JP4609642B2 - Method for producing cycloalkyl alkyl ether - Google Patents

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本発明は、電子部品、精密機械部品の洗浄溶剤、反応溶剤、抽出溶剤、電子・電気材料の溶剤および剥離剤などとして有用なシクロアルキルアルキルエーテルの製造方法に関する。   The present invention relates to a method for producing a cycloalkyl alkyl ether useful as a cleaning solvent, a reaction solvent, an extraction solvent, a solvent for electronic / electric materials, a release agent, and the like for electronic parts and precision machine parts.

従来、オレフィンとアルコールの付加反応によるエーテル類の製造方法として、例えば、(ア)触媒として結晶性アルミノシリケートを用いる方法(特許文献1)、(イ)触媒として外表面酸点の多い特殊なアルミノシリケートを用いる方法(特許文献2)、および(ウ)触媒としてヘテロポリ酸の有する結晶水を該ヘテロポリ酸1分子あたり平均3.0分子以下に調整されたタングステンの酸化物を用いる方法(特許文献3)、(エ)触媒として水分含有量が5重量%以下となるまで乾燥した陽イオン交換樹脂を用いる方法(特許文献4)等が知られている。   Conventional methods for producing ethers by addition reaction of olefin and alcohol include, for example, (a) a method using crystalline aluminosilicate as a catalyst (Patent Document 1), and (a) a special alumino having a large number of acid points on the outer surface. A method using a silicate (Patent Document 2), and (c) a method using a tungsten oxide in which water of crystallization of a heteropolyacid is adjusted to an average of 3.0 molecules or less per molecule of the heteropolyacid as a catalyst (Patent Document 3) ), (D) a method using a cation exchange resin dried as a catalyst until the water content is 5% by weight or less (Patent Document 4) is known.

しかしながら、これらの製造法の中で陽イオン交換樹脂以外の固体酸を使用する場合(特許文献1〜3)には、付加反応条件が厳しいものとなり、生産性が低く設備が大がかりなものになる問題があった。また、固体酸触媒として乾燥した陽イオン交換樹脂を用い、脂環式オレフィンを出発原料としてシクロアルキルアルキルエーテルを工業的規模で製造する場合(特許文献4)、固体酸触媒を乾燥して充填するのは触媒充填時において静電気が発生する場合や触媒活性の低下が問題となる場合あった。   However, when a solid acid other than a cation exchange resin is used in these production methods (Patent Documents 1 to 3), the conditions for the addition reaction are severe, resulting in low productivity and large equipment. There was a problem. When a cation exchange resin dried as a solid acid catalyst is used and a cycloalkyl alkyl ether is produced on an industrial scale using an alicyclic olefin as a starting material (Patent Document 4), the solid acid catalyst is dried and filled. In some cases, static electricity is generated when the catalyst is charged, or a decrease in catalyst activity becomes a problem.

特開昭59−25345号公報JP 59-25345 A 特開昭61−249945号公報Japanese Patent Laid-Open No. 61-249945 特開平5−163188号公報JP-A-5-163188 WO03/002500号公報WO03 / 002500 publication

本発明の目的は、固体酸触媒としての陽イオン交換樹脂を用い、脂環式オレフィンを出発原料としてシクロアルキルアルキルエーテルを工業的規模で製造する場合において、触媒充填時に静電気を発生させることなく、触媒活性低下が防止できる方法を提供することにある。   The object of the present invention is to use a cation exchange resin as a solid acid catalyst, and to produce a cycloalkyl alkyl ether on an industrial scale using an alicyclic olefin as a starting material, without generating static electricity when filling the catalyst, An object of the present invention is to provide a method capable of preventing a decrease in catalyst activity.

本発明者らは上記の課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、(I)触媒である陽イオン交換樹脂の耐熱温度が低いこと(耐熱温度は、80〜190℃程度)、及び、(II)工業的規模でシクロアルキルアルキルエーテルを製造する場合には反応熱の除去が間に合わなくなり反応初期の発熱(ホットスポット等の発生)により陽イオン交換樹脂が劣化すること、が触媒活性低下の原因であり、特定の前処理工程を行なえば、固体酸触媒を乾燥して充填する作業を行なわなくても十分な触媒活性が得られることを見出し本発明を完成するに至った。   As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have found that (I) the heat-resistant temperature of the cation exchange resin as the catalyst is low (heat-resistant temperature is about 80 to 190 ° C.), and ( II) When producing cycloalkyl alkyl ethers on an industrial scale, the removal of heat of reaction is not in time, and the cation exchange resin deteriorates due to the heat generated at the beginning of the reaction (generation of hot spots, etc.). Thus, the inventors have found that if a specific pretreatment process is performed, sufficient catalytic activity can be obtained without drying and filling the solid acid catalyst, and the present invention has been completed.

すなわち、本発明は、
(1)固定床流通式反応器を用い、陽イオン交換樹脂の存在下に脂環式オレフィンとアルコール(1)とを付加反応させてシクロアルキルアルキルエーテルを製造する方法において、この付加反応の前に
(a)前記陽イオン交換樹脂を水による湿潤状態で前記反応器に充填して触媒層を形成する工程、
(b)前記触媒層にアルコール(2)を供給して水を置換除去する工程、
(c)工程(b)の後の触媒層に不活性ガスを供給してアルコール(2)を置換除去する工程、
からなる前処理工程を、(a)〜(c)の順番に行なうことを特徴とするシクロアルキルアルキルエーテルの製造方法、
(2)前記前処理工程の温度よりも、5℃以上高い温度で脂環式オレフィンとアルコール(1)を付加反応させることを特徴とする上記に記載の製造方法、
(3)脂環式オレフィンがシクロペンテンであり、アルコール(1)がメタノールである上記に記載の製造方法、
を提供するものである。
That is, the present invention
(1) In a method for producing a cycloalkyl alkyl ether by using a fixed bed flow type reactor and subjecting an alicyclic olefin and alcohol (1) to an addition reaction in the presence of a cation exchange resin, before the addition reaction, (A) filling the reactor with the cation exchange resin in a wet state with water to form a catalyst layer;
(B) supplying alcohol (2) to the catalyst layer to replace and remove water;
(C) supplying an inert gas to the catalyst layer after step (b) to replace and remove alcohol (2);
A process for producing a cycloalkyl alkyl ether, characterized in that the pretreatment step comprising: (a) to (c) in the order of
(2) The production method as described above, wherein the alicyclic olefin and the alcohol (1) are subjected to an addition reaction at a temperature higher by 5 ° C. or more than the temperature of the pretreatment step,
(3) The production method according to the above, wherein the alicyclic olefin is cyclopentene and the alcohol (1) is methanol,
Is to provide.

本発明のシクロアルキルアルキルエーテルの製造方法は、触媒充填時に静電気を発生させることなく、工業的規模の反応装置においても反応時の触媒活性低下が発生せず長期間安定的に高収率かつ高選択率でシクロアルキルアルキルエーテルを製造できる。   The method for producing a cycloalkyl alkyl ether of the present invention does not generate static electricity when the catalyst is charged, and does not cause a decrease in the catalytic activity during the reaction even in an industrial scale reaction apparatus. Cycloalkylalkyl ethers can be produced with selectivity.

