JP2023066294A

JP2023066294A - ２－メチレン－１，３－プロパンジオールの製造方法

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Publication number: JP2023066294A
Application number: JP2021176935A
Authority: JP
Inventors: 豪坂野; Takeshi Sakano
Original assignee: Kuraray Co Ltd
Current assignee: Kuraray Co Ltd
Priority date: 2021-10-28
Filing date: 2021-10-28
Publication date: 2023-05-15

Abstract

【課題】収率が高い２－メチレン－１，３－プロパンジオールの製造方法の提供。【解決手段】下記式（１）で表される化合物と塩基とを反応させる工程を備える、２－メチレン－１，３－プロパンジオールの製造方法。下記式（１）中、Ｒ１、Ｒ２及びＲ３は、それぞれ独立して、水素原子又は炭素数２～１９のアシル基である。但し、Ｒ１、Ｒ２及びＲ３がすべて水素原子の場合を除く。Ｘは、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、メシル基又はトシル基である。TIFF2023066294000012.tif33165【選択図】なし

Description

本発明は、２－メチレン－１，３－プロパンジオールの製造方法に関する。

２－メチレン－１，３－プロパンジオール（以下、「ＭＰＤＡ」とも称する。）は、２－メチレン－１，３－プロパンジオールジアセテート（以下、「ＭＰＤＡｃ」とも称する。）の原料の１種である。ＭＰＤＡｃは、例えばエチレン－ビニルアルコール共重合体（以下、「ＥＶＯＨ」とも称する。）の変性剤（コモノマー）等として用いられている。エチレンとビニルエステルとＭＰＤＡｃとの共重合体をけん化して得られるＭＰＤＡｃ変性ＥＶＯＨは、非変性のＥＶＯＨに対して良好なバリア性を維持しつつ、延伸性及び収縮性が高められているという特徴を有する。

ＭＰＤＡｃの原料の１種であるＭＰＤＡを合成する方法として、ペンタエリスリトールを臭素化し、得られたペンタエリスリトールの一臭素化体を塩基と反応させる方法が知られている。非特許文献１には、以下の手順でＭＰＤＡが合成されたことが記載されている。ペンタエリスリトールの一臭素化体（ｐｅｎｔａｅｒｙｔｈｒｉｔｙｌｍｏｎｏｂｒｏｍｉｄｅ；２－（ブロモメチル）－２－（ヒドロキシメチル）－１，３－プロパンジオールであり、以下「ＢｒＰＥ」とも称する。）３９．８ｇ（０．２ｍｏｌ）をエタノール１６０ｍＬ中に溶かし、１３ｇ（０．２３ｍｏｌ）の水酸化カリウムエタノール溶液１９０ｍＬを添加し、２時間室温で撹拌した。その後、５分間加熱還流し、氷浴で冷却し、析出した臭化カリウムをろ過により除去した。次いで、酢酸で中和し、減圧蒸留することにより、４ｇのＭＰＤＡが得られた。また、この合成で１６．５ｇの３，３－ビス（ヒドロキシメチル）－オキセタン（以下、「ＢＨＭＯ」とも称する。）が得られた。

Ｃ．Ｈ．ＩｓｓｉｄｏｒｉｄｅｓａｎｄＡ．Ｉ．Ｍａｔａｒ、「ＰｅｎｔａｅｒｙｔｈｒｉｔｏｌＤｅｒｉｖａｔｉｖｅｓ．Ｉ．ＴｈｅＰｒｅｐａｒａｔｉｏｎｏｆＰｅｎｔａｅｒｙｔｈｒｉｔｏｌＭｏｎｏｍｅｔｈｙｌＥｔｈｅｒ」、ＪｏｕｒｎａｌｏｆｔｈｅＡｍｅｒｉｃａｎＣｈｅｍｉｃａｌＳｏｃｉｅｔｙ、１９５５、７７（２３）、ｐ６３８２－６３８３

上記非特許文献１の合成方法においては、３９．８ｇ（０．２ｍｏｌ）のＢｒＰＥから４ｇ（０．０４５４ｍｏｌ）のＭＰＤＡが得られており、ＭＰＤＡの収率は２３％である。また、ＭＰＤＡと共に１６．５ｇ（０．１４０ｍｏｌ）ＢＨＭＯが７０％の収率で生成している。このように、上記の合成方法は、ＭＰＤＡの収率が低く、ＭＰＤＡの有用な合成方法ではない。

