JP2930751B2 - シクロペンテノンの製造方法 - Google Patents

シクロペンテノンの製造方法

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JP2930751B2
JP2930751B2 JP3044847A JP4484791A JP2930751B2 JP 2930751 B2 JP2930751 B2 JP 2930751B2 JP 3044847 A JP3044847 A JP 3044847A JP 4484791 A JP4484791 A JP 4484791A JP 2930751 B2 JP2930751 B2 JP 2930751B2
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    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
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    • C07C45/45Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds by condensation
    • C07C45/455Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds by condensation with carboxylic acids or their derivatives
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は酸性不均一系触媒を用い
るペンタン酸エステルの変換による2−シクロペンテノ
ンの製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来公知のシクロペンテノンの合成法
は、たいてい既に環状炭素骨格から出発する、たとえば −シクロペンタジエンと過酸からエポキシシクロペンテ
ンを経て(Org. Synth. Coll. v,
第326頁〜第328頁、第414頁〜第418頁;油
化学(1980年)第29巻、第920頁〜第925
頁) −シクロペンテンの電気化学的酸化(Chem. Ph
arm. Bull.(1985年)第33巻、第47
98頁〜第4802頁)によるかまたは過酸化物による
酸化(たとえば特開昭59−80619号公報)による −シクロペンタノンの脱水による(たとえば遷移金属触
媒使用、西ドイツ国特許出願公開第2050565号明
細書)。
【0003】開鎖エダクトから出発し、たとえばナトリ
ウムアルコラートのような化学量論的量の強塩基を用い
3−ヘキセン−1,6−ジ酸エステルを、反応中間生成
物2−シクロペンテン−2−カルボンエステルを経て2
工程で2−シクロペンテノンに変換する方法が記載され
ている(ディークマン縮合、たとえば特開昭11−11
8447号公報)。この場合には、3つの工程(縮合、
中和、けん化および脱炭酸)が必要であり、その際中和
は必然的に著しい中性塩の生成をもたらす。
【0004】たとえば不飽和カルボン酸エステルから入
手しうる置換γ−ラクトンは、強酸(硫酸、五酸化リ
ン)を用いてシクロペンタノン誘導体に変えることがで
きる(たとえばSynth. Commun. (19
79年)第9巻、第545頁〜第552頁;ヨーロッパ
特許出願公開第194144号;特開昭58−2082
47号公報;特開昭50−12423号公報)。
【0005】直接に不飽和カルボン酸を、たとえば硫
酸、硫酸・無水酢酸または塩化リン(V)の存在で水の
脱離下に分子内アシル化によってシクロペンテノン誘導
体に変えることも同様に公知である(Houben−W
eyl 7/2a巻、(1973年)、第448頁〜第
457頁;Angew. Chem.(1984年)、
第96巻、第815頁);Synthesis(197
3年)、第397頁〜第412頁;特開昭54−955
35号)。特開昭54−148740号公報には、ポリ
リン酸触媒、二酸化ケイ素/酸化アルミニウム触媒また
はホウ素リン酸塩触媒を用いる4−メチル−ペンテン酸
の3−メチル−2−シクロペンテン−1−オンへの気相
反応が記載されている。遊離の不飽和カルボン酸のこれ
らの反応は、置換シクロペンテノンに関しては満足ない
し良好な収率で進行する。しかし、非置換の2−シクロ
ペンテノンは、ペンテン酸からは痕跡量で得られるにす
ぎない(J. Chem. Soc.(1957年)、
最1435頁〜第1437頁、J. Chem. So
c.(1968年)、第217頁〜第225頁)。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の課題
は、シクロペンテノン、殊に非置換2−シクロペンテノ
ンを製造するための、経済的に興味がありかつ技術的に
簡単に実施しうる方法を見出すことであった。
【0007】
【課題を解決するための手段】それにより、一般式I
【0008】
【化2】
【0009】[式中R1〜R4は互いに独立に水素または
1〜C8アルキルを表わす]で示されるシクロペンテノ
ンの新規製造方法が見出され、該方法は一般式IIaお
よび/またはIIbおよび/またはIIc R1CH=CR2−CHR3−CHR4−CO25 (IIa)および/または R1CH2−CR2=CR3−CHR4−CO25 (IIb)および/または R1CH2−CHR2−CR3=CR4−CO25 (IIc) [式中R1〜R4は上記のものを表わし、R5はC1〜C8
アルキルを表わす]で示されるカルボン酸エステルを、
酸性不均一系触媒を用い、温度50〜800℃、圧力
0.001〜50バールで反応させることを特徴とす
る。
【0010】反応は不連続的またはとくに連続的に、液
相または気相中で、50〜800℃および0.001〜
50バールで実施することができる。
【0011】液相反応は、温度50〜200℃、圧力
0.5〜5バールで実施することができる。
