JP2567738B2 - 炭酸エステルの製造法及び製造用触媒 - Google Patents

炭酸エステルの製造法及び製造用触媒

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JP2567738B2
JP2567738B2 JP2508674A JP50867490A JP2567738B2 JP 2567738 B2 JP2567738 B2 JP 2567738B2 JP 2508674 A JP2508674 A JP 2508674A JP 50867490 A JP50867490 A JP 50867490A JP 2567738 B2 JP2567738 B2 JP 2567738B2
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正夫 外崎
中村  英和
研三 山本
努 戸井田
美紀 戸嶋
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Description

【発明の詳細な説明】 [技術分野] 炭酸エステルは、ガソリンの増量剤、オクタン価向上
剤、有機溶剤として、またイソシアネート類、ポリカー
ボネート類ならびに種々の農薬、医薬中間体の製造にお
けるホスゲンに代わる反応剤として重要な化合物であ
る。
本発明はアルコールの酸化カルボニル化による炭酸エ
ステルの製造法及び炭酸エステル製造用触媒に関するも
のである。
[背景技術] アルコール、一酸化炭素及び酸素から炭酸エステルを
製造する法としては、触媒として酸化銅を用いる液相反
応法が知られている。更にこの改良をめざして、液相法
の研究が進められており、銅系又はパラジウム系触媒を
用いた特許が多く出されている。
例えば特開昭50−40528号公報には、アルコール(メ
タノール)に塩化銅又は臭化銅と、トリアリールホスフ
ィンオキシド又は有機の亜燐酸塩、燐酸塩又はホスホン
酸塩から構成される触媒系を溶解して用いる方法が示さ
れている。
またハロゲン化第1銅とアルカリ金属又はアルカリ土
類金属のハロゲン化物からなる触媒を用いる方法(特開
昭54−24827号公報)、パラジウム、ヘテロポリ酸及び
硝酸、亜硝酸エステル、酸化窒素から選ばれる窒素化合
物からなる触媒を用いる方法(特開昭60−75447号公
報)、ハロゲン化ヒドロカルボオキシ銅と、イミダゾー
ル化合物、ピリジン化合物又は環式アミドを含む触媒系
を用いる方法(特開昭62−81356公報)等が挙げられ
る。
しかし液相法では、触媒は反応中に生成する水や二
酸化炭素により著しく活性低下を起こす、ハロゲン化
物を溶解状態で触媒として使用するため反応装置材料の
腐蝕をまねく、反応器からの流出物及び溶存している
触媒からの反応生成物を分離することが困難である、な
どの欠点を有している。
特開昭60−75447号公報には、触媒の構成成分の一つ
であるパラジウム金属又はパラジウム化合物を活性炭、
シリカゲル、アルミナ等に担持して用いることも提案さ
れているが、上記欠点を必ずしも回避できない。
これらの欠点を克服すべき方法として気相反応による
炭酸エステルの合成に関する研究も行われており、たと
えば国際出願公開W087/07601号公報にはハロゲン化銅を
担体(活性炭、アルミナ、チタニア、シリカ等)に担持
した触媒の存在下でアルコール、一酸化炭素及び酸素を
気相で反応させる炭酸ジエステルの製造法が提案されて
いる。
しかし従来の触媒系では活性が低かったり、あるいは
収率向上のため過酷な反応条件が要求されている。
本発明は高い活性を長時間維持する一酸化炭素及び酸
素からの炭酸エステルの製造法及び製造用触媒を提供す
ることを目的とする。
[発明の開示] 本発明に係る炭酸エステルの製造法は、フェニル基又
はアルキル基を有する第3級有機リン化合物及びハロゲ
ン化銅を多孔質担体に担持させた触媒の存在下、アルコ
ールを一酸化炭素及び酸素と反応させることを特徴とす
る。
また本発明に係る炭酸エステル製造用触媒は、フェニ
ル基又はアルキル基を有する第3級有機リン化合物及び
ハロゲン化銅を多孔質担体に担持させたものであること
を特徴とする。
[発明を実施するための最良の形態] 触媒活性成分の一つであるハロゲン化銅としては、塩
化銅、臭化銅、沃化銅などを挙げることができるが、コ
ストや入手の容易さなどの点から通常は塩化銅を用いれ
ばよい。
フェニル基又はアルキル基を有する第3級有機リン化
合物としては、具体的には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、亜リン酸トリフェニル、
ジメチルフェニルフォスフィンのようなアルキルアリー
ルフォスフィン、亜リン酸トリメチル、亜リン酸トリエ