本発明は、このような事情に基づいてなされたものであり、その目的は、収率が高いＭＰＤＡの製造方法を提供するものである。

上記の目的は、
［１］下記式（１）で表される化合物と塩基とを反応させる工程を備える、ＭＰＤＡの製造方法；

上記式（１）中、Ｒ^１、Ｒ^２及びＲ^３は、それぞれ独立して、水素原子又は炭素数２～１９のアシル基である。但し、Ｒ^１、Ｒ^２及びＲ^３がすべて水素原子の場合を除く。Ｘは、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、メシル基又はトシル基である。
［２］上記反応させる工程を４０℃以上１２０℃以下の温度で行う、［１］のＭＰＤＡの製造方法；
［３］上記Ｘが臭素原子である、［１］又は［２］のＭＰＤＡの製造方法；
［４］上記Ｒ^１、Ｒ^２及びＲ^３が、それぞれ独立して、水素原子又はアセチル基である、［１］～［３］のいずれかのＭＰＤＡの製造方法；
［５］上記反応させる工程の前に、下記式（２）で表される化合物のエステル化により、上記式（１）で表される化合物を得る工程をさらに備える、［１］～［４］のいずれかのＭＰＤＡの製造方法；

上記式（２）中、Ｘは、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、メシル基又はトシル基である。
［６］下記式（２）で表される化合物と塩基とを４０℃以上１２０℃以下の反応温度で反応させる工程を備える、ＭＰＤＡの製造方法；

上記式（２）中、Ｘは、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、メシル基又はトシル基である。
［７］上記反応させる工程で得られた生成物を含む溶液に３０℃以下の温度でハロゲン化水素を混合する工程、及び上記ハロゲン化水素を混合する工程を経た上記溶液に塩基を混合する工程をさらに備える［１］～［６］のいずれかのＭＰＤＡの製造方法；
を提供することで達成される。

本発明によれば、収率が高いＭＰＤＡの製造方法を提供できる。

＜第一の形態＞
本発明の２－メチレン－１，３－プロパンジオール（ＭＰＤＡ）の製造方法の第一の形態は、下記式（１）で表される化合物と塩基とを反応させる工程（工程Ｂ１）を備える。

上記式（１）中、Ｒ^１、Ｒ^２及びＲ^３は、それぞれ独立して、水素原子又は炭素数２～１９のアシル基である。但し、Ｒ^１、Ｒ^２及びＲ^３がすべて水素原子の場合を除く。Ｘは、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、メシル基（ＣＨ_３－ＳＯ_２－）又はトシル基（ＣＨ_３－Ｃ_６Ｈ_４－ＳＯ_２－）である。

当該製造方法によれば、高い収率でＭＰＤＡを製造することができる。この理由は定かではないが、以下の理由が推測される。非特許文献１に記載のＢｒＰＥ（２－（ブロモメチル）－２－（ヒドロキシメチル）－１，３－プロパンジオール）等と塩基との反応においては、ホルムアルデヒドの脱離によるＭＰＤＡの合成反応と、分子内環化によるＢＨＭＯの合成反応とが競合し、室温下では分子内環化が支配的になる。なお、ＢｒＰＥは、後述する式（２）におけるＸがＢｒである化合物である。これに対し、ＢｒＰＥ等が有するヒドロキシ基の一部をエステル化し、エステル化された上記式（１）で表される化合物と塩基とを反応させた場合、分子内環化が抑制され、脱離反応が生じ易くなる結果、ＭＰＤＡの収率が高まると推測される。

当該製造方法においては、上記の工程Ｂ１の前に、下記式（２）で表される化合物のエステル化により、上記式（１）で表される化合物を得る工程（工程Ａ）をさらに備えることが好ましい。

上記式（２）中、Ｘは、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、メシル基（ＣＨ_３－ＳＯ_２－）又はトシル基（ＣＨ_３－Ｃ_６Ｈ_４－ＳＯ_２－）である。

当該製造方法がこの工程Ａをさらに備える場合、例えば式（２）におけるＸがＢｒであるＢｒＰＥ等を原料として用いて、効率的にＭＰＤＡを製造することができる。

本発明の第一の形態においては、以下のスキーム１でＭＰＤＡを製造することができる。なお、スキーム１には、後述する工程Ｃも含めて記載している。

以下、本発明の第一の形態について、各工程に沿って詳説する。

（工程Ａ）
本工程においては、上記式（２）で表される化合物のエステル化により、上記式（１）で表される化合物を得る。

上記式（２）におけるＸとしては、臭素原子が好ましい。

上記式（２）で表される化合物としては、２－ブロモメチル－２－ヒドロキシメチル－１，３－プロパンジオール、２－クロロメチル－２－ヒドロキシメチル－１，３－プロパンジオール等が挙げられる。上記式（２）で表される化合物は、１種又は２種以上を用いることができる。また、上記式（２）で表される化合物は、例えばペンタエリスリトールのハロゲン化、メシル化又はトシル化等の公知の方法により合成することができる。

