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JPS6144853B2 - - Google Patents
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JPS6144853B2 - - Google Patents

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Publication number
JPS6144853B2
JPS6144853B2 JP7967280A JP7967280A JPS6144853B2 JP S6144853 B2 JPS6144853 B2 JP S6144853B2 JP 7967280 A JP7967280 A JP 7967280A JP 7967280 A JP7967280 A JP 7967280A JP S6144853 B2 JPS6144853 B2 JP S6144853B2
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JP
Japan
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water
methyl
mixed solvent
chloride
ester
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Application number
JP7967280A
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Japanese (ja)
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JPS577439A (en
Inventor
Nobuya Kitaguchi
Kazunori Yamataka
Toshiro Isotani
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Asahi Chemical Industry Co Ltd
Original Assignee
Asahi Chemical Industry Co Ltd
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Publication date
Application filed by Asahi Chemical Industry Co Ltd filed Critical Asahi Chemical Industry Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、4−ペンテン酸またはそのエステル
からのレブリン酸またはそのエステルの製造方法
に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a method for producing levulinic acid or an ester thereof from 4-pentenoic acid or an ester thereof.

レブリリン酸及びそのエステルは香料原料、医
薬品原料として重要である。
Lebrilic acid and its esters are important as raw materials for fragrances and pharmaceuticals.

従来、レブリン酸の製造方法としては、(1)澱粉
または糖密を加熱処理する方法(例えば、Org.
Syn.Coll.Vol.1、p335等)、(2)フルフリルアルコ
ールを希酸中で加熱開環させる方法(例えば特公
昭51−39205号公報等)、(3)アセトニルマロン酸を
脱炭酸させる方法(例えば特公昭52−17009号公
報等)等がある。しかしながら、(1)の方法は副反
応が多く収率が低く、(3)の方法は出発物質が高価
であり、いずれも工業的製法として満足できるも
のとはいいがたい。又(2)の方法は収率はよいが反
応条件が過酷である。
Conventionally, methods for producing levulinic acid include (1) a method of heat treating starch or molasses (for example, Org.
Syn.Coll.Vol.1, p335, etc.), (2) method of ring-opening furfuryl alcohol by heating in dilute acid (for example, Japanese Patent Publication No. 51-39205, etc.), (3) Decarboxylation of acetonylmalonic acid. There are methods to do this (for example, Japanese Patent Publication No. 17009/1983). However, method (1) involves many side reactions and has a low yield, and method (3) requires expensive starting materials, and it is difficult to say that either method is satisfactory as an industrial production method. In addition, although method (2) has a good yield, the reaction conditions are harsh.

本発明者らは従来法における上記問題点のない
方法を開発するために鋭意研究した結果、4−ペ
ンテン酸またはそのエステルを水系混合溶媒中塩
化パラジウム、塩化銅及び酸素を用いて酸化する
ことにより、レブリン酸またはそのエステルを得
る方法を見い出し本発明にいたつた。
As a result of intensive research by the present inventors to develop a method that does not have the above-mentioned problems in conventional methods, we found that by oxidizing 4-pentenoic acid or its ester using palladium chloride, copper chloride, and oxygen in an aqueous mixed solvent, discovered a method for obtaining levulinic acid or its ester, leading to the present invention.

本発明の目的は、工業的に容易かつ安価に入手
可能な物質から出発する穏和な条件下での反応に
よるレブリン酸またはそのエステルの製造方法を
提供することにある。
An object of the present invention is to provide a method for producing levulinic acid or its ester by reaction under mild conditions starting from industrially easily and inexpensively available substances.

即ち上記目的を達成した本発明は、水または水
系混合溶媒中、一般式 CH2=CHCH2CH2CO2R(Rは水素原子または低
級アルキル基) で示される4−ペンテン酸またはそのエステルを
塩化銅及び酸素の存在下塩化パラジウムで酸化す
ることを特徴とするものである。
That is, the present invention, which has achieved the above object, is capable of producing 4-pentenoic acid or its ester represented by the general formula CH 2 =CHCH 2 CH 2 CO 2 R (R is a hydrogen atom or a lower alkyl group) in water or an aqueous mixed solvent. It is characterized by oxidation with palladium chloride in the presence of copper chloride and oxygen.

本発明方法の反応は次式のように進行するもの
と考えられる。
The reaction in the method of the present invention is thought to proceed as shown in the following equation.

CH2=CHCH2CH2CO2R+PdCl2 +H2O→CH3COCH2CH2CO2R +Pd+2HCl ……(1) Pd+2CuCl2→PdCl2+2CuCl …(2) 2CuCl+1/2O2+2HCl→2CuCl2 +H2O ……(3) 総計として CH2=CHCH2CH2CO2R+1/2O2 →CH3COCH2CH2CO2R ……(4) 但しRは前述の通り。CH 2 = CHCH 2 CH 2 CO 2 R+PdCl 2 +H 2 O→CH 3 COCH 2 CH 2 CO 2 R +Pd+2HCl …(1) Pd+2CuCl 2 →PdCl 2 +2CuCl …(2) 2CuCl+1/2O 2 +2HCl→2CuCl 2 +H 2 O ……(3) As a total, CH 2 = CHCH 2 CH 2 CO 2 R + 1/2O 2 → CH 3 COCH 2 CH 2 CO 2 R …(4) However, R is as described above.

