JPH0920772A - 環状アセタール類及びその製造方法 - Google Patents

環状アセタール類及びその製造方法

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JPH0920772A
JPH0920772A JP19245595A JP19245595A JPH0920772A JP H0920772 A JPH0920772 A JP H0920772A JP 19245595 A JP19245595 A JP 19245595A JP 19245595 A JP19245595 A JP 19245595A JP H0920772 A JPH0920772 A JP H0920772A
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JP
Japan
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group
carbon atoms
alkyl group
branched alkyl
linear
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Application number
JP19245595A
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English (en)
Inventor
Shoji Nakagawa
庄次 中川
Hiroyasu Togashi
博靖 冨樫
Toshiya Hagiwara
敏也 萩原
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.)
Kao Corp
Original Assignee
Kao Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【構成】ジグリセリンとカルボニル化合物またはその反
応性誘導体であるケタールあるいはアセタールを酸触媒
下に反応させることを特徴とする環状アセタール類の製
造方法、並びに該製造方法により得られる環状アセター
ル類。 【効果】本発明により合成潤滑油として有用な新規環状
アセタール類が安価な原料から簡便な方法により高収
率、高純度で得られる。このものは、室温付近で液状で
あり適度の粘度を有し、極性を有する合成潤滑油として
の利用ができる。また、かかる合成潤滑油とハイドロフ
ルオロカーボンを配合することができ、相溶性の良好な
電気絶縁性、その他の性能に優れた安価な冷凍機作動流
体組成物を提供することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、極性油、有機溶
剤、潤滑剤、合成潤滑油、冷凍機油等として、又界面活
性剤、有機溶剤、極性油、合成潤滑油、冷凍機油等の製
造中間体として有用な環状アセタール類及びその製造方
法に関する。
【0002】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】従
来、環状アセタール類は主にケトンとしてアセトンを用
いて、糖やポリオールの合成分野で保護基、ポリマー原
料、構造解析のための誘導体、医薬品や化粧品の合成中
間体などとして用いる場合が多かった。また、最近では
ホルムアルデヒドとエチレングリコールより合成される
1,3−ジオキソランが有機溶剤として上市されてい
る。
【0003】一方、ジグリセリンとホルムアルデヒドよ
り、ジグリセリンジホルマールが合成れさており、この
ものはポリマーの原料として用いられている(特公昭5
1−24559、特公昭53−37272号公報)。ま
た、2−メチル−2−エチル−4−(グリシジルオキシ
メチル)−1,3−ジオキソランとメチルエチルケト
ン、メチルブチルケトン、又はブタナールから塩化第二
スズを触媒にして3種のジグリセリンジケタールが合成
されている(ソ連特許第221681号明細書)。
【0004】さらに化粧品や界面活性剤の原料として広
く用いられているジグリセリンのなかで、特に直鎖状高
純度ジグリセリンを製造する際の製造中間体として、ア
セタール基を含有するグリシジルエーテル(グリセリン
のアセタール化合物とエピハロヒドリンとを反応させて
得られる)にルイス酸触媒下にカルボニル化合物(メチ
ルイソブチルケトンやアセトン)を反応させて、ジグリ
セリンのアセタール化物などが得られている。しかしな
がら、このものは単離精製されないで、そのまま本来の
目的物である直鎖状ジグリセリンに導かれている(特開
平2−169534号公報)。
【0005】このようにジグリセリンを保護したり、構
造解析を行うことを目的にしたり、医薬品や化粧品の合
成中間体、ポリマー原料として環状アセタール類が合成
されているが、極性油、潤滑油あるいは冷凍機油として
の用途は知られていなかった。このような用途では、製
造後に残存するハロゲン化合物は好ましくない。また、
エポキシ化合物を経由する反応では、どうしてもポリマ
ー成分が生成するため、特にキャピラリーチューブなど
を液が通る構造の冷凍機用の冷凍機油としては好ましく
ない。
【0006】一方、エチレングリコールのように価数の
低いアルコールを用いた環状アセタール類は粘度が低く
なり、合成潤滑油や冷凍機油のような用途には適してい
なかった。
【0007】したがって、本発明の目的は、特に合成潤
滑油や冷凍機油のような用途に適する、新規な環状アセ
タール類を提供することにある。また、本発明の他の目
的は簡単な方法により高収率で当該環状アセタール類を
