JP2002524455A - アンヒドロ糖アルコール類の連続的製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 糖アルコール類および／またはモノアンヒドロ糖アルコール類の反応容器中への連続的導入並びに酸触媒および生ずる反応生成物がその中に可溶性である溶媒、好ましくは有機溶媒の存在下での脱水によるアンヒドロ糖アルコール類の連続的製造方法が記載される。水および溶解された反応生成物を含んでなる有機溶媒を各々反応室から除去する。除去された有機溶媒から反応生成物を分離し、それを反応容器中に再循環させる。反応生成物を場合により蒸留および／または再結晶化により精製する。得られる精製された反応生成物は重合体の製造のための出発生成物として特に適し、そして少なくとも９９.０％の純度を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 触媒および有機溶媒を用いる関連する糖アルコール類またはモノアンヒドロ糖
アルコール類の脱水により、アンヒドロ糖アルコール類、モノアンヒドロ糖アル
コール類およびジアンヒドロ糖アルコール類の両者を製造する方法が記載され、
ここで有機溶媒は本方法中に再循環され、そしてここで生ずるアンヒドロ糖アル
コール類は非常に純粋である。

【０００２】 関連出願 本願は１９９８年９月９日に出願されたドイツ実用新案出願１９８ ３４ ７７
８からの優先権を主張するものである。さらに、それと同日に出願された下記の
出願が関連する主題を含む：アンヒドロ糖アルコール類の精製方法および生成物
、［代理人書類整理番号０３２３５８−０１８］。上記の各出願の主題は引用す
ることにより本発明の内容となる。

【０００３】 開示の背景 アンヒドロ糖アルコール類は、それらがモノアンヒドロ糖アルコール類または
ジアンヒドロ糖アルコール類のいずれであるにせよ、関連する糖アルコール類ま
たはモノアンヒドロ糖アルコール類の脱水により種々の酸触媒を用いて製造され
ることが知られている。これらの触媒の例はスルホン化されたポリスチレン（Ｈ⁺ 形態）（ドイツ特許ＤＥ ３ ０４１ ６７３ Ｃ２、カナダ特許開示ＣＡ １ １
７８ ２８８ Ａ１）、並びに種々の鉱酸、例えばＨＣｌ（米国特許第４,１６９,
１５２号、ドイツ特許公開ＤＥ ３ ２３３ ０８６ Ａ１）、Ｈ₃ＰＯ₄（東ドイツ
特許公開ＤＤ １ ３２ ２６６、Can. J. Chem., 52(19) 3362-72 (1974)）、Ｈ
Ｆ（国際特許開示ＷＯ８９／００１６２Ａ、Carbohydr. Res. 205 (1990) 191-2
02）およびＨ₂ＳＯ₄（ドイツ特許公開ＤＥ ３ ５２１ ８０９ Ａ１およびＤＥ
３ ２２９ ４１２ Ａ１）を包含する。

【０００４】 これらの方法はしばしば溶媒の存在下で行われる。溶媒としては、水（ＣＡ
１ １７８ ２８８ Ａ１、ヨーロッパ特許公開ＥＰ ０ ０５２ ２９５ Ｂ１）お
よび有機溶媒、例えばトルエンまたはキシレン（Przem. Chem. 48(11) 665-8 (1
969)）が知られている。

【０００５】 酸加水分解によるジアンヒドロ糖アルコール類の製造のためのバッチ方法は多
くの特許および論文、例えば、米国特許第３,４５４,６０３号、第４,５６４,６
９２号、および第４,５０６,０８６号、カナダ特許第１１７８２８８号、並びに
論文 J. Am. Chem. Soc., 68(5) pp. 939-941 (1946); J. Chem. Soc., p. 433-
436 (1947); Przem. Chem. 48(11) pp. 665-668 (1969) および Pr. Nauk. Inst
. Technnol. Org. Tworzyw Sztucznych Politech. Wroclaw. No 3., p. 3-14 (1
971) に記載されている。

【０００６】 特に、ジアンヒドロ糖アルコールであるイソソルビドの製造のためのバッチ方
法は、ソルビトールからソルビタン（１,４−モノアンヒドロソルビトール）へ
の分子内脱水および酸触媒作用を受ける反応におけるソルビタンからイソソルビ
ド（１,４：３,６−ジアンヒドロソルビトール）へのさらなる反応、または脱水
および環化を含む二段階方法として文献に記載されている。この方法では、ソル
ビトールの水溶液がバッチ反応器に充填される。温度を真空（３５ｍｍＨｇ）下
で１３０〜１３５℃に高めて水を除去する。ソルビトール溶融物が水を含まなく
なった時に、触媒、普通は硫酸を加えそして温度および真空水準を維持する。反
応の操作可能な温度範囲は非常に狭い。比較的高い温度は最終生成物の分解およ
び炭化をもたらし、一方、比較的低い温度は反応水の除去の難しさのために反応
速度を抑制する。この反応はイソソルビドおよび比較的高分子量の副生物を生成
する。副生物は多分２個もしくはそれ以上のソルビトール分子間の水除去により
製造されるが、その正確な性質は明らかに定義されていない。starch/staerke (
1986), 38(c), 26-30 および Roland Beck, Pharm. Mfg Inc. (1996), 97-100
参照。

【０００７】 上記のように、アンヒドロ糖アルコール類の既知の製造方法は高分子量副生物
を生成する不連続的バッチ方法である。この方法を連続的に行うかまたはこの方
法中での使用のために溶媒を再循環させることについての教示は知られていない
。しかしながら、アンヒドロ糖アルコール類の連続的製造方法はモノ−およびジ
−アンヒドロ糖アルコール類の両者の大規模な経済的製造を促進させるために望
ましい。

