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KR101810646B1 - A manufacturing method of linear polyglycerol - Google Patents

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KR101810646B1
KR101810646B1 KR1020150189496A KR20150189496A KR101810646B1 KR 101810646 B1 KR101810646 B1 KR 101810646B1 KR 1020150189496 A KR1020150189496 A KR 1020150189496A KR 20150189496 A KR20150189496 A KR 20150189496A KR 101810646 B1 KR101810646 B1 KR 101810646B1
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South Korea
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glycerol
selectivity
yield
cation
main catalyst
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KR1020150189496A
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이현주
김민수
이상득
이제승
한태열
박서경
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한국과학기술연구원
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Abstract

본 발명은 직쇄형 폴리글리세롤의 제조방법에 관한 것으로 글리세롤을 주촉매 및 조촉매 하에서 반응시켜 직쇄형 폴리글리세롤을 생성하는 단계를 포함함으로써, 용매를 사용하지 않는 친환경적인 방법으로 반응을 수행할 수 있다. 또한, 주촉매의 높은 활성을 조절할 수 있는 조촉매를 사용하여 부반응을 억제시킴으로써 높은 수율 및 높은 선택도로 직쇄형 폴리글리세롤, 특히 디글리세롤 및 트리글리세롤을 생성할 수 있다.The present invention relates to a process for producing a straight chain polyglycerol, which comprises reacting glycerol with a main catalyst and a cocatalyst to produce a linear polyglycerol, whereby the reaction can be carried out in an environmentally friendly manner without using a solvent . Also, it is possible to produce linear polyglycerols, especially diglycerol and triglycerol, with high yield and high selectivity by suppressing the side reaction using a promoter capable of controlling the high activity of the main catalyst.

Description

직쇄형 폴리글리세롤의 제조방법{A manufacturing method of linear polyglycerol}[0001] The present invention relates to a method for producing linear polyglycerol,

본 발명은 용매를 사용하지 않는 친환경적인 방법으로 반응을 수행할 수 있으며 높은 수율 및 높은 선택도로 직쇄형 폴리글리세롤을 제조할 수 있는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a process for producing a linear polyglycerol with high yield and high selectivity, which can be carried out in an environmentally friendly manner without using a solvent.

21세기 들어 환경오염, 지구 온난화, 화석 연료 고갈 등의 문제가 심화되고 있으며, 이를 해결하기 위한 연구에 많은 관심이 집중되고 있다. 최근에 부존량이 한정되어 있는 석유, 석탄 및 천연가스 등의 화석 연료를 대체할 수 있는 물질로서 활발한 연구와 생산이 이루어지고 있는 바이오 디젤은 주로 식물성 기름에 포함된 트리글리세리드와 메탄올의 에스테르 교환 반응을 통하여 제조되고, 부산물로 글리세롤이 생산된다(Angew . Chem . Int . Ed. 2007, 46, 4434).In the 21st century, problems such as environmental pollution, global warming, depletion of fossil fuels are intensifying, and much attention has been focused on research to solve them. Biodiesel, which has been recently actively researched and produced as a substitute for fossil fuels such as petroleum, coal and natural gas, which has a limited volume, is mainly used in the transesterification reaction of triglyceride and methanol contained in vegetable oil And glycerol is produced as a by-product ( Angew . Chem . Int . Ed. 2007, 46, 4434).

상기 바이오 디젤은 그 사용량이 점차 증가함에 따라 바이오 디젤 생산공정의 부산물인 글리세롤의 생산량도 비례하여 증가하고 있다. 그 결과, 생산되는 글리세롤의 양이 소비되는 양보다 훨씬 많아 남는 글리세롤을 폐기물로 처리해야 할 정도로 글리세롤의 과생산 문제가 대두되고 있다. 이에 상기 과생산되는 글리세롤을 기반으로 하는 고부가가치의 유도체에 대한 연구가 최근 활발하게 진행되고 있다. As the amount of the biodiesel used increases gradually, the production amount of glycerol, which is a by-product of the biodiesel production process, also increases proportionally. As a result, the overproduction of glycerol is growing to such an extent that the amount of glycerol produced is much larger than the amount consumed, which means that the glycerol should be treated as waste. Therefore, studies on high-value-added derivatives based on the above-produced glycerol have been actively conducted.

상기 글리세롤의 유도체중에서 폴리글리세롤은 다양한 분야에서 활용이 되는데, 이중에서 직쇄형 폴리글리세롤인 디글리세롤(DG)과 트리글리세롤(TG)은 지방산과의 에스테르화 반응 및 지방산 에스테르와의 트랜스에스테르화 반응의 원료로 사용되어 알키드 수지를 제조하는데 사용된다. 또한 제약, 화장품 및 식품 산업 등에서 친유성과 친수성의 균형을 조절하는 고급 유화제로 사용될 뿐만 아니라, 섬유 유연제, 습윤제, 증점제, 소포제, 분산제 및 윤활제 등 다양한 분야에 활용되고 있다. Among the derivatives of glycerol, polyglycerol is used in various fields. Of these straight-chain polyglycerols, diglycerol (DG) and triglycerol (TG) are esterified with fatty acid and transesterified with fatty acid ester It is used as raw material and used to make alkyd resin. In addition, it is used in various fields such as a fabric softener, a wetting agent, a thickener, a defoaming agent, a dispersing agent, and a lubricant as well as a high-grade emulsifier for controlling the balance between lipophilicity and hydrophilicity in the pharmaceutical, cosmetic and food industries.

상기 직쇄형 폴리글리세린을 제조하는 방법은 글리세린을 증류하고 남은 잔류분으로부터 회수하는 방법, 글리세롤을 탈수 축합 반응시켜 제조하는 방법, 글리세롤과 에피클로로히드린을 중합 및 가수분해 후 탈염시켜 제조하는 방법, 수산화나트륨이나 아민 등의 알칼리 촉매 또는 아세트산 등의 산성 촉매를 이용하여 글리시돌을 글리세린에 부가하는 방법 등이 있다. 그러나 이러한 방법들은 반응의 선택성이 낮아 저분자량의 고리형 화합물 또는 고분자량의 직쇄형 폴리글리세롤 등이 생성되어 생산물의 물성이 열화되고, 고가의 원료를 사용함으로 인한 제조비용의 상승 등의 문제점이 있다. The method for producing the straight-chain polyglycerol may include a method in which glycerol is distilled and recovered from the remaining residue, a method in which glycerol is dehydrated and condensed, a method in which glycerol and epichlorohydrin are polymerized and hydrolyzed and desalted, A method of adding glycidol to glycerin using an alkali catalyst such as sodium hydroxide or amine or an acidic catalyst such as acetic acid. However, these methods have a problem in that the selectivity of the reaction is so low that a cyclic compound having a low molecular weight or a linear polyglycerol having a high molecular weight is produced and the physical properties of the product are deteriorated and the production cost is increased due to the use of an expensive raw material .

상기 디글리세롤(DG) 또는 트리글리세롤(TG)의 제조방법을 구체적으로 설명하면, 유럽공개특허 제033984호에서는 글리세롤과 글리시돌(또는 에피클로로히드린)을 반응시켜 디글리세롤을 제조하는 방법이 개시되어 있다. 그러나, 상기 특허에서 제시하고 있는 반응은 생성물에 대한 선택성이 낮고, 에피클로로히드린을 이용하는 경우에는 반응 후 생성물에 함유된 다량의 염소 이온을 제거해야 하는 문제가 있다. 또한, 글리시돌을 사용하는 경우에는 생성물에 염소 이온이 포함되지 않는다는 장점은 있으나, 반응물인 글리시돌의 높은 가격으로 경제성이 상대적으로 매우 낮다는 문제점이 있다.A method for producing diglycerol (DG) or triglycerol (TG) will be described in detail. European Patent Publication No. 033984 discloses a method for producing diglycerol by reacting glycerol with glycidol (or epichlorohydrin) Lt; / RTI > However, the reaction proposed in the patent has low selectivity to the product, and when epichlorohydrin is used, there is a problem that a large amount of chlorine ions contained in the product after the reaction must be removed. Further, when glycidol is used, there is an advantage that chlorine ion is not contained in the product, but there is a problem that economical efficiency is relatively low due to high price of glycidol, which is a reactant.

이와 같은 문제점을 개선하기 위하여, 미국등록특허 제3,637,774호에는 가성소다 등의 알칼리 촉매를 사용하여 글리세롤을 직쇄형 글리세롤 중합체로 제조하는 방법이 개시되어 있다. 구체적으로, 100 ℃이상의 무수용매 하에서 알칼리 촉매를 사용하여 글리세롤 중합체를 제조하고, 물을 첨가하여 희석한 후 100 ℃이하에서 탈색제를 첨가하여 탈색하는 방법이 개시되어 있다. 그러나 상기 기술은 생성물 중에서 고리형 글리세롤 중합체의 함량이 높아 직쇄형 글리세롤 중합체의 분리 및 정제가 어렵고, 생산비용이 증가할 뿐만 아니라 직쇄형 글리세롤 중합체의 수율이 감소하는 문제점이 있다.In order to solve such problems, U.S. Patent No. 3,637,774 discloses a method of producing glycerol into a linear glycerol polymer by using an alkali catalyst such as caustic soda. Specifically, a method is disclosed in which a glycerol polymer is prepared using an alkali catalyst in an anhydrous solvent at 100 占 폚 or higher, diluted with water, and then decolorized by adding a decolorizer at 100 占 폚 or lower. However, the above-mentioned technology has a problem that the content of the cyclic glycerol polymer in the product is high, which makes it difficult to separate and purify the linear glycerol polymer, increase the production cost, and decrease the yield of the linear glycerol polymer.

