JP2613518B2 - 4,4−ジメトキシ−2−ブタノンの製造法 - Google Patents

4,4−ジメトキシ−2−ブタノンの製造法

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圭吾 西平
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、ソジオホルミルアセ
トのメタノール溶液をアセタール化反応によって得る
4,4−ジメトキシ−2−ブタノンの製造法に関するも
のである。4,4−ジメトキシ−2−ブタノンは医薬、
農薬等の有機合成原料として有用な化合物である。
【0002】
【従来技術の説明】アセトン、ギ酸メチル、ナトリウム
メトキシドを原料として、ソジオホルミルアセトンを合
成し、これを中和・アセタール化反応によって4,4−
ジメトキシ−2−ブタノンを製造する方法に関しては、
U.S.Patent 2,760,985に開示され
ているが、この方法では、ソジオホルミルアセトンは、
固体で単離してから再度メタノールに溶解して使用して
いる。ソジオホルミルアセトンは、固体で分離された状
態では、物性として潮解性があり、固体では取扱い難い
ため操作性が悪くなる。また固体で取り扱う際には、液
体で取り扱うのに比べ分離・供給・輸送・混合等の単位
操作で生産性が悪いので、工業的製法としては問題があ
る。さらに前記方法では、中和・アセタール化反応剤と
して塩酸を用いており、塩素腐食に対する耐腐食性を考
慮した材質の装置が必要であり、設備費が高価になるな
どの欠点があるのである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】前述のように、従来開
示されている公知の方法は、操作性が悪く、また、特殊
な材質の装置が必要であるなど工業的な製造法としては
問題があったのである。本発明は、4,4−ジメトキシ
−2−ブタノンの製造法に関し、これらの問題を解決
し、さらに高収率でかつ工業的に採用出来る4,4−ジ
メトキシ−2−ブタノンの製造法を提供するものであ
る。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、従来公知
の4,4−ジメトキシ−2−ブタノンの製造法における
前述したような問題点を克服すべく、ソジオホルミルア
セトン合成反応液から、ソジオホルミルアセトンを単離
することなく、しかも、一般的な装置材質を使用できる
硫酸を用いることによって、中和・アセタール化を行っ
て、4,4−ジメトキシ−2−ブタノンを製造する方法
に関して鋭意研究を行った。すなわち、本発明は、アセ
トン、ギ酸メチルおよびナトリウムメトキシドを原料と
して、ソジオホルミルアセトンを製造する方法におい
て、アセトン、ギ酸メチルおよびナトリウムメトキシド
のメタノール溶媒での反応によって得られたソジオホル
ミルアセトンを反応液から単離することなく、該メタノ
ール溶液のままアセタール化反応に使用し中和・アセタ
ール化剤として硫酸を用いて、さらにソジオホルミルア
セトンのメタノール溶液と硫酸を反応器へ同時に供給
し、PH0から1で混合して反応させることを特徴とす
る4,4−ジメトキシ−2−ブタノンの製造法に関す
る。
【0005】以下に、この発明を詳細に説明する。本発
明者らが先に開示した製造法に従えば、アセトンとギ酸
メチルおよびナトリウムメトキシドのメタノール溶液を
使用して、ソジオホルミルアセトンのメタノール溶液が
高収率、高選択率で容易に得られる。次に、前述の如き
製法で得られるソジオホルミルアセトンのメタノール溶
液を、攪拌器付の反応槽に一定の速度で供給し、反応さ
せる。この際、同時に反応槽内の液のPHが0〜1で保
持されるように硫酸を供給していくのである。
【0006】ソジオホルミルアセトンのメタノール溶液
の濃度は特に制限はないが、アセタール化反応にはメタ
ノールが必要であり、また、ソジオホルミルアセトンの
濃度があまり高いと、スラリー状となってやや操作性が
悪くなるなどのため、本発明でのアセタール化は、ソジ
オホルミルアセトンの濃度として5〜30重量%の範囲
で行うのがよい。本発明者らが先に開示した方法でソジ
オホルミルアセトンを製造する場合、僅かスラリー状と
なる18重量%から25重量%の範囲のソジオホルミル
アセトンのメタノール溶液が得られるので、適宜、メタ
ノールの添加または濃縮により、スラリーが析出しない
好適な濃度の15〜20%が好ましい。
【0007】上記した開示された方法により得られるソ
ジオホルミルアセトンのメタノール溶液を中和・アセタ
ール化反応を行うのであるが、本発明の反応方式として
