(57)【要約】【課題】無触媒条件下、アリルエーテル類からクライゼン転位化合物を短時間、連続的に、エネルギー消費量、廃棄物量を低減しつつ高収率・高選択率で合成する方法及びその反応組成物及びその装置を提供する。【解決手段】温度１００〜４００℃、圧力０．１〜４０ＭＰａの亜臨界流体、超臨界流体を反応溶媒として使用し、無触媒条件で、流通式高温高圧装置に、基質及び反応溶媒を導入し、選択的に逐次クライゼン転位化合物をエネルギー消費量、廃棄物量を低減しつつ高収率、高選択率、高速・連続的に合成するクライゼン転位化合物の製造方法、その反応組成物、及びその装置。【選択図】図４
2008255015.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
クライゼン転位反応によるクライゼン転位反応組成物において、触媒及び有機溶媒の残存がないことを特徴とするクライゼン転位反応組成物。
【請求項２】
クライゼン転位化合物を合成する方法において、高温高圧状態の亜臨界流体ないしは超臨界流体を反応溶媒として使用し、触媒を用いることなく、アリルエーテル類から一段階の合成反応でアリルフェノール類を選択的に合成することを特徴とするクライゼン転位化合物の製造方法。
【請求項３】
温度１００〜４００℃、圧力０．１〜４０ＭＰａの亜臨界流体ないし超臨界流体を反応溶媒として使用する、請求項２記載の方法。
【請求項４】
亜臨界流体ないし超臨界流体として、水、酢酸、それ以外の無機溶媒、もしくは有機溶媒もしくは無機溶媒と有機溶媒の混合溶媒を用いる、請求項２記載の方法。
【請求項５】
流通式高温高圧装置に、基質及び反応溶媒を導入し、反応時間を３〜１８０秒の範囲で変化させることで合成反応を実施する、請求項２記載の方法。
【請求項６】
エネルギー消費量、廃棄物排出量（Ｅ−ファクター）を低減しつつ高効率で一段階の合成反応で目的化合物を選択的に合成する、請求項２記載の方法。
【請求項７】
水を送液する水送液ポンプ、水加熱用コイル、高温高圧フローセル、基質を送液する反応物送液ポンプ、炉体、反応物を炉体に導入する反応物導入管、反応溶液を排出する排出液ライン、冷却フランジ及び圧力を設定する背圧弁を具備していることを特徴とするクライゼン転位化合物の合成装置。
【請求項８】
請求項２から６のいずれかに記載の方法において、クライゼン転位後、回収水溶液に水を注入してデカンテーションし、油／水二層溶液に分離後、クライゼン転位化合物を含む油層を分液回収する簡易な連続分離法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クライゼン転位生成物、その製造方法と装置に関するものであり、更に詳しくは、高温高圧状態の水あるいは酢酸それらの混合溶媒を反応溶媒とし、無触媒かつ一段階でクライゼン転位化合物を製造する方法及びその合成装置に関するものである。本発明は、常温水あるいは温度１００〜４００℃、圧力０．１〜４０ＭＰａの水、それらの混合溶媒を反応溶媒として、触媒無添加でクライゼン転位化合物を一段階の合成反応で、短時間、かつ連続的に合成する方法及びその反応組成物を提供するものである。ここで、クライゼン転位におけるヘテロ原子としては、酸素、窒素、硫黄が挙げられ、それぞれアリルエーテル、アリルアミン、アリルチオエーテルに対応し、更に複数のヘテロ原子が組合わされたアリル化合物も含む。
【０００２】
クライゼン転位は、基質・原料に対して生成物の機能性と同時に付加価値をも向上するため、香料、医薬品、食品分野において有用である。通常、クライゼン転位化合物を合成する場合、従来法では、非プロトン性有機溶媒に加えて、酸・塩基触媒が必要であり、食品、医薬品に利用される場合、残存する有機溶媒、触媒の除去は、大きな労力とエネルギーを必要とし、環境に影響を与えるのみならず生体に有害である等の問題点を有していた。本発明は、アリルエーテル類から、無触媒で、水を用いるプロセスのみでクライゼン転位化合物を合成する方法とその反応組成物及びその合成装置を提供するものであり、香料、医薬品や食品のみならず、化成品合成にも応用可能であり、クライゼン転位化合物を良好な収率で、短時間に、良好なエネルギー効率で、環境に影響を与えることなく、大量に生産し、提供することを可能にするものである。
【背景技術】
【０００３】
従来、クライゼン転位を利用し、アリルエーテル類からアリルフェノール類を合成する方法が種々報告されている（例えば、非特許文献１参照）。ここで、アリルエーテル類からのアリルフェノール類を合成するクライゼン転位合成技術を完成すれば、通常は、他のヘテロ原子を有するクライゼン転位は可能となるため、特に酸素を含有する置換アリルエーテルから置換アリルフェノールを合成する技術の報告例は非常に多い（図１、図２）。
