JPH11292820A - イソブチルアルデヒドの製造方法 - Google Patents

イソブチルアルデヒドの製造方法

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JPH11292820A
JPH11292820A JP10097638A JP9763898A JPH11292820A JP H11292820 A JPH11292820 A JP H11292820A JP 10097638 A JP10097638 A JP 10097638A JP 9763898 A JP9763898 A JP 9763898A JP H11292820 A JPH11292820 A JP H11292820A
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JP
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zinc
catalyst
methanol
copper
acetaldehyde
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JP10097638A
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English (en)
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Yuichi Sugano
菅野  裕一
Atsushi Okamoto
淳 岡本
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Mitsubishi Gas Chemical Co Inc
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Mitsubishi Gas Chemical Co Inc
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Publication date
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    • 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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  • Catalysts (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 イソブチルアルデヒドを高い収率で得ること
ができる実用的な製造方法を提供する。 【解決手段】 銅及び/又は亜鉛を含有する触媒を用
い、メタノールとアセトアルデヒド及び/又はプロピオ
ンアルデヒドとを気相で接触させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本反応はイソブチルアルデヒ
ドの製造方法に関するものである。詳しくは、メタノー
ルとアセトアルデヒド及び/又はプロピオンアルデヒド
を気相で銅及び/又は亜鉛を含有する触媒と接触させて
イソブチルアルデヒドを製造する方法に関するものであ
る。イソブチルアルデヒドは、塩基性触媒の存在下ホル
ムアルデヒドと反応させることにより、ネオペンチルグ
リコール、パントテン酸などの合成中間体として有用な
ヒドロキシピバルアルデヒドを得ることができる。ま
た、イソブチルアルデヒドを酸化または酸化脱水素する
ことによりメタクリル酸メチルの原料となるイソ酪酸や
メタクロレインを得ることもでき、工業的に非常に有用
な化合物である。
【0002】
【従来の技術】従来、イソブチルアルデヒドの製造法と
しては、プロピレンのヒドロホルミル化反応により生成
した混合アルデヒドを含む生成物から溶媒及び高沸点生
成物を含む触媒液を分離した後、精製ノルマルブチルア
ルデヒドと精製イソブチルアルデヒドに分離精製する方
法が公知であり、世界的に商業化されている。特公昭5
1−1687号公報ではロジウムを一酸化炭素及び三価
の有機リン配位子との錯結合とした触媒を使用し、溶媒
として高沸点液体を用い、オレフィンと一酸化炭素及び
水素とを約50℃〜145 ℃の温度範囲で、一酸化炭素と水
素の合計圧力が450psia 以下であり、一酸化炭素の分圧
を合計圧力の約75% よりも多くない条件下で接触させる
ことにより、ノルマル体に富むアルデヒドを生成物とし
て得る方法が開示されている。これらの方法ではノルマ
ルブチルアルデヒドが主生成物であり、イソブチルアル
デヒドは副生物として位置づけられている。しかしなが
ら、近年になって、ネオペンチルグリコールの需要増大
やメタクリル酸の原料として用いる方法が開発されるな
ど、イソブチルアルデヒドは有機合成中間原料として有
用となってきており、イソブチルアルデヒドを選択的に
