JP2516815B2 - Method for producing lactones - Google Patents

Method for producing lactones

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JP2516815B2
JP2516815B2 JP1206719A JP20671989A JP2516815B2 JP 2516815 B2 JP2516815 B2 JP 2516815B2 JP 1206719 A JP1206719 A JP 1206719A JP 20671989 A JP20671989 A JP 20671989A JP 2516815 B2 JP2516815 B2 JP 2516815B2
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明はラクトン類の製造法に関するものである。詳
しくは、ジカルボン酸、ジカルボン酸無水物及び/又は
ジカルボン酸エステルを液相で水素化することによりラ
クトン類を製造する方法の改良に関するものである。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for producing lactones. More specifically, the present invention relates to an improvement in a method for producing a lactone by hydrogenating a dicarboxylic acid, a dicarboxylic acid anhydride and / or a dicarboxylic acid ester in a liquid phase.

(従来の技術) ジカルボン酸、ジカルボン酸無水物及び/又はジカル
ボン酸エステルを水素化してラクトン類を製造する方法
は古くから検討されており、これまでに多数の提案がな
されている。例えば触媒として、ニッケル系触媒(特公
昭43−6947号公報)、コバルト系触媒(特開昭51−9505
7号公報)、銅−クロム系触媒(特公昭38−20119号公
報)、銅−亜鉛系触媒(特公昭42−14463号公報)等を
使用して、固定床又は懸濁液相により水素化反応を行な
う方法が知られている。
(Prior Art) A method for producing a lactone by hydrogenating a dicarboxylic acid, a dicarboxylic acid anhydride and / or a dicarboxylic acid ester has been studied for a long time, and many proposals have been made so far. For example, as a catalyst, a nickel-based catalyst (Japanese Patent Publication No. 43-6947), a cobalt-based catalyst (JP-A-51-9505)
No. 7), a copper-chromium catalyst (Japanese Patent Publication No. 38-20119), a copper-zinc catalyst (Japanese Patent Publication No. 42-14463), etc. for hydrogenation in a fixed bed or suspension phase. Methods for carrying out the reaction are known.

一方、均一系のルテニウム系触媒を使用して上記の水
素化反応を行なう方法も知られ、例えば米国特許395782
7号には、[RuXn(PR1R2R3)xLy]型のルテニウム系触
媒を使用し40〜400psiの加圧下で水素化してラクトン類
を製造する方法が記載され、また米国特許4485246号に
は、同様の触媒による水素化反応を有機アミンの存在下
で行なうことが記載されている。
On the other hand, a method of carrying out the above hydrogenation reaction using a homogeneous ruthenium-based catalyst is also known, for example, US Pat.
No. 7 describes a method for producing lactones by hydrogenating under pressure of 40 to 400 psi using a [RuXn (PR 1 R 2 R 3 ) xLy] type ruthenium-based catalyst, and US Pat. No. 4,485,246. Describes that a similar catalytic hydrogenation reaction is carried out in the presence of an organic amine.

(発明が解決しようとする課題) しかしながら、上記のニッケル系触媒、コバルト系触
媒、銅−クロム系触媒、銅−亜鉛系触媒等の固体触媒を
使用する従来の方法は、反応条件が数十気圧以上の苛酷
な条件の採用は避けられないという問題点があった。一
方、上記均一系のルテニウム系触媒を使用する方法は、
比較的温和な条件下で水素化反応が進行するという特徴
がある半面、触媒活性がやや低水準であるうえ、触媒寿
命が短かく、またハロゲンを使用しているため反応装置
の腐食が生ずるという問題がある。
(Problems to be Solved by the Invention) However, in the conventional method using a solid catalyst such as the above nickel-based catalyst, cobalt-based catalyst, copper-chromium-based catalyst, copper-zinc-based catalyst, the reaction condition is several tens of atmospheres. However, there is a problem that it is inevitable to adopt the above severe conditions. On the other hand, the method of using the homogeneous ruthenium-based catalyst,
While the hydrogenation reaction proceeds under relatively mild conditions, the catalyst activity is rather low, the catalyst life is short, and the use of halogen causes corrosion of the reactor. There's a problem.

