JP2021042171A - Method for producing carboxylic acid ester - Google Patents

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Abstract

To provide a production method capable of obtaining a carboxylic acid ester from a reaction of a carboxylic acid with a hydroxy compound at a milder reaction temperature.SOLUTION: There is provided a method for producing a carboxylic acid ester capable of obtaining a carboxylic acid ester by reacting a carboxylic acid with a hydroxy compound in the presence of a catalyst containing a compound (A), wherein the compound (A) is a salt composed of an anion portion and a cation portion, the anion portion is an anion derived from a strong acid having at least one selected from the group consisting of a sulfonyl group and a sulfinyl group, the strong acid has at least one fluorine atom, the cation portion is at least one selected from the group consisting of an iron ion, a zinc ion, a lanthanoid ion and an yttrium ion.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、カルボ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 carboxylic acid ester.

カルボン酸エステルの製造方法としては、カルボン酸とヒドロキシ化合物と触媒存在下でエステル化反応させる方法が知られている。 As a method for producing a carboxylic acid ester, a method of esterifying a carboxylic acid with a hydroxy compound in the presence of a catalyst is known.

非特許文献1には、ビス(2,4−ペンタンジオナト)チタン(IV)オキシドの存在下、カルボン酸とヒドロキシ化合物とを反応させて、カルボン酸エステルを製造する方法が記載されている。 Non-Patent Document 1 describes a method for producing a carboxylic acid ester by reacting a carboxylic acid with a hydroxy compound in the presence of bis (2,4-pentanedionato) titanium (IV) oxide.

J.Org.Chem.2005,Vol.70,No.21,8625.J. Org. Chem. 2005, Vol. 70, No. 21,8625.

しかしながら、非特許文献1に記載の触媒は、使用できる基質が限定され、活性が低く選択性が低いという課題があることが分かった。本発明者の検討によれば、例えば本方法をヘプタン酸とフェノールからのヘプタン酸フェニルの製造に適用するとほとんど反応が進行しない。また、比較的温和な反応条件でもカルボン酸エステルの収率が低い(カルボン酸エステルの選択性が低い)か、或いは、全く反応が進行しないことが分かった。
そこで、本発明は、比較的温和な反応条件において、カルボン酸とヒドロキシ化合物との反応からカルボン酸エステルが高選択で得られる製造方法を提供することを目的とする。
However, it has been found that the catalyst described in Non-Patent Document 1 has a problem that the substrate that can be used is limited, the activity is low, and the selectivity is low. According to the study of the present inventor, for example, when this method is applied to the production of phenyl heptanate from enanthic acid and phenol, the reaction hardly proceeds. It was also found that the yield of the carboxylic acid ester was low (the selectivity of the carboxylic acid ester was low) even under relatively mild reaction conditions, or the reaction did not proceed at all.
Therefore, an object of the present invention is to provide a production method in which a carboxylic acid ester can be highly selected from a reaction between a carboxylic acid and a hydroxy compound under relatively mild reaction conditions.

本発明者らは、従来技術の問題点に鑑みて鋭意研究を重ねた結果、特定の触媒の存在下で反応を行うことにより、上記目的を達成できることを見出し、本発明を完成させるに至った。すなわち、本発明は、以下の態様を有する。 As a result of intensive studies in view of the problems of the prior art, the present inventors have found that the above object can be achieved by carrying out the reaction in the presence of a specific catalyst, and have completed the present invention. .. That is, the present invention has the following aspects.

[1] カルボン酸とヒドロキシ化合物とを、
化合物(A)を含む触媒の存在下に反応させて、カルボン酸エステルを得ることを含む、カルボン酸エステルの製造方法であって、
前記化合物(A)がアニオン部とカチオン部とからなる塩であって、
前記アニオン部が、スルホニル基及びスルフィニル基からなる群から選択される少なくとも1種を有する強酸由来のアニオンであり、前記強酸は少なくとも1個のフッ素原子を有し、
前記カチオン部が、鉄イオン、亜鉛イオン、ランタノイドのイオン、及びイットリウムイオンからなる群から選択される少なくとも1種である、カルボン酸エステルの製造方法。
[2] 前記強酸が、パーフルオロアルキルスルホン酸及びパーフルオロアルキルスルフィン酸からなる群から選択される少なくとも1種である、[1]に記載のカルボン酸エステルの製造方法。
[3] 前記カルボン酸が(メタ)アクリル酸である、[1]又は[2]に記載のカルボン酸エステルの製造方法。
[4] 前記ヒドロキシ化合物がアルコールから選択される少なくとも1種である、[1]〜[3]のいずれか一項に記載のカルボン酸エステルの製造方法。
[5] 前記ヒドロキシ化合物がフェノール類から選択される少なくとも1種である、[1]〜[3]のいずれか一項に記載のカルボン酸エステルの製造方法。
[1] Carboxylic acid and hydroxy compound
A method for producing a carboxylic acid ester, which comprises reacting in the presence of a catalyst containing the compound (A) to obtain a carboxylic acid ester.
The compound (A) is a salt composed of an anion portion and a cation portion.
The anion portion is an anion derived from a strong acid having at least one selected from the group consisting of a sulfonyl group and a sulfinyl group, and the strong acid has at least one fluorine atom.
A method for producing a carboxylic acid ester, wherein the cation portion is at least one selected from the group consisting of iron ion, zinc ion, lanthanoid ion, and yttrium ion.
[2] The method for producing a carboxylic acid ester according to [1], wherein the strong acid is at least one selected from the group consisting of perfluoroalkyl sulfonic acid and perfluoroalkyl sulfinic acid.
[3] The method for producing a carboxylic acid ester according to [1] or [2], wherein the carboxylic acid is (meth) acrylic acid.
[4] The method for producing a carboxylic acid ester according to any one of [1] to [3], wherein the hydroxy compound is at least one selected from alcohol.
[5] The method for producing a carboxylic acid ester according to any one of [1] to [3], wherein the hydroxy compound is at least one selected from phenols.

本発明によれば、本発明は、より温和な反応温度において、カルボン酸とヒドロキシ化合物との反応からカルボン酸エステルが得られる製造方法を提供することを目的とする。 According to the present invention, it is an object of the present invention to provide a production method for obtaining a carboxylic acid ester from a reaction between a carboxylic acid and a hydroxy compound at a milder reaction temperature.

本明細書中では、アクリル酸及びメタクリル酸を併せて(メタ)アクリル酸と記載する。また、アクリル酸エステル及びメタクリル酸エステルを併せて(メタ)アクリル酸エステルと記載する。 In the present specification, acrylic acid and methacrylic acid are collectively referred to as (meth) acrylic acid. In addition, acrylic acid ester and methacrylic acid ester are collectively referred to as (meth) acrylic acid ester.

