JP2516887B2 - インド―ル類の製造方法 - Google Patents

インド―ル類の製造方法

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JP2516887B2 JP63022698A JP2269888A JP2516887B2 JP 2516887 B2 JP2516887 B2 JP 2516887B2 JP 63022698 A JP63022698 A JP 63022698A JP 2269888 A JP2269888 A JP 2269888A JP 2516887 B2 JP2516887 B2 JP 2516887B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は動物飼料のアミノ酸強化剤等として用いられ
るL−トリプトファンの原料であるインドール類の効率
的な製造方法に関する。
[従来の技術及び発明が解決しようとする課題] 動物飼料などの原料として用いられる穀類には必須ア
ミノ酸が不足しており、その供給が重要な課題となって
いる。必須アミノ酸の1つであるL−トリプトファンを
安価に供給するために、その原料であるインドールを大
量、かつ安価に製造する技術の確立が望まれている。こ
れまでインドールの製造法としてはアニリンとエチレン
グリコールとの反応(特開昭59−73567号公報),アニ
リンとエタノールアミンとの反応(カナダ特許第114939
5号明細書,米国特許第4376205号明細書),o−エチルア
ニリンの脱水素環化反応(特開昭52−31069号公報,同5
7−139064号公報)などの方法が知られている。
しかしながら、これらの方法のうちエチレングリコー
ル,エタノールアミンを用いる方法は、これら化合物の
分解,縮合などの反応を起こし易く、これを防ぐ目的で
一般にはアニリン大過剰下で反応を行なっている。した
がって、アニリン転化率を増大させることはできない。
すなわち、空時収量(STY)が小さい。
また、o−エチルアニリンを用いる方法も原料供給量
に対してかなり多量の触媒が必要であり、効率が良くな
い。
[課題を解決するための手段] 叙上の問題点を解決するために、本発明者らは鋭意研
究を進めた結果、触媒の存在下、反応温度を特定すれ
ば、芳香族アミンとオレフィンを原料として効率的にイ
ンドール類を製造することができることを見い出し、か
かる知見に基いて本発明を完成した。
すなわち本発明は、芳香族アミンとオレフィンを触媒
の存在下に450℃以上の温度で反応させることを特徴と
するインドール類の製造法を提供するものである。
本発明で用いることができる触媒は結晶性金属シリケ
ートなどがある。結晶性金属シリケートはSiO2と他の金
属酸化物[M2/nO(ここでnは金属Mの原子価を示
す。)]とのモル比、すなわちSiO2/M2/nOが12以上の
ものが好ましく、特に好ましくは40〜3,000である。こ
のモル比が12以下では、インドール類が生成しにくい。
また、この結晶性金属シリケートは酸素10員環の主空洞
を有するもの、特にペンタシル型構造が好ましい。さら
に、この結晶性金属シリケート中の金属Mとしては種々
のものを挙げることができるが、特にGa,Al,B,Fe,In,L
a,Sc,Y,Cr,Ti等の3価金属が好ましく、中でもGa,Alが
好ましく、特にGaが好ましい。通常、これらの金属は1
種単独でもよいし、2種以上の組合せでもよい。
なお、酸素10員環の主空洞を有する結晶性金属シリケ
ートとしては、例えばZSM−5(特公昭46−10064号公
報),ZSM−8(特開昭47−25097号公報),ZSM−21(米
国特許第4,001,346号明細書),ZSM−35(特開昭52−139
029号公報)などの結晶性アルミノシリケート,ZSM−5
型またはZSM−11型構造を有する結晶性ボロシリケート
(特開昭53−55500号公報,特開昭55−7588号公報),
フェリエライトなどの結晶性鉄シリケート(特開昭50−
127898号公報,特開昭55−85415号公報)およびZSM−5
型構造を有する結晶性ガロシリケートなどが知られてい
る。
本発明に用いられる結晶性金属シリケートは公知の方
法により調製できる。例えばシリカ源と金属酸化物およ
び必要に応じてアルカリ金属化合物や有機結晶化剤を含
む混合物を用いて水熱合成によって調製することができ
る。これらの触媒調製における出発物質は特に限定され
ず、既知のものを任意に使用できる。例えばシリカ源と
しては、コロイド状シリカまたは水ガラスなどのケイ酸
またはその縮合物あるいはケイ酸塩などがあり、金属酸
化物源としては、金属の硫酸塩,硝酸塩などの塩あるい
は酸素酸塩などがある。
本発明の原料であるエチレンの如きオレフィンの活性
化等の点からはH+型の結晶性金属シリケートが好ましい
が、このうち一部もしくは全部が他の陽イオンで置き換
っていてもよい。他の陽イオンとしては、例えばマグネ
シウムイオン,カルシウムイオン,ランタンイオン,銅
イオン,亜鉛イオン,鉄イオン,ガリウムイオン,クロ
ムイオンなどがあるが、ガリウムイオンが特に好まし
い。
また、本発明の結晶性金属シリケートは、必要に応じ
てさらに他の種々の金属成分を担持して用いることもで
きる。他の金属成分としては、マンガン,鉄,ニッケ
ル,クロム,コバルトおよびガリウムなどがあるが、特
