TW201900589A

TW201900589A - cis,cis-1,2,4-環己烷三羧酸結晶之製造方法

Info

Publication number: TW201900589A
Application number: TW107109595A
Authority: TW
Inventors: 齋藤伸彌; 熊野達之
Original assignee: 日商三菱瓦斯化學股份有限公司
Priority date: 2017-03-29
Filing date: 2018-03-21
Publication date: 2019-01-01
Also published as: EP3604265A4; KR20190135475A; EP3604265A1; TWI785021B; EP3604265B1; US20200317596A1; JP7103349B2; CN110402243B; JPWO2018180696A1; US11021428B2; CN110402243A; WO2018180696A1; KR102599901B1

Abstract

本發明之目的係提供可獲得高純度的cis,cis-1,2,4-環己烷三羧酸結晶之cis,cis-1,2,4-環己烷三羧酸結晶之製造方法。本發明之cis,cis-1,2,4-環己烷三羧酸結晶之製造方法，具有下列步驟：步驟1，測定含有cis,cis-1,2,4-環己烷三羧酸之原料水溶液中之cis,cis-1,2,4-環己烷三羧酸相對於trans,trans-1,2,4-環己烷三羧酸之質量比(cis/trans比)，製成cis/trans比為10以上之晶析用原料水溶液；步驟2，將步驟1獲得之晶析用原料水溶液進行晶析。

Description

cis,cis-1,2,4-環己烷三羧酸結晶之製造方法

本發明關於cis,cis-1,2,4-環己烷三羧酸結晶之製造方法。

cis,cis-1,2,4-環己烷三羧酸酐具有自由的羧基，可賦予源自該羧基之酸性能，且可賦予源自脂肪族環之耐熱性、耐候性，故已被利用作為光學材料、電子材料用途之樹脂原料，例如已利用其作為阻焊劑、或聚醯胺醯亞胺系樹脂之原料。 cis,cis-1,2,4-環己烷三羧酸酐係藉由將cis,cis-1,2,4-環己烷三羧酸於乙酸及乙酸酐中實施脫水反應而獲得。又，就1,2,4-環己烷三羧酸酐之一般的製造方法而言，可例舉將偏苯三甲酸進行核氫化而製成1,2,4-環己烷三羧酸，再利用晶析將其純化後實施脫水反應之方法。

關於將偏苯三甲酸進行核氫化，並利用晶析將獲得之1,2,4-環己烷三羧酸予以純化之步驟，例如專利文獻1揭示：藉由在水與四氫呋喃(THF)之混合溶劑中，使用過渡金屬觸媒來進行核氫化，並將獲得之溶液予以濃縮及乾燥，而獲得帶有黃色的白色結晶。又，專利文獻1記載：使該結晶再度溶解於THF與乙腈之混合溶液，然後進行濃縮及冷卻來實施晶析，並獲得cis,cis-1,2,4-環己烷三羧酸。專利文獻2記載：將偏苯三甲酸的核氫化步驟及晶析步驟連貫地於水中實施之1,2,4-環己烷三羧酸的製造方法。 [先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1] 美國專利第5412108號說明書 [專利文獻2] 日本特開2009-57385號公報

[發明所欲解決之課題]

在專利文獻1所記載之方法中，使用作為溶劑之THF若與空氣或氧接觸的話，會生成爆炸性的過氧化物，故不適於使用在工業處理。又，專利文獻1從核氫化步驟移往晶析步驟時，必須實施從核氫化反應溶劑換成晶析溶劑之溶劑的置換，步驟數會增加，故就工業處理而言較不理想。此外，專利文獻1在氫化反應時及晶析時，濃縮後之(溶劑/進料原料)之質量比較高，需要大量的溶劑，故存在效率不佳的問題。

專利文獻2使用水作為溶劑來替換專利文獻1所使用的THF及乙腈，且不需要溶劑的置換，比起專利文獻1所記載之方法，前者步驟數少，就工業處理而言亦屬有利。又，氫化反應時之(溶劑/進料原料)之質量比及晶析時濃縮後之(溶劑/進料原料)之質量比均較專利文獻1低，故溶劑使用量少，較有效率。但是，並未探討從偏苯三甲酸的核氫化反應液獲得高純度的cis,cis-1,2,4-環己烷三羧酸結晶。

本發明目的為提供可獲得高純度的cis,cis-1,2,4-環己烷三羧酸結晶之cis,cis-1,2,4-環己烷三羧酸結晶之製造方法。 [解決課題之手段]

本案發明人鑑於上述課題進行深入探討後之結果發現：藉由將供給至晶析步驟之晶析用原料水溶液中之cis,cis-1,2,4-環己烷三羧酸相對於trans,trans-1,2,4-環己烷三羧酸之質量比設定在特定範圍內，會改善獲得的cis,cis-1,2,4-環己烷三羧酸結晶之純度，乃至完成本發明。本發明係提供如下之[1]~[7]。

