JP5778691B2 - ジビニルアレーンジオキシドの調製方法 - Google Patents
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Description
発明の分野
本発明はジビニルアレーンジオキシド、特に、ジビニルベンゼンから誘導されるジビニルアレーンジオキシドの調製方法に関する。より詳細には、本発明は(a)少なくとも1種のジビニルアレーン及び(b)少なくとも1種のペルオキシカルボキシミド酸を反応させることを含むジビニルアレーンジオキシドの調製方法に関する。
一般に、オレフィンのエポキシ化は種々の異なる方法により行うことができる。たとえば、従来技術の方法としては(1)オレフィンを次亜塩素酸塩と反応させ、クロロヒドリンを生成し、次いで、塩基と反応させてエポキシドを生成すること、(2)ペルオキシカルボン酸により酸化させること、(3)触媒を用いて有機ヒドロペルオキシドにより酸化させること、(4)触媒を用いて過酸化水素により酸化させること、又は、(5)触媒の存在下に、次亜塩素酸ナトリウム、ヨードシルベンゼン又はペルオキシカーボネートなどの他の酸化剤により酸化させることが挙げられる。
本発明はジビニルアレーンジオキシド、特に、ジビニルベンゼンから誘導されるジビニルアレーンジオキシドの調製方法に関し、(a)少なくとも1種のジビニルアレーン及び(b)少なくとも1種のペルオキシカルボキシミド酸エポキシ化剤を反応させることを含む。1つの実施形態において、本発明の反応は少なくとも1種の反応溶剤及び少なくとも1種の塩基性化合物の存在下に、ジビニルアレーンジオキシド生成物を生成する条件下に反応を行うことを含む。別の実施形態において、反応混合物が一般に約7以上のpHであるようにして反応を行うことができる。さらに別の実施形態において、本発明で使用されるペルオキシカルボキシミド酸は、(i)事前生成したペルオキシカルボキシミド酸、(ii)反応混合物中でその場で生成したペルオキシカルボキシミド酸又は(iii)(i)及び(ii)の組み合わせであってよい。他の実施形態において、ペルオキシカルボキシミド酸/ジビニルアレーンのエチレン系二重結合のモル比が、たとえば、約2.0未満であり、そしてジビニルアレーンを基準としたジビニルアレーンモノオキシドの収率が、たとえば、約20%未満であり、及び/又は、ジビニルアレーンを基準としたジビニルアレーンジオキシドの収率が、たとえば、約60%を超えるように反応を行うことができる。
本発明を例示する目的で、以下の図面は現在好ましいとされる本発明の実施形態を示す。しかしながら、本発明は図面に示される厳密な配置及び機器に限定されないことは理解されるべきである。添付の図面において、幾つかの図面をとおして、同様の参照番号は同様の部品を表すために使用される。
本発明によると、ジビニルアレーンジオキシド化合物を得るためのジビニルアレーン化合物のエポキシ化はペルオキシカルボキシミド酸を用いて行うことができる。本発明に有用なジビニルアレーンの源は任意の既知の源、特にジビニルアレーンの調製のための既知の方法からのものでよい。たとえば、ジビニルアレーンは塩又は金属廃棄物とともにアレーン及びエチレンから調製されうる。
(1)装填されたジビニルアレーンの転化率は1つの実施形態において約80%転化率を超えることがあり、別の実施形態において約90%転化率を超えることがあり、さらに別の実施形態において約98%転化率を超えることがあり、そしてなおも別の実施形態において、装填されたジビニルアレーンの約99%転化率を超えることがある。本発明の目的は装填されたジビニルアレーンの100%転化率を得ることであり、そして、一般に、装填されたジビニルアレーンの転化率は1つの実施形態において約80%〜約100%転化率であることができ、別の実施形態において約90%〜約100%転化率であることができ、さらに別の実施形態において約98%〜約100%転化率であることができ、そしてなおも別の実施形態において約99%〜約100%転化率であることができる。
1−オキシル−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン(TEMPOとしても当該技術分野において参照される)
1−オキシル−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−4−オール(4−ヒドロキシTEMPOとしても当該技術分野において参照される)
