(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
式（２）
【化１】
0004386977.tif 000002
（式中、Ｒ１ は、置換基を有していてもよい炭素数１〜８のアルキル基、アリール基またはアラルキル基を表し、Ｒ２は水素原子または置換基を有していてもよい炭素数１〜８のアルキル基、アリール基またはアラルキル基を表す。また、Ｒ１とＲ２は１つになって置換基を有していてもよい炭素数３〜１６のアルキレン基を表してもよい。）
で示されるケトン類とホルムアルデヒドと水素とを、塩基性物質および水素添加触媒の存在下で反応させることからなる式（１）
【化２】
0004386977.tif 000003
（式中、Ｒ１ およびＲ２ は前記定義と同じである）で示されるカルボニル基のα−位にメチル基を有するケトン類の製造方法であって、該塩基性物質が、アルカリ金属水酸化物およびアルカリ土類金属水酸化物からなる群から選ばれる少なくとも一種の化合物である、カルボニル基のα−位にメチル基を有する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、カルボニル基のα−位にメチル基を有するケトン類（以下、これをα−メチルケトン類と略称する）の製造方法に関する。本発明の製造方法によって得られるα−メチルケトン類は、溶剤、香料あるいはカチオン染料、医薬、農薬等の合成中間体として有用である。
【０００２】
【従来の技術】
ケトン類のカルボニル基のα−位にメチル基を導入することによってα−メチルケトン類を合成する方法は公知であり、例えば、ケトン類をその互変異性体であるエノールの誘導体とし、これにハロゲン化メチルを反応させる方法（第４版新実験化学講座（丸善株式会社）、第２１巻、２９８頁；米国特許第３，６６８，２５５号明細書などを参照）が知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記の方法では、一般にケトン類に対して当量以上の塩基性物質（例えば、アルカリ金属、アルカリ金属アルコラート、アルカリ金属水酸化物、アルカリ金属アミドなど）を用いてエノールの誘導体とする必要があり、その結果、ハロゲン化メチルと反応させた後にハロゲン化アルカリあるいはハロゲン化アンモニウムなどの塩が大量（原料であるケトン類と等モル量）に生成し、その処理は工業的規模で製造を行う上で大きな問題となる。
かかる問題を解決可能な方法として、ケトン類をホルムアルデヒドと反応させることによって得られたヒドロキシメチル化体から脱水反応によって得られるα，β−不飽和カルボニル化合物（特開平２−１４９５３７号公報などを参照）を通常の水素添加反応に供し、同α，β−不飽和カルボニル化合物の炭素−炭素二重結合を水素化してα−メチルケトン類を製造する方法が考えられるが、この方法は、α−メチルケトン類の製造に３工程を必要とし、また、その工程中で、重合性があり反応性に富むα，β−不飽和カルボニル化合物を取り扱う必要があるため、工業的に有利であるとはいい難い。
しかして、本発明は、α−メチルケトン類を短工程で工業的に有利に製造できる方法を提供することを課題とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば上記の課題は、式（２）
【０００５】
【化３】
Ｒ1ＣＯＣＨ2Ｒ2    （２）
【０００６】
（式中、Ｒ1は、置換基を有していてもよい炭素数１〜８のアルキル基、アリール基またはアラルキル基を表し、Ｒ2は水素原子または置換基を有していてもよい炭素数１〜８のアルキル基、アリール基またはアラルキル基を表す。また、Ｒ1とＲ2は１つになって置換基を有していてもよい炭素数３〜１６のアルキレン基を表してもよい。）
で示されるケトン類とホルムアルデヒドと水素とを、塩基性物質および水素添加触媒の存在下で反応させることからなる式（１）
【０００７】
【化４】
Ｒ1ＣＯＣＨ（Ｒ2）ＣＨ3      （１）
【０００８】
（式中、Ｒ1およびＲ2は前記定義と同じである）
で示されるα−メチルケトン類の製造方法を提供することによって解決される。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明のα−メチルケトン類の製造方法は、塩基性物質および水素添加触媒の存在下で、水素と上記の式（２）で示されるケトン類とホルムアルデヒドとを反応させることを特徴とする。
【００１０】
