(57)【要約】  α−ヒドロキシカルボン酸アミドと脂肪族アルコールからのα−ヒドロキシカルボン酸エステルの製造方法において、製造コストを抑えられ、且つ転化率及び選択率が高くなる、工業的に有利な製造方法を提供する。具体的には、α−ヒドロキシカルボン酸アミドと脂肪族アルコールとを、酸化ジルコニウム触媒の存在下に気相反応させることを特徴とする、α−ヒドロキシカルボン酸エステルの製造方法である。なお、特定の元素を含有する酸化ジルコニウム触媒を用いることにより、触媒寿命が大幅に改善される。【特許請求の範囲】
【請求項１】
α−ヒドロキシカルボン酸アミドと脂肪族アルコールとを、酸化ジルコニウム触媒の存在下に気相反応させることを特徴とする、α−ヒドロキシカルボン酸エステルの製造方法。
【請求項２】
前記酸化ジルコニウム触媒が、元素周期律表の第２〜４族、第７族、第９〜１３族、ランタノイド、アンチモン（Ｓｂ）及びビスマス（Ｂｉ）から選ばれる少なくとも一種の元素を含有する酸化ジルコニウム触媒である、請求項１に記載のα−ヒドロキシカルボン酸エステルの製造方法。
【請求項３】
前記酸化ジルコニウム触媒が、ホウ素（Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、マンガン（Ｍｎ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、イットリウム（Ｙ）、ランタン（Ｌａ）及びイッテルビウム（Ｙｂ）から選ばれる少なくとも一種の元素を含有する酸化ジルコニウム触媒である、請求項１に記載のα−ヒドロキシカルボン酸エステルの製造方法。
【請求項４】
前記α−ヒドロキシカルボン酸アミドが下記一般式（Ｉ）
【化１】
2010113964.tif 000009
（式中、Ｒ1及びＲ2は、それぞれ独立して、水素原子、炭素数１〜２０のアルキル基、炭素数２〜２０のアルケニル基又は環形成炭素数３〜２０のシクロアルキル基を示す。）
で表され、前記脂肪族アルコールがＲ3ＯＨ（式中、Ｒ3は、炭素数１〜２０のアルキル基、炭素数２〜２０のアルケニル基又は環形成炭素数３〜２０のシクロアルキル基を示す。）で表される、請求項１〜３のいずれかに記載のα−ヒドロキシカルボン酸エステルの製造方法。
【請求項５】
α−ヒドロキシカルボン酸アミドが、ラクトアミド又はα−ヒドロキシイソ酪酸アミドである、請求項１〜３のいずれかに記載のα−ヒドロキシカルボン酸エステルの製造方法。
【請求項６】
脂肪族アルコールがメタノール又はエタノールである、請求項１〜５のいずれかに記載のα−ヒドロキシカルボン酸エステルの製造方法。
【請求項７】
反応温度が１５０〜２７０℃であり、反応圧力が１〜３００ｋＰａである、請求項１〜６のいずれかに記載のα−ヒドロキシカルボン酸エステルの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、α−ヒドロキシカルボン酸アミドと脂肪族アルコールからα−ヒドロキシカルボン酸エステルを製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
α−ヒドロキシカルボン酸エステルを製造する方法としては、アルコールとニトリルを酸触媒存在下で反応させる方法が古くから知られている。例えば乳酸エステルを製造する方法として、ラクトニトリルをアルコール及び水に溶解し、硫酸を加えて加水分解並びにエステル化を行い、得られた反応混合物にアルコール蒸気を導入する方法が開示されている（特許文献１及び２参照）。また、α−ヒドロキシイソ酪酸エステルを製造する方法としては、酸触媒を用いてアセトンシアンヒドリンとアルコールを反応させて製造する方法が知られている（特許文献３及び４参照）。【０００３】
また、α−ヒドロキシカルボン酸アミドとアルコールからα−ヒドロキシカルボン酸エステルを製造する方法としては、これまで種々の方法が提案されている。例えば、液相反応としては、触媒として金属アルコキシド、あるいは不溶性の固体酸触媒、或いはチタン及び／又は錫とα−ヒドロキシカルボン酸アミドとを構成成分として含む可溶性金属錯体、或いは金属トリフルオロメタンスルホン酸塩の存在下に、α−ヒドロキシイソ酪酸アミド又はラクトアミドとアルコールとを反応させる方法（特許文献５〜１１参照）が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特公昭３０−８０６１号公報
【特許文献２】特公昭４０−２３３３号公報
【特許文献３】米国特許第２０４１８２０号明細書
【特許文献４】特開平４−２３０２４１号公報
【特許文献５】特開昭５２−３０１５号公報
【特許文献６】特許第３２２２６３９号明細書
【特許文献７】特開平７−２５８１５４号公報
【特許文献８】特開平１１−２７９１２０号公報
【特許文献９】特開２０００−２６３７０号公報
【特許文献１０】特開平１１−２９２８２４号公報
【特許文献１１】特開２０００−１６９４３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１〜４に開示された方法では、多量の酸触媒を必要としたり、該酸触媒の使用を可能にするための耐食性材料を用いた反応装置を必要としたり、未反応の原料や副生したアンモニアを回収及び再利用するために多大なエネルギー及びコストが必要であったり、硫酸アンモニウムなどの不必要な化合物が多量に生成するなど、製造コストがかさむ方法であり、工業的に実施するには更なる改良の余地がある。
また、特許文献５〜１１に開示された反応は平衡反応であり、原料の転化率を高めるためには、反応で生成するアンモニアを系外に放出することが必要である。この点に関して種々の提案がされているが、いずれの方法を用いてもアンモニアやアルコールの回収に多大なエネルギー及びコストが必要であり、経済的な面から、必ずしも工業的に優れた方法とは言えない。
本発明はこのような状況下になされたものであり、α−ヒドロキシカルボン酸アミドと脂肪族アルコールからのα−ヒドロキシカルボン酸エステルの製造方法において、製造コストを抑えられ、且つ転化率及び選択率が高く、工業的に有利な製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、α−ヒドロキシカルボン酸アミドと脂肪族アルコールとを、酸化ジルコニウム触媒の存在下に気相反応させることにより、液相反応の場合と比較して高い転化率が得られることを見出し、これによりα−ヒドロキシカルボン酸エステルを効率的に製造し得ることがわかった。更には、特定の元素を含有する酸化ジルコニウム触媒を用いることにより、触媒寿命が大幅に向上し得ることを見出した。本発明は、かかる知見に基づいて完成したものである。
即ち、本発明は下記（１）〜（７）に関する。
（１）α−ヒドロキシカルボン酸アミドと脂肪族アルコールとを、酸化ジルコニウム触媒の存在下に気相反応させることを特徴とする、α−ヒドロキシカルボン酸エステルの製造方法。
（２）前記酸化ジルコニウム触媒が、元素周期律表の第２〜４族、第７族、第９〜１３族、ランタノイド、アンチモン（Ｓｂ）及びビスマス（Ｂｉ）から選ばれる少なくとも一種の元素を含有する酸化ジルコニウム触媒である、上記（１）に記載のα−ヒドロキシカルボン酸エステルの製造方法。
（３）前記酸化ジルコニウム触媒が、ホウ素（Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、マンガン（Ｍｎ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、イットリウム（Ｙ）、ランタン（Ｌａ）及びイッテルビウム（Ｙｂ）から選ばれる少なくとも一種の元素を含有する酸化ジルコニウム触媒である、上記（１）に記載のα−ヒドロキシカルボン酸エステルの製造方法。
（４）前記α−ヒドロキシカルボン酸アミドが下記一般式（Ｉ）【０００７】
【化１】
2010113964.tif 000002
【０００８】
（式中、Ｒ1及びＲ2は、それぞれ独立して、水素原子、炭素数１〜２０のアルキル基、炭素数２〜２０のアルケニル基又は環形成炭素数３〜２０のシクロアルキル基を示す。）
