JP5753600B1 - 有機化合物の製造方法、及びエステルの製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
[1] 互いに混和しない液体である第1の液体と第2の液体に、マイクロ波と超音波とを同時に照射することによって前記第1及び第2の液体の全体のエマルション(ただし、透明及び半透明のエマルションを除く)を維持し、前記第1の液体に含まれる第1の物質と、前記第2の液体に含まれる第2の物質とを反応させることによって有機化合物(ただし、脂肪酸メチルエステルを除く)を製造する有機化合物の製造方法。
[3] 前記反応はリアクターにおいて行われ、
前記リアクターの内壁は金属で構成されている、[1]または[2]記載の有機化合物の製造方法。
前記第2の液体は、親油性液体である、[1]から[3]のいずれか記載の有機化合物の製造方法。
前記第1の物質は、ヒドロキシル基を有する有機化合物であり、
前記第2の物質は、酸またはエステルであり、
前記反応では、前記ヒドロキシル基を有する有機化合物と、前記酸またはエステルとをエステル合成してエステルを製造する、エステルの製造方法。
前記第2の物質は、エステルであり、
前記反応では、前記アルコール性ヒドロキシル基を有する有機化合物と、前記エステルとをエステル交換反応させてエステルを製造する、[5]記載のエステルの製造方法。
前記反応では、前記アルコール性ヒドロキシル基を有する有機化合物と、前記脂肪酸エステルとをエステル交換反応させて脂肪酸エステルを製造する、[6]記載のエステルの製造方法。
前記反応では、前記糖と前記脂肪酸エステルとをエステル交換反応させて糖脂肪酸エステルを製造する、[7]記載のエステルの製造方法。
前記反応では、前記ショ糖と前記脂肪酸エステルとをエステル交換反応させてショ糖脂肪酸エステルを製造する、[8]記載のエステルの製造方法。
前記第2の物質は、酸であり、
前記反応では、前記アルコール性ヒドロキシル基を有する有機化合物と、前記酸とをエステル化反応させてエステルを製造する、[5]記載のエステルの製造方法。
前記反応では、前記アルコール性ヒドロキシル基を有する有機化合物と、前記脂肪酸とをエステル化反応させて脂肪酸エステルを製造する、[10]記載のエステルの製造方法。
前記反応では、前記糖と前記脂肪酸とをエステル化反応させて糖脂肪酸エステルを製造する、[11]記載のエステルの製造方法。
前記反応では、前記ショ糖と前記脂肪酸とをエステル化反応させてショ糖脂肪酸エステルを製造する、[12]記載のエステルの製造方法。
アミド化反応は特に限定されないが、例えば、次のような反応であってもよい。
RCOOR1+NR2R3R4→RCONR3R4+R1OR2
式中、R、R1、R2、R3、R4は特に限定されないが、例えば、それぞれ独立して、水素原子、または、置換基を有してもよいアルキル基もしくは置換基を有してもよいアリール基などであってもよい。反応がアミド化反応の場合には、例えば、第1の物質がNR2R3R4であり、第2の物質がRCOOR1であってもよく、または、その逆であってもよい。
R5OH+HX→R5X+H2O
式中、R5は特に限定されないが、例えば、置換基を有してもよいアルキル基もしくは置換基を有してもよいアリール基などであってもよい。また、Xは、ハロゲン原子であり、例えば、塩素原子(Cl),フッ素原子(F),臭素原子(Br),またはヨウ素原子(I)であってもよい。反応がハロゲン化反応の場合には、例えば、第1の物質がHXであり、第2の物質がR5OHであってもよい。
R6OH+NH3→R6NH2+H2O
R6OH+R7OH+NH3→R6R7NH+2H2O
R6OH+R7OH+R8OH+NH3→R6R7R8N+3H2O
式中、R6、R7、R8は特に限定されないが、例えば、それぞれ独立して、置換基を有してもよいアルキル基または置換基を有してもよいアリール基などであってもよい。反応がアミン置換反応の場合には、例えば、第1の物質がNH3であり、第2の物質がR6OH、R7OH、R8OHであってもよい。
ショ糖+脂肪酸エステル→ショ糖脂肪酸エステル+アルコール
ショ糖+パルミチン酸エステル→ショ糖パルミチン酸エステル+アルコール
ショ糖+ステアリン酸エステル→ショ糖ステアリン酸エステル+アルコール
ショ糖+ミリスチン酸エステル→ショ糖ミリスチン酸エステル+アルコール
ショ糖+オレイン酸エステル→ショ糖オレイン酸エステル+アルコール
ショ糖+ラウリン酸エステル→ショ糖ラウリン酸エステル+アルコール
