專利名稱::羥腈化合物的制備方法與制備裝置,以及α-羥基酯化合物的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域:
:本發(fā)明涉及羥腈(cyanohydrin)化合物的制備方法與制備裝置,以及α-羥基酯(hydroxyester)化合物的制備方法。具體來講,本發(fā)明涉及由羰基化合物和氰化氫來制備羥腈化合物的方法與裝置,以及使用該羥腈化合物制備α-羥基酯化合物的制備方法。
背景技術(shù):
:醛、酮等的羰基化合物與氰化氫反應(yīng)而生成羥腈化合物的制備方法是已知的。羥腈化合物可以用于作為制備α-羥基酯化合物等多種化合物的出發(fā)物質(zhì),為了高效率地進行制備羥腈化合物,已經(jīng)開發(fā)出了多種制備方法(專利文獻17)口現(xiàn)今,特別是使用酮來制備羥腈化合物的方法已經(jīng)得到了開發(fā)。作為使用酮制備羥腈化合物的方法,專利文獻8中記載了使重氫化丙酮與氰化氫發(fā)生反應(yīng),而制備重氫化羥腈化合物的方法。在專利文獻8中,為了制備重氫化率高的重氫化羥腈化合物,使重氫化丙酮與氰化氫在流動反應(yīng)器(flowreactor)中進行反應(yīng)。流動反應(yīng)器,是將反應(yīng)所用的物質(zhì)連續(xù)性地導(dǎo)入內(nèi)部使其反應(yīng),并將反應(yīng)產(chǎn)物排出系外的反應(yīng)器。通過使重氫化丙酮與氰化氫在流動反應(yīng)器內(nèi)發(fā)生反應(yīng),來防止重氫化羥腈化合物中的重氫化率降低。使用醛類化合物來制備羥腈化合物時,通常使用的是將氰化氫導(dǎo)入預(yù)先放入了醛類化合物的間歇反應(yīng)器中的制備方法。利用間歇反應(yīng)器的反應(yīng),有時也稱為分批反應(yīng)法,是將反應(yīng)所用的物質(zhì)一并導(dǎo)入到反應(yīng)器中,待反應(yīng)達到平衡或達到一定的反應(yīng)率后,再將反應(yīng)產(chǎn)物取出的方法。在專利文獻1中,公開了使用醛類化合物來制備羥腈化合物的方法。在專利文獻1中,在預(yù)先放入了醛類化合物的反應(yīng)器中,導(dǎo)入被惰性氣體稀釋的氰化氫氣體,來制備羥腈化合物。[專利文獻1]日本國公開專利公報特公昭34-522號公報(1959年2月9日公開)[專利文獻2]日本國公開專利公報特公昭35-5755號公報(1960年5月25日公開)[專利文獻3]日本國公開專利公報特公昭36-5869號公報(1961年5月26日公開)[專利文獻4]日本國公開專利公報特公昭36-11965號公報(1961年7月29日公開)[專利文獻5]日本國公開專利公報特公昭36-12115號公報(1961年7月31日公開)[專利文獻6]日本國公開專利公報特公昭38-6761號公報(1963年5月22日公開)[專利文獻7]日本國公開專利公報特開平10-25273號公報(1998年1月27日公開)[專利文獻8]日本國公開專利公報特開2007-55953號公報(1998年1月27日公開)
發(fā)明內(nèi)容制備羥腈化合物時的羰基化合物與氰化氫的反應(yīng)是放熱反應(yīng)。并且,羰基化合物與氰化氫的反應(yīng)速度非常快,單位時間內(nèi)的放熱量非常大,通常是依照其排熱速度,緩慢地將氰化氫導(dǎo)入放有羰基化合物的反應(yīng)器中,來制備羥腈化合物。但是,用較長時間緩慢地使羰基化合物與氰化氫反應(yīng)時,存在著反應(yīng)生成的羥腈化合物的反應(yīng)收率低的問題。此外,導(dǎo)入氰化氫的速度高于排熱速度時,反應(yīng)液的溫度異常升高,不僅羥腈化合物容易發(fā)生分解,并且伴隨著氰化氫的蒸發(fā)和擴散等的危險性。本發(fā)明是針對所述問題點而進行的,其目的在于提供使羰基化合物與氰化氫反應(yīng),在不使反應(yīng)收率降低的前提下制備羥腈化合物的制備方法,以及使用所制備的羥腈化合物制備α-羥基酯化合物的制備方法。本發(fā)明人等為了解決所述課題進行了深入探討,發(fā)現(xiàn)了特別是在工業(yè)上的羥腈化合物制備中,羥腈化合物長時間地暴露在羰基化合物中,是導(dǎo)致羥腈化合物收率低的原因。也就是說,發(fā)現(xiàn)了通過使用排熱效率高的流動反應(yīng)器,縮短停留時間(所述停留時間是將材料導(dǎo)入反應(yīng)器中而使反應(yīng)開始后,到將反應(yīng)產(chǎn)物取出到反應(yīng)器外為止的時間),就能夠防止羥腈化合物的收率降低,從而完成了本發(fā)明。也就是說,本發(fā)明所涉及的羥腈化合物的制備方法,是由羰基化合物(但重氫化物除外)和氰化氫生成羥腈化合物的制備方法,其特征在于使所述羰基化合物與所述氰化氫,在催化劑存在的狀態(tài)下進行流動反應(yīng)。此外,本發(fā)明所涉及的羥腈化合物的制備裝置,是為了由羰基化合物(但重氫化物除外)和氰化氫生成羥腈化合物的制備裝置,其特征在于具備了反應(yīng)器,使所述羰基化合物與所述氰化氫在催化劑存在的狀態(tài)下進行流動反應(yīng);第1導(dǎo)入器,將所述羰基化合物導(dǎo)入所述管式反應(yīng)器中;和第2導(dǎo)入器,將所述氰化氫導(dǎo)入所述管式反應(yīng)器中。根據(jù)所述結(jié)構(gòu),停留時間(即從將羰基化合物和氰化氫導(dǎo)入反應(yīng)器中而使反應(yīng)開始后,到將反應(yīng)產(chǎn)物取出到反應(yīng)器外為止的時間)與所述分批反應(yīng)法的停留時間相比,能夠大幅度地縮短。由此,在反應(yīng)體系內(nèi),能夠縮短生成的羥腈化合物暴露在未反應(yīng)的羰基化合物中的時間,防止生成的羥腈化合物與未反應(yīng)的羰基化合物發(fā)生反應(yīng),從而能夠高收率地制備羥腈化合物。在這里,“停留時間”指的是從將材料導(dǎo)入反應(yīng)器內(nèi)而使反應(yīng)開始后,到將反應(yīng)產(chǎn)物取出到反應(yīng)器外為止的時間。此外,在本發(fā)明中,反應(yīng)體系,指的是從將羰基化合物與氰化氫混合而使反應(yīng)開始后,到分離羥腈化合物、或者中和或除去堿性催化劑來使反應(yīng)停止、或是在下一個步驟的反應(yīng)中被使用為止的體系。此外,通過使羰基化合物與氰化氫進行流動反應(yīng),與使用分批反應(yīng)法的反應(yīng)體系相比,排熱效率高,所以即使出現(xiàn)瞬間的高溫也能高效率地排熱。由此,能夠防止因為生成的羥腈化合物發(fā)生分解而引起的收率降低。此外,在本發(fā)明所涉及的羥腈化合物的制備方法中,所述羰基化合物,優(yōu)選為通式(1)所示的醛類化合物。此外,本發(fā)明所涉及的羥腈化合物的制備裝置中,所述羰基化合物(但重氫化物除外),優(yōu)選為通式(1)所示的醛類化合物。(化學(xué)式1)<formula>formulaseeoriginaldocumentpage6</formula>(通式中,R1表示芳基或碳原子數(shù)110的烴基。此外,R1中可以有取代基,結(jié)構(gòu)中可以有碳原子之外的原子。)根據(jù)所述結(jié)構(gòu),停留時間,即從將醛類化合物和氰化氫導(dǎo)入反應(yīng)器中而使反應(yīng)開始,到將反應(yīng)產(chǎn)物取出到反應(yīng)器外為止的時間,與所述分批反應(yīng)法進行的停留時間相比,能夠大幅度地縮短。由此,能夠縮短反應(yīng)體系內(nèi)生成的羥腈化合物暴露在未反應(yīng)的醛類化合物中的時間,防止生成的羥腈化合物與未反應(yīng)的醛類化合物發(fā)生反應(yīng),從而能夠高效率地制備羥腈化合物。此外,通過使醛類化合物與氰化氫進行流動反應(yīng),與使用分批反應(yīng)法的反應(yīng)體系相比排熱效率高,因此即使有瞬間的高溫也能夠高效率地進行排熱。由此,能夠防止生成的羥腈化合物發(fā)生分解而引起的收率降低。此外,在本發(fā)明所涉及的羥腈化合物的制備方法中,優(yōu)選使所述羰基化合物與所述氰化氫在管式反應(yīng)器中進行流動反應(yīng)。由此,能夠使用簡單的結(jié)構(gòu)而高效率地使醛類化合物等的羰基化合物與氰化氫發(fā)生流動反應(yīng)。由此,能夠防止生成的羥腈化合物長時間地暴露在未反應(yīng)的醛類化合物等的羰基化合物中。進一步而言,本發(fā)明所涉及的羥腈化合物的制備方法中,所述管式反應(yīng)器的流體流路的短邊優(yōu)選為0.Olmm15mm。