JP6756139B2

JP6756139B2 - 減圧乾燥方法

Info

Publication number: JP6756139B2
Application number: JP2016072706A
Authority: JP
Inventors: 中村　裕; 裕中村; 章見目
Original assignee: Fujifilm Wako Pure Chemical Corp
Current assignee: Fujifilm Wako Pure Chemical Corp
Priority date: 2016-03-31
Filing date: 2016-03-31
Publication date: 2020-09-16
Anticipated expiration: 2036-03-31
Also published as: JP2017181000A

Description

本発明は、重合性官能基を有し常温で固体の化合物の減圧乾燥方法に関する。

常温で固体の重合性化合物の乾燥には、重合を防止するために通常は棚型乾燥機を用い、常圧で乾燥を行う。しかし、この方法は化合物をバッドに薄く並べ、手作業で掻き混ぜる必要があり、作業性が悪い。また、作業負荷も大きいため、作業負荷が小さく、生産性が高く、自動化が可能であり、製造ラインで一般的に用いられている減圧乾燥機での乾燥が求められていた。更に、感作性が懸念される化合物の場合、棚型乾燥機では作業者への暴露によりかぶれ等の薬傷を及ぼす危険性があり安全性に問題がある。
重合性化合物は、重合禁止剤を添加することで重合を防ぎながら乾燥が可能だが、重合禁止剤が重合性化合物やそれにより得られる重合体の性能に悪影響を及ぼす場合がある。

一方、特許文献１には常温で液体のビニルモノマー類と、露点が０℃以下である酸素と窒素の混合ガスを、減圧下で、気液接触させるビニルモノマー類の脱水乾燥方法が開示されている。
また、特許文献２には、縦なが型乾燥機に、少量の残存有機溶剤を含む粉粒体を仕込み、減圧下で該粉粒体を撹拌しながら、かつ該乾燥機底部より不活性ガスを導入し、該粉粒体より該有機溶剤を除去する、少量の残存有機溶剤を除去する方法が開示されている。

特開２０００−３０９５６０号公報特開昭６２−１８６９０２号公報

本発明の目的は、安全性が高く、作業負荷が小さく、重合禁止剤を添加せずに重合を抑制し、且つ効率良く重合性官能基を有し常温で固体の化合物を減圧乾燥する方法を提供することにある。

本発明者らは上記目的を達成すべく創意検討した結果、減圧乾燥しながら、乾燥機のバルブを開け積極的に空気を導入することで、酸素によるラジカルトラップ効果により重合を防ぎながら減圧乾燥が可能となることを見出した。さらに、粉体を流動させながら乾燥させることで、併せて造粒することができ、ハンドリング性が向上し作業者への暴露抑制が可能な乾燥技術を提供するものである。
すなわち、本発明は以下によって達成される。
＜１＞
重合性官能基を有し常温で固体の化合物を、減圧下で、流動させながら空気と接触させて、該化合物を造粒させる、減圧乾燥方法。
＜２＞
前記空気の接触は、乾燥機内に前記化合物を投入し、空気を通気することにより行われ、該空気の流量が０．１５〜６０Ｌ／（ｍｉｎ・ｋｇ）である、＜１＞に記載の減圧乾燥方法。
＜３＞
減圧度が１０〜３００Ｔｏｒｒである、＜１＞又は＜２＞に記載の減圧乾燥方法。
＜４＞
乾燥における温度が１５〜７５℃である、＜１＞〜＜３＞のいずれか一項に記載の減圧乾燥方法。
本発明は、上記＜１＞〜＜４＞に係る発明であるが、以下、それ以外の事項についても参考のため記載している。

（１）
重合性官能基を有し常温で固体の化合物を、減圧下で、流動させながら空気と接触させる、減圧乾燥方法。
（２）
前記空気の接触は、乾燥機内に前記化合物を投入し、空気を通気することにより行われ、該空気の流量が０．１５〜６０Ｌ／（ｍｉｎ・ｋｇ）である、（１）に記載の減圧乾燥方法。
（３）
減圧度が１０〜３００Ｔｏｒｒである、（１）又は（２）に記載の減圧乾燥方法。
（４）
乾燥における温度が１５〜７５℃である、（１）〜（３）のいずれか一項に記載の減圧乾燥方法。

