JPH09263576A - β−メルカプトプロピオン酸の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 β−メルカプトプロピオン酸エステルを加水
分解して、簡便かつ工業的に有利に、かつ高選択的、高
収率で高品質のβ−メルカプトプロピオン酸を製造する
方法を提供することを目的とする。 【解決手段】 予め反応系内で、原料β−メルカプトプ
ロピオン酸エステルと、原料β−メルカプトプロピオン
酸エステルに対して重量比で５〜２０の範囲のβ−メル
カプトプロピオン酸とを混合した後、該混合液を酸触媒
の存在下で副生するアルコールを留去させることによ
り、原料β−メルカプトプロピオン酸エステルを加水分
解させることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、β−メルカプトプ
ロピオン酸エステルを原料としてβ−メルカプトプロピ
オン酸を効率的に製造する方法に関するものである。

【０００２】β−メルカプトプロピオン酸は、医薬、農
薬、高分子添加剤およびフォトポリマーをはじめとする
多くの有機合成原料となる有用な化合物であり、経済的
なβ−メルカプトプロピオン酸の製造方法を確立するこ
とは工業的に重要な意義がある。

【０００３】

【従来の技術】従来β−メルカプトプロピオン酸の製造
方法としては、 （１）β−ハロゲンプロピオン酸の塩類をアルカリ存在
下硫化水素と加圧下に反応させる方法（特開昭５０−７
１６２２号） （２）β−プロピオラクトンと過剰の水硫化ソーダ等を
−２５〜−１０℃の極低温で反応させる方法（米国特許
第２，４４９，９８７号） （３）β−クロロプロピオン酸とチオ硫酸塩を用い Ｂ
ｕｎｔｅ塩を生成させた後加水分解する方法（特開昭５
９−２９６５６号） （４）アクリロニトリルと硫化水素とを少量の硫黄及び
有機塩基の存在下反応させ、その後に濃塩酸でニトリル
基を加水分解する方法（米国特許第３，２８０，１６３
号） （５）アクリル酸を有機塩基の存在下加圧で硫化水素と
反応させる方法（英国特許第１，１５０，７２０号） 等がある。

【０００４】しかしながら、これらの方法により遊離の
β−メルカプトプロピオン酸を得るためには、多量の廃
棄物が副生したり、また前記（１）、（２）、（４）お
よび（５）の方法では、塩基の存在下に実証されるもの
であるが、β−メルカプトプロピオン酸やその前駆体で
あるβ−メルカプトプロピオン酸塩あるいはβ−メルカ
プトプロピオンニトリルなどは、塩基の存在下では不安
定であり、例えば酸素との接触で容易に酸化を受けジス
ルフィド化合物を生成するため、収率の低下をまねく欠
点がある。

【０００５】したがって、上記した方法はいずれも工業
的に有利なβ−メルカプトプロピオン酸の製造方法とは
言えない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来の方法
のこのような問題点を解決するためになされたものであ
り、β−メルカプトプロピオン酸エステルを加水分解し
て、簡便かつ工業的に有利に、かつ高選択的、高収率で
高品質のβ−メルカプトプロピオン酸を製造する方法を
提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、β−メル
カプトプロピオン酸の製造に関して、工業的に有利な方
法を確立すべく鋭意検討を重ねた結果、β−メルカプト
プロピオン酸エステルを酸触媒の存在下で加水分解して
β−メルカプトプロピオン酸を製造するに際し、予め反
応系に、原料β−メルカプトプロピオン酸エステルに対
して重量比で０．０１〜１０の範囲のβ−メルカプトプ
ロピオン酸を添加した後に、副生するアルコールを留去
しながら加水分解させることにより、簡便かつ工業的に
有利な方法で、高選択的に高収率をもって高品質のβ−
メルカプトプロピオン酸が得られることを見出し本発明
を完成するに至った。

【０００８】すなわち本発明は、β−メルカプトプロピ
オン酸エステルを加水分解してβ−メルカプトプロピオ
ン酸を製造するに際して、予め反応系内で、原料β−メ
ルカプトプロピオン酸エステルと、原料β−メルカプト
プロピオン酸エステルに対して重量比で０．０１〜１０
の範囲のβ−メルカプトプロピオン酸とを混合する工程
（Ｉ）と、工程（Ｉ）で得られた原料混合液を酸触媒の
存在下で加熱し副生するアルコールを留去させることに
より、原料β−メルカプトプロピオン酸エステルを加水
分解させβ−メルカプトプロピオン酸を生成させる工程
（ＩＩ）とを有することを特徴とするβ−メルカプトプ
ロピオン酸の製造方法である。

