JP2004306011A

JP2004306011A - 不飽和アルコール製造用触媒と不飽和アルコール製造方法

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Publication number: JP2004306011A
Application number: JP2003207049A
Authority: JP
Inventors: Tomoji Sato; 智司佐藤; Ryoji Takahashi; 亮治高橋
Original assignee: Chisso Corp
Current assignee: JNC Corp
Priority date: 2002-09-09
Filing date: 2003-08-11
Publication date: 2004-11-04
Anticipated expiration: 2023-08-11
Also published as: JP3800205B2

Abstract

【課題】不飽和アルコールの製造に適した触媒と、ジオールから不飽和アルコールを効率よく製造する方法を提供する。
【解決手段】酸化セリウム、または酸化セリウム−金属酸化物複合物を触媒として用いることにより、ジオールの１つの水酸基のみの脱水反応を行わさせることによって、不飽和アルコールを製造する。例えば、１，３−プロパンジオールからアリルアルコールの製造、１，３−ブタンジオールからクロチルアルコールおよび３−ヒドロキシ−１−ブテンの製造ができる。
【選択図】なし

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、酸化セリウム触媒及び、ジオールを原料としこの触媒を用いて不飽和アルコールを製造する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
クロチルアルコールに代表される不飽和アルコール類は化成品中間体、医薬品中間体などとして用いられ化学工業上重要な物質である。従来、このような不飽和アルコールは、クロトンアルデヒドのような不飽和アルデヒドの部分水添によって製造されていた（例えば、特許文献１参照。）。しかしながら、このような製造法は、二重結合部分が水添されやすく、過剰水添された飽和アルコールが副生成物として多量に生成し、工業的には効率の悪い反応であった。
近年、ハロゲン処理を行ったコバルト触媒による部分水添の方法（例えば、非特許文献１参照。）が開示されたが、原料となる不飽和アルデヒドが、酸化されやすいため、取り扱いが容易でなく、溶媒を多量に使用するため生産効率が悪い。また、比較例に記述の通りアルミナ等の酸触媒を用いた場合は、ジオールの両方の水酸基が容易に脱離してジエンを生成してしまうという欠点を有していた。
【０００３】
【特許文献１】
西独国特許出願公開第２５１５４２２号明細書
【非特許文献１】
２００２年第８９回触媒討論会講演予稿集７６ページ２Ｐ２５
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、上記従来の技術課題を解決することであり、不飽和アルコールの製造に適した触媒と、ジオールから不飽和アルコールを効率よく製造する方法を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、鋭意検討の結果、酸化セリウム、または酸化セリウム−金属酸化物複合物を触媒として用いることにより、ジオールの１つの水酸基のみの脱水反応を行わさせることによって、不飽和アルコールを製造する方法を見いだし、本発明を完成するに至った。
【０００６】
本発明は、不飽和アルコール製造用触媒と不飽和アルコール製造方法に分けられる。
本発明の不飽和アルコール製造用触媒は、以下の項（１）〜（１９）で定義される。
（１）酸化セリウムからなる不飽和アルコール製造用触媒。
（２）酸化セリウム−金属酸化物複合物からなる不飽和アルコール製造用触媒。
（３）ジオールを原料として不飽和アルコールを製造する項（１）または（２）記載の不飽和アルコール製造用触媒。
【０００７】
（４）項（３）におけるジオールが、１，３−ジオールである項（３）記載の不飽和アルコール製造用触媒。
（５）項（３）におけるジオールが、１，３−プロパンジオールである項（３）記載の不飽和アルコール製造用触媒。
（６）項（５）において、製造される不飽和アルコールがアリルアルコールである項（５）記載の不飽和アルコール製造用触媒。
【０００８】
（７）項（３）におけるジオールが、１，３−ブタンジオールである項（３）記載の不飽和アルコール製造用触媒。
（８）項（７）において、製造される不飽和アルコールがクロチルアルコールである項（７）記載の不飽和アルコール製造用触媒。
（９）項（７）において、製造される不飽和アルコールが３−ブテン−２−オールである項（７）記載の不飽和アルコール製造用触媒。
【０００９】
（１０）項（３）におけるジオールが、３−メチル−１，３−ブタンジオールまたは、２，４−ペンタンジオールである項（３）記載の不飽和アルコール製造用触媒。