本発明のシクロアルキルアルキルエーテルの製造方法は、固定床流通式反応器を用い、陽イオン交換樹脂の存在下に脂環式オレフィンとアルコール(1)とを付加反応させてシクロアルキルアルキルエーテルを製造する方法において、この付加反応の前に
(a)前記陽イオン交換樹脂を水による湿潤状態で前記反応器に充填して触媒層を形成する工程(以下、「工程(a)」と略す。)、
(b)前記触媒層にアルコール(2)を供給して水を置換除去する工程(以下、「工程(b)」と略す。)、
(c)工程(b)の後の触媒層に不活性ガスを供給してアルコール(2)を置換除去する工程(以下、「工程(c)」と略す。)、
からなる前処理を、(a)〜(c)の順番に行なうことを特徴とする。
The method for producing a cycloalkyl alkyl ether according to the present invention comprises the use of a fixed bed flow reactor to produce a cycloalkyl alkyl ether by an addition reaction between an alicyclic olefin and an alcohol (1) in the presence of a cation exchange resin. In this method, before the addition reaction, (a) a step of filling the reactor with the cation exchange resin in a wet state with water to form a catalyst layer (hereinafter abbreviated as “step (a)”). ,
(B) supplying alcohol (2) to the catalyst layer to replace and remove water (hereinafter abbreviated as “step (b)”);
(C) a step (hereinafter abbreviated as “step (c)”) in which an inert gas is supplied to the catalyst layer after step (b) to replace and remove alcohol (2);
The preprocessing consisting of is performed in the order of (a) to (c).

[1.反応原料]
本発明に用いる脂環式オレフィンは、脂肪族系の単環もしくは多環骨格を有し、かつ、これらの環骨格中に少なくとも1以上の炭素−炭素二重結合を有するものである。
上記環骨格は、好ましくはそれぞれ3〜10個の炭素で構成され、アルキル基、アリール基、ハロゲン原子、ニトロ基、アミノ基、アルコキシ基、スルホン基及びシアノ基などの置換基を有していても良い。
[1. Reaction raw materials]
The alicyclic olefin used in the present invention has an aliphatic monocyclic or polycyclic skeleton, and has at least one carbon-carbon double bond in these ring skeletons.
Each of the ring skeletons is preferably composed of 3 to 10 carbons and has a substituent such as an alkyl group, aryl group, halogen atom, nitro group, amino group, alkoxy group, sulfone group, and cyano group. Also good.

脂環式オレフィンは、入手容易性および目的物がより効率よく得られる観点から、環骨格を構成する炭素数が5〜8個の単環を有する脂環式オレフィンが好ましく、置換基を有していてもよいシクロペンテンまたは置換基を有していてもよいシクロヘキセンが特に好ましい。   The alicyclic olefin is preferably an alicyclic olefin having a monocyclic ring having 5 to 8 carbon atoms constituting the ring skeleton, from the viewpoint of availability and the ability to obtain the target product more efficiently, and has a substituent. Cyclopentene which may be substituted or cyclohexene which may have a substituent is particularly preferred.

置換基を有してもよいシクロペンテンの具体例としては、シクロペンテン、1−メチルシクロペンテン、3−メチルシクロペンテン、1,3−ジメチルシクロペンテン、1−フルオロシクロペンテン及び1−フェニルシクロペンテン等が挙げられる。また、置換基を有してもよいシクロヘキセンとしては、シクロヘキセン、1−メチルシクロヘキセン、4−メチルシクロヘキセン、1,3−ジメチルシクロヘキセン、1−フルオロシクロヘキセン、4−クロロシクロヘキセン、1−フェニルシクロヘキセン及び4−フェニルシクロヘキセンなどが挙げられる。これらの中でも、シクロペンテンまたはシクロヘキセンが好ましく、シクロペンテンが特に好ましい。   Specific examples of the cyclopentene which may have a substituent include cyclopentene, 1-methylcyclopentene, 3-methylcyclopentene, 1,3-dimethylcyclopentene, 1-fluorocyclopentene and 1-phenylcyclopentene. Examples of the cyclohexene which may have a substituent include cyclohexene, 1-methylcyclohexene, 4-methylcyclohexene, 1,3-dimethylcyclohexene, 1-fluorocyclohexene, 4-chlorocyclohexene, 1-phenylcyclohexene, and 4- And phenylcyclohexene. Among these, cyclopentene or cyclohexene is preferable, and cyclopentene is particularly preferable.

本発明の反応原料として用いるアルコール(1)は、陽イオン交換樹脂の存在下で、脂環式オレフィンと付加反応し得るものであれば特に限定されないが、効率よくシクロアルキルアルキルエーテルが得られることなどの理由から、炭素数1〜10の直鎖及び分枝の飽和アルコール、または炭素数3〜8のシクロアルキルアルコールが好ましく、炭素数1〜6の直鎖及び分枝の飽和アルコールが特に好ましい。   The alcohol (1) used as a reaction raw material of the present invention is not particularly limited as long as it can undergo an addition reaction with an alicyclic olefin in the presence of a cation exchange resin, but a cycloalkyl alkyl ether can be efficiently obtained. For these reasons, linear and branched saturated alcohols having 1 to 10 carbon atoms or cycloalkyl alcohols having 3 to 8 carbon atoms are preferable, and linear and branched saturated alcohols having 1 to 6 carbon atoms are particularly preferable. .

炭素数1〜10の直鎖及び分枝の飽和アルコールとしては、例えば、メチルアルコール、エチルアルコール、n−プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、n−ブチルアルコール、イソブチルアルコール、n−ペンチルアルコール及びn−ヘキシルアルコールなどが挙げられる。また、炭素数3〜8のシクロアルキルアルコールとしては、例えば、シクロプロピルアルコール、シクロペンチルアルコール及びシクロヘキシルアルコールなどが挙げられる。これらの中でも、炭素数1〜3の直鎖及び分枝の飽和アルコールがさらに好ましく、メチルアルコールが特に好ましい。   Examples of linear and branched saturated alcohols having 1 to 10 carbon atoms include, for example, methyl alcohol, ethyl alcohol, n-propyl alcohol, isopropyl alcohol, n-butyl alcohol, isobutyl alcohol, n-pentyl alcohol, and n-hexyl alcohol. Etc. Examples of the cycloalkyl alcohol having 3 to 8 carbon atoms include cyclopropyl alcohol, cyclopentyl alcohol, and cyclohexyl alcohol. Among these, linear and branched saturated alcohols having 1 to 3 carbon atoms are more preferable, and methyl alcohol is particularly preferable.

アルコール(1)の使用量は、脂環式オレフィン1モルに対して、通常、0.002〜11モル、好ましくは0.1〜5モル、特に好ましくは0.2〜1モルである。
上記範囲にすることで、本発明の効果がより一層顕著なものとなる。
The amount of alcohol (1) used is usually 0.002 to 11 mol, preferably 0.1 to 5 mol, particularly preferably 0.2 to 1 mol, per 1 mol of alicyclic olefin.
By making it in the above range, the effect of the present invention becomes more remarkable.

本発明においては、脂環式オレフィンとアルコール(1)を反応原料として用いるが、反応原料中の水分量は、好ましくは10,000重量ppm以下、より好ましくは1,000重量ppm以下、特に好ましくは500重量ppm以下である。水分量が多すぎる場合、反応収率が低下する恐れがある。なお、反応原料を、気化した状態で固定床流通式反応器に供給することが、反応収率の観点から好ましい。   In the present invention, alicyclic olefin and alcohol (1) are used as reaction raw materials. The water content in the reaction raw materials is preferably 10,000 ppm by weight or less, more preferably 1,000 ppm by weight or less, and particularly preferably. Is 500 ppm by weight or less. If the amount of water is too large, the reaction yield may decrease. In addition, it is preferable from a viewpoint of the reaction yield to supply the reaction raw material to the fixed bed flow-type reactor in the vaporized state.

また、本発明を実施するにあたっては、陽イオン交換樹脂、脂環式オレフィンおよびアルコール(1)に対して不活性な溶媒または希釈剤を反応系に添加することができる。溶媒または希釈剤は、1種類単独でも2種類以上を混合して用いても良い。   In practicing the present invention, a solvent or diluent inert to the cation exchange resin, alicyclic olefin and alcohol (1) can be added to the reaction system. The solvent or diluent may be used alone or in combination of two or more.

