JPH11228478A - ジメチロールアルカナールの製造方法 - Google Patents

ジメチロールアルカナールの製造方法

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JPH11228478A
JPH11228478A JP3453598A JP3453598A JPH11228478A JP H11228478 A JPH11228478 A JP H11228478A JP 3453598 A JP3453598 A JP 3453598A JP 3453598 A JP3453598 A JP 3453598A JP H11228478 A JPH11228478 A JP H11228478A
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JP
Japan
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alkanal
alkylacrolein
dimethylol
formaldehyde
ether
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JP3453598A
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English (en)
Inventor
Kazunari Takahashi
和成 高橋
Tetsugo Kawakami
徹悟 川上
Akio Tsuboi
明男 坪井
Sakou Chiyou
鎖江 張
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Mitsubishi Chemical Corp
Original Assignee
Mitsubishi Chemical Corp
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Publication date
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C45/00Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds
    • C07C45/61Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds by reactions not involving the formation of >C = O groups
    • C07C45/67Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds by reactions not involving the formation of >C = O groups by isomerisation; by change of size of the carbon skeleton
    • C07C45/68Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds by reactions not involving the formation of >C = O groups by isomerisation; by change of size of the carbon skeleton by increase in the number of carbon atoms
    • C07C45/72Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds by reactions not involving the formation of >C = O groups by isomerisation; by change of size of the carbon skeleton by increase in the number of carbon atoms by reaction of compounds containing >C = O groups with the same or other compounds containing >C = O groups
    • C07C45/75Reactions with formaldehyde

Abstract

(57)【要約】 【課題】 アルカナール又はα−アルキルアクロレイン
とホルムアルデヒドとを反応させてジメチロールアルカ
ナールを生成させ、これを酸化してジメチロールアルカ
ン酸を製造するに際し、ジメチロールアルカン酸の晶析
率を向上させる。 【解決手段】 ジメチロールアルカナールを含む反応液
をC5 〜C9 のエーテルで抽出してジメチロールアルカ
ナールの三量体などの副生物をエーテル溶液として除去
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はアルカナール又はα
−アルキルアクロレインとホルムアルデヒドとを反応さ
