JPS582217B2 - デカンジカルボン酸−(1,10)の製法 - Google Patents

デカンジカルボン酸−(1,10)の製法

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JPS582217B2
JPS582217B2 JP50049859A JP4985975A JPS582217B2 JP S582217 B2 JPS582217 B2 JP S582217B2 JP 50049859 A JP50049859 A JP 50049859A JP 4985975 A JP4985975 A JP 4985975A JP S582217 B2 JPS582217 B2 JP S582217B2
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    • C07C51/487Separation; Purification; Stabilisation; Use of additives by treatment giving rise to chemical modification
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L63/00Compositions of epoxy resins; Compositions of derivatives of epoxy resins

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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は蒸留によりデカンジカルボン酸−(1・10)
を製造する方法に関する。
デカンジカルボン酸一(1・10)はポリアミド及びポ
リエステルの如き重合体の製造のための価値ある出発生
成物である。
文献によればデカンジカルボン酸=(1 ・10)を製
造するための若干の方法が知られている。
通例、シクロドデカノン及び/またはシクロドデカノー
ルは、一般に例えば銅塩及びバナジウム塩の如き酸化触
媒の存在下に硝酸による酸化により酸化されてジカルボ
ン酸となる。
デカンジカルボン酸−(1・10)を、例えばポリアミ
ド−またはポリエステル成分として使用する際に必要で
ある如き純度に於て、簡単な方法で得ることは従来非常
に困難であった。
極めて小さい色指数を有する。
すなわち、いわゆる繊維品質〔 Faserqua l
itat〕に於けるデカンジカルボン酸−(1・10)
を得ることは殊に困難であった。
ドイツ特許第73691号によれば、長鎖状α・ω−ジ
カルボン酸を蒸留により精製することは実際には実施で
きないと考えられている。
更にフランス特許第1393569号に於ては、シクロ
アルカノール及びシクロアルカノンを硝酸で酸化してα
・ω−ジカルボン酸となす際にN−含有化合物が生成す
ること、及びこれら副生成物は熱安定性を劣化させるこ
とが記載されている。
上記の特許明細書には、有機溶剤から再結晶することに
よりジカルボン酸が充分純粋な形で得られることが記載
されている。
更に、再結晶、熔融再結晶または類似の方法により極め
て純粋なデカンジカルボン酸−(1・10)を得る方法
が試みられている多くの印刷物が知られている。
(例えばフランス特許第1393568号、米国特許第
3413138号、ドイツ特許出願公開第144381
1号、ドイツ特許第1903571号及びドイツ特許出
願公開第2101942号参照)。
従って従来デカンジカルボン酸−(1・10)を高い純
度で得るためには無駄の多い、しかも費用のかかる方法
を使用せねばならなかった。
本発明は、有機的に結合せる窒素含有率0.05重量%
又はそれ以下及び硝酸含有率0.1重量%以上を有しそ
してシクロドデカノール、シクロドデカノン又は両方を
硝酸で低温に於て及び温和な条件下酸化して製造されそ
してこの様に製造された粗酸を酸化条件−これは粗酸の
有機的に結合せる窒素含有率0.05重量%又はそれ以
下に低減させる−下酸化温度以上の温度で熱処理に付す
ことにより得られた粗結晶酸を、例えばポリエステル−
