WO2012098811A1 - スルフォラン類組成物 - Google Patents

スルフォラン類組成物 Download PDF

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真良 宮田
勝己 高野
尚明 神田
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住友精化株式会社
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    • C09K3/00Materials not provided for elsewhere
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • C07DHETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D333/00Heterocyclic compounds containing five-membered rings having one sulfur atom as the only ring hetero atom
    • C07D333/02Heterocyclic compounds containing five-membered rings having one sulfur atom as the only ring hetero atom not condensed with other rings
    • C07D333/46Heterocyclic compounds containing five-membered rings having one sulfur atom as the only ring hetero atom not condensed with other rings substituted on the ring sulfur atom
    • C07D333/48Heterocyclic compounds containing five-membered rings having one sulfur atom as the only ring hetero atom not condensed with other rings substituted on the ring sulfur atom by oxygen atoms

Definitions

  • the present invention relates to a sulfolane composition that suppresses odor generation and discoloration and has improved heat resistance.
  • the sulfolane compound is an aprotic polar solvent, and has higher polarity and higher boiling point than other polar solvents.
  • extraction solvents such as benzene, toluene and xylene, acid gas removers, low-boiling alcohol separation, wood tar fractionation, and aromatic compound reactions It is used as a solvent and a solvent for manufacturing electronic components (Patent Documents 1 and 2).
  • Patent Document 3 An organic sulfur compound
  • Patent Document 4 A method of adding an agent, a hindered phenol-based antioxidant, a basic inorganic substance, or a hindered amine-based antioxidant has been proposed (Patent Document 4).
  • JP-A-10-88017 JP 2004-323544 A Japanese Patent Laid-Open No. 11-255765 JP 2009-215369 A
  • the present invention is a sulfolane composition containing an organic alkanolamine compound as an additive mixed with a sulfolane compound.
  • an organic alkanolamine compound By coexisting an organic alkanolamine compound with a sulfolane compound, there is little risk of odor generation and discoloration, and further, while reducing the amount of additives used, the thermal decomposition of the sulfolane compound is suppressed and the generation of sulfur dioxide is reduced. It is an object of the present invention to provide a sulfolane compound composition capable of achieving the above.
  • the above-mentioned “sulfolan composition” means a composition containing a sulfolane compound.
  • the present invention relates to a sulfolane composition containing a sulfolane compound represented by the formula (1) and an organic alkanolamine compound.
  • R 1 to R 6 each independently represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms.
  • examples of the alkyl group having 1 to 6 carbon atoms represented by R 1 to R 6 include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, a hexyl group, an isobutyl group, and a tert-butyl group. It is done.
  • sulfolane compound represented by the formula (1) include, for example, sulfolane, 3-methyl sulfolane, 3-ethyl sulfolane, 3-propyl sulfolane, 3-butyl sulfolane, 3-isobutyl sulfolane, 3-tert-butyl sulfolane, 3-hexyl sulfolane, 3,4-dimethyl sulfolane, 3,4-diethyl sulfolane, 3,4-dibutyl sulfolane, 3-hexyl-4-methyl sulfolane, 2, 5-dimethyl sulfolane, 2,3,5-trimethyl sulfolane, 2,5-dimethyl-3-hexyl sulfolane, 2,3,4,5-tetramethyl sulfolane, 2,5-diethyl sulfolane, 2 , 5-diethyl-2-methylsulfo
  • sulfolane is preferably used from the viewpoint of price and availability. Moreover, even the sulfolane compound containing water can be used.
  • the water content is not particularly limited.
  • the boiling point of an organic alkanolamine compound is close to the boiling point of a sulfolane compound. Is preferred.
  • the difference in boiling point between the sulfolane compound and the organic alkanolamine compound is preferably within 150 ° C, and more preferably within 100 ° C.
  • the organic alkanolamine compound is preferably at least one selected from the group consisting of a primary alkanolamine compound, a secondary alkanolamine compound, and a tertiary alkanolamine compound.
