JPS6151594B2 - - Google Patents
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- JPS6151594B2 JPS6151594B2 JP15488778A JP15488778A JPS6151594B2 JP S6151594 B2 JPS6151594 B2 JP S6151594B2 JP 15488778 A JP15488778 A JP 15488778A JP 15488778 A JP15488778 A JP 15488778A JP S6151594 B2 JPS6151594 B2 JP S6151594B2
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- Japan
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- cis
- acid
- catalyst
- epoxysuccinic
- epoxysuccinic acid
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Description
本発明は、シス―エポキシコハク酸エステルの
製造方法に関するものである。更に詳しくは、シ
ス―エポキシコハク酸又はその塩を出発原料とす
るエステル化反応に際し、触媒として求核試薬定
数が1.0以下の酸を用いる事により副生成物がな
く高収率でしかも反応速度が速く工業的に優れて
有利なシス―エポキシコハク酸エステルの製造方
法を提供するものである。
シス―エポキシコハク酸エステルはポリアミ
ド,洗剤用ビルダー架橋性高分子として工業的に
重要な原料である。
従来シス―エポキシコハク酸エステルを得る反
応としては、シス―エポキシコハク酸をアルコー
ル溶媒中で塩酸を触媒としてエステル化反応を行
うのが例えば特公昭51―36248号で公知である。
本発明者らは、シス―エポキシコハク酸エステ
ルを合成すべく塩酸を用いてエステル化反応を行
なつた。その結果を後述する比較例5に示すが、
シス―エポキシコハク酸は、官能基として、オキ
シラン環を有するためこれに塩酸が付加した2―
クロル―3―ヒドロキシコハク酸エステルがかな
り副生する。この副生物の沸点が目的とするシス
―エポキシコハク酸エステルの沸点と非常に近い
ため、単なる蒸留によつて分離する事は出来ない
欠点があり工業的に必ずしも有利な方法とは言え
ない。
本発明者等は従来の欠点を補うべく統計的に研
究を行つた結果、触媒として用いる酸の種類によ
つて上記副生成物の生成及び反応速度が大きく影
響されることを知見した。更に研究を重ねた結
果、触媒として用いる酸の対アニオンが前記副生
物の生成に重要な役割をはたすことを知見し、本
発明を完成させるに至つた。
本発明はシス―エポキシコハク酸又はその塩と
アルコールとを反応させてシス―エポキシコハク
酸エステルを製造するに際し、触媒として求核試
薬定数が1.0以下の酸を用いることを特徴とする
シス―エポキシコハク酸エステルの製造方法であ
る。
本発明で用いるシス―エポキシコハク酸又はそ
の塩は特に限定的ではなく、公知のものをその
まゝ使用出来る。またシス―エポキシコハク酸及
びその塩の製法も特に限定されず如何なる製法で
得られるものであつてもよいが、一般にはタング
ステン触媒の存在下にマレイン酸類を過酸化水素
でエポキシ化して得られるものが好適に使用され
る。本発明で用いるシス―エポキシコハク酸の塩
としては酸性塩,正塩のいずれも使用出来、該シ
ス―エポキシコハク酸の製造に基因してシス―エ
ポキシコハク酸水素ナトリウム,シス―エポキシ
コハク酸ジナトリウム塩,シス―エポキシコハク
酸水素1/2カルシウム塩,シス―エポキシコハク
酸ナトリウム・1/2カルシウム塩,シス―エポキ
シコハク酸水素カリウム塩等のアルカリ金属,ア
ルカリ土類金属等の酸性塩,正塩等が好適に使用
出来る。
また本発明で用いるアルコールは、本発明の反
応に際して前記シス―エポキシコハク酸又はその
塩と反応してシス―エポキシコハク酸エステルを
生成するものであれば特に制限されず用いうる。
一般には低級アルコール例えばメタノール,エタ
ノール,プロパノール,ブタノール等が好適に使
用される。
本発明の最大の特徴はシス―エポキシコハク酸
又はその塩とアルコールとを反応させるに際し使
用する触媒にある。即ち、本発明で使用する触媒
は求核試薬定数が1.0以下の酸である必要があ
る。該求核試薬定数は、例えば岡本善之著 株式
会社東京化学同人発行「酸と塩基」(1967年1月
25日発行)第90〜91頁に詳記されているが既に周
知のものである。しかしながらシス―エポキシコ
ハク酸又はその塩とアルコールとからエステルを
製造する際に使用する酸触媒について、その影響
を確立させたのは本発明が最初である。前記した
如く、上記エステル化反応に於いてはシス―エポ
キシコハク酸又はその塩が有するオキシラン環に
付加して生成する副生成物が問題となる。本発明
で用いる触媒は求核試薬定数が前記した如く1.0
