JPH06157409A - 炭酸オキシエチルメチルエステルの製造方法 - Google Patents

炭酸オキシエチルメチルエステルの製造方法

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JPH06157409A
JPH06157409A JP4333859A JP33385992A JPH06157409A JP H06157409 A JPH06157409 A JP H06157409A JP 4333859 A JP4333859 A JP 4333859A JP 33385992 A JP33385992 A JP 33385992A JP H06157409 A JPH06157409 A JP H06157409A
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reaction
carbonic acid
zeolite
methanol
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JP4333859A
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Tadami Kondo
忠美 近藤
Yoshimi Okada
佳巳 岡田
Fumiaki Tanaka
文明 田中
Sachio Asaoka
佐知夫 浅岡
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Chiyoda Corp
Original Assignee
Chiyoda Chemical Engineering and Construction Co Ltd
Chiyoda Corp
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  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 炭酸エチレンとメタノールとを反応させて、
高選択率で炭酸オキシエチルメチルエステルを製造する
方法の提供。 【構成】 メタノール及び炭酸エチレンを、温度20〜
180℃、圧力0〜25kg/cm2 Gの条件下、アル
カリ金属イオン及び/またはアルカリ土類金属イオンで
交換されたゼオライトと接触反応させることを特徴とす
る炭酸オキシエチルメチルエステルの製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、メタノール及び炭酸エ
チレンとを原料として、アルカリ金属イオン及び/また
はアルカリ土類金属イオンで交換されたゼオライトの存
在下において炭酸オキシエチルメチルエステルの製造方
法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、メタノールと炭酸エチレンを均一
系または不均一系触媒の存在下に反応させて炭酸ジメチ
ルとエチレングリコールを製造する方法が知られてい
る。均一系触媒反応による製造方法としては、トリエチ
ルアミン等のアミン類、ナトリウム等のアルカリ金属、
クロロ酢酸ナトリウムまたはナトリウムメチラートのア
ルカリ金属化合物及びタリウム化合物等を触媒とする方
法がある。一方、不均一系触媒反応による製造方法は、
均一系触媒反応に比して反応混合物と触媒との分離が容
易であり工業的に好ましく、従来からイオン交換樹脂を
触媒として用いる方法がある。例えば、特開昭64−3
1737号公報においては、各種官能基を有するイオン
交換樹脂、無定形シリカ中にアルカリ及びアルカリ土類
金属ケイ酸塩を含浸せしめたもの、及びアンモニウム交
換Y型ゼオライトを触媒に用いる不均一系触媒反応方法
が提案されている。
【0003】上記のメタノールと炭酸エチレンの反応過
程においては、中間体としてモノメタノール置換体の炭
酸オキシエチルメチルエステルが生成し、その後、更
に、メタノールと反応して炭酸ジメチルとエチレングリ
コールになるものと考えられている。例えば、特開平3
−109358号公報には、前記従来法と同様にイオン
交換樹脂を触媒、即ち、第4級アンモニウム基または第
