JPH06505512A - 精製2,6−ナフタレンジカルボン酸の調製方法 - Google Patents
精製2,6−ナフタレンジカルボン酸の調製方法Info
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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。
Description
【発明の詳細な説明】
精製2,6−ナフタレンジカルボン酸の調製方法発明の分野
本発明は、一般的に、精製2,6−ナフタレンジカルボン酸を調製する改良方法
に関するものである。更に詳しくは、本発明は、粒子サイズの大きな2.6−ナ
フタレンジカルボン酸を与えるような条件下において、ジアルキル−2,6−ナ
フタレンジカルボキシレートを水で加水分解することによって、精製2,6−ナ
フタレンジカルボン酸を調製する改良方法に関するものである。
発明の背景
ジアルキル−2,6−ナフタレンジカルボキシレートと2. 6−ナフタレンジ
カルボン酸は、高性能ポリマー材料を調製するのに有用なモノマーである。例え
ば、ジメチル−2,6−ナフタレンジカルボキシレート及び2,6−ナフタレン
ジカルボン酸を、エチレングリコールと反応させて、ポリ(エチレン−2,6−
ナフタレート)(PEN)を調製することができる。PENから製造される繊維
及びフィルムは、他のポリエステル材料に比べて、改良された強度と優れた熱的
性質とを有している。PENから製造されたフィルムは、例えば、気体拡散に対
して、特に二酸化炭素、酸素、及び水蒸気の拡散に対して優れた抵抗性を示す。
その例外的な性質の故に、PENは、食品容器及び飲料容器のような用途、詳し
くはいわゆる「ホット・フィル(hot−fill) 4食品容器及び飲料容器
、及びタイヤコート、磁気録音テープ、電子部品のような用途に特に適している
。
ジアルキル−2,6−ナフタレンジカルボキシレート、特にジメチル−2,6−
ナフタレンジカルボキシレートは、幾つかの商業規模の操業において、PEN及
び他のポリマー材料を調製するのに適当なモノマーであるが、ジアルキルエステ
ルよりも2,6−ナフタレンジカルボン酸を用いる方が好ましい。例えば、ポリ
エステル製造業者は、芳香族ジカルボン酸のみがらポリエステルを製造するのに
介効な装置及び関連方法を有している可能性がある。そのような場合、ジエステ
ル材料は適当ではなく、2,6−ナフタレンジカルボン酸を用いる必要がある、
と考えられる。更に、二階とグリコールとを縮合させてポリエステルを製造する
場合は、ジエステルをグリコールと縮合させる場合に比べて、アルコール副生物
が生成しないので、ポリエステルを製造するときには、2.6−ナフタレンジカ
ルボン酸を用いると有利である。従って、2,6−ナフタレンジカルボン酸のよ
うな二階を用いるポリエステル製造業者は、アルコール副生物の利用と販売を考
えなければならない。
2.6−ナフタレンジカルボン酸を調製する方法には、臭素で促進し且つ金属で
触媒して2.6−ジアルキルナフタレンを液相酸化することが含まれている。
前記方法は、米国特許第3,870,754号;第4.950,786号;及び
第4,933.491号に開示されている。臭素で促進し且つ金属で触媒して2
゜6−ジアルキルナフタレン、特に2.6−シメチルナフタレンを液相酸化する
と、例えば臭素化2.6−ナフタレンジカルボン酸、2−ホルミル−6−ナフト
エ酸、2−ナフトエ酸、及びトリメリット酸のような様々な不純物を含む粗生成
物が生じる。これらの不純物は、特に2−ホルミル−6−ナフトエ酸は、粗2,
6−ナフタレンジカルボン酸から除去することは難しい。しかしながら、重合さ
せてポリマー材料を形成させる前に、2,6−ナフタレンジカルボン酸を精製し
なければならない。
2.6−ナフタレンジカルボン酸の精製は、ジアルキル−2,6−ナフタレンジ
カルボキシレートに比べて、かなり難しい。なぜならば、最も普通の溶媒に対す
る2、6−ナフタレンジカルボン酸の溶解度は低(、且つその融点が高いからで
ある。例えば、前記米国特許第4,933,491号においては、2.6−ナフ
タレンジカルボン酸を低級アルカン酸無水物(lower alkanoic
anhydride)と反応させて、過剰のアルカン酸無水物に溶解することが
できる成分を生成させた後で、精製を行った。「可溶化された」2.6−ナフタ
レンジカルボン酸は、任6代に、1つ又はそれ以上の精製手順で処理した。Xu
ら(Chemistry of 5ynthetie High Polyme
rs、l’nl、 10. pp、107−11. 1984. Chemic
al Abstracts C` 102: 18
5547z)は、2.6−ナフタレンジカルボン酸の溶解度が低いが故に、又そ
の中に存在している不純物が互いに結合していて且つその不純物が同様な性質を
有しているが故に効率が悪く難しいと言われているような通常の昇華、再結晶、
又は蒸留を用いて2,6−ナフタレンジカルボン酸を精製している。
対照的に、2,6−ナフタレンジカルボン酸のジエステルは、例えばキシレン及
びメタノールのような普通の有機溶媒中において、2,6−ナフタレンジカルボ
ン酸に比べて、かなり可溶性であり、溶解状態で精製することができる。更に、
これらのジエステル、特にジメチルエステルは、十分に揮発性であるので、蒸留
によって精製することができる。従って、精製2,6−ナフタレンジカルボン酸
を調製する1つの可能な方法としては、ジエステルを水と反応させてエステル結
合を加水分解して遊離ジカルボン酸を生成させることによって、精製ジアルキル
−2,6−ナフタレンジカルボキシレートを2,6−ナフタレンジカルボン酸へ
と転化させる方法が挙げられる。そのような方法の一つは、上記Xuらの公告に
おいて開示されている。そこで開示されている方法には、キシレン中に粗ジメチ
ルー2.6−ナフタレンジカルボキシレートを溶解させ、それを活性炭で処理し
、次にそこから、精製されたジメチル−2,6−ナフタレンジカルボキシレート
を結晶化させることによって、精製2,6−ナフタレンジカルボン酸を作ること
が含まれている。精製ジメチル−2,6−ナフタレンジカルボキシレートを、次
に、還流条件において、12%水酸化カリウム溶液を用いて加水分解し、その加
水分解されたエステルの溶液を塩酸で酸性化して、精製2,6−ナフタレンジカ
ルボン酸を遊離させる。この方法により、高度に純粋な2.6−ナフタレンジカ
ルボン酸が製造される、と報告されているが、開示された方法は、大規模生産に
は望ましい方法ではないと考えられる。濃塩基を用いてエステルを加水分解する
こと、及び酸を用いて2,6−ナフタレンジカルボン酸の塩を遊離させることは
、大規模生産においては経済的ではない。
ジアルキル−2,6−ナフタレンジカルボキシレートを加水分解するための他の
方法が知られている。例えば、ジメチル−2,6−ナフタレンジカルボキシレー
トを、アルキルベンゼンスルホン酸又は鉱酸のような酸性触媒を用いて、低温低
圧プロセス、例えば350−430°Fにおいて、モル過剰の水と反応させるこ
とができる。前記方法によっては、洗浄及び濾過が難しくて、PENのようなポ
リエステルを製造するためのスラリーを調製するのに多量のエチレングリコール
を必要とする粒子サイズの小さな2.6−ナフタレンジカルボン酸が生成する。
更に、これらの反応条件下では、加水分解反応の進行は遅い。1991年6月1
9B!こ公告された、米国特許第5,068,410号に対応する欧州特許出願
第0432910A号には、ジメチル−2,6−ナフタレンジカルボキシレート
を加水分解して2.6−ナフタレンジカルボン酸にする方法が開示されており、
該方法においては、例えばピロメリット酸、トリメリット酸、又はフタル酸のよ
うな芳香族ポリカルボン酸を、触媒として用いている。これらの触媒によって、
粒子サイズの大きな2.6−ナフタレンジカルボン酸が提供され、該実施例にお
いては、約67ミクロンの平均粒子サイズを有する2、6−ナフタレンジカルボ
ン酸が開示されている。又、該特許出願は、200−230℃の温度を用いるこ
とができること、しかし230℃を超える温度では、カルボン酸の腐食作用が増
大し、その結果として容器表面上で腐食が起こることを教えている。該欧州特許
出願は、芳香族ポリカルボン酸触媒を、0. 2−20重量%の範囲で用いるこ
とができことを開示しているが、該出願の全ての実施例では、加水分解されるジ
メチル−2,6−ナフタレンジカルボキシレートの重量を基準として15−10
0重量%の量で芳香族ポリカルボン酸触媒を用いている。欧州特許出願第441
347A号では、ナフタレンジカルボン酸のジアルキルエステルを加水分解する
方法が開示されている。該方法においては、ジアルキルエステルを、エステル化
触媒の存在下、温度70−350’C以内で、不飽和結合基を含まない、1−1
0個の炭素原子を有する一価カルポン酸を含む溶媒中において、反応させる。又
