JP2552513B2 - (ポリ)オキシエチレンアルキルエーテル化合物の酸化方法 - Google Patents

(ポリ)オキシエチレンアルキルエーテル化合物の酸化方法

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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、下記一般式 R−O−(CH2CH2O)n-1−CH2COOH (式中、Rは炭素数1ないし30のアルキル基、アルケ
ニル基、シクロアルキル基、アリール基およびアラリル
基からなる群よりえらばれる一種の基であり、nは2な
いし100の整数を表す) で示される(ポリ)オキシエチレンアルキルエーテル酢
酸化合物の工業的製造方法に関する。
(ポリ)オキシエチレンアルキルエーテル酢酸は、界
面活性剤、機能性高分子材料の改質剤、生体用高分子材
料などの用途に使われている。
従来の技術 (ポリ)オキシエチレンアルキルエーテル酢酸は、一
般に下記の方法で製造し得ることが、既に知られてい
る。
(ポリ)オキシエチレンアルキルエーテル化合物を
過マンガン酸カリ、バナジウム酸アンモン、次亜塩素酸
ソーダなどの酸化剤で化学的に酸化する方法。A.Fradat
and E.Marechal,Polymer Bulletin,,205−210,
(1981)) (ポリ)オキシエチレンアルキルエーテル化合物に
ハロゲン化酢酸の塩またはエステルを反応させる方法。
(同上) (ポリ)オキシエチレンアルキルエーテル化合物を
水溶液中、白金系触媒の存在下に酸素含有ガスにより酸
化する方法。(特開昭54−79229号公報) これらの方法のうち、との方法は、どうしても副
生物や反応原料の混入が多くなり、目的物が水溶性の高
分子で精製が困難であることから、収率や製造コストの
点で工業的な実施は事実上不可能といえる。の方法
は、比較的高純度の目的物がフリーの酸の型で得られ、
良い方法であるが基質及び生成物に界面活性がある為泡
立ちが激しく、反応させ難い欠点を有している。また、
バッチ式反応である為工業的生産を考えた場合、いくつ
かの欠点を有している。すなわち、反応完結までの所要
時間が8〜12時間と長時間を要し、低分子量の基質を反
応させる時には反応速度を増すために酸素分圧を空気組
成より高くする必要があり、しかも反応濃度が20%前後
と薄い為大型の反応装置を必要とする点、酸素の溶解度
が小さいので気液固接触を良くする為にかなり大きな撹
拌所要動力を要する点、および接触がかなり細かい粉末
状である為触媒を繰り返し使用する際に操作がかなり面
倒である点が挙げられる。
発明が解決しようとする問題点 本発明者らは、このような従来方法の欠点を克服し、
工業的生産に適した(ポリ)オキシエチレンアルキルエ
ーテル化合物の酸化方法について鋭意研究を重ねた結
果、固定層反応器を用いることによって極めて操作性が
向上し、小さな反応装置で短時間で連続的に(ポリ)オ
キシエチレンアルキルエーテル酢酸化合物が製造でき、
しかも生成物の純度まで良くなることを見い出し本発明
をなすに至った。
問題点を解決する為の手段 すなわち本発明は、粒状の白金−パラジウム炭素触媒
を充填した固定層反応器に、下記一般式(I) R−O−(CH2CH2O)−H (I) (式中、Rは炭素数1ないし30のアルキル基、アルケニ
ル基、シクロアルキル基、アリール基およびアラリル基
からなる群より選ばれる一種の基であり、nは2ないし
100の整数を表す) で示される(ポリ)オキシエチレンアルキルエーテル化
合物の非アルカリ性水溶液と酸素含有ガスを流通し反応
させることを特徴とする(ポリ)オキシエチレンアルキ
ルエーテル化合物の酸化方法である。
一般に接触反応に用いられる連続式反応器としては、
固定層式と流動層式がある。しかし、(ポリ)オキシエ
チレンアルキルエーテル化合物酸化反応の特徴として、
未反応の(ポリ)オキシエチレンアルキルエーテル化合
物と(ポリ)オキシエチレンアルキルエーテル酢酸化合
物は性質が近似しているため分離精製がほとんど不可能
であり、このため反応液中の未反応物や副生成物を極少
量に抑える必要がある。この条件を満たすのは流動層式
では難しく、またこの反応では反応熱の発生がそれほど
