説明

アリルアルコール化合物の製造方法

【課題】
医薬品、農薬および香料などの機能性化合物の合成原料として有用なアリルアルコール化合物を、反応系中のpH調整などの複雑な操作を行わずとも選択率よく得る方法の提供。
【解決手段】
塩基性化合物および一価の銅化合物存在下、二酸化炭素雰囲気下でハロゲン化アリル化合物を加水分解することを特徴とするアリルアルコール化合物の製造方法。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、アリルアルコール化合物の製造方法に関する。本発明により得られるアリルアルコール化合物は、農薬、医薬および香料などの中間体、樹脂モノマーや樹脂添加剤などの原料として有用である。
【背景技術】
【0002】
アリルアルコール化合物の製造方法としては、ハロゲン化アリル化合物を加水分解する方法が知られている(特許文献1〜3参照)。
反応速度を向上させるために、原料および/または反応生成物の沸点以上の高温下に、アルカリ水溶液と反応させて加水分解を行う方法が開示されている(特許文献1参照)。また、第一銅化合物の存在下にアリル型クロライドを加水分解してアリル型不飽和アルコールを製造する方法が開示されており、アリル型不飽和アルコールの選択性を高めるには反応混合物を中性〜弱アルカリ性に保つこと、強アルカリを用いる場合には必要量のアルカリを反応の進行に従い順次加えていくことが重要であることが知られている(特許文献2参照)。さらに、メタリルクロライドを加水分解してメタリルアルコールを得る方法として、塩化水素吸収体存在下に一価の銅触媒を用いて加水分解を行う方法が知られている(特許文献3参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】米国特許第2072015号
【特許文献2】特公昭45−10126号公報
【特許文献3】特開昭61−33号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
特許文献1には、原料および/または反応生成物を液相に捕捉するために内容液の蒸気圧以上の圧力下に行うことが望ましい旨が記述されているが、具体的な加圧方法や加圧雰囲気についての詳細な記述はない。特許文献2には、反応混合物を中性〜弱アルカリ性に保つことが望ましいこと、また、特許文献3には、塩化水素吸収体としてアルカリ金属の水酸化物、炭酸塩、重炭酸塩を使用する場合、系中のpHが6以下となると異性化が進行し収率を下げる一方、pHが8以上となると反応率が低下するとともにジメタリルエーテルが増加してやはり収率を下げるため、pHを6〜8の範囲になるように塩化水素吸収体の滴下速度を調整することが記載されているが、工業的には、反応中のpHを測定しながら滴下速度を調整することは困難である。また、常圧で反応を行うため、反応温度を内容物の沸点以上に上げることができないという問題がある。一方、塩化水素吸収体として弱塩基であるアルカリ金属の重炭酸塩を使用すればpH調整は不要だが、安価な重炭酸ナトリウム(炭酸水素ナトリウム)は水への溶解度が低く、重炭酸カリウム(炭酸水素カリウム)は水への溶解性が良好だが、高価なためコスト面で工業的な使用が難しい。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明者らは鋭意検討した結果、ハロゲン化アリル化合物を、塩基性化合物および一価の銅化合物存在下、二酸化炭素雰囲気下に加水分解することで、反応系中のpH調整等の複雑な操作を行わずともアリルアルコール化合物が選択率よく得られることを見出した。
【0006】
すなわち、本発明は、下記[1]〜[3]を提供する。
[1]塩基性化合物および一価の銅化合物存在下、二酸化炭素雰囲気下でハロゲン化アリル化合物を加水分解することを特徴とするアリルアルコール化合物の製造方法。
[2]二酸化炭素の分圧を0.01〜2MPa(ゲージ圧)で行うことを特徴とする[1]のアリルアルコール化合物の製造方法。
[3]塩基性化合物が水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウムから選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする[1]または[2]のアリルアルコール化合物の製造方法。
【発明の効果】
【0007】
本発明によれば、医薬品、農薬および香料などの機能性化合物の合成原料として有用なアリルアルコール化合物を、反応系中のpH調整などの複雑な操作を行わずとも選択率よく得ることができる。
【発明を実施するための形態】
【0008】
本発明の方法では、塩基性化合物および一価の銅化合物存在下、二酸化炭素雰囲気下でハロゲン化アリル化合物を加水分解することでアリルアルコール化合物を製造する。
【0009】