で表され、前記脂肪族アルコールがＲ3ＯＨ（式中、Ｒ3は、炭素数１〜２０のアルキル基、炭素数２〜２０のアルケニル基又は環形成炭素数３〜２０のシクロアルキル基を示す。）で表される、上記（１）〜（３）のいずれかに記載のα−ヒドロキシカルボン酸エステルの製造方法。
（５）α−ヒドロキシカルボン酸アミドが、ラクトアミド又はα−ヒドロキシイソ酪酸アミドである、上記（１）〜（３）のいずれかに記載のα−ヒドロキシカルボン酸エステルの製造方法。
（６）脂肪族アルコールがメタノール又はエタノールである、上記（１）〜（５）のいずれかに記載のα−ヒドロキシカルボン酸エステルの製造方法。
（７）反応温度が１５０〜２７０℃であり、反応圧力が１〜３００ｋＰａである、上記（１）〜（６）のいずれかに記載のα−ヒドロキシカルボン酸エステルの製造方法。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の製造方法によれば、硫酸アンモニウムのような、処理に多大な費用のかかる副生物が生成しない。また、本発明では、液相反応の場合と比較して高い転化率が得られるため、副生するアンモニアを溶媒と共に系外に放出する必要がなく、反応時に溶媒を揮発させるエネルギーコストを節減できる。更に、本発明によれば、高い選択率でα−ヒドロキシカルボン酸エステルを製造することができる。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
［α−ヒドロキシカルボン酸エステルの製造方法］
本発明は、α−ヒドロキシカルボン酸アミドと脂肪族アルコールとを、酸化ジルコニウム触媒の存在下に気相反応させることを特徴とする、α−ヒドロキシカルボン酸エステルの製造方法である。
（酸化ジルコニウム触媒）
本発明においては触媒として、酸化ジルコニウム触媒を用いる。触媒寿命の向上の観点から、好ましくは、元素周期律表の第２〜４族、第７族、第９〜１３族、ランタノイド、アンチモン（Ｓｂ）及びビスマス（Ｂｉ）から選ばれる少なくとも一種の元素（以下、添加元素と称する。）を含有する酸化ジルコニウム触媒を用いる。該添加元素としては、触媒寿命の向上の観点から、元素周期律表の第３族、第７族、第９族、第１０族、第１３族の元素がより好ましく、ホウ素（Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、マンガン（Ｍｎ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、イットリウム（Ｙ）、ランタン（Ｌａ）、イッテルビウム（Ｙｂ）が更に好ましい。なお、該添加元素以外のその他の元素を含有していてもよいが、その含有量は、転化率及び選択率の観点から、前記添加元素に対して好ましくは３０質量％以下、より好ましくは１５質量％以下、更に好ましくは５質量％以下である。
酸化ジルコニウム触媒が上記添加元素を含有する場合、添加元素の含有量は、触媒寿命の向上の観点から、ジルコニウムと添加元素の合計に対して０．１〜３０モル％、より好ましくは０．５〜１０モル％、更に好ましくは１〜８モル％、特に好ましくは１〜７モル％である。
【００１１】
酸化ジルコニウム触媒は、市販品を用いてもよいし、調製したものを用いてもよい。なお、水酸化ジルコニウム触媒を適宜水洗及び乾燥した後、焼成することによって得られる酸化ジルコニウム又は含水酸化ジルコニウムなどを酸化ジルコニウム触媒として用いることもできる。また、水酸化ジルコニウムを含有する酸化ジルコニウムを酸化ジルコニウム触媒として用いることもできる。
酸化ジルコニウム触媒又はその前駆体である水酸化ジルコニウム触媒の市販品としては、例えばＭＥＬ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ社製の「ＸＺＯ１５０１」シリーズ、「ＸＺＯ６３２」シリーズ、「ＸＺＯ８８２」シリーズ；第一希元素化学工業株式会社製の「ＮＮ水酸化ジルコニウム」、「Ｒ水酸化ジルコニウム」、「ＲＳ水酸化ジルコニウム」、「ＲＳＣ−ＨＰ」（いずれも商品名）などが挙げられる。
酸化ジルコニウム触媒としては、転化率及び選択率の観点並びに安定した反応成績を得る観点から、好ましくは３.５〜４０メッシュ、より好ましくは５〜３０メッシュの大きさに揃えたものを用いることが好ましい。
【００１２】
−酸化ジルコニウム触媒の調製法−
酸化ジルコニウム触媒の調製法に特に制限はなく、任意の方法を用いることができる。出発原料としては、例えば、ジルコニウム単体や、ジルコニウムの酸化物、水酸化物、塩化物、無機酸塩及び有機酸塩などの中から選択することができる。また、化学処理、焼成処理などを施すことで酸化ジルコニウム又は含水酸化ジルコニウムとなり得るあらゆるものを出発原料として使用可能である。該出発原料としては、具体的には、例えば二酸化ジルコニウム、ジルコニウムアセチルアセトナート、塩化ジルコニウム、オキシ塩化ジルコニウム、オキシ硝酸ジルコニウム、ジルコニウムイソプロポキシド、硫酸ジルコニウムなどが挙げられる。
調製法としては、沈澱法がよく用いられる。具体的には、オキシ塩化ジルコニウム、オキシ硝酸ジルコニウムなどの前記原料とアンモニア、アミン、水酸化ナトリウム、炭酸ナトリウム、重炭酸ナトリウム、炭酸アンモニウム、重炭酸アンモニウムなどのアルカリとを反応させることにより、水酸化ジルコニウムの白色沈澱を得、得られた水酸化ジルコニウムを十分に水洗した後、乾燥及び焼成し、含水酸化ジルコニウム又は酸化ジルコニウムを得る方法である。
【００１３】
酸化ジルコニウム触媒に前記添加元素を含有させる方法に特に制限はなく、公知の方法を用いることができる。例えば、市販品の又は調製した酸化ジルコニウム、含水酸化ジルコニウム又は水酸化ジルコニウムに、含有させる元素を含む塩などを溶液状態にして含浸させる含浸法などを用いることができる。また、市販品の又は調製した酸化ジルコニウム、含水酸化ジルコニウム又は水酸化ジルコニウムを、含有させる元素を含む金属酸化物又は金属水酸化物又は塩などと混錬させる方法を用いることもできる。また、共沈法や共ゲル法、イオン交換法などを用いることもできる。
これらの方法にて得られた混合物に焼成処理を行うことにより、前記添加元素を含有する酸化ジルコニウム触媒を得ることができる。
【００１４】
なお、前記含浸法は、より具体的には、酸化ジルコニウム、含水酸化ジルコニウム又は水酸化ジルコニウムを、あらかじめ含有させる元素の供給源を溶剤に溶解させて得られた溶液に浸して行うことができる。該溶剤としては水が好ましい。また、含有させる元素の供給源としては、使用する溶剤に可溶であればいかなるものでも使用でき、例えば塩化物、硝酸塩、硫酸塩、有機酸塩などを用いることができる。ただし、元素の供給源としてハロゲン化物や硫酸塩を用いた場合には、触媒に残留したハロゲンイオンや硫酸根が触媒の酸性度を高めることによって選択率が悪化するのを抑制するために、ハロゲンイオンや硫酸根を充分に洗浄して除去する必要があることから、元素の供給源としては、硝酸塩や有機酸塩を使用することが特に好ましい。含浸させた後、溶媒を除去し、焼成又は乾燥させることによって目的とする酸化ジルコニウム触媒を得ることができる。
【００１５】
更に、前記共沈法としては、前述した沈澱法において水酸化ジルコニウムの白色沈殿を得る操作を行う際に、含有させる元素の供給源を反応系内に混合させておけばよい。元素の供給源としては、水に溶解する塩が好ましく、例えば塩化物、硝酸塩、硫酸塩、有機酸塩などが用いられる。前記含浸法の場合と同じ理由で、硝酸塩や有機酸塩が好ましい。
【００１６】
前記した「焼成」は、いずれの場合も通常大気雰囲気下で行われるが、不活性ガス雰囲気下で行ってもよい。焼成温度は、いずれの場合も、通常３００〜７００℃であり、好ましくは４００〜５００℃である。焼成時間は、通常、好ましくは１〜６時間である。
酸化ジルコニウム触媒の成型法としては、当業者に周知の方法にて行うことができ、例えば押し出し成型、圧縮成型などを利用できる。成型時には、成型助剤を用いることもできるし、触媒成分を担体に担持させることもできる。
【００１７】
（α−ヒドロキシカルボン酸アミド）
