JPH0920766A - ３−ヒドロキシオキセタンの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】除草剤スルホニル尿素製造のための出発物質等
として、有用な３−ヒドロキシオキセタンの新規製法を
提供する。 【解決手段】分岐アルキル基を有するカルボン酸とエピ
クロロヒドリン（ＩＩ）との反応によりエステル（ＩＩ
Ｉ）を生成し、これとエーテル（ＩＶ）との反応により
エステル（Ｖ）を生成し、これの加水分解および環化に
より化合物（ＶＩ）を生成し、これのアセタール開裂に
より化合物（Ｉ）を生成し、これを単離することからな
る３−ヒドロキシオキセタンの製法。 （式中、Ｒ_９およびＲ_１０は互いに独立して水素原子ま
たは炭素原子数１ないし４のアルキル基を表す）

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は３−ヒドロキシオキ
セタンの製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ＵＳ−Ａ−４３９５５６１号は３−ヒド
ロキシオキセタンの製造方法を記載している。この方法
によれば、次式：ＣＨ₃ （ＣＨ₂ ）_n ＣＯ₂ Ｈ（式中、
ｎは０、１、２または３を表す）で表されるカルボン酸
が出発材料として使用され、そしてＦｅＣｌ₃ の存在下
でエピクロロヒドリンとの反応が行われ、次式：ＣＨ₃
（ＣＨ₂ ）_n ＣＯ−Ｏ−ＣＨ₂ ＣＨ（ＯＨ）ＣＨ₂ −Ｃ
ｌで表されるエステルを形成する。該エステルはエステ
ルのヒドロキシ基が塩基の作用に対して耐性である基に
より保護された後、塩基性加水分解により環化され、オ
キセタンを形成する。加水分解および環化の後、前記保
護基は酸との反応により除去される。得られる３−ヒド
ロキシオキセタンは次に抽出および／または蒸留により
単離される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は３−ヒドロキ
シオキセタンの新規な製造方法の提供を課題とするもの
である。

【０００４】

【課題を解決するための手段】驚くべきことに、３−ヒ
ドロキシオキセタンの製造は、次式：Ｒ−ＣＯ₂ Ｈ（式
中、Ｒは分岐アルキル基を表す）で表されるカルボン酸
を次式：ＣＨ₃ （ＣＨ₂ ）_n ＣＯ₂ Ｈで表される上記の
分岐していないカルボン酸の代わりに使用することによ
り顕著に改善され得ることが今見出された。

【０００５】従って、本発明は、次式Ｉ：

【化１４】 （式中、Ｒ₉ およびＲ₁₀は互いに独立して水素原子また
は炭素原子数１ないし４のアルキル基を表す）で表され
る３−ヒドロキシオキセタンの製造方法であって、以下
の工程： （１）次式：Ｒ−ＣＯ₂ Ｈ（式中、Ｒは分岐アルキル基
を表す）で表されるカルボン酸と次式ＩＩ：

【化１５】 （式中、Ｒ₉ およびＲ₁₀は上で定義されたものと同じ意
味を表す）で表されるエピクロロヒドリンとの反応によ
る次式ＩＩＩ：

【化１６】 （式中、Ｒ、Ｒ₉ およびＲ₁₀は上で定義されたものと同
じ意味を表す）で表されるエステルの形成、（２）触媒
の存在下での該エステルと次式ＩＶ：

【化１７】 （式中、Ｒ₁ は水素原子またはメチル基を表し、Ｒ₂ は
炭素原子数１ないし６のアルキル基を表すか、またはＲ
₁ およびＲ₂ は一緒になって次式：−（ＣＨ₂ ）₃ −で
表される基を形成する）で表されるエーテルとの反応に
よる次式Ｖ：

【化１８】 で表されるエステルの形成、（３）塩基の存在下での該
エステルの加水分解および環化による次式ＶＩ：

【化１９】 （式中、Ｒ₁ 、Ｒ₂ 、Ｒ₉ およびＲ₁₀は上で定義された
ものと同じ意味を表す）で表される化合物の形成、
（４）酸の存在下でのアセタール開裂による相当する３
−ヒトロキシオキセタンの形成、および（５）該３−ヒ
トロキシオキセタンの単離からなることを特徴とする上
記３−ヒドロキシオキセタンの製造方法に関するもので
ある。

【０００６】本発明に係る方法の工程（１）において、
次式：Ｒ−ＣＯ₂ Ｈ（式中のアルキル基Ｒはα−炭素原
子に分岐を有する）で表されるカルボン酸が好ましくは
使用される。Ｒは特に炭素原子数３ないし８のα−分岐
アルキル基であり、例えば１−エチルペンチル基および
第三ブチル基であり、とりわけ１−エチルプロピル基が
特に適している。