またはポリアミド成分として直接使用することができる
限りに於て簡単な方法で精製するという課題がその基礎
となっている。
この課題は、事実上(a)粗酸を水で洗浄しそして洗浄
酸を真空下ニトローゼガスを粗酸から放出する温度及び
出発粗結晶酸を製造するために用いられる酸化及び熱処
理温度以上で熱処理に付すことにより出発結晶粗酸の硝
酸含有率を0.02重量%又はそれ以下に低減させ、(
b)この様に予精製した1・10−デカンジカルボン酸
を215−225℃の塔底温度及び0.5−2トルの圧
力で蒸留しそして(c)留出物としての1・10−デカ
ンジカルボン酸を回収することにより解決される。
本発明による蒸留に先き立ち、有機的に結合せる窒素の
含有率を0.05重量%及びそれ以下、特に0.02重
量%及びそれ以下に引き下げることが、是非とも必要で
ある。
温和な酸化条件下−その際温和な条件下とは、とりわけ
20乃至60℃、特に30乃至50℃の如き低温の使用
を意味する−で製造されたデカンジカルボン酸の場合、
上記の窒素含有率の低減は酸化条件下に於ける処理によ
り可能である。
そのためには生成する粗製の酸を例えば過マンガン酸塩
、クロム酸塩または次亜塩素酸塩の如き強力な酸化剤を
用いて−一般にアルカリ媒質中で−処理することができ
る。
有機的に結合せる窒素の含有率を、尚酸化剤を含有する
、生成しつつある酸化生成物を直接熱処理に付すること
により低減せしめるのが有利であることが判った。
通例このためには70乃至90℃の温度で十分である。
有機的に結合せる窒素含有率は必要とされる値以下に低
減させることはできないので、続いて行なわれる蒸留に
於ては、色の品質〔 Farbpualitat 〕に
関して満足できない値を有する生成物しか得られない。
また、蒸留の際に望ましからざる多量の残渣が生ずる。
有機的に結合せる窒素の含有率はケルダールー測定法に
より測定される。
更に本発明によれば遊離の硝酸の含有率を0.02重量
%及びそれ以下に低減せしめなければならない。
次にあげる表には、本発明方法に於ける種々の硝酸含有
率が蒸留液の色の品質及び蒸留の際の残渣の生成にいか
なる影響を及ぼすかが示されている。
現今技術水準による方法の場合には一般に約700AP
HAの色指数が得られる。
0.02重量%以上の硝酸含有率では、十分でない色の
品質を有する(APHA中に記載された色指数はデオキ
ソ−窒素ふん囲気下に150℃で測定して再び熔融物の
色彩を与える(ASTM−D1209))蒸留液が得ら
れる。
遊離の硝酸の含有率は酸価により決定される(修正され
たASTM−D664)。
硝酸含有率が高い場合には残渣が増加し、この増加しつ
つある残渣が工程の経済的実施をさまたげる。
特に、遊離の硝酸の含有率を0.01重量%及びそれ以
下に低減せしめるのが好ましい。
0.01重量%より著しく低い含有率はこれを得んと欲
しても無駄なことに過ぎず、且つそれ故に工程の経済的
実施がさまたげられる。
本発明により硝酸含有率をコントロールするために粗製
の酸を特に2乃至500トルの圧力及び150乃至20
0℃の温度に於て、窒素ガスの発生が実際に終了するま
で加熱する。
その際普通は、粗製の酸を150℃に加熱し、次いで圧
力を緩徐に低下させるように実施する。
約500トルに於て窒素ガスの発生が開始し、次いで圧
力を再び緩徐に低下させ、且つ同時に約200℃及び約
2トルに於て窒素ガスの発生が終了するまで緩徐に温度
を上昇させる。
通例、粗製のデカンジカルボン酸を上記の如く熱処理す
る際に、水分含有率も同じく本発明による含有率に低減
せしめられる。
遊離の硝酸の含有率の本発明による上記のコントロール
方法に於ては、母液を先ず例えばロ過、遠心分離または
消尽により除去し、次いで尚粗製の酸に付着せる母液を
水により主として1回噴射洗滌することにより除去する
のがよい。
一般に遊離の硝酸の含有率を水による洗出により本発明
による値に低減せしめることを特に選択すべきであり、
その際追加の水の出発生成物中への浸入は甘受される。
本発明によれば、フィッシャーにより測定される(AS
TM−D1744)仕込み生成物の水分含有率は0.1
重量%及びそれ以下に低減せしめられなければならない
