(57)【要約】  メルカプトアルキルアルコールをカルボン酸と酸触媒エステル化してメルカプトアルキルカルボキシラートを得る際に、通常、望ましくない、たいてい難溶性の副生物の形成の結果となる。酸触媒の不在下での本発明による方法は、そのような副生物の形成を回避する。特に反応塔及び滞留容器の使用下での反応蒸留としての本発明によるエステル化の実施の際に、良好な転化速度を酸触媒なしでも得ることができ、かつ同時に該副生物の形成を大幅に回避することができる。【特許請求の範囲】
【請求項１】
出発物質であるカルボン酸及びメルカプトアルキルアルコールから、付加的な活性酸触媒の不在下でエステル化を実施し、
その際に前記の付加的な活性酸触媒が、付加的な酸を用いない該カルボン酸と該メルカプトアルキルアルコールとのエステル化と比較して、それ以外は同じエステル化条件で、全てのエステル化バッチについて平均して、少なくとも２００％の前記のエステル化の速度の増加を生じさせる量の酸であり、かつ該エステル化を反応蒸留として実施する、
メルカプトアルキルカルボキシラートを製造する方法であって、
ａ）出発物質であるカルボン酸及びメルカプトアルキルアルコールを、連続的な流れとして、精留塔の反応帯域に供給し、
ｂ）該出発物質を該精留塔中で反応させて、反応生成物であるメルカプトアルキルカルボキシラート及び反応水を得て、
ｃ）該反応混合物を該精留塔中で蒸留により分離し、かつ
ｄ）メルカプトアルキルカルボキシラートを含有する留分を、底部を経て、かつ反応水を含有する留分を、頂部を経て、該精留塔から導出する
ことを特徴とする、メルカプトアルキルカルボキシラートの製造方法。
【請求項２】
出発物質であるカルボン酸及びメルカプトアルキルアルコールから、付加的な活性酸触媒の不在下でエステル化を実施し、
その際に前記の付加的な活性酸触媒が、付加的な酸を用いない該カルボン酸と該メルカプトアルキルアルコールとのエステル化と比較して、それ以外は同じエステル化条件で、全てのエステル化バッチについて平均して、少なくとも２００％の前記のエステル化の速度の増加を生じさせる量の酸であり、かつ該エステル化を反応蒸留として滞留容器と組み合わせて実施する、
メルカプトアルキルカルボキシラートを製造する方法であって、
ａ）該出発物質であるカルボン酸及びメルカプトアルキルアルコールを、連続的な流れとして、該滞留容器の反応空間と精留塔の反応帯域とを含む全反応空間に供給し、
ｂ）該出発物質を全反応空間中で部分転化で反応させて、メルカプトアルキルカルボキシラート及び反応水を得て、
ｃ）該エステル化の生成物としてメルカプトアルキルカルボキシラート及び反応水並びに未反応出発物質を含む、工程ｂ）からの反応混合物を、該滞留容器から該精留塔に供給し、
ｄ）該メルカプトアルキルカルボキシラート及び該反応水を、該精留塔中で蒸留により該反応混合物から分離し、かつ底部を経てもしくは頂部を経て、該精留塔から導出するのに対し、生成物の減損された反応混合物を該精留塔の側部抜出しとして導出し、かつ
ｅ）工程ｄ）からの、該精留塔の側部抜出しとして導出される生成物の減損された反応混合物を該滞留容器中へ返送する
ことを特徴とする、メルカプトアルキルカルボキシラートの製造方法。
【請求項３】
該エステル化を、使用される出発物質であるカルボン酸及びメルカプトアルキルアルコールの全量を基準として、最大５質量％の共沸剤の存在下で実施する、請求項１又は２記載の方法。
【請求項４】
該エステル化を８０〜２００℃の温度で実施する、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
【請求項５】
出発物質として使用されるカルボン酸が、炭素原子２〜８個を有し、かつただ１個のカルボン酸基を有する、請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
【請求項６】
出発物質として使用されるメルカプトアルキルアルコールが、炭素原子２〜４個を有し、かつただ１個のアルコール基及びただ１個のチオール基を有する、請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、2011年8月24日付で提出された米国仮出願61/526,714号を参照により包含するものである。
