JPH01233294A - ポリオール脂肪酸ポリエステルの合成方法 - Google Patents
ポリオール脂肪酸ポリエステルの合成方法Info
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07H—SUGARS; DERIVATIVES THEREOF; NUCLEOSIDES; NUCLEOTIDES; NUCLEIC ACIDS
- C07H13/00—Compounds containing saccharide radicals esterified by carbonic acid or derivatives thereof, or by organic acids, e.g. phosphonic acids
- C07H13/02—Compounds containing saccharide radicals esterified by carbonic acid or derivatives thereof, or by organic acids, e.g. phosphonic acids by carboxylic acids
- C07H13/04—Compounds containing saccharide radicals esterified by carbonic acid or derivatives thereof, or by organic acids, e.g. phosphonic acids by carboxylic acids having the esterifying carboxyl radicals attached to acyclic carbon atoms
- C07H13/06—Fatty acids
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Saccharide Compounds (AREA)
- Polyesters Or Polycarbonates (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はポリオール脂肪酸ポリエステルの合成方法にお
いて、所望によりポリオールの脂fviMオ′リゴエス
デルを添加したポリオールと、脂肪酸低級アルキル丁ス
テルと、ニスデル交換触媒と、所望により乳化剤との、
実質的に無溶媒の完全反応混合物をIOi温かつ減圧し
たエステル交換反応条件下で反応させる合成方法に関す
る。本発明は特に糖脂肪酸ポリニスデルの合成方法に関
するが、これに限定されるものではない。
いて、所望によりポリオールの脂fviMオ′リゴエス
デルを添加したポリオールと、脂肪酸低級アルキル丁ス
テルと、ニスデル交換触媒と、所望により乳化剤との、
実質的に無溶媒の完全反応混合物をIOi温かつ減圧し
たエステル交換反応条件下で反応させる合成方法に関す
る。本発明は特に糖脂肪酸ポリニスデルの合成方法に関
するが、これに限定されるものではない。
[ポリオール」とは遊離のヒドロキシル基を4個以上有
するすべての脂肪族または芳香族化合物を意味する。か
かるポリオールはより詳細には、遊離のヒドロキシル基
を4個以上有する単糖類、三糖類、多糖類、などの糖、
対応する糖アルコール、及びそれらの誘導体を含む糖ポ
リオールのMを含む。糖ポリオールの例とし−では、グ
ルコース、マンノース、ガラクトース、キシ〔1−ス、
フルク1−−ス、ソルボース、タガトース、リブロース
、キシルロース、ラクトース、マルトース、ラフィノー
ス、セルビオース、スクロース、エリトリトール、マン
ニトール、ラクチトール、ソルビトール、キシリトール
、及びα−メチルグル」シトが含まれる。通常使用する
糖ポリオールはスクロースである。
するすべての脂肪族または芳香族化合物を意味する。か
かるポリオールはより詳細には、遊離のヒドロキシル基
を4個以上有する単糖類、三糖類、多糖類、などの糖、
対応する糖アルコール、及びそれらの誘導体を含む糖ポ
リオールのMを含む。糖ポリオールの例とし−では、グ
ルコース、マンノース、ガラクトース、キシ〔1−ス、
フルク1−−ス、ソルボース、タガトース、リブロース
、キシルロース、ラクトース、マルトース、ラフィノー
ス、セルビオース、スクロース、エリトリトール、マン
ニトール、ラクチトール、ソルビトール、キシリトール
、及びα−メチルグル」シトが含まれる。通常使用する
糖ポリオールはスクロースである。
「ポリオール脂肪族ポリ1スプル」という用語は、転化
率が70%以上のすべてのポリエステル又はその混合物
を意味する。転化率はポリオール脂肪酸ポリエステルの
ポリオールヒドロキシル基が脂肪酸で、平均してエステ
ル化された割合を百分率で表したものと定義される。転
化率100%とは完全にエステル化されたポリオールに
対応する。
率が70%以上のすべてのポリエステル又はその混合物
を意味する。転化率はポリオール脂肪酸ポリエステルの
ポリオールヒドロキシル基が脂肪酸で、平均してエステ
ル化された割合を百分率で表したものと定義される。転
化率100%とは完全にエステル化されたポリオールに
対応する。
本明細書中で「脂肪酸」とは直鎖又は分岐アルキル鎖の
08・−〇 24飽和又は不飽和脂肪酸を意味する。
08・−〇 24飽和又は不飽和脂肪酸を意味する。
ポリオール脂肪酸ポリエステルは食品における適切な低
カロリー脂肪代行物として知られている。これらを人間
は実質的に消化できないが、従来から食品に使用されて
来た1ヘリグリセリド油脂と非常に類似した物理的、感