上記式（２）で表される化合物のエステル化は、上記式（２）で表される化合物と、カルボン酸、カルボン酸の無水物、カルボン酸のハロゲン化物等とを反応させることにより行うことができる。カルボン酸としては、酢酸、プロピオン酸、酪酸、安息香酸等が挙げられる。カルボン酸としては、炭素数２～１９のカルボン酸が好ましく、炭素数２～７のカルボン酸がより好ましく、炭素数２～４のカルボン酸がさらに好ましく、酢酸が特に好ましい。カルボン酸のハロゲン化物としては、塩化物、臭化物等が挙げられる。カルボン酸、カルボン酸の無水物、カルボン酸のハロゲン化物等の中でも、カルボン酸を用いることが好ましい。また、酢酸、無水酢酸又は酢酸のハロゲン化物（塩化アセチル、臭化アセチル等）が好ましく、酢酸がより好ましい。

本工程は、上記式（２）で表される化合物とカルボン酸等とを水、アルコール等の溶媒中で混合することにより行うことができ、この際、加熱して行うことが好ましい。本工程の反応温度（反応液温度）としては、例えば６０℃以上１２０℃以下が好ましく、８０℃以上１１０℃以下がより好ましく、９０℃以上１００℃未満がさらに好ましい。反応時間としては、例えば５分以上８時間以下が好ましく、１５分以上６時間以下がより好ましく、３０分以上４時間以下がさらに好ましい。なお、本工程は、加圧又は減圧下で行ってもよく、大気圧下で行ってもよい。また、上記溶媒としては、水が好ましい。本工程に供される反応液には、上記式（２）で表される化合物、カルボン酸等、及び溶媒以外の他の成分がさらに含有されていてもよい。

本工程において用いるカルボン酸等の量としては、上記式（２）で表される化合物１モルに対して、例えば０．２モル以上１０モル以下が好ましく、１モル以上５モル以下がより好ましく、１．２モル以上４モル以下がさらに好ましい。本工程においては、反応液中に存在する上記式（２）で表される化合物の少なくとも一部がエステル化すればよい。

本工程を経て得られた上記式（１）で表される化合物を含む溶液中には、副生成物、未反応の上記式（２）で表される化合物、カルボン酸等が存在していてもよい。また、このような溶液をそのまま次の工程Ｂ１に用いることができる。得られた溶液を精製等して工程Ｂ１に用いてもよい。

（工程Ｂ１）
本工程においては、上記式（１）で表される化合物と塩基とを反応させる。この反応においては、塩基が触媒となり、上記式（１）で表される化合物からＭＰＤＡが生成される。反応液中に上記式（２）で表される化合物も含まれる場合、この式（２）で表される化合物も、本工程においてＭＰＤＡとなる。また、本工程においては、通常、副生成物としてＢＨＭＯも生成され得る。

上記式（１）におけるＸとしては、臭素原子が好ましい。

上記式（１）におけるＲ^１、Ｒ^２及びＲ^３で表される炭素数２～１９のアシル基としては、アセチル基、プロパノイル基、ブタノイル基、ベンゾイル基等が挙げられる。炭素数２～１９のアシル基としては、炭素数２～７のアシル基が好ましく、炭素数２～４のアシル基がより好ましく、アセチル基が特に好ましい。すなわち、Ｒ^１、Ｒ^２及びＲ^３は、それぞれ独立して、水素原子又はアセチル基であることが特に好ましい。

上記式（１）中、Ｒ^１、Ｒ^２及びＲ^３の全てがアシル基であってもよく、２つのみがアシル基であってもよく、１つのみがアシル基であってもよい。上記式（１）で表される化合物は、１種のみを用いてもよく、又は２種以上の混合物を用いてもよい。

本工程に用いられる塩基としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、ナトリウムメトキシド、水酸化テトラメチルアンモニウム、水酸化カルシウム等が挙げられる。これらの中でも、水酸化ナトリウム又は水酸化カリウムが好ましく、水酸化ナトリウムがより好ましい。塩基は、１種又は２種以上を用いることができる。

本工程は、上記式（１）で表される化合物と塩基とを水、アルコール等の溶媒中で混合することにより行うことができ、この際、加熱して行うことが好ましい。本工程の反応温度（反応液温度）の下限としては、４０℃が好ましく、６０℃がより好ましく、８０℃がさらに好ましい。反応温度を上記下限以上とすることで、分子内環化がより抑制され、ＭＰＤＡの収率をより高めることができる。この反応温度の上限としては、１２０℃が好ましく、１１０℃がより好ましく、１００℃がさらに好ましい。反応温度を上記上限以下とすることで、その他の副反応が生じることを抑制し、また、塩基によるグラスライニングの溶出に起因する製造装置の腐食を抑制することなどもできる。また、上記溶媒としては、水が好ましい。本工程に供される反応液には、上記式（１）で表される化合物、残存する上記式（２）で表される化合物、塩基、及び溶媒以外の他の成分がさらに含有されていてもよい。

