JPH11228467A - 飽和アルコールの製造方法 - Google Patents

飽和アルコールの製造方法

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JPH11228467A
JPH11228467A JP33628998A JP33628998A JPH11228467A JP H11228467 A JPH11228467 A JP H11228467A JP 33628998 A JP33628998 A JP 33628998A JP 33628998 A JP33628998 A JP 33628998A JP H11228467 A JPH11228467 A JP H11228467A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 β−炭素原子のことろで枝分かれしたケトン
とα−炭素原子のところで枝分かれしたアルデヒドとの
アルドール縮合、続いての水素化反応によって飽和アル
コールを製造する改善された方法の提供。 【解決手段】アルドール縮合をアルカリ金属水酸化物の
30〜55%濃度水溶液の存在下に60〜130℃の温
度で実施する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、β位の炭素原子のとこ
ろで枝分かれした炭素原子数6〜8のアルキルメチルケ
トンをα位の炭素原子のところで枝分かれした炭素原子
数4〜15のアルデヒドとアルドール縮合してα,β−
不飽和ケトンを生成させそしてこのα,β−不飽和ケト
ンを後から水素化して相応する飽和アルコールとする工
程含む飽和アルコールの製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】アルドール付加反応とは、アルデヒド類
またはケトン類のカルボニル基に塩基または酸の触媒作
用によってメチレン基を付加して、β−ヒドロキシカル
ボニル化合物を生じる反応を意味する。この場合、一定
の反応時間の後に、β−ヒドロキシカルボニル化合物と
未反応の出発物質との間に平衡状態が生じる。アルドー
ル付加反応が酸触媒を使用する場合の原則である容易に
生じる水の放出を伴う場合には、この反応全体はアルド
ール縮合として知られている。アルドール縮合の生成物
はα、β−不飽和カルボニル化合物である。
【0003】アルデヒドとケトンとの間のアルドール付
加反応の場合には、ケトンはカルボニル活性が低いので
必ずメチレン成分として機能する。ケト基とアルデヒド
のα−メチレン基との縮合反応は僅かな場合にだけ特別
な中間段階を経ることがあり得る。それ故に一般に最初
に、そのケト基が使用したケトンに由来するβ−ヒドロ
キシケトンが得られ、続く水の放出によってこのβ−ヒ
ドロキシケトンから相応するα、β−不飽和ケトンが生
じる。
【0004】アルデヒドとケトンとの反応の際に、α位
に水素原子を持たない飽和脂肪族アルデヒドを使用する
時に反応生成物として唯一のα,β−不飽和ケトンだけ
が得られる。この場合、ケトンの自己縮合は極僅かな程
度でしか認められない。これに対して、α位に水素原子
を持つアルデヒドを使用する場合には、アルデヒドの自
己縮合が不所望の副反応として生ずることが予想され
る。
【0005】対称ケトンを使用する場合にはアルドール
付加反応で必ずβ−ヒドロキシケトンだけが生じ得る
が、α位の水素原子が同数でない非対称ケトンを使用す
る場合には次の反応式(I)に従ってR1 が水素原子で
ない二種類の構造的に異なるβ−ヒドロキシケトンを生
ずる可能性がある。
【0006】
【化1】
【0007】非対称のケトンを用いるかゝるアルドール
縮合の工程に付いて一定の法則を設けることができる。
この場合、先ず、アルカリ触媒でのアルドール縮合と酸
触媒でのアルドール縮合との間には相違がある。CH−
酸性度並びに立体的ファクターが反応の過程を決定す
る。アルカリ触媒でのアルドール縮合の場合には、直鎖
