JP2003135904A - Method for removing zirconium chelate complex - Google Patents
Method for removing zirconium chelate complexInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、ジルコニウムキレ
ート錯体を触媒とする反応において、反応終了後、反応
生成物中に残存するジルコニウムキレート錯体を効率的
に除去する方法に関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for efficiently removing a zirconium chelate complex remaining in a reaction product after completion of the reaction in a reaction using a zirconium chelate complex as a catalyst.
【0002】[0002]
【従来の技術】ジルコニウムキレート錯体(以下、特に
断らない限り、単に「ジルコニウム錯体」と略記する)
は、エステル交換反応やウレタン化反応に対して極めて
高い活性を示す触媒であるが、反応生成物中にこの触媒
が残存していると、該反応生成物の劣化を招く原因とな
ったり、該反応生成物を次工程の原料として使用した場
合に、予期し得ない副反応を引き起こす原因となること
がある。このため、反応生成物から、できるだけジルコ
ニウム錯体を除去する必要がある。2. Description of the Related Art Zirconium chelate complex (hereinafter, simply referred to as "zirconium complex" unless otherwise specified)
Is a catalyst showing extremely high activity for transesterification reaction and urethanization reaction. However, if this catalyst remains in the reaction product, it may cause deterioration of the reaction product, When the reaction product is used as a raw material for the next step, it may cause an unexpected side reaction. Therefore, it is necessary to remove the zirconium complex from the reaction product as much as possible.
【0003】触媒としてジルコニウム錯体を使用する反
応において、反応生成物中に残存するジルコニウム錯体
を除去する方法としては、(1)目的とする反応生成物
を蒸留により分離する方法、(2)反応生成物を非水溶
性有機溶剤に溶解した後、酸性水で洗浄する方法、
(3)ジルコニウム錯体を、燐酸と反応させて沈殿物を
形成させ、濾過あるいは遠心分離によって分離する方
法、などが挙げられる。In the reaction using a zirconium complex as a catalyst, the method for removing the zirconium complex remaining in the reaction product includes (1) a method of separating the desired reaction product by distillation, and (2) a reaction product. After dissolving the substance in a water-insoluble organic solvent, washing with acidic water,
(3) A method of reacting the zirconium complex with phosphoric acid to form a precipitate, and separating the precipitate by filtration or centrifugation, and the like.
【0004】(1)の方法については、特開昭53−1
05418号公報に、一価の高級アルコールと(メタ)
アクリル酸の低級アルキルエステルとのエステル交換反
応終了後、目的とする反応生成物を蒸留により分離する
方法が開示されている。しかし、反応生成物が(メタ)
アクリル酸エステルのような、重合を起こしやすい重合
性化合物など、熱に対して不安定な化合物である場合に
は、蒸留によって分離することは好ましくなく、さら
に、反応生成物が固体であったり、沸点が非常に高く蒸
留分離が困難である化合物の分離に対してこの方法を適
用することは実質上不可能である。The method (1) is described in JP-A-53-1.
No. 05418 discloses monovalent higher alcohols and (meth)
A method is disclosed in which the target reaction product is separated by distillation after the completion of the transesterification reaction of acrylic acid with a lower alkyl ester. However, the reaction product is (meta)
In the case of a compound that is unstable to heat, such as a polymerizable compound that easily undergoes polymerization, such as an acrylic ester, it is not preferable to separate it by distillation, and further, the reaction product may be a solid, It is virtually impossible to apply this method to the separation of compounds having a very high boiling point and difficult to separate by distillation.
【0005】(2)の方法については、特開2000−
191589号公報に、エステル交換反応生成物を水も
しくは酸性水で洗浄することによりジルコニウム錯体を
除去することができる、という記載はあるが、具体的な
方法については何ら開示されていない。この方法は、反
応生成物が塩基性化合物のような、酸性水に対して不安
定な化合物である場合には、適用が困難である。Regarding the method (2), Japanese Patent Laid-Open No. 2000-
Japanese Patent No. 191589 describes that the zirconium complex can be removed by washing the transesterification reaction product with water or acidic water, but does not disclose any specific method. This method is difficult to apply when the reaction product is a compound that is unstable to acidic water, such as a basic compound.
【0006】(3)の方法については、特開2001−
89415号公報に、ジオールと(メタ)アクリル酸エ
ステルとのエステル交換反応終了後、反応混合物に燐酸
を添加してジルコニウム錯体を沈殿させ、濾過により分
離する方法が開示されている。しかし、このような操作
で析出する沈殿物の粒子径は非常に小さいので、これを
効率的に濾過するためには、しばしば加圧濾過や遠心濾
過など、特殊な濾過装置を用いる必要がある。また、反
応生成物が塩基性化合物である場合には、燐酸と塩を形
成してしまうので、ジルコニウム錯体の除去方法として
は不適当である。Regarding the method (3), Japanese Patent Laid-Open No. 2001-2001
Japanese Patent No. 89415 discloses a method in which phosphoric acid is added to a reaction mixture to precipitate a zirconium complex after completion of transesterification reaction between a diol and a (meth) acrylic acid ester, and the zirconium complex is separated by filtration. However, since the particle size of the precipitate deposited by such an operation is very small, it is often necessary to use a special filtration device such as pressure filtration or centrifugal filtration in order to efficiently filter the precipitate. Further, when the reaction product is a basic compound, it forms a salt with phosphoric acid, which is not suitable as a method for removing the zirconium complex.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する課題は、ジルコニウム錯体を触媒とする合成反応に
おいて、反応終了後、反応生成物中に残存するジルコニ
ウム錯体を、簡便な方法で、効率的に除去する方法を提
供することにある。The problem to be solved by the present invention is, in a synthetic reaction using a zirconium complex as a catalyst, to remove the zirconium complex remaining in the reaction product after completion of the reaction by a simple method and efficiently. The purpose of this is to provide a method of removing it selectively.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明者らは、ジルコニ
ウム錯体を触媒とする反応によって非水溶性有機溶剤に
可溶の化合物を合成した後、反応生成物の非水溶性有機
溶剤溶液をアルカリ金属の弱酸塩を含む水溶液で洗浄す
るという簡便な方法によって、反応生成物中に残存する
ジルコニウム錯体を効率的に除去する方法を提供し、上
記課題を解決した。The present inventors have synthesized a compound soluble in a water-insoluble organic solvent by a reaction using a zirconium complex as a catalyst, and then used a solution of the reaction product in a water-insoluble organic solvent as an alkali. The above problem was solved by providing a method for efficiently removing a zirconium complex remaining in a reaction product by a simple method of washing with an aqueous solution containing a weak acid salt of a metal.
