JPH11236358A - メトキシ酢酸エステルの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 入手しやすい、安価な原料から出発する経済
的なメトキシ酢酸エステルの製造方法を提供する。 【解決手段】 クロロ酢酸エステルをアルカリ金属メチ
ラートと反応させてメトキシ酢酸エステルにする。 【効果】 メトキシ酢酸エステルが容易に良好な収率お
よび高い純度で得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、クロロ酢酸エステ
ルとアルカリ金属メチラートとの反応によりメトキシ酢
酸エステルを製造する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】メトキシ酢酸エステルは、例えばキラル
なアミンの動力学的ラセミ体分割のために使用される、
貴重な中間生成物である（F. Balkenhohl, K. Ditrich,
B, Hauer, W. Ladner, J. prakt. Chem. 339(1997), 3
81-384;ＤＥ−ＯＳ１９５２３１５１）。この場合、メ
トキシ酢酸エステルの純度に対して高い要求が設定され
る。というのもラセミ体分割のために使用されるリパー
ゼは、不純物により容易に阻害されるからである。この
場合に特に重要であるのは、クロロ酢酸エステルおよび
水の含有量である。

【０００３】メトキシ酢酸エステルは原則として、メト
キシ酢酸のエステル化により製造することができる（Pa
loma, Jakkola, Chem. Ber. 67(1967), 954; G. G. Smi
th et al., J. Org. Chem. 42(1977), 44-47; Kumar,
K. Amal, Chattopadhay, K. Tapas, Tetrahedron Lett.
28(1987), 3713-3714）。しかしその際に達成される最
大６０％の収率は、満足のいくものではない。

【０００４】さらにメトキシ酢酸は、入手が困難であ
る。メトキシ酢酸は例えば、エチレングリコールモノメ
チルエーテルの硝酸酸化または電気化学的酸化により製
造される（ＤＥ−ＯＳ３２０９６２２；ＥＰ００４８３
９６；ＤＥ−ＯＳ３６２００１３）。電気化学的酸化の
際に、まずナトリウム塩が生じ、該塩を別の酸で遊離の
メトキシ酢酸に変換しなくてはならない。その際に前記
の別の酸のナトリウム塩が当然生じるので、これを廃棄
物処理しなくてはならない。硝酸酸化の場合、２．５倍
の化学量論的過剰量の硝酸を使用しなくてはならない。
最後に、エチレングリコールモノメチルエーテルを空気
酸素を用いて触媒酸化により酸化させてメトキシ酢酸に
することもできる（ＤＥ２９３６１２３）が、しかしそ
の際に著しく希釈された水溶液として生じ、かつエネル
ギーコストをかけて水不含の生成物になるまで蒸留しな
くてはならない。さらにエチレングリコールモノメチル
エーテルから出発する酸化法は全て、反応生成物中に、
反応副生成物と並んでさらに出発物質もまた存在してい
るという欠点を有する。しかしエチレングリコールモノ
メチルエーテルは、果物に有害であるという疑いがある
ので、このように不純物を含有するメトキシ酢酸または
相応するエステルとの組み合わせは特に注意しなくては
ならない。

【０００５】メトキシ酢酸メチルエステルは、メタノー
ルの（ＵＳ４４８２７３５）またはホルムアルデヒドジ
メチルアセタールの（ＥＰ００７１９２０）カルボニル
化によっても得られる。しかしそれぞれのカルボニル化
反応の選択率ひいては収率はわずかであるので、該方法
はメトキシ酢酸エステルの経済的な製造にとって全く不
適切である。

