JP2020511510A - 2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸を製造する新規の方法 - Google Patents
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Abstract
Description
続いて、2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸は、一般にはろ過によりアクリロニトリルから分離され、その後いくつかの既知の方法により精製することができる。実際には、2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸に存在する低レベルの不純物が、その重合、より詳細には、分子量並びに得られるポリマー及びコポリマーからの水中の不溶物レベルに強く影響するため、精製は必要である。
1)アクリロニトリルを、少なくとも1種のSO3供給源化合物と、-80から30℃の間に含まれる温度で少なくとも1秒間混合して、スルホン化混合物を得る工程、
2)イソブチレン及びスルホン化混合物を、0.2:1から2:1の間に含まれるSO3のイソブチレンに対するモル比、及び3:1から60:1の間に含まれるアクリロニトリルのイソブチレンに対するモル比で、-40から100℃の間に含まれる温度で10秒から300分の間に含まれる時間接触させ混合して、反応混合物を得る工程、
3)反応混合物を固液分離し、反応混合物中に含有される固体粒子を組成物1の形態で単離する工程であって、固体粒子が組成物1の50から99質量%を占める、工程、
4)組成物1を、水溶液Aと、少なくとも10分間、-20から70℃の間に含まれる温度で混合して、2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸結晶の懸濁液1を得る工程、
5)懸濁液1を固液分離し、結晶を組成物2の形態で単離する工程であって、結晶が組成物2の40から99質量%の間を占める、工程
を含む製造方法である。
SO3供給源化合物は一般には発煙硫酸であり、100%から113.5%の間に含まれる濃度で使用される。例えば、113.5%の発煙硫酸は60質量%のSO3を含む。
moleum:オレウムの質量
%H2SO4 oleum:%H2SO4で表される、オレウムの濃度。
mSO3:SO3の質量
%H2SO4 SO3:%H2SO4で表される、SO3の濃度。
mH2SO4:硫酸の質量
%H2SO4:%H2SO4で表される、硫酸の濃度。
mACN:アクリロニトリルの質量
%MC:アクリロニトリル中に含有される水の質量百分率
m_i solvent i=溶媒iの質量
%MCi=溶媒i中に含有される水の質量百分率
MH2O:水のモル質量
MSO3:SO3のモル質量
%SO3:オレウム中の遊離SO3の質量百分率。
混合時間は、1秒から600分の間、好ましくは5秒から120分の間に有利には含まれる。
本工程中、イソブチレンは、純粋な、若しくは中性ガス(窒素又はアルゴン等)で希釈されたガス状形態、そうでなければ液化ガス形態、或いは溶媒2に溶解させた状態でスルホン化混合物に添加することができる。好ましくは、イソブチレンは溶媒2に溶解させた状態で添加される。好ましくは、この溶媒2はアクリロニトリル又は工程3)からの液固分離により得られる液相である。
MIB:イソブチレンのモル質量
SO3:SO3のモル量
IB:イソブチレンのモル量
MH2SO4:H2SO4モル質量
他のパラメータmoleum、%H2SO4oleum、mH2SO4、%H2SO4、mSO3、%H2SO4SO3は、先に記載のものと同じである。
mH2O:水の質量
工程2)の最後に得られる2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸粒子は、液固分離を使用して単離される。例として、限定されることなく、縦型若しくは横型遠心分離機、デカンタ、フィルタープレス、ベルトフィルター、ディスクフィルター、プッシャーフィルター又は円筒回転フィルターの使用を挙げることができる。液固分離は重力デカントにより行うこともできる。
水溶液Aと混合した組成物1中の反応生成物は、懸濁液の形態であり、これは懸濁液1と称する。言い換えれば、工程4)において、組成物1の反応生成物の一部(固体粒子)は、水溶液A中に可溶化され、一部は可溶化されず、このことが懸濁液1の形成につながる。実際には、組成物1を水溶液Aと混合する間、水相は反応生成物(可溶化した固体粒子)で飽和する。したがって、反応生成物(固体粒子)は完全には可溶化できない。このように、水相が飽和し、再結晶工程とは反対に組成物1の固体粒子は固体状態のままであるため、固体粒子を含まない溶液は工程4)中では全く観察されない。
懸濁液1中に含有され、工程4)の最後に得られる2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸結晶は、液固分離工程により単離され、組成物2の形態を有する。例として、限定されることなく、遠心フィルター、デカンタ、フィルタープレス、ベルトフィルター、ディスクフィルター、真空下クローズドフィルター、加圧クローズドフィルター、又は円筒回転フィルターの使用を挙げることができる。好ましくは、液固分離は遠心フィルター又はNutshe型クローズドフィルターを使用して行われる。
任意選択の工程6)において、工程5)の最後に得られる結晶を含有する組成物2は、洗浄溶液を使用して洗浄される。
特定の実施形態によると、洗浄溶液Aは、55質量%以下の2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸を含んでもよい。
