JP2656447B2

JP2656447B2 - アルキル錫チオカルボン酸エステルの連続製造方法

Info

Publication number: JP2656447B2
Application number: JP6146411A
Authority: JP
Inventors: エス．コリンケビン; ジェイ．シーグマンアンソニー
Original assignee: SAIOKORU CORP
Current assignee: SAIOKORU CORP
Priority date: 1993-06-29
Filing date: 1994-06-28
Publication date: 1997-09-24
Anticipated expiration: 2012-09-24
Also published as: DE69424227D1; EP0632045B1; DE69424227T2; JPH0753575A; EP0632045A1; CN1050606C; SG43815A1; CN1101049A; CA2123359C; TW252115B; HK1005141A1; CA2123359A1

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】本発明は、ＰＶＣ安定剤に関する。詳細に
は、本発明は、対応するアルキル錫ハロゲン化物及びチ
オカルボン酸エステルからのアルキル錫チオカルボン酸
エステルの製造方法に関する。さらに詳細には、本発明
は、極めて激しく攪拌しながら１つの反応容器内で水性
媒体中においてそのようなエステルを連続的に合成する
方法に関する。

【０００２】従来の上記エステルの回分式製造における
有機溶媒の使用に伴う欠点（例えば、分配される空間及
び時間に基づく低い収率）のため、生成物を回分式で製
造するが、有機溶媒を排除する方法に転換された。この
方法も欠点を有している。反応混合物がバッチの開始に
おいて強アルカリ性である場合、ｐＨはアルキル錫ハロ
ゲン化物の混入により徐々にしか低下せず、このような
条件は出発材料の熱分解を促進する。そのような熱分解
を最小にするため、回分式方法に伴う長い保持時間の間
低温が必要である。水酸化アンモニウム（酸受容体）と
アルキル錫ハロゲン化物の反応によるアルキル錫オキシ
ドの形成、及びチオカルボン酸エステルの塩基触媒化加
水分解のような副反応は、所望の生成物の損失を引き起
こし、しばしば粘着性の粘質エマルジョンを形成する物
質を形成する。この物質の破壊は困難な、かつむだな濾
過を必要とする。

【０００３】Maulら（米国特許第 4,554,368号）はこの
エステルの連続製造方法を提案しており、この方法は、
40〜80℃の温度及び３〜８の一定ｐＨにおいて、１〜60
分の平均ドエルタイムで、１〜５つの攪拌容器からなる
システムにおいて連続的に反応を行うことを含む。Maul
は、所望の値にｐＨを高めるため塩基の水溶液を攪拌し
ながら加える前に、アルキル錫クロリド及びチオカルボ
ン酸エステルを必要なモル比で第一の反応器にその半分
まで加えて反応回分を開始することが都合がよいことを
教示している。次いで、塩基、エステル、及びクロリド
の連続添加を開始し、反応混合物を第二の攪拌器容器に
移すことによってこの反応混合物の体積を調節する。２
つの攪拌器容器に関してのMaulにより開示された連続方
法が１つのみの攪拌器容器を用いた場合に成功するかは
明らかではない。

【０００４】従って、解乳化手段を用いなければ実質的
にすぐに分離する２相混合物を形成する、水性媒体中で
対応するハロゲン化物及びエステルからアルキル錫チオ
グリコール酸エステルの連続製造方法が必要である。

【０００５】さらに、用いる反応器体積及び時間を基準
として生成物の収量を劇的に高める１つの攪拌器容器を
用いる、開始から所定時間連続である、対応するハロゲ
ン化物及びエステルからアルキル錫チオグリコール酸エ
ステルの製造方法が必要である。

【０００６】本発明の目的は、唯一の攪拌反応器のみを
必要とするアルキル錫チオグリコール酸エステルの連続
製造方法を提供することである。

【０００７】本発明の他の目的は、水性／有機反応混合
物を連続的に形成し、激しく攪拌し、その間に前記混合
物の一部を連続的に取り出し、解乳化手段を用いずに即
座に２つの相（生成物と無機ハロゲン化物の水溶液）に
分離させる、１つの容器内でアルキル錫チオカルボン酸
エステルの製造方法を提供することである。

【０００８】本発明のさらに他の目的は、アルキル錫ハ
ロゲン化物、チオカルボン酸エステル、及び酸受容体を
１つの反応器に同時に加え、得られた反応混合物を一定
のアルカリ性ｐＨにおいて激しく攪拌する、水性媒体中
での上記エステルの製造方法を提供することである。

