JPH0741554A - Production of carboxylated polymer - Google Patents

Production of carboxylated polymer

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JPH0741554A
JPH0741554A JP13501494A JP13501494A JPH0741554A JP H0741554 A JPH0741554 A JP H0741554A JP 13501494 A JP13501494 A JP 13501494A JP 13501494 A JP13501494 A JP 13501494A JP H0741554 A JPH0741554 A JP H0741554A
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JP
Japan
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catalyst
component
polymer
reaction
acid
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JP13501494A
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Japanese (ja)
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Hiroshi Kimura
洋 木村
Yasuhisa Fukumoto
泰久 福本
Yukinaga Yokota
行永 横田
Shoichi Jo
昭一 城
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Kao Corp
Original Assignee
Kao Corp
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To effectively produce a carboxylated polymer which has unique functions, such as a high ion-exchange capacity, and is useful as a biodegradable detergent builder from a low-cost material. CONSTITUTION:The carboxylated polymer is produced by subjecting a hydroxyl compd. to catalytic oxidation in the presence of a specific catalyst compsn. to give a carboxyl monomer and polymerizing the monomer. The catalyst compsn. is a mixed supported catalyst and comprises the following: the first component which is at least one element selected from the group consisting of palladium, platinum, rhodium, and ruthenium; the second component which is at least one element selected from the group consisting of bismuth, tellurium, tin. lead, antimony, and selenium; and the third component which is at least one element selected from rare earth elements.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、カルボキシル基を有す
る重合物の製造方法に関する。さらに詳しくは、洗剤用
ビルダー、中和剤、増粘剤、ポリマー原料、あるいは吸
水性ポリマー原料等として有用なカルボキシル基を有す
る重合物の製造方法に関する。
FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a method for producing a polymer having a carboxyl group. More specifically, it relates to a method for producing a polymer having a carboxyl group, which is useful as a builder for detergents, a neutralizer, a thickener, a raw material for a polymer, a raw material for a water-absorbing polymer, or the like.

【0002】[0002]

【従来の技術および発明が解決しようとする課題】ポリ
アクリル酸又はマレイン酸との共重合物に代表されるポ
リカルボン酸は、カルボキシル基を有する重合物として
吸水性ポリマーを初め洗剤用ビルダーにも利用されてい
るが、非生分解性であることが問題になってきている。
米国モンサント社は高価なグリオキシル酸エステルを原
料に生分解性ポリマーであるポリカルボン酸塩(ポリグ
リオキシル酸,ビルダーU)の合成研究を行い、特公昭
62−37044号公報(USP4144226)に開
示している。ビルダーUのカルシウム捕捉能は極めて大
であり洗剤用ビルダーとして優れたものであるが、原料
が高価格であることから実用性の点で問題が残されてい
る。従って、ビルダーUのような生分解性高分子ビルダ
ーを安価原料を利用して安価に製造することが出来れば
その波及効果は測り知れないものである。
2. Description of the Related Art Polycarboxylic acids typified by copolymers with polyacrylic acid or maleic acid are used as a polymer having a carboxyl group for water-absorbing polymers and also for detergent builders. Although used, non-biodegradability is becoming a problem.
Monsanto Co., Ltd. of the United States conducts synthetic research on polycarboxylic acid salts (polyglyoxylic acid, Builder U), which is a biodegradable polymer, using expensive glyoxylic acid ester as a raw material, and discloses it in Japanese Examined Patent Publication No. 62-37044 (USP 4144226). There is. The builder U has an extremely high calcium-capturing ability and is excellent as a builder for detergents, but it has a problem in practicality because the raw material is expensive. Therefore, if a biodegradable polymer builder such as Builder U can be manufactured at low cost by using inexpensive raw materials, its ripple effect is immeasurable.

【0003】一方、ドイツ国公開公報第2347538
号には、安価原料であるグリセリンから誘導されるポリ
グリセリンを酸化してなるポリグリセリン酸化物を生分
解性ビルダーとして使用する方法が記載されている。し
かし、一般にポリグリセリンの重合度は高々10である
ことから、該方法で得られるポリグリセリン酸化物中の
カルボキシル基の数は少なく、ポリカルボン酸としての
機能、例えばキレート能が低位であり洗剤用ビルダーと
しての性能は満足のいくものではない。
On the other hand, German Laid-Open Publication No. 2347538.
The publication describes a method of using a polyglycerin oxide obtained by oxidizing polyglycerin derived from glycerin which is an inexpensive raw material, as a biodegradable builder. However, since the degree of polymerization of polyglycerin is generally at most 10, the number of carboxyl groups in the polyglycerin oxide obtained by this method is small, and the function as a polycarboxylic acid, for example, the chelating ability is low, so that it is used for detergents. The performance as a builder is not satisfactory.

【0004】又、特開昭62−212423号公報と特
開昭62−201926号公報には、エステル交換触媒
の存在下、高温(200℃以下)、減圧下(50tor
r以下)にタルトロン酸又はそのエステルを脱水縮合す
る方法が記載されているが、かかる条件下では生成ポリ
マーの分解が起こりやすくなるため、温和な条件下(常
温・常圧)で反応させ、生成ポリマーの分解がほとんど
なく高いCa捕捉能を発現させる方法の開発が期待され
る。
Further, JP-A-62-212423 and JP-A-62-201926 disclose that in the presence of a transesterification catalyst, high temperature (200 ° C. or lower) and reduced pressure (50 torr).
r or less), a method of dehydrating and condensing tartronic acid or its ester is described. However, under such conditions, decomposition of the produced polymer is likely to occur, so reaction is performed under mild conditions (normal temperature and normal pressure) to produce It is expected to develop a method for expressing a high Ca-capturing ability with almost no polymer decomposition.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】かかる状況にかんがみ、
本発明者等は安価原料であるグリセリン、グリセリン
酸、エチレングリコール、プロピレングリコール、ヒド
ロキシアセトン、乳酸、グリセリン酸の塩又は乳酸の塩
を原料として、あるいはグリセリンの酸化物であるタル
トロン酸、タルトロン酸の脱炭酸分解物又はエチレング
リコールの酸化物であるグリコール酸、またはそれらの
塩を原料として、所定の触媒組成物および酸化剤の存在
下に接触酸化させてカルボキシル基を有するモノマーを
生成させるとともに重合反応を進行させた結果、多量の
カルボキシル基を有する重合物が生成することを見い出
し、本発明を完成するに到った。
[Means for Solving the Problems] Considering such a situation,
The inventors of the present invention use glycerin, glyceric acid, ethylene glycol, propylene glycol, hydroxyacetone, lactic acid, a salt of glyceric acid or a salt of lactic acid, which are inexpensive raw materials, or tartronic acid, which is an oxide of glycerin, and tartronic acid. A decarboxylation decomposition product, glycolic acid which is an oxide of ethylene glycol, or a salt thereof is used as a raw material to carry out catalytic oxidation in the presence of a predetermined catalyst composition and an oxidizing agent to produce a monomer having a carboxyl group and a polymerization reaction. As a result of advancing the above, it was found that a polymer having a large amount of carboxyl groups was produced, and the present invention was completed.

【0006】即ち、本発明の要旨は、 (1) 水酸基化合物を下記の触媒組成物および酸化剤
の存在下に接触酸化させてカルボキシル基を有するモノ
マーを生成させるとともに、該モノマーを重合させるこ
とを特徴とするカルボキシル基を有する重合物の製造方
法、 触媒組成物:パラジウム、白金、ロジウム、およびルテ
ニウムからなる群より選ばれる一種以上の元素を触媒第
一成分とし、ビスマス、テルル、スズ、鉛、アンチモ
ン、およびセレンからなる群より選ばれる一種以上の元
素を触媒第二成分とし、希土類元素から選ばれる一種以
上の元素を触媒第三成分とし、 (イ)触媒第一成分及び触媒第二成分 (ロ)触媒第一成分及び触媒第三成分 (ハ)触媒第一成分、触媒第二成分及び触媒第三成分、
又は (ニ)触媒第一成分のみ のいずれかよりなる担持触媒、 (2) 水酸基化合物がグリセリン、グリセリン酸又は
グリセリン酸の塩であることを特徴とする前記(1)記
載の製造方法、 (3) 水酸基化合物がタルトロン酸又はその塩である
ことを特徴とする前記(1)記載の製造方法、 (4) 水酸基化合物がエチレングリコール、グリコー
ル酸またはグリコール酸の塩であることを特徴とする前
記(1)記載の製造方法、 (5) 水酸基化合物がプロピレングリコール、ヒドロ
キシアセトン、乳酸又は乳酸の塩であることを特徴とす
る前記(1)記載の製造方法、 (6) 水酸基化合物がグリセリンとエチレングリコー
ルの混合物であることを特徴とする前記(1)記載の製
造方法、 (7) (ハ)の触媒組成物の触媒第一成分がパラジウ
ムと白金、触媒第二成分がビスマス及び/又はテルル、
触媒第三成分がセリウム及び/又はランタンである前記
(1)〜(6)いずれか記載の製造方法、 (8) 触媒組成物を充填した固定床反応装置で反応さ
せることを特徴とする前記(1)〜(6)いずれか記載
の製造方法、 (9) 触媒組成物1重量部に対して0.5〜10重量
部の希釈剤で希釈して充填することを特徴とする前記
(8)記載の製造方法、 (10) カルボキシル基を有する重合物の重量平均分
子量が、ゲル濾過クロマトグラフィー法で500〜1,
000,000である前記(1)〜(9)いずれか記載
の製造方法、並びに (11) カルボキシル基を有する重合物のカルシウム
捕捉能が100〜600mg−CaCO3 /gであるこ
とを特徴とする前記(1)〜(10)いずれか記載の製
造方法、に関する。
That is, the gist of the present invention is to (1) to carry out catalytic oxidation of a hydroxyl group compound in the presence of the following catalyst composition and oxidizing agent to produce a monomer having a carboxyl group and polymerize the monomer. A method for producing a polymer having a carboxyl group having a characteristic, a catalyst composition: one or more elements selected from the group consisting of palladium, platinum, rhodium, and ruthenium as a catalyst first component, bismuth, tellurium, tin, lead, One or more elements selected from the group consisting of antimony and selenium as the catalyst second component, one or more elements selected from rare earth elements as the catalyst third component, (a) catalyst first component and catalyst second component ( (B) catalyst first component and catalyst third component (c) catalyst first component, catalyst second component and catalyst third component,
Or (d) a supported catalyst consisting of only the first component of the catalyst, (2) the hydroxyl compound is glycerin, glyceric acid or a salt of glyceric acid, wherein the production method according to (1), ) The method according to (1) above, wherein the hydroxyl compound is tartronic acid or a salt thereof, (4) The hydroxyl compound is ethylene glycol, glycolic acid or a salt of glycolic acid. 1) The production method described in 1), 5) The hydroxyl compound is propylene glycol, hydroxyacetone, lactic acid or a salt of lactic acid, 6) The production method described in 1), 6) The hydroxyl compound is glycerin and ethylene glycol. (7) The catalyst first component of the catalyst composition of (7) above is a mixture of Arm and platinum catalyst second component is bismuth and / or tellurium,
The production method according to any one of (1) to (6) above, wherein the third component of the catalyst is cerium and / or lanthanum, (8) the reaction is carried out in a fixed bed reactor filled with the catalyst composition. (1) The production method according to any one of (6), (9) The above-mentioned (8), wherein the catalyst composition is diluted with 0.5 to 10 parts by weight of a diluent per 1 part by weight and filled. (10) The weight average molecular weight of the polymer having a carboxyl group is 500 to 1, as determined by gel filtration chromatography.
(1) The production method according to any one of (1) to (9) above, and (11) the polymer having a carboxyl group has a calcium capturing ability of 100 to 600 mg-CaCO 3 / g. The manufacturing method according to any one of (1) to (10) above.

【0007】本発明における反応スキームについて、図
1を用いて以下に説明する。まず、本発明における重合
とは、主に酸化脱水素重合である。即ち、反応原料であ
るモノマーの前駆体(以下、モノマー前駆体と略す場合
がある)の重合部位の活性水素が触媒表面上でバルクか
ら供給される酸素と接触的に反応して水が生成して重合
に直接関与するアルデヒド基またはカルボニル基を有す
るモノマー(以下、モノマーと略す場合がある)が触媒
表面上に生成し、該モノマーの重合反応が進行するとい
うものである。
The reaction scheme of the present invention will be described below with reference to FIG. First, the polymerization in the present invention is mainly oxidative dehydrogenation polymerization. That is, active hydrogen at the polymerization site of a precursor of a monomer (hereinafter sometimes abbreviated as a monomer precursor) which is a reaction raw material catalytically reacts with oxygen supplied from the bulk on the catalyst surface to generate water. That is, a monomer having an aldehyde group or a carbonyl group directly involved in the polymerization (hereinafter sometimes abbreviated as a monomer) is generated on the catalyst surface, and the polymerization reaction of the monomer proceeds.

【0008】本発明におけるモノマー前駆体としては、
(1)グリセリン、グリセリン酸、またはグリセリン酸
の塩、(2)タルトロン酸又はその塩、(3)エチレン
グリコール、グリコール酸、またはグリコール酸の塩、
(4)プロピレングリコール、ヒドロキシアセトン、乳
酸又は乳酸の塩が使用される。
As the monomer precursor in the present invention,
(1) Glycerin, glyceric acid, or a salt of glyceric acid, (2) tartronic acid or a salt thereof, (3) ethylene glycol, glycolic acid, or a salt of glycolic acid,
(4) Propylene glycol, hydroxyacetone, lactic acid or a salt of lactic acid is used.

【0009】グリセリン酸、タルトロン酸はグリセリン
の酸化物であり、グリコール酸は、タルトロン酸の脱炭
酸分解物又はエチレングリコールの酸化物である。これ
らは図1の反応スキームに示したように、グリセリン、
エチレングリコール、プロピレングリコールの接触酸化
によって逐次的に生成するものであるため、グリセリン
とエチレングリコール、プロピレングリコールが最も安
価な初期原料となる。
Glyceric acid and tartronic acid are oxides of glycerin, and glycolic acid is a decarboxylated decomposition product of tartronic acid or an oxide of ethylene glycol. These are glycerin, as shown in the reaction scheme of FIG.
Glycerin, ethylene glycol, and propylene glycol are the cheapest initial raw materials because they are sequentially produced by catalytic oxidation of ethylene glycol and propylene glycol.

