(57)【要約】【課題】高収率でβ−ケトール類を製造する方法を提供する。【解決手段】一般式（２）のケトン化合物と、一般式（３）のアルデヒド類とを、水の存在下に合成ゼオライト触媒と接触させて反応させることを特徴とする一般式（１）で表わされるβ−ヒドロキシケトン類の製造方法。【化１】2004238313.tif 0000152004238313.tif 000016【化２】2004238313.tif 0000172004238313.tif 000018【化３】2004238313.tif 0000192004238313.tif 000020（Ｒ１は置換基を有していてもよい炭素数１〜６のアルキル基又は置換基を有していてもよいフェニル基であり、Ｒ２及びＲ３は水素原子、置換基を有していてもよい炭素数１〜４のアルキル基、置換基を有していてもよいアリール基及び置換基を有していてもよい炭素数２〜６のアルケニル基から選ばれる基であり、Ｒ４は水素原子又は置換基を有してもよい炭素数１〜６のアルキル基である。）【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記一般式（２）
【化１】
2004238313.tif 000009
2004238313.tif 000010
（式中、Ｒ１は置換基を有していてもよい炭素数１〜６のアルキル基又は置換基を有していてもよいフェニル基であり、Ｒ２及びＲ３は、それぞれ同一でも異なっていてもよく、水素原子、置換基を有していてもよい炭素数１〜４のアルキル基、置換基を有していてもよいアリール基及び置換基を有していてもよい炭素数２〜６のアルケニル基から選ばれる基である。）で表されるケトン化合物と、下記一般式（３）
【化２】
2004238313.tif 000011
2004238313.tif 000012
（式中、Ｒ４は水素原子、置換基を有していてもよい炭素数１〜６のアルキル基又は置換基を有していてもよいフェニル基である。）で表されるアルデヒド類とを、水の存在下に合成ゼオライト触媒と接触させて反応させることを特徴とする下記一般式（１）
【化３】
2004238313.tif 000013
2004238313.tif 000014
〔式中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４は前記一般式（２）及び（３）における定義に同じ。〕で表わされるβ−ヒドロキシケトン類の製造方法。
【請求項２】
前記合成ゼオライトは、３Ａ型、４Ａ型、５Ａ型及び１３Ｘ型から選ばれる少なくとも一種であることを特徴とする請求項１記載のβ−ヒドロキシケトン類の製造方法。
【請求項３】
前記β−ヒドロキシケトン類が４−ヒドロキシ−２−ブタノンであることを特徴とする請求項１又は２に記載のβ−ヒドロキシケトン類の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多くの有用化学物質の出発原料として利用価値の高いケトール類、特に４−ヒドロキシ−２−ブタノンの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
４−ヒドロキシ−２−ブタノンをはじめとするβ−ケトール類は、多くの有用化学物質の出発原料として利用される物質である。例えば、メントールの合成、ラズベリーケトンの合成の出発原料として用いられている。
その製造法としては、従来、アルカリ性条件下、ケトンとアルデヒドとの縮合が試みられてきた。しかし、この方法の欠点として、ケトン同士の縮合物が多く副生してくることが知られている。そこで、この副反応を押さえることを目的とした検討結果が多く報告されてきている。
【０００３】
例えば、ホルムアルデヒドをアセトンに溶かし、水酸化ナトリウム水溶液を用いて非常に短時間接触させる方法が知られている（特許文献１参照）。しかし、この方法は、反応時間を非常に厳格に制御する必要がある。一方、反応装置の工夫により、副反応を押さえる方法（特許文献２、特許文献３参照）が提案されているが、これらの方法は特殊な装置を必要とする上、反応制御がやはり厳格に行われる必要があった。また、上述した例では、いずれも反応を終了させる際に、酸による処理を行う必要があるため、廃水に対する負荷も問題となる。