多くないことから、固定層式の方法が(ポリ)オキシエ
チレンアルキルエーテル酢酸化合物の製法として適して
いると言える。
本発明で使用される触媒は、白金とパラジウムを必須
成分とする粒状活性炭に担持された触媒である。しか
し、その中でも特に特公昭60−40453号公報に記載され
た製法の触媒が高活性で優れている。すなわち、5〜50
メッシュ程度の粒状活性炭を水に浸漬し、これにアルカ
リを加えてpHを8以上としてから撹拌下に白金とパラジ
ウムの水溶性塩の混合水溶液を滴下し、白金とパラジウ
ムを活性炭に吸着させる。次いでホルマリン、蟻酸、ナ
トリウムボロハイドライドなどの還元剤を加えて白金お
よびパラジウムの塩をそれぞれの金属にまで還元した後
充分水洗し、そのまま又は乾燥して本反応に供する。
本発明で使用される(ポリ)オキシエチレンアルキル
エーテル化合物としては、例えば、エチレングリコール
モノメチルエーテル、ジエチレングリコールフェニルエ
ーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、ポ
リエチレングリコールモノメチルエーテル、ポリエチレ
ングリコールラウリルエーテル、ポリエチレングリコー
ルノニルフェニルエーテルなどが挙げられる。このよう
な(ポリ)オキシエチレンアルキルエーテル化合物は水
溶液として反応に供する。その濃度は、分子量により異
なるが10ないし50重量%が好ましい。あまり薄い濃度で
は生産の効率が悪くなるし、濃すぎる濃度では反応熱の
除去が難しく反応温度制御が困難となる。
本発明において非アルカリ性とは、文字どおりアルカ
リ性以外のpH領域で反応を行う物である。本発明の反応
の当初は原料がアルコールであるため液性は中性を示
し、反応が進行するに従って反応液は酸性を呈する。こ
のように、反応液のpHは特になにもしなければ中性から
酸性領域であるので、反応の当初あるいは反応途中に酸
やアルカリを加えてpHをコントロールする必要は無い。
本発明で使用される固定層反応器は、石油化学工業に
おいて広く採用されているいわゆる潅液充填塔式反応装
置である。すなわち、比較的小さな多孔性粒子を充填し
た固定層の間を気液両相が流れて気液固反応が進行する
もので、装置内での流体の流れは押出流れに近く、反応
率を高く取ることができる。気液両相の流れの方向は、
上向並流、下向並流あるいは向流をとることが可能であ
るがフラッデングや圧力損失の問題から下向並流が最も
好ましい。反応器には基本的に、原料液入り口、酸素含
有ガス入り口、反応液出口ならびに加熱または冷却の為
のジャケットを装備するものとする。反応は常圧ないし
加圧下で行われる。反応圧が高いほど溶存酸素量が増え
る為反応が速くなるが、工業的製法としては4ないし10
Kg/cm2で行うのが好ましい。その為反応器はそれだけの
圧力に耐えられる構造のものでなければならない。その
他付帯設備として、液定量供給ポンプ、ガス圧力調整
弁、逆止弁、圧力計、温度計、ガス流量計などが必要で
ある。
本発明の反応方法を述べれば、触媒を湿式法で充填し
た反応器に濃度10ないし50重量%の(ポリ)オキシエチ
レンアルキルエーテル化合物の水溶液を流通させて反応
させるわけであるが、原料(ポリ)オキシエチレンアル
キルエーテル化合物が分子量750以下の場合は、流量
(単位時間当たりのモル量)をF、触媒量(g)をWと
したときにW/Fが2×103hr.g-cat/mol以上、分子量が75
0以上の場合は、W/Fが4×103hr.g-cat/mol以上になる
ような速度で原料水溶液を供給すると良い。同時に昇温
しながら触媒1g当たり6ml/min(常圧換算)以上の流量
でパージしながら空気を供給し、4ないし10kg/cm2の圧
力に保持する。この時のガス組成は酸素分圧が高いほど
反応に有利であるが、本発明の方法では空気組成で充分
反応が進行する。なお、液およびガスの供給速度は気液
の流れが潅液流の状態を保つように操作する。反応温度
は30ないし90℃、好ましくは40ないし80℃に保つのが良
い。通常反応温度に到達後0.5ないし3時間で未反応物
が検出されなくなって定常状態となり、触媒を濾別する
ことなく連続的に(ポリ)オキシエチレンアルキルエー
テル酢酸化合物を取り出すことができる。
以下、実施例により本発明を更に具体的に説明する。