〔カルボン酸〕
本発明のカルボン酸エステルの製造方法において、カルボン酸エステルの原料となるカルボン酸の種類及び構造は限定されない。例えば、カルボン酸は、「RCOOH」と表すことができ、Rは置換基を有していてもよい炭化水素基を表し、置換基を有していてもよい炭素数1〜30の炭化水素基であることが好ましい。前記炭化水素基は、直鎖状でも、分岐状でも、あるいは環構造を有してもよい。また、前記炭化水素基は脂肪族炭化水素基でも、芳香族炭化水素基でもよい。前記脂肪族炭化水素基中に、不飽和結合を含んでいてもよい。なお、置換基を有していてもよいとは、任意の置換基を1つ以上有していてもよいという意味であり、例えば、以下の結合、基及び原子等を1つ以上有していてもよいという意味である。エステル結合、アミド結合、エーテル結合、スルフィド結合、ジスルフィド結合、ウレタン結合、ニトロ基、シアノ基、ケトン基、ホルミル基、アセタール基、チオアセタール基、スルホニル基、ハロゲン原子、ケイ素原子、リン原子等が挙げられる。さらに、カルボン酸は、同一分子内にヒドロキシ基を有するヒドロキシカルボン酸、多環式カルボン酸、2種以上の元素により構成される複素環式カルボン酸、及び多価カルボン酸等を用いることができる。
〔carboxylic acid〕
In the method for producing a carboxylic acid ester of the present invention, the type and structure of the carboxylic acid as a raw material of the carboxylic acid ester are not limited. For example, the carboxylic acid can be represented as "R 1 COOH", where R 1 represents a hydrocarbon group which may have a substituent and has 1 to 30 carbon atoms which may have a substituent. It is preferably a hydrocarbon group. The hydrocarbon group may be linear, branched, or have a ring structure. Further, the hydrocarbon group may be an aliphatic hydrocarbon group or an aromatic hydrocarbon group. An unsaturated bond may be contained in the aliphatic hydrocarbon group. In addition, having a substituent means that it may have one or more arbitrary substituents, for example, having one or more of the following bonds, groups, atoms and the like. It means that it may be. Ester bond, amide bond, ether bond, sulfide bond, disulfide bond, urethane bond, nitro group, cyano group, ketone group, formyl group, acetal group, thioacetal group, sulfonyl group, halogen atom, silicon atom, phosphorus atom, etc. Can be mentioned. Further, as the carboxylic acid, a hydroxycarboxylic acid having a hydroxy group in the same molecule, a polycyclic carboxylic acid, a heterocyclic carboxylic acid composed of two or more kinds of elements, a polyvalent carboxylic acid and the like can be used. ..

で表される炭化水素基の炭素数は、反応性及びカルボン酸の入手容易性の観点から、1〜30であることが好ましく、2〜20であることがより好ましい。前記炭化水素基としては、例えば、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいアルケニル基、置換基を有していてもよいアルキニル基、及び置換基を有していてもよいアリール基が挙げられる。 The number of carbon atoms of the hydrocarbon group represented by R 1 is preferably 1 to 30, more preferably 2 to 20, from the viewpoint of reactivity and availability of the carboxylic acid. The hydrocarbon group includes, for example, an alkyl group which may have a substituent, an alkenyl group which may have a substituent, an alkynyl group which may have a substituent, and a substituent. Examples thereof include an aryl group which may be used.

で表される炭化水素基としては、より詳細には、ビニル基、イソプロペニル基、t−ブチル基、n−ヘキシル基、シクロへキシル基、フェニル基等を挙げることができる。これらの中でも、Rは、ビニル基及びイソプロペニル基であることが好ましい。また、カルボン酸としては、具体的には、例えば、(メタ)アクリル酸、ピバル酸、ヘプタン酸、シクロヘキサンカルボン酸、安息香酸、及びアジピン酸モノメチル等が挙げられる。これらの中でも、カルボン酸としては、(メタ)アクリル酸が好ましい。 More specifically, the hydrocarbon group represented by R 1 includes a vinyl group, an isopropenyl group, a t-butyl group, an n-hexyl group, a cyclohexyl group, a phenyl group and the like. Among these, R 1 is preferably a vinyl group and an isopropenyl group. Specific examples of the carboxylic acid include (meth) acrylic acid, pivalic acid, enanthic acid, cyclohexanecarboxylic acid, benzoic acid, and monomethyl adipic acid. Among these, as the carboxylic acid, (meth) acrylic acid is preferable.

カルボン酸としては、市販されているものを使用することもでき、公知の方法等により製造したものを使用することもできる。また、カルボン酸は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。 As the carboxylic acid, a commercially available one can be used, or one produced by a known method or the like can also be used. In addition, one type of carboxylic acid may be used alone, or two or more types may be used in combination.

本発明のカルボン酸エステルの製造方法におけるカルボン酸の使用量は、ヒドロキシ化合物1mol当たり、0.1〜10molが好ましく、0.5〜5molがより好ましい。カルボン酸の使用量を、ヒドロキシ化合物1mol当たり、上記下限値以上とすることにより、カルボン酸エステルの収率を高くすることができる。また、カルボン酸の使用量を、ヒドロキシ化合物1mol当たり、上記上限値以下とすることにより、反応後の後処理工程への負荷を軽減することができ、経済性を良くすることができる。 The amount of the carboxylic acid used in the method for producing the carboxylic acid ester of the present invention is preferably 0.1 to 10 mol, more preferably 0.5 to 5 mol, per 1 mol of the hydroxy compound. The yield of the carboxylic acid ester can be increased by setting the amount of the carboxylic acid used to be equal to or higher than the above lower limit per 1 mol of the hydroxy compound. Further, by setting the amount of the carboxylic acid used to be equal to or less than the above upper limit value per 1 mol of the hydroxy compound, the load on the post-treatment step after the reaction can be reduced and the economic efficiency can be improved.

〔ヒドロキシ化合物〕
本発明のカルボン酸エステルの製造方法において、カルボン酸エステルの原料となるヒドロキシ化合物は、ヒドロキシ基を持つ有機化合物であればよく、種類及び構造は限定されない。例えば、ヒドロキシ化合物は、「ROH」と表すことができ、アルコールやフェノール類が好ましく挙げられる。Rは、置換基を有していてもよい炭化水素基を表し、置換基を有していてもよい炭素数1〜30の炭化水素基であることが好ましい。前記炭化水素基は、直鎖状でも、分岐状でも、あるいは環構造を有してもよい。また、前記炭化水素基中に、不飽和結合を含んでいてもよい。なお、置換基を有していてもよいとは、任意の置換基を1つ以上有していてもよいという意味であり、例えば、以下の結合、基及び原子等を1つ以上有していてもよいという意味である。エステル結合、アミド結合、エーテル結合、スルフィド結合、ジスルフィド結合、ウレタン結合、ニトロ基、シアノ基、ケトン基、ホルミル基、アセタール基、チオアセタール基、スルホニル基、ハロゲン原子、ケイ素原子、リン原子等が挙げられる。
さらに、ヒドロキシ化合物は、同一分子内にカルボキシ基を有するヒドロキシカルボン酸、多環式ヒドロキシ化合物、2種以上の元素により構成される複素環式ヒドロキシ化合物、及び複数個のヒドロキシ基を有するヒドロキシ化合物等を用いることができる。
[Hydroxy compound]
In the method for producing a carboxylic acid ester of the present invention, the hydroxy compound used as a raw material for the carboxylic acid ester may be an organic compound having a hydroxy group, and the type and structure are not limited. For example, the hydroxy compound can be expressed as "R 2 OH", and alcohols and phenols are preferable. R 2 represents an optionally may hydrocarbon group having a substituent is preferably a hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms which may have a substituent. The hydrocarbon group may be linear, branched, or have a ring structure. Further, the hydrocarbon group may contain an unsaturated bond. In addition, having a substituent means that it may have one or more arbitrary substituents, for example, having one or more of the following bonds, groups, atoms and the like. It means that it may be. Ester bond, amide bond, ether bond, sulfide bond, disulfide bond, urethane bond, nitro group, cyano group, ketone group, formyl group, acetal group, thioacetal group, sulfonyl group, halogen atom, silicon atom, phosphorus atom, etc. Can be mentioned.
Further, the hydroxy compound includes a hydroxycarboxylic acid having a carboxy group in the same molecule, a polycyclic hydroxy compound, a heterocyclic hydroxy compound composed of two or more kinds of elements, a hydroxy compound having a plurality of hydroxy groups, and the like. Can be used.

