JP6202125B2 - １，４−ブタンジオール含有組成物 - Google Patents

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Description

本発明は１，４−ブタンジオール含有組成物に関する。
１，４−ブタンジオール（以下、「１，４ＢＧ」と略記することがある）は様々な溶剤や誘導体の原料として使用される極めて有用な物質であることが知られている。従来より、１，４ＢＧを工業的に製造する方法は種々開発されており、例えば、ブタジエンを原料として、原料ブタジエン、酢酸及び酸素を用いてアセトキシ化反応を行って得られる中間体であるジアセトキシブテンを得て、そのジアセトキシブテンを水添、加水分解することで１，４ＢＧを製造する方法（特許文献１）、マレイン酸、コハク酸、無水マレイン酸及び／又はフマル酸を原料として、それらを水素化して１，４ＢＧを含む粗水素化生成物を得る方法（特許文献２）、アセチレンを原料としてホルムアルデヒド水溶液と接触させて得られるブチンジオールを水素化して１，４ＢＧを製造する方法（特許文献３）などが挙げられる。
１，４ＢＧを原料とする誘導体であるテトラヒドロフラン（以下、「ＴＨＦ」と略記することがある）は、一般的には溶剤として使用されるが、ポリエーテルポリオール（具体的には、ポリテトラメチレンエーテルグリコール）の原料としても使用される。１，４ＢＧからＴＨＦを製造する方法として、特許文献４には、ヘテロポリ酸触媒上で、１，４ＢＧを含有する反応混合物の反応によってＴＨＦを連続的に製造する方法において、反応混合物中の２−（４−ヒドロキシブトキシ）−テトラヒドロフランと１ｐｐｍ未満の塩基性窒素成分を含有することで、ヘテロポリ酸触媒の寿命を長くすることができることが記載されている。また、１，４ＢＧを原料とする他の誘導体としてポリブチレンテレフタレート（以下、「ＰＢＴ」と略記することがある）があるが、特許文献５には、エステル反応において、原料の１，４ＢＧが副生ＴＨＦとなって１，４ＢＧが無駄にならないように、反応条件（触媒原料濃度、反応圧力、テレフタル酸と１，４ＢＧの比など）を制御してＰＢＴを製造する方法が記載されている。
特開昭５２−７９０９号公報 特許第２９３０１４１号公報 特公昭６２−４１７４号公報 特表２００６−５０３０５０号公報 特開２００５−３５０６５９号公報
上記特許文献１〜３に記載された方法で得られた１，４ＢＧは、未反応原料や副生物、及びその製造プロセスで使用する触媒などから発生する不純物を含む純度が低い粗製の１，４ＢＧであるため、特許文献４や特許文献５に記載の誘導体などの原料として用いるには、通常は、１，４ＢＧ使用の目的に見合ったスペックとなるように蒸留などの精製を行って、品質の良い１，４ＢＧを使用する。
しかしながら、精製された良質の１，４ＢＧを、実際にその用途に適用する際に、精製して得られた直後の１，４ＢＧに比べ品質が悪い、特に、１，４ＢＧをＰＢＴの原料として使用する際の１，４ＢＧの熱安定性が悪化する（１，４ＢＧ中でＴＨＦが発生する）こ
とが判明した。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、従来の１，４ＢＧに比べて、熱安定性の高い１，４−ブタンジオール含有組成物を提供することを目的とする。
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、精製して得られる１，４ＢＧ中に、従来の精製では除去できない微量の酸分が存在し、それが酸触媒の働きをするため、一部の１，４ＢＧがＴＨＦに変換されているという推測の下、驚くべきことに従来では触媒劣化の原因と考えられていた窒素含有化合物の中でも、１，４ＢＧにアルカリ金属などの塩基成分と接触させた際のｐＨ上昇に伴う誘導品製造時への触媒劣化の影響も少ないアミドを特定の濃度範囲において混合すれば、触媒劣化を抑制できる上、更に１，４ＢＧがＴＨＦに変換されるのを抑えることができ、結果として熱安定性を大幅に改善できることを見出し、本発明を完成するに至った。
本発明はこのような知見に基づいて達成されたものであり、以下の［１］〜［４］を要旨とする。
