JPS5815939A - サリチル酸ナトリウムの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 コルベ−シュミット　（Ｋｏｔｂｅ７Ｓｃｈｍｉｔｔ）
反応はサリチル酸を合成する為の良く知られた商業ベー
スのルートである。リンドセイ（Ｌｉｎｄｓｅｙ）とジ
エスケイ（Ｊｅ　ｓ　ｋｅｙ）とが、コルベ−シュミッ
ト合成並びに今日の工業的方法を“ケミカル・レビュー
　（ＣｈｅｍｉｃａｔＲｅｖｉｅｗ）　　”、第５７巻
、第５８４〜５９１頁（１９５７年８月］り開示してい
る。他の詳細な説明は、′ンルペのデクショナリー・オ
ブ・アプライド・ケミストリー（Ｔｈｏｒｐｅ”ｓ　Ｄ
ｉｃｔｉｏｎａｒｙｏｆ　Ａｐｐｔｉｅｄ　Ｃｈｅｍｉ
ｓｔｒｙ）”ｓ第４版、第１０巻、第６６０〜６６５頁
（１９５０）ｉ”キルクーオスマー・エンサイクロペデ
ア・オフ゛會ケミカル・テクノロジ＝　（Ｋｉｒｋ−Ｏ
ｔｈｍｅｒ　Ｅｎｃｙｃｔｏｐｅｄｉａ　ｏｆＣｈｅｍ
ｉｃａｔＴｅｃｈｎｏｔｏｇ）’）’　、第２版、第１
７巻、第７２４〜−７２７頁（１９６８）；および１イ
ンダストリアル・アンド°エンジニアリングーケミスト
リー（ＩｎｄｕｓｔｒｉａｔＥｎｇ、Ｃｈｅｍｉｓｔｒ
ｙｌ　”　、第６９巻、第５５Ａ〜５６Ａ頁（１９５７
）のバーディ（Ｈａ　ｒ　ｄ　ｙ　）の論文１サリチル
酸１に認められる＠ 上記合成における改善を発展させて来た。過去における
これらの努力は、主として、反応器に供給したフェノー
ルの転化率を高めることによってサリチル酸の収量を増
すことに関していた。これらの改善が、現在一般的に用
いる市場用方法を導ひき出した。

これらの方法では、二酸イ１炭素を約１４０℃以下の温
度、殊に１００−２５０℃のもとで導入しそして、等モ
ル量の二酸化炭素がこの低い温度のもとで吸収された後
に初めて、温度を徐々に約１４０−１５０℃、特定の場
合には１５０−１６０℃に高め、フェニル−カルボン酸
ナトリウムを所望のサリチル酸ナトリウムに転位させて
いる。未反応フェノールの全てを減圧下に反応器からス
トリッピング除去しそして再循環する為に回収する。今
日の市場向けの方法の場合には、循環の終りに除去され
るフェノールの量を低く維持でき、一般に反応器または
オートクレーブに最初に装入されたフェノールの約１０
−１５チに維持できる。

粗サリチル酸ナトリウム生成物を、水に溶解しそして色
を除く為に活性炭で処理する。強い鉱酸での酸性化によ
ってサリチル酸を沈殿させ、次にそれを例えば遠心分離
によって回収する。この目的の為には、一般に硫酸およ
び塩化水素酸の如き鉱酸を使用する。こうして製造され
るサリチル酸は、一般に約９９．５％のサリチル酸を含
有する良品質のものである。主な不純物は４−ヒドロキ
シ安息香酸および４−ヒドロキシ−インフタル酸である
。確立されたこの市場向けの方法では、装入されたフェ
ノールの転化率が比較的に高く、要するに最軽生成物の
純度が許容できるものである。ところがこれらの方法に
は、回収できないフェノールの損失および一部分回収で
きない生成物の損失に欠点があり、このことが原料の価
格を高めそしてエネルギー消費を多大にしている。

最終生成物（市販のサリチル酸）は９９．５％のサリチ
ル酸と約０．５チだけの副生成物を含有していてもよい
とはいえ、サリチル酸ナトリウムは約９０−９５％がカ
ルボキシル化反応粗生成物中に存在する有機酸のナトリ
ウム塩より成っている。残りはの塩である。

