JPS60139627A - 水溶性vic‐ジオールの製造方法 - Google Patents

水溶性vic‐ジオールの製造方法

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JPS60139627A
JPS60139627A JP59260982A JP26098284A JPS60139627A JP S60139627 A JPS60139627 A JP S60139627A JP 59260982 A JP59260982 A JP 59260982A JP 26098284 A JP26098284 A JP 26098284A JP S60139627 A JPS60139627 A JP S60139627A
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    • C07C29/03Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring by addition of hydroxy groups to unsaturated carbon-to-carbon bonds, e.g. with the aid of H2O2
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07BGENERAL METHODS OF ORGANIC CHEMISTRY; APPARATUS THEREFOR
    • C07B2200/00Indexing scheme relating to specific properties of organic compounds
    • C07B2200/09Geometrical isomers
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    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
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    • C07C2601/00Systems containing only non-condensed rings
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    • C07C2601/14The ring being saturated
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    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C2601/00Systems containing only non-condensed rings
    • C07C2601/18Systems containing only non-condensed rings with a ring being at least seven-membered

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】 本発明は水溶性マ1e−ジオールの製造方法にかかわる
。更に特定するに、本発明は、過酸化水素を用いた対応
オレフィンの直接接触ヒト四キシル化による叙上ジオー
ルの製造方法にかかわる。
水溶性マie−ジオールは化学工業において特に興味深
い生成物である。該□ジオールは、医a 品工業、写真
技術、繊維工業、化粧品工業、除草剤、重合体およびプ
ラスチック材料用添加剤の中間体として広く用いられて
いる。
例えば、1−フェニル−12−エタンジオールは2−フ
ェニルエタノール(薔薇のエキス)の製造に用いられ、
またtrans −t 2−シクロヘキサンジオールと
ラウリン酸とのジエステルはポリ塩化ビニルの可塑剤と
して用いられる。
オレフィンをH2O2で直接ヒドロキシル化させるため
の種々の方法が知られている。その成るものは、一般に
、H2O2と対応する酸とから現場製造される、過酢酸
若しくは過ぎ酸の如き有機過酸を用いることを基礎とす
る。
別の方法は、0804若しくはH2WO4の如き金属酸
化物を触媒量で用いるととを基礎とする。しかしながら