[1] 一種cis,cis-1,2,4-環己烷三羧酸結晶之製造方法，具有下列步驟：步驟1，測定含有cis,cis-1,2,4-環己烷三羧酸之原料水溶液中之cis,cis-1,2,4-環己烷三羧酸相對於trans,trans-1,2,4-環己烷三羧酸之質量比(cis/trans比)，製成cis/trans比為10以上(宜為15以上，為20以上更佳，為35以上再更佳)之晶析用原料水溶液；步驟2，將步驟1獲得之晶析用原料水溶液進行晶析。 [2] 如[1]所記載的製造方法，將前述步驟2中之晶析用原料水溶液進行濃縮，濃縮後之晶析用原料水溶液之溶劑相對於溶質之質量比為0.1~5(宜為0.3~3，為0.5~1.5更佳，為0.8~1.3再更佳)。 [3] 如[1]或[2]所記載的製造方法，其中，前述cis/trans比為40以上(宜為45以上)。 [4] 如[1]~[3]中任一項所記載的製造方法，其中，獲得之cis,cis-1,2,4-環己烷三羧酸結晶之純度為90質量%以上(宜為95質量%以上，為98質量%以上更佳，為99質量%以上再更佳)。 [5] 如[1]~[4]中任一項所記載的製造方法，其中，步驟2中之cis,cis-1,2,4-環己烷三羧酸之回收率為60質量%以上(宜為65質量%以上，為70質量%以上更佳)。 [6] 如[1]~[5]中任一項所記載的製造方法，係於步驟2添加種晶。 [7] 如[6]所記載的製造方法，其中，種晶之添加量相對於晶析原料水溶液含有之cis,cis-1,2,4-環己烷三羧酸為0.01~40質量%(宜為0.1~30質量%，為0.5~25質量%更佳，為1~20質量%再更佳)。 [8] 如[6]或[7]所記載的製造方法，其中，添加種晶時，晶析用原料水溶液之溫度為1~60℃(宜為5~55℃，為10~50℃更佳)。 [發明之效果]

根據本發明，可提供能獲得高純度的cis,cis-1,2,4-環己烷三羧酸結晶之cis,cis-1,2,4-環己烷三羧酸結晶之製造方法。

以下，使用實施形態來說明本發明。另外，以下的說明之中，表示數值範圍之「A~B」的記載係代表「A以上B以下」(A＜B時)、或「A以下B以上」(A＞B時)。亦即，代表包含端點之A及B的數值範圍。又，質量份及質量%係分別與重量份及重量%同義。

本發明之cis,cis-1,2,4-環己烷三羧酸結晶之製造方法，具有下列步驟：步驟1，測定含有cis,cis-1,2,4-環己烷三羧酸之原料水溶液中之cis,cis-1,2,4-環己烷三羧酸相對於trans,trans-1,2,4-環己烷三羧酸之質量比(cis/trans比)，製成cis/trans比為10以上之晶析用原料水溶液；步驟2，將步驟1獲得之晶析用原料水溶液進行晶析。

如上所述，cis,cis-1,2,4-環己烷三羧酸酐(以下也記載為cis-H-TMAn)作為聚醯胺醯亞胺樹脂、或阻焊劑之材料係為重要。又，cis,cis-1,2,4-環己烷三羧酸酐(cis-H-TMAn)一般而言係利用如下方法製造：將偏苯三甲酸(TMA)之芳香環進行核氫化而製成cis,cis-1,2,4-環己烷三羧酸(cis-H-TMA)，然後實施cis-H-TMA之脫水反應來獲得cis,cis-1,2,4-環己烷三羧酸酐(以下稱為cis-H-TMAn)。在此，偏苯三甲酸(TMA)之芳香環的氫化反應除了會生成作為目的之cis,cis-1,2,4-環己烷三羧酸之外，還會生成trans,trans-1,2,4-環己烷三羧酸(trans-H-TMA)等結構異構物、或1,2,4-環己烷三羧酸的1個羧基被甲基取代而成之副產物(4-甲基環己烷-1,2-二羧酸酐：Me-HHPA)。因此，為了獲得高純度的cis-H-TMA，必須實施偏苯三甲酸(TMA)氫化後之含有cis,cis-1,2,4-環己烷三羧酸之原料水溶液(以下稱為TMA核氫化反應液)的晶析，以選擇性地獲得cis-H-TMA。

這次發明人們發現：藉由在將此偏苯三甲酸之核氫化反應後之含有cis,cis-1,2,4-環己烷三羧酸之原料水溶液供給於晶析步驟時，測定原料水溶液中之利用下述(1)式所示之異構物cis,cis-1,2,4-環己烷三羧酸(cis-H-TMA)相對於利用下述(2)式所示之異構物trans,trans-1,2,4-環己烷三羧酸(trans-H-TMA)之質量比(以下稱為cis/trans比)，製成cis/trans比為一定範圍內之晶析用原料水溶液，並對其進行晶析，可獲得高純度的cis-H-TMA結晶。另外，本發明中，比起晶析用原料水溶液中之cis-H-TMA的純度，獲得的cis-H-TMA結晶之純度會改善，獲得如此效果之詳細理由尚未明瞭，但推測部分原因如下。亦即，推斷藉由在cis-H-TMA結晶之晶析時，使用一定以上之cis/trans比的晶析用原料水溶液，從而trans-H-TMA不會混入結晶中，而能獲得極高純度的cis-H-TMA結晶。

[化1]

