(57)【要約】【課題】本発明は、少なくともエステル化反応の段階では溶媒や特殊な触媒を用いることなく、ほぼ等モル量のカルボン酸とアルコールからエステル化合物を製造する方法を提供することを目的とする。【解決手段】本発明に係るエステル化合物の製造方法は、等モルまたは略等モルのカルボン酸化合物とアルコール化合物を無溶媒でトルエンスルホン酸基担持シリカゲルと混合することを特徴とする。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
等モルまたは略等モルのカルボン酸化合物とアルコール化合物を無溶媒でトルエンスルホン酸基担持シリカゲルと混合する工程を含むことを特徴とするエステル化合物の製造方法。
【請求項２】
常温でエステル化反応を行う請求項１に記載の製造方法。
【請求項３】
カルボン酸化合物として、芳香族カルボン酸化合物を用いる請求項１または２に記載の製造方法。
【請求項４】
アルコール化合物として、鎖状飽和脂肪族アルコール化合物を用いる請求項１〜３のいずれかに記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エステル化合物を製造するための方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
エステル化合物は、一般的にはカルボン酸などの有機酸とアルコールとの脱水縮合物であり、医薬などの有用化合物自体として、或いはその合成中間体として利用されている。
【０００３】
エステル化合物の製造方法としては、酸触媒の存在下、原料であるカルボン酸またはアルコールのうち安価な方を過剰に用い、これらを溶媒に溶解し、且つ生成する水を除去しながら反応を促進するものが一般的である。
【０００４】
この際、工業的にエステル化合物を製造する場合には、多量の廃液が生じる。廃液はそのまま廃棄するわけにはいかず、廃棄前には適切な処理が必須であり、そのためのエネルギーやコストも必要となる。
【０００５】
例えばメチルエステルを製造する場合のように、カルボン酸またはアルコールの一方が常温で液体の場合には、それを過剰に用いて溶媒の代わりにすることは可能である。かかる方法には、溶媒の使用を回避でき、また、過剰に用いた原料を再利用できるという利点がある。しかし、この場合には過剰に用いた原料と副生物である水との分離が難しく、効率を考慮すれば、原料を再利用するよりは廃棄した方がよい。よって、かかる方法も廃棄物を減らす手段とはならない。
【０００６】
近年、環境問題が一段と声高にさけばれていることから、廃棄物は極力低減すべきである。そこで、エステル化合物を大量合成するに当っては、溶媒を使用することなく、且つ原料であるカルボン酸とアルコールとをほぼ１対１で用いることにより、廃棄物を大幅に減量する技術が求められている。
【０００７】
例えば特許文献１には、層構造を有しているモンモリロナイトであって、層間に存在する金属カチオンがＴｉ4+に交換されているエステル化触媒が開示されており、当該公報の実施例では、カルボン酸とアルコールとを等モル量使用し、且つ溶媒を用いないでエステル化反応を実施した例が記載されている。
【特許文献１】特開２００３−３３４４４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述した様に、これまでにも等モル量のカルボン酸とアルコールを原料とし、溶媒を用いることなくエステル化反応を行った例は知られている。しかし、特許文献１で用いた触媒は非常に特殊なものであり、モンモリロナイトに含まれる陽イオンをＴｉ4+に交換するという特別な処理が必要である。
【０００９】
そこで本発明が解決すべき課題は、少なくともエステル化反応の段階では溶媒や特殊な触媒を用いることなく、ほぼ等モル量のカルボン酸とアルコールからエステル化合物を製造す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】
【００１０】
本発明者は、上記課題を解決すべく種々検討を重ねた。その結果、触媒としてトルエンスルホン酸基担持シリカゲルを用いれば、過剰なアルコールや溶媒を用いなくともエステル化反応が良好に進行することを見出して、本発明を完成した。
【００１１】
本発明に係るエステル化合物の製造方法は、等モルまたは略等モルのカルボン酸化合物とアルコール化合物を無溶媒でトルエンスルホン酸基担持シリカゲルと混合する工程を含むことを特徴とする。
【００１２】
上記製造方法としては、常温でエステル化反応を行うものが好ましい。温度を高める方が反応効率は高まると考えられるが、特に工業的な大量合成において加温下で反応させると加温のためにコストが高まるので好ましくない。また、従来のエステル化反応では加温するのが一般的であったことから、当該要件は本発明と先行技術との相違点を明確にする意義もある。
