KR20010085517A - Process for preparing malonic diesters by continuous transesterification - Google Patents

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KR20010085517A
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페터스,슈베르트페거
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Abstract

PURPOSE: Provided is a method of preparing malonic acid diester capable of obtaining in high purity and yield by adapting specified transesterification catalyst and/or desirable reaction temperature and retention time in a reaction-distillation tower. CONSTITUTION: The method is conducted by means of a continuous transesterification reaction to produce the malonic diester represented by general formula(1) or (2) (wherein R1 is a linear or branched chain alkyl or alkenyl group, cycloalkyl or aralkyl group having C1-C30; R2 and R3 are independently linear or branched chain alkyl or alkenyl groups, cycloalkyl or aralkyl groups having C1-C30). The transesterification reaction is conduced in the reaction-distillation column having alternative trays operating under super atmospheric pressure. The transesterification catalyst is preferably ortho-titanic ester.

Description

연속 에스테르 교환 반응에 의한 말론산 디에스테르의 제조방법{Process for preparing malonic diesters by continuous transesterification}Process for preparing malonic diester by continuous transesterification

화학식 1의 말론산 디에스테르는, 예를 들면, 약제, 작물 보호제, 향수 및 향료를 제조하는 데 있어서 유기 중간체로서 산업적으로 매우 중요하다.Malonic acid diesters of formula (1) are of great industrial importance as organic intermediates, for example in the manufacture of pharmaceuticals, crop protectants, perfumes and perfumes.

위의 화학식 1에서,In Formula 1 above,

R1은 탄소수 1 내지 30, 바람직하게는 1 내지 12의, 직쇄 또는 측쇄 알킬 또는 알케닐 그룹, 사이클로알킬 그룹 또는 아르알킬 그룹이다.R 1 is a straight or branched chain alkyl or alkenyl group, a cycloalkyl group or an aralkyl group having 1 to 30, preferably 1 to 12, carbon atoms.

화학식 1의 화합물이 종종 할로아세트산 에스테르의 카보닐화 및 1가 산과의 반응(JP 제57 183 741호 참조)에 의해 직접 제조될 수도 있지만, 이러한 과정이 산업적인 규모에서도 항상 적합한 것은 아니다. 따라서, 카보닐화 및 1가 산과의 반응에 의한 화학식 1의 화합물의 제조는 다수의 가공 단계 및 높은 제조비용과 연관된다. 또한, 출발 물질로서 필요한 할로아세트산 에스테르가 적정량으로 이용가능하지도 않다.Although compounds of formula 1 may often be prepared directly by carbonylation of haloacetic acid esters and reaction with monovalent acids (see JP 57 183 741), this process is not always suitable on an industrial scale. Thus, the preparation of compounds of formula 1 by carbonylation and reaction with monovalent acids is associated with a number of processing steps and high production costs. In addition, the haloacetic acid ester required as starting material is not available in an appropriate amount.

따라서, 화학식 1의 화합물을 비교적 소량으로 제조하고자 하는 경우, 화학식 2의 화합물을 화학식 R1OH의 알콜로 에스테르 교환 반응시켜 합성할 수 있다. 그러나, 특히 R1라디칼이 C2-C4알킬 그룹인 특히 중요한 화학식 1의 화합물의 경우, 이러한 과정은 사용되는 화학식 2의 화합물을 기준으로 하여 매우 높은 수율이 성취되는 경우에만 직접 합성과 경쟁할 수 있다.Therefore, when a relatively small amount of the compound of Formula 1 is to be prepared, the compound of Formula 2 may be synthesized by transesterification with an alcohol of Formula R 1 OH. However, especially for compounds of formula (I), in which the R 1 radical is a C 2 -C 4 alkyl group, this process will only compete with direct synthesis only if very high yields are achieved based on the compound of formula (II) used. Can be.

화학식 1의 화합물을 약제 제조에 사용하고자 하는 경우, 이들은 매우 높은 순도 요건을 만족시켜야 한다. 이를 방해하는 불순물은 화학식 3과 화학식 4의 혼합된 말론산 디에스테르, 특히 말론산 디에스테르의 2위치가 치환된 부산물이다. 후자의 화합물을, 예를 들면, 헤테로사이클을 제조하는데 사용할 경우, 이들은 2위치가 치환되지 않은 말론산 디에스테르처럼 반응하기 때문에 생성되는 불순물을 일반적으로 적당한 비용으로 제거할 수 없다.If the compounds of formula (1) are intended to be used for the preparation of a medicament, they must meet very high purity requirements. Impurities that interfere with this are by-products substituted at the 2-position of the mixed malonic acid diesters of formulas 3 and 4, in particular malonic acid diesters. When the latter compounds are used, for example, to prepare heterocycles, they react like the malonic acid diesters which are unsubstituted in the 2-position, so that the resulting impurities cannot generally be removed at a reasonable cost.

위의 화학식 2 내지 4에서,In the above formula 2 to 4,

R1은 위에서 정의한 바와 같고,R 1 is as defined above,

R2및 R3은 각각 R1과는 상이한, 탄소수 1 내지 30의 직쇄 또는 측쇄 알킬 또는 알케닐 그룹, 사이클로알킬 그룹 또는 아르알킬 그룹이다.R 2 and R 3 are each a straight or branched chain alkyl or alkenyl group, a cycloalkyl group or an aralkyl group having 1 to 30 carbon atoms different from R 1 .

