JP3016727B2 - 改質ラニーニッケル触媒とその触媒によるジオール化合物の製造方法 - Google Patents
改質ラニーニッケル触媒とその触媒によるジオール化合物の製造方法Info
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Description
ル触媒とその触媒によるジオール化合物の製造方法に関
する。本発明の改質ラニーニッケルは、ヒドロキシ−ア
ルデヒドとヒドロキシ環状エーテルの水素添加反応、特
に、4−ヒドロキシ−ブタナール、2−ヒドロキシ−テ
トラヒドロフランおよび2−メチル−3−ヒドロキシ−
プロパナールの水素添加反応の際に有用な触媒として最
も良く用いられる。
−hydroxy−butanal)、2−ヒドロキシ
−テトラヒドロフラン(2−hydroxy−tetr
a−hydrofuran)および2−メチル−3−ヒ
ドロキシ−プロパナール(2−methyl−3−hy
droxypropanal)の製造方法として、アリ
ル−アルコール(allyl alcohol)、一酸
化炭素と水素を原料とするゲルマニウム触媒の存在下
で、ヒドロホルミル化反応(Hydro−formyl
ation)による下記に挙げる方法が知られている。
4−ヒドロキシ−ブタナールと2−ヒドロキシ−テトラ
ヒドロフラン及び2−メチル−3−ヒドロキシ−プロパ
ナールは、それぞれさらに水素添加反応(hydrog
enation)により、1,4−ブタンジオール
(1,4−butanediol)及び2−メチル−
1,3−プロパンジオール(2−methyl−1,3
−propanediol)の製造に際し、必要な中間
原料として有用な化合物である。上記水素添加反応とし
て下記の反応式が挙げられている。
メチル−3−ヒドロキシ−プロパナールの水素添加反応
はカルボニル基(carbonyl group)の水
素添加反応によるもので、一般にはカルボニ基の水素添
加反応に用いられる貴重金属(Precious me
tal)を含む触媒、例えばパラジウム触媒〔Bioc
hemistry Journal,37,726(1
943)〕、白金触媒〔Journal of Ame
rican Chemical Society,7
0,664(1948)〕、ルテニウム触媒(USP第
3144490号公報)、レニウム触媒〔Journa
l of Organic Chemistry,2
4,1847(1959)〕、酸化銅−クロマイト触媒
〔Industrial and Engineeri
ng Chemistry,38,251,(194
6)〕、銅触媒(BP第659981号公報)、ニッケ
ル触媒〔工業化学雑誌、第46巻、901頁、(194
3)〕、ラニーニッケル触媒〔Journal of
American Chemical Societ
y,70,695(1948)〕、ラニーコバルト触媒
(Journal of Applied Chemi
stry,8,492(1958)〕などか用いられて
いる。
たる上記4−ヒドロキシ−ブタナール、2−ヒドロキシ
−テトラヒドロフランと2−メチル−3−ヒドロキシ−
プロパナールの水素添加反応にかかわる研究の結果、本
系列の水素添加反応と通常のカルボニル基の水素添加反
応は異なることを見出した。即ち、実験に用いたパラジ
ウム触媒と酸化銅亜鉛触媒は上記反応系においてほとん
ど活性がみられず、さらにルテニウム触媒と酸化銅−ク
ロマイト触媒にいたっては、上記反応系では活性が非常
に低く、実用価値のないものである。ただニッケル触媒
とラニーニッケル触媒のみ、本反応系において高い活性
を示す。さらに鋭意検討したところ、ニッケル触媒、ラ
ニーニッケル触媒とも反応活性の低下が非常にはやく、
触媒として重複使用した場合、その使用寿命は短かく、
33バッチ或いは30時間の連続的使用で、その反応活
性は使用に耐えないものとなり、工業的には実用化に遠