【0010】また、直接重合に関与するモノマーとして
は、グリセリン酸、タルトロン酸、グリコール酸、乳酸
またはそれらの塩の接触酸化によってそれぞれ得られる
タルトロン酸アルデヒド、ケトマロン酸、グリオキシル
酸、ピルビン酸またはそれらの塩であるが、これらのモ
ノマーは、別途合成法により合成したものを用いてもよ
い。
Further, as the monomers directly involved in the polymerization, tartronic aldehyde, ketomalonic acid, glyoxylic acid, pyruvic acid or their obtained by catalytic oxidation of glyceric acid, tartronic acid, glycolic acid, lactic acid or their salts, respectively. Although they are salts, these monomers may be those synthesized by a separate synthesis method.

【0011】これらのモノマー前駆体を用いて生成する
モノマーをさらに重合させて本発明の重合物を生成する
反応機構については、完全には解明されていないが接触
酸化についての従来の知見より図1のように推定され
る。即ち、本発明の反応は以下のように、(1)モノマ
ー前駆体およびモノマーの生成のための酸化反応部、
(2)カルボキシル基を有する重合物への重合部、およ
び(3)重合物の脱炭酸分解部の三つに大別される。
Although the reaction mechanism of further polymerizing the monomers produced by using these monomer precursors to produce the polymer of the present invention has not been completely elucidated, the conventional knowledge about catalytic oxidation is shown in FIG. Is estimated as. That is, the reaction of the present invention is as follows: (1) an oxidation reaction part for producing a monomer precursor and a monomer;
It is roughly classified into three parts, (2) a polymerized portion into a polymer having a carboxyl group, and (3) a decarboxylation decomposition portion of the polymer.

【0012】モノマー前駆体およびモノマーの生成のた
めの酸化反応部としては、例えばグリセリンの接触酸化
に始まり、グリセルアルデヒドを経由してグリセリン酸
が生成する。グリセリン酸はさらに酸化されて本発明に
おけるモノマーの一つであるタルトロン酸アルデヒドを
生成する。あるいは、このタルトロン酸アルデヒドはさ
らに酸化されてタルトロン酸を生成し、次いで本発明に
おけるモノマーの一つであるケトマロン酸を生成する。
また、タルトロン酸は脱炭酸分解によりグリコール酸を
生成し、さらに本発明におけるモノマーの一つであるグ
リオキシル酸を生成する。
As an oxidation reaction part for producing a monomer precursor and a monomer, for example, catalytic oxidation of glycerin starts and glyceric acid is produced via glyceraldehyde. Glyceric acid is further oxidized to form tartronic aldehyde, one of the monomers in the present invention. Alternatively, the tartronic aldehyde is further oxidized to form tartronic acid, which in turn forms one of the monomers in the present invention, ketomalonic acid.
In addition, tartronic acid produces glycolic acid by decarboxylation and further produces glyoxylic acid, which is one of the monomers in the present invention.

【0013】また、エチレングリコールを出発原料にし
た場合には、対応するアルデヒドを経てグリコール酸へ
酸化されるが、これはタルトロン酸の脱炭酸分解で生成
したものと同じものである。グリコール酸はさらに酸化
されてモノマーであるグリオキシル酸が生成する。
When ethylene glycol is used as a starting material, it is oxidized to glycolic acid through the corresponding aldehyde, which is the same as that produced by decarboxylation of tartronic acid. Glycolic acid is further oxidized to produce the monomer glyoxylic acid.

【0014】また、プロピレングリコールを出発原料に
した場合には、ヒドロキシアセトン又は乳酸を経てモノ
マーであるピルビン酸が生成する。
When propylene glycol is used as a starting material, the monomer pyruvic acid is produced via hydroxyacetone or lactic acid.

【0015】カルボキシル基を有する重合物への重合部
としては、上記の酸化反応ルートに対応して次の5つの
ルート((a)〜(e))に大別される。
The polymerized portion into the polymer having a carboxyl group is roughly classified into the following five routes ((a) to (e)) corresponding to the above oxidation reaction route.

【0016】(a)タルトロン酸またはその塩をモノマ
ー前駆体とする場合であり、このルートではその2級水
酸基が酸化脱水素を受けながら、見かけ上ケトマロン酸
をモノマーとする重合反応が進行する(ルート1)。こ
れによりポリケトマロン酸(I)またはその塩が重合物
として生成する。
(A) In the case of using tartronic acid or a salt thereof as a monomer precursor, in this route, a polymerization reaction using ketomalonic acid as a monomer proceeds while the secondary hydroxyl group undergoes oxidative dehydrogenation ( Route 1). As a result, polyketomalonic acid (I) or a salt thereof is produced as a polymer.

【0017】(b)グリセリン、グリセリン酸、または
グリセリン酸の塩をモノマー前駆体とする場合であり、
このルートではモノマーとなるタルトロン酸アルデヒド
またはその塩がその直前のモノマー前駆体であるグリセ
リン酸またはその塩の一級水酸基の酸化によって生成
し、そのアルデヒド基がエーテル結合に変換されながら
重合反応が進行する(ルート2)。これによりポリタル
トロン酸アルデヒド(III)またはその塩が重合物として
生成し、さらにその2級水酸基が酸化されて重合物であ
るポリメソキサルアルデヒド酸(IV)またはその塩が生
成すると推定される。
(B) when glycerin, glyceric acid, or a salt of glyceric acid is used as a monomer precursor,
In this route, tartronic acid aldehyde or its salt, which is a monomer, is generated by the oxidation of the primary hydroxyl group of glyceric acid or its salt, which is the monomer precursor immediately before it, and the aldehyde group is converted into an ether bond to proceed the polymerization reaction. (Route 2). It is presumed that as a result, polytartronic acid aldehyde (III) or a salt thereof is produced as a polymer, and the secondary hydroxyl group is further oxidized to produce polymesoxalaldehyde acid (IV) or a salt thereof which is a polymer.

【0018】(c)タルトロン酸またはその塩自体も前
記のように脱炭酸を受けてグリコール酸またはその塩に
なる。この場合、モノマー前駆体であるグリコール酸ま
たはその塩は、さらに酸化されてグリオキシル酸または
その塩をモノマーとする重合反応が進行する(ルート
3)。これによりポリグリオキシル酸(II)またはその
塩が重合物として生成する。又、エチレングリコールを
モノマー前駆体とする場合もグリコール酸、グリオキシ
ル酸を経て同様にポリグリオキシル酸(II)を生成す
る。
(C) Tartronic acid or its salt itself undergoes decarboxylation as described above to become glycolic acid or its salt. In this case, glycolic acid or a salt thereof which is a monomer precursor is further oxidized to proceed a polymerization reaction using glyoxylic acid or a salt thereof as a monomer (route 3). As a result, polyglyoxylic acid (II) or a salt thereof is produced as a polymer. Also, when ethylene glycol is used as a monomer precursor, polyglyoxylic acid (II) is similarly produced via glycolic acid and glyoxylic acid.

【0019】(d)グリセルアルデヒドから生成するア
ルドールを経由し、カルボキシル基含有のアルドールカ
ルボン酸(V)が生成する場合である(ルート4)。こ
の場合はpHが9以上で、反応温度が50℃以上で生成
しやすいが生分解性を有していない。
(D) A case where a carboxyl group-containing aldolcarboxylic acid (V) is produced via an aldol produced from glyceraldehyde (route 4). In this case, when the pH is 9 or higher and the reaction temperature is 50 ° C. or higher, it is easily generated, but it does not have biodegradability.

【0020】(e)プロピレングリコール、ヒドロキシ
アセトン、乳酸または乳酸の塩をモノマー前駆体とする
場合であって、いずれもピルビン酸を経由してポリピル
ビン酸(VI)を生成する(ルート5)。
(E) In the case of using propylene glycol, hydroxyacetone, lactic acid or a salt of lactic acid as a monomer precursor, both produce polypyruvic acid (VI) via pyruvic acid (route 5).

【0021】重合物((I)および(IV))の脱炭酸分
解部としては、ポリケトマロン酸(I)やポリメソキサ
ルアルデヒド酸(IV)またはそれらの塩が熱力学的に不
安定とされていることからも、高温下では容易に脱炭酸
してポリグリオキシル酸(II)またはその塩にまで分解
すると推定される。このような反応スキームから明らか
なように、重合物の脱炭酸によるカルボキシル基の消失
を出来るだけ抑制することが、多量のカルボキシル基を
有する重合体を製造する上で効果的である。
As the decarboxylative decomposition portion of the polymers ((I) and (IV)), polyketomalonic acid (I), polymesoxalaldehyde acid (IV) or their salts are thermodynamically unstable. Therefore, it is presumed that it is easily decarboxylated at high temperature and decomposed into polyglyoxylic acid (II) or its salt. As is clear from such a reaction scheme, it is effective to suppress the disappearance of the carboxyl group due to the decarboxylation of the polymer as much as possible in order to produce a polymer having a large amount of the carboxyl group.

【0022】また、本発明においてグリセリンとエチレ
ングリコールの混合物(例えば等モル混合物)を出発原
料として使用した場合、ルート1〜3に従って同様の重
合反応が進行する。この場合、ルート1のケトマロン酸
のホモポリマーに比べ、ケトマロン酸とグリオキシル酸
とのランダム共重合物が生成するため重合性もよく、熱
安定性のよい共重合物が生成する。
When a mixture of glycerin and ethylene glycol (for example, an equimolar mixture) is used as a starting material in the present invention, the same polymerization reaction proceeds according to Routes 1-3. In this case, a random copolymer of ketomalonic acid and glyoxylic acid is formed, as compared with the homopolymer of ketomalonic acid of Route 1, so that the copolymerization is good and the copolymer having good thermal stability is formed.

【0023】また、本発明においてはグリセリン、エチ
レングリコール、グリセリン酸、タルトロン酸またはグ
リコール酸またはそれらの塩等の原料の他、例えば1,
2−プロピレングリコール、1,3−プロピレングリコ
ール等の多価アルコール、メタノール、エタノール、プ
ロピルアルコール、イソプロピルアルコール等の一価ア
ルコール、またはホルムアルデヒド、アセトアルデヒド
等のアルデヒド類を共存させることができる。この場合
も、本発明のカルボキシル基を有する重合物の主鎖にこ
れらの多価アルコール、一価アルコールの酸化物である
対応するアルデヒドあるいはケトン、またはアルデヒド
類の構造ユニットが取り込まれ(ランダム共重合)、生
成ポリマーの熱力学的安定性によりグリセリンまたはそ
の酸化物を出発原料とする場合よりも洗剤用高分子ビル
ダーとしては有効な場合がある。
In the present invention, other raw materials such as glycerin, ethylene glycol, glyceric acid, tartronic acid or glycolic acid or salts thereof, for example, 1,
Polyhydric alcohols such as 2-propylene glycol and 1,3-propylene glycol, monohydric alcohols such as methanol, ethanol, propyl alcohol and isopropyl alcohol, or aldehydes such as formaldehyde and acetaldehyde can coexist. Also in this case, the polyhydric alcohol, the corresponding aldehyde or ketone which is an oxide of a monohydric alcohol, or the structural unit of the aldehyde is incorporated in the main chain of the polymer having a carboxyl group of the present invention (random copolymerization. ), Because of the thermodynamic stability of the produced polymer, it may be more effective as a polymer builder for detergent than when glycerin or its oxide is used as a starting material.

【0024】本発明で使用する触媒組成物としては、白
金系貴金属触媒が有効である。即ち、パラジウム、白
金、ロジウム、およびルテニウムからなる群より選ばれ
る一種以上の元素を触媒第一成分とし、ビスマス、テル
ル、スズ、鉛、アンチモン、およびセレンからなる群よ
り選ばれる一種以上の元素を触媒第二成分とし、希土類
元素から選ばれる一種以上の元素を触媒第三成分とする
場合、(イ)触媒第一成分及び触媒第二成分を組み合わ
せた触媒組成物、(ロ)触媒第一成分及び触媒第三成分
を組み合わせた触媒組成物、(ハ)触媒第一成分、触媒
第二成分及び触媒第三成分を組み合わせた触媒組成物、
(ニ)触媒第一成分のみからなる触媒組成物が使用され
る。
A platinum-based noble metal catalyst is effective as the catalyst composition used in the present invention. That is, one or more elements selected from the group consisting of palladium, platinum, rhodium, and ruthenium as the catalyst first component, one or more elements selected from the group consisting of bismuth, tellurium, tin, lead, antimony, and selenium. When the catalyst second component is one or more elements selected from rare earth elements and the catalyst third component is (a) a catalyst composition in which a catalyst first component and a catalyst second component are combined, (b) a catalyst first component And a catalyst composition in which a catalyst third component is combined, (c) a catalyst first component, a catalyst composition in which a catalyst second component and a catalyst third component are combined,
(D) A catalyst composition comprising only the catalyst first component is used.

【0025】本発明のカルボキシル基を有する重合物
は、熱的に不安定で脱炭酸分解を併発しやすいため、温
和な条件で酸化重合を進行せしめることの可能な低温活
性を有する前記のような貴金属触媒が特に有効である。
しかし、他の一般の酸化触媒、あるいは無機、有機試剤
(過酸化水素、過酢酸等)による酸化および酸化重合も
併用することが出来る。
Since the polymer having a carboxyl group of the present invention is thermally unstable and easily undergoes decarboxylation decomposition, it has a low temperature activity that allows oxidative polymerization to proceed under mild conditions. Noble metal catalysts are particularly effective.
However, other general oxidation catalysts, or oxidation by an inorganic or organic reagent (hydrogen peroxide, peracetic acid, etc.) and oxidative polymerization can also be used together.

【0026】触媒第一成分及び触媒第二成分を組み合わ
せた触媒組成物(イ)は、酸素被毒による触媒活性の低
下を抑制するという点において好ましい触媒組成物であ
る。触媒第二成分としては、ビスマス、テルル、スズ、
鉛、アンチモン、およびセレンが挙げられ、特に限定さ
れるものではないが、アンチモン、ビスマス、テルルお
よび鉛が特に有効である。例えば、パラジウムとビスマ
ス又はテルルとの複合化により酸素被毒を回避して酸化
反応速度と原料の転化率を大きく向上させることが出来
る。また、リンドラー触媒として知られるPb・Pd/
CaCO3 触媒も本発明の触媒として使用出来る。特に
ビスマスとテルルおよびアンチモンが有用である。
The catalyst composition (a) in which the catalyst first component and the catalyst second component are combined is a preferable catalyst composition from the viewpoint of suppressing a decrease in catalyst activity due to oxygen poisoning. As the second component of the catalyst, bismuth, tellurium, tin,
Examples include lead, antimony, and selenium, with no particular limitation, antimony, bismuth, tellurium, and lead being particularly effective. For example, by complexing palladium with bismuth or tellurium, oxygen poisoning can be avoided and the oxidation reaction rate and the raw material conversion rate can be greatly improved. Also known as Lindlar catalyst is Pb / Pd /
CaCO 3 catalyst can also be used as the catalyst of the present invention. Bismuth, tellurium and antimony are particularly useful.

