(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記の一般式で示される２−置換−１，３−プロパンジオール（ただし、Ｒは炭素数１〜６のアルキル基若しくは置換アルキル基、シクロアルキル基または芳香族炭化水素基を表す。）を金属触媒の存在下、アルコール溶液中において、酸素含有ガスと接触反応させることを特徴とする２−置換−３−ヒドロキシプロピオン酸エステル類の製造法。
【化１】
0004412626.tif 000003
【請求項２】
金属触媒が白金族元素から選ばれた少なくとも一種を有効成分として含むことを特徴とする請求項１記載の２−置換−３−ヒドロキシプロピオン酸エステル類の製造法。
【請求項３】
金属触媒が白金族元素から選ばれた少なくとも一種の元素と、ビスマスおよび鉛から選ばれた少なくとも一種の元素の両成分からなることを特徴とする請求項１または請求項２記載の２−置換−３−ヒドロキシプロピオン酸エステル類の製造法。
【請求項４】
接触反応時に生成水を除去しながら反応を行うことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項記載の２−置換−３−ヒドロキシプロピオン酸エステル類の製造法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は医薬、農薬の原料として重要な２−置換−３−ヒドロキシプロピオン酸エステル類の製造法に関する。更に詳しくは２−置換−１，３−プロパンジオールの接触酸化エステル化による２−置換−３−ヒドロキシプロピオン酸エステル類の製造法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
２−置換−３−ヒドロキシプロピオン酸エステル類を製造する方法として、例えば３−ヒドロキシイソ酪酸エステルの場合、３−ヒドロキシプロピオン酸エステルを２−メチル化して製造する方法が報告されているが（Ｊ．Ｌ．Ｈｅｒｒｍａｎｎ  ｅｔ ａｌ．  Ｔｅｔｒａｈｅｄｒｏｎ  Ｌｅｔｔ．  １９７３，（２６），２４２９−２４３２）、この製造法では高価なメチル化剤を使う上に収率も低いという問題がある。また、２−メチル−１，３−プロパンジオールをハロゲンによって酸化エステル化する製造法（米国特許３，８９２，７８７号公報）では、比較的良好な収率が得られているものの、工業的にはハロゲンによる反応装置の腐食等が問題となる。また、イソ酪酸の酸化反応で得られる２−ヒドロキシイソ酪酸をエステル化する製造法（Ｊ．Ｈａｓｅｇａｗａ  ｅｔ  ａｌ．  Ｊ．  Ｆｅｒｍｅｎｔ．  Ｔｅｃｈｎｏｌ．，  １９８１，  （５９），  ２０３）では、酸化反応の生産性が低く工業的に適さないという問題がある。２−ヒドロキシメチルアクリル酸エステルを還元する製造法（特開平１１−１７１８３３号公報）では、原料の２−ヒドロキシメチルアクリル酸エステルが高価であるという問題がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このように、２−置換−３−ヒドロキシプロピオン酸エステル類を工業的に有利に製造する手段は未だ開発されておらず、当該分野での課題となっていた。本発明は容易に入手可能で安価な原料から簡単な操作で効率的に２−置換−３−ヒドロキシプロピオン酸エステル類を製造することを目的になされたものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、前述の課題を解決するため鋭意検討を行った結果、安価な原料である２−置換−１，３−プロパンジオールを原料に選び、適切な触媒を用いて接触酸化エステル化することにより一段階で収率良く２−置換−３−ヒドロキシプロピオン酸エステル類が得られることを見出して本発明を完成するに至った。
【０００５】
すなわち、本発明は下記の一般式で示される２−置換−１，３−プロパンジオール（ただし、Ｒは炭素数１〜６のアルキル基若しくは置換アルキル基、シクロアルキル基または芳香族炭化水素基を表す。）を金属触媒の存在下、アルコール溶液中において、酸素含有ガスと接触反応させることを特徴とする２−置換−３−ヒドロキシプロピオン酸エステル類の製造法に関する。
【化２】
0004412626.tif 000002
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を詳細を説明する。
【０００７】
