JP2015229644A - 多分岐脂肪族エステルの製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
第2観点として、炭素原子数10〜30の多分岐脂肪族アルコールと、炭素原子数7〜30の多分岐脂肪族カルボン酸とを反応し、炭素原子数17〜60の多分岐脂肪族エステルを得る第1観点に記載の製造方法、
第3観点として、炭素原子数7〜30の多分岐脂肪族アルコールと、炭素原子数10〜30の多分岐脂肪族カルボン酸とを反応し、炭素原子数17〜60の多分岐脂肪族エステルを得る第1観点に記載の製造方法、
第4観点として、炭素原子数10〜30の多分岐脂肪族アルコールと、炭素原子数10〜30の多分岐脂肪族カルボン酸とを反応し、炭素原子数20〜60の多分岐脂肪族エステルを得る第1観点に記載の製造方法、
第5観点として、1モルの多分岐脂肪族アルコールに対して、0.8〜2.5モルの多分岐脂肪族カルボン酸を反応させるものである第1観点乃至第4観点のいずれか一つに記載の製造方法、
第6観点として、多分岐脂肪族アルコール及び多分岐脂肪族カルボン酸は、それぞれ分子内に第3級炭素原子及び/又は第4級炭素原子を有し、分子内のそれら炭素原子の合計数が2個以上である該アルコール及び該カルボン酸である第1観点乃至第5観点のいずれか一つに記載の製造方法、
第7観点として、多分岐脂肪族アルコール及び多分岐脂肪族カルボン酸は、それぞれ分子内に第3級炭素原子及び/又は第4級炭素原子を有し、分子内のそれら炭素原子の合計数が2〜10である該アルコール及び該カルボン酸である第1観点乃至第5観点のいずれか一つに記載の製造方法、
第8観点として、多分岐脂肪族アルコールが1価アルコールである第1観点乃至第7観点のいずれか一つに記載の製造方法、
第9観点として、多分岐脂肪族アルコールがイソステアリルアルコール、イソアラキジルアルコール、又はトリメチルヘキシルアルコールである第1観点乃至第7観点のいずれか一つに記載の製造方法、
第10観点として、多分岐脂肪族カルボン酸が1価カルボン酸である第1観点乃至第9観点のいずれか一つに記載の製造方法、
第11観点として、多分岐脂肪族カルボン酸がイソステアリン酸、イソアラキジン酸、又はトリメチルヘキサン酸である第1観点乃至第9観点のいずれか一つに記載の製造方法、
第12観点として、反応が180〜300℃で行われる第1観点乃至第11観点のいずれか一つに記載の製造方法、
第13観点として、ハーゼン色数(APHA)が1〜20である第1観点乃至第12観点のいずれか一つに記載の製造方法、及び
第14観点として、下記式(1−1)、又は式(1−2):
炭素原子数7〜30の多分岐脂肪族アルコールと、炭素原子数10〜30の多分岐脂肪族カルボン酸とを反応し、炭素原子数17〜60の多分岐脂肪族エステルを得る方法、
炭素原子数10〜30の多分岐脂肪族アルコールと、炭素原子数10〜30の多分岐脂肪族カルボン酸とを反応し、炭素原子数20〜60の多分岐脂肪族エステルを得る方法である。
即ち、該アルコールと該カルボン酸の少なくとも一方が炭素原子数10〜30を有する多分岐高級脂肪族化合物である場合に本願発明の製造方法が適用できる。
また、本願発明に用いられるアルコールとカルボン酸は、少なくとも一方が炭素原子数10〜30を有する化合物となるが、該炭素原子数10〜30を有する化合物が反応性溶媒としての性質を有し、それにより一方又は両方が反応系内で溶剤としての役割を果たすものと考えられる。それによりアルコールとカルボン酸が相互に溶解し均一な反応系を形
成し反応が進行するものと考えられる。
本願発明では特定の原料を選択し、無溶剤と無触媒で反応することによって、得られるエステルは着色がほとんどないため、着色されたエステル化合物が敬遠されるような用途、例えば化粧品や塗料や潤滑油等の分野に本発明で得られたエステルを有効に適用することができる。
本願発明は原料である特定のアルコールとカルボン酸を選択することにより、無溶剤であり且つ無触媒で反応を進行でき、その結果、ハーゼン色数(APHA)が低い(即ち、透明性の高い)エステルを得る製造方法である。
ハーゼン色数の測定は日本工業規格では標準液と試料を肉眼で比べて判定するとしているが、本発明では測定装置を使って判定することができる。
ハーゼン標準色と試料の比較で光吸収曲線や屈折率が異なり、光電光度計や分光光度計でハーゼン色数の測定を行った場合に目視判定と異なる結果を生じない様に、光電色彩計の原理で肉眼判定に準じた測定値が得られる様なハーゼン色数測定機を使用することができる。例えば、株式会社エックス電子設計の商品名HM−IVを使用することができる。
