(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記一般式（ＩＩ）
0004742034.tif 000007
［式中、Ｒ１はアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基またはアラルキル基を表し、これらは置換基を有していてもよい。また、Ｒ２はアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、アラルキル基、アルコキシル基、アリールオキシ基、アラルキルオキシ基または一般式−ＮＲ３Ｒ４で示される基（式中、Ｒ３およびＲ４はそれぞれ独立して水素原子もしくはアルキル基を表すか、または一緒になって環を形成していてもよい。）を表し、これらは置換基を有していてもよい。］
で示されるα−ヒドロキシカルボニル化合物を、五酸化二バナジウム、三酸化二バナジウム、四酸化二バナジウム、メタバナジン酸アンモニウム、メタバナジン酸ナトリウム、メタバナジン酸カリウム、トリエトキシオキシバナジウム、トリプロポキシオキシバナジウム、トリイソプロポキシオキシバナジウム、バナジウムオキシジアセチルアセトナートおよびバナジウムトリアセチルアセトナートから選択される少なくとも一種であるバナジウム化合物および酢酸の存在下、酸素または空気雰囲気下で酸化することを特徴とする、下記一般式（Ｉ）
0004742034.tif 000008
（式中、Ｒ１およびＲ２は前記定義のとおりである。）
で示されるα−オキソカルボニル化合物の製造方法。
【請求項２】
さらにカルボン酸無水物の存在下に反応を行う、請求項１記載のα−オキソカルボニル化合物の製造方法。
【請求項３】
下記一般式（ＩＩ）
0004742034.tif 000009
［式中、Ｒ１はアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基またはアラルキル基を表し、これらは置換基を有していてもよい。また、Ｒ２はアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、アラルキル基、アルコキシル基、アリールオキシ基、アラルキルオキシ基または一般式−ＮＲ３Ｒ４で示される基（式中、Ｒ３およびＲ４はそれぞれ独立して水素原子もしくはアルキル基を表すか、または一緒になって環を形成していてもよい。）を表し、これらは置換基を有していてもよい。］
で示されるα−ヒドロキシカルボニル化合物を、五酸化二バナジウム、三酸化二バナジウム、四酸化二バナジウム、メタバナジン酸アンモニウム、メタバナジン酸ナトリウム、メタバナジン酸カリウム、トリエトキシオキシバナジウム、トリプロポキシオキシバナジウム、トリイソプロポキシオキシバナジウム、バナジウムオキシジアセチルアセトナートおよびバナジウムトリアセチルアセトナートから選択される少なくとも一種であるバナジウム化合物および酢酸の存在下、酸素または空気雰囲気下で酸化することにより下記一般式（Ｉ）
0004742034.tif 000010
（式中、Ｒ１およびＲ２は前記定義のとおりである。）
で示されるα−オキソカルボニル化合物を含む反応混合液を得、得られた反応混合液中の酢酸の少なくとも一部を回収し、本反応に再び使用する工程を含む、前記α−オキソカルボニル化合物の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はα−オキソカルボニル化合物の製造方法に関する。本発明により得られるα−オキソカルボニル化合物は、医薬・農薬の合成中間体として有用である。
【背景技術】
【０００２】
従来、α−オキソカルボニル化合物の製造方法としては、
（１）シュウ酸ジエステルとグリニャール試薬を反応させた後、塩酸水の存在下に加水分解することによるベンジルピルビン酸エチルの製造方法（特許文献１参照）、
（２）シュウ酸ジエステルとヘキサン酸エチルとを塩基存在下に縮合させ、酢酸の存在下に加水分解し、次いで濃塩酸の存在下に脱炭酸させることによる２−オキソペンタン酸の製造方法（非特許文献１参照）、
（３）α−ヒドロキシカルボン酸エステル化合物を過マンガン酸カリウムおよび無機酸金属塩水和物の存在下に酸化することによるα−オキソカルボン酸エステル類の製造方法（特許文献２参照）、