【０００２】
本発明は、カルボン酸とメルカプトアルキルアルコールとの自触媒反応によるメルカプトアルキルカルボキシラートの製造方法に関する。
【０００３】
カルボン酸エステルの工業的に最も重要な製造方法は、カルボン酸とアルコールとの直接エステル化である。その際に使用されるカルボン酸は、低い酸性度に基づき、極めてゆっくりと反応するに過ぎない。ゆえに、技術水準は、エステル化用の触媒としての強酸（例えば硫酸、ｐ−トルエンスルホン酸、酸性イオン交換体及びチタンアルコキシラート）の添加である。エステル化は平衡反応である。ゆえに、該反応平衡を反応生成物の側へ移動させるために、出発物質を過剰量で装入するか、又は生成物を該反応中に反応混合物から除去するかのいずれかが普通である。そして、エステル化の際に該平衡をエステルの側へ移動させるために、例えばその反応水は気体で反応混合物から除去される。しばしば、これは共沸剤の使用下で達成される。
【０００４】
共沸蒸留の際に、出発物質であるカルボン酸及びアルコールは通常、共沸剤及び触媒と一緒に装入される。反応水は次いで、十分な反応転化率が達成され、かつエステルが反応混合物から単離できるまで、共沸剤と一緒に、たいてい共沸剤の返送下に、蒸留により除去される。
【０００５】
反応蒸留の際に、通常、カルボン酸をアルコールと、触媒が装填された反応帯域中で反応させる。生じる生成物（反応水及びカルボン酸エステル）は次いで、その塔の留出物としてもしくは缶出液として分離される。
【０００６】
一般的に、カルボン酸エステルは、エステル交換反応又はアルコールと活性化されたカルボン酸誘導体（例えば酸塩化物又は酸無水物）との反応によっても製造することができる。これはとりわけ、熱に感受性の基質の反応の際に、もしくは感受性の生成物の製造の際に、適用される。活性化されたカルボン酸誘導体から出発するエステル化法は、しかしながら、たいてい費用集約的であり、かつ不経済である。
【０００７】
カルボン酸とメルカプトアルキルアルコールとのエステルである、メルカプトアルキルカルボキシラート、特にメルカプトエチルプロピオナートは、さもければ常用の、しかし環境上懸念のある長鎖メルカプタンの代わりに、重合反応の際の分子量調節剤としての使用に適している（WO 2010/094641）。
【０００８】
例えば均一系触媒としてｐ−トルエンスルホン酸（US 5,916,987）を用いる、バッチ法におけるカルボン酸とメルカプトアルキルアルコールとの均一系酸触媒エステル化（酸触媒共沸エステル化）の場合に、しかしながら、望ましくない高沸成分（メルカプトアルキルアルコールのオリゴマー又はポリマー及び／又はＯ，Ｓ−アシル化された化合物）の増強された形成の結果となる。これらの副生物の形成を回避するために、該反応を高希釈で実施しなければならない。このことはそしてまた、該エステルの製造の際の費用を高める、それというのも、添加された溶剤は、該反応後に、費用をかけて蒸留により除去しなければならないからである。付加的に、均一系触媒エステル化の場合に、該触媒の費用のかかる分離が必要である。WO 2008/069904には、活性化されたカルボン酸誘導体としての酸無水物から出発して、メルカプトアルキルカルボキシラートの酸触媒された製造が記載されている。Seliger及びGoertz（Synthetic Communications (1980), 10:175-182）は、特定のカルボン酸と特定のメルカプトアルキルアルコールとの共沸エステル化を、触媒添加なしでも、記載する。Bosco et al.（Synthetic Organic Chemistry (2004), 34; 2849-2855）は、触媒としてのフッ化カルシウムの存在下でのそのような共沸エステル化を記載する。そしてまたNahmany及びMelman（Synthesis, (2006), 17, 2841-2844）の場合に、該エステル化は、ジシクロヘキシルカルボジイミドの添加により達成される。
【０００９】