実施例 1 白金5.0gおよびパラジウム1.5gを王水20mlに溶解し、
残存する酸を蒸発乾固して得た塩化白金酸および塩化パ
ラジウムを5%塩酸水溶液100mlに溶解した。市販破砕
活性炭(粒度20〜48メッシュ)95gを0.25規定炭酸ナト
リウム水溶液1lに懸濁させ、この中へ前記塩化白金酸お
よび塩化パラジウム水溶液の全量を撹拌しながら10分間
で滴親した。その後室温で1時間さらに80±5℃に加温
して2時間撹拌を継続し破砕炭に塩化白金酸および塩化
パラジウムを完全に吸着させた。次いで38%ホルマリン
水溶液10mlを加え、1時間80±5℃に保って還元した
後、濾過、水洗、乾燥して白金−パラジウム炭素触媒を
得た。
市販ポリエチレングリコールモノメチルエーテル(ア
ルドリッチ社製、平均分子量750、水酸基価80.1)の20
重量%水溶液200mlに上記の触媒40gを懸濁させ、内径28
mm、高さ215mmの円筒状反応管中に、触媒を充填した。
圧力計、温度計、ガス流量計、逆止弁圧力調整弁を取り
付け、前記の20%ポリエチレングリコールモノメチルエ
ーテル水溶液を定量ポンプを使用して連続的に5.0×10
-3mol/hrの速度で供給した。この時のW/Fは、8.0×103h
r.g-cat/molであった。次いで空気ボンベより空気を供
給し圧力を6kg/cm2まで上げた後600ml/min(常圧換算)
の空気をパージしながら1時間で70℃まで昇温した。順
次サンプリングして高速液体クロマトグラフィーで分析
した。70℃に達してから1時間経過して未反応物が検出
されなくなり、定常状態になった。定常状態到達後、反
応液を500g採取し濃縮乾燥して100gの無色透明な液体を
得た。このものは中和価79.0、水酸基価0であり、高速
液体クロマトグラフィーの分析で純度100%のポリエチ
レングリコールモノメチルエーテル酢酸であることがわ
かった。
実施例 2 実施例1で得た触媒40gを市販ポリエチレングリコー
ルモノメチルエーテル(アルドリッチ社製、平均分子量
2000、水酸基価29.1)の20重量%水溶液に懸濁し、実施
例1と同様にして反応管に充填した。同様の水溶液を定
量ポンプを使用して8.0×10-4mol/hrの速度で連続的に
供給した。この時のW/Fは、5.0×104hr.g-cat/molであ
った。実施例1と同様にして反応を行ったところ55℃に
達してから2時間で未反応物が検出されなくなり、定常
状態となった。この後反応液500g採取し、濃縮乾燥して
白色固体100gを得た。このものは中和価29.9、水酸基価
0であり、高速液体クロマトグラフィーの分析で純度10
0%のポリエチレングリコールモノメチルエーテル酢酸
であることがわかった。
発明の効果 本発明により、発泡性の(ポリ)オキシエチレンアル
キルエーテル酢酸化合物の製造がより容易になり、分解
も少なく高品質で低コストの(ポリ)オキシエチレンア
ルキルエーテル酢酸化合物を得ることができる。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】粒状の白金−パラジウム炭素触媒を充填し
    た固定層反応器に、下記一般式(I) R−O−(CH2CH2O)−H (I) (式中、Rは炭素数1ないし30のアルキル基、アルケニ
    ル基、シクロアルキル基、アリール基およびアラリル基
    からなる群より選ばれる一種の基であり、nは2ないし
    100の整数を表す) で示される(ポリ)オキシエチレンアルキルエーテル化
    合物の非アルカリ性水溶液と酸素含有ガスを流通し、反
    応温度30ないし90℃、反応圧力4ないし10kg/cm2で反応
    させることを特徴とする(ポリ)オキシエチレンアルキ
    ルエーテル化合物の酸化方法。
  2. 【請求項2】白金−パラジウム炭素触媒が、白金および
    パラジウムの水溶性塩をpH8以上の水溶液中で粒状の活
    性炭に吸着させた後、ホルマリン、蟻酸またはナトリウ
    ムボロハイドライドから選ばれた還元剤で還元して得た
    白金−パラジウム炭素触媒である特許請求の範囲第一項
    記載の製造方法。
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