JP2002030027A - アジピン酸の製造法 - Google Patents

アジピン酸の製造法

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JP2002030027A
JP2002030027A JP2000211167A JP2000211167A JP2002030027A JP 2002030027 A JP2002030027 A JP 2002030027A JP 2000211167 A JP2000211167 A JP 2000211167A JP 2000211167 A JP2000211167 A JP 2000211167A JP 2002030027 A JP2002030027 A JP 2002030027A
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adipic acid
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cyclohexanone
selectivity
cyclohexane
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Kazuo Tanaka
一夫 田中
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Mitsubishi Gas Chemical Co Inc
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Mitsubishi Gas Chemical Co Inc
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Abstract

(57)【要約】 【課題】シクロヘキサノール、シクロヘキサノンやシク
ロヘキサンを工業的に実施可能な速度で酸化してアジピ
ン酸を製造する方法を提供する。 【解決手段】コバルト、マンガン、臭素触媒存在下、シ
クロヘキサノールおよび/またはシクロヘキサン中に2
〜65重量%のシクロヘキサノンを含有する原料混合物
を、反応温度80〜150℃の範囲で分子状酸素により
酸化する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はシクロヘキサノー
ル、シクロヘキサノンやシクロヘキサンを酸化してアジ
ピン酸を製造する方法に関する。アジピン酸はナイロン
−6,6やウレタン原料、可塑剤など種々の有機化学製
品の原料として使用されている。
【0002】
【従来の技術】アジピン酸はシクロヘキサノール単独又
はシクロヘキサノールとシクロヘキサノンとの混合物
(K/Aオイル)を硝酸で酸化する方法により製造され
ている。しかしながら、この方法では硝酸酸化により生
成するN2O及びNOxを処理するために、高価な排ガ
ス処理設備が必要になる。最近、イミド化合物と周期表
3族―12族から選択された元素で構成されている酸化
触媒系の存在下、酸素酸化し、酸化物を得る方法が特開
平10−286467号に提案されており、シクロヘキ
サンを酸化してアジピン酸を製造する実施例がある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】特開平10−2864
67号の方法では硝酸酸化を行わないのでN2O及びN
Oxを処理する問題は解決できるが、実施例では攪拌下
で6時間の反応が行われており、工業的に実施するには
反応を加速する必要がある。本発明の目的は、シクロヘ
キサノール、シクロヘキサノンやシクロヘキサンを工業
的に実施可能な速度で酸化してアジピン酸を製造する方
法を提供することである。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明者は、前記目的を
達成するため鋭意検討の結果、シクロヘキサノンを適量
含んだシクロヘキサノールやシクロヘキサンを原料と
し、コバルト、マンガン、臭素触媒存在下、適切な条件
で酸化することで、工業的に実施可能な速度で、選択性
よくアジピン酸が得られることを見出し、本発明に到達
した。即ち本発明は、コバルト、マンガン、臭素触媒存
在下、シクロヘキサノールおよび/またはシクロヘキサ
ン中に2〜65重量%のシクロヘキサノンを含有する原
料混合物を、反応温度80〜150℃の範囲で分子状酸
素により酸化することを特徴とするアジピン酸の製造法
である。
【0005】
【発明の実施の形態】本発明における原料混合物はシク
ロヘキサノン、シクロヘキサノールやシクロヘキサンを
含有するが、ここではシクロヘキサノンの濃度が重要で
ある。シクロヘキサノンの濃度が高いほど反応速度が増
大し、アジピン酸収率が増加するが、アジピン酸の分解
生成物であるグルタル酸、コハク酸の生成も増す。原料
混合物中のシクロヘキサノン濃度は、好ましくは2〜6
5重量%の範囲、より好ましくは3〜55重量%の範囲
である。一方、シクロヘキサノールの濃度が高いほど反
応速度が遅くなり、アジピン酸の生成速度が遅くなる。
シクロヘキサノールの濃度は10重量%以下がよく、好
ましくは5重量%以下である。
【0006】本発明ではコバルト、マンガン、鉄、銅、
ニッケル、白金、パラジウム、バナジウム、ルテニウ
