JPH10180111A - 触媒及び2−ブテン−1−オール化合物の製造方法 - Google Patents

触媒及び2−ブテン−1−オール化合物の製造方法

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JPH10180111A
JPH10180111A JP9310739A JP31073997A JPH10180111A JP H10180111 A JPH10180111 A JP H10180111A JP 9310739 A JP9310739 A JP 9310739A JP 31073997 A JP31073997 A JP 31073997A JP H10180111 A JPH10180111 A JP H10180111A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 水素化生成物及び低沸点物の割合が極めて低
くなるよう、3−ブテン−1−オールを異性化すること
により2−ブテン−1−オールを連続的に製造するため
の触媒及び方法を提供すること。 【解決手段】 二酸化珪素の支持体に担持されたパラジ
ウム、テルル又はセレンとテルルの混合物を含み、BE
T表面積が80〜380m2 /gであり、3nmから3
00μmの細孔径範囲における細孔容積が0.6〜0.
95cm3 /gであり、そしてその細孔容積の80〜9
5%が10〜100nmの細孔径範囲にある固定層触
媒。この触媒は、二酸化珪素の支持体にパラジウム化合
物とセレン化合物、テルル化合物あるいはこれらの混合
物との溶液を含浸させ、乾燥させた後水素の存在下に還
元することにより得られる。この触媒は、特に3−ブテ
ン−1−オール化合物の異性化に使用される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、固定層触媒及び2
−ブテン−1−オール化合物の連続製法に関する。
【0002】
【従来の技術】ジャーナル・オブ・アメリカン・ケミミ
ストリー・ソサエティー(J. Am. Chem. Sic.) 、85巻
(1963)、1549〜1550頁に、不飽和アルコ
ールの異性化の触媒として元素周期表第VIII族から選ば
れた金属のカルボニル化合物を使用することが記載され
ている。この方法では、大量の副生物及び二次生成物、
例えば対応するアルデヒド、が生成する。
【0003】Can. Journ. of Chem.、46巻(196
8)、2225〜2232頁には、触媒の非存在下にお
ける不飽和アルコールの熱異性化が開示されている。こ
こで要求される高温では、出発化合物が部分的に樹脂に
変化する。
【0004】DE−C−1901709には、ブテン−
1−オール−4化合物をパラジウム又はパラジウム化合
物、例えばパラジウム/炭素、及び水素の存在下に反応
させることにより、ブテン−2−オール−4を製造する
方法が開示されている。
【0005】しかしながら、水素の存在下に純粋なパラ
ジウムを使用した場合、化合物の二重結合の水素化が起
こり、飽和生成物が生ずることが問題である。加えて、
炭化水素及びアルデヒド等の低沸点化合物が、例えば水
素化分解あるいは異性化により副生物として生成する。
二重結合の水素化は、いくつかのブタノールの場合では
未反応の出発材料とその水素化生成物との沸点の差がほ
んのわずかであるため、望ましくない。即ち、3−メチ
ル−3−ブテン−1−オールの沸点は、例えば、102
0ミリバールで、131.5℃であり、一方、対応する
副生物である3−メチル−1−ブタノールの沸点は13
0.9℃である。このため、水素化生成物と出発材料と
の蒸留による分離は困難である。
【0006】DE−C−2725965には、3−アル
ケン−1−オールをアルケノールの硼酸エステルに転化
し、次いで異性化をパラジウム触媒(例、活性カーボン
上のパラジウム)及び水素の存在下に行い、そして得ら
れた反応混合物を加溶媒分解させることからなる2−ア
ルケン−1−オールの製造方法が開示されている。3−
アルケン−1−オールのヒドロキシル基がエステル化に
より保護される結果として、副生物が少なくなる。しか
