JP5584322B2 - テレフタル酸ジ−ｎ−ブチル及びテレフタル酸ジイソブチルの低融点混合物 - Google Patents

Description

本発明はｎ−ブチルイソブチルテレフタレート及び低融点を有するテレフタル酸ジエステル混合物に関する。本発明は、また、ｎ−ブチルイソブチルテレフタレート及びテレフタル酸ジエステル混合物の製造に関する。

テレフタル酸ジ−ｎ−ブチル（ＤＢＴ）及びテレフタル酸イソブチル（ＤｉＢＴ）のようなテレフタル酸ジエステルは、ポリ塩化ビニルのような種々の高分子物質中に可塑剤として使用できる。しかし、テレフタル酸ジ−ｎ−ブチル（ＤＢＴ）は約１６℃の融点を有する。同様に、純粋なテレフタル酸ジイソブチルは５４℃の更に高い温度で凝固する。

このことは、これらの生成物は低温での貯蔵時に凝固するという問題に至ることがあった。このような生成物の凝固は、多くの場合、加熱タンク、移送ライン及び関連取扱設備の取り付けを必要とし、従ってこれらの生成物の使用コストを増大させる。本発明は、より低い融点を有するテレフタル酸ジエステルを生成することよって、この問題に対処する。

本発明の第１の態様はｎ−ブチルイソブチルテレフタレートを含んでなる組成物に関する。

別の態様はｎ−ブチルイソブチルテレフタレートを含んでなる可塑剤に関する。

第３の態様はｎ−ブタノール、イソブタノール及びテレフタル酸ジメチルを触媒の存在下で接触させることを含んでなるｎ−ブチルイソブチルテレフタレートの製造方法に関する。

更に別の態様は、第１のアルコール、第２のアルコール及びテレフタル酸ジメチルを触媒の存在下で接触させることを含んでなり、前記第１のアルコールと前記第２のアルコールとが異なるテレフタル酸ジエステル混合物の製造方法に関する。

純粋なＤＢＴのＤＳＣ融点分析を示す。 ＤＢＴ：ＤｉＢＴ７５：２５のＤＳＣ融点分析を示す。 ＤＢＴ：ＤｉＢＴ５０：５０のＤＳＣ融点分析を示す。 ＤＢＴ：ＤｉＢＴ７５：２５のＤＳＣ凝固点分析を示す。 ＤＢＴ：ＤｉＢＴ５０：５０のＤＳＣ凝固点分析を示す。 ＤＢＴ：ＤｉＢＴ７５：２５の第２ＤＳＣ融点分析を示す。 ＤＢＴ：ＤｉＢＴ５０：５０の第２ＤＳＣ融点分析を示す。 純粋なＤＢＴのＤＳＣ凝固点分析を示す。

本発明はｎ−ブチルイソブチルテレフタレート及び低融点を有するテレフタル酸ジエステル混合物の製造に関する。この混合物は１）テレフタル酸ジ−ｎ−ブチル；２）ｎ−ブチルイソブチルテレフタレート；及び３）テレフタル酸イソブチルを含む。一般に、ｎ−ブチルイソブチルテレフタレート及び／又はテレフタル酸ジエステル混合物を形成する反応は、下記式で表すことができる。

ｎ−ブチルイソブチルテレフタレート及び／又はテレフタル酸ジエステル混合物を生成させるためには、回分反応器又は連続反応器を用いてエステル交換触媒の存在下でｎ−ブタノール／イソブタノール混合物をテレフタル酸ジメチル（ＤＭＴ）と反応させることができる。例えば反応器に単純な蒸留カラム並びにＤＭＴ、アルコール混合物及び触媒を装入するための入口を装着することができる。実際には、反応器にＤＭＴ、種々のモル比のｎ−ブタノール／イソブタノール及び触媒量のテトライソプロポキシチタネート（ＴＩＰＴ）のような触媒を装入する。混合物を還流するまで加熱及び撹拌すると、エステル交換によってメタノールが生成するが、それは蒸留カラムの上部で選択的に除去される。ｎ−ブタノール／イソブタノール混合物への転化は６〜８時間で本質的に完了する。次いで、この粗製生成物から過剰の未反応アルコール混合物をストリッピングし、２．５％ ＮａＯＨで処理して、チタネート触媒を冷却し、水洗し、減圧において真空乾燥させることができる。活性炭処理を用いて、最終生成物中の色を減少させることができる。