【0009】[0009]
【発明の実施の形態】本発明におけるジルコニウム錯体
の除去方法は、ジルコニウム錯体を触媒とする合成反応
で得られる反応生成物の非水溶性有機溶剤溶液を、アル
カリ金属の弱酸塩を含む水溶液で洗浄し、反応生成物中
に残存するジルコニウム錯体を水層に移行させるもので
ある。したがって、上記反応生成物は、非水溶性有機溶
剤に可溶でなければならない。該洗浄工程は、非水溶性
有機溶剤層および水層が沈殿物を含まず、各々の層が均
一の状態で実施できるので、非水溶性有機溶剤層と水層
を分離するだけで、ジルコニウム錯体を除去できるとい
う、きわめて簡便な方法である。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The method for removing a zirconium complex according to the present invention comprises washing a non-water-soluble organic solvent solution of a reaction product obtained by a synthetic reaction using a zirconium complex as a catalyst with an aqueous solution containing a weak acid salt of an alkali metal. Then, the zirconium complex remaining in the reaction product is transferred to the aqueous layer. Therefore, the reaction product must be soluble in a water-insoluble organic solvent. Since the non-water-soluble organic solvent layer and the water layer do not contain a precipitate and each layer can be carried out in a uniform state, the washing step can be performed by simply separating the non-water-soluble organic solvent layer and the water layer. Is a very simple method that can remove
【0010】本発明の除去方法によって除去できるジル
コニウム錯体としては、ジルコニウムと、1,3−ジカ
ルボニル化合物、ポリアミノ化合物、ポリアミノカルボ
ン酸化合物、またはジカルボン酸化合物などとのキレー
ト錯体をあげることができる。この中で、工業的に入手
容易で化学的に安定な1,3−ジカルボニル化合物のジ
ルコニウムキレート錯体の例としては、ジルコニウムア
セチルアセトナート、ジルコニウムトリフルオロアセチ
ルアセトナート、ジルコニウムヘキサフルオロアセチル
アセトナート、ジルコニウム−2,4−ヘキサジオネー
ト、ジルコニウム−3−フェニルアセチルアセトナー
ト、ジルコニウム−3,5−ヘプタンジオネート、ジル
コニウム−2,2,6,6−テトラメチルヘプタンジオ
ネート、ジルコニウム−1,3−ジフェニルアセトネー
ト等が挙げられる。As the zirconium complex which can be removed by the removing method of the present invention, a chelate complex of zirconium with a 1,3-dicarbonyl compound, a polyamino compound, a polyaminocarboxylic acid compound, a dicarboxylic acid compound or the like can be mentioned. Among these, examples of zirconium chelate complexes of 1,3-dicarbonyl compounds that are industrially readily available and chemically stable include zirconium acetylacetonate, zirconium trifluoroacetylacetonate, zirconium hexafluoroacetylacetonate, Zirconium-2,4-hexadionate, zirconium-3-phenylacetylacetonate, zirconium-3,5-heptanedionate, zirconium-2,2,6,6-tetramethylheptanedionate, zirconium-1,3. -Diphenylacetonate and the like.
【0011】本発明において使用する反応溶媒は、反応
物、ジルコニウム錯体、および反応生成物を溶解するも
のであれば特に限定はないが、非水溶性有機溶剤、たと
えば、n−ペンタン、n−ヘキサン、n−ヘプタン、n
−オクタン、シクロヘキサン、ベンゼン、トルエン、o
−キシレン、m−キシレン、p−キシレン、メシチレ
ン、エチルベンゼン、クメンなどを使用すれば、反応終
了後、溶剤を置換することなくそのまま次工程であるジ
ルコニウム錯体除去工程に移行することもできる。反応
溶媒として水溶性有機溶剤を使用した場合は、反応終了
後、次工程に先立って、水溶性有機溶剤を非水溶性有機
溶剤に置換する必要がある。The reaction solvent used in the present invention is not particularly limited as long as it dissolves the reaction product, the zirconium complex and the reaction product, but it is not a water-soluble organic solvent such as n-pentane or n-hexane. , N-heptane, n
-Octane, cyclohexane, benzene, toluene, o
If -xylene, m-xylene, p-xylene, mesitylene, ethylbenzene, cumene, etc. are used, after the reaction is completed, the zirconium complex removing step which is the next step can be directly performed without replacing the solvent. When a water-soluble organic solvent is used as the reaction solvent, it is necessary to replace the water-soluble organic solvent with a non-water-soluble organic solvent after the reaction and prior to the next step.
