JP4971136B2 - １−アセチル−１−クロロシクロプロパンの調製方法 - Google Patents
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Description
本発明は、３，５−ジクロロ−２−ペンタノンから１−アセチル−１−クロロシクロプロパンの調製に関する。
３，５−ジクロロ−２−ペンタノンを塩基を用いて加熱しながら処理すると１−アセチル−１−クロロシクロプロパンが得られることが、知られている。しかし、このような操作は許容可能な収率が得られないことが一般的に認められている。
本発明は、
（ａ）３，５−ジクロロ−２−ペンタノンを準備し；
（ｂ）相間移動触媒を準備し；
（ｃ）塩基類であってこれらの共役酸が約８から約１５の水中ｐＫａ値を有するものである塩基類からなる群から選択される塩基の水溶液を準備し；
（ｄ）３，５−ジクロロ−２−ペンタノン、相間移動触媒及び前記溶液を有機溶媒の不存在下で室温よりも高い温度で混合し；及び
（ｅ）１−アセチル−１−クロロシクロプロパンを分離する
ことからなる１−アセチル−１−クロロシクロプロパンの調製方法を提供する。
（ａ）３，５−ジクロロ−２−ペンタノンを準備し；
（ｂ）相間移動触媒を準備し；
（ｃ）塩基類であってこれらの共役酸が約８から約１５の水中ｐＫａ値を有するものである塩基類からなる群から選択される塩基の水溶液を準備し；
（ｄ）３，５−ジクロロ−２−ペンタノン、相間移動触媒及び前記溶液を有機溶媒の不存在下で室温よりも高い温度で混合し；及び
（ｅ）１−アセチル−１−クロロシクロプロパンを分離する
ことからなる１−アセチル−１−クロロシクロプロパンの調製方法を提供する。
本発明の方法は、回分方式で又は連続的に実施し得る。
本発明の方法で使用される塩基としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、リン酸ナトリウム及びリン酸カリウムが挙げられる。ナトリウム金属塩基が、一般に好ましい。水酸化物アニオン塩基が好ましい。水酸化ナトリウムが最も好ましい。３，５−ジクロロ−２−ペンタノンの完全な転化を達成するために、調製は一般に３，５−ジクロロ−２−ペンタノンの量に対して少なくとも１モル当量の塩基で行われる。３，５−ジクロロ−２−ペンタノン１モル当たり、好ましくは１．１から１．５モル当量の塩基、さらに好ましくは約１．１から約１．２モル当量の塩基が使用される。塩基の濃度は、一般に水酸化ナトリウムの重量で約５％から約５０％、好ましくは約１０％から約３０％、さらに好ましくは約２０％から約２５％である。連続法は、一般的に、塩基が水酸化ナトリウムである場合には後者の範囲又は塩基濃度が使用される。
本発明の方法は、有機溶媒の存在下又は不存在下で実施し得る。本発明の方法が有機溶媒の不存在下で塩基として水酸化物を使用して実施される場合には、生成物は反応混合物から比較的短い時間内に取り出さなければならないか又は過剰の塩基が存在する場合には、反応混合物の過剰の塩基は生成物の分解を最小限にするために中和しなければならない。しかし、有機溶媒の不存在下であっても弱塩基、例えば炭酸塩又はリン酸塩を使用する場合には、生成物は反応混合物中に長時間存在することができる。過剰の水酸化物塩基の存在下で及び有機溶媒なしでは、生成物は一般に、反応の完結が例えば液体クロマトグラフィー（ＬＣ）又はガスクロマトグラフィー（ＧＣ）分析により検出された後に直ちに取り出される。
反応は、一般に混合の完結後に約０．１分から約６００分行う。一般に、溶媒の不存在下では、約１から約３モル％の触媒及び約１から約１．５モル当量の水酸化物塩基（２０から２５％濃度）が使用される場合には、反応は混合後約０．１分から約５分で完結する。溶媒が加えられる場合には、反応は混合後約０．２分から約５分で完結する。水酸化物塩基が炭酸塩又はリン酸塩アニオン塩基で置換される場合には、反応は約１５分から約１２０分を要する。有機溶媒が使用される場合には、後者の反応時間は約３０分から約３００分の時間まで延長し得る。
