WO2002036538A1

WO2002036538A1 - Procede de production d'un condensat esterifie

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Publication number: WO2002036538A1
Application number: PCT/JP2001/007195
Authority: WO
Inventors: Kazuaki Ishihara; Hisashi Yamamoto
Original assignee: Japan Science And Technology Corporation
Priority date: 2000-10-16
Filing date: 2001-08-23
Publication date: 2002-05-10
Also published as: TWI284648B; US20040015005A1; DE60123824T2; KR100534085B1; JP3773777B2; US7301045B2; EP1334960A4; EP1334960A1; DE60123824D1; CA2426000A1; EP1334960B1; JP2002121170A; KR20030042011A

Description

明細書エステル縮合物の製造方法技術分野

本発明は、四価のハフニウム化合物を縮合触媒とし、カルボン酸と、アルコール又はチオールを溶媒の存在下に反応させるエステル又はチォエステル縮合物の製造方法に関する。背景技術

環境に優しい化学プロセスの開発は現代の最重要課題であり、ダリーンケミストリ一の観点からも国際社会の認めるところである（P. T. Anastas and J. C. Warner, Green Chemistry: Theory and Practice(Oxford University Press, Oxford, 1998)。エステル化反応は有機合成の最も基本的かつ重要な反応である（Tetrahedron. 36, 2409， 1980)。エステル化反応については既に膨大な数の報告例があるが (Tetrahedron. 36, 2409, 1980)、基質に対し 1当量以上の縮合剤あるいは活性化剤を用いるケースが多く、反応後には大量の副生成物が生じるため煩雑な分離精製操作が必要となる等、グリーンケミストリ一及びァトムエフイシエンシーの観点からは本来避けられるべきである。一方、等モル量のカルボン酸とアルコールから直接、触媒的にエステル化を行うことが出来れば理想的なプロセスとなる。しかし、大抵の場合、カルボン酸とアルコールのどちらか一方を過剰に用いなければ効率よくエステレを得ること力 Sできない ( Synthesis. 1978, 929, 1978、 Chem. Lett. 1977, 55, 1977、 Chem. Lett. 1981， 663， 1981、 Synthesis. 1972, 628, 1972、 Tetrahedron. Lett. 12， 3453, 1971、 Tetrahedron. Lett. 14, 1823, 1973、 Bull. Chem. Soc. Jpn. 54, 1276, 1981、 Jpn. Patent Appl. 1980, No.55-115570、特開昭 5 2 — 7 5 6 8 4号公報、 J. Am. Chem. Soc. 102， 7578, 1980、 Tetrahedron. Lett. 28， 3713, 1987、 J. Org. Chem. 56, 5307, 1991、 Chem. Lett. 1981， 1671, 1981、 Bull. Chem. Soc. Jpn. 62, 2353, 1989、 Chem. Lett. 1984, 1085, 1984、 J. Chem. Soc.,Perkin Trans./1994, 3473, 1994)。

従来、重合触媒として、スカンジウム、イツトリウム、ジルコニウム、ハフニウム、バナジウムの群から選ばれた一種以上の金属化合物と、 A r 一 O— （A rはァリール基を表す）等の構造を有する化合物からなる群より選ばれる一種以上の化合物とからなるポリエステル重合触媒（特開 2 0 0 0— 1 5 4 2 4 1 ) や、触媒活性が高くて、原料である酸とァルカリをほぼ等モルで使用しても高収率でエステルが合成でき、しかも低温でも高い反応速度が得られ、なおかつ副反応が極めて少ない優れたエステルの製法として、チタン族金属のハライド類、硝酸塩類、力ルポン酸塩類、アルコラート類およびァセチルアセトン型錯体からなる群から選ばれるチタン族金属化合物を活性成分の少なくとも一つとして含有するエステル化触媒を用いるカルボン酸とアルコールとからのエステル製造方法（特開平 8 - 7 1 4 2 9号公報）が知られている。

また、アルコール又はチオールとカルボン酸から、温和な条件下で、効率的にカルボン酸エステル又はカルボン酸チォエステルを製造する方法として、アルコール又はチォ一ル、或いはそのシリル誘導体と、当量もしくは小過剰のカルボン酸又はカルボン酸シリルエステルを反応させ，カルボン酸エステル又はカルボン酸チォエステルを製造する際に、一般式（R ⁶ C O ) ₂ 0 (式中、 R ⁶は置換基を有していてもよいァリール基を示す）で表されるカルボン酸無水物と触媒量のカチオン性触媒を共存させる方法（特開平 5 - 2 8 6 8 9 4号公報）が知られている。近年、ますます複雑な構造を持つ不安定な化合物が医薬品等に用いられており、当量のカルボン酸とアルコール又はチオールから円滑に進行するエステル又はチォエステルの製造方法が医薬品合成上望まれている _c 本発明の課題は、等モル量のカルボン酸とアルコールから触媒的にエステル化反応や、カルボン酸と等モル量又は少し過剰のチオールから触媒的にチォエステル化反応を行うことができ、グリーンケミストリ一の観点から大量合成を必要とする工業的方法として期待することができるェステルゃチォエステルの製造方法を提供することにある。発明の開示

