JP2014527521A - 1,4−シクロヘキサンジメタノールの調製方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はテレフタル酸のエステル化及び続いて行うテレフタル酸ジエステルの触媒水素化による1,4−シクロヘキサンジメタノールの調製方法に関する。より詳細には、本発明はテレフタル酸ジエステルフィード原料の調製のための原料として水素化プロセス副生成物をリサイクルし、1,4−シクロヘキサンジメタノール生成物の精製を単純化する、1,4−シクロヘキサンジメタノールの調製方法に関する。
シクロヘキサンジメタノールはコーティング、繊維、成形プラスチック、パッケージング材料などのための種々のポリエステルを製造するための重要な中間体である。シクロヘキサンジメタノールは、通常、対応するシクロヘキサンジカルボキシレートエステルの水素化によって製造される。例えば、より商業的に重要なシクロヘキサンジメタノールの1つである1,4−シクロヘキサンジメタノール(本明細書中において「CHDM」と略す)は、通常、ジメチルテレフタレート(本明細書中において「DMT」と略す)の水素化で、ジメチル1,4−シクロヘキサンジカルボキシレート(本明細書中において「DMCD」と略す)を提供し、次いで、エステル基を水素化すること含む2工程水素化により調製される。この方法の種々の工程は記載されており、例えば、米国特許第3,334,149号、同第6,919,489号、同第5,399,742号、同第5,387,752号、同第5,395,987号、同第5,185,476号及び同第7,632,962号明細書及び英国特許出願第988,316号明細書に記載されている。
1,4−シクロヘキサンジメタノールは単純化された方法において効率的に調製できることが発見され、その方法はテレフタル酸のビス(4−メチルシクロヘキシル)メタノールジエステルを調製し、次いで、このエステルを水素化してCHDMを製造することを含む。それゆえ、本発明の1つの実施形態は、テレフタル酸からの1,4−シクロヘキサンジメタノールの調製方法であって、
(i)過圧で約200℃〜約300℃の温度で反応ゾーンにて、少なくとも2:1のアルコール/酸のモル比でテレフタル酸及び(4−メチルシクロヘキシル)メタノールを接触させ、その間に反応ゾーンから水を除去し、ビス(4−メチルシクロヘキシル)メチル)テレフタレート及び未反応(4−メチルシクロヘキシル)メタノールを含むエステル化生成物混合物を形成すること、
(ii)芳香環の水素化に有効な触媒の存在下に第一の水素化ゾーンにおいて、前記エステル化生成物混合物を水素と接触させ、ビス(4−メチルシクロヘキシル)メチル)シクロヘキサン−1,4−ジカルボキシレートを含む液体エフルエントを製造すること、
(iii)第二の水素化ゾーンにおいてエステル水素化触媒の存在下に、前記第一の水素化ゾーンからの前記エフルエントを水素と接触させ、1,4−シクロヘキサンジメタノール、4,4'−オキシビス(メチレン)ビス(メチルシクロヘキサン)及び(4−メチルシクロヘキシル)メタノールを含む水素化生成物を製造すること、及び、
(iv)工程(iii)からの(4−メチルシクロヘキシル)メタノールの少なくとも一部を工程(i)にリサイクルすること、
を含む。
本発明の方法において、テレフタル酸は、CHDM水素化法の副生成物である(4−メチルシクロヘキシル)メタノール(本明細書中において「MCHM」と略す)によりエステル化され、ビス(4−メチルシクロヘキシル)メチル)テレフタレートを生じ、それは、その後、CHDMへと水素化される。エステル水素化工程の間に解放されるMCHMは、それゆえ、水素化法にいかなるあたらな不純物をも導入せず、そしてプロセスのエステル化工程にリサイクルされうる。
(i)芳香環の水素化に有効な触媒の存在下に第一の水素化ゾーンにおいてビス(4−メチルシクロヘキシル)メチル)テレフタレートを水素と接触させ、ビス(4−メチルシクロヘキシル)メチル)シクロヘキサン−1,4−ジカルボキシレートを含む液体エフルエントを製造すること、
(ii)第二の水素化ゾーンにおいてエステル水素化触媒の存在下に、前記第一の水素化ゾーンからの前記エフルエントを水素と接触させ、1,4−シクロヘキサンジメタノール、4,4'−オキシビス(メチレン)ビス(メチルシクロヘキサン)及び(4−メチルシクロヘキシル)メタノールを含む水素化生成物を製造すること、
