説明

6,6’−(アルキレンジオキシ)ジ−2−ナフトエ酸の製造法

【課題】本発明は縮合重合体の原料である6,6’−(アルキレンジオキシ)ジ−2−ナフトエ酸の製造方法および精製方法を提供する。
【解決手段】1)カリウムイオンを含む水溶液の存在下、2−ヒドロキシ−6−ナフトエ酸とジハロゲン化物とを反応させて粗6,6’−(アルキレンジオキシ)ジ−2−ナフトエ酸カリウム塩を得て、2)水に懸濁し80℃〜300℃にて反応させ(あるいは酸析してから)、3)得られた反応混合物を固液分離する6,6’−(アルキレンジオキシ)ジ−2−ナフトエ酸の製造方法。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は縮合重合体の原料である6,6’−(アルキレンジオキシ)ジ−2−ナフトエ酸の製造方法および精製方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来から種々の芳香族ジカルボン酸が知られており、ポリエステル、ポリアミドのなどの如き縮合重合体の原料として広く利用されている。例えばテレフタル酸はポリエチレンテレフタレート、ポリテトラエチレンテレフタレート、ポリパラフェニレンテレフタルアミド等の原料として工業的に使用されている。その他イソフタル酸もポリマー用原料として広く利用されている。またナフタレンジカルボン酸を原料としたポリエステルであるポリエチレンナフタレートはポリエチレンテレフタレートに比べ機械的、熱的に更に高性能である事は知られている。
【0003】
特許文献1には6,6’−(エチレンジオキシ)ジ−2−ナフトエ酸を原料とするポリエステルが優れた物性、例えば機械的、熱的物性などを有する事が記載されており、6,6’−(エチレンジオキシ)ジ−2−ナフトエ酸の精製方法に関する記述がある。
【0004】
また特許文献2には6,6’−(エチレンジオキシ)ジ−2−ナフトエ酸の製造法について記載されている。製造法は6,6’−(エチレンジオキシ)ジ−2−ナフトエ酸のアルカリ金属塩を合成後、鉱酸や酸性ガスの添加により酸析を行うが、この処方で酸析を行なうとアルカリ金属成分が多量に残存する。このようなアルカリ金属がモノマー中に残存するとポリマーの色相の悪影響を与えるばかりか、熱的特性、機械特性に悪い影響を与える。さらに酸析後の6,6’−(エチレンジオキシ)ジ−2−ナフトエ酸中には、2−ヒドロキシ−6−ナフトエ酸由来の不純物を含有している等の問題があった。
【0005】
【特許文献1】特開昭60−135428号公報
【特許文献2】特開昭62−89641号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本発明の目的は縮合重合体の原料である6,6’−(アルキレンジオキシ)ジ−2−ナフトエ酸の製造方法および精製方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明は粗6,6’−(アルキレンジオキシ)ジ−2−ナフトエ酸カリウム塩を得て、a)水に懸濁し80〜300℃の高温度条件にて反応させる、あるいはb)酸析し、祖6,6’−(アルキレンジオキシ)ジ−2−ナフトエ酸得て、水に懸濁し80〜300℃の高温度条件にて反応させる事を特徴とする6,6’−(アルキレンジオキシ)ジ−2−ナフトエ酸の製造方法である。本発明はアルカリ金属含有量の少ない6,6’−(アルキレンジオキシ)ジ−2−ナフトエ酸を提供することを目的とする。
【発明の効果】
【0008】
本発明によりアルカリ金属、着色物質、反応中間体等が効率的に除去でされた6,6’−(アルキレンジオキシ)ジ−2−ナフトエ酸を得ることができる。本発明で得られた6,6’−(アルキレンジオキシ)ジ−2−ナフトエ酸より、色相や熱的特性、機械特性に優れた重縮合体を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0009】