即ち、4−ペンテン酸またはそのエステルは水
の存在下塩化パラジウムによつて穏和な条件下で
容易に酸化されてレブリン酸またはそのエステル
となる(式(1))。パラジウムは0価の状態に還元
されるが塩化第二銅によつて再酸化され塩化パラ
ジウムとなる(式(2))。塩化第二銅はパラジウム
を酸化することによつて塩化第一銅となるが、塩
酸(式(1)によつて生成する)の存在下酸素によつ
て容易に酸化されて塩化第二銅となる。総計とし
ては4−ペンテン酸またはそのエステルが酸素の
みによつて酸化されレブリン酸またはそのエステ
ルとなることになり、消費される試薬はない。
That is, 4-pentenoic acid or its ester is easily oxidized with palladium chloride in the presence of water under mild conditions to form levulinic acid or its ester (Formula (1)). Palladium is reduced to a zero-valent state, but is reoxidized by cupric chloride to become palladium chloride (Formula (2)). Cupric chloride becomes cuprous chloride by oxidizing palladium, but it is easily oxidized by oxygen in the presence of hydrochloric acid (produced by formula (1)) to cupric chloride. Become. In total, 4-pentenoic acid or its ester is oxidized by oxygen only to levulinic acid or its ester, and no reagent is consumed.

本発明で出発物質として用いる4−ペンテン酸
またはそのエステルは、ハロゲン化アリルとマロ
ン酸エステルの反応によつても得られるが、より
安価にはアジピン酸モノメチルエステルのコルベ
電解反応によるセバシン酸ジメチルの製造の際の
副生物として得られる。即ち、4−ペンテン酸メ
チルとn−吉草酸メチルの混合物がセバシン酸ジ
メチル製造の際低沸点副生物として得られるが、
これをそのまま本発明方法の出発物質とすること
が可能である。そして、酸化反応ののちレブリン
酸メチルとn−吉草酸メチルは容易に分離でき
る。
4-Pentenoic acid or its ester used as a starting material in the present invention can also be obtained by the reaction of allyl halide and malonic acid ester, but it is cheaper to obtain dimethyl sebacate by the Kolbe electrolysis reaction of adipic acid monomethyl ester. Obtained as a by-product during manufacturing. That is, a mixture of methyl 4-pentenoate and methyl n-valerate is obtained as a low-boiling byproduct during the production of dimethyl sebacate;
This can be used directly as a starting material for the method of the present invention. After the oxidation reaction, methyl levulinate and methyl n-valerate can be easily separated.

出発物質として用いる4−ペンテン酸とそのエ
ステルを比較すると、反応収率の点から4−ペン
テン酸エステルの方が好ましい。4−ペンテン酸
エステルとしては、炭素数1〜8の低級アルコー
ルのエステル、例えば、4−ペンテン酸メチル、
4−ペンテン酸エチル、4−ペンテン酸イソプロ
ピルなどであればよいが、工業的な入手のしやす
さからは4−ペンテン酸メチルが最も好ましい。
溶媒としては、水のみ、水−四塩化炭素、水−ベ
ンゼン、水−クロロホルム等の二層系混合溶媒、
ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、
ヘキサメチルホスホルトリアミド等の極性非プロ
トン性溶媒と水との均一層系混合溶媒、メタノー
ル、エタノール等のアルコールと水との均一層系
混合溶媒などが用いられるが、反応収率の点から
水−四塩化炭素、水−ベンゼンまたは水−ジメチ
ルホルムアミド系の混合溶媒が好ましい。一方塩
化パラジウム及び塩化銅の回収再使用の容易さか
らは水−四塩化炭素、水−ベンゼン等の二層系混
合溶媒が好ましい。従つて、工業的には水−四塩
化炭素系混合溶媒または水−ベンゼン系混合溶媒
が最も好ましい。
When comparing 4-pentenoic acid and its ester used as a starting material, 4-pentenoic acid ester is preferable in terms of reaction yield. Examples of the 4-pentenoic acid ester include esters of lower alcohols having 1 to 8 carbon atoms, such as methyl 4-pentenoate,
Ethyl 4-pentenoate, isopropyl 4-pentenoate, etc. may be used, but methyl 4-pentenoate is most preferred from the viewpoint of industrial availability.
As a solvent, water alone, a two-layer mixed solvent such as water-carbon tetrachloride, water-benzene, water-chloroform, etc.
dimethylformamide, dimethyl sulfoxide,
A homogeneous mixed solvent of a polar aprotic solvent such as hexamethylphosphortriamide and water, a homogeneous mixed solvent of water and an alcohol such as methanol or ethanol, etc. are used, but from the viewpoint of reaction yield, - Carbon tetrachloride, water-benzene or water-dimethylformamide mixed solvents are preferred. On the other hand, from the viewpoint of ease of recovery and reuse of palladium chloride and copper chloride, two-layer mixed solvents such as water-carbon tetrachloride and water-benzene are preferred. Therefore, industrially, a water-carbon tetrachloride mixed solvent or a water-benzene mixed solvent is most preferred.

水系混合溶媒を使用する場合水と有機溶媒の使
用割合としては、水:四塩化炭素系または水:ベ
ンゼン系のような二層系では水:有機溶媒の容量
比1:0.1〜1:20の範囲が好ましく、水:ジメ
チルホルムアミド系のような均一層系では容量比
1:2〜1:15の範囲が好ましい。水系混合溶媒
の使用量は、4−ペンテン酸またはそのエステ
ル、塩化パラジウム及び塩化銅を溶解する量でか
つ撹拌が十分に行なえる量であればよい。
When using an aqueous mixed solvent, the ratio of water to organic solvent is 1:0.1 to 1:20 in a two-layer system such as water: carbon tetrachloride or water: benzene. For a homogeneous layer system such as a water:dimethylformamide system, a volume ratio of 1:2 to 1:15 is preferred. The amount of the aqueous mixed solvent to be used may be an amount that dissolves 4-pentenoic acid or its ester, palladium chloride, and copper chloride, and an amount that allows sufficient stirring.