覚刺激的性質を有している。ポリオール脂肪酸ポリエス
テルは胃腸管内で、特にコレスプロールなとの脂溶性物
質を取り込みその後にそれらの物質を体外に運び去る能
力があるため、医薬剤としての用途も有することが報告
されている。
カロリー脂肪代行物として知られている。これらを人間
は実質的に消化できないが、従来から食品に使用されて
来た1ヘリグリセリド油脂と非常に類似した物理的、感
覚刺激的性質を有している。ポリオール脂肪酸ポリエス
テルは胃腸管内で、特にコレスプロールなとの脂溶性物
質を取り込みその後にそれらの物質を体外に運び去る能
力があるため、医薬剤としての用途も有することが報告
されている。
ポリオール脂肪酸ポリエステルは一般に単糖又は三糖な
どのポリオールを脂肪酸の低級アルギルエステル(脂肪
酸メチルエステルであることが多い)と、例えばアルカ
リ金属の水酸化物又は炭酸塩などのエステル交換触媒の
存在下に反応させる方法で合成する。第一工程でまず、
ポリオールと脂肪酸のモノ又はオリゴエステルが生成す
る。これは、続いて脂肪酸の低級アルキルエステルをさ
らに添加した後の第2工程で、反応して所望する転化率
のポリエステルを生成する。特定の条件下ではこの二つ
の反応工程を一つの反応に組み込むことができる。
どのポリオールを脂肪酸の低級アルギルエステル(脂肪
酸メチルエステルであることが多い)と、例えばアルカ
リ金属の水酸化物又は炭酸塩などのエステル交換触媒の
存在下に反応させる方法で合成する。第一工程でまず、
ポリオールと脂肪酸のモノ又はオリゴエステルが生成す
る。これは、続いて脂肪酸の低級アルキルエステルをさ
らに添加した後の第2工程で、反応して所望する転化率
のポリエステルを生成する。特定の条件下ではこの二つ
の反応工程を一つの反応に組み込むことができる。
このタイプの方法は米国特許第3.963.699号、
第4,517,360号及び第4,518,772号に
記載されている。
第4,517,360号及び第4,518,772号に
記載されている。
特に単一工程のエステル化方法、即ちすべての脂肪酸の
低級アルキルエステルを同時に加える方法における問題
の一つは、ポリオールの出発物質のすべてを反応に関与
させることが難しいことが判明したことである。反応の
初期段階でエステル交換反応を制御する特別な方法を取
らない限り、ポリオールのかなりの部分(ポリオールと
触媒のモル比に依存して、80重琵%以上にもなり得る
)がエステル交換反応から排除されて反応せずに残る。
低級アルキルエステルを同時に加える方法における問題
の一つは、ポリオールの出発物質のすべてを反応に関与
させることが難しいことが判明したことである。反応の
初期段階でエステル交換反応を制御する特別な方法を取
らない限り、ポリオールのかなりの部分(ポリオールと
触媒のモル比に依存して、80重琵%以上にもなり得る
)がエステル交換反応から排除されて反応せずに残る。
その結果として、ポリエステルの収率の低下と反応の過
程で未反応のポリオールのカラメル化をもたらす。
程で未反応のポリオールのカラメル化をもたらす。
さらなる問題点は、特に反応の初期段階での過剰の泡の
形成であり、これは工業的規模での反応系の制御を困難
にする。
形成であり、これは工業的規模での反応系の制御を困難
にする。
エステル交換反応中に脂肪酸低級アルキルエステルから
形成される低級アルキルアルコールの蒸気分圧を、エス
テル交換反応が初期段階においてポリオールモノエステ
ル及び/又はオリゴエステルまでのエステル化に相当す
る転化率を越えて進行できないように制御することで、
前述した問題が実質的に克服されることが判明した。こ
のように圧力を制御することによって、実質的にすべて
のポリオールが連続して続くエステル交換反応に参加し
、それによって高収率の工程となる。この圧力制御は、
また特に反応の初期段階に関係する泡の形成をもなくす
か、又は大幅に減少させる。
形成される低級アルキルアルコールの蒸気分圧を、エス
テル交換反応が初期段階においてポリオールモノエステ
ル及び/又はオリゴエステルまでのエステル化に相当す
る転化率を越えて進行できないように制御することで、
前述した問題が実質的に克服されることが判明した。こ
のように圧力を制御することによって、実質的にすべて
のポリオールが連続して続くエステル交換反応に参加し
、それによって高収率の工程となる。この圧力制御は、
また特に反応の初期段階に関係する泡の形成をもなくす
か、又は大幅に減少させる。
従って本発明は、所望によりポリオールの脂肪酸エステ
ルを添加したポリオールと、脂肪酸、低級アルキルエス
テルと、エステル交換触媒と、所望により加えた乳化剤
との、実質的に無溶媒の完全反応混合物を高温かつ減圧
したエステル交換反応条件下で反応させるポリオール脂
肪酸ポリエステルの合成方法において、反応の初期段階
(1)において反応に未参加のポリオールを実質的に残
さずに、ポリオールが10乃至50%の範囲内の転化率
でエステル化され、かつ次の最終段rP3(2)におい
て反応が70%以上の転化率で進行するように圧力を制
御する方法を提供する。
ルを添加したポリオールと、脂肪酸、低級アルキルエス
テルと、エステル交換触媒と、所望により加えた乳化剤
との、実質的に無溶媒の完全反応混合物を高温かつ減圧
したエステル交換反応条件下で反応させるポリオール脂
肪酸ポリエステルの合成方法において、反応の初期段階
(1)において反応に未参加のポリオールを実質的に残
さずに、ポリオールが10乃至50%の範囲内の転化率
