JP2002302463A - 1,4−ブチンジオールの1,4−ブテンジオールへの転化方法 - Google Patents
1,4−ブチンジオールの1,4−ブテンジオールへの転化方法Info
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Abstract
水素化による1,4−ブテンジオールの製造方法の提
供。 【解決手段】1,4-ブチンジオールの水溶液を、攪拌条件
下に、担持された白金又はパラジウム及びニッケルの触
媒上にて塩基性媒体中に20〜110℃の範囲の温度及
び200〜700psigの範囲の圧力で反応が完了するま
で水素化させること、この反応混合物を室温に冷却する
こと、及び、既知の方法によって触媒を分離して1,4-ブ
テンジオールを得ること、を含む1,4-ブテンジオールの
製造方法。
Description
1,4-ブテンジオールへの転化方法に関する。より詳細に
は、本発明は、新規の貴金属含有触媒を用いた、塩基性
媒体中での1,4-ブチンジオールの1,4-ブテンジオールへ
の転化方法に関する。
製造における有用な中間体である。それは不飽和ジオー
ルであることから、テトラヒドロフラン、n-メチルピロ
リジオン、γ―ブチロラクトン等のような多くの有機製
品の合成に使用できる。それは、また、製紙業において
添加剤として、樹脂製造において安定剤として、ベアリ
ングシステムのための潤滑剤として、そしてアリルホス
フェートの合成においても使用される。
による1,4-ブテンジオールの製造のための多くの触媒の
使用を開示している。従来技術の特許の殆どは、パラジ
ウムと、銅、亜鉛、カルシウム、カドミウム、鉛、アル
ミナ、水銀、テルル、ガリウム等の1種以上の混合化合
物との組み合わせをベースとするものである。GB A 871
804は、Zn、Cd、Hg、Ga、Th、In又はGaの塩溶液によっ
て処理したPd触媒を使用した懸濁法におけるアセチレン
系化合物の選択的水素化を記載している。この方法は、
穏やかな条件で行って、シス1,2-ブテンジオールへの選
択率が97%であり、トランス形への選択率が3%であ
る。さらに、触媒系において促進剤として有機アミンの
使用が提案されている。
レン系化合物の選択的水素化のためのリンドラー触媒
(鉛でドープしたPd触媒)の使用を開示している。この
方法の欠点は、1,4-ブテンジオールの選択率が良好にな
るようにピリジンのような追加のアミンを使用すること
である。
物の部分水素化のための、Zn塩及びアンモニアによりド
ープされたPd触媒を記載している。しかしながら、この
触媒は、被毒による短寿命という欠点がある。
溶剤中のブチンジオールの水素化のための、一酸化炭素
によって処理したPd/Al2O3触媒の使用を記載している。
この触媒の欠点は、非常に毒性がありかつ取り扱いの困
難な一酸化炭素ガスで処理されることである。
チンジオールの部分水素化に有用なラネーニッケル触媒
を開示している。この方法の触媒は1,4-ブテンジオール
への低い選択率を与える。他の米国特許第2,953,604号
明細書は、1,4-ブチンジオールの1,4-ブテンジオールへ
の還元のための、Pdを含有するチャコール及び銅の触媒
を開示しており、1,4-ブテンジオールへの選択率は81
%である。しかしながら、この方法は、多数の副生成物
を生成し、それ故、望ましくない。
チンジオールの選択的水素化による1,4-ブテンジオール
の製造のために、65℃〜72℃で、4〜12.5バー
ルの水素圧で、亜鉛とカドミニウムの両方、又は、亜鉛
もしくはカドミウムのいずれかとビスマスもしくはテル
ルとともに、γ−Al2O3と混合したパラジウムを使用す
ることを開示している。しかしながら、多種の残留物が
形成され(7.5〜12%)、1,4-ブテンジオールへの選択率
を88%に低下させている。
明細書は、1,4-ブテンジオールを製造するための1,4-ブ
チンジオールの水素化のためのPd含有触媒の使用を記載
している。使用される触媒は、担体として作用する金属
ガーゼ又は金属ホイルに対して、蒸着又はスパッタリン
グにより逐次的にPd及びPb又はPd及びCdを適用すること
により調製された、固定床触媒である。また、この方法
において、シス1,4-ブテンジオールへの得られる選択率
は98%である。この方法の欠点は、残留物とともにト
ランスブテンジオ−ルも得られることである。