状のアルデヒドおよびα位で枝分かれしたケトンを使用
する際に、大抵は置換基を有しているケトン中α位炭素
原子のところでプロトンの引抜きが生じる(ケース
A)。これに対して、α位の炭素原子のところで枝分か
れしたアルデヒドを使用する場合にはプロトンの引抜き
は、置換基が最も少ないケトン中α位炭素原子から優先
的に行なわれる(ケースB)。従ってケースAではアル
ドール付加反応においてβ−ヒドロキシケトンが反応式
(IB)に従って生成され、一方ケースBの場合には反
応式(IB)に従って反応が進行することが予想でき
る。
【0008】ケトンがβ−位で枝分かれしている場合に
は、上記の法則から結果的に外れる。追加的な立体的影
響のために縮合反応はこの場合にはアルデヒドの構造と
無関係に常に反応式(IA)に従って行なわれる。アル
カリ触媒と反対に、酸触媒を使用するアルドール縮合の
場合にはいずれの場合にも、即ちアルデヒドおよびケト
ンの枝分かれの仕方に無関係に反応式(IB)に従って
反応が進行する。
【0009】アルドール化反応と競合する、ケトン−お
よびアルデヒド原料の不所望の副反応には例えばカニツ
ァーロ反応並びにクライゼン−ティチエンコ反応があ
る。一般に芳香族アルデヒドおよび非アルドール化性の
脂肪族アルデヒド、即ちα−末端位水素原子を持たない
アルデヒドだけが強アルカリの存在下でカニツァーロ反
応および不均化反応して等モル量のアルコールおよびカ
ルボン酸を生ずる。これに対して、アルドール化可能な
アルデヒドの場合には、カニツァーロ反応の反応速度よ
りも大きい反応速度であるアルドール付加反応およびア
ルドール縮合反応が専ら一般に行なわれる。しかしなが
ら特別な反応条件のもとではα−位に水素原子を持つ特
定の構造のアルドール化可能なアルデヒドもカニツァー
ロ反応し得る。
【0010】α−位に一つだけの水素原子を持つC4-16
- アルデヒドをアルカリ−またはアルカリ土類金属水酸
化物の30〜50%濃度水溶液の存在下に40〜250
℃で不均化反応させて相応するアルコールおよびそれに
関連するカルボン酸とに不均化することは米国特許第
3,398,166号明細書から公知である。2−エチ
ルヘキサナルの場合には、50%濃度苛性ソーダ溶液の
存在下に100%のアルデヒドを基準として48.5%
の2−エチルヘキサノールおよび49%のナトリウム−
エチルヘキサノエートが生じる。
【0011】アルドール反応に対して触媒作用するため
には弱過ぎる塩基性のアルミニウムアルコラートを触媒
として使用する場合には、クライゼン−ティチエンコ反
応がアルドール縮合反応に対して別の副反応として生じ
る。この場合にはアルドール化可能な脂肪族アルデヒド
もカニツァーロ反応と同様の反応で相応するアルコレー
トおよび相応するカルボン酸のエステルに転化される。
【0012】アルドール化の反応生成に後続する反応と
して別の副反応も公知である。この副反応には例えば、
アルドール縮合の後で存在するα,β−不飽和ケトンと
別のアルデヒド分子とが更に高度に縮合した化合物を生
ずる反応がある。これについては米国特許第3,29
1,821号明細書に、α−位に一つだけ水素原子を持
つC4-10- アルデヒドから強い無機塩基の僅か5〜20
%濃度の水溶液の存在するもとで50〜125℃で三量
体することによってグリコールモノエステルを生ずるこ
とが説明されている。
【0013】β位の炭素原子のところで枝分かれしたケ
トンとα位の炭素原子のところで枝分かれしたアルデヒ
ドとをアルドール縮合することについは僅かの文献しか
存在していない。英国特許第446,026号明細書か
らは、メチルイソブチルケトンと少なくとも8個の炭素
原子を持つ脂肪族アルデヒドとからα,β−不飽和ケト
ンを生ずるアルドール縮合が公知である。特に、苛性カ
リのメタノール溶液の状態の触媒溶液の存在下に25℃
より低い温度でメチルイソブチルケトンと2−エチルヘ
キサナルとをアルドール縮合することが説明されてい
る。触媒用の溶剤としてメタノールに替えて、反応成分