【０００４】
図１のように、オルト位にクライゼン転位する場合、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６，Ｒ７，Ｒ８は、水素又はアルキル基及びヘテロ原子を含む置換基、Ｘはヘテロ原子又は置換ヘテロ原子であり、具体的には酸素（Ｏ）、硫黄（Ｓ）、窒化水素（ＮＨ）、アルキル置換窒素（ＮＲ’）である。また、図２のように、芳香環のオルト位のＲ９，Ｒ１０がアルキル基及びヘテロ原子を含む置換基の場合、パラ位にクライゼン転位が起こる。ここで、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６，Ｒ７は水素又はアルキル基及びヘテロ原子を含む置換基、Ｘはヘテロ原子又は置換ヘテロ原子であり、具体的には酸素（Ｏ）、硫黄（Ｓ）、窒化水素（ＮＨ）、アルキル置換窒素（ＮＲ’）である。
【０００５】
先行技術文献によれば、無溶媒条件での加熱（非特許文献２）、無溶媒又は非プロトン性有機溶媒中でのマイクロ波加熱（非特許文献３）、あるいは有機溶媒中、ＢＣｌ３（非特許文献４、５）、Ｒ２ＡｌＣｌ（非特許文献６）、ＰｄＣｌ２（ＭｅＣＮ）２（非特許文献７）等のルイス酸が使用されてきた。
【０００６】
ここで、上記の先行技術文献では、無溶媒条件での加熱では、フェニルアリルエーテルから温度２２０℃、反応時間６時間で収率８５％でクライゼン転位化合物であるｏ−アリルフェノールが得られる。また、マイクロ波を利用した場合には、フェニルアリルエーテルからのｏ−アリルフェノール合成は、無溶媒条件で、温度３２５−３６１℃、反応時間１０分で２１％と低収率であるが、ＤＭＦを溶媒とし、温度３００−３１５℃、反応時間６分とすることで９２％の高収率で得られる。
【０００７】
ルイス酸を用いた場合には、熱エネルギー利用の場合よりも常温でも反応が１０１０倍もの反応加速があるが、ｐ−体が増加する。例えば、通常加熱でｏ−トルイルアリルエーテルを基質とした場合、ｏ−メチルフェノールとｐ−メチルフェノールがそれぞれ収率８５％、１５％で得られるが、ＢＣｌ３のルイス酸を用いた場合、ｏ−メチルフェノールとｐ−メチルフェノールがそれぞれ６０％、３１％で得られ、結局、反応の加速がある反面、選択性が低下することが報告されている（非特許文献１）。
【０００８】
したがって、無溶媒で熱エネルギーを利用するか、あるいはマイクロ波のような外場と有機溶媒、ルイス酸、金属錯体のような触媒に加えて、有機溶媒が、クライゼン転位にとって必要不可欠である。
【０００９】
一方、クライゼン転位における溶媒としての水の可能性に関しては、水とクロロナフチルエーテルを常温付近２３℃で１２０時間激しく攪拌するＯｎ  ｗａｔｅｒ反応（非特許文献８）で収率１００％で得られることが報告されている。しかし、多数のクライゼン転位に対する適用可能性については言及されていない（非特許文献９）。
【００１０】
反応後における後処理は、通常、触媒・有機溶媒中クライゼン転位では、反応混合物に中和剤を添加して中和後、抽出溶媒と水あるいは飽和食塩水を加え、分液し、溶媒層はその後、乾燥、溶媒除去、蒸留あるいは精留のプロセスを得て目的物を得るが、水層には水の他に、触媒、有機溶媒、酢酸、基質、生成物、副生成物、無機物の複雑な混合物が含有される。ここで、水層からの触媒の分離が容易である場合には、回収再生され、再使用されるが、分離が困難である場合には、そのまま廃棄・処分される（図３）。無触媒・高温高圧水中クライゼン転位のように、水層に触媒、有機溶媒が含有されず、水、生成物のみが含有されるならば、生成物をデカンテーションだけで分離が可能である。このことは、水の再生を可能にし、通常法に比べて、環境低減型のプロセスであることを意味する（図４）。
【００１１】
なお、あるプロセスが環境低減型であるかどうかは、Ｅ−ファクターで判断可能である。これは、あるプロセスにおける製品単位重量あたりの廃棄物重量の比率であり、あるプロセスのＥ−ファクターの値が小さいほど、生産に対しての廃棄物割合が少ないことから、環境低減型プロセスであると言える（非特許文献１０、１１）。
【００１２】
このように、従来法では、クライゼン転位の場合、外場又は触媒及び有機溶媒が必要であるため、製品の品質上、反応後の分離操作において、触媒、有機溶媒やカルボン酸の除去が必要であり、分離操作後の水層は廃棄物となりやすく廃液の問題を生じる。更に、環境に対する影響や生体への有害性への配慮から、また、ヒトが経口する食品・医薬品の安全性から、触媒・有機溶媒のより高度分離が要求される。高度分離に必要なコストは、合成操作と同程度であり、望ましくは触媒と有機溶媒を使用しない方が良い。
