JP2008510614A - アルカリ土類をベースとするアルコキシル化触媒 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、アルカリ土類化合物を含んでなる混合物に強酸を添加することを包含する。このアルカリ土類化合物は、25℃で1リットル当たり少なくとも2グラムの水中の溶解度を有するイオン性アルカリ土類化合物であることが必要ではないが、好ましい。このように、塩化物、臭化物、ヨウ化物、硝酸塩、亜硝酸塩、リン酸塩、亜リン酸塩、硫酸塩、亜硫酸塩、カルボン酸塩、アルコキシド、フルオロホウ酸塩、フルオロケイ酸塩などが本発明の方法で使用可能なアルカリ土類金属のすべての好適な塩である。更には、触媒材料の形成において前出のアニオンを各々含んでなる2つ以上のアルカリ土類材料を含んでなる混合物の使用は、本発明の範囲内のものである。アルカリ土類金属塩はカルシウム塩であることが好ましく、この点において、酢酸カルシウムが特に好ましい。もう一つの態様においては、本発明の触媒が形成される混合物中に存在するマグネシウムの量は、存在するカルシウム化合物の全量基準で約0.1重量%と1.0重量%の間にある。すなわち、使用されるアルカリ土類化合物は、存在するカルシウムとマグネシウムの合わせた全重量基準で約0.1重量%と1.0重量%の間のマグネシウムを含有する酢酸カルシウムと酢酸マグネシウムの混合物である。
酸成分が水中で自由に解離した(100%イオン化)強酸であることが好ましいが、必要ではない。このような酸は化学者にはよく知られている。別に述べれば、本発明による触媒の製造における使用に好適な酸は、使用されるアルカリ土類化合物の原材料のアニオンの共役酸と同じように少なくとも強い酸強度(水中で測定した解離度)を有しなければならない。例えば、酢酸カルシウムと酢酸マグネシウムの混合物を原材料として使用する場合には、本発明による触媒の形成に使用される酸は、酢酸に対する酸解離定数よりも大きい酸解離定数を有しなければならない。
本発明により触媒を製造し得る組成物はカルボン酸を含有し得る。このカルボン酸が脂肪酸であるということは必要ではないが、好ましい。事実、直鎖、分岐、環状、芳香族、脂肪族、アルキルアリールであれ、約2と25個の間の炭素原子を有する任意のカルボン酸である。好適な酸は、1分子当たり単一の、2個の、3個以上のカルボン酸官能基を含有するものを含む。加えて、このカルボン酸成分は、1個、2個あるいは3個のオレフィン結合(二重結合、別名「不飽和結合」)を含有し得るか、あるいは飽和であり得る。特に好まれる酸はオレイン酸である。
本発明による触媒は、好ましくは、ポリアルキレングリコール;一方あるいは両方の末端にアルキル基を有し、末端のアルキル基が任意のC1−C25ヒドロカルビル基であるポリアルキレングリコール;ポリオキシアルキル化カルボン酸;または室温で液体である、C1−C6アルキレンオキシドの本質的に任意のポリマー(ブロックあるいはランダム)などのポリエーテル材料であるエーテル成分を含み得る。一つの好まれる態様においては、エーテル成分は約100と1500の間の分子量を有する。もう一つの態様においては、エーテル成分は約100と1000の間の分子量を有する。この明細書内には、約100と1000の間の分子量を有するポリアルキレングリコールと、100と1000の間の分子量を有するC1−C10アルキルでキャップされたポリアルキレングリコールが含まれる。前出のいずれかを含む任意の混合物が本発明での使用に好適である。
90グラムのPRIOLENE(登録商標)6933のオレイン酸および48グラムの酢酸カルシウム一水和物を500mlのビーカー中で合体することにより、アルコキシル化触媒を製造した。上述のSilversonミキサーを用いて、酢酸カルシウムを分散した。これに12グラムの濃硫酸を撹拌しながら約1分間にわたってゆっくりと添加した。この混合物は初めは黒色に転じ、混合時に黄色となる。引き続いて、Silverson混合物を用いて、この混合物を均質となるまで分散した。この反応混合物を冷却し、そして更なる量の50グラムのPrioleneを添加して、30%の活性触媒を含有する低粘度の分散物を得た。