しながら、付加工程が必要となる。
【0007】DE−A−2751766には、3−ブテ
ン−1−オールを2−ブテン−1−オールに異性化する
方法が開示されている。その異性化は、触媒としてパラ
ジウム及びセレンあるいはテルル、及び水素の存在下に
行われる。使用される触媒は、活性炭素上に担持された
パラジウム及びセレンである。さらに、使用可能な支持
体としては、硫化バリウム、シリカゲル、酸化アルミニ
ウム及びゼオライトから作製されたものである。触媒
は、また支持体なしでも使用することができる。形成さ
れるイソプレン、メチルブテン等の低沸点物の割合が、
比較的高い。
【0008】公知の触媒による異性化はバッチで行われ
ており、例えば、懸濁法を利用する攪拌反応器で行われ
る。
【0009】しかしながら、置換ブテノールの二重結合
の異性化は平衡反応であるため、完全な転化(異性化)
は得られず、一部の出発材料が常に残っており、さらに
使用するには生成した副生物からの分離が必要となる。
さらに経済的な方法で異性化を行うには、反応を連続的
に行えるようにすべきであり、水素化生成物及び低沸点
物の割合を小さくなるようにするべきである。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、水素
化生成物及び低沸点物の割合が極めて低くなるよう、3
−ブテン−1−オールを異性化することにより2−ブテ
ン−1−オールを連続的に製造するための触媒及び方法
を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記目的
が、二酸化珪素の支持体に担持されたパラジウムと、セ
レン、テルル又はセレンとテルルの混合物とを含み、B
ET表面積が80〜380m2 /gであり、3nmから
300μmの細孔径範囲における細孔容積が0.6〜
0.95cm3 /gであり、そしてその細孔容積の80
〜95%が10〜100nmの細孔径範囲にあることを
特徴とする固定層触媒により達成されることを見出し
た。
【0012】上記目的は、異性化触媒として上記触媒を
用い、一般式(II): HR1 C=CR2 −CHR3 −CR45 −OR6 (II) [但し、R1 、R2 、R3 、R4 、R5 及びR6 は同一
でも異なっていてもよく、それぞれ水素、又はOH、O
R(但しRは脂肪族基、ハロゲンあるいはカルボキシル
を表す)で置換されていても良い脂肪族基を表し、さら
に、R2 が−CHO基でもよく、R2 とR5 がそれらの
間に位置する炭素と共に、脂肪族環の部分を形成しても
よく、そして、R6 が脂肪族環基、アリール脂肪族基、
芳香族基あるいは−C(=O)−R7 基(但し、R7
脂肪族基、脂肪族環基、アリール脂肪族基あるいは芳香
族基を表す)であっても良い]で表される3−ブテン−
1−オール化合物を水素及び触媒の存在下に異性化し
て、下記の一般式(I): H21 C−R2 C=CR3 −CR45 −OR6 (I) [但し、R1 、R2 、R3 、R4 、R5 及びR6 は上記
と同義である]で表される2−ブテン−1−オール化合
物を製造する方法であって、その製造を上記の固定層触
媒上で連続的に行うことを特徴とする2−ブテン−1−
オールの製造方法によっても達成することができる。
【0013】
【発明の実施の形態】上記触媒は、触媒総重量に対し
て、0.1〜2.0重量%のパラジウム及び0.01〜
0.2重量%のセレン、テルル又はセレンとテルルとの
混合物を含むことが好ましい。
【0014】BET表面積は、100〜150m2 /g
が好ましく、特に110〜130m2 /gが好ましい。
BET表面積はDIN−66131に従って、N2 吸着
により決定される。
【0015】3nmから300μmの細孔径範囲におけ
る細孔容積は、0.8〜0.9cm3 /gが好ましく、
特に0.8〜0.85cm3 /gが好ましい。細孔容積
の80〜95%、特に85〜93%は、10〜100n
mの細孔径範囲にある。細孔容積は、Hgポロシメトリ
ーにより決定した。
【0016】上記触媒は、パラジウムを0.2〜0.8
重量%含むことが好ましく、特に0.4〜0.6重量%
