JP2018104430A - Production method of glycidic acid ester - Google Patents
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Landscapes
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Abstract
Description
本発明は、新規なグリセリン酸エステルの製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing a novel glyceric acid ester.
2位及び3位の水酸基が環状アセタール基として保護されたグリセリン酸骨格を有する化合物は、例えば、各種医薬品、化粧品、洗浄剤、ポリマーなどの原料として用途があるグリセリン酸及びそのエステルなどの合成中間体として有用である。
2位及び3位の水酸基が環状アセタール基として保護されたグリセリン酸骨格を有する化合物の例として、例えば非特許文献1〜4には、グリセロールとアセトンから製造可能な4−ヒドロキシメチル−2,2−ジメチル−1,3−ジオキソラン又はその酸化体である4−ホルミル−2,2−ジメチル−1,3−ジオキソランの二量化反応による、2,2−ジメチル−1,3−ジオキソラン−4−カルボン酸(2,2−ジメチル−1,3−ジオキソラン−4−イル)メチルエステルの製造例が記載されている。
Compounds having a glyceric acid skeleton in which the hydroxyl groups at the 2-position and 3-position are protected as cyclic acetal groups include, for example, synthetic intermediates such as glyceric acid and esters thereof that are used as raw materials for various pharmaceuticals, cosmetics, detergents, polymers, etc. Useful as a body.
As examples of compounds having a glyceric acid skeleton in which the hydroxyl groups at the 2-position and 3-position are protected as cyclic acetal groups, for example, Non-Patent Documents 1 to 4 include 4-hydroxymethyl-2,2 that can be produced from glycerol and acetone. -2,2-dimethyl-1,3-dioxolane-4-carboxylic acid by dimerization reaction of dimethyl-1,3-dioxolane or its oxidized 4-formyl-2,2-dimethyl-1,3-dioxolane A preparation example of acid (2,2-dimethyl-1,3-dioxolan-4-yl) methyl ester is described.
非特許文献1〜4に記載されている2,2−ジメチル−1,3−ジオキソラン−4−カルボン酸(2,2−ジメチル−1,3−ジオキソラン−4−イル)メチルエステルの製造法は、以下の通りである。 The method for producing 2,2-dimethyl-1,3-dioxolane-4-carboxylic acid (2,2-dimethyl-1,3-dioxolan-4-yl) methyl ester described in Non-Patent Documents 1 to 4 is as follows. Is as follows.
しかし、非特許文献1〜4に記載の2位及び3位の水酸基が環状アセタール基として保護されたグリセリン酸骨格を有する化合物は、前記のアセトン由来の化合物のみである。
また、非特許文献1〜4は新規な二量化反応手法の開発又は副生成物として得られた二量体化合物について記載された文献であり、2位及び3位の水酸基が環状アセタール基として保護されたグリセリン酸骨格を有する化合物の製造又はその後の誘導体展開の工業化を実現するための基質選択や反応条件に関する記述がない。
有機溶媒を用いる各種反応においては、触媒や副原料由来の無機塩などの副生成物を効率的に除去する目的で、有機層を水洗する工程が一般的に行われる。一方、目的化合物の水溶性が高いと、水洗工程で収率が低下し、経済的に不利になる、或いは水相から目的化合物を回収するための作業負荷が大きくなる。
本発明は、反応後の水洗工程における回収率が高く、製造時の作業付加が少ない、合成中間体としての応用が期待される新規なグリセリン酸エステル及びその製造方法を提供することに関する。
However, the compounds having a glyceric acid skeleton in which the hydroxyl groups at positions 2 and 3 described in Non-Patent Documents 1 to 4 are protected as cyclic acetal groups are only compounds derived from acetone.
Non-patent documents 1 to 4 are documents describing the development of a novel dimerization reaction method or a dimer compound obtained as a by-product, and the 2- and 3-position hydroxyl groups are protected as cyclic acetal groups. There is no description on substrate selection and reaction conditions for realizing the production of a compound having a glyceric acid skeleton or industrialization of subsequent derivative development.
In various reactions using an organic solvent, a step of washing the organic layer with water is generally performed for the purpose of efficiently removing byproducts such as catalysts and inorganic salts derived from the auxiliary materials. On the other hand, if the water solubility of the target compound is high, the yield decreases in the washing step, which is economically disadvantageous, or the work load for recovering the target compound from the aqueous phase increases.
The present invention relates to providing a novel glyceric acid ester that is expected to be applied as a synthetic intermediate and has a high recovery rate in a washing step after the reaction, and that requires little work during production, and a method for producing the same.
本発明は、下記<1>及び<2>に関する。
<1> 下記式(II)で表される化合物を酸化的エステル化する工程を有する、下記式(I)で表される化合物の製造方法。
The present invention relates to the following <1> and <2>.
<1> A method for producing a compound represented by the following formula (I), comprising a step of oxidative esterification of the compound represented by the following formula (II).
(式(II)中、R1及びR2はそれぞれ独立して一価の炭化水素基を表すか、又は、R1及びR2は互いに結合して環構造を形成する二価の炭化水素基を表す。ただし、R1及びR2が同時にメチル基である場合を除く。)
(In formula (II), R 1 and R 2 each independently represent a monovalent hydrocarbon group, or R 1 and R 2 are bonded to each other to form a ring structure. Except that R 1 and R 2 are methyl groups at the same time.)
(式(I)中、R1及びR2はそれぞれ独立して一価の炭化水素基を表すか、又は、R1及びR2は互いに結合して環構造を形成する二価の炭化水素基を表す。ただし、R1及びR2が同時にメチル基である場合を除く。)
(In formula (I), R 1 and R 2 each independently represent a monovalent hydrocarbon group, or R 1 and R 2 are bonded to each other to form a ring structure. Except that R 1 and R 2 are methyl groups at the same time.)
<2> 下記式(I)で表される化合物。 <2> A compound represented by the following formula (I).
(式(I)中、R1及びR2はそれぞれ独立して一価の炭化水素基を表すか、又は、R1及びR2は互いに結合して環構造を形成する二価の炭化水素基を表す。ただし、R1及びR2が同時にメチル基である場合を除く。)
(In formula (I), R 1 and R 2 each independently represent a monovalent hydrocarbon group, or R 1 and R 2 are bonded to each other to form a ring structure. Except that R 1 and R 2 are methyl groups at the same time.)
本発明によれば、反応後の水洗工程における回収率が高く、製造時の作業付加が少ない、合成中間体としての応用が期待される新規なグリセリン酸エステル及びその製造方法を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the recovery rate in the washing process after reaction is high, there are few work additions at the time of manufacture, and the novel glyceric acid ester with which application as a synthetic intermediate is anticipated and its manufacturing method can be provided. .
[式(I)で表される化合物]
本発明の下記式(I)で表される化合物は、新規なグリセリン酸エステル(以下、「本発明のグリセリン酸エステル」、又は「本発明のエステルダイマー」ともいう。)である。
本発明のグリセリン酸エステルから、グリセリン酸及びそのエステル体を製造することができる。また、本発明のグリセリン酸エステルは、反応後の水洗工程における回収率が高く、製造時の作業付加が少ないという優れた効果も有する。
[Compound represented by formula (I)]
The compound represented by the following formula (I) of the present invention is a novel glyceric acid ester (hereinafter also referred to as “the glyceric acid ester of the present invention” or “the ester dimer of the present invention”).
Glyceric acid and its ester form can be produced from the glyceric acid ester of the present invention. In addition, the glyceric acid ester of the present invention has an excellent effect that the recovery rate in the water washing step after the reaction is high and the work addition during the production is small.
(式(I)中、R1及びR2はそれぞれ独立して一価の炭化水素基を表すか、又は、R1及びR2は互いに結合して環構造を形成する二価の炭化水素基を表す。ただし、R1及びR2が同時にメチル基である場合を除く。)
(In formula (I), R 1 and R 2 each independently represent a monovalent hydrocarbon group, or R 1 and R 2 are bonded to each other to form a ring structure. Except that R 1 and R 2 are methyl groups at the same time.)
式(I)中、R1及びR2はそれぞれ独立して一価の炭化水素基を表すか、又は、R1及びR2は互いに結合して環構造を形成する二価の炭化水素基を表す。
R1及びR2の好ましい一態様としては、原料の入手性と反応性、ジオキソランや本発明のエステルダイマーの安定性、本発明のエステルダイマーのアセタール分解で副生するケトン回収容易性の観点から、好ましくはR1が炭素数1以上8以下の一価の炭化水素基かつR2が炭素数2以上8以下の一価の炭化水素基、より好ましくはR1が炭素数1以上8以下のアルキル基かつR2が炭素数2以上8以下のアルキル基、更に好ましくはR1が炭素数1又は2のアルキル基かつR2が炭素数2以上6以下のアルキル基、更に好ましくはR1が炭素数1又は2のアルキル基かつR2が炭素数2以上4以下のアルキル基、より更に好ましくはR1がメチル基かつR2がエチル基である。
R1及びR2の他の好ましい一態様としては、R1及びR2は互いに結合して環構造を形成する二価の炭化水素基であり、前記の観点から、好ましくは炭素数2以上7以下の二価の炭化水素基、より好ましくは炭素数3以上6以下の二価の炭化水素基、更に好ましくは炭素数4以上5以下の二価の炭化水素基、より更に好ましくは炭素数5の二価の炭化水素基である。すなわち、R1及びR2を含む環構造が、好ましくは3〜8員環、より好ましくは4〜7員環、更に好ましくは5〜6員環、より更に好ましくは6員環である。R1及びR2を含む環構造は、シクロアルカン構造であることが好ましく、炭素数5又は6の環構造(シクロペンタン環又はシクロへキサン環)であることがより好ましく、シクロへキサン環であることが更に好ましい。
In formula (I), R 1 and R 2 each independently represent a monovalent hydrocarbon group, or R 1 and R 2 represent a divalent hydrocarbon group that is bonded to each other to form a ring structure. Represent.
As a preferred embodiment of R 1 and R 2, from the viewpoints of availability and reactivity of raw materials, stability of dioxolane and the ester dimer of the present invention, and ease of recovery of ketones by-produced by acetal decomposition of the ester dimer of the present invention. Preferably, R 1 is a monovalent hydrocarbon group having 1 to 8 carbon atoms, and R 2 is a monovalent hydrocarbon group having 2 to 8 carbon atoms, more preferably R 1 has 1 to 8 carbon atoms. An alkyl group and R 2 is an alkyl group having 2 to 8 carbon atoms, more preferably R 1 is an alkyl group having 1 or 2 carbon atoms and R 2 is an alkyl group having 2 to 6 carbon atoms, more preferably R 1 is An alkyl group having 1 or 2 carbon atoms and R 2 having 2 or more and 4 or less carbon atoms, more preferably R 1 is a methyl group and R 2 is an ethyl group.
As another preferred embodiment of R 1 and R 2, R 1 and R 2 is a divalent hydrocarbon group that forms a ring structure with each other, from the point of view, preferably 2 or more carbon atoms 7 The following divalent hydrocarbon group, more preferably a divalent hydrocarbon group having 3 to 6 carbon atoms, more preferably a divalent hydrocarbon group having 4 to 5 carbon atoms, still more preferably 5 carbon atoms. These are divalent hydrocarbon groups. That is, the ring structure containing R 1 and R 2 is preferably a 3- to 8-membered ring, more preferably a 4- to 7-membered ring, still more preferably a 5- to 6-membered ring, and even more preferably a 6-membered ring. The ring structure containing R 1 and R 2 is preferably a cycloalkane structure, more preferably a ring structure having 5 or 6 carbon atoms (cyclopentane ring or cyclohexane ring), and a cyclohexane ring. More preferably it is.
なお、式(I)中、R1及びR2が互いに結合して環構造を形成した場合、式(I)は、式(I’)となる。 In formula (I), when R 1 and R 2 are bonded to each other to form a ring structure, formula (I) becomes formula (I ′).
(式(I’)中、RAは環構造を形成する二価の炭化水素基を表す。)
(In the formula (I ′), R A represents a divalent hydrocarbon group forming a ring structure.)
式(I’)中、RAを含む環構造は、好ましくは3〜8員環、より好ましくは4〜7員環、更に好ましくは5〜6員環、より更に好ましくは6員環である。RAを含む環構造は、シクロアルカン構造であることが好ましく、上述したように、シクロペンタン環又はシクロへキサン環を形成していることがより好ましく、シクロへキサン環を形成していることが更に好ましい。
すなわち、RAは、好ましくはエチレン基(−(CH2)2−)、トリメチレン基(−(CH2)3−)、テトラメチレン基(−(CH2)4−)、ペンタメチレン基(−(CH2)5−)、ヘキサメチレン基(−(CH2)6−)又はヘプタメチレン基(−(CH2)7−)、より好ましくはトリメチレン基、テトラメチレン基、ペンタメチレン基又はヘキサメチレン基、更に好ましくはテトラメチレン基又はペンタメチレン基、より更に好ましくはペンタメチレン基である。
In the formula (I ′), the ring structure containing R A is preferably a 3- to 8-membered ring, more preferably a 4- to 7-membered ring, still more preferably a 5- to 6-membered ring, and even more preferably a 6-membered ring. . The ring structure containing R A is preferably a cycloalkane structure, more preferably a cyclopentane ring or a cyclohexane ring as described above, and a cyclohexane ring formed. Is more preferable.
That is, RA preferably represents an ethylene group (— (CH 2 ) 2 —), a trimethylene group (— (CH 2 ) 3 —), a tetramethylene group (— (CH 2 ) 4 —), a pentamethylene group (— (CH 2 ) 5 —), hexamethylene group (— (CH 2 ) 6 —) or heptamethylene group (— (CH 2 ) 7 —), more preferably trimethylene group, tetramethylene group, pentamethylene group or hexamethylene More preferably a tetramethylene group or a pentamethylene group, still more preferably a pentamethylene group.
式(I)で表される化合物には、不斉炭素が2つ以上存在するため、不斉炭素数がnの場合、最多で2n(2のn乗)種の立体異性体混合物となる。本発明において、式(I)で表される化合物は立体異性体混合物であってもよく、特に限定されない。 Since the compound represented by the formula (I) has two or more asymmetric carbon atoms, when the number of asymmetric carbon atoms is n, the mixture is a maximum of 2 n (2 to the power of n) stereoisomer mixture. . In the present invention, the compound represented by the formula (I) may be a stereoisomer mixture and is not particularly limited.
<式(I)で表される化合物の製造方法>
本発明のエステルダイマーの製造方法は特に限定されないが、下記式(II)で表される化合物(以下、「ジオキソラン」ともいう。)を酸化的エステル化反応して製造することが好ましい。
<Method for Producing Compound Represented by Formula (I)>
The method for producing the ester dimer of the present invention is not particularly limited, but is preferably produced by subjecting a compound represented by the following formula (II) (hereinafter also referred to as “dioxolane”) to an oxidative esterification reaction.
(式(II)中、R1及びR2はそれぞれ独立して一価の炭化水素基を表すか、又は、R1及びR2は互いに結合して環構造を形成する二価の炭化水素基を表す。ただし、R1及びR2が同時にメチル基である場合を除く。)
(In formula (II), R 1 and R 2 each independently represent a monovalent hydrocarbon group, or R 1 and R 2 are bonded to each other to form a ring structure. Except that R 1 and R 2 are methyl groups at the same time.)
本発明において、ジオキソランとして、上記式(II)で表される化合物を単品で使用してもよく、式(II)で表される化合物と後述する式(V)で表される化合物(以下、「ジオキサン」ともいう。)との混合物を使用してもよい。なお、式(II)で表される化合物と式(V)で表される化合物の混合物は、混合物として市販されている製品を使用してもよいし、後述するように、式(II)で表される化合物と式(V)で表される化合物の混合物を製造して使用してもよく、特に限定されないが、安価に製造する観点から、ジオキソランとジオキサンの混合物を製造(合成)して、使用することが好ましい。 In the present invention, as dioxolane, the compound represented by the above formula (II) may be used alone, and the compound represented by formula (II) and the compound represented by formula (V) described below (hereinafter, A mixture with “dioxane”) may also be used. In addition, the mixture of the compound represented by the formula (II) and the compound represented by the formula (V) may be a commercially available product, or, as described later, in the formula (II) A mixture of the compound represented by formula (V) and the compound represented by formula (V) may be produced and used, but is not particularly limited. From the viewpoint of producing at a low cost, a mixture of dioxolane and dioxane is produced (synthesized). , Preferably used.
〔ジオキソランの製造方法〕
本発明で使用するジオキソラン(式(II)で表される化合物)の製造方法は特に限定されず、一般的に広く知られている方法である、グリセロールと下記式(III)で表される化合物(以下、「ケトン」ともいう。)酸触媒存在下でアセタール化する方法(方法1)、又はグリセロールと下記式(IV)で表される化合物を酸触媒存在下でアセタール交換する方法(方法2)によって製造することが、原料の入手性、収率、及び反応操作の容易性の観点から好ましい。
すなわち、本発明のグリセリン酸エステルの製造方法は、下記工程1及び工程2を含むことが好ましい。
工程1:グリセロールと下記式(III)で表される化合物を酸触媒存在下でアセタール化する工程(工程1−1)、又はグリセロールと下記式(IV)で表される化合物を酸触媒存在下でアセタール交換する工程(工程1−2)
工程2:下記式(II)で表される化合物及び下記式(V)で表される化合物の混合物を酸化的エステル化する工程
[Method for producing dioxolane]
The production method of dioxolane (a compound represented by the formula (II)) used in the present invention is not particularly limited, and glycerol and a compound represented by the following formula (III) are generally well-known methods. (Hereinafter also referred to as “ketone”) Method of acetalization in the presence of an acid catalyst (Method 1), or Method of exchanging glycerol and a compound represented by the following formula (IV) in the presence of an acid catalyst (Method 2) From the viewpoint of availability of raw materials, yield, and ease of reaction operation.
That is, it is preferable that the manufacturing method of the glycerol ester of this invention includes the following process 1 and process 2.