【００１３】
以上のことから、当該技術分野においては、簡単、低コスト、環境低減型の合成プロセスで、分離操作が容易かつ高度分離が可能で、触媒や有機溶媒の残存しないクライゼン転位の連続的合成を可能とする合成手法が強く要請されていた。
【００１４】
【非特許文献１】Ａ．Ｍ．Ｍ．Ｃａｓｔｒｏ，Ｃｈｅｍ．Ｒｅｖ．，２００４，１０４，２９３９
【非特許文献２】Ｗ．Ｎ．Ｗｈｉｔｅ，Ｄ．Ｇｗｙｎｎ，Ｒ．Ｓｃｈｌｉｔｔｓ，Ｃ．Ｇｉｒａｅｄ  ａｎｄ  Ｗ．Ｆｉｆｅａ，Ｊ．Ａｍｅｒ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ，１９５８，８０，３２７１
【非特許文献３】Ｃ．Ｒａｙｍｏｎｄ，Ｊ．Ｇｉｇｕｅｒｅ，Ｔ．Ｌ．Ｂｒａｙ，  ａｎｄ  Ｓ．Ｍ．Ｄｕｎｃａｎ，Ｔｅｔｒａｈｅｄｒｏｎ  Ｌｅｔｔ．，１９８６，２７，４１，４９４５
【非特許文献４】Ｌｕｔｚ，Ｒ．Ｐ．Ｃｈｅｍ．Ｒｅｖ．１９８４，８４，２０５
【非特許文献５】Ｂｏｒｇｕｌｙａ，Ｊ．；Ｍａｄｅｊａ，Ｒ．；Ｆａｈｒｎｉ，Ｐ．；Ｈａｎｓｅｎ，Ｈ．−Ｊ．；Ｓｃｈｍｉｄ，Ｈ．；Ｂａｒｎｅｒ，Ｒ．Ｈｅｌｖ．Ｃｈｉｍ．Ａｃｔａ  １９７３，５６，１４
【非特許文献６】Ｓｏｎｎｅｎｂｅｒｇ，Ｆ．Ｍ．Ｊ．Ｏｒｇ．Ｃｈｅｍ．１９７０，３５，３１６６
【非特許文献７】Ｂａａｎ，Ｊ．Ｌ．；Ｂｉｃｋｅｌｈａｕｐｔ，Ｆ．Ｔｅｔｒａｈｅｄｒｏｎ  Ｌｅｔｔ．１９８６，２７，６２６７
【非特許文献８】Ｊ．Ｅ．Ｃｌｉｊｉｎ  ａｎｄ  Ｂ．Ｆ．Ｎ．Ｅｎｇｂｅｒｔ，Ｎａｔｕｒｅ，２００５，４３５（９），７４６
【非特許文献９】Ｓ．Ｎ．Ｊ．Ｍｕｌｄｏｏｎ，Ｍ．Ｇ．Ｆｉｎｎ，Ｖ．Ｖ．Ｆｏｋｉｎ，Ｈ．Ｃ．Ｋｏｌｂ  ａｎｄ  Ｋ．Ｂ  Ｓｈａｒｐｌｅｓｓ，Ａｎｇｅｗ．Ｃｈｅｍ．Ｉｎｔ．Ｅｄ．Ｅｎｇｌ．，２００５，４４，３２７５
【非特許文献１０】Ｒ．Ａ．Ｓｈｅｒｄｏｎ，Ｃｈｅｍ．Ｉｎｄ．（Ｌｏｎｄｏｎ），１９９７，１２−１５：１９９２，９０３−９０６
【非特許文献１１】Ｒ．Ａ．Ｓｈｅｒｄｏｎ，Ｐｕｒｅ  Ａｐｐｌ．Ｃｈｅｍ．，２０００，７２，１２３３−１２４６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
このような状況の中で、本発明者らは、上記従来技術に鑑みて、低コストで、環境に優しい簡単な高速合成プロセスで、上記クライゼン転位化合物を連続的かつ選択的に合成することができる新しい合成方法を開発することを目標として鋭意研究を積み重ねた結果、高温高圧水、亜臨界水又は超臨界水を反応溶媒とすることで、無触媒でアリルエーテル類からクライゼン転位化合物を選択的に合成できることを見出し、本発明を完成するに至った。本発明は、アリルエーテル類からクライゼン転位化合物を無触媒で、短時間の反応条件下で連続的に合成する方法、その反応組成物及びその合成装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記課題を解決するための本発明は、以下の技術的手段から構成される。
（１）クライゼン転位反応によるクライゼン転位反応組成物において、触媒及び有機溶媒の残存がないことを特徴とするクライゼン転位反応組成物。
（２）クライゼン転位化合物を合成する方法において、高温高圧状態の亜臨界流体ないしは超臨界流体を反応溶媒として使用し、触媒を用いることなく、アリルエーテル類から一段階の合成反応でアリルフェノール類を選択的に合成することを特徴とするクライゼン転位化合物の製造方法。
（３）温度１００〜４００℃、圧力０．１〜４０ＭＰａの亜臨界流体ないし超臨界流体を反応溶媒として使用する、前記（２）記載の方法。
（４）亜臨界流体ないし超臨界流体として、水、酢酸、それ以外の無機溶媒、もしくは有機溶媒もしくは無機溶媒と有機溶媒の混合溶媒を用いる、前記（２）記載の方法。
（５）流通式高温高圧装置に、基質及び反応溶媒を導入し、反応時間を３〜１８０秒の範囲で変化させることで合成反応を実施する、前記（２）記載の方法。
（６）エネルギー消費量、廃棄物排出量（Ｅ−ファクター）を低減しつつ高効率で一段階の合成反応で目的化合物を選択的に合成する、前記（２）記載の方法。
（７）水を送液する水送液ポンプ、水加熱用コイル、高温高圧フローセル、基質を送液する反応物送液ポンプ、炉体、反応物を炉体に導入する反応物導入管、反応溶液を排出する排出液ライン、冷却フランジ及び圧力を設定する背圧弁を具備していることを特徴とするクライゼン転位化合物の合成装置。
