JP4106872B2 - Piperonal recipe - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、1,2−メチレンジオキシベンゼンを出発原料として、反応途中で中間体の3,4−メチレンジオキシマンデル酸を結晶として取り出すことなく、高品質のピペロナールを高収率で製造する方法に関する。
ピペロナールはヘリオトロープ系香料の調合基材であり、一般化粧品香料として広く利用される他、医農薬の合成原料や金属メッキの光沢剤として有用な化合物である。
【0002】
【従来の技術】
ピペロナールを製造する方法としては、3,4−メチレンジオキシマンデル酸を硝酸で酸化する方法が一般的によく知られている(例えば、P.S.Raman Current Science,27,22(1958)、Perfumer & Flavourist,14,13(1989)、EP429316等)。
また、3,4−メチレンジオキシマンデル酸は、1,2−メチレンジオキシベンゼンとグリオキシル酸を硫酸等の存在下で反応させて製造されることが知られている(例えば、特開昭54−95573号公報、Perfumer & Flavourist,14,13(1989)等)。
上記の3,4−メチレンジオキシマンデル酸を経由してピペロナールを製造する方法においては、最初の1,2−メチレンジオキシベンゼンとグリオキシル酸との反応(以下、付加反応と称する)で生成した3,4−メチレンジオキシマンデル酸が反応系で不溶性で結晶として析出するため、濾過等の操作によって3,4−メチレンジオキシマンデル酸の結晶を分離した後に、次の3,4−メチレンジオキシマンデル酸と硝酸との反応(以下、酸化反応と称する)が行われていた。しかしながら、濾過等の操作はそれ自体煩雑な操作であり、この方法は工業的製法としては不利であった。
一方、3,4−メチレンジオキシマンデル酸を操作途中で分離精製することなしに、付加反応と酸化反応を連続的に行うことでピペロナールを製造する方法が知られている(特開平7−330755号公報)。
しかしながら、この方法では、比較的高品質のピペロナールを高収率で製造することが出来るものの、酸化反応時において1,2−メチレンジオキシ−4−ニトロベンゼンが少量ながらも生成してしまい、粗ピペロナール中に0.5〜1.0重量%混入する。その結果、ピペロナールの着色を引き起こして品質を低下させてしまうという問題があった(1,2−メチレンジオキシ−4−ニトロベンゼンは、ピペロナールに対して数十ppm以上混入しているだけで肉眼で着色を確認出来る)。
この1,2−メチレンジオキシ−4−ニトロベンゼンは、一旦生成してしまうと、蒸留、再結晶、活性炭処理等の一般的な精製方法ではピペロナールとの分離が困難な化合物である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、反応途中で中間体の3,4−メチレンジオキシマンデル酸を結晶として取り出すことなく、1,2−メチレンジオキシベンゼンを出発原料として、前記の付加反応工程から酸化反応工程までを連続して行い、1,2−メチレンジオキシ−4−ニトロベンゼンの生成を完全に抑制して、高品質のピペロナールを高収率で製造する方法を提供するものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的は、次の連続した三つの工程からなることを特徴とするピペロナールの製法によって解決される。
(A)強酸の存在下、1,2−メチレンジオキシベンゼンとグリオキシル酸を反応させて、3,4−メチレンジオキシマンデル酸を生成させる付加反応工程。
(B)その後、反応液に有機溶媒を添加し、次いで塩基で中和することで、3,4−メチレンジオキシマンデル酸を有機溶媒層に抽出し、有機溶媒層と水層とに分離させる抽出工程。
(C)次いで、水層を取り除き、有機溶媒層を濃縮した後、濃縮液に硝酸を添加して、3,4−メチレンジオキシマンデル酸と硝酸を反応させて、ピペロナールを生成させる酸化反応工程。
【0005】
【発明の実施の形態】
本発明では、次の三つの工程が、反応途中で中間体の3,4−メチレンジオキシマンデル酸を結晶として取り出すことなく、連続して行われる。
(A)強酸の存在下、1,2−メチレンジオキシベンゼンとグリオキシル酸を反応させて、3,4−メチレンジオキシマンデル酸を生成させる付加反応工程。
(B)その後、反応液に有機溶媒を添加し、次いで塩基で中和することで、3,4−メチレンジオキシマンデル酸を有機溶媒層に抽出し、有機溶媒層と水層とに分離させる抽出工程。
(C)次いで、水層を取り除き、有機溶媒層を濃縮した後、濃縮液に硝酸を添加して、3,4−メチレンジオキシマンデル酸と硝酸を反応させて、ピペロナールを生成させる酸化反応工程。
