WO2008059709A1 - Procédé de production d'adduits d'oxyde d'alkylène - Google Patents

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WO2008059709A1
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alkylene oxide
group
various
catalyst
adduct
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PCT/JP2007/071032
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Yasuki Ohtawa
Toshihiro Tanaka
Kaoru Ohmae
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Kao Corporation
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C41/00Preparation of ethers; Preparation of compounds having groups, groups or groups
    • C07C41/01Preparation of ethers
    • C07C41/02Preparation of ethers from oxiranes
    • C07C41/03Preparation of ethers from oxiranes by reaction of oxirane rings with hydroxy groups
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C41/00Preparation of ethers; Preparation of compounds having groups, groups or groups
    • C07C41/01Preparation of ethers
    • C07C41/34Separation; Purification; Stabilisation; Use of additives
    • C07C41/44Separation; Purification; Stabilisation; Use of additives by treatments giving rise to a chemical modification
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    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C43/00Ethers; Compounds having groups, groups or groups
    • C07C43/02Ethers
    • C07C43/03Ethers having all ether-oxygen atoms bound to acyclic carbon atoms
    • C07C43/04Saturated ethers
    • C07C43/13Saturated ethers containing hydroxy or O-metal groups

Definitions

  • the present invention relates to a method for producing a high-quality alkylene oxide adduct and an alkylene oxide adduct.
  • Non-Patent Document 1 Although a narrow molecular weight distribution can be obtained for an ethylene oxide 7 mol adduct, a 1 mol adduct or 2 mol adduct of ethylene oxide can be obtained as KOH. As in the case of using a basic catalyst, it is described that only an ethylene oxide adduct having a broad molecular weight distribution can be obtained.
  • Non-Patent Document 2 describes that even when a heterogeneous catalyst such as a composite metal oxide composed of magnesium oxide and aluminum is used, a 1-mol adduct having a narrow molecular weight distribution cannot be obtained.
  • Patent Documents 1 to 3 disclose a nonionic surfactant comprising an aliphatic alcohol alkylene oxide adduct
  • Patent Document 4 discloses a metal salt strength of perfluoroalkyl sulfonate.
  • An alkoxylation catalyst of an aliphatic alcohol and an alkylene oxide, And alkylene oxide adducts produced therewith are disclosed.
  • an anionic surfactant is derived from these alkylene oxide adducts through an anionization step such as sulfation, there is a problem that coloring occurs.
  • Non-Patent Document 1 Nonionic Surfactants Organic Chemistry volume 72, d2 page
  • Non-Patent Document 2 Oleoscience, Vol. 2, p. 97 (2002)
  • Patent Document 1 JP-A-53-119809
  • Patent Document 2 Japanese Patent Laid-Open No. 2001_11489
  • Patent Document 3 Japanese Patent Laid-Open No. 2001-40391
  • Patent Document 4 Japanese Patent Laid-Open No. 2005-305280
  • the present invention provides (1) a reaction product containing an alkylene oxide adduct obtained by reacting an aliphatic alcohol having a hydrocarbon group having 6 to 22 carbon atoms with an alkyloxide in the presence of a catalyst.
  • the present invention relates to a method for producing an alkylene oxide adduct in which an acid treatment and a reduction treatment are sequentially performed on the product, and (2) an alkylene oxide adduct produced by the method and having a carbonyl value of 5 mol / g or less.
  • the present invention is also useful as a raw material for various aionic surfactants and does not color when derivatized! /, A method for producing an alkylene oxide adduct, and an alkylene oxide adduct About.
  • the present inventors have found that the above-mentioned problems can be solved by sequentially performing an acid treatment and a reduction treatment on a reaction product containing an alkylene oxide adduct of an aliphatic alcohol.
  • the present invention relates to the following (1) and (2).
  • the aliphatic alcohol having a hydrocarbon group having 6 to 22 carbon atoms used in the present invention is not particularly limited, but preferably has 6 to 22 carbon atoms, more preferably a straight chain or 8 to 20 carbon atoms. Is a branched, aliphatic alcohol having a saturated or unsaturated hydrocarbon group.
  • Preferable examples thereof include various hexyl alcohols, various octyl alcohols, various decinole alcohols, various dodecyl alcohols, various tetradecyl alcohols, various ceteno-leanol alcohols, various hepta-deno-leanol alcohols, various octa Saturated chain aliphatic alcohols such as decino-reanolol, various nonadecyl alcohols, various aralkyl alcohols; various hexenyl alcohols, various otatur alcohols, various decenyl alcohols, various dodecenyls Unsaturated chain aliphatic alcohols such as alcohol, various tridecenyl alcohols, various pentadecenyl alcohols, various octadecenyl alcohols, etc .; methyl hexylenoreanolenole, ethinorecyclohexenoreanoleconole
  • cyclic aliphatic alcohols such as adamantyl alcohol; aliphatic alcohols having an aromatic group such as benzyl alcohol and cinnamyl alcohol.
  • saturated aliphatic alcohols are preferred from the viewpoints of reactivity, availability, etc., particularly otachinoleanolenoleconole, dodecylalcohol, tridecenoleanoreconolele, tetradecylalcohol, hexadecyl.
  • At least one selected from alcohol and octadecyl alcohol is preferred.
  • the above aliphatic alcohols can be used alone or in admixture of two or more.