0.1重量%以上では、本発明による蒸留方法に必要な
低圧を得ることができないかまたは、必要な低圧に調節
するためには時間の必要性が余りに大きく、従って蒸留
の際に生成物を極めて高温または長時間加熱しなければ
ならない。
水を除去するためには、仕込み生成物を蒸留に先立って
760乃至500トルの圧力にて150乃至180℃に
加熱すれば一般には十分である。
脱水期間は仕込み生成物の水分含有率に依存する。
水分含有率を0.1重量%よりも著しく低くすることは
無駄である。
0.3重量%なる水分含有率が得られたならば、−特に
連続的処理法に於て−前塔中の水を少量の前留出物と一
緒に除去することにより約0.1重量%にまで低下せし
めることもできる。
次いで上記前塔の塔底部溜り物を本発明により蒸留する
公開明細書(ドイツ特許出願公開第1919228号、
ドイツ特許出願公開第2001182号及びドイツ特許
出願公開第2217003号)により得られたデカンジ
カルボン酸−(1・10)を使用すると、有機的に結合
せる窒素の含有率を非常に小さくすることができるので
、更に硝酸含有率及び水分含有率のみが、低減せしめら
れる筈である。
有機的に結合せる窒素、遊離の硝酸及び水の含有率を必
要な値に定めれば、デカンジカルボン酸−(1・10)
は本発明により蒸留によって精製される。
逆行現象は事実上完全に阻止されなければならない。
そのためには塔の一部に蒸気を通して加熱するのがよい
蒸留中に於けるデカンジカルボン酸−(1・10)の熱
的負担を少くするためには、本発明により215乃至2
25℃の塔底温度にて蒸留する。
225℃以上では既に熱分解が起る可能性があり、一方
215℃以下では生成物は急速には十分蒸発しない。
本発明による蒸留は0.5乃至2トルの圧力下で実施さ
れる。
2トル以上では、生成物を沸騰させるために生成物を余
りにも高温に加熱しなければならず、また、0.5トル
以下の圧力を得ることは望ましいことではあるにしても
工業的にはコスト高になる。
また蒸留に当っては、蒸留装置中の圧力差、例えば蒸留
塔の塔底部と塔頂部との間の圧力差を最小にしておくよ
うに注意しなければならない。
なんとなれば、もしそうしなければ生成物が例えば塔底
部に於て、蒸留中余りに強く加熱されることになるから
である。
蒸留塔としては、最高半分の高さまでラーシツヒリング
を充てんせる中空の管または塔を使用するのが有利であ
る。
上記の塔を用いてデカンジカルボン酸−(1・10)の
蒸留はできるだけ注意深く実施されるが蒸発面上での滞
留時間を短縮するには薄層から蒸発を行うのが有利であ
る。
更に、生成物をできるだけ広い表面から蒸発させるのが
有利である。
その際、現今技術では慣用の薄層蒸発装置を使用するこ
とができる。
上記の場合、目的により降下薄層蒸発器として作られた
強制循環蒸発器または急速流通式蒸発器( S chn
e l ldurchl aufverda mpf
er )を使用するのがよい。
この種の蒸発器に於ては、個々の沸騰管には、生成物を
できるだけ一様な一場合によっては凝集せる一薄膜とし
て蒸発器内部を流下させるに適当な装置(例えばノズル
)が取り付けられている。
タービンに当る液体量はその際、いずれの場合にも加熱
面全体が液体薄膜で湿潤しているように定められている
本発明方法は連続的にも不連続的にも行うことができる
本発明方法により得られるデカンジカルボン酸−(1・
10)は一般に98乃至99.5重量%の純度及び50
乃至80APHAの色指数を有する。
上記デカンジカルボン酸−(1・10)は高純度である
ため、ポリアミド及びポリエステルの構成成分として極
めて良好である。
またこれは色の品質が良好であるために繊維成分として
極めて良好に使用することができる。
本発明方法により、驚くべきことに、デカンジカルボン
酸−(1・10)を簡単な方法で、後処理損失を少くし
て、しかも同時に、極めて良好な色指数を有する高い純
度に於て得ることが可能である。
本発明方法を下記の例により説明する。
例1 一段階蒸留: 仕込み生成物: ドイツ特許出願公開第1919228号により40℃の
酸化温度に於て製造された粗製−デカンジカルボン酸−