溶媒の不存在下で及び水酸化物塩基が使用される場合には、反応は一般に反応の完結を確認後に約１分から約１５分で停止される。炭酸塩又はリン酸塩が使用される場合には、有機溶媒の使用にもかかわらず、反応は一般に反応の完結を確認後に約１分から約１２０分で停止し得る。
本発明はまた、
（ａ）３，５−ジクロロ−２−ペンタノンを準備し；
（ｂ）相間移動触媒を準備し；
（ｃ）塩基類であってこれらの共役酸が約８から約１５の水中ｐＫａ値を有するものである塩基類からなる群から選択される塩基の水溶液を準備し；
（ｄ）３，５−ジクロロ−２−ペンタノン、前記相間移動触媒及び前記の塩基の水溶液を有機溶媒（有機溶媒は実質的に水に不混和性であり及び溶媒は実質的に前記方法の反応条件に影響されないものである）の存在下で室温よりも高い温度で混合し；及び
（ｅ）１−アセチル−１−クロロシクロプロパンを分離する
ことからなる１−アセチル−１−クロロシクロプロパンの調製方法を提供する。
（ａ）３，５−ジクロロ−２−ペンタノンを準備し；
（ｂ）相間移動触媒を準備し；
（ｃ）塩基類であってこれらの共役酸が約８から約１５の水中ｐＫａ値を有するものである塩基類からなる群から選択される塩基の水溶液を準備し；
（ｄ）３，５−ジクロロ−２−ペンタノン、前記相間移動触媒及び前記の塩基の水溶液を有機溶媒（有機溶媒は実質的に水に不混和性であり及び溶媒は実質的に前記方法の反応条件に影響されないものである）の存在下で室温よりも高い温度で混合し；及び
（ｅ）１−アセチル−１−クロロシクロプロパンを分離する
ことからなる１−アセチル−１−クロロシクロプロパンの調製方法を提供する。
有機溶媒の存在は、過剰の塩基による生成物の分解を相当に遅らせる。従って、これは反応を延長された長さの時間行うことを可能にする。従って、反応が、混合が終わった時点で、有機溶媒の存在下で実施される場合には、反応は、例えばＧＣ又はＬＣで調べられるように反応が完結するまで加熱される。次いで、過剰の塩基が酸で中和され、生成物が反応混合物から分別蒸留により分離される。
適切な溶媒としては、モノハロベンゼン、ジハロベンゼン、例えば１，２−ジクロロベンゼン、ジアルキルエーテル（この場合、前記エーテルのアルキル基は同一であってもよいし又は異なっていてもよく及びアルキル基はＣ１からＣ１２、好ましくはＣ１からＣ８である）；及びアルキルアリールエーテルが挙げられる。本発明の方法に適した溶媒としては、２５℃（室温）で溶媒約０ｇ／水１００ｍＬから約３ｇ／水１００ｍＬ；好ましくは約０．０１ｇ／水１００ｍＬから約１ｇ／水１００ｍＬの水混和性を有する溶媒が挙げられる。反応は、好ましくは３，５−ジクロロ−２−ペンタノンを溶解する有機溶媒の存在下で行ってもよい。
相間移動触媒の不存在下で実施される反応は別の最適反応条件下でさえも不十分な収率を与えることから、相間移動触媒がこの方法に必要である。相間移動触媒は、当業者に公知の目的に適した触媒であり得る。水混和性及び水不混和性の触媒を使用し得る。一般に、テトラアルキルアンモニウムハライド及びアリールトリアルキルアンモニウムハライドが使用される。好ましくは、相間移動触媒は、テトラブチルアンモニウムハライド及びメチルトリアルキルアンモニウムハライドからなる群から選択される。最も好ましくは、相間移動触媒は、メチルトリオクチルアンモニウムクロリド及び／又はメチルトリブチルアンモニウムクロリドである。
触媒の量は広く変化させ得る。一般に、約０．１から約１０モル％が使用される。好ましくは、約１から約５モル％が使用される。モル％という用語は、モルでの３，５−ジクロロ−２−ペンタノンの％としての触媒の化学量論量を意味する。例えば、１モルの３，５−ジクロロ−２−ペンタノンを反応させた場合には、この場合には約０．０３モル（３モル％）の触媒が使用されるであろう。３，５−ジクロロペンタノンと相間移動触媒との重量：重量の比は、一般に約１０：１から約１００：１、好ましくは約１０：１から約３０：１、さらに好ましくは約１２：１から約１６：１である。