本発明に用いるα−ヒドロキシカルボン酸アミドとしては、α位にヒドロキシル基を有するカルボン酸アミド化合物であれば特に制限はないが、医農薬の原料としての有用性の観点から、下記一般式（Ｉ）
【化２】
2010113964.tif 000003
（式中、Ｒ1及びＲ2は、それぞれ独立して、水素原子、炭素数１〜２０のアルキル基、炭素数２〜２０のアルケニル基又は環形成炭素数３〜２０のシクロアルキル基を示す。）
で表される化合物が好ましい。
【００１８】
Ｒ1及びＲ2がそれぞれ独立して表す炭素数１〜２０のアルキル基としては、直鎖状でも分岐鎖状でもよく、例えばメチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、イソブチル基、ｔ−ブチル基、各種ペンチル基（「各種」は、直鎖状及びあらゆる分岐鎖状の構造を含む。以下、同様である。）、各種ヘキシル基、各種オクチル基、各種デシル基、各種ドデシル基、各種テトラデシル基、各種ヘキサデシル基などが挙げられる。該アルキル基としては、原料の入手容易性及び医農薬の原料としての有用性の観点からは、炭素数１〜１０のアルキル基が好ましく、炭素数１〜５のアルキル基がより好ましく、メチル基が更に好ましい。
Ｒ1及びＲ2がそれぞれ独立して表す炭素数２〜２０のアルケニル基としては、直鎖状でも分岐鎖状でもよく、例えばビニル基、各種プロペニル基、各種ブテニル基、各種ヘキセニル基、各種オクテニル基、各種デセニル基、各種ドデセニル基、各種テトラデセニル基、各種ヘキサデセニル基、各種オクタデセニル基などが挙げられる。該アルケニル基としては、炭素数２〜１０のアルケニル基が好ましく、炭素数２〜５のアルケニル基がより好ましい。
Ｒ1及びＲ2がそれぞれ独立して表す環形成炭素数３〜２０のシクロアルキル基としては、例えばシクロペンチル基、シクロペンチル基、シクロオクチル基、シクロヘプチル基、シクロデシル基などが挙げられる。該シクロアルキル基としては、環形成炭素数３〜１０のシクロアルキル基が好ましく、環形成炭素数３〜８のシクロアルキル基がより好ましい。
これらの中でも、Ｒ1及びＲ2としては、原料の入手容易性及び医農薬の原料としての有用性の観点からは、いずれも水素原子又は炭素数１〜２０のアルキル基が好ましく、水素原子又は炭素数１〜１０のアルキル基がより好ましく、水素原子又は炭素数１〜５のアルキル基が更に好ましく、水素原子又はメチル基が特に好ましい。つまり、α−ヒドロキシカルボン酸アミドとしては、前記同様の観点から、ラクトアミド、α−ヒドロキシイソ酪酸アミドが特に好ましい。
【００１９】
（脂肪族アルコール）
本発明に用いる脂肪族アルコールとしては、特に制限されるものではないが、医農薬の原料としての有用性の観点から、Ｒ3ＯＨ（式中、Ｒ3は、炭素数１〜２０のアルキル基、炭素数２〜２０のアルケニル基又は環形成炭素数３〜２０のシクロアルキル基を示す。）で表される化合物が好ましい。
Ｒ3が表す炭素数１〜２０のアルキル基、炭素数２〜２０のアルケニル基、環形成炭素数３〜２０のシクロアルキル基としては、Ｒ1及びＲ2の場合と同じものが例示できる。それらの中でも、Ｒ3としては炭素数１〜２０のアルキル基が好ましく、医農薬の原料としての有用性の観点からは、炭素数１〜５のアルキル基がより好ましく、メチル基、エチル基が更に好ましい。
本発明に用いる脂肪族アルコールの具体例としては、メタノール、エタノール、ｎ−プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、イソブチルアルコール、ｎ−ブチルアルコールなどが挙げられ、目的物の種類に応じて適宜選択される。医農薬の原料としての有用性の観点からは、メタノール、エタノールが好ましい。
脂肪族アルコールの使用量は、α−ヒドロキシカルボン酸アミドに対して、好ましくは１〜５０倍モル、より好ましくは２〜３０倍モル、更に好ましくは５〜３０倍モルである。
【００２０】
（気相反応）
本発明は、固定床又は流動床において固体触媒を用いる気相反応である。本発明は、液相反応と比べて高転化率が得られるが、これは、気相反応である本発明の方法では、原料と生成物間の平衡が、生成物側に大きく傾いたためと推測される。
本発明において、「気相反応」とは、液相の割合が、原料の合計量中、１０質量％以下、好ましくは５質量％以下、より好ましくは２質量％以下、更に好ましくは実質的に０質量％である、気相を主とした反応のことを言う。原料であるα−ヒドロキシカルボン酸アミド及び脂肪族アルコールは、反応器に供給される前に気化されてもよいし、反応器内で気化されてもよい。また、α−ヒドロキシカルボン酸アミドと脂肪族アルコールは、それぞれ別々に反応器へ供給されてもよいし、混合してから反応器へ供給されてもよい。
なお、反応は、窒素ガスなどの不活性ガス雰囲気下に実施すると、不活性ガスの存在により原料の分圧が下がり、気化が容易となるため好ましい。
【００２１】
また、原料であるα−ヒドロキシカルボン酸アミド及び脂肪族アルコールを反応器内で気化する場合、該原料は、溶媒と共に反応器へ供給されてもよい。該溶媒としては、例えばテトラヒドロフランなどのエーテル系溶媒；Ｎ−メチルピロリドンなどのアミド系溶媒；乳酸メチルなどのエステル系溶媒などが挙げられる。なお、本発明では、該溶媒を使用しなくても、効率良く反応が進行する。
【００２２】
反応温度は、原料であるα−ヒドロキシカルボン酸アミド及び脂肪族アルコールが反応系で気化するように設定する。設定温度は、原料の種類、使用する脂肪族アルコールとα−ヒドロキシカルボン酸アミドのモル比、不活性ガスの有無、溶媒の有無、反応圧力などの各種条件によっても異なるが、通常、好ましくは１５０〜２７０℃、より好ましくは１７０〜２５０℃、更に好ましくは１８０〜２４０℃、特に好ましくは１８０〜２１０℃である。
例えばα−ヒドロキシカルボン酸アミドがα−ヒドロキシイソ酪酸アミドである場合には、反応温度を１５０℃以上とすることで、十分な反応速度が得られるが、常圧下においてα−ヒドロキシイソ酪酸アミドを十分に気化させるためには、反応温度１８０℃以上で反応させることが効率的である。また、反応温度を２４０℃以下とすることにより、α−ヒドロキシイソ酪酸アミドのアセトンへの分解や、α−アルコキシイソ酪酸エステルや脱水生成物であるオレフィン誘導体などの副生成物量を少なくできる。
【００２３】
反応は、通常、大気圧下又は減圧下で行う。また、原料であるα−ヒドロキシカルボン酸アミド及び脂肪族アルコールが気化する条件であれば、加圧下でも差し支えない。
α−ヒドロキシカルボン酸アミドは沸点が高く、例えばα−ヒドロキシイソ酪酸アミドの沸点は２６０℃であることから、原料を気化させるには大気圧もしくは減圧下で行う方が容易である。よって、反応圧力は、好ましくは１〜３００ｋＰａ、より好ましくは１０〜１５０ｋＰａ、更に好ましくは３０〜１２０ｋＰａ、特に好ましくは３０ｋＰａ〜大気圧である。
【００２４】
原料の供給速度は、高転化率を長時間継続させる観点から、単位触媒重量あたりのα−ヒドロキシカルボン酸アミドの重量、即ち、α−ヒドロキシカルボン酸アミド基準の重量空間速度（ＷＨＳＶ）として、好ましくは０．０１〜５ｈｒ-1、より好ましくは０．０２〜２ｈｒ-1、更に好ましくは０．０３〜１ｈｒ-1、特に好ましくは０．０５〜０．５ｈｒ-1である。
同様に、脂肪族アルコール基準の重量空間速度（ＷＨＳＶ）は、前記した脂肪族アルコールとα−ヒドロキシカルボン酸アミドの使用量の関係から算出できるが、おおよそ、好ましくは０．０１〜１００ｈｒ-1、より好ましくは０．０４〜４０ｈｒ-1、更に好ましくは０．１０〜２ｈｒ-1である。
【００２５】
上記方法により得られた生成物からのα−ヒドロキシカルボン酸エステルの分離方法に特に制限はないが、例えば、一般的な蒸留操作によってアンモニアを脂肪族アルコールと共に留去し、蒸留塔の塔底からα−ヒドロキシカルボン酸エステル、並びに未反応の脂肪族アルコール及びα−ヒドロキシカルボン酸アミドを得、さらに一般的な蒸留操作によって、α−ヒドロキシカルボン酸エステルを単離することができる。
【実施例】
【００２６】
以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例により何ら制限されるものではない。
