JP2631803C - - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】
本発明はジアルキルカーボネートの製造方法に関するものである。更に詳しく
は、触媒の存在下、一般式(1)で示されるアルキレンカーボネートと一般式(
2)で示されるアルコールとをエステル交換反応させて一般式(3)で示される
ジアルキルカーボネートを製造する方法に関する。このエステル交換反応では目
的とするジアルキルカーボネートの他に一般式(4)で示されるアルキレングリ
コールも生成する。
【0002】
【化4】
(式中、R1,R2,R3およびR4は各々独立して水素原子、アルキル基、アルケ
ニル基、アリール基、シクロアルキル基、アルコキシアルキル基またはアルコキ
シ基を示し、R5は炭素数1〜20のアルキル基、アルケニル基、アリールアル
キル基、シクロアルキル基またはアルコキシアルキル基を示す)
【0003】
ジアルキルカーボネートは溶剤、ガソリン添加剤などへの利用の他、毒性の強
いホスゲンやジメチル硫酸などの代替となる安全性が高くて取扱い易いカーボネ
ート化剤、アルキル化剤として今後需要の伸びが見込まれる化合物である。
【0004】
【従来の技術】
ジアルキルカーボネートの製造法としては、アルキレンカーボネートとアルコ
ールをエステル交換反応させる方法が種々提案されている。その基本となる技術
はエステル交換触媒にあり、均一系触媒と不均一系触媒に分類される。
【0005】
均一系触媒としては、例えば、アルカリ金属またはアルカリ金属誘導体(米国
特許第3642858号、特公昭61−16267号)、第3級脂肪族アミン(
特公昭59−28542号)、アルキル錫アルコキサイド(特公昭56−407
08号)、亜鉛、アルミニウム、チタンのアルコキサイド(特公昭60−226
97号)、タリウム化合物(特公昭60−27658号)、ルイス酸と含窒素有
機塩基の複合物(特公昭60−22698号)、ホスフィン化合物(特公昭61
−4381号)、4級ホスホニウム塩(特開昭56−10144号)、第V族元
素含有ルイス塩基およびエポキサイドまたは環状アミジン(特開昭59−106
436号)などが提案されている。
【0006】
これら、均一系触媒を用いる方法では、少量の添加量で高い触媒活性を得るこ
とができる長所があるが、反応液から触媒を分離するのが困難である。このエス
テル交換反応は平衡反応であり、触媒の存在下に反応液を蒸留して目的のジアル
キルカーボネートを分離しようとすると、蒸留中に平衡がずれて逆反応が起こっ
て一旦生成したジアルキルカーボネートがアルキレンカーボネートに戻る。また
、触媒が存在するために、分解、重合反応などが併発して精製工程での効率が悪
く、プロセス上好ましくなかった。
【0007】
一方、不均一系触媒の場合は、反応液から触媒を分離するのが容易であり、均
一系触媒にみられる上記問題点は解決される。
不均一系触媒としてイオン交換樹脂、特に第4級アンモニウム基を交換基とし
て有する固体強塩基性アニオン交換樹脂を用いる方法が提案されている(特開昭
64−31737号、特開昭63−238043号)。これらの方法は比較的高
い触媒活性を発現するが、工業的に利用するには耐熱性、耐久性に問題があり、
とくに、高温条件で第4級アンモニウム基から含窒素化合物の分解がおこり、触
媒成分が反応液中に溶解するなど問題があった。
【0008】
また、不均一系触媒として、シリカ−チタニア固体酸(特公昭61−5467
号);アルカリ金属あるいはアルカリ土類金属の珪酸塩担持シリカ、アンモニウ
ム交換ゼオライト(特開昭64−31737号);ジルコニウム、チタン、スズ
の酸化物(特開昭63−41432号);鉛化合物(特開平4−9356号)な
どの無機固体触媒を用いる方法も提案されている。これらの方法は全般的に触媒
活性が低く実用には適応しがたいものであった。
【0009】
更に、近年、不均一系触媒としてMgOとAl2O3とを含有するハイドロタル
サイト化合物を用いる方法(特開平3−43354号)や複合酸化物を用いる方
法(欧州特許公開第478073号)が提案されている。これらの方法は上記の
方法よりは触媒活性が改善されてはいるものの、未だ満足のいくものではなく、
エステル交換反応が平衡に達するまでに長時間を要したり、高い反応温度を必要
とするなどなお問題がある。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、アルキレンカーボネートとアルコールとをエステル交換反応
させてジアルキルカーボネートを製造する方法において、前記従来技術がかかえ
る問題を解決し、触媒活性と耐久性に優れた固体触媒を用いて工業的に有利にジ
アルキルカーボネートを製造する方法を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、アルキレンカーボネートとアルコールとをエステル交換反応さ
せてジアルキルカーボネートを製造する方法について鋭意検討を行った結果、触
媒として希土類元素の酸化物を用いることにより前記目的が達成されることを見
いだし、本発明を完成するに至った。
【0012】
すなわち、本発明は、前記一般式(1)で示されるアルキレンカーボネートと
一般式(2)で示されるアルコールとをエステル交換反応させる一般式(3)で
示されるジアルキルカーボネートの製造方法において、イットリウム及びランタ
ニド(ランタン系列元素)からなる希土類元素のうちの少なくとも1種の酸化物を
触媒活性成分として含む触媒を用いることを要旨とするジアルキルカーボネート
の製造方法である。以下に本発明を詳しく説明する。
【0013】
本発明において原料として用いられる一般式(1)で示されるアルキレンカー
ボネートは、例えば、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、1,2
,−ブチレンカーボネート、2,3−ブチレンカーボネート、1,2−ペンチレ
ンカーボネート、スチレンカーボネート、3−メトキシ−1,2−プロピレンカ
ーボネート、3−エトキシ−1,2−プロピレンカーボネートなどが挙げられ、
これらの混合物であっても差し支えない。これらの中でも、工業的に容易に入手
できること、副生する一般式(4)で示されるアルキレングリコールの利用価値
が高いことから、主としてエチレンカーボネートあるいはプロピレンカーボネー
トが工業的に有用である。
【0014】
本発明においてもう一方の原料として用いられる一般式(2)で示されるアル
コールは、例えば、メチルアルコール、エチルアルコール、プロピルアルコール
、イソプロピルアルコール、ブチルアルコール、、イソブチルアルコール、t−
ブチルアルコール、ペンチルアルコール、ヘキシルアルコール、オクチルアルコ
ール、2−エチルヘキシルアルコール、デシルアルコール、ドデシルアルコール
、テトラデシルアルコール、ヘキサデシルアルコール、オクタデシルアルコール
