WO2004007422A1 - ジオール誘導体の製造方法 - Google Patents

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WO2004007422A1
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carrier
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Toshio Hayashi
Hideyuki Baba
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Nippon Shokubai Co., Ltd.
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Definitions

  • the present invention relates to a method for producing a diol derivative such as ⁇ -hydroxycarboxylic acid ester, ⁇ -hydroxycarboxylic acid, and polyglycolic acid.
  • Diol derivatives such as ⁇ -hydroxy carboxylate, polyhydroxy carboxylic acid, and polyglycolic acid are widely used as raw materials for various industrial products.
  • hyperhydroxycarboxylic acid is an industrially important compound as a polymerization monomer or the like, which is a raw material of various synthetic resins.
  • an ⁇ -hydroxycarboxylic acid ester is produced by reacting an ⁇ -hydroxycarboxylic acid with an alcohol to perform esterification.
  • Polyhydroxycarboxylic acid is an industrially important compound as a polymerization monomer or the like which is a raw material of various synthetic resins such as polyglycolic acid.
  • glycolic acid is used as a metal detergent for cleaning printed wiring boards and the like, and as a scale inhibitor for boilers and the like.
  • glycol fermentation has recently been used as a cosmetic solution and a basic cosmetic product having an antibacterial effect.
  • glycolic acid is mainly produced by (1) a method of reacting carbon monoxide, formaldehyde and water under high pressure under an acid catalyst, or (2) a method of reacting chloroacetic acid with sodium hydroxide. ing.
  • Glycolic acid produced by these methods contains, as impurities, for example, formaldehyde, chlorine-containing compounds, and organic acids other than glycolic acid such as methoxyacetic acid.
  • glycolic acid used in cosmetics does not include these impurities. High purity is required.
  • glycolic acid is difficult to isolate and purify using a general-purpose purification method such as distillation, and it is particularly difficult to completely remove the above-mentioned impurities.
  • high-purity products are used in which impurities are removed as much as possible from industrial grade glycolic acid, which contains a large amount of impurities.
  • glycolic acid is produced mainly by the following two methods.
  • One is a production method in which formaldehyde and carbon monoxide are subjected to a force luponylation reaction under high temperature and high pressure in the presence of an acid catalyst.
  • the industrial grade product produced by this process is in the form of a 70% aqueous solution.
  • organic acids other than glycolic acid glyceric acid dimer, diglycolic acid, methoxyacetic acid, formic acid, etc. % By weight or more.
  • These impurities cannot be separated by methods such as distillation. Therefore, it is necessary to go through a complicated purification step, and there is a problem that the yield is low.
  • Another method of producing glycolic acid is a method in which monochloroacetic acid is hydrolyzed with sodium hydroxide and then neutralized. In this method, twice as much stoichiometric sodium hydroxide is consumed as an auxiliary material, so that there is a problem that a large amount of sodium chloride contaminated with organic substances is generated as waste.
  • the method for producing polyglycolic acid can be roughly classified into the following two methods.
  • One is a method of directly polycondensing glycolic acid or glycolic acid ester.
  • the other is a method in which glycolide, which is a cyclic dimer of glycolic acid, is once produced, and then ring-opening polymerization of dali glycolide is performed.
  • glycolic acid or glycolic acid ester As a raw material, it is necessary to precisely control the purity of glycolic acid or glycolic acid ester as a raw material and the type and amount of impurities.
  • impurities such as methoxyacetate and diglycolate are considered to hinder polymerization, so they should be removed as much as possible. desirable.
  • the method of producing polyglycolic acid via glycolide also requires complicated operations for production and purification of dalicollide.
  • the purification of glycolic acid or glycolic acid ester, which is a raw material of glycolic acid or polyglycolic acid, which is a raw material of glycolide needs to go through the same many steps as described above. It requires a strike (International Publication WO 01/72 7 36).
  • a main object of the present invention is to produce a diol derivative of higher purity at lower cost.
  • the present inventor has found that the problems of the prior art can be solved by the manufacturing method having a specific process and the above object can be achieved, and has completed the present invention.
  • the present invention relates to a method for producing the following diol derivative.
  • Glycolic acid ester substantially free of formaldehyde and chlorine as impurities.
  • glycolic acid will be described as a typical example of ⁇ -hydroxycarboxylic acid, but the ⁇ -hydroxycarboxylic acid ester of the present invention is not limited to glycolic acid.
  • the method for producing a diol derivative of the first invention relates to a method for producing an ⁇ -hydroxycarboxylic acid ester. That is, the first invention is directed to a catalyst comprising 0) 1,2-diol or (ii) 1,2-diol and a primary alcohol as raw materials and a metal supported on a carrier (hereinafter referred to as “supported metal”). This is a method for producing ⁇ -hydroxy xycarponates by oxygen oxidation in the presence of a “catalyst”.
  • the catalyst used in the present invention is a catalyst in which a metal as an active component is supported on a carrier, that is, a supported metal catalyst.
  • the metal that is the active ingredient is not particularly limited, but is preferably a noble metal, and examples thereof include gold, palladium, ruthenium, rhodium, iridium, and platinum, and more preferably gold, palladium, and ruthenium. .
  • metals other than gold are particularly preferable. More preferably, it is at least one of palladium, ruthenium, rhodium, iridium and platinum.
  • the catalyst used in the present invention contains the above-mentioned noble metal as an essential component, and further contains, as an active component, a Group II, Group III, Group IV, Group III, and Group VI of the fourth to sixth periods. And at least one element selected from the group consisting of Group 8 of the fourth period (hereinafter, these elements may be referred to as “second elements”).
  • the second element include a 2B group such as Zn, Cd, and Hg; a 3B group such as Ga, In, and T1; a 4B group such as Ge, Sn, and Pb; and a 5B group such as As, Sb, and Bi.
  • Group B Group 6B such as Se, Te and Po; Group 8 such as Fe, Co and Ni.
  • a catalyst containing at least Pb as the second element is preferable.
  • a catalyst in which metal fine particles containing at least one active component selected from the group consisting of Au, Pd and Ru and Pb are supported on a carrier can be suitably used.
  • the metal as the active ingredient may contain the above-mentioned noble metal alone or may contain two or more kinds. When two or more noble metals are contained, some or all of them may form an alloy, an intermetallic compound or the like as long as the effects of the present invention can be obtained.
  • the metal as the active ingredient contains a noble metal and a second element
  • a part or all of the metal or the alloy forms an alloy, an intermetallic compound, or the like.
  • the noble metal and the second element are usually supported on the carrier as fine particles.
  • the catalyst used in the present invention may contain other elements or impurities other than the noble metal and the second element as long as the effects of the present invention are not impaired.
  • the particle size of the metal particles as the active ingredient is not limited as long as a predetermined catalytic activity is obtained, but the average particle size is usually about 1.0 nm or less, preferably about 6 nm or less, more preferably 5 nm or less. And particularly preferably about l to 5 nm. If it is set within this range, excellent catalytic activity can be obtained more reliably.
  • the lower limit of the average particle diameter is not particularly limited, but may be about 1 nm from the viewpoint of physical stability.
  • the average particle diameter of the metal particles is selected from the following: (1) From the top in the descending order of (1) the largest among the 120 particles that were arbitrarily selected by observing the metal particles on the carrier by a transmission electron microscope (TEM). And (2) the arithmetic mean value of the particle diameters of 100 particles excluding the total of 20 particles from the bottom in the ascending order.
  • the maximum value of the particle size distribution of the metal particles is preferably in the range of about 1 to 6 nm, particularly preferably in the range of about 1 to 5 nm.
  • the particle diameter distribution is preferably narrow, and the standard deviation (standard deviation) of the 120 particle diameters is preferably about 2 or less, particularly preferably about 1.5 or less.
  • the amount of the metal active component to be carried in the catalyst may be appropriately determined according to the use of the final product, the type of the carrier, and the like. Parts by weight, particularly 0.1 to 10 parts by weight.
  • those conventionally used as catalyst carriers can be used and are not particularly limited.
  • commercially available products can be used.
  • those obtained by a known production method can also be used.
  • metal oxides silicon, alumina, titania, zirconia, magnesia, etc.
  • composite metal oxides silicon-alumina, titania-silica, silica-magnesia, etc.
  • zeolites ZSM-5, etc.
  • mesoporous silicates MCM-41, etc.
  • natural minerals clay, diatomaceous earth, pumice, etc.
  • various carriers of carbon materials activateated carbon, graphite, etc.
  • inorganic oxides are preferable.
  • an inorganic oxide carrier comprising an oxide containing at least one element of La, Ce and Ce can be preferably used.
  • the oxide may be a mixed oxide obtained by mixing two or more oxides of a single element, or may be a double oxide (or a composite oxide).
  • an oxide containing at least one element selected from the group consisting of Si, Al, Ti and Zr is preferable.
  • the method for producing the carrier is not limited, and a known method can be used. Examples include an impregnation method, a coprecipitation method, an ion exchange method, a vapor deposition method, a kneading method, and a hydrothermal synthesis method.
  • the inorganic oxide carrier described above includes Mg, Ca, Sr, Ba, Al, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Zr, Nb, Sn, It is obtained by a method of impregnating an aqueous solution of a water-soluble compound containing at least one of Pb, La and Ce with a sily force and then firing the obtained impregnated body.
  • Such an inorganic oxide carrier can more reliably carry the fine particles as the catalytically active component, and can attain a much higher catalytic activity by synergistic action with the fine particles.
  • the compound used in the method for producing the carrier is not limited. Examples include inorganic compounds such as nitrates, sulfates, and hydroxides, and organic compounds such as carboxylate, alkoxide, and acetyl acetonate.
  • the water-soluble compound is not limited as long as it is water-soluble.
  • titanyl sulfate Inorganic acid salts such as zirconyl nitrate, zinc nitrate, lanthanum nitrate, iron nitrate, nickel nitrate, aluminum nitrate, etc .; titanium n-butoxide, titanium acetyl acetate, zirconia acetyl acetate, lead acetate, magnesium acetate And other organic acid salts.
  • These salts may be either anhydrous or hydrated.
  • concentration of the aqueous solution can be appropriately set according to the type of the water-soluble compound used.
  • the amount by which the aqueous solution is impregnated into the silica is not limited, but is usually about 1 to 20 parts by weight based on 100 parts by weight of the silica.
  • the inorganic oxide support is preferably porous, and particularly preferably has a specific surface area (BET method) of about 50 m 2 Zg or more, more preferably about 100 001 2 / ⁇ or more. More preferably, it is most preferably about 100 to 80 Orr ⁇ Zg.
  • BET method specific surface area
  • the shape and size of the carrier are not limited, and may be appropriately determined according to the use of the final product.
  • the method for producing the catalyst used in the present invention is not limited as long as the above-mentioned carrier is obtained.
  • it can be obtained by heat-treating a support containing at least one of a desired metal and its compound.
  • the metal compound may be any of a hydroxide, a chloride, a carboxylate, a nitrate, an alkoxide, an acetyl natato salt and the like.
  • the order in which the metals are supported is not limited, and any one of them may be used first or the other may be used simultaneously.
  • a noble metal and a second element are supported, (A) a method of supporting the second element after supporting the noble metal on the carrier, and (B) a method of supporting the noble metal after supporting the second element on the carrier. And (C) a method in which the noble metal and the second element are simultaneously supported on a carrier.
  • the method (A) is a method in which a noble metal is supported on a carrier and then a second element is supported. First, a noble metal support on which a noble metal is supported is manufactured.
  • the method for producing the noble metal carrier is not limited, and conventional methods such as coprecipitation method, ion exchange method, precipitation method, impregnation method, vapor deposition method, etc. can be applied.Ion exchange method, precipitation method, impregnation method Law is good Good.
  • a carrier is allowed to coexist in an aqueous solution containing a cationic complex salt of a noble metal, and the cationic complex of the noble metal is bound and supported as a cation on the surface of the carrier, followed by calcination and / or reduction treatment.
  • a noble metal support can be obtained.
  • various conditions such as the concentration of the noble metal complex salt, the temperature, and the pH of the aqueous solution may be appropriately controlled.
  • the carrier in which a noble metal cationic complex is bound and supported as a cation on the carrier surface may be subjected to washing, drying and the like.
  • a carrier is allowed to coexist in an aqueous solution containing a noble metal compound, the noble metal-containing precipitate is precipitated on the surface of the carrier, and then the carrier on which the noble metal-containing precipitate is deposited is calcined.
  • a noble metal support can be obtained.
  • various conditions such as the concentration of the noble metal, the temperature, and the pH of the aqueous solution may be appropriately controlled.
  • the carrier on which the noble metal-containing precipitate has been deposited may be washed with water, dried, etc., before firing.
  • the carrier is allowed to coexist in a solution containing the noble metal compound, and after the noble metal compound is adsorbed on the surface of the carrier, the noble metal support can be obtained through firing and / or reduction treatment.
  • various conditions such as the concentration of the noble metal compound, the temperature, and the pH of the solution may be appropriately controlled.
  • the carrier having the noble metal compound adsorbed on the surface of the carrier may be subjected to washing, drying, etc., before the calcination and / or the reduction treatment.
  • the noble metal compound is not particularly limited as long as it is a compound soluble in water or an organic solvent.
  • tetrachloro base (III) acid H CA u C 1
  • Palladium compounds include palladium oxide, palladium chloride, palladium bromide, palladium acetate, palladium nitrate, tetraamminepalladium chloride, tetraamminepalladium nitrate, tetraamminepalladium hydroxide, palladium acetyl acetate And dichlorobis (triphenylphosphine) palladium, bis (acetonitrile) dic palladium, and the like.
  • Ruthenium compounds include, for example, ruthenium oxide, ruthenium chloride, ruthenium bromide, ruthenium nitrate, tetraammineruthenium salt, tetraammineruthenium nitrate, tetraammineruthenium hydrate, ruthenium acetylacetonato, dichlorotris (triphenyl) (Phosphine) ruthenium and the like.
  • the concentration of the noble metal in the aqueous solution varies depending on the type of the compound to be used and the like, but is usually about 0.1 to 10 Ommo 1 L.
  • the pH of the aqueous solution is usually set to about 5 to 10, preferably about 6 to 9.
  • the pH can be adjusted with an alkali such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, potassium carbonate, ammonia and the like. If necessary, an acid such as hydrochloric acid can be used. These alkalis or acids may be used in the form of an aqueous solution, if necessary.
  • Firing at the time of producing the noble metal support can be performed, for example, as follows. If necessary, it may be heated to a predetermined temperature and dried before firing.
  • the drying temperature may be generally less than about 150.
  • the sintering temperature is usually about 150 to 800, preferably about 200 to 70 O: about, and more preferably about 250 to 600.
  • the firing atmosphere may be air (air) or an oxidizing atmosphere, or may be an inert gas atmosphere such as nitrogen, argon gas, or helium, or a reducing atmosphere such as hydrogen gas or carbon monoxide. .
  • the firing time may be appropriately determined according to the firing temperature, the size of the solid content, and the like.
  • a predetermined noble metal carrier in which the noble metal is firmly fixed on the surface of the carrier can be obtained.
  • the noble metal support obtained by the above method or the like may be used as a catalyst after further supporting the second element as described below. Can be.
  • the noble metal and the second element are composited by heat treatment.
  • the above supporting method is not limited, and can be performed according to a conventional method.
  • Examples include an impregnation method, an ion exchange method, and a vapor deposition method. Of these, the impregnation method can be suitably used.
  • the solid content recovered from the mixture is heat-treated, so that the second element can be suitably supported. .
  • the compound containing the second element is not particularly limited, and examples thereof include inorganic compounds such as nitrates, sulfates, hydroxides, and chlorides, and organic compounds such as formates, acetates, 0-diketone compounds, and alkoxides. can do. More specifically, there may be mentioned lead acetate, zinc acetate, zinc nitrate, bismuth nitrate, germanium (III) butoxide, nickel bismuth acetyl acetate toner, iron acetate and the like.
  • the solution in which the compound containing the second element is dissolved can be prepared by using a combination of the compound containing the second element and a solvent in which the compound is dissolved.
  • the solvent is not particularly limited, but water, an organic solvent, and the like can be used.
  • the organic solvent include alcohol, ketone, aromatic hydrocarbon, carboxylate, nitrile and the like.
  • a solution in which lead acetate (may be a hydrate) is dissolved in methanol can be suitably used.
  • the concentration of the second element in the solution in which the compound containing the second element is dissolved can be appropriately determined according to the type of the above-described compound, the type of the solvent, and the like. good.
  • the mixing ratio of the noble metal support and the solution in which the compound containing the second element is dissolved can be appropriately determined according to the concentration of the solution, the desired amount of the noble metal or the second element supported, and the like. .
  • a solid content is recovered from the mixture.
  • the method for recovering the solid content is not limited, but for example, a compound containing the second element may be supported on the noble metal support. For example, it is preferable to distill off the solvent using an evaporator or the like.
  • the heat treatment temperature is such that each metal particle obtained is noble.
  • the temperature may be set so as to be composed of the metal and the second element. That is, the heat treatment may be performed so that the catalytic activity of the composite of the noble metal and the second element is exhibited when the finally obtained noble metal-based particle support is used as a catalyst.
  • the heat treatment temperature varies depending on the type of the second element and the like, but is generally about 50 to 8 O Ot :, preferably about 100 to 600.
  • the heat treatment atmosphere is not particularly limited, and may be any of a reducing atmosphere, an oxidizing atmosphere, and an inert atmosphere.
  • a reducing gas such as hydrogen, carbon monoxide, or alcohol, or a mixed gas obtained by diluting the reducing gas with an inert gas such as nitrogen, helium, or argon is used.
  • an inert gas such as nitrogen, helium, or argon may be used.
  • the heat treatment time can be appropriately changed depending on the temperature of the heat treatment and the like, but is usually set to about 10 minutes to 24 hours.
  • the solid content may be reduced using a reducing agent such as formalin, hydrazine, sodium borohydride, or formic acid prior to the heat treatment in order to further promote the complexation with the noble metal. good.
  • a reducing agent such as formalin, hydrazine, sodium borohydride, or formic acid prior to the heat treatment in order to further promote the complexation with the noble metal. good.
  • the method (B) is a method in which a second element is supported on a carrier and then a noble metal is supported.
  • the method for supporting the second element is not limited, and for example, the same method as in the above (A) can be used. That is, the carrier may first carry the second element in the same manner as in the above (A).
  • the raw material of the second element, supporting conditions, and the like may be the same as those described in (A) above.
  • the second element is fired in an oxidizing atmosphere (in the presence of air or a gas containing oxygen) at about 300 to 90 O. Can be firmly immobilized on a carrier.
  • the loading of the noble metal on the second element carrier thus produced can be carried out in the same manner as in the above (A).
  • precious metals such as ion exchange method, precipitation method, impregnation method, etc.
  • drying and firing may be performed in the same manner as in the above (A).
  • the method (C) is a method in which a noble metal and a second element are simultaneously supported on a carrier.
  • the method is not limited as long as both can be supported simultaneously.
  • conventional methods such as a coprecipitation method, a precipitation method, an impregnation method and a vapor deposition method can be used.
  • the noble metal when supported on the carrier, both can be supported simultaneously by allowing the compound containing the second element to coexist in the system.
  • heat treatment and Z or reduction treatment in the same manner as in the above method (A) or (B), the ultra-fine particles of the noble metal containing the noble metal and the second element are deposited on the carrier.
  • a supported catalyst can be obtained.
  • an ion exchange method, a precipitation precipitation method, an impregnation method and the like can be suitably used.
  • a compound containing a noble metal is precipitated as a compound (for example, a hydroxyl compound), and a condition for easily forming a precipitate (for example, when the above compound is a hydroxide, the temperature is about 30 to about L 00).
  • a pH of about 5 to 10 and a noble metal concentration of about 0.1 to about L0 Ommo 1 ZL it is desirable to control such that the compound containing the second element precipitates to form a precipitate.
  • a water-soluble compound containing a second element as a starting material and form a precipitate as a hydroxide containing the second element from the aqueous solution.
  • the hydroxide of the noble metal and the second element simultaneously form a precipitate during the formation of the precipitate, thereby producing a hydroxide containing both the noble metal and the second element.
  • a carrier is added to a solution in which a noble metal compound and a compound containing a second element are dissolved in an organic solvent, and if necessary, the organic solvent is distilled off to remove the compound containing the noble metal compound and the second element.
  • the catalyst can be obtained by depositing on a support, followed by heat treatment and Z or reduction treatment.
  • an acetyl acetonate compound of gold for example, dimethyl gold
  • a methanol solution containing a second element acetyl acetonate compound eg, nigger acetyl acetate
  • gold alloy ultrafine particles containing gold and the second element for example, Au—Ni alloy ultrafine particles
  • the method for producing an ⁇ -hydroxycarboxylic acid ester of the present invention comprises the steps of (i) 1,2-diol or (ii) l, 2-diol and a primary alcohol in the presence of a supported metal catalyst and oxygen. It is characterized by the following. That is, 0) reacting oxygen with 1,2-diol, or (ii) reacting oxygen with 1,2-diol and primary alcohol.
  • the 1,2-diol is not particularly limited as long as it has a hydroxyl group at the 1-position and the 2-position.
  • trihydric or higher polyhydric alcohol may be used.
  • Specific examples of the above-mentioned 1,2-diol include, for example, aliphatic 1- to 2-carbondiols such as ethylene glycol, 1,2-propylene glycol, 1,2-butanediol, and 1,2-hexanediol. , 2-diols; aliphatic polyhydric alcohols having a hydroxyl group at the 1- and 2-positions such as glycerin, erythritol, xylitol, and sorbyl! Is mentioned.
  • 1,2-diol include, for example, aliphatic 1,2-diols having 2 to 10 carbon atoms and containing halogen such as 3-chloro-1,2-propanediol; 2-phenyl-1, Examples thereof include aliphatic 1,2-diols having an aromatic ring and having 2 to 10 carbon atoms, such as 2-ethanediol. These 1,2-diols can be used alone or in combination of two or more. As the 1,2-diol, an aliphatic diol having about 2 to 6 carbon atoms such as ethylene glycol can be suitably used.
  • the primary alcohol is not particularly limited as long as it has a primary hydroxyl group.
  • a dihydric or higher polyhydric alcohol may be used.
  • Specific examples of the primary alcohol include aliphatic primary alcohols having 1 to 10 carbon atoms such as methanol, ethanol, 1-propanol, 1-butanol, 1-hexanol, and 1-octanol; -Aliphatic polyvalent having 2 to 10 carbon atoms having a primary hydroxyl group such as butanediol and 1,4-butanediol Alcohols; aliphatic unsaturated alcohols having a primary hydroxyl group and having 3 to 10 carbon atoms, such as aryl alcohol and methallyl alcohol; and alcohols having an aromatic ring such as benzyl alcohol.
  • One or more of these primary alcohols can be used.
  • aliphatic primary alcohols having 1 to 4 carbon atoms such as methanol, ethanol, 1-propanol and 1-butanol, can be suitably used.
  • Methanol, ethanol, 1-propanol, 1-butanol Monohydric alcohols such as evening ole are particularly preferred.
  • the above 1,2-diol and primary alcohol may be appropriately selected depending on the kind of the desired ⁇ -hydroxycarboxylate and the like.
  • ethylene glycol as the 1,2-diol
  • methanol ethanol
  • 1-propanol as the primary alcohol
  • a primary alcohol such as 1-butanol may be used.
  • 2-hydroxyethyl glycolate can be produced.
  • the reaction ratio between the 1,2-diol and the primary alcohol is not particularly limited. Usually 1,
  • the molar ratio of primary alcohol to 2-diol is about 1: 2 to 50, and preferably about 1: 3 to 20. When the content is within the above range, it becomes possible to synthesize the ⁇ -hydroxycarboxylic acid ester more efficiently.
  • reaction of (i) 1,2-diol alone or (ii) l, 2-diol with a primary alcohol is carried out in the presence of a supported metal catalyst and oxygen (molecular oxygen).
  • the above reaction may be any of a liquid phase reaction, a gas phase reaction and the like.
  • Oxygen oxygen gas
  • Oxygen gas may be diluted with an inert gas such as nitrogen gas, argon gas, helium gas, or carbon dioxide gas. Further, an oxygen-containing gas such as air can be used.
  • the method of supplying oxygen to the reaction system is not particularly limited, and a known method can be employed. In particular, bubbling into a liquid or the like can be suitably used.
  • the form of the above reaction may be any of a continuous system, a batch system, a semi-batch system and the like, and is not particularly limited.
  • a batch type catalyst is used as the reaction mode, the catalyst may be charged together with the raw materials into the reactor.
  • the reactor is charged with the above catalyst in advance, or The catalyst may be continuously charged together with the raw materials in the reactor.
  • the catalyst may be in any form of a fixed bed, a fluidized bed, a suspension bed and the like.
  • the amount of the catalyst used may be appropriately determined according to the type of the raw material 1,2-diol or primary alcohol, the type of the catalyst, the reaction conditions, and the like.
  • the reaction time is not particularly limited, and varies depending on the set conditions. Usually, the reaction time or the residence time (the amount of liquid retained in the reactor and the amount of liquid supplied) is about 0.5 to 20 hours, preferably 1 to 20 hours. It may be about 10 hours.
  • reaction temperature and the reaction pressure may be appropriately determined according to the type of the raw material 1,2-diol or primary alcohol, the type of the catalyst, and the like.
  • the reaction temperature is usually about 0 to 180, preferably about 20 to 150, and more preferably about 50 to about L20 "C. By setting the temperature within this range, the reaction temperature is further increased.
  • the reaction can be carried out efficiently, and the reaction pressure may be any of reduced pressure, normal pressure or increased pressure, but is usually about 0.05 to 5 MPa (gauge pressure), especially about 0.5 MPa.
  • the total pressure should be set so that the oxygen concentration of the gas flowing out of the reactor does not exceed the explosion range (8%). It is desirable to set the pH to about 2 to 9 from the viewpoint of suppressing by-products, etc.
  • an alkali metal compound or an alkaline earth metal compound (carboxylate) is added to the reaction system It can also be used as
  • the above reaction can be carried out in the presence of a solvent.
  • a solvent By using a solvent, the desired carboxylic acid ester can be efficiently produced in some cases.
  • the solvent that can be used is not limited as long as it dissolves the raw material 1,2-diol or primary alcohol and does not easily react under the reaction conditions, and depends on the type of raw material alcohol, reaction conditions, and the like. May be selected as appropriate.
  • ethers such as getyl ether, diisopropyl ether, and dioxane
  • aromatic hydrocarbons such as toluene, xylene, and benzene
  • halogen-containing compounds such as methylene chloride, chloroform, ethylene dichloride, and the like.
  • the amount of the solvent used may be appropriately set according to the type of the solvent, the type of the alcohol, the type of the catalyst, and the like.
  • the reaction system consists of a catalyst (solid content) and a reaction product
  • the catalyst and the reaction product may be separated by a known solid-liquid separation method such as filtration or centrifugation.
  • a glycolic acid ester is produced.
  • the reaction product contains glycolic acid ester as a main product and, in some cases, unreacted raw materials, such as primary alcohol and ethylene glycol.
  • reaction product contains water as a by-product, and in some cases, a carboxylic acid ester derived from a primary alcohol (for example, methyl formate when methanol is used as a primary alcohol), oxalic acid It includes esters, hydrolysis products such as glycolic acid, oxalic acid and oxalic acid monoester.
  • a carboxylic acid ester derived from a primary alcohol for example, methyl formate when methanol is used as a primary alcohol
  • oxalic acid It includes esters, hydrolysis products such as glycolic acid, oxalic acid and oxalic acid monoester.
  • a method of isolating the target glycolic acid ester from such a reaction product a method in which the primary alcohol and water are first distilled off and then the glycolic acid ester is separated by distillation is a method that can be easily implemented. Can be illustrated.
  • the glycolic acid ester is distilled, unreacted ethylene glycol is contained in the distillation bottom.
  • the distillation pot containing the primary alcohol and the glycolate recovered at this time can be reused as a raw material for producing the glycolate.
  • glycolic acid esters and oxalic acid esters have close boiling points, so it is not easy to separate them by distillation. For example, the boiling point of methyl glycolate is 151 and the boiling point of dimethyl oxalate is 164.
  • the amount of oxalate produced when ethylene glycol reacts with the primary alcohol is as small as about 10 mol% or less based on the amount of glycolate, and thus may not be a problem depending on the intended use.
  • a polymer raw material for polyglycolic acid or the like if a small amount of oxalic acid is contained, high molecular weight polydalicholic acid may not be obtained. In such a case, the oxalate may be removed by any method.
