JP3243627B2 - Method for producing 1,2,3,4-butanetetracarboxylic acid - Google Patents

Method for producing 1,2,3,4-butanetetracarboxylic acid

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JP3243627B2 JP13462495A JP13462495A JP3243627B2 JP 3243627 B2 JP3243627 B2 JP 3243627B2 JP 13462495 A JP13462495 A JP 13462495A JP 13462495 A JP13462495 A JP 13462495A JP 3243627 B2 JP3243627 B2 JP 3243627B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は1,2,3,4−ブタン
テトラカルボン酸の製造法に関し、特にテトラヒドロフ
タル酸無水物又はその有水酸を過酸化水素酸化して1,
2,3,4−ブタンテトラカルボン酸を製造する方法に
おいて触媒の分離回収を効率的に行い反復して高収率で
1,2,3,4−ブタンテトラカルボン酸を製造する方
法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for producing 1,2,3,4-butanetetracarboxylic acid, and more particularly to a method for producing 1,2,3,4-butanetetracarboxylic acid by hydrogen peroxide oxidation of tetrahydrophthalic anhydride or its hydrous acid.
The present invention relates to a method for producing 1,2,3,4-butanetetracarboxylic acid in a method for producing 2,3,4-butanetetracarboxylic acid by efficiently separating and recovering a catalyst and repeating the production of the catalyst in high yield.

【0002】[0002]

【従来の技術とその課題】タングステン酸もしくはリン
タングステン酸またはそれらの塩は、過酸化物を用いて
有機化合物を酸化する場合の触媒としてしばしば用いら
れており、1,2,3,4−ブタンテトラカルボン酸の
製造法もその一例である。すなわち、特公平2−220
56号公報には、タングステン酸もしくはリンタングス
テン酸又はそれらの塩を触媒として使用し、テトラヒド
ロフタル酸無水物又はその有水酸を過酸化水素酸化する
と、比較的高収率で1,2,3,4−ブタンテトラカル
ボン酸が得られることが記載されている。
2. Description of the Related Art Tungstic acid or phosphotungstic acid or a salt thereof is often used as a catalyst when an organic compound is oxidized using a peroxide, and 1,2,3,4-butane is used. The method for producing tetracarboxylic acid is also an example. In other words, Tokuho 2-220
No. 56 discloses that tetrahydrophthalic anhydride or its hydrous acid is oxidized with hydrogen peroxide using tungstic acid or phosphotungstic acid or a salt thereof as a catalyst. , 4-butanetetracarboxylic acid are described as being obtained.

【0003】しかし上記の1,2,3,4−ブタンテト
ラカルボン酸の製造法においては、反応終了後の反応液
中から1,2,3,4−ブタンテトラカルボン酸を晶析
分離する際に、液中に共存するタングステン酸イオンも
しくはリンタングステン酸イオンの影響により1,2,
3,4−ブタンテトラカルボン酸の晶癖が変化し、結晶
が成長障害を受けるため、針状結晶又は微細な板状結晶
が生成する。この結晶は、固液分離性が悪い上に分離結
晶への付着母液量が多いため結晶純度が低く、粗結晶と
共に系外へ持ち出される触媒の損失量も多い。従って、
高純度結晶の回収及び触媒の有効利用のためには、反応
混合物液中から1,2,3,4−ブタンテトラカルボン
酸の結晶を単離する工程の前段に、反応混合物液中から
選択的に触媒を分離する工程が不可欠である。
However, in the above method for producing 1,2,3,4-butanetetracarboxylic acid, 1,2,3,4-butanetetracarboxylic acid is crystallized and separated from the reaction solution after completion of the reaction. In addition, due to the effect of tungstate ions or phosphotungstate ions coexisting in the liquid,
Since the crystal habit of 3,4-butanetetracarboxylic acid changes and the crystal is hindered from growing, needle-like crystals or fine plate-like crystals are generated. These crystals have poor solid-liquid separation properties and a large amount of mother liquor adhered to the separated crystals, resulting in low crystal purity and a large loss of catalyst taken out of the system together with the crude crystals. Therefore,
In order to recover high-purity crystals and to effectively use the catalyst, prior to the step of isolating 1,2,3,4-butanetetracarboxylic acid crystals from the reaction mixture solution, selective isolation from the reaction mixture solution is performed. The step of separating the catalyst is indispensable.

【0004】また仮に何らかの方法で1,2,3,4−
ブタンテトラカルボン酸結晶の成長を促し固液分離性を
改善しても、この振り切り母液を再使用した反応では、
母液中に含まれている触媒以外の反応副生成物の蓄積に
よる触媒活性の低下のため、1,2,3,4−ブタンテ
トラカルボン酸の反応収率が非常に低い上に、分離結晶
への副生成物混入量が増加する結果となる。更に、当該
金属触媒は高価であり、反応混合物液中から除去したも
のを効率的に回収し、次の反応に再利用することは経済
性の点においても、極めて重要である。
[0004] Also, suppose that 1,2,3,4-
Even if the growth of butanetetracarboxylic acid crystals is promoted and the solid-liquid separation property is improved, in the reaction in which this shake-out mother liquor is reused,
Due to the decrease in catalytic activity due to accumulation of reaction by-products other than the catalyst contained in the mother liquor, the reaction yield of 1,2,3,4-butanetetracarboxylic acid is extremely low, and the reaction Results in an increase in the amount of by-products mixed in. Further, the metal catalyst is expensive, and it is extremely important in terms of economics to efficiently recover the metal catalyst removed from the reaction mixture and reuse it for the next reaction.