由此,能夠高效率地去除醛類化合物等的羰基化合物與氰化氫發(fā)生反應(yīng)而放出的反應(yīng)熱,其結(jié)果能夠抑制生成的羥腈化合物發(fā)生分解,并且延緩羥腈化合物與未反應(yīng)的醛類化合物發(fā)生反應(yīng)的速度。此外,本發(fā)明所涉及的羥腈化合物的制備方法中,優(yōu)選為在流動反應(yīng)中停留時間在1000秒以下。由此,與一般的使用分批反應(yīng)法的反應(yīng)體系相比,能夠大幅度地縮短停留時間。由此,能夠防止生成的羥腈化合物長時間地暴露在醛類化合物等的羰基化合物中。其結(jié)果,能夠防止生成的羥腈化合物與未反應(yīng)的醛類化合物等的羰基化合物發(fā)生反應(yīng),能夠高效率地制備羥腈化合物。此外,本發(fā)明所涉及的羥腈化合物的制備方法中,優(yōu)選相對于所述羰基化合物1摩爾,所述氰化氫以0.93.0摩爾的比例進行流動反應(yīng)。由此,能夠使醛類化合物等的羰基化合物與氰化氫高效率地發(fā)生反應(yīng),防止未反應(yīng)的醛類化合物等的羰基化合物殘留在反應(yīng)體系內(nèi)。此外,本發(fā)明所涉及的羥腈化合物的制備方法中,所述催化劑,優(yōu)選為有機堿性化合物以及無機堿性化合物中的至少一方,進一步優(yōu)選為自胺類化合物、芳香族胺類化合物、堿金屬化合物、堿土金屬化合物、金屬醇鹽(metalalkoxide)類化合物所組成的群之中所選的化合物。此外,優(yōu)選為相對于所述氰化氫1摩爾,在0.010.1摩爾的所述催化劑存在的狀態(tài)下進行流動反應(yīng)。由此,能夠促進醛類化合物等的羰基化合物與氰化氫發(fā)生反應(yīng),能夠高效率地生成羥腈化合物。本發(fā)明所涉及的a-羥基酯化合物的制備方法,其特征在于包括將由本發(fā)明的制備方法所制備的羥腈化合物進行加水分解,進行酯化的步驟。根據(jù)所述結(jié)構(gòu),以醛類化合物等的羰基化合物為出發(fā)原料制備a“羥基酯化合物時,能夠高效率地得到作為中間物質(zhì)的羥腈化合物。由此,能夠高收率地得到a-羥基酯化合物。本發(fā)明的目的、特征、以及優(yōu)點,通過下述記載能夠充分明確。此外,通過參照附圖而進行的下述說明,能夠更充分了解本發(fā)明的優(yōu)勢。圖1是對在本發(fā)明所涉及的制備方法中使用的反應(yīng)裝置進行說明的概略圖。(附圖標記說明)1水浴器10泵11泵15導(dǎo)入器(第2導(dǎo)入器)16導(dǎo)入器(第1導(dǎo)入器)23混合器24導(dǎo)入管25反應(yīng)器(管式反應(yīng)器)26導(dǎo)入管27背壓閥28反應(yīng)液排出部29反應(yīng)液收集器70排氣口具體實施例方式以下對于本發(fā)明的實施方式進行詳細說明。(羥腈化合物的制備方法)本發(fā)明所涉及的羥腈化合物的制備方法,其特征在于將通式(1)所示的醛類化合物等的羰基化合物(但重氫化物除外)與氰化氫,在催化劑存在的狀態(tài)下進行流動反應(yīng)。(化學(xué)式2)<formula>formulaseeoriginaldocumentpage7</formula>(通式中,R1表示芳基或碳原子數(shù)110的烴基。此外,R1中可以有取代基,結(jié)構(gòu)中可以有碳原子之外的原子。)此外,在本發(fā)明中羰基化合物是指具有羰基的化合物、并且是其重氫化物以外的化合物即可,可以舉例為醛類化合物、酮類化合物等。此外,本發(fā)明中醛類化合物是指分子內(nèi)具有醛基的化合物,羥腈化合物是指分子內(nèi)含有氰基和羥基的化合物。本發(fā)明特別是以制備在同一碳原子上具有氰基和羥基的羥腈化合物(a-羥腈)為目的。如上所述,在本發(fā)明涉及的制備方法中,作為羰基化合物可以舉例為醛類化合物,以下首先對醛類化合物進行說明。(醛類化合物)在本發(fā)明中使用的醛類化合物,是以通式(1)所示的,羰基上至少有1個氫原子(也就是甲?;?的羰基化合物。本發(fā)明人等發(fā)現(xiàn)了在使醛類化合物與氰化氫發(fā)生反應(yīng)而制備羥腈化合物時,特別是使用碳原子數(shù)少的醛類化合物時,生成的羥腈化合物與未反應(yīng)的醛類化合物容易發(fā)生反應(yīng),因此羥腈化合物的反應(yīng)收率低。因此,在本發(fā)明中,所述醛類化合物使用碳原子數(shù)少的醛類化合物時,本發(fā)明的效果特別顯著。也就是說,根據(jù)本發(fā)明,使碳原子數(shù)少的醛類化合物,特別是烴基的碳原子數(shù)為13的醛類化合物與氰化氫發(fā)生反應(yīng)而制備羥腈化合物時,能夠高效率地制備羥腈化合物。本發(fā)明中所使用的醛類化合物優(yōu)選為碳原子數(shù)少的醛類化合物,可以舉例為甲醛、乙醛、丙醛等的飽和烷基醛,丙烯醛(acrylaldehyde)、甲基丙烯醛(methacrylaldehyde)、丙炔醛(propiolaldehyde)等的不飽和烷基醛,苯甲醛(benzaldehyde)、萘醛(naphthaldehyde)、苯二甲醛(phthalaldehyde)、尼古丁醛(nicotinaldehyde)等的芳香族醛等,但不局限于這些物質(zhì)。此外,這些醛類化合物,可以具有胺、酰胺、甲氧基、苯基、硝基、羥基、醛、羧酸等的取代基。本發(fā)明中所使用的醛類化合物,在使用時的溫度下為固體時,可以將其溶解或懸浮在對于反應(yīng)呈非活性的溶劑中。(酮類化合物)此外,如上所述在本發(fā)明涉及的制備方法中,作為羰基化合物除了醛類化合物以外,還可以舉例為酮化合物。作為在本發(fā)明中可以使用的酮化合物,只要是具有酮基的化合物即可,例如可以舉例為丙酮、2-丁酮、2-戊酮、3-甲基-2-丁酮、3-戊酮、3-己酮、2-甲基-3-戊酮、3-庚酮、2-甲基-3-己酮、2,4_二甲基-3-戊酮、苯乙酮、2-壬酮、2-辛酮、2_庚酮、2-己酮、4-甲基-2-戊酮、4-庚酮、環(huán)己酮、2,6_二甲基-4-庚酮。(氰化氫)在本發(fā)明中使用的氰化氫,可以使用通過甲烷的氨氧化而得到的氰化氫;用鹽酸或硫酸使氰化鋰、氰化鈉、氰化鉀、氰化鈣等酸性化而生成的氰化氫;或?qū)⑦@些蒸餾而精制得到的氰化氫。此外,因為氰化氫不穩(wěn)定,也可以使用含有酸性的穩(wěn)定劑、例如亞硫酸氣體等的氰化氫。(催化劑)作為在本發(fā)明所涉及的制備方法中使用的催化劑,使用堿性催化劑。作為堿性催化劑,可以使用有機堿性化合物以及無機堿性化合物中的任意一方。在此之中,優(yōu)選有機堿性化合物。作為催化劑使用的化合物,可以舉例為三甲胺、三乙胺、三丙胺、三異丙胺、三丁胺、三庚胺、三辛胺、1,4-二氮雜二環(huán)[2,2,2]辛烷(1,4-diazabicyclo[2,2,2]octane),N-甲基吡咯燒(N-methylpyrrolidine)、N-甲基哌啶(N-methylpiperidine)、N_甲基嗎啉(N-methylmorpholine)、N,N_二甲基苯胺(N,N-dimethylaniline)等的叔胺化合物;甲氧化鋰、乙氧化鋰、丙氧化鋰、丁氧化鋰、甲氧化鈉、乙氧化鈉、丙氧化鈉、丁氧化鈉、甲氧化鉀、乙氧化鉀、丙氧化鉀、丁氧化鉀等的金屬醇鹽化合物;氫氧化鋰、氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鈣、氫氧化鎂、碳酸鋰、碳酸鈉、碳酸鉀、碳酸鈣、碳酸鎂等的堿性金屬化合物和堿土金屬化合物;以及堿性離子交換樹脂、沸石等的堿性化合物。如上所述,將催化劑導(dǎo)入反應(yīng)器中時,相對于氰化氫1摩爾,所用催化劑優(yōu)選為0.0010.1摩爾,進一步優(yōu)選為0.0030.05摩爾,更進一步優(yōu)選為0.0050.01摩爾。向反應(yīng)器中導(dǎo)入催化劑的比例,相對于氰化氫1摩爾,催化劑少于0.001摩爾時,醛類化合物等的羰基化合物與氰化氫之間的反應(yīng)速度變慢,在停留時間內(nèi)無法完成反應(yīng),因此不為優(yōu)選。此外,催化劑多于0.1摩爾時,不僅在反應(yīng)中沒有使用的催化劑大量殘余在反應(yīng)器中,還容易引起氰化氫的聚合,因此不為優(yōu)選。此外,使用的氰化氫中含有酸性的穩(wěn)定劑時,堿性化合物和酸性的穩(wěn)定劑發(fā)生反應(yīng),有可能催化劑會失去活性。此時,將相當(dāng)于穩(wěn)定劑含有摩爾數(shù)的堿性化合物,追加進去即可。所述催化劑的比例,是這樣相抵消后的有效催化劑量。此外,堿性化合物在常溫下為固體時,可以將其溶解或懸浮在醛類化合物等的羰基化合物中使用,也可以將其溶解或懸浮在溶劑中使用。(溶劑)本發(fā)明所涉及的制備方法中,可以使用在醛類化合物等的羰基化合物和氰化氫的反應(yīng)中,呈非活性的溶劑。