で含むことが好ましい。また触媒は、セレン、テルル又
はセレンとテルルとの混合物を、0.02〜0.08重
量%含むことが好ましく、特に0.04〜0.06重量
%で含むことが好ましい。
【0017】上記で述べた活性成分の他に、さらに金属
を触媒上に少量存在していても良い。好ましくは、パラ
ジウム、セレン及び/又はテルルのみを、特に、パラジ
ウム及びセレンのみを二酸化珪素上に存在する態様であ
る。
【0018】本発明の触媒は、適当な方法であればどの
ような方法でも製造することができる。触媒は、二酸化
珪素支持体にパラジウム化合物、セレン化合物又はセレ
ン化合物とテルル化合物との混合物を含浸することによ
り製造することが好ましい。ここでは、1種以上のパラ
ジウム化合物、セレン化合物及び/又はテルル化合物を
使用することが可能である。上記化合物を水溶液の形で
使用することが好ましい。このような溶液では、パラジ
ウムは、硝酸パラジウム、パラジウム錯体等の塩の形で
使用することが好ましい。セレン及び/又はテルルは、
例えば、酸化物の形で使用される。さらに適当なパラジ
ウム化合物、セレン化合物及びテルル化合物は、DE−
A−2751766に記載されている。二酸化珪素支持
体は、個々の化合物の溶液にて連続して含浸される。含
浸の順序はどのようなものでも良く、またこの触媒支持
体は、それぞれの含浸工程の間に乾燥することができ
る。しかしながら、触媒支持体を、活性物質が適当な所
望の比率で存在する溶液で含浸することもできる。溶液
の濃度は、パラジウム、セレン及び/又はテルルの所望
の量を一回の含浸で触媒支持体に与えられるように、選
択され得る。しかしながら、複数回の含浸による付与も
可能である。
【0019】触媒支持体は、活性物質の溶液で攪拌され
ることが好ましく、そして含浸触媒はそれから約120
℃で乾燥され、次いで約200℃で加熱処理される。異
性化に触媒を使用する前、あるいは使用している間に、
活性物質、即ちパラジウム及びセレン及び/又はテル
ル、を水素存在下に還元する。
【0020】触媒支持体は、珪酸アルカリ金属溶液から
二酸化珪素を沈殿させ、乾燥させ、次いで圧縮して造形
体を形成した後その造形体を400〜1100℃でか焼
することにより製造することが好ましい。か焼温度は6
00〜900℃が好ましく、特に800〜900℃が好
ましい。
【0021】これは、例えば、珪酸アルカリ金属のアン
モニア性水溶液を容器に導入し、それを二酸化珪素が沈
殿するように硫酸水溶液で処理する。得られた沈殿を、
それから濾過し、洗浄し、噴霧乾燥する。噴霧乾燥は、
得られた二酸化珪素粒子が、900℃、2時間の燃焼で
25〜35重量%の強熱減量に対応する水分含有率を有
するように、行うことが好ましい。得られた二酸化珪素
粒子は、それからしゃく解材を用いて混合、ペーストに
され、所望の形にされる。これを固定層触媒として使用
する場合には、すべて、球や輪などの種々な形の押出
物、タブレット、ペレットの形の適当な肉眼で見える形
とすることができる。二酸化珪素粒子は、押出成形され
ることが好ましい。押出物は120〜150℃で乾燥さ
れ、次いで400〜1100℃(好ましくは600〜9
00℃、特に800〜900℃)でか焼される。
【0022】他の製造方法も、得られる支持体が特定の
BET表面積、細孔径、細孔径分布を有する限り、二酸
化珪素支持体用として選ぶことができる。
【0023】本発明の異性化は、連続的に製造を行うこ
とができるどのような装置を用いても、実施することが
できる。異性化は、本発明の固定層触媒を有するチュー
ブ反応器内で、逆流法で行うことが好ましい。チューブ
反応器は、低い位置にガス分配機を、例えば濾過プレー
ト、スタチック・ミキサー又はノズルの形で備えている
ことが好ましい。ガス分配機は、水素を取り込んで、好
ましくはその水素が反応器の横断面を均一に横切って分
布するように機能する。異性化するべき3−ブテン−1
−オール化合物は、反応器の下から導入され、水素で処
理される。触媒上の空間速度は、好ましくは45〜65
%の転化率、特に50〜60%の転化率が、反応器の流
出口で達せられるように設定される。水素の導入は、水
素分圧が0.5〜5バール、好ましくは0.5〜2バー
