JPS60123482A - 亜臭素酸およびその塩によるラクトンの製造方法 - Google Patents

亜臭素酸およびその塩によるラクトンの製造方法

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JPS60123482A JP23006383A JP23006383A JPS60123482A JP S60123482 A JPS60123482 A JP S60123482A JP 23006383 A JP23006383 A JP 23006383A JP 23006383 A JP23006383 A JP 23006383A JP S60123482 A JPS60123482 A JP S60123482A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明はアルカリ性の溶媒中で、亜臭素酸あるいはその
塩と第1級ジオールとを反応させ、ラクトンを製造する
方法に関する。
亜臭素酸あるいはその塩は、次曲塩素酸、亜塩素酸など
と比較して温和で特異な酸化力をイイする。その特異な
酸化力を利用して、のり接剤、スライム防除剤として使
われている。また、有機合成の分野において、高選択性
の酸化剤あるいは特殊な臭素化剤として利用されるもの
とJυ1待され、検討されつつある。
(従来技術) 有機合成の分野における特異的な酸化反応の中に第1級
ジオールからのラクトンの製造がある。この方法は具体
的には、酸性媒体中にて「11i某素酸あるいはその塩
と第1級ジオールとを反応させることにより、ラクトン
を製造する方法であり、先に本願出願者が特許出願(特
願昭57−132151 )した方法である。
この第1級ジオールからラクトンを製造する方法は他に
類似する反応例がほとんどない特異的なもので、しかも
実用上有利な点も多い。しかし、本願発明者が、この方
法について実用化すべく、さらに検討を加えたところ、
次の2つの技術的な問題点が有ることが明らかとなった
(1)第1級ジオールと亜臭素酸イオンとが化学量論的
にモル比で1:1には反応せず、収率90チ以上でラク
トンを得るためには、第1級ジオール1モルに対して3
モル以上の多量の亜臭素酸イオンを必要とする。
(2)反応の際に亜臭素酸イオンの一部が分解して臭素
(Bri)となるために臭素ガスの排気装置あるいは捕
捉装置、さらには反応終了後には反応液に含まれる臭素
の還元処理が必要である。
(発明の経緯) 本願発明者は、有機合成分野において、亜臭素酸および
その塩を特徴ある酸化剤、反応試剤としてより効率良く
利用するため、上記問題点を解決すべく鋭意研究を行っ
た。
その結果、従来反応速度が遅いなど、効率良く反応しな
いと考えられていた2117以上の溶媒中で、第1級ジ
オールと卯臭素酸あるいはその塩とを反応させることに
より、 (1)第1級ジオール1モルに対して、111!臭素酸
イオン1.5モルを用いることにより、90%以上の高
収率、選択率100係でラクトンを製造できること。
(2)反応時、亜臭素酸イオンの分解による臭素の発生
がないこと。
を見い出し、本発明を完成するに至った。
(発明の構成) 本発明は、ラクトンを製造するに際して、1111臭素
酸あるいはその塩と第1級ジオールとを、ph7乃至1
2の溶媒中で反応させることを特徴とする亜臭素酸およ
びその塩によるラクトンの製造方法に関する。
(作用及び効果) 以下本発明について作用及び効果を詳細に説明する。
本発明に用いる伸臭素酸あるいはその塩は、公仰の方法
で製造されたものを使用する。例えばアルカリ性水溶液
と臭素および塩素を原料とする方法によって製造された
ものがある。
本発明における第1級ジオールとは、一般式CHCH2
RCH201−1と表わされるものである。官能基Rは
、パラフィン炭化水素およびオレフィン炭化水素さらに
それらのハロケン、カルボキゾルノ4(、カルボニル&
、第2級アルコール、第3級アルコール、ニトロ基、ス
ルホン基、ンエニル基、ンクロバラフィン、シクロオレ
フィンの各161換体、含窒素、含イオウ、含酸素の各
複素環で1h換された化合物が挙げらfLる。
1.0モルの第1級ジオールに対する亜臭素酸イオンの
必要反応量は次式に示す様に、化学F辻論的には1.0
 モルである。t−10CH,RCM、 OH十B r
O,−したがって、経隣性を考慮すれば、亜臭素酸イオ
