DE69516073T2 - Verfahren zur Herstellung eines festen basischen Katalysators und Verfahren zur Herstellung von Carbonylverbindungderivaten unter dessen Verwendung - Google Patents
Verfahren zur Herstellung eines festen basischen Katalysators und Verfahren zur Herstellung von Carbonylverbindungderivaten unter dessen VerwendungInfo
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Description
- Diese Erfindung bezieht sich auf einen festen basischen Katalysator und insbesondere auf ein Verfahren zum Herstellen desselben und ein. Verfahren zum Herstellen eines Carbonylverbindungsderivats unter Verwenden desselben. Insbesondere bezieht sie sich auf die Herstellung eines Katalysators, zusammengesetzt aus Feststoffen, die Barium und Calcium als Bestandteilselemente davon enthalten.
- Wenn eine Reaktion unter Verwenden einer Base als ein Katalysator durchgeführt wird, sind Alkalimetallhydroxide, dargestellt durch Natriumhydroxid, umfassend verwendet worden. Jedoch ist die Reaktion unter Verwenden der Alkalimetallhydroxide eine homogene Reaktion, und eine große Menge von Abfallwasser tritt aufgrund von Neutralisation, Wasserwaschen, etc., durchgeführt nach der Reaktion, auf. In einem Fall eines Verfahrens zum Herstellen eines Glykolmonoesters aus einem Aldehyd als eine Reaktion unter Verwenden eines Basenkatalysators offenbart die Japanische Patentveröffentlichung Nr. Sho 58-65245, in der ein Erdalkalimetalloxid verwendet wird, nur Bariumoxid oder Magnesiumoxid in ihren Beispielen, und die Reaktion unter Verwenden von Bariumoxid zeigt eine hohe katalytische Aktivität, aber die Selektivität von Glykolmonoester als Produkt ist gering. Andererseits ist bei der Reaktion unter Verwenden von Magnesiumoxid die Katalysatoraktivität gering.
- JP-A-00000456 (Chemical Abstracts 53: 615A) (1959) beschreibt einen Katalysator für die Synthese von Diacetonalkohol. Der Katalysator wird hergestellt durch Mischen von Ca(OH)&sub2; und Ba(OH)&sub2;8H&sub2;O (1 : 1-15) mit einer geeigneten Menge eines Bindemittels und Erhitzen bei 500-600ºC.
- Im Falle einer Reaktion unter Verwenden eines Carbonsäuresalzes als Katalysator gibt es, weil eine organische Verbindung anders als die Reaktionsverbindungen verwendet wird, eine Möglichkeit, daß die Verbindung sich in ein Produkt mischt. Ferner ist es in den Fällen des Herstellens von Diacetonalkohol aus Aceton oder auch Herstellens eines Dimeraldehyds aus einem Aldehyd, wenn eine Reaktion unter Verwenden eines in Applied Catalysis, 59 (1990), 291-309, offenbarten Katalysators durchgeführt wird, welcher eine bekannte Verbindung ist, unmöglich gewesen, eine ausreichende katalytische Aktivität zu erhalten. Wie zuvor beschrieben, trat gemäß herkömmlicher Katalysatoren eine große Menge von Abfallwasser auf, oder es ist schwierig gewesen, eine ausreichende katalytische Aktivität oder eine ausreichende Produktselektivität zu erhalten.
- Ferner ist allgemein, wenn eine Reaktion unter Verwenden eines heterogenen festen Katalysatorsystems durchgeführt wird, die Reaktion einer Reaktion unter Verwenden eines homogenen Katalysatorsystems insofern überlegen, als daß
- (1) Tätigkeiten der Neutralisation von Katalysator, Wasserwaschen, etc. unnötig sind, und Abfallwasser fehlt oder dessen Menge sehr gering ist;
- (2) es möglich ist, den Katalysator wiederzuverwenden; und
- (3) eine hohe Selektivität ziemlich leicht erhalten wird.
- Somit wird, wenn ein heterogenes festes Katalysatorsystem verwendet wird, das Zielprodukt zu erhalten, im Vergleich zu einem homogenen Systemkatalysator erwartet, daß das Verfahren einfacher ist; die Kosten einer Anlage dafür sind billiger; und eine höhere Ausbeute wird erhalten; Jedoch ist es der gegenwärtige Stand, daß ein fester Katalysator mit einer hohen Aktivität und einer hohen Selektivität bis jetzt nicht gefunden worden ist.
- Das Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen wirksamen festen Katalysator zur Verfügung zu stellen, der fähig ist, das Zielprodukt mit einer hohen Selektivität zu erhalten.
- Die gegenwärtigen Erfinder haben festgestellt, daß, wenn eine spezifizierte feste Substanz, die Barium und Calcium als Bestandteilselemente in einem festgesetzten Anteil enthält, als Katalysator verwendet wird, es möglich ist, die Zielverbindung mit einer hohen Aktivität und einer hohen Selektivität herzustellen.
- Die vorliegende Erfindung hat die folgenden Aspekte (1) bis (16)
- (1) Verfahren zum Herstellen eines festen basischen Katalysators, gebildet aus Barium- tragendem Calciumoxid, wobei das Verfahren umfaßt Hinzufügen einer wäßrigen Lösung von mindestens einer Art von Nitrat, Hydroxid oder einem Salz von organischer Säure von Barium zu einer Suspension mit Calciumhydroxid oder Calciumoxid oder diesen Verbindungen, dispergiert in Wasser, gefolgt von Trocknen der Mischung und Aussetzen des getrockneten Materials thermischer Zersetzung bei 500º bis 1200ºC im Vakuum, einem Inertgas oder Luft, wobei Barium in einer Menge von 0,09 bis 9 Gew.-% enthalten ist, und das Verhältnis des Calciumgehalts zu dem Bariumgehalt in einem Bereich von 6,4 bis 713 liegt.
