JPH0432817B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 脂肪族又は芳香族カルボン酸のそのエステルへ
の選択的アルキル化は同一分子中でアルコール性
ヒドロキシ基が存在しても大抵問題なく成功する
のに、この反応は同一分子中にフエノール性ヒド
ロキシ基を含有するカルボン酸の場合注文の多い
工業的課題を意味する。カルボキシル官能性とフ
エノール官能性とが互いに匹敵する酸性度を有す
るか、−又はカルボキシレート及びフエノレート
の求核性−のために、カルボン酸のエステル化と
同時にフエノール性基のエーテル化も部分的にか
なりの範囲で生ずる。これは特にできるだけ完全
なエステル化を達成するためにいわゆる「強い」
アルキル化剤例えばジアルキルスルフエート、ト
リアルキルオキソニウム塩、ジアゾアルカン、ア
ルキル−及びアリールスルホン酸エステル又はア
ルキルハロゲン化物を銀イオンの存在下で使用す
る場合そうである。

比較的穏やかなアルキル化条件を適用する場
合、例えば触媒量の鉱酸、芳香族スルホン酸また
はイオン交換樹脂の存在下でカルボン酸をアルコ
ールと反応させる場合には、確かにフエノール基
は変化しないままに保持されるが、公知のように
エステル化反応は平衡状態までしか進まず、この
反応は反応の進行中に生ずる水によつて完全に進
行することが妨げられる。

反応水を例えば共沸蒸留により又は連行剤を用
いてエステル化混合物から除去する、通常の選択
された打開策は、工業的に最も興味のある低沸点
のアルコールメタノール、エタノール、ｎ−プロ
パノール及びイソプロパノールの場合通常役に立
たない。別の複雑化は水をできるだけ完全に除去
しようとする際に副反応としてフエノールエーテ
ル形成が再び明かに生ずることにより生ずる。そ
の上この条件下しばしば追加的にフエノール基含
有カルボン酸の重縮合が起こり、これは望ましく
ない高分子副生成物に導く。

この様な、不完全に又は副生成物の生成下進む
エステル化混合物の製造における仕上処理は次の
理由から困難であると判明した。

１ 未反応の酸を除去するための慣用のアルカリ
抽出は同時に存在するフエノール基のために使
えない。

２ 各水性の後処理は、出発原料および目的生成
物がエマルジヨンの形成を屡々促進する二官能
性化合物及び両極性化合物であることによつて
困難になる。媒体がアルカリ性のPH値である場
合には、さらに、生成したエステルの逆けん化
が容易に起こる。

３ 分留による仕上処理は、主生成物および副生
成物の沸点が互いに近すぎ、そしてフエノール
含有エルボン酸エステルが比較的高い熱感受性
を有するため、多くの場合除外される。

フエノール基を含むカルボン酸のエステル化に
おけるこれらの問題を克服しようとする当該技術
の現状は、酸と個々のアルコールとの反応を穏や
かな条件下に多段階で遂行することからなり、そ
の最後の段階では転化を完結させるためにアルコ
ールは通常無水の形で使用される。併しこの方法
は複雑化し、時間及びエネルギー的に経費がかか
りそして工業的規模で実施する場合追加的にアル
コール−無水化装置の運転を必要とする。

それ故前記の説明から、フエノール基含有カル
ボン酸を一段階反応でその低級アルキルエステル
に変え得る条件を見出すことが工業的課題として
明かになる。この場合反応は、上記副生成物の生
成が著しく避けられそしてこれにより後からの後
処理−及び精製操作を省き得る様に完全にそして
選択的に行われるべきである。

本発明によりこの課題は、フエノール基含有カ
ルボン酸及び触媒を水非混和性溶剤に溶解または
懸濁させた沸騰しつつある熱い溶液又は懸濁液中
に、水を過剰に含有する（C₁−C₃）−アルコール
を連続的に計量しながら供給すると同時に、水分
離器を介して溶剤／アルコール／水の三元混合物
を留出させ、その際(a)受器中で水性の下部相が分
離するような速さに、計量供給速度を選択し、そ
して(b)反応進行中のいずれかの時点においても、
アルコールの含水率が0.1％の下限及び１％の上
限（反応容器の中身に基づいて）を超えないよう
に、この含水率を割り当てることにより解決され
る。

