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JP2014196286A - Method of producing organic compound by dehydration condensation reaction in water - Google Patents

Method of producing organic compound by dehydration condensation reaction in water Download PDF

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JP2014196286A
JP2014196286A JP2014037877A JP2014037877A JP2014196286A JP 2014196286 A JP2014196286 A JP 2014196286A JP 2014037877 A JP2014037877 A JP 2014037877A JP 2014037877 A JP2014037877 A JP 2014037877A JP 2014196286 A JP2014196286 A JP 2014196286A
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acid
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dehydration condensation
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大輔 柳生
Daisuke Yagyu
大輔 柳生
小林 修
Osamu Kobayashi
修 小林
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Resonac Holdings Corp
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Showa Denko KK
University of Tokyo NUC
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  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)

Abstract

【課題】従来の触媒では反応速度が遅いために実用化困難であった水中での脱水縮合反応において、高効率な新規界面活性剤型触媒を提供し、高収率・高選択的な水中脱水縮合反応方法を提供すること。【解決手段】カルボキシル基とヒドロキシ基との反応によるエステルの生成反応、ヒドロキシ基とヒドロキシ基との反応によるエーテルの生成反応、ヒドロキシ基とメルカプト基との反応によるチオエーテルの生成反応などの脱水縮合反応を水中で行うにあたり、反応基質の少なくとも一つが疎水性化合物である場合に、一般式(I)(式中、R1及びR2は、炭素数6〜30の直鎖または分岐のアルキル基を表し、R1とR2は同じでも異なっていてもよく、nは0、または1〜3の整数である。)で示される界面活性剤型触媒を用いる。【選択図】図1The present invention provides a high-efficiency, novel surfactant-type catalyst for dehydration-condensation in water, which has been difficult to put into practical use due to the slow reaction rate of conventional catalysts. To provide a condensation reaction method. SOLUTION: Dehydration condensation reaction such as ester formation reaction by reaction of carboxyl group and hydroxy group, ether formation reaction by reaction of hydroxy group and hydroxy group, thioether formation reaction by reaction of hydroxy group and mercapto group Is carried out in water, when at least one of the reaction substrates is a hydrophobic compound, the compound represented by the general formula (I) (wherein R1 and R2 each represents a linear or branched alkyl group having 6 to 30 carbon atoms, R1 and R2 may be the same or different, and n is 0 or an integer of 1 to 3). [Selection] Figure 1

Description

本発明は水中での脱水縮合反応による有機化合物の製造方法に関する。さらに詳しくは、界面活性剤型触媒を用いた水中での脱水縮合反応を効率的に行う有機化合物の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for producing an organic compound by dehydration condensation reaction in water. More specifically, the present invention relates to a method for producing an organic compound that efficiently performs a dehydration condensation reaction in water using a surfactant-type catalyst.

近年、環境へ配慮したグリーンケミストリーの観点から、水中での有機化学反応が注目されている。水中での有機反応は、廃棄物削減やエネルギーの効率利用といった環境負荷低減につながる技術として期待されている。
産業上重要な有機化学反応として脱水縮合反応が挙げられるが、これを水中で行うことは従来困難であるとされてきた。例えば、代表的な脱水縮合反応であるカルボン酸とアルコールのエステル化反応は、平衡反応であるため、生成する水を脱水剤の添加あるいは共沸により除去しながら反応するか、片方の反応基質を大過剰用いることにより平衡を生成物側に偏らせている。反応系内に水が存在すると、反応平衡に不利となるため、一般的にエステル化反応を水存在下で行うことは好ましくないとされている。
In recent years, organic chemical reactions in water have attracted attention from the viewpoint of environmentally friendly green chemistry. The organic reaction in water is expected as a technology that leads to environmental load reduction such as waste reduction and efficient use of energy.
An industrially important organic chemical reaction is a dehydration condensation reaction, and it has been conventionally difficult to carry out this in water. For example, since the esterification reaction of carboxylic acid and alcohol, which is a typical dehydration condensation reaction, is an equilibrium reaction, the reaction is carried out while removing the generated water by adding a dehydrating agent or azeotropically, or one reaction substrate is removed. Equilibrium is biased toward the product side by using a large excess. If water is present in the reaction system, it is disadvantageous for the reaction equilibrium, so that it is generally not preferable to perform the esterification reaction in the presence of water.

水中において脱水縮合反応を行なう方法として、界面活性剤構造を有するブレンステッド酸を触媒として用いる方法が特許文献1〜3、非特許文献1〜3に開示されている(J.Am.Chem.Soc.,123,10101〜10102(2001);非特許文献1、J.Am.Chem.Soc.,124,11971〜11978(2002);非特許文献2、Chem.Lett.,35,238〜239(2006);非特許文献3、特開2003−55302号公報;特許文献1、特開2003−267899号公報;特許文献2、特開2006−232811号公報;特許文献3)。この方法では、ドデシルベンゼンスルホン酸を触媒として用いることで、水中に形成したエマルジョン内部で反応が進行し、水中でのエステル化、エーテル化、チオエーテル化、グリコシド結合生成反応などが可能となる。しかしながら、これらの界面活性剤型触媒を用いた水中での脱水縮合反応は、反応速度が有機溶媒中での反応に比べて遅く、反応に長時間を要するという問題があった。反応時間の増大は、生産コストの上昇を招くため、触媒の高活性化は、工業化に向けた大きな課題であった。また、これまで各種界面活性剤型の触媒が開発されてきたが、触媒構造と反応活性の詳細な検討は行われていない。例えば、アルキルベンゼンスルホン酸型の触媒では、ある一定の炭素数以上であればアルキル基の構造は、反応にほとんど影響を与えないと考えられてきた。   As a method for performing a dehydration condensation reaction in water, Patent Documents 1 to 3 and Non-Patent Documents 1 to 3 disclose a method using a Bronsted acid having a surfactant structure as a catalyst (J. Am. Chem. Soc). , 123, 10101 to 10102 (2001); Non-Patent Document 1, J. Am. Chem. Soc., 124, 11971 to 11978 (2002), Non-Patent Document 2, Chem. Lett., 35, 238 to 239 ( 2006); Non-Patent Document 3, JP-A 2003-55302; Patent Document 1, JP-A 2003-267899; Patent Document 2, JP-A 2006-232811, Patent Document 3). In this method, by using dodecylbenzenesulfonic acid as a catalyst, the reaction proceeds inside the emulsion formed in water, and esterification, etherification, thioetherification, glycosidic bond formation reaction and the like in water are possible. However, the dehydration condensation reaction in water using these surfactant type catalysts has a problem that the reaction rate is slower than the reaction in an organic solvent, and the reaction takes a long time. An increase in reaction time leads to an increase in production cost, and thus high activation of the catalyst has been a major issue for industrialization. Further, various types of surfactant type catalysts have been developed so far, but detailed examination of catalyst structure and reaction activity has not been performed. For example, in the case of an alkylbenzenesulfonic acid type catalyst, it has been considered that the structure of the alkyl group has little influence on the reaction as long as it has a certain number of carbon atoms or more.

特開2003−55302号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2003-55302 特開2003−267899号公報JP 2003-267899 A 特開2006−232811号公報JP 2006-232811 A

J.Am.Chem.Soc.,123,10101〜10102(2001)J. et al. Am. Chem. Soc. , 123, 10101-10102 (2001) J.Am.Chem.Soc.,124,11971〜11978(2002)J. et al. Am. Chem. Soc. , 124, 11971-111978 (2002) Chem.Lett.,35,238〜239(2006)Chem. Lett. , 35, 238-239 (2006)

本発明の課題は、従来の触媒では反応速度が遅いために実用化困難であった水中での脱水縮合反応において、高効率な新規界面活性剤型触媒を提供し、高収率・高選択的な水中脱水縮合反応方法を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a highly efficient novel surfactant-type catalyst in a dehydration condensation reaction in water, which has been difficult to put into practical use due to the slow reaction rate of conventional catalysts, and has high yield and high selectivity. Another object of the present invention is to provide a method for dehydration condensation reaction in water.

本発明者らは、上記の課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、アルキルベンゼンスルホン酸のアルキル基部位を構造最適化することにより、高活性な新規界面活性剤型触媒の開発に成功し、反応速度が従来触媒と比べて著しく向上することを見出して、本発明を完成するに至った。   As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have succeeded in developing a highly active novel surfactant-type catalyst by optimizing the structure of the alkyl group of alkylbenzene sulfonic acid, It was found that the reaction rate was remarkably improved as compared with the conventional catalyst, and the present invention was completed.