【0012】望ましい気相反応は、たとえば温度150
〜800℃、圧力0.001〜50バール、とくに20
0〜600℃、圧力0.1〜5バール、殊に280〜5
00℃、圧力0.5〜2バールで実施することができ
る。気相中での反応においては、有利に触媒1gあたり
毎時、式IIで示される出発物質0.01〜40g、殊
に0.05〜10gの触媒負荷が維持される(WHSV
=使用混合物g数/触媒1g・1時間)。気相反応は、
固定層または流動層で実施することができる。
【0013】反応後、生じた生成物は通常の方法によ
り、たとえば蒸留によって反応混合物から単離され;未
反応の出発物質は場合により反応に戻される。
【0014】化合物IIa,IIbおよびIIcは単独
にまたは混合物として使用することができ、ならびに場
合により他の二重結合異性体を使用することができる。
【0015】置換基R1〜R4は互いに独立に、水素また
はC1〜C8アルキル、たとえばメチル、エチル、n−プ
ロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、s−
ブチルまたはt−ブチルのような有機残基、望ましくは
水素およびメチルを表わす。とくに望ましくは、R1
4は水素を表わす。
【0016】化合物II中の置換基R5は、C1〜C8
ルキル、とくにC1〜C4アルキル、たとえばメチル、エ
チル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソ
ブチル、s−ブチルまたはt−ブチルを表わし、殊に望
ましくはメチルを表わす。
【0017】式IIa,IIbおよびIIcの出発化合
物はたとえば次のものである: ペンテン酸メチルエステル 4−メチル−ペンテン酸メチルエステル 3−メチル−ペンテン酸メチルエステル 3−メチル−ペンテン酸メチルエステル 2,4−ジメチル−ペンテン酸メチルエステル 2,3−ジメチル−ペンテン酸メチルエステル 3,4−ジメチル−ペンテン酸メチルエステル 2,2−ジメチル−ペンテン酸メチルエステル ヘキセン酸メチルエステル 式Iで示される最終生成物はたとえば次のものである: 2−シクロペンテン−1−オン 2−メチル−2−シクロペンテン−1−オン 3−メチル−2−シクロペンテン−1−オン 4−メチル−2−シクロペンテン−1−オン 5−メチル−2−シクロペンテン−1−オン 3,5−ジメチル−2−シクロペンテン−1−オン 4,5−ジメチル−2−シクロペンテン−1−オン 3,4−ジメチル−2−シクロペンテン−1−オン 5,5−ジメチル−2−シクロペンテン−1−オン 式Iで示されるシクロペンテノンのほかに、逆カルボニ
ル化により、式IIIで示されるジエン、ならびにその
CC二重結合異性体も得られる。
【0018】 R1CH=CR2−CR3=CHR4 (III) R1=アルキルである不飽和カルボン酸エステルを使用
する場合、付加的にシクロヘキセノン誘導体の生成が可
能である:ヘキセン酸メチルエステル(R1=R5=CH
3、R2=R3=R4=H)は、本発明方法による反応で、
2−メチル−2−シクロペンテン−1−オンと2−シク
ロヘキセン−1−オンからなる可変割合の混合物を生成
する。
【0019】本発明方法は、殊にペンテン酸メチルエス
テル混合物の2−シクロペンテノン(R1〜R4=H)へ
の変換のために合成的に重要である。それというのも相
応するペンテン酸エステルはブタジエンのカルボニル化
によって良好に入手できるからである。
【0020】酸性不均一系触媒としては、殊に酸性ゼオ
ライト、リン酸塩、周期律(PSE)の第3B族および
第4B族ならびに第2B、第3A〜第6A族の元素の酸
性作用を示す酸化物が適当である。
【0021】酸性ゼオライト触媒がとくに有利に使用さ
れる。
【0022】ゼオライトは、共通の酸素原子によって結
合されている、SiO4 およびAlO4 四面体の強固
な三次元網目構造を有する高秩序構造を有する結晶性ケ
イ酸アルミニウムである。Si原子およびAl原子と酸
素との割合は1:2である(Ullmanns Enc
yclopaedie der technische
n Chemie、第4版、第24巻、第575頁(1
983年)参照)。アルミニウムの電気原子価を有する
四面体は、結晶中のカチオン、たとえばアルカリイオン
または水素イオンの影響によって均衡されている。カチ
オン交換は可能である。
【0023】上記の四面体中に、ケイ素およびアルミニ
ウム以外に、B,Ga,Fe,Cr,V,As,Sb,
Be,Ge,Ti,ZrおよびHfのような他の元素を
組み込むこともできる。
【0024】本発明方法に考慮される触媒は、モルデン
沸石群、またはエリオナイト型(Erionitty
p)または菱沸石型の狭空隙ゼオライト、またはホージ
ヤサイト型のゼオライト、たとえばγ−またはX−ゼオ
ライト、またはL−ゼオライトである。このゼオライト
群には、いわゆるホージヤサイト型の“超安定”ゼオラ
イト、つまり脱アルミニウムゼオライトも含まれる。か
かるゼオライトの製造方法は、イメリク(B.Imel
ik)等編集“表面科学および触媒作用における研究
(Studies in Surface Scien
ce and Catalysis)”(1980年
Elsevier ScientificPublis
hing Comp. 発行)から第5巻、“ゼオライ
トによる触媒作用”第203頁および化学における進歩
No.101(AmericanChemical S
ociety、ワシントン発行)第226頁以降(19
71年)の“超安定ホージヤサイトの結晶構造”および
米国特許第4512961号明細書に記載されている。
ペンタシル型(Pentasiltyp)ゼオライトが
とくに有利である。これらは、基本構成要素としてSi
4四面体から構成された5員環を共通に有する。これ
らは、高いSiO2/Al23比、ならびにA型ゼオラ
イトの空隙の大きさとX型またはY型ゼオライトの空隙
の大きさとの中間にある空隙の大きさを特徴とする(U
llmann′s Encyclopaedie d.