使用することができる溶媒および希釈剤としては、例えば、n−ブタン、n−ペンタン、n−ヘキサン、n−ヘプタン、n−オクタン、n−ノナン及びn−デカンなどの脂肪族飽和炭化水素類;ベンゼン、トルエン、エチルベンゼン、キシレン、アニソール、クメン及びニトロベンゼンなどの芳香族炭化水素類;シクロペンタン、アルキル置換シクロペンタン類、アルコキシ置換シクロペンタン類、ニトロ置換シクロペンタン類、シクロヘキサン、アルキル置換シクロヘキサン類、アルコキシ置換シクロヘキサン類、ニトロ置換シクロヘキサン類、シクロヘプタン、アルキル置換シクロヘプタン類、アルコキシ置換シクロヘプタン類、ニトロ置換シクロヘプタン類、シクロオクタン、アルキル置換シクロオクタン類、アルコキシ置換シクロオクタン類、ニトロ置換シクロオクタン類などの脂環式飽和炭化水素類;窒素、アルゴン、空気及びヘリウムなどが挙げられる。溶媒及び希釈剤の使用量は特に限定されず、付加反応を阻害しない範囲で任意の量を選択できるが、脂環式オレフィン及びアルコールの合計量100重量部に対し、好ましくは100重量部以下、より好ましくは50重量部以下、特に好ましくは10重量部以下である。   Solvents and diluents that can be used include, for example, aliphatic saturated hydrocarbons such as n-butane, n-pentane, n-hexane, n-heptane, n-octane, n-nonane and n-decane; Aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene, ethylbenzene, xylene, anisole, cumene and nitrobenzene; cyclopentane, alkyl-substituted cyclopentanes, alkoxy-substituted cyclopentanes, nitro-substituted cyclopentanes, cyclohexane, alkyl-substituted cyclohexanes, alkoxy Substituted cyclohexanes, nitro substituted cyclohexanes, cycloheptane, alkyl substituted cycloheptanes, alkoxy substituted cycloheptanes, nitro substituted cycloheptanes, cyclooctane, alkyl substituted cyclooctanes, alkoxy substituted cyclohexane Tan acids, alicyclic saturated hydrocarbons and nitro-substituted octanes; nitrogen, argon, and the like air and helium. The amount of the solvent and diluent used is not particularly limited, and any amount can be selected as long as the addition reaction is not inhibited, but preferably 100 parts by weight or less with respect to 100 parts by weight of the total amount of the alicyclic olefin and the alcohol, The amount is more preferably 50 parts by weight or less, particularly preferably 10 parts by weight or less.

[2.触媒]
触媒として使用する陽イオン交換樹脂は、微細な三次元網目構造の高分子基体に、陽イオンを交換可能な極性基を有する不溶性で多孔質の合成樹脂からなるものである。
[2. Catalyst]
The cation exchange resin used as a catalyst is made of an insoluble and porous synthetic resin having a polar group capable of exchanging cations on a polymer substrate having a fine three-dimensional network structure.

陽イオン交換樹脂は、陽イオン交換樹脂の幾何学的構造からの分類としてゲル型樹脂とポーラス型樹脂に大別することができるが、本発明においては、ゲル型樹脂およびポーラス型樹脂のいずれも使用することができる。陽イオン交換樹脂の型には、イオン交換基のプロトン部分がそのままプロトンであるプロトン酸型及び前記イオン交換樹脂のプロトンがアルカリ金属イオンに交換されたアルカリ金属塩型があるが、プロトン酸型の陽イオン交換樹脂が好ましい。   Cation exchange resins can be broadly classified into gel resins and porous resins as classified from the geometric structure of cation exchange resins. In the present invention, both gel resins and porous resins are used. Can be used. The cation exchange resin type includes a proton acid type in which the proton part of the ion exchange group is a proton as it is and an alkali metal salt type in which the proton of the ion exchange resin is exchanged for an alkali metal ion. Cation exchange resins are preferred.

陽イオン交換樹脂としては、イオン交換基としてスルホン酸基またはカルボン酸基を有し、イオン交換基が結合する高分子基体として、フェノールとホルムアルデヒドを縮重合させて得られる高分子基体や、スチレンまたはハロゲン化スチレンとジビニルベンゼンとの共重合体基体を有するものが挙げられる。これらの中でも、入手および取扱いの容易さの観点から、イオン交換基としてスルホン酸基を有するスルホン酸型強酸性陽イオン交換樹脂の使用が好ましく、スチレンまたはハロゲン化スチレンとジビニルベンゼンとの共重合体を高分子基体とし、イオン交換基としてスルホン酸基を有するスルホン酸型スチレン系強酸性陽イオン交換樹脂の使用が特に好ましい。   As the cation exchange resin, as a polymer substrate having a sulfonic acid group or a carboxylic acid group as an ion exchange group and bonded with an ion exchange group, a polymer substrate obtained by condensation polymerization of phenol and formaldehyde, styrene or Examples thereof include those having a copolymer substrate of halogenated styrene and divinylbenzene. Among these, from the viewpoint of availability and easy handling, it is preferable to use a sulfonic acid type strongly acidic cation exchange resin having a sulfonic acid group as an ion exchange group, and a copolymer of styrene or halogenated styrene and divinylbenzene. It is particularly preferable to use a sulfonic acid type styrene-based strong acidic cation exchange resin having a polymer base and a sulfonic acid group as an ion exchange group.

陽イオン交換樹脂の好ましい具体例としては、三菱化学(株)製のスチレン系強酸性陽イオン交換樹脂ゲル型、製品名DIAION SK1B、SK012、SK104、SK106、SK110、SK112及びSK116;スチレン系強酸性陽イオン交換樹脂ポーラス型、製品名PK208、PK212、PK216、PK220及びPK228;スチレン系強酸性陽イオン交換樹脂ハイポーラス型、製品名HPK25、ダイヤイオンRCP−160M、RCP−160H及びRCP−170H;耐熱性スチレン系強酸性陽イオン交換樹脂、製品名RCP145;バイエル社製の強酸性バイエルキャタリストゲル型、製品名K1221、K1431、K1481及びK1491;強酸性バイエルキャタリストマクロポーラス型、製品名K2431、K2621及びK2641;ローム・アンド・ハース社製のアンバーライト(製品名XE−284);オルガノ(株)製のアンバーリスト、製品名CSP−2及びA−15;等が挙げられるが、これらの中でも高い比表面積を有する製品名DIAION RCP−160Mが好ましい。   Preferable specific examples of the cation exchange resin include a styrene strong acid cation exchange resin gel type manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation, product names DIAION SK1B, SK012, SK104, SK106, SK110, SK112 and SK116; Cation exchange resin porous type, product names PK208, PK212, PK216, PK220 and PK228; Styrenic strongly acidic cation exchange resin high porous type, product names HPK25, Diaion RCP-160M, RCP-160H and RCP-170H; Styrene-based strongly acidic cation exchange resin, product name RCP145; strong acid Bayer catalyst gel type manufactured by Bayer, product names K1221, K1431, K1481, and K1491; strong acid Bayer catalyst macroporous type, product name K2 431, K2621 and K2641; Amberlite (product name XE-284) manufactured by Rohm and Haas; Amberlist manufactured by Organo Corporation; product names CSP-2 and A-15; Among them, the product name DIAION RCP-160M having a high specific surface area is preferable.

これらの陽イオン交換樹脂の見かけ密度(陽イオン交換樹脂を、容積1リットルの容器に満たした際の該陽イオン交換樹脂の重量(g))は、通常500〜1,000、好ましくは600〜900である。陽イオン交換樹脂の平均粒径は特に限定されないが、通常0.02mm〜10mm、好ましくは0.3mm〜2mmの範囲である。また、陽イオン交換樹脂は、プロトン酸型で使用されることが好ましく、通常の再生処理を行なうことにより繰り返して使用することができる。   The apparent density of these cation exchange resins (the weight (g) of the cation exchange resin when the cation exchange resin is filled in a container having a volume of 1 liter) is usually 500 to 1,000, preferably 600 to 900. The average particle size of the cation exchange resin is not particularly limited, but is usually 0.02 mm to 10 mm, preferably 0.3 mm to 2 mm. The cation exchange resin is preferably used in a protonic acid form, and can be used repeatedly by performing a normal regeneration treatment.

