JPS597356B2 - 3−メチル−2−シクロペンテノンの製造方法 - Google Patents
3−メチル−2−シクロペンテノンの製造方法Info
- Publication number
- JPS597356B2 JPS597356B2 JP55174596A JP17459680A JPS597356B2 JP S597356 B2 JPS597356 B2 JP S597356B2 JP 55174596 A JP55174596 A JP 55174596A JP 17459680 A JP17459680 A JP 17459680A JP S597356 B2 JPS597356 B2 JP S597356B2
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- acrylic acid
- dimethylbutyrolactone
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- electrolytic
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- Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はアセトンとアクリル酸メチルエステルを電解還
元して、γ・γ−ジメチルブチロラクトンを得、これを
脱水縮合する3−メチルー2−シクロペンテノンの製造
方法に関するものである。
元して、γ・γ−ジメチルブチロラクトンを得、これを
脱水縮合する3−メチルー2−シクロペンテノンの製造
方法に関するものである。
3−メチルー2−シクロペンテノンは香料、医薬品、農
薬などの出発原料として有用な用途がある。
薬などの出発原料として有用な用途がある。
特に、焙焼したコーヒー豆の香気成分の一種で砂糖を焼
いたような独特の甘い芳香を有し、各種のフレーバーに
広く用いられている2−ヒドロキシー3−メチルー2−
シクロペンテノンの前駆体として極めて重要である。3
−メチルー2−シクロペンテノンを製造するためには、
次の2つの工程を経る必要がある。
いたような独特の甘い芳香を有し、各種のフレーバーに
広く用いられている2−ヒドロキシー3−メチルー2−
シクロペンテノンの前駆体として極めて重要である。3
−メチルー2−シクロペンテノンを製造するためには、
次の2つの工程を経る必要がある。
第1工程はアセトンとアクリル酸メチルエステルを電解
還元し、γ・γ−ジメチルブチロラクトンを製造する工
程であり、第2工程はγ・ に−ジメチルブチロラクト
ンを脱水縮合する工程である。従来の製造方法を各工程
ごとに述べると、第1工程としては、(1)陰極に水銀
を用いて電解還元する方法〔J。
還元し、γ・γ−ジメチルブチロラクトンを製造する工
程であり、第2工程はγ・ に−ジメチルブチロラクト
ンを脱水縮合する工程である。従来の製造方法を各工程
ごとに述べると、第1工程としては、(1)陰極に水銀
を用いて電解還元する方法〔J。
Org、Chem、、■、2357(1972)やEl
ectrochimica、Acta、、22、271
。(1977)〕O(2)トリメチルクロルシランの共
存下で陰極に鉛を用いて電解還元する方法(昭和55年
日本化学会春季年会、予稿集3に09)等がある。
ectrochimica、Acta、、22、271
。(1977)〕O(2)トリメチルクロルシランの共
存下で陰極に鉛を用いて電解還元する方法(昭和55年
日本化学会春季年会、予稿集3に09)等がある。
又、γ・γ−ジメチルブチロラクトンの分離精製につい
ては、単に蒸留操作程度の技術しか明示されておらず、
工業的技術の開示はない。第2工程としては、(1)γ
−ラクトンを五酸化燐と共に液相において加熱する方法
〔J.Am.Chem.SOc.、70、1379、(
1948)〕o(2)(1)の類似方法として、五酸化
燐とリン酸の混合液にr−ラクトンを添加し、これを加
熱する方法〔Chem.Abst.、52、1977、
(1958)〕。
ては、単に蒸留操作程度の技術しか明示されておらず、
工業的技術の開示はない。第2工程としては、(1)γ
−ラクトンを五酸化燐と共に液相において加熱する方法
〔J.Am.Chem.SOc.、70、1379、(
1948)〕o(2)(1)の類似方法として、五酸化
燐とリン酸の混合液にr−ラクトンを添加し、これを加
熱する方法〔Chem.Abst.、52、1977、
(1958)〕。
(3)ラクトン類を固体酸触媒の存在下で加熱する方法
(特開昭50−49257号)等がある。
(特開昭50−49257号)等がある。
以上従来の製造方法を各工程ごとに述べたが、アセトン
とアクリル酸メチルエステルを出発原料として両者を組
み合わせた3−メチル−2−シクロペンチノンの一連の
工業的製造技術はみあたらない。従来技術の第1工程の
(1)の方法は、陰極として水銀を用いているため、F
r6llngの文献〔A.Fr6llng.Recue
ll.?豪、47(1974)〕にも記述されているよ
うに副生物として有機水銀化合物が生成し、しかも分離
操作が困難であり、又、公害の点でも大きな問題がある
。
とアクリル酸メチルエステルを出発原料として両者を組
み合わせた3−メチル−2−シクロペンチノンの一連の