  • a primary alkanolamine compound include monoethanolamine, monoisopropanolamine, monobutanolamine and the like.
  • the secondary alkanolamine compound include diethanolamine, diisopropanolamine, dibutanolamine and the like.
  • Examples of the tertiary alkanolamine compound include triethanolamine, triisopropanolamine, tributanolamine and the like.
  • primary alkanolamine compounds and secondary alkanolamine compounds are preferably used, and monoethanolamine, diethanolamine, triethanolamine, monoisopropanolamine, diisopropanolamine and At least one selected from the group consisting of triisopropanolamine is more preferably used.
  • These organic alkanolamine compounds may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more type.
  • the content of the organic alkanolamine compound is preferably 0.0001 to 0.4 parts by mass, more preferably 0.005 to 0.1 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the sulfolane compound.
  • the content of the organic alkanolamine compound is less than 0.0001 part by mass, the thermal decomposition of the sulfolane compound cannot be suppressed, and there is a possibility that the generation of sulfur dioxide cannot be reduced. This is not preferable because it is not economical and is not economical, and the odor of the alkanolamine compound is felt.
  • the organic alkanolamine compound can suppress thermal decomposition of the sulfolane compound and reduce the generation of sulfur dioxide.
  • the organic alkanolamine compound, or the organic alkanolamine compound and sulfur dioxide It is considered that the salt produced by the reaction is involved in the decomposition mechanism of the sulfolane compound and reduces the generation of sulfur dioxide.
  • the method of mixing the sulfolane compound and the organic alkanolamine compound is not particularly limited, and examples thereof include a method in which a predetermined amount of the organic alkanolamine compound is directly added to the sulfolane compound, and the mixture is stirred and uniformly mixed.
  • the sulfolane composition of the present invention is less likely to generate odor and discoloration, and further, even if it is used as a solvent, heated, distilled and repeatedly recycled, the effect of suppressing thermal decomposition can be sustained.
  • a sulfolane compound composition that is less likely to cause odor and discoloration, can suppress thermal decomposition of a sulfolane compound, and can reduce the generation of sulfur dioxide. Even if the sulfolane composition of the present invention is used as a solvent, heated, distilled, and repeatedly recycled, the effect of suppressing thermal decomposition can be sustained.
  • the amount of sulfur dioxide in the gas phase portion was measured using a thermal stability test 1 described later, and the amount of sulfur dioxide in the liquid phase portion was measured using a thermal stability test 2 described later.
  • Examples 1 to 9 The organic alkanolamine compounds shown in Table 1 were added to 250 mL (310 g) of sulfolane so as to have the contents shown in Table 1, thereby obtaining sulfolane compounds.
  • Thermal stability tests 1 and 2 were performed on the obtained sulfolanes composition.
  • the odor of the obtained sulfolane composition, the results of the thermal stability tests 1 and 2, and the appearance confirmed visually of the sulfolane composition at 30 ° C. after performing the thermal stability tests 1 and 2 are shown. It is shown in 1.
  • Thermal stability test 1 The total amounts of the sulfolane compounds obtained in Examples 1 to 9 and Comparative Examples 2 to 6, the sulfolane of Comparative Example 1 and the sulfone of Comparative Example 6 were placed in 500 mL flasks. Nitrogen gas was passed through the sample in the flask at a flow rate of 83 mL / min, and the gas in the flask was introduced into a gas suction bottle containing 100 mL of 3% hydrogen peroxide solution as the sulfur dioxide absorbing liquid. Was heated to 180 ⁇ 2 ° C. in about 20 minutes, and nitrogen gas was bubbled for 1 hour at a flow rate of 83 mL / min while maintaining the sample temperature at 180 ⁇ 2 ° C.
  • Thermal stability test 2 The total amounts of the sulfolane compounds obtained in Examples 1 to 9 and Comparative Examples 2 to 6, the sulfolane of Comparative Example 1 and the sulfone of Comparative Example 6 were placed in 500 mL flasks. The oil bath was heated to raise the temperature to 180 ⁇ 2 ° C., and the flask was immersed therein. After 1 hour, sulfur dioxide in the sample in the flask was quantified by ion chromatography.
