JP2021010873A - Catalyst for hydroformylation reaction using carbon dioxide as raw material - Google Patents

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Abstract

To provide a catalyst with which alcohols and aldehydes can efficiently be produced by conducting a hydrogenation reaction of carbon dioxide, successively conducting a hydroformylation reaction of an organic compound having an unsaturated carbon bond in a homogeneous liquid phase, and easily separating and purifying products.SOLUTION: A catalyst composition has a metal compound c and an object to be supported being a salt having a melting point of 250°C or less on outer and inner surfaces of a porous solid particle a, in which when there is only one kind of the metal compound, the metal compound is a ruthenium carbonyl complex compound, and when there are two kinds of the metal compounds, one of them is a ruthenium carbonyl complex compound, and the other is one out of an iridium carbonyl complex compound, a rhodium carbonyl complex compound, and a cobalt carbonyl complex compound. The catalyst composition is used in a reaction for producing alcohols and aldehydes by conducting hydroformylation of an organic compound having an unsaturated carbon bond with carbon dioxide and hydrogen performed at a temperature of the melting point of the salt or higher.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明はアルコール類およびアルデヒド類製造用触媒組成物、および、アルコール類およびアルデヒド類の製造方法に関する。 The present invention relates to a catalyst composition for producing alcohols and aldehydes, and a method for producing alcohols and aldehydes.

化学産業において一酸化炭素は重要な原料の一つである。例えば、ヒドロホルミル化反応(オキソ反応)は原料の一つとして一酸化炭素を利用する。この反応により年間1000万トン以上もの化学品が製造されている。しかしながら、一酸化炭素は毒性が強いため、一酸化炭素を利用するプロセスを実施可能な企業は限られている。そこで、一酸化炭素に比べて毒性が極めて低く、炭素源として取り扱いが容易な二酸化炭素の水素化を利用して一酸化炭素原料をオンサイトで製造し、次の反応に供給することが研究されてきている。 Carbon monoxide is one of the important raw materials in the chemical industry. For example, the hydroformylation reaction (oxo reaction) uses carbon monoxide as one of the raw materials. This reaction produces more than 10 million tons of chemicals annually. However, due to the high toxicity of carbon monoxide, only a limited number of companies can implement processes that utilize carbon monoxide. Therefore, it has been studied to produce a carbon monoxide raw material on-site using hydrogenation of carbon dioxide, which is extremely less toxic than carbon monoxide and is easy to handle as a carbon source, and supply it to the next reaction. It's coming.

二酸化炭素の水素化による一酸化炭素の製造方法としては、各種の金属や金属酸化物、金属硫化物等を触媒として用いる方法が知られており、このような触媒を用いた方法による特許出願や報告が多数なされている。具体例として非特許文献1に銅/酸化亜鉛を触媒とした例、非特許文献2に酸化鉄を触媒とした例を挙げる。これらの触媒を用いる反応には、通常250〜500℃程度の高い温度が必要である。 As a method for producing carbon monoxide by hydrogenation of carbon dioxide, a method using various metals, metal oxides, metal sulfides and the like as a catalyst is known, and patent applications and patent applications using such a catalyst are available. There are many reports. Specific examples include an example in which copper / zinc oxide is used as a catalyst in Non-Patent Document 1 and an example in which iron oxide is used as a catalyst in Non-Patent Document 2. Reactions using these catalysts usually require a high temperature of about 250 to 500 ° C.

一方、ヒドロホルミル化反応は250℃以下の温度で行われるのが一般的であり、前記各種の金属や金属酸化物、金属硫化物等を触媒として用いる方法では、一酸化炭素原料をオンサイトで製造し、次のヒドロホルミル化反応に供給する製造プロセスの構築は困難である。 On the other hand, the hydroformylation reaction is generally carried out at a temperature of 250 ° C. or lower, and in the method using various metals, metal oxides, metal sulfides and the like as catalysts, a carbon monoxide raw material is produced onsite. However, it is difficult to construct a manufacturing process to supply to the next hydroformylation reaction.

二酸化炭素の水素化による一酸化炭素の製造方法において、析出沈殿法で作製した金/酸化チタン触媒は、100℃程度の低温下、銅/酸化亜鉛/酸化アルミニウム触媒と比較して反応を約4倍加速することが報告されている(非特許文献3) In the method for producing carbon monoxide by hydrogenation of carbon dioxide, the gold / titanium oxide catalyst produced by the precipitation precipitation method has a reaction of about 4 compared with the copper / zinc oxide / aluminum oxide catalyst at a low temperature of about 100 ° C. It has been reported that it accelerates twice (Non-Patent Document 3).

これらの方法においては、触媒は反応条件下ではいずれも固体の状態であるので、水素化反応は気固不均一系で行われる。 In these methods, the hydrogenation reaction is carried out in an air-solid heterogeneous system because the catalysts are all in a solid state under the reaction conditions.

上記の気固不均一系での水素化反応は、金属や金属酸化物、金属硫化物等の触媒を担体上に担持させて実施するが、二酸化炭素の水素化による一酸化炭素の生成反応は吸熱反応であり、気固不均一系での吸熱反応は、反応器の温度管理が難しく、吸熱により触媒表面の温度が低下すると反応速度の減少を招くという問題点がある。 The hydrogenation reaction in the above-mentioned non-uniform system is carried out by supporting a catalyst such as a metal, a metal oxide, or a metal sulfide on a carrier, but the reaction for producing carbon monoxide by hydrogenation of carbon dioxide is carried out. It is an endothermic reaction, and the endothermic reaction in a non-uniform air-staining system has a problem that it is difficult to control the temperature of the reactor, and when the temperature of the catalyst surface is lowered due to heat absorption, the reaction rate is reduced.

そこで、本発明者らは、二酸化炭素の水素化反応を液相均一系反応で行うことを考えた。具体的には、ルテニウムカルボニル錯体と塩素化合物との組み合わせからなる均一系液相反応触媒の存在下に二酸化炭素を水素化して、一酸化炭素を製造する二酸化炭素接触水素化法につき特許出願を行った(特許文献1参照)。 Therefore, the present inventors have considered that the hydrogenation reaction of carbon dioxide is carried out by a liquid phase uniform system reaction. Specifically, a patent application was filed for a carbon dioxide catalytic hydrogenation method for producing carbon monoxide by hydrogenating carbon dioxide in the presence of a homogeneous liquid-phase reaction catalyst consisting of a combination of a ruthenium carbonyl complex and a chlorine compound. (See Patent Document 1).

また、本発明者らは二酸化炭素の水素化、および、ヒドロホルミル化の双方に活性を示すルテニウム錯体と塩素化合物の組合せからなる均一系液相反応触媒の存在下に、二酸化炭素を水素化し、さらに、不飽和炭素結合を有する有機化合物をヒドロホルミル化してアルコール類、および/またはアルデヒド類を製造するアルコール類、及びアルデヒド類の製造法につき特許出願を行った(特許文献2参照)。 In addition, the present inventors hydrogenated carbon dioxide in the presence of a homogeneous liquid phase reaction catalyst composed of a combination of a ruthenium complex and a chlorine compound, which are active in both hydrogenation of carbon dioxide and hydroformylation, and further. , An organic compound having an unsaturated carbon bond is hydroformylated to produce alcohols and / or aldehydes, and a patent application has been filed for a method for producing aldehydes (see Patent Document 2).

さらに、本発明者らは前記均一系液相反応触媒にヒドロホルミル化触媒を組合せて、二酸化炭素及び水素を反応試薬として不飽和炭素結合を有する有機化合物のヒドロホルミル化反応を行うことを考えた。具体的には、ルテニウム錯体、コバルト錯体、および塩素化合物との組み合わせからなる均一系液相反応触媒の存在下に、二酸化炭素を水素化し、さらに、不飽和炭素結合を有する有機化合物をヒドロホルミル化してアルコール類、およびアルデヒド類を製造するアルコール類、およびアルデヒド類の製造法につき国際特許出願を行った(特許文献3参照)。 Furthermore, the present inventors have considered combining the homogeneous liquid phase reaction catalyst with a hydroformylation catalyst to carry out a hydroformylation reaction of an organic compound having an unsaturated carbon bond using carbon dioxide and hydrogen as reaction reagents. Specifically, carbon dioxide is hydrogenated in the presence of a homogeneous liquid phase reaction catalyst composed of a combination of a ruthenium complex, a cobalt complex, and a chlorine compound, and an organic compound having an unsaturated carbon bond is hydroformylated. An international patent application has been filed for alcohols and methods for producing aldehydes and alcohols (see Patent Document 3).

特開平7−157304号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 7-157304 特開2001−233795号公報JP 2001-233795 国際公開2009/041192号(WO2009/041192)International Publication No. 2009/041192 (WO2009 / 041192)

S.Fujita,M.Usui,N.Takezawa,J.Catal.,134,220(1992).S.Fujita, M.Usui, N.Takezawa, J.Catal., 134,220 (1992). M.-D.Lee,J.-F.Lee,C.-S.Chang,J.Chem.Engineer,J.,23,130(1990).M.-D.Lee, J.-F.Lee, C.-S.Chang, J.Chem.Engineer, J., 23,130 (1990). H.Sakurai,A.Ueda,T.Kobayashi,M.Haruta,Chem.Commun.,271(1997).H.Sakurai, A.Ueda, T.Kobayashi, M.Haruta, Chem.Commun., 271 (1997).

上記特許文献1に記載の二酸化炭素の接触水素化法、および特許文献2〜3に記載の二酸化炭素及び水素を反応試薬とする不飽和炭素結合を有する有機化合物のヒドロホルミル化法は、均一系の液相で行われるので、温度管理が容易である。さらに、ルテニウムカルボニル錯体と塩素化合物との組み合わせからなる均一系液相反応触媒を用いるため、160℃前後の比較的低い温度条件であっても円滑に二酸化炭素の水素化反応が進行するという優れた効果を奏するものである。 The method for catalytic hydrogenation of carbon dioxide described in Patent Document 1 and the method for hydroformylation of an organic compound having an unsaturated carbon bond using carbon dioxide and hydrogen as reaction reagents described in Patent Documents 2 and 3 are homogeneous systems. Since it is carried out in the liquid phase, temperature control is easy. Furthermore, since a homogeneous liquid-phase reaction catalyst composed of a combination of a ruthenium carbonyl complex and a chlorine compound is used, the hydrogenation reaction of carbon dioxide proceeds smoothly even under relatively low temperature conditions of around 160 ° C. It is effective.

