(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レブリン酸エチルのグリセロールケタールを製造するための方法であって、
レブリン酸エチルのグリセロールケタールを含む産生物を産生するための反応条件の下で、反応器内で、レブリン酸エチルおよび酸触媒にグリセロールを接触させること；
前記酸触媒は２０〜５００ｐｐｍのカンファースルホン酸であり、産生物が含有するグリセロールの量が１０００パーツ・パー・ミリオン未満になるまで、分別した原料を産生物から分離するための分別条件下で、産生物を分別すること；
分別した原料を反応器に戻して、再循環すること；および
蒸留条件下で、産生物を蒸留すること
を含み、
生じる産生物がレブリン酸エチルのグリセロールケタールおよび２重量％以下の混入物を含み；混入物が、グリセロール、酸種、レブリン酸エチル、水、またはレブリン酸エチルのグリセロールケタールの分子量の少なくとも１．５倍の分子量を有する高分子量副産物のうち、１つまたは複数を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
レブリン酸エチルのグリセロールケタールを製造するための方法であって、
レブリン酸エチルのグリセロールケタールを含む産生物を産生するための第１の反応条件のセットの下で、第１の反応器内においてグリセロール、レブリン酸エチル、およびカンファースルホン酸を接触させること；
第１の反応器の下流にある第２の反応器に、第１の反応器からの産生物を連続的に送り、産生物を第２の反応条件のセットに供すること；
第２の反応器の下流にある第３の反応器に、第２の反応器からの産生物を連続的に送り、産生物を第３の反応条件のセットに供すること；
その後、産生物が含有するグリセロールの量が、ＧＣ−ＦＩＤによる測定で、１０００ｐｐｍ未満になるまで、分別条件のセットの下で産生物を分別して、産生物から分別原料を分離すること；および
蒸留条件のセットの下で、産生物を蒸留塔内で蒸留すること
を含み、
生じる産生物が、レブリン酸エチルのグリセロールケタールおよび２重量％以下の混入物を含み；混入物がグリセロール、酸種、レブリン酸エチル、水、またはレブリン酸エチルのグリセロールケタールの分子量の少なくとも１．５倍の分子量を有する高分子副産物のうち、１つまたは複数を含むことを特徴とする方法。
【請求項３】
レブリン酸エチルのプロピレングリコールケタールを製造するための方法であって、
レブリン酸エチルのプロピレングリコールケタールを含む産生物を産生するための反応条件下で、反応器内で、レブリン酸エチルおよび酸触媒に、プロピレングリコールを接触させること；
その後、産生物が含有するレブリン酸エチルの量が１０００ｐｐｍ未満になるまで、分別した原料を産生物から分離するための条件下で、産生物を分別すること；
分別した原料を反応器に戻して、再循環させること；および
蒸留条件下で、産生物を蒸留すること
を含み、
前記酸触媒がカンファースルホン酸であり、得られる産生物がレブリン酸エチルのプロピレングリコールケタールおよび２重量％以下の混入物を含み；混入物がプロピレングリコール、酸、レブリン酸エチル、水、またはレブリン酸エチルのプロピレングリコールケタールの分子量よりも少なくとも１．１倍の分子量を有する高分子量副産物のうち、１つまたは複数を含むことを特徴とする方法。
【請求項４】
レブリン酸エチルのプロピレングリコールケタールを製造するための方法であって、
レブリン酸エチルのプロピレングリコールケタールを含む産生物を産生するための第１のセットの反応条件下で、第１の反応器内で、レブリン酸エチルおよびカンファースルホン酸とプロピレングリコールを接触させること；
第１の反応器の下流にある第２の反応器に、第１の反応器からの産生物を連続的に送り、産生物を第２の反応条件のセットに供すること；
第２の反応器の下流にある第３の反応器に、第２の反応器からの産生物を連続的に送り、産生物を第３の反応条件のセットに供すること；
その後、産生物が含有するレブリン酸エチルの量が、ＧＣ−ＦＩＤによる測定で、１０００ｐｐｍ未満になるまで、分別した原料を産生物から分離するための分別条件のセットの下で産生物を分別すること；および
蒸留条件のセットの下で、蒸留塔内で産生物を蒸留すること
を含み、
生じる産生物がレブリン酸エチルのプロピレングリコールケタールおよび２重量％以下の混入物を含み；混入物がプロピレングリコール、酸、レブリン酸エチル、水、またはレブリン酸エチルのプロピレングリコールケタールの分子量よりも少なくとも１．１倍の分子量を有する高分子量副産物のうち、１つまたは複数を含むことを特徴とする方法。
【請求項５】
高分子量副産物が、レブリン酸エチルのグリセロールケタールまたはレブリン酸エチルのプロピレングリコールケタール、レブリン酸エチル、プロピレングリコール、グリセロール、および／またはレブリン酸エチルのグリセロールケタールもしくはレブリン酸エチルのプロピレングリコールケタールのアルドールにより産生されるか、またはレブリン酸エチルのグリセロールケタールとそれ自体との間の反応により産生された二量体、三量体またはオリゴマーの１つまたは複数であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、全内容が参照により本明細書に組み込まれる、２０１０年８月３日出願の米国仮特許出願第６１／３７０３６５号に対する優先権を主張するものである。
【０００２】
本開示は、セミアルデヒド、ケト酸、およびそれらのエステルとのアルコールの酸触媒反応によるアセタールおよびケタールの調製方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
セミアルデヒド、ケト酸およびそれらのエステルは、カルボン酸基またはカルボン酸エステル基に加えて、それぞれ、アルデヒド基またはケト基を含む。ジオールのセミアルデヒドのアルデヒドとの反応では、アセタールが形成され、ケト酸のケト基との反応ではケタールが形成される。１，２ヒドロキシル基立体配置を有するジオール（１，２−エタンジオール（エチレングリコール）など）はジオキソランを形成し、１，３ヒドロキシル基立体配置を有するジオール（１，３−プロパンジオール（プロピレングリコール）など）はジオキサン基を形成する。ポリオールのヒドロキシル基の少なくとも２個が１，２または１，３配置にあるときには、高分子ポリオールも含めて、トリオールやテトラオールなどのより高次のポリオールを使って、環状ケタールを形成することもできる。
【０００４】
アセタール化およびケタール化は、一般に、酸触媒、例えば、硫酸、塩酸、リン酸、ｐ−トルエンスルホン酸などの均一系プロトン酸触媒の存在下で実施される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
アセタール化およびケタール化のための多種多様な方法が報告されているが、特に大規模な産生に関しては、課題が数多く残っている。例えば、アセタール化およびケタール化に関連する課題の１つは、カルボン酸またはエステルのオキソ基ではなく、アルデヒド基またはケト基との選択反応、すなわち、エステル化およびエステル交換であり、これは酸触媒の存在下でも起こる。大規模な場合は特に、エステル交換産生物またはその他の副産物がほとんど存在しない、高純度の産生物を得ることは困難である。
【０００６】
したがって、エステル化またはエステル交換反応よりも、アセタール化またはケタール化に対して高い選択性を有するアセタールおよびケタールの製造方法の必要が当業では存在し続けている。高い収率で、純度の高い所望の産生物、すなわち、他の副産物または混入原料のない産生物を生じさせる方法がさらに必要とされ続けている。色度の極めて低い（of very low color）産生物、特に経時的な色の安定性を有する産生物を産生することができれば、さらに望ましい。経時的な貯蔵性が良好な産生物を産生することができればさらに望ましい。このような方法が費用効果が高く、大規模な製造に適するものであれば、さらに都合が良い。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本明細書では、レブリン酸エチルのグリセロールケタールの製造方法であって、レブリン酸エチルのグリセロールケタールを含む産生物を産生する反応条件下で、反応器内でグリセロールをレブリン酸エチルおよび触媒と接触させること；分別した原料を産生物から分離する分別条件下で、産生物が含有するグリセロールの量が１０００パーツ・パー・ミリオン未満になるまで、産生物を分別すること；分別した原料を反応器に戻して再循環すること；および蒸留条件下で産生物を蒸留することを含み、得られる産生物がレブリン酸エチルのグリセロールケタールおよび約２重量％以下の混入原料を含み；その混入原料が、グリセロール、酸種、レブリン酸エチル、水またはレブリン酸エチルのグリセロールケタールの分子量の少なくとも１．５倍の分子量を有する高分子量副産物の１つまたは複数を含んでいることを特徴とする、レブリン酸エチルのグリセロールケタールの製造方法が公開される。
【０００８】
本明細書では、レブリン酸エチルのグリセロールケタールの製造方法であって、レブリン酸エチルのグリセロールケタールを含む産生物を産生する第１の反応条件のセットの下で、第１の反応器内で、グリセロール、レブリン酸エチル、およびカンファースルホン酸を接触させること；第１の反応器からの産生物を第１の反応器の下流に位置する第２の反応器に連続的に送って、産生物を第２の反応条件のセットに供すること；第２の反応器からの産生物を第２の反応器の下流に位置する第３の反応器に連続的に送って、産生物を第３の反応条件のセットに供すること；その後、産生物が含有するグリセロールの量がＧＣ−ＦＩＤの測定で１０００ｐｐｍ未満になるまで、分別した原料を産生物から分離する分別条件のセットの下で、産生物を分別すること；および蒸留条件のセットの下で産生物を蒸留塔で蒸留することを含み、得られる産生物が、レブリン酸エチルのグリセロールケタールおよび約２重量％以下の混入原料を含み；その混入原料がグリセロール、酸種、レブリン酸エチル、水またはレブリン酸エチルのグリセロールケタールの分子量の少なくとも１．５倍の分子量を有する高分子量副産物の１つまたは複数を含んでいることを特徴とする方法も公開されている。
【０００９】
本明細書では、レブリン酸エチルのプロピレングリコールケタールの製造方法であって、レブリン酸エチルのプロピレングリコールケタールを含む産生物を産生する反応条件下で、反応器内で、プロピレングリコールをレブリン酸エチルおよび均一酸触媒と接触させること；その後、産生物が含有するレブリン酸エチルの量が１０００ｐｐｍ未満になるまで、分別した原料を産生物から分離する分別条件下で、産生物を分別すること；分別した原料を反応器に戻して再循環させること；および産生物を蒸留条件下で蒸留することを含み、得られる産生物がレブリン酸エチルのプロピレングリコールケタールおよび２重量％以下の混入原料を含み；その混入原料がプロピレングリコール、酸、レブリン酸エチル、水またはレブリン酸エチルのプロピレングリコールケタールの分子量の少なくとも１．１倍の分子量を有する高分子量副産物の１つまたは複数を含んでいることを特徴とする方法も公開されている。
【００１０】
本明細書では、レブリン酸エチルのプロピレングリコールケタールを製造する方法であって、レブリン酸エチルのプロピレングリコールケタールを含む産生物を産生する第１の反応条件のセットの下で第１の反応器内で、プロプレングリコールをレブリン酸エチルおよびカンファースルホン酸と接触させること；第１の反応器からの産生物を第１の反応器の下流に位置する第２の反応器に連続的に送って、産生物を第２の反応条件のセットに供すること；第２の反応器からの産生物を第２の反応器の下流に位置する第３の反応器に連続的に送って、産生物を第３の反応条件のセットに供すること；その後、産生物が含有するレブリン酸エチルの量がＧＣ−ＦＩＤの測定で１０００ｐｐｍ未満になるまで、分別した原料を産生物から分離する分別条件のセットの下で、産生物を分別すること；および産生物を蒸留条件のセットの下で蒸留塔で蒸留することを含み、得られる産生物がレブリン酸エチルのプロピレングリコールケタールおよび約２重量％以下の混入原料を含み；プロピレングリコール、酸、レブリン酸エチル、水、またはレブリン酸エチルのプロピレングリコールケタールの分子量の少なくとも１．１倍の分子量を有する高分子量産生物の１つまたは複数を含んでいることを特徴とする方法も公開されている。
【００１１】
本明細書では、構造（６）を有するケタールを含む組成物も公開されている：
【化１】
0005886856.tif 000002
式中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、およびＲ４は、それぞれ独立に、水素、Ｃ１〜１２アルキル、Ｃ３〜６シクロアルキル、Ｃ１〜１２アルケニル、Ｃ６〜１２アリール、Ｃ７〜１３アリールアルキル、またはＣ７〜１３アルキルアリールであり、ｂは１〜４であり、Ｒ５はＣ１〜１２アルキル、Ｃ３〜６シクロアルキル、Ｃ２〜１２アルケニル、Ｃ２〜１２アルキニル、Ｃ６〜１２アリール、Ｃ７〜１３アリールアルキル、またはＣ７〜１３アルキルアリールであり、これらのそれぞれは任意で、１つまたは複数の付加ヒドロキシル基で置換されてもよく、Ｒ６、Ｒ７、Ｒ１０、およびＲ１１は、独立に水素、Ｃ１〜１２アルキル、Ｃ１〜１２ヒドロキシアルキレン、最大６個のヒドロキシ基で置換されるＣ１〜１２アルキル、Ｃ３〜６シクロアルキル、Ｃ２〜５ヘテロシクロアルキル、Ｃ１〜１２アルケニル、Ｃ１〜１２ヒドロキシアルケニル、Ｃ６〜１２アリール、Ｃ７〜１３アリールアルキル、またはＣ７〜１３アルキルアリールであり、Ｒ８およびＲ９は、それぞれ独立に、水素、ヒドロキシル、Ｃ１〜１２アルキル、Ｃ１〜１２ヒドロキシアルキル、Ｃ３〜６シクロアルキル、Ｃ１〜１２アルケニル、Ｃ１〜１２ヒドロキシアルケニレン、Ｃ６〜１２アリール、Ｃ７〜１３アリールアルキル、またはＣ７〜１３アルキルアリールであり、ｃは０〜１であり、組成物は約２重量％以下の混入物を含み；その混入物は、グリセロール、酸、レブリン酸エチル、水、またはケタール付加物の分子量の少なくとも１．１倍の分子量を有する高分子量副産物の１つまたは複数を含んでいる。
【００１２】
上述の実施形態およびその他の実施形態については、以下の図面および詳細説明でさらに記述する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
以下の図は代表的な実施形態であり、類似の要素には同じ番号が付与されている。
【図１】アセタールまたはケタールを産生するために使われる代表的な工程の概略図である。
【図２】アセタールまたはケタールを産生するために使われる代表的な工程のもう１つの概略図である。
【図３】アセタールまたはケタールを産生するために使われる代表的な工程のもう１つの概略図である。
【００１４】
本発明の発明者らは、アセタールおよびケタールを産生するために、セミアルデヒドおよびケト酸をアルコール、特にポリオールと選択的に酸触媒反応させるための改善方法を発見した。これらの方法は、収率を犠牲にすることなく、安定性の向上を示す、より純度の高い原料を産生する。
【００１５】
本明細書に開示するのは、向上した熱安定性、低色、高い保色性または色の安定性、および向上した加水分解安定性および貯蔵性を有するケタールおよびアセタールを製造するための工程である。この工程は、酸触媒およびより高い分子量の縮合物を有する副産物を工程から除去しながら、セミアルデヒド、ケト酸またはエステルおよびポリオールを再循環することを伴う多段工程でセミアルデヒド、ケト酸またはそれらのエステルをアルコール、好ましくはポリオールと反応させることを伴う。
【００１６】
代表的な実施形態では、この工程はそれぞれ、レブリン酸エチルのグリセロールケタールまたはレブリン酸エチルのプロピレングリコールケタールを含む反応産生物を産生するための効率的な反応条件の下、単一または多段反応器で、グリセロールまたはプロピレングリコールのいずれかと過剰なレブリン酸エチルとの反応を触媒する酸を必要とする。
【００１７】
反応産生物は、レブリン酸エチルだけでなく、レブリン酸エチルのそれぞれのケタール、ならびにポリオール、酸触媒およびより高い分子量の縮合物を含む。代表的な実施形態では、過剰なレブリン酸エチルの気化は反応セクションまたは工程セットアップの分別セクションで実行される。工程セットアップについては、以下で詳述する図１、２および３に詳細を示す。９９重量％を超える未反応のレブリン酸エチルおよびポリオールが分別により、反応産生物から除去される。次に産生物は蒸留され、混在物の含有量が２重量％未満のレブリン酸エチル組成物のグリセロールケタールまたはレブリン酸エチル組成物のプロピレングリコールケタールを産生する。
