JP3258354B2 - カルボン酸エステルの製造法 - Google Patents

カルボン酸エステルの製造法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はアルデヒドとアルコ−ル
とを酸素存在下に反応させ直接一段の反応操作でカルボ
ン酸エステルを製造する方法、より詳細には該反応を実
施する際に使用する触媒の改良に関するものである。使
用するアルデヒドとしてアクロレイン、あるいはメタア
クロレインをアルコ−ルと酸素存在下に反応させて得ら
れるアクリル酸エステル、あるいはメタアクリル酸エス
テルは各種の合成樹脂を製造する重合用モノマ−として
多用され、大量に製造されている重要な化合物である。
【0002】
【従来の技術】従来アルデヒドからのカルボン酸エステ
ルの製造法としては、まずアルデヒドを酸化してカルボ
ン酸とし、これを更にアルコ−ルと反応させて目的物を
得る方法が広く実施されている。この方法は反応工程が
二段階となり、設備の建設費が増大するだけでなく、ア
ルデヒドの酸化工程の収率が充分でない問題点がある。
特にメタアクロレインの酸化によるメタアクリル酸の製
造工程は、選択率が高々80%程度であり、そのうえ、
目的物の空時収率が低く反応器が極めて大型となる欠点
がある。
【0003】上述した問題点を解決する目的でアルデヒ
ドとアルコ−ルを酸素存在下に反応させる試みが種々行
なはれている。金属パラジュ−ム触媒の存在下にエタノ
−ルを酸化すると酢酸エチルが生成することが報告され
ている(工化誌、71巻1517、(1968))。
この報告によれば、エタノ−ルが酸化されて生じたアセ
トアルデヒドがパラジウム触媒によりエタノ−ルと酸素
と反応して酢酸エチルを与える反応機作が示されてい
る。同様に、メタノ−ルをパラジウム触媒の存在下に酸
素と反応させると反応中間体であるホルムアルデヒドが
酸化的エステル化反応により蟻酸メチルになることが報
告されている(工化誌、71巻1638、(196
8))。 また、同誌には酸化的エステル化によるカル
ボン酸合成を液層でおこなうと、使用したパラジウム触
媒の活性低下が認められること等も記載されている。
【0004】これらの酸化的エステル化反応を、αβ不
飽和アルデヒドに適用してαβ不飽和酸エステルを製造
する方法も提案されている(特昭57−35856、
−35857、 −35860)。 これらの提案に
は、使用するパラジュウム触媒としてパラジュウムに
鉛、水銀、タリウム 等の卑金属あるいは卑金属の化合
物を複合することにより目的とするエステルの収率を向
上させる方法が開示されている。
【0005】パラジウムを液層での不均一系酸化反応に
触媒として使用する際にパラジウムに鉛等の卑金属を複
合して目的物の収率を向上させたり、触媒使用量を低減
せしめる方法も既に開示されている(特開昭54−13
8886)。しかしながら、このような手段を用いて
も、触媒の使用量は多く、工業的な大規模操業を実施す
るのは困難である。例えば、特昭57−35856に
は、メタアクロレイン3.3gをメタノ−ル100cc
中で反応させるのに5wt%のパラジウムと5.3wt
%の酸化鉛を炭酸カルシュウムに担持した触媒を4g使
用する実施例が示されている。すなはち、反応に供する
原料の仕込量よりも触媒の仕込量が多いとゆう問題点が
ある。 また、この種の貴金属触媒を比較的低温で液層
の酸化反応に使用すると触媒活性の低下が著しい等の未
解決な難点もある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】アルデヒドとアルコ−
ルを酸素存在下に反応させカルボン酸エステルを製造す
る際には、上述のごとく、触媒の使用量が多大であり、
また触媒の活性低下も伴い、カルボン酸エステルを製造
する際の触媒原単位が過大となる問題点があつた。本発
明の目的とするところは、上述のような問題点の無いカ
ルボン酸エステルの製造法を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者は、アルデヒド
とアルコ−ルを含酸素ガス存在下に反応させカルボン酸
エステルを製造する方法に関して種々研究した。その結