本発明で用いる原料である２−置換−１，３−プロパンジオール類としては、２−メチル−１，３−プロパンジオール、２−エチル−１，３−プロパンジオール、２−プロピル−１，３−プロパンジオール、２−イソプロピル−１，３−プロパンジオール、２−ブチル−１，３−プロパンジオール、２−イソブチル−１，３−プロパンジオール、２−ｓｅｃ−ブチル−１，３−プロパンジオール、２−ヘキシル−１，３−プロパンジオール、２−クロロエチル−１，３−プロパンジオール、２−ベンジル−１，３−プロパンジオールなどの２−（置換）アルキル−１，３−プロパンジオール類、２−シクロヘキシル−１，３−プロパンジオールなどの２−シクロアルキル−１，３−プロパンジオール類、２−フェニル−１，３−プロパンジオール、２−ｐ−クロロフェニル−１，３−プロパンジオール、２−ナフチル−１，３−プロパンジオールなどの２−（置換）アリール−１，３−プロパンジオール類などが挙げられる。
【０００８】
本発明で使用する金属触媒は、アルコールをカルボン酸に変換し、エステル化する能力を有するものであれば良いが、工業的に有利なものとしては収率が高く、分離の容易な不均一系の白金族触媒、例えば白金、パラジウム、イリジウム、オスミウム、ルテニウム、ロジウムなどの少なくとも一つを有効成分としたものなどが挙げられる。触媒活性および選択性の観点からは好ましくは白金および／またはパラジウムを有効成分とするもの、更に好ましくは白金および／またはパラジウムを第１成分とし、ビスマスおよび／または鉛を第２成分とする両成分を含有する触媒が挙げられる。触媒第２成分を添加することにより触媒被毒を緩和して酸化エステル化反応活性を向上させることができるが第２成分の中でもビスマスが極めて有効である。
【０００９】
触媒は前述の有効金属をそのまま用いても良いが、活性、経済性、操作性などを勘案すると触媒担体に担持させて用いるのが有利である。触媒担体としては、アルミナ、シリカ、マグネシア、ジルコニアなどの各種金属酸化物の他、炭酸カルシウムなどの金属塩が挙げられる。触媒有効成分を担持する場合には、担持量は担体に対して０．５〜１０ｗｔ％が好ましいが、経済的には１〜５ｗｔ％が特に好ましい。触媒第２成分を用いる場合は、その担持量は担体に対して０．５〜１０ｗｔ％が好ましいが１〜５ｗｔ％がより好ましい。
【００１０】
触媒の使用量は原料である２−置換−１，３−プロパンジオールに対して１０〜２００ｗｔ％、好ましくは５０〜１５０ｗｔ％である。
【００１１】
本発明では溶媒及びエステル化反応剤としてアルコール類を用いるのが特徴である。使用されるアルコール類としては常温で液状のもので有れば良いが、エステル化反応収率、操作性、入手性を勘案すると、通常は炭素数１〜６のアルコール類、好ましくはメタノール、エタノール、イソプロパノール、ブタノール、sec-ブタノール、アリルアルコール、メタリルアルコール、シクロへキシルアルコールなど、特に好ましくはメタノール、エタノール、イソプロパノールなどが挙げられる。
【００１２】
原料である２−置換−１，３−プロパンジオールは、通常アルコール溶液として２〜８０ｗｔ％、好ましくは５〜３０ｗｔ％とするのが良い。原料である２−置換−１，３−プロパンジオールの粘度が比較的高いため、あまり高濃度では物質移動の面で問題が生じやすい。
【００１３】
本発明において接触反応時に用いる酸素含有ガス、即ち酸化剤としては、空気、酸素あるいは窒素などの不活性ガスと酸素の混合ガスを用いることができるが、経済的な面からは空気を使用することが好ましい。供給方法としては、ガラス製焼結フィルターなどを用いることにより細かい気泡を反応液中に導入するのが酸素の拡散上有利であり、高い反応速度が得られるので好ましい。反応圧力は任意であるが、通常は常圧から１０気圧程度が選ばれる。常圧でも充分反応は進行する。
【００１４】
本発明の方法では、反応時に生成する水を除去しながら反応を行うことにより、更に反応を促進し、収率を向上させることができる。生成水の除去方法としては、蒸留や芳香族炭化水素との共沸による脱水方法或いは乾燥剤を用いた脱水方法などが挙げられる。中でもベンゼンやトルエンなど芳香族溶剤を共存させディーン・スターク水分離器を用いる方法、或いは乾燥剤を反応系に共存させるか、乾燥剤層を含水反応液若しくは含水溶剤を流通させる方法などが好ましく用いられる。使用できる代表的な乾燥剤としては、硫酸ナトリウム、硫酸マグネシウム、硫酸カルシウムなどの無水硫酸塩、酸化カルシウムなどの酸化物や合成ゼオライトなどが挙げられる。乾燥剤を使用する場合、その使用量は通常、原料の２−置換−１，３−プロパンジオール類に対して５〜５００重量％、好ましくは２０〜４００重量％程度である。
【００１５】