- (2) Verfahren zum Herstellen eines festen basischen Katalysators, gebildet aus einem Compositeoxid von Bariumoxid und Calciumoxid, wobei das Verfahren umfaßt Hinzufügen einer Carbonation enthaltenden Verbindung zu einer wäßrigen Lösung, gebildet aus mindestens einer Art von Nitrat, Hydroxid oder einem Salz organischer Säure von Barium und Nitrat oder einem Salz organischer Säure von Calcium, gefolgt von Trocknen des sich ergebenden Niederschlags und Aussetzen des getrockneten Materials thermischer Zersetzung bei 600º bis 1200ºC im Vakuum, einem Inertgas oder Luft, wobei der Bariumgehalt 0,09 bis 9 Gew.-% beträgt, und das Verhältnis des Calciumgehalts zu dem Bariumgehalt im Bereich von 7,2 bis 793 liegt.
- (3) Verfahren zum Herstellen eines festen basischen Katalysators, gebildet aus einem Compositeoxid von Bariumoxid und Calciumoxid, wobei das Verfahren umfaßt Hinzufügen einer Carbonation enthaltenden Verbindung zu einer Lösung, gebildet aus mindestens einer Art von Nitrat, Hydroxid oder einem Salz von organischer Säure von Barium und mindestens einer Art von Nitrat oder einem Salz von organischer Säure von Calcium, gefolgt von Trocknen des sich ergebenden Niederschlags und Aussetzen des sich ergebenden Vorläufers, der Calciumcarbonat von Vateritstruktur enthält, thermischer Zersetzung bei 600º bis 1200ºC im Vakuum, einem Inertgas oder Luft, wobei der Bariumgehalt 0,09 bis 9 Gew.-% beträgt, und das Verhältnis des Calciumgehalts zu dem Bariumgehalt im Bereich von 7,2 bis 793 liegt.
- (4) Verfahren zum Herstellen eines festen basischen Katalysators, gebildet aus einem Compositeoxid von Bariumoxid und Calciumoxid, wobei das Verfahren umfaßt Imprägnieren von Calciumcarbonat mit einer wäßrigen Lösung, gebildet aus mindestens einer Art von Nitrat, Hydroxid oder einem Salz von organischer Säure von Barium, gefolgt von Trocknen des sich ergebenden Materials, und Aussetzen des sich ergebenden getrockneten Materials thermischer Zersetzung bei 600º bis 1200ºC im Vakuum, einem Inertgas oder Luft, wobei der Bariumgehalt 0,09 Gew.-% bis 9 Gew.-% beträgt, und das Verhältnis des Calciumgehalts zu dem Bariumgehalt liegt in einem Bereich von 7,2 bis 793.
- (5) Verfahren zum Herstellen eines Carbonylverbindungsderivats aus einer Carbonylverbindung, wobei das Verfahren einen festen basischen Katalysator verwendet, hergestellt gemäß entweder einem von den Punkten (I) bis (4).
- (6) Verfahren nach Punkt (5), wobei die Carbonylverbindung ein Aldehyd von 4 bis 8 Kohlenstoffatomen ist.
- (7) Verfahren nach Punkt (5), wobei die Carbonylverbindung Isobutylaldehyd ist, und das Carbonylverbindungsderivat ist 2,2,4-Trimethyl-1,3-pentandiolmonoisobutylat.
- (8) Verfahren nach Punkt (5), wobei die Carbonylverbindung normales Butylaldehyd ist, und das Carbonylverbindungsderivat ist 2-Ethylhexenal.
- (9) Verfahren nach Punkt (5), wobei die Carbonylverbindung Aceton ist, und das Carbonylverbindungsderivat ist Diacetonalkohol.
- Der bei der vorliegenden Erfindung verwendete feste basische Katalysator kann in irgendeiner festen Form wie beispielsweise als pulverige Form, granuläre Form oder voluminöse Form vorliegen, aber seine Größe ist vorzugsweise diejenige von 30 bis 450 um. Was die Herstellung des Katalysators der vorliegenden Erfindung anbelangt, kann das Barium-tragende Calciumoxid erhalten werden durch Hinzufügen von mindestens einer Art von Nitrat, Hydroxid oder einem Salz von organischer Säure von Barium oder einer wäßrigen Lösung des Vorhergehenden, vorzugsweise einer wäßrigen Lösung von Bariumnitrat oder Bariumhydroxid, zu einer Suspension, erhalten durch Dispergieren von Calciumhydroxid, Calciumoxid oder diesen in Wasser, vorzugsweise zu einer Calciumhydroxid-Wasser Suspension, gefolgt von Trocknen der sich ergebenden Mischung und ferner Aussetzen des getrockneten Materials thermischer Zersetzung bei 500º bis 1200ºC, vorzugsweise 600º bis 1000ºC, wobei das Gewicht des Barium in dem festen Katalysator vorzugsweise 0,1 bis 10 Gew.-% beträgt, und das Verhältnis des Calciumgehalts zu dem Bariumgehalt vorzugsweise 6,4 bis 713 beträgt. Wenn die Temperatur der thermischen Zersetzung niedriger als 500ºC ist, wird Hydroxid oder Nitrat nicht vollständig zersetzt, während, wenn die Temperatur 1200ºC übersteigt, die Aktivität des Katalysators sich bemerkenswert aufgrund seines Sinterns verringert.
