説明

ポリトリメチレンエーテルグリコールの水素化

色を有するPO3Gを水素化触媒の存在下で水素と接触させる工程を含む方法であって、PO3Gが、水素化後に、約50未満のAPHA色を有する方法。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本件出願は、両方とも参照により本明細書に援用される、2003年5月6日出願の米国仮特許出願第60/468,227号、および2003年8月5日出願の米国特許出願第10/634,612号の優先権を主張するものである。
本発明は、水素化による、1,3−プロパンジオールの単独または他のグリコールとの重合からのポリエーテルグリコールからの色の除去に関する。
【背景技術】
【0002】
1,3−プロパンジオール(また、本明細書では以下「PDO」とも称される)は、ポリエステル、ポリウレタン、ポリエーテル、および環式化合物をはじめとする様々なポリマーの製造で有用なモノマーである。ポリトリメチレンエーテルグリコールのホモおよびコポリエーテル(本明細書では以下「PO3G」と称される)は、かかるポリマーの例である。ポリマーは最終的には繊維、フィルムなどをはじめとする様々な用途で使用される。
【0003】
1,3−プロパンジオールを生み出すための化学的ルートは公知である。例えば、1,3−プロパンジオールは、
1.ホスフィン、水、一酸化炭素、水素および酸の存在下での触媒上の酸化エチレン(「ヒドロフルミル化ルート」)
2.アクロレインの触媒溶液相水和、引き続く還元(「アクロレイン・ルート」)
から製造されてもよい。
【0004】
1,3−プロパンジオールへのこれらの合成ルートの両方とも3−ヒドロキシプロピオンアルデヒド(本明細書では以下「HPA」とも称される)の中間合成を含む。HPAは最終接触水素化工程でPDOに還元される。その後の最終精製は、真空蒸留をはじめとする幾つかの方法を含む。本明細書では以下、化学的プロセスからのPDOは「化学的1,3−プロパンジオール」または「化学的PDO」と称される。化学的PDOは再生できない資源、典型的には石油化学製品由来である。対照的に、生化学的にまたは発酵により製造される1,3−プロパンジオールすなわちPDOは、当然のことながら、再生可能な資源由来である。
【0005】
トウモロコシ原料のような生物資源および再生可能な資源から生み出された原料を利用する1,3−プロパンジオールへの生化学的ルートは記載されてきた。かかるPDOは本明細書では以下「生化学的PDO」または「生化学的に誘導されたPDO」と言われる。例えば、グリセロールを1,3−プロパンジオールへ変換することができる細菌菌株は、例えば、種クレブシエラ(Klebsiella)、シトロバクター(Citrobacter)、クロストリジウム(Clostridium)、および乳酸桿菌(Lactobacillus)に見いだされる。該技術は、それらのすべてが参照により本明細書に援用される、米国特許第5,633,362号明細書、同第5,686,276号明細書、およびごく最近の同第5,821,092号明細書をはじめとする幾つかの特許に開示されている。米国特許第5,821,092号明細書で、Nagarajanらは、とりわけ、組み換え生命体を用いるグリセロールからの1,3−プロパンジオールの生物学的生産方法を開示している。該方法は、1,2−プロパンジオールに対して特異性を有する、異種pduジオール脱水酵素遺伝子で形質変換された病原性大腸菌(E.coli bacteria)を組み入れている。形質変換された大腸菌は炭素源としてのグリセロールの存在下で培養され、1,3−プロパンジオールは培養基から単離される。細菌および酵母の両方がグルコース(例えば、トウモロコシ糖)または他の炭水化物をグリセロールに変換することができるので、該発明の方法は、ポリエステル、ポリエーテル、および他のポリマーの生産で有用な1,3−プロパンジオールモノマーの迅速な、高価でない、そして環境的に信頼できる源を提供した。
【0006】
沈殿(例えば、カルボキシレートまたは他の物質だけでなく、1,2−プロピレングリコールでの)は、着色した臭気のある成分を所望の製品(酵素のような)から分離して精製調製品を得るために1980年代早期以来ずっと用いられてきた。高分子量成分を発酵槽液体から沈殿させ、次にこれらの成分を還元剤で漂白すること(DE3917645号明細書)は公知である。あるいはまた、分離のサイズより上の高分子量の物質は引き止められる、残留化合物を除去するためのマイクロ濾過、引き続くナノ濾過もまた役立つことが分かった(EP657529号明細書)。しかしながら、ナノ濾過膜は瞬時に詰まるようになり、かつ、非常に高価であり得る。
