脂肪族カルボン酸アミドの製造方法
【課題】脂肪族カルボン酸又はこれらのアルキルエステルとモノ又はジアルキルアミンを反応させる際に、高い反応性を有し、かつ触媒を分離する際の濾過性に優れた脂肪族カルボン酸アミドの製造方法を提供する。
【解決手段】酸化チタンを主成分として、長周期型周期表第４族、第５族及び第１４族に属する元素（チタンを除く）の中から選ばれる少なくとも１種の元素の酸化物を含有し、平均粒子径が２μｍ以上である固体酸触媒の存在下で、脂肪族カルボン酸又は炭素数１〜４のアルキル基を有する、該脂肪族カルボン酸のアルキルエステルと、炭素数１〜４のアルキル基を有するモノ又はジアルキルアミンとを反応させる工程を有する脂肪族カルボン酸アミドの製造方法である。
【解決手段】酸化チタンを主成分として、長周期型周期表第４族、第５族及び第１４族に属する元素（チタンを除く）の中から選ばれる少なくとも１種の元素の酸化物を含有し、平均粒子径が２μｍ以上である固体酸触媒の存在下で、脂肪族カルボン酸又は炭素数１〜４のアルキル基を有する、該脂肪族カルボン酸のアルキルエステルと、炭素数１〜４のアルキル基を有するモノ又はジアルキルアミンとを反応させる工程を有する脂肪族カルボン酸アミドの製造方法である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、脂肪族カルボン酸アミドを製造する方法に関し、更に詳しくは、脂肪族カルボン酸又はその誘導体とアルキルアミンとを反応させて脂肪族カルボン酸アミドを製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
脂肪族カルボン酸又はそのアルキルエステルから脂肪族カルボン酸アミドを製造する場合、通常種々の触媒を使用して行う。
例えば、特許文献１には、アミド化反応を常圧で行い、触媒として、第ＩＶｂ族又は第Ｖｂ族の金属の化合物、好ましくはチタン、ジルコニウム又はタンタルの錯体を使用することが開示され、特許文献２には、第ＩＶａ族、第ＩＶｂ族又は第Ｖａ族の元素の水和酸化物、好ましくはチタン、ジルコニウム及びスズの水和酸化物を使用することを開示されている。更に、特許文献３には、有機カルボン酸とアンモニア又はモノあるいはジアルキルアミンとを粒子状二酸化チタン存在下に反応させる方法が開示されている。
【０００３】
【特許文献１】特開昭４７−１６８号公報
【特許文献２】特開昭６０−３６４５０号公報
【特許文献３】特開２００１−２７０８５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献に記載の方法はいずれも使用する触媒の活性が未だ不十分であり、その結果反応性が十分ではなかった。また、上記特許文献に記載の触媒を用いた場合、反応後に使用済みの触媒等を分離するために濾過工程を行う際に、その濾過性が十分でないため高圧条件や長時間を要し効率的ではなかった。
本発明は、脂肪族カルボン酸又はこれらのアルキルエステルとモノ又はジアルキルアミンを反応させる際に、高い反応性を有し、かつ触媒を分離する際の濾過性に優れた脂肪族カルボン酸アミドの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、酸化チタンを主成分として、長周期型周期表第４族、第５族及び第１４族に属する元素（チタンを除く）の中から選ばれる少なくとも１種の元素の酸化物を含有し、平均粒子径が２μｍ以上である固体酸触媒の存在下で、脂肪族カルボン酸又は炭素数１〜４のアルキル基を有する、該脂肪族カルボン酸のアルキルエステルと、炭素数１〜４のアルキル基を有するモノ又はジアルキルアミンとを反応させる工程を有する脂肪族カルボン酸アミドの製造方法を提供するものである。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の製造方法によれば、脂肪族カルボン酸又はこれらのアルキルエステルとモノ又はジアルキルアミンを反応させる際に、高い反応性が得られ、かつ触媒を分離する際の濾過性を大幅に改善でき、高い生産性で経済的に有利に製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明の脂肪族カルボン酸アミドの製造方法は、酸化チタンを主成分として、長周期型周期表第４族、第５族及び第１４族に属する元素（チタンを除く）の中から選ばれる少なくとも１種の元素の酸化物を含有し、平均粒子径が２μｍ以上である固体酸触媒の存在下で、脂肪族カルボン酸又は炭素数１〜４のアルキル基を有する、該脂肪族カルボン酸のアルキルエステルと、炭素数１〜４のアルキル基を有するモノ又はジアルキルアミンとを反応させる工程を有するものである。
【０００８】
（固体酸触媒）
本発明に使用する固体酸触媒は、酸化チタンを主成分として、長周期型周期表第４族、第５族及び第１４族に属する元素（チタンを除く）の中から選ばれる少なくとも１種の元素の酸化物を含有する。
本発明において、上記固体酸触媒は酸化チタンを主成分とするが、触媒活性の観点から、触媒中の酸化チタンの含有量はチタン金属として、好ましくは３０質量％以上、より好ましくは４２質量％以上、更に好ましくは４８質量％以上含有する。触媒中の酸化チタンの含有量の上限値は、チタン金属として６０質量％を除き特に制限はないが、好ましくは５９．５質量％、より好ましくは５９質量％である。
【０００９】
本発明においては、固体酸触媒中に、上記酸化チタンとともに、長周期型周期表第４族、第５族及び第１４族に属する元素（チタンを除く）の酸化物が含有され、これらの酸化物は単独でも二種以上組み合わせて使用することもできる。上記周期表第４族、第５族及び第１４族に属する元素としては、触媒活性及び触媒の濾過性の観点から、ジルコニウム、ニオブ、珪素及びゲルマニウムの中から選ばれる少なくとも１種が好ましい。
【００１０】
固体酸触媒中における、酸化チタンに対する周期表第４族、第５族及び第１４族に属する元素（チタンを除く）の中から選ばれる少なくとも１種の元素の酸化物の割合は、触媒活性及び触媒の濾過性の観点から、チタンに対する前記周期表第４族、第５族及び第１４族に属する元素（チタンを除く）の中から選ばれる少なくとも１種の元素の割合（周期表第４族、第５族及び第１４族に属する元素（チタンを除く）の中から選ばれる少なくとも１種の元素／チタン）（質量比）で０.００５〜０.８であることが好ましい。上記割合は、より好ましくは０．０１〜０．７であり、更に好ましくは０．０２〜０．６である。
【００１１】