すなわち、本発明は以下の[1]〜[8]の有機化合物の製造方法に関する。
[1] 反応基質の少なくとも1つが疎水性化合物である反応基質間の、水中での脱水縮合反応による有機化合物の製造方法おいて、一般式(I)
(式中、R1及びR2は、炭素数6〜30の直鎖または分岐のアルキル基を表し、R1とR2は同じでも異なっていてもよく、nは0、または1〜3の整数である。)で示される界面活性剤型触媒を用いることを特徴とする有機化合物の製造方法。
[2] 一般式(I)のR1及びR2が、それぞれ独立して炭素数8〜20の直鎖または分岐のアルキル基を表す前項1に記載の有機化合物の製造方法。
[3] 一般式(I)のR1及びR2が、それぞれ独立して炭素数8〜14の直鎖アルキル基または分岐を1つ有する炭素数10〜16のアルキル基を表す前項1に記載の有機化合物の製造方法。
[4] 一般式(I)中のnが0または1である前項1〜3のいずれかに記載の有機化合物の製造方法。
[5] 反応基質が全て疎水性化合物である前項1〜4のいずれかに記載の有機化合物の製造方法。
[6] 前記脱水縮合反応が、エステル化反応、エーテル化反応、チオエーテル化反応のいずれかである前項1〜5のいずれかに記載の有機化合物の製造方法。
[7] 前記脱水縮合反応がエステル化反応である前項6に記載の有機化合物の製造方法。
[8] 前記脱水縮合反応が炭素数4〜30のアルコールと炭素数4〜30のカルボン酸とのエステル化反応である前項7に記載の有機化合物の製造方法。
That is, this invention relates to the manufacturing method of the organic compound of the following [1]-[8].
[1] In a method for producing an organic compound by dehydration condensation in water between reaction substrates in which at least one of the reaction substrates is a hydrophobic compound, the general formula (I)
(In the formula, R 1 and R 2 represent a linear or branched alkyl group having 6 to 30 carbon atoms, R 1 and R 2 may be the same or different, and n is 0, or 1 to 3; A method for producing an organic compound, which comprises using a surfactant-type catalyst represented by the following formula:
[2] The method for producing an organic compound according to item 1, wherein R 1 and R 2 in the general formula (I) each independently represent a linear or branched alkyl group having 8 to 20 carbon atoms.
[3] R 1 and R 2 in the general formula (I) are each independently a linear alkyl group having 8 to 14 carbon atoms or an alkyl group having 10 to 16 carbon atoms having one branch, A method for producing the organic compound.
[4] The method for producing an organic compound according to any one of items 1 to 3, wherein n in the general formula (I) is 0 or 1.
[5] The method for producing an organic compound as described in any one of [1] to [4], wherein the reaction substrates are all hydrophobic compounds.
[6] The method for producing an organic compound according to any one of items 1 to 5, wherein the dehydration condensation reaction is any of an esterification reaction, an etherification reaction, and a thioetherification reaction.
[7] The method for producing an organic compound according to item 6, wherein the dehydration condensation reaction is an esterification reaction.
[8] The method for producing an organic compound according to item 7, wherein the dehydration condensation reaction is an esterification reaction of an alcohol having 4 to 30 carbon atoms and a carboxylic acid having 4 to 30 carbon atoms.

アルキルベンゼンスルホン酸のアルキル基部位の構造を最適化した触媒を用いる本発明の有機化合物の製造方法によれば、直鎖アルキルベンゼンスルホン酸触媒を用いる従来の方法と比べて効率的に水中での脱水縮合反応が可能となることから、大幅な反応時間の短縮が実現でき、生産コストの低減につながる。また、水中での脱水縮合技術は、水中に含まれるアルコールやカルボン酸などの有機物の回収技術にも応用可能である。   According to the method for producing an organic compound of the present invention using a catalyst in which the structure of the alkyl group of alkylbenzene sulfonic acid is optimized, dehydration condensation in water is more efficient than the conventional method using a linear alkylbenzene sulfonic acid catalyst. Since the reaction becomes possible, the reaction time can be greatly shortened, leading to a reduction in production cost. The dehydration condensation technique in water can also be applied to a technique for recovering organic substances such as alcohol and carboxylic acid contained in water.

各種界面活性剤型触媒を用いた実施例1〜4及び比較例1〜2での水中エステル化反応における反応時間と収率の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the reaction time and yield in the underwater esterification reaction in Examples 1-4 and Comparative Examples 1-2 using various surfactant type catalysts.

以下、本発明の好ましい実施の形態について具体的に説明するが、本発明はこれらの形態のみに限定されるものではなく、請求項に記載の範囲内において様々な応用が可能である。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail, but the present invention is not limited to these embodiments, and various applications are possible within the scope of the claims.

1.脱水縮合反応
本発明における脱水縮合反応は、2つの官能基が反応し、水が脱離すると共に当該2つの官能基が結合する反応である。具体的にはカルボキシル基とヒドロキシ基との反応によるエステルの生成反応、ヒドロキシ基とヒドロキシ基との反応によるエーテルの生成反応、ヒドロキシ基とメルカプト基との反応によるチオエーテルの生成反応などが挙げられる。これらの中で産業上の有用性の観点から、エステル化反応が最も好ましい。
また、本発明における水中での脱水縮合反応とは、上記脱水縮合反応における反応基質の少なくとも一方に対して過剰量の水(例えば、1質量倍以上)の存在下に行われる反応である。
1. Dehydration condensation reaction The dehydration condensation reaction in the present invention is a reaction in which two functional groups react, water is eliminated, and the two functional groups are bonded. Specific examples include an ester formation reaction by a reaction between a carboxyl group and a hydroxy group, an ether formation reaction by a reaction between a hydroxy group and a hydroxy group, and a thioether formation reaction by a reaction between a hydroxy group and a mercapto group. Among these, the esterification reaction is most preferable from the viewpoint of industrial utility.
The dehydration condensation reaction in water in the present invention is a reaction performed in the presence of an excess amount of water (for example, 1 mass times or more) with respect to at least one of the reaction substrates in the dehydration condensation reaction.

2.触媒
本発明では、界面活性剤型のブレンステッド酸触媒を用いる。界面活性剤型の触媒を用いることで、反応基質をミセル内部に取り込んで、水中で安定なエマルジョンを形成する。このエマルジョン内部は、疎水性の反応場であり、脱水縮合反応によって生成した水は、速やかにエマルジョン内部から排除されるため、平衡が生成物側に傾くことになる。
2. Catalyst In the present invention, a surfactant type Bronsted acid catalyst is used. By using a surfactant-type catalyst, the reaction substrate is taken into the micelle to form a stable emulsion in water. The inside of the emulsion is a hydrophobic reaction field, and water generated by the dehydration condensation reaction is quickly eliminated from the inside of the emulsion, so that the equilibrium is inclined toward the product.

本発明では、界面活性剤型のブレンステッド酸触媒として、一般式(I)
(式中、R1及びR2は、炭素数6〜30の直鎖または分岐のアルキル基を表し、R1とR2は同じでも異なっていてもよく、nは0、または1〜3である。)
で示されるアルキルベンゼンスルホン酸を触媒として用いることを特徴とする。ベンゼン環上に分岐構造を有した長鎖アルキル基を導入することで、分岐のない直鎖アルキルベンゼンスルホン酸に比べて、基質との親和性が著しく向上し、より安定な疎水性反応場の構築が可能となる。R1及びR2は、触媒の脂溶性及びエマルジョンの安定性の観点から、炭素数8〜20の直鎖または分岐のアルキル基であることがさらに好ましい。アルキル基の炭素数が多くなり過ぎると、触媒合成が煩雑となり触媒コストの上昇を招く。触媒活性とコストの兼ね合いから、R1及びR2は、炭素数8〜14の直鎖アルキル基または炭素数10〜16の分岐を一つ有するアルキル基であることが最も好ましい。また、nの値は、触媒の合成上の観点から0または1が好ましい。
In the present invention, the surfactant-type Bronsted acid catalyst is represented by the general formula (I)
(In the formula, R 1 and R 2 represent a linear or branched alkyl group having 6 to 30 carbon atoms, R 1 and R 2 may be the same or different, and n is 0, or 1 to 3. is there.)
The alkylbenzene sulfonic acid shown by these is used as a catalyst. By introducing a long-chain alkyl group with a branched structure on the benzene ring, the affinity with the substrate is significantly improved compared to a linear alkylbenzene sulfonic acid without branching, and a more stable hydrophobic reaction field is constructed. Is possible. R 1 and R 2 are more preferably a linear or branched alkyl group having 8 to 20 carbon atoms from the viewpoint of the fat solubility of the catalyst and the stability of the emulsion. If the number of carbon atoms in the alkyl group is too large, the catalyst synthesis becomes complicated and the catalyst cost increases. From the balance of catalyst activity and cost, R 1 and R 2 are most preferably a linear alkyl group having 8 to 14 carbon atoms or an alkyl group having one branch having 10 to 16 carbon atoms. The value of n is preferably 0 or 1 from the viewpoint of catalyst synthesis.

