JP2003267918A

JP2003267918A - ２，２’−ビス（ヒドロキシメチル）アルカン酸の製造方法

Info

Publication number: JP2003267918A
Application number: JP2003063766A
Authority: JP
Inventors: Hideshi Saito; 秀史斎藤; Mikio Suzuki; 幹夫鈴木; Shoji Sakamoto; 昭二坂本; Toshiharu Yokoyama; 寿治横山; Koji Maeda; 耕治前田
Original assignee: Nippon Kasei Chemical Co Ltd
Current assignee: Nippon Kasei Chemical Co Ltd
Priority date: 2003-03-10
Filing date: 2003-03-10
Publication date: 2003-09-25

Abstract

(57)【要約】【課題】粒径分布が狭く且つ小粒径であり、従って、溶
解性に優れた２，２’−ビス（ヒドロキシメチル）アル
カン酸の製造方法を提供する。【解決手段】晶析法により２，２’−ビス（ヒドロキシ
メチル）アルカン酸から２，２’−ビス（ヒドロキシメ
チル）アルカン酸を製造するに当たり、ジアルキルケト
ンを使用する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、２，２’−ビス
（ヒドロキシメチル）アルカン酸の製造方法に関するも
のであリ、詳しくは、粒径分布が狭く且つ小粒径である
２，２’−ビス（ヒドロキシメチル）アルカン酸の製造
方法に関するものである。２，２’−ビス（ヒドロキシ
メチル）アルカン酸（以下、ジメチロールアルカン酸と
言う）は、２，２’−ビス（ヒドロキシメチル）アルカ
ナール（以下、ジメチロールアルカナールと言う）の酸
化により得られ、ポリエステル、ポリウレタン、アルキ
ッド樹脂などの製造原料として有用である。

【０００２】

【従来の技術】ジメチロールアルカナールは、塩基の存
在下、α−炭素原子に２個の水素原子を有する脂肪族ア
ルデヒドと適当量のホルムアルデヒドとを縮合反応させ
ることにより得られる（化学式（Ｉ）参照）。この際、
２−置換アクロレインが副生する。一方、ジメチロール
アルカン酸は、ジメチロールアルカナールの酸化により
得られる（化学式（II）参照）。そして、上記の２−置
換アクロレインは、塩基の存在下での適当量のホルムア
ルデヒドとの反応によりジメチロールアルカナールに変
換される（化学式（III）参照）。

【０００３】

【化１】

【０００４】ジメチロールアルカナールの製造に使用す
る塩基（縮合触媒）としては、水酸化ナトリウム（特許
文献１及び２）、炭酸ナトリウム（特許文献３）、トリ
エチルアミン（特許文献４）、ジメチルアミノネオペン
タノール（特許文献５）等が提案されている。

【０００５】そして、ジメチロールアルカナールの生成
からジメチロールアルカン酸の回収までの一貫したプロ
セスとして、水媒体中において炭酸ナトリウムの存在下
にｎ−ブチルアルデヒドとホルムアルデヒドとを反応さ
せた後、過酸化水素で処理し、得られた反応液から炭酸
ナトリウムに由来する無機物をスルホン酸型陽イオン交
換樹脂で除去し、蒸発処理した後、酢酸ブチルで再晶析
して２，２−ビス（ヒドロキシメチル）ブタン酸の結晶
を濾別する方法が知られている（特許文献３）。また、
２，２−ビス（ヒドロキシメチル）ブタン酸の晶析溶媒
として酢酸エチルが知られている（特許文献６及び非特
許文献１）。

【０００６】しかしながら、ジメチロールアルカン酸の
晶析溶媒に上記の様な酢酸エステルを使用した場合、得
られる結晶は、粒径分布が広く且つ大粒径であり、従っ
て、溶解性に劣るという欠点がある。

【０００７】

【特許文献１】特公昭５２−２０９６５号公報

【特許文献２】特開昭６２−２６３１４１号公報

【特許文献３】米国特許３，３１２，７３６号明細書

【特許文献４】特公平４−５５１８１号公報

【特許文献５】ドイツ特許２５０７４６１号明細書

【特許文献６】英国特許第１，１７７，５５５号明細書

【非特許文献１】ＣｈｅｍｉｓｈｅＢｅｒｉｃｈｔ
ｅ」（第９５巻，１０２頁（１９６２年）

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記実情に
鑑みなされたものであり、その目的は、粒径分布が狭く
且つ小粒径であり、従って、溶解性に優れた２，２’−
ビス（ヒドロキシメチル）アルカン酸の製造方法を提供
することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明の要旨
は、晶析法により２，２’−ビス（ヒドロキシメチル）
アルカン酸から２，２’−ビス（ヒドロキシメチル）ア
ルカン酸を製造するに当たり、ジアルキルケトンを使用
することを特徴とする２，２’−ビス（ヒドロキシメチ
ル）アルカン酸の製造方法に存する。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明を添付図面を参照し
て詳細に説明する。図１は、本発明の好ましい実施態様
に従う連続的製造方法の一例を示すフローシートであ
る。本発明の２，２’−ビス（ヒドロキシメチル）アル
カン酸（ジメチロールアルカン酸）の製造方法は、少な
くとも、アルカナール生成工程（Ａ1）、アルカン酸生
成工程（Ｂ）、アルカン酸回収工程（Ｃ）を順次に包含
する。そして、本発明において、アルカン酸回収工程
（Ｃ）は特定の有機溶媒を使用した晶析手段により行わ
れる。