なお、各例における反応成績は、以下の条件に従ったガスクロマトグラフィー分析によって求めた。
（ガスクロマトグラフィー分析条件）
装置      ：６８５０Ａ（アジレント・テクノロジー株式会社製）
使用カラム：ＤＢ−ＷＡＸ（アジレント・テクノロジー株式会社製）
分析条件  ：注入口温度２００℃、検出器温度２５０℃
カラム温度：５０℃で３分保持後、２５０℃まで１５℃／分で昇温
検出器    ：熱伝導度検出器（ＴＣＤ）【００２７】
実施例１
（触媒調製）
ＭＥＬ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ社製の水酸化ジルコニウム「ＸＺＯ  １５０１／０３」を圧縮成型して破砕し、１０〜２０メッシュに揃えた。これを１５０℃で３時間乾燥させた後、４００℃で３時間焼成を行い、再度、１０〜２０メッシュに揃えて酸化ジルコニウム触媒を調製した。
（前処理）
上記のように調製した酸化ジルコニウム触媒１４ｇを、内径１８ｍｍφのＳＵＳ３１６製反応管に充填した。窒素を４０ｃｃ／ｍｉｎで流しながら電気炉にて加温し、充填した酸化ジルコニウム触媒を２５０℃で３時間加熱し、前処理を行った。
（反応）
触媒層の温度を２２０℃にしてから窒素の供給を停止し、α−ヒドロキシイソ酪酸アミド３０質量部、メタノール７０質量部の割合で混合した原料液を流速４．６７ｇ／ｈｒ（α−ヒドロキシイソ酪酸アミド基準のＷＨＳＶ＝０．１ｈｒ-1）で反応管に通した。反応管内では、原料のほぼ１００質量％が気相にて反応が進行した。
約２４時間経過し、定常状態に達したところで、生成物を氷トラップにより採取し、ガスクロマトグラフィーにより分析したところ、α−ヒドロキシイソ酪酸アミドの転化率は９５％、α−ヒドロキシイソ酪酸メチルの選択率は８８％であった。反応を継続したところ、α−ヒドロキシイソ酪酸アミドの転化率９０％以上を維持できたのは、反応開始から９９２時間であった。この約２４時間経過後の転化率及び選択率、並びに反応を継続した際に転化率９０％以上を維持できた時間（以下、単に反応成績と称する）を表１に示す。【００２８】
実施例２〜５
（触媒調製）
表１に記載のＭＥＬ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ社製の触媒を圧縮成型して破砕し、１０〜２０メッシュに揃えた。焼成済みの酸化ジルコニウム触媒である「ＸＺＯ  １５０１／１０」「ＸＺＯ  １５０１／０７」「ＸＺＯ  ８８２／０３」（実施例２、３及び５）については１５０℃で１２時間以上乾燥し、未焼成の触媒「ＸＺＯ  ６３２／０３」（実施例４）については、実施例１と同様に１５０℃で３時間乾燥させた後、４００℃で３時間焼成を行い、再度、１０〜２０メッシュに揃えた。
なお、上記触媒はＭＥＬ社よりサンプル提供を受けたものであり、「ＸＺＯ  １５０１／１０」は、酸化ジルコニウムであり、「ＸＺＯ  １５０１／０７」は「ＸＺＯ  １５０１／０３」を焼成して得た酸化ジルコニウムであり、「ＸＺＯ  ８８２／０３」は、水酸化ジルコニウムを焼成して得られた酸化ジルコニウムであり、「ＸＺＯ  ６３２／０３」は、「ＸＺＯ  １５０１」シリーズや、「ＸＺＯ  ６３２」シリーズとは異なる水酸化ジルコニウムを焼成して得られた酸化ジルコニウムであり、それぞれＢＥＴ比表面積、粒径、金属を中心とした微量不純物等が異なる。
（前処理及び反応）
上記のように調製した各種酸化ジルコニウム触媒を用いた以外は、実施例１と同様に前処理及び反応を行った。反応成績を表１に示す。【００２９】
実施例６
（触媒調製）
第一希元素化学工業株式会社製の水酸化ジルコニウム「ＮＮ水酸化ジルコニウム」を圧縮成型して破砕し、１０〜２０メッシュに揃えた。これを、実施例１と同様に１５０℃で３時間乾燥させた後、４００℃で３時間焼成を行い、再度、１０〜２０メッシュに揃えた。
（前処理及び反応）
上記のように調製した酸化ジルコニウム触媒を用いた以外は、実施例１と同様に前処理及び反応を行った。反応成績を表１に示す。【００３０】
実施例７
（触媒調製）
第一希元素化学工業株式会社製の酸化ジルコニウム「ＲＳＣ−ＨＰ」を破砕し、１０〜２０メッシュに揃え、１５０℃で１２時間以上乾燥させた。
（前処理及び反応）
上記のように調製した酸化ジルコニウム触媒を用いた以外は、実施例１と同様に前処理及び反応を行った。反応成績を表１に示す。【００３１】
【表１】
2010113964.tif 000004
【００３２】
参考例１
実施例３において、触媒層の温度（反応温度）を１９０℃に変更した以外は同様の条件で前処理及び反応を行った。
約２４時間後のα−ヒドロキシイソ酪酸アミドの転化率は３７％、α−ヒドロキシイソ酪酸メチルの選択率は９４％であった。この反応条件においては原料基質の蒸気圧が十分に確保されないことから、反応系において一部の原料ガスが液化しており、そのことが転化率の低下につながったものと考えられる。
当該約２４時間後の反応成績を表２に示す。【００３３】
実施例８
参考例１において、原料基質が十分に気化されるように窒素を５４ｍＬ／ｍｉｎで原料と共に導入した以外は同様の条件で前処理及び反応を行った。約２４時間後の反応成績を表２に示す。参考例１と実施例８の結果より、高転化率を得るためには、液相の存在割合が実質的に０質量％であることが重要であると言える。【００３４】
実施例９〜１２
実施例３において、触媒層の温度（反応温度）をそれぞれ２００℃、２３０℃、２４０℃、２５０℃に変更した以外は同様の条件で前処理及び反応を行った。約２４時間後の反応成績を表２に示す。【００３５】
【表２】
2010113964.tif 000005
【００３６】
実施例１３
実施例１において、酸化ジルコニウム触媒の使用量を７ｇに変更した（α−ヒドロキシイソ酪酸アミド基準のＷＨＳＶ＝０．２ｈｒ-1）以外は同様の条件で前処理及び反応を行った。反応成績を表３に示す。【００３７】
比較例１
（触媒調製）
硝酸ランタン（Ｌａ（ＮＯ3）3・６Ｈ2Ｏ）５６．３ｇを純水４００ｇに溶解させた後、５０℃に加温した。この液に対してリン酸水素ナトリウム（Ｎａ2ＨＰＯ4）４０．６ｇを純水４００ｇに溶解させた水溶液を加えると、白色沈殿が生成した。この白色沈殿を濾別し、純水６００ｇで洗浄した後、１２０℃で３時間乾燥した後、空気雰囲気下４００℃で６時間焼成することにより、リン酸ランタン触媒（ＬａＰＯ4）を得た。これを破砕し、１０〜２０メッシュの大きさに揃えた。
（前処理及び反応）
上記のように調製した触媒７ｇを用い、実施例１３と同様の条件で前処理及び反応を行った。反応成績を表３に示す。【００３８】
比較例２
比較例１において、触媒層の温度（反応温度）を２５０℃に変更した以外は同様の条件で前処理及び反応を行った。反応成績を表３に示す。【００３９】
比較例３
（触媒調製）
ＮａＨ2ＰＯ4  ４ｇを水２０ｇに溶解し、シリカゲル「ＣＡＲｉＡＣＴＱ−５０」（富士シリシア化学株式会社製）６ｇを加え、５０℃で３０分攪拌した。この後、エバポレーターにて水を除去し、１２０℃で３時間乾燥した後、空気雰囲気下５００℃で６時間焼成して、シリカ担体にＮａＨ2ＰＯ4を担持させた触媒を得た。
（前処理及び反応）
上記のように調製した触媒７ｇを用いた以外は実施例１３と同様の条件で前処理及び反応を行った。反応成績を表３に示す。【００４０】
比較例４
比較例３において、触媒層の温度（反応温度）を２５０℃に変更した以外は同様の条件で前処理及び反応を行った。反応成績を表３に示す。【００４１】
比較例５
（触媒調製）
ＭｇＳＯ4（和光純薬工業株式会社製）を圧縮成型した後、５００℃で６時間焼成した。これを破砕し、１０〜２０メッシュの大きさに揃えた。
（前処理及び反応）
上記のように調製した触媒７ｇを用いた以外は実施例１３と同様の条件で前処理及び反応を行った。反応成績を表３に示す。【００４２】
比較例６
実施例１において、酸化ジルコニウム触媒１４ｇの代わりにシリカチタニア触媒「ＨＴＧ−３０７０５」（富士シリシア化学株式会社製）１４ｇを用いた以外は同様に前処理及び反応を行った。反応成績を表３に示す。【００４３】
比較例７
実施例１において、酸化ジルコニウム触媒１４ｇの代わりにチタニア触媒「ＣＳ−３００Ｓ−２４」（堺化学工業株式会社製）１４ｇを用いた以外は同様に前処理及び反応を行った。反応成績を表３に示す。【００４４】