それ故設定された課題の解決−本発明の対象と
しての−は次の二手段の組み合せに在る。

１ 少量の水の連続的添加−これにより激烈な反
応条件下通常生ずる副反応例えば遊離フエノー
ル基のエーテル化及びフエノール基含有カルボ
ン酸の重縮合が驚くほど避けられる−、 ２ 反応の際遊離せる水の急速な連続的除去−こ
れは限りなく水と混合可能なそして可溶化作用
を持つ（C₁−C₃）−アルコールの存在下、反応
混合物中の一定のアルコール濃度が超過されず
（例えば溶剤としてキシレンを使用する場合エ
タノールに関して約15重量％）、その結果受器
中で循環水が下相として分離しそして反応容器
中の水の還流が避けられることが配慮される場
合のみ成功する−。これを達成する最も簡単な
方法は、エステル化反応によるアルコールの消
費量に応じてアルコールを連続的に補給する、
部分的な流れの作業（Teilfliessbetriebs）を
使用することである。早過ぎる配量又は低く過
ぎる反応速度によつて反応混合物中に過度に高
いアルコール濃度が生ずる場合には、水を分離
させるのに必要な水分離器中で二相の形成が妨
げられ、その結果水が反応器中に逆流する。そ
れ故反応は、もはや意図したようには進まな
い。

この手段を組合せることによつて常に定常状
態の水濃度が反応容器中に維持され、そしてこ
の濃度は望ましくない副反応が起こるのを幾分
防ぐけれども、主反応、すなわち所望のエステ
ル化が実質的に妨害されないで進むことを可能
にする。

本発明方法の特徴は、アルコール成分および水
のいずれも反応混合物中で主要濃度の状態で存在
しないことによつて実現可能となる比較的高い温
度にある。反応速度がエステル化にとつて通例で
ある反応速度よりも明らかに高いという事実は、
この高い温度のお蔭である。１−２時間の反応時
間は多くの場合十分である。収率は理論値の90％
以上、しばしばそれどころか95％以上である。

反応器中での定常の水濃度の保持に必要な水量
は通常エステル化に使用されるアルコールと混合
して配量される。最適なアルコール−水−比率は
種々な出発物質及び溶剤に関して簡単な予試験に
より確かめることができる。この場合アルコール
の含水率は広範囲に変えられる（約３−25％）。
それ故又、例えば水溶液からの後処理により得ら
れるアルコールを使用することができる。本方法
の別の利益は無水アルコールの使用は必要でない
ことにある。

本発明による方法の場合エステル化生成物は一
般に優れた純度で得られる。通例、残留する遊離
酸の含有量は２％以下であり、そしてフエノール
エーテル不純物の含有量は１％以下である。

エステル化反応は又殊に有利に連続的に実施す
ることができる。この場合反応器中の滞留時間は
大抵の場合１時間以下である。

それ故上記の方法はフエノール基含有カルボン
酸エステルを製造するための簡単な、急速な及び
経済的な方法である。選択的反応操作に基いて得
られる粗生成物は多くの場合更に精製することな
しに更に使用できる。

本発明による方法の出発物質としては、芳香族
分子部分がオルト−、メタ−又はパラ−位ヒドロ
キシ基を含有する下記式のカルボン酸が考慮さ
れる。

上記式中Ｘは単化学結合又は直鎖又は枝分れ脂
肪族飽和又は単又は二不飽和基（好ましくは１−
４個のＣ−原子を有する）−これは直接又は酸素
−又は硫黄原子を介して核に結合している−を示
す。

