JP2015003892A - Method for producing polyol compound - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、触媒の存在下、ヒドロキシメチル基又はホルミル基を有するフラン化合物を還元・開環して当該フラン化合物に対応するポリオール化合物を製造する方法に関する。 The present invention relates to a method for producing a polyol compound corresponding to a furan compound by reducing and opening a furan compound having a hydroxymethyl group or a formyl group in the presence of a catalyst.
従来、ホルミル基を有するフラン化合物、例えば、フルフラールを還元・開環して対応するポリオール化合物を製造する方法としては、例えば、酸化白金触媒を用いる方法(例えば、非特許文献1参照)、ニッケル−銅−マンガン触媒を用いる方法(例えば、特許文献1参照)、銅をアルミナに担持した触媒(例えば、特許文献2参照)、及び、白金とコバルトをアルミナに担持した触媒を用いる方法(例えば、非特許文献2参照)が知られている。また、ヒドロキシメチル基を有するフラン化合物、例えば、フルフリルアルコールを還元・開環して対応するポリオール化合物を製造する方法としては、銅クロム触媒を用いる方法(例えば、非特許文献3参照)が知られている。 Conventionally, as a method for producing a corresponding polyol compound by reducing and ring-opening a furan compound having a formyl group, for example, furfural, for example, a method using a platinum oxide catalyst (see, for example, Non-Patent Document 1), nickel- A method using a copper-manganese catalyst (see, for example, Patent Document 1), a catalyst in which copper is supported on alumina (see, for example, Patent Document 2), and a method using a catalyst in which platinum and cobalt are supported on alumina (for example, non-patents) Patent Document 2) is known. In addition, as a method of producing a corresponding polyol compound by reducing and opening a furan compound having a hydroxymethyl group, for example, furfuryl alcohol, a method using a copper chromium catalyst (for example, see Non-Patent Document 3) is known. It has been.
しかしながら、提案されている上記いずれの触媒を用いる方法においても、高温高圧を必要とする、フラン化合物環内の二重結合或いはフラン化合物が有するホルミル基が完全に還元されない、開環されていない中間体若しくは重合物が生成する、及び/又は、フラン環の選択的解裂が進行せずに目的とは異なる位置異性体(例えば、1,2−ペンタンジオール)が生成するという問題があった。なお、下記反応式では、フルフラールを出発原料とした反応を例示している。下記反応式では、中間体として、フルフリルアルコール、2−ホルミルフラン、及び2−ヒドロキシメチルテトラヒドロフランが生じている。また、従来の技術では、目的物である1,5−ペンタンジオール以外に、位置異性体である1,2−ペンタンジオールも生成することがあった。 However, in any of the above-described methods using the catalyst, a high temperature and high pressure are required, and the double bond in the furan compound ring or the formyl group of the furan compound is not completely reduced, and the intermediate is not ring-opened. Or a polymer, and / or a selective regioisomer (for example, 1,2-pentanediol) different from the intended purpose is produced without selective cleavage of the furan ring. In addition, in the following reaction formula, the reaction which used furfural as a starting material is illustrated. In the following reaction formula, furfuryl alcohol, 2-formylfuran, and 2-hydroxymethyltetrahydrofuran are generated as intermediates. In addition, in the prior art, in addition to the target 1,5-pentanediol, 1,2-pentanediol, which is a regioisomer, may also be generated.
そのため、上記の問題点を解消することが可能であり、且つ工業的に好適なフラン化合物からポリオール化合物の製造方法の提供することが望まれていた。 Therefore, it has been desired to provide a method for producing a polyol compound from a furan compound that can solve the above problems and is industrially suitable.
そこで、本発明は、上記問題点を解決し、ヒドロキシメチル基又はホルミル基を有するフラン化合物から、高い反応速度で、高収率且つ高選択的にポリオール化合物を製造することが可能となる方法を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention solves the above-described problems, and provides a method capable of producing a polyol compound with high yield and high selectivity from a furan compound having a hydroxymethyl group or a formyl group at a high reaction rate. The purpose is to provide.
そこで、本発明は、第1の側面において、上記問題点を解決し、ヒドロキシメチル基又はホルミル基を有するフラン化合物から、高い反応速度で、高収率且つ高選択的にポリオール化合物を製造することが可能であり、工業的生産に適用し得る触媒を用いることによって、高い反応速度で、高収率且つ高選択的にポリオール化合物を製造することが可能であり、工業的生産に適用し得るポリオール化合物の製造方法を提供することを課題とする。 Therefore, in the first aspect, the present invention solves the above problems and produces a polyol compound from a furan compound having a hydroxymethyl group or a formyl group at a high reaction rate and with high yield. It is possible to produce a polyol compound with high reaction rate, high yield and high selectivity by using a catalyst that can be applied to industrial production, and can be applied to industrial production. It is an object to provide a method for producing a compound.
本発明の課題は、水素源の存在下、下記一般式(1a)、(1b)、(1c)、(1d)及び(1e)からなる群から選ばれる少なくとも一種のフラン化合物と、
周期表第3族〜11族の金属のいずれか1種を含む金属化合物(A)と、
酸化ルテニウム化合物(B1)及び周期表第8〜11族の金属のいずれか1種を含む高原子価化合物(B2)からなる群より選択される少なくとも1種を含む化合物(B)と、
周期表第5族、6族又は7族の金属を含む金属酸化物(C)と、を混合し還元処理して得られる水素化分解用触媒と、
を、塩基性条件下で接触させた後、次いで酸性条件下にて接触させて、下記一般式(2a)又は(2b)で示されるポリオール化合物を得る、ポリオール化合物の製造方法。
An object of the present invention is to provide at least one furan compound selected from the group consisting of the following general formulas (1a), (1b), (1c), (1d) and (1e) in the presence of a hydrogen source;
A metal compound (A) containing any one of metals of Groups 3 to 11 of the periodic table;
A compound (B) containing at least one selected from the group consisting of a ruthenium oxide compound (B1) and a high-valence compound (B2) containing any one of metals in Groups 8 to 11 of the periodic table;
A metal oxide (C) containing a metal of Group 5, Group 6 or Group 7 of the periodic table, and a hydrocracking catalyst obtained by reduction treatment,
Is contacted under basic conditions, and then is contacted under acidic conditions to obtain a polyol compound represented by the following general formula (2a) or (2b).
(式(1a)、(1b)、(1c)、(1d)及び(1e)中、R1は、水素原子、炭素原子数1〜5のアルキル基、ホルミル基又はヒドロキシメチル基を示し、R2及びR3は、それぞれ独立に、水素原子又は炭素原子数1〜5のアルキル基を示し、R4はホルミル基又はヒドロキシメチル基を示し、R1及びR2、並びに、R2及びR3は、互いに結合してそれぞれ独立に環を形成していてもよい。) (In formulas (1a), (1b), (1c), (1d) and (1e), R 1 represents a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, a formyl group or a hydroxymethyl group; 2 and R 3 each independently represent a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, R 4 represents a formyl group or a hydroxymethyl group, R 1 and R 2 , and R 2 and R 3 May be bonded to each other to form a ring independently.)
(式(2a)及び(2b)中、R2及びR3は、それぞれ独立に、水素原子又は炭素原子数1〜5のアルキル基を示し、R1aは、水素原子、炭素原子数1〜5のアルキル基又はヒドロキシメチル基を示し、R1a及びR2、並びに、R2及びR3は、互いに結合してそれぞれ独立に環を形成していてもよい。)
によって解決される。
(In formulas (2a) and (2b), R 2 and R 3 each independently represent a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, and R 1a represents a hydrogen atom or 1 to 5 carbon atoms. And R 1a and R 2 , and R 2 and R 3 may be bonded to each other to form a ring independently.)
Solved by.
(水素化分解用触媒)
本発明の好適な実施形態を以下に説明する。
(Catalyst for hydrocracking)
A preferred embodiment of the present invention will be described below.
本実施形態の水素化分解用触媒は、成分(1)、成分(2)及び成分(3)を混合して還元処理して得られる触媒である。このような水素化分解用触媒は、例えば、成分(1)、成分(2)及び成分(3)を混合した後、得られた混合物を還元処理することによって得ることができる。
(1)周期表第3族〜11族の金属のいずれかを含む金属化合物(A)
(2)酸化ルテニウム化合物(B1)、及び周期表第8〜11族の金属のいずれかを含む高原子価化合物(B2)からなる群より選択される少なくとも一種を含む化合物(B)
(3)周期表第5族、6族又は7族の金属を含む金属酸化物(C)
The hydrocracking catalyst of the present embodiment is a catalyst obtained by mixing component (1), component (2) and component (3) and performing a reduction treatment. Such a hydrocracking catalyst can be obtained, for example, by mixing the component (1), the component (2) and the component (3) and then reducing the resulting mixture.
(1) Metal compound (A) containing any one of metals of Group 3 to Group 11 of the periodic table
(2) Compound (B) containing at least one selected from the group consisting of a ruthenium oxide compound (B1) and a high-valence compound (B2) containing any one of metals in Groups 8 to 11 of the periodic table
(3) Metal oxide (C) containing a metal of Group 5, 6 or 7 of the periodic table
(1)金属化合物(A)
本実施形態において使用する金属化合物(A)における周期表第3族〜11族の金属としては、例えば、スカンジウム、イットリウム、ランタン、セリウム、ネオジム、サマリウム、イッテルビウム、ルテチウム、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、バナジウム、ニオブ、タンタル、クロム、モリブデン、タングステン、マンガン、レニウム、鉄、ルテニウム、オスミウム、コバルト、ロジウム、イリジウム、ニッケル、パラジウム、白金、銅、銀、金等が挙げられる。これらのうち、好ましくはランタン、イッテルビウム、ジルコニウム、ハフニウム、ニオブ、タンタル、モリブデン、タングステン、レニウム、ルテニウム、コバルト、ロジウム、イリジウム、パラジウム、白金、銅、金であり、より好ましくはルテニウム、ロジウム、イリジウム、白金である。すなわち、金属化合物(A)は、周期表第3族〜11族に属する金属元素のいずれか1種を構成元素として有する化合物である。
(1) Metal compound (A)
Examples of metals of Group 3 to Group 11 of the periodic table in the metal compound (A) used in the present embodiment include scandium, yttrium, lanthanum, cerium, neodymium, samarium, ytterbium, lutetium, titanium, zirconium, hafnium, and vanadium. Niobium, tantalum, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, rhenium, iron, ruthenium, osmium, cobalt, rhodium, iridium, nickel, palladium, platinum, copper, silver, gold and the like. Of these, lanthanum, ytterbium, zirconium, hafnium, niobium, tantalum, molybdenum, tungsten, rhenium, ruthenium, cobalt, rhodium, iridium, palladium, platinum, copper, gold, and more preferably ruthenium, rhodium, iridium. , Platinum. That is, the metal compound (A) is a compound having any one of metal elements belonging to Groups 3 to 11 of the periodic table as a constituent element.