本発明における代表的な反応方法は、２−置換−１，３−プロパンジオールなどのアルコール溶液に金属触媒を添加し、所定温度で攪拌し、必要により生成水の除去を行いながら、空気もしくは酸素含有ガスの供給下で酸化反応を行うものである。反応温度は通常２０〜９０℃、好ましくは４０〜８０℃である。反応時間は反応温度、触媒量などによって異なるが、通常１〜２０時間である。本発明における製造装置は回分式、連続式のいずれにも適用することができる。連続式の場合、触媒が被毒を受けづらく、また固定床反応装置とした場合、触媒分離工程を省くことができるため生産性が高い。
【００１６】
【実施例】
以下、実施例により本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例によりなんら限定されるものではない。
【００１７】
実施例１
市販の５ｗｔ％Ｐｄ／Ａｌ２Ｏ３１０ｇを２００ｍｌのイオン交換水に分散させた。一方、Ｂｉ（ＮＯ３）３・５Ｈ２Ｏ０．４６ｇを１０ｗｔ％ＨＮＯ３水溶液２０ｍｌに溶解し、 Ｐｄ／Ａｌ２Ｏ３分散液に攪拌下滴下した。そのまま６ｈ攪拌した後、分散液のｐＨをＮａＯＨ水溶液によりｐＨ１２に調整した。次にホルマリン４ｍｌを加えて、８０℃、２０ｍｉｎ還元を行い、触媒をろ過し、イオン交換水によりろ液のｐＨが７になるまで洗浄した。洗浄後、ろ過した触媒を一晩６０℃で乾燥し、触媒５％Ｐｄ−２％Ｂｉ／ Ａｌ２Ｏ３（数字は各元素の担体に対する担持率：ｗｔ％）を得た。
【００１８】
温度計、ｐＨメーター、ガラスフィルター付きガス導入口、還流管を付けたフラスコに、２−メチル−１，３−プロパンジオール２．７ｇ、ＭｅＯＨ１００ｍｌ、本触媒１．３５ｇを仕込んだ。空気を６ｌ／ｈでバブリングしながら導入し、反応温度６０℃で６時間反応を行った。反応終了後、ろ過により触媒を分離して得られた反応液をガスクロにより分析した。その結果、２−メチル−１，３−プロパンジオールの転化率６４％、３−ヒドロキシイソ酪酸メチル収率５３％、メチルマロン酸ジメチル収率０．７％であった。
【００１９】
実施例２
Ｂｉ（ＮＯ３）３・５Ｈ２Ｏの１０ｗｔ％ＨＮＯ３水溶液を用いる代わりにＰｂ（ＮＯ３）２０．３２ｇをイオン交換水２０ｍｌに溶解した溶液を用いた以外は実施例１と同様にして触媒を調製し、実施例１と同様の条件で反応を行った。その結果、２−メチル−１，３−プロパンジオールの転化率４１％、３−ヒドロキシイソ酪酸メチル収率３３％、メチルマロン酸ジメチル収率０．３％であった。
【００２０】
実施例３
Ｂｉ（ＮＯ３）３・５Ｈ２Ｏを１．１５ｇ使用した以外は実施例１と同様に触媒を調製し、実施例１と同様の条件で反応を行った。その結果、２−メチル−１，３−プロパンジオールの転化率５８％、３−ヒドロキシイソ酪酸メチル収率５０％、メチルマロン酸ジメチル収率０．４％であった。
【００２１】
実施例４
使用する触媒を５％Ｐｄ ／ Ａｌ２Ｏ３とした以外は実施例１と同様に反応を行った。その結果、２−メチル−１，３−プロパンジオールの転化率４２％、３−ヒドロキシイソ酪酸メチル収率２９％、メチルマロン酸ジメチル収率０．１％であった。
【００２２】
実施例５
予めモレキュラーシーブ４Ａ１０ｇを反応系内に加えた以外は実施例１と同様に反応を行った。その結果、２−メチル−１，３−プロパンジオールの転化率７３％、３−ヒドロキシイソ酪酸メチル収率６０％、メチルマロン酸ジメチル収率３．９％であった。
【００２３】
実施例６
使用する触媒を５％Ｐｄ ／ Ｓｉ２Ｏ３とした以外は実施例１と同様に反応を行った。その結果、２−メチル−１，３−プロパンジオールの転化率１４％、３−ヒドロキシイソ酪酸メチル収率６．８％、メチルマロン酸ジメチル収率０．０％であった。
【００２４】
実施例７
使用する触媒の量を２．７ｇとした以外は実施例１と同様に反応を行った。その結果、２−メチル−１，３−プロパンジオールの転化率７４％、３−ヒドロキシイソ酪酸メチル収率６３％、メチルマロン酸ジメチル収率０．７％であった。
【００２５】
実施例８
原料を２−シクロヘキシル−１，３−プロパンジオールとした以外は実施例７と同様に反応を行った。その結果、２−シクロヘキシル−１，３−プロパンジオールの転化率４２％、２−シクロヘキシル−３−ヒドロキシプロピオン酸メチル収率３８％、２−シクロヘキシルマロン酸ジメチル収率０．２％であった。
【００２６】
実施例９
原料を２−フェニル−１，３−プロパンジオールとした以外は実施例７と同様に反応を行った。その結果、２−フェニル−１，３−プロパンジオールの転化率３０％、２−フェニル−３−ヒドロキシプロピオン酸メチル収率２６％、２−フェニルマロン酸ジメチル収率０．１％であった。
【００２７】
【発明の効果】
本発明の方法によれば、安価な原料より、温和な反応条件下で、クリーンに、２−置換−３−ヒドロキシプロピオン酸エステル類を製造することができる。