本発明の方法に使用するハロゲン化アリル化合物は、不飽和炭化水素化合物のアリル位の水素原子のひとつがハロゲン原子で置換された化合物であり、例えば3−クロロプロペン(塩化アリル)、3−ブロモプロペン(臭化アリル)、3−クロロ−2−メチル−1−プロペン(塩化メタリル)、3−ブロモ−2−メチル−1−プロペン(臭化メタリル)、1−クロロ−2−ブテン(塩化クロチル)、3−クロロ−1−ブテン、1−クロロ−3−メチル−2−ブテン(塩化プレニル)、3−クロロ−1−ペンテン、3−クロロシクロヘキセン、1−クロロ−2−オクテン、3−クロロ−1−オクテン、1−クロロ−2,7−オクタジエン、3−クロロ−1,7−オクタジエン、1−フェニル−3−クロロ−1−プロペン(塩化シンナミル)、3−クロロ−3−フェニル−1−プロペンなどが挙げられる。これらの中でも、工業的に容易に入手できる観点から、3−クロロプロペン(塩化アリル)、3−クロロ−2−メチル−1−プロペン(塩化メタリル)が好ましい。
【0010】
本発明の方法では、加水分解によりハロゲン化アリルから遊離するハロゲン原子を捕捉するハロゲン捕捉剤として、塩基性化合物を使用する。塩基性化合物としてはハロゲン原子を捕捉する能力を有していれば特に限定はないが、加水分解反応速度、目的とするアリルアルコール化合物の選択性、反応系への溶解性などの観点から、無機塩基が好ましい。かかる無機塩基としては、アルカリ金属またはアルカリ土類金属の水酸化物、炭酸塩、酢酸塩などが挙げられ、入手容易性などの観点から水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウムが好ましい。これらの塩基性化合物は1種を単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
塩基性化合物の使用量は、ハロゲン化アリル化合物が有するハロゲン原子に対して1〜2当量が好ましい。塩基性化合物の使用量が1当量より少ないと反応が十分に進行しないか、あるいはアリルアルコールの化合物の選択率が低下する傾向があり、一方、2当量よりも多いと経済性に劣る傾向となる。塩基性化合物は、粉体または水溶液のいずれの形態でも良く、作業性の観点から、水溶液として用いることが好ましい。
【0011】
本発明の方法で用いる一価の銅化合物としては、例えば酸化第一銅、塩化第一銅、臭化第一銅、酢酸第一銅などが挙げられる。これらの中でも入手容易性の観点から酸化第一銅、塩化第一銅が好ましい。一価の銅化合物の使用量に特に制限はないが、ハロゲン化アリルに対して0.1〜5モル%が好ましい。一価の銅化合物の使用量が0.1モル%よりも少ないと反応速度が遅くなる傾向となり、5モル%よりも多いと経済性に劣る傾向となる。
【0012】
本発明の方法で、使用する水の量に特に制限は無いが、ハロゲン化アリルに対して1.5〜5質量倍が好ましい。1.5質量倍よりも少ないと反応が十分に進行しない傾向となり、5質量倍よりも多いと容積効率が低下して経済性に劣る傾向となる。
【0013】
本発明の方法は、溶媒の存在下または非存在下に実施できる。使用する溶媒としては、反応に影響を与えるものでなければ特に制限はなく、テトラヒドロフラン、1,3−ジオキサン、ジエチルエーテルなどのエーテル;酢酸エチル、酢酸ブチルなどのエステル;ヘキサン、ヘプタン、トルエン、キシレン、メシチレンなどの脂肪族または芳香族炭化水素などが挙げられる。これらの溶媒は、1種を単独で使用しても良いし、2種以上を併用しても良い。本発明の方法においては、生成物との分離操作を省略する観点から、溶媒の非存在下で実施することが好ましい。
【0014】
本発明の方法は、二酸化炭素雰囲気下に反応を行う。二酸化炭素としては、二酸化炭素ガスまたはドライアイスを使用できる。条件制御などの観点から二酸化炭素ガスを用いるのが好ましい。二酸化炭素の分圧としては、0.01〜2MPa(ゲージ圧)の範囲であるのが好ましく、0.01〜1MPa(ゲージ圧)の範囲であることがより好ましい。二酸化炭素の分圧が0.01MPaより低いと、アリルアルコール化合物の選択率が低下する傾向となり、2MPaより高いと、経済性に劣る傾向となる。反応温度は、40〜140℃の範囲であるのが好ましく、60〜120℃の範囲であるのがより好ましい。反応温度が40℃より低いと反応が極めて遅くなる傾向となり、140℃より高いと選択率が低下する傾向となる。反応時間に特に制限はないが、通常1〜20時間の範囲であるのが好ましい。また、反応系に窒素やアルゴンなどの不活性ガスが共存していても良いが、反応性の観点から、二酸化炭素のみ存在するのが好ましい。
【0015】
本発明の方法は、攪拌型反応槽、循環型反応槽などを用いて実施でき、回分方式または連続方式のいずれで行っても良い。また、必要であれば、未反応の原料を蒸留や抽出などにより分離、回収して、再循環して使用することができる。連続方式では、単一反応器または直列もしくは並列の複数の反応器を用いて実施できる。
【0016】
このようにして得られたアリルアルコール化合物は、ろ過、層分離、蒸留、抽出などの手段により分離することができ、必要に応じてさらに精製蒸留を行うことで純度を高めることができる。
【実施例】
【0017】
