Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines alicyclischen
ungesättigten Alkohols und eines hochreinen Tetrahydrobenzylalkohols. Insbe
sondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines
alicyclischen ungesättigten Alkohols, der für eine große Vielzahl von industriellen
Anwendungen beispielsweise als Ausgangschemikalie zum Synthetisieren von
Arzneistoffen, Agrochemikalien, Duftstoffen, Farbstoffen, etc., verwendbar ist.
Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung ei
nes geeigneten alicyclischen ungesättigten Alkohols mit hoher Selektivität, wie
Tetrahydrobenzylalkohol, der als ein intermediäres Ausgangsmaterial für
Epoxyharze und dergleichen verwendbar ist, sowie Tetrahydrobenzylalkohol in
hoher Reinheit mit einem niedrigen Säurewert und einem niedrigen Wassergehalt.
Als ein Verfahren zur Herstellung eines alicyclischen ungesättigten Alkohols, wie
z. B. Tetrahydrobenzylalkohol, durch Hydrieren eines ungesättigten cyclischen Al
dehyds, wie Tetrahydrobenzaldehyd, d. h. ein Verfahren zur Herstellung eines
alicyclischen ungesättigten Alkohols durch selektives Reduzieren einer Carbonyl
einheit in dem ungesättigten cyclischen Aldehyd, ist üblicherweise ein Verfahren
unter Verwendung eines Reduktionsmittels, beispielsweise mittels Reduktion un
ter Verwendung von Lithiumaluminiumhydrid (A. Guiotto et al., Farmaco. Ed. Sci.
72 (12), 1045-52 (1972)) oder unter Verwendung von Natriumborhydrid (Neth.
Appl. 790242 (1979. 9. 18)), bekannt, um den korrespondierenden ungesättigten
Alkohol zu erhalten.
Das Verfahren unter Verwendung von LiAlH4, NaBH4 oder dergleichen als Reduk
tionsmittel ist eines, welches befähigt ist, mit hoher Selektivität den alicyclischen
ungesättigten Alkohol herzustellen, wobei beispielsweise die Umwandlung 98 Mol-%
oder mehr, die Selektivität des gewünschten alicyclischen ungesättigten Alko
hols 97 bis 98 Mol-% und der als Nebenprodukt erzeugte alicyclische gesättigte
Alkohol 2 bis 3 Mol-% betragen und geringfügig gesättigter cyclischer Aldehyd er
zeugt wird. Dieses Verfahren ist jedoch für industrielle Anwendungen äußerst un
vorteilhaft, da das verwendete Reduktionsmittel sehr teuer ist und eine große
Menge des Reduktionsmittels verwendet werden muß. Ebenso wird eine große
Menge an Abwasser erzeugt, da das Verfahren eine große Menge an Wasser zur
Reaktion erfordert. Zudem besteht das Problem, daß es hohe Kosten zum Besei
tigen des Abwassers erfordert. Ferner weist das Verfahren den Nachteil auf, daß
es schwierig ist, dieses Verfahren auf industrielle Anwendungen aufgrund dessen
ökonomischer Nachteile zu übertragen. Daher wird ein Verfahren zum Synthetisie
ren solcher alicyclischer ungesättigter Alkohole ohne die Verwendung solcher Re
duktionsmittel angestrebt.
Ferner ist ein Verfahren unter Durchführen einer Wasserstoffwanderungs- bzw.
Umlagerungsreaktion unter Verwendung von Tetrahydrobenzaldehyd und Alko
holen sowie einem Katalysator bekannt (JP 63-275538 A).
Obwohl das vorgenannte Verfahren eine hohe Selektivität erzielen kann, besteht
ein Problem darin, daß das Verfahren Aluminiumalkoholat und Alkohole mit mehr
als der equimolaren Menge des Hauptausgangsmaterials benötigt und zudem ei
ne equimolare Menge an Ketonen als Nebenprodukte erzeugt wird.
Daher sind verschiedene Hydrierungsverfahren unter Verwendung eines Kataly
sators als Verfahren zum Synthetisieren eines alicyclischen ungesättigten Alko
hols ohne die Verwendung von Reduktionsmitteln untersucht worden. Beispiels
weise sind ein Hydrierungsverfahren unter Verwendung eines Kupferchromitkata
lysators, beispielsweise die Umsetzung unter Verwendung von Kupferchromit als
Katalysator unter Verdichtung von Wasserstoffgas (Neth. Appl. 6,603,211 (1966.
9. 13)) und die Umsetzung unter Verwendung von Kupferchromit als Katalysator
sowie Cyclohexan und Tetrahydrofuran als Lösungsmittel unter Verdichtung von
Wasserstoffgas (Ger. 1,101,409 (1961. 3. 9), J. Falbe et al., Chem. Ber. 98 (6),
1928-37 (1965)), und ein Hydrierungsverfahren unter Verwendung von Katalysato
ren wie Co, Rh-Sn, Ru-Sn oder dergleichen, getragen auf Aluminiumoxid, Silici
umdioxid, Zeolith oder dergleichen, unter Komprimieren bzw. Verdichten von
Wasserstoff bekannt, siehe beispielsweise "The synthesis of crotyl alcohol by se
lectively hydrogenating crotonaldehyde using an alumina-carried bimetallic cata
lyst" (Nippon kagaku kaishi (Japan), 1994 (5), 487-489: SAITAMA UNIVERSITY)
und "The selective vapor phase hydrogenation of crotonaldehyde on an Ru-Sn-
carried catalyst" (the 76th Catalyst Society of Japan Meetings, 3E15, 228 (1995):
KOBE UNIVERSITY).