（１１）項（３）において、製造される不飽和アルコールが３−メチル−１−ブテン−３−オールまたは、３−ペンテン−２−オールである項（３）記載の不飽和アルコール製造用触媒。
【００１０】
（１２）項（３）におけるジオールが、１，４−ブタンジオールである項（３）記載の不飽和アルコール製造用触媒。
（１３）項（１２）において、製造される不飽和アルコールが３−ブテン−１−オールである項（１２）記載の不飽和アルコール製造用触媒。
（１４）項（３）におけるジオールが、３−メチル−２，４−ペンタンジオールである項（３）記載の不飽和アルコール製造用触媒。
【００１１】
（１５）項（１４）において、製造される不飽和アルコールが２−メチル−３−ペンテン−２−オールである項（１４）記載の不飽和アルコール製造用触媒。
（１６）項（１４）において、製造される不飽和アルコールが、４−メチル−３−ペンテン−２−オールである項（１４）記載の不飽和アルコール製造用触媒。
（１７）項（３）において、製造される不飽和アルコールの幾何異性体が、トランス体である項（３）記載の不飽和アルコール製造用触媒。
【００１２】
（１８）項（３）において、製造される不飽和アルコールがトランス−クロチルアルコールである項（３）記載の不飽和アルコール製造用触媒。
（１９）項（３）において、製造される不飽和アルコールがトランス−２−メチル−３−ペンテン−２−オールである項（３）記載の不飽和アルコール製造用触媒。
本発明の不飽和アルコール製造方法は、以下の項（１）〜（２１）で定義される。
【００１３】
（１）ジオールを原料とし、酸化セリウムまたは酸化セリウム−金属酸化物複合物を触媒とする不飽和アルコールの製造方法。
（２）項（１）におけるジオールが、１，３−ジオールである項（１）記載の不飽和アルコールの製造方法。
（３）項（１）における不飽和アルコールが、２−エン−１−オールである項（１）記載の不飽和アルコールの製造方法。
【００１４】
（４）項（１）における不飽和アルコールが、１−エン−３−オールである項（１）記載の不飽和アルコールの製造方法。
（５）項（１）におけるジオールが、１，３−ブタンジオールである項（１）記載の不飽和アルコールの製造方法。
（６）項（１）における不飽和アルコールが、クロチルアルコールである項（１）記載の不飽和アルコールの製造方法。
【００１５】
（７）項（６）における不飽和アルコールが、３−ブテン−２−オールである項（６）記載の不飽和アルコールの製造方法。
（８）項（１）におけるジオールが、１，３−プロパンジオールである項（１）記載の不飽和アルコールの製造方法。
（９）項（８）における不飽和アルコールが、アリルアルコールである項（８）記載の不飽和アルコールの製造方法。
【００１６】
（１０）項（１）におけるジオールが、２−メチル−１，３−プロパンジオールである項（１）記載の不飽和アルコールの製造方法。
（１１）項（１０）における不飽和アルコールが、２−メチル−２−プロペン−１−オールである項（１０）記載の不飽和アルコールの製造方法。
（１２）項（１）におけるジオールが、３−メチル−１，３−ブタンジオールまたは、２，４−ペンタンジオールである項（１）記載の不飽和アルコールの製造方法。
（１３）項（１２）における不飽和アルコールが、３−メチル−１−ブテン−３−オールまたは、３−ペンテン−２−オールである項（１２）記載の不飽和アルコールの製造方法。
【００１７】
（１４）項（１）におけるジオールが、１，４−ブタンジオールである項（１）記載の不飽和アルコールの製造方法。
（１５）項（１４）における不飽和アルコールが、３−ブテン−１−オールである項（１４）記載の不飽和アルコールの製造方法。
（１６）項（１）におけるジオールが、２−メチル−２，４−ペンタンジオールである項（１）記載の不飽和アルコールの製造方法。
【００１８】
（１７）項（１６）における不飽和アルコールが、２−メチル−３−ペンテン−２−オールである項（１６）記載の不飽和アルコールの製造方法。
（１８）項（１６）における不飽和アルコールが、４−メチル−３−ペンテン−２−オールである項（１６）記載の不飽和アルコールの製造方法。
（１９）項（１）における不飽和アルコール幾何異性体が、トランス体である項（１４）記載の不飽和アルコールの製造方法。
【００１９】
（２０）項（８）における不飽和アルコール体が、トランス−クロチルアルコールである項（８）記載の不飽和アルコールの製造方法。
（２１）項（１６）における不飽和アルコール体が、トランス−２−メチル−３−ペンテン−２−オールである項（１６）記載の不飽和アルコールの製造方法。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明の不飽和アルコール製造用触媒は、酸化セリウムまたは酸化セリウム−金属酸化物複合物触媒からなる。本発明の不飽和アルコール製造方法は、酸化セリウムまたは、酸化セリウム−金属酸化物複合物を触媒に用い、原料のジオールを部分脱水することが特徴である。酸化セリウム、または酸化セリウム−金属酸化物複合物は市販品、および水酸化物、炭酸塩、硝酸塩、酢酸塩などを熱分解したもの等、いずれの形態でも触媒として使用することが可能である。