（４）酸化バナジウム−酸化鉄触媒の存在下に酸素含有ガス中において、α−ヒドロキシカルボン酸エステル化合物を脱水素することによるα−オキソカルボン酸エステル類の製造方法（特許文献３参照）、
（５）乳酸エステルを光照射下に塩素で酸化することによるピルビン酸エステルの製造方法（特許文献４参照）、
（６）α−ヒドロキシカルボン酸エステル類を触媒量のニトロキシルラジカル、次亜塩素酸塩、金属臭化物および水の存在下、ｐＨ５〜７の条件下で酸化することによるα−オキソカルボン酸エステル化合物の製造方法（特許文献５参照）、
（７）α−ヒドロキシケトン化合物をピリジンの存在下にＮ−ブロモスクシンイミドで処理することによるα−オキソカルボニル化合物の製造方法（非特許文献２参照）、
（８）遷移金属触媒の存在下、α−ヒドロキシカルボニル化合物を酸素または空気雰囲気下で酸化することによるα−オキソカルボニル化合物の製造方法（特許文献６参照）、
などが知られている。【０００３】
【特許文献１】特開平８−１１９９０５号公報
【非特許文献１】シンセシス（Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ）、１９８１年、ｐ．４５３−４５５（ｐ．４５４、左欄）
【特許文献２】特開２００２−１２８７３６号公報
【特許文献３】特開平５−２５５１９０号公報
【特許文献４】特開平１１−２２８５０２号公報
【特許文献５】国際公開第０３／０００６３８号パンフレット
【非特許文献２】テトラへドロン  レターズ（Ｔｅｔｒａｈｅｄｒｏｎ  Ｌｅｔｔｅｒｓ）、第４４巻、２００３年，ｐ．４９０９−４９１２
【特許文献６】特開２００１−３１６１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記（１）および（２）に記載の方法は、収率が低く、廃棄物が多いという問題を有する。前記（３）に記載の方法は、過マンガン酸カリウムが有害であるという問題を有する。前記（４）に記載の方法は、気相反応であり、また、前記（５）に記載の方法は、光照射を行なうため、いずれも特殊な設備が必要であるという問題を有する。前記（６）に記載の方法は、次亜塩素酸塩、例えば次亜塩素酸ナトリウムが一般的に低濃度の水溶液としてしか入手できないため容積効率が悪く、また廃棄物が多いという問題を有する。前記（７）に記載の方法は、ハロゲン含有化合物であるＮ−ブロモスクシンイミドを使用するため、環境に悪影響を及ぼすという問題を有する。また前記（８）に記載の方法は、温和な条件かつ酸素または空気を酸化剤として使用するため、廃棄物が少ない優れた方法ではあるが、実施例で実際に使用しているオキシ三塩化バナジウムを失活させずに高収率を得るには反応系中におけるα−ヒドロキシカルボニル化合物の濃度を低くする（実施例ではいずれも３質量％未満）必要があり、原料濃度を高めることができないため、生産性に乏しく、工業的に有用な製造方法とはいえない。したがって、これらの方法は、いずれもα−オキソカルボニル化合物の工業的に有利な製造方法とは言い難い。【０００５】
しかして、本発明の目的は、上記問題を解決し、α−オキソカルボニル化合物を、生産性良く、高収率で、工業的に有利に製造し得る方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によれば、上記の目的は、
（Ａ）下記一般式（ＩＩ）【０００７】
【化１】
0004742034.tif 000002
【０００８】
［式中、Ｒ１はアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基またはアラルキル基を表し、これらは置換基を有していてもよい。また、Ｒ２はアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、アラルキル基、アルコキシル基、アリールオキシ基、アラルキルオキシ基または一般式−ＮＲ３Ｒ４で示される基（式中、Ｒ３およびＲ４はそれぞれ独立して水素原子もしくはアルキル基を表すか、または一緒になって環を形成していてもよい。）を表し、これらは置換基を有していてもよい。］