【0027】本発明ではモノマー生成とともに重合反応
を併発せしめるため、物質移動の影響が大きく出て、そ
の結果生成ポリマーに由来する生成物被毒が重要な問題
となる。物質移動の促進にあたっては、後述する希釈剤
の併用、外層担持法、酸素供給量の制御等の3つの方法
が提案されるが、これらは直接的な方法ではない。原子
・分子レベルでポリマー由来の生成物被毒を抑制するた
めには、固体触媒表面における生成ポリマーと触媒表面
との物理化学的相互作用を考慮する必要がある。それを
考慮しつつ、生成ポリマーに由来する生成物被毒を解消
することにより、固定床反応装置を重合反応に適用する
という従来に無い新しい方法を提供することが出来る。
In the present invention, since the polymerization reaction occurs concurrently with the production of the monomer, the effect of mass transfer is large, and as a result, the poisoning of the product derived from the produced polymer becomes an important problem. In order to promote mass transfer, three methods such as the combined use of a diluent described below, an outer layer supporting method, and control of the oxygen supply amount are proposed, but these are not direct methods. In order to suppress the poisoning of polymer-derived products at the atomic / molecular level, it is necessary to consider the physicochemical interaction between the produced polymer and the catalyst surface on the solid catalyst surface. Taking this into consideration, by eliminating the product poisoning derived from the produced polymer, it is possible to provide an unprecedented new method of applying the fixed bed reactor to the polymerization reaction.

【0028】その具体的方法としては、表面科学に立脚
して固体表面を改質するという発想が必要となり、この
効果を達成するには、下地の主触媒元素の表面に触媒第
二成分をいかに有効に高分散担持させ得るかどうかによ
って決定される。これは、下地金属と触媒第二成分の物
性によって決定されるが、触媒調製方法に大きく依存す
るものである。本発明で採用している液相平衡吸着段階
担持法は極めて有効な方法であり、触媒の大量生産にも
適用出来るものである。
[0028] As a concrete method, the idea of modifying the solid surface based on surface science is required. To achieve this effect, how to add the catalyst second component to the surface of the main catalyst element of the underlying layer. It is determined by whether or not it is possible to carry the highly dispersed particles effectively. This is determined by the physical properties of the base metal and the second component of the catalyst, but depends largely on the catalyst preparation method. The liquid phase equilibrium adsorption step supporting method used in the present invention is an extremely effective method and can be applied to mass production of catalysts.

【0029】これらの知見より、本発明における触媒第
二成分としては、ビスマスが特に有効である。即ち、ビ
スマスが他の触媒第二成分と比較してパラジウムまたは
白金に代表される主触媒元素の表面、特に(111)面
においてad−atom構造、またはad−layer
構造を取りやすく、その結果、生成ポリマーの吸着を大
きく抑制していると考えられる。ビスマスのこの特異性
は、パラジウムまたは白金との二成分触媒のCO吸着量
の測定により、ビスマスの場合は他の触媒第二成分であ
るテルル、鉛と違って、その吸着量がパラジウムまたは
白金単独の場合に比べて1/5〜1/6に激減し、さら
にパラジウムまたは白金の分散度と表面積から求めた触
媒表面のPd/Bi、Pt/Biの原子比が3になるこ
とからも理解出来る。
From these findings, bismuth is particularly effective as the second component of the catalyst in the present invention. That is, bismuth has an ad-atom structure or an ad-layer structure on the surface of the main catalytic element typified by palladium or platinum, especially on the (111) plane, as compared with other catalyst second components.
It is considered that the structure is easy to take, and as a result, the adsorption of the produced polymer is greatly suppressed. This peculiarity of bismuth is that the adsorption amount of palladium or platinum alone is different from that of other catalyst second components such as tellurium and lead in the case of bismuth by measuring the CO adsorption amount of a two-component catalyst with palladium or platinum. It can be understood from the fact that the atomic ratio of Pd / Bi and Pt / Bi on the catalyst surface calculated from the dispersity of palladium or platinum and the surface area becomes 3 compared with the case of 1). .

【0030】触媒第一成分及び触媒第三成分を組み合わ
せた触媒組成物(ロ)は、高速反応性を達成させるとい
う点から触媒第三成分を組み合わせたものである。希土
類元素としては、ランタン、セリウム、プラセオジウ
ム、ネオビジウム等が有効である。これは、塩基性元素
である希土類元素の添加により触媒第一成分であるパラ
ジウム等が高分散状態になるとともに触媒表面上に塩基
性が与えられ、その結果高速反応性が達成されるからで
ある。
The catalyst composition (b) in which the catalyst first component and the catalyst third component are combined is a combination of the catalyst third component from the viewpoint of achieving high-speed reactivity. Lanthanum, cerium, praseodymium, neobidium and the like are effective as the rare earth element. This is because the addition of the rare earth element, which is a basic element, causes the catalyst first component, such as palladium, to be in a highly dispersed state and imparts basicity to the catalyst surface, and as a result, high-speed reactivity is achieved. .

【0031】触媒第一成分、触媒第二成分及び触媒第三
成分を組み合わせた触媒組成物(ハ)は、前記の(イ)
と(ロ)の触媒組成物の性質を共に備えた組成物であ
り、酸素被毒による触媒活性の低下の抑制と高速反応性
の達成効果が得られる。このような触媒組成物として
は、特に限定されるものではないが、例えばCe・Bi
・Pd、Ce・Te・Pd、Se・Bi・Pd、Ce・
Bi・Se・Pd、Ce・Bi・Te・Pd、Bi・P
t・Pd、Ce・Bi・Pt・Pd、等が例示される。
なかでも(ハ)の触媒組成物としては、触媒第一成分が
パラジウムと白金、触媒第二成分がビスマス及び/又は
テルル、触媒第三成分がセリウム及び/又はランタンで
あるものが好適に用いられる。また、このように本発明
においては、触媒第一成分を複数個、特に白金を助触媒
として併用することにより低温活性な触媒系に改質する
ことが出来る。特にCe・Bi・Pt・Pdの4成分触
媒は低温活性と重合活性が顕著であり、高いCa捕捉能
を有するポリカルボン酸を与える。
The catalyst composition (C) obtained by combining the catalyst first component, the catalyst second component and the catalyst third component is the above-mentioned (A).
It is a composition having both the properties of the catalyst composition of (2) and (2), and it is possible to obtain the effect of suppressing the decrease in catalyst activity due to oxygen poisoning and achieving high-speed reactivity. The catalyst composition is not particularly limited, but may be, for example, Ce.Bi.
・ Pd, Ce ・ Te ・ Pd, Se ・ Bi ・ Pd, Ce ・
Bi / Se / Pd, Ce / Bi / Te / Pd, Bi / P
Examples are t.Pd, Ce.Bi, Pt, Pd, and the like.
Among them, as the catalyst composition of (C), one in which the catalyst first component is palladium and platinum, the catalyst second component is bismuth and / or tellurium, and the catalyst third component is cerium and / or lanthanum is preferably used. . Further, as described above, in the present invention, by using a plurality of catalyst first components, in particular platinum as a co-catalyst, it is possible to reform to a low temperature active catalyst system. In particular, the four-component catalyst of Ce, Bi, Pt, and Pd has remarkable low-temperature activity and polymerization activity, and gives a polycarboxylic acid having a high Ca-capturing ability.

【0032】即ち、触媒第一成分としてパラジウムと白
金の2種を併用し、触媒第二成分としてビスマスおよび
触媒第三成分としてセリウムを使用するCe・Bi・P
t・Pdの4成分触媒(触媒組成物(ハ))は、個々の
元素の機能が高度に複合化された高性能低温活性触媒の
1つであり、各元素は以下の機能を有する。 Ce:PdとPtの高分散化剤、塩基性付与剤 Bi:酸素被毒抑制剤、生成物被毒抑制剤 Pt:低温活性化剤 Pd:1級水酸基酸化能(塩基性下において)、主触媒
元素 Bi・Pt:2級水酸基酸化能(酸性下において)
That is, Ce, Bi, P using two kinds of palladium and platinum in combination as the first catalyst component, bismuth as the second catalyst component and cerium as the third catalyst component.
The t-Pd four-component catalyst (catalyst composition (c)) is one of the high-performance low-temperature active catalysts in which the functions of the individual elements are highly complexed, and each element has the following functions. Ce: High dispersant for Pd and Pt, basicity imparting agent Bi: Oxygen poisoning inhibitor, product poisoning inhibitor Pt: Low temperature activator Pd: Primary hydroxyl group oxidizing ability (under basicity), mainly Catalytic element Bi / Pt: Secondary hydroxyl group oxidizing ability (under acidic condition)

【0033】この4成分触媒は1級水酸基酸化能を発現
するCe・Bi・Pd触媒システムと2級水酸基酸化能
を発現するBi・Pt触媒システムとの複合より成る。
従って、例えばグリセリンを出発原料にした場合、グリ
セリンの1級水酸基がCe・Bi・Pd触媒により酸化
されて生成したタルトロン酸の2級水酸基をBi・Pt
触媒が効率良く酸化してケトマロン酸に誘導する。主触
媒元素としてのパラジウムに対する他の成分(Pt、B
i、Ce)の組成により触媒性能と生成物の組成を大き
く制御することが出来る。
This four-component catalyst comprises a composite of a Ce.Bi.Pd catalyst system which exhibits a primary hydroxyl group oxidizing ability and a Bi.Pt catalyst system which exhibits a secondary hydroxyl group oxidizing ability.
Therefore, for example, when glycerin is used as the starting material, the secondary hydroxyl group of tartronic acid produced by oxidation of the primary hydroxyl group of glycerin by the Ce.Bi.Pd catalyst is Bi.Pt.
The catalyst efficiently oxidizes and induces ketomalonic acid. Other components for palladium as the main catalyst element (Pt, B
The catalytic performance and the composition of the product can be largely controlled by the composition of i, Ce).

【0034】本発明における触媒組成物は、触媒組成物
(ニ)に示されるように、例えばパラジウムを単独で使
用しても良いが、好ましくは触媒第二成分との複合化
(触媒組成物(イ))、触媒第三成分との複合化(触媒
組成物(ロ))、さらに触媒第二成分および触媒第三成
分との複合化(触媒組成物(ハ))により、さらに、各
触媒成分を2種以上併用することにより飛躍的に触媒活
性と選択性を向上させることが出来る。
In the catalyst composition of the present invention, for example, palladium may be used alone as shown in the catalyst composition (d), but it is preferable to use a complex with the catalyst second component (catalyst composition ( A)), by combining with a catalyst third component (catalyst composition (b)), and further by combining with a catalyst second component and a catalyst third component (catalyst composition (c)), each catalyst component By using two or more of them in combination, the catalytic activity and selectivity can be dramatically improved.

【0035】本発明における多成分触媒の組成は、重要
であり触媒活性に大きな影響を与える。従って、触媒第
一成分に対する触媒第二成分のバルクの原子比R1は、
触媒第二成分の種類により、次の範囲が選択される。触
媒第二成分がセレンの場合は、R1は0.05〜0.
3、好ましくは0.05〜0.10である。触媒第二成
分がテルル、ビスマス、アンチモン、スズの場合にはR
1は0.05〜1.5、好ましくは0.1〜0.5であ
る。触媒第二成分がビスマスまたはテルルの場合の最適
のR1は0.2であり、この時表面構造は√3×√3R
30°構造をとっていると推定される。
The composition of the multi-component catalyst in the present invention is important and has a great influence on the catalytic activity. Therefore, the atomic ratio R1 of the bulk of the catalyst second component to the catalyst first component is
The following range is selected depending on the type of the second catalyst component. When the second catalyst component is selenium, R1 is 0.05 to 0.
3, preferably 0.05-0.10. If the second component of the catalyst is tellurium, bismuth, antimony, tin, R
1 is 0.05 to 1.5, preferably 0.1 to 0.5. When the second component of the catalyst is bismuth or tellurium, the optimum R1 is 0.2 and the surface structure is √3 × √3R.
It is estimated to have a 30 ° structure.

【0036】触媒担持量は生成する重合物の分子量に影
響を与え、低担持量の方が分子量が大きくなる傾向にあ
る。触媒第一成分の担持量は、全担持触媒(触媒担体を
含む)中、通常0.1〜10重量%、好ましくは0.1
〜5重量%、特に好ましくは0.1〜3重量%である。
なかでも触媒第一成分がパラジウムの場合は、単独で用
いる場合、あるいは触媒第二成分、触媒第三成分と併用
して複合化させる場合のいずれも0.5〜10重量%が
好ましく、1〜6重量%が更に好ましい。0.5重量%
未満では反応速度が遅く、10重量%を超えるとコスト
の点で問題となる。触媒第二成分の担持量は既述のR1
に依存するが、触媒活性の点より、通常0.1〜10重
量%、好ましくは0.1〜5重量%、特に好ましくは
0.5〜3重量%である。
The amount of catalyst supported has an influence on the molecular weight of the polymer to be produced, and the lower the amount of carrier, the larger the molecular weight tends to be. The supported amount of the catalyst first component is usually 0.1 to 10% by weight, preferably 0.1 to 10%, based on the total supported catalyst (including the catalyst carrier).
-5% by weight, particularly preferably 0.1-3% by weight.
Among them, when the catalyst first component is palladium, when it is used alone or when it is used in combination with the catalyst second component and the catalyst third component, 0.5 to 10% by weight is preferable, and 1 to 6% by weight is more preferred. 0.5% by weight
If it is less than 10%, the reaction rate is slow, and if it exceeds 10% by weight, there is a problem in terms of cost. The supported amount of the second component of the catalyst is R1 described above.
From the viewpoint of catalytic activity, it is usually 0.1 to 10% by weight, preferably 0.1 to 5% by weight, and particularly preferably 0.5 to 3% by weight.

