JP2001270845A - エステルの製造方法 - Google Patents

エステルの製造方法

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JP2001270845A
JP2001270845A JP2000081163A JP2000081163A JP2001270845A JP 2001270845 A JP2001270845 A JP 2001270845A JP 2000081163 A JP2000081163 A JP 2000081163A JP 2000081163 A JP2000081163 A JP 2000081163A JP 2001270845 A JP2001270845 A JP 2001270845A
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Japan
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alcohol
water
ester
producing
catalyst
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English (en)
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Zenichi Kiryu
善一 桐生
Masatomo Asai
政知 浅井
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Mitsubishi Chemical Corp
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Mitsubishi Chemical Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 有機酸とアルコールとを、有機金属触媒の存
在下、副生する水を除去しながら反応させてエステルを
生成させ、次いで反応生成液に水を添加して有機金属触
媒を分解したのち濾過して不溶物を除去するエステルの
製造方法において、濾過を容易に行う方法を提供する。 【解決手段】 反応生成液に非汚染性の固体粒子を分散
させてから水を添加して有機金属触媒を分解する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はエステル、特に可塑
剤として用いられる高沸点のエステルの製造方法に関す
るものである。本発明によれば、エステルの製造に際し
反応生成液からの触媒の除去を容易に行うことができ
る。
【0002】
【従来の技術】有機酸(本明細書において有機酸とは有
機酸無水物をも意味する)とアルコールとを反応させて
エステルを製造することは周知であり、得られたエステ
ルは可塑剤、樹脂添加剤、合成潤滑油、接着剤など種々
の分野で広く用いられている。エステルの製造法はいく
つも知られているが、その代表的な製造方法の一つで
は、反応装置に有機酸とこれに対して過剰量のアルコー
ルとを仕込み、更にこれに有機金属触媒を加え、加熱し
て副生する水をアルコールと共に蒸発させて除去しなが
ら、エステル化反応を進行させる。蒸発したアルコール
と水とは反応装置外で凝縮させる。凝縮液はアルコール
相と水相とに分離し、アルコール相は反応装置に還流さ
せ、水相は系外に排出する。
【0003】得られた反応生成液には、未反応のアルコ
ールや有機酸、触媒、更には副生した臭気成分などが含
まれているので、引続きこれに種々の精製処理を施し
て、製品としてのエステルに仕上げる。未反応のアルコ
ールや臭気成分の除去には、反応生成液を減圧下に保持
してこれらの成分を留去したり、反応生成液に減圧下に
水蒸気を吹込んでこれらの成分を留去する方法が専ら用
いられている。有機金属触媒の除去には、反応生成液に
水を加えて触媒を分解して不溶物を生成させ、濾過して
これを除去する方法が主として用いられている。また、
有機酸の除去には、反応生成液をアルカリ水溶液で洗浄
する方法や、反応生成液に水酸化カルシウムを添加し
て、有機酸を不溶性カルシウム塩として固定したのち、
濾過する方法などが用いられている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上述の反応生成液に水
を加えて有機金属触媒を分解して不溶物を生成させ、濾
過してこれを除去する方法の問題点の一つは、有機金属
触媒の分解により濾過性の悪いゲル状の不溶物が生成し
易いことである。このゲル状物は触媒が変性して析出し
たものと考えられるが、このものは濾過性を悪化させる