techn. Chem.,C版、第9巻、第24頁
(1983年)参照)。
【0025】これらのゼオライトは、異なる化学組成を
有しうる。これは、アルミノ−、鉄−、ベリリウム−、
ガリウム−、クロム−、ヒ素−、アンチモン−およびビ
スマスケイ酸塩ゼオライトまたはそれらの混合物ならび
にアルミノ−、ホウ素−、鉄ゲルマニウム酸塩ゼオライ
トまたはそれらの混合物である。殊に、本発明方法には
ペンタシル型のアルミノ−、ホウ素−および鉄ケイ酸塩
ゼオライトが適当である。
【0026】アルミノケイ酸塩ゼオライトは、たとえば
アルミニウム化合物、とくにAl(OH)3またはAl2
(SO43とケイ素成分、とくに高分散性二酸化ケイ素
からアミン水溶液中、殊にポリアミン、たとえば1,6
−ジアミノヘキサン溶液、または1,3−ジアミノプロ
パン溶液またはトリエチレンテトラミン溶液中で、アル
カリまたはアルカリ土類を添加するかまたは添加せず
に、100〜220℃で自然発生圧下に製造される。こ
れには、ヨーロッパ特許出願公開第34727号による
イソタクチックゼオライトも含まれる。得られるアルミ
ノケイ酸塩ゼオライトは、使用物質量の選択により10
〜40000のSiO2/Al23の比を有する。ま
た、この種のアルミノケイ酸塩ゼオライトは、ジエチレ
ングリコールジメチルエーテルのようなエーテル性媒
体、メタノールないしはブタン−1,4−ジオールのよ
うなアルコール性媒体または水中で合成することができ
る。
【0027】ホウケイ酸塩ゼオライトは、たとえばホウ
素化合物、たとえばH3BO3とケイ素化合物、とくに高
分散性二酸化ケイ素とをアミン水溶液中、殊に1,6−
ジアミノヘキサン溶液または1,3−ジアミノプロパン
溶液またはトリエチレンテトラミン溶液中で、アルカリ
またはアルカリ土類を添加し、殊に添加せずに、反応さ
せることにより、90〜200℃で自然発生圧下に合成
される。ヨーロッパ特許出願公開第34727号による
イソタクチックゼオライトもこれに含まれる。かかるホ
ウケイ酸塩ゼオライトは、反応をアミン水溶液の代りに
エーテル溶液、たとえばジエチレングリコールジメチル
エーテルまたはアルコール溶液、たとえばヘキサン−
1,6−ジオール中で実施すれば同様に製造することが
できる。
【0028】たとえば鉄化合物、とくにFe2(SO4
3とケイ素化合物、とくに高分散性二酸化ケイ素から、
アミン水溶液、殊に1,6−ジアミノヘキサン中で、ア
ルカリまたはアルカリ土類を添加するかまたは添加せず
に、100〜220℃で自然発生圧下に得られる。
【0029】使用可能なケイ素富有ゼオライト(SiO
2/Al23)には、いわゆるZSM型、フェリーライ
ト(Ferrierit)、NU−1およびシリカライ
ト(Silicalite登録商標)(米国特許第40
61724号によるモレキュラーシーブ)も含まれる。
【0030】こうして製造されたアルミノケイ酸塩−、
ホウケイ酸塩−および鉄ケイ酸塩ゼオライトは、それを
単離し、100〜160℃、とくに110℃で乾燥し、
450〜550℃、とくに500℃でカ焼した後、9
0:10〜40:60の割合に結合剤を用いてストラン
ドまたはタブレットに成形することができる。結合剤と
しては、分散性酸化アルミニウム、望ましくはベーマイ
ト、25:75〜95:5、望ましくは75:25のS
iO2対Al23の比を有する無定形のアルミノケイ酸
塩、二酸化ケイ素、望ましくは高分散性SiO2、高分
散性SiO2と高分散性Al23、TiO2、ZrO2
らびに粘土からなる混合物が適当である。成形後、押出
し物またはプレス成形物を110℃で16時間乾燥し、
500℃で16時間カ焼する。
【0031】単離したアルミノケイ酸塩ゼオライトない
しはホウケイ酸塩ゼオライトを乾燥直後に成形し、成形
後にはじめてカ焼すれば、有利な触媒が得られる。製造
されたアルミノケイ酸塩ゼオライトおよびホウケイ酸塩
ゼオライトは純粋な形(結合剤なし)で、ストランドま
たはタブレットとして使用することができ、その際連続