で示されるα−ヒドロキシカルボニル化合物［以下、α−ヒドロキシカルボニル化合物（ＩＩ）と称する。］を、五酸化二バナジウム、三酸化二バナジウム、四酸化二バナジウム、メタバナジン酸アンモニウム、メタバナジン酸ナトリウム、メタバナジン酸カリウム、トリエトキシオキシバナジウム、トリプロポキシオキシバナジウム、トリイソプロポキシオキシバナジウム、バナジウムオキシジアセチルアセトナートおよびバナジウムトリアセチルアセトナートから選択される少なくとも一種であるバナジウム化合物およびカルボン酸の存在下、酸素または空気雰囲気下で酸化することを特徴とする、下記一般式（Ｉ）【０００９】
【化２】
0004742034.tif 000003
【００１０】
（式中、Ｒ１およびＲ２は前記定義のとおりである。）
で示されるα−オキソカルボニル化合物［以下、α−オキソカルボニル化合物（Ｉ）と称する。］の製造方法、
（Ｂ）さらにカルボン酸無水物の存在下に反応を行なう、上記（Ａ）に記載のα−オキソカルボニル化合物（Ｉ）の製造方法、
（Ｃ）α−ヒドロキシカルボニル化合物（ＩＩ）を、バナジウム化合物およびカルボン酸の存在下、酸素または空気雰囲気下で酸化することによりα−オキソカルボニル化合物（Ｉ）を含む反応混合液を得、得られた反応混合液中のカルボン酸の少なくとも一部を回収し、本反応に再び使用する工程を含む、前記α−オキソカルボニル化合物（Ｉ）の製造方法、
を提供することにより達成される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、α−オキソカルボニル化合物を、生産性良く、高収率で、工業的に有利に製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
上記一般式中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４がそれぞれ表すアルキル基としては、例えばメチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、イソブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ｎ−ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、３−ペンチル基、ｎ−ヘキシル基、３−メチル−１−ペンチル基、ｎ−ヘプチル基、４−ヘプチル基、ｎ−オクチル基、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基などが挙げられる。アルキル基は置換基を有していてもよく、かかる置換基としては、例えばフッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子などのハロゲン原子；メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基などのアルコキシル基；アセトキシ基、ベンゾイルオキシ基などのアシルオキシ基；ニトロ基などが挙げられる。【００１３】
Ｒ１、Ｒ２がそれぞれ表すアリール基としては、例えばフェニル基、ナフチル基などが挙げられ、アラルキル基としては、例えばベンジル基、１−フェニルエチル基、２−フェニルエチル基、１−フェニルプロピル基、３−フェニルプロピル基、４−フェニルブチル基、２−フェニルヘキシル基、ナフチルメチル基、３−ナフチルブチル基などが挙げられる。アリール基およびアラルキル基は置換基を有していてもよく、かかる置換基としては、例えばフッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子などのハロゲン原子；メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基などのアルキル基；フェニル基、４−メチルフェニル基、ナフチル基などのアリール基；メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基などのアルコキシル基；アセトキシ基、ベンゾイルオキシ基などのアシルオキシ基；ニトロ基などが挙げられる。【００１４】