ンの反応液は化学量論量に近いほど好捷しい。
本発明の方法によれば、pt−+7乃至12、好筐しく
は高収率を示す傾向があるpH8以上、10以下の溶媒
中において、1.0モルの第1級ジオールに対して亜臭
素酸イオン1.0モルを反応させることによ、950〜
80%、1.5モルの曲臭素酸イオンを反応させること
により90%以上の第1級ジオールがラクトンにそ7″
Lぞれ転換される。
酸性媒体中では、90チ以上の収率を達成するためには
3.0モル倍以上の曲臭素酸イオンを必要とすることと
比較すると、本発明の方法は、化学量論量に近い1.5
モル倍の亜臭素酸イオンで90%以上の収率を達成でき
る理想状!I―に近い方法といえる。
本発明の方法における反応液のpHの調節は次の様にし
てイテわれる。
第1級ジオールと亜臭素酸イオンとが反応し、ラクトン
が生成するとpHは少しり“っ酸性に移行する傾向があ
るため、水酸化ナトリウムあるいは炭酸ナトリウムなど
のアルカリ性物質を用いて、適宜反応液のpHを7乃至
12に調節する。
あるいは、反応中pHを7乃至12に保つことができる
緩衝液を用いることもできる。緩イ萄液として例えば、
リン酸、酢酸、ホウ酸および水酸化ナトリウムによって
:A製さγしるBr1tton −Ro b i n 
s o nの広域緩衝液がある。
また、炭酸水素ナトリウムのように水に溶かすとpH約
8を示す物質を反応液に共存させることでもpf1を7
乃至12に調節できる。さらに、炭酸水素ナートリウム
に、炭酸ナトリウムあるいは水酸化ナトリウムを並用す
ることにより、pHを7乃至12に調節することができ
る。
亜臭素酸イオンと第1級ジオールとの反応機構ならびに
pHと反応性との関係については研究例もなく、f’L
とんど知られていない。一方亜臭素酸イオンはpH9以
上のアルカリ領域で安定であることが知られており、通
常製造されるl1li臭素酸イオンを含む水溶液は水酸
化ナトリウムなどのアルカリを含んでいる。
pHを調節することなしに亜臭素【責あるいはその塩と
第1級ジオールを水に混合、攪拌するとラクトン化反応
は進行するが収率は低く、イ々Iられる結果は可視性に
乏しいものである。
すなわち、本発明において反応溶媒をpf(7乃至12
、好ましくはpH8以上、10以下に調節することが、
化学量論量に近い亜臭素酸イオンで高収率でラクトンを
得るに不可欠の条件である。
このことは、本願発明者らが行った各ptlにおける亜
臭素酸イオンの挙動の紫外iiJ視スペクトルによる次
の様な測定結果によって裏付けられる。pHが5以下で
は亜臭素酸イオンは1分に満たない短時間のうちに臭素
に分解する。pHが6〜9では臭素以外の物質に分解す
る。pH6では1分以内に分解は冗了し、pi−1がア
ルカリになるにしたがって分解の速度は遅くなりp 1
.−18では完全に分解するのに1〜2時間を安する。
第1級ジオールと亜臭素酸イオンとの反応はこれら分解
反応と並行して起るものであるから、ラクトン化反応が
分解反応に優先し得るのがpH7乃至12であり、した
がってこのpH領域でラクトン収率が高くなると考えら
れる。
一方、pi−19以上の領域では通常亜臭素酸イオンは
安定に存在し得るが、第1級ジオールと共存するとラク
トン化反応が進行しpi(10以下では極めて短時間に
高収率でラクトンが得られる。
pHが12を越えると反応速度が低下する。そのだめ反
応時間を長くとればpH12を越えても高収率は得られ
るが、実質的には12以下のpト1に調節することが好
ましい。 ′ 本発明における反応は、通常、室温大気中で行なう。反
応は発熱を伴うため、適度な冷却をするか、あるいは亜
臭素酸あるいはその塩と第1級ジオールとの混合速度(
反応速度)を調整することが望ましい。20〜30℃の
室温においても反応はすみやかに進行し、40〜50℃
では、さらに反応は速まる傾向がある。
反応は第1級ジオールを含む水溶液をpH7乃至12に
調節しつつ、亜臭素酸あるいはその塩の固体あるいは水
溶液を滴下する方法で行なうのが一般的である。また水
溶液以外に有機溶媒が共存しても、亜臭素酸イオンと反
応する南機溶媒でない限り反応に支障はない。
反応終了後は抽出あるいは蒸留などによってラクトンを
溶媒から分離する。
pf(7乃至12に調節した溶媒中で亜臭素酸あるいは
その塩と第1級ジオールとを反応させる本発明の方法は
、酸性媒体中での反応の様な臭素の発生がないため、臭
素の排気装置あるいtよ捕捉装置および反応終了後の還
