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JP2017171623A - Method for producing ester compound - Google Patents

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JP2017171623A
JP2017171623A JP2016061105A JP2016061105A JP2017171623A JP 2017171623 A JP2017171623 A JP 2017171623A JP 2016061105 A JP2016061105 A JP 2016061105A JP 2016061105 A JP2016061105 A JP 2016061105A JP 2017171623 A JP2017171623 A JP 2017171623A
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仁 高田
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弘尚 佐治木
Hironao Sajiki
弘尚 佐治木
泰也 門口
Hiroya Kadoguchi
泰也 門口
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Yoshinari Sawama
善成 澤間
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for producing an ester compound, in the case esterification reaction between carboxylic acid and alcohol is caused in an inert solvent using a monolith-shaped organic porous cation exchanger as a catalyst, capable of increasing an esterification rate.SOLUTION: Provided is a method for producing an ester compound where carboxylic acid and alcohol are reacted in a solvent in the presence of a monolith-shaped organic porous cation exchanger to obtain an ester compound, in which, when the monolith-shaped organic porous cation exchanger, the carboxylic acid, the alcohol and the solvent are contacted, the contact order of the carboxylic acid, the alcohol and the solvent to the monolith-shaped organic porous cation exchanger is made into the one where the alcohol is not contacted with the monolith-shaped organic porous cation exchanger before the solvent is contacted thereto.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、酸触媒として、モノリス状有機多孔質カチオン交換体の存在下、カルボン酸とアルコールとを溶媒中で反応させてエステル化合物を得るエステル化合物の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for producing an ester compound in which an ester compound is obtained by reacting a carboxylic acid and an alcohol in a solvent in the presence of a monolithic organic porous cation exchanger as an acid catalyst.

エステル化合物は、化成品、医薬品、香料として、多岐にわたり利用されている。このエステル化合物は、下式のように、カルボン酸とアルコールとを酸触媒の存在下で反応させることにより得られる。
COOH + ROH → RCOOR + H
Ester compounds are widely used as chemical products, pharmaceuticals, and fragrances. This ester compound can be obtained by reacting a carboxylic acid and an alcohol in the presence of an acid catalyst as shown in the following formula.
R 1 COOH + R 2 OH → R 1 COOR 2 + H 2 O

この反応では、エステル化合物と共に、水が生成するが、生成したエステル化合物は、同時に、生成した水により加水分解を受けて、元のカルボン酸とアルコールに戻ってしまう。そして、エステル化反応は平衡反応であることから、脱水剤を共存させたり、反応で生成した水を除去したりすることが、反応を生成系に向かわせるために重要であった。   In this reaction, water is produced together with the ester compound, but the produced ester compound is simultaneously hydrolyzed by the produced water to return to the original carboxylic acid and alcohol. Since the esterification reaction is an equilibrium reaction, it has been important to allow a dehydrating agent to coexist and to remove water produced by the reaction in order to direct the reaction to the production system.

一般に、酸触媒としては、硫酸の他、従来より固体酸触媒としては、ゼオライトのようなシリカ・アルミナ化合物、ヘテロポリ酸、陽イオン交換樹脂などが知られている。しかし、陽イオン交換樹脂以外を、上記のような水を含む含水系の反応系で使用すると、触媒の活性が著しく低下したり、水に溶解したりするため、含水系の反応系で使用される固体酸触媒は、ほとんどが陽イオン交換樹脂である。   In general, as an acid catalyst, in addition to sulfuric acid, conventionally known silica / alumina compounds such as zeolite, heteropolyacids, cation exchange resins and the like are known as solid acid catalysts. However, if a catalyst other than a cation exchange resin is used in a water-containing reaction system containing water as described above, the activity of the catalyst is remarkably reduced or dissolved in water. Therefore, it is used in a water-containing reaction system. Most of the solid acid catalysts are cation exchange resins.

陽イオン交換樹脂の触媒活性を高めるためには、陽イオン交換樹脂の粒子径を小さくすることが知られているが、陽イオン交換樹脂の粒子径を小さくし過ぎると、取扱いが煩雑になるという欠点があった。   In order to increase the catalytic activity of the cation exchange resin, it is known to reduce the particle size of the cation exchange resin. However, if the particle size of the cation exchange resin is too small, handling becomes complicated. There were drawbacks.

これに対して、このような欠点を解決する方法として、モノリス状有機多孔質カチオン交換体を、酸触媒として用いる方法が考えられる。このようなモノリス状有機多孔質カチオン交換体の固体酸触媒としては、例えば、特開2002−346392号公報(特許文献1)に開示されている、互いにつながっているマクロポアとマクロポアの壁内に平均直径が1〜1000μmの共通の開口(メソポア)を有する連続気泡構造を有し、全細孔容積が1〜50ml/gであり、乾燥状態での重量当りのカチオン交換容量が0.5当量/g以上であり、カチオン交換基が有機多孔質カチオン交換体中に均一に分布しているモノリス状有機多孔質カチオン交換体からなる固体酸触媒や、特許第5268722号公報(特許文献2)に開示されている、カチオン交換基が導入された全構成単位中、架橋構造単位を0.1〜5.0モル%含有する芳香族ビニルポリマーからなる平均太さが1〜60μmの三次元的に連続した骨格と、その骨格間に平均直径が10〜200μmの三次元的に連続した空孔とからなる共連続構造体であり、全細孔容積が0.5〜10ml/gであり、乾燥状態での重量当りのカチオン交換容量が1〜6mg当量/gであり、カチオン交換基が有機多孔質カチオン交換体中に均一に分布しているモノリス状有機多孔質カチオン交換体からなる酸触媒が挙げられる。   On the other hand, as a method for solving such drawbacks, a method using a monolithic organic porous cation exchanger as an acid catalyst can be considered. As a solid acid catalyst of such a monolithic organic porous cation exchanger, for example, disclosed in JP-A No. 2002-346392 (Patent Document 1), an average is formed between the macropores connected to each other and the walls of the macropores. It has an open cell structure with a common opening (mesopore) having a diameter of 1 to 1000 μm, a total pore volume of 1 to 50 ml / g, and a cation exchange capacity per weight in the dry state of 0.5 equivalent / or a solid acid catalyst comprising a monolithic organic porous cation exchanger in which the cation exchange groups are uniformly distributed in the organic porous cation exchanger, or disclosed in Japanese Patent No. 5268722 (Patent Document 2). The average thickness of an aromatic vinyl polymer containing 0.1 to 5.0 mol% of a crosslinked structural unit among all the structural units having a cation exchange group introduced is 1 It is a co-continuous structure consisting of a three-dimensionally continuous skeleton of 60 μm and three-dimensionally continuous pores having an average diameter of 10 to 200 μm between the skeletons, and the total pore volume is 0.5 to 10 ml. Monolithic organic porous cation exchange in which the cation exchange capacity per weight in the dry state is 1 to 6 mg equivalent / g, and the cation exchange groups are uniformly distributed in the organic porous cation exchanger The acid catalyst which consists of a body is mentioned.

そして、モノリス状有機多孔質カチオン交換体は、陽イオン交換基密度が高く、大きな細孔容積及び比表面積を有するため、高い触媒活性を示すと共に、原料又は生成物、あるいは、その混合物かなる気体又は液体の透過性に優れ、有機反応を効率良く短時間で且つ高い反応率で進行させることができる。   The monolithic organic porous cation exchanger has a high cation exchange group density, a large pore volume and a specific surface area, and thus exhibits a high catalytic activity and a gas comprising a raw material, a product, or a mixture thereof. Or it is excellent in the permeability | transmittance of a liquid, and an organic reaction can be efficiently advanced in a short time and a high reaction rate.

特開2002−346392号公報JP 2002-346392 A 特許第5268722号公報Japanese Patent No. 5268722

上記のエステル化反応は、平衡反応であるので、平衡をエステルの生成側に寄らせる方法としては、アルコールを溶媒としても用いることにより、多量のアルコールを用いて、平衡を生成側に寄らせることが考えられる。   Since the above esterification reaction is an equilibrium reaction, as a method of bringing the equilibrium closer to the ester production side, using a large amount of alcohol by using alcohol as a solvent, the equilibrium is brought closer to the production side. Can be considered.

ここで、エステル化合物の製造に用いられるアルコールが、メタノール等の安価な原料であれば、多量に用いてもエステル化合物の製造価格について、大きな問題は起こらない。ところが、製造目的のエステル化合物のアルコール残基の部分が、特殊な構造である場合には、特殊なアルコールを原料に用いることになり、このようなアルコールは高価であるため、多量に用いるとエステル化合物の製造価格が高くなるという問題が起こる。   Here, if the alcohol used for the production of the ester compound is an inexpensive raw material such as methanol, even if it is used in a large amount, no major problem will occur with respect to the production price of the ester compound. However, when the alcohol residue portion of the ester compound for production has a special structure, a special alcohol is used as a raw material. Since such an alcohol is expensive, the ester is used in a large amount. The problem is that the production price of the compound is high.

そのため、そのような高価なアルコールを原料に用いる場合には、モノリス状有機多孔質カチオン交換体が多孔質であるために、多孔質体内部にアルコールを吸収してしまい、反応に使われる以外の大過剰のアルコールが必要となるため、溶媒中でエステル化反応を行う必要がある。   Therefore, when such an expensive alcohol is used as a raw material, since the monolithic organic porous cation exchanger is porous, the alcohol is absorbed inside the porous body, and other than being used for the reaction. Since a large excess of alcohol is required, it is necessary to carry out the esterification reaction in a solvent.

ところが、本発明者らが検討したところ、モノリス状有機多孔質カチオン交換体を触媒に用いて、カルボン酸と小過剰のアルコールとのエステル化反応を、不活性溶媒中で行ったところ、エステル化率がある程度以上は高くならないということが解った。   However, as a result of investigations by the present inventors, an esterification reaction between a carboxylic acid and a small excess of alcohol was carried out in an inert solvent using a monolithic organic porous cation exchanger as a catalyst. It turns out that the rate does not increase above a certain level.

従って、本発明の目的は、モノリス状有機多孔質カチオン交換体を触媒に用い、カルボン酸とアルコールとのエステル化反応を、不活性溶媒中で行う場合に、エステル化率を高くすることができるエステル化合物の製造方法を提供することにある。   Therefore, the object of the present invention is to increase the esterification rate when the monolithic organic porous cation exchanger is used as a catalyst and the esterification reaction of carboxylic acid and alcohol is carried out in an inert solvent. It is providing the manufacturing method of an ester compound.

かかる実情において、本発明者らは鋭意検討を行った結果、モノリス状有機多孔質カチオン交換体、カルボン酸、アルコール及び溶媒を接触させるときに、モノリス状有機多孔質カチオン交換体へのカルボン酸、アルコール及び溶媒の接触順を、モノリス状有機多孔質カチオン交換体に、溶媒が接触する前に、アルコールが接触することがない接触順にすることにより、接触順を、モノリス状有機多孔質カチオン交換体に、溶媒が接触する前に、アルコールが接触する接触順にする場合に比べ、エステル化率が高くなることを見出し、本発明を完成させるに至った。   In such a situation, the present inventors have conducted intensive studies, and as a result, when contacting the monolithic organic porous cation exchanger, carboxylic acid, alcohol and solvent, the carboxylic acid to the monolithic organic porous cation exchanger, The contact order of the alcohol and the solvent is changed to the contact order in which the alcohol does not come into contact with the monolithic organic porous cation exchanger before the solvent comes into contact with the monolithic organic porous cation exchanger. In addition, the present inventors have found that the esterification rate is higher than the case where the alcohol is brought into contact before the solvent is brought into contact, and the present invention has been completed.

すなわち、本発明は、モノリス状有機多孔質カチオン交換体の存在下、カルボン酸とアルコールとを、溶媒中で反応させて、エステル化合物を得るエステル化合物の製造方法であって、
該モノリス状有機多孔質カチオン交換体、該カルボン酸、該アルコール及び該溶媒を接触させるときに、該モノリス状有機多孔質カチオン交換体への該カルボン酸、該アルコール及び該溶媒の接触順を、該モノリス状有機多孔質カチオン交換体に、該溶媒が接触する前に、該アルコールが接触することがない接触順にすること、
を特徴とするエステル化合物の製造方法を提供するものである。
That is, the present invention is a method for producing an ester compound by reacting a carboxylic acid and an alcohol in a solvent in the presence of a monolithic organic porous cation exchanger,
When contacting the monolithic organic porous cation exchanger, the carboxylic acid, the alcohol and the solvent, the contact order of the carboxylic acid, the alcohol and the solvent to the monolithic organic porous cation exchanger is as follows: Bringing the alcohol into contact with the monolithic organic porous cation exchanger before the solvent comes into contact;
The present invention provides a method for producing an ester compound.

本発明によれば、モノリス状有機多孔質カチオン交換体を触媒に用い、カルボン酸とアルコールとのエステル化反応を、不活性溶媒中で行う場合に、エステル化率を高くすることができるエステル化合物の製造方法を提供することができる。   According to the present invention, an ester compound capable of increasing the esterification rate when an esterification reaction between a carboxylic acid and an alcohol is carried out in an inert solvent using a monolithic organic porous cation exchanger as a catalyst. The manufacturing method of can be provided.

第1のモノリス状有機多孔質カチオン交換体の形態例のSEM写真である。It is a SEM photograph of the example of a form of the 1st monolithic organic porous cation exchanger. 第2のモノリス状有機多孔質カチオン交換体の形態例のSEM写真である。It is a SEM photograph of the example of a form of the 2nd monolithic organic porous cation exchanger. 第2のモノリス状有機多孔質カチオン交換体の共連続構造を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the co-continuous structure of a 2nd monolithic organic porous cation exchanger. モノリス中間体(2)の形態例のSEM写真である。It is a SEM photograph of the example of a form of a monolith intermediate (2).

本発明のエステル化合物の製造方法は、モノリス状有機多孔質カチオン交換体の存在下、カルボン酸とアルコールとを、溶媒中で反応させて、エステル化合物を得るエステル化合物の製造方法であって、
該モノリス状有機多孔質カチオン交換体、該カルボン酸、該アルコール及び該溶媒を接触させるときに、該モノリス状有機多孔質カチオン交換体への該カルボン酸、該アルコール及び該溶媒の接触順を、該モノリス状有機多孔質カチオン交換体に、該溶媒が接触する前に、該アルコールが接触することがない接触順にすること、
を特徴とするエステル化合物の製造方法である。
The method for producing an ester compound of the present invention is a method for producing an ester compound by reacting a carboxylic acid and an alcohol in a solvent in the presence of a monolithic organic porous cation exchanger,
When contacting the monolithic organic porous cation exchanger, the carboxylic acid, the alcohol and the solvent, the contact order of the carboxylic acid, the alcohol and the solvent to the monolithic organic porous cation exchanger is as follows: Bringing the alcohol into contact with the monolithic organic porous cation exchanger before the solvent comes into contact;
Is a method for producing an ester compound.

本発明のエステル化合物の製造方法は、酸触媒として、モノリス状有機多孔質カチオン交換体を用いて、カルボン酸とアルコールとを溶媒中で反応させて、エステル化合物を得るエステル化合物の製造方法である。   The method for producing an ester compound of the present invention is a method for producing an ester compound in which a monolithic organic porous cation exchanger is used as an acid catalyst and a carboxylic acid and an alcohol are reacted in a solvent to obtain an ester compound. .

本発明のエステル化合物の製造方法に係るカルボン酸は、特に制限されず、飽和カルボン酸、不飽和カルボン酸、芳香族カルボン酸、ヒドロキシ酸等が挙げられる。また、本発明のエステル化合物の製造方法に係るカルボン酸は、分子中の一部が、ハロゲン、シアノ基、アルコキシ基、フェニル基等で置換されたものであってもよい。また、本発明のエステル化合物の製造方法に係るカルボン酸は、一価のカルボン酸、二価のカルボン酸、三価以上の多価カルボン酸のいずれでもよい。本発明のエステル化合物の製造方法に係るカルボン酸は、これらのうちの1種単独であっても又は2種以上の組み合わせであってもよい。本発明のエステル化合物の製造方法に係るカルボン酸としては、例えば、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸、カプロン酸、エナンチン酸、カプリル酸、オクタン酸、デカン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、アクリル酸、メタクリル酸、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、安息香酸、フタル酸、4−シアノ安息香酸、4−エトキシ安息香酸、4−t−ブチル安息香酸、4−フェニル安息香酸、桂皮酸、ジヒドロ桂皮酸、フェニルプロピオリック酸、6−フェニルヘキサン酸、ジフェニル酢酸、乳酸、リンゴ酸、酒石酸等が挙げられる。   The carboxylic acid which concerns on the manufacturing method of the ester compound of this invention is not restrict | limited in particular, A saturated carboxylic acid, unsaturated carboxylic acid, aromatic carboxylic acid, a hydroxy acid, etc. are mentioned. In addition, the carboxylic acid according to the method for producing an ester compound of the present invention may be one in which a part of the molecule is substituted with a halogen, a cyano group, an alkoxy group, a phenyl group or the like. The carboxylic acid according to the method for producing an ester compound of the present invention may be any of monovalent carboxylic acid, divalent carboxylic acid, and trivalent or higher polyvalent carboxylic acid. The carboxylic acid which concerns on the manufacturing method of the ester compound of this invention may be 1 type of these individually, or may be a combination of 2 or more types. Examples of the carboxylic acid according to the method for producing the ester compound of the present invention include formic acid, acetic acid, propionic acid, butyric acid, valeric acid, caproic acid, enanthic acid, caprylic acid, octanoic acid, decanoic acid, myristic acid, palmitic acid, Stearic acid, acrylic acid, methacrylic acid, oxalic acid, malonic acid, succinic acid, benzoic acid, phthalic acid, 4-cyanobenzoic acid, 4-ethoxybenzoic acid, 4-t-butylbenzoic acid, 4-phenylbenzoic acid, Cinnamic acid, dihydrocinnamic acid, phenylpropionic acid, 6-phenylhexanoic acid, diphenylacetic acid, lactic acid, malic acid, tartaric acid and the like can be mentioned.

本発明のエステル化合物の製造方法に係るアルコールとしては、特に制限されず、飽和アルコール、不飽和アルコール、芳香族アルコール等が挙げられる。また、本発明のエステル化合物の製造方法に係るアルコールは、分子中の一部が、ハロゲン、シアノ基、メトキシ基等で置換されたものであってもよい。また、本発明のエステル化合物の製造方法に係るアルコールは、一価のアルコール、二価のアルコール、三価以上の多価アルコールのいずれでもよい。本発明のエステル化合物の製造方法に係るアルコールは、これらのうちの1種単独であっても又は2種以上の組み合わせであってもよい。本発明のエステル化合物の製造方法に係るアルコールとしては、例えば、メタノール、エタノール、1−プロパノール、2−プロパノール、1−ブタノール、2−ブタノール、t−ブタノール、ペンタノール、ヘキサノール、ヘプタノール、オクタノール、2−エチルヘキサノール、ノナノール、デカノール、ウンデシルアルコール、ラウリルアルコール、アリルアルコール、2−フェニルエタノール、3−フェニル−1−プロパノール等が挙げられる。   It does not restrict | limit especially as alcohol which concerns on the manufacturing method of the ester compound of this invention, A saturated alcohol, unsaturated alcohol, aromatic alcohol, etc. are mentioned. In addition, the alcohol according to the method for producing an ester compound of the present invention may be one in which a part of the molecule is substituted with a halogen, a cyano group, a methoxy group or the like. Moreover, the alcohol which concerns on the manufacturing method of the ester compound of this invention may be any of monohydric alcohol, divalent alcohol, and trihydric or higher polyhydric alcohol. The alcohol according to the method for producing an ester compound of the present invention may be one of these alone or a combination of two or more. As alcohol which concerns on the manufacturing method of the ester compound of this invention, methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, 1-butanol, 2-butanol, t-butanol, pentanol, hexanol, heptanol, octanol, 2 -Ethylhexanol, nonanol, decanol, undecyl alcohol, lauryl alcohol, allyl alcohol, 2-phenylethanol, 3-phenyl-1-propanol and the like.