【００１８】
混入物としては、反応物そのもの、酸触媒、硫黄含有種、水および／またはアルコールなどの副産物、ならびに高分子量種（時には、「重分子（heavies）」と呼ばれることもあり、二量体、三量体、四量体またはオリゴマーを含む）が挙げられる。混入物には、カルボン酸型種、例えば、レブリン酸のグリセロールまたはプロピレングリコールケタール、レブリン酸、酢酸、ギ酸、コハク酸、または他の任意の塩基の滴定酸（base-titratable acid）種も含まれる。
【００１９】
レブリン酸エチル組成物のグリセロールケタールまたはレブリン酸エチル組成物のプロピレングリコールケタールは、ほぼ純粋であり、上述した混入物など、含有する混入物の不純物濃度が２重量％を超える組成物に比べて、向上した経時的な化学的安定性、低色、向上した経時的色安定性、および向上した加水分解安定性を示す。
【００２０】
１つの実施形態において、レブリン酸エチル組成物のグリセロールケタールまたはレブリン酸エチル組成物のプロピレングリコールケタールが含有する混入物の量は１重量％未満であり、含有する不純物濃度が１重量％を超える組成物に比べて、向上した経時的な化学的安定性、低色、向上した経時的色安定性、および向上した加水分解安定性を示す。
【００２１】
１つの実施形態において、レブリン酸エチル組成物のグリセロールケタールまたはレブリン酸エチル組成物のプロピレングリコールケタールが含有する混入物の量は０．５重量％未満であり、含有する不純物濃度が０．５重量％を超える組成物に比べて、向上した経時的な化学的安定性、低色、向上した経時的色安定性、および向上した加水分解安定性を示す。
【００２２】
本明細書では、水１０００ｐｐｍ未満、酸１０ｐｐｍ未満、グリセロール約１０，０００ｐｐｍ以下、レブリン酸エチルのグリセロールケタールの単量体同士の反応から得た二量体約０．５重量％以下、レブリン酸エチルのグリセロールケタールとレブリン酸エチルとの反応から得たアルドール縮合物約０．５重量％以下、レブリン酸エチルのグリセロールケタールとレブリン酸エチルとの反応から得た二量体約０．２５重量％以下、レブリン酸エチルのグリセロールケタールとレブリン酸エチルの二量体産生物とのアルドール縮合から得た三量体約０．１重量％以下、レブリン酸エチルのグリセロールケタールの二量体とレブリン酸エチルとの反応から得た三量体約０．１０重量％以下を有利に含むレブリン酸エチル組成物のグリセロールケタールも公開される。不純物濃度が低いことにより、レブリン酸エチル組成物のグリセロールケタールは、保存可能期間が延長し、その期間、経時的な化学的安定性、低色、経時的な色の安定性および向上した加水分解安定性を示す。
【００２３】
レブリン酸エチル組成物のグリセロールケタールは、ＡＳＴＭ  Ｄ
６６４により測定したとき、（総酸に対して）酸価が約０．３以下、 厳密には、約０．２以下、厳密には、約０．１以下、より厳密には、０．０５以下であることが望ましい。ＡＳＴＭ  Ｄ ６６４により決定される酸価は、試料１グラム当たりの水酸化カリウム（ＫＯＨ）のミリグラム（ｍｇ）数で与えられる。
【００２４】
酸の例は、レブリン酸のグリセロールケタール、ギ酸、酢酸、レブリン酸、およびレブリン酸のプロピレングリコールケタールなどの強酸またはカルボン酸である。
【００２５】
本明細書では、水１０００ｐｐｍ未満、酸１０ｐｐｍ未満、プロピレングリコール約１０，０００ｐｐｍ以下、レブリン酸エチルのプロピレングリコールケタールとプロピレングリコールとの反応から得た二量体約０．５重量％以下、レブリン酸エチルのプロピレングリコールケタールとレブリン酸エチルとの反応から得たアルドール二量体約０．２５重量％以下、レブリン酸エチルのプロピレングリコールケタール２モルとプロピレングリコール１モルとの反応から得た二量体約０．２５重量％以下を有利に含むレブリン酸エチル組成物のプロピレングリコールケタールも公開されている。不純物濃度が低いことにより、レブリン酸エチル組成物のプロピレングリコールケタールは、保存可能期間が延長し、その期間、経時的な化学的安定性、低色、経時的な色の安定性および向上した加水分解安定性を示す。
【００２６】
レブリン酸エチル組成物のプロピレングリコールケタールは、ＡＳＴＭ  Ｄ
６６４により測定したとき、（総酸に対して）酸価が約０．３以下、厳密には、約０．２以下、厳密には、約０．１以下、より厳密には、０．０５以下であることが望ましい。ＡＳＴＭ  Ｄ
６６４により決定される酸価は、試料１グラム当たりの水酸化カリウム（ＫＯＨ）のミリグラム（ｍｇ）数で与えられる。酸の例は上に列挙されている。
【００２７】
上述したように、セミアルデヒドまたはケト酸は、アルコール、特にポリオールと反応し、アセタールまたはケタールを産生する。セミアルデヒドまたはケト酸は、式（１）の形式を有する：
【化２】
0005886856.tif 000003
式中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、およびＲ４は、それぞれ独立に水素、Ｃ１〜１８アルキル、Ｃ３〜１０シクロアルキル、Ｃ１〜１８アルケニル、Ｃ６〜１８アリール、Ｃ７〜１９アリールアルキル、またはＣ７〜１９アルキルアリールであり、ｂは０〜６である。
【００２８】
ある実施形態では、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、およびＲ４は、それぞれ独立に、水素、Ｃ１〜１２アルキル、Ｃ３〜６シクロアルキル、Ｃ１〜１２アルケニル、Ｃ６〜１２アリール、Ｃ７〜１３アリールアルキル、またはＣ７〜１３アルキルアリールであり、ｂは１〜４である。より厳密には、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、およびＲ４は、それぞれ独立に、水素、Ｃ１〜６アルキル、Ｃ１〜６アルケニル、Ｃ６〜１２アリール、Ｃ７〜１０アリールアルキル、またはＣ７〜１０アルキルアリールであり、ｂは０〜６である。さらにより厳密には、Ｒ１は水素、Ｃ１〜６アルキル、Ｃ１〜６アルケニル、Ｃ６〜１２アリール、Ｃ７〜１０アリールアルキル、またはＣ７〜１０アルキルアリールであり、Ｒ２およびＲ３は、それぞれ独立に、水素またはＣ１〜３アルキル、Ｒ４はＣ１〜６アルキル、Ｃ１〜６アルケニル、Ｃ６〜１２アリール、Ｃ７〜１０アリールアルキル、またはＣ７〜１０アルキルアリールであり、ｂは０〜４である。さらにより厳密には、Ｒ１は水素またはＣ１〜６アルキルであり、
Ｒ２およびＲ３は、それぞれ独立に、水素またはＣ１〜３アルキルであり、Ｒ４はＣ１〜３アルキルであり、ｂは０〜３である。
【００２９】
式（１）のセミアルデヒドは、アルデヒド基（式中、Ｒ４は水素である）およびカルボン酸基を有し；セミアルデヒドの具体的な例としては、４−オキソブタン酸、５−オキソペンタン酸、６−オキソヘキサン酸、７−オキソヘプタン酸、３−オキソプロパン酸、２−メチル−３−オキソプロパン酸、コハク酸セミアルデヒド、およびアジポセミアルデヒドが挙げられる。具体的なエステル基（式（１）のＲ１）には、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、およびヘキシルが含まれる。
【００３０】
式（１）のケト酸はケトン基（式中、Ｒ４は水素ではない）およびカルボン酸基を有する；具体的なケト酸としては、ピルビン酸、アセト酢酸、レブリン酸、４−ケトブタン酸、５−ケトヘキサン酸、３−ケトアジピンサン、４−アセチル酪酸、２−フェニルピルビン酸、２−ケト−３−フェニルプロピオン酸、２−ケトペンタン酸、３−ケトヘキサン酸, 4-ケトヘキサン酸、２−ケトオクタン酸、３−ケトオクタン酸、４−ケトオクタン酸、
７−ケトオクタン酸、２−ケト−４−ペンテン酸、４−ケトステアリン酸、９−ケトパルミチン酸、４−ケトヘプタン二酸、２−オキソ−３−ブチノアート、２−ケトアジピンサン、３−ケトアジピンサン、およびこれらのエステルが挙げられる。具体的なエステル基（式（１）のＲ１）には、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、およびヘキシルが含まれる。
【００３１】
特定の実施形態において、式（１）のセミアルデヒドまたはケト酸は、レブリン酸（４−オキソペンタン酸）またはそのエステルであり、Ｒ１は水素またはＣ１〜６アルキル、Ｒ２およびＲ３はそれぞれ水素であり、Ｒ４はメチルであり、ｂは２である。代表的な実施形態では、式（１）のセミアルデヒドまたはケト酸はレブリン酸エチルである。
【００３２】
アルコールは式（２）のアルコール、式（３）のポリオール、または式（４）の高分子ポリオールとすることができる：
【化３】
0005886856.tif 000004
【００３３】
式（２）において、Ｒ５はＣ１〜１２アルキル、Ｃ３〜６シクロアルキル、Ｃ２〜１２アルケニル、Ｃ２〜１２アルキニル、Ｃ６〜１２アリール、Ｃ７〜１３アリールアルキル、またはＣ７〜１３アルキルアリールであり、この各々は任意で、１つまたは複数の付加ヒドロキシル基で置換することができる。特定の実施形態において、Ｒ５はＣ１〜６アルキル、Ｃ１〜６アルケニル、Ｃ６〜１２アリール、Ｃ７〜１０アリールアルキル、またはＣ７〜１０アルキルアリールである。さらにより厳密には、Ｒ５はＣ１〜３アルキルである。式（２）のモノールの具体的な例としては、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、１−ペンタノール、１−ヘキサノール、シクロヘキサノール、エチニルアルコール、３−メチルペント−１−イン−３−オール、
テトラデカ−９−イノール、フェノール、ベンジルアルコール、トルオール、およびキシリルアルコールが挙げられる。
【００３４】
上述したように、Ｒ５は任意で、１つまたは複数のヒドロキシル基と置換することができる。これらの化合物では、アルコールはセミアルデヒド、ケト酸、セミアルデヒド、またはこれらのエステルと環状ケタールを形成しない。このようなポリオールは、化合物の２モルが反応して、アセタール基またはケタール基を作り出すように、単官能アルコールとして反応する。環状ケタールまたはアセタールを形成しない式（２）の化合物の具体的な例としては、１，４−ブテンジオール、ジエチレングリコール ((ＨＯＣＨ２ＣＨ２）２Ｏ）、キシリレングリコール、２−ブチン−１，４−ジオール、３−ヘキシン−３，５−ジオール（ＳＵＲＦＹＮＯＬ（登録商標）８２、ペンシルバニア州アレンタウンのＡｉｒ  Ｐｒｏｄｕｃｔｓから市販されている）およびペンシルバニア州アレンタウンのＡｉｒ  ＰｒｏｄｕｃｔｓからＳＵＲＦＹＮＯＬ（登録商標）の商標で市販されているその他のアルキンをベースとするポリオール産生物が挙げられる。
【００３５】
式（３）のポリオールには、少なくとも２つのアルコール基が存在し、Ｒ６、
Ｒ７、Ｒ１０、およびＲ１１は、それぞれ独立に、水素、Ｃ１〜１２アルキル、Ｃ１〜１２ヒドロキシアルキレン、最大６個のヒドロキシ基で置換されるＣ１〜１２アルキル、Ｃ３〜６シクロアルキル、Ｃ２〜５ヘテロシクロアルキル、Ｃ１〜１２アルケニル、Ｃ１〜１２ヒドロキシアルケニル、Ｃ６〜１２アリール、Ｃ７〜１３
アリールアルキル、またはＣ７〜１３アルキルアリールであり、Ｒ８およびＲ９は、それぞれ独立に、水素、ヒドロキシル、
Ｃ１〜１２アルキル、Ｃ１〜１２ヒドロキシアルキル、Ｃ３〜６シクロアルキル、Ｃ１〜１２アルケニル、Ｃ１〜１２ヒドロキシアルケニレン、Ｃ６〜１２アリール、Ｃ７〜１３アリールアルキル、またはＣ７〜１３アルキルアリールであり、ｃは０〜１である。特定の実施形態において、Ｒ６、Ｒ７、Ｒ１０、およびＲ１１は、それぞれ独立に、水素、Ｃ１〜６アルキル、Ｃ１〜６ヒドロキシアルキレン、Ｃ１〜６アルケニル、Ｃ６〜１２アリール、Ｃ７〜１０アリールアルキル、またはＣ７〜１０アルキルアリールであり、Ｒ８およびＲ９は、それぞれ独立に、水素、ヒドロキシル、Ｃ１〜６アルキル、Ｃ１〜６ヒドロキシアルキレン、Ｃ１〜６アルケニル、Ｃ６〜１２アリール、Ｃ７〜１０アリールアルキル、またはＣ７〜１０アルキルアリールであり、ｃは０〜１である。さらにより厳密には、Ｒ６、Ｒ７、Ｒ１０、およびＲ１１は、それぞれ独立に、水素、Ｃ１〜３アルキル、またはＣ１〜３ヒドロキシアルキレンであり、Ｒ８およびＲ９は、それぞれ独立に、水素、Ｃ１〜４アルキル、またはＣ１〜３ヒドロキシアルキルアルキレンであり、ｃは０〜１である。
【００３６】
式（３）のポリオールの具体的な例としては、１，２−エタンジオール（エチレングリコール）、１，２−プロパンジオール（プロピレングリコール）、１，３−プロパンジオール、１，２，３−プロパントリオール（グリセロール）、ジグリセロール（一級および二級ヒドロキシル基の位置で結合したグリセロール二量体の混合物）、２，２−
ジメチル−１，３−プロパンジオール（ネオペンチルグリコール）、１，１，１−トリメチロールプロパン、１，２−ブタンジオール、１，３−ブタンジオール、ペンタエリスリトール、シクロヘキサン−１，２−ジオール、１，４−ジオキサン−２，３−ジオール、１，２，３−ブタントリオール、１，３，４−ブタントリオール、１，２，３−ヘプタントリオール、４−メンタン−１，７，８−トリオール、３−ブテン−１，２−ジオール、インダン−１，２−ジオール、ならびにマンニトール、ソルビトール、キシリトール、トレイトール、エリスロール、エリトリトール、マルチトール、ラクチトール、ラフィノース、およびスタキオースも含む、ペントースおよびヘキソースの糖アルコール；ペンタエリスリトール誘導体およびオハイオ州トレドのＰｅｒｓｔｏｒｐ  Ｐｏｌｙｏｌｓ，  Ｉｎｃ．によりＣＨＡＲＭＯＲ（登録商標）の商標で販売されているものなど、その他の多価アルコール誘導体が挙げられる。
【００３７】
式（３）のポリオールの特定の実施形態において、Ｒ６およびＲ７は、それぞれ、水素であり、Ｒ１０は水素、メチル、エチル、またはヒドロキシメチレンであり、Ｒ１１はメチル、−ＣＨ２ＯＨ, −ＣＨ（ＯＨ）ＣＨ２ＯＨ、または−（ＣＨ（ＯＨ））３ＣＨ２ＯＨであり、ｃは０である。式（３）のもう１つの特定の実施形態において、Ｒ６、Ｒ７、およびＲ１０は、それぞれ、水素であり、Ｒ１１はメチル、−ＣＨ２ＯＨ、−ＣＨ（ＯＨ）ＣＨ２ＯＨ、または−（ＣＨ（ＯＨ））３ＣＨ２ＯＨであり、ｃは０である。あるいは、Ｒ６およびＲ７は、それぞれ水素であり、Ｒ１０はメチルまたはエチルであり、Ｒ１１はＣＨ２ＯＨであり、ｃは０である。
【００３８】
代表的な実施形態では、式（３）のポリオールはプロピレングリコールであり、別の実施形態では、式（３）のポリオールはグリセロールである。
【００３９】
式（４）の高分子ポリオールにおいて、ｄは０〜５００、厳密には、０〜２５０、より厳密には、０〜１００、さらにより厳密には、１０〜５０または０〜１０である。高分子ポリオールには、
反復単位の全部または一部にヒドロキシル基.を含むことのできる反復単位、例えば、３から１，０００の反復単位がある。いくつかの実施形態では、ヒドロキシル基は末端基としてのみ存在する。そのような高分子ポリオールとしては、
ポリビニルアルコールおよびこのコポリマー、ミシガン州ミッドランドのＤｏｗ（登録商標）Ｃｏｍｐａｎｙから市販されているＣＡＲＢＯＷＡＸ（登録商標）ポリエチレングリコールなど、エチレングリコールをベースとするポリエーテルポリオール；プロピレングリコールまたはエチレングリコールとプロピレングリコールとの組合せをベースとするポリエーテルジオールおよびポリオール、例えば、ミシガン州ミッドランドのＤｏｗ（登録商標）Ｃｏｍｐａｎｙから市販されているものなど、ならびにカンザス州ウィチタのＩＮＶＩＳＴＡ（商標）Ｃｏｍｐａｎｙにより、ＴＥＲＥＴＨＡＮＥ（登録商標）の商品名で製造されているものなどのポリエーテルグリコール；樹枝状ポリオール、例えば、オハイオ州トレドのＰｅｒｓｔｏｒｐ  Ｐｏｌｙｏｌｓ，  Ｉｎｃ．からＢＯＬＴＯＲＮ（登録商標）という商標で販売されているもの；旭化成株式会社（日本、東京）から市販されているＬ４６７ｍ、Ｌ６００ｍ、およびＬ５６５ｍなどの様々な分子量のポリカーボネートジオール；ヒドロキシル化植物油をベースとするポリオール、
例えば、ミネソタ州ウェイザータのＣａｒｇｉｌｌ  Ｃｏｍｐａｎｙから市販されている商品名ＢｉＯＨ（登録商標）の下で販売されているものなど；ヒドロキシル末端ポリブタジエン、例えば、カリフォルニア州サン・ホセのＡｅｒｏｃｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍｓから販売されているＨＴＰＢ  Ｒ４５Ｍなど；ペンシルバニア州メディアのＥｖｅｒｃｈｅｍ  Ｃｏｍｐａｎｙまたはマレーシア国Ｓｅｌａｎｇｏ  Ｄａｒｕｌ  Ｅｈｓａｎ，  Ｋａｊａｎｇの