또한, 일본특허공고 평5-001291호에는 글리세롤 또는 글리세롤 중합체에 인산을 촉매로 첨가하여 115 내지 125 ℃의 온도에서 글리시돌을 부가 반응시키는 방법이 개시되어 있고, 일본특허공고 평7-216082호에는 알칼리 촉매의 존재하에서 200 내지 270 ℃의 온도로 반응 혼합물을 비등시키면서 글리세롤을 축중합시키는 방법이 개시되어 있으며, 일본특허공개 제2002-030144호에는 알칼리 금속 할로겐화물의 존재하에서 개시제 없이 글리세롤에 글리시돌만을 첨가하여 반응시키는 방법이 개시되어 있을 뿐만 아니라, 국제특허 WO2004/048304호에는 글리세롤에 인산계 산성 촉매와 글리시돌을 순차적으로 첨가하는 방법이 개시되어 있다. 상기 기술들은 앞에서 기술한 기존의 방법들과 마찬가지로 고가의 글리시돌을 필요로 하거나, 고리형 글리세롤 중합체의 함량이 높아 직쇄형 글리세롤 중합체의 분리 및 정제가 어려운 문제가 있다. Japanese Patent Publication No. 5-001291 discloses a method in which phosphoric acid is added as a catalyst to glycerol or a glycerol polymer and an addition reaction of glycidol is carried out at a temperature of 115 to 125 ° C. In JP-A 7-216082 Discloses a method of polycondensation of glycerol while boiling the reaction mixture at a temperature of 200 to 270 DEG C in the presence of an alkali catalyst. Japanese Patent Laid-Open Publication No. 2002-030144 discloses a method of producing glycerol In addition, a method of sequentially adding a phosphoric acid-based acid catalyst and glycidol to glycerol is disclosed in International Patent Publication No. WO2004 / 048304. These techniques require expensive glycidol as in the conventional methods described above, or have a problem in that it is difficult to separate and purify the linear glycerol polymer because the content of the cyclic glycerol polymer is high.

또한, 미국등록특허 제6,620,904호에는 수산화칼슘(Ca(OH)2) 0.1 wt%를 촉매로 사용하여 글리세롤을 230 ℃, 150 mmHg의 조건에서 15시간 반응시켜 43 wt%의 글리세롤 잔량, 33 wt%의 디글리세롤, 14 wt%의 트리글리세롤, 7 wt%의 테트라글리세롤 이상의 직쇄형 폴리글리세롤 및 2.3 wt%의 고리형 폴리글리세롤이 수득되었다고 개시되어 있다. 상기 기술은 감압을 통해 반응 부산물인 물을 제거하여 반응을 촉진함으로써 기존의 방법에 비해 반응 온도를 낮추어 생성물의 변색과 냄새를 감소시키는 동시에 반응 시간을 단축할 수 있다. 그러나, 생성물을 200 ℃, 4 mmHg의 조건으로 증류하여 반응물인 글리세롤을 제거하는 동안, 생성물에 잔존하는 촉매의 높은 반응성으로 인해 고리형 폴리글리세롤 등의 부산물이 증가하는 문제점이 있다.U.S. Patent No. 6,620,904 discloses that glycerol is reacted for 15 hours at 230 ° C and 150 mmHg using 0.1 wt% of calcium hydroxide (Ca (OH) 2 ) as a catalyst to obtain 43 wt% of glycerol balance, 33 wt% Diglycerol, 14 wt% of triglycerol, 7 wt% of tetraglycerol or higher linear polyglycerol and 2.3 wt% of cyclic polyglycerol were obtained. The above-mentioned technique can reduce the discoloration and odor of the product by lowering the reaction temperature as compared with the conventional method by promoting the reaction by removing water which is a reaction by-product through the decompression, and at the same time, the reaction time can be shortened. However, there is a problem in that byproducts such as cyclic polyglycerol are increased due to high reactivity of the catalyst remaining in the product during distillation of the product at 200 DEG C and 4 mmHg to remove glycerol as a reactant.

따라서, 종래의 방법과 달리, 에피클로로히드린이나 글리시돌과 같은 고가의 원료 및 강염기성 촉매를 사용하지 않으면서 높은 수율과 선택성으로 디글리세롤 및 트리글리세롤을 제조할 수 있는 방법이 요구되고 있다. Therefore, unlike the conventional method, there is a demand for a method capable of producing diglycerol and triglycerol with high yield and selectivity without using an expensive raw material such as epichlorohydrin or glycidol and a strong basic catalyst .

미국등록특허 제3,637,774호United States Patent No. 3,637,774 일본특허공고 평5-001291호Japanese Patent Publication No. 5-001291 일본특허공고 평7-216082호Japanese Patent Publication No. 7-216082 일본특허공개 제2002-030144호Japanese Patent Laid-Open No. 2002-030144 미국등록특허 제6,620,904호U.S. Patent No. 6,620,904

Angew. Chem. Int. Ed. 2007, 46, 4434Angew. Chem. Int. Ed. 2007, 46, 4434

본 발명의 목적은 용매를 사용하지 않는 친환경적인 방법으로 반응을 수행할 수 있으며 높은 수율 및 높은 선택도로 직쇄형 폴리글리세롤을 제조할 수 있는 방법을 제공하는데 있다.An object of the present invention is to provide a process for producing a linear polyglycerol with high yield and high selectivity, which can be carried out in an environmentally friendly manner without using a solvent.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 직쇄형 폴리글리세롤의 제조방법은 알칼리 금속 양이온 및 아세테이트 음이온을 포함하는 아세테이트염인 주촉매 하에서 글리세롤을 반응시켜 직쇄형 폴리글리세롤을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.In order to accomplish the above object, the present invention provides a method for producing straight chain polyglycerol, which comprises reacting glycerol in the presence of a main catalyst which is an acetate salt containing an alkali metal cation and an acetate anion to produce linear polyglycerol .

상기 주촉매의 염기도(pKb)는 9 내지 10일 수 있다.The basicity (pK b ) of the main catalyst may be 9 to 10.

상기 반응시 알칼리 금속 양이온 및 무기 음이온을 포함하는 무기염인 조촉매를 추가할 수 있다.During the reaction, a cocatalyst which is an inorganic salt including alkali metal cations and inorganic anions can be added.

상기 직쇄형 폴리글리세롤은 디글리세롤, 트리글리세롤 및 이들이 혼합된 글리세롤일 수 있다.The linear polyglycerol may be diglycerol, triglycerol and glycerol mixed therewith.

상기 주촉매 및 조촉매에 함유되는 알칼리 금속 양이온은 리튬(Li+) 양이온, 소듐(Na+) 양이온, 칼륨(K+) 양이온, 루비듐(Rb+) 양이온 및 세슘(Cs+) 양이온으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있다.Alkali metal cations contained in the main catalyst and co-catalyst is lithium (Li +) cation, a sodium (Na +) cation, potassium (K +) cation, a rubidium (Rb +) cation, and cesium (Cs +) group consisting of a cationic ≪ / RTI >

상기 조촉매에 함유되는 무기 음이온은 수소포스파이트(HP(H)O3 -), 수소포스페이트(HPO4 2-), 이수소포스페이트(H2PO4 -), 설파이트(HSO3 -) 및 수소설페이트(HSO4 -)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있다.Inorganic anions contained in the co-catalyst is a hydrogen phosphite (HP (H) O 3 - ), hydrogen phosphate (HPO 4 2-), hydrogen phosphate (H 2 PO 4 -), sulfites (HSO 3 -) and And hydrogen sulfate (HSO 4 - ).

상기 주촉매는 글리세롤 1몰에 대하여 0.1 내지 0.9 몰로 첨가될 수 있다.The main catalyst may be added in an amount of 0.1 to 0.9 mole based on 1 mole of glycerol.

상기 조촉매는 주촉매 1 몰에 대하여 0.1 내지 5 몰로 첨가될 수 있다.The cocatalyst may be added in an amount of 0.1 to 5 mol based on 1 mol of the main catalyst.

상기 글리세롤은 주촉매 또는 주촉매와 조촉매의 혼합촉매 하에서 200 내지 290 ℃ 및 1 내지 6시간 동안 에테르화 반응이 수행될 수 있다.The glycerol may be subjected to an etherification reaction at 200 to 290 ° C for 1 to 6 hours under a mixed catalyst of a main catalyst or a main catalyst and a cocatalyst.