  • a sulfolane compound composition that is less likely to cause odor and discoloration, can suppress thermal decomposition of a sulfolane compound, and can reduce the generation of sulfur dioxide. Even if the sulfolane composition of the present invention is used as a solvent, heated, distilled, and repeatedly recycled, the effect of suppressing thermal decomposition can be sustained.

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Abstract

 本発明は、スルフォラン化合物に有機アルカノールアミン化合物を共存させることにより、臭気発生のおそれが少なく、さらに添加剤の使用量を低減しつつ、スルフォラン化合物の熱分解を抑制し、二酸化硫黄の生成を低減することが可能なスルフォラン類組成物を提供することを目的とする。 本発明は、式(1)(式中、R~Rは、それぞれ独立して、水素原子または炭素数1~6のアルキル基を示す。)で表されるスルフォラン化合物と有機アルカノールアミン化合物とを含有するスルフォラン類組成物である。

Description

スルフォラン類組成物
 本発明は、臭気の発生や変色を抑制し、かつ、耐熱性が改良されたスルフォラン類組成物に関する。
 スルフォラン化合物は、非プロトン性極性溶媒であり、他の極性溶媒と比較して高極性および高沸点を有している。また、反応物の分極溶解能力に優れていることから、ベンゼン、トルエンやキシレン等の抽出溶媒、酸性ガスの除去剤、低沸点アルコールの分離、木タールの分留の他、芳香族化合物の反応溶媒および電子部品製造用の溶媒等に用いられている(特許文献1、2)。
 しかしながら、スルフォラン化合物は高温下で徐々に熱分解して亜硫酸ガス(二酸化硫黄)を発生する傾向があるため、スルフォラン化合物から生成した二酸化硫黄によって反応器や設備内の金属製内壁が腐食したり、目的とする反応を阻害するという問題が発生したりするおそれがある。そこで、高温下でスルフォラン化合物が熱分解して二酸化硫黄が生成することを抑制するために、有機硫黄化合物を添加する方法(特許文献3)や、弱塩基性有機化合物、ニトロキシラジカル系酸化防止剤、ヒンダードフェノール系酸化防止剤、塩基性無機物やヒンダードアミン系酸化防止剤を添加する方法が提案されている(特許文献4)。
特開平10-88017号公報 特開2004-323544号公報 特開平11-255765号公報 特開2009-215369号公報
 しかしながら、特許文献3の方法によると、添加剤が有機硫黄化合物であるため、少量の添加でも臭気が発生する不具合がある。また、特許文献4の方法によると、添加剤の使用量が比較的多いため、経済的に好ましくない。
 本発明は、スルフォラン化合物に混合される添加剤として有機アルカノールアミン化合物を含有するスルフォラン類組成物である。スルフォラン化合物に有機アルカノールアミン化合物を共存させることにより、臭気発生や変色のおそれが少なく、さらに添加剤の使用量を低減しつつ、スルフォラン化合物の熱分解を抑制し、二酸化硫黄の生成を低減することが可能なスルフォラン類組成物を提供することを目的とする。
 なお、本発明において、上記「スルフォラン類組成物」とは、スルフォラン化合物を含有する組成物を意味する。
 すなわち、本発明は、式(1)で表されるスルフォラン化合物と有機アルカノールアミン化合物とを含有するスルフォラン類組成物に関する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
 式(1)中、R~Rは、それぞれ独立して、水素原子または炭素数1~6のアルキル基を示す。
 以下、本発明を詳細に説明する。
