JP3444635B2 - 高純度1,3−シクロヘキサジエンの製造方法 - Google Patents
高純度1,3−シクロヘキサジエンの製造方法Info
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Description
ヘキサジエンの製造法に関するものである。更に詳しく
は、2ーシクロヘキセンー1ーオール、シクロヘキセン
オキシド、2ーシクロヘキセンー1ーオンを含む混合物
からの1,3−シクロヘキサジエンの製造法に関するも
のである。
及び高剛性ポリマーの原料や各種有機中間体として有用
な化合物である。
しては、古くから3−ハロゲノシクロヘキセン及び1,
2−ジハロゲノシクロヘキサンの脱ハロゲン化水素、3
−アセトキシシクロヘキセンの脱酢酸、1,4−シクロ
ヘキサンジオールの脱水による方法が知られている。し
かしながら、これらの方法は選択率が極めて低く工業的
製法にはなり得なかった。
ン環を有する含酸素化合物からの1,3−シクロヘキサ
ジエンの合成法としては、2−シクロヘキセン−1−オ
ールをアルミナ触媒を用いて気相に於いて脱水反応させ
る方法(Vestsi Akad.Navuk Bel
orussk.SSR,Ser.Khim.Navu
k,(2)20−4(1965))及びアルミナーボリ
ア系触媒を用いる同じく脱水反応させる方法(Dok
l.Akad.Nauk.Belorussk.SSR
14(8),734−7(1970))等が報告されて
いる。これらの方法では、99%以上の極めて高い選択
率で1,3−シクロヘキサジエンが得られている。
又、シクロヘキセンオキシドを150℃の気相パルス反
応方式でアルミナ、チタニア、ジルコニア等の金属酸化
物触媒と接触させる方法(Bull.Chem.So
c.Jpn.,49(2),563−564(197
6))が報告されている。この方法では1,3−シクロ
ヘキサジエンの選択率が56%と低く、しかも高沸物を
除去した後の1,3−シクロヘキサジエンの純度の記載
がない。
る方法としては、液相に於いてシリカ/チタニア叉はシ
リカ/チタニア/マグネシア触媒を用いて脱水反応させ
る方法(特開昭57ー26628号公報)が報告されて
いる。この方法では50%前後の低い選択率でしか1,
3−シクロヘキサジエンは得られていない。更に、US
SR SU1,133,253(1985)には、シク
ロヘキセンを有機過酸化物を用いて酸化して得られるシ
クロヘキセン、2ーシクロヘキセンー1ーオール、シク
ロヘキセンオキシド、2ーシクロヘキセンー1ーオン、
シクロヘキセニルハイドロパーオキシドの混合物をその
まま気相において天然ゼオライトである斜プチロル沸石
上に270から300℃で通して1,3−シクロヘキサ
ジエンを含む混合物とする方法が記載されている。しか
しながら、この方法で得られるシクロヘキサジエンの純
度は30%前後と極めて低く、純度を上げるために、得
られた生成物から1,3−シクロヘキサジエンを2量化
して他の生成物と分離した後、2量化物を分解して1,
3−シクロヘキサジエンに戻すと言う複雑な精製法がと
られている。
ンー1ーオールからの気相脱水反応による方法は、高純
度1,3−シクロヘキサジエンが得られる点で優れた方
法である。原料の2ーシクロヘキセンー1ーオールの工
業的製法としては、前述のごとくシクロヘキセンを有機
過酸化物で酸化して各種含酸素化合物の混合物として得
る方法、シクロヘキセンを空気酸化してシクロヘキセニ
ルハイドロパーオキシドとして、これとシクロヘキセン
を反応させて2ーシクロヘキセンー1ーオール、シクロ
ヘキセンオキシドの混合物を得る方法(特公昭45ー4
0045号明細書参照)、シクロヘキセニルパーオキシ
ドをアルカリ水溶液で分解して2ーシクロヘキセンー1