본 발명의 직쇄형 폴리글리세롤을 제조하는 방법은 용매를 사용하지 않는 친환경적인 방법이며, 높은 활성을 보이는 주촉매와 상기 주촉매의 활성을 조절하는 조촉매를 사용함으로써 부반응을 억제하여 디글리세롤 및 트리글리세롤의 수율 및 선택도를 높일 수 있다. 또한, 테트라 이상의 폴리글리세롤은 물성이 나빠 산업적으로 이용하기 어려우므로 생성되는 양이 소량일수록 좋은데, 본 발명의 제조방법에 따르면 테트라 이상의 폴리글리세롤 생성량을 현저히 줄일 수 있다. 상기 부산물인 테트라 이상의 폴리글리세롤 생성량이 현저히 줄어듦에 따라 디글리세롤 및 트리글리세롤에 대한 선택성이 우수해지고 높은 수율을 보인다.The method for producing the straight chain polyglycerol of the present invention is an environmentally friendly method without using a solvent. By using a main catalyst showing high activity and a cocatalyst for controlling the activity of the main catalyst, diglycerol and tri The yield and selectivity of glycerol can be increased. Further, polyglycerol having a tetra or higher molecular weight is poor in physical properties and is difficult to be industrially used. Therefore, it is better that the amount of polyglycerol produced is smaller, and the production amount of polyglycerol higher than tetra can be remarkably reduced by the production method of the present invention. As the by-product, tetra or higher polyglycerol production amount is remarkably reduced, the selectivity to diglycerol and triglycerol is excellent and a high yield is obtained.

또한, 본 발명은 에피클로로히드린과 글리시돌과 같은 고가의 반응원료를 사용하지 않아 제조단가를 낮출 수 있고, 반응 후 생성되는 강산성 및 강부식성을 갖는 부산물인 염화수소를 중화할 필요가 없어 공정을 단순화할 수 있을 뿐만 아니라, 공정의 안정성 또한 개선할 수 있다.Further, since the present invention does not use expensive reaction materials such as epichlorohydrin and glycidol, it is possible to lower the production cost, and it is not necessary to neutralize hydrogen chloride, which is a byproduct having strong acidity and strong corrosivity after reaction, Can be simplified, and the stability of the process can be improved.

본 발명은 용매를 사용하지 않는 친환경적인 방법으로 반응을 수행할 수 있으며, 높은 수율 및 높은 선택도로 직쇄형 폴리글리세롤을 제조할 수 있는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a process for producing a linear polyglycerol with high yield and high selectivity, which can be carried out in an environmentally friendly manner without using a solvent.

상기 직쇄형 폴리글리세롤로는 산업적으로 다양한 곳에 적용할 수 있는 디글리세롤, 트리글리세롤 및 이들이 혼합된 글리세롤을 들 수 있다. 또한, 본 발명의 반응에 이용되는 글리세롤은 바이오 디젤의 생산 공정에서 발생된 부산물이다.
Examples of the straight-chain polyglycerol include diglycerol, triglycerol, and glycerol mixed therein, which can be applied to various industrial fields. The glycerol used in the reaction of the present invention is a by-product generated in the production process of biodiesel.

이하, 본 발명을 상세하게 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in detail.

본 발명의 직쇄형 폴리글리세롤을 제조하는 방법은 글리세롤을 주촉매 또는 주촉매와 조촉매의 혼합촉매 하에서 반응시켜 직쇄형 폴리글리세롤을 생성하는 단계를 포함한다. 예컨대, 종래 촉매에 비하여 염기도가 상대적으로 낮은 주촉매와 양성자 주개물질인 조촉매를 이용함으로써 글리세롤이 에테르화 반응이 수행되어 디글리세롤 및 트리글리세롤을 선택적으로 생성할 수 있으며, 테트라글리세롤 등의 부산물의 생성을 현저히 감소시킬 수 있다.The method for producing the straight chain polyglycerol of the present invention includes a step of reacting glycerol with a main catalyst or a mixed catalyst of a main catalyst and a cocatalyst to produce linear polyglycerol. For example, the etherification reaction of glycerol may be performed by using the main catalyst having a relatively low basicity as compared with the conventional catalyst and the promoter, which is a proton donor, to selectively produce diglycerol and triglycerol, The generation can be remarkably reduced.

상기 주촉매는 염기도(pKb)가 9 내지 10인 약염기 물질로서, 구체적으로 알칼리 금속 양이온과 아세테이트 음이온이 혼합된 아세테이트염이다. 주촉매로 강염기 물질(pKb < 1)을 사용하는 경우에는 디글리세롤 및 트리글리세롤의 수율이 낮으며, 조촉매를 추가하더라도 상기 수율이 향상되지 않는다.The main catalyst is a weak base material having a basicity (pK b ) of 9 to 10, specifically, an acetate salt mixed with an alkali metal cation and an acetate anion. When the strong base material (pK b < 1) is used as the main catalyst, the yield of diglycerol and triglycerol is low, and the yield is not improved even when the co-catalyst is added.

상기 알칼리 금속 양이온으로는 리튬(Li+) 양이온, 소듐(Na+) 양이온, 칼륨(K+) 양이온, 루비듐(Rb+) 양이온 및 세슘(Cs+) 양이온으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 들 수 있다. 양이온으로 상기 알칼리 금속 양이온이 아닌 알칼리토금속이나 전이 금속 등 다른 양이온을 사용하는 경우에는 글리세롤에 대한 에테르화 반응이 원활히 수행되지 않을 수 있으며, 반응이 수행되더라도 테트라글리세롤 등의 부산물이 다량 생성될 수 있다.The alkali metal cations include lithium (Li +) cation, a sodium (Na +) cation, potassium (K +) cation, a rubidium (Rb +) cation, and cesium at least one selected from the group consisting of (Cs +) cation . When other cations such as alkaline earth metal or transition metal other than the alkali metal cation are used as the cation, the etherification reaction to glycerol may not be performed smoothly, and a large amount of by-products such as tetraglycerol may be produced even if the reaction is performed .

또한, 상기 아세테이트 음이온 대신 클로라이드 음이온, 브로마이드 음이온, 요오드 음이온, 니트레이트 음이온, 피클로레이트 음이온, 에탄 설포네이트 음이온 및 메탄 설포네이트 음이온 등 다른 음이온을 사용하는 경우에는 에테르화 반응이 전혀 수행되지 않거나 원활히 수행되지 않을 수 있다. When other anions such as a chloride anion, a bromide anion, an iodide anion, a nitrate anion, a chelate anion, an ethanesulfonate anion and a methanesulfonate anion are used in place of the acetate anion, the etherification reaction is not carried out at all or smoothly May not be performed.

상기 주촉매는 글리세롤 1몰에 대하여 0.1 내지 0.9 몰, 바람직하게는 0.2 내지 0.6 몰로 이용된다. 주촉매의 함량이 상기 하한치 미만인 경우에는 에테르화 반응이 수행되지 않을 수 있으며, 상기 상한치 초과인 경우에는 테트라글리세롤 등의 부산물이 다량 생성될 수 있다.The main catalyst is used in an amount of 0.1 to 0.9 mol, preferably 0.2 to 0.6 mol based on 1 mol of glycerol. If the content of the main catalyst is less than the lower limit, the etherification reaction may not be performed. If the content of the main catalyst is higher than the upper limit, a large amount of by-products such as tetraglycerol may be produced.

상기 조촉매는 주촉매의 반응성을 조절하기 위하여 사용되는 물질로서, 알칼리 금속 양이온과 무기 음이온이 혼합된 무기염이다. The cocatalyst is a substance used to control the reactivity of the main catalyst, and is an inorganic salt in which alkali metal cations and inorganic anions are mixed.

상기 알칼리 금속 양이온으로는 리튬(Li+) 양이온, 소듐(Na+) 양이온, 칼륨(K+) 양이온, 루비듐(Rb+) 양이온 및 세슘(Cs+) 양이온으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 들 수 있다. 양이온으로 상기 알칼리 금속 양이온이 아닌 알칼리토금속이나 전이 금속 등 다른 양이온을 사용하는 경우에는 주촉매의 반응성을 조절할 수 없어 부산물이 다량 생성될 수 있다.The alkali metal cations include lithium (Li +) cation, a sodium (Na +) cation, potassium (K +) cation, a rubidium (Rb +) cation, and cesium at least one selected from the group consisting of (Cs +) cation . When other cations such as an alkaline earth metal or a transition metal other than the alkali metal cation are used as the cation, the reactivity of the main catalyst can not be controlled and a large amount of by-products can be produced.

또한, 상기 무기 음이온으로는 수소포스파이트(HP(H)O3 -), 수소포스페이트(HPO4 2 -), 이수소포스페이트(H2PO4 -), 설파이트(HSO3 -) 및 수소설페이트(HSO4 -)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 들 수 있다. 음이온으로 상기 무기 음이온이 아닌 클로라이드 음이온, 브로마이드 음이온, 요오드 음이온, 니트레이트 음이온, BF4 -, PF6 -, AlCl4 -, Al2Cl7 -, AcO-, TfO-(trifluoromethanesulfonate) 등 다른 음이온을 사용하는 경우에는 생성물과 알칼리 금속 양이온 간의 결합을 약화시키지 못하여 디글리세롤 및 트리글리세롤에 비해 부산물이 훨씬 과량으로 생성된다.Examples of the inorganic anion include hydrogen phosphite (HP (H) O 3 - ), hydrogen phosphate (HPO 4 2 - ), dihydrogen phosphate (H 2 PO 4 - ), sulfite (HSO 3 - (HSO 4 - ). Other anions such as chloride anion, bromide anion, iodide anion, nitrate anion, BF 4 - , PF 6 - , AlCl 4 - , Al 2 Cl 7 - , AcO - , TfO - (trifluoromethanesulfonate) When used, the product does not weaken the bond between the alkali metal cations, resulting in a much over-produced by-product compared to diglycerol and triglycerol.