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究し、塩化八フニゥム（IV)、特に塩化ハフニウム（IV) · (T H F ) ₂やハフニウム（IV) t —ブドキシドに代表される四価のハフニウム化合物が、等モル量のカルボン酸とアルコール又はカルボン酸と等モル量若しくは小過剰のチオールからの直接縮合の触媒として極めて優れた能力を備えていることを見い出し- かかる触媒が幅広い基質適用範囲を有することを確認し、本発明を完成するに至った。

すなわち本発明は、四価のハフニウム化合物を縮合触媒として、カルボン酸とアルコールを溶媒の存在下に反応させることを特徴とするエステル縮合物の製造方法（請求項 1 ) や、四価のハフニウム化合物が、塩化ハフニウム（IV)であることを特徴とする請求項 1記載のエステル縮合物の製造方法（請求項 2 ) や、塩化ハフニウム（IV)が、塩化八フニゥム (IV) ' (T H F ) ₂であることを特徴とする請求項 2記載のエステル縮合物の製造方法（請求項 3 )や、四価のハフニウム化合物が、ハフニウム（IV) t 一ブトキシドであることを特徴とする請求項 1記載のエステル縮合物の製造方法（請求項 4 ) や、カルボン酸とアルコールとして、多価カルボン酸と多価アルコール、あるいはヒドロキシカルボン酸を用いてポリエステルを合成することを特徴とする請求項 1〜 4のいずれか記載のェステル縮合物の製造方法（請求項 5 ) や、溶媒を用いて加熱還流を行い、共沸する水を反応系から除去することを特徴とする請求項 1〜 5のいずれか記載のエステル縮合物の製造方法（請求項 6 ) や、溶媒として、非極性溶媒を用いることを特徴とする請求項 1〜 6のいずれか記載のエステル縮合物の製造方法（請求項 7 ) や、非極性溶媒が、トルエン、キシレン、メシチレンから選ばれる 1又は 2以上の溶媒であることを特徴とする請求項 7記載のエステル縮合物の製造方法（請求項 8 ) や、反応が、乾燥不活性ガス雰囲気下で行われることを特徴とする請求項 1〜 8のいずれか記載のエステル縮合物の製造方法（請求項 9 ) に関する。

また本発明は、四価のハフニウム化合物を縮合触媒として、カルボン酸とチオールを溶媒の存在下に反応させることを特徴とするチォエステル縮合物の製造方法（請求項 1 0 ) や、四価のハフニウム化合物が、塩化ハフニウム（IV)であることを特徴とする請求項 1 0記載のチォエステル縮合物の製造方法（請求項 1 1 ) や、塩化ハフニウム（IV)が、塩化八フニゥム（IV) · (T H F ) ₂であることを特徴とする請求項 1 1記載のチォエステル縮合物の製造方法（請求項 1 2 ) や、四価のハフニウム化合物が、ハフニウム（IV) t —ブトキシドであることを特徴とする請求項 1 0 記載のチォエステル縮合物の製造方法（請求項 1 3 ) や、カルボン酸とチオールとして、多価カルボン酸と多価チオールを用いてポリチォエステルを合成することを特徴とする請求項 1 0〜 1 3のいずれか記載のチォエステル縮合物の製造方法（請求項 1 4 ) や、溶媒を用いて加熱還流を行い、共沸する水を反応系から除去することを特徴とする請求項 1 0 〜 1 4のいずれか記載のチォエステル縮合物の製造方法（請求項 1 5 ) や、溶媒として、非極性溶媒を用いることを特徴とする請求項 1 0〜 1 5のいずれか記載のチォエステル縮合物の製造方法（請求項 1 6 ) や、非極性溶媒が、トルエン、キシレン、メシチレンから選ばれる 1スは 2 以上の溶媒であることを特徴とする請求項 1 6記載のチォエステル縮合物の製造方法（請求項 1 7 ) や、反応が、乾燥不活性ガス雰囲気下で行われることを特徴とする請求項 1 0〜 1 7のいずれか記載のチォエステル縮合物の製造方法（請求項 1 8 ) に関する。

また本発明は、四価のハフニウム化合物を有効成分として含有するェステル化又はチォエステル化縮合触媒（請求項 1 9 ) や、四価のハフ二ゥム化合物が、塩化ハフニウム（IV)であることを特徴とする請求項 1 9 記載のエステル化又はチォエステル化縮合触媒（請求項 2 0 ) や、塩化ハフニウム（IV)が、塩化ハフニウム（IV) · (T H F ) ₂であることを特徴とする請求項 2 0記載のエステル化又はチォエステル化縮合触媒（請求項 2 1 ) や、四価のハフニウム化合物が、ハフニウム（IV) t —ブトキシドであることを特徴とする請求項 1 9記載のエステル化又はチォエステル化縮合触媒（請求項 2 2 ) に関する。図面の簡単な説明

第 1図は、トルエンの存在下又は非存在下における塩化ハフニウム (IV) ' (T H F ) ₂を用いた 4—フエニルブタン酸とシク口へキサノールとのエステル変換の経時変化を示す図である。発明を実施するための最良の形態