具体的には、以下の式(1)で示されるアルキルベンゼンスルホン酸(式(I)でn=1、R1,R2=C12、C26四分岐アルキルベンゼンスルホン酸と略記)、式(2)で示されるアルキルベンゼンスルホン酸(式(I)でn=1、R1,R2=C8、C18四分岐アルキルベンゼンスルホン酸と略記)、式(3)で示されるアルキルベンゼンスルホン酸(式(I)でn=0、R1=C12、R2=C11、C24二分岐アルキルベンゼンスルホン酸と略記)及び式(4)で示されるアルキルベンゼンスルホン酸((式(I)でn=0、R1=C9、R2=C8、C18二分岐アルキルベンゼンスルホン酸と略記)である界面活性剤型触媒がさらに好ましい。
Specifically, an alkylbenzene sulfonic acid represented by the following formula (1) (in formula (I), n = 1, R 1 , R 2 = C12, abbreviated as C26 four-branched alkyl benzene sulfonic acid), in formula (2) Alkylbenzenesulfonic acid represented by formula (I) (n = 1, R 1 , R 2 = C8, abbreviated as C18 four-branched alkylbenzenesulfonic acid), alkylbenzenesulfonic acid represented by formula (3) (n in formula (I) = 0, R 1 = C12, R 2 = C11, C24 abbreviated as bi-branched alkylbenzene sulfonic acid) and alkylbenzene sulfonic acid represented by formula (4) (in formula (I), n = 0, R 1 = C9, R 2 = C8, C18, which is abbreviated as bi-branched alkyl benzene sulfonic acid), is more preferable.

3.反応基質
本発明の反応に用いられる反応基質は脱水縮合反応を行う官能基を有し、少なくとも1つが疎水性化合物である。さらには、脱水縮合反応を行う2つの基質とも疎水性であることが望ましい。安定なエマルジョン形成の観点から、反応基質は全て疎水性化合物であることがさらに好ましい。本発明における疎水性化合物とは、1気圧、20℃において水への溶解度が200g/L未満の有機化合物のことである。これら疎水性化合物の中で、炭素数が4〜30のものが反応基質としてさらに好ましく、最も好ましくは炭素数が6〜20のものである。
3. Reaction Substrate The reaction substrate used in the reaction of the present invention has a functional group that performs a dehydration condensation reaction, and at least one is a hydrophobic compound. Furthermore, it is desirable that the two substrates that perform the dehydration condensation reaction are hydrophobic. From the viewpoint of forming a stable emulsion, it is more preferable that all reaction substrates are hydrophobic compounds. The hydrophobic compound in the present invention is an organic compound having a solubility in water of less than 200 g / L at 1 atm and 20 ° C. Among these hydrophobic compounds, those having 4 to 30 carbon atoms are more preferable as the reaction substrate, and most preferably those having 6 to 20 carbon atoms.

カルボキシル基とヒドロキシ基との脱水縮合反応によりエステルを生成する反応におけるカルボキシル基を有する化合物(すなわち、カルボン酸)は、疎水性の面から炭素数4〜30のものが好ましく、炭素数6〜20が好ましい。具体例としては、吉草酸、イソ吉草酸、2−メチル酪酸、ピバル酸、ヘキサン酸、ヘプタン酸、オクタン酸、2−エチルヘキサン酸、ノナン酸、デカン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、マルガリン酸、ステアリン酸、シクロヘキサン酸などの飽和カルボン酸、オレイン酸、リノール酸、リノレン酸、アラキドン酸、ドコサヘキサエン酸、エイコサペンタエン酸などの不飽和カルボン酸、安息香酸、サリチル酸、ケイ皮酸、フェニル酢酸、フェニルプロピオン酸などの芳香族カルボン酸、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、フマル酸、マレイン酸、イソフタル酸、テレフタル酸などのジカルボン酸などが挙げられる。
ヒドロキシ基を有する化合物(すなわち、アルコール)としては、疎水性の面から炭素数4〜30のものが好ましく、炭素数6〜20が好ましい。具体例としては1−ブタノール、1−ペンタノール、1−ヘキサノール、1−ヘプタノール、1−オクタノール、1−ノナノール、1−デカノール、1−ウンデカノール、1−ドデカノール、1−トリデカノール、1−テトラデカノール、1−ペンタデカノール、1−ヘキサデカノール、1−ヘプタデカノール、1−オクタデカノール、1−ノナデカノール、1−エイコサノール、1−ヘンエイコサノール、1−ドコサノール、1−テトラコサノール、1−ヘキサコサノールなどの直鎖構造を有する飽和アルコール、iso−ブタノール、sec−ブタノール、tert−ブタノール、2−オクタノール、2−エチル−1−ヘキサノール、3,5,5−トリメチル−1−ヘキサノール、2−オクチル−1−ドデカノールなどの分岐鎖構造を有する飽和アルコール、シクロヘキサノールなどの脂環構造を有する飽和アルコール、trans−2−ドデセン−1−オール、trans−2−トリデセン−1−オール、trans−9−オクタデセン−1−オール、オレイルアルコール、cis,cis−9,12−オクタデカジエン−1−オール、cis−13−ドコセン−1−オールなどの不飽和アルコール、ベンジルアルコール、1−フェニルエチルアルコール、2−フェニルエチルアルコール、3−フェニルプロパノール、ジフェニルカルビノールなどの芳香環を有するアルコール、ペンタエリスリトールなどの多価アルコールが挙げられる。また、分子内にカルボキシル基とヒドロキシ基とを有する化合物、例えばグリコール酸、乳酸、2−ヒドロキシ酪酸、3−ヒドロキシ酪酸なども使用できる。
The compound having a carboxyl group (that is, a carboxylic acid) in the reaction for forming an ester by dehydration condensation reaction between a carboxyl group and a hydroxy group is preferably one having 4 to 30 carbon atoms and 6 to 20 carbon atoms in view of hydrophobicity. Is preferred. Specific examples include valeric acid, isovaleric acid, 2-methylbutyric acid, pivalic acid, hexanoic acid, heptanoic acid, octanoic acid, 2-ethylhexanoic acid, nonanoic acid, decanoic acid, lauric acid, myristic acid, palmitic acid, Saturated carboxylic acids such as margaric acid, stearic acid, cyclohexane acid, unsaturated carboxylic acids such as oleic acid, linoleic acid, linolenic acid, arachidonic acid, docosahexaenoic acid, eicosapentaenoic acid, benzoic acid, salicylic acid, cinnamic acid, phenylacetic acid And aromatic carboxylic acids such as phenylpropionic acid, dicarboxylic acids such as oxalic acid, malonic acid, succinic acid, glutaric acid, adipic acid, fumaric acid, maleic acid, isophthalic acid and terephthalic acid.
As a compound (namely, alcohol) which has a hydroxyl group, a C4-C30 thing is preferable from a hydrophobic surface, and C6-C20 is preferable. Specific examples include 1-butanol, 1-pentanol, 1-hexanol, 1-heptanol, 1-octanol, 1-nonanol, 1-decanol, 1-undecanol, 1-dodecanol, 1-tridecanol, 1-tetradecanol. 1-pentadecanol, 1-hexadecanol, 1-heptadecanol, 1-octadecanol, 1-nonadecanol, 1-eicosanol, 1-heneicosanol, 1-docosanol, 1-tetracosanol, Saturated alcohol having a linear structure such as 1-hexacosanol, iso-butanol, sec-butanol, tert-butanol, 2-octanol, 2-ethyl-1-hexanol, 3,5,5-trimethyl-1-hexanol Has a branched chain structure such as 2-octyl-1-dodecanol Saturated alcohols, saturated alcohols having an alicyclic structure such as cyclohexanol, trans-2-dodecen-1-ol, trans-2-tridecen-1-ol, trans-9-octadecen-1-ol, oleyl alcohol, cis , Cis-9,12-octadecadien-1-ol, unsaturated alcohols such as cis-13-docosen-1-ol, benzyl alcohol, 1-phenylethyl alcohol, 2-phenylethyl alcohol, 3-phenylpropanol, Examples include alcohols having an aromatic ring such as diphenylcarbinol and polyhydric alcohols such as pentaerythritol. In addition, compounds having a carboxyl group and a hydroxy group in the molecule, such as glycolic acid, lactic acid, 2-hydroxybutyric acid, and 3-hydroxybutyric acid can also be used.

