JPH02233632A - 1,4―ブタンジオールの製法 - Google Patents

1,4―ブタンジオールの製法

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JPH02233632A
JPH02233632A JP1053741A JP5374189A JPH02233632A JP H02233632 A JPH02233632 A JP H02233632A JP 1053741 A JP1053741 A JP 1053741A JP 5374189 A JP5374189 A JP 5374189A JP H02233632 A JPH02233632 A JP H02233632A
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butanediol
mol
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貞勝 鈴木
Hiroyuki Inagaki
裕之 稲垣
Hiroshi Ueno
上野 廣
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  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は1.4−ブタンジオールの製法に関し、さらに
詳しくは、無水マレイン酸および/または無水コハク酸
を、触媒の存在下に気相で接触水素化して1.4−ブタ
ンジオールを製造する方法に関する。
従来の技術 1.4−ブタンジオールはポリブチレンテレフタレート
樹脂やポリウレタン樹脂などの原料・として有用な化合
物である。従って、i 4−ブタンジオールの安価でか
つ効率のよい製法の開発が強く望まれている。
ところで従来、無水マレイン酸および/または無水コハ
ク酸またはそれらの誘導体の接触水素化による、T−プ
チロラクトンまたは1,4一ブタンジオールの製法とし
ては、以下のようなものが開示されている。
(イ)無水マレイン酸または無水コハク酸などを亜鉛一
銅−クロムからなる触媒を用い、気相にて接触水素化す
るT−プチロラクトンの製法(特公昭44−32567
号公報)。
(口)無水マレイン酸および/または無水コハク酸を、
酸化銅一酸化ペリリウム一酸化亜鉛還元触媒存在下に、
気相で接触水素化することによるγ−プチロラクトンの
製法(特公昭4 7−2 3 2 9 4号公報)。
《八》無水マレイン酸および/またはマレイン酸を■亜
族および■亜族の元素または化合物を含む触媒の存在下
に、液相で水添することによる1.4−ブタンジオール
の製法(特開昭51−133212号公報)。
(二)マレイン酸ジエステルまたはフマル酸ジエステル
などを亜クロム酸銅触媒の存在下に、気相で水素添加分
解して、1,4−ブタンジオールを製造する方法(特開
昭61−22035号公報、特表昭62−501702
号公報)などである。
また、本発明者らも、無水マレイン酸および/または無
水コハク酸を酸化銅一酸化亜鉛触媒の存在下に、気相に
て接触水素化を行うことによる1.4−ブタンジオール
の製法を促案じている(特願昭6 3−1 7 5 0
 6 2号)。
発明が解決しようとする課題 しかしながら上記に開示された製法では、以下のような
問題点を有していた。すなわち、無水マレイン酸および
/または無水コハク酸を触媒の存在下、気相で接触水添
する方法においては、本発明者らが提案した方法を除い
て、r −プチロラクトンしか生成せず、目的とする1
.4−ブタンジオールが得られないという問題点があっ
た。また、無水マレイン酸および/またはマレイン酸を
触媒の存在下、液相で水添する方法においては約 2 
0 0 kg/cdという高圧を必要とし、従って膨大
な設備費および運転費が必要であるという問題点があっ
た。さらに、マレイン酸ジエステルなどを触媒の存在下
で、気相で水添分解する方法においては、上記のような
高圧は必要としないが、無水マレイン酸をジエステル化
する工程が必要となりプロセスが極めて複雑になるとい
う問題点があった。すなわち、モノエステルをジエステ
ルに変換する反応は平衡反応であるため、充分に反応を
進行させるためには2段階の反応工程が必要となり、モ
ノエステル化の工程を含めると3段階の反応工程の追加
が必要である。
また、従来、無水マレイン酸および/または無水コハク
酸の気相における接触水添し、1.4−ブタンジオール
を製造する方法は知られていなかった。
本発明は無水マレイン酸および/または無水コハク酸か
ら1,4−ブタンジオールを製造するに際し、設備費お
よび運転費が高い、プロセスが複雑化するという従来技
術に伴う問題点を解決しようとするものであり、1,4
−ブタンジオールの安価でかつ効率のよい製法を提供す
ることを目的としている。
課題を解決するための手段 発明の要旨 本発明者らは、ジエステルを経由せず、無水マレイン酸
および/または無水コハク酸の直接水添を低圧下で行っ
て、1,4−ブタンジオールが製造できつればそのメリ
ットは大きいと考え、その気相水添法を種々検討した。
また、従来、無水マレイン酸および/または無水コハク
酸の気相水添においてT−プチロラクトンしか得られて
いないのは、いずれも低い水素/原料比かつ常圧近辺で
反応を行っているためであると考え、従来より高い水素
/原料比および気相を保てる範囲内の加圧下で水素化反
応を行ったところ高収率で1.4−ブタンジオールを製
造しうろことを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は無水マレイン酸および/または無水
コハク酸を接触水素化して1.4−ブタンジオールを製
造する方法において、銅およびマンガンを含む触媒の存
在下に、気相で反応を行うことを特徴とする1.4−ブ
タンジオールの製法に関するものである。
触   媒 本発明で用いられる触媒は、通常は予め酸化銅一酸化マ
ンガン触媒を還元したものである。
このような触媒は、たとえば水に硝酸銅などの銅化合物
および硝酸マンガンなどのマンガン化合物を溶解し、加
温攪拌下に炭酸ナトリ水溶液を溶液が中性になるまで滴
下混合し、得られた固体を濾過により、回収し、乾燥、
焼成工程を経た後、成形機を用いて所定の形状に成形す
ることにより調製する。この調製法では酸化銅一酸化マ
ンガン触媒が得られる。
本発明の触媒の還元は、たとえば、2容量%の水素を含
む窒素ガスを触媒に対して、常温・常圧換算でのガス空
間速度(G.H,S.V,、以下、G, H, S. 