しかしながら、上記方法は、いずれも均一液相系で行われるため、従来の不均一系触媒を用いた場合の生成物の分離・精製のしやすさという利点が損なわれている。また、用いる有機溶媒による生成ガスへの汚染も問題である。 However, since all of the above methods are carried out in a homogeneous liquid phase system, the advantage of ease of separation and purification of the product when a conventional heterogeneous catalyst is used is impaired. Another problem is pollution of the produced gas by the organic solvent used.

上記のような背景下において、本発明は、二酸化炭素の水素化反応、およびそれに続く不飽和炭素結合を有する有機化合物のヒドロホルミル化反応が均一系の液相で行われ、しかも、反応後は不均一系のように生成物を容易に分離・精製することができ、これによって、効率よくアルコール類、および/またはアルデヒド類を製造することができる触媒、および当該触媒を用いた、アルコール類、および/またはアルデヒド類の製造方法を提供することを課題とするものである。 Under the above background, in the present invention, the hydrogenation reaction of carbon dioxide and the subsequent hydroformylation reaction of the organic compound having an unsaturated carbon bond are carried out in a homogeneous liquid phase, and the reaction is not carried out after the reaction. A catalyst capable of easily separating and purifying the product as in a homogeneous system, thereby efficiently producing alcohols and / or aldehydes, and alcohols using the catalyst, and / Or an object of the present invention is to provide a method for producing aldehydes.

具体的には、本出願は、以下の発明を提供するものである。
〈1〉多孔質固体粒子の外表面および内表面の少なくとも一部に金属化合物、および融点が250℃以下の塩類の担持物を有する触媒組成物であって、
前記金属化合物が一種類である場合は、当該金属化合物は、ルテニウムカルボニル錯体化合物であり、
前記金属化合物が二種類である場合は、そのうちの一種類は、ルテニウムカルボニル錯体化合物であり、これと併用する他の一種類は、少なくとも一つのカルボニル配位子を有するイリジウムカルボニル錯体化合物、ロジウムカルボニル錯体化合物、コバルトカルボニル錯体化合物のうちの1つであり、
かつ前記触媒は、前記塩類の融点以上の温度で実施される二酸化炭素と水素により不飽和炭素結合を有する有機化合物をヒドロホルミル化してアルコール類、および/またはアルデヒド類を製造する反応に用いる触媒である、前記触媒組成物。
〈2〉前記金属化合物が一種類である場合は、当該金属化合物は、3以上のルテニウム原子の核を有するルテニウムカルボニル錯体化合物であり、
前記金属化合物が二種類である場合は、そのうちの一種類は、1以上のルテニウム原子の核を有するルテニウムカルボニル錯体化合物である、〈1〉に記載の触媒組成物。
〈3〉前記3以上のルテニウム原子の核を有するルテニウムカルボニル錯体化合物がRu3(CO)12、H2Ru4(CO)12、H2Ru6(CO)18のうちの1つである、〈2〉に記載の触媒組成物。
〈4〉前記1以上のルテニウム原子の核を有するルテニウムカルボニル錯体化合物がRu3(CO)12、H2Ru4(CO)12、H2Ru6(CO)18、[RuCl2(CO)3]2のうちの1つである、〈2〉に記載の触媒組成物
〈5〉前記金属化合物が二種類である場合の、1以上のルテニウム原子の核を有するルテニウムカルボニル錯体化合物と、これと併用する他の金属化合物の質量比は1:0.1〜10の範囲である、〈2〉〜〈4〉のいずれか一項に記載の触媒組成物。
〈6〉前記一種類または二種類の金属化合物と塩類の質量比は0.01:5〜0.1の範囲である、〈1〉〜〈5〉のいずれか一項に記載の触媒組成物。
〈7〉前記多孔質固体粒子が、シリカ、アルミナ、ゼオライト、チタニア、または炭素から成る群から選ばれる少なくとも1種の粒子である、〈1〉〜〈6〉のいずれか一項に記載の触媒組成物。
〈8〉前記塩類のアニオン成分が、ハロゲン化物イオン、アセテートアニオン、トリフルオロアセテートアニオン、メタンスルホネートアニオン、トリフルオロメタンスルホネートアニオン、ビストリフルオロメタンスルホニルアミドアニオン、テトラフルオロボレートアニオン、ヘキサフルオロホスホネートアニオン、およびジシアノアミドアニオンから成る群から選ばれる少なくとも1種のアニオンを含む、〈1〉〜〈7〉のいずれか一項に記載の触媒組成物。
〈9〉前記塩類のアニオン成分が、ハロゲン化物イオン、アセテートアニオン、トリフルオロアセテートアニオン、テトラフルオロボレートアニオン、および、ヘキサフルオロホスホネートアニオンから成る群から選ばれる少なくとも1種のアニオンを含む、〈8〉に記載の触媒組成物。
〈10〉前記塩類のカチオン成分がイミダゾリウムカチオン、アンモニウムカチオン、ピリジニウムカチオン、ピロリジニウムカチオン、ピペリジニウムカチオン、スルホニウムカチオン、モルホリニウムカチオン、およびホスホニウムカチオンから成る群から選ばれる少なくとも1種のカチオンである、〈1〉〜〈9〉のいずれか1項に記載の触媒組成物。
〈11〉前記多孔質固体粒子は、比表面積が80m2/g以上である、〈1〉〜〈10〉のいずれか一項に記載の触媒組成物。
〈12〉前記多孔質固体粒子は、平均粒子径が、0.1〜1000μmの範囲である、〈1〉〜〈11〉のいずれか一項に記載の触媒組成物。
〈13〉〈1〉〜〈12〉のいずれか一項に記載の触媒組成物の存在下、250℃以下、かつ前記塩類の融点以上の温度において、二酸化炭素と水素により不飽和炭素結合を有する有機化合物をヒドロホルミル化してアルコール類、および/またはアルデヒド類を生成させる、アルコール類、および/またはアルデヒド類の製造方法。
〈14〉前記反応は、溶媒の不存在下で行う、〈13〉に記載の方法。
〈15〉前記反応が、80℃以上の温度で行われる、〈13〉または〈14〉に記載の方法。
Specifically, the present application provides the following inventions.
<1> A catalyst composition comprising a metal compound on at least a part of the outer surface and the inner surface of the porous solid particles and a carrier of salts having a melting point of 250 ° C. or lower.
When the metal compound is one kind, the metal compound is a ruthenium carbonyl complex compound.
When there are two types of the metal compound, one of them is a ruthenium carbonyl complex compound, and the other type used in combination with this is an iridium carbonyl complex compound having at least one carbonyl ligand, rhodium carbonyl. It is one of a complex compound and a cobalt carbonyl complex compound.
Moreover, the catalyst is a catalyst used in a reaction for producing alcohols and / or aldehydes by hydroformylating an organic compound having an unsaturated carbon bond with carbon dioxide and hydrogen, which is carried out at a temperature equal to or higher than the melting point of the salts. , The catalyst composition.
<2> When the metal compound is one kind, the metal compound is a ruthenium carbonyl complex compound having a nucleus of three or more ruthenium atoms.
The catalyst composition according to <1>, wherein when there are two types of the metal compound, one of them is a ruthenium carbonyl complex compound having a nucleus of one or more ruthenium atoms.
<3> The ruthenium carbonyl complex compound having a nucleus of three or more ruthenium atoms is one of Ru 3 (CO) 12 , H 2 Ru 4 (CO) 12 , and H 2 Ru 6 (CO) 18 . The catalyst composition according to <2>.
<4> The ruthenium carbonyl complex compounds having one or more ruthenium atom nuclei are Ru 3 (CO) 12 , H 2 Ru 4 (CO) 12 , H 2 Ru 6 (CO) 18 , [RuCl 2 (CO) 3 ] is one of 2, and the catalyst composition <5> when the metal compound is a two ruthenium carbonyl complex compound having a nucleus of one or more of ruthenium atoms according to <2>, and this The catalyst composition according to any one of <2> to <4>, wherein the mass ratio of the other metal compound used in combination is in the range of 1: 0.1 to 10.
<6> The catalyst composition according to any one of <1> to <5>, wherein the mass ratio of the one or two kinds of metal compounds and salts is in the range of 0.01: 5 to 0.1. ..
<7> The catalyst according to any one of <1> to <6>, wherein the porous solid particles are at least one kind of particles selected from the group consisting of silica, alumina, zeolite, titania, and carbon. Composition.
<8> The anion components of the salts are halide ion, acetate anion, trifluoroacetate anion, methanesulfonate anion, trifluoromethanesulfonate anion, bistrifluoromethanesulfonylamide anide, tetrafluoroborate anion, hexafluorophosphonate anion, and dicyano. The catalyst composition according to any one of <1> to <7>, which comprises at least one anion selected from the group consisting of amide anions.
<9> The anion component of the salts contains at least one anion selected from the group consisting of a halide ion, an acetate anion, a trifluoroacetate anion, a tetrafluoroborate anion, and a hexafluorophosphonate anion. <8> The catalyst composition according to.
<10> At least one selected from the group in which the cation component of the salts consists of an imidazolium cation, an ammonium cation, a pyridinium cation, a pyrrolidinium cation, a piperidinium cation, a sulfonium cation, a morpholinium cation, and a phosphonium cation. The catalyst composition according to any one of <1> to <9>, which is a cation.
<11> The catalyst composition according to any one of <1> to <10>, wherein the porous solid particles have a specific surface area of 80 m 2 / g or more.
<12> The catalyst composition according to any one of <1> to <11>, wherein the porous solid particles have an average particle diameter in the range of 0.1 to 1000 μm.
<13> In the presence of the catalyst composition according to any one of <1> to <12>, it has an unsaturated carbon bond due to carbon dioxide and hydrogen at a temperature of 250 ° C. or lower and higher than the melting point of the salts. A method for producing alcohols and / or aldehydes, which hydroformylates an organic compound to produce alcohols and / or aldehydes.
<14> The method according to <13>, wherein the reaction is carried out in the absence of a solvent.
<15> The method according to <13> or <14>, wherein the reaction is carried out at a temperature of 80 ° C. or higher.