- Bei der vorliegenden Erfindung kann das Compositeoxid von Bariumoxid und Calciumoxid ein als ein Niederschlag gebildeter Vorläufer sein, wenn eine Carbonation enthaltende Verbindung hinzugefügt wird zu einer Lösung von mindestens einer Art von Nitrat, Hydroxid oder einem Salz organischer Säure wie beispielsweise Salz von Essigsäure von Barium, und mindestens einer Art von Nitrat oder einem Satz von organischer Säure wie beispielsweise Salz von Essigsäure von Calcium, vorzugsweise ein Vorläufer, welcher Calciumcarbonat von Vateritstruktur enthält. Ein derartiger Vorläufer oder Feststoffe, erhalten durch Imprägnieren von Calciumcarbonat mit einer Lösung von mindestens einer Art von Nitrat, Hydroxid oder einem Salz von organischer Säure wie beispielsweise Essigsäuresalz, werden getrocknet, gefolgt von Aussetzen des getrockneten Materials thermischer Zersetzung bei 600º bis 1200ºC, vorzugsweise 800º bis 1000ºC, wobei das Gewicht von Barium in dem festen Katalysator vorzugsweise 0,09 bis 9 Gew.-% beträgt, und das Verhältnis des Calciumgehalts zu dem Bariumgehalt vorzugsweise 7,2 bis 793 ist. Wenn die Temperatur der thermischen Zersetzung geringer als 600ºC ist, kann eine ausreichende Aktivität nicht erhalten werden, weil das Carbonat nicht vollständig zersetzt ist, während, wenn die Temperatur 1200ºC übersteigt, die Katalysatoraktivität sich bemerkenswert aufgrund des Sinterns des Katalysators verringert.
- Wenn der Bariumgehalt niedriger als 0,09% ist, ist die Selektivität des Zielprodukts niedrig, während, wenn er 10 Gew.-% übersteigt, die katalytische Aktivität sich verringert.
- Was das Verhältnis des Calciumgehalts zu dem Bariumgehalt beispielsweise anbelangt, ist es, wenn der Bariumgehalt in der Barium-tragenden Calciumoxidverbindung oder der Compositeverbindung von Bariumoxid-Calciumoxid angegeben ist, auch möglich, leicht das Verhältnis aus dem zuvor angegebenen Wert zu berechnen. Wenn das Verhältnis des Calciumgehalts zu dem Bariumgehalt außerhalb des Bereichs von 6,4 bis 793 liegt, sind die sich ergebenden Eigenschaften unterlegen gegenüber den überlegeneren Eigenschaften, die zwischen der hohen Aktivität und hohen Selektivität gut ausbalanziert sind, wie in der vorliegenden Erfindung gezeigt.
- Die Atmosphäre zur Zeit der thermischen Zersetzung ist nicht besonders beschränkt. Es ist nämlich möglich, die Zersetzung unter vermindertem Druck in einem inerten Gas oder in Luft durchzuführen. Sie wird vorzugsweise unter vermindertem Druck durchgeführt.
- Wenn die Zielverbindung unter Verwenden des festen Katalysators der vorliegenden Erfindung hergestellt wird, ist es bevorzugt, daß die Mengen von Säure und Wasser, die als Verunreinigungen in der Carbonylverbindung als ein Rohmaterial enthalten sind, gering sind, aber wenn der Säuregehalt 1 Gew.-% oder weniger ist, und der Wassergehalt 5 Gew.-% oder weniger ist, ist es möglich, die Verbindung bei der vorliegenden Erfindung ausreichend zu verwenden.
- Als die bei der vorliegenden Erfindung verwendete Carbonylverbindung können Aldehyde, vorzugsweise Aldehyde mit 4 bis 8 Kohlenstoffatomen wie beispielsweise Isobutylaldehyd, normales Butylaldehyd, 2-Ethylbutylaldehyd, 2-Ethylhexylaldehyd, etc. beispielhaft genannt werden, und auch Aceton kann vorzugsweise verwendet werden, aber die vorliegende Erfindung ist nicht auf diese Verbindungen beschränkt.
- Der Katalysator der vorliegenden Erfindung kann vorzugsweise zum Herstellen von Carbonylverbindungsderivaten verwendet werden, und insbesondere, wenn 2,2,4-Trimethyl-1,3- pentandiolmonoisobutylat aus Isobutylaldehyd hergestellt wird, wenn 2-Ethylhexanal aus normalem Butylaldehyd hergestellt wird, oder wenn Diacetonalkohol aus Aceton hergestellt wird, ist der Katalysator bevorzugt zu verwenden. Unter diesen ist, wenn 2,2,4-Trimethyl-1,3-pentandiolmonoisobutylat aus Isobutylaldehyd hergestellt wird, die Katalysatorwirksamkeit groß, aber die vorliegende Erfindung ist nicht auf diese beschränkt.
- Der Katalysator der vorliegenden Erfindung ist für entweder ein kontinuierliches System mittels Festbett oder ein Chargensystem verwendbar.
- Die Menge des bei der vorliegenden Erfindung verwendeten Katalysators liegt in dem Bereich von 0,01 bis 100 Gew.-%, basierend auf dem Gewicht der Reaktionslösung, aber ist nicht auf die zuvor angegebene beschränkt. Was das Barium-tragende Calciumoxid anbelangt, ist es bevorzugt, es in einem Bereich von 0,01 bis 20 Gew.-%, bevorzugter 0,05 bis 10 Gew.-%, basierend auf dem Gewicht der Reaktionslösung in dem Chargensystem beispielsweise zu verwenden. Was das Compositeoxid von Bariumoxid-Calciumoxid anbelangt, ist es bevorzugt, es in einem Bereich von 0,01 bis 20 Gew.-%, bevorzugter 0,05 bis 10 Gew.-%, basierend auf dem Gewicht der Reaktionslösung in dem Chargensystem beispielsweise zu verwenden.