【0005】従来、本発明の目的生成物の如き有機酸又
はその塩の溶液から触媒を分離回収する方法について
は、反応液に液量の8倍量以上のアセトン、テトラヒド
ロフラン、ジオキサン、n−プロパノール、イソプロパ
ノールなどを加え、触媒を沈澱、回収する方法(特公昭
46−41526号公報)、シスエポキシコハク酸合成
反応液中に溶存する触媒を強塩基性陰イオン交換樹脂に
吸着させ、これを水酸化アルカリ金属もしくは塩基性ア
ルカリ金属塩の水溶液で溶出させ、この触媒含有水酸化
アルカリ金属もしくは塩基性アルカリ金属塩の水溶液を
反応系に循環使用する方法(特公昭54−27327号
公報)、酒石酸又は酒石酸塩とタングステン酸、モリブ
デン酸又はそれらの塩を含む水溶液に、硫酸カルシウム
を添加して酒石酸又は酒石酸塩をカルシウム塩として沈
澱分離した液を、陰イオン交換樹脂と接触させて当該金
属触媒を吸着させた後、陰イオン交換樹脂に塩基性水溶
液を接触させて、金属酸又はそれらの塩を塩基性水溶液
として回収する方法(特公昭55−4459号公報)な
どが公知となっている。
Conventionally, a method for separating and recovering a catalyst from a solution of an organic acid or a salt thereof, such as the desired product of the present invention, involves preparing a reaction solution containing at least eight times the amount of acetone, tetrahydrofuran, dioxane, n-propanol. , Isopropanol, etc. to precipitate and recover the catalyst (Japanese Patent Publication No. 46-41526), a method in which a catalyst dissolved in a cis-epoxysuccinic acid synthesis reaction solution is adsorbed on a strongly basic anion exchange resin, A method of eluting with an aqueous solution of an alkali metal oxide or a basic alkali metal salt and circulating and using this aqueous solution of a catalyst-containing alkali metal hydroxide or a basic alkali metal salt in a reaction system (Japanese Patent Publication No. 54-27327), tartaric acid or To an aqueous solution containing tartrate and tungstic acid, molybdic acid or their salts, add calcium sulfate to tartaric acid or The solution in which tartrate is precipitated and separated as a calcium salt is brought into contact with an anion exchange resin to adsorb the metal catalyst, and then a basic aqueous solution is brought into contact with the anion exchange resin to convert the metal acid or a salt thereof into a base. A method of recovering as an aqueous solution (Japanese Patent Publication No. 55-4449) is known.

【0006】しかしこれらの方法において前記特公昭4
6−41526号公報記載の方法は、揮発性の高い溶剤
を多量に用いることから工業的に有利な方法では無い。
また特公昭54−27327号公報記載の方法は、触媒
を強塩基性陰イオン交換樹脂に吸着させることを特徴と
しているが、樹脂に吸着した触媒を水酸化アルカリ水溶
液にて溶出させると溶出液中にシスエポキシコハク酸が
含まれており、吸着工程において触媒と共にシスエポキ
シコハク酸が強塩基性陰イオン交換樹脂に吸着している
ことを示している。更に特公昭55−4459号公報記
載の方法は、タングステン酸、モリブデン酸又はそれら
の塩を含んだ酒石酸又は酒石酸塩の水溶液を陰イオン交
換樹脂と接触させる前に、液中に硫酸カルシウムを添加
して酒石酸又は酒石酸塩をカルシウム塩としてあらかじ
め除去する必要があり、操作が煩雑で工業的に最善の方
法とはいい難い。
However, in these methods, Japanese Patent Publication No.
The method described in JP-A-6-41526 is not industrially advantageous because a large amount of a highly volatile solvent is used.
Further, the method described in Japanese Patent Publication No. 54-27327 is characterized in that the catalyst is adsorbed on a strongly basic anion exchange resin. Contains cis-epoxysuccinic acid, indicating that cis-epoxysuccinic acid is adsorbed on the strongly basic anion exchange resin together with the catalyst in the adsorption step. Further, in the method described in JP-B-55-4459, calcium sulfate is added to an aqueous solution of tartaric acid or tartrate containing tungstic acid, molybdic acid or a salt thereof before contacting the solution with an anion exchange resin. It is necessary to remove tartaric acid or tartaric acid as a calcium salt in advance, and the operation is complicated and it is difficult to say that it is the best industrial method.

【0007】本発明の目的はテトラヒドロフタル酸無水
物又はその有水酸をタングステン酸もしくはリンタング
ステン酸又はそれらの塩からなる触媒の存在下に過酸化
水素で酸化する1,2,3,4−ブタンテトラカルボン
酸の製造法において、当該反応終了液又は当該反応液か
ら固液分離して得た粗1,2,3,4−ブタンテトラカ
ルボン酸の溶解液から当該触媒金属酸イオンを除去回収
するに当たって、当該液に特別な前処理を施すことな
く、しかも目的生成物である1,2,3,4−ブタンテ
トラカルボン酸の損失を伴うことなく効率的に当該金属
触媒を分離回収し、次反応に再利用して反復して高収率
で1,2,3,4−ブタンテトラカルボン酸を製造しう
る方法を提供することにある。
An object of the present invention is to oxidize tetrahydrophthalic anhydride or its hydrous acid with hydrogen peroxide in the presence of a catalyst comprising tungstic acid or phosphotungstic acid or a salt thereof. In the method for producing butanetetracarboxylic acid, the catalyst metal ion is removed and recovered from the reaction-terminated liquid or a solution of crude 1,2,3,4-butanetetracarboxylic acid obtained by solid-liquid separation from the reaction liquid. In doing so, the metal catalyst is separated and recovered efficiently without subjecting the liquid to any special pretreatment, and without loss of the target product 1,2,3,4-butanetetracarboxylic acid. It is an object of the present invention to provide a method capable of producing 1,2,3,4-butanetetracarboxylic acid with high yield by reusing it for the next reaction and repeating it.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明は、テトラヒドロ
フタル酸無水物又はその有水酸をタングステン酸、リン
タングステン酸又はそれらの塩からなる触媒の存在下に
過酸化水素を用いて酸化する1,2,3,4−ブタンテ
トラカルボン酸の製造法において、当該反応終了液又は
当該反応終了液から固液分離して得た粗1,2,3,4
−ブタンテトラカルボン酸の溶解液を弱塩基性陰イオン
交換樹脂と接触させることにより該触媒金属酸アニオン
を含まない1,2,3,4−ブタンテトラカルボン酸水
溶液を得ると共に、該触媒金属酸アニオンを吸着した弱
塩基性陰イオン交換樹脂を、水酸化アルカリ金属又は水
酸化アンモニウムの水溶液と接触させることにより、
1,2,3,4−ブタンテトラカルボン酸を含まない該
触媒金属酸アニオン含有水溶液を溶出させ、この液をテ
トラヒドロフタル酸無水物又はその有水酸の過酸化水素
酸化による1,2,3,4−ブタンテトラカルボン酸合
成反応の触媒として再使用することを特徴とする1,
2,3,4−ブタンテトラカルボン酸の製造法である。
According to the present invention, tetrahydrophthalic anhydride or its hydrous acid is prepared in the presence of a catalyst comprising tungstic acid, phosphotungstic acid or a salt thereof.
In the method for producing 1,2,3,4-butanetetracarboxylic acid which is oxidized using hydrogen peroxide , the reaction-completed solution or crude 1,2,3,4 obtained by solid-liquid separation from the reaction-completed solution
Contacting a solution of -butanetetracarboxylic acid with a weakly basic anion exchange resin to obtain an aqueous solution of 1,2,3,4-butanetetracarboxylic acid containing no anion of the catalytic metal acid, By contacting a weakly basic anion exchange resin adsorbing anions with an aqueous solution of an alkali metal hydroxide or ammonium hydroxide,
The catalyst metal acid anion-containing aqueous solution containing no 1,2,3,4-butanetetracarboxylic acid is eluted, and this solution is subjected to 1,2,3 oxidation of tetrahydrophthalic anhydride or its hydrated acid with hydrogen peroxide. Characterized by being reused as a catalyst for a 1,4-butanetetracarboxylic acid synthesis reaction
This is a method for producing 2,3,4-butanetetracarboxylic acid.