【０００６】メトキシ酢酸エステルの製造のための、も
う１つの、入手しやすい原料は、クロロ酢酸である。ク
ロロ酢酸のアルカリ塩またはアンモニウム塩をアルカリ
金属メチラートでメトキシ酢酸のアルカリ塩またはアン
モニウム塩に変換することができる（ＤＥ−ＯＳ２９４
８２００）。該塩をプロトン化によりメトキシ酢酸に変
換し、該酸を次いで、前記の通り、エステル化しなくて
はならない。該方法はすでにエステル化工程の不十分な
収率のために不経済であり、かつさらに多量の塩の生成
と結びついている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従って本発明の重要な
課題は、入手しやすい、安価な原料から出発する経済的
な方法を提供することであり、該方法により容易な方法
でメトキシ酢酸エステルが良好な収率および高い純度で
得られる。

【０００８】

【課題を解決するための手段】ところで前記課題は、ク
ロロ酢酸エステルをアルカリ金属メチラートと反応させ
てメトキシ酢酸エステルにする、メトキシ酢酸エステル
の製造方法により解決されることが判明した。該エステ
ルは所望の場合には反応混合物から単離した後で、また
は直接反応混合物の中でエステル交換することができ
る。このエステル交換は、メトキシ酢酸エステルを高級
アルコールでエステル交換する場合に特に容易に行われ
る。前記の方法で、例えばメトキシ酢酸メチルエステル
を高級アルコールと反応させ、メタノールを留去するこ
とにより、該エステルを任意の高級アルコールのメトキ
シ酢酸エステルに変換することができる。

【０００９】本発明による方法によれば、過剰量のアル
カリ金属アルコラートを用いても良好な収率が達成さ
れ、その収率はエステルに応じて最大９０％となること
もある。このことは意外である。というのもメトキシ酢
酸メチルエステルはアルカリ金属メチラートの存在下で
縮合生成物を生じることが公知であるからである（H. A
dkins, R. M. Elofson, A. G. Rossow, C. C. Robinso
n; J. Am. Soc 71, 3622[1949]）。

【００１０】さらに、クロロ酢酸エステルと過剰量のア
ルカリ金属メチラートとを反応させ、化学量論的量で反
応の際に生じるアルカリ金属塩化物以外にまだアルカリ
金属メチラートが存在している反応混合物の中で直接、
高級アルコールを添加し、かつ低級アルコールを留去し
ながら直接エステル交換を行い、メトキシ酢酸エステル
を高級アルコールのメトキシ酢酸エステルにすることが
でき、かつ該エステルを、場合によりあらかじめアルカ
リ金属塩化物を分離した後で、蒸留により高い収率で収
得できることは意外であった。つまり通常はエステル交
換触媒としてルイス酸、例えばアルコキシチタン酸塩を
使用する（D. Seebach et al., Synthesis 1982, 138
頁）が、その一方で、強塩基性のアルカリ金属アルコラ
ートを前記の目的のために使用することは、明らかに慣
例ではない。

【００１１】さらに意外であるのは、直接製造されるメ
トキシ酢酸エステルならびにエステル交換により該エス
テルから製造される高級メトキシ酢酸エステルの低い塩
素含有量であり、該塩素含有量は５〜１０ｐｐｍである
にすぎない。従って該エステルは、キラルなアミンの前
記の動力学的酵素ラセミ体分割にとっても、および特に
この目的にとって適切である。

【００１２】有利なクロロ酢酸エステルは、１〜６個の
炭素原子を有するアルカノールまたは３〜６個の炭素原
子を有するアルコキシアルカノールから誘導されたもの
である。例えばメタノール、エタノール、１−プロパノ
ールまたは２−プロパノール、１−ブタノールまたは２
−ブタノール、２−メチル−１−プロパノール、１−ヘ
キサノールおよび３−オキサ−１−ペンタノール（また
はエチルグリコール）のクロロ酢酸エステルがあげられ
る。特に有利にはメチルエステル又はエチルエステルで
ある。

【００１３】有利なアルカリ金属メチラートはカリウム
メチラートと並んで、安価なナトリウムメチラートであ
る。アルカリ金属メチラートは一般に、クロロ酢酸１モ
ルあたり、１〜２モル、有利には１〜１．５モルおよび
特に１〜１．２モルの量で使用する。

