JPS6139932B2 - - Google Patents
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- JPS6139932B2 JPS6139932B2 JP7353978A JP7353978A JPS6139932B2 JP S6139932 B2 JPS6139932 B2 JP S6139932B2 JP 7353978 A JP7353978 A JP 7353978A JP 7353978 A JP7353978 A JP 7353978A JP S6139932 B2 JPS6139932 B2 JP S6139932B2
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は4・4・5−トリメチル−1・3−ジ
オキサンからピナコロンを製造する方法に関す
る。
2−メチルブテン−2とホルムアルデヒドとの
プリンス反応により合成される4・4・5−トリ
メチル−1・3−ジオキサンを無機強酸水溶液の
存在下に分解してピナコロンを製造する方法は古
くから知られている(たとえばドイツ特許第
714488号)。またこの方法の改良法として、反応
系に2−メチルブテン−2を共存させれば反応過
程で副生するホルムアルデヒドが反応的に捕捉さ
れピナコロンの収率が高められると同時にホルム
アルデヒドの回収ならびにピナコロンの精製が容
易となることが米国特許第4059634号に開示され
ている。
一方4・4・5−トリメチル−1・3−ジオキ
サンを無機強酸水溶液の存在下に分解してピナコ
ロンを製造する際の酸水溶液の濃度がピナコロン
の収率に大きな影響を与えることもよく知られて
いる。たとえばChemical Abstract 78 71330d
(1973)によれば2.5%濃度の塩酸を用いた場合の
ピナコロンの収率はわずか2.3%であり、20%濃
度の塩酸を用いた場合でもピナコロンの収率はせ
いぜい34%に過ぎないことが報告されている。こ
のことは4・4・5−トリメチル−1・3−ジオ
キサンからピナコロンを満足な反応収率で得るた
めには無機強酸水溶液を少くとも20重量%以上の
高濃度で用いる必要があることを意味する。しか
し同報告はまた、4・4・5−トリメチル−1・
3−ジオキサンの酸加水分解によるピナコロンの
生成が一次生成物である2・3−ジメチルブタン
−1・3−ジオールの脱水反応を経由して起こる
ことを記載している。このことは同反応条件がプ
リンス反応の条件でもあることから、該反応の中
間体が反応系で生成したホルムアルデヒドと反応
して高沸点化合物に変化する可能性のあることを
示唆し(Bull.Soc.Chim.France、1964(4)800〜
811)、4・4・5−トリメチル−1・3−ジオキ
サンを単に酸で加水分解するだけでは、たとえ高
濃度の酸水溶液を用いても工業的に十分満足でき
る反応収率でピナコロンを得ることは困難である
ことを意味する。
前記米国特許第4059634号の発明はこの様な事
実を考慮してなされたものであり、たとえば36重
量%濃度の塩酸のほかに2−メチルブテン−2を
共存させて反応系で副生するホルムアルデヒドと
反応させピナコロンを生成せしめることによつて
ピナコロン収率を4・4・5−トリメチル−1・
3−ジオキサンに対する理論収率の69%にまで改
善できることを示している。しかし、この場合で
すらピナコロン収率は、該ジオキサンから生成す
るホルムアルデヒドを考慮した収率に換算した場
合には理論収率に対して僅か35%にしか過ぎず、
この方法を工業的規模で実施する場合には薬品原
単位の面のみならず製品ピナコロンの分離、精製
ならびに反応に用いた高濃度塩酸の循環再利用の
面で少なからぬ不利益を伴う。
本発明者らは上述した如き問題点を解消するた
めに鋭意検討した結果、4・4・5−トリメチル
−1・3−ジオキサンを一般式()
(式()において、WおよびZは水素原子であ
り、XおよびYのいずれか一方がOH、Clもしく
はBrであり他方が水素原子を表わすか、あるい
はW、X、YおよびZのうちの隣合う二つが単結
合を形成し残りの二つは水素原子を表わす)で示
されるブテン類もしくはその誘導体の共存下また
は不共存下に無機強酸水溶液の存在下で加熱分解
するに際し、反応系に少くとも部分的に可溶な無
機強酸の塩を共存させることにより無機強酸の濃
度および量を低減することができるとともに上述
の問題点が軽減されるばかりでなくピナコロンの
収率も改善されること、特に前記一般式()で
表わされる化合物を共存させた場合には反応中に
副生するホルムアルデヒドの再使用が効率的に行