[3.反応装置]
付加反応は固定床流通式反応器を用い、反応器中に陽イオン交換樹脂を充填して触媒層を形成し、該触媒層に脂環式オレフィン及びアルコールを流通させることにより行なう。ここで、「触媒層」とは、固定床流通式反応器内に形成される、陽イオン交換樹脂の充填層をいい、陽イオン交換樹脂間の隙間は空間であっても良いし、アルコール等の液体又は気体で満たされていても良い。
なお、本発明において「固定床流通式反応器」とは、反応器内部に触媒層を有し、該触媒層に脂環式オレフィン及びアルコールを流通させることのできる全ての構造の反応器をいう。反応器の構造は特に限定されないが、管状の反応器が好ましい。管状の反応器としては、加熱装置を有する単管式反応器でも良いし、多管式熱交換型反応器でも良いが、反応熱の除熱効率の良い多管式熱交換型反応器が好ましい。
[3. Reactor]
The addition reaction is carried out by using a fixed bed flow type reactor, filling the reactor with a cation exchange resin to form a catalyst layer, and circulating the alicyclic olefin and alcohol through the catalyst layer. Here, the “catalyst layer” refers to a packed bed of cation exchange resin formed in a fixed bed flow type reactor, and the gap between the cation exchange resins may be a space, alcohol, etc. It may be filled with liquid or gas.
In the present invention, the “fixed-bed flow reactor” refers to a reactor having any structure that has a catalyst layer inside the reactor and that allows the alicyclic olefin and alcohol to flow through the catalyst layer. . The structure of the reactor is not particularly limited, but a tubular reactor is preferable. As the tubular reactor, a single-tube reactor having a heating device or a multi-tube heat exchange reactor may be used, but a multi-tube heat exchange reactor having good heat removal efficiency of reaction heat is preferable.

管状の反応器(以下、「管状反応器」と略す。)を用いる場合、管状反応器内径は、触媒粒径を勘案して任意に設定することができるが、好ましくは5〜1000mm、より好ましくは10〜200mmである。管状反応器内径が大きすぎると付加反応熱の除去が難しくなり、逆に管状反応器径内径が小さすぎると、必要とされる管状反応器の数が著しく増大し、設備が複雑化するとともに設置スペースの面で不利になる。   When a tubular reactor (hereinafter abbreviated as “tubular reactor”) is used, the inner diameter of the tubular reactor can be arbitrarily set in consideration of the catalyst particle diameter, but is preferably 5 to 1000 mm, more preferably. Is 10 to 200 mm. If the inner diameter of the tubular reactor is too large, it is difficult to remove the heat of addition reaction. Conversely, if the inner diameter of the tubular reactor is too small, the number of required tubular reactors increases remarkably and the equipment becomes complicated and installed. It is disadvantageous in terms of space.

[4.前処理工程(a)〜(c)]
本発明においては、固定床流通式反応器を用い、陽イオン交換樹脂の存在下に脂環式オレフィンとアルコール(1)とを付加反応させるための前処理として
(a)前記陽イオン交換樹脂を水による湿潤状態で前記反応器に充填して触媒層を形成する工程、
(b)前記触媒層にアルコール(2)を供給して水を置換除去する工程、
(c)前記触媒層に不活性ガスを供給してアルコール(2)を置換除去する工程、
を行なうことが必須である。
[4. Pretreatment steps (a) to (c)]
In the present invention, (a) the cation exchange resin is used as a pretreatment for addition reaction of the alicyclic olefin and the alcohol (1) in the presence of the cation exchange resin using a fixed bed flow reactor. Filling the reactor in a wet state with water to form a catalyst layer;
(B) supplying alcohol (2) to the catalyst layer to replace and remove water;
(C) supplying an inert gas to the catalyst layer to replace and remove the alcohol (2);
Is essential.

(工程(a))
工程(a)においては、陽イオン交換樹脂を水による湿潤状態で固定床流通式反応器に充填して触媒層を形成する。
陽イオン交換樹脂を湿潤させるための水は、陽イオン交換樹脂に悪影響を及ぼさず、かつ反応器材質との反応性が無ければ特に限定されないが、陽イオン交換樹脂中のプロトンの、金属陽イオンによるイオン交換を防止するために、陽イオン交換水または蒸留水を使用することが好ましい。触媒である陽イオン交換樹脂のプロトンが、金属陽イオンによりイオン交換されると、触媒活性が低下する恐れがある。
陽イオン交換樹脂を湿潤させる方法は特に限定されないが、湿潤状態で市販されている陽イオン交換樹脂をそのまま用いても良く、市販の陽イオン交換樹脂を水中に分散させて湿潤させても良い。
(Process (a))
In the step (a), a cation exchange resin is filled in a fixed bed flow reactor in a wet state with water to form a catalyst layer.
Water for wetting the cation exchange resin is not particularly limited as long as it does not adversely affect the cation exchange resin and has no reactivity with the reactor material, but the metal cation of the proton in the cation exchange resin In order to prevent ion exchange due to cation exchange water or distilled water is preferably used. If the proton of the cation exchange resin as a catalyst is ion-exchanged with a metal cation, the catalytic activity may be reduced.
The method of wetting the cation exchange resin is not particularly limited, but a cation exchange resin marketed in a wet state may be used as it is, or a commercially available cation exchange resin may be dispersed in water and moistened.

また、陽イオン交換樹脂は、市販されているものをそのまま固定床流通式反応器に充填してもよいし、酸で前処理した後に固定床流通式反応器に充填しても良いが、触媒活性の観点から酸で前処理した後に固定床流通式反応器に充填することが好ましい。
酸での前処理の方法として、例えば希塩酸、希硫酸等の希酸中に陽イオン交換樹脂を添加し、20〜100℃で数分〜数十時間放置又は撹拌する方法や、カラム中に充填した陽イオン交換樹脂をカラムの一方の側から溶出する液が酸性となるまで希酸を流通させる方法が挙げられる。さらに、上記カラムは、固定床流通式反応器自体であっても良く、その場合、工程(b)の前に固定床流通式反応器に上記希酸を流通させれば良い。酸で前処理したイオン交換樹脂は、蒸留水又は脱イオン水で十分に洗浄して過剰の酸を除去した後に使用するのが好ましい。
また、本発明において、「水による湿潤状態」とは、陽イオン交換樹脂に水が付着(陽イオン交換樹脂の細孔に存在している水も含む。)しており、付着している水の量の、陽イオン交換樹脂と水の合計量に対する割合(以下、「含水量」という。)で30重量%以上であることをいう。陽イオン交換樹脂の含水量は40重量%以上が好ましく、50重量%以上が特に好ましい。
In addition, as for the cation exchange resin, a commercially available product may be charged as it is into a fixed bed flow reactor, or after pretreatment with an acid, it may be charged into a fixed bed flow reactor. From the viewpoint of activity, it is preferable to charge the fixed bed flow reactor after pretreatment with acid.
As a pretreatment method with an acid, for example, a method in which a cation exchange resin is added to dilute acid such as dilute hydrochloric acid or dilute sulfuric acid and left at 20 to 100 ° C. for several minutes to several tens of hours or stirred, And a method in which a dilute acid is allowed to flow until the liquid from which the cation exchange resin is eluted from one side of the column becomes acidic. Further, the column may be a fixed bed flow reactor itself, in which case the diluted acid may be passed through the fixed bed flow reactor before the step (b). It is preferable to use the ion exchange resin pretreated with an acid after thoroughly washing with distilled water or deionized water to remove excess acid.
In the present invention, “wet state with water” means that water adheres to the cation exchange resin (including water present in the pores of the cation exchange resin), and the adhering water. The ratio of the amount of the cation exchange resin and water to the total amount (hereinafter referred to as “water content”) is 30% by weight or more. The water content of the cation exchange resin is preferably 40% by weight or more, particularly preferably 50% by weight or more.