金属化合物(A)の形態は特に限定されず、例えば、金属単体、金属合金、金属塩、金属錯体、及び金属酸化物等のいずれの形態であってもよく、水和物や有機化合物の付加体であってもよい。また、金属化合物(A)が担体に担持されていてもよい。なお、これらの金属化合物(A)は、一種を単独で又は二種以上を混合して使用してもよい。 The form of the metal compound (A) is not particularly limited, and may be any form such as a simple metal, a metal alloy, a metal salt, a metal complex, and a metal oxide, and addition of a hydrate or an organic compound. It may be a body. Further, the metal compound (A) may be supported on a carrier. In addition, you may use these metal compounds (A) individually by 1 type or in mixture of 2 or more types.
金属化合物(A)の具体的な例としては、例えば、三塩化ランタン、三臭化ランタン、三ヨウ化ランタン、三硝酸ランタン、リン酸ランタン、三硫酸二ランタン、三炭酸二ランタン等のランタン化合物;三塩化イッテルビウム、三臭化イッテルビウム、三硝酸イッテルビウム、三硫酸二イッテルビウム等のイッテルビウム化合物;四塩化ジルコニウム、四臭化ジルコニウム、四ヨウ化ジルコニウム、四硝酸ジルコニウム、二硫酸ジルコニウム等のジルコニウム化合物;四塩化ハフニウム、四臭化ハフニウム、四ヨウ化ハフニウム、四硝酸ハフニウム、二硫酸ハフニウム等のハフニウム化合物;五塩化ニオブ、五臭化ニオブ、五ヨウ化ニオブ等のニオブ化合物;五塩化タンタル、五臭化タンタル、五ヨウ化タンタル等のタンタル化合物;三塩化モリブデン、五塩化モリブデン、三臭化モリブデン等のモリブデン化合物;四塩化タングステン、六塩化タングステン、五臭化タングステン等のタングステン化合物;三塩化レニウム、五塩化レニウム、三ヨウ化レニウム等のレニウム化合物、三塩化ルテニウム、三臭化ルテニウム、五塩化ルテニウム二アンモニウム、六塩化ルテニウム三アンモニウム、六塩化ルテニウム二カリウム、六塩化ルテニウム二ナトリウム、六臭化ルテニウム三カリウム、六臭化ルテニウム二カリウム等のルテニウム化合物;二塩化コバルト、二臭化コバルト、二ヨウ化コバルト、二フッ化コバルト、二硝酸コバルト、酸化コバルト、リン酸コバルト、二酢酸コバルト等のコバルト化合物;三塩化ロジウム、六塩化ロジウム三アンモニウム、六塩化ロジウム三カリウム、六塩化ロジウム三ナトリウム、三硝酸ロジウム等のロジウム化合物;三塩化イリジウム、三臭化イリジウム、四塩化イリジウム、四臭化イリジウム、イリジウム酸アンモニウム塩、ヘキサアンミンイリジウム三塩化物、ペンタアンミンクロロイリジウム二塩化物、六塩化イリジウム三アンモニウム、六塩化イリジウム三カリウム、六塩化イリジウム三ナトリウム、四塩化イリジウム二アンモニウム、六塩化イリジウム二アンモニウム、六塩化イリジウム二カリウム、六塩化イリジウム酸、六塩化イリジウム二ナトリウム等のイリジウム化合物;二塩化ニッケル、二臭化ニッケル、二ヨウ化ニッケル等のニッケル化合物;二塩化パラジウム、二臭化パラジウム、二ヨウ化パラジウム、二酢酸パラジウム、二硝酸パラジウム、硫酸パラジウム、酸化パラジウム等のパラジウム化合物;二塩化白金、四塩化白金、六塩化白金酸、二臭化白金、四臭化白金、六臭化白金酸、二ヨウ化白金、四ヨウ化白金、二塩化白金二アンモニウム、六塩化白金二アンモニウム、六塩化白金二アンモニウム、四塩化白金二アンモニウム、六塩化白金二ナトリウム、四塩化白金二カリウム、六塩化白金二カリウム、二臭化白金二アンモニウム、四臭化白金二カリウム、六臭化白金二アンモニウム、六ヨウ化白金酸ナトリウム、六ヨウ化白金酸カリウム、酸化白金、ヘキサヒドロキソ白金酸等の白金化合物;一塩化銅、二塩化銅、二塩化銅二アンモニウム等の銅化合物;一塩化金、三塩化金、四塩化金酸、三臭化金、三ヨウ化金等の金化合物が挙げられる。これらのうち、好ましくは三塩化ルテニウム、二塩化コバルト、三塩化ロジウム、三塩化イリジウム、四塩化イリジウム、六塩化イリジウム酸、二塩化ニッケル、二塩化パラジウム、二塩化白金、二塩化銅、四塩化金酸が使用される。 Specific examples of the metal compound (A) include lanthanum compounds such as lanthanum trichloride, lanthanum tribromide, lanthanum triiodide, lanthanum trinitrate, lanthanum phosphate, dilanthanum trisulfate, and dilanthanum tricarbonate. Ytterbium compounds such as ytterbium trichloride, ytterbium tribromide, ytterbium trinitrate and diytterbium trisulfate; zirconium compounds such as zirconium tetrachloride, zirconium tetrabromide, zirconium tetraiodide, zirconium tetranitrate and zirconium disulfate; Hafnium compounds such as hafnium chloride, hafnium tetrabromide, hafnium tetraiodide, hafnium tetranitrate, hafnium disulfate; niobium compounds such as niobium pentachloride, niobium pentabromide, niobium pentaiodide; tantalum pentachloride, pentabromide Tantalum compounds such as tantalum and tantalum pentaiodide; trichloride Molybdenum compounds such as ribden, molybdenum pentachloride, molybdenum tribromide; tungsten compounds such as tungsten tetrachloride, tungsten hexachloride, tungsten pentabromide; rhenium compounds such as rhenium trichloride, rhenium pentachloride, rhenium triiodide, three Ruthenium compounds such as ruthenium chloride, ruthenium tribromide, ruthenium diammonium pentachloride, ruthenium triammonium hexachloride, ruthenium hexachloride dipotassium, ruthenium hexachloride disodium, ruthenium tribromide hexabromide, ruthenium hexabromide dipotassium; Cobalt compounds such as cobalt dichloride, cobalt dibromide, cobalt diiodide, cobalt difluoride, cobalt dinitrate, cobalt oxide, cobalt phosphate, cobalt diacetate; rhodium trichloride, rhodium triammonium chloride, hexachloride Rhodium tripotassium Rhodium compounds such as trisodium rhodium, trisodium hexachloride, rhodium trinitrate; iridium trichloride, iridium tribromide, iridium tetrachloride, iridium tetrabromide, ammonium iridate, hexaammineiridium trichloride, pentaamminechloroiridium Dichloride, iridium hexachloride triammonium, iridium hexachloride tripotassium, iridium hexachloride trisodium, iridium tetrachloride, iridium hexachloride diammonium, iridium hexachloride dipotassium hexachloride, iridium hexachloride, disodium iridium hexachloride Iridium compounds such as nickel dichloride, nickel dibromide, nickel diiodide, etc .; palladium dichloride, palladium dibromide, palladium diiodide, palladium diacetate, palladium dinitrate, palladium sulfate Palladium compounds such as palladium oxide; platinum dichloride, platinum tetrachloride, hexachloroplatinic acid, platinum dibromide, platinum tetrabromide, platinum hexabromide, platinum diiodide, platinum tetraiodide, platinum dichloride Diammonium, diammonium platinum hexachloride, diammonium platinum hexachloride, diammonium platinum tetrachloride, disodium platinum hexachloride, dipotassium platinum tetrachloride, dipotassium platinum hexachloride, diammonium platinum dibromide, platinum tetrabromide Platinum compounds such as dipotassium, platinum hexabromide diammonium, sodium hexaiodide platinate, potassium hexaiodide platinate, platinum oxide, hexahydroxoplatinate; copper monochloride, copper dichloride, copper diammonium dichloride, etc. A gold compound such as gold monochloride, gold trichloride, tetrachloroauric acid, gold tribromide, and gold triiodide. Of these, preferably ruthenium trichloride, cobalt dichloride, rhodium trichloride, iridium trichloride, iridium tetrachloride, iridium hexachloride, nickel dichloride, palladium dichloride, platinum dichloride, copper dichloride, gold tetrachloride Acid is used.
(2)化合物(B)
本実施形態では、化合物(B)として、酸化ルテニウム化合物(B1)、及び周期表第8〜11族の金属のいずれかを含む高原子価化合物(B2)を含む化合物(B)を用いる。
(2) Compound (B)
In the present embodiment, as the compound (B), a ruthenium oxide compound (B1) and a compound (B) containing a high valence compound (B2) containing any of metals in Groups 8 to 11 of the periodic table are used.
[酸化ルテニウム化合物(B1)]
本実施形態において使用する酸化ルテニウム化合物(B1)としては、酸化ルテニウム及び過酸化ルテニウム酸塩からなる群より選択される少なくとも1種の化合物が好適に使用される。酸化ルテニウムとしては、例えば、二酸化ルテニウム、三酸化ルテニウム、四酸化ルテニウム等が挙げられる。これらのうち、好ましくは四酸化ルテニウムが使用される。過酸化ルテニウム酸塩としては、例えば、過ルテニウム酸カリウム、過ルテニウム酸(テトラプロピルアンモニウム)、過ルテニウム酸(テトラブチルアンモニウム)、テトラオキソルテニウム(VI)酸二カリウム、テトラオキソルテニウム(VI)酸二ナトリウム等が挙げられる。これらのうち、好ましくは過ルテニウム酸カリウム、過ルテニウム酸(テトラプロピルアンモニウム)、テトラオキソルテニウム(VI)酸二カリウム、テトラオキソルテニウム(VI)酸二ナトリウム等が使用される。これらの酸化ルテニウム化合物(B1)は、水和物、水溶液、有機化合物の付加体のいずれであってもよく、又、担体に担持されていてもよい。
[Ruthenium oxide compound (B1)]
As the ruthenium oxide compound (B1) used in the present embodiment, at least one compound selected from the group consisting of ruthenium oxide and ruthenium peroxide is preferably used. Examples of ruthenium oxide include ruthenium dioxide, ruthenium trioxide, and ruthenium tetroxide. Of these, ruthenium tetroxide is preferably used. Examples of the ruthenium peroxide include potassium perruthenate, perruthenic acid (tetrapropylammonium), perruthenic acid (tetrabutylammonium), dipotassium tetraoxoruthenium (VI), and tetraoxoruthenium (VI) acid. Disodium and the like. Among these, potassium perruthenate, perruthenic acid (tetrapropylammonium), dipotassium tetraoxoruthenium (VI), disodium tetraoxoruthenium (VI), and the like are preferably used. These ruthenium oxide compounds (B1) may be any of hydrates, aqueous solutions and adducts of organic compounds, or may be supported on a carrier.
