JP2934173B2 - 高純度1,4−ブタンジオールの製造方法 - Google Patents

高純度1,4−ブタンジオールの製造方法

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伴弘 椋木
善徳 小松
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  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、高純度1,4−ブ
タンジオールの製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、1,4−ブタンジオール(以下、
1,4−BDOということがある。)の製造方法として
は種々の方法が知られており、アセチレンを原料とした
レッペ反応による方法、ブタジエンの酢酸エステルを原
料とする方法、マレイン酸のジエステルを原料とする方
法等がある。上記マレイン酸のジエステルを原料とする
方法の一つとして、無水マレイン酸にアルキルアルコー
ルを反応させてマレイン酸ジアルキルを得、次ぎに、得
られたマレイン酸ジアルキルを水素添加分解して1,4
−BDOとする方法がある。
【0003】このマレイン酸ジアルキルを水素添加分解
して得られる生成物(以下、粗BDOということがあ
る。)中には、種々の副生成物である不純物が含まれて
いる。特に、アセタール類が不純物として含まれている
場合には、アセタール類を蒸留により除去し、高純度の
1,4−BDOを、粗BDOから蒸留により分離回収す
るには、高度の蒸留設備及び運転技術を必要とし、経済
的でない。
【0004】更には、アセタール類、特に、2−ヒドロ
キシテトラヒドロフラン(以下、HTHFという。)
は、蒸留工程の高温域で1,4−BDOと反応して、ア
セタール、特に、1,4−BDOの沸点に近似して1,
4−BDOと蒸留分離が非常に困難な、2−(4´−ヒ
ドロキシブトキシ)テトラヒドロフランとなり、これが
蒸留で1,4−BDOに混入して1,4−BDOの純度
を下げると共に、1,4−BDOの損失を招くという問
題があった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、アセタール
類、特にHTHFを不純物として含む粗BDOから、高
純度の1,4−BDOを、特別の蒸留手段を採用するこ
となく、簡易に製造し得る方法を提供することを目的と
する。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、鋭意研究
を行った結果、粗BDOを、固体酸触媒で処理した後、
蒸留することにより、本発明の目的が達成できることを
見出だして、本発明に到達した。
【0007】すなわち、本発明は、マレイン酸ジアルキ
ルの水素添加分解により1,4−ブタンジオールを製造
する方法で得られる粗1,4−ブタンジオールを、固体
酸触媒で処理した後、蒸留処理することを特徴とする高
純度1,4−ブタンジオールの製造方法、更には、マレ
イン酸ジアルキルの水素添加分解により1,4−ブタン
ジオールを製造する方法で得られる粗1,4−ブタンジ
オールを、固体酸触媒で処理して、粗1,4−ブタンジ
オールに含まれる不純物であるアセタール類をアルキル
アルコールと反応させた後、蒸留分離することを特徴と
する高純度1,4−ブタンジオールの製造方法要旨とす
る。
【0008】本発明で用いる粗BDOは、マレイン酸ジ
アルキルの水素添加分解により得られるものであり、そ
のような粗BDOは、例えば特開昭63−99039
号、同61−22035号公報等に記載されている方法
等により製造することができる。
【0009】すなわち、無水マレイン酸を、アルキルア
ルコールと反応させてマレイン酸ジアルキルを得、次い
で、得られたマレイン酸ジアルキルを、水素添加触媒の
存在下、水素添加分解することにより製造することがで
きる。用いられるアルキルアルコールとしては、例え
ば、 メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノ
ール等であるが、1,4−BDOの収率等から、好まし
くは、エタノールが主に用いられる。
【0010】この方法で得られる粗BDOには、1,4
−BDOの他に分解生成物のアルキルアルコールと副生
成物としてガンマブチロラクトン、テトラヒドロフラ
ン、アセタール類、特にHTHF、等が含まれている。
アセタール類の含有量は、通常3%以下であり、又、H
THFの含有量は、通常1重量%以下である。
【0011】本発明は、上記の粗BDOを、固体酸触媒
で処理することことからなる。用いられる固体酸触媒と
しては、例えば、陽イオン交換樹脂、ゼオライト、シリ
カアルミナ、アルミナ、ヘテロポリ酸、モンモリロナイ
ト等が挙げられ、それらの1種又は2種以上が用いられ
る。
【0012】陽イオン交換樹脂としては、ポリスチレン
