JP2015514810A - アルファ,オメガ−ジオールの製造 - Google Patents

アルファ,オメガ−ジオールの製造 Download PDF

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Abstract

Cnオキシジェネートを含む原料からのα,ω−Cn−ジオール(ここで、nは5以上である)の製造方法が本明細書で開示される。一実施形態では、本方法は、この原料を、WO3またはWOx担体上にPt、Cu、Ni、Pd、Pt、Rh、Ir、Ru、またはFeを含む触媒の存在下で水素ガスと接触させる工程を含む。一実施形態では、本方法は、この原料を、金属M1および金属M2またはM2の酸化物、ならびに任意選択的に担体を含む触媒の存在下で水素ガスと接触させる工程を含む。一実施形態では、M1は、Pd、Pt、またはIrであり;M2は、Mo、W、V、Mn、Re、Zr、Ni、Cu、Zn、Cr、Ge、Sn、Ti、Au、またはCoである。Cnオキシジェネートは、バイオ再生可能な資源から得られてもよい。

Description

関連出願の相互参照
本出願は、2012年4月27日出願の米国仮特許出願第61/639,404号明細書の、米国特許法第119条(e)項の下での優先権を主張するものであり、その利益を主張するものであり、これは、あらゆる目的のために本明細書の一部としてその全体が本参照により援用される。
本発明は、アルファ,オメガ−ジオール(「α,ω−ジオール」)の製造方法に関する。より具体的には、本発明は、炭水化物または生物学的起源に由来し得る含酸素化合物の選択的水素化脱酸素によるα,ω−ジオールの製造方法に関する。
1,5−ペンタンジオールおよび1,6−ヘキサンジオールなどのα,ω−ジオールは、農薬、医薬品、およびポリマーの製造用の化学中間体として有用である。たとえば、α,ω−ジオールは、可塑剤としてならびにポリエステルおよびポリエーテル−ウレタンでのコモノマーとして使用することができる。α,ω−ジオール、またはそれらの前駆体などの工業的化学品を、安価であるのみならず、環境にやさしい材料から得ることがますます望ましくなっている。再生可能源、すなわち、植え付け、農耕、または収穫などの生物学的活動によって生産される材料から得ることができる材料が特に興味がある。本明細書で用いるところでは、用語「再生可能な」および「生物学的起源の」は、同じ意味で用いることができる。
かかる材料のためのバイオマス源は、石油ベースのものに対して経済的により魅力的になりつつある。バイオマスからのCおよびC炭素環式中間体の収束的、選択的な合成は、バイオマスの多くの成分の高い酸素化度のために困難であるが、原料としてのかかるバイオマス由来中間体の使用は、工業的に有用な化学品への新たなルートを提供するであろう。
1,6−ヘキサンジオールは、ナイロン66の工業的製造での有用な中間体である。1,6−ヘキサンジオールは、公知の方法によって1,6−ヘキサメチレンジアミン、ナイロン製造での出発成分に変換することができる。1,6−ヘキサンジオールは典型的には、アジピン酸もしくはそのエスエルの水素化またはカプロラクトンもしくはそのオリゴマーの水素化から製造される。たとえば、特許文献1で、deVries J−Gらは、5−ヒドロキシメチル−2−フルフルアルデヒドからのカプロラクトン、カプロラクタム、2,5−テトラヒドロフラン−ジメタノール、1,6−ヘキサンジオールまたは1,2,6−ヘキサントリオールの製造方法を記載しており、1,2,6−ヘキサントリオールが、パラジウム、ニッケル、ロジウム、ルテニウム、銅およびクロムまたはそれらの混合物をベースとする触媒を使用して1,6−ヘキサンジオールに水素化され得ることを教示している。さらに、触媒は、レニウムなどの、1つ以上の他の元素でドープされてもよい。
特許文献2は、200〜240℃で酸性担体に担持された金属触媒、とりわけ5%Pt/Alおよび5%Pt/SiO−Alの存在下での出発原料の水素化を含む、テトラヒドロピラン誘導体、たとえば2,5−ジエチルテトラヒドロピラン−2−メタノールからの2,5−ジエチル−1,6−ヘキサンジオールの製造方法を教示している。収率は、40〜61%の範囲であった。
国際公開第2011/149339号パンフレット 特開2003−183200号公報
再生可能な生物学的起源からの、α,ω−ジオール、とりわけCおよびCのα,ω−ジオール、ならびにα,ω−ジオールの製造に有用な合成中間体の製造方法が現在必要とされている。1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、および他のα,ω−ジオールを、1,2,6−ヘキサントリオール、テトラヒドロフラン−2,5−ジメタノール、および2−ヒドロキシメチルテトラヒドロピランなどの、バイオマス由来出発原料から高収率で、かつ、高選択率で製造するための方法が現在必要とされている。
一実施形態では、
(a)Cオキシジェネートを含む原料を提供する工程と;
(b)この原料を、α,ω−C−ジオールを含む生成物混合物を形成するのに十分な温度でおよび時間、触媒の存在下で、水素ガスと接触させる工程であって;nが5以上であり;触媒が、WOまたはWO担体上にPt、Cu、Ni、Pd、Rh、Ir、Ru、もしくはFeを含む工程と
を含む、α,ω−C−ジオールの製造方法が提供される。
別の実施形態では、
(a)Cオキシジェネートを含む原料を提供する工程と;
(b)この原料を、α,ω−C−ジオールを含む生成物混合物を形成するのに十分な温度でおよび時間、触媒の存在下で、水素ガスと接触させる工程であって;nが5以上であり;
触媒が、金属M1および金属M2またはM2の酸化物、ならびに任意選択的に担体を含み、ここで:
M1が、Pd、Pt、もしくはIrであり;M2が、Mo、W、V、Mn、Re、Zr、Ni、Cu、Zn、Cr、Ge、Sn、Ti、Au、もしくはCoであるか;または
M1がRhであり、M2が、Mo、W、V、Mn、Ni、Cu、Zn、Cr、Ge、Sn、Ti、Au、もしくはZrであるか;または
M1が、Ag、AuもしくはCoであり;M2が、Re、Mo、もしくはWであるか;または
M1が、Cu、Pd、Fe、もしくはNiであり;M2が、Re、Mo、Cu、Zn、Cr、Ge、Sn、もしくはWであるか;または
M1が、Ag、Pt、Cu、もしくはAuであり、M2が、Ni、Fe、Sn、Ge、もしくはIrであるか;または
M1がCoであり、M2がFeであるか;または
M1がNiであり、M2が、CoもしくはFeであるか;または
M1がMnであり、M2がCrである
工程と
を含む、α,ω−C−ジオールの製造方法が提供される。
本明細書で用いるところでは、不定冠詞「a」または「an」が本明細書に開示される方法での工程の存在の記述または記載に関して用いられる場合、その記述または記載がそれとは反対を明らかに規定しない限り、かかる不定冠詞の使用が方法での工程の存在を数の上で1に限定しないことが理解されるべきである。
本明細書で用いるところでは、量、濃度、または他の値もしくはパラメーターがある範囲、好ましい範囲か、好ましい上方値および好ましい下方値のリストかのどちらかとして与えられるとき、これは、範囲が別々に開示されているかどうかに関係なく、任意の上方の範囲限界または好ましい値と任意の下方の範囲限界または好ましい値との任意のペアから形成されるすべての範囲を具体的に開示するとして理解されるべきである。数値の範囲が本明細書で列挙される場合、特に明記しない限り、この範囲は、その終点、ならびにこの範囲内のすべての整数および分数を含むことを意図される。本発明の範囲は範囲を定義するときに列挙された具体的な値に限定されることを意図されない。
本明細書で用いるところでは、用語「含む(comprises)」、「含む(comprising)」、「包む(includes)」、「含む(including)」、「有する(has)」、「有する(having)」、「含有する(contains)」、「含有する(containing)」、またはそれらの任意の他の変化形は、非排他的な包含をカバーすることを意図される。たとえば、要素のリストを含む組成物、混合物、プロセス、方法、物品、もしくは装置は、それらの要素のみに必ずしも限定されず、明確にリストされないか、またはかかる組成物、混合物、プロセス、方法、物品、もしくは装置に固有の他の要素を含んでもよい。さらに、それとは反対を明確に述べられない限り、「or(または)」は、包括的なまたはを意味し、排他的なまたはを意味しない。たとえば、条件AまたはBは次のいずれか1つで満たされる:Aは真であり(または存在し)かつBは偽である(存在しない);Aは偽であり(または存在せず)かつBは真である(または存在する);ならびにAおよびBは両方とも真である(または存在する)。
本明細書で用いるところでは、用いられる原料または反応剤の量を修飾する用語「約」は、たとえば、現実の世界で濃縮物または使用溶液を製造するために用いられる典型的な測定および液体ハンドリング手順によって;これらの手順での故意でない誤りによって;組成物を製造するためにもしくは方法を実施するために用いられる原料の製造、ソース、または純度の相違によってなどで起こり得る数量のばらつきを意味する。用語「約」はまた、特定の初期混合物から生じる組成物について異なる平衡条件が原因で異なる量をも包含する。用語「約」で修飾されていようといまいと、特許請求の範囲には、それらの量の均等物が含まれる。用語「約」は、報告される数値の10%以内、好ましくは報告される数値の5%以内を意味してもよい。
本明細書で用いるところでは、用語「有機化合物」は、次の例外ありで炭素含有化合物を意味する:酸化炭素、カーバイド、二硫化炭素などの2成分化合物;金属シアニド、金属カルボニル、ホスゲン、硫化カルボニルなどの3成分化合物;ならびに炭酸カルシウムおよび炭酸ナトリウムなどの金属炭酸塩。
本明細書で用いるところでは、用語「オキシジェネート」は、少なくとも1個の酸素原子を含有する有機化合物を意味する。本明細書で用いるところでは、用語「Cオキシジェネート」は、n個の炭素原子を含有するオキシジェネートを意味し、類似して、用語「Cジオール」は、n個の炭素原子を含有するジオールを意味する。
本明細書で用いるところでは、用語「バイオマス」は、任意のセルロースまたはリグノセルロース材料を意味し、ヘミセルロースを含む、および任意選択的にリグニン、デンプン、オリゴ糖および/または単糖類をさらに含む材料を含む。
本明細書で用いるところでは、用語「リグノセルロース」は、リグニンおよびセルロースを両方とも含むことを意味する。リグノセルロース材料はまた、ヘミセルロースを含んでもよい。ある実施形態では、リグノセルロース材料は、グルカンおよびキシランを含有する。
本明細書で用いるところでは、用語「ヘミセルロース」は、リグノセルロースバイオマス中に見いだされる非セルロース多糖類を意味する。ヘミセルロースは、異なる糖モノマーからなる分岐ヘテロポリマーである。それは典型的には、500〜3000の糖モノマー単位を含む。
