JPH11322740A - 精製ε−カプロラクトンの製造法 - Google Patents

精製ε−カプロラクトンの製造法

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JPH11322740A
JPH11322740A JP10301079A JP30107998A JPH11322740A JP H11322740 A JPH11322740 A JP H11322740A JP 10301079 A JP10301079 A JP 10301079A JP 30107998 A JP30107998 A JP 30107998A JP H11322740 A JPH11322740 A JP H11322740A
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JP
Japan
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caprolactone
distillation
treatment
heat treatment
purified
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JP10301079A
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Kazuo Tanaka
一夫 田中
Atsushi Ogoshi
篤 大越
Hiroshi Ogawa
博史 小川
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Mitsubishi Gas Chemical Co Inc
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Mitsubishi Gas Chemical Co Inc
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07DHETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D313/00Heterocyclic compounds containing rings of more than six members having one oxygen atom as the only ring hetero atom
    • C07D313/02Seven-membered rings
    • C07D313/04Seven-membered rings not condensed with other rings

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Pyrane Compounds (AREA)
  • Polyesters Or Polycarbonates (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】純度向上の為の精留を繰り返す必要がなく、ま
た高価な安定剤や吸着剤を用いずに、ポリマー色調の良
い高品質のε−カプロラクトンを工業的に有利に製造す
る方法を提供する。 【解決手段】シクロヘキサノンを酸化して得たε−カプ
ロラクトンを含む反応混合物を蒸留することにより不純
物を除去するε−カプロラクトンの製造法において、不
活性ガス雰囲気中で塩基性物質による処理や130℃以
上の加熱処理を行った後、単蒸留または理論段5段以下
の蒸留塔で簡易蒸留を行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はε−カプロラクタム
の中間原料としてあるいはウレタン原料として有用な精
製ε−カプロラクトンの製造法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】ε−カプロラクトンは、高沸点の液体
で、反応性に優れており、ポリエステルポリオールやウ
レタン樹脂などの原料となる。すなわちε−カプロラク
トンから製造されるポリウレタン用ポリエステルポリオ
ールや高分子量ポリエステルポリオールは、各種樹脂の
性質を改良するためのブレンド剤として用いられる。ε
−カプロラクトンから得られたポリエステルポリオール
をポリエチレンとブレンドした場合には、光沢・透明性
やブロッキング防止性が改善され、ポリ塩化ビニルとブ