ショ糖+エルカ酸エステル→ショ糖エルカ酸エステル+アルコール
ソルビタン+脂肪酸エステル→ソルビタン脂肪酸エステル+アルコール
グリセリン+脂肪酸エステル→グリセリン脂肪酸エステル+アルコール
ポリグリセリン+脂肪酸エステル→ポリグリセリン脂肪酸エステル+アルコール
メタノール+トリグリセリド→脂肪酸メチルエステル+グリセリン
ショ糖+パルミチン酸→ショ糖パルミチン酸エステル+水
ショ糖+パルミチン酸→ショ糖ステアリン酸エステル+水
ショ糖+ミリスチン酸→ショ糖ミリスチン酸エステル+水
ショ糖+オレイン酸→ショ糖オレイン酸エステル+水
ショ糖+ラウリン酸→ショ糖ラウリン酸エステル+水
ショ糖+エルカ酸→ショ糖エルカ酸エステル+水
ソルビタン+脂肪酸→ソルビタン脂肪酸エステル+水
グリセリン+脂肪酸→グリセリン脂肪酸エステル+水
ポリグリセリン+脂肪酸→ポリグリセリン脂肪酸エステル+水
メタノール+脂肪酸→脂肪酸メチルエステル+水
アルケンのハロゲン化反応は特に限定されないが、例えば、次のような反応であってもよい。
CnH2n+HX→CnH2n+1X
CnH2n+X2→CnH2nX2
式中、Xは、ハロゲン原子であり、例えば、塩素原子(Cl),フッ素原子(F),臭素原子(Br),またはヨウ素原子(I)であってもよい。また、nは2以上の整数である。反応がアルケンのハロゲン化反応の場合には、例えば、第1の物質がHXやX2であり、第2の物質がアルケンであってもよい。
転位反応は、分子内の原子の並びが変化する反応である。
なお、反応が脱離反応や転位反応である場合には、例えば、第1の物質がそれらの反応の原料であり、第2の物質がその反応で用いられる触媒であってもよく、または、その逆であってもよい。
超音波発振器18は、高周波出力を生成し、超音波振動子17に与える。超音波発振器18は、超音波制御部19によって制御される。
また、直列に連続した3個の室31〜33を有するリアクター13について説明したが、この室の個数は問わない。室の個数は、1個、2個、または4個以上であってもよい。
また、化学反応装置1が処理液貯留槽20を備える場合について説明したが、そうでなくてもよい。例えば、化学反応装置1から出力された生成物や副産物が混合したものについて、他の装置において生成物の抽出等が行われてもよい。
また、上述の説明では、フロー式のリアクター13において反応を行う場合について説明したが、バッチ式のリアクターにおいて反応を行ってもよい。
実施例1 ショ糖脂肪酸エステルの生成
三口フラスコにショ糖34g、乳化剤としてのショ糖脂肪酸エステル2g、及び水50gを入れ、30分間、60℃にて加熱撹拌することで完全に溶解させた。また、パルミチン酸メチル27gを60℃にて加熱し溶融させ、三口フラスコに投入した。その三口フラスコを撹拌機及び温度計(熱電対)を備え付けたマイクロ波リアクター内に設置した後、三口フラスコ上部より超音波ホーンを導入した。そして、撹拌しながらマイクロ波と超音波を同時に照射し、温度を90℃±2℃に保持しながら、10時間エステル交換反応を行った。このエステル交換反応時の液状は、水中油滴型のエマルションであった。反応終了後、混合物をエタノール100mlにて希釈し、水−エタノール相を減圧にて乾燥させ固形物を得、メチルエチルケトンを100ml加え、固形物をろ過した後、ろ液からエバポレーターでメチルエチルケトンを除去し、ショ糖パルミチン酸エステルを82.9重量%含む固形物26.6gを得た。収率は33.0%であった。
三口フラスコにショ糖34g、乳化剤としてのショ糖脂肪酸エステル2g、及び水50gを入れ、30分間、60℃にて加熱撹拌することで完全に溶解させた。また、パルミチン酸メチル27gを60℃にて加熱し溶融させ、三口フラスコに投入した。その三口フラスコを撹拌機及び温度計(熱電対)を備え付けたマイクロ波リアクター内に設置した後、撹拌しながらマイクロ波を照射し、温度を90℃±2℃に保持しながら、10時間エステル交換反応を行った。なお、この比較例1では、超音波の照射は行わなかった。また、このエステル交換反応時の液状は、2層の液体であった。反応終了後、混合物をエタノール100mlにて希釈し、水−エタノール相を減圧にて乾燥させ固形物を得、メチルエチルケトンを100ml加え、固形物をろ過した後、ろ液からエバポレーターでメチルエチルケトンを除去し、ショ糖パルミチン酸エステルを59.0重量%含む固形物14.7gを得た。収率は11.0%であった。
