(57)【要約】【課題】  ホルムアルデヒドあるいはその前駆体であるホルムアルデヒド含有化合物から一段でα−ヒドロキシカルボン酸エステルを製造する方法を提供すること。【解決手段】  ホルムアルデヒド又は反応条件下で分解してホルムアルデヒドを形成するホルムアルデヒド含有化合物とアルコールを反応させ、反応を、金属化合物触媒の存在下で行うα−ヒドロキシカルボン酸エステルの製造方法。【効果】  ホルムアルデヒドあるいはその前駆体であるホルムアルデヒド含有化合物から、医薬品、化粧品、香料、農薬などの各種製品の中間原料あるいはポリマー原料として極めて有用なα−ヒドロキシカルボン酸エステルを一段で簡便かつ安価に製造することが可能となる。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ホルムアルデヒド又は反応条件下で分解してホルムアルデヒドを形成するホルムアルデヒド含有化合物とアルコールを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】
反応を、金属化合物触媒の存在下で行うことを特徴とする請求項１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】
金属化合物が、スズ化合物又は亜鉛化合物であることを特徴とする請求項２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】
ホルムアルデヒド含有化合物がパラホルムアルデヒド又はプロパルギルアルコールであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載のα−ヒドロキシカルボン酸エステルの製造方法。
【請求項５】
反応を、酸素又は酸化剤の存在下で行うことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載の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エステルの製造方法に関し、更に詳しくは、ホルムアルデヒド又は反応条件下で分解してホルムアルデヒドを形成するホルムアルデヒド含有化合物とアルコールを反応させることにより、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】
乳酸エステルなどのα−ヒドロキシカルボン酸エステルは、医薬品、化粧品、香料、農薬などの各種製品の中間原料あるいはポリマー原料として極めて有用である。
そのため、従来から、乳酸や乳酸エステル等を工業的に製造する方法が多数提案されている。
【０００３】
例えば、α−ヒドロキシカルボン酸エステルの一種である乳酸の製造方法としては、乳酸発酵の他、酵素の存在下でアセトアルデヒドから生成するシアンヒドリンを酸加水分解して製造する方法（特許文献１参照）、あるいは脱炭酸酵素を触媒としてアセトアルデヒドと二酸化炭素から生成するピルビン酸を水素化することにより製造する方法（非特許文献１参照）が知られている。
しかし、生体反応や酵素反応は速度が遅く、生成した乳酸の純度が低いため、精製のためのエネルギー消費量が大きい等の問題がある。
【０００４】
これに対し、触媒による化学的合成法は反応速度が大きく、比較的高純度の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点で有利である。
この化学的合成法による乳酸の製造方法としては、アセトアルデヒドと青酸から生成するシアンヒドリンを塩酸の存在下等でエステル化する方法が一般的である。
【０００５】
しかし、この方法では、等量のアンモニウム塩が副生するという問題がある。
そのため、ラクトニトリルやラクトアミドを経由することによりアンモニウム塩の副生を回避する方法（特許文献２参照）も提案されているが、毒性の高い青酸を用いるという問題が残る。
【０００６】