公知のカルボキシル化反応では、以下の量で種々の酸が
形成されるのが典型的である：モル量 サリチル酸　　　　　９０−９５ ４−　ＨＢＡ　　　　　　　　５−１０２−　ＨＩＰＡ
　　　　　　Ｏ，１−０，５４−ＨＩＰＡ　　　　　　
Ｏ，５−２ 副生成物の酸、特に４−ＨＢＡは、サリチル酸自体より
も水に良好に溶解する。それ故に高い温度のもとて希釈
溶液からサリチル酸を沈殿させることによって、該副生
成物はサリチル酸から容易に分離される。このことが過
去においては度々、サリチル酸をカルボキシル化の唯一
の生成物とする製法を導ひき出して来た。典型的な操作
、では、粗塩を８〜１０トンの水に約１トンのサリチル
酸ナトリウムを溶解するように希釈しそして５０−６０
℃のもとての硫酸の添加によってサリチル酸を沈殿させ
る。この操作では、存在するサリチル酸の約８５チの生
産量で９９．５％の純度のサリチル酸が得られる。二次
的な不純生成物は約２５℃に母液を冷却して単離しそし
て純粋にする為にこの生成物を再循環することによって
総合収率をζ存在するサリチル酸の約９５％に高めるこ
とができる。しかし一般に副生成物の酸の量と等しい量
のサリチル酸が母液と一緒に失なわれる。原則として、
これらの酸は、溶媒で抽出しそして次に溶媒を蒸発させ
ることによって、母液から回収できる。か＼る追加的な
方法段階は、基本的費用およびエネルギー消費に加算さ
れることは別として、サリチル酸と−あったとしても−
僅かしか商業的価値のない副生成物の酸との５０：５０
の混合物しかもたらさない。

ヒドロキシ−インフタル酸はサリチル酸を単離する間に
それほど容易には除けない。高純度のサリチル酸を製造
する為には、該工業的生成物（サリチル酸）を昇華させ
て、ヒトーロキシーイソフタル酸を残留物中に残す。不
所望の副生成物の形成と同様に副反応によって生ずる多
くの問題が、Ｇ。

Ａ＊：’＃ゼノフスキー（Ｋｏｒｚｅｎｏｖｓｋｉｉ　
）によつでゝシアーナル・ケミカル・インダストリー（
Ｊ、Ｃｈｅｍ。

Ｉｎｄ、）、（ソ連）、第２巻、第５４１〜２頁（１９
２９）に論しられており、このことは”ケミカル魯アブ
ストラクト（Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ａｂｓｔｒａｃｔｓ）
″、第２４巻、第８３８５頁に抽出されている。

それ故に、カルボキシル化段階の間に形成される非サリ
チル酸の量を有意義に減少させる方法が望まれている。

本発明者は驚ろくべきことに、ナトリウム−フェルレー
トと二酸化炭素との間のコルベ−シュミットのカルボキ
シル化反応を、フェニルカルボン酸ナトリウムがたいて
いサリチル酸ナトリウムに転化する温度のかなシ上にお
いて一段階で行なうことを見出した。更に特別な場合・
には、化学量論量の二酸化炭素を約１５０℃以下のもと
で導入してフェニル炭酸ナトリウム−このものは次に（
第２段南口に）、相当な期間１５０℃以上に維持するこ
とによってサリチル酸ナトリウムに転化される−を製造
する代りに、二酸化炭素を約１６５℃以上の温度のもと
て一段階でナトリウム−フェルレートと反応させて直接
的にサリチル酸ナトリウムを製造する。

本発明の方法を実施する場合には、オートクレーブまた
は反応器に装入したフェノールの高い転化率を維持しな
がら、副生成物の非サリチル酸およびそのナトリウム塩
の量を５〜ｌＯ倍の率で減少させることが可能である。

本発明の方法では、フェノールと水酸化ナトリウム水溶
液とを反応領域に供給する。水は１６５℃反応主反応と
してサリチル酸ナトリウムを製造する。

フェノールと水酸化ナトリウムとのモル比は一般に約ｌ
：ｌであシ、好ましくはフェノールを若干だけ過剰に、
例えば約１　＝１０％過剰に用いる。

本方法で幾分か多量にフェノールが使用され得るとはい
え、フェノールが多過ぎると方法装置中の機械的問題の
原因と成る固まりが形成されるので、フェノールは約２
５チ過剰以下である必要がある。