そこで本出願人は、先に触媒としてルテニウム、有機
ホスフィン及びpKa値が2より小さい酸の共役塩基を含
有するルテニウム系触媒を使用し、液相で水素化する方
法を提案した(特開平1−25771号公報)。この方法で
は、高活性なルテニウム触媒を使用するので、温和な条
件下で良好に水素化反応を行うことができるが、ジカル
ボン酸、ジカルボン酸無水物及び/又はジカルボン酸エ
ステルを原料として水素化反応を行なった場合、反応帯
域で分解あるいは重縮合等による高沸点成分が生成し、
ラクトン類の収率が低下する欠点があった。
Therefore, the present applicant previously proposed a method of hydrogenating in a liquid phase using a ruthenium-based catalyst containing ruthenium, an organic phosphine, and a conjugate base of an acid having a pKa value of less than 2 as a catalyst (JP-A-1- 25771 publication). In this method, since a highly active ruthenium catalyst is used, the hydrogenation reaction can be satisfactorily carried out under mild conditions, but the hydrogenation reaction can be performed using dicarboxylic acid, dicarboxylic acid anhydride and / or dicarboxylic acid ester as a raw material. When the reaction is carried out, a high boiling point component is generated in the reaction zone due to decomposition or polycondensation,
There is a drawback that the yield of lactones decreases.

本発明は、ルテニウム触媒を使用する方法の上述の問
題点を解決し、ジカルボン酸、ジカルボン酸無水物及び
/又はジカルボン酸エステルから、工業的有利にラクト
ン類を製造することを目的とするものである。
The present invention aims to solve the above-mentioned problems of the method using a ruthenium catalyst and to industrially advantageously produce a lactone from a dicarboxylic acid, a dicarboxylic acid anhydride and / or a dicarboxylic acid ester. is there.

(課題を解決するための手段) 本発明者等は上記の目的を達成するために検討の結
果、ルテニウム触媒を使用してジカルボン酸、ジカルボ
ン酸無水物及び/又はジカルボン酸エステルを液相で水
素化することによりラクトン類を製造する場合に、水素
化反応帯域におけるジカルボン酸無水物の濃度を特定割
合以下の保持すると、ラクトン類の収率が向上するばか
りでなく、触媒の水素化活性の向上にも効果があること
を見出し、本発明に到達した。即ち、本発明の要旨は、
ジカルボン酸、ジカルボン酸無水物及び/又はジカルボ
ン酸エステルをルテニウム触媒の存在下液相で水素化す
ることによりラクトン類を製造する方法において、水素
化反応帯域におけるジカルボン酸無水物の濃度を3重量
%以下に保持することを特徴とするラクトン類の製造法
に存する。
(Means for Solving the Problems) As a result of studies to achieve the above object, the present inventors have found that a ruthenium catalyst is used to hydrogenate a dicarboxylic acid, a dicarboxylic acid anhydride and / or a dicarboxylic acid ester in a liquid phase. If the concentration of dicarboxylic acid anhydride in the hydrogenation reaction zone is maintained at a specific ratio or lower in the case of producing lactones by oxidization, not only the yield of lactones is improved but also the hydrogenation activity of the catalyst is improved. The inventors have found that it is also effective and have reached the present invention. That is, the gist of the present invention is
In the method for producing a lactone by hydrogenating a dicarboxylic acid, a dicarboxylic acid anhydride and / or a dicarboxylic acid ester in a liquid phase in the presence of a ruthenium catalyst, the concentration of the dicarboxylic acid anhydride in the hydrogenation reaction zone is 3% by weight. It exists in the manufacturing method of the lactone characterized by holding below.

本発明を詳細に説明するに、本発明における原料物質
としては、炭素数3〜7の飽和又は不飽和のジカルボン
酸、それ等の無水物、もしくはそれ等のジカルボン酸の
エステルが挙げられ、エステルとしては低級アルキルエ
ステルが好ましい。具体的には例えば、マレイン酸、フ
マール酸、コハク酸、無水マレイン酸、無水コハク酸、
マレイン酸ジメチル、フマール酸ジエチル、コハク酸−
ジ−n−ブチル等が使用される。
To explain the present invention in detail, examples of the raw material in the present invention include saturated or unsaturated dicarboxylic acids having 3 to 7 carbon atoms, anhydrides thereof, or esters of dicarboxylic acids thereof. Is preferably a lower alkyl ester. Specifically, for example, maleic acid, fumaric acid, succinic acid, maleic anhydride, succinic anhydride,
Dimethyl maleate, diethyl fumarate, succinic acid-
Di-n-butyl or the like is used.

本発明に使用されるルテニウム触媒としては特に限定
されないが、例えば(イ)ルテニウム、(ロ)有機ホス
フィン及び(ハ)pKaが2より小さい酸の共役塩基を含
有するルテニウム系触媒、あるいはこのルテニウム系触
媒に更に(ニ)中性配位子を含有させた触媒が好適に使
用される。
The ruthenium catalyst used in the present invention is not particularly limited, but includes, for example, (a) ruthenium, (b) an organic phosphine, and (c) a ruthenium catalyst containing a conjugate base of an acid having a pKa of less than 2, or a ruthenium catalyst. A catalyst in which (d) a neutral ligand is further contained in the catalyst is preferably used.