で表される炭化水素基の炭素数は、反応性及びヒドロキシ化合物の入手容易性の観点から、1〜30であることが好ましく、2〜20であることがより好ましく、6〜20であることがさらに好ましい。前記炭化水素としては、例えば、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいアルケニル基、置換基を有していてもよいアルキニル基、及び置換基を有していてもよいアリール基が挙げられる。 The hydrocarbon groups represented by R 2, from the viewpoint of the availability reactivity and hydroxy compounds, preferably from 1 to 30, more preferably 2 to 20, with 6 to 20 It is more preferable to have. The hydrocarbon has, for example, an alkyl group which may have a substituent, an alkenyl group which may have a substituent, an alkynyl group which may have a substituent, and a substituent. Examples thereof include an aryl group which may be present.

ヒドロキシ化合物としては、従来は合成が困難であったフェノール類由来のカルボン酸エステルが温和な条件で容易に合成できることから、フェノール類が好ましい。具体的には、特に、フェノール、及び4−メトキシフェノールが好ましく、立体障害が少ないため、比較的温和な条件であっても、選択的にカルボン酸エステルを得ることができる。その他のフェノール類としては4−フェニルフェノール、及び1−ナフトール等が挙げられる。 As the hydroxy compound, phenols are preferable because carboxylic acid esters derived from phenols, which have been difficult to synthesize in the past, can be easily synthesized under mild conditions. Specifically, phenol and 4-methoxyphenol are particularly preferable, and since there are few steric hindrances, the carboxylic acid ester can be selectively obtained even under relatively mild conditions. Examples of other phenols include 4-phenylphenol and 1-naphthol.

従来の方法によれば、ヒドロキシ化合物として、フェノール類を用いてカルボン酸エステルを製造する場合、副反応として、Fries転位やFriedel−Crafts反応等が進行することによりケトン等が生成してしまい、カルボン酸エステルの収率が低下することがある。本発明のカルボン酸エステルの製造方法によれば、ヒドロキシ化合物として、フェノール類を用いた場合であっても、温和な条件で反応が進行し、且つ副反応を抑制でき、カルボン酸エステルの収率を向上させやすい。 According to the conventional method, when a carboxylic acid ester is produced using phenols as a hydroxy compound, ketones and the like are produced as side reactions such as Fries rearrangement and Friedel-Crafts reaction, and the carboxylic acid is produced. The yield of acid ester may decrease. According to the method for producing a carboxylic acid ester of the present invention, even when phenols are used as the hydroxy compound, the reaction can proceed under mild conditions and side reactions can be suppressed, and the yield of the carboxylic acid ester can be suppressed. Easy to improve.

ヒドロキシ化合物としては、市販されているものを使用することもでき、公知の方法等により製造したものを使用することもできる。また、ヒドロキシ化合物は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。 As the hydroxy compound, a commercially available compound can be used, or a compound produced by a known method or the like can also be used. In addition, one type of hydroxy compound may be used alone, or two or more types may be used in combination.

〔触媒〕
本発明のカルボン酸エステルの製造方法において使用される触媒は、カルボン酸エステルを効率よく合成できる点から、化合物(A)を含む。好ましくは、触媒は化合物(A)を主成分とするが、本発明の効果を大きく損なわない限り他の物質を含んでいてもよい。
<化合物(A)>
前記化合物(A)は、アニオン部とカチオン部とからなる塩であって、前記アニオン部がスルホニル基又はスルフィニル基を有する強酸由来のアニオンであり、前記強酸は少なくとも1個のフッ素原子を有し、前記カチオン部が、鉄イオン、亜鉛イオン、ランタノイド(例えば、ランタン、セリウム、ネオジム、ツリウム、イッテルビウム等)のイオン、及びイットリウムイオンから選択される少なくとも1種である。
本発明で用いる強酸とは、25℃、水中における酸解離定数(pKa)が0以下の酸をいう。また、本発明の強酸は、カルボン酸エステルを効率よく合成できる点から、少なくとも1個のフッ素原子を有し、且つスルホニル基又はスルフィニル基を有する。
本発明の強酸は、少なくとも1個のフッ素原子を有するが、反応性及び入手容易性の点から、1〜20個のフッ素原子を有することが好ましく、3〜9個のフッ素を有することがより好ましく、3〜7個のフッ素を有することがさらに好ましい。
また、本発明の強酸は、スルホニル基及びスルフィニル基からなる群から選択される少なくとも1種を有する。このような強酸としては、スルホ基や、スルホ基以外のスルホニル基を含む酸、スルフィノ基や、スルフィノ基以外のスルフィニル基を含む酸が挙げられる。
本発明の強酸として、具体的には、パーフルオロアルキルスルホン酸やパーフルオロアルキルスルホニル基を含む酸(パーフルオロアルキルスルホン酸を除く)、パーフルオロアルキルスルフィン酸やパーフルオロアルキルスルフィニル基を含む酸(パーフルオロアルキルスルフィン酸を除く)が好ましく挙げられる。より好ましくは、パーフルオロアルキルスルホン酸及びパーフルオロアルキルスルフィン酸であり、最も好ましくはパーフルオロアルキルスルホン酸である。
化合物(A)のカチオン部は、鉄イオン、亜鉛イオン、ランタノイド(例えば、ランタン、セリウム、ネオジム、ツリウム、等)のイオン、及びイットリウムイオンから選択される少なくとも1種である。カルボン酸エステルを効率よく合成できる点から、好ましくは、カチオン部が鉄イオン、亜鉛イオン、及びランタノイドのイオンから選択される少なくとも1種であり、より好ましくは、鉄イオン、亜鉛イオン、ランタンイオン、及びセリウムイオンから選択される少なくとも1種である。
化合物(A)としては、カルボン酸エステルを効率よく合成できる点から、鉄、亜鉛、ランタン及びセリウムから選択される1種以上の金属の、パーフルオロアルキルスルホン酸塩又はパーフルオロアルキルスルフィン酸塩であることが好ましい。触媒を構成する化合物(A)のアニオン部によって前記触媒の溶解性が変わるため、前記触媒は、均一系触媒として用いることもでき、不均一系触媒として用いることもできる。前記触媒は、水和物及び無水物のいずれでもよく、特に限定されない。
〔catalyst〕
The catalyst used in the method for producing a carboxylic acid ester of the present invention contains the compound (A) from the viewpoint of efficiently synthesizing the carboxylic acid ester. Preferably, the catalyst contains compound (A) as a main component, but may contain other substances as long as the effects of the present invention are not significantly impaired.
<Compound (A)>
The compound (A) is a salt composed of an anion portion and a cation portion, the anion portion is an anion derived from a strong acid having a sulfonyl group or a sulfinyl group, and the strong acid has at least one fluorine atom. , The cation portion is at least one selected from iron ion, zinc ion, lanthanoid (for example, lanthanum, cerium, neodymium, thulium, ytterbium, etc.) ion, and ytterbium ion.
The strong acid used in the present invention means an acid having an acid dissociation constant (pKa) of 0 or less in water at 25 ° C. Further, the strong acid of the present invention has at least one fluorine atom and has a sulfonyl group or a sulfinyl group from the viewpoint that a carboxylic acid ester can be efficiently synthesized.
The strong acid of the present invention has at least one fluorine atom, but from the viewpoint of reactivity and availability, it preferably has 1 to 20 fluorine atoms, and more preferably 3 to 9 fluorine atoms. It is preferable to have 3 to 7 fluorines, more preferably.
In addition, the strong acid of the present invention has at least one selected from the group consisting of a sulfonyl group and a sulfinyl group. Examples of such a strong acid include a sulfo group, an acid containing a sulfonyl group other than the sulfo group, a sulfino group, and an acid containing a sulfinyl group other than the sulfino group.
Specific examples of the strong acid of the present invention include an acid containing a perfluoroalkyl sulfonic acid and a perfluoroalkyl sulfonyl group (excluding perfluoroalkyl sulfonic acid), and an acid containing a perfluoroalkyl sulfinic acid and a perfluoroalkyl sulfinyl group (excluding perfluoroalkyl sulfonic acid). Perfluoroalkylsulfinic acid) is preferred. More preferably, it is perfluoroalkyl sulfonic acid and perfluoroalkyl sulfinic acid, and most preferably it is perfluoroalkyl sulfonic acid.
The cation portion of compound (A) is at least one selected from iron ion, zinc ion, lanthanoid (for example, lanthanum, cerium, neodymium, thulium, etc.) ion, and yttrium ion. From the viewpoint of efficiently synthesizing the carboxylic acid ester, the cation portion is preferably at least one selected from iron ion, zinc ion, and lanthanoid ion, and more preferably iron ion, zinc ion, and lanthanide ion. And at least one selected from cerium ions.
The compound (A) is a perfluoroalkyl sulfonate or a perfluoroalkyl sulfinate of one or more metals selected from iron, zinc, lanthanum and cerium from the viewpoint of efficiently synthesizing a carboxylic acid ester. It is preferable to have. Since the solubility of the catalyst changes depending on the anion portion of the compound (A) constituting the catalyst, the catalyst can be used as a homogeneous catalyst or a heterogeneous catalyst. The catalyst may be either hydrate or anhydrous, and is not particularly limited.