溶媒は、一般に、生成物を溶媒から分別蒸留で分離することができるように常圧での溶媒の沸点が常圧での１−アセチル−１−クロロシクロプロパンの沸点と異なるように選択される。好ましい溶媒は１，２−ジクロロベンゼンである。
反応の温度は反応の遂行に著しい影響を及ぼす。水酸化物が塩基として使用される場合には、反応剤を互いにより高い温度で接触させると収率が高い。低い温度では、所望の生成物の収率を実質的に低下させる副反応が増大する。弱塩基、例えば炭酸塩及びリン酸塩が使用される場合には、反応は低い温度では非常に遅く、従って反応は反応の合理的な速度を達成するために還流下で実施されることが好ましい。反応を室温よりも高い温度で行う場合には、反応剤は場合により常圧で約５０℃から約１００℃の温度に加熱してもよい。このような予備加熱が行われる場合には、最適温度は約８０℃から約１００℃である。
調製は連続的に行ってもよい。当業者には、生成物の連続的取り出し及び副生成物の分離を可能にする適切な容器で調製を行い得ることが理解されるであろう。一般に、混合物は、反応剤を流れ反応装置中で有機溶媒の不存在下に混合することによって調製される。この後に、短い混合時間、一般に約０．１分から約６０分、好ましくは約０．２分から約１０分、最も好ましくは約０．５分から約２分が可能であり、この後に生成物が分離される。次いで、分離工程では、混合物が水蒸気蒸留装置に送られ、ここで１−アセチル−１−クロロシクロプロパンが水と共に共沸蒸留され、次いで凝縮される。残りの塩及び相間移動触媒は、水蒸気蒸留装置の水の中に捕集される。
反応は、場合により有機溶媒の存在下で連続的に行ってもよい。次いで、生成物は、最初の共沸蒸留の後に、有機溶媒から分留される。
（実施例）
還流冷却管及び磁気攪拌棒を備えた三ツ口丸底フラスコに、水性ＮａＯＨ（３８．５ｇ、２３％、０．２２１モル）を加え、９５℃に加熱した。これに、滴加ロート中で９０℃に加熱された３，５−ジクロロ−２−ペンタノン（２８．５ｇ、９８％純度、０．１８モル）とメチルトリオクチルアンモニウムクロリド（Ａｌｉｑｕａｔ ３３６の市販の形態、２．０ｇ、０．００５モル）との混合物を、５秒未満で迅速に加えた。次いで、攪拌を開始し、反応混合物を９５℃で３分間攪拌した。次いで、フラスコを氷水浴に浸した。これに、秤量した量の内部標準（パラ−キシレン）を加え、しっかり閉じて５分間攪拌した。次いで二層を分離させ、有機層をＧＣに注入した。収率は、１−アセチル−１−クロロシクロプロパンとパラ−キシレンの間の所定の応答係数を使用して算出し、３，５−ジクロロ−２−ペンタノンを基準として８４．６％であることが認められた。
還流冷却管及び磁気攪拌棒を備えた三ツ口丸底フラスコに、水性ＮａＯＨ（４７．０ｇ、２３％、０．２７モル）を加え、９５℃に加熱した。これに、滴加ロート中で９０℃に加熱された３，５−ジクロロ−２−ペンタノン（２８．５ｇ、９８％純度、０．１８モル）とメチルトリオクチルアンモニウムクロリド（Ａｌｉｑｕａｔ ３３６の市販の形態、１．１９ｇ、０．００２９モル）との混合物を、５秒未満で迅速に加えた。次いで、攪拌を開始し、反応混合物を９５℃で２分間攪拌した。次いで、水性塩酸（２８．０ｇ、９．８％、０．０７５モル）を加えることによって反応を停止させた。次いで、生成物を、反応混合物から常圧で水との共沸混合物として蒸留した。蒸留物に、秤量した量の内部標準（パラ−キシレン）を加え、しっかり閉じて攪拌した。次いで二層を分離させ、有機層をＧＣに注入した。収率は、１−アセチル−１−クロロシクロプロパンとパラ−キシレンの間の所定の応答係数を使用して算出した。収率は、３，５−ジクロロ−２−ペンタノンを基準として８３．０％であることが認められた。
還流冷却管及び磁気攪拌棒を備えた三ツ口丸底フラスコに、水性ＮａＯＨ（３２．４ｇ、２５％、０．２０モル）、１，２−ジクロロベンゼン（２０．１ｇ）及びメチルトリオクチルアンモニウムクロリド（Ａｌｉｑｕａｔ ３３６の市販の形態、１．０ｇ、０．００２５モル）を加え、９０℃に加熱した。これに、３，５−ジクロロ−２−ペンタノン（２８．５ｇ、９８％純度、０．１８モル）を滴加ロートから３時間にわたって加えた。添加終了後に、反応混合物を９０℃で１時間処理し、次いで室温に冷却した。収率は、実施例１のように内部標準としてパラ−キシレンを使用して調べ、３，５−ジクロロ−２−ペンタノンを基準として８４％であることが認められた。
