JP5806532B2 - ビニルエーテルの製造方法 - Google Patents
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Description
低沸点成分は、(1)未反応のビニルエーテルと(4)反応で副生するアルコールとを含んでいてもよい。
[反応工程]
(1)ビニルエーテル
式(1)において、R1で表される1価の非芳香族性有機基(脂肪族性有機基)は、通常、鎖状又は環状脂肪族炭化水素基である。鎖状炭化水素基としては、例えば、アルキル基[例えば、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、イソブチル、s−ブチル、t−ブチル、ペンチル、イソペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、2−エチルヘキシル、ノニル、デシル、ウンデシル、ドデシル、トリデシル、テトラデシル、ペンタデシル、ヘキサデシル、ヘプタデシル、オクタデシル基などの直鎖状又は分岐鎖状C1−30アルキル基(例えば、C1−18アルキル基など)など]、アルケニル基[前記アルキル基に対応する基、例えば、ビニル、アリル、イソプロペニル、ブテニル、ペンテニル、ヘキセニル、ヘプテニル、オクテニル基などの直鎖状又は分岐鎖状C2−30アルケニル基(例えば、C2−18アルケニル基など)など]などが例示できる。
式(2)において、R2で表される1価又は多価(2価以上)の非芳香族性有機基は、1価又は多価の鎖状有機基と1価又は多価の環状有機基に分類できる。1価の鎖状有機基としては、前記R1と同様の鎖状炭化水素基(例えば、置換基を有していてもよい直鎖状又は分岐鎖状C1−30アルキル基、置換基を有していてもよい直鎖状又は分岐鎖状C2−30アルケニル基など)などが例示できる。
本発明では、反応温度や蒸留温度で活性が低下し易い遷移金属触媒を用いても、酸素をバブリングしつつ反応や蒸留を行うため、遷移金属触媒が失活するのを防止できる。そのため、遷移金属触媒としては、エーテル交換反応を促進する作用を有する限り、特に制限されない。
エーテル交換反応は、溶媒の存在下又は非存在下で行うことができる。溶媒としては、特に制限されず、ビニルエーテルやアルコールの種類などにより適宜選択でき、例えば、脂肪族炭化水素(例えば、ヘキサンなどの直鎖状又は分岐鎖状C5−10アルカンなど)、脂環式炭化水素(例えば、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサンなどのC5−10シクロアルカン類など)、芳香族炭化水素(例えば、トルエン、キシレンなどのC6−10アレーン類など)、ハロゲン化炭化水素(例えば、クロロホルム、ジクロロメタン、ジクロロエタンなどのハロC1−2アルカン;モノ又はジクロロベンゼンなどのハロC6−10アレーン;トリフルオロメチルベンゼンなどのハロC1−2アルキルC6−10アレーンなど)、アミド(例えば、ホルムアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、アセトアミド、N,N−ジメチルアセトアミドなどの鎖状アミド;N−メチルピロリドン、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノンなどの環状アミドなど)、アミン(例えば、ジブチルアミン、トリエチルアミン、N,N−ジメチルイソプロピルアミンなどのジ又はトリC1−4アルキルアミン類;N,N,N’,N’−テトラメチルエチレンジアミンなどのC2−4アルキレンジアミン類;N,N−ジメチルアニリンなどのC6−10アリールアミン類;ピペリジン、ピペラジン、ピリジン、ピコリンなどの環状アミンなど)、ケトン(例えば、アセトン、メチルエチルケトンなどのジC1−4アルキルケトン;シクロヘキサノンなどのC5−10シクロアルカノンなど)、エステル(例えば、酢酸エチルなどのC1−4アルカン酸C1−4アルキル;酢酸フェニルなどのC1−4アルカン酸C6−10アリール;安息香酸メチルなどのC6−10アレーンカルボン酸C1−4アルキル;γ−ブチロラクトンなどのラクトン類など)、エーテル(例えば、ジエチルエーテルなどのジC1−4アルキルエーテル;エチレングリコールジメチルエーテル(モノグライム)、ジエチレングリコールジメチルエーテル(ジグライム)、トリエチレングリコールジメチルエーテル(トリグライム)、テトラエチレングリコールジメチルエーテル(テトラグライム)などの(ポリ)C2−4アルキレングリコールジC1−4アルキルエーテル;シクロペンチルメチルエーテルなどのC5−10シクロアルキルC1−4アルキルエーテル;アニソールなどのC6−10アリールC1−4アルキルエーテル;テトラヒドロフラン、1,4−ジオキサンなどの環状エーテルなど)、カーボネート(例えば、ジメチルカーボネートなどのジC1−4アルキルカーボネート;ジフェニルカーボネートなどのジC6−10アリールカーボネート;エチレンカーボネートなどのC2−4アルキレンカーボネートなど);イオウ含有化合物(例えば、ジメチルスルホキシドなどのスルホキシド;テトラメチレンスルホンなどのスルホンなど);ニトリル(例えば、アセトニトリルなどのシアノC1−2アルカン、ベンゾニトリルなどのシアノC6−10アレーンなど);ニトロ化合物(例えば、ニトロメタンなどのニトロC1−2アルカン;ニトロベンゼンなどのニトロC6−10アレーンなど)などが例示できる。