(iii)工程(ii)からの水素化生成物を蒸留して、水素化生成物中の主要部分の(4−メチルシクロヘキシル)メタノールを含む留出物、及び、水素化生成物中の主要部分の1,4−シクロヘキサンジメタノール及び4,4'−オキシビス(メチレン)ビス(メチルシクロヘキサン)を含む蒸留ボトムを回収すること、
(iv)前記蒸留ボトム中の主要部分の1,4−シクロヘキサンジメタノールを含む下層、及び、前記蒸留ボトム中の主要部分の4,4’−オキシビス(メチレン)ビス(メチルシクロヘキサン)を含む上層を、前記蒸留ボトムに形成させること、及び、
(v)工程(iv)の上層及び下層を分離し、蒸留により該下層から1,4−シクロヘキサンジメタノールを回収すること、
を含む、1,4−シクロヘキサンジメタノールの調製方法である。
粗製CHDM水素化混合物中に存在するMCHMの少なくとも一部を除去した後に、蒸留ボトムを、MCHMのジエーテル及び水素化生成物中に存在する多くの不純物を含む上層、及び、ほとんどのCHDM生成物を含む下層に分離する。水素化工程の間に生じる副生成物のほとんどは、それゆえ、上層及び下層の単純な分離により除去されうる。
(i)過圧で約200℃〜約300℃の温度で反応ゾーンにて、少なくとも2:1のアルコール/酸のモル比でテレフタル酸及び(4−メチルシクロヘキシル)メタノールを接触させ、その間に反応ゾーンから水を除去し、ビス(4−メチルシクロヘキシル)メチル)テレフタレート及び未反応(4−メチルシクロヘキシル)メタノールを含むエステル化生成物混合物を形成すること、
(ii)芳香環の水素化に有効な触媒の存在下に第一の水素化ゾーンにおいて、エステル化生成物混合物を水素と接触させ、ビス(4−メチルシクロヘキシル)メチル)シクロヘキサン−1,4−ジカルボキシレートを含む液体エフルエントを製造すること、
(iii)第二の水素化ゾーンにおいてエステル水素化触媒の存在下に、前記第一の水素化ゾーンからの前記エフルエントを水素と接触させ、1,4−シクロヘキサンジメタノール、4,4'−オキシビス(メチレン)ビス(メチルシクロヘキサン)及び(4−メチルシクロヘキシル)メタノールを含む水素化生成物を製造すること、
(iv)工程(iii)からの水素化生成物を蒸留して、水素化生成物中の主要部分の(4−メチルシクロヘキシル)メタノールを含む留出物、及び、水素化生成物中の主要部分の1,4−シクロヘキサンジメタノール及び4,4'−オキシビス(メチレン)ビス(メチルシクロヘキサン)を含む蒸留ボトムを回収すること、
(v)前記蒸留ボトム中の主要部分の1,4−シクロヘキサンジメタノールを含む下層、及び、前記蒸留ボトム中の主要部分の4,4’−オキシビス(メチレン)ビス(メチルシクロヘキサン)を含む上層を、前記蒸留ボトムに形成させること、及び、
(vi)工程(v)の上層及び下層を分離し、蒸留により該下層から1,4−シクロヘキサンジメタノールを回収すること、及び、
(vii)工程(iv)からの(4−メチルシクロヘキシル)メタノールの少なくとも一部を工程(i)にリサイクルすること、
を含む。
本発明は、テレフタル酸(本明細書中において「TPA」と略す)を(4−メチルシクロヘキシル)メタノール(本明細書中において「MCHM」」)によりエステル化し、このエステルをCHDMに水素化することによる1,4−シクロヘキサンジメタノールの調製方法を提供する。一般的な実施形態において、本発明はテレフタル酸からの1,4−シクロヘキサンジメタノールの調製方法を提供し、その方法は、
(i)過圧で約200℃〜約300℃の温度で反応ゾーンにて、テレフタル酸及び(4−メチルシクロヘキシル)メタノールを接触させ、その間に反応ゾーンから水を除去し、ビス(4−メチルシクロヘキシル)メチル)テレフタレートを含むエステル化生成物混合物を形成すること、
(ii)芳香環の水素化に有効な触媒の存在下に第一の水素化ゾーンにおいて、前記エステル化生成物混合物を水素と接触させ、ビス(4−メチルシクロヘキシル)メチル)シクロヘキサン−1,4−ジカルボキシレートを含む液体エフルエントを製造すること、
(iii)第二の水素化ゾーンにおいてエステル水素化触媒の存在下に、前記第一の水素化ゾーンからの前記エフルエントを水素と接触させ、1,4−シクロヘキサンジメタノール、4,4'−オキシビス(メチレン)ビス(メチルシクロヘキサン)及び(4−メチルシクロヘキシル)メタノールを含む水素化生成物を製造すること、及び、
(iv)工程(iii)からの(4−メチルシクロヘキシル)メタノールの少なくとも一部を工程(i)にリサイクルすること、
を含む。