還流冷却管及び磁気攪拌棒を備えた三ツ口丸底フラスコに、水性炭酸ナトリウム（６２．１ｇ、４７％、０．２１モル）を加え、９５℃に加熱した。これに、滴加ロート中で９０℃に加熱された３，５−ジクロロ−２−ペンタノン（２８．５ｇ、９８％純度、０．１８モル）とメチルトリブチルアンモニウムクロリド（２．０６ｇ、７５％水溶液、０．００６６モル）との混合物を、５秒未満で迅速に加えた。次いで、攪拌を開始し、反応混合物を９５℃で１５分間攪拌した。次いで、フラスコを氷水浴に浸した。これに、秤量した量の内部標準（パラ−キシレン）を加え、しっかり閉じて５分間攪拌した。次いで二層を分離させ、有機層をＧＣに注入した。収率は、１−アセチル−１−クロロシクロプロパンとパラ−キシレンの間の所定の応答係数を使用して算出し、３，５−ジクロロ−２−ペンタノンを基準として８２．９％であることが認められた。約１．５％の３，５−ジクロロ−２−ペンタノンが未反応であることが認められた。
還流冷却管及び磁気攪拌棒を備えた三ツ口丸底フラスコに、水性リン酸カリウム（５８．４ｇ、０．２７５モル）、水（５８．４ｇ）を加え、１００℃に加熱した。これに、滴加ロート中で１００℃に加熱した３，５−ジクロロ−２−ペンタノン（２８．５ｇ、９８％純度、０．１８モル）とメチルトリオクチルアンモニウムクロリド（Ａｌｉｑｕａｔ ３３６の市販の形態、２．０８ｇ、０．００５１モル）との混合物を、５秒未満で迅速に加えた。次いで、攪拌を開始し、反応混合物を１００℃で２０分間攪拌した。次いで、フラスコを氷水浴に浸し、４０ｇの水で希釈して固形物全部を溶解した。収率は、実施例１のようにして調べ、３，５−ジクロロ−２−ペンタノンを基準として８５．１％であることが認められた。
８９℃に予熱された３，５−ジクロロ−２−ペンタノン（６４０ｇ／分、９５．５％純度、３．９４モル／分）とメチルトリオクチルアンモニウムクロリド（Ａｌｉｑｕａｔ ３３６の市販の形態、４６．３ｇ／分、０．１１４モル／分）との混合物を含有する流れと、９２℃に予熱された水性水酸化ナトリウム（２３％溶液、９９９ｇ／分、５．７４モル／分）の流れとを同時に、スターティックミキサーを充填した直径１インチ、長さ３メートルの管に供給した。この管型反応器内の反応混合物の平均滞留時間は約１分であると測定された。管型反応器の一端から出る反応混合物を水蒸気蒸留カラムに直接に導入した。生成物は水との共沸混合物として蒸留し、塩、触媒及び不純物は上記蒸留カラムの底に残った。管型反応器で形成された生成物の収率は、次のようにして測定した：最初に、系を上記の流量下で定常状態に達成させた。次いで、管型反応器の他方の一端から出る反応混合物を、若干の冷水を入れた回収ポットに短時間迂回させ（水蒸気蒸留カラムに送る代わりに）、同じ時間で、この時間内に管型反応器に入った３，５−ジクロロ−２−ペンタノンの量を書き留めた。回収ポット内の生成物の量を実施例１に記載のようにして調べ、生成物の収率は３，５−ジクロロ−２−ペンタノンを基準として８２％であることが認められた。
３リットルジャケット付き円筒形ガラス反応器３個を、反応器においてある一定の量（ｌｅｖｅｌ）に達した後に、この量が浸漬管の位置を基準として一定であるように反応器同士の間のポンプが反応器の内容物を浸漬管を経由して次の反応器に送るような方法で浸漬管を介して直列に接続した。第二の反応器及び第三の反応器に、操作中に生成物を蒸留するために蒸留ヘッド及び凝縮器を取り付けた。操作を開始するために、第一の反応器ジャケット温度を１０６から１０７℃に設定し、３，５−ジクロロ−２−ペンタノン（９８．８％純度）と７５％水性メチルトリブチルアンモニウムクロリド（ＭＴＢＣｌ）との１５：１の重量比の攪拌混合物をポンプで２．０ｍｌ／分の流量で送り、同時に４７％炭酸カリウム水溶液を同じ反応器にポンプで３．６ｍｌ／分の流量で送った。