JP2854955B2 - 3―メルカプトプロピオニトリルの製造法 - Google Patents

3―メルカプトプロピオニトリルの製造法

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はアクリロニトリルと水硫化ナトリウムの反応
により高収率で3−メルカプトプロピオニトリルを製造
する方法に関する。
3−メルカプトプロピオニトリルは医薬、農薬、樹
脂、香料をはじめとする多くの有機合成品の原料とし
て、また塩化ビニルの安定剤、エポキシ樹脂やアクリル
酸エステルポリマーの架橋剤、プラスチックレンズモノ
マー等の原料として使用される3−メルカプトプロピオ
ン酸の合成中間体として有用な化合物である。
〔従来の技術〕
3−メルカプトプロピオニトリルの製造法としては従
来から種々の方法が知られているが、合成繊維や合成樹
脂の原料として大量に生産され、安価なアクリロニトリ
ルにイオウ化合物を付加させる方法が一般的である。
イオウ化合物としてはチオ酢酸(USP 2,630,452)、
チオ尿素〔J.Org.Chem.,26,1443(1961)〕、チオ硫酸
塩(特開昭59−29658)、硫化水素(USP 2,748,155)、
チオキサントゲン酸塩(特開昭59−7157、特開昭59−98
054)等が知られている。
また、3−メルカプトプロピオニトリルを中間体とす
る3−メルカプトプロピオン酸の製造法に関する特許に
おいては、イオウ化合物として水硫化ナトリウム(特開
昭58−198460)、硫化ナトリウムと水酸化ナトリウムの
組合せ(特公昭63−6545)の使用が示されている。
〔発明が解決しようとする課題〕
イオウ化合物としてチオ酢酸、チオ尿素は高価であ
り、チオ硫酸塩、チオキサントゲン酸塩を含めこれらの
イオウ化合物をアクリロニトリルへ付加した後、中間体
を加水分解することが必要で製造工程が複雑となる。
硫化水素、水硫化ナトリウム、硫化ナトリウムと水酸
化ナトリウムの組合せによる方法の製造工程は比較的単
純であるが、3,3′−チオジプロピオニトリルの副生が
避けられず、これが原因で3−メルカプトプロピオニト
リルの収率は60〜80%程度と不十分である。また、硫化
水素の場合はアクリロニトリルに対して硫化水素を大過
剰に使用し加圧下に行うことが必要であり、硫化水素の
回収を含めると複雑なプロセスとなる。
水硫化ナトリウムの場合は、アクリロニトリルを水硫
化ナトリウムに加える速度及びモル比を制御する必要が
あり、硫化ナトリウムと水酸化ナトリウムの組合せでは
付加反応と同時にニトリルの加水分解が進行し、3−メ
ルカプトプロピオン酸のみならず、3,3′−チオジプロ
ピオン酸が多量に副生するという問題がある。
本発明の目的は、これらの問題点を解決し3−メルカ
プトプロピオニトリルを高収率で得るための製造方法を
提供することである。
〔課題を解決するための手段〕
本発明者等は、安価で取扱い易い水硫化ナトリウムと
アクリロニトリルの反応による3−メルカプトプロピオ
ニトリルの製造方法を検討した結果、水硫化ナトリウム
水溶液にアクリロニトリルを加えると3−メルカプトプ
ロピオニトリルと同時に多量の3,3′−チオジプロピオ
ニトリルの副生を確認したが、驚くべきことにアクリロ
ニトリルを加えた後の反応液を攪拌し続けると3,3′−
チオジプロピオニトリルが3−メルカプトプロピオニト
リルに徐々に変換され高収率で3−メルカプトプロピオ
ニトリルが得られることを見出した。また、3,3′−チ
オジプロピオニトリルは水に不溶でありアクリロニトリ
ルを加えた直後の反応液は2層に分離する。そこで、反
応液に相間移動触媒を添加すると3,3′−チオジプロピ
オニトリルから3−メルカプトプロピオニトリルへの変
換が短時間で完結することを見出し、本発明を完成する
に至った。
すなわち、本発明は水硫化ナトリウム水溶液にアクリ
ロニトリルを加え3−メルカプトプロピオニトリルを製
造する方法において、アクリロニトリルを加えた後、相
間移動触媒存在下に攪拌熟成することにより副生した3,
3′−チオジプロピオニトリルを3−メルカプトプロピ
オニトリルに短時間で変換することを特徴とする3−メ
ルカプトプロピオニトリルの製造方法である。
水硫化ナトリウムに対するアクリロニトリルのモル比
は0.5〜1で好適に実施されるが、0.8〜1の水硫化ナト
リウム少過剰で十分である。モル比が1より高いと3,
3′−チオジプロピオニトリルは熟成しても消失せず残
り、モル比が0.5より低いと反応後に多量の水硫化ナト
リウムが残り、中和時に硫化水素として損失するため不
経済である。
水硫化ナトリウム水溶液濃度は5〜50重量%が好まし