果、該反応に使用する触媒に疎水性化したパラジウム含
有触媒を使用すれば触媒の使用量が低減でき、また、触
媒活性の低下も通常の親水性触媒より低減されることを
見いだし本発明を完成するに至つた。すなはち、本発明
はアルデヒドとアルコ−ルを含酸素ガス存在下に反応さ
せてカルボン酸エステルを製造するに際し、疎水性化し
たパラジウム含有触媒の存在下に反応させる方法であ
る。
【0008】本発明の方法に使用する触媒は、パラジウ
ムを含有する触媒であつて、通常はパラジュウム等の貴
金属と鉛、錫、ビスマス、テルル、カドミウム、セレ
ン、セリウム、及びランタンからなる郡から選んだ元素
または元素の化合物の一種または一種以上とを組み合わ
せた複合触媒を疎水性化したものが多用される。貴金属
成分のパラジュウムはパラジュウム単独で使用してもよ
いが、パラジュウムに白金、ルテニウム、あるいはロジ
ウム等の白金族の複合貴金属を用いてもよい。パラジュ
ウムに対する他の貴金属の混合割合はパラジウムの重量
比で0.1程度が多用される。
【0009】卑金属成分は上記した郡の元素あるいは元
素の酸化物、水酸化物、炭酸塩、有機酸塩、硝酸塩、硫
酸塩、及び燐酸塩等が使用される。通常これらの触媒成
分は担体に担持して使用するが、担持量は貴金属成分と
して1〜10wt%、卑金属成分として1〜10wt%
の範囲が適当である。而して、これらのパラジウム含有
触媒に疎水性を付与する方法には、例えば、以下の方法
が多用される。
【0010】(1)触媒成分あるいは触媒成分の前駆体
をテフロン(米国Dupont社製)、シリカライト
(米国UCC社製)、シリカ/アルミナ比が30以上の
ZSM−5型ゼオライト、チタノシリカライト等のハイ
シリカゼオライトあるいは弗化黒鉛等の疎水性を示す担
体に担持する方法。この方法は酢酸パラジウム、塩化パ
ラジウム等の貴金属の塩類と酢酸鉛、塩化ランタン等の
卑金属の塩類とをアセトンあるいはアルコ−ルに溶解せ
しめ、この溶液を前記の疎水性を示す担体に含浸し、乾
燥、活性化処理を経て触媒とする。 (2)通常の親水性担体を使用したパラジウムと卑金属
化合物との複合触媒をポリテトラフルオロエチレン分散
液スラリ−で処理するか、弗化黒鉛分散液のスプレイ等
を噴霧し、乾燥、活性化処理を経て触媒とする。 (3)パラジウムと卑金属との活性な複合触媒体の微粉
末(担体に担持されているもの、あるいは触媒成分のみ
のいずれでもよい)をテフロン、シリコン、ジビニルベ
ンゼン−スチレン共重合物あるいは弗化黒鉛等の疎水性
を示す粉体と混合して、よく混練し、打錠あるいは押し
出し等の常法で触媒体を製造する。触媒体は更に活性化
処理を経て反応に供する。活性触媒体の粉体と疎水性を
示す粉体との混合割合は、疎水性粉体を10〜50%混
合するのが適当である。
【0011】本発明の方法において用いられるアルデヒ
ドは、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、プロピオ
ンアルデヒド、ブチルアルデヒド、グリオキザ−ル、等
の脂肪族アルデヒド;アクロレイン、メタアクロレイ
ン、クロトンアルデヒド、等の不飽和アルデヒド;ベン
ズアルデヒド、トリルアルデヒド、ベンジルアルデヒド
フタルアルデヒド、等の芳香族アルデヒド等である。
【0012】本発明において使用するアルコ−ルは、メ
タノ−ル、エタノ−ル、プロパノ−ル、2エチルヘキサ
ノ−ル、n−オクタノ−ル、エチレングリコ−ル、ブタ
ンジオ−ル、アリルアルコ−ル、等の脂肪族アルコ−
ル;ベンジルアルコ−ル、フエノ−ル、等の芳香族アル
コ−ル等である。
【0013】本発明の反応を行う際のアルデヒドとアル
コ−ルの使用モル比は、アルデヒド対アルコ−ルが1〜
10対200の範囲が多用される。使用する含酸素ガス
は、空気、酸素、あるいは酸素を窒素、炭酸ガス等で希
釈した混合ガスが使用される。
【0014】本発明の反応は室温〜200度、特に室温
〜100度Cの範囲が適当である。反応圧は大気圧〜1
0気圧の範囲が多用される。反応に要する時間は反応温
度によつて変化するが、バツチ式反応の例で示すと数時
間〜10時間の範囲である。反応は回分式あるいは連続
式の何れでもよく、反応器の形式は懸濁床あるいはトリ
