JP3581531B2 - シクロプロパン−１，１−ジカルボン酸誘導体の製法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マロン酸誘導体及び１，２−ジクロロ化合物からシクロプロパン−１，１−ジカルボン酸誘導体を製造する方法に関する。
【０００２】
シクロプロパン−１，１−ジカルボン酸誘導体は、薬剤及び植物保護剤の製造のための価値の高い出発物質である（例えばヨーロッパ特許（ＥＰ）第０５１２２１１号、ドイツ特許（ＤＥ）第４１１４７３３号、米国特許（ＵＳ）第５３３４７４７号明細書を参照）。
【０００３】
シクロプロパン−１，１−ジカルボン酸ジエチルエステルは、当初は、縮合剤としてナトリウムエタノラートを用いて、マロン酸ジエチルエステル及び１，２−ジブロモエタンから、Ｗ． Ｈ． Ｐｅｒｋｉｎ （Ｂｅｒ． ｄ．Ｄｔ． Ｃｈｅｍ． Ｇｅｓ．， １７（１８８４）， ５４）による分子間縮合により製造された。収率は、理論量の２７〜２９％であった。Ａ． Ｗ． Ｄｏｘ 及び Ｌ． Ｙｏｄｅｒ （Ｊ．Ａ．Ｃ．Ｓ．， １９２１， ２０９７）は、この収率を理論量の４０％までに高めることができ、このことは、Ｊ． Ｍ． Ｓｔｅｗａｒｔ 及び Ｈ．Ｈ． Ｗｅｓｔｂｅｒｇ （Ｊ． Ｏｒｇ． Ｃｈｅｍ．， ３０（１９６５）． １９５１）により確認された。
【０００４】
この方法の欠点は、低い収率である。主な副生物として、Ｗ． Ａ． Ｂｏｎｅ 及び Ｗ． Ｈ． Ｐｅｒｋｉｎ （Ｊ． Ｃｈｅｍ． Ｓｏｃ．， ６７（１８９５）， １０８）は、分子間競争反応中に生じるブタン−１，１，４，４−テトラカルボン酸テトラエチルエステルを確認した。より安価でかつ工業的量で使用可能な出発物質として、１，２−ジブロモ化合物の代わりに望ましいとされた１，２−ジクロロエタンを使用する場合には、この副生物の収率は、むしろ理論量の５０％までに上昇することがある。
【０００５】
もう一つの欠点は、Ｊ． Ｍ． Ｓｔｅｗａｒｔ 及び Ｗ． Ｈ． Ｗｅｓｔｂｅｒｇ， ｌｏｃ． ｃｉｔ． によると、未反応のマロン酸エステルを蒸留により分離するのが困難であることにある。この著者らは、この問題を解決するために、マロン酸エステルをｎ−ブチルアミンと反応させて相応するｎ−ブチルジアミドにする。
【０００６】
これら記載の欠点は、ナトリウムアルコラートの代わりに縮合剤として炭酸カリウムを使用する場合に（Ｄ． Ａ． Ｗｈｉｔｅ， Ｓｙｎｔｈ． Ｃｏｍｍ， ７／８ （１９７７）， ５５９）、著しく低減される。１，２−ジブロモエタンを使用した場合に、理論量の７３％のシクロプロパン−１，１−ジカルボン酸ジメチルエステルの収率が記載されている。１，２−ジクロロエタンが出発物質として使用される、炭酸カリウムを用いる改良された方法は、ドイツ特許（ＤＥ）第４３２６９１７号明細書中に記載されている。確かにこの方法では、収率は理論量の８５％までであるが、縮合剤として炭酸カリウムを用いる全ての方法の場合と同様に、二酸化炭素が著しい量で生じる。この廃ガスは、環境に重大であり、かつ別個の浄化工程中でそれから除去されなければならない１，２−ジクロロエタンを随伴する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従って、安価な１，２−ジクロロ化合物を使用するが、廃ガスが生じず、かつ更にドイツ特許第４３２６９１７号明細書の方法よりもなおより良好な収率を生じる、マロン酸誘導体及び１，２−ジクロロ化合物からシクロプロパン−１，１−ジカルボン酸誘導体を製造する方法を有することが望ましい。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
従って、マロン酸誘導体、１，２−ジクロロ化合物及び場合により溶剤からの混合物に、徐々にアルコール中のアルコラートの溶液又は懸濁液を添加する場合に、縮合剤としてアルコラートを用いて、マロン酸誘導体及び１，２−ジクロロ化合物からシクロプロパン−１，１−ジカルボン酸誘導体を有利に製造することができることを見出した。
【０００９】
本発明の方法では、理論量の約９０％のシクロプロパン−１，１−ジカルボン酸誘導体の収率が得られる。廃ガス、殊に処理なしには環境中に放出させてはならない廃ガスは発生しない。アルコラートを徐々に添加するにもかかわらず、１ｍ３及び１時間当たり１０ｋｇまでのシクロプロパン−１，１−ジカルボン酸誘導体の空時収率が得られる。競争的な不所望の分子間の塩化水素分離は、十分に抑制される。生成物を簡単に、薬剤及び植物保護剤用の前生成物として使用するのに好適な高い純度で製造することができる。化学量論的量で生じる塩も、再使用可能な形で生じ、廃棄物処理する必要はない。