【0006】
引き続き、前記三つの工程を順次説明する。
(A)付加反応工程
本発明の付加反応工程とは、強酸の存在下、1,2−メチレンジオキシベンゼンとグリオキシル酸を反応させて、3,4−メチレンジオキシマンデル酸を生成させる工程である。
【0007】
本発明の付加反応工程において使用する強酸としては、好ましくは硫酸、リン酸等の無機酸類、更に好ましくは硫酸が使用される。また、これら強酸は、70重量%以上の水溶液を使用することが好ましい。その使用量は、1,2−メチレンジオキシベンゼン1モルに対して好ましくは0.50〜3.00モル、更に好ましくは1.00〜2.50モルである。
【0008】
本発明の付加反応工程において使用するグリオキシル酸としては、固体(一水和物)でも40重量%以上の水溶液でも使用することが出来る。その使用量は、1,2−メチレンジオキシベンゼン1モルに対して好ましくは0.8〜2.0モル、更に好ましくは1.0〜1.5モルである。
【0009】
本発明の付加反応工程は、反応溶媒の存在下又は非存在下において行われる。使用される溶媒としては、酸性条件において安定で反応を阻害しないものであれば特に限定されず、例えば、蟻酸、酢酸、プロピオン酸、n−酪酸、i−酪酸、n−吉草酸、トリフルオロ酢酸、ジクロロ酢酸等の有機酸類;ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ジブチルエーテル、テトラヒドロフラン等のエーテル類;アセトン、2−ブタノン、2−ペンタノン、3−ペンタノン、4−メチル−2−ペンタノン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン等のケトン類;蟻酸エチル、蟻酸イソプロピル、蟻酸ブチル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸イソプロピル、酢酸ブチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、プロピオン酸イソプロピル、プロピオン酸ブチル等のカルボン酸エステル類;N,N−ジメチルホルムアミド、1−メチル−2−ピロリドン等のアミド類;1,3−ジメチル−2−イミダゾリドン等の尿素類;炭酸ジメチル、炭酸ジエチル等の炭酸エステル類が挙げられるが、好ましくはケトン類が使用される。
【0010】
前記反応溶媒の使用量は、1,2−メチレンジオキシベンゼン1kgに対して好ましくは100〜2000ml、更に好ましくは100〜1000mlである。これら反応溶媒は、単独又は二種以上を混合して使用しても良い。
【0011】
本発明の付加反応工程は、例えば、窒素又はアルゴン等の不活性ガスの雰囲気にて、1,2−メチレンジオキシベンゼン及び反応溶媒の混合液に、グリオキシル酸及び強酸を添加する等の方法によって行われる。その際の反応温度は好ましくは−20〜10℃、更に好ましくは−10〜5℃である。また、反応は、通常、常圧下で行うが、必要ならば加圧又は減圧下で行っても良い。
【0012】
(B)抽出工程
本発明の抽出工程とは、付加反応工程後、反応液に有機溶媒を添加し、次いで塩基で中和することで、3,4−メチレンジオキシマンデル酸を有機溶媒層に抽出し、有機溶媒層と水層とに分離させる工程である。
【0013】
本発明の抽出工程で使用する有機溶媒としては、アセトン、2−ブタノン、2−ペンタノン、3−ペンタノン、4−メチル−2−ペンタノン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン等のケトン類;蟻酸エチル、蟻酸イソプロピル、蟻酸ブチル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸イソプロピル、酢酸ブチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、プロピオン酸イソプロピル、プロピオン酸ブチル等の有機酸エステル類;ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ジブチルエーテル、テトラヒドロフラン等のエーテル類が挙げられるが、好ましくはケトン類が使用される。
【0014】
前記有機溶媒の使用量は、抽出工程において、3,4−メチレンジオキシマンデル酸を完全に溶解させるのに充分な量であれば特に制限はないが、例えば、3,4−メチレンジオキシマンデル酸1kgに対して1〜10kgが使用される。
【0015】
本発明の抽出工程で使用する塩基としては、10〜48重量%のアルカリ金属水酸化物水溶液(例えば、水酸化ナトリウム水溶液や水酸化カリウム水溶液等)又は5〜28重量%のアンモニア水が好適に使用される。