【００１１】先ず、アルカナール生成工程（Ａ1）につ
いて説明する。この工程おいては、水媒体中において塩
基の存在下にα−炭素原子に２個の水素原子を有する脂
肪族アルデヒド（以下、単に「脂肪族アルデヒド」と略
記する）とホルムアルデヒドとを反応させてアルカナー
ルを得る。同時に２−置換アクロレインが副生する。図
１においては、アルカナール生成工程（Ａ1）に脂肪族
アルデヒド（１）とホルムアルデヒド（２）と塩基（縮
合触媒）（３）が供給される。

【００１２】本発明で使用する脂肪族アルデヒドは、一
般式：Ｒ−ＣＨ₂ＣＨＯで表される。上記のＲは置換さ
れていてもよい直鎖または分岐の飽和アルキル基を表
す。Ｒの炭素数は、通常１〜７である。Ｒの具体例とし
ては、メチル、エチル、ｎ−プロピル、ｉｓｏ−プロピ
ル、ｎ−ブチル、ｉｓｏ−ブチル、ｎ−ペンチル、ｎ−
ヘキシル、ｎ−ヘプチル、ｉｓｏーヘキシル等が挙げら
れる。好ましいアルキル基は、メチル、エチル、ｎ−プ
ロピル及びｉｓｏ−プロピル基である。上記の置換基
は、反応条件下で不活性であれば特に制限されないが、
代表的には、炭素数１〜４のアルコキシ基であり、具体
的には、メトキシ、エトキシ、プロポキシ、ブトキシ基
である。

【００１３】本発明で使用する脂肪族アルデヒドは、α
−炭素原子に２個の水素原子を有するアルデヒドであ
り、その具体例としては、プロピオンアルデヒド、ｎ−
ブチルアルデヒド、ｉｓｏ−ブチルアルデヒド、ｎ−ペ
ンチルアルデヒド、ｉｓｏ−ペンチルアルデヒド、ｎ−
ヘキシルアルデヒド、ｉｓｏ−ヘキシルアルデヒド、ｎ
−ヘプチルアルデヒド、ｉｓｏ−ヘプチルアルデヒド、
ｎ−オクチルアルデヒド、ｉｓｏ−オクチルアルデヒ
ド、ｎ−ノニルアルデヒド、ｉｓｏ−ノニルアルデヒド
等が挙げられる。そして、後述のアルカナール生成工程
（Ａ2）（２−置換アクロレインのアルカナールへの変
換工程）を備えたプロセスの場合は、２−置換アクロレ
インが副生し易い脂肪族アルデヒド、すなわち、上記の
一般式におけるＲの炭素数が２以上の脂肪族アルデヒド
（プロピオンアルデヒドより炭素数の多い脂肪族アルデ
ヒド）が好適に使用される。

【００１４】一方、ホルムアルデヒドは、取り扱いの面
から水で希釈したものが好ましく、その濃度は、通常５
〜６０重量％、好ましくは３０〜５５重量％の範囲であ
る。

【００１５】塩基（縮合触媒）としては、例えば、特開
昭５２−１２４２１３号公報、特開平４−５５１８１号
公報、ドイツ特許９４７，４１９号公報、同２，５０
７，４６１号公報、米国特許３，３１２，７３６号明細
書、英国特許１，３１７，１０６号公報に記載されてい
る各種の塩基、例えば、アルカリ金属の水酸化物または
炭酸塩、アルカリ土類金属の水酸化物または炭酸塩、第
３級アミン化合物などが挙げられる。これらの塩基は２
種以上を併用してもよい。

【００１６】アルカリ金属の水酸化物と炭酸塩の具体例
としては、水酸化ナトリウム、炭酸ナトリウム、炭酸水
素ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸カリウム、炭酸水
素カリウム等が挙げられる。第３級アミン化合物として
は、炭素数が通常３〜２０、好ましくは３〜１５の脂肪
族、脂環式または複素環式アミンが挙げられ、これらの
中では脂肪族第３級アミンが好ましい。

【００１７】上記の脂肪族第３級アミンの具体例として
は、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリ−ｎ−
プロピルアミン、トリ−ｉｓｏープロピルアミン、トリ
−ｎ−ブチルアミン、トリ−ｉｓｏ−ブチルアミン、ト
リ−ｔｅｒｔ−ブチルアミンの様な対称トリアルキルア
ミン；メチルジエチルアミン、ジメチルエチルアミン、
エチルジ−ｉｓｏ−プロピルアミン、ジメチル−ｔｅｒ
ｔ−ブチルアミンの様な非対称トリアルキルアミン；
Ｎ，Ｎ−テトラメチル−エチレンジアミン、トリエチレ
ンジアミンの様なジアミン；Ｎ，Ｎ−ジメチルシクロヘ
キシルアミン、ビス（２−ヒドロキシエチル）−シクロ
ヘキシルアミン、Ｎ−メチルピロリジン、Ｎ−メチルピ
ペリジン、Ｎ−メチルモルフォリン、Ｎ，Ｎ−ジメチル
アミノエタノール、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノネオペンタ
ノールの様な置換基を有するアミン；トリベンジルアミ
ン、Ｎ，Ｎ−ジメチルベンジルアミンの様な芳香環を有
するアミン；トリエチレンジアミン、ビス（２−ジメチ
ルアミノエチル）−メチルアミンの様な第３級アミノ基
を有するポリアミン、テトラエチルアンモニウム・ヒド
ロキシドの様なテトラアルキルアンモニウム・ヒドロキ
シド等が挙げられる。これらの中ではトリアルキルアミ
ンが好ましい。また、本発明においては、不溶性の塩基
として、陰イオン交換樹脂を使用することも出来る。