これらの溶媒は、単独で又は混合溶媒として使用できる。これらの溶媒のうち、ジグライム、テトラグライムなどのポリC2−4アルキレングリコールジC1−4アルキルエーテルが汎用される。
上記の反応により(3)エーテル交換されたビニルエーテルを製造することができる。式(3)において、nはmと同様の範囲から選択できる。また、m−nは、0又は1以上の整数であればよく、例えば、0〜3、好ましくは0〜2、さらに好ましくは0又は1程度である。本発明では、反応効率が高いため、m−nが0であるビニルエーテルを効率よく生成できる。
本発明では、反応中、特に反応終了後、反応混合物に酸素をバブリングさせつつ、反応混合物を濃縮(蒸留)する。反応混合物は(1)未反応のビニルエーテル、(2)未反応のアルコール、(3)生成ビニルエーテル、反応中に副生する不純物[例えば、(4)副生アルコールなど]、遷移金属触媒、溶媒、添加剤、これらの組み合わせなどを含んでいる。
ジムロート冷却管を備えた30mLの三口フラスコに、Pd(OAc)2270mg(1.20ミリモル)、2,2’−ビピリジル 1.87g(12.0ミリモル)、テトラグライム 10.4g、オキセタンジメタノール 4.74g(40ミリモル)、n−プロピルビニルエーテル 6.90g(80ミリモル)を加え、50℃で4時間ビニル化反応を実施した。反応終了後の液をガスクロマトグラフィーで分析したところ、オキセタンジメタノールの転化率は59%であり、オキセタンジメタノールモノビニルエーテルが50%の収率で、オキセタンジメタノールジビニルエーテルが9%の収率で生成しており、n−プロピルビニルエーテルを4.5g、反応副生物のn−プロパノールを1.5g含有していた。
実施例1と同様にビニル化反応を実施した。続いて反応終了液には20%酸素のバブリングを実施することなく、実施例1と同様の蒸留作業を開始したところ、5分後には反応液が黒色に変化し始め、蒸留完了時には、黒色の沈殿物が発生していた。0.20μmのポリテトラフルオロエチレン(PTFE)製カートリッジフィルターでろ過して黒色沈殿を除去した後、ICP発光分析により、ろ液中のPd量を定量したところ、反応に使用した量の78%に低下していた。
ジムロート冷却管を備えた30mLの三口フラスコに、Pd(OAc)2 404mg(1.8ミリモル)、2,2’−ビピリジル 2.81g(18.0ミリモル)、アセトニトリル 9.8g、1−ブタノール 4.45g(60ミリモル)、n−プロピルビニルエーテル 10.3g(120ミリモル)を加え、60℃で6時間ビニル化反応を実施した。反応終了後の液をガスクロマトグラフィーで分析したところ、1−ブタノールからn−ブチルビニルエーテルへの転化率は90%であった。
実施例2と同様に一回目のビニル化反応を実施した後、反応終了液に20%酸素のバブリングを実施することなく、実施例2と同様の蒸留操作を開始したところ、10分後には、反応液が黒色に変化し始め、濃縮乾固終了時の濃縮残渣は黒色であった。
滴下ロート、留出ライン、コンデンサーを備えた200mLの四つ口フラスコに、Pd(OAc)20.9g(4ミリモル)、2,2’−ビピリジル 6.22g(40ミリモル)、オキセタンジメタノール 16.2g(0.14モル)、n−プロピルビニルエーテル 113g(1.3モル)、ジグライム 12.2gを仕込み、20%酸素を350mL/分でバブリングしながら、反応温度65℃の加熱条件で、n−プロピルビニルエーテルと副生物のn−プロパノールを留去しながら反応を行った。留去に従い反応液量が減少することから、仕込み時の液量を維持するように、滴下ロートよりn−プロピルビニルエーテルの補充を行った。反応中の反応液の溶存酸素濃度は1ppm未満であった。24時間後に反応液をガスクロマトグラフィーで分析したところ、オキセタンジメタノールの転化率は100%であり、オキセタンジメタノールモノビニルエーテルの収率が10%、オキセタンジメタノールジビニルエーテルの収率が80%であった。また、黒色の不溶物の沈殿は認められなかった。
20%酸素のバブリングを実施しない以外、参考例1と同様の手順で、反応温度65℃の加熱条件で、n−プロピルビニルエーテルと副生物のn−プロパノールを留去しながら反応を行ったところ、反応開始1時間後には、黒色沈殿が発生しはじめ、反応時間13時間でオキセタンジメタノールの転化率が70%に到達して以降は、反応が進行しなかった。