、アリルアルコール、ベンジルアルコール、シクロヘキシルアルコール、エチレ
ングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エ
チレングリコールモノプロピルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテ
ル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチ
ルエーテルなどが挙げられ、これらの混合物であっても差し支えない。これらの
中でも、製造されるジアルキルカーボネートとしてジメチルカーボネートの需要
が大
きいことから、メチルアルコールが工業的に有用である。
【0015】
これら原料のアルキレンカーボネートおよびアルコールの組み合せにより、前
記反応式に従って一般式(3)で示されるジアルキルカーボネートおよび一般式
(4)で示されるアルキレングリコールが生成する。
【0016】
本発明においては、触媒はイットリウム及びランタニドからなる希土類元素の
うちの少なくとも1種の酸化物を触媒活性成分として含むものである。ランタニ
ドにはLa、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、
Er、Tm、Yb及びLuが含まれる。その触媒活性成分はそれらの元素の1種
又は2種以上の酸化物のみからなるものだけでなく、それにそれらの元素以外の
元素の化合物を含有したものも含んでいる。本発明の触媒はこれら希土類元素の
酸化物を触媒として用いることが必須である。希土類元素の酸化物は一般的に酸
化数3の酸化物を形成するが、酸化数4の酸化物やさらに高級な酸化物であって
も、あるいは、酸化数3未満の低級酸化物であっても、あるいはこれらの混合物
であっても特に制限はない。これら希土類元素の酸化物のなかで酸化イットリウ
ム、酸化ランタン、酸化セリウム、酸化プラセオジム、酸化ネオジムや、希土類
元素の混合物(混合希土類元素という)の酸化物が工業的に利用しやすいため好
ましい。これら希土類元素の酸化物を製造するには、例えば希土類元素のシュウ
酸塩、酢酸塩、硝酸塩、水酸化物、炭酸塩などを空気中で焼成する方法などが用
いられる。また一般に販売されている希土類元素の酸化物を利用することもでき
る。
【0017】
本発明に用いる触媒の酸化物は、多孔質で比表面積の大きなものが高い触媒活
性を得られるので好ましい。比表面積は通常5〜500m2/g、より好ましく
は10〜300m2/gの範囲の希土類元素の酸化物が用いられる。比表面積が
5m2/g未満の場合十分な触媒活性が得られないため好ましくない。また、比
表面積が500m2/gを越えると、触媒の強度が低下し、耐久性の面で問題が
生じるため好ましくない。
【0018】
本発明に用いる触媒の酸化物は、触媒として使用する前に炭酸ガスや水分など
の表面吸着物を除去する目的で、窒素などの不活性ガス気流中で加熱処理するこ
とにより活性化することが好ましい。その際の処理温度は100℃〜1000℃
の範囲、より好ましくは200〜800℃の範囲である。処理温度が100℃未
満では吸着物質の脱着が不十分となるため好ましくない。また、処理温度が10
00℃を越える範囲は加熱処理にコストがかかる他、希土類元素の酸化物が一部
溶融し表面積が減少するため好ましくない。活性化処理の時間は表面吸着物の量
や処理温度により左右されるため特に限定されるものではないが、通常1〜10
0時間の範囲である。
【0019】
本発明において、触媒として用いる酸化物の形状には特に制限はないが、反応
時の通液性や反応後の触媒分離を容易にするため、成形されていることが望まし
い。その形態は、100μm程度の微粉末でも、造粒、打錠などの一般的な方法
で成型したものでも使用できる。
【0020】
本発明に用いる触媒を調製するにあたって、適当なバインダーを用いることも
できる。バインダーは触媒の酸化物固体を結合させ触媒の機械的強度を増強させ
る目的で用いられるものであり、本発明に係わる反応を阻害したり希土類元素の
酸化物の触媒活性を阻害したりしないものであれば無機物あるいは有機物いずれ
でもよい。また、バインダーは反応に対して触媒活性がある程度発現するもので
も特に制限はない。本発明に用いられるバインダーの具体例としては、シリカゾ
ル、アルミナゾル、ジルコニアゾル、有機ポリマーなどが挙げられる。
【0021】
本発明に用いる触媒を調製するにあたって、適当な担体を用いることもできる
。担体はその表面に希土類元素の酸化物を分散させて高表面積の触媒としたり触
媒の機械的強度を高めたりする目的で用いられる。担体は反応を阻害したり希土
類元素の酸化物の触媒活性を阻害したりしないものであれば特に制限はなく、反
応に対して触媒活性がある程度発現するものでもよい。本発明に用いられる担体
の
具体例としては、シリカ、アルミナ、ジルコニア、チタニア、シリカ−アルミナ
、ジルコニア−チタニア、シリカ−ジルコニア、アルミナ−チタニア、シリカ−
チタニア、アルミナ−ジルコニアなどの無機担体;カオリナイト族のカオリナイ
ト、ディッカイト、ハロイサイト、クリソタイル、リザーダイト、アメサイトな
どやスメクタイト族のモンモリロナイト、バイデライト、サポナイト、ヘクトラ
イト、ソーコナイトなど、雲母族の白雲母、パラゴナイト、金雲母、黒雲母、レ
ピドライトなど、ハイドロタルサイト、タルクなどの粘土鉱物;などが挙げられ
る。
【0022】
本発明において原料として用いるアルキレンカーボネートとアルコールの組成
比は理論的にはモル比で2であるが、特に限定されるのではなく製造プロセスに
併せて広い範囲で用いることができる。当該反応は平衡反応であるため、一般的
にはアルキレンカーボネートの転化率を向上するためにアルコールの比率を上げ
ることが好ましく、通常アルキレンカーボネートとアルコールのモル比は1〜2
0り好ましくは2〜10の範囲である。
【0023】
本発明において、反応温度は原料の種類や触媒の活性により適応範囲が異なる
が、一般的には30〜300℃、より好ましくは、50〜200℃の範囲である
。その際、圧力は反応液の蒸気圧により規定されるものであり、特に制限はなく
、エステル交換反応への影響は少ない。
【0024】
本発明において、触媒の存在下でアルキレンカーボネートとアルコールをエス
テル交換反応させる方法としては、回分式反応でも流通式反応でもよく、特に限
定されるものではない。
【0025】
回分式反応をおこなう場合の触媒の使用量は、原料に対して0.1〜30重量
%、より好ましくは1〜15重量%の範囲である。回分式反応機内に、本発明の
触媒、および原料を所定量充填し、所定温度で撹拌を伴いながらエステル交換反
応することにより、目的とするジアルキルカーボネートを含む反応液混合物が得
られる。その際反応時間は反応温度と触媒使用量により異なるが、一般的には0
.