と図示され得る。(この明細書および添付のクレームの範囲で使用されるように、語「ヒドロカルビル」は、置換基または基を指す場合には、当分野の熟練者にはよく知られている通常の意味で使用される。特に、これは、分子の残りに直接に結合した炭素原子を有し、そして主として炭化水素の性格を有する基を指す。ヒドロカルビル置換基あるいは基の例は、(1)炭化水素置換基、すなわち脂肪族(例えば、アルキルまたはアルケニル)、脂環式(例えば、シクロアルキル、シクロアルケニル)置換基および芳香族−、脂肪族−および脂環式置換芳香族置換基、ならびに環が分子の別の部分を通って完結する環状置換基(例えば、2個の置換基が一緒になって脂環式基を形成する);(2)置換炭化水素置換基、すなわち、本発明の文脈で、大部分炭化水素の置換基を変えない非炭化水素基を含有する置換基(例えば、ハロ(特にクロロおよびフルオロ)、ヒドロキシ、アルコキシ、メルカプト、アルキルメルカプト、ニトロ、ニトロソおよびスルホキシ);(3)ヘテロ置換基、すなわち、大部分炭化水素の性格を有する一方で、本発明の文脈において、環または鎖中に、そうでなければ炭素原子から構成される炭素以外を含有する置換基を含む。ヘテロ原子はイオウ、酸素、窒素を含み、そしてピリジン、フリル、チエニルおよびイミダゾリルなどの置換基を網羅する。一般に、たかだか2個の、好ましくはたかだか1個の非炭化水素置換基がヒドロカルビル基中で10個の炭素原子ごとに存在する;通常、ヒドロカルビル基中には非炭化水素置換基は存在しない。)上記の反応は、R1基がカルボニル炭素に関してアルコキシレート部分の遠位末端に結合しているように書かれているが、この開示は、また、R1基がカルボニル炭素に関してアルコキシレート部分の近位末端に結合している態様も開示している。本発明は、限定するのではないが、エチレンオキシドとプロピレンオキシドの混合物を使用して、混合アルコキシ部分のランダム分布を生成することを含んで、単一種以上のアルキレンオキシドがアルコキシル化剤として使用される場合を更に含む。加えて、本発明は、例えば最初にある量の一つのアルキレンオキシドを反応させ、引き続いて異なるアルキレンオキシドを反応させることなど、アルキレンオキシドをブロック付加させることを含む。
Claims (24)
- カルボン酸、アルコールおよびエステルを1つ以上のアルキレンオキシドによりアルコキシル化するのを促進するのに有用な触媒を形成する方法であって、
a)少なくとも2つのアルカリ土類化合物と、場合によっては、カルボン酸;約100と1500の間の分子量を有するポリアルキレングリコール;約100と1500の間の分子量を有するC1−C10アルキルでキャップされたポリアルキレングリコール;および前出のいずれかを含む混合物からなる群から選択される1つ以上の更なる材料を含んでなる第1の混合物を準備し;
b)少なくとも1つの酸を前記第1の混合物と合体して、第2の混合物を形成し;
c)前記第2の混合物を均質化して、均質のペーストまたは均質の液体の形の触媒を生成させる
段階を含んでなる方法。 - 前記2つのアルカリ土類化合物が実質的にイオン性の塩である請求項1に記載の方法。
- 前記2つのアルカリ土類化合物がカルシウムとマグネシウムの化合物を含んでなる請求項1に記載の方法。
- 存在するカルシウムとマグネシウムの合体した全重量基準で、前記アルカリ土類化合物が約0.1重量%と1.0重量%の間のマグネシウムを含有する、カルシウムとマグネシウムの化合物を含んでなる請求項3に記載の方法。
- アルカリ土類成分がアルカリ土類化合物の混合物を含んでなり、この化合物の一方が主成分であり、そして他の化合物が従成分であり、従成分中のアルカリ土類原子数に対する主成分中に存在するアルカリ土類原子の比が約9:1と約10,000:1の間の範囲にある請求項1に記載の方法。
- d)前記触媒を約0.05トールと約100気圧の間の範囲の任意の圧力下で約120°と約220℃の間の範囲の任意の温度に約5分までの間の任意の時間加熱することにより、アニールする段階を更に含んでなる請求項1に記載の方法。