比較例８
実施例１３において、酸化ジルコニウム触媒７ｇの代わりにゼオライト触媒「ＺＳＭ−５  Ｋ+型」（エヌ・イーケムキャット株式会社製）７ｇを用い、触媒層の温度（反応温度）を２５０℃に変更した以外は同様の条件で前処理及び反応を行った。反応成績を表３に示す。【００４５】
比較例９
実施例１３において、酸化ジルコニウム触媒７ｇの代わりにγ−アルミナ触媒「ＫＨＳ−２４」（住友化学株式会社製）７ｇを用いた以外は同様の条件で前処理及び反応を行った。反応成績を表３に示す。【００４６】
比較例１０
実施例１３において、酸化ジルコニウム触媒７ｇの代わりに酸化スズ触媒（三井金属鉱業株式会社製「ＭＭ−００２」を圧縮成型し、１０〜２０メッシュの大きさに揃えた触媒）７ｇを用いた以外は同様の条件で前処理及び反応を行った。反応成績を表３に示す。【００４７】
比較例１１
実施例１３において、酸化ジルコニウム触媒７ｇの代わりに酸化マグネシウム触媒（宇部マテリアルズ株式会社製「ＵＣＭ１５０」を圧縮成型し、１０〜２０メッシュの大きさに揃えた触媒）７ｇを用いた以外は同様の条件で前処理及び反応を行った。反応成績を表３に示す。【００４８】
比較例１２
実施例１３において、酸化ジルコニウム触媒７ｇの代わりにシリカマグネシア触媒「Ｍｉｚｕｋａｌｉｆｅ  Ｐ−１Ｇ」（水澤化学工業株式会社製）７ｇを用いた以外は同様の条件で前処理及び反応を行った。反応成績を表３に示す。【００４９】
比較例１３
実施例１３において、酸化ジルコニウム触媒７ｇの代わりに三酸化アンチモン触媒（添川理化学株式会社製の三酸化アンチモンを圧縮成型し、１０〜２０メッシュの大きさに揃えた触媒）７ｇを用いた以外は同様の条件で前処理及び反応を行った。反応成績を表３に示す。【００５０】
比較例１４
（触媒調製）
ゼオライト触媒「ＭＣＭ４１」（エヌ・イーケムキャット株式会社製）をバインダー「ベンゲル１１」（日本有機粘土株式会社製）と質量比９：１の割合で混錬した。これに水を加えて粘土状にしたものを、１５０℃で３時間乾燥させた後、４００℃で３時間焼成して破砕し、１０〜２０メッシュに揃えた。
（前処理及び反応）
上記のように調製した触媒７ｇを用いた以外は実施例１３と同様の条件で前処理及び反応を行った。反応成績を表３に示す。【００５１】
比較例１５
実施例１３において、酸化ジルコニウム触媒７ｇの代わりにヒドロキシアパタイト触媒（和光純薬工業株式会社製のヒドロキシアパタイトを圧縮成型し、１０〜２０メッシュの大きさに揃えた触媒）７ｇを用いた以外は同様の条件で前処理及び反応を行った。反応成績を表３に示す。【００５２】
比較例１６
実施例１３において、酸化ジルコニウム触媒７ｇの代わりに酸化鉛触媒（和光純薬工業株式会社製の一酸化鉛を圧縮成型し、１０〜２０メッシュの大きさに揃えた触媒）７ｇを用いた以外は同様の条件で前処理及び反応を行った。反応成績を表３に示す。【００５３】
比較例１７
（触媒調製）
ゼオライト触媒「ＨＳＺ ３１０ＮＡＤ」（東ソー株式会社製）をバインダー「ベンゲル１１」（日本有機粘土株式会社製）と質量比９：１の割合で混錬した。これに水を加えて粘土状にしたものを、１５０℃で３時間乾燥させた後、４００℃で３時間焼成して破砕し、１０〜２０メッシュに揃えた。
（前処理及び反応）
上記のように調製した触媒７ｇを用いた以外は実施例１３と同様の条件で前処理及び反応を行った。反応成績を表３に示す。【００５４】
比較例１８
（触媒調製）
ＮＨ4ＶＯ3  ６．４３ｇを水１００ｇ加え、そこにシュウ酸二水和物１０．４０ｇを少しずつ加えてＮＨ4ＶＯ3溶解させた。これにシリカゲル「ＣＡＲｉＡＣＴＱ−５０」（富士シリシア化学株式会社製）２０ｇを加え、５０℃で２時間攪拌した。この後、エバポレーターにて水を除去し、１５０℃で３時間乾燥した後、空気雰囲気下４００℃で２４時間焼成して触媒を得た。
（前処理及び反応）
上記のように調製した触媒７ｇを用いた以外は実施例１３と同様の条件で前処理及び反応を行った。反応成績を表３に示す。【００５５】
比較例１９
（触媒調製）
水酸化ビスマス（添川理化学株式会社製）を圧縮成型し、空気雰囲気下４００℃で３時間焼成した後に触媒を破砕し、１０〜２０メッシュの大きさに揃え、酸化ビスマス触媒を得た。
（前処理及び反応）
上記のように調製した触媒７ｇを用いた以外は実施例１３と同様の条件で前処理及び反応を行った。反応成績を表３に示す。【００５６】
比較例２０
（触媒調製）
水酸化カルシウム（和光純薬工業株式会社製）を圧縮成型し、空気雰囲気下５００℃で３時間焼成した後に触媒を破砕し、１０〜２０メッシュの大きさに揃え、酸化カルシウム触媒を得た。
（前処理及び反応）
上記のように調製した触媒７ｇを用いた以外は実施例１３と同様の条件で前処理及び反応を行った。反応成績を表３に示す。【００５７】
比較例２１
（触媒調製）
ゼオライト触媒「ＨＳＺ６１０ＮＡＡ」（東ソー株式会社製）をバインダー「ベンゲル１１」（日本有機粘土株式会社製）と質量比９：１の割合で混錬した。これに水を加えて粘土状にしたものを、１５０℃で３時間乾燥させた後、４００℃で３時間焼成して破砕し、１０〜２０メッシュに揃えた。
（前処理及び反応）
上記のように調製した触媒７ｇを用いた以外は実施例１３と同様の条件で前処理及び反応を行った。反応成績を表３に示す。【００５８】
比較例２２
（触媒調製）
ゼオライト触媒「Ｍｉｚｕｋａｓｉｅｖｅｓ１３Ｘ−１５Ｐ  Ｎａ+型」（水澤化学工業株式会社製）をバインダー「ベンゲル１１」（日本有機粘土株式会社製）と質量比９：１の割合で混錬した。これに水を加えて粘土状にしたものを、１５０℃で３時間乾燥させた後、４００℃で３時間焼成して破砕し、１０〜２０メッシュに揃えた。
（前処理及び反応）
上記のように調製した触媒７ｇを用いた以外は実施例１３と同様の条件で前処理及び反応を行った。反応成績を表３に示す。【００５９】
比較例２３
（触媒調製）
水酸化亜鉛（添川理化学株式会社製）を圧縮成型し、空気雰囲気下５００℃で３時間焼成した後に触媒を破砕し、１０〜２０メッシュの大きさに揃え、酸化亜鉛触媒を得た。
（前処理及び反応）
上記のように調製した触媒７ｇを用いた以外は実施例１３と同様の条件で前処理及び反応を行った。反応成績を表３に示す。【００６０】
比較例２４
（触媒調製）
過マンガン酸カリウム０．３９８ｍｏｌを水２２０ｍｌに溶解した水溶液に、７５℃で撹拌下、硫酸マンガン一水和物０．３３ｍｏｌを水２１５ｍｌに溶かしてから濃硫酸０．９５８ｍｏｌと混合した水溶液を速やかに加えた。７０℃で２時間撹拌を継続し、更に９０℃で４時間撹拌し熟成した後、酸化ビスマス（III）０．００７ｍｏｌを水４４０ｍｌに懸濁させた混合液を速やかに注加した。
室温で３０分間撹拌した後、得られた沈澱を濾過し、水２０００ｍｌで４回洗浄して沈殿ケーキを得た。得られたケーキ１１０℃で一晩乾燥して破砕し、１０〜２０メッシュの大きさに揃え、二酸化マンガン触媒を得た。
（前処理及び反応）
上記のように調製した触媒７ｇを用い、実施例１３と同様の条件で前処理及び反応を行った。反応成績を表３に示す。【００６１】
【表３】
2010113964.tif 000006
【００６２】
比較例２５  液相反応（チタン系触媒を用いた、アンモニアを系外に除去しない方法）
（触媒調製）
α−ヒドロキシイソ酪酸アミド６５．３ｇをイソプロパノール１０００ｇに溶解させ、ここにチタンテトライソプロポキシド３０ｇをイソプロパノール１０００ｇに溶解させた液を加えた。この液をロータリーエバポレーターにてイソプロパノールを留去し、８４０ｇまで濃縮し室温で２４時間放置した。２４時間後、析出した白色沈殿を濾過、ヘプタンで洗浄後、真空乾燥してチタンにα−ヒドロキシイソ酪酸アミドが配位した錯体を得た（以下、Ｔｉ（ＨＢＤ）4と記載する。）。
（反応）
容量２０ｍｌのＳＵＳ３１６製オートクレーブにα−ヒドロキシイソ酪酸アミド５．４ｇ、メタノール１２．６ｇ、触媒としてＴｉ（ＨＢＤ）4０．１ｇを仕込み、内容物をマグネチックスターラーで攪拌しながら２００℃で３時間反応させた。