Jedoch sind die Verfahren unter Verwendung solcher Katalysatoren noch hin
sichtlich der Selektivität des gewünschten ungesättigten Alkohols nicht ausrei
chend, und daher besteht ein Problem darin, daß der gesättigte cyclische Aldehyd
und der alicyclische gesättigte Alkohol, welche als Nebenprodukte erzeugt wer
den, in einer Menge von mehr als derjenigen des gewünschten Produkts erzeugt
werden.
Als ein hinsichtlich des vorgenannten Verfahrens verbessertes Verfahren ist die
Umsetzung unter Verwendung eines Aluminiumoxid-getragenen Cobaltkatalysa
tors unter Kompression von Wasserstoffgas bekannt (JP 10-236995 A). In dem
Verfahren wird ein Katalysator, der durch Zugeben von zweiten Metallen (Pt, Ru,
Fe, Cu, Rh, etc.) zu dem vorstehenden Aluminiumoxid-getragenen Cobaltkataly
sator erhalten wird, verwendet, um einen ungesättigten Aldehyd unter Verwen
dung eines polaren Lösungsmittels, wie ein Alkohol, zu hydrieren, so daß dann die
Carbonyleinheit in dem ungesättigten Aldehyd mit einer Doppelbindung in dem
Molekül selektiv unter Herstellung des korrespondierenden ungesättigten Alkohols
hydriert wird.
Jedoch erfordert die Hydrierung gemäß dem vorstehenden Verfahren unaus
weichlich die Gegenwart des polaren Lösungsmittels. Zudem weist es eine
schlechte Produktivität auf und ist nicht für die industrielle Anwendung ausrei
chend.
Wenn beispielsweise Tetrahydrobenzylalkohol als der alicyclische ungesättigte
Alkohol verwendet wird, schließen Verunreinigungen im Zuge der Herstellung des
Alkohols Tetrahydrobenzaldehyd (3-Cyclohexencarbaldehyd), der ein Ausgangs
material ist, sowie Hexahydrobenzylalkohol und Cyclohexancarbaldehyd und der
gleichen, die Nebenprodukte sind, ein. Im allgemeinen werden diese Verunreini
gungen industriell durch Rektifizierung abgetrennt.
Die Siedepunkte der Verunreinigungen, die in dem gewünschten ungesättigten
Alkohol (3-Cyclohexenmethanol; Siedepunkt: 183°C) enthalten sind, betragen
163°C (für 3-Cyclohexencarbaldehyd), 161°C (für Cyclohexancarbaldehyd) und
181°C (für Cyclohexanmethanol).
Der Siedepunkt des ungesättigten cyclischen Aldehyds als dem Ausgangsmateri
al, welcher eine der Verunreinigungen ist, ist relativ niedrig im Vergleich zu dem
alicyclischen ungesättigten Alkohol. Sie weisen somit einen Siedepunktsunter
schied von 20 bis 30°C auf. Sie können somit durch Rektifizierung getrennt wer
den. Jedoch ist der Siedepunkt des alicyclischen gesättigten Alkohols, welcher ein
weiteres Nebenprodukt ist, nahezu gleich zu demjenigen des alicyclischen unge
sättigten Alkohols. Als ein Ergebnis davon ist die Abtrennung im industriellen
Maßstab im wesentlichen unmöglich, und somit sind die Nebenprodukte schwierig
voneinander zu trennen.
Wenn jedoch der vorstehende ungesättigte Alkohol als ein Duftstoff verwendet
wird, muß die Konzentration des gesättigten Alkohols, welcher eine Verunreini
gung ist, sehr genau kontrolliert werden. In diesem Zusammenhang ist anzumer
ken, daß auch ein Produkt mit einem Überschuß von 0,1 Mol-% hierfür nicht ein
gesetzt werden kann.
Darüber hinaus kann der alicyclische ungesättigte Alkohol, wie Tetrahydroben
zylalkohol, als Ausgangsmaterial für Polymere verwendet werden, die einer Modi
fikation, wie nachfolgend in a) bis d) angeführt, unterworfen werden.
- a) Verestern einer Hydroxidgruppe in dem alicyclischen ungesättigten Al
kohol mit einer ethylenisch ungesättigten Säure wie Acrylsäure und/oder
Methacrylsäure;
- b) Verestern der Hydroxidgruppe in dem alicyclischen ungesättigten Alko
hol mit einer ethylenisch ungesättigten Säure wie Acrylsäure und/oder Methacryl
säure und Epoxidieren der Doppelbindung;
- c) Umwandeln der Doppelbindung in dem alicyclischen ungesättigten Al
kohol zu einer Hydroxylgruppe und Verestern der erzeugten Hydroxylgruppe mit
der vorstehenden ethylenisch ungesättigten Säure oder dergleichen unter Bildung
eines Diesters oder Triesters; oder
- d) Epoxidieren der Doppelbindung in dem alicyclischen ungesättigten Al
kohol und weiter Umwandeln der Hydroxylgruppe zu einer Glycidylgruppe.
In dem vorstehenden Fall bewirkt das Verbleiben von alicyclischem gesättigten
Alkohol sowie gesättigtem und ungesättigtem Aldehyd und dergleichen als solche
Verunreinigungen eine geringe Reinheit, was dazu führt, daß diese als nicht
umgesetzte Komponenten in der Polymerisation verbleiben. Dies ist jedoch nicht
erwünscht.
Wenn die Doppelbindung epoxidiert werden soll, inhibiert ein großer Wasserge
halt die Umsetzung, was jedoch keineswegs erwünscht ist.
Darüber hinaus weisen freie Carbonsäuren, welche zu dem Säurewert beitragen,
einen unterschiedlichen Geruch von demjenigen des gewünschten Produkts auf.
Zudem sind sie reaktive Verunreinigungen. Daher ist es nicht erwünscht, die frei
en Säuren in irgendeiner Weise zu enthalten. Somit ist die Reduktion bzw. Ver
minderung der freien Säuren erforderlich.