得る方法の開発が望まれている。
【0003】一方、安価かつクリーンなメタノールを有
機合成プロセスの基礎反応基剤として用いることが検討
されており、メタノールのカルボニル化による酢酸製造
や2,6-キシレノールの製造など稼働しているプロセスも
少なくない。特にメタノールを用いて増炭反応を行うこ
とができれば工業的に非常に有用な方法となるが、「化
学と工業」第45巻、第4号(1992)、P 95〜P
95には、メタノールとアセトニトリル、プロピオンニ
トリル、アセトン、メチルエチルケトン、酢酸エステル
などとの縮合により炭素鎖が伸長し、対応するα, β-
不飽和化合物が生成することが記載されている。また、
CHEMISTRY LETTERS, pp. 1867 〜1868(1992)やCATALY
SIS LETTERS, 42 (1996), pp. 155 〜160 には、メタノ
ールとアセトアルデヒドを気相350℃でチタニア担持バ
ナジウム触媒を用いて反応させることによりプロピオン
アルデヒド及びイソブチルアルデヒドが得られること
や、さらに同触媒によりメタノールとプロピオンアルデ
ヒドからイソブチルアルデヒドが得られることが記載さ
れている。しかしながら、これらの場合イソブチルアル
デヒドの収率が十分でなく、また、我々が追試験したと
ころによると、基質及び生成物が触媒上に吸着すること
により物質収支がとれないという欠点を有する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、メタ
ノールを反応基剤に用い、これをアセトアルデヒド及び
/又はプロピオンアルデヒドとともに気相接触反応させ
ることによりイソブチルアルデヒドを高い収率で製造す
る方法を提供することである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者らはメタノール
とアセトアルデヒド及び/又はプロピオンアルデヒドを
気相で接触させる反応において、銅及び/又は亜鉛を含
有する触媒を使用することにより、イソブチルアルデヒ
ドが高い収率で得られることを見出した。本発明はかか
る知見に基づいて完成するに至った。即ち、本発明は、
メタノールとアセトアルデヒド及び/又はプロピオンア
ルデヒドを気相において、銅及び/又は亜鉛を含有する
触媒の存在下反応させることにより、イソブチルアルデ
ヒドを高い収率で得ることを特徴とする方法に関するも
のである。
【0006】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の方法を詳しく説
明する。本発明の方法に用いる触媒は、銅及び/又は亜
鉛を主成分とする化合物である。 銅触媒は水素化、脱
水素、酸化反応に主として用いられている。特にアルコ
ールの脱水素に高い活性を示し、メタノールを酸化して
ホルムアルデヒドを得るのに適している。一方、亜鉛、
特に酸化亜鉛は脱水素及び水素化反応用として古くから
知られており、また酸塩基触媒反応にも使用される。さ
らに、銅及び亜鉛の両者を複合させた銅,亜鉛系触媒は
メタノール合成触媒として広く知られており、特に、
銅、亜鉛、アルミニウム系触媒が工業的に多く用いられ
ている。例えば特公昭45-16682号公報及び特公昭48-232
63号公報には銅、亜鉛、アルミニウム触媒が、特公昭51
-44715号公報には銅、亜鉛、アルミニウム、ホウ素触媒
が提示されている。本発明に使用される銅源としては、
硝酸銅、硫酸銅などが用いられる。また、亜鉛源として
は、硝酸亜鉛、硫酸亜鉛、酢酸亜鉛などの水溶性塩類や
酸化亜鉛が使用できる。触媒に含まれる全金属成分に対
する銅及び/又は亜鉛の割合は、重量比で20〜100%、好
ましくは40〜100%である。
【0007】本発明の方法に用いる触媒においては、触
媒活性主成分となる銅、亜鉛のほかにAl、Cr、Si、Zr、
La、Mg、Mn、B 等の金属を加えることができる。これら
の金属の添加は、酸または塩基触媒能により脱水素され
たメタノールとアセトアルデヒド、プロピオンアルデヒ
ドとの縮合反応を促進する。また、銅や亜鉛の粒子を安
定化させる役割も有する。それらは触媒調製時において
酸化物やその前駆体、例えば、炭酸塩などの形で添加す
ることができるが、その際の添加量としては重量比で1
〜70% 、好ましくは4〜40% である。このように触媒活
性主成分となる銅及び/又は亜鉛のほかに他の金属を加
えた触媒のうち、銅、亜鉛及びアルミニウムを含有する
触媒ならびに銅及びクロムを含有する触媒が好適な触媒
である。本発明においては上記の如く得られた銅及び/
又は亜鉛を含有する触媒を固定床触媒として流通系反応
装置において使用する。また、反応の前処理として触媒
の還元処理を水素気流下で行うこともできる。
【0008】反応においてメタノール及びアセトアルデ
ヒド、プロピオンアルデヒドは気相で用いられる。メタ
ノールのアルデヒドに対するモル比は1〜10、好まし
くは2〜8で行われる。イソブチルアルデヒドを得るた
