JP2767944B2 - 1,3―フェニレンジオキシジ酢酸の製造方法 - Google Patents

1,3―フェニレンジオキシジ酢酸の製造方法

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JP2767944B2 JP1343981A JP34398189A JP2767944B2 JP 2767944 B2 JP2767944 B2 JP 2767944B2 JP 1343981 A JP1343981 A JP 1343981A JP 34398189 A JP34398189 A JP 34398189A JP 2767944 B2 JP2767944 B2 JP 2767944B2
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は高分子重合体製造用モノマーとして有用な1,
3−フェニレンジオキシジ酢酸(以下、1,3−PDDAと略
す)の製造方法に関する。
(従来の技術) 水酸化ナトリウム水溶液中でアリーロキシ酢酸に対応
するアリーロキシ化合物(例えば、フェノール、ナフト
ール等)をモノクロロ酢酸と共に加熱し、次に該混合物
を塩酸で処理することによりアリーロキシ酢酸を工業的
に製造することが知られている。〔ウルマン;工業化学
百科辞典,第4版,第9巻578頁(1975年)〕。1,3−PD
DAに関してもレゾルシンとモノクロロ酢酸とを水酸化ナ
トリウム水溶液中で加熱撹拌して合成できることが報告
されている〔N.Yoda et.al.,Makromol.Chem.,32,1,(1
959年);堤繁等,日本化学雑誌,81,1167,(1960
年)〕。
(発明が解決しようとする課題) しかしながら、従来の技術では、モノクロロ酢酸のア
ルカリによる加水分解反応が著しく併発し、過剰のモノ
クロロ酢酸を用いても目的の1,3−PDDAの収率を高める
ことは一般に困難で、堤らの報告によると、1,3−PDDA
の収率は55%程度である。この点を改良するために、反
応溶媒として、DMSOの使用が提案されているが、プロセ
スが複雑化しコスト的に問題があり、再現性にも乏しく
満足な結果が得られていない。〔G.S.Kazakova.et.al.,
Osnovn.Org.Sint.Nettekhim.,16,26〜8,(1982)〕。
(課題を解決するための手段) 本発明者らは高収率で1,3−PDDAを製造する方法を確
立すべく苛性アルカリ存在下でのレゾルシンとモノクロ
ロ酢酸との縮合反応について検討した結果、1,3−PDDA
の収率が低い原因は、モノクロロ酢酸自体がアルカリに
よる加水分解によって失なわれるばかりでなく、反応途
中からレゾルシンとモノクロロ酢酸は残存しているにも
かかわらず反応速度が著しく低下するためであることを
見出した。かかる原因につき更に検討を進めた結果、縮
合反応の進行に伴ってpHが低下し、アルカリ性から中性
ないし酸性に変化することにより、反応速度が著しく低
下するとの知見を得たので、かかる知見にもとづき、反
応液中のpHをアルカリ側に保持することにより、反応の
押切りが良くなり、従来法に比較して1,3−PDDAの収率
を向上させることが出来た。
すなわち、本発明の目的は1,3−PDDAを収率よく製造
する工業的に有利な方法を提供することにある。
そして、その目的はレゾルシンのアルカリ塩とモノク
ロロ酢酸のアルカリ塩を水溶液中で縮合させ、1,3−フ
ェニレンジオキシジ酢酸を製造するに当り、モノクロロ
酢酸アルカリ塩含有水溶液にレゾルシンのアルカリ塩水
溶液を添加した後、且つ縮合反応の進行に伴ってアルカ
リを追添加することにより縮合反応中反応液のpHをアル
カリ性域に保持することにより容易に達成される。
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明方法に於て、レゾルシンとモノクロロ酢酸のそ
れぞれのアルカリ塩を水溶液中で縮合反応させるが、こ
れらアルカリ塩は、レゾルシン及びモノクロロ酢酸をア
ルカリ化合物の水溶液中で夫々反応させることにより製
造される。使用されるアルカリ化合物としては、水酸化
ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ金属水酸化物
が挙げられる。
出発物質としてのレゾルシン及びモノクロロ酢酸のア
ルカリ塩は、縮合反応に先立ってあらかじめ調製したも
のを用いることが出来るが、反応器内でアルカリ化合物
とレゾルシン或はモノクロロ酢酸とを水溶液に加え調製
することも出来る。
レゾルシン、モノクロロ酢酸及びアルカリ化合物の使
用量は、当量比では、レゾルシン/モノクロロ酢酸/ア
ルカリ化合物=1/2/4である。しかしながら、モノクロ
