JPH0133463B2 - - Google Patents

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JPH0133463B2
JPH0133463B2 JP55143576A JP14357680A JPH0133463B2 JP H0133463 B2 JPH0133463 B2 JP H0133463B2 JP 55143576 A JP55143576 A JP 55143576A JP 14357680 A JP14357680 A JP 14357680A JP H0133463 B2 JPH0133463 B2 JP H0133463B2
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JP
Japan
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catalyst
alkyl
formula
ester
compound
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JP55143576A
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English (en)
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JPS5767551A (en
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Ansonii Pesa Furederitsuku
Marii Gurahamu An
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Standard Oil Co
Original Assignee
Standard Oil Co
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】
本発明はオレフインへのガス状シアン化水素の
新規な接触的付加法に関する。 気相で非活性オレフインをヒドロシアノ化する
方法はいくつか知られている。テツター
(Teter)の米国特許第2385741号は微細金属コバ
ルト触媒の存在で非活性オレフインへのシアン化
水素の付加を記載している。ダルビス(Darvis)
の米国特許第3278575号および第3278576号は微細
金属ニツケルまたはパラジウムも非活性オレフイ
ンへのシアン化水素の付加を接触するのに用いる
ことができることを記載している。これらの方法
のいずれによつても得られる有機ニトリルの最高
収率は42%である。 さらに、公知技術、即ちコルダール(Cordar)
の米国特許第2904581号によれば、活性オレフイ
ンからも有機ニトリルが得られるとされている。
活性オレフインとはオレフイン炭素原子に近接し
て活性化基を有する炭化水素のことである。この
活性化基がオレフイン炭素に隣接していることが
好ましい。この方法によれば80%までの収率が得
られている。残念ながら上記方法は液相法であ
り、記載の反応条件ではシアン化水素および活性
オレフインの両方とも重合しやすい。また、反応
生成物から当該の均一系触媒を分離することも非
常に困難である。 本発明の方法は公知技術の気相法よりもずつと
高収率で有機ニトリルを与えるものである。さら
に、実質的に低温でこれらの高い収率が達成でき
る。最後に、本発明の方法は気相で行うので、シ
アン化水素および活性オレフインの重合問題が回
避できる。 周期律表第A族および第A族からなる群か
ら選ぶ元素を少なくとも一つ含む触媒の存在で活
性オレフインをガス状シアン化水素と接触するこ
とによりニトリルが製造できることを見出した。 詳しく言えば、本発明の方法はアルカリ金属を
含む触媒の存在でα,β−不飽和アクリル酸アル
キルをガス状シアン化水素と接触することにより
高収率でシアノエステルを与える。 本発明に依れば、シアン化水素を活性オレフイ
ンに接触的に付加することによりニトリルを製造
する。本発明の方法で起こる全反応は以下の式で
示すことができる。 但し、R1、R2、R3およびXは以下に規定するも
のとする。 ニトリル類は溶剤等に広範な用途を有するよく
知られた有機化合物である。これらはまた、例え
ば、V.ミグリデイヒヤン(Migridichian)著、
アメリカ化学会モノグラフ(American
Chemical Society Monograph)第105巻、レイ
ンホールド出版(ニユーヨーク、1947年版)