【0037】触媒第一成分に対する触媒第三成分のバル
クの原子比R2は触媒活性の点より、通常0.01〜
1.0、好ましくは0.05〜0.5、さらに好ましく
は0.1〜0.3である。触媒第三成分の担持量は、触
媒活性の点より、通常0.1〜5重量%、好ましくは
0.3〜3重量%、特に好ましくは0.3〜1.5重量
%である。
From the viewpoint of catalytic activity, the atomic ratio R2 of the bulk of the catalyst third component to the catalyst first component is usually 0.01 to.
1.0, preferably 0.05 to 0.5, more preferably 0.1 to 0.3. From the viewpoint of catalytic activity, the supported amount of the third component of the catalyst is usually 0.1 to 5% by weight, preferably 0.3 to 3% by weight, and particularly preferably 0.3 to 1.5% by weight.

【0038】本発明における触媒組成物は、通常の含浸
法、共含浸法、浸漬法、共沈法により、触媒成分を水中
で触媒担体に担持させ、ホルマリン、ヒドラジン、水素
化ホウ素ナトリウム、水素、低級アルコール(メタノー
ル、エタノール、グリセリン、エチレングリコール等)
等による還元処理を行う等、通常の方法によって容易に
調製することが出来る。特に、水溶液中で触媒担体に触
媒成分を担持させる場合、担持後、触媒前駆体を脱水乾
燥させることなく、水中で分散状態のまま還元処理を行
うことにより活性の高い触媒が出来やすい。
In the catalyst composition of the present invention, the catalyst component is supported on the catalyst carrier in water by a conventional impregnation method, co-impregnation method, dipping method or co-precipitation method, and formalin, hydrazine, sodium borohydride, hydrogen, Lower alcohol (methanol, ethanol, glycerin, ethylene glycol, etc.)
It can be easily prepared by an ordinary method such as a reduction treatment by the above. In particular, when a catalyst component is supported on a catalyst carrier in an aqueous solution, a highly active catalyst can be easily obtained by carrying out a reduction treatment in water in a dispersed state without dehydrating and drying the catalyst precursor after the supporting.

【0039】触媒調製にあたって、主に触媒担体の外層
に触媒成分が担持された外層担持(egg shell
型)は、本発明の反応が重合反応であることから物質移
動的に非常に有効である。この外層担持の効果は酸素被
毒抑制剤として使用する触媒第二成分のビスマスが特に
有効である。これは、前述のようにビスマスが他の触媒
第二成分と比較してad−atom構造、またはad−
layer構造を取りやすく、その結果、生成ポリマー
の吸着を大きく抑制することに由来すると考えられる。
ビスマスのこの特異性は、パラジウムとの二成分触媒の
CO吸着量の測定により、ビスマスの場合は他の触媒第
二成分であるテルル、鉛と違って、その吸着量がパラジ
ウム単独の場合に比べて前述のように激減することから
も理解することが出来る。外層担持触媒の表面構造は、
その調製方法に大きく依存するが、基本的には主触媒元
素であるパラジウムと触媒第二成分の表面物性に依存す
る。外層担持触媒の調製にあたっては、担持時間も重要
な因子となる。本発明で行う液相平衡吸着段階担持法に
おいては担持時間を5時間以下、好ましくは2時間以下
にするのがよい。
In preparing the catalyst, an outer layer supporting (egg shell) in which the catalyst component is mainly supported on the outer layer of the catalyst carrier is used.
The type) is very effective for mass transfer because the reaction of the present invention is a polymerization reaction. As the effect of supporting the outer layer, bismuth, which is the second component of the catalyst used as the oxygen poisoning inhibitor, is particularly effective. This is because the bismuth has an ad-atom structure or an ad-atom structure as compared with other second catalyst components as described above.
It is considered that this is because the layer structure is easily obtained, and as a result, the adsorption of the produced polymer is largely suppressed.
This peculiarity of bismuth is different from that of other second catalyst components, tellurium and lead, in the case of bismuth by measuring the CO adsorption amount of a two-component catalyst with palladium, as compared with the case of palladium alone. It can also be understood from the drastic decrease as described above. The surface structure of the outer layer supported catalyst is
Although it largely depends on the preparation method, it basically depends on the surface properties of the main catalyst element, palladium, and the catalyst second component. When preparing the outer layer supported catalyst, the supporting time is also an important factor. In the liquid phase equilibrium adsorption stage supporting method used in the present invention, the supporting time should be 5 hours or less, preferably 2 hours or less.

【0040】触媒担体としては、活性炭、カーボンブラ
ック、炭酸カルシウム、シリカ、アルミナ、モレキュラ
ーシーブ、石綿、希土類元素の酸化物等が挙げられる
が、高表面積を有する活性炭、カーボンブラック、アル
ミナおよびシリカがより好ましい。これらの中でも、特
に活性炭が有効である。
Examples of the catalyst carrier include activated carbon, carbon black, calcium carbonate, silica, alumina, molecular sieve, asbestos, oxides of rare earth elements, and the like. Activated carbon having a high surface area, carbon black, alumina and silica are more preferable. preferable. Of these, activated carbon is particularly effective.

【0041】本発明で使用する触媒担体としての活性炭
は、ヤシ殻、木質系、石炭系、ビート炭系もしくは石油
ピッチ系等のいずれの原料に由来するものでもよいが、
特に強熱残分もしくは灰分含量の低いヤシ殻系、木質系
や石油ピッチ系が有効である。また、活性炭は水蒸気賦
活もしくは薬品賦活のいずれの方法で賦活したものでも
よいが、水蒸気賦活品の方が担体として有効な場合があ
る。本発明で使用する触媒担体としての活性炭は市販の
ものをそのまま使用することも出来るが、適当な前処
理、例えば酸処理等により細孔分布を調整したり灰分を
低減した後に使用してもよい。本発明で使用する市販の
粒状及び粉末活性炭としては一般の水処理用及び水溶性
の食品精製用のものが使用され、例えば、武田薬品製の
粒状白鷺シリーズ(WH、Sx、KL) 及びカルボラフィンを
代表とする粉末活性炭、ノリット社製の粒状活性炭(RO
X、RAX 、DARCO 、C 、ELORIT等) 及び粉末品の(AZO
、PN、ZN等) 、呉羽化学製ビーズ状成形活性炭(BAC)
が挙げられる。
The activated carbon as a catalyst carrier used in the present invention may be derived from any raw material such as coconut shell, wood-based, coal-based, beet carbon-based or petroleum pitch-based materials.
In particular, coconut shells, woods and petroleum pitches having a low ignition residue or low ash content are effective. The activated carbon may be activated by either steam activation or chemical activation, but the steam activated product may be more effective as a carrier. The activated carbon as the catalyst carrier used in the present invention may be a commercially available product as it is, but may be used after a suitable pretreatment such as acid treatment to adjust the pore distribution or reduce the ash content. . As the commercially available granular and powdered activated carbon used in the present invention, those for general water treatment and water-soluble food refining are used, for example, granular Shirasagi series (WH, Sx, KL) and carborafine manufactured by Takeda Pharmaceutical Co., Ltd. Powdered activated carbon represented by Norit and granular activated carbon (RO
X, RAX, DARCO, C, ELORIT, etc.) and powder products (AZO
, PN, ZN, etc.), beaded activated carbon (BAC) manufactured by Kureha Chemical Co., Ltd.
Is mentioned.

【0042】また、市販のカーボンブラックも本発明に
おける反応を実施する際の触媒担体として有効であり、
例えば、キャブラック社製のカーボンブラックが挙げら
れる。しかし、本発明に用いられる活性炭及びカーボン
ブラックは特にこれらの活性炭及びカーボンブラックに
限定されるものではない。
Commercially available carbon black is also effective as a catalyst carrier when carrying out the reaction of the present invention,
For example, carbon black manufactured by Cavrac Co., Ltd. may be mentioned. However, the activated carbon and carbon black used in the present invention are not particularly limited to these activated carbon and carbon black.

【0043】本発明における反応温度は極めて重要な因
子であり、本発明のカルボキシル基を有する重合物の収
率を大きく左右する。即ち、重合物中のカルボキシル基
の脱炭酸による分解を出来るだけ抑制するには、反応ス
キームの酸化反応部および重合部ともに出来るだけ低温
で反応を実施することが望ましい。反応温度は−30〜
100℃で実施することが出来るが、生成する重合物の
脱炭酸分解を出来るだけ抑制するため、好ましくは−1
0〜60℃、さらに好ましくは0〜50℃、特に好まし
くは20〜40℃で実施するのがよい。
The reaction temperature in the present invention is an extremely important factor and greatly affects the yield of the carboxyl group-containing polymer of the present invention. That is, in order to suppress the decomposition of the carboxyl group in the polymer by decarboxylation as much as possible, it is desirable to carry out the reaction in both the oxidation reaction section and the polymerization section of the reaction scheme as low as possible. The reaction temperature is -30 to
Although it can be carried out at 100 ° C., it is preferably -1 in order to suppress decarboxylation decomposition of the resulting polymer.
It is good to carry out at 0 to 60 ° C, more preferably 0 to 50 ° C, and particularly preferably 20 to 40 ° C.

【0044】即ち、本発明においては、反応温度が低い
程重合物が生成しやすく、脱炭酸による炭酸ナトリウム
の副生も数%以下に保つことが出来る。また、モノマー
生成段階と重合物生成段階の最適反応温度が異なり、前
者は60℃以下、後者は30℃以下が良いが、重合物の
生成を優先するためには出来るだけ低温で行うのが良
い。更に、低温の方が酸素の溶解度の点からも有利とな
る。従って、本発明における低温活性の触媒組成物を使
用することにより、常温での酸化重合を効率よく進行せ
しめることが出来る。反応時間は反応温度、触媒の種類
およびその濃度等に大きく依存するが、通常1〜30時
間が好ましい。
That is, in the present invention, the lower the reaction temperature, the more easily the polymer is produced, and the by-product of sodium carbonate due to decarboxylation can be kept at several% or less. In addition, the optimum reaction temperatures for the monomer production step and the polymer production step are different, the former being 60 ° C. or lower and the latter being 30 ° C. or lower. . Furthermore, the low temperature is more advantageous in terms of the solubility of oxygen. Therefore, by using the low temperature active catalyst composition of the present invention, oxidative polymerization at room temperature can be efficiently progressed. The reaction time largely depends on the reaction temperature, the type of catalyst and its concentration, etc., but is usually preferably 1 to 30 hours.

【0045】本発明における反応はカルボキシル基生成
工程は塩基性雰囲気での水溶液下で実施するため、生成
する重合物は一般にカルボン酸塩となる。従って、適用
する反応温度において生成する重合物の溶解度を考慮し
て出発原料の濃度を設定するのが好ましい。即ち、原料
濃度は通常1〜80重量%が好ましく、5〜50重量%
がより好ましい。原料濃度が1重量%未満では得られる
重合物の濃度が薄すぎて実用的ではなく、80重量%を
越えると粘度が高くなりすぎて物質移動速度が低下し、
その結果、反応速度が大きく低下する。また、反応溶媒
としては水を使用するのが生産性および効率の点から有
効である。
In the reaction of the present invention, the step of producing a carboxyl group is carried out in an aqueous solution in a basic atmosphere, so that the produced polymer is generally a carboxylate. Therefore, it is preferable to set the concentration of the starting material in consideration of the solubility of the polymer formed at the applied reaction temperature. That is, the raw material concentration is usually preferably 1 to 80% by weight, and 5 to 50% by weight.
Is more preferable. If the raw material concentration is less than 1% by weight, the concentration of the obtained polymer is too low to be practical, and if it exceeds 80% by weight, the viscosity becomes too high and the mass transfer rate decreases.
As a result, the reaction rate is significantly reduced. Further, it is effective to use water as the reaction solvent from the viewpoint of productivity and efficiency.

【0046】本発明における反応において、塩基性雰囲
気下で酸化反応によるモノマー前駆体およびモノマーの
合成および酸化重合反応を進行せしめるには、それに要
するアルカリ剤として水酸化ナトリウム、水酸化カリウ
ム、水酸化リチウム等のアルカリ金属の水酸化物、モノ
エタノールアミン、ジエタノールアミン等のアミン類、
アンモニア等が使用される。
In the reaction of the present invention, in order to proceed the synthesis of the monomer precursor and the monomer by the oxidation reaction and the oxidative polymerization reaction in a basic atmosphere, sodium hydroxide, potassium hydroxide and lithium hydroxide are required as the alkaline agents. Alkali metal hydroxides such as, amines such as monoethanolamine and diethanolamine,
Ammonia or the like is used.

【0047】この場合、アルカリ過剰率は重要な反応因
子となり反応時のpHを支配するとともに、本発明の重
合物の構造と重合度に大きく影響を与え、その結果洗剤
用ビルダーとしてのCa捕捉能に大きな影響を与える。
例えば、グリセリンを出発原料として下式のように本発
明を実施した場合、アルカリ剤としての例えば水酸化ナ
トリウムはグリセリンの2倍モル使用する。
In this case, the alkali excess serves as an important reaction factor to control the pH during the reaction and has a great influence on the structure and the degree of polymerization of the polymer of the present invention, and as a result, the Ca trapping ability as a builder for detergents. Have a great influence on.
For example, when the present invention is carried out by the following formula using glycerin as a starting material, sodium hydroxide, for example, as an alkaline agent is used in an amount twice that of glycerin.

【0048】[0048]

【化1】 [Chemical 1]

【0049】その結果、ポリケトマロン酸までは水酸化
ナトリウムは等量消費されるが、ポリケトマロン酸は熱
力学的に不安定であるためカルボキシルの一部が脱炭酸
分解しやすい。その結果、グリオキシル酸骨格が重合物
鎖中に存在し余剰の水酸化ナトリウムが生成する。この
余剰水酸化ナトリウムは、通常脱炭酸分解した二酸化炭
素と反応して炭酸水素ナトリウムや炭酸ソーダを生成す
る。
As a result, sodium hydroxide is consumed up to polyketomalonic acid, but polyketomalonic acid is thermodynamically unstable, so that part of the carboxyl is easily decarboxylated. As a result, the glyoxylic acid skeleton is present in the polymer chain and excess sodium hydroxide is produced. This excess sodium hydroxide usually reacts with carbon dioxide that has been decarboxylated and decomposed to produce sodium hydrogen carbonate and sodium carbonate.

