JPH0912492A - 1,4−ブタンジオール及び/又はテトラヒドロフランの製造方法 - Google Patents
1,4−ブタンジオール及び/又はテトラヒドロフランの製造方法Info
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Abstract
酸、コハク酸、γ−ブチロラクトン、又はこれらの混合
物を原料とし、ルテニウムと錫を担体に担持してなる水
素化触媒の存在下、接触水素化反応により1,4−ブタ
ンジオール及び/又はテトラヒドロフランを製造するに
際し、過剰の水素を反応系に流通させ、同伴してくる生
成物を系外に除去しながら反応を行う事を特徴とする
1,4−ブタンジオール及び/又はテトラヒドロフラン
の製造方法。 【効果】 本発明の方法によれば、無水マレイン酸、
マレイン酸、無水コハク酸、コハク酸、γ−ブチロラク
トン又はこれらの混合物を原料とし、高活性の特定の触
媒を用いて接触水素化を比較的温和な反応条件下で行う
に当たり、目的物の1,4−ブタンジオール及び/又は
テトラヒドロフランを高収率にて製造することができ、
その工業的利用価値は極めて大である。
Description
イン酸、無水コハク酸、コハク酸、γ−ブチロラクトン
又はこれらの混合物を原料とし、接触水素化反応により
1,4−ブタンジオール及び/又はテトラヒドロフラン
を製造する方法に関する。1,4−ブタンジオールは、
主にポリブチレンテレフタレートやポリウレタン等のプ
ラスチック原料として使用されるほか、ピロリジン、ア
ジピン酸等の製造中間体等として使用されている。ま
た、テトラヒドロフランは、沸点が低く優れた溶解力を
もつため溶媒として使用されるほか、ポリテトラメチレ
ンエーテルグリコール、テトラヒドロチオフェン等の原
料として使用されている。
化水素を水素化する方法は数多く報告されている。例え
ば、最も良く知られている方法として銅系の触媒を用い
る方法がある。しかしながら、この方法では、マレイン
酸等の有機カルボン酸を直接還元することができず、カ
ルボン酸を一旦エステルに転換後還元しなければなら
ず、製造工程が長くなる。また、この方法では、一般に
200気圧以上の水素圧下で反応を行うので、エネルギ
ー的にも設備的にも不経済な方法である。
元できる触媒もいくつか提案されている。例えば、特開
昭63−218636号公報及び米国特許4,659,
686号明細書には、活性炭に担持したパラジウム−レ
ニウム触媒を用いてマレイン酸水溶液からテトラヒドロ
フラン又はγ−ブチロラクトンを製造する方法が記載さ
れている。しかしながら、特開昭63−218636号
公報に記載の方法では反応基質濃度が低く、米国特許
4,659,686号明細書に記載の方法では、反応を
行う際に150気圧以上の水素圧力が必要であるという
欠点がある。
書には、ルテニウム−鉄酸化物を触媒としてマレイン酸
を直接還元する方法が提案されているが、この方法にお
いては、1,4−ブタンジオール、テトラヒドロフラ
ン、γ−ブチロラクトンの選択率が十分でない。このよ
うに、従来、マレイン酸等の水素化反応においては、反
応性を高めるために比較的高い水素圧の条件下又は低基
質濃度の条件下で反応を行う必要があった。
活性の高い触媒を用いて温和な条件の下、マレイン酸等
を特定の水素化触媒を用いて水素化して、1,4−ブタ
ンジオール及び/又はテトラヒドロフランを製造する方
法に関し、特に反応生成物を系外に除去しながら反応を
行うことにより、しかも目的生成物の分解が無く、收率
良く目的物が得られる、製造方法を提供することを目的
とする。
酸、マレイン酸、無水コハク酸、コハク酸、γ−ブチロ
ラクトン又はこれらの混合物を原料とし、ルテニウム
(Ru)と錫(Sn)を担体に担持してなる水素化触媒
の存在下、接触水素化反応により1,4−ブタンジオー
ル及び/又はテトラヒドロフランを製造するに際し、過
剰の水素を反応系に流通させ、同伴してくる生成物を系
外に除去しながら反応を行う事を特徴とする1,4−ブ
タンジオール及び/又はテトラヒドロフランの製造方法
である。
発明方法では、無水マレイン酸、マレイン酸、無水コハ
ク酸、コハク酸、γ−ブチロラクトン又はこれらの混合
物を反応原料とする。本発明方法においては、推定され
る反応機構及び反応生成物の分析結果等からみて、(無
水)マレイン酸が水素添加されて、(無水)コハク酸と
なり、次いで、γ−ブチロラクトンとなり、更に最終生
成物として、1,4−ブタンジオール及び/又はテトラ
ヒドロフランを生成するものと推定される。従って、本
発明では、上記の化合物のいずれをも反応原料として用
いることができるし、それらの2種以上の混合物であっ
てもよい。
n担持型水素化触媒としては、さらに白金(Pt)、ロ
ジウム(Rh)、又はPtとRhの両方(以下「貴金属
成分」という。)を加えたRu、貴金属成分及びSnを
担体に担持してなる触媒が好ましい。触媒の担体として