ル、特に0.6〜1バールを達成するように、温度及び
総圧力の関数として設定される。反応器を通過する水素
は、低沸点物の凝縮後余分のガスとして排気するか、あ
るいは工程に再循環させることができる。
【0024】異性化は、50〜120℃、好ましくは8
0〜100℃で行われる。触媒の空間速度は、使用する
出発化合物によるが、0.5〜5l/l(触媒)×h、
好ましくは0.5〜1.5l/l(触媒)×hの範囲で
使用される。
【0025】上記平衡反応より得られる反応生成物の混
合物は、直接、蒸留により最終生成物を得るように移動
させることが好ましい。ここで、未反応の出発材料は、
単離され、異性化工程に戻される。出発材料からの反応
生成物の蒸留による分離及び出発材料の回収は、異性化
工程を経済的に行うために必要である。蒸留による分離
は適当な装置で連続的に行うことが好ましい。
【0026】本発明の方法は、不活性有機溶剤の存在下
あるいは非存在下に行うことができる。使用可能な不活
性有機溶剤としては、例えば、ジエチルエーテル、ジオ
キサンあるいはテトラヒドロフラン等のエーテル類;エ
タノールあるいはイソブタノール等のアルコール類;ヘ
プタン、ベンゼンあるいはこれらの混合物等の芳香族又
は脂肪族炭化水素を挙げることができる。本発明の方法
は、不活性有機溶剤を使用することなく実施することが
好ましい。
【0027】[出発材料]本発明によれば、一般式(I
I): HR1 C=CR2 −CHR3 −CR45 −OR6 (II) [但し、R1 、R2 、R3 、R4 、R5 及びR6 は同一
でも異なっていてもよく、それぞれ水素、又はOH、O
Rで置換されていても良い脂肪族基を表し、そしてRが
脂肪族基、ハロゲンあるいはカルボキシルを表し、さら
に、R2 が−CHO基でもよく、R2 とR5 がそれらの
間に位置する炭素原子と共に、脂肪族環の部分を形成し
てもよく、そして、R6 が脂肪族環基、アリール脂肪族
基、芳香族基あるいは−C(=O)−R7 基であっても
良く、そしてR7 が脂肪族基、脂肪族環基、アリール脂
肪族基あるいは芳香族基を表す]で表される3−ブテン
−1−オール化合物を用いて、下記の一般式(I): H21 C−R2 C=CR3 −CR45 −OR6 (I) [但し、R1 、R2 、R3 、R4 、R5 及びR6 は上記
と同義である]で表される2−ブテン−1−オール化合
物を製造することができる。
【0028】上記R1 、R2 、R3 、R4 、R5 及びR
6 は同一でも異なっていてもよく、それぞれ水素、上記
のように置換されていてもよいC1 〜C12、好ましくは
1〜C6 、アルキル基であることが好ましい。それら
は特に水素又はメチルが好ましい。
【0029】一つの好適態様として、R2 及びR5
は、それらの間に位置する炭素原子と共に、5員、6員
又は7員の脂肪族環を形成することである。また、R6
が炭素原子数5〜7のシクロアルキル基、炭素原子数7
〜12アラルキル基、フェニル基、ナフチル基、あるい
は−C(=O)−R7 基(R7 がC1 〜C12、好ましく
はC1 〜C6 、アルキル基、C5 〜C7 シクロアルキル
基、7〜12アラルキル基、フェニル基あるいはナフチ
ル基である)を表すことができる。上記の基は、また反
応条件下で不活性である基及び/又は原子、例えばエチ
レンオキサイド単位等のエーテル基で、置換されていて
も良い。
【0030】本発明で使用することができる一般式(II)
の化合物の好ましい例として、3−ブテン−1−オー
ル、3−メチル−3−ブテン−1−オール、4−ホルミ
ル−3−ブテン−1−オール、3,2,1−トリメチル
−3−ブテン−1−オール、2−イソブチル−3−ブテ
ン−1−オール、3−(2’−ヒドロキシエチル)−3
−ブテン−1−オール、1−ヘキシル−3−ブテン−1
−オール、1−メチレン−2−メチルシクロヘキサン−
3−オール、1−メチレン−2−エチルシクロペンタン
−3−オール、1−メチレンシクロヘキサン−3−オー
ル、1−メチレンシクロヘプタン−3−オール;そして
またその対応するエチル、シクロヘキシル、ベンジル、
フェニル及びα−ナフチル、あるいは対応するアセチッ