Step 1: Step of acetalizing glycerol and a compound represented by the following formula (III) in the presence of an acid catalyst (Step 1-1), or glycerol and a compound represented by the following formula (IV) in the presence of an acid catalyst Step of exchanging acetal with (step 1-2)
Step 2: Oxidative esterification of a mixture of a compound represented by the following formula (II) and a compound represented by the following formula (V)
(式(III)及び式(IV)中、R1及びR2は、式(I)におけるR1及びR2とそれぞれ同義であり、式(IV)中、R3はそれぞれ独立に、一価の炭化水素基を表す。)
(In the formula (III) and formula (IV), R 1 and R 2 are each R 1 and R 2 synonymous in formula (I), wherein (IV), R 3 is independently a monovalent Represents a hydrocarbon group of
式(IV)中のR3はそれぞれ独立に、一価の炭化水素基であり、原料の入手性の観点から、好ましくは炭素数1以上8以下の炭化水素基、アセタール交換反応で副生するアルコールを反応系外へ留去して反応を促進する観点から、より好ましくは炭素数1以上3以下の一価の炭化水素基、更に好ましくは炭素数1以上3以下の一価のアルキル基、より更に好ましくはメチル基である。 R 3 in formula (IV) is each independently a monovalent hydrocarbon group, preferably from 1 to 8 carbon atoms, from the viewpoint of availability of raw materials, and by-produced by an acetal exchange reaction. From the viewpoint of accelerating the reaction by distilling alcohol out of the reaction system, more preferably a monovalent hydrocarbon group having 1 to 3 carbon atoms, still more preferably a monovalent alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, Even more preferred is a methyl group.
通常、前記のアセタール化又はアセタール交換法で得られるジオキソランは、下記の反応式で示されるように、下記式(V)で表される化合物(ジオキサン)との混合物として得られる。
特に、上記式(III)で表される化合物及び式(IV)で表される化合物から得られるジオキソランは、95%以上の異性体化比率が得られる。
Usually, the dioxolane obtained by the acetalization or acetal exchange method is obtained as a mixture with a compound (dioxane) represented by the following formula (V) as shown in the following reaction formula.
In particular, dioxolane obtained from the compound represented by the formula (III) and the compound represented by the formula (IV) has an isomerization ratio of 95% or more.
上記方法1(工程1−1)又は方法2(工程1−2)で得られたジオキソラン(式(II)で表される化合物)とジオキサン(式(V)で表される化合物)の混合物は、そのまま又は精製した後に次工程の原料として用いることができるが、次工程での収率の観点から混合物を精製し未反応原料などを除去することが好ましく、精製の容易性の観点から蒸留精製することがより好ましい。
なお、精製により、ジオキソランとジオキサンとを分離することは困難であることから、ジオキソランとジオキサンの混合物の状態で、次工程の原料とすることが好ましい。
A mixture of dioxolane (compound represented by formula (II)) and dioxane (compound represented by formula (V)) obtained by the above method 1 (step 1-1) or method 2 (step 1-2) is It can be used as a raw material for the next step as it is or after purification, but it is preferable to purify the mixture and remove unreacted raw materials from the viewpoint of the yield in the next step, and distillation purification from the viewpoint of ease of purification. More preferably.
In addition, since it is difficult to separate dioxolane and dioxane by purification, it is preferable to use as a raw material for the next step in the state of a mixture of dioxolane and dioxane.
〔酸化的エステル化〕
本発明のグリセリン酸エステルは、上記ジオキソラン(式(II)で表される化合物)を酸化的エステル化することによって得られる。
酸化的エステル化とは、広義には一級アルコールとアルコールからエステルを得る酸化反応の1種で、より一般的には同一の一級アルコール2分子からエステルダイマー1分子を得る反応であり、酸化的二量化などの別称もある。本発明において酸化的エステル化するとは、ジオキソラン(式(II)で表される化合物)から本発明のエステルダイマー(式(I)で表される化合物)を得る反応を行うこと意味する。
酸化的エステル化の方法としては、例えば均一系又は不均一系金属触媒を用いる方法、非特許文献2に記載の4−アセトアミド−2,2,6,6−テトラメチル−1−オキソピペリジニウムテトラフルオロボラートとピリジンを用いる方法、非特許文献4に記載の触媒量の2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−1−オキシル(以下、「TEMPO」ともいう。)、酸化剤及びピリジンを用いる方法などがある。
なお、前記ジオキソラン(式(II)で表される化合物)とジオキサン(式(V)で表される化合物)との混合物を酸化的エステル化すると、代表的には以下のような反応が生じる。
[Oxidative esterification]
The glyceric acid ester of the present invention can be obtained by oxidative esterification of the above dioxolane (compound represented by the formula (II)).
Oxidative esterification is a kind of oxidation reaction for obtaining an ester from a primary alcohol and an alcohol in a broad sense, and more generally a reaction for obtaining one molecule of an ester dimer from two molecules of the same primary alcohol. There are also other names such as quantification. In the present invention, oxidative esterification means carrying out a reaction for obtaining the ester dimer (compound represented by formula (I)) of the present invention from dioxolane (compound represented by formula (II)).
Examples of the oxidative esterification method include a method using a homogeneous or heterogeneous metal catalyst, and 4-acetamido-2,2,6,6-tetramethyl-1-oxopiperidinium described in Non-Patent Document 2. A method using tetrafluoroborate and pyridine, a catalytic amount of 2,2,6,6-tetramethylpiperidine-1-oxyl (hereinafter also referred to as “TEMPO”), an oxidizing agent and pyridine described in Non-Patent Document 4. There is a method of using.
In addition, when the mixture of the said dioxolane (compound represented by Formula (II)) and dioxane (compound represented by Formula (V)) is oxidatively esterified, the following reactions typically occur.
上述の通り、本発明に用いるジオキソランは通常ジオキサンとの混合物であるが、酸化的エステル化工程において、反応条件によってはジオキソランからホルミルジオキソラン(式(VII)で表される化合物)が副生することがある。ホルミルジオキソランの副生量に制限はないが、本発明のエステルダイマーを高収率で得る観点から、ジオキソランから生成するホルミルジオキソランの収率は、好ましくは20%以下、より好ましくは10%以下、更に好ましくは5%以下、より更に好ましくは実質的に0%、より更に好ましくは0%である。ホルミルジオキソランの副生量を低下させるためには、後述する好ましい製造方法に従えばよい。 As described above, the dioxolane used in the present invention is usually a mixture with dioxane, but in the oxidative esterification step, formyl dioxolane (a compound represented by the formula (VII)) is by-produced from dioxolane depending on the reaction conditions. There is. Although there is no limitation on the amount of by-produced formyldioxolane, from the viewpoint of obtaining the ester dimer of the present invention in a high yield, the yield of formyldioxolane produced from dioxolane is preferably 20% or less, more preferably 10% or less. More preferably, it is 5% or less, still more preferably substantially 0%, and still more preferably 0%. In order to reduce the amount of by-produced formyldioxolane, a preferable production method described later may be followed.
同様に、ジオキソランとジオキサンの混合物を酸化的エステル化する工程において、反応条件に応じてジオキサンが反応しない、ジオキサンから上記式(VI)で表される化合物(以下、「ジオキサノン」ともいう。)が生成する、或いはジオキサノン以外の化合物が生成する、或いはこれら化合物の混合物が得られることがあるが、本発明のエステルダイマーの精製工程に悪影響を及ぼさない限りは、これら化合物の生成量や生成比に制限はない。 Similarly, in the step of oxidative esterification of a mixture of dioxolane and dioxane, a compound represented by the above formula (VI) from dioxane (hereinafter also referred to as “dioxanone”) in which dioxane does not react depending on the reaction conditions. May be produced, or a compound other than dioxanone may be produced, or a mixture of these compounds may be obtained. However, as long as it does not adversely affect the purification process of the ester dimer of the present invention, the production amount and production ratio of these compounds are affected. There is no limit.
本発明においては、式(I)で表される化合物が得られる限り、どのような酸化的エステル化方法も用いることができるが、高い反応活性を得る観点から、非特許文献2のような有機ニトロキシルラジカルのオキソアンモニウムカチオンを含む塩と、塩基とを用いる酸化的エステル化法、並びに非特許文献4のような有機ニトロキシルラジカル、そのN−ヒドロキシ体及びそれらのオキソアンモニウムカチオンを含む塩から選ばれる化合物と、酸化剤と、塩基とを用いる酸化的エステル化法(以下、「ニトロキシルラジカル法」ともいう。)から選ばれる酸化的エステル化法が好ましく、本発明のエステルダイマーの収率が高く、ホルミルジオキソランの収率が低い観点から、ニトロキシルラジカル法が好ましく、その中でも、有機ニトロキシルラジカル及び/又はそのN−ヒドロキシ体と、酸化剤と、塩基とを用いる酸化的エステル化法がより好ましい。 In the present invention, any oxidative esterification method can be used as long as the compound represented by the formula (I) is obtained. From the viewpoint of obtaining high reaction activity, an organic compound as described in Non-Patent Document 2 is used. From the oxidative esterification method using a nitroxyl radical-containing salt containing an oxoammonium cation and a base, as well as the organic nitroxyl radical, its N-hydroxy form, and salts containing those oxoammonium cations as in Non-Patent Document 4. An oxidative esterification method selected from oxidative esterification methods (hereinafter also referred to as “nitroxyl radical methods”) using a selected compound, an oxidizing agent, and a base is preferable, and the yield of the ester dimer of the present invention is The nitroxyl radical method is preferable from the viewpoint of high yield and low yield of formyldioxolane. An oxidative esterification method using a radical and / or its N-hydroxy form, an oxidizing agent, and a base is more preferred.
(ニトロキシルラジカル法)
〔ニトロキシルラジカル種〕
本反応においては、ニトロキシルラジカル種として、酸化剤と組み合わせることでジオキソランに対する酸化的エステル化活性があるいずれの有機ニトロキシルラジカル、そのN−ヒドロキシ体及びそれらのオキソアンモニウムカチオンを含む塩から選ばれる化合物を用いることができる。
すなわち、ニトロキシルラジカル種として、有機ニトロキシルラジカル、そのN−ヒドロキシ体、及びそれらのオキソアンモニウムカチオンを含む塩から選ばれる少なくとも1つの化合物を使用することが好ましい。
高い酸化的エステル化活性が得られる観点から、有機ニトロキシルラジカルが、下記式(VIII)で表される化合物、下記式(IX)で表される化合物又は下記式(X)で表される化合物であることが好ましい。すなわち、ニトロキシルラジカル種は、下記式(VIII)で表される化合物、下記式(IX)で表される化合物又は下記式(X)で表される化合物、それらのN−ヒドロキシ体、及びそれらのオキソアンモニウムカチオンを含む塩から選ばれる化合物であることが好ましい。
(Nitroxyl radical method)
[Nitroxyl radical species]
In this reaction, the nitroxyl radical species is selected from any organic nitroxyl radical that has an oxidative esterification activity for dioxolane in combination with an oxidizing agent, its N-hydroxy form, and salts containing their oxoammonium cations. Compounds can be used.
That is, as the nitroxyl radical species, it is preferable to use at least one compound selected from organic nitroxyl radicals, N-hydroxy isomers thereof, and salts containing oxoammonium cations thereof.
From the viewpoint of obtaining high oxidative esterification activity, the organic nitroxyl radical is a compound represented by the following formula (VIII), a compound represented by the following formula (IX) or a compound represented by the following formula (X). It is preferable that That is, the nitroxyl radical species includes a compound represented by the following formula (VIII), a compound represented by the following formula (IX) or a compound represented by the following formula (X), an N-hydroxy form thereof, and It is preferable that it is a compound chosen from the salt containing the oxoammonium cation.
(式(VIII)中、R4は水素原子、ハロゲン原子、水酸基、アルコキシ基、アシルオキシ基、アルコキシカルボニル基、アミノ基、アシルアミノ基、スルホニルオキシ基、N−アルキルカルバモイルオキシ基、カルボキシ基、シアノ基、イソシアナト基、イソチオシアナト基、又はオキソ基を表す。式(IX)中、R5及びR6はそれぞれ独立して、水素原子又はメチル基を表す。式(X)中、R7及びR8はそれぞれ独立して、水素原子又はメチル基を表す。)
(In the formula (VIII), R 4 is a hydrogen atom, a halogen atom, a hydroxyl group, an alkoxy group, an acyloxy group, an alkoxycarbonyl group, an amino group, an acylamino group, a sulfonyloxy group, an N-alkylcarbamoyloxy group, a carboxy group, a cyano group. Represents an isocyanato group, an isothiocyanato group, or an oxo group, and in formula (IX), R 5 and R 6 each independently represents a hydrogen atom or a methyl group, and in formula (X), R 7 and R 8 represent Each independently represents a hydrogen atom or a methyl group.)
式(VIII)中、R4は水素原子、ハロゲン原子、水酸基(−OH)、アルコキシ基、アシルオキシ基、アルコキシカルボニル基、アミノ基、アシルアミノ基、スルホニルオキシ基、N−アルキルカルバモイルオキシ基、カルボキシ基(−C(=O)−OH)、シアノ基(−C≡N)、イソシアナト基(−N=C=O)、イソチオシアナト基(−N=C=S)、又はオキソ(=O)基を表す。式(VIII)中、R4は、入手性及び高収率で本発明のエステルダイマーを得る観点から、好ましくはアルコキシ基、アシルオキシ基、又はアシルアミノ基である。 In the formula (VIII), R 4 is a hydrogen atom, a halogen atom, a hydroxyl group (—OH), an alkoxy group, an acyloxy group, an alkoxycarbonyl group, an amino group, an acylamino group, a sulfonyloxy group, an N-alkylcarbamoyloxy group, or a carboxy group. (—C (═O) —OH), cyano group (—C≡N), isocyanato group (—N═C═O), isothiocyanato group (—N═C═S), or oxo (═O) group. Represent. In formula (VIII), R 4 is preferably an alkoxy group, an acyloxy group, or an acylamino group from the viewpoint of availability and high yield of the ester dimer of the present invention.
前記ハロゲン原子は、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が挙げられ、入手又は調製が容易で低分子量である観点から、フッ素原子、塩素原子又は臭素原子が好ましい。
前記アルコキシ基は、−OR9で表され、R9は一価の炭化水素基を表し、入手又は調製が容易で低分子量である観点から、好ましくは炭素数1〜12のアルキル基、炭素数2〜12のアルケニル基、炭素数2〜12のアルキニル基、又は炭素数6〜20のアリール基、より好ましくは炭素数1〜6のアルキル基、炭素数2〜6のアルケニル基、炭素数2〜6のアルキニル基、又は炭素数6〜14のアリール基、更に好ましくは炭素数1〜4のアルキル基、炭素数2〜4のアルケニル基、炭素数2〜4のアルキニル基、又は炭素数6〜10のアリール基、より更に好ましくはメチル基である。前記R9は、水素原子の一部がハロゲン原子で置換されていてもよい。
Examples of the halogen atom include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom, and a fluorine atom, a chlorine atom, or a bromine atom is preferable from the viewpoint of easy acquisition or preparation and low molecular weight.
The alkoxy group is represented by —OR 9 , R 9 represents a monovalent hydrocarbon group, and is preferably an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms or a carbon number from the viewpoint of easy acquisition or preparation and low molecular weight. An alkenyl group having 2 to 12 carbon atoms, an alkynyl group having 2 to 12 carbon atoms, or an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, more preferably an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 6 carbon atoms, and 2 carbon atoms. -6 alkynyl group, or aryl group having 6 to 14 carbon atoms, more preferably alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, alkenyl group having 2 to 4 carbon atoms, alkynyl group having 2 to 4 carbon atoms, or 6 carbon atoms. Is an aryl group of from 10 to 10, more preferably a methyl group. In R 9 , part of the hydrogen atoms may be substituted with a halogen atom.
前記アシルオキシ基は、−O(C=O)−R10で表され、R10は、入手又は調製が容易で低分子量である観点から、好ましくは水素原子、炭素数1〜12のアルキル基、炭素数1〜12のアルケニル基、又は炭素数6〜20のアリール基、より好ましくは水素原子、炭素数1〜8のアルキル基、又は炭素数6〜14のアリール基、更に好ましくは、水素原子、炭素数1〜4のアルキル基、又は炭素数6〜10のアリール基、より更に好ましくはメチル基、エチル基、又はフェニル基、より更に好ましくはフェニル基である。
前記アシルアミノ基は、−NH(C=O)−R11で表され、R11は、入手又は調製が容易で低分子量である観点から、好ましくは水素原子、炭素数1〜12のアルキル基、又は炭素数6〜20のアリール基、より好ましくは水素原子、炭素数1〜8のアルキル基、又は炭素数6〜14のアリール基、更に好ましくは、水素原子、炭素数1〜4のアルキル基、又は炭素数6〜10のアリール基、より更に好ましくはメチル基、エチル基、又はフェニル基、より更に好ましくはメチル基である。
前記スルホニルオキシ基は、−O(O=S=O)−R12で表され、R12は、入手又は調製が容易で低分子量である観点から、好ましくは炭素数1〜12のアルキル基、又は炭素数6〜20のアリール基、より好ましくは炭素数1〜8のアルキル基、又は炭素数6〜14のアリール基、更に好ましくは、炭素数1〜4のアルキル基、又は炭素数6〜10のアリール基、より更に好ましくはメチル基、エチル基、又はパラトリル基、より更に好ましくはメチル基又はパラトリル基である。
The acyloxy group is represented by —O (C═O) —R 10 , and R 10 is preferably a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms from the viewpoint of easy acquisition or preparation and low molecular weight. C1-C12 alkenyl group, or C6-C20 aryl group, More preferably, a hydrogen atom, C1-C8 alkyl group, or C6-C14 aryl group, More preferably, a hydrogen atom , An alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, or an aryl group having 6 to 10 carbon atoms, more preferably a methyl group, an ethyl group, or a phenyl group, and still more preferably a phenyl group.