Ｍａｓｋｉｍｉ  Ｐｏｌｙｏｌ  Ｓｄｎ．  Ｂｈｄ．により製造されているポリオール、およびＣａｒｅｙ，Ｍ．Ａ．らによるＵｎｉｏｎ  Ｃａｒｂｉｄｅ  Ｃｏｍｐａｎｙ（ウェストバージニア州サウス・チャールストン）刊行物、「Ｒａｐｉｄ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ  ｔｈｅ  Ｈｙｄｒｏｘｙｌ  Ｃｏｎｔｅｎｔ  ｏｆ  Ｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅ  Ｐｏｌｙｏｌｓ」（インターネット上のhttp://www.polyurethane.org/s api/doc_paper.asp7CID=1044&DID~
4060で公開されている）で使用されているポリオールが挙げられる。
【００４０】
式（２）のモノールまたは式（３）のポリオールによるアセタール化では、それぞれ、式（５）のアセタール付加物または式（６）のケタール付加物を生じる：
【化４】
0005886856.tif 000005
式中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６、Ｒ７、Ｒ８、Ｒ９、Ｒ１０、Ｒ１１のそれぞれとｂおよびｃは上述の定義と同様である。
【００４１】
特定の実施形態において、式（５）のアセタールでは、Ｒ１は水素、Ｃ１〜６アルキル、Ｃ１〜６アルケニル、Ｃ６〜１２アリール、Ｃ７〜１０アリールアルキル、またはＣ７〜１０アルキルアリールであり、Ｒ２およびＲ３は、それぞれ独立に、水素またはＣ１〜３アルキルであり、Ｒ４は水素であり、ｂは１〜４であり、Ｒ５およびＲは、それぞれ独立に、メチル、エチル、または−ＣＨ２ＯＨである。
【００４２】
特定の実施形態において、式（６）のケタールにおいて、Ｒ１は水素であり、Ｃ１〜６アルキル、Ｃ１〜６アルケニル、Ｃ６〜１２アリール、Ｃ７〜１０アリールアルキル、またはＣ７〜１０アルキルアリールであり、Ｒ２およびＲ３は、それぞれ独立に、水素またはＣ１〜３アルキルであり、Ｒ４はＣ１〜６アルキル、Ｃ１〜６アルケニル、Ｃ６〜１２アリール、Ｃ７〜１０アリールアルキル、またはＣ７〜１０アルキルアリールであり、ｂは１〜４であり、Ｒ６およびＲ７は、それぞれ独立に水素であり、Ｒ１０は水素、メチル、エチル、またはヒドロキシメチレンであり、Ｒ１１はメチル、−ＣＨ2ＯＨ、−ＣＨ（ＯＨ）ＣＨ２ＯＨ、−（ＣＨ（ＯＨ））３ＣＨ２ＯＨであり、ｃは０である。
【００４３】
式（６）のもう１つの特定の実施形態において、Ｒ１は水素またはＣ１〜３アルキル、Ｒ２およびＲ３は、それぞれ独立に、水素またはＣ１〜３アルキル、Ｒ４はＣ１〜３アルキル、およびｂは１〜３である。Ｒ６、Ｒ７およびＲ１０は水素であり、Ｒ１１はメチル、−ＣＨ２ＯＨ、−ＣＨ（ＯＨ）ＣＨ２ＯＨ、または−（ＣＨ（ＯＨ））３ＣＨ２ＯＨであり、ｃは０である；または、代わりに、Ｒ６およびＲ７は、それぞれ水素であり、Ｒ１０はメチルまたはエチルであり、Ｒ１１はＣＨ２ＯＨであり、ｃは０である。
【００４４】
さらにより厳密には、式（６）のケタール付加物は、式（６ａ）を有するレブリン酸エステルのプロピレングリコール付加物、または式（６ｂ）を有するレブリン酸エステルの１，２−プロパンジオール付加物である：
【化５】
0005886856.tif 000006
式中、Ｒ１は各々上述の定義と同様であり、厳密には、Ｃ１〜６アルキル、より厳密には、エチルまたはブチルである。Ｒ１がエチルで、Ｒ９が水素である式６（ａ）はレブリン酸エチルのグリセロールケタールであり、Ｒ１がエチルである式６（ｂ）はレブリン酸エチルのプロピレングリコールケタールである。
【００４５】
式（１）のセミアルデヒドまたはケト酸が式（４）の高分子ポリオールと反応すると、それぞれアセタール付加物またはケタール付加物も生じる。ポリマー鎖の１，２位または１，３位にヒドロキシルの１対または複数の対が存在しない構成の式（４）の高分子ポリオールの場合、高分子ポリオール上に存在する２つのヒドロキシル基とケト酸、セミアルデヒドまたはこれらのエステルとの分子内反応によって、環状ケタールが形成されることが統計的に可能である。しかし、このような反応の主要産生物は、実施形態において、ポリオールのこのような分子内反応の結果にはならない。
【００４６】
１つの実施形態では、ケタールまたはアセタールを製造するために、セミアルデヒド、ケト酸またはこれらのエステルは、反応混合物中で、アルコールと比較して過剰に存在することが好ましい。セミアルデヒド、ケト酸またはこれらのエステルが過剰に存在することにより、
ケタールまたはアセタールへの変換が促進される。１つの実施形態では、セミアルデヒド、ケト酸またはエステルのアルコールに対するモル比は、約１．５：１以上、厳密には、約２：１以上、より厳密には、３：１以上、さらにより厳密には、約５：１以上である。１つの実施形態では、セミアルデヒド、ケト酸またはエステルのアルコールに対するモル比は、約１：２以下、厳密には、約１：３以下、より厳密には、約１：５以下である。過剰なセミアルデヒド、ケト酸またはこれらのエステルは変換を促進するが、セミアルデヒド、ケト酸またはエステルは混入物でもあるため、産生物から除去する必要がある。１つの実施形態では、レブリン酸エチルをグリセロールと反応させるとき、レブリン酸エチルは、グリセロールと比較して化学量論的に過剰に添加される。もう１つの実施形態では、レブリン酸エチルをプロピレングリコールと反応させるとき、レブリン酸エチルは、プロピレングリコールと比較して化学量論的に過剰に添加される。
【００４７】
アセタール化またはケタール化は酸触媒の存在下で進められ、この酸触媒はルイス酸またはブレンステッド−ローリー酸とすることができる。アセタールもしくはケタールの形成、またはエステル化またはエステル交換の反応のいずれかのための既知の均一触媒である酸触媒、例えば、強プロトン酸触媒、例えば、Ｋａが５５以上のブレンステッド−ローリー酸を使用することができる。強酸触媒の例としては、硫酸、アリールスルホン酸、およびこれらの水和物、例えば、ｐ−トルエンスルホン酸一水和物、メタンスルホン酸、カンファースルホン酸、ドデシルベンゼンスルホン酸、過塩素酸、臭化水素酸、および塩酸などが挙げられる。他の実施形態では、弱プロトン酸触媒、例えば、Ｋａが５５未満のもの、例えば、リン酸、オルトリン酸、ポリリン酸、およびスルファミン酸を使用することができる。非プロトン性（ルイス酸）触媒は、例えば、四塩化チタン、三塩化アルミニウム、および三フッ化ホウ素を含むことができる。前記の酸触媒の任意の１つまたは複数を含む組合せを使用することができる。いくつかの実施形態では、本方法は、硫酸またはスルファミン酸などの蒸留物に移さないようにするために、実質的に不揮発な酸触媒を用いる。代表的な実施形態では、均一触媒はカンファースルホン酸である。
【００４８】
均一酸触媒の代わりまたは均一酸触媒に加えて、不均一酸触媒を使用することもでき、そこで、酸触媒は、樹脂ビーズ、膜、多孔質炭素粒子、ゼオライト材料、およびその他の固体支持体などの固体支持体の中もしくは上に組み込まれるか、または共有結合される。市販の樹脂を原料とする酸触媒の多くは、イオン交換樹脂として販売されている。有用なイオン交換樹脂の１つの種類は、スルホン化ポリスチレン／ジビニルベンゼン樹脂であり、これは活性のスルホン酸基を供給する。その他の市販のイオン交換樹脂としては、ペンシルバニア州ピッツバーグのＬａｎｘｅｓｓ
Ｃｏｍｐａｎｙが販売しているＬＥＷＡＴＩＴ（登録商標）イオン交換樹脂；ミシガン州ミッドランドのＤｏｗ  Ｃｏｍｐａｎｙから販売されているＤＯＷＥＸ（商標）イオン交換樹脂；
ならびにペンシルバニア州フィラデルフィアのＲｏｈｍ  ａｎｄ  Ｈａａｓ  Ｃｏｍｐａｎｙから販売されているＡＭＢＥＲＬＩＴＥ（登録商標）およびＡＭＢＥＲＬＹＳＴ（登録商標）イオン交換樹脂.   実施形態では、ＡＭＢＥＲＬＹＳＴ（登録商標）１５、Ｎａｆｉｏｎ（登録商標）ＮＲ５０およびＳＡＣ（登録商標）１３樹脂も、不均一触媒として使用することができる。これらの実施形態では、樹脂をベースとする触媒は水で洗浄され、それに続いて、メタノールまたはエタノールなどのアルコールで洗浄された後、使用前に乾燥される。代わりに、樹脂はそれを初めて使用する前に洗浄しないこともある。使用の際、不均一触媒は反応混合物に添加され、それにより、反応を触媒するための酸プロトンの不揮発源を供給する。不均一触媒は塔または層に充填することができ、反応はそれらの中で進行する。試薬が塔から溶出するにつれて、反応が触媒され、溶出した産生物から酸が除去されていく。他の実施形態では、不均一触媒は試薬を入れたポットの中でスラリー化され、反応が進行し、生じる反応産生物は樹脂から直接、濾過または蒸留され、酸を含まない原料が残される。
【００４９】
酸触媒の量は、反応物の合計重量に対して、約２から１０，０００
パーツ・パー・ミリオン（ｐｐｍ）、厳密には、約１０から約５，０００ｐｐｍ、厳密には、約１５から１，０００ｐｐｍ、さらに厳密には、約２０から約６００ｐｐｍである。この場合、反応物は、式（３）のポリオールと式（１）のセミアルデヒド、ケト酸、またはこれらのエステルの合計である。
【００５０】
カンファースルホン酸を酸触媒として使って、ケタールまたはアセタールを産生するとき、反応物の合計重量に対して、約５から５，０００パーツ・パー・ミリオン（ｐｐｍ）の量、厳密には、約１０から約１０００ｐｐｍ、厳密には、約１５から約８００ｐｐｍ、より厳密には、約２０から約５００ｐｐｍの量で使用される。この場合、反応物は式（３）のポリオール、式（１）のセミアルデヒド、ケト酸、またはこれらのエステルの合計である。カンファースルホン酸種々の異性体を反応の触媒に使用してもよいこと、およびカンファースルホン酸種々の異性体のラセミ混合物も反応の触媒に使用してよいことに留意すべきである。
【００５１】
酸触媒は、セミアルデヒド、ケト酸、またはこれらのエステルおよびアルコールを含む反応混合物に直接、装填しても、あるいは代わりに、反応混合物に装填する前に、水または反応物の１つで希釈してもよい。酸触媒は、反応混合物に導入する前に、約０．０１Ｎから約５．０Ｎ、厳密には、約０．１Ｎから約４Ｎ、さらに厳密には、約０．５Ｎから約３Ｎに希釈することができる。低濃度の酸触媒は、反応過程の全体を通して、反応混合物に連続的に添加しても、あるいは代わりに、反応混合物に単回通過で即座に添加してもよい。
【００５２】
１つの実施形態では、ケタールまたはアセタールを製造する１つの方法において、セミアルデヒド、ケト酸、またはケトエステルおよびアルコール（「反応物」としても知られる）は、触媒と一緒に、反応器に装填される。ケタールまたはアセタールを産生する反応は、バッチ反応器、連続反応器、または半連続反応器のいずれかで実施することができる。反応器は、加熱、冷却、攪拌、凝縮、真空、および蒸留の機能を備えていることが望ましい。
【００５３】
バッチ反応器の場合、反応物および触媒は反応器にバッチで装填され、産生物は、反応が８０％を超える範囲まで完了した後、初めてバッチで反応器から抽出される。バッチ反応器は使用してよいが、バッチ反応器を使用するのは、低濃度の酸触媒を反応器に１回の装填で導入することにより、産生物を製造するときが望ましい。代表的なバッチ反応器は、ステンレス鋼、ガラス内張またはハステロイ型の反応器である。バッチ反応器の例は、連続攪拌槽型反応器である。反応器のもう１つの例は、再循環ループを備えた反応器である。バッチ反応器は、産生物のさらなる精製のために蒸留機能を備えていることが望ましい。
【００５４】
図１は、代表的なバッチ反応器系１００を描写したものである。ここで図１に関して、ケタールまたはアセタールを製造するための代表的な系１００は、任意の凝縮器１２２、分別器１１２、充填塔または充填層１１４、および汚水槽１２８と流体連結している第１の反応器１０２を含む。
【００５５】
１つの実施形態では、バッチ反応器系１００でアセタールまたはケタールを製造する１つの方法において、反応物は第１の反応器１０２に装填される。反応器１０２では、レブリン酸エチルのグリセロールケタールまたはレブリン酸エチルのプロピレングリコールケタールを含む産生物を産生するのに有効な反応条件下で、反応器中、副産物として水を除去しながら、グリセロールまたはプロピレングリコールをレブリン酸エチルおよび酸触媒と接触させる。レブリン酸エチルのグリセロールケタールまたはレブリン酸エチルのプロピレングリコールケタールのどちらかおよび約２重量％以下の混入物を含む、産生物を結果として生じさせるのに有効な蒸留条件下で、レブリン酸エチルのグリセロールケタールを含む産生物またはレブリン酸エチルのプロピレングリコールケタールを蒸留塔１２２で蒸留させる；ただし、混入物はグリセロール、酸種、レブリン酸エチル、水、またはレブリン酸エチルのグリセロールケタールの分子量よりも少なくとも１．５倍の分子量を有する高分子量副産物を１つまたは複数含む。
【００５６】
生じる反応産生物は、任意で、産生物が含有するグリセロール、レブリン酸エチル、またはプロピレングリコールの量が１０００パーツ・パー・ミリオン未満になるまで、産生物（重分子）から分別した原料（軽い原料）を分離する分別条件下で、蒸留塔（図示されていない）で分別されてもよい。軽い原料には、反応物および産生物よりも低い蒸気圧を有する反応産生物が含まれる。重分子には、反応物と産生物より大きいか、または等しい蒸気圧を有する反応産生物が含まれる。
【００５７】
レブリン酸エチルのグリセロールケタールを製造しているとき、分別後の反応産生物は、１０００パーツ・パー・ミリオン未満のグリセロールを含み、レブリン酸エチルのプロピレングリコールケタールを製造している場合は、産生物は１０００パーツ・パー・ミリオン未満のレブリン酸エチルを含む。
【００５８】
１つの実施形態では、産生物は汚水槽１２８に渡された後、汚水槽１２８の下流に堆積した層１１４を任意で通過する。この層は、一般に、酸種および触媒の不純物を産生物から除去することのできる無機塩、塩基、分子篩または緩衝剤を含む充填層である。この充填層は蒸留の前または後とすることができる。
【００５９】
レブリン酸エチルのグリセロールケタールを含む産生物は、約２重量％以下の混入物を含む；ここで、混入物はグリセロール、酸種、レブリン酸エチル、水、またはレブリン酸エチルのグリセロールケタールの分子量よりも少なくとも１．５倍の分子量を有する高分子量の副産物を１つまたは複数含む。レブリン酸エチルのプロピレングリコールケタールを含む産生物は、
約２重量％以下の混入物を含む；ここで、混入物はグリセロール、酸種、レブリン酸エチル、水、またはレブリン酸エチルのグリセロールケタールの分子量よりも少なくとも１．１倍の分子量を有する高分子量副産物を１つまたは複数含む。
【００６０】
図２は、代表的なバッチ反応器系１００のもう１つの描写である。ここで図２を参照すると、ケタールまたはアセタールを製造するための代表的な系１００は、第１の蒸留塔１０８、分別器１１２、（濾過）層１１４、第１の凝縮器１１６、および汚水槽１２８と流体連結している第１の反応器１０２を含む。第１の反応器１０２には、任意で凝縮器１２２が取り付けられており、第１の蒸留塔１０８には、凝縮器１１６が取り付けられている。
【００６１】
１つの実施形態では、バッチ反応器系１００でアセタールまたはケタールを製造する１つの方法において、反応物は第１の反応器１０２に装填される。第１の反応器１０２では、レブリン酸エチルのグリセロールケタールまたはレブリン酸エチルのプロピレングリコールケタールを含む産生物を産生するのに有効な反応条件下で、副産物である水を除去しながら、反応器内で、グリセロールまたはプロピレングリコールは、レブリン酸エチルおよび酸触媒と接触させられる。生じる反応産生物は、
続いて、産生物が含有するグリセロール、レブリン酸エチル、またはプロピレングリコールの量が１０００パーツ・パー・ミリオン未満になるまで、産生物から分別した原料を分離するための分別条件の下で、蒸留塔（１０８）で分別される。レブリン酸エチル、ポリオール、ならびにその他の蒸留した化合物および不純物を含む分別した原料を反応器に戻され、再循環される。レブリン酸エチルのグリセロールケタールを含む産生物は続いて、レブリン酸エチルのグリセロールケタールおよび約２重量％以下の混入物を含む産生物を結果として産生するために有効な蒸留条件下で、蒸留塔１０８の中で蒸留に供される；ここで、混入物はグリセロール、酸、レブリン酸エチル、水、またはレブリン酸エチルのグリセロールケタールの分子量よりも少なくとも１．５倍の分子量を有する高分子量副産物の１つまたは複数を含む。
【００６２】