以下，針對本發明詳細地說明。

[步驟1] 在本發明之cis-H-TMA結晶之製造方法中，步驟1係測定含有cis-H-TMA之原料水溶液中之cis/trans比，製成cis/trans比為10以上之晶析用原料水溶液之步驟。＜原料水溶液＞在本發明中，原料水溶液若為含有cis-H-TMA之水溶液，即無特別限制，但宜為後述之偏苯三甲酸的核氫化反應液。另外，原料水溶液含有水作為溶劑。溶劑中之水的含量為50質量%以上，宜為60質量%以上，為80質量%以上更佳，為90質量%以上再更佳，僅含有水作為溶劑又更佳。另外，水宜為離子交換水或蒸餾水，若將得到的cis-H-TMA結晶利用於電氣電子領域時，宜使用鈉、鉀、鈣、鎂、鐵等金屬成分的含量盡量少的水。原料水溶液除了含有水作為溶劑之外，也可在水混溶性的範圍內更含有其他溶劑，具體而言，可列舉：乙酸、丙酸、二甲醚、甲基乙醚、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、四氫呋喃、丙酮、甲乙酮、乙二醇二甲醚、二乙二醇二甲醚、三乙二醇二甲醚等。

偏苯三甲酸之核氫化反應係例示使用氫氣(氫分子)作為氫源，並使用貴金屬觸媒作為觸媒之方法。更具體而言，係例示如日本特開2003-286222號公報所記載，在相對於偏苯三甲酸100質量份以0.5~10質量份之比例含有由銠或鈀或其兩者構成的貴金屬之觸媒的存在下，於氫氣分壓1MPa以上進行氫化之方法、或如國際公開第2010/010869號所記載，使用將銠載持於碳擔體而成的載持觸媒及將鈀載持於碳擔體而成的載持觸媒作為觸媒，以特定的觸媒量、反應氫氣分壓、反應溫度條件，將芳香族多元羧酸之芳香環在觸媒存在下進行氫化之方法等。也可例示如專利文獻1所記載，使用將過渡金屬載持於具有特定表面積之碳擔體而成的觸媒，並於加壓及加熱下利用氫分子將TMA予以氫化之方法等。另外，偏苯三甲酸之核氫化反應的產物中之cis-H-TMA的含量會依所使用的觸媒、反應溫度等而變化。本發明宜選擇cis-H-TMA含量多、產率優良的核氫化反應條件。

為原料之偏苯三甲酸可使用市售品，也可將市售的偏苯三甲酸酐予以水解來使用，並無特別限制。

本發明中，偏苯三甲酸之核氫化反應的反應液，宜在利用過濾去除觸媒後作為原料水溶液來使用。過濾時，宜在與反應溫度同等程度之溫度將觸媒予以濾除。

＜晶析用原料水溶液＞在步驟1中，如上述般測定獲得之含有cis-H-TMA之原料水溶液中之cis-H-TMA相對於trans-H-TMA之質量比(cis/trans比)，製成cis/trans比為10以上之晶析用原料水溶液。在此，原料水溶液中之cis/trans比的測定方法並無特別限制，係例示將原料水溶液中之cis-H-TMA及trans-H-TMA予以酯化後，以氣相層析儀進行分析之方法，具體而言，係利用實施例所記載之方法來測定。

在本發明中，晶析用原料水溶液之cis/trans比為10以上。晶析用原料水溶液之cis/trans比為10以上的話，可獲得高純度的cis-H-TMA結晶。晶析用原料水溶液之cis/trans比宜為15以上，為20以上更佳，為35以上再更佳，為40以上又更佳，為45以上再更佳。晶析用原料水溶液之cis/trans比為40以上的話，會改善cis-H-TMA結晶之回收率，故特佳。晶析用原料水溶液之cis/trans比的上限並無特別限制，考慮晶析用原料水溶液之製備的容易性、或可獲得充分的效果、設定為超過該cis/trans比的值時效果會變低等觀點，宜為1,000以下，為500以下更佳，為80以下再更佳，為75以下又更佳，為70以下再更佳。

測得的原料水溶液之cis/trans比未達10時，宜以使原料水溶液之cis/trans比成為10以上的方式添加cis-H-TMA，並將cis/trans比調整至10以上。也可和cis/trans比為10以上之原料水溶液混合來將cis/trans比調整至10以上，將cis/trans比調整至10以上的方法並無特別限制。它們之中，考慮可輕易改善cis/trans比的觀點，添加cis-H-TMA的方法較理想。另外，若測得的原料水溶液之cis/trans比為10以上，則也可直接將原料水溶液使用作為晶析用原料水溶液。又，為了更提高cis/trans比，也可將cis-H-TMA添加至原料水溶液中。又，在本發明之cis-H-TMA結晶之製造方法中，利用TMA的氫化反應來獲得原料水溶液時，藉由設定反應條件，若cis/trans比顯然為10以上，則沒有必要每次都測定，也可適當地省略而實施步驟2，如此之態樣亦包含於本發明之範圍內。

[步驟2] 本發明中，步驟2係將前述步驟1中獲得之晶析用原料水溶液進行晶析之步驟(晶析步驟)。就晶析步驟而言，宜將晶析用原料水溶液進行濃縮並製得濃縮液，再將該濃縮液冷卻使結晶析出。又，宜在濃縮液冷卻前、冷卻中或冷卻後添加種晶。以下，分別進行詳述。

