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JP7675618B2 - Method for producing 2-methylene-1,3-propanediol - Google Patents
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JP7675618B2 - Method for producing 2-methylene-1,3-propanediol - Google Patents

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Description

本発明は、2-メチレン-1,3-プロパンジオールの製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing 2-methylene-1,3-propanediol.

2-メチレン-1,3-プロパンジオール(以下、「MPDA」とも称する。)は、2-メチレン-1,3-プロパンジオールジアセテート(以下、「MPDAc」とも称する。)の原料の1種である。MPDAcは、例えばエチレン-ビニルアルコール共重合体(以下、「EVOH」とも称する。)の変性剤(コモノマー)等として用いられている。エチレンとビニルエステルとMPDAcとの共重合体をけん化して得られるMPDAc変性EVOHは、非変性のEVOHに対して良好なバリア性を維持しつつ、延伸性及び収縮性が高められているという特徴を有する。 2-methylene-1,3-propanediol (hereinafter also referred to as "MPDA") is one of the raw materials for 2-methylene-1,3-propanediol diacetate (hereinafter also referred to as "MPDAc"). MPDAc is used, for example, as a modifier (comonomer) for ethylene-vinyl alcohol copolymer (hereinafter also referred to as "EVOH"). MPDAc-modified EVOH obtained by saponifying a copolymer of ethylene, vinyl ester, and MPDAc has the characteristics of having improved stretchability and shrinkability while maintaining good barrier properties compared to unmodified EVOH.

MPDAcの原料の1種であるMPDAを合成する方法として、ペンタエリスリトールを臭素化し、得られたペンタエリスリトールの一臭素化体を塩基と反応させる方法が知られている。非特許文献1には、以下の手順でMPDAが合成されたことが記載されている。ペンタエリスリトールの一臭素化体(pentaerythrityl monobromide;2-(ブロモメチル)-2-(ヒドロキシメチル)-1,3-プロパンジオールであり、以下「BrPE」とも称する。)39.8g(0.2mol)をエタノール160mL中に溶かし、13g(0.23mol)の水酸化カリウムエタノール溶液190mLを添加し、2時間室温で撹拌した。その後、5分間加熱還流し、氷浴で冷却し、析出した臭化カリウムをろ過により除去した。次いで、酢酸で中和し、減圧蒸留することにより、4gのMPDAが得られた。また、この合成で16.5gの3,3-ビス(ヒドロキシメチル)-オキセタン(以下、「BHMO」とも称する。)が得られた。 As a method for synthesizing MPDA, which is one of the raw materials for MPDAc, a method is known in which pentaerythritol is brominated and the resulting monobrominated pentaerythritol is reacted with a base. Non-Patent Document 1 describes that MPDA was synthesized by the following procedure. 39.8 g (0.2 mol) of the monobrominated pentaerythritol (pentaerythritol monobromide; 2-(bromomethyl)-2-(hydroxymethyl)-1,3-propanediol, hereinafter also referred to as "BrPE") was dissolved in 160 mL of ethanol, 190 mL of ethanol solution of 13 g (0.23 mol) of potassium hydroxide was added, and the mixture was stirred at room temperature for 2 hours. The mixture was then heated to reflux for 5 minutes, cooled in an ice bath, and the precipitated potassium bromide was removed by filtration. The mixture was then neutralized with acetic acid and distilled under reduced pressure to obtain 4 g of MPDA. This synthesis also yielded 16.5 g of 3,3-bis(hydroxymethyl)-oxetane (hereinafter also referred to as "BHMO").

C.H.Issidorides and A.I.Matar、「Pentaerythritol Derivatives. I. The Preparation of Pentaerythritol Monomethyl Ether」、Journal of the American Chemical Society、1955、77(23)、p6382-6383C. H. Issidorides and A. I. Matar, "Pentaerythritol Derivatives. I. The Preparation of Pentaerythritol Monomethyl Ether," Journal of the American Chemical Society, 1955, 77(23), p6382-6383

上記非特許文献1の合成方法においては、39.8g(0.2mol)のBrPEから4g(0.0454mol)のMPDAが得られており、MPDAの収率は23%である。また、MPDAと共に16.5g(0.140mol)BHMOが70%の収率で生成している。このように、上記の合成方法は、MPDAの収率が低く、MPDAの有用な合成方法ではない。 In the synthesis method of Non-Patent Document 1, 4 g (0.0454 mol) of MPDA is obtained from 39.8 g (0.2 mol) of BrPE, and the yield of MPDA is 23%. In addition to MPDA, 16.5 g (0.140 mol) of BHMO is also produced with a yield of 70%. Thus, the above synthesis method has a low yield of MPDA and is not a useful method for synthesizing MPDA.

本発明は、このような事情に基づいてなされたものであり、その目的は、収率が高いMPDAの製造方法を提供するものである。 The present invention was made based on these circumstances, and its purpose is to provide a method for producing MPDA with a high yield.

上記の目的は、
[1]下記式(1)で表される化合物と塩基とを反応させる工程を備える、MPDAの製造方法;

Figure 0007675618000001
上記式(1)中、R、R及びRは、それぞれ独立して、水素原子又は炭素数2~19のアシル基である。但し、R、R及びRがすべて水素原子の場合を除く。Xは、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、メシル基又はトシル基である。
[2]上記反応させる工程を40℃以上120℃以下の温度で行う、[1]のMPDAの製造方法;
[3]上記Xが臭素原子である、[1]又は[2]のMPDAの製造方法;
[4]上記R、R及びRが、それぞれ独立して、水素原子又はアセチル基である、[1]~[3]のいずれかのMPDAの製造方法;
[5]上記反応させる工程の前に、下記式(2)で表される化合物のエステル化により、上記式(1)で表される化合物を得る工程をさらに備える、[1]~[4]のいずれかのMPDAの製造方法;
Figure 0007675618000002
上記式(2)中、Xは、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、メシル基又はトシル基である。
[6]下記式(2)で表される化合物と塩基とを40℃以上120℃以下の反応温度で反応させる工程を備える、MPDAの製造方法;
Figure 0007675618000003
上記式(2)中、Xは、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、メシル基又はトシル基である。
[7]上記反応させる工程で得られた生成物を含む溶液に30℃以下の温度でハロゲン化水素を混合する工程、及び上記ハロゲン化水素を混合する工程を経た上記溶液に塩基を混合する工程をさらに備える[1]~[6]のいずれかのMPDAの製造方法;
を提供することで達成される。 The above objectives are:
[1] A method for producing MPDA, comprising a step of reacting a compound represented by the following formula (1) with a base:
Figure 0007675618000001
In the above formula (1), R 1 , R 2 and R 3 are each independently a hydrogen atom or an acyl group having 2 to 19 carbon atoms, except when R 1 , R 2 and R 3 are all hydrogen atoms. X is a chlorine atom, a bromine atom, an iodine atom, a mesyl group or a tosyl group.
[2] The method for producing MPDA according to [1], wherein the reacting step is carried out at a temperature of 40° C. or higher and 120° C. or lower;
[3] The method for producing MPDA according to [1] or [2], wherein X is a bromine atom;
[4] The method for producing MPDA according to any one of [1] to [3], wherein R 1 , R 2 and R 3 are each independently a hydrogen atom or an acetyl group;
[5] The method for producing MPDA according to any one of [1] to [4], further comprising a step of obtaining a compound represented by formula (1) by esterification of a compound represented by formula (2) below, prior to the reacting step;
Figure 0007675618000002
In the above formula (2), X is a chlorine atom, a bromine atom, an iodine atom, a mesyl group, or a tosyl group.
[6] A method for producing MPDA, comprising a step of reacting a compound represented by the following formula (2) with a base at a reaction temperature of 40° C. or higher and 120° C. or lower:
Figure 0007675618000003
In the above formula (2), X is a chlorine atom, a bromine atom, an iodine atom, a mesyl group, or a tosyl group.
[7] The method for producing MPDA according to any one of [1] to [6], further comprising the steps of mixing hydrogen halide with a solution containing the product obtained in the reacting step at a temperature of 30° C. or less, and mixing a base with the solution that has been subjected to the step of mixing hydrogen halide;
This is achieved by providing

本発明によれば、収率が高いMPDAの製造方法を提供できる。 The present invention provides a method for producing MPDA with a high yield.

