JP2001527056A - 1,6−ヘキサンジオールの製造方法 - Google Patents
1,6−ヘキサンジオールの製造方法Info
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Abstract
Description
ミニウムを含有するクロム不含の触媒の存在下であるか、あるいはラネー銅触媒
の存在下で、アジピン酸ジエステル、6−ヒドロキシカプロン酸エステルまたは
これらの混合物の気相水素化によって1,6−ヘキサンジオールを製造する改善
された方法に関する。
)を有するヘキサンジオールに対して、CuO 70質量%、ZnO 25質量
%およびAl2O3 5質量%を含有する触媒の存在下で、220℃/220バー
ルで、液相中でアジピン酸ジメチルとメチル 6−ヒドロキシカプロエートとの
混合物を水素化することが開示されている。この液相中での水素化の欠点は、水
素化プラントのために、かなりの主要コストを必要とする高い反応圧である。著
しく低い反応圧、例えば100バールを下廻る圧力が、エステルの水素化にとっ
て十分であることは一般的であるが、この欠点は、気相での水素化によって解消
される。しかしながら、このような気相水素化を経済的なものにするために主要
コスト面での利点は、他のコスト要因によって失われるべきではない。したがっ
て、気相水素化は、液相水素化と同様に、高いヘキサンジオール選択性を達成し
なければならない。
(copper chromite)の存在下で、160〜250℃および10〜70雰囲気で 、かつジエステル/水素のモル比が1:100〜1:590である、アジピン酸
ジメチルまたはアジピン酸ジエチルのヘキサンジオールへの水素化が開示されて
いる。98%を上廻るヘキサンジオールの選択率は、11個の実施例のうち一つ
のみ、すなわち、実施例6の98.9%のヘキサンジオール選択率(変換率97
.5%)でのみ達成される。しかしながら、使用されたモル比457の水素/ジ
エステルは、極めて高いエネルギーコストを生じる。最終的には、クロム含有触
媒はクロムの毒性のために好ましくない。不活性化された触媒の安全な埋め立て
は、極めてコストがかかる。
の水素化が記載されており、この場合、これは180℃で、かつ62バールで、
銅(41.1質量%)、マンガン(6.2質量%)およびアルミニウム(20.
4質量%)を含有する触媒上で、水素/ジエステルのモル比480を有し、毎時
触媒1l当たりジエステル0.4lの触媒空間速度で実施され、その得られた結
果は例11のものと類似する。しかしながら、例13と同一の条件下での例11
のマレイン酸ジメチルの気相水素化は、ブタンジオールの選択性が報告されてい
ない。
号明細書の例13に挙げられている触媒の存在下で、220℃および62バール
でのアジピン酸ジメチルからヘキサンジオールへの水素化、ジエステル/水素の
モル比248〜383および毎時触媒1l当たりジエステル0.4lの触媒空間 速度が開示されている。ヘキサンジオールの選択性およびジエステルの変換性は
報告されていない。単に、同様の結果が例2〜4において観察されることのみが
記載されている。しかしながら、これらの例は、反応器出口の混合物の温度がそ
の露点を下廻るために、一定した気相水素化を達成することはない。
号明細書の例13(比較例14および15として)を繰り返し記載することにす
るが、それぞれの場合においてヘキサンジオール選択率が明らかに95%を下廻
ることが見出された。特に、低いヘキサンジオール選択率を招く副生成物の2つ
の群: a)5員環化合物: 2−メチルシクロペンタノール(1)、2−メチルシクロペンタノン(2)、
シクロペンタノール(3)およびヒドロキシメチルシクロペンタン(4)、この
場合、これらはすべてアジピン酸ジメチルから形成され得る:
として作用されてもよい。
(2)29%、(3)6%および(4)4%の割合で得られる。
で、周期律表のI族〜V族の主族の元素およびI族〜VIII族の遷移元素の固
体酸化触媒上でか、あるいは希土類金属酸化物、特に酸化アルミニウム上で、3
00℃〜345℃でアジピン酸ジエステルを反応させるものであり、まさにシク
ロペンタノンを主要生成物とするものである。
応は、6−ヒドロキシヘキシル 6−ヒドロキシカプロエート(5)を生じる。
メチルアジパート(6)であり、おそらくアジピン酸ジエステルとヘキサンジオ
ールとのエステル交換反応を通して形成される。
たがって、アジピン酸ジメチル(MW174)およびメチル 6−ヒドロキシカ
プロエート(MW146)よりも明らかに高い沸点を有する。
合を(5)および(6)の気化および気相水素化のために必要とする。再循環の
ために、水素化反応器出口流から(5)および(6)を除去することは困難であ
る。したがって、これらが水素化されない限りは、双方とも副生成物とみなされ
なければならない。
またはアジピン酸ジエステルと6−ヒドロキシカプロン酸エステルとの混合物を
、主に銅触媒の存在下で、95%以上、特に98%を上廻るヘキサンジオールの
