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JPS6411011B2 - - Google Patents
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JPS6411011B2 - - Google Patents

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JPS6411011B2
JPS6411011B2 JP56160657A JP16065781A JPS6411011B2 JP S6411011 B2 JPS6411011 B2 JP S6411011B2 JP 56160657 A JP56160657 A JP 56160657A JP 16065781 A JP16065781 A JP 16065781A JP S6411011 B2 JPS6411011 B2 JP S6411011B2
Authority
JP
Japan
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reaction
pyruvate
ester
methyl
catalyst
Prior art date
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Expired
Application number
JP56160657A
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English (en)
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JPS5862136A (ja
Inventor
Takanori Kitamura
Masuhiko Tamura
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.)
Kuraray Co Ltd
Original Assignee
Kuraray Co Ltd
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Publication date
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/52Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts

Landscapes

  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は乳酸エステルを触媒の存在下に酸素酸
化することからなるピルビン酸エステルの製造方
法に関する。ピルビン酸エステルおよびこれを加
水分解することによつて得られるピルビン酸は各
種有機合成反応における合成中間体として、また
は発酵原料および酵素反応の原料として極めて有
用な化合物である。
従来、ピルビン酸はシアン化ナトリウムと塩化
アセチルを反応させてシアン化アセチルを合成
し、これを加水分解する方法、または酒石酸を硫
酸水素カリウムの存在下に乾留する方法によつて
製造されている。しかしながら、シアン化アセチ
ルを経由する方法は収率が低く、また酒石酸を原
料とする方法は原料が高価でありかつ収率が低い
という欠点を有している。
上記事情を反映して、乳酸エステルを原料と
し、これを酸化的に脱水素してピルビン酸エステ
ルを製造する方法に関心が向けられている。従来
提案されている方法は、たとえば(i)乳酸エステル
を白金、パラジウムなどの貴金属触媒の存在下に
液相で酸素酸化する方法(特開昭54−138514号公
報)、(ii)乳酸エステルを周期律表b族および
b族の金属酸化物の存在下に気相で酸素酸化する
方法(特公昭38−3662号公報、特公昭56−19854
号公報)などである。しかしながら、上記(i)の方
法は高価な貴金属触媒を必要とするほか反応速度
が遅くかつピルビン酸エステルへの選択率が必ず
しも充分でないという欠点を有している。また上
記(ii)の方法にはピルビン酸エステルへの選択率が
必ずしも充分ではなく、触媒の寿命が短いという
欠点がある。この(ii)の方法における欠点を解決す
るための方策も検討されており、たとえば特開昭
54−21982号公報にはメタバナジン酸アンモニウ
ムをシユウ酸および水と共に特定のpKa値を有す
る担体に付着させたのち焼成すると選択率、収率
および寿命の点ですぐれた性能を有する触媒が得
られることが記載されている。しかしながら、特
開昭54−21982号公報の記載にしたがうピルビン
酸エステルの製造には触媒の調製に手間がかかる
こと、気相反応であるためにピルビン酸エステル
の生産規模を調節するのが困難であることなどの
難点がある。
本発明者らは乳酸エステルを出発原料とする工
業的実施に適したピルビン酸エステルの製造法を