3級アミン基を官能基として、炭酸根及び/または炭酸
水素根を含有する固体塩基性アニオン交換樹脂を触媒と
する炭酸エチレン等環状カーボネートとメタノール等ア
ルコールとから炭酸ジメチル等のジアルキルカーボネー
トを製造する方法に関し、収率の向上等を目的に反応系
の水分を所定量以下とすることを提案しているが、その
中で中間体の上記炭酸オキシエチルメチルエステル等ア
ルコールモノ置換体の中間体の生成を示している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記等
の従来の炭酸ジメチル製造法において、中間体化合物を
明確に確認した例は知られていない。本発明は、炭酸エ
チレンとメタノールとから炭酸ジメチルを生成する過程
における中間体である炭酸オキシエチルメチルエステル
を選択的に生成し得ることを目的とする。発明者らは、
前記炭酸ジメチル製造の従来法の不均一系触媒であるイ
オン交換樹脂の欠点を改良し、触媒活性の向上及び反応
の安定性、転化率及び反応速度の向上等を可能とする触
媒について検討すると共に、上記目的の達成を図った。
即ち、前記従来提案のイオン交換樹脂、アルカリ及びア
ルカリ土類金属のケイ酸塩を含浸したシリカ等を触媒と
した場合、触媒活性点が不規則に存在することになり、
触媒活性の向上を図ることは困難と考えられる。また、
この触媒活性が比較的低いイオン交換樹脂触媒を用い
て、反応速度を向上させ転化率を高めようとする場合、
反応温度を上げる必要があるが、イオン交換樹脂は熱的
安定性が低く、反応温度を上昇させる場合でも高々12
0℃程度までであり、著しい生産性の向上は期待できな
い。
【0005】発明者らは、従来から主流となっている当
該転化反応においてイオン交換樹脂触媒を使用するとい
う発想を転換し、前記特開昭64−31737号公報で
触媒の一種に提案されているゼオライト触媒を検討対象
とした。即ち、ゼオライトは、耐熱性に優れ必要に応じ
高温での反応も可能であり、更に、その結晶性アルミノ
ケイ酸塩を構成するアルミノケイ酸の三次元骨格構造の
縮合陰イオン空洞には陽イオンを含ませることができる
ため、均一な活性点を形成する可能性があるものと考察
したためである。しかし、上記提案のアンモニウム交換
Y型ゼオライトは、アンモニア成分が揮発性であること
から、活性点が不安定となり易く、触媒活性も低くなる
おそれがある。実際、後記する比較例において、反応温
度50℃では、転化反応に対する触媒活性の発現が観察
されなかった。そのため、発明者らは、他の各種カチオ
ン置換ゼオライト触媒における反応性について検討し、
本発明を完成した。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、メタノ
ール及び炭酸エチレンを、温度20〜180℃、圧力0
〜25kg/cm2 Gの条件下、アルカリ金属イオン及
び/またはアルカリ土類金属イオンで交換されたゼオラ
イトと接触反応させることを特徴とする炭酸オキシエチ
ルメチルエステルの製造方法が提供される。
【0007】
【作用】本発明は上記のように構成され、均一な触媒活
性点を有するゼオライト触媒を用いるため、高転化率で
炭酸オキシエチルメチルエステルを得ることができる。
また、特に、カルシウム(Ca)交換A型ゼオライト、
アルカリ金属イオン及び/またはアルカリ土類金属イオ
ンで交換されたX型及びY型ゼオライトを使用すること
により、炭酸エチレンとメタノールとの転化反応におい
て炭酸オキシエチルメチルエステルを高選択率で生成す
ることができる。本発明で用いるゼオライト触媒は、ア
ルカリ金属及び/またはアルカリ土類金属交換ゼオライ
トであり、所定の反応条件下において触媒活性を安定に
保持することができる。
【0008】以下、本発明について詳細に説明する。本
発明におけるメタノールと炭酸エチレンとの反応は、前
記したように考察はされていたが、現実には反応生成物
として確認されてはいなかった。本発明の反応原料であ
るメタノール及び炭酸エチレンは、特に、制限されるも
のでなく、一般の市販品を用いることができる。通常、
市販品をそのまま、または、脱水処理して用いることが
できる。
【0009】本発明の触媒を構成するゼオライトは、天