ロ酢酸の一部がアルカリ化合物により加水分解すること
を考慮し、モノクロロ酢酸の使用量は、レゾルシンに対
し当量よりも若干過剰量、好ましくは2.2〜3.0当量用い
るのが適当である。
反応に仕込むアルカリ化合物の量は [(レゾルシンの仕込量)×2+(モノクロロ酢酸の仕
込量)〕 と同量であることが好ましい。
アルカリ化合物を過剰量に使用すると反応開始当初か
らモノクロロ酢酸の著しい加水分解を招くので好ましく
ない。反応溶媒である水の使用量は、反応速度論的に基
質濃度を高めておくことが好ましいので、なるべく少量
用いるのが良い。通常、レゾルシン1molに対し、総量で
0.1〜1程度が適当である。
反応温度は、40〜80℃、より好ましくは60〜70℃が良
い。反応系は常時酸素の無い雰囲気下に置くことが、レ
ゾルシン等の酸化を防止する意味でのぞましい。
本発明においては、あらかじめ調製しておいたモノク
ロロ酢酸のアルカリ塩水溶液にレゾルシンのアルカリ塩
水溶液を添加することが必要であり、添加順序を逆にす
るときには、モノクロロ酢酸アルカリ塩の加水分解反応
が著しく、目的とする1,3−PDDAの収率がかなり低下す
るので好ましくない。
更に、本発明はモノクロロ酢酸のアルカリ塩水溶液に
レゾルシンのアルカリ塩水溶液を滴下添加するとともに
反応溶液中のpHを調節して反応終了時まで反応液をアル
カリ性に保持することが必要である。
かかる操作により、前記のごとくpHが酸性に移行する
ことによる反応速度の著しい低下を防ぎ、反応率を向上
させることができるので、従来法に比較して高い1,3−P
DDA収率を収めることができる。反応の進行に伴って低
下するpHの調節には、反応液中にアルカリ水溶液を追添
加してpHをほぼ一定に保つのが良い。
本縮合反応に於て、反応液中のpHは、pH調節を行わな
いと、通常図−1に示した様に反応の進行に伴って徐々
に低下し酸性域に達する。一方、図−2および図−3に
示した様に本発明方法に従い反応途中からアルカリ水溶
液を追添加することにより、pHをアルカリ性域で一定値
に保持したまま反応を進行させることが可能である。
尚、図−1〜3に於て、縦軸はpH値を、横軸は時間を表
わす。pH調節方法としては、レゾルシンのアルカリ塩水
溶液の滴下時間をやや短かくし(一時的にpH14に達す
る)、反応の進行に伴ってpHが所定の値まで低下した後
にアルカリ水溶液を追添加する方法(図−2)と、レゾ
ルシンのアルカリ水溶液の滴下を調節して、仕込時から
pHを所定の値に保持する方法(図−3)とがあるが、副
生物の生成を防ぐ上では(図−3)の方が好ましい。
所定のpH値としてはpH14付近の強アルカリ性域はモ
ノクロロ酢酸の著しい加水分解と副生物の顕著な生成と
が併発するので好ましくない。また弱アルカリ性域では
主反応の反応速度が遅く、副生物の生成が増加するので
不都合である。好ましくは、8≦pH≦12、より好ましく
は9≦pH≦11程度が適当である。
反応はなるべくなら短時間で進行させるのが好まし
い。反応時間の増加は、併発する副生物の増加と、生成
した1,3−PDDAの二次反応を招き、1,3−PDDA収率の減少
をもたらす。反応の経時変化を液体クロマトグラフィー
等で追跡調査し、PDDAの生成が頭打ちになった時点で終
了するのが適当である。反応の進行に伴って低下する反
応速度を補う目的から、反応終盤に前記の温度範囲内で
10℃程度昇温し、反応の押し切りを良くするのも効果的
である。具体的には反応条件にもよるが、3〜12時間程
度、より好ましくは6〜9時間程度が適当である。
反応の進行に伴って生成した1,3−PDDAはナトリウム
塩の形で結晶として析出してくる。反応終了後、この結
晶を別し、一旦水で溶解させた後に酸析することによ
り、高純度の1,3−PDDAを回収しうる。
(発明の効果) 本発明によって達成される利点は、高分子材料として
有用な1,3−PDDAを従来法に比較して、高収率で製造で
きることにある。
(実施例) 以下に本発明方法を実施例により更に具体的に説明す
るが、本発明はその要旨を越えない限り、以下の実施例
に制約されるものではない。
実施例1 工程:レゾルシン−2ナトリウム塩合成 撹拌機、温度計及び冷却管を装着した200mlの三ツ口
フラスコに、水酸化ナトリウム(99.3wt%)19.7g(0.4
9mol)、水40mlを仕込み、窒素気流下、撹拌して溶解さ
せた。この水酸化ナトリウム水溶液にレゾルシン26.5g
(0.24mol)を窒素気流下に添加し、湯浴中60℃で1時
間加熱撹拌した。レゾルシンは溶解し、高粘性の薄黄色
透明溶液を生成した。
工程:モノクロロ酢酸ナトリウム塩の合成 pH電極、温度補償用電極、滴下漏斗、冷却管、温度計
及び撹拌機を装着した500mlの六つ口フラスコに、モノ
クロロ酢酸61.2g(0.65mol)、水16mlを仕込み、室温で
