JP2002069029A - アルキル置換安息香酸の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡便な装置を用いて、容易かつ安全に、しか
も環境負荷の少ない、アルキル置換安息香酸の製造方法
を提供する。 【解決手段】 式（１） 【化１】 （式中、Ｒは炭素数１〜４のアルキル基を示す。）で表
されるアルキル置換ベンズアルデヒドを、アルカリ水溶
液中においてコバルト化合物触媒の存在下、酸素または
酸素含有気体と反応させることを特徴とする式（２） 【化２】 （式中、Ｒは前記と同様である。）で表されるアルキル
置換安息香酸の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、アルキル置換安息
香酸の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術と発明が解決しようとする課題】アルキル
置換安息香酸の産業分野での利用は、非常に広範囲にわ
たっている。例えば、ｐ−エチル安息香酸は有用な農薬
の中間体として、また、ｐ−イソプロピル安息香酸、ｐ
−イソブチル安息香酸は重要な医薬原料として、利用さ
れている。

【０００３】従来より、アルキル置換安息香酸を提供す
る方法としては、例えば、出発物質としてアルキル置換
ベンズアルデヒドを用い、これを酸化剤によって酸化し
て対応するアルキル置換安息香酸を得る方法がある。

【０００４】その従来からの典型的な方法として、クロ
ム酸酸化、または過マンガン酸アルカリ塩による試薬酸
化が知られている。また、これらの方法以外にも、例え
ば、アルカリ性水溶液中で、酸化剤として過酸化水素を
用いてクミンアルデヒドからクミン酸を製造する方法
（特開昭63-264551号公報）、または塩基性有機溶媒中
で過酸を用いて酸化する方法（特開平3-157345号公報）
が知られている。さらには、ジクロロメタン−酢酸溶媒
またはＤＭＳＯ−ナトリウムメチラート溶媒中におい
て、塩素酸ソーダを酸化剤として使用してアルデヒドか
ら対応する安息香酸を得る方法が報告されている（Bul
l.Soc.Chim.Fr.(1990)，565）。

【０００５】また、酸化の方法とは異なり、アルデヒド
の誘導体であるアルドキシムを出発原料とする合成方法
も報告されている（特開平8-134013号公報）。

【０００６】さらに、出発物質は異なるものの、空気酸
化によりアルキル置換安息香酸を得る方法も報告されて
いる。これは、ｐ−シメンを低級脂肪酸中でコバルト系
触媒を使用して液相空気酸化してｐ−クミン酸を得る方
法である（特公昭46-30501号公報）。

【０００７】しかしながら、上記した従来法には、以下
に示すような問題点がある。

【０００８】例えば、クロム酸酸化の方法は、選択率が
高いという長所を備える一方、反応後のクロムの回収、
再生に多大な設備を要し、固定費コストの高い方法であ
る。また、過酸化水素の反応は、クリーンな酸化剤とし
て環境への適応性は高いものの、反応そのものの誘導期
が、温度、撹拌等の操作条件に影響される割合が多く、
突発的な暴走の危険性が高い。しかも、わずかの金属イ
オンの存在でも過酸化水素自体の誘発分解によって、結
果的に無効な酸素の消費が起こる上に、反応器の材質が
限られる等の問題点を内含しており、工業規模での製造
法としては極めて困難な方法である。また、過酸の方法
は、過酸そのものが危険性の高い物質であり、しかも、
使用溶媒の回収に課題の残る方法である。塩素酸ソーダ
を使用する方法は、塩素系溶媒を使用するために、環境
への配慮に欠ける方法である。

【０００９】次に、アルドキシムを出発原料とする反応
は、含窒素系化合物を使用する反応であり、しかも、濃
硫酸に近い硫酸濃度領域での高温反応であり、反応後の
廃液処理に問題のある方法である。

【００１０】次に、低級脂肪酸溶媒中における空気酸化
による方法は、無尽蔵に存在する空気を使用し、しか
も、触媒除去が比較的簡単な点で利便性を有する。しか
しながら、可燃性溶媒を使用した非水系での反応であ
り、しかも、酸性系における反応であるために反応が激
しく、安全上と選択性の点から、反応率が一定となった
段階で反応を止める必要がある。そのために、未反応物
回収、溶媒回収という付随的操作と副次的設備に費用の
かかる方法である。