[高原子価金属化合物(B2)]
本実施形態において使用する高原子価金属化合物(B2)における周期表第8族〜11族の金属としては、例えば、鉄、ルテニウム、オスミウム、コバルト、ロジウム、イリジウム、ニッケル、パラジウム、白金、銅、銀、金等が挙げられる。これらのうち、好ましくはルテニウム、ロジウム、イリジウム、パラジウム、白金、金である。すなわち、高原子価金属化合物(B2)は、周期表第8族〜11族に属する金属元素のいずれか1種を構成元素として有する化合物である。ここで、周期表第8族〜11族の金属としてルテニウムを有する高原子価金属化合物(B2)は、酸化ルテニウム化合物(B1)に該当する場合もある。すなわち、酸化ルテニウム化合物(B1)が、構成元素として高原子価であるルテニウムを有する化合物である場合、当該化合物は、高原子価金属化合物(B2)にも該当することとなる。このような化合物を使用した場合も、本実施形態の水素化分解用触媒に該当し得ることはいうまでもない。
[High-valent metal compound (B2)]
Examples of the metals in Groups 8 to 11 of the periodic table in the high-valence metal compound (B2) used in the present embodiment include iron, ruthenium, osmium, cobalt, rhodium, iridium, nickel, palladium, platinum, copper, Examples include silver and gold. Of these, ruthenium, rhodium, iridium, palladium, platinum, and gold are preferable. That is, the high-valent metal compound (B2) is a compound having any one of metal elements belonging to Groups 8 to 11 of the periodic table as a constituent element. Here, the high-valence metal compound (B2) having ruthenium as a metal of Groups 8 to 11 of the periodic table may correspond to the ruthenium oxide compound (B1). That is, when the ruthenium oxide compound (B1) is a compound having ruthenium having a high valence as a constituent element, the compound also corresponds to the high valent metal compound (B2). It goes without saying that even when such a compound is used, it can correspond to the hydrocracking catalyst of the present embodiment.
本明細書における高原子価金属とは、金属の原子価が3価以上の金属を示す。高原子価金属化合物(B2)の形態は、特に限定されず、例えば、水和物や有機化合物の付加体であってもよい。又、担体に担持されていてもよい。なお、これらの高原子価金属化合物(B2)は、一種を単独で又は二種以上を混合して使用してもよい。 The high valent metal in the present specification refers to a metal having a metal valence of 3 or more. The form of the high valent metal compound (B2) is not particularly limited, and may be, for example, a hydrate or an adduct of an organic compound. Further, it may be supported on a carrier. In addition, you may use these high valence metal compounds (B2) individually by 1 type or in mixture of 2 or more types.
高原子価金属化合物(B2)としては、ヒドロキシ金属及びヒドロキシ金属酸塩からなる群より選択される少なくとも1種の化合物が好適に使用される。その具体的な例としては、トリヒドロキシ鉄(III)、テトラヒドロキシルテニウム(IV)、テトラヒドロキシオスミウム(IV)、トリヒドロキシコバルト(III)、ヘキサヒドロキシロジウム(III)酸三ナトリウム、ヘキサヒドロキシロジウム(III)酸三カリウム、ヘキサヒドロキシロジウム(IV)酸二ナトリウム、ヘキサヒドロキシロジウム(IV)酸二カリウム、ヘキサヒドロキシイリジウム(IV)酸二ナトリウム、ヘキサヒドロキシイリジウム(IV)酸二カリウム、ヘキサヒドロキシパラジウム(IV)酸二ナトリウム、ヘキサヒドロキシパラジウム(IV)酸二カリウム、ヘキサヒドロキシ白金(IV)酸、ヘキサヒドロキシ白金(IV)酸二ナトリウム、ヘキサヒドロキシ白金酸(IV)二カリウム、トリヒドロキシ金(III)等が挙げられる。好ましくはテトラヒドロキシルテニウム(IV)、ヘキサヒドロキシロジウム(III)酸三ナトリウム、ヘキサヒドロキシロジウム(III)酸三カリウム、ヘキサヒドロキシロジウム(IV)酸二ナトリウム、ヘキサヒドロキシロジウム(IV)酸二カリウム、ヘキサヒドロキシイリジウム(IV)酸二ナトリウム、ヘキサヒドロキシイリジウム(IV)酸二カリウム、ヘキサヒドロキシパラジウム(IV)酸二ナトリウム、ヘキサヒドロキシパラジウム(IV)酸二カリウム、ヘキサヒドロキシ白金(IV)酸、ヘキサヒドロキシ白金(IV)酸二ナトリウム、ヘキサヒドロキシ白金酸(IV)二カリウム、トリヒドロキシ金(III)、より好ましくはヘキサヒドロキシロジウム(III)酸三ナトリウム、ヘキサヒドロキシイリジウム(IV)酸二カリウム、ヘキサヒドロキシパラジウム(IV)酸二カリウム、ヘキサヒドロキシ白金(IV)酸、ヘキサヒドロキシ白金(IV)酸二ナトリウム、トリヒドロキシ金(III)が使用される。これらの高原子価金属化合物(B2)は、水和物や有機化合物の付加体であってもよく、又、担体に担持されていてもよい。 As the high valence metal compound (B2), at least one compound selected from the group consisting of hydroxy metals and hydroxy metal acid salts is preferably used. Specific examples thereof include trihydroxy iron (III), tetrahydroxylthenium (IV), tetrahydroxy osmium (IV), trihydroxy cobalt (III), trisodium hexahydroxyrhodium (III), hexahydroxyrhodium ( III) Tripotassium acid, disodium hexahydroxyrhodium (IV), dipotassium hexahydroxyrhodium (IV), disodium hexahydroxyiridium (IV), dipotassium hexahydroxyiridium (IV), hexahydroxypalladium ( IV) disodium acid, disodium hexahydroxypalladium (IV), hexahydroxyplatinum (IV) acid, disodium hexahydroxyplatinum (IV), dipotassium hexahydroxyplatinate (IV), Hydroxy gold (III), and the like. Preferably tetrahydroxyruthenium (IV), trisodium hexahydroxyrhodium (III), tripotassium hexahydroxyrhodium (III), disodium hexahydroxyrhodium (IV), dipotassium hexahydroxyrhodium (IV), hexa Hydroxyiridium (IV) disodium, hexahydroxyiridium (IV) dipotassium, hexahydroxypalladium (IV) disodium, hexahydroxypalladium (IV) dipotassium, hexahydroxyplatinum (IV) acid, hexahydroxyplatinum (IV) disodium acid, hexahydroxyplatinic acid (IV) dipotassium, trihydroxygold (III), more preferably hexahydroxyrhodium (III) trisodium, hexahydroxyirid Beam (IV) dipotassium, dipotassium hexa hydroxy palladium (IV) acid, hexahydroxyplatinic (IV) acid, hexahydroxyplatinic (IV) Disodium, trihydroxy gold (III) is used. These high-valent metal compounds (B2) may be adducts of hydrates or organic compounds, or may be supported on a carrier.
化合物(B)は、金属化合物(A)と異なる化合物である。すなわち、本実施形態の水素化分解用触媒を得るために、化合物(B)としては、金属化合物(A)とは異なる化合物が用いられる。ただし、金属化合物(A)と金属化合物(B)は、同一の金属を含んでいてもよい。 The compound (B) is a compound different from the metal compound (A). That is, in order to obtain the hydrocracking catalyst of the present embodiment, a compound different from the metal compound (A) is used as the compound (B). However, the metal compound (A) and the metal compound (B) may contain the same metal.
(3)金属酸化物(C)
本実施形態において使用する周期表第5族、6族又は7族の金属を含む金属酸化物(C)の金属としては、例えば、バナジウム、ニオブ、タンタル、クロム、モリブデン、タングステン、マンガン、テクノチウム、レニウム等が挙げられる。好ましい金属は、バナジウム、モリブデン、タングステン、レニウムである。すなわち、金属化合物(C)は、周期表第5族、6族又は7族に属する金属元素のいずれか1種を構成元素として有する化合物である。
(3) Metal oxide (C)
Examples of the metal of the metal oxide (C) containing a metal of Group 5, 6 or 7 of the periodic table used in the present embodiment include vanadium, niobium, tantalum, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technotium, Rhenium etc. are mentioned. Preferred metals are vanadium, molybdenum, tungsten and rhenium. That is, the metal compound (C) is a compound having any one of metal elements belonging to Group 5, Group 6, or Group 7 of the periodic table as a constituent element.
金属酸化物(C)の形態は、ひとつの金属−酸素結合を有する化合物であれば特に限定されず、例えば、水和物や有機化合物の付加体であってもよい。金属酸化物(C)は、担体に担持されていてもよい。なお、これらの金属酸化物は、一種を単独で又は二種以上を混合して使用してもよい。 The form of the metal oxide (C) is not particularly limited as long as it is a compound having one metal-oxygen bond, and may be, for example, a hydrate or an adduct of an organic compound. The metal oxide (C) may be supported on a carrier. In addition, you may use these metal oxides individually by 1 type or in mixture of 2 or more types.
金属酸化物(C)としては、酸化金属及び過酸化金属酸塩からなる群より選択される少なくとも1種の化合物が好適に使用される。その具体的な例としては、例えば、酸化バナジウム、三酸化二バナジウム、二酸化バナジウム、五酸化二バナジウム、三臭化バナジウム、ピロバナジン酸カリウム、テトラオキソバナジン(V)酸カリウム、トリオキソバナジン(V)酸カリウム、トリオキソバナジン(V)酸ナトリウム、ピロバナジン酸ナトリウム、トリオキソバナジン(V)酸リチウム等のバナジウム酸化物;ケイモリブデン酸、テトラコサオキソヘプタモリブデン(VI)酸アンモニウム、テトラオキソモリブデン(VI)酸カリウム、テトラオキソモリブデン酸カルシウム、テトラオキソモリブデン(VI)酸ナトリウム、テトラオキソモリブデン(VI)酸マグネシウム、テトラオキソモリブデン(VI)酸リチウム、二酸化モリブデン、三酸化モリブデン等のモリブデン酸化物;テトラオキソタングステン(VI)酸ナトリウム、テトラオキソタングステン(VI)酸カドミウム(II)、テトラオキソタングスステン(VI)酸カリウム、テトラオキソタングステン(VI)酸カルシウム等のタングステン酸化物;テトラオキソレニウム(VII)酸アンモニウム、テトラオキソレニウム(VII)酸カリウム、テトラオキソレニウム(VII)酸ナトリウム、二酸化レニウム、三酸化レニウム、七酸化二レニウム等のレニウム酸化物が挙げられる。好ましくは、五酸化二バナジウム、トリオキソバナジン(V)酸カリウム、トリオキソバナジン(V)酸ナトリウム、ピロバナジン酸ナトリウム、テトラオキソタングステン(VI)酸ナトリウム、ケイモリブデン酸、テトラコサオキソヘプタモリブデン(VI)酸アンモニウム、テトラオキソモリブデン(VI)酸ナトリウムテトラオキソレニウム(VII)酸アンモニウム、テトラオキソレニウム(VII)酸カリウム、七酸化二レニウムが使用される。 As the metal oxide (C), at least one compound selected from the group consisting of metal oxides and metal peroxide salts is preferably used. Specific examples thereof include, for example, vanadium oxide, divanadium trioxide, vanadium dioxide, divanadium pentoxide, vanadium tribromide, potassium pyrovanadate, potassium tetraoxovanadate (V), trioxovanadium (V). Potassium oxide, vanadium oxides such as sodium trioxovanadate (V), sodium pyrovanadate, lithium trioxovanadate (V); silicomolybdic acid, ammonium tetracosaoxoheptamolybdate (VI), tetraoxomolybdenum (VI ) Potassium oxide, calcium tetraoxomolybdate, sodium tetraoxomolybdate (VI), magnesium tetraoxomolybdenum (VI), lithium tetraoxomolybdate (VI), molybdenum dioxide, molybdenum trioxide, etc. Tungsten oxides such as sodium tetraoxotungsten (VI), cadmium (II) tetraoxotungsten (VI), potassium tetraoxotungsten (VI), calcium tetraoxotungsten (VI); Examples include rhenium oxides such as ammonium oxorhenate (VII), potassium tetraoxorhenate (VII), sodium tetraoxorhenate (VII), rhenium dioxide, rhenium trioxide, and dirhenium heptoxide. Preferably, divanadium pentoxide, potassium trioxovanadate (V), sodium trioxovanadate (V), sodium pyrovanadate, sodium tetraoxotungsten (VI), silicomolybdic acid, tetracosaoxoheptamolybdenum (VI Ammonium acid, sodium tetraoxomolybdate (VI), ammonium tetraoxorhenium (VII), potassium tetraoxorhenium (VII), dirhenium heptoxide.
