JP6812112B2 - ４−ヒドロキシ安息香酸長鎖エステルの精製方法 - Google Patents

Description

本発明は、４−ヒドロキシ安息香酸長鎖エステルの精製方法に関する。

４−ヒドロキシ安息香酸長鎖エステルは、水酸基と疎水基を有する構造を有し、その構造的特徴から、可塑剤、相溶化剤、界面活性剤などの用途が提案されている。

一般的に化合物のエステル化は、原料カルボン酸とアルコールとを、硫酸等のプロトン酸触媒の存在下で反応させ、得られた反応液から触媒と未反応のカルボン酸を除去し、必要により晶析や蒸留などの精製を行うことによって製造する方法が知られている（特許文献１）。

４−ヒドロキシ安息香酸のエステル化についても、同様に、酸触媒の存在下でアルコールと反応させることによって、４−ヒドロキシ安息香酸エステルを合成することが可能である。しかし、４−ヒドロキシ安息香酸を炭素原子数１６以上の長鎖脂肪族アルコールと反応させて、４−ヒドロキシ安息香酸長鎖エステルを製造しようとした場合、原料である４−ヒドロキシ安息香酸や触媒などが残存するため、高純度の目的物を得るためには精製操作が必要であった。

上記精製操作は、通常目的物を含む粗結晶を溶融した後、あるいは非水溶性溶媒で希釈した後、水またはアルカリ水で抽出するのが一般的であった。しかしながら、未反応のカルボン酸および触媒等の不純物を含む４−ヒドロキシ安息香酸長鎖エステルの粗組成物について、水やアルカリ水を加えて抽出しようとしても、分液性が極めて悪いため抽出が困難であり、抽出した場合であっても収量や純度が低く、高純度の目的物が得られないという問題があった。

特開２０１４−１０８９２８号公報

本発明の目的は、４−ヒドロキシ安息香酸長鎖エステルの粗組成物から触媒や反応原料などの残存物を容易に除去することができ、高純度の４−ヒドロキシ安息香酸長鎖エステルの結晶を高収率で得られる精製方法を提供することにある。

また、本発明の別の目的は、粒子径が大きく取扱い性に優れた４−ヒドロキシ安息香酸長鎖エステルの結晶が得られる精製方法を提供することにある。

本発明者らは、４−ヒドロキシ安息香酸長鎖エステルの精製方法について鋭意検討した結果、４−ヒドロキシ安息香酸長鎖エステルの粗組成物を有機溶液に溶解し、得られた溶液を濃縮後、冷却により４−ヒドロキシ安息香酸長鎖エステルの結晶を析出させることによって、未反応のカルボン酸や触媒などを容易に除去し、高純度かつ大粒径の４−ヒドロキシ安息香酸長鎖エステルの結晶を高収率で得ることができることを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち本発明は、式（１）で表される４−ヒドロキシ安息香酸長鎖エステルを含む粗組成物を有機溶液に溶解させる工程（以下、溶解工程という）、得られた溶液を濃縮する工程（以下、濃縮工程という）、および濃縮溶液を冷却により晶析する工程（以下、晶析工程という）を含む、４−ヒドロキシ安息香酸長鎖エステルの精製方法を提供する。

本発明によれば、未反応のカルボン酸や触媒を容易に除去することができ、簡易な操作で、高純度の４−ヒドロキシ安息香酸長鎖エステルの結晶を高収率で得ることができる。また、本発明によれば、粒子径が大きく取扱い性に優れた４−ヒドロキシ安息香酸長鎖エステルの結晶を得ることができる。

本発明において、式（１）で表される４−ヒドロキシ安息香酸長鎖エステルを含む粗組成物とは、目的物である式（１）で表される４−ヒドロキシ安息香酸長鎖エステル以外に、反応原料や触媒および反応副生物などの不純物を含む組成物を意味する。不純物の含有量は反応方法によっても異なるが、粗組成物中１〜２０重量％、好ましくは３〜１０重量％である。