<第一の形態>
本発明の2-メチレン-1,3-プロパンジオール(MPDA)の製造方法の第一の形態は、下記式(1)で表される化合物と塩基とを反応させる工程(工程B1)を備える。
<First Form>
A first embodiment of the method for producing 2-methylene-1,3-propanediol (MPDA) of the present invention includes a step (step B1) of reacting a compound represented by the following formula (1) with a base.

Figure 0007675618000004
Figure 0007675618000004

上記式(1)中、R、R及びRは、それぞれ独立して、水素原子又は炭素数2~19のアシル基である。但し、R、R及びRがすべて水素原子の場合を除く。Xは、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、メシル基(CH-SO-)又はトシル基(CH-C-SO-)である。 In the above formula (1), R 1 , R 2 and R 3 are each independently a hydrogen atom or an acyl group having 2 to 19 carbon atoms, except when R 1 , R 2 and R 3 are all hydrogen atoms. X is a chlorine atom, a bromine atom, an iodine atom, a mesyl group (CH 3 -SO 2 -) or a tosyl group (CH 3 -C 6 H 4 -SO 2 -).

当該製造方法によれば、高い収率でMPDAを製造することができる。この理由は定かではないが、以下の理由が推測される。非特許文献1に記載のBrPE(2-(ブロモメチル)-2-(ヒドロキシメチル)-1,3-プロパンジオール)等と塩基との反応においては、ホルムアルデヒドの脱離によるMPDAの合成反応と、分子内環化によるBHMOの合成反応とが競合し、室温下では分子内環化が支配的になる。なお、BrPEは、後述する式(2)におけるXがBrである化合物である。これに対し、BrPE等が有するヒドロキシ基の一部をエステル化し、エステル化された上記式(1)で表される化合物と塩基とを反応させた場合、分子内環化が抑制され、脱離反応が生じ易くなる結果、MPDAの収率が高まると推測される。 According to this manufacturing method, MPDA can be manufactured in a high yield. The reason for this is unclear, but the following reason is presumed. In the reaction of BrPE (2-(bromomethyl)-2-(hydroxymethyl)-1,3-propanediol) or the like described in Non-Patent Document 1 with a base, the synthesis reaction of MPDA by elimination of formaldehyde competes with the synthesis reaction of BHMO by intramolecular cyclization, and the intramolecular cyclization becomes dominant at room temperature. BrPE is a compound in which X in the formula (2) described below is Br. In contrast, when a portion of the hydroxyl groups of BrPE or the like is esterified and the esterified compound represented by the above formula (1) is reacted with a base, the intramolecular cyclization is suppressed and the elimination reaction is more likely to occur, which is presumed to increase the yield of MPDA.

当該製造方法においては、上記の工程B1の前に、下記式(2)で表される化合物のエステル化により、上記式(1)で表される化合物を得る工程(工程A)をさらに備えることが好ましい。 In this production method, it is preferable to further include a step (step A) prior to step B1 of obtaining a compound represented by formula (1) by esterification of a compound represented by formula (2) below.

Figure 0007675618000005
Figure 0007675618000005

上記式(2)中、Xは、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、メシル基(CH-SO-)又はトシル基(CH-C-SO-)である。 In the above formula (2), X is a chlorine atom, a bromine atom, an iodine atom, a mesyl group (CH 3 —SO 2 —) or a tosyl group (CH 3 —C 6 H 4 —SO 2 —).

当該製造方法がこの工程Aをさらに備える場合、例えば式(2)におけるXがBrであるBrPE等を原料として用いて、効率的にMPDAを製造することができる。 When the production method further includes step A, MPDA can be efficiently produced using, for example, BrPE, in which X in formula (2) is Br, as a raw material.

本発明の第一の形態においては、以下のスキーム1でMPDAを製造することができる。なお、スキーム1には、後述する工程Cも含めて記載している。 In the first embodiment of the present invention, MPDA can be produced according to the following scheme 1. Scheme 1 also includes step C, which will be described later.

Figure 0007675618000006
Figure 0007675618000006

以下、本発明の第一の形態について、各工程に沿って詳説する。 The first embodiment of the present invention will be described in detail below, along with each step.

(工程A)
本工程においては、上記式(2)で表される化合物のエステル化により、上記式(1)で表される化合物を得る。
(Process A)
In this step, the compound represented by the above formula (1) is obtained by esterification of the compound represented by the above formula (2).

上記式(2)におけるXとしては、臭素原子が好ましい。 In the above formula (2), X is preferably a bromine atom.

上記式(2)で表される化合物としては、2-ブロモメチル-2-ヒドロキシメチル-1,3-プロパンジオール、2-クロロメチル-2-ヒドロキシメチル-1,3-プロパンジオール等が挙げられる。上記式(2)で表される化合物は、1種又は2種以上を用いることができる。また、上記式(2)で表される化合物は、例えばペンタエリスリトールのハロゲン化、メシル化又はトシル化等の公知の方法により合成することができる。 Examples of the compound represented by the above formula (2) include 2-bromomethyl-2-hydroxymethyl-1,3-propanediol and 2-chloromethyl-2-hydroxymethyl-1,3-propanediol. One or more of the compounds represented by the above formula (2) can be used. The compound represented by the above formula (2) can be synthesized by a known method such as halogenation, mesylation, or tosylation of pentaerythritol.

上記式(2)で表される化合物のエステル化は、上記式(2)で表される化合物と、カルボン酸、カルボン酸の無水物、カルボン酸のハロゲン化物等とを反応させることにより行うことができる。カルボン酸としては、酢酸、プロピオン酸、酪酸、安息香酸等が挙げられる。カルボン酸としては、炭素数2~19のカルボン酸が好ましく、炭素数2~7のカルボン酸がより好ましく、炭素数2~4のカルボン酸がさらに好ましく、酢酸が特に好ましい。カルボン酸のハロゲン化物としては、塩化物、臭化物等が挙げられる。カルボン酸、カルボン酸の無水物、カルボン酸のハロゲン化物等の中でも、カルボン酸を用いることが好ましい。また、酢酸、無水酢酸又は酢酸のハロゲン化物(塩化アセチル、臭化アセチル等)が好ましく、酢酸がより好ましい。 The esterification of the compound represented by the above formula (2) can be carried out by reacting the compound represented by the above formula (2) with a carboxylic acid, a carboxylic acid anhydride, a carboxylic acid halide, or the like. Examples of the carboxylic acid include acetic acid, propionic acid, butyric acid, and benzoic acid. Examples of the carboxylic acid include a carboxylic acid having 2 to 19 carbon atoms, more preferably a carboxylic acid having 2 to 7 carbon atoms, even more preferably a carboxylic acid having 2 to 4 carbon atoms, and particularly preferably acetic acid. Examples of the carboxylic acid halide include a chloride and a bromide. Among the carboxylic acids, carboxylic acid anhydrides, and carboxylic acid halides, it is preferable to use a carboxylic acid. In addition, acetic acid, acetic anhydride, or a halide of acetic acid (acetyl chloride, acetyl bromide, etc.) is preferable, and acetic acid is more preferable.