三口フラスコにショ糖34g、乳化剤としてのショ糖脂肪酸エステル2g、及び水50gを入れ、30分間、60℃にて加熱撹拌することで完全に溶解させた。また、パルミチン酸メチル27gを60℃にて加熱し溶融させ、三口フラスコに投入した。その三口フラスコを油浴内に設置し、撹拌しながら温度計(熱電対)で測定した温度を90℃±2℃に保持しながら、10時間エステル交換反応を行った。なお、この比較例2では、マイクロ波の照射及び超音波の照射は行わなかった。また、このエステル交換反応時の液状は、2層の液体であった。反応終了後、混合物をエタノール100mlにて希釈し、水−エタノール相を減圧にて乾燥させ固形物を得、メチルエチルケトンを100ml加え、固形物をろ過した後、ろ液からエバポレーターでメチルエチルケトンを除去し、ショ糖パルミチン酸エステルを35.5重量%含む固形物10.2gを得た。収率は2.7%であった。
12 混合部
13 リアクター
14 マイクロ波発生器
15 導波管
16 マイクロ波制御部
17 超音波振動子
18 超音波発振器
19 超音波制御部
Claims (14)
- 互いに混和しない液体である第1の液体と第2の液体に、マイクロ波と超音波とを同時に照射することによって前記第1及び第2の液体の全体のエマルション(ただし、透明及び半透明のエマルションを除く)を維持し、前記第1の液体に含まれる第1の物質と、前記第2の液体に含まれる第2の物質とを反応させることによって有機化合物(ただし、脂肪酸メチルエステルを除く)を製造する有機化合物の製造方法。
- マイクロ波と超音波とを同時に照射することによって前記第1及び第2の液体のエマルション(ただし、透明及び半透明のエマルションを除く)を生成及び維持する、請求項1記載の有機化合物の製造方法。
- 前記反応はリアクターにおいて行われ、
前記リアクターの内壁は金属で構成されている、請求項1または請求項2記載の有機化合物の製造方法。 - 前記第1の液体は、親水性液体であり、
前記第2の液体は、親油性液体である、請求項1から請求項3のいずれか記載の有機化合物の製造方法。 - 請求項4記載の有機化合物の製造方法を用いるエステルの製造方法であって、
前記第1の物質は、ヒドロキシル基を有する有機化合物であり、
前記第2の物質は、酸またはエステルであり、
前記反応では、前記ヒドロキシル基を有する有機化合物と、前記酸またはエステルとをエステル合成してエステルを製造する、エステルの製造方法。 - 前記第1の物質は、アルコール性ヒドロキシル基を有する有機化合物であり、
前記第2の物質は、エステルであり、
前記反応では、前記アルコール性ヒドロキシル基を有する有機化合物と、前記エステルとをエステル交換反応させてエステルを製造する、請求項5記載のエステルの製造方法。 - 前記第2の物質は、脂肪酸エステルであり、
前記反応では、前記アルコール性ヒドロキシル基を有する有機化合物と、前記脂肪酸エステルとをエステル交換反応させて脂肪酸エステルを製造する、請求項6記載のエステルの製造方法。 - 前記第1の物質は、糖であり、
前記反応では、前記糖と前記脂肪酸エステルとをエステル交換反応させて糖脂肪酸エステルを製造する、請求項7記載のエステルの製造方法。 - 前記第1の物質は、ショ糖であり、
前記反応では、前記ショ糖と前記脂肪酸エステルとをエステル交換反応させてショ糖脂肪酸エステルを製造する、請求項8記載のエステルの製造方法。 - 前記第1の物質は、アルコール性ヒドロキシル基を有する有機化合物であり、
前記第2の物質は、酸であり、
前記反応では、前記アルコール性ヒドロキシル基を有する有機化合物と、前記酸とをエステル化反応させてエステルを製造する、請求項5記載のエステルの製造方法。 - 前記第2の物質は、脂肪酸であり、
前記反応では、前記アルコール性ヒドロキシル基を有する有機化合物と、前記脂肪酸とをエステル化反応させて脂肪酸エステルを製造する、請求項10記載のエステルの製造方法。 - 前記第1の物質は、糖であり、
前記反応では、前記糖と前記脂肪酸とをエステル化反応させて糖脂肪酸エステルを製造する、請求項11記載のエステルの製造方法。 - 前記第1の物質は、ショ糖であり、
前記反応では、前記ショ糖と前記脂肪酸とをエステル化反応させてショ糖脂肪酸エステルを製造する、請求項12記載のエステルの製造方法。 - 前記反応は、フロー式のリアクターにおいて行われる、請求項1から請求項4のいずれか記載の有機化合物の製造方法。
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