チルなどの亜リン酸トリアルキル、リン酸トリエチル、
リン酸トリメチルなどのリン酸トリアルキルなどが挙げ
られる。
触媒はフェニル基又はアルキル基を有する第3級有機
リン化合物及びハロゲン化銅の混合物の形態で含有して
いても良く、或はフェニル基又はアルキル基を有する第
3級有機リン化合物及びハロゲン化銅から合成した銅錯
体の形態で含有していても良い。
フェニル基又はアルキル基を有する第3級有機リン化
合物及びハロゲン化銅を含有する触媒は、多孔質担体に
担持しないものに比べて多孔質担体に担持したものの方
が第3級有機リン化合物及びハロゲン化銅よりなる活性
成分単位量当りの炭酸エステル収量が高くなる。
多孔質担体としては、表面積30m2/g以上のものが好ま
しく、活性炭、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化ニ
オブ、酸化マグネシウム、シリカ、アルミナなどが挙げ
られるが、最も好ましいのは活性炭である。
ハロゲン化銅及び上記第3級有機リン化合物を担体に
担持するには、溶媒中、溶媒の沸点付近の温度で行なえ
ばよい。例えばエタノール溶媒中、温度70〜80℃の範囲
で、好ましくはエタノール飽和の不活性ガス(窒素、ア
ルゴン、又はヘリウム)の流通下で行う。
このハロゲン化銅及びフェニル基又はアルキル基を有
する第3級有機リン化合物の担体への担持に当っては、
最初ハロゲン化銅を担持し次いで第3級有機リン化合物
を担持する方法や、逆に最初第3級有機リン化合物を担
持し、次いでハロゲン化銅を担持する方法、或はフェニ
ル基又はアルキル基を有する第3級有機リン化合物及び
ハロゲン化銅から予め合成した銅錯体を担体に担持する
方法が採用できる。例えば、ハロゲン化銅を溶解させた
エタノールに担体を加えてハロゲン化銅を担持し、その
後エタノールに溶解した第3級有機リン化合物を加える
ことにより、ハロゲン化銅−第3級有機リン化合物を担
体に固定化する。あるいは、初めに第3級有機リン化合
物を溶解させたエタノールに担体を接触させ、その後エ
タノールに溶解したハロゲン化銅を接触させるようにし
ても良い。
この場合の第3級有機リン化合物の添加量は、ハロゲ
ン化銅中の銅原子に対し0.05〜0.4モルの割合が好まし
い。
担体に担持する場合、触媒中のハロゲン化銅の含有量
は、担体に対してハロゲン化銅中の銅として2〜10重量
%程度が適当である。
担体上にハロゲン化銅−第3級有機リン化合物を固定
した後、溶媒を除去する。例えば溶媒エタノールの除去
は空気又は不活性ガス雰囲気下で70〜80℃の温度の範囲
で蒸発処理により行う。あるいは比較的低温、例えば40
℃で真空処理することによりエタノールを除去しても良
い。
又、予め第3級有機リン化合物及びハロゲン化銅から
錯体を合成し、これを担体に担持する方法を採用する場
合には、エタノールや塩化メチレンなどの溶媒にハロゲ
ン化銅を溶解し、不活性ガス雰囲気下でエタノールや塩
化メチレンなどの溶媒に溶解した第3級有機リン化合物
を添加して反応させ、次いで溶媒を除去して銅錯体を得
る。
銅錯体の担体上への担持・固定化は、上記で得た銅錯
体をクロロホルムなどの溶媒に溶かしてその溶液を各種
の多孔質担体に担持するか、又は低級アルコールなどの
溶媒で濡らして、或は溶媒の非存在下で物理的に混合し
て担体に固定化し、不活性ガス(窒素・アルゴン・ヘリ
ウム)雰囲気下で処理して安定化する。
第3級有機リン化合物及びハロゲン化銅から合成した
銅錯体としては、特に 一般式Cu(PPh3nX [PPh3=P(C6H53;X =ハロゲン;n=1,2又は3] を有するものが好ましい。
上記銅錯体は塩化第一銅や塩化第二銅のようなハロゲ
ン化銅とトリフェニルホスフィンから合成することがで
きる(後述の銅錯体調製例参照)。
触媒中の銅錯体の含有量は担体に対して銅錯体中の銅
として2〜10重量%程度が適当である。
このような銅錯体を多孔質担体に担持させた触媒は、
銅錯体単味より高いアルコールの酸化カルボニル化によ
る炭酸エステル合成活性を示す。
反応原料であるアルコールとしては、炭素数1〜4の
脂肪族アルコール、脂環族アルコールや芳香族アルコー
ルが好ましい。
例えばメタノール、エタノール、プロピルアルコー
ル、ブタノール、シクロヘキサノール、ベンジルアルコ
ールなどが例示される。特にメタノール、エタノールな
どの1価アルコールが好ましい。
アルコール、一酸化炭素及び酸素から気相反応により
炭酸エステルを製造する際の反応条件としては反応温度
が70〜200℃、反応圧力が常圧〜15kg/cm2G程度、液相で
の反応条件としては反応温度が80〜150℃、反応圧力が
5〜30kg/cm2Gとするのが適当である。
またメタノールやエタノールなどのアルコールに対す
る一酸化炭素及び酸素の比率(モル比)は、それぞれ1.