【0009】本発明によれば、上記酸化反応で取得され
たタングステン酸もしくはリンタングステン酸又はそれ
らの塩が共存する1,2,3,4−ブタンテトラカルボ
ン酸の水溶液から、効率よく選択的に触媒と1,2,
3,4−ブタンテトラカルボン酸を分離すると共に、回
収触媒が反応系において十分活性を有し、そのままで上
記酸化反応用触媒として循環再使用できるのである。
According to the present invention, an aqueous solution of 1,2,3,4-butanetetracarboxylic acid in which tungstic acid or phosphotungstic acid or a salt thereof obtained in the above oxidation reaction coexists can be efficiently and selectively selected. Catalyst and 1,2,
In addition to separating 3,4-butanetetracarboxylic acid, the recovered catalyst has sufficient activity in the reaction system, and can be reused as it is as the oxidation reaction catalyst.

【0010】上記反応で取得されるタングステン酸もし
くはリンタングステン酸又はそれらの塩を含んだ1,
2,3,4−ブタンテトラカルボン酸水溶液は、単に低
濃度の金属イオンを含んだ有機物の水溶液とは異なり、
両者が競合的なアニオンの形をした高濃度の電解質溶液
であり、更に1,2,3,4−ブタンテトラカルボン酸
アニオンが当該金属触媒アニオンに対して大過剰に存在
しているため、単純なイオン交換操作で当該金属触媒ア
ニオンのみを選択的に分離することは困難であると従来
は考えられていた。
[0010] 1, containing tungstic acid or phosphotungstic acid or a salt thereof obtained in the above reaction
A 2,3,4-butanetetracarboxylic acid aqueous solution is different from an organic aqueous solution containing only a low concentration of metal ions,
Both are highly concentrated electrolyte solutions in the form of a competitive anion, and the 1,2,3,4-butanetetracarboxylate anion is present in large excess with respect to the metal catalyst anion. It has been conventionally thought that it is difficult to selectively separate only the metal catalyst anion by a simple ion exchange operation.

【0011】しかしながら本発明においては、全く意外
なことに、弱塩基性陰イオン交換樹脂を用いて当該混合
液を処理することにより、1,2,3,4−ブタンテト
ラカルボン酸は全く吸着されないで当該金属イオンのみ
が選択的に吸着除去され、更に、タングステン酸イオン
又はリンタングステン酸イオンを吸着した弱塩基性陰イ
オン交換樹脂を水酸化アルカリ金属又は水酸化アンモニ
ウムの少なくとも1種を含んだ塩基性水溶液と接触させ
ることにより、1,2,3,4−ブタンテトラカルボン
酸を全く含まない当該金属酸アニオンを容易に脱離溶出
させることが可能で、この当該金属酸アニオンを含有し
た塩基性水溶液をそのまま又は硫酸でpH2以下に中和
した後、再びテトラヒドロフタル酸無水物又はその有水
酸の過酸化水素酸化による1,2,3,4−ブタンテト
ラカルボン酸製造工程の反応触媒に使用すると、新規触
媒を使用した場合と同様の反応収率が得られるという顕
著な効果を示すのである。
In the present invention, however, surprisingly, by treating the mixed solution with a weakly basic anion exchange resin, 1,2,3,4-butanetetracarboxylic acid is not adsorbed at all. Only the metal ions are selectively adsorbed and removed, and a weak basic anion exchange resin adsorbing tungstate ions or phosphotungstate ions is converted to a base containing at least one of alkali metal hydroxide or ammonium hydroxide. By contacting with a neutral aqueous solution, the metal salt anion containing no 1,2,3,4-butanetetracarboxylic acid can be easily desorbed and eluted. The aqueous solution is neutralized or neutralized with sulfuric acid to a pH of 2 or less, and then tetrahydrophthalic anhydride or its hydrous hydrogen peroxide When used in 1,2,3,4-butane tetracarboxylic acid production process reaction catalyst by, it exhibits a remarkable effect that a similar reaction yield in the case of using a new catalyst obtained.

