JP3665655B2 - シクロプロパン−1,1−ジカルボン酸ジアルキルエステルの製法及び新規ジカルボン酸ジアルキルエステル - Google Patents
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Description
【産業上の利用分野】
本発明は、次の反応式:
【0002】
【化2】
【0003】
[R=アルキルC1〜C4、
R′、R″=同一であるか異り、H、CH3、C2H5又はCl、
X=Cl、Br、I]により、ジメチルホルムアミドもしくはジメチルアセトアミド中で、マロン酸ジアルキル、1,2−ジハロゲン化合物、炭酸カリウムから、シクロプロパン−1,1−ジカルボン酸エステルを製造する方法に関し、これは、 a) 1,2−ジクロル化合物を使用し、
b) 85%以上が0.1mm未満、70%以上が0.05mm未満の粒子配分を有する炭酸カリウムを使用し、
c) 反応中に反応水を共沸的に溜去し、
d) 反応温度を、90〜160℃にし、かつ、
e) マロン酸ジアルキル:1,2−ジクロル化合物:炭酸カリウムのモル比=1:(2.5〜3.5):(1.0〜1.4)を選択することを特徴とする。
特に、イソプロパノール及びn−ブタノールを有するシクロプロパン−1,1−ジカルボン酸エステル、並びに、1,1−ジカルボメトキシ−2−メチルシクロプロパンは新規である。
【0004】
【従来の技術】
K2CO3/ジメチルホルムアミド中で、1,2−ジブロムエタンを用いる、マロン酸ジメチルのシクロアルキル化は、D.A.White(Synthetic Communications 7/8(1977)559)に記載されている。DMF 1.2 l中に、マロン酸ジメチル1モルに対し、ジブロムエタン4モル、炭酸カリウム2.4モルを添加し、22時間反応させるが、その際、シクロプロパン−1,1−ジカルボン酸ジメチルエステル(CDM)は、収率73%で得られる。これは、工業的規模に転用するには妨げとなる、劣悪な空時収率のデータである。臭化化合物を、特に1,2−ジクロルエタンと交換する、もう一つの目的があるはずである。だが、二塩化物は、ほとんど活性を示さない。比較例は、1,2−ジクロルエタンからは、CDMは理論量の55%で生じるが、1,2−ジブロムエタンからは、理論量の96.5%で生じることを示している。電気分解による塩化カリウムの廃棄処理(Entsorgung)は、簡単であるが、臭化カリウムのそれは簡単ではない。従って、二塩化物を使用する試みが、なされないわけではなかった。例えば、J.Heiszman他(Synthesis Communications 1987、738頁)は、溶剤としてベンゾール、並びに相転移−触媒を使用し、80℃で20時間かかって、シクロプロパン−1,1−ジカルボン酸−ジエチルエステル(CDE)を得ている。溶剤、例えばベンゾールは、もはや導入されない。相転移−触媒は後処理が難しく、かつ、分解の際にアミンを形成する。
【0005】
【発明の構成】
ところで、以下のことが発見された:
a) 理論量の80〜85%の収率でのシクロプロパン−1,1−ジカルボン酸エステルの製造のために、記載の条件下において、1,2−ジクロルエタンが使用可能であり、
b) 微細に粉砕された、又は粉末として存在する炭酸カリウムは、変換率及び収率に、多大な効果を有する。炭酸カリウムは、直径0.1mm未満の粒子フラクション85%以上、及び、直径0.05mm未満の粒子フラクション70%以上から成っているべきである。D.A.Whiteは、市販の炭酸カリウム及び1,2−ジブロムエタンを用いて、CDMを73%得たが、本発明では次の比較例において、微細に粉砕された炭酸カリウムを用いて、96%を得る。
【0006】
c) 反応促進のために、反応の際に生じる水を、共沸的に溜去する。共留剤は、1,2−ジクロル化合物そのものが有利である。凝縮の後に、水相が上部に、及び、反応中に再び導入される有機相が下部に形成される。他の共留剤、例えば、C−原子を8個まで有する脂肪族炭化水素も使用することができる。
【0007】
d) 反応の更なる促進は、90〜160℃、有利には110〜130℃の反応温度により、達成される。CDM及びCDEの形成のための反応時間は、5〜6時間に減少する。