エチルのプロピレングリコールケタールを含む産生物は、続いてレブリン酸エチルのプロピレングリコールケタールおよび約２重量％以下の混入物を含む産生物を結果として産生するために有効な蒸留条件下で、蒸留塔１０８の中で蒸留に供される；ここで、混入物は、グリセロール、酸、レブリン酸エチル、水、またはレブリン酸エチルのプロピレングリコールケタールの分子量よりも少なくとも１．１倍の分子量を有する高分子量副産物の１つまたは複数を含む。
【００６３】
１つの実施形態では、産生物は反応器１０２の下流および蒸留塔１０８の上流に堆積された層１１４を通過する。この層は、一般に、酸種を産生物から除去することのできる無機塩、塩基、分子篩または緩衝剤を含む充填層である。
【００６４】
図２を見て分かるように、第１の蒸留塔１０８には、凝縮器１１６が取り付けられている。第１の反応器１０２にも、水、ポリオール、およびレブリン酸エチルの蒸気を凝縮する凝縮器１２０が備わっている。凝縮器１２０からの蒸気は、次いで、分別器１１２に放出され、主に反応物（例えば、セミアルデヒド、ケト酸、またはこれらのエステル）を含む有機相を副産物（例えば、水）から分離される。反応物は一般に、第１の反応器１０２に再循環され、副産物は製造工程から抽出され、除去される。１つの実施形態では、反応混合物から水を除去するための蒸留、分子篩、高吸湿性原料、または何らかのその他の手段をこの工程で任意に使用することができる。
【００６５】
第１の凝縮器１１６からの蒸気も分離器１１２に放出され、主に反応物（例えば、セミアルデヒド、ケト酸、またはこれらのエステル）を含む有機相を副産物（例えば、水）から分離される。１つの実施形態では、「重分子種」（例えば、高分子量種、暗色種、および不要な酸触媒、カルボン酸化合物および触媒副産物）を除去するために、蒸留塔の底部はパージすることができる。生じる精製されたアセタールまたはケタールは、汚水槽１２８に除去される。
【００６６】
連続反応器系では、反応物が第１の反応器に装填され、反応物から産生物への変換は、約５０％以上と測定され、第１の反応器からの産生物混合物の一部は、第２の反応器中の追加の完了工程に供され、同時に、追加の反応物および触媒は、第１の反応器に連続的に装填され、ケタールまたは
アセタールに変換される。連続反応器系は、一般に、直列または並列の複数の反応器を使用し、工程の様々な部分が異なる反応器で同時に実行されるようにする。
【００６７】
１つの実施形態では、反応器は、互いに並列または直接で流体連結している複数の反応器（例えば、多段反応器系）を含む。複数の反応器は、セミアルデヒド、ケト酸、またはこれらのエステルをアルコールと反応させること、反応物を再循環させること、および不要な副産物および不純物を除去し、安定性があり、長い貯蔵期間を有するケタールまたはアセタールを得られるようにするために使われる。１つの実施形態では、複数の反応器の一部を主に使って、ケタールまたはアセタールを製造し、複数の反応器の別の部分を主に使って、ケタールまたはアセタールから、良好な貯蔵安定性を有する安定な産生物の形成を阻害する恐れのある過剰反応物、残留触媒およびその他の副産物を除去する。
【００６８】
ここで図３を参照すると、ケタールまたはアセタールを製造するためのもう１つの代表的な系１００は、複数の反応器、すなわち互いに流体連結している第１の反応器１０２、第２の反応器１０４、第３の反応器１０６、無機材料の充填層または充填塔、第１の蒸留塔１０８、および第２の蒸留塔１１０を含む。第１、第２および第３の反応器には、それぞれ、凝縮器１２２、１２４および１２６が取り付けられ、第１の蒸留塔１０８および第２の蒸留塔１１０にも、それぞれ、凝縮器１１６および１１８が取り付けられている。
【００６９】
図３の第３の反応器は最終反応器であるが、最終反応器は第１の反応器または第２の反応器であってもよい。さらに、望ましい場合は、第４、第５または第６の反応器であってもよい。言い換えれば、この系は、安定性があり、長い貯蔵期間を有する産生物を製造するために望ましい数の反応器を含むことができる。もう１つの実施形態では、３基以上の蒸留塔が存在してもよい。例えば、系１００は３基、４基または５基の蒸留塔を使ってもよい。また、蒸留の前に、無機原料の充填層または充填塔が複数存在してもよい。充填層または充填塔は直列または並列で使用することができる。
【００７０】
言い換えれば、系１００は互いに流体連結していて、直列または並列に配置することのできる「ｎ」基の反応器を含む。１つの実施形態では、ｎは１から２０までの整数であり、厳密には、２から１０、より厳密には、３から６である。代表的な実施形態では、ｎは３である。この系はまた、「ｍ」基の蒸留塔も含み、ここで、ｍは１から８の整数、厳密には、１から６、より厳密には、約２から約４とすることができる。代表的な実施形態では、蒸留塔の数は２である。１つの塔は、過剰なレブリン酸エチル、ポリオール、ならびにその他の蒸留可能な化合物および不純物を除去するのに使われ、もう一方の蒸留塔は、ケタール産生物を精製するのに使われる。ケタールの精製に使う蒸留塔の数は１、２またはさらに３またはそれ以上であってもよい。
【００７１】
１つの実施形態では、アルコール（例えば、グリセロールまたはプロピレングリコール）は、第１の反応器１０２内でレブリン酸のエステル（例えば、レブリン酸エチル）と酸触媒を反応させ、レブリン酸エチルのグリセロールケタール産生物またはレブリン酸エチルのプロピレングリコールケタール産生物を製造する。反応が進むにつれて、副産物である水は除去され、濃縮される。レブリン酸エチルのグリセロールケタール産生物またはレブリン酸エチルのプロピレングリコールケタール産生物は、それぞれ「レブリン酸エチルのグリセロールケタールを含む産生物」または「レブリン酸エチルのプロピレングリコールケタールを含む産生物」と同義的に使われる。
【００７２】
反応後、レブリン酸エチルのグリセロールケタール産生物またはレブリン酸エチルのプロピレングリコールケタール産生物には、除去する必要のある過剰な反応物（レブリン酸エチル、グリセロール、またはプロピレングリコール）、酸触媒、酸種、および高分子量種が含有されている。過剰な反応物、酸触媒、酸種、および高分子量種の除去は、第１および第２の蒸留塔で実施され、過剰な反応物、酸触媒および高分子量種の含有量が２重量％未満のレブリン酸エチル組成物のグリセロールケタールまたはレブリン酸エチル組成物のプロピレングリコールケタールを製造する。代表的な実施形態では、レブリン酸エチル組成物のグリセロールケタールまたはレブリン酸エチル組成物のプロピレングリコールケタールが含有する過剰な反応物、酸触媒および高分子量種の量は１重量％未満、より厳密には、０．５重量％未満である。レブリン酸エチル組成物のグリセロールケタールまたはレブリン酸エチル組成物のプロピレングリコールケタールを製造するとき、レブリン酸エチルは、一般に、グリセロールまたはプロピレングリコールと比較して、反応器に過剰に装填される。過剰なレブリン酸エチルは変換を推進するが、反応物としても働くので、したがって、第１の反応器１０２、第２の反応器１０４および第３の反応器１０６の後の過剰なレブリン酸エチルを除去し、それを第１の反応器１０２に再供給することが望ましい。代表的な実施形態では、過剰なレブリン酸エチルは第３の反応器１０６の後で除去され、第１の反応器１０２に再循環される。反応器は、水を除去することにより、グリセロールまたはプロピレングリコールとレブリン酸エチルとの反応を促進する働きをする。
【００７３】
１つの実施形態では、系１００の反応器の１つは、連続攪拌槽型反応器である。ある実施形態では、系１００は高分子量の不要な副産物（二量体、三量体、およびオリゴマーなどのより大きな単位）の除去を容易にできるようにするために、少なくとも１つの蒸留塔を含む。攪拌器を備えていない再循環反応器も使用することができる。.
【００７４】
本明細書で使用される場合、高分子量の副産物は、所望のアセタールまたはケタールの分子量より、少なくとも１．１倍、厳密には、少なくとも１．５倍、厳密には、１、８倍の分子量を有する、例えば、所望のケタールがレブリン酸エチルのグリセロールケタールである場合、高分子量の副産物には、レブリン酸エチルのグリセロールケタールの分子量よりも、少なくとも１．１倍、厳密には、少なくとも１．５倍、より厳密には、少なくとも１．８倍の分子量を有する副産物が含まれる。このような副産物には、種々の二量体、三量体、およびその他のより大きなオリゴマーが含まれる。二量体、三量体およびオリゴマーは、所望のアセタールまたはケタールの２分子、３分子またはそれ以上の間の縮合反応；セミアルデヒド、ケト酸、またはこれらのエステルと所望のアセタールまたはケタールとの反応；セミアルデヒド、ケト酸、またはこれらのエステルと所望のアセタールまたはケタールのアルドールとの反応、またはセミアルデヒド、ケト酸、またはこれらのエステルと所望のアセタールまたはケタールのアルドールと所望のアセタールまたはケタールとの反応により製造することができる。
【００７５】
１つの実施形態では、ケタールまたはアセタールを産生するための系（図示されていない）は、蒸留塔（図２を参照）を取り付けたリボイラーと流体連結している単一の連続攪拌槽型反応器を含むことができる。もう１つの実施形態では、ケタールまたはアセタールを産生するための系（図示されていない）は、蒸留塔（図１を参照）を取り付けた単一の連続攪拌槽型反応器を含むこともできる。この蒸留塔は、過剰な反応物を除去し、アセタールまたはケタール中にある望ましくない、より高分子量の種、酸種および触媒を除去することにより、最終的な産生物を蒸留するために使われる。
【００７６】
代表的な実施形態では、アルコールおよびセミアルデヒド、ケト酸、またはこれらのエステルのアセタールまたはケタールへの変換を達成するために、図３の系１００に示してあるように、複数の反応器（例えば、多段反応器系）を使用して、反応器中での反応物の滞留時間を減少させることが望ましい。これは、単一の反応器を含む系で生じ、アセタールまたはケタールの質に損害を及ぼすしている温度および圧力のスパイクまたは不当に長い加熱および冷却時間を引き起こすことなく、温度および圧力を変更することも可能にする。
【００７７】
高変換に必要な滞留時間は、多段反応器系を活用することにより減少する。各反応器での滞留時間が比較的短いため、これは副産物の形成を減少させ、産生物の収率を増加する。さらに、高変換は気液平衡に大きく依存するので、多段では、変換を最大化して副産物の形成を制限するために、連続工程で温度および圧力の柔軟性を増加することができる。反応が進行するにつれて、圧力の低下も含め、異なる温度および圧力で反応器を操作することにより、反応物の約９０％以上、
厳密には、約９５％以上の変換を達成することができる。
【００７８】
再び図３を参照すると、反応物は一般に、触媒と一緒に第１の反応器１０２に導入される。反応物、産生物、および副産物の組合せは、順番に、第１の反応器１０２から第２の反応器１０４、第３の反応器１０６、任意で無機材料の充填層（１１４）、第１の蒸留塔１０８、および第２の蒸留塔１１０に移される。各段では、製造工程は、水、過剰な反応物、および／または副産物を除去し、安定したケタールまたはアセタールを第２の蒸留塔１１０で得ることによりさらに完全になる。
【００７９】
代表的な実施形態では、第１の反応器１０２はセミアルデヒド、ケト酸、またはこれらのエステルおよびアルコールが酸触媒と一緒に装填される連続攪拌槽型反応器である。第１の反応器１０２は、水およびレブリン酸エチルの蒸気が凝縮される凝縮器具１２２を備えている。これは、水、ポリオール、レブリン酸エチル、不純物および微量のケタールまたはアセタールを含む「軽い分別材料」を産生物およびその他の混入物を含む「重い分別材料」から分離する分別ステップとしても知られている。反応物および副産物の一部は第１の凝縮器で凝縮される。次いで、第１の凝縮器からの蒸気が、分別器１１２に放出され、主に反応物（例えば、セミアルデヒド、ケト酸、またはこれらのエステル) を含む有機層が、副産物（例えば、水）から分離される。反応物は一般に、第１の反応器１０２に再循環され、副産物は抽出され、製造工程から除去される。１つの実施形態では、反応混合物から水を除去するための分子篩、蒸留、高吸湿性原料、または他のいくつかの手段を、この工程で任意で使用することができる。
【００８０】
反応は、反応条件下で実質的に不活性な任意の溶媒、例えば、脂肪族または芳香族炭化水素、エーテル、または塩素化炭化水素などの存在下で進めることができる。このような溶媒は、共沸蒸留による反応の最中に形成される水を除去する目的に使うこともできる。１つの実施形態では、トルエン、ベンゼンまたは別の不活性溶媒が使用されることもあり得る。
【００８１】
この反応は、最終産生物の分別および蒸留の前に、濾過により除去することのできる不均一触媒を代わりに使って実施してもよい。
【００８２】
第１の反応器１０２（ならびに第２の反応器１０４
および第３の反応器１０６から）の水の蒸発によって、反応は完了する。上述したように、セミアルデヒド、ケト酸、またはこれらのエステルは、反応を完了させるために、一般に、過剰に添加される。しかし、過剰なセミアルデヒド、ケト酸、またはこれらのエステルは、反応産生物中の混入物であり、したがって、除去する必要がある。過剰なセミアルデヒド、ケト酸、またはこれらのエステルを再循環させることで、セミアルデヒド、ケト酸、またはエステルとアルコールとの反応の完了を容易にする。
【００８３】
代表的な分離器１１２は、
デカンターである。凝縮器、蒸留塔、遠心分離機, 膜濾過器、分子篩などのその他の分離器も使用することができる。
【００８４】
１つの実施形態では、セミアルデヒド、ケト酸、またはケトエステルのアルコールとの反応の間、第１の反応器１０２は、約５０から約１５０℃、厳密には、約６５から約１３０℃、より厳密には、約７５から約１２０℃の温度に維持される。もう１つの実施形態では、第１の反応器１０２は、水銀（Ｈｇ）の約２０から約７６０ミリメートル（ｍｍ）の圧力、厳密には、約３０から約７００ｍｍＨｇ、より厳密には、約４０から約６５０ｍｍＨｇに維持される。さらにもう１つの実施形態では、第１の反応器内での反応物の滞留時間は、約３から約１，２00分、厳密には、約４から約１８０分、より厳密には、約５から約８０分である。
【００８５】
第１の反応器１０２では、約２０から約９５モル％、厳密には、約５０から約９３モル％、より厳密には、約７５から約９０モル％の反応物を反応させ、ケタールまたはアセタールが産生される。
【００８６】
第２の反応器１０４および第３の反応器１０６は、任意であり、水の副産物をさらに除去するために使われる。代表的な実施形態では、第２の反応器１０４および第３の反応器１０６は、
主として、反応物からの水および過剰なセミアルデヒド、ケト酸またはエステルの一部を除去するために使われる再循環リボイラーを備えた反応器である。第２の反応器１０４および第３の反応器１０６の各々には、
未反応の反応物の水副産物からのさらなる分離を容易にする第２の凝縮器１１６ および第３の凝集器１１８がそれぞれ取り付けられている。反応物は、一般に、第１の反応器１０２に再循環される。
【００８７】
１つの実施形態では、追加の触媒を第２の反応器１０４および第３の反応器１０６に添加して、セミアルデヒド、ケト酸およびこれらのエステルとアルコールとの反応の増加を促進することができる。代表的な実施形態では、酸触媒は第１の反応器１０２にのみ添加される。
【００８８】
１つの実施形態では、第２の反応器１０４内および第３の反応器１０６内の温度は、約５０から約１５０℃、厳密には、約６５から約１３０℃、より厳密には、約７５から約１２０℃に、それぞれ維持される。もう１つの実施形態では、第２の反応器１０４および第３の反応器１０６は、どちらも水銀（Ｈｇ）の約５から約７６０ミリメートル（ｍｍ）の圧力、厳密には、約８から約７００ｍｍＨｇ、より厳密には、約１０から約５０ｍｍＨｇの圧力にそれぞれ維持される。さらにもう１つの実施形態では、第２および第３の反応器内での反応物の滞留時間は、それぞれ約３分から約１，２００分、厳密には、約４から約２００分、より厳密には、約５から約８０分である。
【００８９】
１つの実施形態では、最大約１００重量％（ｗｔ％）の量、厳密には、約５から約９０重量％、より厳密には、約１５から約５０重量％の再循環されたセミアルデヒド、ケト酸およびこれらのエステル、ポリオール、ならびにケタール産生物が第１の反応器１０２に再循環される。１つの実施形態では、レブリン酸エチルをグリセロールと反応させて、レブリン酸エチルのグリセロールケタールを製造するとき、最大約１００重量％、厳密には、約５０から約９０重量％の第１の反応器１０２に添加された過剰なレブリン酸エチルを、反応後に除去して、第１の反応器１０２に再循環させることができる。プロピレングリコールをレブリン酸エチルと反応させるときにも、同様の工程が行われる。
【００９０】