めのメタノールとアセトアルデヒドの化学両量比は2、
メタノールとプロピオンアルデヒドの化学量論比は1で
ある。メタノールとアセトアルデヒドの反応では、メタ
ノールを過剰にすることによりアルデヒドの転化率を向
上させることが可能である。また、メタノールとアセト
アルデヒドとの反応においてはメタノール量を減らすこ
とにより、プロピオンアルデヒドの生成が有利となる。
反応温度は200〜450℃、好ましくは300〜40
0℃である。反応温度が低すぎると反応が進行しにくく
なり、反応温度が高すぎると原料の分解反応が起こりや
すくなる。反応はふつう窒素などの不活性ガス気流下、
大気圧下においても加圧下においても実施することがで
きる。
【0009】本発明の方法によれば、メタノールとアセ
トアルデヒド及び/又はプロピオンアルデヒドを気相に
おいて、銅及び/又は亜鉛を含有する触媒の存在下反応
させることにより、イソブチルアルデヒドを高い収率で
得ることが可能であり、その工業的な意義は極めて大き
い。次に、本発明の方法を実施例および比較例により更
に具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例により
その範囲を限定されるものではない。
【0010】
【実施例】比較例1 内径15mmφのガラス製反応管に10〜20メッシュのガ
ラスビーズ20mlを充填した。メタノール:アセトアルデ
ヒド=7:1(モル比)の割合で混合した原料液を1.5g
/hr で供給し、気化させ、これを30ml/minの窒素ガスと
ともに 380℃に保った上記反応管に通した後、ドライア
イス−メタノールにより冷却トラップした。得られた液
をガスクロマトグラフィーにより分析したところ、イソ
ブチルアルデヒドの生成はみられなかった。
【0011】比較例2 触媒:蒸留水15cm3 にバナジン酸アンモニウム0.5888g
を加え懸濁させた。これを80℃まで加熱した後、シュウ
酸粉末を溶液の色が橙色から青色に変わるまで徐々に添
加した。この溶液を、別に用意したチタニア粉末10g を
水に浸したものに加え、80℃で撹拌後、水分を蒸発させ
た。その後、 110℃で12hr乾燥した後、400 ℃で3 時間
焼成し、チタニア担持酸化バナジウム触媒を得た。 反応:前記で得た触媒の10〜20meshに揃えたもの3gを内
径15mmφのガラス製反応管に充填し、窒素ガスでパージ
した。その後、メタノール:アセトアルデヒド=7:1
(モル比)の割合で混合した原料液を1.5g/hr で供給
し、気化させ、これを30ml/minの窒素ガスとともに 380
℃に保った反応管に通した。生成液を冷却トラップし、
反応開始5hr後にガスクロマトグラフィーを用いて分析
したところ、アセトアルデヒド転化率100%、アセトアル
デヒド基準のイソブチルアルデヒド収率2.3%、プロピオ
ンアルデヒドは生成されなかった。水以外にその他の生
成物はみられず、物質収支がとれなかった。
【0012】実施例1 触媒:硝酸銅1.256molを水 0.8リットルに溶解し、40℃
に保つ。これをA液とする。炭酸ソーダ1.632molを水1
リットルに溶解し、40℃に保つ。これをB液とする。酸
化亜鉛0.629molを水 0.3リットルに分散し、40℃に保
つ。これをC液とする。また、日産化学工業株式会社製
アルミナゾル 200(アルミナ含有量10%)を用い、アル
ミナとして0.078mol含有する量を水0.16リットルに分散
し、60℃に保つ。これをD液とする。撹拌下、B液へA
液を添加した後、C液を添加し、更に炭酸ガスを6リッ
トル/hr の速度で吹き込み80℃まで昇温し、30分間保持
した。反応終了後60℃まで冷却した。このスラリーにD
液を添加し、30分間撹拌した後、ろ過して、更に水4リ
ットルにて洗浄し、水切り後、組成物ケーキを得た。こ
れを80℃にて15時間乾燥した後、空気雰囲気下にて 380
℃で焼成し、Cu, Zn, Al 原子比が 2: 1: 0.25 の酸化
物を得た。
【0013】反応:前記で得た触媒を破砕して10〜2
0メッシュに揃えたもの3gを内径15mmφのガラス製反応
管に充填した。続いて、窒素気流中 150℃に保ち、急激
な発熱を避けるため、H2ガスを徐々に加え、最終的に
N2:H2=3/1 にし、80ml/minで8時間保持することにより
触媒を還元した後、窒素ガスでパージした。その後、メ
タノール:アセトアルデヒド=7:1(モル比)の割合で
混合した原料液を1.5g/hr で供給し、気化させ、これを
30ml/minの窒素ガスとともに 380℃に保った反応管に通
した。生成液を冷却トラップし、反応開始5hr後にガス
クロマトグラフィーを用いて分析したところ、アセトア
ルデヒド転化率 92.6%、アセトアルデヒド基準のイソブ
チルアルデヒド収率 64.8%、プロピオンアルデヒド収率
8.4%であった。
【0014】実施例2 触媒:硝酸銅1.065molを水 0.7リットルに溶解し、40℃
に保つ。これをA液とする。炭酸ソーダ1.384molを水0.
