JPH08217771A - 3−メチルテトラヒドロフランの製法 - Google Patents

3−メチルテトラヒドロフランの製法

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JPH08217771A
JPH08217771A JP7022810A JP2281095A JPH08217771A JP H08217771 A JPH08217771 A JP H08217771A JP 7022810 A JP7022810 A JP 7022810A JP 2281095 A JP2281095 A JP 2281095A JP H08217771 A JPH08217771 A JP H08217771A
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JP
Japan
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alcohol
catalyst
methyltetrahydrofuran
reaction
citraconic anhydride
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JP7022810A
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English (en)
Inventor
Takafumi Abe
崇文 阿部
Masanori Takemoto
眞規 竹本
Hiroyuki Nitobe
浩行 二藤部
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Mitsubishi Gas Chemical Co Inc
Original Assignee
Mitsubishi Gas Chemical Co Inc
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/52Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts

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  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 安価な化合物から高収率で3−メチルテトラ
ヒドロフランを製造する方法を提供する。 【構成】 無水シトラコン酸とアルコールとの反応から
得られるシトラコン酸のアルキルエステルを接触水素化
して3−メチルテトラヒドロフランを製造する方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は3−メチルテトラヒドロ
フランの新規製造方法に関する。3−メチルテトラヒド
ロフランはスパンデックスファイバーの原料であるポリ
エーテルファイバーのコモノマーとして利用される。
【従来の技術】3−メチルテトラヒドロフランは種々の
方法により製造可能である。特開昭63−218669
号によればクエン酸の水素添加により,3−メチルテト
ラヒドロフランは,3−及び4−メチルブチロラクトン
と共に生成するがその選択率は約70% である。米国特
許第3956318号によれば液相, プロトン酸の存在
下エポキサイドを接触水素化すると生成するが,その原
料エポキサイドは高価である。特開平2−62835号
によればアルデヒドの存在下4−ヒドロキシ−ブチルア
ルデヒドまたは2−ヒドロキシ−テトラヒドロフランの
接触水素化で得られるジオールを環化すると生成するが
その原料は高価であり, テトラヒドロフランの副生を伴
う。また、メチルマレイン酸またはメチルコハク酸の水
素化による方法(特開昭49−9463号)も開示され
ているが、出発原料の入手が困難であるばかりでなく水
素化条件も過酷であり工業的実施が困難なことは明白で
ある。
【0002】特開昭48−22405号によれば1,4