元処理が不要である。また、本発明の方法によれば、亜
臭素酸イオンのほぼ全量がラクトン化に消費されるため
に、ラクトン収率90%以上となるだめの曲英素赦ある
いはその塩の反応必装量が、酸性媒体中では3モル倍以
上であったのが、化学量論量に近い1.5モル倍であり
、本発明の方法は、経済的にも有利である。さらに、酸
性媒体中での反応では反応終了後に酸の中4uが必要で
あったが本発明の方法では中和処理も不要である。
以下実施例を挙げて本発明を具体的に説明する。
実施例1(比軸例を含む) リン酸39.2 f/l、酢f!1224.0 f/l
 、ホウ酸24、7 f/lを含む酸混合液に、10%
本酸化、ナトリウム水溶液を滴下混合して、pH2,3
,4,5,6,7,8,9,10,11,12の11棟
類のpH緩衝液を調製した。上記11通りのpHにおい
て、各pHごとにpH緩衝液200m1と1.4−ブタ
ンジオール9. Or (0,1モル)の混合液を攪拌
しつつ、亜臭素酸ナトリウム・三水塩29、89 (9
5チ、0.15モル)を50−の水に溶解した液を、1
分間に3 mlの速さで滴下し、滴下終了後さらに3時
間攪拌した。反応終了後、各pHごとに生成物を分離し
て、沸点、IRlNMRにより分析した結果γ−ブチロ
ラクトンと同定された成分を得て、その収率をめた。p
Hとγ−ブチロラクトン収率との関係を第1図に示した
。ただし、いずれの反応液のpiiとも反応前後のpH
の変動は0.2以内であった。
その結果、pl−16以下では収率が30〜40チと低
いのに対して、pH7乃至12では60%以上あり、特
にpI−18〜10では90チ以上の高収率が得られた
また、上記のpH緩衝液を用いて、各pHにおける亜臭
素酸ナトリウムの挙動を紫外可視スペクトルを測定する
ことにより調べ、第2図に典型的スペクトル(曲線11
−1: p)i 3、曲線2はp)16、曲線3はpH
9)を示した。その結果pi(5以下では臭素が発生し
、またpH6以上、9未満では臭素の発生を伴わない分
解が認められ、p119以上では亜臭素酸イオンの分解
は認められなかった。
実施例2(比較例を含む) 実施例1のpH3およびp)19のp)lv1衝液を用
いて、亜臭素酸ナトリウム・三水塩の看取外は実施例1
と同様の条件で、pH3の場合には、1.4−ブタンジ
オールに対して1.2.3.35.4モル倍、pH9の
場合には1.4−ブタンジオールに対してO,’5,1
.1.5モル倍の亜臭素酸ナトリウム・三水塩を用いて
反応させ、生成物を分離し、γ−ブチロラクトンを得た
。この沸点、I3. NM、Rを分析して同定し、その
収率をめた。1.4−ブタンジオールに対する亜臭素酸
ナトリウムのモル比との関係を第3図に示した。
その結果、pH3(第3図曲線1)では1.4−ブタン
ジオールの3モル倍の亜臭素酸ナトリウムを用いてγ−
ブチロラクトンの収率が90チに達するのに対して、p
i’L9(g3図曲線2)では1.5モル倍で収率93
%となり、アルカリ性で反応させることにより、より少
ない亜臭素酸ナトリウムでラクトンを高収率で得ること
が可能であることがわかった。
実施例3 実施例1のpi−19のpH緩衝液を用い、シス−2−
ブテン−1,4−ジオールs、 s t (o、 iモ
ル)1.5−ベンタンジオール10.4 F (0,1
モル)、1.6−ヘキサンジオール11.8 f (0
,1モル)、3−メチル−1,5−ベンタンジオール1
1.8f(0,1モル)をそれぞれ実施例1と同様の方
法、条件にて反応、分離して、沸点、IR,NMR分析
を行い、該当するラクトンの収率をめ第1表に示した。
第1表 いずれのラクトンも約90%の高い収率で44fられる
。また、分離して得られたラクトン以外の成分は、沸点
、IR,NMR測定の結果、それぞれの原料の第1級ジ
オールであった。
比較例1 pH3の緩衝液を用いる以外は全て実施例3と同じ方法
、条件にて反応、分前、分析を行い、求めたラクトンの
収率を第2表に示す。
第2表 いずれのラクトンも40チ前後の低い収率でしか得られ
なかった。
実施例4 実施例3のpH9のpl−1緩衝液の代りに、炭酸水素
ナトリウム157を水1002に溶かした水溶液を用い
、他は実施例3と同様の方法、条件にて反応、分離、分
析を行い請求めたラクトンの収率を第3表に示した。
第3表 反応前のpHは8.3で、反応後のpHは81であった
。また、分離して得られたラクトン以外の成分は沸点、
