JP7724800B2 - ゲルベアルコールの製造方法 - Google Patents

ゲルベアルコールの製造方法

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Description

本発明は、ゲルベアルコールの製造方法に関する。
従来より、脂肪族アルコールを、塩基触媒の存在下、又は塩基触媒及び共触媒の存在下で反応させ、2分子のアルコールから1分子の水が除去されて、1分子の分岐二量化アルコール(ゲルベアルコール)が得られることは広く知られており、ゲルベ反応と称されている。
原料アルコールとして第一級アルコールを用いた場合を例にとると、ゲルベ反応の反応機構は、以下の(1)~(4)の素反応からなると推測されている。
(1)アルコールの脱水素化によるアルデヒドの生成
(2)アルデヒドのアルドール縮合によるα,β-不飽和アルデヒドの生成
(3)α,β-不飽和アルデヒドの還元によるアリルアルコールの生成
(4)アリルアルコールの還元によるゲルベアルコールの生成
上記(1)~(4)の素反応において、副反応の抑制、反応速度の向上、及び生成するゲルベアルコールの収率向上や品質向上などを目的として、使用する塩基触媒の種類や量、使用する共触媒の種類や量等について数多くの検討が行われ報告されている。
例えば、特許文献1には、炭素数3~26のアルコールを、(a)アルカリ性物質からなる触媒、及び(b)銅、第4周期遷移金属元素(ニッケル、クロム、コバルト、マンガン、鉄、亜鉛)、及び第8族白金族元素(白金、パラジウム、ルテニウム、ロジウム)を含有し、銅/第4周期遷移金属元素=1/9~9/1(モル比)であり、かつ第8族白金族元素/(銅+第4周期遷移金属元素)=0.001~0.1(モル比)である触媒の存在下で反応させる、分枝二量化アルコールの製造方法が開示されている。
特開平2-286638号公報
しかしながら、特許文献1に開示された分枝二量化アルコールの製造方法によれば、従来の方法にくらべ反応時間を短縮することができ、生成するアルコールの収率、選択率を向上させることができるものとされているが、反応時間を短縮し、生成するゲルベアルコールの収率を向上させる観点からは改善の余地があった。
そこで、本発明は、反応時間を短縮し、生成するゲルベアルコールの収率を向上させることができる、ゲルベアルコールの製造方法を提供することを課題とする。
本発明者らは、炭素数8以上22以下の原料アルコールを、特定の触媒(A)の存在下で反応させることにより、上記課題を解決し得ることを見出した。
すなわち、本発明は、次の[1]及び[2]を提供する。
[1]炭素数8以上22以下の原料アルコールを、下記第1成分及び第2成分を含有し、下記第1成分に対する第2成分のモル比率(第2成分/第1成分)が0.0001以上0.005以下である触媒(A)の存在下で反応させる、ゲルベアルコールの製造方法。
第1成分:銅
第2成分:周期表第4~6周期の第9~13族に属する元素であって、銅を除く元素からなる群より選ばれる1種
[2]ゲルベアルコールの製造方法に用いられる、下記第1成分及び第2成分を含有し、下記第1成分に対する第2成分のモル比率(第2成分/第1成分)が0.0001以上0.005以下である触媒。
第1成分:銅
第2成分:周期表第4~6周期の第9~13族に属する元素であって、銅を除く元素からなる群より選ばれる1種
本発明によれば、反応時間を短縮し、生成するゲルベアルコールの収率を向上させることができる、ゲルベアルコールの製造方法を提供することができる。
本発明のゲルベアルコールの製造方法は、炭素数8以上22以下の原料アルコールを、下記第1成分及び第2成分を含有し、下記第1成分に対する第2成分のモル比率(第2成分/第1成分)が0.0001以上0.005以下である触媒(A)の存在下で反応させる。
第1成分:銅
第2成分:周期表第4~6周期の第9~13族に属する元素であって、銅を除く元素からなる群より選ばれる1種
本発明によれば、反応時間を短縮し、生成するゲルベアルコールの収率を向上させることができる、という効果を奏する。この理由は定かではないが、以下のように考えられる。
ゲルベ反応の反応機構のうち、原料アルコールの脱水素化によるアルデヒドの生成過程において、第1~2成分を含有する触媒(A)であれば、第1成分である銅の表面上で原料アルコールの脱水素反応が進行し、生成した水素が銅の表面上に配位した状態となり、その後、銅の表面上の水素が第2成分の表面上に移動する。その結果、触媒(A)の第1成分である銅の表面が配位不飽和となり、第2成分を含有しない触媒よりも、銅の空きサイトの再生が速くなり、原料アルコールの脱水素反応が促進されると考えられる。
[原料アルコール]
本発明のゲルベアルコールの製造方法では、炭素数8以上22以下のアルコール(以下、単に「原料アルコール」ともいう。)を使用する。
原料アルコールの炭素数は、ゲルベアルコールの収率の観点から、8以上であり、好ましくは9以上、より好ましくは10以上、更に好ましくは11以上、そして、22以下であり、好ましくは20以下、より好ましくは18以下、更に好ましくは16以下、より更に好ましくは15以下である。
原料アルコールは、1種単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
原料アルコールとしては、第一級脂肪族アルコール、第二級脂肪族アルコールが挙げられ、これらの中でも、ゲルベアルコールの収率の観点から、第一級脂肪族アルコールが好ましく、中でも、炭素数8以上18以下の第一級脂肪族アルコールが好ましく、炭素数8以上18以下の飽和直鎖第一級脂肪族アルコールがより好ましく、炭素数10以上16以下の飽和直鎖第一級脂肪族アルコールが更に好ましく、炭素数11以上15以下の飽和直鎖第一級脂肪族アルコールがより更に好ましく、炭素数12以上14以下の飽和直鎖第一級脂肪族アルコールがより更に好ましい。
第一級脂肪族アルコールの具体例としては、1-オクタノール(C8)、1-ノナノール(C9)、1-デカノール(C10)、1-ウンデカノール(C11)、1-ドデカノール(C12)、1-トリデカノール(C13)、1-テトラデカノール(C14)、1-ペンタデカノール(C15)、1-ヘキサデカノール(C16)、1-ヘプタデカノール(C17)、1-オクタデカノール(C18)、1-ノナデカノール(C19)、1-エイコサノール(C20)、1-ヘンエイコサノール(C21)、1-ドコサノール(C22)等の飽和直鎖アルコール;シクロヘキサンエタノール(C8)、シクロヘキサンプロパノール(C9)、シクロヘキサンブタノール(C10)等の飽和脂環式アルコール;シトロネロール(C10)、オレイルアルコール(C18)等の不飽和アルコール;等が挙げられる。
