JP2593550B2 - ブタンジオール混合物の製造 - Google Patents
ブタンジオール混合物の製造Info
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Description
はその環状ヘミアセタールから、2−アルキル−1,4−
ブタンジオールを製造するための方法に関する。
チル−1,4−ブタンジオールは広範な用途を有してい
る。例えば、これらは対応する3−アルキルテトラヒド
ロフラン類に環化し得る。他の用途において、ポリエー
テルグリコール類を形成するために、3−アルキルテト
ラヒドロフラン類はテトラヒドロフランと共重合され得
る。また、これらのグリコール類はポリウレタンエラス
トマー類の製造に使用され得る。従来、2−アルキル−
1,4−ブタンジオール類は種々の技術によって製造され
ている。例えば、これらはイタコン酸の還元によって調
製されている。また、Copelinの米国特許第3,859,369号
に記載されているように、1,4−ブタンジオールをハイ
ドロホルミル化し、続いてハイドロホルミル化の反応生
成物(2−ホルミル−1,4−ブタンジオールと考えられ
る)を水素化することによっても調製されている。加え
て、本願発明者の米国特許第4,590,312号に開示されて
いるように、アルデヒドの存在下で、1,4−ブチンジオ
ール又は1,4−ブテンジオールの接触水素化によっても
調製されている。
わけではない。従来法で用いられるイタコン酸や、アセ
チレンをベースとする化学物質は高価である。従って、
より低コストで実施できる方法が必要とされている。上
記従来法の幾つかにおいて、2−アルキル−1,4−ブタ
ンジオール類の製造には1,4−ブタンジオールの副生が
伴われる。これら従来の方法では、2−アルキル−1,4
−ブタンジオール類よりも遥かに多量の1,4−ブタンジ
オールを生じる。例えば、本願発明者の米国特許第4,59
0,,312号に開示され、権利請求されている方法では、2
−アルキル−1,4−ブタンジオールの含量が約15重量%
のジオール混合物を与える。これは或る場合には望まし
い結果であるが、別の場合には2−アルキル−1,4−ブ
タンジオール類の含量が1,4−ブタンジオールの含量よ
りも多い混合物を調製するのが望ましいことがある。
る。本発明は触媒の存在下に、4−ヒドロキシブチルア
ルデヒド及び/又はその環状ヘミアセタール、2−ヒド
ロキシテトラヒドロフランを、アルデヒド及び水素の混
合物と反応させることにより、2−アルキル−1,4−ブ
タンジオール類を合成する方法に関する。また、本発明
は3−アルキルテトラヒドロフランと、これから得られ
る重合体に関する。
アルデヒド及び/又はその環状アセタール、平衡混合物
として通常存在する2−ヒドロキシテトラヒドロフラ
ン、水素、非置換脂肪族アルデヒド、水素化触媒の混合
物を、初期アルカリ性pHで、且つ反応に適した温度およ
び圧力とすることによって実施され得る。本発明のジオ
ール合成方法は、如何なる特定の作動論理によっても限
定されるものではないが、合成が行われている間に、以
下の反応が生じていると思われる。
好ましくはメチルである。
り、その有機部分は主に1,4−ブタンジオール及び2−
アルキル−1,4−ブタンジオールで、少量の低分子料ア
ルコール及び未同定の高沸点物質が一緒に含まれてい
る。本発明による方法の一つの利点は、2−アルキル−
1,4−ブタンジオール含有量の高いジオール混合物を生
成できることである。例えば、本発明の方法によって、
75重量%の2−アルキル−1,4−ブタンジオールと25重
量%の1,4−ブタンジオールのジオール含有量を有する
生成物が製造されている。他方、本発明の方法による他
の利点の一つは、その融通性である。従って、より少な
いアルデヒドを用いることにより、またはこの方法が実
施される条件であるアルカリ性pHを与えるためにより少
ない塩基を用いることによって、1,4−ブタンジオール
よりも少ない2−アルキル−1,4−ブタンジオールを含
有する混合ジオール生成物を調製し得る。
タンジオールとは、通常の方法で相互に分離され得る。
他方、或る場合には上記の混合物をそのまま維持するの
が望ましい。何故なら、この混合物は一段階で環化さ