以下と小さいもので上記オキシラン環に付加する
副生反応がほとんどなく、しかもエステル化反応
が非常に速い効果を示す。従つてシス―エポキシ
コハク酸エステルの選択率は極めて大きく工業的
にすぐれた触媒と云える。触媒の求核試薬定数が
1.0より大きい酸触媒を使用すると前記した如く
反応副生成物が生成しシス―エポキシコハク酸エ
ステルの選択率を低下させるだけでなく、シス―
エポキシコハク酸エステルの生成反応速度も触媒
の種類によつて異なり必ずしも求核試薬定数の大
きさで決定されなくなる。この現象は必ずしも明
らかではないが、本発明者等はアルコール中での
触媒としての酸の挙動が一限定でなく、しかも副
生物の生成がシス―エポキシコハク酸エステルの
生成に何らかの悪影響を及ぼしているのではない
かと推定している。
本発明で用いる触媒は前記した如く求核試薬定
数が1.0以下である酸であれば特に限定的ではな
いが、安価にしかも容易に入手出来る点で過塩素
酸,過臭素酸,過沃素酸,パラトルエンスルホン
酸等が好適に使用される。
本発明に於けるシス―エポキシコハク酸又はそ
の塩とアルコールのエステル化反応は特に限定さ
れず公知の反応条件で実施することが出来る。例
えば反応温度は一般にアルコールの沸点以下の温
度、好ましくは室温〜アルコールの沸点間で実施
すればよい。また本発明に於けるシス―エポキシ
コハク酸又はその塩とアルコールとの原料使用割
合は特に限定されず一般のエステル化反応に準じ
て選べばよい。一般にはモル比でアルコールを10
〜200倍モル、好ましくは20〜100倍モルの範囲で
用いると好適である。また本発明の触媒として用
いる触媒の量は出発原料の種類、反応形式等によ
つて異なり、一概に限定することは出来ない。一
般にシス―エポキシコハク酸を出発原料に用いる
場合は、触媒のHプロトンがシス―エポキシコハ
ク酸1モルに対して0.02〜4モル当量、好ましく
は0.10〜2.0モル当量の範囲で用いるのが好まし
い。またシス―エポキシコハク酸塩を出発原料に
用いる場合は、シス―エポキシコハク酸塩をシス
―エポキシコハク酸にするのに必要な酸量を加え
た当量を選ぶのが好適である。
以下実施例により本発明を具体的に説明する
が、本発明はこれらの実施例に限定されるもので
はない。
実施例1〜2および比較例1〜4
シス―エポキシコハク酸1.32g(10mMol)を
乾燥メタノール20mlに溶解し、これに表1に示す
触媒を1mMol加えた。H2SO4の場合は0.5mMol
加えた。容量50mlのL字型試験管に入れ、30℃で
振とう撹拌した。分析はガスクロマトグラフイで
行なつた。
(SF―30 5% カラム長さ1.5m カラム温度
160℃)
The present invention relates to a method for producing cis-epoxysuccinic acid ester. More specifically, in the esterification reaction using cis-epoxysuccinic acid or its salt as a starting material, by using an acid with a nucleophilic constant of 1.0 or less as a catalyst, there are no by-products, high yield, and a low reaction rate. The present invention provides a fast, industrially excellent and advantageous method for producing cis-epoxysuccinic acid ester. Cis-epoxysuccinic acid ester is an industrially important raw material as a builder crosslinkable polymer for polyamides and detergents. As a conventional reaction for obtaining cis-epoxysuccinic acid ester, it is known, for example, in Japanese Patent Publication No. 36248/1983, to carry out an esterification reaction of cis-epoxysuccinic acid in an alcohol solvent using hydrochloric acid as a catalyst. The present inventors carried out an esterification reaction using hydrochloric acid to synthesize cis-epoxysuccinic acid ester. The results are shown in Comparative Example 5, which will be described later.