【0012】本発明のジルコニウムキレート錯体の除去
方法は、前記ジルコニウム錯体が触媒活性を示す反応で
あればいかなる反応にも適用でき特に限定はない。ジル
コニウム錯体が触媒活性を示す反応としては、エステル
交換反応やウレタン化反応が知られており、特に、アル
コールとカルボン酸エステルとのエステル交換反応にお
ける触媒活性が高い。The method for removing a zirconium chelate complex of the present invention can be applied to any reaction as long as the above zirconium complex exhibits catalytic activity and is not particularly limited. Transesterification reaction and urethanization reaction are known as the reaction in which the zirconium complex exhibits catalytic activity, and particularly, the catalytic activity in the transesterification reaction between alcohol and carboxylic acid ester is high.
【0013】本発明を上記エステル交換反応に適用する
場合、アルコールとしては、分子内に水酸基を含有する
ものであれば、特に制限されず、脂肪族アルコール、脂
環族アルコール、芳香族アルコールまたはポリオールが
用いられる。それらのアルコール類は、アルキル基、ア
ルキレン基、アルケニル基、環状脂肪族基、フェニル
基、複素環式基、カルボニル基、アルコキシ基、シアノ
基、アミノ基、アミド基、ニトロ基、ハロゲン、含リン
置換基から選ばれる1種以上の官能基で置換されていて
もよい。When the present invention is applied to the above-mentioned transesterification reaction, the alcohol is not particularly limited as long as it has a hydroxyl group in the molecule, and it is not limited to an aliphatic alcohol, an alicyclic alcohol, an aromatic alcohol or a polyol. Is used. These alcohols include alkyl groups, alkylene groups, alkenyl groups, cycloaliphatic groups, phenyl groups, heterocyclic groups, carbonyl groups, alkoxy groups, cyano groups, amino groups, amide groups, nitro groups, halogens, phosphorus-containing groups. It may be substituted with one or more functional groups selected from the substituents.
【0014】1価アルコールとしては、たとえば下記構
造式As the monohydric alcohol, for example, the following structural formula
【化1】HO−(R1O)n−R2
(式中、R1は炭素数2〜8の直鎖あるいは分岐鎖を有
するアルキレン基、R2は炭素数1〜18のアルキル
基、シクロアルキル基、アラルキル基またはアリール
基、nは0または1以上の整数である。)HO- (R 1 O) n -R 2 (In the formula, R 1 is a linear or branched alkylene group having 2 to 8 carbon atoms, R 2 is an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, (A cycloalkyl group, an aralkyl group or an aryl group, and n is 0 or an integer of 1 or more.)
【0015】で示される、アルキレングリコールモノエ
ーテル類、その他、フルフリルアルコール、テトラヒド
ロフリルアルコール、ベンジルアルコール、2−フェノ
キシエタノール、シクロヘキサノール、アリルアルコー
ル、キシロースなどが挙げられる。また1価の含窒素ア
ルコール類としては、たとえば下記構造式In addition to alkylene glycol monoethers represented by, furfuryl alcohol, tetrahydrofuryl alcohol, benzyl alcohol, 2-phenoxyethanol, cyclohexanol, allyl alcohol, xylose and the like can be mentioned. Examples of monohydric nitrogen-containing alcohols include the structural formulas shown below.
【0016】[0016]
【化2】HO−(R3O)n−R4−NR5R6
(式中、R3は炭素数2〜8の直鎖あるいは分岐鎖を有
するアルキレン基、R4は炭素数2〜8の直鎖あるいは
分岐鎖を有するアルキレン基またはアリーレン基、nは
0または1以上の整数である。R5およびR6は同種ま
たは異種の炭素原子数1〜8の直鎖または分岐のアルキ
ル基、アラルキル基を示し、更にR5、R 6は相互に結
合し、またはヘテロ原子を介して結合して環を形成して
いてもよい。)Embedded image HO- (RThreeO)n-RFour-NR5R6
(In the formula, RThreeHas a straight or branched chain having 2 to 8 carbon atoms
Alkylene group, RFourIs a straight chain having 2 to 8 carbon atoms or
A branched alkylene group or an arylene group, n is
It is an integer of 0 or 1 or more. R5And R6Is the same species
Or different linear or branched alkyl group having 1 to 8 carbon atoms
Group, aralkyl group, R5, R 6Tied to each other
Or through a heteroatom to form a ring
You may stay. )
【0017】で示される、アルキレンオキシアルキルア
ミノアルカノール類が挙げられ、その他のアルコールと
して、ヒドロキシアルキルピリジン等が挙げられる。Alkyleneoxyalkylaminoalkanols represented by the formula (1) and hydroxyalkylpyridines are listed as other alcohols.
【0018】2価のアルコールとしては、エチレングリ
コール、トリエチレングリコール、プロピレングリコー
ル、ネオペンチルグリコール、ブタンジオール、ペンタ
ンジオール、ヘキサンジオール、オクタンジオール、デ
カンジオール、ドデカンジオール、テトラデカンジオー
ル、ヘキサデカンジオール、オクタデカンジオール、シ
クロヘキサンジオール、シクロデカンジオール、トリシ
クロデカンジオール、ブチンジオール、ブテンジオー
ル、ヘキセンジオール、オクテンジオール、デセンジオ
ール、ビス(2−ヒドロキシエチル)−N−メチルアミ
ン、N,N’−ビス(2−ヒドロキシエチル)ピペラジ
ン、などが挙げられる。Examples of the dihydric alcohol include ethylene glycol, triethylene glycol, propylene glycol, neopentyl glycol, butanediol, pentanediol, hexanediol, octanediol, decanediol, dodecanediol, tetradecanediol, hexadecanediol, octadecanediol. , Cyclohexanediol, cyclodecanediol, tricyclodecanediol, butynediol, butenediol, hexenediol, octenediol, decenediol, bis (2-hydroxyethyl) -N-methylamine, N, N'-bis (2- Hydroxyethyl) piperazine, and the like.