れ、3−アルキルテトラヒドロフラン及びテトラヒドロ
フランの混合物を与えるからである。加えて、得られた
3−アルキルテトラヒドロフラン及びテトラヒドロフラ
ンの混合物からは、このテトラヒドロフランの混合物
に、重合に有効な条件下で重合触媒を添加することによ
って共重合体が直接製造され得る。
何れによっても実施され得る。何れの方式においても、
プラチナ、ラニーニッケル又はコバルトのような好適な
水素化触媒が使用され得る。この触媒はスラリー反応器
で使用するための微細に粉砕かれたスラリー触媒の形
(大部分のアルミニウムは除去されている)であっても
よく、または固定床反応器で使用するための顆粒形(約
25重量%のアルミニウムが除去されている)であっても
よい。
ラヒドロフラン(4−HBA/2−HTF)の混合物を出発物質
に用るとき、これは種々の方法で調製ができる。例え
ば、Bull.Soc.Chim.France 1950,668−71に記載された
2,3−ジヒドロフランの加水分解で得たものでもよく、
また米国特許第4,567,305号に開示されたアリルアルコ
ールのハイドロホルミル化によって調製されたものであ
ってもよい。これらの何れかの方法で得られた生成物
は、本発明に使用する前に濃縮し、単離してもよい。し
かし、4−HBA/2−HTF混合物を含む反応生成液を更に処
理することなく使用してもよく、この方がより便利であ
る。非置換脂肪族アルデヒドは、通常は水溶液としてこ
の反応液中に添加される。ホルムアルデヒドは、本発明
の方法に用いるための好ましいアルデヒドである。4−
HBA/2−HTF:非置換脂肪族アルデヒドの充分な重量比
は、約2:1乃至200:1で、好ましくは10:1乃至25:1であ
る。
は、約8〜14、好ましくは約10〜12に調節される。反応
は、撹拌のための設備を具備した圧力容器中において、
バッチ式で実施され得る。シェーカチューブ(shaker t
ube)が便利である。反応液は約6,895〜55,160kPa(ゲ
ージ圧)、好ましくは約34,475kPaの水素で水素化され
る。水素化の時間は約30〜200分間、好ましくは約100〜
200分間で、温度は約100〜200℃、好ましくは約140〜18
0℃である。本発明の方法は適当な大きさのカラム反応
器中において、連続式でも実施し得る。その際の条件お
よび反応物質の比率は、基本的には上記バッチ式におけ
ると同じである。触媒は、好ましくは顆粒状とすべきで
ある。水素は、他の反応物質に対して並流または抗流の
何れかで供給され得る。また、温度は反応液を循環する
ことによって制御され得る。このタイプの連続式操作
は、本願発明者の米国特許第4,590,285号中により詳細
に記載されており、その内容は参照としてこの明細書中
に組み込まれる。
で得られた2−アルキル−1,4−ブタンジオールと1,4−
ブタンジオールとの混合物は、Coatesの米国特許第3,72
6,905号に開示された方法に従い、触媒に硫酸を用いる
ことによって、対応する3−アルキルテトラヒドロフラ
ンとテトラヒドロフランとの混合物に触媒的に環化され
る。本発明の更に別の態様においては、得られたテトラ
ヒドロフラン混合物はDunlop等の米国特許第3,358,042
号に開示された方法に従い、フッ化スルホン酸触媒の存
在下に共重合されてテトラヒドロフラン/3−アルキルテ
トラヒドロフラン共重合体を形成する。次いで、得られ
た共重合体はPechholdの米国特許第4,120,850号に開示
された方法に従い、ポリウレタンの製造に使用され得る
(前記Coates等の米国特許、Dunlap等の米国特許および
Pechholdの米国特許の内容は、この明細書に参照として
組み込まれる)。
る。特にことわらない限り、部、比およびパーセントは
全て重量に基づくものであり、また温度は摂氏である。
(H2SO4)に20部の2,3−ジヒドロフランを約20分かけて
添加することにより、4−ヒドロキシブチルアルデヒド
/2−ヒドロキシテトラヒドロフランを調製した。次い
で、この混合物を30%NaOHで中和した。生じた均一な生
成物の有機部分は、4−ヒドロキシブチルアルデヒド及
びその環状へミアセタールと、2−ヒドロキシテトラヒ
ドロフランとの2:1混合物である。この混合物30部に、1
0部の水、4.3部の37%ホルムアルデヒド水溶液と、0.53
