JPH10279573A - 3−メチルテトラヒドロフランの製造方法 - Google Patents

3−メチルテトラヒドロフランの製造方法

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JPH10279573A
JPH10279573A JP9083865A JP8386597A JPH10279573A JP H10279573 A JPH10279573 A JP H10279573A JP 9083865 A JP9083865 A JP 9083865A JP 8386597 A JP8386597 A JP 8386597A JP H10279573 A JPH10279573 A JP H10279573A
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methyl
methyltetrahydrofuran
butyrolactone
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Masanori Takemoto
眞規 竹本
Takafumi Abe
崇文 阿部
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    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07DHETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D307/00Heterocyclic compounds containing five-membered rings having one oxygen atom as the only ring hetero atom
    • C07D307/02Heterocyclic compounds containing five-membered rings having one oxygen atom as the only ring hetero atom not condensed with other rings
    • C07D307/04Heterocyclic compounds containing five-membered rings having one oxygen atom as the only ring hetero atom not condensed with other rings having no double bonds between ring members or between ring members and non-ring members
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 容易な工程で高純度の3−メチルテトラヒド
ロフランを生産する製造方法を提供する。 【解決手段】 一般式 ROOC−CH(CH3 )−C
2 −CHO [式中RはC1 〜C3 −アルキル基を表
し、かつホルミル基はC1 〜C8 −アルカノールを有す
るアセタールとして存在することもできる。]で示され
る化合物を、水素化および脱アルコール環化させて、2
−メチル−γ−ブチロラクトンを合成する工程1、工程
1において生成した2−メチル−γ−ブチロラクトンと
アルコール類を分離する工程2、および工程2で得られ
たアルコール類を含まない2−メチル−γ−ブチロラク
トンを用いて水素化反応を行う工程3からなる3−メチ
ルテトラヒドロフランの製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、3−メチルテトラ
ヒドロフランの製造方法に係る。3−メチルテトラヒド
ロフランはテトラヒドロフランを重合して得られるポリ
テトラメチレンエーテルグリコールの改質のためのコモ
ノマーとして利用される極めて有用な物質である(特開
昭63−235320号公報、欧州特許公開第3439
85号公報)。
【0002】
【従来の技術】3−メチルテトラヒドロフランの製造方
法としては、特開平6−219981号公報において、
イタコン酸エステルまたは3−ホルミル−2−メチルプ
ロピオン酸エステルの水素添加による2−メチル−1,
4−ブタンジオールおよび3−メチルテトラヒドロフラ
ンの製造方法が記載され、また特開平8−217768
号公報にはメチルコハク酸エステルの水素化による3−
メチルテトラヒドロフランの製造方法が記載されてい
る。しかし、これらエステル類を原料に用いて3−メチ
ルテトラヒドロフランを製造しようとした場合、反応生
成物中には必然的に3−メチルテトラヒドロフランとア
ルコール類が含まれる。ところが、3−メチルテトラヒ
ドロフランは多くの低級アルコールと共沸混合物(メタ
ノールとの共沸混合物:共沸点64.5℃、共沸組成:
3−メチルテトラヒドロフラン25重量%、メタノール
75重量%)を形成するためにその分離には多大なエネ
ルギーを要する。特に、ポリテトラメチレンエーテルグ
リコールの改質に用いる3−メチルテトラヒドロフラン
としては高純度のものが必要で、アルコール類は0.2
%以下の3−メチルテトラヒドロフランが要求されてい
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は前記の
通り、通常の蒸留操作では分離が困難なアルコール類を
含まない3−メチルテトラヒドロフランの製造方法を提
供することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明者らはこれらの課
題点を解決すべく鋭意研究を行った結果、一般式〔I〕 ROOC−CH(CH3 )−CH2 −CHO 〔I〕 [式中RはC1 〜C3 −アルキル基を表し、かつホルミ
ル基はC1 〜C8 −アルカノールを有するアセタールと
して存在することもできる。]で示される化合物を、水
素化および脱アルコール環化させて、2−メチル−γ−
ブチロラクトンを合成する工程1、工程1において生成
した2−メチル−γ−ブチロラクトンとアルコール類を
蒸留等の方法により分離する工程2、および工程2で得
られたアルコール類を含まない2−メチル−γ−ブチロ
ラクトンを用いて水素化反応を行う工程3からなる製造