【０００９】本発明の関連する目的は、与えられた体積
のアルキル錫チオグリコール酸エステルの製造に必要な
装置の大きさを1/50に減少させる方法を提供することで
ある。

【００１０】以下の記載から明らかとなるであろう本発
明のこれら及び他の目的は、アルキル錫ハロゲン化物、
チオカルボン酸エステル、及び酸受容体を所定時間かけ
て攪拌反応器に同時に加えること、得られる混合物を７
〜約8.2 のｐＨに保つこと、混合物を少なくとも75回転
/minの回転速度（これは少なくとも約15メートル／分
（約50フィート／分）の羽根を横切る流体速度を達成す
るに十分である）、好ましくは滞留時間が５分以上であ
る場合には少なくとも90回転/min、そして滞留時間が3.
6 分以上である場合には少なくとも110 回転/minの回転
速度で１つ以上の羽根により攪拌すること（但し、２以
上の羽根は実質的に体積全体に前記流体速度を保つに十
分に間隔をおいている）、前記反応器から混合物を連続
的に取り出すこと、そして解乳化手段を必要とせずに前
記取り出した混合物を水相と有機相に連続的に分離する
ことによって達成される。

【００１１】アルキル錫チオカルボン酸エステルは下式Ｒ_xＳｎ [Ｓ（ＣＨ₂)_n（ＣＯＯＲ')]_4-x （上式中、ｘは１又は２であり、ｎは１又は２であり、
Ｒは１〜４個の炭素原子を有するアルキル基であり、
Ｒ’は８〜16個の炭素原子を有するアルキル基である）
を有する。Ｒ基の源は低級アルキル錫ハロゲン化物であ
り、これはＲ’基を有するチオカルボン酸エステルのＨ
Ｓ基と反応する。ここで、ハロゲン化物とは塩化物もし
くは臭化物を意味する。アルキル錫塩化物が好ましい。
ハロゲン化物は好適にはモノ及びジアルキル化合物、す
なわちトリもしくはジハロゲン化物の混合物である。混
合物中のモノアルキル基に対するジアルキルの好適な重
量比は、約10：１〜約１：10、好ましくは約５：１〜約
３：１、より好ましくは約４：１である。Ｒは好ましく
はメチル又はブチルであり、より好ましくはメチルであ
る。Ｒ’の例は、ｎ−オクチル、イソオクチル、２−エ
チルヘキシル、トリデシル、及びヘキサデシル基であ
る。アルキル錫ハロゲン化物の例は、モノメチル錫トリ
クロリド、ジメチル錫ジクロリド、これらの混合物、モ
ノブチル錫トリクロリド、ジブチル錫ジクロリド、及び
これらの混合物を含む。チオカルボン酸エステルの例
は、２−エチルヘキシルチオグリコレート、イソオクチ
ルチオグリコレート、２−エチルヘキシルメルカプトプ
ロピオネート、及びこれらのエステルの混合物である。
アルキル錫ハロゲン化物及びチオカルボン酸エステルを
以後、酸受容体反応体に対して有機反応体とも呼ぶ。

【００１２】酸受容体は好ましくは水酸化アンモニウム
であるが、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナ
トリウム、及び水溶性アミンのような通常用いられてい
るアルカリ性物質のいずれも適している。

【００１３】アルキル錫ハロゲン化物は、好適には約50
重量％である水溶液として加えられる。開始時に攪拌可
能な反応媒体を与えるため、反応体の添加開始前に反応
器体積の80％までの量の水を反応器に加えることが好ま
しい。有機反応体と酸受容体の同時添加は、最初の添加
速度をセットし、そして反応混合物からのデータがコン
ピューターに流れた際にこの速度を変化させるようプロ
グラムされたコンピューターにより制御される。各有機
反応体の添加速度は、各々の当量、純度、及び濃度に適
用される反応の化学量論により決定される。特定のアル
キル錫ハロゲン化物の場合、ジ及びトリハロゲン化物の
比、並びに混合物の有効な当量比が決定因子である。反
応混合物のｐＨもコンピューターに送られ、反応が実質
的に一定のアルカリ性ｐＨ、好ましくは約８〜約8.2 で
進行するよう酸受容体反応体の添加速度を制御してもよ
い。同時添加は好適には、最も上の羽根のレベルに反応
器内の液体の表面下に伸びる分離チューブを通して各有
機反応体を流すことにより達成される。前記反応体は同
軸チューブの内部及び外部チューブを通して流してもよ
い。