内容物を冷却しガスクロマトグラフィーで分析した所、α−ヒドロキシイソ酪酸アミドの濃度は２１．８質量％、Ｎ−メチル−α−ヒドロキシイソ酪酸アミドの濃度は０．３質量％、α−ヒドロキシイソ酪酸メチルの濃度は８．８質量％、メタノールの濃度は６４．８質量％、アンモニアの濃度は１．２質量％であり、この反応におけるα−ヒドロキシイソ酪酸アミドの転化率は２７％、α−ヒドロキシイソ酪酸メチルの選択率は９４％、Ｎ−メチル−α−ヒドロキシイソ酪酸アミドの選択率は３％であった。【００６３】
参考例２  液相反応（チタン系触媒を用いて、アンモニアを系外に除去する方法）
ジャケット式還流凝縮器及び攪拌器付きの内容量３００ｍｌのステンレス製オートクレーブにα−ヒドロキシイソ酪酸アミド３０．０ｇ、メタノール１００ｇ、比較例２５で調製したＴｉ（ＨＢＤ）4６．００ｇを仕込んだ。攪拌下、温度１９０℃、圧力３．０ＭＰａにオートクレーブを保ち、窒素ガスを８７Ｌ／ｈｒの流量で、メタノールを１５８ｇ／ｈｒの流量で供給しながら１時間反応を行った。この際、還流凝縮器のジャケットに１８５℃のオイルを循環させて加温し、内部還流をかけないようにしてアンモニアと共にメタノールを１５８ｇ／ｈｒの速度で系外に抜き出した。
反応終了後、反応液を冷却し、ガスクロマトグラフィーにより分析をおこなったところ、α−ヒドロキシイソ酪酸アミドの転化率は９３％、α−ヒドロキシイソ酪酸メチルの選択率は９７％、Ｎ−メチル−α−ヒドロキシイソ酪酸アミドの選択率が３％であった。
よって、比較例２５の方法では、副生するアンモニアを系外へ除去しながら反応させれば、転化率を改善できることがわかった。【００６４】
実施例１４
実施例１において、触媒の使用量を７ｇとし、且つ原料液の流速を７．００ｇ／ｈｒ（α−ヒドロキシイソ酪酸アミド基準のＷＨＳＶ＝０．３ｈｒ-1）に変更した以外は同様の条件で前処理及び反応を行った。
反応成績を表４に示す。【００６５】
実施例１５
（触媒調製；含浸法）
水酸化ジルコニウム「ＸＺＯ  １５０１／０３」（ＭＥＬ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ社製）を圧縮成型して破砕し、１０〜２０メッシュに揃えた。この水酸化ジルコニウム１４．６ｇ（ＺｒＯ2換算で７８質量％）を、あらかじめ水２０ｇにＺｒＯ（ＮＯ3）2・２Ｈ2Ｏ（添加元素源）０．３７７ｇを溶解させた水溶液に加え、５０℃で３０分攪拌した。この後、エバポレーターにて水を除去し、１５０℃で３時間乾燥させた後、４００℃で３時間焼成を行い、再度、１０〜２０メッシュに揃えて、ジルコニウム元素（Ｚｒ）を含有する酸化ジルコニウム触媒を調製した。
（前処理及び反応）
上記のように調製した酸化ジルコニウム触媒７ｇを用い、実施例１４と同様の条件で前処理及び反応を行った。反応成績を表４に示す。【００６６】
実施例１６
（触媒調製；含浸法）
添加元素源をＹ（ＣＨ3ＣＯＯ）3・４Ｈ2Ｏ  ０．４８７ｇに変更してイットリウム（Ｙ）を含有させた以外は、実施例１５と同様にして酸化ジルコニウム触媒（触媒中のモル比  Ｚｒ：Ｙ＝９８．５：１．５）を調製した。
（前処理及び反応）
上記のように調製した酸化ジルコニウム触媒７ｇを用い、実施例１４と同様の条件で前処理及び反応を行った。反応成績を表４に示す。【００６７】
実施例１７
（触媒調製；含浸法）
添加元素源をＬａ（ＮＯ3）3・６Ｈ2Ｏ  ０．６１１ｇに変更してランタン（Ｌａ）を含有させた以外は、実施例１５と同様にして酸化ジルコニウム触媒（触媒中のモル比  Ｚｒ：Ｌａ＝９８．５：１．５）を調製した。
（前処理及び反応）
上記のように調製した酸化ジルコニウム触媒７ｇを用い、実施例１４と同様の条件で前処理及び反応を行った。反応成績を表４に示す。【００６８】
実施例１８
（触媒調製；含浸法）
添加元素源をＣｏ（ＮＯ3）2・６Ｈ2Ｏ  ０．４１０ｇに変更してコバルト（Ｃｏ）を含有させた以外は、実施例１５と同様にして酸化ジルコニウム触媒（触媒中のモル比  Ｚｒ：Ｃｏ＝９８．５：１．５）を調製した。
（前処理及び反応）
上記のように調製した酸化ジルコニウム触媒７ｇを用い、実施例１４と同様の条件で前処理及び反応を行った。反応成績を表４に示す。【００６９】
実施例１９
（触媒調製；含浸法）
添加元素源をＭｎ（ＣＨ3ＣＯＯ）2・４Ｈ2Ｏ  ０．３４６ｇに変更してマンガン（Ｍｎ）を含有させた以外は、実施例１５と同様にして酸化ジルコニウム触媒（触媒中のモル比  Ｚｒ：Ｍｎ＝９８．５：１．５）を調製した。
（前処理及び反応）
上記のように調製した酸化ジルコニウム触媒７ｇを用い、実施例１４と同様の条件で前処理及び反応を行った。反応成績を表４に示す。【００７０】
実施例２０
（触媒調製；含浸法）
添加元素源をＮｉ（ＣＨ3ＣＯＯ）2・４Ｈ2Ｏ  ０．３５１ｇに変更してニッケル（Ｎｉ）を含有させた以外は、実施例１５と同様にして酸化ジルコニウム触媒（触媒中のモル比  Ｚｒ：Ｎｉ＝９８．５：１．５）を調製した。
（前処理及び反応）
上記のように調製した酸化ジルコニウム触媒７ｇを用い、実施例１４と同様の条件で前処理及び反応を行った。反応成績を表４に示す。【００７１】
実施例２１
（触媒調製；含浸法）
添加元素源をＹｂ（ＮＯ3）3・４Ｈ2Ｏ  ０．６０８ｇに変更してイッテルビウム（Ｙｂ）を含有させた以外は、実施例１５と同様にして酸化ジルコニウム触媒を調製した（触媒中のモル比  Ｚｒ：Ｙｂ＝９８．５：１．５）。
（前処理及び反応）
上記のように調製した酸化ジルコニウム触媒７ｇを用い、実施例１４と同様の条件で前処理及び反応を行った。反応成績を表４に示す。【００７２】
実施例２２
（触媒調製；含浸法）
添加元素源をＡｌ（ＮＯ3）3・９Ｈ2Ｏ  ０．５２９ｇに変更してアルミニウム（Ａｌ）を含有させた以外は、実施例１５と同様にして酸化ジルコニウム触媒（触媒中のモル比  Ｚｒ：Ａｌ＝９８．５：１．５）を調製した。
（前処理及び反応）
上記のように調製した酸化ジルコニウム触媒７ｇを用い、実施例１４と同様の条件で前処理及び反応を行った。反応成績を表４に示す。【００７３】
実施例２３
（触媒調製；含浸法）
添加元素源をＨ3ＢＯ3  ０．０８７ｇに変更してホウ素（Ｂ）を含有させた以外は、実施例１５と同様にして酸化ジルコニウム触媒（触媒中のモル比  Ｚｒ：Ｂ＝９８．５：１．５）を調製した。
（前処理及び反応）
上記のように調製した酸化ジルコニウム触媒７ｇを用い、実施例１４と同様の条件で前処理及び反応を行った。反応成績を表４に示す。【００７４】
実施例２４
（触媒調製；含浸法）
添加元素源をＣｕ（ＣＨ3ＣＯＯ）2・Ｈ2Ｏ  ０．２８１ｇに変更して銅（Ｃｕ）を含有させた以外は、実施例１５と同様にして酸化ジルコニウム触媒（触媒中のモル比  Ｚｒ：Ｃｕ＝９８．５：１．５）を調製した。
（前処理及び反応）
上記のように調製した酸化ジルコニウム触媒７ｇを用い、実施例１４と同様の条件で前処理及び反応を行った。反応成績を表４に示す。【００７５】
実施例２５
（触媒調製；含浸法）
添加元素源をＣｅ（ＮＯ3）3・６Ｈ2Ｏ  ０．６１２ｇに変更してセリウム（Ｃｅ）を含有させた以外は、実施例１５と同様にして酸化ジルコニウム触媒（触媒中のモル比  Ｚｒ：Ｃｅ＝９８．５：１．５）を調製した。
（前処理及び反応）
上記のように調製した酸化ジルコニウム触媒７ｇを用い、実施例１４と同様の条件で前処理及び反応を行った。反応成績を表４に示す。【００７６】
実施例２６
（触媒調製；含浸法）
ＭＥＬ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ社製の水酸化ジルコニウム「ＸＺＯ  １５０１／０３」を圧縮成型して破砕し、１０〜２０メッシュに揃えた。この水酸化ジルコニウム１４．６ｇ（ＺｒＯ2換算で７８質量％）を、あらかじめ水２０ｇにＢｉ（ＯＨ）3（添加元素源）０．３６７ｇを一規定硝酸１ｍＬで溶解させた水溶液に加え、５０℃で３０分攪拌した。この後、エバポレーターにて水を除去し、１５０℃で３時間乾燥させた後、４００℃で３時間焼成を行い、再度、１０〜２０メッシュに揃えて、ビスマス元素（Ｂｉ）を含有する酸化ジルコニウム触媒を調製した。
（前処理及び反応）
上記のように調製した酸化ジルコニウム触媒（触媒中のモル比  Ｚｒ：Ｂｉ＝９８．５：１．５）７ｇを用い、実施例１４と同様の条件で前処理及び反応を行った。反応成績を表４に示す。【００７７】