화학식 2의 화합물을 수산화나트륨 또는 p-톨루엔설포닐 클로라이드와 같은촉매의 존재하에서 과량의 화학식 R1OH의 알콜로 에스테르 교환 반응시킬 수 있는 것으로 공지되어 있다(문헌 참조; L. S. Bondar et al., Bull. Acad. Sci. USSR, 1968 No. 4, 851-854). 그러나, 이 경우 종종 70% 미만의 수율이 성취되기는 하지만 이는 산업적 규모의 가공 방법에서는 충분히 만족스럽지 못하다. 또한, 수산화나트륨과 같은 염기성 촉매의 사용으로 인해, 촉매활성이 훨씬 더 높은 나트륨 메톡사이드와 같은 알콕사이드를 사용하는 경우보다도, 광범위한 부산물이 형성되는 것으로 밝혀졌다. 출발 물질로서 특히 적합한 디알킬 말로네이트, 특히 디메틸 말로네이트의 에스테르 교환 반응에서 가장 현저한 부산물은, 분리되는 화학식 1의 화합물의 양을 기준으로 하여, 0.6% 이하의 상응하는 디알킬-2-메틸말로네이트, 특히 디메틸-2-메틸말로네이트이다. 이들은 목적하는 화학식 1의 화합물로부터 증류에 의해 분리할 수는 있지만 상당히 어렵다. 황산 또는 p-톨루엔설폰산과 같은 산 촉매를 사용하거나 공업용 오르토티탄산 에스테르, 예를 들면, 공업용 테트라에틸 티타네이트를 촉매로서 사용할 경우, 2-메틸말로산 디에스테르가 형성되는 것으로 관찰되었으나(배취방식으로) 염기 촉매 작용의 경우보다는 정도가 덜 하다.It is known that the compound of formula 2 can be transesterified with an excess of alcohol of formula R 1 OH in the presence of a catalyst such as sodium hydroxide or p-toluenesulfonyl chloride (see LS Bondar et al., Bull Acad.Sci.USSR, 1968 No. 4, 851-854). In this case, however, yields of less than 70% are often achieved, but this is not sufficiently satisfactory for industrial scale processing methods. In addition, the use of basic catalysts, such as sodium hydroxide, has been found to produce a wider range of by-products than when using alkoxides such as sodium methoxide with much higher catalytic activity. The most prominent by-products in the transesterification reaction of dialkyl malonates, in particular dimethyl malonate, which are particularly suitable as starting materials are up to 0.6% of the corresponding dialkyl-2-methyl mals, based on the amount of the compound of formula 1 to be separated. Nates, especially dimethyl-2-methylmalonate. They can be separated by distillation from the desired compound of formula 1, but are quite difficult. When an acid catalyst such as sulfuric acid or p-toluenesulfonic acid is used or when an industrial ortho titanic acid ester such as industrial tetraethyl titanate is used as a catalyst, 2-methylmaloic acid diesters have been observed to be formed (by batch method). A lesser degree than for base catalysis.

디메틸 말로네이트를 에탄올로 에스테르 교환 반응시켜 디에틸 말로네이트를 제조하는데 있어서 보다 우수한 생성물 순도 및 수율(예를 들면, 95.0%)은 촉매로서 유기 주석 화합물을 사용할 경우에 수득할 수 있다(JP 제63 255 247호 참조). 상기 문헌에서는 청구한 유기 주석 촉매를 사용하면 부산물 형성이 감소된다고 강조하였지만, 이것은 화학식 1의 화합물로부터의 상기한 매우 높은 순도 요구 측면에서 허용되지 않는 것으로 밝혀졌다. 따라서, 실시예에 기재된 디메틸 말로네이트에서 디에틸 말로네이트로의 에스테르 교환 반응을 반복할 경우, 반응 혼합물 속에 존재하는 에틸 메틸 말로네이트는 고려하지 않은 새로 형성된 부산물이, 형성된 디에틸 말로네이트의 양을 기준으로 하여, > 0.2 FID 면적%의 양으로 관찰되었다. 또한, 보고된 반응 시간, 예를 들면, 15시간은 공정을 산업적 규모로 변경하는데 있어서 허용되지 않은 공간-시간 수율을 야기한다. 마지막으로, 청구된 유기 주석 화합물은 일반적으로 독성이 매우 높고, 또한 일반적으로 화학식 2의 화합물을 기준으로 하여 비교적 다량으로 사용해야 하는 단점이 있다.Better product purity and yield (eg, 95.0%) in the transesterification of dimethyl malonate with ethanol to produce diethyl malonate can be obtained when an organic tin compound is used as a catalyst (JP 63rd). 255 247). Although the document emphasizes the use of the claimed organic tin catalysts, the by-product formation is reduced, but this has been found to be unacceptable in view of the above very high purity requirements from compounds of formula (I). Thus, when repeating the transesterification reaction from dimethyl malonate to diethyl malonate described in the Examples, the newly formed by-products, which do not take into account the ethyl methyl malonate present in the reaction mixture, can be used to determine the amount of diethyl malonate formed As a reference, an amount of> 0.2 FID area% was observed. In addition, the reported reaction time, for example 15 hours, results in an unacceptable space-time yield in changing the process to industrial scale. Finally, the claimed organic tin compounds are generally very toxic and also generally have the disadvantage of having to be used in relatively large amounts based on the compounds of formula (2).