工業的製造技術はみあたらない。従来技術の第1工程の
(1)の方法は、陰極として水銀を用いているため、F
r6llngの文献〔A.Fr6llng.Recue
ll.?豪、47(1974)〕にも記述されているよ
うに副生物として有機水銀化合物が生成し、しかも分離
操作が困難であり、又、公害の点でも大きな問題がある
。
加えて、この有機水銀化合物は電解液の流速が小さい場
合には水銀電極表面に沈殿してしまうので工業的電解に
は適さない。(2)の方法は、各種ケトンとアクリル酸
エステルの反応の場合に収率良く目的物を得る方法につ
いて研究している。溶媒にジメチルホルムアミドを用い
、しかも高画な試薬であるトリメチルシランの共存が必
要であるとしており、工業的に有利な製法とはいいがた
い。第2工程の(1)の方法はシクロペンチノンの収率
が極めて低く、特にr一位のアルキル基の炭素数の少な
い物ではほとんど生成しない。又、五酸化燐を多量に消
費する等の問題がある。(2)の方法は(1)とほぼ同
様の問題点がある。(3)の方法は(1)、(2)に比
べて収率が向上しているが、まだ十分なものではなく、
特にγ一位のアルキル基の炭素数が少ないものでは収率
が低く、又、選択率が悪いため数種の生成物ができ精製
が煩雑となり、又、反応が高温で行われるため設備が煩
雑となる等の問題がある。本発明者らは、上記のような
問題点を解決し、かつアセトンとアクリル酸メチルエス
テルを出発原料とする3−メチル−2−シクロペンチノ
ンの一連の工業的製造技術を確立すべく鋭意研究した結
果、公害的に問題のない鉛又は鉛を主成分とした合金を
陰極として用い、陰極の電流密度、電解液温度、及び電
解液中のアクリル酸メチルエステル濃度を所定の値に規
定し、電解還元することにより、高収率でγ・γ−ジメ
チルブチロラクトンを得、次いでR(縮合リン酸をXH
2O−YP2O5で表わしx/y=Rとする。
合には水銀電極表面に沈殿してしまうので工業的電解に
は適さない。(2)の方法は、各種ケトンとアクリル酸
エステルの反応の場合に収率良く目的物を得る方法につ
いて研究している。溶媒にジメチルホルムアミドを用い
、しかも高画な試薬であるトリメチルシランの共存が必
要であるとしており、工業的に有利な製法とはいいがた
い。第2工程の(1)の方法はシクロペンチノンの収率
が極めて低く、特にr一位のアルキル基の炭素数の少な
い物ではほとんど生成しない。又、五酸化燐を多量に消
費する等の問題がある。(2)の方法は(1)とほぼ同
様の問題点がある。(3)の方法は(1)、(2)に比
べて収率が向上しているが、まだ十分なものではなく、
特にγ一位のアルキル基の炭素数が少ないものでは収率
が低く、又、選択率が悪いため数種の生成物ができ精製
が煩雑となり、又、反応が高温で行われるため設備が煩
雑となる等の問題がある。本発明者らは、上記のような
問題点を解決し、かつアセトンとアクリル酸メチルエス
テルを出発原料とする3−メチル−2−シクロペンチノ
ンの一連の工業的製造技術を確立すべく鋭意研究した結
果、公害的に問題のない鉛又は鉛を主成分とした合金を
陰極として用い、陰極の電流密度、電解液温度、及び電
解液中のアクリル酸メチルエステル濃度を所定の値に規
定し、電解還元することにより、高収率でγ・γ−ジメ
チルブチロラクトンを得、次いでR(縮合リン酸をXH
2O−YP2O5で表わしx/y=Rとする。
以後のRも同一とする)が1.5くR〈2.7である縮
合リン酸を用いて脱水することにより高収率で3−メチ
ル−2−シクロペンチノンを工業的技術で製造すること
を見出した。本発明で言う縮合リン酸とは、無機化学全
書一6リン(丸善株式会社発行)第178頁に記載の定
義によるもので、リン酸の濃度をその含有する五酸化リ
ンの重量パーセントをもつて表示するとき、純リン酸に
相当する72.4%以上の濃度を有するものを云う。
合リン酸を用いて脱水することにより高収率で3−メチ
ル−2−シクロペンチノンを工業的技術で製造すること
を見出した。本発明で言う縮合リン酸とは、無機化学全
書一6リン(丸善株式会社発行)第178頁に記載の定
義によるもので、リン酸の濃度をその含有する五酸化リ
ンの重量パーセントをもつて表示するとき、純リン酸に
相当する72.4%以上の濃度を有するものを云う。
本発明は高収率で工業的に有利に3−メチル2−シクロ
ペンチノンを製造する方法を提供することを目的とする
。
ペンチノンを製造する方法を提供することを目的とする
。
即ち、本発明の3−メチル−2−シクロペンチノンの製
造方法は、支持電解質として硫酸を用いて、アクリル酸
メチルエステルとアセトンとの混合液を鉛又は鉛を主成
分として含む合金の陰極上で陰極の電流密度を1.O〜
5.0A/Drrlの範囲にし、電解液温度を30〜5
5℃の範囲にし、アクリル酸メチルエステル濃度を1.
0〜5.0重量%の範囲に保つようにアクリル酸メチル
エステルを連続又は間欠に添加して電解還元し、r−r
−ジメチルブチロラクトンを得、次いでRが1.5くR
〈2.7の縮合リン酸で脱水環化することを特徴として
いる。
造方法は、支持電解質として硫酸を用いて、アクリル酸
メチルエステルとアセトンとの混合液を鉛又は鉛を主成
分として含む合金の陰極上で陰極の電流密度を1.O〜
5.0A/Drrlの範囲にし、電解液温度を30〜5
5℃の範囲にし、アクリル酸メチルエステル濃度を1.