【００２１】
本発明の不飽和アルコールの製造で使用される反応装置は特に限定されない。反応装置に触媒前駆体を所定量採り入れ、これを焼成、活性化して触媒とする。たとえば、気相流通反応装置に所定量の触媒前駆体を入れ、これを焼成することにより活性な触媒層を不飽和アルコール製造装置内に形成させる。ここに、原料の不飽和アルコールを供給するのが適当な方法である。
【００２２】
本発明の触媒である酸化セリウム−金属酸化物複合物におけるセリウムまたは金属酸化物の含有量は、触媒活性を良好に保つために酸化セリウム１モルに対して、金属酸化物は０．５モル以下が好ましい。より好ましくは酸化セリウム１モルに対して、金属酸化物は０．１から０．２モルの範囲である。触媒に好適に用いられる金属酸化物は、ニッケル、コバルト、鉄、マグネシウム、アルミニウムなどの酸化物が挙げられるが、好ましくは、ニッケルおよびコバルトの酸化物である。
【００２３】
本発明の不飽和アルコール製造方法は、前記本発明の触媒にジオールを気相で接触させ、片方の水酸基のみの脱水反応により、不飽和アルコールを生成することが特徴である。
【００２４】
原料となるジオールは、好ましくは炭素数２〜１０のジオールであり、１，２−ジオール、１，３−ジオール、１，４−ジオール、１，５−ジオールなどが挙げられるが、水酸基の付いた２つの炭素の間に１つの炭素の存在するジオール、すなわち、１，３−ジオールが好ましい。１，３−ジオールの具体例は、１，３−プロパンジオール、１，３−ブタンジオール、１，３−ペンタンジオール、２−メチル−１，３−ペンタンジオール、２−エチル−１，３−ヘキサンジオール、２−メチル−１，３−プロパンジオール、２，４−ペンタンジオール、２−メチル−２，４−ペンタンジオール、３−メチル−１，３−プロパンジオール、３−メチル−１，３−ブタンジオールである。２，４−ペンタンジオールは、１−メチル−１，３−ブタンジオールのことであり、１，３−ジオールに含まれる。
【００２５】
また、これらの原料から得られる不飽和アルコールとしては、アリルアルコール、クロチルアルコール、３−ブテン−２−オール、３−ブテン−１−オール、２−ペンテン−１−オール、３−ヒドロキシ−１−ペンテン、２−メチル−２−ペンテン−１−オール、２−メチル−３−ヒドロキシ−１−ペンテン、２−エチル−２−ヘキセン−１−オール、２−エチル−３−ヒドロキシ−１−ヘキセン、２−メチル−２−プロペン−１−オール、３−ペンテン−２−オール、トランス−クロチルアルコール、シス−クロチルアルコール、トランス−２−メチル−３−ペンテン−２−オール、シス−２−メチル−３−ペンテン−２−オール、４−メチル−３−ペンテン−２−オールなどがあげられる。
【００２６】
本発明の不飽和アルコール製造方法は、１，３−ジオールから不飽和アルコールを製造するのに好ましく用いられる。具体的には、１，３−プロパンジオールからアリルアルコールの製造、１，３−ブタンジオールからクロチルアルコールおよび３−ヒドロキシ−１−ブテンの製造に用いられる。
また、原料のジオールは混合物であっても、同時に対応する不飽和アルコールを製造することができる。
【００２７】
本発明の不飽和アルコール製造方法の反応温度は、２００℃から４００℃の温度範囲、すなわち、ジオールが気相状態として存在する温度が好適である。反応を十分に進行させるためには２００℃以上が好ましく、生成物選択率を良好に保つためには４００℃以下が好ましい。
【００２８】
原料のジオール中の水分は、０〜５０重量％の範囲が好ましい。
【００２９】
【実施例】
以下、実施例により本発明の効果を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
実施例、比較例に用いた固定床常圧気相流通反応装置は、内径２０ｍｍ、全長３００ｍｍの反応器であり、その上端にキャリアガス導入口と原料流入口があり、下端にガス抜け口を有する反応粗液捕集容器（冷却）を有するものである。
実施例、比較例に用いた触媒重量は、すべて０．１５ｇであった。酸化セリウムは、市販の試薬（和光純薬製、特級グレード）を用いた。
捕集容器に捕集された反応粗液は、ガスクロマトグラフィーにて測定し、検量線補正後、クロチルアルコールなどの収量、１，３−ブタンジオールなどの原料の残量を決定し、この値から転化率（モル／モル；％）、選択率（モル／モル；％）を求めた。
【００３０】
実施例１
（不飽和アルコールの製造）
酸化セリウム触媒層の設定された固定床常圧気相流通反応装置の上部からキャリアガスとして窒素を３０ｍｌ／ｍｉｎ．の流速で流した。この窒素と共に気化層で気化させた１，３−ブタンジオールを２２ｍｍｏｌ／ｈにて触媒層へ供給し反応を行った。反応温度の相違による１，３−ブタンジオール転化率、クロチルアルコール選択率及び３−ブテン−２−オール選択率を表１に示す。
【００３１】