【０００９】また本発明は、前記工程（ＩＩ）で得られ
たβ−メルカプトプロピオン酸を含む反応混合液の一部
を、前記工程（Ｉ）のβ−メルカプトプロピオン酸とし
て反応系にリサイクルすることが可能である。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明に使用されるβ−メルカプ
トプロピオン酸エステルは、工業的に大量に入手できる
原料であり、かつどの様な方法で製造されたものでも良
い。例えば特開昭６２−６３５２６号公報、特公昭５７
−４８１５５号公報などに開示されている方法によれ
ば、陰イオン交換樹脂触媒の存在下、アクリル酸エステ
ルへ硫化水素を付加されることによって容易に製造でき
ることが公知である。

【００１１】又、本発明に使用されるβ−メルカプトプ
ロピオン酸エステルは、通常、該エステルのエステル部
分を構成するアルキル基の炭素数が１〜８であるβ−メ
ルカプトプロピオン酸エステルであり、中でもβ−メル
カプトプロピオン酸メチルが好ましい。

【００１２】本発明において使用されるβ−メルカプト
プロピオン酸の量は、原料β−メルカプトプロピオン酸
エステルに対して重量比で０．０１〜１０の範囲に相当
する量であり、好ましくは０．０５〜１０の範囲、さら
に好ましくは０．１〜５の範囲である。使用するβ−メ
ルカプトプロピオン酸の量が前記範囲より小さい場合
は、実質的な反応速度が得られず、逆に前記範囲よりも
大きくしても、添加量に応じた効果が得られず、単位容
積当たりの生産性を低下させるだけで有利ではない。

【００１３】工程（Ｉ）で使用されるβ−メルカプトプ
ロピオン酸はどのような方法で製造されたものであって
もよく、蒸留分離されたものや、反応後の反応生成液の
ままで添加しても良く、いずれの場合も原料混合液中に
含まれるβ−メルカプトプロピオン酸量が前記した範囲
内になるようにさえ操作されれば特に何の支障もなく実
施できる。特に工程の簡略化や経済的な見地から考え
て、工程（ＩＩ）で得られたβ−メルカプトプロピオン
酸を含む反応混合液を、前記β−メルカプトプロピオン
酸として前記重量比が所定の範囲になるように使用する
のが好ましい。

【００１４】本発明の工程（Ｉ）におけるβ−メルカプ
トプロピオン酸エステルとβ−メルカプトプロピオン酸
との混合の方法は、両者の重量比が所定の範囲であれ
ば、どのような方法であってもよい。

【００１５】例えばβ−メルカプトプロピオン酸エステ
ルにβ−メルカプトプロピオン酸を混合する場合には、
β−メルカプトプロピオン酸を一括して添加して混合し
てもよいし、分割して添加して混合してもよいし、連続
的に添加して混合してもよい。また逆に、β−メルカプ
トプロピオン酸にβ−メルカプトプロピオン酸エステル
を混合する場合も前記と同様にして添加して混合しても
よい。工程（Ｉ）で使用されるβ−メルカプトプロピオ
ン酸として工程（ＩＩ）で得られたβ−メルカプトプロ
ピオン酸を含む反応混合物を使用する場合の添加方法
も、前記と同様に、一括して行ってもよいし、分割して
行ってもよいし、連続的に行ってもよい。

【００１６】また工程（Ｉ）の混合の際には、工程（Ｉ
Ｉ）の加水分解反応で必要である水や触媒を存在させて
行ってもよい。

【００１７】また工程（Ｉ）において、β−メルカプト
プロピオン酸エステルとβ−メルカプトプロピオン酸と
を所定の範囲の量で混合した後に、工程（ＩＩ）の反応
の際にさらにβ−プロピオン酸エステルを添加して反応
を行うことも可能である。

【００１８】本発明の工程（ＩＩ）における反応条件
は、原料のβ−メルカプトプロピオン酸エステルや触媒
の種類によって選択されるが、反応温度は通常２０〜１
５０℃、好ましくは５０〜１３０℃の範囲であり、又、
反応時間は特に限定されないが、通常５分〜２４時間、
好ましくは１０分〜１２時間の範囲である。

【００１９】反応圧力は、留去するアルコールの物性に
より適宜決めることができ、特に制限はないが、通常は
常圧、または減圧下で実施される。

【００２０】本発明の工程（ＩＩ）の加水分解反応にお
けるβ−メルカプトプロピオン酸エステルに対する水の
モル比は１〜１００であれば良いが、反応後の分離に要
するエネルギーコストを考慮すれば１〜１０の範囲が好
ましい。