(Reinhold Publishing Company(New York、
1947))、「有機シアン化合物の化学」(“The
Chemistry of Organic Cyanogen
Compounds”)のようなテキストにも記載されて
いるように、広範な有機化合物の製造のための中
間体としても重要である。 反応物 本発明に用いることのできる好ましい活性オレ
フインは一般式 を有するいずれかの化合物である。但し、R1
R2およびR3はそれぞれ独立的に (1) 水素、 (2) C1−C4アルキル、 (3) 芳香族炭化水素残基、 (4) 脂環式炭化水素残基、 (5) アラルキル炭化水素残基、 (6)
【式】(但し、R4は水素または C1-4アルキルであり、nは0〜4である)、お
よび (7)
【式】(但し、R5は水素または C1-4アルキルであり、sは0〜4である)、 からなる群から選び、Xは (1)
【式】(但し、R6は水素または C1-12アルキルであり、tは0〜2である)、 (2) −(CH2u−CN(但し、uは0または1であ
る)、および (3)
【式】(但し、R7は水素または C1-12残基であり、vは0〜2である)、 からなる群から選ぶ。これらの活性オレフインの
例には、アクロレイン、メタクロレイン、アクリ
ロニトリル、メタクリロニトリル、アクリル酸メ
チルおよびアクリル酸エチルがある。 R1、R2およびR3はそれぞれ独立的に、 (1) 水素、 (2) C1-4アルキル、 から選び、Xは (1)
【式】(但し、R6はHまたはC1-4アルキ ルである)、 (2) −CN、 (3)
【式】(但し、R7はHまたはC1-4アルキル である)、 からなる群から選ぶことが好ましい。 該オレフイン性不飽和化合物は、R1、R2およ
びR3をそれぞれ独立的に水素およびメチルから
選び、Xが
【式】および
【式】である化合物 であることが一層好ましい。 該活性オレフインをガス状シアン化水素に接触
してシアノエステルを製造する。オレフインのシ
アン化水素に対する比は重大因子ではない。本反
応は過剰のオレフインまたは過剰のシアン化水素
のいずれを用いても進行する。しかしながら、活
性オレフインを過剰に用いることが好ましい。こ
れによりHCNのロスが最小限に抑えられるから
である。そこで、活性オレフインのHCNに対す
るモル比は1以上、好ましくは約1〜10を用いる
ことが好ましい。 所望により、反応物、生成物および触媒に対し
て不活性なキヤリヤーガスを該反応系に含むこと
もできる。例えば、窒素、希ガス、低級アルカ
ン、一酸化炭素、二酸化炭素、アンモニアおよび
少量の硫化水素のようなガス類を本反応系に添加
することができる。 操業条件 本発明の方法の実施においては、活性オレフイ
ンとシアン化水素を気相で以下に示す触媒と接触
する。本方法は連続法で実施することが好ましい
が、バツチ法でも行うことが可能である。固定お
よび流動触媒床のいずれも用いることができる。 反応温度は普通、40℃〜350℃、好ましくは150
〜300℃に保つ。反応圧力は普通、0〜100psi、
好ましくは10〜40psiに保つ。本方法を連続法で
実施する場合、接触時間は普通10秒〜10分、好ま
しくは10秒〜5分である。本反応をバツチ法で実
施する場合、反応物および触媒は相互を10分〜6
時間、好ましくは1/2時間〜4時間接触させる。
所望ならば、10分以下または6時間以上の反応時
間も可能であるが、上記範囲に反応時間を保つた
本が良好な結果が得られる。 触 媒 本方法で使用する不均一系触媒は周期律表第
A族および第A族からなる群から選ぶ少なくと
も一つの元素からなる。K、Li、Cs、Ca、Baお
よびMgのうちの少なくとも一つからなる触媒が
好ましい。K、LiおよびCsの少なくとも一つを
含む触媒が特に好ましい。本触媒は第B族、第
VB族、第V族および第B族から選ぶ種々
の金属を助触媒にすることができる。好ましい助
触媒としてはRu、Cr、Mn、Cu、NiおよびTiが
ある。 本触媒は主として用いる温度に耐え得る金属の
化合物である。これらの種々の金属化合物には、
酸化物、水酸化物、および種々の塩、例えばフロ
シアン塩、リン酸塩、炭酸塩、ケイ酸塩、アルミ
ン酸塩、シアン化物、および有機酸塩、例えば酢
酸塩、ギ酸塩および酪酸塩がある。酸素または酸
素含有陰イオンを含む触媒が好ましい。当該の遊
離の金属も用いることができる。若干塩基性の化
合物または少なくとも一部がシアン化水素と反応
して金属シアン化物を形成する化合物が特に良い
ことが分つた。 本触媒は当該技術分野で周知の方法により調製
することができる。例えば、可溶性化合物の溶液
を不活性担体上で蒸発させ、あるいは不溶性化合