【０００４】
一方、これらの問題点を回避できるように思われる方法も英国特許に見受けられる（特許文献４参照）。しかしながら、提案されている方法では、使用される触媒に制限が多く、特に、アルミナの種類がγアルミナに限定されている上、事前にアルカリ金属水酸化物と接触・高温焼成する必要があり、かつ、そのアルカリ金属水酸化物にも制限が多い。
【０００５】
【特許文献１】
特開平４−２３０３４２公報
【特許文献２】
特開昭４８−１５８１４号公報
【特許文献３】
特開昭５２−１２８３１１公報
【特許文献４】
英国特許第１４５８１２９号明細書
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述した各方法の問題点としては、副反応を制御するために厳格な反応制御が必要であること、特殊な装置を必要とすること、反応の後処理で中和操作が必要であること、触媒が特殊であり入手が困難であることなどのうち、一つもしくは複数が挙げられる。本発明の目的は、上記問題点を克服し、コスト的にも、操作的にも、また環境負荷的にも好ましい製造方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明者らは、前記英国特許文献（特許文献４）に提案されている反応を参考に、種々の塩基触媒を固体状態で使用することを中心として検討を行った。その結果、市販され安価入手可能な固体状態の塩基性触媒を使用することにより、１００℃以下という、非常に普遍的な条件で、中和を必要とせず、かつ副生成物もかなり押さえることができることを見出し、本発明を完成した。本発明は、反応に使用する触媒として塩基性である合成ゼオライトを用いる以外は、基本的には従来の方法に準じて実施することができるものであり、以下の各発明を包含する。
【０００８】
（１）下記一般式（２）
【化４】
2004238313.tif 000002
2004238313.tif 000003
（式中、Ｒ１は置換基を有していても良い炭素数１〜６のアルキル基又は置換基を有していてもよいフェニル基であり、Ｒ２及びＲ３は、それぞれ同一でも異なっていてもよく、水素原子、置換基を有していてもよい炭素数１〜６のアルキル基、置換基を有していてもよいアリール基及び置換基を有していてもよい炭素数２〜６のアルケニル基から選ばれる基である。）で表されるケトン化合物と、下記一般式（３）
【化５】
2004238313.tif 000004
2004238313.tif 000005
（式中、Ｒ４は水素原子、置換基を有していてもよい炭素数１〜６のアルキル基又は置換基を有していてもよいフェニル基である。）で表されるアルデヒド類とを、水の存在下に合成ゼオライト触媒と接触させて反応させることを特徴とする下記一般式（１）
【化６】
2004238313.tif 000006
2004238313.tif 000007
〔式中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４は前記一般式（２）及び（３）における定義に同じ。〕で表わされるβ−ヒドロキシケトン類の製造方法。
【０００９】
（２）前記合成ゼオライトは、３Ａ型、４Ａ型、５Ａ型及び１３Ｘ型から選ばれる少なくとも一種であることを特徴とする（１）記載のβ−ヒドロキシケトン類の製造方法。
【００１０】
（３）前記β−ヒドロキシケトン類が４−ヒドロキシ−２−ブタノンであることを特徴とする（１）又は（２）に記載のβ−ヒドロキシケトン類の製造方法。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明のβ−ケトール類を製造する方法は、ホルマリン等のアルデヒド化合物の水溶液とケトン類の水溶液との混合溶液を、合成ゼオライト触媒と接触させることにより行われる。