せて、α,α−ジメチロールアルカナールを製造する方
法の改良に関するものである。詳しくは本発明は、反応
生成液から、副生したα,α−ジメチロールアルカナー
ルの三量体などの高沸点の副生物を除去して、α,α−
ジメチロールアルカナールを高純度で取得する方法に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】α−位に2個の水素原子を有する炭素数
3以上のアルカナール又はα−アルキルアクロレインと
ホルムアルデヒドとを、水酸化ナトリウムなどの塩基性
化合物及び水の存在下に縮合させると、下記の反応式に
従ってα,α−ジメチロールアルカナールが生成するこ
とは公知である。
【0003】
【化1】 生成したジメチロールアルカナールは、ホルムアルデヒ
ドと更に反応してトリメチロールアルカンとなる。
【0004】ジメチロールアルカナールを酸化すると、
ポリウレタン樹脂やエポキシ樹脂の原料として有用なジ
メチロールアルカン酸が生成する。通常はアルカナール
又はα−アルキルアクロレインに大過剰のホルムアルデ
ヒドを反応させ、得られた反応生成液から未反応のホル
ムアルデヒドなどを蒸留により除去したのち、これに過
酸化水素を添加してジメチロールアルカナールをジメチ
ロールアルカン酸に酸化し、酸化反応液から生成したジ
メチロールアルカン酸を晶析させて取得する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この方
法で得られた反応生成液には、主生成物のジメチロール
アルカナール以外に、その三量体などの高沸点の副生物
が相当量含まれている。これらの副生物は、反応生成液
を酸化し、次いで生成したジメチロールアルカン酸を晶
析させる際に、ジメチロールアルカン酸の溶解度を増加
させて晶析収率を低下させ、また得られるジメチロール
アルカン酸の品質を低下させることが判明した。従って
本発明は、アルカナール又はα−アルキルアクロレイン
とホルムアルデヒドとを縮合させて得たジメチロールア
ルカナールを含む反応生成液から、ジメチロールアルカ
ナールの三量体などの副生高沸点物を除去する方法を提
供しようとするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、α−位
の炭素原子に2個の水素原子を有する炭素数3以上のア
ルカナール又はα−アルキルアクロレインとホルムアル
デヒドとを、塩基性化合物及び水の存在下に反応させて
得られるα,α−ジメチロールアルカナールを含む反応
生成液を、炭素数5〜9のエーテルで抽出してα,α−
ジメチロールアルカナールの三量体などの副生物をエー
テル溶液として除去することにより、三量体などの高沸
点副生物の少ないジメチロールアルカナールを取得する
ことができる。
【0007】
【発明の実施の形態】本発明でホルムアルデヒドとの縮
合反応に用いるアルカナールとしては、α−位の炭素原
子に2個の水素原子を有する直鎖又は分岐鎖の種々のも
のを用いることができる。アルカナールの炭素数は3〜
9、特に3〜8であるのが好ましい。例えばプロピオン
アルデヒド、n−ブチルアルデヒド、n−ペンチルアル
デヒド、n−ヘキシルアルデヒド、n−ヘプチルアルデ
ヒド、n−オクチルアルデヒドなどのような炭素数3〜
8の直鎖状アルデヒドを用いる。
【0008】また、α−アルキルアクロレインも直鎖又
は分岐鎖のアルキル基を有する種々のものを用いること
ができるが、アルキル基の炭素数は1〜7、特に1〜6
であるのが好ましい。例えばメタクロレイン、α−エチ
ルアクロレイン、α−n−プロピルアクロレインなどの
ような、α−位に炭素数1〜6の直鎖状アルキル基を有
するアクロレインを用いる。これらのアルカナールやア
ルキルアクロレインは所望ならばいくつかを併用しても
よい。
【0009】塩基性化合物としては、常用のものを用い
ればよく、例えば水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、
水酸化カルシウム、水酸化バリウム、炭酸ナトリウム、
炭酸カリウム、炭酸水素ナトリウムなどのような、アル
カリ金属又はアルカリ土類金属の水溶性の水酸化物、炭
酸塩、重炭酸塩などが用いられる。また、トリエチルア
ミンやトリプロピルアミンなどの第3級脂肪族アミンや
塩基性陰イオン交換樹脂などを用いることもできる。塩
基性化合物は、反応原料のアルカナール又はアルキルア
クロレインに対し、通常0.03〜0.3、好ましくは
0.05〜0.25倍のモル比となるように用いられ
る。塩基性化合物の使用量が少な過ぎると、反応速度が
著しく低下する。逆に使用量が多過ぎると、トリメチロ
ールアルカンの副生量が増大し、ジメチロールアルカナ
ールへの選択率が低下する。
【0010】ホルムアルデヒドは反応原料のアルカナー
ル又はアルキルアクロレインに対し、前記の(1)式又
は(2)式で示される化学量論量の0.5〜25倍、好
ましくは0.75〜20倍となるように用いる。特に化
学量論量の5〜15倍となるように用いるのが好まし
い。ホルムアルデヒドとしては通常はホルマリンを用い