若干の慣用のフエノール基含有カルボン酸の例
は次の通りである： ２−，３−又は４−ヒドロキシ−安息香酸 ２−，３−又は４−ヒドロキシ−フエニル酢酸 ２−，３−又は４−ヒドロキシ−フエニル酪酸 ２−（２−ヒドロキシ−フエノキシ）−プロピオ
ン酸 ２−（３−ヒドロキシ−フエノキシ）−プロピオ
ン酸 ２−（４−ヒドロキシ−フエノキシ）−プロピオ
ン酸 ３−（４−ヒドロキシ−フエノキシ）−プロピオ
ン酸 ２−（４−ヒドロキシ−フエノキシ）−酪酸 ４−（４−ヒドロキシ−フエノキシ）−酪酸 ２−，３−又は４−ヒドロキシけい皮酸 分子の脂肪族部分がキラル（対掌性）中心を含
有する場合には、存在する全ての立体異性体又は
その混合物が同様にラセミ化を起こすことなく本
発明のエステル化を受けることができることは容
易に理解されるであろう。

使用されるべき、水と混合し得ない不活性溶剤
の工業的に重要な例としては次のものが挙げられ
る：好ましくは80乃至145℃の沸点を有する芳香
族炭化水素例えばベンゼン、トルエン、キシレン
（又工業用異性体混合物として）、そのほかに塩素
化芳香族炭化水素例えばクロルベンゼン、ハロゲ
ン化炭化水素例えばクロロホルム及びトリクロル
エチレン及び（C₅−C₈）−パラフイン又はその混
合物。

触媒としては難揮発性鉱酸例えば硫−又は燐酸
が好ましい。又スルホン化芳香族炭化水素（例え
ばトルエンスルホン酸）又は酸性イオン交換体樹
脂を使用することができる。揮発性酸例えば塩化
水素−これは原則として同様に触媒として使用で
きる−は、実際の条件の下では、しばしば反応水
と共に運び出されるので、限られた効力しか持た
ない。

製造された、フエノール基含有カルボン酸のエ
ステルは遊離フエノール基を有する二官能性化合
物であるので、製法に関する有機化学において広
く興味が持たれている。これはその上に薬学化
学、植物保護化学、染料化学、繊維材料助剤、乳
化剤及びその他の表面活性物質の範囲に於て重要
な前駆体、中間体及び最終生成物である。

以下に詳細な説明のために若干の例を対応する
比較例と共に記載し、これからは新規なエステル
化法の長所が明かになる。

例 １ ４−ヒドロキシ−フエニル酢酸7.6ｇ及びキシ
レン50mlからなる混合物に還流冷却器及び水分離
器を備えたフラスコ中で濃硫酸0.5mlを加えそし
て攪拌下120℃に加熱する。80分以内にキシレン
30ml、ｎ−プロパノール52ｇ及び水5.2ｇからな
る混合物を滴加しそして同時に水分離器を介して
還流下に沸騰しつつある溶液から留出物74ｇを取
り去る。この溶剤混合物から水性下相1.7ｇが分
離する。添加終了後反応混合物のガスクロマトグ
ラフイー分析は次の値を示す（溶剤成分なしに） ４−ヒドロキシ−フエニル酢酸−ｎ−プロピ
ルエステル 97.8％ ４−ｎ−プロピルオキシ−フエニル酢酸−ｎ
−プロピルエステル 0.4％ ４−ヒドロキシ−フエニル酢酸 １％ 後処理のために反応混合物を水又は稀薄な炭酸
水素ナトリウム水溶液で洗浄しそして有機溶剤を
減圧下蒸発させる。エステルの収率は実際上全て
の場合理論値の90−95％以上である。生成物は更
に精製することなく多方面に使用できる。