0〜5.0重量%の範囲に保つようにアクリル酸メチル
エステルを連続又は間欠に添加して電解還元し、r−r
−ジメチルブチロラクトンを得、次いでRが1.5くR
〈2.7の縮合リン酸で脱水環化することを特徴として
いる。
又、本発明の方法は、電解還元によつて得られる上記電
解液をアルカリと接触させ、r・r−ジメチルブチロラ
クトンを含む有機層とアルカリを含む水層との2層に分
離し、該有機層を精製し、r・γ−ジメチルブチロラク
トンを得、r・r−ジメチルブチロラクトンの脱水環化
反応液に水及び水と混じらない有機溶媒を添加し3−メ
チル−2−シクロペンチノンを含む有機層とリン酸を含
む水層との2層に分離し、有機層からは3−メチル−2
−シクロペンチノンを分離精製し、水層からは加熱脱水
により縮合リン酸として回収再使用することも特徴とし
ている。本発明を具体的に詳述する。
解液をアルカリと接触させ、r・r−ジメチルブチロラ
クトンを含む有機層とアルカリを含む水層との2層に分
離し、該有機層を精製し、r・γ−ジメチルブチロラク
トンを得、r・r−ジメチルブチロラクトンの脱水環化
反応液に水及び水と混じらない有機溶媒を添加し3−メ
チル−2−シクロペンチノンを含む有機層とリン酸を含
む水層との2層に分離し、有機層からは3−メチル−2
−シクロペンチノンを分離精製し、水層からは加熱脱水
により縮合リン酸として回収再使用することも特徴とし
ている。本発明を具体的に詳述する。
γ・γ−ジメチルブチロラクトンを製造する第1工程に
おいて、電極としては従来用いられていた水銀電極は収
率が低く、かつ経時的に収率が低下してくる。
おいて、電極としては従来用いられていた水銀電極は収
率が低く、かつ経時的に収率が低下してくる。
これは副生成物である水銀有機化合物が水銀表面に析出
して、電解還元反応の進行を妨げるためと思われる。そ
れに比して、従来陰極材料として劣ると考えられていた
鉛を主成分として含む合金の電極を用いると高収率で目
的生成物が得られ、経時的に収率が下ることなく安定し
た収率を得ることができ、実質的に水銀電極より高い収
率を得ることができる。収率を高く維持するための電解
条件は、電流密度は1.0〜5.0A/Dmlであると
き高い収率を示し、5A/dイより高い電流密度では収
率が低下し、1A/dイ未満では生産性が悪くなり、通
電面積を増加する必要がある。
して、電解還元反応の進行を妨げるためと思われる。そ
れに比して、従来陰極材料として劣ると考えられていた
鉛を主成分として含む合金の電極を用いると高収率で目
的生成物が得られ、経時的に収率が下ることなく安定し
た収率を得ることができ、実質的に水銀電極より高い収
率を得ることができる。収率を高く維持するための電解
条件は、電流密度は1.0〜5.0A/Dmlであると
き高い収率を示し、5A/dイより高い電流密度では収
率が低下し、1A/dイ未満では生産性が悪くなり、通
電面積を増加する必要がある。
更に、電流密度は1.0〜3.0A/dイがより好まし
く、3A/DTrl以上では若干収率が低下する。電解
温度は30〜55℃であるとき高い収率を示し、30℃
未満では収率が低く、55℃より高い温度では電解液の
沸点で制限される。より好ましくは、40〜50℃であ
り、40℃未満50℃より高い温度では若干収率が低下
する。電解液中のアクリル酸メチルエステル濃度は1.
0〜5.0重量%の範囲である時、高い物質収率及び電
流効率を示す。1.0重量%未満では、電流効率が低下
し、5.0重量%以上では、加水分解等により物質収率
が低下する。
く、3A/DTrl以上では若干収率が低下する。電解
温度は30〜55℃であるとき高い収率を示し、30℃
未満では収率が低く、55℃より高い温度では電解液の
沸点で制限される。より好ましくは、40〜50℃であ
り、40℃未満50℃より高い温度では若干収率が低下
する。電解液中のアクリル酸メチルエステル濃度は1.
0〜5.0重量%の範囲である時、高い物質収率及び電
流効率を示す。1.0重量%未満では、電流効率が低下
し、5.0重量%以上では、加水分解等により物質収率
が低下する。
更に1.0〜30重量%の範囲が好ましく、3.0重量
%より高い濃度では若干収率が低下する。このように、
安定した高い収率を得るためには、鉛又は鉛を主成分と
して含む合金からなる陰極上で、電流密度1〜5A/D
ml、電解液温度30〜55℃、アクリル酸メチルエス
テル濃度1.0〜5.0重量%の範囲で電解還元する時
最も効果が著しいと言える。
%より高い濃度では若干収率が低下する。このように、
安定した高い収率を得るためには、鉛又は鉛を主成分と
して含む合金からなる陰極上で、電流密度1〜5A/D
ml、電解液温度30〜55℃、アクリル酸メチルエス
テル濃度1.0〜5.0重量%の範囲で電解還元する時
最も効果が著しいと言える。
陰極材料は鉛又は鉛を主成分とする合金、例えばアンチ
モンを含む硬鉛、鉛一錫合金、鉛一銅合金などを挙げる
ことができる。
モンを含む硬鉛、鉛一錫合金、鉛一銅合金などを挙げる
ことができる。
陽極材料は酸素過電圧の低い、耐蝕性のあるものが好ま
しいが、特に限定されることなく、鉛、鉛合金、白金、
炭素などが用いられる。
しいが、特に限定されることなく、鉛、鉛合金、白金、
炭素などが用いられる。
一般的には鉛及び鉛合金を用いれば良い。電解反応は、