本発明のエステル化合物の製造方法に係る溶媒は、エステル化反応において不活性な溶媒、つまり、カルボン酸、アルコール及び酸触媒であるモノリス状有機多孔質カチオン交換体に対して、不活性な溶媒である。そして、本発明のエステル化合物の製造方法に係る溶媒としては、エステル化反応において不活性な溶媒であれば、特に制限されず、例えば、ヘキサン、ヘプタン、シクロヘキサン等の飽和炭化水素、ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン等の芳香族炭化水素、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサン等の鎖状又は環状の飽和エーテル、アセトニトリル、ジクロロメタン、ジクロロエタンなどが挙げられる。これらのうち、本発明のエステル化合物の製造方法に係る溶媒としては、トルエン、ヘキサン、ヘプタンが好ましい。本発明のエステル化合物の製造方法に係る溶媒は、これらのうちの1種単独であっても又は2種以上の組み合わせであってもよい。   The solvent relating to the ester compound production method of the present invention is an inert solvent for the esterification reaction, that is, an inert solvent for the monolithic organic porous cation exchanger that is a carboxylic acid, an alcohol, and an acid catalyst. is there. And as a solvent which concerns on the manufacturing method of the ester compound of this invention, if it is a solvent inactive in esterification reaction, it will not restrict | limit in particular, For example, saturated hydrocarbons, such as hexane, heptane, a cyclohexane, benzene, toluene, Aromatic hydrocarbons such as xylene and ethylbenzene, chain or cyclic saturated ethers such as diethyl ether, tetrahydrofuran and dioxane, acetonitrile, dichloromethane, dichloroethane and the like can be mentioned. Of these, toluene, hexane, and heptane are preferred as the solvent for the ester compound production method of the present invention. The solvent which concerns on the manufacturing method of the ester compound of this invention may be single 1 type of these, or 2 or more types of combinations may be sufficient as it.

本発明のエステル化合物の製造方法に係るモノリス状有機多孔質カチオン交換体は、モノリス状有機多孔質体にカチオン交換基が導入されている多孔質体である。モノリス状有機多孔質カチオン交換体に係るモノリス状有機多孔質体は、骨格が有機ポリマーにより形成されており、骨格間に反応液の流路となる連通孔を多数有する多孔質体である。そして、モノリス状有機多孔質カチオン交換体は、このモノリス状有機多孔質体の骨格中にカチオン交換基が均一に分布するように導入されている多孔質体である。なお、本明細書中、「モノリス状有機多孔質体」を単に「モノリス」と、「モノリス状有機多孔質カチオン交換体」を単に「モノリスカチオン交換体」とも言い、また、第2のモノリスの製造における中間体(第2のモノリスの前駆体)である「モノリス状有機多孔質中間体(2)」を単に「モノリス中間体(2)」とも言う。   The monolithic organic porous cation exchanger according to the method for producing an ester compound of the present invention is a porous body in which a cation exchange group is introduced into the monolithic organic porous body. The monolithic organic porous body according to the monolithic organic porous cation exchanger is a porous body having a skeleton formed of an organic polymer and a large number of communication holes serving as a flow path for a reaction solution between the skeletons. The monolithic organic porous cation exchanger is a porous body introduced so that cation exchange groups are uniformly distributed in the skeleton of the monolithic organic porous body. In the present specification, the “monolithic organic porous body” is also simply referred to as “monolith”, and the “monolithic organic porous cation exchanger” is also simply referred to as “monolith cation exchanger”. The “monolithic organic porous intermediate (2)” that is an intermediate in the production (precursor of the second monolith) is also simply referred to as “monolith intermediate (2)”.

本発明のエステル化合物の製造方法に係るモノリスカチオン交換体は、モノリスにカチオン交換基を導入することで得られるものであり、その構造は、連続骨格相と連続空孔相からなる有機多孔質体であって、連続骨格の厚みは1〜100μm、連続空孔の平均直径は1〜1000μm、全細孔容積は0.5〜50mL/gである。   The monolith cation exchanger according to the method for producing an ester compound of the present invention is obtained by introducing a cation exchange group into a monolith, and its structure is an organic porous body composed of a continuous skeleton phase and a continuous pore phase. The thickness of the continuous skeleton is 1 to 100 μm, the average diameter of the continuous pores is 1 to 1000 μm, and the total pore volume is 0.5 to 50 mL / g.

モノリスカチオン交換体の乾燥状態での連続骨格の厚みは1〜100μmである。モノリスカチオン交換体の連続骨格の厚みが、1μm未満であると、体積当りのカチオン交換容量が低下するといった欠点のほか、機械的強度が低下して、特に高流速で通液した際にモノリスカチオン交換体が大きく変形してしまうため好ましくない。更に、反応液とモノリスカチオン交換体との接触効率が低下し、触媒活性が低下するため好ましくない。一方、モノリスカチオン交換体の連続骨格の厚みが、100μmを越えると、骨格が太くなり過ぎ、基質の拡散に時間を要するようになって触媒活性が低下するため好ましくない。なお、連続骨格の厚みは、SEM観察により決定される。   The thickness of the continuous skeleton in the dry state of the monolith cation exchanger is 1 to 100 μm. When the thickness of the continuous skeleton of the monolith cation exchanger is less than 1 μm, the cation exchange capacity per volume is reduced, and the mechanical strength is lowered. Since the exchanger is greatly deformed, it is not preferable. Furthermore, the contact efficiency between the reaction solution and the monolith cation exchanger decreases, and the catalytic activity decreases, which is not preferable. On the other hand, if the thickness of the continuous skeleton of the monolith cation exchanger exceeds 100 μm, the skeleton becomes too thick, and it takes time to diffuse the substrate, which is not preferable. The thickness of the continuous skeleton is determined by SEM observation.

モノリスカチオン交換体の乾燥状態での連続空孔の平均直径は、1〜1000μmである。モノリスカチオン交換体の連続空孔の平均直径が、1μm未満であると、モノリスカチオン交換体内部への基質や溶媒の拡散性が低くなるため好ましくない。一方、モノリスカチオン交換体の連続空孔の平均直径が、1000μmを超えると、反応液とモノリスカチオン交換体との接触が不十分となり、触媒活性が低下するため好ましくない。なお、モノリスカチオン交換体の乾燥状態での連続空孔の平均直径は、水銀圧入法により測定され、水銀圧入法により得られた細孔分布曲線の極大値を指す。   The average diameter of the continuous pores in the dry state of the monolith cation exchanger is 1-1000 μm. When the average diameter of the continuous pores of the monolith cation exchanger is less than 1 μm, the diffusibility of the substrate and the solvent into the monolith cation exchanger is not preferable. On the other hand, if the average diameter of the continuous pores of the monolith cation exchanger exceeds 1000 μm, the contact between the reaction solution and the monolith cation exchanger becomes insufficient, and the catalytic activity decreases, which is not preferable. In addition, the average diameter of the continuous void | hole in the dry state of a monolith cation exchanger is measured by the mercury intrusion method, and refers to the maximum value of the pore distribution curve obtained by the mercury intrusion method.

モノリスカチオン交換体の乾燥状態での全細孔容積は0.5〜50mL/gである。モノリスカチオン交換体の全細孔容積が、0.5mL/g未満であると、基質や溶媒の接触効率が低くなるため好ましくなく、更に、単位断面積当りの透過液量が小さくなり、処理量が低下してしまうため好ましくない。一方、モノリスカチオン交換体の全細孔容積が、50mL/gを超えると、体積当りのカチオン交換容量が低下し、触媒活性が低下するため好ましくない。また、機械的強度が低下して、特に高速で通液した際にモノリスカチオン交換体が大きく変形し、通液時の圧力損失が急上昇してしまうため好ましくない。なお、全細孔容積は、水銀圧入法で測定される。   The total pore volume in the dry state of the monolith cation exchanger is 0.5 to 50 mL / g. If the total pore volume of the monolith cation exchanger is less than 0.5 mL / g, it is not preferable because the contact efficiency of the substrate and the solvent becomes low. Further, the permeate volume per unit cross-sectional area becomes small, and the throughput is low. Is unfavorable because it decreases. On the other hand, if the total pore volume of the monolith cation exchanger exceeds 50 mL / g, the cation exchange capacity per volume is lowered and the catalytic activity is lowered, which is not preferable. Further, the mechanical strength is lowered, and the monolith cation exchanger is greatly deformed particularly when the liquid is passed at a high speed, and the pressure loss at the time of the liquid passing increases rapidly. The total pore volume is measured by a mercury intrusion method.

このようなモノリスカチオン交換体の構造例としては、特開2002−306976号公報や特開2009−62512号公報に開示されている連続気泡構造や、特開2009−67982号公報に開示されている共連続構造や、特開2009−7550号公報に開示されている粒子凝集型構造や、特開2009−108294号公報に開示されている粒子複合型構造等が挙げられる。   Examples of the structure of such a monolith cation exchanger are disclosed in Japanese Unexamined Patent Application Publication Nos. 2002-306976 and 2009-62512, and Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2009-67982. Examples thereof include a co-continuous structure, a particle aggregation structure disclosed in JP2009-7550A, and a particle composite structure disclosed in JP2009-108294A.

モノリスカチオン交換体の乾燥状態での重量当りのカチオン交換容量は、1〜6mg当量/gである。モノリスカチオン交換体の乾燥状態でのカチオン交換容量が、1mg当量/g未満では、触媒活性点が少なく触媒活性が低くなるため好ましくなく、一方、6mg当量/gを超えると、カチオン交換基導入反応が過酷な条件となり、モノリスの酸化劣化が著しく進んでしまうため好ましくない。なお、カチオン交換基が骨格表面のみに導入された多孔質体のカチオン交換容量は、多孔質体やカチオン交換基の種類により一概には決定できないものの、せいぜい500μg当量/gである。   The monolith cation exchanger has a cation exchange capacity per weight in the dry state of 1 to 6 mg equivalent / g. When the cation exchange capacity in the dry state of the monolith cation exchanger is less than 1 mg equivalent / g, it is not preferable because the catalytic activity is low and the catalyst activity is low, whereas when it exceeds 6 mg equivalent / g, the cation exchange group introduction reaction Is a harsh condition, and the oxidation deterioration of the monolith is remarkably advanced. The cation exchange capacity of the porous body in which the cation exchange group is introduced only on the skeleton surface cannot be determined in general depending on the kind of the porous body or the cation exchange group, but is at most 500 μg equivalent / g.

モノリスカチオン交換体において、導入されているカチオン交換基は、モノリスの表面のみならず、モノリスの骨格内部にまで均一に分布している。ここで言う「カチオン交換基が均一に分布している」とは、カチオン交換基の分布が少なくともμmオーダーで表面および骨格内部に均一に分布していることを指す。カチオン交換基の分布状況は、EPMAを用いることで簡単に確認される。また、カチオン交換基が、モノリスの表面のみならず、モノリスの骨格内部にまで均一に分布していると、表面と内部の物理的性質及び化学的性質を均一にできるため、膨潤及び収縮に対する耐久性が向上する。   In the monolith cation exchanger, the introduced cation exchange groups are uniformly distributed not only on the surface of the monolith but also inside the skeleton of the monolith. Here, “the cation exchange groups are uniformly distributed” means that the distribution of the cation exchange groups is uniformly distributed on the surface and inside the skeleton in the order of at least μm. The distribution state of the cation exchange group can be easily confirmed by using EPMA. In addition, if the cation exchange groups are uniformly distributed not only on the surface of the monolith but also within the skeleton of the monolith, the physical and chemical properties of the surface and the interior can be made uniform, so that they are resistant to swelling and shrinkage. Improves.

モノリスカチオン交換体に導入されているカチオン交換基としては、スルホン酸基、カルボキシル基、イミノ二酢酸基、リン酸基、リン酸エステル基等が挙げられる。   Examples of the cation exchange group introduced into the monolith cation exchanger include a sulfonic acid group, a carboxyl group, an iminodiacetic acid group, a phosphoric acid group, and a phosphoric acid ester group.

モノリスカチオン交換体において、連続骨格を構成する材料は、架橋構造を有する有機ポリマー材料である。ポリマー材料の架橋密度は特に限定されないが、ポリマー材料を構成する全構成単位に対して、0.1〜30モル%、好適には0.1〜20モル%の架橋構造単位を含んでいることが好ましい。架橋構造単位が0.1モル%未満であると、機械的強度が不足するため好ましくなく、一方、30モル%を越えると、カチオン交換基の導入が困難になる場合があるため好ましくない。該ポリマー材料の種類に特に制限はなく、例えば、ポリスチレン、ポリ(α-メチルスチレン)、ポリビニルトルエン、ポリビニルベンジルクロライド、ポリビニルビフェニル、ポリビニルナフタレン等の芳香族ビニルポリマー;ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン;ポリ塩化ビニル、ポリテトラフルオロエチレン等のポリ(ハロゲン化ポリオレフィン);ポリアクリロニトリル等のニトリル系ポリマー;ポリメタクリル酸メチル、ポリメタクリル酸グリシジル、ポリアクリル酸エチル等の(メタ)アクリル系ポリマー等の架橋重合体が挙げられる。上記ポリマーは、単独のビニルモノマーと架橋剤を共重合させて得られるポリマーでも、複数のビニルモノマーと架橋剤を重合させて得られるポリマーであってもよく、また、二種類以上のポリマーがブレンドされたものであってもよい。これら有機ポリマー材料の中で、連続構造形成の容易さ、カチオン交換基導入の容易性と機械的強度の高さ、および酸又はアルカリに対する安定性の高さから、芳香族ビニルポリマーの架橋重合体が好ましく、特に、スチレン−ジビニルベンゼン共重合体やビニルベンジルクロライド−ジビニルベンゼン共重合体が好ましい材料として挙げられる。   In the monolith cation exchanger, the material constituting the continuous skeleton is an organic polymer material having a crosslinked structure. The crosslink density of the polymer material is not particularly limited, but it contains 0.1 to 30 mol%, preferably 0.1 to 20 mol% of crosslinkable structural units with respect to all structural units constituting the polymer material. Is preferred. If the cross-linking structural unit is less than 0.1 mol%, the mechanical strength is insufficient, which is not preferable. On the other hand, if it exceeds 30 mol%, it may be difficult to introduce a cation exchange group, which is not preferable. The type of the polymer material is not particularly limited, and examples thereof include aromatic vinyl polymers such as polystyrene, poly (α-methylstyrene), polyvinyl toluene, polyvinyl benzyl chloride, polyvinyl biphenyl, and polyvinyl naphthalene; polyolefins such as polyethylene and polypropylene; Poly (halogenated polyolefin) such as vinyl chloride and polytetrafluoroethylene; Nitrile-based polymer such as polyacrylonitrile; Cross-linking weight of (meth) acrylic polymer such as polymethyl methacrylate, polyglycidyl methacrylate, and polyethyl acrylate Coalescence is mentioned. The polymer may be a polymer obtained by copolymerizing a single vinyl monomer and a crosslinking agent, a polymer obtained by polymerizing a plurality of vinyl monomers and a crosslinking agent, or a blend of two or more types of polymers. It may be what was done. Among these organic polymer materials, a cross-linked polymer of an aromatic vinyl polymer because of the ease of forming a continuous structure, the ease of introducing a cation exchange group and the high mechanical strength, and the high stability to acids or alkalis. In particular, styrene-divinylbenzene copolymer and vinylbenzyl chloride-divinylbenzene copolymer are preferable materials.

<モノリス状有機多孔質カチオン交換体の形態例>
モノリスカチオン交換体の形態例としては、以下に示す第1のモノリスカチオン交換体や第2のモノリスカチオン交換体が挙げられる。また、カチオン交換基が導入されるモノリスの形態例としては、以下に示す第1のモノリスや第2のモノリスが挙げられる。
<Form example of monolithic organic porous cation exchanger>
Examples of the form of the monolith cation exchanger include the following first monolith cation exchanger and second monolith cation exchanger. Examples of monoliths into which cation exchange groups are introduced include the following first monolith and second monolith.

<第1のモノリス及び第1のモノリスカチオン交換体の説明>
本発明のエステル化合物の製造方法において、酸触媒である第1のモノリスカチオン交換体は、互いにつながっているマクロポアとマクロポアの壁内に平均直径が乾燥状態で1〜1000μmの共通の開口(メソポア)を有する連続気泡構造を有し、乾燥状態での全細孔容積が1〜50mL/gであり、カチオン交換基を有しており、カチオン交換基が均一に分布しており、乾燥状態の重量当りのカチオン交換容量が1〜6mg当量/gであるモノリスカチオン交換体である。また、第1のモノリスは、カチオン交換基が導入される前のモノリスであり、互いにつながっているマクロポアとマクロポアの壁内に平均直径が乾燥状態で1〜1000μmの共通の開口(メソポア)を有する連続気泡構造を有し、乾燥状態での全細孔容積が1〜50mL/gである有機多孔質体である。
<Description of the first monolith and the first monolith cation exchanger>
In the method for producing an ester compound of the present invention, the first monolith cation exchanger, which is an acid catalyst, has a common opening (mesopore) having an average diameter of 1 to 1000 μm in the dry state in the wall of the macropore and the macropore connected to each other. The total pore volume in the dry state is 1 to 50 mL / g, has cation exchange groups, the cation exchange groups are uniformly distributed, and the weight in the dry state A monolith cation exchanger having a cation exchange capacity per unit of 1 to 6 mg equivalent / g. The first monolith is a monolith before the cation exchange group is introduced, and has a common pore (mesopore) having an average diameter of 1 to 1000 μm in a dry state in the macropores and the macropore walls connected to each other. It is an organic porous body having an open cell structure and a total pore volume in a dry state of 1 to 50 mL / g.

第1のモノリスカチオン交換体は、気泡状のマクロポア同士が重なり合い、この重なる部分が乾燥状態で平均直径1〜1000μm、好ましくは10〜200μm、特に好ましくは20〜100μmの共通の開口(メソポア)となる連続マクロポア構造体であり、その大部分がオープンポア構造のものである。オープンポア構造は、液体を流せば該マクロポアと該メソポアで形成される気泡内が流路となる。マクロポアとマクロポアの重なりは、1個のマクロポアで1〜12個、多くのものは3〜10個である。図1には、第1のモノリスカチオン交換体の形態例の走査型電子顕微鏡(SEM)写真を示すが、図1に示す第1のモノリスカチオン交換体は、多数の気泡状のマクロポアを有しており、気泡状のマクロポア同士が重なり合い、この重なる部分が共通の開口(メソポア)となる連続マクロポア構造体となっており、その大部分がオープンポア構造である。メソポアの乾燥状態での平均直径が1μm未満であると、モノリスカチオン交換体内部への基質や溶媒の拡散性が低くなるため好ましくなく、メソポアの乾燥状態での平均直径が1000μmを越えると、反応液とモノリスカチオン交換体との接触が不十分となり、触媒活性が低下してしまうため好ましくない。第1のモノリスカチオン交換体の構造が上記のような連続気泡構造となることにより、マクロポア群やメソポア群を均一に形成できると共に、特開平8−252579号公報等に記載されるような粒子凝集型多孔質体に比べて、細孔容積や比表面積を格段に大きくすることができる。   In the first monolith cation exchanger, bubble-shaped macropores overlap each other, and the overlapping portion is in a dry state with a common opening (mesopore) having an average diameter of 1 to 1000 μm, preferably 10 to 200 μm, particularly preferably 20 to 100 μm. A continuous macropore structure, most of which has an open pore structure. In the open pore structure, when a liquid is flowed, the inside of bubbles formed by the macropores and the mesopores becomes a flow path. The number of overlapping macropores is 1 to 12 for one macropore, and 3 to 10 for many. FIG. 1 shows a scanning electron microscope (SEM) photograph of an embodiment of the first monolith cation exchanger. The first monolith cation exchanger shown in FIG. 1 has a large number of cellular macropores. The cell-shaped macropores overlap each other, and the overlapping portion is a continuous macropore structure having a common opening (mesopore), most of which has an open pore structure. When the average diameter in the dry state of the mesopore is less than 1 μm, it is not preferable because the diffusibility of the substrate and the solvent into the monolith cation exchanger is reduced, and when the average diameter in the dry state of the mesopore exceeds 1000 μm, the reaction Since the contact between the liquid and the monolith cation exchanger becomes insufficient and the catalytic activity is lowered, it is not preferable. Since the structure of the first monolith cation exchanger is an open cell structure as described above, the macropore group and the mesopore group can be uniformly formed, and the particle aggregation as described in JP-A-8-252579 is also possible. The pore volume and specific surface area can be remarkably increased compared to the type porous body.