【００１１】本発明の課題は、簡便な装置を用いて、容
易かつ安全に、しかも環境負荷の少ない、アルキル置換
安息香酸の製造方法を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記課題を
解決するために鋭意研究を重ねた結果、アルキル置換ベ
ンズアルデヒドを、アルカリ水溶液中においてコバルト
化合物触媒の存在下、酸素または酸素含有気体と反応さ
せることにより、アルキル置換安息香酸がほぼ定量的に
得られることを見出し、本発明を完成するに至った。

【００１３】すなわち、本発明は、下記に示すとおりの
アルキル置換安息香酸の製造方法を提供するものであ
る。 項１． 式（１）

【００１４】

【化３】

【００１５】（式中、Ｒは炭素数１〜４のアルキル基を
示す。）で表されるアルキル置換ベンズアルデヒドを、
アルカリ水溶液中においてコバルト化合物触媒の存在
下、酸素または酸素含有気体と反応させることを特徴と
する式（２）

【００１６】

【化４】

【００１７】（式中、Ｒは前記と同様である。）で表さ
れるアルキル置換安息香酸の製造方法。 項２． アルカリ水溶液が、アルカリ金属の重炭酸塩水
溶液、炭酸塩水溶液または水酸化物水溶液である項１に
記載の方法。 項３． コバルト化合物が、有機酸コバルト塩、無機酸
コバルト塩、ハロゲン化コバルトまたは水酸化コバルト
である項１または２に記載の方法。 項４． 式（１）および式（２）のＲが、ｐ−メチル
基、ｐ−エチル基、ｐ−イソプロピル基またはｐ−イソ
ブチル基である項１〜３のいずれかに記載の方法。

【００１８】

【発明の実施の形態】上記式（１）および式（２）にお
けるＲは、炭素数１〜４のアルキル基であり、例えば、
メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、イソプロピル
基、ｎ−ブチル基、イソブチル基、ｔ−ブチル基などが
挙げられる。なかでも、メチル基、エチル基、イソプロ
ピル基、イソブチル基が好ましく、エチル基、イソプロ
ピル基がより好ましい。Ｒの置換位置としては、特に限
定されないが、パラ位に置換しているものが好ましい。

【００１９】本発明においては、反応溶媒として水を使
用する。水の使用量は、出発原料のアルキル置換ベンズ
アルデヒドに対して重量比で、５〜３０倍、好ましくは
１０〜２０倍である。

【００２０】本発明においては、酸化反応の進行に伴っ
て生成するアルキル置換安息香酸を中和して水に溶解さ
せるに見合う量のアルカリを予め添加しておき、酸化反
応をアルカリ水溶液中において行う。このアルカリとし
ては、ナトリウム、カリウムなどのアルカリ金属の重炭
酸塩、アルカリ金属の炭酸塩、アルカリ金属の水酸化物
が挙げられる。なかでも、アルカリ金属の重炭酸塩が好
ましい。

【００２１】本発明において使用するコバルト化合物触
媒としては、酢酸コバルト、安息香酸コバルトなどの有
機酸コバルト塩、硫酸コバルト、炭酸コバルトなどの無
機酸コバルト塩、臭化コバルトなどのハロゲン化コバル
ト、水酸化コバルトなどが挙げられる。

【００２２】コバルト化合物触媒は、出発原料のアルキ
ル置換ベンズアルデヒド１モルに対して、コバルト原子
換算で、好ましくは３×１０^-4グラム原子〜６×１０^-3
グラム原子、より好ましくは８×１０^-4グラム原子〜４
×１０^-3グラム原子使用する。

【００２３】また、コバルト化合物触媒の反応溶媒中の
濃度としては、触媒効果の発現および選択性（副生成物
の抑制）の点から、コバルト原子換算で、１０〜１００
ｍｇ／Ｌが好ましく、４０〜８０ｍｇ／Ｌがより好まし
い。

【００２４】本発明においては、酸化剤として酸素を使
用するが、酸素単独でもよく、他の不活性ガスで希釈さ
れた酸素含有気体、例えば空気でもよい。工業的には、
空気の使用が有利である。反応系への供給は、気体のま
ま吹き込んでもよく、また液状で供給してもよい。

【００２５】空気を使用する場合、空気の使用量は、反
応溶液中に溶解しているコバルトイオンにも影響される
が、通常、３当量〜３０当量の空気を使用すると反応は
完結する。アルカリとしてアルカリ金属の重炭酸塩を使
用した場合には、３当量〜５当量の空気使用量で反応は
完結する。

