JP2004503518A - Ｍｔｂｅからのターシャリーブチルアセテートの製造 - Google Patents

Abstract

酢酸、無水酢酸およびＭＴＢＥもしくは代替的にＥＴＢＥの混合物を酸触媒と接触させることによる直接ＭＴＢＥもしくはＥＴＢＥからのｔ‐ブチルアセテートの製造およびメチルアセテートもしくはエチルアセテートの共製造方法が開示されている。先行技術とは異なり、ターシャリーブチルアセテートの所望の製造もしくは共製造用出発材料としてターシャリーブチルエーテルを用いるルートが開示されている。やはり先行技術とは異なり、無水酢酸を用いて、ｔ‐ブチルアルコールの生成を制御するためにエステル化反応からの生成水と反応させる。

Description

【０００１】
背景
考察のための関連する背景情報には、その内容すべてが本明細書に取り込まれる下記の文献が含まれる：米国特許第３，１０２，９０５号、米国特許第３，６４４，４９７号、米国特許第５，８６６，７１４号、米国特許第５，９９４，５７８号、ＰＣＴ ＷＯ９９／５４２７６号および米国特許第３，６７８，０９９号。
【０００２】
酸触媒および過剰の反応体の存在下イソブチレンと酢酸との反応は、当業界で周知である。ターシャリーブチルアセテート（“ｔ‐ＢｕＡｃ”）は、典型的にはイソブチレンと酢酸（“ＨＯＡｃ”）との酸触媒アセトキシ化により製造される。生成物ｔ‐ブチルアセテート、未反応酢酸およびイソブチレン、ならびに副産物イソブチレンダイマープラス未反応供給成分を含む反応混合物は、典型的には未反応供給物の回収および生成物ｔ‐ブチルアセテートの精製のために蒸留塔に供給される。それらに限定はされないが、下記を含むｔ‐ブチルアセテートの製造に影響を及ぼす種々の要因がある：精留塔の作業条件（例、温度、供給点、供給速度、生成物取出し速度等）および塔に供給されるときの反応混合物の温度。普通に起こることは、蒸留プロセス中塔内の（イソブチレン）ダイマーもしくは中性化触媒の蓄積で、これはスラッジ生成に至り、最終的には塔の操業停止および／または清掃を必要とする。
【０００３】
かくて、アセトキシ化対象の代替的源、換言すれば、純イソブチレンよりもより幅広く入手可能な材料でｔ‐ブチルアセテートを製造することが望ましい。先行技術の方法に関連する伝統的な問題は、精製イソブチレンを用いる高コスト同様、これにより最小限度にされるか、あるいは回避される。
【０００４】