本発明の減圧乾燥方法によれば、安全性が高く、作業負荷が小さく、重合禁止剤を添加せずに重合を抑制し、且つ効率良く重合性官能基を有し常温で固体の化合物を減圧乾燥することが可能となる。

実施例１で得られた結晶の写真を示す図である。比較例４で得られた結晶の写真を示す図である。

以下に本発明について更に詳しく説明する。
本発明の減圧乾燥方法は、重合性官能基を有し常温で固体の化合物（以下単に化合物と称する場合がある）を、減圧下で、流動させながら空気と接触させる。

本発明の減圧乾燥方法に供する化合物としては、重合性官能基を有し常温で固体の化合物であれば特に制限はなく、重合性官能基としては、ビニル基、アクリロイル基、メタアクリロイル基、アリル基が挙げられ、好ましくはビニル基、アクリロイル基、アリル基であり、より好ましくはアクリロイル基、ビニル基である。
常温で固体とは、本発明においては１００℃以下で固体であるものを指し、好ましくは８０℃以下で固体であることをいう。
重合性官能基を有し常温で固体の化合物は、分子量５０〜１００００であることが好ましく、１００〜８０００がより好ましい。
重合性官能基を有し常温で固体の化合物を以下に具体的に示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。

一般的な化合物の乾燥方法では、例えば化学工学便覧（改定６版、化学工学会編、丸善刊、７６５-７８７頁）に記載の乾燥装置が用いられるが、感作性を有する化合物の場合、作業者への暴露により免疫機能を障害してアレルギー反応を起こし、皮膚にかぶれ等を生じる場合があるため、製造ライン等で一般的に用いられている減圧乾燥機を用いることが好ましい。本発明の減圧乾燥方法においては、円錐型回転乾燥機、二重円錐型回転乾燥機、振動乾燥機が好ましく、その中でも二重円錐型回転乾燥機がより好ましい。

本発明の減圧乾燥方法に供する化合物は流動させることで粉末が塊状化し、造粒することができ、流動性が向上する。これによりハンドリングが向上し、作業者への暴露リスクが低減する。化合物の流動手段としては、回転または振動等が挙げられる。これらの手段は通常、回転の場合５０ｒｐｍ以下、振動の場合１５００ｃｐｍ以下で行うが、本発明はこれらに限定されるものではない。また必要に応じて中断してもかまわない。

空気との接触は、乾燥機内に前記化合物を投入し、空気を通気することにより行われることが好ましいが、その他のどの様な方法でも構わない。
また、化合物と空気の接触工程と減圧工程は、同時に行っても順次行っても構わない。さらには、化合物と空気の接触工程と減圧工程を交互に繰り返して行っても良い。
空気の導入方法はいかなる方法でも本発明は成立する。例えば減圧を解除するために取り付けられているバルブから空気を導入することができるが、化合物に応じてその他の方法を用いても構わない。
空気流量は０．１５〜６０Ｌ／（ｍｉｎ・ｋｇ）であり、好ましくは０．３〜１８Ｌ／（ｍｉｎ・ｋｇ）で、さらに好ましくは０．６〜１．８Ｌ／（ｍｉｎ・ｋｇ）である。空気流量がこの範囲であれば、化合物を十分に乾燥させることができ、かつ、空気中の酸素の重合禁止効果により、温度、衝撃、摩擦による重合を防ぐことができる。
乾燥時間は乾燥する化合物の性質や状態によって各々異なるが、好ましくは０．５〜１２０時間、より好ましくは１〜６０時間、さらに好ましくは１〜２４時間である。また、乾燥時に空気流量を増やすことにより、乾燥時間は短縮することが可能である。

本発明の減圧乾燥方法では、乾燥効率を上げるため、減圧下で行う。その減圧度は、１０〜３００Ｔｏｒｒが好ましく、２０〜１００Ｔｏｒｒがより好ましく、さらに好ましくは３０〜５０Ｔｏｒｒである。

乾燥時の温度は、上記減圧度において１５〜７５℃が好ましく、２０〜５０℃がより好ましく、２５〜４０℃が更に好ましい。減圧下で行うことにより低温で効率的に残存溶媒を乾燥することができる。