化のための上記の全ての触媒は、有機アミンのような他
の促進剤とともに2種を超える金属を含むといったよう
な欠点がある。それらの製造は厄介になり、そして全て
の報告された触媒は所望の製品である1,4-ブテンジオー
ルへの完全な選択性を与えない。プロセスの効率に影響
を及ぼす副生成物及び残留物の生成も報告されており、
そして純粋な1,4-ブテンジオールの回収は困難である。
従来技術の触媒が有する別の欠点は、急速な失活による
短寿命である。
水素化のために使用される触媒は、主にパラジウム又は
ニッケルをベースとする触媒であることを示している。
1,4-ブテンジオールを製造するための1,4-ブチンジオー
ルの水素化のための、白金をベースとする触媒、又は、
パラジウムとニッケルとの組み合わせを含有する触媒の
開示又は報告はない。
ジオールへの水素化において使用される上記の従来技術
の触媒の欠点を克服する触媒を得ること及び/又は開発
することは重要である。
ンジオールの水素化による1,4-ブテンジオールの製造方
法を提供することである。本発明の別の目的は、100
%の選択率での1,4-ブテンジオールの製造方法を提供す
ることである。本発明の別の目的は、被毒することな
く、穏やかな条件下で、適切な担体上での、必要に応じ
てニッケルを含む貴金属触媒を用いた、1,4-ブチンジオ
ールの1,4-ブテンジオールへの転化方法を提供すること
である。本発明のさらなる目的は、シス1,4-ブテンジオ
ールの製造への100%の選択率を示す、1,4-ブチンジ
オールの1,4-ブテンジオールへの転化方法を提供するこ
とである。本発明のさらなる目的は、活性及び選択性を
失うことなく、何回もリサイクルすることができる安定
な触媒を使用する、1,4-ブチンジオールの1,4-ブテンジ
オールへの転化方法を提供することである。本発明の別
の目的は、触媒の単なる分離によって、シス1,4-ブテン
ジオールの製造のための100%選択率での1,4-ブテン
ジオールの製造方法を提供することである。
拌条件下に、担持された白金、パラジウム及びニッケル
の触媒上で塩基性媒体中において20〜110℃の範囲
の温度及び200〜700psigの範囲のH2圧力にて反
応が完了するまで水素化すること、この反応混合物を室
温に冷却すること、及び、触媒を既知の方法によって分
離して1,4-ブテンジオールを得ること、を含む1,4-ブテ
ンジオールの製造方法に関する。
での1,4-ブチンジオールの濃度は10〜50%の範囲で
ある。
pHはアンモニアのような塩基を添加することにより8
〜10の範囲に維持される。
度は好ましくは30〜90℃の範囲である。
その活性又は選択性を失うことなく、10回リサイクル
され、そしてターンオーバー値(turn over number)
(TON)は4×103h-1である。
一般式AB(y)C(z)(式中、Aはカルシウムの炭
酸塩又はゼオライトを含む担体であり、Bは白金又はパ
ラジウムであり、yは0.2〜10%であり、Cはニッ
ケルであり、そしてzは0〜15.0%であり、但し、
BがPtであるときには、zは0である)のものであ
る。
(pH=7〜12)中で、担体(例えば、CaCO3、
MgCO3、BaCO3又はNH4−ZSM5)をパラジ
ウムもしくは白金触媒前駆体で含浸することにより調製
され、そして60〜120℃、好ましくは70〜90℃
の範囲の温度で加熱される。その後、この混合物を、ホ
ルムアルデヒドのような従来の還元剤を添加することに
より還元する。溶液を攪拌し、ろ過し、洗浄し、そして
100〜250℃、好ましくは140〜200℃の範囲
の温度で、5〜12時間、静空気中で乾燥する。
媒は、一般式がAB(y)C(z)(式中、Aは第II
A族金属の塩又はゼオライトを含む担体であり、Bは貴
金属であり、yは0.2〜10%であり、Cはニッケル
であり、そしてzは0〜15.0%であり、但し、Bが
Ptであるときには、zは0である)のものである。
IIA族金属の塩又はゼオライトを含む担体であり、B
はPd又はPtであり、yは0.2〜10%であり、C
はニッケルであり、そしてzは0〜15.0%であり、
但し、BがPtであるときには、zは0である)の触媒
は以下のとおりに製造される。 i. 60〜120℃の範囲の温度で攪拌することによ
り、Pd又はPt前駆体を鉱酸中に溶解させる。 ii. 水を添加することにより上記溶液を希釈する。 iii. 塩基を添加することにより溶液のpHを8〜12