상기 조촉매는 주촉매 1몰에 대하여 0.1 내지 5 몰, 바람직하게는 0.2 내지 1.5 몰로 이용된다. 조촉매의 함량이 상기 하한치 미만인 경우에는 부산물이 다량 생성될 수 있으며, 상기 상한치 초과인 경우에는 글리세롤의 에테르화 반응을 방해할 수 있다. The promoter is used in an amount of 0.1 to 5 mol, preferably 0.2 to 1.5 mol, per mol of the main catalyst. If the content of the cocatalyst is less than the lower limit, a large amount of by-products can be produced, and if the content exceeds the upper limit, the etherification reaction of glycerol can be prevented.

본 발명에 따른 직쇄형 폴리글리세롤을 제조시 수행되는 에테르화 반응은 상압(常壓)하에서 200 내지 290 ℃ 및 1 내지 6시간 동안 진행된다. 구체적으로, 반응온도가 260 ℃인 경우에는 6시간 동안 반응이 수행되고, 반응온도가 280 ℃인 경우에는 2시간 동안 반응이 수행된다.The etherification reaction carried out in the production of the linear polyglycerol according to the present invention is conducted under normal pressure at 200 to 290 ° C for 1 to 6 hours. Specifically, when the reaction temperature is 260 ° C, the reaction is carried out for 6 hours, and when the reaction temperature is 280 ° C, the reaction is carried out for 2 hours.

반응온도 및 반응시간이 상기 하한치 미만인 경우에는 에테르화 반응이 수행되지 않을 수 있으며, 상기 상한치 초과인 경우에는 부산물이 다량 생성될 수 있다. When the reaction temperature and the reaction time are less than the lower limit value, the etherification reaction may not be performed, and when the upper limit value is exceeded, a large amount of by-products may be produced.

본 발명의 에테르화 반응은 당분야에서 일반적으로 사용되는 합성 공정, 예를 들어 교반기가 설치된 반응기를 이용한 회분식 공정과 버블 칼럼(bubble column)을 이용한 연속 공정 등이 모두 이용될 수 있다.
The etherification reaction of the present invention can be carried out by a synthesis process commonly used in the art, for example, a batch process using a reactor equipped with a stirrer and a continuous process using a bubble column.

본 발명의 직쇄형 폴리글리세롤을 제조하는 방법은 글리세롤을 하기 [반응식 1]에 따라 주촉매 또는 주촉매와 조촉매의 혼합촉매 하에서 반응시켜 디글리세롤을 형성하며, 상기 형성된 디글리세롤은 하기 [반응식 2]에 따라 주촉매 또는 주촉매와 조촉매의 혼합촉매 하에서 글리세롤과 반응되어 트리글리세롤을 형성한다.The method for producing the straight chain polyglycerol of the present invention is characterized in that glycerol is reacted with a main catalyst or a mixed catalyst of a main catalyst and a cocatalyst according to the following Reaction Scheme 1 to form diglycerol, ], It is reacted with glycerol under the mixed catalyst of the main catalyst or the main catalyst and the cocatalyst to form triglycerol.

[반응식 1][Reaction Scheme 1]

Figure 112015128729638-pat00001
Figure 112015128729638-pat00001

[반응식 2][Reaction Scheme 2]

Figure 112015128729638-pat00002
Figure 112015128729638-pat00002

구체적으로, 본 발명의 직쇄형 폴리글리세롤(디글리세롤 및 트리글리세롤)을 제조하는 방법은 제1 글리세롤의 히드록시기가 주촉매의 알칼리 금속의 양이온과 강한 상호작용을 하고, 제2 글리세롤의 히드록시기가 상기 양이온과 결합한 제1 글리세롤을 쉽게 공격하게 되어 에테르화 반응이 진행됨으로써 디글리세롤이 생성되며, 상기 반응에 의한 부산물로 물이 생성된다. 또한, 상기 반응 생성물인 디글리세롤은 알칼리 금속을 둘러싸듯 강하게 결합된 상태로 존재하며, 이러한 상태로 제3 글리세롤과 반응하여 트리글리세롤을 생성한다. Specifically, the method of producing straight chain polyglycerols (diglycerol and triglycerol) of the present invention is such that the hydroxyl group of the first glycerol interacts strongly with the cation of the alkali metal of the main catalyst, and the hydroxyl group of the second glycerol reacts with the cation The first glycerol combined with the glycerol is readily attacked and the etherification reaction proceeds to produce diglycerol, and water is produced as a by-product of the reaction. In addition, the reaction product, diglycerol, is strongly bound to the alkali metal and reacts with the third glycerol to form triglycerol.

상기 반응이 진행되는 동안 반응 생성물(디글리세롤 및 트리글리세롤)에 글리세롤이 계속 추가되어 테트라글리세롤 이상의 큰 분자량을 갖는 부산물의 생성이 촉진될 수 있는데, 상기 큰 분자량 부산물의 생성은 조촉매에 의해 반응 생성물(디글리세롤 및 트리글리세롤)과 알칼리 금속 양이온 간의 결합을 약화시켜 상기 반응 생성물(디글리세롤 및 트리글리세롤)과 글리세롤의 반응을 저해함으로써 억제된다. 이에 따라 디글리세롤과 트리글리세롤의 선택성이 향상된다.During the reaction, glycerol may be continuously added to the reaction products (diglycerol and triglycerol) to promote the production of by-products having a higher molecular weight than tetraglycerol. The production of the large molecular weight by- (Diglycerol and triglycerol) and the alkali metal cations to inhibit the reaction of the reaction products (diglycerol and triglycerol) with glycerol. As a result, the selectivity between diglycerol and triglycerol is improved.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the present invention. Such variations and modifications are intended to be within the scope of the appended claims.

비교예Comparative Example 1-8. 1-8. 주촉매Main catalyst (소듐 또는 포타슘 (Sodium or potassium 히드록사이드Hydroxide )_ ) _ 조촉매Co-catalyst 생략 skip

100 mL 2-neck 플라스크에 글리세롤(30 g, 0.33 몰)과 소듐 히드록사이드 (0.064 g, 0.0016 몰) 또는 포타슘 히드록사이드(0.090 g, 0.0016 몰)를 넣고 Dean-Stark 기구와 컨덴서를 장착한 후 상압에서 환류하면서 반응시켰다.Glycerol (30 g, 0.33 mol), sodium hydroxide (0.064 g, 0.0016 mol) or potassium hydroxide (0.090 g, 0.0016 mol) were placed in a 100 mL 2-neck flask and equipped with a Dean- And then reacted under reflux at atmospheric pressure.

상기 소듐 히드록시기 주촉매의 염기도(pKb)는 0.2이고, 상기 포타슘 히드록시기 주촉매의 염기도(pKb)는 0.5이다.
The basicity of sodium hydroxy main catalyst (pK b) is 0.2, and the basicity (pK b) of the primary hydroxy group of potassium catalyst is 0.5.

비교예Comparative Example 9-16.  9-16. 주촉매Main catalyst (소듐 또는 포타슘 (Sodium or potassium 히드록사이드Hydroxide ) + 조촉매(소듐 또는 포타슘 ) + Cocatalyst (sodium or potassium 수소설페이트Hydrogen sulfate ))

100 mL 2-neck 플라스크에 글리세롤(30 g, 0.33 몰)과 소듐 히드록사이드 (0.064 g, 0.0016 몰) 또는 포타슘 히드록사이드(0.090 g, 0.0016 몰)를 넣고 조촉매인 소듐 또는 포타슘 수소설페이트를 첨가한 후 Dean-Stark 기구와 컨덴서를 장착한 후 상압에서 환류하면서 반응시켰다. Sodium or potassium hydrogen sulfate (0.064 g, 0.0016 mol) or potassium hydroxide (0.090 g, 0.0016 mol) was added to a 100 mL 2-neck flask and the cocatalyst sodium or potassium hydrogen sulfate After the addition, the Dean-Stark apparatus and the condenser were mounted and reacted under reflux at normal pressure.

상기 소듐 수소설페이트 조촉매의 산도(pKa)는 1.99이고, 상기 포타슘 수소설페이트 조촉매의 산도(pKa)는 2.0이다.
Sodium hydrogen sulfate, the pH of the co-catalyst (pK a) is 1.99, and the potassium hydrogen sulfate (pK a) the pH of the co-catalyst is 2.0.

시험예Test Example 1. One.