【００１３】
上記製造方法で用いるカルボン酸化合物としては芳香族カルボン酸化合物が好適であり、アルコール化合物としては鎖状飽和脂肪族アルコール化合物が好適である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明方法によれば、少なくともエステル化反応の段階では溶媒や特殊な触媒を用いることなく、エステル化合物を簡便に製造することが可能である。よって本発明は、使用後に廃棄せざるを得ない溶媒などの量を顕著に低減できることから、エステル化合物の工業的な大量生産に極めて適するものとして、産業上極めて有用である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明に係るエステル化合物の製造方法は、等モルまたは略等モルのカルボン酸化合物とアルコール化合物を無溶媒でトルエンスルホン酸基担持シリカゲルと混合する工程を含むことを特徴とする。
【００１６】
本発明の原料化合物であるカルボン酸化合物の種類は、特に制限されない。例えば、芳香族カルボン酸化合物、鎖状飽和脂肪族カルボン酸化合物、鎖状不飽和脂肪族カルボン酸化合物、環状飽和脂肪族カルボン酸化合物、環状不飽和脂肪族カルボン酸化合物を用いることができる。
【００１７】
芳香族カルボン酸化合物は、その構造中にフェニル基などの芳香族環を有するカルボン酸化合物をいい、例えば、安息香酸、サリチル酸、桂皮酸、３−フェニルプロピオン酸、フタル酸を挙げることができる。鎖状飽和脂肪族カルボン酸化合物としては、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、ヘキサン酸、ピバル酸、ヘキサン酸、オクタン酸、デカン酸、マロン酸、コハク酸などを挙げることができる。鎖状不飽和脂肪族カルボン酸化合物としては、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、フマル酸、オレイン酸などを挙げることができる。環状飽和脂肪族カルボン酸化合物としては、シクロヘキシル酢酸や１，４−シクロヘキサンジカルボン酸を挙げることができる。環状不飽和脂肪族カルボン酸化合物としては、１−シクロヘキセン−１−カルボン酸を挙げることができる。
【００１８】
本発明の原料化合物であるアルコール化合物の種類も、特に制限されない。例えば、フェノール、ベンジルアルコール、フェネチルアルコールなどの芳香族アルコール化合物；ヘキサノール、オクタノール、デカノールなどの鎖状飽和脂肪族アルコール化合物；アリルアルコールなどの鎖状不飽和脂肪族アルコール化合物；シクロヘキサンメタノール、４−シクロヘキシル−１−ブタノール、１，２−シクロヘキサンジオール、１，２−シクロヘキサンジメタノール、１，４−シクロヘキサンジメタノールなどの環状飽和脂肪族アルコール化合物；２−シクロヘキセン−１−オール、３−シクロヘキセン−１−メタノールなどの環状不飽和脂肪族アルコール化合物を用いることができる。
【００１９】
本発明では、等モルまたは略等モルのカルボン酸化合物とアルコール化合物を反応させる。ここで「略等モル」とは、具体的には、何れか一方の他方に対する過剰量が、他方に対して１０モル％以下、より好ましくは５モル％以下、より好ましくは２モル％以下、より好ましくは１モル％以下であることをいう。
【００２０】
本発明方法では、等モルまたは略等モルのカルボン酸化合物とアルコール化合物を無溶媒でトルエンスルホン酸基担持シリカゲルと混合する。
【００２１】
本発明で用いるトルエンスルホン酸基担持シリカゲルは、シリカゲルの表面にトルエンスルホン酸が直接、或いはリンカーを介して間接的にトルエンスルホン酸基が担持されているものである。シリカゲルの表面には水酸基やアルコキシ基などの反応性基が存在し、容易にトルエンスルホン酸基を導入することができるので、トルエンスルホン酸基担持シリカゲルは容易に製造することができる。また、リンカーも特に制限されず、例えばエチレン基などのＣ1-6アルキレン基とすることができる。かかるトルエンスルホン酸基担持シリカゲルは、市販のものがあればそれを利用してもよい。例えば、トルエンスルホン酸基が担持されているシリカゲルビーズが、ＳＩＬＩＣＹＣＬＥ社より販売されている。
【００２２】
トルエンスルホン酸基担持シリカゲルの量は、カルボン酸化合物とアルコール化合物に対して十分量用いる。より具体的には、カルボン酸化合物とアルコール化合物との合計に対して２質量倍以上、２０質量倍以下、より好ましくは５質量倍以上、１０質量倍以下用いる。
【００２３】
本発明では、カルボン酸化合物とアルコール化合物を無溶媒で反応させる。無溶媒とは、カルボン酸化合物に吸着している水分などを除き、溶媒を別途添加しないことをいう。