、これ−らいずれの方法も欠点のあることがわかった。
すケわち、0s04の触媒作用を受けるオレフィンのヒ
ドシキシル化の場合、触媒のピストおよび毒性が関係す
るため、或は無水H2O−溶液を用いて行なう必要上、
苛郷な問題に遭遇する。更に、収率は常に十分なものと
は限らない。
タングステン#9触媒作用を竺けるオレフィンの〒ドル
キシル化は1.例えばアリルアルコール、マレイン酸お
よび77A酸の如き、水竺性オレフイ、。
ン化合物を出発物質とするとき臀のみ実用レベルで申分
ないとわかった。しかしながら、他の基剤では、はとん
ど全てにおいて、両尽応体を可溶イ1しうる適当な溶剤
(例 酢酸)の存在が必要であるため・反応混食〒から
の生成物の単離ないし精製という経済上かなり厄介な1
問題が生ずる。この問題は・溶剤として酢酸を用いz、
、g合・反応媒体中に形成しているT量体ヒト四キシア
セテートをNaOHでけん化させることの必要性によ、
って複雑である。この方法の更に別の制約は、特に活性
でない基剤を用いるとき水性有機の単一相系における穏
和な触媒効力という点にある。
ジオールの単離とそれにかかわる全ての作業は、工業規
模で最も広く用いられる有機過酸←よる方法の重要問題
を構成!る。事実、この方法によって、所期生成物を十
分な純度を以て直接得ることはできず、厄介な反応混合
物の前処理が要求される。その前処理には、 1)回収せねばならない相当量の有椅酸を、(未反応オ
レフィンと一緒に)蒸留し、また(或は)水酸化ナトリ
ウムで中和することにより除去すること、そして 2)その結果形成せる反応残留物がらジオールを溶剤に
よって抽出、処理し且つ(或は)分別蒸留すること が含まれる。
かくして、本発明の一つの目的は、水溶性vlclジー
ールを、対応オレフィンの、H2O2による直接とドル
キシル化により製造する経済上好都合な方法を提供する
ことである。而して、この方法は、反応混合物の厄介な
処理に・頼ることなく高純度のジオールを直接取得する
ことを可能にする。
本発明の別の目的は、相当量で用いられる酢酸若しくは
ぎ酸の如き有機反応体の使用を、接触反応というそのこ
との故に排除することができる接餉方法を提供すること
である。
本発明の他の目的は、低コストの触媒を用いる方法を提
供することである。
本発明の更に他の目的は、H2O2の稀薄な水性溶液を
使用でき、それによって、はとんどの場合非常に濃厚な
H2O2が用いられる従来方法と比較して作画上の安全
性のみならず経済的観点からも有利な方法を提供するこ
とである。
叙」二の目的および他の目的は、以下に示す・如き、水
溶性viC−ジオールの対応オレフィンをH2O2で接
触ヒドロキシル化させることにより該水溶性via−ジ
オールを製造する方法によって達成される。すなわち、
本方法は、反応条件下で不活性な官能基を随意有するオ
レフィンにしてその対応マIe−ジオールが水溶性であ
るところのオーレフインとHlO,とを、 (a) オーレフイン −(b)随意成分としての、水性相とは非混和性の溶剤
および (e) 式 QsXW40zm −2n〔ここでQはオ
ニウム(RR,R2R,1vl) カチオン(MはNS
P、Asおよびsbの中から選ばれ、RlRI N ’
R2およびR3は互いに同じか別異にして、水素原子又
は、炭素原子20〜70個の炭化水素柄を表わす)を表
わし、 XはP又はAm原子であり、そして nは0.1および2より選ばれる整数である〕 の触媒 を含む有機相とH2O2を含む水性相との、水性液/有
機液2相系で、激しくかき混ぜなから0℃〜120℃の
温度および1〜L100気圧の圧力で反応させることを
特徴とする。
本発明に従ったオレフィンのヒドロキシル化反応は下記
等式によって表わすことができる:ここでR4、R5、
ReおよびR7は互いに同じか又は別異にして、水素原
子又は、アルキル、了り−ル若しくはアルキルアリール
の如き炭化水素基(反応条件下で不活性な官能基を随意
有する)であるが、但しこれら炭化水素基および官能基
は、対応ジオールの水溶性を保証するものとし、或は、
エチレン性炭素に結合せる炭化水素基R4又はR5は同
じくエチレン性炭素に結合せるR6又はR?・と−Mに
txつて炭素原子4〜7個のアルケニル性環を形成しつ
る。
反応条件下で不活性な、互いに同じか又は別異の官能基
は、例えば、CI、 F、 OB、 QC)I、および