隔膜法、無隔膜法いずれでも収率的に何ら支障なく行う
ことができる。
隔膜法、無隔膜法いずれでも収率的に何ら支障なく行う
ことができる。
無隔膜法のほうは電解電圧が低く、電解電力の低減、電
解槽の簡素化が図れる。しかし、陽極から酸素が発生し
陰極からは少量水素が発生し、特にアクリル酸メチルエ
ステルを完全に消費するまで電解を行う場合には多くな
り、爆発性混合ガスを形成する危険性があり、窒素ガス
等を多量に吹き込む必要がある。これに対して隔膜法で
は爆発性混合ガスを形成する恐れがなく工業的には隔膜
法のほうが好ましい。以下隔膜法について述べるが、無
隔膜法にも同様に適用できる。電解槽は有機電解反応に
おいて通常用いられているものであつて、電解液を両極
の間に通過させることができるようなものであればよい
。
解槽の簡素化が図れる。しかし、陽極から酸素が発生し
陰極からは少量水素が発生し、特にアクリル酸メチルエ
ステルを完全に消費するまで電解を行う場合には多くな
り、爆発性混合ガスを形成する危険性があり、窒素ガス
等を多量に吹き込む必要がある。これに対して隔膜法で
は爆発性混合ガスを形成する恐れがなく工業的には隔膜
法のほうが好ましい。以下隔膜法について述べるが、無
隔膜法にも同様に適用できる。電解槽は有機電解反応に
おいて通常用いられているものであつて、電解液を両極
の間に通過させることができるようなものであればよい
。
例えば電解槽は陰極板と陽極板を平行に対立させ両極の
間に陰極室、陽極室を形成するように、膜一極間隔を規
定するポリエチレン板、隔膜、ポリエチレン板を置く。
これらのポリエチレン板の中央部には電解液が通過する
ように開孔部を有している。電極の通電面積はこの開孔
部の大きさにより、そして電極と膜の間隔はこの板の厚
みによつて規定される。陰極液と陽極液は電解槽に設け
られた供給口から入り、陰極室、陽極室を通過する間に
一部が反応して流出口から出て、陰極液タンク、陽極液
タンクに循環される。隔膜は陰極で消費される水素イオ
ンを供給するものであれば良く、好ましくは、陽イオン
交換膜が用いられる。
間に陰極室、陽極室を形成するように、膜一極間隔を規
定するポリエチレン板、隔膜、ポリエチレン板を置く。
これらのポリエチレン板の中央部には電解液が通過する
ように開孔部を有している。電極の通電面積はこの開孔
部の大きさにより、そして電極と膜の間隔はこの板の厚
みによつて規定される。陰極液と陽極液は電解槽に設け
られた供給口から入り、陰極室、陽極室を通過する間に
一部が反応して流出口から出て、陰極液タンク、陽極液
タンクに循環される。隔膜は陰極で消費される水素イオ
ンを供給するものであれば良く、好ましくは、陽イオン
交換膜が用いられる。
電解槽内の電解液流速は、0.2〜4m/秒が好ましい
。
。
0.2m/秒より遅い流速では収率が低下し、4m/秒
より速い流速では電解槽内の圧力損失が非常に多くなる
。
より速い流速では電解槽内の圧力損失が非常に多くなる
。
電極と隔膜は通常0.5〜3mmが好ましい。
陰極液は、アセトン、アクリル酸メチルエステル、硫酸
、水、電解生成物のr・γ−ジメチルブチロラクトンか
らなる。電解反応方法は、反応終了後の液精製の面から
考えると、アクリル酸メチルエステルを消費してしまう
回分反応が好ましい。
、水、電解生成物のr・γ−ジメチルブチロラクトンか
らなる。電解反応方法は、反応終了後の液精製の面から
考えると、アクリル酸メチルエステルを消費してしまう
回分反応が好ましい。
しかし、アクリル酸メチルエステル濃度が5重量%以上
では収率が低下するため収率を維持しようとすれば生産
性が低下する。又、1重量%以下では電流効率が低下す
る。このように反応開始前に1度に仕込みアクリル酸メ
チルエステルを消費してしまう回分反応では高電流効率
及び高生産性が得られない。したがつて、アクリル酸メ
チルエステル濃度を1.0〜5.0重量%の範囲に保つ
ようにアクリル酸メチルエステルを一定時間連続又は間
欠に添加し、次いでアクリル酸メチルエステルの添加を
止め、残存のアクリル酸メチルエステルを消費するまで
、電解反応を行う高電流効率、高収率で生産性のよい方
法がより好ましい。支持電解質としては、電解収率を高
く保ち、電導性を高めると同時に、電解反応後の反応で
r・r−ジメチルブチロラクトンに速やかに導くもので
あればよく、リン酸などの無機酸、パラトルエンスルホ
ン酸等の有機酸でもよいが、特に硫酸が用いられる。
では収率が低下するため収率を維持しようとすれば生産
性が低下する。又、1重量%以下では電流効率が低下す
る。このように反応開始前に1度に仕込みアクリル酸メ
チルエステルを消費してしまう回分反応では高電流効率
及び高生産性が得られない。したがつて、アクリル酸メ
チルエステル濃度を1.0〜5.0重量%の範囲に保つ
ようにアクリル酸メチルエステルを一定時間連続又は間
欠に添加し、次いでアクリル酸メチルエステルの添加を
止め、残存のアクリル酸メチルエステルを消費するまで
、電解反応を行う高電流効率、高収率で生産性のよい方
法がより好ましい。支持電解質としては、電解収率を高
く保ち、電導性を高めると同時に、電解反応後の反応で
r・r−ジメチルブチロラクトンに速やかに導くもので
あればよく、リン酸などの無機酸、パラトルエンスルホ
ン酸等の有機酸でもよいが、特に硫酸が用いられる。