【0016】
前記塩基の使用量は、付加反応工程で使用した強酸を中和する量であり、硫酸1当量に対して好ましくは2当量である。
【0017】
本発明の抽出工程は、例えば、付加反応工程で得られた反応液に有機溶媒を添加し、次いで反応液を、好ましくは−20〜50℃、更に好ましくは−20〜10℃において塩基で中和することで、3,4−メチレンジオキシマンデル酸を有機溶媒層に抽出し、有機溶媒層と水層とに分離させる等の方法によって行われる。なお、抽出操作は、20〜100℃で行われ、好ましくは40〜80℃で行われる。通常、常圧下で行うが、減圧下又は加圧下で行っても良い。
【0018】
(C)酸化反応工程
本発明の酸化反応工程とは、抽出工程後、水層を取り除き、有機溶媒層を濃縮した後、濃縮液に硝酸を添加して、3,4−メチレンジオキシマンデル酸と硝酸を反応させて、ピペロナールを生成させる工程である。
【0019】
本発明の酸化工程において使用する硝酸は、5〜70重量%の水溶液を使用することが好ましい。その使用量は、仕込みの1,2−メチレンジオキシベンゼン1モルに対して好ましくは0.5〜1.0モル、更に好ましくは0.55〜0.8モルである。
【0020】
本発明の酸化反応工程では必要に応じて、有機溶媒層を濃縮した後に、新たに反応溶媒を添加して、3,4−メチレンジオキシマンデル酸と硝酸とを反応させることもある。
【0021】
前記反応溶媒としては、例えば、トルエン、キシレン、エチルベンゼン等の芳香族炭化水素類;クロロベンゼン等のハロゲン化芳香族炭化水素類;アセトン、2−ブタノン、2−ペンタノン、3−ペンタノン、4−メチル−2−ペンタノン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン等のケトン類;塩化メチレン、クロロホルム、四塩化炭素、ジクロロエタン、ジブロモエタン等のハロゲン化脂肪族炭化水素類;ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ジブチルエーテル、テトラヒドロフラン等のエーテル類が挙げられるが、好ましくは芳香族炭化水素類、ケトン類が使用される。
【0022】
前記反応溶媒の使用量は、1,2−メチレンジオキシベンゼン1kgに対して好ましくは1000〜8000ml、更に好ましくは1500〜5000mlである。これら反応溶媒は、単独又は二種以上を混合して使用しても良い。
【0023】
又、必要ならば、新たに水を添加しても良い。その使用量は、反応液中の硝酸濃度を好ましくは5〜50重量%、更に好ましくは5〜20重量%に制御出来る量であれば、特に制限はない。
【0024】
本発明の酸化反応工程は、例えば、抽出工程で得られた分離液から水層を取り除き、有機溶媒層を濃縮した後、窒素又はアルゴン等の不活性ガスの雰囲気にて、硝酸を添加する等の方法によって行われる。その際の反応温度は好ましくは5〜100℃、更に好ましくは15〜80℃である。また、反応は、通常、常圧下で行うが、必要ならば加圧又は減圧下で行っても良い。
【0025】
また得られた最終生成物(ピペロナール)は、例えば、反応終了後に適当な量の塩基を加えて中和した後に適当な溶媒によって抽出され、カラムクロマトグラフィー、蒸留、再結晶等の一般的な方法によって分離精製される。
【0026】
なお、酸化反応工程の濃縮操作によって留去した有機溶媒や最終生成物を得る際に留去した反応溶媒は、回収して、前記の付加反応工程、抽出工程又は酸化反応工程において再使用することも出来る。
【0027】
【実施例】
次に、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明の範囲はこれらに限定されるものではない。なお、生成したピペロナールの収率はモル換算で算出した。
【0028】
実施例1
内容積7Lの平底セパラブルフラスコに、窒素雰囲気下、1,2−メチレンジオキシベンゼン500.0g(4.09モル)及び4−メチル−2−ペンタノン250mlを加えた後、攪拌しながら−5℃まで冷却した。次いで、40重量%グリオキシル酸水溶液833.4g(4.44モル)及び96重量%硫酸857.8g(8.40モル)との混合液をゆるやかに滴下した後、−5℃で21時間攪拌した。
その後、4−メチル−2−ペンタノン3000mlを添加し、次いで28重量%アンモニア水1030.0g(16.9モル)を、液温を−10〜5℃に維持しながら、ゆるやかに添加して中和した。中和後、80℃まで加熱し、3,4−メチレンジオキシマンデル酸を4−メチル−2−ペンタノン層(有機溶媒層)に抽出した。この時、反応液は、有機溶媒層と水層の2層に分離していた。