本発明の触媒組成物を用いることにより、通常は一酸化炭素と水素により不飽和炭素結合を有する有機化合物をヒドロホルミル化することにより行われるアルコール類、および/またはアルデヒド類の製造方法において、二酸化炭素を一酸化炭素の代替として用いることができる。
本発明の触媒組成物によれば、上記二酸化炭素と水素により不飽和炭素結合を有する有機化合物をヒドロホルミル化してアルコール類、および/またはアルデヒド類を生成する反応を、気固不均一系の接触反応により行うことができ、生成するアルコール類、および/またはアルデヒド類を反応系から容易に分離・回収することができる。
また、本発明の触媒組成物による気固不均一系の接触反応によれば、上記二酸化炭素と水素により不飽和炭素結合を有する有機化合物をヒドロホルミル化してアルコール類、および/またはアルデヒド類を生成する反応において、液相均一系の接触反応に匹敵し、あるいはそれを上回る高い収率で、アルコール類、および/またはアルデヒド類を生成させることができる。
By using the catalyst composition of the present invention, carbon dioxide is used in a method for producing alcohols and / or aldehydes, which is usually carried out by hydroformylating an organic compound having an unsaturated carbon bond with carbon monoxide and hydrogen. Can be used as an alternative to carbon monoxide.
According to the catalyst composition of the present invention, the reaction of hydroformylating an organic compound having an unsaturated carbon bond with carbon dioxide and hydrogen to produce alcohols and / or aldehydes is a contact reaction of a gas-heterogeneous system. The alcohols and / or aldehydes produced can be easily separated and recovered from the reaction system.
Further, according to the contact reaction of the air-solid heterogeneous system by the catalyst composition of the present invention, the organic compound having an unsaturated carbon bond is hydroformylated with carbon dioxide and hydrogen to produce alcohols and / or aldehydes. In the reaction, alcohols and / or aldehydes can be produced in high yields comparable to or better than the contact reaction of a liquid phase homogeneous system.

本発明の触媒組成物(触媒担持多孔質固体粒子)の細孔内の状態の概略説明図である。図中、aは多孔質固体粒子、bは細孔、cは金属化合物と塩類である。It is a schematic explanatory drawing of the state in the pore of the catalyst composition (catalyst-supporting porous solid particle) of this invention. In the figure, a is a porous solid particle, b is a pore, and c is a metal compound and salts.

<触媒組成物>
本発明は、多孔質固体粒子の外表面および内表面の少なくとも一部に一種類または二種類の金属化合物、および融点が250℃以下の塩類の担持物を有する触媒組成物である。前記金属化合物の少なくとも一種類は、ルテニウムカルボニル錯体化合物である。
ルテニウム原子の核を有するルテニウムカルボニル錯体化合物は、二酸化炭素の接触水素化により、一酸化炭素を生成させる触媒活性を有することが知られている(特許文献1)。また、ルテニウムカルボニル錯体化合物は、これに加えて、さらに、二酸化炭素と水素により不飽和炭素結合を有する有機化合物をヒドロホルミル化してアルコール類、および/またはアルデヒド類を生成させる触媒活性を有することが知られている(特許文献2)。
したがって、触媒組成物が一種類の金属化合物を含む場合には、ルテニウムカルボニル錯体化合物を用いる。
一方、触媒組成物が二種類の金属化合物を含む場合には、そのうちの一種類として、ルテニウムカルボニル錯体化合物を用いることができ、併用する他の一種類として、一酸化炭素と水素により不飽和炭素結合を有する有機化合物をヒドロホルミル化してアルコール類、および/またはアルデヒド類を生成させる触媒活性を有する、任意の金属化合物を用いることができる。
このような、一酸化炭素と水素により不飽和炭素結合を有する有機化合物をヒドロホルミル化してアルコール類、および/またはアルデヒド類を生成させる触媒活性を有する金属化合物としては、ルテニウムカルボニル錯体化合物のほか、少なくとも一つのカルボニル配位子を有するイリジウムカルボニル錯体化合物、ロジウムカルボニル錯体化合物、コバルトカルボニル錯体化合物などが知られている。
本発明の触媒組成物は、前記塩類の融点以上の温度で実施される、二酸化炭素と水素により不飽和炭素結合を有する有機化合物をヒドロホルミル化してアルコール類、および/またはアルデヒド類を製造する反応に用いる触媒である。
<Catalyst composition>
The present invention is a catalyst composition having one or two kinds of metal compounds and a carrier of salts having a melting point of 250 ° C. or less on at least a part of the outer surface and the inner surface of the porous solid particles. At least one of the metal compounds is a ruthenium carbonyl complex compound.
It is known that a ruthenium carbonyl complex compound having a nucleus of a ruthenium atom has a catalytic activity for producing carbon monoxide by catalytic hydrogenation of carbon dioxide (Patent Document 1). In addition to this, it is known that the ruthenium carbonyl complex compound has catalytic activity for hydroformylating an organic compound having an unsaturated carbon bond with carbon dioxide and hydrogen to produce alcohols and / or aldehydes. (Patent Document 2).
Therefore, when the catalyst composition contains one kind of metal compound, a ruthenium carbonyl complex compound is used.
On the other hand, when the catalyst composition contains two kinds of metal compounds, a ruthenium carbonyl complex compound can be used as one of them, and unsaturated carbon due to carbon monoxide and hydrogen is used as another kind in combination. Any metal compound having a catalytic activity of hydroformylating an organic compound having a bond to produce alcohols and / or aldehydes can be used.
Such metal compounds having catalytic activity for hydroformylating an organic compound having an unsaturated carbon bond with carbon monoxide and hydrogen to produce alcohols and / or aldehydes include, in addition to the ruthenium carbonyl complex compound, at least. Iridium carbonyl complex compounds, rhodium carbonyl complex compounds, cobalt carbonyl complex compounds and the like having one carbonyl ligand are known.
The catalyst composition of the present invention is used in a reaction carried out at a temperature equal to or higher than the melting point of the salts to hydroformylate an organic compound having an unsaturated carbon bond with carbon dioxide and hydrogen to produce alcohols and / or aldehydes. It is a catalyst to be used.

本発明の触媒組成物は、多孔質固体粒子を担体とし、その外表面および内表面の少なくとも一部に、上述の金属化合物および融点が250℃以下の塩類を有する。 The catalyst composition of the present invention uses porous solid particles as a carrier, and has the above-mentioned metal compound and salts having a melting point of 250 ° C. or lower on at least a part of the outer surface and the inner surface thereof.

多孔質固体粒子は、前記担持物に対して実質的に不活性な物質からなる固体粒子であって、多孔質のものであれば、特に制限はない。多孔質固体粒子は、例えば、シリカ、アルミナ、ゼオライト、チタニア、または炭素から成る群から選ばれる少なくとも1種の粒子であることができる。 The porous solid particles are solid particles made of a substance substantially inactive with respect to the carrier, and are not particularly limited as long as they are porous. The porous solid particles can be, for example, at least one particle selected from the group consisting of silica, alumina, zeolite, titania, or carbon.

多孔質固体粒子の多孔質(多孔性)は、触媒の性能を考慮し、かつ担持物を担持する空間を確保するという観点から適宜決定される。例えば、比表面積が80m2/g以上であることが、担持物を担持する空間を確保し、かつ担持物を担持した表面の面積を確保して、良好な性能の触媒を提供するという観点から好ましい。多孔質固体粒子の比表面積は、好ましくは100m2/g以上、より好ましくは150m2/g以上であり、さらに好ましくは200m2/g以上である。一方、比表面積が大きくなり、細孔の内径が小さくなりすぎると、担持物を担持する空間を確保しにくくなる傾向がある。この点を考慮して、多孔質固体粒子の比表面積の上限は、例えば、好ましくは1000m2/g以下、好ましくは800m2/g以下、より好ましくは600m2/g以下である。但し、これらの数値範囲に限定される意図ではなく、また担持物の種類や担持量なども考慮して、適宜決定できる。 The porosity (porous) of the porous solid particles is appropriately determined from the viewpoint of considering the performance of the catalyst and securing a space for supporting the carrier. For example, from the viewpoint that a specific surface area of 80 m 2 / g or more secures a space for supporting the carrier and an area of the surface on which the carrier is supported to provide a catalyst having good performance. preferable. The specific surface area of the porous solid particles is preferably 100 m 2 / g or more, more preferably 150 m 2 / g or more, and further preferably 200 m 2 / g or more. On the other hand, if the specific surface area becomes large and the inner diameter of the pores becomes too small, it tends to be difficult to secure a space for supporting the carrier. In consideration of this point, the upper limit of the specific surface area of the porous solid particles is, for example, preferably 1000 m 2 / g or less, preferably 800 m 2 / g or less, and more preferably 600 m 2 / g or less. However, it is not intended to be limited to these numerical ranges, and can be appropriately determined in consideration of the type of carrier and the amount of carrier.

多孔質固体粒子の粒子径は、使用する反応系や反応装置の構造等を考慮して適宜決定できる。多孔質固体粒子の粒子径は、例えば、平均粒子径が、0.1〜1000μmの範囲であることができる。但し、この範囲未満またはこの範囲を超える大きさであることを排除する意図ではない。また、多孔質固体粒子は、粒子状物であることもできるが、粒子状物以外に、成形体(例えば、ハニカム状等)であることもできる。 The particle size of the porous solid particles can be appropriately determined in consideration of the reaction system to be used, the structure of the reaction apparatus, and the like. The particle size of the porous solid particles can be, for example, an average particle size in the range of 0.1 to 1000 μm. However, it is not intended to exclude that the size is less than or greater than this range. Further, the porous solid particles may be particulate matter, but may be a molded product (for example, honeycomb shape or the like) in addition to the particulate matter.

多孔質固体粒子の外表面および内表面の少なくとも一部に、金属化合物および融点が250℃以下の塩類を担持する。多孔質固体粒子の内表面の少なくとも一部に金属化合物および塩類が担持されていれば、外表面には金属化合物および塩類は担持されていなくてもよい。好ましくは、多孔質固体粒子の内表面の少なくとも一部および外表面の少なくとも一部に金属化合物および塩類が担持されている。
本発明の触媒組成物は、二酸化炭素と水素により不飽和炭素結合を有する有機化合物をヒドロホルミル化してアルコール類、および/またはアルデヒド類を生成させる反応に用いられ、この反応は、前記塩類の融点以上の温度で実施され、好ましくは250℃以下の温度において行われる。この反応において、上記融点が250℃以下の塩類は、融点以上の温度となれば、液相を呈する、即ち、溶融塩となる。この塩類中に含まれる金属化合物が、触媒として機能する。但し、塩類は、反応では、液相を呈するが、多孔質固体粒子に担持されているために、反応生成物等からの分離も容易である。塩類の融点は、用いる金属化合物の種類、一酸化炭素生成反応の温度条件、多孔質固体粒子の種類等を考慮して適宜決定できる。
A metal compound and salts having a melting point of 250 ° C. or lower are supported on at least a part of the outer surface and the inner surface of the porous solid particles. As long as the metal compound and salts are supported on at least a part of the inner surface of the porous solid particles, the metal compounds and salts may not be supported on the outer surface. Preferably, the metal compound and salts are supported on at least a part of the inner surface and at least a part of the outer surface of the porous solid particles.
The catalyst composition of the present invention is used in a reaction of hydroformylating an organic compound having an unsaturated carbon bond with carbon dioxide and hydrogen to produce alcohols and / or aldehydes, and this reaction is above the melting point of the salts. It is carried out at a temperature of 250 ° C. or lower, preferably 250 ° C. or lower. In this reaction, the salts having a melting point of 250 ° C. or lower exhibit a liquid phase when the temperature reaches the melting point or higher, that is, they become molten salts. The metal compound contained in these salts functions as a catalyst. However, although salts exhibit a liquid phase in the reaction, they are easily separated from reaction products and the like because they are supported on porous solid particles. The melting point of the salt can be appropriately determined in consideration of the type of the metal compound used, the temperature condition of the carbon monoxide formation reaction, the type of the porous solid particles, and the like.