でエステル化され、かつ次の最終段rP3(2)におい
て反応が70%以上の転化率で進行するように圧力を制
御する方法を提供する。
「完全反応混合物」とは、すべての反応物が反応の過程
でさらに反応物を添加しなくても、所望の最終反応生成
物に達するのに必要な間で存在する混合物を意味する。
でさらに反応物を添加しなくても、所望の最終反応生成
物に達するのに必要な間で存在する混合物を意味する。
[反応に未参加のポリオール]とは、エステル交換反応
を通してずつと未反応のまま残るすべてのポリオール物
質を意味する。この用語はまだエステル化はされていな
いけれども、溶解して又はマイクロエマルジョンの形で
存在して、転化率の上昇と共にこれからエステル化され
るポリオール物質は含まない。
を通してずつと未反応のまま残るすべてのポリオール物
質を意味する。この用語はまだエステル化はされていな
いけれども、溶解して又はマイクロエマルジョンの形で
存在して、転化率の上昇と共にこれからエステル化され
るポリオール物質は含まない。
[反応に未参加のポリオールを実質的に残さない]とは
、ポリオールの初期量のうち反応せずに残るものが10
重量%未満であることを意味する。
、ポリオールの初期量のうち反応せずに残るものが10
重量%未満であることを意味する。
本発明の方法の必須要素は、エステル化反応の最初の部
分で反応混合物にかかる圧力を、一方ではエステル化が
モノ又はオリゴエステルへの転化の段階を越えて進行し
ないように、かつもう一方では反応が高度又は完全なエ
ステル化へと続く前に、すべてのポリオールを反応に参
加させるように制御することである。
分で反応混合物にかかる圧力を、一方ではエステル化が
モノ又はオリゴエステルへの転化の段階を越えて進行し
ないように、かつもう一方では反応が高度又は完全なエ
ステル化へと続く前に、すべてのポリオールを反応に参
加させるように制御することである。
これは特に反応の初期段階(1)の最後の部分で、反応
混合物にかかる圧力を、低級アルキルアルコールの平衡
蒸気圧から30ミリバール以内、好ましくは15ミリバ
ール以内のレベル(これは10乃至30%の範囲内の転
化率に対応する)に制御することによって適切に達成さ
れる。反応混合物にかかる圧力を制御することは、結果
として低級アルキルアルコールの蒸気分圧を制御111
′ることとなり、従って反応混合物中のアルコール濃度
を制御することになる。
混合物にかかる圧力を、低級アルキルアルコールの平衡
蒸気圧から30ミリバール以内、好ましくは15ミリバ
ール以内のレベル(これは10乃至30%の範囲内の転
化率に対応する)に制御することによって適切に達成さ
れる。反応混合物にかかる圧力を制御することは、結果
として低級アルキルアルコールの蒸気分圧を制御111
′ることとなり、従って反応混合物中のアルコール濃度
を制御することになる。
このことに対応して、反応の初期段階(1)の後の転化
率は10乃至50%の範囲内、好ましくは10乃至30
%の範囲内にある。
率は10乃至50%の範囲内、好ましくは10乃至30
%の範囲内にある。
低級アルキルアルコールの平衡蒸気圧は温度と転化率の
関数であって、従来の技術で簡単に決定することができ
る。第1図に、スクロースとく大豆゛)脂肪酸メチルエ
ステルとの反応における、125℃での反応混合物上の
平衡蒸気圧と転化率との関係を表わす図を示す。
関数であって、従来の技術で簡単に決定することができ
る。第1図に、スクロースとく大豆゛)脂肪酸メチルエ
ステルとの反応における、125℃での反応混合物上の
平衡蒸気圧と転化率との関係を表わす図を示す。
以下で詳述する好ましいエステル交換反応条件下におい
ては、反応混合物にかかる圧力は、反応の初期段階(1
)の最後の部分で60乃至180ミリバールの範囲内、
好ましくは90乃至150ミリバールの範囲内のレベル
に適切に制御する。
ては、反応混合物にかかる圧力は、反応の初期段階(1
)の最後の部分で60乃至180ミリバールの範囲内、
好ましくは90乃至150ミリバールの範囲内のレベル
に適切に制御する。
段階(1)の最初の部分ではエステル化反応を開始しな
ければならない。この最初の部分で、できるだけ又は経
済的に可能なだPI低く減圧するのが有利である。この
段階では、例えば25ミリバール未満、又は10ミリバ
ール未満の圧力でさえも適切である。
ければならない。この最初の部分で、できるだけ又は経
済的に可能なだPI低く減圧するのが有利である。この
段階では、例えば25ミリバール未満、又は10ミリバ
ール未満の圧力でさえも適切である。
最初の段階(1)の後にエステル化を続ける前に、反応
混合物中に反応に未参加のポリオールが実質的に存在し
ないようにしなければならない。特に最初の段階(1)
の後では、反応に未参加のポリオールは反応開始時のω
の10重M%未満でなくてはならず、開始時のポリオー
ル間の55%未満が好ましく、1重[4%未満がさらに
好ましい。
混合物中に反応に未参加のポリオールが実質的に存在し
ないようにしなければならない。特に最初の段階(1)
の後では、反応に未参加のポリオールは反応開始時のω
の10重M%未満でなくてはならず、開始時のポリオー
ル間の55%未満が好ましく、1重[4%未満がさらに
好ましい。
最初の段階(1)に続いて、即ち、ポリオールが10乃
至50%の範囲内の転化率でエステル化され、反応に未
参加のポリオールが実質的に存在しなくなったら、最終
段階(2)の間、圧力を25ミリバール未満のレベルに
ざらに適宜減圧(ることができる。