【００１８】アルカナール生成工程（Ａ1）で生成する
ジメチロールアルカナールは、例えば、原料の脂肪族ア
ルデヒドがプロピオンアルデヒドの場合はジメチロール
プロパナール、ｎ−ブチルアルデヒドの場合はジメチロ
ールブタナールである。同時に副生する２−置換アクロ
レイン（２−アルキルアクロレイン）の具体例として
は、２−メチルアクロレイン、２−エチルアクロレイ
ン、２−プロピルアクロレイン、２−ブチルアクロレイ
ン、２−ペンチルアクロレイン、２−ヘキシルアクロレ
イン等が挙げられる。アルカナール生成工程（Ａ1）の
反応条件については後述する。

【００１９】次に、アクロレイン分離工程（Ｅ）につい
て説明する。この工程においては、アルカナール生成工
程（Ａ1）の反応液から２−置換アクロレインに富む成
分を回収する。図１においては、アクロレイン分離工程
（Ｅ）にアルカナール生成工程（Ａ1）の反応液（４）
が供給される。そして、２−置換アクロレインに富む成
分（５）とジメチロールアルカナールに富む成分（塩基
含有水溶液）（６）とに分離される。成分（５）におけ
る２−置換アクロレインの濃度は、通常３０〜１００重
量％、好ましくは５０〜１００重量％の範囲である。一
方、成分（６）におけるジメチロールアルカナールの濃
度は、通常１０〜８０重量％、好ましくは２０〜６０重
量％の範囲である。具体的な分離手段としては、蒸留
法、溶媒抽出法またはこれら適宜の順序で組合せた方法
が挙げられる。特に蒸留法は簡便であり好ましい。成分
（５）は、２−置換アクロレインの他、未反応の脂肪族
アルデヒド、ホルムアルデヒド、水、メタノール、塩基
（縮合触媒）を含んでいてもよい。

【００２０】次に、アルカナール生成工程（Ａ2）につ
いて説明する。この工程においては、水媒体中において
水溶性塩基の存在下にホルムアルデヒドとアクロレイン
分離工程（Ｅ）で回収した２−置換アクロレインとを反
応させる。図１においては、アルカナール生成工程（Ａ
2）にホルムアルデヒド（２）と２−置換アクロレイン
に富む成分（５）と塩基（縮合触媒）（３）が供給され
る。そして、２−置換アクロレインがジメチロールアル
カナールに変換される。アルカナール生成工程（Ａ2）
のホルムアルデヒド含有反応液（１８）の少なくとも一
部は、アルカナール生成工程（Ａ1）に循環される（図
１においては全量を循環している）。水溶性塩基として
は、アルカナール生成工程（Ａ1）で使用したのと同様
の塩基を使用することが出来る。なお、アルカナール生
成工程（Ａ1）及び（Ａ2）で使用する塩基の種類は異な
っていてもよい。アルカナール生成工程（Ａ2）の反応
条件については後述する。

【００２１】ところで、塩基の存在下、脂肪族アルデヒ
ドに対するホルムアルデヒドのモル比が２〜１０の条件
では、ジメチロールアルカナールの他に、２−置換アク
ロレインが相当量で副生する。その副生量は、アルデヒ
ドの種類、塩基の種類および使用量、反応温度などの条
件により支配されるが、例えば、トリエチルアミンの存
在下、６０℃付近でｎ−ブチルアルデヒドとホルムアル
デヒドの反応を行った場合、約２０％の２−エチルアク
ロレインが副生する。２−置換アクロレインは、ジメチ
ロールアルカナールの前駆体である２−ヒドロキシメチ
ルアルカナールの脱水反応により生成すること、また、
２−ヒドロキシメチルアルカナールと２−置換アクロレ
インとの間には平衡関係が存在することが知られてい
る。従って、脂肪族アルデヒド：ホルムアルデヒドのモ
ル比の低い条件では２−置換アクロレインの副生は避け
られない。

【００２２】脂肪族アルデヒドに対するホルムアルデヒ
ドのモル比が１０を超える場合は、２−置換アクロレイ
ンの副生を抑制し、ジメチロールアルカナールを高収率
で得ることが出来る。しかしながら、この場合、残存す
る過剰のホルムアルデヒドの分離やリサイクル等の煩雑
な操作が必要なため、コスト高になる。更に、ジメチロ
ールアルカナール中にホルムアルデヒドが過剰に残存す
ることにより、後段の酸化工程において、高価な酸化剤
を多量必要とし、また、副反応を誘起する問題もある。

【００２３】一方、２−置換アクロレインは、塩基と水
の存在下、ホルムアルデヒドとの反応により、ジメチロ
ールアルカナールに変換される。斯かる変換方法として
は、以下の方法が提案されている。

【００２４】特開昭５２−１２４２１３号公報には、ト
リエチルアミンによる２−エチルアクロレインとホルム
アルデヒド水溶液との反応により、ジメチロールブタナ
ールを得る方法が例示されている。しかしながら、この
方法の場合、反応効率を高めるため、２−エチルアクロ
レインに対して大過剰のホルムアルデヒドを使用してい
るため、過剰量のホルムアルデヒドの分離が必要となり
工業的に不利である。

【００２５】ドイツ特許２５０７４６１号公報には、
Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノネオペンタノールの存在下、ｎ
−ブチルアルデヒドとホルムアルデヒドとを１段目の反
応器で反応させた後、反応液から未反応のｎ−ブチルア
ルデヒドと副生した２−エチルアクロレインを蒸留によ
り分離し、得られた留分に、更に、ホルムアルデヒドと
アミンを添加して２段目の反応を行う方法が知られてい
る｛前述の特許文献５）。しかしながら、この方法の場
合、化学量論量のホルムアルデヒドを使用としているた
め、収率が低い。

