(57)【要約】【課題】  医薬品、農薬、液晶および高分子の原料として有用なアルカンジオールを高純度および高収率で、かつ簡便な方法で製造する。  また、原料に光学活性体を用いた場合、光学純度を低下させることなく、高光学純度でアルカンジオールを製造する。【解決手段】  アルカンジエステルを水素化ビス（２−メトキシエトキシ）アルミニウムナトリウム等の金属水素化物で還元するアルカンジオールの製造方法であって、さらに酒石酸ナトリウムカリウム水溶液で後処理することで、アルカンジオールを製造する方法。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記一般式（Ｉ）で表されるアルカンジエステルを金属水素化物により還元する、
【化１】
2008273920.tif 000004
［式中Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３は同一または異なって、置換基を有していても良いアルキル基、
又は水素原子を示す。式中ｎは１〜５の整数を示す。］
下記一般式（ＩＩ）で表されるアルカンジオールの製造方法。
【化２】
2008273920.tif 000005
［式中Ｒ１、ｎは前記と同じ。］
【請求項２】
前記金属水素化物が水素化ビス（２−メトキシエトキシ）アルミニウムナトリウムである請求項１に記載の製造方法。
【請求項３】
前記アルカンジエステルおよび、前記アルカンジオールが光学活性体である請求項１または２項に記載の製造方法。
【請求項４】
前記アルカンジエステルが光学活性２−メチルコハク酸ジアルキルエステル、かつ前記アルカンジオールが光学活性２−メチル−１、４−ブタンジオールである請求項３に記載の製造方法。
【請求項５】
前記還元反応終了液を酒石酸ナトリウムカリウム水溶液で処理することを請求項１〜４のいずれかに記載の製造方法。
【請求項６】
前記酒石酸ナトリウムカリウム水溶液で処理した後、有機溶媒を用いてアルカンジオールを再抽出する請求項５に記載の製造方法。
【請求項７】
前記有機溶媒が、ｎ−ブタノールである、請求項６に記載の製造方法。
【請求項８】
前記再抽出した抽出液を濃縮、中和後、析出物をろ過処理により除去する請求項６又は７のいずれかに記載の製造方法。
【請求項９】
前記析出物をろ過除去後のろ液を蒸留精製する請求項８に記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、医薬品、農薬、液晶および高分子の原料として有用なアルカンジオールの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
アルカンジオールの製造法としては、光学活性２−メチルコハク酸の一価アルコールとのジエステルを銅含有の不均一触媒の存在下、２２０℃以下の温度、８０−５００ｋｇ／ｃｍ２で水素化反応させて２−メチル１，４−ブタンジオールを製造する方法（特許文献１）、ジエステルを水素存在下、同又は周期表の第７〜１０属の金属又は該金属の化合物の存在下で水素と反応させ、２−メチル−１，４−ブタンジオールを製造する方法（特許文献２）、α−ヒドロキシ酸エステル誘導体を水素化ホウ素ナトリウム化合物存在下で、プロトン性溶媒又は含水性プロトン性溶媒中で還元し、高収率で１，２−エタンジオール誘導体を製造する方法（特許文献３）が知られている。
【０００３】
しかし、上記特許文献１の方法は、高温、高圧である上に、原料の転化率が９７％であるにもかかわらず、光学純度が７２％ｅｅまで低下してしまうという問題がある。
【０００４】
特許文献２の方法では、特許文献１の方法と同様に高温、高圧の反応であり、また光学純度の高いジオールが得られるかどうかは不明である。
【０００５】
特許文献３の方法は、ヒドロキシモノエステルの還元反応であり、本件発明の対象であるアルカンジエステルが原料ではない。さらに、水素化ホウ素ナトリウムは、アルデヒド及びケトン等のカルボニル化合物ならびに酸塩化物の選択的還元剤として広く使用されているが、カルボン酸エステルに対しては還元剤として作用しにくいということが常識として知られている。当該化合物がα−ヒドロキシ酸であるが故に還元反応が進行おり、本件発明の化合物では反応は進行しない。
【特許文献１】特開昭６３−１８５９３７号公報
【特許文献２】特開平６−２１９９８１号公報
