(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ホモセリン系化合物の溶液をＮＯｘと反応させるステップ（ステップ１）と、
前記ステップ１の生成物からγ−ブチロラクトン、γ−ブチロラクトン誘導体、フラノン、コハク酸ジアルキル、副産物又はそれらの混合物を回収するステップ（ステップ２）とを含み、
前記ステップ１において、ｘは１、１．５、２及び３のいずれかであり、
前記ステップ１において、ＮＯｘは、前記ホモセリン系化合物とガスの形態で直接反応し、
前記ステップ１において、ＮＯｘとの反応は、ＮＯガス、又はＮＯガスと共にＯ２ガス、不活性ガスもしくはそれらの混合物を注入することによって行われ、
前記ホモセリン系化合物は、ホモセリン、ホモセリンラクトン、Ｏ−アセチルホモセリン、Ｏ−スクシニルホモセリン、ホモセリンラクトン塩酸塩、ホモセリンラクトン臭素酸塩又はそれらの混合物であり、
前記γ−ブチロラクトン誘導体は、ハロ−γ−ブチロラクトン、ヒドロキシ−γ−ブチロラクトン、メトキシ−γ−ブチロラクトン、アセトキシ−γ−ブチロラクトン又はそれらの混合物であり、
前記副産物は、コハク酸、無水コハク酸、酢酸、無水酢酸、２，４−ジヒドロキシブタン酸、４−ヒドロキシ−２−ブテン酸メチルエステル、４−ヒドロキシ−２−メトキシブタン酸、４−ヒドロキシ−２−クロロブタン酸又はそれらの混合物である、
γ−ブチロラクトン、γ−ブチロラクトン誘導体、フラノン、コハク酸ジアルキル、副産物又はそれらの混合物の製造方法。
【請求項２】
ホモセリン系化合物の溶液をＮＯｘと反応させるステップ（ステップ１）と、
前記ステップ１の生成物からγ−ブチロラクトン、γ−ブチロラクトン誘導体、フラノン、コハク酸ジアルキル、副産物又はそれらの混合物を回収するステップ（ステップ２）とを含み、
前記ステップ１において、ｘは１、１．５、２及び３のいずれかであり、
前記ステップ１において、ＮＯｘとの反応は、ＮＯガス、又はＮＯガスと共にＯ２ガス、不活性ガスもしくはそれらの混合物を注入することによって行われるか、または前記ステップ１において、硝酸もしくは硝酸塩の形態のＮＯｘが、前記ホモセリン系化合物と反応し、
前記ステップ１において、金属触媒を前記ホモセリン系化合物の溶液にさらに添加することを含み、
前記金属触媒は、Ｍ１／Ｘ、Ｍ１Ｍ２／Ｘ、およびＦｅ２Ｏ３から選択される少なくとも１つであり、ここでＭ１及びＭ２の各々は互いに同一ではなく、各々が独立してＰｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｒｕ、およびＡｕから選択され、Ｘは活性炭素又はＳｉＯ２であり、
前記ホモセリン系化合物は、ホモセリン、ホモセリンラクトン、Ｏ−アセチルホモセリン、Ｏ−スクシニルホモセリン、ホモセリンラクトン塩酸塩、ホモセリンラクトン臭素酸塩又はそれらの混合物であり、
前記γ−ブチロラクトン誘導体は、ハロ−γ−ブチロラクトン、ヒドロキシ−γ−ブチロラクトン、メトキシ−γ−ブチロラクトン、アセトキシ−γ−ブチロラクトン又はそれらの混合物であり、
前記副産物は、コハク酸、無水コハク酸、酢酸、無水酢酸、２，４−ジヒドロキシブタン酸、４−ヒドロキシ−２−ブテン酸メチルエステル、４−ヒドロキシ−２−メトキシブタン酸、４−ヒドロキシ−２−クロロブタン酸又はそれらの混合物である、
γ−ブチロラクトン、γ−ブチロラクトン誘導体、フラノン、コハク酸ジアルキル、副産物又はそれらの混合物の製造方法。
【請求項３】
前記ホモセリン系化合物の溶液の溶媒は、水、クロロホルム、ジクロロホルム、メタノール、ハロ−γ−ブチロラクトン又はそれらの混合物であることを特徴とする、請求項１または２に記載の製造方法。
【請求項４】
前記ステップ１において、ＨＦ、ＨＣｌ、ＨＢｒ、ＨＩ、またはそれらの塩を前記ホモセリン系化合物の溶液に添加することを特徴とする、請求項１または２に記載の製造方法。
【請求項５】
前記ステップ２において、クロロホルム、ジクロロホルム、メチルクロロホルム又はテトラクロロエタンで抽出してハロ−γ−ブチロラクトン又はヒドロキシ−γ−ブチロラクトンを回収することを特徴とする、請求項１または２に記載の製造方法。
【請求項６】
前記ハロ−γ−ブチロラクトンを回収し、その後残りの液を前記ステップ１に再循環させることを特徴とする、請求項５に記載の製造方法。
【請求項７】
前記ステップ２において、γ−ブチロラクトン、γ−ブチロラクトン誘導体、フラノン、コハク酸ジアルキル、副産物を回収し、その後残りの液から再びヒドロキシ−γ−ブチロラクトン、フラノン又はそれらの混合物を回収することを特徴とする、請求項１または２に記載の製造方法。
【請求項８】
前記ステップ２は、層分離法により上層の一部を回収し、次いで前記ステップ１に再循環させることを特徴とする、請求項１または２に記載の製造方法。
【請求項９】
γ−ブチロラクトンの誘導体のうち、ハロ−γ−ブチロラクトン又はヒドロキシ−γ−ブチロラクトンを水素化触媒下で水素と反応させてγ−ブチロラクトン、フラノン、副産物又はそれらの混合物に変換するステップ（ステップ３）をさらに含み、
前記水素化触媒は、Ｍ１／Ｘ１、Ｍ１Ｍ２／Ｘ１、Ｍ１／Ｘ１Ｘ２、およびＭ１Ｍ２／Ｘ１Ｘ２から選択される少なくとも１つであり、ここでＭ１及びＭ２の各々は互いに同一ではなく、各々が独立してＰｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｒｅ、Ｒｕ、Ａｕ、Ｆｅ、Ｐｂ、Ｓｂ、Ａｇ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｉｎ、Ｗ、Ｔｅ、またはＺｎから選択され、Ｘ１またはＸ２の各々は、互いに同一ではなく、活性炭素、ＳｉＯ２、グラフェンオキシド、または金属酸化物であり、
前記副産物は、４−クロロ酪酸、３−クロロプロパノール、酪酸、４−ブロモ酪酸、３−ブロモプロパノール、ＴＨＦ、２−ＨＯ−ＴＨＦ、１−ＰｒＯＨ、２−ＰｒＯＨ、１−ＢｕＯＨ及び２−ＢｕＯＨからなる群から選択される少なくとも１つである、請求項１〜８のいずれかに記載の製造方法。
【請求項１０】
前記金属酸化物は、Ａｌ、Ｚｒ、Ｓｉ、およびＴｉからなる群から選択される物質が含まれる混合金属酸化物又はその化学的に改質された金属酸化物であり、その化学的改質には無機酸（ＰＯ４，ＳＯ４）が用いられることを特徴とする、請求項９に記載の製造方法。
【請求項１１】
前記ステップ３は、さらにジオキサン、γ−ブチロラクトン、ハロ−γ−ブチロラクトン、ヒドロキシ−γ−ブチロラクトン、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジメチルエーテル、ジメチルスルホキシド及び炭酸プロピレンからなる群から選択される少なくとも１つの溶媒存在下で行われることを特徴とする、請求項９に記載の製造方法。
【請求項１２】
前記γ−ブチロラクトン誘導体のうちヒドロキシ−γ−ブチロラクトンを酢酸、無水酢酸又は塩化アセチルと反応させてアセトキシ−γ−ブチロラクトンに変換するステップ（ステップ４）と、
前記アセトキシ−γ−ブチロラクトンを加熱してγ−ブチロラクトン、フラノン、副産物又はそれらの混合物に変換するステップ（ステップ５）とをさらに含み、
前記副産物は、アクロレイン、酢酸ブチル、ハロ−γ−ブチロラクトン又はそれらの混合物である、請求項１〜８のいずれかに記載の製造方法。
【請求項１３】
前記γ−ブチロラクトン又はフラノンを金属触媒下で水素と反応させて１，４−ブタンジオールに変換するステップ（ステップ６）をさらに含み、
前記金属触媒は、Ｍ１／ＸおよびＭ１Ｍ２／Ｘから選択される少なくとも１つであり、ここでＭ１およびＭ２の各々は互いに同一ではなく、各々が独立してＰｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｒｅ、Ｒｕ、Ａｕ、Ｆｅ、Ｐｂ、Ｓｂ、Ａｇ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｉｎ、Ｗ、Ｔｅ、またはＺｎから選択され、Ｘは、活性炭素、ＳｉＯ２、または金属酸化物である、請求項１〜１２のいずれかに記載の製造方法。
【請求項１４】
前記コハク酸ジアルキルを金属触媒下で水素と反応させて１，４−ブタンジオールに変換するステップ（ステップ７）をさらに含み、
前記金属触媒は、Ｍ１／ＸおよびＭ１Ｍ２／Ｘから選択される少なくとも１つであり、ここでＭ１およびＭ２の各々は互いに同一ではなく、各々が独立してＰｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｒｅ、Ｒｕ、Ａｕ、Ｆｅ、Ｐｂ、Ｓｂ、Ａｇ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｉｎ、Ｗ、Ｔｅ、またはＺｎから選択され、Ｘは、活性炭素、ＳｉＯ２、または金属酸化物である、請求項１〜１２のいずれかに記載の製造方法。
【請求項１５】
前記金属酸化物は、Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＯ２、ＳｉＯ２又はＴｉＯ２であることを特徴とする、請求項１３または１４に記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示内容は、ホモセリン系化合物から有用な化合物を大量生産できる、ホモセリン系化合物の処理工程に関する。
【背景技術】
【０００２】
産業界の主要資源である石炭及び石油は、化石燃料として用いられると共に、様々な化合物の合成原料としても用いられている。特に、石油を蒸留すると様々なアルカン、アルケンなどの物質が得られるが、これを合成原料として様々な物質を合成することができる。例えば、高分子、医薬、食品添加物など様々な物質が石油から合成されている。しかし、石油埋蔵量に限界があるという問題や、石油消費過程において二酸化炭素及び有害物質が発生するという問題がある。