【0008】
e) 空時収率の改善のために、溶剤であるジメチルホルムアミドもしくはジメチルアセトアミドの量を減少させる。マロン酸エステル1モル当たり、溶剤200〜300mlのみを使用するのが有利である。この場合、相転移触媒は、余計である。炭酸カリウム及び、1,2−ジクロル化合物の量を減少させる。マロン酸エステル:1,2−ジハロゲン化合物:K2CO3のモル比は、1:(2.5〜3.0):(1.0〜1.4)であるのが有利である。
【0009】
全ての反応成分を一緒に予め導入し、かつ加熱することができる。マロン酸エステルを、反応時間内に渉り、配量導入することもできる。
【0010】
冷却器上で、CO2−排ガスを導出する。生じた塩化ビニルの痕跡量を、冷却トラップにより、凝結させることができる。
【0011】
1,2−ジクロル化合物の使用は、1,2−ジクロルエタンに限られない。いわゆるジクロルアルカンも使用可能である。
【0012】
塩(KCl/K2CO3)の分離を実施例中に記載した2種の方法で実施することができる。
【0013】
後処理により、フラッシュ蒸留物と濾液とを蒸留的に分離する。ジクロル化合物及び溶剤は再び使用される。
【0014】
シクロプロパン−1,1−ジカルボン酸エステルから、最も良好にメチルエステルを製造することができる故に、エステル交換触媒、例えばチタン酸ブチルを用いるC−原子3個以上を有するアルコールでのメチルエステルのエステル交換により、高い収率で、3より多いC−原子を有するアルコールとのエステルを製造することができる。本方法による直接的な製造も可能である。
【0015】
シクロプロパン−化合物は、医薬工業のための、かつ、殺虫剤の製造のための重要な中間体である。
【0016】
【実施例】
比較例
シクロプロパン−1,1−ジカルボン酸ジメチルエステル(CDM)(D.A.White、上記引用文献中)
a) 撹拌機を備えたガラス・フラスコに、順次に、ジメチルホルムアミド500ml、マロン酸ジメチル66g(0.5モル)、1,2−ジブロムエタン376g(0.2モル)、及び微細に粉砕されたK2CO3(★)166g(1.2モル)を導入する。室温で22時間、引続き100℃で2時間、撹拌する。KCl/K2CO3−混合物を濾別し、DMFで洗浄し、かつ乾燥させた=塩234g。塩乾燥により得られた蒸留物を、濾液に添加する。引き続き、粗製バッチを、塔で、真空中で、蒸留する。ジブロムエタン及びDMFの徐去の後に、CDMは85℃/18ミリバールで、水のように清澄な液体として、蒸出する。
【0017】
収量: 77.0g(理論量の96.5%)
純度: 99%
商業的粒度を有するK2CO3を使用する場合は、明らかに僅かな収率を得る。
【0018】
b) 1,2−ジクロルエタンを用いるが、他は全く同様の反応条件で実施されたバッチは、理論量の55%のCDMの収率のみを生じた。
【0019】
(★)[粒度:0.1mm未満88%、及び0.05mm未満72%]
例 1
シクロプロパン−1,1−ジカルボン酸ジメチルエステル(CDM)
多頸ガラスフラスコ、撹拌機、温度計、蒸留物−相分離器(Phasenscheider)を有する塔部、廃ガス管から成る装置に、マロン酸ジメチル528g(4.0モル)、1,2−ジクロルエタンEDC1308g(13.2モル、このうち100mlは相分離器内)、ジメチルホルムアミド1000ml及び微細に粉砕された炭酸カリウム(★)664g(4.8モル)を導入する。撹拌下で、110〜115℃まで加熱する;EDC/H2O−共沸物が蒸出し、これは相容器(Phasengefaes)内で、上方の水層と、下方の再び導入されるEDC−層とに分離される。CO2が排ガス管から漏出する。温度を120℃まで高め、6時間後に反応が終了した。塩を次の2つの方法で分離する:
a) 全ての高沸点物質及び塩から蒸留分離(最終的には、真空下で)し、かつ蒸留物を塔で蒸留的に分離する。
【0020】
b) 塩を濾別し、ジクロエタン又はメタノールで洗浄し、かつ乾燥させる。
【0021】
次回の導入用に再び使用されるEDC及びDMFの徐去の後に、CDMを85℃/18ミリバールで蒸留する。
【0022】
収量:525g(理論量の83%)