にガリウムが好ましい。金属成分の担持方法としては種
々の方法が使用できるが、例えば含浸,吸着,蒸着など
がある。また、前記結晶性金属シリケートはシリカ,シ
リカアルミナ,カオリンなどのバインダーを用いて成形
して用いてもよい。触媒の形状は特に制限はなく、いず
れの形状であっても使用できる。
触媒の焼成温度は500〜800℃であるが、高温焼成した
もの程、不用な副反応を抑える作用があるので好適であ
る。
本発明では触媒として上記の如き結晶性金属シリケー
トを用いて、原料である芳香族アミンとオレフィンを反
応させてインドール類を製造する。
ここで芳香族アミンとしてはアニリンおよび反応を阻
害しない置換基を有するアニリン誘導体が挙げられる。
反応を阻害しない置換基としては、例えばアルキル基、
好ましくはC1〜C4のアルキル基,アルコキシル基,ヒド
ロキシル基,ハロゲン,ニトロ基などがある。これらの
化合物の具体例としては、例えばアニリン,o−トルイジ
ン,m−トルイジン,p−トルイジン,o−アミノフェノー
ル,m−アミノフェノール,p−アミノフェノール,o−アニ
シジン,m−アニシジン,p−アニシジン,o−クロルアニリ
ン,m−クロルアニリン,p−クロルアニリン,o−ニトロア
ニリン,m−ニトロアニリン,p−ニトロアニリン,メチル
アミノベンゼンなどが挙げられ、これらの中ではアニリ
ン,o−トルイジン,m−トルイジン,p−トルイジンが好ま
しい。一方、オレフィンとしてはエチレン,プロピレ
ン,ブテン,イソブチレンなどが用いられ、エチレン,
プロピレンが好ましい。
ここで最も好ましい具体例として芳香族アミンとして
アニリン,オレフィンとしてエチレンを用いた場合の反
応例を示す。
原料の使用量については、アニリン/エチレン(モル
比)が0.05〜20の範囲となるように用いられるが、0.1
〜10の範囲で用いるのが好ましい。
反応温度は450℃以上、通常は450〜800℃であり、好
ましくは500〜700℃である。450℃より低温ではインド
ールは全く生成せず、800℃を超える高温では触媒の失
活が速くなるので好ましくない。反応圧力は常圧〜100k
g/cm2の範囲が適当であるが、脱水素反応を伴なうた
め、常圧あるいはそれに近い圧力で行なうのが好まし
い。また、この際の重量時空間速度(WHSV)、すなわち
アニリン重量/触媒重量は0.01〜100hr-1が適当であ
り、好ましくは0.1〜10hr-1である。
この反応を行なうに際し、原料の希釈ガスとして窒
素,ヘリウム,アルゴン等の不活性ガスや触媒寿命の延
長等に効果のある水素ガス等を使用することが好まし
く、目的を阻害しない限り、その他のガスも用いること
ができる。
なお、本発明では反応を行なった後、反応塔から流出
する未反応原料(アニリン,エチレン)あるいは副生成
物を含む混合物は反応混合物から蒸留により分離したの
ち再度反応塔に返送することにより、目的とするインド
ール類の選択率を向上させることができる。生成したイ
ンドール類は常法により所望程度まで精製して利用に供
する。
[実施例] 次に、実施例により本発明を詳しく説明する。
参考例1 結晶性ガロシリケートの調製 水ガラス[Jケイ酸ソーダ3号,日本化学工業(株)
製]300gを水476gに溶解させてA液とし、硝酸ガリウム
(Ga(NO3・nH2O,Ga18.5重量%)14.7gを水476gに
溶解させ、さらにこれに濃硫酸33.6gおよびテトラプロ
ピルアンモニウムブロマイド50.4gを溶解させてB液と
し、また塩化ナトリウム150.4gを水232gに溶解させてC
液とする。
A液とB液とを室温にて20分間わたりC液に滴下し、
得られた混合液をオートクレーブに入れ、125℃で48時
間加熱処理した。冷却後,内容物を過、水洗し、120
℃で12時間乾燥させた。生成物をX線回折分析したとこ
ろ、ZSM−5構造であることが確認された。
これを550℃で6時間焼成し、さらに1N硝酸アンモニ
ウム水溶液による80℃,4時間の還流操作を4回くり返し
てイオン交換を行ない、過、水洗の後、120℃で12時
間乾燥してアンモニウム型結晶性ガロシリケートを得
た。このもののSiO2/Ga2O3(モル比)は75であった。こ
の触媒を反応に用いる際は所定の温度で焼成を行ない、
H型にして使用した。
参考例2 結晶性アルミノシリケートの調製 上記参考例1において硝酸ガリウム(Ga(NO3・n
H2O,Ga18.5重量%)の代わりに硫酸アルミニウム14〜18
水和物12.6gを用いたほかは参考例1と同様の操作を行
なって最終的にアンモニウム型結晶性アルミノシリケー
トを得た。このもののSiO2/Al2O3(モル比)は75であ
り、ZSM−5構造を有するものであった。
これを反応に用いる際は所定の温度で焼成を行ないH
型にして使用した。
実施例1 常圧固定床流通式反応管に上記参考例1で得られたア
ンモニウム型結晶性ガロシリケートを600℃にて焼成し
た触媒を1.0g充填し、反応温度550℃に保ちながらアニ
リンとエチレンをアニリン/エチレン(モル比)=2の
割合で供給し、アニリン基準のWHSV7.4hr-1で反応を行
なった。反応開始後1時間目の結果を第1表に示す。
実施例2 実施例1において触媒量を2.0g(WHSV3.7hr-1)にし
たこと以外は実施例1と同様にして反応を行なった。結
果を第1表に示す。
実施例3 実施例1においてアニリン/エチレン(モル比)を0.