- Die Reaktionstemperatur zur Zeit des Verwendens des Katalysators der vorliegenden Erfindung kann in einem Bereich von 10º bis 130ºC gewählt werden. Wenn das Barium-tragende Calciumoxid als Katalysator im Falle der Chargensystemreaktion verwendet wird, ist es bevorzugt, eine Mischung des Katalysators mit der Reaktionslösung bei einer Temperatur von 10º bis 130ºC 0,5 bis 8 Stunden reagieren zu lassen. Wenn die Temperatur niedriger als 10ºC ist, ist die Reaktionsgeschwindigkeit unzureichend, während, wenn die Temperatur 130ºC übersteigt, die Selektivität des Produkts unterlegen wird. Wenn das Compositeoxid von Bariumoxid-Calciumoxid als Katalysator in einer Chargensystemreaktion beispielsweise verwendet wird, ist es bevorzugt, eine Mischung des Katalysators mit der Reaktionslösung bei einer Temperatur von 10º bis 130ºC 0,2 bis 3 Stunden reagieren zu lassen. Wenn die Temperatur niedriger als 10ºC ist, ist die Reaktionsgeschwindigkeit unzureichend, während, wenn sie 130ºC übersteigt, die Selektivität des Produkts geringfügiger wird.
- Nach der Reaktion wird, um das Zielprodukt aus der Reaktionslösung zu erhalten, der Katalysator aus der Reaktionslösung abfiltriert, und dann wird das Filtrat gemäß einem bekannten Verfahren destilliert.
- Die vorliegende Erfindung wird konkret mittels Beispielen und Vergleichsbeispielen erklärt, aber die vorliegende Erfindung sollte nicht konstruiert sein, darauf beschränkt zu sein.
- Calciumhydroxid (Ca(OH)&sub2;, hergestellt von Kanto Kagaku) (38,5 g) wurde in gereinigtem Wasser (100 ml) suspendiert, gefolgt von Lösen von Bariumnitrat (Ba(NO&sub3;)&sub2;, hergestellt von Wako Junyaku) (1,5 g) in gereinigtem Wasser (200 ml), Hinzufügen der sich ergebenden Lösung zu der zuvor angegebenen Suspension von Calciumhydroxid, Mischen dieser und Trocknen. Die sich ergebenden weißen Feststoffe (4,0 g) wurden bei 900ºC eine Stunde lang im Vakuum kalziniert, gefolgt von Kühlen des sich ergebenden Materials herunter auf Raumtemperatur unter Erhalten eines Katalysators (3,7 g), welcher 3 Gew.-% Barium enthält. Die Gesamtmenge des Katalysators wurde in einen Reaktor übertragen, gefolgt von Hinzufügen von Isobutylaldehyd (200,0 g), Rühren der Mischung, Umsetzen dieser bei 110ºC eine Stunde lang, Abfiltrieren der Reaktionslösung und Analysieren des Filtrats gemäß Gaschromatographie. Die Ergebnisse sind wie folgt:
- Umwandlung von Isobutylaldehyd: 90,7.%
- Selektivität von 2,2,4-Trimethyl-1,3-pentandiolmonoisobutylat (im nachfolgenden als CS-12 abgekürzt): 89,8%
- Ausbeute von CS-12: 81,4%
- Calciumhydroxid (Ca(OH)&sub2;, hergestellt von Kanto Kagaku) (37,7 g) wurde in gereinigtem Wasser (100 ml) suspendiert, gefolgt von Lösen von Bariumnitrat (Ba(NO&sub3;)&sub2;, hergestellt von Waku Junyaku) (2,5 g) in gereinigtem Wasser (200 ml), Hinzufügen der sich ergebenden Lösung zu der zuvor angegebenen Suspension von Calciumhydroxid, Mischen dieser und Trocknen. Die sich ergebenden weißen Feststoffe (4,0 g) wurden bei 900ºC eine Stunde lang im Vakuum kalziniert, gefolgt von Kühlen des sich ergebenden Materials herunter auf Raumtemperatur unter Erhalten eines Katalysators (3,9 g), welcher S Gew.-% Barium enthielt. Die Gesamtmenge des Katalysators wurde in einen Reaktor übertragen, gefolgt von Hinzufügen von Isobutylaldehyd (200,0 g), Rühren der Mischung, Umsetzen dieser bei 110ºC eine Stunde lang, Abfiltrieren der Reaktionslösung und Analysieren des Filtrats gemäß Gaschromatographie. Die Ergebnisse sind wie folgt:
- Umwandlung von Isobutylaldehyd: 91,4%
- Selektivität von CS-12: 89,1%
- Ausbeute von CS-12: 81,4%
- Calciumhydroxid (Ca(OH)&sub2;, hergestellt von Kanto Kagaku) (38,9 g) wurde in gereinigtem Wasser (100 ml) suspendiert, gefolgt von Lösen von Bariumnitrat (Ba(NO&sub3;)&sub2;, hergestellt von Waku Junyaku) (1,1 g) in gereinigtem Wasser (200 ml), Hinzufügen der sich ergebenden Lösung zu der zuvor angegebenen Suspension von Calciumhydroxid, Mischen dieser und Trocknen. Die sich ergebenden weißen Feststoffe (4,0 g) wurden bei 700ºC eine Stunde lang im Vakuum kalziniert, gefolgt von Kühlen des sich ergebenden Materials herunter auf Raumtemperatur unter Erhalten eines Katalysators (3,7 g), welcher 2 Gew.-% Barium enthielt. Die Gesamtmenge des Katalysators wurde in einen Reaktor übertragen, gefolgt von Hinzufügen von Isobutylaldehyd (200,0 g), Umsetzen der Mischung unter Rühren bei 110ºC eine Stunde lang, Abfiltrieren der Reaktionslösung und Analysieren des Filtrats mittels Gaschromatographie. Die Ergebnisse sind wie folgt:
- Umwandlung von Isobutylaldehyd: 92,4%
- Selektivität von CS-12: 84,0%
- Ausbeute von CS-12: 77,4%