に対して不活性でありかつ揮発性である他の物質、例え
ばエタノールも使用することができる。この場合に触媒
としてアルカリ金属水酸化物をそこに説明される通りに
用いると、メタノールが存在するために多量のアルカリ
金属が反応の際に生じる有機物質相中に移行する。この
生成物相はアルカリ金属を除くために後で適当に、例え
ば多大な費用をかけて水で洗浄することによって後処理
しなければならず、このことは多量のアルカリ含有廃水
を生じさせる。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】それ故に本発明の課題
は、β位の炭素原子のことろで枝分かれしたケトンとα
位の炭素原子のところで枝分かれしたアルデヒドとのア
ルドール縮合、続いての水素化反応によって飽和アルコ
ールを製造する改善された方法を提供することである。
【0015】
【課題を解決するための手段】この課題は、β位の炭素
原子のところで枝分かれした炭素原子数6〜8のアルキ
ルメチルケトンをα位の炭素原子のところで枝分かれし
た炭素原子数4〜15のアルデヒドとアルドール縮合し
てα,β−不飽和ケトンを生成させそしてこのα,β−
不飽和ケトンを後から水素化して飽和アルコールとする
ことを含む飽和アルコールの製造方法において、アルド
ール縮合をアルカリ金属水酸化物の30〜55%、好ま
しくは40〜50%濃度水溶液の存在下に60〜130
℃、好ましくは80〜120℃の温度で実施することを
特徴とする、上記方法に関する。
【0016】本発明の方法の転化率および選択率は優れ
ている。ケトン−およびアルデヒド原料の副反応、例え
ばカニツァーロ反応またはクライゼン−ティチエンコ反
応は非常に僅かな程度でしか生じない。例えばカニツァ
ーロ反応の場合にアルデヒドから生じるアルコール並び
に相応するカルボン酸は反応混合物中に0.1〜0.6
%の最小量しか検出されない。
【0017】このことは、アルドール縮合の選択された
反応条件、即ち反応温度および触媒として使用されるア
ルカリ金属水酸化物の水溶液の濃度が高いときは米国特
許第3,398,166号明細書並びに米国特許第3,
291,821号明細書に開示された内容によればこれ
らの副反応を著しく促進させるはずであるので、驚くべ
き結果である。
【0018】本発明の方法ではアルドール縮合の際に
α,β−不飽和ケトンと未反応の原料化合物との間に平
衡が生じる。例えば1.05モルのメチルイソブチルケ
トンと1.0モルの2−エチルヘキサナルを基準として
0.5モルの40%濃度苛性ソーダ水溶液を使用する場
合、3時間の反応時間の後の平衡状態でのα,β−不飽
和ケトンの割合は約80%である。
【0019】α,β−不飽和ケトンと未反応原料化合物
との間に平衡を生じるがめに原則として必要される反応
時間は選択される反応条件に依存している。本発明の方
法は、アルドール縮合の際にβ−ヒドロキシカルボニル
化合物の脱水によって生じる水を反応の間に反応混合物
から継続的に分離除去するかまたは分離除去せずに実施
するのが有利であることが多い。もし水を例えば水分離
器で除く場合には、アルカリ金属水酸化物の40%濃度
水溶液を使用する場合に平衡が生じるまでの反応時間は
約60分である。水を除かないが他は同じ条件である場
合には、生じる水によって使用されるアルカリ金属水酸
化物溶液の濃度が徐々に薄められるので、180〜24
0分後に始めて平衡が生じる。
【0020】例えば苛性ソーダ0.5モルが使用される
50%濃度の苛性ソーダ溶液の濃度は1モルのアルデヒ
ドを定量的に転化するまでに34%濃度に低下する。4
0%濃度の苛性ソーダ溶液を使用する場合には同じ条件
のもとでその濃度が29%に低下することが認められ
る。それ故に初めに使用した濃度のアルカリ金属水酸化
物溶液を反応の全体時間にわたって一定に維持する様に
反応水を除きながら行なうのが本発明の方法の特に有利
な実施態様である。
【0021】この変法は更に、反応の終わりの───即
ち、平衡状態に達した───触媒含有水性相を有機生成