(工程(b))
工程(b)においては、工程(a)で形成した触媒層にアルコール(2)を供給して、付着している水をアルコール(2)に置換除去する。
固定床流通式反応器に充填された陽イオン交換樹脂の水を置換除去するアルコール(2)は、陽イオン交換樹脂に悪影響を与えず、かつ水と著しい反応を起こさなければ特に限定されないが、付加反応原料として用いるアルコール(1)として例示したものと同様のものが使用される。中でも、次工程における温度制御(用いるアルコールの種類によっては、触媒層にホットスポットが発生し、陽イオン交換樹脂の耐熱温度を超えてしまう場合がある。)の容易さ及び適度な沸点を有することから、炭素数1〜10の直鎖もしくは分枝の飽和アルコール、または炭素数3〜8のシクロアルキルアルコールが好ましく、炭素数1〜6の直鎖または分枝の飽和アルコールがより好ましく、メチルアルコールが特に好ましい。
なお、上記アルコール(2)として、付加反応原料として用いるアルコール(1)と同一のものを使用すれば、固定床流通式反応器出口の反応混合物に含まれる不純物の種類が少なくなるため、分離精製が容易となるメリットがある。
(Process (b))
In the step (b), the alcohol (2) is supplied to the catalyst layer formed in the step (a), and the adhering water is replaced and removed by the alcohol (2).
The alcohol (2) for replacing and removing the water of the cation exchange resin charged in the fixed bed flow reactor is not particularly limited as long as it does not adversely affect the cation exchange resin and does not cause a significant reaction with water. The thing similar to what was illustrated as alcohol (1) used as an addition reaction raw material is used. Among them, the temperature control in the next step (depending on the type of alcohol used, a hot spot may occur in the catalyst layer, which may exceed the heat-resistant temperature of the cation exchange resin) and have an appropriate boiling point. To C1-C10 linear or branched saturated alcohol or C3-C8 cycloalkyl alcohol, more preferably C1-C6 linear or branched saturated alcohol, and methyl alcohol. Is particularly preferred.
In addition, if the same alcohol (1) used as the addition reaction raw material is used as the alcohol (2), the types of impurities contained in the reaction mixture at the outlet of the fixed bed flow reactor are reduced. There is a merit that becomes easy.

工程(b)に使用するアルコール(2)は、液体または気体のいずれの状態でも良いが、水を置換除去する効率の問題から液体で使用することが好ましい。   The alcohol (2) used in the step (b) may be in a liquid or gas state, but it is preferable to use it in a liquid from the viewpoint of the efficiency of replacing and removing water.

工程(b)の温度は、陽イオン交換樹脂の耐熱温度を越えない範囲であれば特に限定されないが、好ましくは1〜180℃、より好ましくは5〜100℃、特に好ましくは10〜50℃の範囲である。
上記の範囲にすることで、本発明の効果がより一層向上する。
The temperature of the step (b) is not particularly limited as long as it does not exceed the heat resistant temperature of the cation exchange resin, but is preferably 1 to 180 ° C, more preferably 5 to 100 ° C, and particularly preferably 10 to 50 ° C. It is a range.
By making it into the above range, the effect of the present invention is further improved.

水の置換除去時の圧力は特に限定されないが、絶対圧力で好ましくは1〜5,000kPa、より好ましくは50〜500kPa、特に好ましくは50〜200kPaの範囲である。   Although the pressure at the time of water removal is not particularly limited, the absolute pressure is preferably 1 to 5,000 kPa, more preferably 50 to 500 kPa, and particularly preferably 50 to 200 kPa.

工程(b)に用いるアルコール(2)の量は特に限定されないが、触媒層の容積(空塔基準)の1〜100容積倍が好ましく、2〜20容積倍がより好ましく、3〜10容積倍が特に好ましい。アルコールの量が少なすぎると水を十分置換することができないため付加反応収率が低下し、アルコールの量が多すぎると廃棄物量が増大する。なお、「空塔基準」とは、陽イオン交換樹脂間の隙間も含めた、触媒層全体が占める容積を基準にすることを意味する。   The amount of the alcohol (2) used in the step (b) is not particularly limited, but is preferably 1 to 100 times, more preferably 2 to 20 times, and more preferably 3 to 10 times the volume of the catalyst layer (based on the empty column). Is particularly preferred. If the amount of alcohol is too small, water cannot be replaced sufficiently, resulting in a decrease in the addition reaction yield. If the amount of alcohol is too large, the amount of waste increases. The “empty standard” means that the volume occupied by the entire catalyst layer including the gap between the cation exchange resins is used as a standard.

触媒層の水が置換除去される度合いは、固定床流通式反応器出口から排出されるアルコール中の水分量を測定することにより検出できる。排出されるアルコール中の水分量が5重量%以下となるまで置換除去することが好ましく、1重量%以下となるまで置換除去することがより好ましく、0.5重量%以下となるまで置換除去することが特に好ましい。   The degree of displacement removal of the catalyst layer can be detected by measuring the amount of water in the alcohol discharged from the outlet of the fixed bed flow reactor. Substitution removal is preferred until the amount of water in the discharged alcohol is 5% by weight or less, substitution is more preferred until it is 1% by weight or less, and substitution removal is carried out until it is 0.5% by weight or less. It is particularly preferred.

水の置換除去は、断続的または連続的のいずれの様態でも実施できるが、操作効率の観点から連続的に行なうことが好ましい。   The water removal can be carried out either intermittently or continuously, but is preferably carried out continuously from the viewpoint of operation efficiency.

(工程(c))
工程(c)においては、工程(b)においてアルコールによる水の置換除去を行なった触媒層に、不活性ガスを供給してアルコールを置換除去する。
不活性ガスとしては、窒素ガス、ヘリウムガス、アルゴンガス及び空気等が挙げられるが、窒素ガスが好ましい。
触媒層のアルコールを不活性ガスで置換除去する際の温度は、触媒である陽イオン交換樹脂の耐熱温度を越えない範囲であれば特に限定されないが、好ましくは1〜180℃、より好ましくは5〜100℃、特に好ましくは10〜50℃の範囲である。
上記の範囲にすることで、本発明の効果がより一層向上する。
(Process (c))
In step (c), an inert gas is supplied to the catalyst layer from which water has been removed with alcohol in step (b) to remove alcohol.
Examples of the inert gas include nitrogen gas, helium gas, argon gas, and air. Nitrogen gas is preferable.
The temperature at which the alcohol in the catalyst layer is removed by replacement with an inert gas is not particularly limited as long as it does not exceed the heat resistance temperature of the cation exchange resin as the catalyst, but is preferably 1 to 180 ° C., more preferably 5 It is -100 degreeC, Most preferably, it is the range of 10-50 degreeC.
By making it into the above range, the effect of the present invention is further improved.

工程(c)の圧力は特に限定されないが、好ましくは絶対圧力で0〜5000kPa、より好ましくは0〜2000kPa、特に好ましくは50〜500kPaの範囲である。   Although the pressure of a process (c) is not specifically limited, Preferably it is 0-5000 kPa by absolute pressure, More preferably, it is 0-2000 kPa, Most preferably, it is the range of 50-500 kPa.

触媒層のアルコールを不活性ガスで置換除去する際の該不活性ガス量は、触媒層容積(空塔基準)に対して0.1〜100容積倍が好ましく、0.1〜10容積倍がより好ましく、0.3〜5容積倍がさらに好ましく、0.5〜3容積倍が特に好ましい。不活性ガス量が少なすぎると過剰のアルコールが触媒層に残留してしまい、付加反応開始時における圧力損失が増大してしまう。逆に不活性ガス量が多すぎると触媒層が必要以上に乾燥してしまい、付加反応開始時の発熱が大きくなって、触媒が劣化する恐れがある。   The amount of the inert gas when the alcohol in the catalyst layer is replaced with an inert gas is preferably 0.1 to 100 times the volume of the catalyst layer volume (empty standard), and is 0.1 to 10 times the volume. More preferably, 0.3-5 volume times is further more preferable, and 0.5-3 volume times is especially preferable. If the amount of the inert gas is too small, excess alcohol remains in the catalyst layer, and the pressure loss at the start of the addition reaction increases. On the other hand, if the amount of the inert gas is too large, the catalyst layer is dried more than necessary, and the heat generated at the start of the addition reaction is increased, which may deteriorate the catalyst.