［１］ １，４−ブタンジオールの濃度が９９．００重量％以上９９．９９重量％以下であって、且つアミド化合物の窒素原子換算での濃度が１．０〜５０重量ｐｐｍである１，４−ブタンジオール含有組成物。
［２］ ｐＨが５．０以上７．９以下である［１］に記載の１，４−ブタンジオール含有組成物。
［３］ １，４−ブタンジオールとジカルボン酸及びジカルボン酸エステルのうち少なくとも一方との重縮合反応によりポリエステルを製造する方法であって、原料として、１，４−ブタンジオールの濃度が９９．００重量％以上９９．９９重量％以下であって、且つアミド化合物の窒素原子換算での濃度が１．０〜５０重量ｐｐｍである１，４−ブタンジオール含有組成物を用いるポリエステルの製造方法。
［４］ 原料として、１，４−ブタンジオールの濃度が９９．００重量％以上９９．９９重量％以下であって、且つアミド化合物の窒素原子換算での濃度が１．０〜５０重量ｐｐｍである１，４−ブタンジオール含有組成物を用いて、反応器内で、ｐＫａ値が４以下の酸触媒の存在下に、１，４−ブタンジオールの脱水環化反応を行うことによりテトラヒドロフランを得るテトラヒドロフランの製造方法。
本発明の１，４−ブタンジオール含有組成物は熱的に安定性が高く、また、誘導体の原料として使用しても、着色や後工程の触媒被毒を抑えることができる。
以下、本発明をより詳細に説明する。
本発明の１，４−ブタンジオール含有組成物に含まれる１，４ＢＧは、従来から公知である製法で得ることが可能である。例えば、原料ブタジエン、酢酸及び酸素を用いてアセトキシ化反応を行って中間体であるジアセトキシブテンを得て、そのジアセトキシブテンを水添、加水分解することで得られる１，４ＢＧ、マレイン酸、コハク酸、無水マレイン酸及び／又はフマル酸を原料として、それらを水素化して得られる１，４ＢＧ、アセチレンを原料としてホルムアルデヒド水溶液と接触させて得られるブチンジオールを水素化して得られる粗１，４ＢＧ、プロピレンの酸化を経由して得られる１，４ＢＧ、発酵法により得たコハク酸を水添して得られる１，４ＢＧ、糖などのバイオマスから直接発酵により得られる１，４ＢＧなどである。
本発明の、１，４−ブタンジオール含有組成物中の１，４ＢＧの濃度は、９９．００重量％以上９９．９９重量％以下であり、好ましくは、９９．２０重量％以上９９．９７重
量％以下、更に好ましくは、９９．５０重量％以上９９．９５重量％以下である。１，４ＢＧの濃度が高くなるほど、精製コストが高くなり、低くなるほど、ポリエステル製造時などに副生物が生成し、着色しやすい恐れがある。
本発明の１，４−ブタンジオール含有組成物には、アミド化合物を含むことを必要とする。本発明の１，４−ブタンジオール含有組成物はアミド化合物によって熱的に安定性が高くなるが、その理由としては、必ずしも明確では無いが、１，４−ブタンジオールには、検出限界以下の極微量のＴＨＦ生成促進物質が存在し、アミド化合物がその促進物質を無害化することで熱安定性が向上できる、と推測される。アミド化合物の中でも、カルボン酸アミドを含むことが好ましい。カルボン酸アミドとしては、１級アミド、２級アミド、３級アミドを用いることができ、Ｎ置換の置換基数は０〜２の範囲で、Ｎ−アルキル置換アミド、Ｎ−アルケニル置換アミド、Ｎ−アリール置換アミドなどが用いられる。また、該置換基中にはヘテロ原子が含まれていてもよく、複数の置換基は同一でも異なっていてもよい。一方、カルボニル側の置換基としては、水素原子、アルキル基、アルケニル基、アリール基などが挙げられる。また、上記置換基はそれぞれ互いに連結して環を形成していてもよい。本発明の１，４−ブタンジオール含有組成物を蒸留塔内で処理する際の副反応や分解等を抑制できるという観点から、カルボニル側の置換基としてはアルキル置換基が好ましい。
また、当該カルボン酸アミドは、１，４−ブタンジオールと常に共存し、熱安定性効果を継続的に発現し、且つ１，４−ブタンジオール含有組成物を蒸留塔内で処理する際の塔底等での汚れを回避するという理由から、大気圧下での沸点温度が、１６０〜３００℃である化合物が好ましく用いられ、更に好ましくは１６５〜２８０℃であり、特に好ましくは１７０〜２５０℃である。これよりも沸点が高い場合には本発明の１，４−ブタンジオール含有組成物中の窒素濃度の調整が困難となり、また沸点が低すぎた場合には、窒素濃度の調整が困難なことに加え、運転操作阻害原因となってしまう。