【００１４】混合物の攪拌は好適には、１つ以上のA310
laser foil 羽根を備えた、中央に取り付けられたLIGH
TNIN Series XDQ モデルXDQ-75SCR ミキサーにより行わ
れる。前記ミキサーは、0.75HP、可変速度（最大1750RP
M)、DCモーターを有している。同様の能力を有する他の
ミキサーも適している。羽根の直径は、以下に示すよう
に、用いる反応器の大きさ及び形状によって適宜選択し
てよい。

【００１５】回転速度（液体が表面へ移動する点での１
分あたりの統計的回数）は、反応混合物の主要な流れ
（これは系内の羽根のポンピング速度としても知られて
いる）を操作体積で割ることにより計算される。もちろ
ん羽根の速度は回転速度を決定する多くの要因の１つで
ある。例えば、直径12.7cm（５インチ）のじゃま板付き
円筒形容器内で深さ20cm（８インチ）の反応混合物中12
00rpm で回転するミキサーシャフトに10cm（４インチ）
の間隔で取り付けた１対の6.4cm(2.5 インチ）のLIGHTN
IN A310laser foil 羽根は120 の回転速度を与え、直径
29.1cm（11.5インチ）のじゃま板付き円筒形容器内で深
さ30cm（12インチ）の反応混合物中1200rpm で回転する
ミキサーシャフトに10cm（４インチ）の間隔で取り付け
た１対の13.2cm(5.2インチ）のA310羽根は128 の回転速
度を与えた。羽根を横切る流体速度は、羽根のポンピン
グ速度を反応器の断面積で割ることにより計算される。
上記の小さな系において、羽根を横切る流体速度は24.7
メートル（81フィート）／分であり、一方より大きな系
において同じ羽根速度では39.3メートル(129フィート）
／分である。小さな系での好ましいミキサー速度は約11
00RPM 〜約1300RPM である。

【００１６】Mixing Equipment Co.により発行された、
Dr. James Y. Oldshueによる「Let's Understand Mixin
g 」という題の文献は、重要な混合パラメーター及び計
算をスケールアップする間に１つのパラメーターを一定
に保つ際の他の設計変更に対する効果を示している。

【００１７】さらに好ましくは、攪拌速度は、回転速度
が少なくとも約120 であるような速度である。ミキサー
用のマウンティングによる速度、過剰の変化を避ける必
要性、及び必要以上の混合エネルギーを用いない経済性
に対する実際上の制限を除き、最大速度は存在しない
が、回転速度は好ましくは約200 以下である。この好ま
しい回転速度において、羽根を横切る流体速度は少なく
とも約24メートル（80フィート）／分である。ミキサー
のシャフト上に１つ以上の羽根が存在する場合、その間
の間隔は、回転速度が反応混合物の体積全体で実質的に
均一であるように調節される。Ｚ因子又は反応器の直径
に対する液体の深さの比は、第二の羽根が必要であるか
及び空間を設けるべきかを決定するため当業者により用
いられる。

【００１８】反応混合物は添加と同じ速度でオーバーフ
ローレッグを通して容器の底から連続的に取り出され
る。従って、攪拌容器からの反応混合物の取り出しは、
同時添加の開始後直ちに（すなわち30秒以内に）開始さ
れ、この取り出しの開始は添加の開始とほぼ同時であ
る。攪拌容器内の反応混合物の残留時間は好適には約２
分〜約６分である。次いでこの混合物を連続的に分離ユ
ニットに送り、そこで水相の分離が連続的かつ即座に、
濾過又は他の解乳化手段を必要とせずに行われる。重力
沈降分離タンク及び液体／液体遠心分離器も適してい
る。有機相の連続流は好ましくは新鮮な水で洗浄され、
次いで濾過による分類前に加熱及び真空によりフラッシ
乾燥される。最後に、透明な生成物が貯蔵タンクに送ら
れ、又は輸送容器に充填する機械に直接送られる。洗浄
水は反応混合物の連続仕上げの一部として反応器に再循
環してもよい。