Angesichts der vorstehend diskutierten Probleme ist es erforderlich, daß ein alicy
clischer ungesättigter Alkohol, welcher ein Endprodukt ist, hohe Reinheit aufweist.
Es ist somit eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstel
lung eines hochreinen alicyclischen ungesättigten Alkohols mit einer Reinheit von
99 Gew.-% oder mehr, einem Wassergehalt von 0,1 Gew.-% oder weniger und
einem Säurewert von 0,1 mg KOH/g oder weniger mit hoher Selektivität bereitzu
stellen.
Zur Lösung der vorstehenden Aufgabe wurden intensive Untersuchungen hin
sichtlich der Hydrierung von ungesättigtem cyclischen Aldehyd in Gegenwart eines
Katalysators durchgeführt. Als ein Ergebnis davon wurde festgestellt, daß, obwohl
der alicyclische ungesättigte Alkohol üblicherweise in einer frühen Stufe der Um
setzung unter der Bedingung der Verwendung des ausgewählten Katalysators,
der für die vorliegende Erfindung verwendbar ist, hergestellt wird, der erzeugte
alicyclische ungesättigte Alkohol zu dem weiter hydrierten alicyclischen gesättig
ten Alkohol in einer späteren Stufe der Umsetzung umgewandelt wird. Ebenso
wurde festgestellt, daß es sehr wichtig ist, daß die Herstellung des alicyclischen
gesättigten Alkohols als Nebenprodukt so weitgehend wie möglich kontrolliert
wird, da die Abtrennung des alicyclischen gesättigten Alkohols sehr schwierig ist,
wie vorstehend beschrieben. Des weiteren wurde festgestellt, daß es äußerst
wichtig sein kann, daß die Hydrierung terminiert bzw. beendet wird, bevor der
alicyclische gesättigte Alkohol erzeugt wird, und daß der nicht-umgesetzte unge
sättigte cyclische Aldehyd in einem Trennungsschritt wie eine Rektifizierung ab
getrennt wird.
Ferner wurde festgestellt, daß ein Kupferchromitkatalysator bzw. Kupferchromat
katalysator ein besonders hohes Vermögen zur selektiven Hydrierung einer Car
bonyleinheit in der Reduktion des ungesättigten cyclischen Aldehyds und der Hy
drierung der Doppelbindung aufweist. Des weiteren wurde festgestellt, daß, wenn
die Hydrierung in einer Stufe mit einem streng kontrollierten Reaktionsgrad durch
strenges Kontrollieren der Reaktionsbedingung terminiert wird, die Hydrierung der
Doppelbindung inhibiert bzw. inaktiviert wird, wodurch der gewünschte alicyclische
ungesättigte Alkohol mit hoher Selektivität und hoher Ausbeute erhalten wird. Als
ein Ergebnis davon wird eine Zusammensetzung bereitgestellt, welche leicht
durch Rektifizierung zu trennen ist. Der alicyclische ungesättigte Alkohol kann da
durch mit hoher Reinheit in hoher Ausbeute bereitgestellt werden. Somit wurde
die vorliegende Erfindung vervollständigt.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur
Herstellung eines alicyclischen ungesättigten Alkohols mit einer Reinheit von
99 Gew.-% oder mehr, einem Wassergehalt von 0,1 Gew.-% oder weniger und einem
Säurewert von 0,1 mg KOH/g oder weniger bereitgestellt, dadurch gekennzeich
net, daß es die Schritte umfaßt:
- 1. Hydrieren von ungesättigtem alicyclischen Aldehyd mit einem
Säurewert von 10 mg KOH/g oder weniger als ein Ausgangsmaterial;
- 2. Terminieren der Hydrierung bei einer Umwandlung von 70 bis 99,8%
und
- 3. Rektifizieren des Reaktionsproduktes, das nicht-umgesetzten unge
sättigten cyclischen Aldehyd enthält;
in der Herstellung von alicyclischem ungesättigten Alkohol durch Hydrieren eines
ungesättigten cyclischen Aldehyds, dargestellt durch die folgende allgemeine
Formel (1):
worin der Rest R Wasserstoff oder eine Methylgruppe darstellt, in Gegenwart ei
nes Katalysators.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur
Herstellung eines Tetrahydrobenzylalkohols mit einer Reinheit von 99 Gew.-%
oder mehr, einem Wassergehalt von 0,1 Gew.-% oder weniger und einem Säure
wert von 0,1 mg KOH/g oder weniger bereitgestellt, dadurch gekennzeichnet, daß
das Verfahren die folgenden Schritte umfaßt:
- 1. Hydrieren eines Tetrahydrobenzylaldehyds mit einem Säurewert von
10 mg KOH/g oder weniger als ein Ausgangsmaterial;
- 2. Terminieren der Hydrierung bei einer Umwandlung von 70 bis 99,8%
und
- 3. Rektifizieren des Reaktionsproduktes, das nicht-umgesetzten
Tetrahydrobenzaldehyd enthält;
in der Herstellung von Tetrahydrobenzylalkohol durch Hydrieren von Tetrahydro
benzaldehyd in Gegenwart eines Katalysators.
In einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren gemäß
dem ersten oder zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung bereitgestellt, wel
ches dadurch gekennzeichnet ist, daß der verwendete Katalysator Kupfer, Kupfer-
Zink, Kupfer-Chrom, Kupfer-Zink-Chrom oder ein oder mehrere Mischkatalysato
ren, ausgewählt aus den Oxiden davon, oder ein modifiziertes Produkt davon mit
Molybdän, Magnesium, Barium, Aluminium, Calcium, Zirkonium, Mangan, Nickel
oder deren Oxide ist.
In einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren gemäß
dem ersten oder zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung bereitgestellt, das
dadurch gekennzeichnet ist, daß die Hydrierung unter einem Wasserstoffgasdruck
von 0,1 bis 8 MPa durchgeführt wird.