本発明のアミド化合物の具体例として、好ましくは、１級アミドとしてアセトアミド、２級アミドとしてＮ−メチルアセトアミド、Ｎ−エチルアセトアミド、３級アミドとしてＮ，Ｎ−ジメチルアセトアミドなどの鎖状骨格のアミド類、ベンズアミドなどの芳香族アミド類、２級アミドとして２−ピロリドン、３級アミドとしてＮ−メチルピロリドン、Ｎ−エチルピロリドン、Ｎ−ビニルピロリドン、２−ピペリドン、Ｎ−メチルピペリドンなどの環状アミド類が挙げられ、更に好ましくは、アセトアミド、Ｎ−メチルアセトアミド、２−ピロリドン、Ｎ−メチルピロリドンが挙げられる。特に好ましくはアセトアミド、２−ピロリドン、Ｎ−メチルピロリドンである。また、本発明の１，４−ブタンジオール含有組成物に含まれるアミドは一種類であっても二種類以上であってもよい。
本発明の１，４−ブタンジオール含有組成物は、上述のアミド化合物を窒素原子換算の濃度で１．０〜５０重量ｐｐｍ含有することを特徴とする。この濃度範囲である１，４−ブタンジオール含有組成物は、市販の１，４ＢＧ、上述の従来から公知である１，４ＢＧの製法で得られる１，４ＢＧ又は１，４ＢＧを精製した後に、直接添加し調製して得ることが可能である。更に、上述の従来から公知である１，４ＢＧの製法で原料若しくはそれら１，４ＢＧの製造工程のプロセスの途中で添加し調製して得ることも可能である。
例えば、原料ブタジエン、酢酸及び酸素を用いてアセトキシ化反応を行って得られる中間体であるジアセトキシブテンを得て、そのジアセトキシブテンと水とを加水分解することで得る場合では、ジアセトキシ化反応器にアミドを導入してジアセトキシブテンを製造してもよく、その後の水添工程でアミドを導入して窒素分を含有する１，４−ジアセトキシブタンを製造しても良い。また、加水分解工程で、アミドを導入して、１，４−ブタンジオール及び水、１−アセトキシ−４−ヒドロキシブタンを含む混合物を得てもよい。ま
た、それらの混合物から分離した精製された高純度の製品１，４ＢＧを得る蒸留塔や不純物を除去するための水添工程にアミドを導入してもよい。また、例えば、マレイン酸、コハク酸、無水マレイン酸及び／又はフマル酸を原料として、それらを水素化して得られる１，４ＢＧ、ガンマブチロラクトン及びテトラヒドロフランを含む水素化反応混合物を得る場合、この水素化反応混合物に導入してもよい。尚、このように製造工程のプロセスの途中で添加する場合、その添加量は５０重量ｐｐｍよりも多い量を添加して差し支えない。すなわち、最終的に得られる１，４−ブタンジオール含有組成物中にアミドの窒素原子換算での濃度が１．０〜５０重量ｐｐｍ含有するように添加量も調整すればよい。
本発明で、アミド化合物を１，４−ブタンジオール製造プロセスに添加する際には、沸点および濃度に特段の限定は無いものであることから、気体、液体、固体のいずれの状態で添加しても差し支えない。また、アミド化合物を原料あるいは製品、溶媒、水などに溶解して添加することも差し支えない。予め、他の目的のために含有されるアミド化合物の含有量を調整してもよい。
また、上記従来の方法で製造した１，４ＢＧを精製して得られる純度９９％以上の１，４−ブタンジオールに直接アミド化合物を添加して、１．０重量ｐｐｍ以上５０重量ｐｐｍ以下となるように添加することも差し支えない。この場合は、アミド添加後の製品１，４−ブタンジオールの純度が、本発明で規定の９９重量％以上、９９．９９重量％以下となるように微量添加することが当然必要である。
本発明の１，４−ブタンジオール含有組成物中に含有するアミド化合物の濃度は、窒素原子換算で、１．０重量ｐｐｍ以上、５０重量ｐｐｍ以下であり、好ましくは、３．０重量ｐｐｍ以上、４０重量ｐｐｍ以下であり、より好ましくは１０重量ｐｐｍ以上、２５重量ｐｐｍ以下である。これよりも窒素原子換算濃度が高い場合には、着色あるいはポリエステルなどの他製品に誘導する際の触媒被毒が大きくなってしまう。また、窒素原子換算濃度が低すぎた場合には、熱安定性などの品質改善の効果が低下してしまう。
また、本発明の１，４−ブタンジオール含有組成物はｐＨ５．０以上ｐＨ７．９以下であることが好ましいが、更に好ましくは５．５以上、７．０以下であり、特に好ましくは、５．７以上、６．９以下である。これよりもｐＨが高い場合には、着色あるいはポリエステルなどの他製品に誘導する際の触媒被毒が大きくなる傾向にある。また、ｐＨが低すぎた場合には、アミド化合物を含有することによる熱安定性の改善の効果が低下する傾向にある。