また、炭素原子数7〜30の多分岐脂肪族アルコールと、炭素原子数10〜30の多分岐脂肪族カルボン酸とを反応し、炭素原子数17〜60の多分岐脂肪族エステルを得る製造方法が挙げられ、
また、炭素原子数10〜30の多分岐脂肪族アルコールと、炭素原子数10〜30の多分岐脂肪族カルボン酸とを反応し、炭素原子数20〜60の多分岐脂肪族エステルを得る製造方法が挙げられる。即ち、該アルコールと該カルボン酸の少なくとも一方が炭素原子数10〜30を有する化合物を用いることによって達成される。
そして、多分岐脂肪族アルコール及び多分岐脂肪族カルボン酸は、それぞれ分子内に第3級炭素原子及び/又は第4級炭素原子を有し、分子内のそれら炭素原子の合計数が2〜10、又は3〜10、又は5〜10、又は2〜5である該アルコール及び該カルボン酸を用いることができる。
そして、多分岐脂肪族アルコール及び多分岐脂肪族カルボン酸は、それぞれ分子内に第3級炭素原子と第4級炭素原子を有し、分子内のそれら炭素原子の合計数が2〜10、又は3〜10、又は5〜10、又は2〜5である該アルコール及び該カルボン酸を用いることができる。
アルコールとカルボン酸の割合は、1モルの多分岐脂肪族アルコールに対して、0.8〜2.5モル、好ましくは1.01〜2.5モル、好ましくは1.01〜1.3モルの多
分岐脂肪族カルボン酸を反応させることができる。
反応に用いる容器は、ステンレス製反応容器や、ステンレス製容器の内側がガラス被覆されたグラスライニング製反応容器が挙げられる。ステンレス製反応容器を用いる場合は反応工程でステンレスからの成分の溶出の可能性もあるため、純度を落とさず、着色性の低い製品を得るためにグラスライニング製の反応容器を用いることが好ましい。
蒸留は分子量の低いエステルであれば通常の減圧蒸留によって行われるが、高分子量エステルの場合は薄膜蒸留、短工程蒸留、分子蒸留等を用いることができる。蒸留条件は、例えば温度80〜300℃、減圧度0.05〜50Paで行うことができる。
また、本願発明は式(1−1)、又は式(1−2)で示される新規なエステルである。
・GC(ガスクロマトグラフィー)
装置:島津製 GC−2010Plusシステム(純度を分析)
・ハーゼンメーター
装置:株式会社エックス電子設計製、HM−IV(色相APHAを分析)
測定装置の光源は3色LEDであり、受光素子はシリコンフォトダイオードである。
装置内蔵のシステムでハーゼン計算処理を行いハーゼン色数を表示する。ハーゼン色数10〜1000の標準液と対比して、ハーゼン色数±2以内の精度(分解能はハーゼン色数1)で、ハーゼン色数0〜1000までの測定範囲で測定した。硬質ガラス試験管を用いた試料セルに約20mlの測定試料を入れ測定した。
・NMR
装置:日本電子株式会社製 JNM−ECP300
・GC−MS
装置:島津製 GCMS−QP2010Ultra
・ICP−OES
装置:SII製 SPS−5520
イソステアリルアルコール(5,7,7−トリメチル2−〔1,3,3−トリメチルブチル〕オクタノール−1(日産化学工業株式会社製、商品名FO−180、APHA=4))540gとイソステアリン酸(5,7,7−トリメチル2−〔1,3,3−トリメチルブチル〕オクタン酸−1(日産化学工業株式会社製、APHA=8))596gをステンレス製反応器中に加え、窒素フローをしながら250℃で21時間反応させた。結果、対応するエステル体であるイソステアリルイソステアレート(式(1−3)に相当)の粗物1066gを得た。GC分析の結果、イソステアリルイソステアレートが87.6%、イソステアリルアルコールが6.3%、イソステアリン酸が5.5%、その他の成分の合計が0.6%であった。この時点でのAPHAは29であった。
この粗物のうち1000gを短行程蒸留装置(ローラーワイパー式)を用いて蒸留精製を行った。残存するイソステアリルアルコールとイソステアリン酸を減圧度6.6〜8.6Pa、温度140℃で留出させた。結果、残分としてイソステアリルイソステアレート790gを得た。GC分析の結果、イソステアリルイソステアレートが98.6%、イソステアリルアルコールが0.1%、イソステアリン酸が1.0%、その他の成分の合計が0.3%であり、この時点でのAPHAは38であった。