【０００７】環状アルキル基、例えばシクロペンチル
基、シクロヘキシル基およびシクロオクチル基を有する
酸は本発明に係る方法において有利に使用され得る。

【０００８】エピクロロヒドリンへのカルボン酸の付加
は酸性または塩基性であってよい触媒の存在下で行われ
るのが好ましい。適当な酸性触媒は例えばルイス酸、例
としてＵＳ−Ａ−４３９５５６１号に記載されているＦ
ｅＣｌ₃ 、酸性の粉末化鉱物、例としてモンモリロナイ
ト、および慣用の鉱酸、例として塩化水素酸、臭化水素
酸塩、リン酸、硝酸および硫酸である。相間移動触媒も
また第１の反応工程のために適当である。塩化テトラブ
チルアンモニウム、３−（１−ピリジノ）−１−プロパ
ンスルホネートおよびピリジントシレートがそれらの例
とし言及され得る。しかしながら、本発明に係る方法は
塩基性触媒の存在下で有利に行われる。アルカリ金属水
酸化物、例えば水酸化ナトリウムおよびカリウムが使用
され得るが、トリアルキルアミン、例えばトリエチル−
およびトリブチル−アミン、Ｎ，Ｎ−ジアルキルアニリ
ン、例えばＮ，Ｎ−ジエチルアニリン、および置換ピリ
ジン、特にアルキル−またはジアルキル−アミノ基によ
り置換されたピリジン、例えば２−メチル−および２，
６−ジメチル−ピリジンおよびＮ，Ｎ−ジメチルアミノ
ピリジンがとりわけ適している。最も好ましい結果はピ
リジン自体を用いて得られる。さらに、例えばシンセシ
ス(Synthesis) ，５９１，１９７２に記載されている多
環式、特に２環式アミジン、例えばＤＢＵおよびＤＢ
Ｎ、そして特にポリマー結合ピリジンおよびアルキル化
アミノピリジン、例えばポリ−ＤＭＡＰを使用すること
も可能である。

【０００９】式ＩＶで表されるビニルエーテル誘導体は
工程（２）における保護基の誘導のために特に適してい
ることが証明されている。式ＩＶ中の置換基Ｒ₂ は例え
ばメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチ
ル基もしくはヘキシル基またはそれらの分岐異性体であ
る。さらに、Ｒ₂ はＲ₁ と一緒になって次式：−（ＣＨ
₂ ）₃ −で表される基を形成し得、それによりジヒドロ
ピラン環を形成してもよい。本発明に係る方法における
使用に特に適しているビニルエーテルは、式中、Ｒ₁ が
水素原子を表し、そしてＲ₂ が炭素原子数２ないし５の
アルキル基、例えばエチル基、ブチル基、ペンチル基、
そして特にイソブチル基、ビニルエーテル基を表す化合
物、そしてまたメチルイソプロペニルエーテルである。

【００１０】工程（２）における式ＩＩＩで表されるエ
ステルと式ＩＶで表されるビニルエーテルとの反応は触
媒の存在下で行われる。この目的のためには、特にアル
キル−およびアリール−スルホン酸およびそれらの塩が
適している。メタンスルホン酸およびｐ−トルエンスル
ホン酸が好ましい例として記載され得るが、良好な結果
はまた、ハロゲン化カルボン酸、例えばトリフルオロ−
およびトリクロロ酢酸を用いて、そしてまた上記の鉱酸
（特にそれらの酸が無水であるならば）を用いて得られ
る。酸性のイオン交換樹脂、例えばダウエックス（登録
商標，Dowex ）もまた使用され得る。

【００１１】工程（３）における、保護された３−ヒド
ロキシオキセタンを形成するための式Ｖで表される保護
されたエステルの加水分解および環化はアルカリ媒体中
で行われる。ヒドロキシイオンを溶媒、特に極性溶媒、
とりわけ水酸化ナトリウムおよびカリウム、および相当
するメタノレート中に遊離し得るあらゆる化合物が原理
的には塩基として選択され得る。好ましい極性溶媒は、
例えばアルコール、ＤＭＦ、ＤＭＡ、Ｎ−メチルピロリ
ドン、ジオキサンそして特に水である。

【００１２】工程（４）における保護基の除去、アセタ
ール開裂は保護された３−ヒドロキシオキセタンをプロ
トン性溶媒、例えばアルコール、そして特に水中の酸と
反応させることにより行われる。これらは、例えば工程
（２）において使用するための上記酸が適しており、鉱
酸、例として塩酸、臭化水素酸塩、硫酸、硝酸およびリ
ン酸が特に重要である。硫酸および塩酸が中でも好まし
い。アセタール開裂の後、反応混合物は、反応がバッチ
形式で行われる場合に特に、塩基、例えばアルカリ金属
またはアルカリ土類金属水酸化物で中和されてもよい。

【００１３】本発明に係る方法はバッチ形式（非連続
的）または連続的に行われ得る。バッチ様式での方法は
慣用の攪拌容器中で、そして最後の工程に関しては慣用
の充填カラム中で行われるのが好ましい。本発明に係る
バッチ様式での方法の一つの変形において、反応工程
（１）、（２）および（３）はワンポット反応として一
緒にされてもよく、そして工程（３）の反応生成物、す
なわち式ＶＩで表される保護された３−ヒドロキシオキ
セタンは共沸蒸留または水蒸気蒸留により濃縮されても
よい。

