![]() プロピレングリコールモノアルキルエーテルの製造
专利摘要:
本発明は、まず、アルカリ又はアルカリ土類金属アルコキシド触媒の存在下でプロピレンオキシドとアルコールとを反応させて、プロピレングリコールモノアルキルエーテルを含むアルコキシル化混合物を生成させ;アルコキシル化混合物を蒸留して、プロピレンオキシド及びアルコールを含む第1の塔頂流、並びにプロピレングリコールモノアルキルエーテルを含む第1の塔底流を生成させ;次に、第1の塔底流を蒸留して、精製プロピレングリコールモノアルキルエーテルを第2の塔頂流として生成させる;ことを含む、プロピレングリコールモノアルキルエーテルの製造方法である。反応及び/又は1以上の蒸留工程は、水素化ホウ素アルカリ金属の存在下で行う、本方法により、低いUV吸光度及び減少したカルボニル不純物を有するプロピレングリコールモノアルキルエーテルが製造される。なし 公开号:JP2011509998A 申请号:JP2010543092 申请日:2008-11-14 公开日:2011-03-31 发明作者:キャンデラ,ローレンス・エム;リー,シアンミン;リーパ,マーク・エイ 申请人:ライオンデル ケミカル テクノロジー、 エル.ピー.Lyondell Chemical Technology, L.P.; IPC主号:C07C41-03
专利说明:
[0001] 本発明は、プロピレングリコールモノアルキルエーテルの製造方法に関する。] 背景技術 [0002] プロピレングリコールモノアルキルエーテルは、塗料及び被覆、洗浄剤、インク、並びに農業、化粧品、電子、編織布、及び接着剤製品などの種々の他の用途のための高性能の工業溶媒である。これらはまた、プロピレングリコールエーテルアセテートのような最終製品のための化学的中間体としても用いられる。] [0003] 通常は、プロピレングリコールモノアルキルエーテルは、プロピレンオキシドと、メタノール又は1−ブタノールのようなアルコールとの反応によって形成される。触媒は必須ではないが、この反応は、通常は触媒の存在下で行う。広範囲の触媒及び反応条件が従来技術において教示されている。] [0004] このプロセスにおいて用いる触媒としては、酸性、塩基性、及び中性の種が挙げられる。特に有用な触媒としては、硫酸、ホウ酸、及び幾つかのフッ素含有酸のような酸;或いはアルカリ及びアルカリ土類金属の水酸化物及びアルコキシド、第3級アミン、及び特定の金属酸化物のような塩基;が挙げられる。例えば、英国特許271,169においては、硫酸、アルカリ金属アルコキシド、及び低級脂肪酸のアルカリ金属塩を用いることが開示されている。米国特許2,327,053においては、ハロゲン化第2スズ、五ハロゲン化アンチモン、ハロゲン化アルミニウム、ハロゲン化亜鉛、及びハロゲン化第2鉄のような金属ハロゲン化物を用いることが教示されている。] [0005] これらの反応、及び特にアルカリ又はアルカリ土類金属アルコキシド触媒を用いることに関連する問題は、プロピレングリコールモノアルキルエーテル生成物が、高いUV吸光度をもたらす種々のカルボニル不純物(例えば、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、プロピオンアルデヒド、アセトン、メトキシアセトン、及びメトキシブテノン)で汚染されていることである。特定の用途のためには、カルボニル不純物の量を限定し、それによりプロピレングリコールモノアルキルエーテル生成物のUV吸光度を低下させることが必要である可能性がある。] 先行技術 [0006] 英国特許第271,169号明細書 米国特許第2,327,053号明細書] 発明が解決しようとする課題 [0007] 要約すると、プロピレングリコールモノアルキルエーテルを製造する新規な方法が必要である。特に有用な方法により、カルボニル不純物の量が減少し、それによりプロピレングリコールモノアルキルエーテル生成物のUV吸光度及び色が改良される。本発明者らは、低いUV吸光度を有するプロピレングリコールモノアルキルエーテルを製造する有効で簡便な方法を見出した。] 