 式(1)において、R~Rで示される炭素数1~6のアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ヘキシル基、イソブチル基およびtert-ブチル基等が挙げられる。
 式(1)で表されるスルフォラン化合物の具体例としては、例えば、スルフォラン、3-メチルスルフォラン、3-エチルスルフォラン、3-プロピルスルフォラン、3-ブチルスルフォラン、3-イソブチルスルフォラン、3-tert-ブチルスルフォラン、3-ヘキシルスルフォラン、3,4-ジメチルスルフォラン、3,4-ジエチルスルフォラン、3,4-ジブチルスルフォラン、3-ヘキシル-4-メチルスルフォラン、2,5-ジメチルスルフォラン、2,3,5-トリメチルスルフォラン、2,5-ジメチル-3-ヘキシルスルフォラン、2,3,4,5-テトラメチルスルフォラン、2,5-ジエチルスルフォラン、2,5-ジエチル-2-メチルスルフォラン、2,5-ジエチル-2,5-ジメチルスルフォラン、2,5-ジエチル-3,4-ジメチルスルフォラン、2,5-ジエチルスルフォラン、2,5-ジプロピルスルフォラン、2,5-ジプロピル-3-メチルスルフォランおよび2,5-ジプロピル-3,4-ジメチルスルフォラン等が挙げられる。
 これらの中でも、価格や入手のしやすさの観点から、スルフォランが好ましく用いられる。また、水を含有するスルフォラン化合物であっても使用することができる。水の含量は特に制限はない。
 本発明に用いられる有機アルカノールアミン化合物の物性としては特に制限はないが、高温時のスルフォラン化合物の熱分解を効率的に抑制するためには、有機アルカノールアミン化合物の沸点はスルフォラン化合物の沸点に近い方が好ましい。スルフォラン化合物と有機アルカノールアミン化合物との沸点差は150℃以内であることが好ましく、100℃以内であることがより好ましい。
 前記有機アルカノールアミン化合物としては、第1級アルカノールアミン化合物、第2級アルカノールアミン化合物および第3級アルカノールアミン化合物からなる群から選ばれる少なくとも1種であることが好ましい。
 第1級アルカノールアミン化合物としては、例えば、モノエタノールアミン、モノイソプロパノールアミン、モノブタノールアミン等が挙げられる。
 第2級アルカノールアミン化合物としては、例えば、ジエタノールアミン、ジイソプロパノールアミン、ジブタノールアミン等が挙げられる。
 第3級アルカノールアミン化合物としては、例えば、トリエタノールアミン、トリイソプロパノールアミン、トリブタノールアミン等が挙げられる。
 これらの中でも、価格や入手が容易である観点から、第1級アルカノールアミン化合物および第2級アルカノールアミン化合物が好ましく用いられ、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、モノイソプロパノールアミン、ジイソプロパノールアミンおよびトリイソプロパノールアミンからなる群から選ばれる少なくとも1種がより好ましく用いられる。これら有機アルカノールアミン化合物は、1種を単独で使用してもよいし、2種以上を組み合わせて使用してもよい。
 前記有機アルカノールアミン化合物の含量は、スルフォラン化合物100質量部に対して、0.0001~0.4質量部であることが好ましく、0.005~0.1質量部であることがより好ましい。有機アルカノールアミン化合物の含量が0.0001質量部未満の場合は、スルフォラン化合物の熱分解を抑制できず、二酸化硫黄の生成を低減できないおそれがあり、0.4質量部を超える場合は、使用量に見合う効果がなく経済的でなく、アルカノールアミン化合物の臭気が感じられ好ましくない。
 前記有機アルカノールアミン化合物を用いることにより、スルフォラン化合物の熱分解を抑制し、二酸化硫黄の生成を低減できる理由は詳らかではないが、例えば、有機アルカノールアミン化合物、または、有機アルカノールアミン化合物と二酸化硫黄が反応して生じた塩が、スルフォラン化合物の分解機構に関与し、二酸化硫黄の生成を低減していることが考えられる。