本工程は、上記式(2)で表される化合物とカルボン酸等とを水、アルコール等の溶媒中で混合することにより行うことができ、この際、加熱して行うことが好ましい。本工程の反応温度(反応液温度)としては、例えば60℃以上120℃以下が好ましく、80℃以上110℃以下がより好ましく、90℃以上100℃未満がさらに好ましい。反応時間としては、例えば5分以上8時間以下が好ましく、15分以上6時間以下がより好ましく、30分以上4時間以下がさらに好ましい。なお、本工程は、加圧又は減圧下で行ってもよく、大気圧下で行ってもよい。また、上記溶媒としては、水が好ましい。本工程に供される反応液には、上記式(2)で表される化合物、カルボン酸等、及び溶媒以外の他の成分がさらに含有されていてもよい。 This step can be carried out by mixing the compound represented by the above formula (2) with a carboxylic acid or the like in a solvent such as water or alcohol, and is preferably carried out under heating. The reaction temperature (reaction solution temperature) of this step is, for example, preferably 60°C or higher and 120°C or lower, more preferably 80°C or higher and 110°C or lower, and even more preferably 90°C or higher and lower than 100°C. The reaction time is, for example, preferably 5 minutes or higher and 8 hours or lower, more preferably 15 minutes or higher and 6 hours or lower, and even more preferably 30 minutes or higher and 4 hours or lower. This step may be carried out under pressure or reduced pressure, or under atmospheric pressure. In addition, water is preferable as the solvent. The reaction solution used in this step may further contain other components other than the compound represented by the above formula (2), the carboxylic acid, and the solvent.

本工程において用いるカルボン酸等の量としては、上記式(2)で表される化合物1モルに対して、例えば0.2モル以上10モル以下が好ましく、1モル以上5モル以下がより好ましく、1.2モル以上4モル以下がさらに好ましい。本工程においては、反応液中に存在する上記式(2)で表される化合物の少なくとも一部がエステル化すればよい。 The amount of the carboxylic acid or the like used in this step is, for example, preferably 0.2 moles or more and 10 moles or less, more preferably 1 mole or more and 5 moles or less, and even more preferably 1.2 moles or more and 4 moles or less, relative to 1 mole of the compound represented by the above formula (2). In this step, at least a portion of the compound represented by the above formula (2) present in the reaction solution is esterified.

本工程を経て得られた上記式(1)で表される化合物を含む溶液中には、副生成物、未反応の上記式(2)で表される化合物、カルボン酸等が存在していてもよい。また、このような溶液をそのまま次の工程B1に用いることができる。得られた溶液を精製等して工程B1に用いてもよい。 In the solution containing the compound represented by formula (1) obtained through this step, by-products, unreacted compounds represented by formula (2), carboxylic acids, etc. may be present. In addition, such a solution can be used as is in the next step B1. The obtained solution may be purified or the like before being used in step B1.

(工程B1)
本工程においては、上記式(1)で表される化合物と塩基とを反応させる。この反応においては、塩基が触媒となり、上記式(1)で表される化合物からMPDAが生成される。反応液中に上記式(2)で表される化合物も含まれる場合、この式(2)で表される化合物も、本工程においてMPDAとなる。また、本工程においては、通常、副生成物としてBHMOも生成され得る。
(Process B1)
In this step, the compound represented by formula (1) is reacted with a base. In this reaction, the base acts as a catalyst to produce MPDA from the compound represented by formula (1). When the reaction solution also contains a compound represented by formula (2), this compound represented by formula (2) also becomes MPDA in this step. In addition, in this step, BHMO may also be produced as a by-product.

上記式(1)におけるXとしては、臭素原子が好ましい。 In the above formula (1), X is preferably a bromine atom.

上記式(1)におけるR、R及びRで表される炭素数2~19のアシル基としては、アセチル基、プロパノイル基、ブタノイル基、ベンゾイル基等が挙げられる。炭素数2~19のアシル基としては、炭素数2~7のアシル基が好ましく、炭素数2~4のアシル基がより好ましく、アセチル基が特に好ましい。すなわち、R、R及びRは、それぞれ独立して、水素原子又はアセチル基であることが特に好ましい。 Examples of the acyl group having 2 to 19 carbon atoms represented by R 1 , R 2 and R 3 in the above formula (1) include an acetyl group, a propanoyl group, a butanoyl group, a benzoyl group, etc. As the acyl group having 2 to 19 carbon atoms, an acyl group having 2 to 7 carbon atoms is preferable, an acyl group having 2 to 4 carbon atoms is more preferable, and an acetyl group is particularly preferable. That is, it is particularly preferable that R 1 , R 2 and R 3 are each independently a hydrogen atom or an acetyl group.

上記式(1)中、R、R及びRの全てがアシル基であってもよく、2つのみがアシル基であってもよく、1つのみがアシル基であってもよい。上記式(1)で表される化合物は、1種のみを用いてもよく、又は2種以上の混合物を用いてもよい。 In the above formula (1), all of R 1 , R 2 and R 3 may be acyl groups, only two of them may be acyl groups, or only one of them may be an acyl group. The compound represented by the above formula (1) may be used alone or in a mixture of two or more kinds.

本工程に用いられる塩基としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、ナトリウムメトキシド、水酸化テトラメチルアンモニウム、水酸化カルシウム等が挙げられる。これらの中でも、水酸化ナトリウム又は水酸化カリウムが好ましく、水酸化ナトリウムがより好ましい。塩基は、1種又は2種以上を用いることができる。 Examples of bases used in this step include sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium methoxide, tetramethylammonium hydroxide, calcium hydroxide, etc. Among these, sodium hydroxide or potassium hydroxide is preferred, and sodium hydroxide is more preferred. One or more types of bases can be used.

本工程は、上記式(1)で表される化合物と塩基とを水、アルコール等の溶媒中で混合することにより行うことができ、この際、加熱して行うことが好ましい。本工程の反応温度(反応液温度)の下限としては、40℃が好ましく、60℃がより好ましく、80℃がさらに好ましい。反応温度を上記下限以上とすることで、分子内環化がより抑制され、MPDAの収率をより高めることができる。この反応温度の上限としては、120℃が好ましく、110℃がより好ましく、100℃がさらに好ましい。反応温度を上記上限以下とすることで、その他の副反応が生じることを抑制し、また、塩基によるグラスライニングの溶出に起因する製造装置の腐食を抑制することなどもできる。また、上記溶媒としては、水が好ましい。本工程に供される反応液には、上記式(1)で表される化合物、残存する上記式(2)で表される化合物、塩基、及び溶媒以外の他の成分がさらに含有されていてもよい。 This step can be carried out by mixing the compound represented by formula (1) and the base in a solvent such as water or alcohol, and is preferably carried out under heating. The lower limit of the reaction temperature (reaction solution temperature) in this step is preferably 40°C, more preferably 60°C, and even more preferably 80°C. By setting the reaction temperature at or above the lower limit, intramolecular cyclization is further suppressed, and the yield of MPDA can be further increased. The upper limit of this reaction temperature is preferably 120°C, more preferably 110°C, and even more preferably 100°C. By setting the reaction temperature at or below the upper limit, it is possible to suppress the occurrence of other side reactions and also to suppress corrosion of the manufacturing equipment caused by the elution of the glass lining by the base. In addition, water is preferable as the solvent. The reaction solution used in this step may further contain other components other than the compound represented by formula (1), the remaining compound represented by formula (2), the base, and the solvent.

本工程における反応時間としては、例えば5分以上4時間以下が好ましく、10分以上3時間以下がより好ましく、20分以上2時間以下がさらに好ましい。なお、本工程は、加圧又は減圧下で行ってもよく、大気圧下で行ってもよい。 The reaction time in this step is preferably, for example, from 5 minutes to 4 hours, more preferably from 10 minutes to 3 hours, and even more preferably from 20 minutes to 2 hours. This step may be carried out under increased or reduced pressure, or under atmospheric pressure.