それ故に、英国特許第９４９．９８８号に開示された方
法−反応を溶融したフェノール中で行なう−で用いる様
に、例えばフェノールと水酸化ナトリウムとの高い比率
、例えば４：ｔｉ用いることは、プロセスを複雑にしそ
して不所望の副生成物の形成に関していかなる利益もも
たらさない。

水酸化ナトリウム溶液は一般に、約２５−５５　％の水
酸化ナトリウムの濃度範囲の水溶液を用いる。

次に水の除去を、最初に大気圧でそして次に減圧下、例
えば約５−１００　ｙのもとて反応混合物を約１６５℃
以上の温度に加熱することによって完了する。

水の除去が実質的に完了しそしてフェノールがナトリウ
ム−フェノノートに転化した後に、化学量論量の二酸化
炭素を、温度を約１６５℃以上に維持しながら反応域に
供給する。二酸化炭素の吸収は約１　（）”２００　ｍ
ｓの減圧下にもかかわらず直ちに行なわれる。反応を進
める時、圧力を急速に約４〜６ｂａｒに増加させそして
、カルボキシル化を完了するのに充分な時間−一般に約
帆５−４時間−５この圧力レベルを維持する。初期のカ
ルボキシル化反応の時間は、勿論、操作条件、用いる反
応器およびオートクレーブの種類等に依存して変える。

しかしながら多くの場合、初期反応時間は約０．５−５
時間の範囲である。

サリチル酸ナトリウムは、オートクレーブまたは反応器
を約１２０℃またはそれ以下の温度に冷却することによ
って反応域から取り出す。次に反応域ニ水を充填し、サ
リチル酸ナトリウムの濃厚な貯蔵用溶液を得る。種々の
公知の方法をサリチル酸ナトリウムを回収するのに用い
ることができるしまた回収の確かな方法が本発明の本質
的特徴を構成しているのではないと思っている。更に、
サリチル酸ナトリウムをサリチル酸および次に一所望な
らば−゛アセチルサルチル酸転化する為に通例の手段を
使用できる。例えば、ソルペまたはクリンクーオスマ（
Ｔｈｆｆｐｅ　ｏｒ　Ｋｒｉｎｋ−Ｏｔｈｍｅｒ）参照
のこと。

しかしながら、本発明に従うカルボキフル化反応の間に
形成される副生成物は非常に僅かであるので、サリチル
酸の回収が非常に簡単であるということは注目するべき
である。更に濃縮した溶液は、サリチル酸の沈殿処理の
間使用でき、所ヤの方法装置の能力を更に高くしそして
処理するべきプロセス水を少なくしそして乾燥状態での
昇華による追加的浄化処理は、本発明の方法で得られる
カルボキシル化生成物から最も高い純度のサリチル酸を
得るのに必要とされない。

フエンル炭酸ナトリウムが本発明のカルボキシル化段階
で用いられる高いカルボキシル化温度のもとて先行物と
して形成されるかどうかは、判っていない。しかしなが
らこのことは、２つの異なった段階でカルボキシル化を
実施する−即ち、１つの段階で、約１００℃のもとてナ
トリウム・フェルレートと二酸化炭素とを反応させてフ
エンル炭酸ナトリウムを形成しそして第２番目の段階で
フエンル炭酸す）　ＩＪウムを追加的二酸化炭素にて、
１４ト１５０℃程の反応温度を利用してサリチル酸ナト
リウムに転化する−には及ばないことを明らかにしてい
る。

一般に本発明のカルボキシル化段階はｓ　約１６５℃以
上、殊に約１７５℃以上、最も好ましくは約１８０−２
２０℃の温度のもとて１段階で実施する。更に高い温度
、例えば約２３０℃も有効に利用できるが、この場合二
酸化炭素の圧力を、カルボキシル化反応の終りの部分の
間、約５ｂａｒから約８〜ｉ　ｏｂ　ａ　ｒに高めるべ
きである。

