JP2763210B2 - 脂肪族カルボン酸クロリドの製造方法 - Google Patents

脂肪族カルボン酸クロリドの製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、三塩化燐を塩素化剤と
して使用する脂肪族カルボン酸クロリドの製法におい
て、その精製工程に金属ハロゲン化合物を使用すること
による高純度で且つ低濃度燐の脂肪族カルボン酸クロリ
の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】脂肪族カルボン酸クロリドはアミノ酸、
タンパク質、タンパク類似物質との反応生成物などの生
化学的に、また工業的にも有機過酸化物、界面活性剤、
アルキルケテンダイマー、医農薬中間体などを誘導する
中間体物質として有用なものである。従来、脂肪族カル
ボン酸クロリドの製法は、公知の方法としては当該カル
ボン酸に各種の塩素化剤を反応させる方法が用いられて
いる。塩素化剤としては、例えば、ホスゲン、塩化チオ
ニル、五塩化燐、オキシ塩化燐、三塩化燐等があるが、
それぞれ一長一短がある。即ち、ホスゲン、塩化チオニ
ルは該塩化燐類より塩素化剤としての能力は比較的弱く
触媒を必要とする。その利点としては副生物の塩酸ガ
ス、亜硫酸ガスが反応系内に残存しないために目的物の
精製操作が比較的容易である。一方、三塩化燐は1モル
当たりの有効塩素が多く、反応性のよい優れた塩素化剤
である。しかし、三塩化燐は脂肪族カルボン酸との反応
の際、亜燐酸を主成分とする燐化合物を副生し、主反応
生成物から完全に分離・除去することは困難である。そ
の燐化合物(以下、亜燐酸という)には主成分である亜
燐酸のほかに亜燐酸の縮合タイプ等が含まれている。若
しその亜燐酸が少量でも脂肪族カルボン酸クロリド中に
残存していれば、精製工程において副反応の原因とな
り、収率を低下させ、又主反応生成物の脂肪族カルボン
クロリドに燐分が残留するという問題がある。また、
スウェーデン特許SE452881号においては、三塩化燐と
塩化チオニルを併用する方法が提案されているが、製品
中から燐成分を完全に除去するまでには至っていない。
従って、塩素化剤として三塩化燐を利用する方法では高
純度で且つ低濃度燐の脂肪族カルボン酸クロリドが得ら
れないという問題がある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、三塩化燐に
よる塩素化の際、副生する燐化合物の除去に、金属塩化
物を使用して、高純度で且つ低濃度燐の脂肪族カルボン
クロリドの製造法を提供しようとするものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】すなわち、この発明は、
炭素数2〜20の直鎖状または分枝状飽和脂肪族カルボン
酸と三塩化燐との反応により製造される脂肪族カルボン
酸クロリドの精製工程において、金属のハロゲン化合物
を使用することを特徴とする脂肪族カルボン酸クロリド
の製造方法を提供する。
【0005】また、この発明は、金属ハロゲン化合物の
金属が、マグネシウム、カルシウム、バリウム、アルミ
ニウム、チタン、アンチモン、鉄、銅、銀、亜鉛、錫、
鉛からなる群から選択されることを特徴とする上記脂肪
族カルボン酸クロリドの製造方法を提供する。
【0006】三塩化燐と脂肪族カルボン酸との反応式は
一般には次式: 3RCOOH+PCl3 =3RCOCl+H3 PO3 (1) (式中、Rは直鎖状または分枝状のC1 19アルキル
基)で示される。
【0007】三塩化燐は通常の市販の工業製品を使用で
きる。三塩化燐の使用量は脂肪族カルボン酸1モルに対
して0.3 〜1モル、好ましくは0.4 〜0.6 モルである。
【0008】本発明で使用される炭素数2〜20の直鎖状
または分枝状脂肪族カルボン酸としては、具体的には、
酢酸、トリメチル酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸、
ヘキサン酸、オクタン酸、ペラルゴン酸、トリデシル
酸、ミリスチン酸、ラウリル酸、ネオデカン酸、ノナン
酸、ステアリン酸等が挙げられ、種々の異性体を含んで
いてもよい。
【0009】反応生成物を精製する際に使用される金属
ハロゲン化物は、具体的にはマグネシウム、カルシウ
ム、バリウム、アルミニウム、鉄、銅、銀、亜鉛、錫、
鉛等のハロゲン化合物が挙げられるが、これらに限定さ
れるものではない。また、金属のハロゲン化合物のハロ
ゲンとしては、塩素、臭素、弗素などが用いられるが、
特に塩素が好ましい。金属ハロゲン化合物の使用量は、