本工程において用いる塩基の量としては、上記式(1)で表される化合物及び上記式(2)で表される化合物の合計1モルに対して、例えば0.5モル以上20モル以下が好ましく、1モル以上15モル以下がより好ましく、2モル以上10モル以下がさらに好ましい。なお、工程Aと工程B1とを連続して行う場合、すなわち上記式(2)で表される化合物を含む溶液にカルボン酸等を添加して上記式(1)で表される化合物が生成した溶液に、塩基を添加して工程B1を行う場合、残存するカルボン酸等と塩基とが中和し、塩基が消費されることがある。従って、残存するカルボン酸等の量を考慮して、添加する塩基の量を調整することが好ましい。 The amount of base used in this step is, for example, preferably 0.5 to 20 moles, more preferably 1 to 15 moles, and even more preferably 2 to 10 moles, relative to the total mole of the compound represented by the above formula (1) and the compound represented by the above formula (2). When steps A and B1 are performed consecutively, that is, when a carboxylic acid or the like is added to a solution containing the compound represented by the above formula (2) to produce the compound represented by the above formula (1), and a base is added to the solution to perform step B1, the remaining carboxylic acid or the like and the base may be neutralized, and the base may be consumed. Therefore, it is preferable to adjust the amount of base to be added taking into account the amount of the remaining carboxylic acid or the like.

工程B1の後、生成物であるMPDAを含む溶液に対して、公知の方法で精製等をすることにより、MPDAを単離することができる。また、後述するように、原料である上記式(2)で表される化合物を再生する工程(工程C)に供し、MPDAの収率をより高めてもよい。 After step B1, the solution containing the product MPDA can be purified by a known method to isolate MPDA. As described below, the raw material compound represented by formula (2) may be subjected to a regeneration step (step C) to further increase the yield of MPDA.

<第二の形態>
本発明の2-メチレン-1,3-プロパンジオール(MPDA)の製造方法の第一の形態は、下記式(2)で表される化合物と塩基とを40℃以上120℃以下の反応温度で反応させる工程(工程B2)を備える。
<Second Form>
A first embodiment of the method for producing 2-methylene-1,3-propanediol (MPDA) of the present invention includes a step (step B2) of reacting a compound represented by the following formula (2) with a base at a reaction temperature of 40° C. or higher and 120° C. or lower:

Figure 0007675618000007
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上記式(2)中、Xは、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、メシル基(CH-SO-)又はトシル基(CH-C-SO-)である。 In the above formula (2), X is a chlorine atom, a bromine atom, an iodine atom, a mesyl group (CH 3 —SO 2 —) or a tosyl group (CH 3 —C 6 H 4 —SO 2 —).

当該製造方法は、上記式(2)で表される化合物を、エステル化することなくそのまま、比較的高温下での塩基による反応を行う方法である。本発明の第二の形態においては、以下のスキーム2でMPDAを製造する。なお、スキーム2には、後述する工程Cも含めて記載している。当該製造方法によっても、高い収率でMPDAを製造することができる。この理由は定かではないが、以下の理由が推測される。上述のように、非特許文献1に記載のBrPE等と塩基との反応においては、ホルムアルデヒドの脱離によるMPDAの合成反応と、分子内環化によるBHMOの合成反応とが競合し、室温下では分子内環化が支配的になる。そこで、反応温度を高めることにより、分子内環化が抑制され、MPDAの収率が高まると推測される。 In this manufacturing method, the compound represented by the above formula (2) is reacted with a base at a relatively high temperature without being esterified. In the second embodiment of the present invention, MPDA is manufactured according to the following scheme 2. Scheme 2 also includes step C, which will be described later. This manufacturing method can also produce MPDA in a high yield. The reason for this is unclear, but the following reason is presumed. As described above, in the reaction of BrPE and the like with a base described in Non-Patent Document 1, the synthesis reaction of MPDA by elimination of formaldehyde and the synthesis reaction of BHMO by intramolecular cyclization compete with each other, and at room temperature, intramolecular cyclization becomes dominant. Therefore, it is presumed that the intramolecular cyclization is suppressed by increasing the reaction temperature, and the yield of MPDA is increased.

Figure 0007675618000008
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工程B2は、上記式(1)で表される化合物に替えて、上記式(2)で表される化合物を用い、且つ反応温度を40℃以上120℃以下とすること以外は、上記した工程B1と同様に行うことができる。工程B2における具体的形態及び好適形態は、上記式(2)で表される化合物を用いること以外は、上記した工程B1の具体的形態及び好適形態と同様である。また、工程B2に用いられる上記式(2)で表される化合物の具体的形態及び好適形態は、上記した工程Aに用いられる上記式(2)で表される化合物の具体的形態及び好適形態と同様である。 Step B2 can be carried out in the same manner as step B1 described above, except that instead of the compound represented by formula (1), a compound represented by formula (2) is used and the reaction temperature is set to 40°C or higher and 120°C or lower. The specific form and preferred form of step B2 are the same as the specific form and preferred form of step B1 described above, except that a compound represented by formula (2) is used. In addition, the specific form and preferred form of the compound represented by formula (2) used in step B2 are the same as the specific form and preferred form of the compound represented by formula (2) used in step A described above.

(工程C等)
本発明の製造方法は、第一の形態及び第二の形態のいずれにおいても、上記式(1)又は上記式(2)で表される化合物と塩基とを反応させる工程(工程B1又は工程B2)で得られた生成物を含む溶液に30℃以下の温度でハロゲン化水素を混合する工程(工程C)、及び
上記ハロゲン化水素を混合する工程(工程C)を経た上記溶液に塩基を混合する工程(工程B1、B2)をさらに備えることが好ましい。
(Process C etc.)
In both the first and second aspects, the production method of the present invention preferably further comprises a step (step C) of mixing hydrogen halide at a temperature of 30° C. or lower with a solution containing a product obtained in the step (step B1 or step B2) of reacting the compound represented by formula (1) or (2) with a base, and a step (steps B1 and B2) of mixing a base with the solution that has been subjected to the step (step C) of mixing hydrogen halide.

工程B1及び工程B2においては、上述のように、ホルムアルデヒドの脱離によるMPDAの合成反応と、分子内環化によるBHMOの合成反応とが競合する。従って、工程B1又は工程B2を経て得られた、生成物であるMPDAを含む溶液には、通常、副生成物であるBHMOも含まれる。そこで、上記工程Cを行うことで、BHMOが、原料である上記式(2)で表される化合物に再生され、これを再度原料として用いることができる。 In steps B1 and B2, as described above, the synthesis reaction of MPDA by elimination of formaldehyde competes with the synthesis reaction of BHMO by intramolecular cyclization. Therefore, the solution containing the product MPDA obtained through step B1 or step B2 usually also contains the by-product BHMO. Therefore, by carrying out step C, BHMO is regenerated into the compound represented by formula (2) above, which is the raw material, and this can be used again as a raw material.

この工程Cにおける反応温度(反応液温度)の上限は、30℃が好ましく、20℃がより好ましく、15℃がさらに好ましい。反応温度を上記上限以下とすることで、混合するハロゲン化水素がMPDAと反応することを抑制し、MPDAの収率を高めることができる。この再生工程における反応温度の下限としては、例えば0℃であってもよく、5℃であってもよい。 The upper limit of the reaction temperature (reaction solution temperature) in this step C is preferably 30°C, more preferably 20°C, and even more preferably 15°C. By setting the reaction temperature below the above upper limit, the reaction of the mixed hydrogen halide with MPDA can be suppressed, and the yield of MPDA can be increased. The lower limit of the reaction temperature in this regeneration step may be, for example, 0°C or 5°C.

ハロゲン化水素としては、臭化水素、塩化水素、ヨウ化水素等が挙げられ、臭化水素が好ましい。ハロゲン化水素は1種又は2種以上を用いることができる。ハロゲン化水素は、臭化水素酸、塩酸等の水溶液として用いることができる。 Examples of hydrogen halides include hydrogen bromide, hydrogen chloride, and hydrogen iodide, with hydrogen bromide being preferred. One or more types of hydrogen halides can be used. Hydrogen halides can be used as aqueous solutions of hydrobromic acid, hydrochloric acid, etc.