【０００３】
よって、合成原料としての石油を代替する研究が行われており、その中でもバイオマスが注目されている。バイオマスとは、植物、例えばトウモロコシ、大豆、サトウキビなどの再生可能な植物資源から化学的又は生物学的方法を用いて製造される素材を意味する。
【０００４】
特に、サトウキビなどの植物から糖類（ブドウ糖や果糖など）が得られる。これは、食品としても用いられ、微生物で発酵させることにより様々な化合物、例えばホモセリン系化合物が得られる。ホモセリンは、２−アミノ−４−ヒドロキシブタン酸の構造を有するアミノ酸であり、メチオニン、トレオニン又はイソロイシンなどを製造する中間体として用いられる。ホモセリンは、ラクトン型に変換されたり、４−ヒドロキシ部分が置換されてもよく、例えばホモセリン、ホモセリンラクトン、Ｏ−アセチルホモセリン、Ｏ−スクシニルホモセリン、ホモセリンラクトン塩酸塩、ホモセリンラクトン臭素酸塩などの構造を有してもよい。
【０００５】
前記ホモセリン系化合物の付加価値を向上させるために、ラクトン化反応や加水分解反応によりγ−ブチロラクトン又はその誘導体、フラノン、コハク酸ジアルキルなどを製造してもよい。そのためには、ホモセリン系化合物の化学構造からアミノ基を除去する工程、すなわち脱アミノ化工程が必要である。
【０００６】
産業的な化学工程により脱アミノ化工程を行う方法としては、触媒の使用、酵素の使用などが提案されている。しかし、触媒の使用はその効果がいまだ検証されておらず、酵素の使用は産業的大量生産方式には適さない。
【０００７】
一方、γ−ブチロラクトンは、高分子、薬学などにおける中間体としてＮ−ピロリドン誘導体の製造に用いられる重要な中間体であり、γ−ブチロラクトンの需要はますます高まっている。γ−ブチロラクトンは、石油化学工程において１，４−ブタンジオールを脱水素化反応させるか、マレイン酸無水物又はコハク酸無水物を水素化反応させることにより製造することができる。しかし、上記方法は、原料物質の価格の変動が激しく、生産コストが高くなる恐れがあるので、γ−ブチロラクトンを製造できる新たな原料が求められている。
【０００８】
一方、１，４−ブタンジオールは、産業界で広範囲に用いられており、特にポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリウレタン、γ−ブチロラクトン、テトラヒドロフランなどの合成原料として用いられる重要な原料である。１，４−ブタンジオールは、石油化学工程により主に製造されている。例えば、アセチレン、ブタジエン、酸化プロピレン及び無水マレイン酸などから生産される。しかし、原料物質の価格の変動により生産コストが高くなる恐れがあり、工程が複雑で巨大設備を要するという欠点がある。よって、石油依存型原料物質でない他の原料から１，４−ブタンジオールを製造する方法が求められている。
【０００９】
そこで、本発明者らは、産業界で重要な化合物の製造に中間体として用いることができる有用な化合物をホモセリン系化合物から製造する方法を研究した結果、容易で、かつ高い収率が得られ、産業的大量生産に有利なホモセリン系化合物の処理工程を確認し、本開示内容を完成するに至った。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】韓国登録特許第１０−０５３８９７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本開示内容は、産業界で重要な化合物の製造に中間体として用いることができる有用な化合物をホモセリン系化合物から製造するものであり、容易かつ優れた効率でホモセリン系化合物から有用な化合物を大量生産できる、ホモセリン系化合物の処理工程、及びそれにより製造される化合物に関する。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は以下を提供する。
［１］ホモセリン系化合物の溶液をＮＯｘと反応させるステップ（ステップ１）と、
上記ステップ１の生成物からγ−ブチロラクトン、γ−ブチロラクトン誘導体、フラノン、コハク酸ジアルキル、副産物又はそれらの混合物を回収するステップ（ステップ２）とを含み、
上記ステップ１において、ｘは１、１．５、２及び３のいずれかである、
γ−ブチロラクトン、γ−ブチロラクトン誘導体、フラノン、コハク酸ジアルキル、副産物又はそれらの混合物の製造方法。
［２］上記ステップ１において、ＮＯｘは、上記ホモセリン系化合物とガスの形態で直接反応するか、又は上記ＮＯｘの硝酸塩の形態で反応することを特徴とする、上記［１］に記載の製造方法。
［３］上記硝酸塩は、ＨＮＯ３、ＮＨ４ＮＯ３、ＮａＮＯ２、Ｆｅ（ＮＯ３）３、Ａｌ（ＮＯ３）３、Ｃｕ（ＮＯ３）３、Ｂｉ（ＮＯ３）３、Ｚｎ（ＮＯ３）２又はＰｂ（ＮＯ３）２であることを特徴とする、上記［２］に記載の製造方法。
［４］上記ステップ１において、ＮＯｘとの反応は、ＮＯガス、又はＮＯガスと共にＯ２ガス、不活性ガスもしくはそれらの混合物を注入して反応させることを特徴とする、上記［２］に記載の製造方法。
［５］上記ホモセリン系化合物の溶液の溶媒は、水、クロロホルム、ジクロロホルム、メタノール、ハロ−γ−ブチロラクトン又はそれらの混合物であることを特徴とする、上記［１］に記載の製造方法。
［６］上記ホモセリン系化合物は、ホモセリン、ホモセリンラクトン、Ｏ−アセチルホモセリン、Ｏ−スクシニルホモセリン、ホモセリンラクトン塩酸塩、ホモセリンラクトン臭素酸塩又はそれらの混合物であることを特徴とする、上記［１］に記載の製造方法。
［７］上記ステップ１において、ハロゲン塩を上記ホモセリン系化合物の溶液に添加することを特徴とする、上記［１］に記載の製造方法。
［８］上記ステップ１において、金属触媒を上記ホモセリン系化合物の溶液にさらに添加することを特徴とする、上記［１］に記載の製造方法。
［９］上記金属触媒は、少なくとも１つのＭ１／Ｘ、Ｍ１Ｍ２／Ｘ又はＦｅ２Ｏ３であり、ここでＭ１及びＭ２は同一ではなく、貴金属又は遷移金属であり、Ｘは活性炭素又はＳｉＯ２であることを特徴とする、上記［８］に記載の製造方法。
［１０］上記貴金属は、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｒｅ、Ｒｕ、Ｒｅ又はＡｕであり、上記遷移金属は、Ｆｅ、Ｐｂ、Ｓｂ、Ａｇ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒ又はＺｎであることを特徴とする、上記［９］に記載の製造方法。
［１１］上記γ−ブチロラクトン誘導体は、ハロ−γ−ブチロラクトン、ヒドロキシ−γ−ブチロラクトン、メトキシ−γ−ブチロラクトン、アセトキシ−γ−ブチロラクトン又はそれらの混合物であることを特徴とする、上記［１］に記載の製造方法。
［１２］上記副産物は、コハク酸、無水コハク酸、酢酸、無水酢酸、２，４−ジヒドロキシブタン酸、４−ヒドロキシ−２−ブテン酸メチルエステル、４−ヒドロキシ−２−メトキシブタン酸、４−ヒドロキシ−２−クロロブタン酸ブチル又はそれらの混合物であり、分離回収して工程に再循環させて用いることができることを特徴とする、上記［１］に記載の製造方法。
［１３］上記ステップ２において、クロロホルム、ジクロロホルム、メチルクロロホルム又はテトラクロロエタンで抽出してハロ−γ−ブチロラクトン又はヒドロキシ−γ−ブチロラクトンを回収することを特徴とする、上記［１］に記載の製造方法。
［１４］上記ハロ−γ−ブチロラクトンを回収し、その後残りの液を上記ステップ１に再循環させることを特徴とする、上記［１３］に記載の製造方法。
［１５］上記ステップ２において、γ−ブチロラクトン、γ−ブチロラクトン誘導体、フラノン、コハク酸ジアルキル、副産物を回収し、その後残りの液から再びヒドロキシ−γ−ブチロラクトン、フラノン又はそれらの混合物を回収することを特徴とする、上記［１］に記載の製造方法。
［１６］上記ステップ２は、層分離法により上層の一部を回収し、次いで上記ステップ１に再循環させることを特徴とする、上記［１］に記載の製造方法。
［１７］γ−ブチロラクトンの誘導体のうち、ハロ−γ−ブチロラクトン又はヒドロキシ−γ−ブチロラクトンを水素化触媒下で水素と反応させてγ−ブチロラクトン、フラノン、副産物又はそれらの混合物に変換するステップ（ステップ３）をさらに含む、上記［１〜１６のいずれか］に記載の製造方法。
［１８］上記副産物は、４−クロロ酪酸、３−クロロプロパノール、酪酸、４−ブロモ酪酸、３−ブロモプロパノール、ＴＨＦ、２−ＨＯ−ＴＨＦ、１−ＰｒＯＨ、２−ＰｒＯＨ、１−ＢｕＯＨ及び２−ＢｕＯＨからなる群から選択される少なくともいずれかであることを特徴とする、上記［１７］に記載の製造方法。
［１９］上記水素化触媒は、少なくとも１つのＭ１／Ｘ１、Ｍ１Ｍ２／Ｘ１、Ｍ１／Ｘ１Ｘ２又はＭ１Ｍ２／Ｘ１Ｘ２であり、ここでＭ１及びＭ２は同一ではなく、貴金属又は遷移金属であり、Ｘ１及びＸ２は同一ではなく、活性炭素又は金属酸化物であることを特徴とする、上記［１７］に記載の製造方法。
［２０］上記貴金属は、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｒｅ、Ｒｕ、Ｒｅ又はＡｕであり、上記遷移金属は、Ｆｅ、Ｐｂ、Ｓｂ、Ａｇ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｉｎ、Ｗ、Ｐ、Ｔｅ又はＺｎであることを特徴とする、上記［１９］に記載の製造方法。
［２１］上記金属酸化物は、Ａｌ、Ｚｒ、Ｓｉ、Ｔｉからなる群から選択される物質が含まれる混合金属酸化物又はその化学的に改質された金属酸化物であり、その化学的改質には無機酸（ＰＯ４，ＳＯ４）が用いられることを特徴とする、上記［１９］に記載の製造方法。