粗製脂肪族カルボン酸クロリドに残存していると思われ
る副生亜燐酸量(式1より生成する理論亜燐酸量より回
収亜燐酸量を差し引いた量)に相当するモル数に対して
0.1 倍〜2倍モル、好ましくは0.5 倍〜1倍モルとす
る。なお、これらの金属単体も同様使用することができ
る。この反応には有機溶剤を使用することができる。勿
論、本発明に使用される有機溶剤は三塩化燐や脂肪族カ
ルボン酸とは反応しないことを条件とするが、具体的に
はベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素ま
たはヘキサン、オクタン等の脂肪族飽和炭化水素、さら
にはシクロヘキサン等の脂環式炭化水素およびハロゲン
化炭化水素等である。
【0010】反応は、通常の三塩化燐によるクロール化
反応の反応条件で行われる。すなわち、反応は脂肪族カ
ルボン酸と溶剤との混合物に攪拌下三塩化燐を滴下し、
滴下終了後数時間熟成反応を行う。滴下温度および熟成
反応温度は脂肪族カルボン酸の種類によって異なるが、
通常は0〜150 ℃で行われる。好ましくは10〜70℃であ
る。反応時間は約3〜10時間である。反応の終了は反応
混合物中の脂肪族カルボン酸の残量の測定結果によって
確認できる。その測定は通常のガスクロマトグラフ分析
法によって行うことができる
【0011】反応の終了を確認した後は攪拌を停止、反
応混合物を数時間静置−放置する。上層は粗製の脂肪族
カルボン酸クロリド溶液であり、下層は亜燐酸である。
下層の亜燐酸を分離除去後、上層の粗製脂肪族カルボン
クロリド溶液の精製を行う。本発明の精製法には次の
二つの方法があるが、脂肪族カルボン酸クロリドの沸
点、性質等によって適当な方法を選択すればよい。
【0012】精製法−1: 粗製脂肪族カルボン酸クロリド溶液に所定量の金属のハ
ロゲン化物を添加した後、未反応の三塩化燐および溶剤
を留去し、窒素トッピングを行い、次に不溶性の生成物
を濾過、遠心分離機等で除去して脂肪族カルボン酸クロ
リドを精製する方法。
【0013】精製法−2: 粗製脂肪族カルボン酸クロリド溶液に所定量の金属ハロ
ゲン化物を添加した後、簡単な蒸留装置により未反応の
三塩化燐および溶剤を留去し、蒸留して脂肪族カルボン
クロリドを精製する方法。尚、このような操作を行っ
た精製法は従来法に比べ収率がよく、精製した脂肪族カ
ルボン酸クロリドは品質が良好で燐分を殆ど含まない。
その効果は金属ハロゲン化合物と副生燐化合物とが反応
して生成した金属錯体が粗製脂肪族カルボン酸クロリド
と副生燐化合物との副反応を抑制しているためと思われ
る。更にこのような操作を行った後の反応容器は、金属
ハロゲン化合物を使用しない場合に比べて非常に洗浄が
し易いというメリットがある。以下、実施例を示すが、
本発明の範囲はこれらによって限定されるものではな
い。
【0014】
【実施例】実施例1 攪拌機、温度計、滴下ロート及び反応中に生成する塩酸
ガスを回収するための排出管を備えた、4つ口フラスコ
(1リットル)を準備した。この反応容器に、2−エチ
ルヘキサン酸576 g(4モル)とトルエン115 gを仕込
んだ後、温度を50〜60℃に保持し三塩化燐275 g(2モ
ル)を1時間要して滴下した。滴下終了後、同温度で3
時間熟成反応した後、反応物中の未反応酸をガスクロマ
トグラフで分析すると0.2 %であった。又、この反応を
通じて副生した塩酸ガスを水に吸収させて回収すると20
gであった。続いて、この反応物を沈殿、分離し、下層
の副生亜燐酸をスポイトで抜き取り113 gを回収した。
尚、残りの上層部の粗製クロリドは832 gであった。次
に、上記粗製クロリド832 gに2.5 gの塩化マグネシウ
ムを加えた後、先の装置にガラスビーズを詰めた精留塔
を装着し、過剰の三塩化燐及びトルエンを75℃、真空度
20mmHgまで回収し、クロリド670 gを得た。更に、こ
のものを80℃、真空度20mmHgで蒸留し、主留分として
585 g、初留及び終留分として83gを得た。この主留分
の品質を分析すると、色相(APHA)10、塩素21.76
%(理論値21.8%)、燐含有量5ppm以下の高品質な
ものであった。又、初・終溜分中の目的物を定量して合
計すると99.5%の収率であった。
【0015】実施例2 実施例1で、金属ハロゲン化合物として塩化第二銅3.5
gを使用して同操作を行い、672 gの粗製クロリドを得
た。続いて、同様に蒸留を行い、582 gの主留と88gの
初・終留分を得た。品質を分析すると色相(APHA)
10、塩素21.76 %、燐含有量5ppm以下であった。
又、同様に収率を算出すると99.4%であった。以上の様