以下、実施例および比較例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されない。なお、ガスクロマトグラフィーの測定は、以下の条件で行なった。
【0018】
(ガスクロマトグラフィー測定)
分析機器:GC−17A(株式会社島津製作所製)
検出機器:FID(水素炎イオン化型検出器)
使用カラム:CBP−10(カラム長さ50m、内径0.22mm、膜厚0.25μm)(株式会社島津製作所製)
分析条件:Injection Temp.250℃、Detection Temp.250℃
昇温条件:60℃(2分保持)→10℃/分で昇温→250℃
【0019】
<実施例1>
電磁攪拌装置、温度計、加熱装置を備えた内容積1Lの耐圧反応容器に、水172g、40%水酸化ナトリウム水溶液113.3g(水酸化ナトリウム1.13mol)および塩化第一銅0.28gを入れ、二酸化炭素ガスで反応器内部を置換した。さらに二酸化炭素ガスを吸収させた後、反応器の二酸化炭素分圧を0.02MPaに調節した。その後、徐々に70℃まで加熱し反応温度を70℃に保ちながら塩化メタリル100g(1.11mol)を2時間かけて供給し、供給終了後、さらに70℃で2時間反応を継続させた。反応終了後、反応混合液を室温まで冷却し、固形分をろ過し、ろ液をガスクロマトグラフィーにて分析した。塩化メタリルの転化率は99%、メタリルアルコールの選択率は98%、ジメタリルエーテルの選択率は1%であった。
【0020】
<実施例2>
実施例1において、二酸化炭素分圧を0.02MPaから0.8MPaに、反応温度を70℃から120℃に、塩化メタリル供給終了後の反応時間を2時間から1時間に変更した以外は同様の操作を行った。塩化メタリルの転化率は99%、メタリルアルコールの選択率は97%で、ジメタリルエーテルの選択率は2%であった。
【0021】
<実施例3>
実施例1において、塩化メタリル100g(1.11mol)に代えて塩化アリル84g(1.11mol)を用いる以外は同様の操作を行った。塩化アリルの転化率は99%、アリルアルコールの選択率は98%で、ジアリルエーテルの生成は1%以下であった。
【0022】
<実施例4>
実施例2において、水の量を172gから240gに、40%水酸化ナトリウム水溶液113.3g(水酸化ナトリウム1.13mol)に代えて炭酸ナトリウム60g(1.13mol)を用いる以外は同様の操作を行った。塩化メタリルの転化率は99%、メタリルアルコールの選択率は98%で、ジメタリルエーテルの生成は1%以下であった。
【0023】
<実施例5>
実施例1において、塩化メタリルの供給時間を2時間から0.5時間に変えた以外は同様の操作を行った。塩化メタリルの転化率は94%、メタリルアルコールの選択率は97%で、ジメタリルエーテルの生成は2%であった。
【0024】
<比較例1>
実施例1において、二酸化炭素ガスの代わりに窒素ガスで反応器内部の置換および加圧を行った以外は同様の操作を行った。塩化メタリルの転化率は99%、メタリルアルコールの選択率は89%であり、ジメタリルエーテルの選択率は9%と副生物の増加が有意に認められた。
【0025】
以上より、二酸化炭素雰囲気下において、塩基性化合物と一価の銅化合物存在下にハロゲン化アリル化合物を加水分解してアリルアルコール化合物を製造する本発明の方法(実施例1〜5)は、窒素ガス雰囲気下(比較例1)に比べて、高効率でアリルアルコールを得ることができた。
【産業上の利用可能性】
【0026】
本発明によれば、医薬品、農薬および香料などの機能性化合物の合成原料として有用なアリルアルコール化合物を、反応系中のpH調整などの複雑な操作を行わずとも選択率よく得ることができる。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
塩基性化合物および一価の銅化合物存在下、二酸化炭素雰囲気下でハロゲン化アリル化合物を加水分解することを特徴とするアリルアルコール化合物の製造方法。
【請求項2】
二酸化炭素の分圧を0.01〜2MPa(ゲージ圧)で行うことを特徴とする請求項1記載のアリルアルコール化合物の製造方法。
【請求項3】
塩基性化合物が水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウムから選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする請求項1または2記載のアリルアルコール化合物の製造方法。


【公開番号】特開2012−232903(P2012−232903A)
【公開日】平成24年11月29日(2012.11.29)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−100306(P2011−100306)
【出願日】平成23年4月28日(2011.4.28)
【出願人】(000001085)株式会社クラレ (1,607)
【Fターム(参考)】