押出助剤またはペプチゼーション助剤、たとえばエチル
セルロース、ステアリン酸、ジャガイモデンプン、ギ
酸、シュウ酸、酢酸、硝酸、アンモニア、アミンおよび
黒鉛またはそれらの混合物を使用することができる。
【0032】ゼオライトがその製造の形式に基づき触媒
活性の酸H型で存在しないで、たとえばNa型で存在す
る場合には、これをたとえばアンモニウムイオンとイオ
ン交換し、引き続きカ焼するかまたは酸で処理すること
によって完全にまたは部分的に所望のH型に変えること
ができる。
【0033】本発明によるゼオライト触媒において場合
によりコークス分離によって失活が生じる場合には、コ
ークス堆積物を分離した後、空気または空気/N2混合
物を用い400〜550℃、望ましくは500℃でゼオ
ライトを再生するのが推奨される。これによって、ゼオ
ライトはその初期活性を取り戻す。
【0034】部分的コークス化(Pre−Coke)に
よって、触媒の活性を所望の反応生成物の最適選択性の
ために調節することが可能である。
【0035】できるだけ高い選択性、高い変換率ならび
に長い耐用年数を達成するために、ゼオライトを変性す
るのが有利である。触媒の適当な変性はたとえば、未成
形または成形したゼオライトに、イオン交換または含浸
によて金属塩をドープすることを要旨とする。金属とし
ては、Li、Cs、Kのようなアルカリ金属、Mg、C
a、Baのようなアルカリ土類金属、Al、Ga、S
n、Pb、Biのような第3B、第4Bおよび第5B族
の金属、Ti、Zr、V、Nb、Cr、Mo、W、M
n、Re、Ru、Os、Co、Rh、Sr、Ni、P
d、Ptのような第4A〜第7A族および第8族の遷移
金属、Cu、Ag、Znのような第1Bおよび第2B族
の遷移金属、La、Ce、Pr、Nd、YbおよびUの
ような希土類金属が使用される。
【0036】ドープは有利には、たとえば成形したゼオ
ライトを上昇管中へ装入し、20〜100℃でたとえば
上記金属のハロゲン化物または硝酸塩の水溶液またはア
ンモニアアルカリ性溶液を導通するようにして実施され
る。このようなイオン交換は、たとえばゼオライトのH
型、アンモニウム型およびアルカリ型につき行なうこと
ができる。ゼオライト上に金属を設けるもう1つの方法
は、ゼオライト材料をたとえば上記金属のハロゲン化
物、硝酸塩または酸化物で水溶液、アルコール溶液また
はアンモニアアルカリ溶液中で含浸することによって与
えられている。イオン交換ならびに含浸に、差当り乾
燥、選択的に再度のカ焼が続く。
【0037】可能な1実施形はたとえば、Cu(N
32×3H2OまたはNi(NO32×6H2Oまたは
Ce(NO33×6H2OまたはLa(NO32×6H2
OまたはCs2CO3を水に溶かし、この溶液で成形また
は未成形のゼオライトを一定時間、約30分含浸する。
場合により上置液から、回転蒸発器で水を除去する。そ
の後、含浸したゼオライトを約1500℃で乾燥し、約
550℃でカ焼する。この含浸工程は、所望の金属含量
を調節するために、数回連続して行なうことができる。
【0038】また、たとえばNi(CO32水溶液また
はPd(NO32のアンモニアアルカリ性溶液を製造
し、それに純粋の粉末状ゼオライトを40〜100℃で
撹拌下に約24時間懸濁させることも可能である。濾過
し、約1500℃で乾燥し、約500℃でカ焼した後、
こうして得られたゼオライト材料を結合剤を用いるか用
いずに、ストランド、ペレットまたは流動物にさらに加
工することができる。
【0039】H型、アンモニウム型またはアルカリ型で
存在するゼオライトのイオン交換は、ストランドまたは
ペレットのゼオライトをカラムに装入し、それにたとえ
ばNi(NO32水溶液またはPd(NO32のアンモ
ニアアルカリ性溶液を30〜80℃の僅かに高めた温度
で15〜20時間循環させるようにして行なうことがで
きる。その後、水で洗浄し、約150℃で乾燥し、約5
50℃でカ焼する。多くの金属ドープゼオライト、たと
えばPd、Cu、Niドープゼオライトでは、水素での