【0019】エステル交換反応において前記アルコール
と反応させるカルボン酸エステルは、芳香族カルボン酸
エステル、脂肪族カルボン酸エステル、あるいは脂環式
カルボン酸エステルいずれであってもよく、芳香族カル
ボン酸エステル類は、単環でも多環でも縮合多環のいず
れでもよい。The carboxylic acid ester to be reacted with the alcohol in the transesterification reaction may be any one of an aromatic carboxylic acid ester, an aliphatic carboxylic acid ester and an alicyclic carboxylic acid ester. It may be monocyclic, polycyclic or condensed polycyclic.
【0020】エステル交換反応には、溶媒を使用しても
使用しなくてもよいが、エステル交換反応に伴って生成
するアルコールを系外に除去することが望ましく、その
ためには、生成するアルコールと共沸可能な有機溶剤を
用いることが好ましい。また、非水溶性有機溶剤を使用
すれば、溶剤を置換することなくそのまま次工程である
ジルコニウム錯体の除去工程に移行することもできる。A solvent may or may not be used in the transesterification reaction, but it is desirable to remove the alcohol produced by the transesterification reaction out of the system. It is preferable to use an azeotropic organic solvent. Further, if a water-insoluble organic solvent is used, it is possible to proceed directly to the next step of removing the zirconium complex without replacing the solvent.
【0021】このような有機溶剤としては、炭素数5〜
10の脂肪族、芳香族、または脂環式の炭化水素、また
はその混合物が挙げられ、具体的には、n−ペンタン、
n−ヘキサン、n−ヘプタン、n−オクタン、シクロヘ
キサン、ベンゼン、トルエン、o−キシレン、m−キシ
レン、p−キシレン、メシチレン、エチルベンゼン、ク
メンなどが挙げられる。これらの炭化水素系溶媒の中で
も、n−ヘキサン、n−ヘプタン、シクロヘキサン、ベ
ンゼン、トルエンなどが好ましい。反応終了後、これら
の炭化水素系溶剤は、エステル交換反応に伴って生成す
るアルコールとの混合物として回収されるが、水洗して
アルコールを除去することにより、反応溶媒として再使
用することができる。Such an organic solvent has 5 to 5 carbon atoms.
10 aliphatic, aromatic, or alicyclic hydrocarbons, or mixtures thereof, such as n-pentane,
Examples thereof include n-hexane, n-heptane, n-octane, cyclohexane, benzene, toluene, o-xylene, m-xylene, p-xylene, mesitylene, ethylbenzene and cumene. Among these hydrocarbon solvents, n-hexane, n-heptane, cyclohexane, benzene, toluene and the like are preferable. After the completion of the reaction, these hydrocarbon solvents are recovered as a mixture with an alcohol produced by the transesterification reaction, but can be reused as a reaction solvent by washing with water to remove the alcohol.
【0022】上記エステル交換反応は、20〜150℃
の温度範囲で行うとよい。原料として、(メタ)アクリ
ル酸エステルなど、重合性化合物を使用する場合は、上
記温度範囲内でできるだけ低温で反応させるのが好まし
く、必要に応じて公知慣用の重合禁止剤を添加したり、
含酸素雰囲気中で反応させてもよい。The above transesterification reaction is carried out at 20 to 150 ° C.
It is recommended to carry out in the temperature range. As a raw material, when a polymerizable compound such as (meth) acrylic acid ester is used, it is preferable to react at a temperature as low as possible within the above temperature range, and a known conventional polymerization inhibitor may be added if necessary,
The reaction may be performed in an oxygen-containing atmosphere.
【0023】エステル交換反応におけるアルコールとカ
ルボン酸エステルとの使用割合は、特に制限されるもの
ではないが、アルコールとカルボン酸エステルのモル比
を1:1〜1:10の範囲とするのが好ましい。The ratio of the alcohol to the carboxylic acid ester used in the transesterification reaction is not particularly limited, but the molar ratio of the alcohol to the carboxylic acid ester is preferably in the range of 1: 1 to 1:10. .
【0024】本発明において、ジルコニウム錯体の除去
に使用するアルカリ金属の弱酸塩としては、炭酸リチウ
ム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸ルビジウム、
炭酸セシウム、炭酸水素リチウム、炭酸水素ナトリウ
ム、炭酸水素カリウム、炭酸水素ルビジウム、炭酸水素
セシウム、リン酸三リチウム、リン酸三ナトリウム、リ
ン酸三カリウム、リン酸三ルビジウム、リン酸三セシウ
ムが挙げられる。これらの中でも、炭酸リチウム、炭酸
ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸水素リチウム、炭酸水
素ナトリウム、炭酸水素カリウム、リン酸三リチウム、
リン酸三ナトリウム、リン酸三カリウムなどは工業的に
広く使用されており、入手しやすいという点で好まし
く、さらに好ましいのは炭酸カリウム、炭酸水素カリウ
ム、リン酸三カリウムである。In the present invention, the weak acid salt of an alkali metal used for removing the zirconium complex includes lithium carbonate, sodium carbonate, potassium carbonate, rubidium carbonate,
Cesium carbonate, lithium hydrogen carbonate, sodium hydrogen carbonate, potassium hydrogen carbonate, rubidium hydrogen carbonate, cesium hydrogen carbonate, trilithium phosphate, trisodium phosphate, tripotassium phosphate, trirubidium phosphate, tricesium phosphate. . Among these, lithium carbonate, sodium carbonate, potassium carbonate, lithium hydrogen carbonate, sodium hydrogen carbonate, potassium hydrogen carbonate, trilithium phosphate,
Trisodium phosphate, tripotassium phosphate, and the like are industrially widely used, and are preferable from the viewpoint of easy availability, and more preferable are potassium carbonate, potassium hydrogen carbonate, and tripotassium phosphate.
