(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
酒石酸と炭素数４以下のアルコールを酸触媒存在下でエステル化する工程、系中の副生水を除去する濃縮工程、炭素数４以下のアルコールと塩化チオニルを加える工程からなることを特徴とする酒石酸低級アルキルジエステルの製造法。
【請求項２】
系中の副生水を除去する際に、酒石酸とも炭素数４以下のアルコールとも反応せず、かつ水と共沸する有機溶媒を用いることを特徴とする請求項１記載の酒石酸低級アルキルジエステルの製造法。
【請求項３】
炭素数４以下のアルコールの使用量が酒石酸１モルに対し、２〜６モルであり、酒石酸とも炭素数４以下のアルコールとも反応せず、かつ水と共沸する有機溶媒を希釈剤として、エステル化する工程に添加することを特徴とする請求項１または２に記載の酒石酸低級アルキルジエステルの製造法。
【請求項４】
酒石酸が光学活性体である請求項１〜３のいずれか１項記載の酒石酸低級アルキルジエステルの製造法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、酒石酸低級アルキルジエステルの効率的製造法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
酒石酸低級アルキルジエステルは農薬、医薬の製造中間体や不斉触媒として有用である。酒石酸低級アルキルジエステルは酒石酸と低級アルコールを酸触媒存在下で反応させることで製造できる。反応は平衡反応であるので、原理的には大量の脱水低級アルコールを使用することで、高収率で酒石酸低級アルキルジエステルを製造できるが、過剰の低級アルコールを脱水処理してリサイクル使用するために煩雑な作業が必要となる。大量の脱水低級アルキルアルコールを使用しない方法としては、オルト蟻酸エステルなどのエステル化剤を酸触媒存在下で使用する（シンセティックコミニケーションズ（Ｓｙｎｔｈ．Ｃｏｍｎ．），１４，１０８７，（１９８４））記載の方法、低級アルキルアルコールを酸触媒の存在下反応させ、水と共沸する有機溶媒，例えばクロロホルムを共存させて副生する水を共沸脱水で系外に除去する（ヘルベチカ．ケミカ．アクタ（Ｈｅｌｖ．Ｃｈｉｍ．Ａｃｔａ．）６２，１７１０（１９７９））記載の方法等が知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
オルト蟻酸エステルを使用する方法は反応収率も高く、酒石酸低級アルキルジエステルを得る方法として優れているが、オルト蟻酸エステルが高価であり、工業生産に使用するには価格的に不利である。また、クロロホルムを使用して共沸脱水する方法は、反応に長時間を要し、クロロホルムが環境汚染する恐れがあり好ましくない。
【０００４】
本発明の目的は、酒石酸低級アルキルジエステルを製造する方法において、使用する低級アルコール使用量を最小限に抑え、短時間で高収率を達成することにある。更に、光学活性酒石酸を原料に使用した場合には、光学純度を低下させること無く光学活性酒石酸低級アルキルジエステルを製造する方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは前記目的を達成するために鋭意研究を重ねた結果、酒石酸と炭素数４以下のアルコールに塩化チオニルを加えることにより、酒石酸低級アルキルジエステルを短時間で収率よく製造できることを見いだし、本発明を完成させた。
【０００６】
即ち、本発明は、「酒石酸および炭素数４以下のアルコールを酸触媒存在下でエステル化する工程、系中の副生水を除去する濃縮工程、炭素数４以下のアルコールと塩化チオニルを加える工程からなることを特徴とする酒石酸低級アルキルジエステルの製造法。」である。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明の原料である酒石酸は、Ｌ−酒石酸、Ｄ−酒石酸、ＤＬ−酒石酸、メソ−酒石酸の何れでも使用することができる。
【０００８】
もう一方の原料である低級アルコールは炭素数４以下のアルキルアルコールであり、不活性溶媒で変性されたものも使用できる（本明細書で低級アルコールは炭素数４以下のアルコールを意味する。）。具体的にはメタノール、エタノール、プロパノール、イソブタノール等で、直鎖、或いは分岐状のアルキルアルコールである。エタノールの場合には、トルエン等の酒石酸や低級アルコールと反応しない不活性溶媒類を添加して変性されたものでも同様に使用できる。