ヒドロキシ基とメルカプト基との脱水縮合反応によりチオエーテルを生成する反応におけるヒドロキシ基を有する化合物としては、前記のアルコールが挙げられる。
メルカプト基を有する化合物(すなわち、チオール)としては、炭素数3〜20のものが好ましく、6〜18がより好ましい。具体例としては、1−プロパンチオール、2−プロパンチオール、1−ブタンチオール、2−ブタンチオール、2−メチル−2−プロパンチオール、1−ヘキサンチオール、1−オクタンチオール、1−デカンチオール、1−ドデカンチオール、1−テトラデカンチオール、1−ヘキサデカンチオール、1−オクタデカンチオール、シクロヘキサンチオール、アリルメルカプタンなどの飽和または不飽和の脂肪族チオール、ベンゼンチオール、ベンジルメルカプタン、2−フェニルエチルメルカプタンなどの芳香族チオールが挙げられる。また、分子内にカルボキシル基とメルカプト基とを有する化合物、例えば3−メルカプトプロピオン酸も使用できる。
Examples of the compound having a hydroxy group in a reaction for producing a thioether by a dehydration condensation reaction between a hydroxy group and a mercapto group include the alcohols described above.
As a compound (namely, thiol) which has a mercapto group, a C3-C20 thing is preferable and 6-18 are more preferable. Specific examples include 1-propanethiol, 2-propanethiol, 1-butanethiol, 2-butanethiol, 2-methyl-2-propanethiol, 1-hexanethiol, 1-octanethiol, 1-decanethiol, 1 -Saturated or unsaturated aliphatic thiols such as dodecanethiol, 1-tetradecanethiol, 1-hexadecanethiol, 1-octadecanethiol, cyclohexanethiol, allyl mercaptan, aromatics such as benzenethiol, benzyl mercaptan, 2-phenylethyl mercaptan Thiol is mentioned. A compound having a carboxyl group and a mercapto group in the molecule, such as 3-mercaptopropionic acid, can also be used.

ヒドロキシ基とヒドロキシ基との脱水縮合反応によりエーテルを生成する反応におけるヒドロキシ基を有する化合物としては、前記のアルコールが挙げられる。   Examples of the compound having a hydroxy group in a reaction for producing an ether by a dehydration condensation reaction between a hydroxy group and a hydroxy group include the alcohols described above.

4.脱水縮合反応の反応条件
本発明の脱水縮合反応(エステル化、エーテル化、チオエーテル化など)は、反応の種類によらず以下のような反応条件で同様に行うことができる。
反応に2種類の反応基質を用いる場合、両反応基質の物質量比(例えば、エステル化反応の場合、アルコール/カルボン酸のモル比)は0.1〜10の範囲が好ましく、目的に合わせて適宜選択される。反応後に残存する未反応の反応基質を減らす観点から、両反応基質の物質量比は0.5〜2.0の範囲がさらに好ましく、1.0が最も好ましい。
界面活性剤型触媒の使用量(触媒量)は、反応させようとする基質のいずれか少ない方の基質に対して0.1〜100モル%であることが好ましく、1〜20モル%がさらに好ましい。0.1モル%より少ない量で行うと好ましい反応速度が得られず、100モル%より多い量では触媒にかかるコストが増大し経済的に好ましくない。
4). Reaction Conditions for Dehydration Condensation Reaction The dehydration condensation reaction (esterification, etherification, thioetherification, etc.) of the present invention can be carried out in the same manner under the following reaction conditions regardless of the type of reaction.
When two kinds of reaction substrates are used in the reaction, the substance amount ratio of both reaction substrates (for example, in the case of esterification reaction, the molar ratio of alcohol / carboxylic acid) is preferably in the range of 0.1 to 10, depending on the purpose. It is selected appropriately. From the viewpoint of reducing the unreacted reaction substrate remaining after the reaction, the substance amount ratio of both reaction substrates is more preferably in the range of 0.5 to 2.0, and most preferably 1.0.
The use amount (catalytic amount) of the surfactant type catalyst is preferably 0.1 to 100 mol%, more preferably 1 to 20 mol%, based on whichever of the substrates to be reacted is smaller. preferable. When the amount is less than 0.1 mol%, a preferable reaction rate cannot be obtained. When the amount is more than 100 mol%, the cost for the catalyst increases, which is not economically preferable.

反応温度には特に制限はなく、目的に応じた温度を設定することができるが、20〜120℃の範囲が好ましく、30〜90℃の範囲がさらに好ましい。温度が低すぎると反応速度が遅く、120℃を超えるとエネルギーコストがかかり好ましくない。
また、反応圧力は特に制限はなく、どのような条件も選択できるが、エネルギーコストの観点から、常圧から0.1MPaGの範囲が好ましい。
また、反応時間にも特に制限なく、目的に応じた反応時間を選択することができる。反応時間は、温度、触媒量、反応基質の量により異なるが、好ましくは10分〜48時間の範囲、さらに好ましくは10分〜24時間の範囲、最も好ましくは10分〜12時間の範囲である。
There is no restriction | limiting in particular in reaction temperature, Although the temperature according to the objective can be set, the range of 20-120 degreeC is preferable, and the range of 30-90 degreeC is further more preferable. If the temperature is too low, the reaction rate is slow, and if it exceeds 120 ° C., the energy cost is increased, which is not preferable.
The reaction pressure is not particularly limited, and any conditions can be selected. However, from the viewpoint of energy cost, a range from normal pressure to 0.1 MPaG is preferable.
Also, the reaction time is not particularly limited, and the reaction time can be selected according to the purpose. The reaction time varies depending on the temperature, amount of catalyst, and amount of reaction substrate, but is preferably in the range of 10 minutes to 48 hours, more preferably in the range of 10 minutes to 24 hours, and most preferably in the range of 10 minutes to 12 hours. .

本発明の脱水縮合反応は水中で行われることが特徴である。脱水縮合反応は本発明の界面活性剤型触媒と疎水性の反応基質によって形成されるミセル中で進行するものと推定される。ミセルの分散媒である水に対する界面活性剤型触媒の使用量は、水1L当たり、0.001〜0.5molが好ましい。また、反応基質の濃度はそれぞれ0.05〜10.0mol/Lが好ましい。   The dehydration condensation reaction of the present invention is characterized in that it is carried out in water. The dehydration condensation reaction is presumed to proceed in micelles formed by the surfactant-type catalyst of the present invention and a hydrophobic reaction substrate. The amount of the surfactant-type catalyst used for water, which is a micelle dispersion medium, is preferably 0.001 to 0.5 mol per liter of water. Further, the concentration of the reaction substrate is preferably 0.05 to 10.0 mol / L.

以下、触媒の合成例、実施例及び比較例を挙げて本発明をより詳細に説明するが、本発明は下記の例に限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although the synthesis example of a catalyst, an Example, and a comparative example are given and this invention is demonstrated in detail, this invention is not limited to the following example.