1〜100時間、より好ましくは1〜30時間の範囲が用いられる。こうして得
られた触媒を含む反応液から触媒は濾過、遠心分離などの方法により容易に分離
でき、触媒を分離した反応液からジアルキルカーボネートや副生するアルキレン
グリコール、未反応のアルキレンカーボネートやアルコールを一般的には蒸留に
より、場合により抽出や再結晶などの方法により回収することができる。
【0026】
流通式反応を行う場合には、固定床式、流動床式、撹拌槽式のいずれの方式で
も用いることができる。この際の通液条件は、触媒に対する液時空間速度(LH
SV)で表すと、0.1〜50/hr、より好ましくは0.2〜10/hrの範
囲を用いることができる。
【0027】
【発明の効果】
本発明の方法により、アルキレンカーボネートとアルコールからジアルキルカ
ーボネートへのエステル交換反応が速やかに進行し、かつ触媒の希土類元素の酸
化物が反応液に不溶であることから、反応液と触媒の分離が容易であり、均一系
触媒でみられる蒸留工程での残存触媒による逆反応、分解、重合反応などによる
収率低下を防止できる。従って、工業的に重要なジアルキルカーボネートを効率
的に生産でき、産業の発展に貢献するものである。
【0028】
【実施例】
次に本発明について実施例および比較例を挙げてさらに詳細に説明するが、本
発明はこれだけに限定されるものではない。
なお、実施例中の転化率、収率は以下の式により求めたものである。
【0029】
【数1】
【0030】
【実施例1】
硝酸イットリウム6水和物95.7gを水1000gに溶解し硝酸イットリウ
ム水溶液を得た。撹拌下、硝酸イットリウム水溶液を80℃に加熱し25%アン
モニア水溶液500gを2時間に渡り滴下し、さらに80℃の条件下5時間撹拌
し水酸化イットリウムのスラリーを得た。このスラリーを濾別し、純水で濾液p
Hが中性になるまで十分洗浄し水酸化イットリウムの含水物を得た。こうして得
られた水酸化イットリウムを空気中で120℃の条件下で乾燥した後、空気中で
500℃の条件下で5時間、引き続き窒素中で500℃の条件下で5時間焼成し
酸化イットリウムを得、触媒(1)とした。この触媒は比表面積が58m2/g
であった。
【0031】
撹拌器と温度計を取り付けたオートクレーブにエチレンカーボネート1モル(
88g)、メチルアルコール2モル(64g)、触媒(1)15.2g(反応液
の10重量%)を仕込んで加熱し、反応温度100℃で2時間エステル交換反
応を行った。反応圧力は成り行きの圧力とした。反応後反応液を採取して高速液
体クロマトグラフにより反応液組成を分析した。その結果を表1に示す。
【0032】
【実施例2】
実施例1において硝酸イットリウム6水和物の代わりに硝酸ランタン6水和物
108gを用いた以外は実施例1と同様の方法により酸化ランタンを調製し、触
媒(2)とした。この触媒は比表面積が49m2/gであった。
実施例1において触媒(1)の代わりに触媒(2)を用いた以外は実施例1と
同様の方法によりエステル交換を行った。その結果も表1に示す。
【0033】
【実施例3】
実施例1において硝酸イットリウム6水和物の代わりに硝酸セリウム6水和物
109gを用いた以外は実施例1と同様の方法により酸化セリウムを調製し、触
媒(3)とした。この触媒は比表面積が53m2/gであった。
実施例1において触媒(1)の代わりに触媒(3)を用いた以外は実施例1と
同様の方法によりエステル交換を行った。その結果も表1に示す。
【0034】
【比較例1】
触媒としてハイドロタルサイト化合物(組成式:Mg6Al2(OH)16CO3
・4H2O)を用いた以外は実施例1と同様にしてエステル交換反応および分析
を行った。なお、この触媒は比表面積が88m2/gであった。その分析結果も
表1に示す。
【0035】
【表1】 【0036】
実施例1〜3と比較例1の結果から、この反応条件においていずれの実施例で
も反応液の組成は平衡組成に到達して反応が見掛け上終了している。それに対し
、比較例1の触媒は比表面積が実施例1〜3の触媒よりも大きいにも拘らず、こ
の反応条件では反応液の組成はまだ平衡組成に到達していない。このことから、
実施例1〜3の触媒は比較例1の触媒よりも反応速度が速く、触媒活性が高いこ
とがわかる。
【0037】
【実施例4】
硝酸イットリウム6水和物5.08gを水10.8gに溶解し硝酸イットリウム
水溶液を得た。この硝酸イットリウム水溶液をシリカゲル(富士デヴィソン製C
ARIACT−30)15.0gに含浸し、空気中120℃の条件下で乾燥した
後、空気中で500℃の条件下で5時間、引き続き窒素中で500℃の条件下で
5時間焼成し、シリカゲルを担体とする酸化イットリウムを得、触媒(4)とし
た。この担持型触媒の酸化イットリウム担持量は10wt%、比表面積は110
m2/gであった。
【0038】
触媒(4)10mlを管型反応管(内径10mm、長さ150mm)に充填し
、エチレンカーボネート/メチルアルコール=1/2(mol/mol)からな
る原料を定量ポンプにより時空間速度2/hrの速度で通液した。次いで圧力を
10Kg/cm2に設定し、管型反応管を100℃の油浴に浸漬し反応を開始し
た。反応液を経時的に採取して高速液体クロマトグラフにより反応液組成を分析
した。その結果を表2に示す。
【0039】
【表2】
【0040】
実施例4の結果によれば、この反応条件では反応液の組成が平衡組成に到達し
ている。そして、1000時間使用しても触媒活性は低下しておらず、この触媒
は耐久性が高いことがわかる。
【0041】
【実施例5】
硝酸ランタン6水和物2.00gを水7.3gに溶解し硝酸ランタン水溶液を得
た。この硝酸ランタン水溶液をγ−アルミナ(水沢化学工業製 NEOBEAD
GB−45)15.0gに含浸し、空気中120℃の条件下で乾燥した後、空
気中で500℃の条件下で5時間、引き続き窒素中で500℃の条件下で5時間
焼成し、γ−アルミナを担体とする酸化ランタンを得、触媒(5)とした。この
担持型触媒の酸化ランタン担持量は5wt%、比表面積は194m2/gであっ
た。
実施例4において触媒(4)の代わりに触媒(5)を用いた以外は実施例4と
同様の方法によりエステル交換反応および分析を行った。その結果を表3に示す
。
実施例5の触媒も耐久性が高いことがわかる。
【0042】
【表3】
【0043】
【実施例6】
撹拌器、温度計を取り付けたオートクレーブにプロピレンカーボネート1モル
(102g)、メチルアルコール1.25モル(40g)、実施例1の調製法に
より調製した触媒(1)7.1g(反応液の5重量%)を仕込んで加熱し、反応
温度160℃にて5時間エステル交換反応を行った。この場合も反応圧力は成り
行きの圧力とした。
反応終了後、高速液体クロマトグラフにより反応液組成を分析した。その結果
、プロピレンカーボネート転化率38モル%、メチルアルコール転化率44モル
%、ジメチルカーボネート収率20モル%、プロピレングリコール収率17モル
%で
あった。
【0044】
【実施例7】
硝酸イットリウム6水和物3.82gと硝酸ランタン6水和物0.997gを水
11.5gに溶解し、硝酸イットリウムと硝酸ランタンの混合水溶液を得た。こ
の混合水溶液をシリカゲル(富士デヴィソン製CARIACT−30)15.0
gに含浸し、空気中120℃の条件下で乾燥した後、空気中で500℃の条件下
で5時間、引続き窒素中で500℃の条件下で5時間焼成し、シリカゲルを担体
とするイットリウム及びランタンの酸化物を得、触媒(7)とした。この担持型
触媒の酸化イットリウム担持量は7.5wt%、酸化ランタン担持量は2.5wt
%、比表面積は110m2/gであった。
実施例4において触媒(4)の代わりに触媒(7)を用いたこと以外は、実施
例4と同様の方法によりエステル交換反応及び分析を行なった。その結果を表4
に示す。
【0045】
【表4】
【0046】
【実施例8】
硝酸ランタン6水和物2.99gと硝酸セリウム6水和物0.95gを水12.
