JPH03161452A - プロパンジオールおよびその製造法 - Google Patents

プロパンジオールおよびその製造法

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JPH03161452A
JPH03161452A JP1302644A JP30264489A JPH03161452A JP H03161452 A JPH03161452 A JP H03161452A JP 1302644 A JP1302644 A JP 1302644A JP 30264489 A JP30264489 A JP 30264489A JP H03161452 A JPH03161452 A JP H03161452A
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propyl
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谷 弘毅
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半澤 房夫
Kazuyoshi Kimura
和義 木村
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  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明はポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、可塑剤
、化粧品などの合成原料および熱媒、反応溶媒、導体膜
形成用ビヒクル等として、高性能に利用出来き、液体で
あるため取扱が容易な2−ペンチル−2−プロピル−1
.  3−プロパンジオールおよびその製造法に関する
(従来技術) 一般にβ一炭素原子に水素原子を有しないグリコール類
、例えばネオベンチルグリコールを原料として合成され
たポリエステル樹脂が耐熱性、耐水性、耐アルカリ性、
耐酸性などに優れていることは既に知られている。特に
ネオペンチルグリコールのエステル類がアルカリおよび
酸に対して安定で、加水分解され難いのはネオベンチル
グリコールのβ一炭素原子の2個のメチル基が水酸イオ
ンおよび水素イオンの攻撃を妨害する為と考えられてい
る。また耐熱性においてもβ位の炭素原子に水素原子を
持たない為、熱分解過程に遷移状態としての六員環を形
成することが出来ない為と考えられている。しかしなが
ら最近の各種用途における高機能化の要求はさらに高ま
ってきており、より機能性を有する原料ジオールが求め
られている。
2.  2−ジアルキル置換−1,3−プロパンジオー
ルとして、ジアルキル基がジメチルのもの(ネオペンチ
ルグリコール、以下NPCと略すときがある)、ジエチ
ルのもの(2ジエチル−1.3−プロパンジオール、以
下DMPと略すときがある)、エチル、ブチルのもの(
2−ブチルー2−エチル−1,3−プロパンジオール、
以下DMHと略すときがある)が公知である。また1〜
8の炭素原子のアルキル基のあるジオールとして特公昭
3B−1545号公報が公知である。同様な記載に特公
昭41−8769号公報、特開昭47−10223号公
報、特公昭51−18928号公報、特開昭57−53
421号公報がある。
(発明が解決しようとする問題点) l〜6の炭素原子のアルキル基のあるジオールとして特
公昭39−1545号公報などがか公知であるが、詳細
な説明に、最も近い化合物として2.2−′)プロビル
−■,3−プロパンジオール、2−メチル−2−ドデシ
ルーL  3−プロパンジオール、2,2−ジイソブチ
ル−1,3−プロパンジオールの記載がある。しかし2
−ペンチル−2−プロピル−1.  3−プロパンジオ
ールの詳細な記載はない。
さらに従来知られている2.  2−ジアルキル置換の
1,3−プロパンジオールはすべて室774において固
体であり、移送、および反応仕込の取扱上の煩雑さばか
りでなく、例えば多塩基酸とのポリエステル合成におい
てエステル交換の際、留出導管内でジオール成分が固化
し、閉塞が起こる等の問題が生じていた。
従来はこうした問題の対策として、配管を外部より強制
加熱するか、エチレングリコール等の凝固防止剤を添加
していたが、配管の加熱は設lfi費がかかる上、ユー
ティリティーの点でも不利であり、また凝固防止剤の添
加は製品品質の低下を弓き起こす要因となっていた。
ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、可塑剤、化粧品
などの分野において最近ますます高機能化が求められて
きているが、こうした種々の高機能化に対処出来る原料
ジオールは現在まで知られていない。
本発明は、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、可塑
剤、化粧品などの分野における、高機能化に対処出来る
原料ジオール、取扱容易なンオールとその製造法を提供
するものである。
(問題点を解決する為の手段) 本発明者らは近年のこうした高機能化の要求に鑑み鋭意
検討した結果、新規ジオールである2−ペンチノレー2
−7’ロピノレ−1.  3−プロパンジオールが種々
の用途に原料として使用した場合に極めて優れた性能を
有することを見いだした。
本発明は、2−ペンチル−2−プロピル−1,3−プロ
パンジオール、およびアルカリ金属水酸化物またはアル
カリ土類金属水酸化物の水溶液存在下に2−プロビルヘ
プタナールとホルムアルデヒドもしくはバラホルムアル
デヒドとを反応させる2−ペンチル−2−プロピル−1
.3−7”ロパンジオールの製造法である。
すなわち本発明のノオールは2位の炭素原子にベンチル
およびプロビル基を有する1.  3−プロハンシオー
ルであり、ネオペンチルグリフール同様、β位の炭素原
子に水素原子を持たず、またネオペンチルグリコールに
比べ、極めて大きな分岐アルキル基を有している。
本発明のジオールおよび、このものを原料とする化合物
は現在まで知られておらず、本発明の2−べ冫チノレー
2−プロピノレー1.3−7’ロバンノオールが新規ジ
オールであることは注目される。
本発明の製造法は2−プロピルヘプタナールとホルムア
ルデヒドとからメチロール化および交差カニッツアロ反
応を行うことにより2−ペンチル−2−プロピル−1.
