JP2569355B2 - ホロンの製造方法 - Google Patents

ホロンの製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ホロンの製造方法に係り、特に、アセトン
を原料として、アルカリ性触媒によるアルドール縮合を
経由するメチルイソブチルケトン製造プラントに於ける
蒸留分離残渣油中に存在するアセトン三量体からホロン
を製造する方法に関する。
〔従来技術〕
ホロンはアセトンに塩化水素を飽和させるか、イソプ
ロピルアルコールを脱水硫酸亜鉛上に通して製造され
る。ホロンは農薬、船底塗料、帯電防止剤、ポリアミド
樹脂等の原料に使用され、樹脂添加剤の原料として有用
である。
ところで、工業プラントに於いて、アセトンからは、
メシチルオキシドが製造され、メシチルオキシドからは
メチルイソブチルケトンが製造される。このメシチルオ
キシドはアセトンの二量体であるが、蒸留分離精製時に
残渣中に副生成物として、ホロン等のアセトン三量体を
生じる。これらのアセトン三量体には、ホロン(PHO)
の外に2,6−ジヒドロシシ−2,6−ジメチル−4−ヘプタ
ノン(DDH)、6−ヒドロキシ−2,6−ジメチル−2−ヘ
プテン−4−オン(S−PHO)、2,2,6,6−テトラメチル
テトラヒドロピラン−4−オン(TTPK)等があり、以下
の平衡関係が存在している。
〔発明が解決しようとする問題点〕 しかしながら、このような残渣中からホロンを蒸溜精
製する場合、ホロン以外のアセトン三量体が多量に存在
するためホロンの収率が悪く、ホロン以外のアセトン三
量体は、ホロン精製時に破棄され、不経済である。ま
た、残渣油中には、沸点の低いものから順に、水、メシ
チルオキシド、ジアセトンアルコール、ホロン異性体、
2,2,6,6−テトラメチルテトラヒドロピラン−4−オ
ン、ホロン、6−ヒドロキシ−2,6−ジメチル−2−ヘ
プテン−4−オンが混合されている。この為、有効はホ
ロン及びホロン異性体を2,2,6,6−テトラメチルテトラ
ヒドロピラン−4−オンから簡単に蒸留分離できない不
具合がある。
本発明はこのような事情に鑑みて成されたもので、メ
シチルオキシド製造時に、残渣油中からホロン以外のア
セトン三量体を破棄することなく、ホロンを高収率に得
ることのできるホロンの製造方法を提供することを目的
としている。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明は前記目的を達成するために、アセトンをアル
カリ性触媒でアルドール縮合反応させると共に、蒸留分
離して得られるメシチルオキシドの残留物としてのアセ
トン三量体が含まれる残渣油を、酸触媒中で加熱脱水す
ると共に蒸溜してホロンを分離精製することを特徴とし
ている。
また、酸触媒には燐酸系の脱水触媒を使用することが
このましい。
反応条件に於いては、残渣油を酸触媒中で加熱脱水す
る際に生成する水を反応系外に分離することも特徴であ
り、残渣油の反応液中に不活性ガスをバブリングして、
生成水の反応系外への分離を促進してもよい。また、残
渣油の反応液の上方に不活性ガスを流通させて、生成水
の反応系外への分離を促進しても良い。
残渣油を酸触媒で加熱脱水した後、5時間以上貯溜す
る場合に、温度を30℃以下に保存することを特徴とす
る。
残渣油を酸触媒で加熱脱水した後、ホロンを蒸留する
場合、酸触媒を分離除去すると共に、アルカリ水溶液を
加えて反応残渣油中の有機酸を分離したのち蒸留するこ
とも特徴とする。
〔作用〕
本発明に係るホロンの製造方法によれば、酸触媒中で
加熱することにより、残渣中のホロン以外の2,6−ジヒ
ドロキシ−2,6−ジメチル−4−ヘブタノン、2,2,6,6−
テトラメチルテトラヒドロピラン−4−オン等のアセト
ン三量体は、脱水反応によってホロンとなる。特に、2,
6−ジヒドロキシ−2,6−ジメチル−4−ヘプタノン、6