第二級脂肪族アルコールの具体例としては、2-オクタノール(C8)、2-ノナノール(C9)、2-デカノール(C10)、2-ウンデカノール(C11)、2-ドデカノール(C12)、2-トリデカノール(C13)、2-テトラデカノール(C14)、2-ペンタデカノール(C15)、2-ヘキサデカノール(C16)、2-ヘプタデカノール(C17)、2-オクタデカノール(C18)、2-ノナデカノール(C19)、2-エイコサノール(C20)、2-ヘンエイコサノール(C21)、2-ドコサノール(C22)等の飽和直鎖アルコール等が挙げられる。
[触媒(A)]
本発明のゲルベアルコールの製造方法では、特定の成分を特定のモル比率で含有する触媒(A)を使用するが、特定の成分が担体に担持されてなる触媒(A)を使用してもよい。該触媒(A)を使用することで、反応時間を短縮し、生成するゲルベアルコールの収率を向上させることができる。
本発明に使用する触媒(A)は、下記第1成分、及び第2成分が含有されてなる触媒であるが、下記第1成分、及び第2成分が担体に担持されてなる触媒(A)であってもよい。
第1成分:銅
第2成分:周期表第4~6周期の第9~13族に属する元素であって、銅を除く元素からなる群より選ばれる1種
(第1成分)
触媒(A)の第1成分は、銅(Cu)であれば特に限定されないが、酸化物であってもよい。
触媒(A)中に含まれる第1成分(Cu)の含有率は、ゲルベアルコールの収率の観点から、好ましくは6質量%以上、より好ましくは8質量%以上、更に好ましくは10質量%以上、より更に好ましくは15質量%以上であり、そして、ゲルベアルコールの収率及び経済性の観点から、好ましくは60質量%以下、より好ましくは50質量%以下、更に好ましくは45質量%以下、より更に好ましくは40質量%以下、より更に好ましくは35質量%以下である。
なお、触媒(A)中に含まれる第1成分の含有率は、具体的には実施例に記載の方法で測定により求めることができる。
触媒(A)中に含まれる第1成分(Cu)の平均一次粒子径は、ゲルベアルコールの収率の観点から、好ましくは0.2nm以上、より好ましくは1nm以上、更に好ましくは3nm以上、より更に好ましくは10nm以上であり、そして、好ましくは120nm以下、より好ましくは100nm以下、更に好ましくは80nm以下、より更に好ましくは60nm以下である。
なお、触媒(A)中に含まれる第1成分(Cu)の平均一次粒子径は、具体的には実施例に記載の方法で測定により求めることができる。
(第2成分)
触媒(A)の第2成分は、周期表第4~6周期の第9~13族に属する元素であって、銅を除く元素からなる群より選ばれる1種であれば特に限定されないが、酸化物であってもよい。
これらの第2成分の中でも、銅及び亜鉛を除く元素からなる群より選ばれる1種が好ましく、ガリウム(Ga)、ロジウム(Rh)、パラジウム(Pd)、イリジウム(Ir)、及び白金(Pt)からなる群より選ばれる1種がより好ましい。
触媒(A)中に含まれる第2成分の含有率は、ゲルベアルコールの収率の観点から、好ましくは0.0005質量%以上、より好ましくは0.0006質量%以上、更に好ましくは0.0008質量%以上、より更に好ましくは0.001質量%以上、より更に好ましくは0.0025質量%以上、より更に好ましくは0.005質量%以上であり、そして、好ましくは1質量%以下、より好ましくは0.8質量%以下、更に好ましくは0.6質量%以下、より更に更に好ましくは0.5質量%以下、より更に好ましくは0.28質量%以下、より更に好ましくは0.1質量%以下である。
なお、触媒(A)中に含まれる第2成分の含有率は、具体的には実施例に記載の方法で測定により求めることができる。
(第3成分)
触媒(A)は、本発明の効果を損なわない範囲で、第1成分、第2成分以外の第3成分を含有してもよい。
触媒(A)の第3成分としては、例えば、周期表第4~6周期の第3~13族に属する元素であって、銅及び第2成分を除く元素からなる群より選ばれる少なくとも1種が挙げられる。
触媒(A)中に含まれる第3成分の含有率は、好ましくは10質量%以下、より好ましくは5質量%以上、更に好ましくは3質量%以下、より更に好ましくは0質量%である。
なお、触媒(A)中に含まれる第3成分の含有率は、上述した第1成分及び第2成分と同様の方法で測定により求めることができる。
(担体)
触媒(A)は、生産性の観点から、第1成分及び第2成分が担体に担持されてなる触媒であることが好ましい。
触媒(A)の担体は、第1成分、及び第2成分を担持できるものであれば特に限定されない。
触媒(A)の担体としては、例えば、活性炭、ナノカーボン、カーボンブラック等の炭素材料;酸化アルミニウム、酸化鉄、酸化銅、酸化チタン、酸化ジルコニウム、ゼオライト、酸化セリウム、ハイドロタルサイト等の無機材料;等が挙げられる。これらの中でも、触媒(A)の担体は、酸化アルミニウム、活性炭、酸化チタン、酸化ジルコニウム、ゼオライト、酸化セリウム、及びハイドロタルサイトからなる群より選ばれる少なくとも1種であることが好ましく、中でも、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、及びハイドロタルサイトからなる群より選ばれる少なくとも1種であることがより好ましい。
前記担体の形状は特に限定されず、通常粉末であり、そのメジアン径(d50)は通常1~300μmであるが、必要に応じて粉末由来の他の形状であってもよい。
担体を有してなる触媒(A)中に含まれる第1成分及び第2成分の合計含有率は、ゲルベアルコールの収率の観点から、好ましくは6質量%以上、より好ましくは8質量%以上、更に好ましくは10質量%以上、そして、好ましくは55質量%以下、より好ましくは50質量%以下、更に好ましくは45質量%以下、より更に好ましくは41質量%以下である。
触媒(A)は、担体を有さずに第1成分及び第2成分を含んでなるものであってもよい。担体を有さずになる触媒(A)中に含まれる第1成分及び第2成分の合計含有率は、ゲルベアルコールの収率の観点から、好ましくは50質量%以上、より好ましくは60質量%以上、更に好ましくは65質量%以上、より更に好ましくは70質量%以上である。
触媒(A)における第1成分に対する第2成分のモル比率(第2成分/第1成分)は、ゲルベアルコールの収率の観点から、0.0001以上であり、好ましくは0.000125以上、より好ましくは0.00015以上、更に好ましくは0.0003以上であり、そして、0.005以下であり、好ましくは0.004以下、より好ましくは0.003以下である。
前記触媒(A)の形状は特に制限されず、例えば、粉末、顆粒、ヌードル、及びペレット等が挙げられる。なお、顆粒、ヌードル、及びペレット等の形状は、粉末の触媒(A)を、公知の方法で、造粒、成形することにより製造することができる。