本発明は、上述のジカルボン酸、ジカルボン酸無水物
及び/又はジカルボン酸エステルを上記ルテニウム触媒
の存在下に液相で水素化してラクトン類を製造する際
に、水素化反応帯域におけるジカルボン酸無水物の濃度
を3重量%以下、好ましくは2重量%以下に保持するこ
とを骨子とするものである。このためには、例えば溶媒
を用いて希釈したり、あるいは触媒濃度を高くして、水
素化反応帯域におけるジカルボン酸無水物の濃度が3重
量%以下になるようにする方法等が採られる。このよう
な方法により、原料物質の分解あるいは重縮合に基づく
高沸点物質の生成が抑制されて、ラクトン類の収率が向
上するばかりではなく、触媒の水素化活性の向上が認め
られる。
The present invention provides a dicarboxylic acid anhydride in a hydrogenation reaction zone when producing a lactone by hydrogenating the above-mentioned dicarboxylic acid, dicarboxylic acid anhydride and / or dicarboxylic acid ester in a liquid phase in the presence of the ruthenium catalyst. The main idea is to keep the concentration of 3% by weight or less, preferably 2% by weight or less. For this purpose, for example, a method of diluting with a solvent or increasing the catalyst concentration so that the concentration of the dicarboxylic acid anhydride in the hydrogenation reaction zone is 3% by weight or less is adopted. By such a method, the production of high-boiling substances due to the decomposition or polycondensation of the raw materials is suppressed, and not only the yield of lactones is improved but also the hydrogenation activity of the catalyst is improved.

以下に本発明をさらに詳細に説明する。 The present invention will be described in more detail below.

本発明における前示(イ)ルテニウム、(ロ)有機ホ
スフィン及び(ハ)pKa値が2より小さい酸の共役塩基
を含有し、場合により中性配位子を含有していてもよい
ルテニウム触媒の詳細は次の通りである。
In the present invention, a ruthenium catalyst containing (a) ruthenium, (b) an organic phosphine, and (c) a conjugate base of an acid having a pKa value of less than 2 and optionally a neutral ligand is shown. Details are as follows.

(イ)ルテニウム: ルテニウムとしては、金属ルテニウム及びルテニウム
化合物の何れも使用することができる。ルテニウム化合
物としては、ルテニウムの酸化物、ハロゲン化物、水酸
化物、無機酸塩、有機酸塩又は錯化合物が使用され、具
体的には例えば、二酸化ルテニウム、四酸化ルテニウ
ム、二水酸化ルテニウム、塩化ルテニウム、臭化ルテニ
ウム、ヨウ化ルテニウム、硝酸ルテニウム、酢酸ルテニ
ウム、トリス(アセチルアセトン)ルテニウム、ヘキサ
クロロルテニウム酸ナトリウム、テトラカルボニルルテ
ニウム酸ジカリウム、ペンタカルボニルルテニウム、シ
クロペンタジエニルジカユボニルルテニウム、ジブロモ
トリカルボニルルテニウム、クロロトリス(トリフェニ
ルホスフィン)ヒドリドルテニウム、ビス(トリ−n−
ブチルホスフィン)トリカルボニルルテニウム、ドデカ
カルボニルトリルテニウム、テトラヒドリドデカカルボ
ニルテトラルテニウム、オクタデカカルボニルヘキサル
テニウム酸ジセシウム、ウンデカカルボニルヒドリドト
リルテニウム酸テトラフェニルホスホニウム等が挙げら
れる。これ等の金属ルテニウム及びルテニウム化合物の
使用量は、反応溶液1ニットル中のルテニウムとして0.
0001〜100ミリモル、好ましくは0.001〜10ミリモルであ
る。
(A) Ruthenium: As ruthenium, both metal ruthenium and ruthenium compounds can be used. As the ruthenium compound, ruthenium oxide, halide, hydroxide, inorganic acid salt, organic acid salt or complex compound is used, and specifically, for example, ruthenium dioxide, ruthenium tetroxide, ruthenium dihydroxide, chloride. Ruthenium, ruthenium bromide, ruthenium iodide, ruthenium nitrate, ruthenium acetate, tris (acetylacetone) ruthenium, sodium hexachlororuthenate, dipotassium tetracarbonyl ruthenate, pentacarbonyl ruthenium, cyclopentadienyl dicavonyl ruthenium, dibromotricarbonyl ruthenium , Chlorotris (triphenylphosphine) hydrido ruthenium, bis (tri-n-
Butylphosphine) tricarbonylruthenium, dodecacarbonyltriruthenium, tetrahydridodecacarbonyltetraruthenium, octadecacarbonylhexaruthenate dicesium, undecacarbonylhydridotriruthenate tetraphenylphosphonium and the like. The amount of these metal ruthenium and ruthenium compounds used was 0.
It is 0001 to 100 mmol, preferably 0.001 to 10 mmol.