本発明において、目的物である式（１）で表される４−ヒドロキシ安息香酸長鎖エステルは、４−ヒドロキシ安息香酸と炭素原子数１６〜２４の脂肪族アルコールから成るエステルであり、具体的には、４−ヒドロキシ安息香酸ヘキサデシル、４−ヒドロキシ安息香酸ヘプタデシル、４−ヒドロキシ安息香酸オクタデシル、４−ヒドロキシ安息香酸ノナデシル、４−ヒドロキシ安息香酸イコシル、４−ヒドロキシ安息香酸ヘンイコシル、４−ヒドロキシ安息香酸ドコシル、４−ヒドロキシ安息香酸トリコシルおよび４−ヒドロキシ安息香酸テトラコシルから選択される１種以上が挙げられる。これらの中でも、４−ヒドロキシ安息香酸ヘキサデシルが好ましい。

粗組成物中に含まれる具体的な不純物としては、原料である４−ヒドロキシ安息香酸、触媒などの残存物のほか、反応副生物である長鎖アルコールの２量化エーテル体や硫酸エステルなどが挙げられる。

４−ヒドロキシ安息香酸長鎖エステルの粗組成物を得る方法は特に限定されないが、触媒の存在下、４−ヒドロキシ安息香酸と炭素原子数１６〜２４の脂肪族アルコールとの反応によって得られたものを用いるのが良い。あるいは市販の低純度の４−ヒドロキシ安息香酸長鎖エステルを含む粗組成物を用いるのも良い。

本発明の精製方法では、まず溶解工程において、４−ヒドロキシ安息香酸長鎖エステルの粗組成物を有機溶液に溶解させる。

溶解工程において使用される有機溶液は、水と水溶性有機溶媒の混合物であるのが好ましい。水溶性有機溶媒の具体例としては、メタノール、エタノール、１−プロパノール、２−プロパノール、エチレングリコール、グリセリン、アセトン、メチルエチルケトン、Ｎ，Ｎ’−ジメチルホルムアミド、Ｎ−メチルピロリドン、ピリジン、テトラヒドロフラン、１，４−ジオキサン、酢酸、アセトニトリルおよびジメチルスルホキシドからなる群から選択される１種以上が挙げられる。これらの中でも、入手容易性および乾燥効率などの工業的生産性に優れる点で、メタノール、エタノール、１−プロパノールおよび２−プロパノールが好ましく、特に収率に優れる点でメタノールがより好ましい。

水と水溶性有機溶媒との重量比（水／水溶性有機溶媒）は、用いる水溶性有機溶媒の種類にもよるが、３０／７０〜１／９９、好ましくは２０／８０〜２／９８、より好ましくは１５／８５〜３／９７であるのが良い。水と水溶性有機溶媒との重量比が３０／７０を上回る場合、４−ヒドロキシ安息香酸長鎖エステルが溶解し難くなる傾向があり、１／９９を下回る場合、収率が低下する傾向がある。

有機溶液の量は、４−ヒドロキシ安息香酸長鎖エステルの粗組成物を溶解することができる量であれば特に限定されないが、４−ヒドロキシ安息香酸長鎖エステルの粗組成物に対し、４〜７倍重量とするのが良い。４−ヒドロキシ安息香酸長鎖エステルの粗組成物に対し、有機溶液の量が４倍重量を下回ると、４−ヒドロキシ安息香酸長鎖エステルが溶解し難くなる傾向があり、７倍重量を上回ると、次の濃縮工程に時間がかかる傾向がある。

４−ヒドロキシ安息香酸長鎖エステルの粗組成物を有機溶液に溶解させる温度は、用いる有機溶液の種類によって異なるため特には限定されないが、５０〜６５℃が好ましい。溶解温度が５０℃を下回る場合、４−ヒドロキシ安息香酸長鎖エステルの粗組成物が有機溶液に溶解し難くなる傾向があり、６５℃を上回る場合、粗組成物が溶解する前に有機溶液が蒸発し有機溶液量が減少することから、やはり４−ヒドロキシ安息香酸長鎖エステルの粗組成物が溶解し難くなる傾向がある。