本発明においては、上記固体酸触媒は、触媒活性及び触媒の濾過性の観点から、その平均粒子径は２μｍ以上である。ここでいう平均粒子径とは、体積基準のメジアン径を意味する。濾過性や取り扱い容易性（粉飛散抑制）の観点から、その粒子径は３μｍ以上であることが好ましく、より好ましくは５μｍ以上である。上記平均粒子径の上限値は特に制限はないが、反応溶液中の触媒分散性の観点から通常は２０μｍ程度である。
また、上記固体酸触媒は、濾過性の観点から、１μｍ以下の粒子径を有する触媒粒子を体積基準で、全体粒子の３０％以下含有することが好ましく、より好ましくは２０％以下であり、更に好ましくは１５％以下である。
【００１２】
本発明において、上記固体酸触媒の粒子径及び粒度分布の測定は、レーザー回折式粒度分布測定装置による粒度分布測定により行うことができ、具体的には後述の通りである。
本発明においては、上記固体酸触媒の比表面積については特に制限はないが、触媒活性の観点から、５０ｍ2／ｇ以上であることが好ましく、より好ましくは１００ｍ2／ｇ以上であり、更に好ましくは１５０ｍ2／ｇ以上である。上記比表面積は通常のＢＥＴ法により測定することができる。
【００１３】
本発明においては、固体酸触媒は、酸化チタンを主成分として、長周期型周期表第４族、第５族及び第１４族に属する元素（チタンを除く）の中から選ばれる少なくとも１種の元素の酸化物を含有するものであれば、各酸化物の含有形態等には特に制限はなく、上記酸化チタンと周期表第４族、第５族及び第１４族に属する元素（チタンを除く）の酸化物からなる複合酸化物であってもよいし、チタンを、周期表第４族、第５族及び第１４族に属する元素（チタンを除く）の酸化物を含む担体上に酸化物として担持させてもよい。担持方法については特に制限はなく、従来公知の方法、例えば含浸法、沈殿法、イオン交換法、共沈法、混練法などを適宣選択することができる。
【００１４】
上記固体酸触媒の調製方法については特に制限はないが、例えば、以下の（イ）又は（ロ）のようにして行うことができる。
（イ）前記チタン及び周期表第４族、第５族及び第１４族に属する元素（チタンを除く）の各々の硝酸塩、硫酸塩、炭酸塩、ハロゲン化物、アルコキシド、アンミン錯体など、好ましくは硝酸塩、硫酸塩、塩化物又はアルコキシドを含有する水溶液を調製し、これらを同時に加水分解させて沈殿物を得た後、この沈殿物を濾過、遠心分離などの方法で固液分離して得られた固形分をイオン交換水で洗浄後、乾燥させる。その後、必要に応じ、出発金属塩の残留対イオンの除去又は触媒活性の安定化の観点から、好ましくは１００〜６００℃、より好ましくは１００〜４００℃の温度で焼成処理する。
（ロ）周期表第４族、第５族及び第１４族に属する元素（チタンを除く）の酸化物を懸濁させた溶液中でチタンの上記塩を加水分解させて沈殿物を得た後、この沈殿物を濾過、遠心分離などの方法で固液分離して得られた固形分をイオン交換水で洗浄後、乾燥させる。その後、必要に応じ、出発金属塩の残留対イオンの除去又は触媒活性の安定化の観点から、好ましくは１００〜６００℃、より好ましくは１００〜４００℃の温度で焼成処理する。
【００１５】
（脂肪族カルボン酸アミドの製造）
本発明に使用する脂肪族カルボン酸としては、得られる脂肪族カルボン酸アミドの有用性の観点から、好ましくは直鎖又は分岐鎖の炭素数６〜２４、より好ましくは炭素数６〜２２の炭化水素鎖を有する脂肪族カルボン酸が挙げられ、更に好ましくは上記炭素数の直鎖又は分岐鎖のアルキル鎖又はアルケニル鎖を有する脂肪族カルボン酸が挙げられる。これらの脂肪族カルボン酸は、飽和又は不飽和のいずれであってもよく、各々単独で若しくは２種以上混合して使用することができる。上記脂肪族カルボン酸のアルキルアルキルエステル（アルキル基の炭素数は１〜４）において、炭素数１〜４のアルキル基としては、具体的にはメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基等が挙げられ、特にメチル基が好ましい。
【００１６】
前記脂肪族カルボン酸の具体例としては、カプロン酸、カプリル酸、カプリン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、アラキン酸、ベヘン酸、ジメチルオクタン酸、ブチルヘペチルノナン酸、ヘキセン酸、オクテン酸、デセン酸、ドデセン酸、テトラデセン酸、ヘキサデセン酸、オクタデセン酸、エイコセン酸、ドコセン酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、リノール酸、リノレン酸等の脂肪族モノカルボン酸又はデカメチレンジカルボン酸、ヘキサデカメチレンジカルボン酸、オクタデカメチレンジカルボン酸等の脂肪族ジカルボン酸等が挙げられ、本発明においては、反応選択性の観点から、脂肪族モノカルボン酸が好ましい。
【００１７】
本発明に使用する炭素数１〜４のアルキル基を有するモノ又はジアルキルアミンは、炭素数１〜４のアルキル基を一つ又は二つ持ったものであり、モノアルキルアミンの具体例としては、モノメチルアミン、モノエチルアミン、モノプロピルアミン、モノブチルアミン等が挙げられ、ジアルキルアミンの具体例としては、ジメチルアミン、ジエチルアミン、メチルエチルアミン、ジプロピルアミン等が挙げられる。これらの中でも、脂肪族カルボン酸アミドの有用性の観点から、特にモノメチルアミン、モノエチルアミン、ジメチルアミン、ジエチルアミンが好ましく、モノメチルアミン又はジメチルアミンがより好ましい。
【００１８】
本発明の脂肪族カルボン酸アミドの製造方法は、懸濁床による回分、半回分、連続式でも、また固定床流通式でも実施できる。回分、半回分を用いた製造方法では、脂肪族カルボン酸又はこれらのアルキルエステルを溶解させ、所定量の触媒を仕込み、反応槽を充分に窒素置換した後、反応させる温度まで昇温させた後にモノ又はジアルキルアミンガスを流入させる方法で製造できる。連続式、固定床流通式を用いた製造方法では、触媒を充填し、反応させる温度まで昇温させた後に溶解した脂肪族カルボン酸又はこれらのアルキルエステルとモノ又はジアルキルアミンガスを流入させる方法で製造できる。
【００１９】
上記脂肪族カルボン酸又はそのアルキルエステルとモノ又はジアルキルアミンとの反応時の圧力については、加圧された状態でも常圧でも行うことができる。反応温度は、通常１１０〜３００℃、反応性、選択性の観点からは、好ましくは１５０〜２８０℃、より好ましくは１７０〜２７０℃である。
本発明に使用する炭素数１〜４のアルキル基を有するモノ又はジアルキルアミンの使用量は脂肪族カルボン酸又はそのアルキルエステル１モルに対して、通常０．０１〜１５倍モル／時、好ましくは０．１〜５倍モル／時、より好ましくは０．３〜３倍モル／時である。
触媒の使用量は任意でよいが、反応性、選択性及び製造コストの観点からは、脂肪族カルボン酸又はそのアルキルエステルに対して、通常０．０１〜２０質量％、好ましくは０．１〜１５質量％、より好ましくは０．１〜１０質量％の範囲である。