上記の式（２）において、Ｒ1およびＲ2が表す炭素数１〜８の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、ｉ−プロピル基、ｎ−ブチル基、ｉ−ブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ｎ−ペンチル基、ｎ−ヘキシル基などが挙げられ、アリール基としては、例えば、フェニル基、トリル基、ナフチル基などが挙げられ、また、アラルキル基としては、例えば、ベンジル基などが挙げられる。
また、Ｒ1とＲ2が１つになって表してもよい炭素数３〜１６のアルキレン基としては、例えば、トリメチレン基、テトラメチレン基、ヘキサメチレン基などが挙げられる。
Ｒ1およびＲ2は置換基を有していてもよいが、反応が塩基性物質の存在下で行われる関係上、塩基性条件下で不活性な置換基であることが必要である。このような置換基としては、アルコキシ基、アセタール型に保護されたホルミル基、水酸基等を挙げることができる。
【００１１】
ここで式（２）で示されるケトン類の具体例を示せば、アセトン、２−ブタノン（メチルエチルケトン）、２−ペンタノン、３−ペンタノン（ジエチルケトン）、メチルイソプロピルケトン、２−ヘキサノン、３−ヘキサノン、ピナコロン、２−ヘプタノン、３−ヘプタノン、２−オクタノン、６−メチルヘプタン−２−オン、３−オクタノン、４−オクタノン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、４−メチルシクロヘキサノン、４−ｔ−ブチルシクロヘキサノン、シクロヘプタノン、アセトフェノン、プロピオフェノン等を挙げることができる。
【００１２】
また、本発明において使用するホルムアルデヒドとしては、水溶液（ホルマリン）、気体状のホルムアルデヒド、パラホルムアルデヒドやトリオキサンなどの固体状のもののいずれを使用してもよいが、取扱い易さおよびα−メチルケトン類の製造コストなど観点から、水溶液として用いることが好ましい。水溶液として使用する場合、その濃度は、５０重量％以下であることが好ましく、取り扱い易さ、反応の容積効率などの観点から、２０〜４５重量％であることがより好ましい。
【００１３】
式（２）で示されるケトン類とホルムアルデヒドの比率は特に限定されないが、ホルムアルデヒド１モルに対して式（２）で示されるケトン類を、通常０．５〜１０モル、好ましくは０．８〜３モル、より好ましくは１．０〜１．２モルの範囲内で使用する。
【００１４】
本発明において使用される塩基性物質としては、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ金属の水酸化物；水酸化バリウム、水酸化カルシウム等のアルカリ土類金属の水酸化物を挙げることができる。これらは、一種類のものを使用してもよいし、二種以上を混合して使用してもよい。
塩基性物質はそのままの状態で使用することもできるが、通常０．５〜５０重量％の水溶液、好ましくは１〜３０重量％の水溶液として使用する。
【００１５】
塩基性物質の使用量は、通常ホルムアルデヒド１モル当たり０．０１〜０．３モルとなる量であるが、反応速度および製造コストの観点から、ホルムアルデヒド１モル当たり０．０２〜０．２モルとなる量であることが好ましい。
【００１６】
本発明で使用する水素添加触媒としては、一般に、接触水素添加反応に用いられる触媒、中でも、α，β−不飽和カルボニル化合物の炭素−炭素二重結合を選択的に水素添加する際に用いられる触媒を使用することができ、例えば、パラジウム、ロジウム、ニッケル、白金等を活性成分とする触媒を挙げることができる。
水素添加触媒の形態としては、金属そのもの；金属酸化物あるいは他の金属との合金；活性炭、アルミナ、シリカゲル、ケイソウ土などの担体に担持させたもののいずれであってもよい。これらの中でも、パラジウムカーボン、パラジウムアルミナ、ラネーニッケル、白金カーボン等が好ましく、パラジウムカーボン、パラジウムアルミナ等がより好ましい。
【００１７】
水素添加触媒の使用量は、通常ホルムアルデヒド１重量部に対して０．０００５〜０．１重量部であるが、反応速度およびα−メチルケトン類の製造コストの観点から、ホルムアルデヒド１重量部に対して０．００１〜０．０３重量部であることが好ましい。
【００１８】