【特許文献３】ＷＯ９６／０２８４０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記実情に鑑み、より高収率、高光学純度で、かつ簡便な操作でアルカンジオールを製造する方法が求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、アルカンジエステルを水素化ビス（２−メトキシエトキシ）アルミニウムナトリウムで還元すること、さらに酒石酸ナトリウムカリウム水溶液で後処理することで、高純度および高収率で、かつ簡便な操作でアルカンジオールを製造する方法を見出し、本発明を完成させるに至った。
【０００８】
すなわち、本発明は、以下のアルカンジオールの製造方法を提供するものである。  
【０００９】
（１）  下記一般式（Ｉ）で表されるアルカンジエステルを金属水素化物により還元する、
【化３】
2008273920.tif 000002
［式中Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３は同一または異なって、置換基を有していても良いアルキル基、又は水素原子を示す。式中ｎは１〜５の整数を示す。］
下記一般式（ＩＩ）で表されるアルカンジオールの製造方法。
【００１０】
【化４】
2008273920.tif 000003
［式中Ｒ１、ｎは前記と同じ。］
（２）  前記金属水素化物が水素化ビス（２−メトキシエトキシ）アルミニウムナトリウムである前記（１）に記載の製造方法。
【００１１】
（３）  前記アルカンジエステルおよび、前記アルカンジオールが光学活性体である前記（１）または（２）に記載の製造方法。
【００１２】
（４）  前記アルカンジエステルが光学活性２−メチルコハク酸ジアルキルエステル、かつ前記アルカンジオールが光学活性２−メチル−１、４−ブタンジオールである前記（３）に記載の製造方法。
【００１３】
（５）  前記還元反応終了液を酒石酸ナトリウムカリウム水溶液で処理する前記（１）〜（４）のいずれかに記載の製造方法。
【００１４】
（６）  前記酒石酸ナトリウムカリウム水溶液で処理した後、有機溶媒を用いてアルカンジオールを再抽出する前記（５）に記載の製造方法。
【００１５】
（７）  前記有機溶媒が、ｎ−ブタノールである、前記（６）に記載の製造方法。
【００１６】
（８）  前記再抽出した抽出液を濃縮、中和後、析出物をろ過処理により除去する前記（６）又は（７）のいずれかに記載の製造方法。
【００１７】
（９）  前記析出物をろ過除去後のろ液を蒸留精製する前記（８）に記載の製造方法。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、目的のアルカンジオールを高純度および高収率、かつ簡便な操作で得ることができる。さらに本発明によれば、不純物の混入も抑制することができる。また、原料に光学活性体を用いた場合、光学純度を低下させることなく、高光学純度でアルカンジオールを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明を具体的に説明する。
【００２０】
本発明は、アルカンジエステルを金属水素化物で還元することにし、生成したアルカン酒石酸ナトリウムカリウム水溶液で抽出して、還元剤由来の金属を固定化した後、有機溶媒によりアルカンジオールを再抽出する方法である。本発明によれば、アルカンジオールを高純度、かつ高収率で工業的に簡便な方法で製造することができる。
【００２１】
本発明においては、アルカンジエステルを水素化ビス（２−メトキシエトキシ）アルミニウムナトリウムで還元し、生成したアルカンジオールを酒石酸ナトリウムカリウム水溶液で抽出して還元剤由来の金属を固定化した後、有機溶媒によりアルカンジオールを再抽出することで、アルカンジオールを高純度、かつ高収率で工業的に簡便な方法で製造することができる。
【００２２】
本発明において、アルカンジエステルは、例えばコハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、２−メチルコハク酸、２−メチルグルタル酸、２−メチルアジピン酸、２−メチルピメリン酸のメチルエステル、エチルエステル、プロピルエステル、イソプロピルエステル、ブチルエステルなどが挙げられる。なお、これらアルカンジエステルはラセミ体でも光学活性体でもよい。
【００２３】
本発明において生成物のアルカンジオールは、対応するアルカンジエステルを還元することによって得ることができ、具体的には１、４−ブタンジオール、１、５−ペンタンジオール、１、６−ヘキサンジオール、１、７−ヘプタンジオール、２−メチル−１、４−ブタンジオール、２−メチル−１、５−ペンタンジオール、２−メチル−１、６−ヘキサンジオール、２−メチル−１、７−ヘプタンジオールなどが挙げられる。