【００１４】連続的方法が好ましい。この連続的方法に
おいて、ループ型反応器が工程（１）を行うために使用
されるのが好ましい。その結果、反応熱の均一な分散が
反応器全体にわたり行われ、そして乱流により高い還流
比の確立が可能となる。高い度合いの変換を達成するた
めに、管状反応器がループ型反応器の下流に連続して連
結されてもよい。ループ型反応器は好ましくは９０ない
し１３０℃の温度で操作される。平均滞留時間はその場
合４０ないし６０分の範囲である。下流の連続的連結管
状反応器の操作温度は通常いくらか高く、例えば１１０
ないし１３０℃であり、そしてその中で平均滞留時間は
約１０ないし２０分である。このような条件下で式ＩＩ
Ｉで表される化合物の約８０％の収率が工程（１）で通
常達成される。工程（２）における保護基の導入は、反
応塊の特に十分な混合が必要であるので、好ましくは攪
拌された容器内で行われる。４０ないし５５℃の反応温
度および１５ないし２５分の平均滞留時間でもって、式
Ｖで表される化合物が約９５％の収率で得られる。多室
（マルチチャンバー）反応器が工程（３）を行うために
有利であることが証明されている。好ましくは、およそ
３ないし４バールの圧力で得られる１４０ないし１５０
℃の温度が選択される。この温度では、反応塊の飽和圧
力以上を操作できるために、約５バールの全圧が反応器
内に得られるような窒素クッションを加えることが好ま
しい。反応器内における反応塊の平均滞留時間は通常５
０ないし７０分である。水蒸気蒸留により、式ＶＩで表
される化合物は強度約８０％の水性溶液まで濃縮され得
る。水蒸気蒸留のために、バッフル（じゃま板）、例え
ば円錐形／ロート形バッフルを有するカラム、またはそ
れを介して水蒸気が逆流して表面下に運搬される例えば
３つの攪拌容器からなる攪拌容器カスケードが使用され
ることが有利である。このようにして式ＶＩで表される
化合物が８５％を越える収率で得られる。３つの全工程
での収率は従って通常６４ないし７０％の範囲にある。
工程（４）において、相当する３−ヒドロキシオキセタ
ンを形成するために式ＶＩで表される化合物の開裂は、
例えば攪拌容器またはおよそ２つの攪拌容器からなる攪
拌容器カスケード内で行われ得る。その場合、反応温度
は５０ないし７０℃の範囲内であるべきであり、そして
平均滞留時間は容器あたり約１．５ないし３時間である
べきである（全滞留時間３ないし６時間）。開裂の間に
形成されるアセトアルデヒドや少なくとも一部のイソブ
タノールおよび低濃度で存在するその他の低沸点副生成
物を反応混合物から除去するために、好ましくは、過
圧、例えば０．２ないし０．５バールが使用される。３
−ヒドロキシオキセタンが約１５ないし２５％の３−ヒ
ドロキシオキセタン含量を有する実質的に水性の溶液の
形態で得られる。収率は通常９０ないし９５％である。
３−ヒドロキシオキセタンの精製は、好ましくは工程
（４）からの粗生成物の上記水性溶液の精留により、工
程（５）において行われる。揮発しやすい成分、例えば
水およびアルコール（Ｒ₁ およびＲ₂ の意味に応じたア
ルコール）、特にイソブタノールを減圧、例えば１００
ミリバールで第１カラムの頭部（ヘッド）から留去する
ことが有利である。残留生成物は次に第２カラムに供給
され、そこで高沸点副生成物および３−ヒドロキシオキ
セタン（ヘッド生成物）への分離が行われる。このよう
な方法において、３−ヒドロキシオキセタンは９５％よ
り高い純度かつ９５％以上の収率で得られる。全工程で
の３−ヒドロキシオキセタンの収率は６０ないし６６％
である。

【００１５】本発明に係る連続的方法の一つの変形にお
いて、顕著に低い塩含量を有する生成物溶液を得るため
に抽出が精留の前に行われてもよい。使用される抽出剤
は生成物溶液中、特にイソブタノール中に既に存在する
溶媒（基Ｒ₁ およびＲ₂ に応じた溶媒）であることが好
ましい。それは第１カラムにおけるヘッド生成物の相分
離の間に連続的に得られる。抽出はあらゆる慣用の抽出
装置で行われ得るが、好ましくは多段攪拌抽出カラム内
で行われる。

【００１６】好ましくは未置換３−ヒドロキシオキセタ
ンが製造される本発明に係る方法はＵＳ−Ａ−４３９５
５６１号に開示された方法に比べ以下の利点を有する： ・ＵＳ−Ａ−４３９５５６１号に係る方法（４７％）に
比べ少なくとも４０ないし６５％またはそれ以上まで収
率を向上させ得る。特記するに値する工程（３）におけ
る収率の向上は分岐カルボン酸の使用に主に起因するも
のである。 ・工程（１）終了時の式ＩＩＩで表される化合物と次式
ＩＩＩａ：

【化２０】 で表される化合物との異性体比は式ＩＩＩで表される化
合物に有利に作用し、生成物の収率および純度を高め
る。 ・生成物の純度は９５％またはそれ以上であり得る。 ・反応時間の実質的な短縮により向上され得る操作の効
率。 ・特に連続操作における操作安全性は、２０倍小さい反
応容器、すなわち少量の反応混合物での操作を可能と
し、バッチ様式での操作と同量の生成物が得られる。従
って、異変の場合の重大さが実質的に低下される。特
に、工程（５）における蒸留精製が１３０ないし１５０
℃の温度で行われ、該温度では３−ヒドロキシオキセタ
ンの熱分解が４時間という短時間に起こり得るというこ
とは考慮されるべきである。バッチ方式で行うことは、
その場合、長い滞留時間の点から不利である。 ・特に連続操作の場合における生成物の再現性は、操作
パラメータが一旦設定されると、プラントを止めるまで
一定のままである。バッチ様式での操作の場合、わずか
に変更されたパラメータでさえも異なる生成物の品質を
導く可能性がある。 ・分岐カルボン酸の再生利用性は非分岐のものに比べ実
質的により良好である。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明に従って製造された３−ヒ
ドロキシオキセタンは例えばＵＳ−Ａ−５２０９７７１
号およびＵＳ−Ａ−５３４２８２３号に記載されたスル
ホニル尿素除草剤の製造における出発物質として特に使
用される。第１段階で、本発明に従って製造された３−
ヒドロキシオキセタンは例えば次式ＶＩＩＩ：