本発明のエステル縮合物の製造方法としては、四価のハフニウム化合物を縮合触媒として、カルボン酸と、アルコール又はチオールを溶媒の存在下に反応させる方法であれば特に制限されるものではなく、四価のハフニウム化合物としては、塩化ハフニウム（IV)等の四価のハフニウムのハライド塩類や、ハフニウム（IV)ァセテ一ト等の四価のハフニウムのカルボン酸塩類や、硫酸ハフニウム（IV)等の四価のハフニウムの硫酸塩類や、ハフニウム（IV) t—ブトキシド等の四価のハフニウムのアルコキシド類や、ジシク口ペンタジエルハフニウム（IV)ジク口リド等の四価のアルキルハフニウム（IV)化合物類や、上記の異なる配位子を複数含む四価のハフニウム（IV)化合物類や、上記のエーテル錯体物を具体的に例示することができるが、これらの中でも高収率でエステル変換をし、湿気等に対する安定性に優れた塩化ハフニウム（IV) *(TH F)₂が特に好ましい。これら塩化ハフニウム（IV) · (TH F)₂も含めた四価のハフニウム化合物は、市販品や常法により合成したものを用いることができる。これら四価のハフニウム化合物の触媒使用量としては特に制限されるものではないが、カルボン酸とアルコールからエステルを合成する場合、 0. 1〜 1. 0 mo l %、好ましくは 0. 1〜0. 2 mo 1 %を挙げることができ、また、カルボン酸とチオールからチォエステルを合成する場合、 1〜 2 0 m o 1 %、好ましくは 1〜： L 0 m 0 1 %を挙げることができる。本発明に用いられるカルボン酸としては、例えば、カブロン酸、カブリン酸、力プリル酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、ォレイン酸、ステアリン酸等のモノカルボン酸類や、フマール酸、マレイン酸、マロン酸、アジピン酸、テレフタル酸、イソフタル酸、セバシン酸、ァゼライン酸、ドデカン二酸、ジフエ二ルェ一テル一 4, 4 ' —ジカルボン酸等のジカルボン酸類や、ブタン一 1， 2 , 4—トリカルボン酸、シクロへキサン一 1， 2， 3—トリカルボン酸、ベンゼン一 1， 2 , 4一トリカルボン酸、ナフタレン一 1， 2 , 4—トリカルボン酸等のトリカルボン酸類や、ブタン一 1 , 2， 3， 4—テトラカルボン酸、シクロブタン一 1， 2， 3， 4—テトラカルボン酸、ベンゼン一 1， 2， 4, 5—テトラ力ルポン酸、 3 , 3 ' , 4， 4 ' —ベンゾフエノンテトラカルポン酸、 3， 3 ' ： 4 , 4 ' ージフエニルエーテルテトラカルボン酸等のテトラカルボン酸類を挙げることができる。

本発明に用いられるアルコールとしては、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、ブ夕ノール、へキサノール、ヘプ夕ノール、ォクタノール、 2 -ェチルへキサノール、デカノール、ドデカノール、ステァリルアルコール等の脂肪族一価アルコール類、シクロへキサノール等の脂環式一価アルコール類、ベンジルアルコール等の芳香族一価アルコール類、エチレングリコール、プロピレングリコ一ル、ネオペンチルダリコール、トリメチロールプロパン、トリメチロールェタン、ペンタエリスリトール、ジペン夕エリスリトール、ソルピトール、ポリビエルァルコール等の多価アルコールを挙げることができる。

本発明に用いられるチオールとしては、例えば、メタンチオール、ェタンチオール、プロパンチオール、ブタンチオール、へキサンチオール、ヘプタンチオール、オクタンチオール、デカンチオール、ドデカンチォ —ル等の脂肪族チオール類、チォフエノール、 4一クロロチオフエノール、 2—メルカプトァニリン等の芳香族チオール類、 1 , 2—エタンジチオール、 2 , 2 ' ーォキシジエタンチオール、 2 , 2 ' ーチオジェ夕ンチオール、 1， 3 _プロパンジチオール、 1 , 4—ブタンジチォ一ル、 1， 5—ペンタンジチオール、 1 , 6—へキサンジチオール、 1， 9 一ノナンジチオール、ペンタエリスリチオール、シクロへキサンチォ一ル、シクロへキサンジチオール、キシリレンジチオール、ベンゼンジチォ一ル、トルエンジチオール、ポリテトラメチレンジチオール、 1 , 2—べンゼンジメタンチオール、 1 , 3 —ベンゼンメタンチオール、 1 , 4 一ベンゼンメタンチオール、 1， 2 , 6—へキサントリオールトリチォグリコレート等の多価チオールを挙げることができる。