  • Glycolic acid ester containing oxalic acid ester and / or oxalic acid ⁇ -hydroxycarboxylic acid
  • purification methods for (ester) For example, (A) a method of adding a metal salt and / or an ammonium salt to separate a formed metal oxalate and / or an ammonium oxalate, (B) a method of adding ammonia and forming an oxamic acid ester and And / or a method of separating as oxamide, and (C) a method of adsorbing oxalic acid to a resin using an anion exchange resin.
  • the above purification methods (A) to (H) may be used in combination.
  • the purification methods (A) and (B) are described below.
  • the oxalate can be removed at any time after the reaction of the ethylene glycol with the primary alcohol. For example, it may be carried out at any stage such as after the primary alcohol is distilled off, after the water is distilled off, or after the glycolic acid ester is removed by distillation. After ethylene glycol and primary alcohol are reacted and before the primary alcohol and water are distilled off, or when the primary alcohol is distilled off and the reaction mixture contains water. The reaction is more preferably performed immediately after the reaction of ethylene glycol with the primary alcohol and before the primary alcohol and water are distilled off.
  • the above purification method (A) is a method in which a metal salt and / or an ammonium salt are added, and the resulting metal oxalate and / or ammonium oxalate are separated.
  • the reaction mixture after oxygen oxidation may be referred to as “crude product”.
  • the metal salt and the ammonium salt used in the purification method (A) are not particularly limited as long as they are soluble in water, lower alcohols (eg, methanol, ethanol, etc.) and a mixed solvent thereof. Metal salts can be used more favorably than ammonium salts.
  • the metal salt may be a complex salt.
  • Examples of the metal salt include a hydroxide, a carboxylate, a carbonate, an alkoxide, a halide, and a 1,3-diketone salt.
  • Examples of the carboxylate include formic acid, acetic acid, propanoic acid, butanoic acid, pentanoic acid, hexanoic acid, heptanoic acid, octanoic acid, 2-ethylhexanoic acid, lauric acid, and 2-hexyldecanoic acid
  • salts of fatty acids having about 1 to 16 carbon atoms such as salts of hydroxycarboxylic acids such as glycolic acid and lactic acid.
  • Alkoxides include methoxide, Examples thereof include aliphatic alkoxides having about 1 to 4 carbon atoms, such as ethoxide, isopropoxide, and n-butoxide; and aromatic alkoxides, such as phenoxide.
  • the halide include fluoride, chloride, bromide, iodide, and the like.
  • 1,3-diketone salt acetyl acetonato salt and the like can be illustrated.
  • the metal salt is preferably a carboxylate such as a glycolate, an acetate or a 2-ethylhexanate; a hydroxide; an acetyl acetonate salt; and the like, and particularly preferably a glycolic acid salt.
  • the metal ion contained in the metal salt is preferably an ion which forms a salt with oxalic acid, has low solubility in water, lower alcohols (for example, methanol and ethanol), and a mixed solvent thereof, and easily precipitates.
  • Is a metal ion contained in the metal salt for example, Li *, Na ⁇ K + , Rb +, alkali metal ions Cs +, etc.; Be 2t, Mg ", Ca 2 ', Sr", Br ", Ra 2+ , etc.
  • Alkaline earth metal ions such as Ti ", V5 + , Cr3 + , Mn", Fe “, Fe3t , Co", N, C, Cu ", Zn”; La3 + , Ce 3+ , Ce4 + , Pr3 + , Pr4 + , Nd2 + , Nd3 + , Nd4 + , Pm3 + , Sm2 + , Sm3 + , Eu2 + , Eu3 + , Gd2 + , Gd 3+ , Tb 3+ , Tb 4+ , Dy 2+ , Dy 3+ , Dy 4+ , Ho 3+ , Er 3+ , Tm 2+ , Tm 3+ , Yb 2+ , Yb 3+ , Lu
  • the metal ion an alkaline earth metal ion and a lanthanide ion are preferable.
  • magnesium glycolate zinc acetate, calcium acetate, calcium hydroxide, sodium hydroxide, nickel 2-ethylhexanoic acid, tris (acetylacetonato) lanthanum and the like can be preferably used.
  • ammonium salt examples include, for example, ammonium acetate, ammonium carbonate and the like, and preferably ammonium carbonate and the like.
  • the addition amount of the metal salt and the ammonium salt is not particularly limited, but the lower limit of the addition amount is usually about 0.1 equivalent or more, preferably about 0.5 equivalent or more, based on the total amount of oxalate and oxalic acid. Yes, more preferably about 1 equivalent or more.
  • the upper limit of the addition amount of the metal salt and the ammonium salt is usually about 50 equivalents or less, preferably about 10 equivalents or less, more preferably about 5 equivalents or less, based on the total amount of the oxalate and oxalic acid.
  • Metal salts and ammonium salts are water; lower alcohols such as methanol and ethanol Ketones such as acetone; aromatic organic solvents such as toluene and xylene; may be added to the crude product as a solution dissolved in a mixed solvent thereof.
  • the metal salt and the ammonium salt can be added as a solid, but are preferably added as a solution.
  • the lower alcohol used as the solvent include primary alcohols having about 1 to 8 carbon atoms, preferably about 1 to 4 carbon atoms. Specifically, methanol, ethanol, propanol, isopropanol, butanol and the like can be exemplified.
  • the mixture When adding and mixing the metal salt and / or oxalate, the mixture is usually heated so that a metal salt of oxalic acid / ammonium salt is easily formed.
  • the mixing temperature is not particularly limited as long as oxalate is generated, but is usually about 20 to 120, and preferably about 40 to 90.
  • the mixing time is not particularly limited as long as the oxalate is sufficiently generated and the effects of the present invention are exhibited, and can be appropriately set according to the amount of the crude product, the composition of the crude product, and the like.
  • the mixing time is usually about 0.1 to 5 hours, preferably about 0.5 to 3 hours.
  • the mixing may be performed in an oxidizing atmosphere such as in air, but is preferably performed in an inert atmosphere such as nitrogen or a rare gas (such as helium or argon).
  • an oxidizing atmosphere such as in air
  • an inert atmosphere such as nitrogen or a rare gas (such as helium or argon).
  • oxalic acid When a metal salt or an ammonium salt is added to the crude product, oxalic acid is a stronger acid than glycolic acid, so that the oxalic acid ester selectively forms a metal salt or an ammonium salt via oxalic acid. Moreover, when the amount of the metal salt and ammonium salt added is about 1 equivalent or more to the oxalate ester and oxalic acid contained in the crude product, the oxalate ester and oxalic acid can be almost quantitatively converted to the metal salt or oxalic acid. It can be converted to ammonium salt.
  • the formed oxalate when a metal salt such as an alkaline earth or a lanthanoid is added, the formed oxalate has low solubility and precipitates as a precipitate, so that it can be easily separated by a known solid-liquid separation means such as filtration or centrifugation. Can be separated. Further, even when the formed metal oxalate and ammonium oxalate show a certain degree of solubility in organic solvents such as water and alcohol, and a mixed solvent thereof, the metal oxalate and oxalate may be used. Since the acid ammonium salt is non-volatile, it can be easily separated by distillation. Purification method (B)
  • the above-mentioned purification method (B) is a method in which ammonia is added to a crude product to separate oxamidate and oxamide produced.
  • the oxalate ester is thermally decomposed to produce an oxamidate ester or an oxamide.
  • the amount of ammonia added is not particularly limited, but the molar ratio (ammonia oxalic acid diester) to the oxalic acid diester contained in the crude product is about 1 to 10, preferably about 1 to 5, more preferably about 1 to 5. Is about 1.2 to 3. When the content is within the above range, the oxalic acid diester can be more reliably removed. Alternatively, the glycolic acid ester can be purified in a high yield.
  • the reaction temperature for the thermal decomposition is not particularly limited as long as oxamic acid ester or oxamide is formed, but is usually about 0 to 100, preferably about 30 to 60.
  • the pressure and the rate of addition of ammonia to the crude product are not particularly limited.
  • the pressure may be normal pressure or pressurization, and the addition rate may be any rate at which the reaction temperature is maintained in the above range.
  • Addition of ammonia to the mixture is performed, for example, by dropping liquid ammonia or an ammonia solution (a solution obtained by dissolving ammonia in a solvent inert to the reaction such as alcohol) in the usual reactor equipped with a stirrer.
  • ammonia gas or diluted ammonia gas (ammonia gas diluted with a gas inert to the reaction such as nitrogen gas) is directly blown into the mixture.
  • the oxamide produced by the above-mentioned thermal decomposition is non-volatile and hardly soluble. For this reason, it can be easily separated from the glycolic acid ester by known solid-liquid separation methods such as distillation, filtration and centrifugation. In addition, oxamates can be easily separated from glycolate by distillation.
  • a higher-purity dalicholate By removing the oxalate by the above method or the like and then distilling the glycolate, a higher-purity dalicholate can be separated and purified in a high yield. As described above, it is preferable to distill off the primary alcohol and water before distilling the glycolic acid ester. Distillation of glycolic acid esters A known method can be used. For example, as a batch distillation apparatus, a normal apparatus capable of performing reflux with a charging pot, a rectifying section, a part of a condenser, and the like can be used.
  • the total content of oxalic acids (oxalic acid, oxalate, metal oxalate, ammonium oxalate, oxamide, etc.) in the glycolate obtained by distillation can be reduced to about 10 ppm or less in total.
  • the oxalic acid ester and oxalic acid are removed by the above-mentioned method, etc., water and alcohol are distilled off, and even the glycolic acid ester obtained by distillation is unreacted primary alcohol and ethylene alcohol. May contain recalls and product water.
  • the primary alcohol contained in the dalicholate is usually about 1% by weight or less, and may be about 0.2% by weight or less depending on the purification conditions.
  • the content of ethylene glycol is usually about 1% by weight or less, and can be about 1000% by weight or less depending on the purification conditions.
  • the water content is usually about 1% by weight or less, and can be about 0.2% by weight or less depending on the purification conditions.
  • the content of oxalate in glycolic acid ester purified by distillation without removing oxalate is usually 0.1% by weight or more, and more precisely about 0.1 to 2% by weight.
  • the glycolic acid ester thus obtained contains substantially no formaldehyde and chlorine.
  • neither formaldehyde nor chlorine is used as a raw material, and hardly formed in the reaction.
  • the ⁇ -hydroxycarboxylic acid ester obtained by the production method of the present invention can be used for the same applications as the ⁇ -hydroxycarboxylic acid ester obtained by the conventional technique.
  • it can be suitably used as a polymerization monomer as a raw material of polydalicholic acid.
  • the production method of the first invention is a one-step reaction, an ⁇ -hydroxycarboxylic acid ester can be easily obtained.
  • ⁇ -hydroxycarboxylic acid ester is formed with high selectivity. Obtainable.
  • the ⁇ -hydroxycarbonate obtained by the present invention can be usually purified by a simple method such as distillation.
  • ⁇ -hydroxycarboxylic acid ester can be produced at low cost.
  • the method for producing a diol derivative of the second invention relates to a method for producing ⁇ -hydroxycarboxylic acid. That is, the second invention is a method for producing an ⁇ -hydroxycarboxylic acid by hydrolyzing the ⁇ -hydroxycarboxylic acid ester obtained in the first invention.
  • a 1,2-diol or (ii) a 1,2-diol and a primary alcohol may be referred to as a metal-supported catalyst (hereinafter referred to as "supported metal catalyst”).
  • supported metal catalyst Is a method for producing hyperhydroxycarboxylic acid by hydrolyzing a hyperhydroxycarboxylic acid ester obtained by reacting with oxygen in the presence of).
  • the catalyst used in the present invention is a catalyst in which a metal as an active component is supported on a carrier, that is, a supported metal catalyst.
  • the metal that is the active ingredient is not particularly limited, but is preferably a noble metal.
  • noble metals such as gold, palladium, ruthenium, rhodium, iridium, and platinum can be exemplified.
  • at least one of gold, palladium and ruthenium is particularly preferred.
  • the catalyst used in the present invention contains the above-mentioned noble metal as an essential component, and further contains, as an active component, a 2B group, a 3B group, a 4B group, a 5B group and a 6B group of the fourth to sixth cycles. And at least i elements selected from the group consisting of group 8 in the fourth period (hereinafter Below, these elements are sometimes called "second elements". ) Can be contained. Specific examples of the second element include a 2B group such as Zn, Cd, and Hg; a 3B group such as Ga, In, and Tl; a 4B group such as Ge, Sn, and Pb; and a 5B group such as As, Sb, and Bi.
  • a catalyst containing at least Pb as the second element is preferable.
  • a catalyst in which metal fine particles containing at least one active component selected from the group consisting of Au, Pd and Rvi and Pb are supported on a carrier can be suitably used.
  • the metal as the active ingredient may contain the above-mentioned noble metal alone or may contain two or more kinds. When two or more noble metals are contained, some or all of them may form an alloy, an intermetallic compound or the like as long as the effects of the present invention can be obtained.
  • the metal as the active ingredient contains a noble metal and a second element
  • a noble metal and a second element as long as the effects of the present invention can be obtained, it is acceptable that a part or all of the metal or the alloy forms an alloy, an intermetallic compound, or the like.
  • the noble metal and the second element are usually supported on the carrier as fine particles, and the catalyst used in the present invention contains other elements or impurities other than the noble metal and the second element as long as the effects of the present invention are not impaired. May be.
  • the particle size of the metal particles that are active components is not limited as long as a predetermined catalytic activity can be obtained, but the average particle size is usually about 10 nm or less, preferably about 6 nm or less, more preferably 5 nm or less. Or less, particularly preferably about 1 to 5 nm. If it is set within this range, excellent catalytic activity can be obtained more reliably.
  • the lower limit of the average particle diameter is not particularly limited, but may be about 1 nm from the viewpoint of physical stability.
  • the average particle diameter of the metal particles in the present invention is as follows: out of 120 particles, which are arbitrarily selected by observing the metal particles on the carrier by a transmission electron microscope (TEM), (1) from the top in the descending order of 10 And (2) the arithmetic mean value of 100 particle diameters excluding the total of 20 particles from the bottom in the ascending order. Further, in the present invention, the maximum value of the particle size distribution of the metal particles is preferably in the range of about l to 6 nm, particularly about 1 to 5 nm. Standard deviation of the above 120 particle sizes
  • Standard Deviation is preferably about 2 or less, particularly about 1.5 or less.
  • the amount of the metal active component to be carried in the catalyst may be determined as appropriate according to the use of the final product, the type of the carrier, and the like. Preferably it is 1 to 10 parts by weight.
  • those conventionally used as catalyst carriers can be used and are not particularly limited.
  • commercially available products can be used.
  • those obtained by a known production method can also be used.
  • metal oxides silicon, alumina, titania, zirconia, magnesia, etc.
  • composite metal oxides silicon-alumina, titania, silica, silica-magnesia, etc.
  • zeolite ZSM-5, etc.
  • mesoporous silica MCM-41, etc.
  • inorganic minerals clay, diatomaceous earth, pumice, etc.
  • carbon materials activateated carbon, graphite, etc.
  • an inorganic oxide carrier composed of an oxide containing at least one element of Pb, silver and silver can be preferably used.
  • the oxide may be a mixed oxide obtained by mixing two or more oxides of a single element, or may be a double oxide (or a composite oxide).
  • an oxide containing at least one element selected from the group consisting of Si, Al, Ti and Zr is preferable.
  • the method for producing the carrier is not limited, and a known method can be used. Examples include an impregnation method, a coprecipitation method, an ion exchange method, a vapor deposition method, a kneading method, and a hydrothermal synthesis method.
  • the above inorganic oxide carriers include Mg, Ca, Sr, Ba, A, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Zr, Nb, Sn, and Pb. It is obtained by a method of impregnating silica with an aqueous solution of a water-soluble compound containing at least one of La, Ce and Ce, and then firing the resulting impregnated body.
  • Such an inorganic oxide carrier can more reliably carry the fine particles as the catalytically active component, and can attain a much higher catalytic activity by synergistic action with the fine particles.
  • the compound used in the method for producing the carrier is not limited.
  • inorganic compounds such as nitrates, sulfates, and hydroxides, carboxylates, alkoxides, and acetyl acetate Organic compounds such as nate.
  • the water-soluble compound is not limited as long as it is water-soluble.
  • inorganic acid salts such as titanyl sulfate, zirconyl nitrate, zinc nitrate, lanthanum nitrate, iron nitrate, nickel nitrate, and aluminum nitrate; titanium n-butoxide, titanium acetylacetonate, zirconium acetyl acetate, Organic salts such as lead acetate and magnesium acetate can be mentioned. These salts may be either anhydrous or hydrated.
  • concentration of the aqueous solution can be appropriately set according to the type of the water-soluble compound used and the like.
  • the amount by which the aqueous solution is impregnated into the silica is not limited, but is usually about 1 to 20 parts by weight based on 100 parts by weight of the silica.
  • the inorganic oxide support is preferably porous, and particularly preferably has a specific surface area (BET method) of about 50 m 2 Zg or more, and more preferably about 100 m 2 Zg or more. more preferably, particularly preferably about 1 0 0 ⁇ 8 0 0 m 2 Z g.
  • BET method specific surface area
  • the shape and size of the carrier are not limited, and may be appropriately determined according to the use of the final product.
  • the method for producing the catalyst used in the second invention is not limited as long as the above-described support can be obtained.
  • it can be suitably produced in the same manner as in the method for producing a catalyst in the first invention.
  • the hydroxycarboxylic acid ester obtained by the production method of the first invention is hydrolyzed to obtain 0! -Hydroxycarboxylic acid.
  • the hydrolysis step may be performed after the purification of the above-mentioned hydroxy-carboxylic acid ester.
  • dimethyl oxalate and ethylene glycol contained as impurities in the ⁇ -hydroxycarboxylic acid ester become oxalic acid, methanol, and ethylene glycol.
  • Oxalic acid and methanol can be easily removed by a known purification method such as distillation.
  • the hydrolysis of ⁇ -hydroxycarboxylic acid ester is carried out by reacting (i) 1,2-diol or (ii) 1,2-diol and primary alcohol as raw materials with oxygen in the presence of a supported metal catalyst.
  • ⁇ -hydroxycarboxylic acid ester obtained by the reaction The conditions are not particularly limited as long as they are known conditions can be applied.
  • the hydrolysis in the present invention means a reaction in which an ⁇ -hydroxycarboxylic acid and an alcohol are formed by a reaction between an ⁇ -hydroxycarboxylic acid ester and water.
  • the method for performing the hydrolysis reaction is not particularly limited, and a conventionally known method can be applied.
  • the reaction temperature is usually about 30 to 150, preferably about 50 to 120.
  • the molar ratio of water to ⁇ -hydroxycarboxylic acid ester (water / ⁇ -hydroxycarboxylic acid ester) is usually about 1/1 to 1/5, more preferably about 3/1 to 20/1.
  • a catalyst can be used if necessary, and an acid catalyst can be suitably used.
  • the hydrolysis reaction of ⁇ -hydroxycarboxylic acid ester is an equilibrium reaction. For this reason, by removing the by-product alcohol out of the system, the equilibrium is biased toward the production system, and the hydrolysis easily proceeds. Therefore, a reaction method such as reactive distillation is suitable, and examples thereof include a method of performing reactive distillation in the presence of water.
  • ⁇ -hydroxycarboxylic acid ester is hydrolyzed by gas-liquid contact to obtain ⁇ -hydroxycarboxylic acid, and alcohol as a by-product (hereinafter referred to as “by-product alcohol”). Can be distilled out of the system. Therefore, the hydrolysis reaction can be performed efficiently.
  • the molar ratio of water to ⁇ -hydroxycarboxylic acid ester (water ⁇ ⁇ -hydroxycarboxylic acid ester) in the reactive distillation may be determined according to the reaction conditions of the reactive distillation, and is not particularly limited. However, it is usually about 1/1 to 50 Z 1, and more preferably about 3 to 1 to 201.
  • the hydrolysis can be subjected to reactive distillation in the presence of an acid, if necessary, to further promote the reaction.
  • an acid is not particularly limited, and a conventionally known homogeneous acid catalyst / heterogeneous acid catalyst or the like can be used.
  • Specific examples include inorganic acids such as hydrochloric acid, sulfuric acid, and phosphoric acid; organic acids such as acetic acid; and solid acids such as activated alumina, silica-alumina, and zeolite. These acids may be used alone or in combination of two or more.
  • the method for adding an acid to the ⁇ -hydroxycarboxylic acid ester is not particularly limited.
  • —Hydroxycarboxylic acid in particular ⁇ -hydroxycarboxylic acid, which is the target substance (eg, glycolic acid in the case of methyl glycolate) can also be used.
  • ⁇ -hydroxycarboxylic acid which is a natural product
  • high purity 0! -Hydroxycarboxylic acid can be produced more easily and at low cost.
  • the organic solvent is not particularly limited, and examples thereof include cyclohexane and ⁇ -propyl acetate. After performing reactive distillation in the presence of an organic solvent, an azeotropic composition is formed and water is distilled off (that is, by performing an azeotropic dehydration operation) to obtain a higher purity and higher concentration. Polyhydroxycarboxylic acid can be produced.
  • the reactive distillation apparatus is not particularly limited.
  • the apparatus has a structure in which a gas phase is present in the apparatus, and the generated by-product alcohol (low-boiling component) can be continuously separated and removed into the gas phase. It would be fine.
  • the reactive distillation apparatus for example, various distillation apparatuses generally used, more specifically, a batch (patch) distillation apparatus such as a multi-stage distillation tower or a continuous distillation apparatus are suitable. That is, the reactive distillation of the ⁇ -hydroxycarboxylic acid ester can be continuously performed as necessary.
  • the number of stages in the distillation column and reaction conditions such as reaction temperature, reaction pressure, liquid residence time, reflux ratio, and liquid hold-up amount (operating conditions)
  • the number of steps and the reaction conditions may be determined experimentally or theoretically, for example, to such an extent that the amount of water distilled off together with the by-product alcohol does not become excessive (to the extent that water is not excessively distilled off) and the reaction conditions. Not something.
  • the number of stages and the reflux ratio are extremely reduced, the reaction efficiency may be reduced, and it may be difficult to efficiently produce perhydroxycarboxylic acid. If the number of stages and the reflux ratio are extremely increased, the equipment (equipment) becomes excessively large when the production method of the present invention is carried out industrially, which is economically disadvantageous.
  • distillation column As the multistage distillation column, a distillation column having three or more stages excluding the top (top) and the bottom (bottom) is preferable.
  • Such distillation columns include, for example, packed columns filled with packing materials such as Raschig ring, Paul ring, Inox rocks saddle, Dickson packing, McMahon packing, through-the-packing;
  • Commonly used distillation towers such as tray towers using trays such as trays, sieve trays, and valve trays are suitable.
  • a combined distillation column having both a tray and a packed bed can also be used.
  • the number of plates mentioned above indicates the number of plates in a tray column, and the theoretical number of plates in a packed tower.
  • the ⁇ -hydroxycarboxylic acid ester, water, and, if necessary, an acid and / or an organic solvent are added to the evaporator of the apparatus. After charging, the mixture is heated to the reaction temperature (distillation temperature), and hydrolysis proceeds while distilling off by-product alcohol from the top of the apparatus. Thereby, the aqueous solution containing ⁇ -hydroxycarboxylic acid remains in the evaporator.
  • a continuous distillation apparatus as a reactive distillation apparatus
  • a mixture containing an ⁇ -hydroxycarboxylic acid ester, water, and, if necessary, an acid and / or an organic solvent is used.
  • the reaction mixture is subjected to reactive distillation while continuously supplying the liquid to the middle part of the apparatus (the middle part excluding the bottom and top), and the by-product alcohol is continuously supplied from the top of the apparatus.
  • an aqueous solution containing ⁇ -hydroxycarboxylic acid is continuously withdrawn from the bottom of the apparatus.
  • the method of supplying the ⁇ -hydroxycarboxylic acid ester, water, acid and organic solvent to the continuous distillation apparatus is not particularly limited, and these components may be separately supplied to the apparatus. That is, the supply stages of these components in the apparatus may be different stages.
  • each of the above components may be supplied in a liquid state, in a gaseous state, or in a gas-liquid mixed state.
  • the acid when the acid is a solid acid (heterogeneous acid catalyst), the acid may be previously held (filled) in a continuous distillation apparatus, for example, instead of part or all of the packing. Also, in order to easily remove by-product alcohol out of the system, a gas (nitrogen gas) inert to ⁇ -hydroxycarbonate, ⁇ -hydroxycarboxylic acid, etc. from the lower part of the continuous distillation apparatus. Etc.) can also be introduced.
  • nitrogen gas nitrogen gas
  • the reaction conditions in the reactive distillation may be set according to the type of ⁇ -hydroxycarboxylic acid ester, etc., and are not particularly limited.
  • the reaction temperature is higher than the boiling point of by-product alcohol and the boiling point of water. It is desirable that: If the reaction temperature is lower than the boiling point of the by-product alcohol, the by-product alcohol cannot be efficiently distilled off. On the other hand, when the reaction temperature exceeds the boiling point of water, water is excessively distilled off, so that reactive distillation cannot be carried out efficiently. Further, there is a possibility that a side reaction such as a decomposition reaction of ⁇ -hydroxycarboxylic acid ester or ⁇ -hydroxycarboxylic acid may be caused.
  • the acid is an inorganic acid or an organic acid (homogeneous acid catalyst)
  • the acid may be separated and recovered from ⁇ -hydroxycarboxylic acid by using a known method such as distillation.
  • the by-product is substantially only a by-product alcohol. Since the by-product alcohol is distilled off, ⁇ -hydroxycarboxylic acid can be easily separated and purified. According to the above method, high-purity ⁇ -hydroxy sulfonic acid can be obtained in the form of an aqueous solution.
  • the obtained aqueous solution of ⁇ -hydroxycarboxylic acid may be further processed according to a desired form.
  • a method of concentrating to a high concentration (for example, about 70% by weight or more glycolic acid) aqueous solution and (2) a process of crystallization, filtration, drying, etc., to obtain 0! -Hydroxycarboxylic acid
  • a method of forming an acid crystal solid can be exemplified.
  • Examples of the method for concentrating the ⁇ -hydroxycarboxylic acid aqueous solution include a method in which the ⁇ -hydroxycarboxylic acid aqueous solution after the hydrolysis step is heated as it is to distill off water. During the concentration, the pressure may be reduced if necessary.
  • Examples of the crystallization method of ⁇ -hydroxycarboxylic acid include, for example, a method in which water is distilled off while heating until solid ⁇ -hydroxycarboxylate starts to precipitate, and then cooled to around room temperature to cause crystallization. be able to.
  • the obtained crystals can be easily separated by a known solid-liquid separation method such as filtration.
  • the ⁇ -hydroxycarboxylic acid thus obtained contains substantially no formaldehyde and chlorine as impurities. This is because, in the present invention, neither formaldehyde nor chlorine is used as a raw material and hardly produced by the reaction. According to the present invention, the content of formaldehyde and chlorine is about 1 ppm by weight or less, preferably about 100 ppm by weight or less, and more preferably about 10 ppm by weight or less. Can be provided.
  • the ⁇ -hydroxycarboxylic acid obtained by the production method of the present invention can be suitably used for known applications such as a polymerization monomer which is a raw material of various synthetic resins such as poly ⁇ -hydroxycarboxylic acid.
  • glycolic acid is used, for example, as a cleaning agent, a tanning agent, a chelating agent, a metal cleaning agent for cleaning printed wiring boards, a scale preventing agent for boilers, etc., or for pharmaceuticals, agricultural chemicals, cosmetics, organic chemicals, etc. It can be suitably used as an intermediate material for various products, and also as a synthetic material for polyesters, polymer surfactants and the like.
  • Glycolic acid obtained by the production method of the present invention does not contain impurities such as formaldehyde, chlorine-containing compounds, and methoxyacetic acid, and therefore can be particularly preferably used for applications such as cosmetics that directly touch the human body. According to the production method of the second invention, glycolic acid substantially free of formaldehyde and chlorine can be obtained.
  • glycolic acid substantially free of methoxyacetic acid can be obtained.
  • Conventional high-purity glycolic acid is expensive because it is purified by a complicated method such as crystallization.
  • high-purity hydroxycarboxylic acids such as high-purity dalicholate can be obtained at low cost.
  • glycolic acid oligomer a low-cost, high-molecular-weight polydaricholic acid, and glycolide.
  • the method for producing a diol derivative according to the third aspect of the present invention comprises the steps of: Related to a manufacturing method.
  • the method for producing polyglycolic acid is a method for producing polyglycolic acid by polycondensing the a-hydroxycarboxylic acid ester obtained in the first invention. Further, the present invention also includes a method for producing polyglycolic acid by polycondensing the a-hydroxycarboxylic acid obtained in the second invention.