課題を解決するための手段 [0008] 本発明は、(a)アルカリ又はアルカリ土類金属アルコキシド触媒の存在下でプロピレンオキシドとアルコールとを反応させて、プロピレングリコールモノアルキルエーテルを含むアルコキシル化混合物を生成させ;(b)アルコキシル化混合物を蒸留して、プロピレンオキシド及びアルコールを含む第1の塔頂流、並びにプロピレングリコールモノアルキルエーテルを含む第1の塔底流を生成させ;そして(c)第1の塔底流を蒸留して、精製プロピレングリコールモノアルキルエーテルを第2の塔頂流として生成させる;ことを含み、反応及び/又は1以上の蒸留工程を水素化ホウ素アルカリ金属の存在下で行う方法である。本方法により、驚くべきことに、プロピレングリコールモノアルキルエーテルにおけるカルボニル不純物のレベル及びUV吸光度が減少する。] [0009] 本発明方法は、まずプロピレンオキシド及びアルコールを含む反応混合物をアルカリ又はアルカリ土類金属アルコキシドの存在下で反応させて、プロピレングリコールモノアルキルエーテルを含むアルコキシル化混合物を生成させることを含む。この反応においては、2種類のプロピレングリコールモノアルキルエーテル異性体:1−アルコキシ−2−プロパノール及び2−アルコキシ−1−プロパノールが生成する可能性がある。例えば、プロピレンオキシドとメタノールとの反応では、1−メトキシ−2−プロパノール(「PM−1」として知られる)及び2−メトキシ−1−プロパノール(「PM−2」として知られる)の両方が生成する。メタノールのプロポキシル化からの主生成物であるPM−1が商業的に販売されている異性体である。] [0010] プロピレングリコールモノアルキルエーテルを製造する方法は周知であり、プロピレングリコールモノアルキルエーテルは商業的に入手できる製品である。商業的な製品としては、Lyondell Chemical CompanyのARCOSOLVプロピレングリコールエーテル、例えばARCOSOLV PM(プロピレングリコールモノメチルエーテル)、ARCOSOLV PNB(プロピレングリコールn−ブチルエーテル)、ARCOSOLV PTB(プロピレングリコールtert−ブチルエーテル)、及びARCOSOLV PNP(プロピレングリコールn−プロピルエーテル)が挙げられる。] [0011] 反応混合物はプロピレンオキシド及びアルコールを含む。反応のために用いるアルコールは、好適には脂肪族、脂環式、又は芳香族アルコールであり、1個、2個、又はそれ以上のヒドロキシル基を有していてよい。好ましくは、アルコールは1個のみのヒドロキシル基を有する。アルコールは、第1級、第2級、又は第3級の構造であってよく、飽和又は不飽和であってよく、種々の置換基で置換されていてもよい。最も好ましくは、アルコールは、C1〜C4アルコール、特にメタノール、エタノール、1−プロパノール、2−プロパノール、1−ブタノール、及びtert−ブタノールである。] [0012] 反応混合物を構成するプロピレンオキシド及びアルコールの相対量は、非常に広範囲にわたって変化させることができる。しかしながら通常は、プロピレンオキシド1等量あたり少なくとも1モルのアルコールを用いることが好ましい。例えば、メタノールをプロピレンオキシドと反応させてプロピレングリコールモノメチルエーテルを生成させる場合には、プロピレンオキシド1モルあたり約2モルのメタノールを用いることが好ましい。好ましくは、アルコールとプロピレンオキシドとのモル比は、少なくとも1.1:1であり、より好ましくは1.5:1〜5:1の範囲である。] [0013] 反応のために必須ではないが、反応混合物に溶媒を含ませることもできる。好適な溶媒としては、ヘキサンのようなC5〜C20脂肪族炭化水素、トルエンのようなC6〜C20芳香族炭化水素、アセトニトリルのようなニトリル、及びメチルt−ブチルエーテルのようなエーテルが挙げられる。] [0014] プロピレンオキシドとアルコールとの反応は、アルカリ又はアルカリ土類金属アルコキシド触媒の存在下で行う。