JPH05255190A - α−ケト酸エステルの製造方法 - Google Patents

α−ケト酸エステルの製造方法

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JPH05255190A
JPH05255190A JP4055238A JP5523892A JPH05255190A JP H05255190 A JPH05255190 A JP H05255190A JP 4055238 A JP4055238 A JP 4055238A JP 5523892 A JP5523892 A JP 5523892A JP H05255190 A JPH05255190 A JP H05255190A
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JP
Japan
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acid ester
catalyst
keto acid
alkyl group
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JP4055238A
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English (en)
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Yoshiaki Iwasaki
義昭 岩崎
Fujinao Matsunaga
藤尚 松永
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HONSYU KAGAKU KOGYO KK
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HONSYU KAGAKU KOGYO KK
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  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】工業的に安全に且つ容易に、しかも、高収率に
てα−ケト酸エステルを製造し得る方法を提供するにあ
る。 【構成】酸化バナジウム−酸化鉄触媒の存在下に、酸素
含有ガス中において、α−ヒドロキシカルボン酸エステ
ルを酸化脱水素する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】α−ケト酸及びα−ケト酸エステ
ルは、種々の有機合成反応における合成中間体として、
また、香料、食品添加物、電子材料、医薬品原料等のフ
アインケミカルズ分野において重要な化学品である。本
発明は、このようなα−ケト酸エステルの製造方法に関
する。
【0002】
【従来の技術】α−ケト酸エステルの製造方法として、
従来、(1)乳酸エステルを過マンガン酸カリウムで液
相酸化する方法(Organic Syntheses, Coll. Vol. lV.
467 項(1963年))、(2)乳酸エステルを三酸化タン
グステンの存在下に液相酸素酸化する方法(特開昭58
−062136号公報)、(3)乳酸エステルを二酸化
チタン、二酸化ジルコニウム及び五酸化ニオブの少なく
とも一種の存在下に液相酸素酸化する方法(特開昭63
−132859号公報)、(4)乳酸エステルを白金や
パラジウム等の貴金属触媒の存在下に液相酸素酸化する
方法(特開昭54−138514号公報)、(5)メタ
バナジン酸アンモニウム、シユウ酸及び水からなる混合
物をpKa値3.8〜9.8の範囲にある担体に付着させた
後、焼成して得た触媒を用い、乳酸エステルを気相酸化
する方法(特公昭57−24336号公報)、(6)リ
ン酸塩で処理した銀触媒を用いて、450℃で乳酸エス
テルを酸化する方法(特開昭61−097247号公
報)、(7)ルテニウム系触媒を用いて、臭素酸塩で酸
化する方法(特開平 1−305053号公報)等が知
られている。
【0003】しかし、上記した(1)の方法は高価な過
マンガン酸カリウムを必要とするうえに、反応後の処理
が工業的に困難である。上記(2)、(3)及び(4)
の方法は、ピルビン酸エステルの収率が低いうえに、ピ
ルビン酸エステルと乳酸エステルとが沸点が近接してい
るので、反応後、蒸留によつてそれぞれを分離すること
が非常に困難である。更に、(5)及び(6)の方法に
おいては、触媒の調製が煩雑であり、また、触媒の寿命
が短かいという問題もある。(7)の方法は、高価な触
媒と酸化剤を用いており、工業的に安価にピルビン酸エ
ステルを製造する方法としては好ましいものではない。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明者らは、上記し
たようなα−ケト酸エステルの従来の製造における問題
を解決するために鋭意研究した結果、α−ヒドロキシカ
ルボン酸エステルを酸化バナジウム−酸化鉄触媒の存在