塩類は、融点が250℃以下の塩類である。塩類の少なくとも一部は、アニオン成分が、ハロゲン化物イオン(フッ化物イオン(F-)、塩化物イオン(Cl-)、臭化物イオン(Br-)、および、ヨウ化物イオン(I-))、アセテートアニオン、トリフルオロアセテートアニオン、メタンスルホネートアニオン、トリフルオロメタンスルホネートアニオン、ビストリフルオロメタンスルホニルアミドアニオン、テトラフルオロボレートアニオン、ヘキサフルオロホスホネートアニオン、およびジシアノアミドアニオンなどから成る群から選ばれるアニオンである塩類である。好ましくはハロゲン化物イオン、アセテートアニオン、トリフルオロアセテートアニオン、テトラフルオロボレートアニオン、ヘキサフルオロホスホネートアニオンである。より好ましくは塩化物イオンである。なお、塩類は、反応温度以下で液体状態となる塩類であれば、上記の構造に限定するものではない。 The salts are salts having a melting point of 250 ° C. or lower. At least a portion of the salt, the anion component is halide ion (a fluoride ion (F -), chloride ion (Cl -), bromide ion (Br -), and, iodide ion (I -)), acetate Salts that are anions selected from the group consisting of anions, trifluoroacetate anions, methanesulfonate anions, trifluoromethanesulfonate anions, bistrifluoromethanesulfonylamide anions, tetrafluoroborate anions, hexafluorophosphonate anions, dicyanoamide anions and the like. .. Preferably, it is a halide ion, an acetate anion, a trifluoroacetate anion, a tetrafluoroborate anion, or a hexafluorophosphonate anion. More preferably, it is a chloride ion. The salt is not limited to the above structure as long as it is a salt that is in a liquid state below the reaction temperature.

塩類のカチオン成分は、例えば、イミダゾリウムカチオン、アンモニウムカチオン、ピリジニウムカチオン、ピロリジニウムカチオン、ピペリジニウムカチオン、スルホニウムカチオン、モルホリニウムカチオン、およびホスホニウムカチオンから成る群から選ばれる少なくとも1種のカチオンであることができる。 The cation component of the salt is, for example, at least one cation selected from the group consisting of imidazolium cation, ammonium cation, pyridinium cation, pyrrolidinium cation, piperidinium cation, sulfonium cation, morpholinium cation, and phosphonium cation. Can be.

融点が250℃以下であり、前記のようなアニオンおよびカチオン成分からなる塩類は、イオン液体またはイオン性液体と呼ばれることもあり、市販品が多数存在する。 Salts having a melting point of 250 ° C. or lower and composed of anionic and cationic components as described above are sometimes called ionic liquids or ionic liquids, and there are many commercially available products.

カチオン成分がイミダゾリウムカチオンである塩類の具体例としては、以下の化合物を挙げることができる。但し、これらの化合物はあくまでも例示であり、これらの化合物に限定される意図ではない。
1−メチル−3−ブチルイミダゾリウムクロリド([C4mim]Cl)(融点68.8℃)、
1−メチル−3−ブチルイミダゾリウムトリフルオロメタンスルホネート([C4mim][TfO])(融点16.4℃)、
1−メチル−3−ブチルイミダゾリウムヘキサフルオロホスフェート([C4mim]PF6)(融点10.4℃)、
1−メチル−3−ブチルイミダゾリウムテトラフルオロボレート([C4mim]BF4)(融点−17℃)、
1−メチル−3−ブチルイミダゾリウムアセテート([C4mim][AcO])(融点−20℃)、
1−メチル−3−ブチルイミダゾリウムビストリフルオロメタンスルホニルアミド([C4mim][TFSA])(融点−4.9℃)。
1−メチル−3−ブチルイミダゾリウムジシアノアミド([C4mim][DCA])(融点−6℃)、
1−メチル−3−ブチルイミダゾリウムチオシアネート([C4mim][SCN])(融点−28.6℃)、
1−メチル−3−ブチルイミダゾリウムメタンスルホネート([C4mim][MSA])(融点72℃)
Specific examples of salts whose cation component is an imidazolium cation include the following compounds. However, these compounds are merely examples, and are not intended to be limited to these compounds.
1-Methyl-3-butylimidazolium chloride ([C 4 mim] Cl) (melting point 68.8 ° C),
1-Methyl-3-butylimidazolium trifluoromethanesulfonate ([C 4 mim] [TfO]) (melting point 16.4 ° C),
1-Methyl-3-butylimidazolium hexafluorophosphate ([C 4 mim] PF 6 ) (melting point 10.4 ° C.),
1-Methyl-3-butylimidazolium tetrafluoroborate ([C 4 mim] BF 4 ) (melting point -17 ° C),
1-Methyl-3-butylimidazolium acetate ([C 4 mim] [AcO]) (melting point -20 ° C),
1-Methyl-3-butylimidazolium bistrifluoromethanesulfonylamide ([C 4 mim] [TFSA]) (melting point-4.9 ° C.).
1-Methyl-3-butylimidazolium dicyanoamide ([C 4 mim] [DCA]) (melting point -6 ° C),
1-Methyl-3-butylimidazolium thiocyanate ([C 4 mim] [SCN]) (melting point-28.6 ° C),
1-Methyl-3-butylimidazolium methanesulfonate ([C 4 mim] [MSA]) (melting point 72 ° C)

カチオン成分がイミダゾリウムカチオンである塩類としては、上記以外に、例えば、以下の物を挙げることができる。但し、これらの化合物はあくまでも例示であり、これらの化合物に限定される意図ではない。
1−メチル−3−メチルイミダゾリウムクロリド([C1mim]Cl)(融点147℃)、
1−メチル−3−エチルイミダゾリウムクロリド([C2mim]Cl)(融点82℃)、
1−メチル−3−ペンチルイミダゾリウムクロリド([C5mim]Cl)(融点75℃)、
1−メチル−3−ヘキシルイミダゾリウムクロリド([C6mim]Cl)(融点−70℃)、
1−メチル−3−オクチルイミダゾリウムクロリド([C8mim]Cl)(融点12.3℃)、
1−メチル−3−デシルイミダゾリウムクロリド([C10mim]Cl)(融点38℃)、
1,2−ジメチル−3−ブチルイミダゾリウムクロリド([C4dmim]Cl)(融点99℃)
In addition to the above, examples of salts whose cation component is an imidazolium cation include the following. However, these compounds are merely examples, and are not intended to be limited to these compounds.
1-Methyl-3-methylimidazolium chloride ([C 1 mim] Cl) (melting point 147 ° C.),
1-Methyl-3-ethylimidazolium chloride ([C 2 mim] Cl) (melting point 82 ° C),
1-Methyl-3-pentylimidazolium chloride ([C 5 mim] Cl) (melting point 75 ° C.),
1-Methyl-3-hexylimidazolium chloride ([C 6 mim] Cl) (melting point -70 ° C),
1-Methyl-3-octylimidazolium chloride ([C 8 mim] Cl) (melting point 12.3 ° C),
1-Methyl-3-decylimidazolium chloride ([C 10 mim] Cl) (melting point 38 ° C),
1,2-Dimethyl-3-butylimidazolium chloride ([C 4 dim] Cl) (melting point 99 ° C)

カチオン成分がアンモニウムカチオンである塩類の代表例としては、以下の化合物を挙げることかできる。但し、これらの化合物はあくまでも例示であり、これらの化合物に限定される意図ではない。
ブチルトリメチルアンモニウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド ([N1114][TFSA])(融点17℃)、
テトラブチルアンモニウムブロミド([N4444]Br)(融点103℃)、
テトラブチルアンモニウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド([N4444][TFSA])(融点113℃)、
ジエチルメチル(2−メトキシエチル)メチルアンモニウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド ([Deme][TFSA])(融点−91℃)
The following compounds can be mentioned as typical examples of salts whose cation component is an ammonium cation. However, these compounds are merely examples, and are not intended to be limited to these compounds.
Butyltrimethylammonium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide ([N 1114 ] [TFSA]) (melting point 17 ° C),
Tetraoctylammonium bromide ([N 4444 ] Br) (melting point 103 ° C),
Tetrabutylammonium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide ([N 4444 ] [TFSA]) (melting point 113 ° C),
Diethylmethyl (2-methoxyethyl) methylammonium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide ([Deme] [TFSA]) (melting point -91 ° C)

カチオン成分がピリジニウムカチオンである塩類の代表例としては、以下の化合物を挙げることかできる。但し、これらの化合物はあくまでも例示であり、これらの化合物に限定される意図ではない。
1−ブチル−4−メチルピリジニウムクロリド([4m−Pyri4]Cl)(融点160℃)、
1−ブチル−4−メチルピリジニウムヘキサフルオロホスフェート([4m−Pyri4]PF6)(融点42℃)、
1−ブチル−4−メチルピリジニウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド([4m−Pyri4][TFSA])(融点10℃)、
1−ブチル−4−メチルピリジニウムテトラフルオロボレート([4m−Pyri4]BF4)(融点−30℃)
The following compounds can be mentioned as typical examples of salts whose cation component is a pyridinium cation. However, these compounds are merely examples, and are not intended to be limited to these compounds.
1-Butyl-4-methylpyridinium chloride ([4m-Pyri 4 ] Cl) (melting point 160 ° C),
1-Butyl-4-methylpyridinium hexafluorophosphate ([4m-Pyri 4 ] PF 6 ) (melting point 42 ° C.),
1-Butyl-4-methylpyridinium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide ([4m-Pyri 4 ] [TFSA]) (melting point 10 ° C),
1-Butyl-4-methylpyridinium tetrafluoroborate ([4m-Pyri 4 ] BF 4 ) (melting point -30 ° C)