至50%の範囲内の転化率でエステル化され、反応に未
参加のポリオールが実質的に存在しなくなったら、最終
段階(2)の間、圧力を25ミリバール未満のレベルに
ざらに適宜減圧(ることができる。
最終段階(2)では、好ましくはより低い圧力をかける
。特に好ましくは10ミリバール未満、最も好ましくは
5ミリバール未満である。この段階で、最初の段階(1
)で1ワられたポリオール脂肪酸オリゴエステルを含む
反応混合物はさらに反応して所望のポリオール脂肪酸ポ
リエステル生成物となる。好ましくはエステル化(よ転
化率90%以上まで、最も好ましくは95%以上のエス
テル化率まで1lllFAさせる。
。特に好ましくは10ミリバール未満、最も好ましくは
5ミリバール未満である。この段階で、最初の段階(1
)で1ワられたポリオール脂肪酸オリゴエステルを含む
反応混合物はさらに反応して所望のポリオール脂肪酸ポ
リエステル生成物となる。好ましくはエステル化(よ転
化率90%以上まで、最も好ましくは95%以上のエス
テル化率まで1lllFAさせる。
エステル交換反応のどちらの段階も、同じ様な温度で適
切に行うことができ、通常は100乃至180℃の範囲
内である。反応の段階(2)の時に温度を少し上げた方
が有利であることが判明した。好ましくは温度を110
乃至160℃の範囲内、最も好ましくは120乃至15
0℃の範囲内にする。
切に行うことができ、通常は100乃至180℃の範囲
内である。反応の段階(2)の時に温度を少し上げた方
が有利であることが判明した。好ましくは温度を110
乃至160℃の範囲内、最も好ましくは120乃至15
0℃の範囲内にする。
反応混合物は撹拌するのが好ましい。特に反応の初期段
階を通してずっと、例えば反応容器内の撹拌手段によっ
て撹拌することが好ましい。
階を通してずっと、例えば反応容器内の撹拌手段によっ
て撹拌することが好ましい。
反応の初期及び最終段階で支配する圧力が異なるという
点を考慮すれば、各々必要とする特定の減圧状態に最適
化された圧力制御装置を備えた二つ゛の別個の反応器を
含む反応系を使用すると有利となる得る。この方法では
、広範囲にわたる圧力及び除去されるべき低級アルキル
アルコールの指に対処し得る、非常に高価な圧力制御装
置を用いなくてすむ。
点を考慮すれば、各々必要とする特定の減圧状態に最適
化された圧力制御装置を備えた二つ゛の別個の反応器を
含む反応系を使用すると有利となる得る。この方法では
、広範囲にわたる圧力及び除去されるべき低級アルキル
アルコールの指に対処し得る、非常に高価な圧力制御装
置を用いなくてすむ。
エステル化反応中、低級アル4−ルエステルから形成さ
れる低級アルキルアルコールは、適宜反応混合物から取
り除かれた後、適当な濃縮手段により濃縮され、その後
の使用又は再使用のために回収される。
れる低級アルキルアルコールは、適宜反応混合物から取
り除かれた後、適当な濃縮手段により濃縮され、その後
の使用又は再使用のために回収される。
一般に、本発明の方法による1スプル交換反応中で用い
られる反応物は、所望によりポリオール脂肪酸オリゴエ
ステルを添加したポリオール、脂肪酸低級アルキルエス
テル、エステル交換触媒、及び所望により乳化剤を含む
。反応体混合物の調製においてはまた、水及び/又は低
級アルキルアルコールのような溶媒を所望により、反応
物とは別々にあるいはこれら反応物の1種以上と一緒に
導入することができる。
られる反応物は、所望によりポリオール脂肪酸オリゴエ
ステルを添加したポリオール、脂肪酸低級アルキルエス
テル、エステル交換触媒、及び所望により乳化剤を含む
。反応体混合物の調製においてはまた、水及び/又は低
級アルキルアルコールのような溶媒を所望により、反応
物とは別々にあるいはこれら反応物の1種以上と一緒に
導入することができる。
ポルオールは前に定義したものであればどれでもよく、
又それらの混合物でもよい。好ましいポリオール原料は
糖ポリオールで、特にスクロースが好ましい。ポリオー
ル原料は必ずしも、非エステル化ポリオールのみから成
っている必要はない。
又それらの混合物でもよい。好ましいポリオール原料は
糖ポリオールで、特にスクロースが好ましい。ポリオー
ル原料は必ずしも、非エステル化ポリオールのみから成
っている必要はない。
ポリオールからポリオール脂肪酸ポリエステルへの転化
における中間体であるモノ、ジ、及び/又はトリエステ
ル類のような脂肪酸のポリオールオリゴエステルをさら
に含んでもよい。
における中間体であるモノ、ジ、及び/又はトリエステ
ル類のような脂肪酸のポリオールオリゴエステルをさら
に含んでもよい。
適当な脂肪酸低級アルキルエステルは、モノ、ジ、及び
1−リオールを含む低級アルコールの群の脂肪酸エステ
ルである。特にC+−Cs七ソノアルコールら誘導され
たエステルが適しており、好ましくはメタノールである
。脂肪酸残基は前に定義したもののうちのどれでもよい
が、その選択は、所望の特定のポリオール脂肪酸エステ
ルに依存する。
1−リオールを含む低級アルコールの群の脂肪酸エステ
ルである。特にC+−Cs七ソノアルコールら誘導され
たエステルが適しており、好ましくはメタノールである
。脂肪酸残基は前に定義したもののうちのどれでもよい
が、その選択は、所望の特定のポリオール脂肪酸エステ
ルに依存する。
脂肪酸低級アルキルエステルの量は、所望の転化率によ
って異なる。高い転化率を有するポリオールポリエステ
ルを合成する場合、一般に過剰mの脂肪酸低級アルキル
エステルが用いられる。さらに詳しく説明すると、完全
に転化されたスクロースポリエステルを目的とする場合