われてピナコロンの収率が飛躍的に増大すること
を見出し、本発明に至つた。
本発明に好ましく用いられる無機強酸は硫酸、
塩酸、臭化水素酸、燐酸または過塩素酸であり、
それらは二種以上が混合使用されてもよい。反応
系に無機強酸の塩を共存させる本発明の方法によ
れば上記のいずれの酸を用いる場合であつても前
述の従来公知の方法が必要とする濃度および量よ
りもはるかに低い濃度および少い量で収率よく反
応を行うことができる。ただし反応系の水相中の
酸濃度は0.5モル/Kg(水相)以上に、また無機
強酸の使用量は4・4・5−トリメチル−1・3
−ジオキサンに対して0.1倍モル以上、好ましく
は0.3倍モル以上に保たれるのがよい。
本発明において無機強酸と併用すべき無機強酸
の塩は反応系に少なくとも部分的に可溶であるこ
とが必要であるが、100℃における、水に対する
溶解度が35以上のものが好ましい。中性塩、酸性
塩のいずれも使用可能であり、たとえばリチウ
ム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウ
ム、銅()、マグネシウム、カルシウム、スト
ロンチウム、バリウム、、亜鉛、カドミウム、ア
ルミニウム、スカンジウム、ジルコニウム、チタ
ン()、錫()、マンガン()、鉄、コバル
ト()、ニツケル等の塩化物及び臭化物、アン
モニウム、ナトリウム、ルビジウム、セシウム、
マグネシウム、カドミウム、亜鉛、アルミニウ
ム、コバルト()、銅()、ニツケル()、
マンガン()等の硫酸塩、カルシウム、銀、ス
トロンチウム、ナトリウム、バリウム、マグネシ
ウム等の過塩素酸塩、硫酸水素ナトリウム、硫酸
水素カリウム、リン酸二水素アンモニウム、リン
酸二水素ナトリウム等の酸性塩、さらには塩化硫
酸マグネシウムカリウム等の複合塩などを例示す
ることができる。この中でもモル溶解度が大き
く、かつ反応条件下での水相中における安定性が
高いものが好適であり、この点を考慮するとアル
カリ金属及びアルカリ土類金属の塩が最も好まし
い。反応に用いられる無機強酸の酸根と無機強酸
塩の酸根は必ずしも同一である必要はないが、反
応条件下で難溶性の塩を生成するような組合せは
避けなければならない。さらに無機強酸の塩は上
記溶解度が満たされる範囲内で二種以上を混合使
用してもよいが、この場合も反応条件下で難溶性
の塩を生成するような組合せは避けなければなら
ない。
無機強酸の塩の使用量はかかる無機強酸塩と共
に用いられる無機強酸の濃度に応じて、反応条件
下における水相中の無機強酸濃度が高い場合には
少く、反対に該酸濃度が低い場合には多くなるよ
うにコントロールするが、反応条件下における無
機強酸水溶液に対する飽和溶解量の1/10以上にな
るように用いられる。
本発明で反応系に共存させる前記一般式()
で示されるブテン類は具体的には2−メチルブテ
ン−1・2−メチルブテン−2、3−メチルブテ
ン−1であり、またブテン誘導体は2−メチル−
2−クロルブタン、2−メチル−2−ブロムブタ
ン、2−メチル−3−クロルブタン、2−メチル
−3−ブロムブタン、2−メチルブタノール−2
および3−メチルブタノール−2である。このう
ちブテン類はたとえばイソプレンの部分水素化に
より工業的に容易に入手することができる。また
ブテン誘導体は工業的にはたとえば前記ブテン類
に塩化水素、臭化水素または水を付加させること
によつて得ることができる。そしてこれらのブテ
ン類およびその誘導体は必ずしも純粋である必要
はなく、たとえばイソプレン、メチルブタンある
いは無機、有機の酸類を含んでいてもよい。
前記一般式()で示されるブテン類もしくは
その誘導体が原料ジオキサンとともに用いられ、
かつそれが無機強酸根を含有するものであれば、
上記酸量の範囲で相対的により少ない量の酸が用
いられる。
反応は水のほか反応に不活性な希釈剤の存在下
で行うこともでき、かかる希釈剤としては飽和炭
化水素類、塩素化炭化水素類およびケトン類、例
えばメチルブタン、ヘキサン、シクロヘキサン、
塩化ブチル、1・1・1−トリクロルエタン、
1・1・1・2−テトラクロルエタン、四塩化炭
素、ピナコロン等の疎水性の化合物を挙げること
ができる。しかし希釈剤の使用によつて特に利益
がもたらされることはない。
反応温度は70〜200℃、特に90〜150℃の範囲が
好ましい。また反応は大気圧以上の圧力、通常大
気圧〜30Kg/cm2の間の圧力下で行われる。反応混
合物の沸点以上の温度で反応を行う場合、反応圧
力は該反応温度に於ける該反応混合物の自圧が適
当であり、窒素その他の不活性ガスによる加圧は
特に必要でない。