−ブテンジオールをヒドロホルミル化し, 触媒分離後そ
のヒドロホルミル化された生成物(2−ホルミル−1,
4−ブタンジオールと推定される) の水溶液を接触水素
化し,得られた2−メチル−1,4−ブタンジオールを
環化し3−メチルテトラヒドロフランを得ている。また
特開平5−117258号及び特公平4−55179号
によればアルデヒドの存在下1,4−ブチンジオールま
たは1,4−ブテンジオールを接触水素化し得られたジ
オールを環化し3−メチルテトラヒドロフランを得てい
る。しかしこれらの方法で原料として用いている1,4
−ブテンジオールおよび1,4−ブチンジオールは,ア
セチレンから得られるものであるため高価であり, また
テトラヒドロフランの副生を伴う。特開平6−2199
81号によれば,イタコン酸,3−ホルミル−2−メチ
ルプロピオン酸またはこれらのエステルを接触水素化す
ると2−メチル−1,4−ブタンジオールと共に生成す
るが,その原料イタコン酸および3−ホルミル−2−メ
チルプロピオン酸は高価である。以上既往の3−メチル
テトラヒドロフランの製造方法は原料が高価であるとか
3−メチルテトラヒドロフランへの選択性が低い等, 工
業的に満足すべきものではない。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は前記の
欠点を有しない安価な原料を用い, 選択性の高い3−メ
チルテトラヒドロフランの製造方法を提供することであ
る。
【0004】
【問題点を解決するための手段】本発明者は前記の課題
を解決するため鋭意検討を行った結果,(1)無水シト
ラコン酸とアルコールからシトラコン酸のアルキルエス
テルを製造する第一工程および(2)前記第一工程で得
られたアルキルエステルを接触水素化して3−メチルテ
トラヒドロフランを製造する第二工程よりなる3−メチ
ルテトラヒドロフランの製造法を見いだした。化1に本
発明の製造法の全工程を概略的に示す。
【0005】
【化1】
【0006】本製造方法における原料無水シトラコン酸
はo−キシレンの酸化によるフタル酸製造時,通常は廃
棄される高沸中に無水マレイン酸と共に存在する。即ち
無水マレイン酸回収のため蒸留精製する際にその蒸留釜
残に濃縮され, 通常は廃棄されるが簡単な蒸留精製を行
えば純度の高い, 安価な無水シトラコン酸が回収され
る。本製造法は安価な原料を用い, 高選択的に3−メチ
ルテトラヒドロフランを製造できるので工業的に極めて
高い意義を持つ。
【0007】以下に本発明の方法を詳細に説明する。本
発明に於けるシトラコン酸のアルキルエステルを製造す
る第一工程は無水シトラコン酸と,無水シトラコン酸に
対して2倍モル以上のアルコール, 通常2−20倍モル
好ましくは3−8倍モルのアルコールとの混合物を触媒
の存在下あるいは触媒を使用しないで加熱反応により行
われる。反応温度はアルコールの種類によって変わるが
通常80−180℃,好ましくは100−150℃であ
る。180℃以上だとアルコールの脱水によりエーテル
が副生し,80℃以下だと反応速度が遅く実用的でな
い。本反応は減圧, 常圧, 加圧いずれの圧力下でも行え
るが, 安価な装置で実施できる5kg/cm2(ゲージ圧)以
下が好ましい。
【0008】本反応は触媒を用いなくとも進行するが,
効率良く行うために通常触媒を使用する。触媒を使用す
る場合には, その触媒は公知のものでよく,例えばp−
トルエンスルホン酸,メタンスルホン酸,イオン交換樹
脂および硫酸等の酸性触媒,テトライソプロピルチタネ
ート,テトラブチルチタネートやこれらの重合物などの
チタン化合物,シュウ酸錫,錫テトラブチレート等の錫
化合物等が使用されるが, 一般的には次工程の接触水素
化触媒に対する影響を考え,ハロゲン, 硫黄元素を含ま
ない触媒の使用が好ましく, また触媒の分離除去の容易
な強酸性イオン交換樹脂の使用が好適である。
【0009】通常強酸性イオン交換樹脂はスチレンとジ
ビニルベンゼンの共重合体からなる三次元の高分子基体
にスルホン酸基を導入した化学構造を持つもので, その