(ロ)有機ホスフィン: 有機ホスフィンは、主触媒である(イ)のルテニウム
の電子状態を制御したり、ルテニウムの活性状態を安定
化するのに寄与するものと考えられる。有機ホスフィン
の具体例としては、トリ−n−オクチルホスフィン、ト
リ−n−ブチルホスフィン、ジメチル−n−オクチルホ
スフィン等のトリアルキルホスフィン類、トリシクロヘ
キシルホスフィンのようなトリシクロアルキルホスフィ
ン類、トリフェニルホスフィンのようなトリアリールホ
スフィン類、ジメチルフェニルホスフィンのようなアル
キルアリールホスフィン類、1,2−ビス(ジフェニルホ
スフィノ)エタンのような多官能性ホスフィン類が挙げ
られる。有機ホスフィンの使用量は通常、ルテニウム1
モルに対して、0.1〜1000モル程度、好ましくは1〜100
モルである。また、有機ホスフィンは、それ自体単独
で、あるいはルテニウム触媒との複合体の形で、反応系
の供給することができる。
(B) Organic phosphine: It is considered that the organic phosphine contributes to controlling the electronic state of ruthenium of (a) which is the main catalyst and stabilizing the active state of ruthenium. Specific examples of the organic phosphine include trialkylphosphines such as tri-n-octylphosphine, tri-n-butylphosphine and dimethyl-n-octylphosphine, tricycloalkylphosphines such as tricyclohexylphosphine, triphenylphosphine. Such as triarylphosphines, alkylarylphosphines such as dimethylphenylphosphine, and polyfunctional phosphines such as 1,2-bis (diphenylphosphino) ethane. The amount of organic phosphine used is usually 1
With respect to mol, about 0.1 to 1000 mol, preferably 1 to 100
Is a mole. Further, the organic phosphine can be supplied to the reaction system by itself or in the form of a complex with a ruthenium catalyst.

(ハ)pKa値が2より小さい酸の共役塩基: pKa値が2より小さい酸の共役塩基は、ルテニウム触
媒の付加的促進剤として作用し、触媒調製中又は反応系
中において、pKa値が2より小さい酸の共役塩基を生成
するものであればよく、その供給形態としては、pKa値
が2より小さいブレンステッド酸又はその各種の塩等が
用いられる。具体的には例えば、硫酸、亜硫酸、硝酸、
亜硝酸、過塩素産、燐酸、ホウフッ化水素酸、ヘキサフ
ルオロ燐酸、タングステン酸、燐モリブデン酸、燐タン
グステン酸、シリコンタングステン酸、ポリケイ酸、フ
ルオロスルホン酸等の無機酸類、トリクロロ酢酸、ジク
ロロ酢酸、トリフルオロ酢酸、メタンスルホン酸、トリ
フルオロメタンスルホン酸、ラウリルスルホン酸、ベン
ゼンスルホン酸、p−トリエンスルホン酸等の有機酸、
あるいはこれ等の酸のアンモニウム塩、ホスホニウム塩
が挙げられる。また、これ等の酸の共役塩基が反応系で
生成すると考えられる酸誘導体、例えば酸ハロゲン化
物、酸無水物、エステル、酸アミド等の形で添加しても
同様の効果が得られる。これ等の酸又はその塩の使用量
は、ルテニウム1モルに対して0.01〜1000モル、好まし
くは0.1〜100モル、更に好ましくは0.5〜20モルの範囲
である。
(C) Conjugate base of acid with pKa value less than 2: The conjugate base of acid with pKa value less than 2 acts as an additional promoter of ruthenium catalyst and has pKa value of 2 or less during catalyst preparation or reaction system. Any acid capable of producing a conjugate base of a smaller acid may be used, and as a supply form thereof, a Bronsted acid having a pKa value of less than 2 or various salts thereof is used. Specifically, for example, sulfuric acid, sulfurous acid, nitric acid,
Inorganic acids such as nitrous acid, perchloric acid, phosphoric acid, borofluoric acid, hexafluorophosphoric acid, tungstic acid, phosphomolybdic acid, phosphotungstic acid, silicon tungstic acid, polysilicic acid, fluorosulfonic acid, trichloroacetic acid, dichloroacetic acid, Organic acids such as trifluoroacetic acid, methanesulfonic acid, trifluoromethanesulfonic acid, laurylsulfonic acid, benzenesulfonic acid and p-trienesulfonic acid,
Alternatively, ammonium salts and phosphonium salts of these acids can be mentioned. Further, the same effect can be obtained even if the conjugate base of these acids is added in the form of an acid derivative, such as an acid halide, an acid anhydride, an ester or an acid amide, which is considered to be produced in the reaction system. The amount of these acids or salts thereof used is in the range of 0.01 to 1000 mol, preferably 0.1 to 100 mol, and more preferably 0.5 to 20 mol, relative to 1 mol of ruthenium.