ム、アルミニウム、ジルコニウム、チタン、セリウム、
ベリウムなどの金属触媒を用いることができる。特にコ
バルト、マンガン触媒の併用が好適である。さらにハロ
ゲンの併用が特に好ましく、ハロゲンとしては臭素が好
ましい。金属触媒は油溶性のナフテン酸塩、ステアリン
酸塩など脂肪酸塩、臭化物の形で用いる。
【0007】コバルト触媒の使用量は原料混合物に対し
て、コバルトとして0.1〜100ppmの範囲であ
り、好ましくは1〜90ppmの範囲である。コバルト
触媒の使用量が多すぎるとアジピン酸選択率は低下し、
グルタル酸、コハク酸など副反応が多くなる。マンガン
触媒の使用量は原料混合物に対して、マンガンとして
0.1〜100ppmの範囲であり、好ましくは1〜9
0ppmの範囲である。コバルトとマンガン触媒の併用
でアジピン酸選択率が向上する。触媒量を少なくするこ
とで、グルタル酸、コハク酸への副反応が減少するが、
マンガン触媒の使用量が少すぎるとアジピン酸選択率は
低下する。臭素の使用量は原料混合物に対して、臭素と
して0.1〜100ppmの範囲であり、好ましくは1
〜90ppmの範囲である。適量の臭素は反応を促進す
る。
【0008】本発明においては反応促進剤としてアルデ
ヒドを用いることが好ましい。用いられる芳香族アルデ
ヒドとしてはベンズアルデヒド、o,m,p−トルアル
デヒド、2,4−ジメチルベンズアルデヒド、2,5−ジメ
チルベンズアルデヒド、3,4−ジメチルベンズアルデヒ
ド、p−エチルベンズアルデヒド、p−メトキシベンズ
アルデヒド、p−クミンアルデヒド、ビフェニルアルデ
ヒド、n−ブチルベンズアルデヒド、p−フェノキシベ
ンズアルデヒド、2,4,5−トリメチルベンズアルデヒ
ド、2,4,6−トリメチルベンズアルデヒド、2,3,4−
トリメチルベンズアルデヒド等が挙げられる。用いられ
る脂肪族アルデヒドとしてはアセトアルデヒド、プロピ
オンアルデヒド等が挙げられる。アルデヒドの添加濃度
としては原料混合物中に0.1〜0.5重量%が好まし
い範囲である。シクロヘキサノン濃度が高い場合は使用
しなくてもよい。
【0009】原料混合物の酸化反応の酸化剤には分子状
酸素が用いられる。分子状酸素としては純酸素、空気、
酸素濃度を高めた空気、酸素と不活性ガス(二酸化炭
素、窒素)の混合ガスなどの形態で供給されるが、一般
的には空気が用いられる。
【0010】反応温度は80〜150℃、好ましくは9
0〜140℃の範囲である。反応温度の選択は重要で、
反応温度が低すぎる場合には反応速度が低く、ヒドロキ
シカプロン酸の選択率が高くなり、アジピン酸の選択率
が低くなる。反応温度が高すぎる場合にはアジピン酸の
分解でグルタル酸、コハク酸の選択率が高くなり、アジ
ピン酸の選択率が低くなる。
【0011】反応圧力は加圧下が好ましく、0.5〜5
MPaの範囲で、反応時溶媒が液相を保つように選択す
る。酸素分圧は0.01〜0.2MPaの範囲が好まし
い。
【0012】酸化反応の滞留時間は0.2〜5時間の範
囲で、好ましくは0.5〜4時間の範囲である。滞留時
間が長いと副反応が起きるので好ましくない。また、反
応率は5〜40%の範囲で、好ましくは7〜35%の範
囲である。反応率を上げすぎると副生物の生成が増大
し、好ましくない。酸化反応は通常反応溶媒の不存在下
で実施される。しかし必要に応じて反応溶媒を使用して
も良く、反応溶媒としてはへキサン、ベンゼンなどの炭
化水素類、アセトン、メチルエチルケトンなどのケトン
類、酢酸エチル、安息香酸メチルなどのエステル類、ア
セトニトリル、ベンズニトリルなどのニトリル類、ぎ
酸、酢酸、プロピオン酸などの低級有機カルボン酸類が
用いられる。反応の進行に伴い水が生成するが、酸化反
応熱で蒸発したシクロヘキサン、水を凝縮させ、水を除
くことが好ましい。本発明の反応はバッチ式、半連続
式、連続式のいずれの方法でも行うことができるが、半
連続式または連続式で行うことが好ましい。
【0013】
【実施例】次に実施例により本発明を更に具体的に説明
する。但し本発明は以下の実施例により制限されるもの
ではない。なお、以下の実施例及び比較例において、特
記しない限り「%」は「モル%」、「ppm」は重量比
である。また反応率および選択率は次の計算値による数
値である。 反応率(%)=「原料反応量(モル)」/「原料供給量
(モル)」×100 選択率(%)=「生成量(モル)」/「原料反応量(モ
ル)」×100
【0014】実施例1 内容積4Lの攪拌機付きオートクレーブにナフテン酸コ
バルトをコバルトとして2.6ppm、臭化マンガン4
水塩をマンガンとして3.9ppm、臭素として12p
pm、2,4−ジメチルベンズアルデヒドを0.27重量
%、シクロヘキサノンを5.05重量%含有するシクロ
ヘキサン溶液を400g仕込み、窒素雰囲気で1.0M
Pa、135℃に維持し、空気を導入すると共に上記と
同じ組成のシクロヘキサン溶液を1200g/hで供給し
た。オフガスの酸素濃度を5vol%とし、1時間供給を続
けた。その後、5分間空気を通気し、窒素に切り替え冷
却し、反応液を抜き出した。反応液を分析した結果、シ
クロヘキサンとシクロヘキサノンの合計の反応率は1
3.9%で、アジピン酸選択率73.1%、グルタル酸
選択率5.9%、コハク酸選択率1.9%であった。
【0015】実施例2 シクロヘキサン溶液中のシクロヘキサノン濃度を14.