ク、シクロヘキサンカルボキシリック、ベンゾイック、
α−ナホトイックあるいはジヒドロシンナミックのエス
テル;を挙げることができる。
【0031】本発明の方法では、特に、3−メチル−3
−ブテン−1−オール及びその酸素上に置換(例、アセ
テート、エーテル)されたその誘導体を使用することが
好ましい。
【0032】本発明を下記の実施例によりさらに説明す
る。
【0033】
【実施例】
[実施例1] 触媒の製造 攪拌反応器に珪酸ナトリウムアンモニア性水溶液を導入
し、攪拌しながら、硫酸水溶液を用いて二酸化珪素を沈
殿させる。得られた沈殿を濾過し、洗浄し、次いで噴霧
乾燥する。噴霧乾燥は、得られた二酸化珪素粒子が、9
00℃、2時間で25〜35重量%の範囲の強熱減量に
対応する水分含有率を有するように行われる。得られた
二酸化珪素粒子は、水及びしゃく解材としてアンモニア
と混合され、ペーストにされ、次いで押し出され、直径
3mmの押出物を得る。押出物は120〜150℃のオ
ーブン内で乾燥され、次いで820〜870℃でか焼さ
れる。
【0034】得られた直径3mmの押出物の形状の支持
体材料300gを、ロータリエバポレータ上の丸底フラ
スコ内で、11重量%のパラジウムを含む硝酸パラジウ
ム溶液13.64gとSeO2 0.21gとを244g
の蒸留水に溶解した水溶液と混合する。フラスコを、全
水溶液が支持体材料に吸収されるまで、室温で回転させ
る。触媒を含むフラスコは、次いで回転を続けながら1
20℃まで加熱し、そして内容物を、1時間当たり20
00lの空気を送りながら、1分間に9回転の回転速度
で3時間乾燥する。乾燥後、フラスコを連続的に回転さ
せ、且つ一時間当たり1000lの空気を送りながらな
がら、温度を200℃まで上昇させ、触媒を3時間熱処
理する。
【0035】こうして得られた二酸化珪素で支持された
触媒は、触媒全重量に対して0.5重量%パラジウム及
び0.05重量%セレンを含んでいる。BET表面積は
119m2 /gであり、細孔容積は、3nmから300
μmの細孔径範囲において0.82cm3 /gである。
そしてこの細孔容積の91.7%が10〜100nmの
細孔径範囲にある。
【0036】[実施例2]実施例1で製造した100m
lの触媒を、加熱ジャケット及び21mmの内径を有す
るチューブ反応器に据え付ける。貯蔵器から3−メチル
−3−ブテン−1−オールを、供給ポンプにより反応器
底部より圧送する。水素を、反応器入口前の供給流れ
に、計量して送り、そしてガラス・フリットにより反応
器横断面を均一に横切るよう分配させる。異性化温度
は、サーモスタットにより反応器ジャッケトを介して1
00℃に調整される。水素は2.6l/時間に計量して
供給される。反応器中の総圧力は1.1バールである。
1.0l/l(触媒)×hの空間速度で、55%の変換
率及び91.5%の選択率を得る。
【0037】[実施例3]異性化を、90℃で行い、触
媒上の空間速度を0.9/l(触媒)×h、そして、水
素供給速度を3l/時間とした以外は、実施例2を繰り
返して行う。75%の変換率で、選択率は93%であ
る。
【0038】[実施例4]異性化を、80℃で行い、触
媒上の空間速度を0.9/l(触媒)×h、そして、水
素供給速度を3.8l/時間とした以外は、実施例2を
繰り返して行う。55%の変換率で、選択率は93%で
ある。
【0039】[実施例5]1600時間に亘る長期間試
験で、実施例1で製造された触媒60mlを用い、90℃
の温度、触媒上の空間速度を0.72l/l(触媒)×
h、そして、水素供給速度を5l/時間とした以外は、
実施例2を繰り返す。58%の変換率で、選択率は92
%である。
【0040】上記結果より、本発明の方法は高変換率及
び高選択率で連続的に実施できることが示されている。
長時間の反応を行っても、変換率、選択率は安定に維持
される。連続的な異性化に続いて出発材料から反応生成
物の蒸留による連続分離及び出発材料の異性化への回収
を行うことができ、このため異性化全体を経済的且つ有