【0025】これらアルカリ金属の弱酸塩を含む水溶液
の濃度は、いかなる濃度であってもよいが、5〜50質
量%とした場合に、ジルコニウム錯体の除去操作が容易
になる。ジルコニウム錯体の除去工程において、アルカ
リ金属の弱酸塩を含む水溶液の使用量は、特に制限され
るものではないが、1回目の洗浄に使用する該水溶液中
に含有されるアルカリ金属の弱酸塩の量を、除去しよう
とするジルコニウムキレート錯体の量に対して質量基準
で5〜20倍量とした場合に、良好な除去効率が得られ
る。また、洗浄回数を増やすほどジルコニウム含有触媒
の除去率が高くなるが、本発明の除去方法によれば、反
応生成物からきわめて効率よくジルコニウム錯体を除去
でき、1〜3回の洗浄で99%以上の除去率が得られ
る。The concentration of the aqueous solution containing the weak acid salt of the alkali metal may be any concentration, but when it is 5 to 50% by mass, the removal operation of the zirconium complex becomes easy. In the step of removing the zirconium complex, the amount of the aqueous solution containing the weak acid salt of the alkali metal is not particularly limited, but the amount of the weak acid salt of the alkali metal contained in the aqueous solution used for the first washing. When the amount is 5 to 20 times on the mass basis with respect to the amount of the zirconium chelate complex to be removed, good removal efficiency can be obtained. Further, the removal rate of the zirconium-containing catalyst increases as the number of washings increases, but the removal method of the present invention enables the zirconium complex to be removed extremely efficiently from the reaction product, and 99% or more after 1 to 3 washings. The removal rate of is obtained.
【0026】水層中に移行したジルコニウム錯体は、水
酸化ナトリウムなどの強塩基を含む水溶液を加え、pH
を14以上にすると、沈殿物を形成し回収することがで
きる。該ジルコニウム含有沈殿物は、ジルコニウム錯体
の原料として再利用できる。The zirconium complex that has migrated into the aqueous layer is added with an aqueous solution containing a strong base such as sodium hydroxide to adjust the pH.
When it is 14 or more, a precipitate can be formed and recovered. The zirconium-containing precipitate can be reused as a raw material for the zirconium complex.
【0027】反応生成物中に残存するジルコニウム錯体
の除去は、反応生成物の非水溶性有機溶剤溶液に、アル
カリ金属の弱酸塩水溶液を加え、激しく撹拌することに
よって行う。5〜30分間撹拌した後、静置して有機溶
剤層と水層を完全に分離させ、ジルコニウム錯体が移行
した水層を除去する。必要に応じてこの操作を複数回繰
り返す。本工程中、系の温度を30〜80℃に加熱する
と、ジルコニウム錯体の除去効率が高くなる。次いで、
得られた有機溶剤層の非水溶性有機溶剤を留去すること
によって、ジルコニウム錯体の含有率がきわめて低い反
応生成物が得られる。The zirconium complex remaining in the reaction product is removed by adding an aqueous solution of a weak acid salt of an alkali metal to a solution of the reaction product in a non-water-soluble organic solvent and stirring vigorously. After stirring for 5 to 30 minutes, the mixture is left to stand to completely separate the organic solvent layer and the aqueous layer, and the aqueous layer to which the zirconium complex is transferred is removed. Repeat this operation multiple times if necessary. Heating the system temperature to 30 to 80 ° C. during this step increases the removal efficiency of the zirconium complex. Then
By distilling off the water-insoluble organic solvent of the obtained organic solvent layer, a reaction product having a very low zirconium complex content can be obtained.
【0028】以下に、エステル交換反応を例とし、これ
に本発明を適用する具体的な方法を説明する。温度計、
攪拌機、滴下漏斗、分留管、および必要に応じて空気導
入管を備えた反応容器に、アルコール、カルボン酸エス
テル、ジルコニウム錯体、および必要に応じて溶剤、重
合禁止剤、あるいは着色防止剤等の添加剤を仕込み、上
記の適切な温度範囲で加温しながら撹拌する。該温度範
囲内に沸点を有する有機溶剤を使用する場合は、還流さ
せて、生成するアルコールを有機溶剤との共沸によって
除去する。空気導入管から乾燥空気を吹き込んで、生成
するアルコールを系外に除去することもできる。有機溶
剤を使用せず、生成するアルコールを原料のカルボン酸
エステルとの共沸によって除去する場合は、系外に留出
した量に相当するカルボン酸エステルを滴下漏斗から供
給する。この場合、分留管を使用することによって、留
出するカルボン酸エステルの量を低減することができ
る。A specific method of applying the present invention to the transesterification reaction will be described below by taking the transesterification reaction as an example. thermometer,
A reaction vessel equipped with a stirrer, a dropping funnel, a fractionating tube, and, if necessary, an air introducing tube, alcohol, a carboxylic acid ester, a zirconium complex, and if necessary, a solvent, a polymerization inhibitor, or a coloring inhibitor, etc. Add the additives and stir while heating in the appropriate temperature range described above. When an organic solvent having a boiling point within the temperature range is used, it is refluxed to remove the produced alcohol by azeotropic distillation with the organic solvent. It is also possible to blow dry air from the air introduction pipe to remove the produced alcohol outside the system. When the produced alcohol is removed by azeotropic distillation with the carboxylic acid ester as a raw material without using an organic solvent, the carboxylic acid ester corresponding to the amount distilled out of the system is supplied from a dropping funnel. In this case, the amount of the carboxylic acid ester distilled out can be reduced by using the fractionating pipe.