青酸を用いない化学合成法としては、ルテニウム化合物の存在下でα−アセトキシプロピオンアルデヒド（特許文献３参照）、メチルグリオキサール（特許文献４参照）、あるいはプロピレングリコール（特許文献５参照）をアルコールと反応させる方法があるが、原料や触媒が高価であるという問題がある。
また、ラクチド（特許文献６参照）やグリシド酸エステルからの乳酸エステルの合成法もあるが、原料が高価であり、その製造のためのエネルギー消費が大きいという問題がある。
【０００７】
また、エチレングリコールやプロピレングリコールを酸化することにより得られるグリオキサールやメチルグリオキサールを酸触媒の存在下でアルコールと反応させることにより、グリコール酸エステルや乳酸エステルを製造する方法（特許文献７参照）が知られている。
しかし、この方法では、原料として比較的高価なアルキレングリコールを用いる必要があり、しかも２段階の反応であるため反応操作が複雑になるという問題がある。
【０００８】
一方、チタニウムイソプロポキシド、塩化ジルコニウム、塩化クロム等の遷移金属化合物、あるいは遷移金属化合物を担持したイオン交換樹脂の存在下で、ジヒドロキシアセトン等のα−ヒドロキシカルボニル化合物とアルコールとを反応させることにより、α−ヒドロキシカルボン酸エステルを製造する方法が知られている（特許文献８、９参照）。
【０００９】
この方法によれば、ポリ乳酸製造における中間体である乳酸ブチルエステル等のα−ヒドロキシカルボン酸エステルを一段で合成することができる。
しかし、最も有利な原料であるジヒドロキシアセトンを用いても、短時間の反応では収率が低く、８０％以上の収率を得るためには１５時間以上の加熱が必要という問題がある。
【００１０】
このように、α−ヒドロキシカルボン酸エステルを安価且つ一段で合成することができる工業的に有利な合成方法は、未だ確立されていないのが現状である。
【００１１】
【特許文献１】特開２００１−３５４６１６号公報
【特許文献２】特開平７−２３３１２２号公報
【特許文献３】特開平７−２０６７７３号公報
【特許文献４】特開平８−１１９９０４号公報
【特許文献５】特開平８−１１９９０４号公報
【特許文献６】特開平８−４０９８３号公報
【特許文献７】特開平９−２６８１５６号公報
【特許文献８】欧州特許出願公開第０４６０８３１号明細書
【特許文献９】欧州特許出願公開第０５４１３３０号明細書
【非特許文献１】Ｃｈｅｍ．Ｃｏｍｍｕｎ．，２００１，Ｐ１８００
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
ところで、ホルムアルデヒドはアルカリ処理することにより、ホルモースと呼ばれるα−ヒドロキシカルボニル化合物を生成することが知られている。
従って、ホルムアルデヒドやその前駆体であるホルムアルデヒド含有化合物からα−ヒドロキシカルボン酸エステルを合成できる可能性がある。
しかも、ホルムアルデヒドは安価であるから、これを化学的な方法により直接α−ヒドロキシカルボン酸エステルに変換できれば、その工業的な意義は大きいと考えられる。
【００１３】
本発明は、かかる実状を背景に、上記の問題点を克服するためになされたものである。
すなわち、本発明の目的は、ホルムアルデヒドあるいはその前駆体であるホルムアルデヒド含有化合物から一段でα−ヒドロキシカルボン酸エステルを製造する方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
かくして、本発明者は、このような課題背景に対して鋭意研究を重ねた結果、ホルムアルデヒドあるいはその前駆体であるホルムアルデヒド含有化合物をアルコールと反応させることにより、α−ヒドロキシカルボン酸エステルが一段の反応で生成されることを見出し、この知見に基づいて本発明を完成させたものである。
【００１５】
即ち、本発明は、（１）、ホルムアルデヒド又は反応条件下で分解してホルムアルデヒドを形成するホルムアルデヒド含有化合物とアルコールを反応させるα−ヒドロキシカルボン酸エステルの製造方法に存する。
【００１６】