【０００９】
低級アルコールの使用量は酒石酸に対して２〜３０倍モルが好ましく、さらに好ましくは２〜６倍モルである。この範囲であれば経済効率も良好で、酒石酸低級アルキルジエステルの収率も高い。
【００１０】
反応は酒石酸と低級アルコールに塩化チオニルを添加して進行させる。塩化チオニル添加量は未反応カルボキシル基に対し０．２〜５倍モルが好ましく、更に好ましくは０．５〜２倍モルである。反応温度は０〜１２０℃が好ましく、さらに好ましくは２０〜９０℃である。この範囲で反応を行うことで、酒石酸低級アルキルジエステルの収率を高くすることが出来る。
【００１１】
反応時には、塩化水素と二酸化硫黄が排ガスとして発生するが、塩化チオニル添加量が多いと排ガス量も多く、排ガス処理の負荷が大きくなるため問題が生ずる場合がある。そこで、酒石酸と低級アルコールを酸触媒存在下でエステル化反応を進行させ、次いで反応により副生した水を濃縮により除去した後、少量残存する未反応の酒石酸、酒石酸低級アルキルモノエステル、および酒石酸低級アルキルジエステルの混合物に低級アルコールと残存するカルボキシル基に対し、０．５〜２．０倍モルの塩化チオニルを添加するのが好ましい。酸触媒存在下でエステル化を行う際は、加熱をするのが好ましい。好ましい加熱温度は、３０〜１２０℃であり、さらに好ましくは５０〜９０℃である。この範囲で反応を行うことで不純物の発生を少なくすることが出来る。
【００１２】
ここで、使用される酸触媒は、塩酸や硫酸等の鉱酸類、ベンゼンスルホン酸、トルエンスルホン酸等の芳香族スルホン酸類、メタンスルホン酸等の脂肪族スルホン酸類、またＨ型の陽イオン交換樹脂、例えばナフィオン（デュポン（株）製）、ダイアイオンＰＫ２０８（三菱化成（株）製）等が挙げられる。酸触媒の使用量は酒石酸に対し０．００１〜１倍モルが好ましく、さらに好ましくは０．００５〜０．１倍モルである。
【００１３】
酒石酸と低級アルコールを酸触媒の存在下、エステル化反応を進行させる際に、低級アルコールの使用量は少ない方が有利であり、低級アルコールの使用量は酒石酸１モルに対し、２〜６モルが好ましい。この範囲で反応を行うことで、経済的に、高純度の酒石酸低級アルキルジエステルを得ることが出来る。しかし、低級アルコールの使用量が少ないと、スラリー濃度が高くなり、攪拌などに問題が生ずる場合があるので、そこで反応を円滑に進行させるために希釈剤を添加するのが好ましい。ここで添加する希釈剤は、酒石酸や低級アルコールと反応せず、かつ水と共沸する有機溶媒が好ましく使用できる。具体的にはヘキサン等の脂肪族炭化水素類、シクロヘキサン等の脂環式炭化水素類、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類、ジイソプロピルエーテル等のエーテル類が挙げられる。
【００１４】
添加量は攪拌できるスラリー濃度になる量でよく、低級アルコールの使用量によって異なるが、通常は酒石酸に対して１〜２０倍重量が好ましく、さらに好ましくは２〜１０倍重量である。この範囲であれば、経済効率も良好で、作業性もよい。また、希釈剤は濃縮工程で使用してもよい。エステル化反応終了後に過剰の低級アルコール、および副生した水を濃縮除去するが、濃縮工程での体積変化が小さくすることで、反応缶の熱効率が低下して濃縮時間が延長される問題点や、局部加熱で酒石酸低級アルキルジエステルの品質が低下する問題点を防ぐことが出来る。そこで、濃縮工程に於いて留出する低級アルコール、水、および希釈剤の量に見合った希釈剤を系中に添加すれば、共沸脱水効率を高めると同時に局部加熱による品質低下を防止することができる。
【００１５】
エステル化の反応温度は３０〜１２０℃が好ましく、さらに好ましくは５０〜９０℃である。
【００１６】
反応時間は低級アルコール、酸触媒の種類や使用量、反応温度によって異なるが、通常は０.５〜２０時間が好ましく、さらに好ましくは１〜６時間である。
【００１７】
本発明法において、反応、脱水、塩化チオニル添加により得た反応液から、酒石酸低級アルキルジエステルを単離するには、通常の方法が採用できる。例えば反応液に水を加えて極僅かに残留した酒石酸や酒石酸低級アルキルモノエステルを水層に移行させ、希釈剤溶液を濃縮することにより、目的とする酒石酸低級アルキルジエステルを単離することができる。或いは、真空蒸留で精製することもできる。
【００１８】
【実施例】
次に、本発明を実施例等にて具体的に説明する。尚、酒石酸や酒石酸低級アルキルジエステルの濃度分析は下記の高速液体クロマトグラフィーで実施した。