- Calciumhydroxid (Ca(OH)&sub2;, hergestellt von Kanto Kagaku) (39,2 g) wurde in gereinigtem Wasser (100 ml) suspendiert, gefolgt von Lösen von Bariumnitrat (Ba(NO&sub3;)&sub2;, hergestellt von Waku Junyaku) (0,5 g) in gereinigtem Wasser (200 ml), Hinzufügen der sich ergebenden Lösung zu der zuvor angegebenen Suspension von Calciumhydroxid, Mischen dieser und Trocknen. Die sich ergebenden weißen Feststoffe (4,0 g) wurden bei 700ºC eine Stunde lang im Vakuum kalziniert, gefolgt von Kühlen des sich ergebenden Materials herunter auf Raumtemperatur unter Erhalten eines Katalysators (3,9 g), welcher 1 Gew.-% Barium enthielt. Die Gesamtmenge des Katalysators wurde in einen Reaktor übertragen, gefolgt von Hinzugeben von Isobutylaldehyd (200,0 g), Mischen dieser und Umsetzen der Mischung unter Rühren bei 110ºC eine Stunde lang. Die Reaktionslösung wurde abfiltriert, gefolgt von Analysieren des Filtrats mittels Gaschromatographie. Die Ergebnisse sind wie folgt:
- Umwandlung von Isobutylaldehyd: 90,9%
- Selektivität von CS-12: 83,8%
- Ausbeute von CS-12: 76,2%
- Calciumnitrattetrahydratsalz (Ca(NO&sub3;)&sub2; 4 H&sub2;O, hergestellt von Wako Junyaku) (122,6 g), und Bariumnitrat (Ba(NO&sub3;)&sub2;, hergestellt von Wako Junyaku) (1,7 g), wurden in gereinigtem Wasser (500 ml) gelöst, gefolgt von Hinzufügen einer Lösung, die erhalten worden ist durch Lösen von Ammoniumcarbonat ((NH&sub4;)&sub2;CO&sub3;, hergestellt von Wako Junyaku) (60,6 g) in gereinigtem Wasser (300 ml), zu der zuvor angegebenen Lösung, Abfiltrieren des sich ergebenden Niederschlags, Wasserwaschen und Trocknen, wobei ein Vorläufer von Vateritstruktur erhalten wurde, welcher weiße Feststoffe war. Die weißen Feststoffe (7,3 g) wurden bei 900ºC eine Stunde lang im Vakuum kalziniert, gefolgt von Übertragen des kalzinierten Materials in einen Reaktor, Hinzufügen von Isobutylaldehyd (200,0 g), Rühren der Mischung, Umsetzen dieser bei 60ºC 0,5 Stunden lang, Abfiltrieren der Reaktionslösung und Analysieren des Filtrats mittels Gaschromatographie. Die Ergebnisse sind wie folgt:
- Umwandlung von Isobutylaldehyd: 98,8%
- Selektivität von CS-12: 93,8%
- Ausbeute von CS-12: 92,7%
- Calciumcarbonat (CaCO&sub3;, hergestellt von Waku Junyaku) (84,8 g) wurde in gereinigtem Wasser (200 ml) suspendiert, gefolgt von Lösen von Bariumnitrat (Ba(NO&sub3;)&sub2;, hergestellt von Wako Junyaku) (4,8 g) in gereinigtem Wasser (150 ml), Hinzufügen dieser Lösung zu der zuvor angegebenen Suspension von Calciumcarbonat, Mischen dieser und Trocknen. Die sich ergebenden weißen Feststoffe (7,3 g) wurden bei 900ºC eine Stunde lang im Vakuum kalziniert, gefolgt von Übertragen des sich ergebenden Materials in einen Reaktor, Hinzufügen von Isobutylaldehyd (200,0 g), Mischen dieses, Umsetzen bei 60ºC 0,5 Stunden lang, Abfiltrieren der Reaktionslösung und Analysieren des Filtrats mittels Gaschromatographie. Die Ergebnisse sind wie folgt:
- Umwandlung von Isobutylaldehyd: 95,4%
- Selektivität von CS-12: 89,7%
- Ausbeute von CS-12: 85,6%
- Calciumcarbonat (CaCO&sub3;, hergestellt von Wako Junyaku) (52,0 g) wurde in gereinigtem Wasser (200 ml) suspendiert, gefolgt von Lösen von Bariumnitrat (Ba(NO&sub3;)&sub2;, hergestellt von Wako Junyaku) (1,7 g) in gereinigtem Wasser (100 ml), Hinzufügen der sich ergebenden Lösung zu der zuvor angegebenen Suspension von Calciumcarbonat, Mischen dieser und Trocknen. Die sich ergebenden weißen Feststoffe (7,3 g) wurden bei 900ºC eine Stunde lang im Vakuum kalziniert, gefolgt von Übertragen des sich ergebenden Materials in einen Reaktor, Hinzufügen von Isobutylaldehyd (200,0 g), Rühren der Mischung, Umsetzen dieser bei 90ºC 0,6 Stunden lang, Abfiltrieren der Reaktionslösung und Analysieren des sich ergebenden Filtrats mittels Gaschromatographie. Die Ergebnisse sind wie folgt:
- Umwandlung von Isobutylaldehyd: 97,6%
- Selektivität von CS-12: 87,0%
- Ausbeute von CS-12: 84,9%
- Die in Beispiel 5 erhaltene Reaktionsrohlösung wurde gemäß einem herkömmlichen Verfahren filtriert, und das sich ergebende Filtrat (150 g) wurde mittels herkömmlicher Rektifikation gereinigt. Die Ergebnisse sind im nachfolgenden gezeigt.
- Ausbeute von CS-12: 135,2 g
- Rektifikationswirksamkeit: 97,2%
- Weiße Feststoffe (7,3 g), erhalten in der gleichen Weise wie in Beispiel 5, wurden bei 900ºC 2 Stunden lang im Vakuum kalziniert, gefolgt von Übertragen des sich ergebenden Materials in einen Reaktor, Hinzufügen von Isobutylaldehyd (600,0 g), Rühren der Mischung und Umsetzen dieser bei 80ºC eine Stunde lang, Abfiltrieren der Reaktionslösung und Analysieren des Filtrats mittels Gaschromatographie. Die Ergebnisse sind im nachfolgenden gezeigt.