【0050】従って原料がグリセリンの場合には、水酸
化ナトリウムの仕込み等量比はグリセリンに対して0.
50〜0.90が好ましい。また、エチレングリコール
を原料とした場合には水酸化ナトリウムは0.5等量以
下でよく、グリセリンとエチレングリコールを混合した
ものを原料とする場合には、以上の点を踏まえて水酸化
ナトリウムの過剰率を調整し、反応混合物水溶液のpH
が本発明の条件に合うように設定するのが好ましい。
Therefore, when the starting material is glycerin, the equivalence ratio of sodium hydroxide charged to the glycerin is 0.
50 to 0.90 is preferable. Further, when ethylene glycol is used as a raw material, sodium hydroxide may be 0.5 equivalent or less, and when a mixture of glycerin and ethylene glycol is used as a raw material, sodium hydroxide may be used in consideration of the above points. Adjust the excess and adjust the pH of the aqueous reaction mixture.
Is preferably set so as to meet the conditions of the present invention.

【0051】反応時のpHは、重合物(I)〜(IV)お
よび(VI)を製造する場合、モノマー生成時には7〜1
3の塩基性下の方が好ましい。一方、重合時はpHは7
以下がよく、好ましくは6.0〜2.5、特に好ましく
は4.5〜3.0が良い。
The pH during the reaction is 7 to 1 at the time of producing the monomers when the polymers (I) to (IV) and (VI) are produced.
A base of 3 is preferable. On the other hand, the pH is 7 during polymerization.
The following is preferable, 6.0 to 2.5 is preferable, and 4.5 to 3.0 is particularly preferable.

【0052】他方、重合物(V)を製造する場合はモノ
マー生成、重合時ともにpH9〜14が好ましい。例え
ば、攪拌槽型反応装置を使用して重合物(I)〜(IV)
および(VI)を製造する場合、反応初期のモノマー生成
が主の時点ではpHを7〜10に、反応中期〜末期にか
けての重合反応が主の時点ではpHが7以下になるよう
に原料(アルカリ剤、酸化剤)供給速度を制御するのが
よい。
On the other hand, when the polymer (V) is produced, the pH is preferably 9 to 14 during both monomer formation and polymerization. For example, by using a stirred tank reactor, polymerization products (I) to (IV)
In the case of producing (VI) and (VI), the pH is adjusted to 7 to 10 when the monomer production in the early stage of the reaction is main, and the pH is 7 or less when the polymerization reaction from the middle to the end of the reaction is main. It is preferable to control the feed rate of the agent and the oxidant.

【0053】又、固定床反応装置を使用して重合物
(I)〜(IV)および(VI)を製造する場合、反応塔上
段ではモノマー生成が主に進行し、反応塔中〜下段では
重合反応が主に進行する。この場合、反応塔の高さ方向
のpHは上段から下段に向かって大きく下降する傾向に
あり、必要に応じて反応塔中段の複数箇所より原料供給
(アルカリ剤、酸化剤)を行い、反応塔出口の反応混合
物のpHを6.5〜2.0に維持するのが好ましい。一
方、重合物(V)を固定床反応装置で製造する場合は、
出口pHを9〜14、好ましくは10以上に維持するの
が良い。
Further, when the polymers (I) to (IV) and (VI) are produced using a fixed bed reactor, the monomer production mainly proceeds in the upper stage of the reaction tower and the polymerization occurs in the middle to lower stages of the reaction tower. The reaction mainly proceeds. In this case, the pH in the height direction of the reaction tower tends to greatly drop from the upper stage to the lower stage, and if necessary, the raw materials are supplied (alkaline agent, oxidizing agent) from a plurality of places in the middle stage of the reaction column, The pH of the outlet reaction mixture is preferably maintained at 6.5-2.0. On the other hand, when the polymer (V) is produced in a fixed bed reactor,
The outlet pH should be maintained at 9-14, preferably 10 or higher.

【0054】本発明で用いる酸化剤としては純酸素、純
酸素と窒素との混合ガス、又は空気が使用でき、特に限
定されるものではないが空気が経済的である。
As the oxidant used in the present invention, pure oxygen, a mixed gas of pure oxygen and nitrogen, or air can be used, and air is economical although it is not particularly limited.

【0055】本発明の反応においては反応初期はグリセ
リンの酸化物であるモノマーが主に生成するが、反応中
期から末期においてはこれらのモノマーを原料とする重
合反応が進行する。従って、高分子生成過程においては
物質移動の影響が顕著となり、その結果、生成物被毒に
由来して反応性が大きく低下するため、酸素供給量は等
量では不充分となる場合がある。酸素供給量は生成高分
子の分子量の増大とともに増加させるのがよく、好まし
くは等量の3倍以下、特に好ましくは等量の0.5〜2
倍に設定するのが良い。過度の酸素供給量の増大は逆に
酸素による触媒の自己被毒を併発する。
In the reaction of the present invention, a monomer which is an oxide of glycerin is mainly produced in the initial stage of the reaction, but a polymerization reaction using these monomers as a raw material proceeds in the middle stage to the final stage of the reaction. Therefore, the influence of mass transfer becomes significant in the process of polymer production, and as a result, the reactivity is greatly reduced due to the poisoning of the product, and therefore the oxygen supply amount may be insufficient. The amount of oxygen supplied should be increased with an increase in the molecular weight of the produced polymer, preferably not more than 3 times the equivalent amount, particularly preferably 0.5 to 2 equivalents.
It is better to set it to double. On the contrary, excessive increase of oxygen supply causes concomitant self-poisoning of the catalyst by oxygen.

【0056】本発明における反応は、触媒組成物の形態
によって撹拌槽式反応器、固定床反応器(トリクルベッ
ド)のいずれでもよい。なお、固定床反応装置を使用す
る時は希釈剤(反応不活性な粒状物)で本発明の触媒組
成物を希釈して充填するのが好ましい。このとき、触媒
組成物が、触媒組成物1重量部に対して0.5〜20重
量部の希釈剤で希釈されていることが好ましく、より好
ましくは4〜15重量部である。希釈剤で希釈すること
により生成重合物の吸着に由来する生成物被毒が著しく
緩和され、高い生産性を達成することが出来る。希釈剤
で希釈しない場合には、触媒表面上の重合物の滞留が大
となり、物質移動速度が大きく低下することにより反応
速度が激減する場合がある。
The reaction in the present invention may be either a stirred tank reactor or a fixed bed reactor (trickle bed) depending on the form of the catalyst composition. When a fixed bed reactor is used, it is preferable to dilute the catalyst composition of the present invention with a diluent (reactive inert granules) and fill it. At this time, the catalyst composition is preferably diluted with 0.5 to 20 parts by weight of the diluent per 1 part by weight of the catalyst composition, and more preferably 4 to 15 parts by weight. By diluting with a diluent, the product poisoning resulting from the adsorption of the produced polymer is remarkably alleviated, and high productivity can be achieved. If it is not diluted with a diluent, the polymer stays on the surface of the catalyst to a large extent and the mass transfer rate is greatly reduced, which may cause a drastic decrease in the reaction rate.

【0057】また、このように固定床反応装置に触媒を
充填するにあたって、触媒を希釈剤と混合して充填する
ことにより触媒有効係数も増大し、その結果触媒活性が
2〜3倍に増大することがある。
Further, when the catalyst is packed in the fixed bed reactor as described above, the catalyst effective coefficient is increased by mixing the catalyst with the diluent, and as a result, the catalyst activity is increased by a factor of 2 to 3. Sometimes.

【0058】希釈剤の材質としては本発明の反応に悪影
響を及ぼさないものならよく、例えば磁器、セラミック
ス、重合物、ガラスまたは金属等の反応不活性な粒状物
が挙げられる。希釈剤の粒子径は特に限定されないが、
触媒担体の1/2〜5倍までの粒径が好ましい。
Any material may be used as the diluent as long as it does not adversely affect the reaction of the present invention, and examples thereof include porcelain, ceramics, polymer, glass or metal which is inert to the reaction. The particle size of the diluent is not particularly limited,
A particle size of 1/2 to 5 times that of the catalyst carrier is preferred.

【0059】反応器の選択は特に限定されないが、得ら
れる重合物の重量平均分子量が、特に100,000以
上で高粘性の重合物が生成する場合には、撹拌槽式反応
器の適用が好ましい。しかし、重量平均分子量が500
〜100,000程度の場合には固定床反応器が適用で
き、この場合には触媒分離工程が簡略化出来るというメ
リットがある。
The selection of the reactor is not particularly limited, but when the weight average molecular weight of the obtained polymer is 100,000 or more, and a highly viscous polymer is produced, the stirring tank reactor is preferably applied. . However, the weight average molecular weight is 500
In the case of about 100,000, a fixed bed reactor can be applied, and in this case, there is an advantage that the catalyst separation step can be simplified.

【0060】次に、本発明における反応方法について、
出発原料としてグリセリン水溶液を用いる場合の例を挙
げて説明する。反応を撹拌槽式反応器を用いて実施する
場合、撹拌装置、温度計、pHメーター、原料ガス(酸
素、空気等)導入管、廃ガスラインの付いた撹拌槽式回
分反応器にグリセリン水溶液と触媒組成物を仕込み、所
定温度に設定して、酸化剤としての酸素または空気をバ
ブリング導入させ、所定のpHに維持するよう水酸化ナ
トリウム水溶液を連続的に添加する。所定時間反応させ
ることにより酸化反応によるモノマー生成と共に、重合
反応が進行し本発明のカルボキシル基を有する重合物が
生成する。
Next, regarding the reaction method in the present invention,
An example of using an aqueous glycerin solution as a starting material will be described. When carrying out the reaction using a stirred tank reactor, a glycerol aqueous solution is added to a stirred tank batch reactor equipped with a stirrer, a thermometer, a pH meter, a raw material gas (oxygen, air, etc.) introduction pipe, and a waste gas line. The catalyst composition is charged and set to a predetermined temperature, oxygen or air as an oxidant is bubbled into the solution, and an aqueous sodium hydroxide solution is continuously added so as to maintain a predetermined pH. By reacting for a predetermined time, the polymerization reaction proceeds along with the formation of the monomer by the oxidation reaction to produce the polymer having a carboxyl group of the present invention.

【0061】また、トリクルベッド方式の固定床反応器
を使用する場合は、例えば成形した触媒組成物を希釈剤
と混合して反応塔に充填し、本発明の酸化反応を実施す
る前に充填触媒の再活性化処理を行うのが好ましい。こ
の理由は触媒調製時に還元処理した触媒が保存期間中に
表面が酸化され触媒活性が低下している場合があるから
である。再活性化の実施にあたっては、本反応の原料の
1つである塩基性物質(水酸化ナトリウム等)の供給無
しに、例えば出発原料であるグリセリン、エチレングリ
コール等の水酸基化合物の5〜20重量%水溶液を空気
供給下に常温〜50℃の温度で反応塔に一昼夜供給する
ことによって達成される。この触媒再活性化後は、反応
塔の塔頂よりグリセリン水溶液、水酸化ナトリウム水溶
液および酸化剤としての酸素または空気を下向き並流で
供給すればよい。この場合、両原料水溶液の合計基準で
の液空間速度は0.5〜0.01h-1、好ましくは0.
2〜0.05h-1に設定する。
When a trickle bed type fixed bed reactor is used, for example, a molded catalyst composition is mixed with a diluent and charged into a reaction column, and the packed catalyst is added before carrying out the oxidation reaction of the present invention. It is preferable to carry out the reactivation treatment of. The reason for this is that the surface of the catalyst reduced during the preparation of the catalyst may be oxidized during the storage period and the catalytic activity may be reduced. In carrying out reactivation, 5 to 20% by weight of a hydroxyl compound such as glycerin or ethylene glycol, which is a starting material, is supplied without supplying a basic substance (sodium hydroxide, etc.), which is one of the starting materials for this reaction. It is achieved by supplying the aqueous solution to the reaction tower at a temperature of room temperature to 50 ° C. under air supply overnight. After the catalyst reactivation, the aqueous glycerin solution, the aqueous sodium hydroxide solution, and oxygen or air as an oxidizing agent may be supplied in a downward cocurrent flow from the top of the reaction tower. In this case, the liquid hourly space velocity based on the total of both raw material aqueous solutions is 0.5 to 0.01 h −1 , preferably 0.1.
Set to 2 to 0.05 h -1 .

【0062】原料供給開始後24〜48時間目までの生
成物の組成はモノマーが40〜60重量%であり、重合
物成分は60〜40重量%であるが、時間の経過ととも
にモノマー分は減少していき、これと並行して得られる
重合物のCa捕捉能が大きく増大していく。反応生成物
中のモノマー含量の経時変化はHPLC(高速液体クロ
マトグラフィー)とGPC(ゲルパーミエーションクロ
マトグラフィー)によってモニターすることが出来る
が、重合物生成によりHPLCのベースラインは通常大
きく乱れる。
The composition of the product is 40 to 60% by weight of the monomer and the polymer component is 60 to 40% by weight from 24 to 48 hours after the start of the raw material supply, but the monomer content decreases with the passage of time. In parallel with this, the Ca trapping ability of the polymer obtained in parallel with this greatly increases. The time course of the monomer content in the reaction product can be monitored by HPLC (High Performance Liquid Chromatography) and GPC (Gel Permeation Chromatography), but the baseline of HPLC is usually greatly disturbed by the formation of polymer.

【0063】また本発明の反応実施時のpHが9を越え
る場合には、アルドールカルボン酸(反応スキームの
V)の生成が促進されるが、この重合物もカルボキシル
基を有するため、生分解性は無いがCa捕捉能を有す
る。
When the pH during the reaction of the present invention exceeds 9, the production of aldolcarboxylic acid (V in the reaction scheme) is promoted, but since this polymer also has a carboxyl group, it is biodegradable. Although not present, it has a Ca capturing ability.

