JP3514525B2 - ヒドロキシ酢酸エステルの製造法 - Google Patents

ヒドロキシ酢酸エステルの製造法

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JP3514525B2 JP24312094A JP24312094A JP3514525B2 JP 3514525 B2 JP3514525 B2 JP 3514525B2 JP 24312094 A JP24312094 A JP 24312094A JP 24312094 A JP24312094 A JP 24312094A JP 3514525 B2 JP3514525 B2 JP 3514525B2
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  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)
  • Biological Depolymerization Polymers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はグリオキサールとアルコ
ールから直接一段の反応でヒドロキシ酢酸エステルを製
造する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】ヒドロキシ酢酸エステルはホルムアルデ
ヒドのカルボニル化、またはモノクロル酢酸のヒドロキ
シル化によりヒドロキシ酢酸を製造しこれをアルコール
と反応させて製造するのが一般的な方法として古くから
実施されている。また、グリオキサールの分子内カニッ
ツァーロ反応でヒドロキシ酢酸を製造し、更にアルコー
ルと反応させ、同様にエステル化する方法も知られてい
る。グリオキサールの分子内カニッツァーロ反応は、か
せいソーダ等の強アルカリを触媒として使用するため得
られるヒドロキシ酢酸はアルカリ金属塩となるため、後
の反応操作が繁雑となる。この欠点を克服するために、
アルミニウムまたはジルコニウムの塩類を触媒とし、グ
リオキサールの分子内カニッツァーロ反応を行い、遊離
のヒドロキシ酢酸を得る提案も知られている(特開昭6
1−277649)。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ヒドロキシ酢酸はグリ
コール酸とも云われ、天然には砂糖きび、未熟な葡萄な
どの植物中に存在するアルファ−ヒドロキシカルボン酸
の一種である。遊離酸の型でキレート剤、清缶剤、洗浄
剤等として広く使用されているが、近年この外に化学合
成の中間体、ポリヒドロキシ酢酸、またはヒドロキシ酢
酸を乳酸等と共重合させた重合体が生分解性ポリマーと
して注目されるようになつた。上記の化学合成中間体、
またはポリマー原料としてヒドロキシ酢酸を用いる際に
は、従来多用されてきたキレート剤、洗浄剤等とは異な
り、高純度品が要求される。ヒドロキシ酢酸は不揮発性
のため、減圧下でも蒸留することができず、高純度品を
得るための単離精製には晶析等の繁雑で効率の低い方法
が必要である。一方、ヒドロキシ酢酸もエステルの型に
すれば蒸留操作により効率良く高純度品を単離でき、容
易に高純度の遊離酸に誘導できる。このため、純度の良
いヒドロキシ酢酸に対する需要も増大の傾向にある。然
るに、従来既知の方法では一度ヒドロキシ酢酸またはそ
の塩を合成し、それをエステル化する二工程の反応操作
を必要としていた。本発明の目的とするところは従来既
知の二工程を要する繁雑な製造法の難点を克服したヒド
ロキシ酢酸エステルの製造法を提供することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明者はヒドロキシ酢
酸エステルの効率の良い一工程製造法について種々研究
した。その結果、グリオキサールとアルコールとを、ア
ルミニウムまたはジルコニウム等の化合物を触媒として
反応させると効率よく高収率でヒドロキシ酢酸エステル
が得られることを見いだし本発明を完成するに至つた。
【0005】即ち、本発明は、グリオキサールまたはグ
リオキサールのアセタールをアルコールと反応させてヒ
ドロキシ酢酸エステルを製造する方法において、触媒と
して元素の周期律表2B、3B、4A、4B、5A、6
A、7A 及び8A族よりなる群から選ばれる元素の化
合物の少なくとも1種以上の存在下に反応させることを
特徴とするヒドロキシ酢酸エステルの製造法である。
【0006】本発明の製造法に出発原料として使用する
グリオキサールはアセトアルデヒドの硝酸酸化、また
は、エチレングリコールの空気酸化により製造される化
合物で工業的規模で大量に得られる。グリオキサールの
製品形態は通常40〜50%の水溶液であり、本発明で
は水溶液の形態でそのまま使用することができる。 グ