の範囲に調節する。 iv. 上記溶液に担体を添加する。 v. この混合物を60〜120℃の範囲の温度に加熱す
る。 vi. 上記の混合物を、従来の還元剤を用いて還元する。 vii. 従来のいずれかの方法により、形成された触媒を
分離する。 viii. 生成物を洗浄しそして乾燥して前記触媒を得る。
わせを有することができる。貴金属がパラジウムを含み
かつzが0.2〜15%であるときには、上記の工程vi
ii.の最後に得られた触媒を、pHが8〜12の範囲で
ある塩基性媒体中のニッケルの溶液と混合し、混合物を
約1時間攪拌し、そして触媒を従来の方法のいずれかに
より分離する。その後、触媒を、静空気中で10時間以
下の時間、約150℃の温度で乾燥し、水素流下におい
て、390〜420℃の範囲の温度で、5〜12時間、
還元し、この還元された触媒を従来のいずれかの方法に
より分離し、そして、洗浄及び乾燥して、パラジウムと
ニッケルとを含有する最終の触媒を得る。
塩化物からなる群より選ばれるPd又はPtの塩であ
り、そしてニッケルの源は、酢酸塩、炭酸塩、塩化物及
び硝酸塩からなる群より選ばれるニッケルの塩である。
リウムの酢酸塩、硝酸塩、塩化物及び炭酸塩からなる群
より選ばれる第IIA族金属塩であり、そしてゼオライ
トの源はNH4-ZSM5である。
カリウム、水酸化カリウム及び水酸化ナトリウムからな
る群より選ばれることができる。
ヒドラジン水和物、水素含有気体及びホルムアルデヒド
からなる群より選ばれる。
れる触媒は、マッフル炉内で、400℃で、水素流下に
5〜12時間、好ましくは7時間還元されうる。
からの触媒の除去により簡単に高純度の1,4-ブテンジオ
ールを得ることができる。比較的に穏やかなプロセス条
件下に、プロセスの選択率が100%である。
1,4-ブテンジオールへの100%選択率でもって1,4-ブ
チンジオールの100%転化率を達成する。より高い温
度では、1,4-ブチンジオールは完全に転化されるが、シ
ス1,4-ブテンジオールへの選択率はより低くなり、一般
に、90%以下である。より高い温度では、アセター
ル、γ―ヒドロキシブタルアルデヒド、ブタノールのよ
うな副生成物の生成もより顕著になる。
レーブ中、実施例に記載されるような温度及び圧力条件
において、水中の1,4-ブチンジオールの混合物中に懸濁
したPdもしくはPt含有触媒の存在下に、攪拌条件下に行
われる。混合物はアンモニアのような塩基の添加により
アルカリ性にされる(pH=8〜12)。オートクレー
ブを加圧する前に、オートクレーブ内に空気が存在しな
いことを確認する。水素の吸収が止まり又は変化しなく
なったときに、水素化が完了される。反応が完了した後
に、反応器を周囲温度に冷却し、そして内容物を取り出
し、ガスクロマトグラフィーを用いて分析する。
しかしながら、以下の実施例は例示であり、本発明の範
囲を限定するものと解釈されるべきでない。
O3、MgCO3、BaCO3又はNH4-ZSM5)を、塩化パラジウムPd
Cl2のようなパラジウム前駆体で含浸することにより触
媒を調製し、そして80℃で加熱する。その後、この混
合物を、ホルムアルデヒドを添加することにより還元す
る。この溶液を攪拌し、ろ過し、洗浄しそして150℃
で10時間乾燥する。
O3、MgCO3、BaCO3又はNH4-ZSM5)を、塩化白金のような
白金前駆体で含浸することにより触媒を調製し、そして
80℃で加熱する。その後、この混合物を、ホルムアル
デヒドを添加することにより還元する。この溶液を攪拌
し、ろ過し、洗浄しそして150℃で10時間乾燥す
る。
おける1%Pd/MgCO3触媒の性能 本例は、1,4-ブチンジオールの1,4-ブテンジオールへの
水素化における1%Pd/MgCO3触媒の性能を例示する。水
中で攪拌された塩基性媒体中に、MgCO3担体をパラジウ
ム前駆体PdCl2で含浸することにより触媒を調製し、そ
して80℃で加熱する。その後、この混合物を、ホルム
アルデヒドを添加することにより還元する。この溶液を
攪拌し、ろ過し、洗浄しそして150℃で10時間乾燥
する。この触媒の存在下での反応を上記の手順に従って
オートクレーブ中で行った。反応を以下の反応条件で行
なった。 水中の1,4-ブチンジオールの濃度 :20% 触媒の重量 :0.13g 温度 :50℃ H2圧力 :350psig 以下の結果が得られる。 1,4-ブチンジオールの転化率 :100% シス1,4-ブテンジオールへの選択率 :99.8%