【００２６】ジメチロールアルカナールの酸化によるジ
メチロールアルカン酸の製造方法としては、過酸化水素
により酸化する方法（例えば米国特許３，３１２，７３
６号明細書）、セリウム、チタン、ジルコニウム、ス
ズ、ニオブ、モリブデン及びタングステンから成る群か
ら選ばれた少なくとも一種の元素の化合物を触媒とし、
過酸化水素により酸化する方法（特開昭６２−２６３１
４１号公報）、過イソ酪酸により酸化する方法（有機合
成化学協会誌，３６，１０９５（１９７８））等が知ら
れている。

【００２７】しかしながら、前述の公知方法で製造した
ジメチロールアルカナールを酸化する場合、ジメチロー
ルアルカナールの収率が低い上、残存ホルムアルデヒド
含有量が多いため、多量の酸化剤が必要となり、従っ
て、高純度の製品を収率良く得ることは出来ない。

【００２８】上述の様に、従来技術においては、高収率
でジメチロールアルカナールを得ることが出来、且つ、
ホルムアルデヒドの残存量を抑制できる方法は見出され
ていなかった。

【００２９】そこで、未反応ホルムアルデヒドの回収負
荷を軽減し、且つ、ホルムアルデヒド残存量を抑制して
ジメチロールアルカナールを高収率で得るとの観点か
ら、本発明の好ましい実施態様においては、アルカナー
ル生成工程（Ａ1）及び（Ａ2）の全工程中の脂肪族アル
デヒドとホルムアルデヒドとのモル比（Ｉ）を１：１〜
１：５の範囲に調節し、アルカナール生成工程（Ａ2）
における２−置換アクロレインとホルムアルデヒドとの
モル比（II）を１：３〜１：１００の範囲に調節するの
が好ましい。ジメチロールアルカナール中に残存するホ
ルムアルデヒドの量をより低減できるという観点から、
上記のモル比（Ｉ）は１：１〜１：３の範囲が更に好ま
しく、上記のモル比（II）は１：３〜１：５０の範囲が
更に好ましい。

【００３０】アルカナール生成工程（Ａ1）における、
脂肪族アルデヒドの仕込み量に対する２−置換アクロレ
イン副生比は、脂肪族アルデヒドに対するホルムアルデ
ヒド仕込み比に影響を受ける。そこで、アルカナール生
成工程（Ａ1）における、脂肪族アルデヒドと２−置換
アクロレインとの存在比は、好ましくは１：０．０１〜
１：２、更に好ましくは１：０．０５〜１：１の範囲に
なる様に調節するのがよい。２−置換アクロレインの副
生量が少ない条件では、アルカナール生成工程（Ａ2）
において、２−置換アクロレインからのジメチロールア
ルカナールへの変換量が少なくなるため、アクロレイン
分離工程（Ｅ）の存在意義が薄れる。一方、２−置換ア
クロレインの生成量が少ない条件では、必然的に脂肪族
アルデヒドに対するホルムアルデヒドの使用量が多くな
るため、過剰ホルムアルデヒドの除去の負荷が大きくな
り、工業的に不利である。

【００３１】アルカナール生成工程（Ａ1）における塩
基の使用量は、脂肪族アルデヒド１モルに対し、通常
０．０１〜１．０モル、好ましくは０．０２〜０．５モ
ルの範囲である。アルカナール生成工程（Ａ2）におけ
る塩基の使用量は、２−置換アクロレイン１モルに対
し、通常０．０１〜１．０モル、好ましくは０．０２〜
０．５モルの範囲である。

【００３２】上記の各工程の反応温度は、塩基の種類お
よび使用量に依存するが、例えば、アルカリ金属または
アルカリ土類金属水酸化物を使用する場合は、通常−１
０〜１００℃、好ましくは１０〜８０℃である。第３級
アミンを使用する場合は、通常−１０℃〜１２０℃、好
ましくは１０℃〜１００℃の範囲である。また、反応
は、常圧下の他、減圧下または加圧下で行ってもよい。

【００３３】次に、アルカン酸生成工程（Ｂ）について
説明する。この工程においては、ジメチロールアルカナ
ール含有する水溶液（ａ）を酸化処理してアルカン酸を
得る。上記の水溶液中には、アルカナール生成工程（Ａ
1）で使用した水溶性塩基が含まれていてもよい。図１
においては、アクロレイン分離工程（Ｅ）で回収したジ
メチロールアルカナールに富む成分の塩基含有水溶液
（６）と酸化剤（７）とがアルカン酸生成工程（Ｂ）に
供給される。そして、ジメチロールアルカナールの酸化
によりジメチロールアルカン酸が生成する。

【００３４】酸化方法としては、前述の公知方法、すな
わち、過酸化水素により酸化する方法（米国特許３，３
１２，７３６号明細書）、セリウム、チタン、ジルコニ
ウム等の触媒の存在下に過酸化水素により酸化する方法
（特開昭６２−２６３１４１号公報）、過イソ酪酸によ
り酸化する方法（有機合成化学協会誌，３６，１０９５
（１９７８））等を採用することが出来る。特に過酸化
水素による酸化が好ましい。

【００３５】過酸化水素としては、通常２０〜６０重量
％の水溶液が使用される。過酸化水素の使用量は、ジメ
チロールアルカナール１モルに対し、通常０．２〜２モ
ル、好ましくは０．４〜１．５モルの範囲である。一
方、酸化反応系でのジメチロールアルカナールの濃度
は、通常５〜６０重量％、好ましくは２０〜５０重量％
の範囲である。酸化反応の温度は、通常２０〜１００
℃、好ましくは４０〜８０℃の範囲である。上記の酸化
反応は、未反応のジメチロールアルカナールが残存しな
くなるまで行う。