【0007】
PDO中に存在する色前駆体を除去するための様々な処理方法が先行技術で開示されているが、これらの方法は骨が折れ、高価であり、ポリマーのコストを増やす。例えば、Kelsey、米国特許第5,527,973号明細書は、低色ポリエステルのための出発原料として使用することができる精製1,3−プロパンジオールを提供するための方法を開示している。当該方法は、大きな装置の使用と生成物から除去することが困難である大量の水での希釈の必要性とをはじめとする幾つかの不利点を有する。Sunkaraら、米国特許第6,235,948号明細書は、好ましくはパーフッ素化イオン交換ポリマーのような不均一酸触媒と共に、予熱することによる1,3−プロパンジオールからの色形成不純物の除去のための方法を開示している。触媒は濾別され、次に1,3−プロパンジオールは、好ましくは真空蒸留によって単離される。精製ジオールからのポリトリメチレンエーテルグリコールの製造は、30〜40のAPHA値を与えたが、ポリマーの分子量は報告されなかった。
【0008】
ポリアルキレンエーテルグリコールは、一般に、相当するアルキレングリコールからの酸触媒脱水またはアルキレンオキシドの酸触媒開環によって製造される。例えば、ポリトリメチレンエーテルグリコールは、可溶性酸触媒を用いる1,3−プロパンジオールの脱水によってまたはオキセタンの開環重合によって製造することができる。硫酸触媒を用いるグリコールからのPO3Gの製造方法は、それらのすべてが参照により本明細書に援用される、米国特許出願公開第2002/0007043A1号明細書および同第2002/0010374A1号明細書に十分に記載されている。該方法によって製造されたポリエーテルグリコールは当該技術で公知の方法によって精製される。ポリトリメチレンエーテルグリコールの精製方法は典型的には(1)重合中に形成された酸エステルを加水分解するための加水分解工程、(2)酸触媒、未反応モノマー、低分子量線状オリゴマーおよび環式エーテルのオリゴマーを除去するための水抽出工程、(3)存在する残留酸を中和し沈殿させるための、典型的には水酸化カルシウムのスラリーでの塩基処理、および(4)残留水および固形分を除去するためのポリマーの乾燥および濾過を含む。
【0009】
1,3−プロパンジオールの酸触媒重縮合から製造されたポリトリメチレンエーテルグリコールが品質問題を有する、特に、色が業界にとって受け入れることができないことは周知である。ポリマー品質は一般に原料、PDOの品質に依存する。原料に加えて、重合工程条件およびポリマーの安定性もまたある程度変色に関与する。特にポリトリメチレンエーテルグリコールのケースでは、ポリエーテルジオールは淡色、多くの最終用途で望ましくない特性を有する傾向がある。ポリトリメチレンエーテルグリコールは酸素または空気との、特に高温での接触によって容易に変色するので、重合は窒素雰囲気下で達成され、ポリエーテルジオールは不活性ガスの存在下で貯蔵される。追加の予防措置として、低濃度の好適な酸化防止剤が添加される。約100〜500マイクロg/g(マイクログラム/グラム)ポリエーテルの濃度でのブチル化ヒドロキシトルエン(BHT、2.6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェノール)が好ましい。
【0010】
同様に、従来法によるポリトリメチレンエーテルグリコールの色を減らすための試みがそれほど大きな成功もなく行われてきた。例えば、Morrisら、米国特許第2,520,733号明細書は、酸触媒の存在下でのPDOの重合からのポリトリメチレンエーテルグリコールに特有の変色傾向に言及している。ポリトリメチレングリコールの色を改善しそこなった彼らが試みた多くの方法には、活性炭、活性アルミナ、シリカゲル、パーコレーションのみ、および水素化のみの使用が含まれる。その結果として、彼らは、酸触媒(2.5〜6重量%)の存在下でおよび約175℃〜200℃の温度で1,3−プロパンジオールから製造されたポリオールの精製方法を開発した。この精製方法には、フラー土(Fuller's earth)を通したポリマーのパーコレーション、引き続く水素化が含まれる。この広範な精製方法は、色が淡黄色である最終製品を与え、事実、この手順は、色が8ガードナー(Gardner)色、300より大きいAPHA値に相当する品質まで低下したに過ぎず、かつ、現行要件には全体的に不十分であるポリトリメチレンエーテルグリコール(該明細書の実施例XI)をもたらした。