本方法において使用する触媒はエステル交換触媒である。更に、触媒は、反応混合物中に可溶な、即ちアルコール及びテレフタル酸ジエステル生成物中に可溶な化合物であることができる。例えば触媒はチタン触媒であることができる。適当なチタン化合物の例としては、式Ｔｉ（ＯＲ）₄（式中、Ｒは炭素数１〜８のアルキル基である）を有するチタンテトラアルコキシドが挙げられる。一例はＴＩＰＴと一般に略されるテトライソプロポキシチタネートである。チタン化合物の触媒有効量は、一般に、反応混合物中に約１０〜２０００重量ｐｐｍ、７５〜１０００重量ｐｐｍ又は１００〜２００重量ｐｐｍのチタン［Ｔｉ］濃度範囲をもたらす量である。他の適当な触媒としては、チタンテトラブトキシド、錫テトラエトキシド、ジメチル錫アセテート、酸化チタン、ブチル錫酸(butyl stanoic acid)、ジブチル錫オキシド及びジルコニウムテトライソプロポキシドが挙げられる。

前記混合物は、また、２種の純粋なジエステルを混合し、ＴＩＰＴエステル交換触媒を添加し、加熱することによって生成することもできる。室温でワックス又は固体と考えられるテレフタル酸ジアルキルに転化される、より高分子量のアルコールは、混合エステルに転化されて、より低融点の複合生成物を生成することができるであろう。

この方法は、モル比約０．５：１．０〜約４．０：１．０又は約０．７５：１．０〜約３．０：１．０又は更には約１．０：１．０〜約２．０：１．０の範囲のｎ−ブタノール／イソブタノールを用いて実施できる。

未反応アルコール混合物は前記プロセスに容易に再循還させることができる。このプロセスは、ＤＭＴを溶融された形態で適当な反応器に加えることによって連続モードで実施でき、アルコール／ＴＩＰＴ混合物は別のポンプによってカラムを装着した撹拌反応器に供給し、反応からのメタノールを除去し且つ未反応のより高級のアルコールを還流で反応器に戻すことができるようにする。この反応器からの流出物は一連の１つ又はそれ以上の仕上げ反応器に移すことができ、そこでメタノールを除去しながらエステル混合物への転化を続ける。この反応の生成物は更に、バッチの例に記載した工程と一致する工程によって更に処理し、精製することができる。

以下の実施例において、使用した装置は、加熱マントル、電磁撹拌子、温度センサー及び１０”Ｐｅｎｎ Ｓｔａｔｅ充填蒸留カラムを装着した１リットルベースからなるものであった。カラムの上部には、メタノールの選択的除去を可能にする可変速度引取(take-off)ヘッドを装着した。

各実施例は、典型的な反応条件下で、還流させながら反応を実施すると同時に、メタノールを充填カラムによって引取比１：４で除去することによって行った。反応の完了時に、次に、分留カラムを３”Ｖｉｇｒｅｕｘカラムと交換し且つ最終圧力１８ｍｍＨｇまで真空を適用してから、過剰のアルコールをベースからストリッピングした。粗製生成物を２．５％ＮａＯＨ水溶液で処理してＴＩＰＴ触媒を中和し、脱イオン水で２回洗浄した。次に、材料を、Ｄｉｃａｌｉｔｅ濾過助剤でコーティングされたガラス繊維フィルターサークルを通して吸引濾過した。続いて、生成物を約１２０℃の最終ベース温度において１ｍｍＨｇで乾燥させ、１時間保持した。９０℃に冷却後、活性炭（０．２重量％）を添加し、１時間撹拌しながら同温度に保持した。最終生成物を、Ｄｉｃａｌｉｔｅ濾過助剤でコーティングされたガラス繊維フィルターを通して濾過することよって単離した。