クロチルアルコール選択率と３−ブテン−２−オール選択率を、合計すると、１００％に近くなり、副生成物が少ないことが分かる。
【００３２】
実施例２
（不飽和アルコールの製造）
ジオールに１，３−プロパンジオールを用いた以外は実施例１に準じた方法で反応を行った。反応温度の相違による１，３−プロパンジオール転化率、アリルアルコール選択率を表２に示す。

【００３３】
実施例３
（酸化セリウム−金属酸化物複合物の調製）
酸化セリウム−金属酸化物複合物はクエン酸錯体法により調製した。硝酸セリウム６水和物の所定モル量、対応する金属硝酸塩の所定モル量及び対応する金属の総モル数に相当するクエン酸を水５ｍｌに加え、加熱溶解し、７０℃減圧下で水分を蒸発させた。生成した固体をまず空気中１７０℃で２時間、続いて同じく空気中５５０℃で２時間焼成することにより複合酸化物触媒を得た。
【００３４】
触媒に酸化セリウムと前記の方法で調製した表３に挙げる金属の酸化物とからの複合物を用いた以外は、実施例１に準じた方法で、３２５℃で反応を行った。触媒の相違による１，３−プロパンジオール転化率、アリルアルコール、３−ブテン−２−オール選択率を表３に示す。
【００３５】

クロチルアルコール選択率と３−ブテン−２−オール選択率を、合計すると、１００％に近くなり、副生成物が少ないことが分かる。
【００３６】
実施例４
（不飽和アルコールの製造）
原料に３−メチル−１，３−ブタンジオールを用いた以外は、実施例１に準じた方法で反応を行った。なお、反応温度は３２５℃で行った。
３−メチル−１，３−ブタンジオール転化率４２．２％
３−メチル−２−ブテン−１−オール選択率２４．８％
３−メチル−１−ブテン−３−オール選択率５７．０％
【００３７】
実施例５
（不飽和アルコールの製造）
原料に２−メチル−１，３−プロパンジオールを用いた以外は、実施例４に準じた方法で反応を行った。
２−メチル−１，３−プロパンジオール転化率１６．４％
２−メチル−２−プロペン−１−オール選択率４５．６％
【００３８】
実施例６
（不飽和アルコールの製造）
原料に２，４−ペンタンジオールを用いた以外は、実施例４に準じた方法で反応を行った。
２，４−ペンタンジオール転化率４７．２％
３−ペンテン−２−オール選択率９４．２％
【００３９】
実施例７
（不飽和アルコールの製造）
酸化セリウム触媒層の設定された固定床常圧気相流通反応装置の上部からキャリアガスとして窒素を３０ｍｌ／ｍｉｎ．の流速で流した。この窒素と共に気化層で気化させた２−メチル−２，４−ペンタンジオールを２２ｍｍｏｌ／ｈにて触媒層へ供給し反応を行った。反応温度の相違による２−メチル−２，４−ペンタンジオール転化率、トランス−２−メチル−３−ペンテン−２−オール選択率、シス−２−メチル−３−ペンテン−２−オール選択率、および４−メチル−３−ペンテン−２−オール選択率を表６に示す。
【００４０】