得られた残分から同じ蒸留装置を用い、減圧度0.1Pa、温度150℃でイソステアリルイソステアレートを留出させた。得られた無色透明なイソステアリルイソステアレートは735gであり、GC分析の結果、イソステアリルイソステアレートが99.3%、イソステアリン酸が0.3%、その他の成分の合計が0.4%であり、APHAは9であった。ICP分析の結果、鉄分は検出されなかった。残分側には反応時にステンレス製反応器から混入した僅かな着色成分が除去され褐色であり、APHAは498であった。ICP分析の結果、鉄分が13ppm検出された。
実施例1と同様の手法で、反応器としてグラスライニング製反応器を用いてイソステアリルイソステアレートを合成した。
その粗物を通常の蒸留装置を用いて精製した。減圧度0.1Pa、温度270〜280℃でイソステアリルイソステアレート(式(1−3)に相当)を留出させ無色透明の目的物を得た。GC分析の結果、イソステアリルイソステアレートが99.8%、イソステアリン酸が0.2%であり、APHAは6であった。
イソステアリルアルコール(5,7,7−トリメチル2−〔1,3,3−トリメチルブチル〕オクタノール−1(日産化学工業株式会社製、商品名FO−180、APHA=4))195gと、イソステアリン酸(5,7,7−トリメチル2−〔1,3,3−トリメチルブチル〕オクタン酸−1(日産化学工業株式会社製、APHA=8))410gをステンレス製反応器中に加え、窒素フローをしながら250℃で10時間反応させた。結果、対応するエステル体であるイソステアリルイソステアレート(式(1−3)に相当)の粗物493gを得た。GC分析の結果、イソステアリルイソステアレートが66.4%、イソステアリルアルコールが0.6%、イソステアリン酸が32.6%、その他の成分の合計が0.4%であり、この時点でのAPHAは77であった。
この粗物のうち240gを分子蒸留装置(柴田式流下薄膜蒸留機)を用いて蒸留精製を行った。減圧度0.6〜0.8Pa、温度120℃で留出させた。結果、留分として無色透明なイソステアリルイソステアレート88gを得た。このイソステアリルイソステアレートはAPHAが13であった。残分側には反応時にステンレス製反応器から混入した着色成分が除去され褐色であり、APHAは138であった。
3,5,5−トリメチルヘキサノール−1(東京化成工業株式会社製、APHA=3)151gと、イソステアリン酸(5,7,7−トリメチル2−〔1,3,3−トリメチルブチル〕オクタン酸−1(日産化学工業株式会社製、APHA=8))311gをステンレス製反応器中に加え、窒素フローをしながら200〜250℃で13時間反応させた。結果、対応するエステル体であるイソノニルイソステアレート(式(1−1)に相当)の粗物430gを得た。GC分析の結果、イソノニルイソステアレートが78.0%、3,5,5−トリメチルヘキサノール−1が4.1%、イソステアリン酸が17.6%、その他の成分の合計が0.3%であり、この時点でのAPHAは48であった。
この粗物のうち101gを通常の蒸留装置を用いて精製した。減圧度0.1Pa、温度205℃でイソノニルイソステアレートを留出させた。得られた無色透明なイソステアリルイソステアレートは27gであり、APHAは14であった。反応器残側には反応時にステンレス製反応器から混入した僅かな着色成分が除去され黄色であり、APHAは72であった。
1H−NMR(300MHz,CDCl3,δppm):0.89−0.97(36H,m),1.02−1.15(6H,m),1.18−1.26(2H,m),1.34−1.53(2H,m),1.55−1.70(4H,m),1.73−2.19(2H,m),4.01−4.13(2H,m)
GC−MS(CI) m/z:411.30(M+)
イソステアリルアルコール(5,7,7−トリメチル2−〔1,3,3−トリメチルブチル〕オクタノール−1(日産化学工業株式会社製、商品名FO−180、APHA=4))251gと、3,5,5−トリメチルヘキサン酸−1(東京化成工業株式会社製、APHA=4)154gをステンレス製反応器中に加え、窒素フローをしながら200℃で4時間反応させた。結果、対応するエステル体であるイソステアリルイソノニレート(式(1−2)に相当)の粗物382gを得た。GC分析の結果、イソステアリルイソノニレートが94.2%、イソステアリルアルコールが3.3%、3,5,5−トリメチルヘキサン酸−1が2.3%、その他の成分の合計が0.2%であり、この時点でのAPHAは44であった。
この粗物のうち98gを通常の蒸留装置を用いて精製した。減圧度0.1Pa、温度205℃でイソステアリルイソノニレートを留出させた。得られた無色透明なイソステアリルイソノニレートは10gであり、APHAは8であった。反応器残側には反応時にステンレス製反応器から混入した僅かな着色成分が除去され黄色であり、APHAは141であった。