は、活性炭、けいそう土、シリカ、アルミナ、チタニ
ア、ジルコニア等の多孔質担体を単独又は2種以上を組
み合わせて用いることができる。
ないが、通常、浸漬法が採用される。浸漬法によるとき
は、例えば、触媒原料化合物を溶解可能な溶媒、例え
ば、水に溶解して溶液とし、この溶液に別途調製した多
孔質担体を浸漬して担体に触媒成分を担持させる。
は特に制限はなく、全ての金属成分を一度に同時に担持
しても、各成分を個別に1つずつ担持しても、または成
分のいくつかを組み合わせて複数回にわたって担持して
も本発明の効果は達成される。しかし特に、まずRuと
Snを先に担体に担持し、次にPt及びRhから選ばれ
た少なくとも1種を追加して担体に担持すると本発明の
効果をいっそう高める事ができる。Pt及びRhから選
ばれた少なくとも1種をRuとSnの後から担持する事
による反応活性向上の原因は詳しくは解っていないが、
水素の活性化能もしくは水素化反応活性の高い、Ptも
しくはRhを後から担持する事でこれらの金属が触媒表
面に担持でき、この表面の金属が水素化反応において有
効に機能しているためと推定される。
数回に渡って浸漬担持する場合にはその都度)、乾燥を
行う。その後、必要に応じて焼成、還元処理を行う。焼
成処理を行う場合には、通常100〜600℃の温度範
囲で行われる。また、還元処理を行う場合には、公知の
液相還元法、気相還元法が採用され、気相還元法の場
合、通常100〜500℃の温度範囲、好ましくは20
0〜350℃の範囲で行われる。還元処理を行った後の
触媒の構造に関しては、その詳細は不明であるが、上の
ような還元条件では、貴金属成分は実質的に全てが金属
に還元されると推定され、Snは、一部分が2価又は4
価で残存すると推定される。
担体に対して、通常0.5〜50重量%、好ましくは1
〜20重量%である。Pt及び/又はRhは、Ruに対
して0.01〜10重量倍量共存させるのが活性向上の
観点から好ましい。Snは、貴金属成分に対して、通常
0.1〜5重量倍量共存させるのが、生成物の選択性向
上の観点から好ましい。なお、貴金属成分と錫の原料化
合物としてはそれらの金属の硝酸、硫酸、塩酸等の鉱酸
塩が一般的に使用されるが、酢酸等の有機酸塩、水酸化
物、酸化物又は錯塩も使用することもできる。
媒の存在下、通常、温度130〜350℃、好ましくは
160〜300℃、水素圧10〜300kg/cm2、
好ましくは50〜200kg/cm2の条件で、反応で
消費される量よりも過剰の水素を反応系に流通させて、
一部の生成物を水素と共に同伴させ、系外へ除去しなが
ら反応を行う。これは、特にテトラヒドロフランを反応
系外に除去する事を目的として行われる。
反応系内に長時間存在した場合、テトラヒドロフランの
水素化分解反応が進行し収率の低下を招くこと、ならび
にテトラヒドロフランの分圧の上昇により系内の水素分
圧が低下し反応速度の低下をもたらすこと等の問題点が
あった。このうち、公知の触媒は低活性で、エ−テル類
の加水素化分解反応活性も低く、テトラヒドロフランの
分解の問題は顕著でなかったが、本発明で使用するRu
−Sn系触媒等は、従来に比べて著しく高い活性を示す
触媒であり、エーテル類の加水素化分解反応を起こしや
すいので、本発明の方法は、触媒の能力を十分に生かし
ながら、かつ有効に目的物を取得することができるので
効果的である。
する量より多い量、すなわち反応基質に対して5モル倍
より多ければ良いが、あまり多すぎるとエネルギーの損
失となる。具体的な水素の使用量は採用する反応器の形
式や、反応の条件(基質濃度、反応温度、反応混合物の
組成など)によっても同伴効率が変わるが、通常は反応
基質に対して7〜200モル倍、中でも10〜100モ
ル倍が使用される。反応に使用される触媒の量は、無水
マレイン酸等の反応原料100重量部に対し0.1〜5
00重量部、中でも1〜100重量部であることが望ま
しいが、反応温度又は反応圧力等の諸条件に応じ、実用
的な反応速度が得られる範囲内で任意に選ぶことができ
る。
のいずれであってもよい。また反応は、無溶媒で行って
もよいし、必要に応じて、反応に悪影響を与えない種類
の溶媒を使用してもよい。この際使用できる溶媒として
は、特に制限されないが、具体的には、水;メタノー
ル、エタノール、オクタノール、ドデカノール等のアル
コール類;ジオキサン、テトラエチレングリコールジメ
チルエーテル等のエーテル類;その他、ヘキサン、シク
ロヘキサン、デカリン等の炭化水素類が挙げられる。
ール及び/又はテトラヒドロフランは、蒸留等の公知の
方法により分離精製される。また、この分離精製後に残
る未反応原料又は反応中間体としてのγ−ブチロラクト
ン等は、反応原料として再使用することができる。
り詳細に説明するが、本発明はその要旨を超えない限
り、以下の実施例の記載に限定されるものではない、な
お、以下において「%」は「重量%」を示す。 実施例1 容量50mlのサンプル瓶に、RuCl3・3H2Oを1.