得るための製造方法を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、 (1) 次の一般式(I)
【0009】
【化5】
【0010】(式中、R1 は水素原子を示し、その場
合、R2 は炭素数3〜21の直鎖もしくは分岐のアルキ
ル基を示す。あるいはR1 はメチル基を示し、その場
合、R2 は炭素数3〜21の直鎖もしくは分岐のアルキ
ル基を示す。またはR1 は炭素数2〜21の直鎖もしく
は分岐のアルキル基を示し、その場合、R2 は炭素数2
〜21の直鎖もしくは分岐のアルキル基を示す。)で表
される環状アセタール類。 (2) 一般式(I)において、R1 が水素原子でR2
が炭素数3〜12の直鎖もしくは分岐のアルキル基、あ
るいはR1 がメチル基でR2 が炭素数3〜12の直鎖も
しくは分岐のアルキル基、またはR1 が炭素数2〜12
の直鎖もしくは分岐のアルキル基でR2 が炭素数2〜1
2の直鎖もしくは分岐のアルキル基である上記(1)記
載の環状アセタール類、 (3) 一般式(I)において、R1 が水素原子でR2
が炭素数3〜12の分岐のアルキル基、あるいはR1
メチル基でR2 が炭素数5〜12の直鎖もしくは分岐の
アルキル基、またはR1 が炭素数2〜12の直鎖もしく
は分岐のアルキル基でR2 が炭素数2〜12の直鎖もし
くは分岐のアルキル基である上記(1)記載の環状アセ
タール類、並びに (4) 下記の式(II)
【0011】
【化6】
【0012】で示されるジグリセリンと一般式(III)
【0013】
【化7】
【0014】(式中、R1 は水素原子を示し、その場
合、R2 は炭素数3〜21の直鎖もしくは分岐のアルキ
ル基を示す。あるいはR1 はメチル基を示し、その場
合、R2 は炭素数3〜21の直鎖もしくは分岐のアルキ
ル基を示す。またはR1 は炭素数2〜21の直鎖もしく
は分岐のアルキル基を示し、その場合、R2 は炭素数2
〜21の直鎖もしくは分岐のアルキル基を示す。)で表
されるカルボニル化合物またはその反応性誘導体である
ケタールあるいはアセタールを酸触媒下に反応させるこ
とを特徴とする一般式(I)で表される環状アセタール
類の製造方法、
【0015】
【化8】
【0016】(式中、R1 とR2 は上記と同意義を表
す。)に関する。
【0017】
【発明の実施の形態】一般式(I)においてR1 が水素
原子の場合、R2 は炭素数3〜21の直鎖もしくは分岐
のアルキル基であり、好ましくは炭素数3〜12の直鎖
もしくは分岐の飽和アルキル基であり、より好ましくは
炭素数3〜12の分岐の飽和アルキル基である。
【0018】また、一般式(I)においてR1 がメチル
基である場合、R2 は炭素数3〜21の直鎖もしくは分
岐のアルキル基であり、好ましくは炭素数3〜12の直
鎖もしくは分岐の飽和アルキル基である。より好ましく
は炭素数5〜12の直鎖もしくは分岐の飽和アルキル基
である。
【0019】さらに、一般式(I)においてR1 が炭素
数2〜21の直鎖もしくは分岐のアルキル基である場
合、R2 は炭素数2〜21の直鎖もしくは分岐のアルキ
ル基となる。好ましくはR1 が炭素数2〜12の直鎖も
しくは分岐の飽和アルキル基である場合であり、その場
合、R2 が炭素数2〜12の直鎖もしくは分岐の飽和ア
ルキル基であることが好ましい。
【0020】R1 およびR2 である炭素数2〜21の直
鎖もしくは分岐のアルキル基としては具体的には以下の
ものが挙げられる。
【0021】すなわち、直鎖のアルキル基としては、エ
チル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル
基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、ウンデシル
基、トリデシル基、ペンタデシル基、ヘプタデシル基、
ノナデシル基、ヘンエイコシル基等が挙げられる。
【0022】α−メチル分岐のアルキル基としては、1
−メチルエチル基、1−メチルプロピル基、1−メチル
ブチル基、1−メチルペンチル基、1−メチルヘキシル
基、1−メチルヘプチル基、1−メチルオクチル基、1
−メチルノニル基、1−メチルデシル基、1−メチルウ
ンデシル基、1−メチルオクタデシル基等が挙げられ
る。
【0023】その他のα−分岐のアルキル基としては1
−エチルプロピル基、1−エチルブチル基、1−エチル
ペンチル基、1−プロピルブチル基、1−エチルヘキシ
ル基、1−プロピルペンチル基、1−エチルヘプチル
基、1−プロピルヘキシル基、1−ブチルペンチル基、
1−ペンチルヘキシル基、1−ヘキシルヘプチル基、1
−オクチルノニル基、1−ヘキシルウンデシル基、1−
デシルウンデシル基等が挙げられる。
【0024】α−位に加えてさらに1個以上の分岐が存
在するような多分岐のアルキル基としては、1,2−ジ
メチルプロピル基、1,2−ジメチルブチル基、1,3
−ジメチルブチル基、1−エチル−2−メチルプロピル
基、ジイソプロピルメチル基、1,4−ジメチルペンチ
ル基、1−イソプロピルブチル基、1,3,3−トリメ
チルブチル基、1,5−ジメチルヘキシル基、1−エチ
ル−2−メチルペンチル基、1−ブチル−2−メチルプ
ロピル基、1−エチル−3−メチルペンチル基、ジイソ
ブチルメチル基、1,5,9−トリメチルデシル基、1
−(1,3,3−トリメチルブチル)−4,6,6−ト
リメチルヘプチル基等が挙げられる。
【0025】β−分岐のアルキル基としては、2−メチ
ルプロピル基、2−メチルブチル基、2−メチルペンチ
ル基、2−エチルブチル基、2−メチルヘキシル基、2
−エチルペンチル基、2−メチルヘプチル基、2−エチ
ルヘキシル基、2−プロピルペンチル基、2−ヘキシル
デシル基、2−ヘプチルウンデシル基等が挙げられる。