いものであった。
も上記の反応系の水素添加反応を工業的に有利に行なう
ことは困難であった。
況に鑑み、有用な触媒を提供すべく鋭意検討をした。そ
の結果、従来のラニーニッケル触媒に鉄或いは鉄とクロ
ム、モリブデン、タングステン、コバルト、マンガン、
チタンなどの金属より選出した少なくとも一種或いは二
種以上の金属を添加したところ、非常に高い反応活性を
示し、かつ反応活性の低下も少ない。即ち、再三重複使
用した場合、触媒としての寿命も非常に長く、工業的に
も有用な改質ラニーニッケル触媒を見出した。
ッケル触媒を用いることにより、4−ヒドロキシ−ブタ
ナール、2−ヒドロキシ−テトラヒドロフランと2−メ
チル−3−ヒドロキシ−プロパナールを原料として水素
添加反応を行ない、1,4−−ブタンジオールと2−メ
チル−1,3−プロパンジオールを工業的に有利に製造
できることを見出し、本発明を完成するに至った。
ル触媒を提供し、即ち、ヒドロキシ−アルデヒド、特に
4−ヒドロキシ−ブタナール、2−ヒドロキシ−テトラ
ヒドロフランと2−メチル−3−ヒドロキシ−プロパナ
ールの水素添加反応に用いられる触媒を提供する。
ラニーニッケル触媒を用いたジオール化合物の製造方法
を提供する。
に関したものであり、ヒドロキシ−アルデヒドの水素添
加反応、特に4−ヒドロキシ−ブタナール、2−ヒドロ
キシ−テトラヒドロフランと2−メチル−3−ヒドロキ
シ−プロパナールの水素添加反応に用いられる触媒を提
供することを特徴とする。
ール化合物の製造方法に関するものである。
ニッケルの含有量は、40〜98重量%、アルミニウム
の含有量は1〜50重量%、鉄の含有量は0.05〜1
5重量%である。
必須成分のニッケル、アルミニウムと鉄に加え、必要に
応じて、さらにクロム、モリブデン、タングステン、コ
バルト、マンガン、チタンなどの金属より任意に選んだ
1種或いは1種以上の金属を0.05〜10重量%加え
ることができる。
法は、公知の製造方法に準じて製造することができる。
と鉄、さらに必要に応じてクロム、モリブデン、コバル
ト、タングステン、マンガン、チタンなどの金属より任
意に選ばれた1種或いは1種以上を適宜配合した混合物
を1200〜2000℃の温度下で加熱融解し、本発明
の改質ラニーニッケル触媒の前駆合金を製造し、静置、
冷却した後に適当な粒度(通常は粒状あるいは粉末とし
て)に粒砕し、次に水酸化アルカリ金属水溶液中で分散
し、さらに蒸留水あるいはイオン交換水を用いて洗浄す
ることにより本発明の改質ラニーニッケル触媒を得る。
ドロキシ−アルデヒド、特に4−ヒドロキシ−ブタナー
ル、2−ヒドロキシ−テトラヒドロフランと2−メチル
−3−ヒドロキシ−プロパナールの水素添加反応の触媒
として最も良く用いられる。
よるジオール化合物の製造方法は、例えば本発明の改質
ラニーニッケル触媒の存在下で、ヒドロキシ−アルデヒ
ドを50〜200℃、好ましくは70〜150℃の温度
下で、10〜200kg/cm2 Gの加圧、好ましくは
20〜80kg/cm2 Gの反応加圧下で水素添加反応
を行うことにより目的とするジオール化合物が得られ
る。
使用する触媒によって異なるが、一般に粉末状の触媒を
用いた場合、スラリー床式反応槽(slurry be
dreactor)を用い、粒状の触媒を用いた場合
は、固定床式反応槽(fixed bed react
or)が良く利用される。上記反応は、バッチ・プロセ
ス(batch process)或いは連続式操作
(continuousprocess)の任意の方法
が用いられる。
応系において、反応液重量に対して、通常0.5〜20
重量%を用いる。固定床式反応系の場合は、0.1〜1
0hr-1の液量空間速度(liquid hourly
space velocity、以下LHSVと略す
る)で触媒を投入する。
合物のヒドロキシ−アルデヒドとして、例えば4−ヒド
ロキシ−ブタナール、2−ヒドロキシ−テトラヒドロフ
