JPH09124637A - 環状ラクトンの製造方法 - Google Patents

環状ラクトンの製造方法

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JPH09124637A
JPH09124637A JP7311526A JP31152695A JPH09124637A JP H09124637 A JPH09124637 A JP H09124637A JP 7311526 A JP7311526 A JP 7311526A JP 31152695 A JP31152695 A JP 31152695A JP H09124637 A JPH09124637 A JP H09124637A
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JP
Japan
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boron trifluoride
reaction
cyclic
compound
catalyst
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JP7311526A
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English (en)
Inventor
Toshiro Endo
敏郎 遠藤
Tomohisa Isobe
知久 磯部
Takaaki Fujiwa
高明 藤輪
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Daicel Corp
Original Assignee
Daicel Chemical Industries Ltd
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Publication date
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    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/52Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts

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  • Pyrane Compounds (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 バイヤービリガー反応に特定の触媒を用いて
環状ケトンから低温かつ短時間で環状ラクトンを製造す
る。 【解決手段】 環状ケトンからバイヤービリガー反応に
より環状ラクトン化合物を製造する方法において、三フ
ッ化ホウ素化合物、例えば三フッ化ホウ素酢酸錯体を触
媒として用いる。反応終了後、BF3酢酸錯体の触媒活
性を失活させた後に蒸留する。触媒活性の失活は反応粗
液にアミン化合物を添加する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は環状ケトンから環状
ラクトンを製造する方法に関し、より詳細には、バイヤ
ービリガー反応に特定の触媒を用いることにより、低温
かつ短時間で環状ラクトンを製造する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】環状ラクトンはラクトン系重合体、各種
共重合体の単量体として多用され、極めて重要な化合物
である。一般に環状ラクトンは、環状ケトンと有機過酸
を原料としてバイヤービリガー反応により製造されてい
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】このバイヤービリガー
反応の触媒には、三フッ化ホウ素やAlCl3等のルイ
ス酸触媒が有効とされている。しかしこれらは、水溶液
中では活性が低く、非水溶液中でもその効果は余り大き
くなく、さらには取扱いも難しい。このため実際の環状
ラクトンの製造においては、これら触媒を使用せず、反
応温度や原料である環状ケトンと有機過酸とのモル比な
どにより反応速度を向上させる工夫が行われている。従
って製造能力には一定の限界があり、その能力を超えた
場合には反応容器を増設する等して対応しているのが現