【化２１】 〔式中、Ｑは次式：

【化２２】 ｛式中、Ｒ₁₄は水素原子、フッ素原子、塩素原子、臭素
原子、ヨウ素原子または次式：−（Ｘ）_n Ｒ₃ （式中、
Ｘは酸素原子、硫黄原子、ＳＯまたはＳＯ₂ を表し、Ｒ
₃ は炭素原子数１ないし４のアルキル基、１ないし４個
のハロゲン原子、炭素原子数１ないし３のアルコキシ基
もしくは炭素原子数１ないし３のアルキルチオ基により
置換された炭素原子数１ないし４のアルキル基を表す
か、またはＲ₃ は炭素原子数２ないし４のアルケニル基
または１ないし４個のハロゲン原子により置換された炭
素原子数２ないし４のアルケニル基を表し、そしてｎは
０または１を表す）で表される基を表すか、またはＲ₁₄
はニトロ基、次式：ＮＲ₄ Ｒ₅（式中、Ｒ₄ は水素原
子、メトキシ基、エトキシ基または炭素原子数１ないし
３のアルキル基を表し、そしてＲ₅ は水素原子または炭
素原子数１ないし３のアルキル基を表す）で表される基
を表すか、またはＲ₁₄は次式：−ＣＣＲ₆ （式中、Ｒ₆
は水素原子、メチル基またはエチル基を表す）で表され
る基を表すか、またはＲ₁₄は次式：−Ｏ−ＣＨＲ₇ −Ｃ
ＣＲ₆ （式中、Ｒ₆ は水素原子、メチル基またはエチル
基を表し、そしてＲ₇ は水素原子またはメチル基を表
す）で表される基を表すか、またはＲ₁₄はシアノ基を表
し、Ｒ₁₅は水素原子、フッ素原子、塩素原子、炭素原子
数１ないし４のアルキル基またはメトキシ基を表し、Ｒ
₁₆は水素原子、フッ素原子または塩素原子を表し、そし
てＲ₁₇はメチル基または２−ピリジル基を表す｝で表さ
れる基を表す〕で表される酸塩化物と反応させて、次式
ＶＩＩ：

【化２３】 （式中、Ｒ₉ およびＲ₁₀は上で定義されたものと同じ意
味を表す）で表される化合物を得、これを次に中間体と
して、慣用であり、そしてＵＳ−Ａ−５２０９７７１号
およびＵＳ−Ａ−５３４２８２３号に記載されている方
法により相当するスルホニル尿素除草剤への変換、例え
ば相当するスルホンアミドへの変換が行われ得、そして
さらにはピリジル−、ピリミジル−、トリアゾリル−も
しくはトリアジニル−フェニルカルバメートまたはピリ
ジル−、ピリミジル−、トリアゾイル−もしくはトリア
ジニル−イソシアネートと反応が行われ得る。

【００１８】このようにして得られるスルホニル尿素除
草剤の純度を高めるために、本発明により製造された３
−ヒドロキシオキセタンは、式ＶＩＩＩで表される酸塩
化物との反応に先立ち、触媒量の好ましくは２価金属
塩、特に塩化物、例えば塩化マグネシウムまたはカルシ
ウムと直接処理され得る。