【００２０】
本発明の触媒は、濾過性に優れる性質を示すことから、上記反応工程で得られた脂肪族カルボン酸アミドを含む反応液から、触媒やその他の不純物を分離除去するために、濾過器を用いて濾過を行うことが好ましい。濾過の温度、圧力についてはいずれも特に制限はないが、例えば、濾過温度については、反応生成物の粘度を低下させて濾過性を向上させる観点から、少なくとも反応生成物の融点以上の温度、具体的には室温以上の温度で行うことが好ましい。圧力については、加圧、減圧のいずれでも行うことができるが、０．０１ＭＰａＧ（Ｇ：ゲージ圧）以上の加圧された状態で行うことが好ましい。
本発明においては、前記高い活性を有する触媒を用いて反応を行うことにより反応性を向上させることができ、かつ、上記濾過を低い圧力で短時間で効率的に行うことができる。
【実施例】
【００２１】
（触媒の物性測定）
以下の実施例において、得られた触媒等の組成、比表面積、粒子径及び粒度分布の測定は以下の方法で行う。
触媒の組成
構成元素の中で、チタン、ジルコニウム及び珪素の含有量については蛍光Ｘ線による測定で、それ以外の金属元素の含有量についてはＩＰＣ発光分析法による測定で定量する。具体的には、チタン、ジルコニウム及び珪素については、試料０．１ｇに四ホウ酸リチウム５ｇ及び剥離剤（炭酸リチウム：臭化リチウム：硝酸リチウム＝５：１：５）を加えて、１０５０℃でアルカリ溶融し、ガラスビードを作成する。これを波長分散型蛍光Ｘ線装置（理学電機製ＺＳＸ１００ｅ）を使用して評価する。得られたＸ線強度を高純度の各元素試料を目的濃度に合わせて混合したものから得た検量線に照合して各金属の含有量を求める。また、チタン、ジルコニウム及び珪素以外の金属元素については、試料０．１ｇに硫酸２ｍＬを加えて加熱し、更に過酸化水素及び硝酸を適宜に加え、加熱の繰り返しを液が透明になるまで行う。冷却後、メスフラスコに入れ替え、純水で５０ｍＬにメスアップし、ＩＣＰ発光分析装置で測定して求める。
【００２２】
触媒の比表面積
ＢＥＴ比表面積測定装置（島津製作所製フローソープ２３００装置）を用い、１００℃で十分に加熱脱気した試料について、窒素ガスを吸着させる一点法により求める。
触媒の粒子径及び粒度分布
レーザー回折式粒度分布測定装置（堀場製作所製ＬＡ−５００）を用いて、粒子径は体積基準で、平均粒子径（メジアン径）および粒度分布を求める。
【００２３】
（酸価の測定）
以下の実施例においては、反応で得られた生成物中の未反応脂肪族カルボン酸量を評価するため、反応生成物を窒素バブリングして溶存しているアミンガスを放出させた後、酸価の測定を行う。
酸価とは、試料１ｇ中に含まれる遊離脂肪族カルボン酸を中和するのに要する水酸化カリウムのｍｇ数をいい、その測定方法は公定書「ＪＩＳ Ｋ ００７０，ＡＯＣＳ Ｔｅ ２ａ−６４」に記載の試験法に準拠して行う。即ち、試料（例えば、予想される酸価が１未満の場合は２０ｇ、酸価が１〜５の場合は２０〜５ｇなど）を、三角フラスコに正しくはかりとり、そこに１％フェノ−ルフタレイン指示薬溶液を加えて使用直前に微紅色に中和したトルエン（１級）−エタノ−ル（１級）混合溶剤（２＋１）を約３０ ｍＬ加えて溶解させる（試料が溶解しにくい場合は、湯浴で加温溶解して冷却させる）。０．１ｍｏｌ／Ｌアルコ−ル性水酸化カリウム標準溶液で滴定し、微紅色が３０秒間続いたところを終点とする。滴定に要したアルコ−ル性水酸化カリウム標準溶液の使用量Ａ（ｍＬ）、アルコ−ル性水酸化カリウム標準溶液のファクタ−ｆ、係数Ｋ（５．６１１（０．１ ｍｏｌ／Ｌ アルコ−ル性水酸化カリウム標準溶液使用時）及び試料採取量（ｇ）を用いて下式より酸価を算出する。
酸価 ＝ （Ａ×ｆ×Ｋ）／試料採取量
【００２４】
調製例１（触媒Ａの調製）
セパラブルフラスコにイソプロパノール２５０ｇを仕込んだ後、テトライソプロポキシチタン４４ｇとテトラプロポキシジルコニウムのイソプロパノール溶液（有効分７５％）２.３ｇを加え、攪拌しながら８０℃まで昇温した。その溶液にイオン交換水１５ｇを滴下した後、３時間熟成した。得られた懸濁溶液を冷却して濾過・水洗を行い、１１０℃で一昼夜乾燥した後、空気流通下３００℃で３時間焼成した。焼成品は網目幅１５０μｍのふるいを通過するまで粉砕した。蛍光Ｘ線及びＩＣＰ発光分析による元素分析、ＢＥＴ法による比表面積測定、及び粒度分布測定を行い、表１に示す組成、比表面積、平均粒子径（メジアン径）及び粒度分布を持つ触媒Ａを得た。
【００２５】
調製例２（触媒Ｂの調製）
調製例１において、テトライソプロポキシチタンを３５ｇ、テトラプロポキシジルコニウムのイソプロパノール溶液を１１.６ｇ使用した以外は調製例１と同様の操作を行い、表１に示す組成、比表面積、平均粒子径（メジアン径）及び粒度分布を持つ触媒Ｂを得た。
【００２６】
調製例３（触媒Ｃの調製）
調製例１において、テトライソプロポキシチタンを４１.８ｇ、テトラプロポキシジルコニウムのイソプロパノール溶液２．３ｇの代わりにペンタブトキシニオビウム２.１ｇを使用した以外は調製例１と同様の操作を行い、表１に示す組成、比表面積、平均粒子径（メジアン径）及び粒度分布を持つ触媒Ｃを得た。
【００２７】
調製例４（触媒Ｄの調製）
調製例１において、テトラプロポキシジルコニウムのイソプロパノール溶液２．３ｇの代わりにテトライソプロポキシゲルマニウム１.９ｇを使用した以外は調製例１と同様の操作を行い、表１に示す組成、比表面積、平均粒子径（メジアン径）及び粒度分布を持つ触媒Ｄを得た。
【００２８】
調製例５（触媒Ｅの調製）
セパラブルフラスコにオキシ硫酸チタン３４ｇ、シリカゾル水溶液２７０ｇ（シリカとして３ｇ）を加えて、撹拌しながら９０℃まで加熱した。オキシ硫酸チタンが溶解したことを確認した後、その溶液（９０℃）にアンモニア水を滴下して中和し、２時間撹拌した。得られた沈殿生成物は濾過、イオン交換水１Ｌで4回水洗してから１３０℃で一晩乾燥した。乾燥品は網目幅１５０μｍのふるいを通過するまで粉砕した。蛍光Ｘ線及びＩＣＰ発光分析による元素分析、ＢＥＴ法による比表面積測定、及び粒度分布測定を行い、表１に示す組成、比表面積、平均粒子径（メジアン径）及び粒度分布を持つ触媒Ｅを得た。
【００２９】
調製例６（触媒Ｆの調製）
調製例１において、テトラプロポキシジルコニウムのイソプロパノール溶液２．３ｇの代わりに珪酸テトラエチル２.２ｇを使用した以外は調製例１と同様の操作を行い、表１に示す組成、比表面積、平均粒子径（メジアン径）及び粒度分布を持つ触媒Ｆを得た。
【００３０】
比較調製例１（触媒Ｇの調製）
