JP2010510277A - トリグリセリドからの脂肪酸アルキルエステルおよびアクロレインの製造法 - Google Patents
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Abstract
Description
によって記載することができる。
これらの課題ならびに、明確には挙げられていないがさらに別の、この中で議論された文脈から容易に導き出せるか、または推定できる課題は、請求項1記載の方法によって解決される。本発明による方法の目的に適った態様および変形は、請求項1を直接的または間接的に引用する下位請求項の中で保護される。
a)トリグリセリドを、アルコールR'−OHを用いて、適した触媒の存在下で反応させ脂肪酸アルキルエステルおよびグリセリンを得て、かつ
b)得られたグリセリンを接触的にアクロレインへと脱水する
ことを特徴とする製造法を使用することによって、上で詳細に挙げられた従来技術の欠点を防止することに成功し、
その際、Rは、R1、R2およびR3であり、かつR1、R2およびR3は、全て同じであるか、または部分的に同じであるか、または全て異なっており、かつ、それぞれ直鎖または分岐鎖のおよび場合により一価不飽和または多価不飽和のC10〜C30−アルキル基、有利にはC12〜C20−アルキル基を意味し、かつR'は、C1〜C10−アルキル基、有利にはC1〜C6−アルキル基、C3〜C6−シクロアルキル基、有利にはC6−シクロアルキル基を意味する。
(i)天然または合成のケイ酸塩物質、例えば殊にモルデナイト、モンモリロナイトおよび酸性ゼオライト、例えばHZSM−5、MCM−22、ゼオライトベータ;
(ii)一塩基、二塩基、または多塩基無機酸、殊にリン酸、硫酸または無機酸の酸性塩で被覆された担体材料、例えば酸化物物質またはケイ酸塩物質、好ましくは酸化アルミニウム、二酸化チタン、二酸化ケイ素、二酸化ジルコニウムまたはそれらの混合物;
(iii)酸化物および混合酸化物、例えば酸化アルミニウム、酸化亜鉛−酸化アルミニウム−混合物またはヘテロポリ酸;(iv)ポリスチレンスルホン酸樹脂、殊にレバチット樹脂またはアンバーライト樹脂またはパーフルオロ化ポリマースルホン酸樹脂、殊にナフィオン
である。
(i)天然または合成のケイ酸塩物質、例えば殊にモルデナイト、モンモリロナイトおよび酸性ゼオライト、殊にHZSM−5、MCM−22、ゼオライトベータ;
(ii)一塩基、二塩基、または多塩基無機酸、殊にリン酸、硫酸または無機酸の酸性塩で被覆された担体材料、例えば酸化物物質またはケイ酸塩物質、殊に酸化アルミニウム、二酸化チタン、二酸化ケイ素、二酸化ジルコニウムまたはそれらの混合物;
(iii)酸化物および混合酸化物、殊に酸化アルミニウム、酸化亜鉛−酸化アルミニウム−混合物またはヘテロポリ酸または
(iv)ポリスチレンスルホン酸樹脂、殊にレバチット樹脂またはアンバーライト樹脂またはパーフルオロ化ポリマースルホン酸樹脂、殊にナフィオン
が適している。
バイオディーゼル50gおよびアクロレイン50gを混合し、かつ均一な混合物を形成した。分液漏斗中で、この均一な混合物を水250gと混合し、振動させ、かつ放置しておき、その際、2つの相が形成された。相界面の形成後、分液漏斗中の下方の水相を分離し、かつアクロレイン含量の測定のためにガスクロマトグラフィーにより分析した。全体で、水相中でそれによってアクロレイン33.4gを得た。従って、簡単な水による一段階の抽出に際してすでに、アクロレインの大部分をバイオディーゼルから分離することができた。
回転蒸発器のフラスコ中に、バイオディーゼル50gおよびアクロレイン50gからの混合物を装入し、かつ水浴中で35℃に加熱した。水流ポンプによって、該混合物をゆっくりと真空下に置いた。冷却した蒸留受け器中に、ヒドロキノン50mgを、蒸留して得たアクロレインの安定化のために装入した。1時間以内に、アクロレイン49.1gの留出物を得た。留出物の純度は、ガスクロマトグラフィーによって少なくとも99.5%であることを確認した。回転蒸発器のフラスコ中には50.6gが残っていた。
Claims (54)
- 一般式I:
a)トリグリセリドを、アルコールR'−OHを用いて、適した触媒の存在下で反応させ脂肪酸アルキルエステルおよびグリセリンを得て、かつ
b)得られたグリセリンを接触的にアクロレインへと脱水する
[式中、Rは、R1、R2およびR3であり、かつR1、R2およびR3は、全て同じであるか、または部分的に同じであるか、または全て異なっており、かつ、そのつど直鎖または分岐鎖のおよび場合により一価不飽和または多価不飽和のC10〜C30−アルキル基、有利にはC12〜C20−アルキル基を意味し、かつR'は、C1〜C10−アルキル基、有利にはC1〜C6−アルキル基、C3〜C6−シクロアルキル基、有利にはC6−シクロアルキル基を意味する]