  • the method for producing glycolide (described later in III) is a method for producing polydalicholic acid by polycondensation of the a-hydroxycarboxylate obtained in the first invention and depolymerizing the polyglycolic acid to produce glycolide. It is. Also included is a method for producing polyglycolic acid by polycondensing the a-hydroxycarbonic acid obtained in the second invention, and producing glycolide by depolymerizing the polyglycolic acid.
  • the polyglycolic acid in the present invention means a polymer compound having a polyester structure in which three or more glycolic acid skeletons are repeatedly connected.
  • the molecular weight of the polydalicholic acid of the present invention can be appropriately selected depending on the application and the like, and is usually about 200 to about L0000.
  • the polyglycolic acid of the present invention also includes comparatively low molecular weight polyglycolic acid, so-called oligomeric dalicholate.
  • the polycondensation in the present invention means that a-hydroxycarboxylic acid ester and / or a-hydroxycarboxylic acid is subjected to condensation polymerization by dealcoholization or dehydration condensation by a reaction between molecules, and a high molecular weight polymer such as polyglycolic acid. Means the reaction that produces
  • the present invention relates to polycondensation of glycolic acid ester and / or dalicholic acid. Therefore, a method for producing a high molecular weight polyglycolic acid is included.
  • the method includes a method for producing polydalicholic acid by polycondensing a glycolic acid ester obtained by oxygen oxidation in the presence of a supported metal catalyst using ethylene glycol and a primary alcohol as raw materials.
  • the product obtained in the above step (2) may contain not only glycolic acid but also a compound capable of forming polydalicholic acid such as dalicholate.
  • the unreacted glycolic acid ester in the step (2) may be contained, and a compound capable of forming a polyglycolic acid such as a glycolic acid ester is separately added to the product obtained in the step (2). Is also good.
  • polyglycolic acid can also be obtained by hydrolyzing a part of the glycolic acid ester to form glycolic acid and subjecting it to polycondensation using a mixture containing daricolic acid ester and glycolic acid.
  • the ratio of both is not particularly limited, but the weight ratio of glycolic acid ester to glycolic acid is usually about 1: 0.1 to 10, preferably about 1: 0.2 to 8 It is good.
  • the production conditions of polydalicholic acid are not particularly limited as long as the glycolic acid ester and / or glycolic acid obtained by the method of the first invention or the second invention is used as a raw material. Known conditions can be applied according to the molecular weight and the like.
  • the weight average molecular weight of the polyglycolic acid obtained by the method for producing polyglycolic acid of II-II is not particularly limited, and the presence or absence of a solvent, the type of the solvent, the type and amount of the catalyst, the reaction temperature, the reaction time, and the distillation By changing the treatment method of the solvent You can get things.
  • the weight average molecular weight of polydalicholic acid can be appropriately selected according to the use and the like.
  • the weight average molecular weight of polydalicholic acid when it is used as a material requiring gasparity, mechanical strength, or the like such as a film, sheet, or molding material is usually about 5,000 to 1,000,000, and preferably about 10,000 to 700,000. is there.
  • the weight average molecular weight is usually preferably about 200 to 150,000, and about 1000 to 100000. More preferred.
  • the glycolic acid or glycolic acid ester obtained by the method of the first invention or the second invention has a low content of impurities (for example, methoxyacetic acids, diglycolic acids, oxalic acids, etc.) that stop the polymerization. Therefore, it is easy to obtain high molecular weight polyglycolic acid.
  • impurities for example, methoxyacetic acids, diglycolic acids, oxalic acids, etc.
  • glycolic acid alkyl ester an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms is preferable.
  • suitable alkyl glycolate esters include methyl glycolate, ethyl glycolate, n-propyl glycolate, isopropyl glycolate, n-butyl glycolate, isobutyl glycolate, t-butyl dalicholate, and the like. Can be mentioned. Methyl glycolate and ethyl glycolate are particularly preferred because of their easy dealcoholization.
  • the glycolic acid alkyl esters can be used alone or in combination of two or more.
  • a comonomer may be contained in addition to the glycolic acid alkyl ester.
  • Examples of the comonomer include ethylene oxalate, lactide, lactones (for example, i3-propiolactone, 0-butyrolactone, piper'loractone, 7 "-butyrolactone, ⁇ -valerolactone,) 3-methyl- ⁇ 5-norrelactone, Cyclic monomers such as 1,3-dioxane, lactic acid, glycolic acid, 3-hydroxypropanoic acid, 3-hydroxybutanoic acid, 4-hydroxybutanoic acid, and 6-hydroxycap Hydroxycarboxylic acids such as carboxylic acid or alkyl esters thereof; aliphatic diols such as ethylene diol, propylene glycol and 1,4-butanediol, and aliphatic dicarboxylic acids such as succinic acid and adipic acid or alkyl esters thereof. Real Equimolar mixtures; or two or more of these can be added.
  • the amount of the comonomer to be added is
  • a catalyst may be used if necessary. When a catalyst is used, the reaction rate can be increased.
  • the catalyst to be used is not particularly limited, and a known catalyst can be used. For example, metals of Group II, III, IV, and V of the periodic table, oxides and salts thereof, and the like can be given.
  • metals such as tin powder, titanium, zinc powder, aluminum, magnesium, and germanium; metal alkoxides of the above metals such as titanium isopropoxide and titanium tetrabutoxide; tin oxide (stannic oxide, stannic oxide) Tin), antimony oxide, zinc oxide, aluminum oxide, magnesium oxide, titanium oxide, germanium oxide, lead oxide, and other metal oxides; stannous chloride, stannic chloride, stannous bromide, stannic bromide Metal halides such as antimony fluoride, antimony fluoride, zinc chloride, magnesium chloride, aluminum chloride, titanium chloride, and germanium chloride; sulfates such as tin sulfate, zinc sulfate, and aluminum sulfate; carbonates such as magnesium carbonate and zinc carbonate; acetic acid Tin (stannic acetate, stannic acetate), tin octoate, tin lactate, zinc acetate, acetic acid Organic carboxylates
  • the catalyst may be used alone or in combination of two or more.
  • a tin compound and a titanium compound are preferable.
  • the amount of the catalyst used is not particularly limited, it is usually about 0.001 to 10% by weight of the glycolic acid ester to be used. % By weight is preferred. With the above range, the polymerization time can be more reliably reduced. Or, it is formed without coloring the polymer.
  • a known coloring inhibitor may be added.
  • the coloring preventing agent examples include a phosphorus compound.
  • a phosphorus compound For example, phosphoric acid, trimethyl phosphate, triethyl phosphate, triphenyl phosphate, monoethyl polyphosphate, getyl polyphosphate, pyrophosphoric acid, triethyl pyrophosphate, hexamethylamide pyrophosphate, phosphorus phosphite Examples include acid, triethyl phosphite, triphenyl phosphite and the like. These phosphorus compounds can be used alone or in combination of two or more.
  • the amount of the phosphorus compound to be added is not particularly limited, but is usually about 0.1 to 10 equivalents, preferably about 0.3 to 3 equivalents, relative to 1 equivalent of the metal atom of the catalyst based on the phosphorus atom. It is. With the above range, coloring can be more reliably prevented. Alternatively, the coloring can be more reliably prevented without inhibiting the polycondensation reaction.
  • the phosphorus compound can be added to the reaction system as it is or dissolved or dispersed in an appropriate liquid. The addition of the phosphorus compound may be either batch or divided. The phosphorus compound may be added to the reaction system at any time until the polycondensation reaction is substantially completed.
  • the reaction for producing polydalicholate from dalicholate is a dealcoholization-condensation reaction, it is preferable to carry out the reaction while removing the produced alcohol.
  • the reaction for producing polyglycolic acid from glycolic acid is Since it is a dehydration reaction, it is preferable to carry out the reaction while removing generated water.
  • the method for removing the generated water or alcohol is not particularly limited, and a known method can be applied. For example, a method for removing water or alcohol by passing an inert gas such as nitrogen, argon, or helium through the reaction system; a method for removing water or alcohol by reacting under reduced pressure: the reaction is carried out in the presence of an organic solvent. Examples thereof include a method of azeotropically distilling an organic solvent and produced water or alcohol to distill it. Alternatively, water or alcohol may be removed under reduced pressure under an inert gas stream.
  • the polycondensation reaction of dalicholate or dalicholate is preferably carried out in the presence of a solvent, but the solvent need not be used.
  • a dealcohol condensation reaction of dalicholate or a dehydration condensation reaction of dalicholate is carried out in an organic solvent, and water or alcohol produced is distilled out of the reaction system together with the organic solvent. May be. Further, as described above, water or an alcohol and an organic solvent are distilled out of the reaction system, and water or an alcohol that coexists with the distilled organic solvent.
  • the reaction may be carried out by inserting an organic solvent containing water or an alcohol having a molecular weight of not more than an additional amount into the reaction system as an additional solvent.
  • the organic solvent used in the polycondensation reaction is preferably a solvent azeotropic with water or alcohol to be produced, but may not be an azeotropic solvent. Further, a solvent that separates from the generated water or alcohol or a solvent that does not separate may be used. Specific examples of organic solvents include, for example, hydrocarbon solvents such as toluene, xylene, and mesitylene; benzene, bromobenzene, benzene, dichlorobenzene, 1,1,2,2-tetrachloroethane, and p-chlorobenzene.
  • Halogen solvents such as toluene, etc .; Ketone solvents such as 3-hexanone, acetophenone, benzophenone; dibutyl ether, anisol, phenetole, o-dimethoxybenzene, p-dimethoxybenzene, 3-methoxytoluene, dimethoxybenzene Ether solvents such as benzyl ether, benzyl ether, and methoxy naphthene; ether solvents such as phenyl sulfide and thioanisole; ester solvents such as methyl benzoate, methyl phthalate and ethyl phthalate; ; Unsubstituted diphenyl ether, alkyl-substituted diphenyl ether Ter (for example, 4-methylphenyl ether, 3-methylphenyl ether, 3-phenoxytoluene, etc.), halogen-substituted diphenyl ether (4-bro
  • polyalkylene glycol monoether examples include, for example, polyethylene glycol monopropyl ether, polyethylene glycol monobutyl ether, polyethylene glycol monohexyl ether, polyethylene glycol monooctyl ether, polyethylene glycol monodecyl ether, and polyethylene glycol.
  • Polyethylene glycol monoalkyl ethers such as monolauryl ether, or polyalkylene glycol monoalkyl ethers including the above compounds in which the ethyleneoxy group is replaced with a propyleneoxy group or a butyleneoxy group, such as polypropylene dalicol monoalkyl ether or polybutylene glycol monoalkyl ether Is mentioned.
  • the amount of these solvents used is not particularly limited, and the concentration of the obtained polymer is usually about 10 to 80% by weight.
  • an organic solvent and water or alcohol are azeotropically distilled.
  • the distilled-out organic solvent may be returned to the reaction system after removing at least a part of the dissolved water or alcohol using an adsorbent or reducing the amount of water or alcohol by distillation or the like.
  • fresh water or an organic solvent having a low alcohol content may be inserted.
  • water or alcohol is removed under reduced pressure, and then a part of the organic solvent is removed from the reaction mixture containing the organic solvent, so that the amount of water or alcohol in the reaction mixture is adjusted to a predetermined value. You can do it.
  • Other embodiments include a method in which an excess solvent is inserted in advance and water or alcohol is removed by simply extracting the solvent; a method in which the reaction solvent is dried using another solvent, and the like. included.
  • water or alcohol may be removed while the reaction solvent itself is in a liquid state.
  • the reaction temperature of the present invention since the solvent azeotropes with water or alcohol, the reaction may be performed at a predetermined temperature even if the boiling point is lowered.
  • adsorbent examples include molecular sieves such as molecular sieve 3A, molecular sieve 4A, molecular sieve 5A, molecular sieve 13X, and the like.
  • the temperature of the polycondensation reaction of glycolic acid or glycolic acid ester can be appropriately set in consideration of the rate of polymer production and the rate of thermal decomposition of the produced polymer. It is usually about 80 to 220, preferably about 110 to 200.
  • the condensation reaction is usually performed at the distillation temperature of the organic solvent used under normal pressure.
  • the reaction may be performed under reduced pressure.
  • a low-boiling organic solvent it may be performed under pressure.
  • the reaction time is not particularly limited as long as polyglycolic acid having a desired molecular weight is obtained, and can be appropriately determined depending on the monomer, catalyst, solvent and the like to be used.
  • the reaction time is generally about 1 to 60 hours, preferably about 2 to 48 hours.
  • the polycondensation temperature does not need to be constant during the reaction, but may be a variable temperature condition in which the temperature is gradually raised with the conversion of the glycolic acid alkyl ester or glycolic acid to a high molecular weight.
  • the polycondensation reaction of glycolic acid or dalicholate is preferably carried out in an inert gas atmosphere so that moisture does not enter from outside the system, and is carried out while replacing with an inert gas or while publishing with an inert gas. May be.
  • the above condensation reaction can be performed by a continuous operation or a batch operation.
  • the solvent can be dehydrated, dealcoholized, and charged with the solvent by a continuous operation or a batch operation.
  • a known method can be applied as a treatment method for obtaining a desired polyglycolic acid. For example, after adding a solvent to the reaction solution and cooling while stirring, polydalicholate is crystallized, and the crystals are washed with an acid to reduce the catalyst amount to 10 ppm or less, neutralized, filtered, and dried. And the like.
  • the alcohol When alcohol is by-produced, the alcohol can be recovered and reused as a raw material in the production process of glycolic acid ester. In the case of reuse, purification such as removal of water may be performed as necessary.
  • the method for producing polydalicholic acid of the present invention comprises a polyglycol obtained by polycondensing glycolic acid esters obtained by oxygen oxidation in the presence of a supported metal catalyst using ethylene dalicol and primary alcohol as raw materials.
  • the acid is further polycondensed And producing a higher molecular weight polyglycolic acid.
  • the conditions for polycondensation of polyglycolic acid are not particularly limited as long as the polydalicholic acid used as a raw material is polydalicholic acid obtained by the method described in the above section II-1.
  • Known conditions can be applied.
  • the shape of the polyglycolic acid can be any shape such as lumps, pellets, granules, and powders. However, it is preferable to make the particles fine by pulverization or the like because the surface area increases and the reaction can be promoted.
  • the weight average molecular weight of polydalicholic acid obtained by the method for producing polydalicholic acid in ⁇ -2 is based on the presence or absence of solvent, type of solvent, type and amount of catalyst, reaction temperature, reaction time, method of treating distilled solvent, etc. It can be set appropriately by changing.
  • the weight average molecular weight of the polyglycolic acid can be appropriately selected according to the use and the like, but is usually about 50,000 to 1,000,000, preferably about 100,000 to 700,000.
  • Examples of the polycondensation reaction of polyglycolic acid include solid-state polymerization, melt polymerization and the like.
  • Examples of the method of solid-phase polymerization of polyglycolic acid include, for example, production of polyglycolic acid which is heated to a temperature higher than the glass transition temperature of polyglycolic acid and lower than the melting point to cause solid-phase polymerization.
  • the solid-phase polymerization is usually performed in an inert gas atmosphere, under reduced pressure, or in an inert solvent.
  • the polymerization reaction is carried out while literally maintaining polyglycolic acid in a solid state. Therefore, the upper limit of the reaction temperature in solid state polymerization is determined by the melting point of polydalicholic acid.
  • the reaction temperature of the solid-phase polymerization is usually about 5 or less, preferably about 10 or less, of the melting point of polydaricholic acid. By reacting in the above temperature range, side reactions can be more reliably suppressed, and a high molecular weight polyglycolic acid ester can be produced. Alternatively, colorless polyglycolic acid can be produced more reliably.
  • the reaction temperature of the solid phase polymerization is preferably about 100 to 230, and more preferably about 150 to 220 ° C.
  • the solid-state polymerization reaction temperature can be gradually increased. But in that case The reaction temperature is controlled at a temperature lower than the melting point of the polyglycolic acid at that time, preferably at a melting point of 5 or less, more preferably at a melting point of 1 O: or less.
  • Solid-state polymerization is usually performed by heating polyglycolic acid to a predetermined temperature under an inert gas atmosphere such as nitrogen or argon, under reduced pressure, or in an inert solvent such as liquid paraffin. . This makes it easy to increase the molecular weight by avoiding undesirable side reactions.
  • Catalysts include, for example, stannous chloride, stannic chloride, stannous sulfate, stannous acid, stannic oxide, tetraphenyltin, stannous octoate, stannous acetate, stannic acetate Tin catalysts such as tin; titanium catalysts such as titanium tetrachloride, isopropionate titanate, and butyl titanate; germanium catalysts such as metal germanium, germanium tetrachloride, and germanium oxide; zinc oxide, antimony trioxide, and oxide Metal oxide catalysts such as lead, aluminum oxide and iron oxide; and the like.
  • polymerization catalysts can be used alone or in combination of two or more.
  • the catalyst is preferably used in an amount of about 0.001 to 2 parts by weight, more preferably about 0.05 to 0.5 part by weight, based on 100 parts by weight of polyglycolic acid. Add in percentages. By setting the content within the above range, the polymerization time can be more reliably shortened. Alternatively, a colorless polymer can be obtained more reliably.
  • the catalyst is added to the reaction system as it is, or after being dissolved or mixed in an appropriate liquid.
  • the catalyst may be added in a lump or divided.
  • the catalyst may be added to the reaction system at any time until the polymerization reaction is substantially completed.
  • a phosphorus compound can be used as a coloring inhibitor.
  • Phosphorus compounds include phosphoric acid, trimethyl phosphate, triethyl phosphate, triphenyl phosphate, monoethyl polyphosphate, getyl polyphosphate, pyrophosphoric acid, triethyl pyrophosphate, hexamethylamide pyrophosphoric acid, and phosphorous acid , Triethyl phosphite, triphenyl phosphite and the like. These phosphorus compounds can be used alone or in combination of two or more.
  • the phosphorus compound is added in an amount of preferably 0.1 to 10 equivalents, more preferably 0.3 to 3 equivalents, based on 1 equivalent of the metal atom of the catalyst, based on the phosphorus atom. If the amount is too small, the effect of preventing coloration is small, and if it is too large, the reaction becomes slow.
  • the phosphorus compound can be added to the reaction system as it is or dissolved or dispersed in an appropriate liquid. The addition of the phosphorus compound may be performed in a lump or divided. The phosphorus compound may be added to the reaction system at any time until the solid-state polymerization reaction is substantially completed.
  • high molecular weight polydalicholic acid having a weight average molecular weight of 150,000 or more can be obtained.
  • Polyglycolic acid is required to have a sufficiently high molecular weight in order to exhibit stable and sufficient mechanical properties for film applications and various molded article applications.
  • the weight average molecular weight of polydalicholic acid obtained by solid-state polymerization is preferably 200,000 or more.
  • the present invention includes a method for producing glycolide using the polyglycolic acid obtained in the above section II.
  • the present invention includes a method for producing glycolide by depolymerizing polyglycolic acid.
  • the method for producing the glycolide of the present invention is not particularly limited as long as the polyvinylidolic acid used as a raw material is polydicalic acid obtained by the method described in the above section II.
  • Known reaction conditions can be applied to the reaction conditions.
  • a method of dissolving a part or the whole of the polymer, depolymerizing under reduced pressure or an inert gas stream, and distilling off the generated glycolide together with an organic solvent; a method of solid-phase depolymerizing polyglycolic acid and the like. be able to.
  • the molecular weight of polydalicholic acid used for the production of glycolide can be appropriately set according to reaction conditions and the like.
  • the molecular weight of polydalicholic acid is usually about 5,000 to 150,000, preferably about 8,000 to 100,000 as a weight average molecular weight.
  • the shape of polyglycolic acid can be any shape such as a lump, pellet, granule, powder, etc. However, it is preferable to make the particles fine by pulverization or the like because the surface area increases and the reaction can be promoted.
  • a known catalyst may be used, if necessary. For example, a tin compound, an antimony compound and the like can be exemplified.
  • the reaction temperature for producing dalicollide by solid-phase depolymerization of polyglycolic acid is generally about 180 to 280, preferably about 210 to 250.
  • glycolide can be produced with a higher yield, and it is preferable in terms of operability.
  • organic solvent used in the method of dissolving a part or all of polyglycolic acid in an organic solvent to depolymerize and distilling the formed glycolide together with the organic solvent a polar organic solvent can be suitably used, and the boiling point is 2 About 00 to 400 polar organic solvents can be particularly preferably used.
  • organic solvents include, for example, aromatic dicarboxylic acid diesters, aliphatic dicarboxylic acid diesters, and polyalkylene glycol polyesters. Polyalkylene glycol polyesters are particularly preferred.
  • polyethylene glycol dialkyl ethers such as triethylene glycol dimethyl ether, triethylene glycol dimethyl ether, tetraethylene glycol dimethyl ether, and tetraethylene glycol dimethyl ether are preferable.
  • the dalicholate and glycolic acid used in the present invention are substantially free of impurities that impede their high molecular weight.
  • high-quality and high-molecular-weight polydalcholic acid can be easily obtained. Therefore, according to the present invention, polydalicol having excellent physical properties such as gas barrier properties and mechanical strength is provided. It is possible to produce acids.
  • high-quality and high-molecular-weight polyglycolic acid can be produced without passing through glycolide, polyglycolic acid can be produced simply and economically.
  • polyglycolic acid substantially free of formaldehyde and chlorine can be obtained.
  • polyglycolic acid having a sufficient high molecular weight can be obtained depending on the conditions. Since the polyglycolic acid obtained by the method of the present invention also has biodegradability, it can be suitably used as, for example, a medical material (suture) or a substitute for a general-purpose synthetic resin (gas barrier film).
  • the components of the reaction product in the reaction solution were quantitatively analyzed by gas chromatography and Z or liquid chromatography.
  • A is the number of moles of the charged 1,2-diol
  • B is the number of moles of the residual 1,2-diol after the reaction
  • C is the number of moles of the ⁇ -hydroxycarboxylic acid ester formed. Show the number of moles of 1,2-diol consumed accordingly.
  • 0.5 L of an aqueous solution of tetrachloroporous acid having a concentration of 2 Ommo 1Z1 was adjusted to pH 7 using a 0.5 N aqueous sodium hydroxide solution in the range of 65 to 70.
  • the A 1- S i 0 2 carrier 20 g were charged under stirring to the aqueous solution, such keeping the temperature 65 - 70 * but stirring was continued for 1 hour al. After that, the supernatant was removed by standing still, 0.5 L of ion-exchanged water was added to the remaining immobilized gold, and the mixture was stirred at room temperature for 5 minutes. The washing step of removing the supernatant was repeated three times. Repeated.
  • Gold immobilizates obtained by filtration was dried at 100 for 10 hours, further followed by baking for 3 hours at 400 in air, A l-S i O 2 carriers gold catalysts supported on (AuZA 1 -S i 0 2 ) was obtained.
  • the amount of gold carried on the carrier was 4.2 wt% with respect to the carrier.
  • Observation of the particle size of the gold particles supported on this catalyst showed that almost all particles were highly dispersed with a particle size of 6 nm or less, and showed a narrow particle size distribution with a maximum around 2-3 nm. , The average particle size is It was 6 nm or less.
  • a rotary stirring type 10 OmL autoclave was charged with 3.1 g (50 mmo 1) of ethylene glycol, 16 g (0.5 mol) of methanol and 1.5 g of the above catalyst, and sealed. After sequentially adding 0.2 MPa of nitrogen and 0.3 MPa of oxygen under pressure, the mixture was heated at 90 with stirring, and the reaction was continued for 4 hours while sequentially supplying oxygen to maintain the pressure constant. went. After cooling and opening, the contents were analyzed by gas chromatography, and the conversion of the raw material ethylene glycol was 64.8%, and the resulting products were methyl glycomonolate, 2-hydroxymethyl glycolate, and dimethyl oxalate.
  • oxalic acids such as oxalic acid
  • oxalic acid were 82.5%, 14.6%, 1.2% and 0.1%, respectively.
  • the formation molar ratios of methyl formate and 2-hydroxyethyl formate to methyl glycolate were 0.24 and 0.01, respectively.
  • a catalyst PdZAl-Si 2
  • the amount was 2.8% by weight with respect to the carrier.
  • the product was analyzed by gas chromatography. As a result, the conversion of the starting ethylene glycol was 50.4%, and the selectivity for the product methyl glycolate was 53.5%. The formation molar ratio of methyl formate to methyl glycolate was 1.63.
  • Aqueous solution of tetraammine ruthenium hydroxide (containing 0.72 wt% in terms of Ru metal, manufactured by Tanaka Kikinzoku Co., Ltd., [Ru (N) 4] (0H) 2 ) It was made up to 400 ml and heated to 70. To this solution, the A 1 -S i 0 2 carrier 10g prepared in Example 1 one 1 was added under stirring, stirring was continued for 1 hour while maintaining the temperature at 70. Thereafter, washing with water was repeated three times in the same manner as in Example 1_1. The ruthenium-immobilized product obtained by filtration was dried at 100 for 10 hours, and then calcined at 400 in air for 3 hours.
  • Example 2 Oxidative esterification reaction (manufacture of polyhydroxycarboxylate) Example 1 was repeated except that the reaction temperature was set to 10 (TC) using the RuZA 1 -Si 2 catalyst obtained in (1) above. ⁇ -Hydroxycarboxylic acid ester was synthesized in the same manner as in 1.1.
  • the product was analyzed using gas chromatography.
  • the conversion of the render recall was 6.4%, and the selectivity for the methyl glycolate product was 76.2%. Further, the formation molar ratio of methyl formate to methyl glycolate was 1.26.
  • lead acetate trihydrate 1 the gold carrier in methanol 50 m 1 containing 835 g AuZT i 0 2 - S i 0 2 to 20 g was added, with evening Ebapore, under normal pressure at 80 The methanol was removed and lead acetate was impregnated. Thereafter, 20 g of the gold support carrying lead was filled in a glass tube and heated at 400 for 3 hours while flowing a mixed gas of hydrogen and nitrogen (volume ratio: 1090). In this way, the metal particles containing gold and lead T i O 2 - was obtained S I_ ⁇ supported on 2 carriers gold alloy carrier. The loading amounts of gold and lead in this carrier were 5.4 wt% and 4.9 wt%, respectively, based on the carrier.
  • a rotary stirring type 1 L autoclave equipped with a condenser was charged with 62 g (1. Omo 1) of ethylene glycol, 320 g (l Omol) of methanol and 20 g of the above catalyst and sealed.
  • a mixed gas of oxygen and nitrogen (volume ratio 10Z90) was blown into the liquid at a flow rate of 1 L / min while adjusting with a back pressure valve to maintain the inside of the system at 0.5 MPa.
  • the reaction was performed for 5 hours.
  • ethylene glycol was 0.18 Omo 1 and was a product.
  • the contents of methyl glycolate, 2-hydroxyethyl glycolate, glycolide, dimethyl oxalate and other oxalic acids (such as oxalic acid) are 0.656 mol, 0.068 mol, 0.012 mol and 0.008 mol, respectively.
  • the formation molar ratios of methyl formate and 2-hydroxyethyl formate to methyl glycolate were 0.12 and 0.03, respectively.
  • Example 1-1 Ti—S i in the same manner as in Example 1-1, except that 1.5 L of an aqueous solution of tetrachloroporous acid having a concentration of 14 mmo 11 was used, and 50 g of the above-mentioned T i -S i 0 2 was used as a carrier. 0 gold to obtain a supported Au / T i -S i 0 2 catalyst on 2 carriers. The amount of gold carried on the carrier was 5.8 wt% based on the carrier. In addition, when the particle size of the gold particles supported on this catalyst was observed, almost all particles were highly dispersed with a particle size of 6 nm or less, and showed a narrow particle size distribution with a maximum around 2-3 nm. The particle size was less than 6 nm.
  • a rotary stirring type 1 L autoclave equipped with a condenser was charged with 165 g (2.66 mol) of ethylene glycol, 426 g (13.3 mol) of methanol, and 20 g of the above catalyst, and sealed.
  • a mixed gas of oxygen and nitrogen (volume ratio of 8:92) was blown into the liquid at a flow rate of 0.8 L / min to publish.
  • the reaction was carried out at a reaction temperature of 110 for 6 hours.
  • a rotary stirring autoclave (1 L) equipped with a cooling tube was charged with 533 g (8.58 mol) of ethylene glycol and 17 g of the catalyst obtained in Example 15 and sealed. Then, a gas mixture of oxygen and nitrogen (volume ratio of 10:90) was blown into the liquid at a flow rate of 0.8 L / min while adjusting the back pressure valve to maintain the inside of the system at 2 MPa. The reaction was carried out at a reaction temperature of 110 for 9 hours. After cooling and opening, the contents were analyzed by gas chromatography. The conversion of the raw material ethylene glycol was 52%, and the selectivity for the products 2-hydroxyethyl glycolate and glycolic acid was 52%. 72 mol% and 5 mo 1%, respectively.