本発明のエステル縮合物の製造方法においては、等モルのカルボン酸とアルコールを用いればよく、かかるカルボン酸とアルコールとして、それぞれ一価のカルボン酸とアルコールを用いると、単量体エステルが得られ、ひ， ω—脂肪族ジカルボン酸等の多価カルボン酸と、 α , ω— 脂肪族ジオール等の多価アルコールとを用いると、ポリエステルを合成することができる。また、カルボン酸とアルコールとして、 ω—ヒドロキシゥンデカン酸、ヒドロキシドデカン酸、 ρ —ヒドロキシ安息香酸、 m—ヒドロキシ安息香酸、 6—ヒドロキシナフタレン— 2—力ルボン酸、 4 - ( p —ヒドロキシフエノキシ）安息香酸、 3 _ ( p —ヒドロキシフエノキシ）安息香酸、 4— ( m—ヒドロキシフエノキシ）安息香酸、 3 一（m—ヒドロキシフエノキシ）安息香酸等の ω—ヒドロキシカルボン酸を用いてもポリエステルを合成することができる。本発明のチォエステル縮合物の製造方法においては、カルボン酸と等モル量又は少し過剰のチオールを用いればよく、かかるカルボン酸とチオールとして、それぞれー価のカルボン酸とチオールを用いると、単量体チォエステルが得られ、上記多価カルボン酸と多価チオールとを用いると、ポリチォエステルを合成することができる。

本発明に用いられる溶媒としては特に制限されるものではなく、極性溶媒あるいは極性溶媒と非極性溶媒との混合溶媒、非極性溶媒を例示することができるが、非極性溶媒がエステル化又はチォエステル化反応により生成する水の反応系外への除去の容易さから好ましい。すなわち、トルエン等の非極性溶媒を用いて加熱還流を行い、共沸する水を反応系から簡便に除去することが好ましく、かかる水の除去方法としては、力ルシゥムヒドリドゃモレキュラーシ一ブス等の公知の脱水剤を用いる方法を例示することができるがこれらに限定されるものではない。上記非極性溶媒としては、トルエン、キシレン、メシチレン、ペン夕メチルベンゼン、 m—ターフェニル、ベンゼン、ェチルベンゼン、 1 , 3， 5— トリイソプロピルベンゼン、 o—ジクロ口ベンゼン、 1 , 2 , 4 _トリクロ口ベンゼン、ナフタレン、 1 , 2 , 3 , 4ーテトラヒドロナフタレン（テトラリン）を例示することができ、また、極性溶媒としては、ァニソ一ル、 T H F、 1， 4 一ジォキサン等のェ一テル類の他、 N—メチルー 2—ピロリジノン（ N—メチル一 2 _ピロリドン）、 N _ブチル _ 2 —ピロリジノン（ N—ブチルー 2—ピロリドン）、 N —ェチルー 2—ピロリドン、 1， 3—ジメチル— 2 _ピロリドン、クレゾ一ル、 N , N—ジメチルホルムアミド、ジメチルァセトアミド、へキサメチルホスホルァミド、ジメチルスルホキシド、ジフエニルスルホン、ニトロベンゼン、ベンゾニトリル、 1 , 3 —ジメチルー 2 —イミダゾリジノン、ァープチロラクトン、フエノール等を例示することができる。また、メタノール等の揮発性のアルコールを基質として用いる場合は、かかるアルコールは溶媒としての作用も合わせ有するので、他の溶媒を用いなくてもよい。本発明のエステル又はチォエステル縮合物の製造方法における縮合反応は、乾燥不活性ガス雰囲気下、例えば、アルゴン又は窒素雰囲気下で行うことが好ましい。アルゴン雰囲気は、アルゴンを流下しながら縮合反応を行うことが好ましく、反応中アルゴン雰囲気とすることで、脱水と脱酸素雰囲気が同時に津成できる。また、一価のカルボン酸と一価のアルコールとを縮合する縮合反応や、脂肪族多価カルボン酸と脂肪族多価アルコールとを重縮合する重縮合反応などのエステル縮合反応や、一価のカルボン酸と一価のチオールとを縮合する縮合反応や、脂肪族多価カルボン酸と脂肪族多価チオールとを重縮合する重縮合反応などのチォエステル縮合反応に、おいては、加熱還流下 1 0 0〜 2 0 0 °C、特に 1 2 0〜1 6 0 °〇で 1〜2 4時間反応を行うことが好ましく、他方、芳香族カルボン酸と芳香族アルコール又は芳香族チオールとを縮合する縮合反応ゃ、重縮合する重縮合反応においては、加熱還流下 1 2 0〜2 5 0 °C、特に 1 5 0〜 2 0 0 で 2 4〜 7 2時間反応を行うことが好ましい。これらの縮合反応や重縮合反応によって得られる単量体エステルやポリェステル、又は単量体チォエステルやポリチォエステルの精製は、従来公知の方法で行うことができる。また、本発明によると、等モルの力ルポン酸とアルコール、又はカルボン酸と少し過剰のチォ一ルを用い、副反応が生じていないことから、従来法に比してその精製が非常に容易である。

以下に、実施例を挙げてこの発明を更に具体的に説明するが、この発明の技術的範囲はこれらの実施例に限定されるものではない。

実施例 1 [四価のハフニウム化合物の選択]

