JP2000095724A - ジカルボン酸の製造方法 - Google Patents

ジカルボン酸の製造方法

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JP2000095724A
JP2000095724A JP10272848A JP27284898A JP2000095724A JP 2000095724 A JP2000095724 A JP 2000095724A JP 10272848 A JP10272848 A JP 10272848A JP 27284898 A JP27284898 A JP 27284898A JP 2000095724 A JP2000095724 A JP 2000095724A
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acid
reaction
metal
dicarboxylic acid
carbon monoxide
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English (en)
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Takeshi Nakato
毅 中藤
Atsushi Toda
淳 遠田
Makoto Ue
誠 宇恵
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Mitsubishi Chemical Corp
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Mitsubishi Chemical Corp
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  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 コッホ反応によりジカルボン酸を高収率で製
造する方法の提供。 【解決手段】 第IB族金属の一価化合物の存在下、酸
中で不飽和モノカルボン酸エステルを一酸化炭素と反応
させ、次いで反応生成物を水と接触させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ジカルボン酸の製
造方法に関する。詳しくは、コッホ反応によりジカルボ
ン酸を製造する方法の改良に関する。本発明により得ら
れる新規なジカルボン酸は、ポリアミド及びポリエステ
ルの品質改善、ポリ塩化ビニルの耐寒用可塑剤、ジェッ
トエンジン用合成潤滑油、防錆剤、水溶性切削剤、電解
コンデンサ用電解質等に好適である。
【0002】
【従来の技術】強酸性触媒存在下、オレフィン又はアル
コールと高圧の一酸化炭素を反応させ、次いで反応生成
物に水を反応させてカルボン酸を製造する方法はコッホ
反応として知られている(特公昭30−3362号公報
等参照)。しかし、この方法においては一酸化炭素を高
圧で用いるため高価な耐圧装置が必要であり、また所望
するカルボン酸以外に重合物、高級カルボン酸等の副生
成物が生成するという問題点を有している。また、より
低圧でコッホ反応を行うために、第IB族金属の一価化
合物を存在させて反応させることも知られている(特開
昭49−48616号公報、特開昭50−19714号
公報等参照)。
【0003】また、公知の方法で使用される原料は、オ
レフィン又はアルコールであり、不飽和結合或いは水酸
基及びそれ以外の官能基を有する化合物を原料とした例
は、殆んどない。これは、反応に使用される強酸によっ
て官能基の一部ないし全てが損なわれ、目的生成物以外
の副生成物が多量に生成するためである。なお、コッホ
反応においてオレフィン又はアルコールの代りに不飽和
モノカルボン酸を原料とする例が前記特開昭50−19
714号公報に開示されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この方
法においても、目的とするジカルボン酸が生成するもの
の、副生物が多く、目的物が十分な収率では得られない
という問題点がある。本発明の目的は、これらの先行技
術の問題点を解決し、高収率でジカルボン酸を製造する
方法を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
に鑑み鋭意検討した結果、不飽和モノカルボン酸の代り
に不飽和モノカルボン酸エステルを一酸化炭素と第IB
族金属の一価酸化物の存在下、酸中で反応させることに
より、高収率でジカルボン酸を製造することができるこ
とを見出し、本発明を完成するに至った。以下、本発明
を具体的に説明する。
【0006】
【発明の実施の形態】(酸)本発明に用いられる酸とし
ては、強酸であり、公知のコッホ反応に用いられる酸が
使用できる。その具体的例としては、硫酸、三フッ化ホ
ウ素の錯体、フッ化水素、フルオロ硫酸、トリフルオロ
メタンスルホン酸、ビス(トリフルオロメチルスルホニ
ル)イミド酸、リン酸等が挙げられる。これらの中、硫
酸が好ましい。また、これらの酸の濃度としては、80
重量%以上が使用でき、好ましくは90重量%以上、特
には95重量%以上であることが好ましい。酸の濃度が
上記範囲より低い場合は、反応収率が著しく低下する。
更に、使用される酸量としては、原料の不飽和モノカル
ボン酸エステル100重量部に対して50〜10000
重量部であることが好ましく、100〜5000重量部
であることがより好ましい。100重量部未満であると
反応収率が著しく低下し、また10000重量部を越え
ると反応速度が著しく低下する。
【0007】(第IB族金属の一価酸化物)本発明に用
いられる第IB族金属の一価化合物としては、特に限定
されないが、第IB族金属が銅、銀又は金であることが
好ましく、その一価化合物の具体例としては、酸化第一
銅、硫酸第一銅、酢酸第一銅、酸化第一銀、硫酸第一
銀、酸化第一金等が挙げられる。使用される金属化合物
酸の量としては、使用される酸量100重量部に対し
て、通常0.1〜4重量部であることが好ましく、0.