公知の知識と著しく異なり、ナトリウム−フェルレート
からサリチル酸ナトリウムへの転化率、が特に反応温度
に左右されることが判った。１６５℃でも２００℃でも
、　８５−８８％の転化率が容易に得られるが、温度が
高められた時には副生成物の形成が減少する。例えば、
１９０−１９５℃での反応は反応生成物混合物中に０゜
５％より少ない非サリチル酸しかもたらさないのに対し
て、　１４０−１５０℃での反応では粗生成物混合物中
に主として４−ＨＢＡである約９チの非−サリチル酸を
もたらす。

本発明の反応は、サリチル酸す）　ＩＪウムの製造に適
することが現在知られているあらゆる種類のオートクレ
ーブ中で行なうことができる。本発明の他の長所によれ
ば、反応を米国特許第３．８８０．４０７号（ハイフン
・リスト（Ｈｅｉｎｚ　Ｌｉ５ｔ））に従う混合混練装
置で有利に実施できる。この機械は溶融した重合体およ
びゴムの如き手に触れると粘ばつく高粘性材料の為に予
定されたものであるにもかかわらず、この装置中でナト
リウム−フェルレートと二酸化炭素との反応を行なうこ
とによって驚ろくほど良い結果が得られることが判った
。二酸化炭素を、サリチル酸す）　ＩＪウムの収率およ
び純度に不利な影響を与えることなしに、非常に高速度
で導入し得ることも全く予期できないことであった。こ
のことは化学量論量のニー酸化炭素を、通常の１０−’
２４時間の代りに１〜６時間の短時間で導入および反応
させ得ることを意味している。このことは工業的経営に
おいて明らかに非常に重要である。

米国特許第３．８８０．４０７号の混合混練装置は、本
発明の方法を実施する時に起る反応成分の満足な交換を
保証する反作用羽根を用いている。この混合混線装置は
、シリンダー状に形成された固定ハウジングの内に回転
式攪拌機が取り付けられた構造である。ハウジング内に
ある軸方向に一定の間隔で放射状に伸び″ている若干の
平面内の複数の板状要素が攪拌機に固定され、そしてハ
ウジングの内側面に近接して一定の間隔を保った点まで
外側に拡がっている。攪拌羽根は各板状要素の放射状外
側端部に固定されそして該羽根は軸方向に伸びている。

板状要素の各１対の隣接した面の間に位内部へ一定の間
隔を保った点の該取付は手段に逆羽根が取９付けられて
いる。逆羽根は一般に攪拌羽根と同様に軸方向に広がっ
ている。攪拌羽根は回転している時に逆羽根とハウジン
グの内側との間を通りそしてハウジング壁のひつかきま
たは掃除作用を行ないそして逆羽根と組み合わさってノ
・ウジングの内側１の材料の混練作用をする。同様に、
逆羽根は攪拌機の表面および板状要素の、軸に向いた面
にひつかき効果または掃除効果をもたらす。

前述の説明に加えて、米国特許第３．８８０．４０７号
（ハインツーリイスト）の図面、第２欄の第２２行、第
６欄の第１θ行の記載もこ＼に関連している。

本発明は、以下の比較例および本発明の実施例によって
更に充分に理解される。

この実験ではサリチル酸ナトリウムを通例の方法で製造
する。２３．２モルのフェノールと２２．９モルの水酸
化ナトリウムを、攪拌機を備えたオートクレーブに充填
しそして、最初に大気圧、　１２０−１２５℃のもとて
そして次に２３ｗＨｇの減圧、１４ト１５０℃のもとで
乾燥させる。全乾燥時間は約５時間である。

そうして形成されたナトリウム−フェルレートｆ：９０
℃に冷却しそして二酸化炭素をオートクレーブ中に圧入
する。発熱反応を起しそして温度を、二酸化炭素の吸収
が終るまで約１２０℃に維持する。

次に温度を、中間生成物または先行生成物の転位反応を
引起こす為に高める。僅かの追加的消費が約１４５−１
５５℃のもとで行なわれる。温度を５ノく一ルの二酸化
炭素圧のもとて４時間１６０−１７０℃に維持する。そ
の後にオートクレーブを冷却しそして生成物を分析の為
にサンプリングする。