作為原料始用的醛類化合物等的羰基化合物、作為催化劑使用的堿性化合物、或產(chǎn)物的羥腈化合物,在反應(yīng)時的溫度是固體時,可以將這些物質(zhì)溶解或懸浮在溶劑中使用。在本發(fā)明中可以使用的溶劑,例如可以舉例為戊烷、己烷、庚烷、辛烷等的脂肪族烴類溶劑,環(huán)戊烷、環(huán)己烷、環(huán)庚烷、環(huán)辛烷等的脂肪族環(huán)烴類溶劑,苯、甲苯、二甲苯等的芳香族烴類溶劑,二氯甲烷、氯仿、四氯甲烷、二氯乙烷、氯苯等的鹵化烴類溶劑,乙醚、異丙醚、甲基叔丁醚、丁醚、四氫呋喃等的醚類溶劑等。此外,例如使用甲苯作為由本發(fā)明所制備的羥腈化合物制備a-羥基酯化合物的溶劑時,在制備羥腈化合物時,也優(yōu)選使用甲苯作為溶劑。關(guān)于溶劑的使用量,只要是能夠?qū)⒆鳛樵鲜褂玫娜╊惢衔锏鹊聂驶衔?、作為催化劑使用的堿性化合物、或作為產(chǎn)物的羥腈化合物溶解在其中的量,或是將這些物質(zhì)懸浮在其中并顯示流動性的量即可,可以適當(dāng)使用。(反應(yīng))在本發(fā)明所涉及的制備方法中,羰基化合物與氰化氫的反應(yīng),例如以所述通式(1)所示的醛類化合物為例進行說明時,是如反應(yīng)式(2)所示的反應(yīng),即被催化劑所活性化的氰化氫,附加在所述通式(1)所示的醛類化合物上,而生成羥腈化合物的反應(yīng)。(化學(xué)式3)<formula>formulaseeoriginaldocumentpage9</formula>(通式中,R1表示芳基或碳原子數(shù)110的烴基。此外,R1中可以有取代基,結(jié)構(gòu)中可以有碳原子之外的原子。)所述反應(yīng)式(2)所示的反應(yīng)是放熱反應(yīng),特別是工業(yè)化規(guī)模制備羥腈化合物時,單位時間內(nèi)的反應(yīng)熱量極度增大,反應(yīng)液的溫度容易異常上升。此時,生成的羥腈化合物會發(fā)生容易分解等的問題,因此有必要控制放熱量。為了抑制反應(yīng)系內(nèi)的放熱,使反應(yīng)體系內(nèi)的熱量得以充分排出,需要長時間緩慢地使醛類化合物與氰化氫發(fā)生反應(yīng)。但反應(yīng)所需要的時間長時,生成的羥腈化合物與未反應(yīng)的醛類化合物發(fā)生反應(yīng),會引起羥腈化合物的反應(yīng)收率下降的問題。本發(fā)明所涉及的制備方法中,通過使醛類化合物等的羰基化合物與氰化氫在催化劑存在的狀態(tài)下進行流動反應(yīng),能夠縮短停留時間。其結(jié)果能夠防止生成的羥腈化合物長時間暴露在未反應(yīng)的醛類化合物等的羰基化合物中,防止生成的羥腈化合物與未反應(yīng)的醛類化合物等的羰基化合物發(fā)生反應(yīng),從而能夠高收率地生成羥腈化合物。在這里,“停留時間”指的是從將原料(醛類化合物等的羰基化合物以及氰化氫)導(dǎo)入反應(yīng)器中反應(yīng)開始后,到將反應(yīng)產(chǎn)物取出到反應(yīng)器外為止的時間,也有時作為在反應(yīng)體系內(nèi)進行流動反應(yīng)的反應(yīng)時間來表示。在這里,“流動反應(yīng)”指的是將在反應(yīng)中所用的流體性化合物連續(xù)性地導(dǎo)入反應(yīng)器內(nèi)使其反應(yīng),再將反應(yīng)產(chǎn)物排出體系外的反應(yīng)。根據(jù)本發(fā)明所涉及的制備方法,能夠?qū)⑷╊惢衔锏鹊聂驶衔锱c氰化氫連續(xù)性地導(dǎo)入反應(yīng)器內(nèi)進行反應(yīng),并將生成的羥腈化合物排出到反應(yīng)體系外,從而能夠防止生成的羥腈化合物長時間地暴露在未反應(yīng)的醛類化合物等的羰基化合物中。此外,使醛類化合物等的羰基化合物與氰化氫進行流動反應(yīng)的反應(yīng)器,沒有特殊限制,能夠?qū)⒘黧w連續(xù)性地導(dǎo)入并發(fā)生反應(yīng),再將反應(yīng)產(chǎn)物排出到體系外的流動反應(yīng)器即可,其結(jié)構(gòu)沒有限制。也就是說,本發(fā)明中所用的反應(yīng)器,是具備了將反應(yīng)所用的流體導(dǎo)入的導(dǎo)入口、將反應(yīng)產(chǎn)物排出的排出口、以及使導(dǎo)入的流體在體系內(nèi)發(fā)生反應(yīng)的空間的反應(yīng)器即可。此外,醛類化合物等的羰基化合物與氰化氫的反應(yīng)速度非???,將這些導(dǎo)入反應(yīng)器內(nèi),就會立即發(fā)生反應(yīng)而生成羥腈化合物。因此,通過將反應(yīng)中所用的醛類化合物等的羰基化合物與氰化氫連續(xù)性地導(dǎo)入反應(yīng)器內(nèi),能夠?qū)崿F(xiàn)工業(yè)化規(guī)模的羥腈化合物的制備。此外,在本發(fā)明所涉及的制備方法中,可以使醛類化合物等的羰基化合物與氰化氫,在管式反應(yīng)器中進行流動反應(yīng)。由此,能夠以簡單的結(jié)構(gòu),使醛類化合物等的羰基化合物與氰化氫高效率地進行流動反應(yīng)。其結(jié)果能夠防止生成的羥腈化合物長時間暴露在未反應(yīng)的醛類化合物等的羰基化合物中。這樣的管式反應(yīng)器,是能夠?qū)⒎磻?yīng)中所用的2種以上的氣體或液體等的流體連續(xù)性導(dǎo)入,并使其進行反應(yīng)的反應(yīng)器即可,其結(jié)構(gòu)沒有限制。作為這樣的管式反應(yīng)器,適用的反應(yīng)器有板式反應(yīng)器(platetypereactor)、管殼式反應(yīng)器(tubeandshelltypereactor)(spiraltypereactor)等。白勺反IS器熱交換效率高,有時被稱為熱交換器或反應(yīng)排熱器。因此,反應(yīng)器的截面形狀,例如可以是圓形管狀、方形管狀、橢圓形管狀等。特別優(yōu)選使用管徑是Pm級的,非常小的,被稱為微型反應(yīng)器(microreactor)的管式反應(yīng)器。此外,使醛類化合物等的羰基化合物與氰化氫進行流動反應(yīng)的管式反應(yīng)器,優(yōu)選其流體流路的短邊為0.01mm15mm。由此,能夠高效率地除去醛類化合物等的羰基化合物與氰化氫的反應(yīng)中產(chǎn)生的反應(yīng)熱。其結(jié)果,能夠抑制生成的羥腈化合物發(fā)生分解,并且防止羥腈化合物與未反應(yīng)的醛類化合物等的羰基化合物發(fā)生反應(yīng)。此外,在所述的小口徑管式10反應(yīng)器中,能夠容易并且廉價地實現(xiàn)耐高壓的性能,因此在反應(yīng)體系內(nèi)為高溫、高壓時也能夠安全地進行反應(yīng)。這樣的管式反應(yīng)器,其流體流路的短邊是0.01mm15mm即可,管式反應(yīng)器的導(dǎo)入口到排出口之間的所述截面的短邊可以不是固定值。所述流路的短邊小于0.01mm時,需要高壓才能使被導(dǎo)入的流體移動,超過15mm時排熱效率降低,并且流體的反應(yīng)效率下降,因此不為優(yōu)選。此外,所述流路的長邊沒有特殊限制,管式反應(yīng)器的導(dǎo)入口到排出口之間的所述流路的長邊可以不是固定值。此外,管式反應(yīng)器的流體流路為圓柱形時,流體流路的短邊與管式反應(yīng)器的管徑(內(nèi)徑)相等。本發(fā)明中所用的反應(yīng)器內(nèi)的流量,依照醛類化合物等的羰基化合物與氰化氫的反應(yīng)速度適當(dāng)改變即可,優(yōu)選設(shè)定為使反應(yīng)液停留時間小于1000秒、進一步優(yōu)選為小于500秒、更進一步優(yōu)選為在0.01秒200秒的范圍內(nèi)。流動反應(yīng)中在反應(yīng)器內(nèi)的反應(yīng)停留時間,能夠通過適當(dāng)改變反應(yīng)器的長度以及原料的流量來進行調(diào)整。此外,在本發(fā)明中,使醛類化合物等的羰基化合物與氰化氫發(fā)生流動反應(yīng)的反應(yīng)器內(nèi)的最高溫度,優(yōu)選為-10300°C,進一步優(yōu)選為0250°C,更進一步優(yōu)選為10200°C。反應(yīng)器內(nèi)的溫度,因為反應(yīng)的放熱會產(chǎn)生局部高溫,之后的排熱處理會使溫度下降,因此在停留時間內(nèi)反應(yīng)器中的溫度不是一定的。因此,反應(yīng)器內(nèi)的最高溫度,表示的是停留時間內(nèi)所達到的最高溫度,該溫度的維持時間可以是幾秒鐘。