  • the alkylene oxide used in the present invention is not particularly limited, but an alkylene oxide containing an alkanediyl group having 2 to 4 carbon atoms, preferably 2 or 3 carbon atoms is preferable. Specific examples thereof include ethylene oxide, trimethylene oxide, propane-1,2-dioxide, tetramethylene oxide and the like. Preferable examples of the alkylene oxide include one or more selected from ethylene oxide, trimethylene oxide, propane 1,2-dioxide force, and particularly preferably ethylene oxide.
  • the above alkylene oxides can be used alone or in admixture of two or more.
  • the catalyst used in the present invention is not particularly limited, but a water-soluble and water-stable acidic catalyst is more preferable, and an acidic catalyst is preferable.
  • a water-soluble and water-stable acidic catalyst is more preferable, and an acidic catalyst is preferable.
  • water-soluble and water-stable acidic catalysts thus, the catalyst can be easily recovered and reused.
  • water-soluble and water-stable means that the solubility in water lOOg at the catalyst recovery temperature is lg or more, and it does not hydrolyze even when reacted with water.
  • noreis acid is preferable, and a compound represented by the following general formula (2) is preferable.
  • M represents one or more elements selected from the group consisting of copper (Cu), zinc (Zn), cadmium (Cd), molybdenum (Mo), iron (Fe), and rare earth elements.
  • M represents an integer value equal to the valence of the M element
  • R 2 represents a perfluoroalkyl group having 1 to 16 carbon atoms.
  • rare earth elements scandium (Sc), yttrium (Y), and lanthanoids are preferred.
  • Lanthanum (La) is preferred.
  • lanthanum (La) is particularly preferable, which is preferably copper (Cu), zinc (Zn), yttrium (Y), and lanthanum (La).
  • R 2 is preferably a perfluoroalkyl group having 1 to 10 carbon atoms, more preferably 1 to 5 carbon atoms.
  • [R 2 SO] represents a perfluoroalkylsulfonic acid group, and specific examples thereof include trifluoromethanesulfonic acid group, pentafluoroethanesulfonic acid group, heptafluoropropanosulfonic acid group, Nonafluorobutane sulfonic acid group, undecafluoropentane sulfonic acid group, tridecafluoro hexane sulfonic acid group, pentadecafluoro heptane sulfonic acid group, heptadecafluorooctane sulfonic acid group, etc. Is mentioned.
  • trifluoromethane sulfonic acid group pentafluoroethane sulfonic acid group, heptafluoro propane sulfonic acid group, nonafluorobutane sulfonic acid group are preferred trifluoromethane sulfonic acid group, pentafluoro sulfonic acid group.
  • the ethanesulfonic acid group is more preferred!
  • those particularly suitable as the acidic catalyst are lanthanum trifluoromethanesulfonate, lanthanum pentafluoroethanesulfonate, trifluoromethanesulfone having a perfluoroalkyl group having a carbon number of! To 5 Yttrium acid, yttrium pentafluoroethane sulfonate, copper trifanolomethane sulfonate (11), copper pentafluoroethane sulfonate ( ⁇ ), zinc trifluoromethane sulfonate, pentafluoroethane sulfone Zinc acid Etc.
  • lanthanum trifluoromethanesulfonate preferred are lanthanum trifluoromethanesulfonate, yttrium trifluoromethanesulfonate, copper trifluoromethanesulfonate (11), and zinc trifluoromethanesulfonate, and particularly preferred is lanthanum trifluoromethanesulfonate.
  • the acidic catalyst comprising the compound represented by the general formula (2) can be obtained by a known method.
  • T. Mukaiyama, N. Iwasawa, R.W. Stevens, T. Haga, Tetra hedron, 40, 1381 (1984) can be synthesized by the method described in JP-A-2005-305280.
  • acidic catalysts other than the compound represented by the general formula (2) include metal halides such as acid / metal alkoxide mixtures, antimony pentachloride, boron trifluoride, and indium chloride.
  • a particularly suitable acid / metal alkoxide is sulfuric acid / aluminum isopropoxide.
  • the mixing ratio of the acid / metal alkoxide mixture is preferably (0.1 to 5.0, more preferably (0.5 to 2.0).
  • Said acidic catalyst can be used individually or in mixture of 2 or more types.
  • the amount of the acidic catalyst used in the present invention is selected from the viewpoints of reaction rate and economy.
  • the ratio of the aliphatic alcohol to the alkylene oxide is not particularly limited, but from the viewpoint of availability and the like, the molar ratio of (alkylene oxide / aliphatic alcohol) is preferably 0.5 to 2.5, and 0.5 to 2. More preferred, 0.8 to 0.8; 1. 8 particularly preferred.
  • the alkylene oxide addition reaction in the present invention can be carried out without solvent or in a solvent.
  • an inert organic solvent such as cyclohexane or toluene is usually used in an amount of about 10 to 30% by mass. Industrially, it is more preferable to carry out without a solvent.
  • the temperature of the alkylene oxide addition reaction is preferably (between 60 and 160 ° C, more preferably (between 60 and 140 ° C, particularly preferably (between 60 and 120) from the viewpoint of reaction rate and quality improvement. ° C.
  • the reaction pressure is preferably from 0.005 to 0.7 MPa, more preferably from 0.01 to 0.5 MPa, from the viewpoint of the reaction rate.