【0026】β−位に加えてさらに1個以上の分岐が存
在するような多分岐のアルキル基としては、2,3−ジ
メチルブチル基、2,4,4−トリメチルペンチル基、
2−イソプロピル−5−メチルヘキシル基、2,4,
6,8−テトラメチルノニル基、2−(1,3,3−ト
リメチルブチル)−5,7,7−トリメチルオクチル基
等が挙げられる。
【0027】α−位、β−位以外に1個以上の分岐が存
在するようなその他の分岐のアルキル基としては、3−
メチルブチル基、3−メチルペンチル基、4−メチルペ
ンチル基、3,3−ジメチルブチル基、3−メチルヘキ
シル基、4−メチルヘキシル基、5−メチルヘキシル
基、3,5,5−トリメチルヘキシル基、イソデシル
基、3,7−ジメチルオクチル基、イソヘプタデシル基
等が挙げられる。α−位で環状をなすアルキル基として
は、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等が挙げられ
る。1個以上の炭素原子を介する環状のアルキル基とし
ては、シクロヘキシルメチル基、3−(2,2,5−ト
リメチルシクロヘキシル)プロピル基等が挙げられる。
【0028】α−位炭素原子に水素原子が存在せず、α
−位炭素原子が3級炭素であるアルキル基としては、
1,1−ジメチルエチル基、1−メチルシクロプロピル
基、1,1−ジメチルプロピル基、1−メチルシクロブ
チル基、1,1−ジメチルブチル基、1,1,2−トリ
メチルプロピル基、1−メチルシクロペンチル基、1,
1−ジメチルペンチル基、1−メチル−1−エチルブチ
ル基、1,1−ジエチルプロピル基、1,1−ジエチル
ブチル基等が挙げられる。
【0029】β−位炭素原子に水素原子が存在せず、β
−位炭素原子が3級炭素であるアルキル基としては、
2,2−ジメチルプロピル基、2,2−ジメチルブチル
基、1,2,2−トリメチルプロピル基、1−エチル−
2,2−ジメチルプロピル基、2,2−ジメチルペンチ
ル基、2,3−ジメチル−2−イソプロピルブチル基等
が挙げられる。
【0030】α−位、β−位炭素原子に共に水素原子が
存在せず、α−位、β−位炭素原子が共に3級炭素であ
るアルキル基としては、1,1,2,2−テトラメチル
プロピル基、1,1,2,2−テトラメチルブチル基、
1,1,2,2−テトラメチルヘキシル基等が挙げられ
る。
【0031】以上のような一般式(I)で示される環状
アセタール類としては、次のような具体例を例示するこ
とができるが、これらに限定されるものではない。 (1)4,4’−〔オキシビス(メチレン)〕ビス〔2
−メチル−2−(2−メチルプロピル)−1,3−ジオ
キソラン〕 (2)4,4’−〔オキシビス(メチレン)〕ビス
〔2,2−ジ(2−メチルプロピル)−1,3−ジオキ
ソラン〕 (3)4,4’−〔オキシビス(メチレン)〕ビス〔2
−(2,4,4−トリメチルペンチル)−1,3−ジオ
キソラン〕 (4)4,4’−〔オキシビス(メチレン)〕ビス
〔2,2−ジペンチル−1,3−ジオキソラン〕 (5)4,4’−〔オキシビス(メチレン)〕ビス〔2
−(1−メチルエチル)−1,3−ジオキソラン〕 (6)4,4’−〔オキシビス(メチレン)〕ビス〔2
−ペンチル−1,3−ジオキソラン〕 (7)4,4’−〔オキシビス(メチレン)〕ビス〔2
−イソペンタデシル−1,3−ジオキソラン〕 (8)4,4’−〔オキシビス(メチレン)〕ビス〔2
−(1−エチルヘキシル)−1,3−ジオキソラン〕 (9)4,4’−〔オキシビス(メチレン)〕ビス
〔2,2−ジヘプタデシル−1,3−ジオキソラン〕
【0032】以上の環状アセタール類は、本発明の製造
方法により、好適に製造することができるが、それに限
定されるものではない。
【0033】また、本発明の環状アセタール類は、極性
油、有機溶剤、潤滑剤、合成潤滑油、冷凍機油等とし
て、又界面活性剤、有機溶剤、極性油、合成潤滑油、冷
凍機油等の製造中間体として有用である。
【0034】次に、本発明の環状アセタール類の製造方
法について説明する。本発明の製造方法は、ジグリセリ
ンとカルボニル化合物(ケトン又はアルデヒド)または
その反応性誘導体であるケタールあるいはアセタールを
酸触媒下に反応させることを特徴とするものである。当
該反応の反応式を示すと次のようになる。
【0035】
【化9】
【0036】(式中、R1 は水素原子を示し、その場
合、R2 は炭素数3〜21の直鎖もしくは分岐のアルキ
ル基を示す。あるいはR1 はメチル基を示し、その場
合、R2 は炭素数3〜21の直鎖もしくは分岐のアルキ
ル基を示す。またはR1 は炭素数2〜21の直鎖もしく
は分岐のアルキル基を示し、その場合、R2 は炭素数2
〜21の直鎖もしくは分岐のアルキル基を示す。また、
3 は炭素数1〜6の直鎖もしくは分岐のアルキル基を
示す。)
【0037】すなわち、式(II) で表されるジグリセリ
ンと一般式(III)で表されるケトンやカルボニル化合
物、あるいはその反応性誘導体から酸触媒を用いて脱水
反応、或いは脱アルコール反応をすることによって、一
般式(I)の環状アセタール類が得られる。
【0038】本発明の方法に用いられるカルボニル化合
物にはケトン及びアルデヒドがあるが、このうちケトン
は、脂肪酸の高温脱炭酸二量化反応やオレフィンの触媒
酸化反応(ワッカー法)や第2級アルコールの酸化、脱
水素やシクロアルカンの酸化等によって容易に得られ
る。ワッカー法の場合、得られるケトンは分布を持つが
精密蒸留により単品に分離精製することができる。ケト
ンの具体例を挙げると以下のようになるが必ずしもこれ
らに限定されるものではない。
【0039】例えば、メチルアルキルケトンとして、メ
チルプロピルケトン、メチルブチルケトン、メチルアミ
ルケトン、メチルヘキシルケトン、メチルヘプチルケト
