JP2001151711A - アルキレングリコール類の製造方法 - Google Patents

アルキレングリコール類の製造方法

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JP2001151711A
JP2001151711A JP33114499A JP33114499A JP2001151711A JP 2001151711 A JP2001151711 A JP 2001151711A JP 33114499 A JP33114499 A JP 33114499A JP 33114499 A JP33114499 A JP 33114499A JP 2001151711 A JP2001151711 A JP 2001151711A
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alkylene
ion
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glycol
mol
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Tomoatsu Iwakura
具敦 岩倉
Hidekazu Miyagi
秀和 宮城
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Mitsubishi Chemical Corp
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  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来より高活性で、かつ高選択的にアルキレ
ングリコールを製造する方法を提供する。 【解決手段】 触媒の存在下にアルキレンオキシドと水
とを反応させてアルキレングリコール類を製造するにあ
たり、水がアルキレンオキシド1モルに対して1.1〜
2.5モルであり、炭酸ガスの存在下に触媒としてハロ
ゲン化物イオンと炭酸水素イオンを用い、該炭酸水素イ
オンがアルキレンオキシドに対して0.8〜3モル%の
範囲であるように反応させるアルキレングリコール類の
製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はアルキレンオキシド
類からアルキレングリコール類を製造する方法に関す
る。アルキレングリコール類、なかでもエチレングリコ
ールは樹脂原料、不凍液などに用いられ、工業的に重要
な化合物である。
【0002】
【従来の技術】アルキレンオキシドを水和してアルキレ
ングリコールを製造する技術は知られている。なかでも
エチレンオキシドの水和によるエチレングリコールの製
造は大規模に行われている。しかしながら従来の技術で
は、アルキレングリコール以外にジアルキレングリコー
ル、トリアルキレングリコール等の好ましくない副生物
が生成する。これらの副生を抑えてアルキレングリコー
ルの選択性を高めるには、アルキレンオキシドに対し1
0〜20倍の水を用いる必要があり、精製工程での水の
除去を考えると好ましくない。この問題を解決する手段
として各種触媒の使用による選択性の向上が検討され、
多数報告されている。触媒として酸又は塩基を単独で用
いることは公知であるが、選択性の改善に関しては不十
分である。例えば、特開昭51−127010号には、
触媒として有機塩基と炭酸ガスを用いることが開示され
ている。有機塩基としては3級アミン類が用いられてい
る。この触媒系では触媒活性が低く選択性が高くない。
【0003】他方、特公昭49−24448号には、触
媒としてアルカリハライド又はアンモニウムハライド
と、炭酸ガスを用いることが開示されている。この触媒
系では中間体として炭酸アルキレンが生成するため、ア
ルキレンオキシドに対し十分な量の炭酸ガスを用いるこ
とで選択性を高めることができる。しかしながら、この
方法では高圧を必要とし、さらに生成する多量の炭酸ア
ルキレンを加水分解することが反応律速となるため全体
としては反応速度を大きくできないという問題があっ
た。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、従来
よりも高活性で、かつ高選択的にアルキレングリコール
を製造する方法を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、触媒の存在下
にアルキレンオキシドと水とを反応させてアルキレング
リコール類を製造するにあたり、水がアルキレンオキシ
ド1モルに対して1.1〜2.5モルであり、炭酸ガス
の存在下に触媒としてハロゲン化物イオンと炭酸水素イ
オンを用い、該炭酸水素イオンがアルキレンオキシドに
対して0.8〜3モル%の範囲であるように反応させる
アルキレングリコール類の製造方法に関する。
【0006】
【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
本発明では、まず原料としてアルキレンオキシドと水と
を使用する。アルキレンオキシドとしては、例えば、エ
チレンオキシド及びプロピレンオキシド等の脂肪族アル
キレンオキシド、スチレンオキシド等の芳香族アルキレ
ンオキシド等が挙げられる。この内、特にエチレンオキ
シド及びプロピレンオキシドが好適である。水の使用量