In einem fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Tetrahydrobenzylal
kohol mit einer Reinheit von 99 Gew.-% oder mehr, einem Wassergehalt von 0,1 Gew.-%
oder weniger und einem Säurewert von 0,1 mg KOH/g oder weniger, er
halten unter Verwendung des Verfahrens gemäß dem zweiten Aspekt der vorlie
genden Erfindung, bereitgestellt.
Der alicyclische ungesättigte Alkohol, der durch das Herstellungsverfahren gemäß
der vorliegenden Erfindung erhalten wird, kann als Ausgangsmaterial für Arznei
stoffe, Agrochemikalien, Duftstoffe, Farbstoffe, Monomerbaustein für Polymere
und dergleichen verwendet werden.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines alicyclischen
ungesättigten Alkohols mit einer Reinheit von 99 Gew.-% oder mehr, einem Was
sergehalt von 0,1 Gew.-% oder weniger und einem Säurewert von 0,1 mg KOH/g
oder weniger, dadurch gekennzeichnet, daß es die Schritte umfaßt:
- 1. Hydrieren eines ungesättigten alicyclischen Aldehyds mit einem
Säurewert von 10 mg KOH/g oder weniger als Ausgangsmaterial;
- 2. Terminieren der Hydrierung bei einer Umwandlung von 70 bis
99,8%, vorzugsweise 80 bis 99,8%, mehr bevorzugt 90 bis 99,8%, und
- 3. Rektifizieren des Reaktionsproduktes, das nicht-umgesetzten unge
sättigten cyclischen Aldehyd enthält;
in der Herstellung von alicyclischem ungesättigten Alkohol durch Hydrieren des
ungesättigten cyclischen Aldehyds, dargestellt durch die folgende allgemeine
Formel (1),
worin der Rest R Wasserstoff oder eine Methylgruppe darstellt, in Gegenwart ei
nes Katalysators.
Der für die vorliegende Erfindung verwendete ungesättigte cyclische Aldehyd kann
synthetisiert worden sein oder auf Basis natürlich vorkommender Produkte vorlie
gen. Als synthetisierter Aldehyd kann in vielen Fällen Tetrahydrobenzaldehyd (3-
Cyclohexencarbaldehyd, mit anderen Worten 1,2,3,6-Tetrahydrobenzaldehyd),
welcher durch die Formel (1) dargestellt wird, worin der Rest R Wasserstoff ist,
aufgrund der leichten Zugänglichkeit des Ausgangsmaterials verwendet werden.
Der Säurewert des Ausgangsmaterials beträgt 10 mg KOH/g oder weniger, vor
zugsweise 1 mg KOH/g oder weniger.
Ein Säurewert des Ausgangsmaterials von mehr als 10 mg KOH/g bewirkt, daß
die Kupferkomponente in dem Katalysator bei dem Hydrierungsschritt unter Ver
schlechterung des Katalysators eluiert wird. Darüber hinaus werden verschiedene
Probleme dahingehend bewirkt, daß das eluierte Kupfer mit Wasserstoffgas redu
ziert wird und innerhalb des Reaktionsrohrs unter Bildung einer spiegelartigen
Metallbeschichtung wieder abgeschieden wird oder das eluierte Kupfer eine Me
tallbeschichtung, reduziert mit dem verbleibenden Aldehyd, auf dem Boden der
Destillationskolonne bildet. Wenn der Säurewert des Ausgangsmaterials mehr als
10 mg KOH/g beträgt, wird der Säurewert des erhaltenen alicyclischen ungesät
tigten Alkohols größer, obwohl die Umwandlung innerhalb des Bereichs 70 bis
99,8% kontrolliert wird. Dies ist für Ausgangsmaterialien zum Synthetisieren von
Arzneistoffen, Agrochemikalien, Duftstoffen, Farbstoffen, etc., nicht erwünscht.
Da nach dem Hydrierungsschritt die freie Carbonsäure merklich vorliegt, ist es
betrieblich erforderlich, das Rektifizieren des Tetrahydrobenzylalkohols, welcher
eine Hauptfraktion ist, mit einem hohen Rücklaufverhältnis fortzusetzen, um so
nicht die freie Carbonsäure in dem Rektifizierungsschritt zu destillieren. Die Pro
duktivität wird somit deutlich vermindert.
Die Beispiele des für die vorliegende Erfindung verwendeten Katalysators schlie
ßen Kupfer, Kupfer-Zink, Kupfer-Chrom, Kupfer-Zink-Chrom oder ein oder mehre
re Mischkatalysatoren, ausgewählt aus den Oxiden davon, oder modifizierte Pro
dukte davon mit Molybdän, Wolfram, Magnesium, Barium, Aluminium, Calcium,
Zirkonium, Mangan, Nickel oder den Oxiden davon ein.
Spezifische Beispiele bevorzugter Katalysatoren schließen Kupfer-Chromoxid,
Kupfer-Zinkoxid, Kupfer-Zink-Chromoxid, Kupfer-Chrom-Magnesiumoxid, Kupfer-
Chrom-Bariumoxid, Kupfer-Chrom-Manganoxid, Kupfer-Chrom-Magnesium-
Manganoxid, Kupfer-Chrom-Magnesium-Bariumoxid, Kupfer-Chrom-Mangan-
Bariumoxid, Kupfer-Chrom-Magnesium-Mangan-Bariumoxid, Kupfer-Zink-
Aluminiumoxid, Kupfer-Zink-Magnesiumoxid, Kupfer-Zink-Bariumoxid, Kupfer-
Zink-Manganoxid, Kupfer-Zink-Magnesium-Manganoxid, Kupfer-Zink-Magnesium-
Bariumoxid, Kupfer-Zink-Mangan-Bariumoxid und Kupfer-Zink-Magnesium-
Mangan-Bariumoxid ein. Als solche Katalysatoren können die im Handel erhältli
chen Katalysatoren wie N203, N203S, N203SD, N203SDB (hergestellt von Nikki
Chemical Co., Ltd.), Cu-0202P, Cu-1106P, Cu-1160P, Cu-1800P, Cu-1850P, Cu-
1950P, Cu-0891P (hergestellt von N. E. Chemcat Corp.) und CB-2, C-5A, C-100,
C-700, C-900 (hergestellt von Sakai Chemical Industries, Ltd.) verwendet werden.