  3−プロパンジオールを容易に得るものである。
本発明の方法において使用する2−プロビルヘプタナー
ルはバレルアルデヒドを通常のアルドール縮合後部分水
添することにより得られるものである。
本発明の2−ペンチル−2−プロピル−1.3一プロパ
ンジオーノレが今日まで知られなかった玉里由として原
科のバレルアルデヒドの入手の非容易性が挙げれる。す
なわち現在の石油化学はエチレン、プロピレンを基礎に
発展してきており、オキソ法により製造されるアルデヒ
ド類はブチルアルデヒドまでであり、ブテンのオキソ反
応によるバレルアルデヒドの製造は未だ、コマーシャル
レベルでは製造されていない。一方、昨今のファインケ
ミカル化の流れは新しいンーズを求めており、ブテンー
1の誘導体、例えばバレルアルデヒド、さらには、その
誘導体の開発は今後とも広く多くの分野から求められる
物である。
本発明の方法において使用するホルムアルデヒドとして
工業的に入手可能な5〜50wt%ホルムアルデヒド水
溶液をそのまま使用することもできるが、70〜95w
t%のパラホルムアルデヒドを使用するのが、目的生成
物である2−ペンチル−2−プロピル−1.  3−プ
ロパンジオールの溶解損失と、廃水処理量を減らす上か
ら有利である。使用するホルムアルデヒドは普通一般に
は1モルの2−プロビルヘプタナールに対して理論量な
いし過剰量で使用される。即ち、2.0〜4.0モル特
に2.1〜3.0モルの使用量が好ましい。
触媒として使用するアルカリ金属水酸化物またはアルカ
リ土類金属水酸化物は水溶液として使用し、l農度は1
%から飽和溶岐までどの様な濃度でも構わないが、ホル
ムアルデヒドと同様に、目的生成物である2−ペンチル
−2−プロピル−1.3−プロパンジオールの溶解損失
と廃水処理量を減らす上から高濃度の方が有利であり、
加熱して溶解度を上げてより高濃度で使用することも可
能である。使用するアルカリ金属水酸化物またはアルカ
リ土類金属水酸化物は普通一般には1モルの2−プロビ
ルヘプタナールに対して理論量ないし過剰量で使用され
る。即ち、i.o−1.5モル特に1.1〜1.2モル
の使用量が好ましい。アルカリ金属水酸化物またはアル
カリ土類金属水酸化物の具体例としては、水酸化リチウ
ム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルン
ウム、水酸化バリウムなどを挙げることができるが、反
応成績、および価格を考慮すると水酸化ナトリウムが特
に好ましい。反応温度としては、約5〜100′Cの範
囲、特に好ましくは30〜90゜Cの範囲が選ばれる。
2−プロピルヘプタナールとホルムアルデヒドとからメ
チロール化および交差カニッツアロ反応を具体的に実施
する方法としては、イ)2−プロビルヘプタナール、ホ
ルムアルデヒドおよびアルカリ水溶液を同時に滴下しな
がら反応させる方法、ワ)2−プロビルヘプタナールと
アルカリ水溶液の混合液を攪拌しているところへホルム
アルデヒドを添加しながら反応させる方法、ハ)2−プ
ロビルヘプタナールとホルムアルデヒドの混合液を攪拌
しているところへアルカリ水溶液を添加させながら反応
させる方法、の3通りが考えられるが、本発明者らの検
討によればハ)の方法が収率上、また装置の経済性、あ
るいは操作性のうえから、最も好ましいことが判った。
カニソツアロ反応終了後、蟻酸塩が多量に含まれている
水層を除去し、有機層はアルカリ分を除去する為に水洗
を行う。水洗は水洗水のpHが7〜7.5となるまで行
うことが好ましい。I)Hが7.5以上であると蒸留時
に分解が起こり=I+生物の生成が顕著となり収率の低
下となる。
水,先を終了した反応肢は、単蒸留、必要ならば充填塔
あるいは棚段塔を利用して精留を行ってもよい。