本発明において溶媒の使用は必ずしも必要ではないが、反応に悪影響を及ぼさない限り溶媒を使用しても差し支えない。使用可能な溶媒としては、例えば、テトラヒドロフラン、１，４−ジオキサン、ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ジブチルエーテル等のエーテル系溶媒；ヘキサン、ヘプタン、オクタン、ベンゼン、トルエン、キシレン等の炭化水素系溶媒；メタノール、エタノール、２−プロパノール、ブタノール等のアルコール系溶媒；水などが挙げられる。
【００１９】
本発明の製造方法の具体的な反応操作としては、例えば、所定の反応温度範囲内且つ水素雰囲気下で、ホルムアルデヒド、式（２）で示されるケトン類、塩基性物質および水素添加触媒を、汎用的な装置を用いて通常の操作によって混合するという操作を挙げることができる。この場合、反応に供する各成分の混合順序や混合速度については特に制限はないが、反応の暴走を抑止するという観点から、水素添加触媒を式（２）で示されるケトン類および塩基性物質に懸濁させてなる懸濁液中にホルムアルデヒドを連続的に添加することが好ましい。ここで、「連続的に添加」とは、添加すべき成分を複数回に分けて添加することを包含する。
【００２０】
反応温度は、通常２０〜１８０℃の範囲内であるが、反応速度を実用的な速さとするためには、４０〜１４０℃の範囲内であることが好ましい。
【００２１】
反応に要する時間は、使用する塩基性物質の種類、濃度や反応温度等により異なるが、前述したように水素添加触媒を式（２）で示されるケトン類および塩基性物質に懸濁させてなる懸濁液中にホルムアルデヒドを連続的に添加する場合には、通常、ホルムアルデヒドの添加に要する時間として０．５〜１０時間、添加終了後の追込み時間として０〜２０時間である。
なお、ホルムアルデヒドの添加中および反応の追い込み中は、反応混合物の撹拌を十分に行うことが望ましい。
【００２２】
本発明において、水素は、ホルムアルデヒド、式（２）で示されるケトン類、塩基性物質および水素添加触媒の混合物の表面に接触させればよいが、その混合物中に導入（バブリング）してもよい。
反応系中の水素の圧力は、通常１〜１００気圧の範囲であるが、１〜１０気圧の範囲とすることが好ましい。
【００２３】
反応終了後、目的化合物であるα−メチルケトン類は、例えば、反応混合物から水素添加触媒を濾過あるいは遠心分離等によって除いた後の反応液から水層を分離し、残りの有機層を蒸留する方法や、反応混合物から水素添加触媒を濾別し、濾液から目的とするα−メチルケトン類を有機溶媒によって抽出し、得られた有機層から有機溶媒を常圧または減圧下に留去する方法などの一般的な手法により分離取得することができる。なお、上記において抽出に使用する有機溶媒としては、例えば、トルエン、ベンゼン、ヘキサン、シクロヘキサンなどの炭化水素溶媒；塩化メチレン、クロロホルム、四塩化炭素、ジクロロエタンなどのハロゲン化炭化水素溶媒などが挙げられる。
【００２４】
かくして得られた式（１）で示されるα−メチルケトン類は、減圧蒸留、シリカゲルカラムクロマトグラフィー等の常法によりさらに純度を高めることができる。
【００２５】
【実施例】
以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はかかる実施例に限定されるものではない。
【００２６】
実施例１
撹拌機を備えた内容積１リットルのオートクレーブにメチルエチルケトン１９８．０ｇ（２．７５モル）および１０％水酸化ナトリウム水溶液２０．０ｇ（０．０５モルの水酸化ナトリウムを含有する）を仕込み、窒素雰囲気下５％パラジウムカーボン（水素添加触媒）０．３０ｇを加え、オートクレーブの内温を６０℃まで昇温した。その後、オートクレーブ内に水素を導入し、オートクレーブ内の圧力を０．４５ＭＰａ（４．５９Ｋｇ／ｃｍ2、ゲージ圧、その内の水素分圧：０．４ＭＰａ）とし、３５％ホルムアルデヒド水溶液２１４．３ｇ（２．５モルのホルムアルデヒドを含有する）をフィードポンプを用いて上記で得られた混合物中に２時間４５分かけて連続的に添加した。その添加の間、反応混合物の液温を６０℃に保持するとともに、反応で消費された分の水素をオートクレーブに供給し、オートクレーブ内の圧力を０．４５ＭＰａ（ゲージ圧）に維持した。ホルムアルデヒド水溶液の添加終了後、反応混合物の液温を１００℃まで昇温し更に１時間撹拌を続けて反応を追込んだ後、室温まで冷却した。反応混合物からパラジウムカーボンを濾過により除去し、二層に分かれた濾液から有機層２１８．９ｇを分離した。