トルエン溶媒（ 5 m l ) 中の 4一フエニルブタン酸（ 1当量）とベンジルアルコール（ 1当量）のエステル化反応をモデル反応に選び、アルゴン雰囲気下 1 2 0 °Cでの加熱還流を 1. 5時間行うことによって様々な金属塩（ 1 O mo 1 %) の触媒活性を比較した（反応条件 A)。反応によって生成する水は反応フラスコ上部に連結したソックスレ一管内の力ルシゥムヒドリドによって取り除いた。その結果を表 1に示す。塩化ハフニゥム（IV)と塩化ジルコニウム（IV) (Chem. Lett.1981, 1671, 1981、 Bull. Chem. Soc. Jpn.62, 2353, 1989) が、このエステリレイ匕反応に対し高い触媒活性を示した。ハフニウム（IV) t—ブドキシドもまた同様な高い触媒活性を示したが、ジルコニウム（I V)エトキシドは不活性であった。既にエステル化触媒として報告されているチタン（IV)塩（Jpn. Patent Appl.1980, No.55-115570、特開昭 5 2— 7 5 6 8 4号公報）ゃスズ (IV) 塩 (J. Am. Chem. Soc. 102, 7578, 1980、 Tetrahedron. Lett.28, 3713, 1987、 J. Org. Chem. 56， 5307, 1991) 【こつレても試してみた ^、それらの触媒活性はハフニウム（IV)やジルコニウム（IV)塩に比べると低いことがわかった。他の様々な金属塩や有機金属化合物、 3 , 4, 5 - F 3 C ₆H₂ B(OH)₂ (J. Org. Chem.61, 4196, 1996, Macromolecules.33, 3511, 2000)、 B C 1 3 (Synthesis.1972, 628, 1972、 Tetrahedron. Lett. 12, 3453, 1971)、 A 1 C 1 ₃ (Tetrahedron. Lett. 14, 1823， 1973)、 S i C 1 ₄ (Bull. Chem. Soc. Jpn.54, 1276, 1981)、 S c C 1 ₃、 S c (〇 T f ) 3 (The model reaction indicated in Table 1 using Sc(OTf)₃ as a catalyst gave a -tetralone as a major products J. Am. Chem. Soc.117, 4413 and 6639 (corrections), 1995、 J. Org. Chem. 61, 4560, 1996、 Synthesis. Lett.1996, 265， 1996) > F e C l ₃ C o c l ₂, N i C l ₂, Z n C l ₂、 G a C l ₃、 G e C l ₄、 S b C l ₅、 L a C l ₃、 P b C l ₂についても試してみたが、いずれも非常に活性が低いかあるいは全く活性が見られなかった。

次に上の実験で触媒活性が認められた金属塩を幾つか選び、その中で、触媒回転数（TO F)が高いものがどれかを特定するために、 1 m o 1 % の触媒存在下 1 2時間加熱還流する条件（反応条件 B) で先の反応を行つた。その結果、塩化ハフニウム（IV) · (TH F)₂とハフニウム（IV) t - ブドキシドを触媒として用いた場合に反応は定量的に進行することがわかった。これとは対照的にジルコニウム（IV)塩やスズ (IV)塩の使用は相当するエステルを低収率で与えた。興味深いことに、チタン（IV)塩の使用はハフニウム（IV)を除く他の金属塩化物や金属アルコキシドよりも良い結果を与えた。結局、ハフニウム（IV)化合物がこの直接エステル縮合の最も効果的な金属触媒であることがわかった。

表 1 触媒 O Ph

Ph-^^^CO.H + OH' Ph

トルエン，共沸還流 o 反応条件 Aにおける反応条件 Bにおける

触媒

収率（％) 収率（％)

SnCI₄ 34 48 TiCI₄ 28 73

Ti (0/-Pr)₄ 34 82 ZrCI₄ 77

ZrCI₄- (THF)₂ 84 3S

Zr(0Et)₄ 0

HfCI₄ 83

HfCI₄- (THF)₂ 82 >99

Hf (0i-Bu)₄ 82 >99

HfO, <5 実施例 2 [反応溶媒の最適化]

反応中に生成する水の除去法及び反応溶媒の最適化を行うため、 0. 2 m o 1 % ( 9. 3 m g) の塩化ハフニウム（IV) · (TH F)₂の存在下、 4—フエ二ルブ夕ン酸とシク口へキサノールのエステル化反応を用いて反応溶媒の存在下あるいは非存在下など幾つか反応条件を変えて、エステル変換の経時変化を調べた。結果を図 1に示す。 4—フエニルブタン酸とシクロへキサノールの直接縮合反応により生成するシクロへキシル — 4一フエニルブチレイトへの変換率は、 NMR分析により求めた, これらの結果から、トルエン溶媒を用いて加熱還流を行い共沸する水を反応フラスコ上部に連結したソックスレー管内のカルシウムヒドリドもしくはモレキュラーシーブス 4 Aによって脱水する方法が最適であることがわかった。一方、溶媒を用いずに反応混合物を加熱すると 2時間経過したころから反応速度が低下することがわかった。この傾向は触媒を使わずに反応を行った際にも観察された。これらの実験結果から、効率的なエステル化反応を行うには反応溶媒を用いた共沸脱水が最も効果的であることがわかった。このことは、触媒自身の活性と水の除去効率の両方が反応効率の向上を目指す上で重要なファクタ一になることを示している。実施例 3 [基質適用範囲]

