JPS6039330B2 - オレフインの水和ならびにグライコ−ルのエ−テル化方法 - Google Patents

オレフインの水和ならびにグライコ−ルのエ−テル化方法

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JPS6039330B2
JPS6039330B2 JP54165096A JP16509679A JPS6039330B2 JP S6039330 B2 JPS6039330 B2 JP S6039330B2 JP 54165096 A JP54165096 A JP 54165096A JP 16509679 A JP16509679 A JP 16509679A JP S6039330 B2 JPS6039330 B2 JP S6039330B2
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正和 上岡
理 松本
修 倉谷
宏輝 上山
欣也 俵
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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】 本発明はィソオレフィンの水和をグラィコールの共存下
に行なう、イソオレフイソの水和ならびにグラィコール
のエーテル化方法に関する。
ィソオレフィンを強酸型陽イオン交モ製樹脂触媒の存在
下に水和し、対応する第3級アルコールに転化す る
方法は“INDUSTRIAL ANDENGINEE
RINGCHEMISTRY”誌、53巻、209頁(
1961年)その他により広く知られている。しかしこ
の水和反応においてはィソオレフィンの利用効率(転化
率)が低く、石油資源が不足している現在においてはィ
ソオレフィンの利用効率を高めることが望まれる。特開
昭46一5618号公報にも上記と同様のィソブチレン
の水和方法が記載され、その実施例1ではィソブチレン
は第3級プチルアルコールに完全に転化されたと記載さ
れている。しかしこの実施例1の方法を追試してみると
、実際にはィソブチレンの転化率は非常に低い。米国特
許第3285977号、英国特許第1311172号、
特開昭50−32116号、同50一126603号、
同50一137906号には、ィソオレフィンの水和の
際反応率を高める方法として水和反応を酢酸、アルコー
ル、ケトン、ジオキサン、グライコール、グライコール
ェーテル等の溶剤の存在下に行なう方法が開示されてい
る。
しかしながらこれらの方法においてもィソオレフィンの
利用効率は充分ではない。例えば米国特許第32859
77号によると、溶剤を使用しない場合ィソブチレンの
転化率が32.0%であるが、溶剤としてインプロピル
アルコールを使用するとィソブチレンの転化率が47.
2%に向上することが記載されている。しかしこの程度
の改良では充分ではない。また溶剤としてグラィコール
モノェーテルを使用するとイソオレフィンと反応して利
用価値の少ないグラィコールジヱーテルとなり好ましく
ない。グライコールジェーテルを溶剤として使用すると
ィソオレフィン転化率の改善が充分でない。これらの方
法りもさらにィソオレフィンの利用効率を高める方法と
して米国特許第4096194号には、多量の溶剤を使
用(例えばィソオレフインに対して6モル倍の水を使用
し、水に対して5〜2の重量倍の溶剤を使用)して水と
炭化水素とがついに均一相を形成するようにしてイソオ
レフィンの水和反応を行なう方法が開示されている。し
かしこの方法はあまりにも多量の溶剤を必要とし、工業
的方法としては現実的ではない。できることであれば、
少ない溶剤使用量でィソオレフィンの利用効率を高める
ことが望まれる。また上記の方法ではいずれもィソオレ
フィンよりも多いモル数の水が使用されているが、多量
の水を使用すると、生成するアルコールは濃度の薄い水
溶液として得られ、アルコールの分離に費用がかかるの
で、工業塔的方法としては満足ではない。
米国特許第4087471号には水:ィソプチレンモル
比が0.06:1〜0.24:1の少量の水を使用し、
反応生成物の一部を冷却して再循環することにより反応
温度を制ぎよしながらィソプチレンを水和する方法が開
示されている。しかしこの方法では、ィソプチレンの転
化率を上げると利用価値の低いィソブチレンオリゴマ‐
が多量生成してしまい、またイソブチレンオリゴマ一の
生成を抑えるとィソブチレンの転化率が低くなってしま
い、工業的方法としては満足できるものではない。本発
明者らはィソオレフィンの水和反応について種々検討し
た結果、グラィコ−ルを溶剤として使用しかつイソオレ
フィンよりも少ないモル数の水を使用してィソオレフィ
ンを水和したところ、溶剤の使用量が少なくてもイソオ
レフィンの転化率が高くなること、およびィソオレフイ
ンオリゴマーのような望ましくない副生物の生成は抑え
られることを見出して本発明を完成した。ィソオレフィ
ンの利用効率をあげるためには水:ィソオレフィンのモ
ル比を大きくとることが一般常識であり、ほとんどの従
来方法も水:ィソオレフィンのモル比は1以上:1が必
要であるとされている。ところが本発明方法においては
かかる従来方法と異なり、グラィコールの共存下に反応
を行なう場合はィソオレフィンよりも少ないモル数の水
を使用するとィソオレフィンの利用効率が高くなること
を見出したものである。またこの際反応系中に添加した
グラィコールはィソオレフィンと反応してエーテル化さ
れ、グライコールエーテルとなる。従って本発明の要旨
は、炭素数4〜6のィソオレフィンを水と反応させるに
際し、反応を強酸型腸イオン交灘樹脂触媒およびグラィ
コールの存在下かつ水:ィソオレフィンのモル比が0.
