JPH0416237A - γ―ブチロラクトン製造用触媒及びそれを用いたγ―ブチロラクトンの製造法 - Google Patents

γ―ブチロラクトン製造用触媒及びそれを用いたγ―ブチロラクトンの製造法

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JPH0416237A
JPH0416237A JP11881690A JP11881690A JPH0416237A JP H0416237 A JPH0416237 A JP H0416237A JP 11881690 A JP11881690 A JP 11881690A JP 11881690 A JP11881690 A JP 11881690A JP H0416237 A JPH0416237 A JP H0416237A
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正一 西山
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雲井 貞勝
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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、マレイン酸又はコノ\り酸無水物(以下、両
者を合わせてC4無水物と略す。)を水素化してγ−ブ
チロラクトンを製造するための改良触媒及びそれを用い
たγ−ブチロラクトンの製造法に関するものである。
〔従来の技術〕
従来、C4無水物を液相で水素化してγ−ブチロラクト
ン(以下、γ−BLと略す。)を製造するための触媒に
関し多くの提案がなされているが、これらは二つに大別
できる。例えば、Ni−Re系(特公昭43−6947
号公報) 、Ni−No系(特公昭49−5337号公
報) 、Ni−Re−Mo系(特公昭48−37673
号公報)等Niを主金属とするもの或いはCo−Pd系
(特公昭5g−29142号公報)等Coを主金属とす
るものとに分けられる。しかし、Ni系はテトラヒドロ
フラン(以下、THFと略す。)を多く生成し、又酪酸
やプロピオン酸等の副生物を伴い易いため、目的とする
γ−BLを選択的に製造できないという欠点がある。
しかも、耐酸性が乏しいため反応系中にNiが溶出しや
すく、Reを添加して耐酸性を高めているが十分ではな
い。
一方、後者のCoを主金属とするCo−Pd系触媒は、
前者のNi系と比較してγ−BL選択率は高く耐酸性の
性質も併せ持つが、水素化活性はやや劣ル。サラニ、γ
−BL選択率向上のためにクロム添加(特開昭61−1
15079号)或いは担体をケイソウ±(特開昭62−
111974号)に代えたもの或いはコバルトおよびパ
ラジウムの溶出を抑える目的で担体を酸化ニオブ(特開
昭62−111975号)にした改良触媒も出されてい
る。このように、Ni系及びCo系両者を比較した際、
Co系が副生物の生成量が少なくγ−BLの選択率が高
いという特徴を有している。
しかし、これらCo系公知触媒においてもC4無水物の
水素化では、コハク酸、マレイン酸、プロピオン酸、酪
酸、1,4−ブタンジオール等の環の開裂を伴った副生
物が得られる。また、水素化活性も十分とは言い難い。
[発明が解決しようとする課[ 従って、C4無水物を触媒の存在下に水素化してγ−B
Lを得る反応において、THF及びγ−BLのような環
状化合物の選択率が大きく、且つ水素化活性の高い触媒
の開発が強く望まれている。
[課題を解決するための手段] 本発明者らは、触媒用担体を検討していく過程で、結晶
性アルミノシリケートを担体として用いた場合、THF
もしくはγ−BLのような環状化合物を高選択率にて製
造できることを見出だした。
中でも安定化Y型ゼオライトが特異的に非常に高い活性
を示し、且つ環状化合物の生成比率が高いという興味あ
る新規な事実を見出だし、本発明を完成するに至った。
即ち、本発明は、C4無水物を触媒の存在下、水素添加
しγ−BLを得る反応において、パラジウム及びコバル
トを結晶性アルミノシリケート担体に担持した固体触媒
を使用することを特徴とするγ−BLの製造法を提供す
るものである。
以下その詳細について説明する。
本発明の触媒に用いられる担体は、結晶性アルミノシリ
ケートである。具体的にはY型、L型。
モルデナイト及びフェリエライト等いわゆるゼオライト
と称するものである。それらの結晶性アルミノシリケー
トは、そのままでも、又は通常の焼成処理或いは水蒸気