【０００８】 また例えば重合体の如き最終生成物中での使用にとって許容できる純度水準を
得るための製造されたアンヒドロ糖アルコールの精製に関する技術の教示もない
。重合体は最終生成物中で透明性を得るためには出発物質中で高い純度を必要と
する。出発物質中の不純物は重合体状生成物中での、普通は黄色ないし褐色の変
色として現れる。この着色はある種の製造物品、例えば全てが高度の透明性を必
要とする光ディスク、繊維、フィルム、シートおよびコンテナーの製造のための
重合体の使用を妨害する。

【０００９】 粗製アンヒドロ糖アルコール類は不純物を含有する。例えば、粗製イソソルビ
ドはソルビトールの分解生成物であるソルビタンおよびイソソルビドを含有し、
それらは粗製イソソルビドを薄黄色ないし褐色にする。従って、生成物を精製す
るための追加の工程段階が使用前に必要である。

【００１０】 市販のアンヒドロ糖アルコール類も重合体の製造のために許容できない純度を
有する。例えば、市販のイソソルビドは、精製されており且つその結晶形態では
白色を示すが、重合体の生成のために必要な温度より低い＞２５０℃の温度まで
のアニーリングで黄色または褐色に変わり、生ずる重合体も同様に変色されるで
あろうことを示す。それ故、市販されているかまたは既知の製造方法により得ら
れるものより純粋な生成物を製造する手段が望まれる。

【００１１】 アンヒドロ糖アルコール類の精製における使用のための既知の方法は、例えば
ホウ酸（米国特許第３,１６０,６４１号）または水素化ホウ素ナトリウムの形態
で、ホウ素化合物を添加してまたは添加せずに行うことができる蒸留、アニオン
交換樹脂の使用（米国特許第３,１６０,６４１号）、および例えばメチルエチル
ケトンまたは酢酸エチルの如き有機溶媒からの再結晶（米国特許第３,４５４,６
０３号）を包含する。

【００１２】 開示の要旨 本開示は、経済的であり且つ良好な収率を生じ、副生物および不純物の生成が
最少化にされ、そして工業的に大規模に連続的に比較的長時間の中断なしに行う
ことができる非常に純粋なアンヒドロ糖アルコール類の製造方法に関する。

【００１３】 好ましい態様は、少なくとも１種の糖アルコールまたはモノアンヒドロ糖アル
コールを反応容器中に導入し；糖アルコールまたはモノアンヒドロ糖アルコール
を酸触媒および有機溶媒の存在下で脱水して有機溶媒中に少なくとも部分的に可
溶性である反応生成物を生成せしめ；水を反応容器から除去し；溶解された反応
生成物を含んでなる有機溶媒を反応容器から除去し；除去された有機溶媒から反
応生成物を分離し；そして有機溶媒を反応容器中に再循環させる段階を包含する
アンヒドロ糖アルコールの製造方法を提供する。

【００１４】 別の好ましい態様は、分離された反応生成物を蒸留、再結晶、またはそれらの
組み合わせにより精製することをさらに包含する。

【００１５】 さらに別の好ましい態様は、少なくとも１種の糖アルコールまたはモノアンヒ
ドロ糖アルコールを反応容器中に導入し；糖アルコールまたはモノアンヒドロ糖
アルコールを酸触媒および溶媒の存在下で脱水して溶媒中に少なくとも部分的に
可溶性である反応生成物を生成せしめ；水を反応容器から除去し；溶解された反
応生成物を含んでなる溶媒を反応容器から除去し；除去された溶媒から反応生成
物を分離し；そして溶媒を反応容器中に再循環させる段階を含んでなるアンヒド
ロ糖アルコールの製造方法であって、ここで出発物質の導入、水の除去、溶媒の
除去および溶媒の再循環の段階が連続的に起こる方法を提供する。

【００１６】 好ましい態様では、溶媒が有機溶媒であり、酸触媒が可溶性の酸または酸アニ
オン交換樹脂であり、そして反応生成物が溶媒から抽出により分離されることが
望ましい。しかしながら、他の物質および方法もここに開示されているような使
用のために意図される。

【００１７】 図面の簡単な記述 本発明の好ましい態様を以下のとおり添付図面１〜３に示す： 図１は本発明の連続的方法の好ましい態様を示し、 図２はキシレン中のソルビトール、ソルビタンおよびイソソルビドの溶解度を
示し、そして 図３はアンヒドロ糖アルコールの連続的製造方法が精製を包含する本発明の好
ましい態様を示す。

【００１８】 好適態様の詳細な記述 本開示は、好ましくは極端に高い純度の、モノ−およびジアンヒドロ糖アルコ
ール類の製造方法を記載する。

【００１９】 本方法はアンヒドロ糖アルコール類の製造に関しそして一般的には少なくとも
１種の糖アルコールまたはモノアンヒドロ糖アルコールを反応容器中に導入し；
糖アルコールまたはモノアンヒドロ糖アルコールを酸触媒および溶媒の存在下で
脱水して溶媒中に少なくとも部分的に可溶性である反応生成物を生成せしめ；水
を反応容器から除去し；溶解された反応生成物を含んでなる溶媒を反応容器から
除去し；除去された溶媒から反応生成物を分離し；そして溶媒を反応容器中に再
循環させる段階を包含する。場合により、この方法は追加の精製段階をさらに包
含することもできる。さらに、この方法は、出発物質を導入し、水を除去し、溶
解された反応生成物を含んでなる溶媒を除去しそして溶媒を反応生成物からの分
離後に再循環させる段階が同時に起きるように連続的であることができる。