- Umwandlung von Isobutylaldehyd: 95,4%
- Selektivität von CS-12: 95,3%
- Ausbeute von CS-12: 90,9%
- Weiße Feststoffe (7,3 g), erhalten in der gleichen Weise wie in Beispiel 5, wurden bei 950ºC 3 Stunden lang im Vakuum kalziniert, gefolgt von Übertragen des kalzinierten Materials in einen Reaktor, Hinzufügen von Isobutylaldehyd (600,0 g), Rühren der Mischung, Umsetzen der Mischung 2 Stunden lang bei 80ºC, Abfiltrieren der Reaktionslösung und Analysieren des Filtrats mittels Gaschromatographie. Die Ergebnisse sind im nachfolgenden gezeigt.
- Umwandlung von Isobutylaldehyd: 89,3%
- Selektivität von CS-12: 95,2%
- Ausbeute von CS-12: 85,0%
- In der gleichen Weise wie in Beispiel 5 erhaltene weiße Feststoffe (7,3 g) wurden bei 1000ºC 2 Stunden lang in Stickstoffgas kalziniert, gefolgt von Übertragen des kalzinierten Materials in einen Reaktor, Hinzufügen von Isobutylaldehyd (600,0 g), Rühren der Mischung, Umsetzen bei 80ºC 1,2 Stunden lang, Abfiltrieren der Reaktionslösung und Analysieren des Filtrats mittels Gaschromatographie. Die Ergebnisse sind im nachfolgenden gezeigt.
- Umwandlung von Isobutylaldehyd: 95,2%
- Selektivität von CA-12: 94,8%
- Ausbeute von CS-12: 90,3%
- In der gleichen Weise wie in Beispiel 5 erhaltenen weiße Feststoffe (36,5 g) wurden 2 Stunden lang bei 1000ºC in Luft kalziniert, gefolgt von Übertragen des kalzinierten Materials in einen Reaktor, Hinzufügen von Isobutylaldehyd (600,0 g), Rühren der Mischung, Umsetzen dieser bei 80ºC 3 Stunden lang, Abfiltrieren der Reaktionslösung und Analysieren des Filtrats mittels Gaschromatographie. Die Ergebnisse sind im nachfolgenden gezeigt.
- Umwandlung von Isobutylaldehyd: 96,1%
- Selektivität von CS-12: 93,1%
- Ausbeute von CS-12: 89,5%
- In der gleichen Weise wie in Beispiel 5 erhaltenen weiße Feststoffe (7,3 g) wurden bei 800ºC 3 Stunden lang im Vakuum kalziniert, gefolgt von Übertragen des kalzinierten Materials in einen Reaktor, Hinzufügen von normalem Butylaldehyd (200,0 g), Rühren der Mischung, Umsetzen dieser bei 80ºC 2 Stunden lang, Abfiltrieren der Reaktionslösung und Analysieren des Filtrats mittels Gaschromatographie. Die Ergebnisse sind im nachfolgenden gezeigt.
- Umwandlung von normalem Butylaldehyd: 70,4%
- Selektivität von 2-Ethylhexenal: 89,2%
- Ausbeute von 2-Ethylhexenal: 62,8%
- In der gleichen Weise wie in Beispiel 7 erhaltene weiße Feststoffe (7,3 g) wurden bei 800ºC 3 Stunden lang im Vakuum kalziniert, gefolgt von Übertragen des kalzinierten Materials in einen Reaktor, Hinzufügen von normalem Butylaldehyd (200,0 g), Rühren der Mischung, Umsetzen dieser bei 80ºC 2 Stunden lang, Abfiltrieren der Reaktionslösung und Analysieren des Filtrats mittels Gaschromatographie. Die Ergebnisse sind im nachfolgenden gezeigt.
- Umwandlung von normalem Butylaldehyd: 76,9%
- Selektivität von 2-Ethylhexenal: 85,2%
- Ausbeute von 2-Ethylhexenal: 65,5%
- In der gleichen Weise wie in Beispiel 5 erhaltene weiße Feststoffe (3,6 g) wurden bei 800ºC 3 Stunden lang im Vakuum kalziniert, gefolgt von Übertragen des kalzinierten Materials in einen Reaktor, Hinzufügen von Aceton (200,0 g), Rühren der Mischung und Umsetzen dieser bei 50ºC 2 Stunden lang, Abfiltrieren der Reaktionslösung und Analysieren des Filtrats mittels Gaschromatographie. Die Ergebnisse sind im nachfolgenden gezeigt.
- Umwandlung von Aceton: 9,3%
- Selektivität von Diacetonalkohol: 90,9%
- Ausbeute von Diacetonalkohol: 8,5%
- In der gleichen Weise wie in Beispiel 7 erhaltene weiße Feststoffe (3,6 g) wurden bei 800ºC 3 Stunden lang im Vakuum kalziniert, gefolgt von Übertragen des kalzinierten Materials in einen Reaktor, Hinzufügen von Aceton (200,0 g), Rühren der Mischung, Umsetzen dieser bei 50ºC 2 Stunden lang, Abfiltrieren der Reaktionslösung und Analysieren des Filtrats mittels Gaschromatographie. Die Ergebnisse sind im nachfolgenden gezeigt.
- Umwandlung von Aceton: 12,6%
- Selektivität von Diacetonalkohol: 87,1%
- Ausbeute von Diacetonalkohol: 11,0%
- Die in Beispiel 14 erhaltene Reaktionsrohlösung wurde mittels einem herkömmlichen Verfahren filtriert, gefolgt von Rektifizieren des sich ergebenden Filtrats (150 g) mittels herkömmlichem Verfahren. Die Ergebnisse sind im nachfolgenden gezeigt.