［２２］上記ステップ３は、さらにジオキサン、γ−ブチロラクトン、ハロ−γ−ブチロラクトン、ヒドロキシ−γ−ブチロラクトン、ジエチルグリコール、ジメチルエーテル、ジメチルスルホキシド及び炭酸プロピレンからなる群から選択される少なくともいずれかの溶媒存在下で行われることを特徴とする、上記［１７］に記載の製造方法。
［２３］上記γ−ブチロラクトン誘導体のうちヒドロキシ−γ−ブチロラクトンを酢酸、無水酢酸又は塩化アセチルと反応させてアセトキシ−γ−ブチロラクトンに変換するステップ（ステップ４）と、
上記アセトキシ−γ−ブチロラクトンを加熱してγ−ブチロラクトン、フラノン、副産物又はそれらの混合物に変換するステップ（ステップ５）とをさらに含む、上記［１］〜［１６］のいずれかに記載の製造方法。
［２４］上記副産物は、アクロレイン、酢酸ブチル、ハロ−γ−ブチロラクトン又はそれらの混合物であることを特徴とする、上記［２３］に記載の製造方法。
［２５］上記γ−ブチロラクトン又はフラノンを金属触媒下で水素と反応させて１，４−ブタンジオールに変換するステップ（ステップ６）をさらに含む、上記［１］〜［２４］のいずれかに記載の製造方法。
［２６］上記コハク酸ジアルキルを金属触媒下で水素と反応させて１，４−ブタンジオールに変換するステップ（ステップ７）をさらに含む、上記［１］〜［２４］のいずれかに記載の製造方法。
［２７］上記金属触媒は、少なくとも１つのＭ１／Ｘ又はＭ１Ｍ２／Ｘであり、ここでＭ１及びＭ２は同一ではなく、貴金属又は遷移金属であり、Ｘは活性炭素又は金属酸化物であることを特徴とする、上記［２５］〜［２６］のいずれかに記載の製造方法。
［２８］上記貴金属は、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｒｅ、Ｒｕ、Ｒｅ又はＡｕであり、上記遷移金属は、Ｆｅ、Ｐｂ、Ｓｂ、Ａｇ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒ又はＺｎであることを特徴とする、上記［２７］に記載の製造方法。
［２９］上記金属酸化物は、Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＯ２、ＳｉＯ２又はＴｉＯ２であることを特徴とする、上記［２７］に記載の製造方法。
上記課題を解決するために、本開示内容は、ホモセリン系化合物の溶液をＮＯｘと反応させるステップ（ステップ１）と、ステップ１の生成物からγ−ブチロラクトン、γ−ブチロラクトン誘導体、フラノン、コハク酸ジアルキル、副産物又はそれらの混合物を回収するステップ（ステップ２）とを含む、γ−ブチロラクトン、γ−ブチロラクトン誘導体、フラノン、コハク酸ジアルキル、副産物又はそれらの混合物の製造方法を提供する。
【００１３】
ステップ１は、ホモセリン系化合物の脱アミノ化反応であり、ホモセリン系化合物のアミノ基をＮＯｘと反応させて脱アミノ化するステップである。
【００１４】
前記ホモセリン系化合物は、ホモセリン、ホモセリンラクトン、Ｏ−アセチルホモセリン、Ｏ−スクシニルホモセリン、ホモセリンラクトン塩酸塩、ホモセリンラクトン臭素酸塩又はそれらの混合物であり、各化合物の構造は次の通りである。
【００１５】
【化１】
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【００１６】
これらのホモセリン系化合物はアミノ基を有するので、本開示内容においてはアミノ基を除去するためにＮＯｘと反応させる。本開示内容における「ＮＯｘ」とは、窒素酸化物を意味し、本開示内容においては酸化剤として用いられる。前記ｘは、１、１．５、２又は３である。本開示内容において用いられるＮＯｘの例としては、ＮＯ、Ｎ２Ｏ３、ＮＯ２又はＮＯ３が挙げられる。
【００１７】
ＮＯｘは、ガスの形態で直接反応するか、又は硝酸塩の形態でホモセリン系化合物と反応する。ＮＯｘを硝酸塩の形態で用いる場合は、ＨＮＯ３、ＮＨ４ＮＯ３又は金属イオンと結合することにより触媒として作用する。例えば、ＮａＮＯ２、Ｆｅ（ＮＯ３）３、Ａｌ（ＮＯ３）３、Ｃｕ（ＮＯ３）３、Ｂｉ（ＮＯ３）３、Ｚｎ（ＮＯ３）２又はＰｂ（ＮＯ３）２の形態で作用する。
【００１８】
ＮＯｘをガスの形態で用いる場合は、ＮＯガスを単独で用いて脱アミノ化することができる。また、ＮＯガスと共にＯ２ガス、不活性ガス又はそれらの混合物の形態で用いることができ、触媒と共に用いることもできる。前記不活性ガスとしては、Ｎ２ガス、Ｈｅガス、Ａｒガス又はそれらの混合物を用いることができる。
【００１９】
また、ＮＯガスをＯ２ガスと共に用いると、ＮＯとＯ２が反応してＮＯ２やＮ２Ｏ３などを形成するが、それらはＮＯと共に脱アミノ化に用いることができる。前述したように用いるＮＯガスとＯ２ガスは、１〜３：１（ＮＯ：Ｏ２）、具体的には２：１のモル比で用いることができる。Ｏ２ガスはＡｉｒガスとしても用いることができる。
【００２０】
閉鎖系反応システムにおいては、反応圧力を増加させる目的で不活性ガスを共に用いることができる。また、開放系反応システムにおいては、不活性ガスが含まれないＮＯ又はＯ２を用いることができる。さらに、開放系システムにおいては、不活性ガスを同時に用いることができるが、供給ガスの流量が増加することにより反応物とガスの接触時間が短くなるので、ＮＯガスの損失が生じ得る。よって、不活性ガスを含まない純粋なＮＯガスを用いることができる。
【００２１】
前記ＮＯ又はＮＯｘとホモセリン系化合物の反応のために、ホモセリン系化合物は溶液又は溶媒に分散した状態で用いることができる。具体的には、ホモセリン系化合物溶液の溶媒としては、ホモセリン系化合物が溶解又はスウェリングする溶媒を用いることができ、ＮＯ又はＮＯｘガスの吸収濃度が高い溶媒を用いることができる。他の態様において、溶媒は生成物の分離を容易にするものを用いることができる。前記溶媒としては、生成物の選択度に応じて、水、クロロホルム、ジクロロホルム、メタノール、ハロ−γ−ブチロラクトン又はそれらの混合物を用いることができる。
【００２２】
脱アミノ化反応により生成される生成物のうち、γ−ブチロラクトン誘導体の選択度は、ホモセリン系化合物の溶媒の選定により変化する。具体例として、水を溶媒として用いると、ヒドロキシ−γ−ブチロラクトンの生成が促進され、有機溶媒であるクロロホルム、ジクロロホルム、ハロ−γ−ブチロラクトン又はそれらの混合物を用いると、ヒドロキシ−γ−ブチロラクトンの生成が最小限に抑えられる。また、メタノールを溶媒として用いると、メトキシ−γ−ブチロラクトンが生成される。
【００２３】
また、用いるホモセリン系化合物に応じて様々な生成物が生成される。具体的には、ホモセリンラクトンを用いると、ヒドロキシ−γ−ブチロラクトンが優先的に生成され、ホモセリンラクトン塩を用いると、ハロ−γ−ブチロラクトンが優先的に生成される。フラノンは、ホモセリン誘導体の種類に関係なく、他の生成物と共に生成される。Ｏ−スクシニルホモセリン又はＯ−アセチルホモセリンを用いると、２，４−ジヒドロキシブタン酸が生成され、コハク酸、無水コハク酸、酢酸、無水酢酸が生成される。よって、アルコールを用いてさらなるエステル化反応を行うことにより、コハク酸ジアルキルを製造することができる。アセトキシ−γ−ブチロラクトンの製造は、ヒドロキシ−γ−ブチロラクトンを酢酸、無水酢酸、塩化アセチルとさらにアセチル化反応させることにより行うことができる。ステップ１において、特に、ホモセリンラクトン塩が反応物であり、水又はハロ−γ−ブチロラクトン誘導体が溶媒である場合、脱アミノ化反応時に生成物の比重及び溶解度の差により生成物の層分離が起こる。よって、未反応物及び生成物を容易に分離及び回収することができる。
【００２４】
また、生成物中のハロ−γ−ブチロラクトンの選択度を向上させるために、ハロゲン塩を添加してもよい。より具体的には、選択度を最大化するためには、ホモセリンラクトン塩を用いた脱アミノ化反応時にホモセリンラクトン塩と同じハロゲン塩を添加することができる。前記ハロゲン塩としては、臭素酸、塩酸、フッ化水素酸又はヨウ素酸であってもよく、これを添加することによりハロゲンが置換されたγ−ブチロラクトンの生成比率が高くなる。これは、理論的に限定されるものではないが、ホモセリン系化合物とＮＯｘが反応する過程において、ハロゲン塩のハロゲンの一部が反応に関与するので、生成物におけるハロゲンが置換されたγ−ブチロラクトンの生成比率が高くなる。また、溶媒使用時にヒドロキシ−γ−ブチロラクトンの生成量を最小限に抑えるために、水が含まれないクロロホルム、ジクロロホルム、ハロ−ブチロラクトンを用いることができる。
【００２５】
さらに、ステップ１は触媒がなくても反応が起こるが、金属触媒を用いてもよい。前記金属触媒は、ＮＯｘ、具体的にはＯ２を用いないＮＯガスとホモセリン系化合物の反応を促進させることができる。前記金属触媒は、ステップ１の反応系に添加されるか、又は前記ホモセリン系化合物の溶液に添加される。前記金属触媒は、少なくとも１つのＭ１／Ｘ、Ｍ１Ｍ２／Ｘ又はＦｅ２Ｏ３であり、ここでＭ１及びＭ２は同一ではなく、貴金属又は遷移金属を用いることができ、Ｘは活性炭素又はＳｉＯ２である。具体的には、前記貴金属は、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｒｅ、Ｒｕ、又はＡｕであり、前記遷移金属は、Ｆｅ、Ｐｂ、Ｓｂ、Ａｇ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒ又はＺｎである。
【００２６】
また、ステップ１の反応温度は０℃〜２００℃であってもよい。さらに、ステップ１の反応圧力は１ａｔｍ〜１００ａｔｍであってもよい。前記反応圧力は、供給されるガス（ＮＯ、不活性ガスなど）により調節することができる。
【００２７】