有機溶液に溶解させた粗組成物を含む溶液は、次いで濃縮工程に供される。濃縮工程は、粗組成物を含む溶液を加熱および／または減圧し、有機溶液を蒸発させることにより行うことができる。加熱および減圧は、それぞれ単独で行ってもよく、また、併用して行ってもよいが、好ましくは加熱によって濃縮するのがよい。

加熱温度は、使用する有機溶液の種類や量あるいは濃度によって異なるため特に限定されないが、好ましくは５０℃〜１００℃、より好ましくは６６℃〜９５℃、さらに好ましくは７０℃〜９０℃であるのがよい。

また、減圧によって濃縮する場合、減圧時の圧力は、使用する有機溶液の種類や量あるいは濃度によって異なるため特に限定されないが、通常３０〜５０ｔｏｒｒで行うのがよい。

加熱および／または減圧時間は特に限定されないが、４−ヒドロキシ安息香酸長鎖エステルの結晶が析出し始めるまで行うことが、目的物である４−ヒドロキシ安息香酸長鎖エステルの収率が向上する点で好ましい。

濃縮工程によって結晶が析出し始めた濃縮溶液は、次いで晶析工程に供される。

晶析工程は、濃縮溶液を冷却することにより行われる。冷却条件は使用する有機溶液の種類や量あるいは濃度によって異なるため特に限定されないが、５〜３０℃、好ましくは５〜２５℃、より好ましくは１０〜２０℃まで２〜４時間かけて冷却するのがよい。冷却温度が５℃を下回ると、不純物も結晶化され、得られる４−ヒドロキシ安息香酸長鎖エステルの純度が低下する傾向がある。冷却温度が３０℃を上回ると、４−ヒドロキシ安息香酸長鎖エステルの収率が低下する傾向がある。

冷却によって析出した結晶は濾過等により固液分離して取り出される。固液分離に際し、適宜有機溶媒を注いで結晶を洗浄するのが好ましい。固液分離の際に用いる有機溶媒としては、メタノール、エタノール、１−プロパノールおよび２−プロパノールからなる群から選択される１種以上が好ましく使用される。有機溶媒は、４−ヒドロキシ安息香酸長鎖エステル粗組成物に対し０．５〜２倍重量使用するのが好ましい。

固液分離によって回収された結晶は、減圧下、５０℃未満の温度下で結晶状態のまま乾燥するか、あるいは５０℃以上に加熱して結晶を溶融させた後、溶媒を留去することによって、高純度の４−ヒドロキシ安息香酸長鎖エステルを得ることができる。

以下、実施例により本発明を詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。

［高速液体クロマトグラフィー（ＨＰＬＣ）]
装置：Ｗａｔｅｒｓ アライアンス ２４８７／２９９６
カラム型番：Ｌ−Ｃｏｌｕｍｎ
液量：１．０ｍＬ／分
溶媒比：Ｈ_２Ｏ（ｐＨ２．３）／ＣＨ_３ＯＨ＝５８／４２（３０分）→５分→１０／９０（５５分）、グラジエント分析
波長：２２９ｎｍ／２５４ｎｍ
カラム温度：４０℃
［ガスクロマトグラフィー（ＧＣ）]
装置：株式会社島津製作所製ＧＣ−２０１４／ＧＣ−１４Ａ
カラム型番：Ｇ−１００
注入量：１．０μＬ
オーブン温度：３１０℃
キャリアガス：ヘリウム
検出器：ＦＩＤ