焼成、酸処理等の各種の脱アルミニウム処理によりシリ
カ/アルミナのモル比を上げた安定化ゼオライトを用い
ても良い。
該水素化反応の触媒担体としてのゼオライトは、シリカ
/アルミナのモル比が5以上であることが望ましい。
中でもY型ゼオライトを酸処理して得られるシリカ/ア
ルミナのモル比が5,8以上の安定化Y型ゼオライトを
担体として使用することは、従来の触媒と比較して極め
て高い活性と、環状化合物取得の面で極めて有利である
この結晶性アルミノシリケート類に、アルカリ金属もし
くはアルカリ土類金属塩類を担持し、焼成処理したもの
を使用しても良い。Y型、L型。
モルデナイト、フェリエライト及びそれらを脱アルミニ
ウム処理した安定化ゼオライト等はそれ自身アルカリ金
属もしくはアルカリ土類金属イオンを0〜数%含有して
いるのが一般的であるが、それらに新たにアルカリ金属
もしくはアルカリ土類金属イオン源を添加しても良い。
アルカリ金属としてはナトリウム、カリウム、セシウム
、アルカリ土類金属としてはカルシウム、マグネシウム
ストロンチウムか挙げられ、触媒調製の際にはそれらの
ハロゲン化物、硝酸塩、硫酸塩、炭酸塩及び有機酸塩の
いずれがを原料にして用いることができる。担持方法は
、一般的なイオン交換或いは含浸法等いずれの方法を用
いても構わない。
これらアルカリ金属及びアルカリ土類金属の含有率を変
えることによって、目的とするγ−BLの生成−を増加
することができる。
その含有量は、使用する金属及び安定化ゼオライトの種
類によって少し異なるが、コバルトに対する原子比が0
.05〜1.0の範囲内であればその効果を達成できる
。原子比0.1−0.4であれば、γ−BLの収率が最
も高くなる。
本発明に使用する触媒の製造法としては、特に限定はさ
れない。例示すると、 1)加熱分解可能なコバルト、パラジウムの各化合物を
ゼオライトに逐次及び同時含浸し、通常の乾燥、焼成、
還元を施す方法、 2)パラジウムをゼオライトにイオン交換し、その後コ
バルト化合物を含浸し、焼成・還元する方法、 3)コバルト、パラジウム各化合物とゼオライトとを物
理的な混合の後、焼成、還元する方法等があるが、どの
方法を用いてもさしつかえない。
使用するコバルト化合物、パラジウム化合物としては、
加熱分解可能なものであれば、特に制限はない。コバル
ト化合物としては、塩化コバルト。
硝酸コバルト、−硫酸コバルトあるいはコバルト有機錯
体等が挙げられるが、好ましくは硝酸コバルトが良い。
一方、パラジウム化合物としては、酢酸パラジウム、塩
化パラジウムアンモニウム、塩化パラジウム、硝酸パラ
ジウム、硫酸パラジウム、テトラアンミンパラジウムク
ロリド等が挙げられる。
上記コバルト、パラジウム化合物の割合は、γ−BLの
選択性に対して、重要な因子である。即ち、触媒総重量
に対してコバルトを5〜50重量%、パラジウムを0.
5〜6重量%含有するのが良い。それ未満の含有率では
水添活性が乏しく、且っγ−BLの選択率は低い。コバ
ルトとパラジウムを上記の範囲内で含んでいれば活性9
選択率共に良好な結果をもたらすことは可能であるが、
高価なパラジウムを使用するということから、好ましく
はパラジウム含量は0.2〜2重量%、コバルト含量は
5〜30重量%である方が良い。
本発明においては、触媒の形状に制限はなく、反応形式
に準じて粉末のまま若もしくは成型して用いられてもよ
い。懸濁床では粉末或いは顆粒を、固定床ではタブレッ
トの打錠成型品2球状或いは棒柱状の押し出し成型品等
が用いられる。
本発明における触媒の活性化処理としては、通常の焼成
、還元を行った後、反応に供される。
焼成、還元温度は、それぞれ300〜600℃の範囲で
空気、窒素もしくは水素気流中で行えば良く特に制限は
ない。
本発明の方法において、マレイン酸又はコハク酸の無水
物は溶媒に溶解させたのち反応に供する。
溶媒としては、水素化が進行せず且つ生成物と反応しな
いジオキサン等、もしくは溶媒回収を必要としない水素
化生成物であるγ−BLを用いるのかよい。
使用する触媒量は、適度な反応速度で水素化が進行する
必要量以上であれば良い。しかし、反応型式により使用
量が異なるため一概に限定するのは困難であるが、懸濁
床の場合であればC4無水物に対し重量ベースで1〜3
0%で、好ましくは2〜15%が良い。
本発明においては、反応は水素前圧下通常150〜30
0℃、好ましくは180〜260℃の範囲で実施され、
反応圧力は50〜300kg/cd G 、好ましくは
50〜200kg/cJGの圧力範囲が選ばれる。それ
ら未満の温度、圧力では反応速度が著しく遅く、またそ