  • Example 14 A reaction solution (404.9 g) obtained by separating the catalyst after the oxidative esterification reaction in 1-4 contained ethylene glycol and methanol as the remaining raw materials, products of the above reaction, and products formed by the reaction. Water was included. Among these, the total oxalic acid ester of dimethyl oxalate 0.008 mol (0.92 g) and other oxals (such as oxalic acid) 0.00111101 was a total of 0.1 mol. ⁇ To this reaction solution, add 3 ml of a methanol solution containing 13 mol (1.44 eq) of magnesium salt of glycolic acid, and then add the entire amount to a 1-liter autoclave, and replace with 8 liters of nitrogen.
  • the purity of methyl glycolate in the distillate was 98% by weight or more, and contained about 1.5% by weight of methanol and water in total, but the other impurities were less than 0.1% by weight.
  • the total content of dimethyl oxalate and other oxalic acids was less than 100 ppm by weight.
  • 0.5 L of an aqueous solution of tetrachloroporous acid having a concentration of 2 Ommo 1/1 was adjusted to pH 7 using a 0.5N aqueous sodium hydroxide solution in the range of 65 to 70.
  • the T i 0 2 -S i 0 2 carrier 20 g were charged under stirring to the aqueous solution was continued for reluctant one hour stirring a kept at a temperature from 65 to 70. Thereafter, the supernatant was removed by standing still, 0.5 L of ion-exchanged water was added to the remaining immobilized gold, and the mixture was stirred at room temperature for 5 minutes. The washing process of removing the supernatant was repeated three times. Was.
  • the loadings of gold and lead on this carrier were 5.4 wt% and 4.9 wt%, respectively, based on the carrier. Observation of the particle size of the metal particles showed that almost all particles were highly dispersed with a particle size of 6 nm or less, and narrow particles having a maximum around 2-3 nm. The particle size distribution was shown, and the average particle size was 6 nm or less.
  • a rotary stirring type 1 L autoclave equipped with a condenser was charged with 62 g (1. Omo 1) of ethylene glycol, 320 g (1 Omo 1) of methanol, and 20 g of the above catalyst, and sealed.
  • a mixed gas of oxygen and nitrogen (volume ratio of 10Z90) was blown into the liquid at a flow rate of 1 L / min while adjusting with a back pressure valve to maintain the inside of the system at 0.5 MPa, while publishing at 90 for 5 hours.
  • the reaction was performed.
  • the material contained 0.18 Omo 1 of raw material ethylene glycol, and the resulting products were methyl glycolate and 2-hydroxyethyl glycolate.
  • the contents of glycolide, dimethyl oxalate and other oxalic acids were 0.656 mol, 0.068 mol, 0.012 mol, 0.008 mol and 0.00 lmol, respectively.
  • the formation molar ratios of methyl formate and 2-hydroxyethyl formate to methyl glycolate were 0.12 and 0.03, respectively.
  • the reaction filtrate (404.9 g) obtained by separating the catalyst from the reaction solution obtained in the oxidative esterification reaction in (2) above contains ethylene glycol and methanol as the remaining raw materials, products of the above reaction and products produced by the reaction. Water was included. Among them, ester oxalate was 0.001 mol of dimethyl oxalate (0.92 g) and other oxalic acids (such as oxalic acid) 0.00111101 in total of 0.1 mol.
  • the obtained filtrate was filtered using a thin-layer distillation apparatus. Then, methanol and water were distilled off under reduced pressure. Thereafter, using a three-stage glass distillation tower, methyl glycolate was distilled off at a bottom temperature of 70 to 80 and a pressure of 5-1 O torr. The purity of methyl glycolate in the distillate was 98% by weight or more, and contained about 1.5% by weight of methanol and water in total, but 0.1% by weight of other impurities. It was below. The total content of dimethyl oxalate and other oxalic acids (such as oxalic acid) was 100 ppm by weight or less.
  • a reactive distillation apparatus an apparatus in which a three-stage packed column was connected to a flask and a reflux device was provided at the top of the packed column was used.
  • the above flask was charged with a mixed solution obtained by mixing 50 g of the methyl glycolate distillate of 98% by weight or more obtained in (3) with 150 g of water.
  • the bottom temperature (liquid temperature) of the reaction distillation apparatus was maintained at 95 to 97, and the reaction distillation was performed at normal pressure for 2 hours. At this time, a distillate containing methanol was distilled off.
  • the overhead temperature was 65 at the beginning of the reactive distillation, but had reached 100 at the end.
  • Example 14 100 g of methyl glycolate obtained from 1-4 and 1-7 and stannic chloride O.lg were stirred stainless steel autoclave (200 ml) After the inside was replaced with nitrogen, the internal pressure was adjusted to a gauge pressure of 0.2 MPa using nitrogen, and the mixture was reacted at 150 for 10 hours with stirring. Thereafter, a polycondensation reaction was further performed for 3 hours while flowing dry nitrogen at a rate of 500 ml / min into the reaction solution and flowing out generated methanol out of the system. After cooling to room temperature, a white solid was removed.
  • the polyglycolic acid obtained had a melting point of 202 and a weight average molecular weight of 60,000.
  • Example 3-2 The polyglycolic acid obtained had a melting point of 202 and a weight average molecular weight of 60,000.
  • the polyglycolic acid obtained in Example 3-1 was crushed in a mortar. 50 g of the obtained powder was charged into a 200 ml flask. While flowing dry nitrogen at a flow rate of 500 ml / min, the internal pressure was maintained at O.lkPa, solid-state polymerization was performed at 200 for 3 hours, and then solid-phase polymerization was performed at 220 for 24 hours. The melting point of the obtained polyglycolic acid was 226, and the weight average molecular weight was 250,000. Formaldehyde and chlorine were not detected in the obtained polydalicholate.
  • Example 3-1 50 g of the polyglycolic acid obtained in Example 3-1 and 300 g of triethylene glycol dimethyl ether were charged into a 500 ml flask. After heating to 250 ° C. with stirring, the internal pressure was set to 2 kPa, and the solvent and glycolide were distilled off together. When this state was maintained for 5 hours, 260 g of a distillate containing 32 g of dalicollide was obtained. To the obtained distillate, double volume of cyclohexane was added to precipitate glycolide from triethylene glycol dimethyl ether, which was separated by filtration. Glyco obtained The lid was recrystallized from ethyl acetate and dried under reduced pressure. The yield was 61%.
  • Depolymerization to glycolide was performed using the polyglycolic acid containing tetraethylene glycol dimethyl ether obtained in Example 3-2 as a raw material. That is, the tetraethylene glycol dimethyl ether solution containing polyglycolic acid obtained in Example 2-2 was further added to a 500 ml flask of tetraethylene glycol dimethyl ether solution to obtain a total of 200 g. This was maintained at 260 while stirring, and the internal pressure was set to 2 kPa to distill off the solvent and glycolide together. It was kept at 260 for 5 hours to obtain 190 g of a distillate containing 20 g of glycolide.

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Abstract

ジオール誘導体を効率的に高純度で製造する方法を提供する。具体的には、本発明は、(i)1,2−ジオール又は(ii)1,2−ジオールと1級アルコールとを原料とし、金属を担体に担持してなる触媒の存在下、酸素酸化によってα−ヒドロキシカルボン酸エステルを得る工程を基本工程とするジオール誘導体の製造方法に係る。     

Description

明 細 書
ジオール誘導体の製造方法
技 術 分 野
本発明は、 α—ヒドロキシカルボン酸エステル、 α—ヒドロキシカルボン酸、 ポリグリコール酸等のジオール誘導体を製造する方法に関する。
背 景 技 術
α—ヒドロキシカルボン酸エステル、 ひーヒドロキシカルボン酸、 ポリグリコ ール酸等のジオール誘導体は、 各種の工業製品の原料等として幅広く使用されて いる。
例えば、 ひーヒドロキシカルボン酸は、 各種の合成樹脂の原料となる重合用モ ノマ一等として工業的に重要な化合物である。 従来、 α—ヒドロキシカルボン酸 エステルは、 α—ヒドロキシカルボン酸とアルコールとを反応させてエステル化 することにより製造される。
しかしながら、 工業用グレードの α—ヒドロキシカルボン酸は、 水溶液である うえに純度が低いので、 従来の方法では、 高純度の α—ヒドロキシカルボン酸ェ ステルを得ることが困難である。 また、 高純度の α—ヒドロキシカルボン酸を用 いた場合には、 原料が高価であるので、 経済性良く α—ヒドロキシカルボン酸ェ ステルを得ることができない。
ひ—ヒドロキシカルボン酸は、 ポリグリコール酸等の各種の合成樹脂の原料と なる重合用モノマー等として工業的に重要な化合物である。 特に、 グリコール酸 は、 プリント配線基盤等を洗浄する金属洗浄剤、 ボイラー等のスケール防止剤等 として利用されている。 その他にも、 グリコール酵は、 近年、 抗シヮ効果のある 化粧液、 基礎化粧品等としても使用されている。
従来、 グリコール酸は、 主に、 (1)一酸化炭素とホルムアルデヒドと水とを酸 触媒下、 高圧において反応させる方法、 又は (2)クロ口酢酸と水酸化ナトリウム とを反応させる方法によって製造されている。 これらの方法によって製造された グリコール酸には、 不純物として、 例えばホルムアルデヒド、 含塩素化合物、 メ トキシ酢酸等のグリコール酸以外の有機酸等が含まれている。
従って、 化粧品等に使用するグリコール酸としては、 これらの不純物を含まな い高純度のものが求められている。
しかしながら、 グリコール酸は、 蒸留等の汎用の精製方法では単離精製が困難 であり、 特に上記のような不純物を完全に除去することは困難である。 実際には、 不純物を多量に含有する工業品グレードのグリコール酸から不純物をできるだけ 除去した高純度品が使用されている。
市販されている工業グレードのグリコール酸は、 主に以下の 2種の方法で製 造されている。 一つは、 酸触媒存在下、 高温、 高圧下にホルムアルデヒドと一酸 化炭素とを力ルポニル化反応させる製造する方法である。 この製法による工業グ レード品は、 70 %水溶液という形態であり、 グリコール酸以外の有機酸として、 グリール酸 2量体、 ジグリコール酸、 メトキシ酢酸、 ギ酸等が、 グリコール酸 に対して合計で 10重量%以上含まれている。 これらの不純物は、 蒸留等の方 法では分離できない。 そのため、 煩雑な精製工程を経る必要があり、 また、 収率 が低いという問題点がある。
また、 この製法による高純度品も市販されているが、 純度は 99 以上と高 いものの価格が工業品の 10倍以上と高価なため汎用用途が限られている。
もう一つのグリコール酸の製造方法は、 モノクロル酢酸を水酸化ナトリウムで 加水分解後に中和して製造する方法である。 この方法では、 化学量論量の 2倍 の水酸化ナトリゥムを副原料として消費するので、 有機物で汚染された塩化ナ卜 リゥムが廃棄物として大量に発生するという問題がある。
このように、 ホルムアルデヒド、 含塩素化合物等の不純物を含まない高純度グ リコール酸を経済性良く製造できる方法の開発が、 強く求められている。
ポリグリコール酸を製造する方法は、 以下の二つの方法に大別できる。 一つは、 グリコール酸又はグリコール酸エステルを直接重縮合する方法である。 もう一つ は、 いったんグリコール酸の環状 2量体であるグリコリドを製造した後、 ダリ コリドを開環重合する方法である。
前記の方法を用いて高分子量のポリグリコール酸を製造するには、 原料となる グリコール酸又はグリコール酸エステルの純度及び不純物の種類と量を精密に制 御する必要がある。 例えば、 メトキシ酢酸エステル、 ジグリコール酸エステル等 の不純物は、 高分子化を阻害すると考えられるので、 できるだけ除去することが 望ましい。
一般に市販されている工業グレードのダリコール酸は、 70 %水溶液である。 これには、 グリコール酸以外の有機酸として、 グリコール酸 2量体、 ジグリコ —ル酸、 メトキシ酢酸、 ギ酸等が、 グリコール酸に対して合計で 10重量%以 上含まれている。 また、 高品位且つ高分子量のポリグリコール酸を得るためには、 精製されたグリコール酸エステルを原料として用いることが必須である。 そのた め、 工業グレードのグリコール酸から高純度のグリコール酸エステルを製造する ためには、 例えば、 グリコール酸の再結晶、 オリゴマー化、 加アルコール分解、 蒸留等の多数の工程を経る必要がある (国際公開 WO 9 9 1 9 3 7 8 ) 。
また、 純度 9 9 %以上の高純度グリコール酸も製造されている (米国特許 N o . 3 , 8 5 9 , 3 4 9 ) 。 しかし、 その価格が工業品の 10倍以上と高価である。 結果的には、 安価なポリグリコール酸を提供することができない。
グリコリドを経由してポリグリコール酸を製造する方法は、 ダリコリド製造と その精製にやはり煩雑な操作を要する。 その上、 グリコリド原料であるグリコ一 ル酸又はポリグリコール酸の原料となるグリコ一ル酸又はグリコール酸エステル の精製に関しても、 上記と同様の多数の工程を経る必要があり、 精製に多大のコ ストを要する (国際公開 WO 0 1 / 7 2 7 3 6 ) 。
このように、 いずれの方法を用いても高分子量かつ高品質のポリグリコール酸 を経済性良く製造することは困難である。 また、 高品質且つ安価なグリコール酸 エステルの製造方法を開発することも望まれている。
従って、 本発明の主な目的は、 より低コストで高純度のジオール誘導体を製造 することにある。
発 明 の 開 示
本発明者は、 特定の工程を有する製造方法によって、 従来技術の問題点を解消 し、 前記目的を達成できることを見出し、 本発明を完成するに至った。
すなわち、 本発明は、 下記のジオール誘導体の製造方法に関する。
1 . ( i ) 1 , 2—ジオール又は ( i i ) 1 , 2—ジオールと 1級アルコ一 ルとを原料とし、 金属を担体に担持してなる触媒の存在下、 酸素酸化によってひ ーヒドロキシカルボン酸エステルを得る工程を有するジオール誘導体の製造方法。 以下 「第 1発明」 という。
2 . 担体に担持された金属が、 金以外の金属である前記項 1記載の製造方法。 3 . 原料としてエチレンダリコール及び 1級アルコールを用いる前記項 1記 載の製造方法。
4 . 得られた α—ヒドロキシカルボン酸エステルを加水分解することによつ て α—ヒドロキシカルボン酸を得る工程をさらに有する前記項 1記載のジオール 誘導体の製造方法。 以下 「第 2発明」 という。
5 . 担体に担持された金属が、 金及び金以外の金属の少なくとも 1種である 前記項 4記載の製造方法。
6 . 得られた α—ヒドロキシカルポン酸を重縮合することによりポリグリコ 一ル酸を得る工程をさらに有する前記項 4記載のジオール誘導体の製造方法。 以 下 「第 3発明」 という。
7 . 得られたポリグリコール酸をさらに重縮合することにより、 より高分子 量のポリグリコール酸を製造する工程をさらに有する前記項 6記載の製造方法。 8 . 得られたポリグリコール酸を解重合することによりグリコリドを得るェ 程をさらに有する前記項 6記載の製造方法。
9 . 得られた α—ヒドロキシカルボン酸エステルを重縮合することによりポリ グリコール酸を得る工程をさらに有する前記項 1記載のジオール誘導体の製造方 法。 以下 「第 3発明」 という。
1 0 . 得られたポリグリコール酸をさらに重縮合することにより、 より高分 子量のポリグリコ一ル酸を製造する工程をさらに有する前記項 9記載の製造方法。
1 1 . 得られたポリグリコール酸を解重合することによりグリコリドを得る 工程をさらに有する前記項 9記載の製造方法。
1 2 . 担体に担持された金属が、 金及び金以外の金属の少なくとも 1種であ る前記項 9記載の製造方法。
1 3 . 不純物としてホルムアルデヒド及び塩素を実質的に含まないグリコ一ル 酸エステル。
1 4 . 不純物としてホルムアルデヒド及び塩素を実質的に含まないグリコール 1 5 . 不純物としてホルムアルデヒド及び塩素を実質的に含まないポリグリコ ール酸。
1 6 . 担体に担持された金属が、 貴金属の少なくとも 1種である前記項 4記載 の製造方法。
1 7 . 担体に担持された金属が、 貴金属の少なくとも 1種である前記項 9記載 の製造方法。
なお、 本明細書では、 便宜的に α—ヒドロキシカルボン酸の代表例としてグリ コール酸を挙げて説明する箇所もあるが、 本発明の α—ヒドロキシカルポン酸ェ ステルはグリコール酸に限定されない。 ぐ第 1発明 >
第 1発明のジオール誘導体の製造方法は、 α—ヒドロキシカルボン酸エステル の製造方法に係る。 すなわち、 第 1発明は、 0) 1,2-ジオール又は (ii) 1,2-ジォ —ルと 1級アルコールとを原料とし、 金属を担体に担持してなる触媒 (以下 「担持型金属触媒」 ということがある)の存在下、 酸素酸化によって α—ヒド 口キシカルポン酸エステルを製造する方法である。
1 . 担持型金属触媒
( 1 ) 触媒活性成分
本発明において用いる触媒は、 活性成分である金属が担体に担持された触媒、 即ち担持型金属触媒である。
活性成分である金属は、 特に制限されないが、 好ましくは貴金属であり、 例え ば、 金、 パラジウム、 ルテニウム、 ロジウム、 イリジウム、 白金等を例示するこ とができ、 金、 パラジウム、 ルテニウム等がより好ましい。 第 1発明では、 特に 金以外の金属が好ましい。 より好ましくは、 パラジウム、 ルテニウム、 ロジウム、 イリジウム及び白金の少なくとも 1種である。
本発明において用いる触媒は、 上記の貴金属を必須成分として含み、 更に、 活 性成分として、 第 4周期から第 6周期の 2 Β族、 3 Β族、 4 Β族、 5 Β族及び 6 Β族並びに第 4周期の 8族からなる群から選択される少なくとも 1種の元素 (以 下、 これらの元素を 「第二元素」 ということがある。 ) を含有することができる。 第二元素の具体例として、 例えば Zn, Cd, Hg等の 2 B族; Ga, In, T1等の 3 B 族; Ge, Sn, Pb等の 4 B族; As, Sb, Bi等の 5 B族; Se, Te, Po等の 6 B族; Fe, Co, Ni等の 8族等を例示することができる。 本発明において用いる触媒と しては、 第二元素として少なくとも Pbを含む触媒が好ましい。 例えば、 Au, P d及び Ruからなる群から選択される少なくとも 1種の活性成分及び Pbを含む 金属微粒子が担体上に担持された触媒を好適に用いることができる。
活性成分である金属は、 上記貴金属を単独で含んでいても良く、 2種以上を含 んでいても良い。 2種以上の貴金属を含む場合には、 本発明の効果が得られる限 り、 一部又は全部が合金、 金属間化合物等を形成していても良い。
また、 活性成分である金属が、 貴金属と第二元素とを含む場合には、 本発明の 効果が得られる限り、 一部又は全部が合金、 金属間化合物等を形成していても良 レ^ 貴金属及び第二元素は、 通常微粒子として担体に担持されている。 本発明に おいて用いる触媒は、 本発明の効果を妨げない範囲内で貴金属及び第二元素以外 の他の元素又は不純物が含まれていても良い。
活性成分である金属粒子の粒子径は、 所定の触媒活性が得られる限り限定的で はないが、 平均粒子径は、 通常 1.0 n m以下程度、 好ましくは 6 n m以下程度、 より好ましくは 5 n m以下程度、 特に好ましくは l ~ 5 n m程度である。 この範 囲内に設定すれば、 より確実に優れた触媒活性を得ることができる。 平均粒子径 の下限値は特に制限されないが、 物理的安定性の見地より約 1 n m程度とすれば 良い。