【００２０】 典型的な糖アルコール類、特にペンタイト類（pentites）およびヘキサイト類
（hexites）が出発物質としてこの方法における使用に適する。出発物質は糖ア
ルコール類、モノアンヒドロ糖アルコール類、またはそれらの混合物であること
ができる。特に、好ましい出発物質はアラビニトール、リビトール、Ｄ−グルシ
トール（Ｄ−ソルビトールまたはソルビトールとしても知られる）、Ｄ−マンニ
トール（マンニトール）、ガラクチトールおよびイジトールを包含する。ソルビ
トールは容易に入手でき且つ当業者に既知であるように水素を用いるグルコース
の還元により工業的に大規模に得ることができるため、ソルビトールの使用が特
に望ましい。

【００２１】 脱水反応を促進するために使用される触媒は酸触媒である。数種のタイプの酸
触媒を使用することができ、各々が特有の利点および欠点を有する。使用できる
酸触媒の１つの群は可溶性の酸を包含する。そのような酸の例は硫酸、燐酸、ｐ
−トルエンスルホン酸、メタンスルホン酸などを包含する。硫酸がこのクラスか
らの好ましい触媒である。或いは、酸アニオン交換樹脂、例えばスルホン化され
たポリスチレンを使用することもできる。好ましい酸アニオン交換樹脂はバイオ
ラド(BioRad)からのＡＧ５０Ｗ−Ｘ１２である。無機イオン交換物質、例えば酸
性ゼオライトを使用することもできる。特に、デグッサ(Degussa)からのＨ−ベ
ータゼオライトをここに開示された方法で使用することができる。

【００２２】 上記のタイプの酸触媒の全てをここに記載された方法で使用することができる
。各々が特有の利点を有する。例えば、硫酸の如き可溶性の酸は反応中に長期間
の触媒安定性を与えて、この方法を触媒の再充填なしに長期間にわたり続けるの
を可能にする。しかしながら、これらの触媒はまた望ましくい副生物である約１
０％までのそして時にはそれより多い量で製造されうる濃色のオリゴマー状残渣
の生成を促進する傾向がある。或いは、酸イオン交換樹脂は残渣をほとんどまた
は全く生成しないがこの場合には長期間の触媒安定性を与えない。従って、その
特有の制限および利点を留意しながら長期間の安定性または最少の副生物生成を
伴う製造方法を可能にするいずれかの酸触媒を選択することができる。或いは、
両方のタイプの触媒または長期間の安定性を生じながら副生物の生成を最少にす
る異なる触媒を導入するシステムを工夫することも可能である。

【００２３】 ここに記載する方法に有用な溶媒は好ましくは水との共沸混合物を生成するか
、または水の沸点（１００℃）より高い沸点を有する。望ましくは、溶媒は１２
０〜１５０℃の、好ましくは少なくとも１３０℃の沸点を有する。好ましい溶媒
は有機溶媒を包含するが、エステルは脱水反応中に望ましくないエステル交換生
成物を生成するかもしれないため、エステル類、例えば酢酸エチル（ＥｔＯＡｃ
）は除外する。本発明の溶媒は反応混合物からの水の除去を促進させそして反応
生成物用の溶媒として作用することにより二重の機能を果す。反応生成物は溶媒
中に出発物質、触媒または反応の副生物もしくは中間体よりはるかに可溶性が大
きくなくてはならない。好ましくは、反応生成物中の高い純度を確実にするため
には出発物質、触媒および可能な反応中間体もしくは副生物のこの方法の有機溶
媒中での溶解度はできるだけ低いものである。適する有機溶媒の例は、キシレン
、アニソール、ジクロロベンゼン、ノナン、ｎ−オクタン、クメン、ブチルエー
テルおよびエチルベンゼンを包含するが、それらに限定されるものではない。好
ましくは、この方法の溶媒はキシレン、アニソール、ジクロロベンゼンおよびノ
ナンから選択される。より好ましくは、溶媒はキシレンおよびアニソールから選
択され、キシレンが最も好ましい溶媒である。

【００２４】 反応中に出発糖アルコールの１回もしくは２回の脱水を行ってモノ−またはジ
アンヒドロ糖アルコールを製造することが可能である。反応はさらに、反応条件
または糖アルコール類およびモノアンヒドロ糖アルコール類の両方を含有してい
てもよい出発物質のいずれかを調節することによりモノ−およびジアンヒドロ糖
アルコール類の組み合わせを製造するように調節することができる。

【００２５】 脱水は望ましくは８０℃〜１８０℃の間の高められた温度、好ましくは１２０
℃〜１４０℃の間の温度、そして最も好ましくは１３０℃〜１４０℃の間の温度
において行われる。脱水を保護または非反応性気体雰囲気、特に窒素、下で行う
ことが有利である。脱水を大気圧で行うことができるが、当業者に既知であるよ
うに、例えば時間および温度の如き工程パラメーターのわずかな調節で高められ
たまたは減じられた圧力を使用することもできる。

【００２６】 脱水中に、共沸蒸留により水を除去するためには反応混合物は好ましくは還流
条件下に保たれる。水は例えば蒸発の如き当該技術で既知である他の方法により
除去することもできる。

【００２７】 反応容器中の脱水反応は種々の方法で行うことができる。例えば、供給される
出発物質の量を、存在する有機溶媒と比べて、２つもしくはそれ以上の相が反応
容器中で生成するように高く保つことも可能である。これらの相は少なくとも、
溶融した糖アルコールおよび／またはアンヒドロ糖アルコールを含んでなる低い
方の水相、並びに生成した反応生成物が急速に溶解する水相より上にある有機相
を含んでなる。有機相は反応容器から溶解された反応生成物と共に、ポンプ操作
、傾斜または他の当該技術で既知である方法により除去される。そのような二相
系はここでは実施例、特に実施例２〜６に示されており、それらは種々の溶媒、
触媒、出発物質の投与量および溶媒再循環速度の使用を例示している。脱水反応
で有用な有機溶媒は上記のように水相の密度より低い、または水相のものより高
い密度を有することができる。水相より高い密度を有する有機溶媒が使用される
場合には、水相が上層を形成しそして溶解された生成物が下方の有機層の中に存
在する。