本発明は
1)カリウムイオンを含む水溶液の存在下、2−ヒドロキシ−6−ナフトエ酸とジハロゲン化物とを反応させて粗6,6’−(アルキレンジオキシ)ジ−2−ナフトエ酸カリウム塩を製造し、次いで
2)1)で得られた粗6,6’−(アルキレンジオキシ)ジ−2−ナフトエ酸カリウム塩に以下に示すa)またはb)の処理反応を行う工程
a)水に懸濁し80〜300℃の高温度条件にて反応させる工程
b)酸析し、粗6,6’−(アルキレンジオキシ)ジ−2−ナフトエ酸を得て、水に懸濁し80〜300℃の高温度条件にて反応させる工程、
3)2)で得られた反応混合物を固液分離し固相部から6,6’−(アルキレンジオキシ)ジ−2−ナフトエ酸を得る工程からなる6,6’−(アルキレンジオキシ)ジ−2−ナフトエ酸の製造方法である。これより縮合重合体を得ようとする目的で、とりわけ6,6’−(アルキレンジオキシ)ジ−2−ナフトエ酸が6,6’−(エチレンジオキシ)ジ−2−ナフトエ酸であることが好ましい。
【0010】
6,6’−(アルキレンジオキシ)ジ−2−ナフトエ酸は下記式(I)
【化1】

(I)
(Rは炭素数2〜6ののアルキレン基である)
で表される。
【0011】
<工程1)>
工程1)は、カリウムイオンを含む水溶液の存在下、2−ヒドロキシ−6−ナフトエ酸とジハロゲン化物とを反応させて粗6,6’−(アルキレンジオキシ)ジ−2−ナフトエ酸カリウム塩を得る工程である。
【0012】
6,6’−(アルキレンジオキシ)ジ−2−ナフトエ酸カリウム塩は下記式(II)
【化2】

(II)
(Mはカリウム金属、Rは炭素数2〜6のアルキレン基であり、Rはカリウム金属または水素原子である)
で表される。カリウム金属塩としてはモノカリウム金属塩が好ましいが、酸析等の処理を行う目的では水溶液に溶解可能なジカリウム金属塩も好ましい。
【0013】
工程1)ではカリウム金属を水に溶解した水溶液が用いられる。水溶液のカリウム金属濃度は5〜20重量%が好ましい。
また工程1)におけるジハロゲン化物としては1,2−ジクロロエタン、1,2−ジブロモエタン、1,2−ジヨードエタン、1,2−ジフロオロエタン、1,3−ジクロロプロパン、1,3―ジブロモプロパン、1,3−ジヨードプロパン、1,3−ジフロオロプロパン、1,4−ジクロロブタン、1,4−ジブロモブタン、1,4−ジヨードブタン、1,4−ジフルオロブタン、1,5−ジクロロペンタン、1,5−ジブロモペンタン、1,5−ジヨードペンタン、1,5−ジフルオロペンタン、1,6−ジクロロへキサン、1,6−ジブロモへキサン、1,6−ジヨードヘキサン、1,6−ジフルオロヘキサン等が挙げられる。このうち炭素数が偶数である1,2−ジクロロエタン、1,2−ジブロモエタン、1,2−ジヨードエタン、1,2−ジフロオロエタン、1,4−ジクロロブタン、1,4−ジブロモブタン、1,4−ジヨードブタン、1,4−ジフルオロブタンが好ましく、さらに好ましくは1,2−ジハロエタン、なかでも経済的な点から1,2−ジクロロエタン、1,2−ジブロモエタンが好ましい。特に好ましくは1,2−ジクロロエタンである。
【0014】
またジハロゲン化物の使用割合は前記2−ヒドロキシ−6−ナフトエ酸のカリウム塩1モルに対し、0.4ないし、1.5モル程である。理論量は0.5モルであるが副反応によって消費されるので理論量よりも多くしてもよい。2−ヒドロキシ−6−ナフトエ酸のカリウム塩とジハロゲン化物との反応は溶媒中で行なうのが好ましい。かかる溶媒としては水が特に好ましいが、その他、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド等のアミド類、テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル類、メタノール、エタノール、プロパノール等のアルコール類、アセトン、メチルイソブチルケトン等のケトン類、エチレングリコール、プロピレングリコール等のグリコール類、アセトニトリル等のニトリル類が使用できる。