（８）前記（２）から（６）のいずれかに記載の方法において、クライゼン転位後、回収水溶液に水を注入してデカンテーションし、油／水二層溶液に分離後、クライゼン転位化合物を含む油層を分液回収する簡易な連続分離法。
【００１７】
次に、本発明について更に詳細に説明する。
本発明は、化１のアリルエーテル類から化２又は化３のクライゼン転位化合物を、一段階の反応プロセスで、触媒無添加、短時間の反応条件下で、選択的かつ連続的に合成することを特徴とするものである。本発明では、上記反応溶媒として、温度１００〜４００℃、圧力０．１〜４０ＭＰａの亜臨界流体、超臨界流体が用いられ、好適には亜臨界水が用いられる。また、反応条件として、好適には、温度２６５℃、圧力５ＭＰａ、反応時間は３〜１８０秒の範囲、好適には反応時間が１４２秒程度に調整される。ここで、化１、化２、化３の式中、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６，Ｒ７，Ｒ８は、水素又はアルキル基及びヘテロ原子を含む置換基、Ｘはヘテロ原子又は置換ヘテロ原子であり、具体的には酸素（Ｏ）、硫黄（Ｓ）、窒化水素（ＮＨ）、アルキル置換窒素（ＮＲ’）である。
【００１８】
また、本発明により、化４のアリルエーテル類の場合は、化５のクライゼン転位化合物を一段階の反応プロセスで、触媒無添加、短時間の反応条件下で、選択的かつ連続的に合成することも可能とするものである。Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６，Ｒ７は水素又はアルキル基及びヘテロ原子を含む置換基、Ｘはヘテロ原子又は置換ヘテロ原子であり、具体的には酸素（Ｏ）、硫黄（Ｓ）、窒化水素（ＮＨ）、アルキル置換窒素（ＮＲ’）である。
【００１９】
【化１】
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【００２０】
【化２】
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【００２１】
【化３】
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【００２２】
【化４】
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【００２３】
【化５】
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【００２４】
本発明においては、上記基質及び反応溶媒を反応容器に導入して所定の反応時間で合成反応を実施するものである。したがって、上記反応器としては、例えば、バッチ式の常温高圧装置又は高温高圧反応容器、及び連続型の流通式常温高圧装置又は流通式高温高圧反応装置を使用することができるが、本発明は、これらの反応装置型式に特に制限されるものでない。
【００２５】
本発明の方法では、反応溶媒として、上記常温流体又は高温高圧状態にある亜臨界流体、超臨界流体が用いられるが、具体的には、亜臨界二酸化炭素（常温以上、０．１ＭＰａ以上）、亜臨界水（１００℃以上、０．１ＭＰａ以上）、亜臨界メタノール（１００℃以上、０．１ＭＰａ以上）、亜臨界エタノール（１００℃以上、０．１ＭＰａ以上）、超臨界二酸化炭素（３４℃以上、７．３８ＭＰａ以上）、超臨界水（３７５℃以上、２２ＭＰａ以上）、超臨界メタノール（２３９℃以上、８．１ＭＰａ以上）、超臨界エタノール（２４１℃以上、６．１ＭＰａ以上）、同じ状態の混合溶媒が例示され、好適には、亜臨界水（２００−２５０℃、５ＭＰａ以上）が用いられる。反応溶媒としては、上記以外の有機溶媒や無機溶媒を任意の割合で含むことができ、具体的には、有機溶媒として、アセトン、アセトニトリル、テトラヒドロフラン等、無機溶媒として酢酸、アンモニア等を含む反応溶液に代替することも可能である。
【００２６】
本発明では、上記常温流体、亜臨界流体、超臨界流体の反応溶媒の組成、温度及び圧力条件、基質の種類及びその使用量、反応時間を調整することにより、短時間で、効率良く、反応生成物を合成することができる。また、本発明では、例えば、基質及び反応溶媒を流通式高温高圧装置に導入し、それらの反応時間を３〜１８０秒の範囲で変えることにより、所定の反応生成物を合成することができる。上記反応条件は、使用する出発原料、目的とする反応生成物の種類等により適宜設定することができる。
【００２７】