任意のアルカリ又はアルカリ土類金属アルコキシド(リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、又はバリウムのアルコキシド)を用いることができるが、アルカリ金属アルコキシドが好ましい。カリウムアルコキシド及びナトリウムアルコキシドが特に好ましい。好ましいナトリウムアルコキシドとしては、ナトリウムのメトキシド、エトキシド、n−プロポキシド、及びn−ブトキシド、並びにt−ブトキシドが挙げられる。好ましいカリウムアルコキシドとしては、カリウムのメトキシド、エトキシド、n−プロポキシド、n−ブトキシド、及びt−ブトキシドが挙げられる。好ましくは、アルコキシドは反応において用いるアルコールに対応し、則ち、アルコールがメタノールである場合には、アルコキシドはナトリウムメトキシド又はカリウムメトキシドのようなメトキシドである。] [0015] プロピレングリコールモノアルキルエーテルを形成するためのプロピレンオキシドとアルコールとの反応は、好ましくは約50℃〜約250℃、より好ましくは約100℃〜約180℃の範囲の温度で行う。プロピレンオキシドとアルコールとの間の反応は発熱性であるので、反応温度を制御するために反応混合物に冷却を施すことが望ましい可能性がある。反応は、好ましくは大気圧又は約3000psig(20,786MPa)以下のより高い圧力で行う。] [0016] 本発明の反応工程は、バッチ、半バッチ、及び連続法を包含する。代表的なバッチ反応においては、反応物質(触媒を除く)を反応器に充填し、触媒を導入し、混合物を所望の反応温度に加熱して、プロピレングリコールモノアルキルエーテルを含むアルコキシル化混合物を形成する。通常の連続反応においては、プロピレンオキシド、アルコール、任意の再循環流、及びアルカリ又はアルカリ土類金属アルコキシド触媒の流れを加熱した反応区域中に連続的に供給して、プロピレングリコールモノアルキルエーテルを含むアルコキシル化混合物を形成し、これを反応器から連続的に排出する。] [0017] 反応の後、プロピレングリコールモノアルキルエーテル生成物を製造するためにアルコキシル化混合物を蒸留にかける。蒸留工程は、まずアルコキシル化混合物を蒸留して、プロピレンオキシド及びアルコールを含む第1の塔頂流、並びにプロピレングリコールモノアルキルエーテルを含む第1の塔底流を生成させ;次に第1の塔底流を蒸留して、精製プロピレングリコールモノアルキルエーテルを第2の塔頂流として生成させる;ことを含む。] [0018] アルコキシル化混合物を蒸留する第1の蒸留工程は、反応からのアルコキシル化混合物中に含まれていたものよりも高い純度のプロピレングリコールモノアルキルエーテルを含む第1の蒸留塔底流を与える任意の温度及び圧力で運転することができる。蒸留の前に、アルコキシル化混合物を、貯蔵ユニット及び/又はアルコキシル化混合物から軽質分を除去するための仕上げドラムに送ることができるが、かかる貯蔵ユニット又は仕上げドラムは本発明方法のために必須ではない。アルコキシル化混合物を仕上げドラムに送る場合には、仕上げドラム内のシステム圧を低下させて、有意量の未反応プロピレンオキシドを蒸留前にフラッシングしてアルコキシル化混合物から排気するようにする。このフラッシングされたプロピレンオキシドは、反応に再循環して戻すことができる。] [0019] 第1の塔底流を蒸留する第2の蒸留工程は、精製プロピレングリコールモノアルキルエーテルを第2の塔頂流として与える任意の温度及び圧力で運転することができる。精製プロピレングリコールモノアルキルエーテルは、1−アルコキシ−2−プロパノール及び2−アルコキシ−1−プロパノールの混合物であってよい。精製プロピレングリコールモノアルキルエーテルはまた、精製1−アルコキシ−2−プロパノールであってもよく、ここでは生成する2−アルコキシ−1−プロパノールを第2の塔底流中に分離する。] [0020] 一般に、蒸留塔(カラムとも呼ばれる)は従来のデザインのものであってよい。塔には、従来の充填材を選択的に充填する。塔内の温度及び圧力は、製造するプロピレングリコールモノアルキルエーテルのタイプによって調節することができる。] [0021] 第1の蒸留塔は、アルコール及びプロピレンオキシドを塔頂流として除去し、塔底流中にプロピレングリコールモノアルキルエーテルを濃縮するために用いる。