本工程における反応時間としては、例えば５分以上４時間以下が好ましく、１０分以上３時間以下がより好ましく、２０分以上２時間以下がさらに好ましい。なお、本工程は、加圧又は減圧下で行ってもよく、大気圧下で行ってもよい。

本工程において用いる塩基の量としては、上記式（１）で表される化合物及び上記式（２）で表される化合物の合計１モルに対して、例えば０．５モル以上２０モル以下が好ましく、１モル以上１５モル以下がより好ましく、２モル以上１０モル以下がさらに好ましい。なお、工程Ａと工程Ｂ１とを連続して行う場合、すなわち上記式（２）で表される化合物を含む溶液にカルボン酸等を添加して上記式（１）で表される化合物が生成した溶液に、塩基を添加して工程Ｂ１を行う場合、残存するカルボン酸等と塩基とが中和し、塩基が消費されることがある。従って、残存するカルボン酸等の量を考慮して、添加する塩基の量を調整することが好ましい。

工程Ｂ１の後、生成物であるＭＰＤＡを含む溶液に対して、公知の方法で精製等をすることにより、ＭＰＤＡを単離することができる。また、後述するように、原料である上記式（２）で表される化合物を再生する工程（工程Ｃ）に供し、ＭＰＤＡの収率をより高めてもよい。

＜第二の形態＞
本発明の２－メチレン－１，３－プロパンジオール（ＭＰＤＡ）の製造方法の第一の形態は、下記式（２）で表される化合物と塩基とを４０℃以上１２０℃以下の反応温度で反応させる工程（工程Ｂ２）を備える。

当該製造方法は、上記式（２）で表される化合物を、エステル化することなくそのまま、比較的高温下での塩基による反応を行う方法である。本発明の第二の形態においては、以下のスキーム２でＭＰＤＡを製造する。なお、スキーム２には、後述する工程Ｃも含めて記載している。当該製造方法によっても、高い収率でＭＰＤＡを製造することができる。この理由は定かではないが、以下の理由が推測される。上述のように、非特許文献１に記載のＢｒＰＥ等と塩基との反応においては、ホルムアルデヒドの脱離によるＭＰＤＡの合成反応と、分子内環化によるＢＨＭＯの合成反応とが競合し、室温下では分子内環化が支配的になる。そこで、反応温度を高めることにより、分子内環化が抑制され、ＭＰＤＡの収率が高まると推測される。

工程Ｂ２は、上記式（１）で表される化合物に替えて、上記式（２）で表される化合物を用い、且つ反応温度を４０℃以上１２０℃以下とすること以外は、上記した工程Ｂ１と同様に行うことができる。工程Ｂ２における具体的形態及び好適形態は、上記式（２）で表される化合物を用いること以外は、上記した工程Ｂ１の具体的形態及び好適形態と同様である。また、工程Ｂ２に用いられる上記式（２）で表される化合物の具体的形態及び好適形態は、上記した工程Ａに用いられる上記式（２）で表される化合物の具体的形態及び好適形態と同様である。

（工程Ｃ等）
本発明の製造方法は、第一の形態及び第二の形態のいずれにおいても、上記式（１）又は上記式（２）で表される化合物と塩基とを反応させる工程（工程Ｂ１又は工程Ｂ２）で得られた生成物を含む溶液に３０℃以下の温度でハロゲン化水素を混合する工程（工程Ｃ）、及び
上記ハロゲン化水素を混合する工程（工程Ｃ）を経た上記溶液に塩基を混合する工程（工程Ｂ１、Ｂ２）をさらに備えることが好ましい。

工程Ｂ１及び工程Ｂ２においては、上述のように、ホルムアルデヒドの脱離によるＭＰＤＡの合成反応と、分子内環化によるＢＨＭＯの合成反応とが競合する。従って、工程Ｂ１又は工程Ｂ２を経て得られた、生成物であるＭＰＤＡを含む溶液には、通常、副生成物であるＢＨＭＯも含まれる。そこで、上記工程Ｃを行うことで、ＢＨＭＯが、原料である上記式（２）で表される化合物に再生され、これを再度原料として用いることができる。

この工程Ｃにおける反応温度（反応液温度）の上限は、３０℃が好ましく、２０℃がより好ましく、１５℃がさらに好ましい。反応温度を上記上限以下とすることで、混合するハロゲン化水素がＭＰＤＡと反応することを抑制し、ＭＰＤＡの収率を高めることができる。この再生工程における反応温度の下限としては、例えば０℃であってもよく、５℃であってもよい。