【００２４】
カルボン酸化合物、アルコール化合物およびトルエンスルホン酸基担持シリカゲルの混合方法は特に制限されないが、例えば、トルエンスルホン酸基担持シリカゲルへ、カルボン酸化合物とアルコール化合物を振り混ぜつつ順次加えればよい。この際、カルボン酸化合物とアルコール化合物の添加順序は特に制限されない。カルボン酸化合物またはアルコール化合物が常温で固体である場合には、事前に十分に粉砕しておくことが好ましい。なお、本発明では、カルボン酸化合物、アルコール化合物およびトルエンスルホン酸基担持シリカゲルの何れも常温で固体であっても反応が進行することが確認されている。
【００２５】
カルボン酸化合物とアルコール化合物との反応は、温度が高いほど促進することが考えられる。しかし、特に工業的な大量合成では、加熱するための設備に多大なコストがかかる。また、トルエンスルホン酸基担持シリカゲルの触媒活性が非常に高いことから、反応温度が高過ぎると原料化合物や生成物が分解するおそれがある。一方、本発明は常温でも反応が進行するため、好適には常温でカルボン酸化合物とアルコール化合物を反応させる。但し、必要に応じて５０℃程度まで加熱してもよい。なお、本発明において「常温」とは、通常、２０℃以上、３５℃以下程度をいうものとする。
【００２６】
反応時間は、原料化合物の残留量をチェックしたり、或いは予備実験などで適宜決定すればよいが、通常は２４時間以上、１月間以下程度とすることができる。
【００２７】
反応後は、常法によりエステル化合物を単離精製すればよい。例えば、目的物であるエステル化合物を溶解することができ、且つトルエンスルホン酸基担持シリカゲルに対する溶解性が低い溶媒があれば、反応混合物へかかる溶媒を加えた上で不溶物であるトルエンスルホン酸基担持シリカゲルを濾別することができる。トルエンスルホン酸基担持シリカゲルに対する溶解性の低い溶媒としては、アセトン、エーテル、酢酸エチルを挙げることができ、これらから目的物であるエステル化合物を溶解できるものを選択して使用すればよい。なお、この際に用いられる溶媒の量は、通常の反応で用いられる溶媒の量よりも十分に少ないということができる。
【００２８】
次に、濾液を減圧濃縮することによって、目的物であるエステル化合物が得られる。濃縮の前に、エステル反応により生じた水を除去するために、無水硫酸マグネシウムなどにより溶液を乾燥してもよい。さらに、クロマトグラフィや再結晶などの常法により精製を進めてもよい。
【００２９】
以上のとおり、本発明によれば溶媒を使用することなく、或いは使用する溶媒の量を顕著に低減しつつ、エステル化合物を製造することが可能になる。よって本発明は、エステル化合物の工業的な大量生産に非常に適するものである。
【実施例】
【００３０】
以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はもとより下記実施例により制限を受けるものではなく、前・後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に含まれる。
【００３１】
実施例１  桂皮酸オクチルの製造
２０ｍｌ容のサンプル管にトルエンスルホン酸基担持シリカゲル（ＳＩＬＩＣＹＬＥ社製，ＳｉｌｉａＢｏｎｄ（登録商標）Ｔｏｓｉｃ  Ａｃｉｄ（ＳＣＸ），２ｇ）を入れ、１−オクタノール（１１６ｍｇ，１ｍｍｏｌ）、さらに桂皮酸（１４８ｍｇ，１ｍｍｏｌ）を加えてよく振り混ぜたところ、両原料化合物はトルエンスルホン酸基担持シリカゲルに吸収された。当該反応混合物を、室温で２週間静置した。当該反応混合物へアセトン（１０〜２０ｍｌ）を加え、よく振り混ぜることにより可溶成分を溶解した。得られた分散液をグラスフィルター（Ｖｉｄｒｅｘ社製，製品名「１１Ｇ−３」，孔径：２０〜３０μｍ）を使って減圧濾過することによって、不溶成分であるトルエンスルホン酸基担持シリカゲルを濾別した。得られた濾液を減圧濃縮した。残渣を1Ｈ−ＮＭＲで分析した。結果を以下に示す。
1H-NMR（CDCl3，400MHz）：δ=7.66（1H，d，J=16.1 Hz，-CH=），7.54（2H，m，ph），7.40（3H，m，ph），6.43（1H，d，J=16.1 Hz，-CH=），4.18（2H，t，J=6.6 Hz，-O-CH2-），1.68（2H，m，-CH2-），1.26（10H，br-s，-CH2-），0.86（3H，t，J=7.1，-CH3）
【００３２】
上記結果のとおり、オクタノール由来の水酸基付け根のメチレンによる吸収（３．６３ｐｐｍ）は消失しており、代わりにエステル基に隣接するメチレン由来の吸収（４．１８ｐｐｍ）が見られている。よって、反応はほぼ定量的に進行していることが分かる。