The acylamino group is represented by —NH (C═O) —R 11 , and R 11 is preferably a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, from the viewpoint of easy acquisition or preparation and low molecular weight. Or an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, more preferably a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, or an aryl group having 6 to 14 carbon atoms, still more preferably a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms. Or an aryl group having 6 to 10 carbon atoms, more preferably a methyl group, an ethyl group, or a phenyl group, and still more preferably a methyl group.
The sulfonyloxy group is represented by —O (O═S═O) —R 12 , and R 12 is preferably an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms from the viewpoint of easy acquisition or preparation and low molecular weight. Or an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, more preferably an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, or an aryl group having 6 to 14 carbon atoms, still more preferably an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, or 6 to 6 carbon atoms. 10 aryl groups, more preferably a methyl group, an ethyl group, or a paratolyl group, still more preferably a methyl group or a paratolyl group.
ニトロキシルラジカル種としては、具体的には、TEMPO、4−ヒドロキシTEMPO、4−アミノ−TEMPO、4−メトキシ−TEMPO(以下、「4−OMe−TEMPO」ともいう。)、4−エトキシ−TEMPO、4−フェノキシ−TEMPO、4−アセトキシ−TEMPO、4−ベンゾイルオキシ−TEMPO(以下、「4−OBz−TEMPO」ともいう。)、4−メタクリレート−TEMPO、4−アセトアミド−TEMPO(以下、「4−NHAc−TEMPO」ともいう。)、4−メチルスルホニルオキシ−TEMPO(以下、「4−OMs−TEMPO」ともいう。)、4−パラトルエンスルホニルオキシ−TEMPO、4−オキソ−TEMPO、2−アザアダマンタン−N−ヒドロキシル(以下、「AZADOL」(日産化学工業株式会社製、商標)ともいう。)、2−アザアダマンタン−N−オキシル(以下、「AZADO」ともいう。)、1−メチル−2−アザアダマンタン−N−オキシル(以下、「1−Me−AZADO」ともいう。)、9−アザノルアダマンタン−N−オキシル(以下、「nor−AZADO」ともいう。)、1,5−ジメチル−9−アザノルアダマンタン−N−オキシル(以下、「DMM−AZADO」ともいう。)などが例示される。
入手性及び高収率で本発明のエステルダイマーを得る観点から、ニトロキシルラジカル種としては、4−メトキシ−TEMPO、4−ベンゾイルオキシ−TEMPO、4−アセトアミド−TEMPO、4−メチルスルホニルオキシ−TEMPO、及びAZADOLから選ばれる化合物が好ましく、4−ベンゾイルオキシ−TEMPO、4−アセトアミド−TEMPO、4−メチルスルホニルオキシ−TEMPO、及びAZADOLから選ばれる化合物がより好ましい。
好ましい化合物を以下に例示するが、本発明において、ニトロキシルラジカル種は、これらの化合物に限定されるものではない。
Specific examples of the nitroxyl radical species include TEMPO, 4-hydroxy TEMPO, 4-amino-TEMPO, 4-methoxy-TEMPO (hereinafter also referred to as “4-OMe-TEMPO”), 4-ethoxy-TEMPO. 4-phenoxy-TEMPO, 4-acetoxy-TEMPO, 4-benzoyloxy-TEMPO (hereinafter also referred to as “4-OBz-TEMPO”), 4-methacrylate-TEMPO, 4-acetamido-TEMPO (hereinafter referred to as “4”). -NHAc-TEMPO "), 4-methylsulfonyloxy-TEMPO (hereinafter also referred to as" 4-OMs-TEMPO "), 4-paratoluenesulfonyloxy-TEMPO, 4-oxo-TEMPO, 2-aza Adamantane-N-hydroxyl (hereinafter referred to as “AZADOL (Also referred to as Nissan Chemical Industries, Ltd., trademark)), 2-azaadamantane-N-oxyl (hereinafter also referred to as “AZADO”), 1-methyl-2-azaadamantane-N-oxyl (hereinafter referred to as “trademark”). 1-Me-AZADO ”), 9-azanoradamantane-N-oxyl (hereinafter also referred to as“ nor-AZADO ”), 1,5-dimethyl-9-azanoradamantane-N-oxyl (hereinafter referred to as“ nor-AZADO ”). , Also referred to as “DMM-AZADO”).
From the viewpoint of availability and high yield of the ester dimer of the present invention, nitroxyl radical species include 4-methoxy-TEMPO, 4-benzoyloxy-TEMPO, 4-acetamido-TEMPO, 4-methylsulfonyloxy-TEMPO. And a compound selected from AZADOL, and a compound selected from 4-benzoyloxy-TEMPO, 4-acetamido-TEMPO, 4-methylsulfonyloxy-TEMPO, and AZADOL is more preferable.
Preferred compounds are exemplified below, but in the present invention, the nitroxyl radical species is not limited to these compounds.
有機ニトロキシルラジカル、そのN−ヒドロキシ体及びそれらのオキソアンモニウムカチオンを含む塩から選ばれる化合物の使用量は、十分な酸化的エステル化活性を確保する観点から、ジオキソラン又はジオキソランとジオキサンの混合物に対して、好ましくはモル比が0.0001以上、より好ましくはモル比が0.0002以上、更に好ましくはモル比が0.0005以上である。また、経済性の観点から、好ましくはモル比が0.1以下、より好ましくはモル比が0.05以下、更に好ましくはモル比が0.02以下である。 From the viewpoint of ensuring sufficient oxidative esterification activity, the amount of the compound selected from the organic nitroxyl radical, its N-hydroxy form, and salts containing their oxoammonium cations is used with respect to dioxolane or a mixture of dioxolane and dioxane. The molar ratio is preferably 0.0001 or more, more preferably the molar ratio is 0.0002 or more, and still more preferably the molar ratio is 0.0005 or more. From the viewpoint of economy, the molar ratio is preferably 0.1 or less, more preferably the molar ratio is 0.05 or less, and still more preferably the molar ratio is 0.02 or less.
〔酸化剤〕
本反応においては、反応性の観点から好ましくは上述したニトロキシルラジカル種と共に、酸化剤を使用する。該酸化剤としては、有機ニトロキシルラジカル又はそのN−ヒドロキシ体をオキソアンモニウムカチオンに酸化できるいずれの酸化剤も用いることができるが、ジオキサノンやエステルダイマーの水和や加水分解による収率低下を抑制する観点から、有機溶媒中で用いることができるハロゲンを含有する化合物からなる酸化剤(以下、「含ハロゲン酸化剤」ともいう。)が好ましい。含ハロゲン酸化剤としては、次亜塩素酸ナトリウム五水和物、メタクロロ過安息香酸、トリクロロイソシアヌル酸(以下、「TCCA」ともいう。)、次亜塩素酸ターシャリーブチル(以下、「tBuOCl」ともいう。)、N−クロロスクシンイミド等の塩素を含有する化合物からなる酸化剤(以下、「含塩素酸化剤」ともいう。)、N−ブロモスクシンイミド等の臭素を含有する化合物からなる酸化剤(以下、「含臭素酸化剤」ともいう。)、(ジクロロヨード)ベンゼン等の複数のハロゲン元素を有する含ハロゲン酸化剤、が例示される。含ハロゲン酸化剤は、本発明のエステルダイマーを高収率で得る観点、酸化剤の安定性、安全性及び取り扱い容易性の観点から、含塩素酸化剤が好ましく、TCCA及びtBuOClから選ばれる酸化剤がより好ましく、入手性の観点から、TCCAが更に好ましい。
なお、本発明の酸化剤としては、式(VIII)で表される化合物、式(IX)で表される化合物又は式(X)で表される化合物が一電子酸化されたオキソアンモニウムカチオンを始めとする、有機ニトロキシルラジカル又はそのN−ヒドロキシ体のオキソアンモニウムカチオンを除く。
ジオキソラン又はジオキソランとジオキサンの混合物の高い反応転化率とホルミルジオキソランの生成量抑制を両立する観点から、ジオキソラン又はジオキソランとジオキサンの混合物に対する酸化活性種のモル比は、好ましくは1.0以上、より好ましくは1.1以上である。また、経済性及び廃棄物量低減の観点から、前記モル比は、好ましくは2.0以下、より好ましくは1.5以下である。
なお、酸化活性種とは、含塩素酸化剤の場合には塩素原子を意味し、TCCAの場合には、分子1モル中に3モルの酸化活性種が存在する。
〔Oxidant〕
In this reaction, an oxidizing agent is preferably used together with the above-described nitroxyl radical species from the viewpoint of reactivity. As the oxidizing agent, any oxidizing agent capable of oxidizing an organic nitroxyl radical or its N-hydroxy form to an oxoammonium cation can be used, but a decrease in yield due to hydration or hydrolysis of dioxanone or ester dimer is suppressed. Therefore, an oxidizing agent composed of a halogen-containing compound that can be used in an organic solvent (hereinafter also referred to as “halogen-containing oxidizing agent”) is preferable. Examples of the halogen-containing oxidizing agent include sodium hypochlorite pentahydrate, metachloroperbenzoic acid, trichloroisocyanuric acid (hereinafter, also referred to as “TCCA”), tertiary butyl hypochlorite (hereinafter, “ t BuOCl”). ), An oxidizing agent comprising a chlorine-containing compound such as N-chlorosuccinimide (hereinafter also referred to as “chlorine-containing oxidizing agent”), and an oxidizing agent comprising a bromine-containing compound such as N-bromosuccinimide ( Hereinafter, the halogen-containing oxidizing agent having a plurality of halogen elements such as “bromine-containing oxidizing agent” and (dichloroiodo) benzene is exemplified. Halogen-containing oxidizing agent, oxidizing the viewpoint of obtaining an ester dimers of the present invention in high yield, stability of the oxidizing agent, from the viewpoint of safety and ease of handling, the chlorine-containing oxidizing agent is preferably selected from TCCA and t BuOCl An agent is more preferable, and TCCA is more preferable from the viewpoint of availability.
The oxidizing agent of the present invention includes a compound represented by the formula (VIII), a compound represented by the formula (IX), or an oxoammonium cation obtained by one-electron oxidation of the compound represented by the formula (X). The organic nitroxyl radical or its N-hydroxy oxoammonium cation is excluded.
From the viewpoint of achieving both a high reaction conversion rate of dioxolane or a mixture of dioxolane and dioxane and a reduction in the amount of formyl dioxolane produced, the molar ratio of the oxidizing active species to dioxolane or a mixture of dioxolane and dioxane is preferably 1.0 or more, more preferably. Is 1.1 or more. Further, from the viewpoint of economy and reduction of waste amount, the molar ratio is preferably 2.0 or less, more preferably 1.5 or less.
The oxidation active species means a chlorine atom in the case of a chlorine-containing oxidant, and in the case of TCCA, there are 3 mol of oxidation active species in 1 mol of the molecule.
〔塩基〕
本反応においては、酸化剤の消費によって副生する酸を中和するなどの目的で塩基を使用する。塩基はジオキソラン若しくはジオキソランとジオキサンの混合物、触媒又は酸化剤と直接副反応を起こし、目的の酸化反応を阻害しない限りはいずれの塩基も用いることができるが、弱塩基性で副反応が抑制される観点から、ピリジン骨格を有する複素環式芳香族アミンが好ましい。前記ピリジン骨格を有する複素環式芳香族アミンは、その使用量を抑制するために、無機塩基と併用してもよいが、本発明のエステルダイマーを高収率で得る観点から、ピリジン骨格を有する複素環式芳香族アミンを単独で使用することがより好ましい。
ピリジン骨格を有する複素環式芳香族アミンとしては、ピリジン、アルキル置換ピリジン、多環式のキノリン類、ピリジン二量体であるビピリジル類等が例示される。具体的には、ピリジン、2−メチルピリジン、3−メチルピリジン、4−メチルピリジン、2−エチルピリジン、3−エチルピリジン、4−エチルピリジン、2,6−ルチジン、3,5−ルチジン、2,3,5−コリジン、2,4,6−コリジン、5−エチル−2−メチルピリジン、3,5−ジエチルピリジン、2,2’−ビピリジル、2,4’−ビピリジル、4,4’−ビピリジル、キノリン等が挙げられる。
ピリジン骨格を有する複素環式芳香族アミンの中でも、ジオキサノンや本発明のエステルダイマーとの沸点差が大きく蒸留による分離が容易なピリジン骨格を有する複素環式芳香族アミンを選択して用いることが好ましく、入手性の観点から、ピリジン及び5−エチル−2−メチルピリジンから選ばれるアミンが好ましく、反応終了後にアミン塩からアミンを再生した際の回収容易性の観点から、非水溶性のピリジン骨格を有する複素環式芳香族アミンが好ましく、収率の観点から、ピリジン、3,5−ルチジン、2,6−ルチジン、3−エチルピリジン、4−エチルピリジン及び5−エチル−2−メチルピリジンから選ばれるアミンが好ましく、ピリジン、3,5−ルチジン、3−エチルピリジン、4−エチルピリジン及び5−エチル−2−メチルピリジンから選ばれるアミンがより好ましい。
〔base〕
In this reaction, a base is used for the purpose of neutralizing an acid produced as a by-product due to consumption of the oxidizing agent. Any base can be used as long as it does not interfere with the desired oxidation reaction, but it is weakly basic and side reactions are suppressed as it causes a direct side reaction with dioxolane or a mixture of dioxolane and dioxane, a catalyst or an oxidizing agent. From the viewpoint, a heterocyclic aromatic amine having a pyridine skeleton is preferable. The heterocyclic aromatic amine having a pyridine skeleton may be used in combination with an inorganic base in order to suppress the amount used, but has a pyridine skeleton from the viewpoint of obtaining the ester dimer of the present invention in a high yield. More preferably, the heterocyclic aromatic amine is used alone.
Examples of the heterocyclic aromatic amine having a pyridine skeleton include pyridine, alkyl-substituted pyridines, polycyclic quinolines, bipyridyls that are pyridine dimers, and the like. Specifically, pyridine, 2-methylpyridine, 3-methylpyridine, 4-methylpyridine, 2-ethylpyridine, 3-ethylpyridine, 4-ethylpyridine, 2,6-lutidine, 3,5-lutidine, 2 , 3,5-collidine, 2,4,6-collidine, 5-ethyl-2-methylpyridine, 3,5-diethylpyridine, 2,2′-bipyridyl, 2,4′-bipyridyl, 4,4′- Bipyridyl, quinoline and the like can be mentioned.
Among the heterocyclic aromatic amines having a pyridine skeleton, it is preferable to select and use a heterocyclic aromatic amine having a pyridine skeleton that has a large boiling point difference from dioxanone and the ester dimer of the present invention and is easily separated by distillation. From the viewpoint of availability, an amine selected from pyridine and 5-ethyl-2-methylpyridine is preferable. From the viewpoint of easy recovery when the amine is regenerated from the amine salt after the reaction is completed, a water-insoluble pyridine skeleton is formed. Preferred is a heterocyclic aromatic amine having, from the viewpoint of yield, selected from pyridine, 3,5-lutidine, 2,6-lutidine, 3-ethylpyridine, 4-ethylpyridine and 5-ethyl-2-methylpyridine. Preferred amines are pyridine, 3,5-lutidine, 3-ethylpyridine, 4-ethylpyridine and 5-ethyl-2. Amines selected from methyl pyridine is more preferred.
酸化剤由来の酸を完全に中和し、ジオキソラン及び本発明のエステルダイマーのアセタール基の分解を抑制する観点から、ジオキソラン又はジオキソランとジオキサンの混合物に対する塩基のモル比は、好ましくは1.0以上、より好ましくは1.1以上、更に好ましくは1.2以上、より更に好ましくは1.3以上である。また、経済性及び余剰塩基の回収容易性の観点から、前記モル比は、好ましくは2.5以下、より好ましくは2.0以下、更に好ましくは1.7以下である。 From the viewpoint of completely neutralizing the acid derived from the oxidizing agent and suppressing the decomposition of the acetal group of dioxolane and the ester dimer of the present invention, the molar ratio of the base to dioxolane or a mixture of dioxolane and dioxane is preferably 1.0 or more. More preferably, it is 1.1 or more, More preferably, it is 1.2 or more, More preferably, it is 1.3 or more. In addition, from the viewpoints of economy and ease of recovery of excess base, the molar ratio is preferably 2.5 or less, more preferably 2.0 or less, and even more preferably 1.7 or less.
〔溶媒〕
本反応においては、無溶媒又は溶媒使用条件のいずれでも実施可能だが、使用する酸化剤や反応時に副生する酸化剤由来の還元物や塩が固体の場合にそれらを溶解させる観点、及び反応液の粘度を下げ撹拌を容易にする観点から、溶媒使用条件が好ましい。ジオキソラン又はジオキソランとジオキサンの混合物、酸化剤及び塩基に対して不活性な限りはいずれの溶媒も用いることができるが、例えば、酸化剤としてTCCAを用いる場合は、TCCAの溶解性及び入手性の観点から、好ましくはアセトン、2−ブタノン、シクロペンタノン、アセトニトリル及びジクロロメタンから選ばれる溶媒、より好ましくはアセトン、2−ブタノン、アセトニトリル及びジクロロメタンから選ばれる溶媒が、更に好ましくはアセトン及び2−ブタノンから選ばれる溶媒である。また、本発明のエステルダイマーの生産性の観点から、アセトニトリルが更に好ましい。
〔solvent〕
In this reaction, it can be carried out either in the absence of a solvent or under the conditions of use of a solvent. From the viewpoint of lowering the viscosity of the resin and facilitating stirring, solvent use conditions are preferred. Any solvent can be used as long as it is inert to dioxolane or a mixture of dioxolane and dioxane, an oxidizing agent, and a base. For example, when TCCA is used as an oxidizing agent, TCCA solubility and availability are considered. And preferably a solvent selected from acetone, 2-butanone, cyclopentanone, acetonitrile and dichloromethane, more preferably a solvent selected from acetone, 2-butanone, acetonitrile and dichloromethane, still more preferably selected from acetone and 2-butanone. Solvent. Moreover, acetonitrile is more preferable from the viewpoint of the productivity of the ester dimer of the present invention.