次いで、水層を取り除き、有機溶媒層を濃縮(4−メチル−2−ペンタノン2200mlを留去)した。濃縮後、スラリー状の反応液を内容積20Lの丸底セパラブルフラスコに移し、窒素雰囲気下、攪拌しながら10℃まで冷却した。その後、10重量%硝酸1746.7g(2.78モル)をゆるやかに滴下し、50℃まで昇温して、そのまま1時間攪拌した。
反応終了後、25℃まで冷却し、25重量%水酸化ナトリウム水溶液140ml(1.00モル)を添加して、反応液全体を弱塩基性(PH=7.9)とした。引き続き、4−メチル−2−ペンタノン層(有機溶媒層)と水層を分液し、有機溶媒層をガスクロマトグラフィーにより分析したところ、副生成物である1,2−メチレンジオキシ−4−ニトロベンゼンは全く検出されなかった。また、高速液体クロマトグラフィーにより分析したところ、1,2−メチレンジオキシベンゼンの転化率は97%であり、ピペロナールの収率は78%(モル換算)であった。
【0029】
実施例2
内容積500mlの平底セパラブルフラスコに、窒素雰囲気下、1,2−メチレンジオキシベンゼン50.0g(0.41モル)及び酢酸50mlを加えた後、攪拌しながら0℃まで冷却した。次いで、40重量%グリオキシル酸水溶液83.4g(0.45モル)及び96重量%硫酸85.8g(0.84モル)との混合液をゆるやかに滴下した後、5℃で21時間攪拌した。
その後、酸化エチル200mlを添加し、次いで28重量%アンモニア水102.0g(1.68モル)を、液温を−10〜5℃に維持しながら、ゆるやかに添加して中和した。中和後、60℃まで加熱し、3,4−メチレンジオキシマンデル酸を酢酸エチル層(有機溶媒層)に抽出した。この時、反応液は、有機溶媒層と水層の2層に分離していた。
次いで、水層を取り除き、有機溶媒層を濃縮(酢酸エチルを完全に留去)した後、新たに水173mlとトルエン160mlを添加し、窒素雰囲気下、攪拌しながら0℃まで冷却した。その後、61重量%硝酸33.9g(0.33モル)をゆるやかに滴下し、40℃まで昇温して、そのまま1時間攪拌した。
反応終了後、0℃まで冷却し、25重量%水酸化ナトリウム水溶液80ml(0.57モル)を添加して、反応液全体を弱塩基性(PH=7.9)とした。引き続き、トルエン層と水層を分液し、トルエン層をガスクロマトグラフィーにより分析したところ、副生成物である1,2−メチレンジオキシ−4−ニトロベンゼンは全く検出されなかった。また、高速液体クロマトグラフィーにより分析したところ、1,2−メチレンジオキシベンゼンの転化率は97%であり、ピペロナールの収率は80%(モル換算)であった。
【0030】
【発明の効果】
本発明により、反応途中で中間体の3,4−メチレンジオキシマンデル酸を結晶として取り出すことなく、1,2−メチレンジオキシベンゼンを出発原料として、付加反応工程から酸化反応工程までを連続して行い、1,2−メチレンジオキシ−4−ニトロベンゼンの生成を完全に抑制して、高品質のピペロナールを高収率で製造する方法を提供することが出来る。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention uses 1,2-methylenedioxybenzene as a starting material to produce high-quality piperonal in high yield without taking out the intermediate 3,4-methylenedioxymandelic acid as crystals during the reaction. Regarding the method.
Piperonal is a compound base for heliotrope-based fragrances and is a compound useful not only as a general cosmetic fragrance but also as a synthetic raw material for medicines and agricultural chemicals and as a brightener for metal plating.
[0002]
[Prior art]
As a method for producing piperonal, a method of oxidizing 3,4-methylenedioxymandelic acid with nitric acid is generally well known (for example, PS Raman Current Science, 27, 22 (1958), Perfume & Flavorist, 14, 13 (1989), EP 429316, etc.).