上述の金属酸化物(C)の具体例は、金属化合物(A)にも該当しうる。ただし、本実施形態の水素化分解用触媒を得るために、金属酸化物(C)として、金属化合物(A)とは異なる成分を用いる。金属化合物(A)と金属酸化物(C)は、同一の金属を含んでいてもよい。すなわち、本実施形態の水素化文化用触媒は、構成元素である金属元素が共通していてもよい少なくとも3種類の化合物を用いて製造される。 The specific example of the metal oxide (C) described above can also correspond to the metal compound (A). However, in order to obtain the hydrocracking catalyst of this embodiment, a component different from the metal compound (A) is used as the metal oxide (C). The metal compound (A) and the metal oxide (C) may contain the same metal. That is, the catalyst for hydrogenation culture of the present embodiment is produced using at least three kinds of compounds that may have a common metal element as a constituent element.
本実施形態の水素化分解用触媒は、原料を混合して混合物を得る第1工程及び当該混合物を還元処理する第2工程を有する製造方法によって得ることができる。第1工程では、金属化合物(A)、化合物(B)及び金属酸化物(C)を混合する。その混合順序は特に限定されないが、金属化合物(A)と化合物(B)とを混合した後、金属酸化物(C)を加える方法が好適に採用される。化合物(B)としては、酸化ルテニウム化合物(B1)及び/又は高原子価金属化合物(B2)を用いることができる。 The hydrocracking catalyst of the present embodiment can be obtained by a production method having a first step of mixing raw materials to obtain a mixture and a second step of reducing the mixture. In the first step, the metal compound (A), the compound (B), and the metal oxide (C) are mixed. The mixing order is not particularly limited, but a method of adding the metal oxide (C) after mixing the metal compound (A) and the compound (B) is suitably employed. As the compound (B), a ruthenium oxide compound (B1) and / or a high-valent metal compound (B2) can be used.
より具体的な製造方法としては、第1工程において、金属化合物(A)と化合物(B)とを溶媒(例えば、水等)に加えて溶媒溶液(例えば、水溶液等)を得る。得られた水溶液を、好ましくは60〜200℃、より好ましくは100〜150℃で加熱攪拌する。次いで、この水溶液に金属酸化物(C)を加えて、好ましくは60〜200℃、より好ましくは100〜150℃で加熱攪拌して混合物を得る。 As a more specific production method, in the first step, the metal compound (A) and the compound (B) are added to a solvent (for example, water) to obtain a solvent solution (for example, an aqueous solution). The obtained aqueous solution is preferably heated and stirred at 60 to 200 ° C, more preferably 100 to 150 ° C. Next, the metal oxide (C) is added to this aqueous solution, and the mixture is preferably heated and stirred at 60 to 200 ° C, more preferably 100 to 150 ° C.
混合する際の化合物(B)の使用量は、金属化合物(A)1モルに対して、好ましくは0.1〜30モル、より好ましくは0.2〜20モルである。金属酸化物(C)の使用量は、金属化合物(A)1モルに対して、好ましくは0.5〜30モル、より好ましくは1〜20モルである。なお、これらの値は、金属化合物(A)及び金属酸化物(C)を、それぞれ金属原子に換算したときの値である。 The amount of compound (B) used when mixing is preferably 0.1 to 30 mol, more preferably 0.2 to 20 mol, per 1 mol of metal compound (A). The amount of the metal oxide (C) to be used is preferably 0.5 to 30 mol, more preferably 1 to 20 mol, per 1 mol of the metal compound (A). In addition, these values are values when the metal compound (A) and the metal oxide (C) are converted into metal atoms, respectively.
第1工程で得られた混合物は、第2工程において、そのまま還元処理することにより水素化分解用触媒とすることができる。還元処理は、水素を発生させることが可能な通常の還元剤を用いて行うことができる。例えば、当該混合物と水素ガスとを接触させる方法が好適に採用される。当該混合物と水素ガスとを接触させる際の接触温度は、好ましくは40〜300℃、より好ましくは50〜200℃であり、接触圧力は、好ましくは常圧〜20MPa、より好ましくは0.2〜15MPaである。なお、第1工程と第2工程とを同時に行ってもよい。すなわち、混合物を調製しつつ還元処理を行って水素化分解用触媒を製造してもよい。 The mixture obtained in the first step can be used as a hydrocracking catalyst by reducing it as it is in the second step. The reduction treatment can be performed using a normal reducing agent capable of generating hydrogen. For example, a method of bringing the mixture into contact with hydrogen gas is suitably employed. The contact temperature when contacting the mixture with hydrogen gas is preferably 40 to 300 ° C., more preferably 50 to 200 ° C., and the contact pressure is preferably atmospheric pressure to 20 MPa, more preferably 0.2 to 15 MPa. In addition, you may perform a 1st process and a 2nd process simultaneously. That is, a hydrocracking catalyst may be produced by performing a reduction treatment while preparing a mixture.
上述の還元処理によって得られた水素化分解用触媒は、例えば、濾過、洗浄する等して一旦単離してもよく、懸濁液の状態でそのままヒドロキシ化合物の製造に使用してもよい。 The hydrocracking catalyst obtained by the above-described reduction treatment may be once isolated by, for example, filtration and washing, or may be used in the production of a hydroxy compound as it is in a suspension state.
水素化反応用触媒は担体に担持された触媒(担持触媒)であってもよい。そのような担持触媒は、上述の混合物を得る際に担体を存在させることによって製造できる。使用される担体は、多孔質の担体が好適に用いられる。具体的には、例えば、シリカ、アルミナ、シリカアルミナ(アルミノシリケート)、セリア、マグネシア、カルシア、チタニア、シリカチタニア(チタノシリケート)、ジルコニア及び活性炭、ゼオライト、メソ孔体(メソポーラス−アルミナ、メスポーラス−シリカ、メスポーラス−カーボン)等が使用される。これらの担体は、一種を単独で又は二種以上を混合して使用してもよい。 The hydrogenation reaction catalyst may be a catalyst (supported catalyst) supported on a carrier. Such a supported catalyst can be produced by the presence of a support in obtaining the above-mentioned mixture. As the carrier used, a porous carrier is preferably used. Specifically, for example, silica, alumina, silica alumina (aluminosilicate), ceria, magnesia, calcia, titania, silica titania (titanosilicate), zirconia and activated carbon, zeolite, mesoporous material (mesoporous-alumina, mesoporous- (Silica, Mesporous-Carbon) are used. These carriers may be used alone or in combination of two or more.
水素化分解用触媒が担持触媒である場合には、第2工程の後に、触媒と担体を含む組成物を焼成する第3工程を行ってもよい。焼成温度は、好ましくは50〜800℃、より好ましくは100〜600℃である。焼成時間は適宜調整することが可能であり、好ましくは0.1〜20時間、より好ましくは0.25〜15時間である。 When the hydrocracking catalyst is a supported catalyst, a third step of calcining a composition containing the catalyst and the carrier may be performed after the second step. The firing temperature is preferably 50 to 800 ° C, more preferably 100 to 600 ° C. The firing time can be appropriately adjusted, and is preferably 0.1 to 20 hours, more preferably 0.25 to 15 hours.
(ポリオール化合物の製造方法)
本実施形態のポリオール化合物の製造方法は、水素源及び無機塩基の存在下、ヒドロキシメチル基又はホルミル基を有するフラン化合物と上記水素化分解用触媒とを接触させることによりポリオール化合物を得るものである。
(Method for producing polyol compound)
The method for producing a polyol compound of this embodiment is to obtain a polyol compound by contacting a furan compound having a hydroxymethyl group or a formyl group with the above hydrocracking catalyst in the presence of a hydrogen source and an inorganic base. .
本実施形態のポリオール化合物の製造方法は、具体的には、水素源及び無機塩基の存在下、下記一般式(1a)、(1b)、(1c)、(1d)及び(1e)で表される化合物からなる群より選ばれる少なくとも一種のフラン化合物と、上記水素化分解用触媒とを、塩基性条件下で接触させた後、次いで酸性条件下にて接触させて、下記一般式(2a)又は(2b)で表されるポリオール化合物を得る工程を備える。 The method for producing a polyol compound of the present embodiment is specifically represented by the following general formulas (1a), (1b), (1c), (1d) and (1e) in the presence of a hydrogen source and an inorganic base. At least one furan compound selected from the group consisting of the following compounds and the hydrocracking catalyst are brought into contact under basic conditions and then brought into contact under acidic conditions to give the following general formula (2a) Or the process of obtaining the polyol compound represented by (2b) is provided.
式(1a)、(1b)、(1c)、(1d)及び(1e)中、R1は、水素原子、炭素原子数1〜5のアルキル基、ホルミル基又はヒドロキシメチル基を示し、R2及びR3は、それぞれ独立に、水素原子又は炭素原子数1〜5のアルキル基を示し、R4はホルミル基又はヒドロキシメチル基を示す。R1及びR2、並びに、R2及びR3は、互いに結合してそれぞれ独立に環(例えば、シクロヘキサン環等)を形成していてもよい。 In the formulas (1a), (1b), (1c), (1d) and (1e), R 1 represents a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, a formyl group or a hydroxymethyl group, and R 2 And R 3 each independently represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, and R 4 represents a formyl group or a hydroxymethyl group. R 1 and R 2 , and R 2 and R 3 may be bonded to each other to independently form a ring (eg, a cyclohexane ring).
式(2a)又は式(2b)中、R2及びR3は、それぞれ独立に、水素原子又は炭素原子数1〜5のアルキル基を示し、R1aは、水素原子、炭素原子数1〜5のアルキル基又はヒドロキシメチル基を示し、R2及びR3は、互いに結合してそれぞれ独立に環を形成していてもよい。上記炭素原子数1〜5のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、及びペンチル基が挙げられる。なお、これらの基は、各種異性体の構造を含む。 In formula (2a) or formula (2b), R 2 and R 3 each independently represent a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, and R 1a represents a hydrogen atom or 1 to 5 carbon atoms. R 2 and R 3 may be bonded to each other to form a ring independently. Examples of the alkyl group having 1 to 5 carbon atoms include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, and a pentyl group. These groups include various isomeric structures.