＜濃縮液之製作＞在本發明中，宜將步驟1獲得之晶析用原料水溶液進行濃縮並製得濃縮液。濃縮方法並無特別限制，藉由去除溶劑來進行濃縮即可，宜為將晶析用原料水溶液進行加熱，餾去晶析用原料水溶液中之溶劑來進行濃縮之步驟。加熱溫度(反應溶液中的溫度)並無特別限制，宜為50~150℃，為80~140℃更佳，為100~130℃再更佳。又，前述濃縮可在大氣壓下實施，也可在減壓下實施，並無特別限制。在減壓下實施濃縮(溶劑的餾去)時，壓力宜為30~450hPa，為70~300hPa更佳，為100~200hPa再更佳。在濃縮時，考慮抑制濃縮液的溫度分佈，防止突沸的的觀點，宜邊攪拌邊實施濃縮。濃縮時的攪拌速度只要能充分地攪拌液體，則無特別限制，宜為50rpm~1,000rpm，為100rpm~800rpm更佳，為200rpm~600rpm再更佳。

就濃縮後之晶析用原料水溶液(以下也稱為「濃縮液」)而言，溶劑相對於總H-TMA(合計4種異構物之H-TMA)之質量比(溶劑/總H-TMA，以下也稱為「SR」)宜為0.1~5，為0.3~3更佳，為0.5~1.5再更佳，為0.8~1.3又更佳。SR在上述範圍內的話，會在工業上可實施的範圍內改善晶析步驟中的回收率，故較佳。

＜冷卻＞成為期望之SR的濃縮液宜進行冷卻。另外，進行加熱來實施濃縮液之製作時，考慮獲得高純度的cis-H-TMA之觀點、或效率及批次循環之觀點，冷卻速度宜為1~40℃/h，為5~30℃/h更佳，為10~20℃/h再更佳。濃縮液宜冷卻至0~40℃，為3~30℃更佳，為5~20℃再更佳。冷卻至上述溫度的話，會促進結晶的析出，並改善cis-H-TMA結晶的回收率，故較佳。冷卻中的濃縮液也可在攪拌下進行冷卻。另外，冷卻後宜將濃縮液於前述冷卻溫度保持0.5~72小時，保持1~48小時更佳，保持1.5~24小時再更佳。另外，於前述冷卻溫度之保持也可在攪拌下實施。以上述保持時間冷卻的話，會促進結晶的析出，並改善cis-H-TMA結晶的回收率，故較佳。另外，關於攪拌速度，只要在冷卻中及保持中充分地攪拌液體，則無特別限制，宜為50rpm~1,000rpm，為100rpm~800rpm更佳，為200rpm~600rpm再更佳。

＜種晶的添加＞在本發明中，宜在冷卻前、冷卻中或冷卻後再添加種晶。該種晶宜在冷卻中添加，添加種晶時的濃縮液之溫度宜為1~60℃，為5~55℃更佳，為10~50℃再更佳。所添加之種晶的量相對於晶析原料水溶液含有之總H-TMA，宜為0.01~40質量%，為0.1~30質量%更佳，為0.5~25質量%再更佳，為1~20質量%又更佳。

就添加的種晶而言，也可為cis-H-TMA結晶，又也可添加種晶漿液。種晶漿液係指即使在40℃仍有些微cis-H-TMA以結晶的形式存在之溶液。又，種晶漿液中之cis-H-TMA的濃度宜為1~60質量%，為5~50質量%更佳，為10~45質量%再更佳。就種晶漿液之溶劑而言，係例示和原料水溶液中的溶劑同樣，宜使用和原料水溶液相同的溶劑。另外，種晶漿液可如後述般將步驟2後之母液直接拿來使用，也可使用在母液中再添加cis-H-TMA而成者。

步驟2中之cis-H-TMA的回收率宜為60質量%以上，為65質量%以上更佳，為70質量%以上再更佳。藉由調高晶析用原料水溶液中之cis/trans比，可使步驟2中之cis-H-TMA的回收率改善，如上所述，考慮使步驟2中之cis-H-TMA的回收率改善之觀點，cis/trans比為40以上特佳。另外，步驟2中之cis-H-TMA的回收率係利用實施例所記載之方法來測定。

＜cis,cis-1,2,4-環己烷三羧酸之分離步驟＞在本發明中，步驟2之後宜具有將cis-H-TMA結晶分離之步驟(以下也簡稱為「分離步驟」)。藉由將利用步驟2而析出的結晶(固體)過濾，再將濾得的固體乾燥，可將cis-H-TMA結晶分離。分離結晶後之母液也可使用作為種晶漿液用母液。又，因應雜質在系統內累積的程度來選擇是否要將母液使用作為種晶漿液用母液即可。

[cis,cis-1,2,4-環己烷三羧酸結晶] 利用本發明之製造方法得到的cis,cis-1,2,4-環己烷三羧酸結晶之純度比晶析原料水溶液之cis-H-TMA的純度高。得到的cis-H-TMA結晶之純度宜為90質量%以上，為95質量%以上更佳，為98質量%以上再更佳，為99質量%以上又更佳。cis-H-TMA之純度高較為理想，上限為100質量%。 cis-H-TMA結晶之純度係利用實施例所記載之方法來測定。

利用本發明之製造方法獲得之cis-H-TMA結晶，其純度高，此外，在本發明的製造方法中，步驟2(晶析步驟)的回收率高，工業上為有利。又，獲得之cis-H-TMA結晶可利用之後的脫水反應製成cis,cis-1,2,4-環己烷四羧酸酐(cis-H-TMAn)。cis-H-TMAn作為聚醯胺醯亞胺樹脂之原料、或阻焊劑之原料係為有效。如上所述，可高純度且高回收率地獲得cis-H-TMA結晶之本發明的製造方法，在工業上非常有利。 [實施例]