比較例 １ 例１の場合と同一の条件下４−ヒドロキシ−フ
エニル酢酸7.6ｇをｎ−プロパノールでエステル
化する。但し、例１と異なりこの試験では水を添
加しない。この場合留出物として溶剤混合物67ｇ
が得られ、これからは水性下相0.8ｇが分離する。
ガスクロマトグラフイー分析（溶剤分なし）はキ
シレン／ｎ−プロパノール添加の終了後反応混合
物に就て次の値を示す： ４−ヒドロキシ−フエニル酢酸−プロピルエ
ステル 89.6％ ４−ｎ−プロピルオキシ−フエニル酢酸−ｎ
−プロピルエステル 1.5％ ４−ヒドロキシ−フエニル酢酸 １％ 例 ２ ４−ヒドロキシ−安息香酸27.2ｇをキシレン
200ml中で懸濁しそして濃硫酸２mlを加える。混
合物を125℃に加熱しそして引き続いて90分以内
に90％水性エタノールを全部で43ｇ配量する。同
時に水分離器を介して溶剤混合物40ｇを留出させ
る。反応温度は一時的に約120℃に低下する。更
に還流沸とうさせて温度の123℃への徐々な再上
昇が達成される。14時間後ガストロマトグラフイ
ー分析を実施する。次の値が認められる（溶剤分
なしに）： ４−ヒドロキシ−安息香酸−エチルエステル
93.2％ ４−ヒドロキシ−安息香酸 2.0％ ４−エトキシ−安息香酸−エチルエステルは
検出されなかつた。

反応混合物の後処理は慣用法により行うことが
できる。収率は理論値の90％である。

例 ３ 還流冷却器及び水分離器を備えた攪拌式フラス
コ中でキシレン50ml中に２−（４−ヒドロキシ−
フエノキシ）−プロピオン酸9.1ｇを含む懸濁液を
仕込む。濃硫酸0.5mlの添加後混合物を125℃に加
熱しそして次にこの温度で50分間水性エタノール
（含水率９重量％）44.0ｇを滴加する。この時間
中に留出する溶剤混合物を水分離器を介して排出
させる。留出物（キシレン／エタノール−水−混
合物）が全部で67ｇ得られ、これからは2.0ｇの
水性下相が分離する。反応フラスコ中で液体量を
一定に保つために、反応の間で更にキシレン25ml
を後配量する。粗生成物の蒸留可能分のガスクロ
マトグラフイー分析（溶剤なし）は次の値を与え
る： ２−（４−ヒドロキシ−フエノキシ）−プロピ
オン酸−エチルエステル 92.18％ ２−（４−エトキシ−フエノキシ）−プロピオ
ン酸−エチルエステル 1.79％ ２−（４−ヒドロキシ−フエノキシ）−プロピ
オン酸 1.57％ 比較例 ３ 例３の場合と類似の条件下２−（４−ヒドロキ
シ−フエノキシ）−プロピオン酸9.1ｇのキシレン
50ml中で濃硫酸0.5mlの存在下無水エタノール
40.0ｇの添加によりエステル化する。再び容積補
正のためにキシレン25mlを後配量する。この試験
に於て50分間溶剤留出物60ｇが得られ、これから
は水性下相1.4ｇが分離する。

粗生成物の蒸留可能分のガスクロマトグラフイ
ー分析（溶剤なしに）： ２−（４−ヒドロキシ−フエノキシ）−プロピ
オン酸−エチルエステル 91.95％ ２−（４−エトキシ−フエノキシ）−プロピオ
ン酸−エチルエステル 4.53％ ２−（４−ヒドロキシ−フエノキシ）−プロピ
オン酸 ＜0.1％ 粗生成物溶液の後処理は両試験に於て同様に公
知方法により行われ、キシレン溶液を水又は炭酸
水素ナトリウムの稀薄溶液と振とうして硫酸を除
いた後有機溶剤を減圧蒸留により取り除く。エス
テル化生成物の収率は理論値の95％である。

例 ４ バツチ法−最適な条件（例３に於ける如き装
置）。キシレン50ml中２−（４−ヒドロキシ−フエ
ノキシ）−プロピオン酸9.1ｇの懸濁液を濃硫酸
0.5mlの添加後120℃に加熱する。装置上で取付け
た水分離器を前述の試験によりキシレン及びエタ
ノールからなる混合物（5.67：１の比）で満た
す。60分以内に反応混合物に全部で22.0ｇの91重
量％水性エタノールを添加する。反応時間約10分
後清澄溶液が生ずる。留出する溶剤留出物を水分
離器を介して反応フラスコに逆流させる。水分離
器中で反応時間中水性下相4.4ｇが分離し、これ
は再び反応器に戻されない。エタノール添加終了
後の蒸留可能分のガスクロマトグラフイー分析は
次の値を与える（溶剤分なしに）： ２−（４−ヒドロキシ−フエノキシ）−プロピ
オン酸−エチルエステル 96.51％ ２−（４−ヒドロキシ−フエノキシ）−プロピ
オン酸−エチルエステル 0.48％ ２−（４−ヒドロキシ−フエノキシ）−プロピ
オン酸 0.45％ 硫酸の洗出及び溶剤の蒸発の後の単離原料の収
率は100％以上であり、測定されたエステル含有
量を考慮すると、連続試験で理論値の95乃至98％
の収率が明かとなる。

