JP2002518356A - アルカリ金属アルコキシドの製造方法 - Google Patents

アルカリ金属アルコキシドの製造方法

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Abstract

(57)【要約】 本発明は、触媒、好ましくは遷移金属塩、特に好ましくは塩化鉄(III)の存在下にて、アルカリ金属をアルコールと反応させることによるアルカリ金属アルコキシドの製造方法に関する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】 本発明は、アルカリ金属アルコキシド、特に第三級アルコキシド、例えばナト
リウムtert−ブトキシドの製造方法に関する。
【0002】 アルカリ金属とアルコールとの反応によるアルカリ金属アルコキシド(アルカ
リ金属アルコレートとも言われる)の製造方法は、一般に知られている。この反
応において、アルコールの鎖長及び構造は、反応速度に対して大きな影響を与え
る。鎖長が長くなり、かつアルコールの枝分かれの度合いが大きくなると、反応
速度は遅くなる。第一級アルコールは極めて迅速に反応するが、第三級アルコー
ルは極端に反応性が低い。第三級アルコールの反応は、一般的に、数時間から数
日かかる。
【0003】 他の要因として、反応の間に、アルコール中の各アルコキシドの飽和濃度を屡
々超過するということがある。生成物が沈殿し、そしてアルカリ金属に付着する
ので、これがさらなる反応を遅らせる。このことは、温度が、アルカリ金属を溶
解させ、それを撹拌により微分散させるために不十分である場合に特に問題とな
る。
【0004】 反応速度が低いと、反応をさせる際に不都合を引き起こす。得られる空時収量
が低いので、結局コストが高くなる。
【0005】 アルコキシドを製造する場合、製造条件に応じて、3モルまでのアルコールを
、アルコキシド1モルに対して、晶出によるアルコールとして結合させる。反応
が不活性溶剤中で行われる場合、これらアルコール−アルコキシド錯体だけを晶
化させることもある。晶出によるアルコールを添加する製造に結び付けられた結
果、アルコキシドは多くの溶剤に対して不溶性となる。晶出によるアルコールは
アルコキシドからの除去が困難であり、そしてこれにより、次の反応工程におい
て望ましくない副反応がもたらされるであろう。従って、極めて短時間の反応時
間内で晶出によりアルコール除去されたアルコキシドを得ることが目的となる。
【0006】 アルカリ金属アルコキシド、特に、十分な反応速度で晶出によりアルコール除
去された第三級アルカリ金属アルコキシドを得るための種々の方法が提案されて
きた。
【0007】 DE−A2333634では、アルコール(例えば、イソアルコール、カルビ
ノール、第二級、第三級及び第一級アルコール)を等モル量又は過剰でアルカリ
金属又はアルカリ土類金属と反応させることによる、晶出によりアルコール除去
され、かつ不活性溶剤に溶解するアルカリ金属及びアルカリ土類金属の製造方法
を開示している。この反応は、過圧下及び、大気圧下において晶出によるアルコ
ールが除去される温度の条件下で不活性溶剤中にて行われる。このような温度/
圧力範囲内おいて、アルカリ金属は溶融状態なので、分散が容易であり、これに
より反応速度の増大が得られ、そしてこれを相当大きな断片で添加することがで
きる。それでも反応時間は比較的長くなる。過圧では、コストがさらにかかる圧
力装置(pressure apparatus)を使用する必要がある。2つ以上の反応後、過剰
の金属を使用することにより、不純物の凝集がもたらされる。この不純物は反応
を分裂さることもあり、かつ洗浄操作が必要になる。
【0008】 DE−C2612642では、第三級アルコール(例えば、tert−ブチル
アルコール及びtert−アミルアルコール)を化学量論量のアルカリ金属と反
応させることによる、晶出によりアルコール除去され、かつ不活性溶剤に溶解す
るアルカリ金属アルコキシドの製造方法を開示している。この反応は、アルカリ
金属の融点以上で、かつ晶出によるアルコール除去温度で不活性溶剤中にて行わ
れる。反応速度を増大させるために、分散状態のアルカリ金属(粒径<100μ
m)を使用する。ここで再度、例えばtert−ブタノールの反応を、過圧下に
て行わなければならない。
【0009】 DD298502では、第三級アルコールである、好ましくは僅かに過剰のア
ルコールをアルカリ金属と不活性溶剤中にて反応させることによる、晶出により
アルコール除去されたアルカリ金属アルコキシドの製造方法を開示している。こ
の反応は、アルカリ金属が溶融状態で、アルコールが蒸気の状態である温度で行