【００２６】反応圧力は、常圧でも加圧でもよい。

【００２７】反応温度は、通常０〜７０℃程度であり、
好ましくは４〜５２℃程度である。

【００２８】反応時間は、１５〜６０時間程度を要する
が、この時間は、使用するアルカリの種類によって大き
く影響される。アルカリとしてアルカリ金属の重炭酸塩
を使用した場合には、導入空気の効率が高く、反応時間
が短くなり、１５〜２０時間程度でほとんど未反応アル
デヒドが消失する。

【００２９】

【実施例】以下に、実施例によって本発明をさらに詳述
するが、これにより本発明は限定されるものではない。

【００３０】実施例１ 温度計、撹拌装置、空気導入管および還流冷却器を備え
た反応器に、水１４２５ｍｌ、硫酸コバルト（ＣｏＳＯ
₄・７Ｈ₂Ｏ）２７２ｍｇおよび炭酸水素ナトリウム５５
ｇを仕込み、温度を４〜６℃に保持し、クミンアルデヒ
ド９５ｇ（０．６４ｍｏｌ）を加えた。この中に７リッ
トル／時間で空気を吹き込むと、反応液は緑色を呈する
ようになった。１９時間後、未反応のクミンアルデヒド
はほとんど消失し、反応液は若干泡だった状態で淡赤色
に変化していた。

【００３１】触媒を除去し、酸性亜硫酸ナトリウム１０
ｇを加えた後、酸析濾過し、ケーキを５００ｍｌの水で
洗浄した後、再び濾過、乾燥して、クミン酸９８．５ｇ
（ＬＣ純度９９．３％、収率９３．５％）を得た。

【００３２】実施例２ 実施例１と同様の装置に、水１４２５ｍｌ、水酸化コバ
ルト（Ｃｏ（ＯＨ）₂）１３５ｍｇおよび炭酸水素ナト
リウム５５ｇを仕込み、温度を４〜６℃に保ち、クミン
アルデヒド９５ｇ（０．６４ｍｏｌ）を加え、７リット
ル／時間で空気を吹き込んだ。１９時間後、実施例１と
同様の処理を施し、クミン酸９５．８ｇ（ＬＣ純度９
８．９％、収率９１．０％）を得た。

【００３３】実施例３〜６ 実施例１と同様の装置を用いて、表１に示す原料、反応
条件で反応を行い、反応終了後に実施例１と同様の処理
を施した。結果を表１に示す。

【００３４】

【表１】

【００３５】実施例７ 実施例１と同様の装置に、水１２００ｍｌ、炭酸水素カ
リウム６１ｇおよび水酸化コバルト１１４ｍｇを仕込
み、温度を５〜６℃に保ち、ｐ−エチルベンズアルデヒ
ド８０ｇ（０．５９ｍｏｌ）を加え、７リットル／時間
で空気を吹き込んだ。２０時間後、実施例１と同様の処
理を施し、ｐ−エチル安息香酸８２．３ｇ（ＬＣ純度９
８．０％、収率９１．８％）を得た。

【００３６】

【発明の効果】本発明によれば、簡便な装置を用いて、
容易かつ安全に、しかも環境負荷が少なく、高収率、高
選択的に、アルキル置換安息香酸を製造できる。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 式（１） 【化１】 （式中、Ｒは炭素数１〜４のアルキル基を示す。）で表
   されるアルキル置換ベンズアルデヒドを、アルカリ水溶
   液中においてコバルト化合物触媒の存在下、酸素または
   酸素含有気体と反応させることを特徴とする式（２） 【化２】 （式中、Ｒは前記と同様である。）で表されるアルキル
   置換安息香酸の製造方法。
2. 【請求項２】 アルカリ水溶液が、アルカリ金属の重炭
   酸塩水溶液、炭酸塩水溶液または水酸化物水溶液である
   請求項１に記載の方法。
3. 【請求項３】 コバルト化合物が、有機酸コバルト塩、
   無機酸コバルト塩、ハロゲン化コバルトまたは水酸化コ
   バルトである請求項１または２に記載の方法。
4. 【請求項４】 式（１）および式（２）のＲが、ｐ−メ
   チル基、ｐ−エチル基、ｐ−イソプロピル基またはｐ−
   イソブチル基である請求項１〜３のいずれかに記載の方
   法。