JP2004505937A - シクロドデカン−1,2−ジオンをシクロドデカノンに転化する方法 - Google Patents

シクロドデカン−1,2−ジオンをシクロドデカノンに転化する方法 Download PDF

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Abstract

シクロドデカン−1,2−ジオンをシクロドデカノンに転化する触媒プロセス。

Description

【0001】
(発明の分野)
本発明は、選択された触媒を用いて、シクロドデカン−1,2−ジオンをシクロドデカノンに転化する方法に関する。
【0002】
(発明の背景)
ブタジエンをシクロドデカトリエン(CDDT)に転化することと、そのCDDTをシクロドデカン(CDD)に還元することと、そのCDDを、ホウ酸触媒の存在下でシクロデカノール(アルコールに対してA)およびシクロデカノン(ケトンに対してK)を含む混合物に酸化することと、最終的に、硝酸を用いてKとAとの混合物をDDDAに酸化することを含む方法によって、ブタジエンをドデカン2酸(DDDA)に転化することが可能なことが知られている。この方法において、KとAとの混合物は、Aを約80〜90%、Kを10〜20%含有する。
【0003】
最近、環境的理由から、ホウ素含有廃棄物を排除するために、ホウ酸を使用することなく上記反応を行うことが提案されている。シクロドデカノン(K)とシクロドデカノール(A)との混合物を製造するための、ホウ素を含有しないプロセスが米国特許第5892123号に開示されている。ホウ酸を使用せず上述の反応を行う場合、KとAとの混合物は、Aを約10〜25%、Kを75〜90%含有する。その混合物は、望ましくないエポキシドおよびシクロドデカンジオン不純物もまた含有する。シクロデカンジオンは、ラウリルラクタムの製造、最終的にはナイロン12の製造にさらに使用されるKとAとの最終混合物に蛍光カナリヤ色を付与するため、特に好ましくない。それはまた、KとAとの混合物をラウリルラクタムに転化するのに使用される触媒を失活させる可能性がある。KとAとの混合物中にそれが存在すると、その混合物または純粋なシクロドデカノンを用いて製造される芳香化学物質に、望ましくない臭気が付与される可能性がある。したがって、これらの望ましくない影響を及ぼさない、シクロドデカノンなどの物質にシクロドデカンジオンを転化するのに使用することができる方法が必要とされている。
【0004】
2つの参考文献(Klinova,L.L.;Patsukova,A.I.;Malygina,N.M.;Bychkova,L.N.;Egorova,L.T.,Pr−vo Organ.Produktov,M.(1982)79−84、およびChernyshkova,F.A.;Mushenko,D.V.,Neftekhimiya(1976),16(2),250−4)には、活性ニッケル(つまり、水素存在下で還元されたニッケル)またはパラジウムもしくはロジウム(シクロドデカノンへの金属触媒異性化)とシクロドデカンエポキシドとの反応が開示されているが、これらの参考文献には、シクロデカン−1,2−ジオンをシクロドデカノンに転化するための、かかる触媒の使用は開示されていない。
【0005】
C12アルコールまたはC12アルコール/ケトン混合物をC12ケトンに転化するための銅またはニッケル触媒の使用は当技術分野では公知である。例えば、米国特許第3374270号には、酸化アルミニウム担体上に担持された銅を用いた、C12アルコールのC12ケトンへの触媒作用による脱水素反応が開示されており、米国特許第3652674号には、バリウム助触媒亜クロム酸銅触媒を用いた同一の反応が開示されており、日本特許第74030827号には、珪藻土上に担持されたニッケルを用いた、C12アルコールのC12ケトンへの脱水素反応が開示されており、日本特許第03115247号には、銅/亜鉛触媒を用いた、アルコールのケトンへの気相脱水素反応が開示されている。しかしながら、これらの参照のいずれにも、C12ジケトンをC12ケトンに転化するための触媒の使用は開示されていない。
【0006】
(発明の概要)
本発明は、シクロドデカン−1,2−ジオンを銅含有もしくはニッケル含有触媒と接触させることを含む、シクロドデカン−1,2−ジオンをシクロドデカノンに転化する方法である。その触媒は担持しても、またはしなくてもよい。