れ以上では生成物であるγ−BLの分解、ポリマー化が
起こり実用的ではない。
本発明においては、反応は懸濁床による回分、半回分、
連続式でも、又固定床流通式でも実施できる。更に、γ
−BLの収率を向上させる意味で反応帯域から生成する
水を除去しても構わない。
[発明の効果〕 本発明は、マレイン酸又はコハク酸の無水物を触媒の存
在下水素ガス雰囲気で水素化してγ−BLを得る反応に
おいて、結晶性アルミノシリケート担体に主としてコバ
ルト及びパラジウムを担持させた触媒を用いることによ
り従来の触媒と比較してTHFやγ−BLのような環状
生成物を高収率に製造できる特徴を与えるものである。
中でも安定化Y型ゼオライト担体を用いると反応時間が
半減できる程高活性で、しかもアルカリ金属或いはアル
カリ土類金属の添加で随時目的生成物を高選択的に得る
ことができる。本発明の改良触媒は、即ちこれまで種々
提案された触媒系より、選択率及び活性において、より
優れた工業的に極めて有用なγ−BL製造触媒である。
[実施例] 以下、本発明を具体的に実施例にて説明するが本発明は
これらの実施例にのみ限定されるものではない。
(触媒の調整) 比較触媒 硝酸コバルト六水和物197gを水250 mlに溶か
した水溶液を調製し、市販のシリカゲル200gと接触
させ含浸させた後、減圧下にて水を留去した。その後、
塩化パラジウム4,2gを水200 mlに溶かした水
溶液を加え充分に混合し110℃、減圧下で10時間乾
燥させ、同物質を微細に粉砕した。引続き、窒素気流下
(流速25II/h)で450℃、3時間加熱し、さら
に同温度下水素気流下(流速21 /h)で3時間活性
化させた。得られた触媒中のコバルト、パラジウムの含
量はそれぞれ17重量%、1重量%であった。
結晶性アルミノシリケートを担体とする触媒調製NaY
 (シリカ/アルミナモル比5.6、東ソー社製TSZ
−32ONAA) 、  L型Cシ’) f)/フルミ
fモル比6.1、東ソー社製TSZ−500KOA) 
、 %ルデナィト(シリカ/アルミナモル比10.5.
東ソ社製TSZ60ONAA) 、  7 x ’J 
:r−ライト(シリカ/アルミナモル比16.8、東ソ
ー社製TSZ−720KOA >各々600℃空気焼成
品20gに、以下のように金属を担持させた。硝酸コバ
ルト六水和物2o、ggを水40m1に溶かした溶液と
、硝酸)くラジウム0.54gを水25m1に溶かした
混合溶液にゼオライトを加え含浸し、真空中で水を留去
した。その後110℃で10時間乾燥させ上記条件下触
媒を窒素及び水素で活性化させた。得られた触媒(Ca
t、No、1.2,3.4)中のコノ(ルト、1<ラジ
ウムの含量はそれぞれ17重量%、1重量%であった。
安定化ゼオライトを担体とする触媒調製(1)シリカ/
アルミナモル比14及び40の安定化Y型ゼオライト(
東ソー製、H8Z−370HtlA。
600℃空気焼成)各20gに以下のように金属を担持
させた。硝酸コバルト六水和物20.8gを水40m1
に溶かした溶液と、硝酸パラジウム0.54gを水25
m1に溶かした混合溶液にゼオライトを加え含浸し、減
圧下で水を留去した。その後110℃で10時間乾燥さ
せ上記条件下触媒を窒素及び水素で活性化させた。得ら
れた触媒(Cat、No、5.6)中のコバルト、パラ
ジウムの含量はそれぞれ17重量%、1重量%であった
(2)20gの安定化Y型ゼオライト(シリカ/アルミ
ナ比40.600℃空気焼成)を200m1の水に懸濁
させ、0. 024sol#!のテトラアンミンパラジ
ウムクロリド水溶液を所定量加え70℃で3時間イオン
交換した。濾過、洗浄、乾燥、空気焼成の後パラジウム
を1%含有する安定化ゼオライトを得た。これを2つに
分は各10gについてコバルトの担持量が異なる触媒を
調製した。硝酸コバルト六水和物8.7g、12.3g
を各々水50m1に溶した水溶液に、1%パラジウム担
持安定化ゼオライトを加え含浸させた。真空中で水を留
去し、乾燥、引続き上記条件下触媒を窒素及び水素で活
性化させた。得られた触媒のコバルト及びパラジウムの
含量は以下のようになった。
Cat、No、  Co (重量%)   Pd(tI
ffi%)7   14.8   0.80 8   20     0.85 (3)28.8gの硝酸コバルト穴水和物を水40m1
に溶かした溶液、0.58gの硝酸パラジウムを20m
1に溶かした溶液及び1.Ogの塩化カリウムを10m
1の水に溶かした水溶液を混合した溶液に、シリカ/ア
ルミナモル比40の安定化Y型ゼオライト20g(各6
00℃空気焼成)を加え含浸し、真空中で水を留去した