2〜2重量部であることがより好ましい。0.1重量部
未満であると反応収率が著しく低下し、4重量部を越え
ても添加効果の向上が見られなくなる。また、触媒活性
の低下を防止するために0価の第IB族金属を添加して
も良い。
【0008】(不飽和モノカルボン酸エステル)本発明
に用いられる不飽和モノカルボン酸エステルとしては、
同一分子内に一個の不飽和結合と一個のカルボン酸エス
テル基を有していれば特に限定されないが、炭素数が1
0以上のものが好ましい。その具体例としては、デセン
酸、ウンデセン酸、ドデセン酸、トリデセン酸、ミリス
トレイン酸のようなテトラデセン酸、パルミトレイン酸
のようなヘキサデセン酸、オレイン酸、エライジン酸の
ようなオクタデセン酸、エルカ酸のようなドコセン酸等
が挙げられる。
【0009】(一酸化炭素)本発明に用いられる一酸化
炭素は、純粋なものが最も好ましいが、水性ガス、発生
炉ガス或いはコークス炉ガス等から得られる一酸化炭素
含有ガスも使用することができる。
【0010】(反応)反応温度及び反応圧力について
は、特に限定されないが、反応温度は、通常0〜80
℃、好ましくは10〜50℃である。0℃未満では反応
速度が著しく低下し、80℃以上では副生成物が生成し
やすくなる。また、反応圧力は、通常0〜150kg/
cm2 G、好ましくは1〜100kg/cm2 Gであ
る。
【0011】(後処理)本発明においては、第IB族金
属の一価化合物の存在下、酸中で不飽和モノカルボン酸
エステルを一酸化炭素と反応させるが、得られた反応生
成物については、水と接触させることにより普通加水分
解されて所望のカルボン酸に転化される。本発明におい
て使用する酸に水が含まれていると、上記水との接触
が、不飽和モノカルボン酸エステルと一酸化炭素との反
応に続いて起こる場合があり、反応生成物中に所望のジ
カルボン酸が生成することもある。通常は、例えば95
重量%以上の濃度の酸を使用すると、ジカルボン酸の生
成は不十分であり、酸存在下での反応生成物を水と接触
させるのが一般的であり、好ましいものである。また、
前記より低い濃度の酸を使用した場合においても、反応
生成物を水と接触させるのは、好ましい態様である。
【0012】本発明における水との接触は、公知の方法
により処理することができる。例えば、多量の水に反応
混合物を加え、遊離したカルボン酸を有機溶媒で抽出す
る方法(特公昭48−20530号公報、特公昭49−
3511号公報参照)、反応液から有機溶剤で直接生成
物を抽出した後水を加えカルボン酸を完全に遊離させる
方法(特開昭51−56409号公報、特開昭64−1
3049号公報参照)、反応液に塩を添加して生成物を
遊離させる方法(特開昭53−10967号公報参照)
等が挙げられる。本発明においては、原料に不飽和モノ
カルボン酸エステルを用いているが、上記の公知方法を
用いて後処理を行うと一部或いは全部の原料エステル基
は、加水分解されカルボン酸に変換される。なお、一部
エステルが残った場合、公知の方法(丸善株式会社発
行、日本化学会編第四版 実験化学講座第22巻「有機
合成IV」等参照)、例えば酸性条件で加水分解を行う或
いは、塩基性条件で加水分解を行う等により所望のジカ
ルボン酸を得ることが出来る。
【0013】
【実施例】以下に実施例により本発明を更に具体的に説
明するが、本発明は、その要旨を越えない限り、以下の
実施例に限定されるものではない。
【0014】実施例1 滴下漏斗、温度計、気体導入管及び撹拌子を備えた20
0mL四つ口フラスコに97%硫酸(100g,1.0
2mol)を仕込み、系内を窒素置換した後、酸化第一
銅(0.715g,0.005mol)を少量ずつ加え
た。その後、気体導入管より99.9%純度の一酸化炭
素を常圧で系内に導入した。気体を導入すると直ちに気
体の吸収が始まり、約2時間で吸収が終了した。その
際、反応液は赤褐色から白色に変化した。次いで滴下漏
斗より、オレイン酸メチル(7.4g,0.025mo
l)を室温で35分かけて滴下し、滴下終了後、更に気
体を導入しながら1.5時間撹拌を続け反応を行った。
反応終了後、反応液を200mLの氷冷したイオン交換
水に1時間かけて滴下し、滴下後更に1時間撹拌を行っ
た。得られた混合物に200mLのジエチルエーテルを
加え、撹拌した後、分液漏斗に移し、有機層と水層を分
液した。次いでエーテル層を飽和食塩水で洗浄し、洗浄
液のpHが6〜7になるまで洗浄を続け、その後硫酸マ
グネシウムで有機層を乾燥させた。乾燥終了後、エーテ
ルを留去し、総炭素数19のジカルボン酸混合物7.5
8gを得た。ガスクロマトグラフにより反応混合物を分
析したところジカルボン酸の純度は、86%であった。
【0015】実施例2 滴下漏斗、温度計、気体導入管及び撹拌子を備えた20
0mL四つ口フラスコに97%硫酸(100g,1.0
2mol)を仕込み、系内を窒素置換した後、酸化第一
銅(0.715g,0.005mol)を少量ずつ加え
た。その後、気体導入管より99.9%純度の一酸化炭
素を常圧で系内に導入した。気体を導入すると直ちに気
体の吸収が始まり、約2時間で吸収が終了した。その
際、反応液は赤褐色から白色に変化した。次いで滴下漏
斗より、10−ウンデセン酸メチル(9.92g,0.
