KR101769847B1 - 2-에틸헥실글리시딜에테르 기상 가수분해 반응에 의한 2-에틸헥실글리세롤에테르의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 2-에틸헥실글리시딜에테르와 물을 반응시켜 2-에틸헥실글리시딜에테르를 가수분해시키되, 반응온도를 250 내지 350 ℃로 제어하여 기상으로 반응시키는 것을 특징으로 하는 2-에틸헥실글리세롤에테르의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명에서는 2-에틸헥실글리세롤에테르 제조에 2-에틸헥실글리시딜에테르의 기상 가수분해 방법을 적용함으로써 제조 공정의 단순화와 효율성을 확보할 수 있으며, 2-에틸헥실글리세롤에테르 이량체 부산물의 생성을 반응단계에서 억제하여 목적물인 2-에틸헥실글리세롤에테르에 대한 높은 수율을 달성할 수 있다.

Description

2-에틸헥실글리시딜에테르 기상 가수분해 반응에 의한 2-에틸헥실글리세롤에테르의 제조방법{The Preparation method of 2-ethylhexylglycerolether from 2-ethylhexylglycidylether by gas phase hydrolysis}

본 발명은 기상 가수분해 반응에 의해 옥시란 작용기를 포함하는 2-에틸헥실글리시딜에테르 화합물로부터 디올 작용기를 갖는 2-에틸헥실글리세롤에테르 화합물을 제조하는 방법에 관한 것이다.

2-에틸헥실글리세롤에테르 화합물을 포함하는 알킬글리세롤 화합물은 항균소재 조성물로서 항균 물질들과 혼합 사용되어 저농도에서, 고활성 항균 특성을 발현시키는 용도로 사용된다. 특별히 고순도 2-에틸헥실글리세롤에테르 물질은 피부에 직접 적용되는 화장품, 마스크팩 등의 항균 물질로 사용되고 있어, 효율적인 제조기술 개발과 고순도 물질을 확보하기 위한 노력이 지속적으로 진행되고 있다. 또한 유사한 화학적 구조를 갖고 있는 알킬글리세롤에테르 화합물류는 유화제 성분으로서 의약품과 화장품등의 정밀화학 산업에서도 중요한 상업적 용도를 갖고 있다.

2-에틸헥실글리세롤에테르를 포함하는 알킬글리세롤에테르 화합물의 합성 방법으로 하기 반응식 1과 같이 알킬글리시딜에테르를 산 촉매와 물을 사용하여 옥시란 작용기를 개환 가수분해하는 반응으로 알킬글리세롤에테르를 제조하는 액상 반응 방법이 일반적으로 사용되고 있으며 상업적으로도 적용되고 있는 것으로 알려져 있다.

[반응식 1]

또한, 액상 가수분해 반응을 변형한 합성 방법, 예를 들면, 반응계에 적절한 극성 유기용매를 추가로 사용하여 균일한 반응계를 구성하는 가수분해방법, 알킬글리시딜에테르를 먼저 카르복실산 또는 카르복실산 무수물 등과 반응시켜 에폭시 고리를 개환하여 알킬글리세롤에테르 에스테르류를 생성하고, 이를 다시 촉매하에서 물과 에스테르 교환 반응을 진행하는 방법 등이 알려져 있다.

그런데, 일반적으로 적용되고 있는 알킬글리시딜에테르의 액상 개환 가수분해 방법은 하기 반응식 2에 나타낸 바와 같이 가수분해 과정에서 가수분해 반응으로 생성되는 알킬글리세롤에테르의 -OH 작용기가 반응물인 알킬글리시딜에테르의 옥시란 그룹 개환 반응에 참여하여 알킬글리세롤에테르 이량체 부산물이 다량 생성되는 문제점이 발생한다.

[반응식 2]

상기 반응에서 알킬글리세롤에테르 전환율이 증가할수록, 이량체 부산물의 생성량도 같이 증가하게 된다.