カチオン成分がピロリジニウムカチオンである塩類の代表例としては、以下の化合物を挙げることかできる。但し、これらの化合物はあくまでも例示であり、これらの化合物に限定される意図ではない。
1−ブチル-1-メチルピロリジニウムクロリド([Pyro14]Cl)(融点198℃)、
1−ブチル-1-メチルピロリジニウムブロミド([Pyro14]Cl)(融点216℃)、
1−ブチル-1-メチルピロリジニウムビストリフルオロメタンスルホネート([Pyro14][TfO])(融点4℃)、
1−ブチル-1-メチルピロリジニウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)アミド([Pyro14][TFSA])(融点−18℃)、
1−ブチル-1-メチルピロリジニウムビステトラフルオロボレート([Pyro14][TfO])(融点155℃)
The following compounds can be mentioned as typical examples of salts whose cation component is a pyrrolidinium cation. However, these compounds are merely examples, and are not intended to be limited to these compounds.
1-Butyl-1-methylpyrrolidinium chloride ([Pyro 14 ] Cl) (melting point 198 ° C),
1-Butyl-1-methylpyrrolidinium bromide ([Pyro 14 ] Cl) (melting point 216 ° C),
1-Butyl-1-methylpyrrolidinium bistrifluoromethanesulfonate ([Pyro 14 ] [TfO]) (melting point 4 ° C),
1-Butyl-1-methylpyrrolidinium bis (trifluoromethanesulfonyl) amide ([Pyro 14 ] [TFSA]) (melting point -18 ° C),
1-Butyl-1-methylpyrrolidinium bistetrafluoroborate ([Pyro 14 ] [TfO]) (melting point 155 ° C)

カチオン成分がピペリジニウムカチオンである塩類の代表例としては、以下の化合物を挙げることかできる。但し、これらの化合物はあくまでも例示であり、これらの化合物に限定される意図ではない。
1−ブチル−1−メチルピペリジニウムブロミド([Pype14]Br)(融点230℃)、
1−ブチル−1−メチルピペリジニウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)アミド([Pype14][TFSA])(融点−6℃)、
1−メチル−1−プロピルピペリジニウムビス(フルオロメタンスルホニル)アミド([Pype13][FSA])(融点−9℃)
The following compounds can be mentioned as typical examples of salts whose cation component is a piperidinium cation. However, these compounds are merely examples, and are not intended to be limited to these compounds.
1-Butyl-1-methylpiperidinium bromide ([Pype 14 ] Br) (melting point 230 ° C.),
1-Butyl-1-methylpiperidinium bis (trifluoromethanesulfonyl) amide ([Pype 14 ] [TFSA]) (melting point -6 ° C),
1-Methyl-1-propylpiperidinium bis (fluoromethanesulfonyl) amide ([Pype 13 ] [FSA]) (melting point -9 ° C)

カチオン成分がスルホニウムカチオンである塩類の代表例としては、以下の化合物を挙げることかできる。但し、これらの化合物はあくまでも例示であり、これらの化合物に限定される意図ではない。
トリメチルスルホニウムヨージド ([S111]I)(融点=200℃)、
トリブチルスルホニウムヨージド ([S111]I)(融点=93℃)、
トリエチルスルホニウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)アミド ([S222][TFSA])(融点=−17.6℃)
The following compounds can be mentioned as typical examples of salts whose cation component is a sulfonium cation. However, these compounds are merely examples, and are not intended to be limited to these compounds.
Trimethylsulfonium iodide ([S 111 ] I) (melting point = 200 ° C),
Tributylsulfonium iodide ([S 111 ] I) (melting point = 93 ° C),
Triethylsulfonium bis (trifluoromethanesulfonyl) amide ([S 222 ] [TFSA]) (melting point = -17.6 ° C)

カチオン成分がモルホニウムカチオンである塩類の代表例としては、以下の化合物を挙げることかできる。但し、これらの化合物はあくまでも例示であり、これらの化合物に限定される意図ではない。
4−エチル―4−メチルモルホニウムブロミド(融点=177℃)
The following compounds can be mentioned as typical examples of salts whose cation component is a morphonium cation. However, these compounds are merely examples, and are not intended to be limited to these compounds.
4-Ethyl-4-methylmorphonium bromide (melting point = 177 ° C)

カチオン成分がホスホニウムカチオンである塩類の代表例としては、以下の化合物を挙げることかできる。但し、これらの化合物はあくまでも例示であり、これらの化合物に限定される意図ではない。
テトラ−n−オクチルホスホニウムブロミド([P8888]Br)(融点=42℃)、
テトラ−n−オクチルホスホニウムテトラフルオロボレート([P8888]BF4)(融点=155℃)、
トリブチル(2−メトキシエチル)ホスホニウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)アミド([P444(12)][TFSA])(融点=9.5℃)、
トリエチルドデシルホスホニウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)アミド([P222(12)][TFSA])(融点=13℃)
The following compounds can be mentioned as typical examples of salts whose cation component is a phosphonium cation. However, these compounds are merely examples, and are not intended to be limited to these compounds.
Tetra-n-octylphosphonium bromide ([P 8888 ] Br) (melting point = 42 ° C),
Tetra-n-octylphosphonium tetrafluoroborate ([P 8888 ] BF 4 ) (melting point = 155 ° C),
Tributyl (2-methoxyethyl) phosphonium bis (trifluoromethanesulfonyl) amide ([P 444 (12) ] [TFSA]) (melting point = 9.5 ° C),
Triethyldodecylphosphonium bis (trifluoromethanesulfonyl) amide ([P 222 (12) ] [TFSA]) (melting point = 13 ° C)

前記ルテニウムカルボニル錯体化合物は、COのみを配位子とするRu(CO)5、Ru3(CO)12の他に、COと共にハロゲン、水素、ホスフィンなどを配位子とするもの、例えば、[RuX2(CO)3]2、Ru44(CO)12、Ru44(CO)12、Ru(CO)2(PPh3)3等であることができる。ここで、Xはハロゲン、PPh3はトリフェニルホスフィンである。
これらのうち、Ru3(CO)12、Ru44(CO)12、およびRu44(CO)12は、3以上のルテニウム原子の核を有するルテニウムカルボニル錯体化合物に該当し、二酸化炭素の接触水素化により、一酸化炭素を生成させる触媒活性と、一酸化炭素と水素により不飽和炭素結合を有する有機化合物をヒドロホルミル化してアルコール類、および/またはアルデヒド類を生成させる触媒活性とを併せ持つ。
これらの中では、Ru3(CO)12が特に好ましい。
一方、Ru(CO)5、[RuX2(CO)3]2、およびRu(CO)2(PPh3)3は、1または2のルテニウム原子の核を有するルテニウムカルボニル錯体化合物に該当し、二酸化炭素の接触水素化により、一酸化炭素を生成させる触媒活性を有する。これらは、一酸化炭素と水素により不飽和炭素結合を有する有機化合物をヒドロホルミル化してアルコール類、および/またはアルデヒド類を生成させる触媒活性をも有している。その活性は、3以上のルテニウム原子の核を有するルテニウムカルボニル錯体化合物よりも低いが、後述する併用金属化合物を併用することで、必要に応じてこれを補うことができる。
これらのルテニウム化合物は、市販品を入手することが可能であり、また、公知の方法に従って調製することも可能である。
The ruthenium carbonyl complex compound has Ru (CO) 5 and Ru 3 (CO) 12 having CO as a ligand, as well as CO and halogen, hydrogen, phosphine and the like as ligands, for example, [ It can be RuX 2 (CO) 3 ] 2 , Ru 4 X 4 (CO) 12 , Ru 4 H 4 (CO) 12 , Ru (CO) 2 (PPh 3 ) 3 , and so on. Here, X is a halogen and PPh 3 is triphenylphosphine.
Of these, Ru 3 (CO) 12 , Ru 4 X 4 (CO) 12 , and Ru 4 H 4 (CO) 12 correspond to ruthenium carbonyl complex compounds having three or more ruthenium atom nuclei, and carbon dioxide. It has both catalytic activity to produce carbon monoxide by catalytic hydrogenation of and hydroformylation of an organic compound having an unsaturated carbon bond with carbon monoxide and hydrogen to produce alcohols and / or aldehydes. ..
Of these, Ru 3 (CO) 12 is particularly preferred.
On the other hand, Ru (CO) 5 , [RuX 2 (CO) 3 ] 2 , and Ru (CO) 2 (PPh 3 ) 3 correspond to ruthenium carbonyl complex compounds having a ruthenium atom nucleus of 1 or 2, and are carbon dioxide. It has catalytic activity to produce carbon monoxide by catalytic hydrogenation of carbon. They also have catalytic activity that hydroformylates organic compounds with unsaturated carbon bonds with carbon monoxide and hydrogen to produce alcohols and / or aldehydes. Its activity is lower than that of a ruthenium carbonyl complex compound having a nucleus of three or more ruthenium atoms, but this can be supplemented if necessary by using a combined metal compound described later in combination.
Commercially available products of these ruthenium compounds are available, and they can also be prepared according to known methods.

前記併用金属化合物は、一酸化炭素と水素により不飽和炭素結合を有する有機化合物をヒドロホルミル化してアルコール類、および/またはアルデヒド類を生成させる触媒活性を有するものであれば良く、例えば、分子内にカルボニル配位子を有するコバルト錯体やロジウム錯体、イリジウム錯体、または3以上のルテニウム原子の核を有するルテニウムカルボニル錯体を挙げることができる。
このような併用金属化合物は、例えば、COのみを配位子とするCo2(CO)8、Rh4(CO)12、Ru3(CO)12の他に、COと共にハロゲン、水素、ホスフィン、アセチルアセトンなどを配位子とするもの、例えば、Ir4(CO)12、Ir(acac)(CO)2、Rh(acac)(CO)2、Ir(CO)(PR3)3、Rh(CO)(PR3)3、Co(CO)(PR3)3等であることができる。ここで、Rは任意のアルキル基もしくはフェニル基、acacはアセチルアセトンである。
The combined metal compound may be any compound having a catalytic activity of hydroformylating an organic compound having an unsaturated carbon bond with carbon monoxide and hydrogen to produce alcohols and / or aldehydes, for example, in the molecule. Examples thereof include a cobalt complex having a carbonyl ligand, a rhodium complex, an iridium complex, and a ruthenium carbonyl complex having a nucleus of three or more ruthenium atoms.
Such combined metal compounds include, for example, Co 2 (CO) 8 , Rh 4 (CO) 12 , and Ru 3 (CO) 12 having CO as a ligand, as well as halogen, hydrogen, phosphine, and CO. Those using acetylacetone as a ligand, for example, Ir 4 (CO) 12 , Ir (acac) (CO) 2 , Rh (acac) (CO) 2 , Ir (CO) (PR 3 ) 3 , Rh (CO) ) (PR 3 ) 3, Co (CO) (PR 3 ) 3, etc. Here, R is an arbitrary alkyl group or phenyl group, and acac is acetylacetone.

