JPS5929650A - ピルビン酸またはそのエステルのシアンヒドリンの製造法 - Google Patents

ピルビン酸またはそのエステルのシアンヒドリンの製造法

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JPS5929650A
JPS5929650A JP14065382A JP14065382A JPS5929650A JP S5929650 A JPS5929650 A JP S5929650A JP 14065382 A JP14065382 A JP 14065382A JP 14065382 A JP14065382 A JP 14065382A JP S5929650 A JPS5929650 A JP S5929650A
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pyruvic acid
acid
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cyanohydrin
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弘道 岡部
Tatsumi Nuno
布 辰巳
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Sumitomo Chemical Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ピルビン酸またはそのエステルのヒドロシア
ン化に関するものである。
一般に脂脂族ケトン化合物のヒドロシアン化法は広く知
られており工業的にも広〈実施されているものである。
例えばアセトンの場合、工業的にはアセトンおよび触媒
としての苛性ソーダ又は有機アミンを混合し、これに青
酸を加えることによりメチルメタアクリレートの原料と
して重要なアセトンシアンヒドリンを得る方法が知られ
ており、また、シアン化ソーダ水溶液とアセトンを混合
し、冷却下これにao%硫酸水溶液を滴下してシアンヒ
ドリンを得る方法も知られている。(Org。
Syn、 、 Co11. Vol、 II 、 7〜
g頁)更にハ、/分子中にケトン基とカルボン酸エステ
ル基を有する例えばアセト酢酸エステルのヒドロシアン
化方法が知られている。[,7,Amer。
Ohem、5ooi、 、 Vol、 A 7 、9.
21 (/りas)]この方法によれば、アセト酢酸エ
ステルと触媒量のシアン化ソーダを混合しておきこれに
化学量論量の青酸を加え、反応終了後、少量の酸を加え
てシアンヒドリンが得られる。
しかるに、ピルビン酸のような、α−ケ°トカルボン酸
またはそのエステルのヒドロシアン化については知られ
ていない。
本発明者らは、従来公知のヒドロシアン化法をピルビン
酸又はそのエステルに応用したが、そのシアンヒドリン
の生成を確認するに足る量も生成せず、およそ工業的に
実施し得るものではないことを知り、そこでピルビン酸
またはそのエステルのヒドロシアン化方法について詳細
に検討した結果、従来のヒドロシアン化はすべて、アル
カリを触媒として青酸と反応させるかまたはアルカリ金
属のシアン化物金ケトンと混合し、これに鉱酸を加えて
反応系内でシアン化源を発生させるものであり、この場
合、いずれもピルビン酸がアルカリと接触することにな
り(アルカリ金属のシアン化物自体強アルカリを示す)
、この結果ピルビン酸または、そのエステル自体が加水
分解を受けてしまうこと、さらにはシアンヒドリンが生
成したとしてもそれ自体がアルカリに対して安定でない
ことが判明した0 本発明者らは、このような知見に基づいてピルビン酸又
はそのエステルのヒドロシアン化を行なう方法を詳細に
検討した結果、反応液のIIIHが常にS以下の酸性条
件で反応を行なうことにより原料ピルビン酸の分解を抑
制し、生成するシアンヒドリンも安定に保持し得てヒド
ロシアン化が高収率で進行することを知9本発明を完成
するに至った。
すなわち、本発明は下記一般式(1) %式%() (式中、Rは水素、アルキル、アルケニルまたはアルコ
キシアルキル全表わす。) で表わされるピルビン酸またはそのエステルをpH7以
下の酸性条件下にヒドロシアン化することを特徴とする
