JP3261731B2 - 低級脂肪酸エステルの製造方法 - Google Patents

低級脂肪酸エステルの製造方法

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lower fatty
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acid ester
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邦明 宮原
俊郎 鈴木
健一 佐野
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  • Catalysts (AREA)
  • 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】
【産業上の利用分野】本発明は、低級脂肪酸と低級オレ
フィンを反応させ、著しく生産性(以下空時収率と記
す)良く、脂肪酸エステルを製造する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、低級脂肪酸を低級オレフィンと反
応させ、該当するエステルを製造する方法として強酸性
陽イオン交換樹脂を触媒として用いる方法、或は、特公
昭53−6131に開示されている如く、硫酸、リン酸
等の鉱酸や、リンタングステン酸、リンモリブデン酸等
のヘテロポリ酸を触媒として用いる方法、或は特開昭5
7−183743に開示されている如く芳香族ジスルホ
ン酸およびまたは、そのエステルを触媒として用いる方
法等が発表されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、本発明
と比較して上記従来の触媒を使用した反応では、空時収
率が低くまた触媒寿命も短いため工業化するにはほど遠
い製造法である。本発明は、上記の事情に鑑みてなされ
たもので従来法に比べて空時収率が著しく高く、また、
寿命も長い触媒を見出し、低級脂肪酸エステルを容易に
製造できる方法を提供することを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め本発明の方法においては、触媒としてリンタングスト
モリブデン酸、ケイタングストモリブデン酸、或はこれ
らの(1)セシウム塩、(2)ルビジウム塩、(3)タリウ
ム塩、(4)アンモニウム塩、および(5)カリウム塩より
なる群から選ばれる少なくとも1種の塩の触媒の存在下
で低級脂肪酸と低級オレフィンを反応させる。
【0005】本発明の方法で用いられる低級脂肪酸とし
ては、ぎ酸、酢酸、プロピオン酸、吉草酸、アクリル
酸、メタアクリル酸、クロトン酸が掲げられ、低級オレ
フィンとしては、エチレン、プロピレン、ブテン−1、
ブテン−2、イソブチレンが掲げられる。炭素数5以上
のオレフィンを用いると脂肪酸エステルの生成反応が遅
く、それを補うために反応圧力、或は反応温度を上げる
と、重合物等の副生成物が増大するばかりでなく、触媒
寿命も著しく短くなる。本発明による反応形式は、気相
反応である。
【0006】反応圧力は0〜50kg/cm2G、好ましくは
0〜10kg/cm2Gの範囲である。反応温度は、50〜3
00℃、特に100〜250℃の範囲が好ましい。反応
温度が50℃未満では、反応速度が遅くなり、空時収率
が著しく低下する。また、300℃を越えると、副生成
物が増大するとともに触媒寿命が短くなる。供給原料の
低級オレフィンと低級脂肪酸とのモル比は1〜30、好
ましくは3〜20である。
【0007】また、反応において水が存在するとアルコ
ールが生成するが、理由は定かではないが原料ガスに容
積比で1%程度の水蒸気を添加すると触媒寿命が長くな
る。本反応においては混合ガスを標準状態において、空
間速度(SV)100〜5000Hr-1、特に300〜2
000Hr-1で触媒を通すのが好ましい。
【0008】本発明に用いられる混合配位型ヘテロポリ
酸触媒は、表面積が大きく、酸強度が強く、かつ酸量が
多いもの程よく、それ自体でも、或は担体に担持されて
用いてもよい。使用される担体は、一般に担体として用
いられる多孔質、或は多孔質に造粒できる物質であれば
よく、例えば、シリカ、珪藻土、チタニア、活性炭、ア
ルミナおよびシリカアルミナ等の1種または1種以上を
混合したものが使用される。
【0009】担持法としては、付着(コーティング)
法、含浸法、蒸発乾固法、混練−成型法等の手段が適応
される。本発明の方法にかかわる触媒の調製は、具体的
には例えば市販のリンタングストモリブデン酸或はケイ
タングストモリブデン酸等を適量の水に溶解し、これに
セシウム、ルビジウム、タリウム、アンモニウム、カリ
ウム等の硝酸塩、炭酸塩等を粉末のまま、或は水溶液の
状態でリンタングステン酸等の水溶液に混合した後、蒸
発乾固することにより固体のヘテロポリ酸塩を得ること
ができる。担体に担持させる場合には前記混合溶液(ス
ラリーまたは均一)を担体に含浸担持させるか、担体粉
末と混練させるか、また固体のヘテロポリ酸塩を担体に
付着(例えばコーティング)させるか、任意の手段で行
う。しかる後、得られた固形物を、空気または窒素等の
不活性ガス雰囲気下で、50〜350℃、好ましくは1
00〜300℃で加熱処理することによって得られる。
温度が50℃未満では、水分の除去が不十分となり、3
50℃を越えると、触媒が劣化する。
【0010】
【数1】
【0011】
【実施例】以下に実施例、比較例により本発明を更に詳
しく説明する。 実施例1 1lのフラスコを用いて250gのリンタングストモリ
ブデン酸(日本無機化学製)を175ccの純水で溶解
し、これに硝酸セシウム(和光純薬製)50gを純水3
50ccで溶解した物を90分間かけて滴下し、黄色の沈
澱物を得た。析出した沈澱物中の水分を湯浴中にてスラ
リー状になるまで蒸発させた後、空気中150℃で3時
間乾燥した。この乾燥物を粉砕し、1〜2mm径の物を分
取し、更に空気中200℃で5時間焼成した。この操作
によって得た焼成品10gを触媒として反応に供する。
【0012】反応温度150℃、圧力5kg/cm2G、で酢
酸:エチレン:水蒸気を容積比6.8:92.2:1の
割合に混合したガスを流速10.7l/Hrにて導入し、
反応を行った。反応生成ガスを冷却し、凝縮した反応捕
集液をガスクロマトグラフィーにて分析し、活性評価を
行った結果、酢酸の転化率は65.1%、収率は64.