따라서 2-에틸헥실글리세롤에테르 물질이 화장품과 의약품 및 생활품의 항균 조성물 성분으로 널리 적용되려면 보다 고순도의 물질을 효율적으로 제조하는 개선된 가수분해 기술이 필요하다.

최근까지, 알킬글리세롤에테르 제조 과정 중 이량체 부산물의 생성을 억제하고 반응과정에서 발생하는 발색 성분, 발취 성분 등의 특정 불순물 생성을 제어하기 위한 다수의 시도가 있어왔으나, 아직 알킬글리시딜에테르에 대한 가수분해 액상 반응과정에서 이량체 부산물 또는 특정 불순물 생성을 효과적으로 배제하는 기술은 알려져 있지 않다. 따라서, 2-에틸헥실글리세롤에테르를 포함하는 알킬글리세롤에테르 화합물 제조단계에서, 다량 발생하는 이량체 부산물 생성을 억제하여 가수분해 고효율성을 달성하고, 부산물 처리과정에서 사용되는 자원의 낭비를 막을 수 있는 기술 개발의 필요성이 매우 크다.

현재까지 알킬글리세롤에테르 화합물류에서 대표적 물질인 2-에틸헥실글리세롤 에테르를 제조하는 기술 분야에서 알려져 있는 중요한 선행기술은 다음과 같다.

대한민국 등록특허 제10-1528751호는 2-에틸헥실글리시딜에테르의 균일계 액상 가수분해 방법에 의한 2-에틸헥실글리세롤에테르 제조방법을 개시하고 있다. 상기 2-에틸헥실글리시딜에테르의 액상 가수분해 방법은 다양한 산촉매를 적용하며, 물과 2-에틸헥실글리시딜에테르 혼합물에 대한 균일성을 부여하기 위하여 디메틸설폭사이드 등의 극성 유기 용매를 사용하는 방법으로 구성되어 있으며, 이러한 균일계 산촉매 가수분해 방법은 일반적으로 적용되고 있는 액상 가수분해 기술의 변형기술 범주에 속한다.

또한, 대한민국 등록특허 제10-1451331호는 균일계 액상 반응 특성을 유지하기 위한 특정 극성용매로 1,4-다이옥산을 산촉매와 같이 사용하는 알킬글리시딜에테르의 가수분해에 의한 알킬글리세롤에테르 제조방법을 개시하고 있다. 상기 기술은 균일계 산촉매 액상 가수분해 반응기술에 기반을 두고 있기 때문에, 반응과정에서 생성되는 알킬글리세롤에테르 이량체 부산물의 생성을 피할 수 없다는 문제점이 있다.

또한, 일본 특허공개 제2011-051971호는 통상적으로 사용되는 액상 물을 직접 적용하는 가수분해 방법과 달리 알킬글리시딜에테르를 카르복실산, 카르복실산 에스테르, 카르복실산 무수물과 촉매로서 강산을 첨가한 혼합물을 40℃ 보다 높은 온도에서 먼저 반응시켜 아실화알킬글리세롤에테르을 형성시키고, 이어 알코올과 염기, 물을 첨가하여 에스테르 교환반응으로 생성되는 에스테르를 증류로 제거하여 알킬글리세롤에테르를 생성하는 방법을 개시하고 있다. 상기 기술은 단일 반응기에서 아실화, 에스테르교환반응, 증류, 산염기 중화, 재증류 과정으로 구성되는 가수분해 공정을 수행하는 것을 특징으로 한다. 그러나, 과량의 산, 알코올 등이 사용되며, 부산물로서 에스테르 화합물 생성을 피할 수 없으며, 최종 2-에틸헥실글리세롤에테르 수율 또한 60 내지 80% 수준으로 다량의 부산물이 다수의 공정 진행과정에서 생성되는 문제점이 있다.

