(57)【要約】本発明は、2-ケト-L-グロン酸 (KGA)を、飽和した分枝または非分岐のC4-C10-アルコールでエステル化することにより、2-ケト-L-グロン酸-C4-C10-アルキルエステルを生成するための方法に関する。本発明の方法は、酸触媒反応条件下で実施する予備エステル化工程において、エステル化度が20％〜70％となるまでKGA水溶液をC4-C10-アルコールと反応させること、および得られた生成物を、飽和した分岐または非分岐のC4-C10-アルコールを用いて連続精留装置内で脱水し、それによってエステル化反応を継続させること、好ましくはn-ブタノールをアルキルアルコールとして使用すること、を特徴とする。好適な実施形態では、温度50〜120℃で、好ましくは均一系または不均一系触媒、特に硫酸を用いて触媒することにより、KGA水溶液をエステル化工程の前に溶解限度以上に濃縮する。別の実施形態では、生成したKGAエステルを1つまたは幾つかのさらなる段階で反応させることにより、L-アスコルビン酸を得る。【特許請求の範囲】
【請求項１】
2-ケト-L-グロン酸 (KGA)を飽和した分岐または非分岐のC4-C10-アルコールでエステル化することにより2-ケト-L-グロン酸C4-C10-アルキルエステルを調製するための方法であって、予備エステル化において、エステル化度が20％〜70％となるまでKGA水溶液を酸触媒反応下でC4-C10-アルコールと反応させること、およびその生成物をC4-C10-アルコールを用いて連続精留装置内で脱水し、その結果としてエステル化反応を促進すること、を含む前記方法。
【請求項２】
前記アルコールが、4〜10個の炭素を有する飽和した分岐または非分岐のアルキルアルコール、好ましくはn-ブタノールである、請求項1記載の方法。  
【請求項３】
前記予備エステル化において、前記アルコールを、前記水溶液中のKGA含有量に対して質量比1：1〜5：1で使用する、請求項1または2記載の方法。
【請求項４】
前記触媒が酸性の不均一系または均一系触媒である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の方法。
【請求項５】
前記触媒が鉱酸である、請求項1〜4のいずれか1項に記載の方法。
【請求項６】
前記予備エステル化を連続流れ攪拌槽内で実施する、請求項1〜5のいずれか1項に記載の方法。
【請求項７】
以下の条件：
(a)  前記予備エステル化時の水性KGAの平均滞留時間が1〜3時間であり、
(b)  前記予備エステル化時の反応温度が65℃〜120℃であり、および／または
(c)  KGA含有量とC4-C10-アルコールとの質量比が1：1〜5：1であり、および／または
(d)  全工程を通じての反応温度が50℃〜120℃であり、および／または
(e)  1モルのKGA当たり0.02〜0.03モルの硫酸を触媒として使用する
の下で実施する、請求項1〜5のいずれか1項に記載の方法。
【請求項８】
前記KGA水溶液を、予備エステル化反応器に導入する前に、KGAの溶解限度まで濃縮する、請求項1〜7のいずれか1項に記載の方法。
【請求項９】
前記KGA水溶液を、予備エステル化反応器に導入する前に、KGAの溶解限度を超えて濃縮する、請求項1〜7のいずれか1項に記載の方法。
【請求項１０】
前記連続精留装置(2)が、蒸発器(3)および冷却器(4)、ならびに好ましくは相分離装置(5)および／または真空系(6)を備えている、請求項1〜9のいずれか1項に記載の方法。
【請求項１１】
前記予備エステル化反応器(1)が、追加のカラム(7)、追加の蒸発器(8)および追加の冷却器(9)ならびに好ましくは追加の相分離装置(10)を備えている、請求項1〜9のいずれか1項に記載の方法。
【請求項１２】
請求項1〜11のいずれか1項に記載の方法および調製した2-ケト-L-グロン酸C4-C10-アルキルエステルを1つ以上の段階でL-アルコルビン酸に転換することを含む、アスコルビン酸を調製するための方法。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