溶媒は、1種単独で使用してもよく、以上を併用してもよい。
溶媒の使用量は特に限定されないが、操作性の観点及び本発明のエステルダイマーを高収率で得る観点から、反応系全体に対する溶媒の使用量が、好ましくは20質量%以上、より好ましくは30質量%以上、更に好ましくは40質量%以上、より更に好ましくは50質量、より更に好ましくは60質量%以上であり、生産性の観点から、反応系全体に対する溶媒の使用量が、好ましくは90質量%以下、より好ましくは85質量%以下、更に好ましくは80質量%以下である。
A solvent may be used individually by 1 type and may use the above together.
The amount of the solvent used is not particularly limited, but from the viewpoint of operability and the viewpoint of obtaining the ester dimer of the present invention in a high yield, the amount of the solvent used is preferably 20% by mass or more, more preferably 30%, based on the entire reaction system. % By mass or more, more preferably 40% by mass or more, still more preferably 50% by mass, and still more preferably 60% by mass or more. From the viewpoint of productivity, the amount of solvent used for the entire reaction system is preferably 90% by mass. % Or less, More preferably, it is 85 mass% or less, More preferably, it is 80 mass% or less.
〔反応手順〕
本反応において、各原料の仕込み順などに制限はないが、酸化的エステル化反応が発熱的な反応であるため、反応液の温度制御の容易性及び安全性の観点から、酸化剤以外の原料の混合物又は混合溶液に酸化剤又は酸化剤溶液を滴下する方法が好ましい。
酸化剤又は酸化剤溶液滴下中の反応液の温度は、設備負荷及び反応液の粘度上昇抑制の観点から、好ましくは−15℃以上、より好ましくは−10℃以上である。また、高温下での分解などの副反応を抑制し、本発明のエステルダイマーを高収率で得る観点から、好ましくは25℃以下、より好ましくは10℃以下である。酸化剤又は酸化剤溶液滴下終了後は、ジオキソラン全量が反応する、又は残存量の低下が停止するまで反応を継続するが、反応液の温度は、ジオキソランの反応促進の観点から、好ましくは−10℃以上、より好ましくは−5℃以上であり、副反応抑制の観点から、好ましくは50℃以下、より好ましくは30℃以下である。
[Reaction procedure]
In this reaction, there is no limitation on the order of charging the raw materials, but since the oxidative esterification reaction is an exothermic reaction, raw materials other than the oxidizing agent are used from the viewpoint of ease of temperature control of the reaction solution and safety. The method of dripping an oxidizing agent or an oxidizing agent solution in a mixture or a mixed solution is preferable.
The temperature of the reaction solution during dropping of the oxidant or oxidant solution is preferably −15 ° C. or higher, more preferably −10 ° C. or higher, from the viewpoint of equipment load and suppression of viscosity increase of the reaction solution. Moreover, from the viewpoint of suppressing side reactions such as decomposition at high temperature and obtaining the ester dimer of the present invention in a high yield, it is preferably 25 ° C. or less, more preferably 10 ° C. or less. After the addition of the oxidizing agent or oxidizing agent solution, the reaction is continued until the total amount of dioxolane reacts or the decrease in the residual amount stops. The temperature of the reaction solution is preferably −10 from the viewpoint of promoting the reaction of dioxolane. From the viewpoint of suppressing side reactions, it is preferably 50 ° C. or lower, more preferably 30 ° C. or lower.
反応終了時には、副反応抑制及び安全性の観点から、残留酸化剤を完全に消費する反応停止剤を添加することが好ましい。反応停止剤は、本発明のエステルダイマーなどの反応生成物と反応しにくく、かつ酸化剤と反応する限りはいずれの化合物も用いることができるが、入手性及び本発明のエステルダイマーの精製を容易にする観点から、アルコールが好ましい。前記アルコールは、好ましくは一級又は二級のアルコールであり、本発明のエステルダイマーとのエステル交換を抑制する観点から、より好ましくは二級アルコールである。また、炭素数1以上12以下のアルコールが好ましい。
反応停止剤の添加量は、特に限定されない。
At the end of the reaction, from the viewpoint of side reaction suppression and safety, it is preferable to add a reaction terminator that completely consumes the residual oxidizing agent. As the reaction terminator, any compound can be used as long as it does not easily react with the reaction product such as the ester dimer of the present invention and reacts with the oxidizing agent. From the viewpoint of making it, alcohol is preferable. The alcohol is preferably a primary or secondary alcohol, and more preferably a secondary alcohol from the viewpoint of suppressing transesterification with the ester dimer of the present invention. Moreover, C1-C12 alcohol is preferable.
The addition amount of the reaction terminator is not particularly limited.
〔式(I)で表される化合物の分離〕
本発明において、ジオキソラン又は、好ましくはジオキソランとジオキサンの混合物を酸化的エステル化する工程の後に、本発明のエステルダイマー(式(I)で表される化合物)を分離する工程を有することが好ましい。
本発明のエステルダイマーを分離する工程において、効率性の観点から、塩や酸化剤の還元物などの固形物は濾過又は油水抽出で分離し、ジオキサノン、ホルミルジオキソラン及び残留塩基は蒸留又はカラムクロマトグラフィーで分離することが好ましい。塩や酸化剤の還元物などの水溶性副生物に関しては、除去の効率性の観点から、水洗により水溶性副生物を除去する水洗工程を行うことが好ましい。水溶性副生物の除去に関し、水洗工程と濾過工程とを併用してもよく、また、水洗工程のみを行ってもよい。
ジオキサノンと本発明のエステルダイマーとの分離においては、大きな沸点差を利用して容易に分離可能な観点から、蒸留による分離がより好ましい。蒸留による分離は、単蒸留条件でも精留条件でも実施可能であるが、高純度な本発明のエステルダイマーを高い蒸留収率で得る観点から、精留条件で行うことが好ましい。精留条件としては、本発明のエステルダイマーの高純度化の観点から、精留塔の理論段数が好ましくは2段以上、より好ましくは5段以上であり、還流比が好ましくは0.1以上、より好ましくは0.5以上である。また、本発明のエステルダイマー精製の生産性の観点から、精留塔の理論段数が好ましくは20段以下、より好ましくは10段以下であり、還流比が好ましくは20以下、より好ましくは10以下である。
[Separation of compound represented by formula (I)]
In the present invention, it is preferable to have a step of separating the ester dimer of the present invention (compound represented by the formula (I)) after the step of oxidative esterification of dioxolane or preferably a mixture of dioxolane and dioxane.
In the step of separating the ester dimer of the present invention, from the viewpoint of efficiency, solids such as salts and reduced products of oxidants are separated by filtration or oil-water extraction, and dioxanone, formyldioxolane and residual base are distilled or column chromatography. It is preferable to separate by. With respect to water-soluble by-products such as salts and reduced products of oxidizing agents, it is preferable to perform a water washing step of removing the water-soluble by-products by water washing from the viewpoint of removal efficiency. Regarding the removal of water-soluble by-products, the washing step and the filtration step may be used in combination, or only the washing step may be performed.
In the separation of dioxanone and the ester dimer of the present invention, separation by distillation is more preferable from the viewpoint of easy separation utilizing a large boiling point difference. Separation by distillation can be carried out under either simple distillation conditions or rectification conditions, but it is preferable to carry out under rectification conditions from the viewpoint of obtaining a high-purity ester dimer of the present invention with a high distillation yield. As the rectification conditions, from the viewpoint of increasing the purity of the ester dimer of the present invention, the number of theoretical columns of the rectification column is preferably 2 or more, more preferably 5 or more, and the reflux ratio is preferably 0.1 or more. More preferably, it is 0.5 or more. Further, from the viewpoint of productivity of the ester dimer purification of the present invention, the number of theoretical columns of the rectifying column is preferably 20 or less, more preferably 10 or less, and the reflux ratio is preferably 20 or less, more preferably 10 or less. It is.
本発明の新規なグリセリン酸エステル(本発明のエステルダイマー)は、2位及び3位の水酸基が環状アセタール基として保護されたグリセリン酸エステルであり、各種医薬品、化粧品、洗浄剤、ポリマーなどの原料として使用されるグリセリン酸、グリセリン酸塩及び脱保護されたグリセリン酸エステルなどの合成中間体として有用である。 The novel glyceric acid ester of the present invention (the ester dimer of the present invention) is a glyceric acid ester in which the hydroxyl groups at the 2nd and 3rd positions are protected as cyclic acetal groups, and is a raw material for various pharmaceuticals, cosmetics, detergents, polymers, etc. It is useful as a synthetic intermediate for glyceric acid, glycerate and deprotected glyceric acid esters used as
[グリセリン酸、グリセリン酸塩又は脱保護されたグリセリン酸エステルの製造方法]
上記のように得られた本発明のエステルダイマーのアセタール基及びエステル基の加水分解又は加アルコール分解によって、グリセリン酸、グリセリン酸塩又は脱保護されたグリセリン酸エステルを製造することができる。加水分解又は加アルコール分解の方法は特に限定されないが、酸触媒存在下で過剰量の水又はアルコールを用いて分解する方法が最も簡便で好ましい。
加アルコール分解に用いるアルコールとしては、反応性(特にアセタール基の分解)の観点から、好ましくは一級アルコールであり、脱保護されたグリセリン酸エステルの沸点が低く蒸留精製しやすい観点から、より好ましくは炭素数1以上3以下の一級アルコールである。
また、脱保護されたグリセリン酸エステルの極性を十分に下げて、脱保護されたグリセリン酸エステルとグリセリンを油水抽出法で分離精製しやすくする観点から、より好ましくは炭素数4以上8以下の直鎖又は分岐鎖一級アルコールである。
[Method for producing glyceric acid, glycerate or deprotected glyceric acid ester]
Glyceric acid, glycerate, or deprotected glyceric acid ester can be produced by hydrolysis or alcoholysis of the acetal group and ester group of the ester dimer of the present invention obtained as described above. The method of hydrolysis or alcoholysis is not particularly limited, but the method of decomposing using an excess amount of water or alcohol in the presence of an acid catalyst is the simplest and preferred.
The alcohol used for the alcoholysis is preferably a primary alcohol from the viewpoint of reactivity (particularly the decomposition of the acetal group), and more preferably from the viewpoint that the deprotected glyceric acid ester has a low boiling point and can be easily purified by distillation. It is a primary alcohol having 1 to 3 carbon atoms.
Further, from the viewpoint of easily reducing the polarity of the deprotected glyceric acid ester and separating and purifying the deprotected glyceric acid ester and glycerin by an oil-water extraction method, more preferably a straight chain having 4 to 8 carbon atoms. It is a chain or branched primary alcohol.
得られたグリセリン酸、グリセリン酸塩又は脱保護されたグリセリン酸エステルは、好ましくは蒸留やカラムクロマトグラフィーなどによって、副生成物(グリセリン、アルデヒド又はそのアセタール)と分離する。 The obtained glyceric acid, glycerate, or deprotected glyceric acid ester is preferably separated from a by-product (glycerin, aldehyde or acetal thereof) by distillation or column chromatography.
本発明は、更に、以下の[1]〜[36]を開示する。 The present invention further discloses the following [1] to [36].
[1] 下記式(II)で表される化合物を酸化的エステル化する工程を有する、下記式(I)で表される化合物の製造方法。 [1] A process for producing a compound represented by the following formula (I), comprising a step of oxidative esterification of the compound represented by the following formula (II).
(式(I)中、R1及びR2はそれぞれ独立して一価の炭化水素基を表すか、又は、R1及びR2は互いに結合して環構造を形成する二価の炭化水素基を表す。ただし、R1及びR2が同時にメチル基である場合を除く。)
(In formula (I), R 1 and R 2 each independently represent a monovalent hydrocarbon group, or R 1 and R 2 are bonded to each other to form a ring structure. Except that R 1 and R 2 are methyl groups at the same time.)
(式(II)中、R1及びR2はそれぞれ独立して一価の炭化水素基を表すか、又は、R1及びR2は互いに結合して環構造を形成する二価の炭化水素基を表す。ただし、R1及びR2が同時にメチル基である場合を除く。)
(In formula (II), R 1 and R 2 each independently represent a monovalent hydrocarbon group, or R 1 and R 2 are bonded to each other to form a ring structure. Except that R 1 and R 2 are methyl groups at the same time.)
[2] 下記式(II)で表される化合物及び下記式(V)で表される化合物の混合物を酸化的エステル化する工程を有する、[1]に記載の製造方法。 [2] The production method according to [1], including a step of oxidative esterification of a mixture of a compound represented by the following formula (II) and a compound represented by the following formula (V).
(式(II)及び式(V)中、R1及びR2はそれぞれ独立して一価の炭化水素基を表すか、又は、R1及びR2は互いに結合して環構造を形成する二価の炭化水素基を表す。ただし、R1及びR2が同時にメチル基である場合を除く。)
(In Formula (II) and Formula (V), R 1 and R 2 each independently represent a monovalent hydrocarbon group, or R 1 and R 2 are bonded to each other to form a ring structure. Represents a valent hydrocarbon group, except that R 1 and R 2 are simultaneously methyl groups.)
[3] 式(II)で表される化合物と式(V)で表される化合物の混合物が、グリセロールと下記式(III)で表される化合物、又はその多量体を酸触媒存在下でアセタール化する方法(方法1)、又はグリセロールと下記式(IV)で表される化合物を酸触媒存在下でアセタール交換する方法(方法2)によって製造される、[2]に記載の製造方法。 [3] A mixture of a compound represented by the formula (II) and a compound represented by the formula (V) is obtained by converting glycerol and a compound represented by the following formula (III) or a multimer thereof in the presence of an acid catalyst into an acetal. The production method according to [2], which is produced by a method (Method 1) or a method (Method 2) in which glycerol and a compound represented by the following formula (IV) are acetal exchanged in the presence of an acid catalyst.
(式中、R1及びR2はそれぞれ独立して一価の炭化水素基を表すか、又は、R1及びR2は互いに結合して環構造を形成する二価の炭化水素基を表す。ただし、R1及びR2が同時にメチル基である場合を除く。また、R3はそれぞれ独立に、一価の炭化水素基、好ましくは炭素数1以上8以下の炭化水素基、より好ましくは炭素数1以上3以下の一価の炭化水素基、更に好ましくは炭素数1以上3以下の一価のアルキル基、より更に好ましくはメチル基を表す。)
(In the formula, R 1 and R 2 each independently represent a monovalent hydrocarbon group, or R 1 and R 2 represent a divalent hydrocarbon group which is bonded to each other to form a ring structure. However, the case where R 1 and R 2 are simultaneously methyl groups is excluded, and R 3 is independently a monovalent hydrocarbon group, preferably a hydrocarbon group having 1 to 8 carbon atoms, more preferably carbon. A monovalent hydrocarbon group having a number of 1 or more and 3 or less, more preferably a monovalent alkyl group having a carbon number of 1 or more and 3 or less, and still more preferably a methyl group.
[4] 下記工程1及び工程2を含む、[2]又は[3]に記載の製造方法。
工程1:グリセロールと下記式(III)で表される化合物を酸触媒存在下でアセタール化する工程(工程1−1)、又はグリセロールと下記式(IV)で表される化合物を酸触媒存在下でアセタール交換する工程(工程1−2)
工程2:下記式(II)で表される化合物及び下記式(V)で表される化合物の混合物を酸化的エステル化する工程
[4] The production method according to [2] or [3], including the following step 1 and step 2.
Step 1: Step of acetalizing glycerol and a compound represented by the following formula (III) in the presence of an acid catalyst (Step 1-1), or glycerol and a compound represented by the following formula (IV) in the presence of an acid catalyst Step of exchanging acetal with (step 1-2)
Step 2: Oxidative esterification of a mixture of a compound represented by the following formula (II) and a compound represented by the following formula (V)
(式中、R1及びR2はそれぞれ独立して一価の炭化水素基を表すか、又は、R1及びR2は互いに結合して環構造を形成する二価の炭化水素基を表す。ただし、R1及びR2が同時にメチル基である場合を除く。また、R3はそれぞれ独立に、一価の炭化水素基、好ましくは炭素数1以上8以下の炭化水素基、より好ましくは炭素数1以上3以下の一価の炭化水素基、更に好ましくは炭素数1以上3以下の一価のアルキル基、より更に好ましくはメチル基を表す。)
(In the formula, R 1 and R 2 each independently represent a monovalent hydrocarbon group, or R 1 and R 2 represent a divalent hydrocarbon group which is bonded to each other to form a ring structure. However, the case where R 1 and R 2 are simultaneously methyl groups is excluded, and R 3 is independently a monovalent hydrocarbon group, preferably a hydrocarbon group having 1 to 8 carbon atoms, more preferably carbon. A monovalent hydrocarbon group having a number of 1 or more and 3 or less, more preferably a monovalent alkyl group having a carbon number of 1 or more and 3 or less, and still more preferably a methyl group.
[5] 前記式(II)で表される化合物から生成する前記式ホルミルジオキソランの収率が、好ましくは20%以下、より好ましくは10%以下、更に好ましくは5%以下、より更に好ましくは実質的に0%、より更に好ましくは0%である、[1]〜[4]のいずれかに記載の製造方法。
[6] 前記酸化的エステル化する工程において、好ましくは有機ニトロキシルラジカルのオキソアンモニウムカチオンを含む塩と、塩基とを用いる酸化的エステル化法、並びに有機ニトロキシルラジカル、そのN−ヒドロキシ体及びそれらのオキソアンモニウムカチオンを含む塩から選ばれる化合物と、酸化剤と、塩基とを用いる酸化的エステル化法(以下、「ニトロキシルラジカル法」ともいう。)から選ばれる酸化的エステル化法を用いる、[1]〜[5]のいずれかに記載の製造方法。
[7] 前記有機ニトロキシルラジカルが、下記式(VIII)で表される化合物、下記式(IX)で表される化合物、又は下記式(X)で表される化合物である、[6]に記載の製造方法。
[5] The yield of the formula formyldioxolane produced from the compound represented by the formula (II) is preferably 20% or less, more preferably 10% or less, still more preferably 5% or less, and still more preferably substantially. The production method according to any one of [1] to [4], which is 0%, more preferably 0%.