後処理が有利である。
【0040】もう1つの変性方法は、ゼオライト材料
(成形または未成形)に、塩酸、フッ化水素酸およびリ
ン酸のような酸および/または水蒸気による処理を行な
うことを要旨とする。この場合有利にはたとえば、ゼオ
ライトを粉末状で1n−リン酸で80℃で1時間処理す
るように行なう。処理後、水で洗浄し、110℃で16
時間乾燥し、500℃で20時間カ焼する。他の方法に
よれば、ゼオライトを結合剤を用いる成形前または後
に、たとえば1〜3時間温度60〜80℃で3〜25重
量%、殊に12〜20重量%の塩酸で処理する。引き続
き、こうして処理したゼオライトを水で洗浄し、乾燥
し、400〜500℃でカ焼する。
【0041】酸処理の特別な1実施形は、ゼオライト材
料をその成形前に、高めた温度でフッ化水素酸(一般に
0.001〜2n、とくに0.05〜0.5nのフッ化
水素酸として使用される)で、たとえば一般に0.5〜
5時間、とくに1〜3時間の時間還流下に加熱すること
によって処理することを要旨とする。たとえばゼオライ
ト材料を濾過することによって単離し、洗浄した後、こ
れを有利にはたとえば100〜160℃の温度で乾燥
し、一般に450〜600℃の温度でカ焼する。酸処理
のもう1つの望ましい実施形によれば、ゼオライト材料
を、結合剤を用いて成形した後、高めた温度、有利には
50〜90℃、とくに60〜80℃の温度で、0.5〜
5時間の時間にわたり、とくに12〜20重量%の塩酸
で処理する。引き続き、ゼオライト材料を一般に洗浄
し、有利にはたとえば100〜160℃の温度で乾燥
し、一般に450〜600℃の温度でカ焼する。HF処
理に、HCl処理が続くこともできる。
【0042】他の方法によれば、ゼオライトを、トリメ
チルホスフェート、トリメトキシホスフィン、第一、第
二または第三リン酸ナトリウムのようなリン化合物を設
けることによって変性される。第一リン酸ナトリウムで
の処理がとくに有利であることが判明した。この場合、
ゼオライトはストランド状、タブレット状または流動物
の形でNaH2PO4水溶液で含浸し、110℃で乾燥
し、500℃でカ焼する。 酸性の不均一触媒として
は、モンモリロナイトやベントナイトのような層状ケイ
酸塩も使用することができる。
【0043】本発明方法のもう1つの触媒は、リン酸
塩、殊にリン酸アルミニウム、リン酸ケイ素アルミニウ
ム、リン酸ケイ素鉄アルミニウム、リン酸セリウム、リ
ン酸ジルコニウム、リン酸ホウ素、リン酸鉄またはその
混合物である。
【0044】本発明方法のリン酸アルミニウム触媒とし
ては、殊に水熱条件下で合成されたリン酸アルミニウム
が使用される。たとえばAlPO4、SAPO、MeA
PO、MeAPSO、ElAPOおよびElAPSO
(E.M.Flanigen等、Pure & App
l. Chem.第58巻(1986年)、第1351
頁以降参照)およびMCM型のリン酸アルミニウムを使
用することができる。
【0045】本発明方法のホウリン酸塩は、たとえば濃
ホウ酸を混合、捏和し、引き続き乾燥し、不活性ガス、
空気または水蒸気雰囲気中で250〜650℃、とくに
300〜500℃でカ焼することによって製造すること
ができる。
【0046】リン酸塩触媒としては、本方法では沈降リ
ン酸アルミニウムを使用することもできる。たとえば、
このようなリン酸アルミニウムは、リン酸水素二アンモ
ニウム92gを水700mlに溶かし、この溶液に水7
00ml中のAl(NO33・H2O 260gを2時
間に滴加することによって製造される。この場合、pH
値は25%NH3溶液を同時に添加することによってp
H8に保つ。生じた沈殿物は12時間後撹拌し、次いで
吸引濾過し、洗浄する。これを60℃で16時間乾燥す
る。
【0047】本発明方法に使用されるリン酸セリウム
は、たとえば Ce(NO33 × 6H2O 52gとN
aH2PO4×2H2O 56gから沈殿によって得られ
る。濾過後、材料をストランドに成形し、120℃で乾