1−オキシル−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−4−オン
1−オキシル−2,2,6,6−テトラメチル−4−n−プロポキシピペリジン
1−オキシル−2,2,6,6−テトラメチル−4−n−ブトキシピペリジン
1−オキシル−2,2,6,6−テトラメチル−4−アリルオキシピペリジン
1−オキシル−2,2,6,6−テトラメチル−4−アセトアミドピペリジン
1−オキシル−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−4−(N−ブチルホルムアミド)ピペリジン
1−オキシル−2,2,6,6−テトラメチル−4−(2−メトキシエトキシアセトキシ)ピペリジン
1−オキシル−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−4−イルステアレート
1−オキシル−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−4−イルアセテート
1−オキシル−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−4−イルブチレート
1−オキシル−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−4−イル2−エチルヘキサノエート
1−オキシル−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−4−イルオクタノエート
1−オキシル−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−4−イルラウレート
1−オキシル−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−4−イルベンゾエート
1−オキシル−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−4−イル4−tert-ブチルベンゾエート
ビス(1−オキシル−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−4−イル)スクシネート
ビス(1−オキシル−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−4−イル)アジペート
ビス(1−オキシル−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−4−イル)セバケート
ビス(1−オキシル−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−4−イル)n−ブチルマロネート
ビス(1−オキシル−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−4−イル)フタレート
ビス(1−オキシル−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−4−イル)イソフタレート
ビス(1−オキシル−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−4−イル)テレフタレート
ビス(1−オキシル−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−4−イル)ヘキサヒドロテレフタレート
N,N’−(1−オキシル−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−4−イル)アジパミド
N−(1−オキシル−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−4−イル)カプロラクタム
N−(1−オキシル−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−4−イル)ドデシルスクシンイミド
2,4,6−トリス[N−ブチル−N−(1−オキシル−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−4−イル)−s−トリアジン
4,4’−エチレンビス(1−オキシル−2,2,6,6−テトラメチルピペラジン−3−オン)