Ｒ１、Ｒ２が表すアルケニル基としては、例えばビニル基、プロペニル基、ブテニル基、オクテニル基などが挙げられ、またアルキニル基としては、例えばエチニル基、プロピニル基、ブチニル基、オクチニル基などが挙げられる。アルケニル基およびアルキニル基は置換基を有していてもよく、かかる置換基としては、例えばフッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子などのハロゲン原子；メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基などのアルキル基；メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基などのアルコキシル基；アセトキシ基、ベンゾイルオキシ基などのアシルオキシ基；ニトロ基などが挙げられる。【００１５】
Ｒ２が表すアルコキシル基としては、例えばメトキシ基、エトキシ基、ｎ−プロポキシ基、イソプロポキシ基、ｎ−ブトキシ基、イソブトキシ基、ｓｅｃ−ブトキシ基、ｔｅｒｔ−ブトキシ基、ｎ−ペンチルオキシ基、イソペンチルオキシ基、ネオペンチルオキシ基、３−ペンチルオキシ基、ｎ−ヘキシルオキシ基、３−メチル−１−ペンチルオキシ基、ｎ−ヘプチルオキシ基、４−ヘプチルオキシ基、ｎ−オクチルオキシ基、シクロプロポキシ基、シクロブトキシ基、シクロペンチルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基などが挙げられる。アルコキシル基は置換基を有していてもよく、かかる置換基としては、例えばフッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子などのハロゲン原子；メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基などのアルコキシル基；アセトキシ基、ベンゾイルオキシ基などのアシルオキシ基；ニトロ基などが挙げられる。【００１６】
Ｒ２が表すアリールオキシ基としては、例えばフェニルオキシ基、ナフチルオキシ基などが挙げられ、アラルキルオキシ基としては、例えばベンジルオキシ基、１−フェニルエチルオキシ基、２−フェニルエチルオキシ基、１−フェニルプロピルオキシ基、３−フェニルプロピルオキシ基、４−フェニルブチルオキシ基、２−フェニルヘキシルオキシ基、ナフチルメチルオキシ基、３−ナフチルブチルオキシ基などが挙げられる。アリールオキシ基およびアラルキルオキシ基は置換基を有していてもよく、かかる置換基としては、例えばフッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子などのハロゲン原子；メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基などのアルキル基；フェニル基、４−メチルフェニル基、ナフチル基などのアリール基；メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基などのアルコキシル基；アセトキシ基、ベンゾイルオキシ基などのアシルオキシ基；ニトロ基などが挙げられる。【００１７】
Ｒ３およびＲ４が一緒になって形成していてもよい環としては、例えばピロリジル環、ピペリジノ環、ピペコリノ環、モルホリノ環などが挙げられる。環は置換基を有していてもよく、かかる置換基としては、例えばメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基などのアルキル基；フェニル基、４−メチルフェニル基、ナフチル基などのアリール基；フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子などのハロゲン原子；メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基などのアルコキシル基；アセトキシ基、ベンゾイルオキシ基などのアシルオキシ基；ニトロ基などが挙げられる。【００１８】