代表的な実施形態では、産生物中に存在する酸触媒およびその他の酸種（例えば、硫黄を含有している酸の不純物）は、反応混合物気流を層１１４を通過させることで除去される。１つの実施形態では、層１１４は第１、第２または第３の反応器の下流および第１および第２の蒸留塔の蒸留に位置している。この層は、第１の蒸留塔１０８と第２の蒸留塔１１０にそれぞれ別々に存在してもよい。
【００９１】
アセタールまたはケタールの産生物は、硫黄を含有する酸の不純物の含有量が、組成物の総重量に対して、約０．００１から約１０ｐｐｍ以下、
厳密には、約０．００２から約５ｐｐｍであることが望ましい。アセタールまたはケタールの産生物中の硫黄を含有する酸の不純物の量が減少すると、加水分解安定性が増加し、貯蔵期間が増加する。
【００９２】
１つの実施形態では、アセタールまたはケタールの産生物中に存在する硫黄を含有する酸の不純物の量を減少させるために、第１の蒸留塔の前に存在している任意の酸触媒を中和する目的で、産生物を塩基または緩衝剤と接触させる。１つの実施形態では、アセタールまたはケタールの産生物は、塩基／緩衝剤の装填層に接触し、硫黄を含有する酸の不純物およびカルボン酸の不純物含有量を望ましいレベルまで減少させる。充填層に使用することのできる塩基の例は、炭酸塩、アミン、水酸化物、リン酸塩、または
酸化物である。代表的な装填層は、炭酸バリウム（ＢａＣＯ）である。もう１つの実施形態では、充填層は分子篩を含むことができる。
【００９３】
もう１つの実施形態では、反応器産生物は緩衝剤としての役割を果たす無機塩を使って調製することができる。その他の緩衝剤の例としては、クエン酸、クエン酸ナトリウム、炭酸ナトリウムおよび重炭酸ナトリウムの溶液がある。代表的な緩衝剤は、クエン酸、クエン酸ナトリウム、炭酸ナトリウム、重炭酸ナトリウム、または前記の緩衝剤の少なくとも１つを含む組合せの０．１重量モル（ｍ）溶液である。
【００９４】
アセタールまたはケタールの産生物を分子篩、塩基または緩衝剤の装填層と接触させることにより、産生物の収率を、反応物の供給量に対して、約７５％から９５％を超える値に増加させることができる。産生組成物は、その貯蔵安定性を１日未満から少なくとも２日を超える期間、厳密には、少なくとも１週間を超える期間、より厳密には、少なくとも１ヶ月を超える期間に増加する。
【００９５】
代表的な実施形態では、レブリン酸エチル組成物のグリセロールケタールは、レブリン酸エチル組成物のグリセロールケタールの総重量に対して、硫黄を含有する酸の不純物を２０ｐｐｍ未満、厳密には、
約１０ｐｐｍ以下、より厳密には、約５ｐｐｍ以下を含むことが望ましい。さらにもう１つの代表的な実施形態では、レブリン酸エチル組成物のプロピレングリコールケタールは、硫黄を含有する酸の不純物をレブリン酸エチル組成物のプロピレングリコールケタールの総重量に対して、２０ｐｐｍ未満、厳密には、約１０ｐｐｍ以下、より厳密には、約５ｐｐｍ以下を含むことが望ましい。
【００９６】
代表的な実施形態では、レブリン酸エチル組成物のグリセロールケタールは、ＡＳＴＭ  Ｄ  ６６４に従って測定したときに、酸価が１未満、厳密には、０．５未満、より厳密には、０．３未満であることが望ましい。代表的な実施形態では、レブリン酸エチル組成物のプロピレングリコールケタールは、ＡＳＴＭ  Ｄ  ６６４に従って測定したときに、酸価が１未満、厳密には、０．５未満、より厳密には、０．３未満であることが望ましい。
【００９７】
層１１４は単一層とすることも、または複数の層を含むこともできる。層に使用される緩衝剤または塩基の例としては、一もしくは二塩基性のリン酸ナトリウムもしくはリン酸カリウムまたは一、二もしくは三塩基性のリン酸カリシウムもしくはリン酸亜鉛、
炭酸バリウム, リン酸バリウム、炭酸亜鉛、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、クエン酸ナトリウム、クエン酸カリウム、クエン酸カルシウム、塩基性アルミナ、弱塩基性アニオン交換樹脂などがある。部分的なアセタールまたはケタールの産生物（例えば、変換率が９５％未満の産生物）または十分に完成したアセタールまたはケタールの産生物（例えば、変換率が９５％を超える産生物）は単回パスまたは複数パスで層に接触することができる。
【００９８】
１つの実施形態では、アルコールの最終的なケタール産生物の蒸留の前または後に、アセタールまたはケタールの産生物を、イオン交換樹脂の塔または層を通過させることにより、残留しているアルコールまたはポリオールを除去することができる。イオン交換樹脂は、スルホン酸含有モイエティを含むことが望ましい。理論に制限されるものではないが、アルコール性化合物は、基質に共有結合しているスルホン酸基と水素結合を行い、それによりアルコールは反応産生物から除去されると信じられている。有用なイオン交換樹脂の例には、
ペンシルバニア州ピッツバーグのＬａｎｘｅｓｓ  Ｃｏｍｐａｎｙから販売されているＬＥＷＡＴＩＴ（登録商標）２０２および／またはＬＥＷＡＴＩＴ（登録商標）４０５；ペンシルバニア州フィラデルフィアのｔｈｅ  Ｒｏｈｍ  ａｎｄ  Ｈａａｓ  
Ｃｏｍｐａｎｙから販売されているＡＭＢＥＲＬＩＴＥ（商標）ＢＤ１０ＤＲＹ（商標）が挙げられる。アセタールまたはケタールの産生物がイオン交換樹脂の塔に接触する期間は、
約１分から約５時間、厳密には、約１０分から約３時間、より厳密には、約３０分から約２時間である。イオン交換樹脂の層または塔は単一の層または塔とすることも、直列または並列に並べられた一連の層または塔とすることもできる。
【００９９】
第１の蒸留塔１０８および第２の蒸留塔１１０は、反応物を再沸騰させ、蒸留を実施して、望ましくない反応物（例えば、ケトエステル）、副産物（例えば、高分子量種）、および残留触媒（酸除去塔から除去または蒸留による）をケタールまたはアセタールから除去するために使われる。代表的な実施形態では、第１の蒸留塔１０８は、レブリン酸エチルのグリセロールケタール産生物またはレブリン酸エチルのプロピレングリコールケタール産生物からレブリン酸エチルを分離するために使われる。.
【０１００】
代表的な実施形態では、レブリン酸エチルのグリセロールケタール産生物またはレブリン酸エチルのプロピレングリコールケタール産生物は、第１の蒸留塔１０８および第２の蒸留塔１１０で蒸留し、過剰な反応物（例えば、レブリン酸エチル）、高分子量種（例えば、
二量体、三量体およびオリゴマー）および酸触媒を除去し、より純粋な形態のレブリン酸エチル組成物のグリセロールケタールまたはレブリン酸エチル組成物のプロピレンケタールを製造する。上述したように、レブリン酸エチル組成物のグリセロールケタールまたはレブリン酸エチル組成物のプロピレンケタールは、それぞれ、対応するレブリン酸エチル組成物のグリセロールケタールまたはレブリン酸エチル組成物のプロピレングリコールケタールの総重量に対して約２重量％未満の混入物を含有している。
【０１０１】
１つの実施形態では、蒸留塔１０８には、最高６つまでの理論的なステージ（「放散ステージもしくは精溜ステージ」または「トレイ」とも呼ばれる）が取り付けられている。第１の蒸留塔の一番上にあるトレイは、約４０から約１７０℃、厳密には、約６５から約１２０℃の温度に維持され、第１の蒸留塔の底部にあるトレイは、約１００から約２００℃、厳密には、約１２０から約１８０℃、より厳密には、約１４０から約１６０℃の温度に維持される。第１の蒸留塔の底部の圧力は、約５から約７６０ｍｍＨｇ、厳密には、約１０から約５００ｍｍＨｇ、より厳密には、約１５から約５０ｍｍＨｇである。第１の蒸留塔における還流対供給量の比率は、最高約１．０、厳密には、約０から約０．５とすることができる。
【０１０２】
１つの実施形態では、分別ステップにおいて、過剰なレブリン酸エチルおよびポリオールは、約０．５から約２０ｍｍＨｇの強真空を使って、ストリップされる。レブリン酸エチルのグリセロールケタールは、基本的に、低濃度のレブリン酸エチルになるには沸騰する必要があるため、放散塔は強真空を使用する。蒸留塔内の温度が高すぎると、ケタール産生物は、オリゴマーまたは他の副産物に負ける。同様に、塔パッキングが高すぎるか、またはパッキングの種類が原因で圧力低下が大きすぎると、レブリン酸エチルのグリセロールケタールは、その用途の多くで要求される純度で産生することができない。
【０１０３】
様々な種類のパッキング、例えば、ＨＥＴＰ（Ｈｅｉｇｈｔ  Ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ  ｔｏ  ｔｈｅ
Ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ  Ｐｌａｔｅ；理論段相当高さ）が低く、同時に１単位高さ当たりの圧力低下も低いＢＸ、ＢＸ  Ｐｌｕｓ、ＭＥＬＬＡＰＡＫ、ＦＬＥＸＩＰＡＣ、メッシュ、または同様の構造のパッキングを第１の蒸留塔で使用することができる。ＨＥＴＰは約６インチから約２４インチ、厳密には、約９インチから約１５インチである。
【０１０４】
第２の蒸留塔１１０は、化学的安定性について望ましい基準を満たすケタールまたはアセタール産生物を送達するために機能する。第２の蒸留塔１１０は、主として、経時的な化学安定性の減少、色の変化、粘度の変化の促進の原因となる高分子量種およびその他の混入物を除去するために機能する。上述したように、長い貯蔵期間を備えた産生物を得られることが望ましい。「長い貯蔵期間」とは、産生物が長期間（例えば、約１２時間から約１２ヶ月）に渡って、分子量の変化、組成の変化、色の変化が起こらないことを意味する。
【０１０５】
第２の蒸留塔の底部にあるステージは、約７０から約３００℃、厳密には、約１２０から約２００℃、より厳密には、約１４０から約１６０℃の温度に維持される。蒸留塔の底部の圧力は、約５から約７６０ｍｍＨｇ、厳密には、約１０から約５００ｍｍＨｇ、より厳密には、約１５から約５０ｍｍＨｇである。代表的な実施形態では、第２の蒸留塔の底部の温度は、約１４０から約２００℃であり、圧力は約５から５０ｍｍＨｇである。第２の蒸留塔に対する第２の蒸留塔での還流対供給量の比率は、約０．１から約３．０、厳密には、約０．５から約２．０である。
【０１０６】
単回のフラッシュは、一般に、反応器および第１の蒸留塔に蓄積したオリゴマー種から、レブリン酸エチルのグリセロールケタールまたはレブリン酸エチルのプロピレングリコールケタールを精製するのに有効ではない。１つの実施形態では、複数の段および還流は、ケタールまたはアセタール産生物からより高分子量の種を除去するために使用される。低濃度の発色体の存在により、より高分子量の種が除外されていないと、下流の用途が影響を受ける。
【０１０７】
ストリッピングステージの数は、１より大きい任意の数、厳密には、２より大きい任意の数、より厳密には、４より大きい任意の数とすることができる。精溜ステージの数は、約１以上、厳密には、約２以上である。代表的な実施形態では、ストリッピングステージの数は、約４以上であり、精溜ステージの数は約２以上である。
【０１０８】
１つの実施形態では、第１の蒸留塔の底部および第２の蒸留塔の底部は、「重分子種」（例えば、高分子量種、暗色種およびカルボン酸、不要の酸触媒および触媒副産物）を除去するために)を除去するためにパージすることができる。蒸留塔の底部の温度は、塔の底部に残っている蒸留物の分解を防ぐために、約２５０℃以下、
厳密には、約２００℃以下、より厳密には、約１８０℃以下に維持される。１つの実施形態では、最終産生物がレブリン酸エチル組成物のグリセロールケタールであるとき、蒸留塔の底部の温度は約１２０から２００℃である。もう１つの実施形態では、最終産生物がレブリン酸エチル組成物のプロピレングリコールケタールであるとき、蒸留塔の底部の温度は約１００から約１８０℃である。高分子量種および不要の触媒は蒸留塔から除去され、配水管または廃液タンクに放出される。
【０１０９】
最終的なケタール産生物または過剰な反応物の蒸留は、ワイプ式薄膜蒸発器、スピン式薄膜蒸発器、ロータリーエバポレーター、落下式薄膜蒸発器、およびその他の同様の装置を使って実施することもできる。１つの実施形態では、ケタールまたはアセタールは第１の蒸留塔で、わずかに除去した後、追加の未使用の反応物と混合することにより、再利用することができる。
【０１１０】
レブリン酸エチル組成物のグリセロールケタールまたはレブリン酸エチル組成物のプロピレングリコールケタールを製造する際、９０モル％以上、厳密には、約９５モル％以上のアルコール、厳密にはグリセロールの変換を可能にする反応条件を使うことが望ましい。組成物中に、約５０００ｐｐｍを超える量で存在する、未反応のグリセロールは、グリセロール固有の官能性（３つのヒドロキシル基）、グリセロールの不溶性（有機溶液と接触したときに、曇りを引き起こす可能性がある）、およびグリセロールの吸湿性のため、産生物の質にとって問題になる。グリセロールは、レブリン酸エチル組成物のグリセロールケタールの総重量に対し、約１０，０００パーツ・パー・ミリオン（ｐｐｍ）以下、厳密には、約１から約８，０００ｐｐｍ、より厳密には、約２から約５０００ｐｐｍの量で存在すべきである。同様に、プロピレングリコールは、レブリン酸エチル組成物のプロピレングリコールケタールの総重量に対し、約１０，０００パーツ・パー・ミリオン（ｐｐｍ）以下、厳密には、約１から約８，０００ｐｐｍ、より厳密には、約２から約５０００ｐｐｍの量で存在すべきである。
【０１１１】
１つの実施形態では、レブリン酸エチル組成物のグリセロールケタールまたはレブリン酸エチルのプロピレングリコールケタールが含有する混入物の量は、２重量％以下、厳密には、約１．７５重量％以下、厳密には、約１．５重量％以下、厳密には、約１．２５重量％以下、厳密には、約２重量％以下、厳密には、約０．７５重量％以下、厳密には、約０．５重量％以下、より厳密には、約０．２５重量％以下である。混入物は、未反応のセミアルデヒド、ケト酸またはこれらのエステル、未反応のアルコール、触媒、硫黄を含有する酸の不純物、カルボン酸の不純物、およびケタールもしくはアセタールとレブリン酸エチルとのアルドール反応、セミアルデヒド、ケト酸もしくはこれらのエステルとケタールもしくはアセタールとの反応、セミアルデヒド、ケト酸もしくはこれらのエステルとケタールもしくはアセタールのアルドールとの反応、またはセミアルデヒド、ケト酸もしくはこれらのエステルとケタールもしくはアセタールのアルドールとケタールもしくはアセタールとの間の反応によって産生される二量体、三量体およびオリゴマーなどの高分子量種である。
【０１１２】
残留するアルコールまたはポリオールの量は、アセタールまたはケタールの産生物の総重量に対し、７５００ｐｐｍ未満、厳密には、５０００ｐｐｍ以下、より厳密には、２０００ｐｐｍ以下とすることが望ましい。
【０１１３】
代表的な実施形態では、レブリン酸エチル組成物のグリセロールケタールは、レブリン酸エチル組成物のグリセロールケタールの総重量に対し、７５００ｐｐｍ未満、厳密には、約５０００ｐｐｍ以下、より厳密には、約２０００ｐｐｍ以下の量で、グリセロールを含むことが望ましい。さらにもう１つの代表的な実施形態では、レブリン酸エチル組成物のプロピレングリコールケタールは、レブリン酸エチル組成物のプロピレングリコールケタールの総重量に対し、５０００ｐｐｍ未満、厳密には、約２０００ｐｐｍ以下、より厳密には、約１０００ｐｐｍ以下の量で、プロピレングリコールを含むことが望ましい。
【０１１４】
アセタールまたはケタールの産生物中に存在する水の量は、アセタールまたはケタールの産生物の重量に対して、約２０００ｐｐｍ以下、厳密には、約１０００ｐｐｍ以下、より厳密には、約５００ｐｐｍ以下であることも望ましい。水は１００ｐｐｍ未満を有する高温乾燥窒素で産生物を散布することにより除去してもよい。水を除去するために、真空トラップを反応器１０２、１０４、１０６のいずれかと組み合わせるか、または蒸留塔１０８、１１０と組み合わせて使用してもよい。１つの実施形態では、系１００の性能を向上するために、−６０℃の温度で動作する冷却トラップまたは５０°Ｆ未満の温度で動作する凝縮器を使って、アセタールまたはケタールの産生物中に存在する水を除去することもできる。
【０１１５】
１つの実施形態では、レブリン酸エチル組成物のグリセロールケタールを得るために、レブリン酸エチルをグリセロールと反応させるとき、レブリン酸エチル組成物のグリセロールケタールに含有される水の量は、レブリン酸エチル組成物のグリセロールケタールの総重量に対し、５００ｐｐｍ未満、厳密には、約２５０ｐｐｍ以下、厳密には、約１５０ｐｐｍ以下であることが望ましい。レブリン酸エチル組成物のグリセロールケタール
は、レブリン酸エチル組成物のグリセロールケタールの総重量に対し、約１０、０００ｐｐｍ以下、厳密には、約５，００００ｐｐｍ以下、より厳密には、約２，０００ｐｐｍ以下のグリセロールを含むことができる。