【００１０】
シクロプロパン−１，１−ジカルボン酸誘導体は、有利に一般式：
【００１１】
【化１】
【００１２】
［式中、基Ｒは、同じ又は異なっていてよく、それぞれ１個で水素若しくは有機基、殊に炭素原子１〜８個を有するアルキル基を表すか、又はそれぞれ２個で炭素原子５〜１２個を有するアルキレン基１個を表してよく、基Ｘ及びＹは、同様に同じ又は異なっていてよく、カルボンエステル（Ｃａｒｂｏｎｅｓｔｅｒ）基、殊に炭素原子２〜５個を有するカルボアルコキシ基、ニトリル基若しくは場合によりＮ置換カルボンアミド（Ｃａｒｂｏｎａｍｉｄ）基を表す］に相当する。Ｎ置換カルボンアミド基の中では、炭素原子１〜４個を有するアルキル基でＮ，Ｎ−ジアルキル置換されたものが有利である。
【００１３】
マロン酸誘導体は、一般式：
【００１４】
【化２】
【００１５】
［式中、Ｘ及びＹは、記載の意味を有する］に相当するのが有利である。好適なマロン酸誘導体ＩＩからは、例えばマロン酸ジメチルエステル、マロン酸ジエチルエステル、マロン酸ジイソブチルエステル、マロン酸ジ−２−エチルヘキシルエステル、マロン酸ジニトリル、シアン酢酸メチルエステル、シアン酢酸エチルエステル、カルボンアミド酢酸エチルエステル、Ｎ，Ｎ−ジエチルカルボンアミド酢酸メチルエステル、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチルマロン酸ジアミドが挙げられる。有利なマロン酸誘導体は、炭素原子１〜４個を有するアルカノールを用いるジエステルである。
【００１６】
好適な１，２−ジクロロ化合物は、一般式：
【００１７】
【化３】
【００１８】
［式中、Ｒは、記載の意味を有する］を有するのが有利である。好適な１，２−ジクロロ化合物ＩＩＩは、例えば１，２−ジクロロエタン、１，２−ジクロロプロパン、１，２−ジクロロブタン、２，３−ジクロロブタン、２，３−ジクロロペンタン、２−メチル−１，２−ジクロロブタン、１，２−ジクロロｎ−オクタン、１，２−ジクロロシクロペンタン、１，２−ジクロロ−シクロヘキサン、１，２−ジクロロシクロドデカン、１，２−ジクロロエチルベンゾール及び１，２−ジクロロイソプロピルベンゾールである。
【００１９】
反応を、不活性溶剤の存在で実施するのが有利である。そのようなものとしては、特にＮ，Ｎ−二置換カルボン酸アミド、例えばＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド及びＮ−メチルピロリドンが適することが実証されている。
【００２０】
特に好適なアルコラートは、アルカリアルコラート、殊にナトリウムアルコラートである。炭素原子１〜４個を有するアルカノールから誘導されるアルカリアルコラートが有利である。ナトリウムメチラート及びナトリウムエチラートが特に有利である。アルコラートを、アルコール中の溶液又は懸濁液として、有利には２０〜４０重量％のアルコラート含有率を有する濃縮された形で、例えばメタノール中の３０重量％ナトリウムメチラート溶液として使用する。アルコラート用の溶剤又は懸濁剤としては、それからアルコラートが誘導されるアルコールを使用するのが有利である。これに従って、炭素原子１〜４個を有するアルカノールが有利である。出発物質ＩＩがマロン酸エステルである場合には、エステル交換を避けるために、そのエステルのアルコールに相当するアルコラート及びアルコールを使用するのが有利である。
【００２１】
出発物質ＩＩ及びＩＩＩ並びにアルコラートを、１：（２．０〜６．０）：（１．６〜２．０）のモル量比で使用するのが有利である。例えば塩化ビニル又は塩化アリルに分子間塩化水素分離することを防ぐために、過剰のアルコラートは避けるべきである。
【００２２】
溶剤を共に使用する場合には、それを、マロンエステルに対して１〜３倍の重量で使用するのが有利である。
【００２３】
本方法は、一般的に８０〜１４０℃、殊に９５〜１２０℃の温度で実施する。最適温度は、使用された出発物質ＩＩ及びＩＩＩ並びにそれらの量比に依存し、所定の場合に、指針となる実験により簡単に調べることができる。アルコールを導き出すために、反応を反応混合物の沸騰温度で実施するべきである。その際、最適な反応温度は、決定的な値（ｂｅｓｔｉｍｍｅｎｄｅ Ｇｒｏｅｓｓｅ）である。従って、反応混合物が最適な反応温度で沸騰するように圧力を調節する。
【００２４】