또한, Green Chemistry, 11, 753-755 (2009) 문헌은 가수분해 반응에서 아임계 상태의 물의 특성을 이용하기 위하여 고온과 고압을 적용하는 균일계 액상 알킬글리시딜에테르 가수분해 반응기술을 개시하고 있다. 그러나, 40 기압 이상의 고압과 240℃ 이상의 아임계 물을 다량 적용하는 반응계를 사용하여야 하며, 반응생성물인 2-에틸헥실글리세롤에테르 자체 가수분해 반응이 진행되어, 반응 생성물이 해당 알코올과 글리세롤 등으로 역가수 분해되는 현상 등이 나타내는 문제점이 있다.

상기한 바와 같이 2-에틸헥실글리세롤에테르를 포함하는 알킬글리세롤에테르에 대한 제조 수율을 높이고, 생성물 선택도를 향상시키며, 제조공정의 효율성을 확보하기 위한 다수의 시도들이 있었으나, 이량체 부산물 발생 방지 등 제조기술 분야에서 극복되어야 할 기술적 난점이 여전히 존재하고 있다.

특히 2-에틸헥실글리세롤에테르 제조에서는 액상 가수분해 방법이 일반적으로 적용되어, 반응과정에서 2-에틸헥실글리세롤에테르 이량체의 생성 억제와 반응생성물로 부터 이량체를 분리하기 위한 고비용 설비와 복잡한 다단계 반응 방법이나 고온고압의 아임계 반응과정을 적용하는 문제점이 발생하고 있다.

산촉매를 적용하는 2-에틸헥실글리시딜에테르에 대한 액상 가수분해 방법에서 적절한 반응 변수의 조합을 통한 개선된 2-에틸헥실글리세롤에테르 제조 기술이 제시되어 있지만, 다수의 연구자와 발표자료에 의하면 액상 가수분해 반응기술을 적용할 경우, 70 % 이상의 전환율에서는 10 내지 20 % 수준의 2-에틸헥실글리세롤에테르 이량체 부산물의 생성이 나타나는 것으로 알려져 있다. 본 발명자의 2-에틸헥실글리시딜에테르에 대한 액상 가수분해 반응에서도 전환율이 70% 이상일 경우, 10 내지 30% 수준의 2-에틸헥실글리세롤에테르 이량체 부산물이 생성이 관찰된다.

본 발명은 2-에틸헥실글리시딜에테르의 가수분해 과정에서 이량체 부산물의 생성을 억제하는 2-에틸헥실글리세롤에테르의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 2-에틸헥실글리시딜에테르와 물을 반응시켜 2-에틸헥실글리시딜에테르를 가수분해시키되, 반응온도를 250 내지 350℃로 제어하여 기상에서 반응시키는 것을 특징으로 하는 2-에틸헥실글리세롤에테르의 제조방법을 제공한다.

본 발명의 기상 2-에틸헥실글리세롤에테르 제조방법은 알킬글리시딜에테르의 가수분해 단계에서 기상 반응을 적용함으로써, 물을 사용하는 액상 가수분배 반응계와 달리 반응과정을 단순화할 수 있으며, 적절한 반응조건을 유지하는 기상 반응계 내에서 가수분해 반응을 진행하여 상대적으로 높은 비점을 갖는 반응생성물인 2-에틸헥실글리세롤에테르를 반응 중 액상으로 분리하여, 반응기 내에서 추가적인 이량화 생성반응을 방지하는 것을 특징으로 한다.

본 발명자들은 2-에틸헥실글리시딜에테르의 기상 가수분해와 생성물인 2-에틸헥실글리세롤에테르의 분리 및 회수를 동시에 진행할 수 있는 반응조건, 즉 반응온도, 반응압력, 반응물 체류시간, 반응물의 공급량, 반응기의 구조 및 운전방법, 비점이 높은 생성물의 분리 방법 등을 도출하여 본 발명을 완성하였다.