使用できる合成ゼオライト触媒としては、ナトリウム及びカリウムなどのアルカリ金属イオンを含有する合成ゼオライト類である３Ａ型〔例えば、Ｋ９Ｎａ３［（ＡｌＯ２）１２（ＳｉＯ２）１２］２７Ｈ２Ｏ］〕、４Ａ型〔例えば、Ｎａ１２［（ＡｌＯ２）１２（ＳｉＯ２）１２］２７Ｈ２Ｏ］〕、５Ａ型〔例えば、Ｃａ４．５Ｎａ３［（ＡｌＯ２）１２（ＳｉＯ２）１２］３０Ｈ２Ｏ］〕及び１３Ｘ型〔例えば、Ｎａ８６［（ＡｌＯ２）８６（ＳｉＯ２）１０６］ｘＨ２Ｏ］〕等の合成ゼオライトが使用されるが、これらの中でも、特に上記４Ａ型の合成ゼオライトが好ましい。これらのゼオライト類は、研磨剤用途として安価に入手可能である。
【００１２】
本発明の反応方法に適した原料ケトン化合物は、前記一般式（２）において、Ｒ１が置換基を有していてもよい炭素数１〜６のアルキル基、置換基を有していてもよいアリール基、特にフェニル基であり、Ｒ２、Ｒ３は、それぞれ同一でも異なっていてもよく、水素原子、置換基を有していてもよい炭素数１〜４のアルキル基、置換基を有しても良いアリール基及び置換基を有していてもよい炭素数２〜６のアルケニル基から選ばれる基であるケトン化合物である。
【００１３】
前記一般式（２）で示されるケトン化合物の好ましい例としては、前記一般式（２）中の基Ｒ１が炭素数１〜６のアルキル基であり、Ｒ２及びＲ３が水素原子及び炭素数１〜４のアルキル基から選ばれる基である化合物、基Ｒ１が炭素数１〜６のアルキル基であり、Ｒ２及びＲ３の一方が炭素数２〜６のアルケニル基で他方が水素原子又は炭素数１〜４のアルキル基である化合物、基Ｒ１が炭素数１〜６のアルキル基であり、Ｒ２及びＲ３一方がアリール基、特にフェニル基で他方が水素原子又は炭素数１〜４のアルキル基である化合物、基Ｒ１が炭素数１〜６のアルキル基であり、Ｒ２及びＲ３一方が水酸基で他方が水素原子又は炭素数１〜４のアルキル基である化合物等が挙げられる。具体的には、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、２−ペンタノン、３−ペンタノン、ヒドロキシブタノン、アセトフェノン、メシチルオキシド等が挙げられる。特に、アセトン、メチルエチルケトンが好ましい。
【００１４】
本発明の反応方法に適した原料アルデヒド化合物は、前記一般式（３）における基Ｒ４が、水素原子、置換基を有しても良い炭素数１〜６のアルキル基及び置換基を有してもよいアリール基から選ばれる基であるアルデヒド化合物であり、特に、基Ｒ４が水素原子、炭素数１〜６のアルキル基及び置換基を有してもよいフェニル基から選ばれる基であるアルデヒド化合物が好ましい。
より具体的には、ホルムアルデヒド、イソバレルアルデヒド、ベンズアルデヒド、シトラール、シトロネラールなどが挙げられる。特に、ホルムアルデヒドが好ましい。
【００１５】
反応に使用するケトン化合物とアルデヒド化合物の比率は、ホルマリン等のアルデヒド化合物１当量に対し、ケトン化合物１〜１００当量の範囲、好ましくは、１５〜４０当量の範囲である。
反応に用いる合成ゼオライトの量は、特に制限はないが、好ましくはホルマリン等のアルデヒド化合物１当量に対し、０．００１〜１．０質量部の範囲である。反応系における水の量は、特に制限はないが、好ましくは、反応系全体に対して、５〜２０質量％の範囲である。
【００１６】
本発明のアルドール反応生成物を製造するためのアルドール反応の温度は、０〜２００℃の間、好ましくは３０℃〜１２０℃の範囲である。
反応時間は、反応が完結次第、終了するのが好ましいが、多少延長されても特に重要な問題、例えば、ジアセトンアルコールなどの副生成物の生成問題などは生じない。反応時間のより好ましい範囲は１５〜１５０分である。
【００１７】