、該特許出願は、−価カルポン酸に加えて、溶媒が水を含んでいる、ことも開示
している。
ジメチル−2,6−ナフタレンジカルボキシレートを加水分解するための上記し
た全ての方法においては、加水分解を実行するために、長い反応時間及び/又は
触媒又はカルボン酸溶媒の存在が必要であり、更に又、約100ミクロンを超え
る望ましく大きな粒子サイズを有する2、6−ナフタレンジカルボン酸は、開示
されていない。従って、当業においては、ジアルキル−2,6−ナフタレンジカ
ルボキシレートから2,6−ナフタレンジカルボン酸を調製するための改良方法
が必要とされており、本発明は、そのような改良方法を提供するものである。
本発明では、ジアルキル−2,6−ナフタレンジカルボキシレートを、少なくと
も約450°Fの温度において、水で加水分解する。存在させる水の量は、生成
する2、6−ナフタレンジカルボン酸の少なくとも約10%を可溶化させるのに
十分な量を用いる。これらの条件下において、ジアルキル−2,6−ナフタレン
ジカルボキシレートの加水分解は急速に進む。特に、プロセス温度が約500゜
F又はそれ以上であるときには、生成する2、6−ナフタレンジカルボン酸は、
約100ミクロン又はそれ以上の平均サイズを有する大きな粒子形態であり、P
ENの濾過、洗浄、及び調製に高度に適した生成物が得られる。本発明には、例
えば酸性酸触媒又は−価カルポン酸溶媒のような他の材料を、加水分解混合物に
加える必要がなく、その結果として、従来法と違つて、最終生成物からそれらを
分離して取出す必要がない、という利点がある。従って、余分な加工工程を排除
することができる。
更に、本発明の方法を、2,6−ナフタレンジカルボン酸生成物の大部分を加水
分解水の中に溶解させて実行するときには、生成する2、6−ナフタレンジカル
ボン酸は、エチレングリコール中2.6−ナフタレンジカルボン酸の低粘度スラ
リーを作るのにより優れでいる太き(十分に形成された結晶の形態である。これ
らのスラリーをPENを調製するのに用いる。
ジメチルテレフタレートを加水分解してテレフタル酸にする方法も知られている
。Katzsch+aannによる米国特許第3.594.414号には、温度
約180−280℃、好ましくは200−250℃、好ましくは塩化ナトリウム
、塩化カリウム、及び塩化カルシウムのような中性塩の存在下で、ジメチルテレ
フタレートを加水分解する工程を含む繊維用銘柄テレフタル酸を調製する方法が
開示されている。Schoengenらによる米国特許第4.302,595号
では、中間段階の粗ジメチルテレフタレートから繊維用銘柄のテレフタル酸を調
製する方法が開示されており、該方法の1つの工程において、中間酸化生成物を
限られた金員で有する粗ジメチルテレフタレートを、第一段階を温度140−3
50℃、好ましくは240−280℃で、第二段階を温度180−220℃で行
う少な(とも二段法によって、水中で加水分解して、テレフタル酸を含む反応混
合物を製造している。Schoengenらの特許では、最大350℃までの加
水分解温度が開示されているが、該特許の実施例では、250℃の温度を用いて
おり、300℃を超える加水分解温度では、経済的な操業は保証されない、こと
を教えている。
発明の概要
精製2,6−ナフタレンジカルボン酸を調製する方法は、(a)液相条件下、少
なくとも約450°Fの反応温度で、ジアルキル−2,6−ナフタレンジカルボ
キシレートの大部分を、2,6−ナフタレンジカルボン酸へと転化させるのに十
分な時間、水で加水分解して、反応生成物混合物を作る工程、該工程においては
、存在している水の量は、生成する2、6−ナフタレンジカルボン酸の少な(と
も約10重態%を反応温度で可溶化させるのに十分な魚である:及び(b)該反
応生成物混合物から2.6−ナフタレンジカルボン酸を回収する工程を含む。
本方法によって、濾過及び洗浄作業、及びPENのようなポリエステルを調製す
るのに望ましい大きな粒子形態の2,6−ナフタレンジカルボン酸が生成する。
更に、1つ又はそれ以上の加水分解触媒を加水分解反応に加えることができるが
、添加された加水分解触媒又は例えば−価カルボン酸のような補助溶媒が存在し
ていなくても、本方法は、速い反応速度で進行して、大きな粒子サイズの生成物
を図1は、連続モードで本発明の方法を運転するための好ましい方式に関する概
略図である。
発明の詳細な説明
本発明の方法では、ジアルキル−2,6−ナフタレンジカルボキシレートを、液
相条件下、少なくとも約450°Fの高温において、水と反応させて、ジアルキ
ルエステルを加水分解して、2,6−ナフタレンジカルボン酸を生成させる。
純粋なジアルキル−2,6−ナフタレンジカルボキシレートを用いると、精製2
゜6−ナフタレンジカルボン酸が生成する。更に、本発明の方法を用いて、望ま
しく大きな粒子サイズを有する2、6−ナフタレンジカルボン酸を調製すること
ができる。
本発明の方法で加水分解されるジアルキル−2,6−ナフタレンジカルボキシレ
ートは、好ましくは、低級ジアルキルエステルであり、該エステル基のアルキル
部分は、1−4個の炭素原子を含んでいる。例えば、ジメチル−、ジエチル−、
ジ−n−プロピル、ジイソプロピル、ジ−n−ブチル、エチルメチル−1及びジ
イソブチル−2,6−ナフタレンジカルボキシレートは、適当なジアルキル−2
,6−ナフタレンジカルボキシレートである。しかしながら、最も好ましいジア
ルキル−2,6−ナフタレンジカルボキシレートは、ジメチル−2,6−ナフタ
レンジカルボキシレートである。なぜならば、調製及び精製を最も容易に行うこ
とができるからである。ジアルキル−2,6−ナフタレンジカルボキシレートは
、任意の公知の方式によって調製することができる。例えば、Bolzhaue
rらによる米国特許第4.886.901号に開示されている方式を用いて調製
することができる。該方式においては、ナフタレンジカルボン酸を、メタノール
でエステル化し、次に再結晶させて精製する。又、5tejnsetzらによる
米国特許第4.847,400号に開示されている方式を用いても調製すること
ができる。
本発明方法で用いられるジアルキル−2,6−ナフタレンジカルボキシレートは
、2.6−ジアルキルナフタレンを、液相において、コバルト、マンガン、及び
臭素を用いて触媒酸化することにより調製した2、6−ナフタレンジカルボン酸
をエステル化することによって、部会長(調製することができる。好ましくは、
2゜6−ジアルキルナフタレンは、2.6−シメチルナフタレンである。2.6
−シメチルナフタレンを酸化して2.6−ナフタレンジカルボン酸にする適当な
方式は、Albertinsらによる米国特許第4,933.491号に開示さ
れている。
ジアルキル−2,6−ナフタレンジカルボキシレートを本発明方法で用いる前に
、好ましくは、例えば再結晶、蒸留、吸着、昇華などのような1つ又はそれ以上
の適当な精製方法によって、少なくとも約95%、好ましくは少なくとも約99
%、最も好ましくは少なくとも約99.5%の純度まで精製する。例えばメタノ
ール又はキシレンのような溶媒からジメチル−2,6−ナフタレンジカルボキシ
レートを再結晶させ、次に再結晶させたジメチル−・2,6−ナフタレンジカル
ボキシレートを分別蒸留する方式は、純粋なジメチル−2,6−ナフタレンジカ
ルボキシレートを調製するのに特に適している。
ジメチル−2,6−ナフタレンジカルボキシレートの加水分解に適する反応温度
は、少な(とも約450°Fであり、好ましくは少なくとも約500’Fであり
、最も好ましくは少なくとも約570°Fである。後に説明するが、これらの反
応温度では、加水分解反応は急速に進行し、例えば洗浄及び濾過手順における2
゜6−ナフタレンジカルボン酸粒子の操作がより容易になるような大きな粒子サ
イズを有する2、6−ナフタレンジカルボン酸が生成する。最大加水分解温度は
、好ましくは約700°Fである。
加水分解反応に適する圧力は、液相で、水の大部分を、即ち好ましくは少なくと
も約75%、最も好ましくは少なくとも約95%を保持するのに十分な圧力であ
る。適当な反応圧力は、約20 200atsである一加水分解反応で用いられ
る水の量は、加水分解反応が行われる温度と関連している。水は、反応温度にお
いて、加水分解反応で生成する2、6−ナフタレンジカルボン酸の少な(とも約
10重量%、好ましくは少なくとも約25重量%、最も好ましくは少なくとも約
50重量%を可溶化させるのに十分な魚で、反応混合物中に存在しているべきで
ある。最も好ましくは、反応混合物中に存在している水の量は、加水分解反応で
生成する2、6−ナフタレンジカルボン酸の全てを可溶化させるのに十分な量で
ある。我々は、前記の水の量が存在しているときには、加水分解反応は迅速に進
行すること、更にこれらの反応条件下で生成した2、6−ナフタレンジカルボン
酸は、少なくとも約100ミクロンの平均粒子サイズを有していることを測定し
た。上記の溶解度レベルを達成するのに必要な水の量は、実施例11に示した溶
解度データから決定することができる。例えば、反応温度608°Fにおける2