様々な構造を有するカルボン酸とアルコールを種々組み合わせて、四価のハフニウム化合物の基質適用範囲について調べてみた。テフロンコ一トのマグネティックスターラーを入れた 5 m 1 のナスフラスコ上部に. 乾燥したモレキュラーシーブス 4 A (約 1. 5 g) を充填したソックスレ一管を連結し、さらにその上部に冷却管を装着した。カルボン酸（ 1 0 mm o 1 ) とアルコール（ 1 0 mm o 1 ) に、特に留意のない限りトルェン溶媒（ 2m l )、 0. l mo l %、 0. 2 mo l %又は l mo l % の塩化ハフニウム（IV) · (THF)₂を加え、アルゴン中で数時間 1 2 0 °C で加熱還流した。反応後、混合溶液を直接シリカゲルカラムクロマトグラフィ一により精製し（溶離液へキサン：酢酸ェチル = 4 ： 1〜 8 ： 1 )、減圧下で乾燥させた。その結果を表 2に示す。表 2中、エントリー 3の実験にはトルエン溶媒（ 5m l ) が用いられ、エントリ一 4の実験には 4—フエニルブタン酸（ 3 6 mm o 1 ) とトルエン溶媒（4m l ) が用いられ、エントリ一 5の実験における収率の力ッコ内の数値は触媒を用いたかった場合の値を示し、エントリ一 9の実験には o—キシレン溶媒（ 2m l ) が用いられ、エントリ一 1 4の実験にはカルボン酸のェナンチォマーを用い、 84 %の収率でエステルのェナンチォマーが得られたことが、エントリー 1 7の実験には 1 , 3 , 5—メシチレン溶媒（ 2 m l ) が用いられ、ェントリ 8及び 1 9の実験における収率はラクトンの値が示されている。

表 2

HfCL- (THF)

R'C0₂H + R²0H R'CO ²

トルエン，共沸還流

HfCI₄-(THF)₂

エントリ— RC0₂H ROH (i_m0|¾) 反応時間 (h) 収率（«

Ph C0,H Ph— - OH 0.2 6 97

2 0.2 24 92 3 P v、_CO₂H _Phへ OH 0.1 18 >99 4 Ph"^^C0₂H EtC(CH₂0H) 0.2 24 >99 5 0.2 5 94 (36)

Ph"^-^C0₂H /-menthol 0.2 36 >99

Ph^^C0₂H Ph丄 OH 0.2 13 >99

8 Ph^-^C0₂H Et₃C0H 1.0 24 0

Pl ^_{C0 H ph}^_0H

10 0.2 10 92

11 ρ-ΝΟ,Ο,Η^ΟΟ,Η Ph-^OH 0.1 18 9B

12 Ph-^OH 0.2 7 96

Et,CHC0,H

13 Ph OH 0.2 60 98

O e

14 Ph 、C0₂H Ph OH 0.2 13 98

15 PhC0,H Ph八 OH 0.2 15 92

CO_?H

16 Ph OH

0.2 10 92

17 PhC0₂H 3, 5-Me₂C₅H₃0H

1.0 24 95

H0₂C OH

18 0.2 10 96

HO OH

19 0.2 10 94 表 2からもわかるように、何れのカルボン酸も第 1級及び 2級アルコールと 0 . 2 m 0 1 %以下の触媒存在下で反応し、定量的にエステルを与えたが、エントリ一 8の実験に示されるように、第 3級アルコールとは全く反応しなかった。また、エントリ一 1 7の実験に示されるように、芳香族系の基質（安息香酸やフエノール）は脂肪族系の基質に比べて反応性が低く、カルボン酸とアルコールの両者が芳香族系の場合、触媒量 1 m o 1 %まで増やすことにより、高収率でエステルを得ることができた。また、反応性が低い場合、より高沸点のベンゼン系溶媒、例えば、エントリー 9の実験における o—キシレン、エントリー 1 7の実験における 1 3 5—メシチレンなどを使用して加熱還流するのも有効であつた。実施例 4 [揮発性アルコールの溶媒としての使用]

カルボン酸とメタノールのような揮発性アルコールとのエステル化反応における塩化ハフニゥム（IV) · (T H F ) ₂の触媒活性について調べた。テフロンコートのマグネティックスターラ一を入れた 5 m 1 のナスフラスコ上部に、乾燥したモレキュラーシ一ブス 4 A (約 1 . 5 g ) を充填したソックスレー管を連結し、さらにその上部に冷却管を装着した。下記反応式に示されるように、カルボン酸（ 1 0 m m 0 1 ) とメタノール ( 1 0 mm o 1 ) に、 1 m o 1 %の塩化ハフニウム（IV) · (T H F ) ₂を加え、アルゴン中で数時間室温で加熱還流した。その結果、 9 9 %の収率でエステルが得られた。

化学式 1

収率 99¾ 実施例 5 [ハフニウム（IV)とチタン（IV)の触媒作用]

チタン（IV)化合物はエステルとアルコールのエステル交換反応の触媒としても有効であることが知られている（J. Polym. Sci.， PartA, Polym. Chem. 26, 2199, 1988)。そこで、ハフニウム（IV)とチタン（IV)の触媒作用を下記の反応式に示されるエステル交換反応により調べてみた。 T i C 1 ₄は収率 9 8 %でエステル交換反応を起こしたが、興味深いことに H f C 1 ₄ · (TH F)₂は同反応条件下でエステル交換反応を起こさなかつた。このことはハフニウム（IV)とチタン (IV)は本質的に触媒作用が異なることを示唆している（J. Polym. Sci., PartA, Polym. Chem. 26, 2199, 1988)。両者の違いはエステル化反応の活性中間体がハフニウム (IV)カルポキシラートとチタン（IV)アルコキシドの違いによるものと考えることにより説明できるが、詳細については明らかではない。