【００２８】 糖アルコール類またはモノアンヒドロ糖アルコール類、触媒および水が中に計
量添加される比較的大量の有機溶媒を使用することが可能である。この場合には
、反応室中での二相の生成を可能にすることは必要ない。その代わりに、反応生
成物が中に溶解されている溶媒を連続的に取り出して、計量添加される出発物質
のモル数と除去される溶解された反応生成物のモル数が互いに等しくなるような
一定の平衡状態で脱水を行うことが好ましい。反応容器からの有機溶媒中の反応
生成物の連続的取り出しが反応を促進させそして収率および生産量を大きく増加
させる。

【００２９】 いずれの場合にも、必要量の触媒を一度に加えそしてさらなる触媒を必要時に
のみ加えるような方法で脱水を行うことができる。しかしながら、触媒を投与方
式で連続的に脱水中に加えることも可能である。

【００３０】 脱水反応の高い温度は出発物質の急速脱水を促進する。しかしながら、それは
副生物の生成および／または時間が経つにつれての所望するモノ−もしくはジア
ンヒドロ糖アルコール類から望ましくない副生物へのさらなる転化も促進するか
もしれない。従って、一相および二相反応の両者に関して、生ずる反応生成物を
反応室から急速に離してそれをさらなる分解から保護することが望ましい。好ま
しくは、脱水反応の工程中に反応生成物が反応容器から連続的に取り出される。

【００３１】 出発物質の脱水が完了した後に、酸触媒を不活性化することおよび／または好
ましくは反応容器から除去された反応生成物を含有する溶媒から除去することが
できる。可溶性の酸触媒の場合には、不活性化は当該技術で既知であるいずれか
の方法、例えば溶液から沈澱するであろう不溶性の塩を生成せしめるための金属
水酸化物塩基の添加により行うことができる。特に、ここに開示されている方法
では水酸化カルシウムを使用することができる。重合体状または無機イオン交換
物質を濾過により回収することができる。再使用前に、再活性化は必要であるか
もしれない。

【００３２】 反応生成物を溶媒から分離するために、反応生成物を溶媒から再結晶化するこ
とができる。或いは、再結晶の代わりに水または低級脂肪族アルコール類、例え
ばエタノールもしくはメタノールを用いる液体−液体抽出を行うことができ、そ
して連続的方法の一部として行うことができる。

【００３３】 例えば、反応生成物を含有する溶媒を反応容器から除去しそして水または低級
脂肪族アルコール類、例えばエタノールもしくはメタノールと組み合わせること
ができる。反応生成物は溶媒から水または脂肪族アルコールの中に抽出され、そ
れは次に溶媒からデカンテーションされるかまたはその他の方法で分離される。
反応生成物は水または低級アルコールから再結晶することができるが、溶媒は反
応容器中での使用のために再循環される。本発明の方法における再使用のための
溶媒の分離を促進するためには、溶媒および水または低級アルコールが二相系を
形成することが好ましい。

【００３４】 製造される反応生成物の反応混合物からの反応条件下での有機溶媒による抽出
は、反応混合物から反応生成物を除去しそしてさらに反応生成物の精製も助ける
反応性抽出である。反応性抽出により、反応生成物は未反応の出発物質、反応中
間体および反応副生物から分離される。溶解された反応生成物を含んでなる有機
溶媒は反応容器から取り出される。溶解された反応生成物は次に取り出された有
機溶媒から結晶により或いは水またはメタノールもしくはエタノールのような低
級脂肪族アルコール類を用いる液体−液体抽出により分離される。結晶化により
分離される場合には、反応生成物は固体として得られる。液体−液体−抽出によ
り分離される場合には、反応生成物は水またはメタノールもしくはエタノールの
ような低級脂肪族アルコール類中の溶液として得られる。上記の反応性抽出によ
り得られる反応生成物は所望によりさらに精製することができる。しかしながら
、ここに記載された連続的方法はそうでない場合には当該技術でこれまでに既知
であるバッチ方法から生ずるであろうものより純粋な反応生成物を生ずる固有の
精製段階を含んでなる。

【００３５】 粗製反応生成物のさらなる精製は、これと同日に出願された出願係続中の出願
［代理人書類整理番号０３２３５８−０１８］に記載されているように、蒸留、
再結晶、溶融再結晶またはそれらの組み合わせにより行うことができる。反応生
成物の純度を最大にしながら精製段階数を最少にするためには、蒸留と脂肪族ア
ルコール、例えばメタノールまたはエタノールからの再結晶との組み合わせが好
ましい。反応生成物のこの精製は連続的方法の一部としてまたは別個の方法の中
で行うことができる。いずれの場合にも、生ずるアンヒドロ糖アルコールの純度
は少なくとも９９.０％、好ましくは少なくとも９９.５％、最も好ましくは少な
くとも９９.８％であるべきであり、そして好ましくは少なくともこれと同日に
出願された出願係続中の出願［代理人書類整理番号０３２３５８−０１８］に記
載されているように、重合体製造における使用のための純度条件に合致する。