Ferner können zusätzlich zu den vorgenannten Metallen und Metalloxiden die
Katalysatoren zusammen mit Formulierungshilfsmitteln, wie beispielsweise Diato
meenerde, Kieselguhr, Ton und Graphit, verwendet werden, oder es können die
getragenen Katalysatoren der vorstehend genannten Metalle bzw. Metalloxide auf
Trägern, wie beispielsweise Aluminiumoxid und Silica, verwendet werden. Solche
Katalysatoren können verwendet werden, wie sie sind. Ebenso kann beispielswei
se ein Aktivierungsverfahren, wie ein Reduktionsverfahren, vor der Verwendung
des Katalysators durchgeführt werden. Die verwendete Menge solcher Katalysato
ren beträgt 0,001 Gew.-% oder mehr, vorzugsweise 0,1 bis 10 Gew.-%, bezüglich
des ungesättigten cyclischen Aldehyds, welcher das Ausgangsmaterial ist. Wenn
die Verwendung des Katalysators 0,001 Gew.-% oder weniger beträgt, ist es in
sofern unpraktisch, da die Reaktionsgeschwindigkeit sehr langsam ist. Wenn der
Katalysator in einer Menge von 10 Gew.-% oder mehr verwendet wird, ist es im
Gegensatz dazu nicht ökonomisch, da die Reaktionsgeschwindigkeit nicht verbes
sert wird.
Die Hydrierung gemäß der vorliegenden Erfindung kann jedwedes eines
Batchverfahrens, eines Semi-Batchverfahrens oder eines kontinuierlichen Verfah
rens sein. Als ein Reaktor kann ein Mischbehälter, ein Strömungsrohrreaktor oder
dergleichen verwendet werden.
Der vorstehende Katalysator wird üblicherweise in einem festen Zustand oder als
Pulver eingesetzt. Wenn das Verfahren zur Herstellung ein Batchverfahren ist,
wird der Katalysator im festen Zustand oder der pulverförmige Katalysator in den
mit dem ungesättigten cyclischen Aldehyd beschickten Reaktor eingeführt, und
der Reaktor wird mit einem Inertgas wie Stickstoffgas gefüllt und anschließend mit
Wasserstoffgas zur Hydrierung.
Wenn das Verfahren ein kontinuierliches Verfahren ist, wird der ungesättigte cy
clische Aldehyd mit dem Katalysator in einem Vormischbehälter gemischt, und
das Gemisch wird kontinuierlich in den Reaktor zur Hydrierung beschickt, wonach
die Reaktion bzw. Umsetzung ausgeführt wird.
Wenn ein Festbettreaktor verwendet wird, wird ein fester Katalysator vom Tablet
tentyp in einen Strömungsrohrreaktor beschickt.
Das Herstellungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung erfordert nicht ins
besondere ein Lösungsmittel, aber ein Lösungsmittel kann gegebenenfalls ver
wendet werden. Die ausgewählten Lösungsmittel sind nicht besonders be
schränkt, solange die Lösungsmittel gegenüber der Umsetzung inaktiv sind. Es
kann das Ausgangsmaterial und den alicyclischen ungesättigten Alkohol, welcher
das Reaktionsprodukt ist, lösen, und es kann durch Rektifizierung abgetrennt
werden. Als Lösungsmittel kann ein primärer Alkohol mit 2 bis 6 Kohlenstoffato
men, Ether und dergleichen, ausgewählt werden. Die Reaktionstemperatur für die
Hydrierung gemäß der vorliegenden Erfindung ist nicht besonders beschränkt,
jedoch bewirkt eine zu hohe Reaktionstemperatur eine niedrige Selektivität und
liefert Mengen an gesättigtem Alkohol, welche nicht abgetrennt werden können.
Als ein Ergebnis davon verbleibt der gesättigte Alkohol in dem Endprodukt. Somit
kann die industriell erforderliche Reinheit nicht erfüllt werden. Darüber hinaus be
wirkt eine zu hohe Temperatur eine Dehydratation unter Anstieg des Wasserge
halts in dem Reaktionsprodukt. Daher wird die Hydrierung vorzugsweise bei einer
Temperatur von 30 bis 200°C, mehr bevorzugt 100 bis 180°C, durchgeführt.
Der Druck für die Hydrierung gemäß der vorliegenden Erfindung liegt vorzugswei
se innerhalb des Bereichs von 0,1 bis 8 MPa, mehr bevorzugt 0,5 bis 5 MPa.
Wenn der Druck bei der Hydrierung zu gering ist, kann die Reaktion nicht fort
schreiten. Ein zu hoher Druck ist nicht bevorzugt, da die Selektivität zwischen der
Reduktion des Aldehyds und der Hydrierung der Doppelbindung vermindert wird.
Die Hydrierung wird bei einer Umwandlung von 70 bis 99,8% terminiert. Das Ter
minieren der Umsetzung bei einer Umwandlung von 70 bis 99,8%, vorzugsweise
80 bis 99,8%, mehr bevorzugt 90 bis 99,8%, kann die erforderliche Selektivität der
Umsetzung und Produktivität erzielen. Wenn die Reaktion bei einer Umwandlung
von weniger als 70% terminiert wird, wird die Produktivität vermindert. Wenn die
Umwandlung mehr als 99,8% beträgt, wird durch übermäßige Reaktion eine Men
ge an Cyclohexylalkohol, welches ein nicht gewolltes bzw. unnötiges Produkt ist,
erzeugt, was nicht erwünscht ist. Der Terminierungspunkt bei der Hydrierung kann
durch Analysieren des verbleibenden ungesättigten cyclischen Aldehyds in dem
Reaktionssystem bestimmt werden.