상기 반응이 끝난 후 액체 크로마토그래피(HPLC)를 이용하여 글리세롤의 전환율, 반응 생성물의 수율 및 선택도를 하기 수학식에 따라 산출한다. After the reaction is completed, the conversion of glycerol, yield and selectivity of the reaction product are calculated according to the following formula using liquid chromatography (HPLC).

[수학식 1][Equation 1]

Figure 112015128729638-pat00003
Figure 112015128729638-pat00003

[수학식 2]&Quot; (2) &quot;

Figure 112015128729638-pat00004
Figure 112015128729638-pat00004

[수학식 3]&Quot; (3) &quot;

Figure 112015128729638-pat00005
Figure 112015128729638-pat00005

[수학식 4]&Quot; (4) &quot;

Figure 112015128729638-pat00006
Figure 112015128729638-pat00006

[수학식 5]&Quot; (5) &quot;

Figure 112015128729638-pat00007
Figure 112015128729638-pat00007

[수학식 6]&Quot; (6) &quot;

Figure 112015128729638-pat00008
Figure 112015128729638-pat00008

[수학식 7]&Quot; (7) &quot;

Figure 112015128729638-pat00009
Figure 112015128729638-pat00009

하기 [표 1]은 비교예 1-8의 방법에 따라 생성된 디글리세롤(DG) 및 트리글리세롤(TG)에 대한 전환율, 반응 생성물의 수율 및 선택도를 나타낸 표이다.Table 1 below shows conversion ratios of diglycerol (DG) and triglycerol (TG) produced according to the method of Comparative Example 1-8, yield and selectivity of reaction products.


비교예

Comparative Example

촉매

catalyst

온도
(℃)

Temperature
(° C)

시간 (h)

Time (h)

글리세롤
전환율

Glycerol
Conversion Rate

DG 수율
(선택도)

DG Yield
(Selectivity)

TG 수율
(선택도)

TG yield
(Selectivity)

DG + TG
수율
(선택도)

DG + TG
yield
(Selectivity)

테트라글리세롤
이상 수율
(선택도)

Tetraglycerol
Abnormal yield
(Selectivity)

1

One
소듐 히드록사이드Sodium hydroxide
220

220

6

6

12.3

12.3

7.6
(61.8)

7.6
(61.8)

- (-)

- (-)

7.6
(61.8)

7.6
(61.8)

4.7
(38.2)

4.7
(38.2)

2

2
소듐 히드록사이드Sodium hydroxide
240

240

6

6

52.1

52.1

19.6
(37.6)

19.6
(37.6)

11.0
(21.1)

11.0
(21.1)

30.6
(58.7)

30.6
(58.7)

21.5
(41.3)

21.5
(41.3)

3

3
소듐 히드록사이드Sodium hydroxide
260

260

6

6

77.3

77.3

18.9
(24.5)

18.9
(24.5)

15.1
(19.5)

15.1
(19.5)

34.0
(44.0)

34.0
(44.0)

43.3
(56.0)

43.3
(56.0)

4

4
소듐 히드록사이드Sodium hydroxide
280

280

2

2

82.1

82.1

28.2
(34.3)

28.2
(34.3)

17.1
(20.8)

17.1
(20.8)

45.3
(55.1)

45.3
(55.1)

36.8
(44.9)

36.8
(44.9)

5

5
포다슘 히드록사이드Povidic hydroxide
220

220

6

6

16.2

16.2

7.8
(48.1)

7.8
(48.1)

1.7
(10.5)

1.7
(10.5)

9.5
(58.6)

9.5
(58.6)

6.7
(41.4)

6.7
(41.4)

6

6
포다슘 히드록사이드Povidic hydroxide
240

240

6

6

57.6

57.6

22.4
(38.9)

22.4
(38.9)

10.7
(18.6)

10.7
(18.6)

33.1
(57.5)

33.1
(57.5)

24.5
(42.5)

24.5
(42.5)

7

7
포다슘 히드록사이드Povidic hydroxide
260

260

6

6

81.9

81.9

15.5
(18.9)

15.5
(18.9)

11.9
(14.5)

11.9
(14.5)

27.4
(33.4)

27.4
(33.4)

54.5
(66.6)

54.5
(66.6)

8

8
포다슘 히드록사이드Povidic hydroxide
280

280

2

2

89.7

89.7

24.3
(27.1)

24.3
(27.1)

16.2
(18.1)

16.2
(18.1)

40.5
(45.2)

40.5
(45.2)

49.2
(54.8)

49.2
(54.8)

위 표 1에 나타낸 바와 같이, 주촉매로 강염기를 이용한 비교예 1 내지 8에 따르면 낮은 온도에서는 디글리세롤 및 트리글리세롤의 선택도는 우수하나 수율이 낮고, 높은 온도에서는 부산물인 테트라 이상의 고분자량 글리세롤의 수율 및 선택도가 높은 것을 확인하였다.
As shown in Table 1, according to Comparative Examples 1 to 8 using a strong base as a main catalyst, the selectivity of diglycerol and triglycerol was excellent at a low temperature, but the yield was low. At high temperatures, a high molecular weight glycerol The yield and selectivity were confirmed to be high.

하기 [표 2]는 비교예 9-16의 방법에 따라 생성된 디글리세롤(DG) 및 트리글리세롤(TG)에 대한 전환율, 반응 생성물의 수율 및 선택도를 나타낸 표이다.Table 2 below shows conversion ratios of diglycerol (DG) and triglycerol (TG) produced according to the method of Comparative Examples 9-16, yield and selectivity of reaction products.


비교예

Comparative Example

촉매

catalyst

주촉매 1몰 대비 조촉매 몰

Catalyst moles per mole of main catalyst

온도 (℃)

Temperature (℃)

시간 (h)

Time (h)

글리세롤
전환율

Glycerol
Conversion Rate

DG 수율
(선택도)

DG Yield
(Selectivity)

TG 수율
(선택도)

TG yield
(Selectivity)

DG + TG
수율
(선택도)

DG + TG
yield
(Selectivity)

테트라글리세롤
이상 수율
(선택도)

Tetraglycerol
Abnormal yield
(Selectivity)

9

9
소듐 히드록사이드Sodium hydroxide
NaHSO4 0.5

NaHSO 4 0.5

260

260

6

6

62.1

62.1

19.7 (31.7)

19.7 (31.7)

11.2 (18.0)

11.2 (18.0)

30.9 (49.7)

30.9 (49.7)

31.2 (50.3)

31.2 (50.3)

10

10
소듐 히드록사이드Sodium hydroxide
NaHSO4
1

NaHSO 4
One

260

260

6

6

44.3

44.3

15.4 (34.8)

15.4 (34.8)

11.8 (26.6)

11.8 (26.6)

27.2 (61.4)

27.2 (61.4)

17.1 (38.6)

17.1 (38.6)

11

11
소듐 히드록사이드Sodium hydroxide
NaHSO4 0.5

NaHSO 4 0.5

280

280

2

2

57.2

57.2

16.9 (29.5)

16.9 (29.5)

6.9 (12.1)

6.9 (12.1)

23.8 (41.6)

23.8 (41.6)

33.4 (58.4)

33.4 (58.4)

12

12
소듐 히드록사이드Sodium hydroxide
NaHSO4
1

NaHSO 4
One

280

280

2

2

39.4

39.4

19.6 (49.7)

19.6 (49.7)

8.0 (20.3)

8.0 (20.3)

27.6 (70.0)

27.6 (70.0)

11.8 (30.0)

11.8 (30.0)

13

13
포타슘 히드록사이드Potassium hydroxide
KHSO4 0.5

KHSO 4 0.5

260

260

6

6

66.3

66.3

16.3 (24.6)

16.3 (24.6)

11.7 (17.6)

11.7 (17.6)

28.0 (42.2)

28.0 (42.2)

38.3 (57.8)

38.3 (57.8)

14

14
포타슘 히드록사이드Potassium hydroxide
KHSO4
1

KHSO 4
One

260

260

6

6

51.5

51.5

19.7 (38.3)

19.7 (38.3)

8.1 (15.7)

8.1 (15.7)

27.8 (54.0)

27.8 (54.0)

23.7 (46.0)

23.7 (46.0)

15

15
포타슘 히드록사이드Potassium hydroxide
KHSO4 0.5

KHSO 4 0.5

280

280

2

2

64.4

64.4

20.1 (31.2)

20.1 (31.2)

9.1 (14.1)

9.1 (14.1)

29.2 (45.3)

29.2 (45.3)

35.2 (54.7)

35.2 (54.7)

16

16
포타슘 히드록사이드Potassium hydroxide
KHSO4
1

KHSO 4
One

280

280

2

2

44.8

44.8

15.2 (33.9)

15.2 (33.9)

8.1 (18.1)

8.1 (18.1)

23.3 (52.0)

23.3 (52.0)

21.5 (48.0)

21.5 (48.0)

위 표 2에 나타낸 바와 같이, 비교예 9 내지 16에 따르면 조촉매의 첨가에 따라 글리세롤의 전환율 및 부산물인 테트라 이상의 고분자량 글리세롤의 수율 및 선택도는 감소되나 디글리세롤과 트리글리세롤의 수율 및 선택도에는 큰 영향이 없는 것을 확인하였다. 이러한 결과로부터 강염기 촉매에 대한 조촉매의 영향이 미미함을 알 수 있다.
As shown in Table 2 above, according to Comparative Examples 9 to 16, the conversion of glycerol and the yield and selectivity of high molecular weight glycerol having a tetra or higher content, which are byproducts, are decreased with the addition of the promoter but the yield and selectivity of diglycerol and triglycerol And that there was no significant effect on From these results, it can be seen that the effect of cocatalyst on the strong base catalyst is insignificant.