われる。アルコールを連続的に再縮合し、そして反応混合物に再利用する。
【0010】 JP−A05/170680(=DW93/252679)では、tert−
ブチルアルコールをナトリウムと、130〜135℃の温度で5〜15質量%の
不活性溶剤を添加して反応させることによる、晶出によりアルコール除去された
ナトリウムtert−ブトキシドの製造方法を開示している。この方法において
、溶融ナトリウムを反応混合物に噴霧する。過剰のアルコール及び溶剤を、蒸留
により取り除く。この方法は、非常に複雑である。さらに、必要とされるノズル
は容易に閉塞されるので、処理が失敗しやすくなる。
【0011】 EP−A0749947では、C4〜C8ナトリウムアルコキシドを製造するた
めの連続法を開示している。この方法において、不活性溶剤中の分散ナトリウム
を、高温下(100〜140℃)で0.4〜0.6倍のモル量のアルコールと反
応させる。得られた二層反応混合物から、不活性溶剤とアルコキシドを含んでい
る上側の層をデカントし、そして過剰のナトリウムを含む下側の層を新鮮なナト
リウムと混合し、そして再度反応させる。この方法の不都合は、扱いにくい反応
生成物をデカントしなければならないことである。
【0012】 上述の全ての方法では、高沸点溶剤がさらに必要となる。溶剤の除去は一般的
に困難であり、さらにたいてい不完全となる。アルコキシドを例えば薬剤の合成
に使用する場合には、このさらなる不純物は分裂状態になるであろう。さらに、
溶剤をさらに使用することにより、この溶剤を精製するための、貯蔵タンク及び
供給管路等にコストがさらにかかる。得られたアルコールは、通常、対応する溶
剤の溶液としてさらに直接使用される。固体のアルコキシドを得るために、この
溶液を例えば乾燥器に移送し、そしてこれを溶剤から取り除く必要がある。
【0013】 EP−A0192608では、アルカリ金属を第三級アルコールと不活性溶剤
を添加せずに反応させることによる、第三級アルコールのアルカリ金属アルコキ
シドの製造方法を開示している。この場合には、高温のアルコールを撹拌しなが
ら溶融状態のアルカリ金属に添加する。このアルコールは、3〜6倍、好ましく
は5倍のモル過剰で使用される。この方法には、使用されるアルカリ金属の融点
未満の沸点を有するアルコールを、十分な反応速度で反応させることができない
という不都合がある。なぜなら、この固体のアルカリ金属を、溶剤に十分に分散
させることができないからである。得られたアルカリ金属アルコキシドは、アル
コール溶液においてさらに直接使用される。
【0014】 従って、本発明の目的は、高沸点溶剤をさらに必要としない、アルカリ金属ア
ルコキシドの製造方法を提供することにあり、この方法において、アルコール、
特に使用されるアルカリ金属の融点未満の沸点を有する反応が遅いアルコール(
例えば、tert−ブタノール)を、アルカリ金属と完全に反応させる。反応は
非常に速く、大気圧下で行われ、そしてアルカリ金属アルコキシドを、晶出によ
りアルコール除去されて得る。さらに、本発明の方法により、アルカリ金属アル
コキシドを固体の状態で、非常に経費のかかる装置を用いずに得ることができる
【0015】 上記目的は、アルカリ金属をアルコールと触媒の存在下にて反応させることに
よるアルカリ金属アルコキシドの製造方法により達成されることを本発明者等は
見出した。
【0016】 本発明の方法により、大気圧下で各アルカリ金属の融点未満にて反応が遅いア
ルコール(例えば、第三級アルコール)でさえ迅速、かつ完全に反応させること
ができる。高沸点溶剤及び高価な圧力装置を使用する必要がない。結果として、
本発明の方法は、コスト面で有効に、経済的に、そして簡易に行われる。
【0017】 用いられる触媒は、一般的に固体の触媒であり、そのアルコール溶液が好まし
い。遷移金属塩を使用するのが好ましい。
【0018】 特に好適な遷移金属塩は、元素周期表第4〜8副族の金属塩である。Fe、N
i、Cr、Ti、Co、Pt、Pd、V、Nb、W、Mo又はMnの塩及びRh
又はRuの塩を使用するのが好ましい。鉄塩を使用するのが特に好ましい。
【0019】 Zn、Cu、Ag又はAuの塩を使用しても良い。
【0020】 好適な塩の例としては、塩化物、臭化物、ヨウ化物、硝酸塩、酢酸塩、ギ酸塩
、シュウ酸塩及び他のカルボン酸塩、β−ジケトンとβ−ケトカルボン酸誘導体
との錯体、並びにアルコキシドである。塩化物を使用するのが好ましい。
【0021】 例えば、オクタン酸鉄(III)、チタンテトラブチレート又は塩化鉄(II
I)を触媒として使用しても良い。
【0022】 塩化鉄(III)を触媒として使用するのが特に好ましい。
【0023】 遷移金属塩を、ppm範囲内の極めて少量で使用するのが好ましい。使用され