反応の形態は、バッチ式、連続式のいずれでもよい。バッチ式の場合は、反応後、通常のろ過処理をすることにより、触媒を容易に取り除くことができる。触媒を取り除いた反応液は、中和処理など特別な操作をすることなく、直接濃縮・蒸留をすることができる。反応は、連続式の場合は、管式が好ましい。また、バッチ式の場合は、原料であるホルマリンが揮散しないように、封管中において実施することが望ましい。
【００１８】
【実施例】
以下、実施例及び比較例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの例によってなんら制約されるものではない。
【００１９】
なお、以下の実施例や比較例において、得られた化合物の物性測定には次の機器を用いた。
2004238313.tif 000008
【００２０】
実施例１
５００ｍｌの封管に、アセトン１９４ｇ（３．３４ｍｏｌ）、３７％ホルマリン水溶液１０．１ｇ（ホルムアルデヒド３．７４ｇ、含水分５．５６ｇ）、水１０．３ｇ、４Ａ型合成ゼオライト粉体〔ナカライＭＳ４Ａ，ナカライテスク社製：Ｎａ１２［ＡｌＯ２（ＳｉＯ２）１２］２７Ｈ２Ｏ〕１．２１ｇを仕込み、温度７０℃にて１２時間反応させた後、反応溶液をろ過した。ろ液をクライゼン蒸留器にて単蒸留し、５８℃／１３３Ｐａのフラクション６．３９ｇを得た。このフラクションは、純度９４％の４−ヒドロキシ−２−ブタノンであり、収率は５４％であった。また、ジアセトンアルコールは４−ヒドロキシ−２−ブタノンに対して０．８４％であった。
【００２１】
実施例２
実施例１の方法で使用された後、ろ過回収されたゼオライト０．１９４ｇ、アセトン１９５ｇ（３．３６ｍｏｌ）、３７％ホルマリン水溶液８．６ｇ（ホルムアルデヒド３．２ｇ、含水分４．７ｇ）、水１９ｇの混合物を、温度１００℃にて４時間反応を行った．得られた反応溶液をろ過した。ろ液をクライゼン蒸留器で単蒸留した。反応生成物を定量した結果、収率５０％（純分として４．７ｇ相当）で４−ヒドロキシ−２−ブタノンが得られていることが確認された。また、ジアセトンアルコールは４−ヒドロキシ−２−ブタノンに対して０．６３％であった。
【００２２】
実施例３
実施例１と同様にそて、１００ｍｌの封管に、メチルエチルケトン４１ｇ（０．５７ｍｏｌ）、３７％ホルマリン水溶液２．０ｇ（ホルムアルデヒド０．７４ｇ、含水分１．１ｇ）、水３ｇ、実施例１と同様の４Ａ型合成ゼオライト粉体０．３２２ｇを仕込み、温度１００℃にて３時間反応させた後、反応溶液をろ過した。ろ液をクライゼン蒸留器を用いて単蒸留を行い、過剰のメチルエチルケトン及び水分を除去して沸点７２℃／９３Ｐａのフラクション２．０ｇを得た。このものは、３−メチル−４−ヒドロキシ−２−ブタノン：１−ヒドロキシ−３−ペンタノン＝８５：１５の構造異性体混合物であった。ホルムアルデヒドに対する収率は７９％であった。また、メチルエチルケトンの二量化による副生物は見られなかった。
【００２３】
比較例１
攪拌機、温度計、還流冷却器を備えた３リットル４口反応フラスコに、アセトン１７４２ｇ（３０ｍｏｌ）、３７％ホルマリン水溶液８１．１６ｇ（ホルムアルデヒド１ｍｏｌ）を入れ、釜内温度を５０℃に加熱した。この中に０．１ｍｏｌ／ｌ  水酸化ナトリウム水溶液４０ｍｌ（０．００４ｍｏｌ）を滴下し４分攪拌した。その後、０．０５ｍｏｌ／ｌ  硫酸水溶液４０ｍｌ（０．００２ｍｏｌ）を加えて中和、反応を停止させた。得られた反応溶液をクライゼン蒸留器を用いて単蒸留を行い過剰のアセトンを除去した後、５８℃／１３３Ｐａのフラクション１３６．３ｇを得た。このフラクションを分析定量した結果、４−ヒドロキシ−２−ブタノン生成量は５２．３ｇ（０．５９４ｍｏｌ）、ホルムアルデヒドに対する収率は５９．４％と良好であった。しかし、ジアセトンアルコールの副生量は４−ヒドロキシ−２−ブタノンに対して６９．８％と非常に高い値を示した。
【００２４】
【発明の効果】
上記実施例及び比較例から明らかなように、本発明の方法によれば、反応に使用する触媒として塩基性である合成ゼオライトを用いる以外は、基本的には従来の方法に準じたアルドール縮合反応を実施するだけで、高収率でβ−ケトール類を製造することができる。