セパラブルフラスコにイソプロパノール２５０ｇを仕込んだ後、テトライソプロポキシチタン４６ｇを加え、攪拌しながら８０℃まで昇温した。その溶液にイオン交換水１５ｇを滴下した後、３時間熟成した。得られた懸濁溶液を冷却して濾過・水洗を行い、１１０℃で一昼夜乾燥した後、空気流通下３００℃で３時間焼成した。焼成品は網目幅１５０μｍのふるいを通過するまで粉砕した。蛍光Ｘ線及びＩＣＰ発光分析による元素分析、ＢＥＴ法による比表面積測定、及び粒度分布測定を行い、表１に示す組成、比表面積、平均粒子径（メジアン径）及び粒度分布を持つ触媒Ｇを得た。
【００３１】
【表１】
【００３２】
実施例１
回転式オートクレーブに、ステアリン酸４００ｇ、調製例１で調製した触媒Ａを原料脂肪酸に対して０．５質量％仕込み、窒素を流通しながら２６０℃まで昇温した。反応温度が２６０℃に到達した時点で窒素からジメチルアミンに切り替え、1時間当たり３５〜３８Ｌの流通量（原料脂肪酸に対して１.１〜１.２倍モル／時）でジメチルアミンを反応系内に導入し、反応生成物の酸価が０.２以下になるまで反応を行った。反応生成物の酸価が０.２以下に達するまでに要した時間は３.０時間であった。一方、筒型濾過器（直径２.８ｃｍ×高さ１００ｃｍ）のろ板上にろ紙（Ｎｏ．５Ｃ、アドバンテック製）を取り付け、７０℃に保温した。そこに得られた反応終了品を全量仕込んだ後、０.３ＭＰａＧ（Ｇ:ゲージ圧）の圧力をかけて触媒分離のための定圧濾過を行った。加圧した時点を開始時間として、ろ液（Ｎ，Ｎ−ジメチルステアロイルアミド）を４００ｇ得るのに１３分かかった。
【００３３】
比較例１
実施例１において、触媒Ａに代えて比較調製例１の触媒Ｇを使用した以外は実施例１と同様の操作を行った。反応生成物の酸価が０.２以下に達するまでに要した時間は３.４時間であった。また、実施例１と同様の濾過操作で触媒分離を行ったところ、ろ液（Ｎ，Ｎ−ジメチルステアロイルアミド）を４００ｇ得るのに４０分かかった。
【００３４】
実施例２〜５及び比較例２、３
実施例１において、ステアリン酸４００ｇに代えてラウリン酸４００ｇを使用し、触媒Ａに代えて調製例２〜５及び比較調製例１の各々で調製した触媒Ｂ〜Ｆ、及び市販の二酸化チタン［石原産業製ＭＣ−１５０（比表面積：２８３ｍ2/ｇ、平均粒子径：１.０μｍ、粒子径１μｍの粒子の比率：５０.７％）、触媒Ｈ］を用いて、１時間当たりのジメチルアミン流通量を４９〜５４Ｌ（原料脂肪酸に対して１.１〜１.２倍モル／時）で反応系内に導入した以外は実施例１と同様の操作で反応を行った。また、得られた反応終了品は実施例１と同様の濾過操作で反応生成物から触媒の分離を行った。表２に、反応生成物の酸価が０.２以下に到達するまでの所要時間とろ液（Ｎ，Ｎ−ジメチルラウロイルアミド）を４００ｇ得るのに要した時間を示す。
【００３５】
【表２】
【００３６】
実施例６
実施例２において、触媒Ｂに代えて調製例６の触媒Ｆを使用し、この触媒を１.０質量％（対原料脂肪酸）を仕込んだ以外は実施例２と同様の操作で反応を行った。反応生成物の酸価は、反応３時間時点で０.０６であった。また、得られた反応終了品は実施例２と同様の濾過操作で触媒分離を行ったところ、ろ液（Ｎ，Ｎ−ジメチルラウロイルアミド）を４００ｇ得るのに２１分かかった。
【００３７】
比較例４
実施例６において、触媒Ｆに代えて比較調製例1の触媒Ｇを使用した以外は実施例６と同様の操作で反応を行った。反応生成物の酸価は、反応３時間時点で０.０７であった。また、得られた反応終了品は実施例６と同様の濾過操作で触媒分離を行ったところ、ろ液（Ｎ，Ｎ−ジメチルラウロイルアミド）を４００ｇ得るのに１４６分かかった。
【００３８】
実施例７
実施例１において、ステアリン酸４００ｇに代えてラウリン酸４００ｇを使用し、１時間当たりのジメチルアミン流通量を９４〜９８Ｌ（原料脂肪酸に対して２.１〜２.２倍モル／時）で反応系内に導入した以外は実施例１と同様の操作で反応を行った。反応生成物の酸価が０.２以下に達するまでに要した時間は３.８時間であった。また、得られた反応終了品は実施例１と同様の濾過操作で反応生成物から触媒の分離を行った。ろ液（Ｎ，Ｎ−ジメチルラウロイルアミド）を４００ｇ得るのに１０分かかった。
【００３９】
実施例８
実施例２において、ジメチルアミンに代えてモノメチルアミンを使用した以外は実施例２と同様の操作で反応を行った。反応生成物の酸価が０.２以下に達するまでに要した時間は４.０時間であった。また、得られた反応終了品は実施例２と同様の濾過操作で反応生成物から触媒の分離を行った。ろ液（Ｎ−メチルラウロイルアミド）を４００ｇ得るのに２５分かかった。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明の製造方法は、高い反応性を与え、触媒分離の際の濾過性に優れていることから、得られた脂肪族カルボン酸アミドは家庭用や工業用分野における重要な中間体である脂肪族３級アミンの原料等に好適に使用できる。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、脂肪族カルボン酸アミドを製造する方法に関し、更に詳しくは、脂肪族カルボン酸又はその誘導体とアルキルアミンとを反応させて脂肪族カルボン酸アミドを製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
脂肪族カルボン酸又はそのアルキルエステルから脂肪族カルボン酸アミドを製造する場合、通常種々の触媒を使用して行う。
例えば、特許文献１には、アミド化反応を常圧で行い、触媒として、第ＩＶｂ族又は第Ｖｂ族の金属の化合物、好ましくはチタン、ジルコニウム又はタンタルの錯体を使用することが開示され、特許文献２には、第ＩＶａ族、第ＩＶｂ族又は第Ｖａ族の元素の水和酸化物、好ましくはチタン、ジルコニウム及びスズの水和酸化物を使用することを開示されている。更に、特許文献３には、有機カルボン酸とアンモニア又はモノあるいはジアルキルアミンとを粒子状二酸化チタン存在下に反応させる方法が開示されている。
【０００３】
【特許文献１】特開昭４７−１６８号公報
【特許文献２】特開昭６０−３６４５０号公報
【特許文献３】特開２００１−２７０８５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献に記載の方法はいずれも使用する触媒の活性が未だ不十分であり、その結果反応性が十分ではなかった。また、上記特許文献に記載の触媒を用いた場合、反応後に使用済みの触媒等を分離するために濾過工程を行う際に、その濾過性が十分でないため高圧条件や長時間を要し効率的ではなかった。