。同様に乾燥、活性化処理を行い、得られた触媒(Ca
t、No、9)中のコバルト、パラジウム、カリウムの
含量はそれぞれ21重量%、1重量%、2重量%であっ
た。
(4)28.9gの硝酸コバルト六水和物を水40m1
に溶かした溶液、0.58gの硝酸パラジウムを20m
1に溶かした溶液及び2.0gの塩化ナトリウムを10
m1の水に溶かした水溶液を混合した溶液に、シリカ/
アルミナモル比40の安定化Y型セオライト20g(各
600℃空気焼成)を加え含浸し、真空中で水を留去し
た。同様に乾燥、活性化処理を行い、得られた触媒(C
at、No、lO)中のコバルト、パラジウム、ナトリ
ウムの含量はそれぞれ21重量%、1重量%、3重量%
であった。
(5)安定化Y型ゼオライト20g(シリカ/アルミナ
モル比40.600℃空気焼成)を200 mlの水に
懸濁させ、アルミナに対するカリウムのモル比か10倍
量になるように1 、 5 ll1ol/i)及び3 
、 0 mol#)の塩化カリウム水溶液を加えて、7
5°C13時間イオン交換させ、濾過、洗浄、乾燥の後
、450℃で空気焼成した。カリウムの含量は各々1.
2重量%、1.4重量%であった。
次に、これを10倍量の水に懸濁させ、0.6%のテト
ラアンミンパラジウムクロリド水溶液を加え、75℃、
3時間イオン交換させた。濾過、洗浄、乾燥の後、40
0℃で空気焼成した。その結果、パラジウム及びカリウ
ムのaHkがそれぞれ0.8重量%、0.7重量%のも
のと0.5重量%、0.96重量%のものとか得られた
。さらに、コバルト含量か1296或いは109δにな
るように硝酸コバルト水溶液に、パラジウムとカリウム
を担持させた安定化ゼオライトを加え含浸した。水を真
空中で留去し、上記と同様、窒素及び水素で活性化処理
を行い触媒とした。各金属の含量は以下のようになった
Cat、No、 Co (重量%)Pd(重量%)K(
重量%)11  12   0.7   0.612 
   10      0.5      0.9実施
例1〜8.比較例1 300mlのステンレス製電磁攪拌式オートクレブに無
水コハク酸45g1ジオキサン75g及び表1に示す各
種触媒を4.5g仕込み、系内を水素で充分置換した後
、初期圧を45kg/cjGになるように水素を圧入し
た。加熱攪拌しながら240℃に昇温し、所定温度に達
してから100kg/ cj Gに調整された水素を圧
入した。その後、理論水素吸収量に達するまで反応させ
、終了後オドクレープを冷却した。室温まで冷却後、水
素をパージし液を取り出し、触媒を濾過してから濾液を
ガスクロマトグラフィーにより分析した。結果を表1に
示す。
実施例9〜11、比較例2 無水マレイン酸60g1ジオキサン60g及び表2に示
す各種触媒6gを300m1のステンレス製電磁攪拌式
オートクレーブに仕込み、系内を水素で充分置換した後
、まず加熱攪拌しながら40℃、初期圧を50kg/c
jGで1時間反応させた。
その後250℃に昇温し、所定温度に達してから100
 kg/cjGに調整された水素を圧入した。実施例1
と同様理論水素吸収量に達するまで反応させ、後処理を
してからガスクロマトグラフィーにて分析した。結果を
表2に示す。
実施例12〜16、比較例3 300 mlのステンレス製電磁攪拌式オートクレーブ
に無水コハク酸45g1ジオキサン75g及び表3に示
す触媒を4.5g仕込み、系内を水素で充分置換した後
、反応時間を3時間に設定し実施例1と同様の操作で水
素化反応を行ってからガスクロマトグラフィーにて分析
した。結果を表3に示す。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)コバルトおよびパラジウムを担持させた結晶性ア
    ルミノシリケート担体からなるγ−ブチロラクトン製造
    用触媒。
  2. (2)マレイン酸又はコハク酸の無水物を水素化反応す
    るにあたり、触媒として特許請求の範囲第(1)項記載
    の触媒を用いることを特徴とするγ−ブチロラクトンの
    製造法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000344776A (ja) * 1999-04-01 2000-12-12 Tosoh Corp トリエチレンジアミン類及びピペラジン類の製造方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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