【０１１６】
もう１つの実施形態では、レブリン酸エチルをプロピレングリコールと反応させて、レブリン酸エチル組成物のプロピレングリコールケタールを得るとき、it is desirable for the レブリン酸エチル組成物のプロピレングリコールケタールが含有する水の量は、レブリン酸エチル組成物のプロピレングリコールケタールの総重量に対して、５００ｐｐｍ未満、厳密には、約２５０ｐｐｍ以下、厳密には、約１５０ｐｐｍ以下であることが望ましい。レブリン酸エチル組成物のプロピレングリコールケタールは、レブリン酸エチル組成物のプロピレングリコールケタールの総重量に対して、約５０００ｐｐｍ以下、厳密には、約３，０００ｐｐｍ以下、より厳密には、約２，０００ｐｐｍ以下のプロピレングリコールを含むことができる。
【０１１７】
さらにもう１つの実施形態では、レブリン酸エチル組成物のグリセロールケタール
またはレブリン酸エチル組成物のプロピレングリコールケタールは、それぞれの組成物の総重量に対して、約１重量％以下のレブリン酸エチル、厳密には、
約０．５重量％以下のレブリン酸エチル、より厳密には、約０．２重量％以下のレブリン酸エチルを含む。
【０１１８】
１つの実施形態では、レブリン酸エチル組成物のグリセロールケタールは、レブリン酸エチルのグリセロールケタールの間の反応から得た二量体を約０．５重量％以下、厳密には、約０．２重量％以下含むことができる。さらにもう１つの実施形態では、レブリン酸エチル組成物のグリセロールケタールは、レブリン酸エチルのグリセロールケタールとレブリン酸エチルとのアルドール反応から得た二量体を、１重量％未満、厳密には、約０．２重量％以下、より厳密には、約０．１重量％以下含むことができる。さらにもう１つの実施形態では、レブリン酸エチル組成物のグリセロールケタールは、レブリン酸エチルのグリセロールケタールとレブリン酸エチルとの反応から得た二量体を０．５重量％未満、厳密には、約０．２５重量％以下、より厳密には、約０．１重量％を含むことができる。
【０１１９】
もう１つの実施形態では、レブリン酸エチル組成物のグリセロールケタールは、レブリン酸エチルのグリセロールケタール間の反応から得られる三量体を約０．５重量％以下、厳密には、
約０．２重量％以下含んでもよい。さらにもう１つの実施形態では、レブリン酸エチル組成物のグリセロールケタールは、レブリン酸エチルのグリセロールケタールとレブリン酸エチルのグリセロールケタールとレブリン酸エチルとのニ量化反応産生物とのアルドール反応から得られる三量体を約０．５重量％、厳密には、約０．２重量％以下含むことができる。
さらにもう１つの実施形態では、レブリン酸エチル組成物のグリセロールケタールは、レブリン酸エチルのグリセロールケタールとレブリン酸エチルとの反応から得られる三量体を約０．５重量％以下、厳密には、約０．２重量％を含んでもよい。
【０１２０】
１つの実施形態では、レブリン酸エチル組成物のグリセロールケタールは、レブリン酸エチルのグリセロールケタールとレブリン酸エチルとの間の反応またはレブリン酸エチルのグリセロールケタールとそれ自体との間の反応から得られる四量体を約０．２０重量％、厳密には、約０．１重量％含んでもよい。グリセロールとレブリン酸エチルとの反応の副産物について上に列挙した重量％はすべて、レブリン酸エチル組成物のグリセロールケタールの総重量を基準にしている。
【０１２１】
もう１つの実施形態では、レブリン酸エチル組成物のプロピレングリコールケタールは、レブリン酸エチルとレブリン酸エチルのプロピレングリコールケタールとの反応から得たニ量体を約０．５重量％以下、厳密には、約０．２重量％以下含んでもよい。さらにもう１つの実施形態では、レブリン酸エチル組成物のプロピレングリコールケタールは、レブリン酸エチルのプロピレングリコールケタールとレブリン酸エチルとのアルドール反応から得たニ量体を１重量％未満、厳密には、約０．５重量％以下、より厳密には、約０．２重量％以下含んでもよい。
【０１２２】
もう１つの実施形態では、レブリン酸エチル組成物のプロピレングリコールケタールは、２分子のレブリン酸エチルと１分子のプロピレングリコールとの反応（ジエステルを産生するためのエステル交換）から誘導される約０．２重量％以下のオリゴマーを含んでもよい。さらにもう１つの実施形態では、レブリン酸エチル組成物のプロピレングリコールケタールは、２分子のレブリン酸エチルのプロピレングリコールケタールと１分子のプロピレングリコールとの反応（ジケタールジエステルを産生するためのエステル交換）から誘導される約０．２重量％以下のオリゴマー、厳密には、２分子のレブリン酸エチルのプロピレングリコールケタールと１分子のプロピレングリコールとの反応（ジケタールジエステルを産生するためのエステル交換）から誘導される約０．１重量％のオリゴマーを含むことができる。
【０１２３】
プロピレングリコールとレブリン酸エチルとの反応の副産物について上で列記した重量％はすべて、レブリン酸エチル組成物のプロピレングリコールケタールの総重量に基いている。グリセロールケタールとレブリン酸エチルとの反応の副産物について上で列記した重量％はすべて、レブリン酸エチル組成物のグリセロールケタールの総重量に基いている。
【０１２４】
１つの実施形態では、レブリン酸エチル組成物のプロピレングリコールケタールまたはレブリン酸エチル組成物のグリセロールケタールは、水素添加されてもよい。
【０１２５】
前記の工程で産生されるケタールまたはアセタールは、熱的およびＵＶ色の上で安定である。１つの実施形態では、数時間の期間、約２００℃の温度にさらされると、色変化は３０ＹＩ単位未満である。もう１つの実施形態では、数時間の期間、約２００℃の温度にさらされると、色変化は１吸収単位指数未満である。もう１つの実施形態では、少なくとも２日の期間、ＵＶチャンバにさらされると、色変化は１吸収単位指数未満である。この工程により産生されたケタールまたはアセタールは、常温保存可能であり、加水分解的に安定でもある。
【０１２６】
上述したように、アセタールまたはケタールは加水分解的に安定（すなわち、水に安定）であることが望ましい。本明細書で公開されるアセタールまたはケタールに望ましい水安定性は、ＧＣ−ＦＩＤにより測定した場合、約６５℃の温度で約２４時間、水に暴露した後、約７０重量％以上の化学組成の維持を示している。本発明の原料は、ＧＣ−ＦＩＤにより測定した場合、約６５℃の温度で約２４時間、水に暴露した後、約７０重量％以上の化学組成の維持を示す。水安定性を測定するには、所定のアセタール組成物またはケタール組成物の化学組成をまずＧＣ−ＦＩＤにより測定する。この組成物の試料をガラス製のシンチレーションバイアルに入れ、一定量の水を添加する。任意で、追加の試薬または緩衝剤をこのバイアルに添加することができる。次にバイアルを密封し、約６５から７０℃で２４時間、熱風炉に入れる。
２４時間後、一定分量を取り出し、ＧＣ−ＦＩＤにより解析する。
【０１２７】
貯蔵性は、ＧＣ−ＦＩＤによって測定された場合、製造から２０時間、２０℃で老化させた後、その元の化学純度からの変化が約０．５重量％以下であるアセタール組成物またはケタール組成物と定義されている。化合物の化学純度を、内部標準および較正曲線を使って、ＧＣ−ＦＩＤにより測定した。
【０１２８】
色安定性は、試薬を熱、紫外線、または室温の老化にさらした後、変化が１吸収単位指数（ＩＡＵ）未満の変化として定義されている。ＩＡＵは、紫外可視検出器および直径１０ｍｍの石英セルを使って、３８０ｎｍから５００ｎｍの化合物のＵＶスペクトル曲線の下にある面積を積分することで計算される面積単位の数に等しい。ＩＡＵに相当する曲線の下の面積を測定するために、この試料は、ＵＶ−ＶＩＳ測定の前に、メタノール、水または別の溶媒など、ＵＶ以外を吸収する溶媒（波長３８０〜５００ｎｍの間では、吸光しない）で希釈してもよい。溶媒に溶解した試料を測定する前に、ブランクＵＶスペクトルを溶媒上で実施する。
【０１２９】
ＩＡＵ測定は、純粋な形（neat form）または３８０〜５００ｎｍの間のＵＶスペクトルで吸収されない溶媒に溶解した液体試料の黄色度の量を検出する目的にも使用することができる。この場合、黄色度の低い色にするには、ＩＡＵが約０．１以下であることが望ましい。
【０１３０】
ＵＶを吸収する未知の不純物の存在は、液体クロマトグラフィー、例えば、ＨＰＬＣによっても検出することができる。構造的に異なり、クロマトグラフィーでケタール産生物から分離される、ＵＶを吸収する不純物の有無を解析するために、ＨＰＬＣをＵＶ検出器と組み合わせて使うこともできる。これらの未知の不純物はＵＶ吸光ピークを有し、その１つは、所定の組成物内のＵＶを吸収する不純物の相対量を計算するために、ピークの下の面積を積分する。これらのＵＶを吸収している不純物の曲線の下にある面積が少なくなるに従って、ケタール組成物は、それに続いて、より純度が高くなり、可能性のある発色体不純物を含有しなくなることを示唆している。これらの未知の不純物は、例えば、熱、ＵＶおよび色の安定性など、品質の問題につながる可能性がある。
【０１３１】
ケタールまたはアセタールは、シャンプー、ローション、シェービングクリーム、デオドラント、口紅、メイクアップリムーバー、髪染めなどのパーソナルケア製品、ならびに塗料、インク、塗料剥離剤、柔軟剤、洗濯洗剤、蝋燭、自動車の外部ボディパネル、電子製品の外部表面などの、相溶化剤を含むポリマー製品など、多種多様な品物に使用することができる。１つの実施形態では, ケタールまたはアセタールは、可塑剤、強靭化剤、界面活性剤、 障壁層化合物、界面改質剤、相溶化剤、または相移動化合物として使用されるポリマーに変換されることもある。
【発明を実施するための形態】
【０１３２】
実施例１〜１２
これらの実施例は、高純度（９９％を超える）のレブリン酸エチルのプロピレングリコールケタールおよびレブリン酸エチルのグリセロールケタールの製造を実証するために実施された。特に、これらの実施例は、レブリン酸エチルのプロピレングリコールケタールおよびレブリン酸エチルのグリセロールケタールの連続的精製工程およびバッチ精製工程を実証する。これらの実施例は、蒸留塔の底部
（とりわけ、第２の蒸留塔の底部）から強酸触媒を連続的にパージすることは、純度の高いレブリン酸エチルのプロピレングリコールケタールおよびレブリン酸エチルのグリセロールケタールを得る目的に利用できることも実証する。これらの実施例は、驚くべきことに、蒸留の前または後に、特定の無機化合物を使って産生物を処理すると、化学的安定性が向上することも実証する。特定の硫黄をベースとする触媒を使って作った組成物も、化学的安定であることが判明した。
【０１３３】
本方法は以下の要領で実施された。水、レブリン酸エチルのプロピレングリコールケタール、レブリン酸エチル、プロピレングリコール、均一酸触媒、およびその他の不純物を含む反応混合物を第１の蒸留塔に供給した。実施例および比較例のすべての組成物を、以下の表１に示してある。実施例７および８を除き、すべての実施例および比較例は、均一触媒を含んでおり、実施例７および８は、不均一触媒を使って製造された。
【０１３４】
より高沸点の不純物をまず、蒸留を通じて反応混合物から除去した。次に、濃縮したレブリン酸エチルのプロピレングリコールケタール、より高沸点の不純物および残っている酸触媒を第２の蒸留塔に供給した。第２の蒸留塔で、レブリン酸エチルのプロピレングリコールケタールをオーバーヘッドで除去し、均一酸触媒を第２の蒸留塔の底部から連続的にパージした。第２の蒸留塔でオーバーヘッド蒸留から得たレブリン酸エチルのプロピレングリコールケタールの純度は、以下の表１に示すように、９９％を超えていた。
【０１３５】
以下の実施例１〜１２では、以下に示す式７を有するレブリン酸エチルのプロピレングリコールケタールおよび以下に示す式８を有するレブリン酸エチルのグリセロールケタールを製造した。
【化６】
0005886856.tif 000007
【化７】
0005886856.tif 000008
【０１３６】
実施例１および２：ＣＳＴＲに、プロピレングリコール（組成物全体の２１重量％）およびレブリン酸エチル（組成物全体の７９重量％）を連続的かつ同時に装入した。硫酸水溶液を組成物総重量の２０〜６０パーツ・パー・ミリオンで、ＣＳＴＲに連続的にポンプで汲み上げた。ＣＳＴＲは温度９５℃および圧力８０ｍｍＨｇだった。試薬を７に変換し、水をＣＳＴＲから連続的に除去した。オーバーヘッドの組成物も、プロピレングリコールおよびレブリン酸エチルを含んでいた。反応器からの流量は、５８ｌｂ／時間だった。ＣＳＴＲ産生物を第２の反応器に放出し、１００℃および圧力６１ｍｍＨｇまで加熱した。試薬をさらに（式７を有する）レブリン酸エチルのプロピレングリコールケタールに変換し、水を第２の反応器から連続的に除去した。第１の反応器から第２の反応器への産生物の流量は、６１ｌｂ／時間だった。第２の反応器は、産生物を第３の反応器に放出し、産生物は１０６℃および真空圧３０ｍｍＨｇに加熱された。第３の反応器の最後で反応混合物の組成物は、０．０４９重量％の水、０．２７重量％のプロピレングリコール、４６．２５重量％のレブリン酸エチル、５３．０５重量％のレブリン酸エチルのプロピレングリコールケタール、および０．４４重量％のプロピレングリコールおよびレブリン酸エチルのプロピレングリコールケタールのエステル交換の凝縮産生物を含め、その他の不純物を含む。
【０１３７】
次いで、９０から１１０℃の温度で、６０から８０ｌｂ／時間の速度で、組成物を第１の蒸留塔に供給した。蒸留塔上のオーバーヘッド真空は、５から１０ｍｍＨｇだった。組成物を塔内で還流し、１００から１３０℃の温度で、リボイラー内の蒸留塔の底部で再循環させた。次に、２０から４０ｌｂ／時間の速度で、１００から１２０℃の温度で、組成物を第２の蒸留塔に供給した。塔上のオーバーヘッド真空は５から１０ｍｍＨｇだった。組成物を塔内で還流し、８０から１００℃の温度で、リボイラー内の蒸留塔の底部で再循環させ、オーバーヘッドで蒸留し、採取した。蒸留の間、蒸留塔の底部を、３ｌｂ／時間の速度でパージした。蒸留した産生物の最終的な組成は、９９．８％のレブリン酸エチルのプロピレングリコールケタールを含んでいた。蒸留した産生物７の少量の試料を、シンチレーションバイアルに入れ、その貯蔵性を試験するために、室温で貯蔵した。１４日後、試料をシンチレーションバイアルを取り出し、ＧＣ−ＦＩＤで解析した。解析の結果は、表１に示してある。
【０１３８】
実施例１を作るための工程の手順を、実施例２に対しても繰り返した。
【０１３９】
実施例３〜５：蒸留の前に、第３の反応器を抜けた反応混合物が固体炭酸バリウムの充填層を通過して流れることを除き、実施例１を作るための工程の手順を繰り返した。充填層を抜けた後、次いで混合物を実施例１に記述された要領で蒸留した。蒸留した組成物７の小量の試料を、別々のシンチレーションバイアルに入れ、実施例の貯蔵性を試験するために、室温で保管した。１３日後に、試料をシンチレーションバイアルから取り出し、ＧＣ−ＦＩＤで解析した。解析結果は表１に示してある。
【０１４０】
実施例６：５００ｍＬの３口丸底フラスコに、４５．７２グラム（ｇ）（０．５０モル）のグリセロール（純度９９＋％）、２１５．２４ｇ（１．５０モル）のレブリン酸エチル（純度９８＋％）、０．０１３８ｇ（５０ｐｐｍ）の２−ナフタリンスルホン酸
（ＴＣＩ  Ａｍｅｒｉｃａから入手）および磁気攪拌棒を装入した。フラスコは、熱電対、ヒートテープを巻いたディーン・スターク、凝縮器、ガラス栓、および真空へのアウトレットを装備していた。フラスコの内容物を、加熱マントルを使用して、１１０℃まで加熱した。真空計を、傾斜率３００トル／時間で、真空圧３００トルで始まり、３０トルで終わるように設定した。ポットの温度が１１０℃に達すると、反応混合物は曇った状態から透明な状態に変わり、その後、Ｔｅｆｌｏｎ真空ポンプをオンにして、真空を即座に系に加えた。合計反応時間が６０分に達した後、熱をオフにし、フラスコに窒素をバックフィル（backfill）した。次に、反応混合物に、２６ｇ（１０重量％）の第二リン酸ナトリウムを装入し、１時間、６０℃で加熱した後、濾過した。混合物は、攪拌棒を装備した５００ｍｌの四口丸底フラスコに装入した。フラスコは、熱電対、２つのガラス栓、ビグリューカラム、短経路凝集器、アダプタおよび３つの採取フラスコを装備している。真空を０．５トルに設定し、フラスコを加熱して、蒸留を引き起こした。過剰なレブリン酸エチルをまず蒸留した後、組成物８を蒸留した。
蒸留した産生物の試料をＧＣ−ＦＩＤにより解析した。蒸留した産生物８の少量の試料をシンチレーションバイアルに入れ、その貯蔵性を試験するために、室温で保管した。４日後、試料をシンチレーションバイアルから取り出して、ＧＣ−ＦＩＤにより解析した。解析の結果は表１に示してある。.
