JP5797587B2 - Method for producing hydrocracked product of 1,4-anhydroerythritol - Google Patents

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本発明は、触媒の存在下、1,4−アンヒドロエリスリトール(3,4−ジヒドロキシオキソラン)を水素化分解して炭素数4のアルコール類(ブタントリオール、ブタンジオール、及びブタノールから選択される少なくとも一種の化合物)などの水素化分解物を製造する1,4−アンヒドロエリスリトールの水素化分解物の製造方法に関する。   The present invention is selected from 4-carbon alcohols (butanetriol, butanediol, and butanol) by hydrocracking 1,4-anhydroerythritol (3,4-dihydroxyoxolane) in the presence of a catalyst. The present invention relates to a method for producing a hydrocracked product of 1,4-anhydroerythritol for producing a hydrocracked product such as at least one compound.

現在、化学製品は主に原油が出発原料になっている。そして、化学製品は炭素原子を主な構成成分とする。その炭素の流れを地球規模でみると、原油として地中に眠っていた炭素が化学製品として地上にもたらされ、様々な用途で使用され、使用が終われば燃焼廃棄処分される。その際、炭素は二酸化炭素となり大気中に蓄積される。ガソリン、軽油等のように、燃焼そのものが使用目的である化学製品も多数存在する。この炭素の流れにより大気中に蓄積される二酸化炭素は、地球温暖化を引き起こし、異常気候や海面上昇等の様々な害悪を引き起こすとされ、二酸化炭素の排出量の削減が叫ばれている。   Currently, crude oil is the starting material for chemical products. And a chemical product uses a carbon atom as a main structural component. Looking at the flow of carbon on a global scale, the carbon that was sleeping in the ground as crude oil is brought to the ground as a chemical product and used for various purposes. At that time, carbon becomes carbon dioxide and accumulates in the atmosphere. There are many chemical products, such as gasoline and light oil, whose combustion is intended for use. Carbon dioxide accumulated in the atmosphere due to the flow of carbon causes global warming and is said to cause various harms such as abnormal climate and sea level rise.

その解決策の1つとして、植物由来の資源であるバイオマス(例えば、セルロース、グルコース、植物油等)を化学製品の出発原料として用いることが提案されている。バイオマスの元となる植物は、その成長過程において光合成により二酸化炭素を吸収するため、その二酸化炭素の吸収量により化学製品の燃焼による二酸化炭素の排出量が相殺されるためである。   As one of the solutions, it has been proposed to use biomass (for example, cellulose, glucose, vegetable oil, etc.), which is a plant-derived resource, as a starting material for chemical products. This is because the plant that is the source of biomass absorbs carbon dioxide by photosynthesis during its growth process, and the amount of carbon dioxide absorbed by the combustion of chemical products is offset by the amount of carbon dioxide absorbed.

化学製品の原料のうちエチレンに代表される炭素数2の化合物は、バイオエタノールの脱水により製造されることが知られている。また、プロピレン、1,2−プロパンジオール、1,3−プロパンジオール等の炭素数3の化合物は、バイオディーゼル製造の際に副生するグリセリンを水素化分解及び脱水することにより製造できることが知られている(例えば、非特許文献1等を参照)。   It is known that a compound having 2 carbon atoms represented by ethylene among raw materials for chemical products is produced by dehydration of bioethanol. In addition, it is known that compounds having 3 carbon atoms such as propylene, 1,2-propanediol, 1,3-propanediol can be produced by hydrocracking and dehydrating glycerin produced as a by-product during biodiesel production. (See, for example, Non-Patent Document 1).