反応方法としては、(1)無機強酸および無機強酸
塩を含む水溶液を撹拌しながら所定の温度に保
ち、これに4・4・5−トリメチル−1・3−ジ
オキサンあるいは4・4・5−トリメチル−1・
3−ジオキサンと前記一般式()で表わされる
ブテン類もしくはその誘導体を連続的または断続
的に添加しながら反応させる、(2)無機強酸および
無機強酸塩を含む水溶液と4・4・5−トリメチ
ル−1・3−ジオキサンを所定温度で混合撹拌し
て反応させる、(3)(2)の方法において反応中に前記
一般式()で表わされるブテン類もしくはその
誘導体を連続的または断続的に添加する、(4)無機
強酸および無機強酸塩を含む水溶液と4・4・5
−トリメチル−1・3−ジオキサンならびに前記
一般式()で表わされるブテン類もしくはその
誘導体を同時に混合撹拌して反応させるなどの方
法が用いられるが、一般には(1)の方法が好まし
い。
本発明方法は連続式、回分式の何れの方法によ
つても実施できるが、不均一相の反応であるので
激しい撹拌状態で反応を行わねばならず、また同
じ目的のため界面活性剤の存在下で反応を行うこ
ともできる。反応時間は出発原料の使用量、無機
強酸および無機強酸の塩の水溶液の濃度ならびに
量、反応温度その他によつても当然変化するが通
常1〜20時間である。
反応後の反応混合物よりピナコロンを取得する
方法としては、(a)有機相を水相から分離したのち
該有機相をそのまま、あるいは必要に応じて中和
したのち蒸留に供する方法、(b)反応混合物を中和
したのちそのまま、あるいは有機相のみを蒸留に
供する方法、(c)反応混合物をそのまま蒸留に供す
る方等が用いられる。(a)または(c)の方法を用いる
ならば水相の全部または一部を反応系に循環し再
使用することが可能であるが、ピナコロンの効率
的な分離・取得の面からは(a)の方法が好ましい。
蒸留方法としては水蒸気蒸留や通常の常圧または
減圧蒸留が用いられる。
本発明において無機強酸の塩を用いることは反
応混合物を有機相と水相に分離する際に水相中に
分配する有機物の量を減少させるうえで有利であ
る。そのため有機相から分離された水相の全部ま
たは一部は必要に応じて水を濃縮除去した後、そ
のまままたは希薄な循環水相と混合して反応系に
再供給することができる。また、反応混合物の有
機相を蒸留した際に得られるピナコロンよりも沸
点の低い成分は主として、2−メチルブテン類、
2・3−ジメチルブタジエンその他の反応原料な
いしは、ピナコロンの前駆体であるので混合物の
まま反応系に循環再使用することができる。
本発明の方法は反応混合物から有機相を分離し
てピナコロンを取得すると同時に無機強酸水溶液
を回収、循環して再使用する上述の操作に対して
も、また有機相と水相との分離性や水相への有機
物の分配抑制(溶存有機物の減少)の面でも著効
が認められ有利である。
本発明により得られるピナコロンは溶剤として
または農薬やゴム薬品等の合成中間体として工業
上有用である。
次に本発明を実施例によりさらに詳しく説明す
る。
比較例 1
撹拌機、還流冷却器および温度計を備えた100
mlの三つ口フラスコに、4−メチル−4−エチル
−1・3−ジオキサンを7.8%含有する純度91.9
%の4・4・5−トリメチル−1・3−ジオキサ
ン13.0gと濃度10重量%の塩酸36.5gを仕込み、
撹拌しながら還流状態で3時間反応させた。反応
中還流温度は92.8℃から86.5℃にまで下がつた後
91.5℃になつた。反応混合物を氷水浴で冷却しな
がら水酸化カルシウムで中和後、ジイソプロピル
エーテルの50mlとともに分液漏斗に移してよく振
とうしてから分液した。有機相をガスクロマトグ
ラフイーにより分析したところ、原料のジオキサ
ンは残存せず生成ピナコロン量は3.16gであつ
た。これは仕込み4・4・5−トリメチル−1・
3−ジオキサンに対する理論収率の34.4%に相当
する。なおピナコロン以外の生成物としては3・
4−ジメチル−5・6−ジヒドロ−2H−ピラン
および2・3−ジメチル−1・3−ブタジエンが
それぞれ8.0%および1.7%定量された。
実施例 1
反応系に塩化リチウム7.5gを加えた以外は比
較例1と全く同様に反応および処理分析を行つた
ところ、還流温度は95.2℃から91.0℃に下がつた
後96.0℃になり、ピナコロン収率は44.1%であつ
た。3・4−ジメチル−5・6−ジヒドロ−2H
−ピランおよび2・3−ジメチル−1・3−ブタ
ジエンの生成量はそれぞれ1.0%および0.2%であ
つた。
実施例 2
内容積300mlの耐圧ガラス製電磁撹拌式反応器
に比較例1で用いたと同じ組成の原料ジオキサン