る。水は反応原料のアルカナール又はアルキルアクロレ
インに対し通常2〜80モル倍、好ましくは4〜40モ
ル倍となるように用いる。特に10〜40モル倍となる
ように用いるのが好ましい。水の使用量が少な過ぎると
反応速度が低下し、かつアルカナールを原料とした場合
にはα−アルキルアクロレインが副生する。逆に使用量
が多過ぎるとトリメチロールアルカンの副生量が増大
し、ジメチロールアルカナールへの選択率が低下する。
反応は、アルカナール又はアルキルアクロレインにホル
マリンと塩基性化合物の水溶液を加え、撹拌下、反応系
を液相に維持しつつ、0〜100℃、好ましくは30〜
80℃に、数分〜数時間保持すれば容易に進行する。反
応器としては撹拌槽型反応器や管式反応器などを用いれ
ばよい。
【0011】反応生成液は、蒸留して共存しているアル
カナールやアルキルアクロレインなどを回収したのち、
エーテルで抽出して、含まれているジメチロールアルカ
ナールの三量体などの高沸点副生物をエーテル溶液とし
て除去する。抽出溶媒のエーテルとしては炭素数5〜9
のもの、例えばt−ブチルエチルエーテル、2−メトキ
シ−4−メチルペンタン、エチルプロピルエーテル、1
−メトキシ−2,2−ジメチルプロパン、1−メトキシ
ペンタン、1−メトキシ−3−メチルブタン、3−メト
キシペンタン、1−メトキシ−2−メチルプロパン、2
−メトキシ−2−メチルプロパン、2−メトキシブタ
ン、1−メトキシブタンなどのような炭素数5〜7の脂
肪族エーテルや、1−メトキシ−2,3,4−トリメチ
ルシクロブタン、1−イソプロピル−2−メトキシ−3
−メチルシクロプロパン、1−イソプロピル−3−メト
キシシクロブタン、1−エチル−2−メトキシ−3−メ
チルシクロブタン、1−sec−ブチル−2−メトキシ
シクロプロパン、1−メトキシ−2,4−ジメチル−シ
クロペンタン、1−ブチル−2−メトキシ−3−メチル
シクロプロパン、1−イソプロピル−2−メトキシ−シ
クロブタン、1,3−ジメチル−2−メトキシシクロペ
ンタン、(1−メトキシ−2−メチルプロピル)シクロ
プロパン、1−メトキシ−4−メチルシクロヘキサン、
1−エチル−2−メトキシ−シクロペンタン、1−メト
キシ−2−メチルシクロヘキサン、1−メトキシ−3−
プロピルシクロブタン、(1−メトキシプロピル)シク
ロブタン、1−メトキシ−3−メチルシクロヘキサンな
どのような炭素数7〜9の脂環族エーテルが用いられ
る。
【0012】抽出操作そのものは常法に従って行えばよ
い。すなわち抽出は回分方式でも連続方式でも行うこと
ができ、また多段抽出も好ましい。反応生成液に対する
抽出溶媒の比率(容量比)は、通常0.1〜20、好ま
しくは0.5〜10である。また、抽出操作は通常0〜
100℃で行えばよいが、0〜80℃、特に10〜60
℃で行うのが好ましい。抽出に要する時間は通常は少く
とも3分間であり、5分間以上が好ましい。この抽出操
作により、反応生成液中のジメチロールアルカナールの
三量体などの副生高沸点化合物が選択的に抽出溶媒のエ
ーテル中に抽出される。従ってこの抽出操作を経た反応
生成液を常法により酸化し次いで晶析すると、高純度の
ジメチロールアルカン酸が高い晶析収率で得られる。
【0013】なお、上記の抽出操作で得られたエーテル
溶液中には、三量体などの高沸点副生物に加えて主生成
物のジメチロールアルカナールも若干抽出されている。
従ってエーテル溶液からエーテルを蒸発させて除去した
のち、残渣をメチルイソブチルケトンなどの三量体など
の高沸点副生物に対して強い溶解力を示す溶媒に溶解
し、この溶液を水で抽出して含まれているジメチロール
アルカナールを水溶液として回収するのが好ましい。
【0014】上記によりジメチロールアルカナールの三
量体などの副生高沸点化合物が除去されたジメチロール
アルカナール水溶液からのジメチロールアルカン酸の製
造は、常法に従って行えばよい。水溶液中のジメチロー
ルアルカナールの濃度は、5〜60重量%、特に20〜
50重量%の範囲に調整されているのが好ましい。酸化
反応は、ジメチロールアルカナールに対して過酸化水素
を0.5〜2モル倍、好ましくは0.7〜1.5モル倍
加えて、20〜100℃、好ましくは40〜80℃に保
持すればよい。反応に要する時間は通常5時間ないしは
それ以上である。なお、酸化反応に供するジメチロール
アルカナール水溶液中のホルムアルデヒド量は、ジメチ
ロールアルカナールに対して30モル%以下、特に5モ
ル%以下となるように調整されているのが好ましい。こ
れによりジメチロールアルカン酸のメチロール基と蟻酸
とのエステル化反応による副生物の生成を低減できる。
【0015】ジメチロールアルカン酸を含む反応生成液
は、硫酸などで中和してジメチロールアルカン酸を遊離
させたのち、減圧下で水を蒸発させて除去し、蒸発残渣
に有機溶媒を加えて濾過して硫酸塩などの不溶物を除去
し、ジメチロールアルカン酸の有機溶媒溶液を取得す
る。有機溶媒としてはメチルイソブチルケトン、メチル
エチルケトンなどのジアルキルケトンや、酢酸エチル、
酢酸ブチルなどの酢酸エステル等を用いればよい。有機
溶媒の使用量は、通常ジメチロールアルカン酸100重