合成例1:C26四分岐アルキルベンゼンスルホン酸の合成
アルゴン雰囲気下、0℃の無水塩化セリウム(155mmol、38.2g)のテトラヒドロフラン(THF)懸濁液(200mL)に対して、別途調製した(2−ブチルオクチル)マグネシウムブロミド(155mmol)のTHF溶液(150mL)を滴下した。この混合液を0℃で2時間撹拌した後、フェニル酢酸メチル(44.3mmol、6.65g)のTHF溶液(60mL)を滴下し、0℃を維持しながら16時間撹拌した。10%酢酸水溶液(200mL)を加えて反応を停止し、THFを減圧留去した後、2N塩酸を加えて不溶分を完全に溶解させた。その後、ジエチルーテルを用いて抽出を行い、集めた有機層を飽和炭酸水素ナトリウム水溶液、水で洗浄後、無水硫酸ナトリウムで乾燥、減圧濃縮した。カラムクロマトグラフィー(シリカゲル、クロロホルム:ヘキサン=1:6(体積比))で精製することにより、収率73%で目的の三級アルコール体(32.3mmol、14.8g)を得た。
Synthesis Example 1: Synthesis of C26 four-branched alkylbenzene sulfonic acid
A THF solution of (2-butyloctyl) magnesium bromide (155 mmol) separately prepared in a tetrahydrofuran (THF) suspension (200 mL) of anhydrous cerium chloride (155 mmol, 38.2 g) at 0 ° C. under an argon atmosphere ( 150 mL) was added dropwise. The mixture was stirred at 0 ° C. for 2 hours, and then a solution of methyl phenylacetate (44.3 mmol, 6.65 g) in THF (60 mL) was added dropwise, and the mixture was stirred for 16 hours while maintaining 0 ° C. The reaction was stopped by adding a 10% aqueous acetic acid solution (200 mL), THF was distilled off under reduced pressure, and 2N hydrochloric acid was added to completely dissolve the insoluble matter. Thereafter, extraction was performed using diethyl ether, and the collected organic layer was washed with a saturated aqueous sodium hydrogen carbonate solution and water, dried over anhydrous sodium sulfate, and concentrated under reduced pressure. Purification by column chromatography (silica gel, chloroform: hexane = 1: 6 (volume ratio)) gave the desired tertiary alcohol (32.3 mmol, 14.8 g) in a yield of 73%.

合成した三級アルコール体(24.0mmol、11.0g)、p−トルエンスルホン酸一水和物(0.96mmol、0.18g)をベンゼン(200mL)に加えた後、還流下、15時間撹拌した。反応混合液を飽和炭酸水素ナトリウム水溶液、水で洗浄後、無水硫酸ナトリウムで乾燥、減圧濃縮することにより3種類の構造異性体からなるオレフィン混合物を得た。得られたオレフィン混合物に10%パラジウム炭素(0.99g)、THF(10mL)、酢酸(20mL)を加え、8atmの水素圧下、室温で4日間撹拌した。反応終了後、パラジウム炭素をろ過により除去し、ろ液に過剰量のヘキサンを加えた後、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液、水で洗浄し、無水硫酸ナトリウムで乾燥した。カラムクロマトグラフィー(シリカゲル、ヘキサン)で高極性成分を除去することにより、目的の四分岐アルキルベンゼン(19.7mmol、8.72g)を前反応からの通し収率82%で得た。   The synthesized tertiary alcohol (24.0 mmol, 11.0 g) and p-toluenesulfonic acid monohydrate (0.96 mmol, 0.18 g) were added to benzene (200 mL), followed by stirring under reflux for 15 hours. did. The reaction mixture was washed with a saturated aqueous solution of sodium bicarbonate and water, dried over anhydrous sodium sulfate, and concentrated under reduced pressure to obtain an olefin mixture composed of three types of structural isomers. 10% Palladium carbon (0.99 g), THF (10 mL), and acetic acid (20 mL) were added to the obtained olefin mixture, and the mixture was stirred at room temperature for 4 days under a hydrogen pressure of 8 atm. After completion of the reaction, palladium carbon was removed by filtration, an excess amount of hexane was added to the filtrate, washed with a saturated aqueous sodium hydrogen carbonate solution and water, and dried over anhydrous sodium sulfate. By removing the highly polar component by column chromatography (silica gel, hexane), the target tetra-branched alkylbenzene (19.7 mmol, 8.72 g) was obtained in a yield of 82% from the previous reaction.

前記四分岐アルキルベンゼン(4.00mmol、1.77g)をジクロロメタン(50mL)に溶解させ、0℃で60%発煙硫酸(0.5mL)を滴下し、30分撹拌した。反応終了後、少量の水を加えて反応を停止し、水層と有機層を分離した。有機層に3N水酸化ナトリウム水溶液を加え、ジクロロメタンを減圧留去し、析出した固体をろ過で回収した。回収した固体を再びジクロロメタンに溶解させ、2N塩酸及び水で数回洗浄した後、有機層にセルロース粉末を加えて乾燥した。ろ過でセルロース粉末を除去後、減圧濃縮することで目的のC26四分岐アルキルベンゼンスルホン酸をほぼ定量的に得た。なお、合成した中間体及び最終生成物の構造は、全て1H−NMR及び13C−NMRを測定して確認した。 The tetra-branched alkylbenzene (4.00 mmol, 1.77 g) was dissolved in dichloromethane (50 mL), 60% fuming sulfuric acid (0.5 mL) was added dropwise at 0 ° C., and the mixture was stirred for 30 minutes. After the reaction was completed, a small amount of water was added to stop the reaction, and the aqueous layer and the organic layer were separated. A 3N aqueous sodium hydroxide solution was added to the organic layer, dichloromethane was distilled off under reduced pressure, and the precipitated solid was collected by filtration. The collected solid was dissolved again in dichloromethane, washed several times with 2N hydrochloric acid and water, and then cellulose powder was added to the organic layer and dried. After the cellulose powder was removed by filtration, the objective C26 four-branched alkylbenzene sulfonic acid was obtained almost quantitatively by concentration under reduced pressure. The structures of the synthesized intermediate and final product were all confirmed by measuring 1 H-NMR and 13 C-NMR.

合成例2:C18四分岐アルキルベンゼンスルホン酸の合成
上記合成例1における(2−ブチルオクチル)マグネシウムブロミドを(2−エチルヘキシル)マグネシウムブロミドに変えることで、C18四分岐アルキルベンゼンスルホン酸を同様の方法で合成した。
Synthesis Example 2: Synthesis of C18 four-branched alkylbenzene sulfonic acid
C18 four-branched alkylbenzene sulfonic acid was synthesized in the same manner by changing (2-butyloctyl) magnesium bromide in Synthesis Example 1 to (2-ethylhexyl) magnesium bromide.

合成例3:C24二分岐アルキルベンゼンスルホン酸の合成
アルゴン雰囲気下、n−ドデシルマグネシウムブロミド(97.3mmol)のジエチルエーテル溶液(80mL)に対して、室温でドデカノフェノン(70.0mmol、18.2g)のジエチルエーテル溶液(100mL)を滴下し、24時間撹拌した。少量の氷水を加えて反応を停止し、冷却しながら2N塩酸を溶液が透明になるまでゆっくりと加えた後、ジエチルエーテルを用いて抽出を行い、有機層と水層を分離した。集めた有機層は無水硫酸ナトリウムで乾燥後、減圧濃縮した。カラムクロマトグラフィー(シリカゲル、クロロホルム:ヘキサン=1:4(体積比))で精製することにより、収率85%で目的の三級アルコール体(59.5mmol、25.6g)を得た。
Synthesis Example 3: Synthesis of C24 bibranched alkylbenzene sulfonic acid
Under an argon atmosphere, to a diethyl ether solution (80 mL) of n-dodecylmagnesium bromide (97.3 mmol), a diethyl ether solution (100 mL) of dodecanophenone (70.0 mmol, 18.2 g) was added dropwise at room temperature. Stir for 24 hours. A small amount of ice water was added to stop the reaction, and 2N hydrochloric acid was slowly added while cooling until the solution became transparent, followed by extraction with diethyl ether to separate the organic layer and the aqueous layer. The collected organic layer was dried over anhydrous sodium sulfate and concentrated under reduced pressure. Purification by column chromatography (silica gel, chloroform: hexane = 1: 4 (volume ratio)) gave the desired tertiary alcohol (59.5 mmol, 25.6 g) in a yield of 85%.

