JPH09124553A - グリオキシル酸エチルの製造方法 - Google Patents

グリオキシル酸エチルの製造方法

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JPH09124553A
JPH09124553A JP30381095A JP30381095A JPH09124553A JP H09124553 A JPH09124553 A JP H09124553A JP 30381095 A JP30381095 A JP 30381095A JP 30381095 A JP30381095 A JP 30381095A JP H09124553 A JPH09124553 A JP H09124553A
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JP
Japan
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temperature
reaction mixture
ozone
holding
ethyl glyoxylate
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JP30381095A
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English (en)
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Takeaki Fujii
剛章 藤井
Hiroshi Ueno
廣 上野
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Tonen General Sekiyu KK
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Tonen Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 生産性が高く、簡便な、しかも高い選択率お
よび収率を有するグリオキシル酸エチルの製造方法を提
供する。 【解決手段】 (1) フマル酸ジエチルおよび/またはマ
レイン酸ジエチルをエステル溶媒中でオゾン酸化して、
オゾニドを含む反応混合物を得る工程、(2) 該反応混合
物を、下記次式(I)を満たすように温度および時間を
選択して、保持する工程を含み、水素化還元を行わない
ことを特徴とするグリオキシル酸エチルの製造方法。 【数1】 500 ×e-0.03T≦τ≦2500×e-0.02T (I) (Tは反応混合物の温度(℃)、τは温度Tに保持する
時間(分)を表す)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、グリオキシル酸エ
チルの製造方法に関する。
【0002】
【発明が解決しようとする課題】グリオキシル酸エステ
ルは、医薬品、香料、農薬、化粧品等の原料として有用
な化合物である。グリオキシル酸エステルの製造法に
は、(1) クロム‐シリカライト触媒存在下、アクリル酸
エステルを過酸化水素水溶液で酸化する方法(特開平3-
56439 号公報)、(2) グリオキシル酸水溶液にアルコー
ルを加え、共沸脱水によるエステル化を行った後に精留
する方法(特公平4-66856 号公報)、(3) マレイン酸ジ
エステルをオゾンと反応させた後に水素化還元し、蒸留
精製する方法(特開昭63-295528 号公報)等が知られて
いる。
【0003】しかしながら、(1) の方法では、オレフィ
ン部分の末端メチレン基に由来する副生成物(ホルムア
ルデヒドやギ酸)の除去が困難であるという問題がある
(なお、上記公報には精製工程に関する記述がない)。
一方、(2) の方法は、エステル化反応と同時にアセター
ル化やヘミアセタール化反応が進行するため、精製が困
難な混合物が得られるという問題がある。また収率も十
分とはいえない(実施例ではグリオキシル酸エチルの収
率は65.6%)。一方、(3) は、収率も良く、精製も容易
であるが、オゾン酸化で生成した過酸化物(オゾニド)
を接触水素化還元する工程を含んでおり、清浄な水素を
大量に必要とする。また、過酸化物が一般的に安定性が
低いことは周知の通りであり、オゾニドに関してもなる
べく低温での還元を行うことが、目的とする生成物の選
択率を高めるために有効な手段である。ところが、水素
化還元に用いられる不均一触媒は低温で活性が著しく低
下するため、適切な温度範囲を維持する操作が煩雑であ
り、生産性を高める上での障害となっている。
【0004】そこで本発明は、生産性が高く、簡便な、
しかも高い選択率および収率を有するグリオキシル酸エ
チルの製造方法を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明のグリオキシル酸