本明細書で用いるところでは、用語「リグニン」は、針葉樹リグニンにおけるように、グアヤシル単位、または、広葉樹リグニンにおけるように、グアヤシル単位とシリンギル単位との混合物を含むことができる複雑な高分子量ポリマーを意味する。
本明細書で用いるところでは、用語「デンプン」は、グリコシド結合によって結合した多数のグルコース単位からなる炭水化物を意味する。アミルムとしても知られる、デンプンは典型的には、アミロースおよびアミロペクチンを含有する。
本明細書で用いるところでは、用語「糖」は、単糖類、二糖類、およびオリゴ糖を含む。単糖類、または「シンプル糖」は、少なくとも3個の炭素原子を含有する直鎖ポリヒドロキシアルコールのアルデヒドまたはケトン誘導体である。ペントースは、5個の炭素原子を有する単糖であり;例には、キシロース、アラビノース、リキソース、およびリボースが挙げられる。ヘキソースは、6個の炭素原子を有する単糖であり;例には、グルコースおよびフルクトースが挙げられる。二糖分子は、2つの共有結合した単糖単位からなり;例には、サッカロース、ラクトース、およびマルトースが挙げられる。本明細書で用いるところでは、「オリゴ糖」分子は、約3〜約20個の共有結合した単糖単位からなる。本明細書では特に明記しない限り、具体的な糖へのすべての言及は、D−立体異性体、L−立体異性物、および立体異性体の混合物を含むことを意図される。
本明細書で用いるところでは、用語「C糖」は、n個の炭素原子を有する単糖類;n個の炭素原子を有する単糖単位を含む二糖類;およびn個の炭素原子を有する単糖単位を含むオリゴ糖を含む。したがって、用語「C糖」は、ペントース、ペントース単位を含む二糖類、およびペントース単位を含むオリゴ糖を含み;用語「C糖」は、ヘキソース、ヘキソース単位を含む二糖類、およびヘキソース単位を含むオリゴ糖を含む。
本明細書で用いるところでは、用語「C糖アルコール」は、一級または二級ヒドロキシル基へのカルボニル基の還元によってC糖から製造される化合物を意味する。一般式H(HCHO)x+1Hを有する糖アルコールは、一般式H(HCHO)HCOを有する糖から誘導される。単糖類および二糖類は、二糖類が完全には水素化されないが、糖アルコールを形成するために使用することができる。糖アルコールの3つの例は、キシリトール(C)、ソルビトール(C)、およびマンニトール(C)である。
本明細書で用いるところでは、省略形「16HD」は、1,6−ヘキサンジオールを意味する。1,6−ヘキサンジオールの化学構造は、式(I)で表される。
Figure 2015514810
本明細書で用いるところでは、省略形「15PD」は、1,5−ペンタンジオールを意味する。1,5−ペンタンジオールの化学構造は、式(II)で表される。
Figure 2015514810
本明細書で用いるところでは、省略形「126HT」は、1,2,6−ヘキサントリオールを意味し、異性体のラセミ混合物を含む。1,2,6−ヘキサントリオールの化学構造は、式(III)で表される。
Figure 2015514810
本明細書で用いるところでは、省略形「125PT」は、1,2,5−ペンタントリオールを意味し、異性体のラセミ混合物を含む。1,2,5−ペンタントリオールの化学構造は、式(IV)で表される。
Figure 2015514810
本明細書で用いるところでは、省略形「テトラオール」は、3,4−ジデオキシヘキシトールとしても知られる、1,2,5,6−テトラヒドロキシヘキサンを意味し、立体異性体の混合物を含む。1,2,5,6−テトラヒドロキシヘキサンの化学構造は、式(V)で表される。
Figure 2015514810
本明細書で用いるところでは、省略形「ペンタオール」は、1,2,3,5,6−ヘキサンペンタオールを意味し、異性体のラセミ混合物を含む。1,2,3,5,6−ヘキサンペンタオールの化学構造は、式(VI)で表される。
Figure 2015514810
本明細書で用いるところでは、省略形「THFdM」は、テトラヒドロ−2,5−フランジメタノール(テトラヒドロフラン−2,5−ジメタノールもしくは2,5−テトラヒドロフランジメタノール、または2,5−ビス[ヒドロキシメチル]テトラヒドロフランとしても知られる)を意味し、立体異性体(シスおよびラセミトランス異性体)の混合物を含む。テトラヒドロ−2,5−フランジメタノールの化学構造は、式(VII)で表される。
Figure 2015514810
2,5−ジヒドロフラン−2,5−ジメタノールの化学構造は、式(VIII)で表される。
Figure 2015514810
本明細書で用いるところでは、省略形「FdM」は、2,5−ビス(ヒドロキシメチル)フランとしても知られる、2,5−フランジメタノールを意味する。2,5−フランジメタノールの化学構造は、式(IX)で表される。
Figure 2015514810
フラン−2−カルバルデヒドまたは2−フルアルデヒドとしても知られる、フルフラールの化学構造は、式(X)で表される。
Figure 2015514810
5−(ヒドロキシメチル)−2−フルアルデヒドとしても知られる、ヒドロキシメチルフルフラールの化学構造は、式(XI)で表される。
Figure 2015514810
2−フランメタノールとしても知られる、フルフリルアルコールの化学構造は、式(XII)で表される。
Figure 2015514810
テトラヒドロ−2−フランメタノールとしても知られる、テトラヒドロフルフリルアルコールの化学構造は、式(XIII)で表される。
Figure 2015514810
本明細書で用いるところでは、省略形「THPM」は、2−ヒドロキシメチルテトラヒドロピランとしても知られる、テトラヒドロ−2H−ピラン−2−メタノールを意味し、異性体のラセミ混合物を含む。テトラヒドロ−2H−ピラン−2−メタノールの化学構造は、式(XIV)で表される。
Figure 2015514810
本明細書で用いるところでは、省略形「HOTHPM」は、5−ヒドロキシ−2H−テトラヒドロピラン−2−メタノールまたは1,5−アンヒドロ−3,4−ジデオキシヘキシトールとしても知られる、2−ヒドロキシメチル−5−ヒドロキシテトラヒドロ−2H−ピランを意味し、立体異性体の混合物を含む。2−ヒドロキシメチル−5−ヒドロキシテトラヒドロ−2H−ピランの化学構造は、式(XV)で表される。
Figure 2015514810
3,4−ジヒドロ−2H−ピラン−2−カルボキシアルデヒド、2−ホルミル−3,4−ジヒドロ−2H−ピラン、または「アクロレイン二量体」としても知られる、3,4−ジヒドロ−2H−ピラン−2−カルバルデヒドの化学構造は、式(XVI)で表される。
Figure 2015514810
1,6−アンヒドロ−β−グルコピラノースとしても知られる、レボグルコサンの化学構造は、式(XVII)で表される。
Figure 2015514810
本明細書で用いるところでは、省略形「Lgone」および「LGone」は、1,6−アンヒドロ−3,4−ジデオキシ−β−D−ピラノセン−2−オンとしても知られる、レボグルコセノンを意味する。レボグルコセノンの化学構造は、式(XVIII)で表される。
Figure 2015514810
1,6−アンヒドロ−3,4−ジデオキシ−p−D−ピラノース−2−オンの化学構造は、式(XIX)で表される。
Figure 2015514810
1,6−アンヒドロ−3,4−ジデオキシ−β−エリトロ−ヘキ−3−エノピラノースとしても知られる、レボグルコセノールの化学構造は、式(XX)で表される。
Figure 2015514810
本明細書で用いるところでは、省略形「Lgol」および「LGol」は、1,6−アンヒドロ−3,4−ジデオキシヘキソピラノースとしても知られる、レボグルコサノールを意味し、トレオおよびエリトロ立体異性体の混合物を含む。1,6−アンヒドロ−3,4−ジデオキシヘキソピラノースの化学構造は、式(XXI)で表される。
Figure 2015514810
本明細書で用いるところでは、省略形「ISOS」は、1,4:3,6−ジアンヒドロソルビトールまたは1,4−ジアンヒドロソルビトールとしても知られる、イソソルビドを意味する。イソソルビドの化学構造は、式(XXII)で表される。
Figure 2015514810
ヘキサン−1,2,3,4,5,6−ヘキソールとしても知られる、ソルビトールの化学構造は、式(XXIII)で表される。
Figure 2015514810
デキストロースまたは2,3,4,5,6−ペンタヒドロキシヘキサナールとしても知
られる、グルコースの化学構造は、式(XXIV)で表される。
Figure 2015514810
レブロースとしても知られる、フルクトースの化学構造は、式(XXV)で表される。
Figure 2015514810
ペンタン−1,2,3,4,5−ペントールとしても知られる、キシリトールの化学構造は、式(XXVI)で表される。
Figure 2015514810
一実施形態では、
(a)Cオキシジェネートを含む原料を提供する工程と;
(b)この原料を、α,ω−C−ジオールを含む生成物混合物を形成するのに十分な温度でおよび時間、触媒の存在下で、水素ガスと接触させる工程であって;nが5以上であり、
触媒が、WO担体上にPt、Cu、Ni、Pd、Rh、Ir、Ru、もしくはFeを含む工程と
を含む、選択的水素化脱酸素によるα,ω−C−ジオールの製造方法が提供される。
別の実施形態では、
(a)Cオキシジェネートを含む原料を提供する工程と;
(b)この原料を、α,ω−C−ジオールを含む生成物混合物を形成するのに十分な温度でおよび時間、触媒の存在下で、水素ガスと接触させる工程であって;nが5以上であり、
触媒が、金属M1および金属M2またはM2の酸化物、ならびに任意選択的に担体を含み、ここで:
M1が、Pd、Pt、もしくはIrであり;M2が、Mo、W、V、Mn、Re、Zr、Ni、Cu、Zn、Cr、Ge、Sn、Ti、Au、もしくはCoであるか;または
M1がRhであり、M2が、Mo、W、V、Mn、Ni、Cu、Zn、Cr、Ge、Sn、Ti、Au、もしくはZrであるか;または
M1が、Ag、AuもしくはCoであり;M2が、Re、Mo、もしくはWであるか;または
M1が、Cu、Pd、Fe、もしくはNiであり;M2が、Re、Mo、Cu、Zn、Cr、Ge、Sn、もしくはWであるか;または
M1が、Ag、Pt、Cu、もしくはAuであり、M2が、Ni、Fe、Sn、Ge、もしくはIrであるか;または
M1がCoであり、M2がFeであるか;または
M1がNiであり、M2が、CoもしくはFeであるか;または
M1がMnであり、M2がCrである
工程と
を含む、選択的水素化脱酸素によるα,ω−C−ジオールの製造方法が提供される。
一実施形態では、n=5または6である。一実施形態では、n=5であり、α,ω−C−ジオールは1,5−ペンタンジオールである。一実施形態では、n=6であり、α,ω−C−ジオールは1,6−ヘキサンジオールである。一実施形態では、n=7であり、α,ω−C−ジオールは1,7−ヘプタンジオールである。一実施形態では、n=8であり、α,ω−C−ジオールは1,8−オクタンジオールである。