例えば、出発物質ＩＩ及びＩＩＩ並びに有利には不活性溶剤を加熱可能な反応器中に装入し、反応温度まで加熱することにより、本発明の方法を実施する。次いで、徐々にアルコラートの溶液又は懸濁液を添加する。溶液又は懸濁液からのアルコール並びにアルコラートから遊離するアルコールを、塔を介して、アルコール及び使用１，２−ジクロロ化合物に応じて、これと一緒に蒸気圧の比で又は共沸混合物として留去する。この蒸気を凝縮し、これらの物質が共沸混合物を形成しない場合には、凝縮物を分留によりアルコール及び１，２−ジクロロ化合物に分離する。それらが共沸混合物を形成する場合には、凝縮物を、アルコールの吸収（又は抽出）のための水が装入されている相分離容器に入れる。水は連続的に流入し、水性アルコールを相応する量で取り出すことができるか又は水量は、不連続的運転方法では始めから、全アルコールを吸収するのに充分である。出発物質ＩＩＩとして、１，２−ジクロロエタンを使用し、かつアルコラートとしてメタノール中のナトリウムメタノラートを使用する場合には、約３５重量部のメタノールの吸収のために４０〜７０重量部の水が存在するべきである。このメタノール量は、メタノール３５重量部及び１，２−ジクロロエタン６５重量部から成る共沸混合物１００重量部に相応する。
【００２５】
最適な水量の評価のために、下記の表中で例として、（１，２−ジクロロエタンを有する１００重量部の共沸混合物から）３５重量部のメタノールの吸収の後の水（上）相及び有機（下）相の組成を、吸収する水量に依存して記載する：
【００２６】
【表１】
【００２７】
１，２−ジクロロ化合物及びアルコールが共沸混合物を形成しない場合には、それらを分留による分離の後に問題なく再び使用することができる。それらが共沸混合物を形成する場合には、抽出の際に水と共に生じる、１，２−ジクロロ化合物を含有する下相を、塔の頂部へ送り、このように反応容器中に戻す。しかしながら、その際、少ない量で（上記の表を参照）含有されている水が反応器中まで浸出し、そこで加水分解によりアルコラートを不活性化しないように留意しなければならない。上方の水性相から蒸留によりアルコールを、再使用可能な形で得ることができる。水は、処理が必要であるが、通常の生物的浄化装置中で廃棄処理することができる。
【００２８】
アルコラートの添加は、一般的にマロン酸誘導体ＩＩ及び１，２−ジクロロ化合物ＩＩＩに応じて５〜１０時間を必要とする。更に数時間、例えば約１時間、後反応させ、次いで反応混合物を冷却させるのが有利である。沈殿した塩を、慣用の方法で、例えば圧力を用いる若しくは用いない濾過により又は遠心分離により分離し、有利には溶剤及び／又はそれぞれの１，２−ジクロロ化合物で洗浄する。反応の際に溶剤、例えばジメチルホルムアミドを共使用した場合には、当然ながら、この溶剤で洗浄するのが最良である。
【００２９】
塩を除去された反応混合物及び洗浄液を、蒸留により後処理するのが有利である。差し当たり、過剰の１，２−ジクロロ化合物ＩＩＩ及び場合により溶剤が留出する。それらを、更なるバッチのために使用することができる。未反応のマロン酸誘導体ＩＩを、減圧下に良好に効果的な塔を経て取り出すことができる。最後に、所望のシクロプロパン−１，１−ジカルボン酸誘導体Ｉが留出する。
【００３０】
下記の例により本発明を更に詳述するが、請求項中に記載されている本発明の範囲を制限するものではない。
【００３１】
【実施例】
例１
シクロプロパン−１，１−ジカルボン酸メチルエステル（ＣＤＭＥ）の製造
装置は、撹拌機、温度計、滴下漏斗及び塔を含めた蒸留部分を備えている、反応器としての４リットル多口フラスコ（Ｍｅｈｒｈａｌｓｋｏｌｂｅｎ）から成る。頂部留出物用の装置は相分離容器として構成されており、それから、実質的に１，２−ジクロロエタンから成る下相を再び塔上へ送る。上相から連続的に水性アルコールを取り出し、状態が保持されるように水を補給する。
【００３２】
反応器中に、マロン酸ジメチル（ＤＭＭ）３３０ｇ（２．５モル）、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）５９０ｇ及び１，２−ジクロロエタン（ＤＣＥ）７４２ｇ（７．５モル）を装入し、１１０℃まで加熱する。８時間かけて、メタノール中のナトリウムメチラートの３０重量％溶液９００ｇ（７．５モル）を撹拌されている混合物中に配量する。常圧下にＤＣＥ ６８重量％及びメタノール３２重量％を有する、７０℃で沸騰する共沸混合物を留去する。この凝縮物を、相分離容器中で水性相に通し、その結果、メタノールを抽出する。一部分の水性相を連続的に取り出し、取り出された量を、水の供給により補う。実質的にＤＣＥから成る下相は、塔の頂部に戻る。
【００３３】