- Ausbeute von Diacetonalkohol: 15,8%
- Rektifikationswirksamkeit: 95,8%
- Magnesiumoxid (MgO, hergestellt von Wako Junyaku) (4,0 g) wurde bei 700ºC eine Stunde lang im Vakuum kalziniert, gefolgt von Abkühlen des kalzinierten Materials herunter auf Raumtemperatur, Übertragen der Gesamtmenge der Verbindung in einen Reaktor, Hinzufügen von Isobutylaldehyd (200,0 g), Rühren der Mischung, Umsetzen dieser bei 110ºC 15 Stunden lang, Abfiltrieren der Reaktionslösung und Analysieren des Filtrats mittels Gaschromatographie. Die Ergebnisse sind im nachfolgenden gezeigt. Umwandlung von Isobutylaldehyd: 0,1%
- Selektivität von CS-12: 90,5%
- Ausbeute von CS-12: 0,009%
- Bariumoxid (BaO, hergestellt von Wako Junyaku) (4,0 g) und Isobutylaldehyd wurden in einen Reaktor gebracht, gefolgt von Rühren dieser, Umsetzen dieses bei 110ºC eine Stunde lang, Abfiltrieren der Reaktionslösung und Analysieren des Filtrats mittels Gaschromatographie. Die Ergebnisse sind im nachfolgenden gezeigt.
- Umwandlung von Isobutylaldehyd: 98,6%
- Selektivität von CS-12: 20,8%
- Ausbeute von CS-12: 20,5%
- Calciumcarbonat (CaCO&sub3;, hergestellt von Wako Junyaku) (3,7 g) wurde bei 900ºC eine Stunde lang im Vakuum kalziniert, gefolgt von Übertragen des kalzinierten Materials in einen Reaktor, Hinzufügen von Isobutylaldehyd (200,0 g), Rühren der Mischung, Umsetzen dieser bei 60ºC 2,6 Stunden lang, Abfiltrieren der Reaktionslösung und Analysieren des Filtrats mittels Gaschromatographie. Die Ergebnisse sind im nachfolgenden gezeigt.
- Umwandlung von Isobutylaldehyd: 94,5%
- Selektivität von CS-12: 56,2%
- Ausbeute von CS-12: 53,1%
- Calciumnitrattetrahydratsalz (Ca(NO&sub3;)&sub2; · 4 H&sub2;O, hergestellt von Wako Junyaku) (63,2 g) und Bariumnitrat (Ba(NO&sub3;)&sub2;, hergestellt von Wako Junyaku) (25,6 g), wurden in gereinigtem Wasser (500 ml) gelöst, gefolgt von Hinzugeben zu der Lösung einer Lösung, erhalten durch Lösen von Ammoniumcarbonat ((NH&sub4;)&sub2;CO&sub3;, hergestellt von Wako Junyaku) (42,1 g) in gereinigtem Wasser (300 ml), Abfiltrieren des sich ergebenden Niederschlags, Wasserwaschen und Trocknen unter Erhalten eines Katalysatorvorläufers. Die sich ergebenden weißen Feststoffe (6,2 g) wurden bei 900ºC eine Stunde lang im Vakuum kalziniert, gefolgt von Übertragen des kalzinierten Materials in einen Reaktor, Hinzufügen von Isobutylaldehyd (200,0 g), Rühren der Mischung, Umsetzen dieser bei 60ºC 0,5 Stunden lang, Abfiltrieren der Reaktionslösung und Analysieren des Filtrats mittels Gaschromatographie. Die Ergebnisse sind im nachfolgenden gezeigt. Umwandlung von Isobutylaldehyd: 0,1%
- Selektivität von CS-12: 70,3%
- Ausbeute von CS-12: 0,1%
- Bariumnitrat (Ba(NO&sub3;)&sub2;, hergestellt von Wako Junyaku) (52,2 g) wurde in gereinigtem Wasser (300 ml) gelöst, gefolgt von Hinzugeben von Calciumoxid (CaO, hergestellt von Wako Junyaku) (44,8 g) zu der sich ergebenden Lösung, Mischen dieser, Trocknen der Mischung bei 140ºC, Kalzinieren der sich ergebenden weißen Feststoffe (5,9 g) bei 850ºC 6 Stunden in Luft, Übertragen der Gesamtmenge davon in einen Reaktor, Hinzufügen von Isobutylaldehyd (200,0 g), Rühren der Mischung, Umsetzen dieser bei 80ºC 6 Stunden lang, Abfiltrieren der Reaktionslösung und Analysieren des Filtrats mittels Gaschromatographie. Die Ergebnisse sind im nachfolgenden gezeigt.
- Umwandlung von Isobutylaldehyd: 0,6%
- Selektivität von CS-12: 83,2%
- Ausbeute von CS-12: 0,5%
- Bariumnitrat (Ba(NO&sub3;)&sub2;, hergestellt von Wako Junyaku) (52,2 g), wurde in gereinigtem Wasser (300 ml) gelöst, gefolgt von Hinzugeben von Calciumoxid (CaO, hergestellt von Wako Junyaku) (44,8 g) zu der sich ergebenden Lösung, Mischen dieser, Trocknen der Mischung bei 140ºC, Kalzinieren der sich ergebenden weißen Feststoffe (5,9 g) bei 850ºC 6 Stunden lang in Luft, Übertragen der Gesamtmenge des kalzinierten Materials in einen Reaktor, Hinzufügen von Aceton (200,0 g), Rühren der sich ergebenden Mischung, Umsetzen dieser bei 80ºC 6 Stunden lang, Abfiltrieren der Reaktionslösung und Analysieren des Filtrats mittels Gaschromatographie. Die Ergebnisse sind im nachfolgenden gezeigt.