【００１４】本発明による方法は、好ましくは３０〜１
００℃の、有利には６０〜８０℃の温度で実施する。反
応混合物は、場合によりあらかじめ過剰のアルカリ金属
メチラートを、例えば鉱酸、例えば硫酸を用いてあらか
じめ中和した後で、蒸留により後処理することができ
る。

【００１５】メトキシ酢酸エステルは蒸留により分離し
た後で、または、前記の通り、意外にも反応混合物の中
でも首尾よく、高級アルコールと反応させて、低級アル
コールを留去しながらエステル交換することにより、高
級アルコールのメトキシ酢酸エステルにすることができ
る。適切な高級アルコールは有利には、２〜１０個の炭
素原子を有するアルカノールおよび４〜１０個の炭素原
子を有するアルコキシアルカノールである。具体的に
は、例えば２−エチルヘキサノール、ｎ−オクタノー
ル、それぞれ単独で、または異性体混合物としてノナノ
ールおよびデカノール；ならびに２−エトキシエタノー
ルおよび２−ｎ−ブトキシエタノールがあげられる。エ
ステル交換は有利には６０〜２５０℃の温度で、低級ア
ルコールを留去するようにして実施する。

【００１６】エステル交換のための触媒として、前記の
アルカリ金属メチラートと並んで、特に１〜８個の炭素
原子を有するアルコールのアルカリアルコラートならび
にルイス酸触媒、例えばアルコキシチタン酸塩またはア
ルコキシスズ酸塩、塩化鉄（ＩＩＩ）または塩化スズ
（ＩＩ）、あるいはブレーンステッド酸、例えば４−ト
ルイルスルホン酸が該当する。

【００１７】クロロ酢酸エステルからのメトキシ酢酸エ
ステルの製造ならびに場合によりエステル交換はどちら
も周囲圧力下で、高圧下でまたは低圧下で実施すること
ができる。好ましくは０．８〜３バールの、有利には
０．９〜１．５バールの圧力で作業する。エステル交換
の際に、低級アルコールを留去するように圧力および温
度を相関させることは有利である。

【００１８】反応混合物の後処理のために、まず生じた
アルカリ金属塩化物を、例えば濾過により、または液相
をアルカリ金属塩化物から吸引濾過することにより分離
し、かつメトキシ酢酸エステルを液相の分留により得る
ことができ、その際、場合により存在する過剰のアルカ
リ金属アルコラートは蒸留残留物中に残る。あるいは反
応混合物から揮発性成分を分留を行わずに留去し、その
際、アルカリ金属塩化物ならびに場合により存在する過
剰のアルカリ金属アルコラートが残留物として残り、か
つメトキシ酢酸エステルが留出液の分留により得られ
る。

【００１９】

【実施例】以下の例に基づいて本発明をさらに詳細に説
明するが、しかし、特許請求の範囲に定義されているよ
うに、その範囲を限定するものではない。

【００２０】例 例１ メトキシ酢酸イソプロピルエステル クロロ酢酸メチルエステル４３４．１ｇ（４．０モル）
を２５℃で装入し、かつ撹拌する。６５℃の反応温度を
越えないように、３０％のナトリウムメチラート溶液７
５６．３ｇ（４．２モル）を２．５時間以内に滴加す
る。添加後にさらに３時間、還流温度で引き続き撹拌す
る。次いで反応混合物から蒸留によりメタノール４３
６．０ｇを分離する。残留物にイソプロパノール４８
０．８ｇ（８モル）を添加し、かつ該混合物を還流下で
加熱する。その際に長さ０．５ｍのマルチフィラメント
カラム (Multifil-kolonne)を介して約１：１の還流比
でメタノールを留去する（留出液２４４．４ｇ）。６．
５時間後にメトキシ酢酸メチルエステルのメトキシ酢酸
イソプロピルエステルへの反応率は９８％より大であ
る。冷却後に反応混合物を回転蒸発装置で、最大浴温１
２０℃および圧力１５ミリバール未満で濃縮乾固させ
る。残留物２７４．３ｇおよび留出液６６８．０ｇが得
られる。留出液を、長さ０．５ｍのマルチフィラメント
カラムを介して分留する。主留分として、純度９９％よ
り大の、塩素含有量１０ｐｐｍおよび水含有量０．０５
％未満を有するメトキシ酢酸イソプロピルエステル（３
９０．６ｇ、収率７４％）が得られる。