1−オキシル−2,2,6,6−テトラメチル−4−(2,3−ジヒドロキシプロポキシ)ピペリジン
1−オキシル−2,2,6,6−テトラメチル−4−(2−ヒドロキシ−4−オキサペントキシ)ピペリジン及び
ジ−tert-ブチルニトロキシル。
装填されたジビニルベンゼンを基準とした%DVBDO収率
DVBDOのグラムでの収量はクロロホルム中での抽出及び次いで行う水洗浄の後に得られる粗反応生成物の質量及び内部標準ガスクロマトグラフィー(GC)法により測定されるとおりの、粗生成物中に存在するDVBDOの質量比から計算した。装填されたジビニルベンゼンを基準としたDVBDOの%収率を計算するために使用される式は以下のとおりに記載されうる。
DVBDO収量(グラム)=(水洗浄後の粗生成物の質量)×(粗生成物中のDVBDOの質量比)
装填されたDVBを基準とした理論DVBDO収量、グラム=[(装填されたDVB試薬の質量)×(試薬中のDVBの質量比)/(130.2gDVB/モル)]×162.2gDVBDO/モル
DVBDO収率(%)=(DVBDO収量、グラム/理論DVBDO収量、グラム)×100%。
製造された合計エポキシド、モル=[(製造されたDVBDO、グラム)/162.2g/モル]×2+(製造されたEVBO、グラム)/(148g/モル)+(製造されたDVBMO、グラム)/(146g/モル)、ここで、製造されたDVBDO、EVBO及びDVBMOの質量は水洗浄後の粗生成物の質量×GC質量%分析により決定された成分の質量比により決定した。
装填された過酸化水素を基準としたエポキシドの%収率=[(製造された合計エポキシド、モル)/装填された過酸化水素、モル]×100%。
フレームイオン化ディテクタ、オートインジェクタ、ヘリウムキャリアガス及びChemStationソフトウエアを装備したAgilent HP-6890 Plusシリーズガスクロマトグラフ(GC)をGC分析のために用いた。
GC操作条件
カラム:DB−1301(30m長さ×0.250mm内径×1.00μmフィルム厚さ)
モード:一定流
初期カラム流:1.1mL/分(mL/min)
初期圧力=約13.75psi
ディテクタ温度:300℃
インジェクション温度:280℃
インジェクション体積:1μL
ガスフロー速度
水素流:40mL/分
空気流:450mL/分
モード:一定流+メークアップ流
組み合わせ流:45mL/分
ヘリウム流:
合計流:約58mL/分
スプリット流:約55mL/分
スプリット比:50:1。
初期温度60℃で1分間保持し、その後、10℃/分の傾斜で150℃に上げ、2℃/分で180℃に上げ、5分間保持し、その後、10℃/分で250℃に上げ、そして15分間保持した。
成分の定量を行うためにマルチレベル内部標準検量を用いた。ジグライム(ビス−2−メトキシエチルエーテル)が内部標準であった。下記の表に示す質量%組成を有する標準を調製し、その後、合計成分質量を基準として1.0質量%のジグライムを添加した。下記に示す成分において、m−及びp−はメタ及びパラ異性体をそれぞれ示す。
下記の2つのタイプのサンプル調製品を用いた。
(1)標準GCサンプル調製品
(2)クロロホルム抽出GCサンプル調製品。
上記の各調製品の調製手順を下記に記載する。
直接注入による反応サンプルの分析は複雑なサンプルマトリックスのために誤った結果をもたらすので、抽出サンプルGCサンプル調製品を反応サンプルのために用いる。手順は下記のとおり。
ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)法を用いて、反応生成物中の重質分の濃度(wt%)を測定した。%重質分はジビニルベンゼンジオキシドよりも大きな分子の質量%の濃度として定義される。その方法を下記に要約する。
GPCカラム:5μm粒子で50Å、300mm長さ及び7.5mm直径、Polymer Labsから購入
注入サイズ:100μL
カラム及びディテクタ温度:40℃
溶離剤:テトラヒドロフラン(THF)
ディテクタ:屈折率(RI)
参照標準品:21000g/モルのポリスチレン(PS)
(抽出物の質量+THFの質量)/抽出物の質量