なお、本発明では、乾燥状態の第1のモノリスの開口の平均直径、乾燥状態の第1のモノリスカチオン交換体の開口の平均直径は、水銀圧入法により測定され、水銀圧入法により得られる細孔分布曲線の極大値を指す。   In the present invention, the average diameter of the opening of the first monolith in the dry state and the average diameter of the opening of the first monolith cation exchanger in the dry state are measured by the mercury intrusion method, and are obtained by the mercury intrusion method. The maximum value of the pore distribution curve.

第1のモノリスカチオン交換体の乾燥状態での重量当りの全細孔容積は、1〜50mL/g、好適には2〜30mL/gである。全細孔容積が1mL/g未満であると、基質や溶媒の接触効率が低くなるため好ましくなく、更に、単位断面積当りの透過量が小さくなり、処理能力が低下してしまうため好ましくない。一方、全細孔容積が50mL/gを超えると、機械的強度が低下して、特に高流速で通液した際にモノリスカチオン交換体が大きく変形してしまうため好ましくない。更に、反応液とモノリスカチオン交換体との接触効率が低下するため、触媒効果も低下してしまうため好ましくない。全細孔容積は、従来の粒子状多孔質カチオン交換樹脂では、せいぜい0.1〜0.9ml/gであるから、それを越える従来には無い1〜50ml/gの高細孔容積、高比表面積のものが使用できる。   The total pore volume per weight in the dry state of the first monolith cation exchanger is 1 to 50 mL / g, preferably 2 to 30 mL / g. When the total pore volume is less than 1 mL / g, the contact efficiency of the substrate and the solvent is lowered, which is not preferable. Further, the permeation amount per unit cross-sectional area is reduced, and the processing ability is lowered. On the other hand, if the total pore volume exceeds 50 mL / g, the mechanical strength is lowered, and the monolith cation exchanger is greatly deformed particularly when the liquid is passed at a high flow rate. Furthermore, since the contact efficiency between the reaction solution and the monolith cation exchanger is lowered, the catalytic effect is also lowered, which is not preferable. In the conventional particulate porous cation exchange resin, the total pore volume is 0.1 to 0.9 ml / g at the most. Those having a specific surface area can be used.

第1のモノリスカチオン交換体において、骨格を構成する材料は、架橋構造を有する有機ポリマー材料である。該ポリマー材料の架橋密度は特に限定されないが、ポリマー材料を構成する全構成単位に対して、0.3〜10モル%、好適には0.3〜5モル%の架橋構造単位を含んでいることが好ましい。架橋構造単位が0.3モル%未満であると、機械的強度が不足するため好ましくなく、一方、10モル%を越えると、カチオン交換基の導入が困難になる場合があるため好ましくない。   In the first monolith cation exchanger, the material constituting the skeleton is an organic polymer material having a crosslinked structure. Although the crosslinking density of the polymer material is not particularly limited, it contains 0.3 to 10 mol%, preferably 0.3 to 5 mol% of crosslinked structural units with respect to all structural units constituting the polymer material. It is preferable. If the cross-linking structural unit is less than 0.3 mol%, the mechanical strength is insufficient, which is not preferable. On the other hand, if it exceeds 10 mol%, it may be difficult to introduce a cation exchange group, which is not preferable.

第1のモノリスカチオン交換体の骨格を構成する有機ポリマー材料の種類に特に制限はなく、例えば、ポリスチレン、ポリ(α-メチルスチレン)、ポリビニルトルエン、ポリビニルベンジルクロライド、ポリビニルビフェニル、ポリビニルナフタレン等の芳香族ビニルポリマー;ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン;ポリ塩化ビニル、ポリテトラフルオロエチレン等のポリ(ハロゲン化ポリオレフィン);ポリアクリロニトリル等のニトリル系ポリマー;ポリメタクリル酸メチル、ポリメタクリル酸グリシジル、ポリアクリル酸エチル等の(メタ)アクリル系ポリマー等の架橋重合体が挙げられる。上記有機ポリマーは、単独のビニルモノマーと架橋剤を共重合させて得られるポリマーでも、複数のビニルモノマーと架橋剤を重合させて得られるポリマーであってもよく、また、二種類以上のポリマーがブレンドされたものであってもよい。これら有機ポリマー材料の中で、連続マクロポア構造形成の容易さ、カチオン交換基導入の容易性と機械的強度の高さ、および酸又はアルカリに対する安定性の高さから、芳香族ビニルポリマーの架橋重合体が好ましく、特に、スチレン−ジビニルベンゼン共重合体やビニルベンジルクロライド−ジビニルベンゼン共重合体が好ましい材料として挙げられる。   There is no restriction | limiting in particular in the kind of organic polymer material which comprises the frame | skeleton of a 1st monolith cation exchanger, For example, fragrances, such as polystyrene, poly ((alpha) -methylstyrene), polyvinyl toluene, polyvinyl benzyl chloride, polyvinyl biphenyl, polyvinyl naphthalene, etc. Acrylic vinyl polymers; Polyolefins such as polyethylene and polypropylene; Poly (halogenated polyolefins) such as polyvinyl chloride and polytetrafluoroethylene; Nitrile polymers such as polyacrylonitrile; Polymethyl methacrylate, Polyglycidyl methacrylate, Polyethyl acrylate And a crosslinked polymer such as a (meth) acrylic polymer. The organic polymer may be a polymer obtained by copolymerizing a single vinyl monomer and a crosslinking agent, a polymer obtained by polymerizing a plurality of vinyl monomers and a crosslinking agent, or two or more kinds of polymers. It may be blended. Among these organic polymer materials, the cross-linking weight of the aromatic vinyl polymer is determined by the ease of forming a continuous macropore structure, the ease of introducing a cation exchange group and the high mechanical strength, and the high stability to acids or alkalis. A styrene-divinylbenzene copolymer and a vinylbenzyl chloride-divinylbenzene copolymer are particularly preferable materials.

第1のモノリスカチオン交換体に導入されているカチオン交換基としては、カルボン酸基、イミノ二酢酸基、スルホン酸基、リン酸基、リン酸エステル基等が挙げられる。第1のモノリスカチオン交換体に導入されているカチオン交換基は、第2のモノリスカチオンにおいても同様である。   Examples of the cation exchange group introduced into the first monolith cation exchanger include a carboxylic acid group, an iminodiacetic acid group, a sulfonic acid group, a phosphoric acid group, and a phosphoric ester group. The cation exchange group introduced into the first monolith cation exchanger is the same as in the second monolith cation.

第1のモノリスカチオン交換体において(第2のモノリスカチオン交換体においても同じ)、導入されているカチオン交換基は、多孔質体の表面のみならず、多孔質体の骨格内部にまで均一に分布している。ここで言う「カチオン交換基が均一に分布している」とは、カチオン交換基の分布が少なくともμmオーダーで表面および骨格内部に均一に分布していることを指す。カチオン交換基の分布状況は、EPMAを用いることで確認される。また、カチオン交換基が、モノリスの表面のみならず、多孔質体の骨格内部にまで均一に分布していると、表面と内部の物理的性質及び化学的性質を均一にできるため、膨潤及び収縮に対する耐久性が向上する。   In the first monolith cation exchanger (the same applies to the second monolith cation exchanger), the introduced cation exchange groups are uniformly distributed not only on the surface of the porous body but also within the skeleton of the porous body. doing. Here, “the cation exchange groups are uniformly distributed” means that the distribution of the cation exchange groups is uniformly distributed on the surface and inside the skeleton in the order of at least μm. The distribution state of the cation exchange group is confirmed by using EPMA. In addition, if the cation exchange group is uniformly distributed not only on the surface of the monolith but also within the skeleton of the porous body, the physical and chemical properties of the surface and the interior can be made uniform, so that the swelling and shrinkage can be achieved. The durability against is improved.

第1のモノリスカチオン交換体の乾燥状態での重量当りのカチオン交換容量は、1〜6mg当量/gである。乾燥状態での重量当りのカチオン交換容量が、上記範囲にあることにより、触媒内部のpHなど触媒活性点の周りの環境を変えることができ、これにより触媒活性が高くなる。なお、カチオン交換基が表面のみに導入された多孔質体のカチオン交換容量は、多孔質体やカチオン交換基の種類により一概には決定できないものの、せいぜい500μg当量/gである。   The cation exchange capacity per weight in the dry state of the first monolith cation exchanger is 1 to 6 mg equivalent / g. When the cation exchange capacity per weight in the dry state is in the above range, the environment around the catalyst active point such as the pH inside the catalyst can be changed, thereby increasing the catalyst activity. The cation exchange capacity of the porous body in which the cation exchange group is introduced only on the surface cannot be determined unconditionally depending on the kind of the porous body or the cation exchange group, but is at most 500 μg equivalent / g.

<第1のモノリス及び第1のモノリスカチオン交換体の製造方法>
第1のモノリスの製造方法としては、特に制限されないが、特開2002−306976号公報記載の方法に準じた、製造方法の一例を以下示す。すなわち、第1のモノリスは、カチオン交換基を含まない油溶性モノマー、界面活性剤、水及び必要に応じて重合開始剤とを混合し、油中水滴型エマルジョンを得、これを重合させてモノリスを形成することにより得られる。このような、第1のモノリスの製造方法は、モノリスの多孔構造の制御が容易である点で、好ましい。
<Method for producing first monolith and first monolith cation exchanger>
Although it does not restrict | limit especially as a manufacturing method of a 1st monolith, An example of the manufacturing method according to the method of Unexamined-Japanese-Patent No. 2002-306976 is shown below. That is, the first monolith is prepared by mixing an oil-soluble monomer not containing a cation exchange group, a surfactant, water and, if necessary, a polymerization initiator to obtain a water-in-oil emulsion, which is polymerized to obtain a monolith. Is obtained. Such a manufacturing method of the first monolith is preferable in that the porous structure of the monolith can be easily controlled.

第1のモノリスの製造で用いられるカチオン交換基を含まない油溶性モノマーとしては、カルボン酸基、スルホン酸基等のカチオン交換基及び四級アンモニウム基等のアニオン交換基のいずれも含まず、水に対する溶解性が低く、親油性のモノマーを指すものである。これらモノマーの具体例としては、スチレン、α−メチルスチレン、ビニルトルエン、ビニルベンジルクロライド、ジビニルベンゼン、エチレン、プロピレン、イソブテン、ブタジエン、イソプレン、クロロプレン、塩化ビニル、臭化ビニル、塩化ビニリデン、テトラフルオロエチレン、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、酢酸ビニル、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸2−エチルヘキシル、トリメチロールプロパントリアクリレート、ブタンジオールジアクリレート、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸2−エチルヘキシル、メタクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸ベンジル、メタクリル酸グリシジル、エチレングリコールジメタクリレート等が挙げられる。これらモノマーは、一種単独又は二種以上を組み合わせて使用することができる。ただし、本発明においては、ジビニルベンゼン、エチレングリコールジメタクリレート等の架橋性モノマーを少なくとも油溶性モノマーの一成分として選択し、その含有量を全油溶性モノマー中、0.3〜10モル%、好適には0.3〜5モル%とすることが、後の工程でカチオン交換基を定量的に導入し、かつ、実用的に十分な機械的強度を確保できる点で好ましい。   The oil-soluble monomer that does not contain a cation exchange group used in the production of the first monolith contains neither a cation exchange group such as a carboxylic acid group or a sulfonic acid group nor an anion exchange group such as a quaternary ammonium group, This refers to a lipophilic monomer that has a low solubility in water. Specific examples of these monomers include styrene, α-methylstyrene, vinyl toluene, vinyl benzyl chloride, divinyl benzene, ethylene, propylene, isobutene, butadiene, isoprene, chloroprene, vinyl chloride, vinyl bromide, vinylidene chloride, tetrafluoroethylene. , Acrylonitrile, methacrylonitrile, vinyl acetate, methyl acrylate, ethyl acrylate, butyl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate, trimethylolpropane triacrylate, butanediol diacrylate, methyl methacrylate, ethyl methacrylate, propyl methacrylate , Butyl methacrylate, 2-ethylhexyl methacrylate, cyclohexyl methacrylate, benzyl methacrylate, glycidyl methacrylate, ethylene glycol Dimethacrylate and the like. These monomers can be used singly or in combination of two or more. However, in the present invention, a crosslinkable monomer such as divinylbenzene or ethylene glycol dimethacrylate is selected as at least one component of the oil-soluble monomer, and its content is preferably 0.3 to 10 mol% in the total oil-soluble monomer. Is preferably 0.3 to 5 mol% from the viewpoint that a cation exchange group can be quantitatively introduced in a later step and a sufficient mechanical strength can be secured practically.

第1のモノリスの製造で用いられる界面活性剤は、カチオン交換基を含まない油溶性モノマーと水とを混合した際に、油中水滴型(W/O)エマルジョンを形成できるものであれば特に制限はなく、ソルビタンモノオレエート、ソルビタンモノラウレート、ソルビタンモノパルミテート、ソルビタンモノステアレート、ソルビタントリオレエート、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレンソルビタンモノオレエート等の非カチオン界面活性剤;オレイン酸カリウム、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、スルホコハク酸ジオクチルナトリウム等の陰カチオン界面活性剤;ジステアリルジメチルアンモニウムクロライド等の陽カチオン界面活性剤;ラウリルジメチルベタイン等の両性界面活性剤を用いることができる。これら界面活性剤は一種単独又は二種類以上を組み合わせて使用することができる。なお、油中水滴型エマルジョンとは、油相が連続相となり、その中に水滴が分散しているエマルジョンを言う。上記界面活性剤の添加量としては、油溶性モノマーの種類および目的とするエマルジョン粒子(マクロポア)の大きさによって大幅に変動するため一概には言えないが、油溶性モノマーと界面活性剤の合計量に対して約2〜70%の範囲で選択することができる。また、必ずしも必須ではないが、モノリスの気泡形状やサイズを制御するために、メタノール、ステアリルアルコール等のアルコール;ステアリン酸等のカルボン酸;オクタン、ドデカン、トルエン等の炭化水素;テトラヒドロフラン、ジオキサン等の環状エーテルを系内に共存させることもできる。   The surfactant used in the production of the first monolith is not particularly limited as long as it can form a water-in-oil (W / O) emulsion when an oil-soluble monomer containing no cation exchange group and water are mixed. There is no limitation, such as sorbitan monooleate, sorbitan monolaurate, sorbitan monopalmitate, sorbitan monostearate, sorbitan trioleate, polyoxyethylene nonylphenyl ether, polyoxyethylene stearyl ether, polyoxyethylene sorbitan monooleate Non-cationic surfactants; anionic surfactants such as potassium oleate, sodium dodecylbenzenesulfonate, dioctyl sodium sulfosuccinate; cationic surfactants such as distearyldimethylammonium chloride; lauryldimethylbeta Amphoteric surfactants such emissions may be used. These surfactants can be used singly or in combination of two or more. The water-in-oil emulsion refers to an emulsion in which an oil phase is a continuous phase and water droplets are dispersed therein. The amount of the surfactant added may vary depending on the type of oil-soluble monomer and the size of the target emulsion particles (macropores), but it cannot be generally stated, but the total amount of oil-soluble monomer and surfactant Can be selected within a range of about 2 to 70%. Moreover, although not necessarily essential, in order to control the bubble shape and size of the monolith, alcohols such as methanol and stearyl alcohol; carboxylic acids such as stearic acid; hydrocarbons such as octane, dodecane and toluene; tetrahydrofuran, dioxane and the like Cyclic ether can coexist in the system.

また、第1のモノリスの製造において、重合によりモノリスを形成する際、必要に応じて用いられる重合開始剤は、熱及び光照射によりラジカルを発生する化合物が好適に用いられる。重合開始剤は水溶性であっても油溶性であってもよく、例えば、アゾビスイソブチロニトリル、アゾビスジメチルバレロニトリル、アゾビスシクロヘキサンニトリル、アゾビスシクロヘキサンカルボニトリル、過酸化ベンゾイル、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウム、過酸化水素−塩化第一鉄、過硫酸ナトリウム−酸性亜硫酸ナトリウム、テトラメチルチウラムジスルフィド等が挙げられる。ただし、場合によっては、重合開始剤を添加しなくても加熱のみや光照射のみで重合が進行する系もあるため、そのような系では重合開始剤の添加は不要である。   In the production of the first monolith, when forming the monolith by polymerization, a compound that generates radicals by heat and light irradiation is suitably used as the polymerization initiator used as necessary. The polymerization initiator may be water-soluble or oil-soluble. For example, azobisisobutyronitrile, azobisdimethylvaleronitrile, azobiscyclohexanenitrile, azobiscyclohexanecarbonitrile, benzoyl peroxide, persulfate Examples include potassium, ammonium persulfate, hydrogen peroxide-ferrous chloride, sodium persulfate-sodium acid sulfite, and tetramethylthiuram disulfide. However, in some cases, there is a system in which the polymerization proceeds only by heating or light irradiation without adding a polymerization initiator, and in such a system, the addition of the polymerization initiator is unnecessary.

第1のモノリスの製造において、カチオン交換基を含まない油溶性モノマー、界面活性剤、水及び重合開始剤とを混合し、油中水滴型エマルジョンを形成させる際の混合方法としては、特に制限はなく、各成分を一括して一度に混合する方法、油溶性モノマー、界面活性剤及び油溶性重合開始剤である油溶性成分と、水や水溶性重合開始剤である水溶性成分とを別々に均一溶解させた後、それぞれの成分を混合する方法などが使用できる。エマルジョンを形成させるための混合装置についても特に制限はなく、通常のミキサー、ホモジナイザー、高圧ホモジナイザーや、被処理物を混合容器に入れ、該混合容器を傾斜させた状態で公転軸の周りに公転させながら自転させることで、被処理物を攪拌混合する、所謂遊星式攪拌装置等を用いることができ、目的のエマルジョン粒径を得るのに適切な装置を選択すればよい。また、混合条件についても特に制限はなく、目的のエマルジョン粒径を得ることができる攪拌回転数や攪拌時間を、任意に設定することができる。これらの混合装置のうち、遊星式攪拌装置はW/Oエマルジョン中の水滴を均一に生成させることができ、その平均径を幅広い範囲で任意に設定できるため、好ましく用いられる。   In the production of the first monolith, the mixing method for mixing the oil-soluble monomer not containing a cation exchange group, a surfactant, water and a polymerization initiator to form a water-in-oil emulsion is not particularly limited. Without mixing each component at once, oil-soluble monomer, surfactant and oil-soluble polymerization initiator oil-soluble component and water or water-soluble polymerization initiator water-soluble component separately After uniformly dissolving, a method of mixing each component can be used. There is no particular limitation on the mixing apparatus for forming the emulsion, and ordinary mixers, homogenizers, high-pressure homogenizers, and objects to be treated are placed in a mixing container, and the mixing container is tilted and revolved around the revolution axis. While rotating, a so-called planetary stirring device that stirs and mixes the object to be processed can be used, and an appropriate device may be selected to obtain the desired emulsion particle size. Moreover, there is no restriction | limiting in particular about mixing conditions, The stirring rotation speed and stirring time which can obtain the target emulsion particle size can be set arbitrarily. Among these mixing apparatuses, the planetary stirring apparatus is preferably used because it can uniformly generate water droplets in the W / O emulsion and can arbitrarily set the average diameter within a wide range.