実験Ｂ この実験では、二酸化炭素の導入を１２０〜１３５Ｃで
行なう。

実験ＡおよびＢの両方で得られた粗サリチル酸す）　Ｉ
Ｊウムの僅かの試料を、塩から遊離酸に転化する為に、
希釈した塩化水素酸中に溶解する。この溶液を高圧液ク
ロマトグラフィーによって分析しそして以下の組成（重
量％］が判る：実験 Ｂ ２−ヒドロキシ−イソフタル ４−ヒドロキシ安息香酸　　　　　　　　　　　　９，
３１０．１従って副生成物の酸はフェノール約ｌθ〜１
３％の直接的損失の原因である。

純粋なサリチル酸を製造する間に、副生成物の酸は、サ
リチル酸を塩の溶液から沈殿させることによって除く。

溶液は、副生成物の酸が溶液中に残っている程に薄く保
つ。

コラして得られる９９．５％の純度のサリチル酸が上記
の生成物から後処理によシ得られる時には、廃液と一緒
に去るかあるいは副生成物との５０：５０（％）混合物
としてのみ分離できるサリチル酸１０％を追加的に損失
する。

実験Ｃ 英国特許第９４９．９８８号（ダウ・ケミカル社）に記
載された方法を、高剪断攪拌機を備えた７ｔオートクレ
ーブ中で繰返えす。装入物は３０モルのフェノールに８
モルのナトリウム−フェルレートを溶解した溶液である
。二酸化炭素を１６０〜１６５Ｃの温度および５バール
の圧力のもとて２時間導入する。

固体生成物をオートクレーブからサンプリングする。こ
のものは、混合酸の総量に対して５．５モル−〇４−Ｈ
ＢＡおよび０．６４％の４−ＨＩＰＡを含有している。

本発明の例 実施例　１ 米国特許第３．８８０．４０７号に記載の混合混練装置
中ニ、２３．２モルのフェノールおよび２３．０モルの
水酸化す）　ＩＪウム（４０％溶液）を装入する。

水を、最初に大気圧で加熱しそして次に３０ｔｍＨｇの
もとて１９０Ｃの最終湿度に加熱することによって除く
。次に、二酸化炭素を５モル／時の速度で導入する。吸
収は急速であり、カルボキシル化の最初の半分の間オー
トクレーブ中に準大気圧状態が存在している。しかしな
がら５時間の終シには、圧力は急速に５バールに上昇す
る。更に１時間、この圧力水準を維持する。オートクレ
ーブを１００Ｃに冷しそしてサリチル酸ナトリウムの濃
厚な貯蔵用溶液を造る為に水を満たす◎ 貯蔵用溶液の約１％を脱イオン水２５（１ｍｔにて希釈
する。この溶液から２５μｔを取り、５−　Ｏｍｔの酸
性希釈液にて希釈して塩を遊離酸に転化する。

この試料を高圧液クロマトグラフで測定し、次のサリチ
ル酸　　　　　　　　　　　２０．４　　　　−フェノ
ール　　　　　　　　　　　１．４２　　　　−従って
、装入したフェノールに対するサリチル酸の収率は８８
％である。全ての未反応フェノールが完全に循環さ詐る
ので、方法の真の損失は４−ＨＩＰＡと４−ＨＢＡとを
合計して、全体の０．４モルチである。

実施例　２ ２０モル／時の二酸化炭素流を用いることを除いて、実
施例１を繰返えす。分析にて、形成された酸の組成は次
の通りであった： モールチ サリチル酸　　　　　　９９．５２ ４−ＨＢＡ　　　　　　　　Ｏ，３５ ４−ＨＩ　ＰＡ　　　　　　　　０．１９実施例　３ 実施例１および２を、カルボキシル化の間に別の温度を
用いて繰返えす。生成物を実施例１に記載の如く分析し
、次の結果を得た： ３−１　　　１６０−１６６　　　　　５　　　　　８
５　　　　４．１　　　　０．４３−２　　　１７３−
１７９　　　　　５　　　　　９３　　　　　１．３　
　　　　０．２６３−３　　　１７７−１８４　　　　
　５　　　　　８’５　　　　　１．４　　　　０．２
７３−４　　　１９２−２０４　　　　２０　　　　　
８７　　　　０．３５　　　　０．１２３−５　　　１
９０−１９５　　　　　５　　　　　６０２３　　０．
２６　　　１．０３−６　　　１４０−１５７　　　　
２０　　　　　８７　　　　８．２　　　　０．７６３
−７　　　２３７−２４３　　　　　５　　　　　３１
３３　　１．８　　　　　Ｇ、１１（ａｌ　　二酸化炭
素導入時の温度 （ｂｌ　　００ｍ流（モル／時ノ （ｃｌ　　フェノールの転化率（モル％ン（均　生じる
サリチル酸に対する副生成物の量（モル％］上記の表中
のデータは、二酸化炭素を導入することの利益および高
温、例えば約１６５Ｃ以上、特に約１８０〜２２０Ｃの
もとてカルボキシル化を行なうことの利益を示している
。

