JPH07258148A - 3−メチルグルタル酸の製造方法 - Google Patents

3−メチルグルタル酸の製造方法

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JPH07258148A
JPH07258148A JP6076588A JP7658894A JPH07258148A JP H07258148 A JPH07258148 A JP H07258148A JP 6076588 A JP6076588 A JP 6076588A JP 7658894 A JP7658894 A JP 7658894A JP H07258148 A JPH07258148 A JP H07258148A
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JP
Japan
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methyl
acid
methylglutaric acid
reaction
catalyst
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JP6076588A
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English (en)
Inventor
Hidekazu Saitou
秀和 齏藤
Yasuo Tokito
康雄 時任
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Kuraray Co Ltd
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Kuraray Co Ltd
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • 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

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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】 ポリエステルポリオール、ナイロン、繊維、
潤滑油、可塑剤、医薬品中間体などの主原料または添加
剤として有用な3−メチルグルタル酸の工業的に有利な
製造方法を提供する。 【構成】 β−メチル−δ−バレロラクトン、2−ヒド
ロキシ−4−メチルテトラヒドロピランおよび3−メチ
ル−1,5−ペンタンジオ−ルからなる群より選ばれる
化合物を酸化触媒および水の存在下に酸素酸化すること
からなる3−メチルグルタル酸の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、3−メチルグルタル酸
の製造方法に関する。
【0002】本発明方法により提供される3−メチルグ
ルタル酸は、例えば、ポリエステルポリオール、ナイロ
ン、繊維、潤滑油、可塑剤、医薬品中間体などの主原料
または添加剤として有用である。
【0003】
【従来の技術】アジピン酸、アゼライン酸、セバシン
酸、ドデカ二酸などのα,ω−ジカルボン酸は工業的に
入手可能であり、とくにアジピン酸はポリエステルポリ
オール、ナイロン、繊維、潤滑油、可塑剤などの原料と
して多量に使用されている。これらのα,ω−ジカルボ
ン酸はいずれも直鎖状である。
【0004】3−メチルグルタル酸は分岐状のα,ω−
ジカルボン酸であり、ポリエステル、ポリウレタンなど
の出発原料として有用な化合物であるが、これまでその
工業的な製造法は確立されていない。
【0005】例えば、従来知られている3−メチルグル
タル酸の合成方法としては、硝酸酸化法やマロン酸エス
テル合成法によるものが挙げられる。Khim. Ge
terotsikl. Soedin.,(1),37
−8,1987によれば、4−メチルテトラヒドロピラ
ンに60〜65%濃度の硝酸を反応させる3−メチルグ
ルタル酸の合成法が知られている。また、Reakt.
Osobo Chist. Veshchestv
a,(6),17−19,1979には、マロン酸ジエ
チルエステルとクロトン酸エチルを出発原料とする合成
法が開示されている。
【0006】ところで、β−メチル−δ−バレロラクト
ンまたは2−ヒドロキシ−4−メチルテトラヒドロピラ
ンから3−メチルグルタル酸が得られるということは、
例えば、特開昭60−26018号公報および特開平5
−262842号公報に記載されているが、その具体的
な製造方法については全く明らかにされていない。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】分岐状のα,ω−ジカ
ルボン酸を提供することができれば、従来のポリエステ
ルポリオール、ナイロン、繊維、潤滑油、可塑剤などの
性質を改良することができる。
【0008】Khim. Geterotsikl.
Soedin.,(1),37−8,1987に記載の
硝酸酸化法では、酸素に次いで安価な硝酸を酸化剤とし
て使用するので実用上の価値は大きいが、反応装置の腐
食、酸化窒素の副生、硝酸が有機物と容易に反応するこ
とに起因する容器内圧の急激な上昇による破裂や爆発の
危険性をはらんでいる。
【0009】そのうえ、この方法に使用される4−メチ
ルテトラヒドロピランは工業的に安価に製造されていな
いために、出発原料として入手することが困難である。
【0010】Reakt. Osobo Chist.