ことを特徴とする方法。 - R1、R2およびR3=C12〜C18−アルキル基であることを特徴とする、請求項1記載の方法。
- R'=メチルまたはエチルであることを特徴とする、請求項1または2記載の方法。
- 反応a)およびb)を同時に一工程で実施することを特徴とする、請求項1から3までのいずれか1項記載の方法。
- 反応a)およびb)のために、均一系または不均一系酸触媒および/または鉱酸の塩または生体触媒を使用することを特徴とする、請求項1から4までのいずれか1項記載の方法。
- pKa値<7を有する均一系触媒を使用することを特徴とする、請求項5記載の方法。
- 硫酸、リン酸、トルエンスルホン酸またはメタンスルホン酸を使用することを特徴とする、請求項6記載の方法。
- 硫酸カリウム、硫酸ナトリウムまたは硫酸セシウム、硫酸水素カリウム、硫酸水素ナトリウムまたは硫酸水素セシウムまたは上記の硫酸水素塩および硫酸塩の混合物、リン酸リチウム、リン酸鉄、硫酸亜鉛を、場合により溶剤の存在下で触媒として使用することを特徴とする、請求項5記載の方法。
- H0値<+2、好ましくは<−3を有する不均一系触媒を使用することを特徴とする、請求項5記載の方法。
- ゼオライト、固体酸、卑金属混合酸化物触媒または酸性イオン交換樹脂を不均一系触媒として使用することを特徴とする、請求項9記載の方法。
- (i)天然または合成のケイ酸塩物質、殊にモルデナイト、モンモリロナイトおよび酸性ゼオライト、殊にHZSM−5、MCM−22およびゼオライトベータ、
(ii)一塩基、二塩基、または多塩基無機酸、殊にリン酸、硫酸または無機酸の酸性塩で被覆された担体材料、例えば殊に酸化物物質またはケイ酸塩物質、好ましくは酸化アルミニウム、二酸化チタン、二酸化ケイ素、二酸化ジルコニウムまたはそれらの混合物、
(iii)酸化物および混合酸化物、殊に酸化アルミニウム、酸化亜鉛−酸化アルミニウム−混合物またはヘテロポリ酸、または
(iv)ポリスチレンスルホン酸樹脂、殊にレバチット樹脂またはアンバーライト樹脂またはパーフルオロ化ポリマースルホン酸樹脂、殊にナフィオン
を使用することを特徴とする、請求項10記載の方法。 - リパーゼ、エステラーゼ、ヒドラターゼおよび/またはヒドロラーゼを生体触媒として使用することを特徴とする、請求項5記載の方法。
- 反応を溶剤の存在下で実施することを特徴とする、請求項1から12までのいずれか1項記載の方法。
- 溶剤として、メチル−tert−ブチルエーテル、エチル−tert−ブチルエーテル、テトラヒドロフラン、1,4−ジオキサン、ジグリム、トルエン、メチルイソブチルケトンおよび/または請求項1記載のエステル交換反応に利用されるアルコールR'−OHを使用することを特徴とする、請求項13記載の方法。
- 反応b)で形成されたアクロレインを、反応混合物から単独でまたは場合により溶剤の少なくとも一部と一緒に分離することを特徴とする、請求項1から14までのいずれか1項記載の方法。
- アクロレインを、ストリッピング、蒸留、抽出、相分離または膜の使用によって反応混合物から分離することを特徴とする、請求項15記載の方法。
- アクロレインを、すでに反応の間に、蒸留によって反応混合物から分離することを特徴とする、請求項16記載の方法。
- 反応a)およびb)を別々の工程で実施することを特徴とする、請求項1から3までのいずれか1項記載の方法。
- 反応a)を、対応する酸のpKa値が>13であるアルカリ触媒を用いて実施することを特徴とする、請求項18記載の方法。
- アルカリ触媒として、エステル交換反応のために使用されるアルコールR'OHのアルカリ金属アルコキシドまたはアルカリ金属メトキシドまたはアルカリ金属エトキシド、有利にはナトリウムエトキシドを使用することを特徴とする、請求項19記載の方法。
- 反応a)を、均一系または不均一系酸触媒を用いて実施することを特徴とする、請求項18記載の方法。
- pKa値<7を有する均一系酸触媒を使用することを特徴とする、請求項21記載の方法。
- H0値<+2、好ましくは<−3を有する不均一系触媒を使用することを特徴とする、請求項21記載の方法。
- 反応a)を、生体触媒を用いて実施することを特徴とする、請求項18記載の方法。
- リパーゼ、エステラーゼ、ヒドラターゼまたはヒドロラーゼを生体触媒として使用することを特徴とする、請求項24記載の方法。
- 反応a)の反応混合物からの一次生成物として形成されたグリセリンを、全体的または部分的に分離し、かつ反応b)で接触的にアクロレインへと脱水することを特徴とする、請求項18から25までのいずれか1項記載の方法。
- 脱水反応b)のために、均一系または不均一系酸触媒を使用することを特徴とする、請求項26記載の方法。