【０１４１】
実施例７：ＣＳＴＲに、グリセロール（組成物全体の１８重量％）およびレブリン酸エチル（組成物全体の８２重量％）を連続的かつ同時に装入した。硫酸水溶液を組成物全体の２０〜６０パーツ・パー・ミリオンで、ＣＳＴＲに連続的にポンプで汲み上げた。ＣＳＴＲは温度８５〜９３℃および圧力７０〜８０ｍｍＨｇだった。試薬を産生物８に変換し、水をＣＳＴＲから連続的に除去した。ＣＳＴＲを通過する流量は７０〜９０ｌｂ／時間だった。次に、ＣＳＴＲの内容物を第２の反応器に放出し、９０〜１００℃、真空圧３０ｍｍＨｇに加熱した。試薬を８にさらに変換し、水をＣＳＴＲから連続的に除去した。第２の反応器を通過する流量は、６０〜８０ｌｂ／時間だった。第２の反応器の内容物を第３の反応器に放出し、９８〜１０５℃、真空圧２０〜２５ｍｍＨｇに加熱した。第３の反応器の最後での反応混合物の組成は、０．１３重量％のグリセロール、４７重量％のレブリン酸エチル、５０．９重量％のレブリン酸エチルのグリセロールケタール、１．７２重量％のより高分子量の縮合物、例えば、本明細書で上述したものなど、および０．２２重量％のその他の不純物だった。４０から５０ｌｂ／時間の速度で、９０から１１０℃の温度で、組成物８を第１の蒸留塔に供給した。蒸留塔上のオーバーヘッド真空は、５から１０ｍｍＨｇだった。混合物を塔内で還流し、１５０から１６０℃の温度で、リボイラー内の蒸留塔の底部で再循環させた。続いて、３０から３５ｌｂ／時間の速度で、１３０から１４０℃の温度で、組成物を第２の蒸留塔に供給した。塔上のオーバーヘッド真空は、４から８ｍｍＨｇだった。混合物を塔内で還流し、１７０から１８０℃の温度でリボイラー内の蒸留塔の底部で再循環させ、オーバーヘッドで蒸留し、採取した。８を含む、この凝縮物の試料を分別蒸留により純度９９．６％の組成物になるまで蒸留した。この試料を２フラクションに分割した。最初のフラクションは、栓をした丸底フラスコに室温で７日間、貯蔵した。老化の後、組成物のＧＣ−ＦＩＤ測定を実施した。結果は表Ｉに示してある。第２のフラクションについては、実施例８で後述する。
【０１４２】
実施例８：実施例７からの第２のフラクションを即座に、炭酸バリウムの１０重量％スラリーで処理し、濾過した。内容物をガラス製のシンチレーションバイアルに入れ、室温で９日間、貯蔵した。老化の後、組成物のＧＣ−ＦＩＤ測定を実施した。結果は表Ｉに示してある。
【０１４３】
実施例９：２−ＮＳＡではなく、５０ｐｐｍの（１Ｒ）−（−）−１０−カンファースルホン酸（ＣＳＡ）を触媒として使用したことと、反応産生物を８の蒸留精製の前に、処理をしなかったことを除き、実施例６を繰り返した。内容物をガラス製のシンチレーションバイアルに入れ、室温で７日間、貯蔵した。老化の後、組成物のＧＣ−ＦＩＤ測定を実施した。結果は表Ｉに示してある。
【０１４４】
実施例１０：実施例９を繰返し、次に蒸留した産生物８を１０重量％の炭酸バリウムで処理し、濾過した。内容物をガラス製のシンチレーションバイアルに入れ、室温で７日間、貯蔵した。組成物のＧＣ−ＦＩＤ測定を、老化の後に実施した。結果は表Ｉに示してある。
【０１４５】
実施例１１：２−ＮＳＡではなく、０．２３重量％のＮａｆｉｏｎ（登録商標）ＳＡＣ−１３を触媒として使ったこと、蒸留の前に触媒を濾過したこと、８の蒸留の前に、反応産生物に一切の処理を施さなかったことを除き、実施例６を繰り返した。蒸留の後、内容物をガラス製のシンチレーションバイアルに入れ、３日間、室温で貯蔵した。老化の後、組成物のＧＣ−ＦＩＤ測定を実施した。結果は表Ｉに示してある。
【０１４６】
実施例１２：０．２３重量％のＡｍｂｅｒｌｙｓｔ（登録商標）３５を触媒として使った点を除き、実施例１１で使った手順を繰り返した。蒸留の後、内容物をガラス製のシンチレーションバイアルに入れ、
１０日間、室温で貯蔵した。老化の後、組成物のＧＣ−ＦＩＤ測定を実施した。結果は表Ｉに示してある。
【表１】
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【０１４７】
表Ｉに記した実施例の各々は、良好な貯蔵性を示した。無機原料で処理したこれらの原料は、さらに優れた貯蔵性を示した。硫黄をベースとする触媒を除去するための塩基として炭酸バリウムを使用することは、貯蔵性のあるケタールエステルの発現を補助した。炭酸バリウムの層を通過したこれらの組成物は、約３日から約１４日の期間の後も化学純度に変化を示さなかったのに対し、炭酸バリウムの層を通過させなかったか、または代わりに第二リン酸ナトリウムの層を通過させた（比較例からの）組成物は、化学純度にわずかな変化を示した。硫黄をベースとする触媒としてカンファースルホン酸を使用した場合、より貯蔵性の高いケタールエステルが産生された。不均一ケタール化触媒（実施例１１〜１２）も、良好な貯蔵性を示した。
実施例１３〜１６
【０１４８】
表２の実施例のすべての出発試薬は、上記の実施例７に従って製造した。その後、８の最終的な蒸留した組成物を、実施例７の記述に従って、９９．１％の純度まで再び（分別）蒸留した。
【０１４９】
これらの実施例は、反応物の再形成に関して、原料の特定のスラリー化層または充填層は、最終的なケタール産生物の貯蔵性に役立つ働きをすることを実証するために実施した。試薬の純度は、ＧＣ−ＦＩＤによる測定で９９．１％であり、ケタール出発試薬、レブリン酸エチル、およびグリセロールの量はＧＣ−ＦＩＤを使って定量化した。試料は採取後、５時間以内にＧＣ−ＦＩＤで解析した後、４つの別々の試料に分割した。１つの試料はガラス製のバイアルに入れて、栓をした（実施例１３）。残りの３つの試料（実施例１４〜１６）は、表２に開示する様々な試薬を使って処理した。最初の試料を蒸留塔から採取した時点から老化の２４時間後、レブリン酸エチルのグリセロールケタールを再びＧＣ−ＦＩＤで解析し、貯蔵中に形成されたケタール分解産生物(グリセロールとレブリン酸エチルとの反応物）の量を測定した。
【表２】
0005886856.tif 000010
【０１５０】
表２から分かるように、最終的に蒸留したケタール産生物をリン酸化合物または分子篩によって処理すると、反応物、グリセロールおよびレブリン酸エチルの再形成の増加率が低下することで示されるように、産生物の貯蔵性を向上することができた。理論に拘束されるものではないが、これらの処理方法は、触媒または副産物からの残留不純物が再形成反応物を触媒できないようにするのに役立ったと信じられる。
実施例１７〜２０
【０１５１】
これらの実施例は、レブリン酸エチルのプロピレングリコールケタールおよびレブリン酸エチルのグリセロールケタールの水安定性を実証するために、高温度で水に暴露して実施した。これらの実施例は、以下の表３に示したケタールを化学的に安定化させるために緩衝剤を使用できることも実証する。７を含む表３の実施例の各々は、実施例１に従って製造した。８を含む、表３の実施例の各々は、実施例７に従って製造した。これらの実験を経過した試料の組成は、上記の実施例１〜１２で記述したものと類似していた。
【０１５２】
高温での水に対するケタール試薬の安定性を解析するために、水安定性の調査を実施した。試薬をガラス製のシンチレーションバイアルに水および任意で緩衝系と一緒に装入し、栓をした。緩衝剤としてクエン酸を使用した。バイアルを６８℃で炉に入れ、２４時間の老化後に取り出した。加水分解安定性試験の後、ケタール試薬の量を解析するためにＡＧＣ−ＦＩＤを実施した。
【表３】
0005886856.tif 000011
【０１５３】
表３から分かるように、式７および８のケタールは、クエン酸／塩緩衝試薬を添加することで、水安定性が向上した。クエン酸緩衝剤に加えて、リン酸塩およびその他の複数の官能基を有するカルボン酸緩衝系は、ケタール組成物を含有していない緩衝剤に比較して、ケタールの安定性に役立つ働きをする。
実施例２１〜２７
【０１５４】
式８の化合物（レブリン酸エチルのグリセロールケタール）の合成および精製を、これらの実施例では実施した。
【０１５５】
実施例２１は実施例６に従って作った。
【０１５６】
実施例２２は、産生物８を１回だけ蒸留した点を除き、実施例７に従って作った。
【０１５７】
実施例２３は、４００ｐｓｉのＨ２および１４０℃で、４時間、１重量％のＮｉ  ５２４９Ｐ（ＢＡＳＦ）で、Ｐａｒｒ反応器内で実施例２２を水素添加することにより作った。
【０１５８】
実施例２４は、実施例７に従って作った。
【０１５９】
蒸留を余分に１回実施した点を除き、実施例２５は、実施例７に従って作った。
【０１６０】
実施例２６は、実施例１１に従って作った。
【０１６１】
実施例２７は、実施例１２に従って作った。
【０１６２】
実施例２１および２２は、最終的な蒸留産生物における残留硫黄（Ｓ）の含有について調べ、実施例２３から２７と比較して、硫黄の含有量が高いことが判明した。硫黄をベースとする代替触媒を使用するための種々の処理方法を実施した結果、最終産生物中の硫黄の量は低下した。
【表４】
0005886856.tif 000012
【０１６３】
硫黄不純物は、一般に、産生物、とりわけ再生可能産生物にとって有害である。硫黄不純物は臭気、色および安定性の問題を引き起こすことが知られている。硫黄分を１０ｐｐｍ未満、好ましくは８ｐｐｍ未満、より好ましくは５ｐｐｍ未満に制限することが望ましい。
【０１６４】
要約すると、前記の実施例１〜２７は、レブリン酸エチルのプロピレングリコールケタールおよびレブリン酸エチルのグリセロールケタールの連続的精製工程を実証したと見ることができる。
実施例２８〜３３
【０１６５】
実施例２８および２９には、蒸留底部のパージは含まれない。蒸留底部のパージの有益な効果は、実施例１２で既に実証されている。
【０１６６】
実施例２８および２９では、レブリン酸エチルのプロピレングリコールケタールを合成するために使った方法は、最後の蒸留塔の底部のパージがない点を除き、上述した実施例１と同じである。精製工程の詳細は、以下に記述する通りである。蒸留塔の中央ゾーンに、６０から８０ｌｂ／時間の速度で９０から１１０度の温度で、０．１重量％の水、０．８重量％のプロピレングリコール、３７．７重量％のレブリン酸エチル、６０．９重量％のレブリン酸エチルのプロピレングリコールケタール、および０．６重量％のその他の不純物を含む反応組成物を供給した。蒸留塔上のオーバーヘッド真空は、５から１０ｍｍＨｇだった。混合物を塔内で還流し、１００から１３０℃の温度で、リボイラー内の蒸留塔の底部に再循環した。
【０１６７】
次いで、２０から４０ｌｂ／時間の速度、１００から１２０℃の温度で、組成物を第２の蒸留塔に供給した。塔のオーバーヘッド真空は、５から１０ｍｍＨｇだった。混合物を塔内で還流し、８０から１００℃の温度で、リボイラー内の蒸留塔の底部で再循環し、オーバーヘッドで蒸留し、ステンレス鋼容器に採取した。蒸留した産生物の最終的な組成物は、水２４３ｐｐｍ、プロピレングリコール０．４重量％、レブリン酸エチル１．２重量％、レブリン酸エチルのプロピレングリコールケタール９８．３重量％、およびその他の不純物０．０１重量％を含んでいた。
実施例２８および２９の組成は、以下の表５に示してある。
【０１６８】
実施例３０〜３３のそれぞれは、実施例１に従って合成した（類似の操作パラメータを有する直列の３の反応器系）。以下に、蒸留精製の詳細を示す：蒸留塔の中央ゾーンに、０．０４９重量％の水、０．２７重量％のプロピレングリコール、４６．２５重量％のレブリン酸エチル、５３．０５重量％のレブリン酸エチルのプロピレングリコールケタール、および０．４４重量％のその他の不純物を含む反応組成物を連続的に供給した。６０から８０ｌｂ／時間の速度、９０から１１０℃の温度で、組成物を第１の蒸留塔に供給した。蒸留塔上のオーバーヘッド真空は、５から１０ｍｍＨｇだった。混合物を塔の中で還流し、１００〜１３０℃の温度でリボイラー内の蒸留塔の底部で再循環させた。次に、２０から４０ｌｂ／時間の速度、１００から１２０℃の温度で、組成物を第２の蒸留塔に供給した。塔上のオーバーヘッド真空は５から１０ｍｍＨｇだった。混合物を塔内で還流し、８０から１００℃の温度で、リボイラー内の蒸留塔の底部で再循環させ、オーバーヘッドで蒸留し、採取した。蒸留の間、３ｌｂ／時間の速度で、蒸留塔の底部をパージした。蒸留した産生物の最終的な組成物は、
４５ｐｐｍの水、Ｒ３４ｐｐｍのプロピレングリコール、０．０８重量％のレブリン酸エチル、９９．９％のレブリン酸エチルのプロピレングリコールケタール、および０．０１％のその他の不純物を含んでいた。供給物の組成が異なる点を除き、実施例３１〜３３は、実施例３０と同様に実施した。すべての組成は表５に示してある。
【０１６９】
表５のデータは、第１の蒸留塔に流入している供給物の組成、第２の蒸留塔に流入している供給物の組成、および第２の蒸留塔のオーバーヘッドからの蒸留および採取された最終産生物の組成を示している。
【表５】
0005886856.tif 000013
【０１７０】
表５のデータは、第２の蒸留塔の底部から一番下の蒸留していないフラクションをパージしたとき、レブリン酸エチルのプロピレングリコールケタールの蒸留した組成物の最終的な純度は９９％を超えることを示している。実施例２８および２９は、供給組成物中の検知不能なプロピレングリコールおよび１５００ｐｐｍ未満のレブリン酸エチルを第２の蒸留塔に入れた。しかし、組成物を蒸留すると、レブリン酸エチルは１０倍増加し、プロピレングリコールの増加率は１０００倍を超えた。これは９８％を超える純度を依然として達成しているが、９９％を超える純度を達成するための工程は容易に制御されないことを示唆した。
【０１７１】
しかし、驚くべきことに、蒸留中に第２の蒸留塔の底部をパージすると、供給物の組成に比較して、蒸留した最終的な産生物におけるレブリン酸エチルおよびプロピレングリコールは非常にわずかに増加する結果になった。したがって、この工程は、純度が９９％を超えるレブリン酸エチルのプロピレングリコールケタール産生物の産生およびより一貫した工程を可能にする。
実施例３４〜３８
【０１７２】
使用した触媒が、硫酸ではなく、５０から５００ｐｐｍの量のＣＳＡであった点を除き、実施例７で記述したレブリン酸エチルのグリセロールケタールを合成するために使った方法を使用した。反応は変換率が９０％を超えるまで進行し、レブリン酸エチルのグリセロールケタールを以下の詳細に従って精製した。実施例３４〜３８の組成は、以下の表６に示してある。
【０１７３】
ニ塩基性固体リン酸ナトリウムの充填層に、７０から１１０℃の温度で、７０から９０ｌｂ／時間の流量で、表６（実施例３５）に示す反応組成物を供給した。組成物を７０から９０ｌｂ／時間の速度、９０から１１０℃の温度で、第１の蒸留塔に供給した。蒸留塔上のオーバーヘッド真空は５から１０ｍｍＨｇだった。
【０１７４】