GC−純度:>99%
例 2
シクロプロパン−1,1−ジカルボン酸−ジエチルエステル(CDE)
例1に記載したものと同様の装置に、順次にDMF 1000ml、1,2−ジクロルエタン1308g(13.2モル)、微細に粉砕されている炭酸カリウム(★)664g(4.8モル)を導入する。これを、良好な撹拌下で、115℃まで加熱し、その際、CO2−分離及び水の分離が始まる。3時間で、さらにマロン酸ジエチル320g(2.0モル)を滴下漏斗から配量導入する。水がもはや分離しなくなる6時間の後に、反応は終了した。
【0023】
引続きEDCを、かつ、真空下でDMFをも溜去する。次いで、塔を使用せずに、CDEを良好な真空下で、殊に塩−及び高沸点物−残留物から蒸留分離し、かつ引続き塔で精留する。沸点=97℃/15ミリバール。
【0024】
収量:630g(理論量の83.8%)
GC−純度: 99%
例 3
1,1−ジカルボメトキシ−2−メチルシクロプロパン
例1に記載した装置にマロン酸ジメチル132.1g(1.0モル)、微細に粉砕された炭酸カリウム(★)166g(1.2モル)、1,2−ジクロルプロパン339g(3.0モル)及び、DMF 250mlを、導入する。これを、激しい撹拌下で、118℃まで加熱し、かつ、15時間かけて125℃まで上昇させる。CO2−発生下で、反応水を共沸物として、留去し、相分離器内で、ジクロルプロパンから分離し、かつ次いで流出させる。塩及び高沸点物から、フラッシュ蒸留により蒸留分離した、塔上の蒸留物を、1,2−ジクロルプロパン、DMF及び1,1−ジカルボメトキシ−2−メチルシクロプロパンに、分離する。生成物を78℃/14ミリバールで蒸留し、かつ、H−NMRを用いて、所望化合物であることを同定する。
【0025】
収量:79.8g(理論量の45%)
GC−純度:97.1%
例 4
1,1−ジカルボエトキシ−2−メチルシクロプロパン
マロン酸ジエチルを用いて、例3と同様にして、1,1−ジカルボエトキシ−2−メチルシクロプロパンを製造した。化合物を101℃/14ミリバールで沸騰させ、かつ、同様にH−NMRにより同定した。
【0026】
収量:85.1g(理論量の42%)
GC−純度:98.8%
例5及び6
シクロプロパン−1,1−ジカルボン酸−ジメチルエステル(CDM)の、−ジイソプロピルエステル(CDiP)もしくは、−ジ−n−ブチルエステル(CDnB)へのエステル交換。
【0027】
撹拌機、温度計、蒸留部を含む90cm長さの塔を備えた、1 l−多頸フラスコに、CDM316.2g(2.0モル)、チタン酸ブチル4g及び、イソプロパノール(481g)もしくはn−ブタノール(593g)8.0モルを導入する。還流下で塔頂部で、メタノールの沸騰温度(65℃)になるまで、沸騰加熱し、次いで、良好な還流を用いて、全メタノールを留去する。メタノール留去は、CDiPの際には約7時間後に、CDnBの際には既に3時間の後に終了した。次いで、水流ポンプによる真空下で、まず、過剰アルコールを、次いで、オイルポンプによる真空下で目的生成物を留出させた。
【0028】
【表1】
【0029】
これらの化合物を、質量−スペクトル及び1−H−、並びに、13−C−NMR−スペクトルにより、同定した。
Claims (1)
- 次の反応式:
R′、R″=同一であるか、異り、H、CH3、C2H5又はCl
X=Cl、Br、I]により、マロン酸ジアルキル、1,2−ジハロゲン化合物、炭酸カリウムから、溶剤としてジメチルホルムアミド又はジメチルアセトアミドを用いて、シクロプロパン−1,1−ジカルボン酸ジアルキルエステルを製造する場合に、
a) 1,2−ジクロル化合物を使用し、
b) 85%以上が0.1mm未満、70%以上が0.05mm未満の粒子配分を有する炭酸カリウムを使用し、
c) 反応中に、反応水を共沸的に溜去し、
d) 反応温度を、90〜160℃にし、かつ、
e) マロン酸ジアルキル:1,2−ジクロル化合物:炭酸カリウムのモル比=1:(2.5〜3.5):(1.0〜1.4)を選択することを特徴とする、シクロプロパン−1,1−ジカルボン酸ジアルキルエステルの製法。
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