JP3150643B2 - α−メチレン−γ−ブチロラクトン類の製造方法 - Google Patents
α−メチレン−γ−ブチロラクトン類の製造方法Info
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ンおよびアルキル置換γ−ブチロラクトン(以下γ−ブ
チロラクトン類という。)をホルムアルデヒドまたはホ
ルムアルデヒド誘導体(以下ホルムアルデヒド類とい
う。)と気相接触反応させて、α−メチレン−γ―ブチ
ロラクトン類を製造する方法に関する。
は、生理活性を有することから古くから研究されている
(Q.Rev.Chem.Soc.,21,331(1
967))。近年、樹脂用モノマーとしての利用の可能
性が報告(Macromolecules.12,54
6(1979))され、メチルメタクリレートやスチレ
ンなどのモノマーとの、共重合特性が良好なことも知ら
れている(J.Polym.Sci.,Polym.C
hem.Ed,20,546(1979))。
s,12,546(1979))によれば、α−メチレ
ン−γ−ブチロラクトンのホモポリマーのTgは、19
5℃と報告されており、耐熱性ポリマーとしての性質を
有しているにも関わらず、現在のところ安価なモノマー
の製造法が確立していないため、汎用ポリマーとして使
用されるに至っていない。
法は古くから研究されており、その製造法も多岐にわた
っている(Angn.Chem.Int.Ed.Eng
l.,24,94(1985)および有機合成化学協会
誌第39巻第5号(1981))。文献上知られている
主な合成法は次の5つである。
ウム(NaH)存在下ギ酸エステルでホルミル化し、次
いでラネーニッケルなどで還元した後脱水する方法
(J.Chem.Soc.,Chem.Commu
n.,531(1965))。
ソブロピルアミドなどの強塩基でアニオン化させた後ホ
ルマリンを反応させ、脱水する方法(J.Chem.S
oc.,Chem.Commun.,1317(197
2))。
チラート存在下シュウ酸ジエチルと反応させた後ホルマ
リンを作用させる方法(J.Org.Chem.,4
2,1180(1977))。
ルとホルマリンとのReformatsky反応で合成
する方法(J.Med.Chem.,23,1031
(1980))。
素をパラジウム触媒下反応させる方法(J.Am.Ch
em.Soc.,103,7520(1981))。
工程が煩雑であったり用いられる試薬が高価であるた
め、工業的生産に適用した場合、製造単価が高くなると
いう欠点がある。
ン−γ−ブチロラクトン類を単純な工程により安価な原
料を用いて製造する方法を提供することを目的とする。
的を達成すべく鋭意検討した結果、γ−ブチロラクトン
類とホルムアルデヒド類とを特定の組成の触媒存在下
で、気相接触反応させることにより、対応するα−メチ
レン−γ−ブチロラクトン類が選択率よく得られること
を見いだし本発明を完成させるに至った。
炭素数1〜18のアルキル基で置換されていてもよいγ
−ブチロラクトンと、ホルムアルデヒドまたはホルムア
ルデヒド誘導体とを含む原料ガスを、一般式 SiaCsbWcXdOe (式中Si、Cs、WおよびOはそれぞれ珪素、セシウ
ム、タングステンおよび酸素を示し、Xは銀、ニオブ、
マグネシウム、アルミニウム、ニッケル、亜鉛、モリブ
デン、クロム、アンチモン、チタンおよび白金からなる
群より選ばれる少なくとも1種の元素を示す。但し、a
=100のときb=0〜10、c=1〜10、d=0〜
10であり、eは前記各成分の原子価を満足するのに必
要な酸素原子数である。)で表される触媒の存在下で、
気相接触反応させることを特徴とするα−メチレン−γ
−ブチロラクトン類の製造方法に関する。
るγ−ブチロラクトン類は、β位および/またはγ位が
炭素数1〜18のアルキル基で置換されていてもよいγ
−ブチロラクトンであり、次の一般式(I)で表される
化合物群である。
1〜18のアルキル基を表す。)
て得られる対応するα−メチレン−γ−ブチロラクトン
類は、次の一般式(II)で表される。
は、γ−ブチロラクトン、β−メチル−γ−ブチロラク
トン、β−エチル−γ−ブチロラクトン、β−プロピル
−γ−ブチロラクトン、β−ブチル−γ−ブチロラクト
ン、β−ペンチル−γ−ブチロラクトン、β−ヘキシル
−γ−ブチロラクトン、β−ヘプチル−γ−ブチロラク
トン、β−オクチル−γ−ブチロラクトン、β−ノニル
−γ−ブチロラクトン、β−デシル−γ−ブチロラクト
ン、β−ジメチル−γ−ブチロラクトン、β−ジエチル
−γ−ブチロラクトン、β−ジプロピル−γ−ブチロラ
クトン、β−ジブチル−γ−ブチロラクトン、β−ジペ
ンチル−γ−ブチロラクトン、β−ジヘキシル−γ−ブ
チロラクトン、β−ジヘプチル−γ−ブチロラクトン、
β−ジオクチル−γ−ブチロラクトン、β−ジノニル−
γ−ブチロラクトン、β−ジデシル−γ−ブチロラクト
ン、γ−メチル−γ−ブチロラクトン、γ−エチル−γ
−ブチロラクトン、γ−プロピル−γ−ブチロラクト
ン、γ−ブチル−γ−ブチロラクトン、γ−ペンチル−
γ−ブチロラクトン、γ−ヘキシル−γ−ブチロラクト
ン、γ−ヘプチル−γ−ブチロラクトン、γ−オクチル
−γ−ブチロラクトン、γ−ノニル−γ−ブチロラクト
ン、γ−デシル−γ−ブチロラクトン、γ−ジメチル−
γ−ブチロラクトン、γ−ジエチル−γ−ブチロラクト