、6−ナフタレンジカルボン酸の溶解度は、水100g当たり33.2g、であ
ると実施例11に記載しである。従って、ジメチル−2゜6−ナフタレンジカル
ボキシレートのサンプルの実質的に完全な加水分解を仮定すると、2,6−ナフ
タレンジカルボン酸の実質的に全てを可溶化させる反応条件下で操作することが
望ましい場合、加水分解反応混合物に加えられろ水対ジメチル−2,6−ナフタ
レンジカルボキシレートの重量比は、それぞれ、少なくとも約2.7:1である
べきである。なぜならば、完全な加水分解後に、ジメチル−2,6−ナフタレン
ジカルボキシレート1gから、2,6−ナフタレンジカルボン破約0.885g
が生成し、実施例11の溶解度データによると、608°Fにおいて2,6−ナ
フタレンジカルボン酸0.885gを可溶化させるのに水量2.7gが必要であ
るからである。この計算は、反応で消費される水の量を考慮に入れていない、従
って追加の水を加えることができる。又、この計算から、完全な溶解を達成する
のに必要な最小水量が分かる。500°Fにおける同様な計算により、2,6−
ナフタレンジカルボン酸の10%を可溶化させると仮定すると、加水分解反応に
加えられるジメチル−2,6−ナフタレンジカルボキシレート1gに対して水3
.3gが必要である。この値にも、加水分解反応による水の消費は考慮されてい
ない。従って、追加の水を加えるべきである。即ち、反応混合物に加えられたジ
アルキル−2,6−ナフタレンジカルボキシレート1モルにつき水を少なくとも
2モル加えるべきである。
反応混合物に加えられる水の量を決めるためのこれらの計算は、水が、2,6−
ナフタレンジカルボン酸の溶解度に影響を与える他の成分を含んでいない、とい
う仮定の下に行っている。故に、他の成分が加えられている場合には、実施例1
1に提供した溶解度データを適用することはできない。又、水を再利用するよう
な本明細書で開示している方法を実行する場合、再利用される水には、2,6−
ナフタレンジカルボン酸が水(即ち、母液)から分配される温度に従って、2゜
6−ナフタレンジカルボン酸が様々な量で含まれている可能性がある。この2゜
6−ナフタレンジカルボン酸は、反応混合物に加えた水の量を測定するために、
ジアルキル−2,6−ナフタレンジカルボキシレートの投入量の一部分として、
分子量の違いを調節した後、カウントすべきである。従って、加水分解反応に加
えられた水が、既に、例えば溶解された2、6−ナフタレンジカルボン酸を含ん
でいるときには、加水分解反応に加えられた水の量は、反応生成物混合物中に存
在している2、6−ナフタレンジカルボン酸の少な(とも約10重量%、好まし
ましくは全てを可溶化させるのに十分な量であるべきである。
実施例11の溶解度データを用いて、加水分解反応混合物中における2、6−ナ
フタレンジカルボン酸の望ましい溶解を達成するのに必要な水の量を決めること
ができるが、好ましいジメチル−2,6−ナフタレンジカルボキシレートを加水
分解するときには、水対ジメチル−2,6−ナフタレンジカルボキシレートの重
量比は、それぞれ、少なくとも4:1、好ましくは少なくとも約5:1であるこ
とが一般的に好ましい。好ましい反応温度は、少な(とも約500@F、好まし
くは少な(とも約540°F、最も好ましくは少な(とも約570°Fである。
これらの条件において、加水分解速度は速く、大きな粒子サイズの2.6−ナフ
タレンジカルボン酸が生成する。好ましくは最大加水分解温度は約700″Fで
あり、好ましくは水対ジメチル−2,6−ナフタレンジカルボキシレートの最大
重量比は、それぞれ、約25=1であり、より好ましくは約10:1である。
加水分解反応は、反応混合物に加えたジアルキル−2,6−ナフタレンジカルボ
キシレートの実質的に全てを、2,6−ナフタレンジカルボン酸へと転化させる
ことによって、未反応エステルから望ましい2.6−ナフタレンジカルボン酸を
分離する工程を排除することができるように実施すると都合が良い。しかしなが
ら、加水分解反応を、例えばジアルキル−2,6−ナフタレンジカルボキシレー
トに関して転化率50%のような低い転化率で、行うことができる。故に、加水
分解反応は、ジアルキル−2,6−ナフタレンジカルボキシレートの少なくとも
50%、より好ましくは少なくとも約95%が転化するのに十分な時間、又、上
記したように、最も好ましくはジアルキル−2,6−ナフタレンジカルボキシレ
ートの実質的に全てを2,6−ナフタレンジカルボン酸へと転化させるのに十分
な時間、行うべきである。
反応中に、2,6−ナフタレンジカルボン酸の少なくとも10%、好ましくは2
.6−ナフタレンジカルボン酸の実質的に全てを可溶化させる条件下で、本発明
の方法を運転すると、卓越した粒子サイズを有する、即ちマイクロトラック(麗
1crOtrac商標)粒子分析器で測定した場合に、例えば少なくとも約10
0ミクロン、好ましくは少なくとも約125ミクロンの平均粒子サイズを有する
2、6−ナフタレンジカルボン酸を生成させることができる。好ましくは、平均
粒子サイズは、約1000ミクロン以下、より好ましくは約800ミクロン以下
である。
又、酸の実質的に全てを可溶化させる条件下で調製された2、6−ナフタレンジ
カルボン酸は、その粒子が小結晶から成る高度に多孔質の凝結体というよりはむ
しろ実質的に非多孔質の輪郭がはっきりした独立結晶であるという点において、
卓越した結晶形態を有する。これらの良く形成され、輪郭がはっきりしている大
きな結晶は、例えばエチレングリコールとスラリーを作るのに好ましい。なぜな
らば、実質的に非多孔質の、大きくて輪郭がはっきりしている独立粒子は、容易
に混合され且つ容易にポンピングすることができる2、6−ナフタレンジカルボ
ン酸のスラリーを作るときに、例えばエチレングリコールのようなスラリー媒体
を大量に必要としないからである。更に詳しく言えば、PENを調製するための
連続法においては、エチレングリコール中2.6−ナフタレンジカルボン酸のポ
ンピング可能スラリーとして、2,6−ナフタレンジカルボン酸を重合反応器に
加えることが望ましい。又、PEN中におけるエチレングリコール対2,6−ナ
フタレンジカルボン酸のモル比は1:1であるので、エチレングリコール対2,
6−ナフタレンジカルボン酸のモル比ができる限り1:1に近い値にな、 るよ
うにして、重合反応器に投入することが望ましい。なぜならば、過剰のグリコー
ルを、後で行うストリップ工程で除去しなければならないからであり、又ポリエ
ステル中に混和することができるような望ましくないエーテルが過剰のグリコー
ルから生じてしまうからである。加水分解反応で生成する2、6−ナフタレンジ
カルボン酸の大部分を可溶化させるような本発明の方法によって調製される2、
6−ナフタレンジカルボン酸は、エチレングリコールと2,6−ナフタレンジカ
ルボン酸とから成るスラリーと同じ粘度を達成するのに約1/2−1/3のエチ
レングリコールを要した5、該2,6−ナフタレンジカルボン酸は、触媒として
p−トルエンスルホン酸を用いて、水対ジメチル−2,6−ナフタレンジカルボ
キシレートの重量比51で、温度380−400’Fにおいて行った加水分解法
により調製した。反応温度380−400°F、水対ジメチル−2,6−ナフタ
レンジカルボキシレートの重量比5・1では、2,6−ナフタレンジカルボン酸
は約1.4重量%だけが可溶化する。低温法によって製造された粒子は、高多孔
質構造を有し、ポンピング可能なスラリーを作るのに多量のエチレングリコール
を必要とする。顕微鏡検査の下では、それらの粒子は、極めて小さな結晶から成
る凝結体として認められる。この構造により多孔度は大きくなる。
欧州特許出願WO第90/14375号には、PENを調製する方法が開示され
ている。
生成した2、6−ナフタレンジカルボン酸の実質的に全てを可溶化させる条件下
で運転することも有利であり、特にバッフル付きプラグ流れタイプ反応器又は他
のタイプのバッフル付き反応器を用いるときには有利である。なぜならば、栓そ
く問題が排除されるからである。一方、2,6−ナフタレンジカルボン酸の一部
が溶液状態ではないような条件下で運転すると、反応器及び配管中に存在してい
る生成した2、6−ナフタレンジカルボン酸のスラリーによって栓そ(が起こる
と考えられる。
ジアルキル−2,6−ナフタレンジカルボキシレートの加水分解反応中、アルコ
ール類の生成するにつれて、その一部を除去するのが好ましい。アルコール類の
除去はジアルキル−2,6−ナフタレンジカルボキシレートの2.6−ナフタレ
ンジカルボン酸への急速かつ、より完全な転化をもたらす。たとえば、反応混合
物中気相の一部をガス抜きすることによって、アルコール類を反応混合物から除
去することができる。しかし、アルコール類と水とを分離する手段が取られなけ
れば、このガス抜き法は、大量の水分をも除去する。当初使用される水の量によ
っては、これは加水分解速度または2.6−ナフタレンジカルボン酸の溶解に影