好ましくは、第1の蒸留塔は、約50℃〜約200℃の温度、及び約1psig(108MPa)〜約150psig(1136MPa)の圧力で運転する。] [0022] 第1の蒸留塔からの塔頂流(未反応のアルコール及びプロピレンオキシドを含む)は、更なる反応のために反応工程に選択的に再循環される。プロピレングリコールモノアルキルエーテルを含む第1の蒸留塔底流は、第1の塔から排出されて、プロピレングリコールモノアルキルエーテルの更なる精製のために第2の蒸留塔に移される。] [0023] 第2の蒸留塔においては、第1の蒸留塔底流を蒸留する。第2の蒸留塔からの塔頂流は、高純度のプロピレングリコールモノアルキルエーテルを含む。より重質の副生成物(例えば、ジプロピレングリコールエーテル及びトリプロピレングリコールエーテル)並びに場合によっては2−アルコキシ−1−プロパノール(この場合には1−アルコキシ−2−プロパノールを塔頂流中に精製する)を含む第2の蒸留塔底流を、反応器に再循環して戻すか又は他の生成物を製造するために更に精製することができる。一般に、第2の蒸留塔は、約100℃〜約200℃の温度、及び約1mmHg(0.133MPa)〜約760mmHg(101.3MPa)の圧力で運転される。] [0024] 第2の蒸留カラムから塔頂流として排出されるプロピレングリコールモノアルキルエーテル流の純度は、通常は約99〜約99.95%の範囲である。 反応及び/又は蒸留工程に水素化ホウ素アルカリ金属を加えないと、プロピレングリコールモノアルキルエーテル生成物は、通常は重量基準で50ppmより多い種々のカルボニル不純物を含み、1より大きいUV吸光度(245nmにおける)を与える。通常は、水素化ホウ素アルカリ金属を用いないで製造されるプロピレングリコールモノアルキルエーテルは、重量基準で約50〜2,000ppm、通常は約50〜1,000ppmの種々のカルボニル不純物を含む。] [0025] したがって、本発明方法は、反応及び/又は1以上の蒸留工程を水素化ホウ素アルカリ金属の存在下で行うことを必要とする。驚くべきことに、水素化ホウ素アルカリ金属を存在させると、プロピレングリコールモノアルキルエーテル生成物におけるカルボニル濃度及びUV吸光度が減少する。任意の水素化ホウ素アルカリ金属(リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、及びセシウムの水素化ホウ素化物)を用いることができるが、ナトリウム及びリチウムの水素化ホウ素化物が好ましく、水素化ホウ素ナトリウムが特に好ましい。] [0026] 水素化ホウ素アルカリ金属を反応混合物に加える場合には、水素化ホウ素アルカリ金属を、好ましくは、反応混合物が約0.05〜100ppmの水素化ホウ素アルカリ金属、より好ましくは約0.1〜50ppmの水素化ホウ素アルカリ金属を含むように反応混合物に加える。] [0027] 水素化ホウ素アルカリ金属を第1の蒸留工程に加える場合には、水素化ホウ素アルカリ金属を、アルコキシル化混合物と別の流れとして蒸留カラム中に加えることができ、或いは第1の蒸留工程の前にアルコキシル化混合物中に加えることができる。好ましくは、水素化ホウ素アルカリ金属を、第1の蒸留工程の前にアルコキシル化混合物中に加える。水素化ホウ素アルカリ金属を、好ましくは、アルコキシル化混合物が約0.1〜1,000ppmの水素化ホウ素アルカリ金属、より好ましくは約1〜100ppmの水素化ホウ素アルカリ金属を含むようにアルコキシル化混合物に加える。] [0028] 水素化ホウ素アルカリ金属を第2の蒸留工程に加える場合には、水素化ホウ素アルカリ金属を、第1の塔底流と別の流れとして蒸留カラム中に加えることができ、或いは第2の蒸留工程の前に第1の塔底流中に加えることができる。好ましくは、水素化ホウ素アルカリ金属を、第2の蒸留工程の前に第1の塔底流中に加える。