8以下:1の条件下に行ない、対応する第3級アルコー
ルとグラィコールェーテルとを生成させることを特徴と
するィソオレフィンの水和ならびにグラィコールのエー
テル化方法に存する。
本発明方法において、ィソオレフィンは水およびグラィ
コールに接触させられ、ィソオレフィンの水和とグライ
コールのエーテル化が同時に生起し、相当する第3級ア
ルコールとグラィコールヱーテル(グラィコールモノ第
3級アルキルェーテルおよびグラィコールジ第3級アル
キルェーテル)とが併産される。
反応原料の炭素数4〜6のィソオレフィンは純品でも、
2種以上のィソオレフィンの混合物でも、あるいはィソ
オレフィンを含有する留分でもよい。
経済的にはナフサ等の熱分解、あるいは灯軽油留分の流
動接触分解等石油精製装置あるいは炭化水素分解装置か
ら得られるC4留分、C5留分、C6留分はィソオレフ
ィンを含有しており好ましいものである。このようなイ
ソオレフイン含有留分の例としては、n−ブタン、iー
ブタン、ブテンー1、ブテンー2、ィソブチレンを主成
分とするC4留分、n−ペンタン、i−ペンタン、ペン
テンー1、ベンテンー2、イソアミレン類を主成分とす
るC5留分、2,3−ジメチル−1ーブテン、2,3−
ジメチルー2ーブテン、2−メチル−1ーベンテン、2
ーメチルー2ーベンテン、3−メチル−2ーベンテン、
2ーエチル−1ーブテン、1ーメチルーシクロベンテン
等の炭素数6のィソオレフィンを含むC6炭化水素蟹分
等がある。蟹分中のィソオレフインのみがほとんど選択
的に反応する。グラィコールとしてはジオール例えばエ
チレングライコール、ジエチレングライコール、トリエ
チレングライコール、プロピレングライコール、ブタン
ジオール、ネオベンチルグライコール、ヘキサメチレン
グライコール、2−メチル−1,3ープタンジオールや
、グリセリン−1メチルエーテル、グリセリン−2−メ
チルエーテル、グリセリン−1−エチルエーテル、グリ
セリン−2ーエチルエーテルのようなグリセリンモノア
ルキルエーテル等がある。
触媒として使用する強酸型腸イオン交予期樹脂としては
例えばスチレンスルホン酸型賜イオン交換樹脂(スチレ
ンとジビニルベンゼン等の多不飽和化合物との共重合体
をスルホン化したもの)、フェノールスルホン酸型陽イ
オン交モ製樹脂(フェノールスルホン酸をホルムアルデ
ヒドと縮合させたもの)、スルホン化石炭、スルホン化
アスファルト等のようなスルホン酸基を有し強酸性を示
す一般の強酸型陽イオン交≠剣樹脂がある。
またこれらイオン交予製樹脂の物理構造はゲル型のもの
、巨大網状構造のものいずれも使用できる。本発明の反
応方法は連続式反応方法が好ましい。
例えばイソオレフイン、水、グライコールの原料を並流
で触媒床に流す方法、水とグラィコールの混合原料とィ
ソオレフィンとを同流で触媒床に流す方法、グラィコー
ルまたは水をィソオレフィンと並流で触媒床に流し反応
塔の中段から水またはグラィコールを注入する方法、完
全混合型反応釜に連続的に原料を供給して触媒と混合し
、連続的に生成物を抜き出す方法等が可能である。反応
器へ供給する水:ィソオレフィンのモル比は0.8以下
:1好まし〈は0.04:1〜0.7:1の条件下で供
給しなければならない。水:ィソオレフィンのモル比が
0.8:1をこえるとィソオレフインの転化率および反
応速度が急速に低下しィソオレフィンの利用効率が急速
に低下してしまう。またグラィコール:ィソオレフイン
のモル比は約0.2:1〜20:1が好ましく、特に約