05mol)を室温で1時間5分かけて滴下し、滴下終
了後、更に気体を導入しながら1.5時間撹拌を続け反
応を行った。反応終了後、反応液を200mLの氷冷し
たイオン交換水に1時間かけて滴下し、滴下後更に1時
間撹拌を行った。得られた混合物に200mLのジエチ
ルエーテルを加え、撹拌した後、分液漏斗に移し、有機
層と水層を分液した。次いでエーテル層を飽和食塩水で
洗浄し、洗浄液のpHが6〜7になるまで洗浄を続け、
その後硫酸マグネシウムで有機層を乾燥させた。乾燥終
了後、エーテルを留去し、総炭素数12のジカルボン酸
混合物10.46gを得た。ガスクロマトグラフにより
反応混合物を分析したところジカルボン酸の純度は、8
9%であった。
【0016】比較例1 滴下漏斗、温度計、気体導入管及び撹拌子を備えた20
0mL四つ口フラスコに97%硫酸(100g,1.0
2mol)を仕込み、系内を窒素置換した後、酸化第一
銅(0.715g,0.005mol)を少量ずつ加え
た。その後、気体導入管より99.9%純度の一酸化炭
素を常圧で系内に導入した。気体を導入すると直ちに気
体の吸収が始まり、約2時間で吸収が終了した。その
際、反応液は赤褐色から白色に変化した。次いで滴下漏
斗より、オレイン酸(14.1g,0.0499mo
l)を室温で35分かけて滴下し、滴下終了後、更に気
体を導入しながら30分撹拌を続け反応を行った。反応
終了後、反応液を200mLの氷冷したイオン交換水に
1時間かけて滴下し、滴下後更に1時間撹拌を行った。
得られた混合物に200mLのジエチルエーテルを加
え、撹拌した後、分液漏斗に移し、有機層と水層を分液
した。次いでエーテル層を飽和食塩水で洗浄し、洗浄液
のpHが6〜7になるまで洗浄を続け、その後硫酸マグ
ネシウムで有機層を乾燥させた。乾燥終了後、エーテル
を留去し、褐色の液体13.77gを得た。ガスクロマ
トグラフにより反応混合物を分析したところジカルボン
酸の純度は、51%であった。
【0017】比較例2 滴下漏斗、温度計、気体導入管及び撹拌子を備えた20
0mL四つ口フラスコに97%硫酸(100g,1.0
2mol)を仕込み、系内を窒素置換した。その後、気
体導入管より99.9%純度の一酸化炭素を常圧で系内
に導入しながら、オレイン酸メチル(7.4g,0.0
25mol)を室温で1時間5分かけて滴下し、滴下終
了後、更に気体を導入しながら30分撹拌を続け反応を
行った。この際、反応中殆んど気体の吸収は見られなか
った。反応終了後、反応液を200mLの氷冷したイオ
ン交換水に1時間かけて滴下し、滴下後更に1時間撹拌
を行った。得られた混合物に200mLのジエチルエー
テルを加え、撹拌した後、分液漏斗に移し、有機層と水
層を分液した。次いでエーテル層を飽和食塩水で洗浄
し、洗浄液のpHが6〜7になるまで洗浄を続け、その
後硫酸マグネシウムで有機層を乾燥させた。乾燥終了
後、エーテルを留去し、褐色の液体6.60gを得た。
ガスクロマトグラフにより反応混合物を分析したところ
ジカルボン酸は、殆んど含まれていなかった。
【0018】
【発明の効果】本発明の方法によれば、コッホ反応によ
りジカルボン酸を高収率で製造することができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宇恵 誠 茨城県稲敷郡阿見町中央八丁目3番1号 三菱化学株式会社筑波研究所内 Fターム(参考) 4H006 AA02 AC21 AC29 BA05 BA30 BA32 BA36 BC10 BC11 BC34 BE40 BE60 BS10 4H039 CA65 CF10 CF30

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第IB族金属の一価化合物の存在下、酸
    中で不飽和モノカルボン酸エステルを一酸化炭素と反応
    させ、次いで反応生成物を水と接触させることを特徴と
    するジカルボン酸の製造方法。
  2. 【請求項2】 第IB族金属が銅、銀及び金の中の少な
    くとも一種の金属である請求項1に記載のジカルボン酸
    の製造方法。
  3. 【請求項3】 酸が硫酸、三フッ化ホウ素の錯体、フッ
    化水素、フルオロ硫酸、トリフルオロメタンスルホン
    酸、ビス(トリフルオロメチルスルホニル)イミド酸及
    びリン酸から選ばれる少なくとも一種の酸である請求項
    1又は2に記載のジカルボン酸の製造方法。
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