物または遊離金属の水性スラリを不活性担体と混
合し、過し、該過ケークをプレスし、乾燥お
よび焼成して、および最終的に該過ケークを望
む粒径に粉砕することによつて触媒を調製するこ
とができる。該触媒に使用することのできる不活
性担体には、アルミン酸塩、ケイ酸塩、チタン酸
塩、リン酸塩およびこれらの混合物がある。アル
ミン酸塩およびケイ酸塩が担体として好ましい。
石英、ケイソウ土、種々のクレーおよび軽石のよ
うな塩基性化合物も用いることができる。 回 収 本反応の終了時に得られる反応生成物は一部が
気相にある。この反応生成物を適当な既知の分離
操作にかけて最終製品を得ることができる。 例えば、該生成物を凝縮して液体にすることが
できる。この液体生成物を過して触媒を除去
し、次いで溶媒抽出および蒸留によつて各成分に
分離することができる。 特定の具体例 本発明を一層明確に説明するために、以下の実
施例を示す。これらの実施例においては次の定義
を用いた。 収率=生成したニトリル生成物のモル数/供給した
HCNのモル数 実施例 1 低表面積アルミナ担持7.6%LiOAcからなる触
媒を以下のようにして調製した。まず、4.11gの
LiOAcを20gの水に溶解した。次に50gの低表
面積アルミナ、即ちg当りの表面積5m2以下であ
るアルミナを上記リチウム溶液にかきまぜた。こ
の混合物を125℃で15時間乾燥し、350℃で16時間
〓焼した。 上記触媒40c.c.を反応器に仕込んだ。該触媒床上
に窒素を流しながら炉で該反応器を加熱した。反
応温度が250℃に達したときに、上記ガスを窒素
中7%〜10%HCNの混合物に変え、反応系を15
分間平衡に至らせた。次いでアクリル酸メチルを
10c.c./時間の速度でポンプ送入した。該反応器の
流出物をドライアイス冷却した一対のガラス製凝
縮器に通し、生成物を捕集した。該生成物を室温
まで戻し、秤量し分析した。結果を第表に示
す。 実施例 2 低表面積アルミナ担持11.2重量%KNO3からな
る触媒を以下のようにして調製した。まず、6.31
gのKNO3を20gの水に溶解した。次に、50gの
低表面積アルミナ、即ちg当り5m2以下の表面積
を有するアルミナを上記カリウム水溶液に混合し
た。この混合物を125℃で15時間乾燥し、260℃で
5時間および538℃で15時間〓焼した。 上記で調整した触媒を実施例1に記載の実験装
置に仕込んだ。結果を第表に示す。 実施例 3−5 実施例2に記載の方法により第A族または第
A族元素を含むその他の触媒を調整した。これ
らの触媒も実施例1に記載の実験装置に仕込ん
だ。結果を第表に示す。 実施例 6 MgAl2O4からなる触媒を以下のようにして調
製した。まず、85.47gのMg(NO32・6H2Oを水
に溶解した。次に、33.99gのAl2O3粉末を水中の
スラリとした。これら二つの水溶液を混合し歯み
がき状のコンシステンシーにまで蒸発した。次い
でこの混合物を125℃で15時間乾燥し、500〓で5
時間および1,000〓で20時間〓焼した。この触
媒を実施例1に記載の実験装置に仕込んだ。結果
を第表に示す。 実施例 7および8 実施例6に記載の方法によりカリウムを含む触
媒を調製した。これらの触媒もまた実施例1に記
載の実験装置に仕込んだ。結果を第表に示す。 実施例 9 低表面積アルミナ担持23.78g重量%のKMo
(CN)6からなる触媒を以下のようにして調製し
た。まず、15.6gのKMo(CN)6を20gの水に溶解
した。50gの低表面積アルミナをこの水溶液に混
合した。次いでこの混合物を125℃で15時間乾燥
し、350℃で3時間〓焼した。この触媒を実施例
1に記載の実験装置に仕込んだ。結果を第表に
示す。 実施例 10−12 カリウムを含む別の触媒を調製し、実施例1に
記載の実験装置に仕込んだ。結果を第表に示
す。
【表】 実施例 13−18 CaAl2O4からなる触媒を以下のようにして調製
した。まず78.72gのCa(NO32・4H2Oを水に溶
解した。また、33.99gのAl2O3粉末を水中でスラ
リとした。これら二つの水溶液を混合し、歯みが
き状のコンシステンシーとなるまで蒸発させた。
次いでこの混合物を125℃で15時間乾燥し、500〓
で5時間および1000〓で20時間〓焼した。次いで
本触媒を実施例1の実験装置に仕込んだが、但し
操業条件は第表に示すように調整した。これら
の実験の結果を第表に示す。 実施例 19−22 その他の触媒も種々の操業条件下で試験した。
これらの結果を第表に示す。
【表】 実施例 23−25 これらの実施例では実施例2に示した触媒およ
び実験装置を用いた。三種の異なる活性オレフイ
ンを試験したが、そのいずれもが多少のニトリル