前記触媒(A)が粉末である場合、触媒(A)のメジアン径(d50)は、回収容易性の観点から、好ましくは1μm以上、より好ましくは3μm以上、更に好ましくは5μm以上、より更に好ましくは7μm以上であり、そして、ゲルベアルコールの収率の観点から、好ましくは300μm以下、より好ましくは200μm以下、更に好ましくは100μm以下、より更に好ましくは30μm以下である。ここで、触媒(A)のメジアン径(d50)はレーザー回折/散乱式粒度分布測定装置「LA-920」(株式会社堀場製作所製)によって求めることができる。測定は、測定溶媒であるイオン交換水中に0.05gを撹拌させながら分散させて行い(撹拌速度:レベル4)、適切な相対屈折率を用いてメジアン径(d50)を算出する。
前記触媒(A)が顆粒である場合、触媒(A)の平均粒子径は、回収容易性の観点から、好ましくは0.2mm以上、より好ましくは0.4mm以上、更に好ましくは0.6mm以上であり、そして、ゲルベアルコールの収率の観点から、好ましくは2.0mm以下、より好ましくは1.3mm以下、更に好ましくは0.8mm以下である。ここで、触媒(A)の平均粒子径は算術平均粒子径を指し、ノギスによって求めることができる。平均粒子径を求める顆粒の個数は無作為に選択した30個であってよい。
前記触媒(A)がヌードルである場合、触媒(A)の平均直径は、触媒強度の観点から、好ましくは1.0mm以上、より好ましくは1.2mm以上、更に好ましくは1.4mm以上であり、そして、ゲルベアルコールの収率の観点から、好ましくは2.5mm以下、より好ましくは2.0mm以下、更に好ましくは1.5mm以下である。ここで、触媒(A)の平均直径は算術平均直径を指し、ノギスによって求めることができる。平均直径を求めるヌードルの個数は無作為に選択した30個であってよい。
前記触媒(A)がヌードルである場合、触媒(A)の平均長さは、触媒強度の観点から、好ましくは2mm以上、より好ましくは3mm以上であり、そして、充填時の均一性及びゲルベアルコールの収率の観点から、好ましくは8mm以下、より好ましくは6mm以下、更に好ましくは4mm以下である。ここで、触媒(A)の平均長さは算術平均長さを指し、ノギスによって求めることができる。平均長さを求めるヌードルの個数は無作為に選択した30個であってよい。
前記触媒(A)がペレットである場合、触媒(A)の平均直径及び平均高さは、触媒強度の観点から、好ましくは1.5mm以上、より好ましくは2.0mm以上、更に好ましくは2.5mm以上であり、そして、ゲルベアルコールの収率の観点から、好ましくは5.0mm以下、より好ましくは4.0mm以下、更に好ましくは3.0mm以下である。ここで、触媒(A)の平均直径及び平均高さは算術平均直径及び算術平均高さを指し、ノギスによって求めることができる。平均直径又は平均高さを求めるペレットの個数は無作為に選択した30個であってよい。
(触媒(A)の調製)
本発明に使用する触媒(A)は、沈殿法、含浸法、イオン交換法、合金法、吸着法等の周知の方法によって調製することができる。
触媒(A)の調製としては、沈殿法により、第1成分を担体に担持させた後、含浸法により、該第1成分が担持した担体に第2成分を担持させる方法を好適に用いることができる。
第1成分を担体に担持させる沈殿法としては、例えば、以下に示す方法で行うことができる。
第1成分含有水溶性塩をイオン交換水に溶解させ、第1成分を含有する水溶液を調製する。一方で、炭酸ナトリウム等のアルカリ成分を含有するアルカリ水溶液、及び酸化ジルコニウム等の担体となる成分を含有するスラリーをそれぞれ調製する。次に、上記スラリーに、上記第1成分を含有する水溶液を滴下すると同時に、上記アルカリ水溶液を滴下し、該スラリー内を第1成分が炭酸塩又は水酸化物として不溶化して析出する所定のpHに維持しながら、所定時間滴下し、担体に第1成分の炭酸塩又は水酸化物が付着した固形分を得る。この固形分を、濾過し洗浄する操作を繰り返し、所定温度で所定時間焼成して、第1成分が担体に担持された焼成品を得ることができる。
上記第1成分が担持された担体に、第2成分を担持させる含浸法としては、例えば、以下に示す方法で行うことができる。
第2成分含有溶液又は第2成分含有化合物を、イオン交換水又は有機溶媒に溶解させ、ここへ、上記第1成分が担体に担持された固形分の焼成品を加え、例えば撹拌しながら減圧や加熱により、液がなくなるまで濃縮した後、所定温度で乾燥させ、更に所定温度で所定時間焼成して、第1~2成分が担体に担持された焼成品である触媒(A)を得ることができる。
上記第1成分が担体に担持された焼成品、及び上記第1~2成分が担体に担持された焼成品を得るための焼成温度は、ゲルベアルコールの収率の観点から、好ましくは300℃以上、より好ましくは350℃以上、更に好ましくは400℃以上、そして、好ましくは900℃以下、より好ましくは850℃以下、更に好ましくは800℃以下である。
上記第1成分が担体に担持された焼成品、及び上記第1~2成分が担体に担持された焼成品を得るための焼成時間は、ゲルベアルコールの収率の観点から、好ましくは1時間以上、より好ましくは2時間以上、更に好ましくは3時間以上、そして、好ましくは10時間以下、より好ましくは7時間以下、更に好ましくは5時間以下である。
上記第1成分が担体に担持された焼成品、及び上記第1~2成分が担体に担持された焼成品を得るための焼成雰囲気は、特に限定されないが、例えば、窒素等の不活性ガス雰囲気、空気等の酸化雰囲気、水素等の還元雰囲気が挙げられ、これらの中でも、ゲルベアルコールの収率の観点から、空気等の酸化雰囲気が好ましい。なお、焼成雰囲気は、密閉状態であっても、流通状態であってもよい。
[塩基触媒(B)]
本発明のゲルベアルコールの製造方法では、前記触媒(A)と共に塩基触媒(B)を使用することが好ましい。
前記触媒(A)と共に塩基触媒(B)を使用することで、反応時間を短縮し、生成するゲルベアルコールの収率を向上させ易くすることができる。
塩基触媒(B)としては、アルカリ金属又はアルカリ土類金属、並びに、それらの水素化物、水酸化物、炭酸塩、炭酸水素塩、アルコキシド等が挙げられる。
アルカリ金属又はアルカリ土類金属の水素化物、水酸化物、炭酸塩、炭酸水素塩、アルコキシド化合物の具体例としては、LiOH、NaOH、KOH、RbOH、CsOH等のアルカリ金属水酸化物;LiCO、NaCO、KCO、RbCO、CsCO等のアルカリ金属炭酸塩;LiHCO、NaHCO、KHCO、RbHCO、CsHCO等のアルカリ金属炭酸水素塩;ナトリウムメトキシド、ナトリウムエトキシド、ナトリウムt-ブトキシド、カリウムメトキシド、カリウムエトキシド、カリウムt-ブトキシド等のアルカリ金属アルコキシド化合物;Mg(OH)、Ca(OH)等のアルカリ土類金属水酸化物;等が挙げられる。
上記の塩基触媒(B)の中でも、ゲルベアルコールの収率の観点から、強塩基である、LiOH、NaOH、KOH、RbOH、CsOH等のアルカリ金属水酸化物;ナトリウムメトキシド、ナトリウムエトキシド、ナトリウムt-ブトキシド、カリウムメトキシド、カリウムエトキシド、カリウムt-ブトキシド等のアルカリ金属アルコキシド化合物が好ましく、中でも、汎用性及び経済性の観点から、NaOH、KOHがより好ましく、KOHが更に好ましい。