全ナトリウムメチラートが添加された場合には、反応混合物を３０分間１１０℃で後反応させ、室温まで冷却させる。沈殿した塩化ナトリウムを濾別し、ジメチルホルムアミド及び１，２−ジクロロエタンで洗浄し、乾燥させる。塩化ナトリウムは、塩素−アルカリ−電気分解に好適である。
【００３４】
濾液及び洗浄液を良好に効果的な塔を経て蒸留する。差し当たり、常圧でＤＣＥが留出する。次いで、ＤＭＦ及び未反応のＤＭＭを真空中で留去し、最終的に８２℃／１６ミリバールでＣＤＭＥ ３１３．４ｇが留出する。その純度は、ＧＣ分析によると９９．５％である。収率は、使用ＤＭＭに対して理論量の７８％である。中間流（Ｚｗｉｓｃｈｅｎｌａｕｆ）中には、未反応のＤＭＭ ３０．７ｇが含有されてており、これを新規のバッチで再び使用することができる。収率は、未反応のＤＭＭに対して理論量の８７％である。
【００３５】
例２及び３
シクロプロパン−１，１−ジカルボン酸メチルエステルの製造（ＣＤＭＥ）
例１と同様にして行うが、ＤＣＥの量は高めるか又は少なくする。両方の場合に常圧下に作業したので、反応温度も変化した。結果は、下記の表から判明する。
【００３６】
【表２】
【００３７】
例４
シクロプロパン−１，１−ジカルボン酸エチルエステル（ＣＤＥＥ）の製造
例１中に記載されている装置を使用する。マロン酸ジエチル（ＤＥＭ）４００．５ｇ（２．５モル）、ＤＭＦ ５９０ｇ及びＤＣＥ ７４３ｇ（７．５モル）を装入し、この混合物を１１５℃まで加熱し、撹拌下に７時間かけて、エタノール中のナトリウムエタノラートの２１重量％溶液１６２０ｇ（５．０モル）を配量添加する。常圧下に約７５℃で、エタノール約３７重量％及びＤＣＥ約６３重量％を有する共沸混合物を留去し、これを凝縮し、頂部装置中で水性エタノール溶液に通し、それによりエタノールを抽出する。主にＤＣＥから成る下相を、塔の頂部へ戻す。水性相から、一部分を連続的に取り出し、新しい水により補う。この水性相からエタノールを留去し、水不含にし、次のバッチに使用する。
【００３８】
反応混合物を３０分間１１５℃で後反応させ、次いで室温まで冷却させる。沈殿した塩を濾別し、ＤＭＦ及びＤＣＥで洗浄し、乾燥させる。塩素−アルカリ−電気分解に好適である塩化ナトリウム２３０ｇ（理論量の９７．９％）が得られる。
【００３９】
濾液及び洗浄液から、差し当たり常圧下にＤＣＥを留去する。次いで、中間流として真空中でＤＭＦ及び未反応のＤＥＭが留出する。最後に、９６℃／１６ミリバールで目的生成物ＣＤＥＥ ３１８ｇが留出する。純度はＧＣ分析によると９９．４％であり、収率は理論量の６８．１％に相当する。中間流中に含有されているＤＥＭを考慮に入れると、収率は理論量の８５．８％である。
【００４０】
例５
２−メチル−シクロプロパン−１，１−ジカルボン酸ジメチルエステル（ＭＣＤＭ）の製造
反応を、例１中に記載の装置中で実施する。ＤＭＭ ２６４．２ｇ（２．０モル）、ＤＭＦ ５９０ｇ及び１，２−ジクロロプロパン６７７．４ｇ（６．０モル）を装入し、この混合物を１１４℃まで加熱し、撹拌下に６時間かけて、メタノール中のナトリウムメタノラートの３０重量％溶液７２０ｇ（４．０モル）を配量添加する。５５．５℃で、メタノール及び１，２−ジクロロプロパンからの共沸混合物を留去する。相分離容器として使用される頂部装置中に、メタノールの抽出のために連続的に水を導入し、相応する量の水性−アルコール性相を取り出す。
【００４１】
沈殿した塩を記載のように後処理し、ＤＭＦで洗浄し、乾燥の後に、理論量の９８．４％に相当する塩化ナトリウム２３０ｇが得られる。濾液及び洗浄液を、塔を経て水の噴流−真空中で蒸留する。主留分として、８８℃／１４ミリバールでＭＣＤＭ １０６ｇが得られる。純度は、ＧＣ分析によると９８．４％であり、収率は、使用ＤＭＭに対して理論量の３０．４％である。中間流として再び得られたＤＭＭ ４６ｇを考慮に入れると収率は、理論量の３６．８％である。
【発明の属する技術分野】
本発明は、マロン酸誘導体及び１，２−ジクロロ化合物からシクロプロパン−１，１−ジカルボン酸誘導体を製造する方法に関する。
【０００２】
シクロプロパン−１，１−ジカルボン酸誘導体は、薬剤及び植物保護剤の製造のための価値の高い出発物質である（例えばヨーロッパ特許（ＥＰ）第０５１２２１１号、ドイツ特許（ＤＥ）第４１１４７３３号、米国特許（ＵＳ）第５３３４７４７号明細書を参照）。
【０００３】