ン、メチルオクチルケトン、メチルノニルケトン、メチ
ルウンデシルケトン、メチルヘプタデシルケトン等が挙
げられる。
【0040】ジアルキルケトンとして、ジエチルケト
ン、エチルプロピルケトン、エチルブチルケトン、ジプ
ロピルケトン、エチルペンチルケトン、エチルヘキシル
ケトン、ジブチルケトン、ジペンチルケトン、ジヘキシ
ルケトン、ジウンデシルケトン、ジヘプタデシルケトン
等が挙げられる。
【0041】多分岐ケトンとして、メチルイソプロピル
ケトン、メチル−sec−ブチルケトン、メチルイソブ
チルケトン、エチルイソプロピルケトン、メチル−te
rt−ブチルケトン、ジイソプロピルケトン、メチルイ
ソアミルケトン、イソプロピルプロピルケトン、メチル
ネオペンチルケトン、エチル−tert−ブチルケト
ン、6−メチル−2−ヘプタノン、4−メチル−3−ヘ
プタノン、2−メチル−3−ヘプタノン、5−メチル−
3−ヘプタノン、メチルシクロヘキシルケトン、5−
(2,2,5−トリメチルシクロヘキシル)−2−ペン
タノン、6,10,14−トリメチル−2−ペンタデカ
ノン、ジイソブチルケトン、6,10−ジメチル−2−ウ
ンデカノン等が挙げられる。
【0042】また、用いられるアルデヒドは、例えば脂
肪アルコールの脱水素反応、オレフィンのヒドロホルミ
ル化反応(オキソ法)、脂肪酸クロライドのローゼムン
ト還元や脂肪酸よりの直接水添等によって容易に得られ
る。オキソ法の場合、直鎖体と分岐体が生成するが精密
蒸留により単品に分離精製することができる。当該アル
キルアルデヒドの具体例を挙げると以下のようになる
が、必ずしもこれらに限定されるものではない。
【0043】例えば、直鎖アルキルアルデヒドとして、
ブチルアルデヒド、バレルアルデヒド、カプロアルデヒ
ド、ヘプタナール、オクタナール、デシルアルデヒド、
ドデカナール、テトラデカナール、オクタデカナール、
ベヘニンアルデヒド等が挙げられる。
【0044】α−分岐アルキルアルデヒドとして、イソ
ブチルアルデヒド、2−メチルブチルアルデヒド、2−
メチルペンタナール、2−エチルブタナール、2−メチ
ルヘキサナール、2−エチルペンタナール、2−メチル
ヘプタナール、2−エチルヘキサナール、2−プロピル
ペンタナール、2−メチルオクタデカナール等が挙げら
れる。
【0045】α−位に加えてさらに1個以上の分岐が存
在するような多分岐のアルキル基としては2,3−ジメ
チルブタナール、2,4,4−トリメチルペンタナー
ル、2−イソプロピル−5−メチルヘキサナール等が挙
げられる。
【0046】α−分岐以外に1個以上の分岐が存在する
ような、その他の分岐アルキルアルデヒドとしては、イ
ソバレルアルデヒド、3−メチルペンタナール、4−メ
チルペンタナール、3,3−ジメチルブタナール、3−
メチルヘキサナール、4−メチルヘキサナール、5−メ
チルヘキサナール、3,5,5−トリメチルヘキサナー
ル、イソデシルアルデヒド、3,7−ジメチルオクタナ
ール、イソオクタデカナール等が挙げられる。
【0047】また、本発明に用いられるカルボニル化合
物の反応性誘導体としては、上記に述べたケトン、アル
デヒドと炭素数1〜6の低級アルコールから酸触媒によ
って容易に合成される一般式(III')で示されるケタール
と、アセタールがある。R3残基を与える、炭素数1〜
6の低級アルコールの具体例としては、メタノール、エ
タノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノー
ル、イソブタノール、sec−ブタノール、tert−
ブタノール、アミルアルコール、イソアミルアルコー
ル、ネオペンチルアルコール、1−メチルブタノール、
1,1−ジメチルプロパノール、1−エチルプロパノー
ル、ヘキサノール、イソヘキサノール、2−エチルブタ
ノール、1−メチルアミルアルコール、1,3−ジメチ
ルブタノール、1−エチルブタノール等が挙げられる。
【0048】本発明において、式(II)で示されるジグ
リセリンとケトンとの反応はケタール化反応であり、式
(II)で示されるジグリセリンに対するケトンのモル比
は1.0〜10、好ましくは1.8〜5.0である。こ
の反応は、触媒としてパラトルエンスルホン酸、メタン
スルホン酸、硫酸などの酸触媒を式(II)で示されるジ
グリセリンに対して0.05〜10モル%、好ましくは
0.1〜7モル%、さらに好ましくは0.5〜5モル%
用いて行う。
【0049】この反応は無溶媒あるいはキシレン、トル
エン、ベンゼン、オクタン、イソオクタン、ヘプタン、
ヘキサン、シクロヘキサン、ペンタン、リグロイン、石
油エーテルなどの不活性溶媒中あるいはこれらの混合溶
媒中で、使用するケトンの沸点にもよるが40〜160
℃、好ましくは60〜100℃の温度にて生成する水を
除去しながら行うのが好ましい。場合により、減圧下で
反応を行うことも有効である。温度がこれより低いと反
応が進行せず、高いと着色が激しく副反応が生じ好まし
くない。また窒素流通条件下、窒素雰囲気下及び乾燥空
気雰囲気下のいずれでもよい。反応時間は種々の条件に
よって変わりうるが通常5〜200時間が好ましい。得
られた環状ケタール(I)は中和したのち濾過、洗浄等
の前処理を行ったのち、吸着処理、晶析、蒸留などの操
作によって精製することができる。
【0050】また、式(II)で示されるジグリセリンと
アルデヒドとの反応はアセタール化反応であり、式(I
I)で示されるジグリセリンに対するアルデヒドのモル
比は1.0〜4、好ましくは1.8〜2.5である。こ
の反応は触媒としてパラトルエンスルホン酸、メタンス
ルホン酸、硫酸などの酸触媒を式(II)で示されるジグ
リセリンに対して0.01〜5モル%、好ましくは0.