따라서, 본 발명의 목적은 화학식 2의 화합물을 화학식 R1OH의 알콜로 에스테르 교환 반응시켜 화학식 3 및/또는 화학식 4의 화합물을 형성하지 않고 알킬화 부산물 또는 다른 부산물을 형성하지 않으면서 화학식 1의 화합물을 고수율로 제조하는 방법을 제공하는 것이다.Accordingly, it is an object of the present invention to transesterify a compound of formula 2 with an alcohol of formula R 1 OH to form a compound of formula 3 and / or 4 without forming alkylation byproducts or other byproducts. It is to provide a method for producing a high yield.

놀랍게도, 본 발명에 이르러, 화학식 2의 화합물을 과량의 화학식 R1OH의 알콜로 연속적으로 에스테르 교환 반응시킴으로써 상기한 부산물의 형성을 피할 수 있는 것으로 밝혀졌다.Surprisingly, it has now been found that the formation of these by-products can be avoided by continuously transesterifying the compound of formula 2 with an excess of alcohol of formula R 1 OH.

따라서, 본 발명은 화학식 2의 말론산 디에스테르를 에스테르 교환 반응 촉매의 존재하에 화학식 R1OH의 알콜(여기서, R1은 아래에서 정의한 바와 같다)로 연속적으로 에스테르 교환 반응시켜 화학식 1의 말론산 디에스테르를 제조하는 방법을 제공한다.Accordingly, the present invention provides a process for treating malonic acid diester of formula 2 by continuously transesterifying malonic acid diester of formula 2 with an alcohol of formula R 1 OH, wherein R 1 is as defined below, in the presence of a transesterification catalyst. Provided are methods for making diesters.

화학식 1Formula 1

화학식 2Formula 2

위의 화학식 1 및 2에서,In Chemical Formulas 1 and 2 above,

R1은 탄소수 1 내지 30, 바람직하게는 1 내지 12의 직쇄 또는 측쇄 알킬 또는 알케닐 그룹, 사이클로알킬 그룹 또는 아르알킬 그룹이고,R 1 is a straight or branched chain alkyl or alkenyl group, cycloalkyl group or aralkyl group having 1 to 30 carbon atoms, preferably 1 to 12 carbon atoms,

R2및 R3은 각각 서로 독립적으로 탄소수 1 내지 30, 바람직하게는 1 내지 12의 직쇄 또는 측쇄 알킬 또는 알케닐 그룹, 사이클로알킬 그룹 또는 아르알킬 그룹이다.R 2 and R 3 are each independently of each other a straight or branched chain alkyl or alkenyl group, cycloalkyl group or aralkyl group having 1 to 30 carbon atoms, preferably 1 to 12 carbon atoms.

따라서, 예를 들면, 본 발명의 방법은 교반 용기에서의 4단계 공정을 사용하여 수행할 수 있다. 그러나, 사실상, 반응 증류 컬럼을 반응기로서 사용하여 반응을 수행하는 것이 특히 유리한 것으로 밝혀졌다. 여기서, 예를 들면, 화학식 R1OH의 알콜은 컬럼 바닥에 연속 공급할 수 있고, 화학식 2의 화합물은 촉매와 함께 컬럼 상부에 연속 공급할 수 있다. 몇몇 경우, 예를 들면, 사용된 균질 촉매의 다운스트림 생성물로서 고체가 형성될 위험이 있을 경우에는 화학식 2의 화합물과 촉매를 반응 증류 컬럼의 다른 지점에 공급하는 것이 실제적으로 유리한 것으로 밝혀졌다.Thus, for example, the process of the invention can be carried out using a four step process in a stirred vessel. In practice, however, it has been found to be particularly advantageous to carry out the reaction using a reaction distillation column as a reactor. Here, for example, the alcohol of formula R 1 OH can be fed continuously to the column bottom, and the compound of formula 2 can be fed continuously to the top of the column with the catalyst. In some cases, it has been found to be practically advantageous to feed the compound of formula (2) and the catalyst to another point in the reaction distillation column, for example if there is a risk of solid formation as a downstream product of the homogeneous catalyst used.

사용되는 화학식 2의 말론산 디에스테르의 양을 기준으로 하여, 화학식 R1OH의 알콜을 2배 내지 10배 과량으로 사용하는 것이 바람직하다.Based on the amount of malonic acid diester of formula (2) used, it is preferred to use an alcohol of formula R 1 OH in a 2 to 10 fold excess.