本方法での使用に好適であるCオキシジェネートの例には、1,2,6−ヘキサントリオール;1,2,5−ペンタントリオール;2H−テトラヒドロピラン−2−メタノール;テトラヒドロフラン−2,5−ジメタノール;フラン−2,5−ジメタノール;2,5−ジヒドロフラン−2,5−ジメタノール;レボグルコセノン;レボグルコサン;レボグルコセノール;1,6−アンヒドロ−3,4−ジデオキシ−p−D−ピラノース−2−オン;イソソルビド;ヒドロキシメチルフルフラール;ソルビトール;グルコース;フルクトース;キシリトール;3,4−ジヒドロ−2H−ピラン−2−カルバルデヒド;1,2,5,6−ヘキサンテトラオール;1,2,3,5,6−ヘキサンペンタノール;1,5−アンヒドロ−3,4−ジデオキシ−ヘキシトール;5−ヒドロキシ−2H−テトラヒドロピラン−2−メタノール;フルフラール;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;ペントース;ペントースを含有する二量体;ペントースを含有するオリゴマー;ヘキソース;ヘキソースを含有する二量体;ヘキソースを含有するオリゴマー;5−(ヒドロキシメチル)−2−フルフラール(「HMF」)とケトンおよび/またはアルデヒドとの反応からの縮合生成物、ならびにフルフラールとケトンおよび/またはアルデヒドとの反応からの縮合生成物が挙げられる。原料は、1つ以上のCオキシジェネートを含んでもよい。
一実施形態では、Cオキシジェネートは、1,2,6−ヘキサントリオール;2H−テトラヒドロピラン−2−メタノール;テトラヒドロフラン−2,5−ジメタノール;レボグルコセノン;3,4−ジヒドロ−2H−ピラン−2−カルバルデヒド、またはそれらの混合物を含む。これらのCオキシジェネートは、本明細書に開示される方法によって1,6−ヘキサンジオールを含む反応混合物の製造のために有用である。一実施形態では、Cオキシジェネートは1,2,6−ヘキサントリオールを含む。
一実施形態では、Cオキシジェネートは、1,2,5−ペンタントリオール;フルフラール;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;キシリトール;またはそれらの混合物を含む。これらのCオキシジェネートは、本明細書に開示される方法によって1,5−ヘキサンジオールを含む生成物混合物の製造のために有用である。
好適なペントースの例には、限定なしにキシロース、アラビノース、リキソース、キシリトール、およびリボースが挙げられる。好適なヘキソースの例には、限定なしにグルコース、マンノース、フルクトース、およびガラクトースが挙げられる。フルフラールまたは5−(ヒドロキシメチル)−2−フルフラールとケトンおよび/またはアルデヒドとの反応からの縮合生成物の例は、Synthesis(2008),(7),1023−1028(たとえば、CAS登録番号1040375−91−4およびCAS登録番号886−77−1)に;ならびにフルフラールおよび5−(ヒドロキシメチル)−2−フルフラールをアルドール縮合にかけると8〜15個の炭素原子を有する分子を生成した、ChemSusChem(2010),3(10),1158−1161に記載されている。
好適なCオキシジェネートは、バイオマスなどのバイオ再生可能な資源から誘導することができる。バイオマスは、単一源に由来してもよく、またはバイオマスは、2つ以上の源に由来する混合物を含むことができ;たとえば、バイオマスは、トウモロコシ穂軸とトウモロコシ茎葉との混合物、または草と葉との混合物を含むことができよう。バイオマスには、バイオエネルギー作物、農業残渣、都市固形廃棄物、工業固形廃棄物、製紙からのスラッジ、庭ごみ、木材および林業廃棄物またはそれらの組み合わせが挙げられるが、それらに限定されない。バイオマスの例には、トウモロコシ穀粒、トウモロコシ穂軸、トウモロコシの皮、トウモロコシ茎葉などの作物残渣、草、小麦、小麦わら、大麦、大麦わら、干し草、稲わら、スイッチグラス、古紙、サトウキビの絞りかす、ソルガム、大豆、穀物の製粉から得られる成分、木、枝、根、葉、木片、おがくず、灌木および茂み、野菜、果物、花、ならびに動物肥やしまたはそれらの組み合わせが挙げられるが、それらに限定されない。本発明のために有用であるバイオマスには、比較的高い炭水化物値を有する、比較的濃厚である、および/または集める、輸送する、貯蔵するおよび/または取り扱うのが比較的容易であるバイオマスが挙げられてもよい。一実施形態では、Cオキシジェネートは究極的には、トウモロコシ穂軸、サトウキビの絞りかす、スイッチグラス、小麦わら、おがくずおよび他の木材廃棄物、ならびにリグノセルロース原料に由来する。
バイオマスなどのバイオ再生可能な資源は、酸触媒の存在下で高温条件下に熱分解して有用な化学中間体を提供することができる。たとえば、木材、デンプン、グルコースまたはセルロースの熱分解は、公知のおよび従来の方法によってレボグルコセノンを生成することができる(たとえば、Ponder(Applied Biochemistry and Biotechnology,Vol 24/25,41−41(1990))またはShafizadeh(Carbohydrate Research,71,169−191(1979)を参照されたい)。
グリセロールは、バイオ再生可能な資源から、たとえば植物および動物脂肪および油(すなわち、グリセロールとC12以上の脂肪酸との組み合わせによって生じるエステル官能基を含むトリアシルグリセリド)の加水分解から得ることができる。1,2,6−ヘキサントリオールは、グルコース、セルロースまたはバイオ再生可能な資源から誘導されるグリセロールなどの材料から得ることができる。たとえば、1,2,6−ヘキサントリオールは、グリセロールを触媒と接触させてアクロレインを生成する工程と、アクロレインを(任意選択的に触媒の存在下で)加熱して2−ホルミル−3,4−ジヒドロ−2H−ピランを生成する工程と、2−ホルミル−3,4−ジヒドロ−2H−ピランを水と接触させて2−ヒドロキシアジピックアルデヒドを製造する工程と、2−ヒドロキシアジピックアルデヒドを水素および触媒と接触させて1,2,6−ヘキサントリオールを含む生成物混合物を生成する工程とを含む方法によって得ることができる。たとえば、米国特許第2,768,213号明細書、独国特許第4238493号明細書、およびGreen Chem.,2006,8,214−220でのL.Ottらを参照されたい。
本明細書に記載される方法に利用される触媒は、触媒を調製するための任意の従来法、たとえば、含浸または初期湿潤による水溶液または有機溶媒溶液からの金属塩の堆積、M1成分および/またはM2成分の沈澱、または固体状態合成によって合成することができる。調製は、30〜250℃、好ましくは50〜150℃の高められた温度下での触媒材料の乾燥と;250〜800℃、好ましくは300〜450℃の温度で空気の存在下で加熱することによるか焼と;100〜400℃、好ましくは200〜300℃で水素の存在下での還元、またはヒドラジン、ギ酸もしくはギ酸アンモニウムなどの代わりの還元剤での還元とを含んでもよい。上の技法は、錠剤化、押出または触媒合成のための一般的な他の技法によって調製された、粉状もしくは成形粒子状触媒材料を使って利用されてもよい。粉状触媒材料が利用される場合、触媒担体または生じた触媒材料が所望の粒度に篩い分けされてもよいこと、および粒度が触媒性能を高めるために最適化されてもよいことは十分理解されるであろう。
本発明の一実施形態では、触媒は、WOまたはWO担体上にPt、Cu、Ni、Pd、Rh、Ir、Ru、もしくはFeを含む。金属は、任意の適切な金属化合物に由来することができ;例には、塩化ロジウム(III)水和物、硝酸テトラアンミン白金(II)、塩化ルテニウム(III)水和物、硝酸銅(II)水和物、硝酸パラジウム、塩化ニッケル(II)六水和物、塩化イリジウム(IV)水和物、および硝酸鉄(III)九水和物が挙げられるが、それらに限定されない。WOx担体は、タングステンのいくらかの酸化状態が(VI)未満であるが(I)超である状態で、部分還元三酸化タングステンを含有すると考えられる。
M1のローディングは、調製触媒(すなわち、WOまたはWO担体を含めて)の質量を基準として、0.1〜50質量%、しかし好ましくは0.5〜5質量%であってもよい。M1/WO触媒は、たとえば、WO支持材を要望に応じてすり潰し、篩い分けし、最小限の水に溶解させたM1含有化合物を初期湿潤によって担体中へ含浸させ、引き続き乾燥させ(たとえば、110℃で真空下に一晩)、次に数(たとえば、3〜5)時間300〜500℃で空気中でか焼することによって調製することができる。M1/WO触媒は、たとえば、実験の部に記載されるように、M1含有化合物をタングステン酸アンモニウム水和物の水溶液に加え、引き続き生じた固体を乾燥させ、次にそれを空気中でか焼することによって、調製することができる。
別の実施形態では、触媒は、金属M1および金属M2またはM2の酸化物、ならびに任意選択的に担体を含み、ここで、
M1は、Pd、Pt、もしくはIrであり;M2は、Mo、W、V、Mn、Re、Zr、Ni、Cu、Zn、Cr、Ge、Sn、Ti、Au、もしくはCoであるか;または
M1はRhであり、M2は、Mo、W、V、Mn、Ni、Cu、Zn、Cr、Ge、Sn、Ti、Au、もしくはZrであるか;または
M1は、Ag、AuもしくはCoであり;M2は、Re、Mo、もしくはWであり;
M1は、Cu、Pd、Fe、もしくはNiであり;M2は、Re、Mo、Cu、Zn、Cr、Ge、Sn、もしくはWであるか;または
M1は、Ag、Pt、Cu、もしくはAuであり、M2は、Ni、Fe、Sn、Ge、もしくはIrであるか;または
M1はCoであり、M2はFeであるか;または
M1はNiであり、M2は、CoもしくはFeであるか;または
M1はMnであり、M2はCrである。
一実施形態では、触媒は、金属M1およびM2、ならびに任意選択的に担体を含み、ここで、M1は、Pd、Pt、もしくはIrであり;M2は、Mo、W、Mn、Re、Zr、Ni、Cu、Zn、Cr、Ti、Au、もしくはCoであるか;または
M1はRhであり、M2は、Mo、W、Mn、Ni、Cu、Zn、Cr、Ti、Au、もしくはZrであるか;または
M1は、Ag、AuもしくはCoであり;M2は、Re、Mo、もしくはWであるか;または
M1は、Cu、Pd、Fe、もしくはNiであり;M2は、Re、Mo、Cu、Zn、Cr、もしくはWであるか;または
M1は、Ag、Pt、Cu、もしくはAuであり、M2は、Ni、Fe、もしくはIrである。
一実施形態では、触媒は、金属M1およびM2、ならびに任意選択的に担体を含み、ここで、M1は、Pd、Pt、もしくはIrであり;M2は、Mo、W、V、Mn、Re、Zr、Ni、Cu、Zn、Cr、Ge、Sn、Ti、Au、もしくはCoである。