6%とし、反応温度を125℃とした以外、実施例1と
同様にした。反応液を分析した結果、シクロヘキサンと
シクロヘキサノンの合計の反応率は10.7%で、アジ
ピン酸選択率78.2%、グルタル酸選択率6.3%、
コハク酸選択率2.4%であった。
【0016】実施例3 シクロヘキサン溶液中のシクロヘキサノン濃度を29.
2%とし、反応温度を115℃とした以外、実施例1と
同様にした。反応液を分析した結果、シクロヘキサンと
シクロヘキサノンの合計の反応率は22.5%で、アジ
ピン酸選択率70.5%、グルタル酸選択率8.4%、
コハク酸選択率2.5%であった。
【0017】実施例4 シクロヘキサン溶液中のシクロヘキサノン濃度を49.
5%とし、反応温度を90℃とした以外、実施例1と同
様にした。反応液を分析した結果、シクロヘキサンとシ
クロヘキサノンの合計の反応率は11.5%で、アジピ
ン酸選択率68.2%、グルタル酸選択率11.8%、
コハク酸選択率2.8%であった。
【0018】比較例1 シクロヘキサン溶液中のシクロヘキサノン濃度を99.
7%とし、ナフテン酸コバルトをコバルトとして6.5
ppm、反応温度を90℃とした以外、実施例1と同様
にした。反応液を分析した結果、シクロヘキサノンの反
応率は8.6%で、アジピン酸選択率60.2%、グル
タル酸選択率15.4%、コハク酸選択率4.6%であ
った。
【0019】比較例2 触媒としてマンガン、臭素を添加せず、ナフテン酸コバ
ルトのみをコバルトとして6.5ppm添加した以外、
実施例2と同様にした。反応液を分析した結果、シクロ
ヘキサンとシクロヘキサノンの合計の反応率は5.0%
で、アジピン酸選択率56.3%、グルタル酸選択率
7.5%、コハク酸選択率1.3%であった。実施例2
と比較するとコバルト単独触媒をコバルト−マンガン−
臭素触媒にすることで反応率が上がり、アジピン酸選択
率も向上する。
【0020】 表1 実施例1 実施例2 実施例3 実施例4 比較例1 比較例2 原料混合物中のシクロヘキサノン (%) 5.05 14.6 29.2 49.5 99.7 14.6 触媒 Co(ppm) 2.6 2.6 2.6 2.6 6.5 6.5 Mn(ppm) 3.9 3.9 3.9 3.9 3.9 0 Br(ppm) 12 12 12 12 12 0 反応温度(℃) 135 125 115 90 90 125 反応率(%) 13.9 10.7 22.5 11.5 8.6 5.0 選択率(%) アジピン酸 73.1 78.2 70.5 68.2 60.2 56.3 グルタル酸 5.9 6.3 8.4 11.8 15.4 7.5 コハク酸 1.9 2.4 2.5 2.8 4.6 1.3
【0021】
【発明の効果】以上の実施例から明らかなように、本発
明によりシクロヘキサノン、シクロヘキサノールとシク
ロヘキサンの混合物を分子状酸素により酸化してアジピ
ン酸を製造するに際して、コバルト、マンガン、臭素触
媒存在下、シクロヘキサノン含量、反応温度を適正にす
ることで、環境汚染のない酸素含有ガスで酸化し、有用
なアジピン酸を工業的に実施可能な速度で製造すること
ができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4G069 BB08B BC62A BC62B BC67A BC67B BD13A BD13B BE37B CB07 4H006 AA02 AC46 BA08 BA09 BA10 BA12 BA16 BA18 BA21 BA23 BA25 BA26 BA32 BA37 BA50 BB11 BB16 BB17 BB21 BC10 BC11 BC19 BE30 4H039 CA65 CC30 CC50

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】コバルト、マンガン、臭素触媒存在下、シ
    クロヘキサノールおよび/またはシクロヘキサン中に2
    〜65重量%のシクロヘキサノンを含有する原料混合物
    を、反応温度80〜150℃の範囲で分子状酸素により
    酸化することを特徴とするアジピン酸の製造法。
  2. 【請求項2】原料混合物中のコバルト濃度が重量比で
    0.1〜100ppm、マンガン濃度が重量比で0.1
    〜100ppm、臭素濃度が重量比で0.1〜100p
    pmである請求項1記載のアジピン酸の製造法。
  3. 【請求項3】反応促進剤としてアルデヒドを添加する請
    求項1記載のアジピン酸の製造法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003064365A1 (fr) * 2002-01-29 2003-08-07 Daicel Chemical Industries, Ltd. Procede de production d'acide dicarboxylique
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WO2022092851A1 (ko) * 2020-10-30 2022-05-05 한국과학기술원 고리 탄화수소 산화촉매를 이용한 선형 탄화수소이중산의 제조방법

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