IR1NMR測定の結果、それぞれの原料の第1級ジオ
ールでめった。
実施例5 実施例3の亜臭素酸ナトリウム・三水塩29.8F(9
5%、0.15モル)を50m1の水に溶解した液の代
りに、亜臭素酸す) IJウム水溶液(NaBr0.8
 Or/z 、他にNaC1,205y/l 。
NaBr ll0P/l、 NaBrO3’38 t/
L、 Na0)Ll 4 f/l)250ゴを用いて、
他は実施例3と同じ方法、条件にて、反応、分離、分析
を行い、求めたラクトンの収率を第4表に示した。反応
前後でのpf(の変動は0.3以内であった。
第4表
【図面の簡単な説明】
第1図は、γ−プチロラ、クトンの収率とpHの関係を
示す図、第2図はpi−1の異なる緩衝液中での亜臭素
酸すトリウムの紫外可視スペクトルを示す図、第3図は
1.4−ブタンジオールに対するモル比とγ−ブチロラ
クトンの収率の関係を示す図である。 第11図 7 3.5 ’l tit) 13 第 2 図 5皮 長(71川 第3図 012.571 、モ、ルよしくNaF5rOa/HO(CH2)40/
4)手続袖jI ’71j: 1′1・1′]の表出 昭和も−gQ!l’ノ 1.′1願第7;300b”3
−3:(、III 、+lヲ’lルI ′j・1′1との関6i−出 願 人 4 代 理 人 1]+す1 東・、・諸1汀代川ス九(’ll’12’
l’1161fi21じ丸の内)いト洲ビル330←1
tイーヒー□−−一門−−→− 補 正 朋 本願明細書中下記事項を補正いたし捷す。 記 1、特許請求の範囲を別紙の如< 1111″する。 2第5頁7行目に 「CH」とあるを [OHJと訂正する。 3第17頁「第4表」中2行目に 「/クー2−ブデブー14−ジオール」とあるを「シス
−2−プデ7−14−ジオール」と訂正する0 代理人 谷 山 かIf j′j+。 2特許請求の範囲 J ラクトンを製造するに際して、亜臭素酸あるいはそ
の塩と第1級ジオールとを、pH7乃至12の溶媒中で
反応させることを特徴とする亜臭素酸およびその塩によ
るラクトンの製造方法。 2 1)H緩衝液を用いてpi−17乃至12に調節す
ることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載のラクト
ンの製造方法。 3 炭酸水素ナトリウム単味あるいは炭酸水素ナトリウ
ムおよび炭酸す) IJウムの組合せ又は炭酸水素ナト
リウムおよび水酸化ナトリウムの組合せを用いてpHを
7乃至12に調節することを特徴とする特許請求の範囲
第1項記載のラクトンの製造方法。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 ラクトンを製造するに際して、亜臭素酸あるいはそ
    の塩と第1級ジオールとを、pH7乃至12の溶媒中で
    反応させることを特徴とする亜臭素酸およびその塩によ
    るラクトンの製造方法。 2 pH緩衝液を用いてpH7乃至12に調節すること
    を特徴とする特許請求の範囲第1項記載のラクトンの製
    造方法。 3 炭酸水素ナトリウム単味あるいは炭酸水素ナトリウ
    ムおよび炭酸ナトリウムの組合せ又は炭酸水素ナトリウ
    ムおよび水酸化ナトリウムの組合せを用いてpH7乃至
    12に調節することを特徴とする特許請求の範囲第1項
    記載のラクトンの製造方法。
JP23006383A 1983-12-06 1983-12-06 亜臭素酸およびその塩によるラクトンの製造方法 Granted JPS60123482A (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO1992000973A1 (en) * 1990-07-11 1992-01-23 E.I. Du Pont De Nemours And Company Dehydrogenation of diols

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1992000973A1 (en) * 1990-07-11 1992-01-23 E.I. Du Pont De Nemours And Company Dehydrogenation of diols
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