(1・10)を遠心分離により反応生成物より分離する
分離された結晶性デカンジカルボン酸−(1・10)を
、これに付着せる硝酸を除去するために水を用いて遠心
分離器にて洗滌し、次いで100乃至110℃の温度及
び100トルの圧力に於て格子囲い式乾燥箱( Hur
dentrockenschrank)で乾燥する。
乾燥後酸の水分含有率は0.1重量%に達した。
かくして得られた粗製−デカンジカルボン酸−(1・1
0)は下記の特徴を有する: 凝固点 127.4 ℃熔融色
指数(150℃、直後)400APHA熔融色指数(1
50℃、2 900APHA時間) N−含有率(有機的に結合 0.016重量%せる
もの) 遊離のHNO3 0.01 重量%灰
分 200■/k9 重金属 25mg/kg 分析的組成: デカンジカルボン酸 98.5 重量%ノナ
ンジカルボン酸 1.0 重量%セバシ
ン酸 0.18重量%アゼライン
酸 0.04重量%低沸点物質
0.28重量%蒸留装置: 充てん材を有せず、h=6m、d=0.35m、塔底部
= 2. 3m3の容積なる塔。
必要な熱は降下薄膜式蒸発器(3m3)にて系の中に導
入される。
加熱媒体として適当な加熱装置中で蒸発される熱伝導性
油が使用される。
塔底部及び塔は高圧蒸気で加熱される。
塔は真空装置(蒸気噴射用装置)を備えていて、これに
より塔頂部の圧力0.5トルが得られる。
塔と蒸気噴射用装置との間には結晶分別一系が、装着さ
れている。
乾燥せる粗製一デカンジカルボン酸(水分含有率’:o
.i重量%)は熔融物容器中で熔融され(選択により、
水分により湿潤せるデカンジカルボン酸を熔融し、且つ
その際同時に脱水することもできる一例2参照)次いで
連続的に降下薄膜式蒸発器に供給される。
塔底部内容物は循環ポンプにより絶えず降下薄膜式蒸発
器上を循環させる。
蒸留受器にデオキソ−N2を噴射する。
蒸留条件: 温度: 熔融物容器 155℃ 塔底部 215℃ 塔−中央部 210℃ 塔−頂部 190℃ 圧力: 塔−頂部 0.5トルP
25−35mmWS供給量
153kg/h 残渣 供給量に対し1. 5 − 2%蒸留
器: 凝固点 128 % 熔融色指数(150℃、50APHA 直後) 熔融色指数(150℃、 70APHA2時間) N−含有率(有機的に結 0.005重量%合せる
もの) 遊離のHNO3 検知できず灰分
10 mg/kg 重金属 検知できず 分析的組成: デカンジカルボン酸−(l・98.74重量%10) ノナンジカルボン酸 0.97重量%セバシン
酸 0.15重量%アゼライン酸
0.03重量%低級酸類
0,11重量%蒸留により精製された、上記の性質
を有するデカンジカルボン酸は−工業的使用が示す如く
一一ポリアミド及びポリエステルの製造に適している。
例2 二段階蒸留: 仕込み生成物: 例1に於けると同じ粗製の酸を使用する。
(分析的組成に関しては上記を参照)例1とは異なり酸
をあらかじめ乾燥しない。
蒸留装置: 流下式冷却器を有する、電気的に加熱される2l−熔融
物攪拌器。
前溜出物−塔:h=500mm、d=30mm、塔の高
さの半分までラーシツヒリングを充てんせる電気的付帯
加熱装置。
蒸溜器:2l、電気的に加熱される。
主溜出物−塔:h=500mm、d=30mm、電気的
に加熱する。
蒸溜器:2l、電気に加熱される。
真空装置:油−スライドバルブ式ポンプ塔融物容器:容
融物容器: 水分含有率25%重量%を有する湿潤な粗製−デカンジ
カルボン酸を150乃至160℃の温度に於て熔融させ
、そしてその際60分以内に760トルに於て流下式冷
却器上に水を供給する。
この容器の底部より連続的に取り出され且つこの後段に
接続された(前溜出物一)塔の塔底部より搬入される熔
融物は0.20乃至0. 3 0重量%の残留湿度を有
する。
前留出物塔: 温度: 塔頂部 205乃至215℃塔底部
220乃至2 3 0 ℃塔頂部圧力:0
.7乃至1.0トル 還流比 1:3 混入物 1kg/h (水を含まない
熔融物) 前留出物: 前留出物の分析的組成: デカンジカルボン酸 88.20重量%ノナンジ
カルボン酸 4.90重量%セバシン酸
1.11重量%アゼライン酸
0.33重量%低沸点物質 5.