【００１９】本発明に従って製造された３−ヒドロキシ
オキセタンを用いて、好ましくは次式ＶＩＩａ：

【化２４】 （式中、Ｒ₁₄は上で定義されたものと同じ意味を表す）
で表される中間体、そして特に次式ＶＩＩｂ：

【化２５】 で表される中間体が得られる。

【００２０】

【実施例】以下の実施例により本発明をさらに説明す
る。

【００２１】実施例１：３−ヒドロキシオキセタンのバ
ッチ方式での製造 工程（１）：７５０ｍｌのスルホン化フラスコ中のピリ
ジン２．５３ｇおよび２−エチル酪酸３８３ｇの混合物
にエピクロロヒドリン２９６ｇを９６ないし１００℃で
４時間かけて滴下して添加する。次に混合物をその温度
で１時間さらに反応させ、温度を３時間以内に７３ない
し７６℃まで低下させ、そして反応混合物をその温度で
さらに２時間放置する。ガスクロマトグラフィーにより
測定された式ＩＩＩで表される化合物と式ＩＩＩａで表
される化合物（式中、Ｒ₉ およびＲ₁₀は水素原子であ
り、そしてＲは１−エチルプロピル基である）の比率は
９１：９である。 工程（２）：１．５リットルのスルホン化フラスコ中の
工程（１）からの反応混合物およびメタンスルホン酸に
イソブチルビニルエーテル３５３ｇを６８ないし７１℃
で５時間かけて滴下して添加する。混合物を次にその温
度で３時間放置して反応を完了させる。 工程（３）：２．５リットルのスルホン化フラスコ中の
４０％水酸化ナトリウム水溶液７３６ｇおよび２−エチ
ル酪酸１０ｇの混合物に工程（２）からの反応混合物を
１１０ないし１２０℃で４時間かけて滴下して添加す
る。共沸蒸留、反応混合物から除去された水の連続的置
換および蒸留物中の水相の除去により、７７．９％のイ
ソブトキシ−エトキシ−オキセタン含量を有する有機相
４７５ｇが得られる。 工程（４）：１．５リットルのスルホン化フラスコ中の
工程（３）で得られたイソブトキシ−エトキシ−オキセ
タン４４６ｇおよび水４００ｇの混合物に、ｐＨ値が
２．５ないし３となるまで１０％硫酸を２０ないし２５
℃で滴下して添加する。次いで３００ミリバールまでの
減圧および６５ないし７０℃までの加熱により、反応混
合物からアセトアルデヒドを除去する。次に、２５％水
酸化カリウム溶液中での測定によりｐＨが８．５ないし
９．０に調整され得、反応混合物を６５ないし７０℃で
１時間放置し、次いで２０ないし２５℃まで冷却し、そ
して硫酸でｐＨ値を７ないし７．５に調整するか、また
は反応混合物を放置して２０ないし２５℃まで冷却し、
次いで水酸化マグネシウムまたはカルシウム溶液の添加
によりｐＨ値を７に調整する。 工程（５）：充填カラム上での分別蒸留により水および
低沸点有機副生成物が工程（４）からの反応混合物から
除去される。残留物が分子蒸留装置により蒸留され、３
−ヒドロキシオキセタン１４６ｇ（９６％）が得られ
る。全工程に及ぶ３−ヒドロキシオキセタンの収率は６
３％である。

【００２２】実施例２：３−ヒドロキシオキセタンのバ
ッチ方式での製造 工程（１）：２．５リットルのスルホン化フラスコ中の
無水塩化鉄（ＩＩＩ）８．１ｇおよび２−エチル酪酸５
９２．８ｇの混合物にエピクロロヒドリン４８５．６ｇ
を８０ないし８５℃で３．５時間かけて滴下して添加す
る。次に混合物をその温度で２時間さらに反応させる。
ガスクロマトグラフィーにより測定された式ＩＩＩで表
される化合物と式ＩＩＩａで表される化合物（式中、Ｒ
₉ およびＲ₁₀は水素原子であり、そしてＲは１−エチル
プロピル基である）の比率は９３：７である。 工程（２）：２．５リットルのスルホン化フラスコ中の
工程（１）からの反応混合物およびメタンスルホン酸
３．７ｇにイソブチルビニルエーテル５５１ｇを６８な
いし７１℃で５時間かけて滴下して添加する。混合物を
次にその温度で３時間放置して反応を完了させる。この
工程での変換は９６％を越えている。 工程（３）：４．５リットルのスルホン化フラスコ中の
４０％水酸化ナトリウム水溶液１１５０ｇおよび２−エ
チル酪酸１５ｇの混合物に工程（２）からの反応混合物
を１１０ないし１２０℃で４時間かけて滴下して添加す
る。共沸蒸留、反応混合物から除去された水の連続的置
換および蒸留物中の水相の除去により、８２％のイソブ
トキシ−エトキシ−オキセタン含量を有する有機相８１
６ｇが得られる。 工程（４）：工程（３）で得られたイソブトキシ−エト
キシ−オキセタン７７６ｇおよび水７００ｇの混合物を
実施例１の工程（４）に記載されるように反応させる。 工程（５）：充填カラム上での分別蒸留により水および
低沸点有機副生成物が工程（４）からの反応混合物から
除去される。残留物が分子蒸留装置により蒸留され、３
−ヒドロキシオキセタン２５８ｇ（９６．２％）が得ら
れる。全工程に及ぶ３−ヒドロキシオキセタンの収率は
７０．５％である。

【００２３】実施例３：３−ヒドロキシ−３−メチル−
オキセタンのバッチ方式での製造 工程（１）：１００ｍｌのスルホン化フラスコ中の無水
塩化鉄（ＩＩＩ）０．４２ｇおよび２−エチル酪酸２
９．３ｇの混合物に２−クロロメチル−２−メチル−オ
キシラン２７．７ｇを８０ないし８５℃で４時間かけて
滴下して添加する。次に混合物をその温度で２７時間さ
らに反応させる。 工程（２）：工程（１）からの反応混合物およびメタン
スルホン酸０．１４７ｇにイソブチルビニルエーテル２
７．５ｇを６８ないし７２℃で４時間かけて滴下して添
加する。混合物を次にその温度で１６時間放置して反応
を完了させる。 工程（３）：４０％水酸化ナトリウム水溶液５７．５ｇ
に工程（２）からの反応混合物を１１０ないし１２０℃
で３時間かけて滴下して添加する。共沸蒸留、反応混合
物から除去された水の連続的置換および蒸留物中の水相
の除去により、４７．５％のイソブトキシ−エトキシ−
メチル−オキセタン含量を有する有機相３５．４ｇが得
られる。これは３５．７％の収率に相当する。 工程（４）：工程（３）で得られたイソブトキシ−エト
キシ−メチル−オキセタン３５．４ｇおよび水２７．５
ｇの混合物に、ｐＨ値が２．５ないし３となるまで１０
％硫酸を２０ないし２５℃で滴下して添加する。次いで
３００ミリバールまでの減圧および５０ないし７０℃ま
での加熱により、反応混合物からアセトアルデヒドを除
去する。２５％水酸化カリウム溶液中での測定によりｐ
Ｈ値が８．５ないし９．０に調整され、そして反応混合
物を６５ないし７０℃で１時間放置し、次いで２０ない
し２５℃まで冷却し、そして硫酸でｐＨを７ないし７．
５に調整する。 工程（５）：充填カラム上での分別蒸留により水および
低沸点有機副生成物が工程（４）からの反応混合物から
除去される。残留物９．５ｇは表題化合物を６１％の含
量で有する。全工程に及ぶ３−ヒドロキシ−３−メチル
−オキセタンの収率は２６．４％である。