05〜3モル%、さらに好ましくは0.1〜2モル%用
いて行う。
【0051】この反応は無溶媒あるいはキシレン、トル
エン、ベンゼン、オクタン、イソオクタン、ヘプタン、
ヘキサン、シクロヘキサン、ペンタン、ブタン、リグロ
イン、石油エーテルなどの不活性溶媒あるいはこれらの
混合溶媒中で、使用するアルデヒドの沸点にもよるが2
0〜130℃、好ましくは40〜100℃の温度にて生
成する水を除去しながら行うのが好ましい。場合によ
り、減圧下で反応を行うことも有効である。温度がこれ
より低いと反応が進行せず、高いと着色が激しく副反応
が生じ好ましくない。また、窒素流通条件下、窒素雰囲
気下及び乾燥空気雰囲気下のいずれでもよい。反応時間
は、種々の条件によって変わりうるが通常1〜30時間
が好ましい。得られた環状アセタール(I)は中和した
のち濾過、洗浄等の前処理を行ったのち、吸着処理、晶
析、蒸留などの操作によって精製できる。
【0052】また、式(II) で示されるジグリセリンと
ケトンの反応性誘導体であるケタール(III')との反応は
トランスケタール化反応であって、式(II) で示される
ジグリセリンに対するケタール(III')のモル比は1.0
〜10、好ましくは1.8〜5.0である。この反応は
触媒としてパラトルエンスルホン酸、メタンスルホン
酸、硫酸などの酸触媒を式(II) で示されるジグリセリ
ンに対して0.05〜10モル%、好ましくは0.1〜
7モル%、さらに好ましくは0.5〜5モル%用いて行
う。
【0053】この反応は無溶媒あるいはキシレン、トル
エン、ベンゼン、オクタン、イソオクタン、ヘプタン、
ヘキサン、シクロヘキサン、ペンタン、リグロイン、石
油エーテルなどの不活性溶媒中あるいはこれらの混合溶
媒中で、使用するケタール(III')及び生成する低級アル
コールの沸点にもよるが40〜160℃、好ましくは6
0〜130℃の温度にて生成する低級アルコールを除去
しながら行うのが好ましい。場合により、減圧下で反応
を行うことも有効である。温度がこれより低いと反応が
進行せず、高いと着色が激しく副反応が生じ好ましくな
い。また窒素流通条件下、窒素雰囲気下及び乾燥空気雰
囲気下のいずれでもよい。反応時間は、種々の条件によ
って変わりうるが通常5〜200時間が好ましい。得ら
れた環状ケタール(I)は中和したのち濾過、洗浄等の
前処理を行ったのち、吸着処理、晶析、蒸留などの操作
によって精製することができる。
【0054】また、式(II) で示されるジグリセリンと
アルデヒドの反応性誘導体であるアセタール(III')との
反応はトランスアセタール化反応であって、式(II) で
示されるジグリセリンに対するアセタール(III')のモル
比は1.0〜4、好ましくは1.8〜2.5である。こ
の反応は触媒としてパラトルエンスルホン酸、メタンス
ルホン酸、硫酸などの酸触媒を式(II) で示されるジグ
リセリンに対して0.01〜5モル%、好ましくは0.
05〜3モル%、さらに好ましくは0.1〜2モル%用
いて行う。
【0055】この反応は無溶媒あるいはキシレン、トル
エン、ベンゼン、オクタン、イソオクタン、ヘプタン、
ヘキサン、シクロヘキサン、ペンタン、ブタン、リグロ
イン、石油エーテルなどの不活性溶媒あるいはこれらの
混合溶媒中で、使用するアセタール(III')及び生成する
低級アルコールの沸点にもよるが20〜130℃、好ま
しくは40〜100℃の温度にて生成する低級アルコー
ルを除去しながら行うのが好ましい。場合により、減圧
下で反応を行うことも有効である。温度がこれより低い
と反応が進行せず、高いと着色が激しく副反応が生じ好
ましくない。また窒素流通条件下、窒素雰囲気下及び乾
燥空気雰囲気下のいずれでもよい。反応時間は、種々の
条件によって変わりうるが通常1〜30時間が好まし
い。得られた環状アセタール(I)は中和したのち濾
過、洗浄等の前処理を行ったのち、吸着処理、晶析、蒸
留などの操作によって精製できる。
【0056】本発明の製造方法によると、簡単な方法に
より高収率で前述の環状アセタール類を得ることができ
る。
【0057】
【実施例】以下、実施例および参考例により本発明をさ
らに詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例等によ
り何ら限定されるものではない。
【0058】実施例1 4,4’−〔オキシビス(メチレン)〕ビス〔2−メチ
ル−2−(2−メチルプロピル)−1,3−ジオキソラ
ン〕(1)の合成:1リットルの4つ口フラスコに攪拌
機、温度計、窒素吹き込み管、及び冷却器付きの脱水管
を取り付けた。ジグリセリン100.0g(0.602
mol)、メチルイソブチルケトン180.8g(1.