−ヒドロキシ−2,6−ジメチル−2−ヘプテン−4−オ
ン等の第3級アルコールは容易にホロンに成る。また、
酸触媒には、硫酸、硝酸、塩酸、燐酸が使用される。酸
触媒は生成したホロンの分解作用等の悪影響もみられる
が、燐酸系触媒はこの分解作用が少なく、本発明の使用
に好適である。
また、反応条件に於いて、反応系を減圧にすると、残
渣油中の反応系に生じるメシチルオキシド等の加熱還流
温度を130℃以下に下げて行うことができる。加熱還流
温度が高いと、ホロンの分解が促進され好ましくない。
反応条件に於いて水分を反応系外に分離すると、残渣
油の各アセトン三量体の平衡関係がくずれるため、2,2,
6,6−テトラメチルテトラヒドロピラン−4−オン等の
第3級アルコール以外のものも、簡単にホロンに移行す
る。
更に、反応残渣油中で不活性ガスのバブリングを行う
と、反応液に生じる水分が効率よく除去され、反応残渣
油の上方に不活性ガスを流通させても水分の除去が促進
される。
反応残渣油中からのホロンの蒸留精製に於いて、予め
酸触媒を反応系から除くことにより、反応時の反応器の
腐食が防止され、アルカリ性溶液によって残渣油中の有
機酸不純物を容易に除去できる。また、残渣油の反応後
に反応液を貯溜して置く場合、温度を30℃以下に保持す
ると、2,2,6,6−テトラメチルテトラヒドロピラン−4
−オンが水和によって再び生成することが防止される。
〔発明の好ましい態様〕
以下、本発明の好ましい態様を詳説する。
残渣油 本発明に使用される残渣油は、公知のメシチルオキシ
ドの製造方法に於ける残渣であり、アセトン、ジアセト
ンアルコール、及びメシチルオキシドを蒸留分離した残
渣油である。
残渣油には、少量のジアセトンアルコール、メシチル
オキシドの外に、ホロン、ホロン異性体、2,2,6,6−テ
トラメチルテトラヒドロピラン−4−オン、2,6−ジヒ
ドロキシ−2,6−ジメチル−4−ヘプタノン、6−ヒド
ロキシ−2,6−ジメチル−2−ヘプテン−4−オン等ア
セトン三量体が平衡関係を維持して存在している。
残渣油に添加される酸触媒 本発明に使用される酸触媒には、硫酸、硝酸、塩酸、
及び燐酸等の鉱酸、アンバーリスト15(ロームアンドハ
ース社製)等の強酸性イオン交換樹脂、活性白土、シリ
カ又はシリカ・チタニアに担持した燐酸等がある。特
に、燐酸系触媒は脱水反応の促進に有効であると共に、
生成したホロンを再び分解する虞が他の酸触媒より少な
い。
酸触媒は反応系に於いて0.1乃至20重量%の範囲で使
用され、好ましくは1乃至10重量%である。酸触媒が少
ないと反応速度が低下し、多過ぎると生成ホロンに影響
を与える。
残渣油の反応条件 2,2,6,6−テトラメチルテトラヒドロピラン−4−オ
ン、2,6−ジヒドロキシ−2,6−ジメチル−4−ヘプタノ
ン、及び6−ヒドロキシ−2,6−ジメチル−2−ヘプデ
ン−4−オン等のアセトン三量体は、脱水反応によって
ホロンを生じるため加熱反応が行われる。加熱温度は水
及びジアセトンアルコール、メシチルオキシド等を2量
体を還流させるために、少なくとも130℃以上に設定さ
れる。しかし、温度130℃以上では、生成ホロンの分解
作用も激しくなるため、減圧して還流温度を下げるのが
好ましい。従って、反応系を減圧調整することによっ
て、反応還流温度が50乃至130℃、より好ましくは90乃
至120℃の範囲に設定される。
反応系から水分を除去するため、反応器にはディーン
スターク分離器、油水分離器が取り付けられる。反応に
よる生成水分は、前記減圧、温度条件で還流され、これ
等の分離器で反応系外に放出除去される。これにより、
アセトン三量体の平衡関係はホロン生成系に移行し、ホ
ロンが高収率でえられる。
尚、アセトン三量体に於いて、水酸器を有する2,6−
ジヒドロキシ−2,6−ジメチル−4−ヘプタノン、6−
ヒドロキシ−2,6−ジメチル−2−ヘプテン−4−オン