シクロプロパン−１，１−ジカルボン酸ジエチルエステルは、当初は、縮合剤としてナトリウムエタノラートを用いて、マロン酸ジエチルエステル及び１，２−ジブロモエタンから、Ｗ． Ｈ． Ｐｅｒｋｉｎ （Ｂｅｒ． ｄ．Ｄｔ． Ｃｈｅｍ． Ｇｅｓ．， １７（１８８４）， ５４）による分子間縮合により製造された。収率は、理論量の２７〜２９％であった。Ａ． Ｗ． Ｄｏｘ 及び Ｌ． Ｙｏｄｅｒ （Ｊ．Ａ．Ｃ．Ｓ．， １９２１， ２０９７）は、この収率を理論量の４０％までに高めることができ、このことは、Ｊ． Ｍ． Ｓｔｅｗａｒｔ 及び Ｈ．Ｈ． Ｗｅｓｔｂｅｒｇ （Ｊ． Ｏｒｇ． Ｃｈｅｍ．， ３０（１９６５）． １９５１）により確認された。
【０００４】
この方法の欠点は、低い収率である。主な副生物として、Ｗ． Ａ． Ｂｏｎｅ 及び Ｗ． Ｈ． Ｐｅｒｋｉｎ （Ｊ． Ｃｈｅｍ． Ｓｏｃ．， ６７（１８９５）， １０８）は、分子間競争反応中に生じるブタン−１，１，４，４−テトラカルボン酸テトラエチルエステルを確認した。より安価でかつ工業的量で使用可能な出発物質として、１，２−ジブロモ化合物の代わりに望ましいとされた１，２−ジクロロエタンを使用する場合には、この副生物の収率は、むしろ理論量の５０％までに上昇することがある。
【０００５】
もう一つの欠点は、Ｊ． Ｍ． Ｓｔｅｗａｒｔ 及び Ｗ． Ｈ． Ｗｅｓｔｂｅｒｇ， ｌｏｃ． ｃｉｔ． によると、未反応のマロン酸エステルを蒸留により分離するのが困難であることにある。この著者らは、この問題を解決するために、マロン酸エステルをｎ−ブチルアミンと反応させて相応するｎ−ブチルジアミドにする。
【０００６】
これら記載の欠点は、ナトリウムアルコラートの代わりに縮合剤として炭酸カリウムを使用する場合に（Ｄ． Ａ． Ｗｈｉｔｅ， Ｓｙｎｔｈ． Ｃｏｍｍ， ７／８ （１９７７）， ５５９）、著しく低減される。１，２−ジブロモエタンを使用した場合に、理論量の７３％のシクロプロパン−１，１−ジカルボン酸ジメチルエステルの収率が記載されている。１，２−ジクロロエタンが出発物質として使用される、炭酸カリウムを用いる改良された方法は、ドイツ特許（ＤＥ）第４３２６９１７号明細書中に記載されている。確かにこの方法では、収率は理論量の８５％までであるが、縮合剤として炭酸カリウムを用いる全ての方法の場合と同様に、二酸化炭素が著しい量で生じる。この廃ガスは、環境に重大であり、かつ別個の浄化工程中でそれから除去されなければならない１，２−ジクロロエタンを随伴する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従って、安価な１，２−ジクロロ化合物を使用するが、廃ガスが生じず、かつ更にドイツ特許第４３２６９１７号明細書の方法よりもなおより良好な収率を生じる、マロン酸誘導体及び１，２−ジクロロ化合物からシクロプロパン−１，１−ジカルボン酸誘導体を製造する方法を有することが望ましい。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
従って、マロン酸誘導体、１，２−ジクロロ化合物及び場合により溶剤からの混合物に、徐々にアルコール中のアルコラートの溶液又は懸濁液を添加する場合に、縮合剤としてアルコラートを用いて、マロン酸誘導体及び１，２−ジクロロ化合物からシクロプロパン−１，１−ジカルボン酸誘導体を有利に製造することができることを見出した。
【０００９】
本発明の方法では、理論量の約９０％のシクロプロパン−１，１−ジカルボン酸誘導体の収率が得られる。廃ガス、殊に処理なしには環境中に放出させてはならない廃ガスは発生しない。アルコラートを徐々に添加するにもかかわらず、１ｍ３及び１時間当たり１０ｋｇまでのシクロプロパン−１，１−ジカルボン酸誘導体の空時収率が得られる。競争的な不所望の分子間の塩化水素分離は、十分に抑制される。生成物を簡単に、薬剤及び植物保護剤用の前生成物として使用するのに好適な高い純度で製造することができる。化学量論的量で生じる塩も、再使用可能な形で生じ、廃棄物処理する必要はない。
【００１０】
シクロプロパン−１，１−ジカルボン酸誘導体は、有利に一般式：
【００１１】
【化１】
［式中、基Ｒは、同じ又は異なっていてよく、それぞれ１個で水素若しくは有機基、殊に炭素原子１〜８個を有するアルキル基を表すか、又はそれぞれ２個で炭素原子５〜１２個を有するアルキレン基１個を表してよく、基Ｘ及びＹは、同様に同じ又は異なっていてよく、カルボンエステル（Ｃａｒｂｏｎｅｓｔｅｒ）基、殊に炭素原子２〜５個を有するカルボアルコキシ基、ニトリル基若しくは場合によりＮ置換カルボンアミド（Ｃａｒｂｏｎａｍｉｄ）基を表す］に相当する。Ｎ置換カルボンアミド基の中では、炭素原子１〜４個を有するアルキル基でＮ，Ｎ−ジアルキル置換されたものが有利である。