具体例として、ステップ１において、Ｏ２を用いないＮＯガスを用いて触媒と共に脱アミノ化反応を行う場合、反応温度は５０℃〜１５０℃であってもよい。また、反応圧力は５ａｔｍ〜５０ａｔｍであってもよいう。前記反応圧力は、供給されるガス（ＮＯ、不活性ガスなど）により調節することができる。
【００２８】
他の具体例として、ステップ１において、触媒を用いずにＮＯガス、又はＮＯガスとＯ２ガスを同時に用いる場合、反応温度は０℃〜５０℃であってもよい。また、反応圧力は１ａｔｍであってもよいが、特に限定されるものではない。
【００２９】
ステップ２は、ステップ１により前記ホモセリン系化合物から製造されたγ−ブチロラクトン、γ−ブチロラクトン誘導体、フラノン、コハク酸ジアルキル、副産物又はそれらの混合物を分離及び回収するステップである。
【００３０】
上記生成物において、前記γ−ブチロラクトン誘導体は、ハロ−γ−ブチロラクトン、ヒドロキシ−γ−ブチロラクトン、メトキシ−γ−ブチロラクトン、アセトキシ−γ−ブチロラクトン又はそれらの混合物であってもよい。前記副産物は、コハク酸、無水コハク酸、酢酸、無水酢酸、２，４−ジヒドロキシブタン酸、４−ヒドロキシ−２−ブテン酸メチルエステル、４−ヒドロキシ−２−メトキシブタン酸、４−ヒドロキシ−２−クロロブタン酸又はそれらの混合物である。また、前記副産物は、分離、回収することにより、本開示内容の工程において産物の選択度を向上させる目的で再循環させて用いることができる。
【００３１】
上記生成物からそれぞれ生成された化合物は、通常用いられる分離方法、例えば蒸留などの方法により分離することができる。
【００３２】
また、ステップ１で用いたホモセリン系化合物に応じて、工程の効率のために次の方法により各生成物を分離及び回収することができる。
【００３３】
具体例として、ステップ１の反応物がホモセリンラクトン塩酸塩又はホモセリンラクトン臭素酸塩である場合は、次のように各生成物を分離及び回収することができる。
【００３４】
ステップ１の反応物がホモセリンラクトン塩酸塩又はホモセリンラクトン臭素酸塩である場合、ハロ−γ−ブチロラクトン及びヒドロキシ−γ−ブチロラクトンが主生成物として得られる。ハロ−γ−ブチロラクトン及びヒドロキシ−γ−ブチロラクトンは、比重又は溶解度の差により、下部層からハロ−γ−ブチロラクトンを高い純度で回収及び分離することができる。
【００３５】
また、ステップ１の生成物が含まれる溶液をクロロホルム、ジクロロホルム、メチルクロロホルム又はテトラクロロエタンなどの有機溶媒で抽出することにより、ハロ−γ−ブチロラクトン又はヒドロキシ−γ−ブチロラクトンを回収することができる。ステップ１の生成物から下部層を分離及び回収し、次いで上部層を前述したように有機溶媒で抽出してもよい。これは、層分離により下部層を先に分離してハロ−γ−ブチロラクトンを先に回収し、次いで前述したように抽出したほうが容易に抽出できるからである。
【００３６】
あるいは、生成物から下部層を分離及び回収し、次いで上部層の一部をステップ１で回収して反応溶媒として用い、上部層の残部を前述したように抽出してもよい。こうすると、上層部に存在する脱アミノ化生成物溶液に含まれる酸（ＨＣｌ、ＨＢｒなど）及びＮＯｘを再循環させ、ハロ−ブチロラクトンが除去されて相対的にヒドロキシ−γ−ブチロラクトンの分率が増加した溶液を再び用いることにより、ハロ−γ−ブチロラクトンが主生成物として製造されるようにして工程の効率を高くすることができる。また、全工程において溶媒の使用量を最小限に抑えることにより、廃水処理コスト及びＮＯガス、ハロゲン塩（ＨＣｌ、ＨＢｒなど）の使用にかかるコストを低減することができる。
【００３７】
また、前記ハロ−γ−ブチロラクトン又はヒドロキシ−γ−ブチロラクトンを回収し、次いで残った濾液をステップ１に再循環させることができる。このような再循環を行うと、濾液に存在する未反応出発物質を再びステップ１に再循環させることにより工程の効率を高められるだけでなく、前記濾液はステップ１のホモセリン系化合物の溶媒を多量に含むので、全工程における溶媒の使用量を最小限に抑えられるという利点がある。あるいは、前記濾液からヒドロキシ−γ−ブチロラクトン、フラノン又はそれらの混合物を回収することができる。前記濾液は、ハロ−γ−ブチロラクトンが最も大きく除去された状態であるので、前記濾液に含まれる溶媒を除去することにより、ヒドロキシ−γ−ブチロラクトン、フラノン又はそれらの混合物を回収することができる。前記溶媒の除去は、通常用いられる方法、例えば蒸留や加熱などの方式により除去することができる。
【００３８】
他の具体例として、ステップ１の反応物がＯ−スクシニルホモセリンである場合は、次のように各生成物を分離及び回収することができる。
【００３９】
ステップ１の反応物がＯ−スクシニルホモセリンである場合は、Ｏ−スクシニルホモセリンの脱アミノ化反応と共に加水分解反応が同時に行われるので、コハク酸又は無水コハク酸と２，４−ジヒドロキシブタン酸が一次的に生成され、コハク酸又は無水コハク酸が沈殿物として生成される。濾過によりコハク酸及び無水コハク酸の一部は回収し、そのうちコハク酸、無水コハク酸、２，４−ジヒドロキシブタン酸を含む溶液から溶媒を減圧蒸留により除去し、メタノールとエステル化反応を行わせることにより、コハク酸又は無水コハク酸をコハク酸ジアルキルに変換する。前記溶媒除去及びエステル化反応過程で添加される酸により２，４−ジヒドロキシブタン酸が脱水環化反応を起こすことによりヒドロキシ−γ−ブチロラクトンが形成される。コハク酸（ｂ．ｐ．２３５℃）、無水コハク酸（ｂ．ｐ．２６１℃）、ヒドロキシ−γ−ブチロラクトン（ｂ．ｐ．２４９．３℃）及びコハク酸ジメチル（ｂ．ｐ．１９５．３℃）を減圧蒸留することにより、主生成物として回収することができる。
【００４０】
さらに他の具体例として、ステップ１の反応物がホモセリンである場合は、次のように各生成物を分離及び回収することができる。
【００４１】
ステップ１の反応物がホモセリンである場合は、一次的に２，４−ジヒドロキシブタン酸とコハク酸が主生成物として生成される。また、２，４−ジヒドロキシブタン酸が脱水環化反応を起こすとヒドロキシ−γ−ブチロラクトンに変換され、コハク酸がエステル化反応を起こすとコハク酸ジメチルを主生成物として回収することができる。その後、相対的に沸点が低い溶媒と副生成物を蒸留により除去することによってヒドロキシ−γ−ブチロラクトンを回収することができる。
【００４２】
さらに他の具体例として、ステップ１の反応物がアセチル−ホモセリンである場合は、次のように各生成物を分離及び回収することができる。
【００４３】
ステップ１の反応物がアセチル−ホモセリンである場合は、一次的に２，４−ジヒドロキシブタン酸と酢酸又は無水酢酸が主生成物として生成され、最終生成物としてヒドロキシ−γ−ブチロラクトン、アセトキシ−γ−ブチロラクトン又はそれらの混合物が得られる。目標生成物がヒドロキシ−γ−ブチロラクトンであるかアセトキシ−γ−ブチロラクトンであるかによって、精製過程のみ経ることもあり、さらにアセチル化反応を行うこともある。目標生成物がヒドロキシ−γ−ブチロラクトンである場合、低温減圧を用いて酢酸、無水酢酸、溶媒及び低沸点不純物を除去することにより得られる。それに対して、アセトキシ−γ−ブチロラクトンである場合、生成された２，４−ジヒドロキシブタン酸を脱水環化反応させて溶液に含まれる酢酸、無水酢酸とさらにアセチル化反応を行い、低沸点不純物を除去すると、アセトキシ−γ−ブチロラクトンを回収することができる。
【００４４】
また、本開示内容は、ステップ２で回収されたγ−ブチロラクトンの誘導体のうち、ハロ−γ−ブチロラクトン又はヒドロキシ−γ−ブチロラクトンをさらに水素化触媒下で水素と反応させてγ−ブチロラクトン、フラノン又はそれらの混合物に変換するステップ（ステップ３）をさらに含んでもよい。
【００４５】
ステップ３は水素化反応であり、前記ハロ−γ−ブチロラクトンとヒドロキシ−γ−ブチロラクトンは水素化触媒によりそれぞれハロゲンとヒドロキシが離脱するので、γ−ブチロラクトン又はフラノンが製造される。その他副産物として、４−ハロ−酪酸、３−ハロプロパノール、酪酸、ＴＨＦ、２−ＨＯ−ＴＨＦ、１−ＰｒＯＨ、２−ＰｒＯＨ、１−ＢｕＯＨ及び２−ＢｕＯＨからなる群から選択される少なくともいずれかが製造される。
【００４６】
前記水素化触媒は、脱塩化反応触媒又は加水素脱水反応触媒として用いられ、少なくとも１つのＭ１／Ｘ１、Ｍ１Ｍ２／Ｘ１、Ｍ１／Ｘ１Ｘ２又はＭ１Ｍ２／Ｘ１Ｘ２である。ここで、Ｍ１及びＭ２は同一ではなく、貴金属又は遷移金属であり、Ｘ１及びＸ２は活性炭素又は金属酸化物であるものを用いることができる。具体的には、前記貴金属は、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｒｅ、Ｒｕ、又はＡｕであり、前記遷移金属は、Ｆｅ、Ｐｂ、Ｓｂ、Ａｇ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｉｎ、Ｗ、Ｐ、Ｔｅ又はＺｎである。また、Ｘ１及びＸ２は同一ではなく、活性炭素、金属酸化物であるものを用いることができる。前記金属酸化物は、Ａｌ、Ｚｒ、Ｓｉ、Ｔｉからなる群から選択される物質が含まれる混合金属酸化物であり、前記金属酸化物は化学的に改質されてもよく、それには無機酸（ＰＯ４，ＳＯ４）を用いることができる。前記水素化触媒において、Ｘ１及びＸ２が化学的に改質された金属酸化物である場合、水素化反応の産物としてフラノン（ｆｕｒａｎｏｎｅ）が主に生成される。
【００４７】
ステップ３は、ジオキサン、γ−ブチロラクトン、ハロ−γ−ブチロラクトン、ヒドロキシ−γ−ブチロラクトン、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジメチルエーテル、ジメチルスルホキシド及び炭酸プロピレンからなる群から選択される少なくともいずれかの溶媒存在下で行われる。ステップ３は水素化反応であり、当業界の通常の反応条件で行われ、１００℃〜４００℃の範囲、１ａｔｍ〜３０ａｔｍで行われることが好ましい。