おける1%Pd/CaCO3触媒の性能 本例は、1,4-ブチンジオールの1,4-ブテンジオールへの
水素化における1%Pd/CaCO3触媒の性能を例示する。水
中で攪拌された塩基性媒体中に、CaCO3担体をパラジウ
ム前駆体PdCl2で含浸することにより触媒を調製し、そ
して80℃で加熱する。その後、この混合物を、ホルム
アルデヒドを添加することにより還元する。この溶液を
攪拌し、ろ過し、洗浄しそして150℃で10時間乾燥
する。この触媒の存在下での水素化反応を上記の手順に
従ってオートクレーブ中で行った。反応を以下の反応条
件で行なった。 水中の1,4-ブチンジオールの濃度 :20% 触媒の重量 :0.13g 温度 :50℃ H2圧力 :350psig 以下の結果が得られる。 1,4-ブチンジオールの転化率 :100% シス1,4-ブテンジオールへの選択率 :98.2%
おける1%Pd/CaCO3触媒の10回リサイクル使用又は性
能 本例は、1,4-ブチンジオールの1,4-ブテンジオールへの
水素化における1%Pd/CaCO3触媒の10回リサイクル使
用又は性能を例示する。この触媒の存在下での反応を上
記の手順に従ってオートクレーブ中で行った。反応を以
下の反応条件で行なった。 触媒 :1%Pd/CaCO3 触媒の重量 :1.0g 転化された1,4-ブチンジオール のグラム数 :2191 温度 :50℃ H2圧力 :350psig 以下の結果が得られる。 1,4-ブチンジオールの転化率 :100% シス1,4-ブテンジオールへの選択率 :98% TON :4×103h-1
おける1%Pd/BaCO3触媒の性能 本例は、1,4-ブチンジオールの1,4-ブテンジオールへの
水素化における1%Pd/BaCO3触媒の性能を例示する。水
中で攪拌された塩基性媒体中に、BaCO3担体をパラジウ
ム前駆体PdCl2で含浸することにより触媒を調製し、そ
して80℃で加熱する。その後、この混合物を、ホルム
アルデヒドを添加することにより還元する。この溶液を
攪拌し、ろ過し、洗浄しそして150℃で10時間乾燥
する。この触媒の存在下での反応を上記の手順に従って
オートクレーブ中で行った。反応を以下の反応条件で行
なった。 水中の1,4-ブチンジオールの濃度 :10% 触媒の重量 :0.065g 温度 :50℃ H2圧力 :350psig 以下の結果が得られる。 1,4-ブチンジオールの転化率 :100% シス1,4-ブテンジオールへの選択率 :100%
水素化における1%Pd/NH4-ZSM5触媒の使用又は性能を
例示する。水中に攪拌された塩基性媒体中に、NH4-ZSM5
担体を、パラジウム前駆体で含浸することにより触媒を
調製し、そして80℃で加熱する。その後、この混合物
をホルムアルデヒドを添加することにより還元する。こ
の溶液を攪拌し、ろ過し、洗浄しそして150℃で10
時間乾燥する。この触媒の存在下における水素化反応を
上記の手順に従ってオートクレーブ中で行った。反応を
以下の反応条件で行った。 水中の1,4-ブチンジオールの濃度 :20% 触媒の重量 :0.13g 温度 :50℃ H2圧力 :350psig 以下の結果が得られる。 1,4-ブチンジオールの転化率 :100% シス1,4-ブテンジオールへの選択率 :100%
水素化における10%Ni-1%Pd/CaCO3触媒の使用又は
性能を例示する。水中に攪拌された塩基性媒体中に、Ca
CO3担体を、パラジウム前駆体で含浸することにより触
媒を調製し、そして80℃で加熱する。その後、この混
合物をホルムアルデヒドを添加することにより還元す
る。この溶液を攪拌し、ろ過し、洗浄しそして150℃
で10時間乾燥する。その後、硝酸ニッケルの溶液を、
塩基性媒体中で1%Pd/CaCO3触媒とともに攪拌し、ろ過
し、乾燥し、そしてその後、水素流下に500℃で還元
する。この触媒の存在下における反応を上記の手順に従
ってオートクレーブ中で行った。反応を以下の反応条件
で行った。 水中の1,4-ブチンジオールの濃度 :20% 触媒の重量 :0.13g 温度 :50℃ H2圧力 :350psig 以下の結果が得られる。 1,4-ブチンジオールの転化率 :100% シス1,4-ブテンジオールへの選択率 :100%
水素化における1%Pt/MgCO3触媒の使用又は性能を例示
する。水中に攪拌された塩基性媒体中に、MgCO3担体