部の30%NaOHと、2部のラニーニッケルとを混合した。
次いで、シェーカチューブ内において150℃で2時間、2
7,576kPa(ゲージ圧)の水素で水素化を行った。得られ
た生成物の有機部分は、主に1,4−ブタンジオール及び
2−メチル−1,4−ブタンジオール(比率55:45)からな
る。また、未同定の高沸点物質が幾つか含まれていた。
(H2SO4)に5部の2,3−ジヒドロフランを約20分かけて
添加することにより、4−ヒドロキシブチルアルデヒド
/2−ヒドロキシテトラヒドロフランを調製した。次い
で、この混合物を30%NaOHで中和した。この混合物に、
25部の水、4.3部の37%ホルムアルデヒド水溶液と、0.5
3部の30%NaOHと、2部のラニーニッケルとを混合し
た。次に、シェーカチューブ内において150℃で2時
間、27,576kPa(ゲージ圧)の水素で水素化を行った。
得られた生成物の有機部分は、主に1,4−ブタンジオー
ル及び2−メチル−1,4−ブタンジオール(比率25:75)
からなる。また、未同定の高沸点物質が幾つか含まれて
いた。
−ヒドロキシブチルアルデヒド/2−ヒドロキシテトラヒ
ドロフランを調製した。208部のトルエン中に3.6部のア
リルアルコールと、0.044部のRh6(CO)16と、9.36部の
トリフェニルホスフィンと、0.02部の1,4−ビス(ジフ
ェニルホスフィノ)ブタンとを混合した溶液を、60゜で
6時間、349kPaのH2/CO(1:1)の条件下で反応させた。
得られた混合物を、合計240部の水で3回抽出した。40
部の水性抽出液(4−ヒドロキシブチルアルデヒド及び
2−ヒドロキシテトラヒドロフランを含有)に、4.3部
の37%ホルムアルデヒド水溶液と、0.53部の30%NaOH
と、2部のラニーニッケルスラリー触媒とを混合した。
10.3のpHを有するこの溶液を、150゜で2時間、27,567k
Paで水素化した。得られた混合物中のジオールのうち、
42%は1,4−ブタンジオール、53%は2−メチル−1,4−
ブタンジオール、5%は2−メチル−1,3−プロパンジ
オールであった。
プルを、ポット温度が130℃に到達するまでの大部分の
水を留去することによって濃縮した(約5%の水が残っ
た)。3%の硫酸濃度を与えるように充分な濃硫酸を添
加し、混合物を130゜に加熱することにより、テトラヒ
ドロフラン及び水を留去させた(前記2−メチル−1,3
−プロパンジオールは環化しないため、ポット中に残っ
た)。混合物の約半分が環化した後では、得られた生成
物中のテトラヒドロフラン類のうち61%は3−メチルテ
トラヒドロフラン、39%はテトラヒドロフランであっ
た。
ヒドロキシブチルアルデヒドを、ホルムアルデヒドを添
加しない点を除き、pH10で実施例3と同じ条件下に水素
化した。得られた生成物中におけるジオール類のうち、
90%が1,4−ブタンジオール、9%が2−メチル−1,3−
プロパンジオール、1%が2−メチル−1,4−ブタンジ
オールであった。
Claims (18)
- 【請求項1】下記の(a)〜(d)の成分からなる混合
物を、初期アルカリ性pHで、且つ反応に充分な温度およ
び圧力とする工程を具備した2−アルキル−1,4−ブタ
ンジオールを製造する方法。 (a)4−ヒドロキシブチルアルデヒド、2−ヒドロキ
シテトラヒドロフラン又はこれらの混合物 (b)水素 (c)非置換脂肪族アルデヒド (d)水素化触媒 - 【請求項2】(a)下記の(i)〜(iv)の成分からな
る混合物を、約8〜14の初期アルカリ性pHで、且つ反応
に充分な温度および圧力とする工程と、 (i)水素 (ii)水素化触媒 (iii)4−ヒドロキシブチルアルデヒド、2−ヒドロ
キシテトラヒドロフラン又はこれらの混合物 (iv)R−CHOの構造式で示されるアルデヒド;但し、
Rは水素または1〜4の炭素原子を含むアルキル基 なお、前記4−ヒドロキシブチルアルデヒド/前記2−
ヒドロキシテトラヒドロフラン:前記アルデヒドの重量
比は、約2:1〜200:1である。 (b)得られた2−アルキルブタンジオールを、反応液
から分離する工程と を具備した2−アルキル−1,4−ブタンジオールを製造
する方法。 - 【請求項3】前記アルデヒドがホルムアルデヒドである