さらに、触媒の回収と再使用の観点から、前記触媒は、不均一系触媒が好ましく、固体に固定化されることがより好ましい。ここで、「固定化される」とは、触媒が、前記固体と結合して不溶・不動化された状態になることを意味するものであり、また、触媒が、前記固体に付着している状態とする「担持」も含まれる。 Further, from the viewpoint of catalyst recovery and reuse, the catalyst is preferably a heterogeneous catalyst, and more preferably immobilized on a solid. Here, "immobilized" means that the catalyst is bonded to the solid to be in an insoluble / immobilized state, and the catalyst is attached to the solid. It also includes "supporting" the state.

前記固体としては、水や有機溶媒等に不溶で、固体表面に化学結合可能な官能基を有するものであれば、特に制限されない。前記固体としては、より詳細には、多孔質粒子、有機高分子、無機高分子、及び金属酸化物等を挙げることができ、具体的には、例えば、活性炭、ポリスチレン、ポリエチレン、シリカゲル、及びアルミナ等を挙げることができる。 The solid is not particularly limited as long as it is insoluble in water, an organic solvent, or the like and has a functional group capable of chemically bonding to the surface of the solid. More specifically, the solid can include porous particles, organic polymers, inorganic polymers, metal oxides and the like, and specifically, for example, activated carbon, polystyrene, polyethylene, silica gel, and alumina. And so on.

固定化された化合物としては、例えば、触媒が前記固体の表面に直接、又はスペーサー基を介して結合したものであれば、特に制限されない。
固定化する方法としては、特に制限されないが、例えば、触媒と前記固体とが共有結合、イオン結合、及び配位結合等の結合様式で固定化する方法が挙げられる。
The immobilized compound is not particularly limited as long as the catalyst is bonded to the surface of the solid directly or via a spacer group.
The method of immobilization is not particularly limited, and examples thereof include a method of immobilizing the catalyst and the solid in a bonding mode such as a covalent bond, an ionic bond, and a coordination bond.

前記固体に対する触媒の固定化量は、カルボン酸エステルが効率よく得られる限り、特に限定されないが、前記固体1gに対して、0.01〜50mmolが好ましい。前記固体に対する触媒の固定化量を、前記固体1gに対して、上記下限値以上とすることにより、カルボン酸エステルの収率を高くすることができる。前記固体に対する触媒の固定化量を、前記固体1gに対して、上記上限値以下とするのは、上限値超としても効果の飛躍的な向上が考えられにくいためである。
本発明のカルボン酸エステルの製造方法においては、カルボン酸とヒドロキシ化合物とを、前述の触媒の存在下で反応させる。ここで、「触媒の存在下」とは、触媒が、反応過程の少なくとも一部の段階で存在することを意味するものであり、反応過程のすべての段階で常に存在している必要はない。したがって、本発明のカルボン酸エステルの製造方法においては、触媒が反応系内に加えられれば、「触媒の存在下」という要件は満たされる。例えば、触媒を反応系内に加えた後、反応過程で触媒に何らかの変化が生じたとしても、「触媒の存在下」という要件は満たされる。
The amount of the catalyst immobilized on the solid is not particularly limited as long as the carboxylic acid ester can be efficiently obtained, but is preferably 0.01 to 50 mmol per 1 g of the solid. The yield of the carboxylic acid ester can be increased by setting the amount of the catalyst immobilized on the solid to the above lower limit or more with respect to 1 g of the solid. The amount of the catalyst immobilized on the solid is set to be equal to or less than the above upper limit value with respect to 1 g of the solid because it is unlikely that the effect will be dramatically improved even if the upper limit value is exceeded.
In the method for producing a carboxylic acid ester of the present invention, the carboxylic acid and the hydroxy compound are reacted in the presence of the above-mentioned catalyst. Here, "in the presence of a catalyst" means that the catalyst is present at at least a part of the reaction process, and does not have to be always present at all stages of the reaction process. Therefore, in the method for producing a carboxylic acid ester of the present invention, if the catalyst is added into the reaction system, the requirement of "in the presence of the catalyst" is satisfied. For example, even if some change occurs in the catalyst during the reaction process after the catalyst is added into the reaction system, the requirement of "in the presence of the catalyst" is satisfied.

本発明のカルボン酸エステルの製造方法における化合物(A)の使用量は、ヒドロキシ化合物の使用量100mol当たり、0.01〜1000molが好ましく、0.1〜500molがより好ましい。化合物(A)の使用量を、ヒドロキシ化合物の使用量100mol当たり、上記下限値以上とすることにより、カルボン酸エステルの収率を高くすることができる。また、化合物(A)の使用量を、ヒドロキシ化合物の使用量100mol当たり、上記上限値以下とすることにより、反応後の後処理工程への負荷を軽減することができ、経済性を良くすることができる。また、1000mol超としても効果の飛躍的な向上が考えられにくいためである。なお、化合物(A)を2種以上用いる場合、それらの合計の使用量が上記範囲内であればよい。
化合物(A)としては、パーフルオロアルキルスルホン酸塩又はパーフルオロアルキルスルフィン酸塩を用いることが好ましい。以下、パーフルオロアルキルスルホン酸塩及びパーフルオロアルキルスルフィン酸塩について説明する。
The amount of the compound (A) used in the method for producing a carboxylic acid ester of the present invention is preferably 0.01 to 1000 mol, more preferably 0.1 to 500 mol, per 100 mol of the hydroxy compound used. The yield of the carboxylic acid ester can be increased by setting the amount of the compound (A) to be at least the above lower limit value per 100 mol of the amount of the hydroxy compound used. Further, by setting the amount of the compound (A) to be less than or equal to the above upper limit value per 100 mol of the amount of the hydroxy compound used, the load on the post-treatment step after the reaction can be reduced and the economic efficiency can be improved. Can be done. Further, even if it exceeds 1000 mol, it is unlikely that the effect will be dramatically improved. When two or more kinds of the compound (A) are used, the total amount used may be within the above range.
As the compound (A), it is preferable to use a perfluoroalkyl sulfonate or a perfluoroalkyl sulfinate. Hereinafter, the perfluoroalkyl sulfonate and the perfluoroalkyl sulfinate will be described.

(パーフルオロアルキルスルホン酸塩)
パーフルオロアルキルスルホン酸塩を構成するカチオン部としては、カルボン酸エステルの収率をより高めることができる点から、鉄イオン、亜鉛イオン、ランタノイド(例えば、ランタン、セリウム、ネオジム、及びツリウム等)のイオン、及びイットリウムイオンを用いる。好ましくは、鉄イオン、亜鉛イオン、ランタンイオン、及びセリウムイオンである。
(Perfluoroalkyl sulfonate)
As the cation part constituting the perfluoroalkyl sulfonate, iron ion, zinc ion, lanthanoid (for example, lanthanum, cerium, neodymium, thulium, etc.) can be used because the yield of carboxylic acid ester can be further increased. Ions and yttrium ions are used. Preferred are iron ion, zinc ion, lanthanum ion, and cerium ion.