[6] In the oxidative esterification step, preferably, an oxidative esterification method using a salt containing an oxoammonium cation of an organic nitroxyl radical and a base, an organic nitroxyl radical, an N-hydroxy form thereof, and the like Using an oxidative esterification method selected from an oxidative esterification method (hereinafter also referred to as “nitroxyl radical method”) using a compound selected from salts containing an oxoammonium cation, an oxidizing agent, and a base; [1] The production method according to any one of [5].
[7] In the above [6], the organic nitroxyl radical is a compound represented by the following formula (VIII), a compound represented by the following formula (IX), or a compound represented by the following formula (X). The manufacturing method as described.
(式(VIII)中、R4は水素原子、ハロゲン原子、水酸基、アルコキシ基、アシルオキシ基、アルコキシカルボニル基、アミノ基、アシルアミノ基、スルホニルオキシ基、N−アルキルカルバモイルオキシ基、カルボキシ基、シアノ基、イソシアナト基、イソチオシアナト基、又はオキソ基を表し、好ましくはアルコキシ基、アシルオキシ基、又はアシルアミノ基を表す。式(IX)中、R5及びR6はそれぞれ独立して、水素原子又はメチル基を表す。式(X)中、R7及びR8はそれぞれ独立して、水素原子又はメチル基を表す。)
(In the formula (VIII), R 4 is a hydrogen atom, a halogen atom, a hydroxyl group, an alkoxy group, an acyloxy group, an alkoxycarbonyl group, an amino group, an acylamino group, a sulfonyloxy group, an N-alkylcarbamoyloxy group, a carboxy group, a cyano group. Represents an isocyanato group, an isothiocyanato group, or an oxo group, preferably an alkoxy group, an acyloxy group, or an acylamino group, wherein R 5 and R 6 each independently represent a hydrogen atom or a methyl group; In formula (X), R 7 and R 8 each independently represents a hydrogen atom or a methyl group.)
[8] 前記有機ニトロキシルラジカル、そのN−ヒドロキシ体、及びそれらのオキソアンモニウムカチオンを含む塩から選ばれる1種以上の化合物が、好ましくはTEMPO、4−ヒドロキシTEMPO、4−アミノ−TEMPO、4−メトキシ−TEMPO(以下、「4−OMe−TEMPO」ともいう。)、4−エトキシ−TEMPO、4−フェノキシ−TEMPO、4−アセトキシ−TEMPO、4−ベンゾイルオキシ−TEMPO(以下、「4−OBz−TEMPO」ともいう。)、4−メタクリレート−TEMPO、4−アセトアミド−TEMPO(以下、「4−NHAc−TEMPO」ともいう。)、4−メチルスルホニルオキシ−TEMPO(以下、「4−OMs−TEMPO」ともいう。)、4−パラトルエンスルホニルオキシ−TEMPO、4−オキソ−TEMPO、2−アザアダマンタン−N−ヒドロキシル(以下、「AZADOL」ともいう。)、2−アザアダマンタン−N−オキシル(以下、「AZADO」ともいう。)、1−メチル−2−アザアダマンタン−N−オキシル(以下、「1−Me−AZADO」ともいう。)、9−アザノルアダマンタン−N−オキシル(以下、「nor−AZADO」ともいう。)、1,5−ジメチル−9−アザノルアダマンタン−N−オキシル(以下、「DMM−AZADO」ともいう。)、より好ましくは4−メトキシ−TEMPO、4−ベンゾイルオキシ−TEMPO、4−アセトアミド−TEMPO、4−メチルスルホニルオキシ−TEMPO、及びAZADOLから選ばれる化合物、更に好ましくは4−ベンゾイルオキシ−TEMPO、4−アセトアミド−TEMPO、4−メチルスルホニルオキシ−TEMPO、及びAZADOLから選ばれる化合物である、[6]又は[7]に記載の製造方法。
[9] 前記有機ニトロキシルラジカル、そのN−ヒドロキシ体及びそれらのオキソアンモニウムカチオンを含む塩から選ばれる化合物の使用量が、前記式(II)で表される化合物又は前記式(II)で表される化合物と前記式(V)で表される化合物の混合物に対して、好ましくはモル比が0.0001以上、より好ましくはモル比が0.0002以上、更に好ましくはモル比が0.0005以上であり、好ましくはモル比が0.1以下、より好ましくはモル比が0.05以下、更に好ましくはモル比が0.02以下である、[6]〜[8]のいずれかに記載の製造方法。
[8] One or more compounds selected from the organic nitroxyl radical, its N-hydroxy form, and a salt containing an oxoammonium cation thereof are preferably TEMPO, 4-hydroxy TEMPO, 4-amino-TEMPO, 4 -Methoxy-TEMPO (hereinafter also referred to as "4-OMe-TEMPO"), 4-ethoxy-TEMPO, 4-phenoxy-TEMPO, 4-acetoxy-TEMPO, 4-benzoyloxy-TEMPO (hereinafter referred to as "4-OBz"). -TEMPO "), 4-methacrylate-TEMPO, 4-acetamido-TEMPO (hereinafter also referred to as" 4-NHAc-TEMPO "), 4-methylsulfonyloxy-TEMPO (hereinafter" 4-OMs-TEMPO "). Also called 4-paratoluenesulfonylo. Xi-TEMPO, 4-oxo-TEMPO, 2-azaadamantane-N-hydroxyl (hereinafter also referred to as “AZADOL”), 2-azaadamantane-N-oxyl (hereinafter also referred to as “AZADO”), 1- Methyl-2-azaadamantane-N-oxyl (hereinafter also referred to as “1-Me-AZADO”), 9-azanoradamantane-N-oxyl (hereinafter also referred to as “nor-AZADO”), 1,5 -Dimethyl-9-azanoradamantane-N-oxyl (hereinafter also referred to as "DMM-AZADO"), more preferably 4-methoxy-TEMPO, 4-benzoyloxy-TEMPO, 4-acetamido-TEMPO, 4-methyl Compound selected from sulfonyloxy-TEMPO and AZADOL, more preferably 4-benzo Yloxy-TEMPO, 4-acetamido-TEMPO, a compound selected 4-methylsulfonyloxy-TEMPO, and the AZADOL, production method according to [6] or [7].
[9] The amount of the compound selected from the organic nitroxyl radical, its N-hydroxy form, and a salt containing the oxoammonium cation is represented by the compound represented by the formula (II) or the formula (II). Preferably, the molar ratio is 0.0001 or more, more preferably the molar ratio is 0.0002 or more, and still more preferably the molar ratio is 0.0005 with respect to the mixture of the compound represented by formula (V). The molar ratio is 0.1 or less, more preferably the molar ratio is 0.05 or less, and still more preferably the molar ratio is 0.02 or less. Manufacturing method.
[10] 前記酸化剤が、好ましくはハロゲンを含有する化合物からなる酸化剤(含ハロゲン酸化剤)、より好ましくは塩素を含有する化合物からなる酸化剤(含塩素酸化剤)、更に好ましくはトリクロロイソシアヌル酸及び次亜塩素酸ターシャリーブチルから選ばれる酸化剤、より更に好ましくはトリクロロイソシアヌル酸である、[6]〜[9]のいずれかに記載の製造方法。
[11] 前記式(II)で表される化合物又は前記式(II)で表される化合物と前記式(V)で表される化合物の混合物に対して、酸化剤の酸化活性種のモル比が、好ましくは1.0以上、より好ましくは1.1以上であり、好ましくは2.0以下、より好ましくは1.5以下である、[6]〜[10]のいずれかに記載の製造方法。
[10] The oxidizing agent is preferably an oxidizing agent (halogen-containing oxidizing agent) made of a halogen-containing compound, more preferably an oxidizing agent (chlorine-containing oxidizing agent) made of a compound containing chlorine, more preferably trichloroisocyanuric. The manufacturing method according to any one of [6] to [9], wherein the oxidizing agent is selected from an acid and tertiary butyl hypochlorite, more preferably trichloroisocyanuric acid.
[11] The molar ratio of the oxidizing active species of the oxidizing agent to the compound represented by the formula (II) or the mixture of the compound represented by the formula (II) and the compound represented by the formula (V) However, Preferably it is 1.0 or more, More preferably, it is 1.1 or more, Preferably it is 2.0 or less, More preferably, it is 1.5 or less, The manufacture in any one of [6]-[10] Method.
[12] 前記塩基がピリジン骨格を有する複素環式芳香族アミンである、[6]〜[11]のいずれかに記載の製造方法。
[13] 前記ピリジン骨格を有する複素環式芳香族アミンが、好ましくはピリジン、2−メチルピリジン、3−メチルピリジン、4−メチルピリジン、2−エチルピリジン、3−エチルピリジン、4−エチルピリジン、2,6−ルチジン、3,5−ルチジン、2,3,5−コリジン、2,4,6−コリジン、5−エチル−2−メチルピリジン、3,5−ジエチルピリジン、2,2’−ビピリジル、2,4’−ビピリジル、4,4’−ビピリジル、及びキノリンから選択される少なくとも1つ、より好ましくは、ピリジン、3,5−ルチジン、2,6−ルチジン、3−エチルピリジン、4−エチルピリジン及び5−エチル−2−メチルピリジンから選ばれる少なくとも1つ、更に好ましくはピリジン、3,5−ルチジン、3−エチルピリジン、4−エチルピリジン及び5−エチル−2−メチルピリジンから選ばれる少なくとも1つである、[12]に記載の製造方法。
[14] 前記式(II)で表される化合物又は前記式(II)で表される化合物と前記式(V)で表される化合物の混合物に対して、前記塩基のモル比が、好ましくは1.0以上、より好ましくは1.1以上、更に好ましくは1.2以上、より更に好ましくは1.3以上であり、好ましくは2.5以下、より好ましくは2.0以下、更に好ましくは1.7以下である、[6]〜[13]のいずれかに記載の製造方法。
[12] The production method according to any one of [6] to [11], wherein the base is a heterocyclic aromatic amine having a pyridine skeleton.
[13] The heterocyclic aromatic amine having a pyridine skeleton is preferably pyridine, 2-methylpyridine, 3-methylpyridine, 4-methylpyridine, 2-ethylpyridine, 3-ethylpyridine, 4-ethylpyridine, 2,6-lutidine, 3,5-lutidine, 2,3,5-collidine, 2,4,6-collidine, 5-ethyl-2-methylpyridine, 3,5-diethylpyridine, 2,2'-bipyridyl , 2,4′-bipyridyl, 4,4′-bipyridyl, and quinoline, more preferably pyridine, 3,5-lutidine, 2,6-lutidine, 3-ethylpyridine, 4- At least one selected from ethylpyridine and 5-ethyl-2-methylpyridine, more preferably pyridine, 3,5-lutidine, 3-ethylpyridine, 4- The production method according to [12], which is at least one selected from ethylpyridine and 5-ethyl-2-methylpyridine.
[14] The molar ratio of the base to the compound represented by the formula (II) or the mixture of the compound represented by the formula (II) and the compound represented by the formula (V) is preferably 1.0 or more, more preferably 1.1 or more, still more preferably 1.2 or more, still more preferably 1.3 or more, preferably 2.5 or less, more preferably 2.0 or less, still more preferably The production method according to any one of [6] to [13], which is 1.7 or less.
[15] 前記酸化的エステル化する工程において好ましくは溶媒を使用し、その溶媒が、好ましくはアセトン、2−ブタノン、シクロペンタノン、アセトニトリル及びジクロロメタンから選ばれる溶媒、より好ましくはアセトン、2−ブタノン、アセトニトリル及びジクロロメタンから選ばれる溶媒、更に好ましくはアセトン及び2−ブタノンから選ばれる溶媒である、[1]〜[14]のいずれかに記載の製造方法。
[16] 反応系全体における前記溶媒の使用量が、好ましくは20質量%以上、より好ましくは30質量%以上、更に好ましくは40質量%以上、より更に好ましくは50質量%以上、より更に好ましくは60質量%以上であり、好ましくは90質量%以下、より好ましくは85質量%以下、更に好ましくは80質量%以下である、[15]に記載の製造方法。
[15] Preferably, a solvent is used in the oxidative esterification step, and the solvent is preferably a solvent selected from acetone, 2-butanone, cyclopentanone, acetonitrile and dichloromethane, more preferably acetone, 2-butanone. , A solvent selected from acetonitrile and dichloromethane, more preferably a solvent selected from acetone and 2-butanone, [1] to [14].
[16] The amount of the solvent used in the entire reaction system is preferably 20% by mass or more, more preferably 30% by mass or more, still more preferably 40% by mass or more, still more preferably 50% by mass or more, and still more preferably. It is 60 mass% or more, Preferably it is 90 mass% or less, More preferably, it is 85 mass% or less, More preferably, it is 80 mass% or less, The manufacturing method as described in [15].
[17] 前記酸化的エステル化する工程において、好ましくは酸化剤以外の原料の混合物又は混合溶液に、酸化剤又は酸化剤溶液を滴下する、[6]〜[16]のいずれかに記載の製造方法。
[18] 前記酸化剤又は酸化剤溶液滴下中の反応液の温度が、好ましくは−15℃以上、より好ましくは−10℃以上であり、好ましくは25℃以下、より好ましくは10℃以下である、[17]に記載の製造方法。
[19] 前記酸化剤又は酸化剤溶液滴下終了後、ジオキソラン全量が反応する、又は残存量の低下が停止するまで反応を継続する、[17]又は[18]に記載の製造方法。
[20] 前記反応液の温度が、好ましくは−10℃以上、より好ましくは−5℃以上であり、好ましくは50℃以下、より好ましくは30℃以下である、[19]に記載の製造方法。
[17] The production according to any one of [6] to [16], wherein in the oxidative esterification step, the oxidant or the oxidant solution is preferably added dropwise to a mixture or mixed solution of raw materials other than the oxidant. Method.
[18] The temperature of the reaction solution during dropping of the oxidizing agent or oxidizing agent solution is preferably −15 ° C. or higher, more preferably −10 ° C. or higher, preferably 25 ° C. or lower, more preferably 10 ° C. or lower. [17] The manufacturing method according to the above.
[19] The production method according to [17] or [18], wherein the reaction is continued until the total amount of dioxolane has reacted or the decrease in the residual amount has stopped after completion of the dropping of the oxidizing agent or oxidizing agent solution.
[20] The process according to [19], wherein the temperature of the reaction solution is preferably −10 ° C. or higher, more preferably −5 ° C. or higher, preferably 50 ° C. or lower, more preferably 30 ° C. or lower. .
[21] 好ましくはアルコールを反応停止剤として用いる、[1]〜[20]のいずれかに記載の製造方法。
[22] 前記反応停止剤が、好ましくは一級又は二級のアルコールであり、より好ましくは二級アルコールである、[21]に記載の製造方法。
[23] 前記反応停止剤が、好ましくは炭素数1以上12以下のアルコールである、[21]又は[22]に記載の製造方法。
[21] The production method according to any one of [1] to [20], wherein alcohol is preferably used as a reaction terminator.
[22] The production method according to [21], wherein the reaction terminator is preferably a primary or secondary alcohol, and more preferably a secondary alcohol.
[23] The production method according to [21] or [22], wherein the reaction terminator is preferably an alcohol having 1 to 12 carbon atoms.
[24] 前記式(II)で表される化合物又は、好ましくは前記式(II)で表される化合物と前記式(V)で表される化合物の混合物を酸化的エステル化する工程の後に前記式(I)で表される化合物を分離する工程を有する、[1]〜[23]のいずれかに記載の製造方法。
[25] 前記式(I)で表される化合物を分離する工程における分離が、蒸留による分離である、[24]に記載の製造方法。
[26] 前記蒸留による分離を、好ましくは精留条件で行う、[25]に記載の製造方法。
[27] 前記精留条件は、精留塔の理論段数が好ましくは2段以上、より好ましくは5段以上であり、還流比が好ましくは0.1以上、より好ましくは0.5以上であり、精留塔の理論段数が好ましくは20段以下、より好ましくは10段以下であり、還流比が好ましくは20以下、より好ましくは10以下である、[26]に記載の製造方法。
[28] [24]〜[27]のいずれかにおいて分離した前記式(I)で表される化合物を加水分解又は加アルコール分解する、グリセリン酸、グリセリン酸塩又は脱保護されたグリセリン酸エステルの製造方法。
[29] [1]〜[27]のいずれかに記載の製造方法で、前記式(I)で表される化合物を製造する工程、及び、該工程で製造した前記式(I)で表される化合物を加水分解又は加アルコール分解する工程を有する、グリセリン酸、グリセリン酸塩又は脱保護されたグリセリン酸エステルの製造方法。
[30] 前記加アルコール分解に用いるアルコールが、好ましくは一級アルコールであり、より好ましくは炭素数1以上3以下の一級アルコールである、[28]又は[29]に記載の製造方法。
[31] 前記加アルコール分解に用いるアルコールが、より好ましくは炭素数4以上8以下の直鎖又は分岐鎖一級アルコールである、[28]又は[29]に記載の製造方法。
[32] 式(I)及び式(II)中、前記R1及びR2が、好ましくはR1が炭素数1以上8以下の一価の炭化水素基かつR2が炭素数2以上8以下の一価の炭化水素基、より好ましくはR1が炭素数1以上8以下のアルキル基かつR2が炭素数2以上8以下のアルキル基、更に好ましくはR1が炭素数1又は2のアルキル基かつR2が炭素数2以上6以下のアルキル基、更に好ましくはR1が炭素数1又は2のアルキル基かつR2が炭素数2以上4以下のアルキル基、より更に好ましくはR1がメチル基かつR2がエチル基である、[1]〜[31]のいずれかに記載の製造方法。
[33] 式(I)及び式(II)中、R1及びR2は互いに結合して環構造を形成する二価の炭化水素基を表し、好ましくは炭素数2以上7以下の二価の炭化水素基、より好ましくは炭素数3以上6以下の二価の炭化水素基、更に好ましくは炭素数4以上5以下の二価の炭化水素基、より更に好ましくは炭素数5の二価の炭化水素基である、[1]〜[31]のいずれかに記載の製造方法。
[34] 下記式(I)で表される化合物。
[24] After the step of oxidative esterification of the compound represented by the formula (II) or preferably a mixture of the compound represented by the formula (II) and the compound represented by the formula (V) The manufacturing method in any one of [1]-[23] which has the process of isolate | separating the compound represented by Formula (I).