ランと2−メチル−3−ヒドロキシ−プロパナールなど
が挙げられる。
高く、かつ触媒として長期間利用できるものである。
く説明するが、本発明は、これらの実施例に何等限定さ
れるものではない。
ルボニルヒドロトリス(トリフェニルホスフィン)ロジ
ウム0.781g、トリフェニルホスフィン21.6
g、アリルアルコール55.4gとトルエン73.6g
を加え、反応系の温度を60℃に保ちながら、一酸化炭
素と水素ガスの混合物(1:1モル比)を導入し、それ
により反応系の内圧を7kg/cm2 Gに保ち、アルデ
ヒド化反応を6.5時間続ける。反応終了後、精製水を
反応液に加えて抽出、分液する。上層に触媒を含むトル
エン液と下層に4−ヒドロキシ−ブタナール、2−ヒド
ロキシ−テトラヒドロフランと2−メチル−3−ヒドロ
キシ−プロパナールを含む水層とに分かれる。
8.5重量%、アルミニウム58.4重量%、鉄1.4
重量%、クロム1.7重量%よりなるアロイを1650
℃で熔解、冷却して製造した後、これを20〜150μ
mに粒砕する。別に、水酸化ナトリウム30gを水15
0mlに溶解し、撹拌しながら50〜60℃に冷却す
る。次に上記アロイ粉末20gを前記の水酸化ナトリウ
ム水溶液中に加え、温度を50〜100℃に上昇させ、
撹拌しながら30〜120分間分散を行なう。その後、
精製水を用い洗浄液がpH8〜9になる迄洗浄して、ニ
ッケル85.0重量%、アルミニウム9.5重量%、鉄
2.5重量%とクロム3.0重量%を含有する本発明の
改質ラニーニッケル触媒を得る。
ヒドロキシ−テトラヒドロフランと2−メチル−3−ヒ
ドロキシ−プロパナールを含む上記の水溶液420ml
を撹拌機を附したステンレス・ジャケット式反応容器に
加え、反応容器内に金属粉末か燒装置を設置し、上記の
水素添加触媒9.38g(粒径50μm以下65%)を
添加し、115℃に加温、水素ガスを導入しながら反応
系内圧を60kg/cm2 Gに維持し、撹拌を続け、2
時間水素添加反応を行なう。反応後、水素ガスの供給と
撹拌を止め、30分間静置して触媒を沈澱させ、水素ガ
ス圧を上記か燒装置の中心より放圧した後、上澄液約4
00mlを反応系より取り出す。ガスクロマトグラフィ
の分析結果、1,4−ブタンジオール16.64重量
%、2−メチル−1,3−プロパンジオール3.25重
量%、その他の反応生成物と水溶液80.11重量%よ
りなることを知る。さらに4−ヒドロキシ−ブタナー
ル、2−ヒドロキシ−テトラヒドロフランと2−メチル
−3−ヒドロキシ−プロパナールなどを含む水溶液40
0mlを反応容器内に補給し、上記と同じ反応条件下で
2時間水素添加反応を再度行ない、このようにして五十
回(batch)水素添加反応の操作を連続した結果、
平均95〜98%の転化率を維持した状態を示した。上
記の転化率は下記の式により計算される。
よる4−ヒドロキシ−ブタナール+2−ヒドロキシ−テ
トラヒドロフラン+2−メチル−3−ヒドロキシ−プロ
パナールの濃度を示す。 HBA2:水素添加反応後の反応液中、ガスクロ分析に
よる4−ヒドロキシ−ブタナール+2−ヒドロキシ−テ
トラヒドロフラン+2−メチル−3−ヒドロキシ−プロ
パナールの濃度を示す。
m以下に占める比を57%、かつ触媒の組成をニッケル
87.1重量%、アルミニウム9.9重量%、鉄3.0
重量%に変えた以外は、実施例1と同様にして水素添加
反応を行ない、50回(batch)連続操作をしたと
ころ、その転化率は、平均93〜98%の範囲を維持し
た。
m以下に占める比を90%、かつ触媒の組成をニッケル
87.0重量%、アルミニウム9.9重量%、鉄0.1
重量%、クロム3.0重量%に変えた以外は、実施例1
と同様にして水素添加反応を行ない、46回(batc
h)連続操作をしたところ、その転化率は平均90〜9
8%の範囲を維持した。
μm以下に占める比を90%、かつ触媒の組成をニッケ
ル92.0重量%、アルミニウム6.1重量%、鉄0.
