JP3295751B2 - エステル化合物の精製方法 - Google Patents

エステル化合物の精製方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はエステル化合物の精
製方法に関するものであり、特にエステル化合物からエ
ステル化触媒に起因する微量の不純物を除去する方法に
関する。
【0002】
【従来の技術】硫酸又はスルホン酸系触媒の存在下に、
アルコールと酸とを反応させてエステル化合物を製造す
る方法が知られている。斯かるエステルの製造方法で
は、触媒として用いる硫酸又はスルホン酸類に起因して
硫酸エステル、スルホン酸系エステル類等が不純物とし
て生成し、これがエステル化合物中に存在すると、該エ
ステル化合物の色相、酸価、臭気、加熱減量、純度等の
品質が低下し、例えば、該エステル化合物を樹脂添加剤
として使用する場合には、耐熱性、耐候性、耐着色性、
耐薬品性等の樹脂組成物の品質に悪影響を及ぼす結果と
なる。また、該エステル化合物中に不純物として存在す
る硫酸エステル、スルホン酸系エステル類等は、空気中
の湿気等の水分と接触するとアルコールと酸とに分解を
起こし易く、生じた酸分がエステル化合物保管時のドラ
ム、樹脂成形装置等の金属部分と反応を起こして腐食の
原因となる。
【0003】この様なエステル化合物中に存在する硫酸
エステル、スルホン酸エステル類等の不純物は、蒸留等
の方法では完全に分離することができず、また、水酸化
ナトリウムや炭酸ナトリウム等の塩基性物質の水溶液に
より分解処理する場合には、エステル化合物の加水分解
を促進させるために、不純物のみを除去することは困難
である。よって、硫酸又はスルホン酸系触媒を用いて得
られるエステル化合物から、微量の不純物、特に硫酸エ
ステル、スルホン酸系エステル類等の不純物のみを除去
できる方法が望まれている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明の主な目的は、
大がかりな装置や複雑な工程を要することなく、硫酸エ
ステル、スルホン酸系エステル類等の微量の不純物を含
有するエステル化合物から該不純物のみを高選択的かつ
完全に除去できるエステル化合物の精製方法を提供する
ことである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者は、上述した如
き従来技術の問題点に鑑みて鋭意研究を重ねた結果、硫
酸又はスルホン酸系触媒を用いて得られるエステル化合
物をアルコールの金属塩と接触させることにより、意外
にも、エステル交換反応やその他の有害な副反応を生じ
ることなく、硫酸エステル、スルホン酸エステル類等の
不純物のみを高選択的に分解除去できることを見出し、
ここに本発明を完成するに至った。
【0006】即ち、本発明は、硫酸又はスルホン酸系触
媒の存在下にアルコールと酸とを反応させて得られるエ
ステル化合物を、アルコールの金属塩と接触させること
を特徴とするエステル化合物の精製方法に係る。
【0007】
【発明の実施の形態】本発明において精製対象となるエ
ステル化合物は、硫酸又はスルホン酸系触媒の存在下
に、アルコールと酸とを反応させて得られるものであ
り、斯かるエステル化合物は、エステル化触媒に起因し
て、硫酸エステル、スルホン酸系エステル類等を不純物
として含有するものである。
【0008】該エステル化合物の製造に用いられるアル
コールとしては、特に限定はなく、例えば、一価のアル
コールとしては、メタノール、エタノール、プロパノー
ル、オクタノール、デカノール等を用いることができ、
多価のアルコールとしては、エチレングリコール、プロ
ピレングリコール、グリセリン等を用いることができ
る。これらのアルコールは、単独又は2種類以上の混合
物として使用してもよい。特に、本発明方法は、一価の
アルコールを用いて得たエステルの精製方法として好適
である。
【0009】又、該エステル化合物の製造に用いられる
酸としては、カルボキシル基を有する化合物であれば特
