JPH04504853A - 脂肪酸グリセリドから2―アルキルまたはアルケニル―2―オキサゾリンを製造する方法 - Google Patents

脂肪酸グリセリドから2―アルキルまたはアルケニル―2―オキサゾリンを製造する方法

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JPH04504853A JP50597790A JP50597790A JPH04504853A JP H04504853 A JPH04504853 A JP H04504853A JP 50597790 A JP50597790 A JP 50597790A JP 50597790 A JP50597790 A JP 50597790A JP H04504853 A JPH04504853 A JP H04504853A
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ヘンケル・コマンディットゲゼルシャフト・アウフ・アクチェン
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 脂肪酸グリセリドから2−アルキルまたはアルケニル−2−オキサゾリンを製造 する方法 本発明は、液相中で触媒の存在下に脂肪酸エタノールアミドまたはその前駆体と しての脂肪酸グリセリド及び2−アミノエタノールを縮合することにより、式■ : [式中、R1は、要すればヒドロキシ置換された、炭化水素鎖中に炭素原子を少 なくとも7個、とりわけ7〜21個有する炭化水素基を表す。] で示される2−アルキルまたはアルケニル−2−オキサゾリンを製造する方法に 関する。
2−アルキル置換2−オキサゾリンは、とりわけ溶媒または可塑剤およびとりわ け重合成分として用いられる重要な中間生成物である。
前記のような化合物の種々の製法が文献に記載されている。
最も簡単な方法は、N−2−ヒドロキシエチルカルボン酸アミドを脱水環化する ことに基づいている[ケミカル・レビューズ(ChetRev、 ) 44.4 47以下(1949)、ケミカル・レビューズ71.485以下(1971)] 。しかし、]非置換N−2−ヒドロキシエチルカルボン酸アミの環化は、極端な 反応条件または特殊な触媒ノ存在ヲ必要トt ル、 A I 20 s、S i  O2/ AA’203、AA’203/ T i O2、TiO2またはMg Oのような脱水性金属酸化物の存在下に気相中で行う反応は、揮発性の高い短鎖 2−アルキル−2−オキサゾリンの製造に適していることがわかっているが、揮 発性のより高い比較的長鎖の2−アルキル−2−オキサゾリンは、液相中で製造 する方がよい。液相反応用触媒としては、マンガン、コバルト、モリブデン、タ ングステン、鉄、カドミウム、亜鉛およびスズ並びに希土類金属の化合物が記載 されているこ米国特許第3.562.263号、ベルギー国特許第666829 号、ケミカル・アブストラクト87゜135353、ケミカル・アブストラクト 87,135352、米国特許第3,681,329号、米国特許第3.681 .333号、欧州公開特許第0033752号、米国特許第4,543,414 号、米国特許第4.354.029号、米国特許第4.443.611号、欧州 公開特許第0105944号および欧州公開特許第0164219号参照コ。し かし、前記文献に記載されている触媒を用いても、比較的長鎖の2−脂肪アルキ ルー2−オキサゾリンの製造において良好な収率が達成されない。
最初に記載した方法における触媒として、特定のチタン化合物およびジルコニウ ム化合物が非常に適していることがわかった。そのような触媒を用いると、出発 物質に対して理論値の約85%もの収率が達成される。