一実施形態では、触媒は、金属M1およびM2、ならびに任意選択的に担体を含み、ここで、M1は、Cu、Pd、Fe、もしくはNiであり;M2は、Re、Mo、Cu、Zn、Cr、Ge、Sn、もしくはWである。
一実施形態では、触媒は、金属M1およびM2、ならびに任意選択的に担体を含み、ここで、M1はPtであり、M2はWであるか;またはM1はNiであり、M2はWであるか;またはM1はCuであり、M2はWであるか;またはM1はCuであり、M2はFeである。一実施形態では、M1はPtであり、M2はWである。一実施形態では、M1はNiであり、M2はWである。一実施形態では、M1はCuであり、M2はWである。一実施形態では、M1はCuであり、M2はFeである。
触媒のM1およびM2成分は、任意の適切な金属化合物に由来してもよい。例には、塩化ロジウム(III)水和物、硝酸銅(II)水和物、塩化ニッケル(II)六水和物、塩化イリジウム(IV)水和物、硝酸鉄(III)九水和物、硝酸テトラアンミン白金(II)、塩化白金、ヘキサクロロ白金酸、テトラクロロ白金酸、塩化パラジウム、硝酸パラジウム、酢酸パラジウム、三塩化イリジウム、過レニウム酸アンモニウム、タングステン酸アンモニウム水和物、モリブデン酸アンモニウム水和物、硝酸マンガン(II)水和物、およびバナジン酸アンモニウムが挙げられるが、それらに限定されない。
M1のローディングは、調製触媒(すなわち、存在する場合触媒担体を含めて)の質量を基準として0.1〜50質量%、しかし好ましくは0.5〜5質量%であってもよい。M2のローディングは、0.1〜99.9%、好ましくは2〜10%であってもよい。好ましくは、M1およびM2を両方とも含有する触媒中のM1対M2のモル比は、1:0.5〜1:5の範囲にある。任意選択的に、M2は、触媒担体中へ組み込まれてもよく、触媒担体、たとえば酸化タングステンまたは酸化モリブデンに担持されたPtとして機能してもよい。触媒に関して、すべての百分率は、調製触媒の質量に対する質量パーセントと解釈される。
ある実施形態では、安定性および本方法の経済的実現可能性を高めるために担体を含む触媒を利用することが有用である。有用な担体の例には、WO、SiO、Al、炭素、SiC、TiO、ZrO、SiO−Al、モンモリロナイトなどの粘土、SiO−TiO、タングステン酸ZrO、V、MoO、ならびにH−Y、FAU(H−YまたはUSY)、BEA(H−Beta)、MFI(H−ZSM5)、MEL(H−ZSM11)およびMOR(H−モルデナイト)などのゼオライトが挙げられる。典型的には、タングステン酸ZrOは、ZrO上に最大で約19質量%までのWをWOとして含むことができ、たとえばJournal of Catalysis 216(2003),p.353−361のS.Kubaらを参照されたい。一実施形態では、触媒は、WO、SiO、Al、炭素、TiO、ZrO、SiO−Al、モンモリロナイト、SiO−TiO、タングステン酸ZrO、H−Yゼオライト、V、MoO、またはそれらの混合物を含む担体をさらに含む。一実施形態では、担体は、TiO、ゼオライト、またはそれらの混合物を含む。一実施形態では、担体は、TiO、ゼオライト、またはそれらの混合物を含み、M1はPtであり、M2はWである。他の実施形態では、担体を持たないことが望ましいかもしれない。
ある実施形態では、触媒は、WO、SiO、Al、炭素、TiO、ZrO、SiO−Al、モンモリロナイト、SiO−TiO、タングステン酸ZrO、H−Yゼオライト、V、MoO、またはそれらの混合物を含む添加物と混合される。触媒が担体を含む場合、担体は、添加物と同じものまたは添加物とは異なるものであり得る。本明細書で用いるところでは、用語「担体」は、(任意選択の担体が触媒中に存在する場合には)触媒の成分である材料を意味し、金属M1およびM2を固定するために触媒調製の一部として使用され、それと結びつけるために金属M1およびM2のための表面を提供する。本明細書で用いるところでは、用語「添加物」は、適切な反応条件下で触媒および反応剤と組んでその物理的存在によって触媒活性を高めることができる材料を意味する。添加物対触媒の有用な比は、質量基準で1:10〜10:1、たとえば2:1〜1:2、または約1:1であるが、これらの範囲外の比もまた用いることができる。添加物は、触媒と一緒に反応器に加えることができるか、または触媒および添加物は反応器に順次加えられてもよい。添加物、または添加物と触媒との混合物は、0.01〜150μm粒度の粉末形状(「流動」形状としても知られる)、成形錠剤、押出物、球形、一様な0.5〜10mmサイズを有するエンジニアド粒子、または上記の2つ以上の組み合わせを含むがそれらに限定されない、材料に典型的な任意の物理的形状にあることができる。
任意選択の担体が触媒中に存在し、WO、SiO、Al、炭素、TiO、ZrO、SiO−Al、モンモリロナイト、SiO−TiO、タングステン酸ZrO、ゼオライト、V、MoO、またはそれらの混合物を含む、ある実施形態では、プロセス工程(b)は、WO、SiO、Al、炭素、TiO、ZrO、SiO−Al、モンモリロナイト、SiO−TiO、タングステン酸ZrO、ゼオライト、V、MoO、またはそれらの混合物を含む添加物の存在をさらに含む。ある実施形態では、任意選択の担体が触媒中に存在し、工程(b)は、WO、SiO、Al、炭素、TiO、ZrO、SiO−Al、モンモリロナイト、SiO−TiO、タングステン酸ZrO、ゼオライト、V、MoO、またはそれらの混合物を含む添加物を加えることをさらに含む。プロセス工程(b)は、原料を、α,ω−C−ジオールを含む生成物混合物を形成するのに十分な温度でおよび時間、触媒の存在下に、水素ガスと接触させる工程であって、nが5以上であり、触媒が本明細書に開示される通りである工程を意味する。ある実施形態では、添加物はTiOを含む。ある実施形態では、添加物はSiOを含む。ある実施形態では、添加物はZrOを含む。ある実施形態では、添加物はAlを含む。ある実施形態では、添加物はMoOを含む。ある実施形態では、添加物は炭素を含む。
ある実施形態では、α,ω−C−ジオールの製造方法は、
(a)Cオキシジェネートを含む原料を提供する工程と;
(b)この原料を、α,ω−C−ジオールを含む生成物混合物を形成するのに十分な温度でおよび時間、触媒、ならびに任意選択的に添加物の存在下で、水素ガスと接触させる工程であって;nが5以上であり;
触媒が、金属M1および金属M2またはM2の酸化物、ならびに任意選択的に担体を含み、ここで:
M1が、Pd、Pt、もしくはIrであり;M2が、Mo、W、V、Mn、Re、Zr、Ni、Cu、Zn、Cr、Ge、Sn、Ti、Au、もしくはCoであるか;または
M1がRhであり、M2が、Mo、W、V、Mn、Ni、Cu、Zn、Cr、Ge、Sn、Ti、Au、もしくはZrであるか;または
M1が、Ag、AuもしくはCoであり;M2が、Re、Mo、もしくはWであるか;または
M1が、Cu、Pd、Fe、もしくはNiであり;M2が、Re、Mo、Cu、Zn、Cr、Ge、Sn、もしくはWであるか;または
M1が、Ag、Pt、Cu、もしくはAuであり、M2が、Ni、Fe、Sn、Ge、もしくはIrであるか;または
M1がCoであり、M2がFeであるか;または
M1がNiであり、M2が、CoもしくはFeであるか;または
M1がMnであり、M2がCrであり;
添加物が、WO、SiO、Al、炭素、TiO、ZrO、SiO−Al、モンモリロナイト、SiO−TiO、タングステン酸ZrO、ゼオライト、V、MoO、またはそれらの混合物を含む
工程と
を含む。
調製触媒は、0.01〜150μm粒度の粉末形状(「流動」形状としても知られる)、成形錠剤、押出物、球形、一様な0.5〜10mmサイズを有するエンジニアド粒子、その表面上に触媒が適用される一体構造物、または上記の2つ以上の組み合わせを含むがそれらに限定されない、不均一触媒に典型的な任意の物理的形状にあることができる。固体担体が、M1およびM2を両方とも含有する触媒に利用されるとき、M1は、エネルギー分散分光法と共に透過電子顕微鏡法によって測定されるように、M2成分と深く結びついていることが望ましい。M1成分の粒度は、同じ技法によって測定されるように10nm未満、最も好ましくは3nm未満であることがさらに好ましい。この場合に、M1成分の粒度は、M1成分とM2成分との混合物、M1成分とM2成分とのアロイ、M2成分の粒子に隣接するM1成分の粒子、またはM2成分を含有する担体上のM1成分の粒子の粒度と解釈されてもよい。
触媒は、水素化脱酸素を触媒するのに十分な原料に対する任意の質量比で、一般的にはバッチ反応については0.0001:1〜1:1、好ましくは0.001:1〜0.5:1の範囲で存在してもよい。連続反応については、同じ比が、供給物対触媒の質量比が触媒の質量当たり処理されるCオキシジェネート供給物の質量として定義される場合には適切である。
本方法にとって有用な温度は、約30℃〜約300℃である。ある実施形態では、温度は、次の値の任意の2つの間であり、任意選択的に任意の2つを含む:30℃、40℃、50℃、60℃、70℃、80℃、90℃、100℃、110℃、120℃、130℃、140℃、150℃、160℃、170℃、180℃、190℃、200℃、210℃、220℃、230℃、240℃、250℃、260℃、270℃、280℃、290℃、および300℃。ある触媒では、約300℃よりも上の温度が使用できると予期される。
本方法は、Cオキシジェネート供給物を、α,ω−C−ジオールを含む生成物混合物を形成するのに十分な時間、触媒の存在下で水素と接触させる工程によって行われる。水素対供給物のモル比は、所望のα,ω−C−ジオールを生成するのに十分な水素が存在する限り決定的に重要であるわけではない。水素は好ましくは過剰に使用され、窒素またはアルゴンなどの不活性ガスと組み合わせて任意選択的に使用されてもよい。不活性ガスが水素と組み合わせて使用される場合、不活性ガスの量は、それが生成物混合物の形成に悪影響を及ぼさないようなものであるべきである。本方法の圧力は、約300kPa〜約25,000kPa、たとえば5000〜150,000kPaであってもよい。ある実施形態では、本方法の圧力は、次の値の任意の2つの間であり、任意選択的に任意の2つを含む:300;500;1000;1500;2000;2500;3000;3500;4000;4500;5000;10,000;15,000;20,000;および25,000kPa。
本方法は典型的には、反応容器中での触媒の流動性を向上させるためにおよび/または反応熱を除去し、本方法の成績を向上させるためにシステムの粘度を低下させるのに役立ち得る、溶媒の存在下で行われる。極性溶媒が好ましい。溶媒は、触媒を除いて、全反応混合物の1質量%から95質量%の範囲で存在してもよい。
反応生成物は、蒸留、ワイプ薄膜蒸発、クロマトグラフィー、吸着、結晶化、および膜分離を含むがそれらに限定されない当該技術分野で公知の任意の一般的な方法によって単離されても精製されてもよい。