なお、 本発明における金属粒子の平均粒子径は、 担体上の金属粒子を透過型電 子顕微鏡 (T E M) による観察により任意に選んだ 1 2 0個のうち、 (1)大きい 順に上から 1 0個及び(2)小さい順に下から 1 0個の合計 2 0個を除いた 1 0 0 個の粒子径の算術平均値を示す。 また、 金属粒子の粒子径分布の極大値が 1〜 6 n m程度、 特に 1 ~ 5 n m程度の範囲にあることが好ましい。 粒子径の分布は狭 い方が好ましく、 上記 1 2 0個の粒子径の標準偏差 (Standard Deviation) が 2 以下程度、 特に 1 . 5以下程度であることが好ましい。
触媒における金属活性成分の担持量は、 最終製品の用途、 担体の種類等に応じ て適宜決定すれば良いが、 通常は担体 1 0 0重量部に対して 0 . 0 1〜2 0重量 部程度、 特に 0. 1〜10重量部とすることが好ましい。
(2) 担体
担体としては、 従来から触媒担体として用いられているものを使用することが でき、 特に限定されない。 例えば、 市販品を使用することができる。 また、 公知 の製法によって得られるものも使用できる。 例えば、 金属酸化物 (シリカ、 アル ミナ、 チタニア、 ジルコニァ、 マグネシア等) 、 複合金属酸化物 (シリカ ·アル ミナ、 チタニア ·シリカ、 シリカ ·マグネシア等) 、 ゼォライト (ZSM— 5 等) 、 メソポーラスシリケート (MCM— 41等) 等の無機酸化物;天然鉱物 (粘土、 珪藻土、 軽石等) ;炭素材料 (活性炭、 黒鉛等) の各種担体を挙げるこ とができ、 これらの中では無機酸化物が好ましい。
本発明では、 Mg、 C a、 S r、 B a、 A 1、 S i、 T i、 V、 C r、 Mn、 Fe、 Co、 N i、 Cu、 Zn、 Z r、 Nb、 Sn、 Pb、 L a及び Ceの少な くとも 1種の元素を含む酸化物からなる無機酸化物担体を好ましく用いることが できる。 上記酸化物は、 単体元素の酸化物が 2以上混合された混合酸化物であつ ても良いし、 あるいは複酸化物 (又は複合酸化物) であっても良い。 無機酸化物 担体としては、 Si、 Al、 Ti及び Zrからなる群から選択される少なくとも 1種 の元素を含む酸化物が好ましい。
担体の製法も限定されず、 公知の製法を用いることができる。 例えば、 含浸法、 共沈法、 イオン交換法、 気相蒸着法、 混練法、 水熱合成法等が挙げられる。
例えば、 上記の無機酸化物担体は、 Mg、 Ca、 S r、 Ba、 A l、 T i、 V、 C r、 Mn、 Fe、 Co, N i、 Cu、 Zn、 Z r、 Nb、 Sn、 Pb、 La及 び C eの少なくとも 1種を含む水溶性化合物の水溶液をシリ力に含浸させた後、 得られた含浸体を焼成する方法等によって得られる。 かかる無機酸化物担体は、 触媒活性成分である微粒子をより確実に担持できるとともに、 微粒子との相乗的 な作用によっていつそう高い触媒活性を得ることができる。
上記の担体の製法で用いられる化合物は限定されない。 例えば、 硝酸塩、 硫酸 塩、 水酸化物等の無機化合物、 カルボン酸塩、 アルコキサイド、 ァセチルァセト ナート等の有機化合物が挙げられる。
上記の水溶性化合物も、 水溶性であれば限定的でない。 例えば、 硫酸チタニル、 硝酸ジルコニル、 硝酸亜鉛、 硝酸ランタン、 硝酸鉄、 硝酸ニッケル、 硝酸アルミ ニゥム等の無機酸塩;チタン n—ブトキシド、 チタンァセチルァセトナート、 ジ ルコニゥムァセチルァセトナート、 酢酸鉛、 酢酸マグネシウム等の有機酸塩を挙 げることができる。 これらの塩は無水物又は水和物のいずれであっても良い。 ま た、 上記水溶液の濃度は、 用いる水溶性ィヒ合物の種類等に応じて適宜設定できる。 上記水溶液をシリカに含浸させる量は限定的ではないが、 通常はシリカ 1 0 0 重量部に対して 1〜 2 0重量部程度となるようにすれば良い。
本発明では、 無機酸化物担体は多孔質であることが好ましく、 特にその比表面 積 (B E T法) が 5 0 m 2 Z g以上程度のものが好ましく、 1 0 001 2 /^以 上程度であることがより好ましく、 1 0 0〜8 0 O rr^ Z g程度のものが最も 好ましい。 担体の形状 ·大きさは限定的でなく、 最終製品の用途等に応じて適宜 決定すれば良い。
2 . 触媒の製造方法
本発明において用いる触媒の製造方法は、 上記のような担持体が得られる限り その制限はない。 例えば、 所望の金属及びその化合物の少なくとも 1種を含む担 体を熱処理することによって得ることができる。 金属の化合物は、 水酸化物、 塩 化物、 カルボン酸塩、 硝酸塩、 アルコキサイド、 ァセチルァトナート塩等のいず れであっても良い。
また、 担体に 2種以上の金属を担持させる場合、 担持させる順序も限定的でな く、 いずれが先であっても良いし、 また同時であっても良い。 例えば、 貴金属と 第二元素とを担持する場合、 (A) 貴金属を担体に担持した後、 第二元素を担持 する方法、 (B ) 第二元素を担体に担持した後、 貴金属を担持する方法、 (C) 貴金属と第二元素とを同時に担体に担持する方法のいずれであっても良い。 以下、 各方法について具体的に説明する。
方法 (A)
上記 (A) の方法は、 貴金属を担体に担持した後、 第二元素を担持する方法で ある。 まず、 貴金属が担持されてなる貴金属担持体を製造する。 貴金属担持体の 製法は限定的でなく、 例えば、 共沈法、 イオン交換法、 析出沈殿法、 含浸法、 気 相蒸着法等の従来の方法を適用でき、 イオン交換法、 析出沈殿法、 含浸法等が好 ましい。
イオン交換法を用いる場合には、 例えば貴金属のカチオン性錯塩を含む水溶液 に担体を共存させ、 貴金属のカチオン性錯体を担体表面上にカチオンとして結合 担持させた後、 焼成及び/又は還元処理等を経て貴金属担持体を得ることができ る。 貴金属のカチオン性錯体をイオン交換により担体表面上に担持させる場合に は、 上記水溶液の貴金属錯塩濃度、 温度、 pH等の諸条件を適宜制御すれば良い。 また、 焼成及び/又は還元処理に先立って、 貴金属のカチオン性錯体を担体表面 上にカチオンとして結合担持させた担体について、 水洗、 乾燥等を施しても良い。 析出沈殿法を用いる場合には、 例えば貴金属化合物を含む水溶液に担体を共存 させ、 貴金属含有沈殿物を担体表面上に析出沈殿させた後、 貴金属含有沈殿物が 析出した担体を焼成することによつて貴金属担持体を得ることができる。 貴金属 含有沈殿物を担体表面上に析出沈殿させる場合には、 上記水溶液の貴金属濃度、 温度、 p H等の諸条件を適宜制御すれば良い。 また、 貴金属含有沈殿物が析出し た担体について、 必要に応じて、 焼成に先立って水洗、 乾燥等を施しても良い。 含浸法を用いる場合には、 例えば貴金属化合物を含む溶液に担体を共存させ、 貴金属化合物を担体表面上に吸着させた後、 焼成及び/又は還元処理等を経て貴 金属担持体を得ることができる。 貴金属化合物を担体表面上に吸着させる場合に は、 上記溶液の貴金属化合物濃度、 温度、 pH等の諸条件を適宜制御すれば良い。 また、 貴金属化合物を担体表面上に吸着させた担体について、 焼成及び/又は還 元処理に先だって、 洗浄、 乾燥等を施しても良い。
上記貴金属化合物は、 水又は有機溶媒に溶解する化合物であれば特に限定され ない。 例えば、 金化合物としては、 テトラクロ口金 (III) 酸 「H CA u C 1
4〕 」 、 テトラクロ口金 (III) 酸ナトリウム 「N a CA u C 1 J J 、 ジシァノ 金 (I) 酸カリウム 「K CA u (C N) 2〕 」 、 ジェチルァミン金 (III) 三塩化 物 「 (C 2 H 5) 2 NH 〔A u C 1 3〕 」 等の錯体; シアン化金 (I) 等が挙げら れる。 これらの化合物は少なくとも 1種を用いることができる。 パラジウム化合 物としては、 酸化パラジウム、 塩化パラジウム、 臭化パラジウム、 酢酸パラジゥ ム、 硝酸パラジウム、 テトラアンミンパラジウム塩化物、 テトラアンミンパラジ ゥム硝酸塩、 テトラアンミンパラジウム水酸塩、 パラジウムァセチルァセトナー ト、 テトラクロ口パラジウム酸ナトリウム、 ジクロロビス(トリフエニルホスフ ィン)パラジウム、 ビス(ァセトニトリル)ジク口口パラジウム等を例示すること ができる。 ルテニウム化合物としては、 例えば、 酸化ルテニウム、 塩化ルテニゥ ム、 臭化ルテニウム、 硝酸ルテニウム、 テトラアンミンルテニウム塩^物、 テト ラアンミンルテニウム硝酸塩、 テトラアンミンルテニウム水酸塩、 ルテニウムァ セチルァセトナート、 ジクロロトリス(トリフエニルホスフィン)ルテニウム等を 例示できる。
上記水溶液の貴金属濃度は、 用いる化合物の種類等によって異なるが、 通常は 0 . 1〜1 0 O mm o 1 L程度とすれば良い。 また、 上記水溶液の p Hは、 通 常 5〜1 0程度、 好ましくは 6〜 9程度に設定すれば良い。 上記 p Hは、 例えば 水酸化ナトリウム、 水酸化カリウム、 炭酸ナトリウム、 炭酸カリウム、 アンモニ ァ等のアルカリにより調節することができる。 また、 必要により、 塩酸等の酸を 使用することもできる。 これらのアルカリ又は酸は、 必要により水溶液の形態で 使用しても良い。
貴金属担持体を製造する際の焼成は、 例えば以下のようにして行うことができ る。 必要に応じて、 焼成に先立って予め所定温度に加熱して乾燥しても良い。 乾 燥温度は、 通常 1 5 0 未満程度とすれば良い。 焼成温度は、 通常 1 5 0〜8 0 0 程度、 好ましくは 2 0 0 ~ 7 0 O :程度、 より好ましくは 2 5 0〜6 0 0で 程度とすれば良い。 焼成雰囲気は空気 (大気) 中又は酸化性雰囲気中でも良いし、 あるいは窒素、 アルゴンガス、 ヘリウム等の不活性ガス雰囲気中、 水素ガス、 一 酸化炭素等の還元性雰囲気中のいずれであっても良い。 また、 焼成時間は、 焼成 温度、 固形分の大きさ等に応じて適宜決定すれば良い。 かかる焼成によって、 貴 金属が担体表面に強固に固定された所定の貴金属担持体を得ることができる。 上 記の方法等により得られた貴金属担持体は、 以下に述べるように更に第二元素を 担持してから触媒として用いても良いが、 貴金属担持体のままでも、 本発明では 触媒として用いることができる。
次に、 第二元素及びその化合物の少なくとも 1種を貴金属担持体に担持した後、 熱処理することにより貴金属と第二元素とを複合化させる。
上記の担持方法は限定的でなく、 従来方法に従って行うことができる。 例えば、 含浸法、 イオン交換法、 気相蒸着法等が挙げられる。 このうち、 含浸法が好適に 使用できる。 例えば、 第二元素を含む化合物が溶解した溶液と上記貴金属担持体 との混合物を調製した後、 当該混合物から回収された固形分を熱処理することに より好適に第二元素を担持することができる。
第二元素を含む化合物としては、 特に限定されないが、 例えば、 硝酸塩、 硫酸 塩、 水酸化物、 塩化物等の無機化合物、 ギ酸塩、 酢酸塩、 0—ジケトン化合物、 アルコキサイド等の有機化合物を例示することができる。 より具体的には、 酢酸 鉛、 酢酸亜鉛、 硝酸亜鉛、 硝酸ビスマス、 ゲルマニウム (III) ブトキシド、 二 ッケルビスマスァセチルァセトナート、 酢酸鉄等を挙げることができる。
第二元素を含む化合物が溶解した溶液は、 第二元素を含む化合物及びそれが溶 解する溶媒の組合せを用いることにより調製できる。 溶媒としては特に限定はな いが、 水、 有機溶媒等を用いることができる。 有機溶媒としては、 例えばアルコ ール、 ケトン、 芳香族炭化水素、 カルボン酸エステル、 二トリル等を挙げること ができる。 特に、 水及びアルコール (特にメタノール及びエタノール) の少なく とも 1種を用いることが好ましい。 従って、 上記組合せは、 水又はアルコールに 溶解する上記化合物を用いることが好ましい。 例えば、 第二元素として P bを用 いる場合は、 酢酸鉛 (水和物でも良い。 ) をメタノールに溶解させた溶液を好適 に用いることができる。
第二元素を含む化合物が溶解した溶液の第二元素濃度は、 上記化合物の種類、 溶媒の種類等に応じて適宜決定できるが、 通常は 0 . 0 1〜1 0 mm o l ZU 度にすれば良い。
また、 上記貴金属担持体と、 第二元素を含む化合物が溶解した溶液との混合割 合は、 上記溶液の濃度、 貴金属又は第二元素の所望の担持量等に応じて適宜決定 することができる。
上記貴金属担持体と、 第二元素を含む化合物が溶解した溶液との混合物を調製 した後、 当該混合物から固形分を回収する。 固形分の回収方法は限定的ではない が、 例えば第二元素を含む化合物を貴金属担持体に担持されるようにすれば良い。 例えば、 エバポレーター等により溶媒を留去することが好ましい。
次いで、 固形分の熱処理を実施する。 熱処理温度は、 得られる各金属粒子が貴 金属及び第二元素から構成されるような温度とすれば良い。 すなわち、 最終的に 得られる貴金属属粒子担持体を触媒として用いた場合に貴金属と第二元素との複 合化による触媒活性が発現されるように熱処理すれば良い。
かかる熱処理温度は、 第二元素の種類等によって異なるが一般的には 5 0〜8 O O t:程度、 好ましくは 1 0 0〜6 0 0 程度とすれば良い。
熱処理雰囲気は特に限定されず、 還元性雰囲気、 酸化性雰囲気、 不活性雰囲気 等のいずれでも良い。 還元性雰囲気とするためには、 例えば水素、 一酸化炭素、 アルコール等の還元性ガスのほか、 これらの還元性ガスを窒素、 ヘリウム、 アル ゴン等の不活性ガスで希釈した混合ガスを使用すれば良い。 また、 酸化性雰囲気 とするためには、 酸素、 空気等を含むガスを使用すれば良い。 不活性雰囲気とす るためには、 窒素、 ヘリウム、 アルゴン等の不活性ガスを使用すれば良い。 本発 明では、 特に還元性雰囲気とすることが望ましい。 また、 酸化性雰囲気で熱処理 した後、 還元性雰囲気で熱処理することもできる。
また、 熱処理時間は、 熱処理の温度等によって適宜変更することができるが、 通常 1 0分〜 2 4時間程度とすれば良い。
第二元素の種類によっては、 貴金属との複合化をさらに促進するために、 上記 熱処理に先立ってホルマリン、 ヒドラジン、 水素化ホウ素ナトリウム、 ギ酸等の 還元剤を用いて固形分を還元処理しても良い。
方法 (B)
上記 (B) の方法は、 第二元素を担体に担持した後、 貴金属を担持する方法で ある。 第二元素に担持する方法は限定的でなく、 例えば上記 (A) と同様の方法 を使用できる。 すなわち、 担体にまず上記 (A) と同様の方法にて第二元素を担 持すれば良い。 第二元素の原料、 担持条件等も、 上記 (A) で掲げたものと同様 にすれば良い。
ただし、 場合によっては、 その後の貴金属担持操作上好ましい付加的処理とし て、 酸化性雰囲気下 (空気又は酸素を含むガスの存在下) 3 0 0〜9 0 O 程度 で焼成することにより第二元素を担体に強固に固定化することができる。
こうして製造された第二元素担持体への貴金属の担持は、 上記 (A) と同様の 方法にて実施できる。 すなわち、 イオン交換法、 析出沈殿法、 含浸法等により貴 金属を担持した後、 乾燥及び焼成を上記 (A) と同様にして実施すれば良い。 ま た、 上記 (A) と同様、 貴金属と第二元素との複合化をより十分なものとするた めに、 上記 (A) と同様の還元性雰囲気下での熱処理を行うことが望ましい。 ま た、 必要に応じて、 さらに還元剤を用いた還元処理を組み合わせることもできる。
方法 (C)
上記 (C ) の方法は、 貴金属と第二元素とを同時に担体に担持する方法である。 その方法は、 両者を同時に担持できれば限定されない。 例えば、 共沈法、 析出沈 殿法、 含浸法、 気相蒸着法等の従来の方法が使用できる。 いずれの場合も、 担体 に貴金属を担持する際に、 系内に第二元素を含む化合物を共存させることによつ て両者を同時に担持することができる。 さらに、 両者を担持したものを上記の方 法 (A) 又は (B) と同様に熱処理及び Z又は還元処理を施すことにより、 貴金 属及び第二元素を含む貴金属属超微粒子が担体上に担持された触媒を得ることが でさる。
本発明では、 イオン交換法、 析出沈殿法、 含浸法等を好適に使用することがで きる。 析出沈殿法では、 貴金属を含む化合物 (例えば水酸^ ^物) として析出し、 沈殿を形成しやすい条件 (例えば、 上記化合物が水酸化物である場合、 温度 3 0 〜: L 0 0で程度、 p H 5〜l 0程度、 貴金属濃度 0 . 1〜: L 0 O mm o 1 Z L程 度) において、 第二元素を含む化合物が析出し、 沈殿を形成するように制御する ことが望ましい。 この場合、 第二元素を含む水溶性化合物を出発原料として用い、 その水溶液から第二元素を含む水酸化物として沈殿を形成させることが望ましい。 また、 沈殿形成の際に、 貴金属と第二元素の各水酸化物が同時に沈殿を形成し、 貴金属及び第二元素とをともに含有する水酸化物を生成することが望ましい。 こ れらの沈殿物は、 さらに熱処理及びノ又は還元処理を施すことによつて触媒を得 ることができる。
含浸法では、 貴金属化合物及び第二元素を含む化合物が有機溶媒中に溶解した 溶液に担体を加え、 必要により有機溶媒の留去等を行うことにより、 貴金属化合 物及び第二元素を含む化合物を同時に担体上に付着させ、 次いで熱処理及び Z又 は還元処理を施すことによって触媒を得ることができる。 典型例として、 金の場 合について例示すると、 金のァセチルァセトナート化合物 (例えば、 ジメチル金 ァセチルァセトナート) と第二元素のァセチルァセトナート化合物 (例えば、 二 ッゲルァセチルァセ卜ナ一ト) とを含有するメタノール溶液を担体に含浸させ、 メタノ一ルを留去した後、 乾燥及び還元処理することによって、 金及び第二元素 を含有する金合金超微粒子 (例えば、 A u— N i合金超微粒子) が担体に担持さ れた触媒を得ることができる。
上記の析出沈殿法又は含浸法で使用される原料化合物、 操作条件等は、 前記の 方法(A)で示したものを適用できる。
3 . α—ヒドロキシカルボン酸エステルの製造方法
本発明の α—ヒドロキシカルボン酸エステルの製造方法は、 担持型金属触媒と 酸素の存在下に、 (i) 1,2-ジォ一ル又は (ii)l,2-ジオールと 1級アルコールとを反 応させることを特徴とする。 すなわち、 0)酸素と 1,2-ジオールとを反応させる か、 又は (ii)酸素と 1,2-ジオール及び 1級アルコールを反応させる。
上記 1,2-ジオールは、 1位と 2位に水酸基を有する限り特に限定されない。 例えば、 3価以上の多価アルコールであっても良い。 上記 1,2-ジオールの具体 例として、 例えば、 エチレングリコール、 1,2-プロプレングリコール、 1,2-ブタ ンジオール、 1,2-へキサンジオール等の炭素数 2〜1 0の脂肪族 1,2-ジオール ;グリセリン、 エリスリトール、 キシリトール、 ソルビ! ル等の 1位と 2位 に水酸基を有する炭素数 3〜 1 0の脂肪族多価アルコール等のほか、 これら 1, 2-ジオールの誘導体等が挙げられる。 1,2-ジオールの誘導体としては、 例えば、 3·クロ口- 1,2-プロパンジオール等のハロゲンを含有する炭素数 2〜1 0の脂肪 族 1,2-ジオール; 2-フエニル -1,2-エタンジオール等の芳香環を有する炭素数 2 〜1 0の脂肪族 1,2-ジオール等が挙げられる。 これら 1,2-ジオールは、 1種又 は 2種以上で用いることができる。 1,2-ジオールとしては、 エチレングリコー ル等の炭素数 2〜 6程度の脂肪族ジオールを好適に使用できる。
上記 1級アルコールは、 1級水酸基を有する限り特に制限されない。 例えば、 2価以上の多価アルコールであっても良い。 1級アルコールの具体例としては、 メタノール、 エタノール、 1-プロパノール、 1-ブタノール、 1-へキサノール、 1 -ォク夕ノール等の炭素数 1〜: 10の脂肪族 1級アルコール; 1,3-ブタンジォー ル、 1,4-ブ夕ンジォ一ル等の 1級水酸基を有する炭素数 2〜 1 0の脂肪族多価 アルコール;ァリルアルコール、 メタリルアルコール等の 1級水酸基を有する炭 素数 3〜1 0の脂肪族不飽和アルコール;ベンジルアルコール等の芳香環を有す るアルコール等が挙げられる。 これら 1級アルコールは、 1種又は 2種以上で用 いることができる。 1級アルコールとしては、 メタノール、 エタノール、 1-プ ロパノール、 1-ブ夕ノール等の炭素数 1〜4の脂肪族 1級アルコールを好適に 使用でき、 メタノール、 エタノール、 1-プロパノール、 1·ブ夕ノール等の 1価 アルコールが特に好ましい。
本発明の製造方法では、 目的とする α ·ヒドロキシカルポン酸エステルの種類 等によって上記 1,2-ジオール及び 1級アルコールを適宜選択すれば良い。 例え ば、 グリコール酸エステルを合成する場合には、 1,2-ジオールとしてエチレン グリコール、 1級アルコールとしてメタノール、 エタノール、 1-プロパノール、
1-ブタノール等の 1級アルコールを用いれば良い。 或いは、 1,2-ジオールとし てエチレングリコ一ルだけを用いた場合には、 グリコール酸 2—ヒドロキシェチ ルエステルを製造することができる。
1,2-ジオールと 1級アルコールとの反応割合は特に限定されない。 通常は、 1,
2-ジオールに対する 1級アルコールのモル比が 1 : 2〜5 0程度であり、 好ま しくは 1 : 3〜2 0程度である。 上記範囲内とすることにより、 より効率的に α ーヒドロキシカルボン酸エステルを合成することが可能になる。
本発明では、 (i) 1,2-ジオールのみ、 又は (ii) l,2-ジオールと 1級アルコールと の反応を担持型金属触媒と酸素 (分子状酸素) の存在下に行う。
上記反応は、 液相反応、 気相反応等のいずれであっても良い。 酸素 (酸素ガ ス) は、 窒素ガス、 アルゴンガス、 ヘリウムガス、 二酸化炭素ガス等の不活性ガ スで希釈されていても良い。 また、 空気等の酸素含有ガスを用いることもできる。 酸素の反応系への供給方法は特に限定されず、 公知の方法を採用できる。 特に、 液中へのバブリング等を好適に用いることができる。
上記反応の形態としては、 連続式、 回分式、 半回分式等のいずれであっても良 く、 特に限定されるものではない。 触媒は、 反応形態として回分式を採用する場 合には、 反応装置に原料とともに一括して仕込めば良い。 また、 反応形態として 連続式を採用する場合には、 反応装置に予め上記触媒を充填しておくか、 あるい は反応装置に原料とともに触媒を連続的に仕込めば良い。 触媒は、 固定床、 流動 床、 懸濁床等のいずれの形態であっても良い。
上記触媒の使用量は、 原料である 1,2-ジオール又は 1級アルコールの種類、 触媒の種類、 反応条件等に応じて適宜決定すれば良い。 反応時間は特に限定され るものではなく、 設定した条件により異なるが、 通常は反応時間又は滞留時間 (反応器内滞留液量 液供給量) として 0 . 5〜 2 0時間程度、 好ましくは 1〜 1 0時間程度とすれば良い。
反応温度、 反応圧力等の諸条件は、 原料である 1,2-ジオール又は 1級アルコ ールの種類、 触媒の種類等に応じて適宜決定すれば良い。 反応温度は、 通常 0〜 1 8 0で程度、 好ましくは 2 0〜1 5 0 程度、 より好ましくは 50〜: L20 "C 程度とすれば良い。 この範囲内の温度に設定することにより、 いっそう効率的に 反応を進行させることができる。 反応圧力は、 減圧、 常圧又は加圧のいずれであ つても良いが、 通常は 0 . 0 5〜5 M P a (ゲージ圧) 程度、 特に 0 . 1〜2 M P a程度の範囲内が好適である。 反応器流出ガスの酸素濃度が爆発範囲 (8 %) を超えないように全圧を設定すれば良い。 また、 反応系の p Hは、 副生成物抑制 等の見地より p H 2〜9程度とすることが望ましい。 p H調節のために、 例えば アルカリ金属化合物、 アルカリ土類金属化合物 (カルボン酸塩) を反応系への添 加剤として使用することもできる。
上記反応は、 溶媒の存在下で実施することができる。 溶媒を用いることにより、 目的とするカルボン酸エステルを効率良く製造できる場合がある。 使用できる溶 媒としては、 原料である 1,2-ジオール又は 1級アルコールを溶解し、 反応条件 下で自ら反応しにくいものであれば限定的でなく、 原料アルコールの種類、 反応 条件等に応じて適宜選択すれば良い。 例えば、 水のほか、 ジェチルエーテル、 ジ イソプロピルエーテル、 ジォキサン等のエーテル類; トルエン、 キシレン、 ベン ゼン等の芳香族炭化水素類;塩化メチレン、 クロ口ホルム、 二塩化エチレン等の ハロゲン含有化合物等を挙げることができる。 溶媒の使用量は、 溶媒の種類、 ァ ルコールの種類、 触媒の種類等に応じて適宜設定すれば良い。
上記の反応後は、 反応系から触媒を分離した後、 生成した α —ヒドロキシカル ボン酸エステルを公知の分離精製手段等を用いて回収すれば良い。 触媒の分離方 法は公知の方法に従えば良い。 例えば、 反応系が触媒 (固形分) と反応生成物
(液状成分) からなる場合は、 ろ過、 遠心分離等の公知の固液分離方法を用いて 触媒と反応生成物を分離すれば良い。
本発明の製造方法において、 例えば 1,2-ジオールとしてエチレングリコール を使用し、 1級アルコールとして 1級アルコール (好ましくは炭素数 1〜4の 1 級アルコール)を用いると、 グリコール酸エステルを製造することができる。 反 応生成物には、 主生成物としてグリコール酸エステルが含まれ、 場合によっては 未反応の原料である 1級アルコール及びエチレングリコールも含まれる。 更に、 反応生成物には、 副生成物として、 水が含まれ、 場合によっては 1級アルコール 由来のカルボン酸エステル (例えば 1級アルコールとしてメタノールを使用した 場合には、 ギ酸メチル等)、 シユウ酸エステル、 加水分解生成物であるグリコー ル酸、 シユウ酸、 シユウ酸モノエステル等が含まれる。
このような反応生成物から目的物であるグリコール酸エステルを単離する方法 として、 先ず 1級アルコール及び水を留去した後、 グリコール酸エステルを蒸留 により分離する方法を容易に実施可能な方法として例示できる。 グリコール酸ェ ステルを蒸留すると、 未反応のエチレングリコールは、 蒸留ボトムに含まれる。 このときに回収された 1級アルコール及びグリコール酸エステルを含む蒸留ポ卜 ムは、 グリコール酸エステルを製造する時の原料として再利用することができる。 ただし、 グリコール酸エステルとシユウ酸エステルは沸点が近いので、 蒸留に より分離することは、 容易ではない。 例えば、 グリコール酸メチルの沸点は、 151 であり、 シユウ酸ジメチルの沸点は、 164でである。 エチレングリコ一 ルと 1級アルコールとを反応させた場合に生じるシユウ酸エステルは、 グリコ一 ル酸エステルに対して 10モル%以下程度と少ないので、 用途によっては問題と ならない場合もある。 ポリグリコール酸等へのポリマー原料として用いる場合等 には、 少量のシユウ酸類が含まれると、 高分子量のポリダリコール酸が得られな いことがある。 このような場合には、 シユウ酸エステルを何らかの方法で除去す れば良い。
従って、 シユウ酸エステルは、 必要に応じて除去すれば良い。 シユウ酸エステ ル及び/又はシユウ酸を含むグリコール酸エステル (α—ヒドロキシカルボン酸 エステル) の精製方法として、 次のようなものがある。 例えば、 (A)金属塩及び /又はアンモニゥム塩を添加し、 生成するシユウ酸金属塩及び/又はシユウ酸アン モニゥム塩を分離する方法、 (B)アンモニアを添加し、 生成するォキサミド酸ェ ステル及び/又はォキサミドとして分離する方法、 (C)陰イオン交換樹脂を用い てシユウ酸を樹脂に吸着させる方法等を例示することができる。 上記の精製方法 (A)〜(ひの方法は、 併用しても良い。 以下に、 精製方法 (A)及び (B)について 説明する。
シユウ酸エステルの除去は、 エチレングリコールと 1級アルコールとを反応さ せた後であれば、 いつでも行うことができる。 例えば、 1級アルコールを留去し た後、 水を留去した後、 蒸留によりグリコール酸エステルを除去した後等のいず れの段階で行っても良い。 エチレングリコールと 1級アルコールとを反応させた 後であって 1級アルコールと水を留去する前の段階又は 1級アルコールを留去し た後、 反応混合液に水が含まれる状態において行うことが好ましく、 エチレング リコールと 1級アルコールとを反応させた直後、 1級アルコール及び水を留去す る前に行うのがより好ましい。
精製方法 (A)
上記精製方法 (A)は、 金属塩及び/又はアンモニゥム塩を添加し、 生成するシ ユウ酸金属塩及び/又はシユウ酸アンモニゥム塩を分離する方法である。 以下、 酸素酸化後の反応混合物を「粗生成物」ということがある。
精製方法 (A)において用いる金属塩及びアンモニゥム塩は、 水、 低級アルコ ール (例えば、 メタノール、 エタノール等)、 これらの混合溶媒に対して可溶性の 塩である限り特に制限されない。 アンモニゥム塩よりも金属塩を好適に用いるこ とができる。 金属塩は、 錯塩であっても良い。