ので濾過操作に時間を要し、エステル製造工程全体の生
産性を低下させる。従って本発明は水による有機金属触
媒の分解に際し、濾過性の悪いゲル状物の生成を回避す
る方法を提供しようとするものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、有機酸
とアルコールとを、有機金属触媒の存在下、副生する水
を除去しながら反応させてエステルを生成させ、次いで
反応生成液に水を添加して有機金属触媒を分解したのち
濾過して不溶物を除去するエステルの製造方法におい
て、水の添加による有機金属触媒の分解を、反応生成液
中に非汚染性の固体粒子を分散させた状態で行うことに
より、後続する濾過を容易に行うことができる。
【0006】
【発明の実施の形態】本発明では、有機酸とアルコール
との反応そのものは、常法に従って行うことができる。
反応原料の有機酸としては、フタル酸、イソフタル酸、
テレフタル酸、トリメリット酸などの芳香族多価カルボ
ン酸、安息香酸などの芳香族モノカルボン酸、アジピン
酸、セバシン酸、アゼライン酸、コハク酸、マレイン
酸、フマル酸などの飽和又は不飽和の脂肪族多価カルボ
ン酸、オレイン酸、ステアリン酸などの飽和又は不飽和
の脂肪族モノカルボン酸などが用いられる。また無水フ
タル酸や無水マレイン酸など、上記のカルボン酸の対応
する酸無水物も用いられる。可塑剤用エステルの場合に
は、通常は多価カルボン酸又はその酸無水物が用いられ
る。
【0007】もう一方の原料であるアルコールとして
は、通常はn−ブチルアルコール、イソブチルアルコー
ル、セカンダリーブチルアルコール、n−ペンチルアル
コール、n−ヘキシルアルコール、n−ヘプチルアルコ
ール、n−オクチルアルコール、2−エチルヘキシルア
ルコール、イソオクチルアルコール、イソノニルアルコ
ール、n−ノニルアルコール、イソデシルアルコール、
n−デシルアルコール、ウンデシルアルコール、トリデ
シルアルコールなど、炭素数4〜13の直鎖又は分岐鎖
の1価アルコールが用いられる。
【0008】エステル化反応の触媒としては、この反応
を触媒することが知られている常用の有機金属化合物を
用いる。例えばテトライソプロピルチタネート、テトラ
ブチルチタネート、テトラ−2−エチルヘキシルチタネ
ート等のアルキルチタネートや、ジブチル酸化スズ、ブ
チルスズマレートなどが用いられる。なかでもアルキル
チタネートに代表される有機チタン化合物を用いるのが
好ましい。反応は反応装置に原料の有機酸と、これに対
して化学量論量より過剰、通常は化学量論量の1.05
〜2.0倍のアルコールとを仕込み、更にこれに触媒を
添加したのち、加熱して反応させればよい。反応により
副生する水は反応を阻害するので、アルコールと一緒に
蒸発させ、蒸気として反応装置外に抜出す。抜出された
蒸気は凝縮させ、生成した凝縮液は水相とアルコール相
とに分液する。水相は系外に排出し、アルコール相は反
応装置に還流させる。反応は通常120〜250℃で行
われるが、150〜230℃で行うのが脱水効率及びエ
ステルの品質の点からして好ましい。またアルコールの
還流状態を維持して脱水を促進するため、反応の進行と
共に反応装置内は漸次減圧にするのが好ましい。
【0009】反応の進行をクロマトグラフィーや酸塩基
滴定などで追跡し、有機酸の反応率が所定の値に達した
ならば反応を停止させる。通常は有機酸の反応率が少な
くとも98%、好ましくは99%以上に達するまで反応
させる。得られた反応生成液は、好ましくは減圧下に保
持して未反応アルコールの大部分を留去させたのち、こ
れに水を添加して触媒を分解する。本発明ではこの水の
添加による触媒の分解を、反応生成液中に非汚染性の固
体粒子を分散させた状態で行う。非汚染性とは、固体粒
子が反応生成液に溶解したり、固体粒子から反応生成液
中にイオンが溶出したりして、反応生成液に濾過によっ
ては除去し得ない汚染が生ずることの無いことを意味す
る。固体粒子としては、通常は水溶性成分を含まない多
孔質の無機化合物が用いられる。例えばシリカ、酸化亜
鉛等の金属酸化物、ハイドロタルサイト類、ケイ酸マグ
ネシウムやケイ酸アルミニウム等の金属ケイ酸塩類、ケ
イソウ土、活性炭などを用いればよい。固体粒子は、触
媒が分解して不溶物を生成する際に、固体生成の核とし
て作用するか、又は触媒が分解して生成した微小な固体
(核)を吸着して、この微小固体が核となって固体が成
長する場を提供する作用を奏するものと考えられる。
【0010】固体粒子の粒径は後続する濾過工程で容易
に除去し得るものであればよいが、通常は0.01〜1
0mm程度のものが用いられる。固体粒子は反応生成液
に対し通常は10重量%以下、特に1重量%以下となる
ように用いられる。好ましくは有機金属触媒に対し0.