響を与えるほどの著しい水の損失であるかもしれない。しかし、失われた水は、
場合によっては元へ戻すことができる。加水分解反応中、加水分解反応によって
生成する理論量のアルコール類の少なくとも約30重量パーセント、より好まし
くは少なくとも約90重量パーセント、もつとも好ましくは少なくとも約99重
量パーセントを除去するのが有利である。
加水分解反応に続いて、場合により、反応混合物を冷却して、2.6−ナフタレ
ンジカルボン酸を結晶化させる。はとんどすべての2,6−ナフタレンジカルボ
ン酸が溶解している状況下で操作する場合には、冷却工程が溶解している2゜6
−ナフタレンジカルボン酸を結晶化させることによって、2,6−ナフタレンジ
カルボン酸を回収するのに必要である。反応混合物は、好ましくは約400°F
を下回る温度、より好ましくは約250°Fを下回る温度に冷却する。冷却速度
は生成する2、6−ナフタレンジカルボン酸の粒径に影響する。粒径の大きい2
゜6−ナフタレンジカルボン酸の生成を促進させる速度で反応混合物を冷却する
ことが望ましい。毎分約50°F未満、好ましくは毎分約40°F未満、もつと
も奸才しくは毎分約10°F未満の冷却速度が粒径の大きな2.6−ナフタレン
ジカルボン酸をもたらす。
任意の冷却工程に続き、液相成分から固相成分を分配させる適当な手段を用いて
、残留水相から分配させて2.6−ナフタレンジカルボン酸を回収する。たとえ
ば、固体の2,6−ナフタレンジカルボン酸は、濾過、遠心分離、沈降等によっ
て水相から分配させることができる。この分配または分離方法において、本発明
の方法によって生成する粒径の大きな2,6−ナフタレンジカルボン酸は、太き
な粒径が、小さな粒径はど容易にはフィルターを「目詰り」させず、また遠心機
のバスケットの穴を塞ぐことがなく、または小粒径はど多量の母液を保持せず、
そのために分配操作を著しく効率的なものにするという点で有利である。2,6
−ナフタレンジカルボン酸は、高温、好ましくは少なくとも約150°Fの温度
、より好ましくは、少なくとも約200@Fの温度で水相から分配させるのが望
ましい。こうした温度における濾過は、一層純粋な2.6−ナフタレンジカルボ
ン酸をもたらす。
水相から2.6−ナフタレンジカルボン酸を分配させた後、水、低分子量カルボ
ン酸、たとえば酢酸、またはトルエン、キシレン等の芳香族炭化水素のような適
当な溶剤を用いて、前記酸を洗うのが好ましい。水は2,6−ナフタレンジカル
ボン酸を洗うのに好ましい溶剤である。2,6−ナフタレンジカルボン酸を洗う
溶剤の適正な量は、溶剤対2,6−ナフタレンジカルボン酸の重量比がそれぞれ
少なくとも約1:1、好ましくは少なくとも約2:1であるような量である。
また、洗浄工程を高温で行うことも好ましい。たとえば、洗浄工程の溶剤が水で
あるときには、水は少なくとも約150°Fの温度にあるのが好都合である。好
ましくは、水は約200°Fから約300°Fの範囲内の温度にあるべきである
。
2.6−ナフタレンジカルボン酸の水中の溶解度にょつて、2,6−ナフタレン
ジカルボン酸を洗うのに用いる水の量は、洗うべき2,6−ナフタレンジカルボ
ン酸の約10重量パーセントを上回る量を溶解する量であってはならない。さも
ない払2,6−ナフタレンジカルボン酸の損失が過大になる。
2.6−ナフタレンジカルボン酸が一部、好ましくは完全に溶解するように2゜
6−ナフタレンジカルボン酸を水中で加熱し、次いで得られる混合物を徐冷する
ことにより2,6−ナフタレンジカルボン酸を結晶化させることによって、粒径
が大きく、より純粋な2.6−ナフタレンジカルボン酸を調製することもできる
。
2.6−ナフタレンジカルボン酸を水と接触させるのに適当な温度は、少なくと
も約450° F1好ましくは少なくとも約500°F1もっとも好ましくは少
なくとも約600°Fの温度で、好ましくは最高的700’ Fの温度である。
水対2.6−ナフタレンジカルボン酸の重量比は、それぞれ好ましくは少なくと
も約2:1、より好ましくは少なくとも約3:1、もっとも好ましくは少なくと
も約5:1である。水対2,6−ナフタレンジカルボン酸の重量比は、それぞれ
わずか約25:1が好ましく、わずか約10:1がより好ましい。2.6−ナフ
タレンジカルボン酸と水との混合物は該温度に約0.1分ないし約6時間、好ま
しくは約0,1分ないし約1.0時間保持しなければならない。得られた混合物
を冷却する速度は毎分わずか約50°Fが好ましく、毎分わずか約40″Fがよ
り好ましく、毎分わずか約10°Fがもっとも好ましい。わずか約400@Fの
温度への冷却が適当である。次に、生成した2、6−ナフタレンジカルボン酸を
水相から分配させる。
本発明の加水分解法は回分方式、半連続方式または連続方式で行うことができる
。回分方式では、反応の初期に、すべての反応物を適当な反応帯域に装入する。
前述のように、反応帯域から反応蒸気の一部を放出させて、さらにジアルキル−
2,6−ナフタレンジカルボキシレートを2.6−ナフタレンジカルボン酸に転
化させることができる。半連続操作方式では、反応経過中に反応物の少なくとも
一つを反応帯域に添加する。たとえば、初めに多量の水を反応帯域に装入し、ま
た反応経過中に反応帯域にジアルキル−2,6−ナフタレンジカルボキシレート
を添加することができる。連続操作方式では、反応経過中、反応物を絶えず反応
帯域に添加し、反応帯域から反応生成混合物を絶えず除去する。工業的規模の操
作では、連続方式で操作するのが好ましい。連続操作方式に用いる反応帯域は、
少な(とも一つの連続撹拌タンク反応器、プラグフロー反応器、塔式反応器また
はこれらの反応器の組合わせのような適当な反応装置であることができる。液相
反応滞留時間は、予選択反応温度およびジアルキル−2,6−ナフタレンジカル
ボキシレート対水の比率によって、約1分ないし約5時間が適当で、約1分ない
し約2時間が好ましい。
連続式に本発明の加水分解法を行う好ましい方法は、塔内で液体を滞留させる手
段を備えた実質的に蒸留塔である反応器を使用することである。液体を滞留させ
る適当な手段は、たとえば、棚板、高度の構造を有する充填物等を含んでいる。
この方法では、ジアルキル−2,6−ナフタレンジカルボキシレートおよび場合
により水を塔頂部またはその近傍から導入し、不活性ガスまたは、好ましくは水
蒸気を反応器底部に添加する。反応器の底部における水蒸気の添加は、ジアルキ
ル−2,6−ナフタレンジカルボキシレートとともに水を加えない場合に必要で
ある。基或反応器底部から導入した水蒸気または不活性ガスは、反応混合物から
アルコール類を除去させ、それにより、平衡によって制御される反応を完結する
ように進めるのに役立つ。純2.6−ナフタレンジカルボン酸の水溶液またはス
ラリーを塔式反応器の底部または近傍から取り出す。この溶液またはスラリーは
結晶化帯域に竺送され、次いで結晶化した2、6−ナフタレンジカルボン酸を水
から分離する帯域に移す。
塔式反応器の塔頂部から出るアルコールおよび水の混合物を含む蒸気は凝縮させ
るのが好ましい。凝縮液の一部を塔式反応器の塔頂部に戻し、残部を水相からア
ルコール類を分離する手段、たとえば蒸留塔に給送する。ジアルキル−2,6−
ナフタレンジカルボキシレートと水(添加する場合)との供給混合物は、塔頂部
より若干低い供給位置から塔式反応器に添加するのが好ましい。供給装置から上
の塔の部分は、モノ−アルキル−2,6−ナフタレンジカルボキシレートおよび
ジアルキル−2,6−ナフタレンジカルボキシレートが塔頂溜出物凝縮器に入り
、さらに、もしかするとそれを汚染するのを防止する。塔式反応器、とくに不活
性ガスまたは水蒸気ストリッピングの付いたものは、アルコール類を反応混合物
から迅速に分離させ、それにより所望のジカルボン酸生成物の方に平衡を移行さ
せるので極めて効率的な加水分解をもたらす。
ジアルキル−2,6−ナフタレンジカルボキシレートを塔式反応器に供給する前
に、たとえば一つ以上の撹拌タンク反応器のような予備反応器で、ジアルキル−
2,6−ナフタレンジカルボキシレートを水と「予備反応」させることができる
。この予備反応はジアルキル−2,6−ナフタレンジカルボキシレートを2゜6
−ナフタレンジカルボン酸とモノ−アルキル−2,6−ナフタレンジカルボン酸
との混合物に転化させる。このような混合物の塔式反応器への導入は、塔式反応
器内の液体のジアルキル−2,6−ナフタレンジカルボキシレート相の存在を妨
げる。ジメチル−2,6−ナフタレンジカルボキシレートの融点が、たとえば、
約374°F (190℃)であると、反応器内に存在するジメチル−2,6−
ナフタレンは別個の液相として存在する。塔式反応器内の二つの液相の存在は、
必要ならば、適当な撹拌手段によって撹拌を行えるかもしれないが、塔式反応器
の内容物は機械的に撹拌されないので、望ましいものではない。塔式反応器内の
適当な液相滞留時間は約1分ないし約5時間である。塔式反応器内の反応温度お
よび水位は加水分解反応についてさきに述べたものと同じである。塔式反応器が