本発明の１，４−ブタンジオール含有組成物は、ＰＢＴ、ポリブチレンサクシネートなどのポリエステル、ガンマブチロラクトン又はテトラヒドロフラン製造用途として好ましい。
例えば、原料として、本発明の１，４−ブタンジオール含有組成物を用いてポリエステルを製造する場合、１，４−ブタンジオールとジカルボン酸及びジカルボン酸エステルのうち少なくとも一方とを重縮合反応によりポリエステルを製造する方法において、１，４−ブタンジオールの濃度が９９．００重量％以上９９．９９重量％以下であって、アミド化合物の窒素原子換算での濃度が１．０〜５０重量ｐｐｍである１，４−ブタンジオール含有組成物であることが好ましい。
なお、ポリエステルの中でもＰＢＴを製造する際に、本発明の１，４−ブタンジオール含有組成物を使用することがより好ましく、その製造方法としては公知の製造方法を使用することができる。例えば、ＰＢＴの公知の製造方法は、主原料としてテレフタル酸を用いるいわゆる直接重合法と、主原料としてテレフタル酸ジアルキルエステルを用いるエステル交換法とに大別されるが、いずれの場合においても１，４−ブタンジオールは重合反
応中にテトラヒドロフランに転化しやすく、テトラヒドロフラン転化率の低いＰＢＴの製造方法が求められている。直接重合法は、初期のエステル化反応で水が生成し、エステル交換法は初期のエステル交換反応でアルコールが生成するという違いがあるが、原料の入手安定性、留出物の処理の容易さ、原料原単位の高さ、また本発明による改良効果という観点からは直接重合法が好ましい。テトラヒドロフラン転化率が低く、原料ロスの少ないＰＢＴの製造方法として、本発明の熱安定性の高い１，４−ブタンジオール含有組成物が非常に有効である。
なお、ＰＢＴ製造においては、製造過程で軽沸点成分を留出させるため、本発明のアミドは大気圧下での沸点温度が、１６０〜３００℃である化合物が好ましい。
また、例えば、本発明の１，４−ブタンジオール含有組成物を使ってＴＨＦを製造する方法として、酸触媒により１，４ＢＧをＴＨＦに脱水環化反応させる公知の製造方法が適用できる。本発明の脱水環化反応を行う反応器は、陽イオン交換樹脂などの固体触媒を充填した固定床反応器、固体触媒を用いた懸濁床反応器又は、原料に溶解可能な均一系酸触媒を用いた槽型或いは管型の反応器を使用することができる。また、反応器内の液相部のＴＨＦ及び副生水を含む溶液を反応器から排出して蒸留塔などの後工程で精製してＴＨＦを得ることも可能であるが、反応器の気相から一部、あるいは全量を、生成したＴＨＦ及び副生水を含むガスとして抜き出すことも可能である。
酸触媒はｐＫａ値が４以下の任意の酸触媒を用いることができるが、好ましくは、スルホン酸、陽イオン交換樹脂、ヘテロポリ酸、リン酸などであり、更に好ましくは金属を含有しない有機酸あるいはリン酸であり、特に好ましくは有機スルホン酸である。具体的には、パラトルエンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、オルトトルエンスルホン酸、メタトルエンスルホン酸などの芳香族スルホン酸誘導体、ブタンスルホン酸、ヘキサンスルホン酸、オクタンスルホン酸、ノナンスルホン酸などの鎖状の脂肪族スルホン酸誘導体などが挙げられ、これらは炭素骨格内にスルホン酸以外の官能基を有していても差し支えない。これらの酸触媒は１種を単独で用いてもよく、２種以上を混合して用いてもよい。酸触媒としては、特に好ましくはパラトルエンスルホン酸が用いられる。
これら酸触媒は通常、塩基性成分の存在下では中和されて劣化する。１，４−ブタンジオールの熱安定性を高めるために無機塩基を添加する方法などが公知であるが、この方法を用いると該酸触媒を劣化させてしまう。一方、本発明の熱安定性の高い１，４−ブタンジオール含有組成物は塩基性が高くないため、該酸触媒の劣化を促進しない。
また、本発明の１，４−ブタンジオール含有組成物を用いてテトラヒドロフランを製造すると、副生する水の存在下、反応器内で２−（４−ヒドロキシブトキシ）−テトラヒドロフラン量を低減し、副生固形物の生成を効果的に抑制することができる。