【００３６】次に、アルカン酸回収工程（Ｃ）について
説明する。この工程においては、ジメチロールアルカン
酸と塩基とを含有する水溶液（ｂ）からジメチロールア
ルカン酸を分離する。具体的には、上記の水溶液（ｂ）
に１当量以下の鉱酸（水溶液中の塩基（縮合触媒）に対
する割合）を添加して塩基を塩に変換し、次いで、水溶
液（ｂ）中の水を有機溶媒で置換し、析出した鉱酸塩を
分離した後、有機溶媒溶液からアルカン酸を晶析させ
る。上記のアルカン酸回収工程（Ｃ）における前段処理
は、前述の縮合触媒に水溶性塩基を使用した場合に採用
される。

【００３７】上記の様な特定の前処理を備えた晶析手段
によれば、水に対する溶解性の大きいジメチロールアル
カン酸と塩基との水溶液から、容易にジメチロールアル
カン酸と鉱酸塩となった塩基とを分離することが出来
る。図１においては、水溶液（ｂ）（８）と鉱酸（９）
と有機溶媒（１０）がアルカン酸回収工程（Ｃ）に供給
され、水（１１）と鉱酸塩（１２）とがアルカン酸回収
工程（Ｃ）から除去される。そして、ジメチロールアル
カン酸の結晶（１３）と母液の有機溶媒溶液（濾液）
（１４）とに固液分離される。

【００３８】上記の鉱酸としては、塩酸、硫酸、硝酸、
リン酸などが挙げられるが、特に硫酸が好ましい。鉱酸
の使用量は、水溶液中の塩基（縮合触媒）に対する割合
として１当量以下、好ましくは０．８５〜１当量の範囲
である。１当量を超えて鉱酸を添加した場合は、残存す
る蟻酸とヒドロキシメチル基とのエステル化などにより
ジメチロールアルカン酸の収率が低下する。また、鉱酸
の添加量が余りにも少ない場合は、ジメチロールアルカ
ン酸と塩基との塩がジメチロールアルカン酸の結晶中に
混入する。

【００３９】水溶液（ｂ）中の水を有機溶媒で置換する
方法は、例えば、水溶液（ｂ）中の大部分の水を留去し
た後に残渣に有機溶媒を添加する方法、水溶液（ｂ）に
有機溶媒を添加した後に相分離して水相を除去する方法
などが挙げられる。水溶液（ｂ）からの水の留去には、
減圧で水溶液を加熱して水を留去する方法、水溶液に有
機溶媒を添加し、溶媒と共に水を蒸発させて除去する方
法などが採用される。この場合、水溶液（ｂ）の温度が
通常１００℃以下、好ましくは８０℃以下になる様に減
圧度を調節するのが好ましい。水溶液（ｂ）の温度が高
過ぎる場合は、ジメチロールアルカン酸が脱水縮合して
酸無水物となり、残存する蟻酸とジメチロールアルカン
酸のメチロール基とが反応して蟻酸エステルが生成し、
ジメチロールアルカン酸の収率が低下する。

【００４０】本発明においては、上記の有機溶媒とし
て、ジアルキルケトンを使用することが重要である。す
なわち、晶析溶媒としてジアルキルケトンを使用するこ
とにより、粒径分布が狭く且つ小粒径であり、従って、
溶解性に優れ、ポリエステル、ポリウレタン、アルキッ
ド樹脂などの製造原料として使用する際の溶解操作が容
易なアルカン酸が得られる。ジアルキルケトンの具体例
としては、アセトン、メチルエチルケトン、ジエチルケ
トン、メチル−ｎ−プロピルケトン、メチルイソプロピ
ルケトン、メチル−ｎ−ブチルケトン、メチルイソブチ
ルケトン、ジ−ｎ−プロピルケトン、ジイソプロピルケ
トン、エチル−ｎ−プロピルケトン、エチル−ｎ−ブチ
ルケトン、エチルイソブチルケトン、メチル−ｎ−アミ
ルケトン、メチルイソアミルケトン、ジイソブチルケト
ン等が挙げられる。アセトンは水との相互溶解度が余り
にも大きいため、その回収などの観点からの不利益があ
る。斯かる観点から、非対称のジアルキルケトンが好ま
しく、価格の面から、メチルイソブチルケトンが特に好
ましい。

【００４１】有機溶媒（ジアルキルケトン）の使用量
は、ジメチロールアルカン酸に対する重量比として、通
常１〜１０倍、好ましくは１．５〜５倍の範囲である。
有機溶媒の使用量が多過ぎる場合は、ジメチロールアル
カン酸の溶解量が増大して晶析率が低下し、また、少な
過ぎる場合はジメチロールアルカン酸の純度が低下す
る。

【００４２】有機溶媒に置換された溶液から鉱酸塩を除
去する場合、当該有機溶媒溶液中の水分は次の様に調節
するのが好ましい。すなわち、ジメチロールプロピオン
酸以外のジメチロールアルカン酸の場合は、通常５重量
％以内、好ましくは１重量％以内、また、ジメチロール
プロピオン酸の場合は、１０重量％以内、好ましくは５
重量％以内に調節する。斯かる水分調節を行わない場合
は、鉱酸塩が溶解し、晶析後のジメチロールアルカン酸
に混入することがある。

【００４３】有機溶媒溶液から析出した鉱酸塩を濾過し
て除去する場合、当該有機溶媒溶液の温度が低過ぎる
と、ジメチロールアルカン酸の結晶が析出し、その回収
率が低下する。従って、濾過はジメチロールアルカン酸
が溶解する温度で行うのが好ましい。