도 1은 본 발명의 실시에 따른 2-에틸헥실글리시딜에테르 기상 가수분해 반응계 구성이다. 2-에틸헥실글리시딜에테르 기상 가수분해 반응계는 반응물을 정량적으로 공급하는 정량펌프, 반응계의 압력 변화에 대응할 수 있는 반응물 공급 제어기, 반응물 기화기, 기상 가수분해 반응기, 반응기 내부에 설치되는 생성물 응축 및 분리기, 반응기에 연결된 진공유지 시스템과 후처리 배기 설비 등으로 구성된다.

본 발명의 제조 조건과 반응기 구조 등은 2-에틸헥실글리시딜에테르의 가수분해 반응 뿐만 아니라, 생성물인 2-에틸헥실글리세롤에테르의 분리 및 회수에 동반되는 물리적 현상을 제어하기 때문에 반응기의 구조와 기능, 반응변수, 운전방법의 선택이 매우 중요하다.

본 발명의 기상 가수분해 반응기는 2-에틸헥실글리시딜에테르에 대한 기상 가수분해 반응을 진행하고, 생성되는 고비점 2-에틸헥실글리세롤에테르를 분리할 수 있는 구조적 특징을 갖는 기상 가수분해 반응기이다. 본 발명의 기상 가수분해 반응기는 관통형 또는 순환형 기상 반응기일 수 있다. 관통형 반응기는 반응물이 1회 통과하며 가수분해 반응이 완성되는 구조이며, 전환율을 증가시키기 위하여 반응기의 길이가 길어지게 되며, 순환형 반응기는 가수 분해 과정에서 반응기를 통과한 반응물의 일부가 다시 반응기로 유입되어 다수 회의 가수분해 반응이 진행되어 가수분해 반응의 완성도를 높이는 효과를 나타낼 수 있다.

관통형 또는 순환형 반응기를 적용하는 기상 가수분해 반응계에서는, 기화된 2-에틸헥실글리시딜에테르과 수증기가 반응기 상단으로 공급되어 가수분해 반응이 진행되고, 상대적으로 비점이 높은 2-에틸헥실글리세롤에테르 반응생성물이 반응과정에서 효과적으로 분리되도록 반응기가 제어된다. 이를 위해, 반응기 내부 또는 내벽에 반응물을 혼합하고, 반응 생성물을 응축, 분리할 수 있는 구조물을 구비할 수 있다. 상기 구조물은 기상 반응물의 혼합과 액상 생성물의 응축, 분리 효율에 따라 적절한 개수와 구조로 설치되어 운전될 수 있다. 상기 구조물은 기상 반응물의 혼합과 액상 생성물의 응축, 분리 목적을 달성할 수 있다면, 교반기 형태의 회전 가능한 구조물을 포함하는 구조가 될 수도 있다. 반응기 내부 또는 반응기 내벽에 구비된 액상과 기상 분리 구조물에 의해, 반응생성물이 응축, 분리 및 회수될 수 있다.

본 발명에서 2-에틸헥실글리세롤에테르는 생성후 고정 응축판 또는 내부 응축기에 응축되어 분리될 수 있다.

본 발명에서는, 원통형 반응기 내벽에 부채꼴 모양의 응축 배플(baffle)을 일정한 간격과 각도로 여러 개 부착함으로써 반응물의 흐름 방향과 혼합을 조절하고, 생성물의 응축과정에서 분리되는 액상 생성물을 반응기 벽 방향으로 유도하며, 액상 생성물을 반응기 벽면의 수집 관으로 이송하는 반응기를 적용하였으나, 고정된 배플 외에도 반응 생성물 응축을 위한 다양한 수단이 사용될 수 있다.

기상 가수분해 반응 시작단계에서, 반응물인 2-에틸헥실글리시딜에테르와 물은 반응물 공급 펌프, 공급관과 기화기를 거쳐 기상으로 변환된다. 이 과정에서 반응물이 충분히 혼합될 수 있도록 추가 혼합 장치를 거칠 수 있다. 이 때 기화기의 온도는 공급되는 반응물의 양, 반응기의 압력 등에 따라 액체 반응물이 기체상으로 충분히 변환될 수 있도록 조절되어야 한다.