パーフルオロアルキルスルホン酸塩を構成するパーフルオロアルキルスルホナートアニオン(パーフルオロアルキルスルホン酸由来のアニオン)は、カルボン酸エステルの収率をより高めることができる点から、パーフルオロアルキルスルホン酸塩中に1つ以上含まれていることが好ましい。反応性及びパーフルオロアルキルスルホン酸塩の入手容易性の観点から、パーフルオロアルキルスルホン酸塩を構成するパーフルオロアルキル基の炭素数は1〜10であることが好ましく、1〜7であることがより好ましく、1〜4であることがさらに好ましい。 The perfluoroalkyl sulfonate anion (anion derived from perfluoroalkyl sulfonic acid) constituting the perfluoroalkyl sulfonate is contained in the perfluoroalkyl sulfonate because the yield of the carboxylic acid ester can be further increased. It is preferable that one or more are contained. From the viewpoint of reactivity and availability of the perfluoroalkyl sulfonate, the perfluoroalkyl group constituting the perfluoroalkyl sulfonate is preferably 1 to 10 carbon atoms, preferably 1 to 7 carbon atoms. More preferably, it is more preferably 1 to 4.

パーフルオロアルキルスルホナートアニオン中のパーフルオロアルキル基としては、より詳細には、トリフルオロメチル基、ペンタフルオロエチル基、ヘプタフルオロプロピル基、及びノナフルオロブチル基等を挙げることができる。これらの中でも、反応性及びパーフルオロアルキルスルホン酸塩の入手容易性の観点から、トリフルオロメチル基が好ましい。 More specifically, examples of the perfluoroalkyl group in the perfluoroalkyl sulfonate anion include a trifluoromethyl group, a pentafluoroethyl group, a heptafluoropropyl group, a nonafluorobutyl group and the like. Among these, a trifluoromethyl group is preferable from the viewpoint of reactivity and availability of perfluoroalkyl sulfonate.

パーフルオロアルキルスルホン酸塩は、市販されているものを使用することもでき、公知の方法等により製造したものを使用することもできる。これらは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。 As the perfluoroalkyl sulfonate, a commercially available one can be used, or one produced by a known method or the like can also be used. These may be used alone or in combination of two or more.

(パーフルオロアルキルスルフィン酸塩)
パーフルオロアルキルスルフィン酸塩を構成するカチオン部としては、カルボン酸エステルの収率をより高めることができる点から、鉄イオン、亜鉛イオン、ランタノイド(例えば、ランタン、セリウム、ネオジム、ツリウム、及びイッテルビウム等)のイオン、及びイットリウムイオンを用いる。好ましくは、鉄イオン、亜鉛イオン、ランタンイオン、及びセリウムイオンであり、より好ましくは、亜鉛イオンである。
(Perfluoroalkylsulfinate)
As the cation part constituting the perfluoroalkylsulfinate, iron ion, zinc ion, lanthanoid (for example, lanthanum, cerium, neodymium, thulium, ytterbium, etc.) can be obtained from the viewpoint that the yield of carboxylic acid ester can be further increased. ) Ion and yttrium ion are used. It is preferably iron ion, zinc ion, lanthanum ion, and cerium ion, and more preferably zinc ion.

パーフルオロアルキルスルフィン酸塩を構成するパーフルオロアルキルスルフィナートアニオン(パーフルオロアルキルスルフィン酸由来のアニオン)は、カルボン酸エステルの収率をより高めることができる点から、パーフルオロアルキルスルフィン酸塩中に1つ以上含まれていることが好ましい。反応性及びパーフルオロアルキルスルフィン酸塩の入手容易性の観点から、パーフルオロアルキルスルフィン酸塩を構成するパーフルオロアルキル基の炭素数は1〜10であることが好ましく、1〜7であることがより好ましく、1〜4であることがさらに好ましい。 The perfluoroalkylsulfinate anion (anion derived from perfluoroalkylsulfinic acid) constituting the perfluoroalkylsulfinate is contained in the perfluoroalkylsulfinate because the yield of the carboxylic acid ester can be further increased. It is preferable that one or more of them are contained in. From the viewpoint of reactivity and availability of perfluoroalkylsulfinate, the perfluoroalkyl groups constituting the perfluoroalkylsulfinate preferably have 1 to 10 carbon atoms, preferably 1 to 7 carbon atoms. More preferably, it is more preferably 1 to 4.

パーフルオロアルキルスルフィナートアニオン中のパーフルオロアルキル基としては、より詳細には、トリフルオロメチル基、ペンタフルオロエチル基、ヘプタフルオロプロピル基、及びノナフルオロブチル基等を挙げることができる。これらの中でも、反応性及びパーフルオロアルキルスルフィン酸塩の入手容易性の観点から、トリフルオロメチル基が好ましい。 More specifically, examples of the perfluoroalkyl group in the perfluoroalkyl sulfinate anion include a trifluoromethyl group, a pentafluoroethyl group, a heptafluoropropyl group, a nonafluorobutyl group and the like. Among these, a trifluoromethyl group is preferable from the viewpoint of reactivity and availability of perfluoroalkylsulfinate.

パーフルオロアルキルスルフィン酸塩は、市販されているものを使用することもでき、公知の方法等により製造したものを使用することもできる。これらは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。 As the perfluoroalkylsulfinate, a commercially available product can be used, or a product produced by a known method or the like can also be used. These may be used alone or in combination of two or more.

〔反応条件〕
本発明のカルボン酸エステルの製造方法における反応条件は、特に限定されず、反応過程で反応条件を適宜変更することもできる。
反応に用いる反応容器の形態は、特に限定されない。
[Reaction conditions]
The reaction conditions in the method for producing a carboxylic acid ester of the present invention are not particularly limited, and the reaction conditions can be appropriately changed during the reaction process.
The form of the reaction vessel used for the reaction is not particularly limited.

反応温度は、特に限定されないが、例えば、80〜220℃が好ましく、100〜200℃がより好ましく、120〜180℃がさらに好ましい。反応温度を上記下限値以上とすることにより、反応を効率よく進行させることができる。また、反応温度を上記上限値以下とすることにより、副生成物の量や反応液の着色を抑制することができる。 The reaction temperature is not particularly limited, but is preferably 80 to 220 ° C, more preferably 100 to 200 ° C, and even more preferably 120 to 180 ° C. By setting the reaction temperature to the above lower limit value or more, the reaction can proceed efficiently. Further, by setting the reaction temperature to the above upper limit value or less, the amount of by-products and the coloring of the reaction solution can be suppressed.

反応時間は、特に限定されないが、例えば、1〜72時間が好ましく、3〜48時間とすることがより好ましく、5〜24時間とすることがさらに好ましい。反応時間を上記下限値以上とすることにより、反応を十分に進行させることができる。また、反応時間を上記上限値以下とするのは、72時間超としても効果の飛躍的な向上が考えられにくいためである。
反応雰囲気及び反応圧力も特に限定されない。
The reaction time is not particularly limited, but is preferably, for example, 1 to 72 hours, more preferably 3 to 48 hours, and even more preferably 5 to 24 hours. By setting the reaction time to the above lower limit value or more, the reaction can be sufficiently proceeded. Further, the reason why the reaction time is set to the above upper limit value or less is that it is unlikely that the effect will be dramatically improved even if it exceeds 72 hours.
The reaction atmosphere and reaction pressure are also not particularly limited.