18.5g、2−メチルブタノール−213.7g、濃度
10重量%の塩酸52.0gおよび塩化リチウム10.7g
を仕込んで激しく撹拌しながら100℃に6時間保
つた。反応後、混合物を氷水浴で冷却した後キシ
レン70mlを加えて再び撹拌して分液漏斗により有
機相を分離した。有機相を濃度10%の炭酸ナトリ
ウム水溶液30mlで一回さらに30mlの水で二回洗浄
した後ガスクロマトグラフイーで分析した結果使
用した4・4・5−トリメチル−1・3−ジオキ
サンに対する生成ピナコロンの収率は112.3モル
%であつた。
実施例 3
実施例2と同じ装置に濃度10重量%の塩酸52.0
gと塩化リチウム10.7gを仕込み撹拌しながら
100℃に保つた。これに実施例2で用いたと同じ
組成の原料ジオキサン18.5gと2−メチルブタノ
ール−2 13.7gの混合液を微量定量ポンプを用
いて4時間にわたつて導入反応させた。導入終了
後さらに2時間同じ温度で撹拌した後実施例2と
同様に処理分析したところ、ピナコロンの収率は
仕込み4・4・5−トリメチル−1・3−ジオキ
サンに対して146.4モル%であつた。
比較例 2
濃度10重量%の塩酸52.0gにかえて28重量%濃
度の塩酸100gを用い、塩化リチウムの添加を省
略した以外は実施例2と全く同様に反応させ、処
理分析したところピナコロンの収率は仕込み4・
4・5−トリメチル−1・3−ジオキサンに対し
て87.1モル%であつた。
実施例 4
実施例3で用いたものと同じ反応装置に濃度が
5重量%の塩酸80.3g(0.11モル)と塩化マグネ
シウム43.2gを仕込んで撹拌しながら400℃まで
昇温させた。次にこの状態で4・4・5−トリメ
チル−1・3−ジオキサン(組成:4・4・5−
トリメチル−1・3−ジオキサン98.06%、4−
メチル−4−エチル−1・3−ジオキサン1.55
%)14.3g(0.11モル)と2−メチルブタノール
−2 10.5gの混合液を微量定量ポンプにより4
時間で供給し、さらに2時間同じ状態に保つて反
応させた。反応混合物を実施例2と同様に処理し
分析したところ次の結果が得られた。
ピナコロン収率 130.1モル%
2・3−ジメチルブタジエン収率 0.9モル%
但し、仕込み4・4・5−トリメチル−1・3
−ジオキサン基準のモル%
実施例 5
塩酸および塩化マグネシウムのかわりに濃度10
重量%の硫酸108g(0.11モル)および硫酸水素
ナトリウム71.9gを用いた以外は実施例4と全く
同様に反応させ分析したところ次の結果が得られ
た。
ピナコロン収率 102.2モル%
2・3−ジメチルブタジエン収率 5.5モル%
但し、仕込み4・4・5−トリメチル−1・3
−ジオキサン基準のモル%
実施例 6〜14
内容積300mlの耐圧ガラス製電磁撹拌式反応器
に濃度10重量%の塩酸52.0gと塩化リチウム10.7
gを仕込み撹拌しながら100℃に保つた。これに
4−メチル−4−エチル−1・3−ジオキサンを
7.8%含有する純度91.9%の4・4・5−トリメ
チル−1・3−ジオキサン18.5g(0.131モル)
と第1表に記載された一般式()で示されるブ
テン類またはその誘導体0.156モルとの混合液を
微量定量ポンプを用いて4時間にわたつて導入し
反応させた。導入終了後さらに2時間同じ温度で
撹拌した。反応後、混合物を氷水浴で冷却した後
キシレン70mlを加えて再び撹拌して分液漏斗によ
り有機相を分離した。有機相を濃度10%の炭酸ナ
トリウム水溶液30mlで一回さらに30mlの水で二回
洗浄した後ガスクロマトグラフイーで分析した。
使用した4・4・5−トリメチル−1・3−ジオ
キサンに対する生成ピナコロンの収率を第1表に
示す。
【表】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a method for producing pinacolon from 4,4,5-trimethyl-1,3-dioxane. The method of producing pinacolon by decomposing 4,4,5-trimethyl-1,3-dioxane, which is synthesized by the Prins reaction between 2-methylbutene-2 and formaldehyde, in the presence of a strong inorganic acid aqueous solution has been known for a long time. (for example, German patent no.