【００２４】
本発明に用いられる金属水素化物としては、例えば水素化ホウ素ナトリウム、水素化アルミニウムリチウム、水素化ホウ素リチウム、ジイソブチルアルミニウムヒドリド、（２−メトキシエトキシ）アルミニウムナトリウムなどがあるが、この中でも、特に水素化ビス（２−メトキシエトキシ）アルミニウムナトリウムが好適に使用できる。
【００２５】
反応時の金属水素化物添加量は、理論当量以上であればよい。具体的には当量は、２．０〜４．０当量が好ましく、２．０〜３．０当量であることがさらに好ましい。使用量が多い場合には、反応後に未反応の還元剤が残存し、後処理において時間を要するなど、工業的には好ましくない。一方、少ない場合は反応が完結せず収率を低下させる要因になってしまう。
【００２６】
反応温度に関しては、８０℃以下が好ましいが、５０℃以下がさらに好ましい。
【００２７】
温度が高い場合は不純物が増加するとともに、反応液が着色する。
【００２８】
反応に使用する溶媒は還元剤に対して不活性であれば問題なく、トルエンなどの炭化水素系溶媒やエーテル系溶媒が好ましい。
【００２９】
本発明では、上記反応終了後、反応終了液を酒石酸ナトリウムカリウム水溶液で処理する。
【００３０】
本発明に用いられる酒石酸ナトリウムカリウム水溶液の濃度は、生成するアルカンジオールが水溶液中に溶解する濃度であれば良いが、好ましくは１０〜５０質量％。さらに好ましくは、２０〜４０質量％である。
【００３１】
酒石酸ナトリウムカリウム水溶液の濃度が高い場合は、酒石酸ナトリウムカリウムの塩析効果により水溶液にアルカンジオールが溶解しにくくなり、水相、有機溶媒相いずれにもアルカンジオールが溶解せず、還元剤由来の不純物などを含んだままのアルカンジオールを主成分とする相が、水相、有機溶媒相の間に生成してしまい、アルカンジオールの回収率が低下する。一方、濃度が低い場合には、再抽出の効率が悪くなり、溶媒使用量が増加する。
【００３２】
酒石酸ナトリウムカリウム水溶液で処理する際の温度は、回収率の観点から５０℃以下が好ましく、３０℃以下であることがさらに好ましい。温度が高い場合は反応溶媒への溶解度が高く回収率が低下する。一方、低い場合は該水溶液の粘性が高くなり、分相性が悪化してしまう。
【００３３】
次に上記処理後の水溶液から有機溶媒を用いて、アルカンジオールを再抽出する。再抽出に用いる溶媒としては、該水溶液と混合しない溶媒であれば特に限定するものではないが、例えばｎ−プロパノール、２−プロパノール、ｎ−ブタノール、２−ブタノールなどのアルコール溶媒、酢酸エチルなどのエステルが挙げられる。
【００３４】
なかでもｎ−ブタノールがコスト面、抽出効率の面から最も好ましい。
【００３５】
酒石酸ナトリウムカリウム水溶液からのアルカンジオールの再抽出温度は、０〜５０℃が好ましく、１０〜４０℃であることがさらに好ましい。温度が低い場合は抽出効率が低下しする。一方、温度が高い場合は水分とともに無機塩を取り込んでしまい、抽出後の純度が低下するとともに、蒸留での溜出を阻害する。
【００３６】
再抽出したアルカンジオール溶液の濃縮は、アルカンジオールの沸点以下であれば問題なく、圧力に関しては常圧でも減圧下でもよい。
【００３７】
濃縮して得られた残渣を、アルカンジオールに対して１．０〜３．０倍量の純水で希釈した後、ｐＨを６．０〜９．０に調整し、反応由来の無機塩を析出させ、結晶をろ過処理する。希釈する純水の量は多すぎると無機塩の析出量が少なく、蒸留精製での負荷となる。一方、少なすぎると析出する無機塩量が多く、ろ過処理において負荷となる。ｐＨを調整する酸分としては、鉱酸でも有機酸でもよい。ｐＨが高すぎると、中和できる塩の量が少なく蒸留精製での負荷となる。一方、低すぎる場合は、使用する酸分の使用量が多くなり、工業的には好ましくない。
【００３８】
以上の操作により製造したアルカンジオールを蒸留精製することで、化学純度９５％以上の高品質な製品を取得することができる。
【実施例】
【００３９】
以下、実施例および比較例により本発明を更に詳しく説明する。
【００４０】
〔分析条件〕
（アルカンジオールのガスクロマトグラフィーによる純度分析）
ガスクロマトグラフィー：ＧＣ−１７Ａ（島津製作所）
カラム：ＤＢ−５（Ｊ＆Ｗ  Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ、０．３２ｍｍＩ．Ｄ．×３０ｍ）