我々の方法に出発材料として使用されるMCHMは1,4−シクロヘキサンジメタノールの製造における副生成物として生じる。このように、このエステル化プロセスは全体としてのCHDMプロセス中に新たな材料(例えば、テレフタル酸ジメチルを生成するためのメタノール)を導入しないので、我々の新規の方法はテレフタル酸からの1,4−シクロヘキサンジメタノールの調製に要求される装置の量を低減し、そして最終製品の精製を単純化する。本発明の方法は、また、イソフタル酸からの1,3−シクロヘキサンジメタノールの調製にも使用されうる。
(i)過圧で、外来性触媒の非存在下に、約220℃〜約280℃の温度で反応ゾーンにて、約2:1〜約5:1のアルコール/酸のモル比でテレフタル酸及び(4−メチルシクロヘキシル)メタノールを接触させ、その間に反応ゾーンから水を除去し、ビス(4−メチルシクロヘキシル)メチル)テレフタレート及び未反応(4−メチルシクロヘキシル)メタノールを含むエステル化生成物混合物を形成すること、
(ii)アルミナ上のパラジウムの触媒の存在下に第一の水素化ゾーンにおいて、エステル化生成物混合物を水素と接触させ、ビス(4−メチルシクロヘキシル)メチル)シクロヘキサン−1,4−ジカルボキシレートを含む液体エフルエントを製造すること、
(iii)第二の水素化ゾーンにおいて亜クロム酸銅触媒の存在下に、前記第一の水素化ゾーンからの前記エフルエントを水素と接触させ、1,4−シクロヘキサンジメタノール、4,4'−オキシビス(メチレン)ビス(メチルシクロヘキサン)及び(4−メチルシクロヘキシル)メタノールを含む水素化生成物を製造すること、
(iv)水素化生成物から(4−メチルシクロヘキシル)メタノールを蒸留により回収すること、及び、
(v)(4−メチルシクロヘキシル)メタノールの少なくとも一部を工程(i)にリサイクルすること、
を含む。
(i)芳香環の水素化に有効な触媒の存在下に第一の水素化ゾーンにおいてビス(4−メチルシクロヘキシル)メチル)テレフタレートを水素と接触させ、ビス(4−メチルシクロヘキシル)メチル)シクロヘキサン−1,4−ジカルボキシレートを含む液体エフルエントを製造すること、
(ii)第二の水素化ゾーンにおいてエステル水素化触媒の存在下に、前記第一の水素化ゾーンからの前記エフルエントを水素と接触させ、1,4−シクロヘキサンジメタノール、4,4'−オキシビス(メチレン)ビス(メチルシクロヘキサン)及び(4−メチルシクロヘキシル)メタノールを含む水素化生成物を製造すること、
(iii)工程(ii)からの水素化生成物を蒸留して、水素化生成物中の主要部分の(4−メチルシクロヘキシル)メタノールを含む留出物、及び、水素化生成物中の主要部分の1,4−シクロヘキサンジメタノール及び4,4'−オキシビス(メチレン)ビス(メチルシクロヘキサン)を含む蒸留ボトムを回収すること、
(iv)前記蒸留ボトム中の主要部分の1,4−シクロヘキサンジメタノールを含む下層、及び、前記蒸留ボトム中の主要部分の4,4’−オキシビス(メチレン)ビス(メチルシクロヘキサン)を含む上層を、前記蒸留ボトムに形成させること、及び、
(v)工程(iv)の上層及び下層を分離し、蒸留により該下層から1,4−シクロヘキサンジメタノールを回収すること、
を含む。
上記の方法は上述したようなエステル化法、水素化工程、触媒、温度、圧力、反応器配置及び製品の種々の実施形態を任意の組み合わせで含むことが理解されるべきである。
(i)約180℃〜約250℃の温度及び約50〜約170バールゲージの圧力で、アルミナ上パラジウム触媒の固定床を含む第一の水素化ゾーンに、ビス(4−メチルシクロヘキシル)メチル)テレフタレート及び(4−メチルシクロヘキシル)メタノールを含むエステル化反応生成物を水素とともにフィードし、ビス(4−メチルシクロヘキシル)メチル)シクロヘキサン−1,4−ジカルボキシレートを含む液体エフルエントを製造すること、
(ii)約180〜約300℃の温度及び約100〜約400バールゲージの圧力で、亜クロム酸銅触媒を含む固定床を含む第二の水素化ゾーンに、工程(i)からの液体エフルエントを水素とともにフィードし、1,4−シクロヘキサンジメタノール、(4−メチルシクロヘキシル)メタノール及び4,4'−オキシビス(メチレン)ビス(メチルシクロヘキサン)を含む水素化生成物を製造すること、
(iii)工程(ii)からの水素化生成物を蒸留して、水素化生成物中の主要部分の(4−メチルシクロヘキシル)メタノールを含む留出物、及び、水素化生成物中の主要部分の1,4−シクロヘキサンジメタノール及び4,4'−オキシビス(メチレン)ビス(メチルシクロヘキサン)を含む蒸留ボトムを回収すること、