本発明において、前記化合物に残存する溶媒は、残存状態で化合物が溶解せず、かつ副反応が起こらないものであれば特に制限されない。具体的にはメタノール、エタノール、イソプロパノール、ブタノール等のアルコール系溶媒；アセトン、エチルメチルケトン、メチルイソプロピルケトン、ジイソプロピルケトン、メチルイソブチルケトン、ジイソブチルケトン等のケトン系溶媒；ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、メチル−ｔｅｒｔ−ブチルエーテル、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、ジオキサン等のエーテル系溶媒；ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、テトラメチルウレア、１，３−ジメチルイミダゾリノン等のアミド系溶媒、ジメチルスルホキシド、スルホラン等の含硫黄系溶媒；アセトニトリル等のニトリル系溶媒；エチレングリコールジメチルエーテル、プロピレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールエチルメチルエーテル、エチレングリコールジアセテート、エチレングリコールジステアレート、エチレングリコールジアクリレート、ジエチレングリコールジアセテート等のグリコール系溶媒；メチレンクロライド、クロロホルム、クロロベンゼン等のハロゲン系溶媒；酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸イソプロピル、酢酸ブチル等のエステル系溶媒；トルエン、キシレン、メシチレン、テトラヒドロナフタレン等の芳香族炭化水素系溶媒；テルピネン、テルピノレン、シメン、フェランドレン等のテルペン系溶媒；水が挙げられる。それらは単独でも２種以上の混合状態でも構わない。
これらの中でも好ましくはメタノール、エタノール、イソプロパノール、アセトン、エチルメチルケトン、ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、アセトニトリル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸イソプロピル、酢酸ブチル、トルエン、キシレン、水であり、より好ましくは、メタノール、エタノール、イソプロパノール、アセトン、エチルメチルケトン、アセトニトリル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸イソプロピル、酢酸ブチル、トルエン、水である。

次に本発明を実施例を挙げて具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されない。なお、結晶の含溶媒率は、対象の結晶を送風定温乾燥器（東京理化器械製ＷＦＯ−４００）、または角形真空定温乾燥器（ヤマト科学製、ＤＰ３３）で乾燥し、乾燥前後の重量変化から下記式１を用いて算出した乾燥減量で評価した。また、重合の有無は濁度分析により評価した。濁度は対象の結晶を可溶性溶媒に溶解し、積分球式濁度計（三菱化学アナリテック製、ＰＴ−２００）で測定した。なお、本発明の実施例、比較例では、含溶媒率０．１％となった時間を終点とした。

実施例１
公知の方法で、酢酸エチルおよびアセトンを溶媒に用い４−[４−（アクリロイルオキシ）ブトキシ]ベンゾイックアシド（化合物Ｎｏ．１）を合成し、得られた反応液は水およびメタノールで晶析を行った。晶析液を減圧濾過し、得られたｗｅｔ結晶の含溶媒率は４５％であった。このｗｅｔ結晶１７０．２８ｇを２Ｌの二重円錐型フラスコに入れ、エバポレーターに設置し、３０ｒｐｍで回転しながら、３０℃の温浴で加温した。０．６Ｌ/（ｍｉｎ・ｋｇ）の流量で空気を連続的に流し、乾燥を行った。３時間後に含溶媒率を測定したところ、０．１％だった。化合物の重合は確認されなかった。