【００１３】
マロン酸誘導体は、一般式：
【００１４】
【化２】
［式中、Ｘ及びＹは、記載の意味を有する］に相当するのが有利である。好適なマロン酸誘導体ＩＩからは、例えばマロン酸ジメチルエステル、マロン酸ジエチルエステル、マロン酸ジイソブチルエステル、マロン酸ジ−２−エチルヘキシルエステル、マロン酸ジニトリル、シアン酢酸メチルエステル、シアン酢酸エチルエステル、カルボンアミド酢酸エチルエステル、Ｎ，Ｎ−ジエチルカルボンアミド酢酸メチルエステル、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチルマロン酸ジアミドが挙げられる。有利なマロン酸誘導体は、炭素原子１〜４個を有するアルカノールを用いるジエステルである。
【００１６】
好適な１，２−ジクロロ化合物は、一般式：
【００１７】
【化３】
［式中、Ｒは、記載の意味を有する］を有するのが有利である。好適な１，２−ジクロロ化合物ＩＩＩは、例えば１，２−ジクロロエタン、１，２−ジクロロプロパン、１，２−ジクロロブタン、２，３−ジクロロブタン、２，３−ジクロロペンタン、２−メチル−１，２−ジクロロブタン、１，２−ジクロロｎ−オクタン、１，２−ジクロロシクロペンタン、１，２−ジクロロ−シクロヘキサン、１，２−ジクロロシクロドデカン、１，２−ジクロロエチルベンゾール及び１，２−ジクロロイソプロピルベンゾールである。
【００１９】
反応を、不活性溶剤の存在で実施するのが有利である。そのようなものとしては、特にＮ，Ｎ−二置換カルボン酸アミド、例えばＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド及びＮ−メチルピロリドンが適することが実証されている。
【００２０】
特に好適なアルコラートは、アルカリアルコラート、殊にナトリウムアルコラートである。炭素原子１〜４個を有するアルカノールから誘導されるアルカリアルコラートが有利である。ナトリウムメチラート及びナトリウムエチラートが特に有利である。アルコラートを、アルコール中の溶液又は懸濁液として、有利には２０〜４０重量％のアルコラート含有率を有する濃縮された形で、例えばメタノール中の３０重量％ナトリウムメチラート溶液として使用する。アルコラート用の溶剤又は懸濁剤としては、それからアルコラートが誘導されるアルコールを使用するのが有利である。これに従って、炭素原子１〜４個を有するアルカノールが有利である。出発物質ＩＩがマロン酸エステルである場合には、エステル交換を避けるために、そのエステルのアルコールに相当するアルコラート及びアルコールを使用するのが有利である。
【００２１】
出発物質ＩＩ及びＩＩＩ並びにアルコラートを、１：（２．０〜６．０）：（１．６〜２．０）のモル量比で使用するのが有利である。例えば塩化ビニル又は塩化アリルに分子間塩化水素分離することを防ぐために、過剰のアルコラートは避けるべきである。
【００２２】
溶剤を共に使用する場合には、それを、マロンエステルに対して１〜３倍の重量で使用するのが有利である。
【００２３】
本方法は、一般的に８０〜１４０℃、殊に９５〜１２０℃の温度で実施する。最適温度は、使用された出発物質ＩＩ及びＩＩＩ並びにそれらの量比に依存し、所定の場合に、指針となる実験により簡単に調べることができる。アルコールを導き出すために、反応を反応混合物の沸騰温度で実施するべきである。その際、最適な反応温度は、決定的な値（ｂｅｓｔｉｍｍｅｎｄｅ Ｇｒｏｅｓｓｅ）である。従って、反応混合物が最適な反応温度で沸騰するように圧力を調節する。
【００２４】
例えば、出発物質ＩＩ及びＩＩＩ並びに有利には不活性溶剤を加熱可能な反応器中に装入し、反応温度まで加熱することにより、本発明の方法を実施する。次いで、徐々にアルコラートの溶液又は懸濁液を添加する。溶液又は懸濁液からのアルコール並びにアルコラートから遊離するアルコールを、塔を介して、アルコール及び使用１，２−ジクロロ化合物に応じて、これと一緒に蒸気圧の比で又は共沸混合物として留去する。この蒸気を凝縮し、これらの物質が共沸混合物を形成しない場合には、凝縮物を分留によりアルコール及び１，２−ジクロロ化合物に分離する。それらが共沸混合物を形成する場合には、凝縮物を、アルコールの吸収（又は抽出）のための水が装入されている相分離容器に入れる。水は連続的に流入し、水性アルコールを相応する量で取り出すことができるか又は水量は、不連続的運転方法では始めから、全アルコールを吸収するのに充分である。出発物質ＩＩＩとして、１，２−ジクロロエタンを使用し、かつアルコラートとしてメタノール中のナトリウムメタノラートを使用する場合には、約３５重量部のメタノールの吸収のために４０〜７０重量部の水が存在するべきである。このメタノール量は、メタノール３５重量部及び１，２−ジクロロエタン６５重量部から成る共沸混合物１００重量部に相応する。