反應(yīng)器內(nèi)的最高溫度低于-10°C時,使用某些基質(zhì)時會引起反應(yīng)速度極度減慢,因此不為優(yōu)選。并且,為了實現(xiàn)-10°C以下的反應(yīng)器內(nèi)溫度,需要高性能的冷凍機,并必須將反應(yīng)原料切割成小塊后放入反應(yīng)器內(nèi),因此是不現(xiàn)實的。此外,反應(yīng)器內(nèi)的最高溫度超過300°C時,使用某些基質(zhì)時會使得原料以及產(chǎn)物發(fā)生分解,因此不為優(yōu)選。并且,為了實現(xiàn)超過300°C的反應(yīng)器內(nèi)溫度,為確保安全性需要將反應(yīng)裝置大型化。在本發(fā)明中所用的反應(yīng)器內(nèi)的壓力,可以是常壓,優(yōu)選為通過設(shè)置背壓閥,使反應(yīng)器內(nèi)部加壓。反應(yīng)器內(nèi)的反應(yīng)壓力優(yōu)選為0lOMPa,進一步優(yōu)選為0.15MPa,更進一步優(yōu)選為0.2IMPa。反應(yīng)壓力低于這個范圍時,氰化氫以及醛類化合物等的羰基化合物發(fā)生氣化,排熱效率有可能降低,因此不為優(yōu)選。另一方面,反應(yīng)壓力高于這個范圍時,制作這樣的裝置需要很多費用,并且反應(yīng)產(chǎn)物的沸點升高使得反應(yīng)最高溫度變高,難于控制副產(chǎn)物的生成,因此不為優(yōu)選。本發(fā)明中所用的反應(yīng)器內(nèi)的溫度,可以通過將反應(yīng)器本身浸泡在水浴器中,適當(dāng)調(diào)節(jié)水浴器的溫度,而從反應(yīng)器的外側(cè)調(diào)節(jié)。此外,可以在反應(yīng)器的周圍設(shè)置管子等,通過在管內(nèi)通入溫度經(jīng)過適當(dāng)調(diào)節(jié)的液體(冷卻劑),從反應(yīng)器的外側(cè)調(diào)節(jié)反應(yīng)器內(nèi)的溫度。所用的冷卻劑,可以使用例如經(jīng)冷卻塔等冷卻的冷卻水,使用冷凍機冷卻的冷卻劑(乙二醇、氯化鈣水溶液等)等。因為使用的反應(yīng)器排熱效率好,并停留時間短,因此能夠使用廣域溫度的冷卻劑。在反應(yīng)器中,可以安裝用于適當(dāng)測定反應(yīng)器內(nèi)的反應(yīng)液溫度的測量器。測量器在反應(yīng)器中可以安裝復(fù)數(shù)個,特別優(yōu)選在導(dǎo)入醛類化合物等的羰基化合物、氰化氫等的原料物質(zhì)后,能夠?qū)@些物質(zhì)混合后的溫度立即進行測定。在本發(fā)明中所用的反應(yīng)器的材質(zhì),優(yōu)選為不與在反應(yīng)中所用的物質(zhì)以及所生成的物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)的材質(zhì),例如可以舉例為鐵、銅、鈦、鎳等的金屬,不銹鋼、莫內(nèi)爾(Monel)合金、哈斯特洛依(Hastelloy)合金、因科洛伊(Incoloy)合金等的各種合金,以及樹脂(含氟樹脂)、玻璃、瓷器(堇青石(Cordierite)、陶瓷)等。在本發(fā)明所涉及的制備方法中,進行流動反應(yīng)的醛類化合物等的羰基化合物與氰化氫的比例,相對于醛類化合物等的羰基化合物1摩爾,氰化氫優(yōu)選為0.93.0摩爾,進一步優(yōu)選為1.02.0摩爾,更進一步優(yōu)選為1.01.5摩爾。醛類化合物等的羰基化合物以及氰化氫可以一次全部導(dǎo)入,也可以分批導(dǎo)入。也就是說,在停留時間的最初到最后,導(dǎo)入反應(yīng)器內(nèi)的醛類化合物等的羰基化合物以及氰化氫的摩爾量在所述范圍內(nèi)即可,進行流動反應(yīng)的醛類化合物等的羰基化合物與氰化氫的比例不受限制。通過使流動反應(yīng)的反應(yīng)器內(nèi)的醛類化合物等的羰基化合物與氰化氫,如上所述是略等的摩爾數(shù),能夠使醛類化合物等的羰基化合物與氰化氫有效地進行反應(yīng),防止在反應(yīng)器內(nèi)殘留未發(fā)生反應(yīng)的醛類化合物等的羰基化合物或氰化氫。相對于醛類化合物等的羰基化合物1摩爾,氰化氫少于0.9摩爾時,未反應(yīng)的醛類化合物等的羰基化合物在反應(yīng)體系內(nèi)大量殘留,引起羥腈化合物收率下降,因此不為優(yōu)選。此外,氰化氫多于3.0摩爾時,未反應(yīng)的氰化氫大量殘留在反應(yīng)體系內(nèi),存在著需要進行回收操作、殘留的氰化氫發(fā)生聚合等的問題,因此不為優(yōu)選。此外,由本發(fā)明所涉及的羥腈化合物的制備方法所制備的羥腈化合物,可以經(jīng)蒸餾、柱層析等的公知的方法進行精制,或不進行精制而直接用于a-羥基酯化合物的合成等的反應(yīng)中。由本發(fā)明所涉及的羥腈化合物的制備方法所制備的羥腈化合物,是在醛類化合物等的羰基化合物的羰基上附加了氰化物離子的有機化合物,也被稱為氰醇化合物。適合由本發(fā)明進行制備的羥腈化合物,可以舉例為羥基乙腈、乳腈(lactonitrile)、a-羥基丁腈等的飽和烷基羥基腈;a-羥基丁-3-烯腈(a-hydroxybuta-3-ennitrile)、a-羥基-3-甲基丁-3-烯腈(a-hydroxy-3-methylbuta-3-ennitrile)、a-羥基丁-3-炔腈(a-hydroxybuta-3-ynnitrile)等的不飽和烷基羥基腈;苯乙醇腈(mandelonitrile)、羥基(2-萘基)乙腈(hydroxy(2-naphthyl)acetonitrile),(3_(氰基(羥基)甲基)苯基圣基)乙月青((3-(cyano(hydroxy)methyl)phenyl))(hydroxy)acetonitrile)>羥基(吡啶-3_基)乙腈(hydroxy(pyridine-3-yl)acetonitrile)等的芳香族羥基腈等,但不局限于這些化合物。此外,這些羥腈化合物,可以具有胺、酰胺、甲氧基、苯基、硝基、羥基、醛、羧酸等的取代基。本發(fā)明所涉及的羥腈化合物的制備方法中,例如可以通過使丙醛與氰化氫,在催化劑存在的狀態(tài)下進行流動反應(yīng),從而制備a-羥基丁腈(a-hydroxybutyronitrile)0由本發(fā)明所涉及的羥腈化合物的制備方法,能夠以95%以上的反應(yīng)收率制備羥腈化合物。此外,例如由反應(yīng)所生成的羥腈化合物的生成量在約500g/min以上等的工業(yè)化規(guī)模的制備時,特別是與使用現(xiàn)有的采用分批反應(yīng)法的反應(yīng)體系制備羥腈化合物的反應(yīng)收率相比,能夠以高反應(yīng)收率制備羥腈化合物。采用本發(fā)明,使醛類化合物等的羰基化合物與氰化氫進行流動反應(yīng),因此能夠縮短停留時間。由此,能夠縮短所生成的羥腈化合物暴露在未反應(yīng)的醛類化合物等的羰基化合物中的時間,防止生成的羥腈化合物與未反應(yīng)的醛類化合物等的羰基化合物發(fā)生反應(yīng),能夠高收率地制備羥腈化合物。此外,采用本發(fā)明,能夠高效率地去除醛類化合物等的羰基化合物與氰化氫發(fā)生反應(yīng)而產(chǎn)生的反應(yīng)熱。此外,采用本發(fā)明,與采用分批反應(yīng)法的反應(yīng)體系相比,能夠使其在更狹小的空間中進行反應(yīng)。因此,本發(fā)明所涉及的羥腈化合物的制備方法,特別適用于以工業(yè)化規(guī)模制備羥腈化合物。(α-羥基酯化合物的制備方法)本發(fā)明還提供了由所述本發(fā)明所涉及的制備方法所制備的羥腈化合物,制備α-羥基酯化合物的方法。本發(fā)明所涉及的α-羥基酯化合物的制備方法中,包括采用所述本發(fā)明所涉及的羥腈化合物的制備方法制備羥腈化合物的第1步驟,和將所制備的羥腈化合物加水分解,進行酯化的第2步驟。例如以所述通式(1)的醛類化合物為例進行說明時,在第1步驟的反應(yīng)中,反應(yīng)如所述反應(yīng)式(2)所示;在第2步驟的反應(yīng)中,例如可以依照下述反應(yīng)式(3)進行反應(yīng)。(化學(xué)式4)<formula>formulaseeoriginaldocumentpage13</formula>(通式中,R1以及R2彼此獨立,表示芳基或碳原子數(shù)110的烴基。此外,R1或R2可以有取代基,結(jié)構(gòu)中可以有碳原子之外的原子。)也就是說,在所述羥腈化合物、醇類、水、以及溶劑的混合液中導(dǎo)入氯化氫氣體,能夠高效率地使羥腈化合物加水分解而發(fā)生酯化。