本発明は、原料として、現行の高コストのイソブチレンと比較して容易に入手でき、かつ低コストのメチルターシャリーブチルエーテル（“ＭＴＢＥ”）もしくはエチルターシャリーブチルエーテル（“ＥＴＢＥ”）からのｔ‐ブチルアセテートの製造における利点を提供する。本発明のルートは、無水酢酸の製造、および任意にメチルアセテート加水分解も利用する。
【０００５】
要約
本明細書には、酢酸、無水酢酸およびＭＴＢＥもしくは代替的にＥＴＢＥの混合物を酸触媒と接触させることによる直接ＭＴＢＥもしくはＥＴＢＥからのｔ‐ブチルアセテートの製造およびメチルアセテート（ＭｅＡｃ）もしくはエチルアセテート（ＥｔＡｃ）の共製造方法が開示されている。触媒は、マクロレティキュラータイプ樹脂など、強酸性イオン交換樹脂でもよい。
【０００６】
典型的には、反応圧力は約１〜５気圧に維持され、かつ反応温度は約１０〜１００℃の範囲内にあるが、好ましい温度範囲は約４０〜７０℃である。しかし、圧力および温度を含む反応条件が装置の最適工学設計および方法の操作により変化し得ることは、当業者には理解されよう。
【０００７】
ｔ‐ブチルアセテート（ｔ‐ＢｕＡｃ）、ＭｅＡｃもしくはＥｔＡｃを含む反応混合物を、精留蒸留もしくは従来の技術により精製することが好ましい。
【０００８】
図面の簡単な説明
スキーム１は本発明の機構図である。
【０００９】
発明の詳細
ｔ‐ＢｕＡｃへの典型的かつ一般に好まれるルートは、精製等級のイソブチレン、例えば、化学等級イソブチレンを介してである。しかし、化学等級イソブチレンのコストおよび入手可能性は、イソブチレンの他の近似沸点炭化水素からの分離における困難さによる問題となり得る。精製イソブチレンを得る１つの方法は、ＭＴＢＥの酸触媒クラッキング、その後メタノール（ＭｅＯＨ）および残留ＭＴＢＥからの比較的容易なイソブチレン分離を介してである。ついで、この純イソブチレンをアセトキシ化反応器内で用いることができる（米国特許第３，１０２，９０５号参照）。
【００１０】
本発明は、市販される低コストのＭＴＢＥからｔ‐ＢｕＡｃへの直接的ルートを提供する。反応は、溶媒兼反応体としての酢酸を用いて、無水酢酸（Ａｃ_２Ｏ）およびＭＴＢＥの添加による酸触媒で実施され、ＭｅＡｃの共製造を伴ってｔ‐ＢｕＡｃを製造する。ＭｅＡｃを、例えば、販売用に精製し、回収用にメタノールおよび酢酸に加水分解し、Ａｃ_２Ｏ製造用カルボニル化供給原料として用いることができる。また、ＥＴＢＥをＭＴＢＥの代わりに用いて、ｔ‐ＢｕＡｃおよびＥｔＡｃを共製造することができる。
【００１１】
スキーム１
【００１２】
【化１】