  • the catalyst removal step for example, after the adsorption treatment with an adsorbent such as “Kyoichi Ward 600” manufactured by Kyowa Chemical Industry Co., Ltd., the catalyst is removed from the reaction product by a filtration operation. Power S can be. At this time, if necessary, the time required for the filtration operation can be shortened by using a diatomaceous earth filter aid (for example, “Radiolite” manufactured by Showa Chemical Industry Co., Ltd.) as a filter aid. it can.
  • a diatomaceous earth filter aid for example, “Radiolite” manufactured by Showa Chemical Industry Co., Ltd.
  • the resulting alkylene oxide adduct is a compound represented by the following general formula (1).
  • R 1 represents a hydrocarbon group having 6 to 22 carbon atoms
  • AO represents an alkanedioxy group having 2 to 4 carbon atoms
  • n represents an average number of added moles, and 0;;
  • R 1 is preferably a linear or branched, saturated or unsaturated hydrocarbon group having 8 to 20 carbon atoms.
  • Preferred examples thereof include various hexyl groups, various octyl groups, various decyl groups, various dodecyl groups, various tetradecyl groups, various cetyl groups, various heptadecyl groups, various octadecyl groups, various nonadecyl groups, various aralkyl groups.
  • Saturated chain hydrocarbon groups such as: various hexenyl groups, various octatur groups, various decenyl groups, various dodecenyl groups, various tridecenyl groups, various pentadecenyl groups, various octadecenyl groups, etc .; methinorecyclo Hexyl group, ethylcyclohexyl group, n-propylylcyclohexyl group, octylcyclohexyl group, nonylcyclohexyl group, adamantyl group and other alicyclic hydrocarbon groups; benzyl group, cinnamyl group and other aromatic hydrocarbon groups Is mentioned.
  • saturated chain hydrocarbon groups are preferred from the viewpoints of reactivity, availability and the like, and octyl, dodecyl, tridecyl, tetradecyl, hexadecyl and octadecyl groups are particularly preferred.
  • C2-C4 alkanedioxy group which is AO include an ethyleneoxy group, a trimethyleneoxy group, a propane 1,2-diinoreoxy group, a tetramethyleneoxy group, and the like. .
  • an ethyleneoxy group is preferred, wherein at least one selected from ethyleneoxy group, trimethyleneoxy group, and propan-1,2-dioxy group is preferred. Is preferable.
  • n (AO) can be one type or two or more types. If there are two or more types of AO, (AO) n can be added in either random or block addition. /.
  • reaction product containing the alkylene oxide adduct obtained as described above is subjected to an acid treatment and then a reduction treatment.
  • alkylene oxide adducts nonionic surfactants
  • various aionic surfactants in the case of using an acidic catalyst is not necessarily clear, but aliphatic aldehydes that are oxides of aliphatic alcohols as raw materials It is thought that it is not only by by-products such as. In other words, acetals are by-produced by the reaction of aliphatic aldehydes and / or aldehydes derived from alkylene oxides such as ethylene oxide and raw aliphatic alcohols or generated alkylene oxide adducts, and various by-products are present. It may be the main cause of coloring of the anionic surfactant.
  • the reaction product containing the alkylene oxide adduct is subjected to an acid treatment for removing byproducts such as acetal, and then to remove the aldehyde compound. It has been found that the target compound can be produced without causing coloration when a reduction treatment is performed to induce various aionic surfactants from a nonionic surfactant through a sulfation step.
  • the acid treatment in the present invention is a reaction product containing an acidic substance and an alkylene oxide adduct under acidic conditions, preferably at pH 3 or less, more preferably at pH 1 to 2! Refers to contact with.
  • acidic substances include inorganic acids such as hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid, and phosphoric acid, and organic acids such as succinic acid and oxalic acid.
  • the contact temperature is not particularly limited as long as the hydrolysis reaction of the acetal can occur, but is preferably 30 to; 150 ° C, more preferably 50 to 100 ° C, and particularly preferably 70 to 90 ° C. is there. Further, the contact time is not particularly limited as long as it can cause acetal hydrolysis reaction, but it is preferably 1 to 24 hours, more preferably 2 to 10 hours. Before performing the reduction treatment, sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, etc. It is desirable to carry out a neutralization treatment using an alkaline substance.
  • the reduction treatment in the present invention refers to reduction treatment with a reducing agent such as sodium borohydride or lithium aluminum hydroxide.
  • the reaction temperature is not particularly limited as long as the aldehyde compound can be reduced, but is preferably 0 to 100 ° C, more preferably 20 to 90 ° C, and particularly preferably 40 to 80 ° C.
  • the reaction time is not particularly limited as long as it can reduce the aldehyde compound, but is preferably 0.5 to 24 hours, more preferably 1 to 10 hours, and particularly preferably 2 to 5 hours. is there.
  • the by-product acetal can be measured by carbonyl value (COV), and the power that causes deterioration of hue when the carbonyl value is increased.
  • COV carbonyl value
  • the alkylene obtained by sequentially performing acid treatment and reduction treatment in the present invention.
  • the carbonyl value of the oxide adduct is preferably 5 mol / g or less, more preferably S mol / g or less, still more preferably 2 11101 / ⁇ or less, and particularly preferably 1 ⁇ 5 11101 / ⁇ or less.
  • the carbonyl value is a value measured in accordance with 83-3 ⁇ [E411.