第1のモノリスの製造において、このようにして得られた油中水滴型エマルジョンを重合させる重合条件は、モノマーの種類、開始剤系により様々な条件が選択できる。例えば、重合開始剤としてアゾビスイソブチロニトリル、過酸化ベンゾイル、過硫酸カリウム等を用いたときには、不活性雰囲気下の密封容器内において、30〜100℃で1〜48時間、加熱重合させればよく、開始剤として過酸化水素−塩化第一鉄、過硫酸ナトリウム−酸性亜硫酸ナトリウム等を用いたときには、不活性雰囲気下の密封容器内において、0〜30℃で1〜48時間重合させればよい。重合終了後、内容物を取り出し、イソプロパノール等の溶剤でソックスレー抽出し、未反応モノマーと残留界面活性剤を除去して第1のモノリスを得る。   In the production of the first monolith, various polymerization conditions for polymerizing the water-in-oil emulsion thus obtained can be selected depending on the type of monomer and the initiator system. For example, when azobisisobutyronitrile, benzoyl peroxide, potassium persulfate, or the like is used as a polymerization initiator, it can be heated and polymerized at 30 to 100 ° C. for 1 to 48 hours in a sealed container under an inert atmosphere. When hydrogen peroxide-ferrous chloride, sodium persulfate-sodium acid sulfite, etc. are used as initiators, polymerization can be carried out at 0-30 ° C. for 1-48 hours in a sealed container under an inert atmosphere. That's fine. After completion of the polymerization, the content is taken out and subjected to Soxhlet extraction with a solvent such as isopropanol to remove the unreacted monomer and the remaining surfactant to obtain a first monolith.

第1のモノリスカチオン交換体の製造方法としては、特に制限されず、上記第1のモノリスの製造方法において、カチオン交換基を含まないモノマーに代えて、カチオン交換基を含むモノマー、例えば、上記カチオン交換基を含まない油溶性モノマーに、カルボン酸基、スルホン酸基等のカチオン交換基が導入されているモノマーを用いて重合させ、一段階でモノリスカチオン交換体にする方法、カチオン交換基を含まないモノマーを用いて重合させ第1のモノリスを形成し、次いで、カチオン交換基を導入する方法などが挙げられる。これらの方法のうち、カチオン交換基を含まないモノマーを用いて重合させ第1のモノリスを形成し、次いで、カチオン交換基を導入する方法は、モノリスカチオン交換体の多孔構造の制御が容易であり、カチオン交換基の定量的導入も可能であるため好ましい。   The method for producing the first monolith cation exchanger is not particularly limited, and in the first monolith production method, instead of the monomer not containing a cation exchange group, a monomer containing a cation exchange group, for example, the above cation A method of polymerizing an oil-soluble monomer that does not contain an exchange group using a monomer into which a cation exchange group such as a carboxylic acid group or a sulfonic acid group has been introduced to form a monolith cation exchanger in one step, including a cation exchange group For example, a method in which a monomer is polymerized to form a first monolith and then a cation exchange group is introduced. Among these methods, the method of forming a first monolith by polymerization using a monomer that does not contain a cation exchange group and then introducing the cation exchange group makes it easy to control the porous structure of the monolith cation exchanger. Quantitative introduction of a cation exchange group is also possible, which is preferable.

第1のモノリスにカチオン交換基を導入する方法としては、特に制限はなく、高分子反応やグラフト重合等の公知の方法を用いることができる。例えば、スルホン酸基を導入する方法としては、モノリスがスチレン−ジビニルベンゼン共重合体等であればクロロ硫酸や濃硫酸、発煙硫酸を用いてスルホン化する方法;モノリスに均一にラジカル開始基や連鎖移動基を骨格表面及び骨格内部に導入し、スチレンスルホン酸ナトリウムやアクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸をグラフト重合する方法;同様にグリシジルメタクリレートをグラフト重合した後、官能基変換によりスルホン酸基を導入する方法等が挙げられる。これらの方法のうち、クロロ硫酸を用いてスチレン−ジビニルベンゼン共重合体にスルホン酸を導入する方法が、カチオン交換基を均一かつ定量的に導入できる点で好ましい。なお、導入するカチオン交換基としては、カルボン酸基、イミノ二酢酸基、スルホン酸基、リン酸基、リン酸エステル基等のカチオン交換基が挙げられる。   The method for introducing a cation exchange group into the first monolith is not particularly limited, and a known method such as a polymer reaction or graft polymerization can be used. For example, as a method of introducing a sulfonic acid group, if the monolith is a styrene-divinylbenzene copolymer or the like, a method of sulfonation using chlorosulfuric acid, concentrated sulfuric acid or fuming sulfuric acid; A method of grafting a sodium styrenesulfonate or acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid by introducing a mobile group into the skeleton surface or inside the skeleton; Similarly, after graft polymerization of glycidyl methacrylate, a sulfonic acid group is introduced by functional group conversion. And the like. Among these methods, a method of introducing sulfonic acid into a styrene-divinylbenzene copolymer using chlorosulfuric acid is preferable because cation exchange groups can be introduced uniformly and quantitatively. Examples of the cation exchange group to be introduced include cation exchange groups such as a carboxylic acid group, an iminodiacetic acid group, a sulfonic acid group, a phosphoric acid group, and a phosphoric acid ester group.

<第2のモノリス及び第2のモノリスカチオン交換体の説明>
本発明のエステル化合物の製造方法において、酸触媒である第2のモノリスカチオン交換体は、全構成単位中、架橋構造単位を0.1〜5.0モル%含有する芳香族ビニルポリマーからなる平均太さが乾燥状態で1〜60μmの三次元的に連続した骨格と、その骨格間に平均直径が乾燥状態で10〜200μmの三次元的に連続した空孔とからなる共連続構造体であって、乾燥状態での全細孔容積が0.5〜10mL/gであり、カチオン交換基を有しており、乾燥状態での重量当りのカチオン交換容量が1〜6mg当量/gであり、カチオン交換基が有機多孔質カチオン交換体中に均一に分布しているモノリスカチオン交換体である。また、第2のモノリスは、カチオン交換基が導入される前のモノリスであり、全構成単位中、架橋構造単位を0.1〜5.0モル%含有する芳香族ビニルポリマーからなる平均太さが乾燥状態で1〜60μmの三次元的に連続した骨格と、その骨格間に平均直径が乾燥状態で10〜200μmの三次元的に連続した空孔とからなる共連続構造体であって、乾燥状態での全細孔容積が0.5〜10mL/gである有機多孔質体である。
<Description of Second Monolith and Second Monolith Cation Exchanger>
In the method for producing an ester compound of the present invention, the second monolith cation exchanger, which is an acid catalyst, is an average composed of an aromatic vinyl polymer containing 0.1 to 5.0 mol% of a crosslinked structural unit among all the structural units. A co-continuous structure comprising a three-dimensionally continuous skeleton having a thickness of 1 to 60 μm in a dry state and three-dimensionally continuous pores having an average diameter of 10 to 200 μm in a dry state between the skeletons. The total pore volume in the dry state is 0.5 to 10 mL / g, has a cation exchange group, and the cation exchange capacity per weight in the dry state is 1 to 6 mg equivalent / g, It is a monolith cation exchanger in which cation exchange groups are uniformly distributed in the organic porous cation exchanger. Further, the second monolith is a monolith before the cation exchange group is introduced, and the average thickness of the aromatic monolithic polymer containing 0.1 to 5.0 mol% of the crosslinked structural unit in all the structural units. Is a co-continuous structure comprising a three-dimensionally continuous skeleton of 1 to 60 μm in a dry state and three-dimensionally continuous pores having an average diameter of 10 to 200 μm between the skeletons, It is an organic porous material having a total pore volume of 0.5 to 10 mL / g in a dry state.

第2のモノリスカチオン交換体は、平均太さが乾燥状態で1〜60μm、好ましくは3〜58μmの三次元的に連続した骨格と、その骨格間に平均直径が乾燥状態で10〜200μm、好ましくは15〜180μm、特に好ましくは20〜150μmの三次元的に連続した空孔とからなる共連続構造体である。図2には、第2のモノリスカチオン交換体の形態例のSEM写真を示し、図3には、第2のモノリスカチオン交換体の共連続構造の模式図を示す。共連続構造は図3の模式図に示すように、連続する骨格相1と連続する空孔相2とが絡み合ってそれぞれが共に3次元的に連続する構造10である。この連続した空孔2は、従来の連続気泡型モノリスや粒子凝集型モノリスに比べて空孔の連続性が高くてその大きさに偏りがない。また、骨格が太いため機械的強度が高い。   The second monolith cation exchanger has a three-dimensional continuous skeleton having an average thickness of 1 to 60 μm, preferably 3 to 58 μm in a dry state, and an average diameter between the skeletons of 10 to 200 μm in a dry state, preferably Is a co-continuous structure composed of three-dimensionally continuous pores of 15 to 180 μm, particularly preferably 20 to 150 μm. FIG. 2 shows an SEM photograph of an embodiment of the second monolith cation exchanger, and FIG. 3 shows a schematic diagram of a co-continuous structure of the second monolith cation exchanger. As shown in the schematic diagram of FIG. 3, the co-continuous structure is a structure 10 in which a continuous skeleton phase 1 and a continuous pore phase 2 are intertwined and each of them is three-dimensionally continuous. The continuous pores 2 have higher continuity of the pores than the conventional open-cell type monolith and the particle aggregation type monolith, and the size thereof is not biased. Moreover, since the skeleton is thick, the mechanical strength is high.

三次元的に連続した空孔の平均直径が乾燥状態で10μm未満であると、基質や溶媒が拡散し難くなるため好ましくなく、200μmを超えると、反応液とモノリスカチオン交換体との接触が不十分となり、その結果、触媒活性が不十分となるため好ましくない。また、骨格の平均太さが乾燥状態で1μm未満であると、イオン交換容量が低くなるため、また、機械的強度が低くなるため好ましくない。更に、反応液とモノリスカチオン交換体との接触効率が低下し、触媒効果が低下するため好ましくない。一方、骨格の太さが60μmを越えると、骨格が太くなり過ぎ、溶媒、基質の拡散が不均一になるため好ましくない。   If the average diameter of the three-dimensionally continuous pores is less than 10 μm in the dry state, it is not preferable because the substrate and the solvent are difficult to diffuse, and if it exceeds 200 μm, contact between the reaction solution and the monolith cation exchanger is not good. As a result, the catalytic activity becomes insufficient, which is not preferable. Further, if the average thickness of the skeleton is less than 1 μm in the dry state, the ion exchange capacity is lowered, and the mechanical strength is lowered, which is not preferable. Furthermore, the contact efficiency between the reaction solution and the monolith cation exchanger is lowered, and the catalytic effect is lowered. On the other hand, if the thickness of the skeleton exceeds 60 μm, the skeleton becomes too thick and the diffusion of the solvent and the substrate becomes non-uniform, which is not preferable.

乾燥状態の第2のモノリスの開口の平均直径、乾燥状態の第2のモノリスカチオン交換体の開口の平均直径及び以下に述べる第2のモノリスの製造のI工程で得られる、乾燥状態の第2のモノリス中間体(2)の開口の平均直径は、水銀圧入法により求められ、水銀圧入法により得られた細孔分布曲線の極大値を指す。また、第2のモノリスカチオン交換体の骨格の乾燥状態での平均太さは、乾燥状態の第2のモノリスカチオン交換体のSEM観察により求められる。具体的には、乾燥状態の第2のモノリスカチオン交換体のSEM観察を少なくとも3回行い、得られた画像中の骨格の太さを測定し、それらの平均値を平均太さとする。なお、骨格は棒状であり円形断面形状であるが、楕円断面形状等異径断面のものが含まれていてもよい。この場合の太さは短径と長径の平均である。   The average diameter of the dried second monolith opening, the average diameter of the dried second monolith cation exchanger opening, and the dried second monolith obtained in Step I of the production of the second monolith described below. The average diameter of the opening of the monolith intermediate (2) is obtained by the mercury intrusion method, and indicates the maximum value of the pore distribution curve obtained by the mercury intrusion method. The average thickness of the skeleton of the second monolith cation exchanger in the dry state can be determined by SEM observation of the second monolith cation exchanger in the dry state. Specifically, SEM observation of the second monolith cation exchanger in the dry state is performed at least three times, the thickness of the skeleton in the obtained image is measured, and the average value thereof is taken as the average thickness. The skeleton has a rod-like shape and a circular cross-sectional shape, but may have a cross-section with a different diameter such as an elliptical cross-sectional shape. The thickness in this case is the average of the minor axis and the major axis.

また、第2のモノリスカチオン交換体の乾燥状態での重量当りの全細孔容積は、0.5〜10mL/gである。全細孔容積が0.5mL/g未満であると、基質や溶媒の接触効率が低くなるため好ましくなく、更に、単位断面積当りの透過量が小さくなり、処理量が低下してしまうため好ましくない。一方、全細孔容積が10ml/gを超えると、反応液とモノリスカチオン交換体との接触効率が低下するため、触媒効率も低下してしまうため好ましくない。三次元的に連続した空孔の大きさ及び全細孔容積が上記範囲にあれば、反応液との接触が極めて均一で接触面積も大きくなる。   The total pore volume per weight in the dry state of the second monolith cation exchanger is 0.5 to 10 mL / g. If the total pore volume is less than 0.5 mL / g, it is not preferable because the contact efficiency of the substrate and the solvent is low, and further, the permeation amount per unit cross-sectional area becomes small, and the processing amount decreases. Absent. On the other hand, if the total pore volume exceeds 10 ml / g, the contact efficiency between the reaction solution and the monolith cation exchanger is lowered, and the catalyst efficiency is also lowered. If the size of the three-dimensionally continuous pores and the total pore volume are in the above ranges, the contact with the reaction solution is extremely uniform and the contact area becomes large.

第2のモノリスカチオン交換体において、骨格を構成する材料は、全構成単位中、0.1〜5モル%、好ましくは0.5〜3.0モル%の架橋構造単位を含んでいる芳香族ビニルポリマーであり疎水性である。架橋構造単位が0.1モル%未満であると、機械的強度が不足するため好ましくなく、一方、5モル%を越えると、多孔質体の構造が共連続構造から逸脱しやすくなる。芳香族ビニルポリマーの種類に特に制限はなく、例えば、ポリスチレン、ポリ(α-メチルスチレン)、ポリビニルトルエン、ポリビニルベンジルクロライド、ポリビニルビフェニル、ポリビニルナフタレン等が挙げられる。上記ポリマーは、単独のビニルモノマーと架橋剤を共重合させて得られるポリマーでも、複数のビニルモノマーと架橋剤を重合させて得られるポリマーであってもよく、また、二種類以上のポリマーがブレンドされたものであってもよい。これら有機ポリマー材料の中で、共連続構造形成の容易さ、カチオン交換基導入の容易性と機械的強度の高さ、および酸又はアルカリに対する安定性の高さから、スチレン−ジビニルベンゼン共重合体やビニルベンジルクロライド−ジビニルベンゼン共重合体が好ましい。   In the second monolith cation exchanger, the material constituting the skeleton is an aromatic containing 0.1 to 5 mol%, preferably 0.5 to 3.0 mol% of a crosslinked structural unit in all the structural units. It is a vinyl polymer and is hydrophobic. If the cross-linking structural unit is less than 0.1 mol%, the mechanical strength is insufficient, which is not preferable. On the other hand, if it exceeds 5 mol%, the structure of the porous body tends to deviate from the bicontinuous structure. There is no restriction | limiting in particular in the kind of aromatic vinyl polymer, For example, a polystyrene, poly ((alpha) -methylstyrene), polyvinyl toluene, polyvinyl benzyl chloride, polyvinyl biphenyl, polyvinyl naphthalene etc. are mentioned. The polymer may be a polymer obtained by copolymerizing a single vinyl monomer and a crosslinking agent, a polymer obtained by polymerizing a plurality of vinyl monomers and a crosslinking agent, or a blend of two or more types of polymers. It may be what was done. Among these organic polymer materials, a styrene-divinylbenzene copolymer is used because of its ease of forming a co-continuous structure, ease of introduction of a cation exchange group, high mechanical strength, and high stability to acids or alkalis. And vinylbenzyl chloride-divinylbenzene copolymer is preferred.

第2のモノリスカチオン交換体に導入されているカチオン交換基は、第1のモノリスカチオン交換体に導入されているカチオン交換基と同様である。   The cation exchange group introduced into the second monolith cation exchanger is the same as the cation exchange group introduced into the first monolith cation exchanger.

第2のモノリスカチオン交換体において、導入されたカチオン交換基は、多孔質体の表面のみならず、多孔質体の骨格内部にまで均一に分布している。   In the second monolith cation exchanger, the introduced cation exchange groups are uniformly distributed not only on the surface of the porous body but also within the skeleton of the porous body.

第2のモノリスカチオン交換体は、乾燥状態での重量当りのカチオン交換容量が1〜6mg当量/gのカチオン交換容量を有する。第2のモノリスカチオン交換体は、三次元的に連続した空孔の連続性や均一性が高いため、基質や溶媒が均一に拡散する。そのため、反応の進行が速い。重量当りのカチオン交換容量が上記範囲にあることにより、触媒内部のpHなど触媒活性点の周りの環境を変えることができ、これにより触媒活性が高くなる。   The second monolith cation exchanger has a cation exchange capacity of 1 to 6 mg equivalent / g cation exchange capacity per weight in the dry state. Since the second monolith cation exchanger has high continuity and uniformity of three-dimensionally continuous pores, the substrate and the solvent are uniformly diffused. Therefore, the reaction proceeds quickly. When the cation exchange capacity per weight is in the above range, the environment around the catalytic activity point such as the pH inside the catalyst can be changed, and thereby the catalytic activity is increased.

<第2のモノリス及び第2のモノリスイニオン交換体の製造方法>
第2のモノリスは、カチオン交換基を含まない油溶性モノマー、界面活性剤及び水の混合物を撹拌することにより油中水滴型エマルジョンを調製し、次いで油中水滴型エマルジョンを重合させて全細孔容積が16mL/gを超え、30mL/g以下の連続マクロポア構造のモノリス状の有機多孔質中間体(以下、モノリス中間体(2)とも記載する。)を得るI工程、芳香族ビニルモノマー、一分子中に少なくとも2個以上のビニル基を有する全油溶性モノマー中、0.3〜5モル%の架橋剤、芳香族ビニルモノマーや架橋剤は溶解するが芳香族ビニルモノマーが重合して生成するポリマーは溶解しない有機溶媒及び重合開始剤からなる混合物を調製するII工程、II工程で得られた混合物を静置下、且つI工程で得られたモノリス中間体(2)の存在下に重合を行い、共連続構造体である有機多孔質体である第2のモノリスを得るIII工程、を行うことにより得られる。
<Method for producing second monolith and second monolith inion exchanger>
The second monolith prepares a water-in-oil emulsion by stirring a mixture of oil-soluble monomer, surfactant and water that does not contain a cation exchange group, and then polymerizes the water-in-oil emulsion to give a total pore size. Step I for obtaining a monolithic organic porous intermediate (hereinafter also referred to as monolith intermediate (2)) having a continuous macropore structure having a volume of more than 16 mL / g and 30 mL / g or less, an aromatic vinyl monomer, one In all oil-soluble monomers having at least two vinyl groups in the molecule, 0.3 to 5 mol% of the crosslinking agent, aromatic vinyl monomer and crosslinking agent are dissolved, but the aromatic vinyl monomer is polymerized to form. Preparation of a mixture comprising an organic solvent in which the polymer does not dissolve and a polymerization initiator, Step II, Monolith intermediate obtained in Step I while leaving the mixture obtained in Step II standing Polymerization was conducted in the presence of 2), III to obtain a second monolith is an organic porous material is a co-continuous structure, obtained by performing.

第2のモノリスの製造方法に係るI工程において、モノリス中間体(2)を得るI工程は、特開2002−306976号公報記載の方法に準拠して行えばよい。   In the step I relating to the second monolith production method, the step I for obtaining the monolith intermediate (2) may be performed in accordance with the method described in JP-A-2002-306976.