5gに溶解し、硝酸ランタンと硝酸セリウムの混合水溶液を得た。この混合水溶
液をシリカゲル(富士デヴィソン製CARIACT−30)15.0gに含浸し
、
空気中120℃の条件下で乾燥した後、空気中で500℃の条件下で5時間、引
続き窒素中で500℃の条件下で5時間焼成し、シリカゲルを担体とするランタ
ン及びセリウムの酸化物を得、触媒(8)とした。この担持型触媒の酸化ランタ
ン担持量は7.5wt%、酸化セリウム担持量は2.5wt%、比表面積は109
m2/gであった。
実施例4において触媒(4)の代わりに触媒(8)を用いたこと以外は、実施
例4と同様の方法によりエステル交換反応及び分析を行なった。その結果を表5
に示す。
【0047】
【表5】
【0048】
【実施例9】
実施例1において硝酸イットリウム6水和物95.7gの代わりに、硝酸イッ
トリウム6水和物84.8gと硝酸マグネシウム6水和物8.37gを用いた以外
は実施例1と同様の方法により、酸化マグネシウムを一部含む酸化イットリウム
を調製し、触媒(9)とした。この触媒の酸化イットリウム含有率は95重量%
、酸化マグネシウム含有率は5重量%、比表面積は50m2/gであった。
実施例1において触媒(1)の代わりに触媒(9)を用いた以外は実施例1と
同様の方法によりエステル交換反応および分析を行った。その結果を表6に示す
。
【0049】
【実施例10】
実施例1において硝酸イットリウム6水和物95.7gの代わりに、硝酸イッ
トリウム6水和物84.8gと硝酸アルミニウム6水和物9.68gを用い、25
%アンモニア水を75g使用した以外は実施例1と同様の方法により、酸化アル
ミニウムを一部含む酸化イットリウムを調製し、触媒(10)とした。この触媒
の酸化イットリウム含有率は95重量%、酸化アルミニウム含有率は5重量%、
比表面積は59m2/gであった。
実施例1において触媒(1)の代わりに触媒(10)を用いた以外は実施例1
と同様の方法によりエステル交換反応および分析を行った。その結果も表6に示
す。
【0050】
【表6】
【0051】
実施例9,10の結果によれば、酸化イットリウムに希土類元素以外の元素の
酸化物が5%程度含まれていても触媒活性は保持されていることがわかる。
【0052】
【実施例11】
実施例1において硝酸イットリウム6水和物95.7gを水1000gに溶解
した水溶液の代わりに、混合希土類元素の塩化物(各希土類元素の含有率は塩化
物としてそれぞれ、セリウム50wt%、ランタン25wt%、プラセオジム5
wt%、ネオジム20wt%であった)100gを含有する水溶液1000gを
用い、25wt%アンモニア水を130g使用した以外は実施例1と同様の方法
により、混合希土類元素の酸化物を調製し、触媒(11)とした。この触媒の比
表面積は52m2/gであった。
実施例1において触媒(1)の代わりに触媒(11)を用いた以外は実施例1
と同様の方法によりエステル交換反応および分析を行った。その結果を表7に示
す。混合希土類元素の酸化物触媒も同様の触媒活性を示している。
【0053】
【表7】
【0054】
【比較例2】
触媒としてイオン交換樹脂DIAION PA−308(三菱化成社製、4級
アンモニウム型強塩基性アニオン交換樹脂)を用い、前処理として減圧下で60
℃で加熱して脱水した。
実施例4において触媒(4)の代わりに上記イオン交換樹脂を用いたこと以外
は実施例4と同様の方法によりエステル交換反応及び分析を行なった。その結果
を表8に示す。
【0055】
【表8】
【0056】
比較例2の結果によれば、この触媒は5時間使用した時点ではその反応液は平
衡組成に到達しているが、100時間使用した時点ではその反応液は平衡組成に
到達しておらず、触媒活性が低下して反応速度が低下し、耐久性が低いことを示
している。これに対し、本発明の触媒は実施例4や7で示されるように1000
時間の使用によっても反応速度が低下しないことから、耐久性が高いことがわか
る。
【0057】
【実施例12】
撹拌器と温度計を取りつけたオートクレーブにエチレンカーボネート1モル(
90g)、エチルアルコール2モル(92g)、実施例2の調製法により調製し
た触媒(2)18.2g(反応液の10wt%)を仕込んで加熱し、反応温度12
0℃にて2時間エステル交換反応を行なった。この場合も反応圧力は成り行きの
圧力とした。
反応終了後、高速液体クロマトグラフにより反応組成物を分析した。その結果
エチレンカーボネート転化率57モル%、エチルアルコール転化率43モル%、
ジエチルカーボネート収率30モル%、エチレングリコール収率29モル%であ
った。
【0058】
【実施例13】
実施例4において原料組成としてエチレンカーボネート/メチルアルコール=
1/5(mol/mol)からなる原料を用いた以外は、実施例4と同様の方法
によりエステル交換反応及び分析を行なった。その結果を表9に示す。
【0059】
【表9】
【0060】
原料組成中のメチルアルコールの比率を大きくしたことによって、反応液の平
衡組成におけるエチレンカーボネートの転化率が増加し、メチルアルコールの転
化率が減少し、エチレングリコールとジメチルカーボネートの収率が増大してい
る。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
[0001]
[Industrial applications]
The present invention relates to a method for producing a dialkyl carbonate. Learn more
Is an alkylene carbonate represented by the general formula (1) and a compound represented by the general formula (
Transesterification of the alcohol represented by 2) with the alcohol represented by the general formula (3)
The present invention relates to a method for producing a dialkyl carbonate. In this transesterification reaction,
In addition to the target dialkyl carbonate, an alkylene glycer represented by the general formula (4)
Generate calls as well.
[0002]
Embedded image
(Where R1, RTwo, RThreeAnd R4 each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group,
Nil, aryl, cycloalkyl, alkoxyalkyl or alkoxy
Represents a group, RFiveRepresents an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an alkenyl group, an aryl
Represents a kill group, a cycloalkyl group or an alkoxyalkyl group)
[0003]
Dialkyl carbonate is used for solvents, gasoline additives, etc.
Highly safe and easy-to-handle carbon dioxide alternative to phosgene and dimethyl sulfate
It is a compound that demand is expected to grow in the future as an oxidizing agent and an alkylating agent.
[0004]
[Prior art]
As a method for producing dialkyl carbonate, alkylene carbonate and alcohol
There have been proposed various methods for subjecting a polyester to a transesterification reaction. The basic technology
Is a transesterification catalyst and is classified into a homogeneous catalyst and a heterogeneous catalyst.