く、5%より低いと容積効率が悪く、50%より高いと反
応液の粘度が高く攪拌に支障がある。しかし、水硫化ナ
トリウム水溶液の濃度は本発明の効果自体にはほとんど
影響しない。
水硫化ナトリウム水溶液にアクリロニトリルを加える
時、及び熟成時の温度は0〜60℃が好ましく、より好ま
しくは10〜50℃の範囲である。0℃より低いと反応液が
固化する恐れがあり好ましくない。温度が高いほどアク
リロニトリルを加え終わった直後の3,3′−チオジプロ
ピオニトリルの副生量は少なく、熟成による3,3′−チ
オジプロピオニトリルの3−メルカプトプロピオニトリ
ルへの変換も速いが、60℃より高いとニトリルの加水分
解による3−メルカプトプロピオン酸、3,3′−チオジ
プロピオン酸の副生が増加し、3−メルカプトプロピオ
ニトリルの収率が低下し好ましくない。
水硫化ナトリウム水溶液にアクリロニトリルを加える
速度は反応熱の除去により反応温度を0〜60℃に保つに
支障のない限り、出来るだけ速く加えるのが好ましく、
通常1時間以内で好適に実施される。アクリロニトリル
を加え終わった直後の3,3′−チオジプロピオニトリル
の副生量のアクリロニトリルを加える速度にほとんど影
響されないため、加える速度が遅いほど生産に要する時
間が延び好ましくない。また、この事実は反応液を熟成
することが3−メルカプトプロピオニトリルを高収率で
得るための必須要件であることを示している。
熟成時間はアクリロニトリルを加え終わった直後の3,
3′−チオジプロピオニトリルの副生量及び熟成温度に
より異なるが約1〜5時間を要し、反応液を高速液体ク
ロマトグラフィーで分析し3,3′−チオジプロピオニト
リルがほぼ完全に消失した時点を終点とする。3,3′−
チオジプロピオニトリルが消失後も熟成を続けるとニト
リルの加水分解による3−メルカプトプロピオン酸等の
副生物が徐々に増加するため、熟成時間は1〜5時間と
するのが好ましい。
相間移動触媒としては、トリメチルベンジルアンモニ
ウム、テトラエチルアンモニウム、テトラブチルアンモ
ニウム等の水酸化物、塩化物で代表される第4級アンモ
ニウム塩が適当であり、これらによって熟成時間は無添
加のときの1/2以下に短縮される。
相間移動触媒の添加量はアクリロニトリルに対して0.
01〜5モル%の使用が好ましく、0.01モル%より少ない
と十分な効果が発揮されず、5モル%より多いと熟成温
度によってはニトリルの加水分解が加速され好ましくな
い。相間移動触媒の添加は熟成に入る直前でも、アクリ
ロニトリルを加える前の水硫化ナトリウム水溶液にあら
かじめ添加しておいても良い。
熟成後、反応液中には3−メルカプトプロピオニトリ
ルがナトリウム塩として存在する。3−メルカプトプロ
ピオニトリルの単離は一般的な方法で良く、まず酸を加
えて中和後、遊離する3−メルカプトプロピオニトリル
を有機溶媒で抽出し、抽出液を脱溶媒後、蒸留すること
により行われる。中和に使用する酸としては塩酸、硫
酸、リン酸等の鉱酸が好適に使用される。
〔実施例〕
以下、実施例及び比較例により本発明を詳しく説明す
るが、本発明はこれら実施例のみに限定されるものでは
ない。
実施例1 70%水硫化ナトリウム40g(0.5モル)に水40gを加え
溶解した後、40〜45℃に保ちながらアクリロニトリル2
6.5g(0.5モル)を30分間で滴下した。滴下直後の反応
液組成を液体クロマトグラフィーで定量し、表1に示す
結果を得た。この時点では3,3′−チオジプロピオニト
リルが45%副生していた。
次に、トリメチルベンジルアンモニウムクロリド0.5g
を反応液に加え40〜45℃に保ったまま、さらに3時間攪
拌を続けた後、再び反応液組成を液体クロマトグラフィ
ーで定量し、表1に示す結果を得た。この熟成後の3,
3′−チオジプロピオニトリルは不検出であり、3−メ
ルカプトプロピオニトリルの反応収率は95%に達した。
3時間の熟成後35%塩酸60gを加え、クロロホルム50g
で2回抽出した。有機層を合せ、溶媒を減圧で除去し、
残液を45〜48℃/3Torrで減圧蒸留し、純度99.8%の3−
メルカプトプロピオニトリル39.9g(収率91%)を得
た。
実施例2 実施例1において水酸化トリメチルベンジルアンモニ
ウムの40%水溶液1.0gをあらかじめ水硫化ナトリウム水
溶液に添加し、同様にアクリロニトリルを加えた。続い
て40〜45℃に保ち、さらに3時間攪拌熟成を続けた。こ
の時点で3,3′−チオジプロピオニトリルは不検出であ
り、3−メルカプトプロピオニトリルの反応収率は94%
に達した。結果を表1に示した。
実施例3 70%水硫化ナトリウム40g(0.5モル)に水40gを加え
溶解した後、40〜45℃に保ちアクリロニトリル24g(0.4