COOHである。一般に、かかる基は0〜3個ある。
触媒QsXVIa02a−2nおよびその製造方法につ
いては、本出願人のヨージッパ特、W!f出願第109
.275号に説示されている。
上記触媒は次の如く製せられうる:先ず、Cq水性相中
に含まれるH t O* 、タングステン酸若しくはそ
のアルカリ金属゛塩およびりん酸若しくはそのアルカリ
金属塩(又は対応砒素化合物)を互いに反応させる。か
くして得られた反応生成物を、水とは非混和性の有機溶
剤中に含まれるオニウム塩と反応させる。このオニウム
塩QY は、先に定義せるQ カチオンとミ例えばCl
−1H8O4−若しくはNO3−の如き、反応条件下で
女声な無機Y−アニオンとからなるみとの酸水性相は好
ましくは2以下のpHを有する。かかるpI(範凹を得
るために、必要に応じ無機#(例えばH重SO4又はH
CI)でpHを補正する。
上記の無機反応体同士の反応は2Lli〜80℃範囲の
温度で実施される−次いで、オニウム塩をその溶剤(例
えばジクロルエタン又はベンゼン)に溶かしたものを好
ましくは室温で加え、2相系混合物の攪拌を15−20
分間実施する。
反応体同士のモル比は通常、、x (p又はAs)1V
原子当り、W4F原子およびオニウム壌2モルまでが用
いられる。■202に関しては、Wlを原子当りH,0
22,5〜6モルで十分である。
J杉成せる生成物が固体状態であれば、それを、例えば
濾過によって2相系混合物から直接分離する。それとは
反対の場合、有機相を分離、ア過し、40〜50℃で減
圧蒸発することにより、触媒が固体又は濃厚油状物形状
で取得される。
オニウム(RR,R,It、 M)カチオンにおいて、
MはN、PSAsおよびsbの群から選ばれる。好まし
くは、MがN又はPのいずれかである触媒が用いられる
基RSR1、R2およびR3は全体で20〜70の疾素
原子を有する。好ましくは、炭素原子総数が25〜40
の触媒が用いられる。
QB XW40□4−2n触媒の混合物を用いることも
できる。かかるタイプの混合物は、例えば、ARQUA
D 2I(Tの商品名で知られている商用オニウム塩混
合物(塩化ジメチル〔ジオクタデシル(75%)+ジヘ
キサデシル(25%)〕アンモニウム)から取得されう
る。
ヒドロキシル化反応は2相法に従って実施される。有機
相には、オレフィン、触媒および、随意成分としての、
水性相とは非混和性の溶剤が含まれる。
溶剤を用いないとき、適当に過剰なオレフィンが用いら
れる。溶剤を用いるか用いないかは触媒およびオレフィ
ンの種類に依って決められる。事実、触媒はオレフィン
に不溶なことがある。また、オレフィンの反応性が高い
とき、溶剤を用いることが好都合となりうる。
有機相の溶剤として、水性相とは非混和性の不活性溶剤
が用いられる。例えば、(1)芳香族炭化水”l(例 
ベンゼン、トルエンおよびキシレン)、(2)塩素化炭
化水素(例 ジクロルメタン、トリクロルメタン、クロ
A・エタン、クロルプルパン、ジクロルメタン、トリク
ロルメタン、テトラクロルエタン、ジクpルプpパン、
トリクロルプロパン、テトラフルルプロパンおよびり四
ルベンゼン)並びに(3) アルキルエステル(例 酢
酸エチル)が用いられうる。ここに列記した溶剤を適宜
混合して用いることもできる。
出発物質として好都合社用いられうるオレフィン化合物
は例えば、スチレン、各種ビニルトルエン(o−1m 
、+、p−)、α−メチルスチレン、シクロペンテン、
シクUヘキ±ン、シクロヘプテン、テトラメチルエチレ
ン、1−ヘキセン、1−ペンテン、2−ブテン、プ四ピ
レン、塩化アリル、シンナミルアルコール、インオイゲ
ノール、インサフロールおよびp−メチルスチレンであ
る。
シクUオレフィンを出発物質とするとき、シフ四アルカ
ンジオールはjrans−形を有する。
水性相のpHは通常、0〜3範囲であり、好ましくは1
〜2箭i囲である。
この水性相は、無機酸゛(例 硫酸、燐酸およびホスホ
ン酸)又は有機酸で酸性化しつる。好ましくは硫酸が用
いられる。 。
水性相中の11=0=#度は通常1〜10重量−である
が、好ましくけ約2〜4%である。
作業温度は、使用触媒および過酸化水素の安定性並びに
オレフィンの種類および反応性によって決定される。
それは、一般に2.0−7..120’C範囲であるが
、往々約40−90℃範囲である。