【0011】
Masonは米国特許第3,326,985号明細書で、窒素下で低分子量のポリトリメチレンエーテルグリコールを真空ストリッピングすることによる改善された色を有する1200〜1400の範囲の分子量のポリトリメチレンエーテルグリコール製造手順を開示している。しかしながら、色レベルは定量化されておらず、上記要件に近づかなかったであろう。
【0012】
接触水素化は、触媒の存在下での化合物の水素との反応である。水素化は、クラフトパルプ工場工程の廃水流れからのある種の製品の生産で色の原因となる化合物を除去するために用いられてきた(Ghoreishiら著、「パルプ工場排水中の発色団のキャラクタリゼーションおよび低減(Characterization and Reduction of Chromophores in Pulp Mill Effluents)」、Sci Iran.、4(1997−3)、131−138ページ)。様々な物質が水素化触媒にとって毒であり、最も一般に遭遇するものは水銀、二価硫黄化合物、および、より少ない程度でアミンである(H.O.House、近代合成反応(Modern Synthetic Reactions)、第2版、W.A.Benjamin:Menlo Park.CA.、1972年、1−15ページ)。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【0013】
色を有するPO3Gを水素化触媒の存在下で水素と接触させる工程を含む方法であって、PO3Gが、水素化後に、約50未満のAPHA色および約250〜5,000の分子量を有する方法が開示される。
【発明を実施するための最良の形態】
【0014】
特に明記しない限り、すべての百分率、部、比などは重量による。商標は大文字で示される。
【0015】
さらに、量、濃度、または他の値もしくはパラメーターが範囲、好ましい範囲または好ましい上限値および好ましい下限値のリストのいずれかとして与えられる時、範囲が別々に開示されているかどうかにかかわらず、これは、任意の範囲上限または好ましい値と任意の範囲下限または好ましい値との任意のペアから形成される全範囲を具体的に開示するとして理解されるべきである。
【0016】
本発明は、化学的か生化学的かのどちらかのPO3Gからの色の除去のための水素化方法に関する。第1態様に従って、方法は、色を有するポリトリメチレンエーテルグリコールを水素化触媒の存在下で水素と接触させる工程を含み、ここで、ポリトリメチレンエーテルグリコールは、水素化後に、約50未満のAPHA色および約250〜5000の分子量を有する。
【0017】
色に適用されるような、用語「除去する」または「除去」とは、水素化による化学変換を意味する。色の原因となる化学物質は「除去される」、すなわち、着色していない化学物質に変換される。
【0018】
用語「色」とは、おおよそ400〜800nmの波長を用いて、および純水と比べて、可視光の範囲で分光比色計を用いて定量化することができる可視色の存在を意味する。PO3G色品質は、Hunter−quest比色計によって(下記の試験方法1に記載されているように)およびその上UV/VIS分光光度計から(下記の試験方法5に記載されているように)測定された。
【0019】
水素化は、これらの不純物を無色である化合物に変換するための有効な、経済的な方法であることが分かってきた。
【0020】
水素化は、PO3Gを水素化触媒の存在下で水素と接触させることによって達成される。触媒は、周期表のVIII族の少なくとも1つの元素より構成される。好ましくは、触媒は、様々な助触媒を用いてまたは用いずに、Ni、Co、Ru、Rh、Pd、IrおよびPtの少なくとも1つである。混合銅、クロム、および亜鉛酸化物のような様々な混合酸化物もまた色除去に有効な触媒である。水素化触媒は当該技術では周知であり、Shigeo Nishimuru著、「有機合成のための不均一系接触水素化ハンドブック(Handbook of Heterogeneous Catalytic Hydrogenation for Organic Synthesis)」、John Wiley(2001)に広くカバーされている。