2〜0.5及び0.55〜0.01程度(CO/O2比:1/1〜100/1)とす
るのがよい。
以下実施例により本発明を具体的に説明するが本発明
は下記実施例に限定されるものではない。
[比較例1] ハロゲン化銅を多孔質担体に担持した公知の触媒につ
いて試験した。
500mlのフラスコに塩化第二銅(CuCl2)8.465gをとり
エタノール150mlを加えて十分に溶解させた。その後活
性炭担体(表面積1000m2/g;4〜160メッシュ)50gを入れ
撹拌した後70〜80℃のホットバス中でエタノールを蒸発
させ触媒B1を得た。
触媒B1による炭酸ジメチルの生成活性を求めるため通
常の常圧固定床流通反応装置を用いて下記の反応条件で
測定した。
内径10mmのステンレス製反応管に触媒B1を0.5ml充填
し、温度150℃、常圧の気相反応条件下で、メタノール6
ml/時、一酸化炭素67ml/分、酸素34ml/分の割合で導入
して炭酸ジメチルの生成活性を求めた結果を第1表に示
す。
[実施例1] 下記の触媒A1〜A7を調製し、比較例1と同様な条件で
炭酸ジメチルの生成活性を求めた結果を第1表に示す。
触媒A1:冷却管を取り付けた500mlのフラスコに塩化第二
銅(CuCl2)8.465gをとり、エタノール150mlを加えて十
分溶解させた後、活性炭担体(表面積1000m2/g;4〜16メ
ッシュ)50gを加えた。エタノールを飽和させた窒素流
通中でこの溶液を70〜80℃に保ち、第3級有機リン化合
物としてのトリフェニルホスフィン1.94gを熱いエタノ
ール100mlに溶かした溶液を冷却管を通してゆっくりと
注ぎ込み、激しく撹拌しながら2時間還流させた。還流
終了後冷却管を外して徐々にエタノールを蒸発除去して
触媒A1を得た。
触媒A2:触媒A1の調製におけるトリフェニルホスフィン
の代りに、第3級有機リン化合物として亜リン酸トリフ
ェニル1.655mlを用いた以外は触媒A1の調製と同様な操
作により触媒A2を得た。
触媒A3:触媒A1の調製におけるトリフェニルホスフィン
の代りに、第3級有機リン化合物として亜リン酸トリメ
チル0.754mlを用いた以外は触媒A1の調製と同様な操作
により触媒A3を得た。
触媒A4:触媒A1の調製におけるトリフェニルホスフィン
の代りに、第3級有機リン化合物として亜リン酸トリメ
チル1.08mlを用いた以外は触媒A1の調製と同様な操作に
より触媒A4を得た。
触媒A5:触媒A1の調製におけるトリフェニルホスフィン
の代りに第3級有機リン化合物としてリン酸トリエチル
1.08mlを用いた以外は実施例1と同様な操作により触媒
A5を得た。
触媒A6:第3級有機リン化合物としてトリフェニルホス
フィン5.145gを用いた以外は触媒A1の調製と同様な操作
により触媒A6を得た。
触媒A7:塩化第二銅3.175g及びトリフェニルホスフィン
1.94gを用いた以外は触媒A1の調製と同様な操作により
触媒A7を得た。
第1表に記載された試験成績から明らかなように、フ
ェニル基又はアルキル基を有する第3級有機リン化合物
及びハロゲン化銅を含有する触媒の存在下、アルコール
を一酸化炭素及び酸素を気相で反応させると、ハロゲン
化銅のみを担体に担持した公知の触媒B1(国際出願公開
WO87/07601号公報における触媒)を用いた場合に比して
炭酸ジメチルの生成活性及び選択率は共に向上してい
る。
[比較例2] 担体としてアルミナ(表面積150m2/g)を用いた以外
は、比較例1と同じ操作で触媒B2(銅含有量8重量%)
を得た。触媒B2について比較例1と同じ方法で炭酸ジメ
チルの生成活性を求めたところ、0.043mol/l−cat・h
であった。また炭酸ジメチルの選択率は18%であった。
[実施例2] 担体としてアルミナ(表面積150m2/g)を用いた以外
は実施例1の触媒A1の調製と同じ操作で触媒A8(銅含有
量8重量%;有機リン化合物/Cuモル比0.12)を得た。
触媒B8について比較例1と同じ方法で炭酸ジメチルの生
成活性を求めたところ0.247mol/l−cat・hで、比較例
2の触媒の5.7倍の値を示した。また炭酸ジメチルの選
択率は61%で、比較例2の触媒の3.4倍の値を示した。
[比較例3] 担体として酸化チタン(表面積30m2/g)を用いた以外
は比較例1と同じ操作で触媒B3(銅含有量8重量%)を
得た。触媒B3について比較例1と同じ方法で炭酸ジメチ
ルの生成活性を求めたところ0.040mol/l−cat・hであ
った。また炭酸ジメチルの選択率は16%であった。
[実施例3] 担体として酸化チタン(表面積30m2/g)を用いた以外
は実施例1の触媒A1の調製と同じ操作で触媒A9(銅含有
量8重量%;有機リン化合物/Cuモル比0.12)を得た。
触媒A9について比較例1と同じ方法で炭酸ジメチルの生
成活性を求めたところ0.106mol/l−cat・hで、比較例
3の触媒の2.7倍の値を示した。また炭酸ジメチルの選
択率は43%で、比較例3の触媒の2.7倍の値を示した。
以上の試験成績から明らかなように、フェニル基又は