(実施例) 以下実施例、比較例を挙げさらに詳細に本発明を説明す
る。
実施例 1 温度計、冷却管、滴下ロートを備えた2L4つロフラス
コに2−プロピルヘプタナール624.○gとバラホル
ムアルデヒド(92±1%)300.0gを仕込み窒素
シール下、攪拌しながら滴下ロートより、48%−Na
OH水溶液26.6gを5分かけて滴下した。反応液の
温度は55゜Cまで上昇した。その後55゛Cで2時間
攪拌、熟成した。その後昇温し反応液が65℃になって
から48%−N a O H 7k溶岐356.Ogを
65分かけて滴下した。滴下時の反応温度は75℃以下
を維持した。反応終了後、油水分離を行い、有機層を2
00ccの水で3回水洗した。その後有機層を減圧下に
蒸留し、水、低沸分を除去後、釜温175゜C,3mm
Hg1 136−145゜Cの主留分を得た。
このものはNMR,IR,GC−MS等の機器分析によ
り構造を確認した。その他、特性値を併せて測定結果を
第l表に示す。
実施例 2 アジビン酸148.0g,  実施例lで得られた2−
ペンチル−2−プロピル−1.  3−プロパンジオー
ル233.0g1 エステル化触媒として三酸化アンチ
モン0.15gを温度計、窒素導入管、撹拌機、分水器
、および還流冷却器を付した内容積LLのフラスコに仕
込み、窒素気流中,■95〜220″Cで6時間のエス
テル化を行った。反応中は生成水を留出させ、6時間の
反応により3 5.7gの生成水を留出させた。ついで
同温度において、反応系を減圧下に系内の過剰ジオール
を22.9g留出させ、数平均分子ffi 2 0 0
 0のポリエステルボリオール285gを得た。反応中
、固体の析出による管内の閉塞は一切起こらなかった。
次に、反応液を室温まで冷却したのち、シクロヘキサノ
ン480g1 4.4″−ジフェニルメタンジイソシア
ネート35gを添加し、80″Cで2時間反応させ、固
形分40%、粘度9400cl)s(25゜C)、数平
均分子量25000のウレタン樹脂組成物を得た。
比較例 1 アジピン酸146.0g,  ネオペンチルグリコール
129.0g,  エステル化触媒として三酸化アンチ
モン0.15gを用い実施例3と同様の方法により、数
平均分子M2000のポリエステルポリオール225g
を得た。減圧反応中にネオペンチルグリコールが冷却管
内に大量に析出したため、冷却水を止め、強制加熱を施
し溶解させた。
次に、反応液を室温まで冷却したのち、シクロヘキサノ
ン400g1 4.4“−ジフェニルメタンジイソシア
ネート35gを添加し、80゜Cで2時間反応させ、固
形分40%、数平均分子蚤21000のウレタン樹脂組
成物を得た。
比較例 2 アジピン酸146.0g1 2−ブチルー2−エチルー
L  3−プロパンジオール198。O g,エステル
化触媒として三酸化アンチモン0.■5gを用い実施例
3と同様の方法により、数平均分子!2000のポリエ
ステルポリオール285gを得た。反応中該ジオールが
冷却管内に析出し管内を閉塞したので、冷却水を停止し
60゜Cの温水を通し溶解させた。
次に、反応液を室温まで冷却したのち、シクロヘキサノ
ン400g,4.4’−ジフェニルメタンジイソシアネ
ート35gを添加し、80℃で2時間反応させ、固形分
40%、数平均分子量2SO○0のウレタン樹脂組成物
を得た。
試験例 1 実施例2および比較例1,比較例2に示したウレタン樹
脂組成物を厚さ0.8mm1 300mm×50mmの
冷延鋼板上にスプレーガンで塗布し、室温で丸一日間、
塗装面を乾燥した後、さらに100゜Cの熱乾燥器中で
2時間乾燥を行った。完全乾燥時の塗膜厚さを0.4m
mにした。
得られた試験片の評価は以下に示す方法により行った。