一般式(1a)、(1b)、(1c)、(1d)及び(1e)で表される、ヒドロキシメチル基又はホルミル基を有するフラン化合物としては、例えば、フルフラール、5−ヒドロキシメチルフルフラール、5−ホルミルフルフラール、5−メチルフルフラール、5−エチルフルフラール、5−プロピルフルフラール、5−ブチルフルフラール、5−ペンチルフルフラール、2−ヒドロキシメチル−2,3−ジヒドロフラン、2−ヒドロキシメチル−4,5−ジヒドロフラン、2−ヒドロキシメチル−2,5−ジヒドロフラン、フルフリルアルコール、5−ヒドロキシメチルフルフリルアルコール、5−ホルミルフルフルフリルアルコール、5−メチルフルフリルアルコール、5−エチルフルフリルアルコール、5−プロピルフルフリルアルコール、5−ブチルフルフリルアルコール、5−ペンチルフルフリルアルコール、テトラヒドロフルフリルアルコール、5−ヒドロキシメチルテトラヒドロフルフリルアルコール、5−メチルテトラヒドロフルフリルアルコール、5−エチルテトラヒドロフルフリルアルコール、5−プロピルテトラヒドロフルフリルアルコール、5−ブチルテトラヒドロフルフリルアルコール、5−ペンチルテトラヒドロフルフリルアルコール、及び2−ホルミルフラン等が挙げられる。好ましくはフルフラール、5−ヒドロキシメチルフルフラール、5−ホルミルフルフラール、5−メチルフルフラール、フルフリルアルコール、2−ヒドロキシメチル−2,5−ジヒドロフラン、テトラヒドロフルフリルアルコール、5−ヒドロキシメチルテトラヒドロフルフリルアルコール、5−メチルテトラヒドロフルフリルアルコール、又は2−ホルミルフランが使用され、より好ましくはフルフラール、5−メチルフルフラール、又はフルフリルアルコールが使用される。またこれらのフラン誘導体は単独で用いられてもよく、二種以上を組み合わせて用いられてもよい。 Examples of the furan compound having a hydroxymethyl group or a formyl group represented by the general formulas (1a), (1b), (1c), (1d) and (1e) include furfural, 5-hydroxymethylfurfural, 5 -Formylfurfural, 5-methylfurfural, 5-ethylfurfural, 5-propylfurfural, 5-butylfurfural, 5-pentylfurfural, 2-hydroxymethyl-2,3-dihydrofuran, 2-hydroxymethyl-4,5- Dihydrofuran, 2-hydroxymethyl-2,5-dihydrofuran, furfuryl alcohol, 5-hydroxymethylfurfuryl alcohol, 5-formylfurfurfuryl alcohol, 5-methylfurfuryl alcohol, 5-ethylfurfuryl alcohol, 5- Propylfurfuryl al 5-butylfurfuryl alcohol, 5-pentylfurfuryl alcohol, tetrahydrofurfuryl alcohol, 5-hydroxymethyltetrahydrofurfuryl alcohol, 5-methyltetrahydrofurfuryl alcohol, 5-ethyltetrahydrofurfuryl alcohol, 5-propyl Examples include tetrahydrofurfuryl alcohol, 5-butyltetrahydrofurfuryl alcohol, 5-pentyltetrahydrofurfuryl alcohol, and 2-formylfuran. Preferably furfural, 5-hydroxymethylfurfural, 5-formylfurfural, 5-methylfurfural, furfuryl alcohol, 2-hydroxymethyl-2,5-dihydrofuran, tetrahydrofurfuryl alcohol, 5-hydroxymethyltetrahydrofurfuryl alcohol, 5-methyltetrahydrofurfuryl alcohol or 2-formylfuran is used, more preferably furfural, 5-methylfurfural, or furfuryl alcohol. Moreover, these furan derivatives may be used independently and may be used in combination of 2 or more type.
一般式(1a)、(1b)、(1c)、(1d)及び(1e)で表される、ヒドロキシメチル基又はホルミル基を有するフラン化合物と水素化分解用触媒とを接触させて得られるポリオール化合物は、上記一般式(2a)又は(2b)で表されるポリオール化合物である。上記ポリオール化合物としては、例えば、1,5−ペンタンジオール、1,5−ヘキサンジオール、1,5−ヘプタンジオール、1,5−オクタンジオール、1,5−ノナンジオール、1,5−デカンジオール、1,6−ヘキサンジオール、及び1,2,6−ヘキサントリオール等が挙げられ、1,5−ペンタンジオール、1,5−ヘキサンジオール、1,6−ヘキサンジオール、又は1,2,6−ヘキサントリオールが好ましく、1,5−ペンタンジオールがより好ましい。 A polyol obtained by bringing a furan compound having a hydroxymethyl group or a formyl group represented by the general formulas (1a), (1b), (1c), (1d) and (1e) into contact with a catalyst for hydrocracking The compound is a polyol compound represented by the general formula (2a) or (2b). Examples of the polyol compound include 1,5-pentanediol, 1,5-hexanediol, 1,5-heptanediol, 1,5-octanediol, 1,5-nonanediol, 1,5-decanediol, 1,6-hexanediol, 1,2,6-hexanetriol, etc. are mentioned, 1,5-pentanediol, 1,5-hexanediol, 1,6-hexanediol, or 1,2,6-hexane Triol is preferred, and 1,5-pentanediol is more preferred.
本実施形態のポリオール化合物の製造方法では、例えば、以下の一般式(1e)で表される化合物から一般式(1e−1)及び(1e−2)で表される化合物を経て、一般式(2a)又は(2b)で表される化合物が得られる。一般式(2a)又は(2b)で表されるポリオール化合物が得られるまで反応工程において、以下の一般式(1e−2)で表される化合物から一般式一般式(2a)又は(2b)で表される化合物への反応式に示したように、フラン化合物中のヒドロキシメチル基が結合している炭素と、エーテル基を形成している酸素との結合が切断され、対応するポリオール化合物が得られる。 In the method for producing a polyol compound of the present embodiment, for example, the compound represented by the following general formula (1e) is passed through the compounds represented by the general formulas (1e-1) and (1e-2) to the general formula (1e-2). The compound represented by 2a) or (2b) is obtained. In the reaction step until the polyol compound represented by the general formula (2a) or (2b) is obtained, from the compound represented by the following general formula (1e-2), the general formula (2a) or (2b) As shown in the reaction formula for the compound represented, the bond between the carbon to which the hydroxymethyl group in the furan compound is bonded and the oxygen forming the ether group is cleaved to obtain the corresponding polyol compound. It is done.
上記一般式中、R1、R2、R3、R4、及びR1aは、上述と同義である。本実施形態のポリオール化合物の製造方法によれば、上記一般式(1e)又は(1e−1)で表される化合物から、一般式(2a)又は一般式(2b)で表される化合物を連続反応として得ることができる。 In the formula, R 1, R 2, R 3, R 4, and R 1a are as defined above. According to the method for producing a polyol compound of the present embodiment, the compound represented by the general formula (2a) or the general formula (2b) is continuously added from the compound represented by the general formula (1e) or (1e-1). It can be obtained as a reaction.
本実施形態におけるポリオール化合物の製造方法において、使用する水素化分解用触媒の量は、周期表第3族〜11族の金属原子換算で、フラン化合物1モルに対して、好ましくは0.00005〜0.1モル、より好ましくは0.0001〜0.05モルである。使用する前記触媒の量を上記範囲とすることで、十分な反応速度を得つつ、高収率且つ高選択的にポリオール化合物を得ることがより高度に達成できる傾向がある。なお、前記触媒は、複数種の触媒を別々に調製して使用してもよい。 In the method for producing a polyol compound in the present embodiment, the amount of the hydrocracking catalyst used is preferably 0.00005 to 1 mol of the furan compound in terms of metal atoms of Groups 3 to 11 of the periodic table. 0.1 mol, more preferably 0.0001 to 0.05 mol. By setting the amount of the catalyst to be used within the above range, there is a tendency that a polyol compound can be obtained at a higher level with high yield and high selectivity while obtaining a sufficient reaction rate. In addition, the said catalyst may prepare and use several types of catalysts separately.
本実施形態のポリオール化合物の製造方法において、水素源とは、水素を提供する化合物ならば特に限定されず、例えば、水素ガス、及びアンモニアガス等の還元性ガス(窒素、ヘリウム、及びアルゴン等の不活性ガスで希釈されていてもよい);水;メタノール、エタノール、及びイソプロピルアルコール等のアルコール類;ギ酸、酢酸、及びクロロギ酸等の有機酸類;塩酸、及び硫酸等の無機酸類が挙げられる。これらうち、好ましくは還元性ガス、より好ましくは水素ガスが使用される。 In the method for producing a polyol compound of the present embodiment, the hydrogen source is not particularly limited as long as it is a compound that provides hydrogen. For example, a reducing gas such as hydrogen gas and ammonia gas (such as nitrogen, helium, and argon). Water; alcohols such as methanol, ethanol, and isopropyl alcohol; organic acids such as formic acid, acetic acid, and chloroformic acid; and inorganic acids such as hydrochloric acid and sulfuric acid. Of these, a reducing gas is preferably used, and more preferably hydrogen gas is used.
上述の水素源の量は、フラン化合物1モルに対して、好ましくは5〜200モル、より好ましくは10〜160モルである。この使用量とすることで、十分な反応速度を得つつ、高収率且つ高選択的にポリオール化合物を得ることができる傾向がある。 The amount of the hydrogen source described above is preferably 5 to 200 mol, more preferably 10 to 160 mol, relative to 1 mol of the furan compound. By using this amount, the polyol compound tends to be obtained with high yield and high selectivity while obtaining a sufficient reaction rate.
本実施形態のポリオール化合物の製造方法は、フラン化合物と水素化分解用触媒とを溶媒中で接触させることが好ましいが、溶媒を用いなくてもよい。使用する溶媒としては反応を阻害しないものであれば特に限定されず、例えば、水;メタノール、エタノール、n−プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、n−ブチルアルコール、tert−ブチルルコール、及びエチレングリコール等のアルコール類;ヘプタン、ヘキサン、シクロヘキサン、及びトルエン等の炭化水素類;N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、及びN−メチル−2−ピロリドン等のアミド類;ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、1,2−ジメトキシエタン、1,2−ジエトキシエタン、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、及びジオキサン等のエーテル類;塩化メチレン、ジクロロエタン、及びクロロシクロヘキサン等のハロゲン化炭化水素類が挙げられる。これらのうち、水、炭化水素類、又はエーテル類が好ましく、水がより好ましい。なお、これらの溶媒は、一種を単独で又は二種以上を混合して使用してもよい。 In the method for producing a polyol compound of this embodiment, it is preferable to contact the furan compound and the hydrocracking catalyst in a solvent, but the solvent may not be used. The solvent to be used is not particularly limited as long as it does not inhibit the reaction. For example, water; alcohol such as methanol, ethanol, n-propyl alcohol, isopropyl alcohol, n-butyl alcohol, tert-butyl alcohol, and ethylene glycol Hydrocarbons such as heptane, hexane, cyclohexane and toluene; amides such as N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide and N-methyl-2-pyrrolidone; diethyl ether, diisopropyl ether, 1 Ethers such as 1,2-dimethoxyethane, 1,2-diethoxyethane, diethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol diethyl ether, tetrahydrofuran, and dioxane; methylene chloride, dichloroethane, and chlorosilane Halogenated hydrocarbons such as Rohekisan like. Of these, water, hydrocarbons, or ethers are preferable, and water is more preferable. In addition, you may use these solvents individually by 1 type or in mixture of 2 or more types.