Cis-epoxysuccinic acid has an oxirane ring as a functional group, so it is a 2-epoxysuccinic acid with hydrochloric acid added to it.
A considerable amount of chloro-3-hydroxysuccinic acid ester is produced as a by-product. Since the boiling point of this by-product is very close to the boiling point of the target cis-epoxysuccinic acid ester, it has the drawback that it cannot be separated by simple distillation, and this method cannot necessarily be said to be industrially advantageous. The present inventors conducted statistical research to compensate for the shortcomings of the conventional methods, and as a result, they found that the production of the above-mentioned byproducts and the reaction rate are greatly affected by the type of acid used as a catalyst. As a result of further research, it was discovered that the counter anion of the acid used as a catalyst plays an important role in the production of the above-mentioned by-products, leading to the completion of the present invention. The present invention is a cis-epoxy succinic acid ester characterized by using an acid having a nucleophilic constant of 1.0 or less as a catalyst when producing a cis-epoxy succinic acid ester by reacting cis-epoxy succinic acid or a salt thereof with an alcohol. This is a method for producing succinic acid ester. The cis-epoxysuccinic acid or salt thereof used in the present invention is not particularly limited, and any known one can be used as is. The method for producing cis-epoxysuccinic acid and its salts is not particularly limited and may be obtained by any method, but generally it is obtained by epoxidizing maleic acids with hydrogen peroxide in the presence of a tungsten catalyst. is preferably used. As the salt of cis-epoxysuccinic acid used in the present invention, either an acid salt or a normal salt can be used. Acid salts of alkali metals, alkaline earth metals, etc., such as sodium salt, cis-epoxy hydrogen succinate 1/2 calcium salt, cis-epoxy sodium hydrogen succinate 1/2 calcium salt, cis-epoxy hydrogen potassium salt, etc. Normal salt etc. can be suitably used. Further, the alcohol used in the present invention is not particularly limited as long as it reacts with the cis-epoxysuccinic acid or its salt to produce a cis-epoxysuccinic acid ester during the reaction of the present invention.
In general, lower alcohols such as methanol, ethanol, propanol, butanol, etc. are preferably used. The most important feature of the present invention lies in the catalyst used when reacting cis-epoxysuccinic acid or its salt with alcohol. That is, the catalyst used in the present invention needs to be an acid with a nucleophilic constant of 1.0 or less. The nucleophile constant is, for example, “Acids and Bases” by Yoshiyuki Okamoto, published by Tokyo Kagaku Dojin Co., Ltd. (January 1967).
It is detailed on pages 90-91 (published on the 25th) and is already well known. However, the present invention is the first to establish the influence of acid catalysts used in the production of esters from cis-epoxysuccinic acid or its salts and alcohols. As mentioned above, in the above-mentioned esterification reaction, by-products generated by addition to the oxirane ring of cis-epoxysuccinic acid or its salt pose a problem. The catalyst used in the present invention has a nucleophilic constant of 1.0 as described above.