アルキル基を有する第3級有機リン化合物及びハロゲン
化銅を含有する触媒の存在下、アルコールを一酸化炭素
及び酸素と気相で反応させると、公知のハロゲン化銅の
みよりなる触媒を用いた場合に比して炭酸ジメチルの生
成活性比及び選択率は共に向上している。
[実施例4] 高圧固定床反応装置を用いて炭酸ジメチルの合成試験
を行った。内径12mmのステンレス製反応管に下記触媒A1
0〜A19各7mlを充填した。
反応圧力6kg/cm2G、温度150℃の気相反応条件下でメ
タノール5g/時、一酸化炭素57.8ml/分、酸素3.6ml/分を
供給し炭酸ジメチル(DMC)の合成活性を調べた。反応
開始5時間後の結果を第2表に示す。
触媒A10:冷却管を取り付けた500mlのフラスコに塩化第
二銅13.44gを150mlのエタノール溶媒に溶解し不活性ガ
ス(窒素)を流通させながら70〜80℃に保った。次にト
リフェニルホスフィン[P(C6H53;以下PPh3と略記]
39.35gを溶かした300mlのエタノールをゆっくり注ぎ込
み十分撹拌しながら2時間還流させた。還流終了後熱い
エタノールで十分に洗浄瀘過して化学式Cu(PPh3)Clで
示される錯体を得て触媒A10とした。
触媒A11:触媒A10と同じ方法で得た錯体3.751gに活性炭
(表面積1000m2/g;4〜16メッシュ)20gとエタノール溶
媒を僅かに加えて混合し、乾燥後不活性ガスを流通しな
がら250℃で3時間処理して触媒A11とした。
触媒A12:触媒A10と同じ方法で得た錯体3.751gに触媒A11
で使用した活性炭20gとエタノール触媒を僅かに加えて
混合し、乾燥後不活性ガスを流通しながら300℃で3時
間処理して触媒A12とした。
触媒A13:触媒A10と同じ方法で得た錯体1.705gに触媒A11
で使用した活性炭20gとエタノール溶媒を僅かに加えて
混合し、乾燥後不活性ガスを流通しながら250℃で3時
間処理して触媒A13とした。
触媒A14:触媒A10と同じ方法で得た錯体5.114gに触媒A11
で使用した活性炭20gとエタノール溶媒を僅かに加えて
混合し、乾燥後不活性ガスを流通しながら250℃で3時
間処理して触媒A14とした。
触媒A15:触媒A10と同じ方法で得た錯体6.820gに触媒A11
で使用した活性炭20gとエタノール溶媒を僅かに加えて
混合し、乾燥後不活性ガスを流通しながら250℃で3時
間処理して触媒A15とした。
触媒A16:触媒A10と同じ方法で得た錯体3.751gに酸化チ
タン20gとエタノール溶媒を僅かに加えて混合し乾燥
後、成型し不活性ガスを流通しながら250℃で3時間処
理して溶媒A16とした。
触媒A17:触媒A10と同じ方法で得た錯体6.252gに酸化ジ
ルコニア20gとエタノール溶媒を僅かに加えて混合し、
乾燥後成型し不活性ガスを流通しながら250℃で3時間
処理して触媒A17とした。
触媒A18:触媒A10と同じ方法で得た錯体6.252gに酸化ニ
オブ20gとエタノール溶媒を僅かに加えて混合し乾燥
後、成型し不活性ガスを流通しながら250℃で3時間処
理して溶媒A18とした。
触媒A19:触媒A10と同じ方法で得た錯体3.751gにシリカ2
0gとエタノール溶媒を僅かに加えて混合し乾燥後成型し
不活性ガスを流通しながら250℃で3時間処理して溶媒A
19とした。
[比較例4] 比較例1において塩化第2銅3.175gを用いて比較例1
と同様な操作により触媒B4を得た。触媒B4について実施
例4と同じ方法で炭酸ジメチルの合成活性を調べた。反
応開始5時間後の結果を第2表に示す。
化学式Cu(PPh3)Clで示される錯体を含む触媒はCuCl
2のみを担体に担持した公知の触媒B4(国際出願公開WO8
7/07601号公報における触媒)を用いた場合に比べてDMC
が有効に得られる。又化学式Cu(PPh3)Clで示される錯
体のみよりなる触媒A10を使用した場合高いDMC収率が得
られるが、錯体単位量当りのDMC収率という観点からは
担体に担持したものの方が優れていた。
[実施例5] 下記触媒A20〜A36について高圧固定床反応装置を用い
て炭酸ジメチルの合成実験を行った。
内径12mmのステンレス製反応管に触媒各7mlを充填
し、反応圧力6kg/cm2G、温度150℃の気相反応条件下で
メタノール5g/時、一酸化炭素57.8ml/分、酸素3.6ml/分
を供給し、炭酸ジメチルの合成活性を調べた。反応開始
5時間後の炭酸ジメチル収率の結果を第3表に示した。
触媒A20:冷却管を取り付けたフラスコに塩化第一銅(Cu
Cl)4.90gを100mlの塩化メチレンに溶解し、不活性ガス
(窒素)を流通させながら約10℃に保ち、次にトリフェ
ニルホスフィン(PPh3)26.2gを溶かした100mlの塩化メ
チレンをゆっくり注ぎ込み十分撹拌しながら2時間反応
させた。反応終了後熱いエタノールと5%アンモニア水
で十分に洗浄濾過してCu(PPh32Clなる構造の錯体を
得て触媒A20とした。
触媒A21:触媒A20と同じ方法で得た錯体Cu(PPh32Cl5.