状である。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、環状ケト
ンを原料とするバイヤービリガー反応について鋭意検討
した結果、特定の三フッ化ホウ素化合物を用いることに
より当該反応が促進され、低温かつ短時間で環状ラクト
ンを合成し得ることを見い出し本発明を完成するに至っ
た。
【0005】すなわち本発明は、環状ケトンからバイヤ
ービリガー反応により環状ラクトン化合物を製造する方
法において、三フッ化ホウ素化合物を触媒として用いる
ことを特徴とする環状ラクトンの製造方法を提供するも
のである。また、三フッ化ホウ素化合物が三フッ化ホウ
素酢酸錯体であることを特徴とする前記環状ラクトンの
製造方法を提供するものである。また、環状ケトンから
バイヤービリガー反応により環状ラクトン化合物を製造
する方法において、三フッ化ホウ素酢酸錯体を触媒とし
て用い、反応終了後に三フッ化ホウ素酢酸錯体の触媒活
性を失活させた後反応粗液を蒸留することを特徴とする
環状ラクトンの製造方法を提供するものである。さら
に、反応粗液にアミン化合物を添加して三フッ化ホウ素
酢酸錯体の触媒を失活させることを特徴とする前記環状
ラクトンの製造方法を提供するものである。加えて、ア
ミン化合物がピペリジンであることを特徴とする前記環
状ラクトンの製造方法を提供するものである。以下に本
発明について詳述する。
【0006】本発明は環状ケトンと有機過酸とをバイヤ
ービリガー反応によって対応する環状ラクトンを得るも
のである。原料となる環状ケトンとしては、特に制限は
なく、分子内に側鎖を有し、または2重結合や3重結合
を有していてもよい。具体的には、シクロオクタノン、
シクロヘプタノン、シクロヘキサノン、シクロブタノン
等の側鎖を有しない環状ケトンの他、メチルシクロオク
タノン等のアルキルシクロオクタノン、ジメチルシクロ
ヘプタノン、メチルシクロヘプタノン等のアルキルシク
ロヘプタノン、トリメチルシクロヘキサノン等のアルキ
ルシクロヘキサノン等を例示することができる。特にア
ルキルシクロヘキサノン、とりわけトリメチルシクロヘ
キサノンに本発明を適用することが好ましい。
【0007】本発明で使用できる環状ケトンと反応させ
る有機過酸としては、過蟻酸、過酢酸、過プロピオン
酸、m−クロロ過安息香酸、トリフルオロ過酢酸、過安
息香酸等を例として挙げることができる。
【0008】環状ケトンと有機過酸とのモル比は理論的
には1/1であるが、環状ケトンに対する有機過酸のモ
ル比を1〜1.3倍の範囲、より好ましくは1.05〜
1.2倍の範囲で使用することが好ましい。環状ケトン
が有機過酸よりも価格が高いこと、環状ケトンのリサイ
クルに手間がかかること、反応中に有機過酸が分解する
場合があるからである。
【0009】本発明はバイヤービリガー反応の触媒とし
て三フッ化ホウ素化合物を使用する。三フッ化ホウ素化
合物とは、三フッ化ホウ素酢酸錯体、三フッ化ホウ素フ
ェノール錯体、三フッ化ホウ素エチルエーテル錯体、三
フッ化ホウ素メチルエーテル錯体、三弗化ホウ素テトラ
ヒドロフラン錯体、三弗化ホウ素n−ブチルエーテル錯
体等の三フッ化ホウ素を有する化合物をいい、特に三フ
ッ化ホウ素酢酸錯体、三フッ化ホウ素フェノール錯体、
三フッ化ホウ素エチルエーテル錯体が好ましく、とりわ
け三フッ化ホウ素酢酸錯体が好ましい。
【0010】三フッ化ホウ素化合物の使用量は、原料で
ある環状ケトン、有機過酸、反応溶媒等の仕込量の合計
量の0.05〜1.0wt%の範囲であればよく、好ま
しくは0.1〜0.8wt%の範囲、より好ましくは
0.2〜0.5%の範囲である。この範囲で環状ラクト
ンの収率が高く、原料の分解も少ない。触媒は、そのま
ま添加してもよいし、水または反応溶媒の一部に溶解し
て使用してもよい。
【0011】本発明においては反応溶媒を使用すること
ができる。反応溶媒は反応粗液の粘度を低下し、有機過
酸の希釈による安定化を図り、有機過酸とラクトンとの
副反応を遅延する等の効果がある。好ましい反応溶媒と
しては、ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼ
ン、イソプロピルベンゼン、ジエチルベンゼン、p−シ
メン等の芳香族炭化水素、シクロヘキサン、n−ヘキサ
ン、ヘプタン、オクタン、ノナン、デカン、デカリン等
の脂肪族又は脂環族炭化水素、シクロヘキサノ−ル、ヘ
キサノ−ル、ヘプタノ−ル、オクタノ−ル、ノナノ−
ル、フルフリルアルコ−ル等のアルコ−ル、アセトン、
メチルエチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン、酢
酸エチル、酢酸n−アミル、酢酸シクロヘキシル、プロ
ピオン酸イソアミル、安息香酸メチル等のエステル類、
エチレングリコ−ル、プロピレングリコ−ル、エチレン
グリコ−ルモノメチルエ−テル、エチレングリコ−ルモ
ノメチルエ−テルアセテ−ト、エチレングリコ−ルモノ
エチルエ−テル、エチレングリコ−ルモノエチルエ−テ
ルアセテ−ト、ジエチレングリコ−ルモノメチルエ−テ
ル、ジエチレングリコ−ルモノエチルエ−テル等の多価
アルコ−ルとその誘導体、クロロホルム、ジメチルクロ
ライド、四塩化炭素、クロルベンゼン等のハロゲン含有
脂肪族炭化水素化合物、1,2−ジメトキシエタン等の
エ−テル化合物等を用いることができる。
【0012】必要な場合には、有機過酸の安定剤として
リン酸水素アンモニウム、ピロリン酸カリウム、ピロリ
ン酸−2−エチルヘキシルエステル、ピロリン酸カリウ
ム−2−エチルヘキシルエステル、ピロリン酸ナトリウ
ム−2−エチルヘキシルエステル、トリポリリン酸、ト
リポリリン酸カリウム、トリポリリン酸ナトリウム、ト
リポリリン酸−2−エチルヘキシルエステル、トリポリ
リン酸カリウム−2−エチルヘキシルエステル、テトラ
ポリリン酸、テトラポリリン酸カリウム、テトラポリリ
ン酸ナトリウム、テトラポリリン酸−2−エチルヘキシ
ルエステル、テトラポリリン酸カリウム−2−エチルヘ
キシルエステル、テトラポリリン酸ナトリウム−2−エ
チルヘキシルエステル、ヘキサメタリン酸カリウム、ヘ
キサメタリン酸ナトリウム等を用いることができる。こ
れらは、単独で使用してもよいし、いくつかを併用して
もよい。
【0013】反応温度は、バイヤービリガー反応による
環状ケトンから環状ラクトンへの反応が酸化反応による
生成した環状ラクトンの分解に優先するような温度範囲
で行ない、たとえば過酢酸を用いる場合、0〜70℃の
範囲であることが好ましい。70℃を超えると反応の際
に有機過酸が分解し副生成物を生じ、この副生成物によ
り環状ラクトンが開環する場合がある。一方、0℃以下
であると反応の完結までに長時間を要する。反応圧力は
一般的には常圧下で操作されるが、加圧または低圧下で
もよい。
【0014】反応は連続方式であってもバッチ方式であ
ってもよい。連続の場合はピストンフロー型式が好まし
い。連続方式の場合は所定の反応容器に一定比率で環状
ケトン、有機過酸、触媒、反応溶媒、安定剤等を連続的
に仕込む。バッチ方式の場合は、有機過酸と触媒として
用いる三フッ化ホウ素化合物は、有機過酸と共に逐次的
に仕込むセミバッチ方式が好ましい。例えば、反応容器
内に環状ケトンと反応溶媒を所定量仕込み、この中に必
要に応じて安定剤を溶解させ、この中に前記有機過酸と
三フッ化ホウ素化合物を数次にわたり分割して添加す
る。なお、反応の終点の確認は残存するガスクロマトグ
ラフィー分析によるのがよい。
【0015】反応粗液から環状ケトンに対応する環状ラ
クトンを精製するには、反応粗液に含まれる三フッ化ホ
ウ素化合物の触媒活性を失活させるため、反応粗液を水
洗しあるいは中和し、または中和および水洗した後に蒸
留することが好ましい。三フッ化ホウ素化合物を含んだ
まま蒸留すると、反応粗液の加温によりハイボイラー化
がおこり、反応粗液内で環状ラクトンの重合反応が生じ
る場合がある。中和剤としてはピペリジン、1,3−ジ
−(4−ピペリジル)−プロパン等のアミン化合物、水
酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ金属水酸
化物を使用することが好ましい。なお蒸留方法として
は、通常採用される方法を用いることができる。
【0016】本発明によれば、バイヤービリガー反応に
より環状ケトンに対応する環状ラクトンを製造すること
ができる。具体的には、シクロヘキサノンからε−カプ
ロラクトン、トリメチルシクロヘキサノンからトリメチ
ルカプロラクトンを製造することができる。
【0017】
【発明の実施の形態】以下、実施例により本発明を具体
的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものでは
ない。
【0018】(実施例1)500mlのジャケット付き
反応器にトリメチルシクロヘキサノン(TMCH)3
3.6gを加え、昇温し内部温度を40℃とした。ここ
に触媒として3CH3COOH・2BF3を0.5gと過
酢酸の30%酢酸エチル溶液(濃度28wt%)66.