本工程において用いるハロゲン化水素の量としては、溶液中の生成物(MPDA及びBHMO)の合計1モルに対して、例えば0.5モル以上10モル以下が好ましく、1モル以上6モル以下がより好ましい。 The amount of hydrogen halide used in this step is preferably, for example, 0.5 to 10 moles, more preferably 1 to 6 moles, per mole of the total of the products (MPDA and BHMO) in the solution.

本工程における反応時間としては、例えば0.5時間以上12時間以下が好ましく、1時間以上8時間以下がより好ましく、1.5時間以上5時間以下がさらに好ましい。 The reaction time in this step is, for example, preferably from 0.5 hours to 12 hours, more preferably from 1 hour to 8 hours, and even more preferably from 1.5 hours to 5 hours.

この工程Cに続けて、例えば、得られた生成物(MPDA及び上記式(2)で表される化合物等)を含む溶液に塩基を混合する工程B2を行うことができる(スキーム2参照)。この工程B2により、再生された上記式(2)で表される化合物がMPDAに変換され、MPDAの収率を高めることができる。工程C後の工程B2は、第二の形態の説明として記載した工程B2と同様に行うことができる。なお、工程Cを経て得られた生成物を含む溶液は、通常、酸性であるため、中和により消費される量を考慮して塩基を用いることが好ましい。また、一端中和処理をした後、工程B2に供してもよい。 Following this step C, for example, step B2 can be carried out in which a base is mixed with a solution containing the obtained product (MPDA and the compound represented by the above formula (2), etc.) (see scheme 2). This step B2 converts the regenerated compound represented by the above formula (2) to MPDA, and the yield of MPDA can be increased. Step B2 after step C can be carried out in the same manner as step B2 described in the explanation of the second embodiment. Note that since the solution containing the product obtained through step C is usually acidic, it is preferable to use a base in consideration of the amount consumed by neutralization. Alternatively, the solution may be neutralized once and then subjected to step B2.

また、工程Cに続けて、まず、再生された上記式(2)で表される化合物のエステル化により上記式(1)で表される化合物を得る工程Aを行ってもよい(スキーム1参照)。その後、上記式(1)で表される化合物を含む溶液に塩基を混合することにより、上記式(1)で表される化合物と塩基とを反応させる工程B2を行うことができる。工程C後の工程A、及びその後の工程B1は、第一の形態の説明として記載した工程A及び工程B1と同様に行うことができる。このような工程を行うMPDAを製造することにより、MPDAの収率をより高めることができる。 Following step C, step A may be carried out to obtain a compound represented by formula (1) by esterifying the regenerated compound represented by formula (2) (see scheme 1). Then, step B2 may be carried out to react the compound represented by formula (1) with the base by mixing a base with a solution containing the compound represented by formula (1). Step A after step C and the subsequent step B1 may be carried out in the same manner as step A and step B1 described in the explanation of the first embodiment. By producing MPDA by carrying out such steps, the yield of MPDA can be further increased.

なお、再生工程を伴うこのスキーム1又はスキーム2のサイクルは2サイクル以上行ってもよい。すなわち、工程Cを2回以上行うサイクルで、MPDAを製造してもよい。複数回の再生処理を行うことで、副生成物であるBHMOを減らし、MPDAの収率をより高めることができる。 The cycle of scheme 1 or scheme 2 involving the regeneration step may be carried out two or more times. That is, MPDA may be produced by a cycle in which step C is carried out two or more times. By carrying out the regeneration process multiple times, the by-product BHMO can be reduced and the yield of MPDA can be further increased.

(その他の工程等)
当該製造方法においては、最後の工程B1又はB2の後、得られた生成物を含む溶液(生成液)を精製する工程(精製工程)を備えていることが好ましい。精製を行うことで、純度の高いMPDAを得ることができる。MPDAの精製は、従来公知の方法により行うことができる。
(Other processes, etc.)
In the production method, it is preferable to include a step (purification step) of purifying the solution containing the obtained product (product liquid) after the final step B1 or B2. By carrying out the purification, MPDA with high purity can be obtained. Purification of MPDA can be carried out by a conventionally known method.

また、当該製造方法において、通常、生成液には、臭化ナトリウム等のハロゲン化水素と塩基との塩が含まれる。このようなハロゲンを含む塩は、回収し、公知の方法、例えば硫酸、リン酸等の酸と水中で反応させることで、ハロゲン化水素として再利用することができる。 In addition, in this manufacturing method, the product liquid usually contains a salt of a hydrogen halide, such as sodium bromide, and a base. Such a salt containing a halogen can be recovered and reused as hydrogen halide by a known method, for example, by reacting it with an acid, such as sulfuric acid or phosphoric acid, in water.

(用途等)
当該製造方法により得られるMPDAは、従来公知の各種用途に用いることができる。例えば、触媒下、酢酸、無水酢酸等を用いてMPDAをアセチル化することにより、2-メチレン-1,3-プロパンジオールジアセテート(MPDAc)が得られる。MPDAcは、特に変性エチレン-ビニルエステル共重合体(変性EVOH)を製造する際のコモノマーとして好適に用いることができる。このようなMPDAc変性EVOHは、非変性のEVOHに対して良好なバリア性を維持しつつ、延伸性及び収縮性が高められているという特徴を有する。
(Applications, etc.)
The MPDA obtained by this production method can be used in various conventionally known applications. For example, 2-methylene-1,3-propanediol diacetate (MPDAc) can be obtained by acetylating MPDA using acetic acid, acetic anhydride, or the like in the presence of a catalyst. MPDAc can be suitably used as a comonomer in the production of modified ethylene-vinyl ester copolymers (modified EVOH). Such MPDAc-modified EVOH has the characteristics of having improved stretchability and shrinkability while maintaining good barrier properties compared to unmodified EVOH.

<他の実施形態>
本発明は上記実施形態の記載に限定されるものではない。例えば上記した第一の形態において、上記式(2)で表される化合物のエステル化により上記式(1)で表される化合物を得る工程B1を行わなくてもよい。例えば、上記式(1)で表される化合物を購入し、当該化合物を用いて工程B1を行ってもよい。また、エステル化以外の方法によって上記式(1)で表される化合物を合成してもよい。例えば、(a)四酢酸ペンタエリスリトールとハロゲン化水素とを反応させること、(b)四酢酸ペンタエリスリトールとペンタエリスリトールとの任意の比率の混合物とハロゲン化水素とを混合してエステル交換反応を行いつつハロゲン化反応させること、(c)ペンタエリスリトールに酢酸を加えてハロゲン化水素と反応させること等によっても、上記式(1)で表される化合物を得ることができる。
<Other embodiments>
The present invention is not limited to the above embodiment. For example, in the first embodiment described above, the step B1 of obtaining the compound represented by the formula (1) by esterification of the compound represented by the formula (2) may not be performed. For example, the compound represented by the formula (1) may be purchased and the step B1 may be performed using the compound. The compound represented by the formula (1) may also be synthesized by a method other than esterification. For example, the compound represented by the formula (1) may be obtained by (a) reacting pentaerythritol tetraacetate with hydrogen halide, (b) mixing a mixture of pentaerythritol tetraacetate and pentaerythritol at any ratio with hydrogen halide and performing a halogenation reaction while performing an ester exchange reaction, or (c) adding acetic acid to pentaerythritol and reacting it with hydrogen halide.

以下、実施例を挙げて本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。 The present invention will be described in detail below with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.