に限定はなく使用でき、例えば、一価カルボン酸として
は、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、ステアリン酸等
を用いることができ、多価カルボン酸としては、セバチ
ン酸、アジピン酸、フタル酸、アゼライン酸、マレイン
酸、フマル酸、トリメリット酸等を用いることができ
る。特に、本発明方法は、二価のカルボン酸を用いて得
たエステルの精製方法として好適である。
【0010】エステル化反応に用いるスルホン酸系触媒
としては、例えば、メタンスルホン酸、ベンゼンスルホ
ン酸、パラトルエンスルホン酸を用いることができる。
【0011】硫酸又はスルホン酸系触媒を用いるエステ
ル化合物の製造方法自体は公知であり、本発明の処理対
象となるエステル化合物は、硫酸又はスルホン酸系触媒
を用いる方法で得られたものであれば、公知のいかなる
条件で製造されたエステル化合物でもよい。
【0012】本発明の精製方法では、上記した硫酸又は
スルホン酸系触媒を用いて得られたエステル化合物を、
アルコールの金属塩と接触させることが必要である。
【0013】アルコールの金属塩は、高塩基性物質であ
るため、これをエステル化合物と接触させる場合には、
エステル化合物の原料アルコールと異なる種類のアルコ
ールの金属塩を使用すると、エステル化合物と該金属塩
とのエステル交換反応を生じ易く、又、クライゼン縮合
反応、ディクマン縮合反応等の副反応を促進させ易いこ
となどが当業者にとっては技術常識であった。このた
め、アルコールの金属塩は、エステル化合物の精製の目
的では全く使用されておらず、国際公開WO93/04
028号等において、アルコールの金属塩に対して安定
なエーテル化合物を精製する目的で該金属塩を使用でき
ることが示されているのみである。
【0014】ところが、本発明においては、この様な技
術常識に反して、硫酸又はスルホン酸系触媒を用いて得
られたエステル化合物をアルコールの金属塩と接触させ
る場合には、エステル交換反応やその他の有害な副反応
を生じることなく、硫酸エステル、スルホン酸エステル
類等の不純物のみを高選択的に分解できることが明らか
となった。
【0015】本発明で用いることができるアルコールの
金属塩としては、一般式: M−O−R (I) (式中、Mはアルカリ金属、Rは炭素数1〜8までのア
ルキル基を示す。)で表されるアルコールの金属塩を例
示できる。
【0016】上記式(I)の化合物において、Mで表さ
れるアルカリ金属としては、リチウム、ナトリウム、カ
リウム等を例示でき、−OR基としては、メタノール、
エタノール、n−プロパノール、iso−プロパノー
ル、n−ブタノール、sec−ブタノール、tert−
ブタノール、n−オクタノール、2−エチルヘキサノー
ル等の炭素数1〜8のアルコール残基を例示できる。上
記式(I)の化合物の具体例としては、例えば、ナトリ
ウムメチラート、ナトリウムエチラート、カリウムメチ
ラート、カリウムエチラート等を挙げることができる。
特に、本発明では、エステル化反応で用いたアルコール
と同種のアルコールのアルカリ金属塩を用いることが好
ましい。
【0017】アルコールの金属塩は、安全性及び取り扱
い性の点からアルコール溶液として使用することが好ま
しい。該アルコール溶液において用いるアルコールとし
ては、メタノール、エタノール、n−プロパノール、i
so−プロパノール、n−ブタノール、sec−ブタノ
ール、tert−ブタノール等を例示でき、アルコール
の金属塩の濃度は、特に限定的ではないが、通常、1〜
30%程度とすることが適当である。
【0018】エステル化合物とアルコールの金属塩とを
接触させる方法は、特に限定的ではないが、通常は、エ
ステル化合物とアルコールの金属塩とを均一に混合すれ
ばよい。この処理は、非水系で行うのが好ましいが、エ
ステル化合物が分解しない条件であれば水系で行っても
よい。
【0019】処理温度は室温〜200℃程度が好まし