損失係数(η) 得られた試験片(短冊型)の二端を固定して、試験片に
500Hzの振動を与え、その共振性能から損失係数を
求める事で制振性能を評価した。
耐水性 試験片を流水中(室温)に2週間浸漬した時、浸漬前と
比較して塗膜の状態に全く変化が認められなかったもの
をO印、一部変化しているものをΔ印、著しく変化して
いるものを×印で示した。
耐熱性 試験片を2 0 0 ”Cの温度下に垂直状態にして2
時間静置した時、加温前と比較して塗膜の状態に全く変
化が認められなかったものをO印、一部変化しているも
のをΔ印、著しく変化しているものを×印で示した。
耐候性 試験片をサンンヤインウエザ口メーター中に1200時
間保持し、ブランクと比較して塗膜の状填に全く変化が
認められなかったものをO印、部変化しているものをΔ
印、著しく変化しているものを×印で示した。
耐衝撃性 試験片を水平に置き、所定の高さから先端力{1/2イ
ンチ球面で500gの撃芯を落下させ著しい変化が認め
られない時の高さを求めた。
以上の試験結果を第2表に示す。
実施例3 アジピン酸205.5g,2−ペンチノレー2一プロビ
ル−1.  3−プロノくンジオーノレ284.Og,
  2−エチルヘキサノーノレ83.2gを温度3十、
窒素導入管、撹拌機、分水器、および還流冷却器を付し
た内容積lしのフラスコ4こ仕込、窒素気流中で攪拌し
ながら加熱を行い、反応液の温度カイ140゜Cになっ
た時点で、触媒として、テトライソブ口ビル¥タネート
を0.1gm加し、分水器もこより生成水を連続的に系
外に除去しながら反応一夜の酸価がおよそ20mgKO
H/g+となるまで温If200゜Cにコントロールし
反応させた。反応時間は2.5時間であった。ついでこ
の反応系を2〜3mmHg(7)il;!圧下、2 2
 0 ”Cにて2.5時間エステル交換反応を行わせて
所定のポリエステル可塑剤を得た。エステル交換反応時
固体の析出は一切認められなかった。
比較例3 アジピン酸314.5g,  ネオベンチルグリコール
267.4g,2−エチルヘキサノール108.6gを
温度計、窒素導入管、攪拌機、分水器、および還流冷却
器を付した内容積LLのフラスコに仕込み、窒素気流中
で攪拌しながら加熱を行い、反応岐の温度が140゜C
になった時点で、触媒として、テトライソプロピルチタ
ネートを0.1g添加し、分水器により生成水を連続的
に系外に除去しながら反応液の酸価がおよそ20mgK
OH/gになるまで温度2 0 0 ’Cにフントロー
ルし反応させた。反応時間は2.5時間であった。つい
でこの反応系を2〜3mmHgの減圧下、220゜Cに
て2.5時間エステル交換反応を行わせて所定のポリエ
ステル可塑剤を得た。エステル交換反応時ネオベンチル
グリコールの析出が著しく冷却管内で閉塞が起きたため
冷却水を止め、強制加熟により該ジオールを溶解させた
比較例4 アジビン酸205.5g、2−ブチルー2−エチJレ−
1,3−プロパンジオーJレ241.5g,2−エチル
ヘキサノール83.2gを温度計、窒素導入管、攪拌機
、分水器、および還流冷却器を付した内容積ILのフラ
スコに仕込、窒素気流中で攪拌しながら加熱を行い、反
応液の温度が140″Cになった時点で、触媒として、
テトライソプ口ビルチタネートを0.1g添加し、分水
器により生成水を連続的に系外に除去しながら反応液の
酸価がおよそ20mgKOH/gになるまで温度200
゜Cにコントロールし反応させた。反応時間は2.5時
間であった。ついでこの反応系を2〜3mmH gの減
圧下、220゜Cにて2.5時間エステル交換反応を行
わせて所定のポリエステル可塑剤を得た。エステル交換
反応時2−ブチルー2− x + ルL  3−プロパ
ンジオールの析出が著しく冷却管内で閉塞が起きたため