塩基触媒(B)は、1種単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
塩基触媒(B)は、担体に担持されていないものであってよい。
塩基触媒(B)の量は、原料アルコールの合計量100モル部に対して、ゲルベアルコールの収率の観点から、好ましくは0.1モル部以上、より好ましくは0.2モル部以上、更に好ましくは0.3モル部以上、そして、選択性の観点から、好ましくは7モル部以下、より好ましくは5モル部以下、更に好ましくは3モル部以下である。
[ゲルベ反応]
本発明のゲルベアルコールの製造方法では、炭素数が8以上22以下の原料アルコールを、特定の成分が担体に担持されてなる触媒(A)の存在下で反応(脱水縮合反応(ゲルベ反応))させて、ゲルベアルコールを生成する。触媒(A)は、担体に担持されていないものであってよい。
ゲルベ反応の触媒(A)の使用形態は特に限定されず、懸濁床反応でも固定床反応でもよいが、触媒活性、反応スケール等に応じて適宜選択することができる。ゲルベ反応に用いる反応装置の材質はステンレス(SUS201、SUS202、SUS301、SUS302、SUS303、SUS304、SUS305、SUS316、SUS317、SUS329J1、SUS403、SUS405、SUS420、SUS430、SUS430LX、SUS630)でもよく、ガラスでもよい。
本発明のゲルベアルコールの製造方法の反応形式は、回分式、半回分式、連続式のいずれでもよい。
前記反応が懸濁床反応の場合、操作性の観点から回分式又は半回分式が好ましく、触媒(A)の量は、ゲルベアルコールの収率の観点から、原料アルコールの合計量100質量部に対して、好ましくは0.01質量部以上、より好ましくは0.05質量部以上、更に好ましくは0.1質量部以上であり、そして、経済性の観点から、好ましくは10質量部以下、より好ましくは5質量部以下、更に好ましくは1質量部以下である。
前記反応が固定床反応の場合、ゲルベアルコールの収率の観点から連続式が好ましく、触媒(A)の量は、ゲルベアルコールの収率の観点から、原料アルコールの合計量100質量部に対して、好ましくは10質量部以上、より好ましくは15質量部以上、更に好ましくは25質量部以上、より更に好ましくは50質量部以上であり、そして、経済性の観点から、好ましくは4000質量部以下、より好ましくは2500質量部以下、更に好ましくは1000質量部以下、より更に好ましくは500質量部以下である。
ゲルベ反応における反応温度は、原料アルコールの沸点を考慮して適宜決定されるが、ゲルベアルコールの収率の観点から、好ましくは180℃以上、より好ましくは190℃以上、更に好ましくは200℃以上、より更に好ましくは220℃以上であり、そして、選択性の観点から、好ましくは300℃以下、より好ましくは280℃以下、更に好ましくは260℃以下である。
また、ゲルベ反応における反応時間は、反応温度及び原料アルコールの種類に応じて適宜決定されるが、回分式の場合、ゲルベアルコールの収率の観点から通常1時間以上であり、生産性の観点から、好ましくは20時間以下、より好ましくは10時間以下である。連続式の場合、LHSV(液空間速度)は、ゲルベアルコールの収率の観点から、好ましくは10/hr以下、より好ましくは7/hr以下、更に好ましくは5/hr以下、より更に好ましくは3/hr以下であり、そして、生産性の観点から、好ましくは0.03/hr以上、より好ましくは0.05/hr以上、更に好ましくは0.1/hr以上、より更に好ましくは0.2/hr以上である。
また、ゲルベ反応における反応時の気相の圧力は、減圧、常圧、加圧のいずれの状態であってもよいが、ゲルベアルコールの収率の観点から、減圧であってもよく、操作性、及び経済性の観点から、常圧であってもよい。
ゲルベ反応は、ゲルベアルコールの収率の観点から、反応系内に不活性ガスを導入し、該不活性ガスをキャリアとして流通させることが好ましい。不活性ガスとしては、特に限定されないが、窒素ガス、アルゴンガス等が挙げられ、これらの中でも、窒素ガスが好適に用いられる。
上記不活性ガスの流通は、反応液の上方を流通させる方法、反応液中にバブリングさせる方法等により行うことができる。
反応温度に達するまでの昇温時の不活性ガスの流量は、特に制限はないが、ゲルベアルコールの収率の観点から、反応液1kgあたり、好ましくは0.5L/hr以上、より好ましくは3L/hr以上、更に好ましくは8L/hr以上であり、そして、経済性の観点から、好ましくは30L/hr以下、より好ましくは25L/hr以下、更に好ましくは20L/hr以下である。
反応温度に達した反応時の不活性ガスの流量は、特に制限はないが、ゲルベアルコールの収率の観点から、反応液1kgあたり、好ましくは0.02L/hr以上、より好ましくは0.08L/hr以上、更に好ましくは0.1L/hr以上であり、そして、経済性の観点から、好ましくは10L/hr以下、より好ましくは5L/hr以下、更に好ましくは2L/hr以下である。
本発明の製造方法で生成されるゲルベアルコールは、使用する原料アルコールの種類に応じて決まるが、飽和でも不飽和でも、1級でも2級でも、環状構造を有していてもよい。
また、本発明の製造方法で生成されるゲルベアルコールの炭素数は、ゲルベアルコールの収率の観点から、好ましくは16以上、より好ましくは18以上、更に好ましくは20以上であり、そして、好ましくは44以下、より好ましくは40以下、更に好ましくは36以下である。
本発明の製造方法によれば、反応時間を短縮し、生成するゲルベアルコールの収率を向上させることができる。本発明の製造方法で得られるゲルベアルコールは、そのまま各種用途に用いることもできるが、必要に応じて蒸留操作等によって精製して用いることもできる。ゲルベアルコールは、界面活性剤、繊維油剤、柔軟剤、化粧品、医薬品、潤滑油等の原料又は中間原料として有用である。これらの用途に用いる観点から、ゲルベアルコールの純度は、好ましくは95質量%以上、より好ましくは97質量%以上、更に好ましくは98質量%以上である。
上述した実施の形態に加え、本発明は以下のゲルベアルコールの製造方法を開示する。
<1>炭素数8以上22以下の原料アルコールを、下記第1成分及び第2成分を含有し、下記第1成分に対する第2成分のモル比率(第2成分/第1成分)が0.0001以上0.005以下である触媒(A)の存在下で反応させる、ゲルベアルコールの製造方法。
第1成分:銅
第2成分:周期表第4~6周期の第9~13族に属する元素であって、銅を除く元素からなる群より選ばれる1種
<2>前記触媒(A)の第2成分が、好ましくはガリウム(Ga)、ロジウム(Rh)、パラジウム(Pd)、イリジウム(Ir)、及び白金(Pt)からなる群より選ばれる1種である、<1>に記載のゲルベアルコールの製造方法。