실시예Example 1-11. 1-11. 주촉매Main catalyst (소듐아세테이트)_ (Sodium acetate) _ 조촉매Co-catalyst 생략 skip

100 mL 2-neck 플라스크에 글리세롤(30 g, 0.33 몰)과 소듐아세테이트(0.13 g, 0.0016 몰)를 넣고 Dean-Stark 기구와 컨덴서를 장착한 후 상압에서 환류하면서 반응시켰다. Glycerol (30 g, 0.33 mol) and sodium acetate (0.13 g, 0.0016 mol) were placed in a 100 mL 2-neck flask and reacted with a Dean-Stark apparatus and a condenser at atmospheric pressure.

상기 소듐아세테이트 주촉매의 염기도(pKb)는 9.25이다.
The basicity (pK b ) of the sodium acetate main catalyst is 9.25.

실시예Example 12-19.  12-19. 주촉매Main catalyst (소듐아세테이트) + 조촉매((Sodium acetate) + cocatalyst ( 소듐수소설페이트Sodium hydrogen sulfate ))

100 mL 2-neck 플라스크에 글리세롤(30 g, 0.33 몰)과 소듐아세테이트(0.11 g, 0.0016 몰)를 넣고 조촉매인 소듐수소설페이트를 첨가한 후 Dean-Stark 기구와 컨덴서를 장착한 후 상압에서 환류하면서 반응시켰다. Add gaseous hydrogen sulphate (0.1 g, 0.0016 mol) and glycerol (30 g, 0.33 mol) into a 100 mL 2-neck flask and add the dean-stark apparatus and condenser. Lt; / RTI &gt;

상기 소듐 수소설페이트 조촉매의 산도(pKa)는 1.99이다.
The sodium hydrogen sulphate promoter has an acidity (pK a ) of 1.99.

시험예Test Example 2. 2.

상기 반응이 끝난 후 액체 크로마토그래피(HPLC)를 이용하여 글리세롤의 전환율, 반응 생성물의 수율 및 선택도를 상기 수학식에 따라 산출한다.
After completion of the reaction, conversion of glycerol, yield and selectivity of reaction products are calculated according to the above equation using liquid chromatography (HPLC).

하기 [표 3]은 실시예 1-11의 방법에 따라 생성된 디글리세롤(DG) 및 트리글리세롤(TG)에 대한 전환율, 반응 생성물의 수율 및 선택도를 나타낸 표이다.Table 3 below shows conversion ratios of diglycerol (DG) and triglycerol (TG) produced according to the method of Example 1-11, yield and selectivity of reaction products.


실시예

Example

온도
(℃)

Temperature
(° C)

시간
(h)

time
(h)

글리세롤
전환율

Glycerol
Conversion Rate

DG 수율
(선택도)

DG Yield
(Selectivity)

TG 수율
(선택도)

TG yield
(Selectivity)

DG + TG
수율
(선택도)

DG + TG
yield
(Selectivity)

테트라글리세롤
이상 수율
(선택도)

Tetraglycerol
Abnormal yield
(Selectivity)

1

One

220

220

6

6

7.0

7.0

6.6
(94.3)

6.6
(94.3)

- (-)

- (-)

6.6
(94.3)

6.6
(94.3)

0.4
(5.7)

0.4
(5.7)

2

2

240

240

1

One

11.3

11.3

9.8
(86.7)

9.8
(86.7)

- (-)

- (-)

9.8
(86.7)

9.8
(86.7)

1.5
(13.3)

1.5
(13.3)

3

3

240

240

2

2

17.3

17.3

13.7
(79.2)

13.7
(79.2)

- (-)

- (-)

13.7
(79.2)

13.7
(79.2)

3.1
(20.8)

3.1
(20.8)

4

4

240

240

4

4

28.2

28.2

18.0
(63.8)

18.0
(63.8)

3.4
(12.1)

3.4
(12.1)

21.4
(75.9)

21.4
(75.9)

6.8
(24.1)

6.8
(24.1)

5

5

240

240

6

6

49.8

49.8

21.3
(42.8)

21.3
(42.8)

11.8
(23.7)

11.8
(23.7)

33.1
(66.5)

33.1
(66.5)

16.7
(33.5)

16.7
(33.5)

6

6

260

260

1

One

21.6

21.6

17.2
(79.6)

17.2
(79.6)

2.2
(10.2)

2.2
(10.2)

19.4
(89.8)

19.4
(89.8)

2.2
(10.2)

2.2
(10.2)

7

7

260

260

2

2

41.9

41.9

27.5
(65.6)

27.5
(65.6)

9.9
(23.6)

9.9
(23.6)

37.4
(89.2)

37.4
(89.2)

4.5
(10.8)

4.5
(10.8)

8

8

260

260

4

4

59.3

59.3

35.5
(59.9)

35.5
(59.9)

14.6
(24.6)

14.6
(24.6)

50.1
(84.5)

50.1
(84.5)

9.2
(15.5)

9.2
(15.5)

9

9

260

260

6

6

72.8

72.8

28.2
(38.7)

28.2
(38.7)

23.2
(31.9)

23.2
(31.9)

51.4
(70.6)

51.4
(70.6)

21.4
(29.4)

21.4
(29.4)

10

10

280

280

1

One

58.8

58.8

35.0
(59.4)

35.0
(59.4)

16.2
(27.6)

16.2
(27.6)

41.2
(87.0)

41.2
(87.0)

7.6
(23.0)

7.6
(23.0)

11

11

280

280

2

2

77.0

77.0

31.9
(41.5)

31.9
(41.5)

21.7
(28.1)

21.7
(28.1)

53.6
(69.6)

53.6
(69.6)

23.4
(30.4)

23.4
(30.4)

위 표 3에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예 1 내지 11에 따르면 디글리세롤 및 트리글리세롤의 수율 및 선택도가 우수하며, 부산물인 테트라 이상의 고분자량 글리세롤의 수율 및 선택도가 낮은 것을 확인하였다. 특히, 실시예 6, 실시예 7 및 실시예 10의 조건에 따르면 디글리세롤 및 트리글리세롤의 수율 및 선택도가 더욱 우수한 것을 확인하였다. As shown in Table 3, Examples 1 to 11 of the present invention show that the yield and selectivity of diglycerol and triglycerol are excellent, and the yield and selectivity of the by-product tetra or higher-molecular-weight glycerol are low. Particularly, according to the conditions of Example 6, Example 7 and Example 10, it was confirmed that the yield and selectivity of diglycerol and triglycerol were even better.

더욱이, 본 발명의 실시예 1 내지 11은 강염기 주촉매를 사용한 비교예 1 내지 8에 비하여 디글리세롤 및 트리글리세롤의 수율 및 선택도가 우수하며, 부산물의 수율 및 선택도가 낮은 것을 확인하였다.
In Examples 1 to 11 of the present invention, diglycerol and triglycerol were obtained in an excellent yield and selectivity, and yield and selectivity of by-products were lower than those of Comparative Examples 1 to 8 using a strong base catalyst.

하기 [표 4]는 실시예 12-19의 방법에 따라 생성된 디글리세롤(DG) 및 트리글리세롤(TG)에 대한 전환율, 반응 생성물의 수율 및 선택도를 나타낸 표이다.Table 4 below shows conversion ratios of diglycerol (DG) and triglycerol (TG) produced according to the method of Examples 12-19, yield and selectivity of reaction products.