【0007】
好ましい実施形態では、本発明は、シクロドデカノンおよびシクロドデカン−1,2−ジオンを含む混合物中のシクロドデカノンの量を増大する方法であって、銅含有もしくはニッケル含有触媒とその混合物を接触させることを含む方法である。
【0008】
(本発明の詳細な説明)
本発明の方法に用いる適切な出発原料には:シクロドデカン−1,2−ジオンまたは望ましくない不純物として、このジケトンを含有する混合物、例えば、米国特許第5892123号のホウ素を含まないプロセスによって得られるC12酸化生成物(C12ケトン/アルコール混合物)が含まれる。本発明は、シクロドデカンエポキシドまたはかかる混合物中で見られるシクロドデカンエポキシドの触媒分解にも適している。シクロドデカン−1,2−ジオンの触媒反応の生成物は、シクロドデカノンである。
【0009】
本発明の方法に用いられる適切な触媒には:市販のラネー(登録商標)(W.R.Graceの商標)金属触媒、亜クロム酸銅触媒、銅/亜鉛触媒、担持銅触媒、もしくは担持ニッケル触媒などの活性化銅またはニッケル触媒を含む銅含有触媒またはニッケル含有触媒が含まれる。これらの触媒の多くは、金属酸化物として市販されており、使用前または反応の始動中の還元(その場での還元)によって活性化する必要がある。この還元は、外部から添加された水素を用いた公知の方法によって、または供給混合物中のC12アルコールの存在によって行うことができる。その触媒は、安定剤、助触媒、または活性剤(例えば、亜クロム酸銅に添加されるバリウム:ラネー銅に添加される亜鉛)として他の添加金属もまた含有することが可能である。その触媒は、スラリー操作には粉末または小さな顆粒;固定床操作には大きな顆粒、タブレット、押出し物、球体、または他の形状であることが可能である。
【0010】
本発明を実施するプロセス条件は、特に重要ではない。好ましい条件は以下のとおりである。
【0011】
その反応は、気圧で、気圧をわずかに超える、またはわずかに下回る圧力で行われる。圧力の選択は、出発原料、操作方式および利用可能な装置によって異なる。
【0012】
温度は、約160℃〜約270℃であることが可能である。200〜250℃の温度が好ましく;220〜250℃が最も好ましい。
【0013】
この反応は、攪拌反応器においてスラリー触媒を用いたバッチ方式で、または固定床触媒および反応器を用いた連続方式で実施することが可能である。固定床方式は、細流床操作におけるダウンフロー(液体供給材料および生成物)、フラデッド床(flooded bed)操作におけるアップフロー(液体供給材料および生成物)、または気相操作におけるアップフロー(アップフローまたはダウンフローが許容可能)を操作することができる。その反応は、反応蒸留として実施することもできる。工業規模での操作が容易であることから、固定床操作が一般的に好ましい。
【0014】
スラリー方式での触媒添加は、有機出発原料に対して、触媒約0.1〜約4重量%である。0.1〜1.0重量%が好ましく;0.25〜0.75重量%が最も好ましい。
【0015】
固定床方式での供給流量は重要ではない。液空間速度(LHSV)は約0.4〜1.5時間−1であり、約0.8〜1.0時間−1が好ましい。その実際の選択は、特定の出発原料、選択される特性の触媒および反応器のデザインによって異なる。
【0016】
その方法は、有機供給材料と共にガスを同時供給することによって行うことができる。安全のために、かつ/または空気がシステムに入り、触媒を失活するのを防ぐために、窒素、アルゴン、または他の不活性ガスを添加する。水素は、非常に低レベルでさえ、触媒の寿命を延ばすのを助け、エポキシドおよびジケトンの分解を向上させることから、水素を添加することが可能である。
【0017】
(実施例)
(実施例1)
ホウ素を含有しないプロセスの、亜クロム酸銅粉末とC12ケトン/アルコールの反応、スラリー方式
その供給材料は、シクロドデカノン74.2%、シクロドデカノール22.9%、シクロドデカンエポキシド1.2%、シクロドデカン−1,2−ジオン1500ppm(百万分率)であり、ブリリアントの蛍光カナリヤ色である。
【0018】