メルカプトアルキルカルボキシラートの製造のためには、エステル化反応が不均一系触媒作用を受ける方法も記載されている（Firouzabadi et al., J Molecular Catalysis A: Chemical (2008), 289:61-68; Tayebee et al., Monatshefte Chemie (2006), 137:1063-1069; Pandey et al., J Molecular Catalysis A: Chemical (2006), 245:255-259; Kumar et al., Synlett (2001), 2:206-209, US 4,615,836）。不均一系酸性触媒の使用の場合に、該生成物混合物からの該触媒の分離は、均一系酸触媒の使用の場合よりも、明らかにより単純であり、かつ費用もあまりかからない。しかしながら、通常、活性化されたカルボン酸誘導体、例えばカルボン酸無水物の使用が必要であるか又は大量の該触媒、もしくは大過剰量の酸が必要である。しかしながら、該不均一系酸触媒エステル化の場合にも、望ましくない副生物、例えばメルカプトアルキルアルコールのオリゴマー又はポリマー及び／又はＯ，Ｓ−アシル化された化合物の結果となる。通常、こうして取得されるエステルは、ゆえに蒸留により精製しなければならない。部分的に、固体の形の副生物が生じ、これはプロセス工学的に特に不利である。
【００１０】
本発明の基礎となる課題として、ゆえに、カルボン酸とメルカプトアルキルアルコールとのエステル化によりメルカプトアルキルカルボキシラートを製造すること及びその際に技術水準の欠点、特に、均一系又は不均一系の酸触媒エステル化の際に観察されうるような、望ましくない副生物の形成を回避することが考慮されうる。この課題は、以下に記載される実施態様及び特許の保護が請求された実施態様によって解決される。
【００１１】
相応して、本発明は、付加的な活性酸触媒（均一系又は不均一系）の不在下で、反応蒸留を用いる、カルボン酸とメルカプトアルキルアルコールとの自触媒エステル化による、メルカプトアルキルカルボキシラートの製造方法に関する。
【００１２】
本発明の意味での付加的な活性酸触媒（均一系又は不均一系）は、酸（ルイス酸又はブレンステッド酸）であり、該酸は、エステル化すべきカルボン酸と同じではなく、かつ与えられたエステル化条件下で及び添加される量でもしくは添加される割合で、全てのエステル化バッチについて平均して、酸を（エステル化すべきカルボン酸以外に）添加せず、それ以外は同じエステル化バッチと比較して、少なくとも５０％、少なくとも１００％、又は少なくとも２００％の、該カルボン酸と該メルカプトアルキルアルコールとのエステル化の速度の増加を生じさせる。該エステル化条件は特に、使用される出発物質であるカルボン酸及びメルカプトアルキルアルコールの種類及び量もしくは割合、温度及び圧力、及び任意に使用される溶剤の種類及び量もしくは割合により、特性決定されている。該エステル化の速度は、該反応の開始時に対する、該エステル化生成物であるメルカプトアルキルカルボキシラートを形成する速度の極限値である。この値は、該エステル化反応の開始の時点の時間に対する該エステル濃度の測定での接線の勾配として算出することができる。該エステル化の速度は、それゆえ、該エステル化の開始の時点の時間に対するエステル濃度の関数の時間微分である。本発明の意味での付加的な活性酸触媒（均一系又は不均一系）の不在は、それゆえ、確かに反応混合物に付加的な酸が添加されている場合も存在するが、しかしこの酸が該反応条件下で、該エステル化速度の増加を前記の程度で生じさせないか、又はこの酸が、該エステル化速度のそのような増加を生じさせるには少なすぎる量もしくは少なすぎる割合で添加されている。
【００１３】
本発明の対象は、それゆえ特に、出発物質であるカルボン酸及びメルカプトアルキルアルコールからのエステル化によるメルカプトアルキルカルボキシラートの製造方法であって、該エステル化が付加的な活性酸触媒の不在下で実施され、その際に前記の付加的な活性酸触媒が、全てのエステル化バッチについて平均して、付加的な酸を用いない該カルボン酸と該メルカプトアルキルアルコールとのエステル化と比較して、それ以外は同じエステル化条件で、少なくとも５０％、少なくとも１００％、又は少なくとも２００％の前記のエステル化の速度の増加を生じさせる量の酸であり、その際に該エステル化は反応蒸留として実施され、その際に、