従って、本発明は、グリセリド、とりわけ炭素原子を少なくとも8個、とりわけ 8〜22個有する、要すればヒドロキシ置換された脂肪酸のトリグリセリドと、 2−アミノエタノールとを、式■: M (OR”)4 (II) [式中、 Mは、4価チタンまたはジルコニウムを表し、R2は、炭素原子を少なくとも2 個、とりわけ2〜4個有するアルキル基、炭素原子を少なくとも2個、とりわけ 2〜10個有するアシル基、2−アミノエチレンオキシ基、または式■・R3− C=CH−Co−R’ (II[)(式中、R3およびR4は、それぞれ、炭素 原子を1〜4個有するアルキル基および要すればp位に置換されたフェニル基か ら成る群から選択する基を表す。)で示されるβ−ジケトン残基を表し、R2の 群のうち2つが共に炭素原子を2〜4個有する二価アルコールの2結合基から成 る。コ で示されるチタン化合物またはジルコニウム化合物の存在下、チタニルアセチル アセトナートの存在下、または式■[式中、MおよびR2は前記と同意義である 。]で示されるチタン(rV)たはジルコニウム(rV)テトラアルコキシレー トと、多価アルカノール、とりわけ炭素原子3〜12個および水酸基2〜6個を 有する多価アルカノールとの縮合物の存在下に、縮合すること、およびこのよう にして得られた2−アルキルまたは2−アルケニルオキサゾリンを、生成した水 およびグリセロールを除去することによって単離することを含んで成る前記方法 に関する。
本発明の方法は、炭素原子を少なくとも8個、とりわけ8〜22個有する直鎖ま たは分枝状の飽和または不飽和脂肪酸(そのヒドロキシ置換誘導体を含む)から 誘導されるいずれの脂肪酸グリセリドにも適用できる。本発明の方法の出発物質 は、植物系、動物系もしくは水棲生物系の脂肪酸グリセリド、とりわけトリグリ セリド(その工業用混合物を含む)および触媒水素化により硬化した誘導物であ る。
前記のようなグリセリドから生じる脂肪酸の典型的な例は、カプリル酸、カプリ ン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、12−ヒドロキシステアリ ン酸、アラキン酸、ベヘン酸、リグノセリン酸、ラウロレイン酸、ミリストレイ ン酸、パルミトレイン酸、オレイン酸、ガドレイン酸、エルカ酸、リチノール酸 、リノール酸、リルン酸およびアラキドン酸である。油脂化学における常として 、脂肪酸グリセリドは一般に単独で使用されず、天然原料、例えばラウリン油、 ヤシ油、パーム油、パーム核油、大豆油、ピーナツ油、ナタネ油、オリーブ油、 アマニ油、ヒマワリ油、ヒマシ油、牛脂、ラードおよび魚油から得られるような 工業用混合物である。
本発明の方法において触媒として使用するのに適当なチタンまたはジルコニウム 化合物の多くは、市販品として既知である。チタン(IV)またはジルコニウム (TV)テトラアルコキシレートと、炭素原子3〜12個および水酸基2〜6個 を有する多価アルカノール、例えばグリセロール、トリメチロールプロパンおよ びペンタエリスリトールとの縮合物は、例えば米国特許第4.705.764号 に、エステル化および/またはエステル交換触媒として記載されている。
他の適当なポリアルコールは、ポリビニルアルコールである。チタンまたはジル コニウムテトラアルコキシレートと2−アミノエタノールとから得られるチタン またはジルコニウムテトラ−7(2−アミノエトキシレート)も触媒として適当 である。
本発明の好ましい一態様においては、式■[式中、MはTiまたはZr、R2は 炭素原子を少な(とも2個もしくはそれ以上、とりわけ2〜4個有するアルキル 基、または炭素原子を2個もしくはそれ以上、とりわけ2〜10個有するモノカ ルボン酸から誘導されるアシル基を表す。コで示される、チタン酸(H4T10 4)もしくはジルコン酸(H4ZrO4)のエステル、またはチタン酸もしくは ジルコン酸と有機酸との混合無水物を触媒として使用する。
本発明の他の好ましい態様においては、チタンまたはジルコニウムのテトラエチ ラート、テトラアセテ−ト、テトライソプロピラート、テトラブチラードおよび テトラアセテートから成る群から選択する触媒を使用する。
本発明の他の好ましい態様においては、式(■):(R5O)、M(ACA)。
 (rV)[式中、R5は炭素原子1〜4個を有するアルキル基、ACAはアセ チルアセトナート基、mがOの場合nは4、mが2の場合nは2を表す。コ で示されるチタンまたはジルコニウムアセチルアセトナートを触媒として使用す る。