반응 증류 컬럼의 설계와 관련하여, 화학식 2의 화합물의 전환율을 99.99% 이상의 만족스러운 수준으로 성취하기 위해서는 적어도 컬럼 구획에 커다란 홀드업(holdup)이 있는 것이 유리한 것으로 밝혀졌다. 따라서, 분리된 트레이들을 갖는 컬럼을 사용하는 것이 바람직하고, 버블 캡 트레이 컬럼이 특히 바람직하다. 이러한 특히 바람직한 컬럼 형태 이외에, 에스테르화용 터널, 토르만(thormann) 또는 밸브 트레이가 장착된 컬럼을 사용할 수도 있다.Regarding the design of the reactive distillation column, it has been found advantageous to have a large holdup at least in the column compartment in order to achieve a satisfactory level of conversion of the compound of formula (2) of at least 99.99%. Therefore, it is preferred to use a column with separated trays, with bubble cap tray columns being particularly preferred. In addition to this particularly preferred column type, it is also possible to use columns equipped with tunnels for esterification, thormann or valve trays.

분리된 트레이, 바람직하게는 버블 캡 트레이를 갖는 하나 이상의 컬럼 구획과 충전물을 함유하는 컬럼 구획을 조합하여 사용하는 것도 유리하다.It is also advantageous to use a combination of one or more column compartments having separate trays, preferably bubble cap trays, and column compartments containing a charge.

또한, 일반적으로 과량의 화학식 R1OH의 알콜을 여전히 함유하고 있는, 반응증류 컬럼으로부터의 바닥 생성물이 후속 컬럼에서는 화학식 R1OH의 알콜을 함유하지 않는 것이 유리한 것으로 밝혀졌다. 후속 컬럼에서의 이들 알콜의 제거는, 경우에 따라, 에스테르 반응 컬럼과는 상이한 압력에서 수행할 수 있다. 후속 컬럼에서 회수되는 화학식 R1OH의 알콜은 반응 증류 컬럼으로 재순환시킬 수 있다.Further, In general, the bottom product from the subsequent column still contained, and the reaction distillation column in an excess of alcohol of formula R 1 OH was found to be advantageous to not containing alcohol of formula R 1 OH. Removal of these alcohols in subsequent columns can optionally be carried out at a different pressure than the ester reaction column. The alcohol of formula R 1 OH recovered in the subsequent column may be recycled to the reaction distillation column.

본 발명의 방법은 비교적 비점이 높은 화학식 2의 화합물로부터 화학식 1의 화합물을 제조하고, 또한 비교적 비점이 낮은 화학식 2의 화합물로부터 화학식 1의 화합물을 제조하기 위한 2가지 방법으로 사용할 수 있다.The method of the present invention can be used in two ways for preparing a compound of formula 1 from a compound of formula 2 having a relatively high boiling point and also for preparing a compound of formula 1 from a compound of formula 2 having a relatively low boiling point.

본 발명의 방법을 위한 촉매로서, 티탄 실리칼라이트와 같은 고정상 촉매를 사용할 수 있다. 그러나, 균질 티탄 함유, 지르코늄 함유 및/또는 아연 함유 화합물이 부산물 형성, 특히 2-메틸화 디알킬 말로네이트와 같은 2-알킬화 말론산 디에스테르의 형성을 최소화하고 공간-시간 수율을 높힌다는 측면에서 더 유리한 것으로 밝혀졌다. 반응 혼합물에 적어도 부분적으로 가용성인 아연 화합물, 예를 들면, 아연 아세틸아세토네이트, 아연 아세테이트, 아연 2-에틸헥사노에이트 또는 이들의 배합물 뿐만 아니라 지르코네이트 및 오르토티탄산 에스테르가 특히 유용한 것으로 밝혀졌다. 따라서, 명시한 화합물들이 촉매로서 특히 바람직하다.As a catalyst for the process of the present invention, a fixed bed catalyst such as titanium silicalite can be used. However, in terms of homogeneous titanium containing, zirconium containing and / or zinc containing compounds minimize by-product formation, in particular the formation of 2-alkylated malonic acid diesters such as 2-methylated dialkyl malonates and higher space-time yields. It turned out to be advantageous. Zinc compounds that are at least partially soluble in the reaction mixture, such as zinc acetylacetonate, zinc acetate, zinc 2-ethylhexanoate or combinations thereof, as well as zirconate and ortho titanoic acid esters, have been found to be particularly useful. Thus, the specified compounds are particularly preferred as catalysts.

매우 놀랍게도, 오르토티탄산 에스테르를 티탄 테트라할라이드, 바람직하게는 티탄 테트라클로라이드와 화학식 R1OH의 알콜로부터 직접 합성하거나, 화학식 R1OH의 알콜 또는 화학식 R1OH의 알콜과 화학식 R2OH의 알콜의 혼합물로 단일 또는다중 처리하여 건조될 때까지 증발시킨 시판 공업용 오르토티타네이트로부터 직접 합성하여 제조하는 경우에만, 비교적 반응성인 오르토티탄산 에스테르를 사용하여 화학식 2의 화합물을 화학식 R1OH의 알콜로 에스테르 교환 반응시키더라도, 형성된 화학식 1의 말론산 에스테르의 양을 기준으로 하여 0.02% 미만의 함량을 차지하는 2-메틸말론산 디에스테르와 같은 2-치환된 생성물이 형성되지 않는 것으로 밝혀졌다. 또한, 오르토티탄산 에스테르 중의 클로라이드 함량이 바람직하게는 100ppm 미만으로 낮은 것이, 성취되는 생성물 순도에 유리한 영향을 미치는 것으로 밝혀졌다.Quite surprisingly, in the ortho-titanic acid ester Titanium tetra-halide, preferably titanium tetrachloride and of the formula R 1 OH direct synthesis from an alcohol or the formula R 1 OH of the alcohol or the formula R 1 OH alcohol with formula R 2 OH of the alcohol Esters of the compounds of formula (2) with alcohols of formula (R 1 OH) using relatively reactive ortho titanic esters only when prepared by direct synthesis from commercial ortho titanates evaporated to dryness by single or multiple treatment with the mixture It was found that even in the exchange reaction, a 2-substituted product such as 2-methylmalonic acid diester, which occupies a content of less than 0.02% based on the amount of the malonic acid ester of Formula 1 formed, was not formed. It has also been found that the chloride content in the ortho titanic acid esters, preferably lower than 100 ppm, has a beneficial effect on the product purity achieved.