【0012】更に、本発明の利点に言及するならば、従
来法では反応終了液から1,2,3,4−ブタンテトラ
カルボン酸を固液分離した母液はそのまま反応工程に回
収再使用されているが、この方法では母液中に含まれて
いる触媒のみならず触媒以外の副生成物も回収リサイク
ルされるため、母液の再利用を繰り返すに従って、目的
生成物である1,2,3,4−ブタンテトラカルボン酸
の反応収率が徐々に低下する。それに対し本発明では、
反応液から触媒のみを単独分離して次回反応に再使用す
るため、触媒以外の反応副生成物の蓄積による触媒活性
への悪影響が無く、1,2,3,4−ブタンテトラカル
ボン酸の収率を何ら低下させることなく触媒を繰り返し
使用できるのである。
Still referring to the advantages of the present invention, in the conventional method, the mother liquor obtained by solid-liquid separation of 1,2,3,4-butanetetracarboxylic acid from the reaction-terminated liquid is recovered and reused as it is in the reaction step. However, in this method, not only the catalyst contained in the mother liquor but also by-products other than the catalyst are recovered and recycled. Therefore, as the mother liquor is reused, the target product 1,2,3,4 -The reaction yield of butanetetracarboxylic acid gradually decreases. In contrast, in the present invention,
Since only the catalyst is separated from the reaction solution alone and reused in the next reaction, there is no adverse effect on the catalytic activity due to accumulation of reaction by-products other than the catalyst, and 1,2,3,4-butanetetracarboxylic acid is recovered. The catalyst can be used repeatedly without any reduction in the rate.

【0113】本発明において用いられる触媒はタングス
テン酸、リンタングステン酸又はそれらの塩であり、具
体例としてタングステン酸、タングステン酸ナトリウ
ム、タングステン酸アンモニウム、燐タングステン酸、
燐タングステン酸ナトリウム等がある。これら触媒の使
用量は触媒としての活性を有効に発揮しうる量であれば
特に制限されないが、通常は原料であるテトラヒドロフ
タル酸無水物又はその有水酸に対して0.5〜10重量
%、好ましくは1〜5重量%用いられる。
The catalyst used in the present invention is tungstic acid, phosphotungstic acid or a salt thereof, and specific examples thereof include tungstic acid, sodium tungstate, ammonium tungstate, phosphotungstic acid,
And sodium phosphotungstate. The use amount of these catalysts is not particularly limited as long as the activity as a catalyst can be exhibited effectively, but is usually 0.5 to 10% by weight based on tetrahydrophthalic anhydride or its hydrate as a raw material. , Preferably 1 to 5% by weight.

【0014】過酸化水素の使用量は理論上原料化合物1
モルに対し4モルだが、若干(たとえば1〜5割程度)
過剰に用いることが好ましい。添加する過酸化水素の濃
度は3〜70重量%、好ましくは50〜60重量%であ
り特に反応性と価格から60重量%濃度のものが好まし
い。反応溶媒としては、水が適当である。水と混和可能
な低分子量の有機溶媒例えば、メタノールの様な低級ア
ルコール、酢酸の様な低級カルボン酸、アセトニトリル
等が使用可能ではある。反応温度は、反応速度の観点か
ら、通常80〜120℃で用いられるが、温度管理を必
要としない還流温度である100〜110℃にて反応を
行うことが望ましい。このようにしてタングステン酸も
しくはリンタングステン酸又はそれらの塩の共存下に、
テトラヒドロフタル酸無水物又はその有水酸を過酸化水
素酸化して1,2,3,4−ブタンテトラカルボン酸が
得られる。
The amount of hydrogen peroxide used is theoretically the same as that of starting compound 1.
4 moles per mole, but slightly (eg about 10-50%)
It is preferable to use it in excess. The concentration of hydrogen peroxide to be added is 3 to 70% by weight, preferably 50 to 60% by weight, and particularly preferably 60% by weight in view of reactivity and cost. Water is suitable as the reaction solvent. A low molecular weight organic solvent miscible with water, for example, a lower alcohol such as methanol, a lower carboxylic acid such as acetic acid, acetonitrile and the like can be used. The reaction temperature is usually from 80 to 120 ° C from the viewpoint of the reaction rate, but it is desirable to carry out the reaction at a reflux temperature of 100 to 110 ° C which does not require temperature control. Thus, in the presence of tungstic acid or phosphotungstic acid or a salt thereof,
Tetrahydrophthalic anhydride or its hydrous acid is oxidized with hydrogen peroxide to obtain 1,2,3,4-butanetetracarboxylic acid.

【0015】本発明ではこのようにして得られた上記触
媒金属酸アニオンを含有する1,2,3,4−ブタンテ
トラカルボン酸水溶液からなる反応終了液又はこの反応
終了液を冷却して固液分離して得た上記触媒を含んだ
1,2,3,4−ブタンテトラカルボン酸粗結晶を水に
再溶解させて得た再溶解水溶液を弱塩基性陰イオン交換
樹脂に接触させて処理する。この場合の被処理水溶液に
含まれる1,2,3,4−ブタンテトラカルボン酸濃度
は通常10〜30重量%、好ましくは15〜25重量%
である。またタングステン酸もしくはリンタングステン
酸又はそれらの塩の濃度は、通常0.1〜1.0重量%
である。本発明で用いる弱塩基性陰イオン交換樹脂とし
ては末端のイオン交換基がポリアミン基又はジメチルア
ミン基である弱塩基性陰イオン交換樹脂が好ましい。使
用時の末端アニオンとしてはCl型とOH型のいずれも
採用可能であるが、被処理液中へのClイオンの混入を
避けるためOH型の使用が望ましい。
In the present invention, the reaction-terminated solution comprising the aqueous solution of 1,2,3,4-butanetetracarboxylic acid containing the catalyst metal anion thus obtained, or the reaction-terminated solution is cooled to solid-liquid. The crude 1,2,3,4-butanetetracarboxylic acid crude crystals containing the catalyst obtained by separation are redissolved in water, and the re-dissolved aqueous solution obtained is brought into contact with a weakly basic anion exchange resin for treatment. . In this case, the concentration of 1,2,3,4-butanetetracarboxylic acid contained in the aqueous solution to be treated is usually 10 to 30% by weight, preferably 15 to 25% by weight.
It is. The concentration of tungstic acid or phosphotungstic acid or a salt thereof is usually 0.1 to 1.0% by weight.
It is. As the weakly basic anion exchange resin used in the present invention, a weakly basic anion exchange resin whose terminal ion exchange group is a polyamine group or a dimethylamine group is preferable. As the terminal anion at the time of use, any of Cl-type and OH-type can be adopted, but use of OH-type is preferred in order to avoid mixing of Cl ions into the liquid to be treated.