In addition, 3,4-methylenedioxymandelic acid is known to be produced by reacting 1,2-methylenedioxybenzene and glyoxylic acid in the presence of sulfuric acid or the like (for example, see JP-A-54). -95573, Perfume & Flavorist, 14, 13 (1989), etc.).
In the above method for producing piperonal via 3,4-methylenedioxymandelic acid, it was produced by the first reaction of 1,2-methylenedioxybenzene and glyoxylic acid (hereinafter referred to as addition reaction). Since 3,4-methylenedioxymandelic acid is insoluble and precipitates as crystals in the reaction system, the crystals of 3,4-methylenedioxymandelic acid are separated by an operation such as filtration, and the following 3,4-methylenedioxymandelic acid is separated. Reaction of oxymandelic acid and nitric acid (hereinafter referred to as oxidation reaction) has been performed. However, operations such as filtration are themselves complicated operations, and this method is disadvantageous as an industrial production method.
On the other hand, there is known a method for producing piperonal by continuously performing an addition reaction and an oxidation reaction without separating and purifying 3,4-methylenedioxymandelic acid during the operation (Japanese Patent Laid-Open No. 7-330755). Issue gazette).
However, in this method, although relatively high quality piperonal can be produced in a high yield, 1,2-methylenedioxy-4-nitrobenzene is produced in a small amount during the oxidation reaction, and crude piperonal is produced. 0.5 to 1.0% by weight is mixed in. As a result, there was a problem that the coloration of piperonal was caused and the quality was deteriorated (1,2-methylenedioxy-4-nitrobenzene was mixed with several tens of ppm or more with respect to piperonal with the naked eye. Coloring can be confirmed).
Once produced, 1,2-methylenedioxy-4-nitrobenzene is a compound that is difficult to separate from piperonal by general purification methods such as distillation, recrystallization, and activated carbon treatment.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
The object of the present invention is to remove the intermediate 3,4-methylenedioxymandelic acid as a crystal in the middle of the reaction, from 1,2-methylenedioxybenzene as a starting material, and from the addition reaction step to the oxidation reaction step. Thus, the present invention provides a method for producing high-quality piperonal in a high yield by completely suppressing the production of 1,2-methylenedioxy-4-nitrobenzene.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
The object of the present invention is solved by a process for producing piperonal comprising the following three consecutive steps.
(A) An addition reaction step in which 1,2-methylenedioxybenzene and glyoxylic acid are reacted in the presence of a strong acid to produce 3,4-methylenedioxymandelic acid.
(B) Thereafter, an organic solvent is added to the reaction solution, and then neutralized with a base, whereby 3,4-methylenedioxymandelic acid is extracted into the organic solvent layer and separated into an organic solvent layer and an aqueous layer. Extraction process.
(C) Next, after removing the aqueous layer and concentrating the organic solvent layer, nitric acid is added to the concentrated solution to react 3,4-methylenedioxymandelic acid and nitric acid to produce piperonal. .
[0005]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
In the present invention, the following three steps are carried out continuously without taking out the intermediate 3,4-methylenedioxymandelic acid as crystals during the reaction.
(A) An addition reaction step in which 1,2-methylenedioxybenzene and glyoxylic acid are reacted in the presence of a strong acid to produce 3,4-methylenedioxymandelic acid.
(B) Thereafter, an organic solvent is added to the reaction solution, and then neutralized with a base, whereby 3,4-methylenedioxymandelic acid is extracted into the organic solvent layer and separated into an organic solvent layer and an aqueous layer. Extraction process.
(C) Next, after removing the aqueous layer and concentrating the organic solvent layer, nitric acid is added to the concentrated solution to react 3,4-methylenedioxymandelic acid and nitric acid to produce piperonal. .
[0006]
Subsequently, the three steps will be sequentially described.
(A) Addition reaction step The addition reaction step of the present invention is a step of reacting 1,2-methylenedioxybenzene and glyoxylic acid in the presence of a strong acid to produce 3,4-methylenedioxymandelic acid. is there.
[0007]
The strong acid used in the addition reaction step of the present invention is preferably an inorganic acid such as sulfuric acid or phosphoric acid, more preferably sulfuric acid. These strong acids are preferably used in an aqueous solution of 70% by weight or more. The amount used is preferably 0.50 to 3.00 mol, more preferably 1.00 to 2.50 mol, per 1 mol of 1,2-methylenedioxybenzene.