を、白金前駆体PtCl2で含浸することにより触媒を調製
し、そして80℃で加熱する。その後、この混合物をホ
ルムアルデヒドを添加することにより還元する。この溶
液を攪拌し、ろ過し、洗浄しそして150℃で10時間
乾燥する。この触媒の存在下における水素化反応を上記
の手順に従ってオートクレーブ中で行った。反応を以下
の反応条件で行った。 水中の1,4-ブチンジオールの濃度 :20% 触媒の重量 :0.13g 温度 :50℃ H2圧力 :350psig 以下の結果が得られる。 1,4-ブチンジオールの転化率 :100% シス1,4-ブテンジオールへの選択率 :99.8%
水素化における1%Pt/CaCO3触媒の使用又は性能を例示
する。水中に攪拌された塩基性媒体中に、CaCO3担体
を、白金前駆体PtCl2で含浸することにより触媒を調製
し、そして80℃で加熱する。その後、この混合物をホ
ルムアルデヒドを添加することにより還元する。この溶
液を攪拌し、ろ過し、洗浄しそして150℃で10時間
乾燥する。この触媒の存在下における水素化反応を上記
の手順に従ってオートクレーブ中で行った。反応を以下
の反応条件で行った。 水中の1,4-ブチンジオールの濃度 :10% 触媒の重量 :0.065g 温度 :50℃ H2圧力 :350psig 以下の結果が得られる。 1,4-ブチンジオールの転化率 :100% シス1,4-ブテンジオールへの選択率 :100%
水素化における1%Pt/BaCO3触媒の性能を例示する。水
中に攪拌された塩基性媒体中に、BaCO3担体を、白金前
駆体PtCl2で含浸することにより触媒を調製し、そして
80℃で加熱する。その後、この混合物をホルムアルデ
ヒドを添加することにより還元する。この溶液を攪拌
し、ろ過し、洗浄しそして150℃で10時間乾燥す
る。この触媒の存在下における反応を上記の手順に従っ
てオートクレーブ中で行った。反応を以下の反応条件で
行った。 水中の1,4-ブチンジオールの濃度 :20% 触媒の重量 :0.13g 温度 :50℃ H2圧力 :350psig 以下の結果が得られる。 1,4-ブチンジオールの転化率 :100% シス1,4-ブテンジオールへの選択率 :99.9%
的水素化は、新規の1%Pt/MgCO3、1%Pt/CaCO3、1%
Pt/BaCO3、1%Pd/MgCO3、1%Pd/CaCO3、1%Pd/BaC
O3、1%Pd/NH4-ZSM-5及び10%Ni-1%Pd/CaCO3触媒
を用いて、被毒されずに行われる。 2.シス1,4-ブテンジオールへの殆ど100%の選択率
でもって、1,4-ブチンジオールの1,4-ブテンジオールへ
の実質的に完全な転化が比較的に穏やかなプロセス条件
下に行われる。 3.生成物である1,4-ブテンジオールの純粋な形での分
離は反応混合物からの触媒の除去によって容易に行われ
る。
Claims (7)
- 【請求項1】 1,4-ブチンジオールの水溶液を、攪拌条
件下に、担持された白金又はパラジウム及びニッケルの
触媒上にて塩基性媒体中に20〜110℃の範囲の温度
及び200〜700psigの範囲の圧力で反応が完了する
まで水素化させること、この反応混合物を室温に冷却す
ること、及び、既知の方法によって触媒を分離して1,4-
ブテンジオールを得ること、を含む1,4-ブテンジオール
の製造方法。 - 【請求項2】 水性媒体中の1,4-ブチンジオールの濃度
は10〜50%の範囲である、請求項1記載の方法。 - 【請求項3】 反応混合物のpHは塩基を添加すること
により8〜10の範囲に維持される、請求項1記載の方
法。 - 【請求項4】 塩基はアンモニアである、請求項3記載
の方法。 - 【請求項5】 反応の温度は30〜90℃の範囲であ
る、請求項1記載の方法。 - 【請求項6】 触媒はその活性及び選択性を失うことな
く10回リサイクルされ、ターンオーバー値(TON)
が4×103h-1である、請求項1記載の方法。 - 【請求項7】 使用される触媒は、AB(y)C(z)
(式中、Aはカルシウム炭酸塩又はゼオライトを含む担
体であり、Bは白金又はパラジウムであり、yは0.2
〜10%であり、Cはニッケルであり、そしてzは0〜
15.0%であり、但し、BがPtであるときにはzは
0である)の一般式のものである、請求項1記載の方
法。
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