【００２１】例２ メトキシ酢酸イソプロピルエステル クロロ酢酸メチルエステル４３４．１ｇ（４．０モル）
を２５℃で装入し、かつ撹拌する。６５℃の反応温度を
超えないように、３０％のナトリウムメチラート溶液７
５６．３ｇ（４．２モル）を２．５時間以内に滴加す
る。添加後にさらに３時間、還流温度で引き続き撹拌す
る。次いで反応混合物から蒸留によりメタノール４０
７．５ｇを分離する。残留物にイソプロパノール４８
０．８ｇ（８モル）を添加し、かつ該混合物を還流下で
加熱する。その際に長さ０．５ｍのマルチフィラメント
カラムを介して約１：１の還流比でメタノールを留去す
る（留出液２９１．９ｇ）。６．５時間後にメトキシ酢
酸メチルエステルのメトキシ酢酸イソプロピルエステル
への反応率は９８％より大である。冷却後に反応混合物
を吸引濾過し、かつ残留物をイソプロパノール４５０ｇ
で洗浄する。残留物４１２．１ｇおよび液相（濾液およ
び洗浄液）９６９．９ｇが得られる。液相を、長さ０．
５ｍのマルチフィラメントカラムを介して分留する。主
留分として、純度９９％より大の、塩素含有量１０ｐｐ
ｍおよび水含有量０．０５％未満を有するメトキシ酢酸
イソプロピルエステル（４０５．０ｇ、収率７７％）が
得られる。

【００２２】例３ メトキシ酢酸−ｎ−ブチルエステル クロロ酢酸メチルエステル５４２．５ｇ（５．０モル）
を２５℃で装入し、かつ撹拌する。６５℃の反応温度を
超えないように、３０％のナトリウムメチラート溶液９
４５．４ｇ（５．２５モル）を２．５時間以内に滴加す
る。添加後にさらに３時間、還流温度で引き続き撹拌す
る。次いで反応混合物から蒸留によりメタノール５１
８．８ｇを分離する。残留物にｎ−ブタノール７４１．
２ｇ（１０モル）を添加し、かつ該混合物を還流下で加
熱する。その際に長さ０．５ｍのマルチフィラメントカ
ラムを介して約１：１の還流比でメタノールを留去する
（留出液３９８．７ｇ）。６．５時間後にメトキシ酢酸
メチルエステルのメトキシ酢酸−ｎ−ブチルエステルへ
の反応率は９８％より大である。冷却後に反応混合物を
吸引濾過し、かつ残留物をｎ−ブタノール２７７ｇで洗
浄する。液相（濾液および洗浄液）１１３２．９ｇが得
られる。該液相を、長さ０．５ｍのマルチフィラメント
カラムを介して分留する。主留分として、純度９９％よ
り大の、塩素含有量１０ｐｐｍおよび水含有量０．０５
％未満を有するメトキシ酢酸−ｎ−ブチルエステル（５
４８．１ｇ、収率７５％）が得られる。