As it is small, there is almost no by-product reaction added to the oxirane ring, and the esterification reaction is very fast. Therefore, the selectivity of cis-epoxysuccinic acid ester is extremely high, and it can be said that it is an industrially excellent catalyst. The nucleophilic constant of the catalyst is
If an acid catalyst larger than 1.0 is used, reaction by-products will be generated as described above, which will not only reduce the selectivity of cis-epoxysuccinate ester but also increase the
The production reaction rate of epoxysuccinate ester also varies depending on the type of catalyst and is not necessarily determined by the size of the nucleophile constant. Although this phenomenon is not necessarily clear, the present inventors believe that the behavior of acids as catalysts in alcohol is not limited, and that the formation of by-products has some adverse effect on the formation of cis-epoxysuccinate. I suspect that there are. The catalyst used in the present invention is not particularly limited as long as it is an acid with a nucleophilic constant of 1.0 or less as described above, but perchloric acid, perbromic acid, periodic acid, Para-toluenesulfonic acid and the like are preferably used. The esterification reaction of cis-epoxysuccinic acid or its salt and alcohol in the present invention is not particularly limited and can be carried out under known reaction conditions. For example, the reaction temperature is generally below the boiling point of the alcohol, preferably between room temperature and the boiling point of the alcohol. Further, the raw material ratio of cis-epoxysuccinic acid or its salt and alcohol in the present invention is not particularly limited and may be selected according to a general esterification reaction. In general, the molar ratio of alcohol is 10
It is suitable to use it in a range of 200 to 200 times the mole, preferably 20 to 100 times the mole. Further, the amount of the catalyst used as the catalyst of the present invention varies depending on the type of starting materials, reaction type, etc., and cannot be absolutely limited. Generally, when cis-epoxysuccinic acid is used as a starting material, the H proton of the catalyst is preferably used in an amount of 0.02 to 4 molar equivalents, preferably 0.10 to 2.0 molar equivalents, per mole of cis-epoxysuccinic acid. Further, when using cis-epoxysuccinate as a starting material, it is preferable to select an equivalent amount including the amount of acid necessary to convert the cis-epoxysuccinate to cis-epoxysuccinic acid. EXAMPLES The present invention will be specifically explained below with reference to Examples, but the present invention is not limited to these Examples. Examples 1 to 2 and Comparative Examples 1 to 4 1.32 g (10 mmol) of cis-epoxysuccinic acid was dissolved in 20 ml of dry methanol, and 1 mmol of the catalyst shown in Table 1 was added thereto. 0.5mMol for H2SO4
added. The mixture was placed in an L-shaped test tube with a capacity of 50 ml, and the mixture was shaken and stirred at 30°C. Analysis was performed using gas chromatography. (SF-30 5% Column length 1.5m Column temperature
160℃)
【表】
比較例 5
シス―エポキシコハク酸6.60g(0.05mole)を
乾燥メタノール25gに溶解し、9.21wt/wt%塩
化水素―メタノールを25gを加えて室温で2日間
撹拌した。減圧下過剰のメタノールを留去し、残
渣を酢酸エチルエステル100mlで抽出し水洗、冷
5%炭酸水素ナトリウム水溶液で洗浄再度水洗後
芒硝で乾燥したものをガスクロマトグラフで分析
した。その結果、シス―エポキシコハク酸ジメチ
ルエステルに対し、副生物の2―クロル―3―ヒ
ドロキシコハク酸ジメチルエステルがモル比で
50.9:49.1の割合で生成していた。
実施例 3
シス―エポキシコハク酸6.60g(0.05mole)を
乾燥メタノール50mlに溶解し、70wt%HClO4を
2.00g加え室温で2日間撹拌した。比較例5と同
様な操作を行い、得られた酢酸エチルエステルの
溶液から、酢酸エチルエステルを減圧下留去して
7.05gの液体が得られた。ガスクロマトグラフイ
及びIR,NMR,元素分析の結果、100%純粋なシ
ス―エポキシコハク酸ジメチルエステルであつ
た。
実施例 4
シス―エポキシコハク酸6.60g(0.05mole)を
乾燥エタノール80mlに溶解し、パラトルエンスル
ホン酸0.86gを加えて40℃で2日撹拌した。減圧
下で過剰のエタノールを留去したあと、比較例5
と同様な処理を行い、8.47gのシス―エポキシコ
ハク酸ジエチルエステルを得た。
実施例 5
シス―エポキシコハク酸水素ナトリウム7.70g
(0.05mole)を乾燥メタノール100mlに加え、更に
70wt%HClO410.05gを加えて40℃で2日撹拌し
た。沈澱を浄過した後、減圧下で過剰のメタノー
ルを留去し比較例5と同様な処理を行い6.97gの
シス―エポキシコハク酸ジメチルエステルを得
た。
実施例 6
シス―エポキシコハク酸ジナトリウム8.80g
(0.05mole)を乾燥メタノール100mlに加え、更に
70wt%HClO417.22gを加えて40℃で2日撹拌し
た。沈澱を過後、減圧下で過剰のメタノールを
留去し、比較例5と同様な処理を行い6.88gシス
―エポキシコハク酸ジメチルエステルを得た。[Table] Comparative Example 5 6.60 g (0.05 mole) of cis-epoxysuccinic acid was dissolved in 25 g of dry methanol, 25 g of 9.21 wt/wt% hydrogen chloride-methanol was added, and the mixture was stirred at room temperature for 2 days. Excess methanol was distilled off under reduced pressure, and the residue was extracted with 100 ml of ethyl acetate, washed with water, washed with a cold 5% aqueous sodium bicarbonate solution, washed with water again, dried over Glauber's salt, and analyzed by gas chromatography. As a result, the by-product 2-chloro-3-hydroxysuccinic acid dimethyl ester was found to have a molar ratio of 2-chloro-3-hydroxysuccinic acid dimethyl ester to cis-epoxysuccinic acid dimethyl ester.