2-ケト-L-グロン酸エステルは、L-アスコルビン酸(ビタミンC)を合成するための重要な中間体である。低級アルコールによる2-ケト-L-グロン酸(KGA)のエステル化は、数多くの刊行物から公知である。一般には、KGAのC1-C4-エステルを最初に調製する。何故なら、これはKGAよりも有機溶媒に溶けやすい上に、アスコルビン酸またはアスコルビン酸塩へと高選択的に転換することができるからである。好ましくは、メチルおよびブチルエステルを使用する。
【０００２】
原則として、このタイプの反応では、その収率はエステル化平衡によって決まる。各エステル化の完全性(エステル化度)は、主として、反応混合物中の残留水分含有量により判断する。何故なら、エステル化反応は、その逆反応(加水分解)と平衡状態にあるからである。
【０００３】
Reichstein法といった慣行法の場合、高度のエステル化とそれに伴う十分な収率を達成するために、通例、煮沸時間を長くする。しかしこれは、これらの条件では2-ケト-L-グロン酸だけでなくそのメチルエステルもがさらなる副生成物を形成する可能性があるため、精度に悪影響を及ぼす。
【０００４】
多くの公知方法では、アルコール過剰または生成する水の連続的除去をエステル化に利用している。
【０００５】
エステル化中の水分含有量を減らすために、様々な方法が提案されている。水／アルコール混合物を連続蒸留し、蒸留物を分子ふるいで処理し、さらにこうして乾燥させたアルコールを再利用することにより、反応中に水を除去することができる(ポーランド特許第57042号、ポーランド特許第57573号)。言及されている別の実施可能な方法は、反応中の水／アルコール混合物の連続蒸留およびフレッシュドライアルコールの補充(EP-A-0 535 927)である。いずれの場合も、多量のアルコールをそれ相応に高いエネルギーを消費して蒸留しなければならない。その上、最長で10時間もの反応時間を要するため、分解および副反応のリスクを伴う。
【０００６】
EP-A-0 671 405には、酸性イオン交換体の存在下で、2-ケト-L-グロン酸をそれぞれメタノールまたはエタノールでエステル化することにより、2-ケト-L-グロン酸メチルエステルまたはエチルエステルを調製するための方法が記載されている。
【０００７】
EP-A-0 403 993には、エステル化をごく部分的に、すなわちエステル化平衡に達しない程度まで実施する、2-ケト-L-グロン酸メチルエステルを調製するための方法が記載されている。
【０００８】
WO 99/03853に記載された方法では、2-ケト-L-グロン酸を2段エステル化法で反応させることにより2-ケト-L-グロン酸エステルを形成しており、最初のエステル化段階後に生成した溶液を少なくとも部分的に蒸発させることによって生成反応物の水を除去し、得られた残留物を2番目のエステル化工程に供する。  
WO 97/43433およびUS 5,391,770には、2-ケト-L-グロン酸をp-トルエンスルホン酸の存在下ブタノール中で数時間還流し、その後反応混合物を冷却して有用な生成物を結晶化させることによる、2-ケト-L-グロン酸ブチルエステルの合成について記載されている。
【０００９】
DE-A-198 29 809は、触媒を使用してアルコールとカルボン酸からエステルを調製し、該エステルを内部装置を備えた精留塔内に移すための方法に関する。
【００１０】
DE 199 38 980には、熱面上の液膜中でエステル化反応を実施しながら同時に水を除去することにより、KGAのC1-〜C10-アルキルエステルを製造する方法が記載されている。
【００１１】
メタノールの沸点は水のそれよりずっと低いので、反応蒸留(ごく少量の水を含むMeOH／水混合物の蒸留、濃縮、脱水および多量のメタノールの再循環)時に極めて高いエネルギーを消費しさえすれば、水／メタノール混合物である反応混合物から水を除去することができる。ここで重要なのは、工業的に実施されている方法では、エステル化の前に、KGAを複雑な様式で結晶化または析出させて、乾燥してから焼成するということである。その後のエステル化では、反応物の水は混合物中に残っており、エステル化度は依然として100％を下回り、結果としてこの方法の全体的な収率は低下する。C2-およびC3-アルコールは同様の物質挙動を呈するため、産業上使用されることは滅多にない。
【００１２】