【００２５】
最適な水量の評価のために、下記の表中で例として、（１，２−ジクロロエタンを有する１００重量部の共沸混合物から）３５重量部のメタノールの吸収の後の水（上）相及び有機（下）相の組成を、吸収する水量に依存して記載する：
【００２６】
【表１】
１，２−ジクロロ化合物及びアルコールが共沸混合物を形成しない場合には、それらを分留による分離の後に問題なく再び使用することができる。それらが共沸混合物を形成する場合には、抽出の際に水と共に生じる、１，２−ジクロロ化合物を含有する下相を、塔の頂部へ送り、このように反応容器中に戻す。しかしながら、その際、少ない量で（上記の表を参照）含有されている水が反応器中まで浸出し、そこで加水分解によりアルコラートを不活性化しないように留意しなければならない。上方の水性相から蒸留によりアルコールを、再使用可能な形で得ることができる。水は、処理が必要であるが、通常の生物的浄化装置中で廃棄処理することができる。
【００２８】
アルコラートの添加は、一般的にマロン酸誘導体ＩＩ及び１，２−ジクロロ化合物ＩＩＩに応じて５〜１０時間を必要とする。更に数時間、例えば約１時間、後反応させ、次いで反応混合物を冷却させるのが有利である。沈殿した塩を、慣用の方法で、例えば圧力を用いる若しくは用いない濾過により又は遠心分離により分離し、有利には溶剤及び／又はそれぞれの１，２−ジクロロ化合物で洗浄する。反応の際に溶剤、例えばジメチルホルムアミドを共使用した場合には、当然ながら、この溶剤で洗浄するのが最良である。
【００２９】
塩を除去された反応混合物及び洗浄液を、蒸留により後処理するのが有利である。差し当たり、過剰の１，２−ジクロロ化合物ＩＩＩ及び場合により溶剤が留出する。それらを、更なるバッチのために使用することができる。未反応のマロン酸誘導体ＩＩを、減圧下に良好に効果的な塔を経て取り出すことができる。最後に、所望のシクロプロパン−１，１−ジカルボン酸誘導体Ｉが留出する。
【００３０】
下記の例により本発明を更に詳述するが、請求項中に記載されている本発明の範囲を制限するものではない。
【００３１】
【実施例】
例１
シクロプロパン−１，１−ジカルボン酸メチルエステル（ＣＤＭＥ）の製造
装置は、撹拌機、温度計、滴下漏斗及び塔を含めた蒸留部分を備えている、反応器としての４リットル多口フラスコ（Ｍｅｈｒｈａｌｓｋｏｌｂｅｎ）から成る。頂部留出物用の装置は相分離容器として構成されており、それから、実質的に１，２−ジクロロエタンから成る下相を再び塔上へ送る。上相から連続的に水性アルコールを取り出し、状態が保持されるように水を補給する。
【００３２】
反応器中に、マロン酸ジメチル（ＤＭＭ）３３０ｇ（２．５モル）、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）５９０ｇ及び１，２−ジクロロエタン（ＤＣＥ）７４２ｇ（７．５モル）を装入し、１１０℃まで加熱する。８時間かけて、メタノール中のナトリウムメチラートの３０重量％溶液９００ｇ（７．５モル）を撹拌されている混合物中に配量する。常圧下にＤＣＥ ６８重量％及びメタノール３２重量％を有する、７０℃で沸騰する共沸混合物を留去する。この凝縮物を、相分離容器中で水性相に通し、その結果、メタノールを抽出する。一部分の水性相を連続的に取り出し、取り出された量を、水の供給により補う。実質的にＤＣＥから成る下相は、塔の頂部に戻る。
【００３３】
全ナトリウムメチラートが添加された場合には、反応混合物を３０分間１１０℃で後反応させ、室温まで冷却させる。沈殿した塩化ナトリウムを濾別し、ジメチルホルムアミド及び１，２−ジクロロエタンで洗浄し、乾燥させる。塩化ナトリウムは、塩素−アルカリ−電気分解に好適である。
【００３４】
濾液及び洗浄液を良好に効果的な塔を経て蒸留する。差し当たり、常圧でＤＣＥが留出する。次いで、ＤＭＦ及び未反応のＤＭＭを真空中で留去し、最終的に８２℃／１６ミリバールでＣＤＭＥ ３１３．４ｇが留出する。その純度は、ＧＣ分析によると９９．５％である。収率は、使用ＤＭＭに対して理論量の７８％である。中間流（Ｚｗｉｓｃｈｅｎｌａｕｆ）中には、未反応のＤＭＭ ３０．７ｇが含有されてており、これを新規のバッチで再び使用することができる。収率は、未反応のＤＭＭに対して理論量の８７％である。
【００３５】
例２及び３