在此反應(yīng)中能夠使用的醇類,可以舉例為甲醇、乙醇、正丙醇、異丙醇、正丁醇、叔丁醇、正庚醇、正己醇、正辛醇、2-乙基己醇、環(huán)己醇、苯甲醇等。在本發(fā)明中,適合使用甲醇、乙醇、正丙醇、異丙醇等。此外,在第2步驟的反應(yīng)中,是將羥腈化合物加水分解而進行酯化的反應(yīng)即可,所述反應(yīng)不局限于所述反應(yīng)式(3)所示的反應(yīng)。本發(fā)明所涉及的酯類化合物的制備方法適合制備的酯類化合物,是由羥腈化合物所得的羧酸與醇發(fā)生反應(yīng)而生成的羧酸酯類,可以舉例為羥基乙酸甲酯、α-羥基丙酸甲酯、α-羥基丁酸甲酯等的飽和烷基羥基酯;α-羥基丁烯酸甲酯、β-甲基-α-羥基丁烯酸甲酯、α-羥基丁炔酸甲酯等的不飽和烷基羥基酯;苯乙酸甲酯、羥基-2-萘基乙酸甲酯、羥基(3-(1_羥基-2-甲氧基-2-氧代乙基))苯乙酸甲酯(hydroxy(3-(l-hydroxy-2-methoxy-2-oxoethyl))phenylaceticacidmethylester)、羥基(吡啶_3_基)乙酸甲酯(hydroxy(pyridine-2-yl)aceticacidmethylester)等的芳香族羥基酯等,但不局限于此。此外,這些酯類化合物,可以具有胺、酰胺、甲氧基、苯基、硝基、羥基、醛、羧酸等的取代基。本發(fā)明所涉及的α-羥基酯化合物的制備方法中,例如,使用由所述羥腈化合物的制備方法所制備的α-羥基丁腈時,通過使α-羥基丁腈加水分解,再用甲醇將其酯化,能夠制備α-輕基丁酸甲酉旨(a-hydroxybutyricacidmethylester)。根據(jù)本發(fā)明所涉及的α-羥基酯化合物的制備方法,能夠由高效率制備的羥腈化合物,來制備α-羥基酯化合物。因此,以同摩爾的醛類化合物等的羰基化合物作為出發(fā)原料制備α-羥基酯化合物時,與現(xiàn)有方法相比,能夠高效率地制備α_羥基酯化合物。這樣,能夠降低α-羥基酯化合物的制備成本。(羥腈化合物的制備裝置)此外,本發(fā)明提供由通式(1)所示的醛類化合物等的羰基化合物與氰化氫發(fā)生反應(yīng)而制備羥腈化合物時所用的制備裝置。本發(fā)明所涉及的羥腈化合物的制備裝置,具備了反應(yīng)器,使醛類化合物等的羰基化合物與氰化氫,在催化劑存在的狀態(tài)下進行流動反應(yīng);第1導(dǎo)入器,將醛類化合物導(dǎo)入反應(yīng)器中;以及第2導(dǎo)入器,將氰化氫導(dǎo)入反應(yīng)器中。(化學(xué)式5)<formula>formulaseeoriginaldocumentpage14</formula>(通式中,R1表示芳基或碳原子數(shù)110的烴基。此外,R1中可以有取代基,結(jié)構(gòu)中可以有碳原子之外的原子。)參照圖1,對本發(fā)明所涉及的羥腈化合物的制備裝置進行說明。圖1是說明本發(fā)明所涉及的羥腈化合物的制備裝置的概略圖。如圖1所示,反應(yīng)裝置中具備了反應(yīng)器(管式反應(yīng)器)25、分別導(dǎo)入醛類化合物等的羰基化合物以及氰化氫的導(dǎo)入器(第1導(dǎo)入器和第2導(dǎo)入器)15和16。本發(fā)明所涉及的制備裝置中所具備的反應(yīng)器25,其構(gòu)成結(jié)構(gòu)與所述在本發(fā)明所涉及的制備方法中所使用的反應(yīng)器是相同的。并且,反應(yīng)器25可以通過導(dǎo)入管24,與將原料進行混合的混合器23相連。該混合器23,能夠?qū)⒎謩e導(dǎo)入的2種以上的流體在其內(nèi)部混合即可,例如適合使用Y字型混合器、T字型混合器、十字型混合器、管道(pipeline)型混合器、螺旋給料(screwfeeder)型混合器、微型混合器(micromixer)等。本發(fā)明所涉及的制備裝置,可以具備與反應(yīng)器25獨立的混合器23,也可以具備與反應(yīng)器25—體成型的混合器23。使用各自獨立的反應(yīng)器25與混合器23時,可以使用管等的導(dǎo)入管24將反應(yīng)器25與混合器23連接,而進行液體輸送。并且,可以通過將反應(yīng)器25和混合器23浸泡在水浴器1中,適當(dāng)調(diào)解水浴器的溫度,而從外側(cè)調(diào)節(jié)反應(yīng)器25和混合器23內(nèi)部的溫度。此外,用來導(dǎo)入的導(dǎo)入器15、16,分別通過導(dǎo)入管21、22與混合器23相連,原料物質(zhì)從各導(dǎo)入器15、16分別被導(dǎo)入混合器23。本發(fā)明的制備裝置中所具備的第1導(dǎo)入器15以及第2導(dǎo)入器16,能夠?qū)⒂糜谏闪u腈化合物的原料的醛類化合物等的羰基化合物以及氰化氫中的任意一方,導(dǎo)入反應(yīng)器25或混合器23中即可。此外,在本發(fā)明所涉及的制備裝置中,可以分別有多個第1導(dǎo)入器15以及第2導(dǎo)入器16。由此,能夠分幾次將用于生成羥腈化合物的原料分別導(dǎo)入。此時,將原料導(dǎo)入反應(yīng)器25或混合器23內(nèi)的導(dǎo)入口(圖中沒有表示)以及導(dǎo)入管21、22,對應(yīng)于導(dǎo)入器15、16的個數(shù),可以有多個。這些導(dǎo)入器15、16上,可以安裝有將反應(yīng)原料物質(zhì)輸送到反應(yīng)器25或混合器23內(nèi)的液體輸送用泵10、11。并且,將反應(yīng)器25和混合器23包括在內(nèi)的反應(yīng)體系內(nèi)部的壓力,可以由輸送反應(yīng)物質(zhì)的液體輸送用泵10、11來進行調(diào)節(jié)。由所述各導(dǎo)入器15、16導(dǎo)入到反應(yīng)器25或混合器23內(nèi)部的醛類化合物等的羰基化合物以及氰化氫,在反應(yīng)器25內(nèi)發(fā)生反應(yīng),而生成羥腈化合物。本發(fā)明所涉及的制備裝置,可以具備用來回收在反應(yīng)器25中生成的羥腈化合物的反應(yīng)液收集器29。此外,本發(fā)明所涉及的制備裝置,可以具有將在反應(yīng)器25的內(nèi)部以未反應(yīng)的狀態(tài)通過的反應(yīng)原料物質(zhì)進行回收的原料物質(zhì)回收器(在圖中沒有顯示)。反應(yīng)液收集器29以及原料物質(zhì)回收器,通過管等的導(dǎo)入管26以及反應(yīng)液體排出部28,與反應(yīng)器25相連,能夠進行液體輸送。在導(dǎo)入管26與反應(yīng)液排出部28之間,可以設(shè)置有背壓閥27。此外,本發(fā)明所涉及的制備裝置,可以具備適宜測定反應(yīng)器內(nèi)的反應(yīng)液溫度的測定器(在圖中沒有顯示)。測定器在制備裝置中可安裝有多個,特別優(yōu)選在將醛類化合物等的羰基化合物,氰化氫等的原料物質(zhì)導(dǎo)入混合器23或反應(yīng)器25之后,能夠?qū)@些物質(zhì)在混合器23或反應(yīng)器25內(nèi)混合后的溫度立即進行測定。此外,反應(yīng)液收集器29可以直接連接在排氣口70上。使用本發(fā)明所涉及的羥腈化合物的制備裝置,將醛類化合物等的羰基化合物與氰化氫導(dǎo)入反應(yīng)器內(nèi)進行反應(yīng),能夠縮短停留時間。由此,能夠縮短所生成的羥腈化合物暴露在未反應(yīng)的醛類化合物等的羰基化合物中的時間,能夠防止所生成的羥腈化合物與未反應(yīng)的醛類化合物等的羰基化合物進行反應(yīng)。其結(jié)果能夠不降低反應(yīng)收率,高效率地制備羥腈化合物。(實施例)接下來,舉出實施例對本發(fā)明進行具體的說明,但本發(fā)明不局限于此。(實施例1)在本實施例中,使用圖1中所示的反應(yīng)裝置制備了羥基丁腈。將具有冷卻部(未圖示)的導(dǎo)入管(外徑1/16英寸,內(nèi)徑0.5mm,SUS316制)15連接在HPLC用泵(島津制作所制)10上,用來導(dǎo)入液化的氰化氫。此外,在冷卻部(未圖示)內(nèi)部,通如約為-io°c的冷卻劑,能夠?qū)PLC泵10的頭部冷卻到約為5°C。此外,將導(dǎo)入管(外徑1/16英寸,內(nèi)徑0.5mm,SUS316制)16,連接在HPLC用泵(島津制作所制)11上,用來導(dǎo)入丙醛(純度98%以上)。此外,丙醛中預(yù)先溶解了0.6mol%的三乙胺(相對于醛)作為催化劑。此外,為了將液化氰化氫導(dǎo)入混合器23,將泵10與混合器(1/16英寸,聯(lián)合3通接頭,Swagelok公司制)23,通過SUS316制管(外徑1/16英寸,內(nèi)徑0.5mm)21進行連接。