[25] The production method according to [24], wherein the separation in the step of separating the compound represented by the formula (I) is separation by distillation.
[26] The production method according to [25], wherein the separation by distillation is preferably performed under rectification conditions.
[27] The rectification conditions are such that the theoretical plate number of the rectification column is preferably 2 or more, more preferably 5 or more, and the reflux ratio is preferably 0.1 or more, more preferably 0.5 or more. The production method according to [26], wherein the number of theoretical plates of the rectification column is preferably 20 or less, more preferably 10 or less, and the reflux ratio is preferably 20 or less, more preferably 10 or less.
[28] Glyceric acid, glycerate, or deprotected glyceric acid ester, which hydrolyzes or alcoholates the compound represented by the formula (I) separated in any one of [24] to [27] Production method.
[29] A process for producing the compound represented by the formula (I) by the production method according to any one of [1] to [27], and the process represented by the formula (I) produced in the process. The manufacturing method of the glycerol acid, glycerol salt, or deprotected glycerol ester which has the process of hydrolyzing or alcohololyzing the compound which carries out.
[30] The production method according to [28] or [29], wherein the alcohol used for the alcoholysis is preferably a primary alcohol, more preferably a primary alcohol having 1 to 3 carbon atoms.
[31] The production method according to [28] or [29], wherein the alcohol used for the alcoholysis is more preferably a linear or branched primary alcohol having 4 to 8 carbon atoms.
[32] In Formula (I) and Formula (II), R 1 and R 2 are preferably a monovalent hydrocarbon group in which R 1 has 1 to 8 carbon atoms and R 2 has 2 to 8 carbon atoms. monovalent hydrocarbon group, more preferably R 1 is 1 or more carbon atoms 8 an alkyl group and R 2 is 2 to 8 of the alkyl group carbon atoms, more preferably an alkyl R 1 is 1 or 2 carbon atoms R 2 is an alkyl group having 2 to 6 carbon atoms, more preferably R 1 is an alkyl group having 1 or 2 carbon atoms, and R 2 is an alkyl group having 2 to 4 carbon atoms, more preferably R 1 is it is a methyl group and R 2 is an ethyl group, the process according to any one of [1] to [31].
[33] In formula (I) and formula (II), R 1 and R 2 represent a divalent hydrocarbon group which is bonded to each other to form a ring structure, preferably a divalent hydrocarbon group having 2 to 7 carbon atoms. A hydrocarbon group, more preferably a divalent hydrocarbon group having 3 to 6 carbon atoms, still more preferably a divalent hydrocarbon group having 4 to 5 carbon atoms, still more preferably a divalent carbon group having 5 carbon atoms. The production method according to any one of [1] to [31], which is a hydrogen group.
[34] A compound represented by the following formula (I).
(式(I)中、R1及びR2はそれぞれ独立して一価の炭化水素基を表すか、又は、R1及びR2は互いに結合して環構造を形成する二価の炭化水素基を表す。ただし、R1及びR2が同時にメチル基である場合を除く。)
(In formula (I), R 1 and R 2 each independently represent a monovalent hydrocarbon group, or R 1 and R 2 are bonded to each other to form a ring structure. Except that R 1 and R 2 are methyl groups at the same time.)
[35] 前記R1及びR2が、好ましくはR1が炭素数1以上8以下の一価の炭化水素基かつR2が炭素数2以上8以下の一価の炭化水素基、より好ましくはR1が炭素数1以上8以下のアルキル基かつR2が炭素数2以上8以下のアルキル基、更に好ましくはR1が炭素数1又は2のアルキル基かつR2が炭素数2以上6以下のアルキル基、更に好ましくはR1が炭素数1又は2のアルキル基かつR2が炭素数2以上4以下のアルキル基、より更に好ましくはR1がメチル基かつR2がエチル基である、[34]に記載の化合物。
[36] 前記R1及びR2が、互いに結合して環構造を形成する二価の炭化水素基を表し、好ましくは炭素数2以上7以下の二価の炭化水素基、より好ましくは炭素数3以上6以下の二価の炭化水素基、更に好ましくは炭素数4以上5以下の二価の炭化水素基、より更に好ましくは炭素数5の二価の炭化水素基である、[34]に記載の化合物。
[35] R 1 and R 2 are, preferably R 1 is a hydrocarbon group and R 2 is a hydrocarbon group of mono- 2 having 8 or more carbon atoms of the monovalent having 1 to 8 carbon atoms, more preferably R 1 is an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms and R 2 is an alkyl group having 2 to 8 carbon atoms, more preferably R 1 is an alkyl group having 1 or 2 carbon atoms and R 2 is 2 to 6 carbon atoms. More preferably, R 1 is an alkyl group having 1 or 2 carbon atoms and R 2 is an alkyl group having 2 to 4 carbon atoms, more preferably R 1 is a methyl group and R 2 is an ethyl group. [34] The compound described in.
[36] R 1 and R 2 represent a divalent hydrocarbon group which is bonded to each other to form a ring structure, preferably a divalent hydrocarbon group having 2 to 7 carbon atoms, more preferably a carbon number. [34], which is a divalent hydrocarbon group having 3 to 6 carbon atoms, more preferably a divalent hydrocarbon group having 4 to 5 carbon atoms, still more preferably a divalent hydrocarbon group having 5 carbon atoms. The described compound.
[化合物の同定]
以下の製造例、実施例又は比較例(以下、「実施例等」ともいう。)で得られた各化合物は、核磁気共鳴装置(NMR、アジレント・テクノロジー株式会社製、型式:Agilent 400−MR DD2)、赤外分光光度計(IR、株式会社堀場製作所製、型式:FT−710)、ガスクロマトグラフ質量分析計(GC−MS、アジレント・テクノロジー株式会社製、型式:Agilent 5975C)を用いてスペクトル分析により同定した。
[製造又は精製した化合物の純度]
以下の実施例等において、製造又は精製した化合物の純度は、ガスクロマトグラフ(アジレント・テクノロジー株式会社製、型式:Agilent 6850)を用いた分析(GC分析)により求めた。なお、純度に関する「%」は「GC%」を意味し、反応原料や高純度標品の純分量換算時には、この数値を用いた。
[Identification of compounds]
Each compound obtained in the following Production Examples, Examples or Comparative Examples (hereinafter also referred to as “Examples”) is a nuclear magnetic resonance apparatus (NMR, manufactured by Agilent Technologies, Inc., Model: Agilent 400-MR). DD2), spectrum using an infrared spectrophotometer (IR, manufactured by Horiba, Ltd., model: FT-710), gas chromatograph mass spectrometer (GC-MS, manufactured by Agilent Technologies, model: Agilent 5975C) Identified by analysis.
[Purity of manufactured or purified compound]
In the following Examples and the like, the purity of the produced or purified compound was determined by analysis (GC analysis) using a gas chromatograph (manufactured by Agilent Technologies, Inc., model: Agilent 6850). Note that “%” relating to purity means “GC%”, and this value was used when converting the raw material of the reaction raw material or the high-purity sample into a pure amount.
[単位、転化率及び収率]
以下の実施例等に示した反応原料の転化率及び生成物の収率は、内部標準法定量GC分析によって求めた。定量分析に必要な検量線は、市販標品又は反応混合物から蒸留やシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製した高純度標品を用いて作成した。ただし、ホルミルジオキソランの収率は、対応するジオキサノンの検量線を代用して算出した。
[Units, conversion and yield]
The conversion rates of reaction raw materials and product yields shown in the following examples and the like were determined by internal standard method quantitative GC analysis. A calibration curve necessary for quantitative analysis was prepared using a high-purity sample purified from a commercially available sample or reaction mixture by distillation or silica gel column chromatography. However, the yield of formyldioxolane was calculated by substituting the corresponding calibration curve of dioxanone.
[GC及びGC−MSの測定条件]
カラム:Ultra ALLOY−1(MS/HT)(フロンティア・ラボ社、商標、内径0.25mm、膜厚0.15μm、長さ30m)
キャリアガス:ヘリウム、1.0mL/min
注入条件:250℃、スプリット比1/50
検出条件:FID方式、220℃
カラム温度条件:40℃で5分保持後、10℃/分で350℃まで昇温
内部標準化合物:n−ドデカン
イオン化モード:EI
イオン源温度:230℃
インターフェース温度:350℃
[Measurement conditions for GC and GC-MS]
Column: Ultra ALLOY-1 (MS / HT) (Frontier Labs, trademark, inner diameter 0.25 mm, film thickness 0.15 μm, length 30 m)
Carrier gas: helium, 1.0 mL / min
Injection conditions: 250 ° C., split ratio 1/50
Detection condition: FID method, 220 ° C
Column temperature condition: held at 40 ° C. for 5 minutes, then raised to 350 ° C. at 10 ° C./minute Internal standard compound: n-dodecane Ionization mode: EI
Ion source temperature: 230 ° C
Interface temperature: 350 ° C
製造例: 原料である2,2−ジアルキル−4−ヒドロキシメチル−2−メチル−1,3−ジオキソランの製造
製造例において行った反応は、以下の通りである。
Production Example: Production of 2,2-dialkyl-4-hydroxymethyl-2-methyl-1,3-dioxolane as a raw material The reaction carried out in the production example is as follows.
製造例1: 原料である2−エチル−4−ヒドロキシメチル−2−メチル−1,3−ジオキソラン(R1=Me、R2=Et)の製造
ディーン・スターク装置を取り付けた1Lフラスコに、グリセロール 184g(純度100%、2.00モル)、2−ブタノン 162g(純度98.0%、2.20モル)、メタンスルホン酸 981mg(純度98.0%、10.0ミリモル)、n−ヘキサン 50gを仕込み、反応で副生する水を反応系外に除去しながら5時間還流させた。冷却後にナトリウムエトキシドの20%エタノール溶液 3.50g(ナトリウムエトキシドとして700mg、10.3ミリモル)で中和した。反応液をGC分析した結果、2−エチル−4−ヒドロキシメチル−2−メチル−1,3−ジオキソランのシス及びトランス異性体混合物の反応収率は74%であった。
続いて反応液を、クライゼンヘッドを取り付けた500mLフラスコに移送し、50℃に加熱後に徐々に減圧してn−ヘキサンとエタノールを留去し、更に0.13kPa(絶対圧)の減圧下で単蒸留を行い、留分温度91〜94℃で無色液体として留出する立体異性体混合物220gを得た。純度95.3%、蒸留収率97%であった。
<立体異性体混合物のスペクトルデータ>
・IR(neat、cm−1):3465(br)、2973、2935、2883、1466、1375、1190、1078、1041、876。
・MS(m/z):131、117、57、43。
Production Example 1: Production of 2-ethyl-4-hydroxymethyl-2-methyl-1,3-dioxolane (R 1 = Me, R 2 = Et) as a raw material To a 1 L flask equipped with a Dean-Stark apparatus, glycerol 184 g (purity 100%, 2.00 mol), 2-butanone 162 g (purity 98.0%, 2.20 mol), methanesulfonic acid 981 mg (purity 98.0%, 10.0 mmol), n-hexane 50 g And refluxed for 5 hours while removing water produced as a by-product in the reaction. After cooling, the solution was neutralized with 3.50 g of a 20% ethanol solution of sodium ethoxide (700 mg as sodium ethoxide, 10.3 mmol). As a result of GC analysis of the reaction solution, the reaction yield of a mixture of cis and trans isomers of 2-ethyl-4-hydroxymethyl-2-methyl-1,3-dioxolane was 74%.
Subsequently, the reaction solution was transferred to a 500 mL flask equipped with a Claisen head, heated to 50 ° C. and then gradually reduced in pressure to distill off n-hexane and ethanol, and then further reduced under a reduced pressure of 0.13 kPa (absolute pressure). Distillation was performed to obtain 220 g of a stereoisomer mixture distilled as a colorless liquid at a fraction temperature of 91 to 94 ° C. The purity was 95.3% and the distillation yield was 97%.
<Spectral data of stereoisomer mixture>
IR (neat, cm −1 ): 3465 (br), 2993, 2935, 2883, 1466, 1375, 1190, 1078, 1041, 876.
MS (m / z): 131, 117, 57, 43.
製造例2: 原料である2−イソブチル−4−ヒドロキシメチル−2−メチル−1,3−ジオキソラン(R1=Me、R2=iBu)の製造
4−メチル−2−ペンタノン 221g(純度99.5%、2.20モル)を反応原料として用いて、製造例1と同様の操作を行い、反応収率68%で2−イソブチル−4−ヒドロキシメチル−2−メチル−1,3−ジオキソランのシス及びトランス異性体混合物を得た。
更に0.13kPa(絶対圧)の減圧下で単蒸留を行い、留分温度117〜123℃で無色液体として留出する立体異性体混合物246gを得た。純度97.4%、蒸留収率92%であった。
<立体異性体混合物のスペクトルデータ>
・IR(neat、cm−1):3446(br)、2952、2871、1466、1375、1184、1090、1041。
・MS(m/z):159、143、117、99、85、57、43。
Production Example 2: Production of 2-isobutyl-4-hydroxymethyl-2-methyl-1,3-dioxolane (R 1 = Me, R 2 = i Bu) as a raw material 221 g of 4-methyl-2-pentanone (purity 99) 0.5%, 2.20 mol) as a reaction raw material, and the same operation as in Production Example 1 was carried out to give 2-isobutyl-4-hydroxymethyl-2-methyl-1,3-dioxolane in a reaction yield of 68%. To give a mixture of cis and trans isomers.
Furthermore, simple distillation was performed under a reduced pressure of 0.13 kPa (absolute pressure) to obtain 246 g of a stereoisomer mixture distilled as a colorless liquid at a fraction temperature of 117 to 123 ° C. The purity was 97.4% and the distillation yield was 92%.
<Spectral data of stereoisomer mixture>
IR (neat, cm −1 ): 3446 (br), 2952, 2871, 1466, 1375, 1184, 1090, 1041.
MS (m / z): 159, 143, 117, 99, 85, 57, 43.
製造例3: 原料である2−ヒドロキシメチル−1,4−ジオキサスピロ[4.5]デカン(R1、R2=−(CH2)5−)の製造
シクロヘキサノン 218g(純度99.0%、2.20モル)を反応原料として用いて、製造例1と同様の操作を行い、反応収率80%で2−ヒドロキシメチル−1,4−ジオキサスピロ[4.5]デカンを得た。
更に0.13kPa(絶対圧)の減圧下で単蒸留を行い、留分温度123〜126℃で留出する無色液体297gを得た。純度97.0%、蒸留収率95%であった。
<スペクトルデータ>
・1H−NMR(400MHz、CDCl3、δppm):1.37−1.42(2H、m)、1.54−1.63(8H、m)、2.30(1H、s)、3.56−3.61(1H、m)、3.70−3.80(2H、m)、4.02−4.05(1H、m)、4.21−4.25(1H、m)。
・13C−NMR(100MHz、CDCl3、δppm):23.7、24.0、25.1、34.7、36.3、63.1、65.3、75.7、110.0。
・IR(neat、cm−1):3423(br)、2933、2860、1448、1365、1281、1163、1097、1039、926。
・MS(m/z):172(M+)、143、129、116、81、73、55、41、31。
Production Example 3: Production of 2-hydroxymethyl-1,4-dioxaspiro [4.5] decane (R 1 , R 2 = — (CH 2 ) 5 —) as a raw material 218 g of cyclohexanone (purity 99.0%, 2 .20 mol) was used as a reaction raw material, and the same operation as in Production Example 1 was performed to obtain 2-hydroxymethyl-1,4-dioxaspiro [4.5] decane in a reaction yield of 80%.
Furthermore, simple distillation was performed under reduced pressure of 0.13 kPa (absolute pressure) to obtain 297 g of a colorless liquid distilled at a fraction temperature of 123 to 126 ° C. The purity was 97.0% and the distillation yield was 95%.
<Spectral data>
1 H-NMR (400 MHz, CDCl 3 , δ ppm ): 1.37-1.42 (2H, m), 1.54-1.63 (8H, m), 2.30 (1H, s), 3.56-3.61 (1H, m), 3.70-3.80 (2H, m), 4.02-4.05 (1H, m), 4.21-4.25 (1H, m ).
· 13 C-NMR (100MHz, CDCl 3, δ ppm): 23.7,24.0,25.1,34.7,36.3,63.1,65.3,75.7,110.0 .
IR (neat, cm −1 ): 3423 (br), 2933, 2860, 1448, 1365, 1281, 1163, 1097, 1039, 926.
MS (m / z): 172 (M <+> ), 143, 129, 116, 81, 73, 55, 41, 31.
製造例4: 原料である2−エチル−4−ヒドロキシメチル−2−ペンチル−1,3−ジオキソラン(R1=Et、R2=Pentyl)の製造
3−オクタノン 288g(純度98.0%、2.20モル)を反応原料として用いて、製造例1と同様の操作を行い、反応収率73%で2−エチル−4−ヒドロキシメチル−2−ペンチル−1,3−ジオキソランのシス及びトランス異性体混合物を得た。
更に0.13kPa(絶対圧)の減圧下で単蒸留を行い、留分温度143〜146℃で無色液体として留出する立体異性体混合物284gを得た。純度97.4%、蒸留収率85%であった。
<立体異性体混合物のスペクトルデータ>
・IR(neat、cm−1):3450(br)、2933、2871、1963、1464、1165、1047、912。
・MS(m/z、GC上の2ピーク共通):202(M+)、173、131、99、71、57、43。
Production Example 4: Production of raw material 2-ethyl-4-hydroxymethyl-2-pentyl-1,3-dioxolane (R 1 = Et, R 2 = Pentyl) 3-octanone 288 g (purity 98.0%, 2 .20 mol) as a reaction raw material, and the same operation as in Production Example 1 was carried out. The cis and trans isomerism of 2-ethyl-4-hydroxymethyl-2-pentyl-1,3-dioxolane was obtained in a reaction yield of 73%. A body mixture was obtained.