上記(イ)、(ロ)及び(ハ)の成分の外に、場合に
より含有することができる(ニ)中性配位子としては、
水素、エチレン、プロピレン、ブテン、シクロペンテ
ン、シクロヘキセン、ブタジエン、シクロペンタジエ
ン、シクロオクタジエン、ノルボナジエン等のオレフィ
ン類、一酸化炭素、ジエチルエーテル、アニソール、ジ
オキサン、テトラヒドロフラン、アセトン、アセトフェ
ノン、ベンゾフェノン、シクロヘキサノン、プロピオン
酸、カプロン酸、酪酸、安息香酸、酢酸エチル、酢酸ア
リル、安息香酸ベンジル、ステアリン酸ベンジル等の含
酸素化合物、酸化窒素、アセトニトリル、プロピオニト
リル、ベンゾニトリル、シクロヘキシルイソニトリル、
ブチルアミン、アニリン、トルイジン、トリエチルアミ
ン、ピロール、ピリジン、N−メチルホルムアミド、ア
セトアミド、1,1,3,3−テトラメチル尿素、N−メチル
ピロリドン、カプロラクタム、ニトロメタン等の含窒素
化合物、二硫化炭素、n−ブチルメルカプタン、チオフ
ェノール、ジメチルスルフィド、ジメチルジスルフィ
ド、チオフェン、ジメチルスルホキシド、ジフェニルス
ルホキシド等の含硫黄化合物、トリブチルホスフィンオ
キシド、エチルジフェニルホスフィンオキシド、トリフ
ェニルホスフィンオキシド、ジエチルフェニルホスフィ
ネート、ジフェニルメチルホスフィネート、ジフェニル
エチルホスフィネート、o,o−ジメチルメチルホスホノ
チオレート、トリエチルホスファイト、トリフェニルホ
スファイト、トリエチルホスフェート、トリフェニルホ
スフェート、ヘキサメチルホスホリックトリアミド等の
有機ホスフィン以外の含隣化合物が挙げられる。
In addition to the components (a), (b) and (c) above, (d) a neutral ligand which may be optionally contained,
Olefins such as hydrogen, ethylene, propylene, butene, cyclopentene, cyclohexene, butadiene, cyclopentadiene, cyclooctadiene, norbonadiene, carbon monoxide, diethyl ether, anisole, dioxane, tetrahydrofuran, acetone, acetophenone, benzophenone, cyclohexanone, propionic acid , Caproic acid, butyric acid, benzoic acid, ethyl acetate, allyl acetate, benzyl benzoate, oxygen-containing compounds such as benzyl stearate, nitric oxide, acetonitrile, propionitrile, benzonitrile, cyclohexylisonitrile,
Butylamine, aniline, toluidine, triethylamine, pyrrole, pyridine, N-methylformamide, acetamide, 1,1,3,3-tetramethylurea, N-methylpyrrolidone, caprolactam, nitrogen-containing compounds such as nitromethane, carbon disulfide, n -Sulfur-containing compounds such as butyl mercaptan, thiophenol, dimethyl sulfide, dimethyl disulfide, thiophene, dimethyl sulfoxide, diphenyl sulfoxide, tributylphosphine oxide, ethyldiphenylphosphine oxide, triphenylphosphine oxide, diethylphenylphosphinate, diphenylmethylphosphinate, Diphenylethylphosphinate, o, o-dimethylmethylphosphonothiolate, triethylphosphite, triphenylphosphite, triethylphosphite Neighboring compounds other than organic phosphines such as sulfate, triphenyl phosphate, and hexamethylphosphoric triamide can be mentioned.

本発明の方法は、特に溶媒を使用せず、原料物質自体
を溶媒として実施することができるが、原料物質以外に
他の溶媒を使用することもできる。
The method of the present invention can be carried out by using the raw material itself as a solvent without using a solvent, but it is also possible to use another solvent other than the raw material.