No. 714488). In addition, as an improvement to this method, by coexisting 2-methylbutene-2 in the reaction system, formaldehyde produced as a by-product in the reaction process is reactively captured, increasing the yield of pinacolon, and at the same time recovering formaldehyde and purifying pinacolon. It is disclosed in US Pat. No. 4,059,634 that this can be facilitated. On the other hand, it is well known that the concentration of the acid aqueous solution when producing pinacolon by decomposing 4,4,5-trimethyl-1,3-dioxane in the presence of an inorganic strong acid aqueous solution has a large effect on the yield of pinacolon. ing. For example, Chemical Abstract 78 71330d
(1973), the yield of pinacolon is only 2.3% when using 2.5% hydrochloric acid, and even when using 20% hydrochloric acid, the yield of pinacolon is only 34% at most. It has been reported. This means that in order to obtain pinacolon from 4,4,5-trimethyl-1,3-dioxane with a satisfactory reaction yield, it is necessary to use a strong inorganic acid aqueous solution at a high concentration of at least 20% by weight. do. However, the same report also states that 4,4,5-trimethyl-1.
It is described that the production of pinacolon by acid hydrolysis of 3-dioxane occurs via the dehydration reaction of the primary product, 2,3-dimethylbutane-1,3-diol. This suggests that since the same reaction conditions are also the conditions for the Prince reaction, there is a possibility that the intermediate of the reaction may react with the formaldehyde produced in the reaction system and change into a high-boiling point compound (Bull.Soc .Chim.France, 1964 (4)800~
811), by simply hydrolyzing 4,4,5-trimethyl-1,3-dioxane with acid, pinacolon cannot be obtained with a reaction yield that is industrially satisfactory even if a highly concentrated acid aqueous solution is used. means difficult. The invention of U.S. Pat. No. 4,059,634 was made in consideration of this fact. For example, in addition to hydrochloric acid at a concentration of 36% by weight, 2-methylbutene-2 is allowed to coexist to eliminate formaldehyde produced as a by-product in the reaction system. By reacting to produce pinacolon, the pinacolon yield was increased by 4.4.5-trimethyl-1.
This shows that the yield can be improved to 69% of the theoretical yield based on 3-dioxane. However, even in this case, the pinacolone yield is only 35% of the theoretical yield when converted to a yield that takes into account formaldehyde generated from the dioxane.
When this method is carried out on an industrial scale, there are considerable disadvantages not only in terms of the chemical consumption rate but also in terms of the separation and purification of the product pinacolon and the recycling and reuse of the highly concentrated hydrochloric acid used in the reaction. As a result of intensive studies to solve the above-mentioned problems, the inventors of the present invention found that 4,4,5-trimethyl-1,3-dioxane with the general formula () (In formula (), W and Z are hydrogen atoms, and either one of X and Y is OH, Cl or Br and the other is a hydrogen atom, or the adjacent one of W, X, Y and Z When thermal decomposition is carried out in the presence of a strong inorganic acid aqueous solution in the presence or absence of butenes or their derivatives (where two that match form a single bond and the remaining two represent hydrogen atoms), a small amount is added to the reaction system. By coexisting a salt of a strong inorganic acid that is partially soluble in both, the concentration and amount of the strong inorganic acid can be reduced, and the above-mentioned problems are not only alleviated, but also the yield of pinacolon is improved; In particular, it has been found that when the compound represented by the general formula () is coexisting, the formaldehyde by-produced during the reaction can be reused efficiently, and the yield of pinacolon can be dramatically increased. It came to this. Inorganic strong acids preferably used in the present invention include sulfuric acid,
hydrochloric acid, hydrobromic acid, phosphoric acid or perchloric acid;
Two or more of them may be used in combination. According to the method of the present invention, in which a salt of a strong inorganic acid is coexisting in the reaction system, even when using any of the above-mentioned acids, the concentration and amount are much lower than those required by the conventionally known methods described above. The reaction can be carried out in a high yield with a small amount. However, the acid concentration in the aqueous phase of the reaction system should be 0.5 mol/Kg (aqueous phase) or more, and the amount of inorganic strong acid used should be 4,4,5-trimethyl-1,3
- The amount is preferably maintained at 0.1 times or more, preferably 0.3 times or more by mole relative to dioxane. In the present invention, the salt of the inorganic strong acid to be used in combination with the inorganic strong acid must be at least partially soluble in the reaction system, and preferably has a solubility in water of 35 or more at 100°C. Both neutral and acid salts can be used, such as lithium, sodium, potassium, rubidium, cesium, copper (), magnesium, calcium, strontium, barium, zinc, cadmium, aluminum, scandium, zirconium, titanium ( ), tin (), manganese (), iron, cobalt (), chlorides and bromides such as nickel, ammonium, sodium, rubidium, cesium,
Magnesium, cadmium, zinc, aluminum, cobalt (), copper (), nickel (),
Sulfates such as manganese (), perchlorates such as calcium, silver, strontium, sodium, barium, magnesium, acid salts such as sodium hydrogen sulfate, potassium hydrogen sulfate, ammonium dihydrogen phosphate, sodium dihydrogen phosphate, Further examples include complex salts such as magnesium potassium chloride and sulfate. Among these, those having high molar solubility and high stability in the aqueous phase under reaction conditions are preferred, and in consideration of this point, salts of alkali metals and alkaline earth metals are most preferred. Although the acid group of the inorganic strong acid and the acid group of the inorganic strong acid salt used in the reaction do not necessarily have to be the same, combinations that would produce a poorly soluble salt under the reaction conditions must be avoided. Furthermore, two or more salts of inorganic strong acids may be used in combination within the range that satisfies the above-mentioned solubility, but in this case as well, combinations that would produce poorly soluble salts under the reaction conditions must be avoided. The amount of the inorganic strong acid salt to be used will depend on the concentration of the inorganic strong acid used together with the inorganic strong acid salt, and will be smaller if the inorganic strong acid concentration in the aqueous phase under the reaction conditions is high, and conversely if the acid concentration is low. It is controlled so that it is large, but it is used so that it is 1/10 or more of the saturated dissolution amount in the inorganic strong acid aqueous solution under the reaction conditions. The above general formula () coexisting in the reaction system in the present invention
Specifically, the butenes represented by are 2-methylbutene-1,2-methylbutene-2,3-methylbutene-1, and the butene derivative is 2-methylbutene-1.2-methylbutene-2,3-methylbutene-1.