【００４４】鉱酸塩を濾過した後、冷却晶析により、ジ
メチロールアルカン酸を結晶として取り出すことが出来
る。冷却温度は、通常３０〜−１０℃、好ましくは１０
〜−５℃の範囲である。ジメチロールアルカン酸の晶析
時における有機溶媒溶液中の水の量は、アルカン酸に対
して２０重量％以下に調節するのが好ましい。有機溶媒
溶液中の水の量が多過ぎる場合は、ジメチロールアルカ
ン酸の晶析率が低下する他、結晶析出温度も低下するた
め、より低温まで冷却しなくてはならず、エネルギー的
にも得策でない。有機溶媒溶液中の水の量は、好ましく
は１０重量％以下である。斯かる水分調節は、通常、鉱
酸塩を除去する場合の前記の水分調節によって達成する
ことが出来る。なお、取り出した結晶中に鉱酸塩が残存
している場合は、有機溶媒に結晶を再度加熱溶解して熱
時濾過し、濾液から再度晶析させることにより、残存す
る鉱酸塩の大部分を除去することが出来る。

【００４５】次に、アルカン酸再回収工程（Ｄ）につい
て説明する。この工程においては、前記のアルカン酸回
収工程（Ｃ）の晶析後の固液分離により回収され且つ未
晶析のアルカン酸を含む有機溶媒溶液（濾液）に無機塩
基の水溶液を添加してアルカン酸を塩に変換し、次い
で、分離した水相から水を留去してアルカン酸塩を回収
する。すなわち、前記のアルカン酸回収工程（Ｃ）にお
ける濾液中には、ジメチロールアルカン酸が通常５〜８
重量％の濃度で溶解しており、斯かるジメチロールアル
カン酸は、不純物との混合溶液として存在するため、溶
媒の留去操作だけでは回収することが出来ない。

【００４６】そこで、本発明においては、上記の濾液に
無機塩基を添加し、ジメチロールアルカン酸の塩として
濾液から分離して回収する。図１においては、アルカン
酸回収工程（Ｃ）で回収された濾液（１４）と無機塩基
の水溶液（１５）がアルカン酸再回収工程（Ｄ）に供給
され、相分離した有機相（１６）と水相から留去した水
（１７）とがアルカン酸再回収工程（Ｄ）から除去され
る。そして、ジメチロールアルカン酸塩（１９）が回収
される。

【００４７】無機塩基としては、アルカリ金属水酸化物
あるいはアルカリ金属炭酸塩、または、アルカリ土類金
属水酸化物あるいはアルカリ土類金属炭酸塩の様なアル
カリ金属で構成される塩基が好適に使用される。

【００４８】上記アルカリ金属水酸化物としては、水酸
化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウム等、ま
た、アルカリ金属炭酸塩としては、炭酸ナトリウム、炭
酸カリウム、炭酸リチウム等が挙げられる。一方、アル
カリ土類金属水酸化物としては、水酸化カルシウム、水
酸化バリウム等、アルカリ土類金属炭酸塩としては、炭
酸カルシウム、炭酸バリウム等が挙げられる。

【００４９】上記の無機塩基は水と共に濾液に添加され
る。無機塩基の使用量は、水と共に添加した際のｐＨが
通常８〜１０、好ましくはｐＨ８．５〜９．５の範囲と
なる様な量にするのがよい。無機塩基を添加する際の濾
液の温度は、通常０〜１００℃、好ましくは２０〜５０
℃の範囲である。そして、攪拌により、ジメチロールア
ルカン酸塩の水溶液または固体が水層側に回収される。
水溶液で回収した場合は、水を留去することにより、更
に、必要ならば、ジメチロールアルカン酸塩の溶解性が
小さい溶媒を添加して冷却晶析させることにより、粉末
として回収することが出来る。

【００５０】水溶液で回収した後、ジメチロールアルカ
ン酸塩を粉末状で取り出す場合、水の蒸発は、５０〜１
００℃で常圧または減圧で行う。この場合、蒸発残分中
の水分は、ジメチロールアルカン酸塩が極めて水に溶け
易いため、通常１０重量％以下、好ましくは２重量％以
下にするのがよい。水を留去した後、メタノール、エタ
ノール、プロパノール、イソプロパノール等のアルコー
ル類を添加してジメチロールアルカン酸塩を分散させて
濾過することにより、粉末として取り出すことも出来
る。

【００５１】本発明の製造方法は、図１に示すプロセス
に従って連続的に行うことが出来るが、バッチ方式また
はセミ連続方式であってもよい。特に、規模によって
は、バッチ方式またはセミ連続方式が好ましく、特に、
アルカン酸回収工程（Ｃ）以降はバッチ方式で行うこと
が好ましいことが多い。

【００５２】

【実施例】以下、本発明を実施例により更に詳細に説明
するが、本発明は、その要旨を超えない限り、以下の実
施例に限定されるものではない。

【００５３】実施例１＜アルカナール生成工程（Ａ1）＞還流冷却器を備えた
５００ｍｌ丸底フラスコ内に、ｎ−ブチルアルデヒド７
２ｇ（１ｍｏｌ）、５２重量％ホルムアルデヒド水溶液
９８ｇ（１．７ｍｏｌ）を反応器に仕込み、４０℃に加
温しながら３０重量％ＮａＯＨ水溶液１０．６ｇ（０．
０８ｍｏｌ）を滴下後、液温６０℃で１時間反応を実施
した。このときのｎ−ブチルアルデヒド：ホルムアルデ
ヒド：ＮａＯＨ仕込み比は、モル比で１：１．７：０．
０８であった

【００５４】ｎ−ブチルアルデヒドの転化率は９４モル
％，ジメチロールブタナールとジメチロールブタナール
のホルムアルデヒド付加体の合計収率は４０モル％、
同合計選択率は４３モル％あった。ここで、ジメチロー
ルブタナールのホルムアルデヒド付加体とは、後段の酸
化工程において、目的物であるジメチロールブタン酸に
変化し得る成分である。このときの２−エチルアクロレ
イン収率は２３モル％であった。また、ｎ−ブチルアル
デヒドを基準のホルムアルデヒド残存量は２０モル％で
あった。

