JP2002003431A - アルデヒドの製造方法 - Google Patents

アルデヒドの製造方法

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JP2002003431A JP2001136178A JP2001136178A JP2002003431A JP 2002003431 A JP2002003431 A JP 2002003431A JP 2001136178 A JP2001136178 A JP 2001136178A JP 2001136178 A JP2001136178 A JP 2001136178A JP 2002003431 A JP2002003431 A JP 2002003431A
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マーガー マーティン
Till Gerlach
ガーラッヒ ティル
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ウルフ‐デーリング ジョアハム
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ムーラー マーチン
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    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
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    • C07C45/41Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds by hydrogenolysis or reduction of carboxylic groups or functional derivatives thereof
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/10Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of rare earths

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 良好な収率および選択率でアルデヒドを製造
する方法を提供すること。 【解決手段】 式I: 〔R1、R2、およびR3は水素、C1〜C6アルキル、C3〜C8
クロアルキル、アリール、C7〜C12アルキルフェニルま
たはC7〜C12フェニルアルキルであり、R1およびR2は連
結されて3〜7員の脂環式環を形成してもよく、R1および
R3はC1〜C4アルコキシ、フェノキシ、メチルアミノ、ジ
メチルアミノまたはハロゲンであってもよく、R1はヒド
ロキシまたはアミノであってもよい。〕で表されるアル
デヒドの製造方法であって、式II 〔R1、R2、およびR3は上記の通りであり、R4は水素、C1
〜C6アルキル、C3〜C8シクロアルキル、アリール、C7
C12アルキルフェニルまたはC7〜C12フェニルアルキルで
ある。〕で表されるカルボン酸(エステル)を酸化ランタ
ン(III)触媒の存在下、気相中で水素と反応させること
を含む方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、対応するカルボン
酸またはそのエステルを、酸化ランタンをベースとする
触媒の存在下において気相中で水素と反応させることに
よって、アルデヒドを製造する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】気相中で水素化することによって安息香
酸もしくはシクロヘキサンカルボン酸のようなカルボン
酸またはそれらのエステルを対応するアルデヒドに変換
することは周知である。
【0003】米国特許第3,935,265号から、Al2O3を用い
て400〜600℃で芳香族カルボン酸のアルキルエステルを
水素により水素化できることは周知である。例えば、安
息香酸メチルは、選択率37%(転化率39%)でベンズアルデ
ヒドに変換される。また、芳香族および脂肪族のカルボ
ン酸を水素化するために、例えば、Ru/Sn触媒(欧州特許
公開第0 539 274号)、酸化マンガン触媒(欧州特許公開
第0 290 096号、米国特許第4,585,899号)、酸化鉄触媒
(欧州特許公開第0 304 853号)、酸化バナジウムおよび
/または二酸化チタン触媒(米国特許第4,950,799号、欧
州特許公開第0 414 065号)、Cu/Y2O3触媒(米国特許第4,
585,900号)、Cr2O3/ZrO2触媒(欧州特許公開第0 150 961
号、欧州特許第0 439 115号)、Cr2O3触媒(米国特許第5,
306,845号)、あるいはランタニド酸化物/Al2O3触媒(米
国特許第4,328,373号、欧州特許公開第0 101 111号)が