0.1〜1gの反応混合物のサンプルを小数点4桁まで計量し、250mLフラスコに入れた。氷酢酸(5mL)を添加し、その後、40mLの脱イオン水を添加した。次いで、約2gのヨウ化ナトリウムをフラスコに添加した。混合物をホットプレート上で中程度の加熱とともに攪拌した。ドライアイス小片(4g)をフラスコに添加した。ドライアイスが消費されるまで攪拌を継続した。120mLの追加の水をフラスコに添加し、その後、溶液を、DM140−SC電極を装備したMettler Toledo DL55自動滴定機を用いて0.1Nのチオ硫酸ナトリウムによりエンドポイントまで滴定した。サンプル中の過酸化水素質量%は下記のとおりに計算される。
本例1で使用されるジビニルベンゼン(DVB)は80%のDVB及び20%のエチルビニルベンゼン(EVB)を含んだ。1Lの5つ口丸底フラスコに、ジビニルベンゼン(105g、0.645モルのDVB、0.159モルのEVB)、アセトニトリル(88.1g、2.1453モル)及びメタノール(210.1g)を装填した。反応フラスコはFisher Scientific accumet(商標)AR15pH計に接続されたThermoscientific #8272BN pHプローブを装備していた。混合物を激しく攪拌しながら、得られた溶液を50℃に温め、そのとき、51%H2O2溶液(72.1g、1.0807モル)及び1N NaOH溶液の同時添加を開始した。反応温度を50℃に維持しながら、そしてNaOH溶液をpH11.0±0.2に維持するために十分な速度で添加しながらH2O2を2時間にわたって添加した。この過酸化物フィードの完了の後に、混合物は0.72wt%の過酸化物を含んだ。混合物をさらに3時間、50℃及びpH10.0〜11.0で熟成し、そのとき、過酸化物は0.06wt%であった。混合物を500mLの水で希釈し、210gのクロロホルムで3回抽出した。合わせた抽出物を水(240g)で2回洗浄し、657.7gの粗生成物を生じ、それはGC内部標準分析に基づいて、9.1gの未反応DVB、5.39gの未反応EVB、14.0gのエチルビニルベンゼンオキシド(EVBO)、40.28gのジビニルベンゼンモノオキシド(DVBMO)及び34.4gのDVBDOを含んだ。未反応DVBは初期DVB装填の10.8%であった。DVBDO収率は装填されたDVBを基準として33%であり、DVBMO収率は43%であった。エポキシド基の合計収率(EVBO、DVBMO及びDVBDOのすべての3つの生成物の合計)は装填されたH2O2を基準として74%であった。
例1に記載された手順を用いて、DVB(80.0g、0.4916モルのDVB、0.1212のEVB)、アセトニトリル(95.85g、2.335モル)及び51%H2O2(77.86g、1.1675モル)をメタノール溶剤(240g)中で、1NNaOHの添加により11.0±0.2にpH制御しながら反応させた。未反応DVBは装填された初期DVBの1.0%であった。DVBDO収率は装填されたDVBを基準として65%であり、DVBMO収率は19%であった。エポキシド基の合計収率(EVBO、DVBMO及びDVBDOのすべての3つの生成物の合計)は装填されたH2O2を基準として71%であった。
例1に記載された手順を用いて、DVB(67.0g、0.4117モルのDVB、0.1015モルのEVB)、アセトニトリル(98.72g、2.4044モル)及び51%H2O2(80.19g、1.2022モル)をメタノール溶剤(234.5g)中で、1NNaOHの添加により11.0±0.2にpH制御しながら反応させた。未反応DVBは装填された初期DVBの0.1%であった。DVBDO収率は装填されたDVBを基準として78%であり、DVBMO収率は7%であった。エポキシド基の合計収率(EVBO、DVBMO及びDVBDOのすべての3つの生成物の合計)は装填されたH2O2を基準として63%であった。
例1に記載された手順を用いて、DVB(67.0g、0.4117モルのDVB、0.1015モルのEVB)、アセトニトリル(98.7g、2.4044モル)及び51%H2O2(80.17g、1.2022モル)をメタノール溶剤(234.5g)中で、1NNaOHの添加により10.4±0.2にpH制御しながら反応させた。DVB転化率は100%であった。DVBDO収率は装填されたDVBを基準として81%であり、DVBMO収率は4%であった。エポキシド基の合計収率(EVBO、DVBMO及びDVBDOのすべての3つの生成物の合計)は装填されたH2O2を基準として64%であった。
