JP3526611B2 - グリコール酸の製造方法 - Google Patents

グリコール酸の製造方法

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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、グリオキザールの水溶
液からグリコール酸を製造する方法に関するものであ
る。グリコール酸は、工業用洗浄剤やポリグリコール酸
の原料として有用な化合物である。
【0002】
【従来の技術】グリコール酸の製造法としては、ホルム
アルデヒドを一酸化炭素と水でカルボニル化する方法が
公知である(米国特許第2153064号、同2152
852号、特公昭51−28615号公報他多数)。こ
のカルボニル化反応は、触媒の存在下に、高温、高圧条
件下で反応させる方法であって、反応条件が過酷で、製
造装置も高価である等の問題点がある。
【0003】一方、エチレングリコールまたはアセトア
ルデヒドの酸化によって容易に得られるグリオキザール
を水酸化ナトリウム等の強アルカリと反応させる、いわ
ゆるカニッツァロ反応により、グリコール酸アルカリ金
属塩を合成し、これに酸を加えてグリコール酸を得る方
法も公知である(Homolka, Chem. Ber., 54, 1395(192
1), Salomaa, Acta Chem. Scand., 10, 311(1956).
他)。しかし、この方法には強アルカリを当量以上に使
用する必要があること、また反応生成物はグリコール酸
のアルカリ金属塩であり、これから遊離のグリコール酸
を得るためには、当量以上の酸を使用する必要があるこ
と、さらに、これら遊離のグリコール酸を得る工程やそ
の後の精製工程など非常に煩雑な工程を要し、製造コス
トが増大すること等の大きな欠点がある。
【0004】また、特開昭61−277649号の第2
頁第1欄9行〜14行には、「グリオキザールの分子内
酸化還元によりグリコール酸を製造するに際し、アルミ
ニウム、ガリウム、インジウム、錫、チタン、ジルコニ
ウム、ニオブ、バナジウム、クロムから成る群から選ば
れた元素の塩類を触媒として反応させるところに特徴が
ある。」と記載されている。しかし、この方法では触媒
として用いた金属塩の成分が反応生成液中に混入してし
まうので、これを除去する必要がある。反応生成液から
金属塩成分を除去する精製工程は、工業的製法としては
複雑でかつ困難であり、この方法の大きな欠点となって
いる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、グリ
オキザールを出発物質として、簡便な方法で遊離のグリ
コール酸を直接製造する方法を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、グリオキ
ザールを出発物質として、煩雑な除去工程を必要とする
金属塩類を何等加えることなく、遊離のグリコール酸を
直接製造する方法を鋭意研究した結果、驚くべきこと
に、グリオキザールの水溶液を、ブレンステッド酸触媒
の存在下に加熱反応させることにより、容易にしかも高
収率で遊離のグリコール酸を得る方法を見いだし、本発
明を完成するに至った。
【0007】即ち本発明は、グリオキザールの水溶液
を、ブレンステッド酸触媒の存在下で、50℃以上に加
熱することを特徴とするグリコール酸の製造方法であ
る。
【0008】以下、本発明を詳しく説明する。本発明の
方法におけるブレンステッド酸触媒としては、反応条件
下にブレンステッド酸性を示すものであれば良く、例え
ば、フッ化水素酸、塩酸、臭化水素酸、ほう酸、硝酸、
亜硝酸、リン酸、亜リン酸、もしくは塩素酸等の無機酸
類、蟻酸、酢酸、プロピオン酸、クロロ酢酸、グリコー
ル酸、グリオキシル酸、蓚酸、マロン酸、安息香酸、も
しくはフタル酸等の有機カルボン酸類、メチルスルホン
酸、もしくはp-トルエンスルホン酸等の有機スルホン酸
類、リン酸ジエチル、リン酸フェニル、もしくはリン酸
ジフェニル等の有機リン酸類、または酸性イオン交換樹
脂類等を用いることができる。これらの内、好ましくは
有機カルボン酸類が用いられ、更に好ましくは、反応の
生成物でもあるグリコール酸が触媒として用いられる。
【0009】本発明の方法に用いられるブレンステッド
酸触媒の量としては、原料であるグリオキザールのモル
数に対して通常0.5当量以下、好ましくは0.1当量
以下、更に好ましくは0.00001〜0.05当量の
範囲で用いられる。
【0010】本発明の方法においては、グリオキザール
の水溶液を原料として用いる。グリオキザールは、水溶
液中で二分子水和した1,1,2,2-テトラヒドロキシエタン
を形成することが良く知られている(例えば、Kirk-Oth
mer, Encyclopedia of Chemical Technology, Vol.7, 2
46(1952). )。
【0011】本発明におけるグリオキザールの水に対す
る濃度は、85重量%以下、好ましくは、5ないし60
重量%、より好ましくは10ないし40重量%の範囲で
ある。また、濃度が高くなると重合等の副反応が起こり
易くなるので好ましくない。加熱する温度は50℃以
上、好ましくは80ないし250℃、より好ましくは1
00ないし200℃で行われる。加熱する際の圧力は、
水を液相に保つのに十分な圧力であり、減圧、常圧、加