【0029】エステル交換反応中は、反応混合物中の目
的生成物の生成量をガスクロマトグラフィー分析等によ
り追跡し、反応率が90%以上になるまで反応を続ける
とよい。必要な反応時間は、通常2〜12時間である。
反応終了後、未反応の原料カルボン酸エステルや反応溶
媒を反応容器から留去し、反応容器内の反応生成物を不
活性な非水溶性有機溶剤に溶解して取り出す。反応生成
物が熱に対して安定で、適度な沸点を有する場合は、反
応容器から蒸留によって取り出した後に非水溶性有機溶
剤と混合してもよい。During the transesterification reaction, the amount of the desired product in the reaction mixture is monitored by gas chromatography analysis or the like, and the reaction is preferably continued until the reaction rate becomes 90% or more. The required reaction time is usually 2 to 12 hours.
After completion of the reaction, the unreacted starting carboxylic acid ester and the reaction solvent are distilled off from the reaction vessel, and the reaction product in the reaction vessel is dissolved in an inert non-water-soluble organic solvent and taken out. When the reaction product is stable to heat and has an appropriate boiling point, it may be taken out from the reaction vessel by distillation and then mixed with a water-insoluble organic solvent.
【0030】このようにして取り出した反応生成物中に
残存するジルコニウム錯体を、前記洗浄操作によって除
去し、有機溶媒を留去することにより、ジルコニウム錯
体の含有率がきわめて低い、目的とするカルボン酸エス
テル化合物を得ることができる。本発明のジルコニウム
キレート錯体の除去方法によれば、上記のようなきわめ
て簡便な方法でありながら、反応生成物中に残存するジ
ルコニウムキレート錯体の含有率を20ppm以下とす
ることができる。The zirconium complex remaining in the reaction product thus taken out is removed by the above-mentioned washing operation, and the organic solvent is distilled off, whereby the desired carboxylic acid having a very low zirconium complex content is obtained. An ester compound can be obtained. According to the method for removing a zirconium chelate complex of the present invention, the content of the zirconium chelate complex remaining in the reaction product can be set to 20 ppm or less, although the method is extremely simple as described above.
【0031】[0031]
【実施例】以下、本発明を実施例および比較例によって
さらに具体的に説明する。以下、特に断らない限り、
「%」および「ppm」はいずれも質量基準とする。EXAMPLES The present invention will be described more specifically below with reference to Examples and Comparative Examples. Below, unless otherwise specified
Both "%" and "ppm" are based on mass.
【0032】<ガスクロマトグラフィー分析条件>下記
各実施例および比較例におけるガスクロマトグラフィー
分析は、以下の条件で行った。
ガスクロマトグラフィー装置:島津製「GC−14A型
ガスクロマトグラフィー装置」
カラム:60mDB−1(メチルシリコンキャピラリカ
ラム)
注入部温度:300℃
カラム温度:80〜300℃(昇温速度:10℃/分)
検出器:水素炎イオン化検出器
検出部温度:300℃
キャリアガス:Heガス<Gas Chromatographic Analysis Conditions> Gas chromatographic analysis in each of the following Examples and Comparative Examples was carried out under the following conditions. Gas chromatography device: "GC-14A type gas chromatography device" manufactured by Shimadzu Column: 60 mDB-1 (methyl silicon capillary column) Injection part temperature: 300 ° C Column temperature: 80 to 300 ° C (heating rate: 10 ° C / min) ) Detector: Hydrogen flame ionization detector Detection temperature: 300 ° C Carrier gas: He gas
【0033】<ジルコニウム含有率測定>下記各実施例
および比較例において得られた反応生成物のジルコニウ
ム含有率は、パーキンエルマー社製誘導結合プラズマ発
光分析装置(ICP)「Optima 3300DV」
を使用して測定した。<Measurement of Zirconium Content> The zirconium content of the reaction products obtained in each of the following Examples and Comparative Examples is as follows: Perkin Elmer Inductively Coupled Plasma Atomic Emission Spectrometer (ICP) “Optima 3300 DV”
Was measured using.
【0034】(実施例1)撹拌機、滴下漏斗、温度計、
分留管および空気導入管を備えた反応容器に、ネオペン
チルグリコール104g(1mol)、アクリル酸エチ
ル300g(3mol)および重合禁止剤としてp−メ
トキシフェノール0.2gを仕込んだ。次いで、撹拌し
ながらジルコニウムアセチルアセトナート9.75g
(0.02mol)を上記混合物中に加えた。(Example 1) Stirrer, dropping funnel, thermometer,
A reaction vessel equipped with a fractionating tube and an air introducing tube was charged with 104 g (1 mol) of neopentyl glycol, 300 g (3 mol) of ethyl acrylate, and 0.2 g of p-methoxyphenol as a polymerization inhibitor. Then, with stirring, 9.75 g of zirconium acetylacetonate
(0.02 mol) was added into the above mixture.
【0035】上記混合物を攪拌しながら還流し、反応に
よって生成するエタノールとアクリル酸エチルとの共沸
混合物を分留管を通して留出させた。同時に、留出分と
同量のアクリル酸エチルを滴下漏斗から加えた。反応
は、反応混合物中のネオペンチルグリコールジアクリレ
ート(以下、NPGDAと略記する)含有率が90%を
超えるまで続けた。The above mixture was refluxed with stirring, and an azeotropic mixture of ethanol and ethyl acrylate produced by the reaction was distilled through a fractionating tube. At the same time, the same amount of ethyl acrylate as the distillate was added through the dropping funnel. The reaction was continued until the content of neopentyl glycol diacrylate (hereinafter abbreviated as NPGDA) in the reaction mixture exceeded 90%.