レンドした場合にはポリ塩化ビニルの低温脆化性が改善
されるが、原料のε−カプロラクトンの性状、特にε−
カプロラクトンの外観(着色等)は、ブレンドした各種
樹脂の外観や耐候性などにも影響を与え易い。
【0003】このようなε−カプロラクトンに対する対
策としては、従来、10〜30段程度の蒸留塔を用いた精留
操作を繰り返し行うことによる純度の向上や、窒素雰囲
気での貯蔵、安定剤の添加(p−メトキシフェノール、
トリデシルスルファイト、2,6−ジターシャリーブチ
ル−4−メチルフェノール等)などが行われており、特
開平5−1054号には吸着剤としてハイドロタルサイ
ト化合物を用いることが記載されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ε−カプロラクトンの
色相改善対策として、上記の如き精留操作を繰り返して
純度を上げることは大きな蒸留設備が必要で熱的にも不
利である。また安定剤の添加はラクトンポリオールを用
いて製造されるウレタンの外観を悪化させる。ハイドロ
タルサイト化合物を吸着剤に用いることはコスト的に不
利となり改善が求められている。本発明の目的は、以上
の状況に鑑み、純度向上の為の精留を繰り返す必要がな
く、また高価な安定剤や吸着剤を用いずに、ポリマー色
調の良い高品質のε−カプロラクトンを工業的に有利に
製造する方法を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の課
題を解決すべく鋭意検討を行った結果、ε−カプロラク
トンの仕上げの蒸留後に不活性ガス雰囲気中で塩基性物
質による処理や加熱処理を行った後、単蒸留または理論
段5段以下の蒸留塔で簡易蒸留することによりポリマー
色調の良い高品質のε−カプロラクトンを工業的に有利
に得られることを見い出し、本発明に到達した。即ち本
発明は、シクロヘキサノンを酸化して得たε−カプロラ
クトンを含む反応混合物を蒸留により不純物を除去する
ε−カプロラクトンの製造法において、精留塔の留出液
を不活性ガス雰囲気中で、塩基性物質による処理および
/または130℃以上の加熱処理を行った後、単蒸留ま
たは理論段5段以下の蒸留塔で蒸留を行うことを特徴と
する精製ε−カプロラクトンの製造法である。
【0006】
【発明の実施の形態】本発明に適用されるε−カプロラ
クトンの製造方法はシクロヘキサノンを酸化する方法で
あり、シクロヘキサノンと芳香族アルデヒドを共酸化す
る方法、シクロヘキサノンを過酢酸あるいは過酸化水素
にて酸化する方法が挙げられる。これらの反応によりε
−カプロラクトンを含有する反応混合物が得られ、不純
成分を除去して精製ε−カプロラクトンが製造される。
【0007】例えばシクロヘキサノンを芳香族アルデヒ
ドである2,4−ジメチルベンズアルデヒドと共に酸化
して得た反応混合物には、通常、ε−カプロラクトンの
他、2,4−ジメチル安息香酸、シクロヘキサノン、
2,4−ジメチルベンズアルデヒド、その他の構造不明
の副生物などの不純成分が含まれている。この反応混合
物を順次蒸留し、先ずシクロヘキサノン(沸点155.
6℃)、次に2,4−ジメチル安息香酸(沸点267
℃)、続いて2,4−ジメチルベンズアルデヒド(沸点
225℃)と除去し、最後に精留塔でε−カプロラクト
ン(沸点235.3℃)が得られる。これらの低沸物お
よび高沸物の除去はε−カプロラクトンの変質を避ける
為、出来るだけ低温で行う必要があり、減圧蒸留により
行われる。
【0008】本発明において塩基性物質による処理や加
熱処理は不活性ガス雰囲気中で行われる。用いられる不
活性ガスとしては窒素が最も一般的である。処理される
ε−カプロラクトン精留塔の留出液の純度は98%以上
が望ましい。ε−カプロラクトン精留塔の留出液を塩基
性物質で処理する場合の塩基性物質にはアルカリ金属又
はアルカリ土類金属の化合物が用いられ、アルカリ金属
又はアルカリ土類金属の水酸化物、炭酸塩、重炭酸塩、
酸化物またはそれらの混合物、例えば水酸化ナトリウ
ム、水酸化カルシウム、水酸化リチウム、水酸化バリウ
ム、水酸化マグネシウム、水酸化ストロンチウム、水酸
化カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸カル
シウム、炭酸バリウム、炭酸マグネシウム、炭酸水素ナ
トリウム、炭酸水素カリウム、酸化カルシウム、酸化マ
グネシウム、酸化バリウム等が挙げられる。
【0009】上記の塩基性物質の添加量は、塩基性物質