硫酸濃度は、0.1〜10重量%が好ましい。
0.1重量%未満では電解電圧が高くなる。
10重量%以上では、アクリル酸メチルエステルの加水
分解等が多くなり収率が低下する。
分解等が多くなり収率が低下する。
隔膜電解を行う場合の陽極液としては、電気伝導性のよ
い酸又は塩の水溶液ならば使用できるが、陰極で消費さ
れる水素イオンを補給するために酸性水溶液が好ましい
。
い酸又は塩の水溶液ならば使用できるが、陰極で消費さ
れる水素イオンを補給するために酸性水溶液が好ましい
。
経済的及び反応操作を簡単にするために1〜20重量%
程度の硫酸が特に好ましい。電解反応終了後電解液から
、γ・r−ジメチルブチロラクトンを分離精製する方法
としては、直接蒸留により分離精製できるが、電解液を
直接アルカリと接触し、中和後蒸留により分離精製する
方法が好ましい。
程度の硫酸が特に好ましい。電解反応終了後電解液から
、γ・r−ジメチルブチロラクトンを分離精製する方法
としては、直接蒸留により分離精製できるが、電解液を
直接アルカリと接触し、中和後蒸留により分離精製する
方法が好ましい。
より好ましくは、10〜50重量%の過剰のアルカリ水
溶液を用いて電解液と接触させることにより、アルカリ
を含む水層とγ・r−ジメチルブチロラクトンを含む有
機層との2層に分離し、アルカリを含む水層は再使用し
、有機層からは蒸留によりr−r−ジメチルブチロラク
トンを分離精製する方法である。電解液を直接蒸留すれ
ば、硫酸のため蒸留塔の材質腐食が起こる。又目的生成
物であるγ・γ−ジメチルブチロラクトンが重合等によ
り失われる。アルカリ濃度が10重量%以下では水層と
有機層との2層に分離せず過剰のアルカリがあれば蒸留
時加熱によりr・γ−ジメチルブチロラクトンが開環し
塩となり損失となる。又、蒸留塔内で塩が析出し、蒸留
操作に困難をきたす。50重量%をこえると、r−r−
ジメチルブチロラクトンの加水分解が起こつてくる。
溶液を用いて電解液と接触させることにより、アルカリ
を含む水層とγ・r−ジメチルブチロラクトンを含む有
機層との2層に分離し、アルカリを含む水層は再使用し
、有機層からは蒸留によりr−r−ジメチルブチロラク
トンを分離精製する方法である。電解液を直接蒸留すれ
ば、硫酸のため蒸留塔の材質腐食が起こる。又目的生成
物であるγ・γ−ジメチルブチロラクトンが重合等によ
り失われる。アルカリ濃度が10重量%以下では水層と
有機層との2層に分離せず過剰のアルカリがあれば蒸留
時加熱によりr・γ−ジメチルブチロラクトンが開環し
塩となり損失となる。又、蒸留塔内で塩が析出し、蒸留
操作に困難をきたす。50重量%をこえると、r−r−
ジメチルブチロラクトンの加水分解が起こつてくる。
アルカリとしては、ナトリウム、カリウム、カルシウム
等の水酸化物を用いることができるが、溶解度及びコス
トの面から水酸化ナトリウムが好ましい。γ・γ−ジメ
チルブチロラクトンを脱水縮合し、3−メチル−2−シ
クロペンチノンを製造する第2工程において、脱水剤と
しての縮合リン酸は、Rが1.5くRく2.7の範囲が
好ましく、より好ましくは、Rが1.7≦R≦261の
範囲がよい。
等の水酸化物を用いることができるが、溶解度及びコス
トの面から水酸化ナトリウムが好ましい。γ・γ−ジメ
チルブチロラクトンを脱水縮合し、3−メチル−2−シ
クロペンチノンを製造する第2工程において、脱水剤と
しての縮合リン酸は、Rが1.5くRく2.7の範囲が
好ましく、より好ましくは、Rが1.7≦R≦261の
範囲がよい。
Rが1.5以下では3−メチル−2−シクロペンチノン
の選択率が低下し、Rが2.7以上ではγ・γ−ジメチ
ルブチロラクトンの転化率が低下するため多量の縮合リ
ン酸が必要になり、又、生産性が低下する。脱水反応に
使用する縮合リン酸は、五酸化燐又はポリリン酸(R−
1.5)に水を添加したものでもよいが、五酸化燐又は
ポリリン酸を消費するため、後記に示す脱水縮合液に水
及び水と混じらない有機溶媒とを添加して有機、水層の
2層に分離し水層を加熱脱水して得られる再生した縮合
リン酸を用いることが好ましい。
の選択率が低下し、Rが2.7以上ではγ・γ−ジメチ
ルブチロラクトンの転化率が低下するため多量の縮合リ
ン酸が必要になり、又、生産性が低下する。脱水反応に
使用する縮合リン酸は、五酸化燐又はポリリン酸(R−
1.5)に水を添加したものでもよいが、五酸化燐又は
ポリリン酸を消費するため、後記に示す脱水縮合液に水
及び水と混じらない有機溶媒とを添加して有機、水層の
2層に分離し水層を加熱脱水して得られる再生した縮合
リン酸を用いることが好ましい。
該水層から縮合リン酸を製造する加熱脱水方法は、2段
階に分けて行われる。
階に分けて行われる。
1段階は大気圧下で150℃以下の加熱温度で水が留出
しなくなるまで脱水する。
しなくなるまで脱水する。
2段階は減圧下で更に、脱水する。
脱水時間は、設定条件で3時間以上行う。加熱脱水条件
は真空度0.1〜100m7nHg.加熱温度30〜1
50℃が好ましく、より好ましくは、真空度0.1〜2
0mmHg1加熱温度50〜150℃である。加熱温度
が150℃以上では材質腐食が激しくなり、100朋H
gより低い真空度で加熱温度が150℃以下では脱水が
進まなくなる。上記の脱水条件で得られた縮合リン酸は