7重量%、モリブデン1.2重量%に変えた以外は、実
施例1と同様にして水素添加反応を行ない、45回(b
atch)連続操作をしたところ、その転化率は平均9
0〜98%の範囲を維持した。
m以下に占める比を65%、かつ触媒の組成をニッケル
86.0重量%、アルミニウム9.5重量%、鉄0.5
重量%、チタン2.0重量%、タングステン2.0重量
%に変えた以外は、実施例1と同様にして水素添加反応
を行ない、40回(batch)連続操作をしたとこ
ろ、その転化率は平均90〜98%の範囲を維持した。
m以下に占める比を46.8%、かつ触媒の組成をニッ
ケル87.0重量%、アルミニウム11.6重量%、鉄
1.2重量%、マンガン2.0重量%に変えた以外は、
実施例1と同様にして水素添加反応を行い、38回(b
atch)連続操作をしたところ、その転化率は平均9
0〜98%の範囲を維持した。
m以下に占める比を83%、但し触媒の組成をニッケル
92.7重量%、アルミニウム6.1重量%、モリブデ
ン1.2重量%に変え、実施例1と同様にして水素添加
反応を行い、33回(batch)連続操作をしたとこ
ろ、その転化率は90%より70%に低下した。
ル87.2重量%、アルミニウム3.6重量%、マンガ
ン9.2重量%に変え、実施例1と同様にして水素添加
反応を行ない、15回(batch)連続操作をしたと
ころ、その転化率は90%より30%に低下した。
m以下に占める比を60%、但し触媒の組成をニッケル
92.7重量%、アルミニウム7.3重量%に変えて、
実施例1と同様にして水素添加反応を行ない、10回
(batch)連続操作をしたところ、その転化率は8
0%より30%に低下した。
の触媒RCH55/10を用い、その組成をニッケル5
5重量%を硅藻土に維持した以外は、実施例1と同様に
して水素添加反応を行ない、3回(batch)連続操
作をしたところ、その転化率は80%より20%に低下
した。
製の触媒Ni−1404Pを用い、触媒の粒径を100
μm以下に占める比を100%とし、その触媒の組成を
ニッケル66重量%をシリカ−アルミナ(SiO2−A
l2O3 )上に載持した以外は、実施例1と同様にして
水素添加反応を行ない、3回(batch)連続操作を
したところ、その転化率は85%より35%に低下し
た。
スのJohnson Matthey社製の触媒19A
を用い、その組成をルテニウム5重量%を活性炭に載持
した以外は、実施例1と同様にして、一回だけ水素添加
反応を行なった。その転化率は16%と低いものであっ
た。
ikki社製の触媒N−203SDを用い、該触媒組成
を、第二酸化銅と酸化クロム(Cr2O3)よりなる以外
は、実施例1と同様にして、一回だけ水素添加反応を行
なったところ、その転化率は9%と非常に低い値を示し
た。
irdler社製の触媒G−66Dを用い、該触媒組成
を酸化銅33重量%、酸化亜鉛65重量%とする以外
は、実施例1と同様にして、一回だけ水素添加反応を行
なったところ、その転化率は0%であった。
ngelhard社製の触媒を用い、触媒組成をパラジ
ウム2重量%をアルミナ上に載持する以外は、実施例1
と同様にして、一回だけ水素添加反応を行なったとこ
ろ、その転化率も0%であった。
せ得た結果を第1表に示す。
ルボニルヒドロトリス(トリフェニルホスフィン)ロジ
ウム0.781g、トリフェニルホスフィン21.6
g、アリルアルコール55.4gとトルエン73.6g
を加え、反応系の温度を60℃に保ち、さらに一酸化炭
素と水素(1:1モル比)の混合ガスを導入し、これに
より反応系の内圧を7kg/cm2 Gに維持して6.5
時間反応を続けた。反応終了後、精製水を用いて抽出、
分液、上層にアルデヒド化反応触媒を含むトルエン溶液
層と、下層に4−ヒドロキシ−ブタナール、2−ヒドロ
キシ−テトラヒドロフランと2−メチル−3−ヒドロキ
シ−プロパナールなどを含む水溶液層とに分かれる。
重量%、アルミニウム58重量%、鉄0.5重量%、ク
ロム1.5重量%よりなるアロイを160℃で熔解、冷
却して製造した後、これを3〜10meshに粉砕す
る。別に、水酸化ナトリウム80gを水400mlに溶
解し、撹拌しながら50〜60℃に冷却する。次に上記
製造した粒状のアロイを前記の水酸化ナトリウム水溶液
に加え、温度を50〜100℃に上昇し、撹拌しながら
30〜120分間分散を行ない、その後精製水で分散液
を洗浄し、洗浄液がpH8〜9を示す迄洗浄し、これに
よりニッケル57.0重量%、アルミニウム40.2重
量%、鉄0.7重量%、クロム2.1重量%を含む本発
明の改質ラニーニッケル触媒を得る。
ヒドロキシ−テトラヒドロフランと2−メチル−3−ヒ
ドロキシ−プロパナールなどを含む水溶液を、ポンプに
より、1.5ml/minの流速で、内径1cmのシリ
ンダー状反応液に加え、さらに前記の粒状水素添加触媒