9 リットルに溶解し、40℃に保つ。これをB液とする。
酸化亜鉛0.820molを水0.4 リットルに分散し、40℃に保
つ。これをC液とする。また、日産化学工業株式会社製
アルミナゾル200 (アルミナ含有量10%)を用い、アル
ミナとして0.078mol含有する量を水0.16リットルに分散
し、60℃に保つ。これをD液とする。その後の調製は実
施例1と同様に行い、Cu、Zn、Al原子比 1.3 : 1 : 0.2
の酸化物を得た。 反応:実施例1と同様に行い、アセトアルデヒド転化率
90.4% 、アセトアルデヒド基準のイソブチルアルデヒド
収率66.5% 、プロピオンアルデヒド収率10.3% であっ
た。
【0015】実施例3 触媒:酸化亜鉛として正同化学工業(株)製活性亜鉛華
を用いた。 反応:前記粉末3gをを10〜20メッシュガラスビーズ
と混合し内径15mmφのガラス製反応管に充填した。その
後、メタノール:アセトアルデヒド=7:1(モル比)の
割合で混合した原料液を1.5g/hr で供給し、気化させ、
これを30ml/minの窒素ガスとともに 380℃に保った反応
管に通した。生成液を冷却トラップし、反応開始5hr後
にガスクロマトグラフィーを用いて分析したところ、ア
セトアルデヒド転化率100%、アセトアルデヒド基準のイ
ソブチルアルデヒド収率62.5% 、プロピオンアルデヒド
収率1.0%であった。
【0016】実施例4 触媒:酸化銅ー酸化クロム触媒として、日揮化学(株)
製 N202D(CuO-37.8%,Cr2O3-36.1%, MnO2-1.8% )を用
いた。 反応:実施例1と同様に行ったところ、アセトアルデヒ
ド転化率90.8% 、アセトアルデヒド基準のイソブチルア
ルデヒド収率 68.4%、プロピオンアルデヒド収率8.1%で
あった。
【0017】比較例3 内径15mmφのガラス製反応管に10〜20メッシュのガ
ラスビーズ20mlを充填した。メタノール:プロピオンア
ルデヒド=7:1(モル比)の割合で混合した原料液を1.
5g/hr で供給し、気化させ、これを30ml/minの窒素ガス
とともに380℃に保った上記反応管に通した後、ドライ
アイスーメタノールにより冷却トラップした。得られた
液をガスクロマトグラフィーにより分析したところ、イ
ソブチルアルデヒドの生成はみられなかった。
【0018】実施例5 触媒:実施例1の触媒を用いた。 反応:前記の触媒を破砕して10〜20メッシュに揃え
たもの3gを内径15mmφのガラス製反応管に充填した。続
いて、窒素気流中150 ℃に保ち、急激な発熱を避けるた
め、H2ガスを徐々に加え、最終的にN2:H2=3/1 にし、80
ml/minで8時間保持することにより触媒を還元した後、
窒素ガスでパージした。その後、メタノール:プロピオ
ンアルデヒド=7:1(モル比)の割合で混合した原料液
を1.5g/hrで供給し、気化させ、これを30ml/minの窒素
ガスとともに380 ℃に保った反応管に通した。生成液を
冷却トラップし、反応開始5hr後にガスクロマトグラフ
ィーを用いて分析したところ、プロピオンアルデヒド転
化率85.3% 、プロピオンアルデヒド基準のイソブチルア
ルデヒド収率70.8% であった。
【0019】実施例6 触媒:実施例4の触媒を用いた。 反応:実施例5と同様に行ったところ、プロピオンアル
デヒド転化率88.9% 、プロピオンアルデヒド基準のイソ
ブチルアルデヒド収率80.0% であった。
【0020】
【発明の効果】本発明によれば、メタノールとアセトア
ルデヒド及び/又はプロピオンアルデヒドを気相におい
て、銅及び/又は亜鉛を含有する触媒の存在下反応させ
ることにより、イソブチルアルデヒドを高い収率で得る
ことができ、工業的に極めて大きな意義をもつ。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 銅及び/又は亜鉛を含有する触媒を用
    い、メタノールとアセトアルデヒド及び/又はプロピオ
    ンアルデヒドとを気相で接触させることを特徴とするイ
    ソブチルアルデヒドの製造方法。
  2. 【請求項2】 銅、亜鉛及びアルミニウムを含有する触
    媒を使用する請求項1記載の製造方法。
  3. 【請求項3】 銅及びクロムを含有する触媒を使用する
    請求項1記載の製造方法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004262786A (ja) * 2003-02-28 2004-09-24 Daicel Chem Ind Ltd イリジウム化合物触媒等を用いた有機化合物の製造法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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