5〜10重量倍となるように用いられる。固体粒子の使
用量が少なすぎると、有機金属触媒の分解生成物の濾過
性が十分に改良されない。逆に固体粒子の使用量が多過
ぎても、濾過性の改良はあるところで頭打ちとなるの
で、不経済である。好適な使用量は有機金属触媒に対し
て1〜5重量倍程度である。
【0011】本発明ではこの固体粒子を反応生成液に添
加して分散させたのち、常法により水を添加して撹拌
し、触媒を分解する。水の添加量は有機金属触媒に対し
て10〜100重量倍程度で十分である。触媒の分解が
終了したならば常法により濾過して不溶物を除去する。
不溶物を除去した後の反応生成液は、通常は水蒸気を吹
込んで、残存している未反応アルコール、水、臭気成分
その他の副生した軽沸成分を除去し、精製されたエステ
ルとする。この水蒸気による軽沸点成分の除去は、濾過
による不溶物の除去の前に行うこともできる。
【0012】本発明の好ましい一態様では、水の添加に
よる有機金属触媒の分解に引続いて、反応生成液に水酸
化カルシウム、水酸化マグネシウム、酸化カルシウムな
どのようなアルカリ土類金属の酸化物又は水酸化物を添
加して撹拌し、残存している有機酸を不溶性のアルカリ
土類金属塩として固定する。生成したアルカリ土類金属
塩は、添加した固体粒子や触媒から生成した不溶物と一
緒に濾過により除去される。このアルカリ土類金属の
(水)酸化物の添加による有機酸の中和は、水の添加の
前に行うことも可能であるが、一般に水の添加により触
媒を分解した後に行うのが好ましい。水の添加による触
媒の分解前にアルカリ土類(水)酸化物を添加すると、
添加したアルカリ土類(水)酸化物と触媒とが反応する
ためか、アルカリ土類(水)酸化物の中和作用が阻害さ
れて得られるエステルの酸価が若干高くなり、かつ濾過
性も低下する傾向がある。
【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、本発明は以下の実施例に限定されるものでは
ない。なお、以下の実施例及び比較例において、酸価及
び体積固有抵抗はいずれも濾液についてJIS K−6
751に準拠して測定した。また濾過性は下記により測
定した。 濾過性の測定;ベルジヤーに装着した直径60mmの桐
山ロートに、No.4濾紙を敷く。100gのジオクチ
ルフタレートにケイソウ土(ラジオライト#700、粒
径25nm、昭和化学工業社製品)3gを懸濁させた液
を調製する。この懸濁液を桐山ロートに注ぎ、ベルジヤ
ー内を減圧(6.5kPa)にして吸引濾過し、濾紙上
にケーキ層を形成させる。ベルジャー内を常圧に戻し、
濾過性を測定しようとする反応生成液100gをケーキ
層の上に注入したのち、ベルジャー内の圧力を1.3K
Paとする。濾液が100mlに達するまでの時間をも
って濾過性の指標とする。なお、全ての操作は室温で行
なう。
【0014】実施例1 撹拌機及び油水分離装置付きの冷却器を備えた反応装置
に、2−エチルヘキサノール325g(2.5モル)、
無水フタル酸148g(1.0モル)及びテトライソプ
ロピルチタネート0.2gを仕込み、加熱してアルコー
ルの還流下に220℃でエステル化反応を行わせた。副
生した水は油水分離装置で分離して系外に排出した。反
応装置を漸次減圧にしてアルコールの還流状態を維持し
ながら反応を行わせ、反応生成液の酸価が0.10mg
KOH/gとなった時点で加熱を停止した。引続き圧力
が1.3KPaになるまで漸次減圧度を高めながら未反
応のアルコールを留去させた。
【0015】得られた反応生成液を130℃に冷却し、
これに0.39gのケイソウ土(ラジオライト#70
0、粒径25nm、昭和化学工業社製品)を添加して5
分間撹拌し、ケイソウ土を反応生成液中に均一に分散さ
せた。次いで水12gを添加して10分間撹拌した。こ
れに更に水酸化カルシウム粉末0.04gを添加して1
0分間撹拌したのち過熱水蒸気を10KPaの減圧下に
30分間吹込んで未反応アルコールその他の軽沸点成分
を除去した。得られたエステルの物性は次のとおりであ
った。 酸価:0.006KOHmg/g 体積固有抵抗:40×1011Ω・cm 濾過性:420秒