同樣,為了將0.6mol%丙醛導(dǎo)入混合器23,將泵11與混合器(1/16英寸,聯(lián)合3通接頭,Swagelok公司制)23,通過SUS316制管(外徑1/16英寸,內(nèi)徑0.5mm)22相連。此外,使用SUS316制的管(外徑1/16英寸,內(nèi)徑0.5mm)作為管式反應(yīng)器25,將其連接至混合器23的排出側(cè)。對該管式反應(yīng)器25的長度進行適宜改變,使得反應(yīng)液停留時間(5180秒)達到所設(shè)定的時間。此外,為了在原料物質(zhì)從混合器23導(dǎo)入管式反應(yīng)器25后,立即測定反應(yīng)液的溫度,在管式反應(yīng)器25上設(shè)置了熱電偶。此外,通過導(dǎo)入管26和反應(yīng)液排出部28,連接管式反應(yīng)器25與反應(yīng)液收集器29,在導(dǎo)入管26與反應(yīng)液排出部28之間設(shè)置了背壓閥27。此外,在反應(yīng)液收集器29中,預(yù)先導(dǎo)入了用來使三乙胺發(fā)生淬滅(quenching)的鹽酸(是導(dǎo)入的三乙胺的100mol%以上)。并且,將反應(yīng)液收集器29,連接在排氣口70上。此外,將混合器23以及管式反應(yīng)器25,浸泡在調(diào)溫到3060°C的水浴器中。使反應(yīng)體系內(nèi)的壓力為0.4MPa。使用該反應(yīng)裝置,將丙醛與液化氰化氫,在三乙胺的存在下進行反應(yīng),制備了羥基丁腈(hydroxybutyronitrile;HBN)。將管式反應(yīng)器25的長度,以及由泵10、11輸送的原料的量分別進行改變,使得在管式反應(yīng)器25中的反應(yīng)液的平均停留時間滿足5180秒,原料的供給摩爾比滿足氰化氫丙醛=0.971.281.00。對不同反應(yīng)條件下的HBN的反應(yīng)收率進行了調(diào)查。使用反應(yīng)液收集器29回收生成的HBN。對各反應(yīng)條件下的反應(yīng)液進行分析,得到了HBN的反應(yīng)收率。結(jié)果如表1所示。(表1)<table>tableseeoriginaldocumentpage16</column></row><table>在表1中,將氰化氫(HCN)與丙醛(ηΡΑ)的摩爾比表示為HCN/nPA(mol/mol)。在表1中所示的反應(yīng)條件111中,HBN的生成量為15g/min,導(dǎo)入后立即測定的反應(yīng)液溫度為水浴溫度+24°C。如表1所示,將丙醛和液化氰化氫,與三乙胺一起在管式反應(yīng)器25中進行了流動反應(yīng),其結(jié)果發(fā)現(xiàn)與平均停留時間等的反應(yīng)條件無關(guān),HBN的反應(yīng)收率高達93IOOmol%。此外,在本實施例以及后述的各實施例中,HBN的反應(yīng)收率,是以反應(yīng)中所用的醛的量為基準表示HBN的生成量(mol%),是用絕對校準法(absolutecalibrationmethod)計算得到的。分析條件如下所述。柱Inertsi1CN-3(4.6X250mm5μm),柱溫度400C,移動相HexaneEtOH=955,流量1.OmL/min,檢測器=RI(差示折射率檢測器(differentialrefractiveindexdetecter)),Range:8,Response:5,注入量20μ(用環(huán)(loop)進行固定)。(實施例2)在本實施例中,調(diào)查了增大HBN制備量時的HBN的反應(yīng)收率。在本實施例中,與實施例1相同,使用圖1所示的反應(yīng)裝置制備了HBN。為了導(dǎo)入液化氰化氫,將具有冷卻部(未圖示)的導(dǎo)入管(外徑1/8英寸,內(nèi)徑2.17mm,SUS316制)15,連接到泵(C_601,BUCHI制)10上。此外,在冷卻部內(nèi)部(未圖示),通入約為-10°C的冷卻劑,將泵10的頭部冷卻到約5°C。此外,為了導(dǎo)入丙醛(純度98%以上),將導(dǎo)入管(外徑1/8英寸,內(nèi)徑2.17mm,SUS316制)16連接到泵(C-60LBUCHI制)11上。此外,在丙醛中,預(yù)先溶解了作為催化劑的0.6mol%的三乙胺。此外,為了將液化氰化氫導(dǎo)入混合器23,將泵10與混合器(1/8英寸,聯(lián)合3通接頭,Swagelok社制)23,用SUS316制管(外徑1/8英寸,內(nèi)徑2.17mm)21進行了連接。此夕卜,同樣的,為了將丙醛導(dǎo)入混合器23,將泵11與混合器(外徑1/8英寸,聯(lián)合3通接頭,Swagelok社制)23,用SUS316制管(外徑1/8英寸,內(nèi)徑2.17mm)22連接。此外,SUS316制管(外徑1/8英寸,內(nèi)徑2.17mm)作為管式反應(yīng)器25,連接至混合器23的排出側(cè)。該管式反應(yīng)器25中,為了監(jiān)測反應(yīng)液的溫度,在幾處設(shè)置了熱電偶。此夕卜,管式反應(yīng)器25通過導(dǎo)入管26以及反應(yīng)液排出部28與反應(yīng)液收集器29相連,在導(dǎo)入管26與反應(yīng)液排出部28之間設(shè)置了背壓閥27。在反應(yīng)液收集器29中,預(yù)先導(dǎo)入了用來使三乙胺發(fā)生淬滅的鹽酸(是導(dǎo)入的三乙胺的100mol%以上)。并且,將反應(yīng)液收集器29,連接在排氣口70上。此外,將混合器23以及管式反應(yīng)器25,浸泡在調(diào)溫到30°C的水浴器中。使反應(yīng)體系內(nèi)的壓力為0.4MPa。使用這個反應(yīng)裝置,使丙醛與液化氰化氫在三乙胺存在下進行反應(yīng),制備了HBN。分別改變管式反應(yīng)器25的長度、由泵10、11輸送的原料的流量,使在管式反應(yīng)器25中的反應(yīng)液的平均停留時間滿足715秒(到達反應(yīng)液收集器之前的平均停留時間為4590秒),并使原料的供給摩爾比滿足氰化氫丙醛=1.041.00,調(diào)查了在不同的反應(yīng)條件下的HBN的反應(yīng)收率。使用反應(yīng)液收集器29回收了反應(yīng)生成的HBN。在各反應(yīng)條件下分析了反應(yīng)液,得到了HBN的反應(yīng)收率。結(jié)果如表2所示。(表2)反應(yīng)平均停留HCN/nPA水浴溫度I體系內(nèi)部壓IHBN收率條件時間(秒)(mol/mol)(0Q)力(MPa)(mol%)<table>tableseeoriginaldocumentpage17</column></row><table>在表2中,用HCN/nPAOnol/mol)表示氰化氫(HCN)與丙醛(nPA)的摩爾比。如表2所示的反應(yīng)條件12以及13中,HBN的生成量在反應(yīng)條件12中為30g/min,在反應(yīng)條件13中為15g/min。反應(yīng)液溫度,在平均停留時間為約0.51秒時反應(yīng)液溫度為150°C,在平均停留時間為約3秒時為58°C,以及平均停留時間為約7秒時為33°C。如表2所示,將HBN的生成量增大到實施例1中的生成量的330倍時,與平均停留時間等的反應(yīng)條件無關(guān),HBN的反應(yīng)收率高達9899mol%。(實施例3)將在實施例2中使用的反應(yīng)裝置內(nèi)的管式反應(yīng)器,改變?yōu)閹в刑坠?jacket)的管殼式熱交換器(熱交換部外徑0.72mm,內(nèi)徑0.49mm,長度196mmX55根,SUS316制),與實施例2進行了相同的反應(yīng)。在套管部通過調(diào)溫到10°C的水,進行了熱交換器的排熱。在各個反應(yīng)條件下分析反應(yīng)液,得到了HBN的反應(yīng)收率。結(jié)果如表3所示。(表3)反應(yīng)I平均停留時HCN/nPA冷卻水排體系內(nèi)部IHBN收率條件間(秒)(mol/mol)出溫度(。C)壓力(MPa)(mol%)______<table>tableseeoriginaldocumentpage18</column></row><table>在表3中,將氰化氫(HCN)與丙醛(ηΡΑ)的摩爾比表示為HCN/nPA(mol/mol)。在表3中所示的反應(yīng)條件14中,冷卻水流量為100mL/min,HBN的產(chǎn)量為30g/min。此外,在反應(yīng)條件15中,冷卻水流量為25mL/min,HBN產(chǎn)量為15g/min。