【００４８】
また、本開示内容は、ステップ２で回収されたγ−ブチロラクトン誘導体のうちヒドロキシ−γ−ブチロラクトンを酢酸、無水酢酸又は塩化アセチルと反応させてアセトキシ−γ−ブチロラクトンに変換するステップ（ステップ４）と、前記アセトキシ−γ−ブチロラクトンを加熱してγ−ブチロラクトン、フラノン、副産物又はそれらの混合物に変換するステップ（ステップ５）とをさらに含んでもよい。
【００４９】
ステップ４は、ヒドロキシ−γ−ブチロラクトンのヒドロキシ基をアセトキシ基に置換する反応であり、酢酸、無水酢酸又は塩化アセチルと反応させることによりアセトキシ−γ−ブチロラクトンに変換される。前記反応は、加熱還流下で行われてもよく、反応温度は８０℃〜１５０℃、反応圧力は５ｔｏｒｒ以下で行われてもよい。また、反応温度を低くするために、さらなる触媒を用いてもよい（例えば、レジン；アンバーリスト−３５ドライ（Amberyst-35dry））。
【００５０】
ステップ５は脱アセトキシ化反応であり、ステップ４で製造されたアセトキシ−γ−ブチロラクトンを加熱することにより、γ−ブチロラクトン、フラノン、副産物又はそれらの混合物に変換することができる。前記加熱によりアセトキシ−γ−ブチロラクトンのアセトキシ基が離脱する。反応温度は４００℃〜６００℃であってもよい。また、加熱によりさらにフラノンが生成され、さらに反応が進められると副産物が生成される。前記副産物は、アクロレイン、酢酸ブチル、ハロ−γ−ブチロラクトン又はそれらの混合物である。また、アセトキシの離脱により酢酸が生成されるが、酢酸を回収して、再びステップ４に回収して用いることができる。さらに、前記ハロ−γ−ブチロラクトンは、γ−ブチロラクトン誘導体に該当するので、分離及び回収することにより再循環させて用いることができる。
【００５１】
また、本開示内容は、ステップ２、ステップ３又はステップ５で製造されたγ−ブチロラクトン又はフラノンをさらに金属触媒下で水素と反応させて１，４−ブタンジオールに変換するステップ（ステップ６）をさらに含んでもよい。
【００５２】
ステップ６は開環反応であり、γ−ブチロラクトン又はフラノンが開環することにより１，４−ブタンジオールに変換される。前記反応は、金属触媒下で水素と反応させることにより行われ、前記金属触媒は少なくとも１つのＭ１／Ｘ又はＭ１Ｍ２／Ｘであり、ここでＭ１及びＭ２は同一ではなく、貴金属又は遷移金属であり、Ｘは活性炭素又は金属酸化物である。具体的には、前記貴金属は、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｒｅ、Ｒｕ、又はＡｕである。また、具体的には、前記遷移金属は、Ｆｅ、Ｐｂ、Ｓｂ、Ａｇ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒ又はＺｎである。さらに、具体的には、前記金属酸化物は、Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＯ２、ＳｉＯ２又はＴｉＯ２である。
【００５３】
前記反応は、１５０℃〜２００℃で行われてもよい。また、前記反応は、２０ａｔｍ〜６０ａｔｍの圧力で行われてもよい。
【００５４】
また、本開示内容は、ステップ２で製造されたコハク酸ジアルキルを金属触媒下で水素と反応させて１，４−ブタンジオールに変換するステップ（ステップ７）をさらに含んでもよい。
【００５５】
前記反応は、金属触媒下で水素と反応させることにより行われ、前記金属触媒は少なくとも１つのＭ１／Ｘ又はＭ１Ｍ２／Ｘであり、ここでＭ１及びＭ２は同一ではなく、貴金属又は遷移金属であり、Ｘは活性炭素又は金属酸化物である。具体的には、前記貴金属は、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｒｅ、Ｒｕ、又はＡｕである。また、具体的には、前記遷移金属は、Ｆｅ、Ｐｂ、Ｓｂ、Ａｇ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒ又はＺｎである。さらに、具体的には、前記金属酸化物は、Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＯ２、ＳｉＯ２又はＴｉＯ２である。
【００５６】
前記反応は、１５０℃〜２００℃で行われてもよい。また、前記反応は、２０ａｔｍ〜６０ａｔｍの圧力で行われてもよい。
【００５７】
前述した本開示内容による製造方法全体を図１に図式的に示す。図１に示すように、ステップ１及び２によりホモセリン系化合物からγ−ブチロラクトン、γ−ブチロラクトン誘導体、フラノン及びコハク酸ジアルキルを回収することができる。ステップ３〜７により各生成物からγ−ブチロラクトンを製造することができ、最終的に１，４−ブタンジオールを製造することができる。
【００５８】
また、上記全製造過程において、各製造する生成物によってはステップを省略することもでき、生成物の量が少ない場合もステップを省略することができる。
【発明の効果】
【００５９】
本開示内容によるホモセリン系化合物の処理工程は、産業界で重要な化合物の製造に中間体として用いることができる有用な化合物をホモセリン系化合物から容易かつ優れた効率で製造することができるので、ホモセリン系化合物の活用価値を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本開示内容の全工程を示す図である。
【図２】本開示内容の一実施例によるホモセリンラクトン塩酸塩の脱アミノ化反応（１次反応）の過程及び結果を示す図である。
【図３】本開示内容の一実施例によるホモセリンラクトン塩酸塩の脱アミノ化反応（２次反応）の過程及び結果を示す図である。
【図４】本開示内容の一実施例によるホモセリンラクトン塩酸塩の脱アミノ化反応（３次反応）の過程及び結果を示す図である。
【図５】本開示内容の一実施例によるホモセリンラクトン塩酸塩の脱アミノ化反応の結果を示すグラフである。
【図６】本開示内容の一実施例によるホモセリンラクトン塩酸塩の脱アミノ化反応の結果を示すグラフである。
【図７】本開示内容の一実施例によるホモセリンラクトン塩酸塩の脱アミノ化反応の結果を示すグラフであり、各触媒における結果を示すグラフである。
【図８】本開示内容の一実施例によるホモセリンラクトン塩酸塩の脱アミノ化反応の結果を示すグラフである。
【図９】本開示内容の一実施例によるホモセリンラクトン塩酸塩の脱アミノ化反応の結果を示すグラフである。
【図１０】本開示内容の一実施例によるホモセリンラクトン塩酸塩の脱アミノ化反応の結果を示すグラフである。
【図１１】本開示内容の一実施例によるコハク酸ジメチルからの１，４−ＢＤＯ製造の結果のうち、Ｈ２／ＤＭＳのモル比による反応性の差を示すグラフである。
【図１２】本開示内容の一実施例によるコハク酸ジメチルからの１，４−ＢＤＯ製造の結果のうち、反応温度による反応性の差を示すグラフである。
【図１３】本開示内容の一実施例によるγ−ブチロラクトン及びフラノンからの１，４−ＢＤＯ製造の結果を示すグラフである。
【図１４】本開示内容の一実施例によるＯ−スクシニルホモセリンからのヒドロキシ−γ−ブチロラクトン及びコハク酸ジメチル製造の過程及び結果を示す図である。
【図１５】本開示内容の一実施例によるホモセリンからのメトキシ−γ−ブチロラクトン製造の結果を示すグラフである。
【図１６】本開示内容の一実施例によるホモセリンからのヒドロキシ−γ−ブチロラクトン製造の結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００６１】
以下、本開示内容の理解を助けるために好ましい実施例を提示する。しかし、これらの実施例は本開示内容の理解を助けるために提示するものにすぎず、本開示内容がこれらに限定されるものではない。
【００６２】
実験方法
以下、実施例においては、各生成物をガスクロマトグラフィー（ＧＣ）により分析した。ガスクロマトグラフィーの分析条件は次の通りである。
・使用カラム：ＤＢ−２００（Ａｇｉｌｅｎｔ, Ｐ.Ｎ １２３−２０３３, ３０ｍ Ｘ ０．３２ｍｍ, ０．５ｕｍ）
ＤＢ−ＷＡＸ（Ａｇｉｌｅｎｔ, Ｐ.Ｎ １２３−７０３２, ３０ｍ, ０．３２ｍｍ, ０．２５ｕｍ）
・ＧＣ分析条件（ＤＢ−２００）：１００℃（５’）／７℃・ｍｉｎ−１／２５０℃（１０’）
・ＧＣ分析条件（ＤＢ−ＷＡＸ）：８０℃（５’）／７℃・ｍｉｎ−１／２２０℃（１０’）
【００６３】
また、以下の表において、変換率（conversion）は反応物に対する生成物の収率で計算し、選択度（selectivity）はＧＣ分析による生成物全体に対する各生成物のピーク面積の百分率（％）を意味する。また、各触媒はＭ１（ｎ１）／Ｘ又はＭ１（ｎ１）Ｍ２（ｎ２）／Ｘで表し、Ｍ１とＭ２は触媒成分を示し、ｎ１とｎ２は触媒成分全体に対する各触媒成分の重量％を示し、Ｘは触媒支持体を示す。
【実施例】
【００６４】
実施例１：水を溶媒として用いたホモセリンラクトン塩酸塩の脱アミノ化反応
１）実施例１−１（１次反応）
図２に示すように、水を溶媒として用いたホモセリンラクトン塩酸塩の脱アミノ化反応（１次反応）を行った。
【００６５】
具体的には、１２０ｇのＨＳＬ・ＨＣｌ（ホモセリンラクトン塩酸塩）、７０ｇの水及び１０ｍＬのｃｏｎｃ．ＨＣｌを反応器に入れ、常温（２５℃）及び常圧（１ａｔｍ）でＮＯ／Ａｉｒ（Ｏ２）ガスを注入しながら反応させた。ＧＣ分析により未反応ＨＳＬ・ＨＣｌの有無を確認し、次いで分液漏斗に生成物を入れて層分離が起こるまで放置した。
【００６６】
前述したように層分離した溶液から下部層３１．６７ｇを回収し、回収した下部層から減圧（２〜４ｔｏｒｒ）下で５０℃にて溶媒を蒸発させて２８．９６ｇの生成物を回収した。この生成物の成分を分析した結果、Ｃｌ−ＧＢＬ（クロロ−γ−ブチロラクトン）が９３．２１％、ＨＯ−ＧＢＬ（ヒドロキシ−γ−ブチロラクトン）が３．８５％、フラノンが２．１２％含まれていた。