以下，使用實施例及比較例更具體地說明本發明，但本發明並不限於這些實施例。

[測定方法] (1) H-TMA純度之測定(磷酸三甲酯法) 獲得之結晶中的H-TMA純度係如下般進行測定。具體而言，製備含有獲得的結晶之水溶液(濃度5~30質量%)，並將其收集0.60g於試管中，添加三乙基氯化銨(和光純藥工業股份有限公司製)3.0g、磷酸三甲酯(KISHIDA化學股份有限公司製)10ml，以加熱模塊(block heater)於180℃加熱90分鐘來實施酯化處理。然後添加三苯基甲烷(東京化成工業股份有限公司製)0.10g作為內標，並使其完全溶解於氯仿9ml中，再添加離子交換水實施分液處理，並將獲得之氯仿溶液供給於氣相層析分析。H-TMA純度係利用內標法依內標三苯基甲烷計算而得。又，針對原料液中之H-TMA純度(濃度5~30質量%)，也和結晶中之H-TMA純度的計算方法同樣利用內標法計算而得。 (氣相層析分析條件) 氣相層析分析裝置：6890N(Agilent Technologies製) 毛細管管柱：DB-1(Agilent Technologies製) 注射溫度：300℃ 檢測溫度：290℃ 初始管柱溫度、保持時間：160℃、20分鐘昇溫速度：10℃/分鐘最終管柱溫度、保持時間：280℃、15分鐘擔體氣體：氦氣擔體氣體壓力：33.1kPa 檢測器：FID

(2) 環己烷三羧酸之cis-H-TMA異構體及trans-H-TMA異構體之選擇性分析 [前處理] ＜酯化條件(BF₃ ･MeOH法)＞從含有1,2,4-環己烷三羧酸之原料水溶液中收集0.60g於試管，添加三氟化硼甲醇溶劑(東京化成工業股份有限公司製)10ml，於150℃之加熱模塊加熱6分鐘來實施酯化處理。反應結束後，添加氯仿3ml，按照水、0.5當量碳酸鈉水溶液、水的順序實施分液處理，並將獲得之氯仿溶液供於氣相層析分析。針對cis-H-TMA、trans-H-TMA之選擇性(質量比)係以面積百分率計算而得。 [氣相層析分析條件] 氣相層析分析條件係和前述(1)H-TMA純度之測定相同的條件實施。

(製造例1：cis異構體純度高的H-TMA之製備) 將偏苯三甲酸酐327g(Flint Hills Resources公司製)與離子交換水2,174g添加於具備攪拌機、熱電偶溫度計套管、壓力計、氣體管路2支(內徑3mm)、通氣孔管路之5L的SUS316L製高溫高壓釜(autoclave)中，於90℃加熱30分鐘，實施水解後進料至反應容器。然後，將5質量%鈀-碳載持觸媒PE型(N.E. CHEMCAT公司製，以110℃、8小時之條件使含水品乾燥而成者)78.5g(相對於偏苯三甲酸(以下也稱為「TMA」)100質量份，鈀金屬為1.2質量份)、與5質量%銠-碳載持觸媒(N.E. CHEMCAT公司製，以110℃、8小時之條件使含水品乾燥而成者)33.6g(相對於TMA100質量份，銠金屬為0.5質量份)投入反應容器內。觸媒之Pd：Rh比(質量比)為7：3。在將內容物攪拌的狀態下，以氮氣將系統內於2.0MPa置換2次，然後利用氫氣將系統內於2.0MPa置換1次。此時將攪拌速度設定為700rpm。利用氫氣昇壓至3.0MPa，並於液溫30℃開始反應。反應開始後經過2小時後實施降壓。降壓結束後，利用氮氣加壓將反應液從高溫高壓釜底部抽出。使用ADVANTEC 5B濾紙(JIS P 3801)從該濾液(粗反應產物)反應液分離觸媒，獲得透明的核氫化反應液(原料水溶液)。將核氫化反應液進料於具備攪拌機、熱電偶溫度計套管2支、熱交換器2支、原料的投入管路、窺視孔之4L的夾套式SUS316L製高溫高壓釜中，以攪拌轉速200rpm開始進行濃縮，濃縮至總H-TMA濃度成為45.5質量%為止。降溫至20℃後，將漿液抽出並實施固液分離。藉由將獲得之結晶於乾燥機以110℃乾燥8小時，獲得結晶-1。結晶-1中之H-TMA純度(將4種異構物合計後之1,2,4-環己烷三羧酸的純度)為97.0質量%。又，該結晶中之異構物比率：trans異構體為0.1質量%，cis異構體為99.8質量%，該結晶中之cis-H-TMA純度為97.0×0.998=96.8質量%。

(製造例2：trans異構體純度高的H-TMA之製備) 將1,2,4-環己烷三羧酸進料於具備溫度計、攪拌機、冷凝器、溫度控制裝置之四口燒瓶中，於氮氣流通下於250℃實施3小時加熱熔融，獲得淡黃色透明液狀之1,2,4-環己烷三羧酸1,2-酐。以原料之1,2,4-環己烷三羧酸為基準之脫水率為95%。前述液狀酐中之trans,trans-1,2,4-環己烷三羧酸1,2-酐為56質量%，cis,cis-1,2,4-環己烷三羧酸1,2-酐為44質量%。將上述液狀環己烷三羧酸酐1,000g與水3,000g添加於5L燒瓶中，於80℃攪拌1小時。然後將反應系統冷卻至25℃，使結晶析出。藉由使用布氏漏斗將該結晶進行吸抽過濾後，進行真空乾燥，獲得結晶-2。結晶-2中之H-TMA純度(將4種異構物合計後之1,2,4-環己烷三羧酸的純度)為99.3質量%。又，該結晶之H-TMA的異構物比率(H-TMA中之各異構物的比率)：trans異構體為97.2質量%，cis異構體為2.6質量%，該結晶中之trans-H-TMA純度為99.3×0.972=96.5質量%。關於製造例1所獲得之結晶-1及製造例2所獲得之結晶-2係表示於如下表1中。