2-chlorobutane, 2-methyl-2-bromobutane, 2-methyl-3-chlorobutane, 2-methyl-3-bromobutane, 2-methylbutanol-2
and 3-methylbutanol-2. Among these, butenes can be easily obtained industrially, for example, by partial hydrogenation of isoprene. Further, butene derivatives can be obtained industrially, for example, by adding hydrogen chloride, hydrogen bromide or water to the above-mentioned butenes. These butenes and their derivatives do not necessarily have to be pure, and may contain, for example, isoprene, methylbutane, or inorganic or organic acids. Butenes represented by the general formula () or derivatives thereof are used together with the raw material dioxane,
And if it contains a strong inorganic acid group,
Within the above acid amount ranges, relatively smaller amounts of acid are used. In addition to water, the reaction can also be carried out in the presence of a diluent inert to the reaction, such as saturated hydrocarbons, chlorinated hydrocarbons and ketones, such as methylbutane, hexane, cyclohexane,
Butyl chloride, 1,1,1-trichloroethane,
Hydrophobic compounds such as 1,1,1,2-tetrachloroethane, carbon tetrachloride, and pinacolone can be mentioned. However, no particular benefit is provided by the use of diluents. The reaction temperature is preferably in the range of 70 to 200°C, particularly 90 to 150°C. The reaction is also carried out at a pressure above atmospheric pressure, usually between atmospheric pressure and 30 kg/cm 2 . When the reaction is carried out at a temperature higher than the boiling point of the reaction mixture, the appropriate reaction pressure is the autogenous pressure of the reaction mixture at the reaction temperature, and pressurization with nitrogen or other inert gas is not particularly necessary. The reaction method is as follows: (1) An aqueous solution containing a strong inorganic acid and a strong inorganic acid salt is kept at a predetermined temperature while stirring, and 4,4,5-trimethyl-1,3-dioxane or 4,4,5-trimethyl -1・
3-dioxane and the butenes represented by the above general formula () or their derivatives are reacted while continuously or intermittently added; (2) an aqueous solution containing a strong inorganic acid and a strong inorganic acid salt and 4,4,5-trimethyl; - In the method of (3) and (2), in which 1,3-dioxane is reacted by mixing and stirring at a predetermined temperature, the butenes represented by the above general formula () or its derivatives are added continuously or intermittently during the reaction. (4) an aqueous solution containing a strong inorganic acid and a strong inorganic acid salt, and 4.4.5
A method may be used in which -trimethyl-1,3-dioxane and the butenes represented by the general formula () or a derivative thereof are simultaneously mixed and stirred to react, but method (1) is generally preferred. The method of the present invention can be carried out by either a continuous method or a batch method, but since it is a heterogeneous phase reaction, the reaction must be carried out under vigorous stirring, and for the same purpose, a surfactant is present. The reaction can also be carried out below. The reaction time naturally varies depending on the amount of starting materials used, the concentration and amount of the aqueous solution of the inorganic strong acid and the salt of the inorganic strong acid, the reaction temperature, and other factors, but is usually 1 to 20 hours. Methods for obtaining pinacolon from the reaction mixture after the reaction include (a) separating the organic phase from the aqueous phase and then subjecting the organic phase to distillation as it is or after neutralizing if necessary; (b) reaction. Methods such as neutralizing the mixture and then subjecting it to distillation as it is or only the organic phase, and (c) subjecting the reaction mixture to distillation as it is, are used. If method (a) or (c) is used, it is possible to circulate all or part of the aqueous phase to the reaction system and reuse it, but from the standpoint of efficient separation and acquisition of pinacolon, (a) ) is preferred.