1H−NMR(300MHz,CDCl3,δppm):0.83−0.95(36H,m),0.97−1.13(6H,m),1.15−1.33(4H,m),1.19−1.33(2H,m),1.43−1.74(2H,m),1.99−2.40(2H,m),3.89−4.06(2H,m)
GC−MS(CI) m/z:411.25(M+)
触媒としてパラトルエンスルホン酸を用いてグラスライニング製反応器で120〜150℃でイソステアリルアルコール(5,7,7−トリメチル2−〔1,3,3−トリメチルブチル〕オクタノール−1(日産化学工業株式会社製、商品名FO−180、APHA=4))と、イソステアリン酸(5,7,7−トリメチル2−〔1,3,3−トリメチルブチル〕オクタン酸−1(日産化学工業株式会社製、APHA=8))を反応させること
でイソステアリルイソステアレート(式(1−3)に相当)を合成した。結果、黄色の粗物を得た。この時点でのAPHAは162であった。この後、蒸留をしても触媒の分解物由来と思われる着色成分が、留出したイソステアリルイソステアレートに同伴して除去できなかった。蒸留後のAPHAは162であり、実施例1、2、3に比べて着色が大きかった。
触媒を使用せず、イソステアリルアルコール(2−オクチルデカン−1−オール(日産化学工業株式会社製、商品名FO−180T、APHA=5))200gと、イソステアリン酸(2−オクチルデカノイックアシッド(日産化学工業株式会社製、商品名イソステアリン酸T、APHA=10))221gをステンレス製反応器中に加え、窒素フローをしながら250℃で10時間反応させた。結果、対応するエステル体であるイソステアリルイソステアレート(式(2−1)に相当)の黄色の粗物402gを得た。
Claims (14)
- 多分岐脂肪族アルコールと多分岐脂肪族カルボン酸とを無溶剤、無触媒下で反応し多分岐脂肪族エステルを得た後、蒸留により精製した多分岐脂肪族エステルを得る製造方法であり、該アルコールと該カルボン酸の少なくとも一方が炭素原子数10〜30を有する化合物であり、得られた該エステルのハーゼン色数(APHA)が1〜30である上記製造方法。
- 炭素原子数10〜30の多分岐脂肪族アルコールと、炭素原子数7〜30の多分岐脂肪族カルボン酸とを反応し、炭素原子数17〜60の多分岐脂肪族エステルを得る請求項1に記載の製造方法。
- 炭素原子数7〜30の多分岐脂肪族アルコールと、炭素原子数10〜30の多分岐脂肪族カルボン酸とを反応し、炭素原子数17〜60の多分岐脂肪族エステルを得る請求項1に記載の製造方法。
- 炭素原子数10〜30の多分岐脂肪族アルコールと、炭素原子数10〜30の多分岐脂肪族カルボン酸とを反応し、炭素原子数20〜60の多分岐脂肪族エステルを得る請求項1に記載の製造方法。
- 1モルの多分岐脂肪族アルコールに対して、0.8〜2.5モルの多分岐脂肪族カルボン酸を反応させるものである請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の製造方法。
- 多分岐脂肪族アルコール及び多分岐脂肪族カルボン酸は、それぞれ分子内に第3級炭素原子及び/又は第4級炭素原子を有し、分子内のそれら炭素原子の合計数が2個以上である該アルコール及び該カルボン酸である請求項1乃至請求項5のいずれか1項に記載の製造方法。
- 多分岐脂肪族アルコール及び多分岐脂肪族カルボン酸は、それぞれ分子内に第3級炭素原子及び/又は第4級炭素原子を有し、分子内のそれら炭素原子の合計数が2〜10である該アルコール及び該カルボン酸である請求項1乃至請求項5のいずれか1項に記載の製造方法。
- 多分岐脂肪族アルコールが1価アルコールである請求項1乃至請求項7のいずれか1項に記載の製造方法。
- 多分岐脂肪族アルコールがイソステアリルアルコール、イソアラキジルアルコール、又はトリメチルヘキシルアルコールである請求項1乃至請求項7のいずれか1項に記載の製造方法。
- 多分岐脂肪族カルボン酸が1価カルボン酸である請求項1乃至請求項9のいずれか1項に記載の製造方法。
- 多分岐脂肪族カルボン酸がイソステアリン酸、イソアラキジン酸、又はトリメチルヘキサン酸である請求項1乃至請求項9のいずれか1項に記載の製造方法。
- 反応が180〜300℃で行われる請求項1乃至請求項11のいずれか1項に記載の製造方法。
- ハーゼン色数(APHA)が1〜20である請求項1乃至請求項12のいずれか1項に記載の製造方法。
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