作業圧力は通常大気圧である。しがしながら、低沸点オ
レフィンの場合、該オレフィンを液体状態で保持するの
に十分な(1oo気圧までの)圧力で作動させることが
必要である。
反応体すなわちオレフィンおよびHzChG;J、実質
上反応の化学量論に対応するモル比に従って用いられう
る。しかしながち、適当な溶剤が存在しようとしまいと
、過剰のオレフィンを用いることは有利である。その量
は一般に、t5:1〜5:1fI−i!囲のオレフィン
/1.0.モル比に相当する。
触媒は一般に、HI3.1%ル当りw o、 o 05
〜a1f範囲の量で用いられるが、しかし好ましくハ1
10. l モsr当りW約0.01〜0.0594囲
め量で用いられる。
有機相中に溶剤が用いられるときはいつでも、有機相中
のオレフィン濃度は一般に5〜9i虫Ct%範囲である
が、しかし好ましくは約40〜8゜重It%範囲である
反応時間は使用触媒の種類および量並びに使用オレフィ
ンのタイプに依存する。
一般には、1〜5時間範囲の時間が反応を完了させるの
に十分である。
反応終了時、形成せる710mジオールは、依然存在す
る残留H2O2の、既知方法による前分解ののち慣用技
法を用いて水性相から直接回収されうる。例えば、次の
如く行なうことができる:残留H,O−を重亜硫酸塩で
分解し、次いで水性相を中和し、減圧下での蒸発により
乾燥せしめ、この乾燥残留物からジオールを、適当な溶
剤例えばエーテル、アセトン又は酢酸エチルによって抽
出する。成る場合には、ジオールが有機相中に部分的に
存在するので、ジオールの回収を完全に゛するために該
有機相を水で繰返し抽出することができる。
本発明の概念を更に明示するために下記例を示す。
例 1 還流冷却器、温度計および機械攪拌器を備えた30ロ一
反応器に、スチレン3’Od(261mM)、触媒((
CssHsy (75%)+CtsHss(25%)〕
2N(C)(a)z)s PW40*2t 70 y 
(W 2.5 mM )および、H!0160艷に40
%濃度(W/v)(400f/l)のH1O2B、5m
j(100mM )を溶かし得られた溶液のpH値を3
0X亀量%H,S 04で15にすることにより取得ぜ
るIt=ozの水溶液を導入した。
生成せる2相系混合物を激しい攪拌−トで速やかに60
℃にし、次いでこの温度で75分間保持した。冷却後、
相1¥り士の分離を促進するために、sob@%のH2
SO44−を加えた。而して、分離せる水性相を1紙上
で濾過し、次いで、依然存在するH、 O,を破壊する
ためにピ0亜械醇ナトリウムを加えた。
この溶液を、固体Na2CO3の添加により約8にまで
pn調節したのち、乾燥せしめた。
次いで、固体残留物をエチルエーテy(100mg)で
抽出し、還流下撹拌し続けた。この処理を3回反復した
次いで、該エーテル性溶液を蒸発させることにより、白
色固体として1−7エエルー1,2−エタンジオール1
1.7 Of (ガスクロマトグラフィータイター99
%)を得た。
ジオールの収率(100%のジオールとして表わされる
)は84%(装入したH、O,に関して計算)であった
。 ・ i(z s o4 で酸性化した水による有機相の抽出
によって、十分に純粋なジオールを更にα20〜0、2
5 f取得することができた。
例 2 スチレンの代りにa−メチルスチレン(54ml、26
0mM)を用いたはかは例1を繰返した。それにより、
白色固体として2−フェニル−L2−プVパンジオール
12.6Of(ガスクロマトグラフィータイター99%
)を得た。ジオールの収率(100%ジオールとして)
は・82%(H,O,の装入量に関して算定)であった
有機相を処理することにより、゛十分に純粋なジオール
を更に[14−o、5を取得することができた。
例 3 ・ 還流冷却器、温度針および機械攪拌器を備えた250−
の反応祷に、シクロヘキセン15.55 mg(150
mM)、ベンゼン10−1例1で用いたと同じ触媒αa
5f(Wt25mM)および、u鵞oeo−に40%(
w/v)のH2O28,5ml(100mM)を溶かし
て得た溶液のpHを50重t%H,S 04 で15に
調節することにより取tトせるH2O2の水溶液を導入
した。
その結果得られた2相系混合物を激しい投、押下で速や
かに70℃にまで上げ、この温度で60分間保持した。
そのあと例1の如く処理したが、但し面体残留物を、エ