【0016】上記の触媒金属酸アニオンを含んだ1,
2,3,4−ブタンテトラカルボン酸水溶液と弱塩基性
陰イオン交換樹脂の接触方法は、通常用いられる固定床
カラム方式を用いて何ら支障なく実施できるが、特にこ
の方式に限定されるものではない。仮に、固定床カラム
方式を採用する場合の当該水溶液の処理速度は、弱塩基
性陰イオン交換樹脂の体積に対し通常0.1〜20倍量
/時間、特に0.5〜10倍量/時間が好ましい。接触
温度は、当該水溶液中の溶解成分の析出温度より高く、
当該イオン交換樹脂の耐熱温度より低い温度であればど
の範囲の温度でも用いうるが、一般的には20〜90
℃、特に30℃〜60℃が好ましい。
The above-mentioned 1,2 containing the catalytic metal acid anion
The method of contacting the aqueous solution of 2,3,4-butanetetracarboxylic acid with the weakly basic anion exchange resin can be carried out without any problem using a commonly used fixed bed column system, but is not particularly limited to this system. Absent. If the fixed bed column method is adopted, the treatment rate of the aqueous solution is usually 0.1 to 20 times / hour, particularly 0.5 to 10 times / hour, based on the volume of the weakly basic anion exchange resin. Is preferred. The contact temperature is higher than the precipitation temperature of the dissolved component in the aqueous solution,
Any temperature may be used as long as the temperature is lower than the heat-resistant temperature of the ion exchange resin.
° C, particularly preferably 30 ° C to 60 ° C.

【0017】当該イオン交換樹脂に吸着された金属酸ア
ニオンの脱離に際しては、水酸化リチウム、水酸化ナト
リウム、水酸化カリウム等の水酸化アルカリ金属又は水
酸化アンモニウムからなる塩基性水溶液を当該イオン交
換樹脂に接触させることにより、タングステン酸もしく
はリンタングステン酸アニオンを含んだ塩基性水溶液と
して容易に回収できる。この時、当該イオン交換樹脂と
当該塩基性溶出液の接触方法については特に限定されな
いが、一般的には当該イオン交換樹脂を充填した固定床
カラム方式が採用され、この時当該塩基性溶出液の通液
速度は当該イオン交換樹脂の体積に対し1〜10倍量/
時間、特に1〜7倍量/時間が好ましい。接触温度につ
いては、当該イオン交換樹脂の耐熱温度以下であれば特
に制限はないが、好ましくは20℃〜60℃が採用され
る。
When the metal acid anion adsorbed on the ion exchange resin is desorbed, a basic aqueous solution comprising an alkali metal hydroxide such as lithium hydroxide, sodium hydroxide or potassium hydroxide or ammonium hydroxide is subjected to the ion exchange. By contacting with a resin, it can be easily recovered as a basic aqueous solution containing a tungstate or phosphotungstate anion. At this time, the method of contacting the ion exchange resin with the basic eluate is not particularly limited, but a fixed bed column method filled with the ion exchange resin is generally used, and at this time, the basic eluate is The flow rate is 1 to 10 times the volume of the ion exchange resin /
Time, particularly 1 to 7 times / hour, is preferred. The contact temperature is not particularly limited as long as it is equal to or lower than the heat-resistant temperature of the ion exchange resin, but preferably 20 ° C to 60 ° C.

【0018】本発明におけるタングステン酸もしくはリ
ンタングステン酸アニオンと弱塩基性陰イオン交換樹脂
の相対量は、当該イオン交換樹脂の形態、架橋度、粒
度、充填塔の形態、被処理液の流速、処理温度、被処理
液の1,2,3,4−ブタンテトラカルボン酸の濃度、
当該金属アニオン濃度などによって微妙に左右される
が、当該金属アニオン1当量に対して、2〜20当量の
総交換容量を有する弱塩基性陰イオン交換樹脂を用いれ
ば充分本発明の効果を発揮できる。かくして得られたタ
ングステン酸又はリンタングステン酸アニオン含有水溶
液は次いでテトラヒドロフタル酸無水物又はその有水酸
の過酸化水素酸化に触媒として再利用される。
The relative amounts of the tungstate or phosphotungstate anion and the weakly basic anion exchange resin in the present invention are determined by the form of the ion exchange resin, the degree of crosslinking, the particle size, the form of the packed tower, the flow rate of the liquid to be treated, Temperature, concentration of 1,2,3,4-butanetetracarboxylic acid in the liquid to be treated,
Although slightly influenced by the concentration of the metal anion, the effect of the present invention can be sufficiently exerted by using a weakly basic anion exchange resin having a total exchange capacity of 2 to 20 equivalents per equivalent of the metal anion. . The aqueous solution containing tungstate or phosphotungstate anions thus obtained is then reused as a catalyst for the oxidation of tetrahydrophthalic anhydride or its hydrous acid with hydrogen peroxide.

【0019】[0019]

【実施例】以下に本発明の実施例及び比較例を挙げ、本
発明をより一層明瞭なものとするが、本発明はこれらの
実施例により何ら限定されるものではない。
The present invention will be further clarified with reference to examples and comparative examples of the present invention, but the present invention is not limited to these examples.