Nachdem die Hydrierung vervollständigt worden ist, werden die Verunreinigungen
durch Rektifizieren abgetrennt. Eine Rektifizierkolonne mit der theoretischen Bo
denzahl von 5 bis 30 Böden ist zur Abtrennung ausreichend. Vorzugsweise wird
eine Rektifizierkolonne mit der theoretischen Bodenzahl von 10 bis 25 zur Abtren
nung verwendet. Im allgemeinen wird eine Rektifizierkolonne mit der theoretischen
Bodenzahl von 20 Böden verwendet. Die Rektifiziertemperatur und der Grad des
verminderten Drucks variiert in Abhängigkeit von dem alicyclischen ungesättigten
Alkohol und den Verunreinigungen. Jedoch wird in dem Fall von Tetrahydroben
zylalkohol die Rektifizierung vorzugsweise unter der Bedingung einer Temperatur
an der Kolonnenspitze von 80 bis 200°C, und einem verminderten Druck von 10
bis 300 mmHg durchgeführt.
Der derart erhaltene alicyclische ungesättigte Alkohol weist eine Reinheit von
99 Gew.-% oder mehr, einen Wassergehalt von 0,1 Gew.-% oder weniger und einen
Säurewert von 0,1 mg KOH/g oder weniger, vorzugsweise 0,05 mg KOH/g oder
weniger, auf.
Beispiele
Die vorliegende Erfindung wird detailliert durch die folgenden Beispiele erläutert.
Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf die Beispiele beschränkt. Bezüglich
des folgenden "Katalysators" wurde üblicherweise das im Handel erhältliche Pro
dukt selbst verwendet. Nachstehend werden die Analyseverfahren beschrieben.
Gaschromatographieanalyse
Kolonne: DB-5 (Kapillarkolonne); 30 m; innerer Durchmesser 0,53 mm; Dicke:
1,5 µm.
Dodecan wurde als ein interner Standard verwendet. Der Gew.-%-Wert jeder
Komponente wurde aus dem Bereichsverhältnis von jeder Komponente zu dem
internen Standard berechnet.
Wassergehalt: Karl Fischer Technik (Gew.-%)
Säurewert: Basisches Analyseverfahren für Öle (mg KOH/g)
Beispiel 1
50 g Tetrahydrobenzaldehyd (3-Cyclohexencarboaldehyd; Reinheit: 99,7 Gew.-%;
0,5 mg KOH/g) und 0,5 g Kupferchromit-Katalysator C-700 (Mangan/Magnesium
modifiziertes Kupferchromit), hergestellt von Sakai Chemical Industries, Ltd., wur
den in einen Autoklaven aus rostfreiem Stahl eingeführt, welcher mit einem Rüh
rer, einem Thermometer und einem Überdruckmeßgerät ausgestattet war. Der
Autoklav wurde mit Stickstoff und anschließend mit Wasserstoff gefüllt. Die Hy
drierung wurde bei der Temperatur von 150°C unter einem Druck von 3 MPa für 9
Stunden durchgeführt. Die Reaktion wurde bei einer Umwandlung von 98,1%
durch Ausblasen von Wasserstoff, d. h. Ersetzen durch Stickstoff, terminiert (der
Reaktionsterminationspunkt wurde auf Basis der Menge des verbliebenen Tetra
benzaldehyds durch Gaschromatographieanalyse bestimmt. Das gleiche Verfah
ren wurde auch in den folgenden Beispielen verwendet).
Die Zusammensetzung des rohen Reaktionsprodukts durch Gaschromatogra
phieanalyse betrug 97,6 Gew.-% Tetrahydrobenzylalkohol, welches das Zielpro
dukt ist, 1,9 Gew.-% Tetrahydrobenzaldehyd, welches das Ausgangsmaterial ist,
0,2 Gew.-% Hexahydrobenzylalkohol und 0,3 Gew.-% an nicht-identifizierbaren
Komponenten.
Das rohe Reaktionsprodukt wurde in eine Laborrektifikationskolonne mit der theo
retischen Bodenzahl von 10 gefüllt, und die Rektifizierung wurde unter den Bedin
gungen einer Temperatur an der Kolonnenspitze von 96 bis 109°C, einem ver
minderten Druck von 23 bis 44 mmHg und einem Rücklaufverhältnis von 1 unter
Erhalten von 46,5 g eines rektifizierten Produkts an Tetrahydrobenzylalkohol (3-
Cyclohexenmethanol) (Ausbeute: 91,3%) durchgeführt. Es wurde durch Analyse
gezeigt, daß das rektifizierte Produkt einen Wassergehalt von 0,02 Gew.-%, einen
Säurewert von 0,01 mg KOH/g und eine Reinheit von 99,6 Gew.-%, bestimmt
durch Gaschromatographieanalyse, aufwies.
Beispiel 2
Die Hydrierung wurde gemäß dem Verfahren von Beispiel 1 durchgeführt, mit der
Ausnahme, daß der Kupferchromit-Katalysator durch 1850P (Kupferchromit), her
gestellt von N. E. Chemcat Corp., ersetzt wurde. Die Reaktion wurde bei der Re
aktionsumwandlung von 98% durch Ausblasen von Wasserstoff terminiert. Die
Zusammensetzung des rohen Reaktionsproduktes durch Gaschromatographie
analyse betrug 97,4 Gew.-% Tetrahydrobenzylalkohol, welches die Zielverbindung
ist, 2,0 Gew.-% Tetrahydrobenzaldehyd, welches das Ausgangsmaterial ist,
0,3 Gew.-% Tetrahydrobenzylalkohol und 0,3 Gew.-% an nicht-identifizierten Kompo
nenten.