選択率、ならびに90%以上、特に95%以上のC6エステル変換率で、ヘキサ ンジオールに気相水素化するための方法を提供することである。
/または6−ヒドロキシカプロン酸エステルによる水素化によって、高められた
温度および高められた圧力で、クロム不含の触媒の存在下で製造する方法によっ
て達成され、この場合、これは、 a)必須成分として銅、マンガンおよびアルミニウムを含有する触媒上またはラ
ニー銅上で、 b)150〜230℃の温度および10〜70バールの圧力で、 c)水素と水素化されるべきエステルのモル比150:1〜300:1の範囲で
、 d)毎時触媒1l当たりC6エステル0.01〜0.3kgの触媒空間速度で水 素化を実施することを特徴とする。
ルと6−ヒドロキシカプロン酸エステルの供給量に対して)を下廻って保持する
ことが可能であり、かつその結果、95%以上、特に98%以上のヘキサンジオ
ール選択率を達成する。
ロエートの気相水素化は、(おそらく、メチルシクロペンタノン−2−カルボキ
シレートおよびシクロペンタノンを経由して)2−メチルシクロペンタノール、
2−メチルシクロペンタノン、シクロペンタノールおよびヒドロキシメチルシク
ロペンタンを副次的に生成する。これらの副生成物は、C6モノカルボン酸およ びジカルボン酸のエステルの水素化で特徴的なものである。したがって、これら
はC4、C5、C7およびC8酸のα−、Ω−ジエステルの水素化中で観察されるこ
とはない。かつ、これらの量は、温度の上昇に伴って増加する。
ル 6−ヒドロキシカプロエートおよび6−ヒドロキシヘキシルメチルアジピン
酸エステルを副次的に生成する。これらは、温度上昇を伴ってヘキサンジオール
への水素化をますます増加させる。
、驚くべきことに、95%〜98%の好ましい選択率を獲得することが可能であ
る。
予測することができる。
とにドイツ特許出願公開第19607954号明細書によって製造されたアジピ
ン酸ジエステル/6−ヒドロキシカプロン酸エステルの混合物を用いた際に得ら
れ、この場合には、多数の他の化合物が含まれる。
成されるカルボン酸の混合物のC1〜C4アルコールとのエステル化中で得られる
ようなエステル混合物を使用することは可能である。さらに、これらの混合物は
、例えばグルタル酸ジエステル、5−ヒドロキシバレリアン酸エステル、2−オ
キソカプロン酸エステルおよびジヒドロムコン酸ジエステルを含む。
メチルエステルおよびエチルエステルを用いて実施される。
むかまたは含まない銅、マンガンおよびアルミニウムを含有するクロム不含の触
媒である。
触媒を含む。この触媒は、 CuaAlbZrcMndOx [aは0を上廻り、bは0を上廻り、cは0以上であり、dは0を上廻り、aは
b/2を上廻り、bはa/4を上廻り、aはcを上廻り、aはdを上廻り、かつ
Xは電気的中性を保持するために単位式当たり必要な酸化イオンの数] の組成物を含有する、酸化した形での触媒である。適した触媒の詳細な例は、C
uO約70質量%、Al2O3約20質量%およびMn2O3約10質量%から成る
。
属イオンをその塩の形で含有する溶液から、やや可溶の化合物を沈殿させること
によって製造されてもよい。適した塩の例は、ハロゲン化物、硫酸塩および硝酸
塩である。適した沈殿物は、熱処理によって酸化物に変換可能な、このような不
溶性の中間生成物の形成を導くすべての溶剤を含む。特に適した中間生成物は、
水酸化物および炭酸塩または二炭酸塩であり、したがって、使用される沈殿物は
、特に好ましくはアルカリ金属の炭酸塩または炭酸アンモニウムである。触媒製
造における重要な工程の一つは、500℃〜1000℃の温度での中間生成物の
熱処理である。触媒のBET表面積は、10〜150m2/gの範囲である。
ニウム合金と水酸化アルカリ金属との処理によって製造可能であり、かつ片(pi
ece)の形で使用される。
降流方式または上昇流方式で実施されてもよい。水素添加剤として少なくとも十
分な水素およびキャリアーガスを、反応中に、出発化合物、中間生成物および生
成物が絶えず液化されることを防ぐために使用することは有利である。過剰の水
素は、少量が不活性のもの、例えばメタンとして除去されてもよい程度に、排気
ガスとして系から除去されてもよいが、好ましくは再循環される。一つの反応器
または多数の反応器を、直列または並列で連結して使用することも可能である。
ましくは170℃〜190℃の範囲内である。
バールの範囲内、特に好ましくは30バール〜50バールの範囲内である。
は180〜280の範囲内である。
ましくは0.05〜0.15kgの範囲内である。
総量に対する変換率は90%を上廻り、特に95%を上廻ってもよい。
ましくは蒸留によって後処理される。
するアルコールから成る。特にドイツ特許出願公開第19607954号明細書
によって製造されたエステル混合物を用いる場合の他の成分は、1,5−ペンタ
ンジオール、1,4−ブタンジオール、1,2−シクロヘキサンジオールおよび
炭素原子1〜6個を有するモノアルコールと水である。
されてもよく、かつ水素化工程に再循環されてもよい。