【0015】
工程1)の反応温度は、好ましくは100〜250℃、特に好ましくは120〜200℃であり、反応は常圧〜加圧下で実施できる。本発明では、ヨウ素カリウム等の触媒、銅などの安定剤を添加剤として用いてよく、また2−ヒドロキシ−6−ナフトエ酸またはそのカリウム塩を反応系に存在させてもよい。必要により相間移動反応系で行ってもよく、この場合には、水−芳香族炭化水素系、水−ハロゲン化炭化水素系等を溶媒として用い、クラウンエーテル類、クリプタンド類、4級アンモニウム塩等を相間移動触媒として用いる方法が挙げられる。
【0016】
上記芳香族炭化水素としてはベンゼン、キシレン、トルエンなどが挙げられる。またハロゲン化炭化水素としてはジクロロメタン、ジクロロエタン、クロロホルムなどが例示される。
【0017】
かかる方法により粗6,6−(アルキレンジオキシ)−ジ−2−ナフトエ酸カリウム塩が生成する。本発明においては粗6,6−(アルキレンジオキシ)−ジ−2−ナフトエ酸カリウム塩を経て粗6,6−(アルキレンジオキシ)−ジ−2−ナフトエ酸を得る事を特徴としている。一方6,6−(アルキレンジオキシ)−ジ−2−ナフトエ酸ナトリウム塩の場合には6,6−(アルキレンジオキシ)−ジ−2−ナフトエ酸モノナトリウム塩、6,6−(アルキレンジオキシ)−ジ−2−ナフトエ酸ジナトリウム塩が考えられるが、どちらの反応物も水への溶解度が低く、本発明における<工程2>、<工程3>に適しない。
【0018】
反応溶媒として水を用いた場合には、該生成物が6,6−(アルキレンジオキシ)−ジ−2−ナフトエ酸モノカリウム塩が極めて溶解度が低く反応系からろ過によって単離できる。また6,6−(アルキレンジオキシ)−ジ−2−ナフトエ酸ジカリウム塩は上記の6,6−(アルキレンジオキシ)−ジ−2−ナフトエ酸モノカリウム塩にカリウムイオンを加える事で容易に得る事ができる。6,6−(アルキレンジオキシ)−ジ−2−ナフトエ酸ジカリウム塩の場合には一時溶解するが冷却する事によって析出するので単離する事ができる。
【0019】
また反応物の異物除去および着色成分の除去を行う場合には6,6−(アルキレンジオキシ)−ジ−2−ナフトエ酸のジカリウム塩にして一旦溶解し、ろ過および活性炭処理などを施す事が好ましい。6,6−(アルキレンジオキシ)−ジ−2−ナフトエ酸ジカリウムは6,6−(アルキレンジオキシ)−ジ−2−ナフトエ酸モノカリウムにさらにアルカリ成分を添加する事で容易に得る事が出来、溶解性も高い事から特に好ましい。このようにジカリウム塩とする際の温度は室温でも構わないが一般には加熱下で行うことが好ましい。加熱下で行うと、ジカリウム塩溶解度が向上し釜効率が良くなる。この加熱処理は通常0.5〜5時間で行い不溶物がある時は濾別して除く。上記のようにして得られる水溶液中の6,6−(アルキレンジオキシ)−ジ−2−ナフトエ酸のジカリウム金属塩の濃度は、通常0.2〜30重量%である。この処理は酸析前に行う事が好ましい。
【0020】
活性炭処理法は流通式又は回分式で行う。例えば流通式の場合には粒状の活性炭をカラムに充填しアップフロ−又はダウンフロ−で6,6−(アルキレンジオキシ)−ジ−2−ナフトエ酸ジカリウム塩水溶液を流通させる。処理温度は室温〜60℃で行うが通常は室温で充分である。回分式の場合には水溶液中の6,6−(アルキレンジオキシ)−ジ−2−ナフトエ酸ジカリウム塩に対して1〜10重量%程度の粉末活性炭を加え1〜5時間撹拌下処理する。活性炭処理は強塩基で処理するよりも中性付近のほうが処理効果が大きい。活性炭種には特に制限は無くどんな種類のものでも使用できる。この後、6,6−(アルキレンジオキシ)−ジ−2−ナフトエ酸ジカリウム塩を含む水溶液に炭酸ガスを吹き込んで6,6−(アルキレンジオキシ)−ジ−2−ナフトエ酸モノカリウム塩を析出させて分離し、本発明記載の方法により6,6−(アルキレンジオキシ)−ジ−2−ナフトエ酸を得る事ができる。