開発すべく鋭意検討を行なつた結果、乳酸エステ
ルをタングステンオキシドの存在下に液相におい
て反応混合液中のピルビン酸エステルの濃度が約
5モル/を越えないようにして90〜170℃で酸
素酸化するとピルビン酸エステルが高収率で生成
することを見出し、本発明を完成するに至つた。
この方法は、液相で反応が行われるので設備費が
安く、操業安定性に優れ、任意の生産規模に適応
できること、反応の選択性が極めて高いこと、触
媒活性寿命が長いことなど、多くの利点を備えて
いる。
本発明方法において出発原料として用いられる
乳酸エステルについて特に制限はなく、たとえば
乳酸メチル、乳酸エチル、乳酸n−プロピル、乳
酸n−ブチルなどを例示することができる。乳酸
エステルは公知の方法で製造することができ、た
とえば乳酸メチルはアセトアルデヒドシアンヒド
リンを硫酸により加水分解し、生成する乳酸アミ
ド・硫酸塩をメタノールでエステル化するなどの
方法で工業的に生産されているほか、このものは
酢酸ビニルをヒドロホルミル化してα−アセトキ
シプロピオンアルデヒドとなし、これを酸化して
α−アセトキシプロピオン酸となし、次いで該α
−アセトキシプロピオン酸をメタノールと反応さ
せることによつても容易に製造することができ
る。
本発明の方法において触媒として使用するタン
グステンオキシドにはその酸化数によつていくつ
かの化合物があるが、入手の容易さ、触媒活性、
反応の選択性などの諸点を総合的に判断すると最
も好ましく用いることができるのは三酸化タング
ステン(WO3)である。タングステンオキシド
は商業生産されており容易に入手することができ
るほか、たとえば触媒工学講座10元素別触媒便覧
382〜383頁(昭和42年2月25日株式会社地人書館
発行)に記載されている方法にしたがつてタング
ステン酸アンモニウムを強熱するかまたはタング
ステン酸アンモニウム溶液に硝酸を加えて得た沈
殿を洗浄したのち乾燥することによつて製造する
こともできる。触媒はシリカ、アルミナ、活性炭
などの担体に担持させて使用することもできる。
触媒は反応速度および反応の選択性などを考慮し
て一般に金属酸化物換算で反応混合液に対して
0.5〜10重量パーセントの割合で用いられる。
本発明の方法にしたがう反応は反応混合液中の
ピルビン酸エステルの濃度が約5モル/、好ま
しくは4モル/を越えない条件下で実施するこ
とが必要であり、これにより高い反応の選択率を
達成することができる。反応混合液中のピルビン
酸エステルの濃度が約5モル/を越えるとピル
ビン酸エステルが反応条件下で望ましからざる副
反応を引き起こすので好ましくない。反応混合液
中のピルビン酸エステルの濃度を調節する方法と
しては、反応速度に応じて乳酸エステルの供給速
度を調節して反応混合液の平均滞溜時間をコント
ロールする、生成したピルビン酸エステルの少な
くとも一部を連続的または断続的に反応系外に留
出させながら反応を行なう(反応蒸留方式)な
ど、一般的に汎用な方法が適用可能である。
本発明の方法にしたがう反応は触媒および乳酸
エステルを含む混合液と含酸素ガスとを接触させ
ることによつて行われる。この場合反応溶媒とし
ては原料である乳酸エステルまたは生成物である
ピルビン酸エステルおよびこれらの混合物に溶媒
としての機能を兼ねさせるのが有利であるが、他
のエステル系溶媒たとえば酢酸メチル、酢酸エチ
ル、酢酸ブチル、プロピオン酸メチル、コハク酸
ジメチルなどを併用することもできる。本発明の
方法において反応混合液と含酸素ガスの接触は撹
拌反応槽中で撹拌下に行なうこともできるし、気
泡塔型反応槽中でガス流を利用して行なうことも
できる。含酸素ガスとしては酸素ガスおよび任意
の割合の窒素と酸素との混合ガスが一般的に用い
られる。反応は一般に大気圧〜10気圧の圧力下で
実施される。反応温度は90〜170℃、好ましくは
100〜150℃の範囲から選ばれる。反応温度が90℃
未満では反応速度が遅くなり、反応速度が170℃
を越えるとピルビン酸エステルへの選択率が著し
く低下するので好ましくない。ピルビン酸エステ
ルは触媒を沈降、ロ過、遠心分離などによつて除
去したのちの反応混合液から通常の分留操作によ
つて高純度で取得することができる。反応蒸留方
式で反応を行なつた場合は留出液に分留操作を施
すことによつてピルビン酸エステルを高純度で取
得することができる。
以下実施例によつて本発明の方法を具体的に説
明するが、本発明はこれら実施例によつて限定さ
れるものではない。
実施例 1 温度計、還流冷却器、撹拌装置、酸素ガス導入
口、オフガス採取口を備えた内容200mlの4つ口
フラスコにWO3「純度99.9%、キシダ化学株式会
社製」2g、乳酸メチル40mlを仕込んだ。フラス
コ内容物を室温にて750rpmの回転速度で撹拌し
ながら、酸素ガス導入口より酸素ガスを10/
hr.の流速で15分間にわたつて流通させ系内を置
換した。その後130℃に保持された油浴中に4つ
口フラスコを浸し、反応器内の温度が115℃とな
つたところで内容物を750rpmの回転速度で撹拌