高級アルコール、すなわちC4-〜C10-アルキルアルコール(とりわけC4-アルコールおよびここでは特に1-ブタノール)は、通常は水との共沸混合物を形成する。n-ブタノールの場合、相当な量の水分[約40％(m/m)]を含有するヘテロ共沸混合物が存在する。従って、この場合、エステル化中に、凝縮ヘテロ共沸混合物のBuOH相を再循環させながら蒸留することにより、比較的低いエネルギー消費で反応混合物から水をその場で除去することができる。これには2つの利点：
1.  KGAを焼成したり乾燥させたりする必要が無く、水溶液として前記方法に導入することもできること
2.  反応物の水も同時に反応混合物から除去できるので、エステル化を実質的に最後まで実施できること
がある。
【００１３】
KGAのC4-C10-アルコールへの溶解度は、水への溶解度よりも低い。そのため、従来技術に記載されている方法に従ってエステル化反応中に水を除去すると、エステル化反応物の水分含有量の減少に伴ってKGAが析出するので、一般的にはKGA沈積物が生じる。この固形沈積物を除去するためには、操作を定期的に中断して装置を掃除しなくてはならない。ダウンタイムが発生し、生産性が落ちる。
【００１４】
従って、本発明の根底を成す問題は、C4-またはより高級なアルキルエステルを中間体として使用してアスコルビン酸を調製するための、従来技術に記載されている方法の場合には、固形沈積物が定期的に生じる可能性がある、ということである。これは、該方法の収率、実用寿命および動作信頼度がかなり悪化することを意味している。
【発明の開示】
【００１５】
本発明の目的は、従来技術において公知の欠点(例えば、比較的高いアルキルエステル消費率、低収率、長い反応時間、変色および相当な副産物含有量)を持たず、かつ特にL-アスコルビン酸への転換に適している、2-ケト-L-グロン酸C4-C10-アルキルエステルを調製するための有利な方法を提供することである。
【００１６】
本発明者らは、この目的が本明細書中に記載した実施形態により達成されることを見出し、これを特許請求の範囲において明確に記載した。
【００１７】
従って、本発明は、2-ケト-L-グロン酸 (KGA)をC4-C10-アルコールでエステル化することにより2-ケト-L-グロン酸C4-C10-アルキルエステルを調製するための方法であって、予備エステル化において、エステル化度が20％〜70％、好ましくは30％〜50％となるまでKGA水溶液を飽和した分岐または非分岐のC4-C10-アルコールと酸触媒反応下で反応させること、およびその生成物をC4-C10-アルコールを使用して連続精留装置内で脱水し、その結果としてエステル化反応を促進すること、を含む前記方法に関する。精留装置は、従来技術に広く記載されている1段式または多段式蒸留装置としうる。特に、精留装置は、該装置内で本発明に従ってエステル化を実施しうるような様式で構成されている。従って、以下に記載するような、プレート上の溶液の滞留時間が長い精留装置が有利である。
【００１８】
エステル化には、原則として、全てのC4-C10-アルコールが適しているが、有利なのは、4〜10個の炭素以上の炭素数を有する飽和した分岐または非分岐のアルキルアルコール、例えば、1-ブタノール、2-ブタノール、2-メチル-1-プロパノール、 2-メチル-2-プロパノール、1-ペンタノール、2-ペンタノール、3-ペンタノール、1-ヘキサノール、2-ヘキサノール、1-ヘプタノール、2-ヘプタノール、1-オクタノール、2-オクタノール、3-オクタノール、1-ノナノール、2-ノナノール、1-デカノール、2-デカノール、4-デカノールであり、特に好ましいのは1-ブタノール、2-ブタノール、2-メチル-1-プロパノール、2-メチル-2-プロパノール、1-ペンタノール、1-ヘキサノールおよび1-オクタノールからなる群より選択されるC4-C8-アルコールである。好適な実施形態では、エステル化および脱水に使用するアルコールはC4-〜C6-アルコールである。とりわけ好適なアルコールは、C4-アルコール、特にn-ブタノールである。
【００１９】
予備エステル化においては、好適な実施形態では、前記アルコールを、KGA水溶液に対して質量比1：1〜5：1、好ましくは2.5：1〜3.5：1で使用する。
【００２０】
さらなる実施形態では、前記方法において、酸触媒反応のために均一系または不均一系の酸触媒を使用する。触媒を使用することにより、反応温度を低く保つことが可能であり、またその結果として熱分解生成物の生成を防ぐことができる。