実施例１
反応は、前に一般的に示した反応式に従って実施し、ｎ−ブタノール及びイソブタノールの５０：５０モル％混合物から導かれる生成物を生成するように設計した。

反応器系にテレフタル酸ジメチル４３６．９ｇ（２．２５ｍｏｌ，ＭＷ＝１９４．１９）、ｎ−ブタノール２０７．５ｇ（２．８ｍｏｌ，ＭＷ＝７４．１２）、イソブタノール２０７．５ｇ（２．８ｍｏｌ，ＭＷ＝７４．１２）及びテトライソプロポキシチタネート（ＴＩＰＴ）２２３ｐｐｍ（０．１９ｇ）を装入した。反応の進行を下記表Ｉに要約する：

生成物を、下記表ＩＩに要約したようにしてストリッピングした。

前記の一般的なワークアップ操作に従って中和、乾燥、炭素処理及び最終濾過を行った後、単離された生成物は重量が５４７．７ｇであった。生成物の理論量は６２６．２８ｇであり、単離収率は８７．５％であった。

実施例２
ｎ−ブタノール及びイソブタノールの７５：２５モル％混合物から導かれる生成物を生成するために、実施例１に記載した反応を繰り返した。反応器系にテレフタル酸ジメチル２３３ｇ（１．２ｍｏｌ，ＭＷ＝１９４．１９）、ｎ−ブタノール２００．１ｇ（２．７８ｍｏｌ，ＭＷ＝７４．１２）、イソブタノール６６．７ｇ（０．９ｍｏｌ，ＭＷ＝７４．１２）及びＴＩＰＴ ２２０ｐｐｍ（０．１１ｇ）を装入した。反応の進行を下記表ＩＩＩに要約する：

生成物を、前記実施例１において要約したようにしてストリッピングし、中和、乾燥、炭素処理及び最終濾過後に透明液体として単離した。

実施例３
ｎ−ブタノール及びイソブタノールの２５：７５モル％混合物から導かれる生成物を生成するために、実施例１に記載した反応を繰り返した。反応器系にテレフタル酸ジメチル２３３ｇ（１．２ｍｏｌ，ＭＷ＝１９４．１９）、ｎ−ブタノール６６．７ｇ（０．９ｍｏｌ，ＭＷ＝７４．１２）、イソブタノール２００．１ｇ（２．７ｍｏｌ，ＭＷ＝７４．１２）及びＴＩＰＴ ２８０ｐｐｍ（０．１４ｇ）を装入した。反応の進行を下記表ＩＶに要約する：

生成物を、前記実施例１において要約したようにしてストリッピングし、中和、乾燥、炭素処理及び最終濾過後に部分的に固体の物質として単離した。目的はより凝固点の低い生成物を開発することであるので、この物質に関してはこれ以上作業を行わなかった。

各サンプルをキャピラリーガスクロマトグラフィーによって分析した（未補正面積％値を報告）。結果を下記表Ｖに要約する：

凝固点分析
前記物質のうち２種（１５８−０１，１６３−０１）を純粋なＤＢＴと共に、ＤＳＣ点分析に供した。この分析は、密封ステンレス鋼パン中における加熱−冷却−加熱サイクルを採用した。走査速度はヘリウム中で２℃／分であった。図１は、純粋なＤＢＴに関するウォームアップサイクルである。

結果は、複雑な凝固点挙動を示している。７５：２５のＤＢＴ／ＤＩＢＴ混合物については：
１．１回目のウォームアップ時には、−６６℃及び−４２℃に２つの結晶化イベントがあり、その後に−５℃に小さい融解イベント及び６℃に大きい融解イベントが続く。

２．２回目のウォームアップ時には、−３５℃及び−２９℃の２つの結晶イベントを経て、その後の−５℃における小さい融解イベント及び６℃における大きい融解イベントが続く。

３．凝固点は約−４２℃でピークに達した（過冷却）。

５０：５０の混合物については、
１．凝固点は約−２２℃でピークに達した（過冷却）。

２．１回目のウォームアップ時には、２つの低温のイベント（−５６℃において結晶化及び−１７℃において融解）を経て、その後に−６℃における別の融解及び８℃における最終融解が続く。

３．２回目のウォームアップ時には、それは−１５℃における結晶化イベント及び−８℃における融解イベントを経て、その後に１０℃における小さい融解イベントが続く。

２つのうち、５０：５０混合物は、より温かい領域により小さい融解イベントがある点で、最良のように見える（５０：５０混合物については８〜１０℃に小さいイベントがあるのに対して、７５：２５混合物については６℃に大きいイベントがある）。他方、７５：２５混合物は、５０：５０混合物よりも低い温度まで過冷却されるようである（−４２℃対−２２℃）。