【００６７】
前記下部層を分離したところ、上部層は１７７．６６ｇであった。そのうち８０ｍＬ（９２．２４ｇ）は次の２次反応の溶媒として用いた。残り（８５．４２ｇ）はクロロホルムで３回抽出（７０ｍＬ／６０ｍＬ／６０ｍＬ）し、１つにまとめた抽出物から減圧下で溶媒を蒸発させて２２．３６ｇの生成物を回収した。この生成物の成分を分析した結果、Ｃｌ−ＧＢＬが９１．７０％、ＨＯ−ＧＢＬが３．０８％、フラノンが４．５２％含まれていた。
【００６８】
クロロホルム抽出後の残余物６３．０９ｇから減圧下で溶媒を蒸発させて９．０ｇの生成物を回収した。この生成物の成分を分析した結果、Ｃｌ−ＧＢＬが２．４７％、ＨＯ−ＧＢＬが９５．７８％、フラノンが０．５９％含まれていた。
【００６９】
２）実施例１−２（２次反応）
図３に示すように、水を溶媒として用いたホモセリンラクトン塩酸塩の脱アミノ化反応（２次反応）を行った。
【００７０】
前記１次反応で回収した上部層の一部８０ｍＬ（９２．２４ｇ）及び１２０ｇのＨＳＬ・ＨＣｌを反応器に入れ、常温（２５℃）及び常圧（１ａｔｍ）でＮＯ／Ａｉｒ（Ｏ２）ガスを注入しながら反応させた。ＧＣ分析により未反応ＨＳＬ・ＨＣｌの有無を確認し、次いで分液漏斗に生成物を入れて層分離が起こるまで放置した。
【００７１】
前述したように層分離した溶液から下部層６４．０４ｇを回収し、回収した下部層から減圧（２〜４ｔｏｒｒ）下で５０℃にて溶媒を蒸発させて５８．２８ｇの生成物を回収した。この生成物の成分を分析した結果、Ｃｌ−ＧＢＬが９１．３４％、ＨＯ−ＧＢＬが５．０４％、フラノンが２．６２％含まれていた。
【００７２】
前記下部層を分離したところ、上部層は1５４．０５ｇであった。そのうち８０ｍＬ（９４．２５ｇ）は次の３次反応の溶媒として用いた。残り（５９．８ｇ）はクロロホルムで３回抽出（６０ｍＬ／６０ｍＬ／６０ｍＬ）し、１つにまとめた抽出物から減圧下で溶媒を蒸発させて１８．５７ｇの生成物を回収した。この生成物の成分を分析した結果、Ｃｌ−ＧＢＬが８７．３６％、ＨＯ−ＧＢＬが４．１１％、フラノンが７．３７％含まれていた。
【００７３】
クロロホルム抽出後の残余物から減圧下で溶媒を蒸発させて７．８ｇの生成物を回収した。この生成物の成分を分析した結果、Ｃｌ−ＧＢＬが２．２８％、ＨＯ−ＧＢＬが９１．４４％、フラノンが０．９２％含まれていた。
【００７４】
３）実施例１−３（３次反応）
図４に示すように、水を溶媒として用いたホモセリンラクトン塩酸塩の脱アミノ化反応（３次反応）を行った。
【００７５】
前記２次反応で回収した上部層の一部８０ｍＬ（９４．２５ｇ）及び１２０ｇのＨＳＬ・ＨＣｌを反応器に入れ、常温（２５℃）及び常圧（１ａｔｍ）でＮＯ／Ａｉｒ（Ｏ２）ガスを注入しながら反応させた。ＧＣ分析により未反応ＨＳＬ・ＨＣｌの有無を確認し、次いで分液漏斗に生成物を入れて層分離が起こるまで放置した。
【００７６】
前述したように層分離した溶液から下部層６３．４６ｇを回収し、回収した下部層から減圧（２〜４ｔｏｒｒ）下で５０℃にて溶媒を蒸発後させて５８．６６ｇの生成物を回収した。この生成物の成分を分析した結果、Ｃｌ−ＧＢＬが９１．８０％、ＨＯ−ＧＢＬが４．８４％、フラノンが２．３６％含まれていた。
【００７７】
前記下部層を分離したところ、上部層は1５４．０５ｇであった。そのうち８０ｍＬ（９６．２８ｇ）は別に分離した。残り（５９．８ｇ）はクロロホルムで３回抽出（６０ｍＬ／６０ｍＬ／６０ｍＬ）し、１つにまとめた抽出物から減圧下で溶媒を蒸発させて２１．１７ｇの生成物を回収した。この生成物の成分を分析した結果、Ｃｌ−ＧＢＬが８３．９７％、ＨＯ−ＧＢＬが５．１２％、フラノンが９．６３％含まれていた。
【００７８】
クロロホルム抽出後の残余物から減圧下で溶媒を蒸発させて８．４２ｇの生成物を回収した。この生成物の成分を分析した結果、Ｃｌ−ＧＢＬが２．３８％、ＨＯ−ＧＢＬが９２．４５％、フラノンが１．０５％含まれていた。
【００７９】
実施例２：クロロホルムを溶媒として用いたホモセリンラクトン塩酸塩の脱アミノ化反応
高圧反応システムを用いてホモセリンラクトン塩酸塩の脱アミノ化反応を行った。具体的には、２ｇのＨＳＬ・ＨＣｌ、４５ｇのクロロホルム及び１ｇのｃｏｎｃ．ＨＣｌを反応器に入れ、常温（２５℃）及び高圧（約１４ａｔｍ）でＮＯ／Ａｉｒ（Ｏ２）ガスを注入しながら反応させた。２時間反応させ、その後生成物を回収して成分を分析した結果、Ｃｌ−ＧＢＬが９２．７％、ＨＯ−ＧＢＬが３．３％、フラノンが３．８％、その他成分が０．２％含まれていた。
【００８０】
実施例３：クロロ−γ−ブチロラクトンを溶媒として用いたホモセリンラクトン塩酸塩の脱アミノ化反応
溶媒として３０ｍＬのＣｌ−ＧＢＬを反応器に入れ、ＨＳＬ・ＨＣｌを順次１０ｇ、２０ｇ、３０ｇ、４０ｇ、５０ｇ、５０ｇ、５０ｇ、５０ｇ及び５０ｇ添加し、次いで常温（２５℃）及び常圧（１ａｔｍ）でＮＯ／Ａｉｒ（Ｏ２）ガスを注入しながら反応させた。ＧＣ分析により未反応ＨＳＬ・ＨＣｌの有無を確認し、次いで に生成物を入れて層分離が起こるまで放置した。
【００８１】
層分離した生成物は、上部層と下部層が約１：４の体積比で分離されていた。前述したように層分離した溶液から下部層を回収し、その成分を分析した結果、Ｃｌ−ＧＢＬが８８．１０％、ＨＯ−ＧＢＬが６．１７％、フラノンが３．９３％含まれていた。上部層を回収し、その成分を分析した結果、Ｃｌ−ＧＢＬが７１．１１％、ＨＯ−ＧＢＬが２０．０７％、フラノンが６．０２％含まれていた。
【００８２】
実施例４：触媒を用いたホモセリンラクトン塩酸塩の脱アミノ化反応
１）実施例４−１
反応器に次の供給条件でＮＯ／Ｎ２及び１０ｗｔ％ＨＳＬ・ＨＣｌ水溶液を供給し、触媒としてはそれぞれ２ｇのＰｔ（５）／Ａｃ及びＰｔ（５）Ａｕ（５）／Ａｃを用いてＨＳＬ・ＨＣｌの脱アミノ化反応を行った。
・Ｆｅｅｄ：２０ｍＬ／ｍｉｎ（ＮＯ／Ｎ２＝１／１ｖｏｌ％），０．０３ｍＬ／ｍｉｎ（１０ｗｔ％ＨＳＬ・ＨＣｌ水溶液）
【００８３】
反応条件は６０℃及び２０ａｔｍであった。各反応経過時間に生成物を一部回収して成分を分析した。その結果を下記表１に示す。
【００８４】
【表１】
0006535084.tif 000003
【００８５】
また、上記結果を図５にグラフで示す。
【００８６】
２）実施例４−２
反応器に次の供給条件でＮＯ／Ｎ２及び１０ｗｔ％ＨＳＬ・ＨＣｌ水溶液を供給し、触媒としては２．３ｇのＦｅ２Ｏ３を用いてＨＳＬ・ＨＣｌの脱アミノ化反応を行った。
・Ｆｅｅｄ：２０ｍＬ／ｍｉｎ（ＮＯ／Ｎ２＝１／１ｖｏｌ％＋Ａｉｒ（Ｏ２）），０．０３ｍＬ／ｍｉｎ（１０ｗｔ％ＨＳＬ・ＨＣｌ水溶液）
【００８７】
２０ａｔｍで下記表２の反応温度にて反応させた。各反応経過時間に生成物を一部回収して成分を分析した。その結果を下記表２に示す。
【００８８】
【表２】
0006535084.tif 000004
【００８９】
３）実施例４−３
反応器に次の供給条件でＮＯ／Ｎ２及び１０ｗｔ％ＨＳＬ・ＨＢｒ水溶液を供給し、触媒としては２ｇのＰｔ（５）／Ａｃを用いてＨＳＬ・ＨＣｌの脱アミノ化反応を行った。
・Ｆｅｅｄ：２０ｍＬ／ｍｉｎ（ＮＯ／Ｎ２＝１／１ｖｏｌ％），０．０３ｍＬ／ｍｉｎ（１０ｗｔ％ＨＳＬ・ＨＢｒ水溶液）
【００９０】
反応条件は６０℃及び２０ａｔｍであった。各反応経過時間に生成物を一部回収して成分を分析した。その結果を下記表３に示す。
【００９１】
【表３】
0006535084.tif 000005
【００９２】
４）実施例４−４
回分式反応器に反応物としてそれぞれ２ｇのＨＳＬ・ＨＣｌ、ＨＳ（ホモセリン）及びＨＳＬ（ホモセリンラクトン(遊離塩）を入れた。前記反応器に４０ｇの水及び０．１ｇのＰｔ（５）／Ａｃを入れ、下記表４の条件でホモセリン系化合物の脱アミノ化反応を行った。各反応経過時間に生成物を一部回収して成分を分析した。その結果を下記表４に示す。
【００９３】
【表４】
0006535084.tif 000006
【００９４】
５）実施例４−５
反応器に下記ｉ）〜ｉｉｉ）の物質を入れ、ＨＳＬ・ＨＣｌの脱アミノ化反応を行った。
ｉ）２ｇのＨＳＬ・ＨＣｌ，０．１ｇのＰｔ（５）／Ａｃ，４０ｇの水，１５ａｔｍのＮＯ／Ｎ２（１／１ｖ／ｖ）
ｉｉ）２ｇのＨＳＬ・ＨＣｌ，０．１ｇのＰｔ（５）／Ａｃ，４０ｇの水，１３．５ａｔｍのＮ２Ｏ／Ｎ２（１／１ｖ／ｖ），１ａｔｍのＯ２
ｉｉｉ）０．５ｇのＨＳＬ・ＨＣｌ，６．５ｇの水，１ａｔｍ，ＨＳＬ・ＨＣｌ／ＨＮＯ３＝１／１．５ｍ／ｍ
【００９５】
各反応経過時間に生成物を一部回収して成分を分析した。その結果を図６に示す。
【００９６】
６）実施例４−６
反応器に反応物として０．５ｇのＨＳＬ・ＨＣｌ及び６．５ｇの水を入れた。前記反応器に下記表５の割合でＦｅ（ＮＯ３）３触媒を添加してＨＳＬ・ＨＣｌの脱アミノ化反応を行った。反応条件は２５℃、１ａｔｍであった。生成物を一部回収して成分を分析した。その結果を下記表５に示す。
【００９７】
【表５】
0006535084.tif 000007
【００９８】
７）実施例４−７
反応器に反応物として０．５ｇのＨＳＬ・ＨＣｌ及び６．５ｇの水を入れた。前記反応器にＦｅ（ＮＯ３）３／ＨＳＬ・ＨＣｌ＝０．５のモル比でＦｅ（ＮＯ３）３触媒を添加してＨＳＬ・ＨＣｌの脱アミノ化反応を行った。反応温度は下記表６の通りである。反応圧力は１ａｔｍであった。生成物を一部回収して成分を分析した。その結果を下記表６に示す。
【００９９】
【表６】
0006535084.tif 000008
【０１００】
８）実施例４−８
実施例４−６と同様に行うが、触媒は下記表７の触媒を用いた。生成物を一部回収して成分を分析した。その結果を下記表７に示す。
【０１０１】
【表７】
0006535084.tif 000009