は、アルキレンオキシド1モルに対し、1.1〜2.5
モルを使用する。好ましくは1.1〜2.1モルの範囲
である。水の割合がこの範囲未満ではジアルキレングリ
コール、トリアルキレングリコール等の副生物の生成量
が増加し、アルキレングリコールの選択性が悪化する
し、他方、水の割合がこの範囲を超えると、アルキレン
グリコールの選択性が悪化するとともに、反応器もより
大きなものが必要となり、また精製系で水を生成物から
分離する際に多大なエネルギーを必要とすることになり
工業的に好ましくない。
【0007】次に、本発明の方法では、前記原料の他
に、炭酸ガスの存在下で触媒としてハロゲン化物イオン
と炭酸水素イオンを用いて反応を行う。触媒としてのハ
ロゲン化物イオンとしては、フッ化物イオン、塩化物イ
オン、シュウ化物イオン及びヨウ化物イオンが挙げられ
る。この内、シュウ化物イオン及びヨウ化物イオンが好
ましい。触媒として使用するハロゲン化物イオンは、塩
として反応系中に供給して使用される。具体的な塩とし
ては、リチウム塩、ナトリウム塩、カリウム塩、ルビジ
ウム塩及びセシウム塩等のアルカリ金属塩、テトラメチ
ルアンモニウム塩及びテトラブチルアンモニウム塩等の
4級アルキルアンモニウム塩、テトラメチルホスホニウ
ム塩、テトラブチルホスホニウム塩及びトリメチルブチ
ルホスホニウム塩等の4級アルキルホスホニウム塩等が
挙げられる。この内、アルカリ金属塩、中でもナトリウ
ム塩及びカリウム塩が好適である。ハロゲン化物イオン
の使用量は、アルキレンオキシド1モルに対し0.1〜
10モル%の範囲で、より好ましくは0.5〜5モル%
の範囲で用いられる。ハロゲン化物の使用量が少ない場
合には十分な選択率が得られない傾向があり、他方多す
ぎる場合には選択率は向上しない傾向がある。
【0008】次に、触媒として使用する炭酸水素イオン
は炭酸水素塩単独で、または炭酸ガス雰囲気下において
炭酸水素塩、水酸化物塩及び炭酸塩から選ばれる少なく
とも1種とを合わせて反応系中に供給して使用される。
具体的な塩としては、リチウム塩、ナトリウム塩、カリ
ウム塩、ルビジウム塩、及びセシウム塩等のアルカリ金
属塩、テトラメチルアンモニウム塩及びテトラブチルア
ンモニウム塩等の4級アルキルアンモニウム塩、テトラ
メチルホスホニウム塩、テトラブチルホスホニウム塩及
びトリメチルブチルホスホニウム塩等の4級アルキルホ
スホニウム塩等が挙げられる。この内、アルカリ金属
塩、中でもナトリウム塩及びカリウム塩が好適である。
炭酸水素イオンの使用量は、アルキレンオキシド1モル
に対し0.8〜3モル%の範囲で用いることが必要であ
る。好ましくは、0.9〜2モル%である。炭酸水素イ
オンの使用量が0.8モル未満の場合は、十分な選択率
が得られず、他方3モル%を超える場合は、炭酸水素塩
が反応液中に溶解しきれなくなり好ましくない。
【0009】本発明方法において、炭酸水素イオンの使
用量が、アルキレンオキシド1モルに対し0.8〜3モ
ル%の範囲で用いることにより、選択率が高くなる反応
機構は明らかではないが、従来の炭酸ガスの存在下にハ
ロゲン化物イオンを触媒とする場合には、炭酸アルキレ
ンが中間体として生成して、この炭酸アルキレンが加水
分解してアルキレングリコールを生成するのに対し、本
発明の方法によると、特定量の炭酸水素イオンを添加し
たことにより、炭酸アルキレンを経由する反応と同時
に、ハロゲン化物により生成するハロヒドリン類と炭酸
水素イオンからアルキレングリコールが生成する反応も
進行することにより、アルキレングリコールの選択率が
向上するものと考えられる。
【0010】本発明方法には、反応における炭酸水素イ
オンの安定性のために、炭酸ガスの雰囲気下に行うこと
が好ましい。この場合、使用する炭酸ガスは、アルキレ
ンオキシド1モルに対し12モル%以下で行うことが好
ましい。炭酸ガスの使用量が12モル%を超える場合に
は、反応圧力が高くなる傾向があり、工業的に好ましく
ない。また、反応はさらに不活性ガスの共存下に行うこ
ともできる。不活性ガスとしては、窒素、アルゴン及び
ヘリウム等が挙げられる。反応方法は、バッチ式、セミ
バッチ式、連続式のいずれでもよい。反応温度は、通
常、80〜200℃、好ましくは100〜170℃、ま
た、反応圧力は、通常、0.1〜5MPa、好ましくは
0.2〜2MPaの範囲で行うことができる。
【0011】
【実施例】以下に本発明を実施例によりさらに具体的に
説明するが、本発明は、その要旨を越えない限り、以下
の実施例に限定されるものではない。なお実施例中の転
化率、選択率は次式によって算出した。
【0012】プロピレンオキシドまたはエチレンオキシ
ドの転化率=(プロピレンオキシドまたはエチレンオキ
シドの消費モル数)/(仕込みのプロピレンオキシドま
たはエチレンオキシドのモル数)×100(%) プロピレングリコールまたはエチレングリコールの選択
率=(プロピレングリコールまたはエチレングリコール
の生成モル数)/(プロピレンオキシドまたはエチレン
オキシドの消費モル数)×100(%) ジプロピレングリコールまたはジエチレングリコールの
選択率=(ジプロピレングリコールまたはジエチレング
リコールの生成モル数)/(プロピレンオキシドまたは
エチレンオキシドの消費モル数)×200(%) トリプロピレングリコールまたはトリエチレングリコー
ルの選択率=(トリプロピレングリコールまたはトリエ
チレングリコールの生成モル数)/(プロピレンオキシ
ドまたはエチレンオキシドの消費モル数)×300