本発明は、脂肪族カルボン酸又はこれらのアルキルエステルとモノ又はジアルキルアミンを反応させる際に、高い反応性を有し、かつ触媒を分離する際の濾過性に優れた脂肪族カルボン酸アミドの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、酸化チタンを主成分として、長周期型周期表第４族、第５族及び第１４族に属する元素（チタンを除く）の中から選ばれる少なくとも１種の元素の酸化物を含有し、平均粒子径が２μｍ以上である固体酸触媒の存在下で、脂肪族カルボン酸又は炭素数１〜４のアルキル基を有する、該脂肪族カルボン酸のアルキルエステルと、炭素数１〜４のアルキル基を有するモノ又はジアルキルアミンとを反応させる工程を有する脂肪族カルボン酸アミドの製造方法を提供するものである。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の製造方法によれば、脂肪族カルボン酸又はこれらのアルキルエステルとモノ又はジアルキルアミンを反応させる際に、高い反応性が得られ、かつ触媒を分離する際の濾過性を大幅に改善でき、高い生産性で経済的に有利に製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明の脂肪族カルボン酸アミドの製造方法は、酸化チタンを主成分として、長周期型周期表第４族、第５族及び第１４族に属する元素（チタンを除く）の中から選ばれる少なくとも１種の元素の酸化物を含有し、平均粒子径が２μｍ以上である固体酸触媒の存在下で、脂肪族カルボン酸又は炭素数１〜４のアルキル基を有する、該脂肪族カルボン酸のアルキルエステルと、炭素数１〜４のアルキル基を有するモノ又はジアルキルアミンとを反応させる工程を有するものである。
【０００８】
（固体酸触媒）
本発明に使用する固体酸触媒は、酸化チタンを主成分として、長周期型周期表第４族、第５族及び第１４族に属する元素（チタンを除く）の中から選ばれる少なくとも１種の元素の酸化物を含有する。
本発明において、上記固体酸触媒は酸化チタンを主成分とするが、触媒活性の観点から、触媒中の酸化チタンの含有量はチタン金属として、好ましくは３０質量％以上、より好ましくは４２質量％以上、更に好ましくは４８質量％以上含有する。触媒中の酸化チタンの含有量の上限値は、チタン金属として６０質量％を除き特に制限はないが、好ましくは５９．５質量％、より好ましくは５９質量％である。
【０００９】
本発明においては、固体酸触媒中に、上記酸化チタンとともに、長周期型周期表第４族、第５族及び第１４族に属する元素（チタンを除く）の酸化物が含有され、これらの酸化物は単独でも二種以上組み合わせて使用することもできる。上記周期表第４族、第５族及び第１４族に属する元素としては、触媒活性及び触媒の濾過性の観点から、ジルコニウム、ニオブ、珪素及びゲルマニウムの中から選ばれる少なくとも１種が好ましい。
【００１０】
固体酸触媒中における、酸化チタンに対する周期表第４族、第５族及び第１４族に属する元素（チタンを除く）の中から選ばれる少なくとも１種の元素の酸化物の割合は、触媒活性及び触媒の濾過性の観点から、チタンに対する前記周期表第４族、第５族及び第１４族に属する元素（チタンを除く）の中から選ばれる少なくとも１種の元素の割合（周期表第４族、第５族及び第１４族に属する元素（チタンを除く）の中から選ばれる少なくとも１種の元素／チタン）（質量比）で０.００５〜０.８であることが好ましい。上記割合は、より好ましくは０．０１〜０．７であり、更に好ましくは０．０２〜０．６である。
【００１１】
本発明においては、上記固体酸触媒は、触媒活性及び触媒の濾過性の観点から、その平均粒子径は２μｍ以上である。ここでいう平均粒子径とは、体積基準のメジアン径を意味する。濾過性や取り扱い容易性（粉飛散抑制）の観点から、その粒子径は３μｍ以上であることが好ましく、より好ましくは５μｍ以上である。上記平均粒子径の上限値は特に制限はないが、反応溶液中の触媒分散性の観点から通常は２０μｍ程度である。
また、上記固体酸触媒は、濾過性の観点から、１μｍ以下の粒子径を有する触媒粒子を体積基準で、全体粒子の３０％以下含有することが好ましく、より好ましくは２０％以下であり、更に好ましくは１５％以下である。
【００１２】
本発明において、上記固体酸触媒の粒子径及び粒度分布の測定は、レーザー回折式粒度分布測定装置による粒度分布測定により行うことができ、具体的には後述の通りである。
本発明においては、上記固体酸触媒の比表面積については特に制限はないが、触媒活性の観点から、５０ｍ2／ｇ以上であることが好ましく、より好ましくは１００ｍ2／ｇ以上であり、更に好ましくは１５０ｍ2／ｇ以上である。上記比表面積は通常のＢＥＴ法により測定することができる。
【００１３】
本発明においては、固体酸触媒は、酸化チタンを主成分として、長周期型周期表第４族、第５族及び第１４族に属する元素（チタンを除く）の中から選ばれる少なくとも１種の元素の酸化物を含有するものであれば、各酸化物の含有形態等には特に制限はなく、上記酸化チタンと周期表第４族、第５族及び第１４族に属する元素（チタンを除く）の酸化物からなる複合酸化物であってもよいし、チタンを、周期表第４族、第５族及び第１４族に属する元素（チタンを除く）の酸化物を含む担体上に酸化物として担持させてもよい。担持方法については特に制限はなく、従来公知の方法、例えば含浸法、沈殿法、イオン交換法、共沈法、混練法などを適宣選択することができる。
【００１４】
上記固体酸触媒の調製方法については特に制限はないが、例えば、以下の（イ）又は（ロ）のようにして行うことができる。
（イ）前記チタン及び周期表第４族、第５族及び第１４族に属する元素（チタンを除く）の各々の硝酸塩、硫酸塩、炭酸塩、ハロゲン化物、アルコキシド、アンミン錯体など、好ましくは硝酸塩、硫酸塩、塩化物又はアルコキシドを含有する水溶液を調製し、これらを同時に加水分解させて沈殿物を得た後、この沈殿物を濾過、遠心分離などの方法で固液分離して得られた固形分をイオン交換水で洗浄後、乾燥させる。その後、必要に応じ、出発金属塩の残留対イオンの除去又は触媒活性の安定化の観点から、好ましくは１００〜６００℃、より好ましくは１００〜４００℃の温度で焼成処理する。
（ロ）周期表第４族、第５族及び第１４族に属する元素（チタンを除く）の酸化物を懸濁させた溶液中でチタンの上記塩を加水分解させて沈殿物を得た後、この沈殿物を濾過、遠心分離などの方法で固液分離して得られた固形分をイオン交換水で洗浄後、乾燥させる。その後、必要に応じ、出発金属塩の残留対イオンの除去又は触媒活性の安定化の観点から、好ましくは１００〜６００℃、より好ましくは１００〜４００℃の温度で焼成処理する。
【００１５】
（脂肪族カルボン酸アミドの製造）