【００１９】反応混合物の操作温度は好ましくは約50℃
であるが、ｐＨが７〜8.2 に保たれているため、75〜80
℃も有害ではない。冷却水により反応の熱を吸収したい
場合、約40〜約50℃の温度が適しており、断熱操作によ
り約55〜60℃の温度を保ってもよい。実際上、反応体及
び酸受容体の添加の間にｐＨメーターの広い振れのた
め、７〜８のｐＨの維持はかなり困難である。従って、
ｐＨを約８〜8.2 に維持することがより好ましい。酸受
容体の添加は有機反応体の添加と同時に行われるが、連
続添加の必要はない。一定のｐＨを維持することが困難
であるため、有機反応体の添加の間に酸受容体の添加を
一時的に停止することも必要であろう。酸受容体の水溶
液の濃度を調節し、添加を制御するコンピューターが攪
拌反応器への溶液の連続流を指示してもよい。添加を制
御するコンピュータープログラムを、Keithley Instrum
ents of Cleveland, Ohio からのＡ to Ｄコンバーター
の一部として購入されたサブルーチンを用いて、Micros
oft Basic 言語で示す。このプログラムにより、コンピ
ューターは０〜100 ％の間のコントロールシグナルを計
算し、Ｉ＆Ｐコンバーターへ、その後コントロールデバ
イスにシグナルを送るＡ to Ｄコンバーターにこのシグ
ナルを書き込む。このプログラムは以下のタスクを有す
る。

【００２０】エステル及び有機錫ハロゲン化物溶液につ
いて計算を行うこと；エステル質量流速コントロール；
有機錫ハロゲン化物溶液質量流速コントロール；ｐＨコ
ントロール；新鮮な水の流れコントロール；反応器温度
コントロール；分離カラムレベルコントロール；洗浄カ
ラムレベルコントロール；温度モニター；リアル時間グ
ラフ；データ保存；及び開始及び停止コントロール。

【００２１】

【数１】

【００２２】

【数２】

【００２３】

【数３】

【００２４】

【数４】

【００２５】

【数５】

【００２６】

【数６】

【００２７】

【数７】

【００２８】

【数８】

【００２９】

【数９】

【００３０】

【数１０】

【００３１】

【数１１】

【００３２】

【数１２】

【００３３】

【数１３】

【００３４】

【数１４】

【００３５】

【数１５】

【００３６】上記及び以下の実施例に記載のように１つ
の攪拌容器内で本発明の方法を実施することがより経済
的であるが、反応混合物の激しい攪拌を分離開始前に一
連の攪拌容器内で行うことのできない理由はないことが
当業者に明らかであろう。従って、１つ以上の攪拌容器
内で同様に操作を行ってよい。

【００３７】例１ミキサーシャフト上に10cm（４インチ）の間隔を有する
直径6.3cm(2.5 インチ）の２枚のLIGHTNIN A310 羽根を
有する実験室スタイルミキサーを中心に取り付けた、直
径12.7cm（５インチ）の３リットルの反応器に2700g の
水を入れた。約1300RPM のシャフト速度で混合を開始
し、210g／分での塩化アルキル錫（80重量％ジメチル錫
ジクロリド、20重量％モノメチレン錫トリクロリド）の
50重量％水溶液）の添加、213g／分での２−エチルヘキ
シルチオグリコレートの添加、107g／分での水の添加、
及び濃水酸化アンモニウム(28 重量％）の添加を開始し
た。コンピューターにより制御されるような実質的に化
学量論比で２つの有機反応体を連続的に加えるが、水酸
化アンモニウムの添加はコンピューターにより8.2 の一
定のｐＨを維持するように制御した。アルキル錫２−エ
チルヘキシルチオグリコレートの連続製造の間にほぼ60
g/分で酸受容体を加え、これを約５時間続けた。反応器
内の液体レベルは20cm（８インチ）であり、操作体積は
2.575 リットルであり、Ｚ因子は1.6 であった。このミ
キサー速度において、回転速度は約130/分であり、平均
バルク(bulk)流体速度は約26.8メートル（88フィート）
／分であった。重力沈降分離ユニットへの反応混合物の
添加及び連続取り出しを同じ速度で同時に開始した。混
合物は即座に分離し、有機相を水で洗浄し、真空下で加
熱することにより乾燥した。攪拌反応器内での滞留時間
は約4.5 分であった。乾燥した生成物のサンプルは、屈
折率測定により18.8％、原子吸収スペクトルにより18.9
6 ％、Ｘ線分析により18.6％の錫含量を有していた。加
えたアルキル錫クロリド及びエステルの量、並びにジメ
チル錫及びモノメチレン錫クロリドの濃度を考慮して、
生成物中の錫の理論含量は18.9重量％である。