−ジビニルベンゼン共重合体を基本骨格とし、これにス
ルホン酸基を導入した強酸性陽イオン交換樹脂が望まし
い。又、通常のゲル型構造以外に、内部に巨大網目構造
を有するマクロレティキュラー型陽イオン交換樹脂も好
ましく用いられる。
【0013】ゼオライトとしては、天然品や合成品が用
いられる。アルカリ金属やアリカリ土類金属の含有量の
少ないものが望ましく、ゼオライトY、水素型モルデナ
イト等が挙げられる。
【0014】シリカアルミナとしては、SiO2 /Al
2 3 比の高いものが望ましい。
【0015】本発明で用いられるヘテロポリ酸は、ケイ
素、リン、チタン、ゲルマニウム、ヒ素若しくは錫から
なるヘテロ原子と、バナジウム、ニオブ、モリブデン及
びタングステンから選ばれる1種又は2種以上のポリ原
子からなる。
【0016】ヘテロポリ酸を例示すると、リンバナジン
酸、ゲルマノバナジン酸、ヒ素バナジン酸、リンニオブ
酸、ゲルマノニオブ酸、シリコノモリブデン酸、リンモ
リブデン酸、チタンモリブデン酸、ゲルマノモリブデン
酸、ヒ素モリブデン酸、錫モリブデン酸、リンタングス
テン酸、ゲルマノタングステン酸、錫タングステン酸、
リンモリブドバナジン酸、リンタングストバナジン酸、
ゲルマノタングストバナジン酸、リンモリブドタングス
トバナジン酸、ゲルマノモリブドタングストバナジン
酸、リンモリブドタングステン酸、リンモリブドニオブ
酸等が挙げられる。
【0017】上記の固体酸触媒の中でも、陽イオン交換
樹脂及びゼオライトが、転化率、選択率等の点から好ま
しい。
【0018】粗BDOの固体酸触媒による処理は、上記
固体酸触媒が存在する反応域に、粗BDOを供給するこ
とにより行われる。処理温度は、0〜150℃の範囲が
好ましく、より好ましくは0〜100℃の範囲である。
処理温度が150℃を超えると、1,4−BDOとHT
HFが反応して、前記の好ましくない2−(4´−ヒド
ロキシブトキシ)テトラフランを生成するので、好まし
くない。又、処理温度が0℃未満では、反応に長時間を
要したり、該触媒量を多く必要とすることとなり、好ま
しくない。
【0019】処理圧力は、反応が液相で行われるような
圧力とするのが望ましい。
【0020】液時空間速度(以下、LHSVという。)
は、30〜100hr-1が好ましい。LHSVが30h
-1未満では、副生成物が生成し、100hr-1を超え
ると、反応が充分に進行しなく、共に好ましくはない。
【0021】上記の処理により、粗BDO中のアセター
ル類、特にHTHFは、同じく粗BDO中に含まれるア
ルキルアルコールと反応して、1,4−BDOと蒸留分
離が容易な2−アルコキシテトラフランに転換する。
又、粗BDO中に存在するガンマブチロラクトンは、ア
ルキルアルコールと反応してアルキルヒドロキシブチレ
ートを生成したり、1,4−BDOと反応してヒドロキ
シブチルヒドキシブチレートを生成したりするが、それ
ら生成物は、蒸留中に容易に分解するために、最終製品
の1,4−BDOの純度により良い結果をもたらす。
【0022】次いで、上記反応物を蒸留することによ
り、高純度の1,4−BDOを得る。蒸留方法として
は、どのような方法も採用することができる。
【0023】例えば、粗BDOを上記の方法で処理する
ことにより得られる処理物を蒸留する場合には、該処理
物を第1蒸留塔に供給して、テトラヒドロフランを含有
する軽沸物を塔頂から留去し、塔底物を第2蒸留塔に供
給して、未反応のアルキルアルコール及び2−アルコキ
シテトラフラン等の転換物を含有する軽沸物を塔頂から
留去し、塔底物を第3蒸留塔に供給して、ガンマブチロ
ラクトンを含む軽沸物を塔頂から、高沸物を塔底から、
それぞれ留去すると共に、塔側から高純度の1,4−B
DOを取得することができる。
【0024】上記の例では、3個の蒸留塔を用いる場合
について説明したが、該反応液の組成によっては、蒸留
塔の数や蒸留手段等を任意に設定できることは言うまで
もない。
【0025】かくすることにより、99.8重量%以上
と極めて高純度の1,4−BDOを製造することができ
る。
【0026】
【発明の実施の形態】以下、本発明を実施例により詳細
に説明する。なお、例における%は、重量%を意味す
る。
【0027】(実施例1)粗BDOとして、マレイン酸
ジエチルの水素添加分解により得られ、次ぎの組成から
なるものを用いた。1,4−BDO43.1%、エタノ
ール41.8%、ガンマブチロラクトン5.2%、テト
ラヒドロフラン4.5%、HTHF0.1%及び高沸点
成分5.3%。
【0028】固体酸触媒として陽イオン交換樹脂(アン
バーリスト16wet、ローム・アンド・ハス社製)を
用い、これを7.5cc充填した容積10ccの反応器
に、上記の粗BDOを225cc/時間、LHSV30
hr-1で供給し、反応温度0℃、反応圧力3kg/cm
2 Gで処理した。
【0029】粗BDO中のHTHFはエタノールと反応
し、2−エトキシテトラフラン(以下、ETHFとい
