JPH0764784B2 - ブタジエンと一酸化炭素およびアルコールからジカルボン酸エステルの製造方法 - Google Patents

ブタジエンと一酸化炭素およびアルコールからジカルボン酸エステルの製造方法

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JPH0764784B2
JPH0764784B2 JP2130520A JP13052090A JPH0764784B2 JP H0764784 B2 JPH0764784 B2 JP H0764784B2 JP 2130520 A JP2130520 A JP 2130520A JP 13052090 A JP13052090 A JP 13052090A JP H0764784 B2 JPH0764784 B2 JP H0764784B2
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昭男 松田
隆志 増田
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  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は、コバルトカルボニルを触媒としてブタジエン
と一酸化炭素およびアルコールからアジピン酸エステル
を主体とするジカルボン酸エステルを収率よく製造する
方法に関するものである。アルコールとしてはメタノー
ル、エタノール、N−プロパノールを用いることがで
き、それぞれ相当するジカルボン酸エステルが製造され
る。
近年非分解性プラスチックによる環境汚染が社会問題化
するにつれて、生分解性を有するプラスチックの開発が
求められている。生分解性プラスチックの有力候補物質
の一群として脂肪族ジカルボン酸とジオールから誘導さ
れるポリエステル類があり、ポリエチレンアジペート等
が生分解性を有することはすでに明らかにされている。
したがって脂肪族ポリエステルの原料である脂肪族ジカ
ルボン酸またはそのエステルの経済的新規製造法は上の
要請に応える基本技術として重要である。
〔従来技術〕
従来、アジピン酸はペンゼンを原料として、シクロヘキ
サンの酸化を経る多段階の工程により製造されている
が、ベンゼン価格の上昇のため、より安価な製造方法が
求められている。本発明は従来法と異なり、比較的安価
なブタジエンと一酸化炭素、およびアルコールを原料と
してアジピン酸を主成分とするC6−ジカルボン酸のエス
テルを85%の高収率で一挙に製造する方法であり、経済
的に有利である。
さて、ブタジエンと一酸化炭素およびアルコールとをコ
バルトカルボニル触媒とピリジンの存在下に120℃から1
60℃よりも低い温度で反応させることにより3−ペンテ
ン酸エステルを製造し、ついで得られた3−ペンテン酸
エステルと一酸化炭素およびアルコールとをコバルトカ
ルボニル触媒とピリジンの存在下に160℃〜200℃の反応
温度で反応させることによりアジピン酸エステルが得ら
れることは特許第761226号により公知である。このよう
に反応温度を2段階に分けて反応させるにあたり、同特
許の実施例1〜3においては第1段の反応を溶媒量のピ
リジンの存在下に600気圧、130℃で反応させたのち、3
−ペンテン酸エステルを蒸留により単離し、得られた3
−ペンテン酸エステルを異なる溶媒の存在下に130〜200
気圧、160〜200℃の条件で再び一酸化炭素及びアルコー
ルと反応させることにより、ブタジエンからの収率64〜
56%でアジピン酸エステルを製造している。ここでもし
中間体の3−ペンテン酸エステルを分離することなく、
温度(および圧力)を2段階に変えるだけでアジピン酸
エステルを直接製造することができれば、工程の節約に
なり有利であるが、同特許の実施例4〜7によると、こ
のような直接的方法を実施した場合のアジピン酸エステ
ルのブタジエンからの収率は40〜49%にすぎなかった。
〔目的〕
本発明者らは、ブタジエンと一酸化炭素およびアルコー
ルを反応させ、中間体の3−ペンテン酸エステルを分離
せずに温度(および圧力)を2段階に変化させるだけで
アジピン酸エステルを直接合成する方法について鋭意検
討を重ねた結果、第1段および第2段の反応を行わせた
のち、生成液にパラフィンを注入すると触媒錯体の大部
分が生成物層から分離すること、および分離した錯体を
アセトンに溶かして次回の反応にリサイクルすることに
より、アジピン酸エステルを主体とするジカルボン酸エ
ステルの収率が著しく増大することを見出し、この知見
に基づき本発明をなすに至った。
〔構成〕