【0020】比較例1 テトラヒドロ無水フタル酸100.3g及びリンタング
ステン酸4.0gを純水350gに加熱溶解後、60重
量%過酸化水素188.1gを添加して還流下にて7時
間反応させ、1,2,3,4−ブタンテトラカルボン酸
20.5重量%、リンタングステン酸0.62重量%及
び、その他反応副生成物等を含有した水溶液642gを
得た。テトラヒドロ無水フタル酸に対する1,2,3,
4−ブタンテトラカルボン酸の反応収率は85.2%で
あった。この反応液を10℃で冷却晶析した後固液分離
し、粗結晶142g(1,2,3,4−ブタンテトラカ
ルボン酸59.0重量%、水分38.2重量%、リンタ
ングステン酸0.35重量%、その他2.45重量%)
と、1,2,3,4−ブタンテトラカルボン酸9.0重
量%、リンタングステン酸0.70重量%及びその他の
反応副生成物等を含有した反応母液498gを得た。こ
の反応母液全量に、テトラヒドロ無水フタル酸100.
3g、リンタングステン酸0.4g、及び60%過酸化
水素188.0gを添加して還流下にて7時間反応させ
た後、反応液中の1,2,3,4−ブタンテトラカルボ
ン酸増加量を測定した結果、新たに加えたテトラヒドロ
無水フタル酸に対する反応収率は30.2%であった。
COMPARATIVE EXAMPLE 1 100.3 g of tetrahydrophthalic anhydride and 4.0 g of phosphotungstic acid were dissolved in 350 g of pure water while heating, and 188.1 g of 60% by weight hydrogen peroxide was added and reacted under reflux for 7 hours. Thus, 642 g of an aqueous solution containing 20.5% by weight of 1,2,3,4-butanetetracarboxylic acid, 0.62% by weight of phosphotungstic acid and other reaction by-products were obtained. 1,2,3 for tetrahydrophthalic anhydride
The reaction yield of 4-butanetetracarboxylic acid was 85.2%. The reaction solution was cooled and crystallized at 10 ° C., and then separated into a solid and a liquid. 142 g of crude crystals (59.0% by weight of 1,2,3,4-butanetetracarboxylic acid, 38.2% by weight of water, 0% of phosphotungstic acid) 0.35% by weight, other 2.45% by weight)
Then, 498 g of a reaction mother liquor containing 9.0% by weight of 1,2,3,4-butanetetracarboxylic acid, 0.70% by weight of phosphotungstic acid and other reaction by-products were obtained. The total amount of the reaction mother liquor was added to 100.
After adding 3 g, 0.4 g of phosphotungstic acid and 188.0 g of 60% hydrogen peroxide and reacting under reflux for 7 hours, 1,2,3,4-butanetetracarboxylic acid in the reaction solution was increased. As a result of measuring the amount, the reaction yield with respect to newly added tetrahydrophthalic anhydride was 30.2%.

【0021】実施例1 テトラヒドロ無水フタル酸100.3g及びリンタング
ステン酸4.0gを純水350gに加熱溶解後、60重
量%過酸化水素188.1gを添加して還流下にて7時
間反応させ、1,2,3,4−ブタンテトラカルボン酸
20.5重量%、リンタングステン酸0.62重量%及
び、その他反応副生成物等を含有した水溶液642gを
得た。テトラヒドロ無水フタル酸に対する1,2,3,
4−ブタンテトラカルボン酸の反応収率は85.2%で
あった。この反応液を40℃まで冷却して、ジメチルア
ミン型弱塩基性陰イオン交換樹脂(オルガノ製アンバー
ライト IRA−94S OH型)を30ml充填した
塩化ビニル製カラムを通過(300ml/時)させた
後、60gの純水で残液を押し出した。処理液中の1,
2,3,4−ブタンテトラカルボン酸含有量は131,
3g(回収率99.8%)、リンタングステン酸含有量
は検出限界以下であった。又、前記の処理を実施したイ
オン交換樹脂に、10重量%水酸化ナトリウム水溶液3
00gを通液(150ml/時)し、イオン交換樹脂に
吸着したリンタングステン酸を回収した。回収液中のリ
ンタングステン酸アニオン含有量は3.9g(回収率9
7.5%)で、1,2,3,4−ブタンテトラカルボン
酸は検出されなかった。この回収液に97重量%硫酸を
加えてpH=2に調製後純水で全量を400gとし、テ
トラヒドロ無水フタル酸100.3g加え加熱溶解させ
た後、60重量%過酸化水素188.1gを添加して還
流下にて7時間反応させたところ、テトラヒドロ無水フ
タル酸に対する1,2,3,4−ブタンテトラカルボン
酸の反応収率は84.0%であった。
Example 1 After heating and dissolving 100.3 g of tetrahydrophthalic anhydride and 4.0 g of phosphotungstic acid in 350 g of pure water, 188.1 g of 60% by weight hydrogen peroxide was added and reacted under reflux for 7 hours. Thus, 642 g of an aqueous solution containing 20.5% by weight of 1,2,3,4-butanetetracarboxylic acid, 0.62% by weight of phosphotungstic acid and other reaction by-products were obtained. 1,2,3 for tetrahydrophthalic anhydride
The reaction yield of 4-butanetetracarboxylic acid was 85.2%. The reaction solution was cooled to 40 ° C. and passed through a vinyl chloride column filled with 30 ml of a dimethylamine type weakly basic anion exchange resin (Amberlite IRA-94S OH type, manufactured by Organo) (300 ml / hour). The residual liquid was extruded with 60 g of pure water. 1, 1 in the processing solution
2,3,4-butanetetracarboxylic acid content is 131,
3 g (recovery rate 99.8%), and the content of phosphotungstic acid was below the detection limit. Also, a 10% by weight aqueous solution of sodium hydroxide 3
After passing through 00 g (150 ml / hour), phosphotungstic acid adsorbed on the ion exchange resin was recovered. The content of phosphotungstate anions in the recovered liquid was 3.9 g (recovery rate of 9).
7.5%), 1,2,3,4-butanetetracarboxylic acid was not detected. 97% by weight sulfuric acid was added to the recovered solution to adjust the pH to 2, and the total amount was adjusted to 400 g with pure water. 100.3 g of tetrahydrophthalic anhydride was added and dissolved by heating. Then, 188.1 g of 60% by weight hydrogen peroxide was added. Then, the mixture was reacted under reflux for 7 hours. As a result, the reaction yield of 1,2,3,4-butanetetracarboxylic acid with respect to tetrahydrophthalic anhydride was 84.0%.