89gに活性炭(表面積1000m2/g;4〜16メッシュ)20gとエ
タノール溶媒をわずかに加えて混合し、乾燥後、不活性
ガスを流通しながら250℃で3時間処理して触媒A21とし
た。
触媒A22:触媒A20と同じ方法で得た錯体Cu(PPh32Cl5.
89gに触媒A21で使用した活性炭20gとエタノール溶媒を
僅かに加えて混合し、乾燥後、不活性ガスを流通しなが
ら330℃で3時間処理して触媒A22とした。
触媒A23:触媒A20と同じ方法で得た錯体Cu(PPh32Cl5.
89gに触媒A21で使用した活性炭20gとエタノール溶媒を
僅かに加えて混合し、乾燥後、不活性ガスを流通しなが
ら390℃で3時間処理して触媒A23とした。
触媒A24:触媒A20と同じ方法で得た錯体Cu(PPh32Cl9.
82gに触媒A21で使用した活性炭20gとエタノール溶媒を
僅かに加えて混合し、乾燥後、不活性ガスを流通しなが
ら250℃で3時間処理して触媒A24とした。
触媒A25:冷却管を取り付けたフラスコに塩化第一銅(Cu
Cl)4.90gを100mlの塩化メチレンに溶解し、不活性ガス
(窒素)を流通させながら約40℃に保ち、次に、トリフ
ェニルホスフィン(PPh3)39.3gを溶かした100mlの塩化
メチレンをゆっくり注ぎ込み十分撹拌しながら2時間還
流させた。還流終了後熱いエタノールと5%アンモニア
水で十分洗浄濾過してCu(PPh33Clなる構造の錯体を
得て触媒A25とした。
触媒A26:触媒A25と同じ方法で得た錯体Cu(PPh33Cl8.
36gに触媒A21で使用した活性炭20gとエタノール溶媒を
僅かに加えて混合し、乾燥後、不活性ガスを流通しなが
ら330℃で3時間処理して触媒A26とした。
触媒A27:冷却管を取り付けたフラスコに臭化第二銅(Cu
Br2)11.2gを100mlのエタノールに溶解し不活性ガス
(窒素)を流通させながら70〜80℃に保ち、次にトリフ
ェニルホスフィン(PPh3)20.0gを溶かした100mlの熱い
エタノールをゆっくり注ぎ込み十分撹拌しながら2時間
還流させた。還流終了後熱いエタノールで十分洗浄濾過
してCu(PPh3)Brなる構造の錯体を得て触媒A27とし
た。
触媒A28:触媒A27と同じ方法で得た錯体Cu(PPh3)Br3.8
3gに触媒A21で使用した活性炭20gとエタノール溶媒を僅
かに加えて混合し、乾燥後、不活性ガスを流通しながら
330℃で3時間処理して触媒A28とした。
触媒A29:冷却管を取り付けたフラスコに臭化第一銅(Cu
Br)7.00gを100mlの塩化メチレンに溶解し、不活性ガス
(窒素)を流通させながら約10℃に保ち、次にトリフェ
ニルホスフィン(PPh3)26.2gを溶かした100mlの塩化メ
チレンをゆっくり注ぎ込み十分撹拌しながら2時間還流
させた。反応終了後、熱いエタノールと5%アンモニア
水で十分洗浄濾過してCu(PPh32Brなる構造の錯体を
得て触媒A29とした。
触媒A30:触媒A29と同じ方法で得た錯体Cu(PPh32Br6.
31gを触媒A21で使用した活性炭20gとエタノール溶媒を
僅かに加えて混合し、乾燥後、不活性ガスを流通しなが
ら250℃で3時間処理して触媒A30とした。
触媒A31:触媒A29と同じ方法で得た錯体Cu(PPh32Br6.