[0008]
The glyoxylic acid used in the addition reaction step of the present invention can be a solid (monohydrate) or an aqueous solution of 40% by weight or more. The amount used is preferably 0.8 to 2.0 moles, more preferably 1.0 to 1.5 moles per mole of 1,2-methylenedioxybenzene.
[0009]
The addition reaction step of the present invention is performed in the presence or absence of a reaction solvent. The solvent used is not particularly limited as long as it is stable under acidic conditions and does not inhibit the reaction. For example, formic acid, acetic acid, propionic acid, n-butyric acid, i-butyric acid, n-valeric acid, trifluoroacetic acid Organic acids such as dichloroacetic acid; ethers such as diethyl ether, diisopropyl ether, dibutyl ether, tetrahydrofuran; acetone, 2-butanone, 2-pentanone, 3-pentanone, 4-methyl-2-pentanone, cyclopentanone, cyclohexanone Ketones such as ethyl formate, isopropyl formate, butyl formate, methyl acetate, ethyl acetate, isopropyl acetate, butyl acetate, methyl propionate, ethyl propionate, isopropyl propionate, butyl propionate; N, N-dimethylformamide, 1- Amides such as chill-2-pyrrolidone; 1,3-dimethyl-2-ureas such imidazolidone; dimethyl carbonate, although carbonate esters such as diethyl carbonate and the like, and preferably ketones are used.
[0010]
The amount of the reaction solvent used is preferably 100 to 2000 ml, more preferably 100 to 1000 ml, with respect to 1 kg of 1,2-methylenedioxybenzene. These reaction solvents may be used alone or in combination of two or more.
[0011]
The addition reaction step of the present invention is performed, for example, by a method such as adding glyoxylic acid and strong acid to a mixture of 1,2-methylenedioxybenzene and a reaction solvent in an atmosphere of an inert gas such as nitrogen or argon. Done. The reaction temperature in that case becomes like this. Preferably it is -20-10 degreeC, More preferably, it is -10-5 degreeC. The reaction is usually carried out under normal pressure, but may be carried out under pressure or under reduced pressure if necessary.
[0012]
(B) Extraction step The extraction step of the present invention means that after the addition reaction step, an organic solvent is added to the reaction solution, and then neutralized with a base, whereby 3,4-methylenedioxymandelic acid is added to the organic solvent layer. This is a step of extracting and separating into an organic solvent layer and an aqueous layer.
[0013]
Examples of the organic solvent used in the extraction step of the present invention include ketones such as acetone, 2-butanone, 2-pentanone, 3-pentanone, 4-methyl-2-pentanone, cyclopentanone, and cyclohexanone; ethyl formate, isopropyl formate Organic acid esters such as butyl formate, methyl acetate, ethyl acetate, isopropyl acetate, butyl acetate, methyl propionate, ethyl propionate, isopropyl propionate, butyl propionate; diethyl ether, diisopropyl ether, dibutyl ether, tetrahydrofuran, etc. Although ethers are mentioned, ketones are preferably used.
[0014]
The amount of the organic solvent used is not particularly limited as long as it is an amount sufficient to completely dissolve 3,4-methylenedioxymandelic acid in the extraction step. 1-10 kg is used for 1 kg of acid.
[0015]
The base used in the extraction step of the present invention is preferably 10 to 48% by weight of an alkali metal hydroxide aqueous solution (for example, sodium hydroxide aqueous solution or potassium hydroxide aqueous solution) or 5 to 28% by weight ammonia water. used.
[0016]
The amount of the base used is an amount for neutralizing the strong acid used in the addition reaction step, and is preferably 2 equivalents per 1 equivalent of sulfuric acid.
[0017]
In the extraction step of the present invention, for example, an organic solvent is added to the reaction solution obtained in the addition reaction step, and then the reaction solution is preferably -20 to 50 ° C, more preferably -20 to 10 ° C with a base. By summing, 3,4-methylenedioxymandelic acid is extracted into an organic solvent layer and separated into an organic solvent layer and an aqueous layer. In addition, extraction operation is performed at 20-100 degreeC, Preferably it is performed at 40-80 degreeC. Usually, it is performed under normal pressure, but it may be performed under reduced pressure or under pressure.
[0018]
(C) Oxidation reaction step The oxidation reaction step of the present invention is the extraction step, the aqueous layer is removed, the organic solvent layer is concentrated, nitric acid is added to the concentrate, and 3,4-methylenedioxymandelic acid And nitric acid react to produce piperonal.