V.は、すべて常温・常圧換算値で示す。)2400時
間−1程度で数十kg / cd Gの加圧下に170
℃にて1昼夜流通後、さらに水素濃度を徐々に上げ10
0容量%として、触媒床温度200℃にて数時間流通す
ることにより処理を行う。
溶   媒 本発明で用いられる溶媒は特に限定しないが、たとえば
、T−プチロラクトン、テトラヒドロフラン、ジメチル
エーテル、ジエチルエーテル、1、4−ジオイサンなど
が用いられる。このうちT−プチロラクトンは、無水マ
レイン酸および無水コハク酸の良溶媒であるとともに水
添生成物の一つであり、かつ1.4−ブタンジオー.ル
の中間体と考えられるので特に好ましい。また溶媒は用
いなくともよい。
接触条件 無水マレイン酸および/または無水コハク酸と水素ガス
との混合気体と触媒との接触は、従来から知られている
方法の中から適宜選択できる。たとえば、混合気体と接
触とを固定床方式で接触させる方法、移動床方式で接触
させる方法、流動床方式で接触させる方法などを採用す
ることができる。また場合によっては、混合気体と触媒
を回分方式で接触させることもできる。
無水マレイン酸および/または無水コハク酸と水素ガス
との混合気体と触媒との接触時間は、G,H,S.V.
t’1 0 0 0〜1 0 0 0 0 0時間−1
、好ましくは1500〜20000時間−1程度である
本発明における反応温度は170〜280℃程度であり
、反応圧力は1 0 〜1 0 0 kg/catG程
度であり、無水マレイン酸および/または無水コハク酸
に対する水素ガスのモル比は50〜1500程度である
。反応温度、反応圧力および水素ガス/原料モル比は系
を気相に保ちうる範囲から適宜選択される。
但し、水素ガス/原料モル比が50未満であると、反応
速度の低下みよび炭素状物質の生成による触媒劣化を引
起し易く、一方1500を超えると大量の水素をリサイ
クルしなければならないので経済的に不利となりいずれ
も好ましくない。
発明の効果 本発明の方法により、無水マレイン酸および/または無
水コハク酸から1,4−ブタンジオールを1段階反応に
て高収率で得ることができ。
また、無水マレイン酸および/または無水コ/%ク酸の
ジエステル化工程を経由しないため、プロセスを著しく
簡略化できつる。さらに、液相水添技術と比較して、は
るかに低圧下で1,4一ブタンジオールを製造すること
ができるので、設備費および運転費を低減できるという
効果が得られる。
以下、本発明を実施例により説明するが、本発明はこれ
ら実施例に限定されるものではない。
実施例1 銅、マンガン、カリウムを金属としてそれぞれ15.3
重量%、42.0重量%および0.9重量%含有する市
販の銅一マンガン系酸化物触媒(東洋シーシーアイ■製
商品名KCG)15ccを固定床反応器(15mmφX
600mm)に充填し、窒素気流中で40kg/Cvl
Gに加圧するとともに170℃に加熱した。その後、窒
.素気流中に水素を徐々に添加して、2容量%の水素を
含む窒素ガスを4 0 kg/cafG, 1 7 0
℃、G, }l.S.V,2400時間−1にて1晩流
通した。さらに触媒床温度が200℃を超えないように
注意しながら、水素濃度を徐々に上げ100容量%の水
素とし、4 0 kg/cnfG,  2 0 0℃、
G, I{.S, V.2400時間−1にて2時間還
元処理を行った。
上記の固定床反応器を230℃に加熱した後、無水マレ
イン酸のT−プチロラクトン溶液(無水マレイン酸/γ
−7チロラクトン=1/1モル比)および水素を無水マ
レイン酸およびT−プチロラクトンの和1モルに対し2
00モルの割合で40kg/cnfGの加圧下G.H.