使用されている。
【0004】欧州特許公開第0 716 070号には、場合に
よりランタニドでドープされていてもよいZrO2触媒を用
いてカルボン酸またはそのエステルを還元することによ
りアルデヒドを製造する方法が開示されている。
【0005】周知の水素化方法では、ほとんどの場合、
400〜600℃という非常に高い水素化温度が原因で、完全
に満足の行く収率および選択率が得られない。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
の欠点を克服することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、この目的
が、式I
【化3】 〔式中、R1、R2、およびR3は、互いに独立して、水素、
C1〜C6アルキル、C3〜C8シクロアルキル、アリール、C7
〜C12アルキルフェニル、またはC7〜C12フェニルアルキ
ルであり、R1およびR2は、連結されて3〜7員の脂環式環
を形成してもよく、R1およびR3は、互いに独立して、C1
〜C4アルコキシ、フェノキシ、メチルアミノ、ジメチル
アミノ、またはハロゲンであってもよく、R1は、ヒドロ
キシまたはアミノであってもよい。〕で表されるアルデ
ヒドの新規でかつ改良された製造方法であって、式II
【化4】 〔式中、R1、R2、およびR3は、上記の通りであり、R
4は、水素、C1〜C6アルキル、C3〜C8シクロアルキル、
アリール、C7〜C12アルキルフェニル、またはC7〜C12
ェニルアルキルである。〕で表されるカルボン酸または
そのエステルを、酸化ランタン触媒の存在下において、
気相中で、好ましくは200〜450℃の温度および好ましく
は0.1〜20バールの圧力で水素と反応させることを含む
製造方法によって達成されることを見いだした。
【0008】
【発明の実施の形態】本発明の方法の好ましい実施形態
は、引用形式の請求項および以下の説明に示されてい
る。
【0009】本発明の方法は、次のようにして実施可能
である。
【0010】酸化ランタン触媒の存在下において式IIで
表されるカルボン酸またはそのエステルを水素により水
素化する本発明に係る処理は、好ましくは200〜450℃、
より好ましくは250〜400℃、特に好ましくは300〜380℃
の温度、および好ましくは0.1〜20バール、より好まし
くは0.7〜5バール、特に好ましくは大気圧の圧力で行わ
れる。所要の温度および所要の圧力は、触媒の活性なら
びに出発物質および生成物の熱安定性に依存する。
【0011】好適な触媒は、酸化ランタンの担持触媒、
好ましくは均一組成触媒であり、ランタニド系列の元素
1種以上でドープされていることが好ましい。触媒活性
組成物には、一般に、酸化ランタン(La2O3)が、80〜100
重量%、好ましくは90〜99.9重量%、特に好ましくは92〜
99重量%含まれている。このほかに更に1種以上のランタ
ニド元素を0.1〜20重量%、好ましくは、セリウム、プラ
セオジム、ネオジム、サマリウム、ユウロピウム、また
はそれらの混合物を0.1〜10重量%添加することが有利で
ある場合があることが判明した。ドーピングは、通常、
酸化ランタンをランタニドの塩溶液(水性またはアルコ
ール性)で飽和することによって行われる。
【0012】触媒にはこのほかに、更なるドーパント
(例えば、クロム、鉄、イットリウム、マンガン)を0.00
1〜10重量%の量で含有させることが可能である。このよ
うな添加剤の含まれていない触媒の方がより好ましい。
【0013】酸化ランタンのBET表面積は、広い許容範
囲内で変化させることが可能であり、例えば、1〜150 m
2/g、通常は5〜150 m2/g、好ましくは20〜150 m2/g、特
に好ましくは40〜120 m2/gである。同様に、2〜20 m2/g
のBET表面積も好ましい。
【0014】このタイプの触媒は、周知の方法によっ
て、例えば、ペレット、球体、または押出物のような予
備造形された担体に飽和させ、乾燥し、か焼処理を施す
ことによって調製される。
【0015】触媒は、うまく使用すると、比較的長期間
にわたって高い活性を呈する。失活した触媒は、分子酸
素を含有するガス、例えば、空気を用いて350℃〜500℃
の温度で処理することによって再生される。
【0016】触媒1kgあたり1時間につきカルボン酸(エ
ステル)0.01〜10kg、好ましくは0.01〜3 kgの空間速度
が、一般に観測されている。
【0017】供給ガス中の水素濃度は、カルボン酸(エ
ステル)濃度によって左右される。水素対カルボン酸(エ
ステル)のモル比は、通常は2:1〜100:1、好ましくは10:
1〜70:1である。水素供給源としてギ酸を使用すること
も可能である。
【0018】不活性希釈剤を添加すると有利なこともあ
る。一般的には、水素、水、または反応条件下で不活性
なガス状化合物、例えば、炭化水素、芳香族化合物、ま
たはエーテルが使用される。
【0019】好ましい実施形態によれば、反応は水の存
在下で行われる。なぜなら、これにより反応の選択率に