- pKa値<7を有する均一系触媒を使用することを特徴とする、請求項27記載の方法。
- 硫酸、リン酸、トルエンスルホン酸またはメタンスルホン酸を触媒として使用することを特徴とする、請求項28記載の方法。
- 脱水反応b)のために、鉱酸の塩を触媒として使用することを特徴とする、請求項26記載の方法。
- 硫酸カリウム、硫酸ナトリウムまたは硫酸セシウム、硫酸水素カリウム、硫酸水素ナトリウムまたは硫酸水素セシウムまたは上記の硫酸水素塩および硫酸塩の混合物、リン酸リチウム、リン酸鉄、硫酸亜鉛を、場合により溶剤の存在下で触媒として使用することを特徴とする、請求項30記載の方法。
- 脱水反応b)のために、H0値<+2、好ましくは<−3を有する不均一系触媒を使用することを特徴とする、請求項26記載の方法。
- ゼオライト、固体酸、卑金属混合酸化物触媒または酸性イオン交換樹脂を不均一系触媒として使用することを特徴とする、請求項32記載の方法。
- (i)天然または合成のケイ酸塩物質、殊にモルデナイト、モンモリロナイトおよび酸性ゼオライト、殊にHZSM−5、MCM−22およびゼオライトベータ、
(ii)一塩基、二塩基、または多塩基無機酸、殊にリン酸、硫酸または無機酸の酸性塩で被覆された担体材料、例えば殊に酸化物物質またはケイ酸塩物質、殊に酸化アルミニウム、二酸化チタン、二酸化ケイ素、二酸化ジルコニウムまたはそれらの混合物、
(iii)酸化物および混合酸化物、殊に酸化アルミニウム、酸化亜鉛−酸化アルミニウム−混合物またはヘテロポリ酸、または
(iv)ポリスチレンスルホン酸樹脂、殊にレバチット樹脂またはアンバーライト樹脂、またはパーフルオロ化ポリマースルホン酸樹脂、殊にナフィオン
を使用することを特徴とする、請求項33記載の方法。 - 脱水反応b)を、生体触媒を用いて実施することを特徴とする、請求項26記載の方法。
- デヒドラターゼ、ヒドラターゼまたはヒドロラーゼを生体触媒として使用することを特徴とする、請求項35記載の方法。
- 反応b)を溶剤の存在下で実施することを特徴とする、請求項26から36までのいずれか1項記載の方法。
- 溶剤として、メチル−tert−ブチルエーテル、エチル−tert−ブチルエーテル、テトラヒドロフラン、1,4−ジオキサン、ジグリム、トルエン、メチルイソブチルケトンおよび/または請求項1記載のエステル交換反応に利用されるアルコールR'−OHを使用することを特徴とする、請求項37記載の方法。
- グリセリンを反応混合物a)から蒸留によって分離することを特徴とする、請求項26から38までのいずれか1項記載の方法。
- グリセリンを反応溶液から反応蒸留によって分離し、かつ、その際、同時に存在する酸触媒を用いてアクロレインへと脱水することを特徴とする、請求項39記載の方法。
- グリセリンを反応溶液から膜濾過によって分離することを特徴とする、請求項26から38までのいずれか1項記載の方法。
- 膜として有機材料またはセラミック材料を使用することを特徴とする、請求項41記載の方法。
- 脂肪酸アルキルエステルを含有する親油性相Aおよびグリセリン含有の親水性相Bが形成された後に、グリセリンを反応溶液から相分離によって分離することを特徴とする、請求項26から38までのいずれか1項記載の方法。
- 相分離を、相分離剤の添加によって可能にするか、または促進することを特徴とする、請求項43記載の方法。
- 相分離剤として、水および/または有機溶剤および/または脂肪酸アルキルエステルを使用することを特徴とする、請求項44記載の方法。
- 反応a)およびb)を並行して2つの異なる液相中で行うことを特徴とする、請求項18または21から38までのいずれか1項記載の方法。
- 反応a)を、トリグリセリドおよび脂肪酸アルキルエステルを含有する親油性相A中で実施することを特徴とする、請求項46記載の方法。
- 親油性相A中で、そこで有利には可溶性の触媒が反応a)を促進することを特徴とする、請求項47記載の方法。
- 反応b)を、グリセリン、水およびアクロレインを含有する親水性相B中で実施することを特徴とする、請求項47記載の方法。
- 親水性相B中で、そこで有利には可溶性の触媒が反応b)を促進することを特徴とする、請求項49記載の方法。
- 式Iの脂肪酸アルキルエステルを相Aから取得することを特徴とする、請求項46から50までのいずれか1項記載の方法。
- アクロレインを相Bから取得することを特徴とする、請求項46から50までのいずれか1項記載の方法。
- 請求項1から52までのいずれか1項記載の方法に従って製造された、アクロレインを含有する混合物。
- 請求項1から52までのいずれか1項記載の方法に従って製造された、式Iの脂肪酸アルキルエステルを含有する混合物。
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