本発明で使用するバナジウム化合物は、五酸化二バナジウム、三酸化二バナジウム、四酸化二バナジウム、メタバナジン酸アンモニウム、メタバナジン酸ナトリウム、メタバナジン酸カリウム、トリエトキシオキシバナジウム、トリプロポキシオキシバナジウム、トリイソプロポキシオキシバナジウム、バナジウムオキシジアセチルアセトナートおよびバナジウムトリアセチルアセトナートから選択される少なくとも一種である。これらの中でも、五酸化二バナジウム、メタバナジン酸アンモニウム、トリエトキシオキシバナジウム、トリプロポキシオキシバナジウム、トリイソプロポキシオキシバナジウム、バナジウムオキシジアセチルアセトナートが好ましく、入手容易性および反応性の観点からは、メタバナジン酸アンモニウムを使用するのが特に好ましい。上記バナジウム化合物の使用量は、α−ヒドロキシカルボニル化合物（ＩＩ）に対して、０．１〜５０モル％の範囲であるのが好ましく、経済的な観点からは、０．１〜１０モル％の範囲であるのがより好ましく、０．５〜７モル％の範囲であるのがさらに好ましい。【００１９】
本発明で原料として使用するα−ヒドロキシカルボニル化合物（ＩＩ）は、反応混合液全体に対して５０質量％以下の量を使用することができ、生産性および反応効率の観点からは、５〜４０質量％の範囲で使用するのがより好ましい。【００２０】
本発明は、カルボン酸の存在下に実施する。かかるカルボン酸は溶媒としても機能し得る。カルボン酸としては、例えば酢酸、トリフルオロ酢酸、プロピオン酸、酪酸、イソ酪酸、ピバル酸、ペンタン酸、ヘキサン酸、オクタン酸などが挙げられる。これらの中でも、酢酸を使用するのが好ましい。カルボン酸の使用量に特に制限はないが、通常、α−ヒドロキシカルボニル化合物（ＩＩ）に対して０．１〜２５倍質量の範囲であるのが好ましく、経済性、後処理の簡便さの観点から、０．１〜２０倍質量の範囲であるのがより好ましい。【００２１】
また本発明は、反応系に前記カルボン酸以外の化合物を溶媒として共存させてもよい。かかる溶媒としては、反応に悪影響を及ぼさない限り特に制限はなく、例えばトルエン、キシレン、メシチレンなどの芳香族炭化水素；ヘキサン、ヘプタン、オクタンなどの脂肪族炭化水素；酢酸エチル、酢酸ブチルなどのエステル；アセトン、メチルイソブチルケトンなどのケトン；アセトニトリル、ベンゾニトリルなどのニトリル；ジクロロエタン、クロロベンゼンなどのハロゲン化炭化水素などが挙げられる。かかる溶媒を共存させる場合、その使用量に特に制限はないが、通常、カルボン酸に対して、０．１〜１０倍質量の範囲であるのが好ましく、経済性、後処理の簡便さの観点からは、０．１〜７倍質量の範囲であるのがより好ましく、０．３〜５倍質量の範囲であるのがさらに好ましい。【００２２】
本発明では、反応系にさらにカルボン酸無水物を存在させてもよい。かかるカルボン酸無水物の添加により、反応系内で副生する水を除去することができ、α−オキソカルボニル化合物（Ｉ）の収率が高まることがある。カルボン酸無水物としては、無水酢酸、無水トリフルオロ酢酸、無水プロピオン酸、無水酪酸、無水イソ酪酸、無水ピバル酸、無水ペンタン酸、無水コハク酸、無水マレイン酸、無水フタル酸などが挙げられる。特に、本発明で使用するカルボン酸の酸無水物を使用する（例えば、カルボン酸として酢酸を用いる場合は、カルボン酸無水物として無水酢酸を使用する）のが好ましい。カルボン酸無水物を存在させる場合、その使用量に特に制限はないが、通常、α−ヒドロキシカルボニル化合物（ＩＩ）に対して、１〜５００モル％の範囲であるのが好ましく、１〜２００モル％の範囲であるのがより好ましく、５〜１００モル％の範囲であるのがさらに好ましい。【００２３】
反応温度は、０〜１５０℃の範囲であるのが好ましく、反応速度、反応の選択性および目的物の安定性の観点から、２０〜８０℃の範囲であるのがより好ましい。反応時間は、α−ヒドロキシカルボニル化合物（ＩＩ）、バナジウム化合物、カルボン酸の種類や使用量、圧力、温度などにより異なるが、通常、３０分〜５０時間の範囲である。【００２４】
本発明は、酸素または空気の存在下に実施する。酸素の濃度は特に制限はなく、用いる反応系における爆発限界などの安全性の面から、適宜設定することができる。なお、酸素または空気を、窒素、ヘリウム、アルゴンなどの不活性ガスにより希釈してから使用してもよい。【００２５】
反応圧力は１０ＭＰａ以下であるのが好ましく、０．１〜５ＭＰａの範囲であるのがより好ましい。【００２６】