燥し、450℃でカ焼する。
【0048】このリン酸塩に、含浸(浸漬および噴霧)
によるかまたは多くの場合イオン交換によって変性成分
を、さきにゼオライトにおいて記載したように設けるこ
ともできる。また、ゼオライト触媒の場合のように、
酸、たとえばリン酸を用いて変性を行なうこともでき
る。
【0049】リン酸含有触媒は、たとえばSiO2のよ
うな担体に対しNa3PO4またはNaH2PO4またはN
2HPO4の溶液を浸透させ、引き続き乾燥ないしはカ
焼することによって得ることができる。しかし、リン酸
をシリカゲルと一緒に噴霧塔で噴霧し、その後乾燥およ
びたいていはカ焼が続く。リン酸は含浸ミル中で担体材
料上へ飛散させることもできる。
【0050】さらに、本発明方法には有利に酸性作用酸
化物、たとえば周期律第3B族および第4B族ならびに
第2B族および第3Aないし第6A族の元素の酸化物、
殊にシリカゲル、ケイソウ土、石英の形の二酸化ケイ
素、さらには酸化亜鉛、二酸化チタン、二酸化ジルコニ
ウム、酸化リン、酸化バナジウム、酸化ニオブ、酸化ホ
ウ素、酸化アルミニウム、酸化クロム、酸化モリブデン
または軽石、またはこれら酸化物の混合物を使用するこ
ともできる。上記酸化物の酸化物混合物は、たとえばγ
−Al23のような酸化アルミニウムと酸化ホウ素、二
酸化ケイ素、酸化タングステンまたは酸化クロムであ
る。酸化物は、ゼオライト触媒において前記に記載した
ように変性成分を塗布することによってドープすること
ができる。ゼオライト触媒において記載したような酸で
の処理は、同様に変性の1方法である。 ここで記載し
た触媒は、選択的に2〜4mmのストランドとして、ま
たは直径3〜5mmのタブレットとして、または粒径
0.05、殊に0.1〜0.5mmのスプリットとし
て、または流動触媒として使用することができる。流動
物は、たとえばストランドを破砕し、篩別するかまたは
噴霧乾燥によって製造することができる。
【0051】本発明方法の有利な結果は、技術的認識に
基づいて期待することはできなかった。むしろ文献から
は、カルボン酸エステルを気相中で酸性不均一系触媒の
存在でカルボニル官能基の脱離下に飽和およびなかんず
く不飽和炭化水素に変えることが認められる(たとえば
ヨーロッパ特許出願公開第135436号、米国特許第
4102938号、特開昭50−47904号公報)。
【0052】シクロペンテノンは香料および天然物質、
なかんずくプロスタグランジン合成の有用な中間生成物
である。2−シクロペンテノン中のα,β−不飽和ケト
ン系は、マイケルまたはディールス・アルダー型の多数
の付加反応を可能にする。
【0053】
【実施例】
例 1 触媒の製造:ペンタシル型のアルミノケイ酸塩ゼオライ
トを、水熱条件下に、撹拌オートクレーブ中の1,6−
ジアミノヘキサン水溶液(50:50重量%の混合物)
10kg中の高分散性SiO2 650g、Al2(SO
43×18H2O 203gから、自然発生圧および1
50℃で製造した。濾過し、洗浄した後、結晶性反応生
成物を110℃で24時間、乾燥し、500℃で24時
間カ焼した。このアルミノケイ酸塩ゼオライトは、Si
2 92.8重量%およびAl23 4.2重量%を
含有していた。
【0054】触媒の製造のために、アルミノケイ酸塩ゼ
オライトをHFで処理した。この場合、アルミノケイ酸
塩ゼオライト50gを0.1nHF140mlと水40
mlとの混合物と共に還流下に煮沸した。濾過した後、
水で中性に洗浄し、110℃で16時間乾燥し、500
℃で5時間カ焼した。この材料を、無定形のアルミノケ
イ酸塩(SiO2対Al23=75:25重量%)と共
に重量比60:40でストランドに押出した。その後、
110℃で16時間乾燥し、500℃で16時間カ焼し
た。
【0055】3−ペンテン酸メチルエステルから2−シ
クロペンテン−1−オンの製造:3−ペンテン酸メチル
エステル(シス/トランス混合物)毎時49.8gを、
大気圧で蒸発させ、450℃で上記の触媒(嵩密度0.