ａ）出発物質であるカルボン酸及びメルカプトアルキルアルコールを、連続的な流れとして、精留塔の反応帯域に供給し、
ｂ）該出発物質を該精留塔中で反応させて、反応生成物であるメルカプトアルキルカルボキシラート及び反応水を得て、
ｃ）該反応混合物を該精留塔中で蒸留により分離し、かつ
ｄ）メルカプトアルキルカルボキシラートを含有する留分を、底部を経て、かつ反応水を含有する留分を、頂部を経て、該精留塔から導出する
ことにより特徴付けられる。
【００１４】
該エステル化反応の経過において形成されるメルカプトアルキルカルボキシラートの量もしくは割合は、ＧＣ分析又はＨＰＬＣ分析を用いて、特に該エステル化反応の出発物質及び生成物についての内標準又は外標準の使用下で、決定することができる。
【００１５】
原則的に、エステル化は、不連続に（バッチ法）、共沸蒸留として実施してよい。本発明による方法は、反応蒸留として実施される。この場合に、出発物質であるメルカプトアルキルアルコール及びカルボン酸は、通常、例えば０．８〜１．２のカルボン酸のモル量に対するメルカプトアルキルアルコールのモル量の本質的に化学量論比で、連続的に塔（反応帯域を有する精留塔）に供給される。生じる反応水は頂部を経て、かつ生じたメルカプトアルキルカルボキシラートは底部を経て、抜き出される。該反応水及び該反応生成物の連続的な分離の際の連続的なプロセス実施を伴う反応蒸留としての本方法の実施は、該反応に好都合な総転化率を可能にする。
【００１６】
本発明によるメルカプトアルキルカルボキシラートの製造方法は、それゆえ反応蒸留として実施され、その際に、
ａ）出発物質であるカルボン酸及びメルカプトアルキルアルコールを、連続的な流れとして、精留塔の反応帯域に供給し、
ｂ）該出発物質を該精留塔中で反応させて、反応生成物であるメルカプトアルキルカルボキシラート及び反応水を得て、
ｃ）該反応混合物を該精留塔中で蒸留により分離し、かつ
ｄ）メルカプトアルキルカルボキシラートを含有する留分を、底部を経て、かつ反応水を含有する留分を、頂部を経て、該精留塔から導出する。
【００１７】
好ましくは、本方法の全ての工程は連続的に操作される。
【００１８】
本発明の実施態様において、該エステル化は滞留容器中で、部分転化で実施される。該滞留時間は好ましくは、該平衡反応の際に最初に迅速な反応速度が保護されるように選択されうる。好ましくは、該滞留時間は、与えられた反応条件（特に調節された温度、並びに該出発物質の選択）下で、該エステルの平衡濃度の５〜５０％、好ましくは１０〜３０％、特に好ましくは１５〜２５％が形成されるように調節されうる。該滞留時間は、全反応空間の容積を、全反応空間に供給される流れ、すなわち新しく導入されるカルボン酸及び新しく導入されるメルカプトアルキルアルコール及び場合により付加的に供給される溶剤及び／又は共沸剤の全流量により割った商として得られる。全反応空間は、該装置の、該出発物質を該生成物にエステル化することができる反応空間であり、該装置は該滞留容器の反応空間及び該精留塔の反応帯域により、並びに滞留容器と精留塔との間の結合管路によっても形成される。通常、該滞留容器の反応空間は、全反応空間の大部分、好ましくは少なくとも６０％、特に好ましくは少なくとも８０％、殊に少なくとも９０％になる。ゆえに、該滞留時間は通常、該滞留容器の反応空間の容積を全反応空間中へ供給される流れの全流量で割った商として極めて十分に決定することもできる。該滞留時間は、それゆえ特に、所望の処理量と比較して該滞留容器の寸法決めにより調節されうる。該滞留容器は、好ましくは、撹拌装置、ポンプ循環路及び／又は温度調節部を有する。滞留容器中の該反応は、好ましくは８０〜２００℃の温度で、特に好ましくは１００〜１６０℃で、殊に１００〜１４０℃で実施される。滞留容器中の絶対圧力は、好ましくは０．５〜１６ｂａｒ、特に好ましくは０．９〜６ｂａｒである。滞留容器中の圧力は、その際に、選択される温度での該反応混合物の蒸気圧と少なくとも同じである。