は、回分式でも連続式でも実施することができるのもこ
の発明の特徴の一つであり、回分式の場合は、攪拌付き
の反応槽に、攪拌翼が浸かるところまで、メタノール溶
媒もしくはPHが0〜1になるように少量の硫酸を加え
たメタノール溶液を仕込んでおき、これにソジオホルミ
ルアセトンのメタノール溶液と濃硫酸を、PHが0〜1
を保持されるように同時に供給していくのである。所定
量を供給し終えたら、さらにその状態で攪拌を1時間以
上、好ましくは2〜5時間継続するのがよい。
【0008】連続式の場合は、回分式の場合と同様にし
て反応を開始し、滞留時間3〜5時間の反応により、連
続フィード、連続抜き出しを行うかあるいは、滞留時間
5分〜1時間程度のPH調整槽を設置し、これにソジオ
ホルミルアセトンのメタノール溶液と硫酸を同時に連続
フィードし、このPH調整槽から例えばオーバーフロー
などの適切な方法で抜き出した反応液をさらに、滞留時
間3〜5時間の撹拌槽で攪拌し熟成した後、これも連続
で抜き出すことが望ましい。
【0009】ソジオホルミルアセトンのメタノール溶液
と濃硫酸の同時フィードを行う効果について記述する。
ソジオホルミルアセトンを中和・アセタール化反応を行
うための具体的な方法としては、ソジオホルミルアセト
ンのメタノール溶液に硫酸をフィードしていくか、ある
いは硫酸のメタノール溶液中にソジオホルミルアセトン
のメタノール溶液を供給していく方法による。しかし、
本反応で高収率を得るためには、上記の両方法とも大き
な欠点を有する。その欠点に関しては、まず、始めの方
法のソジオホルミルアセトンのメタノール溶液に硫酸を
フィードしていく反応では、初めから途中まで反応液の
PHはアルカリ側になり、当初のPH調整ではアルカリ
での反応条件で行わざるを得ない。混合時、当初の反応
の場合も、PHがつねに1以下の酸性で反応を行わない
と、4,4−ジメトキシ−2−ブタノンの収率が極めて
低くなるのである。
【0010】次に、二番目の方法の硫酸のメタノール溶
液中にソジオホルミルアセトンのメタノール溶液を供給
していく方法は、反応初期が硫酸が多量に存在するため
にPHが非常に低く、供給を続けると徐々にPHが上が
っていく方法であり、一番目の方法と違って反応当初か
ら反応時のPHは常に1以下を保つことができる。実
際、この方法でもある程度の収率を得ることが可能であ
るが、しかし、この方法による反応では、中和・アセタ
ール化反応で理論上に必要な量以上の硫酸が必要になる
ことを本発明者らは発見したのである。
【0011】すなわち、本反応は次の反応式のように中
和に要する硫酸量は、次式の化学反応式で示される。 CHCOCH=CH−ONa+1/2HSO+2CHOH ──→CHCOCHCH(OCH+1/2NaSO+HO 即ち、硫酸量は、ソジオホルミルアセトンの1/2モル
であり、そのためアセタール化に際しての硫酸量は、P
H0〜1に保つために必要な硫酸量と中和のための硫酸
量に比べればわずかでよい。
【0012】しかしながら、上述したような、硫酸のメ
タノール溶液にソジオホルミルアセトンのメタノール溶
液を供給していく場合は、驚いたことに硫酸が有効に使
われず、次式のように、ソジオホルミルアセトンに対
し、ほぼ等モルの硫酸が必要となる。 CHCOCH=CH−ONa+HSO+2CHOH ──→CHCOCHCH(OCH+NaHSO+H
【0013】従って、反応後も未反応の硫酸水素ナトリ
ウムを中和するのに当量のアルカリが必要となり、同時
フィードの場合に比較して不利であることは明らかであ
り、硫酸供給は、同時に供給して反応を行うことが必要
であることが明確となったのである。次に、反応温度条
件としては、ソジオホルミルアセトンのメタノール溶液
と硫酸の混合時の条件として好適には0℃〜70℃であ
り、好ましくは20℃〜50℃の範囲で行うことができ
る。反応温度条件が低いと反応速度が十分でなく、逆に
高すぎると、ソジオホルミルアセトンまたはその中和さ
れたホルミルアセトンが反応中に分解劣化するため、
4,4−ジメトキシ−2−ブタノンの収率が低下するの
で好ましくない。次に反応液の中和を行うには、カ性ソ
ーダ水溶液、アンモニア水、苛性カリ水溶液などの適当
なアルカリ水溶液で中和した後、公知の単位操作である
濃縮、蒸留の単位操作によって精製して、高純度の4,
4−ジメトキシ−2−ブタノンを得る。
【0014】以下に、実施例を挙げてさらに具体的に説
明するが、これらは本発明の範囲を何ら制限するもので
はない。
【実施例】
実施例1 温度計、滴下ロート、コンデンサー、攪拌装置およびド
ラフトへの排気管を備えた2l4つ口フラスコに、28
%ナトリウムメトキシドメタノール溶液579g(3.