본 발명은 기상 가수분해 반응온도와 반응압력을 조절하여 기상 가수분해가 진행되는 과정에서 2-에틸헥실글리시딜에테르에 비해 상대적으로 고비점인 2-에틸헥실글리세롤에테르를 분리하는 방법을 적용한다. 기상 가수분해 반응온도는 적절한 가수분해 반응속도를 유지하는 온도 범위에서 결정되며, 2-에틸헥실글리세롤에테르 비점보다는 낮고, 2-에틸헥실글리시딜에테르 비점보다 높은 온도 범위에서 적용된다.반응압력이 상압 이하인 경우, 상압의 반응온도보다 낮은 온도에서 반응물이 기상을 유지할 수 있으므로, 이에 대응하는 온도 범위에서 반응기 온도를 선택하여 사용하게 된다. 반응압력이 상압일 경우, 반응온도는 250 내지 350℃ 일 수 있다. 기상반응 활성과 반응압력, 반응물 공급속도 등을 고려하면 적절한 기상 가수분해 반응온도는 270 내지 300℃인 것이 바람직하다.

본 발명의 기상 가수분해 반응압력은 0.1 내지 1.0 기압, 바람직하게는 0.5 내지 1.0 기압 범위가 적용될 수 있다. 반응압력의 선택은 반응온도와 반응물의 공급량, 반응속도 설정 등과 직접적으로 연계되어 있다. 상기 범위 내에서 반응계는 기상을 유지할 수 있으며, 고비점 부산물 생성 감소 등의 효과를 나타내는 가수분해 반응을 진행할 수 있다. 0.1 기압 미만인 경우 반응물 생성량 감소가 발생할 수 있다.

본 발명의 기상 가수분해 반응에서 반응물인 2-에틸헥실글리시딜에테르 및 물의 공급량과, 2-에틸헥실글리시딜에테르에 대한 물의 사용량 비율은 매우 중요한 반응변수로 나타난다. 반응물인 2-에틸헥실글리시딜에테르 및 물의 전체 공급량은 반응기의 체적과 연관되어, 반응기의 체적에 따라 반응물의 공급량을 조절하거나, 반응물의 체류시간을 변화시켜 반응 완성도를 조절할 수 있다. 반응물의 체류 시간은 기상에서 10초 내지 100초로 범위로 조절되는 것이 바람직하며, 이에 따라 반응물의 공급량이 적절하게 결정될 수 있다.

2-에틸헥실글리시딜에테르에 대한 물의 사용량 비율은 가수분해 반응의 전환율 뿐만 아니라, 부산물 생성에 중요하게 작용한다. 물의 사용량 비율이 증가할수록 2-에틸헥실글리시딜에테르 가수분해 반응 속도가 상대적으로 증가하고, 이량화 반응속도가 감소하여 2-에틸헥실글리세롤에테르 이량체 부산물의 생성량은 감소하지만, 전체적인 2-에틸헥실글리세롤에테르의 생성량은 감소하게 되므로 물의 사용량 비율은 적절하게 제어되어야 하는 중요한 반응 변수가 된다.

본 발명에서 알킬글리시딜에테르(순도 95 내지 100%)에 대한 물의 사용량 비율은 3 내지 7 부피비인 것이 바람직하다. 상기 범위인 경우 효율적인 2-에틸헥실글리시딜에테르의 전환이 이루어지며, 반응 효율성과 반응속도를 유지하며, 부산물 이량체의 생성을 효과적으로 감소시킬 수 있다. 물의 사용 비율이 7을 초과하는 경우 반응 효율성이 감소할 수 있으며, 운전 비용 증가와 반응 후 물의 회수와 처리 등에 따른 제한이 나타날 수 있으며, 물의 사용 비율이 3 미만인 경우 기상 가수분해 이량체 부산물이 효과적으로 감소되지 않는 현상이 나타나게 된다.