を与えた。結果を第表に示す。 第表 その他の活性オレフインのヒドロシアノ化 HCN供給速度:50c.c./分(窒素中7%〜10%
HCN) オレフイン供給速度:10ml/時間 触媒:HSAA担持11.20%KNO3 温度:150℃ 圧力・大気圧実施例 活性オレフイン ニトリルの収率(%) 23 アクリル酸 約1 24 アクロレイン 約1 25 アクリロニトリル 約1 本発明に関してごく少数の特定の具体例を示し
たが、本発明の精神および範囲からはずれること
なく多くの追加および変形が可能である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 オレフイン系アルキルカルボン酸エステル
    を、気相に於て、ガス状シアン化水素と、 Li、Na、K、Rb、Cs、Ba、Mg、Ca、及び
    Srからなる群から選んだ少なくとも一つの元素
    を含む触媒の存在下に於て、 接触することからなるシアノエステルの製造
    法。 〔たゞし、該触媒は該元素を含有する化合物を、
    空気中、100〜600℃の温度に於て〓焼することに
    より調整されたものであり(なお該化合物は常温
    常圧に於て安定なものであり)、かつ 反応体エステルが次式により示されるものであ
    る。 (但し、R1、R2およびR3はそれぞれ独立的に (1) 水素、 (2) C1-4アルキル (3)【式】(但し、R4はHまたは C1-4アルキルであり、nは0〜4である)、お
    よび (4)【式】(但し、R5はHまたは C1-4アルキルであり、sは0〜4である) から選ばれ、 かつXは、 【式】(但し、R6は、C1-12アル キルであり、tは0〜2である。)〕 2 R1、R2およびR3がそれぞれ独立的にHおよ
    びC1-4アルキルから選ばれる特許請求の範囲第1
    項記載の方法。 3 R1、R2およびR3がそれぞれ独立的にHおよ
    びCH3から選ばれる特許請求の範囲第1項記載の
    方法。 4 Xが (但し、R6はC1-4アルキルである) からなる群から選ばれる特許請求の範囲第1項記
    載の方法。 5 エステルがメチルアクリレートである特許請
    求の範囲第1項記載の方法。 6 HCNに対するエステルのモル比が1:1〜
    10:1である特許請求の範囲第1項記載の方法。 7 反応圧が0psig〜100psigである特許請求の範
    囲第1項記載の方法。 8 反応温度が100℃〜300℃である特許請求の範
    囲第1項記載の方法。 9 触媒がLi、Na、K、Rb、Cs、Mg、Ca、
    Sr、Ba及びそれらの混合物の、少なくとも一つ
    である特許請求の範囲第1項記載の方法。 10 触媒が、Ru、Cr、Mn及びCuからなる群
    から選んだ助触媒を含むことからなる特許請求の
    範囲第1項記載の方法。 11 触媒が実質的にNiを含まないことを特徴
    とする特許請求の範囲第1項記載の方法。 12 化合物が、酸化物、水酸化物、シアン化
    物、フエロシアン化物、硝酸塩、リン酸塩、ハロ
    ゲン化物、炭酸塩、ケイ酸塩、アルミン酸塩、チ
    タン酸塩、酢酸塩、ギ酸塩及びブチレートの形に
    ある当該元素から選ばれたものであることを特徴
    とする特許請求の範囲第1項記載の方法。 13 触媒が、実質的に不活性な担体上に支持さ
    れることからなる特許請求の範囲第1項記載の方
    法。 14 担体が、アルミナ、シリカ、アルミナ−シ
    リカ、チタニヤ及びジルコニヤである特許請求の
    範囲第1項記載の方法。
JP14357680A 1980-10-14 1980-10-14 Hydrocyanation of active olefin Granted JPS5767551A (en)

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US3878238A (en) * 1973-11-08 1975-04-15 Sekhrab Iskenderogly Mekhtiev Method of producing methacrylonitrile
US4052332A (en) * 1976-04-20 1977-10-04 E. I. Du Pont De Nemours And Company Catalyst regeneration with impregnation of bismuth and molybdenum

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