As the distillation method, steam distillation, normal pressure distillation, or vacuum distillation is used. The use of a salt of a strong inorganic acid in the present invention is advantageous in reducing the amount of organic matter partitioned into the aqueous phase when the reaction mixture is separated into an organic phase and an aqueous phase. Therefore, all or part of the aqueous phase separated from the organic phase can be re-supplied to the reaction system as it is or after being mixed with a dilute circulating aqueous phase, after concentrating and removing water if necessary. In addition, components with boiling points lower than pinacolone obtained when the organic phase of the reaction mixture is distilled are mainly 2-methylbutenes,
Since it is a precursor of 2,3-dimethylbutadiene and other reaction raw materials or pinacolon, it can be recycled to the reaction system as a mixture. The method of the present invention is applicable to the above-mentioned operation in which the organic phase is separated from the reaction mixture to obtain pinacolon, and at the same time, the inorganic strong acid aqueous solution is recovered, recycled, and reused. It is also advantageous because it is effective in suppressing the distribution of organic matter into the aqueous phase (reducing dissolved organic matter). Pinacolon obtained by the present invention is industrially useful as a solvent or as a synthetic intermediate for agricultural chemicals, rubber chemicals, etc. Next, the present invention will be explained in more detail with reference to Examples. Comparative Example 1 100 with stirrer, reflux condenser and thermometer
Purity 91.9 containing 7.8% 4-methyl-4-ethyl-1,3-dioxane in a ml three-necked flask.
% 4,4,5-trimethyl-1,3-dioxane and 36.5 g of hydrochloric acid with a concentration of 10% by weight.
The reaction was carried out under reflux for 3 hours while stirring. During the reaction, the reflux temperature decreased from 92.8℃ to 86.5℃.
The temperature reached 91.5℃. The reaction mixture was neutralized with calcium hydroxide while being cooled in an ice-water bath, then transferred to a separatory funnel with 50 ml of diisopropyl ether, shaken well, and then separated. Analysis of the organic phase by gas chromatography revealed that no raw material dioxane remained and the amount of pinacolon produced was 3.16 g. This is the preparation 4.4.5-trimethyl-1.
This corresponds to 34.4% of the theoretical yield based on 3-dioxane. In addition, products other than pinacolon include 3.
4-dimethyl-5,6-dihydro-2H-pyran and 2,3-dimethyl-1,3-butadiene were determined to be 8.0% and 1.7%, respectively. Example 1 The reaction and treatment analysis were carried out in exactly the same manner as in Comparative Example 1 except that 7.5 g of lithium chloride was added to the reaction system. The yield was 44.1%. 3,4-dimethyl-5,6-dihydro-2H
The amounts of -pyran and 2,3-dimethyl-1,3-butadiene produced were 1.0% and 0.2%, respectively. Example 2 Raw material dioxane with the same composition as used in Comparative Example 1 was placed in a pressure-resistant glass electromagnetic stirring reactor with an internal volume of 300 ml.
18.5g, 2-methylbutanol-213.7g, concentration
52.0 g of 10% by weight hydrochloric acid and 10.7 g of lithium chloride
was charged and kept at 100°C for 6 hours with vigorous stirring. After the reaction, the mixture was cooled in an ice-water bath, 70 ml of xylene was added, stirred again, and the organic phase was separated using a separatory funnel. The organic phase was washed once with 30 ml of a 10% sodium carbonate aqueous solution and twice with 30 ml of water, and then analyzed by gas chromatography. The yield was 112.3 mol%. Example 3 In the same apparatus as in Example 2, 52.0% hydrochloric acid with a concentration of 10% by weight was added.
g and 10.7 g of lithium chloride while stirring.
It was kept at 100℃. A mixed solution of 18.5 g of raw material dioxane and 13.7 g of 2-methylbutanol-2 having the same composition as used in Example 2 was introduced into the solution using a micro-metering pump and allowed to react over a period of 4 hours. After the introduction was completed, the mixture was stirred at the same temperature for another 2 hours, and then treated and analyzed in the same manner as in Example 2. The yield of pinacolon was 146.4 mol% based on the 4,4,5-trimethyl-1,3-dioxane charged. Ta. Comparative Example 2 The reaction was carried out in exactly the same manner as in Example 2 except that 100 g of 28 wt% hydrochloric acid was used instead of 52.0 g of 10 wt% hydrochloric acid and the addition of lithium chloride was omitted. Process analysis revealed that the yield of pinacolon was The rate is 4.