【００２１】
酸触媒を加えることにより、エステル化反応を、それ自体が公知の様式で触媒する。
【００２２】
使用しうるエステル化触媒は、一般に、それ自体が公知である全ての均一系または不均一系の酸触媒である。
【００２３】
適切な均一系触媒は、例えば、鉱酸またはそのエステルである。これらとしては、特に、リン酸、リン酸モノブチルエステル、リン酸ジブチルエステル、リン酸モノペンチルエステル、リン酸ジペンチルエステル、硫酸、硫酸モノブチルエステル、硫酸モノペンチルエステル、塩化水素、p-トルエンスルホン酸、メタンスルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸、クロロスルホン酸およびトリフルオロ酢酸が挙げられる。2-ケト-L-グロン酸またはアスコルビン酸をエステル化触媒として使用することもできる。
【００２４】
好ましくは、硫酸、p-トルエンスルホン酸、メタンスルホン酸または用いるアルコールのモノアルキルスルフェートを使用する。モノアルキルスルフェートは70℃より高い温度で硫酸を遊離し、その後これが触媒として機能する。特に好適な均一系酸触媒は、硫酸およびp-トルエンスルホン酸である。
【００２５】
前記触媒の場合、これらを反応前に出発物質の1つに加えてもよいし、または反応器内に別流として供給してもよい。
【００２６】
不均一系触媒は、有利には、熱反応帯の反応器内に固定する。不均一系触媒を蒸留塔に取り付けるための、数多くの実施可能な工法が文献に記載されている。これらには、触媒をトレイ上またはそれらのダウンカマー内に配置することができるディレイトレイ、さらに、触媒を予め挿入したランダムパッキング、コイルドパッキングおよび構造化パッキングが含まれる。
【００２７】
使用しうる不均一系触媒は、それ自体が公知である酸触媒、好ましくは酸性イオン交換体、およびゼオライトである。
【００２８】
「酸性陽イオン交換体」という用語は、市販の樹脂またはDetoxan、例えば、Lewatit(登録商標) S 100、SP 112もしくはLewatit(登録商標) 2631 (Bayer)またはAmberlite(登録商標) 18およびIRA 120もしくはAmberlyst(登録商標) 15またはDuolite(登録商標) C 20、C 26およびC 264 (Rohm ＆ Haas)またはDowex(登録商標)イオン交換体を意味するものとする。
【００２９】
ゼオライトは、共有酸素原子により連結されたSiO4またはAlO4四面体からなる堅固な三次元網目構造を有する高次構造を持つ結晶性アルミノ珪酸塩である。Si原子およびAl原子と酸素との比は1：2である。アルミニウムを含有する四面体の電気原子価は、例えば、アルカリ土類原子または水素原子の陽イオンを結晶中に挿入することによって補われている。従って、陽イオン交換能がある。四面体間の空隙は、乾燥または焼成により脱水する前は、水分子で占められている。
【００３０】
適切なゼオライトは、例えば、ペンタシル型のもの、特にアルミノ珪酸型ゼオライトまたはホウ珪酸型ゼオライトである。予めコークス化することにより、所望の反応生成物の最適な選択性に合わせて触媒の活性を調整することが可能である。
【００３１】
好ましくは、鉱酸、特に好ましくは硫酸を触媒として使用する。
【００３２】
触媒は、1モルの2-ケト-L-グロン酸当たり0.02〜0.03モルの量、好ましくは0.021〜0.025モルの量、例えば0.023モルの量で使用する。  
さらなる実施形態では、エステル化全体、つまり予備エステル化と反応カラム内でのエステル化の最中の反応温度は、50℃〜120℃、好ましくは80℃〜90℃である。
【００３３】
好ましくは、予備エステル化は、連続工程で、例えば、連続流れ攪拌槽または他の反応器内で実施する。
【００３４】
反応器における滞留時間は、特に、温度および達成しようとするエステル化度に左右される。好適な実施形態では、予備エステル化時の反応温度が65℃〜120℃、好ましくは80℃〜90℃である場合に、1〜3時間、好ましくは1.5時間の滞留時間を選択する。
【００３５】