(iv)前記蒸留ボトム中の主要部分の1,4−シクロヘキサンジメタノールを含む下層、及び、前記蒸留ボトム中の主要部分の4,4’−オキシビス(メチレン)ビス(メチルシクロヘキサン)を含む上層を、前記蒸留ボトムに形成させること、
(v)工程(iv)の上層及び下層を分離し、蒸留により該下層から1,4−シクロヘキサンジメタノールを回収すること、及び、
(vi)工程(iii)の留出物からの(4−メチルシクロヘキシル)メタノールをエステル化プロセスに通過させ、ビス(4−メチルシクロヘキシル)メチル)テレフタレートを製造すること、
を含む、1,4−シクロヘキサンジメタノールの調製方法である。
上記の方法は、上述のようなエステル化プロセス、水素化工程、触媒、温度、圧力、反応器配置及び生成物の種々の実施形態を任意の組み合わせで含むことが意図される。
(i)過圧で約200℃〜約300℃の温度で反応ゾーンにて、少なくとも2:1のアルコール/酸のモル比でテレフタル酸及び(4−メチルシクロヘキシル)メタノールを接触させ、その間に反応ゾーンから水を除去し、ビス(4−メチルシクロヘキシル)メチル)テレフタレート及び未反応(4−メチルシクロヘキシル)メタノールを含むエステル化生成物混合物を形成すること、
(ii)芳香環の水素化に有効な触媒の存在下に第一の水素化ゾーンにおいて、エステル化生成物混合物を水素と接触させ、ビス(4−メチルシクロヘキシル)メチル)シクロヘキサン−1,4−ジカルボキシレートを含む液体エフルエントを製造すること、
(iii)第二の水素化ゾーンにおいてエステル水素化触媒の存在下に、前記第一の水素化ゾーンからの前記エフルエントを水素と接触させ、1,4−シクロヘキサンジメタノール、4,4'−オキシビス(メチレン)ビス(メチルシクロヘキサン)及び(4−メチルシクロヘキシル)メタノールを含む水素化生成物を製造すること、
(iv)工程(iii)からの水素化生成物を蒸留して、水素化生成物中の主要部分の(4−メチルシクロヘキシル)メタノールを含む留出物、及び、水素化生成物中の主要部分の1,4−シクロヘキサンジメタノール及び4,4'−オキシビス(メチレン)ビス(メチルシクロヘキサン)を含む蒸留ボトムを回収すること、
(v)前記蒸留ボトム中の主要部分の1,4−シクロヘキサンジメタノールを含む下層、及び、前記蒸留ボトム中の主要部分の4,4’−オキシビス(メチレン)ビス(メチルシクロヘキサン)を含む上層を、前記蒸留ボトムに形成させること、
(vi)工程(v)の上層及び下層を分離し、蒸留により該下層から1,4−シクロヘキサンジメタノールを回収すること、及び、
(vii)工程(iv)からの(4−メチルシクロヘキシル)メタノールの少なくとも一部を工程(i)にリサイクルすること、
を含む。
上記の方法は上述したようなエステル化法、水素化工程、触媒、温度、圧力、反応器配置及び製品の種々の実施形態を任意の組み合わせで含む。
(i)過圧で、外来性触媒の非存在下に、約220℃〜約280℃の温度で反応ゾーンにて、約2:1〜約5:1のアルコール/酸のモル比でテレフタル酸及び(4−メチルシクロヘキシル)メタノールを接触させ、その間に反応ゾーンから水を除去し、ビス(4−メチルシクロヘキシル)メチル)テレフタレート及び未反応(4−メチルシクロヘキシル)メタノールを含むエステル化生成物混合物を形成すること、
(ii)エステル化生成物混合物から未反応(4−メチルシクロヘキシル)メタノールを蒸留により回収し、精製済みエステル化生成物混合物を形成し、そして未反応(4−メチルシクロヘキシル)メタノールを工程(i)の反応ゾーンにリサイクルすること、
(iii)アルミナ上のパラジウムの触媒の存在下に第一の水素化ゾーンにおいて、精製済みエステル化生成物混合物を水素と接触させ、ビス(4−メチルシクロヘキシル)メチル)シクロヘキサン−1,4−ジカルボキシレートを含む液体エフルエントを製造すること、
(iv)第二の水素化ゾーンにおいて亜クロム酸銅触媒の存在下に、前記第一の水素化ゾーンからの前記エフルエントを水素と接触させ、1,4−シクロヘキサンジメタノール、4,4'−オキシビス(メチレン)ビス(メチルシクロヘキサン)及び(4−メチルシクロヘキシル)メタノールを含む水素化生成物を製造すること、
(v)工程(iv)からの水素化生成物を蒸留し、水素化生成物中の主要部分の(4−メチルシクロヘキシル)メタノールを含む留出物、及び、水素化生成物中の主要部分の1,4−シクロヘキサンジメタノール及び4,4'−オキシビス(メチレン)ビス(メチルシクロヘキサン)を含む蒸留ボトムを回収すること、