- 酸素の実質的な不在下で行われる請求項6に記載の方法。
- 前記カルボン酸がカプリン酸、カプリル酸、カプロン酸、オクタン酸、デカン酸、ドコサン酸、ドデカン酸、テトラデカン酸、オレイン酸、ヘキサデカン酸、リノレイン酸、リノレン酸、オクタデカン酸からなる群から選択される請求項1〜7のいずれかに記載の方法。
- 前記更なる材料が約100と1000の間の分子量を有するメチルエーテルでキャップされたポリアルキレングリコールを含んでなる前出の請求項のいずれかに記載の方法。
- 前記アルカリ土類化合物が実質的にイオン性であり、アニオン部分を含んでなり、そして前記酸の解離定数が前記アニオン部分の共役酸の解離定数よりも大きい前出の請求項のいずれかに記載の方法。
- 前記酸が約10重量%と99.9重量%の間のH2SO4を含有する硫酸である前出の請求項のいずれかに記載の方法。
- 前記酸がアルキルベンゼンスルホン酸、アルキルベンゼンスルホン酸塩、パラ−トルエンスルホン酸、パラ−トルエンスルホン酸塩、ナフタレンスルホン酸塩、ナフタレンスルホン酸、スルホコハク酸塩、スルホコハク酸塩およびエーテル硫酸塩の酸性エステルからなる群から選択される前出の請求項のいずれかに記載の方法。
- 前記カルシウムの化合物の1つが酢酸カルシウムおよび水酸化カルシウムからなる群から選択され、そして前記カルボン酸が不飽和カルボン酸である請求項1に記載の方法。
- 前記カルボン酸がオレイン酸を含んでなる請求項13に記載の方法。
- 前記アルカリ土類化合物の1つがイオン性カルシウム化合物であり、このアニオン部分がカルボン酸のアニオンを含んでなる請求項1に記載の方法。
- 前記アルカリ土類化合物の1つが過塩基性スルホン酸塩を含んでなる請求項1に記載の方法。
- アルコールおよびエステルからなる群からなる有機材料をアルコキシル化する方法であって、請求項1〜16のいずれか一つに述べられている方法により製造される触媒の存在下でエチレンオキシド、プロピレンオキシドおよびブチレンオキシドからなる群からなるアルキレンオキシドにより前記有機材料を処理することを含んでなる方法。
- 前記触媒が室温で不透明な物質の形で存在する前出の請求項のいずれかに記載の方法。
- 請求項19に記載の方法の反応速度を増進する方法であって、反応の完結前の任意の段階で、カルボン酸、C1−C8アルコールおよび約100と約1000の間の分子量を有するポリアルキレングリコールを含んでなる三元混合物を反応試剤に添加する段階を含んでなり、添加される前記三元混合物の量が反応試剤の有機カルボキシ化合物の全重量基準で約0.1重量%と約10重量%の間にある方法。
- 請求項19に記載の方法の反応速度を増進する方法であって、反応の完結前の任意の段階で、カルボン酸、C1−C8アルコールおよび約100と約1000の間の分子量を有するポリアルキレングリコールを含んでなる三元混合物を反応試剤に添加する段階を含んでなり、添加される前記三元混合物の量が反応試剤の有機カルボキシ化合物の全重量基準で約0.1重量%と約10重量%の間にある方法。
- 請求項19に記載の方法の反応速度を増進する方法であって、反応の完結前の任意の段階で、カルボン酸、C1−C8アルコールおよび約100と約1000の間の分子量を有するC1−C10アルキルでキャップされたポリアルキレングリコールを含んでなる三元混合物を反応試剤に添加する段階を含んでなり、添加される前記三元混合物の量が反応試剤の有機カルボキシ化合物の全重量基準で約0.1重量%と約10重量%の間にある方法。
- 前記触媒が前記触媒の全重量基準で0.1重量%と5重量%の間の任意の量で亜鉛を含んでなる前出の請求項のいずれかに記載の方法。
- グリセリルトリエステルを界面活性剤の性質を有する分子に変換するのに有用なアルコキシル化の方法であって、請求項1−18のいずれかに述べられている触媒の存在下でC1−C4アルキレンオキシドをグリセリルトリエステルに添加することを含んでなる方法。
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