２−メチル−３−ペンテン−２−オール選択率と４−メチル−３−ペンテン−２−オール選択率を合計すると、９０％を超え、副生成物が少ないことが分かる。
【００４１】
実施例８
（不飽和アルコールの製造）
ジオールに１，４−ブタンジオールを用いた以外は実施例７に準じた方法で反応を行った。反応温度の相違による１，４−ブタンジオール転化率、３−ブテン−１−オール選択率を表７に示す。

【００４２】
実施例９
（不飽和アルコールの製造）
ジオールに１，３−ブタンジオールを用い、３２５℃で実施例７に準じた方法で反応を行った。１，３−ブタンジオール転化率、トランス−クロチルアルコール、シス−クロチルアルコール、および３−ブテン−２−オールの選択率を表８に示す。
１，３−ブタンジオール転化率４３．９％
トランス−クロチルアルコール選択率３８．７％
シス−クロチルアルコール選択率２．４％
３−ブテン−２−オール選択率５８．１％
【００４３】
比較例１
（不飽和アルコールの製造）
酸化ジルコニウム、酸化チタンまたは酸化アルミニウムを、実施例１に準じて３２５℃で反応を行った。酸化ジルコニウム：和光純薬製（特級）、酸化チタン：和光純薬製（特級）、酸化アルミニウム：ダイアキャタリスト製ＤＣ２２８２（商品名）を用いた。反応温度の相違による１，３−ブタンジオール転化率、クロチルアルコール選択率、および３−ブテン−２−オール選択率を表４に示す。

【００４４】
比較例２
（不飽和アルコールの製造）
触媒に表５に示す酸化物を用い、実施例１に準じて３２５℃で反応を行った。酸化物は、全て市販の試薬（和光純薬製、特級）を用いた。反応触媒の相違による１，３−ブタンジオール転化率、クロチルアルコール選択率、および３−ブテン−２−オール選択率を表５に示す。

【００４５】
【発明の効果】
本発明の不飽和アルコール製造方法は、副生成物の生成が少ないので、ジオールから不飽和アルコールを高収率、高選択率で製造することができる。特に、クロチルアルコール、３−ペンテン−２−オールなどの製造に適し、工業上意義のあるものである。