合成した三級アルコール体(24.0mmol、10.3g)、p−トルエンスルホン酸一水和物(0.96mmol、0.18g)をトルエン(200mL)に加えた後、還流下、6時間撹拌した。反応混合液を飽和炭酸水素ナトリウム水溶液、水で洗浄後、無水硫酸ナトリウムで乾燥、減圧濃縮することにより4種類の構造異性体からなるオレフィン混合物を得た。得られたオレフィン混合物に5%パラジウム炭素(0.50g)、エタノール(50mL)を加え、水素雰囲気下、室温で24時間撹拌した。反応終了後、パラジウム炭素をろ過により除去し、カラムクロマトグラフィー(シリカゲル)で高極性成分を除去することにより、目的の二分岐アルキルベンゼン(16.8mmol、6.97g)を前反応からの通し収率70%で得た。   The synthesized tertiary alcohol (24.0 mmol, 10.3 g) and p-toluenesulfonic acid monohydrate (0.96 mmol, 0.18 g) were added to toluene (200 mL), followed by stirring under reflux for 6 hours. did. The reaction mixture was washed with a saturated aqueous solution of sodium bicarbonate and water, dried over anhydrous sodium sulfate, and concentrated under reduced pressure to obtain an olefin mixture composed of four types of structural isomers. 5% Palladium carbon (0.50 g) and ethanol (50 mL) were added to the obtained olefin mixture, and the mixture was stirred at room temperature for 24 hours in a hydrogen atmosphere. After completion of the reaction, palladium carbon was removed by filtration, and the highly polar component was removed by column chromatography (silica gel), whereby the desired bibranched alkylbenzene (16.8 mmol, 6.97 g) was obtained through the previous reaction. Obtained at 70%.

二分岐アルキルベンゼン(4.00mmol、1.66g)をジクロロメタン(50mL)に溶解させ、0℃で60%発煙硫酸(0.5mL)を滴下し、30分撹拌した。反応終了後、少量の水を加えて反応を停止し、水層と有機層を分離した。有機層に3N水酸化ナトリウム水溶液を加え、ジクロロメタンを減圧留去し、析出した固体をろ過で回収した。回収した固体を再びジクロロメタンに溶解させ、2N塩酸及び水で数回洗浄した後、有機層にセルロース粉末を加えて乾燥した。ろ過でセルロース粉末を除去後、減圧濃縮することで目的のC24二分岐アルキルベンゼンスルホン酸をほぼ定量的に得た。なお、合成した中間体及び最終生成物の構造は、全て1H−NMR及び13C−NMRを測定して確認した。 Bi-branched alkylbenzene (4.00 mmol, 1.66 g) was dissolved in dichloromethane (50 mL), 60% fuming sulfuric acid (0.5 mL) was added dropwise at 0 ° C., and the mixture was stirred for 30 min. After the reaction was completed, a small amount of water was added to stop the reaction, and the aqueous layer and the organic layer were separated. A 3N aqueous sodium hydroxide solution was added to the organic layer, dichloromethane was distilled off under reduced pressure, and the precipitated solid was collected by filtration. The collected solid was dissolved again in dichloromethane, washed several times with 2N hydrochloric acid and water, and then cellulose powder was added to the organic layer and dried. After the cellulose powder was removed by filtration, the target C24 bibranched alkylbenzene sulfonic acid was obtained almost quantitatively by concentration under reduced pressure. The structures of the synthesized intermediate and final product were all confirmed by measuring 1 H-NMR and 13 C-NMR.

合成例4:C18二分岐アルキルベンゼンスルホン酸の合成
上記合成例3におけるn−ドデシルマグネシウムブロミド及びドデカノフェノンをそれぞれn−オクチルマグネシウムブロミド及びデカノフェノンに変えることで、C18二分岐アルキルベンゼンスルホン酸を同様の方法で合成した。
Synthesis Example 4: Synthesis of C18 bifurcated alkylbenzene sulfonic acid
C18 bibranched alkylbenzenesulfonic acid was synthesized in the same manner by changing n-dodecylmagnesium bromide and dodecanophenone in Synthesis Example 3 to n-octylmagnesium bromide and decanophenone, respectively.

合成例5:C18直鎖アルキルベンゼンスルホン酸の合成
n−オクタデシルベンゼン(3.74mmol、1.23g)をジクロロメタン(50mL)に溶解させ、0℃で60%発煙硫酸(0.5mL)を滴下し、20分撹拌した。少量の水を加えて反応を停止し、ジクロロメタンを減圧留去した後、3N水酸化ナトリウム水溶液を加えたところ固体が析出した。析出した固体をろ過で回収し、氷水で洗浄してから減圧乾燥することで、n−オクタデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム(3.66mmol、1.58g)を収率98%で得た。
合成したn−オクタデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム(1.01mmol、0.438g)を500mLの水に加え、90℃に加熱して完全に溶解させた。この水溶液を強酸性イオン交換樹脂であるAmberlyst 15J WET(オルガノ株式会社製)を充填したガラス製カラム管(内径2.5cm、樹脂体積54cm3、スルホ基換算で約92mmol相当)に連続的に通した。通液後の水溶液を濃縮乾固させることで目的のC18直鎖アルキルベンゼンスルホン酸を得た。中和滴定法により、生成物中の水素イオンを定量することで、ナトリウム型から酸型にほぼ完全に変換されていることを確認した。なお、使用したイオン交換樹脂は、事前に多量の水を通液して十分に洗浄したものを用いた。
Synthesis Example 5: Synthesis of C18 linear alkylbenzene sulfonic acid
n-Octadecylbenzene (3.74 mmol, 1.23 g) was dissolved in dichloromethane (50 mL), 60% fuming sulfuric acid (0.5 mL) was added dropwise at 0 ° C., and the mixture was stirred for 20 min. A small amount of water was added to stop the reaction, and dichloromethane was distilled off under reduced pressure. Then, a 3N sodium hydroxide aqueous solution was added to precipitate a solid. The precipitated solid was collected by filtration, washed with ice water, and then dried under reduced pressure to obtain sodium n-octadecylbenzenesulfonate (3.66 mmol, 1.58 g) in a yield of 98%.
The synthesized sodium n-octadecylbenzenesulfonate (1.01 mmol, 0.438 g) was added to 500 mL of water and heated to 90 ° C. to completely dissolve it. This aqueous solution was continuously passed through a glass column tube (inner diameter 2.5 cm, resin volume 54 cm 3 , equivalent to about 92 mmol in terms of sulfo group) filled with Amberlyst 15J WET (manufactured by Organo Corporation), which is a strongly acidic ion exchange resin. did. The target C18 linear alkylbenzene sulfonic acid was obtained by concentrating and drying the aqueous solution after passing through. By quantifying hydrogen ions in the product by neutralization titration, it was confirmed that the sodium form was almost completely converted to the acid form. In addition, the used ion exchange resin used what wash | cleaned thoroughly by flowing a lot of water beforehand.

合成例6:C12直鎖アルキルベンゼンスルホン酸の合成
上記合成例5におけるn−オクタデシルベンゼンをn−ドデシルベンゼンに変えることで、C12直鎖アルキルベンゼンスルホン酸を同様の方法で合成した。
Synthesis Example 6 Synthesis of C12 linear alkylbenzene sulfonic acid
C12 linear alkylbenzene sulfonic acid was synthesized in the same manner by changing n-octadecylbenzene in Synthesis Example 5 to n-dodecylbenzene.

実施例1:C26四分岐アルキルベンゼンスルホン酸触媒を用いたエステル化反応
水(1.5mL)に対し、ラウリン酸(0.25mmol、0.050g)、3−フェニル−1−プロパノール(0.25mmol、0.034g)、合成例1で製造したC26四分岐アルキルベンゼンスルホン酸(0.025mmol、0.013g)を加え、40℃で任意の時間撹拌した。撹拌を始めると反応溶液は、速やかに白色に濁ったエマルジョンを形成した。反応終了後、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液を加えて反応を停止し、有機成分を酢酸エチルで抽出した後、食塩水で洗浄、無水硫酸ナトリウムで乾燥し、減圧濃縮した。1H−NMR(CDCl3)を測定して、生成したエステルと未反応のアルコールの積分比から収率を求めた。反応時間とエステルの収率の関係を表1及び図1に示す。
Example 1: Esterification reaction using C26 four-branched alkylbenzene sulfonic acid catalyst
Lauric acid (0.25 mmol, 0.050 g), 3-phenyl-1-propanol (0.25 mmol, 0.034 g), C26 four-branched alkylbenzenesulfonic acid prepared in Synthesis Example 1 against water (1.5 mL) (0.025 mmol, 0.013 g) was added, and the mixture was stirred at 40 ° C. for an arbitrary time. When stirring was started, the reaction solution quickly formed a white cloudy emulsion. After completion of the reaction, the reaction was stopped by adding a saturated aqueous sodium hydrogen carbonate solution, and the organic component was extracted with ethyl acetate, washed with brine, dried over anhydrous sodium sulfate, and concentrated under reduced pressure. 1 H-NMR (CDCl 3 ) was measured, and the yield was determined from the integral ratio of the produced ester and unreacted alcohol. The relationship between reaction time and ester yield is shown in Table 1 and FIG.