[0019]
The nitric acid used in the oxidation step of the present invention is preferably an aqueous solution of 5 to 70% by weight. The amount used is preferably 0.5 to 1.0 mol, more preferably 0.55 to 0.8 mol, per 1 mol of 1,2-methylenedioxybenzene charged.
[0020]
In the oxidation reaction step of the present invention, if necessary, after the organic solvent layer is concentrated, a reaction solvent is newly added to react 3,4-methylenedioxymandelic acid with nitric acid.
[0021]
Examples of the reaction solvent include aromatic hydrocarbons such as toluene, xylene, and ethylbenzene; halogenated aromatic hydrocarbons such as chlorobenzene; acetone, 2-butanone, 2-pentanone, 3-pentanone, 4-methyl- Ketones such as 2-pentanone, cyclopentanone and cyclohexanone; halogenated aliphatic hydrocarbons such as methylene chloride, chloroform, carbon tetrachloride, dichloroethane and dibromoethane; ethers such as diethyl ether, diisopropyl ether, dibutyl ether and tetrahydrofuran Among them, aromatic hydrocarbons and ketones are preferably used.
[0022]
The amount of the reaction solvent used is preferably 1000 to 8000 ml, more preferably 1500 to 5000 ml, with respect to 1 kg of 1,2-methylenedioxybenzene. These reaction solvents may be used alone or in combination of two or more.
[0023]
If necessary, water may be newly added. The amount of nitric acid used is not particularly limited as long as the nitric acid concentration in the reaction solution can be controlled to preferably 5 to 50% by weight, more preferably 5 to 20% by weight.
[0024]
In the oxidation reaction step of the present invention, for example, the aqueous layer is removed from the separation liquid obtained in the extraction step, the organic solvent layer is concentrated, and then nitric acid is added in an atmosphere of an inert gas such as nitrogen or argon. It is done by the method. The reaction temperature in that case becomes like this. Preferably it is 5-100 degreeC, More preferably, it is 15-80 degreeC. The reaction is usually carried out under normal pressure, but may be carried out under pressure or under reduced pressure if necessary.
[0025]
Further, the obtained final product (piperonal) is extracted with an appropriate solvent after neutralization by adding an appropriate amount of base after completion of the reaction, for example, by general methods such as column chromatography, distillation, recrystallization and the like. Separated and purified.
[0026]
In addition, the organic solvent distilled off by the concentration operation in the oxidation reaction step and the reaction solvent distilled off when obtaining the final product should be collected and reused in the above addition reaction step, extraction step or oxidation reaction step. You can also.
[0027]
【Example】
Next, the present invention will be specifically described with reference to examples, but the scope of the present invention is not limited thereto. The yield of piperonal produced was calculated in terms of mole.
[0028]
Example 1
To a flat bottom separable flask having an internal volume of 7 L, 500.0 g (4.09 mol) of 1,2-methylenedioxybenzene and 250 ml of 4-methyl-2-pentanone were added in a nitrogen atmosphere, followed by stirring. Cooled to ° C. Subsequently, a mixed solution of 833.4 g (4.44 mol) of a 40 wt% glyoxylic acid aqueous solution and 857.8 g (8.40 mol) of 96 wt% sulfuric acid was gently dropped, and the mixture was stirred at −5 ° C. for 21 hours. .
Thereafter, 3000 ml of 4-methyl-2-pentanone was added, and then 1030.0 g (16.9 mol) of 28 wt% ammonia water was slowly added while maintaining the liquid temperature at −10 to 5 ° C. It was summed up. After neutralization, the mixture was heated to 80 ° C., and 3,4-methylenedioxymandelic acid was extracted into a 4-methyl-2-pentanone layer (organic solvent layer). At this time, the reaction solution was separated into two layers, an organic solvent layer and an aqueous layer.
Then, the aqueous layer was removed, and the organic solvent layer was concentrated (2200 ml of 4-methyl-2-pentanone was distilled off). After concentration, the slurry-like reaction solution was transferred to a round bottom separable flask having an internal volume of 20 L, and cooled to 10 ° C. with stirring in a nitrogen atmosphere. Thereafter, 1746.7 g (2.78 mol) of 10 wt% nitric acid was slowly added dropwise, the temperature was raised to 50 ° C., and the mixture was stirred as it was for 1 hour.