Veshchestva,(6),17−19,19
79に記載のマロン酸エステル合成法は、反応工程が長
くて操作が煩雑であるだけでなく、目的化合物の純度お
よび収率がいずれも悪く満足できるものではない。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記従来
技術に鑑み、国内で工業的に大量生産され入手容易な原
料を出発物質とした3−メチルグルタル酸の有利な製造
方法について鋭意検討した結果、本発明を完成するに至
った。
【0012】すなわち、本発明によれば、β−メチル−
δ−バレロラクトン、2−ヒドロキシ−4−メチルテト
ラヒドロピランおよび3−メチル−1,5−ペンタンジ
オールからなる群より選ばれる化合物を酸化触媒および
水の存在下に酸素酸化することを特徴とする3−メチル
グルタル酸の製造方法が提供される。
【0013】本発明方法にしたがうβ−メチル−δ−バ
レロラクトン、2−ヒドロキシ−4−メチルテトラヒド
ロピランおよび3−メチル−1,5−ペンタンジオール
からなる群より選ばれる化合物の酸素酸化は、これら化
合物を水溶媒中で酸素ガスまたは酸素含有ガスと接触さ
せることによって行われる。酸素含有ガスとしては、空
気、任意の割合からなる窒素と酸素の混合ガスまたはこ
れらとヘリウムガス、アルゴンガス、炭酸ガスなどとの
混合ガスが用いられる。
【0014】反応原料であるβ−メチル−δ−バレロラ
クトン、2−ヒドロキシ−4−メチルテトラヒドロピラ
ンおよび3−メチル−1,5−ペンタンジオ−ルは、単
独で、あるいは二種以上混合して用いることができる。
【0015】これらの反応原料は公知の方法によって製
造することができ、例えば、2−ヒドロキシ−4−メチ
ルテトラヒドロピランは、イソプレン誘導体である3−
メチル−3−ブテン−1−オ−ルをロジウム錯体触媒の
存在下に水素/一酸化炭素混合ガスによってヒドロホル
ミル化することにより得ることができる。また、β−メ
チル−δ−バレロラクトンは、2−ヒドロキシ−4−メ
チルテトラヒドロピランを触媒の存在下に脱水素化する
ことにより、3−メチル−1,5−ペンタンジオ−ル
は、2−ヒドロキシ−4−メチルテトラヒドロピランを
触媒の存在下に水素化することにより得ることができ
る。
【0016】本発明にしたがう反応は、酸化触媒の存在
下に実施される。触媒の例としては、金属を担体に担持
させた触媒を挙げることができる。具体的には、金属と
して白金、パラジウムなどを例示することができ、ある
いはこれを単独で担体に担持させたものでもよく、ある
いは二種もしくはそれ以上の金属を組合せて担体に担持
させたものでもよい。また、担体としては活性炭、アル
ミナ、炭酸カルシウム、炭酸バリウムなどを例示するこ
とができる。さらに、これらの金属を担体に担持させた
触媒は、錫、鉛、ビスマス、セレン、テルル、セリウム
等から選ばれる他の金属成分で部分的に変性されている
ものも使用できる。
【0017】これらの触媒は商業生産されており、容易
に入手することができる。
【0018】本発明の方法にしたがう酸素酸化反応は、
水を溶媒として用い、前述の金属担持触媒の存在下に、
通常、酸素ガスまたは酸素含有ガス、ならびにβ−メチ
ル−δ−バレロラクトン、2−ヒドロキシ−4−メチル
テトラヒドロピランおよび3−メチル−1,5−ペンタ
ンジオ−ルからなる群より選ばれる化合物を連続的また
は断続的に供給することによって実施される。
【0019】反応温度としては50〜200℃、特に8
0〜150℃の範囲内の温度が好ましい。
【0020】使用する水の量は、β−メチル−δ−バレ
ロラクトン、2−ヒドロキシ−4−メチルテトラヒドロ
ピランおよび3−メチル−1,5−ペンタンジオ−ルか
らなる群より選ばれる化合物に対して、通常1〜120
倍モル量が適当であり、約2〜60倍モル量が好まし
い。
【0021】本発明にしたがう反応は、酸化触媒および
水の他に酸またはアルカリなどの第三成分を添加して実
施することができ、特に、酸性化合物の共存下に反応を
行うと著しく反応速度が改善される。この目的に使用し
うる酸性化合物の例として、硫酸等の鉱酸、p−トルエ
ンスルホン酸等の有機酸、酸性イオン交換樹脂、活性白
土等の固体酸を挙げることができる。酸性化合物と生成