【0036】反応終了後、未反応のアクリル酸エチルを
減圧蒸留によって除去し、残渣にトルエン140gおよ
びヘプタン60gを加え、次いで、20%炭酸カリウム
水溶液60gを加え、50℃で30分間攪拌した。50
℃で10分間静置した後、反応容器内の混合液を分液漏
斗に移し、有機溶剤層と水層とを分離し、水層を除去し
た。この洗浄操作を合計2回行い、有機溶剤層から有機
溶剤を減圧下に留去し、194gの反応生成物を得た。
該反応生成物をガスクロマトグラフィー分析した結果、
NPGDA98.5%、およびネオペンチルグリコール
モノアクリレート1.5%であった。得られた反応生成
物のジルコニウム含有率は、1ppm未満であった。After completion of the reaction, unreacted ethyl acrylate was removed by distillation under reduced pressure, 140 g of toluene and 60 g of heptane were added to the residue, and then 60 g of 20% potassium carbonate aqueous solution was added, followed by stirring at 50 ° C. for 30 minutes. Fifty
After standing still at 10 ° C. for 10 minutes, the mixed solution in the reaction vessel was transferred to a separating funnel, the organic solvent layer and the aqueous layer were separated, and the aqueous layer was removed. This washing operation was performed twice in total, and the organic solvent was distilled off from the organic solvent layer under reduced pressure to obtain 194 g of a reaction product.
As a result of gas chromatography analysis of the reaction product,
NPGDA was 98.5% and neopentyl glycol monoacrylate was 1.5%. The zirconium content of the resulting reaction product was less than 1 ppm.
【0037】(実施例2)撹拌機、滴下漏斗、温度計、
空気導入管、およびデカンターを備えた反応容器に、
N,N−ジエチルアミノエタノール175.8g(1.
5mol)、アクリル酸メチル516g(6mol)お
よび重合禁止剤としてp−メトキシフェノール0.25
gとを仕込んだ。次いで、撹拌しながらジルコニウムア
セチルアセトナート7.31g(0.015mol)を
上記混合物中に加えた。(Example 2) Stirrer, dropping funnel, thermometer,
In a reaction vessel equipped with an air introduction tube and a decanter,
175.8 g of N, N-diethylaminoethanol (1.
5 mol), 516 g (6 mol) of methyl acrylate, and p-methoxyphenol 0.25 as a polymerization inhibitor.
and g. Then, with stirring, 7.31 g (0.015 mol) of zirconium acetylacetonate was added to the above mixture.
【0038】混合物を攪拌しながら還流し、反応によっ
て生成するメタノールとアクリル酸メチルとの共沸混合
物を分留管を通して留出させた。同時に、留出分と同量
のアクリル酸メチルを滴下漏斗から加えた。反応は反応
混合物中のN,N−ジエチルアミノエチルアクリレート
含有率が90%を超えるまで続けた。The mixture was refluxed with stirring, and an azeotropic mixture of methanol and methyl acrylate produced by the reaction was distilled through a fractionating tube. At the same time, the same amount of methyl acrylate as the distillate was added through the dropping funnel. The reaction was continued until the N, N-diethylaminoethyl acrylate content in the reaction mixture exceeded 90%.
【0039】反応終了後、未反応のアクリル酸メチルを
減圧蒸留によって除去し、残渣にトルエン180gおよ
びヘプタン77gを加え、次いで、20%炭酸カリウム
水溶液77gを加え、50℃で30分間攪拌した。50
℃で10分間静置した後、反応容器内の混合液を分液漏
斗に移し、有機溶剤層と水層とを分離し、水層を除去し
た。有機溶剤層から有機溶剤を減圧下に留去し、23
2.4gの反応生成物を得た。反応生成物をガスクロマ
トグラフィー分析した結果、N,N−ジエチルアミノエ
チルアクリレートが100%であった。得られた反応生
成物のジルコニウム含有率は、10ppmであった。After the reaction was completed, unreacted methyl acrylate was removed by distillation under reduced pressure, 180 g of toluene and 77 g of heptane were added to the residue, 77 g of 20% aqueous potassium carbonate solution was added, and the mixture was stirred at 50 ° C. for 30 minutes. Fifty
After standing still at 10 ° C. for 10 minutes, the mixed solution in the reaction vessel was transferred to a separating funnel, the organic solvent layer and the aqueous layer were separated, and the aqueous layer was removed. The organic solvent was distilled off under reduced pressure from the organic solvent layer, and 23
2.4 g of reaction product was obtained. As a result of gas chromatography analysis of the reaction product, N, N-diethylaminoethyl acrylate was 100%. The zirconium content of the obtained reaction product was 10 ppm.
【0040】(実施例3)20%炭酸カリウム水溶液に
よる洗浄を合計2回行った以外は、実施例2と同様の操
作を行った。得られた反応生成物中のジルコニウム含有
率は、1ppm未満であった。Example 3 The same operation as in Example 2 was performed except that the washing with a 20% potassium carbonate aqueous solution was performed twice in total. The zirconium content in the obtained reaction product was less than 1 ppm.