本明細書に開示される方法がまた、プロセスパラメーターの最適化によってα,ω−ジオールの合成で有用な中間体または副生成物を製造するために利用することができることは十分理解されるであろう。1,5−ペンタンジオールおよび/または1,6−ヘキサンジオールの合成中に製造することができる中間体の例には、フランジメタノール:テトラヒドロフランジメタノール;テトラヒドロピラン−2−メタノール;レボグルコサノール;およびフルフリルアルコールが挙げられるが、それらに限定されない。1,5−ペンタンジオールおよび/または1,6−ヘキサンジオールの合成中に得ることができる副生成物の例には、異性体ヘキサノール;異性体ペンタノール;1,5−ヘキサンジオール;1,2−ヘキサンジオール;2−メチルテトラヒドロピラン;2,5−ジメチルテトラヒドロフラン;1,2−シクロヘキサンジオール;1,2−シクロペンタンジオール;シクロヘキサノール、およびそれらの混合物が挙げられるが、それらに限定されない。
本明細書に開示される方法によって得られるα,ω−C−ジオールは、α,ω−C−ジアミノアルカンなどの工業的に有用な材料に変換することができる。たとえば、1,5−ペンタンジオールおよび1,6−ヘキサンジオールは、当該技術分野で公知の方法によって、それぞれ、1,5−ペンタンジアミン(1,5−ジアミノペンタン)および1,6−ヘキサンジアミン(1,6−ジアミノヘキサン)へ還元的にアミノ化することができる。たとえば、米国特許第3,215,742号明細書;米国特許第3,268,588号明細書;および米国特許第3,270,059号明細書を参照されたい。
ある実施形態では、本明細書に開示される方法は、
(c)任意選択的に、α,ω−C−ジオールを生成物混合物から単離する工程と;
(d)このα,ω−C−ジオールを、α,ω−C−ジアミノアルカンを含む第2生成物混合物を形成するのに十分な温度でおよび時間、還元的アミノ化触媒の存在下でアンモニアおよび水素と接触させる工程と;
(e)任意選択的に、α,ω−C−ジアミノアルカンを第2生成物混合物から単離する工程と
をさらに含む。
一実施形態では、α,ω−C−ジアミノアルカンは、1,6−ジアミノヘキサンを含む。一実施形態では、α,ω−C−ジアミノアルカンは、1,5−ジアミノペンタンを含む。
還元的アミノ化触媒は、周期表の族IB、VIB、VIIB、およびVIIIから選択される少なくとも1つの元素、たとえば鉄、コバルト、ニッケル、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、オスミウム、銅、クロム、イリジウム、または白金を含有する。元素は、ゼロの酸化状態にあっても、化合物の形態にあってもよい。還元的アミノ化触媒は、担持されていても、担持されていなくても、ラネー(Raney)型であってもよい。一実施形態では、還元的アミノ化触媒はルテニウムを含有する。一実施形態では、還元的アミノ化触媒はニッケルを含有する。一実施形態では、還元的アミノ化触媒はラネーニッケルである。一実施形態では、還元的アミノ化触媒はラネー銅である。一実施形態では、還元的アミノ化触媒はラネーコバルトである。
還元的アミノ化工程は、α,ω−C−ジオール、またはα,ω−C−ジオールを含む生成物混合物を、α,ω−C−ジアミノアルカンを含む第2生成物混合物を形成するのに十分な時間、触媒の存在下でアンモニアおよび水素と接触させることによって行われる。還元的アミノ化工程のための有用な温度は、約40℃〜300℃の範囲に、たとえば約75℃〜150℃の範囲にある。典型的には圧力は、約2MPa〜35MPaの範囲に、たとえば約4MPa〜12MPaの範囲にある。水素対α,ω−C−ジオールのモル比は典型的には、1:1以上であり、たとえば1:1〜100:1の範囲に、または1:1〜50:1の範囲にある。
還元的アミノ化工程は典型的には、液体アンモニア溶媒中で行われる。アンモニアは、α,ω−C−ジオールに関して化学量論過剰で使用される。典型的には、アンモニア対α,ω−C−ジオールの1:1〜80:1のモル比、たとえば10:1〜50:1の範囲でのモル比を用いることができる。任意選択的に、水、メタノール、エタノール、ブタノール、ペンタノール、ヘキサノール、エステル、炭化水素、テトラヒドロフラン、またはジオキサンなどの追加の溶媒を使用することができる。追加溶媒対α,ω−C−ジオールの質量比は典型的には、0.1:1〜5:1の範囲にある。
還元的アミノ化工程は、固定床反応器でまたはスラリー反応器、たとえばバッチ、連側攪拌タンク反応器または気泡塔反応器で行うことができる。α,ω−C−ジアミンは、当該技術分野で公知の任意の一般的な方法、たとえば適度な減圧下での分別蒸留によって第2生成物混合物から単離されてもよい。
本明細書に記載される方法は、以下の実施例で例示される。上の考察およびこれらの実施例から、当業者は、本発明の本質的特性を確認することができ、本発明の主旨および範囲から逸脱することなく、それを様々な使用および条件に適合させるために様々な変更および修正を行うことができる。
次の省略形が実施例で用いられる:「℃」は度セ氏を意味し;「wt%」は質量パーセントを意味し;「g」はグラムを意味し;「min」は分を意味し;「h」は時間を意味し;「μL」はマイクロリットルを意味し;「wt%」は質量パーセントを意味し;「RV(s)」は反応容器を意味し;「psi」は1平方インチ当たりのポンドを意味し;「mg/g」は1グラム当たりのミリグラムを意味し;「μm」はマイクロメートルを意味し;「mL」はミリリットルを意味し;「mm」はミリメートルを意味し;「cm」はセンチメートルを意味し;「mL/min」は1分当たりのミリリットルを意味し;「kPa」はキロパスカルを意味し;「MPa」はメガパスカルを意味し;「m/g」は1グラム当たりの平方メートルを意味し;「GC」はガスクロマトグラフィーを意味し;「MS」は「質量分析」を意味し;「Conv」は転化率を意味し;「sel」は選択率を意味し;「LHSV」は液空間速度を意味し;「GTO」はガス対オイル比を意味し;「12HD」は1,2−ヘキサンジオールを意味し;「12CHD」は1,2−シクロヘキサンジオールを意味し;「c12CHD」はシス−1,2−シクロヘキサンジオールを意味し;「1H」は1−ヘキサノールを意味し;「1P」は1−ペンタノールを意味し;「15HD」は1,5−ヘキサンジオールを意味する。
原材料
すべての市販原材料は、特に明記しない限り受け取ったまま使用した。1,2,6−ヘキサントリオール(≧97GC面積%純度)は、Evonik DEGUSSA GmBH,Marl,Germanyから入手した。テトラヒドロフラン−2,5−ジメタノール(97%純度)は、Aldrichから入手した。2−ヒドロキシメチルテトラヒドロピラン(98%純度)は、Aldrichから入手した。n−ヘキサノール(98%純度)は、Aldrichから入手した。脱イオン水(DI)(pH=5.2)を特に明記しない限り使用した。触媒調製に使用される商業的に入手可能な金属塩を表1にリストする。触媒調製のために使用される触媒担体およびゼオライトは、表2および3に記載される。
Figure 2015514810
Figure 2015514810
TiO担体を含む触媒については、TiOは、特に明記しない限りEvonik Industries製のAerolyst−7708であった。
Figure 2015514810
Figure 2015514810
Figure 2015514810
混合担体TiO−CBV780は次の通り調製した:すり潰し、0.0165インチの篩目を通した0.46gのAerolyst 7708 TiO(Evonik)および0.46gのZeolyst CBV780(Zeolyst Int)を乳鉢および乳棒で十分に混ぜ合わせた。
分析方法
反応器供給液および反応生成物液を、標準GCおよびGC/MS装置:Agilent 5975C,HP5890,Stabilwax Column Restek Company Bellefonte,PA(30m×0.25mm、0.5ミクロン膜厚)を用いるガスクロマトグラフィーによって分析した。反応生成物混合物の化学成分は、それらの保持時間およびマススペクトルを、標品試料のそれらにマッチさせることによって同定した。
生成物混合物分布、パーセント転化率、パーセント選択率、および%収率は、次の通り定義される。
Figure 2015514810
(式中、面積パーセントは、ガスクロマトグラフ分析から測定された)
Figure 2015514810
Figure 2015514810
Figure 2015514810
(式中、化合物のモルは、検量GC法から測定された)
M1/WO触媒への言及で、M1%は、調製触媒質量を基準としてM1の質量パーセントを意味する。たとえば、4%Pt/WOは、1gの触媒中0.04gのPtおよび0.96gのWOを意味する。
M1/WO触媒への言及で、M1:Wは、調製触媒M1/WOの質量を基準としてM1対Wのモル比を意味する。たとえば、1:05Pt/WOは、任意の所与の質量の触媒においてPt対Wの原子モル比が1:0.5であることを意味する。
M1M2/担体触媒への言及で、M1%は、調製触媒質量を基準としてM1の質量パーセントを意味し、M1/M2は、特に明記しない限りM1対M2のモル比である。たとえば、4%PtW/TiO(Pt/W=1)は、1グラムの触媒が0.04gのPtを含有し、1のPt/Wモル比を有することを意味する。
PtW/TiO(x%Pt y%W)触媒への言及で、x%およびy%は、それぞれ、PtおよびWの質量百分率を表す。たとえばPtW/TiO(1%Pt、4%W)は、1グラムの触媒が0.01gのPtおよび0.04gのWを含有することを意味する。
触媒合成すべてについて、ただ一つの金属塩を触媒中の各金属の前駆体として使用した;これらの金属塩を表1に示す。
M1/WO触媒の調製
4質量%Ptを含有するPt/WO触媒は、次の通り合成した。乳鉢および乳棒ですり潰し、420ミクロンの篩目を通した0.48グラムのWO担体をガラスバイアルへ入れた。0.5mLの水に溶解させた硝酸テトラアンミン白金(II)を次にWOに加えてPtを初期湿潤によって固体担体上へ含浸させた。混合物を15分間攪拌し、次に110℃で真空下に一晩乾燥させた。室温まで冷却した後、固体を400℃で4時間空気中でか焼した。
他のM1/WO触媒は、表1にリストされる適切量の相当するM1含有金属塩を使用して上の手順に従って調製した。M1/WO触媒を実施例1〜11に使用した。
実施例1〜11
バッチモードで(触媒のプレ還元なしに)M1/WO触媒を使用する1,6−ヘキサンジオールへの1,2,6−ヘキサントリオールの水素化脱酸素