する3−メチルグルタル酸との分離を考えれば、酸性イ
オン交換樹脂、活性白土等の固体酸の使用がより好まし
い。
【0022】酸性化合物の使用量は、β−メチル−δ−
バレロラクトン、2−ヒドロキシ−4−メチルテトラヒ
ドロピランおよび3−メチル−1,5−ペンタンジオ−
ルからなる群より選ばれる化合物に対して通常0,00
1〜20重量%が適当であり、0,1〜5重量%が好ま
しい。
【0023】本発明方法において、反応器としては、通
常の気液接触反応において汎用の撹拌型反応器、気泡塔
型反応器、多孔板塔型反応器などが用いられる。反応圧
力は酸素含有ガス中の酸素濃度、反応温度、触媒濃度な
どによってその最適範囲が変化するのでこれを一義的に
定めることはできないが、通常1〜30絶対気圧の範囲
から選ばれる。
【0024】本酸化反応は連続方式でも、またバッチ方
式でも実施することができる。
【0025】いずれの反応方式を採用する場合において
も、比較的低温下でβ−メチル−δ−バレロラクトン、
2−ヒドロキシ−4−メチルテトラヒドロピランおよび
3−メチル−1,5−ペンタンジオ−ルからなる群より
選ばれる化合物の転化率が90〜98%程度になるまで
反応を追い込んだのち、さらに別の反応器で比較的高温
下に反応を追い込むと共に、反応系に微量混在する過酸
化物を分解させるのが良い。
【0026】3−メチルグルタル酸は反応後の反応混合
液から濾過により触媒を除去し、水の大半を留去した後
に、晶析によって分離取得することができる。
【0027】このようにして得られた粗3−メチルグル
タル酸はそれ自体でも十分高い純度を有しているが、さ
らに必要に応じてその水溶媒液から再結晶により精製す
ることができる。
【0028】
【実施例】以下実施例によって本発明の方法を具体的に
説明する。
【0029】実施例1 温度計、圧力計、電磁撹拌装置、空気導入口および出ガ
スラインを備えた内容1リットルの耐圧反応装置に水4
00ml(22.2モル)、β−メチル−δ−バレロラ
クトン400ml(3.7モル)、活性炭に5%の白金
および5%のビスマスを担持させた触媒(デグサジャパ
ン(株)社製水分含有率約50重量%)10gを仕込
み、空気により5絶対気圧まで加圧しながら加温した。
反応器内の温度が95℃にて一定となったところで、内
容物を700rpmの回転速度で撹拌し、かつ出ガスを
10リットル/hrの速度で出しながら約120時間酸
化反応を行った。
【0030】オートクレーブを放冷し、空気を放圧した
のち反応混合液を取り出し、触媒を濾別した。さらに、
濾液をエバポレーターを用いて水300mlを留去した
のち、10℃まで冷却したところ白色の結晶が析出して
きたので濾別した。白色の結晶は合計で362g捕集さ
れた。各種分析からこの白色結晶は3−メチルグルタル
酸と結論された。再結晶後の3−メチルグルタル酸の取
得率は添加したβ−メチル−δ−バレロラクトンのモル
基準で57%であった。
【0031】実施例2 温度計、圧力計、電磁撹拌装置、空気導入口および出ガ
スラインを備えた内容300mlの耐圧反応装置に水1
30ml(7.2モル)、2−ヒドロキシ−4−メチル
テトラヒドロピラン70ml(0.6モル)、活性炭に
5%の白金を担持させた触媒(デグサジャパン(株)社
製水分含有率約50重量%)2.8gを仕込み、空気に
より10絶対気圧まで加圧しながら加温した。反応器内
の温度が98℃にて一定となったところで、内容物を7
00rpmの回転速度で撹拌し、かつ出ガスを10リッ
トル/hrの速度で出しながら約110時間酸化反応を
行った。
【0032】オートクレーブを放冷し、空気を放圧した
のち反応混合液を取り出し、触媒を濾別した。さらに、
濾液をエバポレーターを用いて水95mlを留去したの
ち、10℃まで冷却したところ白色の結晶が析出してき
たので濾別した。白色の結晶は合計で58g捕集され
た。各種分析からこの白色結晶は3−メチルグルタル酸
と結論された。再結晶後の3−メチルグルタル酸の取得
率は添加した2−ヒドロキシ−4−メチルテトラヒドロ
ピランのモル基準で53%であった。
【0033】実施例3 温度計、圧力計、電磁撹拌装置、空気導入口および出ガ
スラインを備えた内容1リットルの耐圧反応装置に水4
00ml(22.2モル)、3−メチル−1,5−ペン