본 발명에서는 2-에틸헥실글리시딜에테르 기상 가수분해 반응 단계에서 2-에틸헥실글리세롤에테르 생성물을 반응물인 2-에틸헥실글리시딜에테르로부터 분리하여 추가적인 이량체 부산물 생성의 원인인 부가반응을 억제하는 목적을 달성하는 수단으로, 반응 생성물 2-에틸헥실글리세롤에테르의 응축과 분리를 위한 장치를 반응기내에 설치하여 운용한다. 응축, 분리 장치는 반응 기체와 접촉이 효과적으로 일어날 수 있도록, 크기와 형태, 부착 방법, 생성물의 이동, 작용방법 등을 선택하여 적용할 수 있다. 응축 장치에서 반응생성물이 선택적으로 응축될 수 있도록 반응온도와 응축 장치의 온도 범위를 설정할 수 있다. 응축 장치의 온도는 반응기 온도와 같거나 낮게 유지 되어야하나, 반응물의 응축 온도보다는 높으며 생성물의 응축 온도 보다는 낮게 설정하여 반응물의 응축을 방지하고 생성물의 응축을 달성할 수 있도록 한다. 본 발명의 경우, 상압에서 가수분해 반응을 진행할 경우, 응축기의 온도는 2-에틸헥실글리시딜에테르의 비점인 233℃ 보다는 높고, 2-에틸헥실글리세롤에테르 비점인 325℃보다 낮은 온도 범위 내에서, 가수분해가 효율적으로 진행되는 반응 온도를 고려하여 결정될 수 있다. 반응 압력을 상압보다 낮게 유지할 경우, 반응물과 생성물의 비점이 낮아지게 되므로 이에 상응하는 적절한 반응온도와 응축온도를 기상 반응기에 적용할 수 있다.

그리고 상압에서 기상 가수분해 반응온도로 270℃를 적용할 경우, 응축기의 온도를 250 내지 270℃ 범위 내로 선택하여 반응 생성물의 응축과 분리의 효율을 높일 수 있다.

본 발명에 따르면 2-에틸헥실글리시딜에테르에 대한 기상 가수분해 반응을 적용하는 과정에서 최적의 반응온도 범위, 반응압력, 반응물의 공급량, 응축기 설치 및 응축 온도조건 적용 등의 반응과 분리 변수를 적용함으로써, 효울적인 알킬글리세롤에테르의 생성을 달성하고, 생성물을 효과적으로 분리하며 상업적으로 유효한 수준으로 알킬글리세롤에테르 이량체 부산물의 생성을 제어하여 95% 순도 수준의 2-에틸헥실글리세롤에테르 제조를 달성할 수 있다.

상기 2-에틸헥실글리세롤에테르는 약학적 조성물 또는 화장품 조성물 제조에 사용할 수 있다.

본 발명에서는 2-에틸헥실글리세롤에테르 제조에 2-에틸헥실글리시딜에테르의 기상 가수분해 방법을 적용함으로써 제조 공정의 단순화와 효율성을 확보할 수 있으며, 2-에틸헥실글리세롤에테르 이량체 부산물의 생성을 반응단계에서 억제하여 목적물인 2-에틸헥실글리세롤에테르에 대한 높은 선택성과 수율을 달성할 수 있다.

본 발명에 따르면 2-에틸헥실글리세롤에테르 이량체 부산물의 분리 및 폐기 과정에서 자원 사용량을 크게 줄일 수 있어서 2-에틸헥실글리세롤에테르 제조공정의 상업적 경쟁력 향상과 고급 항균 성분의 적용 범위의 확대를 기대할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 2-에틸헥실글리시딜에테르 기상 가수분해 반응계 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예 1에 따른 2-에틸헥실글리시딜에테르 기상 가수분해 반응 생성물에 대한 가스크로마토그래피 분석도이다.
도 3은 실시예의 2-에틸헥실글리시딜에테르 기상 가수분해 반응과 비교예의 액상 가수분해 반응 결과, 2-에틸헥실글리시딜에테르 전환율과 2-에틸헥실글리세롤에테르 이량체 부산물의 구성비율을 나타낸 그래프이다.