そして、（２）、反応を、金属化合物触媒の存在下で行うα−ヒドロキシカルボン酸エステルの製造方法に存する。
【００１７】
そしてまた、（３）、金属化合物が、スズ化合物又は亜鉛化合物であるα−ヒドロキシカルボン酸エステルの製造方法に存する。
【００１８】
そしてまた、（４）、ホルムアルデヒド含有化合物がパラホルムアルデヒド又はプロパルギルアルコールであるα−ヒドロキシカルボン酸エステルの製造方法に存する。
【００１９】
そしてまた、（５）、反応を、酸素又は酸化剤の存在下で行うα−ヒドロキシカルボン酸エステルの製造方法に存する。
【００２０】
本発明はこの目的に沿ったものであれば、上記１〜５の中から選ばれた２つ以上を組み合わせた構成も当然採用可能である。
【発明の効果】
【００２１】
本発明のα−ヒドロキシカルボン酸エステルの製造方法によれば、ホルムアルデヒドあるいはその前駆体であるホルムアルデヒド含有化合物から、医薬品、化粧品、香料、農薬などの各種製品の中間原料あるいはポリマー原料として極めて有用なα−ヒドロキシカルボン酸エステルを一段で簡便かつ安価に製造することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明のα−ヒドロキシカルボン酸エステルの製造方法について述べる。
【００２３】
（本発明の製造方法における反応について）
本発明のα−ヒドロキシカルボン酸エステルの製造方法は、ホルムアルデヒド又は反応条件下で分解してホルムアルデヒドを形成するホルムアルデヒド含有化合物とアルコールを反応させることを特徴とする。
この一段の反応により、乳酸エステルなどのα−ヒドロキシカルボン酸エステルが得られるが、この合成反応は、通常、下記のように一般的に表される反応式によって示すことができる。
【００２４】
【化１】
2004359659.tif 000002
ここで、Ｒはアルキル基を表す。
【００２５】
因みに、上記の反応式中、本発明の目的物であるα−ヒドロキシカルボン酸エステルは、ＨＯＣＨ（ＣＨ３）ＣＯ２Ｒ（乳酸エステル）及びＨＯＣＨ２ＣＯ２Ｒ（グリコール酸エステル）である。
【００２６】
（金属化合物触媒について）
本発明のα−ヒドロキシカルボン酸エステルの製造方法においては、ホルムアルデヒドあるいはその前駆体であるホルムアルデヒド含有化合物とアルコールを上記反応条件で反応させることにより所望とするα−ヒドロキシカルボン酸エステルを得ることができるが、その反応を促進するために金属化合物触媒を用いることが好ましい。
【００２７】
このような金属化合物触媒は特に限定されず、周期律表IIIＢ、IVＢ、VＢ、VIＢ、VIIＢ、VIII、IＢ、IIＢ、IIIＡ、IVＡ、VＡ属の金属化合物が使用される。
本発明で好ましく使用される金属化合物触媒としては、ジアルキルスズオキシド、ジアルキルスズジアセタート、ジアルキルジアルコキシスズ等のスズ化合物、亜鉛アセチルアセトナート、ジエチル亜鉛等の亜鉛化合物の他、インジウムや銅のアセチルアセトナート等の金属化合物を挙げることができる。
【００２８】
金属化合物触媒の使用量は、ホルムアルデヒドあるいはその前駆体であるホルムアルデヒド含有化合物に対して１／１００００〜１／１、好ましくは１／１００〜１／１０である。
金属化合物の使用量が少ないと効果的に反応が進行せず、金属化合物が多過ぎると、副反応のためα−ヒドロキシカルボン酸エステルの収率が低下するので好ましくない。
【００２９】
（本発明の原料について）
本発明の原料として用いるホルムアルデヒドあるいはその前駆体であるホルムアルデヒド含有化合物としては、ホルマリン水溶液、パラホルムアルデヒド、プロパルギルアルコール等を挙げることができる。
【００３０】
また、原料であるアルコールは特に制約されないが、炭素数１〜８の脂肪族アルコールを用いることが好ましい。
このようなアルコールとしては、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール等を挙げることができる。