46重量%上記前留出物塔の塔底部泥状物(水分含有率
=0.05重量%)を連続的に主溜出物塔に送入する,
主溜出物塔: 温度: 塔頂部 192 ℃ 塔底部. 217 ℃ 塔頂部圧力: 0.5}ル蒸留液=
930 グ/h凝固点
.128.5 ℃熔融色指数(150℃、
40APHA直後) 熔融色指数(150℃、 60APHA2時間) N一含有率(有機的に結合 0.003重量%せるも
の) 遊離のHN03 検知できず灰分
゛<5聖/k9 重金属 検知できず分析的組成: デカンジカルボン酸 99.62重量%ノナンジ
カルボン酸 0.26重量%セバシン酸
0.06重量%アゼライン酸
0.01重量%低沸点物質 0.
05重量%残渣: 上記の代りに0.1重量%より犬なる遊離のHNO3含
有率を有する粗製−DDSを使用すると、蒸留条件下に
於て(中空の管及び/または允てん材を允てんした塔)
、強力な真空変動が生ずるという結果を伴う分解が常に
認められ、従って蒸留を維持するために高い塔底部−及
び塔頂部温度が保持されなければならない。
蒸留液は変色する、(>500乃至1000APHA)
残渣の量は仕込み量に対して15乃至20重量%である
例3 シクロドデカノールのバナジン酸アンモニウム−触媒の
存在下に於ける硝酸による酸化を35℃に於て実施する
粗製−デカンジカルボン酸中の有機的に結合せる窒素の
含有率は約1000ppmになる。
酸化生成物を直接85℃に於て熱後処理に付し、これに
より粗製−デカンジカルボン酸中有機的に結合せる窒素
の含有率が実際に100ppmに低下する。
遊離の硝酸及び水の含有率の低減は例lの如くに行なわ
れる。
仕込み生成物は下記の特性を有する。
凝固点 127.5 ℃熔融色
指数(150、直後)350APHA熔融色指数(15
0℃、2800APHA時間) N−含有率(有機的に結合 0.010重量%せる
もの) 遊離のHNO3 0.009重量%灰
分 170 mg/kg 重金属 21 mg/kg分
析的組成: デカンジカルボン酸 98.8重量%ノナンジカ
ルボン酸 0.8 重量%セバシン酸
0.16重量%アゼライン酸
0.03重量%低沸点物質 0.2
1重量%蒸溜は例1に於ける如く実施される。
蒸溜液: 凝固点 128.2 ℃熔融色指
数(150℃、 50APHA直後) 熔融色指数(150℃、 70APHA2時間) N−含有率(有機的に結 0.004重量%合せる
もの) 遊離のHNO3 検知できず灰分
<10■/kg 重金属 検知できず分析的組成: デカンジカルボン酸 98.95重量%ノナンジ
カルボン酸 0.70重量%セバシン酸
0.14重量%アゼライン酸
0.03重量%低沸点物質 0.