実施例２７
（触媒調製；含浸法）
ＭＥＬ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ社製の水酸化ジルコニウム「ＸＺＯ  １５０１／０３」を圧縮成型して破砕し、１０〜２０メッシュに揃えた。この水酸化ジルコニウム１４．６ｇ（ＺｒＯ2換算で７８質量％）を、あらかじめイソプロパノール２０ｍＬにＴｉ（ＯＣＨ（ＣＨ3）2）4（添加元素源）０．４０１ｇを溶解させた溶液に加え、５０℃で３０分攪拌した。この後、水を１ｍＬ加えて、エバポレーターにてイソプロパノールを除去し、１５０℃で３時間乾燥させた後、４００℃で３時間焼成を行い、再度、１０〜２０メッシュに揃えて、チタン元素（Ｔｉ）を含有する酸化ジルコニウム触媒を調製した。
（前処理及び反応）
上記のように調製した酸化ジルコニウム触媒（触媒中のモル比  Ｚｒ：Ｔｉ＝９８．５：１．５）７ｇを用い、実施例１４と同様の条件で前処理及び反応を行った。反応成績を表４に示す。【００７８】
実施例２８
（触媒調製；含浸法）
添加元素源をＭｇ（ＮＯ3）2・６Ｈ2Ｏ  ０．３６２ｇに変更してマグネシウム（Ｍｇ）を含有させた以外は、実施例１５と同様にして酸化ジルコニウム触媒（触媒中のモル比  Ｚｒ：Ｍｇ＝９８．５：１．５）を調製した。
（前処理及び反応）
上記のように調製した酸化ジルコニウム触媒７ｇを用い、実施例１４と同様の条件で前処理及び反応を行った。反応成績を表４に示す。【００７９】
実施例２９
（触媒調製；含浸法）
添加元素源をＺｎ（ＮＯ3）2・６Ｈ2Ｏ  ０．４１９ｇに変更して亜鉛（Ｚｎ）を含有させた以外は、実施例１５と同様にして酸化ジルコニウム触媒（触媒中のモル比  Ｚｒ：Ｚｎ＝９８．５：１．５）を調製した。
（前処理及び反応）
上記のように調製した酸化ジルコニウム触媒７ｇを用い、実施例１４と同様の条件で前処理及び反応を行った。反応成績を表４に示す。【００８０】
実施例３０
（触媒調製；含浸法）
添加元素源をＣａ（ＮＯ3）2・４Ｈ2Ｏ  ０．３３３ｇに変更してカルシウム（Ｃａ）を含有させた以外は、実施例１５と同様にして酸化ジルコニウム触媒（触媒中のモル比  Ｚｒ：Ｃａ＝９８．５：１．５）を調製した。
（前処理及び反応）
上記のように調製した酸化ジルコニウム触媒７ｇを用い、実施例１４と同様の条件で前処理及び反応を行った。反応成績を表４に示す。【００８１】
実施例３１
（触媒調製；含浸法）
添加元素源をＦｅ（ＮＯ3）3・９Ｈ2Ｏ  ０．５７０ｇに変更して鉄（Ｆｅ）を含有させた以外は、実施例１５と同様にして酸化ジルコニウム触媒（触媒中のモル比  Ｚｒ：Ｆｅ＝９８．５：１．５）を調製した。
（前処理及び反応）
上記のように調製した酸化ジルコニウム触媒７ｇを用い、実施例１４と同様の条件で前処理及び反応を行った。反応成績を表４に示す。【００８２】
実施例３２
（触媒調製；含浸法）
添加元素源をＰｂ（ＮＯ3）2  ０．４６７ｇに変更して鉛（Ｐｂ）を含有させた以外は、実施例１５と同様にして酸化ジルコニウム触媒（触媒中のモル比  Ｚｒ：Ｐｂ＝９８．５：１．５）を調製した。
（前処理及び反応）
上記のように調製した酸化ジルコニウム触媒７ｇを用い、実施例１４と同様の条件で前処理及び反応を行った。反応成績を表４に示す。【００８３】
実施例３３
（触媒調製；含浸法）
ＭＥＬ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ社製の水酸化ジルコニウム「ＸＺＯ  １５０１／０３」を圧縮成型して破砕し、１０〜２０メッシュに揃えた。この水酸化ジルコニウム１４．６ｇ（ＺｒＯ2換算で７８質量％）を、あらかじめ水２０ｇにＳｎ（ＣＨ3ＣＯＯ）2・Ｈ2Ｏ（添加元素源）０．３３４ｇを一規定硝酸１ｍＬで溶解させた水溶液に加え、５０℃で３０分攪拌した。この後、エバポレーターにて水を除去し、１５０℃で３時間乾燥させた後、４００℃で３時間焼成を行い、再度、１０〜２０メッシュに揃えて、スズ元素（Ｓｎ）を含有する酸化ジルコニウム触媒を調製した。
（前処理及び反応）
上記のように調製した酸化ジルコニウム触媒（触媒中のモル比  Ｚｒ：Ｓｎ＝９８．５：１．５）７ｇを用い、実施例１４と同様の条件で前処理及び反応を行った。反応成績を表４に示す。【００８４】
実施例３４
（触媒調製；含浸法）
添加元素源をＨ6ＴｅＯ6  ０．３２４ｇに変更してテルル（Ｔｅ）を含有させた以外は、実施例１５と同様にして酸化ジルコニウム触媒（触媒中のモル比  Ｚｒ：Ｔｅ＝９８．５：１．５）を調製した。
（前処理及び反応）
上記のように調製した酸化ジルコニウム触媒７ｇを用い、実施例１４と同様の条件で前処理及び反応を行った。反応成績を表４に示す。【００８５】
実施例３５
（触媒調製；含浸法）
添加元素源をＣｓＮＯ3  ０．２７５ｇに変更してセシウム（Ｃｓ）を含有させた以外は、実施例１５と同様にして酸化ジルコニウム触媒（触媒中のモル比  Ｚｒ：Ｃｓ＝９８．５：１．５）を調製した。
（前処理及び反応）
上記のように調製した酸化ジルコニウム触媒７ｇを用い、実施例１４と同様の条件で前処理及び反応を行った。反応成績を表４に示す。【００８６】
実施例３６
（触媒調製；含浸法）
ＭＥＬ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ社製の水酸化ジルコニウム「ＸＺＯ  １５０１／０３」を圧縮成型して破砕し、１０〜２０メッシュに揃えた。この水酸化ジルコニウム１４．６ｇ（ＺｒＯ2換算で７８質量％）を、あらかじめ水２０ｇにＮＨ4ＶＯ3（添加元素源）０．１６５ｇをシュウ酸ニ水和物  ０．２６７ｇで溶解させた水溶液に加え、５０℃で３０分攪拌した。この後、エバポレーターにて水を除去し、１５０℃で３時間乾燥させた後、４００℃で３時間焼成を行い、再度、１０〜２０メッシュに揃えて、バナジウム元素（Ｖ）を含有する酸化ジルコニウム触媒を調製した。
（前処理及び反応）
上記のように調製した酸化ジルコニウム触媒（触媒中のモル比  Ｚｒ：Ｖ＝９８．５：１．５）１４ｇを用い、実施例１４と同様の条件で前処理及び反応を行った。反応成績を表４に示す。【００８７】
実施例３７
（触媒調製；含浸法）
添加元素源をＣｒ（ＮＯ3）3・９Ｈ2Ｏ  ０．５６４ｇに変更してクロム（Ｃｒ）を含有させた以外は、実施例１５と同様にして酸化ジルコニウム触媒（触媒中のモル比  Ｚｒ：Ｃｒ＝９８．５：１．５）を調製した。
（前処理及び反応）
上記のように調製した酸化ジルコニウム触媒７ｇを用い、実施例１４と同様の条件で前処理及び反応を行った。反応成績を表４に示す。【００８８】
実施例３８
（触媒調製）
和光純薬工業株式会社製のオキシ硝酸ジルコニウム二水和物１００ｇを水８００ｍＬに溶かし、一規定硝酸を１ｍＬ加えた。これに２５％アンモニア水溶液をｐＨ８になるまで加え、白色沈殿を生成させた。一晩静置させて沈殿を沈降させ、デカンテーションした後に濾過し、水６００ｍＬで洗浄した。これを１５０℃で３時間乾燥させた後、４００℃で３時間焼成を行い、破砕した後、１０〜２０メッシュに揃えて酸化ジルコニウム触媒を調製した。
（前処理及び反応）
上記のように沈殿法によって調製した酸化ジルコニウム触媒７ｇを用い、実施例１４と同様の条件で前処理及び反応を行った。反応成績を表４に示す。【００８９】
実施例３９
（触媒調製；共沈法）
和光純薬工業株式会社製のオキシ硝酸ジルコニウム二水和物１００ｇ及び硝酸ランタン六水和物８．５３ｇを水８００ｍＬに溶かし、一規定硝酸を１ｍＬ加えた。これに２５％アンモニア水溶液をｐＨ８になるまで加え、白色沈殿を生成させた。一晩静置させて沈殿を沈降させ、デカンテーションした後に濾過し、水６００ｍＬで洗浄した。これを１５０℃で３時間乾燥させた後、４００℃で３時間焼成を行い、破砕した後、１０〜２０メッシュに揃えて、ランタン元素（Ｌａ）を含有する酸化ジルコニウム触媒を調製した。
（前処理及び反応）
上記のように調製した酸化ジルコニウム触媒（触媒中のモル比  Ｚｒ：Ｌａ＝９８：２）７ｇを用い、実施例１４と同様の条件で前処理及び反応を行った。反応成績を表４に示す。【００９０】
【表４】
2010113964.tif 000007
【００９１】
【表５】
2010113964.tif 000008