エチルの製造方法は、(1) フマル酸ジエチルおよび/ま
たはマレイン酸ジエチルをエステル溶媒中でオゾン酸化
して、オゾニドを含む反応混合物を得る工程、および
(2) 該反応混合物を、次式(I):
【0006】
【数2】 500 ×e-0.03T≦τ≦2500×e-0.02T (I) (上記式中、Tは反応混合物の温度(℃)、τは温度T
に保持する時間(分)を表す)を満たすように温度およ
び時間を選択して、保持する工程を含み、水素化還元を
行わないことを特徴とする。
【0007】本発明の好ましい態様を以下に示す。 (イ)工程(1) において、フマル酸ジエチルをオゾン酸
化する上記の方法。 (ロ)工程(1) において、エステル溶媒が、炭素‐炭素
不飽和結合を含まない脂肪族エステル溶媒である上記の
いずれかに記載の方法。 (ハ)工程(2) を、次式(II)
【0008】
【数3】 1000×e-0.03T≦τ≦2000×e-0.02T (II) (上記式中、Tおよびτは前記と同義である)を満たす
温度・時間範囲に保持して行う上記のいずれかに記載の
方法。 (ニ)上記式(I)または(II)において、温度Tが0
〜150 ℃である上記のいずれかに記載の方法。 (ホ)上記式(I)または(II)において、温度Tが20
〜100 ℃である上記のいずれかに記載の方法。
【0009】
【発明の実施の形態】本発明の方法の工程(1) におい
て、オゾン酸化に用いるオゾンは、空気からあるいは酸
素から製造されたもののいずれでもよく、オゾナイザー
を用いて発生させることができる。オゾンは酸素または
空気との混合ガスとして用いることができる。使用する
オゾン量はフマル酸ジエチルおよび/またはマレイン酸
ジエチルと等モル量で良いが、若干量のオゾンが未反応
のまま反応系外へ散逸するために、1.1〜2.5倍モ
ル量のオゾンを用いるのが最も好ましい。反応は、例え
ばオゾンを含むガスを原料/溶媒系へ吹き込むことによ
って行うことができる。オゾンによる酸化反応でフマル
酸ジエチルおよび/またはマレイン酸ジエチルはほぼ1
00%転化できる。反応温度は通常約20℃以下、好ま
しくは5℃以下、特に好ましくは0〜 -10℃である。
冷却には、氷、ドライアイス‐アセトン、ドライアイス
‐メタノール等の一般的な寒剤を用いることができる。
【0010】オゾン酸化はエステル溶媒中で行う。エス
テル溶媒に脂肪族炭素‐炭素不飽和結合が存在すると、
オゾンと反応してしまうので、炭素‐炭素不飽和結合を
含まない脂肪族エステル溶媒が好ましい。また、水酸基
を有しない、C2 〜C10のエステルが好ましい。エステ
ルを構成する酸成分としては、飽和脂肪酸、脂環式カル
ボン酸および芳香族カルボン酸が使用できる。飽和脂肪
酸としてはC1 〜C4の1塩基または2塩基の脂肪族カ
ルボン酸、例えばギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、シ
ュウ酸、マロン酸、コハク酸等が挙げられ、脂環式カル
ボン酸としては、例えばシクロヘキサンカルボン酸等が
挙げられ、芳香族カルボン酸としては、例えば安息香
酸、フタル酸、テレフタル酸、イソフタル酸等が挙げら
れる。アルコール成分としては、C1 〜C4 の1価また
は2価のアルコール、例えばメタノール、エタノール、
プロパノール、ブタノール、エチレングリコール、プロ
ピレングリコール、1,4-ブタンジオール等が挙げられ
る。またエステルとしてラクトン類も包含される。ラク
トン類としては、例えばC3 〜C8 のラクトン、例えば
ガンマブチロラクトン、バレロラクトン、カプロラクト
ン等が挙げられる。これらのエステル溶媒は単独でも2
種以上混合して使用しても良い。特にエチルエステルと
ラクトン類が好ましい。なお、エステル溶媒は、蒸留に
よる精製の際に生成物との分離が容易であるように、グ
リオキシル酸エチルの沸点( 130℃)より低い沸点(例
えば100 ℃以下)を有するかまたはより高い沸点(例え
ば150 ℃以上)を有するものが好ましく、特にグリオキ
シル酸エチルの沸点よりはるかに低い沸点(例えば80℃
以下)を有するものが好ましい。
【0011】フマル酸ジエチルおよび/またはマレイン
酸ジエチルの、エステル溶媒に対する濃度は通常1〜3
0重量%、好ましくは5〜20重量%である。
【0012】本発明においては、(1) オゾン酸化工程の
後、次いで上記工程(2) を行うことおよび水素化還元工
程を行なわないことに特徴を有する。
【0013】工程(2) においては、工程(1) で得られた
反応混合物を直ちに特定の条件に保持する。これによっ
て、水素化還元を行う必要なく、反応混合物中に含まれ
ていたオゾニドが、目的物であるグリオキシル酸エチ
ル、ならびに以下に示すグリオキシル酸エチル1水和物
またはその多量体に転化することがわかった。
【0014】
【化1】 そのような特定の条件とは、次式(I):