キャリアー：ヘリウム（１．８ｍｌ／ｍｉｎ／５０℃）
カラム温度：５０℃→２５０℃（１０℃／ｍｉｎ）
インジェクター：スプリット  ５０：１（２５０℃）
検出器：ＦＩＤ（２５０℃）
（アルカンジオールのＨＰＬＣによる光学純度分析）
ジクロロメタンを溶媒として、２当量以上の塩化アセチルでジアセチル化する公知の方法で、分析サンプルを合成する。
【００４１】
カラム：ＣＨＩＲＡＬＣＥＬ  ＯＤ（４．６ｍｍＩ．Ｄ．×２５０ｍｍ、ダイセル化学工業）
キャリアー：ｎ−ヘキサン：２−プロパノール＝９９．５：０．５（ｖ／ｖ）
流速：０．７ｍｌ／ｍｉｎ
カラム温度：３５℃
検出器：ＵＶ２２０ｎｍ
＜実施例１＞
攪拌機および温度計を付した２０００ｍｌ三口フラスコに、７０％水素化ビス（２−メトキシエトキシ）アルミニウムナトリウム１９８．３ｇ（０．６９ｍｏｌ）とトルエン３７５ｍｌを入れ、Ｓ−２−メチルコハク酸ジメチルエステル５０．０ｇ（０．３１ｍｏｌ、９９．９％ｅｅ以上）を３５〜４０℃で１時間かけて滴下した。その後、３５〜４０℃で５時間攪拌した。２−メチルコハク酸ジメチルエステルが実質的に消失したことをガスクロマトグラフィーで確認し、反応液を１０℃まで冷却し、３０重量％酒石酸ナトリウムカリウム水溶液１２１８．０ｇ（１．７４ｍｏｌ）を１０〜１５℃で１時間かけて滴下した。その後、１０℃で１時間攪拌した。反応液を１０℃のまま静置、分相して上相である有機相を除去した。水相にｎ−ブタノール３７５ｍｌを加え、２０〜３０℃で１時間攪拌し、分相後に有機相を回収した。この操作を２回行なった後、有機相を５０Ｔｏｒｒ、６０℃の減圧下で濃縮して粗体５０．４ｇ（純度６０．０％、収率９３．０％）を得た。この粗体を６５．９ｇの純水に溶解し、２０〜２５℃で硫酸７．８ｇを添加してｐＨを７．７として、無機塩を析出させた。この無機塩をろ過し、回収したろ液を蒸留することで、純度９５％以上のＳ−２−メチル−１、４−ブタンジオール２４．２ｇを得た。製品取得収率は８０．０％、光学純度は９９．９％ｅｅ以上であった。
【００４２】
＜実施例２＞
７０％水素化ビス（２−メトキシエトキシ）アルミニウムナトリウムを２６８．６ｇ（０．９３ｍｏｌ）とした以外は実施例１と同様の方法で行った。ｎ−ブタノール抽出後の収率は、９２．８％であった。光学純度は９９．９％ｅｅ以上であった。
【００４３】
＜実施例３＞
Ｓ−２−メチルコハク酸ジメチルエステルの滴下温度を２０〜２５℃、その後の攪拌を２０〜２５℃で８時間とした以外は実施例１と同様の方法で行った。ｎ−ブタノール抽出後の収率は、９１．６％であった。光学純度は９９．９％ｅｅ以上であった。
【００４４】
＜実施例４＞
３０重量％酒石酸ナトリウムカリウム水溶液を２０℃で添加し、その後２０℃で１時間攪拌を行なった以外は実施例１と同様の方法で行った。ｎ−ブタノール抽出後の収率は、９２．５％であった。光学純度は９９．９％ｅｅ以上であった。
【００４５】
＜実施例５＞
酒石酸ナトリウムカリウム水溶液の濃度を４０重量％、使用量を９１３．５ｇとした以外は実施例１と同様の方法で行った。１０℃で１時間攪拌し、静置したところ、水相と有機相の間に２−メチル−１、４−ブタンジオール水溶液の相が現れた。有機相を除去した後にｎ−ブタノール抽出を行なった。抽出後の収率は、９３．１％であった。蒸留後の製品取得収率が７０％であった。
【００４６】
＜比較例１＞
実施例１と同様の方法で、ｎ−ブタノールで再抽出、濃縮後に取得した粗体を、ｐＨ調整による無機塩除去を行なわずに蒸留を行なったところ、蒸留後の製品取得収率が６５．０％であった。
【００４７】
＜比較例２＞
酒石酸ナトリウムカリウム水溶液からの抽出を酢酸エチルで行なった以外は実施例１と同様の方法で行った。酢酸エチル抽出後の収率は６５．２％であった。
【００４８】
＜比較例３＞
酒石酸ナトリウムカリウム水溶液からの抽出を２−プロパノールで行なった以外は実施例１と同様の方法で行った。２−プロパノール抽出後の収率は７６．０％であった。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明によれば、簡便な方法でアルカンジオールを高純度および高収率で得ることができる。また、本発明によれば、光学活性体を用いた場合、高い光学純度で目的のアルカンジオールを得ることができる。得られたアルカンジオールは、医薬品、農薬、液晶および高分子の原料として幅広く用いることができる。