【0021】
<工程2)>
工程2)では1)で得られた粗6,6’−(アルキレンジオキシ)ジ−2−ナフトエ酸カリウム金属塩をa)水に懸濁し80〜300℃の高温度条件にて反応させる、あるいはb)酸析し、粗6,6’−(アルキレンジオキシ)ジ−2−ナフトエ酸を得て、水に懸濁し80〜300℃の高温度条件にて反応させる。
【0022】
a)の工程における粗6,6’−(アルキレンジオキシ)ジ−2−ナフトエ酸カリウム金属塩はモノカリウム塩であることが好ましい。該6,6’−(アルキレンジオキシ)ジ−2−ナフトエ酸カリウム塩、あるいは粗6,6’−(アルキレンジオキシ)ジ−2−ナフトエ酸を水に懸濁する時の水の使用量は5〜100重量倍が好ましい。5重量倍より少ないと反応が進行しないし、100重量倍以上加えると事は経済的に好ましくない。よって好ましくは10〜70重量倍、さらに好ましくは20〜50重量倍の範囲である。また反応温度は高温であればあるほど良いが、おおよそ100℃〜300℃程度の反応温度で反応を行う事が好ましい。好ましくは100℃〜200℃の範囲である。必要により加圧下で反応を行っても良い。
【0023】
b)の工程における酸析では、6,6−(アルキレンジオキシ)−ジ−2−ナフトエ酸カリウム塩を酸と反応せしめる。このとき6,6−(アルキレンジオキシ)−ジ−2−ナフトエ酸カリウム塩はモノカリウム塩であっても、ジカリウム塩であっても良い。なかでもモノカリウム塩であることが好ましい。該反応の溶媒としては水が特に好ましいが、その他エチレングリコール、プロピレングリコール、の如きグリコール類なども好ましく用いられる。酸としてはカリウムと反応溶媒に可溶な塩を形成することができ、かかる酸としては硫酸、塩酸、燐酸などの無機酸の他に酢酸、蓚酸、アジピン酸などの脂肪族カルボン酸類、安息香酸、テレフタル酸、イソフタル酸、2−ヒドロキシ−6−ナフトエ酸等の芳香族カルボン酸等が使用できる。水溶液中の6,6−(アルキレンジオキシ)−ジ−2−ナフトエ酸カリウム塩の濃度は、通常0.2〜30重量%である。このようにし6,6−(アルキレンジオキシ)−ジ−2−ナフトエ酸カリウム金属塩を溶媒中に分散または溶解させておき、撹拌下に酸を加え酸析して6,6−(アルキレンジオキシ)−ジ−2−ナフトエ酸の結晶を得る。酸の希釈濃度は任意であり本発明の効果にはほとんど問題ないが、通常は、例えば、硫酸であれば1〜50重量%程度のものを使用する。酸の添加は反応液のpHが2付近になるまで加える。添加速度は添加量にもよるが、通常は0.01〜10時間で、酸添加後も攪拌を3〜30分間そのまま続ける。酸析の温度は室温から溶媒の沸点程度で行うが、加圧下沸点以上の高温で行うこともできる。生成した6,6−(アルキレンジオキシ)−ジ−2−ナフトエ酸の結晶は、濾別後、十分水洗し乾燥する。得られる6,6−(アルキレンジオキシ)−ジ−2−ナフトエ酸の結晶粒径は、通常、1〜500μmとなる。
【0024】
<工程3)>
工程3)は、2)で得られた反応混合物を固液分離し固相部から6,6’−(アルキレンジオキシ)ジ−2−ナフトエ酸を得る工程である。
6,6’−(アルキレンジオキシ)ジ−2−ナフトエ酸を分離した母液は6,6’−(アルキレンジオキシ)ジ−2−ナフトエ酸ジカリウム塩を含有しているので、そのまま或いは濃縮して再び6,6’−(アルキレンジオキシ)ジ−2−ナフトエ酸カリウム塩を析出させる工程へ循環することが好ましい。すなわち、3)の工程において固液分離し得られた液相部に炭酸ガスを作用させることにより、6,6’−(アルキレンジオキシ)ジ−2−ナフトエ酸モノカリウム塩を単離し、その後2)の工程に供することが好ましい。