【００３８】例２直径29.2cm(11.5 インチ）の18.9リットル（５ガロン）
のじゃま板付き反応器に15kg（33ポンド）の水を入れ、
10cm（４インチ）の間隔を有する直径13.2cm(5.2イン
チ）の２枚のA310 laser foil 羽根を有するLIGHTNIN X
DQ、モデルXDQ-75SCR ミキサーで攪拌を開始した。羽根
のポンピング速度は3834リットル（1013ガロン）／分で
あり、羽根を横切る流体速度は57.3メートル（188 フィ
ート）／分であった。次いで、ジメチル錫ジクロリドと
モノメチル錫トリクロリドの混合物の水溶液（例１と同
様）、２−エチルヘキシルチオグリコレート、水、及び
水酸化アンモニウムの同時添加を開始した。有機反応体
の添加速度は、1.21kg(2.67ポンド）／分のアルキル錫
クロリド、0.62kg(1.36 ポンド）／分の水、及び1.22kg
(2.7ポンド）／分のチオグリコレートであった。水酸化
アンモニウムは8.2 のｐＨを維持するに十分な速度（約
0.45kg(1ポンド）／分）で加えた。添加を109分間続
け、温度を45℃に保った。反応混合物が反応器から溢れ
た際に、添加速度と等しい速度で反応混合物の取り出し
を開始し、混合物を分離タンクに送り、そこで水相は即
座に有機相から分離した。この水相は錫をわずか360ppm
のみ含んでおり、これは所望の反応が完全であり、副反
応が起こっていないことを示している。生成物相を新鮮
な水で洗浄し、真空下で加熱により乾燥した。乾燥生成
物中の錫の割合は、屈折率法により18.8％、Ｘ線法によ
り18.9％、そして密度により18.83 ％であった。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭58−105994（ＪＰ，Ａ) 特公昭42−24487（ＪＰ，Ｂ１)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】アルキル錫チオカルボン酸エステルの連
続製造方法であって、アルキル錫ハロゲン化物、チオカ
ルボン酸エステル、及び酸受容体を所定時間かけて反応
容器内の攪拌した水性媒体に同時に加えること、混合物
全体を５分以上の滞留時間において少なくとも90回転/m
inそして3.6 分以上の滞留時間において少なくとも110
回転/minの回転速度で１つ以上の羽根により攪拌するこ
と、得られる反応混合物を７〜8.2 のｐＨに保つこと、
反応体の添加と同時に前記反応容器から混合物を連続的
に取り出すこと、そして解乳化手段を必要とせずに前記
取り出した混合物を水相と有機相に連続的に分離するこ
とを含む方法。
【請求項２】攪拌が、少なくとも15.2メートル（50フ
ィート）／分の羽根を横切る流体速度を達成する、請求
項１記載の方法。
【請求項３】ｐＨが８〜8.2 である、請求項１記載の
方法。
【請求項４】回転速度が少なくとも 120回転/minであ
る、請求項１記載の方法。
【請求項５】反応が１つの攪拌容器内で行われる、請
求項１記載の方法。
【請求項６】アルキル錫ハロゲン化物、チオカルボン
酸エステル、及び酸受容体が反応容器内の液体の表面下
に加えられる、請求項１記載の方法。
【請求項７】アルキル錫チオカルボン酸エステルが下
式Ｒ_xＳｎ [Ｓ（ＣＨ₂)_n（ＣＯＯＲ')]_4-x （上式中、ｘは１又は２であり、ｎは１又は２であり、
Ｒは１〜４個の炭素原子を有するアルキル基であり、
Ｒ’は８〜16個の炭素原子を有するアルキル基である）
を有する、請求項１記載の方法。
【請求項８】Ｒがメチルである、請求項７記載の方
法。
【請求項９】Ｒ’が2-エチルヘキシルである、請求項
７記載の方法。
【請求項１０】Ｒ’が2-エチルヘキシルである、請求
項８記載の方法。