水のみを用いる場合の溶媒の使用量は、塩化パ
ラジウム及び塩化銅を溶解する量でかつ撹拌が十
分に行なえる量であればよい。
When only water is used, the amount of solvent to be used is sufficient as long as it dissolves palladium chloride and copper chloride and allows sufficient stirring.

本発明において酸化剤として用いられる塩化パ
ラジウムは、反応式(1)、(2)に示したように一旦0
価のパラジウムに還元されるが、塩化銅によつて
酸化をうけて再び塩化パラジウムとなる。従つて
塩化パラジウムの使用量は触媒量でよく、通常4
−ペンテン酸またはそのエステルの使用量に対し
て0.05〜0.7モル当量、好ましくは0.07〜0.2モル
当量が用いられる。
Palladium chloride used as an oxidizing agent in the present invention is oxidized once as shown in reaction formulas (1) and (2).
However, it is oxidized by copper chloride to become palladium chloride again. Therefore, the amount of palladium chloride used may be a catalytic amount, usually 4
- From 0.05 to 0.7 molar equivalents, preferably from 0.07 to 0.2 molar equivalents, based on the amount of pentenoic acid or its ester used.

本発明で用いる塩化銅は塩化第一銅、塩化第二
銅、またはその混合物のいずれも用いることが可
能であるが、収率の点からは塩化第一銅が好まし
い。一方、高価なパラジウム触媒の損失という点
からは塩化第二銅が好ましい。
As the copper chloride used in the present invention, cuprous chloride, cupric chloride, or a mixture thereof can be used, but cuprous chloride is preferable from the viewpoint of yield. On the other hand, cupric chloride is preferred from the standpoint of loss of expensive palladium catalyst.

塩化第一銅を用いた場合、塩化第二銅を用いる
場合に比べて目的物の収率が10%程度も向上する
理由は明らかではないが、塩化第一銅を用いた場
合には、出発原料である4−ペンテン酸またはそ
のエステルの塩素化が押えられるためではないか
と考えられる。
It is not clear why the yield of the target product is improved by about 10% when cuprous chloride is used compared to when cupric chloride is used, but when cuprous chloride is used, the starting This is thought to be because chlorination of the raw material 4-pentenoic acid or its ester is suppressed.

反応中に失われるパラジウムは、四塩化炭素
層、ベンゼン層等の生成物中に含まれる。塩化第
一銅を用いた場合、有機層へのパラジウムの逃散
は0.53g−Pd/Kg−レブリン酸メチルにもなるの
に対し、塩化第二銅を用いた場合には0.01g−
Pd/Kg−レブリン酸メチル以下の逃散である。
従つてパラジウムの損失という点からは塩化第二
銅が好ましい。
Palladium lost during the reaction is contained in the products such as carbon tetrachloride layer, benzene layer, etc. When cuprous chloride is used, the escape of palladium into the organic layer is as much as 0.53 g-Pd/Kg-methyl levulinate, whereas when cupric chloride is used, it is 0.01 g-Pd/Kg-methyl levulinate.
The escape is less than Pd/Kg - methyl levulinate.
Therefore, from the standpoint of palladium loss, cupric chloride is preferred.

従つて、塩化銅として塩化第一銅を用いた場合
と塩化第二銅を用いた場合のどちらが有利である
かは製造条件その他により異なるので一概にはい
えないが、一般にはパラジウムの損失の少ない塩
化第二銅が好ましい。塩化銅の使用量は、通常4
−ペンテン酸またはそのエステルの使用量に対し
て0.1〜3モル当量、好ましくは0.4〜1.5モル当量
が用いられる。
Therefore, it is difficult to say whether it is more advantageous to use cuprous chloride or cupric chloride as it depends on manufacturing conditions and other factors, but in general, it is better to use cuprous chloride or cupric chloride, which results in less loss of palladium. Cupric chloride is preferred. The amount of copper chloride used is usually 4
- From 0.1 to 3 molar equivalents, preferably from 0.4 to 1.5 molar equivalents, based on the amount of pentenoic acid or its ester used.

本発明方法は0℃〜100℃の範囲内の温度で行
なわれるが、反応収率の点から50〜70℃が好まし
い。
The method of the present invention is carried out at a temperature in the range of 0°C to 100°C, preferably 50 to 70°C from the viewpoint of reaction yield.

また本発明は加圧下でも微減圧下でも行なうこ
とができるが、反応装置の点から常圧で行なうの
が好ましい。
Although the present invention can be carried out under increased pressure or slightly reduced pressure, it is preferable to carry out the process at normal pressure in view of the reactor.

酸素の供給量は反応液1あたり500〜4000
c.c./分程度でよく、細かく分散させて吹き込むこ
とが好ましい。
The amount of oxygen supplied is 500 to 4000 per reaction solution.
The amount may be about cc/min, and it is preferable to finely disperse and blow.

生成物であるレブリン酸またはそのエステル
は、使用した溶媒の種類に応じて、分液、蒸留、
抽出、カラムクロマトグラフイー、ガスクロマト
グラフイーなどの常法によつて容易に単離精製す
ることができる。
The product, levulinic acid or its ester, can be prepared by separation, distillation, or
It can be easily isolated and purified by conventional methods such as extraction, column chromatography, and gas chromatography.