後述する脱水縮合反応温度範囲、更にはそれ以下の温度
においても粘度が低いので、取り扱いやすく、又撹拌し
やすい等の工業的に使用しやすいものである。脱水縮合
反応温度は、90〜130℃が好ましく、より好ましく
は100〜120℃である。
は真空度0.1〜100m7nHg.加熱温度30〜1
50℃が好ましく、より好ましくは、真空度0.1〜2
0mmHg1加熱温度50〜150℃である。加熱温度
が150℃以上では材質腐食が激しくなり、100朋H
gより低い真空度で加熱温度が150℃以下では脱水が
進まなくなる。上記の脱水条件で得られた縮合リン酸は
後述する脱水縮合反応温度範囲、更にはそれ以下の温度
においても粘度が低いので、取り扱いやすく、又撹拌し
やすい等の工業的に使用しやすいものである。脱水縮合
反応温度は、90〜130℃が好ましく、より好ましく
は100〜120℃である。
130℃以上では収率が低下し、90℃以下では反応の
進行が遅くなる。
進行が遅くなる。
脱水縮合反応液に水及び水と混じらない有機溶媒を添加
するが、有機溶媒としては、クロロホルム、ジクロロメ
タン、ジクロルエタン、エーテル、トルエン等の比較的
極性の高い溶媒であれば何でも使用可能であるが、一般
にはクロロホルムを用いることが好ましい。
するが、有機溶媒としては、クロロホルム、ジクロロメ
タン、ジクロルエタン、エーテル、トルエン等の比較的
極性の高い溶媒であれば何でも使用可能であるが、一般
にはクロロホルムを用いることが好ましい。
水の添加量は縮合リン酸に対して重量比で1/5以上あ
ればよく、好ましくは縮合リン酸に対して重量比で1/
3〜2の範囲がよい。1/5以下では有機層に3−メチ
ル−2−シクロペンチノンが抽出されず、又、2以上で
は水層の脱水コストが大きくなり、設備容積が大となる
。
ればよく、好ましくは縮合リン酸に対して重量比で1/
3〜2の範囲がよい。1/5以下では有機層に3−メチ
ル−2−シクロペンチノンが抽出されず、又、2以上で
は水層の脱水コストが大きくなり、設備容積が大となる
。
有機層から3−メチル−2−シクロペンチノンを分離精
製する方法としては、常法、例えば蒸留により行うこと
ができる。
製する方法としては、常法、例えば蒸留により行うこと
ができる。
以上詳述した如く、本発明によれば、支持電解質として
硫酸を用いて、アクリル酸メチルエステルとアセトンと
の混合液を鉛又は鉛を主成分として含む合金の陰極上で
陰極の電流密度を1.0〜5.0A/dイの範囲にし、
電解液温度を30〜55℃の範囲にし、アクリル酸メチ
ルエステル濃度を1.0〜5.0重量%の範囲に保つよ
うにアクリル酸メチルエステルを連続又は間欠に添加し
て電解還元し、r−r−ジメチルブチロラクトンを得、
次いでRが1.5くRく2.7の縮合リン酸で脱水環化
することによつて高い収率で3−メチル−2一シクロペ
ンテノンが製造できるのである。
硫酸を用いて、アクリル酸メチルエステルとアセトンと
の混合液を鉛又は鉛を主成分として含む合金の陰極上で
陰極の電流密度を1.0〜5.0A/dイの範囲にし、
電解液温度を30〜55℃の範囲にし、アクリル酸メチ
ルエステル濃度を1.0〜5.0重量%の範囲に保つよ
うにアクリル酸メチルエステルを連続又は間欠に添加し
て電解還元し、r−r−ジメチルブチロラクトンを得、
次いでRが1.5くRく2.7の縮合リン酸で脱水環化
することによつて高い収率で3−メチル−2一シクロペ
ンテノンが製造できるのである。
次に、実施例により本発明を更に詳細に説明するが、も
ちろん本発明はこれらに限定されるものではない。
ちろん本発明はこれらに限定されるものではない。
実施例 1
陰極液として、アクリル酸メチルエステルJモV.57、
アセトン2527r197%硫酸32y、水464fの
混合液を用い、陰極液タンクに仕込んだ。
アセトン2527r197%硫酸32y、水464fの
混合液を用い、陰極液タンクに仕込んだ。
陽極液タンクには10%硫酸水溶液3kgを仕込んだ。
次に陰極液と陽極液を電解槽に循環する。電解槽は両極
とも2c!n×100CTnの2dイの通電面積を有し
、陰極は厚さ4關の鉛板、陽極は厚さ4韮の硬鉛(アン
チモン5%を含む)の板を用い、両極の間に通電面積が
2dイになるよう開孔部を有する厚さ2龍のポリエチレ
ン板2枚と厚さ1m1のジビニールベンゼン−スチレン
共重合体ポリマーをスルホン化して得られた陽イオン交
換膜で陰極室と陽極室を形成させたものを用いた。
次に陰極液と陽極液を電解槽に循環する。電解槽は両極
とも2c!n×100CTnの2dイの通電面積を有し
、陰極は厚さ4關の鉛板、陽極は厚さ4韮の硬鉛(アン
チモン5%を含む)の板を用い、両極の間に通電面積が
2dイになるよう開孔部を有する厚さ2龍のポリエチレ
ン板2枚と厚さ1m1のジビニールベンゼン−スチレン
共重合体ポリマーをスルホン化して得られた陽イオン交
換膜で陰極室と陽極室を形成させたものを用いた。
電解槽は電解液の供給口と流出口を有している。電解液
は流速2m/秒で流し、液温度を45℃にし電解反応を
電流密度2A/dイで開始した。反応開始と同時に、ア
クリル酸メチルエステルを連続添加し、電解液中のアク
リル酸メチルエステル濃度が一定になるようにした。連
続添加時間は15時間で添加量は81.07であつた。
添加終了後も電解反応を続行し、アクリル酸メチルエス