<3>前記触媒(A)における第1成分に対する第2成分のモル比率(第2成分/第1成分)が、好ましくは0.0001以上0.005以下である、<1>又は<2>に記載のゲルベアルコールの製造方法。
<4>前記触媒(A)における第1成分に対する第2成分のモル比率(第2成分/第1成分)が、好ましくは0.000125以上0.005以下である、<1>~<3>のいずれかに記載のゲルベアルコールの製造方法。
<5>前記触媒(A)における第1成分に対する第2成分のモル比率(第2成分/第1成分)が、好ましくは0.00015以上0.004以下である、<1>~<4>のいずれかに記載のゲルベアルコールの製造方法。
<6>前記触媒(A)における第1成分に対する第2成分のモル比率(第2成分/第1成分)が、好ましくは0.0003以上0.003以下である、<1>~<5>のいずれかに記載のゲルベアルコールの製造方法。
<7>前記触媒(A)中に含まれる第1成分の含有率が、好ましくは6質量%以上50質量%以下である、<1>~<6>のいずれかに記載のゲルベアルコールの製造方法。
<8>前記触媒(A)中に含まれる第1成分の含有率が、好ましくは8質量%以上45質量%以下である、<1>~<7>のいずれかに記載のゲルベアルコールの製造方法。
<9>前記触媒(A)中に含まれる第1成分の含有率が、好ましくは10質量%以上40質量%以下である、<1>~<8>のいずれかに記載のゲルベアルコールの製造方法。
<10>前記触媒(A)中に含まれる第1成分の含有率が、好ましくは15質量%以上35質量%以下である、<1>~<9>のいずれかに記載のゲルベアルコールの製造方法。
<11>前記触媒(A)中に含まれる第1成分の平均一次粒子径が、好ましくは3nm以上100nm以下である、<1>~<10>のいずれかに記載のゲルベアルコールの製造方法。
<12>前記触媒(A)中に含まれる第1成分の平均一次粒子径が、好ましくは10nm以上80nm以下である、<1>~<11>のいずれかに記載のゲルベアルコールの製造方法。
<13>前記触媒(A)中に含まれる第1成分の平均一次粒子径が、好ましくは10nm以上60nm以下である、<1>~<12>のいずれかに記載のゲルベアルコールの製造方法。
<14>前記触媒(A)中に含まれる第2成分の含有率が、好ましくは0.0008質量%以上0.8質量%以下である、<1>~<13>のいずれかに記載のゲルベアルコールの製造方法。
<15>前記触媒(A)中に含まれる第2成分の含有率が、好ましくは0.001質量%以上0.5質量%以下である、<1>~<14>のいずれかに記載のゲルベアルコールの製造方法。
<16>前記触媒(A)中に含まれる第2成分の含有率が、好ましくは0.0025質量%以上0.28質量%以下である、<1>~<15>のいずれかに記載のゲルベアルコールの製造方法。
<17>前記触媒(A)中に含まれる第2成分の含有率が、好ましくは0.005質量%以上0.1質量%以下である、<1>~<16>のいずれかに記載のゲルベアルコールの製造方法。
<18>前記触媒(A)が、好ましくは前記第1成分及び第2成分が担体に担持されてなる触媒である、<1>~<17>のいずれかに記載のゲルベアルコールの製造方法。
<19>前記触媒(A)の担体が、好ましくは酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、及びハイドロタルサイトからなる群より選ばれる少なくとも1種である、<18>に記載のゲルベアルコールの製造方法。
<20>前記担体を有してなる触媒(A)中に含まれる第1成分及び第2成分の合計含有率が、好ましくは6質量%以上50質量%以下である、<18>又は<19>に記載のゲルベアルコールの製造方法。
<21>前記担体を有してなる触媒(A)に含まれる第1成分及び第2成分の合計含有率が、好ましくは8質量%以上45質量%以下である、<18>~<20>のいずれかに記載のゲルベアルコールの製造方法。
<22>前記担体を有してなる触媒(A)に含まれる第1成分及び第2成分の合計含有率が、好ましくは10質量%以上41質量%以下である、<18>~<21>のいずれかに記載のゲルベアルコールの製造方法。
<23>前記触媒(A)と共に好ましくは塩基触媒(B)を使用する、<1>~<22>のいずれかに記載のゲルベアルコールの製造方法。
<24>前記塩基触媒(B)が、好ましくはNaOH、又はKOHである、<23>に記載のゲルベアルコールの製造方法。
<25>前記塩基触媒(B)の量が、原料アルコールの合計量100モル部に対して好ましくは0.1モル部以上7モル部以下である、<23>又は<24>に記載のゲルベアルコールの製造方法。
<26>前記塩基触媒(B)の量が、原料アルコールの合計量100モル部に対して好ましくは0.2モル部以上5モル部である、<23>~<25>のいずれかに記載のゲルベアルコールの製造方法。
<27>前記塩基触媒(B)の量が、原料アルコールの合計量100モル部に対して好ましくは0.3モル部以上3モル部以下である、<23>~<26>のいずれかに記載のゲルベアルコールの製造方法。
<28>前記原料アルコールが、好ましくは炭素数8以上18以下の飽和直鎖第一級脂肪族アルコールである、<1>~<27>のいずれかに記載のゲルベアルコールの製造方法。
<29>前記原料アルコールが、好ましくは炭素数10以上16以下の飽和直鎖第一級脂肪族アルコールである、<1>~<28>のいずれかに記載のゲルベアルコールの製造方法。
<30>前記原料アルコールが、好ましくは炭素数11以上15以下の飽和直鎖第一級脂肪族アルコールである、<1>~<29>のいずれかに記載のゲルベアルコールの製造方法。
<31>前記原料アルコールが、好ましくは炭素数12以上14以下の飽和直鎖第一級脂肪族アルコールである、<1>~<30>のいずれかに記載のゲルベアルコールの製造方法。
<32>前記ゲルベアルコールの炭素数が、好ましくは16以上44以下である、<1>~<31>のいずれかに記載のゲルベアルコールの製造方法。
<33>前記ゲルベアルコールの炭素数が、好ましくは18以上40以下である、<1>~<32>のいずれかに記載のゲルベアルコールの製造方法。
<34>前記ゲルベアルコールの炭素数が、好ましくは20以上36以下である、<1>~<33>のいずれかに記載のゲルベアルコールの製造方法。
<35>前記触媒(A)の量が、懸濁床反応の場合、原料アルコールの合計量100質量部に対して好ましくは0.01質量部以上10質量部以下である、<1>~<34>のいずれかに記載のゲルベアルコールの製造方法。
<36>前記触媒(A)の量が、懸濁床反応の場合、原料アルコールの合計量100質量部に対して好ましくは0.05質量部以上5質量部以下である、<1>~<35>のいずれかに記載のゲルベアルコールの製造方法。
<37>前記触媒(A)の量が、懸濁床反応の場合、原料アルコールの合計量100質量部に対して好ましくは0.1質量部以上1質量部以下である、<1>~<36>のいずれかに記載のゲルベアルコールの製造方法。