反応に使用した塩化パラジウムは、例えば水−
ジメチルホルムアミド系混合溶媒を使用した場合
は、レブリン酸またはそのエステルを分離したの
ちに再使用が可能であるが、常法によりピリジ
ン、ピコリンといつた有機塩基などの適当な沈澱
剤を用いてパラジウム錯体として沈澱させ分離回
収することもできる。また水−四塩化炭素系混合
溶媒または水−ベンゼン系混合溶媒などの二層系
溶媒を用いた場合は、有機層と水層を分離し、水
層はさらに四塩化炭素またはベンゼンでレブリン
酸またはそのエステルを抽出したのち、次回の酸
化反応において再使用することができる。
The palladium chloride used in the reaction is, for example, water-
If a dimethylformamide-based mixed solvent is used, it is possible to reuse it after separating levulinic acid or its ester. It can also be precipitated as a complex and then separated and recovered. In addition, when using a two-layer solvent such as a water-carbon tetrachloride mixed solvent or a water-benzene mixed solvent, the organic layer and the aqueous layer are separated, and the aqueous layer is further treated with levulinic acid or with carbon tetrachloride or benzene. After the ester is extracted, it can be reused in the next oxidation reaction.

水のみを用いた場合、反応液はベンゼン、四塩
化炭素、エーテル等の適当な有機溶媒でレブリン
酸またはそのエステルを抽出した後に再使用する
ことができる。
When only water is used, the reaction solution can be reused after extracting levulinic acid or its ester with a suitable organic solvent such as benzene, carbon tetrachloride, or ether.

以上のように塩化パラジウム及び塩化銅の回収
再使用を考慮すると、水−ジメチルホルムアミド
系混合溶媒などの均一層系混合溶媒は工業的実施
上問題がある。更に反応収率をも考慮すると水−
四塩化炭素または水−ベンゼン系混合溶媒などの
二層系混合溶媒が工業的実施には適している。
As described above, when considering the recovery and reuse of palladium chloride and copper chloride, uniform layer type mixed solvents such as water-dimethylformamide type mixed solvents have problems in industrial implementation. Furthermore, considering the reaction yield, water-
Bilayer solvent mixtures such as carbon tetrachloride or water-benzene solvent mixtures are suitable for industrial practice.

生成物として単離精製したレブリン酸またはそ
のエステルは、そのまま製品としてもよいし、レ
ブリン酸の場合は常法により容易に適当なアルコ
ールとのエステルとすることができるし、またレ
ブリン酸エステルで得られる場合は、常法により
加水分解してレブリン酸とすることもきわめて容
易である。
Levulinic acid or its ester isolated and purified as a product may be used as a product as it is, or in the case of levulinic acid, it can be easily made into an ester with an appropriate alcohol by a conventional method. When it is obtained, it is extremely easy to hydrolyze it to levulinic acid using a conventional method.

本発明方法を実施する場合、回分的にも、連続
的にも反応操作が行なえることはいうまでもな
い。
When carrying out the method of the present invention, it goes without saying that the reaction operation can be carried out either batchwise or continuously.

本発明は、 (a) 出発物質として4−ペンテン酸またはそのエ
ステルを用いるために、アジピン酸モノメチル
からのセバシン酸ジメチルの電解製造の際の副
生物を利用することができ、工業的に入手可能
な安価な物質から出発しうる点で非常に経済的
である。
The present invention provides the following advantages: (a) In order to use 4-pentenoic acid or its ester as a starting material, a by-product during the electrolytic production of dimethyl sebacate from monomethyl adipate can be used and is industrially available. It is very economical in that it can be started from inexpensive materials.

(b) 穏和な酸化剤である塩化パラジウムを用い、
その再酸化も酸素を消費するだけで容易に行な
えるので、全体としての反応条件は穏和で反応
操作も容易である等の効果を有する。
(b) using palladium chloride, a mild oxidizing agent;
Since the reoxidation can be easily carried out by simply consuming oxygen, the overall reaction conditions are mild and the reaction operation is easy.

このように本発明は、レブリン酸またはそのエ
ステルの製造にあたつて非常に有利な工業的製法
を提供したという点で大きな意味を有するもので
ある。
Thus, the present invention has great significance in that it provides a very advantageous industrial process for producing levulinic acid or its ester.

以下実施例により本発明を詳細に説明する。な
お、実施例中で用いられる用語は次の定義に従う
ものとする。
The present invention will be explained in detail below with reference to Examples. Note that the terms used in the examples shall comply with the following definitions.