［平均粒子径の測定］
平均粒径はＪＩＳＺ８８０１−１標準ふるいを使用し、ふるい分け法により粒度分布を測定し、積算分布の５０％に対応する粒径とした。

参考例１（４−ヒドロキシ安息香酸ヘキサデシル粗組成物の調製）
攪拌機、温度センサーおよびディーンスターク装置を備えた５００ｍＬの４つ口フラスコに、ヘキサデカノール（ＣｅＯＨ）１２０．４gを投入、窒素気流下、７０℃まで昇温した。次いで、４−ヒドロキシ安息香酸（ＰＯＢ）７０．０ｇ、ｐ−トルエンスルホン酸一水和物２．３ｇおよび３０重量％次亜リン酸水溶液１．１ｇを加えて、一時間かけて１３０℃まで昇温し、同温度で８時間反応させた。得られた反応液について、高速液体クロマトグラフィー（ＨＰＬＣ）およびガスクロマトグラフィー（ＧＣ）を用いて成分分析を行った。結果を表１に示す。

実施例１
攪拌機、温度センサーおよび冷却管を備えた１Ｌの４つ口フラスコに、メタノール４７５ｇおよび水２５ｇを投入し、混合溶液を調製した。

そこに、１１０℃に冷却した参考例１の粗組成物１００ｇを加えて６０℃まで昇温して固形分を溶解させた。次いで、得られた溶液を加熱することにより７５℃まで昇温し、同温度で６０分維持し溶液が白濁した時点で加熱を停止した。その後、２０℃まで１２０分かけて冷却し結晶を析出させた。析出した結晶をヌッチェを用いて吸引濾過した後、メタノール１００ｇで洗浄し、４５℃、１０ｍｍＨｇの条件で乾燥させて結晶７９．３ｇを得た。

得られた結晶について、高速液体クロマトグラフィー（ＨＰＬＣ）およびガスクロマトグラフィー（ＧＣ）を用いて成分分析を行うと共に、平均粒径を測定した。結果を表１に示す。

実施例２
混合溶液をメタノール４５０ｇおよび水５０ｇに変更したこと以外は実施例１と同様にして、結晶８１．２ｇを得た。得られた結晶の成分分析結果および平均粒径を表１に示す。

実施例３
混合溶液をメタノール５７０ｇおよび水３０ｇに変更したこと以外は実施例１と同様にして、結晶７３．９ｇを得た。得られた結晶の成分分析結果および平均粒径を表１に示す。

実施例４
混合溶液をエタノール４７５ｇおよび水２５ｇに変更したこと以外は実施例１と同様にして、結晶７４．７ｇを得た。得られた結晶の成分分析結果および平均粒径を表１に示す。

実施例５
混合溶液をイソプロパノール４７５ｇおよび水２５ｇに変更したこと以外は実施例１と同様にして、結晶７１．５ｇを得た。得られた結晶の成分分析結果および平均粒径を表１に示す。

比較例１
攪拌機、温度センサーおよび冷却管を備えた１Ｌの４つ口フラスコに、メタノール４７５ｇおよび水２５ｇを投入し、混合溶液を調製した。

そこに、１１０℃に冷却した参考例１の粗組成物１００ｇを加えて６０℃まで昇温して固形分を溶解させた。その後、２０℃まで１００分かけて冷却し結晶を析出させた。析出した結晶をヌッチェを用いて吸引濾過した後、メタノール１００ｇで洗浄し、４５℃、１０ｍｍＨｇの条件で乾燥させて結晶４３．３ｇを得た。

得られた結晶について、高速液体クロマトグラフィー（ＨＰＬＣ）およびガスクロマトグラフィー（ＧＣ）を用いて成分分析を行うと共に、平均粒径を測定した。結果を表１に示す。

比較例２
攪拌機、温度センサーおよび冷却管を備えた１Ｌの４つ口フラスコに、メタノール３００ｇを投入し、そこに、１１０℃に冷却した参考例の反応液１００ｇを加えて、５０℃まで昇温して固形分を溶解させた後、１５℃まで冷却して結晶を析出させた。ヌッチェを用いて結晶を吸引濾過した後、メタノール１００ｇで洗浄し、４５℃、１０ｍｍＨｇの条件で乾燥させて結晶３７．１ｇを得た。得られた結晶の成分分析結果および平均粒径を表１に示す。