ハロゲン化水素としては、臭化水素、塩化水素、ヨウ化水素等が挙げられ、臭化水素が好ましい。ハロゲン化水素は１種又は２種以上を用いることができる。ハロゲン化水素は、臭化水素酸、塩酸等の水溶液として用いることができる。

本工程において用いるハロゲン化水素の量としては、溶液中の生成物（ＭＰＤＡ及びＢＨＭＯ）の合計１モルに対して、例えば０．５モル以上１０モル以下が好ましく、１モル以上６モル以下がより好ましい。

本工程における反応時間としては、例えば０．５時間以上１２時間以下が好ましく、１時間以上８時間以下がより好ましく、１．５時間以上５時間以下がさらに好ましい。

この工程Ｃに続けて、例えば、得られた生成物（ＭＰＤＡ及び上記式（２）で表される化合物等）を含む溶液に塩基を混合する工程Ｂ２を行うことができる（スキーム２参照）。この工程Ｂ２により、再生された上記式（２）で表される化合物がＭＰＤＡに変換され、ＭＰＤＡの収率を高めることができる。工程Ｃ後の工程Ｂ２は、第二の形態の説明として記載した工程Ｂ２と同様に行うことができる。なお、工程Ｃを経て得られた生成物を含む溶液は、通常、酸性であるため、中和により消費される量を考慮して塩基を用いることが好ましい。また、一端中和処理をした後、工程Ｂ２に供してもよい。

また、工程Ｃに続けて、まず、再生された上記式（２）で表される化合物のエステル化により上記式（１）で表される化合物を得る工程Ａを行ってもよい（スキーム１参照）。その後、上記式（１）で表される化合物を含む溶液に塩基を混合することにより、上記式（１）で表される化合物と塩基とを反応させる工程Ｂ２を行うことができる。工程Ｃ後の工程Ａ、及びその後の工程Ｂ１は、第一の形態の説明として記載した工程Ａ及び工程Ｂ１と同様に行うことができる。このような工程を行うＭＰＤＡを製造することにより、ＭＰＤＡの収率をより高めることができる。

なお、再生工程を伴うこのスキーム１又はスキーム２のサイクルは２サイクル以上行ってもよい。すなわち、工程Ｃを２回以上行うサイクルで、ＭＰＤＡを製造してもよい。複数回の再生処理を行うことで、副生成物であるＢＨＭＯを減らし、ＭＰＤＡの収率をより高めることができる。

（その他の工程等）
当該製造方法においては、最後の工程Ｂ１又はＢ２の後、得られた生成物を含む溶液（生成液）を精製する工程（精製工程）を備えていることが好ましい。精製を行うことで、純度の高いＭＰＤＡを得ることができる。ＭＰＤＡの精製は、従来公知の方法により行うことができる。

また、当該製造方法において、通常、生成液には、臭化ナトリウム等のハロゲン化水素と塩基との塩が含まれる。このようなハロゲンを含む塩は、回収し、公知の方法、例えば硫酸、リン酸等の酸と水中で反応させることで、ハロゲン化水素として再利用することができる。

（用途等）
当該製造方法により得られるＭＰＤＡは、従来公知の各種用途に用いることができる。例えば、触媒下、酢酸、無水酢酸等を用いてＭＰＤＡをアセチル化することにより、２－メチレン－１，３－プロパンジオールジアセテート（ＭＰＤＡｃ）が得られる。ＭＰＤＡｃは、特に変性エチレン－ビニルエステル共重合体（変性ＥＶＯＨ）を製造する際のコモノマーとして好適に用いることができる。このようなＭＰＤＡｃ変性ＥＶＯＨは、非変性のＥＶＯＨに対して良好なバリア性を維持しつつ、延伸性及び収縮性が高められているという特徴を有する。

＜他の実施形態＞
本発明は上記実施形態の記載に限定されるものではない。例えば上記した第一の形態において、上記式（２）で表される化合物のエステル化により上記式（１）で表される化合物を得る工程Ｂ１を行わなくてもよい。例えば、上記式（１）で表される化合物を購入し、当該化合物を用いて工程Ｂ１を行ってもよい。また、エステル化以外の方法によって上記式（１）で表される化合物を合成してもよい。例えば、（ａ）四酢酸ペンタエリスリトールとハロゲン化水素とを反応させること、（ｂ）四酢酸ペンタエリスリトールとペンタエリスリトールとの任意の比率の混合物とハロゲン化水素とを混合してエステル交換反応を行いつつハロゲン化反応させること、（ｃ）ペンタエリスリトールに酢酸を加えてハロゲン化水素と反応させること等によっても、上記式（１）で表される化合物を得ることができる。