しかつ酸素ガスを10/hr.の流速で導入しなが
ら反応を開始した。反応開始3時間後、反応を停
止し反応混合液をガスロマトグラフイーで分析し
た。その結果、乳酸メチルの転化率は33%、ピル
ビン酸メチルへの選択率は93%であつた。反応終
了時におけるピルビン酸メチルの濃度は3.2モ
ル/であつた。副生物として二酸化炭素、メタ
ン、酢酸、メタノール、酢酸メチル、ギ酸メチル
等が認められた。
実施例 2 実施例1で得られた反応混合液を室温下に30分
間静置することにより触媒を沈降させ、上澄み液
をデカンテーシヨンにより分離した。実施例1で
用いたのと同一の4つ口フラスコに新たに乳酸メ
チル40mlを仕込み、次いで実施例1と同様の操作
および条件下に反応を行なつた。以上の要領にし
たがつて反応と反応混合液からの触媒の分離操作
を合計10回くり返し行なつた。その結果、第3
回、第6回、第10回目の反応における乳酸メチル
の転化率はそれぞれ35%、33%、32%であり、反
応および触媒分離操作のくり返しによる触媒活性
の低下は認められなかつた。なお、第3回、第6
回、第10回目の反応におけるピルビン酸メチルへ
の選択率はそれぞれ93%、91%、92%であつた。
実施例 3 乳酸メチルの使用量を10mlにし反応溶媒として
コハク酸ジメチル30mlを用いたこと、および油浴
温度を160℃、反応時間を2時間に変更した以外
は実施例1と同様の条件および操作により反応を
行なつた。反応開始時における反応器内の温度は
135℃であり、反応終了時におけるピルビン酸メ
チルの濃度は1.2モル/であつた。反応混合液
をガスクロマトグラフイーで分析した結果、乳酸
メチルの転化率は48%であり、ピルビン酸メチル
への選択率は90%であつた。
実施例 4 タングステン酸アンモニウム12gを蒸留水30ml
に溶解した後α−アルミナ(200〜300メツシユ)
100gを加え、次いで加熱蒸発乾固させたのち電
気炉に移し、空気流通下500℃で10時間焼成して
触媒を調製した。
上記操作により調製した触媒のうち5gを用
い、油浴温度150℃、反応時間2時間に変換した
以外は実施例1と同様の条件および操作により反
応を行なつた。反応開始時における反応器内の温
度は130℃であり、反応終了時におけるピルビン
酸メチルの濃度は2.7モル/であつた。反応混
合液をガスクロマトグラフイーで分析した結果、
乳酸メチルの転化率は28%であり、ピルビン酸メ
チルへの選択率は91%であつた。
実施例 5 乳酸メチル40mlの代りに乳酸n−プロピル40ml
を用いた以外は実施例1と同様の条件および操作
による反応を行なつた。反応開始3時間後におけ
る乳酸n−プロピルの転化率は30%であり、ピル
ビン酸n−プロピルへの選択率は92%であつた。
反応終了時における反応混合液中のピルビン酸n
−プロピルの濃度は2.3モル/であつた。
比較例 1 実施例1で用いたのと同一の4つ口フラスコに
WO32g、乳酸メチル15ml、ピルビン酸メチル25
mlを仕込んだ。なおこの時のピルビン酸メチルの
濃度は6.7モル/であつた。フラスコ内容物を
室温にて750rpmの回転速度で撹拌しながら、酸
素ガス導入口より酸素ガスを10/hr.の流速で
15分間にわたり流通させ系内を置換した。その後
160℃に保持された油浴中に4つ口フラスコを浸
し、反応器内の温度が130℃となつたところで内
容物を750rpmの回転速度で撹拌しかつ酸素ガス
を10/hr.の流速で導入しながら反応を開始し
た。反応開始2時間後、反応を停止し反応混合液
をガスクロマトグラフイーで分析した。その結
果、乳酸メチルの転化率は47%であり、ピルビン
酸メチルへの選択率は72%であつた。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 乳酸エステルをタングステンオキシドの存在
    下に液相において反応混合液中のピルビン酸エス
    テルの濃度が約5モル/を越えないようにして
    90〜170℃の温度で酸素酸化することを特徴とす
    るピルビン酸エステルの製造方法。
JP56160657A 1981-10-07 1981-10-07 ピルビン酸エステルの製造方法 Granted JPS5862136A (ja)

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JP56160657A JPS5862136A (ja) 1981-10-07 1981-10-07 ピルビン酸エステルの製造方法

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JPS5862136A JPS5862136A (ja) 1983-04-13
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JPS5862136A (ja) 1983-04-13

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