0モル)を投入し、これを40℃に加温した後、ギ酸メ
チル540g(9.0モル)とアセトン191g(3.
3モル)の混合液を3時間かけて滴下した。滴下後、さ
らにその温度で1時間攪拌した後、次の反応に供した。
なお、この反応液を液体クロマトグラフィーでソジオホ
ルミルアセトンを定量したところ、298g(2.76
モル)生成していた。(ナトリウムメトキシド基準で9
2%収率)
【0015】次に、PHメーター、温度計、滴下ロー
ト、攪拌装置およびドラフトへの排気管を備えた3l4
つ口フラスコに、メタノール600mlを加え、30℃
に保ち、濃硫酸を少量(10g程度)を加えてPHを
0.2とした後、これに先に製造したソジオホルミルア
セトンのメタノール溶液を滴下していった。この時、同
時に濃硫酸を滴下していき、反応液のPHが常に0〜1
の範囲にあるように制御した。ソジオホルミルアセトン
のメタノール溶液と濃硫酸の滴下は約1時間かけて行っ
た。濃硫酸の添加量は152g(1.55モル)であっ
た。滴下終了後、さらに、30℃で4時間攪拌した後、
20%カ性ソーダ水溶液で中和し、PHを7とした。こ
の中和液をガスクロマトグラフィーで分析したところ、
317g(2.40モル)の4,4−ジメトキシ−2−
ブタノンが生成していることがわかった。(ソジオホル
ミルアセトン基準で87%、ナトリウムメトキシド基準
で80%の収率)
【0016】比較例1(引例の比較) 実施例1と同様の装置に、固体粉末のナトリウムメトキ
シド162g(3.0モル)を仕込み、塩化メチレン
1.4lを投入した。これを5℃に冷却し、ギ酸メチル
180g(3.0モル)を加え、15分間加熱還流して
室温まで冷却した後、アセトン191g(3.3モル)
を15分かけて滴下した後、1時間加熱還流した。生成
したソジオホルミルアセトンは濾過して乾燥した。次
に、温度計、滴下ロート、攪拌装置およびドラフトへの
排気管を備えた5l4つ口フラスコに、5Nの塩酸メタ
ノール溶液1.3lを仕込み、これに2lのメタノール
に上記で得られた固体のソジオホルミルアセトンを溶解
したメタノール溶液を20℃で30分かけて滴下した。
滴下終了後、4時間撹拌した後、20%カ性ソーダで中
和しPH7とした。
【0017】この液をガスクロマトグラフィーにて分析
したところ、4,4−ジメトキシ−2−ブタノンが19
5g(1.48モル)生成していることがわかった。
(ナトリウムメトキシド基準で49%の収率)
【0018】比較例2 ソジオホルミルアセトンの製造は実施例1と同様に行っ
た。次に、PHメーター、温度計、滴下ロート、攪拌装
置およびドラフトへの排気管を備えた3l4つ口フラス
コに、メタノール1.2lおよび濃硫酸170g(1.
7モル)を加えた後、液温度を30℃に保ちながらソジ
オホルミルアセトンのメタノール溶液を1時間かけて滴
下していった。滴下後、その温度でさらに4時間撹拌を
続けた後、20%カ性ソーダでPH7になるまで中和
し、ガスクロマトグラフィーで分析した。その結果、
4,4−ジメトキシ−2−ブタノンの生成量は、146
g(1.1モル)であった。(ナトリウムメトキシド基
準で37%収率)
【0019】比較例3 比較例2において、濃硫酸の量を294g(3.0モ
ル)としたほかは、比較例2と同様に操作した。その結
果、4,4−ジメトキシ−2−ブタノンの生成量は22
0g(1.67モル)であった。(ナトリウムメトキシ
ド基準で56%収率)
【0020】以下、実施例1と同様に行い同時フィード
時間、反応継続時間、反応時間を変えた実施例2〜8と
して、各反応条件での結果を表1に示した。
【0021】
【表1】

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】アセトン、ギ酸メチルおよびナトリウムメ
    トキシドを原料として、ソジオホルミルアセトンを製造
    する方法において、アセトン、ギ酸メチルおよびナトリ
    ウムメトキシドのメタノール溶媒での反応によって得ら
    れたソジオホルミルアセトンを反応液から単離すること
    なく、該メタノール溶液のままアセタール化反応に使用
    し中和・アセタール化剤として硫酸を用いて、さらにソ
    ジオホルミルアセトンのメタノール溶液と硫酸を反応器
    へ同時に供給し、PH0から1で混合して反応させるこ
    とを特徴とする4,4−ジメトキシ−2−ブタノンの製
    造法。
JP35539091A 1991-10-18 1991-11-26 4,4−ジメトキシ−2−ブタノンの製造法 Expired - Fee Related JP2613518B2 (ja)

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