前記金属化合物が二種類である場合、ルテニウムカルボニル錯体化合物と、これと併用する他の金属化合物の質量比は、これらの化合物の種類および担体の種類により適宜決定できるが、例えば、1:0.1〜10の範囲である。この比率は、好ましくは1:0.1〜5の範囲、より好ましくは1:0.1〜2の範囲である。 When there are two types of the metal compound, the mass ratio of the ruthenium carbonyl complex compound and the other metal compound used in combination thereof can be appropriately determined depending on the type of these compounds and the type of the carrier. For example, 1: 0. It is in the range of 1-10. This ratio is preferably in the range of 1: 0.1 to 5, more preferably in the range of 1: 0.1 to 2.

前記一種類または二種類の金属化合物と塩類の質量比は、金属化合物と塩類の種類および担体の種類により適宜決定できるが、例えば、0.01:5〜0.1の範囲である。この比率は、好ましくは0.01:2〜0.1の範囲、より好ましくは0.01:1〜0.1の範囲である。 The mass ratio of the one or two types of metal compound and salt can be appropriately determined depending on the type of metal compound and salt and the type of carrier, and is, for example, in the range of 0.01: 5 to 0.1. This ratio is preferably in the range of 0.01: 2 to 0.1, more preferably in the range of 0.01: 1 to 0.1.

上記塩類の担持量は多孔質固体粒子の細孔体積に対して、例えば、1〜50体積パーセントであることが好ましく、より好ましくは5〜20体積パーセントであることができる。但し、多孔質固体粒子の種類や金属化合物の種類により適宜調整できる。 The amount of the salts supported is preferably, for example, 1 to 50% by volume, more preferably 5 to 20% by volume, based on the pore volume of the porous solid particles. However, it can be appropriately adjusted depending on the type of porous solid particles and the type of metal compound.

上記一種類または二種類の金属化合物の使用量は、上記塩類の担持量や触媒組成物が有すべき性能等を考慮して適宜決定でき、多孔質固体粒子の質量に対して、例えば、0.01〜10質量%の範囲とすることができる。好ましくは0.05〜2質量%の範囲である。 The amount of the one or two kinds of metal compounds used can be appropriately determined in consideration of the amount of the salts supported, the performance that the catalyst composition should have, and the like, and is, for example, 0 with respect to the mass of the porous solid particles. It can be in the range of .01 to 10% by mass. It is preferably in the range of 0.05 to 2% by mass.

尚、多孔質固体粒子の内表面に担持された金属化合物および塩類の量が多すぎて、多孔質固体粒子の細孔に充填された状態では、金属化合物および塩類が担持された表面を確保できず、十分な表面積の反応の場を確保できない。図1に示すように、多孔質固体粒子aの細孔b内は、細孔の表面に金属化合物および塩類cが担持され、かつ金属化合物および塩類の担持量は、細孔の全てに充満する程の量ではなく、依然として細孔が存在する程度の量とすることが適当である。例えば、比表面積が、500m2/gである多孔質固体粒子の場合、金属化合物および塩類を担持した後の比表面積は、例えば、100〜490m2/gの範囲であり、好ましくは200〜470m2/gの範囲、より好ましくは300〜450m2/gの範囲であることができる。但し、この範囲はあくまでも例示であり、多孔質固体粒子の種類(材質および細孔の構造)や金属化合物および塩類の種類により、得られる触媒活性も考慮して適宜決定できる。 In addition, when the amount of the metal compound and salts supported on the inner surface of the porous solid particles is too large and the pores of the porous solid particles are filled, the surface on which the metal compounds and salts are supported can be secured. Therefore, it is not possible to secure a reaction field with a sufficient surface area. As shown in FIG. 1, in the pores b of the porous solid particles a, the metal compound and the salts c are supported on the surface of the pores, and the amount of the metal compound and the salts supported fills all of the pores. It is appropriate that the amount is not so large that the pores are still present. For example, in the case of porous solid particles having a specific surface area of 500 m 2 / g, the specific surface area after supporting the metal compound and salts is, for example, in the range of 100 to 490 m 2 / g, preferably 200 to 470 m. range of 2 / g, and more preferably can range 300~450m 2 / g. However, this range is merely an example, and can be appropriately determined in consideration of the obtained catalytic activity depending on the type of porous solid particles (material and structure of pores) and the types of metal compounds and salts.

<触媒組成物の調製方法>
触媒組成物の調製は、多孔質固体粒子を、金属化合物および塩類を溶解した溶液に浸漬等して、多孔質固体粒子の多孔内に前記溶液を進入させ、次いで溶媒のみを除去することで、目的とする金属化合物および塩類を内表面および外表面に担持することができる。金属化合物および塩類を溶解した溶液は、金属化合物および塩類を溶解し得る溶媒に溶解して調整することができる。溶媒としては、例えば、塩化メチレン、クロロホルム等を挙げることができる。
<Preparation method of catalyst composition>
The catalyst composition is prepared by immersing the porous solid particles in a solution in which a metal compound and salts are dissolved, allowing the solution to enter the porosity of the porous solid particles, and then removing only the solvent. The target metal compound and salts can be supported on the inner surface and the outer surface. The solution in which the metal compound and salts are dissolved can be prepared by dissolving in a solvent capable of dissolving the metal compound and salts. Examples of the solvent include methylene chloride, chloroform and the like.

金属化合物および塩類を溶解した溶液における、金属化合物および塩類の濃度は、金属化合物および塩類の所望の担持量や溶媒の種類(溶解度)等を考慮して適宜決定できる。 The concentration of the metal compound and the salt in the solution in which the metal compound and the salt are dissolved can be appropriately determined in consideration of a desired carrying amount of the metal compound and the salt, the type of solvent (solubility), and the like.

<アルコール類、またはアルデヒド類の製造方法>
本発明は、上記本発明の触媒組成物の存在下、250℃以下、かつ前記触媒組成物に含まれる塩類の融点以上の温度において、二酸化炭素と水素により不飽和炭素結合を有する有機化合物をヒドロホルミル化してアルコール類、および/またはアルデヒド類を生成させる、アルコール類、および/またはアルデヒド類の製造方法に関する。
<Manufacturing method of alcohols or aldehydes>
The present invention hydroformylates an organic compound having an unsaturated carbon bond with carbon dioxide and hydrogen at a temperature of 250 ° C. or lower and above the melting point of salts contained in the catalyst composition in the presence of the catalyst composition of the present invention. The present invention relates to a method for producing alcohols and / or aldehydes, which are converted to produce alcohols and / or aldehydes.

二酸化炭素と水素の容積比(二酸化炭素:水素)は、1:0.1〜100の中から任意に選ぶことができる。好ましくは、1:0.1〜10である。また、水素と不飽和炭素結合を有する有機化合物の容積比は、水素に対する不飽和炭素結合を有する有機化合物の比が0.01〜0.5の中から任意に選ぶことができる。好ましくは0.05〜0.3である。反応時における二酸化炭素及び水素、不飽和炭素結合を有する有機化合物の全圧は0.1〜40MPa程度、好ましくは2〜20MPaである。圧力があまりに低いときには反応速度が遅く、一方あまりに高い時には反応容器などの装置の耐圧構造上不利となる。 The volume ratio of carbon dioxide to hydrogen (carbon dioxide: hydrogen) can be arbitrarily selected from 1: 0.1 to 100. Preferably, it is 1: 0.1 to 10. Further, the volume ratio of the organic compound having an unsaturated carbon bond to hydrogen can be arbitrarily selected from the ratio of the organic compound having an unsaturated carbon bond to hydrogen from 0.01 to 0.5. It is preferably 0.05 to 0.3. The total pressure of carbon dioxide, hydrogen, and an organic compound having an unsaturated carbon bond at the time of the reaction is about 0.1 to 40 MPa, preferably 2 to 20 MPa. When the pressure is too low, the reaction rate is slow, while when the pressure is too high, it is disadvantageous in terms of the pressure resistance structure of the device such as the reaction vessel.

本発明の製造方法は、バッチ式および連続式の何れの方法でも実施できる。大型の装置で一酸化炭素を大量生産し、続くヒドロホルミル化反応に供する場合、連続式であることが好ましく、その場合、本発明の触媒組成物の粉末、造粒物および/または成形体を充填した反応容器に、所定の反応温度において、原料である二酸化炭素および水素、不飽和炭素結合を有する有機化合物を供給する。反応生成物は、条件により、未反応の二酸化炭素および/または水素を含有する場合があり、その場合、アミンなどの塩基を用いた化学吸着法等により一酸化炭素から二酸化炭素を分離し、合成ガス(一酸化炭素/水素混合ガス)として利用することができる。 The production method of the present invention can be carried out by either a batch method or a continuous method. When carbon monoxide is mass-produced in a large-scale device and subjected to a subsequent hydroformylation reaction, it is preferably a continuous type, in which case the powder, granules and / or molded product of the catalyst composition of the present invention is filled. At a predetermined reaction temperature, carbon dioxide and hydrogen as raw materials and an organic compound having an unsaturated carbon bond are supplied to the reaction vessel. Depending on the conditions, the reaction product may contain unreacted carbon dioxide and / or hydrogen. In that case, carbon dioxide is separated from carbon monoxide by a chemical adsorption method using a base such as amine and synthesized. It can be used as a gas (carbon monoxide / hydrogen mixed gas).

反応温度は250℃以下、かつ触媒組成物に含まれる塩類の融点以上の温度であり、触媒組成物に含まれる塩類の種類および反応性等を考慮して適宜決定できる。反応温度は、例えば、80〜250℃、好ましくは120〜200℃である。反応温度があまりにも低いときには反応が進行しにくく、250℃を超えると触媒が分解してルテニウム金属が析出する場合があるので、250℃以下であることが好ましい。 The reaction temperature is 250 ° C. or lower and higher than the melting point of the salts contained in the catalyst composition, and can be appropriately determined in consideration of the type and reactivity of the salts contained in the catalyst composition. The reaction temperature is, for example, 80 to 250 ° C, preferably 120 to 200 ° C. When the reaction temperature is too low, the reaction is difficult to proceed, and when the temperature exceeds 250 ° C., the catalyst may be decomposed and ruthenium metal may be precipitated. Therefore, the temperature is preferably 250 ° C. or lower.

