JPH0710805A - Production of hydroxycarboxylic acid ester - Google Patents
Production of hydroxycarboxylic acid esterInfo
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- JPH0710805A JPH0710805A JP15697393A JP15697393A JPH0710805A JP H0710805 A JPH0710805 A JP H0710805A JP 15697393 A JP15697393 A JP 15697393A JP 15697393 A JP15697393 A JP 15697393A JP H0710805 A JPH0710805 A JP H0710805A
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- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
- Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、ヒドロキシカルボン酸
と炭素数4以上のアルコールからヒドロキシカルボン酸
エステルを効率的に製造する方法に関する。ヒドロキシ
カルボン酸エステルは、塗料、フォトレジスト等の溶
剤、着香料などの食品添加物、医薬、農薬合成原料とし
て多用される化合物である。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for efficiently producing a hydroxycarboxylic acid ester from a hydroxycarboxylic acid and an alcohol having 4 or more carbon atoms. Hydroxycarboxylic acid ester is a compound that is frequently used as a solvent for paints, photoresists and the like, food additives such as flavorings, pharmaceuticals, and raw materials for synthesizing agricultural chemicals.
【0002】[0002]
【従来の技術】ヒドロキシカルボン酸エステルは、一般
に工業的には、ヒドロキシカルボン酸水溶液とアルコー
ルとのエステル化反応により製造されている。ヒドロキ
シカルボン酸は有機酸であると同時にアルコール性を有
しているため、水溶液を濃縮する際に、容易に環化、二
量化さらにはポリマー生成がおこる。したがってエステ
ル化反応は、触媒である硫酸等の存在下で多量のアルコ
ールおよびベンゼン等水と共沸混合物を形成する溶媒を
用いて脱水を行いながら、反応を進行させるのが一般的
である(例えば、F.A.McDermott,Organic Syntheses,2,
p365-366,1943)。BACKGROUND OF THE INVENTION Hydroxycarboxylic acid esters are generally industrially produced by the esterification reaction between an aqueous hydroxycarboxylic acid solution and an alcohol. Since hydroxycarboxylic acid is an organic acid and has an alcoholic property at the same time, cyclization, dimerization and polymer formation easily occur when the aqueous solution is concentrated. Therefore, in the esterification reaction, it is common to proceed the reaction while dehydrating using a solvent which forms an azeotropic mixture with a large amount of alcohol and water such as benzene in the presence of a catalyst such as sulfuric acid (for example, (eg, , FAMcDermott, Organic Syntheses, 2,
p365-366,1943).
【0003】しかし、この方法においてもポリマー生成
が避けられず、エステルの収率は60〜70%である。
さらに、工業的方法としては、溶媒を多量に用いるため
設備の大型化も避けられない。However, polymer production is unavoidable even in this method, and the yield of the ester is 60 to 70%.
Further, as an industrial method, a large amount of solvent is used, so that the size of equipment is inevitable.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
技術はヒドロキシカルボン酸エステルを製造するという
技術的な課題には一応成功しているものの、反応効率、
生産性が低いという欠点がある。本発明は、かかる点に
鑑み、反応効率および生産性の高い、ヒドロキシカルボ
ン酸エステルの製造方法を提案するものである。As described above, although the prior art has succeeded in the technical problem of producing a hydroxycarboxylic acid ester, the reaction efficiency,
It has the disadvantage of low productivity. In view of this point, the present invention proposes a method for producing a hydroxycarboxylic acid ester, which has high reaction efficiency and high productivity.
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段】本発明は、ヒドロキシカ
ルボン酸水溶液と炭素数4以上のアルコールを、無機塩
の存在下、水層とアルコール層の分液状態でエステル化
反応せしめることを特徴とする、反応効率および生産性
良く、ヒドロキシカルボン酸エステルを製造する方法を
提供するものである。The present invention is characterized in that an aqueous solution of hydroxycarboxylic acid and an alcohol having 4 or more carbon atoms are subjected to an esterification reaction in the presence of an inorganic salt in a liquid separation state between an aqueous layer and an alcohol layer. The present invention provides a method for producing a hydroxycarboxylic acid ester with good reaction efficiency and productivity.