、脂肪酸低級アルキルエステル:スクロースのモル比が
、10:1乃至20:l、特に10:1乃至15:1、
あるいはさらに10:1乃至14:1の範囲内で用いら
れる時、良好な結果が得られる。
って異なる。高い転化率を有するポリオールポリエステ
ルを合成する場合、一般に過剰mの脂肪酸低級アルキル
エステルが用いられる。さらに詳しく説明すると、完全
に転化されたスクロースポリエステルを目的とする場合
、脂肪酸低級アルキルエステル:スクロースのモル比が
、10:1乃至20:l、特に10:1乃至15:1、
あるいはさらに10:1乃至14:1の範囲内で用いら
れる時、良好な結果が得られる。
適当なエステル交換触媒は、アルカリ金属、アルカリ土
類金属、及びそれらの合金(alloys)、並びにこ
のような金属のアルコキシド、重炭酸塩、炭酸塩、水素
化物、及び水酸化物から成る群を含む。Kollが特に
適していることが判明したが、N a OII及びカリ
ウム又はナトリウムの炭酸塩及び重炭酸塩を用いるのも
また有効である。上記試薬はそれ自身で触媒ではなく、
触媒を形成する試薬であるとの議論があるかもしれない
が、本願明細書では同様の方法に関する伯の文献がして
いるように、この群を触媒と呼ぶことにする。
類金属、及びそれらの合金(alloys)、並びにこ
のような金属のアルコキシド、重炭酸塩、炭酸塩、水素
化物、及び水酸化物から成る群を含む。Kollが特に
適していることが判明したが、N a OII及びカリ
ウム又はナトリウムの炭酸塩及び重炭酸塩を用いるのも
また有効である。上記試薬はそれ自身で触媒ではなく、
触媒を形成する試薬であるとの議論があるかもしれない
が、本願明細書では同様の方法に関する伯の文献がして
いるように、この群を触媒と呼ぶことにする。
触媒は、触媒:ポリオールのモル比で少なくとも0.0
1:1好ましくは0.05:1乃至1:1に相当する尼
で用いられる。
1:1好ましくは0.05:1乃至1:1に相当する尼
で用いられる。
一般に乳化剤の使用は好ましく、特にエステル化反応の
初期段階中のポリオール、触媒及び脂肪酸低級アルキル
エステル間の接触を改善する。例えばレシチン、モノ及
びジグリセライド、及び脂肪酸の糖オリゴエステルのよ
うなホスファチドを含む食品用乳化剤、並びに石鹸及び
アルカリ金属アルキルスルフェートのような洗剤のよう
な、多くの種類の耐アルカリ乳化剤を適宜用いることが
できる。
初期段階中のポリオール、触媒及び脂肪酸低級アルキル
エステル間の接触を改善する。例えばレシチン、モノ及
びジグリセライド、及び脂肪酸の糖オリゴエステルのよ
うなホスファチドを含む食品用乳化剤、並びに石鹸及び
アルカリ金属アルキルスルフェートのような洗剤のよう
な、多くの種類の耐アルカリ乳化剤を適宜用いることが
できる。
好ましい乳化剤は、前に定義した脂肪酸のいずれかから
誘導されたアルカリ金属石鹸である。脂肪酸石鹸乳化剤
が、短鎖脂肪酸石鹸を少なくとも15%、しかしさらに
好ましくは少なくとも75%含んで用いられるとき、ポ
リオールからポリオール脂肪酸エステルへの転化率を改
善することが判明した。このような短鎖脂肪酸石鹸は、
炭素原子数15より短い、特にココナツツ石鹸のような
炭素原子数が6乃至12の範囲内の脂肪酸鎖長により特
徴づけられる。
誘導されたアルカリ金属石鹸である。脂肪酸石鹸乳化剤
が、短鎖脂肪酸石鹸を少なくとも15%、しかしさらに
好ましくは少なくとも75%含んで用いられるとき、ポ
リオールからポリオール脂肪酸エステルへの転化率を改
善することが判明した。このような短鎖脂肪酸石鹸は、
炭素原子数15より短い、特にココナツツ石鹸のような
炭素原子数が6乃至12の範囲内の脂肪酸鎖長により特
徴づけられる。
特に、乳化剤がアルカリ金属石鹸の群から選択される場
合、乳化剤を反応混合物中に、対応する遊離脂肪酸のよ
うな、その先駆体の形態で導入するのが便利である。こ
のような場合、反応混合物の組成は前記先駆体が反応混
合物中に加えられ混合された後、対応する乳化剤に転換
されるようなものでなければならない。
合、乳化剤を反応混合物中に、対応する遊離脂肪酸のよ
うな、その先駆体の形態で導入するのが便利である。こ
のような場合、反応混合物の組成は前記先駆体が反応混
合物中に加えられ混合された後、対応する乳化剤に転換
されるようなものでなければならない。
遊離脂肪酸が乳化剤先駆体として用いられる場合、反応
混合物中に、脂肪酸先駆体を対応する石鹸乳化剤に転換
するのに適当な、アルカリ物質が存在しなければならな
い。エステル交換触媒を適宜用いてこのような転換を行
うことができる。従って、触媒の幻は、前述したような
エステル化中の適当な触媒作用と石鹸先駆体の対応する
石鹸への十分な中和の両方を確保するのに十分な量でな
ければならない。
混合物中に、脂肪酸先駆体を対応する石鹸乳化剤に転換
するのに適当な、アルカリ物質が存在しなければならな
い。エステル交換触媒を適宜用いてこのような転換を行
うことができる。従って、触媒の幻は、前述したような
エステル化中の適当な触媒作用と石鹸先駆体の対応する
石鹸への十分な中和の両方を確保するのに十分な量でな
ければならない。
適当な乳化剤の同は、全反応体混合物に対して0.1乃
至15@吊%、好ましくは0.1乃至12重量%、そし
て最も好ましくは0,2乃至6重量%の範囲内にある。
至15@吊%、好ましくは0.1乃至12重量%、そし
て最も好ましくは0,2乃至6重量%の範囲内にある。
所望により、1種以上の溶媒を別々に又は種々の反応体