  • an alkylene oxide adduct of an aliphatic alcohol having a carbonyl value of 2 H mol / g or less, particularly 1.5 ⁇ mol / g or less, can be obtained by producing it under suitable conditions in the method of the present invention. Monkey.
  • the alkylene oxide adduct obtained by the production method of the present invention is not colored and has high quality, and its hue (APHA) is a value measured in accordance with JIS K-0071-1 and is preferable. Preferably !-30, more preferably;!-20. Therefore, the alkylene oxide adduct of the present invention can be used as an anionic surfactant as it is or after further anionization such as sulfation, as a shampoo, dishwashing detergent, metal detergent, polymerization emulsifier, and the like. It can be suitably used in a wide range of fields as a component of other chemicals.
  • reaction product After completion of the ethylene oxide addition reaction, unreacted ethylene oxide was removed under reduced pressure to obtain a reaction product.
  • the purity of 1 mol adduct contained in the obtained alkoxylate was 44% as a result of gas chromatography analysis.
  • the reaction product had a carbonyl value (COV) of 5.3 ⁇ mol / g.
  • the obtained reaction product was transferred to a glass four-necked flask, 0.4 g of sulfuric acid and 10% of water were added to the reaction product, and after confirming that the pH was 2 or less, Acid treatment was performed at 80 ° C for 3 hours.
  • the solution was alkalified with an aqueous sodium hydroxide solution, 0.025 g of sodium borohydride was added, and reduction treatment was performed at 80 ° C. for 2 hours.
  • the carboxylic value of the obtained reduction product was 1 ⁇ 0 mol / g. The results are shown in Table 1.
  • Example 1 instead of lanthanum trifluoromethanesulfonate, a mixture of sulfuric acid (0.6 g) / aluminum isopropoxide (0 ⁇ 9 g) (0.004 monole) was used, and 44 g of ethylene oxide (EO) ( l. 0 mol) was carried out in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.
  • Example 2 the same operation as in Example 2 was performed, except that 1.2 g (0.004 mol) of antimony pentachloride was used in place of the sulfuric acid / aluminum isopropoxide mixture. The results are shown in Table 1.
  • Example 2 the same operation as in Example 2 was performed except that 214 g (l.0 mol) of tetradecyl alcohol was used instead of dodecyl alcohol. The results are shown in Table 1.
  • Example 1 The same operation as in Example 1 was performed except that acid treatment (addition of sulfuric acid and water, treatment at 80 ° C. for 3 hours) was not performed in Example 1. The results are shown in Table 1.