然ゼオライトまたは合成ゼライトのいずれでもよいが、
所定の品質を保持する均質性からは、一般に合成ゼオラ
イトが好ましい。また、通常用いるゼオライトのSiO
2 /Al23 モル比は1〜100である。具体的に
は、ゼオライトA、ホージャサイト、ゼオライトL、モ
ルデナイト、ZSM−5型ゼオライト等のゼオライトが
使用される。本発明において使用する触媒は、上記ゼオ
ライトが、元素周期律表のIa及び/またはIIa族に
属するアルカリ金属及び/またはアルカリ土類金属でイ
オン交換されたアルカリ金属及び/またはアルカリ土類
金属交換ゼオライトである。特に、カルシウム(Ca)
交換A型ゼオライト、アルカリ金属及び/またはアルカ
リ土類金属イオンで交換されたX型及びY型ゼオライト
の使用が好ましい。上記ゼオライト触媒の使用形態は、
特に、制限されるものでないが、通常、パウダー状、ペ
レット状またはビーズ状として用いることができる。
【0010】本発明の反応形態は特に制限されるもので
ない。例えば、流動床、固定床を用いる流通方式または
攪拌方式等一般公知の反応形態を採ることができる。こ
れらの反応方式で、上記したアルカリ金属及び/または
アルカリ土類金属交換ゼオライト触媒の存在下、原料メ
タノール及び炭酸エチレンを接触させ、転化反応させて
炭酸オキシエチルメチルエステルを得ることができる。
また、反応は連続的であっても、回分式であってもよ
く、反応形態と併せ、各目的に応じて適宜選択すること
ができる。
【0011】本発明の反応条件は、反応温度20〜18
0℃、反応圧力は0〜25kg/cm2 G、流通反応に
あっては液空間速度(LHSV)0.1〜10hr-1
範囲で行うことができる。この場合、反応温度が20℃
未満であると反応速度が低下し実用的でない。また、1
80℃より高温であると重質化等の副反応が起きるよう
になり好ましくない。また、反応圧力が減圧では反応が
進まず、また、25Kg/cm2 Gを超えて加圧しても
より以上の反応促進の効果は得られない。更に、LHS
Vが0.1hr-1未満では十分な処理量が取ることがで
きず実用的でない。一方、10hr-1を超えると反応の
転化率が極めて低くなり不都合である。上記の温度及び
圧力は、反応原料及び反応生成物等の反応系を液相状態
に保持するように選択する。上記反応条件下において、
原料メタノールと炭酸エチレンを、メタノール/炭酸エ
チレンのモル比約1〜20で反応域へ供給するのが好ま
しい。モル比が約1未満であると転化率が低くなり、2
0より大きいと原料メタノールの回収が増大し作業効率
が低下して実用的でない。
【0012】本発明は、上記のようにしてメタノールと
炭酸エチレンを反応させ、所望の炭酸オキシエチルメチ
ルエステルを得ることができる。得られた反応生成混合
物は、蒸留等の所定の精製処理をすることにより、未反
応原料と反応生成物とを分離して得ることができる。ま
た、未反応原料は、回収して再使用すればよく、連続流
通方式においては原料供給部に循環させて使用すること
ができる。
【0013】
【実施例】以下、本発明を実施例に基づき更に詳細に説
明する。但し、本発明は下記実施例により制限されるも
のでない。なお、下記実施例において、転化率及び選択
率は、それぞれ下記式で算出したものである。また、生
成物はガスクロマトグラフィ及びガスクロマトグラフィ
・質量分析計にて炭酸オキシエチルメチルエステルの生
成を確認、同定した。 転化率(%)=100 ×(OEMC+DMC)(モル)/EC(モル) 選択率(%)=100 ×OEMC(モル)/(OEMC+DMC)
(モル) 但し、上記式中、OEMCは炭酸オキシエチルメチルエ
ステルを、DMCは炭酸ジメチルを、ECは原料炭酸エ
チレンをそれぞれ表す。
【0014】実施例1〜7 表1に示した乾燥処理した各ゼオライト触媒、即ち、S
iO2 /Al23 モル比=1のA型ゼオライトにカリ
ウム(K)、ナトリウム(Na)及びカルシウム(C
a)の3種の各アルカリイオンで交換したA型ゼオライ
ト粉末(ユニオン・カーバイト社製)(実施例1〜
3)、Naイオン交換Y型ゼオライト:Na−Y(Si
2 /Al23 モル比=4.6、商品名:SK−4
0、ユニオン・カーバイト社製)(実施例4)、Liイ