と一緒に導入して、それらの添加と混合を改善すること
ができる。適当な溶媒は、水及び/又は低級アルコール
、例えばC+ CSアルコール、特にメタノール、を
含む。溶媒はその後、エステル交換反応の前か開始時に
除去される。
と一緒に導入して、それらの添加と混合を改善すること
ができる。適当な溶媒は、水及び/又は低級アルコール
、例えばC+ CSアルコール、特にメタノール、を
含む。溶媒はその後、エステル交換反応の前か開始時に
除去される。
反応混合物は、エステル化反応開始前に噴霧乾燥されて
、本願発明によるその後のエステル化用の原料混合物と
して特に適した均質で実質的に無溶媒の反応混合物とな
るのが好ましい。
、本願発明によるその後のエステル化用の原料混合物と
して特に適した均質で実質的に無溶媒の反応混合物とな
るのが好ましい。
本明細書中、゛均質な′という用語は、緊密に混合した
ということを意味し、狭い顕微鏡的意味での均質化とい
う意味に制限されるものではない。
ということを意味し、狭い顕微鏡的意味での均質化とい
う意味に制限されるものではない。
「実質的に無溶媒」というのは0.5%より少ない溶媒
しか含んでいないことを意味する。エステル化反応開始
時の溶aSSは、0.1%未満、あるいはざらに0,0
5%未満であるのが好ましい。
しか含んでいないことを意味する。エステル化反応開始
時の溶aSSは、0.1%未満、あるいはざらに0,0
5%未満であるのが好ましい。
噴霧乾燥は、反応物の初期混合物を噴霧ノズルを通して
乾燥室へ送入することにより行うのが適当である。噴霧
ノズルを通過でる際のエネルギー散逸によって緊密な混
合が起こる。乾燥室中で溶媒の蒸発が生じ、発生した蒸
気は、適当な減圧又は気体流れ条件により連続的に乾燥
室から除去される。十分な溶媒の蒸発は、減圧及び、/
又は高温条件の適用又は所望により加熱された共流(C
O−currentl、向流(counter−cur
rent) 、あるいは混合m (mixed−cur
rent)の不活性ガスの使用を含む、種々のそれ自体
は従来的な技術により達成することができる。
乾燥室へ送入することにより行うのが適当である。噴霧
ノズルを通過でる際のエネルギー散逸によって緊密な混
合が起こる。乾燥室中で溶媒の蒸発が生じ、発生した蒸
気は、適当な減圧又は気体流れ条件により連続的に乾燥
室から除去される。十分な溶媒の蒸発は、減圧及び、/
又は高温条件の適用又は所望により加熱された共流(C
O−currentl、向流(counter−cur
rent) 、あるいは混合m (mixed−cur
rent)の不活性ガスの使用を含む、種々のそれ自体
は従来的な技術により達成することができる。
バッチ式操作においては、乾燥室は又エステル交換反応
用の反応容器として用いるのに適している。連続式ある
いは準連続式操作においては、乾燥室と反応容器が別々
であることが好ましい。
用の反応容器として用いるのに適している。連続式ある
いは準連続式操作においては、乾燥室と反応容器が別々
であることが好ましい。
反応体を噴霧ノズルに通過させる前に、別の撹拌段階、
例えば、動的又tよ静的ミキサーを用いて、あるいは噴
霧ノズルへ通じる供給パイプ中の流動制限により、予備
混合するのが更に好ましい。
例えば、動的又tよ静的ミキサーを用いて、あるいは噴
霧ノズルへ通じる供給パイプ中の流動制限により、予備
混合するのが更に好ましい。
反応体氾合物(ま以下の方法によっ−(調ツ1するのが
好ましい。
好ましい。
最初の工程において、ポリオール又はその脂肪酸オリゴ
エステルを、対応するボリオールアニオンベ形成するた
めに液体系中で触媒と混合する。
エステルを、対応するボリオールアニオンベ形成するた
めに液体系中で触媒と混合する。
実際のポリオールアニオンの形成は、直後であってもい
いし、実質的に無溶媒の条件下であっても実現し得るで
あろう。ポリオール又はそのオリゴエステルと触媒の間
の接触は、溶媒の存在下で混合するのが好ましい。溶媒
はその後、本発明による噴霧乾燥■稈で除去する。ポリ
オール又はそのオリゴエステルと触媒を初めに、一部又
は全部溶媒に溶解し、その後混合するのが最も好ましい
。
いし、実質的に無溶媒の条件下であっても実現し得るで
あろう。ポリオール又はそのオリゴエステルと触媒の間
の接触は、溶媒の存在下で混合するのが好ましい。溶媒
はその後、本発明による噴霧乾燥■稈で除去する。ポリ
オール又はそのオリゴエステルと触媒を初めに、一部又
は全部溶媒に溶解し、その後混合するのが最も好ましい
。
適するこのような溶媒は水、低級アルコール及びそれら
の混合物を含む。エステル交換触媒として水酸化カリウ
ム又はナトリウムが用いられる場合は、特に水が好適な
溶媒である。
の混合物を含む。エステル交換触媒として水酸化カリウ
ム又はナトリウムが用いられる場合は、特に水が好適な
溶媒である。
次の工程において、脂肪酸低級アルキルニスデルを所望
により乳化剤とともに前記液体系に加える。脂肪酸低級
アルキルエステルを加えた後、反応混合物を噴霧乾燥す
るのが好ましい。
により乳化剤とともに前記液体系に加える。脂肪酸低級
アルキルエステルを加えた後、反応混合物を噴霧乾燥す
るのが好ましい。
前述したように、アルカリ金属石鹸又は対応する遊離脂
肪酸のような適当な先駆体は、特にエステル化反応の開
始時及び初期段階において助けとな゛る好ましい乳化剤
である。エステル化反応中は非常に好適であるにもかか
わらず、石鹸の使用に付随する可能性のある欠点は、そ
れらを噴霧乾燥するために比較的頻繁な噴霧乾燥装置の