閉塞しないようにするためには、すべての、または実質的にすべての2.6−ナ
フタレンジカルボン酸が溶解している状態で反応を行わせるのがもっとも好まし
い。
さらに、完全な可溶化が、もっとも大きい2.6−ナフタレンジカルボン酸粒子
および実質的に内部気孔のない、十分に形成された実質的に一個の結晶を形づ(
る2、6−ナフタレンジカルボン酸をもたらす。
図1は、ジアルキル−2,6−ナフタレンジカルボキシレートの連続加水分解を
行って純粋な2.6−ナフタレンジカルボン酸を得る好ましい方法を略図で示す
。この説明のために、ジメチル−2,6−ナフタレンジカルボキシレートが加水
分解させるジエステルである。予備反応器および塔式反応器内の反応温度および
水の量ならびに結晶化温度および濾過温度は前記の通りである。
図1について説明すると、ジメチル−2,6−ナフタレンジカルボキシレートを
、好ましくは溶融状態で、水とともに、それぞれ供給管路1および2を用いて、
予備反応器10に添加する。反応器10内の反応混合物の液相滞留時間は大部分
のジメチル−2,6−ナフタレンジカルボキシレートを2.6−ナフタレンジカ
ルボン酸とモノ−メチル−2,6−ナフタレンジカルボン酸との混合物に転化さ
せるだけの時間が好ましい。予備反応器10はじゃま板によって隔離された下部
区画および上部区画を有する撹拌タンク反応器を含む。反応混合物は管路15を
経て予備反応器10の上部区画から出て、塔式反応器20の上部に給送される。
塔式反応器20は塔内で液体を滞留させる複数の棚板を備えた垂直な塔を含む。
水蒸気を水蒸気を管路旦を経て塔20の底部に添加する。塔頂留出蒸気を塔式反
応器20から取出して管路26を経て凝縮器30に給送する。凝縮器30からの
凝縮液を分配して、凝縮液の一部は管路32を経て塔20に戻し、一部は管路y
」を経て蒸留塔40に給送し、そこでメタノールを水から分離する。水分は管路
42を経て予備反応器10にリサイクルし、メタノールは、たとえば、エステル
化反応器(図示せず)に送って、2,6−ナフタレンジカルボン酸をジメチル−
2,6−ナフタレンジカルボキシレートに添加させる。好ましくは、すべての2
.6−ナフタレンジカルボン酸を反応混合物中に溶解させた、加水分解反応生成
物は塔の底部近(にある管路46を経て塔式反応器2oを出る。反応混合物は一
連の撹拌タンク容器50.55および6oを通り、そこで反応混合物を冷却して
、徐々に2,6−ナフタレンジカルボン酸を結晶化させる。冷却は、圧力を下げ
て、蒸発冷却によって反応混合物を冷却することにより行うことができる。容器
50.55および60は一つ以上の回分晶析装置または実質的にプラグフロー型
晶析装置で置き換えることができる。生成物スラリーは管路62を経て、最後の
晶析装置60を出て、遠心機並に送られ、そこで生成物の2,6−ナフタレンジ
カルボン酸が母液から分離される。生成物は管路66を経て遠心機を出て、典型
的には乾燥機(図示せず)に送られる。母液は管路68を経て遠心機から取り出
され、管路72を経て予備反応器1oにリサ)クルされる。母液の一部は管路7
0を経てパージされる。
本発明の利点は、加水分解反応が迅速で、反応混合物中に加水分解触媒またはモ
ノカルボン酸助溶剤のような他の成分を介在させずに粒径の大きな2.6−ナフ
タレンジカルボン酸を生成させるということである。したがって本発明は、加水
分解触媒および/またはモノカルボン酸助溶剤を、実質的に全く存在させず、好
ましくは全(存在させずに行われる前記の加水分解反応である。しかし、所望の
場合には、加水分解反応混合物中に、加水分解触媒を加えることができる。たと
えば、加水分解反応に装入されるジアルキル−2,6−ナフタレンジカルボキシ
レートの重量に対して、約0.001ないし約2.0重量パーセントの触媒を使
用することができる。適当な触媒には、たとえば塩酸および硫酸のような強酸:
トルエンスルホン酸のようなアルキルもしくはアリールスルホン酸;または、た
とえば、アンチモン、銅、亜鉛等の酸化物、ハロゲン化物、サルフェートもしく
はカルボン酸塩のような一つ以上の金属系触媒がある。
本発明は、また、本明細書に記載される、とくに加水分解反応を少なくとも約5
00°Fの温度、より好ましくは少なくとも約540″Fの温度、もっとも好ま
しくは少なくとも約570″Fの温度で行う場合の加水分解方法によって生成す
る2、6−ナフタレンジカルボン酸でもある。本発明の方法によって生成させた
2、6−ナフタレンジカルボン酸は、Microtrac”粒径分析器で測定し
て、平均粒径が少なくとも約100ミクロン、好ましくは少な(とも約125ミ
クロンである大きな粒径を特徴とする。平均粒径は最高約1000ミクロンが好
ましく、最高約800ミクロンがさらに好ましい。さらに、本発明は、平均粒径
が少なくとも約100ミクロン、好ましく少なくとも約125ミクロンで、好ま
しくは最高約1000ミクロン、より好ましくは最高約800ミクロンの2゜6
−ナフタレンジカルボン酸、および2ないし約6個の炭素原子を含有するグリコ
ール、好ましくはエチレングリコールの物理的混合物を含み、グリコール対2゜
6−ナフタレンジカルボン酸のモル比がそれぞれ約1:工ないし約10:1、好
ましくは1:1ないし約4=1である組成物を含有する。
本発明は、また、平均粒径が少なくとも約100ミクロン、好ましくは少な(と
も約125ミクロンで、好ましくは最高約1000ミクロン、より好ましくは最
高約800ミクロンの2.6−ナフタレンジカルボン酸であって、さらに該2゜
6−ナフタレンジカルボン酸が内部気孔を実質的に有しない、十分に形成された
結晶の形をなし、したがって、圧送可能なスラリーを生成させるために、多量の
エチレングリコールまたは1,4−ジヒドロキシブタンのような他のグリコール
を必要としない2,6−ナフタレンジカルボン酸であり;また本発明は、該2゜
6−ナフタレンジカルボン酸および炭素原子が2ないし約6個のグリコール、好
ましくはエチレングリコールの物理的混合物で、グリコール対2.6−ナフタレ
ンジカルボン酸のモル比がそれぞれ約1=1ないし約10:1、好ましくは1゜
1ないし約4:1である物理的混合物を含有する。
さらに、本発明は、実質的に、2,6−ナフタレンジカルボン酸およびグリコー
ルの物理的混合物より成る組成物であって、該組成物が、N004スピンドルを
用いて5Qrpmで回転させて測定し、わずか約1000センチポアズのブルッ
クフィールド粘度を有し、さらにグリコール対2,6−ナフタレンジカルボン酸
のモル比がそれぞれ約1:1ないし約4=1、好ましくは約2=1ないし約4:
1である組成物である。該グリコールは2ないし約6個の炭素原子を含み、該グ
リコールがエチレングリコールであるのがもつとも好ましい。本発明は、また、
実質的に、2.6−ナフタレンジカルボン酸およびグリコールの物理的混合物よ
り成る組成物であって、該組成物のブルックフィールド粘度(No、4スピンド
ル、5Orpm)がわずか約3.000センチポアズで、グリコール、好ましく
はエチレングリコール対2,6−ナフタレンジカルボン酸のモル比がそれぞれ約
1:1ないし約3.5:1、好ましくは約2:1ないし約3.5:1である組成
物である。
下記実施例は本発明の方法によるジメチル−2,6−ナフタレンジカルボキシレ
ートの加水分解を示す。これらの実施例は、また、前記の組成物をも示す。これ
らの実施例において、ジメチル−2,6−ナフタレンジカルボキシレートをDM
−2,6−NDCと呼び、2,6−ナフタレンジカルボン酸のモノメチルエステ
ルをMM−2,6−NDC,2,6−ナフタレンジカルボン酸を2. 6−ND
A、2−ナフトエ酸を2−NA、およびジメチルエーテルをDMEと呼ぶ。これ
らの実施例に用いられるDM−2,6−NDCはコバルト、マンガンおよび臭素
を酸化触媒として用い、2.6−シメチルナフタレンの液相酸化によって生成さ
せた2、6−NDAのエステル化によって得られた。DM−2,6−NDCは、
Ho1zhauerらの米国特許第4,886,901号に開示されている方法
に従って、エステル化して精製した。有機成分は液相クロマトグラフィーによっ
て分析し、金属分析は誘導結合プラズマ発光分光法(ICP)により行った。N
Dは検知されなかったことを意味する。
2.6−ナフタレンジカルボキシレートの色は、注記のように、視覚的に評価し
、また380nmにおける光学的濃度(OD)で表示した。380nmにおける
光学的濃度は経路長50mmのセル中の0.5%(重量/容量)溶液の吸光度で
ある。パーキン−エルマー552A型UV−Vis分光光度計(または類似の計
器)を使用することができる。この方法では、4.ON NH4OHを含有する
基準セルおよび試料セルを用いて380nmで分光光度計を校正した後、分光光
度計の試料セルに0.25グラムの2.6−ナフタレンジカルボン酸を50゜0
mlの4.ON NH4OHに溶解して調製した溶液を貴たす。380nmにお
ける吸光度(試料調製の1時間以内に読み取る)が380nmのODである。