実施例1〜11のそれぞれにおいて、1,6−ヘキサンジオール(16HD)を含む反応混合物への1,2,6−ヘキサントリオール(126HT)の変換は、次の手順に従って行った。おおよそ1gの126HTの水溶液(5質量パーセント)およびおおよそ50mgの表1に示されるM1/WO触媒を、攪拌子を含有する1.5mLの圧力容器へ入れた。この容器に1000psig HまでHを装入し、容器を表4に示される反応温度に加熱した。反応圧力および温度を4時間維持した。この容器を次に室温まで冷却した。反応混合物を濾過し、反応液を、内部標準で検量されるGC法を用いて分析した。結果を表4に示す。
Figure 2015514810
M1WO触媒の調製
PtWO(Pt:W=0.04:1)触媒は次の通り合成した。タングステン酸アンモニウム水和物、(NH101241・5HO、(0.680g)を40.0mLの水に溶解させた。これに、硝酸テトラアンミン白金(II)の溶液(0.5mLの水に溶解させた0.0396g)を加えた。白色固体が、添加するとすぐに沈澱した。スラリーを30分間ロータリーエバポレーターで混合し、次に真空オーブン中へ入れ、110℃で一晩乾燥させた。室温まで冷却した後、材料をセラミックボートに移し、400℃で3時間空気中でか焼した。
他のM1WO触媒は、所望のM1:Wモル比を達成するために適切な量のM1含有金属塩および(NH1241・5HOを使用して上の手順に従って調製した。M1/WO触媒を、実施例12〜16に使用した。
実施例12〜16
M1/WO触媒を使用する16HDへの126HTの水素化脱酸素
実施例12〜16は、表5に示されるM1/WO触媒および温度を使用することを除いて実施例1〜11の手順に従って行った。結果を表5に示す。
Figure 2015514810
M1M2/担体触媒の調製−触媒調製法A
4質量%Ptを含有し、1:1のPt:Wのモル比を有するPtW/TiO触媒は、次の手順に従って調製した。
硝酸テトラアンミン白金(II)の水溶液(1.0mLの水に溶解させた0.079g)を、乳鉢および乳棒ですり潰し、400ミクロンの篩目を通した0.92gのTiO(Aerolyst 7708)に加え、次に水(1.0mL)で湿らせた。生じたスラリーを室温で15分間攪拌し、次に110℃で真空オーブン中で一晩乾燥させた。固体材料を室温まで放冷し、次に1.0mLの水で湿らせた。これに、3.0mLの水に溶解させた0.0535gのタングステン酸アンモニウム水和物を加えた。混合物を室温で15分間攪拌し、次に110℃で真空オーブン中で一晩乾燥させた。室温まで冷却した後、材料をセラミックボートに移し、400℃で3時間空気中でか焼した。
他のM1M2/担体触媒は、上の手順に従って、しかし適切な量の表1からのM1−およびM2−含有金属塩ならびに表2または表3からの選択された担体を使用して調製した。この方法に従って調製された触媒を、下に記載されるバッチモード水素化脱酸素実施例に使用した。
実施例17〜54
M1M2/担体触媒を使用する16HDへの126HTの水素化脱酸素
実施例17〜54は、表6に示されるM1M2/担体触媒、温度、および反応圧力を使用することを除いて実施例1〜11の手順に従って行った。結果を表6に示す。
Figure 2015514810
実施例56〜64
M1M2/担体触媒を使用する16HDへのTHPMの水素化脱酸素
実施例56〜64は、基質として5質量%2−ヒドロキシメチルテトラヒドロピラン(THPM)、表7に示されるM1M2/担体触媒、および温度を使用することを除いて実施例1〜11の手順に従って行った。結果を表7に示す。
Figure 2015514810
実施例65〜70
M1M2/担体触媒を使用する16HDへの126HTの水素化脱酸素
実施例65〜70は、基質として2.5質量%126HT、表8に示される温度、およびM1M2/担体触媒を使用することを除いて実施例1〜11の手順に従って行った。結果を表8に示す。
Figure 2015514810
(x%Pt、y%W)を含有するPtW/TiO触媒の調製−触媒調製法B
4質量%Ptおよび4質量%Wを含有するPtW/TiO触媒は、次の通り調製した。9.5mLの水に溶解させたタングステン酸アンモニウム水和物(0.170g)を、2.8mLの水で前もって湿らせた2.88gのTiO(Evonik Industries製のAerolyst−7708)に加えた。混合物を15分間攪拌し、次に過剰の水を、ロータリーエバポレーターおよび80℃水浴を用いて減圧下に除去した。生じた固体を次に、110℃で一晩真空オーブン中で乾燥させた。固体を次に400℃で3時間空気中でか焼した。
0.46グラムのか焼固体を、0.5mLの水で湿らせ、次に0.5mLの水中の0.0396gの硝酸テトラアンミン白金(II)を含浸させた。混合物を15分間攪拌し、次に110℃で真空下に一晩乾燥させた。室温まで冷却した後、材料をセラミックボートに移し、400℃で3時間空気中でか焼した。
4、10、15、または20質量%Wと組み合わせて1、2、または4質量%Ptを含有する他のPtW/TiO触媒を、適切な量のタングステン酸アンモニウム水和物、TiO、および硝酸テトラアンミン白金(II)を使用して触媒調製法Bに従って調製した。方法Bによって調製された触媒を実施例71〜82で使用した。結果を表9に示す。
実施例71〜82
(x%Pt、y%W)を含有するPtW/TiO触媒を使用する16HDへの126HTの水素化脱酸素
実施例71〜82は、(x%Pt、y%W)を含有するPtW/TiO触媒および表9に示されるような温度を使用することを除いて実施例1〜11の手順に従って行った。結果を表9に示す。
Figure 2015514810
実施例83〜190
バッチモードで(触媒のプレ還元ありで)M1M2/担体触媒を使用する1,6−ヘキサンジオールへの1,2,6−ヘキサントリオールの水素化脱酸素
実施例83〜190のそれぞれにおいて、1,6−ヘキサンジオール(16HD)を含む反応混合物への1,2,6−ヘキサントリオール(126HT)の変換を、次の手順に従って行った。おおよそ1gの126HTの水溶液(5質量パーセント)およびおおよそ50mgの表10に示されるM1M2/担体触媒を、攪拌子を含有する1.5mLの圧力容器に入れた。容器に約145〜150psiのプレ還元圧力までHを装入し、次に圧力容器を表10に示される反応温度に加熱した。内容物を、圧力を1000psig Hに上げる前に1時間攪拌した。反応圧力および温度を4時間維持した。容器を次に室温まで冷却した。反応混合物を濾過し、反応液を、内部標準で検量されるGC法を用いて分析した。
実施例83〜150に使用された触媒、温度、126HT基質のパーセント転化率、および16HDへのパーセント選択率を表10に示す。
実施例151〜190に使用された触媒、温度、126HT基質のパーセント転化率、16HDへのパーセント選択率、およびTHPMへのパーセント選択率を表11に示す。
Figure 2015514810
Figure 2015514810
Figure 2015514810
Figure 2015514810
実施例191〜228
M1M2/担体触媒を使用する16HDへのTHPMの水素化脱酸素
実施例191〜228は、基質として5質量%THPMの水溶液ならびに表12に示されるM1M2/担体触媒および温度を使用することを除いて実施例83〜150の手順に従って行った。THPM基質のパーセント転化率および16HDへのパーセント選択率結果を表12に示す。
Figure 2015514810
実施例229〜255
M1M2/担体触媒を使用する16HDへのテトラヒドロフラン−2,5−ジメタノールの水素化脱酸素
実施例229〜255は、基質として5質量%テトラヒドロフラン−2,5−ジメタノールの水溶液、表13に示される温度、およびM1M2/担体触媒を使用することを除いて実施例83〜150の手順に従って行った。これらの触媒は、4質量%M1を含有し、1のM1/M2モル比を有した。表13はまた、テトラヒドロフラン−2,5−ジメタノール基質のパーセント転化率および16HDへのパーセント選択率結果を含む。
Figure 2015514810
実施例256
連続トリクルベッド反応器での1,6−ヘキサンジオールを含む反応混合物への1,2,6−ヘキサントリオールの変換
TiOに担持されたPt/W(1:1)を含有するM1M2/担体触媒は、次の手順に従って調製した。販売会社から受け取ったままの32.2グラムの触媒担体(Aerolyst 7708 TiO)を、先ず破砕し、1〜1.2mmの粒度範囲に篩い分けした。担体を次にフラスコに加え、おおよそ32mLの脱イオン水で湿らせた。湿った担体を次に、2.77gの溶解硝酸テトラアンミン白金(II)M1塩を含有する追加の35mLの脱イオン水と混合してスラリーを形成した。担体/M1塩スラリーを次に15分間攪拌した。フラスコを次に、ロータリーエバポレーターに取り付け、水を、触媒が初期湿潤に達するまで減圧下に80℃で除去した。触媒を次に、110℃に保持される真空オーブン中で一晩(17h)さらに乾燥させた。乾燥触媒を室温まで放冷し、次に35mLの脱イオン水で再び湿らせた。湿った担体を次に、1.87gの溶解タングステン酸アンモニウム水和物M2塩を含有する追加の105mLの脱イオン水と混合してスラリーを形成した。スラリーを次に15分間攪拌した。フラスコを次に、ロータリーエバポレーターに取り付け、水を、触媒が初期湿潤に達するまで減圧下に80℃で除去した。触媒を次に、110℃に保持される真空オーブン中で一晩(17h)さらに乾燥させた。室温まで冷却した後、材料をセラミックボートに移し、400℃で3時間空気中でか焼した。この触媒を使用して126HTを、次の手順に従って16HDを含む反応混合物へ水素化脱酸素した。
16HDを含む反応混合物への126HTの変換は、垂直の21mm内径316ステンレス鋼固定床反応器で行った。反応器に最初に21.14gのPt/W(1:1)/Aerolyst 7708 TiO触媒を装填し、その触媒を、触媒床の両側での約20gの1mm不活性コランダム球によって適所に保持した。
反応器を、192sccmの流量を用いて1000psiまで窒素で加圧した。実験を、0.192mL分−1の流量で反応器のトップでの入口に水中4.0質量%126HT供給物を導入することによってスタートさせた。同時に反応器加熱をスタートさせた。反応器が140℃に達するとすぐに、窒素供給を止め、水素供給を同時に192sccmの流量でスタートさせた。
実験の間ずっと液体生成物を1Lの冷やした生成物受器に集めた。2日オンストリーム後に、反応器温度を160℃に上げた。5日オンストリーム後に1時間平均定常状態試料を、生成物受器を先ず流し出し、次にそれを1時間にわたって再び満たすことによって集めた。試料を次に生成物受器から流し出し、秤量し、ガスクロマトグラフィーによって分析した。すべての主要化合物を、分析標準を使用して同定し、定量した。11.55g試料液は、0.141gの126HT(供給126HTを基準として69.7%転化率)および0.205gの16HD(供給126HTを基準として50.0%モル収率)を含有した。
実施例257
連続トリクルベッド反応器での1,6−ヘキサンジオールを含む反応混合物への1,2,6−ヘキサントリオール、2−ヒドロキシメチルテトラヒドロピラン、およびテトラヒドロフラン−2,5−ジメタノール原料(別々に)の変換