本発明の実施形態に特に制限はなく、例えば、α−ヒドロキシカルボニル化合物（ＩＩ）、バナジウム化合物、カルボン酸並びに必要に応じてカルボン酸無水物（好ましくは本発明に使用するカルボン酸の酸無水物；以下同様）およびカルボン酸以外の前記した溶媒を混合し、所定温度において、常圧または加圧下、酸素または空気雰囲気下で反応させることにより実施できる。また、安全性およびα−ヒドロキシカルボニル化合物（ＩＩ）の安定性の観点から、バナジウム化合物、カルボン酸並びに必要に応じてカルボン酸無水物およびカルボン酸以外の前記の溶媒を混合し、所定温度において、常圧または加圧下、酸素または空気雰囲気下にα−ヒドロキシカルボニル化合物（ＩＩ）を滴下しながら反応させることも可能である。また反応の進行に伴い水が副生するので、かかる水を除去しながら反応を行なってもよい。水を除去する方法に特に制限はないが、例えば反応系内にモレキュラーシーブスや前記したカルボン酸無水物などの反応に悪影響を与えない脱水剤を添加する方法、また、反応を行ないながら反応系中の溶媒との共沸蒸留をして脱水する方法などが挙げられる。【００２７】
このようにして得られたα−オキソカルボニル化合物（Ｉ）の反応混合液からの単離精製は、有機化合物の単離精製において一般的に用いられる方法により行なうことができる。例えば、反応混合液からカルボン酸および必要に応じて共存させた溶媒などを留去した後、薄膜蒸留などにより得られた留分をさらに蒸留する方法などによって単離することができる。【００２８】
本発明では、反応により得られた反応混合液からカルボン酸および必要に応じて共存させた溶媒を回収し、そのカルボン酸の少なくとも一部を再び反応系に使用することができる。すなわち、反応混合液から、蒸留などの手段により、適宜、混在している低沸点成分（使用したカルボン酸よりも沸点の低い、例えば常圧における沸点がおよそ１００℃以下の不純物）を分離除去し、次いでカルボン酸および必要に応じて共存させた溶媒を回収し、そしてカルボン酸無水物、モレキュラーシーブスなどの脱水剤により、好ましくは反応混合液から回収したカルボン酸および必要に応じて共存させた溶媒の合計量に対して１０００ｐｐｍ以下になるように脱水してから、カルボン酸および必要に応じて共存させた溶媒を分離して、または分離せずに反応に再使用することができる。【００２９】
なお、本発明の原料として使用するα−ヒドロキシカルボニル化合物（ＩＩ）の製造方法に特に制限はない。例えばα−ヒドロキシブタン酸メチルは、シアンヒドリンを水および硫酸でアミド化し、次いでアルコールを加えてエステル化した後、反応混合物に含水アルコールを連続的に供給すると同時に、生成するヒドロキシカルボニル化合物を留出させる方法（特開平６−２４７８９６号公報参照）などにより得ることができる。
【実施例】
【００３０】
以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は以下の実施例によって何ら限定されない。
なお、本実施例における分析には、ガスクロマトグラフィー（株式会社島津製作所製ＧＣ−１４Ａ型にＣｈｒｏｍｐａｃｋ社製キャピラリーカラムＣＰ−Ｓｉｌ５ＣＢ（３０ｍ）を装着）を用いた。分析条件：ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ  ｔｅｍｐ．２５０℃、ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ  ｔｅｍｐ．２７０℃、昇温条件：１００℃（０分保持）→（１０℃／分で昇温）→２５０℃（５分保持）【００３１】
＜実施例１＞
内容積４００ｍｌのオートクレーブに、メタバナジン酸アンモニウム０．４７８ｇ（４．０９ｍｍｏｌ）、酢酸２５０ｇ、α−ヒドロキシブタン酸メチル６３．６ｇ（５３８．４ｍｍｏｌ）を入れ、攪拌しながら４０℃に加温した。得られた混合溶液に空気を圧入して０．４９ＭＰａとし、通気量１００ｍｌ／ｍｉｎで空気をバブリングしながら、同温度で８時間攪拌して反応させた。反応混合液をガスクロマトグラフィーにより分析したところ、α−ヒドロキシブタン酸メチルの転化率は９９％以上であり、α−オキソブタン酸メチルの選択率は８７％であった。結果を表１に示す。【００３２】
＜実施例２＞