Claims

酸化セリウムからなる不飽和アルコール製造用触媒。
酸化セリウム−金属酸化物複合物からなる不飽和アルコール製造用触媒。
ジオールを原料として不飽和アルコールを製造する請求項１または２記載の不飽和アルコール製造用触媒。
請求項３におけるジオールが、１，３−ジオールである請求項３記載の不飽和アルコール製造用触媒。
請求項３におけるジオールが、１，３−プロパンジオールである請求項３記載の不飽和アルコール製造用触媒。
請求項５において、製造される不飽和アルコールがアリルアルコールである請求項５記載の不飽和アルコール製造用触媒。
請求項３におけるジオールが、１，３−ブタンジオールである請求項３記載の不飽和アルコール製造用触媒。
請求項７において、製造される不飽和アルコールがクロチルアルコールである請求項７記載の不飽和アルコール製造用触媒。
請求項７において、製造される不飽和アルコールが３−ブテン−２−オールである請求項７記載の不飽和アルコール製造用触媒。
ジオールを原料とし、酸化セリウムまたは酸化セリウム−金属酸化物複合物を触媒とする不飽和アルコールの製造方法。
請求項１０におけるジオールが、１，３−ジオールである請求項１０記載の不飽和アルコールの製造方法。
請求項１１における不飽和アルコールが、２−エン−１−オールである請求項１１記載の不飽和アルコールの製造方法。
請求項１１における不飽和アルコールが、１−エン−３−オールである請求項１１記載の不飽和アルコールの製造方法。
請求項１０におけるジオールが、１，３−ブタンジオールである請求項１０記載の不飽和アルコールの製造方法。
請求項１４における不飽和アルコールが、クロチルアルコールである請求項１４記載の不飽和アルコールの製造方法。
請求項１４における不飽和アルコールが、３−ブテン−２−オールである請求項１４記載の不飽和アルコールの製造方法。
請求項１０におけるジオールが、１，３−プロパンジオールである請求項１０記載の不飽和アルコールの製造方法。
請求項１７における不飽和アルコールが、アリルアルコールである請求項１７記載の不飽和アルコールの製造方法。
請求項１０におけるジオールが、２−メチル−１，３−プロパンジオールである請求項１０記載の不飽和アルコールの製造方法。
請求項１９における不飽和アルコールが、２−メチル−２−プロペン−１−オールである請求項１９記載の不飽和アルコールの製造方法。
請求項３におけるジオールが、３−メチル−１，３−ブタンジオールまたは、２，４−ペンタンジオールである請求項３記載の不飽和アルコール製造用触媒。
請求項２１において、製造される不飽和アルコールが３−メチル−１−ブテン−３−オールまたは、３−ペンテン−２−オールである請求項２１記載の不飽和アルコール製造用触媒。
請求項１０におけるジオールが、３−メチル−１，３−ブタンジオールまたは、２，４−ペンタンジオールである請求項１０記載の不飽和アルコールの製造方法。
請求項２３における不飽和アルコールが、３−メチル−１−ブテン−３−オールまたは、３−ペンテン−２−オールである請求項２３記載の不飽和アルコールの製造方法。
請求項３におけるジオールが、１，４−ブタンジオールである請求項３記載の不飽和アルコール製造用触媒。
請求項２５において、製造される不飽和アルコールが３−ブテン−１−オールである請求項２５記載の不飽和アルコール製造用触媒。
請求項３におけるジオールが、２−メチル−２，４−ペンタンジオールである請求項３記載の不飽和アルコール製造用触媒。
請求項２７において、製造される不飽和アルコールが２−メチル−３−ペンテン−２−オールである請求項２７記載の不飽和アルコール製造用触媒。
請求項２７において、製造される不飽和アルコールが４−メチル−３−ペンテン−２−オールである請求項２７記載の不飽和アルコール製造用触媒。
請求項１０におけるジオールが、１，４−ブタンジオールである請求項１０記載の不飽和アルコールの製造方法。
請求項３０における不飽和アルコールが、３−ブテン−１−オールである請求項３０記載の不飽和アルコールの製造方法。
請求項１０におけるジオールが、２−メチル−２，４−ペンタンジオールである請求項１０記載の不飽和アルコールの製造方法。
請求項３２における不飽和アルコールが、２−メチル−３−ペンテン−２−オールである請求項３２記載の不飽和アルコールの製造方法。
請求項３２における不飽和アルコールが、４−メチル−３−ペンテン−２−オールである請求項３２記載の不飽和アルコールの製造方法。
請求項３における不飽和アルコールの幾何異性体が、トランス体である請求項３記載の不飽和アルコール製造用触媒。
請求項１０における不飽和アルコールの幾何異性体が、トランス体である請求項１０記載の不飽和アルコール製造方法。
請求項５における不飽和アルコールが、トランス−クロチルアルコールである請求項５記載の不飽和アルコール製造用触媒。
請求項２７における不飽和アルコールが、トランス−２−メチル−３−ペンテン−２−オールである請求項２７記載の不飽和アルコール製造用触媒。
請求項１４における不飽和アルコールが、トランス−クロチルアルコールである請求項１４記載の不飽和アルコール製造方法。
請求項３２における不飽和アルコールが、トランス−２−メチル−３−ペンテン−２−オールである請求項３２記載の不飽和アルコール製造方法。