スルホン酸基はベンゼン核と結びついている。このため
耐熱性に問題があり短時間なら150℃程度でも使用可
能ではあるが,長時間安定した成績の必要な時は100
℃程度以下にする事が望ましい。ポリシロキ酸の高分子
基体にアルキレン基を介してスルホン酸基を導入した耐
熱性イオン交換樹脂は200℃程度まで長時間, 安定的
に使用できるので本発明において, その使用が最適であ
る。
【0010】本エステル化工程に用いられるアルコール
としては炭素数8以下のアルコールが使用され,一般的
にエステル製造の容易な1級の脂肪族アルコ−ルの使用
が好ましい。 特に単位容積当たりの生産量を考慮すると
分子量の小さいメタノールの使用が好適である。
【0011】アルコールとしてメタノール, 強酸性イオ
ン交換樹脂を触媒とする場合, 反応は固定床方式が好ま
しい。また反応圧力は低ければ低いほど高収率を与える
が,経済性の観点から5kg/cm2(ゲージ圧)以下,特に
常圧付近が好ましい。本発明に於けるエステルの水素化
はバッチ形式によっても行い得るが,さらに好ましくは
固定床触媒を用いた流通形式の反応を行うのが良く,そ
の際の触媒の使用量はエステルの単位時間当り供給量に
対して重量で0.5−50倍程度である。
【0012】本発明の第二工程である接触水素化反応の
条件は原料エステルおよび触媒の種類によっても変わる
が一般的に100−300℃の温度で20kg/cm2
(ゲージ圧)以上の圧力下で実施される。本反応に用い
る水素ガスは必ずしも高純度である必要はなく,接触水
素化反応に悪影響を与えない窒素,メタン等のイナート
分を含む物でも良い。
【0013】本発明における第二工程の水素化反応に用
いる触媒は,主成分として銅,または周期律表第7aお
よび8族に属する元素を含有する。更に詳しくは,銅,
コバルト,ニッケル,鉄,レニウム,パラジウム,ルテ
ニウム,白金,ロジウムが本反応の触媒の主成分として
有効である。また,助触媒をなす成分として,クロム,
モリブデン,マンガン,バリウム,マグネシウム,およ
び珪素,アルミニウムを含有する固体酸成分等が有効で
ある。本反応の触媒として,特に好適なのは銅を主成分
とした,一般に銅−クロマイトと称するものであり,マ
ンガン,バリウム等を助触媒成分として含有したものな
どがある。本反応の触媒として,特に好適な銅−クロマ
イトの場合では,反応温度は150〜280℃,また反
応圧は50〜200kg/cm2(ゲージ圧)の範囲が好適で
ある。
【0014】本接触水素化反応に用いる触媒としては銅
−クロム−バリウム(またはマンガン)触媒が好まし
く, 例えば次のような方法で調製される。 (1)固体状の酸化第二銅(CuO) ,酸化第二クロム(Cr2
O3) 及び二酸化マンガン(MnO2)(または酸化バリウム(B
aO) )を混ぜ,更に滑材としてグラファイト等を添加し
て良く混合した後,一般的な方法で成形し,高温焼成後
成形物を破砕して適当な大きさにして使用する。 (2)重クロム酸アンモニウムを溶かした水溶液にアン
モニア水を加え,この水溶液に別途調製した硝酸第二銅
(または硫酸第二銅等)と,硝酸マンガン(または硫酸
マンガン等)或は硝酸バリウムとを溶かした水溶液を撹
伴しながら滴下する。生成する沈澱を水洗乾燥後,例え
ば空気中で350℃付近の温度で焼成する。この様にし
て得た粉末状の焼成物をそのまま反応に用いることもで
きるが,この焼成物に適当な粘結剤や滑剤を加えて充分
に混合した後成形して使用することもできる。
【0015】上記(1),(2)等の方法により得られ
た銅−クロム−バリウム(またはマンガン)触媒に含ま
れる各成分の重量比はCuO:Cr2O3:MnO2(またはBaO )の
比率に換算してそれぞれ20-85:15-75:1-15の範囲内にあ
ることが好ましい。触媒の形態としては粉末状またはタ
ブレット状等何れのものでも良く,その使用形態に最適
なものが使用される。これらの触媒は使用する前に例え
ば水素雰囲気で200℃付近で処理される等の適当な活
性化処理をした後で反応に供せられる。使用する水素の
量はエステル1モル当たり5モル以上, 好ましくは7.