種々の競合する反応がｔ‐ＢｕＡｃ製造中に起こり、それらは反応非能率もしくは所望生成物の低収率に至る。水のイソブチレンとの反応によりアセトキシ化反応条件下で生成され得るターシャリーブチルアルコール（ｔ‐ＢｕＯＨ）は、本発明における反応体としてのＡｃ_２Ｏの使用により制御される。ｔ‐ＢｕＯＨの生成は、ｔ‐ＢｕＡｃの所望の生成と競合し、このため原料効率損失を表す。別の反応非能率は、主としてジイソブチレン（ＤＩＢ）を生成するイソブチレンのニ量化を介してである。本発明の方法の反応工程におけるＤＩＢ生成は、下記を含む既知の制御技術を利用することにより最小限度にされる：酸触媒と接触するイソブチレンの濃度低下、低温作業および触媒活性の制御。
【００１３】
酢酸中のＭＴＢＥとＡｃ_２Ｏとの反応は、酸触媒作用を起こし、バッチモードあるいは連続モードのいずれでも作業できる。反応蒸留を用いて、蒸留もしくは精留塔の頂部でのＡｃ_２Ｏ／ＨＯＡｃの添加、塔底部へのＭＴＢＥ供給、蒸留物として採取されるＭｅＡｃおよび残留物流れとしてのＨＯＡｃとｔ‐ＢｕＡｃの混合物によって、所望の反応を完了させることができる。純ｔ‐ＢｕＡｃを反応蒸留塔残留物から精留蒸留により回収することができる。反応蒸留のオーバーヘッドのＭｅＡｃ流れを、例えば、販売用に精製し、カルボニル化によりＡｃ_２Ｏ製造に用いたり、あるいはＭｅＯＨおよびＨＯＡｃに加水分解することができよう；ここではＨＯＡｃをＡｃ_２Ｏの製造に用いることができよう。ｔ‐ＢｕＡｃを製造するためのＭＴＢＥ使用に好ましい反応器は、プラグフロー固定触媒床設計型である。不均質酸触媒を、典型的な源のリスト、例えば、ゼオライト、ヘテロポリ酸および強酸イオン交換樹脂（ＩＥＲ）から選ぶことができる。好ましい不均質触媒は、マクロレティキュラータイプ強酸イオン交換樹脂、例えば、Ｒｏｈｍ ａｎｄ Ｈａａｓ Ａ‐３６（登録商標）である。粗ｔ‐ＢｕＡｃ反応生成物の精製には精留蒸留が含まれる。
【００１４】
実施例
下記実施例は、本発明の好ましい実施態様を実証するために示される。実施例に開示される技術が本発明の実施において発明者により機能することが見出された技術を示すことを、当業者は理解すべきである。これらの実験操作は最適化されてはいなかった。本発明の精神もしくは範囲から逸脱することなく、開示される特定の実施態様に変化を加え、同じもしくは同類の結果を得ることが可能である。
【００１５】
実験操作中に得られた試料の分析は、ガスクロマトグラフィーにより行われた。表中の値は、反応条件、生成物分析および計算の結果である。
触媒床中の温度を、種々の反応条件および異なる触媒レベルでの操作について測定した。ピーク触媒床温度は、一般に実施例ＩおよびＩＩで用いた予熱／冷却液設定よりも１０℃高かった。
【００１６】
表ＩおよびＩＩ中に挙げたデータは、大気圧および周囲温度で取り出した液体反応器生成物についてである。ＡおよびＢという文字は反応体を示す。
Ａの転換率＝１００％（生成物中Ａの量）／（供給物中Ａの量）
ＡのＢへの選択性＝（生成物中に見られるＢの実量）／（転換されたＡの量から理論的に出されたＢの量）ｘ１００％
実施例１
表Ｉに見られる種々の実験を要約する。
【００１７】
４７．８重量％の酢酸、２８．９重量％のＡｃ_２Ｏおよび２３．９％のＭＴＢＥを含む混合物を４０℃の温度に予熱し、６．０８ｇ（８．６１ｃｃ）のＲｏｈｍ ａｎｄ Ｈａａｓ Ａ‐３６（登録商標）マクロ網状イオン交換樹脂を含むイオン交換触媒床に１．８５ｇ／分の速度で供給した（実験１３‐２）。かん液充填塔式反応装置にジャケットを装着し、予熱部分と同じ温度で冷却液を供給し、大気圧で操作した。反応装置生成物を分析すると、１．３７％のイソブチレン、１５．２４％のメチルアセテート、０．５２％のｔ‐ブチルアルコール、８．６１％のｔ‐ブチルアセテート、５９．１７％のＨＯＡｃ、７．２４％の２，４，４‐トリメチル‐１‐ペンテン（ダイマー）、１．８３％の２，４，４‐トリメチル‐２‐ペンテン（ダイマー）および４．３３％の全トリマーおよびオリゴマーを含んでいた。ＭＴＢＥ転換率を計算すると、ターシャリーブチルアセテートへの２７．７％の選択性を有して９８．６％だった。この同じ供給原料を、実験１７‐２および１７‐４につき、それぞれ３．７１ｇ／分および７．４ｇ／分の速度で反応器に供給した。予熱／反応器冷却液を３５℃に低下させ、供給物を実験１７‐６では１．８６ｇ／分に減少させた。４７．１重量％の酢酸、２７．４重量％の無水酢酸および２５．２重量％のＭＴＢＥを含む混合物を、実験２１‐２、２１‐４および２１‐６で用いたが、それは他の実験の場合よりもＡｃ_２Ｏの使用がおよそ１０％（モル）少なかった。
【００１８】
実施例Ｉからのデータを下記表Ｉにまとめた：
【００１９】
【表１】