[5.付加反応]
本発明においては、上記工程(a)〜(c)の前処理を行なった後、固定床流通式反応器に脂環式オレフィンとアルコールを供給して付加反応を開始する。
[5. Addition reaction]
In the present invention, after the pretreatments of the above steps (a) to (c), the addition reaction is started by supplying the alicyclic olefin and alcohol to the fixed bed flow reactor.

付加反応温度は、脂環式オレフィン及びアルコールの沸点以上、かつ触媒である陽イオン交換樹脂の耐熱温度以下の範囲で任意に設定することができるが、好ましくは60〜180℃、より好ましくは70〜150℃である。付加反応温度が低過ぎる場合には付加反応速度が低下し、高過ぎる場合には触媒である陽イオン交換樹脂が熱により劣化して、触媒活性が低下する恐れがある。
また、固定床流通式反応器を熱媒体により加熱して付加反応を行なう場合、反応開始時の熱媒体温度を50〜75℃に0.1hr以上保ち、その後80〜100℃に上昇させることにより、反応初期の急激な温度上昇を防止出来るため、本発明の効果がより一層顕著なものとなる。
The addition reaction temperature can be arbitrarily set within a range not lower than the boiling point of the alicyclic olefin and alcohol and not higher than the heat resistance temperature of the cation exchange resin as a catalyst, preferably 60 to 180 ° C., more preferably 70. ~ 150 ° C. When the addition reaction temperature is too low, the addition reaction rate decreases. When the addition reaction temperature is too high, the cation exchange resin as a catalyst is deteriorated by heat, and the catalytic activity may be reduced.
In addition, when an addition reaction is performed by heating a fixed bed flow reactor with a heat medium, the heat medium temperature at the start of the reaction is maintained at 50 to 75 ° C. for 0.1 hour or more and then increased to 80 to 100 ° C. Since the rapid temperature rise at the beginning of the reaction can be prevented, the effect of the present invention becomes even more remarkable.

なお、前記前処理工程を行なった後、該前処理工程の温度よりも10℃以上高い温度で脂環式オレフィンとアルコールを付加反応させることが触媒活性の低下防止の観点から好ましい。脂環式オレフィンとアルコールを付加反応させる際の触媒層の内部温度は、前処理工程時の温度よりも、20℃以上高いことがより好ましく、30℃以上高いことが特に好ましい。なお、「前処理工程時の温度」とは、上記工程(a)〜(c)の最高到達温度をいう。
また、前処理工程終了後に、脂環式オレフィンとアルコールを供給しながら付加反応温度まで昇温することにより、本発明の効果は一層顕著なものとなる。
In addition, after performing the said pretreatment process, it is preferable from a viewpoint of prevention of a fall of catalyst activity to carry out addition reaction of an alicyclic olefin and alcohol at the temperature higher 10 degreeC or more than the temperature of this pretreatment process. The internal temperature of the catalyst layer in the addition reaction of the alicyclic olefin and alcohol is more preferably 20 ° C. or more, and particularly preferably 30 ° C. or more, higher than the temperature during the pretreatment step. The “temperature during the pretreatment step” refers to the highest temperature reached in the steps (a) to (c).
Moreover, the effect of this invention becomes still more remarkable by heating up to addition reaction temperature, supplying an alicyclic olefin and alcohol after completion | finish of a pre-processing process.

付加反応圧力は脂環式オレフィン及びアルコールが気体の状態となる圧力であれば、特に限定されないが、絶対圧力で0.01〜10000kPaが好ましく、1〜5000kPaがより好ましく、50〜200kPaが特に好ましい。圧力が低過ぎると生産効率が低下し、圧力が高過ぎると副反応(アルコール類の脱水縮合等)が促進される。   The addition reaction pressure is not particularly limited as long as the alicyclic olefin and alcohol are in a gaseous state, but is preferably 0.01 to 10000 kPa in absolute pressure, more preferably 1 to 5000 kPa, and particularly preferably 50 to 200 kPa. . If the pressure is too low, the production efficiency decreases, and if the pressure is too high, side reactions (such as dehydration condensation of alcohols) are promoted.

固定床流通式反応器出口から得られる反応液に、溶媒抽出及び蒸留等の通常の分離・精製方法を施すことによって、目的とするシクロアルキルアルキルエーテルを単離・精製することができる。蒸留は回分法または連続法のいずれの方法でも行なえるが、操作効率の問題から連続法が好ましい。   The target cycloalkyl alkyl ether can be isolated and purified by subjecting the reaction liquid obtained from the outlet of the fixed bed flow reactor to usual separation and purification methods such as solvent extraction and distillation. Although distillation can be carried out by either a batch method or a continuous method, the continuous method is preferred from the viewpoint of operational efficiency.

本発明の製造方法により得られるシクロアルキルアルキルエーテルとしては、下記式(1)で表されるシクロアルキルアルキルエーテルが好ましい。

Figure 0004609642
(式中、Rは置換基を有していてもよいシクロペンチル基又は置換基を有していてもよいシクロヘキシル基を表し、Rは炭素数1〜10のアルキル基又は炭素数3〜8のシクロアルキル基を表す。) As the cycloalkyl alkyl ether obtained by the production method of the present invention, a cycloalkyl alkyl ether represented by the following formula (1) is preferable.
Figure 0004609642
(In the formula, R 1 represents a cyclopentyl group which may have a substituent or a cyclohexyl group which may have a substituent, and R 2 represents an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms or 3 to 8 carbon atoms. Represents a cycloalkyl group of

前記式(1)で表されるシクロアルキルアルキルエーテルの好ましい具体例としては、シクロペンチルメチルエーテル、シクロペンチルエチルエーテル、シクロペンチルn−プロピルエーテル、シクロペンチルイソプロピルエーテル、シクロペンチルn−ブチルエーテル、シクロペンチルsec−ブチルエーテル、シクロペンチルtert−ブチルエーテル、シクロペンチルn−ペンチルエーテル、ジシクロペンチルエーテル、シクロペンチルシクロヘキシルエーテルなどのシクロペンチルアルキルエーテル類;シクロヘキシルメチルエーテル、シクロヘキシルエチルエーテル、シクロヘキシルn−プロピルエーテル、シクロヘキシルイソプロピルエーテル、シクロヘキシルn−ブチルエーテル、シクロヘキシルsec−ブチルエーテル、シクロヘキシルtert−ブチルエーテル、シクロヘキシルn−ペンチルエーテル、シクロヘキシルシクロプロピルエーテル、ジシクロヘキシルエーテルなどのシクロヘキシルアルキルエーテル類、などが挙げられる。これらの中でも、Rがシクロペンチル基であるシクロペンチルアルキルエーテルがより好ましく、シクロペンチルメチルエーテルまたはシクロペンチルエチルエーテルがさらに好ましく、シクロペンチルメチルエーテルが特に好ましい。 Preferable specific examples of the cycloalkyl alkyl ether represented by the formula (1) include cyclopentyl methyl ether, cyclopentyl ethyl ether, cyclopentyl n-propyl ether, cyclopentyl isopropyl ether, cyclopentyl n-butyl ether, cyclopentyl sec-butyl ether, cyclopentyl tert. Cyclopentyl alkyl ethers such as butyl ether, cyclopentyl n-pentyl ether, dicyclopentyl ether, cyclopentyl cyclohexyl ether; cyclohexyl methyl ether, cyclohexyl ethyl ether, cyclohexyl n-propyl ether, cyclohexyl isopropyl ether, cyclohexyl n-butyl ether, cyclohexyl sec-butyl ether , Rohekishiru tert- butyl ether, cyclohexyl n- pentyl ether, cyclohexyl cyclopropyl ether, cyclohexyl alkyl ethers such as dicyclohexyl ether, and the like. Among these, cyclopentyl alkyl ether in which R 1 is a cyclopentyl group is more preferable, cyclopentyl methyl ether or cyclopentyl ethyl ether is more preferable, and cyclopentyl methyl ether is particularly preferable.