화학식 2의 화합물의 정량적 전환을 성취하기 위해 필요한 촉매의 양은 당연히, 선택되는 촉매의 유형에 따라 좌우되며, 일반적으로 균질 촉매를 사용할 때보다 불균질 촉매를 사용할 때에 더 높다. 그러나, 일반적인 의미에서, 이는 본 발명의 방법에 필요한 촉매의 양이 배치 방식 반응의 경우보다도 일반적으로 더 낮다는 것을 나타낸다. 따라서, 연속 에스테르 교환 반응의 경우, 사용되는 화학식 2의 화합물의 양을 기준으로 하여, 약 0.8 내지 1.3%의 촉매량이면 통상적으로 충분하다.The amount of catalyst required to achieve quantitative conversion of the compound of formula (2) naturally depends on the type of catalyst chosen and is generally higher when using heterogeneous catalysts than when using homogeneous catalysts. In the general sense, however, this indicates that the amount of catalyst required for the process of the invention is generally lower than for batch mode reactions. Thus, for continuous transesterification reactions, a catalyst amount of about 0.8 to 1.3% is usually sufficient, based on the amount of compound of formula (2) used.

본 발명의 방법에 의해 화학식 2의 화합물의 에스테르 교환 반응에서 산업적 규모로 당해 방법을 사용하는데 충분한 공간-시간 수율을 성취하기 위해서는, 일반적으로 50℃ 이상, 바람직하게는 60 내지 200℃의 반응 온도를 사용할 필요가 있다. 그러나, 사용되는 촉매에 따라, 165℃ 이상의 온도에서는, 예를 들면, 제조된화학식 1의 화합물의 양을 기준으로 하여 총 0.1%의 인지할 수 있는 부산물의 형성이 관찰되는 반면, 85℃ 이하에서는 통상적으로 만족스럽지 못한 공간-시간 수율이 성취될 뿐이다. 따라서, 85 내지 155℃의 온도 범위가 특히 바람직하다. 화학식 R1OH의 저비점 알콜을 사용한 화학식 2의 화합물의 산업적으로 중요한 에스테르 교환 반응의 경우, 본 발명의 방법의 바람직한 온도 범위에서 작용할 수 있도록 하기 위해 반응 증류 컬럼을 초대기압에서 작동시켜야 한다는 것은 당연하다.In order to achieve sufficient space-time yields for the use of the process on an industrial scale in the transesterification reaction of the compound of formula 2 by the process of the invention, a reaction temperature of at least 50 ° C, preferably 60 to 200 ° C, Need to use However, depending on the catalyst used, formation of a total of 0.1% perceivable byproducts is observed at temperatures above 165 ° C., for example based on the amount of the compound of Formula 1 prepared, while below 85 ° C. Typically only unsatisfactory space-time yields are achieved. Therefore, the temperature range of 85-155 degreeC is especially preferable. For industrially important transesterification reactions of compounds of formula 2 with low boiling alcohols of formula R 1 OH, the reaction distillation column must be operated at superatmospheric pressure in order to be able to operate in the preferred temperature range of the process of the invention. .

본 발명의 방법을 수행하는데 불균질 촉매를 사용하는 경우, 필요에 따라, 여과한 후에 사용된 알콜을 증류제거시킴으로써 간단한 방법으로 반응 혼합물로부터 화학식 1의 화합물을 분리할 수 있다.When a heterogeneous catalyst is used to carry out the process of the invention, if necessary, the compound of formula 1 can be separated from the reaction mixture by a simple method by distilling off the alcohol used after filtration.

균질 촉매를 사용하는 경우, 필요에 따라, 중화에 이은 여과 또는 가수분해 및 후속적인 여과와 같은 적합한 가공 단계에 의해 또는 마찰에 의해 반응 혼합물이 화학식 R1OH의 알콜을 함유하지 않도록 만든 후, 반응 혼합물로부터 균질 촉매를 분리할 수 있다. 그러나, 증류에 의해 반응 혼합물로부터 에스테르를 분리하는 것이 바람직하고, 유하막 증발기(falling film evaparator) 또는 박막 증발기를 사용하거나 가능하게는 이들 두 가지를 조합하여 사용하는 것이 특히 바람직하다. 균질 촉매를 분리하기 위해 증류법을 사용하면, 이들을 간단한 방법으로 공정에 재순환시킬 수 있는 잇점이 있다. 또한, 화학식 1의 화합물에 요구되는 순도 요건이 화학식 1의 화합물을 분별시키지 않은 상태로 촉매로부터 화학식 1의 화합물을 분리한 후에도 충족될 수 있다는 발견사항은 본 발명의 방법의 매우 특이적인 이점을나타낸다.When using a homogeneous catalyst, if necessary, the reaction mixture is made free of alcohols of the formula R 1 OH, either by neutralization followed by suitable processing steps such as filtration or hydrolysis and subsequent filtration or by friction, and then The homogeneous catalyst can be separated from the mixture. However, preference is given to separating the esters from the reaction mixture by distillation, particularly preferably using a falling film evaparator or a thin film evaporator or possibly a combination of both. Using distillation to separate homogeneous catalysts has the advantage that they can be recycled to the process in a simple manner. In addition, the finding that the purity requirement required for the compound of formula 1 can be met even after separating the compound of formula 1 from the catalyst without fractionating the compound of formula 1 represents a very specific advantage of the process of the present invention. .