【０１０２】
また、上記結果を図７に示す。
【０１０３】
実施例５:メタノールを溶媒として用いたホモセリンラクトン塩酸塩の脱アミノ化反応
１）実施例５−１
反応器に１ｇのＨＳＬ・ＨＣｌ、４０ｇのメタノール、及び０．０５ｇのＰｔ（５）／Ａｃを入れ、ＮＯ／Ｎ２（１５ａｔｍ，１：１（ｖ／ｖ））を入れた。下記表８に示すように、さらにＨ２（６．５ａｔｍ）を入れ、ＨＳＬ・ＨＣｌの脱アミノ化反応を行った。生成物を一部回収して成分を分析した。その結果を下記表８に示す。
【０１０４】
【表８】
0006535084.tif 000010
【０１０５】
また、上記結果を図８に示す。
【０１０６】
２）実施例５−２
反応器にＨＳＬ・ＨＣｌ、メタノール及び／又は水を下記表９に示すように入れた。前記反応器にＰｔ（５）／Ａｃを入れ、ＮＯ／Ｎ２（１５ａｔｍ，１：１（ｖ／ｖ））を入れた。下記表９に示す反応時間及び反応温度でＨＳＬ・ＨＣｌの脱アミノ化反応を行った。生成物を一部回収して成分を分析した。その結果を下記表９に示す。
【０１０７】
【表９】
0006535084.tif 000011
【０１０８】
また、上記結果を図９に示す。
【０１０９】
３）実施例５−３
反応器に１ｇのＨＳＬ・ＨＣｌ、２０ｇのメタノール、２０ｇのクロロホルム、０．１ｇのＰｔ（５）／Ａｃを入れた。前記反応器にＮＯ／Ｎ２（１５ａｔｍ，１：１（ｖ／ｖ））を入れ、表１０に示す反応時間及び反応温度でＨＳＬ・ＨＣｌの脱アミノ化反応を行った。生成物を一部回収して成分を分析した。その結果を下記表１０に示す。
【０１１０】
【表１０】
0006535084.tif 000012
【０１１１】
また、上記結果を図１０に示す。
【０１１２】
実施例６：クロロ−γ−ブチロラクトンの脱クロロ化反応
１）実施例６−１：様々な触媒及び溶媒を用いた反応
３ｇのＣｌ−ＧＢＬ並びに下記表１１の溶媒（３０ｇ）及び触媒をそれぞれ反応器に入れ、反応を行ってＣｌ−ＧＢＬの脱クロロ化反応の程度を評価した。常圧（１ａｔｍ）で反応を行い、生成物を一部回収して成分を分析した。その結果を下記表１１に示す。
【０１１３】
【表１１】
0006535084.tif 000013
【０１１４】
２）実施例６−２：Ｐｄ／Ａｃを触媒として用いた反応
反応器に次の供給条件でＣｌ−ＧＢＬとＨ２を供給し、触媒としてはＰｄ（５）／Ａｃを用いた。
・Ｆｅｅｄ：Ｈ２／Ｃｌ−ＧＢＬ＝４３／１ｍ／ｍ，ＷＨＳＶ＝１．０ｈ−１
【０１１５】
反応条件は２００℃及び常圧（１ａｔｍ）であった。各反応経過時間に生成物を一部回収して成分を分析した。その結果を下記表１２に示す。
【０１１６】
【表１２】
0006535084.tif 000014
【０１１７】
３）実施例６−３：Ｐｄ／Ａｃを触媒として用い、１，４−ジオキサンを溶媒として用いた反応
反応器に次の供給条件でＨ２、Ｃｌ−ＧＢＬ及び１，４−ジオキサンを供給し、触媒としてはＰｄ（５）／Ａｃを用いた。
・Ｆｅｅｄ：２５／７５ｖｏｌ％Ｃｌ−ＧＢＬ／１，４−ジオキサン，ＷＨＳＶ＝１．５ｈ−１
【０１１８】
反応条件は常圧（１ａｔｍ）であった。生成物を一部回収して成分を分析した。その結果を下記表１３に示す。
【０１１９】
【表１３】
0006535084.tif 000015
【０１２０】
４）実施例６−４：ＡｕＰｄ／Ａｃを触媒として用い、１，４−ジオキサンを溶媒として用いた反応
反応器に次の供給条件でＣｌ−ＧＢＬ及び１，４−ジオキサンを供給し、触媒としてはＡｕ（５）Ｐｄ（５）／Ａｃを用いた。
・Ｆｅｅｄ：５０／５０ｖｏｌ％Ｃｌ−ＧＢＬ／１，４−ジオキサン，ＷＨＳＶ＝１．０ｈ−１
【０１２１】
反応条件は常圧（１ａｔｍ）であった。各反応経過時間に生成物を一部回収して成分を分析した。その結果を下記表１４に示す。
【０１２２】
【表１４】
0006535084.tif 000016
【０１２３】
５）実施例６−５：ＡｕＰｄ／Ａｃを触媒として用い、溶媒を用いない反応
反応器に次の供給条件でＣｌ−ＧＢＬ及びＨ２を供給し、触媒としてはＡｕ（５）Ｐｄ（５）／Ａｃを用いた。
・Ｆｅｅｄ：Ｈ２／Ｃｌ−ＧＢＬ＝３８．５／１ｍ／ｍ，ＷＨＳＶ＝１．０ｈ−１
【０１２４】
反応条件は常圧（１ａｔｍ）であった。各反応経過時間に生成物を一部回収して成分を分析した。その結果を下記表１５に示す。
【０１２５】
【表１５】
0006535084.tif 000017
【０１２６】
６）実施例６−６：改質されたＰｄ／ＳｉＯ２を触媒として用い、ジオキサンを溶媒として用いた反応
反応器に次の供給条件でＣｌ−ＧＢＬとジオキサンを供給し、触媒としては改質されたＰｄ（５）／ＳｉＯ２を用いた。
・触媒組成：Ｐｄ（５）／ＰＯ４（１５）／ＳＩＯ２（Aerosil-380）
・供給条件：５０／５０ｖｏｌ％Ｃｌ−ＧＢＬ／ジオキサン，ＷＨＳＶ＝０．５ｈ−１
【０１２７】
各反応条件は下記表１６の通りである。各反応経過時間に生成物を一部回収して成分を分析した。その結果を下記表１６に示す。
【０１２８】
【表１６】
0006535084.tif 000018
【０１２９】
７）実施例６−７：改質されたＰｄＲｅ／ＳｉＯ２を触媒として用い、ジオキサンを溶媒として用いた反応
反応器に次の供給条件でＣｌ−ＧＢＬとジオキサンを供給し、触媒としては改質されたＰｄ（５）Ｒｅ（５）／ＳｉＯ２を用いた。
・触媒組成：Ｐｄ（５）Ｒｅ（５）／ＰＯ４（１５）／ＳｉＯ２（Aerosil-380）
・供給条件：５０／５０ｖｏｌ％Ｃｌ−ＧＢＬ／ジオキサン，ＷＨＳＶ＝１．０ｈ−１
【０１３０】
各反応条件は下記表１７の通りである。各反応経過時間に生成物を一部回収して成分を分析した。その結果を下記表１７に示す。
【０１３１】
【表１７】
0006535084.tif 000019
【０１３２】
８）実施例６−８：改質されたＲｈ／ＳｉＯ２を触媒として用い、ジオキサンを溶媒として用いた反応
反応器に次の供給条件でＣｌ−ＧＢＬとジオキサンを供給し、触媒としては改質されたＲｈ（５）／ＳｉＯ２を用いた。
・触媒組成：Ｒｈ（５）／ＰＯ４（１５）／ＳｉＯ２（Aerosil-380）
・供給条件：５０／５０ｖｏｌ％Ｃｌ−ＧＢＬ／ジオキサン，ＷＨＳＶ＝１．０ｈ−１
【０１３３】
各反応条件は下記表１８の通りである。各反応経過時間に生成物を一部回収して成分を分析した。その結果を下記表１８に示す。
【０１３４】
【表１８】
0006535084.tif 000020
【０１３５】
９）実施例６−９：Ｒｈ（５）／Ａｃを触媒として用い、ジオキサンを溶媒として用いた反応
反応器に次の供給条件でＣｌ−ＧＢＬとジオキサンを供給し、触媒としてはＲｈ（５）／Ａｃを用いた。
・供給条件：５０／５０ｖｏｌ％Ｃｌ−ＧＢＬ／ジオキサン，ＷＨＳＶ＝１．０ｈ−１
【０１３６】
各反応条件は下記表１９の通りである。各反応経過時間に生成物を一部回収して成分を分析した。その結果を下記表１９に示す。
【０１３７】
【表１９】
0006535084.tif 000021
【０１３８】
１０）実施例６−１０：Ｐｄ（４．５）Ｐｔ（０．５）／Ａｃを触媒として用いた反応
反応器に下記表２０の供給条件でＣｌ−ＧＢＬを供給し、触媒としてはＰｄ（４．５）Ｐｔ（０．５）／Ａｃを用いた。
【０１３９】
各反応条件は下記表２０の通りである。各反応経過時間に生成物を一部回収して成分を分析した。その結果を下記表２０に示す。
【０１４０】
【表２０】
0006535084.tif 000022
【０１４１】
１１）実施例６−１１：ＰｄＭ／Ａｃを触媒として用いた反応
反応器に下記表２１の触媒及び供給条件でＣｌ−ＧＢＬを供給した。各反応条件は下記表２１の通りである。各反応経過時間に生成物を一部回収して成分を分析した。その結果を下記表２１に示す。
【０１４２】
【表２１】
0006535084.tif 000023
【０１４３】
１２）実施例６−１２：ＰｄＭ／Ｓｕｐｐｏｒｔを触媒として用いた反応
反応器に下記表２２の触媒及び供給条件でＣｌ−ＧＢＬを供給した。各反応条件は下記表２２の通りである。各反応経過時間に生成物を一部回収して成分を分析した。その結果を下記表２２に示す。
【０１４４】
【表２２】
0006535084.tif 000024
【０１４５】
実施例７：−γ−ブチロラクトンの加水素脱水反応
１）実施例７−１：様々な触媒を用いた反応
ＨＯ−ＧＢＬの加水素脱水反応を次のように行った。具体的には、反応器に次の供給条件でＨＯ−ＧＢＬ及び１，４−ジオキサンを供給し、触媒としてはそれぞれＰｄ（５）／Ａｃ、Ｒｅ（５）／Ａｃ、Ｐｄ（５）Ｔｅ（３．３）／Ａｃ、Ｐｄ（５）Ｒｅ（５）／Ａｃ、Ｐｔ（５）Ｒｅ（５）／Ａｃ及びＲｈ（５）Ｒｅ（５）／Ａｃを用いた。
・Ｆｅｅｄ：２５／７５ｖ／ｖＨＯ−ＧＢＬ／ジオキサン，Ｈ２／ＨＯ−ＧＢＬ＝１１０／１ｍ／ｍ，ＷＨＳＶ＝０．１５ｈ−１
【０１４６】
反応条件は２５０℃、５ａｔｍであった。各反応経過時間に生成物を一部回収して成分を分析し、上記結果を下記表２３に示す。
【０１４７】
【表２３】
0006535084.tif 000025
【０１４８】
２）実施例７−２：ＲｈＲｅ／Ａｃを触媒として用いた反応
触媒としてＲｈ（２．５）Ｒｅ（５）／Ａｃを用いたことを除いて、実施例７−１と同様に行った。その結果を下記表２４に示す。
【０１４９】
【表２４】
0006535084.tif 000026
【０１５０】
３）実施例７−３：ＲｈＲｅ／ＳｉＯ２を触媒として用いた反応
触媒としてＲｈ（５）Ｒｅ（５）／ＳｉＯ２を用いたことを除いて、実施例７−１と同様に行った。その結果を下記表２５に示す。
【０１５１】
【表２５】
0006535084.tif 000027
【０１５２】
４）実施例７−４：反応圧力を変化させた反応
触媒としてＲｈ（５）Ｒｅ（５）／Ａｃを用い、実施例７−１と同様に行うが、反応温度と反応圧力を下記表２６のように変化させて行い、９０時間反応させた。その結果を下記表２６に示す。
【０１５３】
【表２６】