本発明の方法は、ブタジエンと一酸化炭素およびアルコ
ールとをコバルトカルボニルとピリジンの存在下に120
℃から160℃よりも低い温度で第1段の反応を行わせる
ことにより3−ペンテン酸エステルを製造し、ついでそ
のまま反応温度を上げて160℃から200℃で第2段の反応
を行わせてアジピン酸エステルを主体とするジカルボン
酸エステルを製造するにあたり、第2段の反応後の生成
物にパラフィンを加えて触媒のピリジン錯体を分離し、
分離したピリジン錯体をアセトンに溶かして次回の反応
にリサイクル使用することを特徴とするアジピン酸エス
テルを主体とするジカルボン酸エステルの製造方法であ
る。
〔効果〕
本発明で用いられるピリジンとしては、α−置換基を持
たないピリジンが有効であり、ピリジン、イソキノリ
ン、4−メチルピリジン、3,5−ジメチルピリジン等が
使用される。これらのピリジンの中では3,5−ジメチル
ピリジンが最も有効である。使用するピリジンと触媒と
して用いるコバルトのモル比はピリジン:Co=2〜7:1の
範囲であり、好ましくはピリジン:Co=2.5〜4=1であ
る。アセトンの使用量はブタジエン1モル当り0.1〜1
モルの範囲である。第1段の反応圧力は200〜300気圧、
第2段の圧力は100〜300気圧が好ましい。アルコールと
してはメタノール、エタノール、N−プロパノール等の
第1アルコールを用いることができる。ただしメタノー
ルを用いると第2段の反応の途中で触媒が活性劣化を起
こし易く、また触媒と生成物の反応後の分離にも、問題
があるため、触媒のリサイクルが必ずしも容易ではな
い。したがってアルコールとしてはメタノールよりエタ
ノールまたはN−プロパノールが好ましく、特にエタノ
ールが最適である。
本発明に従うとブタジエンと一酸化炭素およびアルコー
ルからアジピン酸エステルを主体とするジカルボン酸エ
ステルを80%以上の高収率で一挙に製造することがで
き、従来技術の欠点である「触媒の分離、回収、再生を
含む工程の煩雑さ」が大巾に軽減されるので、工業的ア
ジピン酸エステルを主体とするジカルボン酸エステルの
製造方法として好適である。
〔実施例〕
次に実施例および比較例により、本発明をさらに詳細に
説明する。
実施例1. 内容積約300ccのかきまぜ器付ステンレス鋼製オートク
レーブを用いた。比較例1(実施例1の後に記載する)
で生成物から分離した触媒錯体の一部10.8g(Co0.016mo
l、3,5−ジメチルピリジン0.021mol、およびジカルボン
酸エステル0.0088molを含む)をアセトン0.17molに溶か
してオートクレーブにリサイクルした。この外にジコバ
ルトオクタカルボニル0.002molを3,5−ジメチルピリジ
ン0.059molとエタノール0.4molに溶かしたものを追加
し、全コバルト量を0.02mol、3,5−ジメチルピリジン/C
o比を4に調節した。つぎにブタジエン0.17molをオート
クレーブに仕込んだ。オートクレーブを一酸化炭素で加
圧し、加熱して250気圧、120℃として一定条件で第1段
の反応を6.5時間行わせると、ガスの吸収が終了した。
この時ブタジエンから85%の収率で3−ペンテン酸エチ
ルが生成していた。つぎに残ガスの一部を抜き出し、さ
らに加熱することにより200気圧、180℃として、一定条
件で第2段の反応を3.5時間行わせた。その結果ブタジ
エンからの収率はアジピン酸ジエチル59.7%、分岐ジカ
ルボン酸ジエチルエステル20.4%、したがってジカルボ
ン酸エステルの総合収率は80.1%、3−ペンテン酸エチ
ル7.4%、吉草酸エチル9.2%であった。生成液にN−ヘ
キサン120gを加えて振りまぜるとジカルボン酸エステル
の93.4%はN−ヘキサン層に移行し、触媒錯体が分離し
た。生成物中に含まれるジカルボン酸エステルの6.1%
はリサイクル錯体に含まれていたものであるから、実施
例1で生成したジカルボン酸エステルのN−ヘキサンに
よる抽出率は99%である。コバルトの分離率は98%であ
った。
比較例1 実施例1で記載したと同様なオートクレーブにジコバル
トオクタカルボニル0.01mol、3,5−ジメチルピリジン0.
08mol、エタノール0.4mol、アセトン0.17molおよびブタ
ジエン0.17molを仕込み、リサイクル錯体を用いなかっ
た外は実施例1と同様にして第1段および第2段の反応
を行わせた。その結果ブタジエンからの収率はアジピン
酸ジエチル55.7%、分岐ジカルボン酸ジエチルエステル
16.3%、したがってジカルボン酸エステルの総合収率は
72.0%、3−ペンテン酸エチル3.1%、吉草酸エチル12.