【００２１】工程（ＩＩ）で使用される酸触媒は、いず
れのものでも制限なく使用できるが、具体的に例示する
と、例えば、塩酸，硫酸などの鉱酸；メタンスルホン
酸，ｐ−トルエンスルホン酸などの有機酸；固体酸など
をあげることができる。中でも、β−メルカプトプロピ
オン酸は、反応性に富み、不安定であることから、生成
物との分離が容易である固体酸、特に陽イオン交換樹脂
が好適に用いられる。前記陽イオン交換樹脂は、酸型の
ものであれば、特に制限なく使用できるが、スルホン酸
型の強酸性イオン交換樹脂が特に好適である。例えば商
品名で例示すると、ダウエックス ＨＣＲ−Ｗ２、ダウ
エックス ６５０ Ｃ−Ｈ、ダウエックス８８、ダウエ
ックスＭＷＣ−１−Ｈ、アンバーライト−２００Ｃ、ア
ンバーライトＸＨ−１０５、デニオライト Ｃ−４３
３、デニオライト Ｃ−４６４、レバチット ＳＰＣ−
１０８、レバチット ＳＰＣ−１１８、ダイヤイオン
ＲＣＰ−１０５Ｈ、ダイヤイオン ＲＣＰ−１４５Ｈ、
スミカイオン ＫＣ−４７０などを挙げることができ
る。また、Ｎａｆｉａｎ−Ｈなどのフッ素化スルホン酸
樹脂なども使用できる。

【００２２】前記触媒の使用量は、特に陽イオン交換樹
脂の場合、全反応液に対して１〜４０重量％、好ましく
は１〜１０重量％である。

【００２３】本発明を実施するにあたり、例えばアセト
ンやジオキサンのような通常用いられる溶媒の使用も可
能である。

【００２４】本発明にかかわるエステルの加水分解反応
は、一般に平衡反応であり生成物である相当する酸を反
応系に添加することは、反応を進行させる上で不利であ
る。さらにβ−メルカプトプロピオン酸エステルは、相
当するプロピオン酸エステルよりも親水性が強いため、
水との相溶性が悪く反応の初期において十分な加水分解
速度が得られない。特に、エステル部分の炭素数が大き
くなると、その傾向は助長される。

【００２５】ところが、本発明で開示する如く、反応初
期からβ−メルカプトプロピオン酸を存在させることに
より予期とは反して、反応の誘導期がなく、初期から加
水分解反応が迅速に進行し、顕著な添加効果が認められ
る。β−メルカプトプロピオン酸を存在させることによ
り、エステルと水との接触状態が改善され、反応を円滑
に進める状況が作られたと考えられるが、その真の理由
は不明である。

【００２６】本発明の工程（ＩＩ）における加水分解反
応は平衡反応であるため、一般的な反応蒸留の方法によ
り副生するアルコールを系外に除去することが反応率を
高める上で有効である。反応形式は、回分形式、連続形
式のいずれの方法であってもよい。

【００２７】例えば、陽イオン交換触媒を用いた場合に
ついて、実施態様について例示すると、 （ａ）所定量のβ−メルカプトプロピオン酸、β−メル
カプトプロピオン酸エステル、水、および陽イオン交換
樹脂触媒を用いて、副生するアルコールを留出させなが
ら加水分解反応する。得られた反応液より沈降などの操
作で触媒を分離し、β−メルカプトプロピオン酸エステ
ルに相当する量のβ−メルカプトプロピオン酸を含む反
応液を抜出し、必要があれば精製系へまわし、例えば蒸
留操作によりβ−メルカプトプロピオン酸を分離する。

【００２８】（ｂ）（ａ）の操作で得られた反応器中の
残留物、即ちβ−メルカプトプロピオン酸を含む反応液
と触媒を含む混合物へ新たにβ−メルカプトプロピオン
酸エステルと必要量の水とを加えて繰り返し加水分解反
応を行う。

【００２９】という（ａ）および（ｂ）の操作を繰返し
て実施する方法があげられるが、本発明は上記した実施
態様例に限定されるものではない。

【００３０】以上述べた如き本発明の製法によれば、β
−メルカプトプロピオン酸エステルの加水分解反応後の
反応液について簡易な操作で触媒を分離した後、反応生
成液を単に濃縮するだけで容易に高純度のβ−メルカプ
トプロピオン酸を高収率を以って製造できる。また、必
要に応じて精留することによってさらに純度の高いβ−
メルカプトプロピオン酸を得ることができる。

【００３１】これは、本発明で使用する触媒として特に
反応液に不溶の固体酸触媒を用いた場合に得られる特徴
で、好ましい１つの態様を示すものである。その結果、
容易な方法で反応液と触媒とが分離でき、β−メルカプ
トプロピオン酸の簡素な製造方法となる。エステルの加
水分解に一般的に行なわれる従来技術のような塩基性物
質を触媒として反応系に存在させる必要がなく、その場
合、生成しやすくなるジスルフィド化合物の副生が起こ
りやすくなるが、それがないためにさらに精製工程が簡
素化される。

【００３２】

【実施例】以下に実施例及び比較例によって本発明の方
法を更に具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に
限定されるものではない。