[表1]

實施例1 將製造例1得到的結晶-1取749.5g、製造例2得到的結晶-2取8.2g、及純水5,000g進料於具備攪拌機、熱電偶溫度計套管2支、熱交換器2支、原料投入管路、窺視孔之4L的夾套式SUS316L製高溫高壓釜中，並使其溶解。令此溶液為晶析用原料水溶液1。該晶析用原料水溶液1中所含的總H-TMA質量為735.2g(就cis-H-TMA質量而言為725.8g)。晶析用原料水溶液1之cis/trans比為84.0。將此晶析用原料水溶液1以攪拌轉速200rpm開始加熱濃縮，濃縮到濃度成為45.5質量%(溶劑/總H-TMA質量比=1.2，(以下也稱為SR))為止。濃縮後高溫高壓釜內存在1615.8g之濃縮液1，液溫為100℃。另外，濃度係指總H-TMA之濃度，係以如下算式計算而得：濃度(質量%)=總H-TMA(質量)/(溶質+溶劑)(質量)×100。然後，邊以576rpm攪拌濃縮液1，邊以10℃/h開始濃縮液1之降溫。當液溫到達40.0℃時，從窺視孔投入事先準備好的種晶147.2g(就cis-H-TMA而言為142.5g)。然後，再以10℃/h降溫至20℃後，維持20℃的狀態持續攪拌12小時。然後，從反應容器的底部回收漿液，並以布氏漏斗實施15分鐘吸抽過濾。以刮勺回收結晶，並使獲得之結晶以乾燥機於110℃乾燥8小時。經乾燥之cis-H-TMA結晶的回收乾燥質量為675.3g，回收率為72.6質量%。獲得之結晶中的H-TMA之純度為99.6質量%，H-TMA中的cis-H-TMA之選擇性(純度)為99.5質量%，cis-H-TMA純度為99.6×0.995=99.1質量%。另外，回收率係利用如下之式計算而得。回收率(質量%)=[(獲得之結晶中的cis-H-TMA質量)-(已添加之種晶中的cis-H-TMA質量)]/(原料中的cis-H-TMA質量)×100 實施例1所獲得之H-TMA結晶(回收結晶)的分析結果如表2所示。

實施例1及後述之實施例2~6及比較例1、2所使用的種晶係如下般製得。除了投入鈀-碳載持觸媒PE型(N.E. CHEMCAT公司製，使含水品以110℃、8小時的條件乾燥而成者)100.9g(相對於TMA100質量份，鈀金屬為1.5質量份)與5質量%銠-碳載持觸媒(N.E. CHEMCAT公司製，使含水品以110℃、8小時的條件乾燥而成者)11.2g(相對於TMA100質量份，銠金屬為0.2質量份)(觸媒之Pd：Rh(質量比)=9：1)作為TMA之氫化觸媒之外，其餘和製造例1相同地實施核氫化反應及晶析，再實施固液分離及乾燥。獲得之結晶中的cis-H-TMA純度為96.8質量%，並於實施例及比較例中使用作為種晶。

實施例2 於和實施例1同樣的高溫高壓釜中，將製造例1所獲得之結晶-1取751.7g、製造例2所獲得之結晶-2取15.5g溶解於5,000g之純水而成者作為晶析用原料水溶液2。該晶析用原料水溶液2中所含的總H-TMA質量為744.5g(就cis-H-TMA質量而言為728.1g)。晶析用原料水溶液2之cis/trans比為46.4。將此晶析用原料水溶液2以攪拌轉速200rpm開始濃縮，濃縮到濃度成為45.5質量%(溶劑/總H-TMA質量比=1.2，(以下也稱為SR))為止。濃縮後高溫高壓釜內存在1,636.3g之濃縮液2，液溫為100℃。然後，邊以576rpm攪拌濃縮液2，邊以10℃/h開始濃縮液2之降溫。當液溫到達40.0℃時，從窺視孔投入事先準備好的種晶147.2g(就cis-H-TMA而言為142.5g)。然後，再以10℃/h降溫至20℃後，維持20℃的狀態持續攪拌12小時。然後，實施與實施例1同樣的操作。經乾燥之cis-H-TMA結晶的回收乾燥質量為669.7g，回收率為71.4質量%。獲得之結晶中的H-TMA純度為99.5質量%，H-TMA中的cis-H-TMA選擇性(純度)為99.5質量%，cis-H-TMA純度為99.5×0.995=99.0質量%。實施例2所獲得之H-TMA結晶(回收結晶)的分析結果如表2所示。另外，實施例2所使用的種晶與實施例1所使用者同樣。