  • the resulting alkylene oxide adduct is subjected to a sulfation step.
  • the target compound can be produced without further coloring.

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Description

明 細 書
アルキレンォキシド付加物の製造方法
技術分野
[0001] 本発明は、高品質なアルキレンォキシド付加物の製造方法、及びアルキレンォキシ ド付加物に関する。
背景技術
[0002] 近年、脂肪族アルコール等のアルキレンォキシド低モル付加物であって、分子量 分布の狭!/ゾニオン性界面活性剤が注目されて!/、る。この低モル付加物の効率的な 製造技術を確立できれば、このノニオン性界面活性剤から更にスルホン化反応ゃリ ン酸化反応等により、各種のァニオン性界面活性剤に誘導できるという利点がある。
[0003] 従来、アルキレンォキシド付加物の製造の際には、 KOH等の塩基性触媒が広く使 用されて!/、る力 得られるノニオン性界面活性剤の分子量分布が広くなり易いと!/、う 問題があった。 70年代には三フッ化硼素や塩化インジウム等の酸性触媒が注目を集 め、 80年〜 90年代には均一触媒である金属アルコラートや、不均一触媒である希土 類金属リン酸塩、複合金属酸化物が注目を集めた。しかしながら、例えば、リン酸ラン タン触媒等の不均一触媒を用いて低モル付加物を得ようとしても、得られるノニオン 性界面活性剤は分子量分布が狭くなり難!/、と!/、うことが知られて!/、る。
例えば、非特許文献 1には、エチレンォキシド 7モル付加物については分子量分布 の狭いものを得ることができるものの、エチレンォキシドの 1モル付加物や 2モル付加 物については、 KOHのような塩基性触媒を用いた場合と同様に、分子量分布の広 いエチレンォキシド付加物しか得られないと記載されている。また、非特許文献 2に は、酸化マグネシウムとアルミニウムからなる複合金属酸化物のような不均一触媒を 用いた場合であっても、分子量分布の狭い 1モル付加物は得られないとの記載があ
[0004] 一方、特許文献 1〜3には、脂肪族アルコールアルキレンォキシド付加物からなるノ 二オン性界面活性剤が開示され、特許文献 4には、パーフルォロアルキルスルホン 酸金属塩力もなる、脂肪族アルコールとアルキレンォキシドとのアルコキシ化触媒、 及びそれを用いて製造したアルキレンォキシド付加物が開示されている。しかしなが ら、これらのアルキレンォキシド付加物から、硫酸化等のァニオン化工程を経てァニ オン性界面活性剤を誘導しょうとすると着色を生じるという問題があった。
[0005] 非特許文献 1: Nonionic Surfactants Organic Chemistry volume 72、 d2頁
非特許文献 2 :ォレオサイエンス、第 2巻、第 97頁(2002年)
特許文献 1:特開昭 53— 119809号公報
特許文献 2:特開 2001 _ 11489号公報
特許文献 3 :特開 2001—40391号公報
特許文献 4 :特開 2005— 305280号公報
発明の開示
[0006] 本発明は、(1)炭素数 6〜22の炭化水素基を有する脂肪族アルコールとアルキレ ンォキシドとを、触媒の存在下で反応させて得たアルキレンォキシド付加物を含む反 応生成物に対して、酸処理及び還元処理を順次施すアルキレンォキシド付加物の 製造方法、及び(2)その方法で製造され、カルボニル価が 5 mol/g以下であるァ ルキレンォキシド付加物に関する。
発明を実施するための最良の形態
[0007] 本発明は、各種ァユオン性界面活性剤の原料としても有用であり、誘導体化したと きにも着色がな!/、アルキレンォキシド付加物の製造方法、及びアルキレンォキシド付 加物に関する。
本発明者等は、脂肪族アルコールのアルキレンォキシド付加物を含む反応生成物 に対して、酸処理及び還元処理を順次施すことにより、上記課題を解決しうることを 見出した。
すなわち、本発明は次の(1)及び(2)に関する。
(1)炭素数 6〜22の炭化水素基を有する脂肪族アルコールとアルキレンォキシドとを 、触媒の存在下で反応させて得たアルキレンォキシド付加物を含む反応生成物に対 して、酸処理及び還元処理を順次施すアルキレンォキシド付加物の製造方法。
(2)前記(1 )の方法で製造され、カルボニル価が 5 mol/g以下であるアルキレン ォキシド付加物。 [0008] 本発明で用いられる炭素数 6〜22の炭化水素基を有する脂肪族アルコールは、特 に限定されないが、好ましくは炭素数 6〜22、より好ましくは炭素数 8〜20の直鎖又 は分岐鎖の、飽和又は不飽和の炭化水素基を有する脂肪族アルコールである。 その好適例としては、各種へキシルアルコール、各種オタチルアルコール、各種デ シノレアルコール、各種ドデシルアルコール、各種テトラデシルアルコール、各種セチ ノレアノレコーノレ、各種へプタデシノレアノレコーノレ、各種ォクタデシノレアノレコーノレ、各種ノ ナデシルアルコール、各種ァラキルアルコール等の飽和鎖状脂肪族アルコール;各 種へキセニルアルコール、各種オタテュルアルコール、各種デセニルアルコール、各 種ドデセニルアルコール、各種トリデセニルアルコール、各種ペンタデセニルアルコ ール、各種ォクタデセニルアルコール等の不飽和鎖状脂肪族アルコール;メチルシク 口へキシノレアノレコーノレ、ェチノレシクロへキシノレアノレコーノレ、 n プロピノレシクロへキシ ノレアノレコーノレ、オタチノレシクロへキシノレアノレコーノレ、 ノニノレシクロへキシノレアノレコーノレ