テルを消費した。電解反応終了後の電解液の各成分の濃
度をガスクロマトグラフイ一分析で求めると、γ・r−
ジメチルブチロラクトン濃度は6.2重量%でアクリル
酸メチルエステル濃度は0.02重量%であつた。これ
はγ・r−ジメチルブチロラクトン生成の電流効率で8
2.0%であり、物質収率は91.0%である。電解反
応終了後の電解液を攪拌設備の備わつたタンクに移し、
これに過剰の50%水酸化ナトリウム水溶液3007を
仕込み攪拌し電解液を中和した。次にデカンタ一に送り
、水酸化ナトリウムを含む水層とR゜γ−ジメチルブチ
ロラクトンを含む有機層との2層に分離した。水層は中
和タンクに循環した。有機層は蒸留塔へ送つた。r−r
−ジメチルブチロラクトンの精製はバツチ蒸留で行つた
。バツチ蒸留では、まずアセトン等の低沸点物を除去し
、次に、γ・r−ジメチルブチロラクトンを留出させた
。留出量は181yであつた。この全量を脱水環化した
。脱水操作としては、加熱及び真空設備の備わつた反応
容器に85%リン酸2.1kgを仕込み攪拌しながら、
大気圧下、加熱温度120℃で水が留出しなくなるまで
脱水し、次に徐々に減圧して真空度を3mmHgとし、
加熱温度135℃で4時間脱水し縮合リン酸を得る。
は流速2m/秒で流し、液温度を45℃にし電解反応を
電流密度2A/dイで開始した。反応開始と同時に、ア
クリル酸メチルエステルを連続添加し、電解液中のアク
リル酸メチルエステル濃度が一定になるようにした。連
続添加時間は15時間で添加量は81.07であつた。
添加終了後も電解反応を続行し、アクリル酸メチルエス
テルを消費した。電解反応終了後の電解液の各成分の濃
度をガスクロマトグラフイ一分析で求めると、γ・r−
ジメチルブチロラクトン濃度は6.2重量%でアクリル
酸メチルエステル濃度は0.02重量%であつた。これ
はγ・r−ジメチルブチロラクトン生成の電流効率で8
2.0%であり、物質収率は91.0%である。電解反
応終了後の電解液を攪拌設備の備わつたタンクに移し、
これに過剰の50%水酸化ナトリウム水溶液3007を
仕込み攪拌し電解液を中和した。次にデカンタ一に送り
、水酸化ナトリウムを含む水層とR゜γ−ジメチルブチ
ロラクトンを含む有機層との2層に分離した。水層は中
和タンクに循環した。有機層は蒸留塔へ送つた。r−r
−ジメチルブチロラクトンの精製はバツチ蒸留で行つた
。バツチ蒸留では、まずアセトン等の低沸点物を除去し
、次に、γ・r−ジメチルブチロラクトンを留出させた
。留出量は181yであつた。この全量を脱水環化した
。脱水操作としては、加熱及び真空設備の備わつた反応
容器に85%リン酸2.1kgを仕込み攪拌しながら、
大気圧下、加熱温度120℃で水が留出しなくなるまで
脱水し、次に徐々に減圧して真空度を3mmHgとし、
加熱温度135℃で4時間脱水し縮合リン酸を得る。
この縮合リン酸のRは1.9であつた。これにr・γ−
ジメチルブチロラクトンを181t仕込み、反応温度1
05℃で4時間反応を行つた。反応終了後冷却しながら
水を1.75kg仕込んだ。この液と抽剤にクロロホル
ムを用いて抽出塔にて向流抽出を行い、クロロホルム層
に3−メチル−2−シクロペンチノンを抽出した。この
クロロホルム層をバツチ蒸留し、まず低沸点物を分離し
次に3−メチル−2−シクロペンチノンを留出させ、純
度99.9%以上の製品を114y得た。実施例 2 実施例1と同一の電解槽及び設備を用い、陰極液タンク
に、アセトン2480y、アクリル酸メチルエステル1
247、97%硫酸327、水464yを仕込み、陽極
液タンクに10%硫酸水溶液3kgを仕込んで電解反応
を行つた。
ジメチルブチロラクトンを181t仕込み、反応温度1
05℃で4時間反応を行つた。反応終了後冷却しながら
水を1.75kg仕込んだ。この液と抽剤にクロロホル
ムを用いて抽出塔にて向流抽出を行い、クロロホルム層
に3−メチル−2−シクロペンチノンを抽出した。この
クロロホルム層をバツチ蒸留し、まず低沸点物を分離し
次に3−メチル−2−シクロペンチノンを留出させ、純
度99.9%以上の製品を114y得た。実施例 2 実施例1と同一の電解槽及び設備を用い、陰極液タンク
に、アセトン2480y、アクリル酸メチルエステル1
247、97%硫酸327、水464yを仕込み、陽極
液タンクに10%硫酸水溶液3kgを仕込んで電解反応
を行つた。
電解条件は、電流密度1、5A/Dwl、電解液温度3
5℃で行つた。アクリル酸メチルエステルを反応開始と
同時に添加し15時間連続添加した。添加量は56.3
7であつた。添加終了後アクリル酸メチルエステルを消
費するまで電解反応を行い、終了後各成分の濃度をガス
クロマトグラフイ一分析で求めると、r−r−ジメチル
ブチロラクトン濃度は6.95重量%でアクリル酸メチ
ルエステル濃度は0.05重量%であつた。これはr・
γ−ジメチルブチロラクトン生成の電流効率で78.0
%であり、物質収率は90.9%であつた。実施例1と
同一般備で、実施例1で使用した水酸化ナトリウムを用
いて中和し、γ・γ−ジメチルブチロラクトンを含む有
機層を得、バツチ蒸留にて蒸留精製し、r・γ−ジメチ
ルブチロラクトン2157を得た。次に実施例1と同一
般備に実施例1のリン酸を含む水層を全量仕込み、大気
圧下、加熱温度120℃で水が留出しなくなるまで脱水