ツクルベツトが多用される。以下に実施例をあげ本発明
を説明する。
【0015】
【実施例】
実施例1 撹伴器、還流冷却器、ガス吹き込み管、熱伝対を装着し
た500mlのセパラブルフラスコを反応器とし、外部
より水浴で反応温度を調節した。
【0016】酢酸パラジウムと酢酸鉛をアセトンに溶解
した溶液を弗化黒鉛の微粉末に含浸させ、風乾、空気雰
囲気200度Cまで昇温した。次いで室温まで冷却後、
5vol%の水素を含有する窒素を送入し、120度C
まで昇温し触媒を活性化した。得られた触媒はパラジュ
ウム3.1wt%、酢酸鉛5wt%を含有する。メタノ
−ル250ml、メタアクロレイン10g、触媒4.5
gを反応器に仕込み撹はんしながら、酸素を送入し45
度Cで反応させた。反応器の気相部分には別に窒素を導
入し酸素を希釈して系外に排出した。反応開始後4時間
でメタアクロレインの転化率は90%を示し、メタアク
リル酸メチルの選択率は89%であつた。
【0017】実施例2 実施例1と同様の反応操作を同一の触媒を繰り返し使用
し10回実施した。メタアクロレインの転化率が90%
に到達するに要する時間は4時間〜4.5時間で触媒触
媒活性の低下は殆ど認められない。またメタアクリル酸
メチルの選択率も88〜89%を維持した。
【0018】比較例1 実施例1と同様の装置と反応条件でメタアクロレインと
メタノールを反応させた。使用した触媒は5wt%のパ
ラジウムを活性炭に担持したもの(NE−ケムキヤツト
製)に酢酸鉛5wt%を含浸したものを8g使用した。
反応開始後4時間でメタアクロレインの転化率は78
%、メタアクリル酸の選択率86%であつた。
【0019】比較例2 比較例1と同様の反応操作を同一の触媒を繰り返し使用
し5回実施した。5回目の反応で、反応開始5時間後の
メタアクロレインの転化率は48%に過ぎず、触媒活性
の低下が認められた。
【0020】実施例3 実施例1と同様の装置で、ベンズアルデヒド8g、フエ
ネチルアルコ−ル200g、5wt%Pd,2wt%塩
化ビスマス、1wt%塩化セリウムを弗化黒鉛に担持し
た触媒5gを使用し55度Cで5時間反応させた。ベン
ズアルデヒドの転化率78%、安息香酸フエネチルの選
択率84%であつた。
【0021】実施例4 実施例1と同様の装置で、アセトアルデヒド10g、エ
タノ−ル200g、を5wt%Pd、2wt%酢酸錫、
1wt%酸化セレン、0。8wt%塩化ランタンをシリ
カ/アルミナ比200のハイシリカゼオライトに担持し
た触媒7gを使用し、20度Cで3時間反応した。アセ
トアルデヒドの転化率80%、酢酸エチルの選択率85
%であつた。
【0022】実施例5 実施例1と同様の装置で、アクロレイン8g、メタノ−
ル200g、を3wt%Pd,2wt%塩化鉛、1wt
%カドミウム、1wt%テルウ酸を弗化黒鉛に担持した
触媒8gを用い40度Cで4時間反応させた。アクロレ
インの転化率89%、アクリル酸メチルの選択率90%
であつた。
【0023】
【発明の効果】疎水性化したパラジウム含有触媒を用い
ることで、従来既知の親水性触媒を使用した場合に比較
して、使用する触媒量を低減可能であり、また触媒の活
性低下も低く抑えることができ、工業的に有利にカルボ
ン酸エステルが製造できる。

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 アルデヒドとアルコールを含酸素ガス存
    在下に反応させてカルボンエステルを製造するに際
    し、パラジウムおよび、鉛、錫、ビスマス、テルル、カ
    ドミウム、セレン、セリウム、およびランタンからなる
    群から選ばれる一種以上の元素または化合物とを、弗化
    黒鉛、またはシリカ/アルミナの比が30以上のゼオラ
    イトに担持させた触媒の存在下に反応させることを特徴
    とするカルボン酸エステルの製造法。
  2. 【請求項2】 アルデヒドがアクロレインあるいはメタ
    アクロレインである請求項1に記載の方法。
  3. 【請求項3】 使用するアルコールがメタノールあるい
    はエタノールである請求項1または2に記載の方法
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