もいかなる塩基も実質的に不在下で接触させられる縮合反応の実施での、含酸素配位子を含む遷移金属錯体、希土類金属、ゼオライト、粘土、リン酸ランタン、金属酸化物および金属水酸化物をベースとする化合物から選択される触媒の使用であって、前記縮合反応が簡単な分子の併産を引き起こさない使用である。

本発明による使用に従って、前記有機化合物は、置換ベンゼン、フェノールおよび置換フェノール、複素環芳香族化合物または多環芳香族化合物から選択される芳香族化合物である。本説明において上に記載された前記芳香族化合物は、前記使用のために適切である。前記カルボニル化合物は一般に、アルデヒド官能基またはケトン官能基のいずれかを含む。前記金属錯体は、担持されるか、担持されないかのいずれかで使用される。本説明において上に引用された異なる金属錯体が、前記縮合反応を触媒するために適切である。

本発明による使用のために用いられる前記縮合反応は、前記カルボニル化合物への前記有機化合物の付加反応に似ている。前記反応は、水、塩酸、酢酸、メタノールまたは硫化水素などの、簡単な分子の併産なしに得られる前記付加生成物をもたらす。

本発明は、非限定的例示の目的で示される、以下の実施例を用いてより詳細に説明される。

実施例１：グリオキシル酸と芳香族化合物との縮合反応による少なくとも１つのマンデル酸基を持っている芳香族化合物の製造
ある量の芳香族化合物を、温度プローブをおよび機械撹拌機を備えた５０ｍｌ反応器へ導入し、表１に見られる温度に加熱する。反応器において所望の温度に達したときに、ある量の固体形態のグリオキシル酸一水和物と触媒量、すなわち制限反応剤に対して２．５モル％を表す量のＦｅ（ａｃａｃ）_３とを導入する。この実施例では、前記芳香族化合物とグリオキシル酸とが等モル比により用いられることを考慮すれば、Ｆｅ（ａｃａｃ）_３の量は、それが前記２つの反応剤のどちらに対しても区別なしに２．５モル％を表すようなものである。

反応混合物を１〜２２時間と変わる期間、所望の温度で磁気攪拌下に保つ（表１を参照されたい）。反応の終わりに、縮合反応からの生成物を高速液体クロマトグラフィーによって分析する。得られた結果を表１に要約する。

芳香族化合物の転化率は、消費された芳香族化合物のモル数対用いられた芳香族化合物のモル数の比に相当する。

マンデル酸化合物の収率は、形成されたマンデル酸化合物のモル数対反応剤の１つもしくは他のもののモル数の比に相当する。

実施例２：
１．５ミリモルのグアヤコールと１．５ミリモルのグリオキシル酸一水和物とを、温度プローブをおよび機械撹拌機を備えた２５ｍｌ反応器へ導入し、水浴上で５０℃で加熱する。触媒は、この試験ではまったく添加しない。反応混合物を１時間６０℃で磁気攪拌下に保つ。

反応の終わりに、縮合反応からの生成物を高速液体クロマトグラフィーによって分析する。グアヤコールの転化率は５２％であり、マンデル酸化合物の収率は３０％である。

実施例３：
１．５ミリモルのグアヤコールと、１．５ミリモルのグリオキシル酸一水和物と１モル％の触媒とを、温度プローブをおよび機械撹拌機を備えた２５ｍｌ反応器へ導入し、水浴上で５０℃で加熱する。反応混合物を１時間所望の温度で磁気攪拌下に保つ。

反応の終わりに、縮合反応からの生成物を高速液体クロマトグラフィーによって分析する。得られた結果を下表に要約する。

実施例４：
バニリルマンデル酸（１モル／ｌ）を、触媒および溶媒を含有する、開放型の、磁気攪拌される８ｍｌバイアルへ導入する。触媒の濃度は、バニリルマンデル酸のモル数に対して、１モル％である。反応を１５時間８０℃で実施する。

得られるバニリンの収率を、触媒のおよび使用される溶媒の関数として、下表に要約する。

実施例５：
バニリルマンデル酸（０．１モル／ｌ）を、触媒（ＮＨ_４ＶＯ_３）および溶媒（水）を含有するＯ_２圧力下の攪拌される反応器へ導入する。触媒の濃度は、バニリルマンデル酸のモル数に対して、２．５モル％である。反応を１８０分間７バール下で８０℃で実施する。

バニリルマンデル酸の転化率は１００％であり、バニリンの収率は９３％である。

Claims (24)