ン、γ−ジプロピル−γ−ブチロラクトン、γ−ジブチ
ル−γ−ブチロラクトン、γ−ジペンチル−γ−ブチロ
ラクトン、γ−ジヘキシル−γ−ブチロラクトン、γ−
ジヘプチル−γ−ブチロラクトン、γ−ジオクチル−γ
−ブチロラクトン、γ−ジノニル−γ−ブチロラクト
ン、γ−ジデシル−γ−ブチロラクトンなどが拳げられ
る。本発明において、原料であるホルムアルデヒドはガ
ス状またはホルムアルデヒド水溶液である。また、ホル
ムアルデヒド誘導体としては、ホルムアルデヒドと炭素
数1〜10のアルコールとのヘミアセタール、メチラー
ル、トリオキサン、パラホルムアルデヒドなどが挙げら
れる。これらはホルムアルデヒドまたはホルムアルデヒ
ド水溶液と混合して使用してもよい。
ラクトン類およびホルムアルデヒド類は気化させて原料
ガスとする。原料ガス中のγ−ブチロラクトン類とホル
ムアルデヒド類のモル比は、1:20〜10:1が適当
であり、特に1:15〜5:1が好ましい。
などを含んでいてもよく、また、窒素、炭酸ガスなどの
不活性ガスで希釈されてもよい。
述する触媒に付着する高沸点物を焼却除去し、かつ、触
媒の酸化還元状態を酸化側に保って触媒活性を維持する
効果を有するので、原料供給ガスに含有させることが好
ましい。この場合、分子状酸素の含有量は、原料ガス中
に0.1〜10容量%の含有量とするのが好ましい。ま
た、ホルムアルデヒド類の原料に由来する水、メタノー
ル等が原料ガス中に含まれることがあるが、これらは特
に反応を阻害するものではない。
合物としては、各元素の硝酸塩、炭酸塩、アンモニウム
塩、ハロゲン化物、酸化物などが挙げられ、これらは組
み合わせて使用することができる。本発明の方法で用い
る触媒は無担体でも有効であるが、酸化マグネシウム、
酸化チタンなどの担体に担持させることもできる。担持
方法は特に限定されないが、含浸法、混練法、共沈法な
どの種々の方法を用いることができる。本発明の方法に
おいて、触媒は一般には固定床で用いられるが、流動床
でも使用できる。
0℃の範囲で選ぶことができるが、特に250℃〜45
0℃が好ましい。触媒上の空間速度(SV)は20〜2
0000ml/hr/ml−cat.の範囲で選ぶこと
ができるが、特に2000〜6000ml/hr/ml
−cat.の範囲が好ましい。
詳しく説明する。説明中におけるγ−ブチロラクトン類
の転化率、生成したα−メチレン−γ−ブチロラクトン
類の選択率は以下のように定義される。
部、以下同じ)およびパラタングステン酸アンモニウム
3.5部を純水200部に加えて加熱しながら混合し
た。これに20%シリカゾル100部を撹拌しながら加
えたのち、加熱して蒸発乾固した。得られた固形物を1
20℃で17時間乾燥後加圧成形し、空気流通下に50
0℃で5時間熱処理したものを触媒として用いた。得ら
れた触媒の酸素以外の元素の組成(以下同じ)は、Si
100Cs4W4で、本触媒を反応器に充填し、モル分率で
γ−ブチロラクトン1.9%、ホルムアルデヒド9.5
%、水26.8%、窒素59.9%、酸素1.9%の原
料ガスを反応温度330℃、空間速度2500ml/h
r/ml−cat.で供給した。開始30分後から反応
生成物を氷水で捕集し、ガスクロマトグラフィーにより
分析した。その結果転化率47.3%、選択率57.1
%であった。
ラクトン以外の生成物は、主に二酸化炭素であり、生成
したα−メチレン−γ−ブチロラクトンは、減圧蒸留
(0.3mmHg、b.p.55〜58℃)により容易
に得ることができ、スペクトルデータ等は全て文献値と
一致した。
中の目的生成物以外の生成物は、主に二酸化炭素であっ
た。
に充填し、実施例1と同様に操作して、表1に示す原料
組成および反応条件で反応させ、表1に示す転化率およ
び選択率を得た。
ムアルデヒドに代えてトリオキサンを用い、表1に示す
反応ガス組成、反応条件で実施例1と同様に操作して反
応を行い、表1の結果を得た。
びパラタングステン酸アンモニウム3.5部を純水20
0部に加え、加熱しながら混合した。これに20%シリ
カゾル100部を撹拌しながら加えたのち、加熱して蒸
発乾固した。得られた固形物を120℃で17時間乾燥
後加圧成形し、空気流通下に500℃で5時間熱処理し
たものを触媒として用いた。得られた触媒の酸素以外の
元素の組成は、Si100Cs1W4であった。この触媒を
用いて、表1に示す反応ガス組成、反応条件で実施例1
と同様に操作して反応を行い、表1の結果を得た。
パラタングステン酸アンモニウム3.5部を純水200
部に加え、加熱しながら混合した。これに20%シリカ
ゾル100部を撹拌しながら加えたのち、加熱して蒸発
乾固した。得られた固形物を120℃で17時間乾燥後
加圧成形し、空気流通下に500℃で5時間熱処理した
ものを触媒として用いた。得られた触媒の酸素以外の元
素の組成は、Si100Cs6W4であった。この触媒を用
いて、表1に示す反応ガス組成、反応条件で実施例1と
同様に操作して反応を行い、表1の結果を得た。
例1で用いたγ−ブチロラクトンに代えてγ−バレロラ
クトンを用い、表1に示す反応ガス組成、反応条件で実
施例1と同様に操作して反応を行い、表1に示した転化
率および選択率でα−メチレン−γ−メチル−γ−ブチ
ロラクトンを得た。
施例1で用いたγ−ブチロラクトンに代えてγ−ウンデ
カラクトンを用い、表1に示す反応ガス組成、反応条件
で実施例1と同様に操作して反応を行い、表1に示した