【0006】本発明の方法に用いられるヒドロキシカル
ボン酸としては、乳酸、グリセリン酸、酒石酸、クエン
酸等、炭素数2〜6の脂肪族ヒドロキシカルボン酸が好
ましく用いられるが、例えば、乳酸、グリセリン酸等、
安定性が低いため単離出来ないものに対して、水溶液の
まま用いることができるので、特に有効である。ヒドロ
キシカルボン酸は、水溶液として反応に供される。ヒド
ロキシカルボン酸水溶液の濃度は、一般に、40〜90
重量%、好ましくは、50重量%以上であり、濃度が低
い場合には設備が大型化するので好ましくない。As the hydroxycarboxylic acid used in the method of the present invention, aliphatic hydroxycarboxylic acids having 2 to 6 carbon atoms such as lactic acid, glyceric acid, tartaric acid and citric acid are preferably used. For example, lactic acid and glyceric acid. etc,
It is particularly effective since it can be used as an aqueous solution for a substance that cannot be isolated due to its low stability. The hydroxycarboxylic acid is supplied to the reaction as an aqueous solution. The concentration of the hydroxycarboxylic acid aqueous solution is generally 40 to 90.
%, Preferably 50% by weight or more. When the concentration is low, the equipment becomes large, which is not preferable.
【0007】アルコールとしては、炭素数4以上のもの
を用いる。具体的には、1ーブタノール、2ーペンタノ
ール、1ーヘキサノール等の炭素数4〜8の水と混合し
にくいアルコールが挙げられる。ヒドロキシカルボン酸
1モルに対するアルコールの使用割合は、一般に、1〜
5モル、好ましくは、1.5〜3モルの範囲である。As the alcohol, one having 4 or more carbon atoms is used. Specific examples thereof include alcohols such as 1-butanol, 2-pentanol, and 1-hexanol that are difficult to mix with water having 4 to 8 carbon atoms. The ratio of alcohol used to 1 mol of hydroxycarboxylic acid is generally 1 to
The amount is 5 mol, preferably 1.5 to 3 mol.
【0008】エステル化反応は、ヒドロキシカルボン酸
水溶液とアルコールを、無機塩の存在下、水層とアルコ
ール層の分液状態で混合、撹拌することによって行われ
る。無機塩としては、具体的には、塩化ナトリウム、硫
酸ナトリウム、塩化カリウム、塩化カルシウム、硫酸マ
グネシウム等の、水に可溶であり、アルコールに難溶な
ものが用いられる。無機塩の量は、使用する無機塩の水
への溶解度以上、一般に、反応に使用する水の量に対
し、25℃における当該無機塩の水への溶解度の1.1
〜1.5倍程度用いる。具体的には、例えば塩化ナトリ
ウムでは水に対して26wt%以上、好ましくは26〜
28wt%となる量を添加する。The esterification reaction is carried out by mixing and stirring an aqueous solution of hydroxycarboxylic acid and an alcohol in the presence of an inorganic salt in a liquid separation state of an aqueous layer and an alcohol layer. As the inorganic salt, specifically, those which are soluble in water and hardly soluble in alcohol, such as sodium chloride, sodium sulfate, potassium chloride, calcium chloride and magnesium sulfate, are used. The amount of the inorganic salt is not less than the solubility of the inorganic salt used in water, and is generally 1.1 times the solubility of the inorganic salt in water at 25 ° C. with respect to the amount of water used in the reaction.
Use about 1.5 times. Specifically, for example, sodium chloride is 26 wt% or more, preferably 26 to
An amount of 28 wt% is added.
【0009】反応を促進するために酸触媒を添加するこ
とも有効であり、酸触媒としては、硫酸、p−トルエン
スルホン酸等の酸触媒が、ヒドロキシカルボン酸1モル
に対して0.01〜0.5モル程度用いられる。It is also effective to add an acid catalyst in order to accelerate the reaction. As the acid catalyst, an acid catalyst such as sulfuric acid or p-toluenesulfonic acid is added in an amount of 0.01 to 1 mol with respect to 1 mol of the hydroxycarboxylic acid. About 0.5 mol is used.