【００５５】＜アクロレイン分離工程（Ｅ）＞次いで、
９０℃、常圧の条件、アルカナール生成工程（Ａ1）の
反応液を蒸留し、塔頂から２−エチルアクロレインに富
む留分（２−エチルアクロレイン７９重量％、ｎ−ブチ
ルアルデヒド２１重量％）２３ｇを分離し、塔底からジ
メチロールブタナールに富む留分（ジメチロールブタナ
ールの３３重量％水溶液）１５８ｇを得た。

【００５６】＜アルカナール生成工程（Ａ2）＞次い
で、５２重量％ホルムアルデヒド水溶液９８ｇ（１．７
ｍｏｌ）にアクロレイン分離工程（Ｅ）からの留分（２
−エチルアクロレイン量１７ｇ，０．２ｍｏｌ）を加
え、４０℃に加温しながら、３０重量％ＮａＯＨ水溶液
２．７ｇ（０．０２ｍｏｌ）を滴下した後、液温を４０
℃で、１時間保持して、２−エチルアクロレインの反応
を行った。このときの２−エチルアクロレイン：ホルム
アルデヒド：ＮａＯＨ仕込み比は、モル比で１：８．
５：０．１であった。

【００５７】２−エチルアクロレイン基準のジメチロー
ルブタナールとジメチロールブタナールのホルムアルデ
ヒド付加体の合計収率は７０モル％であった。また、ｎ
−ブチルアルデヒドを基準のホルムアルデヒドの残存量
は１４０モル％であった。

【００５８】＜２回目のアルカナール生成工程（Ａ1）
＞次に、アルカナール生成工程（Ａ2）で得られた反応
液を６０℃に保持しながら、ｎ−ブチルアルデヒド７２
ｇ（１ｍｏｌ）を加えた後、３０重量％ＮａＯＨ８ｇ
（０．０６ｍｏｌ）を滴下し、ｎ−ブチルアルデヒドと
未反応ホルムアルデヒドとの反応を４０℃、１時間実施
した。この反応工程は、アルカナール生成工程（Ａ2）
で得られた反応液を前記のアルカナール生成工程（Ａ
1）のホルムアルデヒド成分として使用した場合と見な
すことが出来る。

【００５９】２回目のアルカナール生成工程（Ａ1）に
おけるｎ−ブチルアルデヒドの転化率（仕込み基準）は
７８モル％、ジメチロールブタナールとジメチロールブ
タナールのホルアルデヒド付加体の合計収率（仕込み基
準）は５３モル％、同合計選択率は６８モル％であっ
た。このときの２−エチルアクロレインの収率は２０モ
ル％であり、１回目のアルカナール生成工程（Ａ1）の
場合と略同等であった。また、ｎ−ブチルアルデヒドを
基準のホルムアルデヒドの残存量は１９モル％であっ
た。

【００６０】アルカナール生成工程（Ａ2）と２回目の
アルカナール生成工程（Ａ1）におけるｎ−ブチルアル
デヒド：２−エチルアクロレイン：ホルムルデヒド：Ｎ
ａＯＨの総仕込みモル比は、１：０．２：１．７：０．
８であった。ここで、２−エチルアクロレインとホルム
アルデヒドの総仕込みモル比とは、２回目のアルカナー
ル生成工程（Ａ1）におけるｎ−ブチルアルデヒド仕込
みに対する、アルカナール生成工程（Ａ2）における２
−エチルアクロレインとホルムアルデヒドの総仕込みモ
ル比を示す。

【００６１】以後、同一の操作を繰り返し行った場合、
アルカナール生成工程（Ａ1）とアルカナール生成工程
（Ａ2）におけるｎ−ブチルアルデヒド：２−エチルア
クロレイン：ホルムルデヒド：ＮａＯＨの総仕込みモル
比は、上述した比率で維持され、定常状態で反応が進行
すると考えられる。この様に少なくともアルカナール生
成工程（Ａ1）とアルカナール生成工程（Ａ2）を含むプ
ロセスにより、ホルムアルデヒド／ｎ−ブチルアルデヒ
ド総仕込みモル比が低い条件下で目的生成物の収率向上
が達成される。

【００６２】＜アルカン酸生成工程（Ｂ）＞アクロレイ
ン分離工程（Ｅ）の蒸留塔の塔底から回収した反応液
（アルカナールの４６重量％水溶液）１５６ｇを６０℃
に加温し、３５重量％過酸化水素水５１ｇ（０．５２モ
ル）を２時間で滴下した後、更に５時間反応させた。酸
化反応後、２回目のアルカナール生成工程（Ａ1）にお
いて消費されたｎ−ブチルアルデヒド基準のジメチロー
ルブタン酸の収率は５５モル％であった。

【００６３】＜アルカン酸回収工程（Ｃ）＞上記酸化反
応液２００ｇに４７重量％硫酸７．９ｇ（０．０３８モ
ル：対ＮａＯＨ０．９５当量）を加えてＮａＯＨ由来の
ナトリウムを硫酸ナトリウムとした後、水浴の温度を６
０℃として減圧下で水を留去した。反応液中から水を９
０ｇ留去した後、メチルイソブチルケトン（ＭＩＢＫ）
２０８ｇを添加した。反応液中の水分は０．７重量％と
なった。水分の低下に伴って析出する硫酸ナトリウムを
濾過して除き、濾液を０℃まで冷却してジメチロールブ
タン酸の結晶を析出させた。このときの晶析率は８２重
量％であった。また、回収したｎ−ブチルアルデヒドを
除き、転化したｎ−ブチルアルデヒドを基準としたジメ
チロールブタン酸の収率は４５モル％であった。次い
で、固液分離してジメチロールブタン酸をンを回収し、
バット上に広げて減圧下６０℃で２４時間乾燥した。