【００２４】実施例４：３−ヒドロキシオキセタンの連
続的製造 工程（１）：３．４リットルのループ型反応器におい
て、２−エチル酪酸と過剰量のエピクロロヒドリン（２
５モル％）とピリジン１．５モル％（２−エチル酪酸を
基準として）を９５ないし１０５℃の温度で互いに反応
させる。４５分の平均滞留時間の後、反応混合物を管状
反応器〔横断面：３８ｍｍ，有効長さ：１２００ｍｍ，
充填材の種類：スルザー(Sulzer)ＢＸ〕中に導入する。
該反応器内での操作温度は１１０ないし１２０℃であ
り、そして平均滞留時間は１５分である。過剰なエピク
ロロヒドリンが１０５℃および２００ミリバールで除去
される。クロロヒドリンエステルが収率８０％で得られ
る。 工程（２）：工程（１）からの反応混合物が連続的に操
作される２．５リットルの攪拌反応器中に導入され、そ
してその中で４３℃の温度にてイソブチルビニルエーテ
ル（２−エチル酪酸を基準として１．０８当量）と反応
させる。同時にメタンスルホン酸がイソブチルビニルエ
ーテルを基準として０．０２４当量の量で添加される。
平均滞留時間は２０分である。この工程において、ほと
んどがピリジニウム塩から構成される細かい白色沈澱が
反応中に連続的に形成されるので、攪拌は非常に重要で
ある。使用されるエステルを基準として、生成物は収率
９５％で得られる。 工程（３）：この工程、すなわち加水分解および環化は
１０リットルのマルチチャンバー反応器内で１４５℃の
温度および３ないし５バールの圧力にて行われる。水酸
化ナトリウム溶液２．５当量が、１４５℃に加熱された
３５％強度水溶液の形態で添加される。反応器内の滞留
時間は６０ないし８０分である。生成物は水蒸気蒸留に
より反応混合物から除去される。このために、反応混合
物は各容器が５リットルの容量を有する攪拌容器カスケ
ードを通して運搬され、そして工程（３）からの反応混
合物２ないし２．５ｋｇ水蒸気／キロが表面下に逆方向
で導入される。この工程の生成物は収率８８％で得られ
る。 工程（４）：工程（３）の生成物（２．１８ｋｇ／時
間）および水（１．３５ｋｇ／時間）が２つの１０リッ
トル反応器からなる反応器カスケード中に０．３バール
の圧力および６０℃の温度、４ないし５時間の平均滞留
時間（全体）で連続的に仕込まれ、反応の間、ｐＨ値は
塩酸で３．０に保持される。第２の攪拌容器から流出す
る溶液は水酸化ナトリウム溶液でｐＨ７ないし８に調整
される。工程（４）の生成物の収率は９５％である。 工程（５）：工程（４）の終了時に得られる反応溶液は
２本カラムでの精留により仕上げられる。第１のカラム
において４０℃のヘッド温度および１００ミリバールの
ヘッド圧で、３−ヒドロキシオキセタンより低い沸点を
有する全ての物質がヘッド生成物（主にイソブタノール
および水）として除去される。３−ヒドロキシオキセタ
ンは１３０℃で第２のカラムへ、より高い沸点の成分と
一緒に供給され、そして１０ミリバールヘッド圧および
７３℃ヘッド温度にて、９５％を越える純度でヘッド生
成物として得られる。全工程に及ぶ３−ヒドロキシオキ
セタンの全収率は６０．５％である。