【００３６】 反応生成物を精製するための最も有効な方法は、真空蒸留と低級脂肪族アルコ
ール類、好ましくはメタノールまたはエタノールからの再結晶との組み合わせで
ある。反応生成物のさらなる精製を反応生成物の使用前に行わなければならない
場合には、例えば水素化ホウ素ナトリウム、ＮａＢＨ₄、または水素化アルミニウ
ムリチウムの形態の水素化物イオンの蒸留への添加は必要ではない。蒸留が使用
される精製の唯一の形態だけである場合には、水素化物イオン、好ましくは水素
化ホウ素化物イオン、最も好ましくは水素化ホウ素ナトリウムの形態の添加がよ
り高い純度を得るために好ましい。

【００３７】 好ましい態様では、少なくとも出発物質を導入し、水を反応から除去し、溶媒
を除去しそして溶媒を反応フラスコに再循環させる段階を同時に行って、アンヒ
ドロ糖アルコール類の連続的製造方法を与える。

【００３８】 ここに記載された本発明の方法は、アンヒドロ糖アルコール類を製造する経済
的な大規模方法の提供という驚異的で且つ予期せぬ成果を有する。本発明の方法
により製造されるアンヒドロ糖アルコール類が非常に純粋であることがさらなる
驚異的な成果である。

【００３９】 本発明の好ましい方法を図１に関して次に記載する。

【００４０】 図１に示されているように、脱水は容器（１）の中で行われ、それには例えば
糖アルコールまたは糖アルコール水溶液の如き出発物質並びに有機溶媒および酸
触媒のための供給管が装備されている。この場合には、糖アルコールまたは糖ア
ルコール水溶液および、必要に応じて、触媒は供給容器（５）からポンプ（６）
およびヒーター（９）を介して単一ライン（１３）により容器（１）に供給され
る。容器（１）を油浴（２）により約８０〜１８０℃、好ましくは１２０〜１６
０℃、最も好ましくは１３０〜１４０℃の温度に加熱する。

【００４１】 容器（１）の中でこのようにして製造される反応混合物を脱水反応中に撹拌機
（１６）により混合する。クーラー（１４）を備えた蒸留ヘッドを使用して、一
部は、脱水工程から生ずる水を蒸留除去する。この水をクーラーの中で凝縮しそ
して蒸留中に一緒に蒸留されうる有機溶媒をそれから分離する。水および溶媒が
２つの異なる層を形成し、それらを例えば水分離器（１５）の中で容易に分離す
ることができる。水を排出することができ、そして好ましくは水より軽い溶媒は
反応室中に連続的に逆に流れる。溶媒を反応室からポンプ（８）により連続的に
排出するために加熱可能な排出管（１１）を使用する。溶解された反応生成物を
含有するこの溶媒を反応室より、好ましくは１０℃より低い温度である再結晶容
器（３）に送る。低い温度は氷浴（４）により保たれる。そこで、反応生成物を
有機溶媒から再結晶する。再結晶容器には撹拌機（１７）および他の典型的な測
定器具、例えば温度センサーなどを装備することができる。結晶を連続的にまた
は不連続的に除去することができる。溶媒を連続的に排出することができ、場合
により再処理することができ、そして脱水混合物にライン（１２）およびポンプ
（７）を介して戻すことができる。溶媒を脱水混合物に戻す前に、例えば、それ
を熱交換体（１０）の中に通すことにより適当な温度に加熱することが有利であ
る。

【００４２】 この方法は好ましくは生ずる反応生成物が溶媒中では出発物質または触媒より
実質的に良好な溶解度を有するような条件下で行われる。ソルビトールと所望す
る最終生成物であるイソソルビドとの間の溶解度における差は８０℃およびそれ
より高い温度では相当なものであることが図２からわかる。

【００４３】 この方法の脱水温度は最適には８０℃〜１８０℃の間、好ましくは１２０°〜
１６０℃の間、そして最も好ましくは１３０℃〜１４０℃の間である。しかしな
がら、脱水の温度は必要に応じて、当業者に既知であるように、出発物質、反応
圧または他の工程パラメーターにおける変更によりこれらの範囲から変動させる
こともできる。

【００４４】 脱水用の好ましい温度範囲は、当業者に既知であるように、所望する出発物質
を使用する適当な溶媒および触媒を用いてのわずかな予備実験に基づいて選択さ
れるであろうことは理解される。反応の圧力は所望するなら、当業者に既知であ
る反応温度における適切な対応する変化を用いて、大気圧から変動させることが
できる。

【００４５】 生成物の高い純度の理由で、本発明の方法は、これと同日に出願された出願係
続中の出願［代理人書類整理番号０３２３５８−０１８］に記載されているよう
に、精製後に重合体製造のための出発物質として使用される単量体を製造するた
めに特に良く適する。例えば、本発明により製造されるイソソルビドは重合体、
特にポリエステル類、並びにそれから製造される生成物、例えば全て１９９８年
４月２３日に出願され引用することにより本発明の内容となる出願係続中の米国
特許出願０９／０６４,８４４、０９／０６４,９５０、０９／０６４,８４６、
０９／０６４,８５８、０９／０６４,８２６、０９／０６４,７１９、０９／０
６４,８６２、および０９／０６４,７２０に記載されているような繊維、コンテ
ナー、シート、フィルムおよび光ディスクを製造するために使用されるような高
い純度を有する。特に、ここに記載されている方法により製造されるアンヒドロ
糖アルコール類を導入する重合体は、アンヒドロ糖アルコールと多官能基含有物
質、例えばポリカルボン酸単量体、ポリカルボン酸ハロゲン化物、例えば酸塩化
物、ポリカーボネート単量体、例えば炭酸ジフェニルまたはホスゲン、イソシア
ナート類、例えばジイソシアン酸トルエンおよびジフェニルイソシアン酸メチレ
ン、並びにジカルボン酸類、例えばテレフタロイル部分、またはそれらのジメチ
ルエステル類および、場合により、脂肪族ジオール類、例えばエチレングリコー
ルとの重縮合により製造することができる。