る量は、使用されるアルカリ金属に対して金属換算で1〜1000ppmの範囲
内であり、10〜1000ppmの範囲内が好ましい。塩化鉄(III)を触媒
として使用する場合には、ナトリウム1kgあたり、例えば30〜300mgの
塩化鉄(III)を使用する。
【0024】 アルカリ金属とアルコールとの本発明による反応は、さらに溶剤を用いること
なく行われるのが好ましい。当該アルコールは過剰に使用されるのが好ましく、
かつ分散媒及び溶剤として同時に機能する。当該アルコールに対するアルコキシ
ドの溶解性に応じて、アルコールの過剰レベルを変える。通常、アルコールのア
ルカリ金属に対するモル比は、アルコール中におけるアルコキシドの撹拌可能な
懸濁液が得られるように選択される。アルコールは、一般的に、2倍以上のモル
過剰で使用される。使用されるアルカリ金属より5倍以上のモル過剰のアルコー
ルが好ましく、5〜10倍のモル過剰が特に好ましい。
【0025】 本発明の方法は、全ての種類のアルコールに適当である。第一級、第二級及び
第三級アルコールを使用することができる。この方法は、反応が遅いアルコール
を反応させるために、特に有効に使用することができる。このようなアルコール
は、特に第三級アルコールであり、炭素原子数が4〜10個であるのが好ましく
、そしてtert−ブタノール及びtert−アミルアルコールが特に好ましい
。用いられるアルカリ金属の融点未満の沸点を有する反応が遅いアルコールで本
発明の方法を利用するのが特に有効である。従って、tert−ブタノールを使
用するのが特に好ましい。ナトリウムtert−ブトキシドをナトリウム(融点
:98℃)及びtert−ブタノール(沸点:82℃)から得るのを例示として
挙げられる。
【0026】 この方法は、さらに高沸点溶剤を使用しないか、又は加圧することなく、低沸
点の反応が遅いアルコールの場合に良好である。
【0027】 このアルコールを、アルカリ金属の融点未満の温度にてアルカリ金属と反応さ
せることができる。反応は、各アルコールの沸点か、又は沸点付近で行われるの
が好ましい。例えば、tert−ブタノールとナトリウムとの反応が、約82℃
の温度にて煮沸tert−ブタノール中で行われる。
【0028】 全てのアルカリ金属は、主にアルカリ金属として適当である。Li、K又はN
aを使用するのが好ましく、K又はNaが特に好ましく、Naが極めて好ましい
【0029】 本発明の方法の特に有効な点は、これにおいて明白である。低沸点の反応が遅
いアルコールの反応において、より高価なカリウムと比較して融点が高いにもか
かわらず安価なナトリウムを使用することができる。結果として、本発明の方法
は、コスト面で非常に有効である。
【0030】 好ましい態様の1つにおいて、アルカリ金属をまず第1に液体でアルコールと
触媒の混合物に計量、導入する。ナトリウムを使用する場合には、約120〜1
30℃に加熱して、溶融体を形成する。この溶融体を、撹拌しながら反応混合物
に滴下するか、或いは溶融状態のナトリウムを薄噴流(thin jet)として流すこ
とができる。本発明の方法において、アルカリ金属を特に微分散させる必要がな
い。好適な粒子は、一般的に、平均粒径が1〜10mmの範囲内のものである。
反応温度は、各アルコールの沸点の範囲内であるのが好ましい。
【0031】 本発明の方法は、融点以上の温度を選択することによる、アルコール、特に第
三級アルコール(アルカリ金属の融点以上の沸点である)の反応に好適である。
ここで再度、触媒を使用することにより、反応時間が短縮されるので、バッチ時
間(batch time)の短縮も得られる。
【0032】 tert−アミルアルコールをナトリウムと反応させる場合には、例えばアル
コールの沸点(約102℃)にて操作させることができる。この温度では、ナト
リウムは液体であり、撹拌器を用いて分散される。この条件下で、反応時間は、
撹拌速度並びに触媒の性質及び濃度に応じて変化させる。この系においては、速
度を上げることにより、良好に分散し、反応が迅速なり、さらに本発明触媒を添
加することにより促進することができる。
【0033】 反応時間は、特にバッチの大きさ、使用されるアルコール及び用いられるアル
カリ金属に応じて変化させる。この反応は、遊離される水素によりモニターされ
る。水素の発生の終了は、アルコールとアルカリ金属との反応が終了したことを
示す。
【0034】 反応は、溶液又は懸濁液中で行われ得る。これに関して、アルコキシドの対応
アルコール懸濁液が得られるように行われるのが好ましい。この系において、ア
ルコキシドの大部分を、溶解させた状態で存在させる。
【0035】 ナトリウムtert−ペントキシドの製造における好ましい態様の1つにおい