通常、ＴＨＦ、ＰＢＴなどの１，４ＢＧの誘導品は酸触媒を使用して製造される。そのため、ｐＨを７以下に保持し、且つ熱安定性の高い１，４ＢＧ組成物の使用が望まれる。
以下、実施例により本発明を更に詳細に説明するが、本発明の要旨を超えない限り以下の実施例に限定されるものではない。
なお、以下の実施例において、１，４−ブタンジオール、テトラヒドロフランの分析はガスクロマトグラフィーにより行い、１，４−ブタンジオールは修正面積百分率法により、カールフィッシャー法（三菱化学社製「ＣＡ−２１」で測定）にて水分量で補正することにより算出した。テトラヒドロフランは内部標準法（内部標準：ｎ−オクタデカン）により算出した。窒素含有化合物の窒素原子換算の濃度は、添加したアミン量から算出した。
ＰＢＴ合成例（実施例１０〜１２、比較例４）のみ、以下の方法により各種分析を実施した。テトラヒドロフランの分析は、ガスクロマトグラフィーを用い、修正面積百分率法により有機成分を求め、カールフィッシャー法（三菱化学社製「ＣＡ−２００」で測定）にて水分量で補正することにより算出した。テトラヒドロフラン生成量をテレフタル酸に対するモル％で表し、転化率とした。ＰＢＴの固有粘度（ＩＶ）は、ウベローデ型粘度計を使用して以下の手順で求めた。すなわち、フェノール／テトラクロロエタン（質量比１／１）の混合溶媒を使用し、３０℃において、濃度１．０ｇ／ｄＬのポリマー溶液および溶媒のみの落下秒数を測定し、以下の式より求めた。
ＩＶ＝（（１＋４ＫＨηｓｐ）０．５−１）／（２ＫＨＣ）
但し、ηｓｐ＝（η／η０）−１であり、ηはポリマー溶液落下秒数、η０は溶媒の落下秒数、Ｃはポリマー溶液濃度（ｇ／ｄＬ）、ＫＨはハギンズの定数である。ＫＨは０．３３を採用した。
ＰＢＴのペレット色調は、ペレット状ポリエステルを内径３０ｍｍ、深さ１２ｍｍの円柱状の粉体測定用セルに充填し、測色色差計Ｚ３００Ａ（日本電色工業（株）社製）を使用して、ＪＩＳ Ｚ８７３０の参考例１に記載されるＬａｂ表示系におけるハンターの色差式の色座標によるｂ値を、反射法により、測定セルを９０度ずつ回転させて４箇所測定した値の単純平均値として求めた。
＜実施例１＞
市販の１，４−ブタンジオール（三菱化学株式会社製）２５．０ｇにアセトアミド１．４ｍｇを添加し、窒素原子濃度として５．０重量ｐｐｍ含有する１，４−ブタンジオール含有組成物（１，４ＢＧ濃度：９９．６重量％）を調製した。ｐＨを測定した結果、５．６であった。
この組成物を１００ｍＬのステンレスオートクレーブに移し、容器内の窒素置換を実施後、２４２℃で１時間加熱した。オートクレーブを冷却後、１，４−ブタンジオール含有組成物を取り出し、テトラヒドロフランの発生量を分析した結果、８００重量ｐｐｍであった。結果を表−１に示す。
＜実施例２＞
実施例１において、アセトアミドの替わりに２−ピロリドンを窒素原子濃度換算で１．２重量ｐｐｍ用いた以外は実施例１と全て同様に実施した。なお、加熱前の１，４−ブタンジオール含有組成物のｐＨは５．５であった。加熱後の１，４−ブタンジオール含有組成物中のテトラヒドロフランの発生量を分析した結果、２９９８重量ｐｐｍであった。結果を表−１に示す。
＜実施例３＞
実施例１において、アセトアミドの替わりに２−ピロリドンを窒素原子濃度換算で５．０重量ｐｐｍ用いた以外は実施例１と全て同様に実施した。なお、加熱前の１，４−ブタンジオール含有組成物のｐＨは５．５であった。加熱後の１，４−ブタンジオール含有組成物中のテトラヒドロフランの発生量を分析した結果、２１８０重量ｐｐｍであった。結果を表−１に示す。
＜実施例４＞
実施例１において、アセトアミドの替わりに２−ピロリドンを窒素原子濃度換算で２１．０重量ｐｐｍ用いた以外は実施例１と全て同様に実施した。なお、加熱前の１，４−ブタンジオール含有組成物のｐＨは５．５であった。加熱後の１，４−ブタンジオール含有組成物中のテトラヒドロフランの発生量を分析した結果、９７８重量ｐｐｍであった。結果を表−１に示す。
＜比較例７＞
実施例１において、アセトアミドの替わりに２−ピロリドンを窒素原子濃度換算で５０．０重量ｐｐｍ用いた以外は実施例１と全て同様に実施した。なお、加熱前の１，４−ブタンジオール含有組成物のｐＨは５．５であった。加熱後の１，４−ブタンジオール含有組成物中のテトラヒドロフランの発生量を分析した結果、２１０９重量ｐｐｍであった。結果を表−１に示す。