【0010】反応は、常温、常圧下で進行し、ヒドロキ
シカルボン酸は、当初、水層とアルコール層に分配され
るが、反応の進行に伴い生成したヒドロキシカルボン酸
エステルとしてアルコール層に抽出される。無機塩は水
中イオン濃度を増加させ、アルコールおよび生成エステ
ルを水溶液中から排除し、分離性を向上させる。撹拌
は、反応および抽出を行うに十分な接触面積を与えるよ
うに行う必要があり、用いる反応容器、攪拌機形状によ
って異なり一概に規定できないが、外観上、反応液が完
全に懸濁する状態で行うのが良いようである。The reaction proceeds at room temperature under normal pressure, and the hydroxycarboxylic acid is initially distributed between the aqueous layer and the alcohol layer, but is extracted into the alcohol layer as a hydroxycarboxylic acid ester produced as the reaction proceeds. . Inorganic salts increase the ion concentration in water, eliminate alcohols and formed esters from aqueous solutions, and improve separability. Stirring must be carried out so as to give a sufficient contact area for reaction and extraction, and it cannot be unconditionally specified depending on the reaction vessel used and the shape of the stirrer, but it is performed in a state where the reaction solution is completely suspended in appearance. Seems to be good.
【0011】反応温度は、通常、温度10〜30℃で、
加熱も反応促進に有効であるが、100℃以上の加熱は
水の蒸発による急激な減水により、ポリマー生成が促進
されるため好ましくない。反応時間は、通常、1〜5時
間である。反応終了後、反応生成液は静置して層分離さ
せて、無機塩を含む水層と反応生成物であるヒドロキシ
カルボン酸エステルを含むアルコール層との分離を行
う。層分離は、常法により、静置分離槽等を用いて分液
するこにより行われる。The reaction temperature is usually 10 to 30 ° C.,
Heating is also effective for accelerating the reaction, but heating at 100 ° C. or higher is not preferable because polymer production is accelerated due to rapid water reduction due to evaporation of water. The reaction time is usually 1 to 5 hours. After the completion of the reaction, the reaction product liquid is allowed to stand and the layers are separated to separate an aqueous layer containing an inorganic salt and an alcohol layer containing a hydroxycarboxylic acid ester as a reaction product. The layer separation is performed by a conventional method by performing liquid separation using a stationary separation tank or the like.
【0012】得られたヒドロキシカルボン酸エステルの
アルコール溶液は通常の蒸留法、例えば、減圧蒸留装置
等で、例えば、温度80〜200℃、圧力70〜40m
mHgの条件下に、蒸留して、当該ヒドロキシカルボン
酸エステルの留分を回収することにより、容易にヒドロ
キシカルボン酸エステルを単離可能である。水層は、未
反応ヒドロキシカルボン酸、酸触媒および無機塩を含有
しているので、これらは次回エステル化反応に再利用可
能である。蒸留法で分離したアルコールも同様に再利用
できる。The obtained alcohol solution of hydroxycarboxylic acid ester is subjected to a conventional distillation method, for example, a vacuum distillation apparatus, at a temperature of 80 to 200 ° C. and a pressure of 70 to 40 m.
The hydroxycarboxylic acid ester can be easily isolated by distillation under mHg conditions to recover a fraction of the hydroxycarboxylic acid ester. Since the aqueous layer contains unreacted hydroxycarboxylic acid, acid catalyst and inorganic salt, these can be reused for the next esterification reaction. The alcohol separated by the distillation method can be reused as well.
【0013】[0013]
【実施例】以下に、実験例を示して、本発明をより具体
的に説明する。 実施例1 50%乳酸水溶液179g(乳酸として1.0モル)と
1ーブタノール155g(2.0モル)を塩化ナトリウ
ム31gおよび硫酸16g(0.2モル)とともにガラ
ス製分液ロート(1L)に投入し、室温下、激しく混合
した。EXAMPLES The present invention will be described more specifically below by showing experimental examples. Example 1 179 g of 50% lactic acid aqueous solution (1.0 mol as lactic acid) and 155 g (2.0 mol) of 1-butanol were placed in a glass separating funnel (1 L) together with 31 g of sodium chloride and 16 g (0.2 mol) of sulfuric acid. And mixed vigorously at room temperature.