【0022】実施例2 陰イオン交換樹脂として、ポリアミン型弱塩基性陰イオ
ン交換樹脂(オルガノ製アンバーライト IRA−60
E OH型)を使用して、実施例1と同じ反応液を、実
施例1と同じ条件で樹脂処理及び回収処理を行った結
果、リンタングステン酸濃度が検出限界以下の1,2,
3,4−ブタンテトラカルボン酸含有(131.2g)
水溶液と、1,2,3,4−ブタンテトラカルボン酸濃
度が検出限界以下でリンタングステン酸アニオンを3.
9g含有したアルカリ性水溶液を得た。このアルカリ性
水溶液に純水を加えて全量を400gとし、テトラヒド
ロ無水フタル酸100.3g加え加熱溶解させた後、6
0重量%過酸化水素188.1gを添加して還流下にて
7時間反応させたところ、テトラヒドロ無水フタル酸に
対する1,2,3,4−ブタンテトラカルボン酸の反応
収率は84.3%であった。
Example 2 A polyamine-type weakly basic anion exchange resin (Amberlite IRA-60 manufactured by Organo) was used as the anion exchange resin.
(OH type), the same reaction solution as in Example 1 was subjected to resin treatment and recovery under the same conditions as in Example 1, and as a result, the phosphotungstic acid concentration was 1, 2, 2,
Contains 3,4-butanetetracarboxylic acid (131.2 g)
An aqueous solution and a phosphotungstate anion having a 1,2,3,4-butanetetracarboxylic acid concentration of not more than the detection limit.
An alkaline aqueous solution containing 9 g was obtained. Pure water was added to this alkaline aqueous solution to make the total amount 400 g, and 100.3 g of tetrahydrophthalic anhydride was added and dissolved by heating.
When 188.1 g of 0% by weight hydrogen peroxide was added and reacted under reflux for 7 hours, the reaction yield of 1,2,3,4-butanetetracarboxylic acid with respect to tetrahydrophthalic anhydride was 84.3%. Met.

【0023】実施例3 触媒として、リンタングステン酸の代わりにタングステ
ン酸を3.0g使用して、実施例1と同じ方法で反応を
実施し、1,2,3,4−ブタンテトラカルボン酸2
0.4重量%、タングステン酸0.47重量%、及びそ
の他反応副生成物等を含有した反応液641gを得た。
テトラヒドロ無水フタル酸に対する1,2,3,4−ブ
タンテトラカルボン酸の反応収率は84.7%であっ
た。この反応液について実施例1と同じ方法で樹脂処理
及び回収処理を行った結果、タングステン酸濃度が検出
限界以下の1,2,3,4−ブタンテトラカルボン酸含
有(130.5g)水溶液と、1,2,3,4−ブタン
テトラカルボン酸濃度が検出限界以下でタングステン酸
アニオンを2.97g含有したアルカリ性水溶液を得
た。更に、このアルカリ性水溶液に97重量%硫酸を加
えてpH=2に調製後、純水で全量を400gとし、テ
トラヒドロ無水フタル酸100.3g加え加熱溶解させ
た後、60重量%過酸化水素188.1gを添加して還
流下にて7時間反応させたところ、テトラヒドロ無水フ
タル酸に対する1,2,3,4−ブタンテトラカルボン
酸の反応収率は84.0%であった。
Example 3 A reaction was carried out in the same manner as in Example 1 except that 3.0 g of tungstic acid was used instead of phosphotungstic acid as a catalyst, and 1,2,3,4-butanetetracarboxylic acid 2
641 g of a reaction liquid containing 0.4% by weight, 0.47% by weight of tungstic acid, and other reaction by-products were obtained.
The reaction yield of 1,2,3,4-butanetetracarboxylic acid with respect to tetrahydrophthalic anhydride was 84.7%. As a result of performing resin treatment and recovery treatment on the reaction solution in the same manner as in Example 1, a 1,2,3,4-butanetetracarboxylic acid-containing (130.5 g) aqueous solution having a tungstic acid concentration of not more than a detection limit, An alkaline aqueous solution having a 1,2,3,4-butanetetracarboxylic acid concentration below the detection limit and containing 2.97 g of tungstate anion was obtained. Further, 97% by weight sulfuric acid was added to this alkaline aqueous solution to adjust the pH to 2, and the total amount was adjusted to 400 g with pure water, and 100.3 g of tetrahydrophthalic anhydride was added thereto and dissolved by heating. When 1 g was added and reacted under reflux for 7 hours, the reaction yield of 1,2,3,4-butanetetracarboxylic acid with respect to tetrahydrophthalic anhydride was 84.0%.