ジムロート冷却管を備えた100mLの三口フラスコに、Pd(OAc)2 135mg(0.60ミリモル)、2,2’−ビピリジル 1.79g(11.4ミリモル)、ネオペンチルグリコール 4.17g(40ミリモル)、n−プロピルビニルエーテル 32.7g(380ミリモル)を加え、50℃で15時間ビニル化反応を実施した。反応終了後の液をガスクロマトグラフィーで分析したところ、ネオペンチルグリコールの転化率は97%であり、ネオペンチルグリコールモノビニルエーテルが32%の収率で、ネオペンチルグリコールジビニルエーテルが65%の収率で生成しており、n−プロピルビニルエーテルを27.1g、反応副生物のn−プロパノールを3.8g含有していた。
ジムロート冷却管を備えた100mLの三口フラスコに、Pd(OAc)2 135mg(0.60ミリモル)、2,2’−ビピリジル 94mg(0.60ミリモル)、テトラグライム 31.5g、オキセタンジメタノール 4.73g(40ミリモル)、n−プロピルビニルエーテル 32.7g(380ミリモル)を加え、50℃で6時間ビニル化反応を実施した。反応終了後の液をガスクロマトグラフィーで分析したところ、オキセタンジメタノールの転化率は59%であり、オキセタンジメタノールモノビニルエーテルが53%の収率で、オキセタンジメタノールジビニルエーテルが6%の収率で生成しており、n−プロピルビニルエーテルを30.4g、反応副生物のn−プロパノールを1.5g含有していた。
参考例1で得られた反応液に、20%酸素を350mL/分の流量でバブリングしながら、オイルバスで加熱し、常圧にて65℃でn−プロピルビニルエーテルとn−プロパノールの留去を実施した。n−プロピルビニルエーテルとn−プロパノールの留去が終了したところで、蒸留装置の減圧を開始して減圧度2.3Torrで、オキセタンジメタノールジビニルエーテルの留去を実施した。70〜78℃の沸点範囲の留分として、オキセタンジメタノールジビニルエーテルを10.5g得た。蒸留終了時の釜液の温度は80℃であった。蒸留中の反応液の溶存酸素濃度は1ppm未満であった。蒸留終了後の液は濃い赤色の溶液であり、黒色の不溶物の沈殿は認められなかった。
Claims (10)
- パラジウム錯体の存在下、(1)未反応のアルキルビニルエーテルと(2)直鎖状又は分岐鎖状C1−20アルカノール、C2−10アルカンジオール、及びヒドロキシC1−4アルキル基が置換した酸素原子含有複素環から選択された少なくとも一種のアルコールとを反応させ、(3)エーテル交換により生成する生成アルキルビニルエーテルを製造する方法であって、反応終了後に、反応混合物に酸素をバブリングしつつ、蒸留温度で揮発する低沸点成分を留出させて反応混合物を濃縮するビニルエーテルの製造方法。
- 低沸点成分を50〜100℃で留出させる請求項1記載の方法。
- (2)アルコールに対して、(1)未反応のアルキルビニルエーテルを過剰モル当量の割合で用いる請求項1又は2記載の方法。
- パラジウム錯体1モルに対して、5〜100リットル/分の割合で酸素をバブリングさせる請求項1〜3のいずれかに記載の方法。
- パラジウム錯体の存在下、(2)アルコール1モルに対して(1)未反応のアルキルビニルエーテルを6〜25倍モル当量の割合で用いて、(1)未反応のアルキルビニルエーテルと(2)アルコールとを反応させ、反応終了後に、パラジウム錯体1モルに対して10〜80リットル/分の割合で反応混合物に酸素をバブリングしつつ、低沸点成分を60〜80℃で留出させて反応混合物を濃縮する請求項1〜4のいずれかに記載の方法。
- 反応終了後の反応混合物から低沸点成分が留出した残渣の存在下、(1)未反応のアルキルビニルエーテルと(2)アルコールとを反応させる請求項1〜6のいずれかに記載の方法。
- さらに反応工程中に、反応混合物に酸素をバブリングしつつ、蒸留温度で揮発する低沸点成分を留出させて反応混合物を濃縮する請求項1〜7のいずれかに記載の方法。
- 反応工程中に、パラジウム錯体1モルに対して10〜80リットル/分の割合で反応混合物に酸素をバブリングしつつ、低沸点成分を60〜80℃で留出させて反応混合物を濃縮する請求項8記載の方法。
- パラジウム錯体の存在下、(1)未反応のアルキルビニルエーテルと(2)直鎖状又は分岐鎖状C1−20アルカノール、C2−10アルカンジオール、及びヒドロキシC1−4アルキル基が置換した酸素原子含有複素環から選択された少なくとも一種のアルコールとを反応させ、生成した反応混合物を濃縮する方法であって、反応終了後に、前記反応混合物に対して酸素をバブリングしつつ、蒸留温度で揮発する低沸点成分を留出させる濃縮方法。
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