等は分子内脱水により容易にホロンに変換される。しか
し、環状エーテル型構造を有する2,2,6,6−テトラメチ
ルテトラヒドロピラン−4−オンは容易に変換しないた
め、反応系から前記の方法に基づいて水分を除去するの
が好ましい。
更に、反応時に於いて、残渣油の反応液には不活性ガ
スが流通されバブリングされ、場合によっては、反応液
の上方に不活性ガスが流通される。不活性ガスは反応液
中に含まれる微量の水分を反応系外に効率良く除去する
ので、反応液中の水分は殆ど除去される。この為、2,2,
6,6−テトラメチルテトラヒドロピラン−4−オンはホ
ロンに略移行し、残渣油には2,2,6,6−テトラメチルテ
トラヒドロピラン−4−オンが存在しなくなる。従っ
て、ホロンの精製時、沸点の近似した2,2,6,6−テトラ
メチルテトラヒドロピラン−4−オンの混入が防止さ
れ。このような、不活性ガスの流通は特に生成水が減少
する反応後期に有効である。
脱水反応の終点は2,2,6,6−テトラメチルテトラヒド
ロピラン−4−オンがガスクロマトグラフィーで検出さ
れなくなる時点とされる。
従って、反応時間は酸触媒の濃度、反応温度、不活性
ガスの流通量によって変わり、通常、5乃至20時間であ
る。
反応後のホロンの精製 反応生成物中のホロンは蒸留によって精製され、酸触
媒の存在下で蒸留する場合には温度130℃以上で行われ
る。このため、ホロンの分解が起こり易く、反応器を腐
食させる虞がある。そこで、酸触媒を除いた後にホロン
の蒸留を行うことが好ましい。
酸触媒の分離方法は特に規定しないが、通常水洗法で
分離できる。特に、燐酸に於いて、水洗いで得られる燐
酸排水の燐酸濃度は、20乃至50重量%程度に成るように
第1回の洗浄に於いて水洗水量が設定される。第2回の
洗浄に於いては、燐酸を完全に分離するのが好ましい。
反応洗浄排水は破棄してよいが、再び脱水反応に使用し
てもよい。
更に、反応残渣油には、少量の有機酸が含まれ、有機
酸は反応残渣油の蒸留によってホロンを精製する場合に
混入する。ホロンの用途によっては、この有機酸が悪影
響をあたえる。例えば、ポリオレフィンの光安定剤を合
成する際に、ホロンを出発原料として中間体にトリアセ
トンアルカミンを合成するが、この化合物はホロンとア
ンモニアとから合成された2,2,6,6−テトラメチルテト
ラヒドロピペリジン−4−オンの水添反応によって誘導
される。この場合、水添には通常ラネーニッケル触媒が
使用されが、ホロン中に有機酸が存在すると、これが触
媒毒となり反応を阻害する。そこで、反応残渣油は、蒸
留精製前に水酸化ナトリウム溶液で処理して有機酸を除
去するのが好ましい。有機酸の除去処理は0.05乃至2重
量%、より好ましくは0.1乃至0.5重量%の範囲で水酸化
ナトリウムを使用する。
また、本発明に係るホロンの製造において、反応残渣
油から酸触媒を分離するが、この分離を行う前に残渣油
をストックする場合、反応残渣油中には、経時的に2,2,
6,6−テトラメチルテトラヒドロピラン−4−オンが増
加し高温(約60℃)になるほど著しい。このため、5時
間以上貯溜する場合には、30℃以下に保存することが好
ましい。
〔実施例〕
以下、本発明の実施例を示す。
(実施例1) 反応器にメチルイソブチルケトン製造の残渣油95重量
%、酸触媒としての燐酸5重量%を入れる。
反応器内を減圧にして温度110℃で反応させると共に
反応残渣油中に不活性ガスとして窒素をバブリングす
る。
又、反応器に分離器を取り付けて生成水の分離を行
う。反応の終点は2,2,6,6−テトラメチルテトラヒドロ
ピラン−4−オンがガスクロマトグラフィーにより検出
できないまでとした。
反応残渣油は、酸触媒が除かれた後、0.5重量%の水
酸化ナトリウム液95重量%が添加され、有機酸を抽出分
離後の油層が蒸留精製された。その結果、ホロンの収率
は165%であった。
(実施例2) 反応器にメチルイソブチルケトン製造の残渣油85重量