실시예

Example

NaHSO4(주촉매 1몰 대비 몰)

NaHSO 4 (moles relative to 1 mol of the main catalyst)

온도
(℃)

Temperature
(° C)

시간
(h)

time
(h)

글리세롤
전환율

Glycerol
Conversion Rate

DG 수율
(선택도)

DG Yield
(Selectivity)

TG 수율
(선택도)

TG yield
(Selectivity)

DG + TG
수율
(선택도)

DG + TG
yield
(Selectivity)

테트라글리세롤
이상 수율
(선택도)

Tetraglycerol
Abnormal yield
(Selectivity)

12

12

0.5

0.5

260

260

6

6

65

65

34.9 (53.7)

34.9 (53.7)

19.8 (30.5)

19.8 (30.5)

54.7 (84.2)

54.7 (84.2)

10.3 (15.8)

10.3 (15.8)

13

13

0.25

0.25

280

280

2

2

89.7

89.7

18.4 (20.5)

18.4 (20.5)

19.9 (22.2)

19.9 (22.2)

38.3 (42.7)

38.3 (42.7)

51.4 (57.3)

51.4 (57.3)

14

14

0.3

0.3

280

280

2

2

88.5

88.5

21.5 (24.3)

21.5 (24.3)

18.8 (21.2)

18.8 (21.2)

40.3 (45.5)

40.3 (45.5)

48.2 (54.5)

48.2 (54.5)

15

15

0.4

0.4

280

280

2

2

77.9

77.9

21.5 (27.6)

21.5 (27.6)

17.6 (22.6)

17.6 (22.6)

39.1 (50.2)

39.1 (50.2)

38.8 (49.8)

38.8 (49.8)

16

16

0.5

0.5

280

280

2

2

72.5

72.5

38.2 (52.7)

38.2 (52.7)

24.1 (33.2)

24.1 (33.2)

62.3 (85.9)

62.3 (85.9)

10.2 (14.1)

10.2 (14.1)

17

17

1

One

280

280

2

2

54.5

54.5

34.8 (63.8)

34.8 (63.8)

14.3 (26.2)

14.3 (26.2)

49.1 (90.1)

49.1 (90.1)

5.4 (9.9)

5.4 (9.9)

18

18

0.5

0.5

280

280

2.5

2.5

74.6

74.6

34.2 (45.8)

34.2 (45.8)

21.8 (29.2)

21.8 (29.2)

56.0 (75.0)

56.0 (75.0)

18.6 (25.0)

18.6 (25.0)

19

19

0.5

0.5

280

280

3

3

77.7

77.7

29.8 (38.4)

29.8 (38.4)

22.3 (28.7)

22.3 (28.7)

52.1 (67.1)

52.1 (67.1)

25.6 (32.9)

25.6 (32.9)

위 표 4에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예 12 내지 19에 따르면 조촉매를 사용하지 않은 실시예 1 내지 11에 비하여 디글리세롤 및 트리글리세롤의 수율 및 선택도가 우수하며, 부산물인 테트라 이상의 고분자량 글리세롤의 수율 및 선택도가 낮은 것을 확인하였다. 특히, 실시예 28, 실시예 32 및 실시예 33의 조건에 따르면 디글리세롤 및 트리글리세롤의 수율 및 선택도가 더욱 우수한 것을 확인하였다.As shown in Table 4, Examples 12 to 19 of the present invention show superior yields and selectivities of diglycerol and triglycerol as compared with Examples 1 to 11 in which no promoter is used, It was confirmed that the yield and selectivity of the molecular weight glycerol were low. Particularly, it was confirmed that the yield and selectivity of diglycerol and triglycerol were more excellent according to the conditions of Example 28, Example 32, and Example 33.

더욱이, 본 발명의 실시예 12 내지 19는 비교예 9 내지 16에 비하여 디글리세롤 및 트리글리세롤의 수율 및 선택도가 우수하며, 부산물의 수율 및 선택도가 낮은 것을 확인하였다.
Further, Examples 12 to 19 of the present invention were found to have superior yield and selectivity of diglycerol and triglycerol and lower yield and selectivity of by-products, as compared with Comparative Examples 9 to 16.

실시예Example 20-29. 20-29. 주촉매Main catalyst (포타슘아세테이트)_ (Potassium acetate) _ 조촉매Co-catalyst 생략 skip

100 mL 2-neck 플라스크에 글리세롤(30 g, 0.33 몰)과 포타슘아세테이트(0.16 g, 0.0016 몰)를 넣고 Dean-Stark 기구와 컨덴서를 장착한 후 상압에서 환류하면서 반응시켰다. Glycerol (30 g, 0.33 mol) and potassium acetate (0.16 g, 0.0016 mol) were placed in a 100 mL 2-neck flask and reacted with a Dean-Stark apparatus and condenser under reflux at normal pressure.

상기 포타슘아세테이트 주촉매의 염기도(pKb)는 9.24이다.
The basicity (pK b ) of the potassium acetate main catalyst is 9.24.

실시예Example 30-37. 30-37. 주촉매Main catalyst (포타슘아세테이트) + 조촉매((Potassium acetate) + cocatalyst ( 포타슘수소설페이트Potassium hydrogen sulfate ))

100 mL 2-neck 플라스크에 글리세롤(30 g, 0.33 몰)과 포타슘아세테이트(0.16 g, 0.0016 몰)를 넣고 조촉매인 포타슘수소설페이트를 첨가한 후 Dean-Stark 기구와 컨덴서를 장착한 후 상압에서 환류하면서 반응시켰다. To the 100 mL 2-neck flask, glycerol (30 g, 0.33 mol) and potassium acetate (0.16 g, 0.0016 mol) were added and the catalyst, potassium hydrogen sulfate, was added. The mixture was loaded with a Dean- Lt; / RTI &gt;

상기 포타슘 수소설페이트 조촉매의 산도(pKa)는 2.0이다.
The potassium hydrogen sulphate promoter has an acidity (pK a ) of 2.0.

시험예Test Example 3. 3.

상기 반응이 끝난 후 액체 크로마토그래피(HPLC)를 이용하여 글리세롤의 전환율, 반응 생성물의 수율 및 선택도를 상기 수학식에 따라 산출한다. After completion of the reaction, the conversion of glycerol, yield and selectivity of the reaction product are calculated according to the above equation using liquid chromatography (HPLC).

하기 [표 5]은 실시예 20-29의 방법에 따라 생성된 디글리세롤(DG) 및 트리글리세롤(TG)에 대한 전환율, 반응 생성물의 수율 및 선택도를 나타낸 표이다.Table 5 below is a table showing the conversion of diglycerol (DG) and triglycerol (TG) produced according to the method of Examples 20-29, the yield and selectivity of reaction products.


실시예

Example

온도
(℃)

Temperature
(° C)

시간
(h)

time
(h)

글리세롤
전환율

Glycerol
Conversion Rate

DG 수율
(선택도)

DG Yield
(Selectivity)

TG 수율
(선택도)

TG yield
(Selectivity)

DG + TG
수율
(선택도)

DG + TG
yield
(Selectivity)

테트라글리세롤
이상 수율
(선택도)

Tetraglycerol
Abnormal yield
(Selectivity)

20

20

240

240

1

One

14.5

14.5

13.0
(89.7)

13.0
(89.7)

- (-)

- (-)

13.0
(89.7)

13.0
(89.7)

1.5
(10.3)

1.5
(10.3)

21

21

240

240

2

2

25.3

25.3

20.6
(81.4)

20.6
(81.4)

- (-)

- (-)

20.6
(81.4)

20.6
(81.4)

4.7
(18.6)

4.7
(18.6)

22

22

240

240

4

4

43.1

43.1

23.3
(54.1)

23.3
(54.1)

6.4
(14.8)

6.4
(14.8)

29.7
(68.9)

29.7
(68.9)

13.4
(31.1)

13.4
(31.1)

23

23

240

240

6

6

66.2

66.2

23.9
(36.1)

23.9
(36.1)

17.2
(26.0)

17.2
(26.0)

41.1
(62.1)

41.1
(62.1)

25.1
(37.9)

25.1
(37.9)

24

24

260

260

1

One

31.0

31.0

24.0
(77.4)

24.0
(77.4)

4.0
(12.9)

4.0
(12.9)

28.0
(90.3)

28.0
(90.3)

3.0
(9.7)

3.0
(9.7)

25

25

260

260

2

2

45.8

45.8

32.5
(71.0)

32.5
(71.0)

7.4
(16.1)

7.4
(16.1)

39.9
(87.1)

39.9
(87.1)

5.9
(12.9)

5.9
(12.9)

26

26

260

260

4

4

78.0

78.0

31.2
(40.0)

31.2
(40.0)

21.1
(27.1)

21.1
(27.1)

52.3
(67.1)

52.3
(67.1)

25.7
(32.9)

25.7
(32.9)

27

27

260

260

6

6

82.6

82.6

27.1
(32.8)

27.1
(32.8)

20.7
(25.1)

20.7
(25.1)

47.8
(57.9)

47.8
(57.9)

34.8
(42.1)

34.8
(42.1)

28

28

280

280

1

One

75.0

75.0

33.6
(44.8)

33.6
(44.8)

22.7
(30.3)

22.7
(30.3)

56.3
(75.1)

56.3
(75.1)

18.6
(24.9)

18.6
(24.9)

29

29

280

280

2

2

88.5

88.5

21.5
(24.3)

21.5
(24.3)

19.2
(21.7)

19.2
(21.7)

40.7
(46.0)

40.7
(46.0)

47.8
(54.0)

47.8
(54.0)

위 표 5에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예 20 내지 29에 따르면 디글리세롤 및 트리글리세롤의 수율 및 선택도가 우수하며, 부산물인 테트라 이상의 고분자량 글리세롤의 수율 및 선택도가 낮은 것을 확인하였다. 특히, 실시예 24 및 실시예 25의 조건에 따르면 디글리세롤 및 트리글리세롤의 수율 및 선택도가 더욱 우수한 것을 확인하였다.As shown in Table 5, it was confirmed that the yield and selectivity of diglycerol and triglycerol were excellent and the yield and selectivity of high molecular weight glycerol higher than tetra, which is a by-product, were low according to Examples 20 to 29 of the present invention. Particularly, according to the conditions of Example 24 and Example 25, it was confirmed that the yield and selectivity of diglycerol and triglycerol were even better.