方法により、アルコール類を含まない3−メチルテトラ
ヒドロフランを効率良く製造することが可能であること
を見いだし、本発明を完成させるに至った。
【0005】以下に本発明の方法について詳細に説明す
る。本発明による3−メチルテトラヒドロフランの製造
方法を化1に示す。
【0006】
【化1】 [化1中、[I]はβ−ホルミルイソ酪酸エステル、
[II]は2−メチル−γ−ブチロラクトン、[III ]は
3−メチルテトラヒドロフランを示す。式中RはC 1
3 −アルキル基を表し、かつホルミル基はC1 〜C8
−アルカノールを有するアセタールとして存在すること
もできる。]
【0007】
【発明の実施の形態】本発明は、化合物[I]の水素化
反応において直接3−メチルテトラヒドロフランに導か
ずに、中間体である2−メチル−γ−ブチロラクトンの
段階で反応を止め、3−メチルテトラヒドロフランの精
製工程で問題となるアルコール類をこの段階で分離し、
アルコール類を含まない2−メチル−γ−ブチロラクト
ンをさらに水素化させるという二段階で水素化反応を行
うことを特徴とする。本発明の出発原料である化合物
[I]はメタクリル酸エステルのヒドロホルミル化によ
り良好な収率および選択性で得ることができる(Bull. C
hem. Soc. Japan 50(1977)2351) 。
【0008】本発明における工程1の水素化反応では、
反応を3−メチルテトラヒドロフランまで行かせずに、
2−メチル−γ−ブチロラクトンの段階で停止させるこ
とが肝心な点であるが、通常、ホルミル基は金属触媒に
よる水素化反応が容易に進行すること、この反応により
生成する4−ヒドロキシ−2−メチル酪酸エステル化合
物は、脱アルコール環化反応が極めて容易に進行するこ
とから、過度に激しい反応条件を選択しなければその目
標を達成することは容易である。本発明において、工程
1の水素化反応は、銅、銅化合物、7a族金属、8族金
属、7a族金属の化合物および8族金属の化合物の少な
くとも一種類を含む触媒の存在下で実施される。該水素
化反応は懸濁床、固定床潅液式あるいは気液上昇並流式
等の方法の採用が可能であるが、反応の方法は特に限定
されるものではない。
【0009】本発明における工程1の水素化反応に用い
る触媒は、主成分として銅、または周期律表第7aおよ
び8属に属する元素を含有する。更に詳しくは、銅、コ
バルト、ニッケル、鉄、レニウム、パラジウム、ルテニ
ウム、白金、ロジウム等が本反応の触媒の主成分として
有効である。また、助触媒をなす成分として、クロム、
モリブデン、マンガン、バリウム、マグネシウム、およ
び珪素、アルミを含有する固体酸成分等が有効である。
本発明における工程1の水素化反応は、用いる触媒成分
によりその反応条件が異なるが、おおむね反応温度は5
0〜200℃、反応圧は常圧〜100kg/cm2(ゲージ
圧)の範囲で実施される。その一例として、銅を主成分
とした、一般に銅−クロマイトと呼ばれる触媒の場合で
は、反応温度は70〜180℃、反応圧は5〜40kg/c
m2(ゲージ圧)の範囲が好適である。反応に使用する水
素は、純水素が好ましいが、メタン、窒素等を含有した
ものでも使用が可能である。
【0010】本発明における工程2の2−メチル−γ−
ブチロラクトンとアルコール類の分離は通常の蒸留操作
で容易に行うことができるが、とくにこの方法に限るも
のではない。
【0011】本発明における工程3のアルコール類を含
まない2−メチル−γ−ブチロラクトン水素化反応は、
銅、銅化合物、7a族金属、8族金属、7a族金属の化
合物および8族金属の化合物の少なくとも一種類を含む
触媒の存在下で実施される。該水素化反応は懸濁床、固
定床潅液式あるいは気液上昇並流式等の方法の採用が可
能であるが、反応の方法は特に限定されるものではな
い。得られた反応混合物は通常の蒸留操作によって分離
精製され、目的の3−メチルテトラヒドロフランを得る
ことができる。
【0012】本発明における工程3の水素化反応に用い
る触媒は、主成分として銅、または周期律表第7aおよ
び8属に属する元素を含有する。更に詳しくは、銅、コ
バルト、ニッケル、鉄、レニウム、パラジウム、ルテニ
ウム、白金、ロジウム等が本反応の触媒の主成分として
有効である。また、助触媒をなす成分として、クロム、
モリブデン、マンガン、バリウム、マグネシウム、およ
び珪素、アルミを含有する固体酸成分等が有効である。
本発明における工程3の水素化反応は、用いる触媒成分
によりその反応条件が異なるが、おおむね反応温度は5
0〜300℃、反応圧は常圧〜200kg/cm2(ゲージ
圧)の範囲で実施される。その一例として、銅を主成分
とした、一般に銅−クロマイトと呼ばれる触媒の場合で
は、反応温度は150〜250℃、反応圧は50〜15
0kg/cm2(ゲージ圧)の範囲が好適である。反応に使用
する水素は、純水素が好ましいが、メタン、窒素等を含
有したものでも使用が可能である。
【0013】
【実施例】以下に、実施例を挙げて本発明を更に詳しく
説明するが、本発明はこれらの実施例によりその範囲を
限定されるものではない。
【0014】(工程1) 実施例1 温度計、圧力計を備えた、20ml容のステンレス製オ
ートクレーブに、触媒として銅−クロマイト触媒(日産
ガードラー製:G−99C、粉末状)を0.1g、溶媒とし
てm−キシレン3.5g仕込んだ。反応容器内を水素で充分
置換した後、水素ガスを20kg/cm2(ゲージ圧)まで充填
し、200℃に保ったオイルバスに反応容器を浸し、マ
グネチックスターラーで反応液を30分撹拌し触媒を還
元した。反応容器を冷却し、反応容器内の水素ガスをパ
ージした後、β−ホルミルイソ酪酸メチルを1.5g仕込ん
だ。反応容器を水素で充分置換した後、水素ガスを20kg
/cm2(ゲージ圧)まで充填し、150℃に保ったオイル
バスに反応容器を浸し、マグネチックスターラーで反応
液を撹拌し、2時間反応を行った。反応圧は昇温10分
後に22kg/cm2(ゲージ圧)に達し、反応終了時には13kg
/cm2(ゲージ圧)であった。反応液をガスクロマトグラ
フィーで分析したところ、β−ホルミルイソ酪酸メチル
の転化率は100%、2−メチル−γ−ブチロラクトン
の収率は94.9%、メタノールの収率は91.2%で
あり、この他に3−ヒドロキシイソ吉草酸メチルが3.