(1) 転化率 転化率=消費された4−ペンテン酸またはそのエステルのモル数/仕込まれた4−ペンテン酸またはそのエステルの
モル数×100(%) (2) 選択率 選択率=生成したレブリン酸またはそのエステルのモル数/消費された4−ペンテン酸またはそのエステルのモル数
×100(%) (3) 収率 収率=生成したレブリン酸またはそのエステルのモル数/仕込まれた4−ペンテン酸またはそのエステルのモル数×
100(%) 実施例 1 3ツ口フラスコ(容量1)に塩化パラジウム
5.93g(33.4mmole)、塩化第二銅2水和物52.3
g(307mmole)、水201.8g、四塩化炭素491.8
g、及び4−ペンテン酸メチル38.1g(334m
mole)を入れた後油浴中で内温を63℃に保ち撹
拌を十分に行ないながら、微泡化した酸素を700
ml/分で吹き込んだ。63℃で2時間反応を行なつ
たのち室温でさらに14時間30分反応を続けた。四
塩化炭素層を分離し、水層を四塩化炭素で数回抽
出した。抽出した四塩化炭素溶液は、さきの四塩
化炭素層と合わせて常法蒸留により四塩化炭素を
留去した。残渣を減圧蒸留して沸点84〜86℃/14
mmHgの無色液体としてレブリン酸メチル30.2g
を得た。単離収率は69.5%であつた。ガスクロマ
トグラフイーによる定量では4−ペンテン酸メチ
ルの転化率99.8%、レブリン酸メチルの選択率
74.2%であつた。
(1) Conversion rate Conversion rate = Number of moles of consumed 4-pentenoic acid or its ester / Number of moles of charged 4-pentenoic acid or its ester × 100 (%) (2) Selectivity Selectivity = Produced Number of moles of levulinic acid or its ester/number of moles of consumed 4-pentenoic acid or its ester x 100 (%) (3) Yield Yield = number of moles of levulinic acid or its ester produced/number of charged 4-pentenoic acid or its ester −Number of moles of pentenoic acid or its ester×
100 (%) Example 1 Palladium chloride in a 3-necked flask (capacity 1)
5.93g (33.4mmole), cupric chloride dihydrate 52.3
g (307 mmole), water 201.8 g, carbon tetrachloride 491.8
g, and 38.1 g (334 m
After adding the microbubbled oxygen in an oil bath, keep the internal temperature at 63℃ and stir thoroughly.
Bubbled at ml/min. After the reaction was carried out at 63°C for 2 hours, the reaction was continued for an additional 14 hours and 30 minutes at room temperature. The carbon tetrachloride layer was separated and the aqueous layer was extracted several times with carbon tetrachloride. The extracted carbon tetrachloride solution was combined with the previous carbon tetrachloride layer and carbon tetrachloride was distilled off by conventional distillation. Distill the residue under reduced pressure to a boiling point of 84-86℃/14
Methyl levulinate 30.2g as colorless liquid at mmHg
I got it. The isolated yield was 69.5%. Quantification by gas chromatography showed a conversion rate of 99.8% for methyl 4-pentenoate and selectivity for methyl levulinate.
It was 74.2%.

レブリン酸メチルを留出させたあとの蒸留残渣
を石英ビーカーに移し電気炉中で有機物を燃焼さ
せ、次いで残つた灰分に王水を加え煮沸、蒸発乾
固を3回繰り返した。最後に灰分を塩酸溶液とし
て原子吸光分析でパラジウムを定量した。四塩化
炭素層に逃散したパラジウムはレブリン酸メチル
1Kgあたり0.0029gであつた。
The distillation residue after distilling off methyl levulinate was transferred to a quartz beaker and the organic matter was combusted in an electric furnace. Next, aqua regia was added to the remaining ash and boiling and evaporation to dryness were repeated three times. Finally, the ash was dissolved in hydrochloric acid and palladium was determined by atomic absorption spectrometry. The amount of palladium that escaped into the carbon tetrachloride layer was 0.0029 g per 1 kg of methyl levulinate.

実施例 2 実施例1で四塩化炭素抽出した後の水層に、新
たに四塩化炭素492g及び4−ペンテン酸メチル
38.5g(338mmole)を加えて実施例1と同様に
反応を行なつた。ガスクロマトグラフイーによる
分析から、4−ペンテン酸メチルの転化率100
%、レブリン酸メチルの選択率75.1%であつた
(新たに加えた4−ペンテン酸メチル基準)。
Example 2 492 g of carbon tetrachloride and methyl 4-pentenoate were added to the aqueous layer after carbon tetrachloride extraction in Example 1.
A reaction was carried out in the same manner as in Example 1 by adding 38.5 g (338 mmole). Analysis by gas chromatography showed that the conversion rate of methyl 4-pentenoate was 100.
%, and the selectivity for methyl levulinate was 75.1% (based on the newly added methyl 4-pentenoate).

実施例 3 100c.c.容の3ツ口フラスコに、塩化パラジウム
0.526g(2.97mmole)、塩化第二銅2水和物2.58
g(15.1mmole)、水4.11g、ジメチルホルムア
ミド30.78g、及び4−ペンテン酸メチル3.43g
(30.1mmole)を入れた後、油浴中で内温を62℃
に保ち撹拌を十分に行ないながら微泡化した酸素
を50ml/分で吹き込んだ。4時間15分反応を行な
つた後に分析したところ、4−ペンテン酸メチル
の転化率98.8%、レブリン酸メチルの選択率62.0
%であつた。
Example 3 Palladium chloride was added to a 100 c.c. three-necked flask.
0.526g (2.97mmole), cupric chloride dihydrate 2.58
g (15.1 mmole), 4.11 g of water, 30.78 g of dimethylformamide, and 3.43 g of methyl 4-pentenoate.
After adding (30.1 mmole), the internal temperature was adjusted to 62℃ in an oil bath.
Microbubbled oxygen was blown in at a rate of 50 ml/min while maintaining the temperature at a constant temperature and stirring thoroughly. Analysis after 4 hours and 15 minutes of reaction revealed that the conversion rate of methyl 4-pentenoate was 98.8% and the selectivity of methyl levulinate was 62.0.
It was %.

実施例 4 100c.c.3ツ口フラスコに、塩化パラジウム0.576
g(3.25mmole)、塩化第二銅2水和物5.18g
(30.4mmole)、水20.03g、四塩化炭素47.75g及
び4−ペンテン酸3.09g(30.9mmole)を仕込
み、油浴中で内温を62℃に保ち撹拌を十分に行な
いながら微泡化した酸素を40ml/分で吹き込ん
だ。5時間30分反応を行なつた後に、水層、四塩
化炭素層ともジアゾメタンを吹き込んで分析した
ところ、4−ペンテン酸の転化率99.9%、レブリ
ン酸の収率9.8%であつた。
Example 4 Palladium chloride 0.576 in a 100c.c. three neck flask
g (3.25 mmole), cupric chloride dihydrate 5.18 g
(30.4 mmole), 20.03 g of water, 47.75 g of carbon tetrachloride, and 3.09 g (30.9 mmole) of 4-pentenoic acid, and while keeping the internal temperature at 62°C in an oil bath and stirring thoroughly, microbubbled oxygen was added. was blown at a rate of 40 ml/min. After reacting for 5 hours and 30 minutes, diazomethane was blown into both the aqueous layer and the carbon tetrachloride layer and analysis revealed that the conversion rate of 4-pentenoic acid was 99.9% and the yield of levulinic acid was 9.8%.