【0014】このものを2時間静置して層分離させた
後、下層である水層を87g回収し、液体クロマトグラ
フィーで分析し、乳酸のピーク面積比から、反応に供し
た乳酸の93%が1ーブタノール層に移動していること
が確認された。1ーブタノール層をフラスコに投入し、
減圧蒸留を行い、40℃(70mmHg)留分である1
ーブタノール60gに続いて、100℃(40mmH
g)留分として乳酸ブチル102g(ガスクロマトグラ
フィー純度95%以上)を得た。乳酸に対する収率は7
0%であった。After allowing this to stand for 2 hours to separate the layers, 87 g of the lower aqueous layer was recovered and analyzed by liquid chromatography. From the peak area ratio of lactic acid, 93% of the lactic acid used in the reaction was obtained. Was confirmed to have moved to the 1-butanol layer. Add the 1-butanol layer to the flask,
Distilled under reduced pressure to obtain a 40 ° C (70 mmHg) fraction 1.
-Butanol 60g followed by 100 ° C (40mmH
g) As a fraction, 102 g of butyl lactate (gas chromatography purity of 95% or more) was obtained. Yield to lactic acid is 7
It was 0%.
【0015】実施例2 50%乳酸水溶液179g、1ーブタノール155g、
塩化ナトリウム31gおよび硫酸16gを、冷却器を上
部に装着したガラス製フラスコに投入し、マグネチック
スターラーを用い激しく攪拌し、60℃に加熱した。2
時間経過後、加熱、攪拌を中止し室温まで冷却した後、
ガラス製分液ロート(1L)に反応物を投入し、2時間
静置した。水層86gを回収し、乳酸の94%が1ーブ
タノール層に移動していることを確認した。実施例1と
同様の方法で減圧蒸留を行い、乳酸ブチル11g(純度
95%以上)を得た。収率は78%であった。Example 2 179 g of 50% lactic acid aqueous solution, 155 g of 1-butanol,
31 g of sodium chloride and 16 g of sulfuric acid were placed in a glass flask equipped with a condenser on the upper part, vigorously stirred using a magnetic stirrer, and heated to 60 ° C. Two
After the lapse of time, heating and stirring were stopped, and after cooling to room temperature,
The reaction product was put into a glass separating funnel (1 L) and left standing for 2 hours. 86 g of the aqueous layer was collected, and it was confirmed that 94% of lactic acid had moved to the 1-butanol layer. Distillation under reduced pressure was carried out in the same manner as in Example 1 to obtain 11 g of butyl lactate (purity: 95% or more). The yield was 78%.
【0016】実施例3 実施例2において分離した水層86g(乳酸0.06モ
ル、塩化ナトリウム28gおよび硫酸15g含有)に、
85%乳酸水溶液41g(乳酸として0.4モル)を加
えたもの127gと、実施例2において蒸留回収した1
ーブタノール60gを用い、実施例2と同様に加熱、分
液して、水層32gを回収し、乳酸の94%が1ーブタ
ノール層に移動していることを確認した。実施例2と同
様に蒸留して乳酸ブチル45g(純度95%以上)を得
た。収率は78%であった。Example 3 In 86 g of the aqueous layer separated in Example 2 (containing 0.06 mol of lactic acid, 28 g of sodium chloride and 15 g of sulfuric acid),
127 g added with 41 g of an 85% lactic acid aqueous solution (0.4 mol as lactic acid) and 1 collected by distillation in Example 2
Using 60 g of -butanol, heating and liquid separation were carried out in the same manner as in Example 2, 32 g of the aqueous layer was recovered, and it was confirmed that 94% of lactic acid had moved to the 1-butanol layer. Distillation was performed in the same manner as in Example 2 to obtain 45 g of butyl lactate (purity of 95% or more). The yield was 78%.
【0017】比較例1 実施例1において、塩化ナトリウムを添加しなかった他
は実施例1と同様に分液ロートを用いて混合を行った。
反応液は2時間静置後も均一な溶液であった。このもの
を全量フラスコに投入し、減圧蒸留に供したところ、3
8℃(70mmHg)留分である水ー1ーブタノール共
沸混合物140gを留去した時点でフラスコ内に白色の
固形物が沈澱しているのを確認した。さらに蒸留を継続
し、100℃(40mmHg)留分として乳酸ブチル5
4g(純度95%以上)が得られた。収率は37%であ
った。Comparative Example 1 Mixing was performed using a separating funnel in the same manner as in Example 1 except that sodium chloride was not added.