(vi)前記蒸留ボトム中の主要部分の1,4−シクロヘキサンジメタノールを含む下層、及び、前記蒸留ボトム中の主要部分の4,4’−オキシビス(メチレン)ビス(メチルシクロヘキサン)を含む上層を、前記蒸留ボトムに形成させること、及び、
(vii)工程(vi)の上層及び下層を分離し、蒸留により該下層から1,4−シクロヘキサンジメタノールを回収すること、及び、
(viii)工程(v)からの(4−メチルシクロヘキシル)メタノールの少なくとも一部を工程(i)の反応ゾーンにリサイクルすること、
を含む。
上記の方法は上述したようなエステル化プロセス、水素化工程、触媒、温度、圧力、反応器配置及び製品の種々の実施形態を任意の組み合わせで含むことが理解される。
1.(i)芳香環の水素化に有効な触媒の存在下に第一の水素化ゾーンにおいてビス(4−メチルシクロヘキシル)メチル)テレフタレートを水素と接触させ、ビス(4−メチルシクロヘキシル)メチル)シクロヘキサン−1,4−ジカルボキシレートを含む液体エフルエントを製造すること、
(ii)第二の水素化ゾーンにおいてエステル水素化触媒の存在下に、前記第一の水素化ゾーンからの前記エフルエントを水素と接触させ、1,4−シクロヘキサンジメタノール、4,4'−オキシビス(メチレン)ビス(メチルシクロヘキサン)及び(4−メチルシクロヘキシル)メタノールを含む水素化生成物を製造すること、
(iii)工程(ii)からの水素化生成物を蒸留して、水素化生成物中の主要部分の(4−メチルシクロヘキシル)メタノールを含む留出物、及び、水素化生成物中の主要部分の1,4−シクロヘキサンジメタノール及び4,4'−オキシビス(メチレン)ビス(メチルシクロヘキサン)を含む蒸留ボトムを回収すること、
(iv)前記蒸留ボトム中の主要部分の1,4−シクロヘキサンジメタノールを含む下層、及び、前記蒸留ボトム中の主要部分の4,4’−オキシビス(メチレン)ビス(メチルシクロヘキサン)を含む上層を、前記蒸留ボトムに形成させること、及び、
(v)工程(iv)の上層及び下層を分離し、蒸留により該下層から1,4−シクロヘキサンジメタノールを回収すること、
を含む、1,4−シクロヘキサンジメタノールの調製方法。
本発明は下記の非限定的な実施例によりさらに記載されそして例示される。
テレフタル酸(10モル)及び50モルの(4−メチルシクロヘキシル)メタノール (「MCHM」)を、2ガロン容量、13.5バールゲージ(196psig)の圧力能力及び約0.3トルの真空能力を有するオイルジャケット付きパイロット規模バッチ反応器に装填した。反応器は中混合を提供するバブルヘリカルスターラを有した。その装置は圧力下に直接反応混合物サンプリングを可能にするサイドサンプルポートを備えた。別個の熱オイルコントロールを有する還流凝縮器は装置ヘッドに直接取り付けられており、部分蒸気/液体分離を可能としていた。水及び他の液体凝縮物を捕獲するために還流凝縮器にウォータジャケット付きカラムを取り付けた。
テレフタル酸 (10モル)及びMCHM (50モル)を例1に記載の装置と同一の装置に装填した。反応体を、5.0バールゲージ(73psig)、260℃、カラム温度を150℃に維持し、3時間攪拌した。反応器温度を270℃に上げ、そして1時間30分保持した。反応水を蒸留により除去した。カラムの設定点を最終保持時間の間に180℃に上げた。反応は2時間30分間以内に完了したようである。270℃の最終条件で、ある量の追加のMCHM凝縮物を捕獲したが、反応水をほとんど又は全く回収しなかった。プロトンNMRスペクトルはTPAのビス(4−メチルシクロヘキシル)メチル)テレフタレートへの最終的な転化率が96%であることを示した。ビス(4−メチルシクロヘキシル)メチル)テレフタレートに加えて、GC/MSはトレース量のTPA、トレース量のTPAのMCHMモノエステル、未反応MCHM及びトレース量の他の不純物を示した。
例2のエステル化反応を繰り返したが、280℃でさらに1時間30分間の反応時間であった。プロトンNMRスペクトルはTPAのビス(4−メチルシクロヘキシル)メチル)テレフタレートへの最終転化率が98%であることを示した。GC/MS分析は例1と同様であった。
例2のエステル化反応を繰り返したが、4:1のTPA:MCHMモル比を用いた。反応は3.5時間後に完了したようである。プロトンNMR分析はTPAの転化率が98%及び96%であることを示した。GC/MS分析は例2と同様の結果を示した。