사용되는 화학식 2의 화합물의 양을 기준으로 하여, 본 발명의 방법에 의해 수득되는 화학식 1의 화합물의 수율은 일반적으로 선행 기술에 따라 수득된 것보다 상당히 높다. 따라서, 예를 들면, 디메틸 말로네이트에서 디에틸 말로네이트로의 에스테르 교환 반응에 의해, 분리된 생성물이 99.8% 이상의 순도로 97 내지 98%의 수율로서 제공된다. 표적 생성물 중에 존재하는 불순물은 필수적으로 이의 에탄올 함량 및 사용되는 출발 물질 중의 불순물에서 기인한 것이다. 2위치가 치환된 디에틸 말로네이트는 형성되지 않는다.Based on the amount of the compound of formula 2 used, the yield of the compound of formula 1 obtained by the process of the invention is generally significantly higher than that obtained according to the prior art. Thus, for example, by transesterification from dimethyl malonate to diethyl malonate, the isolated product is provided in a yield of 97-98% with a purity of at least 99.8%. The impurities present in the target product are necessarily due to their ethanol content and the impurities in the starting materials used. Diethyl malonate substituted in the 2-position is not formed.

다음의 실시예는 본 발명의 방법을 예시하는 역할을 하지만, 이의 적용 분야를 제한하지 않는다.The following examples serve to illustrate the method of the present invention but do not limit its application.

실시예 1 : 디메틸 말로네이트에서 디에틸 말로네이트로의 에스테르 교환 반응(배치방식의 비교 실시예)Example 1 Transesterification of Dimethyl Malonate to Diethyl Malonate (Comparative Example of Batch Mode)

디메틸 말로네이트 264.2g, 에탄올 460.7g 및 디부틸주석 옥사이드 4.98g의 혼합물을 81 내지 88℃로 가열하면서 교반한다. 형성된 메탄올을 충전된 컬럼을 통해 제거한다. 15시간의 반응 시간 후, 반응 혼합물을 가스 크로마토그래피로 분석한다. (에틸 메틸 말로네이트와는 별도의) (새로 형성된) 부산물의 함량은, 말론산 에스테르의 총량을 기준으로 하여, > 0.2 FID 면적%인 것으로 나타났다.A mixture of 264.2 g of dimethyl malonate, 460.7 g of ethanol and 4.98 g of dibutyltin oxide are stirred with heating to 81-88 ° C. Methanol formed is removed through a packed column. After 15 hours of reaction time, the reaction mixture is analyzed by gas chromatography. The content of the (newly formed) by-product (apart from ethyl methyl malonate) was found to be> 0.2 FID area%, based on the total amount of malonic acid ester.

실시예 2 : 디메틸 말로네이트에서 디에틸 말로네이트로의 에스테르 교환 반응(배치방식의 비교 실시예)Example 2 Transesterification of Dimethyl Malonate to Diethyl Malonate (Comparative Example of Batch Method)

반응을 150℃의 반응 온도에서 수행하는 것을 제외하고는 실시예 1의 과정을 반복한다. 0.5시간의 반응 시간 후, 반응 혼합물을 가스 크로마토그래피로 분석한다. 혼합물 중의 (에틸 메틸 말로네이트와는 별도의) 새로 형성된 부산물의 함량은, 말론산 에스테르의 총량을 기준으로 하여, > 0.4 FID 면적%인 것으로 나타났다.The procedure of Example 1 is repeated except that the reaction is carried out at a reaction temperature of 150 ° C. After a reaction time of 0.5 hours, the reaction mixture is analyzed by gas chromatography. The content of newly formed byproducts (apart from ethyl methyl malonate) in the mixture was found to be> 0.4 FID area%, based on the total amount of malonic acid ester.

실시예 3 : 디메틸 말로네이트에서 디에틸 말로네이트로의 에스테르 교환 반응(배치방식의 비교 실시예)Example 3 Transesterification of Dimethyl Malonate to Diethyl Malonate (Comparative Example of Batch Mode)

디메틸 말로네이트 264.2g, 에탄올 460.7g 및 테트라에틸 오르토티타네이트 2.6g의 혼합물을 81 내지 88℃로 가열하면서 교반한다. 형성된 메탄올을 충전된 컬럼을 통해 제거한다. 8시간의 반응 시간 후, 반응 혼합물을 가스 크로마토그래피로 분석한다. (에틸 메틸 말로네이트와는 별도의) 새로 형성된 부산물의 함량은, 말론산 에스테르의 총량을 기준으로 하여, 0.2 FID 면적%인 것으로 나타났다.A mixture of 264.2 g of dimethyl malonate, 460.7 g of ethanol and 2.6 g of tetraethyl ortho titanate is stirred with heating to 81-88 ° C. Methanol formed is removed through a packed column. After 8 hours of reaction time, the reaction mixture is analyzed by gas chromatography. The content of the newly formed byproduct (apart from ethyl methyl malonate) was found to be 0.2 FID area%, based on the total amount of malonic acid ester.