【0021】
触媒は、多孔性金属構造体であっても基材に担持されていてもよい。触媒担体は、炭素、アルミナ、シリカ、チタニア、シリカ−アルミナ、シリカ−チタニア、チタニア−アルミナ、粘土、アルミノシリケート、カルシウム、バリウムの水に不溶性の塩、硫酸バリウム、炭酸カルシウム、炭酸ストロンチウム、ならびにそれらの配合物および組合せのような当該技術で公知の任意の担体材料からのものであることができよう。触媒は、微粒から顆粒、タブレット、ペレット、押出物、または他の構造化担体までに及ぶ、様々な形状またはサイズを有してもよい。
【0022】
金属触媒は、鉄、モリブデン、クロム、パラジウム、亜鉛もしくは他の改質元素のような元素で改質されていても改質されていなくてもよいRANEYニッケルおよびRANEYコバルト触媒、またはこれらの元素の分散体として製造された触媒、またはパラジウム−炭素、パラジウム−炭酸カルシウム、パラジウム−硫酸バリウム、パラジウム−アルミナ、パラジウム−チタニア、白金−炭素、白金−アルミナ、白金−シリカ、イリジウム−シリカ、イリジウム−炭素、イリジウム−アルミナ、ロジウム−炭素、ロジウム−シリカ、ロジウム−アルミナ、ニッケル−炭素、ニッケル−アルミナ、ニッケル−シリカ、レニウム−炭素、レニウム−シリカ、レニウム−アルミナ、ルテニウム−炭素、ルテニウム−アルミナ、ルテニウム−シリカ、混合銅および亜鉛酸化物、ならびに混合銅およびクロム酸化物よりなる群からの担持触媒の少なくとも1つを含む。好ましい触媒の例は、RANEY触媒またはシリカ/アルミナに担持された押出物の形にあってもよいニッケルである。
【0023】
水素化は、当該技術で公知の様々な気体/液体/固体−接触反応器で実施されてもよい。これらの反応器は、懸濁または固定床触媒を用いて、バッチ、セミ−バッチ、およびフローモードで動作してもよい。工業的に有利な反応器は、液体および気体がアップフローまたはダウンフロー(細流床)運転モードで、並流でまたは向流で流れる触媒の充填床を用いる。
【0024】
水素化温度は、色および色前駆体化合物の転化率に影響を及ぼす。約25°〜250℃の範囲の温度が色を減らすことができる。色低下はより高温でより速い。接触時間と温度との適切な組合せは約25℃程度に低い温度で所望の色改善を達成することができる。有効な色低下は約25°〜250℃の範囲で達成することができるが、PO3Gにとって好ましい温度範囲は約120°〜200℃であり、約140°〜180℃の範囲がより好ましい。LHSV値(LHSV=液空間速度、単位:時間の逆数、h-1)は、用いられる温度に依存し、最大にされるべきである。好ましいLHSVは約0.01h-1より大きい。より好ましいLHSVは約1.0h-1より大きく、最も好ましいLHSVは約10h-1より大きい。
【0025】
水素消費量は一般に非常に低く、粗ポリオール中に存在する不純物のレベルに依存する。一般に、水素消費量は、粗液体中の水素溶解度の範囲内である。温度および接触時間の適切な選択で、十分な転化率は大気圧より僅かに上で達成することができる。このレベルより上では、圧力の追加増加は色除去の程度に最小限の影響を及ぼす。色低下は、約周囲〜1000psig(7000kPa)の圧力で達成することができ、約200〜600psig(1480〜4240kPa)が好ましい圧力の範囲であり、約300〜500psig(2170〜3550kPa)が最も好ましい圧力の範囲である。psigは「ゲージ平方インチ当たりポンド」を意味する。
【0026】
水素対PO3G供給速度の比は、化学量論的な必要とされるレベルの水素より上では転化率に顕著な影響を及ぼさない。有効な色低下は、粗PO3Gのグラム当たり約0.05〜100標準cm3の水素で達成することができる。好ましい範囲は粗PO3Gのグラム当たり約0.5〜2標準cm3の水素であり、より好ましい範囲は粗PO3Gのグラム当たり約0.5〜1標準cm3の水素である。
【0027】