すなわち、第2のモノリスの製造方法に係るI工程において、カチオン交換基を含まない油溶性モノマーとしては、例えば、カルボン酸基、スルホン酸基、三級アミノ基、四級アンモニウム基等のカチオン交換基を含まず、水に対する溶解性が低く、親油性のモノマーが挙げられる。これらモノマーの具体例としては、スチレン、α-メチルスチレン、ビニルトルエン、ビニルベンジルクロライド、ビニルビフェニル、ビニルナフタレン等の芳香族ビニルモノマー;エチレン、プロピレン、1-ブテン、イソブテン等のα-オレフィン;ブタジエン、イソプレン、クロロプレン等のジエン系モノマー;塩化ビニル、臭化ビニル、塩化ビニリデン、テトラフルオロエチレン等のハロゲン化オレフィン;アクリロニトリル、メタクリロニトリル等のニトリル系モノマー;酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル等のビニルエステル;アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸2-エチルヘキシル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸2-エチルヘキシル、メタクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸ベンジル、メタクリル酸グリシジル等の(メタ)アクリル系モノマーが挙げられる。これらモノマーの中で、好適なものとしては、芳香族ビニルモノマーであり、例えばスチレン、α−メチルスチレン、ビニルトルエン、ビニルベンジルクロライド、ジビニルベンゼン等が挙げられる。これらモノマーは、一種単独又は二種以上を組み合わせて使用することができる。ただし、ジビニルベンゼン、エチレングリコールジメタクリレート等の架橋性モノマーを少なくとも油溶性モノマーの一成分として選択し、その含有量を全油溶性モノマー中、0.3〜5モル%、好ましくは0.3〜3モル%とすることが、共連続構造の形成に有利となるため好ましい。   That is, in step I according to the second monolith production method, examples of the oil-soluble monomer that does not include a cation exchange group include cation exchange such as carboxylic acid group, sulfonic acid group, tertiary amino group, and quaternary ammonium group. Examples thereof include a lipophilic monomer which does not contain a group and has low solubility in water. Specific examples of these monomers include aromatic vinyl monomers such as styrene, α-methylstyrene, vinyl toluene, vinyl benzyl chloride, vinyl biphenyl and vinyl naphthalene; α-olefins such as ethylene, propylene, 1-butene and isobutene; butadiene Diene monomers such as vinyl chloride, vinyl bromide, vinylidene chloride and tetrafluoroethylene; nitrile monomers such as acrylonitrile and methacrylonitrile; vinyl esters such as vinyl acetate and vinyl propionate Methyl acrylate, ethyl acrylate, butyl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate, methyl methacrylate, ethyl methacrylate, propyl methacrylate, butyl methacrylate, 2-ethyl methacrylate Sill, cyclohexyl methacrylate, benzyl methacrylate, and (meth) acrylic monomer of glycidyl methacrylate. Among these monomers, preferred are aromatic vinyl monomers such as styrene, α-methylstyrene, vinyl toluene, vinyl benzyl chloride, divinyl benzene and the like. These monomers can be used singly or in combination of two or more. However, a crosslinkable monomer such as divinylbenzene or ethylene glycol dimethacrylate is selected as at least one component of the oil-soluble monomer, and its content is 0.3 to 5 mol%, preferably 0.3 to the total oil-soluble monomer. 3 mol% is preferable because it is advantageous for forming a co-continuous structure.

第2のモノリスの製造方法に係るI工程で用いられる界面活性剤は、カチオン交換基を含まない油溶性モノマーと水とを混合した際に、油中水滴型(W/O)エマルジョンを形成できるものであれば特に制限はなく、ソルビタンモノオレエート、ソルビタンモノラウレート、ソルビタンモノパルミテート、ソルビタンモノステアレート、ソルビタントリオレエート、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレンソルビタンモノオレエート等の非カチオン界面活性剤;オレイン酸カリウム、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、スルホコハク酸ジオクチルナトリウム等の陰カチオン界面活性剤;ジステアリルジメチルアンモニウムクロライド等の陽カチオン界面活性剤;ラウリルジメチルベタイン等の両性界面活性剤を用いることができる。これら界面活性剤は一種単独又は二種類以上を組み合わせて使用することができる。なお、油中水滴型エマルジョンとは、油相が連続相となり、その中に水滴が分散しているエマルジョンを言う。上記界面活性剤の添加量としては、油溶性モノマーの種類および目的とするエマルジョン粒子(マクロポア)の大きさによって大幅に変動するため一概には言えないが、油溶性モノマーと界面活性剤の合計量に対して約2〜70%の範囲で選択することができる。   The surfactant used in Step I according to the second monolith production method can form a water-in-oil (W / O) emulsion when an oil-soluble monomer containing no cation exchange group and water are mixed. If it is a thing, there will be no restriction in particular, sorbitan monooleate, sorbitan monolaurate, sorbitan monopalmitate, sorbitan monostearate, sorbitan trioleate, polyoxyethylene nonyl phenyl ether, polyoxyethylene stearyl ether, polyoxyethylene sorbitan Non-cationic surfactants such as monooleate; anionic surfactants such as potassium oleate, sodium dodecylbenzenesulfonate, dioctyl sodium sulfosuccinate; cationic surfactants such as distearyldimethylammonium chloride; Lau It can be used an amphoteric surfactant such as Le dimethyl betaine. These surfactants can be used singly or in combination of two or more. The water-in-oil emulsion refers to an emulsion in which an oil phase is a continuous phase and water droplets are dispersed therein. The amount of the surfactant added may vary depending on the type of oil-soluble monomer and the size of the target emulsion particles (macropores), but it cannot be generally stated, but the total amount of oil-soluble monomer and surfactant Can be selected within a range of about 2 to 70%.

また、第2のモノリスの製造方法に係るI工程では、油中水滴型エマルジョン形成の際、必要に応じて重合開始剤を使用してもよい。重合開始剤は、熱又は光照射によりラジカルを発生する化合物が好適に用いられる。重合開始剤は水溶性であっても油溶性であってもよく、例えば、2,2’-アゾビス(イソブチロニトリル)、2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)、2,2’-アゾビス(2−メチルブチロニトリル)、2,2’-アゾビス(4-メトキシ-2,4-ジメチルバレロニトリル)、2,2’-アゾビスイソ酪酸ジメチル、4,4’-アゾビス(4-シアノ吉草酸)、1,1’-アゾビス(シクロヘキサン-1-カルボニトリル)、過酸化ベンゾイル、過酸化ラウロイル、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウム、テトラメチルチウラムジスルフィド、過酸化水素−塩化第一鉄、過硫酸ナトリウム−酸性亜硫酸ナトリウム等が挙げられる。   Further, in the step I according to the second monolith production method, a polymerization initiator may be used as necessary when forming the water-in-oil emulsion. As the polymerization initiator, a compound that generates radicals by heat or light irradiation is preferably used. The polymerization initiator may be water-soluble or oil-soluble. For example, 2,2′-azobis (isobutyronitrile), 2,2′-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile), 2 , 2′-azobis (2-methylbutyronitrile), 2,2′-azobis (4-methoxy-2,4-dimethylvaleronitrile), dimethyl 2,2′-azobisisobutyrate, 4,4′-azobis ( 4-cyanovaleric acid), 1,1'-azobis (cyclohexane-1-carbonitrile), benzoyl peroxide, lauroyl peroxide, potassium persulfate, ammonium persulfate, tetramethylthiuram disulfide, hydrogen peroxide-ferrous chloride Sodium persulfate-sodium acid sodium sulfite and the like.

第2のモノリスの製造方法に係るI工程において、カチオン交換基を含まない油溶性モノマー、界面活性剤、水及び重合開始剤とを混合し、油中水滴型エマルジョンを形成させる際の混合方法としては、特に制限はなく、各成分を一括して一度に混合する方法、油溶性モノマー、界面活性剤及び油溶性重合開始剤である油溶性成分と、水や水溶性重合開始剤である水溶性成分とを別々に均一溶解させた後、それぞれの成分を混合する方法などが使用できる。エマルジョンを形成させるための混合装置についても特に制限はなく、通常のミキサーやホモジナイザー、高圧ホモジナイザー等を用いることができ、目的のエマルジョン粒径を得るのに適切な装置を選択すればよい。また、混合条件についても特に制限はなく、目的のエマルジョン粒径を得ることができる攪拌回転数や攪拌時間を、任意に設定することができる。   As the mixing method when forming the water-in-oil emulsion by mixing an oil-soluble monomer not containing a cation exchange group, a surfactant, water and a polymerization initiator in Step I according to the second monolith production method. There is no particular limitation, a method of mixing each component at once, an oil-soluble monomer, a surfactant, an oil-soluble component that is an oil-soluble polymerization initiator, and water or a water-soluble polymerization initiator that is water-soluble For example, a method of mixing each component separately after uniformly dissolving the components can be used. There is no particular limitation on the mixing apparatus for forming the emulsion, and a normal mixer, homogenizer, high-pressure homogenizer, or the like can be used, and an appropriate apparatus may be selected to obtain the desired emulsion particle size. Moreover, there is no restriction | limiting in particular about mixing conditions, The stirring rotation speed and stirring time which can obtain the target emulsion particle size can be set arbitrarily.

第2のモノリスの製造方法に係るI工程で得られるモノリス中間体(2)は、架橋構造を有する有機ポリマー材料、好適には芳香族ビニルポリマーである。該ポリマー材料の架橋密度は特に限定されないが、ポリマー材料を構成する全構成単位に対して、0.1〜5モル%、好ましくは0.3〜3モル%の架橋構造単位を含んでいることが好ましい。架橋構造単位が0.3モル%未満であると、機械的強度が不足するため好ましくない。一方、5モル%を超えると、モノリスの構造が共連続構造を逸脱し易くなるため好ましくない。特に、全細孔容積が16〜20ml/gの場合には、共連続構造を形成させるため、架橋構造単位は3モル%未満とすることが好ましい。   The monolith intermediate (2) obtained in step I according to the second method for producing a monolith is an organic polymer material having a crosslinked structure, preferably an aromatic vinyl polymer. Although the crosslinking density of the polymer material is not particularly limited, it contains 0.1 to 5 mol%, preferably 0.3 to 3 mol% of crosslinked structural units with respect to all the structural units constituting the polymer material. Is preferred. When the cross-linking structural unit is less than 0.3 mol%, the mechanical strength is insufficient, which is not preferable. On the other hand, if it exceeds 5 mol%, the structure of the monolith tends to deviate from the co-continuous structure, which is not preferable. In particular, when the total pore volume is 16 to 20 ml / g, the cross-linking structural unit is preferably less than 3 mol% in order to form a co-continuous structure.

第2のモノリスの製造方法に係るI工程において、モノリス中間体(2)のポリマー材料の種類は、第1のモノリスのポリマー材料と同じものが挙げられる。   In the step I relating to the second monolith production method, examples of the polymer material of the monolith intermediate (2) include the same as the polymer material of the first monolith.

第2のモノリスの製造方法に係るI工程で得られるモノリス中間体(2)の乾燥状態での重量当りの全細孔容積は、16mL/gを超え、30mL/g以下、好適には16mL/gを超え、25mL/g以下である。すなわち、このモノリス中間体(2)は、基本的には連続マクロポア構造ではあるが、マクロポアとマクロポアの重なり部分である開口(メソポア)が格段に大きいため、モノリス構造を構成する骨格が二次元の壁面から一次元の棒状骨格に限りなく近い構造を有している。図4には、モノリス中間体(2)の形態例のSEM写真を示すが、棒状に近い骨格を有している。これを重合系に共存させると、モノリス中間体(2)の構造を型として共連続構造の多孔質体が形成される。全細孔容積が小さ過ぎると、ビニルモノマーを重合させた後で得られるモノリスの構造が共連続構造から連続マクロポア構造に変化してしまうため好ましくなく、一方、全細孔容積が大き過ぎると、ビニルモノマーを重合させた後で得られるモノリスの機械的強度が低下したり、カチオン交換基を導入する場合は、体積当たりのカチオン交換容量が低下してしまうため好ましくない。モノリス中間体(2)の全細孔容積を上記範囲とするには、モノマーと水の比を、概ね1:20〜1:40とすればよい。   The total pore volume per weight in the dry state of the monolith intermediate (2) obtained in Step I according to the second monolith production method is more than 16 mL / g and not more than 30 mL / g, preferably 16 mL / g. More than g and 25 mL / g or less. That is, this monolith intermediate (2) is basically a continuous macropore structure, but the opening (mesopore) that is the overlapping portion of the macropore and the macropore is remarkably large, so that the skeleton constituting the monolith structure is two-dimensional. It has a structure that is almost as close as possible to a one-dimensional rod-like skeleton from the wall surface. FIG. 4 shows an SEM photograph of a form example of the monolith intermediate (2), which has a skeleton close to a rod shape. When this coexists in the polymerization system, a porous body having a co-continuous structure is formed using the structure of the monolith intermediate (2) as a mold. If the total pore volume is too small, the structure of the monolith obtained after polymerizing the vinyl monomer is not preferable because it changes from a co-continuous structure to a continuous macropore structure. On the other hand, if the total pore volume is too large, When the mechanical strength of the monolith obtained after polymerizing the vinyl monomer is lowered or a cation exchange group is introduced, the cation exchange capacity per volume is lowered, which is not preferable. In order to set the total pore volume of the monolith intermediate (2) within the above range, the ratio of monomer to water may be about 1:20 to 1:40.

また、第2のモノリスの製造方法に係るI工程で得られるモノリス中間体(2)は、マクロポアとマクロポアの重なり部分である開口(メソポア)の平均直径が乾燥状態で5〜100μmである。開口の平均直径が乾燥状態で5μm未満であると、ビニルモノマーを重合させた後で得られるモノリスの開口径が小さくなり、流体透過時の圧力損失が大きくなってしまうため好ましくない。一方、100μmを超えると、ビニルモノマーを重合させた後で得られるモノリスの開口径が大きくなりすぎ、反応液とモノリスカチオン交換体との接触が不十分となり、その結果、触媒活性が低下してしまうため好ましくない。モノリス中間体(2)は、マクロポアの大きさや開口の径が揃った均一構造のものが好適であるが、これに限定されず、均一構造中、均一なマクロポアの大きさよりも大きな不均一なマクロポアが点在するものであってもよい。   In addition, in the monolith intermediate (2) obtained in the step I according to the second method for producing a monolith, the average diameter of openings (mesopores), which is an overlapping portion of macropores and macropores, is 5 to 100 μm in a dry state. When the average diameter of the openings is less than 5 μm in the dry state, the opening diameter of the monolith obtained after polymerizing the vinyl monomer is reduced, and the pressure loss during fluid permeation is increased, which is not preferable. On the other hand, if it exceeds 100 μm, the opening diameter of the monolith obtained after polymerizing the vinyl monomer becomes too large, resulting in insufficient contact between the reaction solution and the monolith cation exchanger, resulting in a decrease in catalytic activity. Therefore, it is not preferable. The monolith intermediate (2) preferably has a uniform structure with the same macropore size and opening diameter, but is not limited to this, and the nonuniform macropore larger than the uniform macropore size in the uniform structure. May be scattered.

第2のモノリスの製造方法に係るII工程は、芳香族ビニルモノマー、一分子中に少なくとも2個以上のビニル基を有する全油溶性モノマー中、0.3〜5モル%の架橋剤、芳香族ビニルモノマーや架橋剤は溶解するが芳香族ビニルモノマーが重合して生成するポリマーは溶解しない有機溶媒及び重合開始剤からなる混合物を調製する工程である。なお、I工程とII工程の順序はなく、I工程後にII工程を行ってもよく、II工程後にI工程を行ってもよい。   Step II according to the second monolith production method includes an aromatic vinyl monomer, a total oil-soluble monomer having at least two vinyl groups in one molecule, 0.3 to 5 mol% of a crosslinking agent, an aromatic This is a step of preparing a mixture of an organic solvent and a polymerization initiator that dissolves the vinyl monomer and the crosslinking agent but does not dissolve the polymer formed by polymerization of the aromatic vinyl monomer. In addition, there is no order of I process and II process, II process may be performed after I process, and I process may be performed after II process.

第2のモノリスの製造方法に係るII工程で用いられる芳香族ビニルモノマーとしては、分子中に重合可能なビニル基を含有し、有機溶媒に対する溶解性が高い親油性の芳香族ビニルモノマーであれば、特に制限はないが、上記重合系に共存させるモノリス中間体(2)と同種類もしくは類似のポリマー材料を生成するビニルモノマーを選定することが好ましい。これらビニルモノマーの具体例としては、スチレン、α-メチルスチレン、ビニルトルエン、ビニルベンジルクロライド、ビニルビフェニル、ビニルナフタレン等が挙げられる。これらモノマーは、一種単独又は二種以上を組み合わせて使用することができる。好適に用いられる芳香族ビニルモノマーは、スチレン、ビニルベンジルクロライド等である。   The aromatic vinyl monomer used in Step II according to the second monolith production method is a lipophilic aromatic vinyl monomer that contains a polymerizable vinyl group in the molecule and has high solubility in an organic solvent. Although there is no particular limitation, it is preferable to select a vinyl monomer that produces the same or similar polymer material as the monolith intermediate (2) to be coexisted in the polymerization system. Specific examples of these vinyl monomers include styrene, α-methylstyrene, vinyl toluene, vinyl benzyl chloride, vinyl biphenyl, vinyl naphthalene and the like. These monomers can be used singly or in combination of two or more. Aromatic vinyl monomers preferably used are styrene, vinyl benzyl chloride and the like.

第2のモノリスの製造方法に係るII工程で用いられる芳香族ビニルモノマーの添加量は、重合時に共存させるモノリス中間体(2)に対して、重量で5〜50倍、好ましくは5〜40倍である。芳香族ビニルモノマー添加量がモノリス中間体(2)に対して5倍未満であると、棒状骨格を太くできず、また、カチオン交換基を導入する場合、カチオン交換基導入後の体積当りのカチオン交換容量が小さくなってしまうため好ましくない。一方、芳香族ビニルモノマー添加量が50倍を超えると、連続空孔の径が小さくなり、通液時の圧力損失が大きくなってしまうため好ましくない。   The addition amount of the aromatic vinyl monomer used in Step II according to the second monolith production method is 5 to 50 times by weight, preferably 5 to 40 times by weight with respect to the monolith intermediate (2) to be coexisted during the polymerization. It is. If the amount of the aromatic vinyl monomer added is less than 5 times that of the monolith intermediate (2), the rod-like skeleton cannot be made thick, and when a cation exchange group is introduced, the cation per volume after the introduction of the cation exchange group This is not preferable because the exchange capacity becomes small. On the other hand, if the amount of the aromatic vinyl monomer added exceeds 50 times, the diameter of the continuous pores becomes small, and the pressure loss during liquid passage becomes large, which is not preferable.