好ましくは、本発明の方法における予備エステル化は、65℃〜120℃、特に好ましくは80℃〜90℃で実施する。温度の選択は、所望の反応時間および達成しようとする所望のエステル化度に応じて為されるが、これは平均的な当業者の知識分野の範囲内にある。
【００３６】
従って本発明は、好ましくは、以下の条件：
65℃〜120℃、好ましくは75℃〜95℃、より好ましくは80℃〜90℃の反応温度で、攪拌槽における水性KGAの平均滞留時間は1〜3時間、好ましくは1〜1.5時間であり、KGAとC4-C10-アルコールとの質量比は1：1〜5：1、好ましくは2.5：1〜3.5：1であり、また全工程を通じての反応温度は50℃〜120℃、好ましくは80℃〜90℃であって、達成しようとするエステル化度は20〜70％である、
の下で実施する方法に関する。好ましくは、エステル化度が30％〜50％となるように条件を選択する。
【００３７】
本発明の予備エステル化段階の後は、第2段階において本発明に従って生成物を連続精留装置に供給し、そこでさらにエステル化する。精留装置は、好ましくはプレートカラム、またはランダムもしくは構造化パッキングを有するカラムである。本明細書中に記載した本発明の予備エステル化は、装置内のプレート、ランダムパッキングまたは構造化パッキングなどの内部構造への固形物の沈積によるKGAの損失を防ぐ。装置に供給した溶液は最初からKGAエステルを多く含んでいるため、KGAに対する溶解度が高い。
【００３８】
従って、ある実施形態では、本発明の方法において、連続精留装置(2)は蒸発器(3)および冷却器(4)を備えており、特に好適な実施形態では、さらに相分離装置(5)、および好ましくは真空系(6)を備えている。
【００３９】
さらなる実施形態では、その予備エステル化装置部分において、第1の精留装置は、第2の精留装置で補強されている。従って、ある実施形態では、予備エステル化反応器(1)は追加のカラム(7)、追加の蒸発器(8)、場合によっては追加の冷却器(9)および場合によっては追加の相分離装置(10)を備えている。
【００４０】
精留塔については、従来技術、例えば、Thermische Trennverfahren [熱分離法], K. Sattler, VCH Verlagsgesellschaft, Weinheim, 1995中の特に第2章および第7章、またはDE 199 38 980号に詳細にわたって記載されており、その記載内容は参照により本明細書中に明確に含まれるものとする。
【００４１】
好ましくは、本発明のエステル化反応を実施するのに特に適した精留塔を使用する。これらのカラムは、各段階における反応溶液の滞留時間が長いことを特徴とする。従って、有利には、例えば、液滞留量の高いカラム、例えば高度に堰き止められたプレート(highly dammed plates)からなるプレートカラムを使用することができる。従って、本発明の方法にとって適切なカラムは、特に、適切な滞留時間が保証されるかぎり、ほんの2,3の分離段階しか備えていないカラムでもある。特に有利なことに、特に低温、例えば100℃未満、好ましくは80℃〜90℃を使用する。
【００４２】
本発明の実施形態により、副生成物の量が少なく、かつ豊富な色数を持つ生成物が得られる。
【００４３】
ある実施形態では水を除去することなしに予備エステル化を実施するが、反応溶液中に析出したKGAをエステル化中に再溶解させる場合には、予備エステル化において、第2の精留塔を使用することにより反応中に水を留去することもできる。
【００４４】
有利なことに、本発明の方法では、KGA水溶液を、予備エステル化反応に導入する前にKGAの溶解限度以上に濃縮することができる。KGAの溶解限度は、溶液の温度と高められたエステル含有量との関数である。好ましくは、KGA溶液を、KGAの質量分率が30℃〜70℃、より好ましくは40℃〜60℃、最も好ましくは45℃〜55℃における溶解限度に達するまで濃縮する。例えば、温度50℃では、KGA質量分率が50％となった時点でその溶解限度に達する。
【００４５】