It was generated at a ratio of 50.9:49.1. Example 3 6.60 g (0.05 mole) of cis-epoxysuccinic acid was dissolved in 50 ml of dry methanol, and 70 wt% HClO 4 was added.
2.00g was added and stirred at room temperature for 2 days. The same operation as in Comparative Example 5 was carried out, and from the obtained solution of ethyl acetate, ethyl acetate was distilled off under reduced pressure.
7.05g of liquid was obtained. Gas chromatography, IR, NMR, and elemental analysis revealed that it was 100% pure cis-epoxysuccinic acid dimethyl ester. Example 4 6.60 g (0.05 mole) of cis-epoxysuccinic acid was dissolved in 80 ml of dry ethanol, 0.86 g of para-toluenesulfonic acid was added, and the mixture was stirred at 40° C. for 2 days. After distilling off excess ethanol under reduced pressure, Comparative Example 5
The same treatment as above was carried out to obtain 8.47 g of cis-epoxysuccinic acid diethyl ester. Example 5 cis-epoxy sodium hydrogen succinate 7.70g
(0.05 mole) to 100 ml of dry methanol, and
10.05 g of 70wt% HClO 4 was added and stirred at 40°C for 2 days. After filtering the precipitate, excess methanol was distilled off under reduced pressure and the same treatment as in Comparative Example 5 was performed to obtain 6.97 g of cis-epoxy dimethyl succinate. Example 6 Disodium cis-epoxysuccinate 8.80g
(0.05 mole) to 100 ml of dry methanol, and
17.22 g of 70wt% HClO 4 was added and stirred at 40°C for 2 days. After precipitation, excess methanol was distilled off under reduced pressure, and the same treatment as in Comparative Example 5 was performed to obtain 6.88 g of cis-epoxysuccinic acid dimethyl ester.
Claims (1)
ルとを反応させてシス―エポキシコハク酸エステ
ルを製造するに際し、触媒として求核試薬定数が
1.0以下の酸を用いることを特徴とするシス―エ
ポキシコハク酸エステルの製造方法。 2 触媒が過塩素酸である特許請求の範囲第1項
記載の方法。 3 触媒がパラトルエンスルホン酸である特許請
求の範囲第1項記載の方法。[Claims] 1. When producing a cis-epoxysuccinic acid ester by reacting cis-epoxysuccinic acid or its salt with an alcohol, a catalyst having a nucleophilic constant
A method for producing cis-epoxysuccinic acid ester, characterized by using an acid of 1.0 or less. 2. The method according to claim 1, wherein the catalyst is perchloric acid. 3. The method according to claim 1, wherein the catalyst is para-toluenesulfonic acid.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP15488778A JPS5581873A (en) | 1978-12-18 | 1978-12-18 | Preparation of cis-epoxysuccinate |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP15488778A JPS5581873A (en) | 1978-12-18 | 1978-12-18 | Preparation of cis-epoxysuccinate |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5581873A JPS5581873A (en) | 1980-06-20 |
JPS6151594B2 true JPS6151594B2 (en) | 1986-11-10 |
Family
ID=15594122
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP15488778A Granted JPS5581873A (en) | 1978-12-18 | 1978-12-18 | Preparation of cis-epoxysuccinate |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5581873A (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6143623A (en) * | 1984-08-07 | 1986-03-03 | Daicel Chem Ind Ltd | Preparation of polycaprolactone-modified hydroxyalkyl acrylate or methacrylate |
-
1978
- 1978-12-18 JP JP15488778A patent/JPS5581873A/en active Granted
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS5581873A (en) | 1980-06-20 |
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