次に実施例を挙げて本発明をより詳しく説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。また、調製例、比較調製例、実施例、及び比較例における各種測定及び評価は以下のように行った。
(1)ICP発光分光分析法による測定
触媒中に含まれる第1成分(Cu)、及び第2成分の定量は、ICP発光分光分析装置(サーモフィッシャーサイエンティフィック社製、品名:iCAP6500Duo)を用いて、ICP発光分光分析法(高周波誘導結合プラズマ発光分光分析法:ICP-AES、ICP-OES)により行った。
なお、第2成分担持後の触媒中に含まれるCuの含有率は、使用する第2成分の量が微量であるため、調製例A~Eで得た触媒(第2成分担持前の触媒)中に含まれるCuの含有率と同じとみなした。
(2)Cuの平均一次粒子径の測定
触媒中に含まれる担体に担持された第1成分(Cu)の平均一次粒子径の測定は、触媒分析装置(日本ベル株式会社製、品名:BELCAT-B)を用いて、パルス法により行った。前処理は150℃で4時間5%H/Arガス流通下でCuOの還元を行い、その後50℃で5%NO/Heガスを飽和に到達するまで導入し、トータルのガス消費量からCuの平均一次粒子径を測定した。
なお、第2成分担持後の触媒中に含まれるCuの平均一次粒子径は、使用する第2成分の量が微量であるため、調製例A~Eで得た触媒(第2成分担持前の触媒)中に含まれるCuの平均一次粒子径と同じとみなした。
(3)原料アルコール転化率、及び生成するゲルベアルコール類の収率の測定
実施例及び比較例において、反応終了後の溶液をヘキサンにより希釈した後、ガスクロマトグラフィー〔カラム:Ultra ALLOY-1(MS/HT)キャピラリーカラム30.0m×250μm(Frontier Laboratories社製)、検出器:FID、インジェクション温度:350℃、ディテクター温度:350℃、He流量4.6mL/min.〕にて分析し、生成物を定量した。
原料アルコール転化率、及び生成するゲルベアルコール類の収率は、ガスクロマトグラフィーの結果からそれぞれ以下の式より算出した。その結果を表1~4に示した。
なお、ゲルベアルコール類とは、ゲルベアルコール以外に、後の水添工程でゲルベアルコールとなる2量体アルデヒド及び2量体アリルアルコールを指す。
原料アルコール転化率(%)=100-[残存する原料アルコールの量(モル)/原料アルコールの仕込み量(モル)]×100
生成するゲルベアルコール類の収率(%)=[(生成するゲルベアルコールの量(モル)+生成する2量体アルデヒドの量(モル)+生成する2量体アリルアルコールの量(モル))×2/原料アルコールの仕込み量(モル)]×100
なお、原料アルコールとして、1-ドデカノール(C12)を用いた場合のゲルベアルコールはC24ゲルベアルコール、1-デカノール(C10)を用いた場合のゲルベアルコールはC20ゲルベアルコール、1-ヘキサデカノール(C16)を用いた場合のゲルベアルコールはC32ゲルベアルコールである。
(調製例A)
<沈殿法による21%Cu/ZrOの調製>
300mLビーカーに硝酸銅三水和物(関東化学株式会社製)48gを入れ、イオン交換水246gを加えて溶解させ、硝酸銅水溶液を調製した。次に、別の300mLビーカーに炭酸ナトリウム(富士フイルム和光純薬株式会社製)38gを入れ、イオン交換水208gを加えて溶解させ、炭酸ナトリウム水溶液を調製した。更に、別の2Lビーカーに酸化ジルコニウム(第一稀元素化学工業株式会社製、品名:RC-100酸化ジルコニウム(白色粉末、メジアン径(d50):1.5~4μm))50gを入れ、イオン交換水875gを加えて酸化ジルコニウムのスラリーを調製した。
上記酸化ジルコニウムのスラリーに、pHを7(20℃)に維持しながら72分かけて、上記硝酸銅水溶液を滴下すると同時に、上記炭酸ナトリウム水溶液を滴下した。滴下終了後、沈殿物(担体となる酸化ジルコニウムにCuの炭酸塩又は水酸化物が付着した固形分)を減圧濾過し、得られたケークを1Lのイオン交換水で洗浄した。該ケークをリスラリー、減圧濾過、水洗する操作を3回行った後、120℃で18時間乾燥させ、更に空気中において500℃で3時間焼成して、Cu/ZrO焼成品(粉末)を得た。
得られたCu/ZrO焼成品に含まれるCuの含有率は21質量%、Cuの平均一次粒子径は48nmであった。
(調製例1)
<含浸法による21%Cu0.03%Rh/ZrOの調製>
50mLのナスフラスコに25%硝酸ロジウム(III)溶液(富士フイルム和光純薬株式会社製)0.0074gを入れ、イオン交換水6gを加えて完全に溶解させた。ここへ調製例Aで得たCu/ZrO焼成品2.0gを加え、ロータリーエバポレーターを用いて液がなくなるまで濃縮した後、120℃で18時間乾燥させ、更に空気中において500℃で3時間焼成して、触媒(A)であるCuRh/ZrO焼成品(粉末)を得た。
得られたCuRh/ZrO焼成品に含まれるCuの含有率は21質量%、Cuの平均一次粒子径は43nmであった。
(調製例2)
<含浸法による21%Cu0.03%Pd/ZrOの調製>
50mLのナスフラスコに10%硝酸パラジウム(II)溶液(シグマアルドリッチジャパン合同会社製)0.013gを入れたこと以外は、調製例1と同様の操作を行い、触媒(A)であるCuPd/ZrO焼成品(粉末)を得た。
(調製例3)
<含浸法による21%Cu0.03%Ir/ZrOの調製>
50mLのナスフラスコにヘキサクロロイリジウム(IV)酸n水和物(富士フイルム和光純薬株式会社製)0.0034gを入れ、イオン交換水15gを加えて完全に溶解させた。ここへ調製例Aで得たCu/ZrO焼成品5.0gを加えたこと以外は、調製例1と同様の操作を行い、触媒(A)であるCuIr/ZrO焼成品(粉末)を得た。
(調製例4)
<含浸法による21%Cu0.13%Pt/ZrOの調製>
50mLのナスフラスコにヘキサクロロ白金(IV)酸6水和物(富士フイルム和光純薬株式会社製)0.0067gを入れたこと以外は、調製例1と同様の操作を行い、触媒(A)であるCuPt/ZrO焼成品(粉末)を得た。
(調製例5)
<含浸法による21%Cu0.03%Ga/ZrOの調製>
50mLのナスフラスコに硝酸ガリウム(III)n水和物(富士フイルム和光純薬株式会社製)0.0024gを入れたこと以外は、調製例1と同様の操作を行い、触媒(A)であるCuGa/ZrO焼成品(粉末)を得た。
(比較調製例1)
<含浸法による21%Cu0.3%Rh/ZrOの調製>
50mLのナスフラスコに25%硝酸ロジウム(III)溶液(富士フイルム和光純薬株式会社製)0.0337gを入れ、イオン交換水3gを加えて完全に溶解させた。ここへ調製例Aで得たCu/ZrO焼成品1.0gを加えたこと以外は、調製例1と同様の操作を行い、比較例用の触媒であるCuRh/ZrO焼成品(粉末)を得た。
(調製例B)
<沈殿法による40%Cu/ZrOの調製>