本発明のカルボン酸エステルの製造は、溶媒を用いてもよく、無溶媒(溶媒を用いない)で行うことができる。反応液の粘度が高い等の場合には、必要に応じて、溶媒を用いることもできる。溶媒の種類は特に限定されないが、例えば、炭素数1〜25の有機化合物を用いることができ、反応条件に応じて適宜選択することができる。炭素数1〜25の有機化合物としては、例えば、ジブチルエーテル等のエーテルや、トルエン及びキシレン等の炭化水素や、クロロベンゼン等のハロゲン化炭化水素が挙げられる。溶媒は、1種を単独で用いてもよく、2種以上の混合溶媒でもよい。溶媒の使用量も特に限定されず、適宜選択することができる。 The carboxylic acid ester of the present invention may be produced using a solvent or without a solvent (without using a solvent). If the reaction solution has a high viscosity, a solvent can be used if necessary. The type of solvent is not particularly limited, but for example, an organic compound having 1 to 25 carbon atoms can be used, and an organic compound having 1 to 25 carbon atoms can be appropriately selected depending on the reaction conditions. Examples of the organic compound having 1 to 25 carbon atoms include ethers such as dibutyl ether, hydrocarbons such as toluene and xylene, and halogenated hydrocarbons such as chlorobenzene. As the solvent, one kind may be used alone, or two or more kinds of mixed solvents may be used. The amount of the solvent used is also not particularly limited and can be appropriately selected.

反応に用いる原料(カルボン酸及びヒドロキシ化合物)や触媒、溶媒等の反応容器内への導入方法については、特に制限されないが、すべての原料等を一括で導入してもよく、一部又はすべての原料等を段階的に導入してもよく、一部又はすべての原料等を連続的に導入してもよい。また、これらの方法を組み合わせた導入方法でもよい。 The method for introducing the raw materials (carboxylic acid and hydroxy compound), catalyst, solvent, etc. used in the reaction into the reaction vessel is not particularly limited, but all the raw materials may be introduced at once, and some or all of them may be introduced at once. Raw materials and the like may be introduced in stages, and some or all of the raw materials and the like may be continuously introduced. Further, an introduction method combining these methods may be used.

〔カルボン酸エステル〕
本発明のカルボン酸エステルの製造方法で得られる生成物は、「RCOOR」と表すことができるカルボン酸エステルである。ここで、R及びRは、それぞれカルボン酸の説明の欄とヒドロキシ化合物の説明の欄において記載した通りである。
[Carboxylate ester]
The product obtained by the method for producing a carboxylic acid ester of the present invention is a carboxylic acid ester which can be expressed as "R 1 COOR 2". Here, R 1 and R 2 are as described in the column for explaining the carboxylic acid and the column for explaining the hydroxy compound, respectively.

本発明のカルボン酸エステルの製造方法で使用されるカルボン酸が(メタ)アクリル酸である場合、(メタ)アクリル酸エステルが生成する。(メタ)アクリル酸や(メタ)アクリル酸エステルは重合しやすい化合物であるため、重合を防止するために、予め重合禁止剤を添加してもよい。重合禁止剤を添加するタイミングは特に限定されないが、操作のしやすさの観点から、反応開始時に添加することが好ましい。 When the carboxylic acid used in the method for producing a carboxylic acid ester of the present invention is (meth) acrylic acid, a (meth) acrylic acid ester is produced. Since (meth) acrylic acid and (meth) acrylic acid ester are compounds that are easily polymerized, a polymerization inhibitor may be added in advance in order to prevent polymerization. The timing of adding the polymerization inhibitor is not particularly limited, but it is preferable to add the polymerization inhibitor at the start of the reaction from the viewpoint of ease of operation.

使用する重合禁止剤の種類としては、特に限定されず、例えば、2,2,6,6−テトラメチルピペリジン1−オキシル(フリーラジカル)等の公知の重合禁止剤を用いることができる。これらは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。重合禁止剤を添加する場合、重合禁止剤の使用量は、(メタ)アクリル酸又は(メタ)アクリル酸エステル100質量部に対して0.001〜0.5質量部とすることが好ましく、0.01〜0.1質量部とすることがより好ましい。重合禁止剤の使用量を、(メタ)アクリル酸又は(メタ)アクリル酸エステル100質量部に対して、上記下限値以上とすることにより、重合を防止することができる。重合禁止剤の使用量を、(メタ)アクリル酸又は(メタ)アクリル酸エステル100質量部に対して、上記上限値以下とするのは、上限値超としても効果の飛躍的な向上が考えられにくいためである。また、空気等の、酸素を含有するガスの吹き込みを行ってもよい。前記ガスの吹き込み量は、反応条件等に応じて適宜選択することができる。 The type of the polymerization inhibitor used is not particularly limited, and for example, a known polymerization inhibitor such as 2,2,6,6-tetramethylpiperidin1-oxyl (free radical) can be used. These may be used alone or in combination of two or more. When a polymerization inhibitor is added, the amount of the polymerization inhibitor used is preferably 0.001 to 0.5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of (meth) acrylic acid or (meth) acrylic acid ester, and is 0. More preferably, it is 0.01 to 0.1 parts by mass. Polymerization can be prevented by setting the amount of the polymerization inhibitor used to be equal to or greater than the above lower limit with respect to 100 parts by mass of (meth) acrylic acid or (meth) acrylic acid ester. Setting the amount of the polymerization inhibitor used to be less than or equal to the above upper limit value with respect to 100 parts by mass of (meth) acrylic acid or (meth) acrylic acid ester is considered to dramatically improve the effect even if it exceeds the upper limit value. This is because it is difficult. Further, a gas containing oxygen such as air may be blown. The amount of the gas blown can be appropriately selected according to the reaction conditions and the like.

本発明のカルボン酸エステルの製造方法において、得られたカルボン酸エステルは、そのまま次の反応に使用してもよく、また、必要に応じて精製してもよい。精製条件は、特に限定されず、反応過程及び反応終了時において、精製条件を適宜変更することができる。例えば、反応終了後、得られた反応混合液から、ろ過、減圧蒸留、クロマトグラフィー、及び再結晶等の方法によってカルボン酸エステルを精製することができる。これらの精製方法は、単独で又は組み合わせて行うことができる。
本発明のカルボン酸エステルの製造方法において、得られたカルボン酸エステルの保存容器は、特に限定されず、例えば、ガラス製容器、樹脂製容器、金属製容器等を用いることができる。
In the method for producing a carboxylic acid ester of the present invention, the obtained carboxylic acid ester may be used as it is in the next reaction, or may be purified if necessary. The purification conditions are not particularly limited, and the purification conditions can be appropriately changed during the reaction process and at the end of the reaction. For example, after completion of the reaction, the carboxylic acid ester can be purified from the obtained reaction mixture by methods such as filtration, vacuum distillation, chromatography, and recrystallization. These purification methods can be carried out alone or in combination.
In the method for producing a carboxylic acid ester of the present invention, the storage container for the obtained carboxylic acid ester is not particularly limited, and for example, a glass container, a resin container, a metal container, or the like can be used.

本発明のカルボン酸エステルの製造方法では、特定構造の強酸由来のアニオンと特定の金属カチオンとからなる化合物(A)を使用することを特徴としている。化合物(A)は、反応系内でルイス酸として機能するが、生成したカルボン酸エステルを原料にした副反応(例えば、ルイス酸を使用したFries転位、Friedel−Crafts反応等によるケトンの生成)を起こすほどの強いルイス酸性を示さないため、副反応を抑制することができると推察される。本発明では、このような化合物(A)を使用することにより、エステル化反応を進行させつつ副反応の進行を抑制でき、高選択的にカルボン酸エステルを得ることができる。 The method for producing a carboxylic acid ester of the present invention is characterized in that a compound (A) composed of an anion derived from a strong acid having a specific structure and a specific metal cation is used. Compound (A) functions as a Lewis acid in the reaction system, but causes a side reaction (for example, Fries rearrangement using Lewis acid, Friedel-Crafts reaction, etc.) using the produced carboxylic acid ester as a raw material. Since it does not show strong Lewis acidity to cause it, it is presumed that side reactions can be suppressed. In the present invention, by using such a compound (A), the progress of the side reaction can be suppressed while the esterification reaction proceeds, and the carboxylic acid ester can be obtained with high selectivity.