下に酸素含有ガス中において酸化脱水素することによつ
て、工業的に安全に且つ容易に、しかも、高収率にてα
−ケト酸エステルを製造し得ることを見出して、本発明
に至つたものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明によるα−ケト酸
エステルの製造方法は、酸化バナジウム−酸化鉄触媒の
存在下に酸素含有ガス中において、一般式 R-CH(OH)-COOR' (式中、Rは水素、アルキル基、又は置換基を有してい
てもよいフエニル基を示し、R'はアルキル基を示す。)
で表わされるα−ヒドロキシカルボン酸エステルを酸化
脱水素することを特徴とする。
【0006】本発明の方法においては、出発物質とし
て、一般式 R-CH(OH)-COOR' (式中、Rは水素、アルキル基、又は置換基を有してい
てもよいフエニル基を示し、R'はアルキル基を示す。)
で表わされるα−ヒドロキシカルボン酸エステルが用い
られる。
【0007】上記一般式において、Rは水素、炭素数1
〜10のアルキル基、又は置換基を有していてもよいフ
エニル基であり、R'は炭素数1〜10のアルキル基であ
ることが好ましい。好ましくは、Rは、例えば、メチ
ル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、ブチル等の
アルキル基、フエニル基又はトリル基等であり、R'は、
例えば、メチル、エチル、n−プロピル、イソプロピ
ル、ブチル等のアルキル基である。
【0008】本発明の方法によれば、D−α−ヒドロキ
シカルボン酸エステル、L−α−ヒドロキシカルボン酸
エステル及びDL−α−ヒドロキシカルボン酸エステル
のいずれにも適用できるもので、目的物の収率は、これ
ら異性体の区別による差が余りないことがガスクロマト
グラフ分析により確かめられている。酸化バナジウム−
酸化鉄触媒は、粉末、顆粒、球、ペレツト等のいずれの
形状でも用いることができる。また、バナジウム/鉄の
原子比(V/Fe)は、0.1〜60であり、好ましく
は、1〜55である。触媒におけるバナジウム/鉄原子
比が0.1よも小さいときは、目的物への転化率が低く、
他方、バナジウム/鉄原子比が60を越えても、特に、
転化率の向上が認められず、むしろ、工業上は、触媒の
コスト面から好ましくない。
【0009】本発明の方法においては、反応は、酸素含
有ガス中において行なわれる。このような酸素含有ガス
としては、空気のほか、酸素と共に窒素のような不活性
ガスを適宜量混合した混合ガスを用いることができる
が、通常、空気を用いるのが工業上、有利である。本発
明の方法において、反応温度は140〜340℃、特に
好ましくは160〜290℃である。反応温度が140
℃よりも低いときは、目的物への転化率が低く、他方、
340℃を越えるときは、目的物の分解が起こり、満足
した結果を得ることができない。
【0010】
【実施例】以下に実施例を挙げて本発明を説明するが、
本発明はこれら実施例により何ら限定されるものではな
い。 実施例1 水100重量部に三塩化バナジウム16.0重量部と三塩
化鉄六水塩13.7重量部とを溶解し、攪拌しながら、こ
れに10%アンモニア水51.9重量部を滴下した。得ら
れた沈澱を濾過し、水洗後、110℃で数時間乾燥し、
得られた粉末を打錠成形機にて径5mmのペレツトに形成
し、次いで、このペレツトを空気気流中にて500℃に
て5時間焼成した。得られた触媒ペレツトの原子比(V
/Fe)は0.9であつた。
【0011】この触媒ペレツト25mlを内径12.7mmの
ステンレス鋼製の反応管のほぼ中央部に充填して170
℃に加熱し、次いで、予熱器を通過させて蒸発させたD
L−乳酸メチル2.4g/時を空気66.0リットル/時と
共に反応管に流通させ、温度180℃で25日間反応を
行なつた。反応混合物を冷却器を通過させて、液状物を
捕集した。この液状物を蒸留して、純度98.6%のピル
ビン酸メチルを収率90.5%で得た。精製物は、沸点:
137℃、nD 25:1.4046であつた。 実施例2 実施例1と同様にして、原子比(V/Fe)が11.2で
ある触媒を調製し、径5mmのペレツトとした。
【0012】この触媒ペレツト25mlを内径12.7mmの
ステンレス鋼製の反応管のほぼ中央部に充填して170
℃に加熱し、次いで、予熱器を通過させて蒸発させたL
−乳酸メチル2.4g/時を空気33.0リットル/時と共
に反応管に流通させ、温度180℃で25日間反応を行
なつた。反応混合物を冷却器を通過させて、液状物を捕
集した。この液状物を蒸留して、純度98.1%のピルビ
ン酸メチルを収率88.6%で得た。 実施例3 実施例1にて調製した触媒ペレツト25mlを内径12.7
mmのステンレス鋼製の反応管のほぼ中央に充填し、28
0℃に加熱し、次いで、予熱器を通過させて蒸発させた
DL−マンデル酸エチル2.4g/時を空気33.0リット
ル/時と共に反応管に流通させ、温度290℃で25日
間、反応を行なつた。得られた反応混合物を冷却器を通
して液状物を捕集し、これを蒸留することによつて、純
度98.1%のフエニルグリオキシル酸エチルを収率88.