下記一般式(1) (式中、Rは前記の意味を有する。) で表わされるピルビン酸またはそのエステルのシアンヒ
ドリンの製造法全提供する。
上記一般式(1)で表わされるシアンヒドリンの2中、
Rがアルキル、アルケニルまたはアルコキシアルキルで
あるものは文献未記載の新規化合物であり、アルキルと
してはメチル、エチル、n−プロピル、1−プロピル、
ブチル、n−へブチルなど炭素数がl〜7のアルキルが
例示され、アルケニルとしては、ビニル、アリル、ブテ
ニル、ヘプテニルなど炭素数2〜7のアルケニルが例示
され、またアルコキシアルキルとしては、メトキシエチ
ル、エトキシエチルなど01〜C4アルコキシ(4−0
4アルキルが例示される。
本発明方法で得られる一般式(1,)で表わされるシア
ンヒドリンは、例えばそのα位のヒドロキシ基と隣接メ
チル基との間で脱水反応を行わせれば、暖間接着剤とし
て現在急成長しているα−シアノアクリル酸エステルを
得ることができ、中間体として工業的価値が太きい。
以下に本発明方法を詳細に説明する。
本発明方法で用いられるピルビン酸はそれ自身既知の入
手が容易な化合物であり、そのエステルはピルビン酸と
相当するアルコールとのエステル化反応またはピルビン
酸ハライドと相当するアミンとの縮合反応などにより容
易に製造することができる。
ヒドロシアン化反応に、ピルビン酸またはそのエステル
にシアノ化剤を作用させて行う。この反応で用いられる
シアノ化剤としては青酸、シアン化ナトリウム、シアン
化カリウムなどのアルカリ金属シアン化物が例示される
。アルカ〆り金属シアン化物を用いる場合は、反応系内
で、青酸を発生させるために化学量論量の酸が併用され
る。
シアノ化剤の使用量は、ピルビン酸またはそのエステル
と等モル程度で十分であり、0.9〜八コ、好ましくは
O0灯〜/、1モル比である。
ヒドロシアン化反応は溶媒の非存在下もしくは存在下に
行うことができ、好ましくは溶媒の存在下に行う。
反応に使用する溶媒としては、反応時の液性を酸性に保
ち、かつシアノ化剤に対して不活性のものであればよい
が、反応時の副生物抑制、シアノ化剤との相溶性、反応
後、シアンヒドリンを含む油層と分液操作で容易に精製
ができる等の利点から好捷しくに水が選ばれる。
用いられる溶媒量としては、ピルビン酸またはそのエス
テルの仕込み量の0,3〜S、O重量倍、好ましくはO
o、5〜3.0重量倍が用いられ、特に水を溶媒として
用する場合は、本来アルカリで触媒される本反応を酸性
下に於ても大巾な速度低下を招くことなく進めることが
できる。
なお、シアノ化剤としてアルカリ金属のシアン化物を用
いる場合は、アルカリ金属の鉱酸塩が副生じ反応物が粘
稠になる為物性全良好に保つ為の必要な溶媒lが適宜選
ばれる。
使用する溶媒は所定量を最初に反応器に仕込んでおいて
も良く、マたはアルカリ金属シアン化物、酸の希釈に7
部又は全部を使用しても良い0 ヒドロシアン化反応f p HS以下の酸性条件に維持
するために用いる酸としては特に制限されないが、好ま
しくは水溶性の酸であり、硫酸、塩酸などの鉱酸および
酢酸などの有機酸が例示される。酸の使用量は反応系の
pHをS以下に維持する量であればよく、通常シアノ化
剤と等モル乃至やや過剰量である。シア゛ノ化剤として
アルカリ金属シアン化物を用いるときは、これを青酸に
変換するに必要な量が加算される。
反応温度は、本反応が平衡反応であり低温側程シアンヒ
ドリン生成に有利である為、低温側が選ばれるが、反応
熱の除熱の経済性から一/SC−ざOC好ましくは、−
s c −s o cの範囲が選ばれる。goC以上の
高温側は生成するシアンヒドリンの熱安定性が悪く生成
物の分解を招く難点がある。
反応時間は用いるシアノ化剤、温度等により適宜最適値
が選ばれるが、除熱能力が許せば速く反応を終了させる
ことは何ら構わない。また( 7 ) 長時間かけて反応−を行なうことによる悪影響は特に無
く通常ばOo、2〜7時間、好ましくはO,S〜S時間
の範囲が選ばれる。
本発明を実施するにあたり、仕込み方法は反厄液が常に
pHjを越えない酸性条件が維持されれば如何なる方法
でもよいが好ましくは例えば水を溶媒として用いる場所
、以下のような方法が採られる。
第1の方法は、酸水溶液をあらかじめ反応器に仕込んで
おきこれにシアノ化剤とピルビン酸またにそのエステル
合併性する方法。