(%) アセトンまたはアセトアルデヒドの選択率=(アセトン
またはアセトアルデヒドの生成モル数)/(プロピレン
オキシドまたはエチレンオキシドの消費モル数)×10
0(%) 炭酸プロピレンまたは炭酸エチレンの選択率=(炭酸プ
ロピレンまたは炭酸エチレンの生成モル数)/(プロピ
レンオキシドまたはエチレンオキシドの消費モル数)×
100(%)
【0013】実施例1 SUS製の内容積30mlのオートクレーブに、触媒と
してヨウ化カリウム250mg(1.5mmol)及び
炭酸水素カリウム150mg(1.5mmol)を装入
し、さらに水5.4g(300mmol)及びプロピレ
ンオキシド8.7g(150mmol)を装入し、炭酸
ガス0.6g(14mmol)を加圧により導入した。
このオートクレーブを140℃の油浴に浸漬し、撹拌し
ながら3時間反応させた。反応温度は130℃であっ
た。反応中に圧力は1.0MPaから0.6MPaまで
減少した後1.2MPaまで増加した。反応液をガスク
ロマトグラフィーで分析した。結果を表1に示す。
【0014】比較例1 実施例1において、触媒としてヨウ化カリウム250m
g(1.5mmol)及び炭酸水素カリウム75mg
(0.75mmol)を用いた他は、実施例1と同様な
操作を行った。結果を表1に示す。
【0015】比較例2 実施例1において、触媒として炭酸水素カリウム150
mg(1.5mmol)のみを用いた他は、実施例1と
同様な操作を行った。結果を表1に示す。
【0016】実施例2 実施例1において、触媒としてヨウ化カリウム250m
g(1.5mmol)及び炭酸水素カリウム225mg
(2.25mmol)を用いた他は、実施例1と同様な
操作を行った。結果を表1に示す。
【0017】実施例3 実施例に1において、水を3.2g(180mmol)
用いた他は、実施例1と同様な操作を行った。結果を表
1に示す。
【0018】比較例3 実施例1において、水を8.1g(450mmol)用
いた他は、実施例1と同様な操作を行った。結果を表1
に示す。
【0019】実施例4 実施例1において、反応温度を110℃とし、反応時間
を5時間とした他は、実施例1と同様な操作を行った。
結果を表1に示す。
【0020】実施例5 SUS製の内容積1500mlのオートクレーブに、触
媒としてヨウ化カリウム8.3g(50mmol)及び
炭酸水素カリウム5.0g(50mmol)を装入し、
また、水163g(9mol)及びエチレンオキシド2
20g(5mol)を装入した。オートクレーブを反応
温度が130℃に維持されるよう加熱し、撹拌しながら
3時間反応させた。反応液をガスクロマトグラフィーで
分析した。結果を表2に示す。
【0021】実施例6 実施例5において、触媒としてヨウ化トリブチルメチル
ホスホニウム17.2g(50mmol)及び炭酸水素
カリウム5.0g(50mmol)を用いた他は、実施
例5と同様な操作を行った。結果を表2に示す。
【0022】
【表1】
【0023】
【表2】
【0024】
【発明の効果】本発明方法によると、高活性で、かつ高
選択的にアルキレングリコールを製造できる。
フロントページの続き Fターム(参考) 4H006 AA02 AC41 BA02 BA29 BA30 BA32 BA37 BB61 BC31 BC34 BE60 FE11 FG24 FG26 4H039 CA60 CF90

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 触媒の存在下にアルキレンオキシドと水
    とを反応させてアルキレングリコール類を製造するにあ
    たり、水がアルキレンオキシド1モルに対して1.1〜
    2.5モルであり、炭酸ガスの存在下に触媒としてハロ
    ゲン化物イオンと炭酸水素イオンを用い、該炭酸水素イ
    オンがアルキレンオキシドに対して0.8〜3モル%の
    範囲であるように反応させることを特徴とするアルキレ
    ングリコール類の製造方法。
  2. 【請求項2】 炭酸ガスがアルキレンオキシドに対して
    12モル%以下で用いることを特徴とする請求項1に記
    載のアルキレングリコール類の製造方法。
  3. 【請求項3】 ハロゲン化物イオンが臭化物イオンまた
    はヨウ化物イオンであることを特徴とする請求項1また
    は2に記載のアルキレングリコール類の製造方法。
  4. 【請求項4】 炭酸水素イオンが炭酸水素塩、または炭
    酸ガス存在下に炭酸水素塩、炭酸塩及び水酸化物から選
    ばれる少なくとも1種とを合わせて用いることを特徴と
    する請求項1ないし3のいずれかに記載のアルキレング
    リコール類の製造方法。
  5. 【請求項5】 ハロゲン化物イオン及び炭酸水素イオン
    がこれらのアルカリ金属塩として用いることを特徴とす
    る請求項1ないし4のいずれかに記載のアルキレングリ
    コール類の製造方法。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7453015B2 (en) 2005-08-02 2008-11-18 Shell Oil Company Process for the preparation of alkylene glycols
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