6%で得た。精製物は、沸点:138℃/18mmHg、n
D 25:1.5190であつた。 実施例4 実施例1と同様にして、原子比(V/Fe)が48.3で
ある触媒を調製し、径5mmのペレツトとした。
【0013】この触媒ペレツト25mlを内径12.7mmの
ステンレス鋼製の反応管のほぼ中央部に充填して165
℃に加熱し、次いで、予熱器を通過させて蒸発させたL
−乳酸メチル2.4g/時を空気33.0リットル/時と共
に反応管に流通させ、温度175℃で20日間反応を行
なつた。反応混合物を冷却器を通過させて、液状物を捕
集した。この液状物を蒸留して、純度99.0%のピルビ
ン酸メチルを収率85.3%で得た。 実施例5 水100重量部に三塩化バナジウム9.3重量部と硝酸第
二鉄九水塩12.0重量部とを溶解し、攪拌しながら、こ
れに10%アンモニア水30.2重量部を滴下した。得ら
れた沈澱を濾過し、水洗後、110℃で数時間乾燥し、
得られた粉末を打錠成形機にて径5mmのペレツトに形成
し、次いで、このペレツトを空気気流中にて500℃
で、5時間焼成した。得られた触媒ペレツトの原子比
(V/Fe)は1.3であつた。
【0014】この触媒ペレツト25mlを内径12.7mmの
ステンレス鋼製の反応管のほぼ中央部に充填して180
℃に加熱し、次いで、予熱器を通過させて蒸発させたD
L−乳酸エチル2.4g/時を空気66.0リットル/時と
共に反応管に流通させ、温度190℃で10日間反応を
行なつた。反応混合物を冷却器を通過させて、液状物を
捕集した。この液状物を蒸留して、純度97.6%のピル
ビン酸エチルを収率91.2%で得た。精製物は、沸点:
155℃、nD 25:1.4065であつた。 実施例6 実施例5と同様にして、原子比(V/Fe)が32.6で
ある触媒を調製し、径5mmのペレツトとした。
【0015】この触媒ペレツト25mlを内径12.7mmの
ステンレス鋼製の反応管のほぼ中央部に充填して180
℃に加熱し、次いで、予熱器を通過させて蒸発させたL
−乳酸メチル1.2g/時を空気16.5リットル/時と共
に反応管に流通させ、温度190℃で14日間反応を行
なつた。反応混合物を冷却器を通過させて、液状物を捕
集した。この液状物を蒸留して、純度98.2%のピルビ
ン酸メチルを収率90.1%で得た。 実施例7 水100重量部に三塩化バナジル11.2重量部と硫酸第
一鉄七水塩18.0重量部とを溶解し、攪拌しながら、こ
れに10%アンモニア水44.0重量部を滴下した。得ら
れた沈澱を濾過し、水洗後、110℃で数時間乾燥し、
得られた粉末を打錠成形機にて径5mmのペレツトに形成
し、次いで、このペレツトを空気気流中にて500℃に
て5時間焼成した。得られた触媒ペレツトの原子比(V
/Fe)は1.5であつた。
【0016】この触媒ペレツト25mlを内径12.7mmの
ステンレス鋼製の反応管のほぼ中央部に充填して210
℃に加熱し、次いで、予熱器を通過させて蒸発させたD
L−乳酸イソブチル2.4g/時を空気66.0リットル/
時と共に反応管に流通させ、温度220℃で7日間反応
を行なつた。反応混合物を冷却器を通過させて、液状物
を捕集した。この液状物を蒸留して、純度98.8%のピ
ルビン酸イソブチルを収率90.1%で得た。精製物は、
沸点:80℃/20mmHg、nD 25:1.4124であつ
た。 実施例8 実施例7にて調製した触媒ペレツト25mlを内径12.7
mmのステンレス鋼製の反応管のほぼ中央に充填し、18
0℃に加熱し、次いで、予熱器を通過させて蒸発させた
DL−ヒドロキシ酪酸エチル2.4g/時を空気66.0リ
ットル/時と共に反応管に流通させ、温度200℃で9
日間、反応を行なつた。得られた反応混合物を冷却器を
通して液状物を捕集し、これを蒸留することによつて、
純度98.8%のα−ケト酪酸エチルを収率85.1%で得
た。精製物は、沸点:66℃/20mmHg、nD 20:1.1
420であつた。 実施例9 実施例7と同様にして、原子比(V/Fe)が22.5で
ある触媒を調製し、径5mmのペレツトとした。
【0017】この触媒ペレツト25mlを内径12.7mmの
ステンレス鋼製の反応管のほぼ中央部に充填して210