18重量%例4 シクロドデカノール/シクロドデカノンのバナジウム−
触媒の存在下に於ける硝酸による酸化を50℃の温度に
於て実施する。
生成するジカルボン酸中の有機窒素化合物の含有率は1
200ppmに達する。
次いで酸化生成物を85℃に於て直接後処理した後有機
的に結合せる窒素の含有率は約300ppmに低下した
溜り、物から口過することにより結晶性粗製−デカンジ
カルボン酸を分離する。
結晶に付着せる母液は水を噴出することによって洗い流
す。
遊離の硝酸に於ける粗製の酸の含有率はその後0.03
5重量%に達する。
次いで粗製の酸を、圧力を緩徐に低減しつつ150乃至
186℃に加熱する。
約500トルに於て窒素ガスの発生が始まる。
気体発生が減退した後温度を180゜Cに保ち、且つ圧
力を2トルに低減する。
この処理を行った後遊離の硝酸の含有率は<0.001
重量%に、水分含有率はく0.1重量%に達した。
以下に記載する蒸留を例1に記載の茹く実施する。
すなわち得1られたデカンジカルボン酸−(1・10)
の分析的データは例1に記載されたデータと事実上一致
させる。
流入物に関する残渣の量はこの場合2.5重量%に達す
る。
APHAによる色指数は蒸留直後、デオキソー窒素雰囲
気下150℃(ASTM−D1209)に於て測定して
70の値を有する。
本発明は特許請求の範囲に記載の方法を要旨とするが、
尚実施の態様として下記を包含する。
(1)特許請求の範囲に記載の方法に於て、生成するデ
カンジカルボン酸一(1・10)を直接70乃至90℃
の温度に於ける処理に付し、有機的窒素の含有率を低減
せしめる方法。
(2)特許請求の範囲に記載の方法に於て、2乃至50
0トルに於て150乃至200℃に加熱することにより
遊離の硝酸の含有率を低減せしめる方法。
(3)特許請求の範囲に記載の方法に於て、水洗浄によ
り遊離の硝酸の含有率を低減せしめる方法。
(4)特許請求の範囲並びに前項(1)及び(3)に記
載の方法に於て、500乃至760トルに於て150乃
至180℃に加熱することにより水分含有率を低減せし
める方法。
(5)特許請求の範囲に記載の方法に於て、蒸留に際し
、デカンジカルボン酸−(l・10)を薄膜から蒸発さ
せる方法。
(6)特許請求の範囲並びに前項(5)に記載の方法に
於て、蒸溜に際し、蒸発のために降下薄膜式蒸発器を使
用する方法。
(7)特許請求の範囲並びに前項(1)乃至(6)に記
載の方法に於て、公開明細書、ドイツ特許出願公開第1
919228、ドイツ特許出願公開第2001182号
及びドイツ特許出願公開第2217003号により製造
されたデカンジカルボン酸−(1・10)を使用する方
法。
(8)特許請求の範囲並びに前項(1)乃至(7)に記
載の方法により製造されたデカンジカルボン酸−(1・
10)のポリエステル及びポリアミドの原料としての使
用。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 有機的に結合せる窒素含有率0.05重量%又はそ
    れ以下及び硝酸含有率0.1重量%以下を有しそしてシ
    クロドデカノール、シクロドデカノン又は両方を硝酸で
    低温に於て及び温和な条件下酸化して製造されそしてこ
    の様に製造された粗酸を酸化条件−これは粗酸の有機的
    に結合せる窒素含有率0.05重量%又はそれ以下に低
    減させる−下酸化温度以上の温度で熱処理に付すことに
    より得られた粗結晶酸から低熔融色指数を有する1・1
    0−デカンジカルボン酸を製造する方法に於て、事実上
    (a)粗酸を水で洗浄しそして洗浄酸を真空下ニトロー
    ゼガスを粗酸から放出する温度及び出発粗結晶酸を製造
    するために用いられる酸化及び熱処理温度以上で熱処理
    に付すことにより出発結晶粗酸の硝酸含有率を0.02
    重量%又はそれ以下に低減させ、(b)この様に予精製
    した1・10−デカンジカルボン酸を215−225℃
    の塔底温度及び0.5−2トルの圧力で蒸留しそして(
    e)留出物としての1・10−デカンジカルボン酸を回
    収することを特徴とする上記方法。
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