好ましくは、滞留容器中の温度は、該塔の供給箇所での温度に相当するかもしくはそれより少し高いが、しかし最大で該塔の底部中の温度に相当するように選択されている。該滞留容器の反応空間は、回収部及び濃縮部を有する精留塔の反応帯域との容積交換にある。該精留塔中で、該生成物は、頂部もしくは底部を経て分離される。該塔の側部抜出しとして、生成物の減損された流れが得られる。好ましい変型において、この流れは、該滞留容器中へ返送される。本発明による反応蒸留の実施の際の滞留容器の使用は、該エステル化反応の比較的大量の出発物質を利用することを可能にする一方で、該生成物（エステル及び反応水）の分離を、該処理量の量に関して比較的小さく寸法決めされ、ひいては好都合な精留塔中で、行うことができる。該滞留容器の使用は、相応する滞留時間が、該精留塔の反応帯域中で実現される必要がないことを生じさせ、その結果、該精留塔を比較的小さく寸法決めすることができる。
【００１９】
本発明によるメルカプトアルキルカルボキシラートの製造方法は、それゆえ、好ましい実施態様において、反応蒸留として、滞留容器との組み合わせて実施され、その際に、
ａ）出発物質であるカルボン酸及びメルカプトアルキルアルコールを、連続的な流れとして、該滞留容器の反応空間と該精留塔の反応帯域とを含む全反応空間に供給し、
ｂ）該出発物質を全反応空間中で部分転化で反応させて、メルカプトアルキルカルボキシラート及び反応水を得て、
ｃ）該エステル化の生成物としてのメルカプトアルキルカルボキシラート及び反応水並びに未反応出発物質を含む、工程ｂ）からの反応混合物を、該滞留容器から該精留塔に供給し、
ｄ）該メルカプトアルキルカルボキシラート及び該反応水を、該精留塔中で蒸留により該反応混合物から分離し、かつ底部を経てもしくは頂部を経て、該精留塔から導出するのに対し、生成物の減損された反応混合物を該精留塔の側部抜出しとして導出し、かつ
ｅ）工程ｄ）からの、該精留塔の側部抜出しとして導出された生成物の減損された反応混合物を該滞留容器中へ返送する。
【００２０】
その際に、生成物の減損された１つ又は複数の留分は、該蒸留条件下での該出発物質及び生成物のそれぞれの沸点に応じて、１つもしくは複数の側部抜出しとして該精留塔から導出してよい。好ましくは、本方法の全ての工程は連続的に操作される。特に、該滞留容器から該精留塔への該反応混合物の供給（工程ｃ）及び該精留塔から、１つもしくは複数の側部抜出しとしての生成物の減損された１つもしくは複数の留分の、該滞留容器中への連続的な流れとしての返送（工程ｅ）が、行われる。該精留塔中での蒸留による分別は、好ましくは減圧で、例えば１〜８００ｍｂａｒの絶対圧力で、典型的には１０〜５００ｍｂａｒの絶対圧力で、行われる。そのような条件下で、該蒸留をより低い底部温度で行ってよく、それにより、望ましくない副生物の形成を付加的に低下させることができる。該蒸留による分別は、しかし、常圧又は高められた圧力でも実施することができる。
【００２１】
該出発物質の選択に応じて、該塔の頂部で抜き出すべき反応水は、アゼオトロープとして結合された出発物質を連行しうる。好ましい変型において、ゆえに、そのような場合に該塔の頂部留出物は、適した助剤（例えばシクロヘキサン、トルエン）と混合され、かつ相分離容器に供給されるので、該混合物は、主に助剤及び出発物質を含有する液状の上相と、主に水を含有する下相とに、分かれる。該水相は、外に出され、該助剤／出発物質相は、該塔の頂部へ返送される。
【００２２】
本発明によるエステル化法のためには、例えば、炭素原子２〜８個、好ましくは炭素原子２〜５個を有する分枝鎖状又は非分枝鎖状のカルボン酸が使用される。適したカルボン酸は、例えば酢酸、プロピオン酸、酪酸、イソ酪酸、吉草酸、イソ吉草酸、カプロン酸、エナント酸又はカプリル酸である。
【００２３】
更に、本発明によるエステル化法のためには、例えば、炭素原子２〜４個を有する分枝鎖状又は非分枝鎖状のメルカプトアルキルアルコールが使用される。適したメルカプトアルキルアルコールは、例えば２−メルカプトエタノール、２−メルカプトプロパノール、３−メルカプトプロパノール、１−メルカプト−２−プロパノール、２−メルカプトブタノール、３−メルカプトブタノール、４−メルカプトブタノール、１−メルカプト−２−ブタノール、１−メルカプト−３−ブタノール、２−メルカプト−３−ブタノール又はメルカプトイソブタノールである。