【0015】
【数4】 500 ×e-0.03T≦τ≦2500×e-0.02T (I) (上記式中、Tは反応混合物の温度(℃)、τは温度T
に保持する時間(分)を表す)を満たすような温度およ
び時間である。好ましくは、次式(II):
【0016】
【数5】 1000×e-0.03T≦τ≦2000×e-0.02T (II) (上記式中、Tおよびτは前記と同義である)を満たす
ように、温度および時間を選択する。グリオキシル酸エ
チルは150 ℃より高温に保持すると分解を始めるため、
収率を維持するためには、工程(2) の温度Tは150 ℃以
下であるのが好ましい。また、オゾニドは、エステル溶
媒中での分解開始温度が0℃付近であり、それ以上の温
度に保持しないとほとんど分解が起こらない。したがっ
て、温度Tが0〜150 ℃であるのが好ましい。特に、工
程(2) における処理の迅速化や作業上の簡便さという点
から、20〜100 ℃がさらに好ましい。
【0017】図1に、工程(2) における保持温度と時間
の関係を示した。500 ×e-0.03Tの直線をAで、2500×
-0.02Tの直線をBで、1000×e-0.03Tの直線をCで、
2000×e-0.02Tの直線をDで示した。
【0018】ところで、ある温度Tにおける保持時間τ
を上記式(I)に示すより長く設定することは十分可能
であるが、実質的にオゾニドが式(I)に示すτの範囲
で分解してしまっているので、保持時間τを長くしても
時間の浪費にすぎず、意味がない。
【0019】かくして得られた生成物は任意的に精製す
ることができる。例えば蒸留による精製に先立って、必
要に応じ、沸点が150℃以上の不活性な溶媒、例えば
デカリン、テトラリン等と混合する。その混合比は任意
であるが、グリオキシル酸エチルより低沸点の化合物を
すべて留去したとき、グリオキシル酸エチルを均一に希
釈して多量化による粘度上昇を抑制し、以後の蒸留を容
易にする目的から、不活性溶媒の量は生成物に対して1
/10〜10の範囲の体積比であることが好ましい。不
活性溶媒と混合された生成物は、常圧の蒸留装置内で徐
々に加熱し、グリオキシル酸エチル(沸点130℃)よ
り低沸点の成分(ギ酸エチルまたはこれとエステル溶
媒)を留去する。その後、または同時に120℃以上に
加熱して、脱水反応により1水和物とその多量体をグリ
オキシル酸エチルに変換することができる。このとき同
時に水分を留去するが、グリオキシル酸エチルが留去し
ないように温度を制御する。水分の留去が終了した後、
常圧あるいは減圧下で蒸留することにより、グリオキシ
ル酸エチルを製品として得ることができる。このよう
に、不活性溶媒の存在下で加熱脱水と軽質分留去を行う
ことにより、グリオキシル酸エチルの多量化(ポリアセ
タール化)を抑制でき、蒸留による精製を容易に行うこ
とができる。
【0020】
【作用】フマル酸ジエチルおよび/またはマレイン酸ジ
エチルのオゾン酸化により生成したオゾニドは、エステ
ル溶媒中での分解開始温度が0℃付近であり、比較的安
定な過酸化物である。従来のグリオキシル酸エチル製造
プロセスでは、このオゾニドを接触水素化還元する。し
かし、その際、還元を急ぐと顕著な発熱が起こって選択
率の低下を招く場合があるため、ゆっくりとなるべく低
温で還元する必要がある。一方、10℃以下での接触水素
還元は、金属担持などの通常の固体触媒を使用すると失
活が激しいために、還元しきれなかったオゾニドが残留
することが多く、また触媒使用量の増加や再生処理が必
要になることからも実用的とはいいがたい。これらの点
から、還元工程には微妙な反応温度制御が必要であり、
十分な監視と設備が必要とされる。
【0021】ところが、驚くべきことに、本発明におけ
る工程(2) を行うと、通常のラジカル的分解反応と異な
り、実質的にすべてのオゾニドが目的生成物であるグリ
オキシル酸エチルやその多量体、水和物に穏やかに転化
することが分かった。この工程(2) を行う結果、制御が
煩雑な接触水素化還元を省略できることで、触媒調製や
触媒除去工程が不要となり、反応が簡略化でき、しかも
グリオキシル酸エチルの選択率や収率の低下を伴わない
という利点が確保できる。
【0022】
【実施例】以下の実施例により本発明をさらに詳しく説
明する。
【0023】実施例1 工程(1) 吹込み管を備えた200 mlフラスコに、フマル酸ジエチ
ル10.3gと酢酸エチル120 mlを入れ、0〜 -10℃に冷
却した。500 rpm で撹拌を行いながら、酸素を原料とし
て発生させたオゾン/酸素混合ガスを300 ml/分(オ
ゾンの供給量は0.35ミリモル/分)の速度で吹き込ん
だ。ガスクロマトグラフィー(GLC) により原料であるフ
マル酸ジエチルの消費を追跡したところ、3時間でほぼ
原料が消失した。ここでオゾン/酸素混合ガスの導入を
停止し、系内の残留オゾンを除くため、窒素を吹き込ん
だ。工程(2) その後、撹拌を行いつつ湯浴に替えて、40℃に10時間保