に塩化マグネシウムを塩化第二銅に変えても結果は実施
例1と同様であった。
【0016】実施例3 実施例1の装置に、トリメチル酢酸612 g(6モル)を
仕込んだ後、温度を40〜50℃に保持し、そこに347 g
(2.52モル)の三塩化燐を1時間かけて滴下した。滴下
終了後、同温度で5時間熟成反応し未反応酸を分析する
と0.55%であった。同様に反応を通じて回収された塩酸
ガスは31gであった。次いで、沈殿、分離後副生亜燐酸
172 gと粗製クロリド754 gを得た。この粗製クロリド
に2.1 gの塩化マグネシウムを加えて、常圧で過剰の三
塩化燐を回収し、続いて蒸留を実施した。主留分615 g
及び初・終留分105 gを得た。主留分の品質を分析する
と色相(APHA)5、塩素29.3%(理論値、29.4
%)、燐含有量5ppm以下であった。同様に、初・終
留分中の目的物を定量して合計すると収率は96.9%であ
った。
【0017】実施例4 実施例1の装置に、ステアリン酸642 g(2.3 モル)と
ヘキサン90gを仕込んだ後、ステアリン酸を溶解させる
と共に温度を60〜65℃に保持し三塩化燐220 g(1.6 モ
ル)を30分間で滴下した。その後、同温度で7時間熟成
させ、反応を終了させた。次いで、沈殿、分離後86.2g
の副生亜燐酸と854 gの粗ステアリン酸クロリドを得
た。この粗ステアリン酸クロリドに3.5 gの塩化バリウ
ムを添加し、過剰の三塩化燐及びヘキサンを温度120
℃、真空度20mmHgまで留去させ、続いて同条件で窒素
トッピングを1時間実施し目的物666 gを得た。更に、
このものをセライトで吸引濾過し高純度のステアリン酸
クロリドとした。品質を分析すると、色相(APHA)
120 、塩素11.8%(理論値、11.9%)遊離酸0.55%、燐
含有量14.8ppmであった。
【0018】比較例1 実施例1で、金属ハロゲン化合物を使用せず同操作を実
施すると、過剰の三塩化燐及びトルエンを回収操作する
ところで、黄色の固体燐分が発生し、ホスフィン臭らし
き臭気が生じた。更に同操作で蒸留を実施し、主留分57
2 g、初・終留分75gを得た。主留分の品質を分析する
と、色相(APHA)10であったが、二日後には45まで
経時変化した。他の分析値としては塩素21.73 %、燐含
有量350 ppmであった。初・終留分中の目的物を分析
して合計すると収率は96.5%であった。
【0019】比較例2 実施例4で塩化バリウムを使用せず、同操作でステアリ
ン酸クロリドを得ると、濾過前に燐含有量が824 ppm
のものが得られ、本品を同様にセライトで濾過すると燐
含有量が790 ppmのものしか得られなかった。その他
の品質を分析すると、色相180 、塩素11.6%(理論値1
1.9%)、遊離酸1.5 %であった。尚、このものは数日
後に黒褐色にまで経時変化した。
【0020】
【表1】
【0021】
【発明の効果】本発明は、三塩化燐を塩素化剤とした脂
肪族カルボン酸クロリドの製造方法において、未回収の
副生亜燐酸に起因する精製工程での品質、収率への影響
を防止するために金属ハロゲン化合物を使用することに
より、従来技術では到達することが出来なかった低濃度
燐の製品を高純度でかつ高収率で得ることが可能になっ
た。これにより、塩素化剤としての三塩化燐の工業的価
値を飛躍的に高めることが出来た。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭56−103134(JP,A) 特開 昭49−30311(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C07C 53/38 C07C 51/60 C07C 51/64 CA(STN)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 炭素数2〜20の直鎖状または分枝状飽和
    脂肪族カルボン酸と三塩化燐との反応により製造される
    脂肪族カルボン酸クロリドの精製工程において、金属の
    ハロゲン化合物を使用することを特徴とする脂肪族カル
    ボン酸クロリドの製造方法。
  2. 【請求項2】 金属ハロゲン化合物の金属が、マグネシ
    ウム、カルシウム、バリウム、アルミニウム、チタン、
    アンチモン、鉄、銅、銀、亜鉛、錫、鉛からなる群から
    選択されることを特徴とする請求項1記載の脂肪族カル
    ボン酸クロリドの製造方法。
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