この有機層をガスクロマトグラフィー 〔キャピラリーカラム：ＣＢＰ−１０（商品名、島津製作所社（株）製）、カラム長：５０ｍ、カラム内径：０．２５ｍｍ、カラム温度：７０℃→２４０℃（１７０℃までは５℃／分の割合で、そして１７０℃を越えてからは１０℃／分の割合で昇温した）〕で分析した結果、未反応原料であるメチルエチルケトンが２５．８ｇ、メチルエチルケトンのカルボニル基のα−位にメチル基が導入されたメチルイソプロピルケトンが１５７．０ｇおよびジエチルケトンが４．６ｇ、そしてメチルイソプロピルケトンあるいはジエチルケトンのカルボニル基のα−位にメチル基が導入されたエチルイソプロピルケトンが１３．２ｇ含まれていることが分かった。ホルムアルデヒド基準のメチルイソプロピルケトンの収率は７３．０％である。
上記で得られた有機層２１８．９ｇを常圧下に蒸留することにより沸点９４〜９５℃の留分として２０３．６ｇを得た。この留分中にはメチルイソプロピルケトンが９８．３％含まれていた。
【００２７】
実施例２
撹拌機を備えた内容積３００ミリリットルのオートクレーブにジエチルケトン４７．３ｇ（０．５５モル）および１０％水酸化ナトリウム水溶液６．０ｇ（０．０１５モルの水酸化ナトリウムを含有する）を仕込み、窒素雰囲気下５％パラジウムカーボン（水素添加触媒）０．０６ｇを加え、オートクレーブの内温を１００℃まで昇温した。その後、オートクレーブ内に水素を導入し、オートクレーブ内の圧力を０．４５ＭＰａ（ゲージ圧、その内の水素分圧：０．３７ＭＰａ）とし、３５％ホルムアルデヒド水溶液４２．９ｇ（０．５モルのホルムアルデヒドを含有する）をフィードポンプを用いて上記で得られた混合物中に２時間３０分かけて連続的に添加した。その添加の間、反応混合物の液温を１００℃に保持するとともに、反応で消費された分の水素をオートクレーブに供給し、オートクレーブ内の圧力を０．４５ＭＰａ（ゲージ圧）に維持した。ホルムアルデヒド水溶液の添加終了後、同温度で更に１時間撹拌を続けて反応を追込んだ後、室温まで冷却した。反応混合物からパラジウムカーボンを濾過により除去し、二層に分かれた濾液から有機層４９．６ｇを分離した。この有機層を実施例１と同じ条件下でのガスクロマトグラフィーで分析した結果、未反応原料であるジエチルケトンが１０．９ｇ、ジエチルケトンのカルボニル基のα−位にメチル基が導入されたエチルイソプロピルケトンが３１．１ｇ、そしてエチルイソプロピルケトンのカルボニル基のα−位にメチル基が導入されたジイソプロピルケトンが８．３ｇ含まれていることが分かった。ホルムアルデヒド基準のエチルイソプロピルケトンの収率は６２．１％である。
【００２８】
実施例３
撹拌機を備えた内容積１リットルのオートクレーブにシクロヘキサノン２２０．５ｇ（２．２５モル）および１０％水酸化ナトリウム水溶液１２．０ｇ（０．０３モルの水酸化ナトリウムを含有する）を仕込み、窒素雰囲気下５％パラジウムカーボン（水素添加触媒）０．１８ｇを加え、オートクレーブの内温を１００℃まで昇温した。その後、オートクレーブ内に水素を導入し、オートクレーブ内の圧力を０．４５ＭＰａ（ゲージ圧）とし、３５％ホルムアルデヒド水溶液１２８．６ｇ（１．５モルのホルムアルデヒドを含有する）をフィードポンプを用いて上記で得られた混合物中に２時間４５分かけて連続的に添加した。その添加の間、反応混合物の液温を１００℃に保持するとともに、反応で消費された分の水素をオートクレーブに供給し、オートクレーブ内の圧力を０．４５ＭＰａ（ゲージ圧）に維持した。ホルムアルデヒド水溶液の添加終了後、同温度で更に１時間撹拌を続けて反応を追込んだ後、室温まで冷却した。反応混合物からパラジウムカーボンを濾過により除去し、二層に分かれた濾液から有機層２３２．２ｇを分離した。この有機層を実施例１と同じ条件下でのガスクロマトグラフィーで分析した結果、未反応原料であるシクロヘキサノンが４８．９ｇ、シクロヘキサノンのカルボニル基のα−位にメチル基が導入された２−メチルシクロヘキサノンが１０６．２ｇ、そして２−メチルシクロヘキサノンのカルボニル基のα−位にメチル基が導入された２，６−ジメチルシクロヘキサノンが８．３ｇ含まれていることが分かった。ホルムアルデヒド基準の２−メチルシクロヘキサノンの収率は６３．２％である。
【００２９】
【発明の効果】
本発明によれば、ホルムアルデヒドと式（２）で示されるケトン類と水素とを、塩基性物質および水素添加触媒の存在下で反応させることにより、一段階で式（１）で示されるα−メチルケトン類を簡便に製造することができる。