7%、であり、この結果から求めた酢酸の空時収率は1
85となった。
【0013】実施例2 硝酸セシウムの代わりに硝酸カリウム(和光純薬製)を
26gにした他は、実施例1と同条件とした。この結
果、酢酸の転化率は61.7%、収率は61.5%、で
あり、この結果から求めた酢酸エチルの空時収率は17
6となった。
【0014】実施例3 硝酸セシウムの代わりに硝酸アンモニウム(和光純薬製)
を15gにした他は、実施例1と同条件とした。この結
果、酢酸の転化率は68.1%、収率は67.4%、で
あり、この結果から求めた酢酸エチルの空時収率は19
3となった。
【0015】実施例4 硝酸セシウムの代わりに硝酸タリウム(和光純薬製)を
51gにした他は、実施例1と同条件とした。この結
果、酢酸の転化率は45.8%、収率は44.7%、で
あり、この結果から求めた酢酸エチルの空時収率は12
8となった。
【0016】実施例5 硝酸セシウムの代わりに炭酸ルビジウム(和光純薬製)
を22gにした他は、実施例1と同条件とした。この結
果、酢酸の転化率は42.0%、収率は41.2%、で
あり、この結果から求めた酢酸エチルの空時収率は11
8となった。
【0017】実施例6 1lのフラスコを用いて25gのリンタングストモリブ
デン酸(日本無機化学製)を25ccの純水で溶解し、こ
れに100ccのシリカ担体を投入し、含浸担持させる。
担持した担体を上記実施例1の時と同条件で乾燥および
焼成を行った物を触媒とし、実施例1と同条件で反応に
供した。この結果、酢酸の転化率は90.0%、収率は
88.5%、であり、この結果から求めた酢酸エチルの
空時収率は253となった。
【0018】実施例7 実施例1と同じ触媒35gを用いて、反応温度180
℃、圧力5kg/cm2G、でアクリル酸:エチレン:水蒸気
を容積比1:18:1の割合に混合したガスを流速35
l/Hrにて導入し、反応を行った。反応生成ガスを冷却
し、凝縮した反応捕集液をガスクロマトグラフィーにて
分析し、活性評価を行った結果、アクリル酸の転化率は
64.6%、収率は60.4%、であり、この結果から
求めたアクリル酸エチルの空時収率は135となった。
【0019】実施例8 1lのフラスコを用いて150gのリンタングストモリ
ブデン酸(日本無機化学製)を75ccの純水で溶解し、
これに硝酸セシウム(和光純薬製)22gを純水160
ccで溶解した物を90分間かけて滴下し、黄色の沈澱物
を得た。これに1〜2mm径のシリカを500cc入れ撹拌
し、この中の水分を湯浴中にてスラリー状になるまで蒸
発させた後、空気中150℃で3時間乾燥し、更に空気
中200℃で5時間焼成した。この操作によって得た焼
成品35gを触媒として実施例4と同条件で反応に供し
た。この結果、アクリル酸の転化率は86.6%、収率
は81.4%、であり、この結果から求めたアクリル酸
エチルの空時収率は182となった。
【0020】実施例9 実施例2と同じ触媒10gを用いて、反応温度150
℃、圧力5kg/cm2G、で酢酸:プロピレン:水蒸気を容
積比6.8:98.2:1の割合に混合したガスを流速
10.7l/Hrにて導入し、反応を行った。反応生成ガ
スを冷却し、凝縮した反応捕集液をガスクロマトグラフ
ィーにて分析し、活性評価を行った結果、酢酸の転化率
は41.1%、収率は38.6%、であり、この結果から
求めた酢酸プロピルの空時収率は128となった。
【0021】実施例10 1lのフラスコを用いて250gのケイタングストモリ
ブデン酸(日本無機化学製)を135ccの純水で溶解
し、これに硝酸セシウム(和光純薬製)37gを純水2
60ccで溶解した物を90分間かけて滴下し、黄色の沈
澱物を得た。析出した沈澱物中の水分を湯浴中にてスラ
リー状になるまで蒸発させた後、空気中150℃で3時
間乾燥した。この乾燥物を粉砕し、1〜2mm径の物を分
取し、更に空気中200℃で5時間焼成した。この操作
によって得た焼成品10gを触媒として実施例1と同条
件で反応に供した。この結果、酢酸の転化率は62.8
%、収率は62.5%、であり、この結果から求めた酢
酸エチルの空時収率は179となった。
【0022】比較例1 市販のリンタングステン酸(日本無機化学製)を150
℃で13時間乾燥した後、錠剤に成型し、これを粉砕し
て篩分けし、1〜2mm径の物を分取し、その10gを触
媒として使用した他は実施例1と同条件にした。
【0023】比較例2 市販のリンモリブデン酸(和光純薬製)を比較例1と同