第2のモノリスの製造方法に係るII工程で用いられる架橋剤は、分子中に少なくとも2個の重合可能なビニル基を含有し、有機溶媒への溶解性が高いものが好適に用いられる。架橋剤の具体例としては、ジビニルベンゼン、ジビニルナフタレン、ジビニルビフェニル、エチレングリコールジメタクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、ブタンジオールジアクリレート等が挙げられる。これら架橋剤は、一種単独又は二種以上を組み合わせて使用することができる。好ましい架橋剤は、機械的強度の高さと加水分解に対する安定性から、ジビニルベンゼン、ジビニルナフタレン、ジビニルビフェニル等の芳香族ポリビニル化合物である。架橋剤使用量は、ビニルモノマーと架橋剤の合計量(全油溶性モノマー)に対して0.3〜5モル%、特に0.3〜3モル%である。架橋剤使用量が0.3モル%未満であると、モノリスの機械的強度が不足するため好ましくなく、一方、多過ぎると、カチオン交換基を導入する場合、カチオン交換基の定量的導入が困難になる場合があるため好ましくない。なお、上記架橋剤使用量は、ビニルモノマー/架橋剤重合時に共存させるモノリス中間体(2)の架橋密度とほぼ等しくなるように用いることが好ましい。両者の使用量があまりに大きくかけ離れると、生成したモノリス中で架橋密度分布の偏りが生じ、また、カチオン交換基を導入する場合、カチオン交換基導入反応時にクラックが生じやすくなる。   As the crosslinking agent used in Step II according to the second monolith production method, a crosslinking agent containing at least two polymerizable vinyl groups in the molecule and having high solubility in an organic solvent is preferably used. Specific examples of the crosslinking agent include divinylbenzene, divinylnaphthalene, divinylbiphenyl, ethylene glycol dimethacrylate, trimethylolpropane triacrylate, butanediol diacrylate, and the like. These crosslinking agents can be used singly or in combination of two or more. Preferred cross-linking agents are aromatic polyvinyl compounds such as divinylbenzene, divinylnaphthalene and divinylbiphenyl because of their high mechanical strength and stability to hydrolysis. The amount of the crosslinking agent used is 0.3 to 5 mol%, particularly 0.3 to 3 mol%, based on the total amount of vinyl monomer and crosslinking agent (total oil-soluble monomer). If the amount of the crosslinking agent used is less than 0.3 mol%, it is not preferable because the mechanical strength of the monolith is insufficient. On the other hand, if it is too much, it is difficult to quantitatively introduce the cation exchange group when introducing a cation exchange group. Since it may become, it is not preferable. In addition, it is preferable to use the said crosslinking agent usage-amount so that it may become substantially equal to the crosslinking density of the monolith intermediate (2) coexisted at the time of vinyl monomer / crosslinking agent polymerization. If the amounts used of both are too large, the crosslink density distribution will be biased in the produced monolith, and when cation exchange groups are introduced, cracks are likely to occur during the cation exchange group introduction reaction.

第2のモノリスの製造方法に係るII工程で用いられる有機溶媒は、芳香族ビニルモノマーや架橋剤は溶解するが芳香族ビニルモノマーが重合して生成するポリマーは溶解しない有機溶媒、言い換えると、芳香族ビニルモノマーが重合して生成するポリマーに対する貧溶媒である。有機溶媒は、芳香族ビニルモノマーの種類によって大きく異なるため一般的な具体例を列挙することは困難であるが、例えば、芳香族ビニルモノマーがスチレンの場合、有機溶媒としては、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、ヘキサノール、シクロヘキサノール、オクタノール、2-エチルヘキサノール、デカノール、ドデカノール、プロピレングリコール、テトラメチレングリコール等のアルコール類;ジエチルエーテル、ブチルセロソルブ、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール等の鎖状(ポリ)エーテル類;ヘキサン、ヘプタン、オクタン、イソオクタン、デカン、ドデカン等の鎖状飽和炭化水素類;酢酸エチル、酢酸イソプロピル、酢酸セロソルブ、プロピオン酸エチル等のエステル類が挙げられる。また、ジオキサンやTHF、トルエンのようにポリスチレンの良溶媒であっても、上記貧溶媒と共に用いられ、その使用量が少ない場合には、有機溶媒として使用することができる。これら有機溶媒の使用量は、上記芳香族ビニルモノマーの濃度が30〜80重量%となるように用いることが好ましい。有機溶媒使用量が上記範囲から逸脱して芳香族ビニルモノマー濃度が30重量%未満となると、重合速度が低下したり、重合後のモノリス構造が第2のモノリスの範囲から逸脱してしまうため好ましくない。一方、芳香族ビニルモノマー濃度が80重量%を超えると、重合が暴走する恐れがあるため好ましくない。   The organic solvent used in step II of the second monolith production method is an organic solvent that dissolves the aromatic vinyl monomer and the cross-linking agent but does not dissolve the polymer formed by the polymerization of the aromatic vinyl monomer. It is a poor solvent for a polymer produced by polymerization of an aromatic vinyl monomer. Since organic solvents vary greatly depending on the type of aromatic vinyl monomer, it is difficult to list general specific examples. For example, when the aromatic vinyl monomer is styrene, the organic solvents include methanol, ethanol, and propanol. , Butanol, hexanol, cyclohexanol, octanol, 2-ethylhexanol, decanol, dodecanol, propylene glycol, tetramethylene glycol, and other alcohols; chain chains such as diethyl ether, butyl cellosolve, polyethylene glycol, polypropylene glycol, polytetramethylene glycol ( Poly) ethers; chain saturated hydrocarbons such as hexane, heptane, octane, isooctane, decane, dodecane, etc .; ethyl acetate, isopropyl acetate, cellosolve acetate, propionic acid Examples include esters such as chill. Moreover, even if it is a good solvent of polystyrene like a dioxane, THF, and toluene, when it is used with the said poor solvent and the usage-amount is small, it can be used as an organic solvent. These organic solvents are preferably used so that the concentration of the aromatic vinyl monomer is 30 to 80% by weight. When the amount of the organic solvent deviates from the above range and the aromatic vinyl monomer concentration is less than 30% by weight, the polymerization rate is decreased or the monolith structure after polymerization deviates from the range of the second monolith. Absent. On the other hand, if the concentration of the aromatic vinyl monomer exceeds 80% by weight, the polymerization may run away, which is not preferable.

第2のモノリスの製造方法に係るII工程で用いられる重合開始剤は、熱又は光照射によりラジカルを発生する化合物が好適に用いられる。重合開始剤は油溶性であるほうが好ましい。重合開始剤の具体例としては、2,2’-アゾビス(イソブチロニトリル)、2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)、2,2’-アゾビス(2−メチルブチロニトリル)、2,2’-アゾビス(4-メトキシ-2,4-ジメチルバレロニトリル)、2,2’-アゾビスイソ酪酸ジメチル、4,4’-アゾビス(4-シアノ吉草酸)、1,1’-アゾビス(シクロヘキサン-1-カルボニトリル)、過酸化ベンゾイル、過酸化ラウロイル、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウム、テトラメチルチウラムジスルフィド等が挙げられる。重合開始剤の使用量は、モノマーの種類や重合温度等によって大きく変動するが、ビニルモノマーと架橋剤の合計量に対して、約0.01〜5%の範囲で使用することができる。   As the polymerization initiator used in Step II according to the second monolith production method, a compound that generates radicals by heat or light irradiation is preferably used. The polymerization initiator is preferably oil-soluble. Specific examples of the polymerization initiator include 2,2′-azobis (isobutyronitrile), 2,2′-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile), 2,2′-azobis (2-methylbutyro). Nitrile), 2,2′-azobis (4-methoxy-2,4-dimethylvaleronitrile), dimethyl 2,2′-azobisisobutyrate, 4,4′-azobis (4-cyanovaleric acid), 1,1 ′ -Azobis (cyclohexane-1-carbonitrile), benzoyl peroxide, lauroyl peroxide, potassium persulfate, ammonium persulfate, tetramethylthiuram disulfide and the like. The amount of the polymerization initiator used varies greatly depending on the type of monomer, polymerization temperature, etc., but can be used in a range of about 0.01 to 5% with respect to the total amount of vinyl monomer and crosslinking agent.

第2のモノリスの製造方法に係るIII工程は、II工程で得られた混合物を静置下、且つ該I工程で得られたモノリス中間体(2)の存在下に重合を行い、該モノリス中間体(2)の連続マクロポア構造を共連続構造に変化させ、共連続構造モノリスである第2のモノリスを得る工程である。III工程で用いるモノリス中間体(2)は、本発明の斬新な構造を有するモノリスを創出する上で、極めて重要な役割を担っている。特表平7−501140号等に開示されているように、モノリス中間体(2)不存在下でビニルモノマーと架橋剤を特定の有機溶媒中で静置重合させると、粒子凝集型のモノリス状有機多孔質体が得られる。それに対して、第2のモノリスのように上記重合系に特定の連続マクロポア構造のモノリス中間体(2)を存在させると、重合後のモノリスの構造は劇的に変化し、粒子凝集構造は消失し、上述の共連続構造を持つ第2のモノリスが得られる。その理由は詳細には解明されていないが、モノリス中間体(2)が存在しない場合は、重合により生じた架橋重合体が粒子状に析出・沈殿することで粒子凝集構造が形成されるのに対し、重合系に全細孔容積が大きな多孔質体(中間体)が存在すると、ビニルモノマー及び架橋剤が液相から多孔質体の骨格部に吸着又は分配され、多孔質体中で重合が進行し、モノリス構造を構成する骨格が二次元の壁面から一次元の棒状骨格に変化して共連続構造を有する第2のモノリスが形成されると考えられる。   In Step III according to the second method for producing a monolith, the mixture obtained in Step II is allowed to stand, and polymerization is carried out in the presence of the monolith intermediate (2) obtained in Step I. This is a step of changing the continuous macropore structure of the body (2) to a co-continuous structure to obtain a second monolith that is a co-continuous structure monolith. The monolith intermediate (2) used in the step III plays an extremely important role in creating the monolith having the novel structure of the present invention. As disclosed in JP-A-7-501140 and the like, when a vinyl monomer and a crosslinking agent are allowed to stand in a specific organic solvent in the absence of the monolith intermediate (2), a particle aggregation type monolith shape is obtained. An organic porous body is obtained. On the other hand, when the monolith intermediate (2) having a specific continuous macropore structure is present in the polymerization system as in the case of the second monolith, the structure of the monolith after the polymerization changes dramatically and the particle aggregation structure disappears. Thus, the second monolith having the above-described co-continuous structure is obtained. The reason for this has not been elucidated in detail, but in the absence of the monolith intermediate (2), the crosslinked polymer produced by polymerization precipitates and precipitates in the form of particles to form a particle aggregate structure. On the other hand, when a porous body (intermediate) having a large total pore volume exists in the polymerization system, the vinyl monomer and the crosslinking agent are adsorbed or distributed from the liquid phase to the skeleton of the porous body, and polymerization is performed in the porous body. It is considered that the second monolith having a co-continuous structure is formed as the skeleton constituting the monolith structure changes from a two-dimensional wall surface to a one-dimensional rod-like skeleton.

第2のモノリスの製造方法において、反応容器の内容積は、モノリス中間体(2)を反応容器中に存在させる大きさのものであれば特に制限されず、反応容器内にモノリス中間体(2)を載置した際、平面視でモノリスの周りに隙間ができるもの、反応容器内にモノリス中間体(2)が隙間無く入るもののいずれであってもよい。このうち、重合後の骨太のモノリスが容器内壁から押圧を受けることなく、反応容器内に隙間無く入るものが、モノリスに歪が生じることもなく、反応原料などの無駄がなく効率的である。なお、反応容器の内容積が大きく、重合後のモノリスの周りに隙間が存在する場合であっても、ビニルモノマーや架橋剤は、モノリス中間体(2)に吸着、分配されるため、反応容器内の隙間部分に粒子凝集構造物が生成することはない。   In the second method for producing a monolith, the internal volume of the reaction vessel is not particularly limited as long as the monolith intermediate (2) is of a size that allows the monolith intermediate (2) to be present in the reaction vessel, and the monolith intermediate (2 ) May be any of those in which a gap is formed around the monolith in plan view and those in which the monolith intermediate (2) enters the reaction vessel without any gap. Of these, the thick monolith after polymerization is not pressed from the inner wall of the container and enters the reaction container without any gap, and the monolith is not distorted, and the reaction raw materials are not wasted and efficient. Even when the internal volume of the reaction vessel is large and there are gaps around the monolith after polymerization, the vinyl monomer and the crosslinking agent are adsorbed and distributed on the monolith intermediate (2). A particle aggregate structure is not generated in the gap portion inside.

第2のモノリスの製造方法に係るIII工程において、反応容器中、モノリス中間体(2)は混合物(溶液)で含浸された状態に置かれる。II工程で得られた混合物とモノリス中間体(2)の配合比は、前述の如く、モノリス中間体(2)に対して、ビニルモノマーの添加量が重量で3〜50倍、好ましくは4〜40倍となるように配合するのが好適である。これにより、適度な開口径を有しつつ、骨太の骨格を有する第2のモノリスを得ることができる。反応容器中、混合物中のビニルモノマーと架橋剤は、静置されたモノリス中間体の骨格に吸着、分配され、モノリス中間体(2)の骨格内で重合が進行する。   In step III according to the second monolith production method, the monolith intermediate (2) is impregnated with the mixture (solution) in the reaction vessel. As described above, the blending ratio of the mixture obtained in Step II and the monolith intermediate (2) is 3 to 50 times by weight, preferably 4 to 4 times by weight with respect to the monolith intermediate (2). It is preferable to blend so as to be 40 times. Thereby, it is possible to obtain a second monolith having a thick skeleton while having an appropriate opening diameter. In the reaction vessel, the vinyl monomer and the crosslinking agent in the mixture are adsorbed and distributed on the skeleton of the monolith intermediate that has been allowed to stand, and polymerization proceeds in the skeleton of the monolith intermediate (2).

第2のモノリスの製造方法に係るIII工程において、反応容器中、モノリス中間体(2)は混合物(溶液)で含浸された状態に置かれる。II工程で得られた混合物とモノリス中間体(2)の配合比は、前述の如く、モノリス中間体(2)に対して、芳香族ビニルモノマーの添加量が重量で5〜50倍、好ましくは5〜40倍となるように配合するのが好適である。これにより、適度な大きさの空孔が三次元的に連続し、且つ骨太の骨格が3次元的に連続する共連続構造の第2のモノリスを得ることができる。反応容器中、混合物中の芳香族ビニルモノマーと架橋剤は、静置されたモノリス中間体(2)の骨格に吸着、分配され、モノリス中間体(2)の骨格内で重合が進行する。   In step III according to the second monolith production method, the monolith intermediate (2) is impregnated with the mixture (solution) in the reaction vessel. As described above, the blending ratio of the mixture obtained in Step II and the monolith intermediate (2) is 5 to 50 times by weight of the aromatic vinyl monomer added to the monolith intermediate (2), preferably It is suitable to mix 5 to 40 times. Thereby, it is possible to obtain a second monolith having a co-continuous structure in which pores of an appropriate size are three-dimensionally continuous and a thick skeleton is three-dimensionally continuous. In the reaction vessel, the aromatic vinyl monomer and the cross-linking agent in the mixture are adsorbed and distributed on the skeleton of the monolith intermediate (2) that is allowed to stand, and polymerization proceeds in the skeleton of the monolith intermediate (2).

第2のモノリスの製造方法に係るIII工程の重合条件は、モノマーの種類、開始剤の種類により様々な条件が選択される。例えば、開始剤として2,2’-アゾビス(イソブチロニトリル)、2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)、過酸化ベンゾイル、過酸化ラウロイル、過硫酸カリウム等を用いたときには、不活性雰囲気下の密封容器内において、30〜100℃で1〜48時間加熱重合させればよい。加熱重合により、モノリス中間体(2)の骨格に吸着、分配したビニルモノマーと架橋剤が骨格内で重合し、骨格を太らせる。重合終了後、内容物を取り出し、未反応ビニルモノマーと有機溶媒の除去を目的に、アセトン等の溶剤で抽出して第2のモノリスを得る。   Various conditions are selected for the polymerization conditions in the III step according to the second monolith production method depending on the type of monomer and the type of initiator. For example, when 2,2′-azobis (isobutyronitrile), 2,2′-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile), benzoyl peroxide, lauroyl peroxide, potassium persulfate, etc. are used as initiators In a sealed container under an inert atmosphere, heat polymerization may be performed at 30 to 100 ° C. for 1 to 48 hours. By heat polymerization, the vinyl monomer adsorbed and distributed on the skeleton of the monolith intermediate (2) and the crosslinking agent are polymerized in the skeleton to thicken the skeleton. After completion of the polymerization, the contents are taken out and extracted with a solvent such as acetone to obtain a second monolith for the purpose of removing unreacted vinyl monomer and organic solvent.

第2のモノリスカチオン交換体は、III工程で得られた第2のモノリスにカチオン交換基を導入するIV工程を行うことにより得られる。   The second monolith cation exchanger is obtained by performing an IV step for introducing a cation exchange group into the second monolith obtained in the step III.

第2のモノリスにカチオン交換基を導入する方法は、第1のモノリスにカチオン交換基を導入する方法と同様である。   The method for introducing a cation exchange group into the second monolith is the same as the method for introducing a cation exchange group into the first monolith.

第2のモノリス及び第2のモノリスカチオン交換体は、3次元的に連続する空孔の大きさが格段に大きいにもかかわらず、骨太骨格を有するため機械的強度が高い。また、第2のモノリスカチオン交換体は、骨格が太いため、乾燥状態での体積当りのカチオン交換容量を大きくでき、更に、反応液を低圧、大流量で長期間通液することが可能である。   The second monolith and the second monolith cation exchanger have high mechanical strength because they have a bone-thick skeleton even though the three-dimensionally continuous pores are extremely large. Further, since the second monolith cation exchanger has a thick skeleton, the cation exchange capacity per volume in a dry state can be increased, and the reaction solution can be passed for a long time at a low pressure and a large flow rate. .

本発明のエステル化合物の製造方法に係るモノリス状有機多孔質カチオン交換体は、水分平衡状態において、自身の質量(乾燥状態の質量)の70〜90%の水を含むことができる。ところが、モノリス状有機多孔質カチオン交換体が多量の水を含んでいると、エステル化反応が起こり難くなるため、エステル化反応に用いられるモノリス状有機多孔質カチオン交換体(反応前のモノリス状有機多孔質カチオン交換体)は、水の含有量が少ないほど、エステル化率が高くなる点で好ましい。そして、エステル化反応に用いられるモノリス状有機多孔質カチオン交換体の含水量は、エステル化率が高くなる点で、好ましくは5質量%以下、特に好ましくは1質量%以下である。モノリス状有機多孔質カチオン交換体から水を除去する方法としては、カチオン交換基が分解しない程度の温度、例えば、120℃以下、好ましくは60〜110℃で加熱乾燥する方法、減圧乾燥する方法、モノリス状有機多孔質カチオン体をエーテル等の有機溶媒に浸漬し、モノリス状有機多孔質カチオン交換体中の水を有機溶媒で置換した後、乾燥する方法、複数種類の有機溶媒を用いて、繰り返し、モノリス状有機多孔質カチオン交換体中の水を有機溶媒で置換する方法等が挙げられる。   The monolithic organic porous cation exchanger according to the method for producing an ester compound of the present invention can contain 70 to 90% of water of its own mass (dry mass) in a water equilibrium state. However, if the monolithic organic porous cation exchanger contains a large amount of water, the esterification reaction is difficult to occur. Therefore, the monolithic organic porous cation exchanger used for the esterification reaction (the monolithic organic cation exchanger before the reaction) The porous cation exchanger is preferable in that the lower the water content, the higher the esterification rate. The water content of the monolithic organic porous cation exchanger used for the esterification reaction is preferably 5% by mass or less, particularly preferably 1% by mass or less, from the viewpoint of increasing the esterification rate. As a method for removing water from the monolithic organic porous cation exchanger, a temperature at which the cation exchange group is not decomposed, for example, a method of heating and drying at 120 ° C. or lower, preferably 60 to 110 ° C., a method of drying under reduced pressure, Immerse the monolithic organic porous cation in an organic solvent such as ether, replace the water in the monolithic organic porous cation exchanger with an organic solvent, and then dry, repeatedly using multiple types of organic solvents And a method of replacing water in the monolithic organic porous cation exchanger with an organic solvent.