本例5はアセトニトリル及びアルカリの代わりにベンゾニトリル及び重炭酸ナトリウムの使用を示す。反応器設備は例1と同一であったが、pH計又は苛性アルカリ添加漏斗を用いなかった。1L5つ口丸底フラスコにDVB(65g、0.399モルのDVB、0.098モルのEVB)、ベンゾニトリル(97.2g、0.942モル)、メタノール(292.6g)及び重炭酸ナトリウム(12.66g、0.151モル)を添加した。25℃での混合物の激しい攪拌とともに、51%H2O2溶液(62.9g、0.942モル)の添加を開始した。
反応温度を25℃に維持しながら、H2O2を30分間にわたって添加した。H2O2フィードの完了の後に、混合物を25℃でさらに18時間攪拌し、その後、H2O2は0.58wt%となった。温度を1時間にわたって45℃に徐々に上昇させ、その後、45℃でさらに1.5時間維持し、そのとき、残存するH2O2は0.45%であった。混合物を600mLの水で希釈し、そして200gのクロロホルムで3回抽出した。合わせた抽出物を水(300g)で3回洗浄し、493gの粗生成物を生じ、それは、GC内部標準分析に基づいて、0.15gの未反応DVB、0.44gの未反応EVB、12.87gのEVBO、7.69gのDVBMO及び52.5gのDVBDOを含んだ。未反応DVBは初期DVB装填の0.3%であった。DVBDO収率は装填されたDVBを基準として81%であり、DVBMO収率は13%であった。エポキシド基の合計収率(EVBO、DVBMO及びDVBDOのすべての3つの生成物の合計)は装填されたH2O2を基準として97%であった。
例1に記載された手順にしたがって、DVB(67.0g、0.4117モルのDVB、0.1015モルのEVB)、アセトニトリル(98.7g、2.4044モル)及び51%H2O2(80.17g、1.2022モル)をメタノール溶剤(234.5g)中で反応させたが、1NNaOHの添加により10.0〜10.1にpH制御し、H2O2添加後の熟成時間は4時間であった。6時間の合計反応時間で合計で94.2gの1NNaOH(0.090モル)を添加した。反応生成物を例1のようにクロロホルム中に抽出し、水で洗浄した。溶剤を蒸留により除去し、76.8gの粗生成物を提供した。装填されたDVBを基準として、DVB転化率は100%であり、DVBDO収率は88%であり、そしてDVBMO収率は2%であった。エポキシド基の合計収率(EVBO、DVBMO及びDVBDOのすべての3つの生成物の合計)は装填されたH2O2を基準として69%であった。オーバーヘッド温度128℃及び3mmHg(400Pa)圧力での粗生成物の蒸留により、17.8gの第一の蒸留物を提供し、それはGC面積%分析に基づいて67.7%のEVBO、3.71%のDVBMO及び25.5%のDVBDOを含んだ。オーバーヘッド温度133℃及び3mmHg(400Pa)圧力でのさらなる蒸留により、GC面積%により97.7%純度の44.5gのDVBDOを提供し、わずか0.1%の残留DVBMOを含んだ。
例6の手順を繰り返したが、水(20.0g、初期反応混合物を基準として5wt%)を、H2O2又はNaOH溶液の添加の前に初期反応混合物に添加した。5時間の合計反応時間で合計で96.4gの1N NaOH(0.093モル)を添加した。ワークアップ及び溶剤を除去するための蒸留の後に、粗生成物の収量は75.2gであった。DVB転化率は100%であり、DVBDO収率は86%であり、DVBMO収率は2%であった。エポキシド基の合計収率(EVBO、DVBMO及びDVBDOのすべての3つの生成物の合計)は装填されたH2O2を基準として67%であった。
本例8はpHを制御するためにNaOHを添加する代わりにNaOH添加プロファイルの使用を例示する。例7の手順を繰り返したが、最初の100分で0.11mL/分で、その後、残りの200分間、0.40mL/分で96.4gの1N NaOHを添加した。ワークアップ及び溶剤を除去するための蒸留の後に、粗生成物の収量は73.9gであった。DVB転化率は100%であり、DVBDO収率は85%であり、DVBMO収率は2%であった。エポキシド基の合計収率は装填されたH2O2を基準として67%であった。