洗浄を必要とするということである。特に工業的規模に
関しては、これは望ましくない。
肪酸のような適当な先駆体は、特にエステル化反応の開
始時及び初期段階において助けとな゛る好ましい乳化剤
である。エステル化反応中は非常に好適であるにもかか
わらず、石鹸の使用に付随する可能性のある欠点は、そ
れらを噴霧乾燥するために比較的頻繁な噴霧乾燥装置の
洗浄を必要とするということである。特に工業的規模に
関しては、これは望ましくない。
従って乳化剤成分、特に石鹸乳化剤又はその先駆物質を
噴霧乾燥後にのみ、反応混合物に添加Jるのが好ましい
。この経路を用いることにより比較的頻繁な噴霧乾燥装
置の洗浄を行なわなくてもずむ。
噴霧乾燥後にのみ、反応混合物に添加Jるのが好ましい
。この経路を用いることにより比較的頻繁な噴霧乾燥装
置の洗浄を行なわなくてもずむ。
噴霧乾燥工程中に達成させる脱溶媒の程度は、特に除去
すべき溶媒植及びそれに相当する、乾燥室においで求め
られるTネルギー人力又は温度のにうな経流的及び、上
程技術的因子による。
すべき溶媒植及びそれに相当する、乾燥室においで求め
られるTネルギー人力又は温度のにうな経流的及び、上
程技術的因子による。
従って溶媒を完全に除去する噴霧乾燥条件の替わりに噴
霧乾燥工程の次に、更に残存する溶媒を除去させ、実質
的に完Yさせる「後乾燥」処理を行なうのが有利な場合
もある。噴霧乾燥工程開存在する、又は噴霧乾燥後の乳
化剤成分の添加により導かれる残存覆る溶媒を蒸発させ
るに適当な条件は全て用いることができ、温度条件、減
圧条件、好ましくはメタノール又は窒素のような不活性
ガスのような適当なストリッピング剤でのストリッピン
グ剤 にかけることを包含覆る。
霧乾燥工程の次に、更に残存する溶媒を除去させ、実質
的に完Yさせる「後乾燥」処理を行なうのが有利な場合
もある。噴霧乾燥工程開存在する、又は噴霧乾燥後の乳
化剤成分の添加により導かれる残存覆る溶媒を蒸発させ
るに適当な条件は全て用いることができ、温度条件、減
圧条件、好ましくはメタノール又は窒素のような不活性
ガスのような適当なストリッピング剤でのストリッピン
グ剤 にかけることを包含覆る。
好ましくは、反応混合物は乾燥に適した高温及び減圧条
件下に処する。乾燥温度は約110℃より低く、好まし
くは60℃乃至100℃である。この後乾燥条件は数時
間まで維持されることが好都合であり、0.5乃至3時
間維持されるのが好ましい。
件下に処する。乾燥温度は約110℃より低く、好まし
くは60℃乃至100℃である。この後乾燥条件は数時
間まで維持されることが好都合であり、0.5乃至3時
間維持されるのが好ましい。
反応混合物の溶媒濃度は噴霧乾燥工程では0.5%より
低くし、次の後乾燥工程では更に0.1%より低くする
のが好都合である。好ましくtよ、溶媒濃度は噴霧乾燥
工程で0.1%より低く、後乾燥工程て゛は0.05%
より低くする。
低くし、次の後乾燥工程では更に0.1%より低くする
のが好都合である。好ましくtよ、溶媒濃度は噴霧乾燥
工程で0.1%より低く、後乾燥工程て゛は0.05%
より低くする。
所望であれば、ポリオールの補充量をエステル交換(t
ransesterif’1cation)の開始前に
反応物の出発混合物に導入してもよい。
ransesterif’1cation)の開始前に
反応物の出発混合物に導入してもよい。
実施例1
89重量%の大豆由来脂肪酸メチルエステル及び3重量
%のココナツツカリウム石鹸の混合物を噴霧乾燥により
調製した。更に6重量%のスクロース粉末を前記混合物
に分散させた。次に反応混合物を125℃に加熱し、反
応容器中の圧力を3ミリバールに減圧した。メタノール
の上記泡の最初の形成時に反応器を密閉し、容器内の圧
力をメタノールの形成により約120ミリバールまで上
昇させた。この圧力を、自動制御弁により維持し、制御
した。反応時間2時間後、均質混合物が形成され、転化
率は約20%であった。それから勢いよく沸騰させ、反
応混合物からメタノールを迅速に除去づることにより圧
力を3ミリバールに減圧した。反応時間6時間後、転化
率は約70%に達し、未反応のスクロースは残存してい
なかった。
%のココナツツカリウム石鹸の混合物を噴霧乾燥により
調製した。更に6重量%のスクロース粉末を前記混合物
に分散させた。次に反応混合物を125℃に加熱し、反
応容器中の圧力を3ミリバールに減圧した。メタノール
の上記泡の最初の形成時に反応器を密閉し、容器内の圧
力をメタノールの形成により約120ミリバールまで上
昇させた。この圧力を、自動制御弁により維持し、制御
した。反応時間2時間後、均質混合物が形成され、転化
率は約20%であった。それから勢いよく沸騰させ、反
応混合物からメタノールを迅速に除去づることにより圧
力を3ミリバールに減圧した。反応時間6時間後、転化
率は約70%に達し、未反応のスクロースは残存してい
なかった。
比較Qため、メタノール泡の最初の形成時に圧力を12
0ミリバールに上げる他は同じ工程を繰り返した。その
代わりに、完全反応時間中、圧力を3ミリバールに維持
した。反応時間6時間後転化率はわずか20%であった
。最後の反応混合物は約5.55 重fM%の未反応ス
クロースを含んでいた。
0ミリバールに上げる他は同じ工程を繰り返した。その
代わりに、完全反応時間中、圧力を3ミリバールに維持
した。反応時間6時間後転化率はわずか20%であった
。最後の反応混合物は約5.55 重fM%の未反応ス
クロースを含んでいた。
実施例2
89.5重量部の(大豆)脂肪酸メチルエステル、3.