金属塩としては、 例えば、 水酸化物、 カルボン酸塩、 炭酸塩、 アルコキシド、 ハロゲン化物、 1, 3-ジケトン塩等を例示することができる。 カルボン酸塩として は、 例えば、 ギ酸、 酢酸、 プロパン酸、 ブタン酸、 ペンタン酸、 へキサン酸、 へ プ夕ン酸、 オクタン酸、 2-ェチルへキサン酸、 ラウリン酸、 2—へキシルドデカ ン酸等の炭素数 1〜1 6程度脂肪酸の塩; グリコール酸、 乳酸等のヒドロキシカ ルボン酸の塩等を例示することができる。 アルコキシドとしては、 メトキシド、 エトキシド、 イソプロポキシド、 n—ブトキシド等の炭素数 1〜4程度の脂肪族 アルコキシド ; フエノキシド等の芳香族アルコキシド等を例示することができる。 ハロゲン化物としては、 フッ化物、 塩化物、 臭化物、 ヨウ化物等を例示すること ができる。 1,3-ジケトン塩としては、 ァセチルァセトナト塩等を例示することが できる。 金属塩としては、 グリコール酸塩、 酢酸塩、 2—ェチルへキサン酸塩等 のカルボン酸塩;水酸化物;ァセチルァセトナト塩等が好ましく、 グリコール酸 塩等が特に好ましい。
金属塩に含まれる金属イオンとしては、 シユウ酸と塩を形成した時に、 水、 低 級アルコール (例えば、 メタノール、 エタノール)、 これらの混合溶媒に対する溶 解度が低く、 析出しやすいイオンが好ましい。 金属塩に含まれる金属イオンとし ては、 例えば、 Li*, Na\ K+, Rb+, Cs+等のアルカリ金属イオン; Be2t, Mg", Ca2', Sr", Br", Ra2+等のアルカリ土類金属イオン; Ti", V5+, Cr3+, Mn", Fe", Fe3t, Co", N , C , Cu", Zn"等の遷移金属イオン; La3+, Ce3+, Ce4+, Pr3+, Pr4+, Nd2+, Nd3+, Nd4+, Pm3+, Sm2+, Sm3+, Eu2+, Eu3+, Gd2+, Gd3+, Tb3+, Tb4+, Dy2+, Dy3+, Dy4+, Ho3+, Er3+, Tm2+, Tm3+, Yb2+, Yb3+, Lu3+等のランタノ イドイオン等を例示することができる。 金属イオンとしては、 アルカリ土類金属 イオン及びラン夕ノィドイオンが好ましい。
金属塩としては、 グリコール酸マグネシウム、 酢酸亜鉛、 酢酸カルシウム、 水 酸化カルシウム、 水酸化ナトリウム、 ニッケル 2 -エヂルへキサン酸、 卜リス(ァ セチルァセトナト)ランタン等を好適に使用できる。
アンモニゥム塩としては、 例えば、 酢酸アンモニゥム、 炭酸アンモニゥム等を 例示でき、 炭酸アンモニゥム等が好ましい。
金属塩とアンモニゥム塩の添加量は、 特に制限されないが、 添加量の下限は、 シユウ酸エステルとシユウ酸の総量に対して、 通常 0.1当量以上程度であり、 好 ましくは 0.5当量以上程度であり、 より好ましくは 1当量以上程度である。 金属塩 とァンモニゥム塩の添加量の上限は、 シユウ酸エステルとシュゥ酸の総量に対し て、 通常 50当量以下程度、 好ましくは 10当量以下程度、 より好ましくは 5当量以 下程度である。
金属塩とアンモニゥム塩は、 水;メタノール、 ェ夕ノ一ル等の低級アルコール ;アセトン等のケトン類; トルエン、 キシレン等の芳香族系有機溶媒; これらの 混合溶媒等に溶解させた溶液として粗生成物に添加しても良い。 粗生成物が、 既 に、 水、 低級アルコール等を含んでいる場合には、 金属塩とアンモニゥム塩は、 固体のまま添加することも可能であるが、 溶液として添加する方が好ましい。 溶媒として用いる低級アルコールとしては、 炭素数 1〜8程度、 好ましくは炭 素数 1〜 4程度の 1級アルコールを例示することができる。 具体的には、 メタノ ール、 エタノール、 プロパノール、 イソプロパノール、 ブ夕ノール等を例示する ことができる。
金属塩及び/又はシユウ酸塩を添加及び混合する時には、 シユウ酸の金属塩/ァ ンモニゥム塩が生成しやすいように通常加熱する。 混合温度は、 シユウ酸塩が生 成する限り特に制限されないが、 通常 20〜120で程度であり、 4 0〜9 0 程度 が好ましい。
混合時間は、 シユウ酸塩が十分に生成し、 本発明の効果が奏される限り特に制 限されず、 粗生成物の量、 粗生成物の組成等に応じて適宜設定することができる。 混合時間は、 通常 0.1〜 5時間程度、 好ましくは 0.5〜 3時間程度である。
混合は、 空気中等の酸化雰囲気下において行っても良いが、 窒素、 希ガス (へ リゥム、 アルゴン等)等の不活性雰囲気下で行うのが好ましい。
粗生成物に金属塩又はアンモニゥム塩を添加すると、 シユウ酸の方がグリコー ル酸より強酸であるので、 シユウ酸エステルがシユウ酸を経て選択的に金属塩ま た酸アンモニゥム塩を形成する。 しかも、 金属塩及びアンモニゥム塩の添加量を 粗生成物に含まれるシユウ酸エステル及びシユウ酸に対して 1当量以上程度とす ると、 ほぼ定量的にシユウ酸エステル及びシユウ酸をその金属塩又はアンモニゥ ム塩に変換することができる。 特に、 アルカリ土類、 ランタノイド等の金属塩を 添加した場合には、 生成するシユウ酸塩の溶解度が低く、 沈殿として析出するの で、 濾別、 遠心分離等の公知の固液分離手段により容易に分離することができる。 また、 生成したシユウ酸金属塩及びシユウ酸アンモニゥム塩が、 水、 アルコ一 ル等の有機溶媒及びそれらの混合溶媒に対してある程度の溶解性を示す場合であ つても、 シユウ酸金属塩及びシユウ酸アンモニゥム塩は不揮発性であるので、 蒸 留によって容易に分離することができる。 精製方法 (B)
上記精製方法 (B)は、 粗生成物にアンモニアを添加し生成するォキサミド酸 エステル及びォキサミドを分離する方法である。 上記精製方法 (B)では、 粗生 成物にァンモニァを添加するとシュゥ酸エステルが加安分解によつて、 ォキサミ ド酸エステル又はォキサミドが生成する。
アンモニアの添加量は、 特に制限されないが、 粗生成物中に含まれるシユウ酸 ジエステルに対してモル比 (アンモニア シユウ酸ジエステル) が、 1〜1 0程 度、 好ましくは 1〜5程度、 更に好ましくは 1 . 2〜3程度である。 前記範囲と することにより、 より確実にシユウ酸ジエステルを除去できる。 又は、 グリコ— ル酸エステルを高収率で精製することができる。
加安分解の反応温度は、 ォキサミド酸エステル又はォキサミドが生成する限り 特に制限されないが、 通常 0〜 1 0 0で程度、 好ましくは 3 0〜6 0 程度であ る。
粗生成物へアンモニアを添加する際の圧力や添加速度は、 特に制限されるもの ではない。 圧力は常圧でも加圧でも差し支えなく、 また添加速度は反応温度が上 記範囲に維持される速度であれば良い。 前記混合物へのアンモニアの添加は、 例 えば攪拌機を備えた通常の反応器で、 液体アンモニア又はアンモニア溶液 (アル コール等の反応に不活性な溶媒にアンモニアを溶解させた溶液) を前記混合物へ 滴下するか、 アンモニアガス又は希釈アンモニアガス (窒素ガス等の反応に不活 性な気体で希釈されたアンモニアガス) を前記混合物へ直接吹き込むことによつ て行われる。
前記の加安分解によって生成したォキサミドは非揮発性でしかも難溶性である。 このため、 蒸留、 濾過、 遠心分離等の公知の固液分離方法により容易にグリコ一 ル酸エステルと分離できる。 また、 ォキサミド酸エステルも、 蒸留により容易に グリコール酸エステルと分離できる。
上記の方法等によりシユウ酸エステルを除去した後、 グリコール酸エステルを 蒸留することにより、 より高純度のダリコール酸エステルを高収率で分離精製す ることができる。 前述の通り、 グリコール酸エステルの蒸留に先立って、 1級ァ ルコール及び水を留去しておくことが好ましい。 グリコール酸エステルの蒸留は、 公知の方法を用いることができる。 例えば、 バッチ式蒸留装置として、 仕込み釜、 '精留部、 コンデンサ一部等を備えた還流を行える通常の装置を用いることができ る。 蒸留により得られるグリコール酸エステル中のシユウ酸類 (シユウ酸、 シュ ゥ酸エステル、 シユウ酸金属塩、 シユウ酸アンモニゥム、 ォキサミド等)の含有 量は、 合計で lOppm以下程度にまで低減することができる。
上記の方法等によりシユウ酸エステル及びシユウ酸を除去し、 水及びアルコー ルを留去し、 更に蒸留することにより得られたグリコール酸エステルであっても、 未反応原料の 1級アルコールとエチレンダリコール、 更に生成水を含有する場合 がある。 前記ダリコール酸に含まれる 1級アルコールは、 通常 1重量%以下程 度であり、 精製条件によっては 0.2重量%以下程度とすることができる。 また、 エチレングリコールの含有量は、 通常 1重量%以下程度であり、 精製条件によ つては 1000重量 ppm以下程度とすることができる。 水の含有量は、 通常 1重 量%以下程度であり、 精製条件によっては 0.2重量%以下程度とすることがで きる。 なお、 シユウ酸エステルの除去を行わずに蒸留精製したグリコール酸エス テルにおけるシユウ酸エステルの含有量は、 通常 0.1重量%以上、 より正確に は 0.1〜 2重量%程度である。
また、 このようにして得られたグリコール酸エステルには、 ホルムアルデヒド 及び塩素はいずれも実質的に含まれない。 本発明では、 ホルムアルデヒド及び塩 素はいずれも原料として使用せず、 また、 反応においてもほとんど生成しないか らである。 本発明によると、 ホルムアルデヒド及び塩素の含有量が、 いずれも 1重量 ppm以下程度、 好ましくは 100重量 ppb以下程度、 更に好ましくは 10 重量 ppb以下程度のグリコール酸エステルを提供できる。
本発明の製造方法で得られる α—ヒドロキシカルボン酸エステルは、 従来技術 で得られる α—ヒドロキシカルボン酸エステルと同様の用途に使用することがで きる。 特に、 ポリダリコール酸の原料となる重合用モノマーとして好適に用いる ことができる。
第 1発明の製造方法は、 一段階反応であるので、 α—ヒドロキシカルボン酸ェ ステルを簡便に得ることができる。
第 1発明の方法によれば、 高い選択率で α —ヒドロキシカルボン酸エステルを 得ることができる。
従来の方法により得られたひ—ヒドロキシカルボン酸エステルを精製するには、 煩雑な晶析等の操作が必要であった。 本発明により得られた α—ヒドロキシカル ボン酸エステルは、 通常蒸留等の容易な方法で精製することができる。
従って、 第 1発明の方法によると、 低コストで α—ヒドロキシカルボン酸エス テルを製造することができる。
第 1発明の製造方法によると、 不純物としてホルムアルデヒド及び塩素を実質 的に含まないグリコール酸エステルを得ることができる。 <第 2発明〉
第 2発明のジオール誘導体の製造方法は、 α—ヒドロキシカルボン酸の製造方 法に係る。 すなわち、 第 2発明は、 第 1発明で得られた α—ヒドロキシカルボン 酸エステルを加水分解することによって α—ヒドロキシカルボン酸を製造する方 法である。
より具体的には、 (i) 1,2-ジオール又は (ii) 1,2-ジオールと 1級アルコールと を、 金属を担持してなる触媒(以下!" 持型金属触媒」ということがある)の存在 下、 酸素と反応させることにより得られたひーヒドロキシカルボン酸エステルを、 加水分解することによってひーヒドロキシカルボン酸を製造する方法である。
1 . 担持型金属触媒
( 1 ) 触媒活性成分
本発明において用いる触媒は、 活性成分である金属が担体に担持された触媒、 即ち担持型金属触媒である。
活性成分である金属は、 特に制限されないが、 好ましくは貴金属である。 例え ば、 金、 パラジウム、 ルテニウム、 ロジウム、 イリジウム、 白金等の貴金属を例 示することができる。 第二発明では、 特に金、 パラジウム及びルテニウムの少な くとも 1種がより好ましい。
本発明において用いる触媒は、 上記の貴金属を必須成分として含み、 更に、 活 性成分として、 第 4周期から第 6周期の 2 B族、 3 B族、 4 B族、 5 B族及び 6 B族並びに第 4周期の 8族からなる群から選択される少なくとも i種の元素 (以 下、 これらの元素を 「第二元素」 ということがある。 ) を含有することができる。 第二元素の具体例として、 例えば Zn, Cd, Hg等の 2 B族; Ga, In, Tl等の 3 B 族; Ge, Sn, Pb等の 4 B族; As, Sb, Bi等の 5 B族; Se, Te, Po等の 6 B族; Fe, Co, Ni等の 8族等を例示することができる。 本発明において用いる触媒と しては、 第二元素として少なくとも Pbを含む触媒が好ましい。 例えば、 Au, P d及び Rviからなる群から選択される少なくとも 1種の活性成分及び Pbを含む 金属微粒子が担体上に担持された触媒を好適に用いることができる。
活性成分である金属は、 上記貴金属を単独で含んでいても良く、 2種以上を含 んでいても良い。 2種以上の貴金属を含む場合には、 本発明の効果が得られる限 り、 一部又は全部が合金、 金属間化合物等を形成していても良い。
また、 活性成分である金属が、 貴金属と第二元素とを含む場合には、 本発明の 効果が得られる限り、 一部又は全部が合金、 金属間化合物等を形成していても良 レ^ 貴金属及び第二元素は、 通常微粒子として担体に担持されている本発明にお いて用いる触媒は、 本発明の効果を妨げない範囲内で貴金属及び第二元素以外の 他の元素又は不純物が含まれていても良い。
活性 分である金属粒子の粒子径は、 所定の触媒活性が得られる限り限定的で はないが、 平均粒子径は、 通常 1 0 n m以下程度、 好ましくは 6 n m以下程度、 より好ましくは 5 n m以下程度、 特に好ましくは 1〜5 n m程度である。 この範 囲内に設定すれば、 より確実に優れた触媒活性を得ることができる。 平均粒子径 の下限値は特に制限されないが、 物理的安定性の見地より約 1 n m程度とすれば 良い。
なお、 本発明における金属粒子の平均粒子径は、 担体上の金属粒子を透過型電 子顕微鏡 (T E M) による観察により任意に選んだ 1 2 0個のうち、 (1 )大きい 順に上から 1 0個及び (2)小さい順に下から 1 0個の合計 2 0個を除いた 1 0 0 個の粒子径の算術平均値を示す。 また、 本発明においては、 金属粒子の粒子径分 布の極大値が、 l〜6 n m程度、 特に 1〜5 n m程度の範囲にあることが好まし レ 粒子径の分布は狭い方が好ましく、 上記 1 2 0個の粒子径の標準偏差
(Standard Deviation) が 2以下程度、 特に 1 . 5以下程度であることが好まし い。 触媒における金属活性成分の担持量は、 最終製品の用途、 担体の種類等に応じ て適宜決定すれば良いが、 通常は担体 100重量部に対して 0. 01〜 20重量 部程度、 特に 0. 1〜10重量部とすることが好ましい。
(2) 担体
担体としては、 従来から触媒担体として用いられているものを使用することが でき、 特に限定されない。 例えば、 市販品を使用することができる。 また、 公知 の製法によって得られるものも使用できる。 例えば、 金属酸化物 (シリカ、 アル ミナ、 チタニア、 ジルコニァ、 マグネシア等) 、 複合金属酸化物 (シリカ ·アル ミナ、 チタニア, シリカ、 シリカ ·マグネシア等) 、 ゼォライト (ZSM— 5 等) 、 メソポ一ラスシリケ一ト (MCM— 41等) 等の無機酸化物;天然鉱物 (粘土、 珪藻土、 軽石等) ;炭素材料 (活性炭、 黒鉛等) の各種担体を挙げるこ とができ、 これらの中では無機酸化物が好ましい。
本発明では、 Mg、 C a、 S r、 B a、 A 1、 S i、 T i、 V、 C r、 Mn、 F e、 Co、 N i、 Cu、 Zn、 Z r、 Nb、 Sn、 Pb、 し 及びじ6の少な くとも 1種の元素を含む酸化物からなる無機酸化物担体を好ましく用いることが できる。 上記酸化物は、 単体元素の酸化物が 2以上混合された混合酸化物であつ ても良いし、 あるいは複酸化物 (又は複合酸化物) であっても良い。 無機酸化物 担体としては、 Si、 Al、 Ti及び Zrからなる群から選択される少なくとも 1種 の元素を含む酸化物が好ましい。
担体の製法も限定されず、 公知の製法を用いることができる。 例えば、 含浸法、 共沈法、 イオン交換法、 気相蒸着法、 混練法、 水熱合成法等が挙げられる。
例えば、 上記の無機酸化物担体は、 Mg、 Ca、 S r、 Ba、 Aし T i、 V、 C r、 Mn、 Fe、 Co、 N i、 Cu、 Zn、 Z r、 Nb、 Sn、 Pb、 La及 び C eの少なくとも 1種を含む水溶性化合物の水溶液をシリカに含浸させた後、 得られた含浸体を焼成する方法等によって得られる。 かかる無機酸化物担体は、 触媒活性成分である微粒子をより確実に担持できるとともに、 微粒子との相乗的 な作用によっていつそう高い触媒活性を得ることができる。
上記の担体の製法で用いられる化合物は限定されない。 例えば、 硝酸塩、 硫酸 塩、 水酸化物等の無機化合物、 カルボン酸塩、 アルコキサイド、 ァセチルァセト ナート等の有機化合物が挙げられる。
上記の水溶性化合物も、 水溶性であれば限定的でない。 例えば、 硫酸チタニル、 硝酸ジルコニル、 硝酸亜鉛、 硝酸ランタン、 硝酸鉄、 硝酸ニッケル、 硝酸アルミ ニゥム等の無機酸塩;チタン n—ブトキシド、 チタンァセチルァセトナート、 ジ ルコニゥムァセチルァセトナート、 酢酸鉛、 酢酸マグネシウム等の有機酸塩を挙 げることができる。 これらの塩は無水物又は水和物のいずれであっても良い。 ま た、 上記水溶液の濃度は、 用いる水溶性化合物の種類等に応じて適宜設定できる。 上記水溶液をシリカに含浸させる量は限定的ではないが、 通常はシリカ 1 0 0 重量部に対して 1〜 2 0重量部程度となるようにすれば良い。
本発明では、 無機酸化物担体は多孔質であることが好ましく、 特にその比表面 積 (B E T法) が 5 0 m 2 Z g以上程度のものが好ましく、 1 0 0 m 2 Z g以 上程度であることがより好ましく、 1 0 0〜 8 0 0 m 2 Z g程度のものが特に 好ましい。 担体の形状 ·大きさは限定的でなく、 最終製品の用途等に応じて適宜 決定すれば良い。
2 . 触媒の製造方法
第 2発明において用いる触媒の製造方法は、 上記のような担持体が得られる限 りその制限はない。 例えば、 第 1発明における触媒の製造方法と同様にして好適 に製造することができる。
3 . α—ヒドロキシカルボン酸エステルの加水分解
第 2発明では、 第 1発明の製造方法により得られたひ—ヒドロキシカルボン酸 エステルを加水分解し、 0!—ヒドロキシカルボン酸を得る。
加水分解工程は、 前記のひ—ヒドロキシカルボン酸エステルの精製を行った後 でも良い。 加水分解により、 α—ヒドロキシカルボン酸エステルに不純物として 含まれるシユウ酸ジメチル及びエチレングリコ一ルは、 シユウ酸、 メタノール及 びエチレングリコールとなる。 シユウ酸とメタノールは、 蒸留等の公知の精製方 法により、 容易に除去することができる。
α—ヒドロキシカルボン酸エステルの加水分解は、 原料として (i) 1,2-ジォ ール又は(ii) 1,2-ジオールと 1級アルコールとを、 担持型金属触媒の存在下、 酸素と反応させることにより得られた α—ヒドロキシカルボン酸エステルを用い る限り特に制限されず、 公知の条件を適用することができる。
本発明における加水分解とは、 α—ヒドロキシカルボン酸エステルと水との反 応により、 α—ヒドロキシカルボン酸とアルコールとが生成する反応を意味する。 加水分解反応を行う方法は、 特に制限されず、 従来公知の方法を適用することが できる。
反応温度は、 通常 30〜: 150 程度であり、 好ましくは 50〜 120で程度で ある。 水と α—ヒドロキシカルボン酸エステルとのモル比 (水 / α—ヒドロキシ カルボン酸エステル)は、 通常 1/1〜: 1/5程度であり、 より好ましくは 3/1〜20 /1程度である。 また、 必要に応じて触媒を使用することができ、 酸触媒を好適 に使用できる。
α—ヒドロキシカルボン酸エステルの加水分解反応は平衡反応である。 このた め、 副生アルコールを系外に除去することにより、 平衡が生成系側に偏って加水 分解が進行しやすくなる。 従って、 反応蒸留等の反応方法が適しており、 例えば 水の共存下で反応蒸留する方法を例示できる。 反応蒸留方法を用いると、 α—ヒ ドロキシカルポン酸エステルを気液接触により加水分解することによって α—ヒ ドロキシカルボン酸を得ると共に、 副生成物であるアルコール (以下、 副生アル コールということがある) を系外に留去することができる。 従って、 効率良く加 水分解反応を実施できる。
反応蒸留の際における水と α—ヒドロキシカルボン酸エステルとのモル比 (水 Ζ α—ヒドロキシカルボン酸エステル) は、 反応蒸留の反応条件等に応じて決定 すれば良く、 特に限定されるものではないが、 通常 1 / 1〜5 0 Z 1程度であり、 より好ましくは 3ノ1〜2 0 1程度である。
上記加水分解は、 より一層反応を促進させるために、 必要に応じて酸の存在下 で反応蒸留することができる。 このような酸は、 特に限定されず、 従来公知の均 一系酸触媒ゃ不均一系酸触媒等を用いることができる。 具体的には、 例えば、 塩 酸、 硫酸、 リン酸等の無機酸;酢酸等の有機酸;活性アルミナ、 シリカ—アルミ ナ、 ゼォライト等の固体酸等が挙げられる。 これら酸は、 一種類のみを用いても 良く、 また、 二種類以上を併用しても良い。 α—ヒドロキシカルボン酸エステル に酸を添加する方法は、 特に限定されるものではない。 また、 上記酸として、 ひ —ヒドロキシカルボン酸、 特に目的物としている α—ヒドロキシカルボン酸 (例 えば、 グリコール酸メチルの場合にはグリコール酸) を用いることもできる。 自 的物としている α—ヒドロキシカルボン酸を酸として用いた場合には、 高純度の 0!—ヒドロキシカルボン酸をより一層簡単にかつ安価に製造することができる。 前記の反応蒸留を行った後、 水を留去するために、 必要に応じて、 水と共沸組 成物を形成する有機溶媒 (共沸剤) の存在下で反応蒸留することができる。 有機 溶媒は特に限定されず、 例えばシクロへキサン、 酢酸 η—プロピル等が挙げられ る。 有機溶媒の存在下で反応蒸留を行った後、 共沸組成物を形成して水を留去す ることにより (即ち共沸脱水操作を行うことにより) 、 より一層高純度かつ高濃 度のひーヒドロキシカルボン酸を製造することができる。
反応蒸留装置は、 特に限定されず、 例えば、 装置内に気相部が存在し、 生成し た副生アルコール (低沸点成分) が該気相部へ連続的に分離 ·除去され得る構造 を備えていれば良い。 反応蒸留装置としては、 例えば、 一般的に用いられている 各種蒸留装置、 より具体的には、 多段式蒸留塔等の回分式 (パッチ式) 蒸留装置 又は連続式蒸留装置が好適である。 つまり、 α—ヒドロキシカルボン酸エステル の反応蒸留は、 必要に応じて、 連続的に実施することができる。
反応蒸留装置が多段式蒸留塔である場合における該蒸留塔の段数、 並びに、 反 応温度や反応圧、 液の滞留時間、 還流比、 及び液のホールドアップ量等の反応条 件 (操作条件) は、 実験的又は理論的に、 例えば、 副生アルコールと共に留去さ れる水の量が過度にならない程度 (過度に水が留去されない程度) の段数並びに 反応条件とすれば良く、 特に限定されるものではない。 但し、 段数や還流比を極 端に小さくすると、 反応効率が低下し、 ひーヒドロキシカルボン酸を効率的に製 造することが困難となるおそれがある。 また、 段数や還流比を極端に大きくする と、 本発明製造方法を工業的に実施する際に、 装置 (設備) が過大となるので経 済的に不利である。
上記多段式蒸留塔としては、 塔頂 (最上段) と塔底 (最下段) とを除いた段数 が 3段以上の蒸留塔が好ましい。 このような蒸留塔としては、 例えば、 ラシヒリ ング、 ポールリング、 イン夕ロックスサドル、 ディクソンパッキング、 マクマホ ンパッキング、 スルーザ一パッキング等の充填物が充填された充填塔;泡鐘トレ ィ、 シーブトレイ、 バルブトレイ等のトレィ (棚段) を使用した棚段塔等、 一般 に用いられている蒸留塔が好適である。 また、 棚段と充填物層とを併せ持つ複合 式の蒸留塔も採用することができる。 上記の段数とは、 棚段塔においては棚段の 数を示し、 充填塔においては理論段数を示す。
反応蒸留装置として回分式蒸留装置を用いて、 上記の反応蒸留を実施する際に は、 α—ヒドロキシカルボン酸エステル、 水、 及び、 必要に応じて酸及び 又は 有機溶媒を該装置の蒸発缶に仕込んだ後、 該混合液を反応温度 (蒸留温度) に加 温し、 副生アルコールを該装置の塔頂から留去しながら加水分解を進行させる。 これにより、 α—ヒドロキシカルボン酸を含む水溶液が蒸発缶に残る。
また、 反応蒸留装置として連続式蒸留装置を用いて、 上記の反応蒸留を実施す る際には、 例えば α—ヒドロキシカルボン酸エステル、 水、 及び必要に応じて酸 及び Ζ又は有機溶媒を含む混合液を該装置の中段部 (塔底と塔頂とを除いた中間 部分の段) に連続的に供給しながら該混合液を反応蒸留し、 副生アルコールを該 装置の塔頂から連続的に留去する一方、 α—ヒドロキシカルボン酸を含む水溶液 を該装置の塔底から連続的に抜き出す。 連続式蒸留装置に対する α—ヒド Πキシ カルボン酸エステル、 水、 酸及び有機溶媒の供給方法は、 特に限定されるもので はなく、 これら成分をそれぞれ別個に該装置に供給しても良い。 つまり、 これら 成分の該装置における供給段は、 互いに異なる段であっても良い。
但し、 反応蒸留が効率的に行われるように、 これら成分における沸点のより低 い成分の供給段の方が、 沸点のより高い成分の供給段よりも下段側となるように 設定することが望ましい。 また、 酸を用いる場合においては、 酸の存在する領域 (段) が多いほど、 α—ヒドロキシカルボン酸エステルと酸との接触頻度が増し、 反応効率が高くなる。 このため、 酸は、 連続式蒸留装置のできるだけ上部の段に 供給することが好ましい。 さらに、 上記各成分は、 液状で供給しても良く、 ガス 状で供給しても良く、 或いは、 気液混合状態で供給しても良い。 尚、 酸が固体酸 (不均一系酸触媒) である場合には、 該酸を例えば充填物の一部又は全部に代え て連続式蒸留装置に予め保持 (充填) しておけば良い。 また、 副生アルコールを 系外に容易に除去するために、 連続式蒸留装置の下部から α—ヒドロキシカルボ ン酸エステルや α—ヒドロキシカルボン酸等に対して不活性な気体 (窒素ガス 等) を導入することもできる。
反応蒸留における反応条件は、 α—ヒドロキシカルボン酸エステルの種類等に 応じて設定すれば良く、 特に限定されるものではないが、 反応温度は、 副生アル コールの沸点以上、 かつ、 水の沸点以下であることが望ましい。 反応温度が副生 アルコールの沸点未満である場合には、 該副生アルコールを効率的に留去するこ とができない。 一方、 反応温度が水の沸点を越える場合には、 過度に水が留去さ れてしまうので、 反応蒸留を効率的に実施することができない。 また、 α—ヒド ロキシカルボン酸エステルや α—ヒドロキシカルボン酸の分解反応等の副反応を 引き起こすおそれがある。 なお、 酸が無機酸又は有機酸 (均一系酸触媒) である 場合には、 該酸は、 蒸留等の公知の方法を用いることにより、 α—ヒドロキシカ ルボン酸から分離 ·回収すれば良い。
上記反応蒸留によって、 α—ヒドロキシカルボン酸エステルを加水分解して α —ヒドロキシカルボン酸を得る場合には、 副生成物が実質的に副生アルコールだ けである。 副生アルコールは留去するので、 α—ヒドロキシカルボン酸の分離 · 精製を容易に行うことができる。 上記の方法によると、 高純度の α—ヒドロキシ 力ルポン酸が水溶液の状態で得られる。
得られた α—ヒドロキシカルボン酸水溶液は、 所望の形態に応じて、 更に加工 しても良い。 例えば、 (1 )高濃度 (例えばグリコール酸 7 0重量%程度以上)の水 溶液となるように濃縮する方法、 (2 )晶析、 ろ過及び乾燥等の工程を経て 0!—ヒ ドロキシカルボン酸結晶固体とする方法等を例示することができる。
α—ヒドロキシカルボン酸水溶液の濃縮方法としては、 例えば、 加水分解工程 後の α—ヒドロキシカルボン酸水溶液をそのまま加熱して水を留去する方法等を 例示することができる。 濃縮時には、 必要に応じて減圧としても良い。
α—ヒドロキシカルボン酸の晶析方法としては、 例えば α—ヒドロキシカルポ ン酸固体が析出し始めるまで加熱しながら水を留去した後、 室温付近まで冷却す ることにより晶析させる方法を例示することができる。 得られた結晶は、 ろ過等 の公知の固液分離法により容易に分離することができる。
また、 有機溶媒を用いて共沸脱水操作を行うことによって水を留去した場合に は、 より一層高純度かつ高濃度の α—ヒドロキシカルボン酸が得られる。 このようにして得られた α—ヒドロキシカルボン酸中には、 不純物としてホル ムアルデヒド及び塩素はいずれも実質的に含まれない。 本発明では、 ホルムアル デヒド及び塩素は、 いずれも原料として使用せず、 また反応でもほとんど生成し ないからである。 本発明によると、 ホルムアルデヒド及び塩素の含有量が、 いず れも 1重量 ppm以下程度、 好ましくは 100重量 ppb以下程度、 更に好ましく は 10重量 ppb以下程度の α—ヒドロキシカルボン酸 (例えばダリコール酸) を提供できる。