例2のエステル化反応を繰り返したが、3:1のTPA:MCHMモル比を用いた。反応は4時間後に完了したようである。プロトンNMR分析はTPAの転化率が92%及び97%であることを示した。GC/MS分析は例2、4及び5と同様の結果を示した。
例2のエステル化反応を繰り返したが、2:1のTPA:MCHMモル比を用いた。反応は4時間後に完了したようである。NMR分析はTPAの転化率が93%及び91%であることを示した。GC/MS分析は例2、4、5、6及び7と同様の結果を示した。
TPA(0.5モル)及びMCHM(2.0モル)を500mL丸底フラスコに装填し(TPA:MCHMモル比4:1)、そして200℃で大気圧下に48時間攪拌した。実質的な量の未溶解TPAは反応容器内に残り、そして非常に少量の水を回収し、そのことはエステル化が不完全であったことを示した。分析データを回収しなかった。
例10の反応を繰り返したが、2:1のTPA:MCHMモル比を用いた。結果は例10に関して得られたものと同様であった。
TPA(2.5モル)及びMCHM(7.6モル)を、約1〜1.5ガロン容量を有し、13.5バールゲージ(196psig)の圧力能力を有し、電気トレース蒸留カラムならびにホットオイルジャケット付きシェルアンドチューブ型凝縮器と次のウォータジャケット付きシェルアンドチューブ型凝縮器を備えた電気加熱実験室規模連続攪拌タンク反応器に装填して、7つの実験を行った。その装置は中混合を提供するためのピッチブレードスターラを有した。反応器と少なくとも同等でかつ一致している圧力等級を有する水冷式容器中に水及び他の凝縮物は捕獲された。反応体を4.8バールゲージ(70psig)で260℃にて8時間、次いで、270℃で1時間、そして最終的に280℃で1時間攪拌した。カラム温度は180℃であった。プロトンNMRによる反応生成物の分析はすべての7つの実験でのTPA転化率は96〜99%であったことを示した。
例12と同一の装置を用いて、TPA(2.5モル)及びMCHM(5.35モル)を、2.4〜5.2バールゲージ (35〜75psig)の範囲の圧力で7〜8時間攪拌して、4つの実験を行った。反応の間に、温度を140℃から295℃に上昇させた。TPA転化率はプロトンNMRにより91〜98%であった。
例13と同一の装置を用いて、TPA(2.5モル)及びMCHM(7.1モル)を、2.4バールゲージ (35psig)で8〜9時間攪拌して、2つの実験を行った。反応の間に、温度を255℃から275℃に上昇させた。TPA転化率はNMRにより80〜98%であった。1つの実験での低い転化率は蒸留カラムへのTPAの同伴及び低混合によるものと信じられる。
ビス(4−メチルシクロヘキシル)メチル)テレフタレート(本明細書中にて「DXT」と略す)をバッチオートクレーブにおいて水素化した。DXT出発材料を、1,4−ジメチルシクロヘキサンジカルボキシレート (「DMCD」と略す)中に20質量%の濃度で溶解した。この混合物(220g)を10gのPd/Al203触媒とともにバッチオートクレーブに装填し、そして124.1.バールゲージ(1800psig)及び200℃で1時間水素化した。フィード材料及び最終生成物材料のサンプルを回収し、そしてガスクロマトグラフィー(GC)により分析し、面積%の結果を表1に示した。フィードサンプル及び反応生成物及びエフルエントをAgilent Model 6890を用いたキャピラリーガスクロマトグラフィー又は同等のガスクロマトグラフで熱導電性ディテクタを装備したものを用いて分析した。結果を面積百分率として提供する。GCサンプル(1マイクロリットル)をヘリウムキャリアガスを用いて0.50ミクロン(30m×0.25mm)DB−WAX カラム上に希釈せずに注入した。GCカラムの温度を100℃で2分間維持し、その後、16℃/分で240℃へとプログラムした。240℃の最終温度を20時間維持した。インジェクションポートは100:1スプリット比を用いた。表1において、ビス(4−メチルシクロヘキシル)メチル)シクロヘキサン−l,4−ジカルボキシレート水素化生成物は「DXCD」と略しており、そして副生成物である(4−メチルシクロヘキシル)メチル4−メチルシクロヘキサンカルボキシレートは「MCHMエステル」と略している。DXTからDXCDへの転化率は97%であった。データは、また、MCHM及びMCHMエステルの濃度の増加を示す。