81mol)、パラトルエンスルホン酸1水和物2.2
9g(0.012mol)、及びトルエン300mlを
前記フラスコに取った。窒素雰囲気下常圧で110〜1
19℃で55時間反応を行い水を留去した。反応終了
後、60℃に冷却し、炭酸ナトリウム2.54g(0.
024mol、パラトルエンスルホン酸の2倍当量)を
加えて中和し、60℃で30分間攪拌した。水100g
を加えて、60℃で30分間攪拌し静置して分層した。
下層を除いた後、飽和食塩水50gで洗浄し、トルエン
及び過剰のメチルイソブチルケトンをロータリーエバポ
レーターを用いて減圧下で除去し、粗標記化合物(1)
186.15gを得た(粗収率93.5%)。さらにビ
グリュー管(10cm×2cmφ)を用いた減圧蒸留に
より、部分的に精製された標記化合物(1)144.5
1gを得た。
【0059】収率72.6%、b.p.143〜145℃/
0.3mmHg、ガスクロマトグラフィー純度92.1%、
水酸基価26.2(理論値0)。40℃粘度9.08mm
2/s、100℃粘度2.35mm2/s。このものを、さら
にシリカゲルカラムクロマトグラフィーによって精製し
て(ヘキサン/酢酸エチル=8/2で溶出)標記化合物
(1)を得た。
【0060】ガスクロマトグラフィー純度99.3%、
水酸基価1.6(理論値0)。 IR(NEAT、cm-1):2986、2956、2878
(C−H伸縮)、1470、1377(C−H変角)、
1263、1245、1188、1146、1095、
1050(C−O−C伸縮) 1 H NMR(CDCl3 、δppm): 0.97(12H、2重線、J=8.8Hz 、-CH2 CH (CH3 )2 ) 1.35( 6H、2重線、J=13.2Hz、(-O-)2 C(CH3 )-) 1.57( 4H、2重2重線、J=9.6Hz,10.5Hz、-CH2 CH (CH3)2 ) 1.66〜2.00(2H、多重線、-CH2 CH (CH3)2 ) 3.39〜4.40(10H、多重線、-CH2 CH CH2 O CH2 CH CH2 -)
【0061】実施例2 4,4’−〔オキシビス(メチレン)〕ビス〔2,2−
ジ(2−メチルプロピル)−1,3−ジオキソラン〕
(2)の合成:3リットルの4つ口フラスコに攪拌機、
温度計、塩化カルシウム管、及び冷却器付きの脱水管を
取り付けた。ジグリセリン332.4g(2.00mo
l)、ジイソブチルケトン853.4g(6.00mo
l)、パラトルエンスルホン酸1水和物7.61g
(0.040mol)、及びヘキサン500mlを前記
フラスコに取った。乾燥空気気流下常圧で96〜97℃
で123時間反応を行い水を留去した。反応終了後、6
0℃に冷却し、炭酸ナトリウム8.48g(0.080
mol、パラトルエンスルホン酸の2倍当量)を加えて
中和し、60℃で30分間攪拌した。水100gを加え
て、60℃で30分間攪拌し静置して分層した。下層を
除いた後、飽和食塩水100gで洗浄し、ヘキサンをロ
ータリーエバポレーターを用いて減圧下で除去し、さら
に減圧蒸留により、ジイソブチルケトンを除去した。得
られた粗ケタール666.7gに、ヘキサン400ml
を加え、活性白土を通して濾過を行った後、ヘキサンを
ロータリーエバポレーターを用いて減圧下で除去し、標
記化合物(1)663.5gを得た。
【0062】収率80.0%、ガスクロマトグラフィー
純度87.5%、水酸基価4.0(理論値0)。IR
(NEAT、cm-1):2956、2878(C−H伸縮)、
1470、1368(C−H変角)、1167、114
6、1095(C−O−C伸縮) 1 H NMR(CDCl3 、δppm): 0.67〜1.11(24H、多重線、-CH2 CH (CH3 )2 ) 1.20〜1.61( 8H、多重線、-CH2 CH (CH3)2 ) 1.61〜1.93( 4H、多重線、-CH2 CH (CH3)2 ) 3.42〜4.37(10H、多重線、-CH2 CH CH2 O CH2 CH CH2 -)
【0063】実施例3 4,4’−〔オキシビス(メチレン)〕ビス〔2−
(2,4,4−トリメチルペンチル)−1,3−ジオキ
ソラン〕(3)の合成:1リットルの4つ口フラスコに
攪拌機、温度計、窒素吹き込み管、及び冷却器付きの脱
水管を取り付けた。ジグリセリン166.0g(1.0
0mol)、3,5,5−トリメチルヘキサナール289.
7g(2.04mol)、パラトルエンスルホン酸1水
和物1.90g(0.010mol)、及びヘキサン1
50mlを前記フラスコに取った。窒素気流下常圧で7
5〜92℃で8時間反応を行い水を留去した。反応終了
後、60℃に冷却し、炭酸ナトリウム2.12g(0.