上述のように、本発明の一態様によれば、ポリトリメチレンエーテルグリコールは、水素化後に、約50未満のAPHA色(下記の試験方法1に従って測定された)を有する。好ましくは、APHA色は、水素化後に、約40未満、より好ましくは、約30未満、最も好ましくは、約20未満である。ポリトリメチレンエーテルグリコールは、吸着剤との接触前に、少なくとも50APHAのAPHA色を有することができる。色は、吸着剤との接触前に、約70〜約300であることができる。APHA色はまた、吸収剤との接触前に、約85〜250APHA、または約100〜200APHAであることもできる。
【0028】
UV分光分析法(下記の試験方法5による)は、PDOで観察された時、その次の重合および加工の間に色を形成することができるであろう不純物の存在と強く関係する約270nmに吸収ピークを示す。PO3Gにおける270nmの吸収は色に寄与しないが、270nmの吸収を最小限にし、こうして、かかる不純物を最小限にすることは望ましい。本発明の水素化方法は、270nmのUV吸収を約1.0未満、好ましくは約0.3未満、最も好ましくは約0.15未満に減らす。
【0029】
本発明の別の態様によれば、PO3Gの色は、水素化後に、少なくとも約50%だけ減らされる。より好ましくは、色は少なくとも約60%だけ、最も好ましくは少なくとも約70%だけ減らされる。
【0030】
本発明のさらなる態様に従って、方法は、
(a)色を有する1,3−プロパンジオール反応体を水素化触媒の存在下で水素と接触させる工程と、
(b)水素化された1,3−プロパンジオールを重縮合触媒と接触させる工程と、
(c)1,3−プロパンジオール反応体を、色を有するPO3Gへ重縮合させる工程と、
(d)PO3Gを水素化触媒の存在下で水素と接触させる工程と
を含む。
【0031】
好ましくは、1,3−プロパンジオールは化学的1,3−プロパンジオールである。好ましくは、PO3Gは、水素化後に、約50未満のAPHA色を有する。また好ましくは、1,3−プロパンジオールは、水素化後に、約10未満のAPHA色を有する。
【0032】
本発明のさらなる態様によれば、組成物は(i)色を有するPO3Gと(ii)水素化触媒(本明細書で既に記載されたような)とを含み、ここでPO3Gは約50未満のAPHA色を有する。好ましくは、APHA色は約40未満であり、より好ましくは約30未満であり、最も好ましくは約20未満である。
【0033】
触媒の量は、好ましくは、水素化を達成するのに十分な最小量であり、それは十分に当該技術の技能内であると考えられる。当業者に周知であるように、触媒の量は、触媒の活性と触媒の活性を下げる化学物質、すなわち触媒毒の組成物中の存在とによって影響を受ける。触媒の量は、組成物の約0.05%、またはその0.01%、または0.005%もしくはさらに0.001%程度に低くすることができよう。好ましくは、水素化触媒は組成物の約20%を超えない量で存在する。より好ましくは、水素化触媒は組成物の約5%を超えない量で存在し、最も好ましくは、水素化触媒は組成物の約2%を超えない量で存在する。
【0034】
本発明のPDOから製造されたPO3Gは、PO3Gホモ−またはコ−ポリマーであることができる。例えば、PDOは他のジオール(下記)と重合させてコポリマーを製造することができる。本発明のPDOモノマーから製造されたPO3Gは、好ましくは、約50APHA未満の色値を有する。より好ましくは、PO3G色値は約30APHA未満である。好ましくは、本発明のPDOモノマー/オリゴマーを使用して製造されたPO3G生成物は約250〜約5000、好ましくは約500〜約4000、最も好ましくは約1000〜約3000の分子量を有する。
【0035】
本発明で有用なPDOコポリマーは、1,3−プロパンジオールおよび/またはそのオリゴマーに加えて50重量%以下(好ましくは20重量%以下)のコモノマージオールを含有することができる。