【００６４】得られたジメチロールブタン酸の篩による
粒度分布の測定結果は、表１に示す通りであり、各種の
溶媒に対する溶解試験の結果は、表２に示す通りであっ
た。また、ジメチロールブタン酸結晶中のＮａ濃度は１
７ｐｐｍ、（ＳＯ4）2-濃度は６ｐｐｍであった。

【００６５】実施例２実施例１において、ジメチロールブタン酸の結晶を濾過
により分離した後の濾液から更に次の要領でジメチロー
ルブタン酸ナトリウム塩を回収した以外は、実施例１と
同じ方法により、ジメチロールブタン酸の結晶を製造し
た。すなわち、ジメチロールブタン酸濃度が６重量％
（回収したｎ−ブチルアルデヒドを除き、転化したｎ−
ブチルアルデヒド基準では１０モル％の収率相当）の上
記の濾液に２０重量％ＮａＯＨ水溶液６２ｇを滴下して
攪拌した。この溶液のｐＨは９．０となった。

【００６６】次いで、上記の溶液を静置して２層に分離
し、下層の水層のみを分液して取り出した。この水溶液
から、減圧下に水を留去し、蒸発残分中の水分が１．２
重量％となったところで、メタノール１３１ｇを添加し
て６５℃に加熱しながら攪拌し、ジメチロールブタン酸
ナトリウム塩を分散させた。その後、５℃に冷却し、濾
過してジメチロールブタン酸ナトリウム塩を取り出し
た。ジメチロールブタン酸ナトリウム塩の収率は、回収
したｎ−ブチルアルデヒドを除き、転化したｎ−ブチル
アルデヒド基準で９モル％、濾液からの回収率で９３重
量％であった。

【００６７】比較例１実施例１において、アルカン酸回収工程（Ｃ）で使用す
る有機溶媒をＭＩＢＫから酢酸エチルに変更した以外
は、実施例１と同様に、ジメチロールブタン酸の結晶を
得た。粒度分布の測定結果および各種の溶媒に対する溶
解試験の結果をそれぞれ表１及び表２に示す。

【００６８】

【表１】

【００６９】

【表２】

【００７０】表１に示す結果から明らかな通り、晶析溶
媒としてジアルキルケトンを使用する本発明によれば、
粒径分布がよりシャープである（二次凝集が少ない）と
共に粒径のより小さいアルカン酸が得られる。そして、
斯かるアルカン酸は、表２に示す通り、各種の有機溶媒
に迅速に溶解する。

【００７１】

【発明の効果】以上説明した本発明によれば、粒径分布
が狭く且つ小粒径であり、溶解性に優れた２，２’−ビ
ス（ヒドロキシメチル）アルカン酸の製造方法が提供さ
れる。すなわち、晶析法により２，２’−ビス（ヒドロ
キシメチル）アルカン酸の有機溶媒溶液から２，２’−
ビス（ヒドロキシメチル）アルカン酸結晶を製造するに
当たり、有機溶媒としてジアルキルケトンを使用する方
法が提供される。また、本発明によれば、未反応ホルム
アルデヒドの回収負荷を軽減し、且つ、ホルムアルデヒ
ド残存量を抑制して２，２’−ビス（ヒドロキシメチ
ル）アルカン酸を高収率で得ることが出来る。従って、
本発明の工業的な利用価値は高い。

【図面の簡単な説明】

【図１】連続的製造方法の一例を示すフローシート

【符号の説明】

Ａ１：アルカナール生成工程Ａ２：アルカナール生成工程Ｂ：アルカン酸生成工程Ｃ：アルカン酸回収工程Ｄ：アルカン酸再回収工程Ｅ：アクロレイン分離工程１：脂肪族アルデヒド２：ホルムアルデヒド３：塩基（縮合触媒）４：アルカナール生成工程（Ａ1）の反応液５：２−置換アクロレインに富む成分６：ジメチロールアルカナールに富む成分（塩基含有水
溶液）７：酸化剤８：ジメチロールアルカ酸と塩基とを含有する水溶液９：鉱酸１０：有機溶媒１１：水１２：鉱酸塩１３：ジメチロールアルカン酸の結晶１４：有機溶媒溶液（濾液）１５：無機塩基の水溶液１６：有機相１７：水１８：ホルムアルデヒド含有反応液１９：ジメチロールアルカン酸塩

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者坂本昭二福島県いわき市小名浜字高山34番地日本化成株式会社内 (72)発明者横山寿治神奈川県横浜市青葉区鴨志田町1000番地三菱化学株式会社内 (72)発明者前田耕治神奈川県横浜市青葉区鴨志田町1000番地三菱化学株式会社内Ｆターム(参考） 4H006 AA02 AD15 BB16 BN10 BS10

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】晶析法により２，２’−ビス（ヒドロキ
シメチル）アルカン酸から２，２’−ビス（ヒドロキシ
メチル）アルカン酸を製造するに当たり、ジアルキルケ
トンを使用することを特徴とする２，２’−ビス（ヒド
ロキシメチル）アルカン酸の製造方法。
【請求項２】２，２’−ビス（ヒドロキシメチル）ア
ルカン酸が２，２’−ビス（ヒドロキシメチル）ブタン
酸である請求項１に記載の製造方法。
【請求項３】ジアルキルケトンがメチルイソブチルケ
トンである請求項１又は２に記載の製造方法。