そして、本発明のエステル化合物の製造方法では、モノリス状有機多孔質カチオン交換体、カルボン酸、アルコール及び溶媒を接触させるときに、モノリス状有機多孔質カチオン交換体へのカルボン酸、アルコール及び溶媒の接触順を、モノリス状有機多孔質カチオン交換体に、溶媒が接触する前に、アルコールが接触することがない接触順にする。なお、本発明のエステル化合物の製造方法では、カルボン酸のモノリス状有機多孔質カチオン交換体への接触時期は、特に制限されず、モノリス状有機多孔質カチオン交換体への接触時期が、溶媒の接触より先であってもよいし、溶媒の接触と同時であってもよいし、溶媒の接触より後且つアルコールの接触より先であってもよいし、溶媒の接触より後且つアルコールの接触と同時であってもよいし、アルコールの接触より後であってもよい。   And in the manufacturing method of the ester compound of this invention, when making a monolithic organic porous cation exchanger, carboxylic acid, alcohol, and a solvent contact, carboxylic acid, alcohol, and a solvent to a monolithic organic porous cation exchanger are contacted. The contact order is set so that the alcohol does not contact the monolithic organic porous cation exchanger before the solvent contacts. In the method for producing an ester compound of the present invention, the contact timing of the carboxylic acid to the monolithic organic porous cation exchanger is not particularly limited, and the contact timing of the carboxylic acid to the monolithic organic porous cation exchanger is not limited to the solvent. It may be prior to contact, simultaneous with solvent contact, after solvent contact and prior to alcohol contact, after solvent contact and with alcohol contact. It may be simultaneous or after alcohol contact.

モノリス状有機多孔質カチオン交換体に、溶媒が接触する前に、アルコールが接触することがない接触順にするとは、例えば、モノリス状有機多孔質カチオン交換体に、先に溶媒を接触させてから、アルコールに接触させる接触順、あるいは、モノリス状有機多孔質カチオン交換体に、溶媒及びアルコールの混合物を接触させることにより、モノリス状有機多孔質カチオン交換体に、溶媒及びアルコールを同時に接触させる接触順である。なお、これらの接触順において、カルボン酸のモノリス状有機多孔質カチオン交換体への接触時期は、特に制限されない。   To contact the monolithic organic porous cation exchanger before the solvent contacts with the alcohol in order of contact, for example, after contacting the monolithic organic porous cation exchanger with the solvent first, Contact order in which alcohol is contacted, or contact order in which solvent and alcohol are simultaneously contacted with monolithic organic porous cation exchanger by contacting a mixture of solvent and alcohol with monolithic organic porous cation exchanger. is there. In these contact orders, the timing of contacting the carboxylic acid with the monolithic organic porous cation exchanger is not particularly limited.

モノリス状有機多孔質カチオン交換体、カルボン酸、アルコール及び溶媒を接触させるときに、モノリス状有機多孔質カチオン交換体へのカルボン酸、アルコール及び溶媒の接触順を、モノリス状有機多孔質カチオン交換体に、溶媒が接触する前に、アルコールが接触することがない接触順の形態例としては、以下の接触順が挙げられる。以下では、反応容器に加えていく順序を矢印の順で示す。なお、反応容器に加える順序は以下に制限されるものではなく、モノリス状有機多孔質カチオン交換体へのカルボン酸、アルコール及び溶媒の接触順が、モノリス状有機多孔質カチオン交換体に、溶媒が接触する前に、アルコールが接触することがない接触順であればよい。
<モノリスカチオン交換体を一番始めに反応容器に加える場合>
・モノリスカチオン交換体→カルボン酸→溶媒→アルコール
・モノリスカチオン交換体→溶媒→カルボン酸→アルコール
・モノリスカチオン交換体→溶媒→アルコール→カルボン酸
・モノリスカチオン交換体→溶媒とカルボン酸の混合液→アルコール
・モノリスカチオン交換体→カルボン酸→溶媒とアルコールの混合液
・モノリスカチオン交換体→溶媒とアルコールの混合液→カルボン酸
・モノリスカチオン交換体→溶媒とアルコールとカルボン酸の混合液
<溶媒とカルボン酸の混合液を一番始めに反応容器に加える場合>
・溶媒とカルボン酸の混合液→モノリスカチオン交換体→アルコール
<溶媒を一番始めに反応容器に加える場合>
・溶媒→カルボン酸→モノリスカチオン交換体→アルコール
・溶媒→モノリスカチオン交換体→カルボン酸→アルコール
・溶媒→モノリスカチオン交換体→アルコール→カルボン酸
<カルボン酸を一番始めに反応容器に加える場合>
・カルボン酸→モノリスカチオン交換体→溶媒→アルコール
・カルボン酸→溶媒→モノリスカチオン交換体→アルコール
・カルボン酸→モノリスカチオン交換体→溶媒とアルコールの混合液
また、モノリスカチオン交換体をカラムに充填し、先に、溶媒を通液してから、カルボン酸、アルコール及び溶媒の混合液を通液することにより、モノリス状有機多孔質カチオン交換体に、溶媒が接触する前に、アルコールが接触することがない接触順で、モノリス状有機多孔質カチオン交換体へのカルボン酸、アルコール及び溶媒の接触を行うことができる。
When contacting the monolithic organic porous cation exchanger, carboxylic acid, alcohol and solvent, the order of contact of the carboxylic acid, alcohol and solvent with the monolithic organic porous cation exchanger is changed to the monolithic organic porous cation exchanger. Moreover, the following contact order is mentioned as an example of the contact order in which alcohol does not contact before a solvent contacts. In the following, the order of addition to the reaction vessel is shown in the order of the arrows. The order of addition to the reaction vessel is not limited to the following, and the order of contact of the carboxylic acid, alcohol and solvent with the monolithic organic porous cation exchanger depends on the order of contact of the monolithic organic porous cation exchanger with the solvent. The contact order may be such that alcohol does not contact before contact.
<When adding the monolith cation exchanger to the reaction vessel first>
・ Monolith cation exchanger → carboxylic acid → solvent → alcohol / monolith cation exchanger → solvent → carboxylic acid → alcohol / monolith cation exchanger → solvent → alcohol → carboxylic acid / monolith cation exchanger → mixture of solvent and carboxylic acid → Alcohol / monolith cation exchanger → carboxylic acid → solvent / alcohol mixture / monolith cation exchanger → solvent / alcohol mixture → carboxylic acid / monolith cation exchanger → solvent / alcohol / carboxylic acid mixture <solvent / carvone When first adding the acid mixture to the reaction vessel>
・ Mixed liquid of solvent and carboxylic acid → Monolith cation exchanger → Alcohol <When adding solvent to the reaction vessel first>
・ Solvent → carboxylic acid → monolith cation exchanger → alcohol / solvent → monolith cation exchanger → carboxylic acid → alcohol / solvent → monolith cation exchanger → alcohol → carboxylic acid <When carboxylic acid is first added to reaction vessel>
・ Carboxylic acid → monolith cation exchanger → solvent → alcohol / carboxylic acid → solvent → monolith cation exchanger → alcohol / carboxylic acid → monolith cation exchanger → mixture of solvent and alcohol First, the alcohol is brought into contact with the monolithic organic porous cation exchanger by passing a solvent and then a mixture of carboxylic acid, alcohol and solvent before the solvent comes into contact with the monolithic organic porous cation exchanger. The contact of the carboxylic acid, the alcohol and the solvent to the monolithic organic porous cation exchanger can be performed in the order of contact with no water.

本発明のエステル化合物の製造方法において、カルボン酸とアルコールの割合であるが、カルボキシル基及びヒドロキシル基の当量換算で、カルボキシル基とヒドロキシル基が当量となる割合か、あるいは、カルボキシル基に対してヒドロキシル基が過剰となる割合又はヒドロキシル基に対してカルボキシル基が過剰となる割合である。更に、具体的には、カルボン酸とアルコールの割合は、カルボキシル基に対するヒドロキシル基の当量比(ヒドロキシル基当量/カルボキシル基当量)が、0.05〜20となる混合割合が好ましく、0.1〜10となる混合割合が特に好ましい。   In the method for producing an ester compound of the present invention, it is the ratio of carboxylic acid to alcohol, but in terms of equivalent of carboxyl group and hydroxyl group, the ratio of carboxyl group and hydroxyl group is equivalent, or the hydroxyl group relative to carboxyl group It is the ratio that the group becomes excessive or the ratio that the carboxyl group becomes excessive with respect to the hydroxyl group. More specifically, the ratio of the carboxylic acid and the alcohol is preferably a mixing ratio in which the equivalent ratio of hydroxyl group to carboxyl group (hydroxyl group equivalent / carboxyl group equivalent) is 0.05 to 20, A mixing ratio of 10 is particularly preferred.

本発明のエステル化合物の製造方法において、モノリス状有機多孔質カチオン交換体の量は、特に制限されないが、カルボン酸のカルボキシル基及びモノリス状有機多孔質カチオン交換体中のカチオン交換基の当量換算で、モノリス状有機多孔質カチオン交換体に対するカルボン酸のカルボキシル基の当量比(カルボキシル基当量/カチオン交換基当量)が、0.1〜100となる混合割合が好ましく、0.5〜50となる割合が特に好ましい。   In the production method of the ester compound of the present invention, the amount of the monolithic organic porous cation exchanger is not particularly limited, but in terms of the equivalent of the carboxyl group of the carboxylic acid and the cation exchange group in the monolithic organic porous cation exchanger. The mixing ratio in which the carboxyl group equivalent ratio (carboxyl group equivalent / cation exchange group equivalent) of the carboxylic acid to the monolithic organic porous cation exchanger is 0.1 to 100 is preferable, and the ratio is 0.5 to 50 Is particularly preferred.

本発明のエステル化合物の製造方法において、溶媒の使用量は、特に制限されないが、好ましくはモノリス状有機多孔質カチオン交換体の質量の3〜100倍、特に好ましくはモノリス状有機多孔質カチオン交換体の質量の5〜50倍である。   In the method for producing an ester compound of the present invention, the amount of the solvent used is not particularly limited, but is preferably 3 to 100 times the mass of the monolithic organic porous cation exchanger, and particularly preferably the monolithic organic porous cation exchanger. 5 to 50 times the mass of

本発明のエステル化合物の製造方法では、モノリス状有機多孔質カチオン交換体に、カルボン酸、アルコール及び溶媒を接触させた後、又はモノリス状有機多孔質カチオン交換体に、先に溶媒を接触させた後、カルボン酸及びアルコールを接触させながら、カルボン酸とアルコールを反応させて、エステル化反応を行い、エステル化合物を得る。エステル化反応の際の反応温度は、特に制限されないが、好ましくは20〜100℃、特に好ましくは50〜90℃である。また、エステル化反応の際の反応時間は、反応原料の量、反応温度等により適宜選択されるが、好ましくは0.1〜48時間、特に好ましくは0.5〜24時間である。   In the method for producing an ester compound of the present invention, the monolithic organic porous cation exchanger is contacted with a carboxylic acid, an alcohol and a solvent, or the monolithic organic porous cation exchanger is first contacted with a solvent. Thereafter, the carboxylic acid and the alcohol are reacted while the carboxylic acid and the alcohol are brought into contact with each other, and an esterification reaction is performed to obtain an ester compound. The reaction temperature during the esterification reaction is not particularly limited, but is preferably 20 to 100 ° C, particularly preferably 50 to 90 ° C. The reaction time for the esterification reaction is appropriately selected depending on the amount of reaction raw materials, reaction temperature, etc., but is preferably 0.1 to 48 hours, particularly preferably 0.5 to 24 hours.

このようにして、本発明のエステル化合物の製造方法を行うことにより、エステル化合物を得ることができる。   Thus, an ester compound can be obtained by performing the manufacturing method of the ester compound of this invention.

本発明のエステル化合物の製造方法は、モノリス状有機多孔質カチオン体に溶媒を接触させる前に、モノリス状有機多孔質カチオン交換体とアルコールを混合して、エステル化を行うエステル化合物の製造方法に比べ、エステル化率が高くなる。本発明のエステル化合物の製造方法では、モノリス状有機多孔質カチオン体に対し、先に溶媒を接触させて又はアルコールと同時に溶媒を接触させて、モノリス状有機多孔質カチオン体の骨格中に溶媒を取り込ませることにより、アルコールがモノリス状有機多孔質カチオン交換体に接触するときに、アルコールがモノリス状有機多孔質カチオン交換体に取り込まれて、エステル化反応に用いられるアルコールが減少するのを防ぐことができる。そのため、本発明のエステル化合物の製造方法では、エステル化率が高くなる。   The method for producing an ester compound of the present invention is a method for producing an ester compound in which a monolithic organic porous cation exchanger and an alcohol are mixed and esterified before bringing the solvent into contact with the monolithic organic porous cation. In comparison, the esterification rate is increased. In the method for producing an ester compound of the present invention, the solvent is introduced into the skeleton of the monolithic organic porous cation by bringing the solvent into contact with the monolithic organic porous cation first or contacting the solvent simultaneously with the alcohol. By incorporating, when alcohol comes into contact with the monolithic organic porous cation exchanger, the alcohol is taken into the monolithic organic porous cation exchanger to prevent the alcohol used in the esterification reaction from decreasing. Can do. Therefore, in the manufacturing method of the ester compound of this invention, esterification rate becomes high.

また、本発明のエステル化合物の製造方法を行った後、反応系に、更に、アルコールを混合して、再び、エステル化反応を行うことができる。その際のアルコールの混合量は、本発明のエステル化合物の製造方法を行う前のカルボン酸のカルボキシル基の当量に対する本発明のエステル化合物の製造方法を行った後に更に混合するアルコールのヒドロキシル基の当量比(ヒドロキシル基当量/カルボキシル基当量)が、1〜20となる混合量が好ましく、1〜10となる混合量が特に好ましい。また、その際のエステル化反応の反応温度及び反応時間は、本発明のエステル化合物の製造方法におけるエステル化反応の反応温度及び反応時間と同様である。   Moreover, after performing the manufacturing method of the ester compound of this invention, alcohol can be further mixed with a reaction system, and esterification reaction can be performed again. The mixing amount of the alcohol at that time is equivalent to the hydroxyl group equivalent of the alcohol further mixed after performing the ester compound manufacturing method of the present invention with respect to the equivalent of the carboxyl group of the carboxylic acid before performing the ester compound manufacturing method of the present invention. The mixing amount in which the ratio (hydroxyl group equivalent / carboxyl group equivalent) is 1 to 20 is preferable, and the mixing amount in which 1 to 10 is particularly preferable. Moreover, the reaction temperature and reaction time of the esterification reaction in that case are the same as the reaction temperature and reaction time of the esterification reaction in the manufacturing method of the ester compound of this invention.

(実施例)
次に、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、これは単に例示であって、本発明を制限するものではない。
(Example)
Next, the present invention will be specifically described by way of examples, but this is merely an example and does not limit the present invention.

(参考例1)第1のモノリスカチオン交換体の製造
(第1のモノリスの製造)
スチレン19.24g、ジビニルベンゼン1.01g、ソルビタンモノオレエート(以下SMOと略す)2.25g及び2,2’−アゾビス(イソブチロニトリル)0.05gを混合し、均一に溶解させた。次に、当該スチレン/ジビニルベンゼン/SMO/2,2’−アゾビス(イソブチロニトリル)混合物を180gの純水に添加し、遊星式撹拌装置である真空撹拌脱泡ミキサー(イーエムイー社製)を用いて減圧下撹拌して、油中水滴型エマルションを得た。このエマルションを速やかに反応容器に移し、密封後静置下で60℃、24時間重合させた。重合終了後、内容物を取り出し、メタノールで抽出した後、減圧乾燥して、連続マクロポア構造を有するモノリスを製造した。このようにして得られた第1のモノリスAの内部構造をSEMにより観察した。その結果、連続気泡構造を有しており、水銀圧入法により測定したマクロポアとマクロポアが重なる部分の開口(メソポア)の平均直径は13.2μm、全細孔容積は8.4mL/gであった。
Reference Example 1 Production of first monolith cation exchanger (production of first monolith)
19.24 g of styrene, 1.01 g of divinylbenzene, 2.25 g of sorbitan monooleate (hereinafter abbreviated as SMO) and 0.05 g of 2,2′-azobis (isobutyronitrile) were mixed and dissolved uniformly. Next, the styrene / divinylbenzene / SMO / 2,2′-azobis (isobutyronitrile) mixture was added to 180 g of pure water, and a vacuum stirring defoaming mixer (manufactured by EM Corp.) as a planetary stirring device. Was stirred under reduced pressure to obtain a water-in-oil emulsion. This emulsion was quickly transferred to a reaction vessel and allowed to polymerize at 60 ° C. for 24 hours in a static state after sealing. After completion of the polymerization, the content was taken out, extracted with methanol, and then dried under reduced pressure to produce a monolith having a continuous macropore structure. The internal structure of the first monolith A thus obtained was observed by SEM. As a result, it had an open-cell structure, and the average diameter of the opening (mesopore) where the macropores and macropores were measured was 13.2 μm and the total pore volume was 8.4 mL / g. .

(第1のモノリスカチオン交換体の製造)
上記の方法で製造した第1のモノリスAをカラム状反応器に入れ、クロロスルホン酸500gとジクロロメタン4Lからなる溶液を通液して、20℃、3時間反応させた。反応終了後、系内にメタノールを添加し、未反応のクロロスルホン酸を失活させ、更にメタノールで洗浄して生成物を取り出した。最後に純水で洗浄して、第1のモノリスカチオン交換体Aを得た。
得られた第1のモノリスカチオン交換体Aのカチオン交換容量は、乾燥状態で4.8mg当量/gであり、スルホン酸基が定量的に導入されていることを確認した。また、水銀圧入法による測定から求めた、当該モノリスカチオン交換体の三次元的に連続した空孔の乾燥状態での平均直径は13.4μm、乾燥状態での全細孔容積は8.5mL/gであった。
次いで、第1のモノリスカチオン交換体A中のスルホン酸基の分布状態を確認するため、EPMAにより硫黄の分布状態を観察した。骨格断面における硫黄の分布状態は、硫黄はモノリスカチオン交換体の骨格表面のみならず、骨格内部にも均一に分布しており、スルホン酸基がモノリスカチオン交換体中に均一に導入されていることが確認できた。
(Production of first monolith cation exchanger)
The first monolith A produced by the above method was put into a column reactor, and a solution consisting of 500 g of chlorosulfonic acid and 4 L of dichloromethane was passed through and reacted at 20 ° C. for 3 hours. After completion of the reaction, methanol was added to the system to deactivate unreacted chlorosulfonic acid, and further washed with methanol to take out the product. Finally, it was washed with pure water to obtain a first monolith cation exchanger A.
The obtained first monolith cation exchanger A had a cation exchange capacity of 4.8 mg equivalent / g in a dry state, and it was confirmed that sulfonic acid groups were introduced quantitatively. The average diameter in the dry state of the three-dimensionally continuous pores of the monolith cation exchanger determined from the measurement by the mercury intrusion method was 13.4 μm, and the total pore volume in the dry state was 8.5 mL / g.
Subsequently, in order to confirm the distribution state of the sulfonic acid group in the first monolith cation exchanger A, the distribution state of sulfur was observed by EPMA. The distribution of sulfur in the cross section of the skeleton is that sulfur is uniformly distributed not only on the skeleton surface of the monolith cation exchanger but also inside the skeleton, and the sulfonic acid groups are uniformly introduced into the monolith cation exchanger. Was confirmed.