本方法での使用に好適であるコモノマージオールには、脂肪族ジオール、例えば、エチレンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,7−ヘプタンジオール、1,8−オクタンジオール、1,9−ノナンジオール、1,10−デカンジオール、1,12−ドデカンジオール、3,3,4,4,5,5−ヘキサフルオロ−1,5−ペンタンジオール、2,2,3,3,4,4,5,5−オクタフルオロ−1,6−ヘキサンジオール、3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,9,9,10,10−ヘキサデカフルオロ−1,12−ドデカンジオール、脂環式ジオール、例えば、1,4−シクロヘキサンジオール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、およびイソソルビド、ポリヒドロキシ化合物、例えば、グリセロール、トリメチロールプロパン、およびペンタエリスリトールが含まれる。好ましい群のコモノマージオールは、2−メチル−1,3−プロパンジオール、2,2−ジメチル−1,3−プロパンジオール、2,2−ジエチル−1,3−プロパンジオール、2−エチル−2−(ヒドロキシメチル)−1,3−プロパンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,8−オクタンジオール、1,10−デカンジオール、イソソルビド、およびそれらの混合物よりなる群から選択される。熱安定剤、酸化防止剤および着色材料が必要ならば重合混合物にまたは最終ポリマーに添加されてもよい。
【0036】
材料、装置、および試験方法
1,3−プロパンジオールから製造されたPO3Gポリマーは、E.I.du Pont de Nemours and Company(Wilmington,DE)製か、Aldrich(Milwaukee,WI)製か、または商業的供給元製かのいずれかである。
【0037】
試験方法1 色測定
Hunterlab ColorQuest分光比色計(Spectrocolorimeter)(Reston,VA)を用いてPDOおよびポリマー色を測定した。色数は、米国材料試験協会(ASTM)D−1209に従ってAPHA値(白金−コバルトシステム(Platinum−Cobalt System))として測定する。「b*」色はUV/VISスペクトルから計算され、機器でコンピュータ計算される。色は一般に、サンプルの明るさまたは暗さ(「L」)に対応するHunter数、赤−緑スケールでの色値(「a*」)、および黄−青スケールでの色値(「b*」)に関して表される。本発明との関連で、「b*」色値は好ましくはほぼ0である。
【0038】
試験方法2 MW測定
PO3Gの数平均分子量は、滴定で得たヒドロキシル価(下記の試験方法4)から計算した。
【0039】
試験方法3 不飽和の測定
ポリエーテルグリコール中の不飽和はASTM D−4671によって測定した。
【0040】
試験方法4 OH#の測定
ヒドロキシル価はASTM E222に従って測定した。
【0041】
試験方法5 UV吸収
PO3G色品質はUV/VIS分光光度計によって測定した。具体的には、PDOのケースでは、およそ270nmの幅広いUV吸収ピークは、その次の重合および加工の間に色を形成する不純物の存在と強く相関する。270nmの吸収はPO3Gの色に寄与しないが、かかる不純物の存在を最小限にすることが望ましい。UV分析はすべて、20%希釈でHP 8453 UV/VIS分光光度計(Hewlett Packard,Palo Alto,CA)を用いて測定した。PO3Gを純メタノールに溶解し、純メタノール中20体積%に希釈した。結果を20%希釈で報告する。約210、220、および242nmの吸収ピークは潜在色とあまり相関関係がない。
【実施例】
【0042】
次の実施例はあくまで例示として与えられることが理解されるべきである。
【0043】
一般法
水素化に好適な材料および方法は当該技術では周知である。次に続く実施例では、微粉、顆粒、および押出物触媒を用いてバッチまたはフローモードで運転されるシェーカー−チューブおよびアップフロー固定床管型反応器を用いた。
【0044】
実施例1 PO3Gの製造
1,3−プロパンジオール、13.9kg、および139g濃硫酸を22Lガラス反応器に加え、内容物を所望の数平均分子量に達するまで窒素下に160℃で重合させた。一般に、より長い反応時間は高分子量のポリマーを与える。粗ポリマーの一部(5kg)と等容量の蒸留水とを共に別の22Lガラス反応器に移し、反応混合物を100℃に4時間加熱しながら窒素雰囲気下でゆっくり撹拌した。4時間後に、混合物を放冷し、重力によって2相へ分離させた。水相を取り出し、捨てた。ポリマーを等容量の水で再び洗浄した。生じた水相を取り出し、捨てた。ポリマー中に存在する残留硫酸を過剰の水酸化カルシウムで中和した。ポリマーを減圧下90℃で3時間乾燥し、次に、CELPURE濾過助剤でプリコートしたWhatman濾紙で濾過した。得られた精製PO3Gポリマーを分子量および色について分析した。