第コは、酸水溶液、シアノ化剤またはその水溶液、ピル
ビン酸またはそのエステルを反応器に併注する方法、第
3の方法は、ピルビン酸又はそのエステルをあらかじめ
反応器に仕込んでおきこれに酸、シアノ化剤またはその
水溶液を併注する方法が採られる。これらの方法全部分
的1/C組み合わせて仕込むことも可能である0要は、
原料ピルビン酸iたにそのエステルがアルカリ性の状態
になること?避けpH5以下(g) の酸性下で反応を行なわせることができれば如何なる方
法でもよく、pHをコントロールしながら反応させる方
法も採用される。
反応終了後の取り出し方法は、有機溶剤による抽出法に
よるものでも良いが、水を溶媒として用いた場合は反応
後静置分液することで、一般式(I)で表わされるシア
ンヒドリンが油層として分液できる。この際の水層側へ
のシアンヒドリンの溶解量は水量を適宜選ぶことで、は
とんど無視し得る量まで減することができる。
分液温度は反応時の温度と同じでも良く、通常−5C−
so’cの範囲が選ばれる。
油層として得られるシアンヒドリンの純度はqoq6以
上でありそのまま中間体として用いることもできるし、
またこれを蒸留により精製することもできる。
本発明の反応は、バッチ式でも連続式でも実施可能であ
り反応後の取り出しも連続分液法が採用される。
以下実施例により本発明を翼体的に贈明+ムが、これら
実施例は本発明を限定するものではない。例中、チは重
量%を表わす。
実施例/ 攪拌機、温度計、コンデンサーの付いた300d底抜き
式フラスコにピルビン酸エチル&?、4Zg(0,3モ
ル)を仕込み攪拌下内温をSCまで冷却した0この中に
7g多硫酸42 g (0,t2モJI、)及び、2理
%濃度のNa0N水溶液//7.A g (NaONと
して29.’I g ”・・・・O,3モル)を定量ポ
ンプで7時間かけて両液が同時に滴下し終るように仕込
んだ。滴下途中内温が1ock越えないように冷却し、
た。滴下途中反応液のpHは2.0以下であった。滴下
終了後、20分間同温度で攪拌を続けた後、攪拌を止め
て静置分液ヲ70分間分間−油層10g5水層/Ag 
gを得ブこO油層は精留にかけ/ III Hgの減圧
下、塔頂温度ぶg −aりCの留分を70g得た。
本留分は下記の元素分析値、第1図のNMRおよび第2
図の工Rの測定結果よりピルビン酸エチルエステルのシ
アンヒドリンであることが判明した。
上記精留によυ得られたシアンヒドリンを標品として分
析した結果、反応後の分液油層中にはシアンヒドリンが
72g含まれていた。
又油層中には未反応原料がt、o g含まれていた0 水層中のシアンヒドリンはo、t gであり、原料ピル
ビン酸エチルはトレース量であった。
以上の分析結果より原料ピルビン酸エチルノ転化率は7
7.3%であり、反応でのシアンヒドリンの選択率は9
2係、油層でみた収率でgqq6であった。
なお、本実施例で得られたシアンヒドリンの元素分析値
は以下のものであった。
元素分析値 CI(@I((@N(働 測  定  値   jOは   J、/    2.
7理  論  値   50.3    乙、39.ざ
実施例コ 実施例/と同じ装置を氷水につけsCまで(//) 冷却す鬼。攪拌羽根゛をできるだけフラスコ底部に設置
し、この中にピルビン酸エチルJ9.4g。
2♂チ硫酸J、2gS、2理%濃度のNa0N水溶液/
/7.、!; gの3者を定量ポンプ全周い2時間かけ
て3者が同時に滴下し終るように仕込んだ。滴下途中反
応液のp Hn2゜O以下であった。滴下終了後、20
分攪拌し、実施例/と同様の処理をして、油層♂Sg1
水層/62gを得た。分析の結果、転化率77%、選択
率り7チであり油層でみた収率で94/%であった。
実施例3 原料をピルビンメチルとする以外は、実施例コと全く同
じ条件で3種の原料を併注する方法で反応を行なった。
ピルビン酸メチルの仕込み量は6へ2gであった。
反応中の液のpHH,2,j以下で推移した。
反応後分液FCより油層ざog、水層/Jggを得た。
油層げ精留にかけλJmHgの減圧下塔頂温度でzlI
〜ztCの留分’It j 、S g得た。
(/コ ) 果よりピルビン酸メチルエステルのシアンヒドリンであ
ることが判明した。
油層、水層の分析結果より本反応の転化率Uq7%、油
層でみたピルビン酸メチルのシアンヒドリンの収率で?