【0064】得られる重合物の反応混合物からの分離
は、凍結乾燥による脱水やメンブランフィルターを使用
した透析法やイソプロピルアルコール、エタノール、メ
タノール等の溶剤を使用する溶剤再沈澱法で行うことが
出来る。反応混合物を凍結乾燥や溶剤再沈澱法によって
再沈澱を行った場合、溶剤分離後、乾燥を行うことによ
り本発明における重合物を白色粉末として得ることがで
きる。しかしながら、本発明における重合物を洗剤用の
ビルダーとして使用する場合は、反応塔から出た酸化重
合反応混合物の水溶液は重合物を分離することなく、洗
剤スラリーに配合して噴霧乾燥して用いることができ
る。
Separation of the resulting polymer from the reaction mixture can be carried out by dehydration by freeze-drying, dialysis using a membrane filter, or solvent reprecipitation using a solvent such as isopropyl alcohol, ethanol or methanol. When the reaction mixture is freeze-dried or reprecipitated by a solvent reprecipitation method, the polymer of the present invention can be obtained as a white powder by drying after solvent separation. However, when the polymer of the present invention is used as a builder for detergent, the aqueous solution of the oxidative polymerization reaction mixture discharged from the reaction tower should be blended into the detergent slurry and spray-dried without separating the polymer. You can

【0065】このようにして得られる重合物の重量平均
分子量は、ゲル濾過(GPC)分析により500〜1,
000,000にまで達し、従来のポリグリセリンのそ
れ(分子量500〜1000)を遙かに越えるものであ
る。しかし、洗剤用ビルダーとして用いる場合はキレー
ト能の点から1000〜10万が好ましく、2000〜
2万が特によい。本発明で得られる重合物のGPC測定
に当たっては、特に末端安定化処理を行っていない場
合、カラム内で容易に吸着したり、充填剤の種類によっ
ては脱炭酸分解する場合があるため、測定に当たっては
最適なカラム系を選択する必要がある。
The weight average molecular weight of the thus obtained polymer is 500 to 1, by gel filtration (GPC) analysis.
It reaches up to, 000,000, far exceeding that of conventional polyglycerin (molecular weight of 500 to 1000). However, when used as a builder for detergents, it is preferably from 1000 to 100,000, from the viewpoint of chelating ability, and from 2000 to
20,000 is especially good. In the GPC measurement of the polymer obtained in the present invention, when the terminal stabilization treatment is not particularly performed, the polymer may be easily adsorbed in the column or may be decarboxylated depending on the kind of the packing material. Needs to select the optimal column system.

【0066】本発明における重合物は、その赤外吸収ス
ペクトルから、カルボキシレートのカルボニル振縮振動
およびエーテル結合の振縮振動の吸収ピークが得られ、
プロトンNMRおよびC13NMRスペクトルからは、そ
れぞれエーテル性炭素に結合したプロトンとエーテル性
炭素の吸収ピークが得られる。このことから本発明にお
ける重合物は、多量のカルボキシル基を有する重合体で
あることが判明している。
From the infrared absorption spectrum of the polymer of the present invention, absorption peaks of carboxylate carbonyl vibrational vibration and ether bond vibrational vibration are obtained.
From the proton NMR and C 13 NMR spectra, absorption peaks of the proton bonded to the etheric carbon and the etheric carbon are obtained, respectively. From this, it has been found that the polymer in the present invention is a polymer having a large amount of carboxyl groups.

【0067】その構造は、式(i)、式(ii)、式(ii
i )、式(iv)、式 (v)、式(vi)で表されるいずれ
かの、又は2種以上の構造単位を含む構造からなること
が推定される。これは酸化反応下に重合反応が進行する
ことに由来するものであり、本発明の製造方法の特徴の
一つである。
Its structure is represented by formula (i), formula (ii), formula (ii)
i), a formula (iv), a formula (v), a formula (vi), or a structure containing two or more types of structural units is presumed. This is because the polymerization reaction proceeds under the oxidation reaction, and is one of the features of the production method of the present invention.

【0068】[0068]

【化2】 [Chemical 2]

【0069】また、本発明において反応混合物からモノ
マー成分を除去した重合体は、100〜600mg−C
aCO3 /gという高いイオン交換能を有することか
ら、洗剤用ビルダーとして有用である。
In the present invention, the polymer obtained by removing the monomer component from the reaction mixture is 100 to 600 mg-C.
Since it has a high ion exchange capacity of aCO 3 / g, it is useful as a builder for detergents.

【0070】[0070]

【実施例】以下、実施例により本発明をさらに詳しく説
明するが、本発明はこれらの実施例によりなんら限定さ
れるものではない。以下の実施例において触媒担持量に
関して表示する%は重量%を示す。また、水酸基化合物
の転化率とは、仕込み水酸基化合物に対して酸化反応で
消費されたモル数の割合を表す。また、転化率について
の%は、全て重量%とする。また、ポリマー収率とは、
反応混合物中に残存する水酸基化合物、モノマーおよび
モノマー前駆体のモル基準残存率を除いた値である。
The present invention will be described in more detail with reference to the following examples, but the present invention is not limited to these examples. In the following examples,% indicated for the amount of supported catalyst means% by weight. Further, the conversion rate of the hydroxyl compound represents the ratio of the number of moles consumed in the oxidation reaction to the charged hydroxyl compound. In addition, all percentages regarding the conversion rate are weight percentages. Further, the polymer yield is
It is a value excluding the molar ratio residual ratio of the hydroxyl compound, the monomer and the monomer precursor remaining in the reaction mixture.

【0071】[0071]

【数1】 [Equation 1]

【0072】また、実施例において行った各分析等は以
下の方法により行った。 (重合物の分析)反応混合物をエチルアルコールを用い
る溶剤再沈澱法によって再沈澱を行い、溶剤分離後、乾
燥を行った。得られた吸湿性の白色粉末について赤外吸
収スペクトル、NMRスペクトル、ゲル濾過クロマトグ
ラフィー(GPC)によって分析を行った。なお、GP
C測定条件を以下に示す。 ・カラム :G 2000SW−G 4000SW(東
ソ−製シリカゲル充填カラム)なお、重合物の分析を行
う前にナフタレンスルホン酸ソーダのホルマリン縮合物
の水溶液をカラムに通液して、この縮合物をシリカゲル
に吸着させることが必要である。 ・溶媒 :0.1M−NaCl水溶液/アセトニトリ
ル=7/3 ・流速 :0.8ml/min ・温度 :25℃ ・検出器 :UV−8011(東ソ−製),210nm
にて測定 ・試料濃度:0.1%水溶液
The analyzes and the like conducted in the examples were carried out by the following methods. (Analysis of Polymer) The reaction mixture was reprecipitated by a solvent reprecipitation method using ethyl alcohol, separated from the solvent, and dried. The hygroscopic white powder thus obtained was analyzed by infrared absorption spectrum, NMR spectrum and gel filtration chromatography (GPC). In addition, GP
The C measurement conditions are shown below. Column: G 2000SW-G 4000SW (Toso-manufactured silica gel packed column) Before the analysis of the polymer, an aqueous solution of the sodium formalin condensate of naphthalene sulfonate is passed through the column, and the condensate is silica gel. It is necessary to be adsorbed on. -Solvent: 0.1 M-NaCl aqueous solution / acetonitrile = 7 / 3-Flow rate: 0.8 ml / min-Temperature: 25 ° C-Detector: UV-8011 (manufactured by Toso), 210 nm
Measured at ・ Sample concentration: 0.1% aqueous solution

【0073】(HPLCによる定量分析)HPLCの条
件を以下に示す。 ・高速液体クロマトグラフィー:D−2500/L−6
000型日立製作所(株)製 ・ディテクター:L−3300型(RIモニター) ・カラム :C−61OS ・溶離液 :0.5%リン酸水溶液 0.5ml/
min ・圧力 :10Kg/cm2 ・温度 :50℃
(Quantitative analysis by HPLC) The conditions of HPLC are shown below.・ High performance liquid chromatography: D-2500 / L-6
Type 000 manufactured by Hitachi, Ltd.-Detector: L-3300 type (RI monitor) -Column: C-61OS-Eluent: 0.5% phosphoric acid aqueous solution 0.5 ml /
min ・ Pressure: 10 Kg / cm 2・ Temperature: 50 ° C

【0074】(Ca捕捉能)以下の実施例において分取
された重合物を用いて、そのCa捕捉能を以下の方法に
より測定した。即ち、分取した重合物の水溶液を凍結乾
燥し、重合物の乾燥品を得た。その0.1gを精秤し、
0.1M−NH4 Cl−NH4 OH緩衝液(pH10.
0)により、100mlとし重合物水溶液を得た。この
溶液にカルシウムイオン電極を挿入後、マグネティック
スターラーでの撹拌下、CaCO3 換算で20,000
ppmに相当するCaCl2 水溶液(pH10.0)を
ビューレットにより滴下し、イオンアナライザーにより
液中Caイオン濃度を測定した。Ca捕捉能は、滴定量
−残存Caイオン濃度の関係を作図し、その変曲点より
求めた。
(Ca-Capturing Ability) The Ca-capturing ability of each of the polymers collected in the following Examples was measured by the following method. That is, the separated aqueous solution of the polymer was freeze-dried to obtain a dried product of the polymer. Weigh precisely 0.1 g of it,
0.1M-NH 4 Cl-NH 4 OH buffer (pH 10.
0) to 100 ml to obtain a polymer aqueous solution. After inserting a calcium ion electrode into this solution, it was stirred with a magnetic stirrer and converted into 20,000 in terms of CaCO 3.
A CaCl 2 aqueous solution (pH 10.0) corresponding to ppm was dropped by a buret and the Ca ion concentration in the solution was measured by an ion analyzer. The Ca trapping ability was obtained from the inflection point by plotting the relationship between titration amount and residual Ca ion concentration.

【0075】(触媒組成物の調製)武田薬品工業(株)
の木質系活性炭、WH2 C(比表面積:1200m2
g、嵩密度:500/リットル、細孔容積:0.8ml
/g)を触媒担体としたときの0.9%Ce・3.0%
Bi・3.0%Pd/Cよりなる三成分触媒を以下の方
法により調製した。120℃で一昼夜、熱風乾燥した活
性炭93gを1250mlのイオン交換水に分散させ
た。一方、塩化セリウム(CeCl3 ・7H2O)2.
4g、塩化ビスマス(BiCl3 )4.5gおよび塩化
パラジウム(PdCl3 )5.0gを、150mlのイ
オン交換水に濃塩酸26mlを添加した塩酸水溶液に撹
拌下、均一に溶解させた。得られた触媒成分の褐色均一
溶液を活性炭の水分散液中に添加し、撹拌下、5時間、
常温で触媒成分の担持操作を行った。上澄み液は無色透
明になった。得られた触媒前駆体の還元処理を行うた
め、触媒前駆体の水分散液を20%水酸化ナトリウム水
溶液でpHを約12に維持し、37%ホルマリン水溶液
20mlを添加した。撹拌下、80℃まで昇温し、80
℃で30分間還元処理を行った。得られた触媒は室温ま
で放冷し1500mlのイオン交換水で3回洗浄し、減
圧濾過した。以上の操作により、約50%含水率の0.
9%Ce・3.0%Bi・3.0%Pd/C触媒が乾燥
品換算で100g得られた。なお、本実施例における他
の触媒組成物についても同様の操作で調製した。
(Preparation of catalyst composition) Takeda Pharmaceutical Co., Ltd.
Wood-based activated carbon, WH 2 C (specific surface area: 1200 m 2 /
g, bulk density: 500 / liter, pore volume: 0.8 ml
/ G) as a catalyst carrier 0.9% Ce.3.0%
A three-component catalyst composed of Bi · 3.0% Pd / C was prepared by the following method. 93 g of activated carbon dried with hot air at 120 ° C. was dispersed in 1250 ml of ion-exchanged water overnight. Meanwhile, cerium chloride (CeCl 3 · 7H 2 O) 2.
4g, bismuth chloride (BiCl 3) 4.5 g, and palladium chloride (PdCl 3) 5.0g, stirring to aqueous hydrochloric acid solution was added concentrated hydrochloric acid 26ml of ion exchange water 150 ml, and uniformly dissolved therein. The obtained brown homogeneous solution of the catalyst component was added to an aqueous dispersion of activated carbon, and the mixture was stirred for 5 hours.
The catalyst component was loaded at room temperature. The supernatant liquid became colorless and transparent. In order to carry out the reduction treatment of the obtained catalyst precursor, the pH of the aqueous dispersion of the catalyst precursor was maintained at about 12 with 20% sodium hydroxide aqueous solution, and 20 ml of 37% formalin aqueous solution was added. While stirring, raise the temperature to 80 ° C and
The reduction treatment was performed at 30 ° C. for 30 minutes. The resulting catalyst was allowed to cool to room temperature, washed 3 times with 1500 ml of deionized water, and filtered under reduced pressure. By the above operation, the water content of about 50% of 0.
100 g of a 9% Ce / 3.0% Bi / 3.0% Pd / C catalyst was obtained as a dry product. The other catalyst compositions in this example were prepared in the same manner.

【0076】実施例1 触媒組成物の調製例で調製した0.9%Ce・3.0%
Bi・3.0%Pd/C触媒をジャケット付きの内径2
0mm,高さ700mmの200mlのパイレックス製
固定床反応塔に、乾燥品換算で100g充填した。反応
温度を50℃に設定し、反応塔塔頂より50%グリセリ
ン水溶液100部と30%水酸化ナトリウム水溶液13
0部の混合溶液を、液空間速度(LHSV)0.07h
-1の流速で、酸素ガスを5Nリットル/hrの流速で
下向き並流で供給した。40時間後、反応塔出口より無
色透明の粘調液体(pH10〜11)が留出した。この
液体を高速液体クロマトグラフィー(HPLC)で分析
したところ、グリセリンは転化率100%、残存タルト
ロン酸の選択率は30%、グリセリン酸選択率は25%
であった。一方、GPC(gel permeation chromatograp
hy) でこの粘調液体を分析(図2)したところ、ポリス
チレンスルホン酸ナトリウム基準の重量平均分子量が
4.503×104 のポリマーが5.2重量%、7.3
24×103 のポリマーが6.8重量%(合計12重量
%)存在することを確認した。この粘調液体の透析を行
いポリマー成分を分取した。得られたポリマーの赤外吸
収スペクトルより、カルボキシレートおよびエーテル結
合の存在を確認し、さらにプロトンNMRとC13NMR
スペクトルよりエーテル結合の炭素と水素の存在を確認
した。これらの結果から、得られたポリマーの構造が既
述の式(i)〜式(iv)の構造単位よりなることが推定
された。また、Caイオン捕捉能を測定した結果、分取
ポリマー単位重量当たり440mg−CaCO3 /gを
与えた。
Example 1 0.9% Ce.3.0% prepared in the preparation example of the catalyst composition
Inner diameter 2 with jacket of Bi / 3.0% Pd / C catalyst
A 200 ml fixed bed reaction tower made of Pyrex having a height of 0 mm and a height of 700 mm was packed with 100 g as a dry product. The reaction temperature was set to 50 ° C., 100 parts of 50% glycerin aqueous solution and 30% sodium hydroxide aqueous solution were added from the top of the reaction tower.
0 parts of the mixed solution, the liquid hourly space velocity (LHSV) 0.07h
Oxygen gas was supplied at a flow rate of r −1 and a downward cocurrent flow rate of 5 N liter / hr. After 40 hours, a colorless transparent viscous liquid (pH 10 to 11) was distilled from the outlet of the reaction tower. When this liquid was analyzed by high performance liquid chromatography (HPLC), the conversion of glycerin was 100%, the selectivity of residual tartronic acid was 30%, and the selectivity of glyceric acid was 25%.
Met. On the other hand, GPC (gel permeation chromatograp
This viscous liquid was analyzed by hy) (Fig. 2). As a result, 5.2% by weight of a polymer having a weight average molecular weight of 4.503 × 10 4 based on sodium polystyrene sulfonate, 7.3
It was confirmed that 6.8% by weight of the polymer (24 × 10 3 ) was present (12% by weight in total). The viscous liquid was dialyzed to separate the polymer component. The presence of carboxylate and ether bond was confirmed from the infrared absorption spectrum of the obtained polymer, and further proton NMR and C 13 NMR
The existence of carbon and hydrogen of ether bond was confirmed from the spectrum. From these results, it was estimated that the structure of the obtained polymer was composed of the structural units of the above-mentioned formulas (i) to (iv). Moreover, as a result of measuring the Ca ion capturing ability, 440 mg-CaCO 3 / g was given per unit weight of the preparative polymer.