冷却水を止め、e o ’cの温水を通し該ジオールを
溶解させた。
試験例2 実施例3で示した本発明の2−ペンチル−2−プロピル
−1,3−プロパンジオールを原料としたポリエステル
可塑剤および比較例3、比較例4のポリエステル可塑剤
の諸特性をまとめて第3表に示した。また耐水性、相溶
性(ブリード性)および移行性を調べる為、ポリ塩化ビ
ニル樹脂(ニボリットSM重合度1300のホモポリマ
ー)100重量部に実施例3で合成したポリエステル可
塑剤90重量部、安定剤として二塩基性硫酸鉛4重量部
、ステアリン酸鉛1重量部をへ冫セルミキサーで脛合し
、ロール温度1 8 0 ’Cの8インチロールで7分
間混練りした。得られたシートをl70゛Cのプレス成
型機にかけ圧150kg/Cm2加圧3分、冷却3分の
条件下にプレス成型し、得られたプレスシ一トより所定
の試験片を作成し各種試験に供試した。なお前記耐水性
、ブIJ − F性、移行性の試験の他に引っ張り試験
、熱安定性、硬度等の一般的性能についても測定した。
また比較として比較例3、比較例4で合成したポリエス
テル可塑剤のほかに市販のアジペート系ポリエステル可
塑剤2種類を選び同様の各種試験を実施した。
各種試験は次の方法により実施した。
耐水性試験 試験片(JIS  K7113の2号形試験片)をあら
かじめ90゜C以上に熱しておいた熱湯の入ったステン
レス容器に浸漬し、密閉する。これを1 0 0 ’C
のオーブン中に入れ、48時間放置後、取り出し、試験
片表面のべ夕つきを拭き取った後100′Cのオーブン
中で2時間乾燥する。乾燥後該試験片の重量を測定し、
試験前の該試験片の重量との重量変化率を求める。
ブリード性試験 長さ60mm1 幅3 0 m ITh  厚み1mm
の試験片を温度70゜C1  相対湿度80oAの定温
定湿の状態におき、経時的に該試験片の表面状態を観察
しブリードの有無、程度を判定する。
移行性試験 長さ50mms  幅5 0 m ffh  厚み1m
mの試験片をABS樹脂板またはAS樹脂板にはさみ、
1kgの加重をかけ、温度70゜Cで168時間放置後
試験片の試験前後の重量変化から移行性を算出する。
またアクリル塗装板への移行については、試験片をアク
リル塗装板にはさみ、加重1 k g,温度70゜Cで
相対湿度80%、240時間放置し試験片の試験前後の
重量変化から移行性を算出する。
軌安定性試験 長さ30mrrb  幅2 5 m mt  厚み1m
mの試験片を、180゜Cのギャーオーブンに入れ、I
O分毎に試験片の着色状態を観察し比較する。
引っ張り試験 JIS  Kf3723に準拠した。
硬度 JISK6301(スプリング式硬さ試験A型による)
に準拠した。
これらの結果をまとめて第4表に示した。
以上の結果から本発明の2−ペンチル−2−プロピノレ
−1.3−プロパンジオールをウレタン塗料などの原料
として使用した場合、例えばネオベンチルグリコールを
原料とした物と比較し、極めて優れた耐水性、耐熱性、
耐候性、耐衝撃性、制振性などの性能を有していること
が認められた。
同様にポリエステル可塑剤の原料として用いた場合、市
販のポリエステル可塑剤またはネオペンチルグリコール
を原料としたものと比較して優れた耐水性、相溶性、非
移行性が認められた。また比較例に示した2−ブチルー
2−エチル−1,3一プロパンンオールと比べても大幅
な性能の向上が認められた。
(発明の効果) 本発明の2−ぺ冫チルー2−プロピル−1.  3−プ
ロパンジオールは、室温に於で、液状であった。現在知
られている種々の2,2−ジアルキル置1負の1.3−
フロバンジオールは不オベンチルグリコールをはしめと
して、すべて室温で固体であることから考えて、このこ
とは特筆すべき性質である。反応に用いる原料が、室温