、ァダマンチルアルコール等の環状脂肪族アルコール;ベンジルアルコール、シンナ ミルアルコール等の芳香族基を有する脂肪族アルコールが挙げられる。これら中で は、反応性、利用可能性等の観点から、飽和脂肪族アルコールが好ましぐ特にオタ チノレアノレコーノレ、ドデシルアルコール、トリデシノレアノレコーノレ、テトラデシルアルコー ル、へキサデシルアルコール、ォクタデシルアルコール力、ら選ばれる 1種以上が好ま しい。
上記の脂肪族アルコールは、単独で又は 2種以上を混合して用いることができる。
[0009] 本発明で用いられるアルキレンォキシドは特に限定されないが、炭素数 2〜4、好ま しくは炭素数 2又は 3のアルカンジィル基を含むアルキレンォキシドが好ましい。その 具体例としては、エチレンォキシド、トリメチレンォキシド、プロパン— 1 , 2—ジィルォ キシド、テトラメチレンォキシド等が挙げられる。アルキレンォキシドの好適例としては 、エチレンォキシド、トリメチレンォキシド、プロパン 1 , 2—ジィルォキシド力 選ば れる 1種以上が挙げられ、特に好ましくはエチレンォキシドである。
上記のアルキレンォキシドは、単独で又は 2種以上を混合して用いることができる。
[0010] 本発明で用いられる触媒は特に限定されないが、酸性触媒が好ましぐ水溶性で 水安定性の酸性触媒がより好ましレ、。水溶性で水安定性の酸性触媒を用いることに より、触媒の回収、再使用が容易となる。ここで、「水溶性で水安定性」とは、触媒の 回収温度における水 lOOg中の溶解度が lg以上であり、水と反応しても加水分解し ない性質を意味する。
酸性触媒としては、ノレイス酸が好ましぐより具体的には、下記一般式 (2)で表され る化合物が好ましい。
M[R2SO ]m (2)
式(2)中、 Mは、銅(Cu)、亜鉛(Zn)、カドミウム(Cd)、モリブデン (Mo)、鉄(Fe)、 及び希土類元素からなる群から選ばれる 1種以上の元素を表し、 mは M元素の原子 価に等しい整数値を表し、 R2は炭素数 1〜; 16のパーフルォロアルキル基を表す。 希土類元素の中では、スカンジウム(Sc)、イットリウム (Y)、及びランタノイドが好ま しぐランタノイドの中ではランタン(La)が好ましい。また、上記金属元素 Mの中では 、銅(Cu)、亜鉛 (Zn)、イットリウム (Y)、及びランタン (La)が好ましぐランタン (La) が特に好ましい。
[0011] R2は、好ましくは炭素数 1〜10、より好ましくは炭素数 1〜5のパーフルォロアルキ ル基である。
[R2SO ]はパ—フルォロアルキルスルホン酸基を表し、その具体例としては、トリフ ノレォロメタンスルホン酸基、ペンタフルォロエタンスルホン酸基、ヘプタフルォロプロ パンスルホン酸基、ノナフルォロブタンスルホン酸基、ゥンデカフルォロペンタンスル ホン酸基、トリデカフルォ口へキサンスルホン酸基、ペンタデカフルォロヘプタンスル ホン酸基、ヘプタデカフルォロオクタンスルホン酸基等が挙げられる。これらの中では 、トリフルォロメタンスルホン酸基、ペンタフルォロエタンスルホン酸基、ヘプタフルォ 口プロパンスルホン酸基、ノナフルォロブタンスルホン酸基が好ましぐトリフルォロメ タンスルホン酸基、ペンタフルォロエタンスルホン酸基がより好まし!/、。
[0012] 上記の観点から、酸性触媒として特に好適なものは、炭素数;!〜 5のパーフルォロ アルキル基を有する、トリフルォロメタンスルホン酸ランタン、ペンタフルォロエタンス ルホン酸ランタン、トリフルォロメタンスルホン酸イットリウム、ペンタフルォロエタンスル ホン酸イットリウム、トリフノレオロメタンスルホン酸銅(11)、ペンタフルォロェタンスルホ ン酸銅 (Π)、トリフルォロメタンスルホン酸亜鉛、ペンタフルォロエタンスルホン酸亜鉛 等である。これらの中でも、好ましくは、トリフルォロメタンスルホン酸ランタン、トリフル ォロメタンスルホン酸イットリウム、トリフルォロメタンスルホン酸銅(11)、トリフルォロメタ ンスルホン酸亜鉛であり、特に好ましくは、トリフノレオロメタンスルホン酸ランタンである
[0013] 上記一般式(2)で表される化合物からなる酸性触媒は公知の方法により得ることが できる。例えは、 T. Mukaiyama, N. Iwasawa, R.W.Stevens, T. Haga, Tetra hedron, 40, 1381 (1984)ゃ特開 2005— 305280号公幸 こ記載されてレヽる方法 により合成することカでさる。
上記一般式(2)で表される化合物以外の酸性触媒としては、酸/金属アルコキシド 混合物、五塩化アンチモン、三フッ化硼素、塩化インジウム等の金属ハライドが挙げ られる。
酸/金属アルコキシド混合物の場合、酸としては硫酸が好ましぐ金属としてはアル ミニゥムが好ましぐアルコキシドとしては炭素数 1〜8、好ましくは炭素数 2〜4のアル キル基を有するものが好ましい。特に好適な酸/金属アルコキシドは、硫酸/アルミ ニゥムイソプロボキシドである。また、酸/金属アルコキシド混合物の混合割合は、好 ましく (ま 0. 1— 5. 0、より好ましく (ま 0. 5—2. 0である。
上記の酸性触媒は、単独で又は 2種以上を混合して用いることができる。
[0014] 本発明で用いられる酸性触媒の使用量は、反応速度と経済性の観点から、炭素数
6〜22の脂肪族アルコールに対して、好ましくは 0. 00;!〜 5モノレ0 /0、より好ましくは 0 . 005〜3モノレ0 /0、特 ίこ好ましく (ま 0. 0;!〜 2モノレ0 /0である。
脂肪族アルコールとアルキレンォキシドの割合は特に限定されないが、利用可能 性等の観点から、(アルキレンォキシド/脂肪族アルコール)のモル比で 0. 5〜2. 5 カ好ましく、 0. 5〜2. 0カより好ましく、 0. 8〜; 1. 8カ特に好ましレヽ。