DXCD(800g、83%のDXCDと残部のMCHM及び他の不純物(1.7モルのDXCD))を4100psi及び250℃で40gのCuCr触媒により5時間水素化した。表2中のフィード及び生成物サンプル分析に示されるとおり、出発DXCDの約95%をこの間にCHDMへと転化した。表2において、TPAのMCHMモノエステルを「モノエステル(Monoester)」とラベル化した。分析をガスクロマトグラフィーにより行い、面積%として示す。
124.1バールゲージ(1800psig)及び180〜225℃で固定床反応装置中でDXT材料を連続的に水素化した。反応器として72インチの長さ及び1インチの内径を有する垂直トリクルベッド反応器を用いて、実験を連続操作モードで行った。反応器の温度を反応器の壁内に挿入した10本の一連の熱電対で測定した。反応器に、830mL(519g)のPd/α−Al203触媒押出成形物を装填した。触媒を20mLのPenn Stateパッキング及び104mLのガラスビーズで支持した。追加の400mLのガラスビーズを触媒上に配置した。
例16に記載されたのと同一の反応装置を用いて、ジエーテル生成の速度を低減しそしてMCHMの消費を限定するために触媒の非存在下に調製したDXTフィード材料を用いたDXTからDXCDへの第二の連続水素化を行った。さらに、水素化を137.9バールゲージ(2000psig)で、低い酸度のPd/α−Al2O3触媒(750mL、662.8g)及びより低い温度 (200℃)を用いて行った。フィード材料、生成物サンプルの分析を表4に示す。分析をガスクロマトグラフィーにより行い、そして面積%として示す。
表3に示す第一の水素化の生成物はさらに反応してCHDMを生じた。この反応はトリクルベッド反応器中で225℃及び344.7バールゲージ(5000psig)でCuCrを触媒として用いて行った。分析をガスクロマトグラフィーにより行っており、そして面積%として示す。典型的な生成物サンプルの分析を表5に示す。
MCHM、CHDM、MCHM−ジエーテル及び他の種々の副生成物を含む粗製最終生成物を連続水素化分解操作から分離した。粗製生成物をガスクロマトグラフィーにより分析し、そして下記の表6に示す(単純化のためにトレース量の不純物を除く)。MCHM−ジエーテルの3つの異性体はシクロヘキサン環のシス/トランス異性体のためにガスクロマトグラフィーで見ることができる。
Claims (17)
- (i)芳香環の水素化に有効な触媒の存在下に第一の水素化ゾーンにおいてビス(4−メチルシクロヘキシル)メチル)テレフタレートを水素と接触させ、ビス(4−メチルシクロヘキシル)メチル)シクロヘキサン−1,4−ジカルボキシレートを含む液体エフルエントを製造すること、
(ii)第二の水素化ゾーンにおいてエステル水素化触媒の存在下に、前記第一の水素化ゾーンからの前記エフルエントを水素と接触させ、1,4−シクロヘキサンジメタノール、4,4'−オキシビス(メチレン)ビス(メチルシクロヘキサン)及び(4−メチルシクロヘキシル)メタノールを含む水素化生成物を製造すること、
(iii)工程(ii)からの水素化生成物を蒸留して、水素化生成物中の主要部分の(4−メチルシクロヘキシル)メタノールを含む留出物、及び、水素化生成物中の主要部分の1,4−シクロヘキサンジメタノール及び4,4'−オキシビス(メチレン)ビス(メチルシクロヘキサン)を含む蒸留ボトムを回収すること、
(iv)前記蒸留ボトム中の主要部分の1,4−シクロヘキサンジメタノールを含む下層、及び、前記蒸留ボトム中の主要部分の4,4’−オキシビス(メチレン)ビス(メチルシクロヘキサン)を含む上層を、前記蒸留ボトムに形成させること、及び、
(v)工程(iv)の上層及び下層を分離し、蒸留により該下層から1,4−シクロヘキサンジメタノールを回収すること、
を含む、1,4−シクロヘキサンジメタノールの調製方法。 - ビス(4−メチルシクロヘキシル)メチル)テレフタレートを、テレフタル酸を(4−メチルシクロヘキシル)メタノールによりエステル化することにより製造する、請求項1記載の方法。
- 工程(i)のビス(4−メチルシクロヘキシル)メチル)テレフタレートを、約150〜約350℃の温度及び約50〜400バールゲージの圧力で水素と接触させ、そして芳香環の水素化に有効な触媒は触媒担体材料に堆積されたパラジウム、白金、ニッケル、ルテニウム又はそれらの組み合わせを含む、請求項1記載の方法。
- 工程(i)のビス(4−メチルシクロヘキシル)メチル)テレフタレートを、約180〜約250℃の温度及び約50〜170バールゲージの圧力で水素と接触させ、前記触媒はパラジウム、ルテニウム又はそれらの組み合わせを含み、そして前記触媒担体材料はアルミナ、シリカ−アルミナ、チタニア、ジルコニア、クロム酸化物、グラファイト、炭化ケイ素又はそれらの組み合わせを含む、請求項1記載の方法。