더욱이, 본 발명의 실시예 20 내지 29은 강염기 주촉매를 사용한 비교예 1 내지 8에 비하여 디글리세롤 및 트리글리세롤의 수율 및 선택도가 우수하며, 부산물의 수율 및 선택도가 낮은 것을 확인하였다.
In addition, Examples 20 to 29 of the present invention were found to have superior yield and selectivity of diglycerol and triglycerol and lower yield and selectivity of by-products, as compared with Comparative Examples 1 to 8 using a strong base catalyst.

하기 [표 6]는 실시예 30-37의 방법에 따라 생성된 디글리세롤(DG) 및 트리글리세롤(TG)에 대한 전환율, 반응 생성물의 수율 및 선택도를 나타낸 표이다.Table 6 below is a table showing the conversion of diglycerol (DG) and triglycerol (TG) produced according to the method of Examples 30-37, the yield and selectivity of reaction products.


실시예

Example

KHSO4(주촉매 1몰 대비 몰)

KHSO 4 (mole per one mole of the main catalyst)

온도
(℃)

Temperature
(° C)

시간
(h)

time
(h)

글리세롤
전환율

Glycerol
Conversion Rate

DG 수율
(선택도)

DG Yield
(Selectivity)

TG 수율
(선택도)

TG yield
(Selectivity)

DG + TG
수율
(선택도)

DG + TG
yield
(Selectivity)

테트라글리세롤
이상 수율
(선택도)

Tetraglycerol
Abnormal yield
(Selectivity)

30

30

0.5

0.5

260

260

6

6

39.6

39.6

30.4 (76.7)

30.4 (76.7)

8.7 (21.9)

8.7 (21.9)

39.1 (98.6)

39.1 (98.6)

0.5 (1.4)

0.5 (1.4)

31

31

0.25

0.25

280

280

2

2

90.3

90.3

20.4 (22.6)

20.4 (22.6)

20.9 (23.1)

20.9 (23.1)

41.3 (45.7)

41.3 (45.7)

49.0 (54.3)

49.0 (54.3)

32

32

0.3

0.3

280

280

2

2

84.7

84.7

26.1 (30.8)

26.1 (30.8)

21.5 (25.4)

21.5 (25.4)

47.6 (56.2)

47.6 (56.2)

37.1 (43.8)

37.1 (43.8)

33

33

0.4

0.4

280

280

2

2

76.4

76.4

33.2 (43.5)

33.2 (43.5)

21.4 (28.0)

21.4 (28.0)

54.6 (71.5)

54.6 (71.5)

21.8 (28.6)

21.8 (28.6)

34

34

0.5

0.5

280

280

2

2

73.2

73.2

36.2 (49.5)

36.2 (49.5)

26.7 (36.5)

26.7 (36.5)

62.9 (86.0)

62.9 (86.0)

10.3 (14.0)

10.3 (14.0)

35

35

1

One

280

280

2

2

48.2

48.2

29.4 (61.0)

29.4 (61.0)

11.9 (24.7)

11.9 (24.7)

41.3 (85.7)

41.3 (85.7)

6.9 (14.3)

6.9 (14.3)

36

36

0.5

0.5

280

280

2.5

2.5

67.5

67.5

32.6 (48.3)

32.6 (48.3)

20.0 (29.6)

20.0 (29.6)

52.6 (77.9)

52.6 (77.9)

14.9 (22.1)

14.9 (22.1)

37

37

0.5

0.5

280

280

3

3

82.4

82.4

29.1 (35.4)

29.1 (35.4)

22.5 (27.4)

22.5 (27.4)

41.6 (62.8)

41.6 (62.8)

30.7 (37.2)

30.7 (37.2)

위 표 6에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예 30 내지 37에 따르면 조촉매를 사용하지 않은 실시예 20 내지 29에 비하여 디글리세롤 및 트리글리세롤의 수율 및 선택도가 우수하며, 부산물인 테트라 이상의 고분자량 글리세롤의 수율 및 선택도가 낮은 것을 확인하였다. 특히, 실시예 30과 실시예 34 및 실시예 35의 조건에 따르면 디글리세롤 및 트리글리세롤의 수율 및 선택도가 더욱 우수한 것을 확인하였다.As shown in Table 6 above, Examples 30 to 37 of the present invention show superior yields and selectivities of diglycerol and triglycerol as compared with Examples 20 to 29 in which no promoter is used, It was confirmed that the yield and selectivity of the molecular weight glycerol were low. Particularly, according to the conditions of Example 30, Example 34, and Example 35, it was confirmed that the yield and selectivity of diglycerol and triglycerol were even better.

더욱이, 본 발명의 실시예 30 내지 37은 비교예 9 내지 16에 비하여 디글리세롤 및 트리글리세롤의 수율 및 선택도가 우수하며, 부산물의 수율 및 선택도가 낮은 것을 확인하였다.In Examples 30 to 37 of the present invention, the yield and selectivity of diglycerol and triglycerol were superior to those of Comparative Examples 9 to 16, and the yield and selectivity of by-products were low.

즉, 주촉매로 약염기 물질을 사용한 본 발명은 주촉매로 강염기를 사용한 경우보다 디글리세롤 및 트리글리세롤의 수율 및 선택도가 우수하며, 부산물인 테트라 이상의 고분자량 글리세롤의 수율 및 선택도가 낮았다.
That is, the present invention using a weak base material as the main catalyst is superior in the yield and selectivity of diglycerol and triglycerol as compared with the case where a strong base is used as the main catalyst, and the yield and selectivity of the by-product tetra or higher molecular weight glycerol are low.

Claims (9)

알칼리 금속 양이온 및 아세테이트 음이온을 포함하는 아세테이트염인 주촉매와, 알칼리 금속 양이온 및 무기 음이온을 포함하는 무기염인 조촉매 하에서 글리세롤을 반응시켜 직쇄형 폴리글리세롤을 생성하는 단계를 포함하되,
상기 주촉매 1 몰에 대하여 조촉매 0.1 내지 5 몰로 사용되며,
상기 주촉매의 알칼리 금속 양이온과 상기 조촉매의 알칼리 금속 양이온은 동일한 금속 양이온을 사용하는 것을 특징으로 하는 직쇄형 폴리글리세롤의 제조방법.
Reacting glycerol with a primary catalyst which is an acetate salt containing an alkali metal cation and an acetate anion and a cocatalyst which is an inorganic salt containing an alkali metal cation and an inorganic anion to produce a linear polyglycerol,
0.1 to 5 moles of the cocatalyst is used per mole of the main catalyst,
Wherein the alkali metal cations of the main catalyst and the alkali metal cations of the cocatalyst are the same metal cations.
제1항에 있어서, 상기 주촉매의 염기도(pKb)는 9 내지 10인 것을 특징으로 하는 직쇄형 폴리글리세롤의 제조방법. 2. The method according to claim 1, wherein the basicity (pK b ) of the main catalyst is from 9 to 10. 삭제delete 제1항에 있어서, 상기 직쇄형 폴리글리세롤은 디글리세롤, 트리글리세롤 및 이들이 혼합된 글리세롤인 것을 특징으로 하는 직쇄형 폴리글리세롤의 제조방법.The method according to claim 1, wherein the linear polyglycerol is diglycerol, triglycerol, or glycerol mixed therewith. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 알칼리 금속 양이온은 리튬(Li+) 양이온, 소듐(Na+) 양이온, 칼륨(K+) 양이온, 루비듐(Rb+) 양이온 및 세슘(Cs+) 양이온으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 직쇄형 폴리글리세롤의 제조방법.The method of claim 1 or claim 2, wherein the alkali metal cation is a lithium (Li +) cation, a sodium (Na +) cation, potassium (K +) cation, a rubidium (Rb +) cation, and cesium (Cs +) cation Wherein the polyglycerol is at least one selected from the group consisting of polyglycerol and polyglycerol. 제1항에 있어서, 상기 조촉매에 함유되는 무기 음이온은 수소포스파이트(HP(H)O3 -), 수소포스페이트(HPO4 2-), 이수소포스페이트(H2PO4 -), 설파이트(HSO3 -) 및 수소설페이트(HSO4 -)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 직쇄형 폴리글리세롤의 제조방법.The method according to claim 1, wherein the inorganic anion contained in the cocatalyst is selected from the group consisting of hydrogen phosphite (HP (H) O 3 - ), hydrogen phosphate (HPO 4 2- ), dihydrogen phosphate (H 2 PO 4 - (HSO 3 - ) and hydrogen sulfate (HSO 4 - ). 제1항에 있어서, 상기 주촉매는 글리세롤 1몰에 대하여 0.1 내지 0.9 몰로 첨가되는 것을 특징으로 하는 직쇄형 폴리글리세롤의 제조방법.The method according to claim 1, wherein the main catalyst is added in an amount of 0.1 to 0.9 mole based on 1 mole of glycerol. 삭제delete 제1항에 있어서, 상기 글리세롤은 200 내지 290 ℃ 및 1 내지 6시간 동안 에테르화 반응이 수행되는 것을 특징으로 하는 직쇄형 폴리글리세롤의 제조방법.The method according to claim 1, wherein the glycerol is subjected to an etherification reaction at 200 to 290 ° C for 1 to 6 hours.
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