化学式 2 触媒（1 mo ）

O^Ph

^ C0₂Et + Ph OH —トルエン

O

共沸還流， 4時間

TiCI₄: 収率 98¾

HfCL- (THF)₂: 収率 0%

実施例 6 [ポリエステルの合成]

エステル化触媒としてのハフニウム（IV)化合物の効果を利用して、表 3に示されるポリエステルの合成について検討した（S. R. Sandlerand W. Karo, Polymer Synthesis, 2nd ed. (Academic Press: San DieeO, 1992) Vol. 1, Chapter2)。テフロンコートのマグネティックスターラ一を入れた 5 m 1 のナスフラスコ上部に、乾燥したモレキュラーシ一ブス 4A (約 1 . 5 g) を充填したソックスレー管を連結し、さらにその上部に冷却管を装着した。 1 0 mm 0 1のヒドロキシカルボン酸、 2m l の o—キシレン及び 0. 2m o l %の塩化ハフニウム（IV) · (TH F)₂ を加え、アルゴン中で 24時間加熱還流した。反応後、混合溶液を 3 0 m 1のクロロホルムに溶解させた溶液を 1 5 0 m 1のァセトン中に攪拌しながら注ぎ込んだ。生成する白色沈殿を濾過により収集し、減圧下で乾燥させた。また、同様に 1 0 mm ο 1 のジカルポン酸、 l Ommo l のジオール、 2 m 1 の o—キシレン及び 0. 2mo l %の塩化ハフニゥム（IV) · (THF)₂を加え、アルゴン中で 24時間加熱還流した。反応後. 混合溶液を 2 0 0 m 1のクロ口ホルムに溶解させ、 3 Om lのメタノールを加えた。混合溶液を濃縮し、生成する白色沈殿を濾過により収集し、減圧下で乾燥させた。

結果を表 3に示す。表 3中、収率は単離収率を示し、 D Pは重合度を示し、 D Pと数平均分子量 Mnは NMRにより求めた値であり、重量平均分子量 Mwは、ポリスチレンを標準とし、 40°Cで THF中 0. 2重量％の生成ポリマーをゲルパ一ミエ一シヨンカラムクロマトグラフィー（Two Linear TSK-gel-GMX_XL (東ソ一）カラムを 2本直列につないだものを使用）より求めた値であり、 HO[C O CHg 0]_nHにおける力ッコ内の数値は触媒非存在下での熱重縮合における値であり、最下段のポリエステルにおける各種数値は 1 m 0 1 %の塩化ハフニウム (IV) · (THF)₂を用い 4日間反応させた値である。これらの結果から、塩化ハフニウム（IV) · (THF)₂は、 ω—ヒドロキシカルボン酸を用いたポリエステルの製法や、 α, ω—脂肪族ジカルボン酸とひ， ω—脂肪族ジオールを用いたポリエステルの製法における重縮合反応用触媒として有用であることがわかった。表 ο 3

Ο

ο

単離された

ポリエステル

収率（％) DP

X10⁴ x10⁴ ο

H0[C0(CH₂)₉0]_nH 95 >200 1. 82[>3.40] 3.40

ェ 97 >200 2. 77[>3.96] 7.24

(88) (45) . [(0.89)]

H0[C0(CH₂)₂C0₂(CH₂)₆0]_nH 98 >200 2. 24[>4.00] 3.87

HO[CO(CH_z)₇CO₂(CH₂),₀O]_nH 97 >200 2. 69[>6.52] 5.83

H0 96 >200 1.34[>6.09] 6.51

実施例 7 [塩化ハフニウム（IV) · (TH F)₂の触媒を用いたチォエステル合成]

塩化ハフニウム（IV) · (TH F)₂の触媒を利用して、カルボン酸とチォールからのチォエステル合成反応について調べてみた。テフロンコートのマグネティックスターラーを入れた 5 m l のナスフラスコ上部に、乾燥したモレキュラーシーブス 4 A (約 1 . 5 g) を充填したソックスレ —管を連結し、さらにその上部に冷却管を装着した。下記反応式に示されるように、カルボン酸（ 2 0 mm o l ) とベンジルチオール（ 2 4 m m o 1 ) にトルエン溶媒（2 m l ) を加え、 5 m o l %の塩化ハフニゥム（IV) · (THF)₂の存在下又は非存在下にて、アルゴン中で 2 4時間 1 2 0°Cで加熱還流した。反応後、混合溶液を直接シリカゲルカラムクロマトグラフィ一により精製し（溶離液へキサン：酢酸ェチル = 4 0 ： 1 )、減圧下で乾燥させた。その結果を表 4に示す。また、ベンジルチオールの代わりにデカンチオール（C^ oHs i S H) を用いて、上記と同様に 5 m o 1 %の塩化ハフニウム（IV) · (TH F)₂の存在下にて、ァルゴン中で 1 7時間 1 2 0 °Cで加熱還流した結果も表 4に示す。表 4からもわかるように、塩化ハフニウム（IV) · (TH F)₂の存在下において高収率でチォエステルを得ることができた。これらのことから、塩化ハフニゥム（IV) · (TH F)₂等のハフニウム（IV)化合物は、チォエステル合成反応用触媒として有用であることがわかった。