＜実施例６＞
実施例１において、アセトアミドの替わりにＮ−メチルピロリドンを窒素原子濃度換算で１．２重量ｐｐｍ用いた以外は実施例１と全て同様に実施した。なお、加熱前の１，４−ブタンジオール含有組成物のｐＨは５．５であった。加熱後の１，４−ブタンジオール含有組成物中のテトラヒドロフランの発生量を分析した結果、４０２０重量ｐｐｍであった。結果を表−１に示す。
＜実施例７＞
実施例１において、アセトアミドの替わりにＮ−メチルピロリドンを窒素原子濃度換算で５．０重量ｐｐｍ用いた以外は実施例１と全て同様に実施した。なお、加熱前の１，４−ブタンジオール含有組成物のｐＨは５．５であった。加熱後の１，４−ブタンジオール含有組成物中のテトラヒドロフラン発生量を分析した結果、１３００重量ｐｐｍであった。結果を表−１に示す。
＜実施例８＞
実施例１において、アセトアミドの替わりにＮ−メチルピロリドンを窒素原子濃度換算で２１．０重量ｐｐｍ用いた以外は実施例１と全て同様に実施した。なお、加熱前の１，４−ブタンジオール含有組成物のｐＨは５．５であった。加熱後の１，４−ブタンジオール含有組成物中のテトラヒドロフランの発生量を分析した結果、７０４重量ｐｐｍであった。結果を表−１に示す。
＜比較例８＞
実施例１において、アセトアミドの替わりにＮ−メチルピロリドンを窒素原子濃度換算で５０．０重量ｐｐｍ用いた以外は実施例１と全て同様に実施した。なお、加熱前の１，４−ブタンジオール含有組成物のｐＨは５．５であった。加熱後の１，４−ブタンジオール含有組成物中のテトラヒドロフランの発生量を分析した結果、１３３５重量ｐｐｍであった。結果を表−１に示す。
＜比較例１＞
実施例１において、アセトアミドを添加せずに、市販の１，４−ブタンジオールを加熱した以外は、実施例１と全て同様に実施した。加熱前の１，４−ブタンジオール中のアミドは窒素原子濃度換算で検出限界以下であった。また、ｐＨは５．５であった。加熱後の１，４−ブタンジオール中のテトラヒドロフラン発生量を分析した結果、６８００重量ｐｐｍであった。結果を表−１に示す。
＜比較例２＞
実施例１において、アセトアミドの替わりにＮ−メチルピロリドンを窒素原子濃度換算で０．５重量ｐｐｍ用いた以外は実施例１と全て同様にした。なお、加熱前の１，４−ブタンジオール含有組成物のｐＨは５．５であった。加熱後の１，４−ブタンジオール含有組成物中のテトラヒドロフランの発生量を分析した結果、１２５０７重量ｐｐｍであった。結果を表−１に示す。
＜比較例３＞
実施例１において、アセトアミドの替わりに２−ピロリドンを窒素原子濃度換算で０．１重量ｐｐｍ用いた以外は実施例１と全て同様にした。なお、加熱前の１，４−ブタンジオール含有組成物のｐＨは５．５であった。加熱後の加熱後の１，４−ブタンジオール含有組成物中のテトラヒドロフランの発生量を分析した結果、７７７３重量ｐｐｍであった。結果を表−１に示す。
＜実施例１０＞
ＰＢＴの製造
攪拌装置、窒素導入口、加熱装置、温度計及び減圧用排気口を備えた反応容器に、テレフタル酸１１３ｇ、２−ピロリドンを窒素原子換算の濃度で４．０重量ｐｐｍ含有する１，４−ブタンジオール含有組成物１８４ｇ（１，４−ＢＧの濃度：９９．４重量％、ｐＨ５．５）及び触媒としてテトラブチルチタネートをあらかじめ６重量％溶解させた溶液０．７ｇを仕込み、窒素―減圧置換によって系内を窒素雰囲気下にした。系内を撹拌しながら１５０℃まで加温後、常圧下で２２０℃に１時間で昇温させて、さらに２時間生成する水を留出させつつエステル化反応を行った。次に、酢酸マグネシウム４水塩を水に溶解し、さらに１，４ＢＧに溶解させた酢酸マグネシウム４水塩１重量％の１，４―ブタンジオール溶液（酢酸マグネシウム４水塩、水、１，４―ブタンジオールの質量比は１：２：９７）１．３ｇを添加した。次に、１時間かけて２４５℃まで昇温するとともに、１．５時間かけて０．０７ｋＰａになるように減圧し、同減圧度で１．１時間重縮合反応を行った後、反応系を常圧に戻し重縮合を終了した。得られたＰＢＴを反応槽の底部からストランドとして抜き出し、１０℃の水中に潜らせた後、カッターでストランドをカットすることによりペレット状のＰＢＴを得た。得られたＰＢＴの着色度を示すｃｏｌｏｒ−ｂは２．２であった。