[0005]
As the homogeneous catalyst, for example, an alkali metal or an alkali metal derivative (US
Patent No. 364858, JP-B-61-16267), tertiary aliphatic amines (
JP-B-59-28542), alkyltin alkoxide (JP-B-56-407)
No. 08), alkoxides of zinc, aluminum and titanium (JP-B-60-226)
No. 97), thallium compound (JP-B-60-27658), Lewis acid and nitrogen-containing
Compounds of organic bases (JP-B-60-22698) and phosphine compounds (JP-B-61-1986)
-4381), quaternary phosphonium salt (JP-A-56-10144), Group V element
-Containing Lewis base and epoxide or cyclic amidine (JP-A-59-106)
No. 436) has been proposed.
[0006]
In these methods using a homogeneous catalyst, high catalytic activity can be obtained with a small amount of addition.
However, it is difficult to separate the catalyst from the reaction solution. This es
The tell-exchange reaction is an equilibrium reaction.
When trying to separate the kill carbonate, an equilibrium shift occurs during distillation and a reverse reaction occurs.
The dialkyl carbonate once formed returns to the alkylene carbonate. Also
, The presence of a catalyst causes decomposition, polymerization, etc. to occur simultaneously, resulting in poor efficiency in the purification process.
And it was not desirable in the process.
[0007]
On the other hand, in the case of a heterogeneous catalyst, it is easy to separate the catalyst from the reaction solution,
The above-mentioned problem encountered in the mono-system catalyst is solved.
Ion exchange resins as heterogeneous catalysts, especially quaternary ammonium groups as exchange groups
A method using a solid strong basic anion exchange resin has been proposed.
64-31737, JP-A-63-238043). These methods are relatively expensive
Although it exhibits high catalytic activity, it has problems in heat resistance and durability for industrial use,
In particular, decomposition of nitrogen-containing compounds from quaternary ammonium groups occurs under high temperature conditions,
There was a problem that the medium component was dissolved in the reaction solution.
[0008]
As a heterogeneous catalyst, silica-titania solid acid (Japanese Patent Publication No. 61-5467)
No.); Alkali metal or alkaline earth metal silicate-supported silica, ammonium
Exchanged zeolite (JP-A-64-31737); zirconium, titanium, tin
Oxides (JP-A-63-41432); lead compounds (JP-A-4-9356).
Methods using any inorganic solid catalyst have been proposed. These methods are generally catalytic
The activity was low and it was hardly applicable for practical use.
[0009]
Furthermore, in recent years, hydrotalls containing MgO and Al2O3 as heterogeneous catalysts have been developed.
A method using a site compound (JP-A-3-43354) or a method using a composite oxide
A law (European Patent Publication No. 478073) has been proposed. These methods are described above
Although the catalytic activity is improved over the method, it is still not satisfactory,
Transesterification takes a long time to reach equilibrium or requires high reaction temperature
There is still a problem.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to provide a transesterification reaction between an alkylene carbonate and an alcohol.
In the method for producing a dialkyl carbonate, the prior art
Industrially advantageous using a solid catalyst with excellent catalytic activity and durability.
An object of the present invention is to provide a method for producing an alkyl carbonate.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
The present inventors have conducted a transesterification reaction between an alkylene carbonate and an alcohol.
After diligently studying a method for producing a dialkyl carbonate,
It was found that the above object was achieved by using a rare earth element oxide as a medium.
The present invention has been completed.
[0012]
That is, the present invention relates to an alkylene carbonate represented by the general formula (1).
In the general formula (3), a transesterification reaction between the alcohol represented by the general formula (2) and
In the method for producing dialkyl carbonate shown, yttrium and lanthanum
At least one oxide of rare earth elements consisting of nido (lanthanum series element)
Dialkyl carbonate characterized by using a catalyst containing as a catalytically active component
It is a manufacturing method of. Hereinafter, the present invention will be described in detail.
[0013]
The alkylene car represented by the general formula (1) used as a raw material in the present invention
The carbonate is, for example, ethylene carbonate, propylene carbonate, 1,2
, -Butylene carbonate, 2,3-butylene carbonate, 1,2-pentylene
Carbonate, styrene carbonate, 3-methoxy-1,2-propylene carbonate
Carbonate, 3-ethoxy-1,2-propylene carbonate, and the like,
These mixtures may be used. Among them, industrially easily available
What can be done and the utility value of the by-product alkylene glycol represented by the general formula (4)
Of ethylene carbonate or propylene carbonate
Is industrially useful.
[0014]
In the present invention, an aluminum compound represented by the general formula (2) used as another raw material
Cole is, for example, methyl alcohol, ethyl alcohol, propyl alcohol
, Isopropyl alcohol, butyl alcohol, isobutyl alcohol, t-
Butyl alcohol, pentyl alcohol, hexyl alcohol, octyl alcohol
, 2-ethylhexyl alcohol, decyl alcohol, dodecyl alcohol
, Tetradecyl alcohol, hexadecyl alcohol, octadecyl alcohol
, Allyl alcohol, benzyl alcohol, cyclohexyl alcohol, ethyl
Glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether,
Tylene glycol monopropyl ether, ethylene glycol monobutyl ether
Diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoethyl
And a mixture thereof. these
Among them, the demand for dimethyl carbonate as dialkyl carbonate to be produced
Is large
Because of its strength, methyl alcohol is industrially useful.
[0015]
By the combination of these raw materials, alkylene carbonate and alcohol,
The dialkyl carbonate represented by the general formula (3) and the general formula
The alkylene glycol represented by (4) is produced.
[0016]
In the present invention, the catalyst is a rare earth element composed of yttrium and lanthanide.
At least one of the oxides is contained as a catalytically active component. Lantani
La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho,
Er, Tm, Yb and Lu are included. The catalytically active component is one of those elements
Or not only those consisting of two or more oxides, but also those other than those elements
Also includes those containing elemental compounds. The catalyst of the present invention is a catalyst for these rare earth elements.
It is essential to use an oxide as a catalyst. Oxides of rare earth elements are generally acids
An oxide of the formula 3 is formed, but an oxide of the oxidation number 4 or a higher oxide is used.
Or a lower oxide having an oxidation number of less than 3, or a mixture thereof.
However, there is no particular limitation. Among these rare earth element oxides, yttrium oxide
Lanthanum oxide, cerium oxide, praseodymium oxide, neodymium oxide, rare earth
An oxide of a mixture of elements (referred to as mixed rare earth element) is preferred because it is industrially easy to use.
Good. In order to produce oxides of these rare earth elements, for example, a rare earth element
Method of firing acid salts, acetates, nitrates, hydroxides, carbonates, etc. in air
Can be. It is also possible to use rare earth oxides that are generally sold.
You.
[0017]
The catalyst oxide used in the present invention is porous and has a large specific surface area.
It is preferable because the property can be obtained. Specific surface area is usually 5-500mTwo/ G, more preferred
Is 10 to 300 mTwo/ G of rare earth element oxide is used. Specific surface area
5mTwo/ G is not preferable because sufficient catalytic activity cannot be obtained. Also, the ratio
Surface area is 500mTwo/ G, the strength of the catalyst decreases, and there is a problem in durability.