(反応物及び生成物の組成分析)
反応物及び生成物の組成は、H-NMR(測定溶媒:重水)により分析を行った。測定温度は、25℃で行った。各化合物のケミカルシフトは、次の通りである。
2-(ブロモメチル)-2-(ヒドロキシメチル)-1,3-プロパンジオール(BrPE):3.44ppm(6H)、3.33ppm(2H)
2-メチレン-1,3-プロパンジオール(MPDA):5.04ppm(2H)、4.00ppm(4H)
3,3-ビス(ヒドロキシメチル)-オキセタン(BHMO):4.42ppm(4H)、3.69ppm(4H)
上記式(1)におけるRがアセチル基、R及びRが水素原子、XがBrである化合物(アセチル一置換体):3.94ppm(2H)、3.47ppm(4H)、3.36ppm(2H)、1.97ppm(3H)
各化合物の組成比は、H-NMRより求めた。その他の成分の量は、以下の手順で算出した。測定されたH-NMRチャートにおいて、0.5~6ppmのケミカルシフトの全積分値から、溶媒の重水:4.65ppm、酢酸:1.93ppm(3H)、BrPE、MPDA及びBHMO由来の各ピークを除き、その値を8Hの化合物と仮定し、その他の成分の収率を算出した。
(Compositional Analysis of Reactants and Products)
The compositions of the reactants and products were analyzed by 1 H-NMR (measurement solvent: deuterium oxide) at a measurement temperature of 25° C. The chemical shifts of each compound are as follows:
2-(bromomethyl)-2-(hydroxymethyl)-1,3-propanediol (BrPE): 3.44 ppm (6H), 3.33 ppm (2H)
2-Methylene-1,3-propanediol (MPDA): 5.04 ppm (2H), 4.00 ppm (4H)
3,3-Bis(hydroxymethyl)-oxetane (BHMO): 4.42 ppm (4H), 3.69 ppm (4H)
Compound (mono-acetyl substitution product) in which R 1 in the above formula (1) is an acetyl group, R 2 and R 3 are hydrogen atoms, and X is Br: 3.94 ppm (2H), 3.47 ppm (4H), 3.36 ppm (2H), 1.97 ppm (3H)
The composition ratio of each compound was determined by 1H -NMR. The amounts of other components were calculated by the following procedure. From the total integral value of the chemical shift from 0.5 to 6 ppm in the measured 1H -NMR chart, the peaks derived from the solvent heavy water: 4.65 ppm, acetic acid: 1.93 ppm (3H), BrPE, MPDA and BHMO were excluded, and the resulting value was assumed to be an 8H compound, and the yield of other components was calculated.

[実施例1]MPDAの合成(工程B2:反応液温度95℃)
2-(ブロモメチル)-2-(ヒドロキシメチル)-1,3-プロパンジオール(BrPE)100質量部と水100質量部とを還流管付きの三口フラスコ内に入れ、110℃のオイルバス中で反応液温度95℃にて10分間撹拌し、溶解させた。反応液温度95℃の状態で、25質量%の水酸化ナトリウム水溶液160質量部(2.0モル当量)を加え、反応液温度95℃にて30分間撹拌した。オイルバスから反応器を取り出し、室温に冷却後、H-NMR(測定溶媒:重水)により、2-メチレン-1,3-プロパンジオール(MPDA)、3,3-ビス(ヒドロキシメチル)-オキセタン(BHMO)及びその他の生成物の収率を分析した結果、それぞれ40%、57%及び3%であった。反応液温度95℃でのMPDAの収率は40%であった。
[Example 1] Synthesis of MPDA (Step B2: Reaction solution temperature 95°C)
100 parts by mass of 2-(bromomethyl)-2-(hydroxymethyl)-1,3-propanediol (BrPE) and 100 parts by mass of water were placed in a three-neck flask equipped with a reflux condenser, and the mixture was stirred for 10 minutes in a 110° C. oil bath at a reaction temperature of 95° C. to dissolve. With the reaction temperature at 95° C., 160 parts by mass (2.0 molar equivalents) of a 25% by mass aqueous sodium hydroxide solution was added, and the mixture was stirred for 30 minutes at a reaction temperature of 95 ° C. The reactor was removed from the oil bath and cooled to room temperature, and the yields of 2-methylene-1,3-propanediol (MPDA), 3,3-bis(hydroxymethyl)-oxetane (BHMO), and other products were analyzed by 1 H-NMR (measurement solvent: deuterium oxide), and were 40%, 57%, and 3%, respectively. The yield of MPDA at a reaction temperature of 95° C. was 40%.

[実施例2]MPDAの合成(工程B2:反応液温度70℃)
オイルバスの温度を85℃に変更し、反応液温度を70℃に変更した以外は、実施例1と同様の条件で反応を行った。H-NMR(測定溶媒:重水)により、MPDA、BHMO及びその他の生成物の収率を分析した結果、それぞれ33%、63%及び4%であった。反応液温度70℃でのMPDAの収率は33%であった。
[Example 2] Synthesis of MPDA (Step B2: Reaction solution temperature 70°C)
The reaction was carried out under the same conditions as in Example 1, except that the oil bath temperature was changed to 85° C. and the reaction solution temperature was changed to 70° C. The yields of MPDA, BHMO and other products were analyzed by 1 H-NMR (measurement solvent: heavy water) and were found to be 33%, 63% and 4%, respectively. The yield of MPDA at a reaction solution temperature of 70° C. was 33%.

[比較例1]MPDAの合成(工程B2:反応液温度25℃)
オイルバスを用いず、反応液温度を25℃に変更したこと、及び反応時間を4時間としたこと以外は、実施例1と同様の条件で反応を行った。H-NMR(測定溶媒:重水)により、MPDA、BHMO及びその他の生成物の収率を分析した結果、それぞれ20%、75%及び5%であった。反応液温度25℃でのMPDAの収率は20%であった。
[Comparative Example 1] Synthesis of MPDA (Step B2: Reaction solution temperature 25°C)
The reaction was carried out under the same conditions as in Example 1, except that an oil bath was not used, the reaction solution temperature was changed to 25° C., and the reaction time was changed to 4 hours. The yields of MPDA, BHMO, and other products were analyzed by 1 H-NMR (measurement solvent: heavy water) and were found to be 20%, 75%, and 5%, respectively. The yield of MPDA at a reaction solution temperature of 25° C. was 20%.

実施例1、2及び比較例1の対比から、反応温度(反応液温度)を40℃以上に高めることで、BHMOの生成が抑制され、MPDAの収率が高まることがわかる。 Comparing Examples 1 and 2 with Comparative Example 1, it can be seen that by increasing the reaction temperature (reaction solution temperature) to 40°C or higher, the production of BHMO is suppressed and the yield of MPDA is increased.

[実施例3]MPDAの合成(工程A+工程B1:反応液温度95℃)
BrPE100質量部と、水100質量部と、酢酸60質量部とを還流管付きの三口フラスコ内に入れ、110℃のオイルバス中で反応液温度95℃にて10分間撹拌し、溶解させた。さらに、95℃にて2時間エステル化反応を行った。H-NMR(測定溶媒:重水)により、BrPEのエステル化率を確認したところ、上記式(1)のXがBr(臭素)であるアセチル一置換体が32%生成していることが確認された。
その後、反応液温度95℃の状態で、25質量%の水酸化ナトリウム水溶液320質量部(4.0モル当量)を加え、反応液温度95℃にて30分間撹拌した。オイルバスから反応器を取り出し、室温に冷却後、H-NMR(測定溶媒:重水)により、MPDA、BHMO及び酢酸を除くその他の生成物の収率を分析した結果、それぞれ52%、44%及び4%であった。反応液温度95℃で酢酸を加えた際のMPDAの収率は、52%であり、酢酸によりエステル化させた後に塩基による反応を行うことで、より高い収率でMPDAが得られた。
[Example 3] Synthesis of MPDA (Step A + Step B1: Reaction solution temperature 95°C)
100 parts by mass of BrPE, 100 parts by mass of water, and 60 parts by mass of acetic acid were placed in a three-neck flask equipped with a reflux condenser, and the mixture was stirred for 10 minutes in a 110° C. oil bath at a reaction temperature of 95° C. to dissolve the mixture. An esterification reaction was then carried out for 2 hours at 95° C. When the esterification rate of BrPE was confirmed by 1 H-NMR (measurement solvent: heavy water), it was confirmed that 32% of an acetyl monosubstitution product in which X in the above formula (1) is Br (bromine) was produced.
Thereafter, with the reaction solution temperature at 95° C., 320 parts by mass (4.0 molar equivalents) of a 25% by mass aqueous sodium hydroxide solution was added, and the reaction solution was stirred for 30 minutes at a temperature of 95° C. The reactor was removed from the oil bath and cooled to room temperature, and the yields of other products excluding MPDA, BHMO, and acetic acid were analyzed by 1 H-NMR (measurement solvent: heavy water), and the results were 52%, 44%, and 4%, respectively. The yield of MPDA when acetic acid was added at a reaction solution temperature of 95° C. was 52%, and MPDA was obtained in a higher yield by esterifying with acetic acid and then reacting with a base.