실시예 4 : 디메틸 말로네이트에서 디에틸 말로네이트로의 에스테르 교환 반응(본 발명에 따름)Example 4 Transesterification of Dimethyl Malonate to Diethyl Malonate (According to the Invention)

디메틸 말로네이트의 에스테르 교환 반응을 버블 캡 트레이 컬럼 및 6배 과량의 에탄올을 사용하여 연속적으로 수행하는 것을 제외하고는 실시예 3의 과정을 반복한다. 디메틸 말로네이트와 에스테르 교환 반응 촉매(본 발명에 기재된 바이제조한 순수 테트라에틸 티타네이트)는 컬럼 상부의 각각 상이한 트레이에 공급하고, 반면에 에탄올은 컬럼 바닥 바로 위에 공급한다. 유리된 메탄올은 과량의 에탄올 일부와 함께 상부에서 제거될 수 있다. 이로써 여전히 상당량의 에탄올을 함유하는 바닥 생성물이 수득된다. 후자를 후속 컬럼 속에서 감압하에 증류제거시켜 반응 증류 컬럼으로 재순환시킨다.The procedure of Example 3 is repeated except that the transesterification reaction of dimethyl malonate is carried out continuously using a bubble cap tray column and a 6-fold excess of ethanol. Dimethyl malonate and the transesterification catalyst (bi-made pure tetraethyl titanate described herein) are fed to each different tray at the top of the column, while ethanol is fed directly above the bottom of the column. Free methanol can be removed at the top with a portion of excess ethanol. This gives a bottom product which still contains a significant amount of ethanol. The latter is distilled off under reduced pressure in the subsequent column and recycled to the reaction distillation column.

반응 증류 컬럼으로부터 생성된 바닥 생성물에서는 부산물 형성(감지 한도 : 100ppm), 특히 디에틸 2-메틸말로네이트의 형성이 전혀 감지되지 않았다. 혼합물 중의 에틸 메틸 말로네이트 함량은 100ppm 미만이다.By-product formation (limit of detection: 100 ppm), especially the formation of diethyl 2-methylmalonate, was not detected in the bottom product produced from the reaction distillation column. The ethyl methyl malonate content in the mixture is less than 100 ppm.

디에틸 말로네이트는 박막 증발기를 사용하여 촉매로부터 최종 분리할 수 있다. 이러한 방법으로, 사용되는 디메틸 말로네이트의 양을 기준으로 하여, 이론치의 97 내지 98%의 디에틸 말로네이트를 수득할 수 있다. 가스 크로마토그래피로 측정한 생성물 함량은 사용되는 디메틸 말로네이트의 함량 99.6 FID 면적%에서 99.8 FID 면적%이다. 말론산 디에스테르의 2위치의 알킬화는 가스 크로마토그래피로 감지되지 않는다.Diethyl malonate can be finally separated from the catalyst using a thin film evaporator. In this way, it is possible to obtain 97-98% of diethyl malonate of theory based on the amount of dimethyl malonate used. The product content measured by gas chromatography is from 99.6 FID area% to 99.8 FID area% of the dimethyl malonate used. Alkylation of the malonic acid diester in two positions is not detected by gas chromatography.

본 발명에 따르는 연속 에스테르 교환 반응을 사용한 방법에 의해 알킬화 부산물 또는 다른 부산물을 형성하지 않으면서 목적하는 말로산 디에스테르를 고순도 고수율로 수득할 수 있다.The desired malodiene diester can be obtained in high purity and high yield without forming alkylation byproducts or other byproducts by the process using the continuous transesterification reaction according to the invention.

Claims (16)