【0025】
炭酸ガスを通じる場合には一般に炭酸ガスの圧力が高い程、反応温度が低いほどモノカリウム塩の析出する比率が高い。好ましい反応温度は0℃〜100℃の範囲である。炭酸ガスの圧力は、反応温度及びアルカリ塩の循環によって異なる。適時好ましい範囲で反応を行う事が好ましい。
【0026】
<得られる6,6’−(アルキレンジオキシ)ジ−2−ナフトエ酸>
本発明方法よりカリウム金属の含有量が1〜500ppmの6,6’−(アルキレンジオキシ)ジ−2−ナフトエ酸を得ることができる。好ましくはカリウム金属の含有量が1〜200ppmであると縮合重合体の原料として好ましく、より好ましくは1〜100ppmの範囲である。
所定のカリウム金属含有量になるように2)と3)の工程を繰り返し行うことでカリウム金属含有量を低減する事ができる。
本発明で得られた6,6’−(アルキレンジオキシ)ジ−2−ナフトエ酸より色相や熱的特性、機械特性に優れた重縮合体を得ることができる。
【実施例】
【0027】
以下に実施例及び比較例を挙げ、本発明をより具体的に説明する。2−ヒドロキシー6−ナフトエ酸はアルドリッチ(株)から、ジクロロエタン、水酸化カリウム、エタノールは和光純薬工業から入手した。アルカリ成分は原子吸光法(日立製作所製偏光ゼーマン原子吸光光度計Z5000)により定量分析を行った。また元素分析はヤナコ(株)製元素分析装置MT−6により定量分析を行った。
【0028】
[実施例1]
10Lの攪拌付きオートクレーブに2−ヒドロキシー6−ナフトエ酸1000重量部、水酸化カリウム597重量部、ジクロロエタン263重量部、水5000重量部を仕込み窒素置換後、窒素圧0.3Mpaを掛け攪拌下120℃〜130℃で反応した。反応後冷却・ろ過することにより6,6’−(エチレンジオキシ)ジ−2−ナフトエ酸モノカリウム塩を主成分とする固体を得た。この生成物の乾燥重量380重量部であった。6,6’−(エチレンジオキシ)ジ−2−ナフトエ酸モノカリウム塩20重量部に、イオン交換水1000重量部を1Lのオートクレーブに仕込み窒素置換後0.2MPaを掛け攪拌下150℃で6時間反応した。反応後懸濁溶液を、吸引ろ過し6,6’−(エチレンジオキシ)ジ−2−ナフトエ酸を得た。この6,6’−(エチレンジオキシ)ジ−2−ナフトエ酸のカリウム金属含有量は800ppmであった。
【0029】
[実施例2]
実施例1で得られた6,6’−(エチレンジオキシ)ジ−2−ナフトエ酸20重量部に、イオン交換水1000重量部を1Lのオートクレーブに仕込み窒素置換後0.2MPaを掛け攪拌下150℃で6時間反応した。反応後懸濁溶液を、吸引ろ過し6,6’−(エチレンジオキシ)ジ−2−ナフトエ酸を得た。この6,6’−(エチレンジオキシ)ジ−2−ナフトエ酸のカリウム金属含有量は200ppmであった。
【0030】
[実施例3]
10Lの攪拌付きオートクレーブに2−ヒドロキシー6−ナフトエ酸1000重量部、水酸化カリウム597重量部、ジクロロエタン263重量部、水5000重量部を仕込み、窒素置換後、窒素圧0.3Mpaを掛け攪拌下120℃〜130℃で反応した。反応後、冷却・ろ過することにより6,6’−(エチレンジオキシ)ジ−2−ナフトエ酸モノカリウム塩を主成分とする固体を得た。この生成物の乾燥重量380重量部であった。この固体に水6000重量部、硫酸135重量部を加え温度95℃で酸析を行った。酸析後、析出した固体をろ過し水洗し減圧乾燥した。含有カリウム量は1〜2w%であった。このようにして得られた粗6,6’−(エチレンジオキシ)ジ−2−ナフトエ酸20重量部に、イオン交換水1000重量部を1Lのオートクレーブに仕込み窒素置換後0.2MPaを掛け攪拌下150℃で6時間反応した。反応後懸濁溶液を、吸引ろ過し固相から6,6’−(エチレンジオキシ)ジ−2−ナフトエ酸を得た。この6,6’−(エチレンジオキシ)ジ−2−ナフトエ酸のカリウム金属含有量は150ppmであった。