%、酸触媒としての燐酸15重量%を入れる。
反応器内を減圧して温度90℃で反応させると共に反応
残渣油中に不活性ガスとして窒素をバブリングする。
又、反応器に分離器を取り付けて生成水の分離を行
う。反応の終点は2,2,6,6−テトラメチルテトラヒドロ
ピラン−4−オンがガスクロマトグラフィーにより検出
できないまでとした。
反応残渣油は、酸触媒が除かれた後、0.1重量%の水
酸化ナトリウム液340重量%が添加され、有機酸を抽出
分離後の油層が蒸留精製された。その結果、ホロンの収
率は154%であった。
(実施例3) 反応残渣油中に不活性ガスとしての窒素のバブリング
を行わなかった以外は、全て実施例1と同様に反応し
た。その結果、2,2,6,6−テトラメチルテトラヒドロピ
ラン−4−オンは0.3重量%以下に低下しなかった。
(実施例4) 反応器にメチルイソブチルケトン製造時の残渣油99重
量%、酸触媒としての硫酸1重量%を入れる。その他は
実施例2と同様な操作をした結果、ホロンの収率は110
%であった。
(実施例5) 酸触媒としてアンバーリスト15(ロームアンドハース
社製)5重量%を用いた以外は実施例2と同様に操作し
た。その結果、ホロンの収率は105%であった。
(実施例6) 反応器にメチルイソブチルケトン製造の残渣油98重量
%、酸触媒としてR−NH・CH2PO3H2型樹脂2重量%を入
れる。
反応器内を減圧して窒素をバブリングし、且つ生成水
を分離しながら10時間反応した。この結果、2,2,6,6−
テトラメチルテトラヒドロピラン−4−オンの反応率は
45%であった。
(実施例7) 実施例1と同様に操作して得られた脱水反応生成物に
酸触媒を分離することなく30℃及び60℃の温度に保っ
た。所定時間毎にサンプリングを行い、ガスクロマトグ
ラフィーで2,2,6,6−テトラメチルテトラヒドロピラン
−4−オン(TTPK)の濃度を測定した。その結果、表1
に示すような変化が認められた。
(比較例1) メチルイゾブチルケトン製造の残渣油を直接蒸留精製
した。その結果、ホロンの収率は85%であった。
〔発明の効果〕
以上、説明したように本発明に係るホロンの製造方法
によれば、残渣油を酸触媒で加熱脱水したので、2,2,6,
6−テトラメチルテトラヒドロピラン−4−オン等のア
セトン三量体がホロンとして生成され、メシチルオキシ
ド製造時に残渣油中からホロン以外のアセトン三量体を
破棄することなく、ホロンを高収率で得ることができ
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C07C 49/203 9049−4H C07C 49/203 J // C07B 61/00 300 C07B 61/00 300 C07C 45/74 C07C 45/74

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】アセトンをアルカリ性触媒でアルドール縮
    合反応させると共に、蒸留分離して得られるメシチルオ
    キシドの残留物としてのアセトン三量体が含まれる残渣
    油を、酸触媒中で加熱脱水すると共に蒸留してホロンを
    分離精製することを特徴とするホロンの製造方法。
  2. 【請求項2】前記酸触媒は燐酸系触媒であることを特徴
    とする請求項第1項記載のホロンの製造方法。
  3. 【請求項3】前記加熱脱水反応は、減圧下で温度50乃至
    130℃の範囲で行うことを特徴とする請求項第1項又は
    第2項記載のホロンの製造方法。
  4. 【請求項4】前記残渣油を酸触媒中で加熱脱水する際に
    生成する水を反応系外に分離することを特徴とする請求
    項第3項記載のホロンの製造方法。
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