タンジオ−ル100g(0.8モル)、活性炭に5%の
白金および1%のビスマスを担持させた触媒(デグサジ
ャパン(株)社製水分含有率約50重量%)4gを仕込
み、空気により5絶対気圧まで加圧しながら加温した。
反応器内の温度が110℃にて一定となったところで、
内容物を1000rpmの回転速度で撹拌し、かつ出ガ
スを5リットル/hrの速度で出しながら約100時間
酸化反応を行った。
【0034】オートクレーブを放冷し、空気を放圧した
のち反応混合液を取り出し、触媒を濾別した。さらに、
濾液をエバポレーターを用いて水300mlを留去した
のち、7℃まで冷却したところ白色の結晶が析出してき
たので濾別した。白色の結晶は合計で83g捕集され
た。各種分析からこの白色結晶は3−メチルグルタル酸
と結論された。再結晶後の3−メチルグルタル酸の取得
率は添加した3−メチル−1,5−ペンタンジオ−ルの
モル基準で50%であった。
【0035】実施例4 温度計、圧力計、電磁撹拌装置、空気導入口および出ガ
スラインを備えた内容1リットルの耐圧反応装置に水4
00ml、β−メチル−δ−バレロラクトン300g、
活性炭に5%の白金を担持させた触媒(デグサジャパン
(株)社製水分含有率約50重量%)6g、活性白土
(水澤化学工業(株)社製)3gを仕込み、空気により
5絶対気圧まで加圧しながら加温した。反応器内の温度
が125℃にて一定となったところで、内容物を100
0rpmの回転速度で攪拌し、かつ出ガスを5リットル
/hrの速度で出しながら約35時間酸化反応を行っ
た。
【0036】オートクレーブを放冷し、空気を放圧した
のち反応混合液を取り出し、触媒および活性白土を濾別
した。さらに、濾液をエバポレーターを用いて水300
mlを留去したのち、7℃まで冷却したところ白色の結
晶が析出してきたので濾別した。白色の結晶は合計で2
90g捕集された。各種分析からこの白色結晶は3−メ
チルグルタル酸と結論された。再結晶後の3−メチルグ
ルタル酸の取得率は添加したβ−メチル−δ−バレロラ
クトンのモル基準で63%であった。
【0037】
【発明の効果】本発明によれば、大量生産され入手容易
なβ−メチル−δ−バレロラクトン、2−ヒドロキシ−
4−メチルテトラヒドロピランおよび3−メチル−1,
5−ペンタジオールからなる群より選ばれる化合物を酸
化触媒および水の存在下に酸素酸化することにより、3
−メチルグルタル酸を工業的に容易に製造することがで
きる。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 β−メチル−δ−バレロラクトン、2−
    ヒドロキシ−4−メチルテトラヒドロピランおよび3−
    メチル−1,5−ペンタンジオールからなる群より選ば
    れる化合物を酸化触媒および水の存在下に酸素酸化する
    ことを特徴とする3−メチルグルタル酸の製造方法。
JP6076588A 1994-03-23 1994-03-23 3−メチルグルタル酸の製造方法 Pending JPH07258148A (ja)

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JP6076588A JPH07258148A (ja) 1994-03-23 1994-03-23 3−メチルグルタル酸の製造方法

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004069780A1 (ja) * 2003-02-10 2004-08-19 Kyowa Hakko Chemical Co., Ltd. 分岐アジピン酸の製造方法
WO2022172879A1 (ja) 2021-02-10 2022-08-18 株式会社クラレ ポリエステルポリオール、ウレタンプレポリマー及びポリウレタン

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2004069780A1 (ja) * 2003-02-10 2004-08-19 Kyowa Hakko Chemical Co., Ltd. 分岐アジピン酸の製造方法
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