以下、実施例を挙げて本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

（反応物及び生成物の組成分析）
反応物及び生成物の組成は、^１Ｈ－ＮＭＲ（測定溶媒：重水）により分析を行った。測定温度は、２５℃で行った。各化合物のケミカルシフトは、次の通りである。
２－（ブロモメチル）－２－（ヒドロキシメチル）－１，３－プロパンジオール（ＢｒＰＥ）：３．４４ｐｐｍ（６Ｈ）、３．３３ｐｐｍ（２Ｈ）
２－メチレン－１，３－プロパンジオール（ＭＰＤＡ）：５．０４ｐｐｍ（２Ｈ）、４．００ｐｐｍ（４Ｈ）
３，３－ビス（ヒドロキシメチル）－オキセタン（ＢＨＭＯ）：４．４２ｐｐｍ（４Ｈ）、３．６９ｐｐｍ（４Ｈ）
上記式（１）におけるＲ^１がアセチル基、Ｒ^２及びＲ^３が水素原子、ＸがＢｒである化合物（アセチル一置換体）：３．９４ｐｐｍ（２Ｈ）、３．４７ｐｐｍ（４Ｈ）、３．３６ｐｐｍ（２Ｈ）、１．９７ｐｐｍ（３Ｈ）
各化合物の組成比は、^１Ｈ－ＮＭＲより求めた。その他の成分の量は、以下の手順で算出した。測定された^１Ｈ－ＮＭＲチャートにおいて、０．５～６ｐｐｍのケミカルシフトの全積分値から、溶媒の重水：４．６５ｐｐｍ、酢酸：１．９３ｐｐｍ（３Ｈ）、ＢｒＰＥ、ＭＰＤＡ及びＢＨＭＯ由来の各ピークを除き、その値を８Ｈの化合物と仮定し、その他の成分の収率を算出した。

［実施例１］ＭＰＤＡの合成（工程Ｂ２：反応液温度９５℃）
２－（ブロモメチル）－２－（ヒドロキシメチル）－１，３－プロパンジオール（ＢｒＰＥ）１００質量部と水１００質量部とを還流管付きの三口フラスコ内に入れ、１１０℃のオイルバス中で反応液温度９５℃にて１０分間撹拌し、溶解させた。反応液温度９５℃の状態で、２５質量％の水酸化ナトリウム水溶液１６０質量部（２．０モル当量）を加え、反応液温度９５℃にて３０分間撹拌した。オイルバスから反応器を取り出し、室温に冷却後、^１Ｈ－ＮＭＲ（測定溶媒：重水）により、２－メチレン－１，３－プロパンジオール（ＭＰＤＡ）、３，３－ビス（ヒドロキシメチル）－オキセタン（ＢＨＭＯ）及びその他の生成物の収率を分析した結果、それぞれ４０％、５７％及び３％であった。反応液温度９５℃でのＭＰＤＡの収率は４０％であった。

［実施例２］ＭＰＤＡの合成（工程Ｂ２：反応液温度７０℃）
オイルバスの温度を８５℃に変更し、反応液温度を７０℃に変更した以外は、実施例１と同様の条件で反応を行った。^１Ｈ－ＮＭＲ（測定溶媒：重水）により、ＭＰＤＡ、ＢＨＭＯ及びその他の生成物の収率を分析した結果、それぞれ３３％、６３％及び４％であった。反応液温度７０℃でのＭＰＤＡの収率は３３％であった。

［比較例１］ＭＰＤＡの合成（工程Ｂ２：反応液温度２５℃）
オイルバスを用いず、反応液温度を２５℃に変更したこと、及び反応時間を４時間としたこと以外は、実施例１と同様の条件で反応を行った。^１Ｈ－ＮＭＲ（測定溶媒：重水）により、ＭＰＤＡ、ＢＨＭＯ及びその他の生成物の収率を分析した結果、それぞれ２０％、７５％及び５％であった。反応液温度２５℃でのＭＰＤＡの収率は２０％であった。