本発明の方法では、従来、触媒存在下で行われていた、クライゼン転位化合物の合成を、高速で連続的に、しかも、無触媒で実施できるため、長時間を要するプロセスを効率化することができる。また、本発明の方法では、従来用いられた触媒を全く使用しないので、反応後の溶液の中和処理、無害化処理等の後処理・処分の必要がなく、環境負荷低減を達成可能である。更に、反応後は静置分離操作のみであるため、触媒や有機溶媒の分離回収の必要性はなく、生成物分離が容易になる。本発明によれば、触媒無添加で、１４２秒程度の短時間で、転化率９８％以上、選択率１００％以上で合成反応を行い、対応するクライゼン転位化合物を合成可能である。本発明の合成方法は、香料、医薬品、食品に利用可能な、クライゼン転位化合物を効率良く、大量に高速で連続的に生産することを可能にするものとして有用である。
【００２８】
従来、クライゼン転位化合物をエネルギー消費量、廃棄物量（Ｅ−ファクター）を低減しつつ選択的に合成することを実証した例はなく、本発明の対象とするクライゼン転位化合物の省エネ、環境負荷低減型選択的合成反応法は、本発明者らによって初めてその有効性が実証されたものである。しかも、従来法ではアリルエーテル類から合成されるクライゼン転位化合物は、触媒及び有機溶媒の残存が問題とされていたが、本発明でアリルエーテル類から合成される反応組成物は、触媒及び有機溶媒の残存がなく、本発明のクライゼン転位化合物組成物は、従来製品にない利点を有している。
【００２９】
本発明では、無触媒条件で無水カルボン酸とポリヘテロ水素化物の合成反応を実現するために、例えば、基質をあらかじめ溶媒に溶解した溶液を送液し、常温流体、亜臨界流体、超臨界流体中の反応経過を高温高圧赤外フローセル（図５）により赤外分光分析によって観察する流通型高温高圧赤外分光その場測定装置（図６）を用いることも可能である。しかしながら、高温高圧赤外フローセルを窓なし高温高圧フローセル（図７）に交換し、超臨界流体の流れに対して直接反応物の流れを接触反応するように配管配置した方が、高温高圧赤外フローセルにおけるセル窓付近におけるリーク等の問題が発生せず、より高流量で短時間に合成を実施することが可能である。これらのことから、この窓なし高温高圧フローセルを装着した装置を後述する実施例で用いた。
【００３０】
ここで、窓なし高温高圧フローセル本体（図７）は、例えば、市販のＳＵＳ３１６製のクロス１にネジを切り、次に説明する温度センサーシース（図７の１２）に固定できるようにする。炉体雰囲気の温度を測定せずに、セル温度を示すように温度センサー位置を調節し、シース固定ネジとオネジ３でネジ止めする。ＳＵＳ３１６の配管４はクロス１にワンリングフェラル付きのテーパーネジ２でクロス１に接続される。もちろん、クロス１は、エンドネジで一つの流路を塞ぐことによってティーとしても使用可能である。
【００３１】
図８は、窓なし高温高圧フローセルを装着した流通式高温高圧反応装置の炉体部分であり、反応装置本体である。これを、図６の流通型高温高圧流体その場赤外分光測定装置の斜線位置に設置すれば、赤外分光は測定できないものの、温度、圧力、流量が可変な亜臨界・超臨界流体接触型の合成反応装置として利用可能となる。なお、この場合における反応観察は、排出後の水溶液を採取し、ＧＣ−ＦＩＤにより、生成物の純品を用いた検量線から定量を実施し、ＧＣ／ＭＳにより定性分析を実施した。また、ＮＭＲにより定量・定性分析を実施した。
【００３２】
以下、図８について説明すると、水送液ポンプ５から水が送液され、冷却フランジ８を通過後、炉体１３へ送液される。水加熱コイル（管コイル）９を通過後、高温高圧状態で温度センサー１１が挿入された温度センサーシース１２に支持固定された高温高圧フローセル１４に導入される。一方、反応物が反応物送液ポンプ６から送液され、冷却フランジ８を通過後、炉体１３へ送液される。コイル状の反応物導入管１０を通過後、温度センサーシース１２に固定された高温高圧フローセル１４に導入される。また、洗浄水が洗浄水送液ポンプ７により送液され、溶媒導入管１６を通過後、ティー１８に導入され、洗浄用に用いられる。
【００３３】
高温高圧フローセルを通過した溶液は、排出配管１７を通過後、冷却フランジ８を通過して、炉体外を空冷されながら通過する。その後、圧力を設定している背圧弁１９からの排出液を採取し、サンプルとする。ここで、反応物や生成物を含む排出液の加熱による影響を排除する場合には、急速昇温を実施し、反応物導入管１０と排出配管１７の配管をできるだけ短く、水加熱コイル９をできるだけ長くすることが望ましい。本発明は、これらに限らず、これらと同効の反応装置であれば同様に使用することができる。
【発明の効果】
【００３４】
