JP2516888B2 - インド―ル類の製造法 - Google Patents

インド―ル類の製造法

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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
的な製造法に関する。
[従来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48−78163号公報,同5
2−31069号公報,同57−139064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−エチルアニリンの脱水素環化反応によるイ
ンドール類の製造法は、いずれも原料供給量に対して可
成り多量の触媒(重量時空間速度換算で約0.16〜0.5hr
-1)を使用しなければならないという共通の問題点があ
る上に、インドール類の収率を向上させるためには分子
状酸素の共存を必要とするため、反応条件が複雑にな
り、製造コストも高くなる。
[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、特定の構造を有する触媒を用いれば、
分子状酸素をあえて存在させなくても好収率でインドー
ル類が得られることを見い出し、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、o−アルキルアニリン類の脱水素
環化反応によりインドール類を製造する方法において、
触媒として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/M2/nO)
が12以上である結晶性金属シリケートを用い、450℃以
上の温度で反応を行なう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。
本発明で触媒として用いる結晶性金属シリケートはSi
O2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1
2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。
触媒は反応に使用する際にはH+型で用いることが好ま
しいが、一部もしくは全部が他の陽イオンで置き換った
ものでもよい。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、例えばマンガン,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は種
々のものが使用できるが、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,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。
本発明では叙上のようにして得られた結晶性金属シリ
ケートを用いて、原料のo−アルキルアニリン類からイ
ンドール類を得る。
ここで用いる原料のo−アルキルアニリン類としては
o−エチルアニリンおよび反応を阻害しない置換基を有
するo−エチル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,アミノ
基,ヒドロキシル基,ハロゲン,シアノ基,アルコキシ
ル基,ニトロ基,アルキルアミノ基などがある。これら
の化合物の具体例としては、o−エチルアニリン,o−イ
ソプロピルアニリン,o−nプロピルアニリン,2−エチル
−4−メチルアニリン,2−エチル−4−ヒドロキシアニ
リン,2,4−ジアミノエチルベンゼン,2−エチル−5−シ
アノアニリン,2−エチル−メチルアミノベンゼンなどが
挙げられるが、特にo−エチルアニリンが好ましい。
次に、本発明の方法を、原料としてo−エチルアニリ
ンを使用した場合を例として具体的に説明する。
原料のo−エチルアニリンはそのまま使用することが
できるが、必要に応じて適当な希釈ガスと共に用いても
よい。ここで希釈ガスとしては窒素,ヘリウム,アルゴ
ンなどの不活性ガスのほか、転化率を高めたり触媒寿命
を延長できる等の効果を有する空気(酸化脱水素反応)
や水素ガスなどを使用することができる。さらには、本
発明の目的を阻害しないものであれば、その他のガスを
利用することも可能である。希釈ガスを用いる場合、そ
の使用量は希釈ガス/o−エチルアニリン(モル比)=1
〜20の範囲が適当である。
また、本発明の脱水素環化反応は450℃以上の温度で
行なうべきであり、通常は450〜800℃、好ましくは500
〜700℃で行なう。ここで、反応温度が450℃未満ではイ
ンドール類は全く生成せず、800℃を超える高温では原
料や生成物の分解が起こる上に触媒の失活が速くなるの
で好ましくない。
次に、反応圧力については、常圧〜100kg/cm2の範囲
が適当であるが、本発明の方法が1モルのo−エチルア
ニリンから水素2モルを生成する反応であることから、
常圧あるいはそれに近い圧力が好適である。この際の重
量時空間速度(WHSV)、すなわちo−エチルアニリン重
量/触媒重量は0.01〜100hr-1、好ましくは0.1〜10hr-1
が適当である。すなわち、本発明の触媒系では1hr-1
上でも十分な活性を示すことにおいて、前記従来法と著
しい差異がある。
本発明により生成したインドール類は常法により所望
程度に精製して用いられる。また、未反応原料などは適
当な手段によって回収し、再利用することができる。
[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分間にわたり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4
8時間加熱処理した。冷却後,内容物を過、水洗し、1
20℃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
れを800℃で4時間焼成しH型結晶性ガロシリケートを
得た。
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を用いたこと以外は参考例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
あった。これを800℃で4時間焼成してH型結晶性アル
ミノシリケートを得た。
実施例1 常圧固定床流通式反応管に参考例1で得られた結晶性
ガロシリケート2.0gを充填し、反応温度600℃に保ちな
がらo−エチルアニリン/窒素ガス(モル比)=1/9の
割合で原料を供給し、o−エチルアニリン基準のWHSV2.
8hr-1で反応を行なった。反応開始後2時間目および10
時間目の結果を第1表に示す。
実施例2 実施例1において反応温度を650℃にしたほかは実施
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3 実施例1において触媒を参考例2で得られた結晶性ア
ルミノシリケート2.0gに代え、かつ反応温度を650℃と
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4 実施例3において反応温度を700℃にしたほかは実施
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2で得られた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
2.0gを反応管に充填し、反応温度650℃に保ちながらo
−エチルアニリン/窒素ガス=1/9(モル比)の割合で
原料を供給し、o−エチルアニリン基準のWHSV2.8hr-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。
比較例1 実施例1において反応温度を425℃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ところ、インドー
ルは全く生成しなかった。
比較例2 実施例3において反応温度を425℃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ところ、インドー
ルは全く生成しなかった。
比較例3 実施例3において参考例2で得られた結晶性アルミノ
シリケートの代わりにH−Yゼオライト(SiO2/Al2O3
5.0)を用いたこと以外は実施例3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、o−エチルアニリンなどのo−アル
キルアニリン類を原料としてインドール類を製造するに
あたり、触媒の使用量を従来法よりも少なくすることが
でき、しかも分子状酸素等を共存させる必要もない。好
収率で得られたインドール類はL−トリプトファンなど
の製造に供される。

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】o−アルキルアニリン類の脱水素環化反応
    によりインドール類を製造する方法において、触媒とし
    て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/M2/nO)が12以上
    である結晶性金属シリケートを用い、450℃以上の温度
    で反応を行なうことを特徴とするインドール類の製造
    法。
  2. 【請求項2】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1記載の製造法。
  3. 【請求項3】結晶性シリケートがガリウム成分を保持し
    ているものである請求項1記載の製造法。
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