S.V. 7 2 0 0時間−1の条件下で流通した
。生成物はガスクロマトグラフィーにより分析し、生成
物の同定はGC−MSによって行った。
その結果、無水マレイン酸の転化率は100モル%であ
り、供給した無水マレイン酸に対し、1,4−ブタンジ
オールが67.2モル%、テトラヒド口フランが5.4
モル%およびn−ブタノールが4.8モル%生成した。
その他にn−プロパノールが微量生成したが、無水コハ
ク酸は生成物中より検出されなかった。
実施例2 触媒の還元処理時の圧力$よび反応圧力を15kg/c
nG,反応温度を210℃、無水マレイン酸とγ−プチ
ロラクトンのモル比を1/3、G, H.S.V.を3
200時間−1とした以外は、実施例1と同様にして触
媒の還元処理および−,四一ブタンジオールの製造を行
った。
その結果、無水マレイン酸の転化率は100モル%であ
り、供給した無水マレイン酸に対し、1.4−ブタンジ
オールが70.6モル%、テトラヒドロフランが4.8
モル%およびn−ブタノールが6.4モル%生成した。
尚、無水コハク酸は生成物中より検出されなかった。
実施例3 銅、マンガンを金属としてそれぞれ22重量%および5
0重量%含有する市販の銅マンガン系酸化物触媒(日産
ガードラー■製商品名N140)を用いた以外は、実施
例2と同様にして触媒の還元処理および1.4−ブタン
ジ才一ルの製造を行った。
その結果、無水マレイン酸の転化率は100モル%であ
り、供給した無水マレイン酸に対し、1,4−ブタンジ
オールが22.4モル%、テトラヒドロフランが1.8
モル%およびn−ブタノールが0. 8モル%生成した
。尚、無水コハク酸は生成物中より検出されなかった。
実施例4 硝酸銅(Cu(NO.)2− 3H*0) 4 8. 
3 2 gおよび硝酸マンガン(Mn(Nロa)2”6
Lロ)114.83gを水6 0 0mgに溶解した。
この溶液を70〜75℃に保ちながら攪拌下に1モル/
iの濃度の炭酸ナトリウム水溶液を、溶液のpHが7.
1になるまで滴下し、その後約80℃に保って90分間
攪拌を続けた。放冷後、得られた固体を濾別し、60℃
の温水約101を用いて通水洗浄した。引き続き、空気
を送気しながら、120℃、12時間乾燥し、さらに4
00℃にて3時間焼成して50gの固体を得た。この固
体を成形、粉砕後6〜10メッシコをふるいとり、酸化
銅および酸化マンガンからなる固体触媒を得た。得られ
た触媒の銅およびマンガンの金属としての含有量はそれ
ぞれ21.2重量%および40.6重量%であった。
上記で調製した触媒15ccを用いて、実施例2と同様
にして触媒の還元処理および1.4−ブタンジオールの
製造を行った。
その結果、無水マレイン酸の転化率は100モル%であ
り、供給した無水マレイン酸に対し、1.4−ブタンジ
オールが56.0モル%、テトラヒドロフランが4.2
モル%およびn−ブタノールが10.4モル%生成した
。尚、無水コハク酸は生成物中より検出されなかった。
実施例5 無水マレイン酸を無水コハク酸に代えた以外は、実施例
2と同様にして触媒の還元処理および1.4−ブタンジ
才一ルの製造を行ったところ、実施例2とほぼ同様の反
応生成物が得られた。
実施例6 実施例4で使用した還元触媒を用い、無水マレイン酸の
1.4−ジオキサン溶液(無水マレイン酸/1,4−ジ
オキサン=173モル比)および水素を無水マレイン酸
1モルに対し800モルの割合で、210℃、40kg
/enfGの加圧下、G,H,S,V, 1 6 0 
0時間−1の条件下で流通した。
その結果、無水マレイン酸の転化率は100モル%であ
り、供給した無水マレイン,酸に対して、1、4−ブタ
ンジオールが92.1モル%およびテトラヒドロフラン
が6.3モル%生成した。
尚、無水コハク酸は生成物中より検出されなかった。
実施例7 実施例4で使用した還元触媒を用い、溶媒を使用せずに
、無水マレイン酸と水素の混合気体(1:600モル比
)を220℃、60kg/cdG(7)加圧下、G.H
.S.V. 4 8 0 0時間−1の条件下で流通し
た。
その結果、無水マレイン酸の転化率は100モル%であ
り、供給した無水マレイン酸に対し、1,4−ブタンジ
オールが95.4モル%およびテトラヒドロフランが2
.6モル%生成した。尚、無水コハク酸は生成物中より
検出されなかJ。
実施例8 無水マレイン酸のT−プチロラクトン溶液の代わりに、
無水マレイン酸と無水コハク酸をTープチロラクトンに
溶解した溶液(無水マレイン酸/無水コハク酸/T−プ
チロラクトン=3/1/4モル比)を用い、水素を無水
マレイン酸、無水コハク酸およびT−プチロラクトンの
和1モルに対し200モルの割合で流通した以外は実施
例1と同様にして触媒の還元処理および反応を行った。
その結果、無水マレイン酸の転化率は100モル%であ
り、供給した無水マレイン酸と無水コハク酸の和に対し
て、1.4−ブタンジオールが70.4モル%、テトラ
ヒド口フランが6.5モル%およびn−ブタノールが3
.9モル%生成した。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)無水マレイン酸および/または無水コハク酸を接
    触水素化して1,4−ブタンジオールを製造する方法に
    おいて、銅およびマンガンを含む触媒の存在下に、気相
    で反応を行うことを特徴とする1,4−ブタンジオール
    の製法。
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