本発明により、次のような効果が奏される。
（１）アリルエーテル類から高速で連続的にクライゼン転位化合物を合成することができる。
（２）クライゼン転位化合物をエネルギー消費量、廃棄物量（Ｅ−ファクター）を低減しつつ高効率で選択的に合成することができる。
（３）触媒及び有機溶媒を用いない合成プロセスを実現できる。
（４）そのため、触媒及び有機溶媒の残存がなく、生体に対して有害性のない安全性の高いクライゼン転位反応組成物を提供できる。
（５）生成物が水に溶解しない場合には、排出された油水分散水溶液に対して更に水を注入することで、洗浄しつつ油水二層に分液し、高純度の生成物を容易に回収できる。
（６）香料、医薬品、食品として有用なクライゼン転位反応組成物の新しい大量生産プロセスとして、既存の生産プロセスに代替し得る新しい生産技術を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
次に、実施例に基づいて本発明を具体的に説明するが、本発明は、以下の実施例によって何ら限定されるものではない。
【実施例】
【００３６】
まず、本発明の実施方法を示した後、実施例を示す。
（実施方法）
本実施例では、図８の流通式高温高圧反応装置を用いて、合成条件を、無触媒、温度２００〜３００℃、圧力５ＭＰａ、滞留時間３６〜１４２秒で実施した。図８の流通式高温高圧反応装置の本体（主要部分）を、図６の流通型高温高圧流体その場赤外分光測定装置に設置した装置に、まず、温度２６５℃、圧力５ＭＰａに設定し、窓なしセル（ティー１）の水加熱コイル（配管コイル）９との接続穴をエンドで塞ぎ、水送液ポンプ５により配管コイル９への流路を塞ぎ、純水は、流量５．０ｍｌ／ｍｉｎで、炉体外のティー１８へ送液した。
【００３７】
その後、トルエンを内標準として添加した（基質の５ｍｏｌ％）、アリルフェノール混合溶液０．５ｍｌ／ｍｉｎをポンプで送液した（混合後の水溶液濃度：０．２８ｍｏｌ／ｋｇ）。基質送液後、４０分後の背圧弁からの排出水溶液を１ｍｌ採取した。加熱炉から背圧弁出口までの配管内容積を反応体積とした場合、反応時間は７２秒であった。
【００３８】
回収された１ｍｌの水溶液に１ｍｌのアセトンを加え、振とうし、組成をＧＣ／ＭＳ分析計（Ｈｅｗｌｅｔｔ  Ｐａｃｋａｒｄ社製ＨＰ６８９０、カラムＨＰ−５、注入口温度１５０℃、初期カラム温度６０℃（保持時間２分）、昇温速度１０℃／分、最終カラム温度２５０℃（保持時間２分））で実施し、得られたマススペクトルは、Ｗｉｌｌｅｙ  データベースで一致度９０％以上で確認した。また、定量及び市販試薬がある場合の定性は、トルエンを内標準としてＧＣ−ＦＩＤ（Ａｇｉｌｅｎｔ社製ＧＣ６８９０，カラムＤＢ−ＷＡＸ、注入口温度２３０℃、スプリット比５．６１、初期カラム温度５０℃（保持時間０．５分）、昇温速度２０℃／分、最終カラム温度２３０℃（保持時間３分））で実施した。
【００３９】
また、得られた生成物水溶液が油水分散状態で白濁している場合には、水を２０ｍｌ／ｍｉｎで３分注入し、デカンテーションすると油水２層溶液となり、下（上）層の油層にクライゼン転位化合物を、上（下）層の水相に水を得た（ＧＣにより確認）。このことは、生成物が水に溶解しない場合、反応終了後の油水分散水溶液に、水を更に注入することで、油水二層に変化してクライゼン転位化合物と酢酸水溶液を分液することができる。したがって、分離精製に高度な手法や膨大なエネルギーを必要とする精留は必要ない。
【００４０】
（実施例）
実施例１〜６
アリルフェノール（化１の式中、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６，Ｒ７，Ｒ８は水素であり、Ｘは酸素原子）を圧力５ＭＰａ、滞留時間７２秒で温度を２００℃〜３００℃で温度依存性を検討したところ、図９のようになり、アリルフェノール（化２の式中、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６，Ｒ７，Ｒ８は水素であり、Ｘは酸素原子）を温度２６５℃で、転化率９９％、選択率７４％、収率７３％で得た。このことから、２６５℃を最適温度とした。
【００４１】
実施例７〜１３
アリルフェノール（化１の式中、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６，Ｒ７，Ｒ８は水素であり、Ｘは酸素原子）を温度２６５℃、滞留時間７２秒で、圧力を０．１〜２０ＭＰａで圧力依存性を検討したところ、図１０のようになり、アリルフェノール（化２の式中、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６，Ｒ７，Ｒ８は水素であり、Ｘは酸素原子）を圧力５ＭＰａで、転化率９９％、選択率７４％、収率７３％で得、圧力１０ＭＰａで、転化率９９．６％、選択率７６％、収率７６％で得た。圧力５ＭＰａと１０ＭＰａの結果は誤差範囲と考え、圧力５ＭＰａを採用した。