う。)に転化した。HTHFの転化率は80%、ETH
Fへの選択率は80%であった。この処理粗BDOから
3個の蒸留塔を用いる蒸留処理により回収した1,4−
BDOの純度は、99.8%であった。
【0030】(実施例2,3)処理条件を表1に示す通
りにした以外は、実施例1と同様にして、粗BDOを処
理した。それらの結果を表1に示す。
【0031】(実施例4) 固体酸触媒としてゼオライトY(ゼオケム社製)を用
い、かつ処理条件を表1に示す通りにした以外は、実施
例1と同様にして、粗BDOを処理した。その結果を表
1に示す。 (比較例1) 実施例1において、粗BDOを陽イオン交換樹脂で処理
しないで、そのまま蒸留処理した。その結果、粗BDO
中のHTHFは総て1,4−BDOと脱水反応して、2
−(4′−ヒドロキシブトキシ)テトラヒドロフランに
転化してしまい、これが蒸留分離できずに、総て1,4
−BDO製品中に混入した。その結果、蒸留処理により
回収した後の1,4−BDOの純度は、99.5%であ
った。
【0032】
【表1】 実施例 反応温度 LHSV HTHF ETHF 蒸留後の1,4 No. の転化率 への選択率 −BDOの 純度 (℃) (hr-1) (%) (%) (%) 1 0 30 80 80 99.8 2 50 30 100 80 99.9 3 50 100 100 80 99.9 4 100 100 100 80 99.9
【0033】
【発明の効果】本発明の方法により、99.8%以上と
極めて高純度の1,4−ブタンジオールを、蒸留中に損
失することなく製造することができる。従って、このも
のを原料として得られる樹脂等の製品は着色が認められ
ない。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI B01J 27/186 B01J 27/186 X 27/195 27/195 X 27/198 27/198 X 27/199 27/199 X 29/08 29/08 X 29/18 29/18 X 31/10 31/10 X C07C 29/149 C07C 29/149 29/80 29/80 29/88 29/88 // C07B 61/00 300 C07B 61/00 300 (56)参考文献 特開 平6−172235(JP,A) 特開 平7−82191(JP,A) 特開 昭58−121228(JP,A) 特開 昭61−22035(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C07C 31/20 B01J 21/12 B01J 23/16 B01J 27/186 B01J 29/06 B01J 31/08 C07C 29/149 C07C 29/74

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 マレイン酸ジアルキルの水素添加分解に
    より1,4−ブタンジオールを製造する方法で得られる
    粗1,4−ブタンジオールを、固体酸触媒で処理した
    後、蒸留処理することを特徴とする高純度1,4−ブタ
    ンジオールの製造方法。
  2. 【請求項2】 マレイン酸ジアルキルの水素添加分解に
    より1,4−ブタンジオールを製造する方法で得られる
    粗1,4−ブタンジオールを、固体酸触媒で処理して、
    粗1,4−ブタンジオールに含まれる不純物であるアセ
    タール類をアルキルアルコールと反応させた後、蒸留分
    離することを特徴とする高純度1,4−ブタンジオール
    の製造方法。
  3. 【請求項3】 アセタール類が、2−ヒドロキシテトラ
    ヒドロフランであることを特徴とする請求項2に記載の
    高純度1,4−ブタンジオールの製造方法。
  4. 【請求項4】 固体酸触媒が、陽イオン交換樹脂、ゼオ
    ライト、シリカアルミナ、アルミナ、ヘテロポリ酸及び
    モンモリロナイトから選ばれる1種若しくは2種以上の
    触媒であることを特徴とする請求項1ないし請求項3の
    いずれかに記載の高純度1,4−ブタンジオールの製造
    方法。
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DE19842847A1 (de) * 1998-09-18 2000-03-23 Basf Ag Verfahren zur Herstellung von Tetrahydrofuran
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MY194452A (en) 2011-07-08 2022-11-30 Mitsubishi Chem Corp 1,4-Butanediol-Containing Composition
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