ーテルによる代りに50℃のアセトン(3X150m)
で抽出した。
それにより・、白色固体としてtrans −’L 2
−シクロヘキサンジオール1α85f(ガスクロマトグ
ラフィータイター99%)を得た。
ジオールの収率(100%ジオールとして)は92%(
HzO2の装入量に関して算定)であった。
例 4 触媒((C8H17)31 NCHs )sPW402
z (a 695f、Wt25mM)を用いて例3を反
復した。
その結果、10..77 fのtrans −’L 2
−シフ四ヘキサンジオール(ガスクロマトグラフィータ
イター99%)を白色固体として得た。ジオールの収率
(100%濃度のジオールとして、)は92%(H2O
2の装入量に関し算定)であった。
例 5 シクロヘキセンに代るシクロペンテン(1!i、 2m
/、 150 mM )と例1の触媒1365f(W2
mM)を用い、55℃(浴温度)で2時間反応させて例
3を反復した。
それにより、綬徐に固化せる濃厚油状物杉のtrans
づ、2−シクロベンタンジオール940fを得た。
ジオールの収率(100%ジオールとして)は90.5
%(装入H,0,に関し算定)であった。
例 6 ′例3を反復したがシクロヘキセンの代りにシフ1ヘプ
テン(17,511!7!、160.mM)を用い、6
0℃で2時間反応させた。
それにより、白色固体としてtrams −1+ 2−
シクロヘプタンジオールIQ、48F(ガスクロマトグ
ラフィータイター96%)を得た。ジオールの収率(1
00%ジオールとして)は77.4%(装入■202に
関し算定)であった。
有機相の処理により、更に0.7 fのジオール(ガス
クロマトグラフィータイター98.5%)を得ることが
できた。これは5%の収率に相当する。
例 7 還流冷却器、温度計および機械攪拌器をb:tiえた6
00−の反応器に、1−ヘキセン25解ε(200mM
)、例4で用いたと同じ触媒t67f(W3mλへ)、
t2−ジクロルエタン20mgおよび、H2O150−
に40%(W/、)のH2O28,5mlを溶かしてイ
IIた溶液のpHを30重量%H2SO4で1に調Nl
することにより取得せるH2O2の水性溶液を導入した
かくして得た2相糸混合物を激しい攪拌−トで還流させ
(浴温度65℃)、次いでこの温度で3時間保持した。
そのあと、相同上の分離を促進するためにエーテルを少
量(10〜15−)加″えた。
次いで、有機相をH,0(4Xす0−)で抽出した。
この抽出物を水性相と一緒にした。得られた水性溶液を
、残留H,O,の分解後固体1’Ja2eO’3で約8
にまでPR調節し、次いで乾燥せしめた。残留物をアセ
トン(5X150mg)で抽出した。
1 アセトン溶液の蒸発により、油状形t2−ヘキサン
ジオール(ガスクロマトグラフィータイタ−96%37
92Fを得た。
ジオールの収率(100%ジ著−ルとして)は64%(
装入H2O3に関し算定)であった。
例 8 ・ ・ 例7を反復したが、1−ヘキセンの代りに塩化アリル(
20,5m、’250’m M ’)を用いミロ6〜6
8℃(浴温度)で45時間反応・させた。反応終了時、
水性相を例7の如く処理し九。アセトン溶液を蒸発させ
て得た生成物をシリカカラム上でエーテルにより溶離し
た。溶剤の蒸奥により、油状3−クロル−12−プpパ
ンジオール(ガスクロマトグラフイータイタ〒98.7
%) 7.879を得た。
ジオールの収率(1,O0%ジオールとして)は70%
(装入H,O,に閃し算定)であった。
例 9 電磁攪拌機を備えたガラスライニングせる1tオートク
 −ブに、例4で用いたと同じ触媒3.54f (W 
6 m M )、t2−ジクロルエタン40−および、
H,0160−に40%(W/v )のH2O217+
d(200mM)を溶かして得た溶液のpHを30重量
%のH冨804で1にすることにより取得せるHm 0
2の水溶液を導入した。
オートクレーブを減圧により脱気したのち、該オートク
レーブにプ四ピレン429を装入した。次いで、混合物
を約1時間激しくかき混ぜながら70℃にまで加熱する
ことにより、19気圧とし、そしてこの反応混合物を7
0℃で1時間保持した。
そのあと(約1時間にわたり)冷却せしめ、そして脱気
したのち、オートクレーブの内容物を取出した。水性相
を例7の如く処理した。油状の先2−プ四パンジオール
(ガスクロマトグラフィータイ#−97,4%) 8.