【0077】実施例2 50%グリセリン酸水溶液100部、26%水酸化ナト
リウム水溶液130部の混合溶液を使用すること以外
は、実施例1と同じ条件で反応を行った。反応混合物の
GPC測定によりポリスチレンスルホン酸ナトリウム基
準の重量平均分子量が62,000のポリマーが16%
存在することが分かった。透析分離して得られたポリマ
ー成分の構造は、赤外吸収スペクトル、NMRスペクト
ルより式(i)〜式(iv)の構造単位よりなることが推
定された。また、Caイオン捕捉能を測定した結果、分
取ポリマー単位重量当たり460mg−CaCO3 /g
を与えた。
Example 2 The reaction was carried out under the same conditions as in Example 1 except that a mixed solution of 100 parts of 50% glyceric acid aqueous solution and 130 parts of 26% sodium hydroxide aqueous solution was used. According to GPC measurement of the reaction mixture, 16% of the polymer having a weight average molecular weight of 62,000 based on sodium polystyrene sulfonate was used.
It turned out to exist. It was estimated from the infrared absorption spectrum and the NMR spectrum that the structure of the polymer component obtained by dialysis separation consisted of the structural units of formulas (i) to (iv). Moreover, as a result of measuring the Ca ion capturing ability, it was found that 460 mg-CaCO 3 / g per unit weight of the preparative polymer.
Was given.

【0078】実施例3 触媒組成物が0.9%Ce・1.5%Te・3.0%P
d/Cである以外は、実施例1と同様にして反応を行っ
た。反応塔出口から留出した無色透明の粘調液体(pH
約10)をHPLCにより分析したところ、グリセリン
は転化率100%、残存タルトロン酸の選択率は15
%、グリセリン酸選択率は22%であった。一方、GP
C測定によりポリスチレンスルホン酸ナトリウム基準の
重量平均分子量が58,000のポリマーが25%存在
することを確認した。透析分離後のポリマーの赤外吸収
スペクトルより、カルボキシレートおよびエーテル結合
の存在を確認し、さらにプロトンNMRとC13NMRス
ペクトルよりエーテル結合の炭素と水素の存在を確認し
た。これらの結果から、得られたポリマーの構造が既述
の式(i)〜式(iv)の構造単位よりなることが推定さ
れた。また、Caイオン捕捉能を測定した結果、分取ポ
リマー単位重量当たり450mg−CaCO3/gを与
えた。
Example 3 The catalyst composition was 0.9% Ce.1.5% Te.3.0% P.
The reaction was carried out in the same manner as in Example 1 except that the ratio was d / C. A colorless transparent viscous liquid (pH
Approximately 10) was analyzed by HPLC. As a result, the conversion rate of glycerin was 100% and the selectivity of residual tartronic acid was 15%.
%, And the glyceric acid selectivity was 22%. On the other hand, GP
It was confirmed by C measurement that 25% of a polymer having a weight average molecular weight of 58,000 based on sodium polystyrene sulfonate was present. The presence of carboxylate and ether bond was confirmed from the infrared absorption spectrum of the polymer after dialysis separation, and the presence of carbon and hydrogen of ether bond was confirmed from proton NMR and C 13 NMR spectra. From these results, it was estimated that the structure of the obtained polymer was composed of the structural units of the above-mentioned formulas (i) to (iv). Moreover, as a result of measuring the Ca ion trapping ability, 450 mg-CaCO 3 / g was given per unit weight of the preparative polymer.

【0079】実施例4 50%タルトロン酸水溶液100部、23%水酸化ナト
リウム水溶液130部の混合溶液を使用すること以外
は、実施例3と同じ条件で反応を行った。反応混合物の
GPC測定よりポリスチレンスルホン酸ナトリウム基準
の重量平均分子量が47,000のポリマーが19%存
在することが分かった。ポリマー成分を透析分離して得
られたポリマー成分の構造は、赤外吸収スペクトル、N
MRスペクトルより式(i)〜式(iv)の構造単位より
なることが推定された。また、Caイオン捕捉能を測定
した結果、分取ポリマー単位重量当たり450mg−C
aCO3 /gを与えた。
Example 4 The reaction was carried out under the same conditions as in Example 3 except that a mixed solution of 100 parts of 50% tartronic acid aqueous solution and 130 parts of 23% sodium hydroxide aqueous solution was used. From the GPC measurement of the reaction mixture, it was found that 19% of the polymer having a weight average molecular weight of 47,000 based on sodium polystyrenesulfonate was present. The structure of the polymer component obtained by dialysis separation of the polymer component has an infrared absorption spectrum, N
It was estimated from the MR spectrum that the structural units of formulas (i) to (iv) were used. In addition, as a result of measuring the Ca ion capturing ability, 450 mg-C per unit weight of the preparative polymer.
aCO 3 / g was given.

【0080】実施例5 種々の触媒組成物(1.5%Te・3.0%Pd/C、
1.5%Ce・3.0%Pd/C、3.0%Pd/C)
について実施例1と同様にして反応を行った。各触媒組
成物について、分取したポリマーの重量平均分子量はそ
れぞれ、58,000、43,000、40,000で
あった。表1にポリマーの収率とCaイオン捕捉能をま
とめた。尚、ポリマー成分の構造は、赤外吸収スペクト
ル、NMRスペクトルより式(i)〜式(iv)の構造単
位よりなることが推定された。
Example 5 Various catalyst compositions (1.5% Te.3.0% Pd / C,
1.5% Ce / 3.0% Pd / C, 3.0% Pd / C)
Was reacted in the same manner as in Example 1. For each catalyst composition, the weight average molecular weights of the separated polymers were 58,000, 43,000 and 40,000, respectively. Table 1 summarizes the polymer yield and the Ca ion trapping ability. The structure of the polymer component was estimated from the infrared absorption spectrum and the NMR spectrum to consist of the structural units represented by the formulas (i) to (iv).

【0081】実施例6 25%グリセリン水溶液100部と15%水酸化ナトリ
ウム145部の混合水溶液を使用し、触媒組成物として
0.75%Pt・3.0%Bi・3.0%Pd/Cを使
用し、反応温度を25℃にする以外は実施例1と同様に
反応を行った。表1にポリマー収率とCaイオン捕捉能
をまとめた。反応塔出口溜出物のpHは5.6であっ
た。尚、ポリマー成分の構造は、赤外吸収スペクトル、
NMRスペクトルより式(i)〜式(iv)の構造単位よ
りなることが推定された。
Example 6 Using a mixed aqueous solution of 100 parts of 25% glycerin aqueous solution and 145 parts of 15% sodium hydroxide, 0.75% Pt.3.0% Bi.3.0% Pd / C was used as a catalyst composition. Was used in the same manner as in Example 1 except that the reaction temperature was 25 ° C. Table 1 summarizes the polymer yield and Ca ion trapping ability. The pH of the distillate at the outlet of the reaction tower was 5.6. The structure of the polymer component is an infrared absorption spectrum,
It was estimated from the NMR spectrum that it was composed of the structural units of formulas (i) to (iv).

【0082】実施例7 触媒組成物が0.8%Ce・1.5%Bi・0.75%
Pt・3.0%Pd/Cであること以外は実施例6と同
様に反応を行った。表1にポリマー収率とCaイオン捕
捉能をまとめた。反応塔出口溜出物のpHは5.6であ
った。尚、ポリマー成分の構造は、赤外吸収スペクト
ル、NMRスペクトルより式(i)〜式(iv)の構造単
位よりなることが推定された。
Example 7 The catalyst composition was 0.8% Ce.1.5% Bi.0.75%.
The reaction was performed in the same manner as in Example 6 except that Pt was 3.0% Pd / C. Table 1 summarizes the polymer yield and Ca ion trapping ability. The pH of the distillate at the outlet of the reaction tower was 5.6. The structure of the polymer component was estimated from the infrared absorption spectrum and the NMR spectrum to consist of the structural units represented by the formulas (i) to (iv).

【0083】実施例8 第1反応塔(実施例1で用いたものと同様の反応器)の
触媒組成物が0.8%Ce・1.5%Bi・0.75%
Pt・3.0%Pd/C、第2反応塔(実施例1で用い
たものと同様の反応器)の触媒組成物が0.6%Bi・
3.0%Pt/Cであること以外は実施例6と同様に反
応を行った。第1反応塔を出た反応混合物はそのまま同
じ流速で第2反応塔に導入した。反応塔出口溜出物のp
Hは3.5であり受器の中に白色結晶が析出していた。
このものはHPLCによりケトマロン酸と同定された。
表1にポリマー収率とCaイオン捕捉能をまとめた。
尚、ポリマー成分の構造は、赤外吸収スペクトル、NM
Rスペクトルより式(i)〜式(iv)の構造単位よりな
ることが推定された。
Example 8 The catalyst composition of the first reaction column (reactor similar to that used in Example 1) was 0.8% Ce.1.5% Bi.0.75%.
Pt.3.0% Pd / C, the catalyst composition of the second reaction column (reactor similar to that used in Example 1) was 0.6% Bi.
The reaction was performed in the same manner as in Example 6 except that 3.0% Pt / C was used. The reaction mixture leaving the first reaction column was introduced into the second reaction column at the same flow rate as it was. Reaction tower outlet distillate p
H was 3.5, and white crystals were deposited in the receiver.
This was identified as ketomalonic acid by HPLC.
Table 1 summarizes the polymer yield and Ca ion trapping ability.
The structure of the polymer component is the infrared absorption spectrum, NM
It was estimated from the R spectrum that it was composed of structural units of formulas (i) to (iv).

【0084】実施例9 グリセリンとエチレングリコールをモル比で1:1に混
合すること以外は実施例8と同様に反応を行った。反応
塔出口溜出物のpHは3.5であった。表1にポリマー
収率とCaイオン捕捉能をまとめた。尚、ポリマー成分
の構造は、赤外吸収スペクトル、NMRスペクトルより
式(i)〜式(iv)の構造単位よりなることが推定され
た。
Example 9 A reaction was carried out in the same manner as in Example 8 except that glycerin and ethylene glycol were mixed at a molar ratio of 1: 1. The pH of the distillate at the outlet of the reaction tower was 3.5. Table 1 summarizes the polymer yield and Ca ion trapping ability. The structure of the polymer component was estimated from the infrared absorption spectrum and the NMR spectrum to consist of the structural units represented by the formulas (i) to (iv).

【0085】実施例10 グリセリンと1,2−プロピレングリコールをモル比で
1:1に混合すること以外は実施例9と同様に反応を行
った。反応塔出口溜出物のpHは3.5であった。表1
にポリマー収率とCaイオン捕捉能をまとめた。尚、ポ
リマー成分の構造は、赤外吸収スペクトル、NMRスペ
クトルより式(i)〜式(iv)の構造単位よりなること
が推定された。
Example 10 A reaction was carried out in the same manner as in Example 9 except that glycerin and 1,2-propylene glycol were mixed at a molar ratio of 1: 1. The pH of the distillate at the outlet of the reaction tower was 3.5. Table 1
The polymer yield and Ca ion trapping ability are summarized in Table 1. The structure of the polymer component was estimated from the infrared absorption spectrum and the NMR spectrum to consist of the structural units represented by the formulas (i) to (iv).

【0086】実施例11 実施例7の触媒組成物を直径0.8mmのガラスビーズ
を希釈剤として、重量換算で4倍に希釈して実施例1で
使用した反応塔に充填すること以外は実施例7と同様に
反応を行った。反応塔出口溜出液のpHは5.4であっ
た。表1にポリマー収率とCaイオン捕捉能をまとめ
た。尚、ポリマー成分の構造は、赤外吸収スペクトル、
NMRスペクトルより式(i)〜式(iv)の構造単位よ
りなることが推定された。
Example 11 The procedure of Example 11 was repeated, except that the catalyst composition of Example 7 was diluted 4 times by weight with glass beads having a diameter of 0.8 mm as a diluent and the reaction mixture used in Example 1 was charged. The reaction was carried out as in Example 7. The pH of the distillate at the outlet of the reaction tower was 5.4. Table 1 summarizes the polymer yield and Ca ion trapping ability. The structure of the polymer component is an infrared absorption spectrum,
It was estimated from the NMR spectrum that it was composed of the structural units of formulas (i) to (iv).

【0087】実施例12 温度計、攪拌器、ガス導入口、サンプリング口、排ガス
口をセットした1リットルの丸底フラスコに25%グリ
セリン15%水酸化ナトリウム混合溶液を500g、実
施例7で使用した触媒組成物を100g仕込み、反応温
度25℃、酸素供給速度1リットル/hで20時間反応
した。反応混合物のpHは7.2であった。ポリマー収
率とCaイオン捕捉能を表1にまとめた。尚、ポリマー
成分の構造は、赤外吸収スペクトル、NMRスペクトル
より式(i)〜式(iv)の構造単位よりなることが推定
された。
Example 12 500 g of a 25% glycerol 15% sodium hydroxide mixed solution was used in Example 7 in a 1-liter round bottom flask equipped with a thermometer, a stirrer, a gas inlet, a sampling port and an exhaust gas port. 100 g of the catalyst composition was charged and reacted at a reaction temperature of 25 ° C. and an oxygen supply rate of 1 liter / h for 20 hours. The pH of the reaction mixture was 7.2. The polymer yield and Ca ion trapping ability are summarized in Table 1. The structure of the polymer component was estimated from the infrared absorption spectrum and the NMR spectrum to consist of the structural units represented by the formulas (i) to (iv).