【００２５】実施例５：式ＶＩＩｂで表される化合物の
製造 サッカリンの酸性開環により得られるｏ−スルホ安息香
酸モノアンモニウム塩１０９．６ｇがトルエン５００ｍ
ｌおよびＤＭＦ１０ｍｌ中に入れられる。２時間かけて
ホスゲン１３０ｇが７０ないし７５℃の温度で導入され
る。混合物が次にその温度で３０分間攪拌され、そして
温度を１時間以内に１０５ないし１１０℃まで引続き上
昇させ、反応混合物はその温度にさらに約１時間、ガス
発生が終了するまで維持される。混合物は窒素を流しな
がら室温まで冷却される。濾過が行われ、そして残渣は
トルエンで洗浄される。濾液は蒸発により十分に濃縮さ
れ、そしてｏ−スルホン酸−安息香酸二塩化物１２０．
４ｇが黄色油状の形態で得られる。該化合物３４ｇおよ
び３−ヒドロキシオキセタン１２０．４ｇは、場合によ
って触媒量の塩化マグネシウムで処理されて、塩化メチ
レン３５０ｍｌ中に−５℃で入れられる。ピリジン３４
ｇが次にその中に滴下して０℃を越えない温度で添加さ
れる。滴下による添加の後、反応混合物を室温まで加温
し、そしてさらに１時間攪拌すると、懸濁液が形成さ
れ、その中に氷水が添加される。有機相が除去され、氷
水、炭酸水素ナトリウム冷却溶液、そして再度氷水で洗
浄され、そして硫酸ナトリウム上で乾燥され、さらに濾
過される。式ＶＩＩｂで表される化合物が収率７０％で
得られる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ルドルフ バディッシャトカ スイス国 5073 ギップフ−オーベルフリ ック マルベンベーク ４ (72)発明者 クラス ビンテル スイス国 1891 マッソンゲックス イム モイブレラ レーナツ（番地表示なし) (72)発明者 マッチアス フォン フリーリンク ドイツ国 79114 フライブルク フレイ タークシュトラーセ ５ (72)発明者 レミー グレッスリー スイス国 1897 ル ブーベレ ペチ シ ャマルグ30 (72)発明者 ビート ヤオ スイス国 4147 アエッシュ ビルスベー ク 10 (72)発明者 セバスチァン ビュルキ スイス国 1870 モンテイ アベニュー デュル エウロペ 38アー