8 Ofを得た。
ジオールの収率(100%ジオールとして)は56%(
装入H2O2に関し算定)であった。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (1)水溶性マie−ジオールをs’ u、o、による
    対応オレフィンの接触ヒドシキシル化により製造する静
    、反応条件下で不活性な官能基を随意有するオレフィン
    にしてその対応マie−ジオールが水溶性であるところ
    のオレフィンとH2O2とを、(a) 前記オレフィン
    、 (b)1m意成分としての、前記水性相とは非混和性の
    溶剤および (c’l 式 Q3XW40 4−2n 〔ここでQはオニウム(RRsR*RsM)+カチオン
    (M41N、P、AsオJ:1Jsb(1)中カラ1l
    iftL、8、R1、R4およびR3は互いに同じか別
    異にして、水素原子又は、炭素原子20〜70個の炭化
    水素基を表わす)を表わし、 XはP又はA−原子であり、そして nは0.1および2より選ばれる整数で凪る〕 め触媒 を含む有機相とH,O,を含む水性相との、水性液/有
    41412相抛で、蔽しくカき混ぜなから0℃〜120
    ℃の温度およU1〜100気圧の圧力で反応させる□こ
    とie*とする、水溶性マie−ジオールの製造方−0
    ゛ □゛ (2) オニらム(RRI R,R,M)カチオンにお
    いてMがNおよびPより−ばれることを特徴とする特許
    諸求の範囲第1項記載の方法。 (5) オ堕つム(RR,R,R3M)カチオンにおい
    てRSR’l’ 、R2およびRsが25〜40の炭素
    原♀総数を有する□ことを特徴とする特許請求の範囲第
    1項又は誉項記載の方法。 (4)水性相メは非混籟性の溶剤が、芳香−晶化水素、
    塩素化炭化水素およびアルキルエステルよりなる群から
    選ばれ□ることを特徴とする特許if/Jio範囲一1
    項〜−項い誓れか晶載の方法。 ゛(5)水性:相のpHが0〜3であることを特徴とす
    る、特fr f、請求の範囲第1項〜4項いずれか記載
    の方法。 (6)水性相のpHが1〜2であることを特徴とする特
    許請求の範囲第5項記載の方法。 (7)水性相中のH2O2濃度が1〜10重量%である
    ことを特徴とする特許請求の範囲第1項〜6項いずれか
    記載の方法。 (81I’llが20〜120℃であることを特徴とす
    る特許請求の範囲第1項〜7項いずれか記載の方法み (9)温度が40〜90℃であることを特徴とする特許
    請求の範囲第8項記載の方法。 (10)オレフィン/ IhChモル比がt5:1〜5
    :1であることを特徴とする特許請求の範囲第1項〜9
    項いずれか記載の方法。 (11)触媒が、H2O21モA/当りWαOo5〜0
    .12範囲の量で用いられることを特徴とする特許請求
    の範囲第1項〜10項いずれか記載の方法。
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