本発明の製造方法における反応は、溶媒の不存在下で行う。溶媒は無機溶媒、有機溶媒を問わず、本発明の一酸化炭素の製造方法においては、使用しない。 The reaction in the production method of the present invention is carried out in the absence of a solvent. The solvent may be an inorganic solvent or an organic solvent, and is not used in the method for producing carbon monoxide of the present invention.

本発明の製造方法における反応のうち、二酸化炭素の水素化は平衡反応であり、反応温度及び原料として用いる二酸化炭素と水素の分圧、さらには反応時間(平衡状態まで維持するか、平衡状態に達する前に反応を終了するか)等により、一酸化炭素への転換率は変化する。 Among the reactions in the production method of the present invention, hydrogenation of carbon dioxide is an equilibrium reaction, and the reaction temperature, the partial pressure of carbon dioxide and hydrogen used as a raw material, and the reaction time (maintain to the equilibrium state or bring it to the equilibrium state). The conversion rate to carbon monoxide changes depending on whether the reaction is terminated before it is reached).

本発明の二酸化炭素と水素により不飽和炭素結合を有する有機化合物をヒドロホルミル化してアルコール類、および/またはアルデヒド類を製造する方法を用いれば、不飽和炭素結合を有する有機化合物のヒドロホルミル化反応において二酸化炭素を一酸化炭素の代替として用いることができる。すなわち、二酸化炭素の水素化の反応生成物に残存する二酸化炭素を一酸化炭素から分離せずにそのまま反応ヒドロホルミル化に使用することができる(例えば、Catalysis Today 115 (2006) 70-72参照)。 By using the method of the present invention for producing alcohols and / or aldehydes by hydroformylating an organic compound having an unsaturated carbon bond with carbon dioxide and hydrogen, carbon dioxide is used in the hydroformylation reaction of the organic compound having an unsaturated carbon bond. Carbon can be used as an alternative to carbon monoxide. That is, the carbon dioxide remaining in the reaction product of carbon dioxide hydrogenation can be used as it is for reaction hydroformylation without being separated from carbon monoxide (see, for example, Catalysis Today 115 (2006) 70-72).

以下、本発明を実施例に基づいて更に詳細に説明する。但し、実施例は本発明の例示であって、本発明は実施例に限定される意図ではない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on examples. However, the examples are examples of the present invention, and the present invention is not intended to be limited to the examples.

[実施例1]
15mLの塩化メチレンにRu3(CO)12を50.0mg溶解し、さらに、1−メチル−3−ヘキシルイミダゾリウムクロリド([C6mim]Cl)を1600mg加えて得られる溶液に、シリカゲル(WakosilC−200 比表面積:475m2/g±25m2/g)を10.0g加え撹拌し、塩化メチレンを減圧留去することにより、触媒担持シリカゲル微粒子を得た。
[Example 1]
Silica gel (WakosilC) is added to a solution obtained by dissolving 50.0 mg of Ru 3 (CO) 12 in 15 mL of methylene chloride and further adding 1600 mg of 1-methyl-3-hexyl midazolium chloride ([C 6 mim] Cl). −200 Specific surface area: 475 m 2 / g ± 25 m 2 / g) was added in an amount of 10.0 g, and the mixture was stirred and methylene chloride was distilled off under reduced pressure to obtain catalyst-supported silica gel fine particles.

上記触媒担持シリカゲル微粒子1.0gを内容積45mLのオートクレーブに入れ、次いで二酸化炭素と水素、およびプロピレンガスをそれぞれ40気圧、20気圧、および5気圧(全圧65気圧)となるように圧入した後、温度を170℃に保ちながら10時間反応させた。反応終了後、得られた生成物をガスクロマトグラフィーにより定量分析した。 After 1.0 g of the catalyst-supported silica gel fine particles were placed in an autoclave having an internal volume of 45 mL, carbon dioxide, hydrogen, and propylene gas were press-fitted to 40 atm, 20 atm, and 5 atm (total pressure 65 atm), respectively. The reaction was carried out for 10 hours while maintaining the temperature at 170 ° C. After completion of the reaction, the obtained product was quantitatively analyzed by gas chromatography.

[実施例2]
1−メチル−3−ヘキシルイミダゾリウムクロリドの代わりに1−メチル−3−ブチルイミダゾリウムクロリド([C4mim]Cl)を用いる他は実施例1と同様の条件で反応を行った。
[Example 2]
The reaction was carried out under the same conditions as in Example 1 except that 1-methyl-3-butylimidazolium chloride ([C 4 mim] Cl) was used instead of 1-methyl-3-hexylimidazolium chloride.

[実施例3]
1−メチル−3−ヘキシルイミダゾリウムクロリドの代わりに1−メチル−3−エチルイミダゾリウムクロリド([C2mim]Cl)を用いた他は実施例2と同様の条件で反応を行った。
[Example 3]
The reaction was carried out under the same conditions as in Example 2 except that 1-methyl-3-ethylimidazolium chloride ([C 2 mim] Cl) was used instead of 1-methyl-3-hexylimidazolium chloride.

[実施例4]
反応温度を150℃とした他は実施例3と同様の条件で反応を行った。
[Example 4]
The reaction was carried out under the same conditions as in Example 3 except that the reaction temperature was 150 ° C.

[実施例5]
反応温度を190℃とした他は実施例3と同様の条件で反応を行った。
[Example 5]
The reaction was carried out under the same conditions as in Example 3 except that the reaction temperature was 190 ° C.

[実施例6]
1−メチル−3−ヘキシルイミダゾリウムクロリドの代わりに1−ブチル−1−メチルピロリジニウムクロリド([P14]Cl)を用いた他は実施例1と同様の条件で反応を行った。
[Example 6]
The reaction was carried out under the same conditions as in Example 1 except that 1-butyl-1-methylpyrrolidinium chloride ([P 14 ] Cl) was used instead of 1-methyl-3-hexylimidazolium chloride.

[実施例7]
1−メチル−3−ヘキシルイミダゾリウムクロリドの代わりに1−ブチル−3−メチルピリジニウムクロリド([3−mPyri4]Cl)を用いた他は実施例1と同様の条件で反応を行った。
[Example 7]
The reaction was carried out under the same conditions as in Example 1 except that 1-butyl-3-methylpyridinium chloride ([3-mPyri 4 ] Cl) was used instead of 1-methyl-3-hexylimidazolium chloride.

[実施例8]
Ru3(CO)12の代わりに[RuCl2(CO)3]2を60mg用いた他は実施例3と同様に反応を行った。
[Example 8]
The reaction was carried out in the same manner as in Example 3 except that 60 mg of [RuCl 2 (CO) 3 ] 2 was used instead of Ru 3 (CO) 12 .

[実施例9]
Ru3(CO)12の代わりに[RuCl2(CO)3]2を60.0mg、Co2(CO)8を40.0mg用いた他は実施例3と同様の条件で反応を行った。
[Example 9]
The reaction was carried out under the same conditions as in Example 3 except that 60.0 mg of [RuCl 2 (CO) 3 ] 2 and 40.0 mg of Co 2 (CO) 8 were used instead of Ru 3 (CO) 12 .

[実施例10]
Ru3(CO)12の代わりに[RuCl2(CO)3]2を60.0mg、Rh(acac)(CO)2を60.0mg用いた他は実施例3と同様の条件で反応を行った。
[Example 10]
The reaction was carried out under the same conditions as in Example 3 except that [RuCl 2 (CO) 3 ] 2 was used at 60.0 mg and Rh (acac) (CO) 2 was used at 60.0 mg instead of Ru 3 (CO) 12. It was.

[参考例1]
内容積45mLのオートクレーブに、Ru3(CO)12を6.25mg、反応溶媒として1−メチル−3−エチルイミダゾリウムクロリドを200mg入れ、次いで二酸化炭素と水素、およびプロピレンガスをそれぞれ40気圧、20気圧、および5気圧(全圧65気圧)となるように圧入した後、温度を170℃に保ちながら10時間反応させた。反応終了後、得られた生成物をガスクロマトグラフィーにより定量分析した。
[Reference example 1]
In an autoclave with an internal volume of 45 mL, 6.25 mg of Ru 3 (CO) 12 and 200 mg of 1-methyl-3-ethylimidazolium chloride as a reaction solvent were placed, followed by carbon dioxide, hydrogen, and propylene gas at 40 atm and 20 atm, respectively. After press-fitting to atmospheric pressure and 5 atm (total pressure 65 atm), the reaction was carried out for 10 hours while maintaining the temperature at 170 ° C. After completion of the reaction, the obtained product was quantitatively analyzed by gas chromatography.

[参考例2]
Ru3(CO)12の代わりにCo2(CO)8を40mg用いた他は実施例3と同様に反応を行った。
[Reference example 2]
The reaction was carried out in the same manner as in Example 3 except that 40 mg of Co 2 (CO) 8 was used instead of Ru 3 (CO) 12 .

[参考例3]
Ru3(CO)12の代わりにRh(acac)(CO)2を60mg用いた他は実施例3と同様に反応を行った。
[Reference example 3]
The reaction was carried out in the same manner as in Example 3 except that 60 mg of Rh (acac) (CO) 2 was used instead of Ru 3 (CO) 12 .

結果を表1に示す。

Figure 2021010873
The results are shown in Table 1.
Figure 2021010873

なお、上記実施例及び参考例において使用した各試薬等の入手先は、以下のとおりである。
(1)WakosilC−200 (富士フイルム和光純薬工業株式会社)
(2)塩化メチレン (関東化学株式会社)
(3)Ru3(CO)12 (富士フイルム和光純薬工業株式会社)
(4)[RuCl2(CO)3]2 (STREM CHEMICALS社)
(5)Co(CO)8 (キシダ化学株式会社)
(6)Rh(acac)(CO)2 (STREM CHEMICALS社)
(7)[C6mim]Cl (東京化成工業株式会社)
(8)[C4mim]Cl (東京化成工業株式会社)
(9)[C2mim]Cl (東京化成工業株式会社)
(10)[P14]Cl (東京化成工業株式会社)
(11)[3−mPyri4]Cl (東京化成工業株式会社)
The sources of the reagents used in the above Examples and Reference Examples are as follows.
(1) Wakosil C-200 (Fuji Film Wako Pure Chemical Industries, Ltd.)
(2) Methylene chloride (Kanto Chemical Co., Inc.)
(3) Ru 3 (CO) 12 (Fuji Film Wako Pure Chemical Industries, Ltd.)
(4) [RuCl 2 (CO) 3 ] 2 (STREM CHEMICALS)
(5) Co (CO) 8 (Kishida Chemical Co., Ltd.)
(6) Rh (acac) (CO) 2 (STREM CHEMICALS)
(7) [C 6 mim] Cl (Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.)
(8) [C 4 mim] Cl (Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.)
(9) [C 2 mim] Cl (Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.)
(10) [P 14 ] Cl (Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.)
(11) [3-mPyri 4 ] Cl (Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.)