量部につき50〜400重量部である。ジメチロールア
ルカン酸の有機溶媒溶液は、次いで冷却してジメチロー
ルアルカン酸を晶析させる。冷却は10℃以下、特に5
℃以下となるまで行うのが好ましい。
【0016】
【実施例】以下に実施例により本発明を更に具体的に説
明するが、本発明はこの実施例に限定されるものではな
い。 実施例1 内容積300mlのガラスフラスコに、ホルムアルデヒ
ド水溶液(濃度30.5%)117.06gと、n−ブ
チルアルデヒド50.4gを仕込み、40℃に加温し
た。これに11.19gの苛性ソーダ水溶液(濃度20
%)を、撹拌下、pHが9〜10.5の範囲になるよう
に少しづつ加えて反応させ、pHが7になるまで撹拌を
続行した。反応終了後、60℃で減圧蒸留して未反応の
n−ブチルアルデヒドと副生α−エチルアクロレインを
除去した。室温の蒸留残渣を分液漏斗に移し、同容量の
tert−ブチルエチルエーテルを加え、振とう機で1
0分間激しく撹拌したのち静置して2層に成層分離させ
た。上層のエーテル層を除き、下層の水相に再びter
t−ブチルエチルエーテルを加えて前回と同様にして抽
出を行った。このようにして4回抽出操作を反復し、得
られたエーテル溶液を合せて30mmHgの減圧下にエ
ーテルを留去させた。液温が60℃になるまでエーテル
を留出させ、残留物約20gを得た。この残留物に同容
量の水を加え、60℃で30分間撹拌したのち、これに
メチルイソブチルケトン40mlを加えて10分間激し
く撹拌した。静置して2層に成層分離させ、ジメチロー
ルブチルアルデヒドを含む水相を取得した。この水相と
先に抽出処理を経た反応液とを合せ、蒸留して水の一部
を除去し、ジメチロールブチルアルデヒドの濃度が約3
0%の水溶液121gを得た。この水溶液中には、当初
の反応液中の三量体以上の高沸点副生物の約23%が残
存していた。この水溶液に30%過酸化水素水溶液6
2.1gを加え、60℃で5時間撹拌した。
【0017】次いで反応液に98%硫酸2.6gを加え
たのち、20mmHgで水が留出しなくなるまで減圧蒸
留した。蒸留残渣にメチルイソブチルケトン130ml
を加え、80℃に加熱した。80℃で濾過したのち、濾
液を撹拌しながら氷冷し、約2℃に1時間保持してジメ
チロールブタン酸の結晶を析出させた。保冷した17G
のガラスフィルターで濾過した。ジメチロールブタン酸
の晶析率は80%であった。
【0018】比較例1 実施例1と同様にしてホルムアルデヒドとn−ブチルア
ルデヒドとを反応させ、反応液から未反応のn−ブチル
アルデヒドと副生したα−エチルアクロレインを蒸留し
て除いた残液に、過酸化水素水を加えて60℃で5時間
撹拌した。次いで実施例1と同様に後処理して、ジメチ
ロールブタン酸を取得した。ジメチロールブタン酸の晶
析率は71%であった。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 張 鎖江 岡山県倉敷市潮通三丁目10番地 三菱化学 株式会社水島事業所内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 α−位の炭素原子に2個の水素原子を有
    する炭素数3以上のアルカナール又はα−アルキルアク
    ロレインとホルムアルデヒドとを、塩基性化合物及び水
    の存在下に反応させて得られるα,α−ジメチロールア
    ルカナールを含む反応生成液を、炭素数5〜9のエーテ
    ルで抽出してα,α−ジメチロールアルカナールの三量
    体などの副生物をエーテル溶液として除去することを特
    徴とするジメチロールアルカナールの製造方法。
  2. 【請求項2】 反応原料のアルカナールの炭素数が3〜
    9であり、α−アルキルアクロレインの炭素数が4〜1
    0であることを特徴とする請求項1記載のジメチロール
    アルカナールの製造方法。
  3. 【請求項3】 アルカナール又はα−アルキルアクロレ
    インとホルムアルデヒドとの反応を、アルカナール又は
    α−アルキルアクロレインに対し化学量論量の0.75
    〜20倍のホルムアルデヒドを添加して行うことを特徴
    とする請求項1又は2記載のジメチロールアルカナール
    の製造方法。
  4. 【請求項4】 アルカナール又はα−アルキルアクロレ
    インとホルムアルデヒドとの反応を、アルカナール又は
    α−アルキルアクロレインに対し2〜80倍モルの水の
    存在下に行うことを特徴とする請求項1ないし3のいず
    れかに記載のジメチロールアルカナールの製造方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003002500A1 (fr) * 2001-06-28 2003-01-09 Zeon Corporation Solvants contenant des cycloalkyl alkyl ethers et procede de production de ces ethers
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