【0041】(実施例4)20%リン酸三カリウム水溶
液による洗浄を合計2回行った以外は、実施例2と同様
の操作を行った。得られた反応生成物のジルコニウム含
有率は、2ppmであった。Example 4 The same operation as in Example 2 was carried out except that the washing with a 20% tripotassium phosphate aqueous solution was carried out twice in total. The zirconium content of the obtained reaction product was 2 ppm.
【0042】(比較例1)実施例1と同様の条件で反応
させた後、未反応のアクリル酸エチルを減圧蒸留により
除去し、残渣にトルエン140gおよびヘプタン60g
を加え、次いで、10%水酸化ナトリウム水溶液60g
を加え、50℃で30分間攪拌した。反応容器内の混合
物中には、沈殿物が存在しており、この沈殿物を濾過に
よって分離するのに、2時間以上要した。この洗浄操作
を合計2回行った後、有機溶剤層と水層に分離し、有機
溶剤層から有機溶剤を減圧下に留去した。得られた反応
生成物のジルコニウム含有率は、30ppmであった。Comparative Example 1 After reacting under the same conditions as in Example 1, unreacted ethyl acrylate was removed by distillation under reduced pressure, and 140 g of toluene and 60 g of heptane were added to the residue.
And then 60 g of 10% aqueous sodium hydroxide solution
Was added and stirred at 50 ° C. for 30 minutes. A precipitate was present in the mixture in the reaction vessel, and it took 2 hours or more to separate the precipitate by filtration. After performing the washing operation twice in total, the organic solvent layer and the aqueous layer were separated, and the organic solvent was distilled off from the organic solvent layer under reduced pressure. The zirconium content of the obtained reaction product was 30 ppm.
【0043】(比較例2)実施例2と同様の条件で反応
させた後、未反応のアクリル酸メチルを減圧蒸留により
除去し、残渣にトルエン180gおよびヘプタン77g
を加え、次いで、10%水酸化ナトリウム水溶液77g
を加え、50℃で30分間攪拌した。反応容器内の混合
物中には、沈殿物が存在しており、この沈殿物を濾過に
よって分離するのに、2時間以上要した。この洗浄操作
を合計2回行った後、有機溶剤層と水層に分離し、有機
溶剤層から有機溶剤を減圧下に留去した。得られた反応
生成物のジルコニウム含有率は、40ppmであった。Comparative Example 2 After reacting under the same conditions as in Example 2, unreacted methyl acrylate was removed by vacuum distillation, and 180 g of toluene and 77 g of heptane were added to the residue.
And then 77g of 10% aqueous sodium hydroxide solution
Was added and stirred at 50 ° C. for 30 minutes. A precipitate was present in the mixture in the reaction vessel, and it took 2 hours or more to separate the precipitate by filtration. After performing the washing operation twice in total, the organic solvent layer and the aqueous layer were separated, and the organic solvent was distilled off from the organic solvent layer under reduced pressure. The zirconium content of the obtained reaction product was 40 ppm.
【0044】以上の結果から、反応生成物を従来の方法
で精製した比較例1および2では、濾過工程を必要とす
るうえに、反応生成物のジルコニウム含有率が30〜4
0ppmと高いのに対して、本発明のジルコニウムキレ
ート錯体の除去方法を適用した実施例1〜4では、洗浄
という簡便な操作でありながら、得られた反応生成物の
ジルコニウム含有率は、いずれも10ppm以下と低い
ことがわかる。From the above results, in Comparative Examples 1 and 2 in which the reaction product was purified by the conventional method, a filtration step was required and the zirconium content of the reaction product was 30 to 4
In contrast to the high level of 0 ppm, in Examples 1 to 4 to which the method for removing a zirconium chelate complex of the present invention was applied, the zirconium content rate of the obtained reaction products was any, despite the simple operation of washing. It can be seen that it is as low as 10 ppm or less.
【0045】[0045]
【発明の効果】本発明によれば、ジルコニウムキレート
錯体を触媒とする反応によって非水溶性有機溶剤に可溶
の化合物を合成した後、反応生成物の非水溶性有機溶剤
溶液をアルカリ金属の弱酸塩を含む水溶液で洗浄すると
いう簡便な方法によって、反応生成物中に残存するジル
コニウムキレート錯体の含有率を格段に低くすることが
できる。According to the present invention, a compound soluble in a water-insoluble organic solvent is synthesized by a reaction using a zirconium chelate complex as a catalyst, and then a solution of the reaction product in a water-insoluble organic solvent is added to a weak acid of an alkali metal. The content of the zirconium chelate complex remaining in the reaction product can be markedly reduced by a simple method of washing with an aqueous solution containing a salt.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C07C 219/08 C07C 219/08 // C07B 61/00 300 C07B 61/00 300 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) C07C 219/08 C07C 219/08 // C07B 61/00 300 C07B 61/00 300
Claims (2)
反応によって非水溶性有機溶剤に可溶の化合物を合成し
た後、反応生成物の非水溶性有機溶剤溶液をアルカリ金
属の弱酸塩を含む水溶液で洗浄することを特徴とするジ
ルコニウムキレート錯体の除去方法。1. After synthesizing a compound soluble in a water-insoluble organic solvent by a reaction using a zirconium chelate complex as a catalyst, a solution of the reaction product in the water-insoluble organic solvent is washed with an aqueous solution containing a weak acid salt of an alkali metal. A method for removing a zirconium chelate complex, comprising:
する反応が、エステル交換反応である請求項1に記載の
ジルコニウムキレート錯体の除去方法。2. The method for removing a zirconium chelate complex according to claim 1, wherein the reaction using the zirconium chelate complex as a catalyst is a transesterification reaction.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001334212A JP2003135904A (en) | 2001-10-31 | 2001-10-31 | Method for removing zirconium chelate complex |
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