上記の供給材料25gを市販の(Engelhard社)Cu−1106P亜クロム酸銅触媒粉末1gと混合した。その混合物を250℃で2時間加熱し、室温に冷却し、GCによって分析した。その無色透明な生成物は、シクロドデカノン95.4%、シクロドデカノール(未反応)2.7%、シクロドデカンエポキシド0%、シクロドデセン0.4%、およびシクロドデカン−1,2−ジオン63ppmである。
【0019】
(実施例2)
ホウ素を含有しないプロセスの、亜クロム酸銅押出し物とC12ケトン/アルコールの反応、反応蒸留方式
供給材料は、実施例1で使用した材料と同一である。Engelhard社のCu−1230E、亜クロム酸銅押出し物6.8g(1/16インチ)を小さなガラス製蒸留塔に入れて、深さ4インチ、直径3/8インチの触媒床を形成した。供給材料が蒸発し、回収される前に触媒床を通過するように、その供給材料混合物を250℃に加熱し、小さな真空ポンプを用いて、その塔をわずかに減圧した。無色透明な生成物は、C12ケトン91%、未反応C12アルコール7%、C12エポキシド0.2%、C12ジケトン100ppmであった。
【0020】
(実施例3)
ホウ素を含有しないプロセスの、亜クロム酸銅押出し物とC12ケトン/アルコールの反応、固定床方式
供給材料は実施例1で使用した材料と同一である。内径3/4インチのガラス管を、Engelhard社のCu−1230E亜クロム酸銅の1/8インチ押出し物48.4g(深さ8インチ)で充填した。その触媒床は、細流床としてダウンフロー、液体供給材料に作用した。その触媒は、使用前にEngelhard社の手順に従って活性化された。簡単に言うと、その手順は、一定期間にわたり、増大する熱および水素で触媒を処理することを含む。その床は、外部電気加熱器によって250℃に加熱した。有機供給材料は、窒素ガス(安全のためおよび触媒活性を維持するために添加される不活性ガス)4cc/分の存在下にて、2cc/分で床に供給した。生成物試料を1時間毎に採取し、分析した。その結果を以下の表に示す。
Figure 2004505937
【0021】
すべての試料は無色透明であり、分析した結果、シクロドデカンエポキシド0%であり、シクロドデカン−1,2−ジオンは検出できなかった(<50ppm)。
【0022】
*試料は、反応器のプラグおよび床全体にわたる温度の低下のために低い転化率を示す。
【0023】
(実施例4)
ホウ素を含有しないプロセスの、粒状ラネーNiとC12ケトン/アルコールの反応、固定床方式
その供給材料は、シクロドデカノン74.7%、シクロドデカノール16%、シクロドデカンエポキシド0.3%、シクロドデカン−1,2−ジオン509ppmであり、その残りはシクロドデカンである(比較のため、実施例3を参照)。
【0024】
反応器をラネーニッケル5886(W.R.Grace)66.4g(床の深さ5インチ)で充填し、その触媒床を165℃に加熱した。4cc/分の窒素ガス存在下にて、有機供給材料を1cc/分で反応器に供給した。その反応を8時間行い、試料を1時間毎に回収し、次いで分析した。
【0025】
8時間の試料採取期間にわたる平均生成物の組成は、シクロドデカノン78%、シクロドデカノール11%、エポキシド0.06%であり、かつシクロドデカン−1,2−ジオンは検出できないレベルであった。
【0026】
(実施例5)
不活性溶媒中の亜クロム酸銅触媒とシクロドデカン−1,2−ジオンの反応
シクロドデカンに溶解したシクロドデカン−1,2−ジオン(純度85%)10重量%の溶液を、Engelhard社のCu−1106 P亜クロム酸銅触媒粉末1重量%(C12ジケトンに対して)と混合した。窒素下にて、その混合物を250℃で4時間攪拌した。様々な間隔で試料を分析した。生成物の結果を正規化し、シクロドデカン溶媒のピークを最終データから減算した。その結果を以下の表に示す。
Figure 2004505937

Claims (2)

  1. シクロドデカン−1,2−ジオンを銅含有触媒またはニッケル含有触媒と接触させることを含むことを特徴とする、シクロドデカン−1,2−ジオンをシクロドデカノンに転化する方法。
  2. シクロドデカン−1,2−ジオンおよびシクロドデカンを含む混合物中のシクロドデカンの量を増大する方法であって、その混合物を銅含有触媒またはニッケル含有触媒と接触させることを含むことを特徴とする、方法。
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