本発明の他の好ましい態様においては、チタン酸の炭素原子2〜10個を有する モノアルカノールとのエステルと、ペンタエリスリトールとのポリ縮合物を触媒 として使用する。
本発明の他の好ましい態様においては、存在する脂肪酸残基に対して、触媒を、 0.1〜10モル%、好ましくは1〜5モル%の量で使用する。
本発明においては、縮合反応は、好ましくは減圧下に不活性気体雰囲気中で、1 50〜270℃で行う。生成した反応水は、2−アルキル−またはアルケニル− 置換2−オキサゾリンと共に留去し、さらに蒸留により分離し得る。とりわけ比 較的短鎖の2−アルキルまたはアルケニル−2−オキサゾリンの場合には、同伴 した水分は、標準的な乾燥剤、例えば無水硫酸ナトリウムまたはモレキュラーシ ーブ(4A)を用いて除去する。しかし、反応混合物からの水の除去は、2−オ キサゾリンの実際の蒸留前に、高沸点共留剤、例えばテトラリンまたはクメンを 用いて共沸蒸留によって行ってもよい。
本発明の他の好ましい態様においては、2−アルキルまたはアルケニル−置換2 −オキサゾリンは、高温および大気圧下でエタノールアミンの存在下に、生成す る水とグリセロールおよび未反応または過剰のエタノールアミンを減圧下で同時 に蒸留によって完全に除去しつつ、第2工程においては反応温度をさらに上昇さ せて、減圧下で反応混合物を反応させて、脂肪酸エタノールアミドを生成する反 応によって、脂肪酸グリセリドから直接に製造し得る。グリセリドは、エタノー ルアミンおよび触媒の存在下に、第1工程においては、脂肪酸エタノールアミド を生成する反応をし、第2工程では、2−オキサゾリンを生成する反応をする。
出発物質に対してエタノールアミンを好ましくは50〜400モル%過剰に使用 しする。第1工程の反応温度は、好ましくは185℃以下、第2工程の反応温度 は、好ましくは185〜270℃である。存在する脂肪酸残基に対して、好まし くは触媒を、0.1〜10モル%、好ましくは1〜5モル%の量で使用する。好 ましくはチタンテトラアルコラード、とりわけチタンテトラエチラート、テトラ ブチラード、テトライソブロピラートおよびテトラブチラードから成る群から選 択するチタンテトラアルコラードを再び使用する。一方、チタン酸と、とりわけ 炭素原子1〜4個を有するモノカルボン酸との混合無水物、好ましくはチタンテ トラアセテートを使用してもよい。他の好ましい触媒は、式■で示されるチタン またはジルコニウムアセチルアセトナート、チタン酸の炭素原子2〜10個を有 するモノアルカノールエステルとペンタエリスリトールとのポリ縮合物、および チタン(■)またはジルコニウム(IV)テトラアミノエタルレートである。
この態様においても、第2反応工程は好ましくは減圧下に行い、生成する反応水 は、2−アルキル−またはアルケニル−置換2−オキサゾリンと共に留去し、更 に蒸留によって分離する。しかし、生成する反応水は、2−アルキルまたはアル ケニル−2−オキサゾリンの蒸留前に共沸蒸留により除去することもできる。
このことに関する特別な利点は、第1および第2反応工程を重器反応として、1 つの同じ反応器内で行うことである。
以下に、本発明の実施例を示す。
実施例1 大豆油からの2−脂肪アルケニルー2−オキサゾリンの製造脱ガム大豆油(水酸 価2.3、ヨウ素価128.6、ケン化値193.8、酸価0.5)295g  (0,333モル)、エタノールアミン(99,5%)123g (2モル)、 チタンテトラブチラード3. 4g (0,01モル、3モル%)の混合物を、 分流カラム、蒸留受器付き下向コンデンサー、反応水用冷却トラップ付き減圧装 置、温度計および不活性気体用導入管を取り付けた撹拌反応器に入れた。
窒素下で常圧で4時間還流した後、過剰のエタノールアミンを、減圧下に81〜 b セロールを減圧下に144〜182℃/ 0.8〜0.1 h P aで留去し た。
このようにして得られた大豆油脂肪酸エタノールアミドを減圧下で194〜26 8℃に加熱し、2−大豆油脂肪アルケニルー2−オキサゾリンおよび水を同時に 160〜194℃10.07hPaで蒸留した。大部分の水は冷却トラップに凝 縮した。蒸留したオキサゾリンから水を完全に除去するために、乾燥剤として硫 酸ナトリウムを蒸留受器に加えた。