例 ５ 連続的方法。

還流冷却器、水分離器及び流出口を備えた１
容−反応容器に次のものを連続的に配量する： 246ｇ／時の、エタノール含有率８
重量％を有するキシレン−エタノー
ル−混合物中２−（４−ヒドロキシ
−フエノキシ）−プロピオン酸の35
重量％約70℃温溶液。有機酸は若干
の随伴生成物を含有する工業用原料
として存在する。

270ｇ／時のキシレン（工業用異性体混合物）、 ４ｇ／時の96％硫酸 40ｇ／時の95.8％水性エタノール。

攪拌下この混合物を125℃に加熱し、この場合
強く沸とうする。水分離器中で下相として分離す
る水含有相を連続的に排出させると同時に、上相
を絶えず反応容器に逆流させる。反応器に取りつ
けられた流出口をフラスコ中で約600mlの保持が
行われる様に調整する。定常の状態に調整した後
に、水分離器で40ｇ／時の下相−その組成はエタ
ノール６部、水３部、キシレン１部である−を取
り出すことができる。同時に反応器の流出口で 520ｇ／時の、２−（４−ヒドロキシ
−フエノキシ）−プロピオン酸−エ
チルエステル平均19.5重量％を含有
するキシレン溶液が得られ、これは
理論値の97％の収率に相当する。

例で選択された処理量は滞留時間が約１時間で
あることを意味している。実際的に同一な結果を
以て約30分までの滞留時間が可能である。試験運
転においては前記実験を40時間に汎つて連続的に
実施する。規則的な間隔で取り出した４種の分析
試料は典型的な副生成物に就て次の量を含有する
ことがわかつた（夫々２−（４−ヒドロキシ−フ
エノキシ）−プロピオン酸−エチルエステル100重
量部に対する重量部）： ２−（４−エトキシ−フエノキシ）−プロピオ
ン酸−エチルエステル−0.14；0.33；0.13；
0.31 ２−（４−ヒドロキシ−フエノキシ）−プロピ
オン酸−1.73；1.96；1.33；1.98 後処理は慣用法により行われる。

全ての百分率の記載は重量パーセントを意味す
る。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 酸性触媒の存在下に、フエノール基含有カル
   ボン酸を、フエノール性ヒドロキシル基の同時的
   なエーテル化を起こさせることなく、（C₁−C₃）
   −アルコールによりエステル化する方法におい
   て、前記フエノール基含有カルボン酸及び触媒を
   水非混和性溶剤に溶解又は懸濁させた沸騰しつつ
   ある熱い溶液又は懸濁液中に、水を過剰に含有す
   る（C₁−C₃）−アルコールを連続的に計量しなが
   ら供給すると同時に、水分離器を介して溶剤／ア
   ルコール／水の三元混合物を留出させ、その際 (a) 受器中で水性の下部相が分離するような速さ
   に、計量供給速度を選択し、そして (b) 反応進行中のいずれの時点においても、アル
   コールの含水率が0.1％の下限及び１％の上限
   （反応容器の中身に基づいて）を超えないよう
   に、この含水率を割り当てることを特徴とする
   上記方法。 ２ 溶剤の留出によつて生ずる溶剤損失を、反応
   中に溶剤を加えることによつて埋め合わせる特許
   請求の範囲第１項記載の方法。 ３ 溶剤として80−145℃の沸点を有する芳香族
   炭化水素を使用する特許請求の範囲第１項又は第
   ２項記載の方法。 ４ 溶剤としてキシレンを使用する特許請求の範
   囲第３項記載の方法。