020mol、パラトルエンスルホン酸の2倍当量)を
加えて中和し、60℃で30分間攪拌した。水100g
を加えて、60℃で30分間攪拌し静置して分層した。
下層を除いた後、飽和食塩水100gで洗浄し、ヘキサ
ンをロータリーエバポレーターを用いて減圧下で除去
し、さらに低沸点分を減圧蒸留により除去した。得られ
た粗アセタール405.5gに、活性アルミナ1.2g
を加え、50℃で30分間攪拌した。濾過を行った後、
粗標記化合物(3)405.5gを得た(粗収率97.
0%、水酸基価23.1)。このものを、さらにシリカ
ゲルカラムクロマトグラフィーによって精製して(ヘキ
サン/酢酸エチル=8/2で溶出)標記化合物(3)を
得た。ガスクロマトグラフィー純度95.5%、水酸基
価2.7(理論値0)。 IR(NEAT、cm-1):2956、2878(C−H伸
縮)、1476、1368(C−H変角)、1245、
1131、1041(C−O−C伸縮) 1 H NMR(CDCl3 、δppm): 0.82〜1.40(28H、多重線、-CH2 CH (CH3 )CH2 C(CH3 )3) 1.40〜1.99(6H、多重線、-CH2 CH(CH3)CH2C(CH3)3) 3.27〜4.48(10H、多重線、-CH2 CH CH2 O CH2 CH CH2 -) 4.82〜5.00(2H、多重線、(-O-)2 CH-)
【0064】実施例4 4,4’−〔オキシビス(メチレン)〕ビス〔2,2−
ジペンチル−1,3−ジオキソラン〕(4)の合成:1
リットルの4つ口フラスコに攪拌機、温度計、窒素吹き
込み管、及び冷却器付きの脱水管を取り付けた。ジグリ
セリン100.0g(0.602mol)、6−ウンデ
カノン205.0g(1.20mol)、パラトルエン
スルホン酸1水和物2.29g(0.012mol)、
及びトルエン300mlを前記フラスコに取った。窒素
気流下常圧で122〜124℃で48時間反応を行い水
を留去した。反応終了後、60℃に冷却し、炭酸ナトリ
ウム2.54g(0.024mol、パラトルエンスル
ホン酸の2倍当量)を加えて中和し、60℃で30分間
攪拌した。水100gを加えて、60℃で30分間攪拌
し静置して分層した。下層を除いた後、飽和食塩水50
gで洗浄し、トルエンをロータリーエバポレーターを用
いて減圧下で除去し、粗標記化合物(4)280.05
gを得た(粗収率98.8%)。さらに減圧蒸留を行っ
て、部分的に精製された標記化合物(4)196.96
gを得た。
【0065】収率69.5%、b.p.210〜213℃/
0.4mmHg、ガスクロマトグラフィー純度96.1%、
水酸基価13.2(理論値0)。40℃粘度32.7mm
2/s、100℃粘度5.16mm2/s。このものを、さら
にシリカゲルカラムクロマトグラフィーによって精製し
て(ヘキサン/酢酸エチル=8/2で溶出)標記化合物
(4)を得た。
【0066】ガスクロマトグラフィー純度97.9%、
水酸基価0.9(理論値0)。 IR(NEAT、cm-1):2950、2872(C−H伸
縮)、1470、1380(C−H変角)、1245、
1206、1152、1101(C−O−C伸縮) 1 H NMR(CDCl3 、δppm): 0.60〜0.97(12H、多重線、-CH3 ) 0.97〜1.50(32H、多重線、-CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH3 ) 1.50〜1.70( 8H、多重線、-CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH3 ) 3.35〜4.35(10H、多重線、-CH2 CH CH2 O CH2 CH CH2 -)
【0067】実施例5 4,4’−〔オキシビス(メチレン)〕ビス〔2−メチ
ル−2−(2−メチルプロピル)−1,3−ジオキソラ
ン〕(1)の合成:1リットルの4つ口フラスコに攪拌
機、温度計、窒素吹き込み管、及び蒸留装置を取り付け
た。ジグリセリン100.0g(0.602mol)、
メチルイソブチルケトンジメチルケタール352.1g
(2.408mol)、パラトルエンスルホン酸1水和
物1.14g(0.006mol)、及びトルエン30
0mlを前記フラスコに取った。窒素雰囲気下常圧で9
0〜100℃で20時間反応を行いメタノールを留去し
た。反応終了後、60℃に冷却し、炭酸ナトリウム1.