1. 少なくとも１つの芳香族化合物とグリオキシル酸又はその誘導体との縮合反応を含む、少なくとも１つのマンデル酸−ＣＨＯＨ−ＣＯＯＨ基を有する芳香族化合物の製造方法であって、前記縮合反応が、反応媒体に添加されたいかなる酸もいかなる塩基も実質的に不在下で実施される方法。
2. 前記縮合反応に反応剤として用いられる前記芳香族化合物が、置換ベンゼン、フェノールおよび置換フェノール、複素環芳香族化合物または多環芳香族化合物から選択される、請求項１に記載の芳香族化合物の製造方法。
3. 前記置換フェノールが、次式（Ｉ）：
   （前記式中：
   − Ｒは、１つもしくは複数の、同一のもしくは異なる置換基を表し、
   − ｘ（環上の置換基の数）は、１〜４の整数であり、
   − ｘが１よりも大きい場合、２つの隣接炭素原子上にある２つのＲ基は、一緒にそしてそれらを持っている炭素原子と、５〜７個の炭素原子を有する飽和の、不飽和のまたは芳香族の環を形成し得、一つまたは複数のヘテロ原子を含んでいてもよい）
   に相当する、請求項２に記載の芳香族化合物の製造方法。
4. ヒドロキシル基に対するパラ位が非置換である、請求項３に記載の芳香族化合物の製造方法。
5. 前記置換フェノールが、ｏ−クレゾール、ｍ−クレゾール、３−エチルフェノール、２−（ｔｅｒｔ−ブチル）フェノール、グアヤコールまたはグエトールである、請求項３または４に記載の芳香族化合物の製造方法。
6. 前記グリオキシル酸が、一水和物形態（ＣＨＯ−ＣＯ_２Ｈ．Ｈ_２Ｏ）で使用される、請求項１〜５のいずれか一項に記載の芳香族化合物の製造方法。
7. 前記縮合反応が、触媒量で前記反応媒体に添加された少なくとも１つの触媒の存在下で実施される、請求項１〜６のいずれか一項に記載の芳香族化合物の製造方法。
8. 前記触媒が、含酸素配位子を含む遷移金属錯体から選択される遷移金属をベースとする触媒である、請求項７に記載の芳香族化合物の製造方法。
9. 前記触媒が、酢酸鉄（ＩＩ）（Ｆｅ（ＯＡｃ）_２）および酢酸鉄（ＩＩＩ）（Ｆｅ（ＯＡｃ）_３）、酢酸銅（ＩＩ）（Ｃｕ（ＯＡｃ）_２）、鉄（ＩＩ）アセチルアセトネート（Ｆｅ（ａｃａｃ）_２）および鉄（ＩＩＩ）アセチルアセトネート（Ｆｅ（ａｃａｃ）_３）、銅（ＩＩ）アセチルアセトネート（Ｃｕ（ａｃａｃ）_２）および銅（ＩＩＩ）アセチルアセトネート（Ｃｕ（ａｃａｃ）_３）から選択される、請求項７または請求項８に記載の芳香族化合物の製造方法。
10. 前記触媒が、遷移金属、好ましくは鉄または銅から、および少なくとも１つのグリオキシレート配位子からなる錯体であり、この錯体がその場形成されるかまたは前記縮合反応の前に調製される、請求項７または請求項８に記載の芳香族化合物の製造方法。
11. 前記縮合反応が、水、芳香族炭化水素、アルコールまたは水−アルコール混合物から選択される溶媒の存在下で実施される、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の芳香族化合物の製造方法。
12. 前記縮合反応が、溶媒の不在下で実施される、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の芳香族化合物の製造方法。
13. 前記芳香族化合物のグリオキシル酸もしくはその誘導体に対するモル比が１付近である、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の芳香族化合物の製造方法。
14. グリオキシル酸とグアヤコールとの前記縮合反応またはグリオキシル酸とグエトールとの前記縮合反応、またはまたグリオキシル酸とグアヤコールおよびグエトールとの前記縮合反応を実施することからなるような、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の芳香族化合物の製造方法。
15. 請求項１〜１４のいずれか一項に記載の前記方法に従って実施される前記縮合反応、引き続き少なくとも１つのマンデル酸−ＣＨＯＨ−ＣＯＯＨ基を持っている前記芳香族化合物の酸化反応を含む芳香族アルデヒドの製造方法。
16. 前記酸化反応が、アルカリ剤の添加なしに実施される、請求項１５に記載の芳香族アルデヒドの製造方法。
17. 前記酸化反応が、溶媒としての水の存在下で実施される、請求項１５または請求項１６に記載の芳香族アルデヒドの製造方法。
18. 前記酸化反応が、クロム、コバルト、銅、バナジウム、マンガン、鉄、ニッケルおよびオスミウム誘導体から選択される触媒の存在下で実施される、請求項１５〜１７のいずれか一項に記載の芳香族アルデヒドの製造方法。
19. バニリンおよび／またはエチルバニリンを製造することからなるような、請求項１５〜１８のいずれか一項に記載の芳香族アルデヒドの製造方法。
20. 前記相当するマンデル酸誘導体の酸化による芳香族アルデヒドの製造方法であって、前記酸化反応が、少なくとも１つの酸化剤のおよび少なくとも１つの触媒の存在下で、かつ前記酸化反応を受ける前記反応媒体に添加されたいかなる酸もいかなる塩基も実質的に不在下で実施される方法。
21. 前記マンデル酸誘導体が、少なくとも１つの芳香族化合物とグリオキシル酸もしくはその誘導体との縮合によって得られる、請求項２０に記載の酸化による芳香族アルデヒドの製造方法であって、前記縮合反応が酸もしくは塩基の存在下で、または前記反応媒体に添加されたいかなる酸もいかなる塩基も実質的に不在下で実施される方法。
22. 少なくとも１つの芳香族化合物とグリオキシル酸もしくはその誘導体との縮合反応を含む、少なくとも１つのマンデル酸−ＣＨＯＨ−ＣＯＯＨ基を有する芳香族化合物の製造方法であって、前記縮合反応が、溶媒の不在下で実施され、前記グリオキシル酸がグリオキシル酸一水和物である方法。
23. 少なくとも１つの芳香族化合物とグリオキシル酸もしくはその誘導体との縮合反応を含む、少なくとも１つのマンデル酸−ＣＨＯＨ−ＣＯＯＨ基を有する芳香族化合物の製造方法であって、前記縮合反応が、含酸素配位子を含む遷移金属錯体から選択される少なくとも１つの触媒の存在下で実施される方法。
24. 有機化合物とカルボニル化合物とが、前記反応媒体に添加されたいかなる酸もいかなる塩基も実質的に不在下で接触させられる縮合反応の実施における、含酸素配位子を含む遷移金属錯体、希土類金属、ゼオライト、粘土、リン酸ランタン、金属酸化物および金属水酸化物をベースとする化合物から選択される触媒の使用であって、前記縮合反応が簡単な分子の併産を引き起こさない使用。