持した。
【0024】過酸化物の有無を過酸化物試験紙によって
テストしたところ、陰性であった。この生成物をGLC
および 1H−NMRで分析したところ、得られたグリオ
キシル酸エチルは収率93%であり、副生成物はほとんど
がしゅう酸ジエチルであった。
【0025】実施例2 実施例1と同様にして工程(1) を行った後、工程(2) に
おける保持を、40℃で10時間の代わりに、60℃で6時間
にした他は実施例1と同様にして行った。生成物を実施
例1と同様にしてGLCおよび 1H−NMRで分析した
ところ、得られたグリオキシル酸エチルは収率86%であ
った。
【0026】実施例3 実施例1の工程(1) において、溶媒として酢酸エチルの
代わりにガンマブチロラクトンを使用した他は実施例1
と同様にしてオゾン酸化を行った。次いで実施例1の工
程(2) を繰り返した。生成物を実施例1と同様にしてG
LCおよび 1H−NMRで分析したところ、得られたグ
リオキシル酸エチルは収率89%であった。
【0027】実施例4 実施例1の工程(1) においてフマル酸ジエチルの代わり
にマレイン酸ジエチルを用いた他は実施例1と同様にし
てオゾン酸化を行った。ただし、原料消失を確認するま
でにオゾンの吹き込みは5.2 時間を必要とした。次いで
実施例1の工程(2) を繰り返した。生成物を実施例1と
同様にしてGLCおよび 1H−NMRで分析したとこ
ろ、得られたグリオキシル酸エチルは収率85%であっ
た。
【0028】比較例1 実施例1と同様の工程(1) を行った後、工程(2) におけ
る保持を、40℃で10時間の代わりに、30℃で15分間にし
た他は実施例1と同様にして行った。生成物について過
酸化物試験を行ったところ、陽性であった。また、生成
物を実施例1と同様にしてGLCおよび 1H−NMRで
分析したところ、グリオキシル酸エチルには20%しか転
化しておらず、70%以上がオゾニドのままであった。
【0029】比較例2 実施例1の工程(1) において、溶媒として酢酸エチルの
代わりにクロロホルムを用いた他は実施例1と同様に反
応を行った。次いで実施例1の工程(2) を繰り返した。
グリオキシル酸エチルは、GLC分析で5%しか生成し
ておらず、精製回収することができなかった。
【図面の簡単な説明】
【図1】工程(2) における保持温度と時間の関係を示し
た図である。
【符号の説明】
A:保持温度Tのとき、保持時間τの下限値を表す直
線。 B:保持温度Tのとき、保持時間τの上限値を表す直
線。 C:保持温度Tのとき、保持時間τの好ましい下限値を
表す直線。 D:保持温度Tのとき、保持時間τの好ましい上限値を
表す直線。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 (1) フマル酸ジエチルおよび/またはマ
    レイン酸ジエチルをエステル溶媒中でオゾン酸化して、
    オゾニドを含む反応混合物を得る工程、および(2) 該反
    応混合物を、次式(I): 【数1】 500 ×e-0.03T≦τ≦2500×e-0.02T (I) (上記式中、Tは反応混合物の温度(℃)、τは温度T
    に保持する時間(分)を表す)を満たすように温度およ
    び時間を選択して、保持する工程を含み、水素化還元を
    行わないことを特徴とするグリオキシル酸エチルの製造
    方法。
JP30381095A 1995-10-27 1995-10-27 グリオキシル酸エチルの製造方法 Pending JPH09124553A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT500489A1 (de) * 2001-03-09 2006-01-15 Dsm Fine Chem Austria Gmbh Verfahren zur herstellung von mono- oder biscarbonyl- oder hydroxylverbindungen
EP2452970A1 (en) 2007-08-31 2012-05-16 The Nippon Synthetic Chemical Industry Co., Ltd. Crosslinking agent, crosslinked polymer, and uses thereof

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US8426632B2 (en) 2007-08-31 2013-04-23 The Nippon Synthetic Chemical Industry Co., Ltd. Crosslinking agent, crosslinked polymer, and uses thereof

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