く、40〜140℃程度がより好ましい。アルコールの
金属塩の使用量は、エステル化合物中の不純物のモル数
に対して等量から10モル倍以下とすることが好まし
く、処理時間は0.5〜4時間程度が好ましい。また、
エステル化合物中の不純物の濃度は10重量%程度以下
が好ましく、特に0.001〜2重量%程度が好まし
い。
【0020】この処理により、強塩基性物質であるアル
コールの金属塩を使用するにもかかわらず、目的のエス
テル化合物にはほとんど影響を与えることなく、不純物
のみを選択的に分解することができる。また、同時に未
反応酸分及び触媒を中和できるので、不純物の除去と中
和処理を一工程で行なうことができる。
【0021】続いて、アルコールの金属塩で処理したエ
ステル化合物を冷却し、水を添加して水洗いをした後、
静置して有機層と水層に分液した後、水層を分離するこ
とにより不純物を除去することができる。水洗いの温度
は80℃以下が好ましい。又、水の使用量は、アルコー
ルの金属塩とエステル化合物からなる混合物に対して1
00重量%以下が好ましい。
【0022】上記した方法によって精製されたエステル
化合物中では、硫酸エステル、スルホン酸系エステル類
等の不純物及び触媒が完全に除去されているが、更に、
必要に応じて蒸留等により精製を行ってもよい。また場
合によっては水洗い工程を省略して蒸留あるいは濾過に
より不純物を除去することも可能である。
【0023】
【発明の効果】本発明の精製方法によれば、エステル化
合物をアルコールの金属塩に接触させるという簡単な方
法により、不純物の分解除去と中和処理を一工程で行な
うことが出来る。そして、得られた混合物を水洗いする
という簡単な操作によって、製品中に含まれる硫酸エス
テル、スルホン酸エステル類等の不純物を容易に除去す
ることが出来る。
【0024】本発明のエステル化合物の精製方法によれ
ば、従来の精製方法と比較して、得られるエステル化合
物が高品質、高収率、高純度となり、特に耐加水分解
性、耐腐食性、耐着色性、臭気性が向上し、過酷な条件
下での長期の保管が可能となり、また樹脂等への添加剤
として用いた場合に、従来の加工時における装置の腐食
などの弊害を防止でき、エステル化合物が本来有する特
性を維持して使用することが可能となる。
【0025】
【実施例】以下、実施例を挙げて本発明を更に詳細に説
明する。
【0026】実施例1 反応容器にセバチン酸494g、メタノール334g、
及びパラトルエンスルホン酸4.5gを仕込み、徐々に
昇温して液温が80℃になった時点で、昇温を続けた状
態でメタノール285gを徐々に系内に供給し、同時に
セバチン酸とメタノールとの反応により生成した水を含
有するメタノールを系外へ蒸留回収し、最終到達温度が
120℃となった時点を反応終点として、セバチン酸ジ
メチルエステルを合成した。この時点での収量は55
9.8g、収率は99.5%、ガスクロマトグラフィー
による反応混合物中のパラトルエンスルホン酸メチルエ
ステルの含有量は0.085重量%であった。
【0027】該反応混合物を45℃まで冷却した後、ナ
トリウムメチラートの30%メタノール溶液6.8gを
添加し、最終到達温度120℃まで3.5時間かけて徐
々に昇温し、パラトルエンスルホン酸の中和とパラトル
エンスルホン酸メチルエステル等の不純物の分解を行っ
た。次いで、反応混合物を冷却し、水を55.0g添加
し、液温45℃で5分間水洗いを行った後、静置し、水
層を分離除去して不純物の除去を行った。この時点での
収量は558.7g、収率は99.3%、酸価は0.0
41であり、有機層中ではパラトルエンスルホン酸メチ
ルエステルは検出されなかった。
【0028】次いで、該粗生成物を125℃/2mmH
gで減圧蒸留して精製を行い、製品を得た。セバチン酸
ジメチルエステルの酸価は0.007、色相(APH
A)は8であった。
【0029】得られたセバチン酸ジメチルエステル25
0gが入った容器に、試験片として燐酸亜鉛処理を施し
た鉄片を浸漬し、恒温器中で60±5℃で35日間連続