比較例３
撹拌機、温度センサーおよび冷却管を備えた２Ｌの４つ口フラスコに、メタノール４５０ｇ、水５０ｇを投入して室温で攪拌し混合溶液を調製した。そこに１１０℃まで冷却した溶融状態の粗組成物１００ｇを、３０分かけて滴下により添加混合し、結晶を析出させた。滴下終了後、さらに同温度で１時間撹拌を継続することにより懸濁洗浄した。次いで、濾別して結晶を取り出し、メタノール１００ｇ洗浄し、４５℃、１０ｍｍＨｇの条件下で乾燥させて結晶７４．１ｇを得た。得られた結晶の成分分析結果および平均粒径を表１に示す。

比較例４
攪拌機、温度センサーおよび冷却管を備えた１Ｌの４つ口フラスコに、トルエン３５０ｇ、メタノール１５０ｇを投入し、混合溶液を調製した。

そこに、１１０℃に冷却した参考例の反応液１００ｇを加えて、６０℃まで昇温して固形分を溶解させた後、１０℃まで冷却したが、結晶は析出しなかった。

比較例５
攪拌機、温度センサーおよび冷却管を備えた１Ｌの４つ口フラスコに、メタノール２５０ｇ、水２５０ｇを投入し混合溶液を調製した。そこに、１１０℃に冷却した参考例１の粗組成物１００ｇを加え、６０℃まで昇温したが、粗組成物が溶解しなかった。

表１に示される通り、本発明によれば、４−ヒドロキシ安息香酸長鎖エステルの粗組成物から反応原料などの残存物が除去され、高純度で大粒径の４−ヒドロキシ安息香酸長鎖エステルが高収率で得られる。
本発明の好ましい態様は以下を包含する。
〔１〕式（１）で表される４−ヒドロキシ安息香酸長鎖エステルを含む粗組成物を有機溶液に溶解させる工程、
得られた溶液を濃縮する工程、および、
濃縮溶液を冷却により晶析する工程
を含む、４−ヒドロキシ安息香酸長鎖エステルの精製方法。

（式中、ｎは１５〜２３の整数を表す）
〔２〕式（１）で表される４−ヒドロキシ安息香酸長鎖エステルが、４−ヒドロキシ安息香酸ヘキサデシルである、〔１〕に記載の精製方法。
〔３〕有機溶液が水と水溶性有機溶媒との混合物である、〔１〕または〔２〕に記載の精製方法。
〔４〕水溶性有機溶媒がメタノール、エタノール、１−プロパノールおよび２−プロパノールからなる群から選択される１種以上である、〔３〕に記載の精製方法。
〔５〕水と水溶性有機溶媒の重量比が３０／７０〜１／９９である、〔３〕または〔４〕に記載の精製方法。
〔６〕冷却温度が５〜３０℃である、〔１〕〜〔５〕のいずれかに記載の精製方法。

Claims (3)

1. 式（１）で表される４−ヒドロキシ安息香酸長鎖エステルを含む粗組成物を有機溶液に溶解させる工程、ここで、有機溶液は水とメタノール、エタノール、１−プロパノールおよび２−プロパノールからなる群から選択される１種以上である水溶性有機溶媒との混合物であって、水と水溶性有機溶媒の重量比は３０／７０〜１／９９であり、
   得られた溶液を４−ヒドロキシ安息香酸長鎖エステルの結晶が析出し始めるまで濃縮する工程、および、
   濃縮溶液を冷却により晶析する工程
   を含む、４−ヒドロキシ安息香酸長鎖エステルの精製方法。
   

   

   （式中、ｎは１５〜２３の整数を表す）
2. 式（１）で表される４−ヒドロキシ安息香酸長鎖エステルが、４−ヒドロキシ安息香酸ヘキサデシルである、請求項１に記載の精製方法。
3. 冷却温度が５〜３０℃である、請求項１〜２のいずれかに記載の精製方法。