リオキサールのアセタールはメチルアセタール、エチル
アセタール、イソプロピルアセタール等の低級アルコー
ルのアセタールが多用される。他の出発原料であるアル
コールはメタノール、エタノール、プロパノール、ブタ
ノール等が多用される。
【0007】使用する触媒は元素の周期律表で2B族、
例えば亜鉛、カドミウム、水銀;3B族、例えばホウ
素、アルミニウム、ガリウム、インジウム、タリウム;
4A族、例えばチタン、ジルコニウム、ハフニウム;
4B族、例えば炭素、ケイ素、ゲルマニウム、錫、
鉛; 5A族、例えばバナジウム、ニオブ、タンタル;
6A族、例えばクロム、モリブデン、タングステン;
7A族、例えば、マンガン、テクネチウム、レニウム;
8A族、例えば鉄、コバルト、ニツケル等の元素の化
合物の少なくとも1種以上である。
【0008】好ましくは、触媒は、元素の周期律表で2
B族、例えば亜鉛、カドミウム、水銀; 3B族、例え
ばアルミニウム、ガリウム、インジウム、タリウム;
4A族、例えばチタン、ジルコニウム、ハフニウム;
4B族、例えば錫、鉛; 5A族、例えばバナジウム、
ニオブ、タンタル; 6A族、例えばクロム、モリブデ
ン、タングステン; 7A族、例えば、マンガン、テク
ネチウム、レニウム;8A族、例えば鉄、コバルト、ニ
ツケル等の金属の化合物の少なくとも1種以上である。
より好ましくは、触媒は、アルミニウム、ジルコニウ
ム、鉄、亜鉛及び錫よりなる群から選ばれる金属の化合
物の少なくとも1種以上である。
【0009】本発明に於いては、通常のプロトン酸、例
えば、硫酸、塩酸、燐酸、酢酸、またはグリコール酸等
は触媒作用を示さないか、示しても極めて低い目的物の
収率しか与えない。
【0010】上述の元素の化合物の種類としては酸化
物、水酸化物、ハロゲン化物、硝酸塩、硫酸塩、オキシ
ハロゲン化物、オキシ硝酸塩、有機酸塩、アセチルアセ
トナート、及び、錯化合物等である。好ましい触媒とし
て多用される化合物の例としては、アルミニウムの無機
塩、有機塩、例えば硝酸アルミニウム、塩化アルミニウ
ム、酢酸アルミニウム、グリコール酸アルミニウム、ま
たはアルミニウムアセチルアセトナート、等が例示され
る。また、オキシ塩化ジルコニウム、オキシ硝酸ジルコ
ニウム、または、ジルコニウムアセチルアセトナート等
も好ましい触媒の例である。触媒は上記化合物をそのま
まの形で使用しても良いし、またはイオン交換体、ゼオ
ライト、活性炭等に担持させた物でも良い。
【0011】反応を実施する際のグリオキサール、また
はグリオキサールのアセタールに対するアルコールの量
は、グリオキサール、またはグリオキサールのアセター
ルに対して通常1倍モル以上、好ましくは、2倍モル以
上、より好ましくは、3倍モル以上である。触媒の使用
量はグリオキサールまたはグリオキサールのアセタール
に対し通常0.1重量%以上、好ましくは、0.5〜1
0重量%の範囲が多用される。
【0012】反応を実施する際の温度は80〜300
℃、通常は100〜200℃の範囲が多用される。反応
に要する時間は反応温度及び触媒の使用量等により変化
するが、2分〜10時間の範囲が多用される。反応圧力
は上記の反応温度で液相を維持するに要する圧力であれ
ば良い。反応は回分式でも連続式でも実施できる。
【0013】
【実施例】以下に、実施例及び比較例により本発明を具
体的に説明する。 実施例1 グリオキサールの40%水溶液6.3g、メタノール1
2g、触媒として硝酸アルミニウム9水塩0.23gを
グラスライニングしたミクロオートクレーブに充填し、
オートクレーブの気相部分を窒素で置換した。次いで、
オートクレーブをオイルバス中で160℃に昇温し、3
0分間反応させた。オートクレーブ内容物を採取し分析
した結果、グリオキサールの転化率98%、ヒドロキシ
酢酸メチルの選択率97%であつた。
【0014】実施例2 グリオキサールのエチルアセタール4.5g、エタノー
ル15g、触媒として四塩化スズ0.3gを実施例1と
同様の反応容器に充填し、反応容器の気相部分を窒素で
置換した。オートクレーブを180℃に加熱し30分間
反応させた。内容物の分析結果から、グリオキサールの
エチルアセタールの転化率92%、ヒドロキシ酢酸エチ
ルの選択率97%であつた。
【0015】比較例1 グリオキサールの40%水溶液6.3g、メタノール1
5g、触媒として98%硫酸0.1gを実施例1と同様
の反応容器に充填し160℃で30分間反応させた。オ
ートクレーブ内容物を採取し分析した結果、グリオキサ
ールの転化率29.5%、ヒドロキシ酢酸メチルの選択
率12.4%であつた。
【0016】比較例2 グリオキサールの40%水溶液6.5g、メタノール1
2g、触媒としてオルソ燐酸0.15gを実施例1と同
様の反応容器に充填し160℃で30分間反応させた。