【0088】実施例13 実施例12において触媒組成物を0.6%Bi、3.0
%Pt/C、100gと交換し、空気供給速度を3.0
リットル/hにし、実施例12の反応物を原料として使
用すること以外は実施例12と同様に反応した。反応混
合物のpHは6.2であった。ポリマー収率とCaイオ
ン捕捉能を表1にまとめた。尚、ポリマー成分の構造
は、赤外吸収スペクトル、NMRスペクトルより式
(i)〜式(iv)の構造単位よりなることが推定され
た。
Example 13 The catalyst composition in Example 12 was adjusted to 0.6% Bi, 3.0%.
% Pt / C, exchange with 100g, and air supply rate is 3.0
The reaction was performed in the same manner as in Example 12 except that the reaction product of Example 12 was used as a raw material at a rate of 1 liter / h. The pH of the reaction mixture was 6.2. The polymer yield and Ca ion trapping ability are summarized in Table 1. The structure of the polymer component was estimated from the infrared absorption spectrum and the NMR spectrum to consist of the structural units represented by the formulas (i) to (iv).

【0089】実施例14 原料がエチレングリコールであること以外は実施例7と
同様に反応を行った。ポリマー収率とCaイオン捕捉能
を表1にまとめた。反応塔出口溜出物のpHは5.3で
あった。尚、ポリマー成分の構造は、赤外吸収スペクト
ル、NMRスペクトルより式(ii)の構造単位よりなる
ことが推定された。
Example 14 A reaction was carried out in the same manner as in Example 7 except that the raw material was ethylene glycol. The polymer yield and Ca ion trapping ability are summarized in Table 1. The pH of the distillate at the outlet of the reaction tower was 5.3. The structure of the polymer component was estimated to consist of the structural unit of formula (ii) from the infrared absorption spectrum and the NMR spectrum.

【0090】実施例15 原料がグリコール酸であること以外は実施例7と同様に
反応を行った。ポリマー収率とCaイオン捕捉能を表1
にまとめた。反応塔出口溜出物のpHは5.3であっ
た。尚、ポリマー成分の構造は、赤外吸収スペクトル、
NMRスペクトルより式(ii)の構造単位よりなること
が推定された。
Example 15 A reaction was carried out in the same manner as in Example 7 except that the starting material was glycolic acid. Table 1 shows the polymer yield and Ca ion trapping ability.
Summarized in. The pH of the distillate at the outlet of the reaction tower was 5.3. The structure of the polymer component is an infrared absorption spectrum,
It was estimated from the NMR spectrum that it consisted of the structural unit of formula (ii).

【0091】実施例16 原料がプロピレングリコールであること以外は実施例7
と同様に反応を行った。ポリマー収率とCaイオン捕捉
能を表1にまとめた。反応塔出口溜出物のpHは5.7
であった。尚、ポリマー成分の構造は、赤外吸収スペク
トル、NMRスペクトルより式(vi)の構造単位よりな
ることが推定された。
Example 16 Example 7 except that the raw material is propylene glycol.
The reaction was performed in the same manner as in. The polymer yield and Ca ion trapping ability are summarized in Table 1. The pH of the distillate at the outlet of the reaction tower is 5.7.
Met. The structure of the polymer component was estimated to consist of the structural unit of formula (vi) from the infrared absorption spectrum and the NMR spectrum.

【0092】実施例17 原料がヒドロキシアセトンであること以外は実施例7と
同様に反応を行った。ポリマー収率とCaイオン捕捉能
を表1にまとめた。反応塔出口溜出物のpHは6.2で
あった。尚、ポリマー成分の構造は、赤外吸収スペクト
ル、NMRスペクトルより式(vi)の構造単位よりなる
ことが推定された。
Example 17 A reaction was carried out in the same manner as in Example 7 except that the starting material was hydroxyacetone. The polymer yield and Ca ion trapping ability are summarized in Table 1. The pH of the distillate at the outlet of the reaction tower was 6.2. The structure of the polymer component was estimated to consist of the structural unit of formula (vi) from the infrared absorption spectrum and the NMR spectrum.

【0093】実施例18 原料が乳酸であること以外は実施例7と同様に反応を行
った。ポリマー収率とCaイオン捕捉能を表1にまとめ
た。反応塔出口溜出物のpHは5.7であった。尚、ポ
リマー成分の構造は、赤外吸収スペクトル、NMRスペ
クトルより式(vi)の構造単位よりなることが推定され
た。
Example 18 A reaction was carried out in the same manner as in Example 7 except that the raw material was lactic acid. The polymer yield and Ca ion trapping ability are summarized in Table 1. The pH of the distillate at the outlet of the reaction tower was 5.7. The structure of the polymer component was estimated to consist of the structural unit of formula (vi) from the infrared absorption spectrum and the NMR spectrum.

【0094】実施例19 実施例1で40%水酸化ナトリウム水溶液を使用し、反
応温度を60℃にすること以外は同一の条件で反応を行
った。20時間後、反応塔出口より褐色の反応液(pH
13)が留出した。この液をHPLCで分析したところ
グリセリン転化率は100%であった。GPC分析の結
果、ポリスチレンスルホン酸基準の重量平均分子量が4
500のポリマーが37重量%存在することを確認し
た。なお、ポリマー成分の構造は赤外スペクトルとNM
Rスペクトルより式 (v)の構造よりなることが推定さ
れた。また、反応混合物のCaイオン捕捉能は120m
g−CaCO3 /gであった。
Example 19 The reaction was carried out under the same conditions as in Example 1 except that a 40% aqueous sodium hydroxide solution was used and the reaction temperature was 60 ° C. After 20 hours, a brown reaction solution (pH
13) was distilled. When this liquid was analyzed by HPLC, the glycerin conversion rate was 100%. As a result of GPC analysis, the weight average molecular weight based on polystyrene sulfonic acid was 4
It was confirmed that 500% of the polymer was present at 37% by weight. The structure of the polymer component is infrared spectrum and NM
It was estimated from the R spectrum that it had the structure of formula (v). The reaction mixture has a Ca ion capturing ability of 120 m.
was a g-CaCO 3 / g.

【0095】[0095]

【表1】 [Table 1]

【0096】[0096]

【発明の効果】本発明の製造方法によれば、安価な原料
を用いて、高いイオン交換能等の特異な機能を持つ、生
分解性の洗剤用ビルダー等として有用なカルボキシル基
を有する重合物を効率よく製造することができる。
EFFECT OF THE INVENTION According to the production method of the present invention, a polymer having a carboxyl group, which is useful as a biodegradable detergent builder, etc., having a unique function such as a high ion exchange ability using an inexpensive raw material Can be manufactured efficiently.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】図1は本発明における反応スキームの概略図を
示す。
FIG. 1 shows a schematic diagram of a reaction scheme in the present invention.

【図2】図2は実施例1で得られた反応混合物のGPC
(gel permeation chromatography) のチャートを示す。
図中のピーク1(面積3.05%)は、本発明の重合物
(重量平均分子量4.503×104 )、ピーク2(面
積3.98%)は、本発明の重合物(重量平均分子量
7.324×103 )、ピーク3(面積46.06%)
は、原料/低分子酸化物(重量平均分子量3.826×
102 )、ピーク4(面積46.77%)は、溶離液を
示す。
2 is a GPC of the reaction mixture obtained in Example 1. FIG.
(gel permeation chromatography) chart is shown.
In the figure, peak 1 (area 3.05%) is the polymer of the present invention (weight average molecular weight 4.503 × 10 4 ), peak 2 (area 3.98%) is the polymer of the present invention (weight average). Molecular weight: 7.324 × 10 3 ), peak 3 (area: 46.06%)
Is a raw material / low molecular weight oxide (weight average molecular weight 3.826 ×
10 2 ), peak 4 (area 46.77%) represents the eluent.

【図3】図3は実施例8で得られた反応混合物のGPC
チャートを示す。図中のピーク1(面積5.0%)は、
本発明の重合物(重量平均分子量6.6×105 )、ピ
ーク2(面積17.0%)は、本発明の重合物(重量平
均分子量8.2×104 )、ピーク3(面積3.0%)
は、本発明の重合物(重量平均分子量3.7×1
4 )、ピーク4(面積30%)は、本発明の重合物
(重量平均分子量2.0×104 )、ピーク5(面積2
5%)は、本発明の重合物(重量平均分子量600
0)、ピーク6、7、8は重量平均分子量が200〜1
000のオリゴマーとモノマーである。
FIG. 3 is a GPC of the reaction mixture obtained in Example 8.
A chart is shown. Peak 1 (area 5.0%) in the figure is
The polymer (weight average molecular weight 6.6 × 10 5 ) and peak 2 (area 17.0%) of the present invention are the polymer (weight average molecular weight 8.2 × 10 4 ) and peak 3 (area 3) of the present invention. 0.0%)
Is the polymer of the present invention (weight average molecular weight 3.7 × 1
0 4 ), peak 4 (area 30%), the polymer of the present invention (weight average molecular weight 2.0 × 10 4 ), peak 5 (area 2
5%) is a polymer of the present invention (weight average molecular weight 600
0) and peaks 6, 7 and 8 have a weight average molecular weight of 200 to 1
000 oligomers and monomers.

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 水酸基化合物を下記の触媒組成物および
酸化剤の存在下に接触酸化させてカルボキシル基を有す
るモノマーを生成させるとともに、該モノマーを重合さ
せることを特徴とするカルボキシル基を有する重合物の
製造方法。 触媒組成物:パラジウム、白金、ロジウム、およびルテ
ニウムからなる群より選ばれる一種以上の元素を触媒第
一成分とし、ビスマス、テルル、スズ、鉛、アンチモ
ン、およびセレンからなる群より選ばれる一種以上の元
素を触媒第二成分とし、希土類元素から選ばれる一種以
上の元素を触媒第三成分とし、 (イ)触媒第一成分及び触媒第二成分 (ロ)触媒第一成分及び触媒第三成分 (ハ)触媒第一成分、触媒第二成分及び触媒第三成分、
又は (ニ)触媒第一成分のみ のいずれかよりなる担持触媒。
1. A polymer having a carboxyl group, characterized in that a hydroxyl group compound is catalytically oxidized in the presence of the following catalyst composition and an oxidizing agent to produce a monomer having a carboxyl group, and the monomer is polymerized. Manufacturing method. Catalyst composition: One or more elements selected from the group consisting of palladium, platinum, rhodium, and ruthenium as the catalyst first component, and one or more elements selected from the group consisting of bismuth, tellurium, tin, lead, antimony, and selenium. An element is used as a catalyst second component, one or more elements selected from rare earth elements is used as a catalyst third component, and (a) catalyst first component and catalyst second component (b) catalyst first component and catalyst third component (ha) ) A catalyst first component, a catalyst second component and a catalyst third component,
Alternatively, (d) a supported catalyst consisting of only the catalyst first component.
【請求項2】 水酸基化合物がグリセリン、グリセリン
酸又はグリセリン酸の塩であることを特徴とする請求項
1記載の製造方法。
2. The method according to claim 1, wherein the hydroxyl compound is glycerin, glyceric acid or a salt of glyceric acid.
【請求項3】 水酸基化合物がタルトロン酸又はその塩
であることを特徴とする請求項1記載の製造方法。
3. The method according to claim 1, wherein the hydroxyl compound is tartronic acid or a salt thereof.
【請求項4】 水酸基化合物がエチレングリコール、グ
リコール酸またはグリコール酸の塩であることを特徴と
する請求項1記載の製造方法。
4. The method according to claim 1, wherein the hydroxyl compound is ethylene glycol, glycolic acid or a salt of glycolic acid.
【請求項5】 水酸基化合物がプロピレングリコール、
ヒドロキシアセトン、乳酸又は乳酸の塩であることを特
徴とする請求項1記載の製造方法。
5. The hydroxyl compound is propylene glycol,
The production method according to claim 1, which is hydroxyacetone, lactic acid, or a salt of lactic acid.
【請求項6】 水酸基化合物がグリセリンとエチレング
リコールの混合物であることを特徴とする請求項1記載
の製造方法。
6. The method according to claim 1, wherein the hydroxyl compound is a mixture of glycerin and ethylene glycol.
【請求項7】 (ハ)の触媒組成物の触媒第一成分がパ
ラジウムと白金、触媒第二成分がビスマス及び/又はテ
ルル、触媒第三成分がセリウム及び/又はランタンであ
る請求項1〜6いずれか記載の製造方法。
7. The first catalyst component of the catalyst composition of (c) is palladium and platinum, the second catalyst component is bismuth and / or tellurium, and the third catalyst component is cerium and / or lanthanum. Any one of the manufacturing methods.
【請求項8】 触媒組成物を充填した固定床反応装置で
反応させることを特徴とする請求項1〜6いずれか記載
の製造方法。
8. The method according to claim 1, wherein the reaction is carried out in a fixed bed reactor filled with the catalyst composition.
【請求項9】 触媒組成物1重量部に対して0.5〜1
0重量部の希釈剤で希釈して充填することを特徴とする
請求項8記載の製造方法。
9. 0.5 to 1 with respect to 1 part by weight of the catalyst composition.
The manufacturing method according to claim 8, wherein the filling is performed by diluting with 0 part by weight of a diluent.
【請求項10】 カルボキシル基を有する重合物の重量
平均分子量が、ゲル濾過クロマトグラフィー法で500
〜1,000,000である請求項1〜9いずれか記載
の製造方法。
10. The polymer having a carboxyl group has a weight average molecular weight of 500 by gel filtration chromatography.
The production method according to any one of claims 1 to 9, wherein the production method is about 1,000,000.
【請求項11】 カルボキシル基を有する重合物のカル
シウム捕捉能が100〜600mg−CaCO3 /gで
あることを特徴とする請求項1〜10いずれか記載の製
造方法。
11. The method according to claim 1, wherein the polymer having a carboxyl group has a calcium-capturing ability of 100 to 600 mg-CaCO 3 / g.
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