て、アルコキシドを対応するアルコールに溶解させた溶液がまず最初に得られる
。ナトリウムtert−ペントキシドのアミルアルコールに対する溶解性は非常
に高いため、100℃、約30〜35質量%を、懸濁液における反応では必要と
しない。
【0036】 対応するアルコール中におけるアルコキシドの生成物濃度は、使用されるアル
コール及び対応する、アルコール中のアルコキシドの溶解性に応じて変化させる
のが好ましい。用いられるアルコールに応じて、アルコキシドの対応するアルコ
ール中における生成物濃度は60質量%まで可能である。ナトリウムtert−
ブトキシドを製造する場合、tert−ブトキシドのtert−ブタノール中に
おける生成物濃度は20〜30質量%が好ましく、15質量%前後が特に好まし
い。
【0037】 製造されたアルコキシドは、一般的に、晶出によりアルコール除去されたアル
コキシドとして固体で得られる。このアルコキシドは、その構造及び鎖長に応じ
て、種々の溶剤に溶解し、そして主反応に使用することができる。
【0038】 好ましい態様の1つにおいて、アルカリ金属アルコキシドが、前記反応後に、
過剰のアルコールを必要により蒸発させ、そして乾燥することにより、晶出でア
ルコールが除去されて固体状で得られる。
【0039】 過剰のアルコールの蒸発及び得られる固体の乾燥は、前記反応に次いで、一般
に、使用されるアルコールの沸点以上の温度にて行われる。
【0040】 使用されるアルコールに応じて、アルコキシドを一般的に90〜230℃の範
囲内、好ましくは100〜200℃の範囲内、特に好ましくは110〜180℃
の範囲内にて、大気圧下で乾燥する。
【0041】 一般的に200ミリバール以下、好ましくは10〜100ミリバールの範囲内
、特に好ましくは10〜30ミリバールの範囲内の大気圧以下の圧力を用いるこ
とにより、乾燥を促進することができ、かつ乾燥効果を改善する。さらに、大気
圧以下の圧力を用いる場合には、上記温度範囲以下にすることができる。温度及
び大気圧以下の圧力は、アルコキシドの昇華損失を最小限にするように選択され
る。
【0042】 反応、蒸発及び乾燥を、単一装置にて行うのが特に好ましい。
【0043】 従来技術の、晶出によりアルコール除去されたアルカリ金属アルコキシドの製
造方法は、溶液中におけるアルカリ金属アルコキシドの製造方法に関する。この
方法における溶剤は、一般的に不活性の、高沸点溶剤である。固体のアルカリ金
属アルコキシドを得るために、この溶液を、蒸発及び乾燥に好適な分離装置に移
送しなければならない。しかしながら、複数の装置を使用することにより、投資
資金コストが高くなり、かつ生成物をより高価なものにする作業工程(workstep
)がさらに必要となる。
【0044】 単一装置において、本発明の方法によるアルコール晶出により取り除かれる、
固体のアルカリ金属アルコキシドの製造に好適な反応器は、反応器の壁面に固体
のアルカリ金属アルコキシドを極めて大規模に析出させないものであり、そして
反応混合物の効果的な混合に好適なものである。従って、隙間が狭い撹拌素子を
有する反応器を使用するのが好ましい。撹拌子と壁の距離は、一般的に0.1〜
5cmの範囲、好ましくは0.1〜1cmの範囲、特に好ましくは0.1〜0.
8cmの範囲である。
【0045】 0.1、好ましくは0.5、特に好ましくは1.0を超えるフロード数を得る
ことができる、撹拌素子を有する反応器を使用するのが特に好ましい。
【0046】 このフロード数は、混合の強度の度合いであり、
【0047】
【数1】 [但し、 gが重力(9.81m/s2)による加速度を表わし、 rが半径(m)を表わし、 fが振動数(1/s)を表す] と定義される。
【0048】 この振動数は、混合器具の速度から決定される。半径は、混合器具と軸の間の
最も長い距離を表す。
【0049】 反応器又は混合器として好適な種類は、例えばリスト乾燥器(例えば、ディス
コセルム反応器(Dikotherm reactor))、アンカー撹拌子付撹拌器、パドル乾
燥器、螺旋撹拌子付撹拌容器、鍬ベラ混合器(ロエディゲ混合器(Loedige mixe
r))、及びアイリッヒ混合器(Eirich mixer)から選択される。
【0050】 本発明の目的のために、パドル乾燥器は、一般的に水平に配置された円柱状の
反応器である。この反応器内において、パドル(撹拌素子)は水平軸上で回転す
る。パドルと壁の距離は、−少なくとも底部領域において−狭いので、比較的厚
い壁面析出物は形成されない。
【0051】 リスト乾燥器は、一軸(例えば、ディスコセルム反応器)及び二軸の装置であ
る。この装置の際立った特徴は、主軸上に撹拌素子ばかりでなく、壁面にカウン
ターフック(一軸装置)及び/又は「クリーニングフック」を備える二軸を有す