シクロプロパン−１，１−ジカルボン酸メチルエステルの製造（ＣＤＭＥ）
例１と同様にして行うが、ＤＣＥの量は高めるか又は少なくする。両方の場合に常圧下に作業したので、反応温度も変化した。結果は、下記の表から判明する。
【００３６】
【表２】
例４
シクロプロパン−１，１−ジカルボン酸エチルエステル（ＣＤＥＥ）の製造
例１中に記載されている装置を使用する。マロン酸ジエチル（ＤＥＭ）４００．５ｇ（２．５モル）、ＤＭＦ ５９０ｇ及びＤＣＥ ７４３ｇ（７．５モル）を装入し、この混合物を１１５℃まで加熱し、撹拌下に７時間かけて、エタノール中のナトリウムエタノラートの２１重量％溶液１６２０ｇ（５．０モル）を配量添加する。常圧下に約７５℃で、エタノール約３７重量％及びＤＣＥ約６３重量％を有する共沸混合物を留去し、これを凝縮し、頂部装置中で水性エタノール溶液に通し、それによりエタノールを抽出する。主にＤＣＥから成る下相を、塔の頂部へ戻す。水性相から、一部分を連続的に取り出し、新しい水により補う。この水性相からエタノールを留去し、水不含にし、次のバッチに使用する。
【００３８】
反応混合物を３０分間１１５℃で後反応させ、次いで室温まで冷却させる。沈殿した塩を濾別し、ＤＭＦ及びＤＣＥで洗浄し、乾燥させる。塩素−アルカリ−電気分解に好適である塩化ナトリウム２３０ｇ（理論量の９７．９％）が得られる。
【００３９】
濾液及び洗浄液から、差し当たり常圧下にＤＣＥを留去する。次いで、中間流として真空中でＤＭＦ及び未反応のＤＥＭが留出する。最後に、９６℃／１６ミリバールで目的生成物ＣＤＥＥ ３１８ｇが留出する。純度はＧＣ分析によると９９．４％であり、収率は理論量の６８．１％に相当する。中間流中に含有されているＤＥＭを考慮に入れると、収率は理論量の８５．８％である。
【００４０】
例５
２−メチル−シクロプロパン−１，１−ジカルボン酸ジメチルエステル（ＭＣＤＭ）の製造
反応を、例１中に記載の装置中で実施する。ＤＭＭ ２６４．２ｇ（２．０モル）、ＤＭＦ ５９０ｇ及び１，２−ジクロロプロパン６７７．４ｇ（６．０モル）を装入し、この混合物を１１４℃まで加熱し、撹拌下に６時間かけて、メタノール中のナトリウムメタノラートの３０重量％溶液７２０ｇ（４．０モル）を配量添加する。５５．５℃で、メタノール及び１，２−ジクロロプロパンからの共沸混合物を留去する。相分離容器として使用される頂部装置中に、メタノールの抽出のために連続的に水を導入し、相応する量の水性−アルコール性相を取り出す。
【００４１】
沈殿した塩を記載のように後処理し、ＤＭＦで洗浄し、乾燥の後に、理論量の９８．４％に相当する塩化ナトリウム２３０ｇが得られる。濾液及び洗浄液を、塔を経て水の噴流−真空中で蒸留する。主留分として、８８℃／１４ミリバールでＭＣＤＭ １０６ｇが得られる。純度は、ＧＣ分析によると９８．４％であり、収率は、使用ＤＭＭに対して理論量の３０．４％である。中間流として再び得られたＤＭＭ ４６ｇを考慮に入れると収率は、理論量の３６．８％である。
Claims (7)
- 縮合剤としてアルコラートを用いてマロン酸誘導体及び１，２−ジハロゲン化合物からシクロプロパン−１，１−ジカルボン酸誘導体を製造する方法において、マロン酸誘導体及び１，２−ジクロロ化合物及び場合により不活性溶剤からの混合物に、徐々にアルコール中のアルコラートの溶液又は懸濁液を添加することを特徴とする、シクロプロパン−１，１−ジカルボン酸誘導体の製法。
- マロン酸誘導体、１，２−ジクロロ化合物及びアルコラートをモル比１：（２．０〜６．０）：（１．６〜２．０）で使用する、請求項１に記載の方法。
- アルコラートは、アルカリアルコラートであり、かつそのアルカリアルコラートが誘導されるアルコール中の２０〜４０重量％溶液又は懸濁液として使用する、請求項１又は２に記載の方法。
- 反応温度は８０〜１４０℃である、請求項１から３のいずれかに記載の方法。
- 反応の間に、反応混合物から１，２−ジクロロ化合物及びアルコールを留去する、請求項１から４のいずれかに記載の方法。
- １，２−ジクロロ化合物及びアルコールからの混合物から、両方の物質が共沸混合物を形成する場合には、アルコールを水で抽出し、１，２−ジクロロ化合物を蒸留塔の頂部へ送り、アルコール水溶液から蒸留によりアルコールを再使用可能な形で得る、請求項５に記載の方法。
- １，２−ジクロロ化合物及びアルコールからの混合物から、両方の物質が共沸混合物を形成しない場合には、分留により両方の物質を再使用可能な形で得る、請求項５に記載の方法。
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