実施例１、２及び比較例１の対比から、反応温度（反応液温度）を４０℃以上に高めることで、ＢＨＭＯの生成が抑制され、ＭＰＤＡの収率が高まることがわかる。

［実施例３］ＭＰＤＡの合成（工程Ａ＋工程Ｂ１：反応液温度９５℃）
ＢｒＰＥ１００質量部と、水１００質量部と、酢酸６０質量部とを還流管付きの三口フラスコ内に入れ、１１０℃のオイルバス中で反応液温度９５℃にて１０分間撹拌し、溶解させた。さらに、９５℃にて２時間エステル化反応を行った。^１Ｈ－ＮＭＲ（測定溶媒：重水）により、ＢｒＰＥのエステル化率を確認したところ、上記式（１）のＸがＢｒ（臭素）であるアセチル一置換体が３２％生成していることが確認された。
その後、反応液温度９５℃の状態で、２５質量％の水酸化ナトリウム水溶液３２０質量部（４．０モル当量）を加え、反応液温度９５℃にて３０分間撹拌した。オイルバスから反応器を取り出し、室温に冷却後、^１Ｈ－ＮＭＲ（測定溶媒：重水）により、ＭＰＤＡ、ＢＨＭＯ及び酢酸を除くその他の生成物の収率を分析した結果、それぞれ５２％、４４％及び４％であった。反応液温度９５℃で酢酸を加えた際のＭＰＤＡの収率は、５２％であり、酢酸によりエステル化させた後に塩基による反応を行うことで、より高い収率でＭＰＤＡが得られた。

［実施例４－１］ＭＰＤＡ存在下での原料の再生（工程Ｃ：反応液温度１０℃）
実施例１で得られた生成物を含む溶液３６０質量部の入った三口フラスコを０℃の氷浴に入れ撹拌し、反応液温度が５℃以下となるように４８質量％の臭化水素酸２０２質量部（２．２モル当量）をゆっくり滴下した。さらに反応液温度を１０℃に維持し、３時間撹拌した。反応液温度１０℃にて、さらに２５質量％水酸化ナトリウム水溶液１６質量部を加え中和した。^１Ｈ－ＮＭＲ（測定溶媒：重水）により、ＭＰＤＡ、ＢＨＭＯ、ＢｒＰＥ及びその他の生成物の収率を分析した結果、それぞれ４０％、０％、５７％及び３％であった。反応液温度１０℃では、ＭＰＤＡとＨＢｒとは反応せず、ＢＨＭＯが定量的にＢｒＰＥに変換された。

［実施例４－２］ＭＰＤＡの合成（工程Ｂ２：反応温度９５℃）
実施例４－１で得られた生成物を含む溶液５７８質量部を還流管付きの三口フラスコに入れ、１１０℃のオイルバス中で反応液温度９５℃にて１０分間撹拌した。反応液温度９５℃の状態で、２５質量％の水酸化ナトリウム水溶液１６０質量部（２．０モル当量）を加え、反応液温度９５℃にて３０分間撹拌した。オイルバスから反応器を取り出し、室温に冷却後、^１Ｈ－ＮＭＲ（測定溶媒：重水）により、ＭＰＤＡ、ＢＨＭＯ及びその他の生成物の収率を分析した結果、それぞれ６３％、３１％及び６％であった。本反応で得られたＭＰＤＡの収率は６３％であり、高い収率でＭＰＤＡが得られた。

［実施例５］原料の再生（２回目）及びＭＰＤＡの合成
実施例１で得られた生成物を含む溶液３６０質量部の代わりに、実施例４－２で得られた７３８質量部の生成物を含む溶液を原料に用いた以外は、実施例４－１及び実施例４－２と同様に原料の再生及びＭＰＤＡの合成を行った。^１Ｈ－ＮＭＲ（測定溶媒：重水）により、ＭＰＤＡ、ＢＨＭＯ及びその他の生成物の収率を分析した結果、それぞれ７５％、１７％及び８％であった。本反応で得られたＭＰＤＡの収率は７５％であり、より高い収率でＭＰＤＡが得られた。

［参考例２－１］ＭＰＤＡ存在下での原料の再生（工程Ｃ：反応液温度９５℃）
実施例１で得られた生成物を含む溶液３６０質量部の入った三口フラスコを１１０℃のオイルバスに入れ撹拌し、反応液温度が９５℃となるように４８質量％の臭化水素酸２０２質量部（２．２モル当量）をゆっくり滴下した。反応液温度が９５℃にてさらに３時間撹拌し、２５質量％水酸化ナトリウム水溶液１６質量部を加え中和した。^１Ｈ－ＮＭＲ（測定溶媒：重水）により、ＭＰＤＡ、ＢＨＭＯ、ＢｒＰＥ及びその他の生成物の収率を分析した結果、それぞれ２％、０％、５７％及び４１％であった。反応液温度９５℃では、ＭＰＤＡはＨＢｒと反応し、ＭＰＤＡを残したままＢＨＭＯをＢｒＰＥに変換することはできなかった。