31gに触媒A21で使用した活性炭20gとエタノール溶媒を
僅かに加えて混合し、乾燥後、不活性ガスを流通しなが
ら340℃で3時間処理して触媒A31とした。
触媒A32:触媒A29と同様な方法で得た錯体Cu(PPh32Br
10.5gに触媒A21で使用した活性炭20gとエタノール溶媒
を僅かに加えて混合し、乾燥後、不活性ガスを流通しな
がら340℃で3時間処理して触媒A32とした。
触媒A33:冷却管を取り付けたフラスコに臭化第一銅7.00
gを100mlの塩化メチレンに溶解し不活性ガス(窒素)を
流通させながら約40℃に保ち、次にトリフェニルホスフ
ィン(PPh3)39.3gを溶かした100mlの塩化メチレンをゆ
っくり注ぎ込み十分撹拌しながら2時間還流させた。還
流終了後、熱いエタノールと5%アンモニア水で十分洗
浄濾過してCu(PPh33Brなる構造の錯体を得て触媒A33
とした。
触媒A34:触媒A33と同じ方法で得た錯体Cu(PPh33Br8.
79gに触媒A21で使用した活性炭20gとエタノール溶媒を
僅かに加えて混合し、乾燥後、不活性ガスを流通しなが
ら340℃で3時間処理して触媒A34とした。
触媒A35:冷却管を取り付けたフラスコに臭化第二銅6.70
gとヨウ化ナトリウム15gを100mlのエタノールに溶解
し、不活性ガス(窒素)を流通させながら70〜80℃に保
ち、次にトリフェニルホスフィン(PPh3)20gを溶かし
た100mlのエタノールをゆっくり注ぎ込み十分撹拌しな
がら2時間還流させた。還流終了後、熱いエタノールと
温水で十分洗浄濾過してCu(PPh3)Iなる構造の錯体を
得て触媒A35とした。
触媒A36:触媒A35と同じ方法で得た錯体Cu(PPh3)I4.28
gに触媒A21で使用した活性炭20gとエタノール溶媒を僅
かに加えて混合し、乾燥後、不活性ガスを流通しながら
380℃で3時間処理して触媒A36とした。
触媒A37:触媒A20と同様な方法で得た錯体5.89gに酸化チ
タン20gとエタノール溶媒を僅かに加えて混合し、乾燥
後、成型し不活性ガスを流通しながら250℃で3時間処
理して触媒A37とした。
触媒A38:触媒A20と同様な方法で得た錯体5.80gに酸化ジ
ルコニア20gとエタノール溶媒を僅かに加えて混合し、
乾燥後、成型し不活性ガスを流通しながら250℃で3時
間処理して触媒A38とした。
触媒A39:触媒A20と同様な方法で得た錯体5.89gに酸化ニ
オブ20gとエタノール溶媒を僅かに加えて混合し、乾燥
後、成型し不活性ガスを流通しながら250℃で3時間処
理して触媒A39とした。
第3表から、一般式Cu(PPh3nX [PPh3=P(C
6H53;X=ハロゲン;n=1,2又は3]で示される銅錯体
が炭酸エステルの製造に有効で、ことに担体に担持した
ものは銅錯体単位量当りの収量が顕著に増加しているこ
とがわかる。
[実施例6] 初めに塩化銅を担持し、次いでトリフェニルホスフィ
ンを担持した触媒A7と、予め塩化銅とトリフェニルホス
フィンとを反応させ錯体を形成させてから担持した触媒
A11について実施例4と同じ方法で気相反応における反
応開始2時間後と40時間後におけるDMC(炭酸ジメチ
ル)の合成活性を調べた結果を第4表に示す。
予め塩化第二銅とトリフェニルホスフィンとを反応さ
せ錯体を形成させてから多孔質担体に担持させた触媒A1
1は、初めに塩化銅を担持し、次いで有機リン化合物を
担持した触媒A7に比べて長時間にわたり安定した性能を
有していることがわかる。
[実施例7] オートクレーブにメタノール50ml、酸素0.07mol、一
酸化炭素0.149mol、N20.078mol及び式Cu(PPh3)Clで示
される錯体(触媒A10)0.01mol(3.61g)を仕込み、圧
力13kg/cm2G、温度120℃なる液相反応条件下で6.5時間
撹拌反応を行ない、その結果DMC生成速度として5.05mol
/l−MeOH・g−mol錯体・hを得た。
一方、従来のCuCl2触媒を0.01mol(1.344g)用いて上
記と同じ方法で反応を行なったところ、DMC生成速度2.5
mol/l−MeOH・g−mol触媒・hを得た。この結果より、
触媒A10はCuCl2の2倍の活性を有することがわかる。
[実施例8] 実施例7で調製した錯体Cu(PPh3)Clを活性炭担体
(表面積1000m2/g;4〜16メッシュ)に担持した触媒(Cu
含量3重量%)10gを用いて実施例7と同じ条件で反応
を実施した。なお触媒中の仕込み錯体量は0.004mol(1.