同一のルテニウム錯体化合物を用いた実施例1〜7および参考例1を対比することにより明らかなように、本発明の手法は、均一液相系の反応と比較し、同程度か、より高いヒドロホルミル化生成物収率を与える。特に[C2mim]Clを塩類として用いた場合(実施例3)、総ヒドロホルミル化生成物収率(ブタノール+ブチルアルデヒド)は60%以上となった。 As is apparent from the comparison of Examples 1-7 and Reference Example 1 using the same ruthenium complex compound, the method of the present invention is comparable to or higher than the reaction of a homogeneous liquid phase system. Gives the product yield. In particular, when [C 2 mim] Cl was used as a salt (Example 3), the total hydroformylation product yield (butanol + butyraldehyde) was 60% or more.

また、実施例9、10および参考例2、3より明らかなように、Co(CO)8、および、Rh(acac)(CO)2は、それぞれ単独で使用しても、二酸化炭素と水素によるヒドロホルミル化反応は起こらないが、[RuCl2(CO)3]2とCo(CO)8、または、[RuCl2(CO)3]2とRh(acac)(CO)2のように組み合わせて使用することにより、実施例3に匹敵する収率でヒドロホルミル化生成物を得ることができた。 Further, as is clear from Examples 9 and 10 and Reference Examples 2 and 3, Co (CO) 8 and Rh (acac) (CO) 2 are due to carbon dioxide and hydrogen even when used alone. Hydroformylation does not occur, but it is used in combination with [RuCl 2 (CO) 3 ] 2 and Co (CO) 8 or [RuCl 2 (CO) 3 ] 2 and Rh (acac) (CO) 2. By doing so, a hydroformylated product could be obtained in a yield comparable to that of Example 3.

本発明は、二酸化炭素を原料とするアルコール、および、アルデヒドの製造方法に関連する技術分野において有用である。 The present invention is useful in the technical fields related to alcohols made from carbon dioxide and methods for producing aldehydes.

Claims (15)

多孔質固体粒子の外表面および内表面の少なくとも一部に金属化合物、および融点が250℃以下の塩類の担持物を有する触媒組成物であって、
前記金属化合物が一種類である場合は、当該金属化合物は、ルテニウムカルボニル錯体化合物であり、
前記金属化合物が二種類である場合は、そのうちの一種類は、ルテニウムカルボニル錯体化合物であり、これと併用する他の一種類は、少なくとも一つのカルボニル配位子を有するイリジウムカルボニル錯体化合物、ロジウムカルボニル錯体化合物、コバルトカルボニル錯体化合物のうちの1つであり、
かつ前記触媒は、前記塩類の融点以上の温度で実施される二酸化炭素と水素により不飽和炭素結合を有する有機化合物をヒドロホルミル化してアルコール類、および/またはアルデヒド類を製造する反応に用いる触媒である、前記触媒組成物。
A catalyst composition comprising a metal compound on at least a part of the outer surface and the inner surface of the porous solid particles and a carrier of salts having a melting point of 250 ° C. or lower.
When the metal compound is one kind, the metal compound is a ruthenium carbonyl complex compound.
When there are two types of the metal compound, one of them is a ruthenium carbonyl complex compound, and the other type used in combination with this is an iridium carbonyl complex compound having at least one carbonyl ligand, rhodium carbonyl. It is one of a complex compound and a cobalt carbonyl complex compound.
Moreover, the catalyst is a catalyst used in a reaction for producing alcohols and / or aldehydes by hydroformylating an organic compound having an unsaturated carbon bond with carbon dioxide and hydrogen, which is carried out at a temperature equal to or higher than the melting point of the salts. , The catalyst composition.
前記金属化合物が一種類である場合は、当該金属化合物は、3以上のルテニウム原子の核を有するルテニウムカルボニル錯体化合物であり、
前記金属化合物が二種類である場合は、そのうちの一種類は、1以上のルテニウム原子の核を有するルテニウムカルボニル錯体化合物である、請求項1に記載の触媒組成物。
When the metal compound is one kind, the metal compound is a ruthenium carbonyl complex compound having a nucleus of three or more ruthenium atoms.
The catalyst composition according to claim 1, wherein when there are two types of the metal compound, one of them is a ruthenium carbonyl complex compound having a nucleus of one or more ruthenium atoms.
前記3以上のルテニウム原子の核を有するルテニウムカルボニル錯体化合物がRu3(CO)12、H2Ru4(CO)12、H2Ru6(CO)18のうちの1つである、請求項2に記載の触媒組成物。 2. The ruthenium carbonyl complex compound having a nucleus of three or more ruthenium atoms is one of Ru 3 (CO) 12 , H 2 Ru 4 (CO) 12 , and H 2 Ru 6 (CO) 18. The catalyst composition according to. 前記1以上のルテニウム原子の核を有するルテニウムカルボニル錯体化合物がRu3(CO)12、H2Ru4(CO)12、H2Ru6(CO)18、[RuCl2(CO)3]2のうちの1つである、請求項2に記載の触媒組成物。 The ruthenium carbonyl complex compounds having one or more ruthenium atom nuclei are Ru 3 (CO) 12 , H 2 Ru 4 (CO) 12 , H 2 Ru 6 (CO) 18 , [RuCl 2 (CO) 3 ] 2 . The catalyst composition according to claim 2, which is one of them. 前記金属化合物が二種類である場合の、1以上のルテニウム原子の核を有するルテニウムカルボニル錯体化合物と、これと併用する他の金属化合物の質量比は1:0.1〜10の範囲である、請求項2〜4のいずれか一項に記載の触媒組成物。 When there are two types of the metal compound, the mass ratio of the ruthenium carbonyl complex compound having one or more ruthenium atom nuclei to the other metal compound used in combination therewith is in the range of 1: 0.1 to 10. The catalyst composition according to any one of claims 2 to 4. 前記一種類または二種類の金属化合物と塩類の質量比は0.01:5〜0.1の範囲である、請求項1〜5のいずれか一項に記載の触媒組成物。 The catalyst composition according to any one of claims 1 to 5, wherein the mass ratio of the one or two kinds of metal compounds and salts is in the range of 0.01: 5 to 0.1. 前記多孔質固体粒子が、シリカ、アルミナ、ゼオライト、チタニア、または炭素から成る群から選ばれる少なくとも1種の粒子である、請求項1〜6のいずれか一項に記載の触媒組成物。 The catalyst composition according to any one of claims 1 to 6, wherein the porous solid particles are at least one kind of particles selected from the group consisting of silica, alumina, zeolite, titania, and carbon. 前記塩類のアニオン成分が、ハロゲン化物イオン、アセテートアニオン、トリフルオロアセテートアニオン、メタンスルホネートアニオン、トリフルオロメタンスルホネートアニオン、ビストリフルオロメタンスルホニルアミドアニオン、テトラフルオロボレートアニオン、ヘキサフルオロホスホネートアニオン、およびジシアノアミドアニオンから成る群から選ばれる少なくとも1種のアニオンを含む、請求項1〜7のいずれか一項に記載の触媒組成物。 The anion components of the salts are from halide ions, acetate anions, trifluoroacetate anions, methanesulfonate anions, trifluoromethanesulfonate anions, bistrifluoromethanesulfonylamide anions, tetrafluoroborate anions, hexafluorophosphonate anions, and dicyanoamide anions. The catalyst composition according to any one of claims 1 to 7, which comprises at least one anion selected from the group consisting of. 前記塩類のアニオン成分が、ハロゲン化物イオン、アセテートアニオン、トリフルオロアセテートアニオン、テトラフルオロボレートアニオン、および、ヘキサフルオロホスホネートアニオンから成る群から選ばれる少なくとも1種のアニオンを含む、請求項8に記載の触媒組成物。 8. The anion component of the salts comprises at least one anion selected from the group consisting of halide ions, acetate anions, trifluoroacetate anions, tetrafluoroborate anions, and hexafluorophosphonate anions. Catalyst composition. 前記塩類のカチオン成分がイミダゾリウムカチオン、アンモニウムカチオン、ピリジニウムカチオン、ピロリジニウムカチオン、ピペリジニウムカチオン、スルホニウムカチオン、モルホリニウムカチオン、およびホスホニウムカチオンから成る群から選ばれる少なくとも1種のカチオンである、請求項1〜9のいずれか一項に記載の触媒組成物。 The cation component of the salts is at least one cation selected from the group consisting of imidazolium cation, ammonium cation, pyridinium cation, pyrrolidinium cation, piperidinium cation, sulfonium cation, morpholinium cation, and phosphonium cation. , The catalyst composition according to any one of claims 1 to 9. 前記多孔質固体粒子は、比表面積が80m2/g以上である、請求項1〜10のいずれか一項に記載の触媒組成物。 The catalyst composition according to any one of claims 1 to 10, wherein the porous solid particles have a specific surface area of 80 m 2 / g or more. 前記多孔質固体粒子は、平均粒子径が、0.1〜1000μmの範囲である、請求項1〜11のいずれか一項に記載の触媒組成物。 The catalyst composition according to any one of claims 1 to 11, wherein the porous solid particles have an average particle diameter in the range of 0.1 to 1000 μm. 請求項1〜12のいずれか一項に記載の触媒組成物の存在下、250℃以下、かつ前記塩類の融点以上の温度において、二酸化炭素と水素により不飽和炭素結合を有する有機化合物をヒドロホルミル化してアルコール類、および/またはアルデヒド類を生成させる、アルコール類、および/またはアルデヒド類の製造方法。 In the presence of the catalyst composition according to any one of claims 1 to 12, an organic compound having an unsaturated carbon bond is hydroformylated with carbon dioxide and hydrogen at a temperature of 250 ° C. or lower and higher than the melting point of the salts. A method for producing alcohols and / or aldehydes, which produces alcohols and / or aldehydes. 前記反応は、溶媒の不存在下で行う、請求項13に記載の方法。 13. The method of claim 13, wherein the reaction is carried out in the absence of a solvent. 前記反応が、80℃以上の温度で行われる、請求項13または14に記載の方法。 13. The method of claim 13 or 14, wherein the reaction is carried out at a temperature of 80 ° C. or higher.
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