ることである。これらフック又はクリーニング軸は、生成物を混合及び混練し、
生成物接触面を清浄するための集中内部係合(intensive interengagement)を
示している。生成物接触面の清浄は、特に、ペースト状であるか、又は生成物を
散りばめて熱通路を制限しないようにする場合に必要である。
【0052】 アンカー撹拌子付撹拌器は、例えば軸角アンカー撹拌子(angle-axis anchor
stirrer)、即ち壁面からの距離が短い撹拌素子である。このアンカー撹拌子は
、バッチの効果的な混合を保障する。壁面空間が狭いなので、壁面に比較的厚い
クラストの生長を妨げる。従って、このような装置は、蒸発及び乾燥にも適当で
ある。
【0053】 鍬ベラ混合器(ロエディゲ混合器)は、水平な円柱状反応器である。水平軸の
周囲には、農業で使用される鍬の形状に類似する形状の回転混合器具を備えてい
る。混合器具の壁面からの距離は短い。
【0054】 アイリッヒ混合器は、斜めに配置されているトロフミキサーが回転している混
合器である。壁部にケーキは、容器が回転しているので、この場合固定されてい
るウォールスクレーパ(wall scraper)により形成されない。
【0055】 対応する撹拌素子は、一般的に、5〜500rpm、好ましくは5〜200r
pm、特に好ましくは10〜100rpmの速度にて操作される。
【0056】 使用される撹拌素子の他に、反応器は、他の撹拌又は微粉砕素子を備えている
のが好ましい。この素子は、一般的に、反応器の大きさ並びに使用される撹拌及
び微粉砕素子に応じて、500〜20000rpm、好ましくは1000〜10
000rpm、特に好ましくは1000〜5000rpmの速度で操作される。
この撹拌素子を用いて得られるフロード数は、通常1を超える。他の撹拌又は微
粉砕素子を使用して、高い剪断場を得る。これにより、アルカリ金属を伴うケー
キング、及び形成され、そして溶液から部分沈殿されても良い(即ち、懸濁液中
に存在させる)アルカリ金属アルコキシドを伴うケーキング又は反応器壁へのケ
ーキングは、アルカリ金属の融点未満の温度でも妨げられる。さらに、アルカリ
金属のアルカリ金属アルコキシドクラストは取り除かれる。
【0057】 結果として、反応材料の特に高い反応速度が得られるので、極めて少量の触媒
だけで十分である。
【0058】 一般に、撹拌又は微粉砕素子の効率は、回転速度が増大するように上昇する。
しかしながら、ある時点において、さらなる増大がもはやどんな利点をももたら
さず、そしてもはや経済的ではない領域に達する。さらに、回転速度範囲は、キ
ャビテーションが起こらないように選択される(極めて高い速度の場合)。最適
な速度が、日常試験において、用いられる反応器の特定の種類及び撹拌素子の選
択される組み合わせに対して見出されるべきである。
【0059】 好適な別の撹拌又は微粉砕素子は、使用される撹拌器又は混合器型の機能とし
て、特に、ブレードミル、チョッパー、ディソルバーディスク(dissolver disk
)、ディスク撹拌器(disk stirrer)、インラインブレード撹拌器(inclined-b
lade stirrer)、ツラックス(登録商標)(TurraxR)又はウルトラツラックス
(登録商標)(UltraturraxR)、又はスワイラー(Swirler)である。
【0060】 本発明により、ブレードミルは、固体の微粉砕を確実にする回転速度が大きい
ブレードである。
【0061】 ディソルバーディスクは、ギザギザのエッジを備える高速回転ディスクである
。ディスク撹拌器は、エッジに2個以上の撹拌ブレードを備える回転ディスクで
あり、そしてインラインブレード撹拌器は、エッジ及び/又は軸の傾斜に複数の
撹拌ブレードを有する。これらの撹拌又は微粉砕素子は、一般的に、高剪断場を
得るのを可能にする高速回転撹拌器である。
【0062】 スワイラーは、幾何形状が異なっていても良く、かつ効果的な混合及び高い混
合エネルギーの導入を確実にする旋回様又は撹拌様撹拌器具である。
【0063】 反応器又は混合器の種類と撹拌又は微粉砕素子の特に好ましい組み合わせが以
下のものから選択される:パドル乾燥器の底部領域に別のブレードミルを有する
パドル乾燥器;一軸(ディスコセルム反応器)及び二軸の両方であっても良いリ
スト乾燥器;アンカー撹拌子又は螺旋撹拌子を備え、かつ少なくとも1個、好ま
しくは2〜4個、特に好ましくは3〜4個のディソルバーディスク又はディスク
撹拌器、インラインブレード撹拌器、ツラックス(登録商標)撹拌器若しくはウ
ルトラツラックス(登録商標)撹拌器又はブレード撹拌器を備える撹拌反応器;
ビルトインチョッパー(built-in chopper)を備える鍬ベラ混合器(ロエディゲ