【００２３】例４−メトキシ酢酸−ｎ−オクチルエステ
ル クロロ酢酸メチルエステル５３７．２ｇ（４．９５モ
ル）を２５℃で装入し、かつ撹拌する。６５℃の反応温
度を超えないように、３０％のナトリウムメチラート溶
液９３６．４（５．２モル）を２．５時間以内に滴加す
る。添加後にさらに３時間、還流温度で引き続き撹拌す
る。次いで反応混合物から蒸留によりメタノール５１
１．９ｇを分離する。残留物にｎ−オクタノール１２８
９．３ｇ（９．９モル）を添加し、かつ該混合物を還流
下で加熱する。その際に長さ０．５ｍのマルチフィラメ
ントカラムを介して約１：１の還流比でメタノールを留
去し（留出液３０３．５ｇ）、その際、留去の間に塔底
温度は２１０℃まで上昇する。６．５時間後にメトキシ
酢酸メチルエステルのメトキシ酢酸−ｎ−オクチルエス
テルへの反応率は９８％より大である。反応混合物を、
長さ０．５ｍのマルチフィラメントカラムを介して分留
する。まずｎ−オクタノールおよびメトキシ酢酸メチル
エステルが留去される。次いで主留分として、純度９９
％より大の、塩素含有量１０ｐｐｍおよび水含有量０．
０５％未満を有するメトキシ酢酸−ｎ−オクチルエステ
ル（７４０．０ｇ、収率７４％）が得られる。

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 メトキシ酢酸エステルの製造方法におい
   て、クロロ酢酸エステルをアルカリ金属メチラートと反
   応させてメトキシ酢酸エステルを生じることを特徴とす
   る、メトキシ酢酸エステルの製造方法。
2. 【請求項２】 クロロ酢酸エステルを、１〜６個の炭素
   原子を有するアルカノールまたは３〜６個の炭素原子を
   有するアルコキシアルコールから誘導する、請求項１記
   載の方法。
3. 【請求項３】 アルカリ金属メチラートがカリウムメチ
   ラートまたはナトリウムメチラートであり、かつ１〜２
   当量の量で使用される、請求項１または２記載の方法。
4. 【請求項４】 アルカリ金属メチラートの量が、１〜
   １．５当量である、請求項３記載の方法。
5. 【請求項５】 アルカリ金属メチラートの量が、１〜
   １．２当量である、請求項３記載の方法。
6. 【請求項６】 反応を２０〜１００℃で行う、請求項１
   から５までのいずれか１項記載の方法。
7. 【請求項７】 反応を６０〜８０℃で行う、請求項１か
   ら５までのいずれか１項記載の方法。
8. 【請求項８】 メトキシ酢酸エステルを反応混合物から
   単離した後で、または直接反応混合物の中で高級アルコ
   ールと反応させて、高級アルコールのメトキシ酢酸エス
   テルを生じる、請求項１から７までのいずれか１項記載
   の方法。
9. 【請求項９】 高級アルコールが、２〜１０個の炭素原
   子を有するアルカノールまたは４〜１０個の炭素原子を
   有するアルコキシアルカノールである、請求項８記載の
   方法。
10. 【請求項１０】 エステル交換を８０〜２５０℃の温度
    で実施する、請求項８または９記載の方法。
11. 【請求項１１】 触媒として、過剰量のアルカリ金属メ
    チラート、１〜８個の炭素原子を有するアルコールのア
    ルコラート、ルイス酸触媒またはブレーンステッド酸を
    使用する、請求項８から１０までのいずれか１項記載の
    方法。
12. 【請求項１２】 反応を０．８〜３バールの圧力で実施
    する、請求項１から１１までのいずれか１項記載の方
    法。
13. 【請求項１３】 反応を０．５〜１．５バールの圧力で
    実施する、請求項１から１１までのいずれか１項記載の
    方法。
14. 【請求項１４】 反応混合物からアルカリ金属塩化物を
    分離し、かつメトキシ酢酸エステルを液相の分留により
    収得し、その際に場合により過剰量のアルカリ金属アル
    コラートが残留物中に残る、請求項１から１３までのい
    ずれか１項記載の方法。
15. 【請求項１５】 分留を行わずに反応混合物から揮発性
    成分を留去し、その際にアルカリ金属塩化物ならびに場
    合により過剰量のアルカリ金属アルコラートが残留物と
    して残り、かつメトキシ酢酸エステルを留出液の分留に
    より収得する、請求項１から１３までのいずれか１項記
    載の方法。