収量241.6g(使用した大豆油に対して理論値の79%)の2−大豆油脂肪 アルケニルー2−オキサゾリンが得られた。
IR: 1671(C=N)+1230.1171(C−0−C=);989. 953,915cm” (オキサゾリン)実施例2 大豆油からの2−脂肪アルケニルー2−オキサゾリンの製造実施例1と同様にし て、精製した大豆油をエタノールアミンと反応させて、2−大豆油脂肪アルケニ ルー2−オキサゾリンを生成した。反応物質の使用量は次の通りであった:精製 大豆油(水酸価0.0、ヨウ素価127.5、ケン化価193゜0、酸価0.2 )443g (0,50モル)エタノールアミン(99,5%)184.2g  (3モル)チタンテトラブチラード5.1g (0,015モル、1モル%)収 量:351.8g(理論値の77%)沸点:178〜200℃(0,06hPa )IR・1670.(C=N):1231.1170(C−0−C=)。
989.953,915cm−1(オキサゾリン);’H−NMR:δ(1)I )m)=5.53(ca、3HSm)、4.21 (2H,tSJ=7Hz)  、3.82 (2H,t、J=6Hz)、2.77(ca、1.5H,brS  t、J=5Hz)、2.25 (2H。
t、J=6Hz) 、2.04 (4H,m) 、1.63 (2H,pS J =6Hz) 、1.29(ca、18H,m)、0.88 (3H,t、J=6 Hz) 、0.89 (3H,t、J=6Hz)。
実施例3 水素化獣脂からの2−獣脂アルキルー2−オキサゾリンの製法実施例1と同様に して、水素化獣脂をエタノールアミンと反応させた。反応物質の使用量は次の通 りであった:水素化牛脂(市販規格、ヨウ素価0.1、ケン化価196.7、酸 価2.8、融点575℃、脂肪酸分布二016約28%、Cl1l約70%)4 28g (0,50モル); エタノールアミン(99,5%)184.2g (3モル)チタンテトラブチラ ード5.1g(0,015モル、1モル%)収量:371.0g(理論値の83 %)沸点+188〜210℃(0,04〜0.08 h P a)IR: 16 70 (C=N);1231,1170(C−0−C=);988.954,9 15cm−’ (オキサゾリン)’H−NMR:δ(ppm)〜4.22 (2 H,t、J=7Hz)、3.82 (2H,t、J=7Hz) 、2.27 ( 2H,tSJ=6H2)、1.63 (2H,p、J=6Hz) 、1.24( ca、28H。
m)、0.89 (3H,t、J=6Hz)実施例4 水素化ヒマシ油からの2−(11−ヒドロキシヘプタデシル)−2−オキサゾリ ンの製法 実施例1と同様にして、市販の水素化ヒマシ油をエタノールアミンと反応させた 。反応物質の使用量は次の通りであった:水素化ヒマン油(ケン化価178.7 、酸価0.2)473g (0゜5モル) エタノールアミン(99,5%)184.2g (3モル)チタンテトラブチラ ード15.3g (0,045モル、3モル%)収量:2−(11−ヒドロキシ ヘプタデシル)−2−オキサゾリン371g 沸点:214〜223℃(0,3〜0.7 h P a)IR:3295(○H );1671、(C=N)、1172(C−0−C=);1134,992.9 62.923cm−’ (オキサゾリン)宜H−NMR二 δ (ppm) = 5.4 (ca、0.25H,m) 、4.22 (2H,t、J=7Hz)  、3.83 (2Ht、J=7Hz)、3.58 (ca、0.75H,m)  、2.26 (2HStSJ=−5Hz) 、1.98(ca、Q、5H,m) 、1.63 (2H,m) 、1゜24 (ca、 16H,m) 、領89  (3H,t、 J=6Hz) 。
実施例5 精製大豆油からの2−(大豆油脂肪アルケニル)−2−オキサシリンの製法 実施例1と同様にして、精製大豆油をジルコニウムテトラブチラードの存在下に エタノールアミンと反応させて2−(11−ヒドロキシヘプタデシル)−2−オ キサゾリンを生成した。反応物質の使用量は次の通りであった: 脱ガム大豆m (S、V、=193.8)434.2g (0,5モル)エタノ ールアミン(99,5%)184.2g (3,0モル)ジルコニウムテトラブ チラード5.8g(使用した脂肪酸残基に対して1015モル、1モル%) 収量:2−(大豆油脂肪アルケニル)−2−オキサゾリン264g(理論値の5 8%) 沸点:187〜219℃(0,05〜0.1 h P a)IH−NMRおよび IRは、構造に対応していた。