【0024】実施例4 比較例1に記載の方法に従って反応液から分離した粗結
晶(1,2,3,4−ブタンテトラカルボン酸59.0
重量%、水分38.2重量%、リンタングステン酸0.
35重量%、その他2.45重量%)1100gに純水
2200gを加え35℃で溶解後、実施例1と同じ方法
(但しイオン交換樹脂100ml使用した)で樹脂処理
し、リンタングステン酸濃度が分析検出限界以下で、
1,2,3,4−ブタンテトラカルボン酸を642g含
有した水溶液を得た。この水溶液を10℃で冷却晶析し
た後固液分離し、湿結晶359g(1,2,3,4−ブ
タンテトラカルボン酸92.1重量%、水分7.9重量
%)を得た。又、前記の処理を実施したイオン交換樹脂
に、5重量%水酸化カリウム水溶液300gを通液(1
50ml/時)し、イオン交換樹脂に吸着したリンタン
グステン酸を回収した。回収液中のリンタングステン酸
アニオン含有量は3.8g(回収率98.7%)で、
1,2,3,4−ブタンテトラカルボン酸は検出されな
かった。この回収液に97重量%硫酸を加えてpH=2
に調製後、純水で全量を400gとし、テトラヒドロ無
水フタル酸100.3g加え加熱溶解させた後、60重
量%過酸化水素188.1gを添加して還流下にて7時
間反応させたところ、テトラヒドロ無水フタル酸に対す
る1,2,3,4−ブタンテトラカルボン酸の反応収率
は84.4%であった。
Example 4 Crude crystals (1,2,3,4-butanetetracarboxylic acid 59.0) separated from the reaction solution according to the method described in Comparative Example 1.
% By weight, water content 38.2% by weight, phosphotungstic acid 0.1%.
(35% by weight, other 2.45% by weight) To 1100g, 2200g of pure water was added and dissolved at 35 ° C. Then, the resin was treated in the same manner as in Example 1 (with the exception that 100ml of ion exchange resin was used), and the phosphotungstic acid concentration was analyzed. Below the detection limit,
An aqueous solution containing 642 g of 1,2,3,4-butanetetracarboxylic acid was obtained. This aqueous solution was cooled and crystallized at 10 ° C., and then subjected to solid-liquid separation to obtain 359 g of wet crystals (92.1% by weight of 1,2,3,4-butanetetracarboxylic acid and 7.9% by weight of water). Further, 300 g of a 5% by weight aqueous solution of potassium hydroxide was passed through the ion-exchange resin that had been subjected to the above treatment (1.
(50 ml / hour), and the phosphotungstic acid adsorbed on the ion exchange resin was recovered. The phosphotungstate anion content in the recovered liquid was 3.8 g (recovery rate 98.7%),
1,2,3,4-butanetetracarboxylic acid was not detected. 97% by weight sulfuric acid was added to this recovered solution to adjust the pH to 2
After the preparation, the total amount was made 400 g with pure water, 100.3 g of tetrahydrophthalic anhydride was added and dissolved by heating, and then 188.1 g of 60% by weight hydrogen peroxide was added and reacted under reflux for 7 hours. The reaction yield of 1,2,3,4-butanetetracarboxylic acid with respect to tetrahydrophthalic anhydride was 84.4%.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI C07C 51/47 C07C 51/47 55/24 55/24 // C07B 61/00 300 C07B 61/00 300 (56)参考文献 特開 昭58−164541(JP,A) 特開 昭55−76839(JP,A) 特開 昭53−33979(JP,A) 特開 昭52−156814(JP,A) 特公 平2−22056(JP,B2) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C07C 51/285 B01J 23/30 B01J 27/188 B01J 38/74 B01J 41/04 C07C 51/47 C07C 55/24 C07B 61/00 300 CASREACT(STN)────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI C07C 51/47 C07C 51/47 55/24 55/24 // C07B 61/00 300 C07B 61/00 300 (56) References Special JP-A-58-164541 (JP, A) JP-A-55-76839 (JP, A) JP-A-53-33979 (JP, A) JP-A-52-156814 (JP, A) (JP, B2) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) C07C 51/285 B01J 23/30 B01J 27/188 B01J 38/74 B01J 41/04 C07C 51/47 C07C 55/24 C07B 61 / 00 300 CASREACT (STN)

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 テトラヒドロフタル酸無水物又はその有
水酸をタングステン酸、リンタングステン酸又はそれら
の塩からなる触媒の存在下に過酸化水素を用いて酸化す
る1,2,3,4−ブタンテトラカルボン酸の製造法に
おいて、当該反応終了液又は当該反応終了液から固液分
離して得た粗1,2,3,4−ブタンテトラカルボン酸
の溶解液を弱塩基性陰イオン交換樹脂と接触させること
により該触媒金属酸アニオンを含まない1,2,3,4
−ブタンテトラカルボン酸水溶液を得ると共に、該触媒
金属酸アニオンを吸着した弱塩基性陰イオン交換樹脂
を、水酸化アルカリ金属又は水酸化アンモニウムの水溶
液と接触させることにより、1,2,3,4−ブタンテ
トラカルボン酸を含まない該触媒金属酸アニオン含有水
溶液を溶出させ、この液をテトラヒドロフタル酸無水物
又はその有水酸の過酸化水素酸化による1,2,3,4
−ブタンテトラカルボン酸合成反応の触媒として再使用
することを特徴とする1,2,3,4−ブタンテトラカ
ルボン酸の製造法。
1,2,3,4-butane for oxidizing tetrahydrophthalic anhydride or its hydrous acid with hydrogen peroxide in the presence of a catalyst comprising tungstic acid, phosphotungstic acid or a salt thereof In the method for producing tetracarboxylic acid, the reaction-terminated liquid or a solution of crude 1,2,3,4-butanetetracarboxylic acid obtained by solid-liquid separation from the reaction-terminated liquid is treated with a weakly basic anion exchange resin. 1,2,3,4 containing no catalytic metal anion by contact
-Butanetetracarboxylic acid aqueous solution is obtained, and the weakly basic anion exchange resin adsorbing the catalyst metal acid anion is brought into contact with an aqueous solution of an alkali metal hydroxide or ammonium hydroxide to obtain 1,2,3,4 The catalyst metal acid anion-containing aqueous solution containing no butanetetracarboxylic acid is eluted, and this solution is subjected to 1,2,3,4 oxidation of tetrahydrophthalic anhydride or its hydrous acid with hydrogen peroxide.
-A process for producing 1,2,3,4-butanetetracarboxylic acid, which is reused as a catalyst for a butanetetracarboxylic acid synthesis reaction.
【請求項2】 弱塩基性陰イオン交換樹脂が、末端のイ
オン交換基としてポリアミン基又は第三アミン基を持つ
弱塩基性陰イオン交換樹脂である請求項1に記載の方
法。
2. The method according to claim 1, wherein the weakly basic anion exchange resin is a weakly basic anion exchange resin having a polyamine group or a tertiary amine group as a terminal ion exchange group.
【請求項3】 水酸化アルカリ金属が水酸化リチウム、
水酸化ナトリウム又は水酸化カリウムである請求項1に
記載の方法。
3. The method according to claim 1, wherein the alkali metal hydroxide is lithium hydroxide,
The method according to claim 1, which is sodium hydroxide or potassium hydroxide.
【請求項4】 溶出させた金属酸アニオン含有水溶液を
硫酸でpH2以下に中和した後、テトラヒドロフタル酸
無水物又はその有水酸の過酸化水素酸化による1,2,
3,4−ブタンテトラカルボン酸合成反応の触媒として
再使用する請求項1に記載の方法。
4. After neutralizing the eluted aqueous solution containing metal acid anions to pH 2 or less with sulfuric acid, tetrahydrophthalic anhydride or 1,2,2 by oxidation of hydrous acid with hydrogen peroxide.
The method according to claim 1, which is reused as a catalyst for a 3,4-butanetetracarboxylic acid synthesis reaction.
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