酢酸マグネシウム添加後の減圧開始から重縮合終了までを重縮合時間として、固有粘度／重縮合時間を重縮合速度とした。重縮合速度は０．３７ｄＬ／ｇ／ｈであった。ＴＨＦ転化率は、エステル化反応中の留出液中のＴＨＦ量を分析し、仕込みテレフタル酸あたりのモル％で表した。ＴＨＦ転化率は６３．７モル％であった。結果を表−２に示す。
＜実施例１１＞
実施例１０において、２−ピロリドンを窒素原子換算の濃度で６．６重量ｐｐｍ含有する１，４−ブタンジオール含有組成物を用いた以外は実施例１０と全て同様に実施して、ＰＢＴを得た。その結果、重縮合速度は０．３７ｄＬ／ｇ／ｈであった。また、得られたＰＢＴの着色度を示すｃｏｌｏｒ−ｂは２．９であった。結果を表−２に示す。
＜実施例１２＞
実施例１０において、２−ピロリドンを窒素原子換算の濃度で２０．２重量ｐｐｍ含有する１，４−ブタンジオール含有組成物を用いた以外は実施例１０と全て同様に実施して、ＰＢＴを得た。その結果、重縮合速度は０．３７ｄＬ／ｇ／ｈであった。また、ＴＨＦ転化率は６４．６％であった。また、得られたＰＢＴの着色度を示すｃｏｌｏｒ−ｂは３．３であった。結果を表−２に示す。
＜比較例４＞
実施例１０において、１，４−ブタンジオール含有組成物の代わりに、２−ピロリドンを含有しない（検出限界以下）の市販の１，４ＢＧに変えた以外は実施例１０と全て同様に実施して、ＰＢＴを得た。その結果、重縮合速度は０．３６ｄＬ／ｇ／ｈであった。また、ＴＨＦ転化率は７８．６％であった。結果を表−２に示す。
＜参考例１＞
ＴＨＦの製造
９ｍＬのガラスバイアルに市販の１，４−ブタンジオール（三菱化学株式会社製）２．０ｇ、パラトルエンスルホン酸１水和物１．２ｍｇを加え、６０℃で２時間攪拌した。
加熱後のテトラヒドロフラン含有量を分析した結果、１００３重量ｐｐｍであった。結果を表−３に示す。
＜参考例２＞
市販の１，４−ブタンジオール（三菱化学株式会社製）に２−ピロリドンを添加して、２−ピロリドンを窒素原子換算の濃度で４０．０重量ｐｐｍ含有する１，４−ブタンジオール含有組成物を調製した。該１，４−ブタンジオール含有組成物２．０ｇを９ｍＬのガラスバイアルに入れ、パラトルエンスルホン酸１水和物１．２ｍｇを加え、６０℃で２時間攪拌した。
加熱後のテトラヒドロフラン含有量を分析した結果、１１００重量ｐｐｍであった。結果を表−３に示す。
＜参考例３＞
２−ピロリドンを窒素原子換算の濃度で６０．０重量ｐｐｍ含有する１，４−ブタンジオール含有組成物を用いた以外は参考例２と全て同様に実施した。
加熱後のテトラヒドロフラン含有量を分析した結果、１１４６重量ｐｐｍであった。結果を表−３に示す。
＜参考例４＞
２−ピロリドンを窒素原子換算の濃度で８０．０重量ｐｐｍ含有する１，４−ブタンジオール含有組成物を用いた以外は参考例２と全て同様に実施した。
加熱後のテトラヒドロフラン含有量を分析した結果、１２９０重量ｐｐｍであった。結果を表−３に示す。
＜参考例５＞
市販の１，４−ブタンジオール（三菱化学株式会社製）２０．０ｇをテフロン（登録商標）製の内筒を備えた１００ｍＬのステンレスオートクレーブに移し、パラトルエンスルホン酸１水和物１２ｍｇを加え、容器内の窒素置換を実施後、１４０℃で２時間攪拌した。
テトラヒドロフランの発生量を分析した結果、６．７重量％であった。結果を表−３に示す。
＜参考例６＞
市販の１，４−ブタンジオールの替わりに２−ピロリドンを窒素原子換算の濃度で４０．０重量ｐｐｍ含有する１，４−ブタンジオール含有組成物を用いた以外は参考例５と全て同様に実施した。
加熱後のテトラヒドロフラン含有量を分析した結果、６．６重量％であった。結果を表−３に示す。
＜参考例７＞
２−ピロリドンの替わりにアンモニアを窒素原子換算の濃度で４０．０重量ｐｐｍ含有する１，４−ブタンジオール含有組成物を用いた以外は参考例２と全て同様に実施した。
加熱後のテトラヒドロフラン含有量を分析した結果、７０９重量ｐｐｍであった。結果を表−３に示す。
＜参考例８＞
２−ピロリドンの替わりにアンモニアを窒素原子換算の濃度で６０．０重量ｐｐｍ含有
する１，４−ブタンジオール含有組成物を用いた以外は参考例２と全て同様に実施した。
加熱後のテトラヒドロフラン含有量を分析した結果、６１４重量ｐｐｍであった。結果を表−３に示す。