混合器);壁面ケーキングがウォールスクレーパにより妨げられ、剪断場がスワ
イラーにより利用されるアイリッヒ混合器。
【0064】 アイリッヒ混合器は、回転混合容器及び任意に共−若しくは逆回転混合器具(
スワイラー)により特徴付けられる強力な混合器(強力ミキサー)である。混合
器具は、20000rpmを超える極めて高回転速度を達成することができる。
この混合器具は、幾何形状が異なっていても良く、かつ効果的な混合及び高い混
合エネルギーの導入を確実にする旋回様又は撹拌様器具を備えている。ウォール
スクレーパは、壁での材料ケーキングを妨げる。アイリッヒ型強力ミキサーは、
マシーネンファブリックグスタヴァアイリッヒ社、ハルドハイム、ドイツ(Masc
hinenfabrik Gustav Eirich, Hardheim, Germany)により市販されている。
【0065】 本発明の方法は、好ましくは加熱可能な真空混合器にて行われても良い。真空
混合器は、例えばアイリッヒ社より市販されている。この撹拌器は、いわゆるエ
バクテルム(登録商標)法(EVACTHERMR)(アイリッヒ社)により操作される。
【0066】 本発明の別の態様において、反応器に配置される別の撹拌又は微粉砕素子の代
わりに、湿式微粉砕用外部微粉砕素子を使用することができる。この態様におい
て、反応器の内容物は、この装置により流通させてポンプで導入される。好まし
い外部微粉砕素子は、湿式回転微粉砕器又は歯車分散機及び撹拌器(stirred mi
ll)である。
【0067】 晶出によりアルコール除去された固体のアルカリ金属アルコキシドを単一装置
で製造する際、アルカリ金属とアルコールとの反応は、使用されるアルカリ金属
の融点未満の温度にて行われるのが好ましい。そのため、本発明の方法の態様は
、晶出によりアルコール除去された固体のアルカリ金属アルコキシドの製造に特
に好適であり、その対応するアルコール成分は、使用されるアルカリ金属の融点
未満の沸点を有している。従って、ナトリウムtert−ブトキシドをtert
−ブタノール(沸点:82℃)及びナトリウム(融点:98℃)から得るのが極
めて好ましい。この方法は、通常、大気圧下にて行われる。
【0068】 本発明の方法による態様を行うために、対応するアルコール、好ましくはte
rt−ブタノールを、本発明により使用される触媒(好ましくは、塩化鉄(II
I))と共に適当な反応器に導入し、そして溶融されたアルカリ金属、好ましく
はナトリウムを、ノズル又は吹込管により最初の反応混合充填物に大気圧下にて
計量、導入する。計量、導入は、アルコールの温度がアルカリ金属の融点未満と
なるように行われる。この低温度により、計量、導入されたアルカリ金属は、凝
固してビースを形成し、そしてアルコールと反応して対応するアルカリ金属アル
コキシドを形成する。撹拌器の撹拌素子は、反応混合物の強力な混合を保障する
。別の撹拌又は微粉砕素子を使用し、これによって反応速度のさらなる増大を得
ることにより、混合がさらに改善されるのが好ましい。反応の間に起こる水素の
発生が終了した後、反応器を90〜230℃、好ましくは100〜200℃、特
に好ましくは110〜180℃に大気圧下にて加熱する。一般的に最大200ミ
リバールまで、好ましくは10〜100ミリバールの範囲、特に好ましくは10
〜30ミリバールの低減された圧力を用いる場合、温度範囲は、上述の温度未満
にしても良い。この温度及び低減された圧力は、アルコキシドの昇華により可能
な限り殆んど損失が起こらないように選択される。過剰のアルコールをこのよう
に取り除いて、晶出によりアルコール除去された、純度が一般的に98%を超え
、好ましくは99%を超える固体のアルコキシドを得る。このアルコキシドを、
別の反応に直接使用することができる。
【0069】 晶出によりアルコール除去された固体のアルカリ金属アルコキシドの製造が単
一装置にて行われる場合、以下のものを備える装置を使用するのが好ましい:即
ち、 a)隙間が狭い撹拌素子を有する加熱可能な反応器(A)、 b)液体のアルカリ金属を反応器に添加する手段(B)、 c)反応の間に蒸発させたアルコールを、反応器に再循環させるための凝縮器
(C){但し、これにより、反応に次いで行われる蒸発及び乾燥の間に蒸留除去
された過剰のアルコールを濃縮することができる}、 d)他の撹拌又は微粉砕素子(D)。
【0070】 対応する好適な反応器Aは上記に既述のものであり、これは減圧を用いる手段
を有し、そして好適な別の撹拌及び微粉砕素子を有していても良い。
【0071】 液体のアルカリ金属を反応器に添加する手段Bは、パイプ、タップ又はタップ
を有するパイプ、例えば加熱可能な滴下漏斗により反応器に計量、導入する、加