実施例２〜６、１８、１９
実施例１において、空気流量を表１に示す条件にした以外は、実施例１と同様に操作を行った。

実施例７〜１１
実施例１において、減圧度を表１に示す条件にした以外は、実施例１と同様に操作を行った。

実施例１２〜１７
実施例１において、温度を表１に示す条件にした以外は、実施例１と同様に操作を行った。

比較例１
実施例１において、空気を流さず密閉で行った以外は、実施例１と同様に操作を行った。

比較例２、３
実施例１において、気体の種類を表１に示すものにした以外は、実施例１と同様に操作を行った。
実施例１〜１９、比較例１〜３の結果を表１に示す。

表１の結果から、本発明の乾燥方法を用いることにより、重合を防止することができる。

実施例２０、２１
実施例１の化合物を表２に示すものに変更した以外は実施例１と同様に操作した。
実施例２０、２１の結果を表２に示す。

表２の結果からも、本発明の方法は重合性官能基をもつ化合物の減圧乾燥に有効であることは明らかである。

実施例２２
実施例１で得られた結晶の流動性を評価するために、ホソカワミクロン（株）製パウダーテスター（ＰＴ−Ｓ）で安息角および圧縮度を測定した。安息角は、結晶を堆積させるためのテーブルの上に漏斗をセットし、漏斗に結晶を入れ８０秒間、振動させることでテーブルから溢れるまで堆積させた。堆積した結晶はＰＴ−Ｓに搭載されている均等な面光源とカメラの間に置かれ、面光源の光がサンプルを遮った部分の稜線を角度として測定した。圧縮度の測定は、専用カップの上に漏斗をセットし、漏斗にサンプルを入れ８０秒間、振動させることでカップから溢れるまで供給した。溢れた結晶をすり切り、結晶重量と体積からゆるみ嵩密度を算出した。ゆるみ嵩密度と同様の方法で結晶をカップに供給し、この状態で１８０回タッピングを行い、溢れた結晶をすり切り、結晶重量と体積から固め嵩密度を算出した。圧縮度は式２から算出した。

比較例４
実施例１において、回転を行わず棚型乾燥にした以外は、実施例１と同様に操作を行い、安息角および圧縮度を測定した。
実施例２２、比較例４の結果を表３に示す。

表３の結果から、本発明の乾燥方法は、回転しながら乾燥することで粉体を造粒することができ、またハンドリング性（流動性）も向上しており、優れた乾燥方法であるのは明らかである。

実施例２３、２４
実施例１と同じ方法で、化合物と乾燥条件を表４に示すものに変更した以外は、実施例１と同様に操作した。結果を表４に示す。

表４の結果から、空気の流量を増加させることによって、乾燥時間の短縮効果が期待できる。

実施例２５
実施例１で得た化合物Ｎｏ．１のｗｅｔ結晶（含溶媒率４５％）５６．８２ｇを、振動乾燥機（製品名：まめかん、中央化工機（株）製）に入れ、３０℃に加温した。３０Ｔｏｒｒの減圧下、振動しながら０．６Ｌ／（ｍｉｎ・ｋｇ）の流量で空気を連続的に流し、乾燥を行った。化合物の重合は確認されなかった。

比較例５
実施例２５において、空気を流さず密閉で実施した以外は、実施例２５と同様に乾燥した。
実施例２５、比較例５の結果を表５に示す。

表５の結果から、乾燥機の形状が変化しても減圧下で空気を入れることにより重合を防止することができる。

実施例２６
実施例１と同様にして得られた化合物Ｎｏ．１のｗｅｔ結晶（含溶媒率４５％）５７ｋｇを、２５００Ｌのコニカルドライヤー（池袋琺瑯工業製）に入れ、外温３０℃、３０Ｔｏｒｒの減圧下、３ｒｐｍで回転しながら空気を０．６Ｌ／（ｍｉｎ・ｋｇ）の流量で連続的に流し、減圧乾燥を行った。空気の導入は、減圧解除用のバルブを開けることによって行った。１０時間で含溶媒率は乾燥終点０．１％となった。化合物の重合は確認されなかった。

実施例２７
実施例１と同様にして得られた化合物Ｎｏ．１のｗｅｔ結晶（含溶媒率４５％）１７０ｋｇを、２５００Ｌのコニカルドライヤー（池袋琺瑯工業製）に入れ、外温３０℃、３０Ｔｏｒｒの減圧下、３ｒｐｍで回転しながら空気を０．６Ｌ／（ｍｉｎ・ｋｇ）の流量で連続的に流し、減圧乾燥を行った。空気の導入は、減圧解除用のバルブを開けることによって行った。３０時間で含溶媒率は乾燥終点０．１％となった。化合物の重合は確認されなかった。

実施例２６、２７の結果から、工業的なスケールで行った場合でも、減圧乾燥中に空気を入れることで重合を防止することができる。

Claims

重合性官能基を有し常温で固体の化合物を、減圧下で、流動させながら空気と接触させて、該化合物を造粒させる、減圧乾燥方法。
前記空気の接触は、乾燥機内に前記化合物を投入し、空気を通気することにより行われ、該空気の流量が０．１５〜６０Ｌ／（ｍｉｎ・ｋｇ）である、請求項１に記載の減圧乾燥方法。
減圧度が１０〜３００Ｔｏｒｒである、請求項１又は２に記載の減圧乾燥方法。
乾燥における温度が１５〜７５℃である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の減圧乾燥方法。