表 4

HfCI₄

Phへ C0₂H + ^(THF) 2 ^ Ph^ R

)トルエン， M S 4 A，共沸還流 0 ェン卜リー R 触媒 (mol¾) 反応時間（h) 収率 (¾)

1 ベンジル 5 24 97

2 ベンジル 0 24 僅少

3 C'₀n₂₁ 5 17 >99 産業上の利用可能性

本発明によると、四価のハフニウム化合物を用いて、非極性溶媒中で直接縮合によるエステル又はチォエステル反応を行うことで、反応副生成物が生じることなく、，エステル又はチォエステルの分離精製操作が容易であり、大量スケ一ルの反応に特に適している。また、四価のハフ二ゥム化合物として、特に湿気等に安定な塩化ハフニウム（IV) · (TH F) ₂を用いると、エステル又はチォエステル縮合及びエステル又はチォェステル重縮合に優れた触媒活性を示し、高効率でエステルゃポリエステル、チォエステルやポリチォエステル等を合成することができる。

Claims

請求の範囲

1 . 四価のハフニウム化合物を縮合触媒として、カルボン酸とアルコ一ルを溶媒の存在下に反応させることを特徴とするエステル縮合物の製造方法。

2 . 四価のハフニウム化合物が、塩化ハフニウム（IV)であることを特徴とする請求項 1記載のエステル縮合物の製造方法。

3 . 塩化ハフニウム（IV)が、塩化ハフニウム（IV) ' (T H F ) ₂であることを特徴とする請求項 2記載のエステル縮合物の製造方法。

4 . 四価のハフニウム化合物が、ハフニウム（I V) t —ブトキシドであることを特徴とする請求項 1記載のエステル縮合物の製造方法。

5 . カルボン酸とアルコールとして、多価カルボン酸と多価アルコール、あるいはヒドロキシカルボン酸を用いてポリエステルを合成することを特徴とする請求項 1〜 4のいずれか記載のエステル縮合物の製造方法。

6 . 溶媒を用いて加熱還流を行い、共沸する水を反応系から除去することを特徴とする請求項 1〜 5のいずれか記載のエステル縮合物の製造方法。

7 . 溶媒として、非極性溶媒を用いることを特徴とする請求項 1〜 6のいずれか記載のエステル縮合物の製造方法。

8 . 非極性溶媒が、トルエン、キシレン、メシチレンから選ばれる 1又は 2以上の溶媒であることを特徴とする請求項 7記載のエステル縮合物の製造方法。

9 . 反応が、乾燥不活性ガス雰囲気下で行われることを特徴とする請求項 1〜 8のいずれか記載のエステル縮合物の製造方法。

1 0 . 四価のハフニウム化合物を縮合触媒として、カルボン酸とチォールを溶媒の存在下に反応させることを特徴とするチォエステル縮合物の製造方法。

1 1. 四価のハフニウム化合物が、塩化ハフニウム（IV)であることを特徴とする請求項 1 0記載のチォエステル縮合物の製造方法。

1 2. 塩化ハフニウム（IV)が、塩化ハフニウム（IV) · (TH F)₂であることを特徴とする請求項 1 1記載のチォエステル縮合物の製造方法。

1 3. 四価のハフニウム化合物が、ハフニウム（IV) t—ブトキシドであることを特徴とする請求項 1 0記載のチォエステル縮合物の製造方法。

1 4. カルボン酸とチオールとして、多価カルボン酸と多価チオールを用いてポリチォエステルを合成することを特徴とする請求項 1 0〜 1 3 のいずれか記載のチォエステル縮合物の製造方法。

1 5. 溶媒を用いて加熱還流を行い、共沸する水を反応系から除去することを特徴とする請求項 1 0〜 1 4のいずれか記載のチォエステル縮合物の製造方法。

1 6. 溶媒として、非極性溶媒を用いることを特徴とする請求項 1 0〜 1 5のいずれか記載のチォエステル縮合物の製造方法。

1 7. 非極性溶媒が、トルエン、キシレン、メシチレンから選ばれる 1 又は 2以上の溶媒であることを特徴とする請求項 1 6記載のチォエステル縮合物の製造方法。

1 8. 反応が、乾燥不活性ガス雰囲気下で行われることを特徴とする請求項 1 0〜 1 7のいずれか記載のチォエステル縮合物の製造方法。

1 9. 四価のハフニウム化合物を有効成分として含有するエステル化又はチォエステル化縮合触媒。

2 0. 四価のハフニウム化合物が、塩化ハフニウム（IV)であることを特徴とする請求項 1 9記載のエステル化又はチォエステル化縮合触媒。

2 1. 塩化ハフニウム（IV)が、塩化ハフニウム（IV) · (TH F)₂であることを特徴とする請求項 2 0記載のエステル化又はチォエステル化縮合触媒。

2 2 . 四価のハフニウム化合物が、ハフニウム（IV) t —ブトキシドであることを特徴とする請求項 1 9記載のエステル化又はチォエステル化縮合触媒。