【0045】
実施例2〜5 ポリマー色を減らすためのPO3Gの水素化
これらの実施例では、PO3Gを表1にまとめる様々な運転条件でRANEY 2400ニッケル・スラリー触媒(CrおよびFe助触媒のNi)を使ってシェーカーチューブ中で水素化した。すべてのケースで、200gのPO3Gを表1に示す量の触媒と共に400mLステンレススチール・シェーカーチューブ中に入れた。シェーカーチューブを窒素でパージし、指定の温度に加熱し、指定圧力まで水素で加圧した。反応器を指定時間振盪し、次に冷却し、脱圧した。表1は、これらの実験の反応条件を記載する。
【0046】
表1 水素化条件

【0047】
水素化後に、ポリマーサンプルを濾過して懸濁した触媒粒子を除去した。触媒粒子は、5マイクロメートル濾紙でポリマーサンプル(実施例4および5)から容易に除去されたが、ポリマーサンプル(実施例2および3)は、1マイクロメートル濾紙で濾過した後に遠心分離して触媒残渣を除去した。サンプルのすべてをUV色(試験方法5)、ポリマー色(試験方法1)、不飽和(試験方法3)、およびヒドロキシル価(試験方法4)について分析した。UV結果を表2に示し、残りの結果を次の表3に示す。
【0048】
表2 ポリマーサンプルのUV吸収データ




【0049】
表3 水素化前後のPO3G特性

【0050】
実施例5からのサンプルはUVスペクトルで顕著な改善を示し、ポリマー色は169から89APHA単位へ低下した。
【0051】
不飽和末端基のすべてが水素化されている(試験方法3は3meq/kgに至るまでポリエーテルポリオール中の不飽和を測定できるにすぎない)。NMRスペクトルでビニル基に関連した何のピークもない。
【0052】
実施例2からのサンプルによって明らかなように不飽和末端基の水素化はカルボニルの水素化より速いように思われ、不飽和末端基の完全な水素化にもかかわらず実施例2についてポリマー色には何の顕著な変化もない。
【0053】
実施例4を除いてポリマーのヒドロキシル価には何の顕著な変化もなかった。
【0054】
実施例6
本実施例では、PO3Gを、名目上60%Ni−アルミナ/シリカを含有する押出触媒(Sud−Chemie C−28−CDS)での充填床触媒反応器で水素化した。
【0055】
約20gの触媒を、17.3mm内径および129mm長さの管型反応器中で不活性ガラスビーズの2層の間に充填した。触媒を、400psig(2860kPa)で0.44g/分のPDOと10標準cm3毎分の水素とを流すことによって活性化させた。触媒活性化は80℃で1時間、100℃で1時間、そして120℃で22時間実施する。次にPO3Gに関する水素化の影響を、400psig(2860kPa)で0.55h-1の液空間速度および5標準cm3のH2流量で測定した。水素化は、PO3Gの目視色および270nmでのそのUV吸収を明らかに改善した(試験方法1および5)。PO3Gおよびその水素化生成物のUVスペクトルは、220と270nmとに2つの主要ピークを有する。水素化は、次の表4に示すようにUV−270nm吸収を明確に改善した。
【0056】
表4


【特許請求の範囲】
【請求項1】
色を有するPO3Gを水素化触媒の存在下で水素と接触させる工程を含む方法であって、前記PO3Gが、水素化後に、約50未満のAPHA色および約250〜5,000の分子量を有する方法。
【請求項2】
前記触媒が周期表のVIII族の元素または金属酸化物を含む、請求項1に記載の方法。
【請求項3】
前記水素化触媒が炭素、アルミナ、シリカ、シリカ−アルミナ、クロム酸銅、シリカ−チタニア、チタニア、チタニア−アルミナ、硫酸バリウム、炭酸カルシウム、炭酸ストロンチウム、それらの配合物、およびそれらの組合せの少なくとも1つより構成される担体に担持されている、請求項2に記載の方法。
【請求項4】