【００４６】 ここに引用した全ての参考文献は引用することにより本発明の内容となる。下
記の実施例は本発明の方法を示すであろう。本発明の範囲は実施例により決定さ
れるものではなく、上記の明細書および添付の請求の範囲に示されており、そし
て当業者に既知であるような全ての同等な物質および方法を包含する。

【００４７】 以下の実施例では、ソルビトールを出発物質として使用する脱水が記載される
。

【００４８】 実施例１ 本発明の連続的方法で、反応フラスコに溶媒としてのキシレン、水、および触
媒としてのＨ₂ＳＯ₄を充填する。撹拌速度を１５０ｒｐｍに調節する。沈澱フラ
スコにキシレンを充填し、そして撹拌速度を３００ｒｐｍに調節する。両方のフ
ラスコに不活性気体（窒素）を流して空気による糖誘導体の酸化を防止する。油
浴を約１７０℃に加熱し、そして冷却浴を約−１５℃に冷却する。ポンプを始動
させ、そしてポンプ速度を調節して反応フラスコおよび沈澱フラスコ中のキシレ
ン量をそれぞれ少なくとも２対１の割合に保つ。反応フラスコ中に入る物質を加
熱するためにヒーターのスイッチを入れる。キシレン／反応混合物の温度は８５
℃〜９５℃であるが、反応生成物からの排出後に反応フラスコに戻るキシレンの
温度は約１２０℃である。イソソルビドの沈澱およびその結果としての管の詰ま
りを防止するためにはキシレン／反応生成物移送管の内部温度はイソソルビドの
融点より高くなければならず、且つポンプ操作ヘッドの直前の反応管内の減じら
れた圧力がポンプ操作ヘッド内で気泡を引き起こしてポンプの故障をもたらすか
もしれないためキシレン／生成物混合物の蒸発が起こる温度より下である。反応
フラスコ中で還流温度に達した直後に、ポンプおよびヒーターのスイッチを入れ
て水性ソルビトールを反応フラスコに供給する。水性ソルビトール供給物の温度
は約９５℃である。１５〜３０分の期間後に、イソソルビド沈澱が沈澱フラスコ
中で観察される。

【００４９】 反応の開始時に、キシレン層の表面に位置する分解生成物である少量の低−密
度の褐色片が製造され、それは６０〜９０分後に集塊化する。片と比べて、集塊
はより高い密度を有しそして水層と一緒になる。従って集塊の集積を避けるため
には流動速度が低いキシレン層の表面から離れた領域中にキシレン／生成物溶液
をポンプで排出することが有利である。

【００５０】 実施例２ 図３に一般的に示されているように、キシレン中に溶解させた反応生成物をメ
タノールの溶液に加えそして次にさらに精製すること以外は、実施例１に記載さ
れた通りの方法を繰り返す。

【００５１】 図３は反応の工程ダイアグラムを示し、ここで糖アルコール、酸触媒および溶
媒が反応器に供給される。反応生成物が発生するにつれて、それは生成物回収領
域中で回収される。ここで、粗製反応生成物は溶媒から分離され、それは反応器
中での使用のために再循環される。粗製反応生成物は次に生成物精製段階でさら
に精製され、高度に精製されたアンヒドロ糖アルコールを生ずる。

【００５２】 この特別な反応では、キシレン溶媒およびメタノールは室温において生成物回
収段階で二部分溶液を生成し、そこで反応生成物がメタノール層中に抽出される
。反応生成物を含有するメタノール層は次にキシレンから傾斜により分離される
。反応生成物を含有するメタノールは蒸留され、そして蒸留生成物は再結晶化さ
れる。生じたイソソルビドは＞９９.８％の純度を有する。

【００５３】 以下の表に示された実施例では、種々の溶媒および反応条件を使用する脱水が
記載される。使用される出発物質（抽出物(educt)）溶液はグルコースの水素化
で生成物として製造される種類の糖アルコール水溶液である。全ての場合、使用
されるソルビトールは約９７％純度を有するアルドリッヒ(Aldrich)の市販品で
ある。

【００５４】 実施例３ この実施例は脱水反応における種々の溶媒の使用を示す。

【００５５】 実施例１に記載された通りの反応を１ｍｌの濃Ｈ₂ＳＯ₄触媒、２１００ｍｌの
溶媒、３０００ｍｌ／ｈのキシレン再循環速度、２４ｇ／ｈ（＝１３２ミリモル
／ｈ）のソルビトール投与量（Ｈ₂Ｏ中４５％溶液状）、１３０°〜１４０℃の
反応フラスコ温度、および＜０℃の沈澱フラスコ温度を用いて行う。反応の期間
は約４時間である。ソルビトール、イソソルビド、および中間体の量を表１に示
す。

【００５６】

【表１】

【００５７】 表に示されるように、溶媒としてのキシレンまたはアニソールの使用により最
良の結果が得られる。

【００５８】 実施例４ この実施例は脱水反応における種々の触媒の使用を示す。

【００５９】 実施例１に記載された通りの反応を２１００ｍｌのキシレン、２０００ｍｌ／
ｈのキシレン再循環速度、２４ｇ／ｈ（＝１３２ミリモル／ｈ）のソルビトール
投与量（Ｈ₂Ｏ中４５％溶液状）、１３０°〜１４０℃の反応フラスコ温度、お
よび＜０℃の沈澱フラスコ温度を用いて行う。反応の期間は約４時間である。ソ
ルビトール、イソソルビド、および中間体の量を表２に示す。