実験３−５はナトリウム−フェルレートの不完全な乾燥
の影響を示している。転化率が減少するが、副生成物の
形成は影響されない。同様に実験３−７は、非常に高い
温度のもとではフェノールの部分蒸気圧が高い為に、か
かる温度では転化率が制限されることを示している。

第３表の結果の概要は、約１８０〜２１０Ｃで４−ＨＢ
Ａの形成が最小となることを示しそしてこれらの結果お
よび他の実験は、４−ＨＢＡの形成を２％以下に保つ為
には、二酸化炭素導入時に少なくとも１６５Ｃ以上の温
度にするべきであることを示している。

最後に、比較例および本発明の実施例のデータを考察す
れば、サリチル酸を製造する為に現在用いられている商
業ベースの方法では少なくとも約１０％の非−サリチル
酸が生ずるのに、本発明の方法では約１チよシ少ない量
の非サリチル酸しか生じないことが判る。

上に記載し且つ説明した方法が、本発明の広い範囲から
はずれない変法に属するものである。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）ナトリウム−フェノラートと二酸化炭素とを反応
   させることによってサリチル酸ナトリウムを製造するに
   当って、該反応を１６５Ｃ以上の温度のもとて１段階で
   実施し、それによって副生成物の非サリチル酸の実質的
   減少を伴なってサリチル酸ナトリウムの高収率を達成す
   ることを特徴とする、上記サリチル酸す）　ＩＪウムの
   製造方法。
2. （２）　　反応温度が約１８０〜２２０Ｃの範囲内であ
   る特許請求の範囲第１項記載の方法。
3. （３）　　フェノールと水酸化ナトリウム水溶液とを、
   ナトリウム−フェルレートを形成する反応域で反応させ
   、得られる反応生成物混合物を、それから水を除く為に
   、約１６５Ｃに高められた高い温度に加熱し、このよう
   にして製造されるナトリウム−フェノラートを約１６５
   Ｃ以上の高温に維端する間に、二酸化炭素を反応領域に
   導入し、そして上記高温のもとてのナトリウム−フェル
   レートと二酸化炭素との間の反応によって一段階で直接
   的にサリチル酸す）　ＩＪウムを製造する特許請求の範
   囲第１項記載の方法。
4. （４）反応温度が約１８０〜２２０ｃの範囲内である特
   許請求の範囲第３項記載の方法。
5. （５）　　反応領域が、フェノール、水酸化す）　ＩＪ
   ウム、ナトリウム−フェルレートおよび二酸化炭素なる
   反応成分を、プロセスを通して完全に混合することを保
   証する、反作用羽根よシ成る混合混練装置である特許請
   求の範囲第３項記載の方法。
6. （６）　　フェノールと水酸化ナトリウム水溶液とを、
   ナトリウム−フェルレートを形成する反応領域において
   引続き反応させ、二酸化炭素とそのナトリウム−フェル
   レートとを、サリチル酸ナトリウムを形成する為に接触
   させ、次にサリチル酸を形成する為にそのサリチル酸ナ
   トリウムを酸性化し、但し副生成物としての非サリチル
   酸のす）　ＩＪウム塩の形成を十分に減らす為に約１６
   ５Ｃ以上の反応温度のもとて二酸化炭素とナトリウム−
   フェルレートとの接触を行なう特許請求の範囲第１項記
   載の方法。 副　反応温度が約１８０〜２２０ｃの範囲内である特許
   請求の範囲第６項記載の方法。