実施例6 ナタネ油からの2−(ナタネ油脂肪アルキツリー2−オキサゾリンの製法 実施例1と同様にして、脂肪酸成分の約40%はエルカ酸から成るナタネ油を実 施例1と同様にしてエタノールアミンと反応させて、2−(ナタネ油脂肪アルキ ル)−2−オキサゾリンを生成した。反応物質の使用量は次の通りであった: ナタネ油(S、V、=175)474.0g (約0.5モル)エタノールアミ ン(99,5%)184.0g (3,0モル)チタンテトラブチラード15. 3g(使用した脂肪酸残基に対して0.045モル、3モル%) 収量=2−(ナタネ油脂肪アルキル)−2−オキサゾリン353g(理論値の7 3%) 沸点:202〜230℃(0,01〜0.05hPa)IR: 1670(C= N);1231.1171 (C−0−C=)。
989.953,915cm” (オキサゾリン)IH−NMR:δ(ppm) =5.36 (ca、2.5H,m);4.20 (2H,t、J=6Hz)  、3.71 (2H,t、J=6Hz): 2.70 (<IH,m); 2. 24 (2H,t、J=6Hz); 2.02(ca、4H,m); 1.63  (2HSbr p、J=6Hz);1.26 (ca、24H,br s); 0.88 (3H,t。
J”5Hz) 実施例7 脱ガム大豆油からの2−(大豆油脂肪アルケニル)−2−オキサゾリンの製法 実施例1と同様にして、脱ガム大豆油をチタン(IV)ジイソプロポキシビス− アセチルアセトナートの存在下にエタノールアミンと反応させて、2−(大豆油 脂肪アルケニル)−2−オキサゾリンを生成した。反応物質の使用量は次の通り であった:脱ガム大豆油(S、V、=193.8)434.2g (0,5モル )エタノールアミン(99,5%)184.2g (3,0モル)チタン(■) ジイソプロポキシ−ビス−アセチルアセトナート5゜5g(使用した脂肪酸残基 に対して0.015モル、1モル%)収量=2−(大豆油脂肪アルケニル)−2 −オキサゾリン359゜4g(理論値の80%) 沸点:187〜200℃(0,1hPa)IH−NMRおよびIRは、構造に対 応していた。
実施例8 脱ガム大豆油からの2−(大豆油脂肪アルケニル)−2−オキサゾリンの製法 実施例1と同様にして、脱ガム大豆油をジルコニウムアセチルアセトナートの存 在下にエタノールアミンと反応させて、2−(大豆油脂肪アルケニル)−2−オ キサゾリンを生成した。反応物質の使用量は次の通りであった; 脱ガム大豆油(S、V、=193.8)434.2g (0,5モル)エタノー ルアミン(99,5%)184.2g (3,0モル)ジルコニウムアセチルア セトナート7.3g(使用した脂肪酸残基に対して領015モル、1モル%) 収量=2−(大豆油脂肪アルケニル)−2−オキサゾリン334g(理論値の7 4%) 沸点:234〜212℃(0,1hPa)’H−NMRおよびIRは、構造に対 応していた。
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  1. 【特許請求の範囲】 1.液相中で触媒の存在下に脂肪酸エタノールアミドまたはその前駆体としての 脂肪酸グリセリド及び2−アミノエタノールを縮合することにより、式I: ▲数式、化学式、表等があります▼(I)[式中、 R1は、要すればヒドロキシ置換された、炭化水素鎖中に炭素原子を少なくとも 7個、とりわけ7〜21個有する炭化水素基を表す。