Claims (29)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 次式Ｉ： 【化１】 （式中、Ｒ₉ およびＲ₁₀は互いに独立して水素原子また
   は炭素原子数１ないし４のアルキル基を表す）で表され
   る３−ヒドロキシオキセタンの製造方法であって、以下
   の工程： （１）次式：Ｒ−ＣＯ₂ Ｈ（式中、Ｒは分岐アルキル基
   を表す）で表されるカルボン酸と次式ＩＩ： 【化２】 （式中、Ｒ₉ およびＲ₁₀は上で定義されたものと同じ意
   味を表す）で表されるエピクロロヒドリンとの反応によ
   る次式ＩＩＩ： 【化３】 （式中、Ｒ、Ｒ₉ およびＲ₁₀は上で定義されたものと同
   じ意味を表す）で表されるエステルの形成、（２）触媒
   の存在下での該エステルと次式ＩＶ： 【化４】 （式中、Ｒ₁ は水素原子またはメチル基を表し、Ｒ₂ は
   炭素原子数１ないし６のアルキル基を表すか、またはＲ
   ₁ およびＲ₂ は一緒になって次式：−（ＣＨ₂ ）₃ −で
   表される基を形成する）で表されるエーテルとの反応に
   よる次式Ｖ： 【化５】 で表されるエステルの形成、（３）塩基の存在下での該
   エステルの加水分解および環化による次式ＶＩ： 【化６】 （式中、Ｒ₁ 、Ｒ₂ 、Ｒ₉ およびＲ₁₀は上で定義された
   ものと同じ意味を表す）で表される化合物の形成、
   （４）酸の存在下でのアセタール開裂による相当する３
   −ヒドロキシオキセタンの形成、および（５）該３−ヒ
   ドロキシオキセタンの単離からなることを特徴とする上
   記３−ヒドロキシオキセタンの製造方法。
2. 【請求項２】 工程（１）におけるカルボン酸として、
   式中Ｒがα−分岐アルキル基を表す化合物が使用される
   請求項１記載の方法。
3. 【請求項３】 カルボン酸として、式中Ｒがα−分岐し
   た炭素原子数３ないし８のアルキル基を表す化合物が使
   用される請求項２記載の方法。
4. 【請求項４】 カルボン酸として、式中Ｒが１−エチル
   プロピル基、１−エチルペンチル基または第三ブチル基
   を表す化合物が使用される請求項３記載の方法。
5. 【請求項５】 工程（１）において酸性または塩基性触
   媒が使用される請求項１記載の方法。
6. 【請求項６】 酸性触媒としてルイス酸が使用される請
   求項５記載の方法。
7. 【請求項７】 酸性触媒として塩化鉄（ＩＩＩ）が使用
   される請求項６記載の方法。
8. 【請求項８】 塩基性触媒として、ピリジン、アルキル
   −もしくはジアキル−アミノ基により置換されたピリジ
   ン、トリアルキルアミンまたはポリマー−結合ピリジン
   もしくはポリマー−結合アルキル化アミノピリジンが使
   用される請求項５記載の方法。
9. 【請求項９】 ピリジンが塩基性触媒として使用される
   請求項８記載の方法。
10. 【請求項１０】 工程（２）において、式中Ｒ₁ が水素
    原子を表し、そしてＲ₂ が炭素原子数３ないし５のアル
    キル基を表すエーテルが使用される請求項１記載の方
    法。
11. 【請求項１１】 式中Ｒ₂ がイソブチル基を表す請求項
    １０記載の方法。
12. 【請求項１２】 工程（２）における触媒としてｐ−ト
    ルエンスルホン酸またはメタンスルホン酸が使用される
    請求項１記載の方法。
13. 【請求項１３】 工程（３）における塩基として水酸化
    ナトリウムまたは水酸化カリウムが使用される請求項１
    記載の方法。
14. 【請求項１４】 工程（３）において、エステルの加水
    分解および環化が極性溶媒中、塩基の存在下で行われる
    請求項１記載の方法。
15. 【請求項１５】 水が極性溶媒として使用される請求項
    １４記載の方法。
16. 【請求項１６】 工程（３）において形成される式ＶＩ
    で表される化合物が、工程（４）におけるアセタール開
    裂の前に、共沸蒸留または水蒸気蒸留により濃縮される
    請求項１記載の方法。
17. 【請求項１７】 工程（４）における酸として、プロト
    ン性溶媒中の鉱酸が使用される請求項１記載の方法。
18. 【請求項１８】 工程（４）における酸として、硫酸ま
    たは塩酸が使用される請求項１７記載の方法。
19. 【請求項１９】 工程（４）におけるアセタール開裂の
    後に、反応混合物が塩基で中和される請求項１記載の方
    法。
20. 【請求項２０】 中和がアルカリ金属またはアルカリ土
    類金属水酸化物を用いて行われる請求項１９記載の方
    法。
21. 【請求項２１】 精留が工程（５）において行われる請
    求項１記載の方法。
22. 【請求項２２】 抽出が精留の前に行われる請求項２１
    記載の方法。
23. 【請求項２３】 工程（１）ないし（５）が連続的に行
    われる請求項１記載の方法。
24. 【請求項２４】 式ＩＩ中、Ｒ₉ およびＲ₁₀が互いに独
    立して水素原子またはメチル基を表す化合物が使用され
    る請求項１記載の方法。
25. 【請求項２５】 式ＩＩ中、Ｒ₉ およびＲ₁₀が水素原子
    を表す化合物が使用される請求項２４記載の方法。
26. 【請求項２６】 次式ＶＩＩ： 【化７】 〔式中、Ｑは次式： 【化８】 ｛式中、Ｒ₁₄は水素原子、フッ素原子、塩素原子、臭素
    原子、ヨウ素原子または次式：−（Ｘ）_n Ｒ₃ （式中、
    Ｘは酸素原子、硫黄原子、ＳＯまたはＳＯ₂ を表し、Ｒ
    ₃ は炭素原子数１ないし４のアルキル基、１ないし４個
    のハロゲン原子、炭素原子数１ないし３のアルコキシ基
    もしくは炭素原子数１ないし３のアルキルチオ基により
    置換された炭素原子数１ないし４のアルキル基を表す
    か、またはＲ₃ は炭素原子数２ないし４のアルケニル基
    または１ないし４個のハロゲン原子により置換された炭
    素原子数２ないし４のアルケニル基を表し、そしてｎは
    ０または１を表す）で表される基を表すか、またはＲ₁₄
    はニトロ基、次式：ＮＲ₄ Ｒ₅（式中、Ｒ₄ は水素原
    子、メトキシ基、エトキシ基または炭素原子数１ないし
    ３のアルキル基を表し、そしてＲ₅ は水素原子または炭
    素原子数１ないし３のアルキル基を表す）で表される基
    を表すか、またはＲ₁₄は次式：−ＣＣＲ₆ （式中、Ｒ₆
    は水素原子、メチル基またはエチル基を表す）で表され
    る基を表すか、またはＲ₁₄は次式：−Ｏ−ＣＨＲ₇ −Ｃ
    ＣＲ₆ （式中、Ｒ₆ は水素原子、メチル基またはエチル
    基を表し、そしてＲ₇ は水素原子またはメチル基を表
    す）で表される基を表すか、またはＲ₁₄はシアノ基を表
    し、Ｒ₁₅は水素原子、フッ素原子、塩素原子、炭素原子
    数１ないし４のアルキル基またはメトキシ基を表し、Ｒ
    ₁₆は水素原子、フッ素原子または塩素原子を表し、そし
    てＲ₁₇はメチル基または２−ピリジル基を表す｝で表さ
    れる基を表し、そしてＲ₉ およびＲ₁₀は互いに独立して
    水素原子または炭素原子数１ないし４のアルキル基を表
    す〕で表される化合物を次式ＶＩＩＩ： 【化９】 で表される化合物と式Ｉで表される３−ヒドロキシオキ
    セタンとの反応により製造する際に、請求項１記載の方
    法に従って製造される３−ヒドロキシオキセタンを使用
    する方法。
27. 【請求項２７】 式Ｉで表される３−ヒドロキシオキセ
    タンを式ＶＩＩＩで表される化合物と反応させる前に、
    上記３−ヒドロキシオキセタンが２価金属塩、特に塩化
    マグネシウムまたは塩化カルシウムで処理される請求項
    ２６記載の使用方法。
28. 【請求項２８】 次式ＶＩＩａ： 【化１０】 （式中、Ｒ₁₄は請求項２６で定義されたものと同じ意味
    を表す）で表される化合物を次式ＶＩＩＩａ： 【化１１】 （式中、Ｒ₁₄は上で定義されたものと同じ意味を表す）
    で表される化合物と３−ヒドロキシオキセタンとの反応
    により製造する際の請求項２６記載の使用方法。
29. 【請求項２９】 次式ＶＩＩｂ： 【化１２】 で表される化合物を次式ＶＩＩＩｂ： 【化１３】 で表される化合物と３−ヒドロキシオキセタンとの反応
    により製造する際の請求項２８記載の使用方法。