本発明に使用する脂肪族カルボン酸としては、得られる脂肪族カルボン酸アミドの有用性の観点から、好ましくは直鎖又は分岐鎖の炭素数６〜２４、より好ましくは炭素数６〜２２の炭化水素鎖を有する脂肪族カルボン酸が挙げられ、更に好ましくは上記炭素数の直鎖又は分岐鎖のアルキル鎖又はアルケニル鎖を有する脂肪族カルボン酸が挙げられる。これらの脂肪族カルボン酸は、飽和又は不飽和のいずれであってもよく、各々単独で若しくは２種以上混合して使用することができる。上記脂肪族カルボン酸のアルキルアルキルエステル（アルキル基の炭素数は１〜４）において、炭素数１〜４のアルキル基としては、具体的にはメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基等が挙げられ、特にメチル基が好ましい。
【００１６】
前記脂肪族カルボン酸の具体例としては、カプロン酸、カプリル酸、カプリン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、アラキン酸、ベヘン酸、ジメチルオクタン酸、ブチルヘペチルノナン酸、ヘキセン酸、オクテン酸、デセン酸、ドデセン酸、テトラデセン酸、ヘキサデセン酸、オクタデセン酸、エイコセン酸、ドコセン酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、リノール酸、リノレン酸等の脂肪族モノカルボン酸又はデカメチレンジカルボン酸、ヘキサデカメチレンジカルボン酸、オクタデカメチレンジカルボン酸等の脂肪族ジカルボン酸等が挙げられ、本発明においては、反応選択性の観点から、脂肪族モノカルボン酸が好ましい。
【００１７】
本発明に使用する炭素数１〜４のアルキル基を有するモノ又はジアルキルアミンは、炭素数１〜４のアルキル基を一つ又は二つ持ったものであり、モノアルキルアミンの具体例としては、モノメチルアミン、モノエチルアミン、モノプロピルアミン、モノブチルアミン等が挙げられ、ジアルキルアミンの具体例としては、ジメチルアミン、ジエチルアミン、メチルエチルアミン、ジプロピルアミン等が挙げられる。これらの中でも、脂肪族カルボン酸アミドの有用性の観点から、特にモノメチルアミン、モノエチルアミン、ジメチルアミン、ジエチルアミンが好ましく、モノメチルアミン又はジメチルアミンがより好ましい。
【００１８】
本発明の脂肪族カルボン酸アミドの製造方法は、懸濁床による回分、半回分、連続式でも、また固定床流通式でも実施できる。回分、半回分を用いた製造方法では、脂肪族カルボン酸又はこれらのアルキルエステルを溶解させ、所定量の触媒を仕込み、反応槽を充分に窒素置換した後、反応させる温度まで昇温させた後にモノ又はジアルキルアミンガスを流入させる方法で製造できる。連続式、固定床流通式を用いた製造方法では、触媒を充填し、反応させる温度まで昇温させた後に溶解した脂肪族カルボン酸又はこれらのアルキルエステルとモノ又はジアルキルアミンガスを流入させる方法で製造できる。
【００１９】
上記脂肪族カルボン酸又はそのアルキルエステルとモノ又はジアルキルアミンとの反応時の圧力については、加圧された状態でも常圧でも行うことができる。反応温度は、通常１１０〜３００℃、反応性、選択性の観点からは、好ましくは１５０〜２８０℃、より好ましくは１７０〜２７０℃である。
本発明に使用する炭素数１〜４のアルキル基を有するモノ又はジアルキルアミンの使用量は脂肪族カルボン酸又はそのアルキルエステル１モルに対して、通常０．０１〜１５倍モル／時、好ましくは０．１〜５倍モル／時、より好ましくは０．３〜３倍モル／時である。
触媒の使用量は任意でよいが、反応性、選択性及び製造コストの観点からは、脂肪族カルボン酸又はそのアルキルエステルに対して、通常０．０１〜２０質量％、好ましくは０．１〜１５質量％、より好ましくは０．１〜１０質量％の範囲である。
【００２０】
本発明の触媒は、濾過性に優れる性質を示すことから、上記反応工程で得られた脂肪族カルボン酸アミドを含む反応液から、触媒やその他の不純物を分離除去するために、濾過器を用いて濾過を行うことが好ましい。濾過の温度、圧力についてはいずれも特に制限はないが、例えば、濾過温度については、反応生成物の粘度を低下させて濾過性を向上させる観点から、少なくとも反応生成物の融点以上の温度、具体的には室温以上の温度で行うことが好ましい。圧力については、加圧、減圧のいずれでも行うことができるが、０．０１ＭＰａＧ（Ｇ：ゲージ圧）以上の加圧された状態で行うことが好ましい。
本発明においては、前記高い活性を有する触媒を用いて反応を行うことにより反応性を向上させることができ、かつ、上記濾過を低い圧力で短時間で効率的に行うことができる。
【実施例】
【００２１】
（触媒の物性測定）
以下の実施例において、得られた触媒等の組成、比表面積、粒子径及び粒度分布の測定は以下の方法で行う。
触媒の組成
構成元素の中で、チタン、ジルコニウム及び珪素の含有量については蛍光Ｘ線による測定で、それ以外の金属元素の含有量についてはＩＰＣ発光分析法による測定で定量する。具体的には、チタン、ジルコニウム及び珪素については、試料０．１ｇに四ホウ酸リチウム５ｇ及び剥離剤（炭酸リチウム：臭化リチウム：硝酸リチウム＝５：１：５）を加えて、１０５０℃でアルカリ溶融し、ガラスビードを作成する。これを波長分散型蛍光Ｘ線装置（理学電機製ＺＳＸ１００ｅ）を使用して評価する。得られたＸ線強度を高純度の各元素試料を目的濃度に合わせて混合したものから得た検量線に照合して各金属の含有量を求める。また、チタン、ジルコニウム及び珪素以外の金属元素については、試料０．１ｇに硫酸２ｍＬを加えて加熱し、更に過酸化水素及び硝酸を適宜に加え、加熱の繰り返しを液が透明になるまで行う。冷却後、メスフラスコに入れ替え、純水で５０ｍＬにメスアップし、ＩＣＰ発光分析装置で測定して求める。
【００２２】
触媒の比表面積
ＢＥＴ比表面積測定装置（島津製作所製フローソープ２３００装置）を用い、１００℃で十分に加熱脱気した試料について、窒素ガスを吸着させる一点法により求める。
触媒の粒子径及び粒度分布
レーザー回折式粒度分布測定装置（堀場製作所製ＬＡ−５００）を用いて、粒子径は体積基準で、平均粒子径（メジアン径）および粒度分布を求める。
【００２３】
（酸価の測定）
以下の実施例においては、反応で得られた生成物中の未反応脂肪族カルボン酸量を評価するため、反応生成物を窒素バブリングして溶存しているアミンガスを放出させた後、酸価の測定を行う。