本発明の製造方法により得られた α—ヒドロキシカルボン酸は、 ポリ α—ヒド ロキシカルボン酸等の各種の合成樹脂の原料となる重合用モノマー等の公知の用 途に好適に用いることができる。 なかでもグリコール酸は、 例えば、 清缶剤、 皮 なめし剤、 キレート剤、 プリント配線基盤等を洗浄する金属洗浄剤、 ボイラー等 のスケール防止剤として、 或いは、 医薬品、 農薬、 化粧品、 有機薬品等の各種製 品の中間原料として、 さらには、 ポリエステル、 高分子界面活性剤等の合成原料 等として好適に用いることができる。 本発明の製造方法により得られたグリコ一 ル酸は、 ホルムアルデヒド、 含塩素化合物、 メトキシ酢酸等の不純物を含まない ので、 化粧品等の人体に直接触れる用途に特に好適に用いることができる。 第 2発明の製造方法によると、 ホルムアルデヒド及び塩素を実質的に含まない グリコール酸を得ることができる。
また、 メトキシ酢酸を実質的に含まないグリコール酸も得ることができる。 従来の高純度グリコール酸は、 晶析等の煩雑な方法によって精製されたもので あるので、 高価である。 第 2発明の製造方法によると、 安価に高純度ダリコール 酸等のひ—ヒドロキシカルボン酸を得ることができる。
従って、 第 2発明の方法によると、 グリコール酸オリゴマー、 低コストで高分 子量のポリダリコール酸、 グリコリドを得ることができる。
第 2発明の方法において、 1、 2-ジオールとしてエチレングリコールを用いる と、 少量のェチレングリコ一ルを含むグリコ一ル酸を得ることができる。
<第 3発明 >
第 3発明のジオール誘導体の製造方法は、 ポリグリコール酸又はダリコリドの 製造方法に係る。
すなわち、 ポリグリコ一ル酸の製法 (後記 I I) は、 第 1発明で得られた a—ヒ ドロキシカルボン酸エステルを重縮合することによりポリグリコール酸を製造す る方法である。 また、 第 2発明で得られた a—ヒドロキシカルボン酸を重縮合す ることによりポリグリコール酸を製造する方法も包含する。
グリコリドの製法 (後記 I I I) は、 第 1発明で得られた a—ヒドロキシカルポ ン酸エステルを重縮合することによりポリダリコール酸を製造し、 このポリグリ コール酸を解重合することによりグリコリドを製造する方法である。 また、 第 2 発明で得られた a—ヒドロキシカルポン酸を重縮合することによりポリグリコ一 ル酸を製造し、 このポリグリコール酸を解重合することによりグリコリドを製造 する方法も包含する。
I. ポリグリコール酸
本発明におけるポリグリコール酸とは、 グリコール酸骨格が 3以上繰り返しつ ながったポリエステル構造を有する高分子化合物を意味する。 本発明のポリダリ コール酸の分子量は、 用途等により適宜選択することができ、 通常 200〜: L00 0000程度である。 本発明のポリグリコール酸には、 比較低分子量のポリグリコ ール酸、 いわゆるダリコール酸オリゴマーも含まれる。
本発明における重縮合とは、 a—ヒドロキシカルボン酸エステル及び/又は a ーヒドロキシカルボン酸が、 分子間の反応により脱アルコール縮合又は脱水縮合 により縮合重合し、 ポリグリコール酸等の高分子量の重合体を生成する反応を意 味する。
II. ポリダリコール酸の製造
以下、 ひ—ヒドロキシカルボン酸又はそのエステルを重縮合することによって ポリグリコール酸を製造する方法について説明する。 以下、 a—ヒドロキシカル ボン酸又はそのエステルとして、 グリコール酸エステル又はグリコール酸を例に 挙げて説明する。
II·①グリコール酸エステル又はグリコール酸を重縮合することによるポリグ リコール酸製造方法
本発明は、 グリコール酸エステル及び/又はダリコール酸を重縮合することに よって高分子量のポリグリコール酸を製造する方法を含む。
より具体的には、 エチレングリコールと 1級アルコールとを原料とし、 担持型 金属触媒存在下、 酸素酸化によつて得られたグリコール酸エステルを重縮合する ことによりポリダリコール酸を製造する方法を含む。
また、 以下の工程を有するポリグリコール酸を製造する方法を含む。
(1)エチレングリコールと 1級アルコールとを原料とし、 担持型金属触媒存在 下、 酸素酸化によりダリコール酸エステルを製造する工程、
(2)上記工程 (1)において得られたグリコール酸エステルを加水分解する工程、 及び
(3)上記工程 (2)において得られたグリコール酸を含む生成物を用いて重縮合 する工程。
上記工程 (2)において得られた生成物には、 グリコール酸はもとより、 ダリ コール酸エステル等のポリダリコール酸を形成できる化合物が含まれていても良 い。 例えば、 工程 (2)における未反応のグリコール酸エステルが含まれていて も良く、 工程 (2)において得られた生成物に別途、 グリコール酸エステル等の ポリグリコール酸を形成できる化合物を添加しても良い。 また、 グリコール酸ェ ステルの一部を加水分解してグリコール酸とし、 ダリコ一ル酸エステルとグリコ ール酸とを含む混合物を用いて重縮合させてポリグリコール酸を得ることもでき る。
グリコール酸とグリコール酸エステルとが混在する場合の両者の比は、 特に制 限されないが、 グリコール酸に対するグリコール酸エステルの重量比は、 通常 1: 0.1〜 10程度、 好ましくは 1: 0.2〜 8程度とすれば良い。
ポリダリコール酸の製造条件は、 原料として、 第 1発明又は第 2発明の方法に より得たグリコール酸エステル及び/又はグリコール酸を用いる限り特に制限さ れず、 重縮合時の反応条件等は、 所望の分子量等に応じて公知の条件を適用する ことができる。
前記 II-①のポリグリコール酸の製造方法により得られるポリグリコール酸の 重量平均分子量は、 特に制限されず、 溶媒の有無、 溶媒の種類、 触媒の種類及び 量、 反応温度、 反応時間、 留出した溶媒の処理方法等を変えることにより種々の ものを得ることができる。 ポリダリコール酸の重量平均分子量は、 用途等に応じ て適宜選択することができる。 例えば、 フィルム、 シート、 成形材料等のガスパ リァー性や機械的強度等を必要とする材料として用いる場合のポリダリコール酸 の重量平均分子量は、 通常 5000〜 1000000程度であり、 好ましくは 10000〜 700000程度である。 後述する「ポリグリコール酸を重縮合することにより、 よ り高分子のポリダリコール酸の製造方法」において原料として用いる場合には、 重量平均分子量は、 通常 200〜 150000程度が好ましく、 1000〜 100000程度 がより好ましい。
第 1発明又は第 2発明の方法により得られたグリコール酸又はグリコール酸ェ ステルには、 重合を停止させるような不純物 (例えば、 メトキシ酢酸類、 ジグリ コール酸類、 シユウ酸類等)の含有量が低いので、 高分子量のポリグリコール酸 を得やすい。
用いるグリコール酸アルキルエステルとしては、 アルキル基の炭素原子数が 1 〜 4のものが好ましい。 好適なグリコ一ル酸アルキルエステルの具体例として、 グリコール酸メチル、 グリコール酸ェチル、 グリコール酸 n—プロピル、 グリコ ール酸イソプロピル、 グリコール酸 n—ブチル、 グリコール酸イソブチル、 ダリ コール酸 t—ブチル等を挙げることができる。 グリコール酸メチル及びグリコ一 ル酸ェチルが、 脱アルコール性が容易であるので、 特に好ましい。 グリコール酸 アルキルエステルは、 単独又は 2種以上を組み合せて使用することができる。 ポリダリコール酸の原料として、 グリコ一ル酸アルキルエステルのほかに、 コ モノマーを含んでいても良い。 コモノマーとしては、 例えばシユウ酸エチレン、 ラクチド、 ラクトン類 (例えば、 i3—プロピオラクトン、 0—プチロラクトン、 ピパ 'ロラクトン、 7 "—プチロラクトン、 δ—バレロラクトン、 )3—メチルー <5— ノ レロラクトン、 £一力プロラクトン) 、 トリメチレンカーボネート、 及び 1 , 3—ジォキサン等の環状モノマー;乳酸、 グリコール酸、 3—ヒドロキシプロパ ン酸、 3—ヒドロキシブタン酸、 4—ヒドロキシブタン酸、 6—ヒドロキシカプ ロン酸等のヒドロキシカルボン酸又はそのアルキルエステル;エチレンダリコー ル、 プロピレングリコール、 1 , 4一ブタンジオール等の脂肪族ジオールと、 コ ハク酸、 アジピン酸等の脂肪族ジカルボン酸又はそのアルキルエステルとの実質 的に等モルの混合物;又はこれらの 2種以上を加えることができる。 コモノマー の添加量は、 所望の物性を有するポリダリコール酸が得られる範囲内であれば、 特に限定されない。
ダリコール酸エステル及び/又はダリコール酸の重縮合反応においては、 必要 に応じて触媒を使用しても良い。 触媒を用いる場合には、 反応速度を大きくする ことができる。 使用する触媒は、 特に制限されず、 公知のものを使用できる。 例 えば、 周期表 I I、 I I I、 I V、 V族の金属、 その酸化物あるいはその塩等が あげられる。 具体的には、 錫末、 チタン、 亜鉛末、 アルミニウム、 マグネシウム、 ゲルマニウム等の金属;チタニウムイソプロポキサイド、 チタニウムテトラブト キサイド等の上記金属の金属アルコキサイド ;酸化錫 (酸化第一錫、 酸化第二 錫)、 酸化アンチモン、 酸化亜鉛、 酸化アルミニウム、 酸化マグネシウム、 酸化 チタン、 酸化ゲルマニウム、 酸化鉛等の金属酸化物;塩化第一錫、 塩化第二錫、 臭化第一錫、 臭化第二錫、 フッ化アンチモン、 塩化亜鉛、 塩化マグネシウム、 塩 化アルミニウム、 塩ィヒチタン、 塩化ゲルマニウム等の金属ハロゲン化物;硫酸錫、 硫酸亜鉛、 硫酸アルミニウム等の硫酸塩;炭酸マグネシウム、 炭酸亜鉛等の炭酸 塩;酢酸錫 (酢酸第一錫、 酢酸第二錫)、 オクタン酸錫、 乳酸錫、 酢酸亜鉛、 酢酸 アルミニウム等の有機カルボン酸塩; トリフルォロメタンスルホン酸錫、 トリフ ルォロメ夕ンスルホン酸亜鉛、 トリフルォロメタンスルホン酸マグネシウム、 メ タンスルホン酸錫、 p—トルエンスルホン酸錫等の有機スルホン酸塩等があげら れる。 その他、 ジブチルチンオキサイド、 テトラフエニルスズ等の上記金属の有 機金属酸化物;ジェチル亜鉛等の上記金属のアルキル金属;ダウエックス、 アン バーライト等のイオン交換樹脂等が挙げられる。 触媒は、 単独で用いても良く、 2種以上を併用しても良い。 触媒としては、 錫化合物、 チタン化合物が好ましい。 触媒の使用量は、 特に制限されるものではないが、 使用するグリコール酸エステ ルの通常 0 . 0 0 0 1〜 1 0重量%程度であり、 経済性を考えると 0 . 0 0 1〜 2重量%程度が好ましい。 上記のような範囲とすることによって、 より確実に重 合時間を短縮することができる。 又は、 ポリマーが着色することなく生成する。 これらの触媒を使用する場合には、 公知の着色防止剤を添加しても良い。 着色 防止剤としては、 例えばリン化合物等を例示することができる。 リン化合物とし ては、 例えば、 リン酸、 リン酸トリメチル、 リン酸トリェチル、 リン酸トリフエ ニル、 ポリリン酸モノェチルエステル、 ポリリン酸ジェチルエステル、 ピロリン 酸、 ピロリン酸トリェチル、 ピロリン酸へキサメチルアミド、 亜リン酸、 亜リン 酸トリエチル、 亜リン酸トリフエ二ル等を挙げることができる。 これらのリン化 合物は、 それぞれ単独で、 あるいは 2種以上を組み合わせて使用することができ る。 リン化合物の添加量は、 特に制限されるものではないが、 リン原子を基準と し触媒の金属原子 1当量に対して、 通常 0 . 1〜1 0当量、 好ましくは 0 . 3〜 3当量程度である。 上記範囲とすることにより、 より確実に着色を防止すること ができる。 又は、 より確実に、 重縮合反応を阻害することなく着色を防止するこ とができる。 リン化合物は、 そのままで、 あるいは適当な液体に溶解ないしは分 散して反応系に添加することができる。 リン化合物の添加は、 一括でも分割でも 良い。 リン化合物は、 実質的に重縮合反応が完結するまでの間であれば、 いずれ の時期に反応系に添加しても良い。
ダリコール酸エステルからポリダリコール酸を生成する反応は、 脱アルコール 縮合反応であるので、 生成したアルコールを除去しながら反応を行うのが好まし レ^ また、 グリコール酸からポリグリコール酸を生成する反応は、 脱水反応であ るので、 生成した水を除去しながら反応を行うのが好ましい。 生成した水又はァ ルコールを除去する方法は、 特に制限されるものではなく、 公知の方法を適用す ることができる。 例えば、 反応系に窒素、 アルゴン、 ヘリウム等の不活性ガスを 通して水又はアルコールを除去する方法;減圧下で反応させることにより水又は アルコールを除去する方法:有機溶媒の存在下で反応を行い、 有機溶媒と生成す る水又はアルコールとを共沸させて留出させる方法等を例示することができる。 また、 不活性ガス気流下、 減圧にして水又はアルコール除去しても良い。
ダリコール酸エステル又はダリコール酸の重縮合反応は、 溶媒の存在下で実施 することが好ましいが、 溶媒を使用しなくとも良い。 有機溶剤中で反応させる場 合には、 ダリコール酸エステルの脱アルコール縮合反応又はダリコール酸の脱水 縮合反応を有機溶媒中で行ない、 生成した水又はアルコールを該有機溶媒と共に 反応系外に留出させても良い。 更に、 前記のように水又はアルコールと有機溶媒 とを反応系外に留出させるとともに、 留出した有機溶媒と共存する水又はアルコ ール量以下の水又はアルコールを含有する有機溶媒を追加溶媒として反応系に挿 入しながら反応しても良い。
重縮合反応において使用する有機溶媒は、 生成する水又はアルコールと共沸す る溶媒が好ましいが、 共沸しないものでも良い。 また、 生成する水又はアルコ一 ルと分液する溶媒でも、 分液しない溶媒でも良い。 有機溶媒の具体例として、 例 えば、 トルエン、 キシレン、 メシチレン等の炭化水素系溶媒;クロ口ベンゼン、 ブロモベンゼン、 ョ―ドベンゼン、 ジクロロベンゼン、 1, 1 , 2 , 2—テトラ クロロェタン、 P-クロ口トルエン等のハロゲン系溶媒; 3—へキサノン、 ァセ トフェノン、 ベンゾフエノン等のケトン系溶媒;ジブチルェ—テル、 ァニソ—ル、 フエネトール、 o—ジメトキシベンゼン、 p—ジメトキシベンゼン、 3—メトキ シトルエン、 ジベンジルエーテル、 ベンジルフエ二ルェ一テル、 メトキシナフ夕 レン等のエーテル系溶媒; フエニルスルフィ ド、 チオア二ソール等のチォェ一テ ル溶媒;安息香酸メチル、 フタル酸メチル、 フタル酸ェチル等のエステル系溶媒 ;無置換ジフエ二ルエーテル、 アルキル置換ジフエニルエーテル (例えば 4ーメ チルフエ二ルェ一テル、 3 —メチルフエ二ルェ一テル、 3—フエノキシトルエン 等)、 ハロゲン置換ジフエ二ルエーテル(4一ブロモフエニルエーテル、 4—ク ロロフェニルエーテル、 4ーブロモジフエ二ルェ一テル、 4—メチル—4 ' —ブ ロモジフエニルエーテル等)、 アルコキシ置換ジフエ二ルエーテル ( 4—メトキ シジフエニルエーテル、 4—メトキシフエ二ルエーテル、 3—メトキシフエ二ル エーテル、 4—メチルー 4 ' —メトキシジフエニルエーテル等)、 環状ジフエ二 ルエーテル (ジベンゾフラン、 キサンテン等)等のジフエニルエーテル系溶媒; ポリエチレングリコール、 ポリプロピレングリコール、 ポリブチレングリコール 等のポリアルキレングリコールが挙げられる。 があげられる。 これらの溶媒は、 1種を単独で用いても、 2種以上を混合溶媒として用いても良い。 アルキルーァ リールエーテル系溶媒及びジフエ二ルェ一テル系溶媒が特に好ましい。 ポリアル キレングリコ一ルモノエ一テルの具体例として、 例えばポリエチレングリコール モノプロピルエーテル、 ポリエチレングリコールモノブチルエーテル、 ポリェチ レングリコールモノへキシルエーテル、 ポリエチレングリコールモノォクチルェ —テル、 ポリエチレングリコールモノデシルエーテル、 ポリエチレングリコール モノラウリルェ一テル等のポリエチレングリコールモノアルキルエーテル、 又は 前記の化合物においてエチレンォキシ基をプロピレンォキシ基又はブチレンォキ シ基に代えたポリプロピレンダリコールモノアルキルエーテル又はポリブチレン グリコールモノアルキルエーテルを含むポリアルキレングリコールモノアルキル エーテルが挙げられる。 これらの溶媒の使用量は、 特に制限されず、 得られるポ リマーの濃度が、 通常 1 0〜8 0重量%程度である。
ダリコール酸又はダリコール酸エステルの重縮合反応において、 生成した水又 はアルコールを反応系外に有機溶媒を用いて留出させる好ましい手段として、 有 機溶媒と水又はアルコールとを共沸させて留出させる方法が挙げられる。 留出さ せた有機溶媒は、 吸着剤等により溶解している水又はアルコールの少なくとも一 部を除去したり、 蒸留等により水又はアルコール量を低下させた後、 反応系に戻 しても良い。 また共沸により留出した有機溶媒の代わりに、 新たな水又はアルコ —ル量の低い有機溶媒を挿入しても良い。 また反応の始めの部分で水又はアルコ —ルを減圧により除去し、 その後に有機溶媒を含む反応混合物より有機溶媒の一 部を除去することにより、 反応混合物の水又はアルコール量を所定の値とするこ ともできる。
また、 他の実施態様としては、 過剰の溶媒を予め挿入しておき、 単に溶媒を抜 き出すのみで水又はアルコールを除く方法;反応溶媒を他の溶媒を用いて乾燥す る方法等等も含まれる。 またさらに変形として、 反応溶媒自体は液状のまま水又 はアルコールを除去しても良い。 また、 本発明の反応温度については、 溶媒が水 又はアルコールと共沸するために、 沸点が低下したとしても所定の温度で行われ れば良い。
ダリコール酸又はダリコール酸エステルの重縮合反応においては、 吸着剤等を 用いて生成した水又はアルコールを有機溶剤から除去することによって、 平均分 子量の高いポリヒドロキシカルボン酸を得やすくなる。 このような吸着剤として は、 例えば、 モレキュラーシーブ 3 A、 モレキュラーシ一ブ 4 A、 モレキュラー シーブ 5 A、 モレキュラーシ一ブ 1 3 X等のモレキュラーシ一ブ類があげられる。 グリコール酸又はグリコール酸エステルの重縮合反応の温度は、 ポリマーの生 成速度及び生成したポリマーの熱分解速度を考慮して適宜設定することができ、 通常 8 0〜2 2 0で程度であり、 好ましくは 1 1 0〜2 0 0 程度である。 縮合 反応は、 通常、 常圧下に使用する有機溶媒の留出温度で行われる。 反応温度を好 ましい範囲にするために高沸点の有機溶媒を用いる場合には、 減圧下で行っても 良い。 一方、 低沸点の有機溶媒を用いる場合には、 加圧下で行っても良い。
反応時間は、 所望の分子量のポリグリコール酸が得られる限り特に制限されず、 用いるモノマー、 触媒、 溶媒等に応じて適宜決定することができる。 反応時間は、 通常 1〜6 0時間程度であり、 好ましくは 2〜4 8時間程度である。
前記の温度範囲とすることにより、 より確実に重縮合反応が適度な速度で進行 する。 又は、 より確実に、 無色のポリグリコール酸を得ることができる。 重縮合 温度は、 反応中一定である必要はなく、 グリコール酸アルキルエステル又はグリ コール酸の高分子量への転化とともに、 徐々に昇温させていくような変温条件で も構わない。
グリコール酸又はダリコール酸エステルの重縮合反応は、 系外から水分が入ら ないように、 不活性ガス雰囲気下で行うことが好ましく、 不活性ガスで置換しな がら又は不活性ガスでパブリングしながら行っても良い。 前記の縮合反応は、 連 続操作でも回分操作でも行うことができる。 また溶媒の脱水、 脱アルコール、 溶 媒の装入も連続操作でも回分操作でも行うことができる。
重縮合反応終了後、 所望のポリグリコール酸を得る処理方法は、 公知の方法を 適用することができる。 例えば、 反応液に溶媒を加え攪拌しながら除冷し、 ポリ ダリコール酸を晶析し、 その結晶を酸で洗う等して触媒量を 1 0 p p m以下にし た後、 中和し、 濾過、 乾燥する方法等を例示することができる。
アルコールが副生する場合には、 アルコールを回収して、 グリコール酸エステ ルの製造工程において原料として再利用することができる。 再利用する場合には、 必要に応じて、 水の除去等の精製を行えば良い。
II-②ポリグリコール酸を重縮合することによって、 より高分子量のポリグリ コール酸を製造する方法
本発明のポリダリコール酸の製造方法は、 エチレンダリコールと 1級アルコー ルとを原料とし、 担持型金属触媒存在下、 酸素酸化によって得られたグリコール 酸エステルを重縮合することにより得られたポリグリコール酸を、 更に重縮合さ せてより高分子量のポリグリコール酸を製造する方法を含む。
II-②のポリダリコール酸の製造方法は、 原料として用いるポリダリコール酸 が、 上記の項 II-①に記載の方法により得られるポリダリコール酸である限り、 ポリグリコール酸を重縮合させる条件は特に制限されず、 公知の条件を適用する ことができる。 ポリグリコール酸の形状は、 塊状、 ペレット、 粒状、 粉末等の任 意の形状とすることができるが、 粉碎等により細粒にしておくと表面積が増大し 反応を促進することができるので好ましい。
Π-②のポリダリコール酸の製造方法により得られるポリダリコール酸の重量 平均分子量は、 溶媒の有無、 溶媒の種類、 触媒の種類及び量、 反応温度、 反応時 間、 留出した溶媒の処理方法等を変えることにより適宜設定することができる。 ポリグリコール酸の重量平均分子量は、 用途等に応じて適宜選択することができ るが、 通常 50000〜 1000000程度であり、 好ましくは 100000〜 700000程度 である。
ポリグリコール酸の重縮合反応としては、 例えば、 固相重合、 溶融重合等を例 示することができる。
ポリグリコール酸を固相重合させる方法としては、 例えば、 ポリグリコール酸 のガラス転移温度より高くかつ融点より低い温度に加熱して固相重合させるポリ グリコール酸の製造を例示できる。 固相重合は、 通常、 不活性ガス雰囲気下又は 減圧下又は不活性溶媒下に行う。
固相重合は、 文字どおりポリグリコール酸を固体状態に保持して重合反応を行 う。 したがって、 ポリダリコール酸の融点によって、 固相重合における反応温度 の上限値が決定される。 固相重合の反応温度は、 通常、 ポリダリコール酸の融点 の 5で以下程度、 好ましくは 1 0 以下程度である。 前記温度範囲において反応 させることによって、 より確実に副反応を抑制し、 高分子量のポリグリコール酸 エステルを製造することができる。 又は、 無色のポリグリコ一ル酸をより確実に 製造することができる。 固相重合の反応温度は、 好ましくは 1 0 0〜2 3 0で程 度、 より好ましくは 1 5 0〜2 2 0 °C程度である。
固相重合反応中、 分子量の増加や、 ァニール効果により融点が上昇する場合に は、 固相重合反応温度を段階的に上げていくことができる。 しかし、 その場合で も、 反応温度は、 その時点におけるポリグリコール酸の融点より低い温度、 好ま しくは融点の 5で以下、 より好ましくは融点の 1 O :以下に制御する。 固相重合 は、 通常、 窒素やアルゴン等の不活性ガス雰囲気下、 減圧下、 又は流動パラフィ ンのような不活性溶媒下で、 ポリグリコール酸を所定の温度に加熱することによ り行われる。 これによつて、 望ましくない副反応を避けて、 高分子量化すること が容易となる。
重合反応は、 触媒なしでも行うことができるが、 必要であれば触媒を添加する ことができる。 触媒としては、 例えば、 塩化第一錫、 塩化第二錫、 硫酸第一錫、 酸^第一錫、 酸化第二錫、 テトラフェニル錫、 オクタン酸第一錫、 酢酸第一錫、 酢酸第二錫等の錫系触媒;四塩化チタン、 チタン酸イソプロピオネート、 チタン 酸ブチル等のチタン系触媒;金属ゲルマニウム、 四塩化ゲルマニウム、 酸化ゲル マニウム等のゲルマニウム系触媒;酸化亜鉛、 三酸化アンチモン、 酸化鉛、 酸化 アルミニウム、 酸化鉄等の金属酸化物系触媒;等が挙げられる。 これらの重合触 媒は、 それぞれ単独で、 あるいは 2種以上を組み合わせて使用することができる。 重合触媒を用いる際は、 触媒を、 ポリグリコール酸 1 0 0重量部に対し、 好ま しくは 0 . 0 0 1〜2重量部程度、 より好ましくは 0 . 0 0 5〜0 . 5重量部程 度の割合で添加する。 前記範囲とすることによって、 より確実に重合時間を充分 に短くすることができる。 又は、 より確実に、 無色のポリマ一を得ることができ る。 触媒は、 そのままで、 あるいは適当な液体に溶解ないしは混合して、 反応系 に添加する。 触媒の添加は、 一括でも分割でも良い。 触媒は、 実質的に重合反応 が完結するまでの間であれば、 いずれの時期に反応系に添加しても良い。
重合触媒を使用する場合は、 着色防止剤としてリン化合物を用いることができ る。 リン化合物としては、 リン酸、 リン酸トリメチル、 リン酸トリェチル、 リン 酸トリフエニル、 ポリリン酸モノェチルエステル、 ポリリン酸ジェチルエステル、 ピロリン酸、 ピロリン酸トリェチル、 ピロリン酸へキサメチルアミド、 亜リン酸、 亜リン酸トリェチル、 亜リン酸トリフエ二ル等を挙げることができる。 これらの リン化合物は、 それぞれ単独で、 あるいは 2種以上を組み合わせて使用すること ができる。 リン化合物は、 リン原子を基準として、 触媒の金属原子 1当量に対し、 好ましくは 0 . 1〜1 0当量、 より好ましくは 0 . 3〜 3当量の割合で添加する。 この添加量が少なすぎると、 着色防止効果が小さく、 多すぎると、 反応が遅くな る。 リン化合物は、 そのままで、 あるいは適当な液体に溶解ないしは分散して反 応系に添加することができる。 リン化合物の添加は、 一括でも分割でも良い。 リ ン化合物は、 実質的に固相重合反応が完結するまでの間であれば、 いずれの時期 に反応系に添加しても良い。
固相重合により、 重量平均分子量が 1 5 0 , 0 0 0以上の高分子量のポリダリ コール酸を得ることができる。 ポリグリコール酸は、 フィルム用途、 各種成形品 用途として安定して充分な機械物性を発揮するには、 充分に高分子量であること が求められる。 固相重合により得られるポリダリコール酸の重量平均分子量は、 2 0 0 , 0 0 0以上であることが好ましい。
III. グリコリドの製造方法
本発明は、 上記の項 IIにおいて得られたポリグリコール酸を用いてグリコリ ドを製造する方法を含む。
本発明には、 ポリグリコール酸を解重合することによってグリコリドを製造す る方法が含まれる。 本発明のグリコリドを製造する方法は、 原料として用いるポ リダリコール酸が、 前記の項 IIに記載された方法によって得られるポリダリコ —ル酸である限り特に制限されず、 ポリグリコール酸を解重合させる際の反応条 件等は、 公知の条件を適用することができる。 例えば、 固体状態のポリグリコ一 ル酸を加熱融解して融液とし、 融液相の表面から減圧下にて解重合生成物である グリコリドを揮発させて補集する方法;有機溶媒にポリグリコール酸の一部又は 全部を溶解させ、 減圧下又は不活性ガス気流下にて解重合し、 生成するグリコリ ドを有機溶媒と共に留出させる方法;ポリグリコール酸を固相解重合する方法等 を例示することができる。
グリコリドの製造に用いるポリダリコール酸の分子量は、 反応条件等に応じ て適宜設定することができる。 ポリダリコール酸の分子量は、 重量平均分子量 として通常 5000〜150000程度、 好ましくは 8000〜100000程度である。 ポリグ リコール酸の形状は、 塊状、 ペレット、 粒状、 粉末等の任意の形状とすること ができるが、 粉碎等により細粒にしておくと表面積が増大し反応を促進するこ とができるので好ましい。 ポリグリコール酸を解重合する際には、 必要に応じて、 公知の触媒を用いて も良い。 例えば、 錫化合物、 アンチモン化合物等を例示することができる。 ポリグリコール酸を固相解重合してダリコリ ドを製造する場合の反応温度は、 通常 180〜280 程度であり、 好ましくは 210〜250で程度である。 前記範囲と することによって、 より高収率でグリコリ ドを製造することができ、 また操作 性の点においても好ましい。
有機溶媒にポリグリコール酸の一部又は全部を溶解させて解重合させ、 生成す るグリコリドを有機溶媒と共に留出させる方法において用いる有機溶媒としては、 極性有機溶媒を好適に使用でき、 沸点が 2 0 0〜4 0 0 程度の極性有機溶媒を 特に好適に使用できる。 この様な有機溶媒としては、 例えば、 芳香族ジカルボン 酸ジエステル、 脂肪族ジカルボン酸ジエステル、 ポリアルキレングリコールジェ 一テル等を例示でき、 ポリアルキレングリコールジェ一テルが特に好ましい。 ポ リアルキレングリコールジェ一テルのなかでも、 例えば、 トリエチレングリコー ルジメチルエーテル、 トリエチレングリコールジェチルェ一テル、 テトラエチレ ングリコールジメチルエーテル、 テトラエチレングリコ一ルジェチルエーテル等 のポリエチレングリコールジアルキルエーテルが好ましい。
比較的安価な原料から高純度のグリコール酸エステルを製造する従来の方法で は、 工業用グリコール酸を原料として使用し、 再結晶、 オリゴマー化、 加アルコ ール分解、 蒸留等の多数の工程を経なければならなかった。 本発明におけるダリ コール酸エステルの製造工程は、 一段階反応であり、 この工程により得られたグ リコール酸エステルは、 簡便な精製手段によって容易に高純度のグリコ一ル酸ェ ステルとすることができる。 従って、 前記製造工程により得られたグリコール酸 エステル及び/又は前記製造工程を経て得られたグリコール酸を原料として用い ることにより、 高純度のポリグリコール酸を簡便且つ経済性に優れて製造するこ とができる。