Further, simple distillation was carried out under a reduced pressure of 0.13 kPa (absolute pressure) to obtain 284 g of a stereoisomer mixture distilled as a colorless liquid at a fraction temperature of 143 to 146 ° C. The purity was 97.4% and the distillation yield was 85%.
<Spectral data of stereoisomer mixture>
IR (neat, cm −1 ): 3450 (br), 2933, 2871, 1963, 1464, 1165, 1047, 912.
MS (m / z, common to 2 peaks on GC): 202 (M + ), 173, 131, 99, 71, 57, 43.
実施例: 2,2−ジアルキル−1,3−ジオキソラン−4−カルボン酸(2,2−ジアルキル−1,3−ジオキソラン−4−イル)メチルエステルの製造
実施例において行った反応は、以下の通りである。
Examples: Preparation of 2,2-dialkyl-1,3-dioxolane-4-carboxylic acid (2,2-dialkyl-1,3-dioxolan-4-yl) methyl ester The reactions carried out in the examples are as follows: Street.
実施例1: 2−エチル−2−メチル−1,3−ジオキソラン−4−カルボン酸(2−エチル−2−メチル−1,3−ジオキソラン−4−イル)メチルエステル(R1=Me、R2=Et)の製造
実施例1−1
100mL滴下ロートを取り付けた300mLフラスコに、製造例1で得られた2−エチル−4−ヒドロキシメチル−2−メチル−1,3−ジオキソラン 23.0g(純度95.3%、150ミリモル)、2−ヒドロキシ−2−アザアダマンタン 23.4mg(AZADOL、日産化学工業株式会社、商標、純度98.0%、150マイクロモル)、ピリジン 17.9g(純度99.5%、225ミリモル)、アセトニトリル 50gを仕込み、冷却しながら窒素雰囲気下で撹拌した。トリクロロイソシアヌル酸 14.7g(TCCA、純度95.0%、60.0ミリモル)をアセトニトリル 50gに溶かした溶液を滴下ロートに仕込み、フラスコ内の反応液温度が−2℃〜10℃の範囲に収まるように滴下速度を調節しながら2時間かけて滴下した。冷却を停止して反応液温度を20℃付近まで昇温しながら更に3時間撹拌を続け、最後に2−プロパノール 1.81g(純度99.7%、30.0ミリモル)を添加して更に20分撹拌して反応を完結させた。副生した粉末状固体を濾別後に濾液をGC分析した結果、2−エチル−4−ヒドロキシメチル−2−メチル−1,3−ジオキソランの転化率は100%、2−エチル−2−メチル−1,3−ジオキソラン−4−カルボン酸(2−エチル−2−メチル−1,3−ジオキソラン−4−イル)メチルエステルの収率は74%であった。
濾液からアセトニトリルを留去した後に析出した粉末状固体を除去するため、tert−ブチルメチルエーテル 100gとイオン交換水 50gを加え抽出した。静置分層後に下層水を抜出し、再度イオン交換水 50gを加えて抽出から下層水抜出しまでを繰り返した。得られた有機層を無水硫酸ナトリウム 20gで乾燥し、濾過後にtert−ブチルメチルエーテルを留去して赤色オイル状粗生成物 19.8gを得た。粗生成物をGC分析した結果、2−エチル−2−メチル−1,3−ジオキソラン−4−カルボン酸(2−エチル−2−メチル−1,3−ジオキソラン−4−イル)メチルエステルの収率は72%であり、水洗前後の回収率は92%であった。
続いて粗生成物 17.0gを、クライゼンヘッドを取り付けた50mLフラスコに移送し、0.13kPa(絶対圧)の減圧下で単蒸留を行い、留分温度119〜122℃で薄黄色液体として留出する2−エチル−2−メチル−1,3−ジオキソラン−4−カルボン酸(2−エチル−2−メチル−1,3−ジオキソラン−4−イル)メチルエステル 11.6gを得た。純度98.1%、蒸留収率80%であった。GC−MS分析より、このエステルダイマーは少なくとも3組のラセミ体からなる6種の立体異性体混合物であることを確認した。他の2組のラセミ体については、ピークが重なり、検出できなかったものと推定される。
<立体異性体混合物のスペクトルデータ>
・IR(neat、cm−1):2979、2939、2883、1761、1736、1377、1186、1072、874。
・MS(m/z、GC上の3ピーク共通):287、273、259、115、57、43。
Example 1: 2-Ethyl-2-methyl-1,3-dioxolane-4-carboxylic acid (2-ethyl-2-methyl-1,3-dioxolan-4-yl) methyl ester (R 1 = Me, R 2 = Et) Production Example 1-1
To a 300 mL flask equipped with a 100 mL dropping funnel, 23.0 g (purity 95.3%, 150 mmol) of 2-ethyl-4-hydroxymethyl-2-methyl-1,3-dioxolane obtained in Production Example 1; 23.4 mg of hydroxy-2-azaadamantane (AZADOL, Nissan Chemical Industries, Trademark, purity 98.0%, 150 μmol), 17.9 g of pyridine (purity 99.5%, 225 mmol), 50 g of acetonitrile The mixture was charged and stirred under cooling in a nitrogen atmosphere. A solution prepared by dissolving 14.7 g of trichloroisocyanuric acid (TCCA, purity 95.0%, 60.0 mmol) in 50 g of acetonitrile was charged into a dropping funnel, and the reaction liquid temperature in the flask was kept in the range of −2 ° C. to 10 ° C. The dropwise addition was performed over 2 hours while adjusting the dropping rate. Stirring was continued for 3 hours while cooling was stopped and the temperature of the reaction solution was raised to about 20 ° C. Finally, 1.81 g of 2-propanol (purity 99.7%, 30.0 mmol) was added, and further 20 The reaction was completed by stirring for a minute. As a result of GC analysis of the filtrate after filtering off the powdery solid produced as a by-product, the conversion of 2-ethyl-4-hydroxymethyl-2-methyl-1,3-dioxolane was 100%, and 2-ethyl-2-methyl- The yield of 1,3-dioxolane-4-carboxylic acid (2-ethyl-2-methyl-1,3-dioxolan-4-yl) methyl ester was 74%.
In order to remove the powdered solid precipitated after distilling off acetonitrile from the filtrate, 100 g of tert-butyl methyl ether and 50 g of ion-exchanged water were added for extraction. Lower layer water was extracted after the stationary separation, and 50 g of ion exchange water was added again to repeat extraction to extraction of the lower layer water. The obtained organic layer was dried over 20 g of anhydrous sodium sulfate, and after filtration, tert-butyl methyl ether was distilled off to obtain 19.8 g of a red oily crude product. As a result of GC analysis of the crude product, the yield of 2-ethyl-2-methyl-1,3-dioxolane-4-carboxylic acid (2-ethyl-2-methyl-1,3-dioxolan-4-yl) methyl ester was confirmed. The rate was 72%, and the recovery rate before and after washing with water was 92%.
Subsequently, 17.0 g of the crude product was transferred to a 50 mL flask equipped with a Claisen head, subjected to simple distillation under a reduced pressure of 0.13 kPa (absolute pressure), and distilled as a pale yellow liquid at a fraction temperature of 119 to 122 ° C. 11.6 g of 2-ethyl-2-methyl-1,3-dioxolane-4-carboxylic acid (2-ethyl-2-methyl-1,3-dioxolan-4-yl) methyl ester was obtained. The purity was 98.1% and the distillation yield was 80%. GC-MS analysis confirmed that this ester dimer was a mixture of 6 stereoisomers consisting of at least 3 racemates. For the other two sets of racemates, it is presumed that the peaks overlapped and could not be detected.
<Spectral data of stereoisomer mixture>
IR (neat, cm −1 ): 2979, 2939, 2883, 1761, 1736, 1377, 1186, 1072, 874.
MS (m / z, common to 3 peaks on GC): 287, 273, 259, 115, 57, 43.
実施例1−2
20mL滴下ロートを取り付けた50mLフラスコに、製造例1で得られた2−エチル−4−ヒドロキシメチル−2−メチル−1,3−ジオキソラン 4.60g(純度95.3%、30.0ミリモル)、AZADOL 4.7mg(純度98.0%、30マイクロモル)、3,5−ルチジン 4.92g(純度98.0%、45.0ミリモル)、アセトニトリル 10gを仕込み、冷却しながら窒素雰囲気下で撹拌した。TCCA 2.94g(純度95.0%、12.0ミリモル)をアセトニトリル 10gに溶かした溶液を滴下ロートに仕込み、フラスコ内の反応液温度が−10℃〜10℃の範囲に収まるように滴下速度を調節しながら1時間かけて滴下した。冷却を停止して反応液温度を25℃付近まで昇温しながら更に1時間撹拌を続け、最後に2−プロパノール 0.20g(純度99.7%、3.3ミリモル)を添加して更に10分撹拌して反応を完結させた。副生した粉末状固体を濾別後に濾液をGC分析した結果、2−エチル−4−ヒドロキシメチル−2−メチル−1,3−ジオキソランの転化率は100%、2−エチル−2−メチル−1,3−ジオキソラン−4−カルボン酸(2−エチル−2−メチル−1,3−ジオキソラン−4−イル)メチルエステルの収率は73%であった。
Example 1-2
To a 50 mL flask equipped with a 20 mL dropping funnel, 4.60 g of 2-ethyl-4-hydroxymethyl-2-methyl-1,3-dioxolane obtained in Production Example 1 (purity 95.3%, 30.0 mmol) , AZADOL 4.7 mg (purity 98.0%, 30 μmol), 3,5-lutidine 4.92 g (purity 98.0%, 45.0 mmol) and acetonitrile 10 g were charged under cooling in a nitrogen atmosphere. Stir. A solution prepared by dissolving 2.94 g of TCCA (purity 95.0%, 12.0 mmol) in 10 g of acetonitrile was charged into a dropping funnel, and the dropping speed was adjusted so that the temperature of the reaction solution in the flask was within a range of −10 ° C. to 10 ° C. The solution was added dropwise over 1 hour while adjusting. Stirring was continued for another hour while cooling was stopped and the temperature of the reaction solution was raised to about 25 ° C. Finally, 0.20 g of 2-propanol (purity 99.7%, 3.3 mmol) was added, and further 10 The reaction was completed by stirring for a minute. As a result of GC analysis of the filtrate after filtering off the powdery solid produced as a by-product, the conversion of 2-ethyl-4-hydroxymethyl-2-methyl-1,3-dioxolane was 100%, and 2-ethyl-2-methyl- The yield of 1,3-dioxolane-4-carboxylic acid (2-ethyl-2-methyl-1,3-dioxolan-4-yl) methyl ester was 73%.
実施例2: 2−イソブチル−2−メチル−1,3−ジオキソラン−4−カルボン酸(2−イソブチル−2−メチル−1,3−ジオキソラン−4−イル)メチルエステル(R1=Me、R2=iBu)の製造
製造例2で得られた2−イソブチル−4−ヒドロキシメチル−2−メチル−1,3−ジオキソラン 26.8g(純度97.4%、150ミリモル)を反応原料として用いて、実施例1−1と同様の操作を行った。濾液をGC分析した結果、2−イソブチル−4−ヒドロキシメチル−2−メチル−1,3−ジオキソランの転化率は100%、2−イソブチル−2−メチル−1,3−ジオキソラン−4−カルボン酸(2−イソブチル−2−メチル−1,3−ジオキソラン−4−イル)メチルエステルの収率は75%であった。濃褐色オイル状粗生成物 25.9gのGC分析によって求めた収率も75%であり、濾液の分析時から収率ロスがないことがわかった。
続いて40Pa(絶対圧)の減圧下で粗生成物 20.0gの単蒸留を行い、留分温度116〜124℃で黄色液体として留出する2−イソブチル−2−メチル−1,3−ジオキソラン−4−カルボン酸(2−イソブチル−2−メチル−1,3−ジオキソラン−4−イル)メチルエステル 10.6gを得た。純度98.9%、蒸留収率70%であった。GC−MS分析より、このエステルダイマーは8組のラセミ体からなる16種の立体異性体混合物であることがわかった。
<立体異性体混合物のスペクトルデータ>
・IR(neat、cm−1):2933、2871、1763、1736、1468、1377、1182、1099。
・MS(m/z、GC上の8ピーク共通):343、329、287、187、143、115、85、57、43。
Example 2: 2-isobutyl-2-methyl-1,3-dioxolane-4-carboxylic acid (2-isobutyl-2-methyl-1,3-dioxolan-4-yl) methyl ester (R 1 = Me, R using 2 = i Bu) preparation example 2 obtained in 2-isobutyl-4-hydroxymethyl-2-methyl-1,3-dioxolane 26.8 g (purity 97.4% of the 150 mmol) as a reaction raw material Then, the same operation as in Example 1-1 was performed. As a result of GC analysis of the filtrate, conversion of 2-isobutyl-4-hydroxymethyl-2-methyl-1,3-dioxolane was 100% and 2-isobutyl-2-methyl-1,3-dioxolane-4-carboxylic acid The yield of (2-isobutyl-2-methyl-1,3-dioxolan-4-yl) methyl ester was 75%. The yield obtained by GC analysis of 25.9 g of dark brown crude oily product was also 75%, and it was found that there was no yield loss from the analysis of the filtrate.
Subsequently, 20.0 g of the crude product is subjected to simple distillation under reduced pressure of 40 Pa (absolute pressure), and 2-isobutyl-2-methyl-1,3-dioxolane is distilled as a yellow liquid at a fraction temperature of 116 to 124 ° C. 10.6 g of -4-carboxylic acid (2-isobutyl-2-methyl-1,3-dioxolan-4-yl) methyl ester was obtained. The purity was 98.9% and the distillation yield was 70%. GC-MS analysis revealed that the ester dimer was a mixture of 16 stereoisomers consisting of 8 racemates.
<Spectral data of stereoisomer mixture>
IR (neat, cm −1 ): 2933, 2871, 1763, 1736, 1468, 1377, 1182, 1099.
MS (m / z, common to 8 peaks on GC): 343, 329, 287, 187, 143, 115, 85, 57, 43.
実施例3: 1,4−ジオキサスピロ[4.5]デカン−2−カルボン酸(1,4−ジオキサスピロ[4.5]デカン−2−イル)メチルエステル(R1、R2=−(CH2)5−)の製造
実施例3−1
製造例3で得られた2−ヒドロキシメチル−1,4−ジオキサスピロ[4.5]デカン 26.6g(純度97.0%、150ミリモル)を反応原料として用いて、実施例1−1と同様の操作を行った。濾液をGC分析した結果、2−ヒドロキシメチル−1,4−ジオキサスピロ[4.5]デカンの転化率は100%、1,4−ジオキサスピロ[4.5]デカン−2−カルボン酸(1,4−ジオキサスピロ[4.5]デカン−2−イル)メチルエステルの収率は66%であった。濃オレンジ色オイル状粗生成物 23.5gのGC分析によって求めた収率も66%であり、濾液の分析時から収率ロスがないことがわかった。
続いてクーゲルロール蒸留装置を用いて40Pa(絶対圧)の減圧下で粗生成物 6.50gの蒸留を行い、装置温度225〜240℃でオレンジ色液体として留出する1,4−ジオキサスピロ[4.5]デカン−2−カルボン酸(1,4−ジオキサスピロ[4.5]デカン−2−イル)メチルエステル 2.89gを得た。純度95.6%、蒸留収率60%であった。13C−NMR分析より、このエステルダイマーは2組のラセミ体からなる4種の立体異性体混合物であることがわかった。
<立体異性体混合物のスペクトルデータ>
・IR(neat、cm−1):2933、2862、1761、1738、1448、1367、1161、1097、922。
・MS(m/z):340(M+)、311、297、242、199、141、127、55。
Example 3: 1,4-Dioxaspiro [4.5] decane-2-carboxylic acid (1,4-dioxaspiro [4.5] decan-2-yl) methyl ester (R 1 , R 2 = — (CH 2 ) 5- ) Production Example 3-1
Using 26.6 g (purity 97.0%, 150 mmol) of 2-hydroxymethyl-1,4-dioxaspiro [4.5] decane obtained in Production Example 3 as a reaction raw material, the same as in Example 1-1 Was performed. As a result of GC analysis of the filtrate, the conversion of 2-hydroxymethyl-1,4-dioxaspiro [4.5] decane was 100%, and 1,4-dioxaspiro [4.5] decane-2-carboxylic acid (1,4 The yield of -dioxaspiro [4.5] decan-2-yl) methyl ester was 66%. The yield obtained by GC analysis of 23.5 g of the dark orange oily crude product was 66%, and it was found that there was no yield loss from the analysis of the filtrate.
Subsequently, 6.50 g of the crude product is distilled under a reduced pressure of 40 Pa (absolute pressure) using a Kugelrohr distillation apparatus, and 1,4-dioxaspiro [4] distilled as an orange liquid at an apparatus temperature of 225 to 240 ° C. .5] 2.89 g of decane-2-carboxylic acid (1,4-dioxaspiro [4.5] decan-2-yl) methyl ester was obtained. The purity was 95.6% and the distillation yield was 60%. From 13 C-NMR analysis, this ester dimer was found to be a mixture of four stereoisomers consisting of two racemates.
<Spectral data of stereoisomer mixture>
IR (neat, cm −1 ): 2933, 2862, 1761, 1738, 1448, 1367, 1161, 1097, 922.
MS (m / z): 340 (M <+> ), 311, 297, 242, 199, 141, 127, 55.