影響を及ぼすことが可能であることが判明したからであ
る。1:10〜10:1、好ましくは1:7〜1:4の範囲の水/エス
テル比が通常使用される。
【0020】反応は、固定床の形態で触媒を用いる固定
床反応として、例えば、アップフローモードもしくはダ
ウンフローモードで、または流動状態で触媒を用いる流
動床反応として、連続的に気相中で行うことができる。
固定床を用いる方がより好ましい。気相中で反応を行う
場合、出発化合物は、有利には、蒸気の形態に変換さ
れ、場合により、キャリヤーガスストリームを利用して
反応ゾーン中に導入される。好ましいキャリヤーガスは
窒素である。
【0021】化合物IおよびII中の置換基R1、R2、R3
およびR4は、互いに独立して、以下の意味を有する。
【0022】置換基R1、R2、R3、およびR4は、互いに独
立して、 ・水素、 ・C1〜C6アルキル、好ましくはC1〜C4アルキル、例え
ば、メチル、エチル、n-プロピル、イソプロピル、n-ブ
チル、イソブチル、sec-ブチル、およびtert-ブチル、
特に好ましくは、メチルおよびエチル、 ・C3〜C8シクロアルキル、例えば、シクロプロピル、シ
クロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロ
ヘプチル、およびシクロオクチル、好ましくは、シクロ
ペンチル、シクロヘキシル、およびシクロオクチル、特
に好ましくは、シクロペンチルおよびシクロオクチル、 ・アリール、例えば、フェニル、1-ナフチル、2-ナフチ
ル、1-アントリル、2-アントリル、および9-アントリ
ル、好ましくは、フェニル、1-ナフチル、および2-ナフ
チル、特に好ましくは、フェニル、 ・C7〜C12アルキルフェニル、例えば、2-メチルフェニ
ル、3-メチルフェニル、4-メチルフェニル、2,4-ジメチ
ルフェニル、2,5-ジメチルフェニル、2,6-ジメチルフェ
ニル、3,4-ジメチルフェニル、3,5-ジメチルフェニル、
2,3,4-トリメチルフェニル、2,3,5-トリメチルフェニ
ル、2,3,6-トリメチルフェニル、2,4,6-トリメチルフェ
ニル、2-エチルフェニル、3-エチルフェニル、4-エチル
フェニル、2-n-プロピルフェニル、3-n-プロピルフェニ
ル、および4-n-プロピルフェニル、好ましくは、2-メチ
ルフェニル、3-メチルフェニル、4-メチルフェニル、2,
4-ジメチルフェニル、2,5-ジメチルフェニル、2,6-ジメ
チルフェニル、3,4-ジメチルフェニル、および3,5-ジメ
チルフェニル、特に好ましくは、2-メチルフェニル、3-
メチルフェニル、および4-メチルフェニル、 ・C7〜C12フェニルアルキル、例えば、ベンジル、1-フ
ェニルエチル、2-フェニルエチル、1-フェニルプロピ
ル、2-フェニルプロピル、3-フェニルプロピル、1-フェ
ニルブチル、2-フェニルブチル、3-フェニルブチル、お
よび4-フェニルブチル、好ましくは、ベンジル、1-フェ
ニルエチル、および2-フェニルエチル、特に好ましく
は、ベンジル、である。
【0023】R1およびR3は、互いに独立して、 ・C1〜C4アルコキシ、例えば、メトキシ、エトキシ、n-
プロポキシ、イソプロポキシ、n-ブトキシ、イソブトキ
シ、sec-ブトキシ、およびtert-ブトキシ、好ましく
は、メトキシ、エトキシ、n-プロポキシ、およびイソプ
ロポキシ、特に好ましくは、メトキシおよびエトキシ、 ・フェノキシ、 ・メチルアミノ、 ・ジメチルアミノ、 ・ハロゲン、例えば、フッ素、塩素、臭素、およびヨウ
素、好ましくは、フッ素、塩素、および臭素、特に好ま
しくは、塩素および臭素、であってもよい。
【0024】R1は、 ・ヒドロキシ、 ・アミノ、であってもよい。
【0025】R1およびR2は、一緒になって、3〜7員の脂
環式環を形成してもよく、例えば、シクロプロピル、シ
クロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル、および
シクロヘプチル、好ましくは、シクロペンチル、シクロ
ヘキシル、およびシクロヘプチル、特に好ましくは、シ
クロペンチルおよびシクロヘキシルを形成してもよい。
この場合、R3は、好ましくは、水素またはC1〜C6アルキ
ルである。
【0026】供給原料は、式IIで表されるカルボン酸ま
たはカルボン酸エステル、例えば、フェニル酢酸、ジフ
ェニル酢酸、トリフェニル酢酸、メチルフェニルアセテ
ート、ピバル酸、イソ酪酸、フェニルメチル酢酸、シク
ロヘキサンカルボン酸(エステル)、シクロペンタンカル
ボン酸(エステル)、ジメチルヒドロキシ酢酸、ジフェニ
ルクロロ酢酸、およびジメチルメトキシ酢酸である。
【0027】本発明の方法を用いると、これまで入手が
極めて困難であったアルデヒドを単純な方法で選択的に
調製することが可能である。
【0028】アルデヒドIは、香気成分および着香剤と
して、または医薬有効成分や作物保護有効成分などに対
する中間体として好適である(Ullmann’s Encyclopedia
ofIndustrial Chemistry, Vol. A3, p.469-474)。