【００６０】

【表２】

【００６１】 表に示されるように、触媒としてＨ₂ＳＯ₄またはバイオラド５０Ｗ−Ｘ１２を
用いると最良の結果が得られる。

【００６２】 実施例５ この実施例は出発物質である糖アルコールの種々の投与量の影響を示す。

【００６３】 実施例１に記載された通りの反応を１ｍｌの濃Ｈ₂ＳＯ₄触媒、２１００ｍｌの
キシレン、３０００ｍｌ／ｈのキシレン再循環速度、１３０°〜１４０℃の反応
フラスコ温度、および＜０℃の沈澱フラスコ温度を用いて行う。反応の期間は約
４時間である。ソルビトール、イソソルビド、および中間体の量を表３に示す。

【００６４】

【表３】

【００６５】 表に示されるように、収率は出発物質の供給速度に強く依存する。

【００６６】 実施例６ この実施例は溶媒の再循環速度を変える影響を示す。

【００６７】 以上で記載された通りの反応を１ｍｌの濃Ｈ₂ＳＯ₄触媒、２１００ｍｌのキシ
レン、２４ｇ／ｈ（＝１３２ミリモル／ｈ）のソルビトール投与量（Ｈ₂Ｏ中４
５％溶液状）、１３０°〜１４０℃の反応フラスコ温度、および＜０℃の沈澱フ
ラスコ温度を用いて行う。反応の期間は約４時間である。ソルビトール、イソソ
ルビド、および中間体の量を表４に示す。

【００６８】

【表４】

【００６９】 表に示されるように、有機溶媒のより高い再循環速度が生成物のより高い収率
を与える。

【００７０】 実施例７ 実施例１に記載された通りの反応を１４００ｍｌのキシレン、６００ｍｌ／ｈ
のキシレン再循環速度、２４ｇ／ｈ（＝１３２ミリモル／ｈ）のソルビトール投
与量（Ｈ₂Ｏ中４５％溶液状、さらに０.５％のＨ₂ＳＯ₄を含有する）、１３０°
〜１４０℃の反応フラスコ温度、および＜０℃の沈澱フラスコ温度を用いて行う
。反応の期間は約４時間であり、その時間にわたり触媒は連続的投与量で加えら
れる。

【００７１】 出発物質（ソルビトール）：５２５ミリモル 生成物：ソルビトール：０ミリモル、ソルビタン：３７ミリモル、イソソルビ
ド：３０１ミリモル、収率（イソソルビド）、５７％。

【００７２】 実施例８ 有機溶媒からの反応生成物の分離を液体／液体抽出により行うことができる。
例えば、８０℃において、２００ｍｌのイソソルビドのキシレン中１.１％溶液
が２０ｍｌの水で抽出される。イソソルビドはほとんど全て水相中に抽出され、
そしてキシレン層は約０.０４％だけのイソソルビドを保有する。

【００７３】 実施例９ 混合キシレン類、メタノールおよびイソソルビドの三成分系の相行動を研究し
た。各実験のために、イソソルビド、メタノールおよび混合キシレン類の三成分
混合物（合計２０ｇ）を２つの方法の１つにより製造した。 ａ）イソソルビドを小瓶に入れそして瓶を予め加熱された（〜８０℃）油浴の中 にイソソルビドが溶融するまで浸漬させた。溶融したイソソルビドに最初に メタノールをそして次にキシレンを加えた。 ｂ）イソソルビドおよびキシレンを小瓶の中に一緒に入れそして予め加熱された （〜１３０℃）油浴の中でイソソルビドが完全に溶融するまで加熱した。瓶 を油から除去しそして約５０℃となるまでに放冷し、その時点でメタノール を加えた。

【００７４】 瓶を密封し、溶液を良く混合しそして室温となるまで放冷した。少なくとも１
５分間にわたり撹拌せずに放置した後に、溶液を相分離の兆候に関して試験した
。以下の表５は放置時に一相として残ったサンプルに関する組成情報を含む。表
６は放置時に二相に分離したサンプルに関する組成情報を含む。

【００７５】 以上の実施例は本発明の主題を説明するものであるが、限定しようとするもの
ではなく且つ本発明の範囲を定義するものではない。本発明は当業者に既知であ
る同等な方法および物質を包含することを意図し、そして添付の請求の範囲によ
りさらに定義される。

【００７６】

【表５】

───────────────────────────────────────────────────── 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)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ) ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ， ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，Ｄ Ｋ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ， ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，Ｌ Ｔ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ， ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，Ｕ Ａ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ (72)発明者 ハバード，マイケル・エイ アメリカ合衆国ニユージヤージイ州08873 サマーセツト・オズウエストリーウエイ25 (72)発明者 ゼイ，エドワード・ジー アメリカ合衆国テキサス州78413コーパス クリステイ・エバーグリーンドライブ522 (72)発明者 クバコブツキ，ジヨージ アメリカ合衆国ルイジアナ州70461スリデ ル・メドーレイクドライブイースト3068 (72)発明者 シヨツクリー，トーマス・エイチ アメリカ合衆国テキサス州78413コーパス クリステイ・チヤンピオンズドライブ4606 (72)発明者 レスキ，ライナー フランス・エフ−38070サンクエンテイン フアラビエセーデクス16・リユデスリジエ ール10 (72)発明者 デインゲルデイツセン，ウベ ドイツ・デー−64342ゼーハイム−ユゲン ハイム・リンネベーク１ (72)発明者 キント，ベルナー ドイツ・デー−65779ケルクハイム・ツム バツハ５ (72)発明者 コーレ，ノルベルト ドイツ・デー−65439フレルスハイム・エ ーリヒ−バウアー−シユトラーセ10 (72)発明者 リート，ヨヘン ドイツ・デー−65618ゼルタース・タウヌ スシユトラーセ11 (72)発明者 トムツイク，マンフレート ドイツ・デー−65931フランクフルト・ビ ーレフエルダーシユトラーセ６ Ｆターム(参考） 4C071 AA01 BB01 CC12 DD04 EE04 FF14 GG01 HH05 KK01 LL03 4H039 CA42 CH20