装置：島津ＬＣ−１０ＡＴ
カラム：ＹＭＣ−Ｐａｃｋ  ＯＤＳ−ＡＭ３０３（ＹＭＣ（株）製）直径４．６ｍｍ×２５０ｍｍ
カラム温度：４０℃
検出法：ＵＶ（２１５ｎｍ）
溶媒：２０ｍＭ−ＮａＨ２ＳＯ４水溶液／アセトニトリル＝９／１（Ｖ／Ｖ）
流量：０．５ｍｌ／ｍｉｎ
実施例１
温度計、コンデンサー、滴下ロート、撹拌機を装着した１Ｌ三ッ口フラスコに、Ｄ−酒石酸（東レ（株）製、光学純度９９．９％ｅｅ以上）１２０．１ｇ（０．８モル）、エタノール（片山化学（株）製、特級試薬）７３．７ｇ（１．６モル）、トルエン（片山化学（株）製、１級試薬）４３２．３ｇを加え攪拌した。これに、塩化水素ガスをエタノールに吹き込み調製した１０％塩化水素エタノール溶液８．８ｇ（塩化水素０．０２４モル）を加え、２時間８０℃下で加熱した。次いで苛性ソーダ（片山化学（株）製、１級試薬）を水に溶解させ調製した４８％苛性ソーダ水溶液２．０ｇ（苛性ソーダ０．０２４モル）を加えた後、単蒸留装置を装着し、滴下ロートによりトルエン１８０．１ｇを加えながら、減圧下でフラスコ中の水とエタノールをトルエンとともに７０℃下で留出させた。水、エタノール、トルエンの混合物約２４０ｇを留出させた後、冷却し、その液中のＤ−酒石酸およびＤ−酒石酸モノエチルエステル濃度を分析した結果、仕込みＤ−酒石酸に対し、Ｄ−酒石酸残存率は１４％、Ｄ−酒石酸モノエチルエステル生成率は３４％であった。エタノール６４．５ｇ（１．４モル）を加え、３０〜４０℃下で塩化チオニル（片山化学（株）製、特級試薬）６１．９ｇ（０．５２モル）を約３０分で滴下した。２時間撹拌の後、滴下ロートによりトルエン７２．０ｇを加えながら、減圧下でフラスコの中の水とエタノールをトルエンとともに５０℃下で蒸発させ、水、エタノール、トルエンの混合物約１０８ｇを留出させた。反応液を３５℃以下まで放冷し、炭酸水素ナトリウム（片山化学（株）製、１級試薬）６．７ｇ（０．０８モル）、塩化ナトリウム（片山化学（株）製、１級試薬）を水に溶解させ調製した８％食塩水３３ｇを反応液に加え、良く撹拌した後、有機層を分取した。有機層は再度飽和食塩水３３ｇで２回洗浄を行った。分離した水層はトルエン３５０ｇで再度抽出を行い、先の分取した有機層に加えた。ついで有機層を減圧下、４０℃下で濃縮乾固し、溶媒を留去した後、ろ過してＤ−酒石酸ジエチルエステル１５６．７ｇを得た。仕込みＤ−酒石酸に対するＤ−酒石酸ジエチルエステルの収率は９５．０％であった。また、光学純度は９９．９％ｅｅ以上で光学純度は低下していなかった。
【００１９】
実施例２
実施例１の方法において塩化チオニルの添加量を、３１．０ｇ（０．２６モル）とした以外は同様の操作を行い、Ｄ−酒石酸ジエチルエステル１５２．２ｇを得た。仕込みＤ−酒石酸に対するＤ−酒石酸ジエチルエステルの収率は９２．３％であった。また、光学純度は９９．９％ｅｅ以上で光学純度は低下していなかった。
【００２０】
実施例３
実施例１の方法において塩化チオニルの添加温度を、７０℃とし、Ｄ−酒石酸の代わりにＬ−酒石酸（片山化学（株）製、特級試薬、光学純度９９．５％ｅｅ以上）を使用した以外は同様の操作を行い、Ｌ−酒石酸ジエチルエステル１５３．７ｇを得た。仕込みＬ−酒石酸に対するＬ−酒石酸ジエチルエステルの収率は９３．２％であった。また、光学純度は９９．９％ｅｅ以上で光学純度は低下していなかった。
【００２１】
実施例４実施例１の方法においてエタノールの代わりに２−プロパノール（片山化学（株）製、１級試薬）を使用し、添加量を９６．０ｇ（初期仕込み時）、８４．０ｇ（塩化チオニル添加時）とした以外は同様の操作を行い、Ｄ−酒石酸ジイソプロピルエステル１７９．８ｇを得た。仕込みＤ−酒石酸に対するＤ−酒石酸ジイソプロピルエステルの収率は９６．０％であった。また、光学純度は９９．９％ｅｅ以上で光学純度は低下していなかった。
【００２２】
比較例
実施例１の方法において塩化チオニルの添加をなくした以外は同様の操作を行い、Ｄ−酒石酸ジエチルエステル６７．６ｇを得た。仕込みＤ−酒石酸に対するＤ−酒石酸ジエチルエステルの収率は４１．０％と低かった。また、光学純度は９９．９％ｅｅ以上で光学純度の低下はなかった。
【００２３】
【発明の効果】
本発明によれば、酒石酸と低級アルコールに、塩化チオニルを加えることで、低級アルコール使用量を最低限に抑え、短時間で収率よく高純度の酒石酸低級アルキルジエステルを製造することができ、酒石酸低級アルキルジエステル製造コスト削減に大きく貢献できる。