【0031】
[実施例4]
実施例3で得られた6,6’−(エチレンジオキシ)ジ−2−ナフトエ酸20重量部に、イオン交換水1000重量部を1Lのオートクレーブに仕込み窒素置換後0.2MPaを掛け攪拌下150℃で6時間反応した。反応後懸濁溶液を、吸引ろ過し6,6’−(エチレンジオキシ)ジ−2−ナフトエ酸を得た。この6,6’−(エチレンジオキシ)ジ−2−ナフトエ酸のカリウム金属含有量は30ppmであった。
【0032】
[実施例5]
実施例3の6,6’−(エチレンジオキシ)ジ−2−ナフトエ酸ジカリウム塩を含む該反応後懸濁液の母液に炭酸ガスを常圧で吹き込むと白色沈殿を生じた。この白色沈殿は6,6’−(エチレンジオキシ)ジ−2−ナフトエ酸モノカリウム塩であった。この白色沈殿物の元素分析結果を表1に示す。
【0033】
【表1】

【0034】
この6,6’−(エチレンジオキシ)ジ−2−ナフトエ酸モノカリウム塩は<工程2>へ回され最終的に6,6’−(エチレンジオキシ)ジ−2−ナフトエ酸を得る事ができる。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
1)カリウムイオンを含む水溶液の存在下、2−ヒドロキシ−6−ナフトエ酸とジハロゲン化物とを反応させて粗6,6’−(アルキレンジオキシ)ジ−2−ナフトエ酸カリウム塩を得る工程、ついで
2)1)で得られた粗6,6’−(アルキレンジオキシ)ジ−2−ナフトエ酸カリウム塩に以下に示すa)またはb)の処理反応を行う工程、
a)水に懸濁し80〜300℃の高温度条件にて反応させる工程
b)酸析し、粗6,6’−(アルキレンジオキシ)ジ−2−ナフトエ酸を得て、水に懸濁し80〜300℃の高温度条件にて反応させる工程、
3)2)で得られた反応混合物を固液分離し固相部から6,6’−(アルキレンジオキシ)ジ−2−ナフトエ酸を得る工程からなる、6,6’−(アルキレンジオキシ)ジ−2−ナフトエ酸の製造方法。
【請求項2】
上記3)の工程において固液分離し得られた液相部に炭酸ガスを作用させることにより、6,6’−(アルキレンジオキシ)ジ−2−ナフトエ酸モノカリウム塩を単離し、上記2)の工程に供する請求項1に記載の6,6’−(アルキレンジオキシ)ジ−2−ナフトエ酸の製造方法。
【請求項3】
ジハロゲン化物が1,2−ジハロエタンであり、6,6’−(アルキレンジオキシ)ジ−2−ナフトエ酸が6,6’−(エチレンジオキシ)ジ−2−ナフトエ酸である事を特徴とする請求項1または2に記載の6,6’−(アルキレンジオキシ)ジ−2−ナフトエ酸の製造方法。
【請求項4】
請求項1〜3のいずれかに記載の製造方法で得られた6,6’−(アルキレンジオキシ)ジ−2−ナフトエ酸に、さらに2)および3)の工程を繰り返す6,6’−(アルキレンジオキシ)ジ−2−ナフトエ酸の精製方法。
【請求項5】
請求項1〜4のいずれかに記載の方法で得られる、アルカリ金属含有量が300ppm以下であることを特徴とする6,6’−(アルキレンジオキシ)ジ−2−ナフトエ酸。

【公開番号】特開2008−1603(P2008−1603A)
【公開日】平成20年1月10日(2008.1.10)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2006−169814(P2006−169814)
【出願日】平成18年6月20日(2006.6.20)
【出願人】(000003001)帝人株式会社 (1,209)
【Fターム(参考)】