500mLビーカーに硝酸銅三水和物(関東化学株式会社製)76gを入れ、イオン交換水393gを加えて溶解させ、硝酸銅水溶液を調製した。次に、別の500mLビーカーに炭酸ナトリウム(富士フイルム和光純薬株式会社製)60gを入れ、イオン交換水333gを加えて溶解させ、炭酸ナトリウム水溶液を調製した。更に、別の2Lビーカーに酸化ジルコニウム(第一稀元素化学工業株式会社製、品名:RC-100酸化ジルコニウム(白色粉末、メジアン径(d50):1.5~4μm))30gを入れ、イオン交換水525gを加えて酸化ジルコニウムのスラリーを調製した。
上記酸化ジルコニウムのスラリーに、pHを7(20℃)に維持しながら115分かけて、上記硝酸銅水溶液を滴下すると同時に、上記炭酸ナトリウム水溶液を滴下したこと以外は、調製例Aと同様の操作を行い、Cu/ZrO焼成品(粉末)を得た。
得られたCu/ZrO焼成品に含まれるCuの含有率は40質量%、Cuの平均一次粒子径は96nmであった。
(調製例6)
<含浸法による40%Cu0.06%Rh/ZrOの調製>
50mLのナスフラスコに25%硝酸ロジウム(III)溶液(富士フイルム和光純薬株式会社製)0.0138gを入れ、イオン交換水6gを加えて完全に溶解させた。ここへ調製例Bで得たCu/ZrO焼成品2.0gを加えたこと以外は、調製例1と同様の操作を行い、触媒(A)であるCuRh/ZrO焼成品(粉末)を得た。
(調製例7)
<含浸法による40%Cu0.01%Rh/ZrOの調製>
200mLのナスフラスコに25%硝酸ロジウム(III)溶液(富士フイルム和光純薬株式会社製)0.023gを入れ、イオン交換水60gを加えて完全に溶解させた。ここへ調製例Bで得たCu/ZrO焼成品20gを加えたこと以外は、調製例1と同様の操作を行い、触媒(A)であるCuRh/ZrO焼成品(粉末)を得た。
得られたCuRh/ZrO焼成品に含まれるCuの含有率は40質量%、Cuの平均一次粒子径は114nmであった。
(調製例C)
<沈殿法による11%Cu/ZrOの調製>
50mLビーカーに硝酸銅三水和物(関東化学株式会社製)8.5gを入れ、イオン交換水44gを加えて溶解させ、硝酸銅水溶液を調製した。次に、別の50mLビーカーに炭酸ナトリウム(富士フイルム和光純薬株式会社製)6.7gを入れ、イオン交換水37gを加えて溶解させ、炭酸ナトリウム水溶液を調製した。更に、別の500mLビーカーに酸化ジルコニウム(第一稀元素化学工業株式会社製、品名:RC-100酸化ジルコニウム(白色粉末、メジアン径(d50):1.5~4μm))20gを入れ、イオン交換水350gを加えて酸化ジルコニウムのスラリーを調製した。
上記酸化ジルコニウムのスラリーに、pHを7(20℃)に維持しながら13分かけて、上記硝酸銅水溶液を滴下すると同時に、上記炭酸ナトリウム水溶液を滴下したこと以外は、調製例Aと同様の操作を行い、Cu/ZrO焼成品(粉末)を得た。
得られたCu/ZrO焼成品に含まれるCuの含有率は11質量%、Cuの平均一次粒子径は23nmであった。
(調製例8)
<含浸法による11%Cu0.05%Rh/ZrOの調製>
50mLのナスフラスコに25%硝酸ロジウム(III)溶液(富士フイルム和光純薬株式会社製)0.011gを入れ、イオン交換水6gを加えて完全に溶解させた。ここへ調製例Cで得たCu/ZrO焼成品2.0gを加えたこと以外は、調製例1と同様の操作を行い、触媒(A)であるCuRh/ZrO焼成品(粉末)を得た。
(調製例9)
<含浸法による11%Cu0.0025%Rh/ZrOの調製>
200mLのナスフラスコに25%硝酸ロジウム(III)溶液(富士フイルム和光純薬株式会社製)0.0028gを入れ、イオン交換水30gを加えて完全に溶解させた。ここへ調製例Cで得たCu/ZrO焼成品10gを加えたこと以外は、調製例1と同様の操作を行い、触媒(A)であるCuRh/ZrO焼成品(粉末)を得た。
得られたCuRh/ZrO焼成品に含まれるCuの含有率は11質量%、Cuの平均一次粒子径は22nmであった。
(調製例D)
<沈殿法による21%Cu/Alの調製>
300mLビーカーに硝酸銅三水和物(関東化学株式会社製)47.5gを入れ、イオン交換水246gを加えて溶解させ、硝酸銅水溶液を調製した。次に、別の300mLビーカーに炭酸ナトリウム(富士フイルム和光純薬株式会社製)37.5gを入れ、イオン交換水208gを加えて溶解させ、炭酸ナトリウム水溶液を調製した。更に、別の2Lビーカーに活性アルミナ(水澤化学工業株式会社製、品名:GP-20)50gを入れ、イオン交換水875gを加えて酸化アルミニウムのスラリーを調製した。
上記酸化アルミニウムのスラリーに、pHを7(20℃)に維持しながら71分かけて、上記硝酸銅水溶液を滴下すると同時に、上記炭酸ナトリウム水溶液を滴下したこと以外は、調製例Aと同様の操作を行い、Cu/Al焼成品(粉末)を得た。
得られたCu/Al焼成品に含まれるCuの含有率は21質量%、Cuの平均一次粒子径は41nmであった。
(調製例10)
<含浸法による21%Cu0.03%Rh/Alの調製>
50mLのナスフラスコに25%硝酸ロジウム(III)溶液(富士フイルム和光純薬株式会社製)0.007gを入れ、イオン交換水6gを加えて完全に溶解させた。ここへ調製例Eで得たCu/Al焼成品2.0gを加えたこと以外は、調製例1と同様の操作を行い、触媒(A)であるCuRh/Al焼成品(粉末)を得た。
(調製例E)
<沈殿法による28%Cu/HTの調製>
100mLビーカーに硝酸銅三水和物(関東化学株式会社製)9.5gを入れ、イオン交換水49gを加えて溶解させ、硝酸銅水溶液を調製した。次に、別の100mLビーカーに炭酸ナトリウム(富士フイルム和光純薬株式会社製)7.5gを入れ、イオン交換水42gを加えて溶解させ、炭酸ナトリウム水溶液を調製した。更に、別の500mLビーカーに合成ハイドロタルサイト(協和化学工業株式会社製、品名:キョーワード500PL)10gを入れ、イオン交換水175gを加えてハイドロタルサイトのスラリーを調製した。
上記ハイドロタルサイトのスラリーに、pHを7(20℃)に維持しながら14分かけて、上記硝酸銅水溶液を滴下すると同時に、上記炭酸ナトリウム水溶液を滴下したこと以外は、調製例Aと同様の操作を行い、Cu/HT焼成品(粉末)を得た。
得られたCu/HT焼成品に含まれるCuの含有率は28質量%、Cuの平均一次粒子径は55nmであった。
(調製例11)
<含浸法による28%Cu0.03%Rh/HTの調製>
50mLのナスフラスコに25%硝酸ロジウム(III)溶液(富士フイルム和光純薬株式会社製)0.007gを入れ、イオン交換水6gを加えて完全に溶解させた。ここへ調製例Fで得たCu/HT焼成品2.0gを加えたこと以外は、調製例1と同様の操作を行い、触媒(A)であるCuRh/HT焼成品(粉末)を得た。
[実施例1-1~1-5、比較例1-1]第2成分の検討
(実施例1-1)