5−75モルが適当である。
【0016】また本反応は溶媒を用いなくとも実施でき
るが,好ましくは溶媒を使用する。本反応に悪影響を与
えないものはいずれも溶媒として使用できる。アルコー
ル類, 炭化水素類等が例示される。接触水素化反応液は
通常蒸留にかけられ,製品の3−メチルテトラヒドロフ
ランを分離する。
【0017】
【実施例】
実施例1 (1) 第一工程(無水シトラコン酸とアルコールからのシ
トラコン酸エステルの合成) 内径10mm, 長さ150mmのステンレス製反応管に
市販の触媒,DELOXAN ASP 1/9(DEG
USSA社製,含水率70−80%)3gを充填し, こ
れに無水シトラコン酸/1−ブタノール=1/3(モル
比) の原料を常圧,120℃で毎時6gの速度で供給し
た。無水シトラコン酸の転化率は78.4%であり, 反
応した無水シトラコン酸に対して定量的にシトラコン酸
ジブチルが得られた。本反応液を蒸留し, シトラコン酸
ジブチルを得た。
【0018】(2) 第二工程(シトラコン酸エステルの水
素化) 市販の触媒である日産ガードラー社製G99C(重量組
成 CuO 36%, Cr2O3 32%, MnO 2.4%, BaO 2.2%, 形状
1/4インチ×1/4インチ ペレット)を1/8の大
きさに分割し,内径15mm 長さ300mmの反応管
に20.0g充填し(触媒層高97mm),通常の水素
還元による活性化処理(1−10%水素含有の窒素気流
中,200℃以下で還元する)を行った後反応に供し
た。反応温度210℃, 反応圧力160kg/cm
2 (ゲージ圧),水素の供給量は反応管出口で10 l
/hrとし,原料の10wt%シトラコン酸ジブチルの
メシチレン溶液を15g/hrの速度(原料供給重量速
度を触媒重量で割ったWHSVは0.075hr-1)で
反応管の上部から水素と共に供給した。得られた反応液
を分析した結果, 未反応シトラコン酸ジブチルは認めら
れず3−メチルテトラヒドロフランの収率は供給したシ
トラコン酸ジブチルに対して94.7%であった。
【0019】実施例2 第一工程において1−ブタノールの代わりにメタノール
を用い, 無水シトラコン酸/メタノール=1/7(モル
比)としたほかは実施例1と同様に行った。無水シトラ
コン酸の転化率は96.6%であり, 反応した無水シト
ラコン酸に対して定量的にシトラコン酸ジメチルが得ら
れた。
【0020】実施例3 第一工程における反応圧力を5kg/cm2 (ゲージ
圧)としたほかは実施例2と同様に反応を行った。無水
シトラコン酸の転化率は88%であり, 反応した無水シ
トラコン酸に対して定量的にシトラコン酸ジメチルが得
られた。
【0021】
【発明の効果】本発明によれば各工程とも高い選択率で
進行し, 安価な無水シトラコン酸を原料として使用する
ため工業的に極めて高い価値を持つ。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 (1)無水シトラコン酸とアルコールか
    らシトラコン酸のアルキルエステルを製造する第一工程
    および(2)前記第一工程で得られたアルキルエステル
    を接触水素化して3−メチルテトラヒドロフランを製造
    する第二工程よりなる3−メチルテトラヒドロフランの
    製造法。
  2. 【請求項2】 イオン交換樹脂の存在下,炭素数1乃至
    8のアルコールを用い第一工程を行う請求項1記載の製
    造法。
  3. 【請求項3】 イオン交換樹脂として耐熱性イオン交換
    樹脂を用いる請求項2記載の製造法。
  4. 【請求項4】 アルコールとしてメタノールを用い, 5
    kg/cm2(ゲージ圧)以下で第一工程を行う請求項2また
    は3記載の製造法。
JP7022810A 1995-02-10 1995-02-10 3−メチルテトラヒドロフランの製法 Pending JPH08217771A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1998017658A1 (en) * 1996-10-21 1998-04-30 Eastman Chemical Company Preparation of 3-methyltetrahydrofuran from 2,3-dihydrofuran
US5912364A (en) * 1996-10-21 1999-06-15 Eastman Chemical Company Process for the preparation of 3-methyltetrahydrofuran
US6147233A (en) * 2000-01-20 2000-11-14 Eastman Chemical Company Process for the preparation of 3-methyltetrahydrofuran
US6521765B1 (en) 2002-04-18 2003-02-18 Eastman Chemical Company Process for the preparation of 3-methyltetrahydrofuran

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