このような溶媒としては、例えばジエチルエーテル、
アニソール、テトラヒドロフラン、エチレングリコール
ジエチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエ
ーテル、ジオキサン等のエーテル類;アセトン、メチル
エチルケトン、アセトフェノン等のケトン類;メタノー
ル、エタノール、n−ブタノール、ベンジンアルコー
ル、エチレングリコール、ジエチレングリコール等のア
ルコール類;フェノール類;ギ酸、酢酸、プロピオン
酸、トルイル酸等のカルボン酸類;酢酸メチル、酢酸n
−ブチル、安息香酸ベンジル等のエステル類;ベンゼ
ン、トルエン、エチルベンゼン、テトラリン等の芳香族
炭化水素;n−ヘキサン、n−オクタン、シクロヘキサン
等の脂肪族炭化水素;ジクロロメタン、トリクロロエタ
ン、クロロベンゼン等のハロゲン化炭化水素;ニトロメ
タン、ニトロベンゼン等のニトロ化炭化水素;N,N−ジメ
チルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−
メチルピロリドン等のカルボン酸アミド;ヘキサメチル
リン酸トリアミド、N,N,N',N'−テトラエチルスルファ
ミド等のその他のアミド類;N,N'−ジメチルイミドゾリ
ドン、N,N,N,N−テトラメチル尿素等の尿素類;ジメチ
ルスルホン、テトラメチレンスルホン等のスルホン類;
ジメチルスルホキシド、ジフェニルスルホキシド等のス
ルホキシド類;γ−ブチロラクトン、ε−カプロラクト
ン等のラクトン類;トリグライム(トリエチレングリコ
ールジメチルエーテル)、テトラグライム(テトラエチ
レングリコールジメチルエーテル)、18−クラウン−6
等のポリエーテル類、アセトニトリル、ベンゾニトリル
等のニトリル類;ジメチルカーボネート、エチレンカー
ボネート等の炭酸エステル類が挙げられる。
Examples of such a solvent include diethyl ether,
Ethers such as anisole, tetrahydrofuran, ethylene glycol diethyl ether, triethylene glycol dimethyl ether and dioxane; ketones such as acetone, methyl ethyl ketone and acetophenone; alcohols such as methanol, ethanol, n-butanol, benzine alcohol, ethylene glycol and diethylene glycol; Phenols; carboxylic acids such as formic acid, acetic acid, propionic acid, toluic acid; methyl acetate, acetic acid n
-Esters such as butyl and benzyl benzoate; aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene, ethylbenzene and tetralin; aliphatic hydrocarbons such as n-hexane, n-octane and cyclohexane; halogenation of dichloromethane, trichloroethane, chlorobenzene and the like Hydrocarbons; Nitrated hydrocarbons such as nitromethane and nitrobenzene; N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, N-
Carboxylic acid amides such as methylpyrrolidone; Other amides such as hexamethylphosphoric triamide, N, N, N ', N'-tetraethylsulfamide; N, N'-dimethylimidozolidone, N, N, N , N-tetramethylurea and other ureas; dimethyl sulfone, tetramethylene sulfone and other sulfones;
Sulfoxides such as dimethyl sulfoxide and diphenyl sulfoxide; Lactones such as γ-butyrolactone and ε-caprolactone; triglyme (triethylene glycol dimethyl ether), tetraglyme (tetraethylene glycol dimethyl ether), 18-crown-6
And the like, nitriles such as acetonitrile and benzonitrile, and carbonic acid esters such as dimethyl carbonate and ethylene carbonate.

本発明の方法により、水素化反応を行うには、反応容
器に、原料物質、前記の触媒成分及び所望により溶媒を
導入し、これに水素を導入する。水素は、窒素あるいは
二酸化炭素等の反応に不活性なガスで希釈されたもので
あってもよい。反応温度は通常50〜250℃、好ましくは1
00〜200℃である。反応系内の水素分圧は特に限られる
ものではないが、工業的実施上は通常0.1〜100kg/cm2
好ましくは1〜50kg/cm2である。反応は回分方式及び連
続方式の何れでも実施することができる。回分方式の場
合の所要反応時間は通常1〜20時間である。反応生成液
から蒸留、抽出等の通常の分離精製手段により目的物で
あるラクトン類を採取することができる。また蒸留残渣
は触媒成分として反応系に循環される。
In order to carry out the hydrogenation reaction by the method of the present invention, the raw material, the above-mentioned catalyst component and optionally a solvent are introduced into a reaction vessel, and hydrogen is introduced therein. Hydrogen may be diluted with a reaction-inert gas such as nitrogen or carbon dioxide. The reaction temperature is usually 50 to 250 ° C, preferably 1
It is from 00 to 200 ° C. The hydrogen partial pressure in the reaction system is not particularly limited, but in industrial practice, it is usually 0.1 to 100 kg / cm 2 ,
It is preferably 1 to 50 kg / cm 2 . The reaction can be carried out in either a batch system or a continuous system. In the case of the batch system, the required reaction time is usually 1 to 20 hours. The desired lactone can be collected from the reaction product solution by a usual separation and purification means such as distillation and extraction. The distillation residue is circulated in the reaction system as a catalyst component.

(実施例) 以下本発明を実施例及び比較例について更に詳細に説
明するが、本発明はその要旨を超えない限りこれ等に実
施例の限定されるものではない。
(Examples) Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples and Comparative Examples, but the present invention is not limited to these examples unless the gist thereof is exceeded.