t%であった。
なお、本実施例で得られたシアンヒドリンの元素分析値
は以下のものであつ友。
元素分析値 0(吻  H(9))N(@ 測定値 グA、3  jr、2 //、0理論値 4t
t、s  s。I 、10.g実施例ダ 原料ヲピルビン酸ペンチルエステルとする以外は、実施
例コと同じ条件で8種の原料を併注する方法で反応を行
なった。ピルビン酸ペンチルの仕込み量は93gであっ
た。反応中の液のpHは2.0以下で推移した。
反応後の分液により油層I10 g 、水層#/gを得
た0油層は精留にかけi< ll1lB Hgの減圧下
塔本留分は元素分析値、NMR,IRの測定結果よりピ
ルビン酸ペンチルエステルのシアンヒドリンであること
が判った。
油層、水層の分析結果より本反応の転化率は9g%であ
り、油層でみたピルビン酸ペンチルエステルのシアンヒ
ドリンの収率ニ93係であった。本実施例で得られたシ
アンヒドリンの元素分析値は以下のものであった。
元素分析値 C(%l)   I((働  N((イ)測  定  
値   、5g、グ   7.ざ   7.3理  論
  値   5乙3   g、/    7J実施例S 実施例コと同じ条件で反応温度のみ2.:z。
Cとして反応を行なった。
反応後の分液により油層ざ3g、水層#、!;gを得た
。分析の結果、転化率は9g、5%であり油層でみた収
率は23チであった。
実施例2 実施例コと同じ条件でり♂チ硫酸仕込み量のみを70g
(0゜ウモル)に変えて反応全行なった。反応中の液の
pHはへ0以下を示した0 反応後の油層の重量はとlIg、水層/l、3gを得た
0分析の結果、転化率yt、、s %であり、選択率に
98チ、油層でみた収率は97.7チであった。
実施例7 原料全ピルビン酸J2.gg、とする以外は実施例コと
同様の操作方法で反応を行なったO反応液のI)Hはへ
5以下を示した。反応後得られた油層の重量は、!;7
.j 、g 、水層は/13 gであった。分析の結果
、転化率qg%、選択率93、ざチで収率は9.2係で
あったO実施例g 実施例/と同様の装置にピルビン酸エチルtq、a g
 (o、:gモル)を仕込み攪拌下、内温ヲSCtで冷
却した。この中に青酸#、7 g (0,t、2モル)
會/時間かけて滴下した0 なお、この時反応器内にpHコントローラ(/S) 一’を設置しておき、反応液のpHが常に/以下になる
ようにλJ%硫酸水溶液金供給した。
反応終了後分液により水層を除いたあと油層7ざg′f
t:得た。油層の分析の結果、ピルビン酸エチルの転化
率は2ダチであり、シアンヒドリンの選択率は90嗟で
あり、油層でみた収率はμ、2チであった。
比較例1 0gg、 Syn、、 Qoll、 Vol、 It 
、 7〜#頁に記載の方法に従って以下の方法でピルビ
ン酸エチルのヒドロシアノ化を行なった。
実施例/と同じ装置にピルビン酸エチルIIz、s g
 (o、y、zモル)と27チの)IaON水溶液Sに
g (Na0Nとして#、2 g @−6−0..?、
?モル)を仕込み/jCに冷却した。
これにq ’o %硫酸9oz(硫酸として。0.?2
モル)を/QC〜、20’Qの温度で3時間かけて滴下
した0反応開始時のpHは77以上であシ、酸添加終了
まで液15 )1が酸性側になることはなかった。
(/ 乙 ) 反応物は赤褐色の液となり油層が分液することもなかっ
た。反応液の分析の結果、シアンヒドリンの生成は無く
原料ピルビン酸エチルのアルカリ分解物がガスクロマト
グラフィーの分析で検出された。
比較例コ 実施例コの方法に従って反応時液中にpHコントローラ
ーを設置し、液のpHが常に1.0〜g、5になるよう
に希釈苛性ソーダ水溶液を供給した。
反応後発液して得られた油層量は7理g。
水層/’/’Igであり、油層、水層の分析よりピルビ
ン酸エチルの転化率9コチ、選択率3/チであり、収率
は、2g、jチであった。
【図面の簡単な説明】
第1図および第2図は夫々実施例/で得られたピルビン
酸エチルエステルシアンヒドリンのNMRおよび工R測
定チャートである。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 下記一般式 %式% (式中、Rは水素、アルキル、アルケニルまたはアルコ
    キシアルキルを表わす。) で表わされるピルビン酸またはそのエステルをpHj以
    下の酸性条件下にヒドロシアン化することを特徴とする
    下記一般式 %式% (式中、Rは前記の意味を有する。) で表わされるピルビン酸またはそのエステルのシアンヒ
    ドリンの製造法
JP14065382A 1982-08-12 1982-08-12 ピルビン酸またはそのエステルのシアンヒドリンの製造法 Granted JPS5929650A (ja)

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