KGA水溶液をエステル化の前に前記溶解限度を超えて濃縮した場合、懸濁物が生成する。この懸濁物はその後本発明に従ってエステル化することができるが、その際には、当業者の知識に従って適切な反応装置、例えば、実施例に記載の予備エステル化反応を使用するべきである。予備エステル化の促進と溶液中の高められたエステル含有量のため、析出したKGAは再溶解する。この場合も、その後の精留塔内で固形物の沈積は起こらない。むしろ、本発明の方法は、この様式で特に経済的に操作することができる。何故なら、エステル化反応への投入物に、従来技術に記載の方法において可能な濃度よりも高い濃度のKGAを含めることができるからである。これは、特にエネルギーの節約につながる。蒸留塔への取り出しは、固形物を持ち越すことのないように、例えば液面直下の予備エステル化反応器上層部から実施する。
【００４６】
さらなる実施形態では、本発明の方法は、アスコルビン酸を調製するための方法、すなわち調製した2-ケト-L-グロン酸C4-C10-アルキルエステルを1つ以上の段階で、例えば塩基または酸触媒ラクトン化を介してL-アスコルビン酸へと変換する方法の一部である。
【００４７】
従って、特に好ましくは、本発明の方法は以下の段階：
(a)  KGA水溶液を、例えば発酵ブロスから調製すること、
(b)  前記KGA水溶液を、30℃〜60℃、有利には50℃で濃縮すること、
(c)  前記KGA溶液を、上記方法を使用して、C4-C10-アルキルアルコール、好ましくはブタノールで予備エステル化すること、
(d)  上記方法を使用して、C4-C10-アルキルアルコールを用いて精留装置内で水を除去すること、
(e)  調製したKGAエステルを濃縮し、適切であればC1-C3-アルキルアルコール、特にメタノールを使用してKGA C4-C10-アルキルアルコールエステルをエステル交換すること、
(f)  前記エステルをラクトン化することによりL-アスコルビン酸を得ること、および
(g)  遊離L-アスコルビン酸を単離すること
を含むが、(c)および(d)以外のこれらの段階は各々、任意であるか、または従来技術に記載されているように、さらなる中間段階、例えば溶液の蒸発および濃縮、ろ過、例えば精密ろ過もしくは限外ろ過、析出、結晶化、抽出、酸の塩からの遊離を伴っていてもよい。好ましくは、本発明の方法は、ある実施形態で前記段階(a)〜(g)全てを含む。
【００４８】
適切なKGA溶液は、例えば、KGA産生微生物の発酵ブロスの後処理を介して得ることができる。
【００４９】
発酵溶液は、従来技術に記載の方法を使用して、例えば、結晶化または析出によるNa-KGAのろ過または単離を介して、後処理することができる。
【００５０】
溶液、特にKGA溶液は、従来技術において公知の方法により、例えば、蒸発によるかまたは浸透により、例えば逆浸透により、濃縮することができる。好ましくは、穏やかな条件下で、特に40℃〜60℃の温度および減圧下で操作を実施する。
【００５１】
ラクトン化は、酸または塩基触媒反応下で進めることができる。適当な方法は従来技術に広く記載されている。
【００５２】
本明細書中に記載した刊行物は、参照により明確に含まれるものとする。 
本発明について、以下図面を参照しながら説明する。
【実施例】
【００５３】
以下の実施例により本発明を説明するが、これを限定的に考えるべきではない。
【００５４】
実施例1
本発明の方法の一般的な実施形態を図1に示す。50℃で溶解限度まで濃縮したKGA水溶液(KGA質量分率は50％)を、質量比1：1〜3：1、好ましくは1.5：1〜2：1のn-ブタノール、および触媒量の濃硫酸と混合し、これを壁面加熱した連続流れ攪拌槽または他の反応器(1)に供給するが、その容量は滞留時間が1〜3時間、好ましくは1.5時間となるような量とする。反応器1の加熱器は、該反応器の内部が65〜120℃、好ましくは80〜90℃となるように設定する。その結果、反応器1において、30〜60％のエステル化度が達成される。1から出た混合物は、多段式精留装置(2)、例えば、プレートカラムまたはパッキングカラムに供給される。連続精留装置(2)は、蒸発器(3)、冷却器(4)および相分離装置(5)、さらに真空系(6)を備えている。流入混合物は重力の影響を受けて装置(1)内を流れ落ちるが、蒸発器(3)で生成した主にn-BuOHを含有する蒸気は液体と逆方向に流れる。液体中の水の濃度は、分離段階から分離段階へと下行するにつれて減少し、その結果としてエステル化反応が促進される(反応蒸留)。装置2の上部では、共沸組成を有する蒸気が凝縮され、主にBu-OHを含有する相と主に水相とに機械的に分けられる。水相は取り出して排水処理に供し、適切な場合にはBuOHを回収し、またBuOH相は還流として再循環させて精留装置1へと戻す。蒸発器3内の温度は、適切な真空(6)を適用することによって、65〜110℃、好ましくは80〜90℃に設定する。蒸発器3の下部で、KGAブチルエステルとBuOHとの実質的に無水の混合物を取り出す。本発明の予備反応器を使用すると、通常は、精留装置2内で固形物の析出は起こらない。