＜参考例９＞
２−ピロリドンの替わりにアンモニアを窒素原子換算の濃度で８０．０重量ｐｐｍ含有する１，４−ブタンジオール含有組成物を用いた以外は参考例２と全て同様に実施した。
加熱後のテトラヒドロフラン含有量を分析した結果、９０重量ｐｐｍであった。結果を表−３に示す。
＜参考例１０＞
市販の１，４−ブタンジオールの替わりにアンモニアを窒素原子換算の濃度で４０．０重量ｐｐｍ含有する１，４−ブタンジオール含有組成物を用いた以外は参考例５と全て同様に実施した。
加熱後のテトラヒドロフラン含有量を分析した結果、１．０重量％であった。結果を表−３に示す。
＜実施例１３＞
留出のためのガラス製の冷却管を設置したガラス製の５００ｍＬフラスコ反応器に、２−ピロリドンを窒素原子換算濃度で１０．０重量ｐｐｍ含む１，４ＢＧ３００．０ｇを加え、パラトルエンスルホン酸１．５０ｇ（反応液に対して０．５重量％）を仕込み、オイルバスを使用して内液温度を１４５℃まで加熱した。内液温度が１４５℃に安定した後、冷却管で凝縮されたＴＨＦを含む留出液２６５．８ｇをガラス製の貯槽に抜き出し、フラスコ反応器内に残液３４．２ｇ（残液中の副生固形物量２．８ｍｇ）を得た。結果を表―４に示す。
＜比較例５＞
原料１，４ＢＧに２−ピロリドンを窒素原子換算濃度で０．１重量ｐｐｍ以下含む１，４ＢＧを用いた以外は、実施例１３と同様にした。
ＴＨＦを含む留出液２６０．９ｇをガラス製の貯槽に抜き出し、フラスコ反応器内に残液３４．７ｇ（残液中の副生固形物量４２．０ｍｇ）を得た。結果を表―４に示す。
＜比較例６＞
原料１，４ＢＧにアンモニアを窒素原子換算濃度で１０．０重量ｐｐｍ含む１，４ＢＧを用いた以外は、実施例１３と同様にした。
ＴＨＦを含む留出液２６８．４ｇをガラス製の貯槽に抜き出し、フラスコ反応器内に残液３１．６ｇ（残液中の副生固形物量６７．１ｍｇ）を得た。結果を表―４に示す。
実施例１〜９と比較例１〜３とから、本発明の窒素含有化合物を特定量含有する１，４−ブタンジオール含有組成物は、加熱によるＴＨＦの発生量を抑制でき、ＰＢＴ製造時に原料として用いた場合の熱安定性が高い１，４ＢＧ含有組成物であることがわかる。
また、本発明の１，４−ブタンジオール含有組成物を使ってＰＢＴを製造する実施例１０〜１２は比較例４よりもＴＨＦ転化率を抑制できることがわかる。
また、本発明の１，４−ブタンジオール含有組成物を使ってテトラヒドロフランを製造する参考例２〜４は参考例１に対してＴＨＦ化量が同等であり触媒劣化が無いことが分かる。一方、塩基性の高いアンモニアを添加した参考例７〜９は、窒素化合物量の増加に伴ってＴＨＦ化量が減少し、触媒が劣化することが分かる。参考例５、６、１０より反応温度を上げても同様である。更に、実施例１３、比較例５，６から本発明の１，４−ブタンジオール含有組成物を用いてテトラヒドロフランを製造すると固形物の生成が抑制できる
ことが分かる。
Figure 0006202125
Figure 0006202125
Figure 0006202125
Figure 0006202125

Claims (3)

  1. １，４−ブタンジオールの濃度が９９．００重量％以上９９．９９重量％以下であって、且つカルボン酸アミドの窒素原子換算での濃度が１．０〜２５重量ｐｐｍであり、前記カルボン酸アミドが、アセトアミド、Ｎ−メチルアセトアミド、２−ピロリドン及びＮ−メチルピロリドンからなる群より選ばれる１種以上である１，４−ブタンジオール含有組成物。
  2. ｐＨが５．０以上７．９以下である請求項１に記載の１，４−ブタンジオール含有組成物。
  3. １，４−ブタンジオールとジカルボン酸及びジカルボン酸エステルのうち少なくとも一方との重縮合反応によりポリエステルを製造する方法であって、原料として、１，４−ブタンジオールの濃度が９９．００重量％以上９９．９９重量％以下であって、且つカルボン酸アミドの窒素原子換算での濃度が１．０〜２５重量ｐｐｍであり、前記カルボン酸アミドが、アセトアミド、Ｎ−メチルアセトアミド、２−ピロリドン及びＮ−メチルピロリドンからなる群より選ばれる１種以上である１，４−ブタンジオール含有組成物を用いるポリエステルの製造方法。
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