混合物を塔内で還流し、リボイラー内の蒸留塔の底部に、１６０から１７５℃の温度で、再循環した。次に、１４０から１６０℃の温度で、３０から３５ｌｂ／時間の速度で第２の蒸留塔に組成物を供給した。塔上のオーバーヘッド真空は４から１０ｍｍＨｇだった。混合物を塔内で還流し、１７０から１８０℃の温度で、リボイラー内で蒸留塔の底部で再循環させ、オーバーヘッドで蒸留し、ステンレス鋼容器に採取した。蒸留塔の底部を、２から４ｌｂ／時間の速度でパージした。蒸留した産生物の最終的な組成は、以下の表６に示してある。最終的な蒸留した産生物の酸価は、０．０１だった。
【０１７５】
実施例３７は、使用した触媒が、硫酸ではなく、５０から５００ｐｐｍの量のＣＳＡであり、第二リン酸ナトリウムの充填層が蒸留の前に使用されたことを除き、実施例１と同じ方法で実施された。酸価は０．０１だった。
【０１７６】
実施例３８は、実施例７と同一だった。酸価は０．０１だった。
【０１７７】
実施例３４および３６の組成物は、実施例１および７で記述された要領で、レブリン酸エチルのプロピレングリコールケタールおよびレブリン酸エチルのグリセロールケタールを合成するために使用した方法により製造された。反応は変換が９０％を超えるまで続き、レブリン酸エチルのプロピレングリコールケタールを以下に詳述する要領で精製した。蒸留塔の中央ゾーンには、表６に示す反応組成物を供給した
【０１７８】
４０から５０ｌｂ／時間の速度で、９０から１１０℃の温度で、第１の蒸留塔に組成物を供給した。蒸留塔上のオーバーヘッド真空は、５から１０ｍｍＨｇだった。混合物を塔内で還流し、１５０から１６０℃の温度で、リボイラー内の蒸留塔の底部で再縦貫させた。次に、３０から３５ｌｂ／時間の速度、１３０から１４０℃の温度で、組成物を第２の蒸留塔に供給した。塔上のオーバーヘッド真空は４から８ｍｍＨｇだった。混合物を塔内で完了し、１７０から１８０℃の温度で、リボイラー内の蒸留塔の底部に再循環させ、オーバーヘッドで蒸留し、ステンレス鋼の容器に採取した。蒸留した産生物の最終的な組成は表６に示してある。実施例３４の最終的な産生物の酸価
は、０．２８だった。
【０１７９】
実施例３６の最終産生物の酸価は、０．２４だった。
【０１８０】
表６のデータは、第１の蒸留塔に流入する供給物の組成、第２の蒸留塔に流入する供給物の組成、ならびに第２の蒸留塔のオーバーヘッドから最終的に蒸留され、採取された産生物の組成を示している。
【表６】
0005886856.tif 000014
【０１８１】
表６のデータは、蒸留の前に、カンファースルホン酸を使用することおよび第二リン酸ナトリウムまたは炭酸バリウムの使用することは、最終的なケタール産生物の組成に対して、驚くべき有益な効果があることを示している。
最終的なケタール産生物は、出発原料、とりわけレブリン酸エチルの再形成が少ないことを示している。レブリン酸エチルは、色の問題を引き起こすことが知られていて、塩基性または還元環境に対してあまり安定でないため、レブリン酸エチルを除外しておくことはメリットがある。実施例３５では、第１の蒸留塔で、グリセロールを検出不可能なレベルまで除去されていることにも注意しておく必要があるグリセロールは、レブリン酸エチルのグリセロールケタールとほぼ同じ温度で.蒸留することが知られていたため、これは驚きだった。
実施例３９
【０１８２】
（グリセロールの水素化分解を通じた）天然由来のプロピレングリコールを、レブリン酸エチルと反応させて、レブリン酸エチルのプロピレングリコールケタールを産生した点を除き、実施例３８を実施例３９として繰り返した。産生組成物は実施例３８のものと類似していた。.
実施例４０〜４３
【０１８３】
実施例４０〜４３は、安定性を提供するための緩衝系での本発明の原料の使用を実証する。
【０１８４】
実施例４０：２５ミリグラム（ｍｇ）のレブリン酸エチルのグリセロールケタールを、５０グラムの緩衝溶液（クエン酸緩衝液；ｐＨ５）に測り入れることで、緩衝液中で、実施例３５に従って作った５００ｐｐｍ（重量）のレブリン酸エチルのグリセロールケタールを調製した。溶液の性質は均一だった。ｐＨは１０日を超える期間に渡って安定していた。
【０１８５】
実施例４１：２５ｍｇのレブリン酸エチルのグリセロールケタールを、５０グラムの緩衝液 (炭酸緩衝液；ｐＨ９）に測り入れることで、緩衝液中で、実施例３５に従って作った５００ｐｐｍ（重量）レブリン酸エチルのグリセロールケタールを調製した。溶液の性質は均一だった。ｐＨは１０日を超える期間に渡って安定していた。
【０１８６】
クエン酸、クエン酸ナトリウム、炭酸ナトリウム、および重炭酸ナトリウムの０．１モル（ｍ）溶液を作ることにより、緩衝液を調製した。クエン酸緩衝液の場合、０．１ｍのクエン酸を３０．５グラム計量し、０．１ｍのクエン酸ナトリウムと合わせて１００グラムにし、ｐＨ５を得た。炭酸緩衝液の場合、０．１ｍの炭酸ナトリウムを１０グラム計量し、０．１ｍの重炭酸ナトリウムと合わせて１００グラムにし、ｐＨ９を得た。ｐＨは、緩衝液中の試薬の比率に応じて、より酸性からより塩基性に調節することができる。
【０１８７】
実施例４２：２５ｍｇの
レブリン酸エチルのプロピレングリコールケタールを５０グラムの緩衝液（クエン酸緩衝液；ｐＨ５）に測り入れることにより、緩衝液中で実施例３８に従って作った５００ｐｐｍ（重量）のレブリン酸エチルのプロピレングリコールケタールを調製した。溶液の性質は均一だった。ｐＨは１０日を超える期間に渡って安定していた。
【０１８８】
実施例４３：２５ｍｇのレブリン酸エチルのプロピレングリコールケタールを５０グラムの緩衝液（炭酸緩衝液；ｐＨ９）に測り入れることにより、緩衝液中で実施例３８に従って作った５００ｐｐｍ（重量）のレブリン酸エチルのプロピレングリコールケタールを調製した。溶液の性質は均一だった。ｐＨは１０日を超える期間に渡って安定していた。
実施例４４
【０１８９】
実施例７に従って作った組成物８（７６７．２１ｇ）および１０％Ｐｄ炭素触媒（０．７３８２ｇ）を、１ＬのＰａｒｒ反応器の容器に添加した。反応器を窒素でパージした。次に、水素ガスを反応器の容器に加えて、圧力を１００ｐｓｉにし、温度を１４０℃に設定した。温度を１４０℃および圧力を１１５〜１２０ｐｓｉに６時間、保持しながら、反応器の内容物を連続的に攪拌した。６時間後、反応混合物を周囲温度まで冷却させ、圧力を気圧に平衡化させた。フラスコの内容物を濾過して、Ｐｄ触媒を除去した。
【０１９０】
試料をフラスコから採取し、吸収ユニット指数（ＩＡＵ）についてのＵＶ−ＶＩＳ、ＨＰＬＣ、およびＧＣ−ＦＩＤにより解析した。初期の組成および最終的な組成は表８に示されている。
実施例４５
【０１９１】
実施例７に従って作った組成物８（７９３．６６ｇ）および１０％Ｐｄ炭素触媒（０．０８０３ｇ）を、１ＬのＰａｒｒ反応器の容器に添加した。酸素濃度が１％未満になるまで、窒素ガスでパージすることにより、反応器中の酸素を抜いた。次いで、２０ｐｓｉになるまで反応器を窒素ガスで満たし、漏れの有無をテストするために一晩、そのままにした。反応器が圧力を保持したことが明らかになった後、水素ガスを反応器にパージした。反応を続行させる前に、再び漏れの可能性がないかを確認した。次いで、水素ガスを反応器の容器に圧力が１００ｐｓｉになるまで加え、温度を１４０℃に設定した。温度を１４０℃および圧力を８０〜１００ｐｓｉに、４時間維持しながら、反応器の内容物を連続的に攪拌した。次に、実施例４５の内容物をもう１回、水素添加状態に置いた。実施例４５で明記したのと同じ工程の下、圧力低下が原因で、漏れがないかどうか、反応器を再びテストした。反応器が圧力を保持したことが明らかになり、水素ガスを反応器にパージした後、
次いで、その水素ガスを反応器の容器に加えて、圧力を１００ｐｓｉにし、温度を１４０℃に設定した。温度を１４０℃および圧力を８０〜１１０ｐｓｉに、３．２５時間維持しながら、反応器の内容物を連続的に攪拌した。３．２５時間後、反応混合物を周囲温度まで冷却させ、圧力を大気圧に均衡化させた。フラスコの内容物を濾過し、Ｐｄ触媒を除去した。試料をフラスコから取り出し、ＩＡＵが０．０３１から０．０００に移行したことが明らかになった。
実施例４６〜５０
【０１９２】
同様の水素添加反応を、実施例４４の手順に従って実施した。温度、時間、圧力、触媒の量、および水素添加触媒の種類などの反応条件は変化させてあり、ＨＰＬＣおよびＩＡＵの結果と一緒に表７に示してある。
【表７】
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実施例５１
【０１９３】
２０ｍＬの注射器に、シーライトを注射器の５ｍＬの線まで添加した。注射器を０．４μｍのフィルターに接続した。実施例７に従って作った組成物８（５ｍＬ）を４０℃まで加熱し、同一の２０ｍＬの注射器にシーライトの上に重ねて添加した。組成物８を注射器のプラスチック製ピストン棒を使って、シーライトの栓を通過するように押し出し、濾過した液体をＨＰＬＣで解析した。
実施例５２
【０１９４】
実施例５２と同一の工程に従い、多種多様な吸着剤およびイオン交換樹脂を、実施例７（実施例５２〜５８）に従って作った組成物８における発色体除去について試験した。ＨＰＬＣの結果は、表８に示してある。
【表８】
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実施例５９
【０１９５】
実施例７に従って作った組成物８（７５ｍＬ）および家庭用漂白剤（４０ｍＬ）を２５０ｍＬビーカーに添加し、室温で混合した。内容物を分液漏斗に注ぎ、一晩かけて分離させた。組成物８を分液漏斗から抽出し、解析した。ＨＰＬＣおよびＩＡＵの結果を表９に示してある。
【表９】
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実施例６０〜６３
【０１９６】
実施例７に従って作った組成物８およびＵＶ安定化剤である、０．２％のＴｉｎｕｖｉｎ  ８３３をガラス製のバイアルに添加した。次に、試料および安定化剤を、熱板上で溶解するまで混合した。試料および安定化剤を含有したバイアルをＵＶチャンバに入れ、大気にさらした。経時的にＩＡＵ指数を記録し、その結果を表１０に示してある。
【表１０】
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【０１９７】
実施例８に従って作った組成物８を、攪拌棒、熱電対、ならびに窒素の注入口および出口を備えた２５０ｍＬのフラスコに添加した。窒素パージ下で、６５℃にて、一晩、加熱マントルで加熱することにより、内容物を乾燥させた。試料をフラスコから取り出し、フラスコ内の水含有量をカール・フィッシャー法を使って測定した結果、１００ｐｐｍ未満だった。次に温度を２３０℃に設定し、４時間、一定に保った。ＩＡＵ指数の結果は表１１に示されている。
実施例６５
【０１９８】
実施例７に従って作った組成物７を、攪拌棒、熱電対ならびに窒素の注入口および出口を備えた２５０ｍＬのフラスコに添加した。窒素パージ下で、６５℃にて、一晩、加熱マントルで加熱することにより、内容物を乾燥させた。試料をフラスコから取り出し、フラスコ内の水含有量をカール・フィッシャー法を使って測定した結果、１００ｐｐｍ未満だった。次に温度を２３０℃に設定し、４時間、一定に保った。
【０１９９】
ＩＡＵ指数の結果を、表１１に示してある。
【表１１】
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【０２００】
本明細書で使用される用語は、特定の実施形態を記述することだけを目的としており、制限を加える意図はない。本明細書で使用される場合、単数形「ａ」、「ａｎ」および「ｔｈｅ」は、文脈が明らかに他を示唆しているのでない限り、複数形も包含することを意図している。用語「含む」および／もしくは「含んでいる」、または「包含する」もしくは「包含する」は、本明細書で使用されているとき、記述された特徴、領域、整数、ステップ、操作、要素および／または成分の存在を指定するが、その他の特徴、領域、整数、ステップ、操作、要素、成分および／またはこれらの群の存在または追加を除外するものではないこともさらに理解されるべきである。同一の成分または属性に向けられたすべての範囲の終点は、その終点を包括し、かつ、独立して、組み合せることができる。「含んでいる」という用語は、遷移の用語である「〜から成る」および「基本的に〜から成る」も包括している。
【０２０１】
他に定義されているのでない限り、本明細書で用いられるすべての用語（技術用語および科学用語を含む）は、本発明が属する分野の当業者が一般に理解しているのと同じ意味を持つ。
【０２０２】
上述した方法により作成される化合物には、実施形態では、１つまたは複数の異性体が存在する。異性体が存在する可能性がある場合、本発明は、任意の立体異性体、任意の配置異性体、および任意のシス−トランス異性体；これらの単離された異性体；およびこれらの混合物も含め、これらの任意の異性体を形成する方法を統合する。
【０２０３】
化合物は標準の命名法を使って記述されている。例えば、任意の指示された基で置換されていない位置は、指示されている結合により満たされるその結合価または水素原子を有するものと理解される。２つの文字または記号の間にはないダッシュ（「−」）は、置換基の結合するポイントを表すのに使われる。例えば、−ＣＨＯはカルボニル基の炭素を通じて接続される。アルキル基は直鎖である場合も、分岐している場合もあり得る。本明細書の全体を通して、様々なニ価の基に言及がなされている。このような基は、同様に命名されている一価の基と同一であり、通常、接尾が「ｅｎｅ（エン）」である。例えば、Ｃ１〜Ｃ６アルキレン基は、Ｃ１〜Ｃ６アルキル基と同一の構造を有する二価の結合基である。
【０２０４】
引用された特許、特許出願およびその他の文献はすべて、それらの全体が参照により、本明細書に組み込まれる。
【０２０５】
本発明は代表的な実施形態を参照しながら記述されているが、本発明の範囲から逸脱することなく、様々な変更を加え得ることおよび相当する要素で、これらの要素を置換し得ることは当業者によって理解されるであろう。加えて、本発明の基本的な範囲から逸脱することなく、本発明の教えには、特定の状況または材料に適合させるために、数多くの改変を加えることもあり得る。したがって、本発明は、本発明を実施するために考案された最適な形態として開示された特定の実施形態に制限されるものではなく、付属する特許請求の範囲に記述された範囲に収まるあらゆる実施形態を含むことを意図している。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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