本例9は塩基性化合物として重炭酸ナトリウムとともにアセトニトリルの使用を示す。反応器設備は例1と同一であったが、苛性アルカリ添加漏斗を用いなかった。1L5つ口丸底フラスコにジビニルベンゼン(75.17g、0.4609モルのDVB、0.1135モルのEVB)、アセトニトリル(110.5g、2.6915モル)、メタノール(262.5g)及び重炭酸カリウム(21.63g、0.2160モル)を添加した。25℃での混合物の激しい攪拌とともに、51%H2O2溶液(89.8g、1.3458モル)の添加を開始した。反応温度を25℃に維持しながら、H2O2を120分間にわたって添加した。過酸化物フィードの完了の後に、混合物を25℃でさらに20時間攪拌し、その後、過酸化物は1.50wt%となった。温度を1時間にわたって45℃に徐々に上昇させ、その後、45℃でさらに2時間維持し、そのとき、残存する過酸化物は0.45%であった。混合物を500mLの水で希釈し、そして200gのクロロホルムで3回抽出した。合わせた抽出物を150gの水で3回洗浄し、637gの粗生成物を生じ、それは、GC内部標準分析に基づいて、0.06gの未反応DVB、0.19gの未反応EVB、15.41gのEVBO、5.86gのDVBMO及び61.79gのDVBDOを含んだ。未反応DVBは初期DVB装填の0.1%であった。DVBDO収率は装填されたDVBを基準として83%であり、DVBMO収率は9%であった。エポキシド基の合計収率(EVBO、DVBMO及びDVBDOのすべての3つの生成物の合計)は装填されたH2O2を基準として69%であった。
例1に記載される手順を用いて、DVB(58.0g、0.3564モルのDVB、0.0877モルのEVB)、アセトニトリル(105.37g、2.5618モル)及び51%H2O2(85.42g、1.2809モル)をメタノール溶剤(232g)中で、1NNaOHの添加により11.0±0.2にpH制御しながら反応させた。未反応DVBは初期DVB装填の0.1%であった。DVBDO収率は装填されたDVBを基準として77%であり、DVBMO収率は6%であった。エポキシド基の合計収率(EVBO、DVBMO及びDVBDOのすべての3つの生成物の合計)は装填されたH2O2を基準として51%であった。
例11〜15及び比較例A及びBの収量は下記のとおりに計算した。
DVBDOのグラムでの収量は得られる最終反応生成物(クロロホルム中での抽出又は水洗浄を行わない)の質量及び内部標準ガスクロマトグラフィー(GC)法により測定されるとおりの、反応生成物中に存在するDVBDOの質量比から計算した。装填されたジビニルベンゼンを基準としたDVBDOの%収率を計算するために使用される式は以下のとおりに記載されうる。
DVBDO収量(グラム)=(反応生成物の質量)×(反応生成物中のDVBDOの質量比)
装填されたDVBを基準とした理論DVBDO収量、グラム=[(装填されたDVB試薬の質量)×(試薬中のDVBの質量比)/(130.2gDVB/モル)]×162.2gDVBDO/モル
DVBDO収率(%)=(DVBDO収量、グラム/理論DVBDO収量、グラム)×100%。
製造された合計エポキシド、モル=[(製造されたDVBDO、グラム)/162.2g/モル]×2+(製造されたEVBO、グラム)/(148g/モル)+(製造されたDVBMO、グラム)/(146g/モル)、ここで、製造されたDVBDO、EVBO及びDVBMOの質量は最終生成物の質量×GC質量%分析により決定された成分の質量比により決定した。
装填された過酸化水素を基準としたエポキシドの%収率=[(製造された合計エポキシド、モル)/装填された過酸化水素、モル]×100%。
本例11で使用されるジビニルベンゼン原料は80%のDVB及び20%のEVBを含んだ。1Lの5つ口丸底フラスコに、ジビニルベンゼン(80g、0.4916モルのDVB、0.1210モルのEVB)、アセトニトリル(117.85g、2.8709モル)、メタノール(160.0g)及び水(17.9g)を装填した。反応フラスコは例1に記載されるとおりのpH計を装備していた。混合物を激しく攪拌しながら、得られた溶液を45℃に温め、そのとき、35%H2O2溶液の添加を0.58グラム/分(g/min)の流速で開始し、合計で139.0g(1.4355モル)のH2O2溶液を添加するのに4時間にわたって添加を続けた。H2O2添加を開始した14分後に、4.0wt%のNaOH溶液の同時滴下添加を開始し、NaOHの添加速度を制御して、5時間の合計反応時間にわたってpHを10.0±0.1に維持した。要求されたNaOH溶液の合計量は113.1g(0.1131モル)であった。反応温度を反応熱から徐々に上昇させて105分で50℃とし、その後、反応の残りの間、温度を50℃に維持した。反応物を5時間でGC分析にためにサンプリングし、その後、周囲温度(約22℃)に冷却した。混合物を反応器から取り出し、592gの反応生成物を生じた。DVB転化率は100%であり、H2O2転化率は92.8%であった。DVBDO収率は80%であり、DVBMO収率は1%であった。エポキシド基の合計収率(EVBO、DVBMO及びDVBDOのすべての3つの生成物の合計)は装填されたH2O2を基準として61%であった。