上記溶媒を使用する場合の使用量は、フラン化合物1質量部に対して、好ましくは0質量部超〜100質量部、より好ましくは0質量部超〜50質量部である。溶媒の使用量を上記範囲とすることで、攪拌が速やかに行われ、反応をスムーズに進行させることができる。 The amount of the solvent used is preferably more than 0 to 100 parts by mass, more preferably more than 0 to 50 parts by mass with respect to 1 part by mass of the furan compound. By making the usage-amount of a solvent into the said range, stirring is performed rapidly and reaction can be advanced smoothly.
本実施形態のポリオール化合物の製造方法で使用される溶媒は、上述の水素源と同一であってもよく、水素源と異なっていてもよい。溶媒及び水素源のいずれにも該当する化合物としては、水、並びにメタノール及びエタノール等のアルコール類等が挙げられる。このような溶媒及び水素源の両方の機能を有する化合物を使用する場合の量は、フラン化合物1質量部に対して、0質量部超100質量部以下であってもよく、0質量部超50質量部以下であってもよい。 The solvent used in the method for producing a polyol compound of the present embodiment may be the same as the above hydrogen source or may be different from the hydrogen source. Examples of the compound corresponding to both the solvent and the hydrogen source include water and alcohols such as methanol and ethanol. The amount of the compound having the functions of both the solvent and the hydrogen source may be more than 0 parts by mass and less than 100 parts by mass with respect to 1 part by mass of the furan compound, and more than 0 parts by mass. It may be less than or equal to parts by mass.
無機塩基としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸水素カリウム等が挙げられ、水酸化ナトリウム又は水酸化カリウムが好ましい。このような無機塩基の使用量は、反応液のpHが塩基性となるように適宜調整するが、反応液のpHが7.5〜12となる量とするのが望ましく、具体的には、フラン化合物1モルに対して、好ましくは0.0001〜0.1モル、より好ましくは0.001〜0.04モルである。反応液のpHを塩基性とすることで、高温での重合反応や副反応を低減することが可能となる。 Examples of the inorganic base include sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, sodium hydrogen carbonate, potassium carbonate, potassium hydrogen carbonate and the like, and sodium hydroxide or potassium hydroxide is preferable. The amount of the inorganic base used is appropriately adjusted so that the pH of the reaction solution becomes basic, but is preferably an amount such that the pH of the reaction solution is 7.5 to 12, specifically, Preferably it is 0.0001-0.1 mol with respect to 1 mol of furan compounds, More preferably, it is 0.001-0.04 mol. By making the pH of the reaction solution basic, it becomes possible to reduce polymerization reactions and side reactions at high temperatures.
また、本実施形態のポリオール化合物の製造方法において、一般式(1b)、(1c)、(1d)及び(1e)で表される化合物を出発原料としてフラン化合物と触媒とを塩基性条件下で接触させた場合、又は、上記一般式(1a)で表される化合物を出発原料とした場合、上記一般式(2a)又は(2b)で表される化合物を得る反応を促進させるために、フラン化合物と触媒に加えて、必要に応じて、塩酸、硫酸、リン酸及び酢酸等の酸を接触させてもよい。このような酸の使用量は、フラン化合物1モルに対して、好ましくは0.0001〜0.1モル、より好ましくは0.001〜0.04モルである。塩基性条件下で接触させた後に、次いで、酸性条件下で接触させることで、フラン環の開環反応速度の低下や副反応の進行を抑制することができる。 Moreover, in the manufacturing method of the polyol compound of this embodiment, a furan compound and a catalyst are made into basic conditions by using the compounds represented by the general formulas (1b), (1c), (1d) and (1e) as starting materials. In order to promote the reaction for obtaining the compound represented by the above general formula (2a) or (2b) when contacted or when the compound represented by the above general formula (1a) is used as a starting material, In addition to the compound and the catalyst, an acid such as hydrochloric acid, sulfuric acid, phosphoric acid and acetic acid may be contacted as necessary. The amount of such acid used is preferably 0.0001 to 0.1 mol, more preferably 0.001 to 0.04 mol, per 1 mol of furan compound. After the contact under basic conditions, the contact under acidic conditions is followed by a decrease in the rate of furan ring-opening reaction and the progress of side reactions.
本実施形態のポリオール化合物の製造方法において、フラン化合物と水素化分解用触媒とを接触させる際の温度は、好ましくは10〜200℃、より好ましくは20〜180℃である。反応工程は、当該温度を段階的又は連続的に温度を上げる工程を含んでいてもよい。フラン化合物と触媒とを接触させる際の圧力は、水素分圧として、好ましくは常圧〜20MPa、より好ましくは0.2〜15MPaである。温度及び圧力を上記範囲とすることで、副生成物の生成を抑制しつつ、高い反応速度で、高収率且つ高選択的に目的物であるポリオール化合物を得ることがより高度に達成できる傾向がある。 In the method for producing a polyol compound of the present embodiment, the temperature at which the furan compound and the hydrocracking catalyst are brought into contact is preferably 10 to 200 ° C, more preferably 20 to 180 ° C. The reaction step may include a step of raising the temperature stepwise or continuously. The pressure at the time of contacting the furan compound and the catalyst is preferably a normal pressure to 20 MPa, more preferably 0.2 to 15 MPa as a hydrogen partial pressure. By controlling the temperature and pressure within the above ranges, the production of a polyol compound as a target product with high yield and high selectivity at a high reaction rate can be achieved to a higher degree while suppressing the formation of by-products. There is.
本実施形態の製造方法の反応工程で用いられるフラン化合物の転化率は、例えば、30〜100モル%、40〜100モル%又は50〜100モル%である。また、上記反応工程で合成されるポリオール化合物の選択率は、例えば、5〜98モル%、10〜95モル%、又は15〜90モル%である。さらに、上記反応工程で合成されるポリオール化合物の収率は、例えば、5〜98モル%、10〜95モル%又は15〜90モル%である。なお、本明細書において、転化率とは、反応に供されたフラン化合物のモル数と反応後に残ったフラン化合物のモル数の差(転化したフラン化合物のモル数)を、反応に供されたフラン化合物のモル数で除した値に、100を乗じることにより計算される。また、選択率は、得られたポリオール化合物のモル数を、転化したフラン化合物のモル数で除した値に、100を乗じることにより計算される。また、収率は、得られたポリオール化合物のモル数を、反応に供されたフラン化合物のモル数で除した値に、100を乗じることにより計算される。 The conversion rate of the furan compound used in the reaction step of the production method of the present embodiment is, for example, 30 to 100 mol%, 40 to 100 mol%, or 50 to 100 mol%. Moreover, the selectivity of the polyol compound synthesize | combined at the said reaction process is 5-98 mol%, 10-95 mol%, or 15-90 mol%, for example. Furthermore, the yield of the polyol compound synthesize | combined at the said reaction process is 5-98 mol%, 10-95 mol%, or 15-90 mol%, for example. In this specification, the conversion rate is the difference between the number of moles of the furan compound subjected to the reaction and the number of moles of the furan compound remaining after the reaction (number of moles of the converted furan compound). Calculated by multiplying the value divided by the number of moles of furan compound by 100. The selectivity is calculated by multiplying 100 by the value obtained by dividing the number of moles of the obtained polyol compound by the number of moles of the converted furan compound. Further, the yield is calculated by multiplying 100 by the value obtained by dividing the number of moles of the obtained polyol compound by the number of moles of the furan compound subjected to the reaction.
本実施形態のポリオール化合物の製造方法は、水素化分解用触媒の形態により回分式(バッチ式)又は連続式のいずれの方法も選択することができる。また、触媒の性質により均一系、及び不均一系(懸濁反応)のどちらの反応系でも実施できる。担体に担持させた触媒であれば、固定床で連続的に反応を行うこともできる。 As the method for producing the polyol compound of the present embodiment, either a batch method or a batch method can be selected depending on the form of the hydrocracking catalyst. Depending on the nature of the catalyst, the reaction can be carried out in either a homogeneous system or a heterogeneous system (suspension reaction). If the catalyst is supported on a carrier, the reaction can be carried out continuously in a fixed bed.
本実施形態における反応により、目的とするポリオール化合物が得られる。このポリオール化合物は、反応終了後、得られた反応液から、例えば、濾過、濃縮、抽出、蒸留、昇華、再結晶、カラムクロマトグラフィー等の一般的な操作によって単離・精製することができる。 The target polyol compound is obtained by the reaction in the present embodiment. After completion of the reaction, the polyol compound can be isolated and purified from the obtained reaction solution by general operations such as filtration, concentration, extraction, distillation, sublimation, recrystallization, column chromatography and the like.
以上、本発明の好適な実施形態を説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。 The preferred embodiments of the present invention have been described above, but the present invention is not limited to the above embodiments.
次に、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。 EXAMPLES Next, the present invention will be specifically described with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.
以下の原料(1)〜(3)を用いて、以下に述べるとおり、触媒を調製して反応を行った。
(1)周期表第3族〜11族の金属のいずれかを含む金属化合物(A)
(2)酸化ルテニウム化合物(B1)
(3)周期表第5族〜7族の金属のいずれかを含む金属酸化物(C)
Using the following raw materials (1) to (3), a catalyst was prepared and reacted as described below.
(1) Metal compound (A) containing any one of metals of Group 3 to Group 11 of the periodic table
(2) Ruthenium oxide compound (B1)
(3) Metal oxide (C) containing any of metals in Groups 5 to 7 of the periodic table
実施例1−1(触媒の製造)
シリカ(富士シリシア化学株式会社製、商品名:CARiACT G−6)0.50gを、テトラオキソルテニウム(VI)酸二カリウム水溶液(株式会社フルヤ金属製、ルテニウム濃度4.3質量%)0.244g(ルテニウム換算で0.104mmol)に水0.2gを加えた水溶液中に含浸させ、110℃で7時間乾燥した。次に、得られた粉末を、六塩化イリジウム酸(和光純薬製、イリジウム濃度37.7質量%)53.0mg(イリジウム換算で0.104mmol)を水0.4gに溶解させた水溶液中に含浸させ、110℃で7時間乾燥した。さらに、得られた粉末を、テトラオキソレニウム(VII)酸アンモニウム27.9mg(レニウム換算で0.104mmol)を水0.4gに溶解させた溶液中に含浸させ、110℃で7時間乾燥させた。この粉末を250℃で4時間乾燥して、シリカにイリジウムが4質量%、ルテニウムが2.1質量%、レニウムが3.9質量%担持された固体触媒(以下、「Ir−Ru−Re/SiO2触媒(1)」と称することもある)588mgを得た。
Example 1-1 (Production of catalyst)
Silica (Fuji Silysia Chemical Co., Ltd., trade name: CARiACT G-6) 0.50 g, tetraoxoruthenium (VI) dipotassium aqueous solution (Fluya Metal Co., Ltd., ruthenium concentration 4.3 mass%) 0.244 g It was impregnated in an aqueous solution obtained by adding 0.2 g of water (0.104 mmol in terms of ruthenium) and dried at 110 ° C. for 7 hours. Next, the obtained powder was placed in an aqueous solution in which 53.0 mg (0.104 mmol in terms of iridium) of hexachloroiridium acid (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., iridium concentration: 37.7 mass%) was dissolved in 0.4 g of water. Impregnation and drying at 110 ° C. for 7 hours. Furthermore, the obtained powder was impregnated in a solution in which 27.9 mg of ammonium tetraoxorhenate (VII) (0.104 mmol in terms of rhenium) was dissolved in 0.4 g of water, and dried at 110 ° C. for 7 hours. . This powder was dried at 250 ° C. for 4 hours, and a solid catalyst (hereinafter referred to as “Ir—Ru—Re /”) in which 4% by mass of iridium, 2.1% by mass of ruthenium and 3.9% by mass of rhenium were supported on silica. 588 mg) (sometimes referred to as “SiO 2 catalyst (1)”).