以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、任意に変更して実施することができる。 Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to Examples, but the present invention is not limited to these Examples, and is arbitrarily modified and carried out without departing from the gist of the present invention. be able to.

実施例において、ヒドロキシ化合物、カルボン酸エステル等の分析は、テトラデカンを内部標準物質として、ガスクロマトグラフィーにより行った。
ヒドロキシ化合物の転化率(%)、カルボン酸エステルの選択率(%)、及びカルボン酸エステルの収率(%)は、それぞれ下記式(1)〜(3)より算出した。
ヒドロキシ化合物の転化率(%)={(S1−R1)/S1}×100 (1)
カルボン酸エステルの選択率(%)={P1/(S1−R1)}×100 (2)
カルボン酸エステルの収率(%)=(P1/S1)×100 (3)
S1:使用したヒドロキシ化合物の物質量(mol)
R1:反応後に残存したヒドロキシ化合物の物質量(mol)
P1:生成したカルボン酸エステルの物質量(mol)
(S1−R1)は反応で消費されたヒドロキシ化合物の物質量(mol)である。また、カルボン酸エステルの収率(%)は、転化率(%)と選択率(%)の積で表される。
触媒の添加量(mol%)は、下記式(4)より算出した。
触媒の添加量(mol%)=(C1/S1)×100 (4)
C1:使用した触媒の物質量(mol)
S1:使用したヒドロキシ化合物の物質量(mol)
ガスクロマトグラフィーの装置構成は、以下の通りである。
<ガスクロマトグラフィーの装置構成>
装置:[島津製作所]GC−2014
キャリアガス:ヘリウム
検出器:FID
カラム:[Agilent J&W]DB−1又はDB−5を用いる原料によって選択した。
実施例で用いた酸の25℃、水中における酸解離定数(pKa)は、トリフルオロメタンスルホン酸は−14、ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドは、−14以下、トリフルオロメタンスルフィン酸は−0.6である。
なお、ビス(2,4−ペンタンジオナト)チタン(IV)オキシドの場合、アセチルアセトンのpKaは8.9である。
In the examples, the analysis of the hydroxy compound, the carboxylic acid ester, etc. was performed by gas chromatography using tetradecane as an internal standard substance.
The conversion rate (%) of the hydroxy compound, the selectivity (%) of the carboxylic acid ester, and the yield (%) of the carboxylic acid ester were calculated from the following formulas (1) to (3), respectively.
Conversion rate of hydroxy compound (%) = {(S1-R1) / S1} × 100 (1)
Carboxylate ester selectivity (%) = {P1 / (S1-R1)} x 100 (2)
Yield of carboxylic acid ester (%) = (P1 / S1) × 100 (3)
S1: Amount of substance (mol) of the hydroxy compound used
R1: Amount of substance (mol) of the hydroxy compound remaining after the reaction
P1: Amount of substance (mol) of the produced carboxylic acid ester
(S1-R1) is the amount of substance (mol) of the hydroxy compound consumed in the reaction. The yield (%) of the carboxylic acid ester is represented by the product of the conversion rate (%) and the selectivity (%).
The amount of the catalyst added (mol%) was calculated from the following formula (4).
Amount of catalyst added (mol%) = (C1 / S1) x 100 (4)
C1: Amount of substance (mol) of catalyst used
S1: Amount of substance (mol) of the hydroxy compound used
The equipment configuration of gas chromatography is as follows.
<Gas chromatography equipment configuration>
Equipment: [Shimadzu] GC-2014
Carrier gas: Helium detector: FID
Column: [Agilent J & W] Selected according to the raw material using DB-1 or DB-5.
The acid dissociation constant (pKa) of the acid used in the examples at 25 ° C. in water was -14 for trifluoromethanesulfonic acid, -14 or less for bis (trifluoromethanesulfonyl) imide, and -0.6 for trifluoromethanesulfinic acid. Is.
In the case of bis (2,4-pentanedionato) titanium (IV) oxide, the pKa of acetylacetone is 8.9.

[実施例1]
容量25mL(Φ18×L195mm)の試験管内に、フェノール0.471g(5mmol)、トリフルオロメタンスルホン酸鉄(II)0.088g(0.25mmol)、ヘプタン酸0.651g(5mmol)、及びテトラデカン0.050g(0.25mmol)を順次加え、反応溶液とした。試験管上部を閉じた後、反応溶液を撹拌下、120℃で反応を行い、ヘプタン酸フェニルを製造した。反応開始から5時間後における反応結果を表1に示す。
[Example 1]
In a test tube having a capacity of 25 mL (Φ18 × L195 mm), 0.471 g (5 mmol) of phenol, 0.088 g (0.25 mmol) of iron (II) trifluoromethanesulfonate, 0.651 g (5 mmol) of enanthic acid, and tetradecane 0. 050 g (0.25 mmol) was sequentially added to prepare a reaction solution. After closing the upper part of the test tube, the reaction solution was stirred and reacted at 120 ° C. to produce phenyl heptate. Table 1 shows the reaction results 5 hours after the start of the reaction.

[実施例2〜14]
表1に記載の原料及び触媒を用いて、同表に記載の使用量、条件に変更したこと以外は実施例1と同様にして、ヘプタン酸フェニルを製造した。反応開始から5時間後における反応結果を、それぞれ表1に示す。
[Examples 2 to 14]
Phenyl heptate was produced using the raw materials and catalysts shown in Table 1 in the same manner as in Example 1 except that the amounts and conditions used were changed to those shown in the same table. The reaction results 5 hours after the start of the reaction are shown in Table 1, respectively.

[比較例1〜7]
表2に記載の原料及び触媒を用いて、同表に記載の使用量、条件に変更したこと以外は実施例1と同様にして、ヘプタン酸フェニルを製造した。反応開始から5時間後における反応結果を、それぞれ表2に示す。比較例においては、実施例1〜14と比較して、ヘプタン酸フェニルの収率及びフェノールの選択率が低い結果となった。
[Comparative Examples 1 to 7]
Phenyl heptate was produced using the raw materials and catalysts shown in Table 2 in the same manner as in Example 1 except that the amounts and conditions used were changed to those shown in the same table. The reaction results 5 hours after the start of the reaction are shown in Table 2, respectively. In Comparative Examples, the yield of phenyl heptate and the selectivity of phenol were lower than those of Examples 1 to 14.

[実施例15〜23]
表3に記載の原料及び触媒を用いて、同表に記載の使用量、条件に変更したこと以外は実施例1と同様にして、カルボン酸エステルを製造した。反応開始から5時間後における反応結果をそれぞれ表3に示す。
[Examples 15 to 23]
Using the raw materials and catalysts shown in Table 3, a carboxylic acid ester was produced in the same manner as in Example 1 except that the amounts and conditions used were changed to those shown in the same table. Table 3 shows the reaction results 5 hours after the start of the reaction.