TiOに担持されたNi/W(1:1)を含有するM1M2/担体触媒は、次の手順に従って調製した。販売会社から受け取ったままの28.8グラムの触媒担体(Aerolyst 7708 TiO)を、先ず破砕し、1〜1.2mmの粒度範囲に篩い分けした。担体を次にフラスコに加え、おおよそ30mLの脱イオン水で湿らせた。湿った担体を次に、5.95gの溶解硝酸ニッケル(II)六水和物M1塩を含有する追加の10mLの脱イオン水と混合してスラリーを形成した。担体/M1塩スラリーを次に15分間攪拌した。フラスコを次に、ロータリーエバポレーターに取り付け、水を、触媒が初期湿潤に達するまで減圧下に80℃で除去した。触媒を次に、110℃に保持される真空オーブン中で一晩(17h)さらに乾燥させた。乾燥触媒を室温まで放冷し、次に30mLの脱イオン水で再び湿らせた。湿った担体を次に、5.34gの溶解タングステン酸アンモニウム水和物M2塩を含有する追加の300mLの脱イオン水と混合してスラリーを形成した。スラリーを次に15分間攪拌した。フラスコを次に、ロータリーエバポレーターに取り付け、水を、触媒が初期湿潤に達するまで減圧下に80℃で除去した。触媒を次に、110℃に保持される真空オーブン中で一晩(17h)さらに乾燥させた。室温まで冷却した後、材料をセラミックボートに移し、400℃で3時間空気中でか焼した。この触媒を使用して次の手順に従って16HDを含む反応混合物へと順々にいくつかの含酸素原料を水素化脱酸素した。
垂直の21mm内径316ステンレス鋼固定床反応器に最初に20.04gのNi/W(1:1)/Aerolyst 7708 TiO触媒を装填し、触媒床の両側での約20gの1mm不活性コランダム球によって適所に保持した。
反応器を、158sccmの流量を用いて1000psiまで窒素で加圧した。実験を、0.158ml分−1の流量で反応器のトップでの入口に水中4.7質量%126HT供給物を導入することによってスタートさせた。同時に反応器加熱をスタートさせた。反応器が235℃に達するとすぐに、窒素供給を止め、水素供給を同時に158sccmの流量でスタートさせた。
実験の間ずっと液体生成物を1Lの冷やした生成物受器に集めた。9日オンストリーム後に、反応器温度を250℃に上げ、反応器圧力を1500psiに上げた。10日オンストリーム後に1時間平均定常状態試料を、生成物受器を先ず流し出し、次にそれを1時間にわたって再び満たすことによって集めた。試料を次に生成物受器から流し出し、秤量し、ガスクロマトグラフィーによって分析した。すべての主要化合物を、分析標準を使用して同定し、定量した。18.54g試料液は、0.069gの126HT(供給126HTを基準として92.1%転化率)および0.229gの16HD(供給126HTを基準として29.5%モル収率)を含有した。
57日オンストリーム後に、液体供給物を、0.158mL分−1の流量での水中4.7質量%2−ヒドロキシメチルテトラヒドロピラン溶液に切り替えた。58日オンストリーム後に1時間平均定常状態試料を集めた。14.67gの試料液は、0.595gの2−ヒドロキシメチルテトラヒドロピラン(供給2−ヒドロキシメチルテトラヒドロピランを基準として14.7%転化率)および0.439gの16HD(供給2−ヒドロキシメチルテトラヒドロピランを基準として6.2%モル収率)を含有した。
65日オンストリーム後に、液体供給物を、0.158mL分−1の流量での水中4.7質量%テトラヒドロフラン−2,5−ジメタノール溶液に切り替え、同時に反応温度を240℃に下げた。66日オンストリーム後に1時間平均定常状態試料を集めた。12.95gの試料液は、0.392gのテトラヒドロフラン−2,5−ジメタノール(供給テトラヒドロフラン−2,5−ジメタノールを基準として37.3%転化率)および0.019gの16HD(供給テトラヒドロフラン−2,5−ジメタノールを基準として3.5%モル収率)を含有した。
実施例258
連続トリクルベッド反応器での1,6−ヘキサンジオールを含む反応混合物への1,2,6−ヘキサントリオールの変換
本実施例は、次の手順を用いてステンレス鋼(SS316)連続トリクルベッド反応器(ID=0.4cm)で実施した。
反応器に、おおよそ1mLの触媒を詰め込んだ。触媒をプレ還元しない場合には、次の手順をその場還元のために用いた:反応器を所望の還元温度(実施例を参照されたい)までフォーミング・ガス(N中の5%H)下に1℃/分の速度で加熱し、その温度でそれを所望のホールドアップ時間、典型的には2〜3時間保持した。プレ還元またはその場還元触媒を、種々の反応条件(温度、圧力、供給物濃度)下に多数の反応を行うために使用した。反応器温度をターゲット第1反応条件温度に調節し、フォーミング・ガスおよび水か水性基質溶液かのどちらかの下に一晩保持した。その後、第1反応条件が、ガス供給物を100%Hに、および液体供給物を所望の水性基質濃度に変更することによってスタートした。液容積供給量を、mL液供給物/mL触媒/hの単位で測定される、ターゲット液空間速度(LHSV)に相当するように調節した。特に明記しない限り、周囲条件で測定されるようなガス容積流量対液容積流量の比(ガス対オイル比、GTO)は、4,000の値に調節した。各反応条件での液体流出物試料は、最低限24時間の連続運転後に採取した。液体試料を定量的GC分析によって分析した。
実施例258については、連続反応器に、Pt/TiOのローディングが4質量%であり、WのローディングがPt/Wの金属モル比=1.0であるようなものであるようにM1=PtおよびM2=Wを有するPtW/TiO触媒を装入した。この触媒は、触媒調製法Aに従って製造した。2.5質量%1,2,6−ヘキサントリオールの水溶液を液体供給物として使用した。液容積供給量は、0.5mL液体供給物/mL触媒/hに等しい液空間速度(LHSV)に相当した。200℃での結果を表14に示す。
Figure 2015514810
実施例259
リサイクル条件下でPtW/TiO触媒を使用する16HDを含む反応混合物への126HTの変換
30部126HT、5部脱イオン水、および65部n−ヘキサノールを含む供給液を目盛り付き容器へ入れた。
実施例259の第1パスについては、5.84gの正味量の126HT(6.00gの97%純度原材料)を含有する20.0mLのアリコートを、目盛り付き容器から、フリット試料ラインおよび磁気攪拌子を備えたステンレス鋼(SS316)圧力反応器へ移した。その後、約2.00gの4%PtW/TiO触媒(1:1Pt:W/Aerolyst 7708 TiO)を圧力容器に加え、それを次に密封し、高圧ガス多岐管に連結し、窒素ガス(1000psi)で3回パージした。約800psiの水素を次に加え、反応器を160℃に加熱し、次に圧力を水素で約1000psiに調節した。反応の進行は、2つの0.100mL試料を採取することによって監視した。10h後に、反応器を2時間以内で室温まで放冷し、圧抜きした。反応生成物液をn−プロパノールおよび内部標準としての既知量のジエチレングリコールジエチルエーテルで希釈し、標準5ミクロン使い捨てフィルターを通して濾過した。残った触媒を、n−ヘキサノールで洗浄し、反応器に戻した。約100mgのフレッシュ触媒を物理的損失を補うために追加した。濾液の試料をGCおよびGC/MSによって分析した;結果を表15に示す。
本実施例の第2パスについては、反応器にフレッシュ供給液を再装入し、第2パスを第1パスについて上に記載されたように行った。
本実施例の第3パスについては、反応器にフレッシュ供給液を再装入し、第3パスを第1パスについて上に記載されたように行った。
本実施例の第4パスについては、反応器にフレッシュ供給液を再装入し、第4パスを第1パスについて上に記載されたようにスタートさせた。10hの実験時間後に採取された試料のGC分析は、前のパスの平均と比較するとき、より低い転化率を明らかにした。反応時間を160℃で24h、引き続き180℃で24hに延ばし、その後反応器を室温まで放冷し、第1パスについて記載された濾過および分析手順に従った。
各パスからの濾過反応生成物についての結果を表15に示す。
Figure 2015514810
実施例260
連続トリクルベッド反応器での1,6−ヘキサンジオールを含む反応混合物へのテトラヒドロ−2,5−フランジメタノールの変換
本実施例は、次の手順を用いてステンレス鋼(SS316)連続トリクルベッド反応器(ID=0.4cm)で実施した。
反応器に、触媒合成法Aを用いて調製されたおおよそ1mLの触媒を詰め込んだ。触媒を、その場還元のための次の手順を用いてプレ還元した:反応器を150℃までフォーミング・ガス(N中の5%H)下に1℃/分の速度で加熱し、その温度でそれを3時間保持した。その場還元触媒を、種々の反応条件(温度、圧力、供給物濃度)下に複数の反応を行うために使用した。反応器温度をターゲット第1反応条件温度に調節し、フォーミング・ガスおよび水か水性基質溶液かのどちらかの下に一晩保持した。その後、第1反応条件が、ガス供給物を100%Hに、および液体供給物を所望の水性基質濃度に変更することによってスタートした。液容積供給量を、mL液供給物/mL触媒/hの単位で測定される、ターゲット液空間速度(LHSV)に相当するように調節した。特に明記しない限り、周囲条件で測定されるようなガス容積流量対液容積流量の比(ガス対オイル比、GTO)は、1,000の値に調節した。各反応条件での液体流出物試料は、最低限24時間の連続運転後に採取した。液体試料を定量的GC分析によって分析した。
実施例260については、連続反応器に、Pt/ZrO(Saint−Gobain−NorPro SZ31107)のローディングが4質量%であり、Wのローディングが、Pt/Wの金属モル比=1.0であるようなものであるようにM1=PtおよびM2=Wを有する触媒を装入し;触媒は触媒調製法Aに従って調製した。2.5質量%THFdMの水溶液を液体供給物として使用した。液容積供給量は、0.5mL液体供給物/mL触媒/hに等しい液空間速度(LHSV)に相当した。一条件では、触媒は、100バールおよび140℃で運転された。この条件で、観察された転化率は、59%の16HDへのモル収率で99モル%であった。
実施例261
連続トリクルベッド反応器での1,6−ヘキサンジオールを含む反応混合物への1,2,6−HTの変換
実施例261は、5質量%HO、および残りが1−ヘキサノールの2.5質量%126HTの溶液を液体供給物として使用し、温度が120℃であることを除いて実施例281について記載されるように実施した。この条件で、観察された転化率は、71%の16HDへのモル収率で100モル%であった。
実施例262〜269
M1M2/担体触媒と添加物との物理的混合物を使用する16HDへのTHPMの水素化脱酸素