請求項2に記載の方法。 - 【請求項4】前記重量比が、約10:1〜25:1である請求項
3に記載の方法。 - 【請求項5】前記pHが、約10〜12である請求項4に記載
の方法。 - 【請求項6】下記の(a)〜(d)の成分からなる混合
物を、初期アルカリ性pHで、且つ反応に充分な温度およ
び圧力とする工程を具備した1,4−ブタンジオールと2
−アルキル−1,4−ブタンジオールとの混合物を製造す
る方法。 (a)4−ヒドロキシブチルアルデヒド、2−ヒドロキ
シテトラヒドロフラン又はこれらの混合物 (b)水素 (c)非置換脂肪族アルデヒド (d)水素化触媒 - 【請求項7】下記の(a)〜(d)の成分からなる混合
物を、約8〜14の初期pHで、且つ反応に充分な温度およ
び圧力とする工程を具備した1,4−ブタンジオールと2
−アルキル−1,4−ブタンジオールとの混合物を製造す
る方法。 (a)水素 (b)水素化触媒 (c)4−ヒドロキシブチルアルデヒド、2−ヒドロキ
シテトラヒドロフラン又はこれらの混合物 (d)R−CHOの構造式で示されるアルデヒド;但し、
Rは水素または1〜4の炭素原子を含むアルキル基 なお、前記4−ヒドロキシブチルアルデヒド/前記2−
ヒドロキシテトラヒドロフラン:前記アルデヒドの重量
比は、約2:1〜200:1である。 - 【請求項8】前記アルデヒドがホルムアルデヒドである
請求項7に記載の方法。 - 【請求項9】前記重量比が、約10:1〜25:1である請求項
8に記載の方法。 - 【請求項10】前記pHが、約10〜12である請求項9に記
載の方法。 - 【請求項11】ジオールを環化することにより、テトラ
ヒドロフランと3−アルキルテトラヒドロフランとの混
合物を製造する方法において、出発物質のジオールとし
て、請求項7に記載の方法に従って調製された1,4−ブ
タンジオールと2−アルキル−1,4−ブタンジオールと
の混合物を用いる改良法。 - 【請求項12】ジオールを環化することにより、テトラ
ヒドロフランと3−メチルテトラヒドロフランとの混合
物を製造する方法において、出発物質のジオールとし
て、請求項8に記載の方法に従って調製された1,4−ブ
タンジオールと2−メチル−1,4−ブタンジオールとの
混合物を用いる改良法。 - 【請求項13】ジオールを環化することにより、テトラ
ヒドロフランと3−メチルテトラヒドロフランとの混合
物を製造する方法において、出発物質のジオールとし
て、請求項9に記載の方法に従って調製された1,4−ブ
タンジオールと2−メチル−1,4−ブタンジオールとの
混合物を用いる改良法。 - 【請求項14】ジオールを環化することにより、テトラ
ヒドロフランと3−メチルテトラヒドロフランとの混合
物を製造する方法において、出発物質のジオールとし
て、請求項10に記載の方法に従って調製された1,4−ブ
タンジオールと2−メチル−1,4−ブタンジオールとの
混合物を用いる改良法。 - 【請求項15】テトラヒドロフランと3−アルキルテト
ラヒドロフランとの混合物から共重合体を製造する方法
において、請求項11に従って調製されたテトラヒドロフ
ランと3−アルキルテトラヒドロフランとの混合物中に
重合触媒を添加することと、得られた混合物を重合のた
めの有効な条件下に保持することとを具備した改良法。 - 【請求項16】テトラヒドロフランと3−メチルテトラ
ヒドロフランとの混合物から共重合体を製造する方法に
おいて、請求項12に従って調製された混合物中に重合触
媒を添加することと、得られた混合物を重合のための有
効なに充分な条件下に保持することとを具備した改良
法。 - 【請求項17】テトラヒドロフランと3−メチルテトラ
ヒドロフランとの混合物から共重合体を製造する方法に
おいて、請求項13に従って調製された混合物中に重合触
媒を添加することと、得られた混合物を重合のための有
効なに充分な条件下に保持することとを具備した改良
法。 - 【請求項18】テトラヒドロフランと3−メチルテトラ
ヒドロフランとの混合物から共重合体を製造する方法に
おいて、請求項14に従って調製された混合物中に重合触
媒を添加することと、得られた混合物を重合のための有
効なに充分な条件下に保持することとを具備した改良
法。
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