［参考例２－２］ＭＰＤＡの合成（工程Ｂ２：反応液温度９５℃）
参考例２－１で得られた生成物を含む溶液５７８質量部を還流管付きの三口フラスコに加え、１１０℃のオイルバス中で反応液温度９５℃にて１０分間撹拌した。反応液温度９５℃の状態で、２５質量％の水酸化ナトリウム水溶液１６０質量部（２．０モル当量）を加え、反応液温度９５℃にて３０分間撹拌した。オイルバスから反応器を取り出し、室温に冷却後、^１Ｈ－ＮＭＲ（測定溶媒：重水）により、ＭＰＤＡ、ＢＨＭＯ及びその他の生成物の収率を分析した結果、それぞれ２３％、３２％及び４５％であった。本反応で得られたＭＰＤＡの収率は２３％であり、ＭＰＤＡの収率は低かった。

［実施例６－１］アセチル基を有する臭素化ペンタエリスリトールの合成
還流管付きの三口フラスコに四酢酸ペンタエリスリトール３０４質量部を入れ、酢酸１２０質量部（２．０モル当量）と無水酢酸５１０質量部（５．０モル当量）との混合液で溶解した。さらに、４８質量％の臭化水素酸１６９質量部（１．０モル当量）を加え、１３０℃のオイルバス中で反応液温度１１８℃にて５時間撹拌し、臭素化反応を行った。還流管を取り外し、連結管、冷却管及びフラスコを備える設備に変更し、２００Ｔｏｒｒの減圧下、酢酸及び未反応の臭化水素を留去した。オイルバスからフラスコを取り出し、常温に戻したのち、窒素ガスにて常圧に戻した。^１３Ｃ－ＮＭＲ（測定溶媒：重オルトジクロロベンゼン）により、４級炭素の積分値（４０～４３ｐｐｍ、ＴＭＳ基準）により臭素化率を分析した結果、非臭素化体が３５％、一臭素化体（上記式（１）におけるＲ^１、Ｒ^２及びＲ^３がアセチル基、ＸがＢｒである化合物）が５５％及び二臭素化体が１０％の割合で生成していることが確認された。得られた生成物は、３２２質量部であった。

［実施例６－２］ＭＰＤＡの合成（工程Ｂ１：反応液温度７０℃）
実施例６－１で得られたアセチル基を有する臭素化ペンタエリスリトールの混合物３２２質量部を含む三口フラスコ中にエタノール４６１質量部を加えて撹拌及び溶解し、８０℃のオイルバス中にフラスコを加え、反応液温度７０℃を維持するように１５質量％水酸化ナトリウムエタノール溶液１６００質量部（６．０モル当量）を徐々に加え、添加後、１時間７０℃にて撹拌を行った。室温に冷却後、^１Ｈ－ＮＭＲ（測定溶媒：重水）により、ＭＰＤＡ、ＢＨＭＯ及びその他の生成物の収率を分析した結果、それぞれ４０％、１０％及び５０％であり、ＭＰＤＡはＢＨＭＯに対して高い選択性で得られた。

Claims

下記式（１）で表される化合物と塩基とを反応させる工程を備える、２－メチレン－１，３－プロパンジオールの製造方法。

上記式（１）中、Ｒ^１、Ｒ^２及びＲ^３は、それぞれ独立して、水素原子又は炭素数２～１９のアシル基である。但し、Ｒ^１、Ｒ^２及びＲ^３がすべて水素原子の場合を除く。Ｘは、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、メシル基又はトシル基である。
上記反応させる工程を４０℃以上１２０℃以下の温度で行う、請求項１に記載の２－メチレン－１，３－プロパンジオールの製造方法。
上記Ｘが臭素原子である、請求項１又は２に記載の２－メチレン－１，３－プロパンジオールの製造方法。
上記Ｒ^１、Ｒ^２及びＲ^３が、それぞれ独立して、水素原子又はアセチル基である、請求項１～３のいずれか１項に記載の２－メチレン－１，３－プロパンジオールの製造方法。
上記反応させる工程の前に、下記式（２）で表される化合物のエステル化により、上記式（１）で表される化合物を得る工程をさらに備える、請求項１～４のいずれか１項に記載の２－メチレン－１，３－プロパンジオールの製造方法。

上記式（２）中、Ｘは、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、メシル基又はトシル基である。
下記式（２）で表される化合物と塩基とを４０℃以上１２０℃以下の反応温度で反応させる工程を備える、２－メチレン－１，３－プロパンジオールの製造方法。

上記式（２）中、Ｘは、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、メシル基又はトシル基である。
上記反応させる工程で得られた生成物を含む溶液に３０℃以下の温度でハロゲン化水素を混合する工程、及び
上記ハロゲン化水素を混合する工程を経た上記溶液に塩基を混合する工程
をさらに備える請求項１～６のいずれか１項に記載の２－メチレン－１，３－プロパンジオールの製造方法。