[実施例4-1]MPDA存在下での原料の再生(工程C:反応液温度10℃)
実施例1で得られた生成物を含む溶液360質量部の入った三口フラスコを0℃の氷浴に入れ撹拌し、反応液温度が5℃以下となるように48質量%の臭化水素酸202質量部(2.2モル当量)をゆっくり滴下した。さらに反応液温度を10℃に維持し、3時間撹拌した。反応液温度10℃にて、さらに25質量%水酸化ナトリウム水溶液16質量部を加え中和した。H-NMR(測定溶媒:重水)により、MPDA、BHMO、BrPE及びその他の生成物の収率を分析した結果、それぞれ40%、0%、57%及び3%であった。反応液温度10℃では、MPDAとHBrとは反応せず、BHMOが定量的にBrPEに変換された。
[Example 4-1] Regeneration of raw materials in the presence of MPDA (Step C: Reaction solution temperature 10°C)
A three-neck flask containing 360 parts by mass of the solution containing the product obtained in Example 1 was placed in an ice bath at 0° C. and stirred, and 202 parts by mass (2.2 molar equivalents) of 48% by mass hydrobromic acid was slowly added dropwise so that the reaction liquid temperature was 5° C. or less. The reaction liquid temperature was further maintained at 10° C. and stirred for 3 hours. At a reaction liquid temperature of 10° C., 16 parts by mass of a 25% by mass aqueous sodium hydroxide solution was further added for neutralization. The yields of MPDA, BHMO, BrPE, and other products were analyzed by 1 H-NMR (measurement solvent: heavy water) and were 40%, 0%, 57%, and 3%, respectively. At a reaction liquid temperature of 10° C., MPDA did not react with HBr, and BHMO was quantitatively converted to BrPE.

[実施例4-2]MPDAの合成(工程B2:反応温度95℃)
実施例4-1で得られた生成物を含む溶液578質量部を還流管付きの三口フラスコに入れ、110℃のオイルバス中で反応液温度95℃にて10分間撹拌した。反応液温度95℃の状態で、25質量%の水酸化ナトリウム水溶液160質量部(2.0モル当量)を加え、反応液温度95℃にて30分間撹拌した。オイルバスから反応器を取り出し、室温に冷却後、H-NMR(測定溶媒:重水)により、MPDA、BHMO及びその他の生成物の収率を分析した結果、それぞれ63%、31%及び6%であった。本反応で得られたMPDAの収率は63%であり、高い収率でMPDAが得られた。
[Example 4-2] Synthesis of MPDA (Step B2: Reaction temperature 95°C)
578 parts by mass of the solution containing the product obtained in Example 4-1 was placed in a three-neck flask equipped with a reflux condenser, and stirred for 10 minutes at a reaction temperature of 95° C. in a 110° C. oil bath. With the reaction temperature at 95° C., 160 parts by mass (2.0 molar equivalents) of a 25% by mass aqueous sodium hydroxide solution was added, and the reaction temperature was stirred for 30 minutes at 95° C. The reactor was removed from the oil bath and cooled to room temperature, and the yields of MPDA, BHMO, and other products were analyzed by 1 H-NMR (measurement solvent: heavy water), and were 63%, 31%, and 6%, respectively. The yield of MPDA obtained in this reaction was 63%, and MPDA was obtained in a high yield.

[実施例5]原料の再生(2回目)及びMPDAの合成
実施例1で得られた生成物を含む溶液360質量部の代わりに、実施例4-2で得られた738質量部の生成物を含む溶液を原料に用いた以外は、実施例4-1及び実施例4-2と同様に原料の再生及びMPDAの合成を行った。H-NMR(測定溶媒:重水)により、MPDA、BHMO及びその他の生成物の収率を分析した結果、それぞれ75%、17%及び8%であった。本反応で得られたMPDAの収率は75%であり、より高い収率でMPDAが得られた。
[Example 5] Regeneration of raw materials (second time) and synthesis of MPDA Regeneration of raw materials and synthesis of MPDA were carried out in the same manner as in Examples 4-1 and 4-2, except that a solution containing 738 parts by mass of the product obtained in Example 4-2 was used as the raw material instead of 360 parts by mass of the solution containing the product obtained in Example 1. The yields of MPDA, BHMO, and other products were analyzed by 1 H-NMR (measurement solvent: deuterium oxide) and were 75%, 17%, and 8%, respectively. The yield of MPDA obtained in this reaction was 75%, and MPDA was obtained in a higher yield.

[参考例2-1]MPDA存在下での原料の再生(工程C:反応液温度95℃)
実施例1で得られた生成物を含む溶液360質量部の入った三口フラスコを110℃のオイルバスに入れ撹拌し、反応液温度が95℃となるように48質量%の臭化水素酸202質量部(2.2モル当量)をゆっくり滴下した。反応液温度が95℃にてさらに3時間撹拌し、25質量%水酸化ナトリウム水溶液16質量部を加え中和した。H-NMR(測定溶媒:重水)により、MPDA、BHMO、BrPE及びその他の生成物の収率を分析した結果、それぞれ2%、0%、57%及び41%であった。反応液温度95℃では、MPDAはHBrと反応し、MPDAを残したままBHMOをBrPEに変換することはできなかった。
[Reference Example 2-1] Regeneration of raw materials in the presence of MPDA (Step C: reaction solution temperature 95°C)
A three-neck flask containing 360 parts by mass of the solution containing the product obtained in Example 1 was placed in an oil bath at 110° C. and stirred, and 202 parts by mass (2.2 molar equivalents) of 48% by mass hydrobromic acid was slowly dropped so that the reaction liquid temperature reached 95° C. The reaction liquid was stirred for another 3 hours at a temperature of 95° C., and neutralized by adding 16 parts by mass of a 25% by mass aqueous sodium hydroxide solution. The yields of MPDA, BHMO, BrPE, and other products were analyzed by 1 H-NMR (measurement solvent: heavy water), and were 2%, 0%, 57%, and 41%, respectively. At a reaction liquid temperature of 95° C., MPDA reacted with HBr, and BHMO could not be converted to BrPE while leaving MPDA.