熱可能な容器を備えている。計量、導入は、例えば重力、過圧の不活性ガス、又
はポンプを使用して行われる。
【0072】 容器Cとして、実質的にはどんな種類の容器でも使用することができる。
【0073】 図1は、好適な装置の好ましい態様を図式的に描写している。この図において
: Aは隙間が狭い撹拌素子を有する、加熱可能な反応器であり、例示としてアン
カー撹拌子を備える撹拌器; Bは液体のアルカリ金属を添加する手段; Cは凝縮器; Dは別の撹拌又は微粉砕素子であり、例示として3つのディソルバーディスク
【0074】 本発明は、さらに触媒、好ましくは遷移金属塩、特に好ましくは塩化鉄(II
I)の、アルカリ金属及びアルコールからのアルカリ金属アルコキシドの製造に
おける使用法を提供する。
【0075】 この方法により、特に、低沸点の反応が遅いアルコールを大気圧下で、高沸点
溶剤をさらに使用することなく、反応時間を短くして反応させることができる。
圧力下にて操作するための複雑な装置が、必要とならない。
【0076】 以下の実施例で、本発明を説明する。
【0077】 [実施例1] 4400gのtert−ブタノールを、5L(リットル)の、ビルトイン型流
動粉砕器(built-in flow disrupter)、還流冷却器及びブレード撹拌器(回転
速度:200rpm)を備える撹拌反応器に充填し、この最初の充填物を沸点に
加熱し、そして約2質量%濃度の、FeCl3*6H2Oをtert−ブタノール
に溶解させた溶液2mlを滴下した。ナトリウム(160g)を、窒素キャビネ
ットに溶解し、加熱されたジャケット付滴下漏斗に導入し、そして120〜13
0℃に加熱して、溶融体を形成した。10〜15分に亘り、液体のナトリウムを
撹拌混合物に滴下した(滴径:約1〜5mm)。次いで、激しく還流した。反応
混合物を、発生した水素によりモニターした。約4時間後、もはやガスの発生は
観察されず、懸濁液が得られた。反応が終了した。次いで、サンプルを滴定用に
採取し(約4mlの懸濁液)、水に配分した。塩酸を用いて滴定することにより
、濃度が14.5質量%のナトリウムtert−ブトキシドが得られた(ナトリ
ウムtert−ブトキシドのtert−ブタノールでの溶解性は10%未満であ
る)。得られた懸濁液を、熱い間に、5Lのパドル乾燥器に移送し、そして15
0℃のジャケット温度で、大気圧下に蒸発及び乾燥することより濃縮した。これ
により、650gの、純度が99%を超える固体のナトリウムtert−ブトキ
シドを得た。
【0078】 [実施例2](比較) 上述の実施例のように、ナトリウム及びtert−ブタノールを相互に反応さ
せたが、触媒を添加しなかった。ナトリウムの添加に次いで、大きな固まりのナ
トリウムを形成した。約6〜8時間後、多量のナトリウムペレットを含んだまま
である濃い懸濁液が得られた。これらのペレットは、部分的に分裂され、非常の
遅く反応するだけである。10時間後、反応を終了させた。この時点で、ナトリ
ウムはまだ完全に反応していなかった。
【0079】 [実施例3] ナトリウムtert−ペントキシドの製造 4400gのtert−アミルアルコールを、5Lの、ビルトイン型流動粉砕
器及びディスク撹拌器を備える撹拌容器に充填し、この最初の充填物を撹拌しな
がら102℃で加熱して煮沸し、そして約2質量%濃度の、FeCl3*6H2
をtert−ブタノールに溶解させた溶液2mlを添加した。
【0080】 ナトリウム(300g)を、加熱されたジャケット付滴下漏斗に導入し、そし
て120〜130℃に加熱して溶融体を形成した。45分に亘り、液体のナトリ
ウムを撹拌混合物に添加した(撹拌速度:800rpm)。この温度にて、ナト
リウムを液体のまま残し、そして撹拌器により分散させた。その後、激しく還流
した。この反応は、発生した水素によりモニターされた。反応後1時間して、ガ
スの発生はもはや観察されなかった。反応が終了した。得られた透明の溶液を、
熱い間に、底部バルブによりロータリーエバポレーターに排出し、そして浴温が
130℃で約30ミリバールの過圧下に蒸発及び乾燥することにより濃縮した。
【0081】 これにより、1.4kgの、純度が99%を超える固体のナトリウムtert
−ペントキシドを得た。NaOH濃度は、1%未満であった。
【0082】 [実施例4](比較) 実施例3の反応を繰り返したが、触媒を添加しなかった。この場合、同様の撹
拌速度にて、反応は6時間後にまだ終了しなかった。
【0083】 [実施例5] 5Lの、隙間が狭い軸角アンカー撹拌子、3つのディソルバーディスク(軸上
に)、ジャケット、ジャケット付滴下漏斗及び内部温度計を備える撹拌反応器に
、5Lの、撹拌しながら沸点に加熱されたtert−ブタノール(沸点:82.