46g)となる。その結果、DMC生成速度は24.2mol/l−MeO
H・g−mol錯体・hであり、実施例7のCu(PPh3)Cl錯
体単味の場合の約5倍の値を得た。
[実施例9] 触媒A20[Cu(PPh32Cl:担体なし]を0.01mol(6.23
g)用いて実施例7と同じ条件で反応を実施した。その
結果DMC生成速度は1.03mol/l−MeOH・g−mol錯体・h
であった。
[実施例10] 触媒A22[Cu(PPh32Cl:活性炭]を10g用いて実施例
7と同じ条件で反応を実施した。なお触媒中の仕込錯体
量は0.0036mol(2.27g)となる。その結果DMC生成速度
は7.20mol/l−MeOH・g−mol錯体・hであり、実施例9
の触媒A20[Cu(PPh32Cl:担体なし]の場合の約7倍
の値を得た。
[実施例11] 触媒A33[Cu(PPh33Br:担体なし]を0.01mol(9.30
g)用いて実施例7と同じ条件で反応を実施した。その
結果DMC生成速度は0.85mol/l−MeOH・g−mol錯体・h
であった。
[実施例12] 触媒A34[Cu(PPh33Br:活性炭]を10g用いて実施例
7と同じ条件で反応を実施した。なお触媒中の仕込錯体
量は0.0033mol(3.05g)となる。その結果DMC生成速度
は5.10mol/l−MeOH・g−mol錯体・hであり、実施例11
の触媒A33[Cu(PPh33Br:担体なし]の場合の6倍の
値を得た。
[実施例13] 触媒A27[Cu(PPh3)Br:担体なし]を0.01mol(4.06
g)用いて実施例7と同じ条件で反応を実施した。その
結果DMC生成速度は5.28mol/l−MeOH・g−mol錯体・h
であった。
[実施例14] 触媒A28[Cu(PPh3)Br:活性炭](Cu含量3重量%)
を10g用いて実施例7と同じ条件で反応を実施した。な
お触媒中の仕込錯体量は0.004mol(1.61g)となる。そ
の結果、DMC生成速度は31.9mol/l−MeOH・g−mol錯体
・hであり、実施例13の触媒A27[Cu(PPh3)Br:担体な
し]の場合の約6倍の値を得た。
第3級有機リン化合物とハロゲン化銅からなる銅錯体
は液相反応により炭酸エステル製造に有効で、特に多孔
質担体に担持したものは非常に活性が高いことがわか
る。
[産業上の利用可能性] 効率よく炭酸エステルを製造できる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山本 研三 愛知県半田市州の崎町2―110 日揮株 式会社 衣浦研究所内 (72)発明者 戸井田 努 愛知県半田市州の崎町2―110 日揮株 式会社 衣浦研究所内 (72)発明者 戸嶋 美紀 愛知県半田市州の崎町2―110 日揮株 式会社 衣浦研究所内 (56)参考文献 特開 昭46−2671(JP,A) 特開 昭50−40528(JP,A) 特開 昭63−57552(JP,A)

Claims (20)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】フェニル基又はアルキル基を有する第3級
    有機リン化合物及びハロゲン化銅を多孔質担体に担持さ
    せた触媒の存在下、アルコールを一酸化炭素及び酸素と
    反応させることを特徴とする炭酸エステルの製造法。
  2. 【請求項2】触媒がフェニル基又はアルキル基を有する
    第3級有機リン化合物及びハロゲン化銅を、銅に対する
    第3級有機リン化合物のモル比が0.05〜0.4の割合で多
    孔質担体に担持させたものである請求項第1項記載の炭
    酸エステルの製造法。
  3. 【請求項3】触媒がフェニル基又はアルキル基を有する
    第3級有機リン化合物及びハロゲン化銅を、フェニル基
    又はアルキル基を有する第3級有機リン化合物及びハロ
    ゲン化銅から合成した銅錯体の形態で多孔質担体に担持
    させたものである請求項第1項記載の炭酸エステルの製
    造法。
  4. 【請求項4】触媒がフェニル基又はアルキル基を有する
    第3級有機リン化合物及びハロゲン化銅から合成した銅
    錯体であってしかも銅:第3級有機リン化合物:ハロゲ
    ンのモル比が1:1〜3:1である銅錯体を多孔質担体に担持
    させたものである請求項第3項記載の炭酸エステルの製
    造法。
  5. 【請求項5】フェニル基又はアルキル基を有する第3級
    有機リン化合物が、トリアリールホスフィン、アルキル
    アリールホスフィン、亜リン酸トリアルキル及びリン酸
    トリアルキルからなる群から選ばれる少なくとも1種で
    ある請求項第1項、第2項、第3項又は第4項記載の炭
    酸エステルの製造法。
  6. 【請求項6】フェニル基又はアルキル基を有する第3級
    有機リン化合物が、トリフェニルホスフィン、亜リン酸
    トリフェニル、ジメチルフェニルフォスフィン、亜リン