0.5:1〜10:1が好ましい。グライコール:イソ
オレフインのモル比が大き過ぎると装置容量が過大とな
って処理費用がかかり、またこのモル比が小さすぎると
ィソオレフィンオリゴマーの創生が増加しそしてィソオ
レフィンの利用率も低くなるので好ましくない。第3級
アルコールとグラィコールェーテルとの生成比率は水と
グラィコールの使用比によって変り、水:グラィコール
のモル比はアルコールとエーテルとの生成比率が望む値
となるように設定する。水:グラィコールのモル比は通
常約4以下:1、特に約0.002:1〜3.5:1が
好ましい。水:グラィコールのモル比が大き過ぎるとィ
ソオレフインの転化率が下り、インオレフィンオリゴマ
−の生成が増加し、またこのモル比が4・さすぎると装
置容量が過大となってしまう。グラィコールは炭化水素
を溶解いこくく、本発明においては通常水相と油相の2
相のままで反応が行なわれる。2相を形成する場合のグ
ラィコールの使用量はィソオレフィン含有炭化水素に対
して約1〜400の重量%である。
反応温度は約40〜120qoが好ましく、特に約50
〜9000が好ましい。
反応温度が低すぎると反応速度が遅く、反応温度が高す
ぎると触媒の寿命が短かくなる。また反応圧力はィソオ
レフィンが触媒床内で液体状態を保持するに必要な圧力
を採用するのが好ましいが、もちろんこれに限定される
ものではなく、ィソオレフインの一部が気体状態である
ような圧力においても実施できる。通常採用される反応
圧力は約4〜40k9/c虎、特に約5〜255k9/
c勅ミ好ましい。また全原料の液空間速度は約0.1〜
1Mr‐1、特に約0.2〜球r‐1が好ましい。こう
して得られる反応生成混合物の分離精製は通常の蒸留法
、抽出法、抽出蒸留法等が適宜使用できる。本発明によ
るとィソオレフィンは水およびグラィコールと反応し、
しかも反応速度は速く、ィソオレフィンの転化率、利用
効率が高い。
本発明方法ではィソオレフイン転化率は高いがィソオレ
フィンオリゴマーの副生は少ない。またグラィコールは
グラィコールェーテルに転化するが大部分はグライコー
ルモノエーテルであり、グライコールジヱーテルの副生
は少ない。グラィコールジェーテルは利用価値が低いが
グラィコールモノェーナルは水溶性溶剤等として利用価
値が高く、グラィコールモノェーテルの生成はむしろ好
ましい。そして反応に供する水の量が少なく、生成混合
物中の水含量は少なく、生成混合物の分離精製は容易と
なる。次に実施例により本発明を説明する。
実施例 1 内径12側◇、長さ4肌のステンレス製反応管に、粒径
0.3〜1.仇舷ぐ、交換容量4.9の9当量/ター乾
燥樹脂、気孔率30〜35%、平均孔径200〜600
Aのスルホン酸基を持つ巨大網目構造の強酸型陽イオン
交灘樹脂アンバーリスト15を充填した。
樹脂層の上部50cのには同粒径のガラスビーズを充填
し、2液相の分散がよくなるようにした。この反応管に
第1表に示す組成のィソブチレン含有C4留分と、水、
およびエチレングラィコールを、第2表上段に示した供
給源料割合(モル比)で、液空間速度0.靴r‐1、温
度60qC、圧力20k9/めで通じた。定常状態での
分析結果は第2表の通りであつた。第1表 比較例 1 エチレングラィコールを使用せずかつ水の使用量を多く
し水:ィソブチレンのモル比を4.00:1とした以外
は実施例1と同様にして反応を行なった。
結果を第2表に示す。比較例 2 水の使用量を多くし、水:ィソブチレンのモル比を4.