2%生成していた。 実施例2 触媒としてNi−ケイソウ土(日揮化学製:N−11
3、粉末状)を0.1g用いた他は実施例1と同様に反応を
行った。分析の結果、β−ホルミルイソ酪酸メチルの転
化率は100%、2−メチル−γ−ブチロラクトンの収
率は95.6%、メタノールの収率は90.7%、3−
ヒドロキシイソ吉草酸メチルの収率は1.9%、3−メ
チルテトラヒドロフランの収率は0.6%であった。
【0015】(工程2) 実施例3 実施例1より得られた反応液を原料として、3mmディ
クソンパッキンを充填した、内径15mm,長さ500
mmの分留部を備えた蒸留装置により各成分を分留し
た。回収された純度99%以上の2−メチル−γ−ブチ
ロラクトンの量は工程1の反応で原料として用いたβ−
ホルミルイソ酪酸メチルの90mol%分であった。
【0016】(工程3) 実施例4 水素化反応器として、内径15mm、長さ300mmの
ステンレス製反応管を使用し、これに触媒として銅−ク
ロマイト触媒(日産ガードラー製:G−99C)を10
〜20メッシュに整粒したものを10g充填した。常法
に従いホットスポットが出来ないようにしながら、窒素
で希釈した0.5〜5容量%の水素で150℃〜200
℃で触媒の還元を行った後、水素化反応器への供給ガス
を純水素に切り替え、圧力70kg/cm2(ゲージ圧)、パー
ジガスSVを500hr-1とし、触媒層温度を230℃
とした。反応原料として実施例3より得られた2−メチ
ル−γ−ブチロラクトン30重量部、m−キシレン70
重量部からなる溶液を調製し、毎時3.3gで反応管上
部から供給した。反応管下部よりの流出物は、冷却後、
気液分離し反応生成物を捕集した。反応開始から5時間
を経過した後、1時間反応液の採取を行いGC分析し
た。その結果、反応生成物中にはメタノールは検出され
ず、2−メチル−γ−ブチロラクトンの転化率は100
%、3−メチルテトラヒドロフランの収率は90.1
%、イソ酪酸メチルの収率は0.5%であった。
【0017】
【発明の効果】本発明によれば、β−ホルミルイソ酪酸
メチルを原料として用いて、きわめて容易な3つの工程
から、アルコール類を実質的に含まない高純度の3−メ
チルテトラヒドロフランを得ることができ、工業的に極
めて高い価値を持つ。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 3−メチルテトラヒドロフランの製造方
    法において、一般式〔I〕 ROOC−CH(CH3 )−CH2 −CHO 〔I〕 [式中RはC1 〜C3 −アルキル基を表し、かつホルミ
    ル基はC1 〜C8 −アルカノールを有するアセタールと
    して存在することもできる。]で示される化合物を、水
    素化および脱アルコール環化させて、2−メチル−γ−
    ブチロラクトンを合成する工程1、工程1において生成
    した2−メチル−γ−ブチロラクトンとアルコール類を
    分離する工程2、および工程2で得られた2−メチル−
    γ−ブチロラクトンを用いて水素化反応を行う工程3か
    らなる、3−メチルテトラヒドロフランの製造方法。
  2. 【請求項2】 一般式〔I〕 ROOC−CH(CH3 )−CH2 −CHO 〔I〕 [式中RはC1 〜C3 −アルキル基を表し、かつホルミ
    ル基はC1〜C8−アルカノールを有するアセタールとし
    て存在することもできる。]で示される化合物がメタク
    リル酸エステルのヒドロホルミル化により生成された化
    合物である請求項1記載の3−メチルテトラヒドロフラ
    ンの製造方法。
  3. 【請求項3】 工程1および、工程3において銅、銅化
    合物、7a族金属、8族金属、7a族金属の化合物およ
    び8族金属の化合物の少なくとも一種類の存在下に水素
    化反応を行うことを特徴とする請求項1記載の方法。
  4. 【請求項4】 C1 〜C3 のアルコール類を実質的に含
    まない3−メチルテトラヒドロフラン。
JP9083865A 1997-04-02 1997-04-02 3−メチルテトラヒドロフランの製造方法 Pending JPH10279573A (ja)

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