実施例1−2(触媒の製造)
内容積50mLのガラス製内筒管を備えたオートクレーブに、実施例1−1で得られた触媒(Ir−Ru−Re/SiO2触媒(1))25.0mg及び水4.75gを入れ、水素ガスで8MPaまで加圧した後、攪拌しながら120℃で1時間反応させて、シリカにイリジウムが4質量%、ルテニウムが2.1質量%、レニウムが3.9質量%担持された触媒(以下、「Ir−Ru−Re/SiO2触媒(2)」と称することもある)の水分散物を得た。
Example 1-2 (Production of catalyst)
In an autoclave equipped with a glass inner tube having an internal volume of 50 mL, 25.0 mg of the catalyst (Ir-Ru-Re / SiO 2 catalyst (1)) obtained in Example 1-1 and 4.75 g of water were placed. After pressurizing to 8 MPa with hydrogen gas, the reaction was carried out at 120 ° C. for 1 hour with stirring, and a catalyst in which 4% by mass of iridium, 2.1% by mass of ruthenium and 3.9% by mass of rhenium were supported on silica ( In the following, an aqueous dispersion of “Ir—Ru—Re / SiO 2 catalyst (2)” may be obtained.
実施例2−1(1,5−ペンタンジオールの合成) Example 2-1 (Synthesis of 1,5-pentanediol)
実施例1−2で得られた触媒(Ir−Ru−Re/SiO2触媒(2))の水分散物に、室温で、フルフラール0.250g(2.60mmol)及び0.2mol/L水酸化ナトリウム水溶液30.0mgを入れ、水素ガスで8MPaまで加圧し、攪拌しながら40℃で2時間、80℃で2時間反応(この時点でフルフラール及びフルフリルアルコールはテトラヒドロフルフリルアルコールに転化)させた後、一旦室温まで冷却した。得られた反応液に0.2mol/L塩酸40.0mgを入れ、水素ガスで8MPaまで加圧した後、攪拌しながら120℃で更に2時間反応させた。得られた反応液を室温まで冷却し、次いでメンブランフィルター(孔径:0.45μm)を備えた注射器で濾過した。濾液をガスクロマトグラフィーで分析したところ、フルフラールの転化率は100モル%で、1,5−ペンタンジオールの収率は15.0モル%、テトラヒドロフルフリルアルコールの収率は83.5モル%であった。なお、副生成物である1,2−ペンタンジオールは、全く生成していなかった。 To the aqueous dispersion of the catalyst (Ir—Ru—Re / SiO 2 catalyst (2)) obtained in Example 1-2, 0.250 g (2.60 mmol) of furfural and 0.2 mol / L hydroxylation were obtained at room temperature. 30.0 mg of sodium aqueous solution was added, pressurized to 8 MPa with hydrogen gas, and reacted with stirring at 40 ° C. for 2 hours and at 80 ° C. for 2 hours (furfural and furfuryl alcohol were converted to tetrahydrofurfuryl alcohol at this point). Then, it was once cooled to room temperature. 40.0 mg of 0.2 mol / L hydrochloric acid was added to the obtained reaction liquid, and after pressurizing to 8 MPa with hydrogen gas, the mixture was further reacted at 120 ° C. for 2 hours with stirring. The obtained reaction liquid was cooled to room temperature, and then filtered through a syringe equipped with a membrane filter (pore diameter: 0.45 μm). The filtrate was analyzed by gas chromatography. The conversion rate of furfural was 100 mol%, the yield of 1,5-pentanediol was 15.0 mol%, and the yield of tetrahydrofurfuryl alcohol was 83.5 mol%. there were. Incidentally, 1,2-pentanediol as a by-product was not produced at all.
比較例2−1(1,5−ペンタンジオールの合成)
実施例1−2と同様の方法で得られた触媒(Ir−Ru−Re/SiO2触媒(2))の水分散物に、室温で、フルフラール0.250g(2.60mmol)を入れ、水素ガスで8MPaまで加圧し、攪拌しながら40℃で2時間、80℃で2時間反応(この時点でフルフラールはフルフリルアルコール又はテトラヒドロフルフリルアルコールに転化)させた後、更に120℃で更に2時間反応させた。得られた反応液を室温まで冷却し、次いでメンブランフィルター(孔径:0.45μm)を備えた注射器で濾過した。濾液をガスクロマトグラフィーで分析したところ、フルフラールの転化率は100モル%で、1,5−ペンタンジオールの収率は2.8モル%、テトラヒドロフルフリルアルコールの収率は45.0モル%、1,4−ブタンジオールの収率は22.0%であった。
Comparative Example 2-1 (Synthesis of 1,5-pentanediol)
To an aqueous dispersion of the catalyst (Ir—Ru—Re / SiO 2 catalyst (2)) obtained in the same manner as in Example 1-2, 0.250 g (2.60 mmol) of furfural was added at room temperature, and hydrogen was added. Pressurize to 8 MPa with gas, react for 2 hours at 40 ° C. with stirring, and react for 2 hours at 80 ° C. (furfural is converted to furfuryl alcohol or tetrahydrofurfuryl alcohol at this point), and further for 2 hours at 120 ° C. Reacted. The obtained reaction liquid was cooled to room temperature, and then filtered through a syringe equipped with a membrane filter (pore diameter: 0.45 μm). The filtrate was analyzed by gas chromatography. The conversion rate of furfural was 100 mol%, the yield of 1,5-pentanediol was 2.8 mol%, the yield of tetrahydrofurfuryl alcohol was 45.0 mol%, The yield of 1,4-butanediol was 22.0%.
実施例2−2(1,5−ペンタンジオールの合成)
実施例2−1で使用したフルフラール0.250gを、フルフリルアルコール0.250g(2.55mmol)に代えたこと以外は、実施例2−1と同様に合成を行った。その結果、フルフリルアルコールの転化率は100モル%で、1,5−ペンタンジオールの収率は41.5モル%、テトラヒドロフルフリルアルコールの収率は51.4モル%であった。なお、副生成物である1,2−ペンタンジオールは、全く生成していなかった。
Example 2-2 (Synthesis of 1,5-pentanediol)
The synthesis was performed in the same manner as in Example 2-1, except that 0.250 g of furfural used in Example 2-1 was replaced with 0.250 g (2.55 mmol) of furfuryl alcohol. As a result, the conversion of furfuryl alcohol was 100 mol%, the yield of 1,5-pentanediol was 41.5 mol%, and the yield of tetrahydrofurfuryl alcohol was 51.4 mol%. Incidentally, 1,2-pentanediol as a by-product was not produced at all.
実施例1−3(触媒の製造)
内容積50mLのガラス製内筒管を備えたオートクレーブに、三塩化イリジウム・n水和物(石津製薬株式会社製、イリジウム含量53質量%)17.5mg(イリジウム換算で0.0.482mmol)、ヘキサヒドロキシ白金(IV)酸二ナトリウム16.3mg(白金換算で0.0475mmol)及び水5.0gを加え、120℃で30分間加熱攪拌した。これを一旦室温まで冷却した溶液に、活性炭(カルゴンカーボンジャパン株式会社製、商品名:ダイヤソープ)463mgを入れ、25℃で30分間攪拌後、七酸化二レニウム21.1mg(レニウム換算で0.0870mmol)を入れたものを、水素ガスで8MPaまで加圧した後、攪拌しながら120℃で1時間反応させた。得られたスラリー溶液の水層を遠心分離機で除去し、ウエット状態の活性炭にイリジウムが2.0質量%、白金が2.0質量%、レニウムが3.5質量%担持された固体触媒(以下、「Ir−Pt−Re/C触媒(1)」と称することもある)1.45gを得た。
Example 1-3 (Production of catalyst)
In an autoclave equipped with a glass inner tube having an internal volume of 50 mL, 17.5 mg of iridium trichloride n hydrate (Ishizu Pharmaceutical Co., Ltd., iridium content 53 mass%) (0.0.482 mmol in terms of iridium), 16.3 mg (0.0475 mmol in terms of platinum) of disodium hexahydroxyplatinum (IV) and 5.0 g of water were added, and the mixture was heated and stirred at 120 ° C. for 30 minutes. The solution, once cooled to room temperature, was charged with 463 mg of activated carbon (trade name: Diasoap, manufactured by Calgon Carbon Japan Co., Ltd.), stirred for 30 minutes at 25 ° C., and then 21.1 mg of dirhenium heptoxide (0. 0870 mmol) was pressurized to 8 MPa with hydrogen gas and then reacted at 120 ° C. for 1 hour with stirring. The aqueous layer of the resulting slurry solution was removed with a centrifuge, and a solid catalyst (2.0% by mass of iridium, 2.0% by mass of platinum, and 3.5% by mass of rhenium supported on wet activated carbon ( Hereinafter, 1.45 g of “Ir—Pt—Re / C catalyst (1)” may be obtained.
実施例1−4(触媒の製造)
内容積50mLのガラス製内筒管を備えたオートクレーブに、実施例1−4で得られた触媒(Ir−Pt−Re/C触媒(1))147.0mg及び水4.75gを入れ、水素ガスで8MPaまで加圧した後、攪拌しながら120℃で1時間反応させて、活性炭にイリジウムが2.0質量%、白金が2.0質量%、レニウムが3.5質量%担持された触媒(以下、「Ir−Pt−Re/C触媒(2)」と称することもある)の水分散物を得た。
Example 1-4 (Production of catalyst)
In an autoclave equipped with a glass inner tube having an internal volume of 50 mL, 147.0 mg of the catalyst (Ir-Pt-Re / C catalyst (1)) obtained in Example 1-4 and 4.75 g of water were placed, and hydrogen was added. After pressurizing to 8 MPa with gas, the reaction was carried out at 120 ° C. for 1 hour with stirring, and the activated carbon supported 2.0 mass% of iridium, 2.0 mass% of platinum, and 3.5 mass% of rhenium. An aqueous dispersion (hereinafter also referred to as “Ir—Pt—Re / C catalyst (2)”) was obtained.