し、次に徐々に減圧して真空度15m麓Hgl加熱温度
120℃で4時間脱水して縮合リン酸を得、これにr−
r−ジメチルブチロラクトンを181t仕込み、反応温
度110℃で4時間反応を行つた。これ以後の操作は実
施例1と同様にして行つた。これにより純度99.9%
以上の3−メチル−2−シクロペンチノン103yを得
た。又、未反応のγ・γ−ジメチルブチロラクトンを3
6.2y回収した。
5℃で行つた。アクリル酸メチルエステルを反応開始と
同時に添加し15時間連続添加した。添加量は56.3
7であつた。添加終了後アクリル酸メチルエステルを消
費するまで電解反応を行い、終了後各成分の濃度をガス
クロマトグラフイ一分析で求めると、r−r−ジメチル
ブチロラクトン濃度は6.95重量%でアクリル酸メチ
ルエステル濃度は0.05重量%であつた。これはr・
γ−ジメチルブチロラクトン生成の電流効率で78.0
%であり、物質収率は90.9%であつた。実施例1と
同一般備で、実施例1で使用した水酸化ナトリウムを用
いて中和し、γ・γ−ジメチルブチロラクトンを含む有
機層を得、バツチ蒸留にて蒸留精製し、r・γ−ジメチ
ルブチロラクトン2157を得た。次に実施例1と同一
般備に実施例1のリン酸を含む水層を全量仕込み、大気
圧下、加熱温度120℃で水が留出しなくなるまで脱水
し、次に徐々に減圧して真空度15m麓Hgl加熱温度
120℃で4時間脱水して縮合リン酸を得、これにr−
r−ジメチルブチロラクトンを181t仕込み、反応温
度110℃で4時間反応を行つた。これ以後の操作は実
施例1と同様にして行つた。これにより純度99.9%
以上の3−メチル−2−シクロペンチノン103yを得
た。又、未反応のγ・γ−ジメチルブチロラクトンを3
6.2y回収した。
実施例 3
実施例1と同一の電解槽及び設備を用い、陰極液タンク
に、アセトン2,5587、アクリル酸メチルエステル
46.57、97%硫酸327、水4647を仕込み、
陽極液タンクに10%硫酸水溶液3k9仕込んで電解反
応を行つた。
に、アセトン2,5587、アクリル酸メチルエステル
46.57、97%硫酸327、水4647を仕込み、
陽極液タンクに10%硫酸水溶液3k9仕込んで電解反
応を行つた。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 支持電解質として硫酸を用いて、アクリル酸メチル
エステルとアセトンとの混合液を鉛又は鉛を主成分とし
て含む合金の陰極上で陰極の電流密度を1.0〜5.0
A/dm^2の範囲にし、電解液温度を30〜55℃の
範囲にし、アクリル酸メチルエステル濃度を1.0〜5
.0重量%の範囲に保つようにアクリル酸メチルエステ
ルを連続又は間欠に添加して電解還元し、γ・γ−ジメ
チルブチロラクトンを得、次いでR(縮合リン酸をxH
_2O・yP_2O_5で表わした時のx/yを示す)
が1.5<R<2.7の縮合リン酸で該γ・γ−ジメチ
ルブチロラクトンを脱水環化することを特徴とする3−
メチル−2−シクロペンテノンの製造方法。 2 該混合液中のアクリル酸メチルエステル濃度が1.
0〜3.0重量%である特許請求の範囲第1項記載の方
法。 3 陰極の電流密度が1.0〜3.0A/dm^2であ
る特許請求の範囲第1項記載の方法。 4 電解液の温度が40〜50℃である特許請求の範囲
第1項記載の方法。 5 縮合リン酸のRが1.7≦R≦2.1の範囲である
特許請求の範囲第1項記載の方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP55174596A JPS597356B2 (ja) | 1980-12-12 | 1980-12-12 | 3−メチル−2−シクロペンテノンの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP55174596A JPS597356B2 (ja) | 1980-12-12 | 1980-12-12 | 3−メチル−2−シクロペンテノンの製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5798683A JPS5798683A (en) | 1982-06-18 |
JPS597356B2 true JPS597356B2 (ja) | 1984-02-17 |
Family
ID=15981329
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP55174596A Expired JPS597356B2 (ja) | 1980-12-12 | 1980-12-12 | 3−メチル−2−シクロペンテノンの製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS597356B2 (ja) |
-
1980
- 1980-12-12 JP JP55174596A patent/JPS597356B2/ja not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS5798683A (en) | 1982-06-18 |
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