水素化ホウ素アルカリ金属を、好ましくは、第1の塔底流が約1〜約10,000ppmの水素化ホウ素アルカリ金属、より好ましくは約1〜約100ppmの水素化ホウ素アルカリ金属を含むように第1の塔底流に加える。] [0029] 水素化ホウ素アルカリ金属を反応工程及び両方の蒸留工程に加えることができるが、水素化ホウ素アルカリ金属を第1及び/又は第2の蒸留工程に加えることが好ましい。水素化ホウ素アルカリ金属を第1の蒸留工程に加えることが特に好ましい。] [0030] 本発明方法の結果、減少したカルボニル不純物含量を有する精製プロピレングリコールモノアルキルエーテル生成物が製造される。好ましくは、精製プロピレングリコールモノアルキルエーテル生成物は1以下の245nmにおけるUV吸光度を有する。] [0031] 以下の実施例は単に本発明を例示するものである。当業者であれば、本発明の精神及び特許請求の範囲内の多くの変更を認識するであろう。 実施例1:反応実験: 比較実験1A:メタノール(132g)、プロピレンオキシド(110g)、及び2−メトキシ−1−プロパノール再循環混合物(60g)をステンレススチール反応器に加え、反応混合物の温度を130℃に昇温した。カリウムメトキシド触媒混合物(1.27g、メタノール中25重量%のKOCH3)を反応混合物に加え、撹拌した。反応混合物から試料を定期的(触媒添加の1時間10分後及び2時間10分後)に採取し、カルボニル含量及びUV吸光度に関して分析した。結果を表1に示す。] [0032] 実験1B:NaBH4をメタノールと共に反応混合物に加えて、反応混合物中0.3ppmのNaBH4の濃度を与えた他は、比較実験1Aの手順にしたがって実験1Bを行った。結果を表1に示す。] [0033] 結果は、反応混合物中の少量の水素化ホウ素ナトリウムによって、カルボニル不純物の減少した量及び低下したUV吸光度が得られることを示す。 実施例2:バッチ蒸留実験: 比較実験2A:内径8mmの回転バンドバッチ蒸留カラム(B/R Instrument Corporation, Easton MD)を用いて、1−メトキシ−2−プロパノール反応溶液(1198.3g、778.19gのPM−1を含む)を真空下で蒸留した。凝縮器圧力を368mmHg(49MPa)に制御し、還流比を50:1に設定した。この結果、蒸留リボイラーポットにおいて105℃の沸騰温度が得られた。塔頂の試料である精製PM−1を20mLの量で採取し、カルボニル含量及びUV吸光度(245nmにおける)に関して分析した。結果を表2に示す。] [0034] 実験2B:200ppmのNaBH4(0.24g)を1−メトキシ−2−プロパノール溶液(1200g、779.29gのPM−1を含む)に加えた他は、比較実験2Aの手順にしたがって実験2Bを行った。結果を表2に示す。] [0035] 結果は、バッチ蒸留ポット中に水素化ホウ素ナトリウムを加えると、105℃において約7時間後にポット中の水素化ホウ素ナトリウムが消耗するまで、塔頂で回収される最初の40mLのPM−1に関してカルボニル不純物の減少した量及び低下したUV吸光度が得られることを示す。] [0036] 実施例3:連続蒸留実験: 比較実験3A:PRO-PAK充填材を含む蒸留カラム(内径1インチ×4フィート)を用いる真空下での連続蒸留によって、65重量%のPM−1を含む1−メトキシ−2−プロパノール反応溶液を精製した。1−メトキシ−2−プロパノール反応溶液を、カラムの底部から18インチにおいて蒸留カラム中に供給し、蒸留工程中においては供給トレーにおける温度を118〜119℃に保持した。供給速度を調節して所望の液体滞留時間に到達させた。リボイラー液体体積を220mLに制御し、ポット温度を121〜122℃に保持した。還流比を5:1に制御した。精製PM−1生成物を塔頂から連続的に排出した。PM−1生成物試料をカルボニル含量及びUV吸光度(245nmにおける)に関して分析した。結果を表3に示す。] [0037] 実験3B:42ppmのNaBH4を1−メトキシ−2−プロパノール反応溶液に加えた他は、比較実験3Aの手順にしたがって実験3Bを行った。結果を表3に示す。 結果は、連続蒸留に水素化ホウ素ナトリウムを加えると、塔頂で回収されるPM−1生成物に関してカルボニル不純物及びUV吸光度の両方が減少することを示す。] [0038] ] [0039] ] 実施例 [0040] ]