実施例1 触媒液の調製: 0.039重量%のルテニウムアセチルアセトナート、0.3
7重量%のトリオクチルホスフィン及び0.16重量%のp
−トルエンスルホン酸をトリエチレングリコールジメチ
ルエーテルに溶解し、200℃で2時間加熱処理して触媒
液を調製した。
Example 1 Preparation of catalyst liquid: 0.039% by weight of ruthenium acetylacetonate, 0.3
7% by weight trioctylphosphine and 0.16% by weight p
-Toluenesulfonic acid was dissolved in triethylene glycol dimethyl ether and heat-treated at 200 ° C for 2 hours to prepare a catalyst solution.

水素化反応: 第1図に示す流通型反応設備を使用して水素化反応を
実施した。第1図において、1は反応器、2は触媒容
器、3は圧縮機、4は原料容器、5は気液分離器、6は
蒸留塔である。
Hydrogenation reaction: The hydrogenation reaction was carried out using the flow-type reaction equipment shown in FIG. In FIG. 1, 1 is a reactor, 2 is a catalyst container, 3 is a compressor, 4 is a raw material container, 5 is a gas-liquid separator, and 6 is a distillation column.

触媒液を触媒容器2から2500g/hrの流量で反応器1に
供給し、水素ガスを圧縮機3より8Nm3/hrの流量で反応
器1に供給し、反応器1の圧力を40kg/cm2G、温度を205
℃に加熱保持した。一方、無水コハク酸80重量%及びγ
−ブチロラクトン20重量%からなる原料液を、原料容器
4から200g/hrの流量で連続的に反応器1に供給して水
素化反応を行った。
The catalyst liquid is supplied from the catalyst container 2 to the reactor 1 at a flow rate of 2500 g / hr, the hydrogen gas is supplied from the compressor 3 to the reactor 1 at a flow rate of 8 Nm 3 / hr, and the pressure of the reactor 1 is 40 kg / cm. 2 G, temperature 205
Heated and maintained at ° C. On the other hand, 80% by weight of succinic anhydride and γ
A raw material liquid containing 20% by weight of butyrolactone was continuously supplied from the raw material container 4 to the reactor 1 at a flow rate of 200 g / hr to carry out the hydrogenation reaction.

反応混合物は気液分離器5に導入して気液分離し、ガ
スは圧縮機3に循環し一部をパージした。ガス分離後の
反応生成液は蒸留塔6に送給して、塔頂から生成γ−ブ
チロラクトン及び水を蒸留分離し、触媒液は塔底から抜
出して触媒容器2に循環した。
The reaction mixture was introduced into the gas-liquid separator 5 for gas-liquid separation, and the gas was circulated through the compressor 3 to partially purge it. The reaction product liquid after gas separation was sent to the distillation column 6 to separate the produced γ-butyrolactone and water from the column top by distillation, and the catalyst liquid was extracted from the column bottom and circulated in the catalyst container 2.

このような方法により15日間反応を継続し、生成物を
ガスクロマトグラフィーにより分析したところ、後半
(反応開始後10〜15日)におけるγ−ブチロラクトンの
収率は98.8%であった。また、反応期間中における反応
器1中の無水コハク酸濃度は1.1重量%であった。更
に、無水コハク酸の反応速度定数は1.9hr-1であった。
When the reaction was continued for 15 days by such a method and the product was analyzed by gas chromatography, the yield of γ-butyrolactone in the latter half (10 to 15 days after the start of the reaction) was 98.8%. The succinic anhydride concentration in the reactor 1 during the reaction period was 1.1% by weight. Furthermore, the reaction rate constant of succinic anhydride was 1.9 hr -1 .

実施例2〜3及び比較例1〜2 実施例1において使用した原材液の供給量(200g/h
r)を、表1に示す種々の量に変えた以外は、実施例1
と全く同様に反応を行った。その結果を表1に示す。
Examples 2-3 and Comparative Examples 1-2 Feed amount of raw material liquid used in Example 1 (200 g / h
Example 1 except that r) was changed to various amounts shown in Table 1.
The reaction was carried out in exactly the same manner as. Table 1 shows the results.