【００４２】
実施例１４〜１７
アリルフェノール（化１の式中、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６，Ｒ７，Ｒ８は水素であり、Ｘは酸素原子）を温度２６５℃、圧力５ＭＰａ、基質流量を変化させ、滞留時間を０〜１４３秒で滞留時間依存性を検討したところ、図１１のようになり、アリルフェノール（化２の式中、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６，Ｒ７，Ｒ８は水素であり、Ｘは酸素原子）を滞留時間１４３秒で、転化率９９．４％、選択率８５％、収率８４％で得た。このことから、滞留時間１４３秒を最適滞留時間とした。
【００４３】
実施例１８〜２０
アリルフェノール（化１の式中、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６，Ｒ７，Ｒ８は水素であり、Ｘは酸素原子）を温度２６５℃、圧力５ＭＰａ、水流量を変化させ、滞留時間を０〜７２．８秒で滞留時間依存性を検討したところ、図１２のようになり、アリルフェノール（化２の式中、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６，Ｒ７，Ｒ８は水素であり、Ｘは酸素原子）を滞留時間７１．６秒で、転化率９９．６％、選択率９３％、収率９２％で得た。このことから、滞留時間１４３秒を最適滞留時間とした。
【００４４】
実施例２１
実施例２０までの結果から、総合的に判断して、アリルフェノール（化１の式中、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６，Ｒ７，Ｒ８は水素であり、Ｘは酸素原子）を温度２６５℃、圧力５ＭＰａ、滞留時間１４２秒（水流量７ｍｌ／ｍｉｎ、基質流量０．２５ｍｌ／ｍｉｎ、基質濃度０．１１ｍｏｌ／ｋｇ）で反応させたところ、アリルフェノール（化２の式中、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６，Ｒ７，Ｒ８は水素であり、Ｘは酸素原子）を転化率９９．８％、選択率９８％、収率９８％で得た。
【００４５】
実施例２２
他方、亜臨界水の効果を調べるために、水を流さない無溶媒条件で同じ装置を用いて行った。アリルフェノール（化１の式中、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６，Ｒ７，Ｒ８は水素であり、Ｘは酸素原子）を温度２６５℃、圧力５ＭＰａ、滞留時間１６５秒（水流量０ｍｌ／ｍｉｎ、基質流量０．２５ｍｌ／ｍｉｎ、基質濃度０．３８ｍｏｌ／ｋｇ）で反応させたところ、アリルフェノール（化２の式中、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６，Ｒ７，Ｒ８は水素であり、Ｘは酸素原子）を転化率５５％、選択率６８％、収率３７％で得られ、亜臨界水により反応が促進することが明らかとなった。
【００４６】
以上の本発明の実施例２１（μ亜臨界水と略記），２２（μ無溶媒と略記）の結果と、無溶媒マイクロ波加熱（マイクロ波−無溶媒と略記、非特許文献３）、ＤＭＦ添加マイクロ波加熱（マイクロ波−ＤＭＦと略記、非特許文献３）、通常加熱無溶媒（通常加熱−無溶媒と略記、非特許文献２）の結果を、収率、エネルギー原単位、Ｅ−ファクターで比較した結果が、図１３、図１４、図１５である。良好な収率を示し、高効率であるのが、μ亜臨界水（９８％）、マイクロ波−ＤＭＦ（９２％）、通常加熱−無溶媒（８５％）であり、その中で、エネルギー原単位とＥ−ファクターを同時に低い値を有するのが、本発明のμ亜臨界水である。したがって、本発明は、エネルギー消費量と廃棄物量（Ｅ−ファクター）を低減しつつ高効率を達成していることが分かる。
【００４７】
以上の実施例から、高温高圧水を反応溶媒として、無触媒でクライゼン転位化合物がエネルギー消費量、廃棄物量を低減しつつ高収率で合成可能であることが明らかとなった。また、クライゼン転位化後、回収水溶液に水を注入してデカンテーションし、油／水二層溶液に分離後、クライゼン転位化合物を含む油層を分液回収する一方、水層からは水を分離し、回収する簡易な連続分離法も明らかとなった。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