[参考例2-2]MPDAの合成(工程B2:反応液温度95℃)
参考例2-1で得られた生成物を含む溶液578質量部を還流管付きの三口フラスコに加え、110℃のオイルバス中で反応液温度95℃にて10分間撹拌した。反応液温度95℃の状態で、25質量%の水酸化ナトリウム水溶液160質量部(2.0モル当量)を加え、反応液温度95℃にて30分間撹拌した。オイルバスから反応器を取り出し、室温に冷却後、H-NMR(測定溶媒:重水)により、MPDA、BHMO及びその他の生成物の収率を分析した結果、それぞれ23%、32%及び45%であった。本反応で得られたMPDAの収率は23%であり、MPDAの収率は低かった。
[Reference Example 2-2] Synthesis of MPDA (Step B2: Reaction solution temperature 95°C)
578 parts by mass of the solution containing the product obtained in Reference Example 2-1 was added to a three-neck flask equipped with a reflux condenser, and the mixture was stirred for 10 minutes at a reaction temperature of 95° C. in an oil bath at 110° C. With the reaction temperature at 95° C., 160 parts by mass (2.0 molar equivalents) of a 25% by mass aqueous sodium hydroxide solution was added, and the mixture was stirred for 30 minutes at a reaction temperature of 95° C. The reactor was removed from the oil bath and cooled to room temperature, and the yields of MPDA, BHMO, and other products were analyzed by 1 H-NMR (measurement solvent: heavy water), and were 23%, 32%, and 45%, respectively. The yield of MPDA obtained in this reaction was 23%, and the yield of MPDA was low.

[実施例6-1]アセチル基を有する臭素化ペンタエリスリトールの合成
還流管付きの三口フラスコに四酢酸ペンタエリスリトール304質量部を入れ、酢酸120質量部(2.0モル当量)と無水酢酸510質量部(5.0モル当量)との混合液で溶解した。さらに、48質量%の臭化水素酸169質量部(1.0モル当量)を加え、130℃のオイルバス中で反応液温度118℃にて5時間撹拌し、臭素化反応を行った。還流管を取り外し、連結管、冷却管及びフラスコを備える設備に変更し、200Torrの減圧下、酢酸及び未反応の臭化水素を留去した。オイルバスからフラスコを取り出し、常温に戻したのち、窒素ガスにて常圧に戻した。13C-NMR(測定溶媒:重オルトジクロロベンゼン)により、4級炭素の積分値(40~43ppm、TMS基準)により臭素化率を分析した結果、非臭素化体が35%、一臭素化体(上記式(1)におけるR、R及びRがアセチル基、XがBrである化合物)が55%及び二臭素化体が10%の割合で生成していることが確認された。得られた生成物は、322質量部であった。
[Example 6-1] Synthesis of brominated pentaerythritol having an acetyl group 304 parts by mass of pentaerythritol tetraacetate was placed in a three-neck flask equipped with a reflux condenser, and dissolved in a mixture of 120 parts by mass (2.0 molar equivalents) of acetic acid and 510 parts by mass (5.0 molar equivalents) of acetic anhydride. Furthermore, 169 parts by mass (1.0 molar equivalents) of 48% by mass of hydrobromic acid was added, and the reaction solution was stirred at a temperature of 118°C for 5 hours in a 130°C oil bath to carry out a bromination reaction. The reflux condenser was removed, and the equipment was changed to one equipped with a connecting tube, a cooling tube, and a flask, and acetic acid and unreacted hydrogen bromide were distilled off under a reduced pressure of 200 Torr. The flask was removed from the oil bath, returned to room temperature, and then returned to normal pressure with nitrogen gas. The bromination rate was analyzed by 13C -NMR (measurement solvent: deuterated ortho-dichlorobenzene) based on the integral value of quaternary carbon (40 to 43 ppm, TMS standard), and it was confirmed that 35% of the product was non-brominated, 55% was monobrominated (a compound in which R 1 , R 2 and R 3 in the above formula (1) are acetyl groups, and X is Br), and 10% was dibrominated. The amount of the product obtained was 322 parts by mass.

[実施例6-2]MPDAの合成(工程B1:反応液温度70℃)
実施例6-1で得られたアセチル基を有する臭素化ペンタエリスリトールの混合物322質量部を含む三口フラスコ中にエタノール461質量部を加えて撹拌及び溶解し、80℃のオイルバス中にフラスコを加え、反応液温度70℃を維持するように15質量%水酸化ナトリウムエタノール溶液1600質量部(6.0モル当量)を徐々に加え、添加後、1時間70℃にて撹拌を行った。室温に冷却後、H-NMR(測定溶媒:重水)により、MPDA、BHMO及びその他の生成物の収率を分析した結果、それぞれ40%、10%及び50%であり、MPDAはBHMOに対して高い選択性で得られた。
[Example 6-2] Synthesis of MPDA (Step B1: Reaction solution temperature 70°C)
461 parts by mass of ethanol was added to a three-neck flask containing 322 parts by mass of the mixture of brominated pentaerythritol having acetyl groups obtained in Example 6-1, and the mixture was stirred and dissolved, and the flask was placed in an oil bath at 80° C., and 1600 parts by mass (6.0 molar equivalents) of a 15% by mass ethanol solution of sodium hydroxide was gradually added so as to maintain the reaction liquid temperature at 70° C. After the addition, the mixture was stirred for 1 hour at 70° C. After cooling to room temperature, the yields of MPDA, BHMO and other products were analyzed by 1 H-NMR (measurement solvent: deuterium oxide) to find that they were 40%, 10% and 50%, respectively, and MPDA was obtained with high selectivity to BHMO.

Claims (6)

下記式(1)で表される化合物と塩基とを反応させる工程を備える、2-メチレン-1,3-プロパンジオールの製造方法。
Figure 0007675618000009
上記式(1)中、R、R及びRは、それぞれ独立して、水素原子又は炭素数2~19のアシル基である。但し、R、R及びRがすべて水素原子の場合を除く。Xは、塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子である。
A method for producing 2-methylene-1,3-propanediol, comprising a step of reacting a compound represented by the following formula (1) with a base:
Figure 0007675618000009
In the above formula (1), R 1 , R 2 and R 3 are each independently a hydrogen atom or an acyl group having 2 to 19 carbon atoms, except when R 1 , R 2 and R 3 are all hydrogen atoms. X is a chlorine atom, a bromine atom or an iodine atom .
上記反応させる工程を40℃以上120℃以下の温度で行う、請求項1に記載の2-メチレン-1,3-プロパンジオールの製造方法。 The method for producing 2-methylene-1,3-propanediol according to claim 1, wherein the reaction step is carried out at a temperature of 40°C or higher and 120°C or lower. 上記Xが臭素原子である、請求項1又は2に記載の2-メチレン-1,3-プロパンジオールの製造方法。 The method for producing 2-methylene-1,3-propanediol according to claim 1 or 2, wherein X is a bromine atom. 上記R、R及びRが、それぞれ独立して、水素原子又はアセチル基である、請求項1~3のいずれか1項に記載の2-メチレン-1,3-プロパンジオールの製造方法。 The method for producing 2-methylene-1,3-propanediol according to any one of claims 1 to 3, wherein R 1 , R 2 and R 3 are each independently a hydrogen atom or an acetyl group. 上記反応させる工程の前に、下記式(2)で表される化合物のエステル化により、上記式(1)で表される化合物を得る工程をさらに備える、請求項1~4のいずれか1項に記載の2-メチレン-1,3-プロパンジオールの製造方法。
Figure 0007675618000010
上記式(2)中、Xは、塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子である。
The method for producing 2-methylene-1,3-propanediol according to any one of claims 1 to 4, further comprising a step of obtaining a compound represented by formula (1) by esterification of a compound represented by formula (2) below, prior to the reacting step:
Figure 0007675618000010
In the above formula (2), X is a chlorine atom, a bromine atom , or an iodine atom .
上記反応させる工程で得られた生成物を含む溶液に30℃以下の温度でハロゲン化水素を混合する工程、及び
上記ハロゲン化水素を混合する工程を経た上記溶液に塩基を混合する工程
をさらに備える請求項1~のいずれか1項に記載の2-メチレン-1,3-プロパンジオールの製造方法。
The method for producing 2-methylene-1,3-propanediol according to any one of claims 1 to 5, further comprising: a step of mixing hydrogen halide with a solution containing the product obtained in the reacting step at a temperature of 30°C or less ; and a step of mixing a base with the solution that has been subjected to the step of mixing hydrogen halide.
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