화학식 2의 말론산 디에스테르를 에스테르 교환 반응 촉매의 존재하에 화학식 R1OH의 알콜(여기서, R1은 아래에서 정의한 바와 같다)로 연속적으로 에스테르 교환 반응시켜 화학식 1의 말론산 디에스테르를 제조하는 방법.The malonic acid diester of formula (2) is continuously transesterified in the presence of a transesterification catalyst with an alcohol of the formula (R 1 OH), wherein R 1 is as defined below to produce the malonic acid diester of formula (1) Way. 화학식 1Formula 1 화학식 2Formula 2 위의 화학식 1 및 2에서,In Chemical Formulas 1 and 2 above, R1은 탄소수 1 내지 30의 직쇄 또는 측쇄 알킬 또는 알케닐 그룹, 사이클로알킬 그룹 또는 아르알킬 그룹이고,R 1 is a straight or branched chain alkyl or alkenyl group, a cycloalkyl group or an aralkyl group having 1 to 30 carbon atoms, R2및 R3은 각각 서로 독립적으로 탄소수 1 내지 30의 직쇄 또는 측쇄 알킬또는 알케닐 그룹, 사이클로알킬 그룹 또는 아르알킬 그룹이다.R 2 and R 3 are each independently a linear or branched alkyl or alkenyl group, a cycloalkyl group or an aralkyl group having 1 to 30 carbon atoms. 제1항에 있어서, 에스테르 교환 반응이 반응 증류 컬럼 속에서 수행되는 방법.The process of claim 1 wherein the transesterification reaction is carried out in a reaction distillation column. 제2항에 있어서, 반응 증류 컬럼이 분리된 트레이들을 갖는 컬럼인 방법.The process of claim 2 wherein the reaction distillation column is a column with separate trays. 제2항에 있어서, 반응 증류 컬럼이 분리된 트레이들을 갖는 하나 이상의 컬럼 구획과 충전물을 함유하는 하나 이상의 컬럼 구획이 조합된 것인 방법.The process of claim 2, wherein the reaction distillation column combines one or more column compartments with separate trays and one or more column compartments containing a charge. 제2항 내지 제4항 중의 어느 한 항에 있어서, 반응 증류 컬럼이 초대기압 하에서 작동되는 방법.The process according to claim 2, wherein the reaction distillation column is operated under superatmospheric pressure. 제1항에 있어서, 사용되는 에스테르 교환 반응 촉매가 오르토티탄산 에스테르인 방법.The process of claim 1 wherein the transesterification catalyst used is an ortho titanic acid ester. 제1항 또는 제6항에 있어서, 사용되는 에스테르 교환 반응 촉매가 티탄 테트라클로라이드 및 상응하는 알콜로부터 직접 합성시켜 제조한 오르토티탄산 에스테르인 방법.The process according to claim 1 or 6, wherein the transesterification catalyst used is an ortho titanic acid ester prepared by direct synthesis from titanium tetrachloride and the corresponding alcohol. 제1항에 있어서, 사용되는 촉매가 지르코네이트인 방법.The process of claim 1 wherein the catalyst used is zirconate. 제1항에 있어서, 사용되는 촉매가 아연 아세틸아세토네이트 및/또는 아연 아세테이트 및/또는 아연 2-에틸헥사노에이트인 방법.The process of claim 1 wherein the catalyst used is zinc acetylacetonate and / or zinc acetate and / or zinc 2-ethylhexanoate. 제1항에 있어서, 사용되는 촉매가 고정상 촉매인 방법.The process of claim 1 wherein the catalyst used is a fixed bed catalyst. 제1항에 있어서, 화학식 R1OH의 알콜이, 사용되는 화학식 2의 말론산 디에스테르의 양을 기준으로 하여, 2배 내지 10배 과량으로 사용되는 방법.The process of claim 1 wherein the alcohol of formula R 1 OH is used in a 2 to 10 fold excess based on the amount of malonic acid diester of formula 2 used. 제1항 또는 제11항에 있어서, 과량의 알콜 중의 적어도 일부가 반응 증류 컬럼의 바닥을 통해 배출되는 방법.The process of claim 1 or 11, wherein at least some of the excess alcohol is withdrawn through the bottom of the reaction distillation column. 제1항 내지 제12항 중의 어느 한 항에 있어서, 화학식 1의 화합물, 에스테르 교환 반응에 사용된 과량의 화학식 R1OH의 알콜 중의 적어도 일부 및 반응 증류 컬럼의 바닥에서 수득되는 용해 가능한 촉매로 이루어진 혼합물이 후속 컬럼의 혼합물 속에 존재하는 화학식 R1OH의 알콜을 함유하지 않는 방법.13. A compound according to any one of the preceding claims consisting of a compound of formula 1 , at least a portion of the excess alcohol of formula R 1 OH used in the transesterification reaction and a soluble catalyst obtained at the bottom of the reaction distillation column. Wherein the mixture does not contain an alcohol of formula R 1 OH present in the mixture of subsequent columns. 제1항 내지 제13항 중의 어느 한 항에 있어서, 사용된 과량의 화학식 R1OH의 알콜이 적어도 부분적으로 반응 증류 컬럼으로 재순환되는 방법.The process according to claim 1, wherein the excess alcohol of formula R 1 OH is at least partially recycled to the reaction distillation column. 제1항 내지 제14항 중의 어느 한 항에 있어서, 생성물이 증류에 의해 반응 혼합물 중의 촉매 및 가능하게는 추가의 성분으로부터 분리되는 방법.The process according to claim 1, wherein the product is separated from the catalyst and possibly further components in the reaction mixture by distillation. 제15항에 있어서, 분리가 유하막 증발기 및/또는 박막 증발기를 사용하여 수행되는 방법.The method of claim 15, wherein the separation is performed using a bottom film evaporator and / or a thin film evaporator.
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE869947C (en) * 1943-01-24 1953-03-09 Basf Ag Process for the continuous production of carboxylic acid esters.
DE977308C (en) * 1952-11-26 1965-12-02 Du Pont Process for the continuous transesterification of esters of volatile alcohols
JPH11130728A (en) * 1997-10-23 1999-05-18 Mitsubishi Rayon Co Ltd Production of mono-tertiary-alkyl ester of malonic acid

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