転化率および選択率でα−メチレン−γ−ヘプチル−γ
−ブチロラクトンを得た。
たはそのアルキル置換体からα−メチレン−γ−ブチロ
ラクトン類を単純な工程により安価な原料を用いて製造
することができる。
Claims (1)
- 【請求項1】 β位および/またはγ位が炭素数1〜1
8のアルキル基で置換されていてもよいγ−ブチロラク
トンと、ホルムアルデヒドまたはホルムアルデヒド誘導
体とを含む原料ガスを、一般式 SiaCsbWcXdOe (式中Si、Cs、WおよびOはそれぞれ珪素、セシウ
ム、タングステンおよび酸素を示し、Xは銀、ニオブ、
マグネシウム、アルミニウム、ニッケル、亜鉛、モリブ
デン、クロム、アンチモン、チタンおよび白金からなる
群より選ばれる少なくとも1種の元素を示す。但し、a
=100のときb=0〜10、c=1〜10、d=0〜
10であり、eは前記各成分の原子価を満足するのに必
要な酸素原子数である。)で表される触媒の存在下で、
気相接触反応させることを特徴とするα−メチレン−γ
−ブチロラクトン類の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10762197A JP3150643B2 (ja) | 1997-04-24 | 1997-04-24 | α−メチレン−γ−ブチロラクトン類の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10762197A JP3150643B2 (ja) | 1997-04-24 | 1997-04-24 | α−メチレン−γ−ブチロラクトン類の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10298172A JPH10298172A (ja) | 1998-11-10 |
| JP3150643B2 true JP3150643B2 (ja) | 2001-03-26 |
Family
ID=14463831
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10762197A Expired - Lifetime JP3150643B2 (ja) | 1997-04-24 | 1997-04-24 | α−メチレン−γ−ブチロラクトン類の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3150643B2 (ja) |
Families Citing this family (13)
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|---|---|---|---|---|
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| WO2000058297A2 (en) * | 1999-03-30 | 2000-10-05 | E.I. Du Pont De Nemours And Company | PROCESS FOR THE PREPARATION OF α-METHYLENE LACTONES |
| KR100428408B1 (ko) * | 2001-12-14 | 2004-04-28 | 학교법인 성균관대학 | α-메틸렌-γ-부티로락톤의 제조방법 |
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| US7205416B2 (en) * | 2004-07-27 | 2007-04-17 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Liquid phase synthesis of methylene lactones using novel grafted catalyst |
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| US7164032B2 (en) * | 2004-07-27 | 2007-01-16 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Supercritical fluid phase synthesis of methylene lactones using novel catalyst field of invention |
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| CN116037158B (zh) * | 2022-10-27 | 2025-04-08 | 万华化学集团股份有限公司 | 一种具有择型功能的固体超强酸催化剂的制备方法与应用 |
-
1997
- 1997-04-24 JP JP10762197A patent/JP3150643B2/ja not_active Expired - Lifetime
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|---|---|
| JPH10298172A (ja) | 1998-11-10 |
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