オートクレーブ内容物を採取し分析した結果、グリオキ
サールの転化率30.4%、ヒドロキシ酢酸メチルの選
択率3%であつた。
【0017】実施例3 グリオキサール40%水溶液6.5g、メタノール15
g、触媒としてオキシ硝酸ジルコニウム0.2gを実施
例1と同様の反応容器に充填し180℃で10分間反応
させた。反応後の生成物を分析した結果、グリオキサー
ルの転化率98%、ヒドロキシ酢酸メチルの選択率99
%であつた。
【0018】実施例4 グリオキサール40%水溶液7g、イソプロピルアルコ
ール15g、触媒としてアルミニウムアセチルアセトナ
ート0.3gを実施例1と同様の反応容器に充填し18
0℃で30分間反応させた。反応器内容物を分析した結
果、グリオキサールの転化率87%、ヒドロキシ酢酸イ
ソプロピルの選択率89%であつた。
【0019】実施例5〜17 実施例1と同様のグラスライニングしたミクロオートク
レーブに、40%グリオキサール水溶液7g、メタノー
ル15g及び触媒を充填し、反応温度180℃、反応時
間30分で、種々な触媒の活性を試験した。得られた結
果を表1に示した。
【0020】
【表1】 表1 ━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━ 実施例No. 触 媒 グリオキサール ヒドロキシ酢酸メチル 転化率% 選択率% ━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━ 5 塩化亜鉛 76 89 6 硝酸ガリウム 92 96 7 硝酸タリウム 85 87 8 メタチタン酸 87 90 9 硫酸バナジル 67 70 10 塩化タンタル 80 85 11 酸化ニオブ 51 80 12 塩化クロム 80 86 13 モリブデン酸 67 78 14 硝酸マンガン 78 76 15 塩化鉄 56 90 16 酢酸コバルト 76 89 17 硝酸ニツケル 80 91 ━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
【0021】
【発明の効果】本発明により、グリオキサール、または
グリオキサールのアセタールから一段の反応操作で収率
よく、工業的に実施容易な方法でヒドロキシ酢酸エステ
ルが得られる。ヒドロキシ酢酸エステルは分離精製が容
易なため、該エステルの加水分解で高純度の遊離ヒドロ
キシ酢酸が効率よく取得できる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI B01J 23/14 B01J 23/14 X 23/20 23/20 X 23/28 23/28 X 23/745 27/053 X 27/053 27/10 X 27/10 27/125 X 27/125 27/128 X 27/128 27/132 X 27/132 27/135 X 27/135 27/138 X 27/138 27/25 X 27/25 31/04 X 31/04 C07B 61/00 300 C07B 61/00 300 B01J 23/74 301X (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C07C 67/00 - 67/475 C07C 69/675 - 69/704

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 グリオキサールまたはグリオキサールの
    アセタールをアルコールと反応させてヒドロキシ酢酸エ
    ステルを製造する方法において、触媒として元素の周期
    律表2B、3B、4A、4B、5A、6A、7A 及び
    8A族よりなる群から選ばれる元素の化合物の少なくと
    も1種以上の存在下に反応させることを特徴とするヒド
    ロキシ酢酸エステルの製造法。
  2. 【請求項2】 触媒が、元素の周期律表2B、3B、4
    A、4B、5A、6A、7A 及び8A族よりなる群か
    ら選ばれる金属の化合物の少なくとも1種以上である請
    求項1記載の製造法。
  3. 【請求項3】 触媒が、アルミニウム、ジルコニウム、
    鉄、亜鉛及び錫よりなる群から選ばれる金属の化合物の
    少なくとも1種以上である請求項2記載の製造法。
  4. 【請求項4】 アルコールが、メタノール、エタノール
    またはプロパノールである請求項1、2または3記載の
    製造法。
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Acta Chemica Scandinavica,1973年,Vol.27,No.8,3009−3014

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