攪拌機、温度計、窒素吹込管、サンプリング管、及び反応副生水を分離するための凝縮器と分縮器を備えたガラス製の1Lの5つ口フラスコに、原料アルコールとして1-ドデカノール(C12)(花王株式会社製、品名:カルコール2098)を600.0g(3.22モル)、塩基触媒(B)として48%水酸化カリウム水溶液(関東化学株式会社製)を1.13g(原料アルコールの合計量100モル部に対して0.3モル部)、触媒(A)として調製例1で調製したCuRh/ZrO焼成品を0.6g(原料アルコールの合計量100質量部に対して0.1質量部)仕込み、窒素ガスを6L/hrの流量で系内にバブリングさせて系内を昇温した。系内温度が240℃に達した時点から窒素ガスの流量を0.13L/hrに変更して8時間反応を行った。その結果を表1に示す。
(実施例1-2~1-5、比較例1-1)
触媒を表1に示すとおりに変更をしたこと以外は、実施例1-1と同様にして反応を行った。その結果を表1に示す。
[実施例2-1~2-4、比較例2-1~2-3]モル比率(第2成分/第1成分)の検討
触媒を表2に示すとおりに変更をしたこと以外は、実施例1-1と同様にして反応を行った。その結果を表2に示す。
[実施例3-1~3-2、比較例3-1~3-2]担体の検討
触媒を表3に示すとおりに変更をしたこと以外は、実施例1-1と同様にして反応を行った。その結果を表3に示す。
[実施例4-1~4-2、比較例4-1~4-2]原料アルコールの検討
触媒、及び原料アルコールを表4に示すとおりに変更をしたこと以外は、実施例1-1と同様にして反応を行った。その結果を表4に示す。
(結果のまとめ1:第2成分の検討)
第2成分としてRh、Pd、Ir、Pt、Gaを含有する触媒(A)を用いた実施例1-1~1-5では、第1成分の含有率が同じだが第2成分を含有しない触媒を用いた比較例1-1と比べて、生成するゲルベアルコール類の収率を向上させる効果に優れることが分かった。中でも、第2成分としてRhを含有する触媒(A)を用いた実施例1-1が、その効果により優れることが分かった。
(結果のまとめ2:モル比率(第2成分/第1成分)の検討)
モル比率(第2成分/第1成分)が本発明の規定範囲にある触媒(A)を用いた実施例2-1~2-2では、第1成分の含有率が同じだが第2成分を含有しない触媒を用いた比較例2-1と比べて、生成するゲルベアルコール類の収率を向上させる効果に優れることが分かった。
また、モル比率(第2成分/第1成分)が本発明の規定範囲にある触媒(A)を用いた実施例2-3~2-4では、第1成分の含有率が同じだが第2成分を含有しない触媒を用いた比較例2-2と比べて、生成するゲルベアルコール類の収率を向上させる効果に優れることが分かった。
また、モル比率(第2成分/第1成分)が本発明の規定範囲にある触媒(A)を用いた実施例1-1では、第1成分の含有率が同じだが本発明の規定範囲を超えるモル比率(第2成分/第1成分)を有する触媒を用いた比較例2-3と比べて、生成するゲルベアルコール類の収率を向上させる効果に優れることが分かった。
(結果のまとめ3:担体の検討)
担体がAlである触媒(A)を用いた実施例3-1では、第1成分の含有率が同じだが第2成分を含有しない触媒を用いた比較例3-1と比べて、生成するゲルベアルコール類の収率を向上させる効果に優れることが分かった。
また、担体がHTである触媒(A)を用いた実施例3-2では、第1成分の含有率が同じだが第2成分を含有しない触媒を用いた比較例3-2と比べて、生成するゲルベアルコール類の収率を向上させる効果に優れることが分かった。
(結果のまとめ4:原料アルコールの検討)
原料アルコールとして1-デカノール(C10)を用いた実施例4-1では、第1成分の含有率が同じだが第2成分を含有しない触媒を用いた比較例4-1と比べて、生成するゲルベアルコール類の収率を向上させる効果に優れることが分かった。
また、原料アルコールとして1-ヘキサデカノール(C16)を用いた実施例4-2では、第1成分の含有率が同じだが第2成分を含有しない触媒を用いた比較例4-2と比べて、生成するゲルベアルコール類の収率を向上させる効果に優れることが分かった。
更に、原料アルコールとして1-デカノール(C10)、1-ドデカノール(C12)、又は1-ヘキサデカノール(C16)を用いた実施例1-3、4-1~4-2の中でも、原料アルコールとして1-ドデカノール(C12)を用いた実施例1-3が、その効果により優れることが分かった。

Claims (6)

  1. 炭素数8以上22以下の原料アルコールを、下記第1成分及び第2成分を含有し、
    下記第1成分に対する第2成分のモル比率(第2成分/第1成分)が0.0001以上0.004以下である触媒(A)の存在下で
    前記触媒(A)と共に、水酸化カリウム、及び、水酸化ナトリウムからなる群より選ばれる少なくとも1種の塩基触媒(B)を使用し、反応させる、ゲルベアルコールの製造方法であって、
    前記触媒(A)が、前記第1成分及び第2成分が担体に担持されてなる触媒(A)であり、
    前記触媒(A)の担体が、酸化アルミニウム、活性炭、酸化チタン、酸化ジルコニウム、ゼオライト、酸化セリウム、及びハイドロタルサイトからなる群より選ばれる少なくとも1種である、ゲルベアルコールの製造方法
    第1成分:銅
    第2成分:ガリウム(Ga)、ロジウム(Rh)、パラジウム(Pd)、イリジウム(Ir)、及び白金(Pt)からなる群より選ばれる1種
  2. 前記触媒(A)中に含まれる第1成分の含有率が6質量%以上50質量%以下である、請求項1に記載のゲルベアルコールの製造方法。
  3. 前記触媒(A)の量が、懸濁床反応の場合、原料アルコールの合計量100質量部に対して0.01質量部以上10質量部以下である、請求項1又は2に記載のゲルベアルコールの製造方法。
  4. 前記塩基触媒(B)の量が、原料アルコールの合計量100モル部に対して0.1モル部以上7モル部以下である、請求項1~3のいずれかに記載のゲルベアルコールの製造方法。
  5. 前記原料アルコールが炭素数8以上18以下の第一級脂肪族アルコールである、請求項1~のいずれかに記載のゲルベアルコールの製造方法。
  6. ゲルベアルコールの製造方法に用いられる、下記第1成分及び第2成分を含有し、下記第1成分に対する第2成分のモル比率(第2成分/第1成分)が0.0001以上0.004以下である触媒であって、
    前記触媒(A)が、前記第1成分及び第2成分が担体に担持されてなる触媒(A)であり、
    前記触媒(A)の担体が、酸化アルミニウム、活性炭、酸化チタン、酸化ジルコニウム、ゼオライト、酸化セリウム、及びハイドロタルサイトからなる群より選ばれる少なくとも1種である、触媒
    第1成分:銅
    第2成分:ガリウム(Ga)、ロジウム(Rh)、パラジウム(Pd)、イリジウム(Ir)、及び白金(Pt)からなる群より選ばれる1種
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