本発明において用いるダリコール酸エステル及びグリコール酸は、 これらの高 分子量化を妨げるような不純物を実質的に含まない。 その結果、 本発明によると、 高品位且つ高分子量のポリダルコール酸を容易に得ることができる。 従って、 本 発明によると、 ガスバリアー性、 機械的強度等の緒物性に優れたポリダリコール 酸を製造することが可能となる。 しかも、 グリコリドを経由することなく高品位 且つ高分子量のポリグリコール酸を製造することができるので、 簡便且つ経済的 にポリグリコール酸を製造することができる。
また、 従来、 ポリグリコール酸を解重合してグリコリドを製造する場合には、 反応ボトムが高粘調化し、 連続して製造することが困難であった。 本発明による と、 反応ボトムの高粘調化を引き起こす不純物が少ないので、 高粘調化が抑制さ れ、 連続的にグリコリドを製造することができるようになる。
本発明の製造方法によると、 ホルムアルデヒド及び塩素を実質的に含まないポ リグリコール酸を得ることができる。
本発明の方法によると、 条件によっては、 十分な高分子量を有するポリグリコ 一ル酸も得られる。 本発明の方法により得られるポリグリコール酸は、 生分解性 も有しているので、 例えば、 医療材料 (縫合糸) や汎用合成樹脂代替 (ガスバリ ァー性フィルム) 等として好適に使用できる。
発明を実施するための最良の形態
以下に実施例を示し、 本発明の特徴を一層明確にする。 但し、 本発明の範囲は、 実施例の範囲に限定されるものではない。
なお、 実施例における物性の測定等は、 次のような方法で実施した。
( 1 ) 金属微粒子の担持量
蛍光 X線分析により測定した。
( 2 ) 金属微粒子の平均粒子径
透過型電子顕微鏡 (T E M) (装置名 「H F— 2 0 0 0」 日立製作所、 加速電 圧 2 0 0 k V) で粒子径を観察し、 付属の X線分析装置により粒子の成分分析を 行った。
( 3 ) 反応生成物の定量
ガスクロマトグラフィー及び Z又は液体クロマトグラフィーにより、 反応液中 の反応生成物の成分を定量分析した。
( 4 ) 転化率、 選択率及び収率
転化率、 選択率及び収率は、 それぞれ次の各式に基づいて算出した。
転化率 (%) = ( 1 - B /A) X 1 0 0 選択率 (%) = {C/ (A-B) } X 100
収 率 (%) = (C/A) X 100
(但し、 上記 3式において、 A :仕込み 1, 2—ジオールのモル数、 B :反応後 の残存 1, 2-ジオールのモル数、 C:生成した α-ヒドロキシカルボン酸エス テルのモル数に応じて消費された 1, 2—ジオールのモル数をそれぞれ示す。 )
(5) 重量平均分子量
ゲルパーミエーシヨンクロマトグラフィー (カラム温度 40で、 へキサフルォ 口イソプロパノール溶媒) を用いて標準サンプル (ポリメタクリル酸メチル)と の比較により求めた。
実施例 1一 1
< A u触媒の反応例、 EG + MeOH>
(1) 触媒調製 AuZA 1— S i 02の調製
① A 1— S i O2担体の製造
硝酸アルミニウムを含有する水溶液を、 A 12〇3に換算して 10重量%になる ように市販シリカ担体 (富士シリシァ化学製、 商品名:キャリアクト) に含浸担 持させた。 その後、 水を留去し、 空気中 600 で 4時間焼成することで担体と なる A 1 -S i 02を得た。
② 金の担持
濃度 2 Ommo 1Z1のテトラクロ口金酸水溶液 0. 5Lを 65〜70 の範 囲で 0. 5 N水酸化ナトリウム水溶液を用いて pH 7に調節した。 この水溶液に 上記 A 1— S i 02担体 20 gを攪拌下に投入し、 温度 65〜70* に保ちなが ら 1時間攪拌を続けた。 その後、 静置して上澄液を除去し、 残った金固定化物に イオン交換水 0. 5 Lを加えて室温で 5分間攪拌した後、 上澄液を除去するとい う洗浄工程を 3回繰り返した。 ろ過により得られた金固定化物を 100 で 10 時間乾燥し、 さらに空気中 400でで 3時間焼成することにより、 A l—S i O 2担体上に金が担持された触媒 (AuZA 1 -S i 02) を得た。 該担持体におけ る金の担持量は、 担体に対して 4. 2wt %であった。 また、 この触媒に担持さ れた金微粒子の粒子径を観察したところ、 ほとんど全て 6 nm以下の粒径で高分 散しており、 2〜 3 nm付近に極大を持つ狭い粒子径分布を示し、 平均粒子径は 6 nm以下であった。
(2) 酸化的エステル化反応 (ひーヒドロキシカルボン酸エステル製造) 前記(1)で得られた Au/A 1— S i〇2触媒を用いて α—ヒドロキシカルボ ン酸エステルの合成を行った。
回転攪拌型 10 OmLオートクレープに、 エチレングリコ一ル 3. 1 g (50 mmo 1 ) 、 メタノール 16 g (0. 5mo 1 ) 及び上記触媒 1. 5 gを仕込ん で密封した。 窒素 0. 2MP a及び酸素 0. 3 MP aを順次加圧添加した後、 攪 拌下 90でに加温して 4時間、 圧力を一定に維持するよう酸素を逐次供給しなが ら反応を行った。 その後、 冷却して開封し、 内容物の分析をガスクロマトグラフ ィ一で行ったところ、 原料エチレングリコールの転化率 64.8%、 生成物のグリコ 一ル酸メチル、 グリコール酸 2-ヒドロキシメチル、 シユウ酸ジメチル及びその他 のシユウ酸類(シユウ酸等)の選択率は、 各々 82.5%、 14.6%、 1.2%及び 0.1%で あった。 また、 ギ酸メチル及びギ酸 2—ヒドロキシェチルのグリコール酸メチル に対する生成モル比は、 各々 0.24及び 0.01であった。
実施例 1 - 2
<Pd触媒の反応例、 EG+MeOH>
テトラアンミンパラジウム水酸塩の水溶液(P d金属に換算して 20g/L含有、 徳カ本店株式会社製、 [Pd(NH3)4] (0H)2) 20mlにイオン交換水を加えて全量を 400 mlとし、 70 に加温した。 この溶液に、 実施例 1— 1において調製した A 1— S i 02担体 10gを撹拌下に加え、 温度を 70 に保ちながら 1時間攪拌を続けた。 その後、 実施例 1— 1と同様にして水を用いた洗浄を 3回繰り返した。 ろ過によ り得られたパラジウム固定化物を 100 で 10時間乾燥し、 その後、 空気中 4 00でで 3時間焼成した。 焼成後のパラジウム固定化物 2 gをガラス製チューブ に充填し、 35(TCに保持した状態で水素と窒素の混合ガス(水素:窒素の体積比 = 1: 9)を毎分 80mlの流量で 2時間チューブに流通させた。 このようにして、 A 1 一 S i〇2担体上に金属状パラジウムが担持された触媒 (PdZA l— S i〇2) を得た。 該担持体におけるパラジウムの担持量は、 担体に対して 2.8重量%であ つた。 また、 この触媒に担持されたパラジウム粒子の粒子径を観察したところ、 ほとんど全て 6 n m以下の粒径で高分散しており、 2〜4n m付近に極大を持つ 狭い粒子径分布を示し、 平均粒子径は 6 nm以下であった。
(2) 酸化的エステル化反応 (α—ヒドロキシカルボン酸エステル製造) 前記(1)で得られた Pd/A 1— S i〇2触媒を用いる以外は、 実施例 1— 1 と同様にして α—ヒドロキシカルボン酸エステルを合成した。
反応後に生成物をガスクロマトグラフィーを用いて分析したところ、 原料ェチ レングリコールの転化率 50.4%、 生成物のグリコール酸メチルの選択率は、 53. 5%であった。 また、 ギ酸メチルのグリコール酸メチルに対する生成モル比は、 1.63であった。
実施例 1一 3
<Ru触媒の反応例、 EG + MeOH>
テトラアンミンルテニウム水酸塩の水溶液 (Ru金属に換算して 0.72重量%含 有、 田中貴金属株式会社製、 [Ru(N )4](0H)2) 34.6 gにイオン交換水を加えて全 量を 400mlとし、 70 に加温した。 この溶液に、 実施例 1一 1において調製した A 1 -S i 02担体 10gを撹拌下に加え、 温度を 70 に保ちながら 1時間攪拌を 続けた。 その後、 実施例 1 _1と同様にして水を用いた洗浄を 3回繰り返した。 ろ過により得られたルテニウム固定化物を 100でで 10時間乾燥し、 その後、 空気中 400でで 3時間焼成した。 焼成後のルテニウム固定化物 2 gをガラス製 チューブに充填し、 35(TCに保持した状態で水素と窒素の混合ガス(水素:窒素の 体積比 =1: 9)を毎分 80mlの流量で 2時間チューブに流通させた。 このようにし て、 A 1— S i 02担体上に金属状ルテニウムが担持された触媒 (RuZA 1一 S i 02) を得た。 該担持体におけるルテニウムの担持量は、 担体に対して 2· 4重 量%であった。 また、 この触媒に担持されたルテニウム粒子の粒子径を観察した ところ、 ほとんど全て 6 nm以下の粒径で高分散しており、 2〜4nm付近に極 大を持つ狭い粒子径分布を示し、 平均粒子径は 6 nm以下であった。
(2) 酸化的エステル化反応 (ひーヒドロキシカルボン酸エステル製造) 前記(1)で得られた RuZA 1 -S i〇2触媒を使用し、 反応温度を 10(TCとし た以外は、 実施例 1一 1と同様にして α—ヒドロキシカルボン酸エステルを合成 した。
反応後にガスクロマトグラフィーを用いて生成物を分析したところ、 原料ェチ レンダリコールの転化率 6.4%、 生成物のグリコール酸メチルの選択率は、 76.2 %であった。 また、 ギ酸メチルのグリコール酸メチルに対する生成モル比は、 1. 26であった。
実施例 1― 4
<P b_Au合金触媒の反応例、 EG+MeOH>
(1) 触媒調製
共沈法により調製された T i 02-S i 02 (モル比 T iZS i =8 : 2, 焼成 温度 600で, 50〜250メッシュ) を担体に用いて、 実施例 1— 1と同様の 操作にて A uを担持することで金担持体 A uZT i O2-S i 02を得た。
次に、 酢酸鉛 3水塩 1. 835 gを含有するメタノール溶液 50m 1に上記金 担持体 AuZT i 02— S i 02を 20 g加え、 エバポレー夕を用いて、 80で常 圧にてメタノールを除去して酢酸鉛を含浸担持した。 その後、 鉛が担持された金 担持体 20 gをガラス製チューブに充填し水素と窒素の混合ガス (容積比 10 90) を流通させながら 400 で 3時間加熱した。 このようにして金及び鉛を 含有する金属粒子が T i O2— S i〇 2担体に担持された金合金担持体を得た。 こ の担持体における金及び鉛の担持量は、 担体に対してそれぞれ 5. 4wt %及び 4. 9wt %であった。 また、 金属粒子の粒子径を観察したところ、 ほとんど全 て 6 nm以下の粒径で高分散しており、 2〜 3 nm付近に極大を持つ狭い粒子径 分布を示し、 平均粒子径は 6 nm以下であった。
(2) 酸化的エステル化反応 (α—ヒドロキシカルボン酸エステル製造) 前記(1)で得られた Pb— Au合金 ZT i O2-S i 02触媒を用いて α—ヒド 口キシカルポン酸エステルの合成を行つた。
冷却管付回転攪拌型 1 Lオートクレープに、 エチレングリコール 62 g (1. Omo 1 ) 、 メタノール 320 g (l Omo l) 及び上記触媒 20 gを仕込んで 密封した。 次いで、 系内を 0. 5 MP aに維持するよう背圧弁で調整しながら酸 素及び窒素の混合ガス (体積比 10Z90) を毎分 1 Lの流量で液中に吹き込み パブリングしながら 90でで 5時間反応を行った。
その後、 冷却して開封し、 内容物の分析をガスクロマトグラフィーで行ったと ころ、 原料エチレングリコールが 0. 18 Omo 1含まれており、 生成物である グリコール酸メチル、 グリコール酸 2—ヒドロキシェチル、 グリコリド、 シユウ 酸ジメチル及びその他のシユウ酸類(シユウ酸等)の含有量は、 各々 0. 656m o l、 0. 068mo l、 0.0 12mo l、 0.008mo 1 RZ O. 00 1m o lであった。 また、 ギ酸メチル及びギ酸 2—ヒドロキシェチルのグリコール酸 メチルに対する生成モル比は、 各々 0. 12及び 0. 03であった。
実施例 1一 5
<AuZT i— S i 02触媒の反応例、 EG + MeOH>
(1) 触媒調製 Au/T i— S i〇2の調製
① T i— S i O2担体の製造
チタンテトラ n—ブトキシドを含有する 2—プロパノール溶液を、 T i Ozに 換算して 1 5重量%になるように市販シリカ担体 (富士シリシァ化学製、 商品名 :キャリアクト) に含浸担持させた。 その後、 2—プロパノールを留去し、 空気 中 600 で 4時間焼成することで担体となる T i一 S i 02を得た。
② 金の担持
濃度 14mmo 1 1のテトラクロ口金酸水溶液 1. 5 Lを用い、 かつ、 担体 として上記 T i - S i 02を 50 g用いたほかは、 実施例 1— 1と同様にして T i— S i 02担体上に金が担持された Au/T i -S i 02触媒を得た。 該担持体 における金の担持量は、 担体に対して 5. 8wt %であった。 また、 この触媒に 担持された金微粒子の粒子径を観察したところ、 ほとんど全て 6 nm以下の粒径 で高分散しており、 2〜 3 nm付近に極大を持つ狭い粒子径分布を示し、 平均粒 子径は 6 nm以下であった。
(2) 酸化的エステル化反応 (α—ヒドロキシカルボン酸エステル製造) 前記(1)で得られた Au/A 1— S i 02触媒を用いて ーヒドロキシカルボ ン酸エステルの合成を行った。
冷却管付回転攪拌型 1 Lオートクレープに、 エチレングリコール 1 65 g (2. 66mo 1 ) 、 メタノール 426 g (1 3. 3mo 1 ) 及び上記触媒 20 gを仕 込んで密封した。 次いで、 系内を IMP aに維持するように背圧弁で調整しなが ら酸素及び窒素の混合ガス (体積比 8 : 92) を毎分 0. 8Lの流量で液中に吹 き込んでパブリングしながら反応温度 1 10 で 6時間反応を行った。 その後、 冷却して開封し、 内容物の分析をガスクロマトグラフィーで行ったところ、 原料 エチレングリコールの転化率 62%、 生成物のグリコ一ル酸メチル、 グリコール酸 2-ヒドロキシェチル及びダリコール酸の選択率は、 各々69mol%、 20mol%及び 4 mol%であった。
実施例 1一 6
<AuZT i— S i〇2触媒の反応例、 EG単独〉
冷却管付き回転攪拌型オートクレープ (1 L) に、 エチレングリコール 533 g (8. 58mo 1) 及び実施例 1一 5で得られた触媒 17 gを仕込んで密封し た。 次いで、 系内を 2 MP aに維持するように背圧弁で調整しながら酸素及び窒 素の混合ガス (体積比 10 : 90) を毎分 0. 8 Lの流量で液中に吹き込んでバ プリングしながら反応温度 110 で 9時間反応を行った。 その後、 冷却して開 封し、 内容物の分析をガスクロマトグラフィーで行ったところ、 原料エチレング リコールの転化率 52%、 生成物のグリコール酸 2-ヒドロキシェチル及びグリコ ール酸の選択率は、 各々 72mol%及び 5 mo 1%であった。
実施例 1一 7
<実施例 1—4の反応液からシユウ酸エステルを除去後、 グリコール酸エステ ルを精製 >
実施例 1一 4の酸化的エステル化反応後の触媒を分離して得られた反応液 (40 4.9g)には、 残存原料であるエチレングリコール及びメタノール、 上記反応の生 成物並びに反応で生成した水が含まれていた。 このうちシユウ酸エステルは、 シ ユウ酸ジメチル 0. 008mo 1 (0.92g)及びその他のシユウ類(シユウ酸等) 0. 00111101の合計0. O l lmo lであった。 · この反応溶液に、 グリコール酸のマグネシウム塩 0. O 13mo l (1.44当 量)を含有するメ夕ノール溶液 3 m 1を添加した後、 1 Lォ一トクレープに全量 を仕込み、 窒素置換後 8 O :に加温して 2時間攪拌を行った。 その後、 冷却して 開封したところ、 シユウ酸マグネシウムの白色沈殿が生成していることを確認し た。 さらに、 ろ過後、 反応液をガス及び液体クロマトグラフィーで分析したとこ ろ、 シユウ酸ジメチル及びその他のシユウ酸類に対応するシグナルは、 ほとんど 消失した。 次に、 シユウ酸マグネシウムを濾別した後、 薄層蒸留装置を用いて得られた溶 液からメタノール及び水を減圧下において留去した。 その後、 段数 3段のガラス 製蒸留塔を用いて、 ボトム温度 70〜80 、 圧力 5〜1 Otorrでグリコール酸 メチルを留出させた。 留出液中のグリコール酸メチルの純度は、 98重量%以上 であり、 メタノールと水が合計で 1. 5重量程度%含まれていたが、 それ以外の 不純物は 0. 1重量%以下であった。 シユウ酸ジメチル及びその他のシユウ酸類 の含有量は、 合計で 100重量 ppm以下であった。
実施例 2 - 1
<P b— Au合金触媒の反応例、 EG+MeOH>
(1) 触媒調製
共沈法により調製された T i 02-S i O2 (モル比 T i /S i =8 : 2, 焼成 温度 600T:, 50〜250メッシュ) を担体として用いた。
濃度 2 Ommo 1/ 1のテトラクロ口金酸水溶液 0. 5 Lを 65〜70での範 囲で 0. 5N水酸化ナトリウム水溶液を用いて pH7に調節した。 この水溶液に 上記 T i 02—S i 02担体 20 gを攪拌下に投入し、 温度 65〜 70でに保ちな がら 1時間攪拌を続けた。 その後、 静置して上澄液を除去し、 残った金固定化物 にイオン交換水 0. 5 Lを加えて室温で 5分間攪拌した後、 上澄液を除去すると いう洗浄工程を 3回繰り返した。 ろ過により得られた金固定化物を 100でで 1 0時間乾燥し、 さらに空気中 400 で 3時間焼成することにより、 T i〇2— S i 02担体上に金が担持された触媒 (AuZT i O2-S i 02) を得た。
次に、 酢酸鉛 3水塩 1. 835 gを含有するメタノール溶液 50m 1に上記金 担持体 Au/T i 02— S i〇2を 20 g加え、 エバポレー夕を用いて、 80 :、 常圧にてメタノールを除去して酢酸鉛を含浸担持した。 その後、 鉛が担持された 金担持体 20 gをガラス製チューブに充填し水素と窒素の混合ガス (容積比 10 90) を流通させながら 40 で 3時間加熱した。 このようにして金及び鉛 を含有する金属粒子が T i 02-S i〇2担体に担持された金合金担持体を得た。 この担持体における金及び鉛の担持量は、 担体に対してそれぞれ 5. 4wt %及 び 4. 9wt%であった。 また、 金属粒子の粒子径を観察したところ、 ほとんど 全て 6 nm以下の粒径で高分散しており、 2〜 3 nm付近に極大を持つ狭い粒子 径分布を示し、 平均粒子径は 6 nm以下であった。
(2) 酸化的エステル化反応 (α—ヒドロキシカルボン酸エステル製造) 前記(1)で得られた Pb—Au合金/ T i O2-S i 02触媒を用いて α—ヒド ロキシカルボン酸エステルの合成を行った。
冷却管付回転攪拌型 1 Lオートクレープに、 エチレングリコール 62 g (1. Omo 1) 、 メタノール 320 g (1 Omo 1 ) 及び上記触媒 20 gを仕込んで 密封した。 次いで、 系内を 0. 5MP aに維持するよう背圧弁で調整しながら酸 素及び窒素の混合ガス (体積比 10Z90) を毎分 1 Lの流量で液中に吹き込み パブリングしながら 90 で 5時間反応を行った。
その後、 冷却して開封し、 内容物の分析をガスクロマトグラフィーで行ったと ころ、 原料エチレングリコールが 0. 18 Omo 1含まれており、 生成物である グリコール酸メチル、 グリコール酸 2—ヒドロキシェチル、 グリコリド、 シユウ 酸ジメチル及びその他のシユウ酸類の含有量は、 各々 0. 656mo l、 0. 0 68mo l、 0.012mo 1 , 0.008mo l及び 0. O O lmo lであった。 また、 ギ酸メチル及びギ酸 2—ヒドロキシェチルのグリコール酸メチルに対する 生成モル比は、 各々 0. 12及び 0. 03であった。
(3) シユウ酸エステルを除去後、 グリコール酸エステルを精製
上記(2)の酸化的エステル化反応において得られた反応液から触媒を分離した 反応ろ液 (404.9g)には、 残存原料であるエチレングリコール及びメタノール、 上 記反応の生成物並びに反応で生成した水が含まれていた。 このうちシユウ酸エス テルは、 シユウ酸ジメチル 0. 008mo 1 (0.92g)及びその他のシユウ酸類(シ ユウ酸等) 0. 00111101の合計0. O l lmo lであった。
この反応溶液に、 グリコール酸のマグネシウム塩 0. 013mo 1を含有する メタノール溶液 3m 1を添加した後、 1 Lオートクレープに全量を仕込み、 窒素 置換後 8 に加温して 2時間攪拌を行った。 その後、 冷却して開封したところ、 シユウ酸マグネシウムの白色沈殿が生成していることを確認した。 さらに、 ろ過 後反応液の分析をガスクロマトグラフィーで行ったところ、 シユウ酸ジメチル及 びその他のシユウ酸類に対応するシグナルは、 ほとんど消失した。
シユウ酸マグネシウムを濾別した後、 薄層蒸留装置を用いて、 得られた濾液か らメタノール及び水を減圧下において留去した。 その後、 段数 3段のガラス製蒸 留塔を用いて、 ボトム温度 7 0〜8 0 :、 圧力 5〜1 O torrでグリコール酸メチ ルを留出させた。 留出液中のグリコール酸メチルの純度は、 9 8重量%以上であ り、 メタノールと水が合計で 1 . 5重量程度%含まれていたが、 それ以外の不純 物は 0 . 1重量%以下であった。 シユウ酸ジメチル及びその他のシユウ酸(シュ ゥ酸等)の含有量は、 合計で 1 0 0重量 p p m以下であった。
( 4 ) 加水分解反応 (反応蒸留による加水分解)
反応蒸留装置として、 フラスコに段数 3段の充填塔を接続し、 さらに充填塔の 塔頂に還流装置を設けた装置を用いた。 上記フラスコに (3 ) で得られた 9 8重 量%以上のグリコ一ル酸メチル留出液 5 0 gに水 1 5 0 gを混合してなる混合液 を仕込んだ。 次いで、 反応蒸留装置の塔底温度 (液温) を 9 5〜9 7でに保持し、 常圧で 2時間かけて反応蒸留を行った。 この際、 メタノールを含む留出液を留出 した。 塔頂温度は、 反応蒸留の開始時には 6 5 であったが、 終了時には 1 0 0 に達していた。
反応蒸留を終了した後、 上記フラスコから、 グリコール酸を 36. 1重量%含む水 溶液 114gを取り出した。 グリコール酸メチルを基準としたグリコール酸収率は 1 0 0 %であった。 不純物として、 ホルムアルデヒド及び塩素化合物は検出され ず、 また、 シユウ酸及びエチレングリコールを各々 2 0 p p m、 7 6 p p m検出 した。
実施例 3 - 1
ぐダリコール酸メチルを重縮合することによるポリダリコール酸の製造〉 実施例 1一 4及び 1—7から得られたグリコール酸メチル 100gと塩化第 2 錫 O.lgをステンレス製撹拌型オートクレープ (200ml)に仕込み、 窒素置換後、 窒素を用いて内圧をゲージ圧 0.2MPaとした後、 撹拌下しながら 150でで 10 時間反応させた。 その後、 乾燥窒素を毎分 500mlで反応液中に流して、 生成し たメタノールを系外に流出させながら、 さらに 3時間重縮合反応を行った。 室温 に冷却後、 白色固体を取り出した。
得られたポリグリコール酸は、 融点が 202でであり、 重量平均分子量は、 60 000であった。 実施例 3— 2
<グリコ一ル酸エステルを重縮合することによるポリグリコール酸の製造 > ディーンスタークトラップを装着した反応器に、 実施例 1—4及び 1— 7にお いて得られたダリコール酸メチル 50g、 テトラエチレンダリコールジメチルェ —テル 200g及びチタニウムテトラブトキシド 0.5gを仕込み、 撹拌しながら 15 0でで 10時間縮重合反応を行った。 この時、 乾燥窒素を毎分 500mlで反応液 中に流し、 生成したメタノールを系外に留出させながら、 重縮合反応を行った。 その後、 ディーンスタークトラップを外し、 モレキュラーシーブ 4 A 10gを 充填した管を取り付けた。 窒素を流さずに、 減圧下 (3 k Pa)において流出する 溶媒がモレキュラーシーブを通つて再び系内に戻るようにして 160 で 24時 間更に反応させた。 得られたポリダリコール酸の重量平均分子量は、 100000 であった。
実施例 3— 3
<ポリグリコ一ル酸を重縮合することによる、 より高分子ポリグリコ一ル酸の 製造 >
実施例 3— 1において得られたポリグリコール酸を乳鉢で砕いた。 得られた粉 体 50 gを 200mlフラスコに仕込んだ。 乾燥窒素を毎分 500mlの流量で流しな がら、 内圧を O.lkPaに保持し、 200 で 3時間固相重合させた後、 更に 220 で 24時間固相重合を行った。 得られたポリグリコール酸の融点は、 226 であり、 重量平均分子量は 250000であった。 得られたポリダリコール酸から は、 ホルムアルデヒド及び塩素は、 検出されなかった。
実施例 3— 4
<ポリダリコール酸を解重合することによるグリコリドの製造 >
実施例 3— 1において得られたポリグリコール酸 50g及びトリエチレングリ コールジメチルェ一テル 300gを 500mlフラスコに仕込んだ。 撹拌しながら 25 0 °Cに加熱した後、 内圧を 2kPaとして溶媒とグリコリドを共に留出させた。 この状態を 5時間保持したところ、 ダリコリド 32gを含む留出液 260gが得ら れた。 得られた留出液に 2倍容のシクロへキサンを加えて、 グリコリドをトリ エチレングリコールジメチルエーテルから析出させ、 ろ別した。 得られたグリコ リドを酢酸ェチルを用いて再結晶し、 減圧下において乾燥した。 収率は、 61 % であった。
実施例 3— 5
<ポリグリコ一ル酸を解重合することによるグリコリドの製造〉
実施例 3— 2において得られたテトラエチレングリコールジメチルエーテルを 含むポリグリコール酸を原料として用いて、 グリコリドへの解重合を行った。 す なわち、 500mlフラスコに実施例 3— 2において得られたポリグリコール酸を 含むテトラエチレンダリコールジメチルエーテル溶液に、 更にテトラエチレング リコールジメチルエーテルを追加添加して、 全体を 200gとした。 これを撹拌 しながら 260 に保持し、 内圧を 2kPaとして溶媒とグリコリドとを共に留出 させた。 260 に 5時間保持し、 グリコリド 20gを含む留出液 190gを得た。

Claims

請 求 の 範 囲
I . ( i ) 1 , 2—ジオール又は ( i i ) 1, 2—ジオールと 1級アルコー ルとを原料とし、 金属を担体に担持してなる触媒の存在下、 酸素酸化によって α —ヒドロキシカルボン酸エステルを得る工程を有するジオール誘導体の製造方法。
2 . 担体に担持された金属が、 金以外の金属である請求項 1記載の製造方法。
3 . 原料としてエチレングリコール及び 1級アルコールを用いる請求項 1記 載の製造方法。
4. 得られた α—ヒドロキシカルボン酸エステルを加水分解することによつ て α—ヒドロキシカルボン酸を得る工程をさらに有する請求項 1記載のジオール 誘導体の製造方法。
5 . 担体に担持された金属が、 金及び金以外の金属の少なくとも 1種である 請求項 4記載の製造方法。
6 . 得られた α—ヒドロキシカルボン酸を重縮合することによりポリグリコ 一ル酸を得る工程をさらに有する請求項 4記載のジオール誘導体の製造方法。
7 . 得られたポリグリコール酸をさらに重縮合することにより、 より高分子 量のポリダリコール酸を製造する工程をさらに有する請求項 6記載の製造方法。
8 . 得られたポリグリコール酸を解重合することによりグリコリドを得る工 程をさらに有する請求項 6記載の製造方法。
9 . 得られた α—ヒドロキシカルボン酸エステルを重縮合することによりポリ グリコール酸を得る工程をさらに有する請求項 1記載のジオール誘導体の製造方 法。
1 0 . 得られたポリグリコール酸をさらに重縮合することにより、 より高分 子量のポリダリコール酸を製造する工程をさらに有する請求項 9記載の製造方法。
I I . 得られたポリグリコール酸を解重合することによりグリコリドを得る 工程をさらに有する請求項 9記載の製造方法。
1 2 . 担体に担持された金属が、 金及び金以外の金属の少なくとも 1種であ る請求項 9記載の製造方法。
1 3 . 不純物としてホルムアルデヒド及び塩素を実質的に含まないグリコール 酸エステル。
1 4. 不純物としてホルムアルデヒド及び塩素を実質的に含まないグリコール 酸。
1 5 . 不純物としてホルムアルデヒド及び塩素を実質的に含まないポリグリコ ール酸。
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