物相の分離除去後に後処理することなしに何度も再使用
できるという長所を有している。本発明の方法では、β
位の炭素原子のところで枝分かれした炭素原子数6〜8
のアルキルメチルケトン、特にメチルイソブチルケトン
並びにα位の炭素原子のところで枝分かれした炭素原子
数4〜15、好ましくは5〜12のアルデヒド、特に好
ましくは2−エチルヘキサナルが使用される。
【0022】β位の炭素原子のところで枝分かれしたケ
トン、α位の炭素原子のところで枝分かれしたアルデヒ
ド並びに水溶液中に存在するアルカリ金属水酸化物は
(0.90〜1.1):1:(0.15〜1)、特に
(0.95〜1):1:(0.35〜0.75)のモル
比で使用される。更にケトン量が過剰でも選択性は改善
されないし、更に多量のアルデヒド量でも更に有利な転
化率は達成できない。
【0023】本発明の方法は連続的にもまたは不連続的
にも実施することができ、連続的に実施するのが特に有
利である。水素化は一般に不均一相中でラネーニッケル
または金属担持触媒、特にニッケル触媒を使用して80
〜180℃、好ましくは100〜140℃の温度および
1〜30MPa、特に8〜12MPaで実施する。この
条件での水素化は一般に公知であり、例えば Methodicu
m Chimicum, 第5巻、Hrsg. J. Falbe,1975,第47f頁に
開示されている。
【0024】本発明の方法は特に、メチルイソブチルケ
トンと2−エチルヘキサナルとを40〜50%濃度苛性
ソーダ水溶液の存在下にアルドール縮合して7−エチル
−2−メチル−ウンデセン−5−オン−4を生成しそし
て後で水素化して7−エチル−2−メチル−ウンデカノ
ール−4(テトラデカノール)を製造するのに適してい
る。この場合に水素化触媒としてはけいそう土に担持さ
れたニッケル触媒を使用するのが特に有利である。
【0025】アルドール縮合のために選択される条件お
よびこれに関連する、アルドール縮合反応混合物中の
α,β−不飽和ケトン含有量に依存して、水素化混合物
には85%までの7−エチル−2−メチル−ウンデカノ
ール−4が存在している。
【0026】
【実施例】実施例1: 7−エチル−2−メチル−ウン
デカノール−4の製造 4Lの丸底フラスコに別々の容器から100分にわたっ
て400.0gの50%濃度苛性ソーダ溶液および10
62.0g(10.6モル)のメチルイソブチルケトン
と1294.0g(10.1モル)の2−エチルヘキサ
ナルとの混合物を良く攪拌しながら滴加する。この混合
物を次いで100℃に加熱し、更に60分攪拌する。反
応終了後に冷却する。ガスクロマトグラフィー分析によ
ると、有機相(2215.0g)は次の組成を有してい
る:8.2%のメチルイソブチルケトン、4.0%の2
−エチルヘキサナル、0.2%の2−エチルヘキサノー
ル、78.9%の7−エチル−2−メチル−ウンデセン
−5−オン−4、8.7%の他の成分 使用した2−エチルヘキサナルを基準として7−エチル
−2−メチル−ウンデセン−5−オン−4の収量は理論
値の83.2%である。
【0027】この生成物を更に精製処理を行なうことな
しに直接的に水素化で使用してもよい。この水素化はN
i−触媒(R) CelActivNi52/35の存在下
で120℃の温度および10MPaの圧力で実施する。
このNi−触媒(R) CelActiveNi52/35
はセラニーズ・ゲーエムベーハー(Celanease GmbH)の市
販品である。水素化生成物は次の組成を有している:
8.4%の2−メチル−ペンタノール−4、4.0%の
2−エチルヘキサノール、78.3%の7−エチル−2
−メチル−ウンデカノール−4、9.3%の他の成分 7−エチル−2−メチル−ウンデカノール−4は132
℃および10mbarの圧力のもとで次いで蒸留するこ
とによって純粋な状態で得られる。
【0028】実施例2: 7−n−プロピル−2−メチ
ル−ドデカノール−4の製造 1Lの丸底フラスコに別々の容器から90分にわたって
62.5gの40%濃度苛性ソーダ溶液および265.