撹拌溶解させた。溶解後、反応器内を窒素置換した後、
別途調製した水酸化ナトリウム水溶液(水酸化ナトリウ
ム(99.3wt%)25.9g(0.65mol)、水52ml(洗液込))
を発熱に注意しながらゆっくりと滴下した。この際、反
応器を冷媒により冷却し、水酸化ナトリウム水溶液の滴
下速度を調節して、反応器内の温度を50℃以下に保持し
た。滴下中にモノクロロ酢酸ナトリウム塩の白色結晶が
析出した。滴下終了後、湯浴中で加熱し、60℃まで昇温
して次の縮合反応に使用した。
工程:レゾルシン−2ナトリウム塩とモノクロロ酢酸
ナトリウム塩との縮合反応 工程で合成したモノクロロ酢酸ナトリウム塩を有す
る反応器内に、滴下漏斗より、工程で合成したレゾル
シン−2ナトリウム塩水溶液を窒素気流下、60℃で反応
液のpHを10に保持しながらゆっくりと3時間20分を要し
て滴下した。滴下終了後、滴下漏斗を15%水酸化ナトリ
ウム水溶液槽に接続したポンプに連結し、更にポンプを
pHコントローラーに接続することにより、反応液のpHを
10に保持したまま、更に3時間40分反応させた。反応の
経時変化は液体クロマトグラフィーによって追跡し、反
応の進行が非常に遅くなったところで反応を停止した。
反応停止時までに反応器内に送り込まれた15%水酸化ナ
トリウム水溶液の量は17mlであった。反応液を室温まで
冷却した後、水437mlを加えて析出していた1,3−PDDA−
2ナトリウム塩の結晶を溶解させ、定量分析した結果、
1,3−PDDAの収率は仕込レゾルシンに対し72.1%であっ
た。
実施例2 実施例1の工程において、反応液中のpHを11に維持
した以外は原料等の仕込量、及び操作手順は実施例1に
準じて反応させた。なお、pHを11に変更したことによ
り、レゾルシン−2ナトリウム塩の滴下時間は45分に短
縮された。滴下終了後、5時間15分(トータルで6時
間)反応させた後実施例1と同様にして定量分析した結
果、1,3−PDDAの収率(対仕込レゾルシン)は、67.0%
であった。
実施例3 実施例1の工程において反応液中のpHを9に維持し
た以外は実施例1に準じて反応させた。反応時間8時間
(レゾルシン−2ナトリウム塩滴下時間4時間30分)、
1,3−PDDAの収率(対仕込レゾルシン)は62.4%であっ
た。
実施例4 実施例1と同じ方法で実施例1の工程において、全
反応時間として6時間(レゾルシン2ナトリウム塩滴下
時間3時間20分)反応させた後に、反応温度を70℃に昇
温し、更に3時間反応させた他はほぼ同様にして反応さ
せた。反応停止時までにpH調節用に追添加した15%水酸
化ナトリウム水溶液の量は23.5ml、1,3−PDDAの収率
(対仕込レゾルシン)は78.9%であった。
比較例1 レゾルシン−2ナトリウム塩およびモノクロロ酢酸ナ
トリウム塩を実施例1の工程および工程に従って合
成した。工程で合成したモノクロロ酢酸ナトリウム塩
の水溶液を60℃まで昇温し、窒素気流下、工程で合成
したレゾルシン−2ナトリウム塩の水溶液に約20分で滴
下した。滴下終了時の反応液中のpHはpH14であった。
水酸化ナトリウム水溶液の追添加は実施せずにひきつづ
き6時間反応させた後、反応を停止し、実施例1と同様
にして定量分析した。1,3−PDDAの収率は60.7%、反応
停止時の反応液中のpHは6.4であった。
【図面の簡単な説明】
図−1〜図−3は、縮合反応液のpHの経時変化を示すも
のであり、縦軸はpH値を横軸は時間を表わす。
フロントページの続き (72)発明者 平原 拓治 神奈川県横浜市緑区鴨志田町1000番地 三菱化成株式会社総合研究所内 (56)参考文献 特開 昭59−95237(JP,A) 特開 平3−38544(JP,A) Chemical Abstract s,1993,118:8619 (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C07C 59/70 C07C 51/367 REGISTRY(STN) CA(STN) CAOLD(STN)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】レゾルシンのアルカリ塩とモノクロロ酢酸
    のアルカリ塩を水溶液中で縮合させ、1,3−フェニレン
    ジオキシジ酢酸を製造するに当り、モノクロロ酢酸アル
    カリ塩含有水溶液にレゾルシンのアルカリ塩水溶液を添
    加し、且つ縮合反応の進行に伴ってアルカリを追添加す
    ることにより縮合反応中反応液のpHをアルカリ性域に保
    持することを特徴とする1,3−フェニレンジオキシジ酢
    酸の製造方法。
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