〕で示される2−アルキル またはアルケニル−2−オキサゾリンを製造する方法であって、グリセリド、と りわけ、要すればヒドロキシ置換された、炭素原子を少なくとも8個、とりわけ 8〜22個有する、脂肪酸のトリグリセリドと、2−アミノエタノールとを、式 II: M(OR2)4(II) [式中、 Mは、4価チタンまたはジルコニウムを表し、R2は、炭素原子を少なくとも2 個、とりわけ2〜4個有するアルキル基、炭素原子を少なくとも2個、とりわけ 2〜10個有するアシル基、2−アミノエチレンオキシ基、または式III:▲ 数式、化学式、表等があります▼(III)(式中、 R3およびR4は、それぞれ、炭素原子を1〜4個有するアルキル基および要す ればp位に置換されたフェニル基から成る群から選択する基を表す。) で示されるβ−ジケトン残基を表し、 R2の群のうち2つが共に炭素原子を2〜4個有する二価アルコールの2結合基 から成る。] で示されるチタン化合物またはジルコニウム化合物の存在下、チタニルアセチル アセトナートの存在下、または式II[式中、MおよびR2は前記と同意義であ る。]で示されるチタン(IV)たはジルコニウム(IV)テトラアルコキシレ ートと、多価アルカノール、とりわけ炭素原子3〜12個および水酸基2〜6個 を有する多価アルカノールとの縮合物の存在下に、縮合すること、およびこのよ うにして得られた2−アルキルまたは2−アルケニルオキサゾリンを、生成した 水およびグリセロールを除去することによって単離することを含んで成ることを 特徴とする方法。 2.式II[式中、MはTiまたはZr、R2は炭素原子を2個もしくはそれ以 上、とりわけ2〜4個有するアルキル基、または炭素原子を2個もしくはそれ以 上、とりわけ2〜10個有するモノカルボン酸から誘導されるアシル基を表す。 ]で示される、チタン酸(H4TiO4)もしくはジルコン酸(H4ZrO4) のエステル、またはチタン酸もしくはジルコン酸と有機酸との混合無水物を触媒 として使用することを特徴とする請求項1に記載の方法。 3.チタンまたはジルコニウムのテトラエチラート、テトラプロピラート、テト ライソプロピラート、テトラブチラートおよびテトラアセテートから成る群から 選択する触媒を使用することを特徴とする請求項1または2に記載の方法。 4.テトラ(アミノエチル)チタネートまたはジルコネートを触媒として使用す ることを特徴とする請求項1または2に記載の方法。 5.式(IV): (R5O)mM(ACA)n(IV) [式中、R5は炭素原子1〜4個を有するアルキル基、ACAはアセチルアセト ナート基、mが0の場合nは4、mが2の場合nは2を表す。] で示されるチタンまたはジルコニウムアセチルアセトナートを触媒として使用す ることを特徴とする請求項1または2に記載の方法。 6.チタン酸の炭素原子2〜10個を有するモノアルカノールエステルとペンタ エリスリトールとのポリ縮合物を触媒として使用することを特徴とする請求項1 または2に記載の方法。 7,存在する脂肪酸残基に対して、触媒を、0.1〜10モル%、好ましくは1 〜5モル%の量で使用することを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の方 法。 8.第1工程において、高温および大気圧下でエタノールアミンの存在下に、脂 肪酸グリセリドを反応させて、脂肪酸エタノールアミドを生成し、生成された水 およびグリセロール並びに未反応または過剰のエタノールアミンを減圧下におけ る蒸留によって同時に完全に除去し、第2工程において、反応温度をさらに上昇 させて、減圧下で反応混合物を反応させることを特徴とする請求項1〜7のいず れかに記載の方法。 9.グリセリド内の脂肪酸残留物の存在に対してエタノールアミンを50〜40 0モル%過剰に使用することを特徴とする請求項8に記載の方法。 10.第1工程の反応温度は、185℃以下であることを特徴とする請求項8ま たは9に記載の方法。 11.第2工程の反応温度は、185〜270℃であることを特徴とする請求項 8〜10のいずれかに記載の方法。 12.生成した2−オキサゾリンおよび水を、第2工程において、連続して留去 し、蒸留物から水を除去することを特徴とする請求項8〜11のいずれかに記載 の方法。 13.第1および第2反応工程を単器反応として行うことを特徴とする請求項8 〜12のいずれかに記載の方法。
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