これらの条件下で、第１の反応器に入る３，５−ジクロロ−２−ペンタノン：炭酸カリウム：ＭＴＢＣｌのモル比は、１．０：１．１：０．０３３であった。第一の反応器内の量が９７２ｍｌに達したときに、反応器１と反応器２の間のポンプが得られたスラリーを第二の反応器に送り始めた。第一の反応器内の量は、ポンプに至る浸漬管の位置で約９７２ｍｌに維持した。このようにして、３つの反応器がある一定の時間後に満たされた。第二の反応器及び第三の反応器のジャケット温度は、第一の反応器のジャケット温度よりも約１５℃高く保った。スラリーが第二の反応器及び第三の反応器に入るに連れて、生成物は水と共に共沸混合物として蒸留された。大部分の生成物が反応器２から蒸留され、残りの生成物が反応器３から蒸留中に回収された。１−アセチル−１−クロロシクロプロパンの収率は、３，５−ジクロロ−２−ペンタノンを基準として８６％であることが認められた。
本発明を例示の目的で上記に詳細に説明したが、このような詳細は、例示の目的のためだけであり、種々の改変は特許請求の範囲によって限定され得る場合を除いて、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく当業者によってなし得るということを理解されるべきである。
Claims (17)
- （ａ）３，５−ジクロロ−２−ペンタノンを準備し；
（ｂ）テトラアルキルアンモニウムハライド及びアリールトリアルキルアンモニウムハライドからなる群から選択される相間移動触媒を準備し；
（ｃ）塩基類であってこれらの共役酸が８から１５の水中ｐＫａ値を有するものである塩基類からなる群から選択される塩基の水溶液を準備し；
（ｄ）３，５−ジクロロ−２−ペンタノン、前記相間移動触媒及び前記の塩基の水溶液を有機溶媒の不存在下で室温よりも高い温度で混合し；及び
（ｅ）１−アセチル−１−クロロシクロプロパンを分離する
ことからなる１−アセチル−１−クロロシクロプロパンの調製方法。 - 水溶液が３，５−ジクロロ−２−ペンタノンに対して少なくとも１モル当量の塩基を含有する、請求項１に記載の方法。
- 塩基が水酸化ナトリウム又は水酸化カリウムである、請求項１又は２に記載の方法。
- 塩基の水溶液が５重量％から５０重量％の水酸化ナトリウムを含有する水溶液である、請求項１から３のいずれか１項に記載の方法。
- 塩基の水溶液が１０重量％から３０重量％の水酸化ナトリウムを含有する水溶液である、請求項１から４のいずれか１項に記載の方法。
- 塩基の水溶液が２０重量％から２５重量％の水酸化ナトリウムを含有する水溶液である、請求項１から５のいずれか１項に記載の方法。
- 相間移動触媒がテトラブチルアンモニウムハライド及びメチルトリアルキルアンモニウムハライドからなる群から選択される、請求項１から６のいずれか１項に記載の方法。
- 相間移動触媒がメチルトリオクチルアンモニウムクロリド及び／又はメチルトリブチルアンモニウムクロリドである、請求項１から７のいずれか１項に記載の方法。
- 連続法として実施される、請求項１から８のいずれか１項に記載の方法。
- ３，５−ジクロロ−２−ペンタノン及び触媒が別々に又は混合物として塩基の水溶液の流れに導入される、請求項９に記載の方法。
- ３，５−ジクロロ−２−ペンタノン及び／又は触媒及び／又は塩基の水溶液が反応器に導入される前に７０℃から１００℃の温度に予熱される、請求項９又は１０に記載の方法。
- 前記分離工程（ｅ）において、前記工程（ｄ）の混合物が水蒸気蒸留装置に導入される、請求項１１に記載の方法。
- ３，５−ジクロロ−２−ペンタノンと相間移動触媒の重量比が１０：１から１００：１である、請求項１から１２のいずれか１項に記載の方法。
- 比が１０：１から３０：１である、請求項１３に記載の方法。
- 比が１２：１から１６：１である、請求項１３に記載の方法。
- 方法が回分法として実施される、請求項１から８のいずれか１項に記載の方法。
- 混合時間が０．１分から６００分である、請求項１６に記載の方法。
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