【0029】
【実施例】(実施例1)300℃の温度および触媒1kgあた
り1時間につき出発物質1000gの空間速度において、BET
表面積約7m2/gおよび平均粒子サイズ250〜355μmを有す
る市販の酸化ランタン(III)の触媒を用いてメチルシク
ロヘキシルカルボキシレートを反応させた。水素/エス
テル比は50:1であった。転化率19%において、所望のア
ルデヒドが収率100%で得られた。
【0030】(実施例2)空間速度を低下させて触媒1k
gあたり1時間につきエステル433gにしたところ、転化率
が24%に増大し、98%の選択率が達成された。
【0031】(実施例3)他の条件は実施例2の場合と
同じにして反応温度だけを上昇させたところ、次のよう
な結果が得られた。 反応温度320℃: 転化率45%、選択率96% 反応温度350℃: 転化率85%、選択率85%
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ティル ガーラッヒ ドイツ連邦共和国 67071 ルードヴィッ ヒスハ‐フェン,アム ウェイデンシュラ グ18 (72)発明者 イッケハード シュワブ ドイツ連邦共和国 67434 ニュースタッ ド バーワルトスタインシュトラーセ4 (72)発明者 ジョアハム ウルフ‐デーリング ドイツ連邦共和国 67227 フランケンサ ル ハンス‐フェイ‐シュトラーセ4 (72)発明者 マーチン ムーラー ドイツ連邦共和国 44799 ボーム グリ ロシュトラーセ6 (72)発明者 ボルカー ハーゲン ドイツ連邦共和国 44795 ボーム マー クシュトラーセ 413エー Fターム(参考) 4G069 AA02 BB04A BB04B BC42A BC42B BC43A BC44A CB02 CB72 DA06 EA02Y EA04Y EB18Y EC02Y EC03Y FC08 4H006 AA02 AC45 BA08 BA30 BA61 BA82 BC31 BD81 BE20 4H039 CA62 CB40

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 式I 【化1】 〔式中、 R1、R2、およびR3は、互いに独立して、水素、C1〜C6
    ルキル、C3〜C8シクロアルキル、アリール、C7〜C12
    ルキルフェニル、またはC7〜C12フェニルアルキルであ
    り、 R1およびR2は、連結されて3〜7員の脂環式環を形成して
    もよく、 R1およびR3は、互いに独立して、C1〜C4アルコキシ、フ
    ェノキシ、メチルアミノ、ジメチルアミノ、またはハロ
    ゲンであってもよく、 R1は、ヒドロキシまたはアミノであってもよい。〕で表
    されるアルデヒドの製造方法であって、 式II 【化2】 〔式中、 R1、R2、およびR3は、上記の通りであり、 R4は、水素、C1〜C6アルキル、C3〜C8シクロアルキル、
    アリール、C7〜C12アルキルフェニル、またはC7〜C12
    ェニルアルキルである。〕で表されるカルボン酸または
    そのエステルを、酸化ランタン(III)触媒の存在下にお
    いて気相中で水素と反応させることを含む、アルデヒド
    の製造方法。
  2. 【請求項2】 前記触媒が、触媒活性物質として、酸化
    ランタンを90〜99.9重量%の量で含有し、更に、セリウ
    ム、プラセオジム、ネオジム、サマリウム、ユウロピウ
    ム、またはそれらの混合物から選択されるランタニド元
    素を0.1〜10重量%の量で含有する、請求項1に記載のア
    ルデヒドの製造方法。
  3. 【請求項3】 ピバル酸、イソ酪酸、シクロヘキサンカ
    ルボン酸、またはそれらのエステルが水素化されて対応
    するアルデヒドを生成する、請求項1および2のいずれ
    か1項に記載のアルデヒドの製造方法。
  4. 【請求項4】 水素対カルボン酸(エステル)のモル比
    が、2:1〜100:1である、請求項1〜3のいずれか1項に
    記載のアルデヒドの製造方法。
  5. 【請求項5】 前記反応が固定床中で行われる、請求項
    1〜4のいずれか1項に記載のアルデヒドの製造方法。
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KR101293124B1 (ko) 2011-05-09 2013-08-12 한양대학교 산학협력단 부티르산 및 부티르산으로부터 유도되는 부틸알데히드를 이용한 바이오 연료 제조방법
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US11812842B2 (en) 2019-04-17 2023-11-14 Apple Inc. Enclosure for a wirelessly locatable tag

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