図５に示されるように、ＤＢＴは凝固前に−７℃まで過冷却したことに留意されたい。

本発明を特にその好ましい実施態様に関して詳述したが、本発明の精神及び範囲内において変形及び変更が可能なことがわかるであろう。
以下に、本発明の態様を列挙する。
態様１．ｎ−ブチルイソブチルテレフタレートを含んでなる組成物。
態様２．テレフタル酸ジ−ｎ−ブチル及びテレフタル酸ジイソブチルを更に含んでなる態様１に記載の組成物。
態様３．ｎ−ブチルイソブチルテレフタレートを含んでなる可塑剤。
態様４．テレフタル酸ジ−ｎ−ブチル及びテレフタル酸ジイソブチルを更に含んでなる態様３に記載の可塑剤。
態様５．ｎ−ブタノール、イソブタノール及びテレフタル酸ジメチルを触媒の存在下で接触させることを含んでなるｎ−ブチルイソブチルテレフタレートの製造方法。
態様６．前記触媒がエステル交換触媒である態様５に記載の方法。
態様７．前記触媒がテトライソプロポキシチタネートである態様６に記載の方法。
態様８．前記ｎ−ブタノール及びイソブタノールがｎ−ブタノール／イソブタノールのモル比約０．５：１．０〜約４．０：１．０の量で存在する態様５に記載の方法。
態様９．前記ｎ−ブタノール及びイソブタノールがｎ−ブタノール／イソブタノールのモル比約０．７５：１．０〜約３：１．０の量で存在する態様８に記載の方法。
態様１０．前記ｎ−ブタノール及びイソブタノールがｎ−ブタノール／イソブタノールのモル比約１．０：１．０〜約２．０：１．０の量で存在する態様９に記載の方法。
態様１１．第１のアルコール、第２のアルコール及びテレフタル酸ジメチルを触媒の存在下で接触させることを含んでなり、前記第１のアルコールと前記第２のアルコールとが異なるテレフタル酸ジエステル混合物の製造方法。
態様１２．前記第１のアルコールがｎ−ブタノールであり且つ前記第２のアルコールがイソブタノールである態様１１に記載の方法。
態様１３．前記混合物がｎ−ブチルイソブチルテレフタレート、テレフタル酸ジ−ｎ−ブチル及びテレフタル酸ジイソブチルのうちの少なくとも２種を含む態様１２に記載の方法。
態様１４．前記触媒がエステル交換触媒である態様１１に記載の方法。
態様１５．前記触媒がテトライソプロポキシチタネートである態様１４に記載の方法。
態様１６．前記ｎ−ブタノール及びイソブタノールがｎ−ブタノール／イソブタノールのモル比約０．５：１．０〜約４．０：１．０の量で存在する態様１１に記載の方法。
態様１７．前記ｎ−ブタノール及びイソブタノールがｎ−ブタノール／イソブタノールのモル比約０．７５：１．０〜約３：１．０の量で存在する態様１６に記載の方法。
態様１８．前記ｎ−ブタノール及びイソブタノールがｎ−ブタノール／イソブタノールのモル比約１．０：１．０〜約２．０：１．０の量で存在する態様１７に記載の方法。

Claims (4)

1. ｎ−ブチルイソブチルテレフタレート、テレフタル酸ジ−ｎ−ブチル及びテレフタル酸ジイソブチルを含んでなり、ｎ−ブタノール、イソブタノール及びテレフタル酸ジメチルを、ｎ−ブタノール／イソブタノールのモル比０．５：１．０〜４．０：１．０の量で、触媒の存在下で接触させることによって製造される組成物。
2. 前記触媒がエステル交換触媒である請求項１に記載の組成物。
3. 前記触媒がテトライソプロポキシチタネートである請求項２に記載の組成物。
4. 前記ｎ−ブタノール及びイソブタノールがｎ−ブタノール／イソブタノールのモル比０．７５：１．０〜３：１．０の量で存在する請求項１に記載の組成物。

Images