It is not preferable because it occurs.
[0018]
The oxide of the catalyst used in the present invention may be carbon dioxide or moisture before use as a catalyst.
Heat treatment in a stream of inert gas such as nitrogen to remove surface adsorbates.
It is preferable to activate by. The processing temperature at that time is 100 ° C to 1000 ° C
, More preferably in the range of 200 to 800 ° C. Processing temperature is not 100 ° C
If it is full, the desorption of the adsorbed substance becomes insufficient, which is not preferable. When the processing temperature is 10
If the temperature exceeds 00 ° C., heat treatment is costly, and rare earth element oxides are partially contained.
It is not preferable because it melts and the surface area decreases. Activation time is the amount of surface adsorbate
And is not particularly limited because it depends on the processing temperature.
The range is 0 hours.
[0019]
In the present invention, the shape of the oxide used as the catalyst is not particularly limited,
In order to facilitate liquid permeability at the time of separation and to facilitate catalyst separation after the reaction,
No. Its form is a general method such as granulation and tableting even with a fine powder of about 100 μm.
What was molded with can be used.
[0020]
In preparing the catalyst used in the present invention, an appropriate binder may be used.
it can. The binder binds the oxide solids of the catalyst and increases the mechanical strength of the catalyst.
To inhibit the reaction according to the present invention or to remove rare earth elements.
Inorganic or organic substances that do not inhibit the catalytic activity of the oxide
May be. In addition, the binder exhibits a certain degree of catalytic activity for the reaction.
There is no particular limitation. Specific examples of the binder used in the present invention include silica sol.
Sol, alumina sol, zirconia sol, organic polymer and the like.
[0021]
In preparing the catalyst used in the present invention, an appropriate carrier may be used.
. The support is made by dispersing a rare earth element oxide on its surface to make a high surface area catalyst or
It is used for the purpose of increasing the mechanical strength of the medium. The carrier may inhibit the reaction or rare earth
There is no particular limitation as long as it does not inhibit the catalytic activity of the oxides of the similar elements.
The catalyst may exhibit a certain degree of catalytic activity. Carrier used in the present invention
of
Specific examples include silica, alumina, zirconia, titania, silica-alumina
, Zirconia-titania, silica-zirconia, alumina-titania, silica-
Inorganic carrier such as titania, alumina-zirconia; kaolinite of kaolinite family
, Dickite, halloysite, chrysotile, lizardite, amesite
Montmorillonite, beidellite, saponite, hectora
And mica tribe mica, paragonite, phlogopite, biotite,
Clay minerals such as hydrotalcite and talc;
You.
[0022]
Composition of Alkylene Carbonate and Alcohol Used as Raw Materials in the Present Invention
The ratio is theoretically 2 in molar ratio, but is not particularly limited,
In addition, it can be used in a wide range. Since the reaction is an equilibrium reaction,
Increase the alcohol ratio to improve the conversion of alkylene carbonate
Preferably, the molar ratio of the alkylene carbonate to the alcohol is 1-2.
It is preferably in the range of 2 to 10.
[0023]
In the present invention, the applicable range of the reaction temperature varies depending on the type of the raw material and the activity of the catalyst.
However, it is generally in the range of 30 to 300 ° C, more preferably in the range of 50 to 200 ° C.
. At that time, the pressure is defined by the vapor pressure of the reaction solution, and there is no particular limitation.
, Has little effect on the transesterification reaction.
[0024]
In the present invention, an alkylene carbonate and an alcohol are separated in the presence of a catalyst.
The method of the tell exchange reaction may be a batch type reaction or a flow type reaction.
It is not specified.
[0025]
The amount of the catalyst used in the case of performing a batch reaction is 0.1 to 30 wt.
%, More preferably in the range of 1 to 15% by weight. In a batch reactor, the present invention
A predetermined amount of catalyst and raw materials are charged, and transesterification is performed at a predetermined temperature with stirring.
By reaction, a reaction mixture containing the desired dialkyl carbonate is obtained.
Can be At that time, the reaction time varies depending on the reaction temperature and the amount of the catalyst used, but is generally 0
.
A range of 1 to 100 hours, more preferably 1 to 30 hours is used. Thus obtained
The catalyst is easily separated from the reaction solution containing the catalyst by filtration, centrifugation, etc.
Dialkyl carbonate and by-product alkylene from the reaction solution from which the catalyst was separated
Glycols, unreacted alkylene carbonates and alcohols are generally distilled
In some cases, it can be recovered by a method such as extraction or recrystallization.
[0026]
When performing a flow-type reaction, any of fixed bed, fluidized bed, and stirred tank systems is used.
Can also be used. The liquid passing condition at this time is a liquid hourly space velocity (LH
SV), the range of 0.1 to 50 / hr, more preferably 0.2 to 10 / hr.
An enclosure can be used.
[0027]
【The invention's effect】
According to the method of the present invention, dialkyl carbonate is converted from alkylene carbonate and alcohol.
The transesterification reaction to the carbonate proceeds rapidly and the rare earth element acid
Since the compound is insoluble in the reaction solution, it is easy to separate the catalyst from the reaction solution,
Due to reverse reaction, decomposition, polymerization reaction, etc. due to residual catalyst in distillation process seen in catalyst
A decrease in yield can be prevented. Therefore, industrially important dialkyl carbonates can be efficiently
It can be produced efficiently and contributes to the development of industry.
[0028]
【Example】
Next, the present invention will be described in more detail with reference to Examples and Comparative Examples.
The invention is not so limited.
The conversion and yield in the examples were determined by the following equations.
[0029]
(Equation 1)
[0030]
Embodiment 1
95.7 g of yttrium nitrate hexahydrate was dissolved in 1000 g of water, and yttrium nitrate was dissolved.
To obtain an aqueous solution. Under stirring, the yttrium nitrate aqueous solution is heated to 80 ° C.
500 g of an aqueous solution of Monia was added dropwise over 2 hours, and the mixture was further stirred at 80 ° C. for 5 hours.
Then, a slurry of yttrium hydroxide was obtained. This slurry is separated by filtration, and the filtrate p with pure water.
Washing was sufficiently performed until H became neutral to obtain a hydrate of yttrium hydroxide. Thus obtained
After drying the obtained yttrium hydroxide in air at 120 ° C.,
Calcined at 500 ° C for 5 hours and then at 500 ° C for 5 hours in nitrogen
Yttrium oxide was obtained and used as catalyst (1). This catalyst has a specific surface area of 58 m.Two/ G
Met.
[0031]
1 mol of ethylene carbonate was added to an autoclave equipped with a stirrer and thermometer.
88 g), methyl alcohol 2 mol (64 g), catalyst (1) 15.2 g (reaction liquid
Of 10% by weight), heated and reacted at a reaction temperature of 100 ° C. for 2 hours.
Responded. The reaction pressure was the expected pressure. After the reaction, collect the reaction solution and
The composition of the reaction solution was analyzed by body chromatography. Table 1 shows the results.