이하, 하기 실시예 및 실험예에 의하여 본 발명을 보다 상세하게 설명하고자 한다. 단, 하기 실시예 및 실험예는 본 발명을 예시하기 위한 것으로 하기 실시예 및 실험예 만으로 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.

실시예 1 : 기상 가수분해 반응에 의한 2- 에틸헥실글리시딜에테르의 가수분해

도 1에 나타낸 기상 가수분해 반응계 구성으로, 직경 1.27 cm, 길이 80 cm 스테인레스 관통형 반응기를 적용하였다. 반응기 내부에 반응기 방향에 대하여 60도 기울어진 내부 타원판 구조의 상단부분에서 45도 부채꼴이 제거된 형태의 응축판 10개를 6 cm 간격으로 부착한 반응기를 사용하였다. 이때, 각 응축판은 순서대로 180도 회전각을 유지하며, 응축판 하단에 2 mm 크기의 응축물 흐름을 위한 틈을 만들어 응축판에 모인 응축물이 반응기 내벽을 따라 반응기 하단으로 이동할 수 있게 하였다. 전체 반응계의 압력을 1기압으로 유지하며 순도 99.5%의 2-에틸헥실글리시딜에테르와 증류수를 액체 정량 펌프를 사용하여 1.0 mL/hr, 4.0 mL/hr의 속도로 각각 기화기에 공급하였다. 기화기를 통과한 기상 반응물을 반응기 상단으로 유도하고 반응기 진입 반응물 온도가 270℃가 되도록 기화기 온도를 설정하고, 반응기 내벽의 온도를 260℃로 유지시켰다.

2시간 동안 연속 기상 가수분해 반응을 진행한 후, 20℃로 유지되는 반응기 하부 분리기에서 액상 반응 생성물을 분리하였다. 생성물 분석을 위해 액상 생성물에 메탄올을 첨가하여 10배로 희석하여 균일한 용액상으로 변환하고 통상적인 가스크로마토그래피 정량 분석방법을 적용하여 2-에틸헥실글리시딜에테르 잔유량과 2-에틸헥실글리세롤에테르 생성량 및 이량체 생성량을 확인하고 이로부터 전환율과 생성물의 조성을 결정하였다. 2-에틸헥실글리시딜에테르 전환율 93%, 가수분해 생성물인 2-에틸헥실글리세롤 선택도 95%, 2-에틸헥실글리세롤 이량체 선택도 4.0%, 기타 1.0%를 나타내었다. 분석 결과를 표 1의 1항에 나타내었다.

실시예 2 내지 실시예 10

하기 표 1에 기재된 반응 변수를 적용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 2-에틸헥실글리시딜에테르의 가수분해를 수행하였다. 최종 생성물에 대한 분석 결과를 표 2의 2-10항에 나타냈다. 또한, 도 3에 2-에틸헥실글리시딜에테르 기상 가수분해 반응에서 전환율에 대한 2-에틸헥실글리세롤에테르 이량체 부산물 생성량을 나타내었다.

하기 표 1에서 보는 바와 같이, 반응변수의 다양한 변화 범위에서도 2-에틸헥실글리세롤에테르 이량체 부산물의 함량이 5% 수준으로 낮게 제어되어 목적 화합물인 2-에틸헥실글리세롤에테르의 선택도가 95% 이상으로 달성됨을 알 수 있다. 도 3에 다수의 반응변수 변화에 따른 2-에틸헥실글리시딜에테르 기상 가수분해 반응의 전환율에 대한 2-에틸헥실글리세롤에테르 이량체 부산물 생성량을 나타내었다.

비교예 1 내지 비교예 9 : 2 - 에틸헥실글리시딜에테르 액상 가수분해 반응

2-에틸헥실글리시딜에테르의 액상 가수분해 반응을 수행하였다. 액상 가수분해 반응에서의 반응 변수는 극성 용매의 적용 여부에 따른 반응 매질의 균일성 여부, 가수분해 온도, 산촉매 사용 여부가 중요한 변수로 적용된다.