 スルフォラン化合物と有機アルカノールアミン化合物とを混合する方法は、特に限定されず、例えば、スルフォラン化合物に前記有機アルカノールアミン化合物の所定量を直接添加し、攪拌、均一に混合する方法等が挙げられる。
 本発明のスルフォラン類組成物は、臭気発生や変色のおそれが少なく、更に、溶媒とし、加熱、蒸留し、リサイクルを繰り返しても、熱分解の抑制効果が持続できる。
 本発明によると、臭気発生や変色のおそれが少なく、スルフォラン化合物の熱分解を抑制し、二酸化硫黄の生成を低減できるスルフォラン類組成物を提供することができる。本発明のスルフォラン類組成物は、溶媒とし、加熱、蒸留し、リサイクルを繰り返しても、熱分解の抑制効果が持続できる。
 以下に実施例を挙げ、本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は、これらの実施例に何ら限定されるものではない。
 実施例および比較例において、気相部における二酸化硫黄量は後述する熱安定性試験1を用いて、液相部における二酸化硫黄量は後述する熱安定性試験2を用いて測定した。
(実施例1~9)
 表1に記載の有機アルカノールアミン化合物を、表1に記載の含量となるようにスルフォラン250mL(310g)にそれぞれ添加してスルフォラン類組成物を得た。得られたスルフォラン類組成物について熱安定性試験1および2を行った。得られたスルフォラン類組成物の臭い、熱安定性試験1および2の結果、並びに、熱安定性試験1および2を行った後の30℃におけるスルフォラン類組成物の目視にて確認した外観を表1に示す。
(比較例1)
 有機アルカノールアミン化合物を添加せずに、実施例1~7で用いたスルフォラン250mLのみを用いて熱安定試験1および2を行った。用いたスルフォランの臭い、熱安定性試験1および2の結果、並びに、熱安定性試験1および2を行った後の30℃におけるスルフォランの目視にて確認した外観を表1に示す。
(比較例2~5)
 表1に記載の添加剤を、表1に記載の含量となるようにスルフォラン250mL(310g)にそれぞれ添加してスルフォラン類組成物を得た。得られたスルフォラン類組成物について熱安定性試験1および2を行った。得られたスルフォラン類組成物の臭い、熱安定性試験1および2の結果、並びに、熱安定性試験1および2を行った後の30℃におけるスルフォラン類組成物の目視にて確認した外観を表1に示す。
 なお、比較例5にて用いたTEMPOは、2,2,6,6-テトラメチル-1-ピペリジン-1-オキシルを示す。
(比較例6)
 有機アルカノールアミン化合物を添加せずに、エチルイソプロピルスルホン250mLのみを用いて熱安定試験1および2を行った。用いたエチルイソプロピルスルホンの臭い、熱安定性試験1および2の結果、並びに、熱安定性試験1および2を行った後の30℃におけるスルフォランの外観を表1に示す。
[熱安定性試験1]
 実施例1~9、比較例2~6で得られたスルフォラン類組成物、比較例1のスルフォラン、比較例6のスルホンの全量をそれぞれ500mLのフラスコに入れた。フラスコ内の試料に、窒素ガスを83mL/minの流速で通気し、吹き抜けたガスを二酸化硫黄の吸収液として、3%過酸化水素水100mLを含むガス吸引瓶に導入しながら、フラスコ内の試料が約20分間で180±2℃に加熱されるようにフラスコを加熱し、試料温度を180±2℃に保ちながら、窒素ガスを83mL/minの流速で1時間通気した。その後、窒素ガスを40mL/minの流速で通気しながら、温度が100℃になるまで放冷した。放冷後、吸収瓶を取り外し、吸収液中の二酸化硫黄をイオンクロマトグラフィーにより定量した。
[熱安定性試験2]
 実施例1~9、比較例2~6で得られたスルフォラン類組成物、比較例1のスルフォラン、比較例6のスルホンの全量をそれぞれ500mLのフラスコに入れた。オイルバスを加熱して温度を180±2℃まで昇温し、そこにフラスコを浸した。1時間後、フラスコ内の試料中の二酸化硫黄をイオンクロマトグラフィーにより定量した。
[臭気官能試験]
 蒸留水100mLを入れた300mLの共栓付きマイヤーフラスコにそれぞれ実施例1~9、比較例2~5で得られたスルフォラン類組成物、比較例1のスルフォラン、比較例6のエチルイソプロピルスルホンを1滴加えて、5分攪拌し、1時間静置した。