Die Rektifizierung wurde gemäß dem Verfahren von Beispiel 1 unter Erhalten von
47,6 g eines rektifizierten Produkts (Ausbeute: 93,5%) durchgeführt. Es wurde
durch Analyse gezeigt, daß das rektifizierte Produkt einen Wassergehalt von
0,03 Gew.-%, einen Säurewert von 0,01 mg KOH/g und eine Reinheit von 99,3 Gew.-%
bestimmt durch Gaschromatographieanalyse, aufwies.
Beispiel 3
Die Hydrierung wurde gemäß dem Verfahren von Beispiel 1 durchgeführt, mit der
Ausnahme, daß der Kupferchromit-Katalysator durch N-203 (Mangan-
modifiziertes Kupferchromit), hergestellt von Nikki Chemical Co., Ltd., substituiert
wurde. Die Reaktion wurde bei der Umwandlung von 96% durch Ausblasen von
Wasserstoff terminiert. Die Zusammensetzung des rohen Reaktionsproduktes,
bestimmt durch Gaschromatographieanalyse, betrug 95,4 Gew.-% Tetrahydro
benzylalkohol, welches die Zielverbindung ist, 4,0 Gew.-% Tetrahydrobenzalde
hyd, welches ein Ausgangsmaterial ist, 0,3 Gew.-% Hexahydrobenzylalkohol und
0,3 Gew.-% an nicht-identifizierten Komponenten.
Die Rektifizierung wurde gemäß dem Verfahren von Beispiel 1 unter Erhalten von
46,2 g eines rektifizierten Produkts (Ausbeute: 90,8%) durchgeführt. Es wurde
durch Analyse gezeigt, daß das rektifizierte Produkt einen Wassergehalt von
0,02 Gew.-%, einen Säurewert von 0,01 mg KOH/g und eine Reinheit von 99,4 Gew.-%,
bestimmt durch Gaschromatographieanalyse, aufwies.
Beispiel 4
Die Hydrierung wurde gemäß dem Verfahren von Beispiel 1 durchgeführt, mit der
Ausnahme, daß die Umsetzung bei der Umwandlung von 85,0% terminiert wurde.
Die Zusammensetzung des rohen Reaktionsprodukts, bestimmt durch Gaschro
matographieanalyse, betrug 84,5 Gew.-% Tetrahydrobenzylalkohol, welches die
Zielverbindung ist, 15,0 Gew.-% Tetrahydrobenzaldehyd, welches das Aus
gangsmaterial ist, 0,2 Gew.-% Hexahydrobenzylalkohol und 0,3 Gew.-% an nicht-
identifizierten Komponenten.
Die Rektifizierung wurde gemäß dem Verfahren von Beispiel 1 unter Erhalten von
38,9 g eines rektifizierten Produkts (Ausbeute: 76,4%) durchgeführt. Es wurde
durch Analyse gezeigt, daß das rektifizierte Produkt einen Wassergehalt von 0,02 Gew.-%,
einen Säurewert von 0,01 mg KOH/g und eine Reinheit von 99,1 Gew.-%,
bestimmt durch Gaschromatographieanalyse, aufwies.
Beispiel 5
Die Hydrierung wurde gemäß dem Verfahren von Beispiel 1 durchgeführt, mit der
Ausnahme, daß die Umsetzung bei der Umwandlung von 99,8% terminiert wurde.
Die Zusammensetzung des rohen Reaktionsproduktes, bestimmt durch Gaschro
matographieanalyse, betrug 99,1 Gew.-% Tetrahydrobenzylalkohol, welches die
Zielverbindung ist, 0,2 Gew.-% Tetrahydrobenzaldehyd, welches das Ausgangs
material ist, 0,7 Gew.-% Hexahydrobenzylalkohol und 0,3 Gew.-% an nicht
identifizierten Komponenten.
Die Rektifizierung wurde gemäß dem Verfahren von Beispiel 1 unter Erhalten von
45,7 g eines rektifizierten Produkts (Ausbeute: 89,8%) durchgeführt. Es wurde
durch Analyse gezeigt, daß das rektifizierte Produkt einen Wassergehalt von
0,02 Gew.-%, einen Säurewert von 0,01 mg KOH/g und eine Reinheit von 99,1 Gew.-%,
bestimmt durch Gaschromatographieanalyse, aufwies.
Beispiel 6
Die Hydrierung wurde gemäß dem Verfahren von Beispiel 1 durchgeführt, mit der
Ausnahme, daß ein Tetrahydrobenzylalkohol mit einer Reinheit von 99,7 Gew.-%
und einem Säurewert von 3 mg KOH/g verwendet wurde. Die Zusammensetzung
des rohen Reaktionsproduktes, bestimmt durch Gaschromatographieanalyse, be
trug 97,4 Gew.-% Tetrahydrobenzylalkohol, welcher die Zielverbindung ist,
1,9 Gew.-% Tetrahydrobenzaldehyd, welcher das Ausgangsmaterial ist, 0,2 Gew.-%
Hexahydrobenzylalkohol und 0,5 Gew.-% an nicht-identifizierten Komponenten.
Die Rektifizierung wurde gemäß dem Verfahren von Beispiel 1 unter Erhalten von
45,6 g eines rektifizierten Produkts (Ausbeute: 91,2%) durchgeführt. Es wurde
durch Analyse gezeigt, daß das rektifizierte Produkt einen Wassergehalt von
0,04 Gew.-%, einen Säurewert von 0,06 mg KOH/g und eine Reinheit von 99,5 Gew.-%,
bestimmt durch Gaschromatographieanalyse, aufwies.