例11の手順を繰り返したが、混合物のpHは10.5に制御した。ジビニルベンゼン(75.0g、0.4609モルのDVB、0.1135モルのEVB)、アセトニトリル(110.5g)、メタノール(150g)、水(16.7g)を最初に装填し、次いで、35%H2O2(130.3g、1.3458モル)を4時間にわたって添加した。4wt%のNaOH(168.2g、0.202モル)を滴下して加えることにより合計で4.7時間の反応時間、pHを10.5±0.1に制御した。反応の最後に、DVB転化率は99.9%であり、H2O2転化率は96.2%であった。DVBDO収率は66%であり、DVBMO収率は2%であった。エポキシド基の合計収率(EVBO、DVBMO及びDVBDOのすべての3つの生成物の合計)は装填されたH2O2を基準として51%であった。
例11の手順を繰り返したが、混合物のpHは11に制御した。本比較例Aは反応の間に高すぎるpHで操作することの不利益を示す。ジビニルベンゼン(80g、0.4916モルのDVB、0.1210モルのEVB)、アセトニトリル(117.85g、2.8709モル)、メタノール(160.0g)、水(17.9g)を反応器に添加し、次いで、35%H2O2(139.0g、1.4355モル)を4時間にわたって添加した。4wt%のNaOH(246.5g、0.2465モル)を14〜220分で滴下して加え、次いで、25wt%のNaOH(18.0g、0.1125モル)を220〜270分で滴下して加えることによりpHを11.0に制御し、その時点で反応を止めた。反応混合物中に目に見える固形分(ポリ−DVB型ポリマーと同定)が存在した。DVB転化率は98.0%であり、H2O2転化率は98.7%であった。DVBDO収率は32%であり、DVBMO収率は11%であった。エポキシド基の合計収率(EVBO、DVBMO及びDVBDOのすべての3つの生成物の合計)は装填されたH2O2を基準として30%であった。
本例13において、例11の手順を繰り返したが、混合物のpHは9.5に制御した。ジビニルベンゼン(80.0g、0.4916モルのDVB、0.1210モルのEVB)、アセトニトリル(117.9g)、メタノール(160g)及び水(17.9g)を装填し、次いで、35%H2O2(139.0g、1.4355モル)を4時間にわたって添加した。4wt%のNaOH(86.0g、0.086モル)を滴下して加えることによって合計5時間の反応時間、pHを9.5±0.1に制御した。反応の最後に、DVB転化率は99.9%であり、H2O2転化率は89.0%であった。DVBDO収率は83%であり、DVBMO収率は1.6%であった。エポキシド基の合計収率(EVBO、DVBMO及びDVBDOのすべての3つの生成物の合計)は装填されたH2O2を基準として62%であった。
例11〜13及び比較例Aの条件及び結果を下記のとおりの表IIに要約する。
本例14はDVBのフリーラジカル重合を最少にするために使用される抑制剤PROSTAB(商標)5415を複数回添加する上記の114L反応器中でのスケールアップした反応を示している。PROSTAB5415はBASF Corporationから市販されている抑制剤である。PROSTAB5414はビス(1−オキシル−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−4−イル)セバケートである。