[0032]
Embodiment 2
Lanthanum nitrate hexahydrate in place of yttrium nitrate hexahydrate in Example 1
A lanthanum oxide was prepared in the same manner as in Example 1 except that 108 g was used.
Medium (2). This catalyst has a specific surface area of 49 m.Two/ G.
Example 1 was the same as Example 1 except that the catalyst (2) was used in place of the catalyst (1).
Transesterification was performed in the same manner. Table 1 also shows the results.
[0033]
Embodiment 3
Cerium nitrate hexahydrate instead of yttrium nitrate hexahydrate in Example 1
Cerium oxide was prepared in the same manner as in Example 1 except that 109 g was used.
The medium (3) was used. This catalyst has a specific surface area of 53 m.Two/ G.
Example 1 was the same as Example 1 except that the catalyst (3) was used instead of the catalyst (1).
Transesterification was performed in the same manner. Table 1 also shows the results.
[0034]
[Comparative Example 1]
Hydrotalcite compounds (composition formula: Mg6AlTwo(OH)16COThree
・ 4HTwoTransesterification and analysis in the same manner as in Example 1 except that O) was used.
Was done. This catalyst has a specific surface area of 88 m.Two/ G. The analysis results
It is shown in Table 1.
[0035]
[Table 1] [0036]
From the results of Examples 1 to 3 and Comparative Example 1, any of the examples under this reaction condition
Also, the composition of the reaction solution reached the equilibrium composition and the reaction was apparently terminated. For it
Although the catalyst of Comparative Example 1 has a larger specific surface area than the catalysts of Examples 1 to 3,
Under the above reaction conditions, the composition of the reaction solution has not yet reached the equilibrium composition. From this,
The catalysts of Examples 1 to 3 have a higher reaction rate and a higher catalytic activity than the catalyst of Comparative Example 1.
I understand.
[0037]
Embodiment 4
5.08 g of yttrium nitrate hexahydrate was dissolved in 10.8 g of water, and yttrium nitrate was dissolved.
An aqueous solution was obtained. This yttrium nitrate aqueous solution is mixed with silica gel (Fuji Devison C
ARIACT-30) 15.0 g, and dried in air at 120 ° C.
Thereafter, in air at 500 ° C. for 5 hours, and then in nitrogen at 500 ° C.
Calcination for 5 hours to obtain yttrium oxide using silica gel as carrier, and used as catalyst (4)
Was. The supported catalyst had a supported amount of yttrium oxide of 10 wt% and a specific surface area of 110 wt%.
mTwo/ G.
[0038]
10 ml of the catalyst (4) is filled in a tubular reaction tube (inner diameter 10 mm, length 150 mm).
, Ethylene carbonate / methyl alcohol = 1/2 (mol / mol)
The raw material was passed through the metering pump at a space velocity of 2 / hr. Then the pressure
10Kg / cmTwoAnd immerse the tubular reaction tube in a 100 ° C oil bath to start the reaction.
Was. Sample the reaction solution over time and analyze the composition of the reaction solution by high performance liquid chromatography
did. Table 2 shows the results.
[0039]
[Table 2]
[0040]
According to the results of Example 4, the composition of the reaction solution reached the equilibrium composition under the reaction conditions.
ing. The catalyst activity did not decrease even after 1000 hours of use.
Shows that the durability is high.
[0041]
Embodiment 5
Dissolve 2.00 g of lanthanum nitrate hexahydrate in 7.3 g of water to obtain an aqueous solution of lanthanum nitrate
Was. This lanthanum nitrate aqueous solution was used as γ-alumina (NEOBEAD manufactured by Mizusawa Chemical Industry).
GB-45) After impregnating 15.0 g and drying in air at 120 ° C., empty
5 hours at 500 ° C in air, then 5 hours at 500 ° C in nitrogen
By calcining, lanthanum oxide using γ-alumina as a carrier was obtained, and used as catalyst (5). this
The supported catalyst has a supported amount of lanthanum oxide of 5 wt% and a specific surface area of 194 m.Two/ G
Was.
Example 4 was repeated except that the catalyst (5) was used instead of the catalyst (4).
Transesterification and analysis were performed in the same manner. Table 3 shows the results.
.
It can be seen that the catalyst of Example 5 also has high durability.
[0042]
[Table 3]
[0043]
Embodiment 6
1 mol of propylene carbonate in an autoclave equipped with a stirrer and thermometer
(102 g), 1.25 mol (40 g) of methyl alcohol, according to the preparation method of Example 1.
The catalyst (1) prepared above was charged with 7.1 g (5% by weight of the reaction solution), heated, and reacted.
The transesterification reaction was performed at a temperature of 160 ° C. for 5 hours. Again, the reaction pressure
Outgoing pressure.
After completion of the reaction, the composition of the reaction solution was analyzed by high performance liquid chromatography. as a result
Propylene carbonate conversion rate 38 mol%, methyl alcohol conversion rate 44 mol
%, Dimethyl carbonate yield 20 mol%, propylene glycol yield 17 mol
%so
there were.
[0044]
Embodiment 7
3.82 g of yttrium nitrate hexahydrate and 0.997 g of lanthanum nitrate hexahydrate were added to water.
This was dissolved in 11.5 g to obtain a mixed aqueous solution of yttrium nitrate and lanthanum nitrate. This
Mixed solution of silica gel (CARACT-30 manufactured by Fuji Devison) 15.0
g in air and dried in air at 120 ° C, then in air at 500 ° C.
For 5 hours and subsequently in nitrogen at 500 ° C. for 5 hours.
The oxides of yttrium and lanthanum were obtained and used as catalyst (7). This carrying type
The supported amount of yttrium oxide in the catalyst is 7.5 wt%, and the supported amount of lanthanum oxide is 2.5 wt%.
%, Specific surface area is 110mTwo/ G.
Example 4 was repeated except that the catalyst (7) was used in place of the catalyst (4) in Example 4.
Transesterification and analysis were carried out in the same manner as in Example 4. Table 4 shows the results.
Shown in
[0045]
[Table 4]
[0046]
Embodiment 8
2.99 g of lanthanum nitrate hexahydrate and 0.95 g of cerium nitrate hexahydrate were added to 12.2 g of water.
In 5 g, a mixed aqueous solution of lanthanum nitrate and cerium nitrate was obtained. This mixed aqueous solution
The solution was impregnated with 15.0 g of silica gel (Fuji Devison CARIACT-30)
,
After drying in air at 120 ° C., it is pulled in air at 500 ° C. for 5 hours.
Subsequently, the mixture is calcined in a nitrogen atmosphere at 500 ° C. for 5 hours, and a lantern using silica gel as a carrier.
Oxides of cerium and cerium were obtained, and used as catalyst (8). Lanthanum oxide of this supported catalyst
The supported amount of cerium oxide is 7.5 wt%, the supported amount of cerium oxide is 2.5 wt%, and the specific surface area is 109 wt%.
mTwo/ G.
Example 4 was repeated except that the catalyst (8) was used instead of the catalyst (4) in Example 4.
Transesterification and analysis were carried out in the same manner as in Example 4. Table 5 shows the results.