5とし、触媒量を2.0g(WHSV3.7hr-1)としたほかは実施
例1と同様にして反応を行なった。結果を第1表に示
す。
実施例4 実施例3において触媒量を12.0g(WHSV0.6hr-1)にし
たこと以外は実施例3と同様にして反応を行なった。結
果を第1表に示す。
実施例5 参考例1で得られたアンモニウム型結晶性ガロシリケ
ートを800℃にて焼成した触媒を3.5g反応管に充填し、
反応温度650℃に保ちながらアニリン/エチレン(モル
比)0.5の割合で供給し、アニリン基準のWHSV2.1hr-1
反応を行なった。反応開始後1時間目の結果を第1表に
示す。
実施例6 参考例2で得られたアンモニウム型結晶性アルミノシ
リケートを600℃にて焼成した触媒を2.0g反応管に充填
し、反応温度550℃に保ちながらアニリン/エチレン
(モル比)0.5の割合で供給し、アニリン基準のWHSV3.7
hr-1で反応を行なった。反応開始後1時間目の結果を第
1表に示す。
実施例7 実施例6において触媒量を12.0g(WHSV0.6hr-1)にし
たほかは実施例6と同様にして反応を行なった。結果を
第1表に示す。
実施例8 参考例2で得られたアンモニウム型結晶性アルミノシ
リケートを800℃にて焼成した触媒3.5gを反応管に充填
し、反応温度650℃に保ちながらアニリン/エチレン
(モル比)0.5の割合で供給し、アニリン基準のWHSV2.1
hr-1で反応を行なった。反応開始後1時間目の結果を第
1表に示す。
実施例9 参考例2で得られたアンモニウム型結晶性アルミノシ
リケート100重量部に対して酸化ガリウム(Ga2O3)とし
て2重量部となるように硝酸ガリウム水溶液を結晶性ア
ルミノシリケートに含浸担持し、これを800℃で焼成し
た。この触媒3.5g(WHSV2.1hr-1)を触媒として用いた
ほかは実施例8と同様にして反応を行なった。結果を第
1表に示す。
比較例1 反応管に参考例1で得られたアンモニウム型結晶性ガ
ロシリケートを600℃にて焼成した触媒を12.0g充填し、
反応温度425℃に保ちながらアニリン/エチレン(モル
比)0.5の割合で供給し、アニリン基準のWHSV0.6hr-1
反応を行なったところ、インドールは全く生成しなかっ
た。
比較例2 比較例1において参考例2で得られたアンモニウム型
結晶性アルミノシリケートを600℃にて焼成したものを
用いたほかは比較例1と同様にして反応を行なったとこ
ろ、インドールは全く生成しなかった。
比較例3 触媒の代わりにガラスビーズ12.0gを充填し、反応温
度を650℃に保ったほかは比較例1と同様に反応を行な
ったところ、インドールは全く生成しなかった。
[発明の効果] 本発明によれば、特定の反応条件を設定したことによ
り、分解,縮合等の副反応が起こらないエチレン等のオ
レフィンを原料として用いることが可能となり、その結
果目的とするインドール類の選択率を向上させ、効率的
に製造することができる。また、このようにして得られ
たインドール類はL−トリプトファンの製造などに利用
される。

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】芳香族アミンとオレフィンを触媒の存在下
    に450℃以上の温度で反応させることからなるインドー
    ル類の製造方法。
  2. 【請求項2】触媒がSiO2と金属酸化物[M2/nO(ここ
    でnは金属Mの原子価を示す。)]とのモル比(SiO2/M
    2/nO)が12以上の結晶性金属シリケートである請求項
    1記載の製造方法。
  3. 【請求項3】結晶性金属シリケートが結晶性ガロシリケ
    ートである請求項2記載の製造方法。
  4. 【請求項4】結晶性金属シリケートがガリウム成分を保
    持したものである請求項2記載の製造方法。
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