実施例4 実施例1において使用した触媒液の代わりに、 0.12重量%のルテニウムアセチルアセトナート、1.11
重量%のトリオクチルホスフィン及び0.49重量%のp−
トルエンスルホン酸をトリエチレンリコールジメチルエ
ーテルに溶解し、200℃で2時間加熱処理して調製した
触媒液を使用し、かつ実施例1において使用した原料液
の供給量を400g/hrとし、その他は実施例1と全く同様
に反応を行った。その結果γ−ブチロラクトンの収率は
98%であり、反応期間中における反応器1中の無水コハ
ク酸濃度は1.1重量%であった。また無水コハク酸の反
応速度定数は5.2hr-1であった。
Example 4 Instead of the catalyst liquid used in Example 1, 0.12% by weight of ruthenium acetylacetonate, 1.11
Wt% trioctylphosphine and 0.49 wt% p-
Toluene sulfonic acid was dissolved in triethylene recall dimethyl ether, a catalyst solution prepared by heating at 200 ° C. for 2 hours was used, and the feed rate of the raw material solution used in Example 1 was 400 g / hr. The reaction was carried out exactly as in Example 1. As a result, the yield of γ-butyrolactone was
98%, and the succinic anhydride concentration in the reactor 1 during the reaction period was 1.1% by weight. The reaction rate constant of succinic anhydride was 5.2 hr -1 .

比較例3 実施例1において使用した触媒液の代わりに、 0.019重量%のルテニウムアセチルアセトナート、0.1
9重量%のトリオクチルホスフィン及び0.08重量%のp
−トルエンスルホン酸をトリエチレングリコールジメチ
ルエーテルに溶解し、200℃で2時間加熱処理して調製
した触媒液を使用し、かつ実施例1において使用した原
料液の供給量を210g/hrとし、その他は実施例1と全く
同様に反応を行った。その結果γ−ブチロラクトンの収
率は95.0%であり、反応期間中における反応器1中の無
水コハク酸濃度は4.3重量%であた。また無水コハク酸
の反応速度定数は0.7hr-1であった。
Comparative Example 3 Instead of the catalyst liquid used in Example 1, 0.019% by weight of ruthenium acetylacetonate, 0.1
9% by weight trioctylphosphine and 0.08% by weight p
-Toluenesulfonic acid was dissolved in triethylene glycol dimethyl ether, a catalyst solution prepared by heat treatment at 200 ° C for 2 hours was used, and the feed rate of the raw material solution used in Example 1 was 210 g / hr. The reaction was carried out exactly as in Example 1. As a result, the yield of γ-butyrolactone was 95.0%, and the succinic anhydride concentration in the reactor 1 during the reaction period was 4.3% by weight. The reaction rate constant of succinic anhydride was 0.7 hr -1 .

(発明の効果) 本発明方法によれば、ルテニウム触媒を使用してジカ
ルボン酸、ジカルボン酸無水物及び/又はジカルボン酸
エステルを液相で水素化することによりラクトン類を製
造する場合に、水素化反応帯域におけるジカルボン酸無
水物の濃度を3重量%以下に保持することにより、ラク
トン類の収率が向上するばかりでなく、触媒の水素化活
性も向上し、工業的に実施する場合の価値は大きい。
(Effect of the Invention) According to the method of the present invention, when a lactone is produced by hydrogenating a dicarboxylic acid, a dicarboxylic acid anhydride and / or a dicarboxylic acid ester in a liquid phase using a ruthenium catalyst, hydrogenation is performed. By keeping the concentration of the dicarboxylic acid anhydride in the reaction zone at 3% by weight or less, not only the yield of lactones is improved, but also the hydrogenation activity of the catalyst is improved, which is of great value when industrially carried out. large.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明の実施に使用される流通型反応設備の工
程図を示し、1は反応器、2は触媒容器、3は圧縮機、
4は原料容器、5は気液分離機、6は蒸留塔である。
FIG. 1 is a process diagram of a flow-type reaction facility used for carrying out the present invention, in which 1 is a reactor, 2 is a catalyst container, 3 is a compressor,
4 is a raw material container, 5 is a gas-liquid separator, and 6 is a distillation column.

フロントページの続き (72)発明者 磯谷 真治 岡山県倉敷市潮通3丁目10番地 三菱化 成株式会社水島工場内 (56)参考文献 特開 平1−25771(JP,A)Continued Front Page (72) Inventor Shinji Isoya 3-10 Shiodori, Kurashiki City, Okayama Prefecture, Mizushima Plant, Mitsubishi Kasei Co., Ltd. (56) Reference JP-A-1-25771 (JP, A)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】ジカルボン酸、ジカルボン酸無水物及び/
又はジカルボン酸エステルをルテニウム触媒の存在下液
相で水素化することによりラクトン類を製造する方法に
おいて、水素化反応帯域におけるジカルボン酸無水物の
濃度を3重量%以下に保持することを特徴とするラクト
ン類の製造法。
1. A dicarboxylic acid, a dicarboxylic acid anhydride and / or
Alternatively, in the method for producing a lactone by hydrogenating a dicarboxylic acid ester in a liquid phase in the presence of a ruthenium catalyst, the concentration of the dicarboxylic acid anhydride in the hydrogenation reaction zone is maintained at 3% by weight or less. Method for producing lactones.
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