実施例 5 フラスコに、塩化パラジウム0.513g(28.9m
mole)塩化第二銅2水和物2.59g(15.2m
mole)、水2.16g、ジメチルホルムアミド13.27g
及び4−ペンテン酸3.00g(30.0mmole)を仕込
み、油浴中で内温を60℃に保ち撹拌を十分に行な
いながら微泡化した酸素を20ml/分で吹き込ん
だ。5時間30分反応を続けた後分析したところ、
4−ペンテン酸の転化率100%、レブリン酸の収
率11.9%であつた。
Example 5 0.513 g of palladium chloride (28.9 m
mole) cupric chloride dihydrate 2.59g (15.2m
mole), water 2.16g, dimethylformamide 13.27g
and 3.00 g (30.0 mmole) of 4-pentenoic acid were charged, and while the internal temperature was kept at 60° C. and sufficient stirring was carried out in an oil bath, finely bubbled oxygen was blown in at a rate of 20 ml/min. After continuing the reaction for 5 hours and 30 minutes, analysis revealed that
The conversion rate of 4-pentenoic acid was 100%, and the yield of levulinic acid was 11.9%.

実施例 6 アジピン酸モノメチル400g、水酸化カリウム
14g、メタノール586gの混合物を、白金陽極を
用いて電流密度10A/dm2、液温55℃で無隔膜電解
した。電解液を蒸留することにより、4−ペンテ
ン酸メチルとn−吉草酸メチルの1:1混合物39
gとセバシン酸ジメチル207gを得た。こうして
得られた4−ペンテン酸メチルとn−吉草酸メチ
ルの混合物23.0gに、塩化パラジウム1.56g、塩
化第二銅2水和物18.5g、水70.0g、及び四塩化
炭素151.2gを加え、油浴中で内温を64℃に保ち
撹拌を十分に行ないながら微泡化した酸素を200
ml/分で吹き込んだ。64℃で15時間反応を続けた
後四塩化炭素層を分離し水層を四塩化炭素で数回
抽出した。抽出した四塩化炭素溶液をさきの四塩
化炭素層とあわせて常圧蒸留により四塩化炭素を
留去した。続いてn−吉草酸メチル10.2gを、常
圧で126〜127℃の留分として分離した。残渣を減
圧蒸留して沸点84〜86℃/14mmHgのレブリン酸
メチル9.23gを得た。単離収率は70.4%であつ
た。ガスクロマトグラフイーによる定量では、4
−ペンテン酸メチルの転化率100%、レブリン酸
メチルの収率75.0%であつた。
Example 6 Monomethyl adipate 400g, potassium hydroxide
A mixture of 14 g of methanol and 586 g of methanol was subjected to non-diaphragm electrolysis using a platinum anode at a current density of 10 A/dm 2 and a liquid temperature of 55°C. By distilling the electrolyte, a 1:1 mixture of methyl 4-pentenoate and methyl n-valerate39
g and 207 g of dimethyl sebacate were obtained. To 23.0 g of the mixture of methyl 4-pentenoate and methyl n-valerate thus obtained, 1.56 g of palladium chloride, 18.5 g of cupric chloride dihydrate, 70.0 g of water, and 151.2 g of carbon tetrachloride were added, While keeping the internal temperature at 64℃ in an oil bath and stirring thoroughly, add 200% of microbubbled oxygen.
Bubbled at ml/min. After continuing the reaction at 64°C for 15 hours, the carbon tetrachloride layer was separated and the aqueous layer was extracted several times with carbon tetrachloride. The extracted carbon tetrachloride solution was combined with the previous carbon tetrachloride layer, and carbon tetrachloride was distilled off by atmospheric distillation. Subsequently, 10.2 g of methyl n-valerate was separated as a fraction at 126-127° C. under normal pressure. The residue was distilled under reduced pressure to obtain 9.23 g of methyl levulinate with a boiling point of 84-86°C/14 mmHg. The isolated yield was 70.4%. In quantitative determination by gas chromatography, 4
-The conversion rate of methyl pentenoate was 100%, and the yield of methyl levulinate was 75.0%.

実施例 7 滴下ロートとデイムロース冷却器を備えつけた
100c.c.フラスコに、塩化パラジウム0.533g(3.01
mmole)、塩化第二銅2水和物2.67g(15.5m
mole)、水4.20g、ジメチルホルムアミド31.2g
を入れて、油浴中で内温を62℃に保ち撹拌を十分
に行ないながら微泡化した酸素を100ml/分で吹
き込み続けた。撹拌及び酸素の吹き込みを続けな
がら、4−ペンテン酸メチルを滴下ロートから2
時間かかつて滴下した。その後4時間撹拌を続け
た後に分析したところ4−ペンテン酸メチルの転
化率99.0%、レブリン酸メチルの選択率60.8%で
あつた。
Example 7 Equipped with a dropping funnel and a dame loin cooler
In a 100 c.c. flask, add 0.533 g of palladium chloride (3.01
mmole), cupric chloride dihydrate 2.67g (15.5m
mole), water 4.20g, dimethylformamide 31.2g
was placed in the oil bath, the internal temperature was maintained at 62°C, and microbubbled oxygen was continuously blown in at 100 ml/min while stirring sufficiently. While continuing to stir and blow oxygen, add 2 methyl 4-pentenoate from the dropping funnel.
It dripped for a while. After continued stirring for 4 hours, analysis revealed that the conversion rate of methyl 4-pentenoate was 99.0% and the selectivity of methyl levulinate was 60.8%.