액상 가수분해 반응은 100 mL 용량의 스테인레스 고압 반응기에서 진행되며, 2-에틸헥실글리시딜에테르 10 mL, 물 30 mL와 극성용매(다이옥산 20 mL), 산촉매로서 1.0 노르말(N) 황산수용액 지정량을 실온에서 반응기에 충진하고, 고압 반응기를 결합한 후 교반 속도 400rpm을 유지하며, 20 분 동안에 반응온도로 승온하였다. 가수분해 반응 압력은 반응온도에서의 반응기 내부의 증기압으로 유지하였다.

가수분해 반응온도로 70℃, 100℃, 150℃, 200℃, 250℃를 적용하며, 반응온도 도달 시점부터 1시간 반응을 진행한 후, 시료 채집관을 통하여 반응물 일부를 분리하고, 이를 메탄올로 10배 희석하여 실시예 1의 분석 방법으로 분석하였다. 하기 표 2에 액상 가수분해 반응 생성물에 대한 분석 결과를 나타내었다. 도 3에 2-에틸헥실글리시딜에테르 액상 가수분해 반응에서 전환율에 대한 2-에틸헥실글리세롤에테르 이량체 부산물 생성량을 기상 가수분해 결과와 비교하여 나타내었다.

상기 표 2 및 도 3을 참조하면 액상에서 2-에틸헥실글리시딜에테르 가수분해 반응에서는 반응 생성물 중에 다량의 2-에틸헥실글리세롤에테르 이량체 부산물이 포함되거나, 생성물의 에테르 작용기가 고온에서 가수분해되어 2-에틸헥실알코올과 글리세롤 등을 포함하는 기타 부산물로 변환되고 있음을 알 수 있다.

즉, 액상 2-에틸헥실글리시딜에테르 가수분해 반응에서는 전환율이 80% 이상으로 높아지면 15 내지 30 % 수준의 2-에틸헥실글리세롤에테르 이량체와 부산물이 다량 생성되어, 액상 가수분해 반응에서는 반응 변수 제어를 통한 부산물의 생성을 억제할 수 없음을 나타낸다.

Claims (7)

1. 2-에틸헥실글리시딜에테르와 물을 반응시켜 2-에틸헥실글리시딜에테르를 가수분해시키되, 반응온도를 250 내지 350 ℃로 제어하여 기상으로 반응시키는 것을 특징으로 하는 2-에틸헥실글리세롤에테르의 제조방법으로서,
   상기 반응은 0.1 내지 1.0 기압에서 진행되는 것인 2-에틸헥실글리세롤에테르의 제조방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 반응은 반응물을 혼합하고 반응 생성물을 응축 분리할 수 있는 구조물을 내부에 설치한 관통형 반응기 또는 순환형 반응기에서 진행되는 것을 특징으로 하는 2-에틸헥실글리세롤에테르의 제조방법.
3. 제1항에 있어서,
   상기 2-에틸헥실글리세롤에테르는 생성후 고정 응축판 또는 내부 응축기에 응축되어 분리되는 것을 특징으로 하는 2-에틸헥실글리세롤에테르의 제조방법.
4. 제2항에 있어서,
   상기 구조물은 회전형 구조물인 것을 특징으로 하는 2-에틸헥실글리세롤에테르의 제조방법.
5. 삭제
6. 제1항에 있어서,
   상기 2-에틸헥실글리시딜에테르에 대한 물의 사용량 비율은 3 내지 7 부피비인 것을 특징으로 하는 2-에틸헥실글리세롤에테르의 제조방법.
7. 제1항 내지 제4항 및 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 2-에틸헥실글리세롤에테르는 약학적 조성물 또는 화장품 조성물 제조용인 것을 특징으로 하는 2-에틸헥실글리세롤에테르의 제조방법.

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