【００２４】
反応蒸留における炭素原子２〜８個を有するカルボン酸、特に炭素原子２〜５個を有するカルボン酸と、炭素原子２〜４個を有するメルカプトアルキルアルコールとのエステル化の際に、反応水、出発物質及びエステルの異なる沸点に基づき、生じた生成物（エステル及び反応水）は好都合には、未反応出発物質（メルカプトアルキルアルコール及びカルボン酸）から分離することができる。
【００２５】
本発明による方法の好ましい実施態様は、プロピオン酸を２−メルカプトエタノールとエステル化してメルカプトエチルプロピオナートを得ることに関する。
【００２６】
カルボン酸とメルカプトアルキルアルコールとの本発明によるエステル化は、好ましくは８０〜２００℃の温度で、より好ましくは１００〜１６０℃で、特に１００〜１４０℃で及び０．５〜１６ｂａｒの絶対圧力で、好ましくは０．９〜６ｂａｒで行われる。
【００２７】
カルボン酸とメルカプトアルキルアルコールとの本発明によるエステル化は、共沸剤の存在下で実施してよい。本発明の意味での共沸剤は、酸を含まない。好ましい共沸剤は、芳香族及び／又は脂肪族の炭化水素、例えばトルエン、キシレン、シクロヘキサン、及び／又はシクロヘプタン、特にトルエンである。その際に、本発明によるエステル化は好ましくは、該出発物質（カルボン酸及びメルカプトアルキルアルコール）の全量を基準として最大５質量％の共沸剤の存在下で実施される。本発明によるエステル化は、溶剤の存在下で実施してもよい。本発明の意味での溶剤は、酸を含まない。溶剤が共沸剤として作用してもよく、逆に共沸剤が溶剤として作用してもよい。その際に、本発明によるエステル化は好ましくは、該出発物質（カルボン酸及びメルカプトアルキルアルコール）の全量を基準として最大５質量％の溶剤及び／又は共沸剤の存在下で実施される。一実施態様において、本発明によるエステル化は、反応蒸留として、溶剤及び／又は共沸剤を添加せずに実施される。
【００２８】
付加的な活性酸触媒（均一系又は不均一系）なしでのメルカプトアルキルアルコールとカルボン酸との本発明によるエステル化の際に、望ましくない副生物の形成を明らかに低下させることができたことが観察された。該副生物は特に、メルカプトアルキルアルコールのＯ，Ｓ−アシル化された化合物又はオリゴマー化合物である。これらの副生物は通例、不溶性固体として沈殿するので、これらは本方法の工業的な実施のためには特に問題がある。活性酸触媒の添加の放棄に付随する、該反応速度の低下は、本発明によれば、反応蒸留を用いて、特に該反応のための滞留容器の使用下での、該エステル化の実施により、補償することができる。該反応温度の増加及び該反応時間（滞留時間）の延長下でさえも、メルカプトアルキルアルコールとカルボン酸との触媒反応に匹敵しうる転化率が達成され、かつ同時に該触媒反応の際に観察される副生物の形成が回避された。本発明による方法は、さもなければ生じる副生物形成を回避するか又は少なくとも低下させながら、メルカプトアルキルアルコールとカルボン酸との触媒エステル化の効率的な代替法を提供する。
【００２９】
図面の説明
図１は、本発明による方法を、プロピオン酸（ＰＳ）をメルカプトエタノール（ＭＥ）とエステル化して、エステルであるメルカプトエチルプロピオナート（ＭＥＰ）を得るための反応蒸留の例で説明する。出発物質であるプロピオン酸（ＰＳ）及びメルカプトエタノール（ＭＥ）は、滞留容器（Ｖ）中へ導かれる。該滞留容器は、エステル化温度に温度調節されてよく、かつ撹拌装置を備えていてよい。そこで、該アルコール及び該カルボン酸は反応して、反応水（Ｈ2Ｏ）の形成下に該エステルが得られる。該滞留時間に応じて、該エステル化生成物の平衡濃度に、多かれ少なかれ完全に達しうる。該滞留時間は、出発物質（返送される出発物質を含む）の流入量と、該滞留容器の容積とから明らかになる。滞留容器（Ｖ）からの反応混合物（ＰＳ、ＭＥ、ＭＥＰ、Ｈ2Ｏ）は次いで更に、反応蒸留のために塔（Ｋ）中へ導かれる。塔（Ｋ）中で、該反応混合物の成分が分離される。エステル化生成物であるメルカプトエチルプロピオナート（ＭＥＰ）が底部を経て、かつ反応水（Ｈ2Ｏ）が頂部を経て、分離されるのに対し、生成物の減損された流れ（ＰＳ、ＭＥ、（ＭＥＰ、Ｈ2Ｏ））が塔（Ｋ）の側部抜出しとして取り出され、かつ滞留容器（Ｖ）中の該反応混合物に返送される。滞留容器の利用との組合せでの該反応蒸留の連続的なプロセス実施により、酸触媒の不在下での該エステル化反応の比較的低い反応速度の欠点を補償することができる。