酸価とは、試料１ｇ中に含まれる遊離脂肪族カルボン酸を中和するのに要する水酸化カリウムのｍｇ数をいい、その測定方法は公定書「ＪＩＳ Ｋ ００７０，ＡＯＣＳ Ｔｅ ２ａ−６４」に記載の試験法に準拠して行う。即ち、試料（例えば、予想される酸価が１未満の場合は２０ｇ、酸価が１〜５の場合は２０〜５ｇなど）を、三角フラスコに正しくはかりとり、そこに１％フェノ−ルフタレイン指示薬溶液を加えて使用直前に微紅色に中和したトルエン（１級）−エタノ−ル（１級）混合溶剤（２＋１）を約３０ ｍＬ加えて溶解させる（試料が溶解しにくい場合は、湯浴で加温溶解して冷却させる）。０．１ｍｏｌ／Ｌアルコ−ル性水酸化カリウム標準溶液で滴定し、微紅色が３０秒間続いたところを終点とする。滴定に要したアルコ−ル性水酸化カリウム標準溶液の使用量Ａ（ｍＬ）、アルコ−ル性水酸化カリウム標準溶液のファクタ−ｆ、係数Ｋ（５．６１１（０．１ ｍｏｌ／Ｌ アルコ−ル性水酸化カリウム標準溶液使用時）及び試料採取量（ｇ）を用いて下式より酸価を算出する。
酸価 ＝ （Ａ×ｆ×Ｋ）／試料採取量
【００２４】
調製例１（触媒Ａの調製）
セパラブルフラスコにイソプロパノール２５０ｇを仕込んだ後、テトライソプロポキシチタン４４ｇとテトラプロポキシジルコニウムのイソプロパノール溶液（有効分７５％）２.３ｇを加え、攪拌しながら８０℃まで昇温した。その溶液にイオン交換水１５ｇを滴下した後、３時間熟成した。得られた懸濁溶液を冷却して濾過・水洗を行い、１１０℃で一昼夜乾燥した後、空気流通下３００℃で３時間焼成した。焼成品は網目幅１５０μｍのふるいを通過するまで粉砕した。蛍光Ｘ線及びＩＣＰ発光分析による元素分析、ＢＥＴ法による比表面積測定、及び粒度分布測定を行い、表１に示す組成、比表面積、平均粒子径（メジアン径）及び粒度分布を持つ触媒Ａを得た。
【００２５】
調製例２（触媒Ｂの調製）
調製例１において、テトライソプロポキシチタンを３５ｇ、テトラプロポキシジルコニウムのイソプロパノール溶液を１１.６ｇ使用した以外は調製例１と同様の操作を行い、表１に示す組成、比表面積、平均粒子径（メジアン径）及び粒度分布を持つ触媒Ｂを得た。
【００２６】
調製例３（触媒Ｃの調製）
調製例１において、テトライソプロポキシチタンを４１.８ｇ、テトラプロポキシジルコニウムのイソプロパノール溶液２．３ｇの代わりにペンタブトキシニオビウム２.１ｇを使用した以外は調製例１と同様の操作を行い、表１に示す組成、比表面積、平均粒子径（メジアン径）及び粒度分布を持つ触媒Ｃを得た。
【００２７】
調製例４（触媒Ｄの調製）
調製例１において、テトラプロポキシジルコニウムのイソプロパノール溶液２．３ｇの代わりにテトライソプロポキシゲルマニウム１.９ｇを使用した以外は調製例１と同様の操作を行い、表１に示す組成、比表面積、平均粒子径（メジアン径）及び粒度分布を持つ触媒Ｄを得た。
【００２８】
調製例５（触媒Ｅの調製）
セパラブルフラスコにオキシ硫酸チタン３４ｇ、シリカゾル水溶液２７０ｇ（シリカとして３ｇ）を加えて、撹拌しながら９０℃まで加熱した。オキシ硫酸チタンが溶解したことを確認した後、その溶液（９０℃）にアンモニア水を滴下して中和し、２時間撹拌した。得られた沈殿生成物は濾過、イオン交換水１Ｌで4回水洗してから１３０℃で一晩乾燥した。乾燥品は網目幅１５０μｍのふるいを通過するまで粉砕した。蛍光Ｘ線及びＩＣＰ発光分析による元素分析、ＢＥＴ法による比表面積測定、及び粒度分布測定を行い、表１に示す組成、比表面積、平均粒子径（メジアン径）及び粒度分布を持つ触媒Ｅを得た。
【００２９】
調製例６（触媒Ｆの調製）
調製例１において、テトラプロポキシジルコニウムのイソプロパノール溶液２．３ｇの代わりに珪酸テトラエチル２.２ｇを使用した以外は調製例１と同様の操作を行い、表１に示す組成、比表面積、平均粒子径（メジアン径）及び粒度分布を持つ触媒Ｆを得た。
【００３０】
比較調製例１（触媒Ｇの調製）
セパラブルフラスコにイソプロパノール２５０ｇを仕込んだ後、テトライソプロポキシチタン４６ｇを加え、攪拌しながら８０℃まで昇温した。その溶液にイオン交換水１５ｇを滴下した後、３時間熟成した。得られた懸濁溶液を冷却して濾過・水洗を行い、１１０℃で一昼夜乾燥した後、空気流通下３００℃で３時間焼成した。焼成品は網目幅１５０μｍのふるいを通過するまで粉砕した。蛍光Ｘ線及びＩＣＰ発光分析による元素分析、ＢＥＴ法による比表面積測定、及び粒度分布測定を行い、表１に示す組成、比表面積、平均粒子径（メジアン径）及び粒度分布を持つ触媒Ｇを得た。
【００３１】
【表１】
【００３２】
実施例１
回転式オートクレーブに、ステアリン酸４００ｇ、調製例１で調製した触媒Ａを原料脂肪酸に対して０．５質量％仕込み、窒素を流通しながら２６０℃まで昇温した。反応温度が２６０℃に到達した時点で窒素からジメチルアミンに切り替え、1時間当たり３５〜３８Ｌの流通量（原料脂肪酸に対して１.１〜１.２倍モル／時）でジメチルアミンを反応系内に導入し、反応生成物の酸価が０.２以下になるまで反応を行った。反応生成物の酸価が０.２以下に達するまでに要した時間は３.０時間であった。一方、筒型濾過器（直径２.８ｃｍ×高さ１００ｃｍ）のろ板上にろ紙（Ｎｏ．５Ｃ、アドバンテック製）を取り付け、７０℃に保温した。そこに得られた反応終了品を全量仕込んだ後、０.３ＭＰａＧ（Ｇ:ゲージ圧）の圧力をかけて触媒分離のための定圧濾過を行った。加圧した時点を開始時間として、ろ液（Ｎ，Ｎ−ジメチルステアロイルアミド）を４００ｇ得るのに１３分かかった。
【００３３】
比較例１
実施例１において、触媒Ａに代えて比較調製例１の触媒Ｇを使用した以外は実施例１と同様の操作を行った。反応生成物の酸価が０.２以下に達するまでに要した時間は３.４時間であった。また、実施例１と同様の濾過操作で触媒分離を行ったところ、ろ液（Ｎ，Ｎ−ジメチルステアロイルアミド）を４００ｇ得るのに４０分かかった。
【００３４】
実施例２〜５及び比較例２、３
実施例１において、ステアリン酸４００ｇに代えてラウリン酸４００ｇを使用し、触媒Ａに代えて調製例２〜５及び比較調製例１の各々で調製した触媒Ｂ〜Ｆ、及び市販の二酸化チタン［石原産業製ＭＣ−１５０（比表面積：２８３ｍ2/ｇ、平均粒子径：１.０μｍ、粒子径１μｍの粒子の比率：５０.７％）、触媒Ｈ］を用いて、１時間当たりのジメチルアミン流通量を４９〜５４Ｌ（原料脂肪酸に対して１.１〜１.２倍モル／時）で反応系内に導入した以外は実施例１と同様の操作で反応を行った。また、得られた反応終了品は実施例１と同様の濾過操作で反応生成物から触媒の分離を行った。表２に、反応生成物の酸価が０.２以下に到達するまでの所要時間とろ液（Ｎ，Ｎ−ジメチルラウロイルアミド）を４００ｇ得るのに要した時間を示す。
【００３５】
【表２】
【００３６】
実施例６