(参考例2)第2のモノリスカチオン交換体の製造
(モノリス中間体(2)の製造(I工程))
スチレン9.28g、ジビニルベンゼン0.19g、ソルビタンモノオレエート(以下SMOと略す)0.50gおよび2,2’-アゾビス(イソブチロニトリル)0.25gを混合し、均一に溶解させた。次に、当該スチレン/ジビニルベンゼン/SMO/2,2’-アゾビス(イソブチロニトリル)混合物を180gの純水に添加し、遊星式撹拌装置である真空撹拌脱泡ミキサー(イーエムイー社製)を用いて減圧下撹拌して、油中水滴型エマルションを得た。このエマルションを速やかに反応容器に移し、密封後静置下で60℃、24時間重合させた。重合終了後、内容物を取り出し、メタノールで抽出した後、減圧乾燥して、連続マクロポア構造を有するモノリス中間体(2)Bを製造した。このようにして得られたモノリス中間体(乾燥体)の内部構造をSEMにより観察した。その結果、隣接する2つのマクロポアを区画する壁部は極めて細く棒状であるものの、連続気泡構造を有しており、水銀圧入法により測定したマクロポアとマクロポアが重なる部分の開口(メソポア)の平均直径は40μm、全細孔容積は18.2mL/gであった。
Reference Example 2 Production of Second Monolith Cation Exchanger (Production of Monolith Intermediate (2) (Step I))
9.28 g of styrene, 0.19 g of divinylbenzene, 0.50 g of sorbitan monooleate (hereinafter abbreviated as SMO) and 0.25 g of 2,2′-azobis (isobutyronitrile) were mixed and dissolved uniformly. Next, the styrene / divinylbenzene / SMO / 2,2′-azobis (isobutyronitrile) mixture was added to 180 g of pure water, and a vacuum stirring defoaming mixer (manufactured by EM Co.) as a planetary stirring device. Was stirred under reduced pressure to obtain a water-in-oil emulsion. This emulsion was quickly transferred to a reaction vessel and allowed to polymerize at 60 ° C. for 24 hours in a static state after sealing. After completion of the polymerization, the content was taken out, extracted with methanol, and then dried under reduced pressure to produce Monolith Intermediate (2) B having a continuous macropore structure. The internal structure of the monolith intermediate (dry body) thus obtained was observed by SEM. As a result, although the wall section that divides two adjacent macropores is extremely thin and rod-shaped, it has an open cell structure, and the average diameter of the openings (mesopores) where macropores and macropores overlap is measured by mercury porosimetry. Was 40 μm and the total pore volume was 18.2 mL / g.

(第2のモノリスの製造)
次いで、スチレン216.6g、ジビニルベンゼン4.4g、1-デカノール220g、2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)0.8gを混合し、均一に溶解させた(II工程)。次に上記モノリス中間体を反応容器に入れ、当該スチレン/ジビニルベンゼン/1-デカノール/2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)混合物に浸漬させ、減圧チャンバー中で脱泡した後、反応容器を密封し、静置下50℃で24時間重合させた。重合終了後内容物を取り出し、アセトンでソックスレー抽出した後、減圧乾燥し(III工程)、第2のモノリスBを得た。
このようにして得られたスチレン/ジビニルベンゼン共重合体よりなる架橋成分を1.2モル%含有した第2のモノリスB(乾燥体)の内部構造を、SEMにより観察した。その結果、当該モノリスは骨格及び空孔はそれぞれ3次元的に連続し、両相が絡み合った共連続構造であった。また、SEM画像から測定した骨格の平均太さは20μmであった。また、水銀圧入法により測定した、当該モノリスの三次元的に連続した空孔の平均直径は70μm、全細孔容積は4.4mL/gであった。なお、空孔の平均直径は、水銀圧入法により得られた細孔分布曲線の極大値である。
(Manufacture of second monolith)
Next, 216.6 g of styrene, 4.4 g of divinylbenzene, 220 g of 1-decanol, and 0.8 g of 2,2′-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile) were mixed and dissolved uniformly (step II). Next, the above monolith intermediate is placed in a reaction vessel, immersed in the styrene / divinylbenzene / 1-decanol / 2,2′-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile) mixture, and degassed in a vacuum chamber. The reaction vessel was sealed and allowed to polymerize at 50 ° C. for 24 hours. After completion of the polymerization, the content was taken out, subjected to Soxhlet extraction with acetone, and then dried under reduced pressure (step III) to obtain a second monolith B.
The internal structure of the second monolith B (dry body) containing 1.2 mol% of the crosslinking component composed of the styrene / divinylbenzene copolymer thus obtained was observed by SEM. As a result, the monolith had a co-continuous structure in which the skeleton and the vacancies were three-dimensionally continuous, and both phases were intertwined. Moreover, the average thickness of the skeleton measured from the SEM image was 20 μm. Further, the average diameter of the three-dimensionally continuous pores of the monolith measured by mercury porosimetry was 70 μm, and the total pore volume was 4.4 mL / g. The average diameter of the pores is a maximum value of the pore distribution curve obtained by the mercury intrusion method.

(第2のモノリスカチオン交換体の製造)
上記の方法で製造したモノリスをカラム状反応器に入れ、クロロスルホン酸500gとジクロロメタン4Lからなる溶液を通液して、20℃、3時間反応させた。反応終了後、系内にメタノールを添加し、未反応のクロロスルホン酸を失活させ、更にメタノールで洗浄して生成物を取り出した。最後に純水で洗浄して、第2のモノリスカチオン交換体Bを得た。
得られたモノリスカチオン交換体のカチオン交換容量は、乾燥状態で4.7mg当量/gであり、スルホン酸基が定量的に導入されていることを確認した。また、第2のモノリスカチオン交換体Bの内部構造をSEMにより観察したところ、当該モノリスカチオン交換体は骨格及び空孔はそれぞれ3次元的に連続し、両相が絡み合った共連続構造であった。また、SEM画像から測定した乾燥状態での骨格の平均太さは20μmであり、水銀圧入法による測定から求めた、当該モノリスカチオン交換体の三次元的に連続した空孔の乾燥状態での平均直径は70μm、乾燥状態での全細孔容積は4.4mL/gであった。
次いで、第2のモノリスカチオン交換体B中のスルホン酸基の分布状態を確認するため、EPMAにより硫黄の分布状態を観察した。硫黄はモノリスカチオン交換体の骨格表面のみならず、骨格内部にも均一に分布しており、スルホン酸基がモノリスカチオン交換体中に均一に導入されていることが確認できた。
(Production of second monolith cation exchanger)
The monolith produced by the above method was put into a column reactor, and a solution consisting of 500 g of chlorosulfonic acid and 4 L of dichloromethane was passed through and reacted at 20 ° C. for 3 hours. After completion of the reaction, methanol was added to the system to deactivate unreacted chlorosulfonic acid, and further washed with methanol to take out the product. Finally, it was washed with pure water to obtain a second monolith cation exchanger B.
The obtained monolith cation exchanger had a cation exchange capacity of 4.7 mg equivalent / g in a dry state, and it was confirmed that sulfonic acid groups were quantitatively introduced. Further, when the internal structure of the second monolith cation exchanger B was observed by SEM, the monolith cation exchanger had a co-continuous structure in which the skeleton and the vacancies were each three-dimensionally continuous and the two phases were intertwined. . The average thickness of the skeleton in the dry state measured from the SEM image is 20 μm, and the average in the dry state of the three-dimensional continuous pores of the monolith cation exchanger determined from the measurement by the mercury intrusion method. The diameter was 70 μm, and the total pore volume in the dry state was 4.4 mL / g.
Subsequently, in order to confirm the distribution state of the sulfonic acid group in the second monolith cation exchanger B, the distribution state of sulfur was observed by EPMA. Sulfur was uniformly distributed not only on the skeleton surface of the monolith cation exchanger but also inside the skeleton, and it was confirmed that sulfonic acid groups were uniformly introduced into the monolith cation exchanger.

(実施例1)
上記のようにして得た第2のモノリスカチオン交換体Bを大過剰のエーテルに接触させた後、室温にて、減圧乾燥した。
次いで、反応容器に、安息香酸0.5ミリモルと、安息香酸と同重量の乾燥後の第2のモノリスカチオン交換体B 61mgを加え、トルエン0.5mLを加えた。このとき、モノリス状有機多孔質カチオン交換体に対するカルボン酸の当量比(カルボキシル基当量/カチオン交換基当量)は1.7であった。
次いで、反応容器に、メタノールを、安息香酸に対する当量比で、5倍当量分加え、更に、トルエンを0.5mL加えた。
次いで、反応容器を60℃で24時間加熱して、反応を行った。
反応終了後、エステル化合物の生成量を分析したところ、エステル化率は98%であった。
Example 1
The second monolith cation exchanger B obtained as described above was brought into contact with a large excess of ether and then dried under reduced pressure at room temperature.
Next, 0.5 mmol of benzoic acid and 61 mg of the second monolith cation exchanger B after drying having the same weight as benzoic acid were added to the reaction vessel, and 0.5 mL of toluene was added. At this time, the equivalent ratio of carboxylic acid to the monolithic organic porous cation exchanger (carboxyl group equivalent / cation exchange group equivalent) was 1.7.
Next, methanol was added to the reaction vessel in an equivalent ratio of benzoic acid to a 5-fold equivalent, and 0.5 mL of toluene was further added.
Subsequently, the reaction container was heated at 60 degreeC for 24 hours, and reaction was performed.
After the completion of the reaction, the amount of ester compound produced was analyzed, and the esterification rate was 98%.

(比較例1)
上記のようにして得た第2のモノリスカチオン交換体Bを大過剰のエーテルに接触させた後、室温にて、減圧乾燥した。
次いで、反応容器に、安息香酸0.5ミリモルを加え、次いで、安息香酸と同重量の乾燥後の第2のモノリスカチオン交換体B 61mgを加え、次いで、安息香酸に対する当量比で、5倍当量分のメタノールを加え、撹拌した。次いで、トルエンを1mL加えた。このとき、モノリス状有機多孔質カチオン交換体に対するカルボン酸の当量比(カルボキシル基当量/カチオン交換基当量)は1.7であった。
次いで、反応容器を60℃で24時間加熱して、反応を行った。
反応終了後、エステル化合物の生成量を分析したところ、エステル化率は87%であった。
(Comparative Example 1)
The second monolith cation exchanger B obtained as described above was brought into contact with a large excess of ether and then dried under reduced pressure at room temperature.
Next, 0.5 mmol of benzoic acid was added to the reaction vessel, and then 61 mg of the second monolith cation exchanger B after drying having the same weight as benzoic acid was added, and then 5 times equivalent in terms of equivalent ratio to benzoic acid. Min methanol was added and stirred. Then 1 mL of toluene was added. At this time, the equivalent ratio of carboxylic acid to the monolithic organic porous cation exchanger (carboxyl group equivalent / cation exchange group equivalent) was 1.7.
Subsequently, the reaction container was heated at 60 degreeC for 24 hours, and reaction was performed.
After the completion of the reaction, the amount of ester compound produced was analyzed, and the esterification rate was 87%.

(実施例2)
安息香酸0.5ミリモルに代えて、4−シアノ安息香酸0.5ミリモルとし、メタノール5当量分に代えて、メタノール10当量分とすること以外は、実施例1と同様に行った。その結果、エステル化率は95%であった。
(Example 2)
The same procedure as in Example 1 was performed except that 0.5 mmol of 4-cyanobenzoic acid was used instead of 0.5 mmol of benzoic acid, and 10 equivalents of methanol instead of 5 equivalents of methanol. As a result, the esterification rate was 95%.

(比較例2)
安息香酸0.5ミリモルに代えて、4−シアノ安息香酸0.5ミリモルとし、4−シアノ安息香酸と同重量の乾燥後の第2のモノリスカチオン交換体B 73mgを加えたことと、メタノール5当量分に代えて、メタノール10当量分とすること以外は、比較例1と同様に行った。その結果、エステル化率は84%であった。
(Comparative Example 2)
Instead of 0.5 mmol of benzoic acid, 0.5 mmol of 4-cyanobenzoic acid was added, and 73 mg of the second monolith cation exchanger B after drying having the same weight as 4-cyanobenzoic acid was added, and methanol 5 It replaced with the equivalent part and performed similarly to the comparative example 1 except setting it as the methanol 10 equivalent part. As a result, the esterification rate was 84%.

(実施例3)
安息香酸0.5ミリモルに代えて、4−エトキシ安息香酸0.5ミリモルとし、4−エトキシ安息香酸と同重量の乾燥後の第2のモノリスカチオン交換体B 83mgを加えたことと、メタノール5当量分に代えて、メタノール10当量分とすること以外は、実施例1と同様に行った。その結果、エステル化率は68%であった。
(Example 3)
Instead of 0.5 mmol of benzoic acid, 0.5 mmol of 4-ethoxybenzoic acid was added, 83 mg of the second monolith cation exchanger B after drying having the same weight as 4-ethoxybenzoic acid was added, and methanol 5 The same procedure as in Example 1 was performed except that 10 equivalents of methanol were used instead of equivalents. As a result, the esterification rate was 68%.

(実施例4)
安息香酸0.5ミリモルに代えて、4−エトキシ安息香酸0.5ミリモルとし、4−エトキシ安息香酸と同重量の乾燥後の第2のモノリスカチオン交換体B 83mgを加えたこと以外は、実施例1と同様に行った。その結果、エステル化率は42%であった。
Example 4
Implemented except that instead of 0.5 mmol of benzoic acid, 0.5 mmol of 4-ethoxybenzoic acid was added and 83 mg of the second monolith cation exchanger B after drying was dried in the same weight as 4-ethoxybenzoic acid. Performed as in Example 1. As a result, the esterification rate was 42%.

(比較例3)
安息香酸0.5ミリモルに代えて、4−エトキシ安息香酸0.5ミリモルとし、4−エトキシ安息香酸と同重量の乾燥後の第2のモノリスカチオン交換体B 83mgを加えたことすること以外は、比較例1と同様に行った。その結果、エステル化率は15%であった。
(Comparative Example 3)
Instead of adding 0.5 mg of 4-ethoxybenzoic acid instead of 0.5 mmol of benzoic acid and adding 83 mg of the second monolith cation exchanger B after drying in the same weight as 4-ethoxybenzoic acid. The same procedure as in Comparative Example 1 was performed. As a result, the esterification rate was 15%.

(実施例5)
安息香酸0.5ミリモルに代えて、4−t−ブチル安息香酸0.5ミリモルとし、4−t−ブチル安息香酸と同重量の乾燥後の第2のモノリスカチオン交換体B 89mgを加えたことと、メタノール5当量分に代えて、メタノール10当量分とすること以外は、実施例1と同様に行った。その結果、エステル化率は79%であった。
(Example 5)
Instead of 0.5 mmol of benzoic acid, 0.5 mmol of 4-t-butylbenzoic acid was added, and 89 mg of the second monolith cation exchanger B after drying having the same weight as 4-t-butylbenzoic acid was added. The same procedure as in Example 1 was conducted except that 10 equivalents of methanol were used instead of 5 equivalents of methanol. As a result, the esterification rate was 79%.

(実施例6)
安息香酸0.5ミリモルに代えて、4−t−ブチル安息香酸0.5ミリモルとし、4−t−ブチル安息香酸と同重量の乾燥後の第2のモノリスカチオン交換体B 89mgを加えたこと以外は、実施例1と同様に行った。その結果、エステル化率は56%であった。
(Example 6)
Instead of 0.5 mmol of benzoic acid, 0.5 mmol of 4-t-butylbenzoic acid was added, and 89 mg of the second monolith cation exchanger B after drying having the same weight as 4-t-butylbenzoic acid was added. Except for this, the same procedure as in Example 1 was performed. As a result, the esterification rate was 56%.

(比較例4)
安息香酸0.5ミリモルに代えて、4−t−ブチル安息香酸0.5ミリモルとし、4−t−ブチル安息香酸と同重量の乾燥後の第2のモノリスカチオン交換体B 89mgを加えたこと以外は、比較例1と同様に行った。その結果、エステル化率は20%であった。
(Comparative Example 4)
Instead of 0.5 mmol of benzoic acid, 0.5 mmol of 4-t-butylbenzoic acid was added, and 89 mg of the second monolith cation exchanger B after drying having the same weight as 4-t-butylbenzoic acid was added. Except for this, the same procedure as in Comparative Example 1 was performed. As a result, the esterification rate was 20%.

1)カルボキシル基の当量数に対するヒドロキシル基の当量数 1) Number of equivalents of hydroxyl groups relative to the number of equivalents of carboxyl groups

1 骨格相
2 空孔相
10 共連続構造
1 Skeletal phase 2 Pore phase 10 Co-continuous structure

Claims (4)

モノリス状有機多孔質カチオン交換体の存在下、カルボン酸とアルコールとを、溶媒中で反応させて、エステル化合物を得るエステル化合物の製造方法であって、
該モノリス状有機多孔質カチオン交換体、該カルボン酸、該アルコール及び該溶媒を接触させるときに、該モノリス状有機多孔質カチオン交換体への該カルボン酸、該アルコール及び該溶媒の接触順を、該モノリス状有機多孔質カチオン交換体に、該溶媒が接触する前に、該アルコールが接触することがない接触順にすること、
を特徴とするエステル化合物の製造方法。
A method for producing an ester compound in which a carboxylic acid and an alcohol are reacted in a solvent in the presence of a monolithic organic porous cation exchanger, and an ester compound is obtained,
When contacting the monolithic organic porous cation exchanger, the carboxylic acid, the alcohol and the solvent, the contact order of the carboxylic acid, the alcohol and the solvent to the monolithic organic porous cation exchanger is as follows: Bringing the alcohol into contact with the monolithic organic porous cation exchanger before the solvent comes into contact;
The manufacturing method of the ester compound characterized by these.
前記モノリス状有機多孔質カチオン交換体が、連続骨格相と連続空孔相からなり、連続骨格の厚みは1〜100μm、連続空孔の平均直径は1〜1000μm、全細孔容積は0.5〜50mL/gであり、乾燥状態での重量当たりのカチオン交換容量が1〜6mg当量/gであり、カチオン交換基が有機多孔質カチオン交換体中に均一に分布しているモノリス状有機多孔質カチオン交換体であることを特徴とする請求項1記載のエステル化合物の製造方法。   The monolithic organic porous cation exchanger is composed of a continuous skeleton phase and a continuous pore phase, the thickness of the continuous skeleton is 1 to 100 μm, the average diameter of the continuous pores is 1 to 1000 μm, and the total pore volume is 0.5. A monolithic organic porous material having a cation exchange capacity per weight of 1 to 6 mg equivalent / g in a dry state and having a cation exchange group uniformly distributed in the organic porous cation exchanger It is a cation exchanger, The manufacturing method of the ester compound of Claim 1 characterized by the above-mentioned. 前記モノリス状有機多孔質カチオン交換体が、互いにつながっているマクロポアとマクロポアの壁内に平均直径が1〜1000μmの共通の開口(メソポア)を有する連続気泡構造を有し、全細孔容積が1〜50mL/gであり、乾燥状態での重量当りのカチオン交換容量が1〜6mg当量/gであり、カチオン交換基が有機多孔質カチオン交換体中に均一に分布しているモノリス状有機多孔質カチオン交換体であることを特徴とする請求項2記載のエステル化合物の製造方法。   The monolithic organic porous cation exchanger has an open cell structure having a common pore (mesopore) having an average diameter of 1 to 1000 μm in the wall of the macropore and the macropore connected to each other, and the total pore volume is 1 A monolithic organic porous material having a cation exchange capacity per weight of 1 to 6 mg equivalent / g in a dry state and having a cation exchange group uniformly distributed in the organic porous cation exchanger It is a cation exchanger, The manufacturing method of the ester compound of Claim 2 characterized by the above-mentioned. 前記モノリス状有機多孔質カチオン交換体が、カチオン交換基が導入された全構成単位中、架橋構造単位を0.1〜5.0モル%含有する芳香族ビニルポリマーからなる平均太さが1〜60μmの三次元的に連続した骨格と、その骨格間に平均直径が10〜200μmの三次元的に連続した空孔とからなる共連続構造体であり、全細孔容積が0.5〜10mL/gであり、乾燥状態での重量当りのカチオン交換容量が1〜6mg当量/gであり、カチオン交換基が有機多孔質カチオン交換体中に均一に分布しているモノリス状有機多孔質カチオン交換体であることを特徴とする請求項2記載のエステル化合物の製造方法。   The monolithic organic porous cation exchanger has an average thickness of 1 to 1 composed of an aromatic vinyl polymer containing 0.1 to 5.0 mol% of a crosslinked structural unit among all the structural units into which cation exchange groups have been introduced. A co-continuous structure composed of a three-dimensionally continuous skeleton of 60 μm and three-dimensionally continuous pores having an average diameter of 10 to 200 μm between the skeletons, and a total pore volume of 0.5 to 10 mL Monolithic organic porous cation exchange in which the cation exchange capacity per weight in the dry state is 1 to 6 mg equivalent / g, and the cation exchange groups are uniformly distributed in the organic porous cation exchanger 3. The method for producing an ester compound according to claim 2, wherein the ester compound is a body.
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