2.6−ナフタレンジカルボン酸の色は、また、三刺戟値測色、LSa”および
b傘によっても表示した。ハンター色スケールにおけるベタのb″値の測定法は
Hun t e rのThe Measurement of Appeara
nce、第8章、102−132頁(John Wiley & 5ons、N
、Y。
、 N、Y、(1,975))およびWyszeckiらのCo1or 5ci
ence、Concepts and Methods、Quantitati
veData and Formulae第2版、1.66−168頁(Joh
n Wi Iey & 5ons、N、Y、、N、Y、(1982))に記載さ
れている。
より具体的には、純粋な2.6−ナフタレンジカルボン酸のbI値はDiano
Match 5can Spectrophotomerを用いて次のように
測定した。32mmの型の中に7グラムの2,6−ナフタレンジカルボン酸を置
いて、7000ps iの圧力を少なくとも90秒加えてペレットに成型した。
次に、ペレットにUVをフィルターした白色光を照射した。試料から反射した可
視光線スペクトルを測定し、CIE測色標準観測者関数を用いて、三刺戟値(X
。
YおよびZ)を計算した。等間隔波長方法を用いると、次式から三刺戟値が得ら
れる。
X=ΣRx、Y=ΣRYS Z=ΣR丁4゜。 λ λ 4゜。 λ λ 4゜
0 λ λ(式中、R3は波長λにおける物体の反射率パーセントで、XJI
3”およびT1はCIE D65光源の波長λにおける測色標準観測者関数であ
る。)三刺戟値X、 YおよびZは視覚的にぴったり合う主要光の混合物という
観点から物体の色を同定する。しかし、三刺戟値は、色の外観の視覚的に意味の
ある属性と相関せず、また視感差に関連するように色の間隔が一様でないので、
色の明細としての用途は限られる。その結果、単純な式を用いて視感的応答に近
似させるrUniform Co1or 5cales’(UC3)が採用され
た。Diano instrumentによって用いられるUCSスケールは下
記のように三刺戟値をL”、a章およびb電値に転換するCIE1976 L寧
a傘す傘式である。
L’ =25 (100Y/Yo) 1′3−16a” =500 [(X/X
o) I′3− (Y/Yo) ”コb” =200 [(Y/Yo) 1′3
− (Z/Zo)”]L”!直は、物体の明るさすなわち白色度の尺度であって
、L”=100が純白色、L″−0が黒色で中間が灰色である。lt値は厳密に
三刺戟値のY値の関数である。b3値は黄色度−青色度属性の尺度であって、正
のb電値は黄色の外観を表わし、負のb1値は青色の外観を表わす。b零値は三
刺戟値のYおよびZの関数である。
フロリダ州St、PetersbburgのLeeds and Northr
up Co、がツ<ッたMicrotrac 11”5tandard Ran
ge Analyzerを用いて粒径を測定した。2,6−ナフタレンジカルボ
ン酸の粒子を懸濁させる循環液体としてメタノール(または)水を使用した。
この方法はレーザー光の散乱に基づく方法であって、測定粒子の平均値のみなら
ず中央値も得られる。
以下の実施例は本発明の詳細な説明するために与えるものであって発明の範囲を
限定しようとするものではないことを理解されたい。
実施例1−比較例
重量比が3.33:1の蒸留水対ジメチル−2,6−ナフタレンジカルボキシレ
ートを用い、p−hルエンスルホン酸を触媒として使用し、回分方式で、ジメチ
ル−2,6−ナフタレンジカルボキシレートを加水分解した。316ステンレス
鋼製6ガロンの撹拌圧力容器を加水分解に使用した。反応時間、反応圧力、反応
温度および得られた2、6−ナフタレンジカルボン酸の分析は表1に示す。上記
のように実験1および実験2のそれぞれにおいては、最初の4時間反応で得た生
成物を、新たに水および新しい触媒装入物を用いて、同一条件でさらに4時間ふ
たたび反応させた。反応器には1950グラムのジメチル−2,6−ナフタレン
ジカルボキシレートを装入した。室温で濾過した後、2.6−NDA生成物を約
1200グラムの水で洗った。
430°F(220℃)における2、6−ナフタレンジカルボン酸の水中の溶解
度は約0.5/100gである(実施例11参照)。その後、このような反応条
件で、2,6−ナフタレンジカルボン酸に100%転化したと仮定すると、加水
分解反応の終りには、2.6−ナフタレンジカルボン酸の僅か約1.9重量%し
か溶解していなかったと計算される。表1のデータが示すように、生成した2゜
6−ナフタレンジカルボン酸の粒径中央値は約6.8ミクロンであった。
表 1
p−”r S A(重量%)’ 0.71 L71反応温度(’F) 4)0
430
反応圧(p川) 350 35・
視認色調 白 白
OD(380am) O,US 0.035平均(aediaa)粒径(メ@)
Ll 6.?平均(−…)粒径(〆一)+1.5G、IDM−2,6−NDC
(重量%) ND 0.04四−2,6−NDC(重量%) 0.1T O,H
金属分析値“(pPM)
1水対DM−2.6−NDCの重量比
b DM−2,6−NDcを基準としたD−)ルエンスルホン酸の重量%clp
pmを超える金属に関してのみ
実施例2
ジメチル−2,6−ナフタレンジカルボンレートを、昇温及び昇圧下 、<ツチ
モードにおいて、1に拌された300m1の7SステロイCオ一トクレーブ反応
容器中で加水分解した。ジメチル−2,6−ナフタレン・7゛ノJ7し、1(キ
・ンレート37゜5gを反応容器に充填した。触媒は用し・なかつtこ。室温で
1a過しIこ1炎、水系り150gで洗浄することによって、I’ll)液から
2.6−NDA生成物を分離しtこ。反Fζ時間、温度、圧力及び肖られた2、
6−ナフタレン・ツノ)Iし4ミン酸の9析値を表2に示す。表2にJiい−C
報古され−(いるそれぞれの実験の間=、溶媒のFJ t /2力;失われた。
この溶媒の損失によって、おそらくは、反応混合物からメタノールが除去され、
それによって2.6−ナフタレンジカルボン酸の方へ平衡が4フトすることにな
る0表2において報告されている実験1,2及び3は、同一のオートクレーブ反
応容器中で連続的に行った。。
これらのデータによって、加水分解反応が、触媒の不存在下で、540’F以上
の温度で速やかに起こることが示される。MM−2,6−NDCを約0.144
重量%しか含まない生成物が得られ、この結果は、表1に報告されている2段階
反応を用いた場合よりも優れている。更に、この方法によって製造された2゜6
−ナフタレンジカルボン酸の粒径は、表1に報告されている低温加水分解によっ
て製造された2、6−ナフタレンジカルボン酸よりも約4〜7倍大きい。
生成物2.6−す7タレンジカルポン酸中の金属は、)1ステロイCオートクレ
ーブの腐食か、又はよりおそらくは、オートクレーブ反応容器の以前の使用から
の汚染物質のいずれかを原因とするものである。しかしながら、非常により大き
な反応容器、したがって反応混合物に対する反応容器表面の比が非常に小さい実
施例6、実験2によって示されるように、金属汚染物質は、生成物中に有意な程
度には観察されない。表2において報告されている色のデータによって、生成物
は灰色であるが、水性塩基中の2.6−NDAの濾過溶液を用いて測定するOD
測定値は0.015〜0.025という極めて低い値であり、これは発色の原因
となる不純物はほとんどおそらくは無機汚染物質であるということが示される。
実施IQ11からのデータに基づくと、540 cFにおける水中の2.6−ナ
フタレンジカルボン酸の溶解度は約6.6g/longである。したがって、2
゜6−ナフタレンジカルボン酸へ100%転化していると考えられる実験2につ
いて示されている反応条件においては、2,6−す7タレンジカルポン酸生成物
の30iih1%が可溶化すると計算される。590 ’Fにおいて、水中の2
.6−ナフタレンジカルボン酸の溶解度は22.7g/100gである。したが
って、2゜6−ナフタレンジカルボン酸へほぼ100%転化していると考えられ
る実験1及び3の反応条件においては、生成酸のほぼ全てが加水分解反応の間に
可溶化したと計算される。こiLらの実験の間に溶媒がどの時点で損失したかを
3うことはできないので1粒1イに対するrfJ媒の損失の効果/L−測定する
ことはでさない。しかしながら、粒径データによって示されるように、この方法
によって非常に大きな粒径の2,6−ナフタレンジカルボン酸が形成された。
表 2
触媒 なし なし なし
反応温度(’F) 596 540 59+1反応圧(psic) 口TONo
l5le視認色調 灰色 灰色 灰色
OD(3H++m) 0.020 0.615 0.025平均(aediaa
)粒径(4) 30.1 11g、i 1104平均(@ess)粒径(#+*
) 34.1 1119 130.1DM−24−NDC(重量%) <Q、0
1t O,0!l O,446Al 8.9 6.OL、S
C* 24 1!’ 2.0
Co 21.9 1)、! 1.31
C+ 3LS 19.s 比通