在反應(yīng)條件14以及15中,在平均停留時間約0.5秒時的反應(yīng)液溫度為150°C,在平均停留時間約5秒時的反應(yīng)液溫度為17°C。熱交換器的排熱用的冷卻水的排出溫度,在反應(yīng)條件14中為62°C,在反應(yīng)條件15中是沸騰著的100°C。在本實施例中,使用熱交換器進行了反應(yīng),因此對于反應(yīng)液充分地進行了排熱。如圖3所示,HBN的反應(yīng)收率高達9798mol%。(實施例4)在本實施例中,與實施例1相同,使用圖1所示的反應(yīng)裝置制備了HBN。在本實施例中,作為管式反應(yīng)器25,使用了帶有套管的SUS316制管(外徑1/8英寸,內(nèi)徑2.17mm),并進一步增大了HBN的制備量。為了導(dǎo)入液化氰化氫,將導(dǎo)入管(外徑1/8英寸,內(nèi)徑2.17mm,SUS316制)連接在液化氰化氫高壓罐(未圖示)以及泵(C-601,BUCHI制)10上。但是,為了防止泵的抽吸引起氰化氫氣化,用氮氣對高壓罐(未圖示)施加了約為3kg/cm2的壓力。此外,為了導(dǎo)入丙醛(純度98%以上),將導(dǎo)入管(外徑1/8英寸,內(nèi)徑2.17mm,SUS316制)16連接到泵(C-601,BUCHI制)11上。此外,丙醛中預(yù)先溶解了作為催化劑的0.6mol%的三乙胺。此外,為了將液化氰化氫導(dǎo)入混合器23中,將泵10與混合器(1/8英寸,聯(lián)合3通接頭,Swagelok社制)23,使用SUS316制管(外徑1/8英寸,內(nèi)徑2.17mm)進行了連接。同樣,為了將丙醛導(dǎo)入混合器23,將泵11與混合器(1/8英寸,聯(lián)合3通接頭,Swagelok社制)23,使用SUS316制管(外徑1/8英寸,內(nèi)徑2.17mm)22連接。此外,具有套管的SUS316制管(外徑1/8英寸,內(nèi)徑2.17mm)作為管式反應(yīng)器25,連接在混合器的排出側(cè)。在該管式反應(yīng)器25中,為了監(jiān)視反應(yīng)液的溫度,在幾處設(shè)置了熱電偶。在管式反應(yīng)器25的套管部內(nèi),通入冷卻到0°C的鹽水(乙二醇水溶液),對管式反應(yīng)器25進行了排熱。此外,管式反應(yīng)器25通過導(dǎo)入管26以及反應(yīng)液排出部28與反應(yīng)液收集器29相連,在導(dǎo)入管26與反應(yīng)液排出鏈28之間設(shè)置了背壓閥27。作為反應(yīng)液收集器29,使用了容量為200L的,預(yù)先導(dǎo)入了攪拌用的甲苯的收集器(SUS304制)。反應(yīng)系內(nèi)的壓力為0.50.6MPa。使用這個反應(yīng)裝置,使丙醛與液化氰化氫在三乙胺存在下進行反應(yīng)而制備了HBN。分別改變管式反應(yīng)器25的長度、以及經(jīng)泵10、11輸送的原料流量,使管式反應(yīng)器25中的反應(yīng)液的平均停留時間為10秒,并使供給的原料的摩爾比滿足氰化氫丙醛=1.041.00,調(diào)查了HBN的反應(yīng)收率。將由反應(yīng)生成的HBN/甲苯溶液,排出到預(yù)先導(dǎo)入了使三乙胺發(fā)生淬滅的鹽酸(是導(dǎo)入的三乙胺的100mol%以上)的收集器中,進行了回收。對回收的反應(yīng)液進行了分析,得到了HBN的反應(yīng)收率。結(jié)果如表4所述。(表4)<table>tableseeoriginaldocumentpage19</column></row><table>在表4中,將氰化氫(HCN)與丙醛(nPA)的摩爾比表示為HCN/nPA(mol/mol)。在表4中所示的反應(yīng)條件16中,HBN產(chǎn)量為180g/min,作為冷卻水使用的鹽水流量為600g/min。此外,反應(yīng)液溫度,在平均停留時間小于0.5秒時為130°C,在平均停留時間為10秒時為2°C。如表4所示,將HBN的生成量增大到實施例1中生成量的30倍以上時,HBN的反應(yīng)收率高達96mol%。(實施例5)在本實施例中,使用以下所述的反應(yīng)裝置制備了乳腈。在本實施例中,首先將1.0mol%TEA/丙醛22.0g(0.49mol的醛)以及液化氰化氫14.8g(0.55mol)分別導(dǎo)入不同的針筒中。此外,為了防止原料的氣化,將通入010°C的冷卻劑的小口徑管纏在針筒外周,以冷卻針筒。將導(dǎo)入了各原料的針筒,與混合器(1/16英寸,SUS316聯(lián)合3通接頭(imionteeshSwagelok社制)連接。將該混合器,與同時作為熱交換器的管式反應(yīng)器(外徑1/16英寸,內(nèi)徑1.0mm,長100cm,SUS316制)連接。并且,通過反應(yīng)液導(dǎo)入管(外徑1/16英寸,內(nèi)徑1.0mm,長65cm,SUS316制),將容量100ml的四口燒瓶與所述管式反應(yīng)器相連。在這個四口燒瓶中,設(shè)置了溫度計、回流冷卻器、攪拌器。將管式反應(yīng)器浸泡在調(diào)溫到約30°C的水浴器中,將四口燒瓶浸泡在約為10°C的水浴器中。然后,啟動針筒泵,使TEA/丙醛以0.23ml/min,氰化氫以0.17ml/min(氰化氫丙醛=1.121.00)的速度輸送到混合器中。將反應(yīng)液回收到四口燒瓶中,使反應(yīng)液在四口燒瓶中放置約2小時。對于反應(yīng)液進行HPLC分析,計算了乳腈的反應(yīng)收率,收率高達99mol%。(實施例6)在本實施例中,使用以下所示的反應(yīng)裝置制備了苯乙醇腈。在本實施例中,首先將1.0mol%TEA/苯甲醛25.0g(0.23mol的醛),以及液化氰化氫9.6g(0.35mol)分別導(dǎo)入不同的針筒中。為了防止原料發(fā)生氣化,將通有010°C冷卻劑的小徑管,纏在氰化氫用的針筒上,冷卻針筒。將導(dǎo)入了各原料的針筒連接到混合器(1/16英寸,SUS316聯(lián)合3通接頭,Swagelok社制)上。將該混合器連接到同時作為熱交換器的管式反應(yīng)器(外徑1/16英寸,內(nèi)徑1.0mm,長100cm,SUS316制)上。并且,通過反應(yīng)液導(dǎo)入管(外徑1/16英寸,內(nèi)徑1.0mm,長65cm,SUS316制),將容量100ml的四口燒瓶與所述管式反應(yīng)器相連。在四口燒瓶中,設(shè)置了溫度計、回流冷卻器、攪拌器。將管式反應(yīng)器浸泡在調(diào)溫到約30°C的水浴器中,將四口燒瓶浸泡在約20°C的水浴器中。接下來,啟動針筒泵,將TEA/丙醛以0.20ml/min,氰化氫以0.12ml/min的速度輸送到混合器中(氰化氫苯甲醛=1.501.00)。將反應(yīng)液回收到四口燒瓶中,在四口燒瓶中將反應(yīng)液放置約2小時。對于反應(yīng)液進行HPLC分析,計算了苯乙醇腈的反應(yīng)收率,收率高達97mol%。(實施例7)將從實施例4得到的HBN反應(yīng)液188.0g(HBN收率96%,1.0mol的醛),放入具備了溫度計、回流冷卻器、攪拌器的500mL四口燒瓶中。加入甲醇100.7g(3.15mol)、水19.5g(l.08mol),調(diào)整到20°C。將氯化氫43.7g(l.20mol)維持在38士2°C,吹入后回流反應(yīng)8小時,得到了a-羥基丁酯反應(yīng)液。使甲苯含量一定,使用氣相色譜對收率進行分析,收率為85.2mol%。(參考例1)使用具備了溫度計、回流冷卻器、攪拌器的3.5m3GL內(nèi)襯(lining)反應(yīng)釜作為反應(yīng)器,采用分批反應(yīng)法制備了HBN。在該反應(yīng)器內(nèi)導(dǎo)入丙醛1210.6kg(20.8kmol)(純度98%以上),以及作為催化劑的三乙胺11.2kg(0.llkmol),一邊攪拌一邊冷卻到約10°C。使用約-18°C的鹽水盡量冷卻反應(yīng)器,在反應(yīng)器內(nèi)的溫度保持在約1020°C的狀態(tài)下,將氰化氫587.lkg(21.7kmol)滴加到反應(yīng)器內(nèi)。氰化氫的滴加進行了18小時。對得到的反應(yīng)液進行分析,HBN的反應(yīng)收率為85mol%。(參考例2)使用了具備溫度計、回流冷卻管、滴液漏斗、以及攪拌器的容量300mL的四口燒瓶作為反應(yīng)器,采用分批反應(yīng)法制備了HBN。在該反應(yīng)器內(nèi)導(dǎo)入丙醛145.2g(2.50mol)(純度98%以上),作為催化劑的三乙胺1.5g(15mmol),一邊攪拌一邊冷卻到約15°C。