以上詳述したように、本発明は、アリルフェノール類から有機溶媒を用いることなく、高温高圧流体を反応溶媒として、無触媒でクライゼン転位化合物を合成する方法及びその反応組成物に係るものであり、従来法では、アリルフェノール類からクライゼン転位化合物の合成は、無溶媒の加熱では省エネ・高効率合成が達成不可能であり、有機溶媒中のマイクロ波加熱では、有機溶媒を除去した環境低減プロセスの実現ができず、有機溶媒に触媒を添加した数時間の反応でも、有機溶媒・触媒を除去した環境低減型プロセスが実現できなかったが、本発明で示した常温流体、亜臨界流体・超臨界流体を用いることにより、触媒無添加で、有機溶媒を使用することなく、エネルギー消費量及び廃棄物量を低減しつつ高速で連続的に選択的にクライゼン転位化合物を合成することが可能となった。
【００４９】
このことは、香料、医薬品、食品として有用なクライゼン転位化合物を短時間で、大量に連続的に生産できるというメリットをもたらす。また、クライゼン転位後、回収水溶液に水を注入してデカンテーションし、油／水二層溶液に分離後、クライゼン転位化合物を含む油層を分液回収する一方、水層からは水を回収し、水をリサイクルすることが可能である。これらのことから、合成・分離プロセスを単純化させることで、プロセスの初期コスト及びランニングコストを圧縮することが可能である。更に、中和処理の後処理も不必要であり、環境調和型生産が可能となる。本発明は、香料、医薬品、食品として有用なクライゼン転位化合物の新しい大量生産プロセスとして、既存の生産プロセスに代替し得るものである。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】ｏ−置換フェノール類を生成するクライゼン転位を示す。
【図２】ｐ−置換フェノール類を生成するクライゼン転位を示す。
【図３】触媒・有機溶媒を用いるクライゼン転位の後処理フローチャートを示す。
【図４】無触媒・水溶媒を用いるクライゼン転位の後処理フローチャートを示す。
【図５】高温高圧赤外フローセルを示す。
【図６】実施例で用いた流通型高温高圧流体その場赤外分光測定装置を示す。
【図７】窓なし高温高圧フローセルを示す。
【図８】実施例で用いた流通式高温高圧反応装置の主要部分を示す。
【図９】アリルエーテルのクライゼン転位における温度依存性を示す。
【図１０】アリルエーテルのクライゼン転位における圧力依存性を示す。
【図１１】アリルエーテルのクライゼン転位における基質流量を変化させた場合の滞留時間依存性を示す。
【図１２】アリルエーテルのクライゼン転位における水流量を変化させた場合の滞留時間依存性を示す。
【図１３】本発明と他の方法との収率比較を示す。
【図１４】本発明と他の方法とのエネルギー原単位比較を示す。
【図１５】本発明と他の方法とのＥ−ファクター比較を示す。
【符号の説明】
【００５１】
１  ティー又はクロス（片側口φ４ｍｍネジ切り）
２  φ４ｍｍ×５．０ｍｍＬ六角ネジ
３  ワンリングフェラル付オネジ
４  ＳＵＳ３１６チューブ
５  水送液ポンプ
６  反応物送液ポンプ
７  洗浄水送液ポンプ
８  冷却フランジ（冷却水が循環する）
９  水加熱コイル
１０  反応物導入管
１１  温度センサー
１２  温度センサーシース
１３  炉体
１４  高温高圧フローセル（通常昇温ではティー型、急速昇温ではクロス型）
１５  ＺｎＳｅ窓
１６  溶媒導入管
１７  排出配管
１８  ティー
１９  背圧弁
２１  水溶液
２２  洗浄水
２３  水溶液ポンプ
２４  洗浄用純水送液ポンプ
２５  炉体加熱システム
２６  炉体
２７  高温高圧赤外フローセル
２８  冷却水（入口）
２９  冷却水（出口）
３０  背圧弁
３１  排出水溶液受器
３２  可動鏡
３３  可動鏡
３４  干渉計
３５  光源
３６  赤外レーザー
３７  ＭＣＴ受光器
３８  ＴＧＳ受光器
３９  解析モニター
４０  反応物送液ポンプ
４１  基質送液ポンプ
４２  水送液ポンプ
４３  反応ティー
４４  配管
４５  混合ティー
４６  排出配管
４７  冷却器
４８  背圧弁
４９  回収容器
５０  温度センサー
５１  温度センサー
【図１】
2008255015.tif 000008
【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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