4gを2時間かけて滴下した後、4時間熟成を行った。
滴下および熟成中は内部温度を40℃に保持した。滴下
終了時のTMCHの収率は71%であり、3時間熟成後
の収率は73%であった。結果を表−1に示す。
【0019】(実施例2〜4)3CH3COOH・2B
3に代えて、表−1に示す化合物を触媒として使用し
た他は、実施例1と同様に操作した。
【0020】(比較例1)三フッ化ホウ素酢酸錯体を使
用しなかった以外は実施例1と同様に操作を行った。滴
下終了時のTMCHの収率は11%であり、4時間後の
熟成終了時の収率は19%であった。
【0021】(実施例5)2リットルのジャケット付き
反応器にTMCH852.6gを加え、昇温し内部温度
を60℃とした。ここに触媒として3CH3COOH・
2BF3を7.5gと過酢酸の30%酢酸エチル溶液
(濃度28wt%)1647.4gを2時間かけて滴下
した後、4時間熟成を行った。滴下および熟成中は内部
温度を60℃に保持した。この反応粗液にピペリジン
9.5gを加え、2リットルの四口付きフラスコ40φ
mm20段オールダーショウ型蒸留塔で、オイルバスの
温度を170℃、130torrで蒸留した。蒸留は留
出速度500ml/h、温度31℃で酢酸エチルを留出
させた。次いで、7torrで温度70℃、還流比R/
D=0.5で酢酸および未反応のTMCHを留出させ、
その後還流比R/D=3にしてトリメチルカプロラクト
ン(TMCL)留分になるまで待ち、TMCL留分にな
ったら還流比R/D=0.5に戻し、TMCLが流出し
なくなるまで蒸留を行った。結果を表−2に示す。な
お、表中のTMCLの収率は、下記式によりTMCHか
ら算出した。
【0022】
【数1】
【0023】(実施例6,7)表−2に示す中和剤を使
用した以外は、実施例5と同様に操作した。結果を表−
2に示す。
【0024】(比較例2)2リットルのジャケット付き
反応器にTMCH852.6gを加え、昇温し内部温度
を60℃とした。ここに過酢酸の30%酢酸エチル溶液
(濃度28wt%)1647.4gを2時間かけて滴下
した後、28時間熟成を行った。滴下および熟成中は内
部温度を60℃に保持した。この反応粗液を2リットル
の四口付きフラスコ40φmm20段オールダーショウ
型蒸留塔で蒸留した。130torr、温度31℃、留
出速度500ml/hで酢酸エチルを留出させ、次い
で、7torrで温度70℃、還流比R/D=0.5で
留出、その後還流比R/D=3にしてトリメチルカプロ
ラクトン(TMCL)留分になるまで待ち、TMCL留
分になったところで還流比R/D=0.5に戻し、TM
CLが流出しなくなるまで蒸留を行った。結果を表−2
に示す。
【0025】
【表1】
【0026】
【表2】
【0027】
【発明の効果】本発明によれば、三フッ化ホウ素化合物
を触媒として使用することによりバイヤービリガー反応
を促進させ、低温かつ短時間で対応する環状ラクトンを
製造することができた。三フッ化ホウ素化合物の中で
も、特に三フッ化ホウ素酢酸錯体の触媒作用が優れてい
た。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 環状ケトンからバイヤービリガー反応に
    より環状ラクトン化合物を製造する方法において、三フ
    ッ化ホウ素化合物を触媒として用いることを特徴とする
    環状ラクトンの製造方法。
  2. 【請求項2】 三フッ化ホウ素化合物が三フッ化ホウ素
    酢酸錯体であることを特徴とする請求項1記載の環状ラ
    クトンの製造方法。
  3. 【請求項3】 環状ケトンからバイヤービリガー反応に
    より環状ラクトン化合物を製造する方法において、三フ
    ッ化ホウ素酢酸錯体を触媒として用い、反応終了後に三
    フッ化ホウ素酢酸錯体の触媒活性を失活させた後反応粗
    液を蒸留することを特徴とする環状ラクトンの製造方
    法。
  4. 【請求項4】 反応粗液にアミン化合物を添加して三フ
    ッ化ホウ素酢酸錯体の触媒を失活させることを特徴とす
    る請求項3記載の環状ラクトンの製造方法。
  5. 【請求項5】 アミン化合物がピペリジンであることを
    特徴とする請求項4記載の環状ラクトンの製造方法。
JP7311526A 1995-11-06 1995-11-06 環状ラクトンの製造方法 Pending JPH09124637A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009045664A1 (de) 2009-10-14 2011-04-21 Evonik Degussa Gmbh Verfahren zur Herstellung von Polyestern und Co-Polyestern aus Lactonen

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009045664A1 (de) 2009-10-14 2011-04-21 Evonik Degussa Gmbh Verfahren zur Herstellung von Polyestern und Co-Polyestern aus Lactonen

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