C電 1・1
Ft123 11 7.3
K 口 2
!l +2.6 4.3
Me 1.633.190
Me 214 ls、9 15.7
N1 1.フ
p4 H11!5.3 7.6
1+lppmを超える金属に関してのみ実施例3
ジメチル−2,6−ナフタレンジカルボキシレートを、バッチモードにおいて、
1リツトルのチタン圧力容器を用いて、触媒の不存在下で加水分解した。ジメチ
ル−2,6−す7タレンジカルボキシレート115.5gを反応容器に入れた。
室温で濾過し、次に本釣450gで洗浄するごとによって母液から生成物を分離
しt;。反応時間、反応温度、反応圧及び得られf:2,6−ナフタレンジカル
ボン酸の分析値を表3に示す。表の実験1〜3は、同一のチタン反応容器中で連
続的に行っtユ。
これらのデータによって、触媒の不存在下において、約540及び590 cF
においてジメチル−2,6−ナフタレンジカルボキシレートの迅速な加水分解が
起こったことが示される。更に、これらのデータによって、メタノール回収率は
定量可能量以下であり、これはおそらくはジメチルエーテルの生成のためである
ということが示される。前の実施例における場合と同様に、大粒径、すなわち平
均粒径(medi■particle 5in)188 、3ミクロンの2.6
−ナフタレンジカルボン酸が得られに。
実施例4
表4に、バッチモードにおいて、撹拌された2リツトルの316ステンレススチ
ール圧力容器を用いて行ったジメチル−2,6−ナフタレンジカルボキシレート
の加水分解の結果を示す。加水分解触媒は用いなかった。反応容器に、ジメチル
−2,6−す7タレンジカルポキシレー)200g及び蒸留水1000gを入れ
た。実験1〜3のそれぞれにおいて、生成物2,6−す7タレンジカルポン酸を
、残留水から分離し、乾燥し、分析した。
実験2及び3においては、反応混合物の気相の一部を排気して、水及びメタノー
ル加水分解生成物を除去した。実験2に関しては、メタノール及び水のガス状混
合物110gを、反応混合物が所定の反応温度に達した15分後に反応系から除
去した。実験3においては、反応容器を2回排気した。1回目は反応容器が所定
の反応温度に達した直後であり、2回目は20分後であった。1回目の排気にお
いては、水及びメタノールのガス状混合物99gを除去した。、2回目の排気に
おいては155gを除去した。実験4に関しては、反応混合物を3回排気し・た
。
10目は反応混合物が反応温度に達した時であり、その1&、10分の間隔をお
いて更に2回行つI;・
主として2,6−す7タレンジカルボン酸を含む固体反応生成物を、上記のよう
にして、生成物を水3部でスラリー化し、次に濾過することによって洗浄しtこ
。
これらのデータは、加水分解反応が600 ’Fで迅速に起こり、反応容器を排
気することによって生成物中のMM−2,6−N、DC及びDM−2,6−ND
Cの量が減少することを示している。
表 3
触媒 なし なし なし
反応温度CF) 517 58! 537反応圧(psis) no 目B 1
70視認色調 灰色 灰白色 灰白色
OD(310am) 0.05 0.01 0.05平均(3tdiam)粒径
(犀m) +ss、x平均(meJll)粒径(IIsh) 2目8DM−2j
−NDC(Il量%) 0.29 0.4H11,3HMM−2,6−NDC(
重量%) 3.75 4.19 2.95A I 5.9 3.19 to、)
1、 PI!論1直の′!1−
elppmを超える金炙に関してのみ
表 4
触媒 なし なし なし なし
反応温度(cF) H@ GU SO6!H反応時間′(時) ・、!5 1.
s ・、S O,S排気回数 0 1 2 1
DI(j−NDC(重量%) tin 0.10 0.1G O,Ol G、l
14 11.Q4關−2j−NDC(重量%) 1.9 +、4 1.4 0.
630.71 fl、1G2−NA(重量%) +1.19 044 0.1$
0.05 0.115 1.41実施例5
ジメチル−2,6−ナフタレンジカルボキシレートの加水分解を、バッチモード
において、2リツトルの撹拌されたチタンライニング反応容器中で行った0反応
時間、温度、圧力及び得られた2、6−す7タレンジカルポン酸の分析値を表5
に示す。
実験lにおいては、反応容器にジメチル−2,6−ナツタレンジカルボキシレー
)150g及び蒸留水1500gを入れた。反応混合物が600“Fに達しl;
ら、水及びメタノールのガス状混合物75gを反応容器から排気した。この排気
を2C1l&に繰り返した。30分の全反応時間の後、反応混合物を冷却し、3
G9′Fにおいて、反応容器の底部に配置されたフィルターを通して母液を除去
した。この時点において、反応容器を約309 CFに保持しながら、新しい蒸
留水300gを反応容器に加え、得られたスラリーを約15分間撹拌した。スラ
リーを再Ill過し、2,6−す7タレンジカルボン酸生成物を乾燥し、分析し
た。
実験2は、/゛メチルー2.6−7タレンジカルボキシレート175 gヲ用い
、メタノール及び水のガス状混合物約150gをそれぞれの排気の間に排気し、
母液を331 ’Fにおし鴬て2.6−す7タレンジカルボン酸生成物力1ら分
離し、生成物を、蒸留水500gを用いて約250 ’Fの温度で洗浄しj二外
(よ、実質的C;同一の手順で行った。
これらのデータによって、良好な色調を有し、DM−2,6−NDC及びMM−
2,6−NDCのレベルが低い生成物を、本発明の方法を用1r’て得ること力
ζできることが示される。熱濾過を行うことによって、表4に報告されIこ結果
と比較して生成物中の2−NAのレベルが減少することは明ら力上である。更に
、より高温で濾過された生成物は優れた色調を示した0表 5
触媒 なし なし
反応温度CF) 600 600
反応時間′(時) ’ 0.5 0.5排気回数 22
DM−2,G−NDC(重量%) 0.06 0.09Mv−x、6−Nac(
Il量%) 0.07 G、23!−NA(重量%) 検出されず 検出されず
視認色調 灰白色 白
3刺激値
L91.27 94.gS
at −0,H−0,71
b G00’Fl:j;It6時+f31実施例6
ジメチルー2.6−す7タレンジカルボキシレートを、25ガロンの316ステ
ンレススチ一ル反応容器中で、以下の手順による二つの別々の実験で加水分解し
tこ。
実験lにおいては、反応容器にジメチル−2,6−ナフタレンジカルボキシレー
ト23.9ポンド及び蒸留水110ポンドを入れた。反応温度で0.5時間後、
反応容器を258 ’Fに冷却し、2.6−ナフタレンジカルボン酸生成物を水
から濾別した。フィルターケーキを沸点近くの蒸留水25ポンドで洗浄し、生成
物を乾燥し、分析した。
実験2においては、反応容器にジメチル−2,6−ナフタレンジカルボキシ′/
−ト25ポンド及び水110ポンドを入れj;。反応混合物を反応温度で20分
、J保持した後、265″′Fに冷却して濾過した。フィルターケーキを熱蒸留
水50ポンドで洗浄し、その後乾燥し、分析した。
これらの反応からの生成物は、MM−2,6−NDC及びD M −2、6−N
i’ICを除き、唯一の有意の不純物として、2−NAをそれぞれ0.03及
び0.043重量%含んでいた。更に、実験2からの生成物の金属分析によって
、金属不純物が低レベルであることが示され、これによって反応容器の腐食が大
きくないことが示された。
二つの実験のデータを表6に示す。
表 6
触媒 なし なし
反応温度(”F) sts−gos m−gos反応時間(時) 0.5 a、
)3
排気回数 なし なし
鑵過温度(tF) 才Sl 25G
D&l(,6−NDC(重量%) 1.2 19M1lI−2,6−NDC(重
量%) 1.9 4.82−NA(重量%) 0.63 0.043Ns ND
1.4
実施例7
ジメチルー2.6−す7タレンジノJルポキンレートの加水分解を、塔頂蒸気を
排気するためのサンプルボート及び反応混合物の底部の液相を採取するためのデ
ィ/プレフグサンプルチューブを取り付けl二300 m lの撹拌された31
6ステンレススチ一ル反応容器中にお°いて行った。蒸留水100g及びジメチ
ル−2,6−ナツタレンジカルホキ・7レ一ト20gの混合物をそれぞれの実験
において用いた。加水>)解触楳は加えなかまた。
三つの実験に関する反応条件及び試料の分析値を表7に示す。「l」と示された
試料は反応中に反応系の底部からtζ収されたものである。「D」と示された試
料は、示された反応時間において採取された蒸気試料である。反応の終了時にお
いて、反応容器を速やかに冷却し、残留液体を低温蒸留によって除去した。得ら
れt;液の試料を「F」と示す、最後に、「2」と示された試料は、乾燥されよ
く混合された反応容器の底部から採取されたものである。
実験lは625 ’Fで行った。実験1からのデータは、加水分解反応のほとん
どはわずか15分後に起こるということを示している。少量の2−NAが生成し
t;、実験中にメタノールは除去されなかった。
実験2は550 ’Fで行った。ここでも、高い転化はわずか15分後に得られ