5g(2.65モル)のメチルイソブチルケトンと39
0.0g(2.50モル)の2−n−プロピルヘプタナ
ルとの混合物を良く攪拌しながら滴加する。この混合物
を次いで108〜110℃に加熱し、4時間攪拌する。
反応の終了後に冷却する。ガスクロマトグラフィー分析
によると、有機相(621.9g)は次の組成を有して
いる:11.0%のメチルイソブチルケトン、13.1
%の2−n−プロピルヘプタナル、0.9%の2−n−
プロピルヘプタノール、70.1%の7−n−プロピル
−2−メチル−ドデセン−5−オン−4、4.9%の他
の成分 使用した2−プロピルヘプタナルを基準として7−n−
プロピル−2−メチル−ドデセン−5−オン−4の収量
は理論値の73.3%である。
【0029】この生成物をNi−触媒(R) CelAct
ivNi52/35の存在下で120℃の温度および1
0MPaの圧力で水素化する。次いで7−n−プロピル
−2−メチル−ドデカノール−4を170℃および50
mbarの圧力で蒸留することによって純粋な状態で得
る。実施例3: 2,7−ジメチル−ノナノール−4の製造 1Lの丸底フラスコに別々の容器から90分にわたって
62.5gの40%濃度苛性ソーダ溶液および265.
5g(2.65モル)のメチルイソブチルケトンと21
5.0g(2.50モル)の2−メチルブタナルとの混
合物を良く攪拌しながら滴加する。この混合物を次いで
90℃に加熱し、4時間攪拌する。反応の終了後に冷却
する。ガスクロマトグラフィー分析によると、有機相
(438.5g)は次の組成を有している:1.0%の
2−メチルブタナル、7.6%のメチルイソブチルケト
ン、0.5%の2−メチルブタノール、73.2%の
2,7−ジメチル−ノネン−5−オン−4、18.2%
の他の成分 使用した2−メチルブタナルを基準として2,7−ジメ
チル−ノネン−5−オン−4の収量は理論値の76.4
%である。
【0030】この生成物をNi−触媒(R) CelAct
ivNi52/35の存在下で120℃の温度および1
0MPaの圧力で水素化する。次いで2,7−ジメチル
−ノナノール−4を127℃および50mbarの圧力
で蒸留することによって純粋な状態で得る。実施例4: 2,7−ジメチル−ヘキサデカノール−4
の製造 1Lの丸底フラスコに別々の容器から90分にわたって
31.3gの40%濃度苛性ソーダ溶液および132.
8g(1.33モル)のメチルイソブチルケトンと23
0.4g(1.25モル)の2−メチルウンデカナルと
の混合物を良く攪拌しながら滴加する。この混合物を次
いで112〜118℃に加熱し、4時間攪拌する。反応
の終了後に冷却する。ガスクロマトグラフィー分析によ
ると、有機相(621.9g)は次の組成を有してい
る:10.8%のメチルイソブチルケトン、8.4%の
2−メチルウンデカナル、0.9%の2−メチルウンデ
カノール、77.6%の2,7−ジメチル−ヘキサデセ
ン−5−オン−4、3.2%の他の成分 使用した2−メチルウンデカナルを基準として2,7−
ジメチル−ヘキサデセン−5−オン−4の収量は理論値
の78.0%である。
【0031】この生成物をNi−触媒(R) CelAct
ivNi52/35の存在下で120℃の温度および1
0MPaの圧力で水素化する。次いで2,7−ジメチル
−ヘキサデカノール−4を221℃および50mbar
の圧力で蒸留することによって純粋な状態で得る。実施例5〜17: 水を分離せずにメチルイソブチルケ
トンと2−エチルヘキサナルとを不連続的にアルドール
縮合して7−エチル−2−メチル−ウンデセン−5−オ
ン−4(I)を得る:実施例5〜17のアルドール縮合
は次の処方に従って実施する。
【0032】メチルイソブチルケトンと2−エチルヘキ
サナルとの混合物並びに苛性ソーダ溶液を10分の間に
500mLの丸底フラスコに滴加する。ただちに生ずる
発熱反応によって40〜50℃に温まる。滴加後に所望
の反応温度を追加的熱供給によって10〜25分の間に