ーオールを得る方法([有機化合物の酸化と還元]南江
堂(株)昭和38年発刊51頁)等が知られている。こ
の中でシクロヘキセニルパーオキシドを経由する方法で
は、本発明者らの検討によれば副生物として2ーシクロ
ヘキセンー1ーオンが必ず副生する。この様に2ーシク
ロヘキセンー1ーオールの合成法はすべて各種含酸素化
合物の混合物として得られるため、これらの混合物から
2ーシクロヘキセンー1ーオールを分離する必要が生じ
る。しかしながら、通常工業的に用いられる分離法であ
る蒸留法を用いる場合、各種含酸素化合物の沸点が比較
的近いため分離する事が困難である。従って、工業的に
は上記混合物からの簡便な製造法が望まれるところであ
った。
化した生成物を直接気相脱水反応に供する方法は、製法
としては簡便であるが、得られる1,3−シクロヘキサ
ジエンがベンゼン、シクロヘキセン、メチルシクロペン
テンの混合物として得られるため分離が必要になる。と
ころがこれらの化合物の沸点は極めて近く、蒸留分離を
する事は実質的に不可能である。よって、前述のごとく
複雑な分離法を必要とすると言う問題があった。
る酸化生成物からの高純度1,3−シクロヘキサジエン
の簡便な製造法は知られていなかった。
を解決すべく鋭意、検討を重ねた結果、2ーシクロヘキ
センー1ーオール、シクロヘキセンオキシド、2ーシク
ロヘキセンー1ーオンを含む混合物を気相脱水反応に供
する際に、原料混合物中のシクロヘキセニルハイドロパ
ーオキシドの濃度を4重量%以下にする事によって、高
純度の1,3−シクロヘキサジエンが得られる事を見い
出し、本発明を完成するに至った。
1ーオール、シクロヘキセンオキシド、2ーシクロヘキ
センー1ーオンを含む混合物から気相脱水反応により
1,3−シクロヘキサジエンを製造するにあたり、原料
混合物中のシクロヘキセニルハイドロパーオキシドの濃
度が4重量%以下である事を特徴とする高純度1,3−
シクロヘキサジエンの製造法である。
分離した後の1,3−シクロヘキサジエンの純度は95
%以上であり、好適には98%以上と言う極めて高い純
度のものも得る事が可能であり、複雑な分離を何等必要
としない。原料中のシクロヘキセニルハイドロパーオキ
シドの濃度を4重量%以下と言う低濃度にする事によっ
て、高純度1,3−シクロヘキサジエンが得られる理由
は、おそらく、結果から判断すると生成物中のベンゼン
の副生を減少させる効果がある為と考えられる。
の原料混合物は2ーシクロヘキセンー1ーオール、シク
ロヘキセンオキシド、2ーシクロヘキセンー1ーオンを
含む混合物である。これらの原料混合物の中で、2ーシ
クロヘキセンー1ーオール及びシクロヘキセンオキシド
からは1,3−シクロヘキサジエンが生成するが、2ー
シクロヘキセンー1ーオンは我々の詳細な検討によれば
反応条件下では高沸化して1,3−シクロヘキサジエン
を与えないと考えられる。又、2ーシクロヘキセンー1
ーオンがあまり多いと触媒の劣化等の悪影響を及ぼすた
め、原料混合物中の2ーシクロヘキセンー1ーオンの量
は0.1〜10重量%の範囲、好ましくは0.1〜5重
量%、さらに好ましくは0.1〜2重量%の範囲に抑え
ることが望ましい。
化すると言うことは、1,3−シクロヘキサジエンの収
率の低下を意味するが、プロセス的には有利な事であ
る。なぜならば、原料中の2ーシクロヘキセンー1ーオ
ールと2ーシクロヘキセンー1ーオンの沸点は極めて近
く、蒸留分離が困難であるが、反応に供する事によって
2ーシクロヘキセンー1ーオールは1,3−シクロヘキ
サジエンに、2ーシクロヘキセンー1ーオンは高沸物と
なり、蒸留分離が可能になるからである。
ル、シクロヘキセンオキシド、2ーシクロヘキセンー1
ーオンを含む原料混合物中のシクロヘキセニルハイドロ
パーオキシドの濃度は4重量%以下、好ましくは1重量