實施例3 與實施例1同樣地將製造例1所獲得之結晶-1取741.1g、製造例2所獲得之結晶-2取19.1g溶解於5,000g之純水而成者作為晶析用原料水溶液3。該晶析用原料水溶液中所含的總H-TMA質量為737.8g(就cis-H-TMA質量而言為717.9g)。晶析用原料水溶液3之cis/trans比為37.5。以攪拌轉速200rpm開始濃縮，濃縮到晶析用原料水溶液的濃度成為45.5質量%(溶劑/總H-TMA質量比=1.2，(以下也稱為SR))為止。濃縮後高溫高壓釜內存在1,621.5g之濃縮液3，液溫為100℃。然後，邊以576rpm攪拌濃縮液3，邊以10℃/h開始濃縮液3之降溫。當液溫到達40.0℃時，從窺視孔投入事先準備好的種晶147.6g(就cis-H-TMA而言為142.9g)。然後，再以10℃/h降溫至20℃後，維持20℃的狀態持續攪拌12小時。然後，實施與實施例1同樣的操作。經乾燥之cis-H-TMA結晶的回收乾燥質量為625.3g，回收率為66.0質量%。獲得之結晶中的H-TMA純度為99.4質量%，H-TMA中的cis-H-TMA選擇性(純度)為99.2質量%，cis-H-TMA純度為99.4×0.992=98.6質量%。實施例3所獲得之H-TMA結晶(回收結晶)的分析結果如表2所示。另外，實施例3所使用的種晶與實施例1所使用者同樣。

實施例4 與實施例1同樣地將製造例1所獲得之結晶-1取728.5g、製造例2所獲得之結晶-2取36.5g溶解於5,000g之純水而成者作為晶析用原料水溶液4。該晶析用原料水溶液中所含的總H-TMA質量為742.9g(就cis-H-TMA質量而言為706.2g)。晶析用原料水溶液4之cis/trans比為19.7。以攪拌轉速200rpm開始濃縮，濃縮到晶析用原料水溶液的濃度成為45.5質量%(溶劑/總H-TMA質量比=1.2，(以下也稱為SR))為止。濃縮後高溫高壓釜內存在1,632.7g之濃縮液4，液溫為100℃。然後，邊以576rpm攪拌濃縮液4，邊以10℃/h開始濃縮液4之降溫。當液溫到達40.0℃時，從窺視孔投入事先準備好的種晶148.1g(就cis-H-TMA而言為143.4g)。然後，再以10℃/h降溫至20℃後，維持20℃的狀態持續攪拌12小時。然後，實施與實施例1同樣的操作。經乾燥之cis-H-TMA結晶的回收乾燥質量為611.5g，回收率為65.2質量%。獲得之結晶中的H-TMA純度為99.9質量%，H-TMA中的cis-H-TMA選擇性(純度)為98.9質量%，cis-H-TMA純度為99.9×0.989=98.8質量%。另外，實施例4所使用的種晶與實施例1所使用者同樣。

實施例5 與實施例1同樣地將製造例1所獲得之結晶-1取716.2g、製造例2所獲得之結晶-2取45.2g溶解於5,000g之純水而成者作為晶析用原料水溶液5。該晶析用原料水溶液中所含的總H-TMA質量為739.6g(就cis-H-TMA質量而言為694.5g)。晶析用原料水溶液5之cis/trans比為15.7。以攪拌轉速200rpm開始濃縮，濃縮到晶析用原料水溶液的濃度成為45.5質量%(溶劑/總H-TMA質量比=1.2，(以下也稱為SR))為止。濃縮後高溫高壓釜內存在1,625.5g之濃縮液5，液溫為100℃。然後，邊以576rpm攪拌濃縮液5，邊以10℃/h開始濃縮液5之降溫。當液溫到達40.0℃時，從窺視孔投入事先準備好的種晶147.6g(就cis-H-TMA而言為142.9g)。然後，再以10℃/h降溫至20℃後，維持20℃的狀態持續攪拌12小時。然後，實施與實施例1同樣的操作。經乾燥之cis-H-TMA結晶的回收乾燥質量為661.7g，回收率為68.9質量%。獲得之結晶中的H-TMA純度為98.8質量%，H-TMA中的cis-H-TMA選擇性(純度)為95.0質量%，cis-H-TMA純度為98.8×0.950=93.9質量%。另外，實施例5所使用的種晶與實施例1所使用者同樣。

實施例6 與實施例1同樣地將製造例1所獲得之結晶-1取699.7g、製造例2所獲得之結晶-2取63.7g溶解於5,000g之純水而成者作為晶析用原料水溶液6。該晶析用原料水溶液中所含的總H-TMA質量為742.0g(就cis-H-TMA質量而言為679.0g)。晶析用原料水溶液6之cis/trans比為10.9。以攪拌轉速200rpm開始濃縮，濃縮到晶析用原料水溶液的濃度成為45.5質量%(溶劑/總H-TMA質量比=1.2，(以下也稱為SR))為止。濃縮後高溫高壓釜內存在1,630.8g之濃縮液6，液溫為100℃。然後，邊以576rpm攪拌濃縮液6，邊以10℃/h開始濃縮液6之降溫。當液溫到達40.0℃時，從窺視孔投入事先準備好的種晶148.0g(就cis-H-TMA而言為143.3g)。然後，再以10℃/h降溫至20℃後，維持20℃的狀態持續攪拌12小時。然後，實施與實施例1同樣的操作。經乾燥之cis-H-TMA結晶的回收乾燥質量為607.7g，回收率為61.5質量%。獲得之結晶中的H-TMA純度為99.0質量%，H-TMA中的cis-H-TMA選擇性(純度)為93.2質量%，cis-H-TMA純度為99.0×0.932=92.3質量%。另外，實施例6所使用的種晶與實施例1所使用者同樣。