00:1とした以外は実施例1と同様にして反応を行な
った。
結果を第2表に示す。第2表 年Dm エチレングライコールモ/ターシヤリーブチル
エーテルt21 エチレングライコールジターシヤリー
フチルエーテル比 較 例 1 は “ INDUST
RIAL ANDENGINEERINGCHEMIS
TRY”誌、53巻209頁(1961年)の記載に基
づくものであり、比較例2は米国特許第3285977
号の方法にもとづくものであり、実施例1は本発明方法
によるものである。
比較例1は反応原料として水とィソブチレンのみを用い
るものでィソブチレン転化率は35.0%であり、エチ
レングラィコールの共存下に反応を行なうと比較例2に
示すようにィソブチレン転化率は49.4%となる。イ
ソブチレン転化率を49.4%より大中に高めるために
は、米国特許第4096194号の方法によれば溶剤の
添加量をさらに大中に増し、水と炭化水素とを均一相に
しなければならない。ところが本発明によれば実施例1
に示すごとく、溶剤の量は増加しないでも、水の使用量
を少なくすることによりィソブチレン転化率は大中に向
上できる。しかも水の使用量を減らしてもィソブチレン
オリゴマ一の生成はほとんどない。また比較例1,2に
比較して実施例1の生成はほとんどない。また比較例1
,2に比較して実施例1の生成混合物中の水含量は非常
に少ない。実施例 2 触媒としてアンバーリスト15の代りに50〜100メ
ッシュのゲル型の強酸型陽イオン交手製樹脂ダゥェツク
ス50W一×8を用いた以外は実施例1と同様にして反
応を行なった。
結果は実施例1とほとんど変りなかった。実施例 3 反応温度を変え、原料の液空間速度を3.0hr‐1と
した以外は実施例1と同様にして反応を行なった。
ィソブチレン転化率は第3表の通りであり、反応生成物
の選択率は実施例1と同様であり、あまり差はなかった
。第3表 実施例 4 反応圧力を7〜40k9/地の間で変化させた以外は実
施例1と同様にして反応を行なった。
ィソプチレンの転化率は70〜73%であり、圧力によ
る差はほとんど認められなかった。実施例 5 C4留分の代りに、ィソアミレン類21.の重量%を含
有するC5炭化水素蟹分をィソアミレン類が実施例1の
イソブチレンと同モルになるように使用した以外は実施
例1と同様にして反応を行なった。
その結果ィソアミレン類の転化率は69.0%であり、
反応生成物の選択率は第3級アミルアルコール37.1
モル%、エチレングライコールのモノーおよびジー第3
級アミルェーテル62.9モル%であつた。*実施例
6 C4蟹分の代りに、炭素数6のィソオレフィン類を17
雄重量%含有するC6炭化水素留分をィソオレフィン類
が実施例1のィソブチレンと同モルになるように使用し
た以外実施例1と同様にして反応を行なった。
炭素数6のィソオレフィン類の転化率は64.0%であ
り、反応生成物の選択率は第3級アルコール(炭素数6
)41.1モル%、エチレングラィコールのモノ−およ
びジー第3級ァルキルヱーテル58.9%であった。実
施例 7〜11 エチレングラィコールの代りに、種々のグラィコールを
同モル使用した以外は実施例1と同様にして反応を行な
った。
結果を第4表に示す。第4表実施例 12 水:ィソブチレンのモル比を変えた以外は実施例1と同
様にしてイソブチレン、水およびエチレングラィコール
を反応させた。
その結果を第5表に示す。実施例 13 エチレングラィコール:イソブチレンのモル比および水
:ィソブチレンのモル比を変えた以外は実施例1と同様
にしてイソブチレン、水およびエチレングラィコールを
反応させた。
その結果を第5表に示す。第5表

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 炭素数4〜6のイソオレフインを水と反応させるに
    際し、反応を強酸型陽イオン交換樹脂触媒およびグライ
    コールの存在下、かつ水:イソオレフインのモル比が0
    .8以下:1の条件下で行ない、対応する第3級アルコ
    ールとグライコールエーテルとを生成させることを特徴
    とするイソオレフインの水和ならぴにグライコールのエ
    ーテル化方法。 2 水:イソオレフインのモル比が0.04:1〜0.
    7:1の条件下に反応を行なう特許請求の範囲第1項に
    記載の方法。 3 水相と油相の2相を形成する量のグライコールの存
    在下に反応を行なう特許請求の範囲第1項に記載の方法
JP54165096A 1979-12-18 1979-12-18 オレフインの水和ならびにグライコ−ルのエ−テル化方法 Expired JPS6039330B2 (ja)

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