Claims (33)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 −少なくとも１種の糖アルコールまたはモノアンヒドロ糖ア
   ルコールを反応容器中に導入し、 −少なくとも１種の糖アルコールまたはモノアンヒドロ糖アルコールを酸触媒お
   よび有機溶媒の存在下で脱水して、有機溶媒中に少なくとも部分的に可溶性であ
   る反応生成物を生成せしめ、 −水を反応容器から除去し、 −溶解された反応生成物を含んでなる有機溶媒を反応容器から除去し、 −除去された有機溶媒から反応生成物を分離し、そして −有機溶媒を反応容器中に再循環させる ことを含んでなるアンヒドロ糖アルコールの製造方法。
2. 【請求項２】 除去された有機溶媒から反応生成物を再結晶、蒸発または抽
   出により分離する請求項１の方法。
3. 【請求項３】 除去された有機溶媒から反応生成物を低級脂肪族アルコール
   または水を用いる抽出により分離する請求項２の方法。
4. 【請求項４】 低級脂肪族アルコールがメタノールまたはエタノールである
   請求項３の方法。
5. 【請求項５】 分離された反応生成物を蒸留することをさらに含んでなる請
   求項２の方法。
6. 【請求項６】 分離された反応生成物を再結晶させることをさらに含んでな
   る請求項２の方法。
7. 【請求項７】 再結晶が溶融再結晶である請求項６の方法。
8. 【請求項８】 分離された反応生成物を精製することをさらに含んでなる請
   求項１の方法。
9. 【請求項９】 反応生成物を蒸留により精製する請求項８の方法。
10. 【請求項１０】 反応生成物を再結晶により精製する請求項８の方法。
11. 【請求項１１】 再結晶が溶融再結晶である請求項１０の方法。
12. 【請求項１２】 再結晶がメタノールまたはエタノールからである請求項１
    ０の方法。
13. 【請求項１３】 反応生成物を蒸留および再結晶により精製して、＞９９.
    ０％純度の精製されたアンヒドロ糖アルコールを生成せしめる請求項８の方法。
14. 【請求項１４】 再結晶がメタノールまたはエタノールからである請求項１
    ３の方法。
15. 【請求項１５】 再結晶が溶融再結晶化である請求項１３の方法。
16. 【請求項１６】 純度が＞９９.８％である請求項１３の方法。
17. 【請求項１７】 有機溶媒が水との共沸混合物を生成する請求項１の方法。
18. 【請求項１８】 有機溶媒が１００℃より高い沸点を有する請求項１の方法
    。
19. 【請求項１９】 有機溶媒がキシレン、アニソールおよびノナンよりなる群
    から選択される請求項１の方法。
20. 【請求項２０】 有機溶媒がキシレンである請求項１９の方法。
21. 【請求項２１】 糖アルコールがペンタイト、ヘキサイトまたはそれらの混
    合物である請求項１の方法。
22. 【請求項２２】 糖アルコールがソルビトールである請求項１の方法。
23. 【請求項２３】 酸触媒が可溶性の酸、酸アニオン交換樹脂または無機イオ
    ン交換樹脂である請求項１の方法。
24. 【請求項２４】 可溶性の酸が硫酸、燐酸、ｐ−トルエンスルホン酸および
    メタンスルホン酸よりなる群から選択される請求項２３の方法。
25. 【請求項２５】 可溶性の酸が硫酸である請求項２４の方法。
26. 【請求項２６】 請求項１の方法により製造されるアンヒドロ糖アルコール
    。
27. 【請求項２７】 請求項１３の方法により製造されるアンヒドロ糖アルコー
    ル。
28. 【請求項２８】 請求項１５の方法により製造されるアンヒドロ糖アルコー
    ル。
29. 【請求項２９】 請求項８のアンヒドロ糖アルコールとマルチ−カルボキシ
    レート含有物質、マルチ−イソシアナート含有物質または炭酸含有物質との重縮
    合により製造される重合体であって、重合体がポリエステル、ポリカーボネート
    −エステル、ポリカーボネートまたはポリウレタンである重合体。
30. 【請求項３０】 請求項２９の重合体を用いて製造される製品。
31. 【請求項３１】 フィルム、繊維、シート、コンテナーおよび光ディスクよ
    りなる群から選択される請求項３０の製品。
32. 【請求項３２】 −少なくとも１種の糖アルコールまたはモノアンヒドロ糖
    アルコールを反応容器中に導入し、 −少なくとも１種の糖アルコールまたはモノアンヒドロ糖アルコールを酸触媒お
    よび溶媒の存在下で脱水して、溶媒中に少なくとも部分的に可溶性である反応生
    成物を生成せしめ、 −水を反応容器から除去し、 −溶解された反応生成物を含んでなる溶媒を反応容器から除去し、 −除去された溶媒から反応生成物を分離し、そして −溶媒を反応容器中に再循環させる ことを含んでなるアンヒドロ糖アルコールの製造方法であって、導入、水の除去
    、溶媒の除去および溶媒の再循環の段階が連続的に起こる方法。
33. 【請求項３３】 反応生成物を精製する段階をさらに包含する請求項３２の
    方法。