4%であった。生成物にN−ヘキサン120gを加えて振り
まぜることによりコバルトの98%は触媒錯体として分離
した。
実施例2 実施例1で生成物から分離した触媒錯体の一部12.5g(C
o0.0175mol、3,5−ジメチルピリジン0.0229mol、および
ジカルボン酸エステル0.0125molを含む)をアセトン0.1
7molに溶かしてオートクレーブにリサイクルした。この
外にジコバルトオクタカルボニル0.00375molを3,5−ジ
メチルピリジン0.0396molとエタノール0.4molに溶かし
たものを追加し、全コバルト量を0.025mol、3,5−ジメ
チルピリジン/Co比を2.5に調節した。つぎにブタジエン
0.17molをオートクレーブに仕込み、一酸化炭素で加圧
し、加熱して250気圧、120℃の反応条件とした。第1段
の反応を一定条件で6時間行わせると、ガスの吸収が終
了した。つぎに残ガスの一部を抜出し、温度を上げて20
0気圧、180℃として一定条件で第2段の反応を2.5時間
行わせた。その結果ブタジエンからの収率はアジピン酸
ジエチル59.9%、分岐ジカルボン酸ジエチルエステル1
6.2%、したがってジカルボン酸エステルの総合収率は7
6.3%、3−ペンテン酸エステル2.9%、吉草酸エチル1
0.6%であった。生成液にN−ヘキサン120gを加えてふ
りまぜるとジカルボン酸エステルの88.0%はN−ヘキサ
ン層に移行し、触媒錯体が分離した。生成液中に含まれ
るジカルボン酸エステルの8.8%はリサイクル錯体中に
含まれていたものであるから、生成ジカルボン酸エステ
ルのN−ヘキサンによる抽出率は96.5%である。コバル
トの分離率は99%であった。
実施例3 実施例2で分離した錯体触媒の一部14.1g(Co0.021mo
l、3,5−ジメチルピリジン0.021mol、およびジカルボン
酸エステル0.0153molを含む)をアセトン0.17molに溶か
してオートクレーブにリサイクルした。この外にジコバ
ルトオクタカルボニル0.0045molを3,5−ジメチルピリジ
ン0.054molとエタノール0.4molに溶かしたものを追加
し、全Co量を0.03mol、3,5−ジメチルピリジン/Co比を
2.5に調節した。その他は実施例1と同様にして一酸化
炭素の250気圧下、120℃で第1段の反応を5時間行わせ
た。この時点でガスの吸収は終了し、ブタジエンから84
%の収率で3−ペンテン酸エチルが生成した。つぎに第
2段の反応温度を実施例1より低温の160℃に変えて、2
00気圧下に8時間反応させた。その結果ブタジエンから
の収率はアジピン酸ジエチル53.0%、分岐ジカルボン酸
エステル27.8%、したがってジカルボン酸エステルの総
合収率は80.8%、3−ペンテン酸エチル7.6%、吉草酸
エチル5.8%であった。生成物にN−ヘキサン120gを加
えて振りまぜるとジカルボン酸エステルの86.6%はN−
ヘキサン層に移行し、触媒錯体が分離した。生成物中に
含まれるジカルボン酸エステルの10.0%はリサイクル錯
体中に含まれていたものであるから、N−ヘキサンによ
る生成ジカルボン酸エステルの抽出率は96.2%である。
コバルトの分離率は99%であった。
実施例4 実施例3で分離した錯体触媒の一部14.1g(Co0.021mo
l、3,5−ジメチルピリジン0.0247mol、およびジカルボ
ン酸エステル0.0155molを含む)をアセトン0.17molに溶
かしてオートクレーブにリサイクルした。この外にジコ
バルトオクタカルボニル0.0045molを3,5−ジメチルピリ
ジン0.0503molとエタノール0.4molに溶かしたものを追
加し、全Co量を0.03mol、3,5−ジメチルピリジン/Co比
を2.5に調節した。その他は実施例1と同様にして一酸
化炭素の250気圧下、120℃で第1段の反応を4.5時間行
わせたところ、ガスの吸収は終了した。つぎに第2段の
反応圧力を実施例1より高圧の250気圧に変えて、250気
圧下、180℃で3.5時間反応させた。その結果ブタジエン
からの収率はアジピン酸ジエチル63.5%、分岐ジカルボ
ン酸エステル19.8%、したがってジカルボン酸エステル
の総合収率は83.3%、3−ペンテン酸エチル0.5%、吉
草酸エチル9.2%であった。生成物にN−ヘキサン120g
を加えて振りまぜるとジカルボン酸エステルの86.5%は
N−ヘキサン層に移行し、触媒錯体が分離した。生成物
中に含まれるジカルボン酸エステルの9.9%はリサイク
ル錯体中に含まれていたものであるから、N−ヘキサン
による生成ジカルボン酸エステルの抽出率は96.0%であ
る。コバルトの分離率は99%であった。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−72539(JP,A) 特開 昭48−72112(JP,A) 特公 昭49−20177(JP,B1) 特公 昭53−37327(JP,B2)

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ブタジエンと一酸化炭素およびアルコール
    とをコバルトカルボニルとピリジンの存在下に120℃か
    ら160℃より低い温度で第1段の反応を行わせることに
    より3−ペンテン酸エステルを製造し、ついでそのまま
    反応温度を上げて160℃から200℃で2段の反応を行わせ
    てアジピン酸エステルを主体とするジカルボン酸エステ
    ルを製造するにあたり、第2段の反応後の生成物にパラ
    フィンを加えて触媒のピリジン錯体を分離し、分離した
    ピリビン錯体をアセトンに溶かして次回の反応にリサイ
    クル使用することを特徴とするアジピン酸エステルを主
    体とするジカルボン酸エステルの製造方法。
  2. 【請求項2】アルコールとしてエタノールを用いること
    を特徴とする特許請求の範囲第1項に記載のジカルボン
    酸エステルの製造方法。
  3. 【請求項3】ピリジンが3,5−ジメチルピリジンである
    ことを特徴とする特許請求の範囲第1項または第2項に
    記載のアジピン酸エステルを主体とするジカルボン酸エ
    ステルの製造方法。
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