実施例2−3(1,5−ペンタンジオールの合成)
実施例1−4で得られた触媒(Ir−Pt−Re/C触媒(2))の水分散物に、室温で、フルフラール0.250g(2.60mmol)及び0.2mol/L水酸化ナトリウム水溶液45.0mgを入れ、水素ガスで8MPaまで加圧し、攪拌しながら40℃で2時間、80℃で2時間反応(この時点でフルフラール及びフルフリルアルコールはテトラヒドロフルフリルアルコールに転化)させた後、一旦室温まで冷却した。得られた反応液に0.2mol/L塩酸60.0mgを入れ、水素ガスで8MPaまで加圧した後、攪拌しながら150℃で更に2時間反応させた。得られた反応液を室温まで冷却し、次いでメンブランフィルター(孔径:0.45μm)を備えた注射器で濾過した。濾液をガスクロマトグラフィーで分析したところ、フルフラールの転化率は100モル%で、1,5−ペンタンジオールの収率は24.7モル%、テトラヒドロフルフリルアルコールの収率は52.8モル%であった。なお、副生成物である1,2−ペンタンジオールは、全く生成していなかった。
Example 2-3 (Synthesis of 1,5-pentanediol)
To the aqueous dispersion of the catalyst (Ir-Pt-Re / C catalyst (2)) obtained in Example 1-4, 0.250 g (2.60 mmol) of furfural and 0.2 mol / L sodium hydroxide were added at room temperature. After adding 45.0 mg of aqueous solution, pressurizing to 8 MPa with hydrogen gas, and reacting at 40 ° C. for 2 hours and at 80 ° C. for 2 hours (furfural and furfuryl alcohol were converted to tetrahydrofurfuryl alcohol at this point) Once cooled to room temperature. After adding 60.0 mg of 0.2 mol / L hydrochloric acid to the obtained reaction liquid and pressurizing to 8 MPa with hydrogen gas, it was further reacted at 150 ° C. for 2 hours with stirring. The obtained reaction liquid was cooled to room temperature, and then filtered through a syringe equipped with a membrane filter (pore diameter: 0.45 μm). The filtrate was analyzed by gas chromatography. The conversion rate of furfural was 100 mol%, the yield of 1,5-pentanediol was 24.7 mol%, and the yield of tetrahydrofurfuryl alcohol was 52.8 mol%. there were. Incidentally, 1,2-pentanediol as a by-product was not produced at all.
実施例2−4(1,5−ペンタンジオールの合成)
実施例2−3で使用したフルフラール0.250gを、フルフリルアルコール0.250g(2.55mmol)に代えたこと以外は、実施例2−3と同様に合成を行った。その結果、フルフリルアルコールの転化率は100モル%で、1,5−ペンタンジオールの収率は44.7モル%、テトラヒドロフルフリルアルコールの収率は42.7モル%であった。なお、副生成物である1,2−ペンタンジオールは、全く生成していなかった。
Example 2-4 (Synthesis of 1,5-pentanediol)
The synthesis was performed in the same manner as in Example 2-3 except that 0.250 g of furfural used in Example 2-3 was replaced with 0.250 g (2.55 mmol) of furfuryl alcohol. As a result, the conversion of furfuryl alcohol was 100 mol%, the yield of 1,5-pentanediol was 44.7 mol%, and the yield of tetrahydrofurfuryl alcohol was 42.7 mol%. Incidentally, 1,2-pentanediol as a by-product was not produced at all.
実施例1−5(触媒の製造)
内容積50mLのガラス製内筒管を備えたオートクレーブに、三塩化イリジウム・n水和物(石津製薬株式会社製、イリジウム含量53質量%)17.5mg(イリジウム換算で0.0.482mmol)、ヘキサヒドロキシ白金(IV)酸二ナトリウム16.3mg(白金換算で0.0475mmol)及び水5.0gを加え、120℃で30分間加熱攪拌した。これを一旦室温まで冷却した溶液に、活性炭(カルゴンカーボンジャパン株式会社製、商品名:ダイヤソープ)463mgを入れ、25℃で30分間攪拌後、七酸化二レニウム21.1mg(レニウム換算で0.0870mmol)を入れたものを、水素ガスで8MPaまで加圧した後、攪拌しながら120℃で1時間反応させた。得られたスラリー溶液の水層を遠心分離機で除去し、ウエット状態の活性炭にイリジウムが2.0質量%、白金が2.0質量%、レニウムが3.5質量%担持された固体触媒(以下、「Ir−Pt−Re/C触媒(1)」と称することもある)1.45gを得た。
Example 1-5 (Production of catalyst)
In an autoclave equipped with a glass inner tube having an internal volume of 50 mL, 17.5 mg of iridium trichloride n hydrate (Ishizu Pharmaceutical Co., Ltd., iridium content 53 mass%) (0.0.482 mmol in terms of iridium), 16.3 mg (0.0475 mmol in terms of platinum) of disodium hexahydroxyplatinum (IV) and 5.0 g of water were added, and the mixture was heated and stirred at 120 ° C. for 30 minutes. The solution, once cooled to room temperature, was charged with 463 mg of activated carbon (trade name: Diasoap, manufactured by Calgon Carbon Japan Co., Ltd.), stirred for 30 minutes at 25 ° C., and then 21.1 mg of dirhenium heptoxide (0. 0870 mmol) was pressurized to 8 MPa with hydrogen gas and then reacted at 120 ° C. for 1 hour with stirring. The aqueous layer of the resulting slurry solution was removed with a centrifuge, and a solid catalyst (2.0% by mass of iridium, 2.0% by mass of platinum, and 3.5% by mass of rhenium supported on wet activated carbon ( Hereinafter, 1.45 g of “Ir—Pt—Re / C catalyst (1)” may be obtained.
実施例1−6(触媒の製造)
内容積50mLのガラス製内筒管を備えたオートクレーブに、実施例1−5で得られた触媒(Ir−Pt−Re/C触媒(1))882mg及び水10.0gを入れ、水素ガスで8MPaまで加圧した後、攪拌しながら120℃で1時間反応させて、活性炭にイリジウムが2.0質量%、白金が2.0質量%、レニウムが3.5質量%担持された触媒(Ir−Pt−Re/C触媒(2))の水分散物を得た。
Example 1-6 (Production of catalyst)
882 mg of the catalyst (Ir-Pt-Re / C catalyst (1)) obtained in Example 1-5 and 10.0 g of water were placed in an autoclave equipped with a glass inner tube having an internal volume of 50 mL, and hydrogen gas was used. After pressurizing up to 8 MPa, the reaction was carried out at 120 ° C. for 1 hour with stirring, and a catalyst in which activated carbon supported 2.0 mass% iridium, 2.0 mass% platinum, and 3.5 mass% rhenium (Ir An aqueous dispersion of -Pt-Re / C catalyst (2)) was obtained.
実施例2−5(1,5−ペンタンジオールの合成)
実施例1−6で得られた触媒(Ir−Pt−Re/C触媒(2))の水分散物から室温で、デカンテーションにより水を除去し、残渣に再び水1.5gと、フルフラール1.50g(15.6mmol)及び2mol/L水酸化ナトリウム水溶液27.0mgを入れ、水素ガスで8MPaまで加圧し、攪拌しながら40℃で2時間、80℃で2時間反応(この時点でフルフラール及びフルフリルアルコールはテトラヒドロフルフリルアルコールに転化)させた後、一旦室温まで冷却した。得られた反応液に2mol/L塩酸36.0mgを入れ、水素ガスで8MPaまで加圧した後、攪拌しながら150℃で更に3時間反応させた。得られた反応液を室温まで冷却し、次いでメンブランフィルター(孔径:0.45μm)を備えた注射器で濾過した。濾液をガスクロマトグラフィーで分析したところ、フルフラールの転化率は100モル%で、1,5−ペンタンジオールの収率は31.7モル%、テトラヒドロフルフリルアルコールの収率は58.7モル%であった。なお、副生成物である1,2−ペンタンジオールは、全く生成していなかった。
Example 2-5 (Synthesis of 1,5-pentanediol)
From the aqueous dispersion of the catalyst (Ir-Pt-Re / C catalyst (2)) obtained in Example 1-6, water was removed by decantation at room temperature, and 1.5 g of water was again added to the residue, and furfural 1 .50 g (15.6 mmol) and 27.0 mg of 2 mol / L aqueous sodium hydroxide solution were added, pressurized to 8 MPa with hydrogen gas, and reacted with stirring at 40 ° C. for 2 hours and at 80 ° C. for 2 hours (furfural and Furfuryl alcohol was converted to tetrahydrofurfuryl alcohol) and then cooled to room temperature. 36.0 mg of 2 mol / L hydrochloric acid was added to the obtained reaction liquid, and after pressurizing to 8 MPa with hydrogen gas, the mixture was further reacted at 150 ° C. with stirring for 3 hours. The obtained reaction liquid was cooled to room temperature, and then filtered through a syringe equipped with a membrane filter (pore diameter: 0.45 μm). When the filtrate was analyzed by gas chromatography, the conversion rate of furfural was 100 mol%, the yield of 1,5-pentanediol was 31.7 mol%, and the yield of tetrahydrofurfuryl alcohol was 58.7 mol%. there were. Incidentally, 1,2-pentanediol as a by-product was not produced at all.
以上の結果より、フラン化合物と水素か分解用触媒とを、塩基性条件下で接触させた後、次いで酸性条件下にて接触させることで、効率良く目的物であるポリオール化合物を製造することができる。 From the above results, it is possible to efficiently produce the target polyol compound by bringing the furan compound and the hydrogen decomposition catalyst into contact with each other under basic conditions and then contacting them under acidic conditions. it can.
本発明により、ヒドロキシメチル基又はホルミル基を有するフラン化合物を還元して、高い反応速度で、高収率且つ高選択的に対応するポリオール化合物を製造する方法を提供することができる。得られたポリオール化合物は、例えば、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリウレタン等のポリマー原料、樹脂添加剤、医農薬中間体原料、各種溶剤等として有用である。 The present invention can provide a method for reducing a furan compound having a hydroxymethyl group or a formyl group to produce a corresponding polyol compound with high reaction rate and high yield. The obtained polyol compound is useful, for example, as a polymer raw material such as polyester, polycarbonate, and polyurethane, a resin additive, a raw material for intermediates for medical and agricultural chemicals, and various solvents.
Claims (4)
周期表第3族〜11族の金属のいずれか1種を含む金属化合物(A)と、
酸化ルテニウム化合物(B1)及び周期表第8〜11族の金属のいずれか1種を含む高原子価化合物(B2)からなる群より選択される少なくとも1種を含む化合物(B)と、
周期表第5族、6族又は7族の金属を含む金属酸化物(C)と、を混合し還元処理して得られる水素化分解用触媒と、
を、塩基性条件下で接触させた後、次いで酸性条件下にて接触させて、下記一般式(2a)又は(2b)で示されるポリオール化合物を得る、ポリオール化合物の製造方法。
A metal compound (A) containing any one of metals of Groups 3 to 11 of the periodic table;
A compound (B) containing at least one selected from the group consisting of a ruthenium oxide compound (B1) and a high-valence compound (B2) containing any one of metals in Groups 8 to 11 of the periodic table;
A metal oxide (C) containing a metal of Group 5, Group 6 or Group 7 of the periodic table, and a hydrocracking catalyst obtained by reduction treatment,
Is contacted under basic conditions, and then is contacted under acidic conditions to obtain a polyol compound represented by the following general formula (2a) or (2b).
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