- 工程(i)の触媒はアルミナ上にパラジウムを含む、請求項1記載の方法。
- 第一の水素化ゾーンからのエフルエントを、工程(ii)において、180〜約300℃の温度及び約40〜約400バールゲージの圧力で水素と接触させ、そしてエステル水素化触媒は少なくとも1種の第VIII族金属、銅含有触媒又はそれらの組み合わせを含む、請求項1記載の方法。
- 工程(ii)のエステル水素化触媒は亜クロム酸銅、酸化銅、ラネーニッケル、ラネーコバルト又はそれらの組み合わせを含み、そして場合により、亜鉛、バリウム、カルシウム、マンガン、マグネシウム、ニッケル、ルテニウム、ランタン、チタン又はそれらの組み合わせにより促進される、請求項1記載の方法。
- 前記下層は下層の合計質量を基準として少なくとも50質量%の1,4−シクロヘキサンジメタノールを含む、請求項1記載の方法。
- 前記上層は上層の合計質量を基準として少なくとも70質量%の4,4’−オキシビス(メチレン)ビス(メチルシクロヘキサン)を含む、請求項1記載の方法。
- 工程(iii)において回収される(4−メチルシクロヘキシル)メタノールを、テレフタル酸のエステル化によるビス(4−メチルシクロヘキシル)メチル)テレフタレートの調製方法に通過させる、請求項1記載の方法。
- (i)約180℃〜約250℃の温度及び約50〜約170バールゲージの圧力で、アルミナ上パラジウム触媒の固定床を含む第一の水素化ゾーンに、ビス(4−メチルシクロヘキシル)メチル)テレフタレート及び(4−メチルシクロヘキシル)メタノールを含むエステル化反応生成物を水素とともにフィードし、ビス(4−メチルシクロヘキシル)メチル)シクロヘキサン−1,4−ジカルボキシレートを含む液体エフルエントを製造すること、
(ii)約180〜約300℃の温度及び約100〜約400バールゲージの圧力で、亜クロム酸銅触媒を含む固定床を含む第二の水素化ゾーンに、工程(i)からの液体エフルエントを水素とともにフィードし、1,4−シクロヘキサンジメタノール、4−メチルシクロヘキサンメタノール及び4,4'−オキシビス(メチレン)ビス(メチルシクロヘキサン)を含む水素化生成物を製造すること、
(iii)工程(ii)からの水素化生成物を蒸留して、水素化生成物中の主要部分の(4−メチルシクロヘキシル)メタノールを含む留出物、及び、水素化生成物中の主要部分の1,4−シクロヘキサンジメタノール及び4,4'−オキシビス(メチレン)ビス(メチルシクロヘキサン)を含む蒸留ボトムを回収すること、
(iv)前記蒸留ボトム中の主要部分の1,4−シクロヘキサンジメタノールを含む下層、及び、前記蒸留ボトム中の主要部分の4,4’−オキシビス(メチレン)ビス(メチルシクロヘキサン)を含む上層を、前記蒸留ボトムに形成させること、
(v)工程(iv)の上層及び下層を分離し、蒸留により該下層から1,4−シクロヘキサンジメタノールを回収すること、及び、
(vi)工程(iii)の留出物からの(4−メチルシクロヘキシル)メタノールをエステル化プロセスを通過させ、ビス(4−メチルシクロヘキシル)メチル)テレフタレートを製造すること、
を含む、1,4−シクロヘキサンジメタノールの調製方法。 - 前記下層は下層の合計質量を基準として少なくとも50質量%の1,4−シクロヘキサンジメタノールを含む、請求項11記載の方法。
- 前記下層は下層の合計質量を基準として5質量%以下の1,4−シクロヘキサンジメタノールを含む、請求項11記載の方法。
- 前記上層は上層の合計質量を基準として少なくとも70質量%の4,4’−オキシビス(メチレン)ビス(メチルシクロヘキサン)を含む、請求項11記載の方法。
- 前記上層は上層の合計質量を基準として少なくとも80質量%の4,4’−オキシビス(メチレン)ビス(メチルシクロヘキサン)を含む、請求項11記載の方法。
- 工程(iii)において回収される(4−メチルシクロヘキシル)メタノールを、テレフタル酸のエステル化によるビス(4−メチルシクロヘキシル)メチル)テレフタレートの調製方法に通過させる、請求項11記載の方法。
- 工程(iii)において回収される(4−メチルシクロヘキシルメチル)メタノールの量は工程(i)の全エステル化反応生成物を調製するのに十分である、請求項16記載の方法。
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