圧の何れでも実施することができ、特に制限はないが、
通常0.1〜230kg/cm2(絶対圧力)である。加熱す
る時間は、加熱する温度、グリオキザール濃度、触媒濃
度等の条件により変化するので一様ではないが、通常数
分から24時間の範囲である。
【0012】本発明は、反応に必須である水を溶媒とし
て行うことができるが、必要であればさらに溶媒を共存
させて行うこともできる。用いられる溶媒としては、グ
リオキザールおよびグリコール酸と反応しないものであ
れば良く、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、
シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン等の脂肪族炭化
水素類、ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化
水素類、ジクロロメタン、クロロホルム、フルオロベン
ゼン、クロロベンゼン等のハロゲン化炭化水素類、ジエ
チルエーテル、メチル-tert-ブチルエーテル、ジブチル
エーテル、ジフェニルエーテル、テトラヒドロフラン、
ジオキサン等のエーテル類、アセトン、ジエチルケト
ン、メチルイソブチルケトン等のケトン類、アセトニト
リル、プロピオニトリル等のニトリル類、ニトロメタ
ン、ニトロベンゼン、ニトロトルエン等のニトロ化合物
類などを例示することができる。また、用いる溶媒によ
って、二層以上の多層系で反応を行うこともできる。
【0013】本発明の方法は、バッチ式または連続式の
何れでも実施することができる。反応で生成したグリコ
ール酸は、そのままでもグリコール酸水溶液として利用
できるが、必要に応じて濃縮、精製などの通常の操作を
経てグリコール酸水溶液として取り出すことができる。
本発明のグリコール酸は、必要であれば、濃縮後、通常
の結晶化操作によって、結晶として取り出すこともでき
る。
【0014】
【実施例】以下、実施例を示して本発明の方法を更に詳
しく説明するが、本発明は以下の実施例のみに制限され
るものではない。 実施例1 攪拌装置付きのオートクレーブに、グリオキザールを1
5重量%含有する水溶液20g、85%リン酸90mg
を入れ、気相部分を窒素ガスで置換した後、攪拌しなが
ら180℃で2時間加熱し反応させた。加熱後オートク
レーブを冷却して反応液を取り出し、高速液体クロマト
グラフィーにより生成物を分析したところ、グリコール
酸が96%の収率で得られた。
【0015】実施例2 攪拌装置付きのオートクレーブに、グリオキザールを4
0重量%含有する水溶液20g、グリコール酸200m
gを入れ、気相部分を窒素ガスで置換した後、攪拌しな
がら150℃で4時間加熱し反応させた。加熱後オート
クレーブを冷却して反応液を取り出し、高速液体クロマ
トグラフィーにより生成物を分析したところ、グリコー
ル酸が87%の収率で得られた。
【0016】実施例3〜5 触媒を種々変更した以外は実施例1と同様の条件で、加
熱し反応を行った。結果を表1に示す。
【0017】
【表1】
【0018】
【発明の効果】本発明の方法により、グリオキザールか
ら非常に簡便な反応で、高収率で遊離のグリコール酸を
製造することができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI B01J 31/04 B01J 31/04 X C07B 61/00 300 C07B 61/00 300 (72)発明者 高木 夘三治 神奈川県横浜市栄区笠間町1190番地 三 井東圧化学株式会社内 (56)参考文献 特開 昭61−277649(JP,A) 特開 昭54−55520(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C07C 51/00 C07C 51/235 C07C 51/377 C07C 59/06 C07C 59/01 B01J 21/02 - 21/16 B01J 23/06 - 23/08 B01J 23/14 B01J 23/20 B01J 23/74 B01J 27/053 B01J 27/10 B01J 27/132 - 27/135 B01J 27/16 B01J 27/25 B01J 29/06 B01J 31/02 - 31/04 C07B 61/00 300

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 グリオキザールの水溶液を、ブレンステ
    ッド酸触媒の存在下で、50℃以上に加熱することを特
    徴とするグリコール酸の製造方法。
  2. 【請求項2】 ブレンステッド酸触媒が有機カルボン酸
    である請求項1記載の方法。
  3. 【請求項3】 ブレンステッド酸触媒がグリコール酸で
    ある請求項1記載の方法。
  4. 【請求項4】 加熱する温度が、100ないし200℃
    である請求項1、2または3記載の方法。
  5. 【請求項5】 グリオキザールの水溶液が、85重量%
    以下の濃度である請求項1、2、3または4記載の方
    法。
  6. 【請求項6】 グリオキザールの水溶液が、5ないし6
    0重量%の濃度である請求項1、2、3または4記載の
    方法。
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