実施例3−2及び3−3
製造例3で得られた2−ヒドロキシメチル−1,4−ジオキサスピロ[4.5]デカン 5.32g(純度97.0%、30.0ミリモル)を反応原料として用いて、表1に示す反応条件に変更した以外は実施例1−2と同様の操作を行い、1,4−ジオキサスピロ[4.5]デカン−2−カルボン酸(1,4−ジオキサスピロ[4.5]デカン−2−イル)メチルエステルを含む濾液を得た。表1に実施例3−2及び3−3の反応条件と結果を示す。
Examples 3-2 and 3-3
Reactions shown in Table 1 using 5.32 g (purity 97.0%, 30.0 mmol) of 2-hydroxymethyl-1,4-dioxaspiro [4.5] decane obtained in Production Example 3 as a reaction raw material The same operation as in Example 1-2 was performed except that the conditions were changed, and 1,4-dioxaspiro [4.5] decane-2-carboxylic acid (1,4-dioxaspiro [4.5] decan-2-yl ) A filtrate containing methyl ester was obtained. Table 1 shows the reaction conditions and results of Examples 3-2 and 3-3.
実施例3−4
製造例3で得られた2−ヒドロキシメチル−1,4−ジオキサスピロ[4.5]デカン 888g(純度97.0%、5.00ミリモル)、4−アセトアミド−2,2,6,6−テトラメチル−1−オキソピペリジニウムテトラフルオロボラート3.95g(純度95.0%、12.5ミリモル)、あらかじめ真空加熱条件下で乾燥させたモレキュラーシーブ4A 1.0g、及びジクロロメタン10gを、滴下ロートを取り付けた50mLフラスコに仕込み、窒素雰囲気下室温で撹拌した。ピリジン0.914g(純度99.5%、11.5ミリモル)とジクロロメタン5gからなる溶液を滴下ロートに仕込み、20分かけて滴下した。更に室温で3時間撹拌を続けた後、最後にメタノール0.10g(純度99.8%、3.1ミリモル)を添加して更に10分撹拌して反応を完結させた。モレキュラーシーブ4Aと副生した粉末状固体を濾別後に濾液をGC分析した結果、2−ヒドロキシメチル−1,4−ジオキサスピロ[4.5]デカンの転化率は100%、1,4−ジオキサスピロ[4.5]デカン−2−カルボン酸(1,4−ジオキサスピロ[4.5]デカン−2−イル)メチルエステルの収率は64%であった。
Example 3-4
888 g of 2-hydroxymethyl-1,4-dioxaspiro [4.5] decane obtained in Production Example 3 (purity 97.0%, 5.00 mmol), 4-acetamido-2,2,6,6-tetra 3.95 g of methyl-1-oxopiperidinium tetrafluoroborate (purity 95.0%, 12.5 mmol), 1.0 g of molecular sieve 4A previously dried under vacuum heating conditions, and 10 g of dichloromethane were added dropwise. A 50 mL flask equipped with a funnel was charged and stirred at room temperature under a nitrogen atmosphere. A solution consisting of 0.914 g of pyridine (purity 99.5%, 11.5 mmol) and 5 g of dichloromethane was placed in a dropping funnel and added dropwise over 20 minutes. Stirring was further continued at room temperature for 3 hours, and finally 0.10 g of methanol (purity 99.8%, 3.1 mmol) was added and stirred for another 10 minutes to complete the reaction. GC analysis of the filtrate after filtering the molecular sieve 4A and by-product powdered solid revealed that the conversion of 2-hydroxymethyl-1,4-dioxaspiro [4.5] decane was 100% and 1,4-dioxaspiro [ The yield of 4.5] decane-2-carboxylic acid (1,4-dioxaspiro [4.5] decan-2-yl) methyl ester was 64%.
実施例4: 2−エチル−2−ペンチル−1,3−ジオキソラン−4−カルボン酸(2−エチル−2−ペンチル−1,3−ジオキソラン−4−イル)メチルエステル(R1=Et、R2=Pentyl)の製造
製造例4で得られた2−エチル−4−ヒドロキシメチル−2−ペンチル−1,3−ジオキソラン 31.2g(純度97.4%、150ミリモル)を反応原料として用いて、実施例1−1と同様の操作を行った。濾液をGC分析した結果、2−エチル−4−ヒドロキシメチル−2−ペンチル−1,3−ジオキソランの転化率は100%、2−エチル−2−ペンチル−1,3−ジオキソラン−4−カルボン酸(2−エチル−2−ペンチル−1,3−ジオキソラン−4−イル)メチルエステルの収率は73%であった。濃褐色オイル状粗生成物 33.0gのGC分析によって求めた収率は70%であり、濾液の分析時から収率3%分をロスしたことがわかった。
続いてクーゲルロール蒸留装置を用いて40Pa(絶対圧)の減圧下で粗生成物 6.05gの蒸留を行い、装置温度180〜210℃でオレンジ色液体として留出する2−エチル−2−ペンチル−1,3−ジオキソラン−4−カルボン酸(2−エチル−2−ペンチル−1,3−ジオキソラン−4−イル)メチルエステル 2.03gを得た。純度90.6%、蒸留収率48%であった。GC−MS分析より、このエステルダイマーは8組のラセミ体からなる16種の異性体混合物であることがわかった。
<立体異性体混合物のスペクトルデータ>
・IR(neat、cm−1):2931、2875、1763、1736、1466、1190、1165、1105、908。
・MS(m/z、GC上の8ピーク共通):400(M+)、371、329、171、129、99、71、57、43。
Example 4: 2-ethyl-2-pentyl-1,3-dioxolane-4-carboxylic acid (2-ethyl-2-pentyl-1,3-dioxolan-4-yl) methyl ester (R 1 = Et, R 2 = Production of Pentyl) 31.2 g (purity 97.4%, 150 mmol) of 2-ethyl-4-hydroxymethyl-2-pentyl-1,3-dioxolane obtained in Production Example 4 was used as a reaction raw material. The same operation as in Example 1-1 was performed. As a result of GC analysis of the filtrate, conversion of 2-ethyl-4-hydroxymethyl-2-pentyl-1,3-dioxolane was 100% and 2-ethyl-2-pentyl-1,3-dioxolane-4-carboxylic acid The yield of (2-ethyl-2-pentyl-1,3-dioxolan-4-yl) methyl ester was 73%. The yield obtained by GC analysis of 33.0 g of the dark brown oily crude product was 70%, and it was found that the yield was lost by 3% from the analysis of the filtrate.
Subsequently, 6.05 g of the crude product is distilled under a reduced pressure of 40 Pa (absolute pressure) using a Kugelrohr distillation apparatus, and 2-ethyl-2-pentyl distilled as an orange liquid at an apparatus temperature of 180 to 210 ° C. 2.03 g of -1,3-dioxolane-4-carboxylic acid (2-ethyl-2-pentyl-1,3-dioxolan-4-yl) methyl ester was obtained. The purity was 90.6% and the distillation yield was 48%. GC-MS analysis revealed that the ester dimer was a mixture of 16 isomers consisting of 8 racemates.
<Spectral data of stereoisomer mixture>
IR (neat, cm −1 ): 2931, 2875, 1763, 1736, 1466, 1190, 1165, 1105, 908.
MS (m / z, common to 8 peaks on GC): 400 (M + ), 371, 329, 171, 129, 99, 71, 57, 43.
比較例: 2,2−ジメチル−1,3−ジオキソラン−4−カルボン酸(2,2−ジメチル−1,3−ジオキソラン−4−イル)メチルエステル(R1、R2=Me)の製造
2,2−ジメチル−4−ヒドロキシメチル−1,3−ジオキソラン 20.2g(東京化成工業株式会社商品、商品名2,2−ジメチル−1,3−ジオキソラン−4−メタノール、純度98.0%、150ミリモル)を反応原料として用いて、実施例1−1と同様の操作を行った。濾液をGC分析した結果、2,2−ジメチル−4−ヒドロキシメチル−1,3−ジオキソランの転化率は100%、2,2−ジメチル−1,3−ジオキソラン−4−カルボン酸(2,2−ジメチル−1,3−ジオキソラン−4−イル)メチルエステルの収率は70%であった。濃オレンジ色オイル状粗生成物 15.1gのGC分析によって求めた収率は59%であり、濾液の分析時から収率11%分をロスしたことがわかった。
続いて0.13kPa(絶対圧)の減圧下で粗生成物 14.1gの単蒸留を行い、留分温度103〜106℃で無色液体として留出する2,2−ジメチル−1,3−ジオキソラン−4−カルボン酸(2,2−ジメチル−1,3−ジオキソラン−4−イル)メチルエステル 8.20gを得た。純度98.7%、蒸留収率97%であった。13C−NMR分析より、このエステルダイマーは2組のラセミ体からなる4種の立体異性体混合物であることがわかった。
<立体異性体混合物のスペクトルデータ>
・IR(neat、cm−1):2987、2939、1759、1734、1371、1192、1153、1099、1066、837。
・MS(m/z):259、245、186、130、115、101、73、59、43。
Comparative Example: Production of 2,2-dimethyl-1,3-dioxolane-4-carboxylic acid (2,2-dimethyl-1,3-dioxolan-4-yl) methyl ester (R 1 , R 2 = Me) 2 , 2-Dimethyl-4-hydroxymethyl-1,3-dioxolane 20.2 g (product of Tokyo Chemical Industry Co., Ltd., trade name 2,2-dimethyl-1,3-dioxolane-4-methanol, purity 98.0%, The same operation as in Example 1-1 was performed using 150 mmol) as a reaction raw material. As a result of GC analysis of the filtrate, the conversion rate of 2,2-dimethyl-4-hydroxymethyl-1,3-dioxolane was 100%, and 2,2-dimethyl-1,3-dioxolane-4-carboxylic acid (2,2 The yield of -dimethyl-1,3-dioxolan-4-yl) methyl ester was 70%. The yield obtained by GC analysis of 15.1 g of the dark orange oily crude product was 59%, and it was found that 11% of the yield was lost from the analysis of the filtrate.
Subsequently, a simple distillation of 14.1 g of the crude product was performed under reduced pressure of 0.13 kPa (absolute pressure), and 2,2-dimethyl-1,3-dioxolane distilled as a colorless liquid at a fraction temperature of 103 to 106 ° C. 8.20 g of -4-carboxylic acid (2,2-dimethyl-1,3-dioxolan-4-yl) methyl ester was obtained. The purity was 98.7% and the distillation yield was 97%. From 13 C-NMR analysis, this ester dimer was found to be a mixture of four stereoisomers consisting of two racemates.
<Spectral data of stereoisomer mixture>
IR (neat, cm −1 ): 2987, 2939, 1759, 1734, 1371, 1192, 1153, 1099, 1066, 837.
MS (m / z): 259, 245, 186, 130, 115, 101, 73, 59, 43.
以下の表1に実施例1〜4と比較例の反応条件と結果を示す。 Table 1 below shows the reaction conditions and results of Examples 1 to 4 and Comparative Examples.
実施例5: グリセリン酸エチルの製造
実施例5において行った反応は、以下の通りである。
Example 5: Production of ethyl glycerate The reaction carried out in Example 5 is as follows.
実施例1−1で得られた2−エチル−2−メチル−1,3−ジオキソラン−4−カルボン酸(2−エチル−2−メチル−1,3−ジオキソラン−4−イル)メチルエステル 5.00g(純度98.1%、17.0ミリモル)、メタンスルホン酸 83mg(純度98.0%、0.85ミリモル)、エタノール 39.4g(純度99.5%、850ミリモル)を、100mLフラスコに仕込み、2時間還流した。冷却後にナトリウムエトキシドの20%エタノール溶液 290mg(ナトリウムエトキシドとして58mg、0.85ミリモル)で中和し、エタノールを留去した。続いて、得られたオレンジ色オイル状粗生成物8.75gをクーゲルロール蒸留装置で精製した。0.13kPa(絶対圧)、装置温度150〜155℃の条件下で、無色液体として留出するグリセリン酸エチル 1.53gを得た。純度93.5%、収率63%であった。
<グリセリン酸エチルのスペクトルデータ>
・1H−NMR(400MHz、CDCl3、δppm):1.31(3H、t、J=6.8Hz)、3.82−3.92(2H、m)、4.24−4.30(3H、m)、なお、水酸基の1Hピークは、ブロードとなり検出できなかった。
・13C−NMR(100MHz、CDCl3、δppm):14.1、62.0、64.1、71.8、173.0。
・IR(neat、cm−1):3425(br)、2974、2935、1728、1201、1111、1063、1020。
・MS(m/z):134(M+)、104、76、61、43、31。
4. 2-ethyl-2-methyl-1,3-dioxolan-4-carboxylic acid (2-ethyl-2-methyl-1,3-dioxolan-4-yl) methyl ester obtained in Example 1-1 00 g (purity 98.1%, 17.0 mmol), methanesulfonic acid 83 mg (purity 98.0%, 0.85 mmol), ethanol 39.4 g (purity 99.5%, 850 mmol) in a 100 mL flask. The mixture was refluxed for 2 hours. After cooling, the mixture was neutralized with 290 mg of a 20% ethanol solution of sodium ethoxide (58 mg as sodium ethoxide, 0.85 mmol), and ethanol was distilled off. Subsequently, 8.75 g of the obtained orange oily crude product was purified with a Kugelrohr distillation apparatus. Under conditions of 0.13 kPa (absolute pressure) and an apparatus temperature of 150 to 155 ° C., 1.53 g of ethyl glycerate distilled as a colorless liquid was obtained. The purity was 93.5% and the yield was 63%.
<Spectral data of ethyl glycerate>
· 1 H-NMR (400MHz, CDCl 3, δ ppm): 1.31 (3H, t, J = 6.8Hz), 3.82-3.92 (2H, m), 4.24-4.30 (3H, m) The 1 H peak of the hydroxyl group was broad and could not be detected.
· 13 C-NMR (100MHz, CDCl 3, δ ppm): 14.1,62.0,64.1,71.8,173.0.
IR (neat, cm −1 ): 3425 (br), 2974, 2935, 1728, 1201, 1111, 1063, 1020.
MS (m / z): 134 (M <+> ), 104, 76, 61, 43, 31.
本発明のエステルダイマー(2位及び3位の水酸基が環状アセタール基として保護されたグリセリン酸エステル)は、製造時の回収率が効率的であり、例えば、各種医薬品、化粧品、洗浄剤、ポリマーなどの原料として使用されるグリセリン酸及び脱保護されたグリセリン酸エステルなどの合成中間体として有用である。 The ester dimer of the present invention (a glycerate ester in which the hydroxyl groups at the 2-position and 3-position are protected as cyclic acetal groups) has an efficient recovery rate at the time of production, for example, various pharmaceuticals, cosmetics, detergents, polymers, etc. It is useful as a synthetic intermediate for glyceric acid and deprotected glyceric acid ester used as raw materials.
Claims (13)
(式(II)中、R1及びR2はそれぞれ独立して一価の炭化水素基を表すか、又は、R1及びR2は互いに結合して環構造を形成する。ただし、R1及びR2が同時にメチル基である場合を除く。)
(式(I)中、R1及びR2はそれぞれ独立して一価の炭化水素基を表すか、又は、R1及びR2は互いに結合して環構造を形成する二価の炭化水素基を表す。ただし、R1及びR2が同時にメチル基である場合を除く。) The manufacturing method of the compound represented by a following formula (I) which has the process of oxidatively esterifying the compound represented by a following formula (II).
(In Formula (II), R 1 and R 2 each independently represent a monovalent hydrocarbon group, or R 1 and R 2 are bonded to each other to form a ring structure, provided that R 1 and Except when R 2 is a methyl group at the same time.)
(In formula (I), R 1 and R 2 each independently represent a monovalent hydrocarbon group, or R 1 and R 2 are bonded to each other to form a ring structure. Except that R 1 and R 2 are methyl groups at the same time.)
(式(II)及び式(V)中、R1及びR2はそれぞれ独立して一価の炭化水素基を表すか、又は、R1及びR2は互いに結合して環構造を形成する。ただし、R1及びR2が同時にメチル基である場合を除く。) The manufacturing method of Claim 1 which has the process of carrying out the oxidative esterification of the mixture of the compound represented by the following formula (II), and the compound represented by the following formula (V).
(In Formula (II) and Formula (V), R 1 and R 2 each independently represent a monovalent hydrocarbon group, or R 1 and R 2 are bonded to each other to form a ring structure. (However, the case where R 1 and R 2 are methyl groups at the same time is excluded.)
(式(VIII)中、R4は水素原子、ハロゲン原子、水酸基、アルコキシ基、アシルオキシ基、アルコキシカルボニル基、アミノ基、アシルアミノ基、スルホニルオキシ基、N−アルキルカルバモイルオキシ基、カルボキシ基、シアノ基、イソシアナト基、イソチオシアナト基、又はオキソ基を表す。式(IX)中、R5及びR6はそれぞれ独立して、水素原子又はメチル基を表す。式(X)中、R7及びR8はそれぞれ独立して、水素原子又はメチル基を表す。) The production according to claim 3, wherein the organic nitroxyl radical is a compound represented by the following formula (VIII), a compound represented by the following formula (IX), or a compound represented by the following formula (X). Method.
(In the formula (VIII), R 4 is a hydrogen atom, a halogen atom, a hydroxyl group, an alkoxy group, an acyloxy group, an alkoxycarbonyl group, an amino group, an acylamino group, a sulfonyloxy group, an N-alkylcarbamoyloxy group, a carboxy group, a cyano group. Represents an isocyanato group, an isothiocyanato group, or an oxo group, and in formula (IX), R 5 and R 6 each independently represents a hydrogen atom or a methyl group, and in formula (X), R 7 and R 8 represent Each independently represents a hydrogen atom or a methyl group.)
(式(I)中、R1及びR2はそれぞれ独立して一価の炭化水素基を表すか、又は、R1及びR2は互いに結合して環構造を形成する二価の炭化水素基を表す。ただし、R1及びR2が同時にメチル基である場合を除く。) A compound represented by the following formula (I).
(In formula (I), R 1 and R 2 each independently represent a monovalent hydrocarbon group, or R 1 and R 2 are bonded to each other to form a ring structure. Except that R 1 and R 2 are methyl groups at the same time.)
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