様な方法を用いて触媒とした他は、実施例1と同条件に
した。
【0024】比較例3 市販のケイタングステン酸(和光純薬製)を比較例1と
同様な方法を用いて触媒とした他は、実施例1と同条件
にした。
【0025】比較例4 市販のケイモリブデン酸(和光純薬製)を比較例1と同
様な方法を用いて触媒とした他は、実施例1と同条件に
した。
【0026】比較例5 リンタングストモリブデン酸の代わりにリンタングステ
ン酸(日本無機化学製)を用いた他は、実施例6と同条
件にした。
【0027】比較例6 リンタングストモリブデン酸の代わりにリンモリブデン
酸(和光純薬製)を用いた他は、実施例6と同条件にし
た。
【0028】比較例7 リンタングストモリブデン酸の代わりにケイタングステ
ン酸(和光純薬製)を用いた他は、実施例6と同条件に
した。
【0029】上述の実施例1〜10および比較例1〜7
の触媒品名およびその量、原料混合ガスおよび反応温
度、反応圧力、転化率、収率等の結果を表1に示す。
【0030】
【表1】
【0031】
【表2】
【0032】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の方法にお
いては、リンタングストモリブデン酸、ケイタングスト
モリブデン酸或はこれらのセシウム塩、ルビジウム塩、
タリウム塩、アンモニウム塩およびカリウム塩よりなる
群から選ばれる少なくとも1種の塩を触媒として用いて
いるので、空時収率が高く、また触媒寿命が長いので、
酢酸エステルやアクリル酸エステル等の低級脂肪酸エス
テルを効率よく生産できる利点がある。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI C07C 69/54 C07C 69/54 Z // C07B 61/00 300 C07B 61/00 300 (56)参考文献 特開 平4−5257(JP,A) 特開 昭54−52025(JP,A) 特開 平5−279297(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C07C 69/14 C07C 69/54 C07C 67/04

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 気相で炭素数2〜炭素数4の低級脂肪酸
    と炭素数2〜炭素数4の低級オレフィンとをリンタング
    ストモリブデン酸及びケイタングストモリブデン酸から
    選ばれる少くとも1種のヘテロポリ酸の触媒存在下で反
    応させることを特徴とする低級脂肪酸エステルの製造方
    法。
  2. 【請求項2】 気相で炭素数2〜炭素数4の低級脂肪酸
    と炭素数2〜炭素数4の低級オレフィンとをリンタング
    ストモリブデン酸又はケイタングストモリブデン酸のセ
    シウム塩、ルビジウム塩、タリウム塩、アンモニウム塩
    及びカリウム塩からなる群から選ばれる少くとも1種の
    ヘテロポリ酸塩の触媒存在下で反応させることを特徴と
    する低級脂肪酸エステルの製造方法。
  3. 【請求項3】 反応圧力が0kg/cm2G〜50kg
    /cm2Gの範囲であることを特徴とする請求項1又は
    請求項2のいずれかに記載の低級脂肪酸エステルの製造
    方法。
  4. 【請求項4】 反応温度が50℃〜300℃の範囲であ
    ること特徴とする請求項1〜請求項3のいずれかに記載
    の低級脂肪酸エステルの製造方法。
  5. 【請求項5】 原料ガスに対して容積比で1%以下の水
    蒸気の存在下に反応を行うことを特徴とする請求項1〜
    請求項4のいずれかに記載の低級脂肪酸エステルの製造
    方法。
  6. 【請求項6】 触媒が担持型触媒であることを特徴とす
    る請求項1〜請求項5のいずれかに記載の低級脂肪酸エ
    ステルの製造方法。
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JP4565919B2 (ja) * 2003-08-07 2010-10-20 昭和電工株式会社 低級脂肪族カルボン酸エステル製造用触媒、該触媒の製造方法及び該触媒を用いた低級脂肪族カルボン酸エステルの製造方法

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