において、固体であるか、液体であるかの違いは、原料
移送の場合はもちろん、反応器への仕込の容易さなどか
ら換作上、格段の違いをもたらすことは自明である。
本発明の2−ペンチル−2−プロビルーL  3ーブロ
バンジオールは、室温で液体であることから、ポリエス
テルボリオールや、ポリエステル可塑剤などを製造する
際、減圧下に過剰のグリコールを抜き出す場合、管内閉
塞を起さないため、特別の高価な加熱保温設備は備える
必要はない。
さらに本発明の2−ぺ冫チルー2−プロビルー1,3−
プロパンジオールは、室温で液状であるゆえにこの他、
熱媒、反応溶媒、導体膜形成用ビヒクルなどさまざまな
用途に使用できる。
当然のことながら本発明の2−ペンチル−2ープロビル
−1,3−プロパンジオールはネオペンチルグリコール
と同様、末端に反応性の極めて高いアルコール性一級水
酸基を有していることから、種べの合成反応の用途に使
用することができ、例えばアノビン酸等の二塩基酸とポ
リエステルボリオールとした後、ジフェニルメタンジイ
ソシアネート等のジイソンアネートとウレタン化させ塗
膜物性を評価したところ、ネオペンチルグリコールに比
較し、優れた耐水性、耐熱性、耐候性、耐衝撃性、制振
性などの性能を有することが判明した。
また例えば本発明の2−ぺ冫チルー2−プロピ#−1.
3−プロパンジオールをポリエステル可塑剤にした場合
、耐水性、相溶性、非移行性において特に優れた性能が
見い出された。また2−ブテルー2−エチル−1.  
3−プロパンジオールと比べても大幅な性能の向上が認
められた。
このように本発明の2−ペンチル−2−プロピル−1,
3−プロパンジオールは、室温で液状であるという利点
を生かし、取扱が容易で、熱媒、反応溶媒、導体膜形成
用ビヒクルに、−また最近ますます高機能化が求められ
てきているポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂,可塑
剤、化粧品などの原料ジオールとして有用である。
第I表 第2表 第3表 DMN:2−へ’ンチト2−フ゜Uヒ゜A−1.3−7
’ IIハ’ンシ゛オールNPG:tオヘ゜シgルゲリ
コール DMH:2−フ゛チルー2−!チルー1.3−フ゛υハ
゜ンシ゛オール1.3−BD:1,3−フ゛タンシ゛ト
ル1.4−BD: 1,4−フ゜タンシ゜オール第4表 実施例3 比較例3 比較例4 市販品A 市販品B :gf/m厘2) プ(%) ;モグlラズ ″/as2) !.70 445 0.51 l.78 449 0.51 l.77 443 0.52 1.92 428 0.62 1.71 471 0.48 1化率(X) −0.95 −3.96 −1.81 −8.88 一6.91 sliI(I O × Δ ×× ×× 3樹脂(%) 封脂(x) 塗装板(X) −0.03 −0.02 −Q.OI −0.19 −0.19 −0.65 −0.07 −0.06 −0.01 −0.63 −0.84 −1.32 −0.71 −1.64 −1.40 l 68 68 69 67 65 手 続 補 正 書 (自発)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)2−ペンチル−2−プロピル−1,3−プロパン
    ジオール
  2. (2)アルカリ金属水酸化物またはアルカリ土類金属水
    酸化物の水溶液存在下に2−プロピルヘプタナールとホ
    ルムアルデヒドもしくはパラホルムアルデヒドとを反応
    させる2−ペンチル−2−プロピル−1,3−プロパン
    ジオールの製造法。
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