5℃)を充填した。アンカー撹拌子を90rpmで回転させ、ディソルバーディ
スクを2000rpmで回転させた。28mgのFeCl3をt−ブタノールに
添加し、ナトリウム(215g)を、窒素キャビネットに溶解し、ジャケット付
滴下漏斗に導入し、そして窒素下に130℃で加熱することにより溶融させた(
融点:97.8℃)。10〜60分に亘り、液体のナトリウムを滴下した(滴径
:約1〜10mm)。反応器の内容物を、沸点で6〜8時間撹拌した(水素の発
生が終了するまで)。次いで、加熱移送媒体の温度を上昇させ、t−ブタノール
を蒸留除去した。次いで、壁面温度を180℃に昇温させることにより、生成物
を乾燥した。必要により、減圧を用いることにより、乾燥を助長した。860g
のナトリウムtert−ブトキシドをディスクハージ(diskharge)した。
【0084】 アルコキシドの純度:98%を超える NaOH含有量:1.5%未満 未反応ナトリウムの残留量:10ppm未満。
【0085】 [実施例6] 5Lの実験室用パドル乾燥器に、2414gのt−ブタノール及び0.017
6gのFeCl3を充填し、約75〜80℃に加熱した。130gのナトリウム
をジャケット付滴下漏斗で溶融し、次いで液体でパドル乾燥器に計量、導入した
。反応後(約11時間)、乾燥器のジャケット温度を180℃にゆっくりと上昇
させ、過剰のt−ブタノールを蒸留除去し、そしてアルコキシドを乾燥させた。
約500gのナトリウムtert−ブトキシド(純度:99%を超える)をパド
ル乾燥器からディスクハージした。
【手続補正書】特許協力条約第34条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成12年6月16日(2000.6.16)
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE),IN,JP,K R,US (72)発明者 シュヴァインツァー,ユルゲン ドイツ、D−67227、フランケンタール、 アム、フロス、15 (72)発明者 レツェルター,トーマス ドイツ、D−76855、アンヴァイラー、ト リフェルスシュトラーセ、13 (72)発明者 ベンダー,ハンス−ユルゲン ドイツ、D−67251、フラインスハイム、 ドクトル−カウシュ−シュトラーセ、13 Fターム(参考) 4H006 AA02 AC41 AD11 AD15 BA19 BA37 BA82 BB14 BC10 BC15 BC34 BD81 BE21 FE11 4H039 CA60 CD10

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 アルカリ金属とアルコールとの反応を触媒の存在下にて行う
    ことを特徴とするアルカリ金属アルコキシドの製造方法。
  2. 【請求項2】 触媒として遷移金属塩を使用する請求項1に記載の方法。
  3. 【請求項3】 塩化鉄(III)を使用する請求項2に記載の方法。
  4. 【請求項4】 遷移金属塩は、用いられるアルカリ金属の量に対して金属換
    算で1〜1000ppmの量で使用される請求項2又は3に記載の方法。
  5. 【請求項5】 アルコールを過剰に使用し、分散媒及び溶剤として同時に機
    能させる請求項1〜4のいずれかに記載の方法。
  6. 【請求項6】 アルコールとして第三級アルコールを使用する請求項1〜5
    のいずれかに記載の方法。
  7. 【請求項7】 tert−ブタノール又はtert−アミルアルコールを使
    用する請求項6に記載の方法。
  8. 【請求項8】 反応を、各アルコールの沸点で、又は沸点付近で行う請求項
    1〜7のいずれかに記載の方法。
  9. 【請求項9】 ナトリウムをアルカリ金属として使用する請求項1〜8のい
    ずれかに記載の方法。
  10. 【請求項10】 反応を、アルコキシドの対応アルコール懸濁液が得られる
    ように行う請求項1〜9のいずれかに記載の方法。
  11. 【請求項11】 アルカリ金属アルコキシドが、前記反応後に、過剰のアル
    コールを必要により蒸発させ、そして乾燥することにより、晶出でアルコールが
    除去されて固体状で得られる請求項1〜10のいずれかに記載の方法。
  12. 【請求項12】 反応、蒸発及び乾燥を、単一装置にて行う請求項11に記
    載の方法。
  13. 【請求項13】 前記装置は、隙間が狭い撹拌素子を有する反応器である請
    求項12に記載の方法。
  14. 【請求項14】 使用される反応器は、パドル乾燥器、ディスコセルム反応
    器(リスト乾燥器)、アンカー撹拌子付撹拌容器、螺旋撹拌子付撹拌容器、鍬ベ
    ラ混合器(ロエディゲ混合器)、及びアイリッヒ混合器から選択される反応器型
    又は混合器型を備える請求項13に記載の方法。
  15. 【請求項15】 使用される反応器は、パドル乾燥器又はアンカー撹拌子付
    撹拌容器である請求項14に記載の方法。
  16. 【請求項16】 前記撹拌器の他に、前記装置は他の撹拌又は微粉砕素子を
    備える請求項13〜15のいずれかに記載の方法。
  17. 【請求項17】 他の撹拌又は微粉砕素子は、ブレードミル、チョッパー、
    ディソルバーディスク、ディスク撹拌器、インラインブレード撹拌器、ツラック
    ス撹拌器又はウルトラツラックスから選択される請求項16に記載の方法。
  18. 【請求項18】 他の撹拌又は微粉砕素子は、湿式微粉砕用外部微粉砕装置
    である請求項16に記載の方法。
  19. 【請求項19】 単一装置にて、晶出によりアルコール除去された、固体の
    アルカリ金属アルコキシドを製造する方法を行うための装置であって、 e)隙間が狭い撹拌素子を有する加熱可能な反応器(A)、 f)液体のアルカリ金属を反応器に添加する手段(B)、 g)反応の間に蒸発させたアルコールを、反応器に再利用するための凝縮器(
    C){但し、これにより、反応に次いで行われる蒸発及び乾燥の間に蒸留除去さ
    れた過剰のアルコールを濃縮することができる}、 h)他の撹拌又は微粉砕素子(D)、 を備えることを特徴とする装置。
  20. 【請求項20】 アルカリ金属及びアルコールからのアルカリ金属アルコキ
    シドの製造における触媒の使用法。
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