权利要求:
請求項1 (a)アルカリ又はアルカリ土類金属アルコキシド触媒の存在下でプロピレンオキシドとアルコールとを反応させて、プロピレングリコールモノアルキルエーテルを含むアルコキシル化混合物を生成させ;(b)アルコキシル化混合物を蒸留して、プロピレンオキシド及びアルコールを含む第1の塔頂流、並びにプロピレングリコールモノアルキルエーテルを含む第1の塔底流を生成させ;そして(c)第1の塔底流を蒸留して、精製プロピレングリコールモノアルキルエーテルを第2の塔頂流として生成させる;ことを含み、反応及び/又は1以上の蒸留工程を水素化ホウ素アルカリ金属の存在下で行う、プロピレングリコールモノアルキルエーテルの製造方法。 請求項2 アルコールがC1〜C4アルコールである、請求項1に記載の方法。 請求項3 アルコールが、メタノール、1−プロパノール、1−ブタノール、及びtert−ブタノールからなる群から選択される、請求項1に記載の方法。 請求項4 アルカリ又はアルカリ土類金属アルコキシド触媒がアルカリ金属アルコキシドである、請求項1に記載の方法。 請求項5 アルカリ金属アルコキシド触媒がカリウムアルコキシド又はナトリウムアルコキシドである、請求項4に記載の方法。 請求項6 カリウムアルコキシドが、カリウムメトキシド、カリウムn−プロポキシド、カリウムn−ブトキシド、及びカリウムt−ブトキシドからなる群から選択される、請求項5に記載の方法。 請求項7 ナトリウムアルコキシドが、ナトリウムメトキシド、ナトリウムn−プロポキシド、ナトリウムn−ブトキシド、及びナトリウムt−ブトキシドからなる群から選択される、請求項5に記載の方法。 請求項8 水素化ホウ素アルカリ金属が水素化ホウ素ナトリウムである、請求項1に記載の方法。 請求項9 第1の塔頂流を反応工程(a)に再循環して戻す、請求項1に記載の方法。 請求項10 プロピレングリコールモノアルキルエーテルがプロピレングリコールモノメチルエーテルである、請求項1に記載の方法。 請求項11 蒸留工程(b)の前に水素化ホウ素アルカリ金属をアルコキシル化混合物中に加える、請求項1に記載の方法。 請求項12 蒸留工程(c)の前に水素化ホウ素アルカリ金属を第1の塔底流中に加える、請求項1に記載の方法。 請求項13 精製プロピレングリコールモノアルキルエーテルが1以下の245nmにおけるUV吸光度を有する、請求項1に記載の方法。 請求項14 (a)アルカリ金属メトキシド触媒の存在下でプロピレンオキシドとメタノールとを反応させて、プロピレングリコールモノメチルエーテルを含むアルコキシル化混合物を生成させ;(b)アルコキシル化混合物を蒸留して、プロピレンオキシド及びメタノールを含む第1の塔頂流、並びにプロピレングリコールモノメチルエーテルを含む第1の塔底流を生成させ;そして(c)第1の塔底流を蒸留して、精製プロピレングリコールモノメチルエーテルを第2の塔頂流として生成させる;ことを含み、反応及び/又は1以上の蒸留工程を水素化ホウ素ナトリウムの存在下で行う、プロピレングリコールモノメチルエーテルの製造方法。 請求項15 アルカリ金属メトキシド触媒がカリウムメトキシドである、請求項14に記載の方法。 請求項16 アルカリ金属メトキシド触媒がナトリウムメトキシドである、請求項14に記載の方法。 請求項17 第1の塔頂流を反応工程(a)に再循環して戻す、請求項14に記載の方法。 請求項18 蒸留工程(b)の前に水素化ホウ素ナトリウムをアルコキシル化混合物中に加える、請求項14に記載の方法。 請求項19 蒸留工程(c)の前に水素化ホウ素ナトリウムを第1の塔頂流中に加える、請求項14に記載の方法。 請求項20 精製プロピレングリコールモノメチルエーテルが1以下の245nmにおけるUV吸光度を有する、請求項14に記載の方法。
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引用文献:
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