Beispiel 7
Die Hydrierung wurde gemäß dem Verfahren von Beispiel 1 durchgeführt, mit der
Ausnahme, daß ein Tetrahydrobenzylalkohol mit einer Reinheit von 99,7 Gew.-%
und einem Säurewert von 8 mg KOH/g verwendet wurde. Die Zusammensetzung
des rohen Reaktionsproduktes, bestimmt durch Gaschromatographieanalyse, be
trug 97,5 Gew.-% Tetrahydrobenzylalkohol, welcher die Zielverbindung ist,
1,9 Gew.-% Tetrahydrobenzaldehyd, welcher das Ausgangsmaterial ist, 0,2 Gew.-%
Hexahydrobenzylalkohol und 0,4 Gew.-% an nicht-identifizierten Komponenten.
Die Rektifizierung wurde gemäß dem Verfahren von Beispiel 1 unter Erhalten von
45,0 g eines rektifizierten Produkts (Ausbeute: 90,0%) durchgeführt. Es wurde
durch Analyse gezeigt, daß das rektifizierte Produkt einen Wassergehalt von
0,06 Gew.-%, einen Säurewert von 0,08 mg KOH/g und eine Reinheit von 99,3 Gew.-%,
bestimmt durch Gaschromatographieanalyse, aufwies.
Vergleichsbeispiel 1
Die Hydrierung wurde gemäß dem Verfahren von Beispiel 1 durchgeführt, mit der
Ausnahme, daß die Reaktion bei der Umwandlung von 67,5% terminiert wurde.
Die Zusammensetzung des rohen Reaktionsproduktes, bestimmt durch Gaschro
matographieanalyse, betrug 66,0 Gew.-% Tetrahydrobenzylalkohol, welcher die
Zielverbindung ist, 33,5 Gew.-% Tetrahydrobenzaldehyd, welcher das Ausgangs
material ist, 0,2 Gew.-% Hexahydrobenzylalkohol und 0,3 Gew.-% an nicht-
identifizierten Komponenten.
Anschließend wurde die Rektifizierung gemäß dem Verfahren von Beispiel 1 unter
Erhalten von 26,8 g eines rektifizierten Produkts von Tetrahydrobenzylalkohol (3-
Cyclohexenmethanol) (Ausbeute: 52,6%) durchgeführt. Es wurde durch Analyse
gezeigt, daß das rektifizierte Produkt einen Wassergehalt von 0,02 Gew.-%, einen
Säurewert von 0,01 mg KOH/g und eine Reinheit von 98,6 Gew.-%, bestimmt
durch Gaschromatographieanalyse, aufwies.
Vergleichsbeispiel 2
Die Hydrierung wurde gemäß dem Verfahren von Beispiel 1 durchgeführt, mit der
Ausnahme, daß die Reaktion bei einem Reaktionsausmaß bzw. Reaktionsgrad
von 99,95% terminiert wurde. Die Zusammensetzung des rohen Reaktionspro
duktes, bestimmt durch Gaschromatographieanalyse, betrug 94,8 Gew.-%
Tetrahydrobenzylalkohol, welcher das Zielprodukt ist, 0,1 Gew.-% Tetrahydroben
zaldehyd, welcher ein Ausgangsmaterial ist, 5,0 Gew.-% Hexahydrobenzylalkohol
und 0,1 Gew.-% an nicht-identifizierten Komponenten.
Anschließend wurde die Rektifizierung gemäß dem Verfahren von Beispiel 1 unter
Erhalten von 45,0 g eines rektifizierten Produktes (Ausbeute: 88,4%) durchge
führt. Es wurde durch Analyse gezeigt, daß das rektifizierte Produkt einen Was
sergehalt von 0,02 Gew.-%, einen Säurewert von 0,01 mg KOH/g und eine Rein
heit von 94,8 Gew.-%, bestimmt durch Gaschromatographieanalyse, aufwies. Das
rektifizierte Produkt enthielt 5,0 Gew.-% Hexahydrobenzylalkohol.
Vergleichsbeispiel 3
Die Hydrierung wurde gemäß dem Verfahren von Beispiel 1 durchgeführt, mit der
Ausnahme, daß der Säurewert des Ausgangsmaterials 11,0 mg KOH/g betrug.
Die Reaktion wurde bei der Umwandlung von 98,1% durch Ausblasen von Was
serstoff terminiert. Die Zusammensetzung des rohen Reaktionsproduktes, be
stimmt durch Gaschromatographieanalyse, betrug 97,6 Gew.-% Tetrahydroben
zylalkohol, welcher das Zielprodukt ist, 1,9 Gew.-% Tetrahydrobenzaldehyd, wel
cher ein Ausgangsmaterial ist, 0,2 Gew.-% Hexahydrobenzylalkohol und
0,3 Gew.-% an nicht-identifizierten Komponenten.
Anschließend wurde die Rektifizierung gemäß dem Verfahren von Beispiel 1 unter
Erhalten von 46,4 g eines rektifizierten Produkts (Ausbeute: 91,1%) durchgeführt.
Es wurde durch Analyse gezeigt, daß das rektifizierte Produkt einen Wassergehalt
von 0,02 Gew.-%, einen Säurewert von 0,5 mg KOH/g und eine Reinheit von 99,5 Gew.-%,
bestimmt durch Gaschromatographieanalyse, aufwies. Eine beträchtliche
Abscheidung an Metall, welches vom Katalysator stammt, wurde in dem Autokla
ven am Boden der Destillationskolonne beobachtet.
Gemäß dem Herstellungsverfahren der vorliegenden Erfindung kann alicyclischer
ungesättigter Alkohol mit hoher Reinheit, geringem Wassergehalt und niedrigem
Säurewert mit hoher Selektivität und hoher Ausbeute hergestellt werden.