The amount was 87.1 mol% based on 4,5-trimethyl-1,3-dioxane. Example 4 80.3 g (0.11 mol) of hydrochloric acid with a concentration of 5% by weight and 43.2 g of magnesium chloride were charged into the same reaction apparatus as used in Example 3, and the temperature was raised to 400° C. while stirring. Next, in this state, 4,4,5-trimethyl-1,3-dioxane (composition: 4,4,5-
Trimethyl-1,3-dioxane 98.06%, 4-
Methyl-4-ethyl-1,3-dioxane 1.55
%) 14.3g (0.11 mol) and 10.5g of 2-methylbutanol-2 using a micro metering pump.
The reaction was carried out by keeping the same conditions for an additional 2 hours. The reaction mixture was treated and analyzed in the same manner as in Example 2, and the following results were obtained. Pinacolone yield 130.1 mol% 2,3-dimethylbutadiene yield 0.9 mol% However, the charge 4,4,5-trimethyl-1,3
- Mol% based on dioxane Example 5 Concentration 10 instead of hydrochloric acid and magnesium chloride
The reaction and analysis were carried out in exactly the same manner as in Example 4, except that 108 g (0.11 mol) of sulfuric acid and 71.9 g of sodium hydrogen sulfate were used, and the following results were obtained. Pinacolone yield 102.2 mol% 2,3-dimethylbutadiene yield 5.5 mol% However, the charge 4,4,5-trimethyl-1,3
-Mole% based on dioxane Examples 6 to 14 In a pressure-resistant glass electromagnetic stirring reactor with an internal volume of 300 ml, 52.0 g of hydrochloric acid with a concentration of 10% by weight and 10.7 g of lithium chloride
g was charged and kept at 100°C while stirring. Add 4-methyl-4-ethyl-1,3-dioxane to this.
18.5 g (0.131 mol) of 4,4,5-trimethyl-1,3-dioxane with a purity of 91.9% containing 7.8%
A mixed solution of 0.156 mol of butenes or a derivative thereof represented by the general formula () shown in Table 1 was introduced over a period of 4 hours using a micro-metering pump and allowed to react. After the introduction was completed, the mixture was stirred at the same temperature for an additional 2 hours. After the reaction, the mixture was cooled in an ice-water bath, 70 ml of xylene was added, stirred again, and the organic phase was separated using a separatory funnel. The organic phase was washed once with 30 ml of a 10% aqueous sodium carbonate solution and twice with 30 ml of water, and then analyzed by gas chromatography.
Table 1 shows the yield of pinacolone produced based on the 4,4,5-trimethyl-1,3-dioxane used. 【table】
Claims (1)
ンを一般式() (式()において、WおよびZは水素原子であ
り、XおよびYのいずれか一方がOH、Clもしく
はBrであり他方が水素原子を表わすか、あるい
はW、X、YおよびZのうちの隣合う二つが単結
合を形成し残りの二つは水素原子を表わす)で示
されるブテン類もしくはその誘導体の共存下また
は不共存下に無機強酸水溶液の存在下で加熱分解
してピナコロンを製造するに際に、反応系に少く
とも部分的に可溶な無機強酸の塩を共存させるこ
とを特徴とするピナコロンの製造方法。[Claims] 1 4,4,5-trimethyl-1,3-dioxane represented by the general formula () (In formula (), W and Z are hydrogen atoms, and either one of X and Y is OH, Cl or Br and the other is a hydrogen atom, or Pinacolon is produced by thermal decomposition in the presence of a strong inorganic acid aqueous solution in the presence or absence of butenes or their derivatives (two that match form a single bond and the remaining two represent hydrogen atoms). A method for producing pinacolon, which comprises coexisting at least a partially soluble salt of an inorganic strong acid in the reaction system.
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7353978A JPS54163510A (en) | 1978-06-15 | 1978-06-15 | Preparation of pinacolone |
| DE19792918521 DE2918521C3 (en) | 1978-05-15 | 1979-05-08 | Process for the production of pinacolone |
| NL7903751A NL185562C (en) | 1978-05-15 | 1979-05-12 | PROCESS FOR PREPARING PINACOLON. |
| US06/039,300 US4224252A (en) | 1978-05-15 | 1979-05-15 | Production of pinacolone |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7353978A JPS54163510A (en) | 1978-06-15 | 1978-06-15 | Preparation of pinacolone |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS54163510A JPS54163510A (en) | 1979-12-26 |
| JPS6139932B2 true JPS6139932B2 (en) | 1986-09-06 |
Family
ID=13521131
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP7353978A Granted JPS54163510A (en) | 1978-05-15 | 1978-06-15 | Preparation of pinacolone |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS54163510A (en) |
-
1978
- 1978-06-15 JP JP7353978A patent/JPS54163510A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS54163510A (en) | 1979-12-26 |
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