本発明におけるアルキレンォキシド付加反応は無溶媒又は溶媒中で行うことができ る。溶媒を使用する場合は、シクロへキサン、トルエン等の不活性有機溶媒を通常約 10〜30質量%の量で使用する。工業的には、無溶媒で行うことがより好ましい。 アルキレンォキシド付加反応の温度は、反応速度及び品質向上の観点から、好ま しく (ま 60〜; 160°C、より好ましく (ま 60〜; 140°C、特 ίこ好ましく (ま 60〜; 120°Cである。ま た、その反応圧力は、反応速度の観点から、好ましくは 0. 005-0. 7MPa、 より好ましく (ま 0. 01—0. 5MPaである。
[0015] 本発明においては、触媒除去工程として、例えば協和化学工業株式会社製、商品 名「キヨ一ワード 600」等の吸着剤で吸着処理後、ろ過操作で反応生成物から触媒を 除去すること力 Sできる。この際、必要によりろ過助剤としてケイソゥ土系ろ過助剤(例え ば、昭和化学工業株式会社製の、商品名「ラヂオライト」等)を用いることによりろ過操 作に要する時間を短縮することもできる。
[0016] 得られるアルキレンォキシド付加物は、下記一般式(1)で表される化合物である。
R10 (AO) nH (1)
(式中、 R1は炭素数 6〜22の炭化水素基を表し、 AOは炭素数 2〜4のアルカンジィ ルォキシ基を表し、 nは平均付加モル数を表し、 0. ;!〜 5の数である。 )
ここで、 R1は、好ましくは炭素数 8〜20の直鎖又は分岐鎖の、飽和又は不飽和の炭 化水素基である。
その好適例としては、各種へキシル基、各種ォクチル基、各種デシル基、各種ドデ シル基、各種テトラデシル基、各種セチル基、各種へプタデシル基、各種ォクタデシ ル基、各種ノナデシル基、各種ァラキル基等の飽和鎖状炭化水素基;各種へキセニ ル基、各種オタテュル基、各種デセニル基、各種ドデセニル基、各種トリデセニル基 、各種ペンタデセニル基、各種ォクタデセニル基等の不飽和鎖状炭化水素基;メチ ノレシクロへキシル基、ェチルシクロへキシル基、 n プロビルシクロへキシル基、オタ チルシクロへキシル基、ノニルシクロへキシル基、ァダマンチル基等の脂環炭化水素 基;ベンジル基、シンナミル基等の芳香族炭化水素基が挙げられる。これら中では、 反応性、利用可能性等の観点から、飽和鎖状炭化水素基が好ましぐ特にォクチル 基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、へキサデシル基、ォクタデシル基が 好ましい。
[0017] AOである炭素数 2〜4のアルカンジィルォキシ基の具体例としては、エチレンォキ シ基、トリメチレンォキシ基、プロパン 1 , 2—ジイノレオキシ基、テトラメチレンォキシ 基等が挙げられる。これらの中では、エチレンォキシ基、トリメチレンォキシ基、プロパ ンー 1 , 2—ジィルォキシ基から選ばれる 1種以上が好ましぐエチレンォキシ基が特 に好ましい。
また、平均付カロモノレ数 nは、好ましくは 0. 1~3,より好ましくは 0. ;!〜 2である。 nカ この範囲内にあれば、誘導体化した時に高性能を発揮するという利点がある。なお、 n個の(AO)は 1種でも 2種以上でもよぐ AOが 2種以上の場合は、(AO) nはランダ ム付加でもブロック付加でもよぐそれらの付加順序に制限はな!/、。
[0018] 本発明においては、上記のようにして得られたアルキレンォキシド付加物を含む反 応生成物に対して、酸処理次いで還元処理を施す。
酸性触媒を用いた場合におけるアルキレンォキシド付加物(ノニオン性界面活性剤 )や各種ァユオン性界面活性剤の着色の原因は必ずしも明らかではないが、原料の 脂肪族アルコールの酸化物である脂肪族アルデヒド等の副生によるもののみではな いと考えられる。すなわち、脂肪族アルデヒド及び/又はエチレンォキシド等のアル キレンォキシドから生じるアルデヒドと、原料の脂肪族アルコール又は生成したアルキ レンォキシド付加物との反応によりァセタールが副生し、その副生成物の存在が各種 ァニオン性界面活性剤の着色する主な原因ではないかと考えられる。
そこで、硫酸化反応等を行う前に、アルキレンォキシド付加物を含む反応生成物に 対して、ァセタール等の副生成物を取り除くための酸処理を施した後、次いでアルデ ヒド化合物を取り除くために還元処理を施すことによって、ノニオン性界面活性剤から 硫酸化工程等を経て各種ァユオン性界面活性剤を誘導しょうとする際に着色を生じ ことなく目的化合物を製造できることを見出した。
[0019] 本発明における酸処理とは、酸性条件下、好ましくは pH3以下、より好ましくは pHl 〜2の酸性条件下にお!/、て、酸性物質とアルキレンォキシド付加物を含む反応生成 物とを接触させることをいう。具体的な酸性物質としては、塩酸、硫酸、硝酸、リン酸 等の無機酸ゃコハク酸、シユウ酸等の有機酸を挙げることができる。
接触温度は、ァセタールの加水分解反応が起こり得る温度であれば特に制限され ないが、好ましくは 30〜; 150°C、より好ましくは 50〜; 100°C、特に好ましくは 70〜90 °Cである。また、接触時間も、ァセタールの加水分解反応が起こり得る時間であれば 特に制限されないが、好ましくは 1〜24時間、より好ましくは 2〜; 10時間である。 なお、還元処理を施す前は、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム等の アルカリ性物質を用いて中和処理を行っておくことが望ましい。
[0020] 本発明における還元処理とは、水酸化ホウ素ナトリウム、水酸化リチウムアルミユウ ム等の還元剤によって還元処理を施すことを!/、う。
反応温度は、アルデヒド化合物を還元できる温度であれば特に制限されないが、好 ましくは 0〜; 100°C、より好ましくは 20〜90°C、特に好ましくは 40〜80°Cである。また 、反応時間も、アルデヒド化合物を還元できる時間であれば特に制限されないが、好 ましくは 0. 5〜24時間、より好ましくは 1〜; 10時間である、特に好ましくは 2〜5時間 である。