これらの実施例は、表16に示されるような50mgの添加物を添加すること、および140℃の温度、基質として5質量%2−ヒドロキシメチルテトラヒドロピラン(THPM)の水溶液、および4質量%Ptを含有する、およびPt/W=1を有するPtW/SiO触媒を使用することを除いて実施例1〜11の手順に従って行った。添加物は金属を含浸していなかった。結果を表16に示す。
Figure 2015514810
上の表は、所与のM1M2/担体触媒について、所与の温度での16HDへの収率が、添加物が触媒との物理的混合物として存在するときに増加したことを示す。PtW/SiO単独でのおよび追加の非含浸SiOありの実施例と比べて、PtW/SiOは、140℃でTiOの添加で1,6−HDへの収率を増加させた(実施例267〜269)ことを示す。他の組み合わせが可能であり、TiOに限定されない。
実施例270〜273
M1M2/担体触媒を使用する1,5−ペンタンジオールへのTHF−2−MeOHの水素化脱酸素
実施例270〜273は、M1M2/担体触媒、140℃の温度、および126HTの代わりにテトラヒドロフルフリルアルコールを使用することを除いて実施例1〜11の手順に従って行った。結果を表17に示す。
Figure 2015514810
比較例A〜R
比較例A〜Rは、表18に示される触媒および温度を使用することを除いて実施例1〜11の手順に従って行った。M1M2/担体触媒は、触媒調製法Aに従って調製した。M1/担体触媒はまた、第2金属の添加がまったくないこと除いて触媒調製法Aに従って調製した。結果は、16HDが反応液中にまったく観察されなかったことを示す。
Figure 2015514810
比較例S、T、およびV
比較例S、T、およびVは、180℃、表19に示される触媒、および126HTの代わりに基質として2−ヒドロキシメチルテトラヒドロピランを使用することを除いて実施例83〜190の手順に従って行った。これらの比較例で使用される触媒は、4質量パーセントPtを含有し、第2金属の添加がまったくないことを除いて触媒調製法Aに従って調製した。結果は、比較例SおよびTについては反応液中に16HDがまったく観察されず、比較例Vについては16HDへの選択性が非常に低かったことを示す。
Figure 2015514810

Claims (20)

  1. (a)Cオキシジェネートを含む原料を提供する工程と;
    (b)前記原料を、α,ω−C−ジオールを含む生成物混合物を形成するのに十分な温度でおよび時間、触媒の存在下で、水素ガスと接触させる工程であって;nが5以上であり;
    前記触媒が、金属M1および金属M2またはM2の酸化物、ならびに任意選択的に担体を含み、ここで:
    M1が、Pd、Pt、もしくはIrであり;M2が、Mo、W、V、Mn、Re、Zr、Ni、Cu、Zn、Cr、Ge、Sn、Ti、Au、もしくはCoであるか;または
    M1がRhであり、M2が、Mo、W、V、Mn、Ni、Cu、Zn、Cr、Ge、Sn、Ti、Au、もしくはZrであるか;または
    M1が、Ag、AuもしくはCoであり;M2が、Re、Mo、もしくはWであるか;または
    M1が、Cu、Pd、Fe、もしくはNiであり;M2が、Re、Mo、Cu、Zn、Cr、Ge、Sn、もしくはWであるか;または
    M1が、Ag、Pt、Cu、もしくはAuであり、M2が、Ni、Fe、Sn、Ge、もしくはIrであるか;または
    M1がCoであり、M2がFeであるか;または
    M1がNiであり、M2が、CoもしくはFeであるか;または
    M1がMnであり、M2がCrである
    工程と
    を含む、α,ω−C−ジオールの製造方法。
  2. n=5または6である、請求項1に記載の方法。
  3. 前記任意選択の担体が、前記触媒中に存在し、WO、SiO、Al、炭素、TiO、ZrO、SiO−Al、モンモリロナイト、SiO−TiO、タングステン酸ZrO、ゼオライト、V、MoO、またはそれらの混合物を含む請求項1に記載の方法。
  4. 前記Cオキシジェネートが、1,2,6−ヘキサントリオール;1,2,5−ペンタントリオール;2H−テトラヒドロピラン−2−メタノール;テトラヒドロフラン−2,5−ジメタノール;フラン−2,5−ジメタノール;2,5−ジヒドロフラン−2,5−ジメタノール;レボグルコセノン;レボグルコサン;レボグルコセノール;1,6−アンヒドロ−3,4−ジデオキシ−p−D−ピラノース−2−オン;イソソルビド;ヒドロキシメチルフルフラール;ソルビトール;グルコース;フルクトース;キシリトール;3,4−ジヒドロ−2H−ピラン−2−カルバルデヒド;1,2,5,6−ヘキサンテトラオール;1,2,3,5,6−ヘキサンペントール;1,5−アンヒドロ−3,4−ジデオキシ−ヘキシトール;5−ヒドロキシ−2H−テトラヒドロピラン−2−メタノール;フルフラール;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;ペントース;ペントースを含有する二量体;ペントースを含有するオリゴマー;ヘキソース;ヘキソースを含有する二量体;ヘキソースを含有するオリゴマー;5−(ヒドロキシメチル)−2−フルフラール(「HMF」)とケトンおよび/またはアルデヒドとの反応からの縮合生成物、ならびにフルフラールとケトンおよび/またはアルデヒドとの反応からの縮合生成物を含む請求項1に記載の方法。
  5. 前記Cオキシジェネートが、1,2,6−ヘキサントリオール;2H−テトラヒドロピラン−2−メタノール;テトラヒドロフラン−2,5−ジメタノール;レボグルコセノン;3,4−ジヒドロ−2H−ピラン−2−カルバルデヒド、またはそれらの混合物を含む、請求項4に記載の方法。
  6. 前記Cオキシジェネートが1,2,6−ヘキサントリオールを含む、請求項5に記載の方法。
  7. 前記Cオキシジェネートが、1,2,5−ペンタントリオール;フルフラール;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;キシリトール;またはそれらの混合物を含む、請求項4に記載の方法。
  8. M1が、Pd、Pt、もしくはIrであり;M2が、Mo、W、Mn、Re、Zr、Ni、Cu、Zn、Cr、Ti、Au、もしくはCoであるか;または
    M1がRhであり、M2が、Mo、W、Mn、Ni、Cu、Zn、Cr、Ti、Au、もしくはZrであるか;または
    M1が、Ag、AuもしくはCoであり;M2が、Re、Mo、もしくはWであるか;または
    M1が、Cu、Pd、Fe、もしくはNiであり;M2が、Re、Mo、Cu、Zn、Cr、もしくはWであるか;または
    M1が、Ag、Pt、Cu、もしくはAuであり、M2が、Ni、Fe、もしくはIrである、
    請求項1に記載の方法。
  9. M1が、Pd、Pt、もしくはIrであり;M2が、Mo、W、V、Mn、Re、Zr、Ni、Cu、Zn、Cr、Ge、Sn、Ti、Au、もしくはCoである、請求項1に記載の方法。
  10. M1が、Cu、Pd、Fe、もしくはNiであり;M2が、Re、Mo、Cu、Zn、Cr、Ge、Sn、もしくはWである、請求項1に記載の方法。
  11. M1がPtであり、M2がWであるか;またはM1がNiであり、M2がWであるか;またはM1がCuであり、M2がWであるか;またはM1がCuであり、M2がFeである、請求項1に記載の方法。
  12. 前記担体が、TiO、ゼオライト、またはそれらの混合物を含み、M1がPtであり、M2がWである、請求項3に記載の方法。
  13. 工程(b)が、WO、SiO、Al、炭素、TiO、ZrO、SiO−Al、モンモリロナイト、SiO−TiO、タングステン酸ZrO、ゼオライト、V、MoO、またはそれらの混合物を含む添加物を加えることをさらに含む、請求項3に記載の方法。
  14. (c)任意選択的に、前記α,ω−C−ジオールを前記生成物混合物から単離する工程と;
    (d)前記α,ω−C−ジオールを、α,ω−C−ジアミノアルカンを含む第2生成物混合物を形成するのに十分な温度でおよび時間、還元的アミノ化触媒の存在下でアンモニアおよび水素と接触させる工程と;
    (e)任意選択的に、前記α,ω−C−ジアミノアルカンを前記第2生成物混合物から単離する工程と
    をさらに含む、請求項1に記載の方法。
  15. 前記α,ω−C−ジアミノアルカンが1,6−ジアミノヘキサンを含む、請求項14に記載の方法。
  16. (a)Cオキシジェネートを含む原料を提供する工程と;
    (b)前記原料を、α,ω−C−ジオールを含む生成物混合物を形成するのに十分な温度でおよび時間、触媒の存在下で、水素ガスと接触させる工程であって;nが5以上であり;前記触媒が、WOもしくはWO担体上にPt、Cu、Ni、Pd、Rh、Ir、Ru、もしくはFeを含む工程と
    を含む、α,ω−C−ジオールの製造方法。
  17. n=5または6である、請求項16に記載の方法。
  18. 前記Cオキシジェネートが、1,2,6−ヘキサントリオール;1,2,5−ペンタントリオール;2H−テトラヒドロピラン−2−メタノール;テトラヒドロフラン−2,5−ジメタノール;フラン−2,5−ジメタノール;2,5−ジヒドロフラン−2,5−ジメタノール;レボグルコセノン;レボグルコサン;レボグルコセノール;1,6−アンヒドロ−3,4−ジデオキシ−p−D−ピラノース−2−オン;イソソルビド;ヒドロキシメチルフルフラール;ソルビトール;グルコース;フルクトース;キシリトール;3,4−ジヒドロ−2H−ピラン−2−カルバルデヒド;1,2,5,6−ヘキサンテトラオール;1,2,3,5,6−ヘキサンペントール;1,5−アンヒドロ−3,4−ジデオキシ−ヘキシトール;5−ヒドロキシ−2H−テトラヒドロピラン−2−メタノール;フルフラール;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;ペントース;ペントースを含有する二量体;ペントースを含有するオリゴマー;ヘキソース;ヘキソースを含有する二量体;ヘキソースを含有するオリゴマー;5−(ヒドロキシメチル)−2−フルフラール(「HMF」)とケトンおよび/またはアルデヒドとの反応からの縮合生成物、ならびにフルフラールとケトンおよび/またはアルデヒドとの反応からの縮合生成物を含む請求項15に記載の方法。
  19. (c)任意選択的に、前記α,ω−C−ジオールを前記生成物混合物から単離する工程と;
    (d)前記α,ω−C−ジオールを、α,ω−C−ジアミノアルカンを含む第2生成物混合物を形成するのに十分な温度でおよび時間、還元的アミノ化触媒の存在下でアンモニアおよび水素と接触させる工程と;
    (e)任意選択的に、前記α,ω−C−ジアミノアルカンを前記第2生成物混合物から単離する工程と
    をさらに含む、請求項16に記載の方法。
  20. 前記α,ω−C−ジアミノアルカンが1,6−ジアミノヘキサンを含む、請求項19に記載の方法。
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