実施例 8 塩化パラジウム0.535g(3.02mmole)、塩化第
二銅2水和物5.30g(30.9mmole)、水4.30g、
ジメチルホルムアミド30.8g及び4−ペンテン酸
メチル3.47g(30.4mmole)の混合物を実施例3
と同様にして62℃で6時間45分反応させた。結果
は、4−ペンテン酸メチルの転化率98.9%、レブ
リン酸メチルの選択率60.6%であつた。
Example 8 Palladium chloride 0.535g (3.02mmole), cupric chloride dihydrate 5.30g (30.9mmole), water 4.30g,
Example 3 A mixture of 30.8 g of dimethylformamide and 3.47 g (30.4 mmole) of methyl 4-pentenoate was prepared.
The reaction was carried out in the same manner as above at 62°C for 6 hours and 45 minutes. The results were a conversion rate of 98.9% for methyl 4-pentenoate and a selectivity for methyl levulinate of 60.6%.

実施例 9 塩化パラジウム0.558g(3.15mmole)、塩化第
二銅2水和物2.71g(15.8mmole)、水4.20g、
ジメチルホルムアミド32.1g、及び4−ペンテン
酸メチル3.26g(28.6mmole)の混合物を実施例
3と同様にして5℃で9時間10分反応させた後17
〜21℃で12時間反応させた。結果は4−ペンテン
酸メチルの転化率52.6%、レブリン酸メチルの選
択率29.4%であつた。
Example 9 Palladium chloride 0.558g (3.15mmole), cupric chloride dihydrate 2.71g (15.8mmole), water 4.20g,
After reacting a mixture of 32.1 g of dimethylformamide and 3.26 g (28.6 mmole) of methyl 4-pentenoate at 5°C for 9 hours and 10 minutes in the same manner as in Example 3, 17
The reaction was carried out at ~21°C for 12 hours. The results were a conversion rate of methyl 4-pentenoate of 52.6% and a selectivity of methyl levulinate of 29.4%.

実施例 10 塩化パラジウム0.536g(3.02mmole)、塩化第
二銅2水和物2.79g(16.3mmole)、水4.1g、ジ
メチルホルムアミド31.0g及び4−ペンテン酸メ
チル3.43g(30.1mmole)の混合物を実施例3と
同様にして、82℃で3時間20分反応させた。結果
は4−ペンテン酸メチルの転化率97.2%、レブリ
ン酸メチルの選択率46.8%であつた。
Example 10 A mixture of 0.536 g (3.02 mmole) of palladium chloride, 2.79 g (16.3 mmole) of cupric chloride dihydrate, 4.1 g of water, 31.0 g of dimethylformamide and 3.43 g (30.1 mmole) of methyl 4-pentenoate was prepared. In the same manner as in Example 3, the reaction was carried out at 82°C for 3 hours and 20 minutes. The results showed a conversion rate of methyl 4-pentenoate of 97.2% and a selectivity of methyl levulinate of 46.8%.

実施例 11 塩化パラジウム0.640g(3.61mmole)、塩化第
二銅2水和物5.36g(31.2mmole)、水20.3g、
ベンゼン49.5g及び4−ペンテン酸メチル3.82g
(33.5mmole)の混合物を実施例3と同様にして
64℃で13時間反応させた。結果は4−ペンテン酸
メチルの転化率99.7%、レブリン酸メチルの選択
率80.0%であつた。
Example 11 Palladium chloride 0.640g (3.61mmole), cupric chloride dihydrate 5.36g (31.2mmole), water 20.3g,
49.5g of benzene and 3.82g of methyl 4-pentenoate
(33.5 mmole) was prepared in the same manner as in Example 3.
The reaction was carried out at 64°C for 13 hours. The results showed that the conversion rate of methyl 4-pentenoate was 99.7% and the selectivity of methyl levulinate was 80.0%.

ベンゼン層を分析したところ、パラジウムのベ
ンゼン層への逃散はレブリン酸メチル1Kgあたり
0.011gであつた。
Analysis of the benzene layer revealed that palladium escapes into the benzene layer per 1 kg of methyl levulinate.
It was 0.011g.

実施例 12 塩化パラジウム3.26g(18.4mmole)、塩化第
一銅16.02g(161.8、mmole)、水104.2g、四塩
化炭素252.4g、4−ペンテン酸19.30g(169.3m
mole)の混合物を実施例1と同様にして62℃で
8時間反応させた。結果は4−ペンテン酸メチル
の転化率99.9%、レブリン酸メチルの選択率90.6
%であつた。
Example 12 Palladium chloride 3.26g (18.4mmole), cuprous chloride 16.02g (161.8mmole), water 104.2g, carbon tetrachloride 252.4g, 4-pentenoic acid 19.30g (169.3mmole)
mole) was reacted in the same manner as in Example 1 at 62°C for 8 hours. The results were a conversion rate of 99.9% for methyl 4-pentenoate and a selectivity of 90.6 for methyl levulinate.
It was %.

四塩化炭素層を分析したところ、パラジウムの
四塩化炭素層への逃散はレブリン酸メチル1Kgあ
たり0.53gであつた。
Analysis of the carbon tetrachloride layer revealed that the amount of palladium released into the carbon tetrachloride layer was 0.53 g per 1 kg of methyl levulinate.