比較例1 與實施例1同樣地將製造例1所獲得之結晶-1取619.7g、製造例2所獲得之結晶-2取128.9g溶解於5,000g之純水而成者作為晶析用原料水溶液7。該晶析用原料水溶液中所含的總H-TMA質量為729.1g(就cis-H-TMA質量而言為603.2g)。晶析用原料水溶液7之cis/trans比為4.8。以攪拌轉速200rpm開始濃縮，濃縮到晶析用原料水溶液的濃度成為45.5質量%(溶劑/總H-TMA質量比=1.2，(以下也稱為SR))為止。濃縮後高溫高壓釜內存在1,602.4g之濃縮液7，液溫為100℃。然後，邊以576rpm攪拌濃縮液7，邊以10℃/h開始濃縮液7之降溫。當液溫到達40.0℃時，從窺視孔投入事先準備好的種晶144.1g(就cis-H-TMA而言為139.5g)。然後，再以10℃/h降溫至20℃後，維持20℃的狀態持續攪拌12小時。然後，實施與實施例1同樣的操作。經乾燥之cis-H-TMA結晶的回收乾燥質量為677.1g，回收率為67.7質量%。獲得之結晶中的H-TMA純度為99.2質量%，H-TMA中的cis-H-TMA選擇性(純度)為81.6質量%，cis-H-TMA純度為99.2×0.816=80.9質量%。另外，比較例1所使用的種晶與實施例1所使用者同樣。

比較例2 與實施例1同樣地將製造例1所獲得之結晶-1取516.3g、製造例2所獲得之結晶-2取210.7g溶解於5,000g之純水而成者作為晶析用原料水溶液8。該晶析用原料水溶液中所含的總H-TMA質量為710.0g(就cis-H-TMA質量而言為505.2g)。晶析用原料水溶液8之cis/trans比為2.5。以攪拌轉速200rpm開始濃縮，濃縮到晶析用原料水溶液的濃度成為45.5質量%(溶劑/總H-TMA質量比=1.2，(以下也稱為SR))為止。濃縮後高溫高壓釜內存在1,560.4g之濃縮液8，液溫為100℃。然後，邊以576rpm攪拌濃縮液8，邊以10℃/h開始濃縮液8之降溫。當液溫到達40.0℃時，從窺視孔投入事先準備好的種晶141.4g(就cis-H-TMA而言為136.9g)。然後，再以10℃/h降溫至20℃後，維持20℃的狀態持續攪拌12小時。然後，實施與實施例1同樣的操作。經乾燥之cis-H-TMA結晶的回收乾燥質量為640.1g，回收率為61.0質量%。獲得之結晶中的H-TMA純度為98.1質量%，H-TMA中的cis-H-TMA選擇性(純度)為70.9質量%，cis-H-TMA純度為98.1×0.709=69.6質量%。另外，比較例2所使用的種晶與實施例1所使用者同樣。

[產業上利用性]

如上所述，利用本發明之製造方法，可獲得高純度的cis,cis-1,2,4-環己烷三羧酸結晶。又，利用本發明所獲得之cis,cis-環己烷三羧酸，其純度高，利用作為聚醯胺醯亞胺、環氧樹脂硬化劑、阻焊劑等之原料受到期待。

Claims

一種cis,cis-1,2,4-環己烷三羧酸結晶之製造方法，具有下列步驟：步驟1，測定含有cis,cis-1,2,4-環己烷三羧酸之原料水溶液中之cis,cis-1,2,4-環己烷三羧酸相對於trans,trans-1,2,4-環己烷三羧酸之質量比(cis/trans比)，製成cis/trans比為10以上之晶析用原料水溶液；步驟2，將步驟1獲得之晶析用原料水溶液進行晶析。
如申請專利範圍第1項之cis,cis-1,2,4-環己烷三羧酸結晶之製造方法，將該步驟2中之晶析用原料水溶液進行濃縮，濃縮後之晶析用原料水溶液之溶劑相對於溶質之質量比為0.1~5。
如申請專利範圍第1或2項之cis,cis-1,2,4-環己烷三羧酸結晶之製造方法，其中，該cis/trans比為40以上。
如申請專利範圍第1至3項中任一項之cis,cis-1,2,4-環己烷三羧酸結晶之製造方法，其中，獲得之cis,cis-1,2,4-環己烷三羧酸結晶之純度為90質量%以上。
如申請專利範圍第1至4項中任一項之cis,cis-1,2,4-環己烷三羧酸結晶之製造方法，其中，步驟2中之cis,cis-1,2,4-環己烷三羧酸之回收率為60質量%以上。
如申請專利範圍第1至5項中任一項之cis,cis-1,2,4-環己烷三羧酸結晶之製造方法，係於步驟2添加種晶。
如申請專利範圍第6項之cis,cis-1,2,4-環己烷三羧酸結晶之製造方法，其中，種晶之添加量相對於晶析原料水溶液含有之cis,cis-1,2,4-環己烷三羧酸為0.01~40質量%。
如申請專利範圍第6或7項之cis,cis-1,2,4-環己烷三羧酸結晶之製造方法，其中，添加種晶時，晶析用原料水溶液之溫度為1~60℃。