【００３１】
ホルムアルデヒドあるいはその前駆体であるホルムアルデヒド含有化合物とアルコールの使用割合は特に制約されるものではないが、通常１／１〜１／１００、好ましくは１／５〜１／５０である。
反応条件は、原料であるホルムアルデヒドあるいはその前駆体であるホルムアルデヒド含有化合物やアルコールの種類などによって異なるが、反応圧力は、１気圧以上、好ましくは２０〜６０気圧であり、また、反応温度は、室温〜２５０℃、好ましくは１５０〜２００℃である。
【００３２】
（酸素又は酸化剤について）
また、本発明において、上記反応を、酸素を含むガスあるいは酸化剤の存在下で行うことが更に好ましい。
酸素を含むガスとしては、酸素、空気などを、酸化剤としては過酸化水素などを挙げることができる。
【００３３】
酸化剤の供給方法は特に制約されないが、通常、反応溶液中に酸素を含むガスを１分間程度吹き込む、反応系中に圧入する、溶液として添加する等の方法を挙げることができる。
また、ホルムアルデヒドあるいはその前駆体であるホルムアルデヒド含有化合物に対する酸素等の酸化剤濃度は、０〜５００％、好ましくは５０〜２００％である。
【００３４】
本発明のα−ヒドロキシカルボン酸エステルは、酸素や酸化剤を使用しなくても反応は進行する。
しかし、酸素や酸化剤を加えないと効率よくカルボン酸が形成され難いと考えられ、実際、酸素等の無添加状態ではα−ヒドロキシカルボン酸エステルの収率が低下する。
逆に、酸素や酸化剤の使用量が多過ぎると、触媒が分解してしまう。
【００３５】
（製造方法の具体例について）
本発明の製造方法によりα−ヒドロキシカルボン酸エステルを得るためには、例えば、オートクレーブ中に原料であるホルムアルデヒドあるいはその前駆体であるホルムアルデヒド含有化合物とアルコールを仕込み、反応条件を例えば圧力１００気圧、温度１７０℃に設定し、好ましくは金属化合物触媒の存在下、酸素ガスを含むガスの雰囲気下、原料を攪拌しながら所定時間反応させる。
その後、得られた生成物から所望のα−ヒドロキシカルボン酸エステルを分離すればよい。
【００３６】
以上、本発明を説明してきたが、本発明は実施形態にのみ限定されるものではなく、その本質を逸脱しない範囲で、他の種々の更なる変形例が可能であることは言うまでもない。
例えば、上記の説明及び後述する実施例では、α−ヒドロキシカルボン酸エステルとして乳酸エステル（乳酸エチル）やグリコール酸エチルを製造する場合を例示した。
しかし、他の種類のα−ヒドロキシカルボン酸エステルの製造に対しても同様に説明でき、本発明によれば、製造条件等を調整することにより他の種類のα−ヒドロキシカルボン酸エステルを製造することも当然可能である。
【００３７】
また、ホルムアルデヒドを形成するホルムアルデヒド含有化合物としては、上記説明中に挙げたホルマリン水溶液、パラホルムアルデヒド、プロパルギルアルコール以外にも、ホルムアルデヒドを有効に形成し得るものであれば当然使用可能である。
更に、反応を効果的に進行させるために、他の添加剤を加えることが可能であることは言うまでもない。
【実施例】
【００３８】
以下、実施例により更に詳細に説明する。
尚、本発明は、これらの実施例に限定されるものでないことは言うまでもない。
【００３９】
［実施例１］
５０ｍＬ容のオートクレーブ中に、パラホルムアルデヒド０．４５ｇ（炭素１５ｍｇ原子を含む）、エタノール８ｍｌ、及びジ−ｎ−ブチルスズジアセタート０．１ｍｍｏｌを仕込み、酸素ガスを１分間バブルした後、オートクレーブの蓋を閉めた。
アルゴンガス（室温で６０気圧）加圧下、１７０℃で２時間反応を行った。
この反応で得られた生成物を、ガスクロマトグラフィーにより定量分析した。
【００４０】
その結果、α−ヒドロキシカルボン酸エステルとして、乳酸エチル（１．０５ｍｍｏｌ）及びグリコール酸エチル（０．２６ｍｍｏｌ）が生成した。
α−ヒドロキシカルボン酸エステル以外の生成物としては、高分子量化合物の他、酢酸エチル（０．５８ｍｍｏｌ）、エチラール（１．１２ｍｍｏｌ）、及びアセタール（０．６３ｍｍｏｌ）等が生成していることが判った。