- Umwandlung von Aceton: 1,1%
- Selektivität von Diacetonalkohol: 55,2%
- Ausbeute von Diacetonalkohol: 0,6%
- Bariumnitrat (Ba(NO&sub3;)&sub2;, hergestellt von Waku Junyaku) (52,2 g), wurde in gereinigtem Wasser (300 ml) gelöst, gefolgt von Hinzugeben der sich ergebenden Lösung zu Calciumoxid (CaO, hergestellt von Wako Junyaku) (44,8 g), Mischen dieser, Trocknen der Mischung bei 140ºC, Kalzinieren der sich ergebenden weißen Feststoffe (5,9 g) bei 850ºC 6 Stunden in Luft, Übertragen der Gesamtmenge des kalzinierten Materials in einen Reaktor, Hinzufügen von normalem Butylaldehyd (200,0 g), Rühren der Mischung, Umsetzen dieser bei 80ºC 6 Stunden lang, Abfiltrieren der Reaktionslösung und Analysieren des Filtrats mittels Gaschromatographie. Die Ergebnisse sind im nachfolgenden gezeigt.
- Umwandlung von normalem Butylaldehyd: 1, 1%
- Selektivität von 2-Ethylhexenal: 80,3%
- Ausbeute von 2-Ethylhexenal: 0,8%
- Wenn die Verwendung des Katalysators der vorliegenden Erfindung mit der Verwendung von herkömmlichem Katalysator verglichen wird, sind Neutralisation der Reaktionslösung und Wasserwaschen unnötig; somit ist Auftreten von Abfallwasser Null, und das Zielprodukt kann mit einer hohen Wirksamkeit und mit einer hohen Ausbeute hergestellt werden. Somit ist es möglich, Eigenschaften zu erzielen, welche nicht von herkömmlichen Katalysatoren auf einem hohen Niveau und gleichzeitig bewirkt worden sein könnten. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich gewesen, einen derartigen Katalysator, ein Verfahren zum Herstellen desselben und ein Verfahren zum Herstellen eines Carbonylverbindungsderivats unter Verwenden desselben zur Verfügung zu stellen. Diese Tatsache ist kommerziell sehr bedeutungsvoll.
Claims (6)
1. Verfahren zum Herstellen eines festen basischen Katalysators, wobei das Verfahren umfaßt:
(a) Hinzufügen einer wäßrigen Lösung eines Nitrats, Hydroxids oder Salzes organischer
Säure von Barium zu einer Suspension von Calciumhydroxid und/oder Calciumoxid, dispergiert in Wasser;
Trocknen der Mischung; und Aussetzen des getrockneten Materials thermischer Zersetzung bei 500º bis
1200ºC im Vakuum oder in einem Inertgas oder Luft; wobei Barium in dem Katalysator in einer Menge
von 0,09 bis 9 Gew.-% vorhanden ist, und das Verhältnis des Calciumgehalts zu dem Bariumgehalt 6, 4 bis
713 beträgt, wodurch ein Barium-tragendes Calciumoxid erhalten wird; oder
(b) Hinzugeben einer Carbonation enthaltenden Verbindung zu einer wäßrigen Lösung, die
gebildet ist aus einem Nitrat, Hydroxid oder einem Salz einer organischen Säure von Barium und einem
Nitrat oder Salz von organischer Säure von Calcium; Trocknen des sich ergebenden Niederschlags; und
Aussetzen des getrockneten Materials thermischer Zersetzung bei 600º bis 1200ºC im Vakuum oder einem
Inertgas oder Luft; wobei der Bariumgehalt des Katalysators von 0,09 bis 9 Gew.-% beträgt, und das
Gewichtsverhältnis des Calciumgehalts zu dem Bariumgehalt 7, 2 bis 793 ist, wodurch ein Compositeoxid
von Bariumoxid und Calciumoxid erhalten wird; oder
(c) Hinzugeben einer Carbonation enthaltenden Verbindung zu einer Lösung, die gebildet ist
aus einem Nitrat oder Salz von organischer Säure von Calcium; Trocknen des sich ergebenden
Niederschlags; und Aussetzen des sich ergebenden Vorläufers, der Calciumcarbonat von Vateritstruktur
enthält, thermischer Zersetzung bei 600º bis 1200ºC im Vakuum oder in einem Inertgas oder Luft; wobei
der Bariumgehalt des Katalysators von 0,09 bis 9 Gew.-% beträgt, und das Gewichtsverhältnis des
Calciumgehalts zu dem Bariumgehalt von 7,2 bis 793 liegt, wodurch ein Compositeoxid von Bariumoxid
und Calciumoxid erhalten wird; oder
(d) Imprägnieren von Calciumcarbonat mit einer wäßrigen Lösung eines Nitrats, Hydroxids
oder Salzes von organischer Säure von Barium; Trocknen des sich ergebenden Materials; und Aussetzen
des sich ergebenden getrockneten Materials thermischer Zersetzung bei 600º bis 1200ºC im Vakuum oder
in einem Inertgas oder Luft; wobei der Bariumgehalt des Katalysators 0,09 bis 9 Gew.-% beträgt, und das
Gewichtsverhältnis des Calciumgehalts zu dem Bariumgehalt 7, 2 bis 793 ist, wodurch ein Compositeoxid
von Bariumoxid und Calciumoxid erhalten wird.
2. Verfahren zum Herstellen eines Carbonylverbindungsderivats aus einer Carbonylverbindung,
wobei das Verfahren einen festen basischen Katalysator, hergestellt gemäß einem Verfahren nach einem
von (a) bis (d) von Anspruch 1, verwendet.
3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Carbonylverbindung ein Aldehyd ist, das 4-8
Kohlenstoffatome enthält.
4. Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Carbonylverbindung Isobutylaldehyd ist, und das
Carbonylverbindungsderivat ist 2,2,4-Trimethyl-1,3-pentandiol-mono-isobutylat.
5. Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Carbonylverbindung n-Butytaldehyd ist, und das
Carbonylverbindungsderivat ist 2-Ethylhexenal.
6. Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Carbonylverbindung Aceton ist, und das
Carbonylverbindungsderivat ist Diacetonalkohol.
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