30mlを添加し、115℃に昇温し、水素ガスを導入
しながら、反応系の内圧を60kg/cm2 Gに保ち、
水素添加反応を行なう。ガスクロマトグラフィにより反
応第1日目の反応液中の生成物を分析したところ、1,
4−ブタンジオール17.38重量%、2−メチル−
1,3−プロパンジオール1.98重量%とその他の生
成物を含む水溶液80.64重量%よりなることを知
る。
調べたところ、すべて96〜100%範囲内に維持した
結果を得る。
4重量%、アルミニウム47重量%、鉄2.6重量%に
変えた以外は、実施例7と同様にして水素添加反応を2
0日間続けて、その転化率を調べた結果95〜100%
を示した。
5重量%、アルミニウム42.4重量%、鉄0.1重量
%、モリブデン4.0重量%に変えた以外は、実施例7
と同様にして水素添加反応を20日間続けて、その転化
率を調べた結果94〜100%を維持していた。
7.5重量%、アルミニウム48.0重量%、鉄0.5
重量%、マンガン3.0重量%、コバルト1.0重量%
に変えた以外は、実施例7と同様にして水素添加反応を
20日間続けて、その転化率を調べたところ、90〜1
00%範囲内に維持した結果を得る。
重量%、アルミニウム48重量%に変えた以外は、実施
例7と同様にして水素添加反応を1.5日間行なったと
ころ、その転化率は90%より25%に低下した。
8.7重量%、アルミニウム48.4重量%、コバルト
2.9重量%に変えた以外は、実施例7と同様にして水
素添加反応を1.5日間行なった結果、その転化率は6
0%より20%に低下した。
inckradt社製品の触媒E−113Tを用いた。
その触媒の組成は銅−クロムよりなり、粒度1/8″を
示すものである。水素添加反応を連続4時間行なったと
ころ、その転化率は10%より0%に低下した。
son Metthey社製の触媒50Aを用いた。そ
の触媒組成は、パラジウム0.5重量%をアルミナに載
持したものよりなる。実施例7と同様にして4時間反応
を続けた結果、その転化率は0%を示した。
果を併せて第2表に示す。
Claims (6)
- 【請求項1】 4−ヒドロキシ−ブタナール、2−メチ
ル−3−ヒドロキシ−プロパナールまたは2−ヒドロキ
シ−テトラヒドロフランの水添触媒としてニッケル40
〜98重量%、アルミニウム1〜50重量%と鉄0.0
5〜15重量%よりなることを特徴とする改質ラニーニ
ッケル触媒。 - 【請求項2】 モリブデン、タングステン、コバルト、
マンガン、チタンより任意の一種あるいは一種以上の金
属物質を更に0.05〜10重量%含む請求項1記載の
改質ラニーニッケル触媒。 - 【請求項3】 50〜200℃の反応温度と10〜20
0kg/cm2Gの反応圧力で、請求項1或いは2に記
載の改質ラニーニッケル触媒を用いて4−ヒドロキシ−
ブタナールまたは2−メチル−3−ヒドロキシ−プロパ
ナールを水素添加反応させることを特徴とするその対応
するジオール化合物の製造方法。 - 【請求項4】 前記対応するジオール化合物が1,4−
ブタンジオール或いは2−メチル−1,3−プロパンジ
オールである、請求項3に記載の製造方法。 - 【請求項5】 50〜200℃の反応温度と10〜20
0kg/cm2Gの反応圧力で、請求項1或いは2に記
載の改質ラニーニッケル触媒を用いて2−ヒドロキシ−
テトラヒドロフランを水素添加反応させることを特徴と
するその対応するジオール化合物の製造方法。 - 【請求項6】 前記対応するジオール化合物が1,4−
ブタンジオールである請求項5記載の製造方法。
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JP8039730A JP3016727B2 (ja) | 1996-02-27 | 1996-02-27 | 改質ラニーニッケル触媒とその触媒によるジオール化合物の製造方法 |
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JPH09225311A JPH09225311A (ja) | 1997-09-02 |
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP8039730A Expired - Lifetime JP3016727B2 (ja) | 1996-02-27 | 1996-02-27 | 改質ラニーニッケル触媒とその触媒によるジオール化合物の製造方法 |
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1996
- 1996-02-27 JP JP8039730A patent/JP3016727B2/ja not_active Expired - Lifetime
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