オン交換Y型ゼオライト:Li−Y(SiO2 /Al2
3 モル比=5.5の東ソー社製Y型ゼオライトをLi
でイオン交換)(実施例5)、Kイオン交換Y型ゼオラ
イト:K−Y(SiO2 /Al23 モル比=5.5の
東ソー社製Y型ゼオライトをKでイオン交換)(実施例
6)、及びKイオン交換X型ゼオライト:K−X(Si
2 /Al23 モル比=2.5の東ソー社製X型ゼオ
ライトをKでイオン交換)(実施例7)を各10g、メ
タノールと炭酸エチレンからなる原料(メタノール/炭
酸エチレンのモル比=4)235gを、それぞれ冷却器
及び攪拌機を備えた容量300mlのフラスコに供給し、
50℃に保持して攪拌した。反応混合物をガスクロマト
グラフを用いて分析した。反応後1または2時間の反応
混合物のガスクロマトグラフの分析結果を表1に示し
た。
【0015】
【表1】
【0016】比較例1 触媒として、SiO2 /Al23 モル比=4.8のY
型ゼオライトのアンモニウムイオン(NH4 +)でイオン
交換したアンモニウム交換ゼオライトNH4 −Y(商品
名:SK41、ユニオン・カーバイト製)を用いた以外
は、実施例1と同様に反応させた。その結果、反応時間
1時間目の炭酸エチレンの転化率は0%で、炭酸オキシ
エチルメチルエステルの生成は確認されなかった。
【0017】上記実施例及び比較例より明らかなよう
に、炭酸エチレンとメタノールとの反応において、前記
従来提案のアンモニウム交換ゼオライトを触媒に用いた
場合には、反応温度50℃では反応が進行しないことが
分かる。一方、アルカリ金属及びアルカリ土類金属イオ
ン交換ゼオライトを触媒に用いた場合、特に、カルシウ
ム(Ca)交換A型ゼオライト、アルカリ金属イオンで
交換されたX型及びY型ゼオライトを触媒とした場合に
は、炭酸オキシエチルメチルエステルを選択的に生成す
ることが分かる。
【0018】
【発明の効果】本発明は、メタノールと炭酸エチレンと
をアルカリ金属及び/またはアルカリ土類金属でイオン
交換したゼオライトの存在下で接触反応させることによ
り、炭酸オキシエチルメチルエステルを高選択率で生成
させることができる。得られた炭酸オキシエチルメチル
エステルは、それ自体工業的合成原料となると共に、更
に、アルコール類と反応させ、各種の合成原料であるジ
アルキルカーボネートとグリコール類に転化させること
ができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田中 文明 神奈川県横浜市鶴見区鶴見中央二丁目12番 1号 千代田化工建設株式会社内 (72)発明者 浅岡 佐知夫 神奈川県横浜市鶴見区鶴見中央二丁目12番 1号 千代田化工建設株式会社内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 メタノール及び炭酸エチレンを、温度2
    0〜180℃、圧力0〜25kg/cm2 Gの条件下、
    アルカリ金属イオン及び/またはアルカリ土類金属イオ
    ンで交換されたゼオライトと接触反応させることを特徴
    とする炭酸オキシエチルメチルエステルの製造方法。
JP4333859A 1992-11-20 1992-11-20 炭酸オキシエチルメチルエステルの製造方法 Pending JPH06157409A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003089400A1 (en) * 2002-04-16 2003-10-30 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Process for the production of unsymmetric and/or symmetric dialkyl carbonates and diols
JP2011519892A (ja) * 2008-05-06 2011-07-14 シエル・インターナシヨナル・リサーチ・マートスハツペイ・ベー・ヴエー アルカンジオールおよびジアルキルカルボナートの調製プロセス

Cited By (4)

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