%以下、更に好ましくは0.5重量%以下に抑える必要
がある。この濃度が4重量%を越える場合は、生成物中
のベンゼンの量が増加して、得られる1,3−シクロヘ
キサジエンの純度が低下する。又、シクロヘキセニルハ
イドロパーオキシドの濃度が高いと気相脱水反応の際に
用いる触媒の活性低下がはやいと言う問題も生じる。
キシドの量を4重量%以下にする方法としては、2ーシ
クロヘキセンー1ーオール、シクロヘキセンオキシド、
2ーシクロヘキセンー1ーオンを含む混合物を得る工程
に於いて、シクロヘキセニルハイドロパーオキシドの残
存量を上記濃度以下にする方法や還元剤を用いて上記混
合物を処理してシクロヘキセニルハイドロパーオキシド
を分解させる方法等が挙げられる。
ヘキセンオキシド、2ーシクロヘキセンー1ーオンを含
む混合物を得る方法としては、前に述べたシクロヘキセ
ンを空気酸化してシクロヘキセニルハイドロパーオキシ
ドとして、これとシクロヘキセンを反応させて2ーシク
ロヘキセンー1ーオール、シクロヘキセンオキシドの混
合物を得る方法(特公昭45ー40045号明細書参
照)、シクロヘキセニルハイドロパーオキシドをアルカ
リ水溶液で分解して2ーシクロヘキセンー1ーオールを
得る方法([有機化合物の酸化と還元]南江堂(株)昭
和38年発刊51頁)等が挙げられる。その際、得られ
た混合物中のシクロヘキセニルハイドロパーオキシドの
濃度を4重量%以下にするために、原料中のシクロヘキ
セニルハイドロパーオキシドの濃度、触媒、反応温度、
反応時間等を適宜選択する必要がある。 還元剤を用い
てシクロヘキセニルハイドロパーオキシドを分解する方
法に用いられる還元剤としては、トリフェニルフォスフ
ィン、ヒドラジン、水素等が挙げられるが、好ましいの
はトリフェニルフォスフィンである。
ヘキセンー1ーオールとシクロヘキセンオキシドの量は
この混合物を合成する方法及び各成分の需要量に応じて
分離する事によって任意に選ぶ事ができるが、通常、2
ーシクロヘキセンー1ーオール/シクロヘキセンオキシ
ドの重量比で0.5〜10の範囲、好ましくは0.5〜
5の範囲、更に好ましく1.0〜2.0の範囲である。
オール、シクロヘキセンオキシド、2ーシクロヘキセン
ー1ーオンを含む混合物の合成法は種々考えられるが、
前述したシクロヘキセンを出発原料とする方法が好まし
い。この場合、得られる生成物中には出発原料であるシ
クロヘキセンが含まれる場合が多いが、本発明の原料混
合物を得る場合は、例えば、蒸留法や吸着分離法等によ
って、シクロヘキセンをできるだけ分離除去する事が好
ましい。何故ならば、シクロヘキセンを含んだまま気相
脱水反応に供すると、生成物中に未反応シクロヘキセン
及びメチルシクロペンテン類が含まれ、これらの化合物
は1,3−シクロヘキサジエンと沸点が極めて近く蒸留
分離が不可能なため1,3−シクロヘキサジエンの純度
を低下させるからである。
シクロヘキセンの濃度は、通常5重量%以下、好ましく
は3重量%以下、更に好ましくは1重量%以下であるこ
とが望ましい。本発明に於いて気相脱水反応を行う際に
は、触媒が用いられる。触媒としては、金属酸化物や金
属硫酸塩等の一般的に酸・塩基触媒と呼ばれるものが挙
げられる。中でも、熱安定性に優れた金属酸化物触媒が
好ましく、さらに金属リン酸塩、ゼオライト、γーアル
ミナが好ましく、特に好ましいのは、金属リン酸塩であ
る。
0から400℃の範囲、好ましくは250から400℃
の範囲、さらに好ましくは300から380℃の範囲で
ある。反応圧力は反応条件を気相に保てれば特に制限は
なく、常圧、加圧、減圧いずれでも良い。
通式が用いる事ができるが、流通式が好ましい。流通式
を用いた場合の原料混合物の供給速度は、LHSV(液
体原料の1時間当たりの供給容積を触媒層の容積で割っ
た値)表示で0.05から20hr-1、好ましくは0.