任意選択の工程7)において、工程6)の最後に得られる組成物3は乾燥される。例として、限定されることなく、対流、伝導又は放射による乾燥のための全ての技術(流動層乾燥機、横断床、コンベヤベルト乾燥、マイクロ波乾燥、高周波放射による乾燥、赤外線、噴霧乾燥)の使用を挙げることができる。
(実施例1)
0.4質量%の水を含有する1522gのアクリロニトリル及び104%H2SO4を滴定する180gの発煙硫酸(18%オレウム)を2000mL撹拌二重壁反応器に添加した。得られたスルホン化混合物を1時間撹拌し、スルホン化混合物の温度を-20℃で維持する反応器の二重壁により冷却した。
組成物1を得るための条件は、実施例1と同一である。
0.2質量%の水を含有する1215gのアクリロニトリル、130gの硫酸(98%濃度)及び105.62%H2SO4を滴定する130gの発煙硫酸(25%オレウム)を2000mL撹拌二重壁反応器に添加した。得られたスルホン化混合物を1時間撹拌し、スルホン化混合物を-20℃で維持する反応器の二重壁により冷却した。
0.3質量%の水を含有する1215gのアクリロニトリル、100gの硫酸(96%濃度)及び105.18%H2SO4を滴定する130gの発煙硫酸(23%オレウム)を2000mL撹拌二重壁反応器に添加した。得られたスルホン化混合物を10分間撹拌し、スルホン化混合物を-20℃で維持する反応器の二重壁により冷却した。
Claims (15)
- 2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸の製造方法であって、少なくとも以下の順次の工程:
1)アクリロニトリルを、少なくとも1種のSO3供給源化合物と、-80から30℃の間の温度で少なくとも1秒間混合して、スルホン化混合物を得る工程、
2)イソブチレン及び前記スルホン化混合物を、0.2:1から2:1の間のSO3のイソブチレンに対するモル比、及び3:1から60:1の間のアクリロニトリルのイソブチレンに対するモル比で、-40から100℃の間の温度で10秒から300分の時間接触させ混合して、反応混合物を得る工程、
3)前記反応混合物を固液分離し、該反応混合物中に含有される固体粒子を組成物1の形態で単離する工程であって、固体粒子が組成物1の50から99質量%を占める、工程、
4)工程3)の最後の組成物1を、水溶液Aと、少なくとも10分間、-20から70℃の間の温度で混合して、2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸結晶の懸濁液1を得る工程、
5)懸濁液1を固液分離し、結晶を組成物2の形態で単離する工程であって、結晶が組成物2の40から99質量%の間を占める、工程
を含む製造方法。 - SO3供給源化合物が、発煙硫酸であり、100%から113.5%の間の濃度で使用されることを特徴とする、請求項1に記載の方法。
- 工程1)が、溶媒1中でアクリロニトリルを少なくとも1種のSO3供給源化合物と混合することを含み、溶媒1が、無水酢酸、酢酸等のカルボン酸、ニトリル、アルコール、アミン、アルカン、アミド、エーテル、芳香族化合物、アルキルスルホン酸、及び工程3)からの液固分離により得られる液相を含む群から有利には選択されることを特徴とする、請求項1又は2に記載の方法。
- 溶媒1がアクリロニトリルであることを特徴とする、請求項3に記載の方法。
- 工程2)中に、イソブチレンが溶媒2に溶解させた状態で添加され、溶媒2が、好ましくはアクリロニトリル又は工程3)からの液固分離により得られる液相であることを特徴とする、請求項1から4のいずれか一項に記載の方法。
- 工程2)からのSO3のイソブチレンに対するモル比が、0.4:1から1.5:1の間、好ましくは0.7:1から1.2:1の間であることを特徴とする、請求項1から5のいずれか一項に記載の方法。
- 2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸粒子が、固液分離工程の前に溶媒1及び2を蒸発させることによって反応混合物中に濃縮されることを特徴とする、請求項3から6のいずれか一項に記載の方法。
- 工程4)中に混合される水溶液Aと工程3)からの組成物1の質量比が、0.05:1から1:1の間、より好ましくは0.15:1から0.9:1の間であることを特徴とする、請求項1から7のいずれか一項に記載の方法。
- 組成物1が、溶媒3、好ましくはアクリロニトリル溶液で洗浄されることを特徴とする、請求項1から8のいずれか一項に記載の方法。
- 工程4)の水溶液Aが、20%以下の有機溶媒4、好ましくは0から15%の有機溶媒4、より好ましくは2から10%の有機溶媒4を含むことを特徴とする、請求項1から9のいずれか一項に記載の方法。
- 有機溶媒4がアクリロニトリルであることを特徴とする、請求項10に記載の方法。
- 工程4)からの水溶液Aが、少なくとも80質量%の水及び20質量%以下の無機酸、好ましくは80質量%から99質量%の間の水及び1質量%から20質量%の無機酸、より好ましくは85質量%から98質量%の間の水及び2質量%から15質量%の無機酸を含むことを特徴とする、請求項1から8のいずれか一項に記載の方法。
- 前記無機酸が硫酸であることを特徴とする、請求項12に記載の方法。
- 工程5)における懸濁液1の固液分離の最後に得られる液相が、工程4)における水溶液Aとして全体が又は部分的に使用できることを特徴とする、請求項1から13のいずれか一項に記載の方法。
- 工程5)の組成物2が、洗浄溶液、有利には有機溶媒4を20質量%以下で含む水溶液を使用して洗浄されることを特徴とする、請求項1から14のいずれか一項に記載の方法。
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