がε−カプロラクトンに可溶な場合には、ε−カプロラ
クトンに対して0.01〜1000重量ppm、好まし
くは0.1〜100重量ppmの範囲である。ε−カプ
ロラクトンに対して不溶性の塩基性物質については、粉
末状の固体を添加して懸濁撹拌する方法、あるいは粒状
の固体を充填した塔にε−カプロラクトンを通過させる
ことで処理される。不溶性物質を懸濁撹拌する方法の添
加量はε−カプロラクトンに対して1〜100000重
量ppm、好ましくは10〜10000重量ppmの範
囲である。
【0010】塩基性物質の処理温度は室温でも良いが、
処理速度を上げたり液粘度を下げたりするために50〜
200℃で処理することが好ましく、より好ましくは7
0〜180℃の範囲で処理する。高温程、ポリマー色調
が改善するが、ε−カプロラクトンの重合等の変質が生
じ易い。処理時間は処理温度にもよるが、通常は5分〜
10時間、より好ましくは0.5〜5時間の範囲であ
る。
【0011】本発明の方法では、上記の如く塩基性物質
による処理と加熱処理を組み合わせて行なうことが出来
る。塩基性物質の添加により加熱温度を下げることがで
き、ε−カプロラクトンの重合等の変質を避けることが
できる。塩基性物質で処理したε−カプロラクトンに含
まれる不溶物はリボイラー等の詰まりの原因となるの
で、該不溶物を濾過分離した後、単蒸留または理論段5
段以下の蒸留塔で簡易蒸留することにより精製される。
【0012】加熱処理を単独で行う場合の温度は130
℃以上で処理を行われ、好ましくは135℃〜210℃
の範囲である。この範囲では加熱処理は高温で行う程、
ポリマー色調が改善するが、ε−カプロラクトンの重合
による損失やε−カプロラクトンの分解による純度の低
下等が生じ易い。処理時間は処理温度にもよるが、普通
30分〜5時間、好ましくは1〜4時間の範囲である。
【0013】塩基性物質による処理や加熱処理により色
成分を高沸化させたε−カプロラクトンは簡易蒸留によ
り高沸分を除去して精製する。高沸化した色成分は単蒸
留または理論段5段以下の蒸留塔での簡易蒸留で容易に
除去することできる。本発明の方法は回分式、連続式の
いずれの方法で行うことが出来るが、連続式で行うこと
が好ましい。本発明によれば、不活性雰囲気中での塩基
性物質による処理や加熱処理の後、簡易蒸留を行うこと
で、ポリマー色調の良いε−カプロラクトンが容易に得
られる。
【0014】
【実施例】次に実施例および比較例により本発明を更に
具体的に説明する。但し本発明は以下の実施例により制
限されるものでない。なお、実施例および比較例中の
「ポリマー色調」は、重合試験によりε−カプロラクト
ン150gにエチレングリコール5g、酸化ジブチル錫
0.2gを加えて、170℃、2時間加熱して重合した
ポリマーを比色管中、窒素シール下80℃で溶融させ、
白色性濾紙を背景にしてAPHA標準色(JIS K
1557の6・2に記載された方法により調製)と比色
したものである。
【0015】製造例(ε−カプロラクトンの製造) 内容積6Lの撹拌機付き流通式オートクレーブに、シク
ロヘキサノン80重量%、2,4−ジメチルベンズアル
デヒド20重量%、触媒としてナフテン酸コバルトをコ
バルトとして1ppm含む混合液を3000g仕込み、
空気を導入し、反応を開始し、3000g/hで混合液
を供給し、オフガス中の酸素濃度を10vol%となる
ように空気量を調整し、反応温度を35℃に維持しなが
ら圧力25kg/cm2 G で液面を一定に維持し、連続的に
抜き出した。定常時の抜き出し量は3086g/hで、
組成はε−カプロラクトン7.92重量%、2,4−ジ
メチル安息香酸12.75重量%、2,4−ジメチルベ
ンズアルデヒド7.58重量%、シクロヘキサノン7
0.60重量%、その他成分1.15重量%であった。
反応液の滞留時間は0.97時間であり、2,4−ジメ
チルベンズアルデヒドの反応率は61.0%であった。
得られた反応混合物をまず薄膜蒸発器でシクロヘキサノ
ンを分離し、次いで蒸留により2,4−ジメチル安息香
酸、その他高沸物を除き、続いて残余のシクロヘキサノ
ン、未反応2,4−ジメチルベンズアルデヒド、その他
の低沸物を除去した。更に20段の蒸留塔を用いた精留
によって高沸物を除去して得られたε−カプロラクトン
(純度99.5%)を以下の実施例および比較例に使用
した。
【0016】実施例1 製造例で得られたε−カプロラクトン1000gに炭酸
ナトリウム0.5gを添加し、窒素雰囲気中120℃で