The reaction solution was a uniform solution even after standing for 2 hours. The whole amount of this was put into a flask and subjected to vacuum distillation.
When 140 g of a water-1-butanol azeotrope, which was a 8 ° C. (70 mmHg) fraction, was distilled off, it was confirmed that a white solid had precipitated in the flask. Distillation was further continued to obtain butyl lactate 5 as a fraction at 100 ° C (40 mmHg).
4 g (purity of 95% or more) was obtained. The yield was 37%.
【0018】[0018]
【発明の効果】本発明によれば、ヒドロキシカルボン
酸、特に、安定性が低いため単離出来ないヒドロキシカ
ルボン酸についても、炭素数4以上のアルコールとのエ
ステルを反応効率および生産性良く製造することができ
る。また、得られたヒドロキシカルボン酸エステルと、
メチル、エチル等の炭素数3以下のアルコールとのエス
テル交換反応により、乳酸エチル等のヒドロキシカルボ
ン酸の低級アルコールエステルを得ることができる。INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, a hydroxycarboxylic acid, particularly a hydroxycarboxylic acid which cannot be isolated due to its low stability, can be produced with good reaction efficiency and productivity as an ester with an alcohol having 4 or more carbon atoms. be able to. Further, with the obtained hydroxycarboxylic acid ester,
A lower alcohol ester of a hydroxycarboxylic acid such as ethyl lactate can be obtained by a transesterification reaction with an alcohol having a carbon number of 3 or less such as methyl or ethyl.
Claims (1)
以上のアルコールを、無機塩の存在下、水層とアルコー
ル層の分液状態でエステル化反応せしめることを特徴と
するヒドロキシカルボン酸エステルの製造方法。1. A hydroxycarboxylic acid aqueous solution and a carbon number of 4
A method for producing a hydroxycarboxylic acid ester, which comprises subjecting the above alcohol to an esterification reaction in a liquid-separated state between an aqueous layer and an alcohol layer in the presence of an inorganic salt.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP15697393A JPH0710805A (en) | 1993-06-28 | 1993-06-28 | Production of hydroxycarboxylic acid ester |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP15697393A JPH0710805A (en) | 1993-06-28 | 1993-06-28 | Production of hydroxycarboxylic acid ester |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0710805A true JPH0710805A (en) | 1995-01-13 |
Family
ID=15639383
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP15697393A Pending JPH0710805A (en) | 1993-06-28 | 1993-06-28 | Production of hydroxycarboxylic acid ester |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0710805A (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002128738A (en) * | 2000-10-18 | 2002-05-09 | Toray Ind Inc | Method for producing tartaric acid lower alkyl diester |
JP2006232678A (en) * | 2005-02-22 | 2006-09-07 | Mitsubishi Rayon Co Ltd | METHOD FOR PRODUCING CONCENTRATE AND CRYSTAL OF alpha-HYDROXYCARBOXYLIC ACID |
KR102033356B1 (en) | 2019-07-15 | 2019-10-17 | 재원산업 주식회사 | Method for Refining Alkyl 3-Alkoxy Propionate |
JP2022000631A (en) * | 2020-06-17 | 2022-01-04 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 | Quantitative analysis method for water-soluble organic acid, esterification agent and analysis kit |
-
1993
- 1993-06-28 JP JP15697393A patent/JPH0710805A/en active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002128738A (en) * | 2000-10-18 | 2002-05-09 | Toray Ind Inc | Method for producing tartaric acid lower alkyl diester |
JP2006232678A (en) * | 2005-02-22 | 2006-09-07 | Mitsubishi Rayon Co Ltd | METHOD FOR PRODUCING CONCENTRATE AND CRYSTAL OF alpha-HYDROXYCARBOXYLIC ACID |
KR102033356B1 (en) | 2019-07-15 | 2019-10-17 | 재원산업 주식회사 | Method for Refining Alkyl 3-Alkoxy Propionate |
JP2022000631A (en) * | 2020-06-17 | 2022-01-04 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 | Quantitative analysis method for water-soluble organic acid, esterification agent and analysis kit |
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