実施例 13 塩化パラジウム3.23g(18.2mmole)、塩化第
一銅15.86g(160.2mmole)、水102.2g、ベンゼ
ン253.8g及び4−ペンテン酸メチル20.29g
(167.3mmole)の混合物を実施例1と同様にして
62℃で10時間反応させたところ結果は、4−ペン
テン酸メチルの転化率99.6%、レブリン酸メチル
の選択率83.5%であつた。
Example 13 Palladium chloride 3.23g (18.2mmole), cuprous chloride 15.86g (160.2mmole), water 102.2g, benzene 253.8g and methyl 4-pentenoate 20.29g
(167.3 mmole) was prepared in the same manner as in Example 1.
When the reaction was carried out at 62°C for 10 hours, the conversion of methyl 4-pentenoate was 99.6% and the selectivity of methyl levulinate was 83.5%.

実施例 14 塩化パラジウム0.533g(3.01mmole)、塩化第
一銅3.02g(30.5mmole)、水4.1g、ジメチルホ
ルムアミド31.2g、4−ペンテン酸メチル3.46g
(30.3mmole)の混合物を実施例3と同様にして
62℃で4時間40分反応させた。結果は4−ペンテ
ン酸メチルの転化率100%、レブリン酸メチルの
収率69.8%であつた。
Example 14 Palladium chloride 0.533g (3.01mmole), cuprous chloride 3.02g (30.5mmole), water 4.1g, dimethylformamide 31.2g, methyl 4-pentenoate 3.46g
(30.3 mmole) was prepared in the same manner as in Example 3.
The reaction was carried out at 62°C for 4 hours and 40 minutes. The results showed that the conversion rate of methyl 4-pentenoate was 100% and the yield of methyl levulinate was 69.8%.

実施例 15 塩化パラジウム0.661g(3.73mmole)、塩化第
一銅3.71g(37.5mmole)、水22.1g、ベンゼン
250.6g及び4−ペンテン酸メチル4.24g(37.2m
mole)の混合物を実施例1と同様にして62℃で
22時間30分反応させたところ、4−ペンテン酸メ
チルの転化率100%、レブリン酸メチルの収率
85.7%であつた。
Example 15 Palladium chloride 0.661g (3.73mmole), cuprous chloride 3.71g (37.5mmole), water 22.1g, benzene
250.6 g and 4.24 g of methyl 4-pentenoate (37.2 m
mole) mixture at 62℃ in the same manner as in Example 1.
When reacted for 22 hours and 30 minutes, the conversion rate of methyl 4-pentenoate was 100% and the yield of methyl levulinate.
It was 85.7%.

実施例 16 塩化パラジウム0.547g(3.09mmole)、塩化第
二銅2水和物2.76g(16.1mmole)、水35.2g及
び4−ペンテン酸メチル3.53g(31.0mmole)の
混合物を実施例3と同様にして62℃で5時間30分
反応させた。結果は4−ペンテン酸の転化率100
%、レブリン酸メチルの収率37.3%であつた。
Example 16 A mixture of 0.547 g (3.09 mmole) of palladium chloride, 2.76 g (16.1 mmole) of cupric chloride dihydrate, 35.2 g of water, and 3.53 g (31.0 mmole) of methyl 4-pentenoate was prepared in the same manner as in Example 3. The mixture was heated to 62°C for 5 hours and 30 minutes. The result is a conversion rate of 4-pentenoic acid of 100.
%, and the yield of methyl levulinate was 37.3%.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 水または水系混合溶媒中、一般式 CH2=CHCH2CH2CO2R(Rは水素原子または低
級アルキル基)で示される4−ペンテン酸または
そのエステルを、塩化銅及び酸素の存在下塩化パ
ラジウムで酸化することを特徴とする一般式 CH3COCH2CH2CO2R(Rは上記と同じ)で示さ
れるレブリン酸またはそのエステルの製造方法。 2 水系混合溶媒が、水−四塩化炭素系混合溶
媒、水−ベンゼン系混合溶媒または水−ジメチル
ホルムアミド系混合溶媒である特許請求の範囲第
1項記載の製造方法。 3 水系混合溶媒が、水−四塩化炭素系混合溶媒
または水−ベンゼン系混合溶媒である特許請求の
範囲第2項記載の製造方法。 4 Rが低級アルキル基である特許請求の範囲第
1項記載の製造方法。 5 低級アルキル基がメチル基である特許請求の
範囲第4項記載の製造方法。 6 酸化を50〜70℃の温度範囲で行なう特許請求
の範囲第1項記載の製造方法。
[Claims] 1. In water or an aqueous mixed solvent, 4-pentenoic acid or its ester represented by the general formula CH 2 =CHCH 2 CH 2 CO 2 R (R is a hydrogen atom or a lower alkyl group) is mixed with copper chloride. and a method for producing levulinic acid or its ester represented by the general formula CH 3 COCH 2 CH 2 CO 2 R (R is the same as above), which comprises oxidizing with palladium chloride in the presence of oxygen. 2. The manufacturing method according to claim 1, wherein the aqueous mixed solvent is a water-carbon tetrachloride mixed solvent, a water-benzene mixed solvent, or a water-dimethylformamide mixed solvent. 3. The manufacturing method according to claim 2, wherein the aqueous mixed solvent is a water-carbon tetrachloride mixed solvent or a water-benzene mixed solvent. 4. The manufacturing method according to claim 1, wherein R is a lower alkyl group. 5. The manufacturing method according to claim 4, wherein the lower alkyl group is a methyl group. 6. The manufacturing method according to claim 1, wherein the oxidation is carried out at a temperature range of 50 to 70°C.
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