Shown in
[0047]
[Table 5]
[0048]
Embodiment 9
In Example 1, instead of 95.7 g of yttrium nitrate hexahydrate, yttrium nitrate was used.
Except using 84.8 g of thorium hexahydrate and 8.37 g of magnesium nitrate hexahydrate
Is a yttrium oxide partially containing magnesium oxide in the same manner as in Example 1.
Was prepared and used as catalyst (9). The yttrium oxide content of this catalyst is 95% by weight.
, Magnesium oxide content is 5% by weight, specific surface area is 50mTwo/ G.
Example 1 was the same as Example 1 except that the catalyst (9) was used instead of the catalyst (1).
Transesterification and analysis were performed in the same manner. Table 6 shows the results.
.
[0049]
Embodiment 10
In Example 1, instead of 95.7 g of yttrium nitrate hexahydrate, yttrium nitrate was used.
Using 84.8 g of thorium hexahydrate and 9.68 g of aluminum nitrate hexahydrate, 25
% Oxidized aluminum in the same manner as in Example 1 except that 75 g of aqueous ammonia was used.
Yttrium oxide partially containing minium was prepared and used as catalyst (10). This catalyst
Has a yttrium oxide content of 95% by weight, an aluminum oxide content of 5% by weight,
Specific surface area is 59mTwo/ G.
Example 1 Example 1 was repeated except that the catalyst (10) was used instead of the catalyst (1).
The transesterification and analysis were carried out in the same manner as described above. The results are also shown in Table 6.
You.
[0050]
[Table 6]
[0051]
According to the results of Examples 9 and 10, the yttrium oxide contained elements other than rare earth elements.
It can be seen that the catalyst activity is maintained even when the oxide content is about 5%.
[0052]
Embodiment 11
In Example 1, 95.7 g of yttrium nitrate hexahydrate was dissolved in 1000 g of water.
Of mixed rare earth elements (the content of each rare earth element is
Cerium 50 wt%, lanthanum 25 wt%, praseodymium 5
wt., 20 wt.% neodymium).
And the same method as in Example 1 except that 130 g of 25 wt% ammonia water was used.
Thus, an oxide of a mixed rare earth element was prepared, and used as a catalyst (11). The ratio of this catalyst
Surface area is 52mTwo/ G.
Example 1 Example 1 was repeated except that the catalyst (11) was used instead of the catalyst (1).
The transesterification and analysis were carried out in the same manner as described above. Table 7 shows the results.
You. Mixed rare earth oxide catalysts also exhibit similar catalytic activity.
[0053]
[Table 7]
[0054]
[Comparative Example 2]
Ion exchange resin DIAION PA-308 (Mitsubishi Kasei Co., Ltd., grade 4) as a catalyst
Ammonium-type strongly basic anion exchange resin) and 60
Dehydrated by heating at ℃.
Except that the ion exchange resin was used in place of the catalyst (4) in Example 4.
Was subjected to transesterification and analysis in the same manner as in Example 4. as a result
Is shown in Table 8.
[0055]
[Table 8]
[0056]
According to the results of Comparative Example 2, when this catalyst was used for 5 hours, the reaction solution was flat.
The reaction solution has reached the equilibrium composition after 100 hours of use.
Not reached, indicating that the catalytic activity was reduced, the reaction rate was reduced, and the durability was low.
doing. On the other hand, the catalyst of the present invention has a capacity of 1000 as shown in Examples 4 and 7.
Since the reaction speed does not decrease even with the use of time, it can be seen that the durability is high.
You.
[0057]
Embodiment 12
1 mol of ethylene carbonate was added to an autoclave equipped with a stirrer and a thermometer.
90 g), 2 mol (92 g) of ethyl alcohol, prepared according to the preparation method of Example 2.
The catalyst (2) was charged with 18.2 g (10% by weight of the reaction solution) and heated to a reaction temperature of 12%.
The transesterification was performed at 0 ° C. for 2 hours. Also in this case, the reaction pressure
Pressure.
After completion of the reaction, the reaction composition was analyzed by high performance liquid chromatography. as a result
Ethylene carbonate conversion 57 mol%, ethyl alcohol conversion 43 mol%,
The yield of diethyl carbonate is 30 mol% and the yield of ethylene glycol is 29 mol%.
Was.
[0058]
Embodiment 13
In Example 4, the raw material composition was ethylene carbonate / methyl alcohol =
A method similar to that of Example 4 except that a raw material consisting of 1/5 (mol / mol) was used.
To perform transesterification and analysis. Table 9 shows the results.
[0059]
[Table 9]
[0060]
By increasing the proportion of methyl alcohol in the raw material composition,
The conversion of ethylene carbonate in the equilibrium composition increases, and the conversion of methyl alcohol increases.
Conversion and the yield of ethylene glycol and dimethyl carbonate are increasing.
You.
Claims (1)
ニル基、アリール基、シクロアルキル基、アルコキシアルキル基またはアルコキ
シ基を示す) で示されるアルキレンカーボネートと、一般式(2) 【化2】 (式中、R5は炭素数1〜20のアルキル基、アルケニル基、アリールアルキル
基、シクロアルキル基またはアルコキシアルキル基を示す) で示されるアルコールとをエステル交換反応させ、一般式(3) 【化3】 (式中、R5は前記と同じである) で示されるジアルキルカーボネートを製造する方法において、イットリウム及び
ランタニドからなる希土類元素のうちの少なくとも1種の酸化物を触媒活性成分
として含む触媒を用いることを特徴とするジアルキルカーボネートの製造方法。 【請求項2】 前記触媒活性成分がイットリウム、ランタン、セリウム、プラ
セオジム及びネオジムのうちの少なくとも1種の酸化物である請求項1に記載の
ジアルキルカーボネートの製造方法。 【請求項3】 前記アルキレンカーボネートはエチレンカーボネートとプロ ピレンカーボネートのうちのいずれかであり、前記アルコールはメチルアルコー
ルとエチルアルコールのうちのいずれかである請求項1又は2に記載のジアルキ
ルカーボネートの製造方法。[Claim 1] General formula (1) (Wherein R 1 , R 2 , R 3 and R 4 each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group, an alkenyl group, an aryl group, a cycloalkyl group, an alkoxyalkyl group or an alkoxy group) And the general formula (2) (Wherein R 5 represents an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an alkenyl group, an arylalkyl group, a cycloalkyl group or an alkoxyalkyl group), which is subjected to a transesterification reaction with an alcohol represented by the following general formula (3): Chemical formula 3] Wherein R 5 is the same as described above, wherein a catalyst containing at least one oxide of a rare earth element composed of yttrium and lanthanide as a catalytically active component is used. A method for producing a dialkyl carbonate, comprising: 2. The method according to claim 1, wherein the catalytically active component is an oxide of at least one of yttrium, lanthanum, cerium, praseodymium, and neodymium. 3. The method according to claim 1, wherein the alkylene carbonate is one of ethylene carbonate and propylene carbonate, and the alcohol is one of methyl alcohol and ethyl alcohol. .
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