本比較例Bにおいて、例14と同一の手順及び原料を用いたが、反応混合物に追加のPROSTAB5415の添加を行わなかった。ジビニルベンゼン原料は94%DVB及び4%EVBを含み、重合抑制剤として存在する1500ppmのPROSTAB5415及び1000ppmの4−tert-ブチルカテコール(TBC)を含んだ。上記の30ガロン(114L)のステンレススチール反応器中に、ジビニルベンゼン(10752g、77.318モルのDVB、2.977モルのEVB)、アセトニトリル(17178g、418.48モル)、メタノール(21521g)及び水(2472g)を装填した。その液体中に0.9scfm(25.5リットル/分)で、5%酸素で残部が窒素であるガスの導入を始めた。200rpmで混合物を攪拌しながら、得られた溶液を45℃に温め、そのとき、35%H2O2の添加を約82g/分の流速で開始し、合計で20508g(211.0モルH2O2)が添加されるように添加を4.2時間続けた。4.0wt%NaOHの同時添加をH2O2添加の開始の10分後に開始した。以下の流速プロファイルを用いて反応をとおしてNaOH溶液を添加した。
Claims (15)
- (I)(a)少なくとも1種のジビニルアレーンと、(b)少なくとも1種のペルオキシカルボキシミド酸エポキシ化剤と、(c)少なくとも1種の溶剤と、(d)少なくとも1種の塩基性化合物と、(e)少なくとも1種のフリーラジカル重合抑制剤との混合物を、ジビニルアレーンジオキシド生成物を生成する条件下で反応させるに際し、該ペルオキシカルボキシミド酸の、該ジビニルアレーンのエチレン系二重結合に対するモル比を2.0未満とし、かつ、該ジビニルアレーンジオキシド生成物の%収率が該ジビニルアレーンを基準として50%を超えることを特徴とする、ジビニルアレーンジオキシドの調製方法。
- 前記フリーラジカル重合抑制剤を、反応の進行にわたって間欠的に又は連続的に反応混合物に添加する、請求項1記載の方法。
- 前記ペルオキシカルボキシミド酸は、(i)当該反応混合物とは別途に生成させた予備生成ペルオキシカルボキシミド酸、(ii)当該反応混合物中に現場で生成したペルオキシカルボキシミド酸、又は(iii)(i)及び(ii)の組み合わせを含む、請求項1記載の方法。
- 当該反応混合物に(i)水性過酸化水素と(ii)ニトリルとを添加することにより、当該反応混合物中に現場でペルオキシカルボキシミド酸を生成させる、請求項1記載の方法。
- 当該反応混合物のpHを7〜12の範囲内に維持するために十分に、前記少なくとも1種の塩基性化合物を反応期間中に連続的に又は間欠的に当該反応混合物に添加するか、又は、前記少なくとも1種の塩基性化合物を反応初期に一度にすべて添加する、請求項1記載の方法。
- 前記ジビニルアレーンはジビニルベンゼンを含み、そして生成したジビニルアレーンジオキシドはジビニルベンゼンジオキシドを含む、請求項1記載の方法。
- 当該反応混合物は酸素含有ガスを含む、請求項1記載の方法。
- (II)ジビニルアレーンジオキシド生成物を工程(I)からの反応流出物の他の成分から分離/回収する工程、及び
(III)該ジビニルアレーンジオキシド生成物を精製する工程
を含む、請求項1記載の方法。 - 工程(III)は80%を超える純度のジビニルアレーンジオキシド生成物を得るための蒸留工程を含み、そして工程(III)はジビニルアレーンモノオキシド、アルキルビニルアレーンモノオキシド又はそれらの混合物を精製することを含む、請求項8記載の方法。
- 当該精製工程は、ジビニルアレーンモノオキシド又はアルキルビニルアレーンモノオキシドを、50%を超える純度で提供する蒸留プロセスを含む、請求項9記載の方法。
- (IV)工程(II)において存在するアミド副生成物をニトリルへと転化させる工程、及び
(V)工程(IV)のニトリルを反応工程(I)へリサイクルする工程
を含む、請求項8記載の方法。 - 工程(II)が抽出/水洗浄工程又は溶剤除去工程を含む、請求項8記載の方法。
- 工程(II)が、(i)該反応流出物を水で希釈し、(ii)(i)の希釈された反応流出物を抽出溶剤で抽出し、(iii)(ii)の有機抽出物を水洗浄して、残留アセトアミド、残留過酸化水素及び残留塩基性化合物の1種以上を除去し、(iv)工程(iii)の水洗浄された有機抽出物を蒸留して、抽出溶剤を除去し、そして(v)ジビニルアレーンジオキシド生成物を回収する工程を含む、請求項8記載の方法。
- 工程(II)が、当該反応溶剤及び過剰のニトリルを反応後に回収し、そして回収された反応溶剤及びニトリルをリサイクルすることを含む、請求項8記載の方法。
- 工程(II)が、該反応流出物からの当該反応溶剤及び過剰のニトリルを蒸留することで、該ジビニルアレーンジオキシド生成物を含む濃縮物を形成させ、さらに該濃縮物を2相に分離させてから相分離する工程を含む、請求項8記載の方法。
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