Ｒｏｈｍ ａｎｄ Ｈａａｓ Ａ‐３６（登録商標）Ａｍｂｅｒｌｙｓｔ‐３６マクロ網状イオン交換樹脂
実験ごとの全オリゴマー含有量は約２〜１５重量％の範囲であり、一方ＭＴＢＥ転換率は約７２〜９９％の転換率範囲だった。
【００２０】
実施例２
実施例２は、表ＩＩに見られる種々の実験を要約する。
２３．６６重量％のＭＴＢＥ、４７．０１重量％の酢酸および２８．４７重量％の無水酢酸を含む混合物を、６．１１ｇ（１０．７ｃｃ）のＲｏｈｍ ａｎｄ Ｈａａｓ ＤＰＴ‐１（登録商標）強酸イオン交換樹脂を含むジャケットを装着されたかん液充填塔式反応装置に供給した。供給物流量および予熱／反応器冷却液温度を、下記表ＩＩに要約した一連の実験で変化させた。
【００２１】
【表２】

表ＩＩ中の実験からのダイマー含有量は約０．２〜１重量％の範囲であり、一方ＭＴＢＥ転換率は約６９〜９４％の転換率範囲であった。
【００２２】
データは、ＭＴＢＥ、酢酸および無水酢酸からのｔ‐ブチルアセテートおよびメチルアセテートの製造を示す。反応体は、容易に入手可能な原料である。反応は、強酸触媒の使用で進んだ。ある範囲の条件を示し、ある範囲の結果が生じた。表ＩおよびＩＩの観察は、基本転換率、すなわち、ＭＴＢＥ転換率が約６９〜約９９％の範囲であったことを示す。基本効率損失は、イソブチレン（本方法では中間体として生成された）のオリゴマー（ダイマープラストリマー）への二量体化である。この非能率損失は、原料の不可逆損失のために生じ、それは約１〜４０％の範囲だった。反応器生成物中に低量のイソブチレンおよびｔ‐ブチルアルコールを有することが望ましいが、これら２つの材料を標準的な技術で回収することも、本方法を用いてｔ‐ブチルアセテートを製造する反応器に戻すこともできると想像される。

Claims (16)

1. 酢酸、無水酢酸およびＭＴＢＥ（メチルターシャリーブチルエーテル）の混合物を酸触媒と接触させることによる直接ＭＴＢＥからのｔ‐ブチルアセテートの製造およびメチルアセテートの共製造方法。
2. 酢酸、無水酢酸およびＥＴＢＥ（エチルターシャリーブチルエーテル）の混合物を酸触媒と接触させることによる直接ＥＴＢＥからのｔ‐ブチルアセテートの製造およびエチルアセテートの共製造方法。
3. 前記触媒が強酸性イオン交換樹脂である、請求項１に記載の方法。
4. 前記触媒がマクロレティキュラータイプ触媒である、請求項３に記載の方法。
5. 前記触媒が強酸性イオン交換樹脂である、請求項２に記載の方法。
6. 前記触媒がマクロレティキュラータイプ触媒である、請求項５に記載の方法。
7. ＭＴＢＥの転換率が約６９％よりも大きい、請求項１に記載の方法。
8. ＭＴＢＥの転換率が約７５％よりも大きい、請求項７に記載の方法。
9. ＥＴＢＥの転換率が約６９％よりも大きい、請求項２に記載の方法。
10. ＥＴＢＥの転換率が約７５％よりも大きい、請求項９に記載の方法。
11. ｔ‐ＢｕＡｃへの選択性が約２５％よりも大きい、請求項１に記載の方法。
12. ｔ‐ＢｕＡｃへの選択性が約２５％よりも大きい、請求項２に記載の方法。
13. 反応圧力が約１〜５気圧に維持され、かつ反応温度が約１０〜１００℃の範囲内にある、請求項１に記載の方法。
14. 反応温度が約４０〜７０℃の範囲内にある、請求項１３に記載の方法。
15. 反応圧力が約１〜５気圧に維持され、かつ反応温度が約１０〜１００℃の範囲内にある、請求項２に記載の方法。
16. 反応温度が約４０〜７０℃の範囲内にある、請求項１５に記載の方法。