0重量部のカリウム石鹸(ココナツツ)及び2.0重量
部のカリウムスクラート(sucrate)のよく混合
した混合物を噴霧乾燥により調製した。更に5.5il
fi部のスクロースを前記混合物に分散させた。
0重量部のカリウム石鹸(ココナツツ)及び2.0重量
部のカリウムスクラート(sucrate)のよく混合
した混合物を噴霧乾燥により調製した。更に5.5il
fi部のスクロースを前記混合物に分散させた。
次に反応混合物を125乃至135℃に加熱し、圧力を
約5ミリバールのレベルに減圧した。約15分後、スク
ロースはメタノールの形成と蒸発をともないかすかに泡
立ちながら反応を開始した。この時点で、圧力を次第に
(約15分で)約100ミリバールに上げた。圧力を約
3時間このレベルに維持した後、反応混合物は均質にな
り(未反応スクロースはなくなり)、この期間形成され
、回収されたメタノールの量から計算して、転化率は約
18%に達していた。
約5ミリバールのレベルに減圧した。約15分後、スク
ロースはメタノールの形成と蒸発をともないかすかに泡
立ちながら反応を開始した。この時点で、圧力を次第に
(約15分で)約100ミリバールに上げた。圧力を約
3時間このレベルに維持した後、反応混合物は均質にな
り(未反応スクロースはなくなり)、この期間形成され
、回収されたメタノールの量から計算して、転化率は約
18%に達していた。
次に圧力を再び約1ミリバールのレベルに減圧し、温度
を少々上げ約150℃にした。約4時間の反応後、約9
0%の転化率を有するスクロースポリエステルを得た。
を少々上げ約150℃にした。約4時間の反応後、約9
0%の転化率を有するスクロースポリエステルを得た。
第1図は、スクロースとく大豆)脂肪酸メチルエステル
との反応における、125℃での反応混合物上の平衡蒸
気圧と転化率との関係を表わす図である。 特許出願代理人
との反応における、125℃での反応混合物上の平衡蒸
気圧と転化率との関係を表わす図である。 特許出願代理人
Claims (12)
- (1)所望によりポリオールの脂肪酸オリゴエステルを
添加したポリオール、脂肪酸低級アルキルエステル、エ
ステル交換(transesterification
)触媒及び所望により乳化剤の、実質的に無溶媒の完全
反応混合物を高温かつ減圧したエステル交換条件下で反
応させるポリオール脂肪酸ポリエステルの合成方法にお
いて、初期段階(1)において反応に未参加のポリオー
ルを実質的に残さずに、前記ポリオールが、10乃至5
0%の範囲内の転化率でエステル化され、かつ次の最終
段階(2)において、反応が70%以上の転化率まで進
行するように前記圧力を制御することを特徴とする方法
。 - (2)前記初期段階(1)の最終部分の間圧力は、10
乃至30%の範囲内の転化率に相当する低級アルキルア
ルコールの平衡蒸気圧から30ミリバール以内に制御す
る請求項(1)に記載の方法。 - (3)前記初期段階(1)の最終部分の間10乃至30
%の範囲内の転化率に相当する低級アルキルアルコール
の平衡蒸気圧から15ミリバール以内に圧力を制御する
請求項(2)に記載の方法。 - (4)前記初期段階(1)の最終部分の間圧力を60乃
至180ミリバールの範囲内に制御する請求項(1)に
記載の方法。 - (5)前記初期段階(1)の最終部分の間、圧力を90
乃至150ミリバール以内に制御する請求項(4)に記
載の方法。 - (6)前記初期段階(1)の最初の部分の間、圧力を2
5ミリバールより低いレベルに制御する請求項(1)乃
至(5)のいずれか1項に記載の方法。 - (7)前記最終段階(2)の間、圧力を25ミリバール
より低いレベルに減圧する請求項(1)乃至(6)のい
ずれか1項に記載の方法。 - (8)前記最終段階(2)の間、圧力を5ミリバールよ
り低いレベルに減圧する請求項(1)に記載の方法。 - (9)前記エステル交換(transesterifi
cation)反応が110乃至160℃の範囲内の温
度で行なわれる請求項(1)乃至(8)のいずれか1項
に記載の方法。 - (10)前記初期段階(1)において、ポリオールが1
0乃至30%の範囲内の転化率にまでエステル化する請
求項(1)乃至(9)のいずれか1項に記載の方法。 - (11)前記最終段階(2)において、90%以上の転
化率までエステル変換を続行させる請求項(1)乃至(
10)のいずれか1項に記載の方法。 - (12)スクロース脂肪酸ポリエステルの合成用に用い
られる請求項(1)乃至(11)のいずれか1項に記載
の方法。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
GB878730266A GB8730266D0 (en) | 1987-12-29 | 1987-12-29 | Process for synthesis of polyol fatty acid polyesters |
GB8730266 | 1987-12-29 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01233294A true JPH01233294A (ja) | 1989-09-19 |
Family
ID=10629146
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP63335735A Pending JPH01233294A (ja) | 1987-12-29 | 1988-12-29 | ポリオール脂肪酸ポリエステルの合成方法 |
Country Status (9)
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---|---|
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EP (1) | EP0322971B1 (ja) |
JP (1) | JPH01233294A (ja) |
AT (1) | ATE106084T1 (ja) |
AU (1) | AU604592B2 (ja) |
CA (1) | CA1304362C (ja) |
DE (1) | DE3889722T2 (ja) |
GB (1) | GB8730266D0 (ja) |
ZA (1) | ZA889721B (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002501927A (ja) * | 1998-01-29 | 2002-01-22 | ザ プロクター アンド ギャンブル カンパニー | ポリオール脂肪酸ポリエステルの合成方法 |
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1987
- 1987-12-29 GB GB878730266A patent/GB8730266D0/en active Pending
-
1988
- 1988-12-21 DE DE3889722T patent/DE3889722T2/de not_active Expired - Fee Related
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DE3889722T2 (de) | 1994-09-08 |
AU2759288A (en) | 1989-06-29 |
EP0322971A3 (en) | 1991-07-31 |
CA1304362C (en) | 1992-06-30 |
EP0322971A2 (en) | 1989-07-05 |
ZA889721B (en) | 1990-08-29 |
GB8730266D0 (en) | 1988-02-03 |
EP0322971B1 (en) | 1994-05-25 |
ATE106084T1 (de) | 1994-06-15 |
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