内容積４００ｍｌのオートクレーブに、メタバナジン酸アンモニウム０．３６２ｇ（３．０３ｍｍｏｌ）、酢酸２６０ｇ、無水酢酸３．１０ｇ（３０．３ｍｍｏｌ）、α−ヒドロキシブタン酸メチル４７．６ｇ（４０３．４ｍｍｏｌ）を入れ、攪拌しながら４０℃に加温した。得られた混合溶液に空気を圧入して０．４９ＭＰａとし、通気量１００ｍｌ／ｍｉｎで空気をバブリングしながら、同温度で８時間攪拌して反応させた。反応混合液をガスクロマトグラフィーにより分析したところ、α−ヒドロキシブタン酸メチルの転化率は９９％以上であり、α−オキソブタン酸メチルの選択率は８９％であった。結果を表１に示す。【００３３】
＜実施例３〜６＞
バナジウム化合物の種類・使用量、無水酢酸の使用量、原料濃度、反応温度、反応時間を表１に示すように設定した以外は実施例２と同様にしてα−オキソブタン酸メチルを製造した。それぞれの反応条件および結果を表１に示す。【００３４】
【表１】
0004742034.tif 000004
【００３５】
＜実施例７＞
内容積１００ｍｌの三口フラスコに、メタバナジン酸アンモニウム０．０５０ｇ（０．４２４ｍｍｏｌ）、酢酸２０ｇ、無水酢酸０．４３ｇ（４．２４ｍｍｏｌ）、ベンゾイン４．５ｇ（２１．２ｍｍｏｌ）を入れ、攪拌しながら４０℃に加温した。得られた混合溶液を酸素雰囲気下（０．１ＭＰａ）、同温度で４時間攪拌して反応させた。反応混合液をガスクロマトグラフィーにより分析したところ、ベンゾインの転化率は９９％であり、ベンジルの選択率は７１％であった。【００３６】
＜実施例８＞
内容積１００ｍｌの三口フラスコに、メタバナジン酸アンモニウム０．０５０ｇ（０．４２４ｍｍｏｌ）、酢酸２０ｇ、無水酢酸０．４３ｇ（４．２４ｍｍｏｌ）、α−ヒドロキシブタン酸アミド４．４ｇ（４２．４ｍｍｏｌ）を入れ、攪拌しながら４０℃に加温した。得られた混合溶液を酸素雰囲気下（０．１ＭＰａ）、同温度で８時間攪拌して反応させた。反応混合液をガスクロマトグラフィーにより分析したところ、α−ヒドロキシブタン酸アミドの転化率は８２％であり、α−オキソブタン酸アミドの選択率は８４％であった。【００３７】
＜参考例１＞  オキシ三塩化バナジウムおよび酢酸を使用した反応
内容積４００ｍｌのオートクレーブに、オキシ三塩化バナジウム（ＶＯＣｌ３）１．１５２ｇ（６．６５ｍｍｏｌ）、酢酸２９８ｇ、α−ヒドロキシブタン酸メチル１５．７ｇ（１３２．９ｍｍｏｌ）を入れ、攪拌しながら４０℃に加温した。得られた混合溶液に空気を圧入して０．４９ＭＰａとし、通気量１００ｍｌ／ｍｉｎで空気をバブリングしながら、同温度で５時間攪拌して反応させた。反応混合液をガスクロマトグラフィーにより分析した結果を表２に示す。【００３８】
＜参考例２および参考例３＞  オキシ三塩化バナジウムおよび酢酸エチルを使用した反応における原料濃度変化に伴なう成績推移
内容積１００ｍｌの三口フラスコに、オキシ三塩化バナジウム（ＶＯＣｌ３）０．１１０ｇ（０．６３５ｍｍｏｌ）、酢酸エチル２８ｇおよびα−ヒドロキシブタン酸メチル１．５ｇ（１２．８ｍｍｏｌ）を入れ、攪拌しながら２５℃に加温した。得られた反応混合液を酸素雰囲気下（０．１ＭＰａ）、同温度で１．５時間攪拌して反応させた（参考例２）。反応混合液をガスクロマトグラフィーにより分析した結果を表２に示す。
また、内容積１００ｍｌの三口フラスコに、オキシ三塩化バナジウム（ＶＯＣｌ３）０．５２０ｇ（２．５４ｍｍｏｌ）、α−ヒドロキシブタン酸メチル６．０ｇ（５０．８ｍｍｏｌ）および酢酸エチル２４ｇを入れ、攪拌しながら２５℃に加温した。得られた反応混合液を酸素雰囲気下（０．１ＭＰａ）、同温度で３時間攪拌して反応させた（参考例３）。反応混合液をガスクロマトグラフィーにより分析した結果を表２に示す。【００３９】
【表２】
0004742034.tif 000005
【００４０】
実施例１〜８の結果より、本発明の方法は、反応系中の原料濃度が５質量％以上でも良好な転化率および選択率を得ることができ、工業的に有利なα−オキソカルボニル化合物の製造方法であるといえる。また、参考例１〜３の結果より、バナジウム化合物としてオキシ三塩化バナジウム（ＶＯＣｌ３）を使用した場合、酢酸溶媒中では、原料濃度が５質量％の場合、転化率が低く（参考例１参照）、一方、酢酸エチル溶媒中では、原料濃度が５質量％の場合には転化率および選択率が共に良好だが（参考例２参照）、原料濃度を５質量％から２０質量％へ上げると選択率が大幅に減少し、収率が低減する（参考例３参照）。このことから、カルボン酸および前記した特定のバナジウム化合物を溶媒として使用することにより原料濃度を高めることができ、α−オキソカルボニル化合物を生産性良く、高収率で製造することができることがわかる。【００４１】