本発明の製造方法により得られるシクロアルキルアルキルエーテルは、電子部品、精密機械部品の洗浄溶剤、種々の化学反応の反応溶剤、抽出溶剤、結晶化溶剤、電子・電気材料の溶剤および剥離剤などとして有用である。   The cycloalkyl alkyl ether obtained by the production method of the present invention is used as a cleaning solvent for electronic parts, precision machine parts, a reaction solvent for various chemical reactions, an extraction solvent, a crystallization solvent, a solvent for electronic / electrical materials, and a release agent. Useful.

以下に実施例を示し、本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例によってその範囲を限定されるものではない。なお、特に断りがない限り、「部」は、「重量部」を表す。)   EXAMPLES The present invention will be specifically described below with reference to examples, but the scope of the present invention is not limited by these examples. Note that “parts” represents “parts by weight” unless otherwise specified. )

(1)ガスクロマトグラフィーによる分析(以下、「GC分析」という。)は、次の条件で行なった。
分析機器:製品名Agilent 6850(Agilent社製)
カラム:キャピラリカラム 製品名HP−5 30m×0.25mmφ(日本ヒューレット・パッカード(株)製)
カラム温度:40℃(10分)、40℃→250℃(10℃/分)
注入口温度:200℃
検出器温度:300℃
キャリアーガス:He
検出器:FID
(2)シクロペンテン転化率(以下、「CPE転化率」と略す。)(%)は、(原料液1g中のシクロペンテン重量−反応液1g中のシクロペンテン重量)/(原料液1g中のシクロペンテン重量)×100で算出した。
(3)シクロペンチルメチルエーテル選択率(以下、「CPME選択率」と略す。)(%)は、(反応液1g中のシクロペンチルメチルエーテルモル数)/(原料液1g中のシクロペンテンモル数−反応液1g中のシクロペンテンモル数)×100で算出した。
(4)水分量の測定は、カールフィッシャー電量滴定法で、水分測定装置(製品名AQ−7 発生液:製品名アクアライト(RS−A)、対極液:製品名アクアライト(CN)、平沼産業(株)製)を用いて行なった。
(1) Analysis by gas chromatography (hereinafter referred to as “GC analysis”) was performed under the following conditions.
Analytical instrument: Product name Agilent 6850 (manufactured by Agilent)
Column: Capillary column Product name HP-5 30 m × 0.25 mmφ (manufactured by Hewlett-Packard Japan)
Column temperature: 40 ° C. (10 minutes), 40 ° C. → 250 ° C. (10 ° C./min)
Inlet temperature: 200 ° C
Detector temperature: 300 ° C
Carrier gas: He
Detector: FID
(2) Cyclopentene conversion rate (hereinafter abbreviated as “CPE conversion rate”) (%) is (cyclopentene weight in 1 g of raw material liquid−cyclopentene weight in 1 g of reaction liquid) / (cyclopentene weight in 1 g of raw material liquid). Calculated with x100.
(3) Cyclopentyl methyl ether selectivity (hereinafter abbreviated as “CPME selectivity”) (%) is (number of moles of cyclopentyl methyl ether in 1 g of reaction liquid) / (number of moles of cyclopentene in 1 g of raw material liquid−reaction liquid). The number of moles of cyclopentene in 1 g) × 100.
(4) The moisture content is measured by the Karl Fischer coulometric titration method using a moisture measuring device (product name AQ-7, generating solution: product name Aqualite (RS-A), counter electrode solution: product name Aqualite (CN), Hiranuma. Sangyo Co., Ltd.).

[実施例1]
1.前処理工程(a)(触媒層の形成)
蒸留水に市販のスチレン系陽イオン交換樹脂(三菱化学(株)製、製品名DIAION RCP−160M、耐熱温度:120℃、含水量:53重量%)を分散させ十分膨潤させた後に、該イオン交換樹脂をメスシリンダーで計り取り、熱伝対及び熱媒循環用ジャケットを軸方向に備えた固定床流通式反応器(管状、内径57mm、SUS316製)に、空塔基準の触媒層容積が1275mlになるように充填した。その後該反応器に、原料供給用ポンプ、原料気化器、反応器出口ガス凝縮器、及び反応液採取用タンクを接続した。
[Example 1]
1. Pretreatment step (a) (formation of catalyst layer)
A commercially available styrene-based cation exchange resin (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation, product name DIAION RCP-160M, heat-resistant temperature: 120 ° C., water content: 53% by weight) is dispersed in distilled water and sufficiently swelled. The exchanged resin was measured with a graduated cylinder, and a fixed bed flow reactor (tubular, inner diameter 57 mm, made of SUS316) equipped with a thermocouple and heat medium circulation jacket in the axial direction had an empty catalyst layer volume of 1275 ml. It was filled to become. Thereafter, a raw material supply pump, a raw material vaporizer, a reactor outlet gas condenser, and a reaction liquid collection tank were connected to the reactor.

2.前処理工程(b)(アルコール(2)による触媒層中の水の置換除去)
前処理工程(a)終了後の固定床流通式反応器に、25℃、絶対圧力101kPaの条件下で、メタノールを34ml/分の通液速度で2.5時間導入し、触媒層の水をメタノールで置換除去した。
通液終了時に固定床流通式反応器出口から排出されるメタノールを採取し、水分量を測定したところ、水分含有量は0.25重量%であった。
2. Pretreatment step (b) (substitution removal of water in catalyst layer with alcohol (2))
Methanol was introduced into the fixed bed flow reactor after completion of the pretreatment step (a) at a flow rate of 34 ml / min for 2.5 hours under conditions of 25 ° C. and an absolute pressure of 101 kPa, and water in the catalyst layer was discharged. Replacement with methanol was removed.
When the methanol discharged from the outlet of the fixed bed flow reactor at the end of the flow was collected and the water content was measured, the water content was 0.25% by weight.

3.前処理工程(c)(不活性ガスによるアルコール(2)の置換除去)
前処理工程(b)終了後の固定床流通式反応器に、25℃、絶対圧力111kPaの条件下で、1245ml/分の供給速度で窒素ガスを1分間導入して、窒素ガスによるメタノールの置換除去を行なった。
3. Pretreatment step (c) (replacement removal of alcohol (2) with inert gas)
Nitrogen gas was introduced into the fixed bed flow reactor after completion of the pretreatment step (b) at a supply rate of 1245 ml / min for 1 minute under the conditions of 25 ° C. and absolute pressure of 111 kPa, and methanol was replaced with nitrogen gas. Removal was performed.