【００３０】
図２は、プロピオン酸とメルカプトエタノールとのエステル化の収率経過を示す。ガスクロマトグラフィー分析（ＧＣ分析）を用いて、反応時間［分］（ｘ軸）に対するメルカプトエチルプロピオナートの割合［質量％］（ｙ軸）を測定した。触媒を添加しないエステル化の収率経過（例１；−黒四角−）及び不均一系酸触媒の添加下でのエステル化の収率経過（比較例１；−黒菱−）が示されている。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明による方法の、プロピオン酸（ＰＳ）をメルカプトエタノール（ＭＥ）とエステル化して、エステルであるメルカプトエチルプロピオナート（ＭＥＰ）を得るための反応蒸留の例を示す図。
【図２】プロピオン酸とメルカプトエタノールとのエステル化の収率経過を示す図。
【実施例】
【００３２】
本発明は目下、限定されない以下の実施例によって、より詳細に説明される。
【００３３】
例１
酸触媒を添加せず、かつ共沸剤なしでの、プロピオン酸とメルカプトエタノールとのエステル化
２５０ｍｌ四つ口フラスコ中で、メルカプトエタノール７８．１ｇ（１モル）及びプロピオン酸７４．１ｇ（１モル）を合一し、１４０℃に加熱した。形成された反応水により、該反応中の内部温度は１２０℃に低下した。反応経過におけるメルカプトエチルプロピオナートの収率を、該反応中のＧＣ測定により追跡し、かつ図２に示されている。４８０分後に、該反応混合物を冷却した。該冷却後に、該反応混合物は、澄明で無色の液体として存在していた。粗生成物のＧＣ分析により、プロピオン酸２６．６質量％（３７．６ｇに相当）、メルカプトエタノール３０．２質量％（４２．６ｇに相当）、メルカプトエチルプロピオナート３７．１質量％（５２．３ｇに相当、理論収率の３９．０％）及び高沸成分０．６４面積％の組成が得られた（面積％は、ＧＣクロマトグラムからのピークの面積パーセントを表す）。
【００３４】
比較例１
共沸剤なしだが、しかし不均一系酸触媒を添加する、プロピオン酸とメルカプトエタノールとのエステル化
２５０ｍｌ四つ口フラスコ中で、メルカプトエタノール７８．１ｇ（１モル）及びプロピオン酸７４．１ｇ（１モル）を合一し、５質量％の不均一系触媒Amberlyst(R) 15（Rohm and Haas Company製）を添加した。これを８０℃に加熱した。反応経過におけるメルカプトエチルプロピオナートの収率を、該反応中のＧＣ測定により追跡し、かつ図２に示されている。該反応中に、固体として沈殿するオリゴマー副生物の形成の結果となった。この固体の形成は、図２においてわかるように、約１２０分の反応時間後の該エステル収率の低下の原因でもある。
【００３５】
該不均一系酸触媒の添加により、該エステル化の反応速度は、付加的な触媒を用いないバッチ（例１）と比べて、確かに明らかに高められるが、しかしながら、望ましくない副生物の増強された形成（固体の形成）の結果にもなった。
【００３６】
比較例２
酸性触媒及び共沸剤（トルエン）の存在下でのプロピオン酸とメルカプトエタノールとのエステル化
５００ｍｌの平面すり合わせタイプの反応器中に、反応混合物Ａ、Ｂ及びＣを、第１表中の記載に相応して装入した。該反応混合物をそれぞれ還流に加熱し、形成される反応水を、相分離器で分離する（変型Ａ及びＢの場合に、還流で９０分もしくは変型Ｃの場合に、還流で１５０分）。変型Ａ及びＢの場合に、ｐ−トルエンスルホン酸を均一系触媒として使用したのに対し、変型Ｃの場合に、不均一系酸触媒Amberlyst 15を使用した。３つ全ての変型の場合に、該出発物質を大量の共沸剤（トルエン）で希釈した（変型Ａの場合に、該出発物質の全量を基準として２５質量％もしくは変型Ｂ及びＣの場合に、該出発物質の全量を基準として１５０質量％）。