【0016】比較例1 実施例1と全く同様にしてエステル化反応を行わせ、か
つ引続いて未反応アルコールの留去を行ったのち、反応
生成液を130℃に冷却してこれに12gの水を添加し
て10分間撹拌した。次いで、これに水酸化カルシウム
粉末0.04g及びケイソウ土(ラジオライト#70
0)0.39gを添加して更に10分間撹拌したのち、
過熱水蒸気を10KPaの減圧下に30分間吹込んで未
反応アルコールその他の軽沸点成分を除去した。得られ
たエステルの物性は次のとおりであった。 酸価:0.008KOHmg/g 体積固有抵抗:25×1011Ω・cm 濾過性:960秒
【0017】実施例2 実施例1と全く同様にしてエステル化反応を行わせ、か
つ引続いて未反応アルコールの留去を行ったのち、反応
生成液を130℃に冷却してこれに水酸化カルシウム粉
末0.04g及びケイソウ土(ラジオライト#700)
0.39gを添加して10分間撹拌した。次いで、これ
に水12gを添加して更に10分間撹拌したのち、過熱
水蒸気を10KPaの減圧下に30分間吹込んで未反応
アルコールその他の軽沸点成分を除去した。得られたエ
ステルの物性は次のとおりであった。 酸価:0.014KOHmg/g 体積固有抵抗:35×1011Ω・cm 濾過性:530秒
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4H006 AA02 AC48 AD17 AD40 BA06 BA09 BA10 BA11 BA14 BA18 BA29 BA30 BA32 BA33 BA44 BA45 BA55 BA56 BA68 BC10 BC11 BC31 BD20 BT32 4H039 CA66 CG10

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 有機酸とアルコールとを、有機金属触媒
    の存在下、副生する水を除去しながら反応させてエステ
    ルを生成させ、次いで反応生成液に水を添加して有機金
    属触媒を分解したのち濾過して不溶物を除去するエステ
    ルの製造方法において、水の添加による有機金属触媒の
    分解を、反応生成液中に非汚染性の固体粒子を分散させ
    た状態で行うことを特徴とする方法。
  2. 【請求項2】 有機酸が多価カルボン酸又は多価カルボ
    ン酸無水物であることを特徴とする請求項1記載のエス
    テルの製造方法。
  3. 【請求項3】 アルコールが炭素数4〜13の1価アル
    コールであることを特徴とする請求項1又は2記載のエ
    ステルの製造方法。
  4. 【請求項4】 非汚染性の固体粒子が、水溶性成分を含
    まない多孔質の無機化合物であることを特徴とする請求
    項1ないし3のいずれかに記載のエステルの製造方法。
  5. 【請求項5】 非汚染性の固体粒子が、ケイソウ土、活
    性炭及びハイドロタルサイトより成る群から選ばれたも
    のであることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか
    に記載のエステルの製造方法。
  6. 【請求項6】 有機金属触媒が有機チタン化合物である
    ことを特徴とする請求項1ないし5のいずれかに記載の
    エステルの製造方法。
  7. 【請求項7】 水を添加して有機金属触媒を分解したの
    ち、反応生成液にアルカリ土類金属の酸化物又は水酸化
    物を添加することを特徴とする請求項1ないし6のいず
    れかに記載のエステルの製造方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013507331A (ja) * 2009-10-08 2013-03-04 オクセア・ゲゼルシャフト・ミト・べシュレンクテル・ハフツング ポリエステルの製造方法
JP2013533263A (ja) * 2010-07-17 2013-08-22 オクセア・ゲゼルシャフト・ミト・べシュレンクテル・ハフツング ポリエステルの後処理方法

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