1から10hr-1、さらに好ましくは0.2から5hr
-1の範囲である。原料混合物は窒素、ヘリウム、アルゴ
ン等の不活性ガスと任意の割合で混合して触媒層に供給
しても良い。
1,3−シクロヘキサジエンが主生成物であり、その選
択率は60%以上、好適には80%以上に達する。反応
生成物中には、未反応のシクロヘキセンオキシド、副生
物であるホルミルシクロペンタン、シクロヘキサノン、
水が含まれるが、2ーシクロヘキセンー1ーオールや2
ーシクロヘキセンー1ーオンは殆ど含まれていない。
の回収は、通常の蒸留操作で容易に行う事ができる。そ
の場合、含酸素化合物を除去し、更に共沸蒸留によって
水を除去した後の1,3−シクロヘキサジエンの純度は
95%以上、好適には98%以上に達する。又、分離し
た含酸素化合物から必要に応じてシクロヘキセンオキシ
ドを回収して再使用する事も可能である。
明する。
オキシドを含むシクロヘキセン1000gをチタン製オ
ートクレーブに仕込み、6%酸素を含む窒素で60気圧
まで加圧して、80℃で1時間撹拌下に反応させた。そ
の後、気相部を常圧までパージして、更に6%酸素を含
む窒素で60気圧まで加圧して1時間反応させた。同様
の操作を計3回(反応時間3時間)繰り返した後、室温
まで冷却して内容物をガスクロマトグラフィー及びヨウ
素滴定で分析した。その結果、この混合物(以下、混合
物Iと呼ぶ)の組成は以下の通りであった。
ルアセトナート1gを添加して、80℃で2時間撹拌下
にエポキシ化反応を行った。得られた混合物(以下、混
合物IIと呼ぶ)の触媒を除いた組成は以下の通りであ
った。
て、先ずシクロヘキセンを分離し、更にモリブデン触
媒、エポキシシクロヘキサノールを蒸留ボトムに残し
て、2ーシクロヘキセンー1ーオール、シクロヘキセン
オキシド、2ーシクロヘキセンー1ーオンの混合物を留
去させた。得られた混合物(以下、混合物IIIと呼
ぶ)の組成は以下の通りであった。
水反応を行った。
O4)2)9〜20メッシュ粒径 反応温度:350℃ 反応圧力:常圧 LHSV:1hr-1 希釈剤 :窒素で5倍に希釈して触媒層に供給した。
表1に示す。尚、生成液組成とは水を除いた有機物組成
のことであり、1,3−シクロヘキサジエン純度とは水
を共沸蒸留によって除いた後の純度を言う。
ヘキサジエンの純度は98%以上であり、極めて高純度
のものが得られた。
γーアルミナに代えた以外は実施例1と同じ条件で気相
脱水反応を行った。反応開始後、5時間の結果を以下に
示す。 生成液組成 1,3−シクロヘキサジエン:79.6重量% 1,4−シクロヘキサジエン: 0.3 〃 ベンゼン : 2.3 〃 シクロヘキセン : 1.4 〃 メチルシクロペンテン類 : 0.2 〃 ホルミルシクロペンタン : 9.3 〃 シクロヘキサノン : 4.5 〃 その他高沸物 : 2.6 〃 転化率は2ーシクロヘキセンー1ーオール、シクロヘキ
センオキシド供に100%であった。又、1,3−シク
ロヘキサジエンの選択率は84.0%、含酸素化合物を
蒸留で除いた後の1,3−シクロヘキサジエンの純度は
95.3%であった。
応温度が250℃であること以外は、実施例1と同じ条
件で気相脱水反応を行った。反応開始後5時間の反応成
績を以下に示す。 生成液組成 1,3−シクロヘキサジエン:64.5重量% 1,4−シクロヘキサジエン: 0.1 〃 ベンゼン : 0.2 〃 シクロヘキセン : 0.3 〃 ホルミルシクロペンタン : 3.4 〃 シクロヘキサノン : 2.6 〃 シクロヘキセンオキシド :26.2 〃 その他高沸物 : 2.7 〃 転化率は、2ーシクロヘキセンー1ーオールは100
%、シクロヘキセンオキシドは50%であった。又、
1,3−シクロヘキサジエンの選択率は92.1%であ
り、含酸素化合物を蒸留で除いた後の1,3−シクロヘ