811g、SnCl2・2H2Oを0.950gそれぞれ
秤量して入れ、更に5N−HCl水溶液を3.6ml入れ
て溶解後、担体としてSiO2(富士デヴィソン社製
品、スペシャルグレード12 比表面積679m2/
g、細孔容量0.37ml/g)を8.80g加え、よく
振とうした。その後内容物を容量100mlナス型フラス
コに移し、回転減圧乾燥器で60℃、25mmHg下で溶媒
の水を除去した後、窒素雰囲気下150℃で2時間焼成
処理し、ついで水素雰囲気下、300℃で2時間還元処
理して、7%Ru−5%Sn/SiO2の触媒を調製し
た。
gに無水マレイン酸15gを溶解した溶液を仕込み、更
に上記方法で調製した触媒4gを仕込み、室温下攪拌し
つつ20kg/cm2の水素を圧入し、240℃まで昇
温した。オートクレーブ内温を240℃に維持しつつ、
水素を圧入して水素圧を70kg/cm2まで高め、水
素を反応器出口で30ノルマルリットル(Nl)/時間
で流通させ、この圧力で2時間反応を行った。この時の
全水素使用量は、反応基質に対して20.6倍モルであ
った。反応終了後、反応生成物につきガスクロマトグラ
フィーで分析を行った。その結果を表1に示した。
H2Oを0.451g、SnCl2・2H2Oを0.95
0g、5N−HCl水溶液を3.6ml、及び担体として
SiO2を8.72g用い、実施例1におけると同様の
手順で調製を行い、6.1%Ru−1.7%Pt−5%
Sn/SiO2の触媒を調製した。この触媒を用い、実
施例1に記載の例におけると同様の手順で無水マレイン
酸の水素添加反応を行った。反応生成物についての分析
結果を、表1に示した。
水素は絶えず補って、系内の全圧は70kg/cm2に
保つ)、生成物の系外への除去を行わなかった以外は実
施例1に記載例と同様の手順で無水マレイン酸の水素添
加反応を行った。反応生成物についての分析結果を、表
1に示した。
水素は絶えず補って、系内の全圧は70kg/cm2に
保つ)、生成物の系外への除去を行わなかった以外は実
施例1に記載例と同様の手順で無水マレイン酸の水素添
加反応を行った。反応生成物についての分析結果を、表
1に示した。
酸、マレイン酸、無水コハク酸、コハク酸、γ−ブチロ
ラクトン又はこれらの混合物を原料とし、高活性の特定
の触媒を用いて接触水素化を比較的温和な反応条件下で
行うに当たり、目的物の1,4−ブタンジオール及び/
又はテトラヒドロフランを高収率にて製造することがで
き、その工業的利用価値は極めて大である。
Claims (3)
- 【請求項1】 無水マレイン酸、マレイン酸、無水コハ
ク酸、コハク酸、γ−ブチロラクトン、又はこれらの混
合物を原料とし、ルテニウムと錫を担体に担持してなる
水素化触媒の存在下、接触水素化反応により1,4−ブ
タンジオール及び/又はテトラヒドロフランを製造する
に際し、過剰の水素を反応系に流通させ、同伴してくる
生成物を系外に除去しながら反応を行う事を特徴とする
1,4−ブタンジオール及び/又はテトラヒドロフラン
の製造方法。 - 【請求項2】 水素化触媒としてルテニウム、白金及び
/又はロジウム、並びに錫を担体に担持してなる触媒を
用いることを特徴とする請求項1に記載の1,4−ブタ
ンジオール及び/又はテトラヒドロフランの製造方法。 - 【請求項3】 水素に同伴して反応系外に除去される生
成物が主としてテトラヒドロフランである事を特徴とす
る請求項1又は2のいずれかに記載の1,4−ブタンジ
オール及び/又はテトラヒドロフランの製造方法。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15789295A JP3744023B2 (ja) | 1995-06-23 | 1995-06-23 | 1,4−ブタンジオール及び/又はテトラヒドロフランの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP15789295A JP3744023B2 (ja) | 1995-06-23 | 1995-06-23 | 1,4−ブタンジオール及び/又はテトラヒドロフランの製造方法 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0912492A true JPH0912492A (ja) | 1997-01-14 |
| JP3744023B2 JP3744023B2 (ja) | 2006-02-08 |
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|---|---|---|---|
| JP15789295A Expired - Fee Related JP3744023B2 (ja) | 1995-06-23 | 1995-06-23 | 1,4−ブタンジオール及び/又はテトラヒドロフランの製造方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3744023B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
1995
- 1995-06-23 JP JP15789295A patent/JP3744023B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3744023B2 (ja) | 2006-02-08 |
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