達成する。反応時間を測定するための出発点は反応温度
に達した時点であり、従って加熱段階は含まない。
【0033】苛性ソーダ水溶液の濃度、アルデヒドを基
準とする該水苛性ソーダ溶液の量、反応時間並びに温度
を以下の表に総括掲載する: 実施例18〜24:水を分離しながらメチルイソブチル
ケトンと2−エチルヘキサナルとを不連続的にアルドー
ル縮合して7−エチル−2−メチル−ウンデセン−5−
オン−4(I)を得る:実施例18〜24においても最
初には実施例5〜17と同様に実験を実施する。苛性ソ
ーダ水溶液およびメチルイソブチルケトンと2−エチル
ヘキサナルとの混合物を滴加しそして反応温度に加熱し
た後に、装置中の圧力を沸点に達するまで下げそして続
く反応工程の間、所望の反応温度が維持される様に調整
する。水分離器によってその都度に理論的に予想される
量の反応水を選択的に留去して、初めに使用した苛性ソ
ーダ溶液を反応の過程で十分に一定に維持する。
【0034】実施例18〜23で使用される苛性ソーダ
溶液の濃度、反応時間並びに反応温度を次の表4に掲載
する。全ての実施例において 1.05:1:0.5 のケトン:ア
ルデヒド:NaOHのモル比を用いて実施した。 表4から分かる通り、平衡を生ずるのに必要な反応時間
は水を分離しない実験の約3時間に比較して1時間に短
くなる。
【0035】次の実施例24によって本発明の方法のこ
の実施形態による別の長所を説明する。1.05:1:
0.5のメチルイソブチルケトン:2−エチルヘキサナ
ル:NaOHのモル比および40%濃度の苛性ソーダ溶
液を用いて100℃の反応温度、500mbarの圧力
および60分の反応時間で実施する。その際に、触媒相
を5度、再使用した。それぞれの反応混合物中に含まれ
る7−エチル−2−メチル−ウンデセン−5−オン−4
の割合を表5に掲載する。
【0036】触媒相を再使用する回数の増加につれて選
択率が僅かずつ増加し、81.1%の7−エチル−2−
メチル−ウンデセン−5−オン−4含有量が78.3%
(4度繰り返した後)に2.8%だけ低下することがわ
かった。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】1) β位の炭素原子のところで枝分かれし
    た炭素原子数6〜8のアルキルメチルケトンをα位の炭
    素原子のところで枝分かれした炭素原子数4〜15のア
    ルデヒドとアルドール縮合してα,β−不飽和ケトンを
    生成させて 2) このα,β−不飽和ケトンを後から水素化して飽和
    アルコールとすることを含む飽和アルコールの製造方法
    において、アルドール縮合をアルカリ金属水酸化物の3
    0〜55%、好ましくは40〜50%濃度水溶液の存在
    下に60〜130℃、好ましくは80〜120℃の温度
    で実施することを特徴とする、上記方法。
  2. 【請求項2】 アルドール縮合の際に第1段階で生ずる
    水を反応の間に反応混合物から継続的に分離除去する請
    求項1に記載の方法。
  3. 【請求項3】 メチルイソブチルケトン並びにα位の炭
    素原子のところで枝分かれした炭素原子数5〜12のア
    ルデヒドを使用する請求項1または2に記載の方法。
  4. 【請求項4】 α位の炭素原子のところで枝分かれした
    アルデヒドとして2−エチルヘキサナルを使用する請求
    項3に記載の方法。
  5. 【請求項5】 β位の炭素原子のところで枝分かれした
    ケトン、α位の炭素原子のところで枝分かれしたアルデ
    ヒド並びに水溶液中に存在するアルカリ金属水酸化物を
    (0.90〜1.1):1:(0.15〜1)、特に
    (0.95〜1):1:(0.35〜0.75)のモル
    比で使用する請求項1〜4のいずれか一つに記載の方
    法。
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