キサジエンの純度は99.0%であった。
Hgの減圧下に蒸留して、シクロヘキセンオキシドの一
部を分離して以下の組成の混合物を得た。 2ーシクロヘキセンー1ーオール:80.3重量% シクロヘキセンオキシド :16.1 〃 2ーシクロヘキセンー1ーオン : 3.6 〃 この混合物を原料に用いて、以下の条件で気相脱水反応
を行った。
す。 生成液組成 1,3−シクロヘキサジエン:89.3重量% 1,4−シクロヘキサジエン: 0.1 〃 ベンゼン : 0.2 〃 シクロヘキセン : 0.2 〃 メチルシクロペンテン類 : 0.1 〃 ホルミルシクロペンタン : 5.4 〃 シクロヘキサノン : 3.6 〃 その他高沸物 : 4.3 〃 転化率は2ーシクロヘキセンー1ーオール、シクロヘキ
センオキシド供に100%であった。又、1,3−シク
ロヘキサジエンの選択率は94.2%、含酸素化合物を
蒸留で除いた後の1,3−シクロヘキサジエンの純度は
99.3%であった。
オキシドを含むシクロヘキセン1000gをチタン製の
オートクレーブに仕込み、6%酸素を含む窒素を50気
圧で張り込み70℃で撹拌下1時間毎に実施例1と同様
にパージ、再張り込みを繰り返して計7時間反応を行っ
た。
以下の組成であった。 シクロヘキセン :63.1重量% シクロヘキセニルハイドロパーオキシド:33.8 〃 2ーシクロヘキセンー1ーオール : 1.0 〃 2ーシクロヘキセンー1ーオン : 2.2 〃 この混合物1000gに20重量%MoO3/SiO2触
媒20gを添加して70℃、3時間撹拌下に反応させ
た。生成液を濾過して触媒を分離した後の混合物の組成
は以下の通りであった。
クロヘキセンを分離して以下の組成の混合物(以下混合
物IVと呼ぶ)を得た。
加えて室温で2時間撹拌した後、50mmHgの減圧下
蒸留を行って溜出物を分析した結果、以下の組成であっ
た。
行った。
す。 生成液組成 1,3−シクロヘキサジエン:74.5重量% 1,4−シクロヘキサジエン: 0.3 〃 ベンゼン : 2.0 〃 シクロヘキセン : 0.6 〃 メチルシクロペンテン類 : 0.2 〃 ホルミルシクロペンタン : 6.2 〃 シクロヘキサノン : 6.2 〃 その他高沸物 :10.0 〃 転化率は2ーシクロヘキセンー1ーオール、シクロヘキ
センオキシド供に100%であった。又、1,3−シク
ロヘキサジエンの選択率は、86.4%、含酸素化合物
を蒸留によって除いた後の1,3−シクロヘキサジエン
の純度は96.0%であった。
含むシクロヘキセン1000gをチタン製オートクレー
ブに仕込み、90℃、6気圧で6%酸素を含む窒素を
0.4リットル/hrで7時間流通させた。得られた混
合物の組成は以下の通りであった。
以下の組成の混合物(以下、混合物Vと呼ぶ)を得た。
セニルハイドロパーオキシドを分解させて以下の組成の
混合物を得た。
行った。
す。 生成液組成 1,3−シクロヘキサジエン:71.9重量% 1,4−シクロヘキサジエン: 0.2 〃 ベンゼン : 2.1 〃 シクロヘキセン : 1.2 〃 メチルシクロペンテン類 : 0.2 〃 ホルミルシクロペンタン : 6.3 〃 シクロヘキサノン : 6.3 〃 その他高沸物 :11.8 〃 転化率は2ーシクロヘキセンー1ーオール、シクロヘキ
センオキシド供に100%であった。又、1,3−シク
ロヘキサジエンの選択率は83.6%、含酸素化合物を
蒸留で除いた後の1,3−シクロヘキサジエンの純度は
95.1重量%でった。
時間加熱してシクロヘキセニルハイドロパーオキシドの
一部を分解させて、以下の組成の混合物を得た。 2ーシクロヘキセンー1ーオール :45.8重量% シクロヘキセンオキシド :40.7 〃 エポキシシクロヘキサノール : 3.4 〃 2ーシクロヘキセンー1ーオン : 6.8 〃 シクロヘキセニルハイドロパーオキシド: 3.4 〃 上記混合物を原料に用いて以下の条件で気相脱水反応を