5モル)を6時間で滴下した。滴下直後の反応液中には
3,3′−チオジプロピオニトリルが42%副生していた。
トリメチルベンジルアンモニウムクロリド2gを添加し、
同温度で2時間攪拌を続けると3,3′−チオジプロピオ
ニトリルは不検出となり、3−メルカプトプロピオニト
リルの反応収率は93%に達した。分析結果を表1に示し
た。
実施例4 実施例1において反応温度5〜10℃でアクリロニトリ
ルを滴下した。滴下直後の反応液中には3,3′−チオジ
プロピオニトリルが71%副生し、アクリロニトリルが6
%残っていた。テトラエチルアンモニウムクロリド1.0g
を加え同温度で5時間攪拌を続けると3,3′−チオジプ
ロピオニトリル、アクリロニトリルは不検出となり、3
−メルカプトプロピオニトリルの反応収率は95%に達し
た。結果を表1に示した。
実施例5 実施例1において反応温度55〜60℃でアクリロニトリ
ルを滴下した。滴下直後の反応液中には3,3′−チオジ
プロピオニトリル28%が副生していた。テトラエチルア
ンモニウムクロリド1gを加え同温度で1時間攪拌熟成に
より3,3′−チオジプロピオン酸は不検出となり、3−
メチルカプトプロピオニトリルの反応収率は94%に達し
た。結果を表1に示した。
比較例1 実施例1においてトリメチルベンジルアンモニウムク
ロリドを添加せず、40〜45℃で攪拌熟成を行った。3,
3′−チオジプロピオニトリルが不検出となるまでに6
時間を要し、3−メルカプトプロピオニトリルの反応収
率は94%であった。結果を表1に示した。
比較例2 実施例1において熟成時間を10時間行った以外は同様
に反応した。熟成後の反応液中には3,3′−チオジプロ
ピオニトリルは不検出であったが、ニトリルの加水分解
物による3−メルカプトプロピオン酸等の副生が11%と
多く、3−メルカプトプロピオニトリルの収率が低下し
た。結果を表1に示す。
比較例3 実施例1において反応温度70〜75℃でアクリロニトリ
ルを滴下した。滴下直後の反応液中には3,3′−チオジ
プロピオニトリル17%、3−メルカプトプロピオン酸8
%、3,3′−チオジプロピオン酸3%が副生していた。
テトラエチルアンモニウムクロリド1gを加え同温度で1
時間熟成により3,3′−チオジプロピオニトリルは不検
出となったが、ニトリルの加水分解物が多く、3−メル
カプトプロピオニトリルの収率は70%と低かった。結果
を表1に示した。
比較例4 70%水硫化ナトリウム55g、水酸化ナトリウム38.5gを
水100gに溶解し、40〜50℃でアクリロニトリル26.5gを4
0分間で滴下した。滴下直後の反応液中には3,3′−チオ
ジプロピオニトリル28%、3−メルカプトプロピオン酸
15%、3,3′−チオジプロピオン酸8%が副生してい
た。滴下後45〜50℃で1時間攪拌すると3,3′−チオジ
プロピオニトリルは2%まで減少していたが、3−メル
カプトプロピオン酸37%、3,3′−チオジプロピオン酸1
4%とニトリルの加水分解物が多く、3−メルカプトプ
ロピオニトリルの反応収率は43%と低かった。結果を表
1に示した。
〔発明の効果〕 水硫化ナトリウムとアクリロニトリルの反応による3
−メルカプトプロピオニトリルの製造において、3,3′
−チオジプロピオニトリルの副生を回避することは困難
と考えられていたが、本発明により相間移動触媒存在下
に熟成し副生したチオジプロピオニトリルを目的物3−
メルカプトプロピオニトリルに短時間で変換することが
でき、高収率で3−メルカプトプロピオニトリルが製造
される。

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】水硫化ナトリウム水溶液にアクリロニトリ
    ルを加え3−メルカプトプロピオニトリルを製造する方
    法において、0〜60℃で水硫化ナトリウムに対して0.5
    〜1.0モル比のアクリロニトリルを加えた後、相間移動
    触媒の存在下0〜60℃で1〜5時間攪拌熟成することを
    特徴とする3−メルカプトプロピオニトリルの製造法。
  2. 【請求項2】相間移動触媒が第4級アンモニウム塩であ
    る請求項1記載の製造法。
  3. 【請求項3】相間移動触媒量がアクリロニトリルに対し
    て0.01〜5モル%である請求項1記載の製造法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN100491346C (zh) * 2005-12-20 2009-05-27 顾建荣 3-巯基丙酸的制备方法

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