4.反応工程
前処理工程(c)終了後、反応器の熱媒温度を70℃まで上昇させた後に、気化器によって気化されたシクロペンテンとメチルアルコールの混合物(混合物中の水分含有量120重量ppm、混合モル比:シクロペンテン/メタノール=1.6/1)を、2.83L/分(標準状態での体積換算)の供給速度で固定床流通式反応器に供給し反応を開始した。このときの固定床流通式反応器内の最高温度は103℃であり、固定床流通式反応器入口の絶対圧力は133kPa、固定床流通式反応器出口の絶対圧力は101kPaであった。反応初期の発熱が終わった段階(反応開始から0.5hr後)で固定床流通式反応器の熱媒温度を90℃まで上昇させたところ、固定床流通式反応器内の最高温度は95℃であり、固定床流通式反応器入口圧力は116kPa、固定床流通式反応器出口圧力は常圧であった。更に5時間経過後に固定床流通式反応器出口より排出される反応液を採取し、GC分析を行ったところ、CPE転化率は14.4%、CPME選択率は93.7%であった。一連の操作の中で固定床流通式反応器内部温度は70〜103℃に保たれ、前処理工程の温度よりも30℃以上高かった。また、触媒の耐熱温度(120℃)を固定床流通式反応器内部温度が上回ることが無く、触媒の劣化による活性の低下は見られなかった。
4). Reaction Step After completion of the pretreatment step (c), the temperature of the heating medium in the reactor was raised to 70 ° C., and then a mixture of cyclopentene and methyl alcohol vaporized by the vaporizer (water content of 120 wt ppm in the mixture, mixing) Molar ratio: cyclopentene / methanol = 1.6 / 1) was supplied to the fixed bed flow reactor at a supply rate of 2.83 L / min (volume conversion in the standard state) to initiate the reaction. At this time, the maximum temperature in the fixed bed flow reactor was 103 ° C., the absolute pressure at the inlet of the fixed bed flow reactor was 133 kPa, and the absolute pressure at the outlet of the fixed bed flow reactor was 101 kPa. When the heat medium temperature of the fixed bed flow type reactor was increased to 90 ° C. at the stage where the exotherm at the beginning of the reaction was finished (0.5 hr after the start of the reaction), the maximum temperature in the fixed bed flow type reactor was 95 ° C. The fixed bed flow type reactor inlet pressure was 116 kPa, and the fixed bed flow type reactor outlet pressure was normal pressure. Furthermore, when the reaction liquid discharged | emitted from a fixed bed flow-type reactor outlet after 5 hours was extract | collected and GC analysis was performed, CPE conversion ratio was 14.4% and CPME selectivity was 93.7%. In the series of operations, the internal temperature of the fixed bed flow reactor was maintained at 70 to 103 ° C., which was 30 ° C. higher than the temperature in the pretreatment step. Further, the internal temperature of the fixed bed flow reactor did not exceed the heat resistance temperature (120 ° C.) of the catalyst, and no decrease in activity due to deterioration of the catalyst was observed.

[比較例1]
実施例1と同じ市販のスチレン系陽イオン交換樹脂を真空乾燥機に入れ、圧力13.3Pa、温度70℃で10時間乾燥した後、デシケーターに入れ室温で1週間乾燥し、その後、60℃で乾燥窒素ガスを流通させ4時間乾燥してから室温に戻し、乾燥イオン交換樹脂(含水量2.1重量%)を得た。
次いで、実施例1と同じ固定床流通式反応器に、上記で得られた乾燥イオン交換樹脂を実施例1と同じ空塔基準の触媒層容積になるように充填した。その後該反応器に、原料供給用ポンプ、原料気化器、反応器出口ガス凝縮器、及び反応液採取用タンクを接続した。
固定床流通式反応器の熱媒温度を70℃まで上昇させた後に、気化器によって分子状となったシクロペンテンとメチルアルコールの混合物(混合モル比:シクロペンテン/メタノール=1.6/1)を2.83L/分(標準状態での体積換算)の供給速度で固定床流通式反応器に供給し反応を開始した。このときの固定床流通式反応器内の最高温度は130℃まで上昇し、触媒の耐熱温度(120℃)を上回った。反応初期の発熱が終わった段階で固定床流通式反応器の熱媒温度を90℃まで上昇させたところ、固定床流通式反応器内の最高温度は97℃であった。更に5時間経過後に固定床流通式反応器出口より排出される反応液を採取し、GC分析を行って反応成績を計算したところ、CPE転化率は9.4%、CPME選択率は93.2%であった。
[Comparative Example 1]
The same commercially available styrenic cation exchange resin as in Example 1 was placed in a vacuum dryer, dried at a pressure of 13.3 Pa and a temperature of 70 ° C. for 10 hours, then placed in a desiccator and dried at room temperature for 1 week, and then at 60 ° C. Dry nitrogen gas was circulated, dried for 4 hours, and then returned to room temperature to obtain a dry ion exchange resin (water content: 2.1% by weight).
Next, the same fixed bed flow reactor as in Example 1 was packed with the dry ion exchange resin obtained above so as to have the same catalyst layer volume as that of Example 1 on the basis of the empty column. Thereafter, a raw material supply pump, a raw material vaporizer, a reactor outlet gas condenser, and a reaction liquid collection tank were connected to the reactor.
After raising the temperature of the heat medium in the fixed bed flow type reactor to 70 ° C., a mixture of cyclopentene and methyl alcohol (mixing molar ratio: cyclopentene / methanol = 1.6 / 1) converted to a molecular form by a vaporizer was reduced to 2 The reaction was started by feeding to a fixed bed flow reactor at a feed rate of 0.83 L / min (converted to volume in standard state). At this time, the maximum temperature in the fixed bed flow reactor increased to 130 ° C. and exceeded the heat resistance temperature (120 ° C.) of the catalyst. When the heat medium temperature of the fixed bed flow reactor was raised to 90 ° C. at the stage where the heat generation at the beginning of the reaction was finished, the maximum temperature in the fixed bed flow reactor was 97 ° C. Furthermore, when the reaction liquid discharged | emitted from the fixed bed flow-type reactor outlet after 5 hours was extract | collected, GC analysis was performed and the reaction result was calculated, CPE conversion rate was 9.4% and CPME selectivity was 93.2. %Met.

本発明の特徴である特定の前処理工程を行なった後に、シクロペンテンとメタノールを供給して付加反応を行なった実施例1は、前処理工程を全く行なわず、乾燥した陽イオン交換樹脂を充填して付加反応を行なった比較例1に比べて、CPE基準の転化率が著しく高く、長時間運転しても触媒活性の低下が見られなかった。   Example 1 in which an addition reaction was carried out by supplying cyclopentene and methanol after performing a specific pretreatment step, which is a feature of the present invention, was not performed at all, and was filled with a dried cation exchange resin. Compared with Comparative Example 1 in which the addition reaction was performed, the conversion rate on the basis of CPE was remarkably high, and no decrease in the catalyst activity was observed even when operated for a long time.

Claims (3)

固定床流通式反応器を用い、陽イオン交換樹脂の存在下に脂環式オレフィンとアルコール(1)とを付加反応させてシクロアルキルアルキルエーテルを製造する方法において、この付加反応の前に
(a)前記陽イオン交換樹脂を水による湿潤状態で前記反応器に充填して触媒層を形成する工程、
(b)前記触媒層にアルコール(2)を供給して水を置換除去する工程、
(c)工程(b)の後の触媒層に不活性ガスを供給してアルコール(2)を置換除去する工程、
からなる前処理工程を、(a)〜(c)の順番に行なうことを特徴とするシクロアルキルアルキルエーテルの製造方法。
In the method for producing a cycloalkyl alkyl ether by using an immobilized reaction catalyst in the presence of a cation exchange resin in the presence of a cation exchange resin to produce a cycloalkyl alkyl ether, (a ) Filling the reactor with the cation exchange resin in a wet state with water to form a catalyst layer;
(B) supplying alcohol (2) to the catalyst layer to replace and remove water;
(C) supplying an inert gas to the catalyst layer after step (b) to replace and remove alcohol (2);
A method for producing a cycloalkyl alkyl ether, wherein the pretreatment step comprising: (a) to (c) is carried out in this order.
前記前処理工程の温度よりも、5℃以上高い温度で脂環式オレフィンとアルコール(1)を付加反応させることを特徴とする請求項1に記載の製造方法。   The production method according to claim 1, wherein the alicyclic olefin and the alcohol (1) are subjected to an addition reaction at a temperature higher by 5 ° C or more than the temperature of the pretreatment step. 脂環式オレフィンがシクロペンテンであり、アルコール(1)がメタノールである請求項1に記載の製造方法。   The production method according to claim 1, wherein the alicyclic olefin is cyclopentene and the alcohol (1) is methanol.
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