【００３３】実施例１ 留出管として還流装置付き充填塔、温度計および攪拌機
を具備した容量１Ｌの４つ口フラスコに、β−メルカプ
トプロピオン酸メチル２４０ｇｒ（２．０モル）、β−
メルカプトプロピオン酸２１２ｇｒ（２．０モル）、水
３６０（２０モル）および強酸性イオン交換樹脂触媒と
して、Ｄｏｗｅｘ ６５０Ｃ−Ｈを２５ｇｒ仕込み、窒
素雰囲気下で反応温度９５℃においてメタノールを留出
させながら２時間反応させた。

【００３４】反応は、開始直後よりメタノール留出があ
り、加水分解反応が迅速に進行していることが確認され
た。

【００３５】反応後得られた反応混合物を分析したとこ
ろ，β−メルカプトプロピオン酸メチルが２．４ｇｒ、
β−メルカプトプロピオン酸が４２１．５ｇｒ含まれて
おり、これはβ−メルカプトプロピオン酸メチルの反応
率９９％およびβ−メルカプトプロピオン酸への選択率
が９９．８％に相当する結果を得た。

【００３６】反応条件および結果を表１に示した。

【００３７】実施例２ 実施例１で得たβ−メルカプトプロピオン酸を含む反応
混合物を一部リサイクルして加水分解反応を実施する例
を示す。

【００３８】実施例１で得られた反応混合物の組成は β−メルカプトプロピオン酸メチル ０．４ ｗｔ％ β−メルカプトプロピオン酸 ６１．７ ｗｔ％ 水 ３７．８ ｗｔ％ その他 ０．１ ｗｔ％ であった。水の含量が実施例１で仕込んだ値と比較して
少ないのは、実施例１の反応中に水を一部留出させたた
めである。

【００３９】上記反応混合物３４３．６ｇｒ（成分とし
て、β−メルカプトプロピオン酸メチル１．４ｇｒ
（０．０１ｍｏｌ）；β−メルカプトプロピオン酸２１
２ｇｒ（２．０ｍｏｌ）；水１２９．９ｇｒ（７．２ｍ
ｏｌ）を含む）、新たにβ−メルカプトプロピオン酸メ
チル２３８．６ｇｒ（１．９９ｍｏｌ）、水２３０．１
ｇｒ（１２．８ｍｏｌ）および強酸性イオン交換樹脂触
媒としてＤｏｗｅｘ ６５０Ｃ−Ｈを２５ｇｒを仕込ん
だ以外は実施例１と同様に操作した。

【００４０】反応条件および結果を表１に示した。

【００４１】実施例３および４ 反応条件を表１に示したように変更し、実施例１と同様
の操作を行ない、その結果を表１に示した。

【００４２】比較例１ β−メルカプトプロピオン酸を加えなかった以外は、実
施例１と同様に行った。この場合、反応初期からのメタ
ノールの留出は観察されず、反応開始後約４０分は緩慢
な反応であり、２時間後のβ−メルカプトプロピオン酸
メチルの転化率は７５％であった。

【００４３】

【表１】

【００４４】

【発明の効果】本発明の方法により、β−メルカプトプ
ロピオン酸エステルから高選択率、高収率でβ−メルカ
プトプロピオン酸が、廃棄物の副生を伴うことなく混和
な条件で生産性高く製造できる。

【００４５】β−メルカプトプロピオン酸は、医薬、農
薬、高分子添加剤およびフォトポリマーをはじめとする
多くの有機合成原料となる有用な化合物であることを考
えあわせると、経済的な製造方法を確立できたことは、
工業的に重要な意義があると言える。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 β−メルカプトプロピオン酸エステルを
   加水分解してβ−メルカプトプロピオン酸を製造するに
   際し、 予め反応系内で、原料β−メルカプトプロピオン酸エス
   テルと、原料β−メルカプトプロピオン酸エステルに対
   して重量比で０．０１〜１０の範囲のβ−メルカプトプ
   ロピオン酸とを混合する工程（Ｉ）と、 工程（Ｉ）で得られた原料混合液を酸触媒の存在下で加
   熱し副生するアルコールを留去させることにより、原料
   β−メルカプトプロピオン酸エステルを加水分解させて
   β−メルカプトプロピオン酸を生成させる工程（ＩＩ）
   とを、有することを特徴とするβ−メルカプトプロピオ
   ン酸の製造方法。
2. 【請求項２】 前記酸触媒が、陽イオン交換樹脂である
   ことを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
3. 【請求項３】 前記工程（ＩＩ）で得られたβ−メルカ
   プトプロピオン酸を含む反応混合液の一部を、前記工程
   （Ｉ）のβ−メルカプトプロピオン酸として反応系にリ
   サイクルすることを特徴とする請求項１または２に記載
   の製造方法。