また、α−ヒドロキシカルボン酸エステルのトータル収率は炭素基準で２４％、スズ化合物基準で１３００％であった。
【００４１】
［実施例２］
５０ｍＬ容のオートクレーブ中に、ホルマリン水溶液１．２５ｍｌ（炭素約１５ｍｇ原子を含む）、エタノール８ｍｌ、及びジ−ｎ−ブチルスズオキシド０．１ｍｍｏｌを仕込み、酸素ガスを１分間バブルした後、オートクレーブの蓋を閉めた。
アルゴンガス（室温で６０気圧）加圧下、１７０℃で２時間反応を行った。
この反応で得られた生成物を、ガスクロマトグラフィーにより定量分析した。
【００４２】
その結果、α−ヒドロキシカルボン酸エステルとして、乳酸エチル（０．８７ｍｍｏｌ）及びグリコール酸エチル（０．３１ｍｍｏｌ）が生成した。
α−ヒドロキシカルボン酸エステル以外の生成物としては、高分子量化合物の他、酢酸エチル（０．３０ｍｍｏｌ）、エチラール（０．６３ｍｍｏｌ）、及びアセタール（０．３０ｍｍｏｌ）が生成していることが判った。
また、α−ヒドロキシカルボン酸エステルのトータル収率は炭素基準で２３％、スズ化合物基準で１２１０％であった。
【００４３】
［実施例３］
５０ｍＬ容のオートクレーブ中に、パラホルムアルデヒド０．４５ｇ（炭素１５ｍｇ原子を含む）、メタノール８ｍｌ、及びジ−ｎ−ブチルスズジアセタート０．１ｍｍｏｌを仕込み、酸素ガスを１分間バブルした後、オートクレーブの蓋を閉めた。
アルゴンガス（室温で６０気圧）加圧下、１７０℃で２時間反応を行った。
この反応で得られた生成物を、ガスクロマトグラフィーにより定量分析した。
【００４４】
その結果、α−ヒドロキシカルボン酸エステルとして、乳酸メチル（０．９６ｍｍｏｌ）及びグリコール酸メチル（０．２９ｍｍｏｌ）が生成した。
α−ヒドロキシカルボン酸エステル以外の生成物としては、高分子量化合物の他、ジメチルアセタール（０．１７ｍｍｏｌ）が生成していることがわかった。
また、α−ヒドロキシカルボン酸エステルのトータル収率は炭素基準で２３％、スズ化合物基準で１２３０％であった。
【００４５】
［実施例４］
５０ｍＬ容のオートクレーブ中に、パラホルムアルデヒド０．４５ｇ（炭素１５ｍｇ原子を含む）、エタノール８ｍｌ、及び亜鉛アセチルアセトナート０．１ｍｍｏｌを仕込み、酸素ガスを１分間バブルした後、オートクレーブの蓋を閉めた。
アルゴンガス（室温で６０気圧）加圧下、１７０℃で２時間反応を行った。
この反応で得られた生成物を、ガスクロマトグラフィーにより定量分析した。
【００４６】
その結果、α−ヒドロキシカルボン酸エステルとして、乳酸エチル（０．２０ｍｍｏｌ）及びグリコール酸エチル（０．０９ｍｍｏｌ）が生成した。
α−ヒドロキシカルボン酸エステル以外の生成物としては、高分子量化合物の他、酢酸エチル（０．１８ｍｍｏｌ）、エチラール（１．２３ｍｍｏｌ）、及びアセタール（０．３８ｍｍｏｌ）が生成していることが判った。
また、α−ヒドロキシカルボン酸エステルのトータル収率は炭素基準で５％、亜鉛化合物基準で２８０％であった。
【００４７】
［実施例５］
５０ｍＬ容のオートクレーブ中に、プロパルギルアルコール４５ｍｍｏｌ、エタノール６ｍｌ、及びジ−ｎ−ブチルスズオキシド１ｍｍｏｌを仕込み、酸素ガスを１分間バブルした後、オートクレーブの蓋を閉めた。
アルゴンガス（室温で６０気圧）加圧下、１７０℃で１２時間反応を行った。
この反応で得られた生成物を、ガスクロマトグラフィーにより定量分析した。
【００４８】
その結果、α−ヒドロキシカルボン酸エステルとして、乳酸エチル（３．６６ｍｍｏｌ）が生成した。
α−ヒドロキシカルボン酸エステル以外の生成物としては、高分子量化合物の他、エチラール（０．１３ｍｍｏｌ）、及びアセタール（０．４０ｍｍｏｌ）が生成していることが判った。
また、α−ヒドロキシカルボン酸エステル（この場合は乳酸エチル）の収率はプロパルギルアルコール基準で２４％、スズ化合物基準で３６０％であった。