27g(0.012mol、パラトルエンスルホン酸の
2倍当量)を加えて中和し、60℃で30分間攪拌し
た。水100gを加えて、60℃で30分間攪拌し静置
して分層した。下層を除いた後、飽和食塩水50gで洗
浄し、トルエン及び過剰のメチルイソブチルケトンジメ
チルケタールをロータリーエバポレーターを用いて減圧
下で除去し、粗標記化合物(1)189.5gを得た
(粗収率95.3%)。さらにビグリュー管(10cm
×2cmφ)を用いた減圧蒸留により、部分的に精製さ
れた標記化合物(1)168.7gを得た。
【0068】収率84.8%、b.p.143〜145℃/
0.3mmHg、ガスクロマトグラフィー純度93.5%、
水酸基価20.6(理論値)。このものを、さらにシリ
カゲルカラムクロマトグラフィーによって精製して(ヘ
キサン/酢酸エチル=8/2で溶出)標記化合物(1)
を得た。ガスクロマトグラフィー純度96.5%、水酸
基価1.2(理論値0)。
【0069】実施例6 4,4’−〔オキシビス(メチレン)〕ビス〔2−
(2,4,4−トリメチルペンチル)−1,3−ジオキ
ソラン〕(3)の合成:1リットルの4つ口フラスコに
攪拌機、温度計、窒素吹き込み管、及び蒸留装置を取り
付けた。ジグリセリン166.0g(1.00mo
l)、3,5,5−トリメチルヘキサナールジメチルア
セタール384.2g(2.04mol)、パラトルエ
ンスルホン酸1水和物0.95g(0.005mo
l)、及びトルエン150mlを前記フラスコに取っ
た。窒素気流下常圧で80℃で6時間反応を行いメタノ
ールを留去した。反応終了後、60℃に冷却し、炭酸ナ
トリウム1.06g(0.010mol、パラトルエン
スルホン酸の2倍当量)を加えて中和し、60℃で30
分間攪拌した。水100gを加えて、60℃で30分間
攪拌し静置して分層した。下層を除いた後、飽和食塩水
100gで洗浄し、トルエンをロータリーエバポレータ
ーを用いて減圧下で除去し、さらに低沸点分を減圧蒸留
により除去して粗標記化合物406.4gを得た(粗収
率98.0%、水酸基価22.0)。このものを、さら
にシリカゲルカラムクロマトグラフィーによって精製し
て(ヘキサン/酢酸エチル=8/2で溶出)標記化合物
(3)を得た。ガスクロマトグラフィー純度96.5
%、水酸基価2.0(理論値0)。
【0070】参考例1 実施例で得られた本発明の環状アセタール類の40℃お
よび100℃における動粘度(JIS K−228
3)、流動点(JIS K−2269)を測定した。そ
の結果を表1に示す。
【0071】
【表1】
【0072】表1から明らかなように、本発明品は適度
な粘度と流動点を有していた。
【0073】参考例2 実施例で得られた本発明の環状アセタール類および比較
品と1,1,1,2−テトラフルオロエタン(HFC1
34a)との相溶性を測定した。すなわち、1,1,
1,2−テトラフルオロエタンに対する油濃度10Vo
l%における低温での二相分離温度を測定した。その結
果を表2に示す。
【0074】
【表2】
【0075】表2から明らかなように、本発明品は比較
品に比べてHFC134aとの相溶性に優れていた。
【0076】参考例3 実施例で得られた本発明の環状アセタール類および比較
品の25℃における体積抵抗率(JIS C−2101
に基づいて測定)を測定した。その結果を表3に示す。
【0077】
【表3】
【0078】表3から明らかなように、本発明品は比較
品に比べて体積抵抗率に優れていた。
【0079】
【発明の効果】本発明により合成潤滑油として有用な新
規環状アセタール類が安価な原料から簡便な方法により
高収率、高純度で得られる。このものは、室温付近で液
状であり適度の粘度を有し、極性を有する合成潤滑油と
しての利用ができる。また、かかる合成潤滑油とハイド
ロフルオロカーボンを配合することができ、相溶性の良
好な電気絶縁性、その他の性能に優れた安価な冷凍機作
動流体組成物を提供することができる。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 次の一般式(I) 【化1】 (式中、R1 は水素原子を示し、その場合、R2 は炭素
    数3〜21の直鎖もしくは分岐のアルキル基を示す。あ
    るいはR1 はメチル基を示し、その場合、R2 は炭素数
    3〜21の直鎖もしくは分岐のアルキル基を示す。また
    はR1 は炭素数2〜21の直鎖もしくは分岐のアルキル
    基を示し、その場合、R2 は炭素数2〜21の直鎖もし
    くは分岐のアルキル基を示す。)で表される環状アセタ
    ール類。
  2. 【請求項2】 一般式(I)において、R1 が水素原子
    でR2 が炭素数3〜12の直鎖もしくは分岐のアルキル
    基、あるいはR1 がメチル基でR2 が炭素数3〜12の
    直鎖もしくは分岐のアルキル基、またはR1 が炭素数2
    〜12の直鎖もしくは分岐のアルキル基でR2 が炭素数
    2〜12の直鎖もしくは分岐のアルキル基である請求項
    1記載の環状アセタール類。
  3. 【請求項3】 一般式(I)において、R1 が水素原子
    でR2 が炭素数3〜12の分岐のアルキル基、あるいは
    1 がメチル基でR2 が炭素数5〜12の直鎖もしくは
    分岐のアルキル基、またはR1 が炭素数2〜12の直鎖
    もしくは分岐のアルキル基でR2 が炭素数2〜12の直
    鎖もしくは分岐のアルキル基である請求項1記載の環状
    アセタール類。
  4. 【請求項4】 下記の式(II) 【化2】 で示されるジグリセリンと一般式(III) 【化3】 (式中、R1 は水素原子を示し、その場合、R2 は炭素
    数3〜21の直鎖もしくは分岐のアルキル基を示す。あ
    るいはR1 はメチル基を示し、その場合、R2 は炭素数
    3〜21の直鎖もしくは分岐のアルキル基を示す。また
    はR1 は炭素数2〜21の直鎖もしくは分岐のアルキル
    基を示し、その場合、R2 は炭素数2〜21の直鎖もし
    くは分岐のアルキル基を示す。)で表されるカルボニル
    化合物またはその反応性誘導体であるケタールあるいは
    アセタールを酸触媒下に反応させることを特徴とする一
    般式(I)で表される環状アセタール類の製造方法。 【化4】 (式中、R1 とR2 は上記と同意義を表す。)
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