    酸トリメチル、亜リン酸トリエチル、リン酸トリエチル
    及びリン酸トリメチルのうちのいずれかである請求項第
    5項記載の炭酸エステルの製造法。
  7. 【請求項7】触媒中の銅の含有量が担体に対して1.5〜1
    0重量%である請求項第1項、第2項、第3項又は第4
    項記載の炭酸エステルの製造法。
  8. 【請求項8】多孔質担体が、活性炭、酸化チタン、酸化
    ジルコニウム、酸化ニオブ、酸化マグネシウム、シリカ
    及びアルミナからなる群から選ばれた少なくとも1種で
    ある請求項第1項、第2項、第3項又は第4項記載の炭
    酸エステルの製造法。
  9. 【請求項9】アルコールが、炭素数1〜4の脂肪族アル
    コール、脂環族アルコール又は芳香族アルコールである
    請求項第1項記載の炭酸エステルの製造法。
  10. 【請求項10】アルコールを一酸化炭素及び酸素と、反
    応温度70〜200℃、反応圧力常圧〜30kg/cm2Gの条件で反
    応させる請求項第1項記載の炭酸エステルの製造法。
  11. 【請求項11】アルコールがメタノールであり、メタノ
    ールに対する一酸化炭素及び酸素のモル比がそれぞれ1:
    1.2〜0.5、1:0.55〜0.01、反応温度70〜200℃、反応圧
    力常圧〜15kg/cm2Gの気相反応条件でメタノールを一酸
    化炭素及び酸素と反応させる請求項第1項記載の炭酸エ
    ステルの製造法。
  12. 【請求項12】アルコールがメタノールであり、メタノ
    ールに対する一酸化炭素及び酸素のモル比がそれぞれ1:
    1.2〜0.5、1:0.55〜0.01、反応温度80〜150℃、反応圧
    力5〜30kg/cm2Gの液相反応条件でメタノールを一酸化
    炭素及び酸素と反応させる請求項第1項記載の炭酸エス
    テルの製造法。
  13. 【請求項13】フェニル基又はアルキル基を有する第3
    級有機リン化合物及びハロゲン化銅を多孔質担体に担持
    させたものであることを特徴とする炭酸エステル製造用
    触媒。
  14. 【請求項14】フェニル基又はアルキル基を有する第3
    級有機リン化合物及びハロゲン化銅を、銅に対する第3
    級有機リン化合物のモル比が0.05〜0.4の割合で多孔質
    担体に担持させたものである請求項第13項記載の炭酸エ
    ステル製造用触媒。
  15. 【請求項15】フェニル基又はアルキル基を有する第3
    級有機リン化合物及びハロゲン化銅を、フェニル基又は
    アルキル基を有する第3級有機リン化合物及びハロゲン
    化銅から合成した銅錯体の形態で含有する請求項第13項
    記載の炭酸エステル製造用触媒。
  16. 【請求項16】フェニル基又はアルキル基を有する第3
    級有機リン化合物及びハロゲン化銅から合成した銅錯体
    であってしかも銅:第3級有機リン化合物:ハロゲンの
    モル比が1:1〜3:1である銅錯体を多孔質担体に担持させ
    たものである請求項第15項記載の炭酸エステル製造用触
    媒。
  17. 【請求項17】フェニル基又はアルキル基を有する第3
    級有機リン化合物が、トリアリールホスフィン、アルキ
    ルアリールホスフィン、亜リン酸トリアルキル及びリン
    酸トリアルキルからなる群から選ばれる少なくとも1種
    である請求項第13項、第14項、第15項又は第16項記載の
    炭酸エステルの製造用触媒。
  18. 【請求項18】フェニル基又はアルキル基を有する第3
    級有機リン化合物が、トリフェニルホスフィン、亜リン
    酸トリフェニル、ジメチルフェニルフォスフィン、亜リ
    ン酸トリメチル、亜リン酸トリエチル、リン酸トリエチ
    ル及びリン酸トリメチルのうちのいずれかである請求項
    第17項記載の炭酸エステルの製造用触媒。
  19. 【請求項19】触媒中の銅の含有量が担体に対して1.5
    〜10重量%である請求項第13項、第14項、第15項又は第
    16項記載の炭酸エステルの製造用触媒。
  20. 【請求項20】多孔質担体が、活性炭、酸化チタン、酸
    化ジルコニウム、酸化ニオブ、酸化マグネシウム、シリ
    カ及びアルミナからなる群から選ばれた少なくとも1種
    である請求項第13項、第14項、第15項又は第16項記載の
    炭酸エステルの製造用触媒。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN115779882A (zh) * 2022-12-08 2023-03-14 万华化学集团股份有限公司 一种用于光气合成的活性炭催化剂的制备方法与应用

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