52kg/l、反応器内径25mm)上へ導いた。触媒
負荷は、触媒1lあたり毎時エステル0.50kgであ
り、不活性ガス負荷は触媒1lあたり毎時窒素50lで
あった。生じた反応蒸気を凝縮させた。2時間後に、反
応混合物86.6gが得られ、このものは定量的ガスク
ロマトグラフィーによれば2−ペンテン酸メチルエステ
ル13.1重量%、3−ペンテン酸メチルエステル5
1.8重量%、4−ペンテン酸メチルエステル3.6重
量%およびシクロペンテノン14.1重量%を含有して
いた。これは、全ペンテン酸メチルエステルの変換率4
0.4%、2−シクロペンテノンの選択率42.2%に
相当する。
【0056】例 2 触媒の製造:ペンタシル型のホウ素ゼオライトを、水熱
合成で、撹拌オートクレーブ中で高分散性SiO2
40g、H3BO3 122g、50%の1,6−ジアミ
ノヘキサン水溶液8000gから170℃で自然発生圧
下に製造した。濾過し、洗浄した後、結晶性反応生成物
を100℃で24時間乾燥し、500℃で24時間カ焼
した。このホウ素ケイ酸塩ゼオライトはSiO2 94.
2重量%およびB232.3重量%を含有する。
【0057】この材料で、成形助剤を用いて成形するこ
とにより2mmのストラントを製造し、110℃で16
時間乾燥し、500℃で24時間カ焼した。
【0058】3−ペンテン酸メチルエステルから2−シ
クロペンテン−1−オンの製造:3−ペンテン酸メチル
エステル毎時32.5gを大気圧で蒸発させ、450℃
でホウ素ケイ酸塩ゼオライト(嵩密度0.37kg、反
応器内径20mm)上へ導いた。触媒1lあたり毎時エ
ステル0.50kgの触媒負荷ならびに触媒1lあたり
毎時窒素77lの不活性ガス負荷の場合、2時間後に生
成物混合物52.8gが生じ、このものは定量的ガスク
ロマトグラフィーによれば、2−ペンテン酸メチルエス
テル6.2重量%、3−ペンテン酸メチルエステル1
0.0重量%、4−ペンテン酸メチルエステル3.5重
量%および2−シクロペンテノン34.0重量%を含有
していた。これは、全ペンテン酸メチルエステルの変換
率84.0%においてシクロペンテノンの選択率45.
7%に相当する。
【0059】例 3 触媒の製造:例2からのホウ素ケイ酸塩ゼオライトのス
トランドをCs2CO3水溶液で含浸し、その後130℃
で2時間乾燥し、540℃で2時間カ焼することによ
り、セシウム含有ホウケイ酸塩ゼオライトを得た。Cs
含量は0.6重量%であった。 3−ペンテン酸メチルエステルから2−シクロペンテン
−1−オンの製造:3−ペンテン酸メチルエステルを2
55℃で大気圧下に蒸発させ、450℃でセシウムドー
プのホウ素ケイ酸塩ゼオライト(嵩密度0.40kg/
l、反応器内径25mm)100ml上へ導いた。触媒
1lあたり毎時エステル0.51kgの触媒負荷ならび
に触媒1lあたり毎時窒素100lの不活性ガス負荷の
場合、凝縮により5時間後に次の組成の生成物混合物1
99.6gが得られた:2−ペンテン酸メチルエステル
6.6重量%、3−ペンテン酸メチルエステル 1
0.1重量%、4−ペンテン酸メチルエステル 3.4
重量%および2−シクロペンテノン 36.8重量%
(全ペンテン酸エステルの変換率84.3%においてシ
クロペンテンの選択率47.4%に相当)。
【0060】例 4 2−ペンテン酸メチルエステルから2−シクロペンテン
−1−オンの製造:石英管中で、大気圧において2−ト
ランス−ペンテン酸メチルエステル毎時50.0gを蒸
発させ、エダクト蒸気を窒素10lで450℃で例3か
らのセシウムドープのホウケイ酸塩ゼオライト(嵩密度
0.40kg/l、反応器内径25mm)100ml上
へ導びき;反応蒸気を凝縮させた。4時間後に、次の組
成の反応混合物158.7gが得られる:2−ペンテン
酸メチルエステル0.6重量%、3−ペンテン酸メチル
エステル1.2重量%、4−ペンテン酸メチルエステル
1.3重量%およびシクロペンテノン39.8重量%;
これは全ペンテン酸メチルエステルの変換率97.5%
および2−シクロペンテノンの選択率45.1%に相当
する。
【0061】例 5 4−ペンテン酸メチルエステルから2−シクロペンテノ
ンの製造:蒸発器から、常圧で4−ペンテン酸メチルエ
ステル毎時47.2gを窒素10lで、例3からのセシ
ウムドープのホウケイ酸塩ゼオライト100mlが充填
されている、450℃に加熱された反応器(反応器内径
25mm)中へ導入した。反応蒸気の凝縮によって、2
時間の作業後に、次の組成(定量的ガスクロマトグラフ
ィー)の反応混合物88.8gが得られた:2−ペンテ
ン酸メチルエステル6.4重量%、3−ペンテン酸メチ
ルエステル11.2重量%、4−ペンテン酸メチルエス
テル11.4重量%および2−シクロペンテノン32.