℃に加熱し、次いで、予熱器を通過させて蒸発させたL
−乳酸イソブチル1.2g/時を空気16.5リットル/時
と共に反応管に流通させ、温度220℃で7日間反応を
行なつた。反応混合物を冷却器を通過させて、液状物を
捕集した。この液状物を蒸留して、純度98.1%のピル
ビン酸イソブチルを収率88.9%で得た。 実施例10 実施例7と同様にして、原子比(V/Fe)が48.3で
ある触媒を調製し、径5mmのペレツトとした。
【0018】この触媒ペレツト25mlを内径12.7mmの
ステンレス鋼製の反応管のほぼ中央部に充填して190
℃に加熱し、次いで、予熱器を通過させて蒸発させたD
L−乳酸イソプロピル1.2g/時を空気16.5リットル
/時と共に反応管に流通させ、温度200℃で7日間反
応を行なつた。反応混合物を冷却器を通過させて、液状
物を捕集した。この液状物を蒸留して、純度98.1%の
ピルビン酸イソプロピルを収率88.9%で得た。精製物
は、沸点:51℃/13mmHg、nD 25:1.4036であ
つた。
【0019】
【発明の効果】本発明の方法によれば、酸化バナジウム
−酸化鉄触媒の存在下に酸素含有ガス中においてα−ヒ
ドロキシカルボン酸エステルを酸化脱水素することによ
つて、工業的に安全に且つ容易に高収率にてα−ケト酸
エステルを製造することができる。従つて、本発明の方
法は、中間体、香料、その他のフアインケミカルズ分野
に需要が増大しつつある高品質のα−ケト酸エステルを
安定に供給することができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 // C07B 61/00 300

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】酸化バナジウム−酸化鉄触媒の存在下に酸
    素含有ガス中において、一般式 R-CH(OH)-COOR' (式中、Rは水素、アルキル基、又は置換基を有してい
    てもよいフエニル基を示し、R'はアルキル基を示す。)
    で表わされるα−ヒドロキシカルボン酸エステルを酸化
    脱水素することを特徴とするα−ケト酸エステルの製造
    方法。
  2. 【請求項2】酸化バナジウム−酸化鉄触媒において、バ
    ナジウム/鉄原子比(V/Fe)が0.1〜60である請
    求項1記載のα−ケト酸エステルの製造方法。
  3. 【請求項3】前記一般式で表わされるα−ヒドロキシカ
    ルボン酸エステルにおいて、Rが水素、炭素数1〜10
    のアルキル基、又は置換基を有していてもよいフエニル
    基であり、R'が炭素数1〜10のアルキル基であるある
    ことを特徴とする請求項1記載のα−ケト酸エステルの
    製造方法。
JP4055238A 1992-03-13 1992-03-13 α−ケト酸エステルの製造方法 Pending JPH05255190A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5523459A (en) * 1994-03-25 1996-06-04 Ube Industries, Ltd. Preparation of α-keto acid ester
KR100403417B1 (ko) * 2000-06-20 2003-10-30 삼성전자주식회사 에폭사이드 유도체로부터 말로네이트 유도체 또는β-케토에스테르를 제조하기 위한 방법
US7351850B2 (en) 2004-05-20 2008-04-01 Kuraray Co., Ltd. Process for producing alphaoxocarbonyl compound
CN108503545A (zh) * 2018-04-19 2018-09-07 大连理工大学 一种催化氧化扁桃酸酯制备苯乙酮酸酯的方法
CN112354542A (zh) * 2020-11-20 2021-02-12 浙江工业大学 一种V2O5-CuO/TiO2催化剂及其制备方法和应用

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