After completion of the reaction, the reaction solution was cooled to 25 ° C., and 140 ml (1.00 mol) of 25 wt% aqueous sodium hydroxide solution was added to make the whole reaction solution weakly basic (PH = 7.9). Subsequently, when the 4-methyl-2-pentanone layer (organic solvent layer) and the aqueous layer were separated, and the organic solvent layer was analyzed by gas chromatography, 1,2-methylenedioxy-4- which was a by-product was analyzed. No nitrobenzene was detected. Further, when analyzed by high performance liquid chromatography, the conversion of 1,2-methylenedioxybenzene was 97%, and the yield of piperonal was 78% (molar conversion).
[0029]
Example 2
To a flat bottom separable flask having an internal volume of 500 ml, 50.0 g (0.41 mol) of 1,2-methylenedioxybenzene and 50 ml of acetic acid were added in a nitrogen atmosphere, and then cooled to 0 ° C. with stirring. Subsequently, a mixed solution of 83.4 g (0.45 mol) of a 40 wt% glyoxylic acid aqueous solution and 85.8 g (0.84 mol) of 96 wt% sulfuric acid was gently dropped, followed by stirring at 5 ° C. for 21 hours.
Thereafter, 200 ml of ethyl oxide was added, and then 102.0 g (1.68 mol) of 28 wt% aqueous ammonia was slowly added and neutralized while maintaining the liquid temperature at −10 to 5 ° C. After neutralization, the mixture was heated to 60 ° C., and 3,4-methylenedioxymandelic acid was extracted into an ethyl acetate layer (organic solvent layer). At this time, the reaction solution was separated into two layers, an organic solvent layer and an aqueous layer.
Next, the aqueous layer was removed, and the organic solvent layer was concentrated (ethyl acetate was completely distilled off). Then, 173 ml of water and 160 ml of toluene were newly added, and the mixture was cooled to 0 ° C. with stirring in a nitrogen atmosphere. Thereafter, 33.9 g (0.33 mol) of 61 wt% nitric acid was slowly added dropwise, the temperature was raised to 40 ° C., and the mixture was stirred as it was for 1 hour.
After completion of the reaction, the reaction mixture was cooled to 0 ° C., and 80 ml (0.57 mol) of 25 wt% aqueous sodium hydroxide was added to make the whole reaction mixture weakly basic (PH = 7.9). Subsequently, when the toluene layer and the aqueous layer were separated, and the toluene layer was analyzed by gas chromatography, 1,2-methylenedioxy-4-nitrobenzene as a by-product was not detected at all. Further, when analyzed by high performance liquid chromatography, the conversion of 1,2-methylenedioxybenzene was 97%, and the yield of piperonal was 80% (molar conversion).
[0030]
【The invention's effect】
According to the present invention, without removing intermediate 3,4-methylenedioxymandelic acid as a crystal in the middle of the reaction, 1,2-methylenedioxybenzene is used as a starting material, and the process from the addition reaction step to the oxidation reaction step is continued. Thus, the production of 1,2-methylenedioxy-4-nitrobenzene can be completely suppressed, and a method for producing a high-quality piperonal in a high yield can be provided.
Claims (5)
(A)強酸の存在下、1,2−メチレンジオキシベンゼンとグリオキシル酸を反応させて、3,4−メチレンジオキシマンデル酸を生成させる付加反応工程。
(B)その後、反応液に有機溶媒を添加し、次いで反応液を塩基で中和することで、3,4−メチレンジオキシマンデル酸を有機溶媒層に抽出し、有機溶媒層と水層とに分離させる抽出工程。
(C)次いで、水層を取り除き、有機溶媒層を濃縮した後、濃縮液に硝酸を添加して、3,4−メチレンジオキシマンデル酸と硝酸を反応させて、ピペロナールを生成させる酸化反応工程。A process for producing piperonal comprising the following three consecutive steps.
(A) An addition reaction step in which 1,2-methylenedioxybenzene and glyoxylic acid are reacted in the presence of a strong acid to produce 3,4-methylenedioxymandelic acid.
(B) Thereafter, an organic solvent is added to the reaction solution, and then the reaction solution is neutralized with a base to extract 3,4-methylenedioxymandelic acid into the organic solvent layer. Extraction process to be separated.
(C) Next, after removing the aqueous layer and concentrating the organic solvent layer, nitric acid is added to the concentrated solution to react 3,4-methylenedioxymandelic acid and nitric acid to produce piperonal. .
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