[0021] 副生するァセタールはカルボニル価(COV)で測定可能であり、カルボニル価が増 大すると色相悪化の原因となる力 本発明における酸処理及び還元処理を順次施 すことにより、得られるアルキレンォキシド付加物のカルボニル価は、好ましくは 5〃 m ol/g以下、より好ましくは S mol/g以下、更に好ましくは 2 11101/§以下、特に 好ましくは 1 · 5 11101/§以下となる。なぉ、カルボニル価は、八3丁^[ E411に準拠 して測定した値である。
なお、カルボニル価が 2 H mol/g以下、特に 1 · 5 μ mol/g以下の脂肪族アルコ ールのアルキレンォキシド付加物は、本発明方法における好適条件で製造すること により得ることカでさる。
また、本発明の製造方法で得られたアルキレンォキシド付加物は、着色がなく高品 質であり、その色相(APHA)は、 JIS K— 0071— 1に準拠して測定した値で、好ま しくは;!〜 30であり、より好ましくは;!〜 20である。そのため、本発明のアルキレンォキ シド付加物は、そのままで又は更に硫酸化等のァニオン化を行うことにより、ァニオン 性界面活性剤として、シャンプー、食器用洗浄剤、金属洗浄剤、重合用乳化剤、そ の他の化学品の成分として広範な分野で好適に使用することができる。
実施例
[0022] 実施例 1
攪拌装置、温度制御装置、自動導入装置を備えたオートクレープにドデシルアルコ 一ノレ 186g (l . 0モノレ)、角虫媒としてトリフノレ才ロメタンスノレホン酸ランタン 7. 6g (0. 01 3モル)を投入し、混合系内を窒素で置換した後、減圧下(1. 3kPa)、 110°Cにて 0. 5時間脱水を行った。ついでエチレンォキシド(EO) 66g (l . 5モル)を 80°Cにて圧力 0. ;!〜 0· 4MPaとなるように導入しながら反応を行った。エチレンォキシド導入後、 8 0°Cで 3時間反応させた。
エチレンォキシド付加反応の終了後、未反応のエチレンォキシドを減圧下で除去し 、反応生成物を得た。得られたアルコキシレート中に含まれる 1モル付加体の純度は ガスクロマトグラフィー分析の結果、 44%であった。また、反応生成物のカルボニル 価(COV)は 5· 3 a mol/gであった。
次いで、得られた反応生成物をガラス製 4つ口フラスコに移して、反応生成物に対 して硫酸 0. 4g、水 10%を添加し、 pHが 2以下であることを確認した後、 80°Cで 3時 間酸処理を行った。次いで水酸化ナトリウム水溶液を用いてアルカリ性にした後、水 素化ホウ素ナトリウム 0. 025gを入れ 80°C、 2時間還元処理を行った。得られた還元 処理物のカルボ二ル価は 1 · 0 mol/gであった。結果を表 1に示す。
[0023] 実施例 2
実施例 1において、トリフルォロメタンスルホン酸ランタンの代わりに、硫酸(0. 6g) /アルミニウムイソプロポキシド(0· 9g)の混合物(0· 004モノレ)を用いて、エチレン ォキシド(EO) 44g (l . 0モル)を導入した以外は、実施例 1と同様の操作を行った。 結果を表 1に示す。
実施例 3
実施例 2において、硫酸/アルミニウムイソプロボキシド混合物の代わりに、五塩化 アンチモン 1 · 2g (0. 004モル)を用いた以外は、実施例 2と同様の操作を行った。結 果を表 1に示す。
実施例 4
実施例 2において、ドデシルアルコールの代わりにテトラデシルアルコール 214g (l . 0モル)を用いた以外は、実施例 2と同様の操作を行った。結果を表 1に示す。
[0024] 比較例 1
実施例 1において、酸処理 (硫酸及び水添加、 80°C、 3時間処理)を施さなかった 以外は、実施例 1と同様の操作を行った。結果を表 1に示す。
[0025] [表 1] ¾¾せ5 sfお saせisf! *:。 r»讲-¥¾ (ーl) L WIつVHdV.りりI 。
Figure imgf000011_0001
産業上の利用可能性
本発明の製造方法によれば、得られるアルキレンォキシド付加物は、硫酸化工程 等を経て各種ァニオン性界面活性剤を誘導しょうとする際に、更に着色を生じことな く目的の化合物を製造することができる。

Claims

請求の範囲
[1] 炭素数 6〜22の炭化水素基を有する脂肪族アルコールとアルキレンォキシドとを、 触媒の存在下で反応させて得たアルキレンォキシド付加物を含む反応生成物に対し て、酸処理及び還元処理を順次施すアルキレンォキシド付加物の製造方法。
[2] 酸処理として、 pH3以下の酸性条件下で酸性物質を接触させる、請求項 1に記載
Figure imgf000013_0001
[3] 触媒が酸性触媒である、請求項 1又は 2に記載のアルキレンォキシド付加物の製造 方法。
[[44]] アアルルキキレレンンォォキキシシドド付付加加物物がが下下記記一一般般式式((11))でで表表さされれるる化化合合物物ででああるる、、請請求求項項;;!!〜〜
33ののいいずずれれかかにに記記載載ののアアルルキキレレンンォォキキシシドド付付加加物物のの製製造造方方法法。。
RR1100 ((AAOO)) nnHH ((11))
((式式中中、、 RR11はは炭炭素素数数 66〜〜2222のの炭炭化化水水素素基基をを表表しし、、 AAOOはは炭炭素素数数 22〜〜44ののアアルルカカンンジジィィ ルルォォキキシシ基基をを表表しし、、 nnはは平平均均付付加加モモルル数数をを表表しし、、 00.. ;;!!〜〜 55のの数数ででああるる。。 ))
[[55]] 請請求求項項 11〜〜44ののいいずずれれかかにに記記載載のの方方法法でで製製造造さされれ、、カカルルボボニニルル価価がが 55 mmooll//gg以以 *
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