利に実施することができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI C07C 41/32 C07C 41/32 43/15 43/15 67/293 67/293 69/145 69/145 // C07B 61/00 300 C07B 61/00 300 (72)発明者 クレーメンス、フリッケ ドイツ、76863、ヘルクスハイム、アム、 ビルトシュテッケル、16 (72)発明者 ゲルト、カイベル ドイツ、68623、ラムペルトハイム、ロベ ルト−ボッシュ−シュトラーセ、4 (72)発明者 エルンスト、ランクグート ドイツ、67281、キルヒハイム、アム、フ リートホーフ、3

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 二酸化珪素の支持体に担持されたパラジ
    ウムと、セレン、テルルあるいはセレン及びテルルの混
    合物とを含み、BET表面積が80〜380m2 /gで
    あり、3nmから300μmの細孔径範囲における細孔
    容積が0.6〜0.95cm3 /gであり、そしてその
    細孔容積の80〜95%が10〜100nmの細孔径範
    囲にあることを特徴とする固定層触媒。
  2. 【請求項2】 触媒全重量に対して、0.1〜2.0重
    量%のパラジウムと、0.01〜0.2重量%のセレ
    ン、テルルあるいはセレンとテルルの混合物とを含む請
    求項1に記載の触媒。
  3. 【請求項3】 BET表面積が100〜150m2 /g
    で、3nmから300μmの細孔径における細孔容積が
    0.8〜0.9cm3 /gであり、そしてその細孔容積
    の85〜93%が10〜100nmの細孔径範囲にあ
    り、さらに触媒全重量に対して、0.2〜0.8重量%
    のパラジウム、及び0.02〜0.08重量%のセレン
    を含む請求項2に記載の触媒。
  4. 【請求項4】 二酸化珪素の支持体にパラジウム化合物
    とセレン化合物あるいはテルル化合物あるいはセレン化
    合物及びテルル化合物の混合物との溶液を含浸させ、乾
    燥させた後水素の存在下に還元する工程を含む請求項1
    〜3のいずれかに記載の触媒の製造方法。
  5. 【請求項5】 二酸化珪素の支持体を、珪酸アルカリ金
    属溶液から二酸化珪素を沈殿させ、乾燥させ、次いで圧
    縮して造形体を形成した後その造形体を400〜110
    0℃でか焼することにより製造する請求項4に記載の触
    媒の製造方法。
  6. 【請求項6】 一般式(II): HR1 C=CR2 −CHR3 −CR45 −OR6 (II) [但し、R1 、R2 、R3 、R4 、R5 及びR6 は同一
    でも異なっていてもよく、それぞれ水素、又はOH、O
    Rで置換されていても良い脂肪族基を表し、そして上記
    Rが脂肪族基、ハロゲンあるいはカルボキシルを表し、
    さらに、R2 が−CHO基でもよく、R2 とR5 がそれ
    らの間に位置する炭素原子と共に、脂肪族環の部分を形
    成してもよく、そして、R6 が脂肪族環基、アリール脂
    肪族基、芳香族基あるいは−C(=O)−R7 基であっ
    ても良く、そして上記R7 が脂肪族基、脂肪族環基、ア
    リール脂肪族基あるいは芳香族基を表す]で表される3
    −ブテン−1−オール化合物を水素及び触媒の存在下に
    異性化して、下記の一般式(I): H21 C−R2 C=CR3 −CR45 −OR6 (I) [但し、R1 、R2 、R3 、R4 、R5 及びR6 は上記
    と同義である]で表される2−ブテン−1−オール化合
    物を製造する方法であって、その製造を請求項1〜3の
    いずれかに記載の固定層触媒上で連続的に行うことを特
    徴とする2−ブテン−1−オールの製造方法。
  7. 【請求項7】 製造をチューブ反応器内で、逆流方式で
    行う請求項6に記載の方法。
  8. 【請求項8】 3−メチル−3−ブテン−1−オールを
    使用する請求項6又は7に記載の方法。
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