【００５５】
実施例2
図2は、本発明の方法のさらなる実施形態を示す。この場合は、予備エステル化反応器1は追加のカラム2、追加の蒸発器3、追加の冷却器4および追加の相分離装置5を備えており、そのため予備エステル化時に直ちに水の一部が除去されるので、より高いエステル化度が達成される。予備エステル化は攪拌槽内でさらに進行するので(KGAは高沸点溶剤である)、カラム2の内部が固形物で覆われることはない。
【００５６】
実施例3
KGA水溶液を、最終段階において約50℃および適切な真空度で、多段式水分蒸発により(例えば、流下膜式蒸発器内で)濃縮して濃度を50％KGA(m/m)とすることにより、固形物が析出しないようにした。この溶液を、加熱した攪拌槽内で、n-ブタノール(n-BuOH)と例えば質量比1.73：1で混合し、次いで少量の硫酸(H2SO4)を触媒(KGAを基準とした質量分率は約1％)として加えた。固形物を含まない澄んだ混合物を85℃で1〜1.5時間エステル化した。この混合物における水の比較的高い質量分率(約18％)にもかかわらず、KGAのKGAブチルエステルへの転換は45〜50％達成された。反応蒸留(例えば、DE 199 38 980によるもの)における該混合物のさらなるエステル化では、固形物の析出は起こらない。
【００５７】
実施例4
油浴(最大容量は100 cm3)を用いて外部から加熱した攪拌槽内で、23 gの乾燥した焼成KGAを、85℃で数分以内に23 gの水に完全に溶かした。次に、85℃に予熱した80 gのn-ブタノール、および0.3 gの濃硫酸(96％)を加え、この混合物を還流しながら1.5時間攪拌した。KGAは完全に溶解した。次に、該混合物におけるKGAブチルエステルの質量分率をHPLCで決定したところ、測定された質量分率は10.68％であった。これは45.5％のエステル形成度に相当する。
【００５８】
実施例5
次に、前記の装置を水冷冷却器および真空ポンプで拡張した。この点以外は同様に実施した第2の実験では、75 gの液体を、サンプリング抜きで、真空にすることにより沸点に近い85℃で30分以内に留去した。攪拌槽内の液体混合物は最後まで澄んでおり、固形物の析出は観察されなかった。残留水分含有量をKarl Fischer法で測定したところ、残留水分含有量は0.4％(m/m)であった。
【００５９】
実施例6
さらなる実験では、第2の実験と同様に、23 gの乾燥した焼成KGAを、85℃で数分以内に23 gの水に完全に溶かした。次に、85℃に予熱した80 gのn-ブタノール、および0.3 gの濃硫酸(96％)を加え、真空にすることによって直ちに蒸留を開始した。その間に、固形物の析出による濁りが生じた。該固形物は、蒸留をさらに進めると再溶解した。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】図1は、精留装置を使用し、予備エステル化時には水の除去を行わない本発明の方法を示す。予備エステル化反応器(1)はその後に精留装置(2)を有し、該精留装置は蒸発器(3)、冷却器(4)、相分離装置(5)および真空系(6)を有する。
【図２】図2は、第2の精留装置を有し、予備エステル化時に水の除去を伴う本発明の方法を示す。予備エステル化反応器(1)はその後に精留装置(3)を有し、該精留装置は蒸発器(2)、冷却器(4)、相分離装置(5)および真空系(6)を有するが、前記予備エステル化反応器(1)は追加の精留装置(7)、追加の蒸発器(8)、および追加の冷却器(9)および追加の相分離装置(10)を備えている。
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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