f−(試料2、実験2)。しかしながら、この実験においては、少量の蒸気が反
応混合物から除去された(試料り、実験2)。この試料はメタノール8.6重量
%を含んでおり、全材料的17gが除去されl;0反応時間において38分後、
反応を停止し、生成物の分析を行うと(試料2、実験2)、98.7%のエステ
ル転化(エステル基の酸基への転化)が示された。最終蒸気試料(試料F1実験
2)は、前の実験(試料F1実験1)からの試料中には5.4%含まれていたの
に比べて、メタノールを3%しか含んでいなかった。これによって、実験中のメ
タノールの除去によって、表7の実験lと比較して、より低い反応温度において
も、ジメチル−2,6−ナフタレンジカルボキシレートの高い転化が達成される
ことを示している。
表7の実験3は、実験中に蒸気を除去しなから500 ’Fで行った。この実施
例においては、15分後に4’2.7%の転化(エステル基の酸基への転化)が
達成された(試料l、実験3)。蒸気を除去した後(試料D1実験3)、全反応
時間43分において反応を停止した。転化率は91゜8%であった(エステル基
の酸基への転化)0表7の実験3は、予想されるように、反応温度を低下させる
と反応速度が低下することを示している。しかしながら、反応は500 ’Fに
おいてなお迅速であった。実験3において得られた2、6−NDAiこ関するM
icr會trsC平均粒子径(se+l1ss parliclcsits)は
140ミクロンであり、平均粒径は195ミクロンであった。
実施例8
この実施例は、本発明方法及び実施例1において報告されている方法のような低
温加水分解法によって得られた2、6−ナフタレンジカルボン酸の結晶形態を報
告するものである。形態は走査電子am鏡分析によって測定した。
実施例9
この実施例は、エチレングリコール中の2.6−ナフタレンジカルボン酸のポン
プ移送可能なスラリーを形成させるために必要なエチレングリコールの量を決定
するために斤っだ定性分析の結果を報告するものである。
以下に報告するのは、「ペースト」及び「スラリー」を形成させるために必要な
、2.6−す7タレンジ力ルボンU1gあlこりのエチレングリコールの最Iト
ゲラム数である。4ペースト]とは全ての結晶がル遥訓している混合物を意味す
る。
「スラリー」とは平滑でクリーム状のフンシスチンシーを有する混合物を意味す
る。
これらのデータは定性的であるが、590 ’Fで得られた2、6−NDAと比
べて、スラリーを得るためには、低温法によって得られた2、6−す7タレンジ
カルボン酸が約50%以上のエチレングリコールを必要とすることを示している
。
実施例1O
表8に、エチレングリコール及び2.6−す7タレンジカルボン酸の混合物のブ
ルックフィールド粘度を報告する。これらのデータによって、本発明方法の実施
例6において得られた2、6−す7タレンジカルボン酸が、実施例1によって例
示される低温法によって得られた2、6−す7タレンジカルボン酸に比べて、2
.6−す7タレンジカルボン酸及びエチレングリコールの実質的により粘稠性の
低い混合物を与えることが示される。
表8−
II II・
15 373 11m
4・・ l・、211
s、o si・
粘度(センチポアズ)、。
b 318−401’Fの反応温度及び5:1の水対DM−2,6−NDCノ重
量比ヲ用いて実施例1に報告されたものと同等の方法によって調製。
実施例11
蒸留水中の2.6−す7タレンジカルボン酸の溶解度のデータを以下に示す。
これらのデータを用いて、示された反応温度において水中に溶解する2、6−N
DAのパーセントを計算することができる。
温度 溶解度
+6・/3!・ ・、041
2・0/10 L22
14・104 1.+!
!l@1534 6.07
1!0/6H33,2
このデータを(水100gあたりの2.6−NDAのグラム数)の自然対数VS
@度でプロットすると直線になり、シ!二がって、内挿及び外挿によって他の溶
解度の値を得ることができる。
実施例12
表9に示す組成を有する粗2,6−す7タレンジカルボン酸の試料を、630”
F(7)蒸留水5重量部中に溶解し、10分間保持した。表9 において報告さ
れている三つの実験のそれぞれに関して、2,6−ナフタレンジカルボン酸の溶
液を、示されI;冷却速度で400 cFに冷却した。400 ’Fにおいて、
結晶化された2、6−NDAを母液から分離した。
これらのデータによって、得られる2、6−す7タレンジカルボン酸の粒子径は
冷却速度の関数であることが示される。また、これらのデータによって、133
−207ミクロンの平均粒子(i(mes+1psrLiels 5ite)を
有する2、6−ナフタレンジカルボン酸の生成が示される。
表?
2.7−NDA L@l LSI LLLS 1.HBr−4j−NDA LS
S Oji 1.IG IJ・!−FNA O,HLSI 155 L$3!−
NA IIJI 1+! LIO・、+1TMA 11.31 111 147
17他の物質 LHIll 1.II C14平均(@e+l1as)粒径(
411) s・ Ill li1平均(@eas)粒径(Xs) 54 133
’ H711メー未満の割合(%) 目 0 0本発明のある態様を上記に示
したが、別の態様及び種々の修正は、当業者には上記の記載から明らかであろう
。これらの及び他の変更は、同等であると考えられ本発明の精神及び範囲内のも
のである。
手続補正書
PCT/US92/10838
平成 5年特許願第51.1144号
2、発明の名称
精製2,6−ナフタレンジカルボン酸の調製方法3、補正をする者
事件との関係 特許出願人
住所
名 称 アモコ・コーポレーション
4、代理人
住 所 東京都千代田区大手町二丁目2番1号新大手町ビル 206区
5、補正の対象
pCT/LIS 92/108311
国際調査報告
フロントページの続き
(72)発明者 シッケンガ、デーヴイッド・ジーアメリカ合衆国イリノイ州6
0157.ホイートン、エンブデン・レーン 26 ウェスト
Claims (14)
- 1.(a)ジフルキル−2,6−ナフタレンジカルボキシレートを、少なくとも 約450°Fの反応温度、液相条件下で。ジアルキル−2,6−ナフタレンジカ ルボキシレートの大部分を2,6−ナフタレンジカルボン酸に転化させるのに十 分な時間、水で加水分解し、それによって反応生成物混合物を形成させ、ここで 存在する水の量は、反応温度において、生成する2,6−ナフタレンジカルボン 酸の少なくとも約10重量%を可溶化するのに十分な量であり;(b)反応生成 物混合物から2,6−ナフタレンジカルボン酸を回収する;工程を含むことを特 徴とする精製2,6−ナフタレンジカルボン酸を製造する方法。
- 2.存在する水の量が、反応生成物混合物中に存在する2,6−ナフタレンジカ ルボン酸の少なくとも約50重量%を可溶化するのに十分な量である請求の範囲 第1項に記載の方法。
- 3.存在する水の量が、反応生成物混合物中に存在する2,6−ナフタレンジカ ルボン酸の実質的に全てを可溶化するのに十分な量である請求の範囲第1項に記 載の方法。
- 4.反応温度が少なくとも約570°Fである請求の範囲第1項に記載の方法。
- 5.ジアルキル−2,6−ナフタレンジカルボキシレートがジメチル−2,6− ナフタレンジカルボキシレートである請求の範囲第1項に記載の方法。
- 6.生成する2,6−ナフタレンジカルボン酸が少なくとも約100ミクロンの 平均粒径を有する請求の範囲第1項に記載の方法。
- 7.少なくとも約100ミクロンの平均粒径を有する2,6−ナフタレンジカル ボン酸。
- 8.2,6−ナフタレンジカルボン酸が、突質的に内部多孔性(interna l porosivsy)を有しない良好に形成された(well−forme d)結晶の形態である請求の範囲第7項に記載の2,6−ナフタレンジカルボン 酸。
- 9.2,6−ナフタレンジカルボン酸及びグリコールを含み、2,6−ナフタレ ンジカルボン酸が少なくとも約100ミクロンの平均粒径を有することを特徴と する組成物。
- 10.請求の範囲第1項に記載の方法によって製造される2,6−ナフタレンジ カルボン酸。
- 11.2,6−ナフタレンジカルボン酸とエチレングリコールとから実質的に成 り、約1000センチポアズ以下のブルックフィールド粘度及び約4:1以下の エチレングリコール:2,6−ナフタレンジカルボン酸のモル比を有する組成物 。
- 12.ブルックフィールド粘度が約3000センチポアズ以下であり、エチレン グリコール:2,6−ナフタレンジカルボン酸のモル比が約3.5:1以下であ る請求の範囲第11項に記載の組成物。
- 13.少なくとも約175ミクロンの平均粒径を有する請求の範囲第8項に記載 の2,6−ナフタレンジカルボン酸。
- 14.少なくとも約195ミクロンの平均粒径を有する請求の範囲第8項に記載 の2,6−ナフタレンジカルボン酸。
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