して放置した。次いで試験片を取り出し、試験片の外観
試験およびセバチン酸ジメチルエステルの酸価と色相の
測定を行った。その結果、試験片の外観の変化はなく、
また、試験後のセバチン酸ジメチルエステルの酸価は
0.007、色相(APHA)は8であり、試験前と比
べて変化はなかった。
【0030】実施例2 セバチン酸494gに替えてアジピン酸358gを使用
する他は実施例1と同様の操作で反応を行い、アジピン
酸ジメチルエステルを合成した。この時点での収量は4
09.6g、収率は99.4%、パラトルエンスルホン
酸メチルエステルの含有量は0.151重量%であっ
た。
【0031】該反応混合物を実施例1と同様の方法で精
製し、不純物の除去を行った。この時点での収量は40
8.7g、収率は99.2%、酸価は0.006、色相
(APHA)は8であり、有機層中ではパラトルエンス
ルホン酸メチルエステルは検出されなかった。
【0032】比較例1 実施例1と同様の操作で反応を行い、セバチン酸ジメチ
ルエステルを合成した。この時点での収量は559.2
g、収率は99.4%、パラトルエンスルホン酸メチル
エステルの含有量は0.20重量%であった。
【0033】該反応混合物を50℃まで冷却した後、水
酸化ナトリウム1.1g、炭酸ナトリウム3.8g及び
水600gからなるアルカリ水溶液を該反応混合物と2
時間かけて接触させ、パラトルエンスルホン酸の中和と
パラトルエンスルホン酸メチルエステル等の不純物の除
去を行い、次いで静置し、水層を分離除去した。この時
点での収量は543.5g、収率は96.6%、酸価は
0.050であり、有機層中のパラトルエンスルホン酸
メチルエステルの含有量は0.081重量%であった。
【0034】次いで、該粗生成物を125℃/2mmH
gで減圧蒸留して精製を行い、製品を得た。セバチン酸
ジメチルエステルの酸価は0.007、色相(APH
A)は8、パラトルエンスルホン酸メチルエステルの含
有量は0.057重量%であった。
【0035】得られたセバチン酸ジメチルエステルにつ
いて、実施例1と同様の方法により燐酸亜鉛処理を施し
た鉄片の浸漬試験を行った。その結果、試験片の試料浸
漬全面に錆を生じて、腐食を起こした。又、試験後のセ
バチン酸ジメチルエステルの酸価は1.27、色相(A
PHA)は40であった。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平9−286776(JP,A) 特開 平8−208565(JP,A) 特開 昭63−243060(JP,A) 特開 平5−112489(JP,A) 特開 昭61−246147(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C07C 67/48 C07C 69/44 C07C 69/50

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 硫酸又はスルホン酸系触媒の存在下にア
    ルコールとジカルボン酸とを反応させて得られるジカル
    ボン酸エステル類を、アルコールの金属塩と接触させた
    後、水を添加して水洗いを行い、不純物を除去すること
    を特徴とするジカルボン酸エステル類の精製方法
  2. 【請求項2】 ジカルボン酸エステル類が、不純物とし
    て硫酸エステル又はスルホン酸系エステル類を含有する
    ものである請求項1に記載のジカルボン酸エステル類の
    精製方法
  3. 【請求項3】 ジカルボン酸エステル類が、セバチン酸
    エステル類又はアジピン酸エステル類である請求項1又
    は2に記載のジカルボン酸エステル類の精製方法
  4. 【請求項4】 アルコールの金属塩が、アルコールのア
    ルカリ金属塩である請求項1乃至3のいずれかに記載の
    ジカルボン酸エステル類の精製方法
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