前記触媒が、鉄、モリブデン、クロム、パラジウム、亜鉛もしくは他の改質元素のような元素で改質されていても改質されていなくてもよいRANEYニッケルおよびRANEYコバルト触媒、またはこれらの元素の分散体として製造された触媒、またはパラジウム−炭素、パラジウム−炭酸カルシウム、パラジウム−硫酸バリウム、パラジウム−アルミナ、パラジウム−チタニア、白金−炭素、白金−アルミナ、白金−シリカ、イリジウム−シリカ、イリジウム−炭素、イリジウム−アルミナ、ロジウム−炭素、ロジウム−シリカ、ロジウム−アルミナ、ニッケル−炭素、ニッケル−アルミナ、ニッケル−シリカ、レニウム−炭素、レニウム−シリカ、レニウム−アルミナ、ルテニウム−炭素、ルテニウム−アルミナ、ルテニウム−シリカ、混合酸化銅、酸化亜鉛、および酸化クロムよりなる群からの担持触媒の少なくとも1つを含む、請求項1に記載の方法。
【請求項5】
前記接触が約25℃〜250℃の温度、約周囲〜約1000psig(7000kPa)の圧力で行われ、かつ、LHSVが約0.01h-1より大きい、請求項1に記載の方法。
【請求項6】
前記PO3Gと接触させられる水素の量がPO3Gのグラム当たり約0.05〜約100標準cm3である、請求項5に記載の方法。
【請求項7】
前記PO3Gが、接触前に、少なくとも50APHAのAPHA色を有する、請求項1に記載の方法。
【請求項8】
前記APHA色が少なくとも約50%だけ減らされる、請求項1に記載の方法。
【請求項9】
前記PO3Gが、水素化後に、約500〜4000の分子量を有する、請求項1に記載の方法。
【請求項10】
前記PO3Gが、水素化後に、約1.0未満の270nmでのUV吸収を有する、請求項1に記載の方法。
【請求項11】
(a)色を有する1,3−プロパンジオール反応体を水素化触媒の存在下で水素と接触させる工程と、
(b)前記水素化された1,3−プロパンジオールを重縮合触媒と接触させる工程と、
(c)前記1,3−プロパンジオール反応体を、色を有するPO3Gへ重縮合させる工程と、
(d)前記PO3Gを水素化触媒の存在下で水素と接触させる工程と
を含む方法。
【請求項12】
前記PO3Gが、水素化後に、約50未満のAPHA色を有する、請求項11に記載の方法。
【請求項13】
(i)色を有するPO3Gと(ii)水素化触媒とを含む組成物であって、前記PO3Gが約50未満のAPHA色を有する組成物。
【請求項14】
前記触媒が周期表のVIII族の元素または金属酸化物を含む、請求項13に記載の組成物。
【請求項15】
前記触媒が、炭素、アルミナ、シリカ、シリカ−アルミナ、シリカ−チタニア、チタニア、チタニア−アルミナ、硫酸バリウム、炭酸カルシウム、炭酸ストロンチウム、それらの配合物、およびそれらの組合せの少なくとも1つより構成される担体に担持されている、請求項14に記載の組成物。
【請求項16】
前記触媒が、鉄、モリブデン、クロム、パラジウム、亜鉛もしくは他の改質元素のような元素で改質されていても改質されていなくてもよいRANEYニッケルおよびRANEYコバルト触媒、またはこれらの元素の分散体として製造された触媒、またはパラジウム−炭素、パラジウム−炭酸カルシウム、パラジウム−硫酸バリウム、パラジウム−アルミナ、パラジウム−チタニア、白金−炭素、白金−アルミナ、白金−シリカ、イリジウム−シリカ、イリジウム−炭素、イリジウム−アルミナ、ロジウム−炭素、ロジウム−シリカ、ロジウム−アルミナ、ニッケル−炭素、ニッケル−アルミナ、ニッケル−シリカ、レニウム−炭素、レニウム−シリカ、レニウム−アルミナ、ルテニウム−炭素、ルテニウム−アルミナ、ルテニウム−シリカ、混合酸化銅、酸化亜鉛、および酸化クロムよりなる群からの担持触媒の少なくとも1つを含む、請求項15に記載の組成物。

【公表番号】特表2007−503522(P2007−503522A)
【公表日】平成19年2月22日(2007.2.22)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2006−532804(P2006−532804)
【出願日】平成16年5月5日(2004.5.5)
【国際出願番号】PCT/US2004/014045
【国際公開番号】WO2004/101471
【国際公開日】平成16年11月25日(2004.11.25)
【出願人】(390023674)イー・アイ・デュポン・ドウ・ヌムール・アンド・カンパニー (2,692)
【氏名又は名称原語表記】E.I.DU PONT DE NEMOURS AND COMPANY
【Fターム(参考)】