実施例2:C24二分岐アルキルベンゼンスルホン酸触媒を用いたエステル化反応
触媒として合成例3で製造したC24二分岐アルキルベンゼンスルホン酸(0.025mmol、0.012g)を用いたこと以外は実施例1と同様に行った。反応時間と収率の関係を表1及び図1に示す。
Example 2: Esterification reaction using C24 bi-branched alkylbenzene sulfonic acid catalyst Example 1 except that C24 bi-branched alkyl benzene sulfonic acid (0.025 mmol, 0.012 g) prepared in Synthesis Example 3 was used as a catalyst. The same was done. The relationship between reaction time and yield is shown in Table 1 and FIG.

実施例3:C18四分岐アルキルベンゼンスルホン酸触媒を用いたエステル化反応
合成例2で製造した触媒としてC18四分岐アルキルベンゼンスルホン酸(0.025mmol、0.010g)を用いたこと以外は実施例1と同様に行った。反応時間と収率の関係を表1及び図1に示す。
Example 3 Esterification Reaction Using C18 Four-Branched Alkylbenzenesulfonic Acid Catalyst Example 1 except that C18 four-branched alkylbenzenesulfonic acid (0.025 mmol, 0.010 g) was used as the catalyst produced in Synthesis Example 2. The same was done. The relationship between reaction time and yield is shown in Table 1 and FIG.

実施例4:C18二分岐アルキルベンゼンスルホン酸触媒を用いたエステル化反応
触媒として合成例4で製造したC18二分岐アルキルベンゼンスルホン酸(0.025mmol、0.010g)を用いたこと以外は実施例1と同様に行った。反応時間と収率の関係を表1及び図1に示す。
Example 4: Esterification reaction using C18 bibranched alkylbenzene sulfonic acid catalyst Example 1 except that C18 bibranched alkyl benzene sulfonic acid (0.025 mmol, 0.010 g) prepared in Synthesis Example 4 was used as a catalyst. The same was done. The relationship between reaction time and yield is shown in Table 1 and FIG.

比較例1:C18直鎖アルキルベンゼンスルホン酸触媒を用いたエステル化反応
触媒として合成例5で製造したC18直鎖アルキルベンゼンスルホン酸(0.025mmol、0.010g)を用いたこと以外は実施例1と同様に行った。反応時間と収率の関係を表1及び図1に示す。
Comparative Example 1: Esterification reaction using a C18 linear alkylbenzene sulfonic acid catalyst Example 1 except that the C18 linear alkylbenzene sulfonic acid (0.025 mmol, 0.010 g) prepared in Synthesis Example 5 was used as a catalyst. The same was done. The relationship between reaction time and yield is shown in Table 1 and FIG.

比較例2:C12直鎖アルキルベンゼンスルホン酸触媒を用いたエステル化反応
触媒として合成例6で製造したC12直鎖アルキルベンゼンスルホン酸(0.025mmol、0.0082g)を用いたこと以外は実施例1と同様に行った。反応時間と収率の関係を表1及び図1に示す。
Comparative Example 2: Esterification reaction using a C12 linear alkylbenzene sulfonic acid catalyst Example 1 except that the C12 linear alkylbenzene sulfonic acid (0.025 mmol, 0.0082 g) prepared in Synthesis Example 6 was used as a catalyst. The same was done. The relationship between reaction time and yield is shown in Table 1 and FIG.

実施例1〜4及び比較例1〜2について、表1及び図1に反応時間と脱水縮合反応の生成物であるエステルの収率の関係を示した。これらからわかるように、新たに長鎖分岐アルキル構造を導入したC26四分岐型、C24二分岐型、C18四分岐型及びC18二分岐型の触媒は、従来触媒であるC18直鎖型及びC12直鎖型の触媒と比べて、高い触媒活性を示した。特に、C26四分岐型、C24二分岐型及びC18二分岐型の触媒は、大幅な収率の向上を示しており、平衡収率の影響が少ない反応時間の短い領域(0〜10時間程度)で顕著に表れている(図1)。一方、C18直鎖型とC12直鎖型の触媒を比較すると、ほぼ同程度の触媒活性を示しており、単純なアルキル炭素数の増加は、反応にほとんど影響を与えないことがわかった。すなわち、触媒活性向上に向けて、適切な分岐構造の導入が非常に重要であることを示している。   Regarding Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 and 2, Table 1 and FIG. 1 show the relationship between the reaction time and the yield of the ester which is the product of the dehydration condensation reaction. As can be seen from these, C26 four-branched, C24 two-branched, C18 four-branched, and C18 two-branched catalysts that have newly introduced long-chain branched alkyl structures are the conventional catalysts C18 linear and C12 straight. Compared with the chain type catalyst, it showed high catalytic activity. In particular, C26 four-branch type, C24 two-branch type and C18 two-branch type catalysts show a significant improvement in yield, and have a short reaction time (about 0 to 10 hours) with little influence of equilibrium yield. (Fig. 1). On the other hand, when the C18 linear type catalyst and the C12 linear type catalyst were compared with each other, they showed almost the same catalytic activity, and it was found that a simple increase in the number of alkyl carbons hardly affected the reaction. That is, it is shown that introduction of an appropriate branched structure is very important for improving catalytic activity.

実施例5〜10:C26四分岐アルキルベンゼンスルホン酸触媒を用いた各種カルボン酸と各種アルコールのエステル化反応
表2に示すカルボン酸とアルコールを反応基質として各種エステル化反応を行った。水(1.5mL)に対し、カルボン酸(0.25mmol)、アルコール(0.50mmol)、合成例1で製造したC26四分岐アルキルベンゼンスルホン酸(0.0125mmol、0.0065g)を加え、40℃で24時間撹拌した。撹拌を始めると反応溶液は、速やかに白色に濁ったエマルジョンを形成した。反応終了後、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液を加えて反応を停止し、有機成分を酢酸エチルで抽出した後、食塩水で洗浄、無水硫酸ナトリウムで乾燥し、減圧濃縮した。分取薄層クロマトグラフィーで精製することにより目的のエステルを単離し、1H−NMR(CDCl3)を測定して構造を確認した。表2に各反応のエステルの収率を示した。反応は速やかに進行し、高収率で目的のエステルを得ることができた。なお、一方の反応基質である1級アルコール同士の対称エーテルの生成速度は、エステル化に比べて非常に遅く、熱力学的にもエステルの方が安定であるため、エーテルはほとんど生成しなかった。
Examples 5 to 10: Esterification reaction of various carboxylic acids and various alcohols using a C26 four-branched alkylbenzene sulfonic acid catalyst
Various esterification reactions were carried out using carboxylic acid and alcohol shown in Table 2 as reaction substrates. To water (1.5 mL), carboxylic acid (0.25 mmol), alcohol (0.50 mmol), and C26 four-branched alkylbenzene sulfonic acid (0.0125 mmol, 0.0065 g) prepared in Synthesis Example 1 were added, and 40 ° C. For 24 hours. When stirring was started, the reaction solution quickly formed a white cloudy emulsion. After completion of the reaction, the reaction was stopped by adding a saturated aqueous sodium hydrogen carbonate solution, and the organic component was extracted with ethyl acetate, washed with brine, dried over anhydrous sodium sulfate, and concentrated under reduced pressure. The desired ester was isolated by purification by preparative thin layer chromatography, and the structure was confirmed by measuring 1 H-NMR (CDCl 3 ). Table 2 shows the ester yield of each reaction. The reaction proceeded quickly and the desired ester could be obtained in high yield. In addition, since the production | generation speed | rate of the symmetrical ether of primary alcohol which is one reaction substrate is very slow compared with esterification, since the ester is more thermodynamically stable, ether was hardly produced | generated. .