【００９２】
実施例４０
実施例１６において、焼成温度を５００℃にして触媒を調製し、触媒の使用量を４．２ｇ（α−ヒドロキシイソ酪酸アミド基準のＷＨＳＶ＝０．５ｈｒ-1）、反応温度２１０℃に変更した以外は同様の条件で前処理及び反応を行った。
約２４時間経過し、定常状態に達したところで、生成物を氷トラップにより採取し、ガスクロマトグラフィーにより分析したところ、α−ヒドロキシイソ酪酸アミドの転化率は９５％、α−ヒドロキシイソ酪酸メチルの選択率は９２％であった。反応を継続したところ、α−ヒドロキシイソ酪酸アミドの転化率９０％以上を維持できたのは、反応開始から２１６時間であった。【００９３】
実施例４１
実施例４０において、触媒中のイットリウム（Ｙ）の含有比（モル比）が、Ｚｒ：Ｙ＝９４：６となるようにした以外は同様の条件で前処理及び反応を行った。なお、得られた触媒を蛍光Ｘ線分析装置「ＳＥＡ２０１０」（セイコー電子工業株式会社製）にて分析したところ、得られた強度比（Ｙ／Ｚｒ）は０．０７４であった。
約２４時間経過し、定常状態に達したところで、生成物を氷トラップにより採取し、ガスクロマトグラフィーにより分析したところ、α−ヒドロキシイソ酪酸アミドの転化率は９４％、α−ヒドロキシイソ酪酸メチルの選択率は９２％であった。反応を継続したところ、α−ヒドロキシイソ酪酸アミドの転化率９０％以上を維持できたのは、反応開始から３６０時間であった。【００９４】
実施例４２
（触媒調製）
ＭＥＬ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ社製の水酸化ジルコニウム「ＸＺＯ  １５０１／０３」
３０．６ｇに水５００ｇを加え、スラリー状にして攪拌しながら５０〜６０℃に加温した。そこへ、あらかじめ水１００ｇにＹ（ＣＨ3ＣＯＯ）3・４Ｈ2Ｏ  ３．９ｇを溶かして５０℃に加温した水溶液を加え、５０〜６０℃にて１時間攪拌した。なお、この添加量は触媒中のイットリウム（Ｙ）の含有比（モル比）が、Ｚｒ：Ｙ＝９４：６に相当する。室温まで冷却した後、２５％アンモニア水溶液にてｐＨ８．０に調整し、更に３０分間攪拌し、約１６時間静置して水酸化ジルコニウムを沈殿させた。上澄みを除き、そこへ水３００ｇを加えて再びスラリー状態で３０分間攪拌し、約３時間静置して水酸化ジルコニウムを沈殿させ、上澄みを除去して水洗した。もう一度同様な水洗を行った後、上澄みを除去した水酸化ジルコニウムの沈殿を乾燥機にて７２時間かけて１５０℃まで徐々に昇温して乾燥させた。これを圧縮成型して破砕し、１０〜２０メッシュに揃えた。これを１５０℃で３時間乾燥させた後、４００℃で３時間焼成を行い、再度、１０〜２０メッシュに揃えて酸化ジルコニウム触媒を調製した。得られた触媒を蛍光Ｘ線分析装置「ＳＥＡ２０１０」（セイコー電子工業株式会社製）にて分析したところ、得られた強度比（Ｙ／Ｚｒ）は０．０６９であり、実施例４０の触媒とほぼ同等な値であった。
（前処理及び反応）
上記のように調製した酸化ジルコニウム触媒（触媒中のモル比  Ｚｒ：Ｙ＝９４：６）４．２ｇを用い、実施例４０と同様の条件で前処理及び反応を行った。
約２４時間経過し、定常状態に達したところで、生成物を氷トラップにより採取し、ガスクロマトグラフィーにより分析したところ、α−ヒドロキシイソ酪酸アミドの転化率は９４％、α−ヒドロキシイソ酪酸メチルの選択率は９２％であった。反応を継続したところ、α−ヒドロキシイソ酪酸アミドの転化率９０％以上を維持できたのは、反応開始から７９３時間であった。【００９５】
実施例４３
実施例４２において、触媒中のイットリウム（Ｙ）の含有比（モル比）が、Ｚｒ：Ｙ＝９６：４となるようにした以外は同様の条件で前処理及び反応を行った。
約２４時間経過し、定常状態に達したところで、生成物を氷トラップにより採取し、ガスクロマトグラフィーにより分析したところ、α−ヒドロキシイソ酪酸アミドの転化率は９４％、α−ヒドロキシイソ酪酸メチルの選択率は９１％であった。反応を継続したところ、α−ヒドロキシイソ酪酸アミドの転化率９０％以上を維持できたのは、反応開始から６９９時間であった。【００９６】
実施例４４
実施例４２において、触媒中のイットリウム（Ｙ）の含有比（モル比）が、Ｚｒ：Ｙ＝９１：９となるようにした以外は同様の条件で前処理及び反応を行った。
約２４時間経過し、定常状態に達したところで、生成物を氷トラップにより採取し、ガスクロマトグラフィーにより分析したところ、α−ヒドロキシイソ酪酸アミドの転化率は９４％、α−ヒドロキシイソ酪酸メチルの選択率は９３％であった。反応を継続したところ、α−ヒドロキシイソ酪酸アミドの転化率９０％以上を維持できたのは、反応開始から１９４時間であった。【００９７】
実施例４５
（触媒調製）
実施例４２において、使用する試薬および水の量をそれぞれ１３倍にした以外は同様の条件にて触媒を調整した。
（前処理）
上記のように調製した酸化ジルコニウム触媒２００ｇを、内径２８ｍｍφのＳＵＳ３１６製反応管に充填した。窒素を１００ｃｃ／ｍｉｎで流しながら熱媒オイルにて加温し、充填した酸化ジルコニウム触媒を８０℃とした。窒素の供給を停止した後にメタノールを１９０ｇ／ｈｒにて反応管に通し、反応管出口にメタノールが出てきた後に触媒を２１０℃まで加熱した。
（反応）
メタノールの供給停止し、触媒層の温度を２１０℃に調整しながら、α−ヒドロキシイソ酪酸アミド３０質量部、メタノール７０質量部の割合で混合した原料液を流速２００ｇ／ｈｒ（α−ヒドロキシイソ酪酸アミド基準のＷＨＳＶ＝０．３ｈｒ-1）で反応管に通した。
２９時間経過し、定常状態に達したところで、生成物を水で冷却して採取し、ガスクロマトグラフィーにより分析したところ、α−ヒドロキシイソ酪酸アミドの転化率は９４％、α−ヒドロキシイソ酪酸メチルの選択率は９１％であった。反応を継続し、１４３時間経過後の、α−ヒドロキシイソ酪酸アミドの転化率は９４％、α−ヒドロキシイソ酪酸メチルの選択率は９４％であった。また、水で冷却された反応液を水に溶かし、キャピラリー電気泳動装置「Ｇ１６００Ａ」（アジレント・テクノロジー株式会社製）でアンモニウムイオンとして定量したところα−ヒドロキシイソ酪酸アミド基準のアンモニア選択率は９４％であった。
（蒸留精製）
上記反応開始から１４３時間経過した以降の反応ガスを、内径２８ｍｍのガラス管に不規則充填物６ｍｍマクマホンパッキンを５００ｍｍ充填した蒸留塔の中段に供給して、連続的に蒸留を行った。還流比を約３に保ちながら、塔頂温度が６０〜６２℃、塔底液温度が７５〜８５℃となるように条件を制御し、留出液を９９ｇ／ｈｒ、缶出液を１００ｇ／ｈｒにて抜き出した。
缶出液（塔底液）の組成は、メタノール／α−ヒドロキシイソ酪酸メチル／α−ヒドロキシイソ酪酸アミド＝３０／６５／４（質量比）であった。１時間あたりの缶出量に対する底部液のホールドアップ量の質量比は１であった。なお、缶出液中のアンモニア量は１１１ｐｐｍであり、留出したメタノールに含まれるα−ヒドロキシイソ酪酸メチルは１５０ｐｐｍであった。
この缶出液から、一般的な蒸留操作によって、α−ヒドロキシイソ酪酸メチルを単離・精製した。【００９８】
実施例４６
実施例３において、原料については、ラクトアミド１０質量部、メタノール９０質量部からなる混合溶液を８．８ｇ／ｈｒで供給するように変更し、触媒層の温度（反応温度）を２３０℃で実施した以外は同様の条件で前処理及び反応を行った。
約２４時間後の反応成績は、ラクトアミドの転化率が９０％、乳酸メチルの選択率が８５％であった。
【産業上の利用可能性】
【００９９】
本発明の製造方法により得られるα−ヒドロキシカルボン酸エステルは、工業的に様々な用途に用いられる重要な化合物であり、例えば乳酸エステルの場合、高沸点溶剤として用いられるほか、食品添加物や香料、医農薬の原料、生分解性ポリマーの原料として用いられる。特に、α−ヒドロキシイソ酪酸エステルは、溶剤や医農薬の原料として用いられるほか、メタクリル酸エステル、特にメタクリル酸メチルの合成、アミノリシスによるα−アミノ酸の合成原料などとしても用いられる。
【国際調査報告】
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