[実施例24]
容量30mLのナスフラスコ内に、フェノール2.353g(25mmol)、トリフルオロメタンスルホン酸亜鉛(II)0.045g(0.12mmol)、ヘプタン酸3.255g(25mmol)、テトラデカン0.248g(1.25mmol)、及びキシレン5mLを順次加え、反応溶液とした。ナスフラスコ上部にディーンスタークトラップ及びジムロートコンデンサを装着し、ディーンスタークトラップ内をキシレンで満たした。反応溶液を撹拌下、170℃で反応を行い、ヘプタン酸フェニルを製造した。反応開始から5時間後における反応結果を表4に示す。
[Example 24]
2.353 g (25 mmol) of phenol, 0.045 g (0.12 mmol) of zinc (II) trifluoromethanesulfonate, 3.255 g (25 mmol) of heptanic acid, 0.248 g (1.25 mmol) of tetradecane in a 30 mL eggplant flask. ) And 5 mL of xylene were sequentially added to prepare a reaction solution. A Dean-Stark trap and a Dimroth condenser were attached to the upper part of the eggplant flask, and the inside of the Dean-Stark trap was filled with xylene. The reaction solution was stirred and reacted at 170 ° C. to produce phenyl heptate. Table 4 shows the reaction results 5 hours after the start of the reaction.

[実施例25〜35]
表4に記載の原料、触媒、及び溶媒を用いて、同表に記載の使用量、条件に変更したこと以外は実施例24と同様にして、カルボン酸エステルを製造した。反応開始から5時間後における反応結果を、それぞれ表4に示す。なお、ディーンスタークトラップ内を満たすために使用する溶媒は、反応で使用する溶媒と同じ種類のものを使用した。
[比較例8及び9]
表4に記載の原料、触媒、及び溶媒を用いて、同表に記載の使用量、条件に変更したこと以外は実施例24と同様にして、ヘプタン酸フェニルを製造した。反応開始から5時間後における反応結果を、それぞれ表4に示す。なお、ディーンスタークトラップ内を満たすために使用する溶媒は、反応で使用する溶媒と同じ種類のものを使用した。比較例においては、実施例24〜35と比較して、ヘプタン酸フェニルの収率が低い結果となった。
[Examples 25 to 35]
Using the raw materials, catalysts, and solvents shown in Table 4, a carboxylic acid ester was produced in the same manner as in Example 24 except that the amounts and conditions used were changed to those shown in the same table. The reaction results 5 hours after the start of the reaction are shown in Table 4, respectively. The solvent used to fill the Dean-Stark trap was the same as the solvent used in the reaction.
[Comparative Examples 8 and 9]
Phenyl heptate was produced using the raw materials, catalysts, and solvents shown in Table 4 in the same manner as in Example 24 except that the amounts and conditions used were changed to those shown in the same table. The reaction results 5 hours after the start of the reaction are shown in Table 4, respectively. The solvent used to fill the Dean-Stark trap was the same as the solvent used in the reaction. In the comparative example, the yield of phenyl heptate was lower than that in Examples 24 to 35.

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以上の結果から、本発明を適用した実施例1〜14では、カルボン酸エステルが温和な条件で得られることが判った。特に、アルコールの転化率だけでなくカルボン酸エステルの選択率も高く、エステル化反応が進行しつつ副反応の進行が抑制されていることが判った。実施例1〜14よりも反応温度を上げた実施例15〜23では、カルボン酸エステルの収率が実施例1〜14よりも向上した。ディーンスタークトラップを用いてカルボン酸エステルと共に副生する水を留去した実施例24〜35では、カルボン酸エステルの収率が実施例15〜35よりも格段に向上した。
一方、化合物(A)の代わりにチタン化合物を使用した比較例1、化合物(A)のカチオン部を銅イオンに変更した比較例2、化合物(A)のカチオン部をスカンジウムイオンに変更した比較例3、化合物(A)のカチオン部をインジウムイオンに変更した比較例4、化合物(A)のカチオン部をスズイオンに変更した比較例5、化合物(A)のカチオン部をハフニウムイオンに変更した比較例6、化合物(A)の代わりに酸を使用した比較例7は、いずれも、エステル化反応が充分に進行しなかった。
また、化合物(A)の代わりにチタン化合物を使用した比較例8及び9は、いずれも、ディーンスタークトラップを用いて水を留去しても、エステル化反応が充分に進行しなかった。
From the above results, it was found that in Examples 1 to 14 to which the present invention was applied, the carboxylic acid ester was obtained under mild conditions. In particular, it was found that not only the conversion rate of alcohol but also the selectivity of the carboxylic acid ester was high, and the progress of the side reaction was suppressed while the esterification reaction proceeded. In Examples 15 to 23 in which the reaction temperature was higher than in Examples 1 to 14, the yield of the carboxylic acid ester was improved as compared with Examples 1 to 14. In Examples 24 to 35, in which water produced as a by-product together with the carboxylic acid ester was distilled off using a Dean Stark Trap, the yield of the carboxylic acid ester was significantly improved as compared with Examples 15 to 35.
On the other hand, Comparative Example 1 in which a titanium compound was used instead of compound (A), Comparative Example 2 in which the cation portion of compound (A) was changed to copper ion, and Comparative Example in which the cation portion of compound (A) was changed to scandium ion. 3. Comparative Example 4 in which the cation portion of compound (A) was changed to indium ion, Comparative Example 5 in which the cation portion of compound (A) was changed to tin ion, and Comparative Example in which the cation portion of compound (A) was changed to hafnium ion. 6. In all of Comparative Example 7 in which the acid was used instead of the compound (A), the esterification reaction did not proceed sufficiently.
Further, in Comparative Examples 8 and 9 in which the titanium compound was used instead of the compound (A), the esterification reaction did not proceed sufficiently even when water was distilled off using the Dean-Stark trap.

Claims (5)

カルボン酸とヒドロキシ化合物とを、
化合物(A)を含む触媒の存在下に反応させて、カルボン酸エステルを得ることを含む、カルボン酸エステルの製造方法であって、
前記化合物(A)がアニオン部とカチオン部とからなる塩であって、
前記アニオン部が、スルホニル基及びスルフィニル基からなる群から選択される少なくとも1種を有する強酸由来のアニオンであり、前記強酸は少なくとも1個のフッ素原子を有し、
前記カチオン部が、鉄イオン、亜鉛イオン、ランタノイドのイオン、及びイットリウムイオンからなる群から選択される少なくとも1種である、カルボン酸エステルの製造方法。
Carboxylic acid and hydroxy compound,
A method for producing a carboxylic acid ester, which comprises reacting in the presence of a catalyst containing the compound (A) to obtain a carboxylic acid ester.
The compound (A) is a salt composed of an anion portion and a cation portion.
The anion portion is an anion derived from a strong acid having at least one selected from the group consisting of a sulfonyl group and a sulfinyl group, and the strong acid has at least one fluorine atom.
A method for producing a carboxylic acid ester, wherein the cation portion is at least one selected from the group consisting of iron ion, zinc ion, lanthanoid ion, and yttrium ion.
前記強酸が、パーフルオロアルキルスルホン酸及びパーフルオロアルキルスルフィン酸からなる群から選択される少なくとも1種である、請求項1に記載のカルボン酸エステルの製造方法。 The method for producing a carboxylic acid ester according to claim 1, wherein the strong acid is at least one selected from the group consisting of perfluoroalkyl sulfonic acid and perfluoroalkyl sulfinic acid. 前記カルボン酸が(メタ)アクリル酸である、請求項1又は2に記載のカルボン酸エステルの製造方法。 The method for producing a carboxylic acid ester according to claim 1 or 2, wherein the carboxylic acid is (meth) acrylic acid. 前記ヒドロキシ化合物がアルコールから選択される少なくとも1種である、請求項1〜3のいずれか一項に記載のカルボン酸エステルの製造方法。 The method for producing a carboxylic acid ester according to any one of claims 1 to 3, wherein the hydroxy compound is at least one selected from alcohol. 前記ヒドロキシ化合物がフェノール類から選択される少なくとも1種である、請求項1〜3のいずれか一項に記載のカルボン酸エステルの製造方法。 The method for producing a carboxylic acid ester according to any one of claims 1 to 3, wherein the hydroxy compound is at least one selected from phenols.
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