＜実施例９＞
内容積１００ｍｌの三口フラスコに、メタバナジン酸アンモニウム０．０５０ｇ（０．４２４ｍｍｏｌ）、酢酸２０ｇ、無水酢酸０．４３ｇ（４．２４ｍｍｏｌ）、α−ヒドロキシ−γ−フェニルブタン酸エチル８．８ｇ（４２．４ｍｍｏｌ）を入れ、攪拌しながら４０℃に加温した。得られた反応混合液を酸素雰囲気下（０．１ＭＰａ）、同温度で８時間攪拌して反応させた。反応混合液をガスクロマトグラフィーにより分析した結果を表３に示す。【００４２】
＜実施例１０＞
α−ヒドロキシ−γ−フェニルブタン酸エチル８．８ｇ（４２．４ｍｍｏｌ）の代わりにα−ヒドロキシペンタン酸エチル６．２ｇ（４２．４ｍｍｏｌ）を添加した以外は実施例９と同様の条件で反応を行なった。得られた反応混合液をガスクロマトグラフィーにより分析した結果を表３に示す。【００４３】
＜実施例１１＞
α−ヒドロキシ−γ−フェニルブタン酸エチル８．８ｇ（４２．４ｍｍｏｌ）の代わりにα−ヒドロキシブタン酸メチル５．０ｇ（４２．４ｍｍｏｌ）を添加した以外は実施例９と同様の条件で反応を行なった。得られた反応混合液をガスクロマトグラフィーにより分析した結果を表３に示す。【００４４】
＜実施例１２＞
酢酸２０ｇの代わりに酢酸６．７ｇ、さらに酢酸エチル１３．３ｇを使用した以外は実施例９と同様の条件で反応を行なった。得られた反応混合液をガスクロマトグラフィーにより分析した結果を表３に示す。【００４５】
＜比較例１＞  カルボン酸を含まない反応
酢酸２０ｇの代わりに酢酸エチル２０ｇを溶媒として使用した以外は実施例９と同様の条件で反応を行なった。得られた反応混合液をガスクロマトグラフィーにより分析した結果を表３に示す。【００４６】
＜比較例２＞  カルボン酸を含まない反応
酢酸２０ｇの代わりにアセトニトリル２０ｇを溶媒として使用した以外は実施例９と同様の条件で反応を行なった。得られた反応混合液をガスクロマトグラフィーにより分析した結果を表３に示す。【００４７】
【表３】
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【００４８】
表３の結果より、本発明の方法は、原料濃度が高い場合、前記した特定のバナジウム化合物とカルボン酸との組合せを使用しない限り、ほとんど反応が進行しないことがわかる。【００４９】
＜実施例１３＞  カルボン酸の回収および再使用
実施例１にて得られた反応混合液３１８．０ｇから、減圧蒸留（５８℃／１３．３ｋＰａ）にて初留３２．８ｇを捨て、さらに減圧蒸留（６１℃／１３．３ｋＰａ）にて酢酸２１６．２ｇ（含水率２３０００ｐｐｍ）を分離回収した。回収した酢酸に無水酢酸３１．０ｇ（３０３．９ｍｍｏｌ、回収した酢酸中に含まれる水の１．１倍モルに相当する）を加え、１００℃にて４時間加熱することで、含水率８４０ｐｐｍの酢酸２４６．６ｇを得た。
内容積４００ｍｌのオートクレーブに、メタバナジン酸アンモニウム０．４５９ｇ（３．９２ｍｍｏｌ）、前記の回収した酢酸２４０ｇ、α−ヒドロキシブタン酸メチル６１．１ｇ（５１７．２ｍｍｏｌ）を入れ、攪拌しながら４０℃に加温した。得られた混合溶液に空気を圧入して０．４９ＭＰａとし、通気量１００ｍｌ／ｍｉｎで空気をバブリングしながら、同温度で８時間攪拌して反応させた。反応混合液をガスクロマトグラフィーにより分析したところ、α−ヒドロキシブタン酸メチルの転化率は９９％以上であり、α−オキソブタン酸メチルの選択率は８８％であった。【００５０】
実施例１３より、本発明においては、酸化反応後に得られる反応混合液からカルボン酸およびその他の溶媒を共存させた場合には該溶媒を一緒に回収し、回収した溶液から副生した水などの不純物を除去することにより、該溶液を反応に再使用しても反応成績を維持できることがわかった。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明により得られるα−オキソカルボニル化合物は、医薬・農薬の合成中間体として有用である。また、本発明によれば、α−オキソカルボニル化合物を生産性良く、高収率で、工業的に有利に製造することができる。