1時間保持した後、不溶の炭酸ナトリウムを濾過し、濾
過液を理論段数3段の蒸溜塔でバッチ蒸溜し、精製ε−
カプロラクトンを仕込み量に対して90%を留出させ
た。精製ε−カプロラクトンを用いて前述の重合試験を
行い、得られたポリマーの色相は30であった。
【0017】比較例1 炭酸ナトリウムを添加しなかった他は実施例1と同様に
行った。得られたポリマーの色相は55であった。
【0018】実施例2〜6 添加物及び添加物量を変えて実施例1と同様に行った。
得られた結果を表1に示す。表1の結果より塩基性物質
で処理した後、蒸溜することによりポリカプロラクトン
の外観が改善されることが分かる。
【0019】
【表1】 添加物 添加物濃度 ポリマー色 ppm APHA 実施例1 炭酸ナトリウム 500 30 実施例2 炭酸水素ナトリウム 500 30 実施例3 水酸化ナトリウム 10 35 実施例4 水酸化カリウム 10 35 実施例5 酸化マグネシウム 2500 40 実施例6 酸化バリウム 2500 40 比較例1 無添加 − 55
【0020】実施例7 製造例で得られたε−カプロラクトン1000gを窒素
雰囲気中処理温度140℃、滞留時間3時間、連続式で
加熱処理を行った後、処理液を連続単蒸留し、蒸留塔フ
ィード量に対して98%の精製ε−カプロラクトンを留
出させた。得られた精製ε−カプロラクトンの純度は9
9.9%であった。精製ε−カプロラクトンを用いて前
述の重合試験を行い、得られたポリマーの色相は30で
あった。
【0021】比較例2 加熱処理温度を120℃とした他は実施例7と同様に行
った。得られた精製ε−カプロラクトンの純度は99.
9%であった。また得られたポリマーの色相は55であ
った。
【0022】比較例3 製造例で得られたε−カプロラクトンを加熱処理なしに
前述の重合試験を行った。得られたポリマーの色相は6
0であった。
【0023】実施例8 加熱処理温度を150℃とした他は実施例7と同様に行
い、純度99.9%の精製ε−カプロラクトンを得た。
これを重合して得られたポリマーの色相は25であっ
た。
【0024】実施例9 加熱処理温度を200℃とした他は実施例7と同様に行
い、純度99.9%の精製ε−カプロラクトンを得た。
これを重合して得られたポリマーの色相は15であっ
た。
【0025】実施例10 製造例で得られたε−カプロラクトン1000gに炭酸
ナトリウム0.5gを添加し、窒素雰囲気中処理温度1
40℃、滞留時間3時間、加熱処理を行った後、処理液
を連続単蒸留し、蒸留塔フィード量に対して98%の精
製ε−カプロラクトンを留出させた。得られた精製ε−
カプロラクトンの純度は99.9%であった。精製ε−
カプロラクトンを用いて前述の重合試験を行い、得られ
たポリマーの色相は20であった。
【0026】
【発明の効果】以上の実施例からも明らかなように、本
発明により精留塔の留出液を不活性ガス雰囲気中で塩基
性物質による処理や加熱処理を行った後、簡易蒸溜する
ことで、ポリマー色調の良いε−カプロラクトンが容易
に得られることが分かる。本発明の方法では精留操作を
繰り返す必要がないので熱的に有利である。また安定剤
のようにラクトンポリオールを用いたウレタンの外観を
悪くすることはない。更に吸着剤のように高価なものを
添加することもないので経済的にも有利である。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】シクロヘキサノンを酸化して得たε−カプ
    ロラクトンを含む反応混合物を蒸留により不純物を除去
    するε−カプロラクトンの製造法において、精留塔の留
    出液を不活性ガス雰囲気中で、塩基性物質による処理お
    よび/または130℃以上の加熱処理を行った後、単蒸
    留または理論段5段以下の蒸留塔で蒸留を行うことを特
    徴とする精製ε−カプロラクトンの製造法。
  2. 【請求項2】塩基性物質による処理にアルカリ金属およ
    び/またはアルカリ土類金属化合物を用いる請求項1に
    記載の精製ε−カプロラクトンの製造法。
  3. 【請求項3】加熱処理を135〜210℃の温度で行う
    請求項1に記載の精製ε−カプロラクトンの製造法。
JP10301079A 1998-03-19 1998-10-22 精製ε−カプロラクトンの製造法 Pending JPH11322740A (ja)

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