0006535084.tif 000028
【０１５４】
５）実施例７−５：ＲｈＲｅ／ＳｉＯ２を触媒として用いた反応
反応器に次の供給条件でＨＯ−ＧＢＬ及び１，４−ジオキサンを供給し、触媒としては２ｇのＲｈ（５）Ｒｅ（５）／ＳｉＯ２（ＨＩ−ＳＩＬ２３３）を用いた。
・Ｆｅｅｄ：５０／５０ｖｏｌ％ＨＯ−ＧＢＬ／１，４−Ｄｉｏｘａｎｅ，Ｈ２／ＨＯ−ＧＢＬ＝５０／１，ＷＨＳＶ：０．３ｈ−１
【０１５５】
反応条件は２５０℃、５ａｔｍであった。各反応経過時間に生成物を一部回収して成分を分析し、上記結果を下記表２７に示す。
【０１５６】
【表２７】
0006535084.tif 000029
【０１５７】
実施例８：ヒドロキシ−γ−ブチロラクトンのアセチル化及び脱アセチル化反応
ＨＯ−ＧＢＬのアセチル化及び脱アセチル化反応を次のように行った。
【０１５８】
１）実施例８−１
常温、常圧条件で５ｇのＨＯ−ＧＢＬを攪拌しながら１０ｇの塩化アセチルを徐々に加えた。ここで、アセチル化反応によりＨＣｌガスがヒューム（fume）状に発生し、熱が発生した。室温で３０分間攪拌して反応を終了し、反応生成物を分析した結果、ヒドロキシ−γ−ブチロラクトンの変換率は９９．９７％であった。ここで、生成されたアセトキシ−γ−ブチロラクトンの収率は９３．２４％であった。
【０１５９】
２）実施例８−２
ＨＯ−ＧＢＬを含む試料１０８ｇ（ＨＯ−ＧＢＬ ９２．２２重量％、Ｃｌ−ＧＢＬ ２．６７重量％及びフラノン１．８３重量％を含む）を反応器に入れ、無水酢酸１１７ｇを添加して１３５℃で加熱還流した。反応を終結させ、その後減圧蒸留（８０℃，約３ｔｏｒｒ）すると生成物１４３ｇが得られた。その成分を分析した結果、Ａｃｅｔｏｘｙ−ＧＢＬ（アセトキシ−γ−ブチロラクトン）８７．８３重量％、Ｃｌ−ＧＢＬ １．６８重量％及びフラノン０．９５重量％を含んでいた。
【０１６０】
上記生成物を再び減圧蒸留（１３５〜１４５℃，約５ｔｏｒｒ）すると、Ａｃｅｔｏｘｙ−ＧＢＬ ９２．３５重量％、Ｃｌ−ＧＢＬ ４．３１重量％及びフラノン１．１９重量％を含む生成物が得られた。
【０１６１】
上記生成物を下記表２８の反応条件で脱アセトキシ化反応させた。その結果を表２８に示す。
【０１６２】
【表２８】
0006535084.tif 000030
【０１６３】
実施例９：ヒドロキシ−γ−ブチロラクトンの脱水反応
ＨＯ−ＧＢＬ ｔｏ ＧＢＬ変換時に加水素脱水反応を下記表２９の触媒（触媒使用量２ｇ）及び条件（Ｆｅｅｄ ｒａｔｅ＝０．０２ｍｌ／ｍｉｎ，反応圧力＝常圧）で行った。
【０１６４】
【表２９】
0006535084.tif 000031
【０１６５】
実施例１０：γ−ブチロラクトンの水素化反応
１）実施例１０−１
ＧＢＬから水素化反応により１，４−ＢＤＯ（１，４−ブタンジオール）を製造した。具体的には、反応器に下記表３０の条件でＨ２及びＧＢＬを供給し、触媒としては特許文献１の実施例１で製造されるＣｕＯ（７２．２）ＭｎＯ２（２．５）ＺｎＯ（０．３）ＳｉＯ２（２５）（括弧内は重量％を示す）を用いた。生成物の成分を分析して下記表３０に示す。
【０１６６】
【表３０】
0006535084.tif 000032
【０１６７】
２）実施例１０−２
ＧＢＬから水素化反応により１，４−ＢＤＯを製造した。具体的には、反応器に次の条件でＨ２及びＧＢＬを供給し、触媒としては特許文献１の実施例１で製造されるＣｕＯ（７２．２）ＭｎＯ２（２．５）ＺｎＯ（０．３）ＳｉＯ２（２５）（括弧内は重量％を示す）を用いた。
・反応条件：１７０℃，４０ａｔｍ
・供給条件：Ｈ２／ＧＢＬ＝３２／１ｍ／ｍ，ＷＨＳＶ＝０．６ｈ−１
【０１６８】
各反応経過時間に生成物を一部回収して成分を分析した。その結果を下記表３１に示す。
【０１６９】
【表３１】
0006535084.tif 000033
【０１７０】
実施例１１：コハク酸ジアルキルからの１，４−ＢＤＯの製造
ＤＭＳ（コハク酸ジメチル）から水素化反応により１，４−ＢＤＯを製造した。具体的には、メタノール／ＤＭＳ（５０／５０ｖｏｌ％）を用い、触媒としては特許文献１の実施例１で製造されるＣｕＯ（７２．２）ＭｎＯ２（２．５）ＺｎＯ（０．３）ＳｉＯ２（２５）（括弧内は重量％を示す）を用い、下記表３２の条件で反応させた。生成物を一部回収して成分を分析した。その結果を下記表３２に示す。
【０１７１】
【表３２】
0006535084.tif 000034
【０１７２】
一方、表３２の結果のうち、Ｈ２／ＤＭＳのモル比による反応性の差を図１１にグラフで表し、反応温度による反応性の差を図１２にグラフで示す。
【０１７３】
実施例１２：γ−ブチロラクトン及びフラノンからの１，４−ＢＤＯの製造
ＧＢＬ及びフラノンから水素化反応により１，４−ＢＤＯを製造した。具体的には、反応物の組成は下記表３３の通りである。次の供給条件で反応器に入れた。触媒は実施例１１と同じ触媒を用いた。
・Ｆｅｅｄ：Ｈ２／反応物＝３２．６ｍ／ｍ，ＷＨＳＶ＝０．６ｈ−１
【０１７４】
反応条件は１８０℃及び４０ａｔｍであった。各反応経過時間に生成物を一部回収して成分を分析した。その結果を下記表３３に示す。
【０１７５】
【表３３】
0006535084.tif 000035
【０１７６】
また、上記結果を図１３にグラフで示す。
【０１７７】
実施例１３：Ｏ−スクシニルホモセリンからのヒドロキシ−γ−ブチロラクトン及びコハク酸ジアルキルの製造
１）実施例１３−１
Ｏ−スクシニルホモセリン（Ｏ−ＳＨ）の直接脱アミノ化及び加水分解反応を図１４のように行った。具体的には、次のように行った。
【０１７８】
まず、溶媒として水を用いた。ただし、Ｏ−ＳＨの水に対する溶解度は８．７ｇ／Ｌであるため、反応初期にＯ−ＳＨを過剰量で投入すると、反応物として供給されるＮＯに含まれる不活性ガス（Ｎ２、Ａｒなど）又は脱アミノ化反応により生成される窒素ガスにより気泡が生成されるので、少量を数回に分けて投入した。最終的に投入されたＯ−ＳＨの量は２５０ｇであり、Ｏ−ＳＨを基準に濃度が５０ｗｔ％になるように投入した。
【０１７９】
反応終了後に水溶液の生成物を分析した結果を下記表３４に示す。
【０１８０】
【表３４】
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【０１８１】
表３４に示すように、Ｏ−ＳＨの加水分解によりコハク酸が生成されると共に、ＤＬ−ＨＳの脱アミノ化反応により２，４−ジヒドロキシブタン酸が生成されることが確認された。また、最終生成物に生じる沈殿物はコハク酸であり、水に対する溶解度が５８ｇ／Ｌ（２０℃）であるので、反応により生成されたコハク酸の一部が溶解していない状態で水溶液相に存在することが確認された。
【０１８２】
１次フィルタ過程により純度８８．５％のコハク酸を約６４％回収し、さらに水で洗浄して純度９９．５％のコハク酸を回収した。１次フィルタ過程において、コハク酸を除去した濾液として、１６．６％のコハク酸が含まれる２，４−ジヒドロキシブタン酸水溶液が得られた。
【０１８３】
２）実施例１３−２
実施例１３−１と同様に実施するが、Ｏ−ＳＨ（３０ｇ）の直接脱アミノ化・加水分解を行った後に生成物を分離しなかった。
【０１８４】
生成物を減圧蒸留して水と酸を除去し、次いで６０ｇのメタノールと２ｇのＣｏｎｃ．Ｈ２ＳＯ４を添加して２時間還流することにより、２，４−ジヒドロキシブタン酸を脱水環化反応させると共に、コハク酸をエステル化反応させることにより、ヒドロキシ−γ−ブチロラクトンとコハク酸ジメチル及びコハク酸モノメチルの混合物を製造した。最終生成物をＧＣで分析した。その結果を下記表３５に示す。
【０１８５】
【表３５】
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【０１８６】
実施例１４：ホモセリンからのヒドロキシ−γ−ブチロラクトンの製造
２５０ｇのＤＬ−ホモセリン、２５０ｇの水を反応器に入れ、常温（２５℃）及び常圧（１ａｔｍ）でＮＯ／Ｏ２ガスを注入しながら反応させた。反応終了後に上記反応の生成物を成分分析した結果を下記表３６に示す。
【０１８７】
【表３６】
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【０１８８】
上記生成物から、実施例１３−２と同様に、２，４−ジヒドロキシブタン酸の脱水環化、コハク酸のエステル化を行い、最終的に分離された生成物としてそれぞれＨＯ−ＧＢＬ（２２．６％）及びＤＭＳ（６３％）を回収した。
【０１８９】
実施例１５：ホモセリンからのメトキシ−γ−ブチロラクトンの製造
１ｇのＤＬ−ホモセリン、４０ｇのメタノール、及び０．０５ｇのＰｔ（５）／Ａｃを反応器に入れ、下記表３７の条件で反応させた。上記生成物を成分分析した結果を下記表３７に示す。
【０１９０】
【表３７】
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【０１９１】
また、上記結果を図１５に示す。
【０１９２】
実施例１６：ホモセリンからのヒドロキシ−γ−ブチロラクトンの製造
１ｇのＤＬ−ホモセリン、４０ｇの水、及び０．１ｇのＰｔ（５）／Ａｃを反応器に入れ、室温で反応器内部の圧力が１５ａｔｍになるようにＮＯ／Ｎ２ガスを注入し、下記表３８の条件で反応させた。上記生成物を成分分析した結果を下記表３８に示す。
【０１９３】
【表３８】
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【０１９４】
また、上記結果を図１６に示す。表３８及び図１６に示すように、脱アミノ化反応と環化反応が同時に行われることによりＨＯ−ＧＢＬが製造されることが確認された。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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