 ついで5人のパネラー(官能試験者)に300mLの共栓付きマイヤーフラスコ中の臭気を、規定基準の「6段階臭気強度表示法」に準じて下記の基準により判定してもらい、その平均値で評価した。結果を表1に示す。
5:強烈な臭い
4:強い臭い
3:楽に認識できる臭い
2:何の臭いか分かる弱い臭い
1:やっと感知できる臭い
0:無臭
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
 実施例1~9と比較例1の結果から、実施例1~9で得られたスルフォラン類組成物は、二酸化硫黄の生成量が低減されており、スルフォラン類組成物の熱分解が抑制されていることがわかる。また、実施例1~9と比較例2~5の結果から、実施例1~9で得られたスルフォラン類組成物は、臭気の発生や変色が抑制されていることがわかる。また、比較例6に示したように、鎖状の脂肪族スルホンを用いる場合は、スルフォラン化合物を用いる場合とは異なり、熱安定性が比較的よいため、有機アルカノールアミン化合物を含有させる必要がない。ただし、鎖状の脂肪族スルホンでは、スルフォラン化合物の有する、高極性、高沸点で、反応物の分極溶解能力に優れているという特性が得られない。
(参考例1)
 実施例2で得られたスルフォラン類組成物について、熱安定性試験1および2を実施後、その溶液を単蒸留し、それらの全量を混合してスルフォラン類組成物を得た。得られたスルフォラン類組成物の全量を500mLのフラスコに入れ、さらに熱安定性試験1および2を行った。結果を表2に示す。
(参考例2)
 参考例1で得られたスルフォラン類組成物について、熱安定性試験1および2を実施後、それぞれ、その溶液を単蒸留し、それらの全量を混合してスルフォラン類組成物を得た。得られたスルフォラン類組成物の全量を500mLのフラスコに入れ、さらに熱安定性試験1および2を行った。結果を表2に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
 参考例1、2の結果から、有機アルカノールアミン化合物が添加されたスルフォラン化合物は、熱安定性試験による熱処理および単蒸留を繰り返しても、二酸化硫黄の生成量が低減されており、スルフォラン化合物の熱分解が抑制されていることがわかる。従って、本発明のスルフォラン類組成物は、例えば、溶媒として加熱、蒸留し、リサイクルを繰り返しても、熱分解の抑制効果が持続できる。
 本発明によると、臭気発生や変色のおそれが少なく、スルフォラン化合物の熱分解を抑制し、二酸化硫黄の生成を低減できるスルフォラン類組成物を提供することができる。本発明のスルフォラン類組成物は、溶媒とし、加熱、蒸留し、リサイクルを繰り返しても、熱分解の抑制効果が持続できる。

Claims (4)

  1.  式(1)で表されるスルフォラン化合物と有機アルカノールアミン化合物とを含有するスルフォラン類組成物。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
     式(1)中、R~Rは、それぞれ独立して、水素原子または炭素数1~6のアルキル基を示す。
  2.  有機アルカノールアミン化合物が、第1級アルカノールアミン化合物、第2級アルカノールアミン化合物および第3級アルカノールアミン化合物からなる群から選ばれる少なくとも1種である請求項1に記載のスルフォラン類組成物。
  3.  有機アルカノールアミン化合物が、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、モノイソプロパノールアミン、ジイソプロパノールアミンおよびトリイソプロパノールアミンからなる群から選ばれる少なくとも1種である請求項1に記載のスルフォラン類組成物。
  4.  有機アルカノールアミンの含量が、スルフォラン化合物100質量部に対し、0.0001~0.4質量部である請求項1記載のスルフォラン類組成物。
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