行った。
す。 1,3−シクロヘキサジエン:70.2重量% 1,4−シクロヘキサジエン: 0.4 〃 ベンゼン : 1.8 〃 シクロヘキセン : 1.3 〃 メチルシクロペンテン類 : 0.2 〃 ホルミルシクロペンタン : 8.4 〃 シクロヘキサノン : 6.3 〃 その他高沸物 :11.5 〃 転化率は2ーシクロヘキセンー1ーオール、シクロヘキ
センオキシド供に100%であった。又、1,3−シク
ロヘキサジエンの選択率は81.7%、含酸素化合物を
蒸留で除いた後の1,3−シクロヘキサジエンの純度
は、95.1重量%であった。
の条件で気相脱水反応を行った。 触媒:実施例1と同じリン酸カルシウム 反応温度:360℃ 圧力 :常圧 LHSV:2.0hr-1 希釈剤 :窒素で3倍希釈して触媒層に供給した。
を表2に示す。
ーオキシドの濃度が高いと1,3−シクロヘキサジエン
の純度が低下すると同時に、活性低下も速い事が判る。
条件で気相脱水反応を行った。 触媒:実施例2と同じγーアルミナ 反応温度:310℃ 圧力 :常圧 LHSV:0.8hr-1 希釈剤 :窒素で4倍に希釈して触媒層に供給した。
す。 生成液組成 1,3−シクロヘキサジエン:68.3重量% 1,4−シクロヘキサジエン: 0.6 〃 ベンゼン : 4.7 〃 シクロヘキセン : 3.1 〃 メチルシクロペンテン類 : 0.4 〃 ホルミルシクロペンタン :11.0 〃 シクロヘキサノン : 6.7 〃 その他高沸物 : 6.0 〃 転化率は2ーシクロヘキセンー1ーオール、シクロヘキ
センオキシド供に100%であった。又、1,3−シク
ロヘキサジエンの選択率は75.2%、含酸素化合物を
蒸留で除いた後の1,3−シクロヘキサジエンの純度は
89.5重量%であった。
5%以上、好適には98%以上の高純度の1,3−シク
ロヘキサジエンを得る事ができる。これは、工業的に実
施する上で極めて有利となる。
Claims (5)
- 【請求項1】 2ーシクロヘキセンー1ーオール、シク
ロヘキセンオキシド、2ーシクロヘキセンー1ーオンを
含む混合物から気相脱水反応により1,3−シクロヘキ
サジエンを製造するにあたり、原料混合物中のシクロヘ
キセニルハイドロパーオキシドの濃度が4重量%以下で
ある事を特徴とする高純度1,3−シクロヘキサジエン
の製造法。 - 【請求項2】 上記原料混合物中の2ーシクロヘキセン
ー1ーオンの量が0.1〜10重量%の範囲である事を
特徴とする請求項1記載の方法。 - 【請求項3】 上記原料混合物中の2ーシクロヘキセン
ー1ーオール/シクロヘキセンオキシドの重量比が0.
5〜10の範囲である事を特徴とする請求項1記載の方
法。 - 【請求項4】 気相脱水反応を行う際に触媒としてリン
酸塩を用いる事を特徴とする請求項1記載の方法。 - 【請求項5】 気相脱水反応の際の反応温度が200〜
400℃の範囲である事を特徴とする請求項1記載の方
法。
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---|---|---|---|
JP30884693A JP3444635B2 (ja) | 1993-12-09 | 1993-12-09 | 高純度1,3−シクロヘキサジエンの製造方法 |
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JP30884693A JP3444635B2 (ja) | 1993-12-09 | 1993-12-09 | 高純度1,3−シクロヘキサジエンの製造方法 |
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