6重量%、これは全ペンテン酸メチルエステルの変換率
72.7%および2−シクロペンテノンの選択率58.
6%に相当する。
【0062】例 6 4−メチル−4−ペンテン酸メチルエステルから3−メ
チル−2−シクロペンテン−1−オンの製造:蒸発器か
ら、常圧で4−メチル−4−ヘキセン酸メチルエステル
22.2gを窒素5lで、例3からのセシウムドープの
ホウ素ゼオライト50mlが充填されている、350℃
に加熱された反応器(内径25mm)に導通した。反応
蒸気を凝縮させた。2.5時間の作業後に、4−メチル
−4−ペンテン酸エステル0.6重量%および3−メチ
ル−2−シクロペンテン−1−オン55.1重量%を有
する反応混合物53.7g(変換率99.4%で選択率
71.2%に相当)が得られた。
【0063】例 7 ヘキセン酸メチルエステルから2−メチル−2−シクロ
ペンテン−1−オンおよび2−シクロヘキセン−1−オ
ンの製造:ヘキセン酸メチルエステル(5−ヘキセンエ
ステル55%および4−ヘキセンエステル37%を有す
る二重結合異性体混合物)毎時27.4gを窒素5l
で、例3からのセシウムドープのホウ素ゼオライト50
mlの充填されている反応器(内径25mm)に導通し
た。反応蒸気の凝縮で4時間後に反応混合物105.1
gが得られ、該混合物中には定量的ガスクロマトグラフ
ィーによりヘキセン酸メチルエステル(異性体混合物)
8.8g、2−メチル−2−シクロペンテン−1−オン
25.2gおよび2−シクロヘキセン−1−オン28.
8gが含有されていた。これは、ヘキセンエステルの変
換率92.0%ならびに2−メチルシクロペンテノンの
選択率33.3%およびシクロヘキセノンの変換率3
8.1%に相当する。
【0064】例 8 ヘキセン酸メチルエステルから2−メチル−2−シクロ
ペンテン−1−オンおよび2−シクロヘキセン−1−オ
ンの製造:蒸発器から、常圧でヘキセン酸メチルエステ
ル(5−ヘキセンエステル55%および4−ヘキセンエ
ステル37%を有する二重結合異性体混合物)毎時4
8.9gを窒素10lで、例3からのセシウムドープの
ホウケイ酸塩ゼオライト100mlの充填されている、
450℃に加熱された反応器(反応器内径25mm)中
へ導入した。反応蒸気の凝縮により、3時間の作業後
に、次の組成(定量的ガスクロマトグラフィー)の反応
混合物139.0gが得られた:ヘキセンエステル(異
性体混合物)1.3重量%、2−メチル−2−シクロペ
ンテン−1−オン29.4重量%および2−シクロヘキ
セン−1−オン19.4重量%(変換率98.8%およ
び2−メチルシクロペンテノンの選択率37.5%、シ
クロヘキセノンの選択率24.8%に相当)。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ハンス ホルラー ドイツ連邦共和国 プフングシュタット ビュルゲルマイスター−ランク−シュ トラーセ 50 (72)発明者 ヘルムート レルマー ドイツ連邦共和国 ルートヴィッヒスハ ーフェン ボッケンハイマー シュトラ ーセ 12 (56)参考文献 欧州特許出願公開297447(EP,A 1) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C07C 49/597 B01J 21/12 B01J 29/06 C07C 45/54 C07B 61/00 300 CA(STN) WPI/L(QUESTEL) EPAT(QUESTEL)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一般式I 【化1】 [式中 1 〜R 4 は互いに独立に水素またはC 1 〜C 8 アル
    キルを表わす]で示されるシクロペンテノンの製造方法
    において、一般式IIaおよび/またはIIbおよび/
    またはIIc R1CH=CR2−CHR3−CHR4−CO25 (IIa)および/または R1CH2−CR2=CR3−CHR4−CO25 (IIb)および/または RCH2−CHR2−CR3=CR4−CO25 (IIc) [式中R1〜R4は上記のものを表わし、R5はC1〜C8
    アルキルを表わす]で示されるカルボン酸エステルを、
    酸性不均一系触媒を用い、温度50〜800℃、圧力
    0.001〜50バールで変換することを特徴とするシ
    クロペンテノンの製造方法。
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