実施例２において、触媒Ｂに代えて調製例６の触媒Ｆを使用し、この触媒を１.０質量％（対原料脂肪酸）を仕込んだ以外は実施例２と同様の操作で反応を行った。反応生成物の酸価は、反応３時間時点で０.０６であった。また、得られた反応終了品は実施例２と同様の濾過操作で触媒分離を行ったところ、ろ液（Ｎ，Ｎ−ジメチルラウロイルアミド）を４００ｇ得るのに２１分かかった。
【００３７】
比較例４
実施例６において、触媒Ｆに代えて比較調製例1の触媒Ｇを使用した以外は実施例６と同様の操作で反応を行った。反応生成物の酸価は、反応３時間時点で０.０７であった。また、得られた反応終了品は実施例６と同様の濾過操作で触媒分離を行ったところ、ろ液（Ｎ，Ｎ−ジメチルラウロイルアミド）を４００ｇ得るのに１４６分かかった。
【００３８】
実施例７
実施例１において、ステアリン酸４００ｇに代えてラウリン酸４００ｇを使用し、１時間当たりのジメチルアミン流通量を９４〜９８Ｌ（原料脂肪酸に対して２.１〜２.２倍モル／時）で反応系内に導入した以外は実施例１と同様の操作で反応を行った。反応生成物の酸価が０.２以下に達するまでに要した時間は３.８時間であった。また、得られた反応終了品は実施例１と同様の濾過操作で反応生成物から触媒の分離を行った。ろ液（Ｎ，Ｎ−ジメチルラウロイルアミド）を４００ｇ得るのに１０分かかった。
【００３９】
実施例８
実施例２において、ジメチルアミンに代えてモノメチルアミンを使用した以外は実施例２と同様の操作で反応を行った。反応生成物の酸価が０.２以下に達するまでに要した時間は４.０時間であった。また、得られた反応終了品は実施例２と同様の濾過操作で反応生成物から触媒の分離を行った。ろ液（Ｎ−メチルラウロイルアミド）を４００ｇ得るのに２５分かかった。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明の製造方法は、高い反応性を与え、触媒分離の際の濾過性に優れていることから、得られた脂肪族カルボン酸アミドは家庭用や工業用分野における重要な中間体である脂肪族３級アミンの原料等に好適に使用できる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸化チタンを主成分として、長周期型周期表第４族、第５族及び第１４族に属する元素（チタンを除く）の中から選ばれる少なくとも１種の元素の酸化物を含有し、平均粒子径が２μｍ以上である固体酸触媒の存在下で、脂肪族カルボン酸又は炭素数１〜４のアルキル基を有する、該脂肪族カルボン酸のアルキルエステルと、炭素数１〜４のアルキル基を有するモノ又はジアルキルアミンとを反応させる工程を有する脂肪族カルボン酸アミドの製造方法。
【請求項２】
前記周期表第４族、第５族及び第１４族に属する元素（チタンを除く）の中から選ばれる少なくとも１種の元素が、ジルコニウム、ニオブ、珪素及びゲルマニウムの中から選ばれる少なくとも１種である、請求項１記載の脂肪族カルボン酸アミドの製造方法。
【請求項３】
チタンに対する前記周期表第４族、第５族及び第１４族に属する元素（チタンを除く）の中から選ばれる少なくとも１種の元素の割合が質量比で０.００５〜０.８である、請求項１又は２に記載の脂肪族カルボン酸アミドの製造方法。
【請求項４】
固体酸触媒が、１μｍ以下の粒子径を有する粒子を体積基準で全体粒子の３０％以下含有する、請求項１〜３のいずれかに記載の脂肪族カルボン酸アミドの製造方法。
【請求項５】
脂肪族カルボン酸が、直鎖もしくは分岐鎖の炭素数６〜２４の脂肪族カルボン酸である、請求項１〜４のいずれかに記載の脂肪族カルボン酸アミドの製造方法。
【請求項６】
脂肪族カルボン酸又は炭素数１〜４のアルキル基を有する、該脂肪族カルボン酸のアルキルエステルと、炭素数１〜４のアルキル基を有するモノ又はジアルキルアミンとを反応させる際に用いる触媒であって、酸化チタンを主成分として、長周期型周期表第４族、第５族及び第１４族に属する元素（チタンを除く）の中から選ばれる少なくとも１種の元素の酸化物を含有し、平均粒子径が２μｍ以上である固体酸触媒。
【請求項１】
酸化チタンを主成分として、長周期型周期表第４族、第５族及び第１４族に属する元素（チタンを除く）の中から選ばれる少なくとも１種の元素の酸化物を含有し、平均粒子径が２μｍ以上である固体酸触媒の存在下で、脂肪族カルボン酸又は炭素数１〜４のアルキル基を有する、該脂肪族カルボン酸のアルキルエステルと、炭素数１〜４のアルキル基を有するモノ又はジアルキルアミンとを反応させる工程を有する脂肪族カルボン酸アミドの製造方法。
【請求項２】
前記周期表第４族、第５族及び第１４族に属する元素（チタンを除く）の中から選ばれる少なくとも１種の元素が、ジルコニウム、ニオブ、珪素及びゲルマニウムの中から選ばれる少なくとも１種である、請求項１記載の脂肪族カルボン酸アミドの製造方法。
【請求項３】
チタンに対する前記周期表第４族、第５族及び第１４族に属する元素（チタンを除く）の中から選ばれる少なくとも１種の元素の割合が質量比で０.００５〜０.８である、請求項１又は２に記載の脂肪族カルボン酸アミドの製造方法。
【請求項４】
固体酸触媒が、１μｍ以下の粒子径を有する粒子を体積基準で全体粒子の３０％以下含有する、請求項１〜３のいずれかに記載の脂肪族カルボン酸アミドの製造方法。
【請求項５】
脂肪族カルボン酸が、直鎖もしくは分岐鎖の炭素数６〜２４の脂肪族カルボン酸である、請求項１〜４のいずれかに記載の脂肪族カルボン酸アミドの製造方法。
【請求項６】
脂肪族カルボン酸又は炭素数１〜４のアルキル基を有する、該脂肪族カルボン酸のアルキルエステルと、炭素数１〜４のアルキル基を有するモノ又はジアルキルアミンとを反応させる際に用いる触媒であって、酸化チタンを主成分として、長周期型周期表第４族、第５族及び第１４族に属する元素（チタンを除く）の中から選ばれる少なくとも１種の元素の酸化物を含有し、平均粒子径が２μｍ以上である固体酸触媒。
【公開番号】特開２００９−１２０４９６（Ｐ２００９−１２０４９６Ａ）
【公開日】平成２１年６月４日（２００９．６．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２９３４６６（Ｐ２００７−２９３４６６）
【出願日】平成１９年１１月１２日（２００７．１１．１２）
【出願人】（００００００９１８）花王株式会社 (8,290)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年６月４日（２００９．６．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１１月１２日（２００７．１１．１２）
【出願人】（００００００９１８）花王株式会社 (8,290)
【Ｆターム（参考）】
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