在反應(yīng)器內(nèi)的溫度保持在約1020°C的狀態(tài)下,將氰化氫23.5g(0.87mol)分40分鐘滴加到反應(yīng)器內(nèi)。在所述溫度范圍內(nèi)保持23小時后,再將氰化氫46.9g(1.74mol)分80分鐘滴加到反應(yīng)器內(nèi)。對得到的反應(yīng)液進行分析,HBN的反應(yīng)收率為87mol%。(參考例3)使用了具備溫度計、回流冷卻管、滴液漏斗、以及攪拌器的容量300mL的四口燒瓶作為反應(yīng)器,采用分批反應(yīng)法制備了HBN。在該反應(yīng)器內(nèi)導(dǎo)入丙醛145.2g(2.50mol)(純度98%以上),以及作為催化劑的三乙胺1.5g(15mmol),一邊攪拌一邊冷卻到約25V。在反應(yīng)器內(nèi)的溫度保持在約2030°C的狀態(tài)下,將氰化氫23.5g(0.87mol)分30分鐘滴加到反應(yīng)器內(nèi)。在所述溫度范圍內(nèi)保持19小時后,再將氰化氫46.9g(1.74mol)分80分鐘滴加到反應(yīng)器內(nèi)。對得到的反應(yīng)液進行分析,HBN的反應(yīng)收率為79mol%。(參考例4)在具備了溫度計、回流冷卻管、滴液漏斗、以及攪拌器的容量100mL的四口燒瓶中,導(dǎo)入苯甲醛42.4g(0.40mol),以及作為催化劑的三乙胺0.2g(l.6mmol,相對于醛為0.4mol%),攪拌下冷卻到約20°C。在反應(yīng)器內(nèi)的溫度保持在約2030°C的狀態(tài)下,將氰化氫3.8g(0.14mol)分10分鐘滴加到反應(yīng)器內(nèi)。之后,在25°C條件下保持22小時。此時,在反應(yīng)液中確認到了被認為是副產(chǎn)物的結(jié)晶。之后,將氰化氫7.6g(0.29mol)分30分鐘滴加到反應(yīng)器內(nèi)。對得到的反應(yīng)液進行分析,苯乙醇腈的反應(yīng)收率為83mol%。(參考例5)使用具備了溫度計、回流冷卻管、滴液漏斗、以及攪拌器的容量200mL的四口燒瓶作為反應(yīng)器,采用分批反應(yīng)法制備了乳腈。在該反應(yīng)器內(nèi)導(dǎo)入丙醛44.lg(l.OOmol),以及作為催化劑的三乙胺1.0g(10mmol,相對于醛為1.0mol%),攪拌下冷卻到約10°C。在反應(yīng)器內(nèi)的溫度保持在約010°C的狀態(tài)下,將氰化氫8.5g(0.31mol)分25分鐘滴加到反應(yīng)器內(nèi)。在10°C條件下保持15小時后,再將氰化氫19.9g(0.73mol)分60分鐘滴加到反應(yīng)器內(nèi)。對得到的反應(yīng)液進行分析,乳腈的反應(yīng)收率為61mol%。(參考例6)除了使用了在參考例1中得到的反應(yīng)液以外,其他與實施例7相同,得到了含有a-羥基丁酯的反應(yīng)液。同樣對反應(yīng)液進行分析,以丙醛量作為基準時,a-羥基丁酯的反應(yīng)收率是76.0mol%。通過比較實施例17和參考例16能夠看出,本實施例所涉及的制備方法,均能夠高收率地制備目標的羥腈化合物。此外,比較實施例7和參考例6能夠看出,采用本實施例,能夠高效率地制備a-羥基酯化合物。本發(fā)明所涉及的羥腈化合物的制備方法,使醛類化合物等的羰基化合物與氰化氫進行流動反應(yīng),因此能夠縮短停留時間。由此,能夠縮短生成的羥腈化合物在未反應(yīng)的醛類化合物等的羰基化合物中暴露的時間,防止生成的羥腈化合物與未反應(yīng)的醛類化合物等的羰基化合物發(fā)生反應(yīng),從而能夠高效率地制備羥腈化合物。此外,采用本發(fā)明所涉及的a-羥基酯化合物的制備方法,相對于作為出發(fā)原料的醛類化合物等的羰基化合物,能夠高收率地制備作為中間體的羥腈化合物,因此能夠高效率地制備作為最終產(chǎn)物的a-羥基酯化合物。在發(fā)明的詳細說明的項目中所舉的具體的實施形式或?qū)嵤├?,不過是用于明確本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容的,不應(yīng)被狹義解釋為限定于這些具體例,在本發(fā)明的精神與權(quán)利要求書的范圍內(nèi),可以進行種種改變來加以實施。(產(chǎn)業(yè)上的可利用性)由本發(fā)明所涉及的制備方法所制備的羥腈化合物,作為合成多種化合物的出發(fā)物質(zhì)是非常有用的,根據(jù)本發(fā)明能夠高收率地制備羥腈化合物。因此,能夠廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)和農(nóng)藥產(chǎn)業(yè)等中。權(quán)利要求一種由氰化氫和重氫化物之外的羰基化合物制備羥腈化合物的制備方法,其特征在于使所述羰基化合物與所述氰化氫,在催化劑存在的狀態(tài)下進行流動反應(yīng)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的羥腈化合物的制備方法,其特征在于所述羰基化合物,是通式(1)所示的醛類化合物,(化學(xué)式1)<formula>formulaseeoriginaldocumentpage2</formula>其中,R1表示芳基或碳原子數(shù)110的烴基,并且R1中可以有取代基,結(jié)構(gòu)中可以有碳原子之外的原子。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法,其特征在于所述羰基化合物與所述氰化氫,在管式反應(yīng)器中進行流動反應(yīng)。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法,其特征在于所述管式反應(yīng)器中的流體流路的短邊為0.Olmm15mm。5.根據(jù)權(quán)利要求14中任意一項所述的制備方法,其特征在于流動反應(yīng)中的停留時間,在1000秒以下。6.根據(jù)權(quán)利要求15中任意一項所述的制備方法,其特征在于相對于所述羰基化合物1摩爾,所述氰化氫以0.93.0摩爾的比例進行流動反應(yīng)。7.根據(jù)權(quán)利要求16中任意一項所述的制備方法,其特征在于所述催化劑,至少是有機堿性化合物以及無機堿性化合物的其中之一。8.根據(jù)權(quán)利要求17中任意一項所述的制備方法,其特征在于所述催化劑,是從胺類化合物、芳香族胺類化合物、堿金屬化合物、金屬醇鹽化合物、以及堿土金屬化合物所組成的群之中所選的化合物。9.根據(jù)權(quán)利要求18中任意一項所述的制備方法,其特征在于相對于所述氰化氫1摩爾,在0.0010.1摩爾的所述催化劑存在的狀態(tài)下,進行流動反應(yīng)。10.一種α-羥基酯化合物的制備方法,其特征在于包括將由權(quán)利要求19中任意一項所述的制備方法所制備的羥腈化合物加水分解,而進行酯化的步驟。11.一種用來由氰化氫和重氫化物之外的羰基化合物制備羥腈化合物的制備裝置,其特征在于具備了管式反應(yīng)器,其將所述羰基化合物與所述氰化氫,在催化劑存在的狀態(tài)下進行流動反應(yīng);第1導(dǎo)入器,其將所述羰基化合物導(dǎo)入所述管式反應(yīng)器中;和第2導(dǎo)入器,其將所述氰化氫導(dǎo)入所述管式反應(yīng)器中。12.—種制備裝置,其特征在于所述羰基化合物,是通式(1)所示的醛類化合物,(化學(xué)式2)<formula>formulaseeoriginaldocumentpage3</formula>其中,R1表示芳基或碳原子數(shù)110的烴基,并且R1中可以有取代基,結(jié)構(gòu)中可以有碳原子之外的原子。全文摘要本發(fā)明所涉及的羥腈化合物的制備方法中,羰基化合物與氰化氫在催化劑存在的狀態(tài)下進行流動反應(yīng),因此能夠縮短停留時間。由此,能夠縮短生成的羥腈化合物暴露在未反應(yīng)的羰基化合物中的時間。其結(jié)果能夠防止生成的羥腈化合物與未反應(yīng)的羰基化合物發(fā)生反應(yīng),因此能夠高收率地制備羥腈化合物。也就是說,本發(fā)明由所涉及的羥腈化合物,提供了由羰基化合物和氰化氫高收率地制備羥腈化合物的方法。文檔編號C07C255/36GK101827810SQ20088011227公開日2010年9月8日申請日期2008年10月21日優(yōu)先權(quán)日2007年10月23日發(fā)明者中川和也,木下雄一朗,綠川晃二,藤原直樹申請人:日寶化學(xué)株式會社