【００３７】
第１表：
【表１】
2014529598.tif 000002
【００３８】
該冷却後に、変型Ａ及びＢの反応混合物は、澄明でほぼ無色の溶液として存在していたが、しかし変型Ａの場合に固体が形成されていた。変型Ｃの場合に、該反応混合物は、該冷却後に、白色の無定形固形分を有する乳状に濁った溶液として存在していた。該装置の内部空間は、乳状に濁った薄膜(Schleier)で覆われていた。形成された固体は、難溶性であり（溶剤：アセトン、水、ＤＭＳＯ、ＤＣＭ）、かつ該装置から機械的にのみ除去することができた。該触媒は外観上変わらずに存在していた。
【００３９】
変型Ａの粗生成物のＧＣ分析により、プロピオン酸５．９質量％（３９．３ｇに相当）、メルカプトエタノール２．９質量％（１６．２ｇに相当）、メルカプトエチルプロピオナート５７．６質量％（２９３．３ｇに相当、理論収率の７２．６％）及び高沸成分４．７面積％の組成が得られた。変型Ｂの粗生成物のＧＣ分析により、プロピオン酸１．２質量％（６．３ｇに相当）、メルカプトエタノール０．９質量％（４．６ｇに相当）、メルカプトエチルプロピオナート３２．２質量％（１７０．１ｇに相当、理論収率の８４．５％）及び高沸成分０．８４面積％の組成が得られた。変型Ｃの粗生成物のＧＣ分析により、プロピオン酸１４．８質量％（７５．６ｇに相当）、メルカプトエタノール７．５質量％（３９．７ｇに相当）、メルカプトエチルプロピオナート７．８質量％（４１．４ｇに相当、理論収率の２０．６％）の組成が得られた。該高沸成分の意味のある量測定は、不溶性固体の大量形成に基づき、不可能であった。
【００４０】
トルエン２５質量％での該出発物質の高希釈の場合でさえも、該均一系酸触媒エステル化の場合の高沸成分副生物の形成を回避することはできなかった。トルエン１５０質量％での該出発物質の極めて高い希釈の場合に初めて、該均一系酸触媒エステル化の場合に、高沸成分副生物の形成を大幅に回避することができた（変型Ｂ）。しかしながら、トルエンでのそのように高い希釈の場合でさえも、該不均一系触媒エステル化の場合に、望ましくない不溶性副生物の大量形成の結果となった（変型Ｃ）。
【００４１】
共沸剤での該出発物質の希釈により、望ましくない副生物の形成は、カルボン酸とメルカプトアルキルアルコールとの酸触媒エステル化の場合に、極めて高い希釈に調節する場合にのみ、かつ特定の酸触媒の場合にのみ、回避することができる。
【００４２】
例２
滞留容器を用い、かつ酸触媒を添加しない、反応蒸留としてのプロピオン酸とメルカプトエタノールとのエステル化
連続的な実験室用設備の滞留容器への供給（図１中の概略図）は、プロピオン酸２５ｇ／ｈ及びメルカプトエタノール２８ｇ／ｈであった。滞留容器（Ｖ）を外部加熱した（ＴV＝１１５℃）。塔（Ｋ）の頂部圧力は２８４ｍｂａｒであった。その際に、該塔に関して温度プロファイル（底部：１３８℃及び頂部：３９℃）に調節した。該滞留容器は、約１〜１．５ｌの充填レベルを有していた。該滞留容器から、該反応混合物の流れを０．１５〜０．４０ｌ／ｈで該塔中へ導いた。未反応出発物質（プロピオン酸及びメルカプトエタノール）を含む、エステル化生成物の減損された反応混合物を、側部抜出しとして該塔から導出し、かつ該滞留容器に返送した。反応水を、該塔の頂部を経て分離した。エステル化生成物であるメルカプトエチルプロピオナートを、該塔の底部を経て取得した。底部排出物は、ＧＣ分析によれば、９０面積％超のメルカプトエチルプロピオナートを含有していた。
【符号の説明】
【００４３】
ＰＳ  プロピオン酸、  ＭＥ  メルカプトエタノール、  ＭＥＰ  メルカプトエチルプロピオナート、  Ｈ2Ｏ  反応水、  Ｖ  滞留容器、  Ｋ  塔
【図１】
2014529598.tif 000003
【図２】
2014529598.tif 000004
【国際調査報告】
2014529598.tif 000005
2014529598.tif 000006
2014529598.tif 000007
2014529598.tif 000008
2014529598.tif 000009
2014529598.tif 000010