気化器(E)、1.4lの管状反応器(30×2000mm)(R)、水素流か
ら凝縮可能な成分を回収するためのC1およびC2の2つの凝縮器および圧分離器
(S)、循環ガスの水素(3)を再循環するための循環ガス圧縮機(K)および
反応流出液(4)を補集するための排出容器(T)から構成されている。
)のCuO(70質量%)/Mn2O3(10質量%)/Al2O3(20質量%) の触媒を用いてそれぞれ実施し、この場合、この触媒を反応器中で、1:99〜
100:0の質量比の水素/窒素混合物で、160℃〜200℃で活性化させる
。触媒帯域は、上昇流端部および下降流端部で、石英リング層によって結合され
ていた。10%の循環ガス(5)は系から放出され、かつ同量の新鮮な水素によ
って代替されるが、循環ガスはすべての場合に使用された。
媒A3900を用いて実施した。
2)と混合し、反応器に通した。エステル/水素のモル比を、出発材料の供給量
の計量および水素流の測定によって定めた。
ールジメチルエーテル)を用いてガスクロマトグラフィーによって量的に定めた
。水素化出口流を分析する前に、それぞれの工程を変更することなく約4日間に
亘って実施した。
た。純水なアジピン酸ジメチル(Aldrich-Chemie, 1994, Steinheimのカタログ 第36頁による密度 d=1.063)を使用した。
号明細書のアジピン酸ジメチル、メチル 6−ヒドロキシカプロエートおよび別
のエステルから製造された混合物によって代替した。混合物の成分は、アジピン
酸ジメチル52.3%、メチル 6−ヒドロキシカプロエート9.1%、カプロ
ラクトン5.2%、ジメチルジヒドロムコネート4.1%、コハク酸ジメチル1
.5%、バレロラクトン2.5%、5−ヒドロキシバレルエステル2.2%、2
−オキソカプロン酸エステル2.7%およびジメチルグルタラート6.4%(そ
れぞれ質量%)である。
した。
し、かつ比較例15を米国特許第5406004号明細書の実施例13と同様に
実施し:220℃;アジピン酸ジメチル/水素のモル比は1:248であった。
150mlのCuO/Mn2O3/Al2O3触媒が使用された。
タノール+ヒドロキシメチルシクロペンタン 2)6−ヒドロキシヘキシル 6−ヒドロキシカプロエート+6−ヒドロキシヘ
キシルメチルアジパート 3)1モルのC12またはC13エステルの水素化は、2モルのヘキサンジオールを
製造する。
ロキシカプロエート混合物を使用する。
素、(4)反応流出液
Claims (13)
- 【請求項1】 気相中で、高められた温度および高められた圧力で、クロム
不含の触媒の存在下に、アジピン酸エステルおよび/または6−ヒドロキシカプ
ロン酸エステルを水素化することによる1,6−ヘキサンジオールの製造方法に
おいて、 a)本質的な成分として銅、マンガンおよびアルミニウムを含有する触媒上であ
るか、あるいはラネー銅上で、 b)150〜230℃の温度および10〜70バールの圧力で、 c)水素と水素化させるべきエステルのモル比150:1〜300:1の範囲内
で、および、 d)毎時触媒1l当たりC6エステル0.01〜0.3kgの触媒空間速度で水 素化することを特徴とする、1,6−ヘキサンジオールの製造方法。 - 【請求項2】 触媒が、さらに亜鉛、ジルコニウムおよび/または珪素を含
有する、請求項1に記載の方法。 - 【請求項3】 使用された触媒空間速度が、毎時触媒1l当たりC6エステ ル0.05〜0.2kgの範囲である、請求項1に記載の方法。
- 【請求項4】 使用された触媒空間速度が、毎時触媒1l当たりC6エステ ル0.05〜0.15kgの範囲である、請求項1に記載の方法。
- 【請求項5】 水素とC6エステルとのモル比が、170〜290の範囲内 である、請求項1に記載の方法。
- 【請求項6】 水素とC6エステルとのモル比が、180〜280の範囲内 である、請求項1に記載の方法。
- 【請求項7】 温度が160℃〜200℃の範囲内である、請求項1に記載
の方法。 - 【請求項8】 温度が170℃〜190℃の範囲内である、請求項1に記載
の方法。 - 【請求項9】 圧力が20〜60バールの範囲内である、請求項1に記載の
方法。 - 【請求項10】 圧力が30〜50バールの範囲内である、請求項1に記載
の方法。 - 【請求項11】 水素化されるべきエステルがアジピン酸ジエステルと6−
ヒドロキシカプロン酸エステルとの混合物を含む、請求項1に記載の方法。 - 【請求項12】 使用される出発材料が6−ヒドロキシカプロン酸のC1〜 C4アルキルモノエステルおよび/またはアジピン酸のC1〜C4アルキルジエス テルである、請求項1に記載の方法。
- 【請求項13】 水素化されるべき出発材料が、酸素含有ガスを用いてのシ
クロヘキサンの酸化によるシクロヘキサノール/シクロヘキサノンの製造におい
て、副生成物として得られるカルボン酸混合物をエステル化することによって生
じるようなエステル混合物である、請求項1に記載の方法。
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