実施例11〜14:C26四分岐アルキルベンゼンスルホン酸触媒を用いたエーテルの合成
Examples 11-14: Synthesis of ethers using C26 four-branched alkylbenzene sulfonic acid catalyst

実施例11〜12
表3に示すアルコールを反応基質として対称エーテルの合成を行った。水(1.5mL)に対し、アルコール(0.50mmol)、合成例1で製造したC26四分岐アルキルベンゼンスルホン酸(0.0125mmol、0.0065g)を加え、それぞれ表3に記載の温度で24時間撹拌した。撹拌を始めると反応溶液は、速やかに白色に濁ったエマルジョンを形成した。反応終了後、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液を加えて反応を停止し、有機成分を酢酸エチルで抽出した後、食塩水で洗浄、無水硫酸ナトリウムで乾燥し、減圧濃縮した。分取薄層クロマトグラフィーで精製することにより、目的のエーテルを単離し、1H−NMR(CDCl3)を測定して構造を確認した。表3にエーテルの収率を示した。
Examples 11-12
A symmetric ether was synthesized using the alcohol shown in Table 3 as a reaction substrate. Alcohol (0.50 mmol) and C26 tetrabranched alkylbenzene sulfonic acid (0.0125 mmol, 0.0065 g) produced in Synthesis Example 1 were added to water (1.5 mL), and each was carried out at the temperatures shown in Table 3 for 24 hours. Stir. When stirring was started, the reaction solution quickly formed a white cloudy emulsion. After completion of the reaction, the reaction was stopped by adding a saturated aqueous sodium hydrogen carbonate solution, and the organic component was extracted with ethyl acetate, washed with brine, dried over anhydrous sodium sulfate, and concentrated under reduced pressure. By purifying by preparative thin layer chromatography, the target ether was isolated and 1 H-NMR (CDCl 3 ) was measured to confirm the structure. Table 3 shows the yield of ether.

実施例13〜14
反応基質として、表3に示す2種類のアルコールを用いた以外は実施例11〜12と同様に行い、表3に示す結果を得た。
実施例13及び14では、1級アルコールである1−ドデカノール同士の対称エーテルは、生成速度が極端に遅く、ほとんど生成しない。また、ジフェニルカルビノール同士の対称エーテル、及び2−フェニル−2-プロパノール同士の対称エーテルよりも1−ドデカノールとの非対称エーテルの方が熱力学的に安定であるため、非対称エーテルが主生成物となる。反応は速やかに進行し、高収率で目的のエーテルを得ることができた。
Examples 13-14
The reaction was carried out in the same manner as in Examples 11 to 12 except that two kinds of alcohols shown in Table 3 were used, and the results shown in Table 3 were obtained.
In Examples 13 and 14, symmetrical ethers of 1-dodecanol, which are primary alcohols, are extremely slow in production rate and hardly formed. Also, since the asymmetric ether with 1-dodecanol is thermodynamically more stable than the symmetrical ether between diphenylcarbinol and the symmetrical ether between 2-phenyl-2-propanol, the asymmetric ether is the main product. Become. The reaction proceeded rapidly and the desired ether could be obtained in high yield.

実施例15〜18:C26四分岐アルキルベンゼンスルホン酸触媒を用いたチオエーテル化反応
表4に示すチオールとアルコールを反応基質として各種チオエーテル化反応を行った。水(1.5mL)に対し、チオール(0.25mmol)、アルコール(0.50mmolまたは0.25mmol)、合成例1で製造したC26四分岐アルキルベンゼンスルホン酸(0.0125mmol、0.0065g)を加え、それぞれ表4に記載の温度で24時間撹拌した。撹拌を始めると反応溶液は、速やかに白色に濁ったエマルジョンを形成した。反応終了後、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液を加えて反応を停止し、有機成分を酢酸エチルで抽出した後、食塩水で洗浄、無水硫酸ナトリウムで乾燥し、減圧濃縮した。分取薄層クロマトグラフィーで精製することにより、目的のチオエーテルを単離し、1H−NMR(CDCl3)を測定して構造を確認した。表4に各反応のチオエーテルの収率を示した。エーテルに比べてチオエーテルの方が熱力学的に安定であるため、平衡状態では圧倒的にチオエーテルの方が多く生成している。反応は速やかに進行し、高収率で目的のチオエーテルを得ることができた。
Examples 15 to 18: Thioetherification reaction using C26 four-branched alkylbenzene sulfonic acid catalyst
Various thioetherification reactions were performed using thiols and alcohols shown in Table 4 as reaction substrates. To water (1.5 mL), thiol (0.25 mmol), alcohol (0.50 mmol or 0.25 mmol), and C26 four-branched alkylbenzenesulfonic acid (0.0125 mmol, 0.0065 g) prepared in Synthesis Example 1 were added. , Each was stirred at the temperature described in Table 4 for 24 hours. When stirring was started, the reaction solution quickly formed a white cloudy emulsion. After completion of the reaction, the reaction was stopped by adding a saturated aqueous sodium hydrogen carbonate solution, and the organic component was extracted with ethyl acetate, washed with brine, dried over anhydrous sodium sulfate, and concentrated under reduced pressure. The target thioether was isolated by purification by preparative thin layer chromatography, and the structure was confirmed by measuring 1 H-NMR (CDCl 3 ). Table 4 shows the yield of thioether for each reaction. Since thioether is thermodynamically more stable than ether, thioether is predominantly produced in an equilibrium state. The reaction proceeded quickly and the desired thioether was obtained in high yield.

Claims (8)

反応基質の少なくとも1つが疎水性化合物である反応基質間の、水中での脱水縮合反応による有機化合物の製造方法おいて、一般式(I)
(式中、R1及びR2は、炭素数6〜30の直鎖または分岐のアルキル基を表し、R1とR2は同じでも異なっていてもよく、nは0、または1〜3の整数である。)で示される界面活性剤型触媒を用いることを特徴とする有機化合物の製造方法。
In a method for producing an organic compound by dehydration condensation in water between reaction substrates in which at least one of the reaction substrates is a hydrophobic compound, the general formula (I)
(In the formula, R 1 and R 2 represent a linear or branched alkyl group having 6 to 30 carbon atoms, R 1 and R 2 may be the same or different, and n is 0, or 1 to 3; A method for producing an organic compound, which comprises using a surfactant-type catalyst represented by the following formula:
一般式(I)のR1及びR2が、それぞれ独立して炭素数8〜20の直鎖または分岐のアルキル基を表す請求項1に記載の有機化合物の製造方法。 Manufacturing method of R 1 and R 2 in general formula (I) is an organic compound according to claim 1, each independently represent a linear or branched alkyl group having 8 to 20 carbon atoms. 一般式(I)のR1及びR2が、それぞれ独立して炭素数8〜14の直鎖アルキル基または分岐を1つ有する炭素数10〜16のアルキル基を表す請求項1に記載の有機化合物の製造方法。 The organic group according to claim 1, wherein R 1 and R 2 in the general formula (I) each independently represent a linear alkyl group having 8 to 14 carbon atoms or an alkyl group having 10 to 16 carbon atoms having one branch. Compound production method. 一般式(I)中のnが0または1である請求項1〜3のいずれかに記載の有機化合物の製造方法。   N in general formula (I) is 0 or 1, The manufacturing method of the organic compound in any one of Claims 1-3. 反応基質が全て疎水性化合物である請求項1〜4のいずれかに記載の有機化合物の製造方法。   All the reaction substrates are hydrophobic compounds, The manufacturing method of the organic compound in any one of Claims 1-4. 前記脱水縮合反応が、エステル化反応、エーテル化反応、チオエーテル化反応のいずれかである請求項1〜5のいずれかに記載の有機化合物の製造方法。   The method for producing an organic compound according to any one of claims 1 to 5, wherein the dehydration condensation reaction is any one of an esterification reaction, an etherification reaction, and a thioetherification reaction. 前記脱水縮合反応がエステル化反応である請求項6に記載の有機化合物の製造方法。   The method for producing an organic compound according to claim 6, wherein the dehydration condensation reaction is an esterification reaction. 前記脱水縮合反応が炭素数4〜30のアルコールと炭素数4〜30のカルボン酸とのエステル化反応である請求項7に記載の有機化合物の製造方法。   The method for producing an organic compound according to claim 7, wherein the dehydration condensation reaction is an esterification reaction between an alcohol having 4 to 30 carbon atoms and a carboxylic acid having 4 to 30 carbon atoms.
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