一方、炭素数4の化合物としては、グルコース等の糖類から発酵技術で誘導されるエリスリトール、コハク酸、1,4−ブタンジオール、及び1−ブタノール等がある。中でも、エリスリトールは4つの炭素すべてに水酸基を有するため、例えば、4つの水酸基のうち1〜3の水酸基が水素原子に置換された炭素数4のアルコール類(具体的には、エンジニアリングプラスチックや繊維の原料として有用な1,4−ブタンジオール;優れた燃料である1−ブタノール;火薬の原料として有用な1,2,3−ブタントリオール、1,2,4−ブタントリオール;医薬・化粧品原料、食品添加物、各種溶剤の原料として有用な1,3−ブタンジオール、2,3−ブタンジオール等)へ誘導できる可能性を持つ。しかし、エリスリトールから炭素数4のアルコール類を製造する方法は、未だ実用化されていない。   On the other hand, examples of the compound having 4 carbon atoms include erythritol, succinic acid, 1,4-butanediol, 1-butanol and the like derived from saccharides such as glucose by a fermentation technique. Among them, since erythritol has hydroxyl groups on all four carbons, for example, alcohols having 4 carbon atoms in which one to three of the four hydroxyl groups are replaced with hydrogen atoms (specifically, engineering plastics and fiber 1,4-butanediol useful as a raw material; 1-butanol which is an excellent fuel; 1,2,3-butanetriol and 1,2,4-butanetriol useful as a raw material for explosives; raw materials for pharmaceuticals and cosmetics; foods 1,3-butanediol, 2,3-butanediol and the like useful as raw materials for additives and various solvents. However, a method for producing alcohols having 4 carbon atoms from erythritol has not yet been put into practical use.

Yoshinao Nakagawa,et al."Direct hydrogenolysis of glycerol into 1,3-propanediol over rhenium-modified iridium catalyst",Journal of Catalysis,2010,272,p.191-194.Yoshinao Nakagawa, et al. "Direct hydrogenolysis of glycerol into 1,3-propanediol over rhenium-modified iridium catalyst", Journal of Catalysis, 2010, 272, p.191-194.

本発明者らは、エリスリトールを原料とし、これを水素と反応させることによって、エリスリトールの水素化分解物としての炭素数4のアルコール類(ブタントリオール、ブタンジオール、ブタノール)が得られることを見出した。しかしながら、当該反応においては、三価のアルコール(ブタントリオール)として、1,2,4−ブタントリオール、1,2,3−ブタントリオールといった各異性体が生成し、また、二価のアルコール(ブタンジオール)として、1,4−ブタンジオール、1,3−ブタンジオール、1,2−ブタンジオール、2,3−ブタンジオールといった各異性体が生成するなど、同価のアルコールにおいて特定の異性体を選択的に生成させるものではなかった。このような各異性体(同価のアルコールにおける各異性体)は近接する沸点を有するため、分離が困難であったり、分離に非常に大きなエネルギーを要するなどの問題が生じ得る。   The present inventors have found that alcohols having 4 carbon atoms (butanetriol, butanediol, butanol) as hydrogenolysis products of erythritol can be obtained by using erythritol as a raw material and reacting it with hydrogen. . However, in this reaction, isomers such as 1,2,4-butanetriol and 1,2,3-butanetriol are formed as trivalent alcohol (butanetriol), and divalent alcohol (butanetriol) is produced. Diols), such as 1,4-butanediol, 1,3-butanediol, 1,2-butanediol, 2,3-butanediol, and the like. It was not generated selectively. Each of these isomers (each isomer in an equivalent alcohol) has a boiling point close to each other, which may cause problems such as difficulty in separation or requiring very large energy for separation.

従って、本発明の目的は、炭素数4のアルコール類(特に、ブタントリオール、ブタンジオール)の中でも、特定の異性体(特に、1,2,3−ブタントリオール、1,3−ブタンジオール)を選択的に生成させることができる方法(製造方法)を提供することにある。   Therefore, the object of the present invention is to select specific isomers (particularly 1,2,3-butanetriol, 1,3-butanediol) among alcohols having 4 carbon atoms (particularly butanetriol, butanediol). It is to provide a method (manufacturing method) that can be selectively generated.

本発明者らは、上記課題を解決するため鋭意検討した結果、特定の触媒の存在下、エリスリトールから誘導可能な1,4−アンヒドロエリスリトールを水素と反応させることにより、1,4−アンヒドロエリスリトールの水素化分解物として、ブタントリオールやブタンジオールなどの中でも特定の異性体(特に、1,2,3−ブタントリオール、1,3−ブタンジオール)を選択的に生成させることができることを見出した。本発明はこれらの知見に基づいて完成させたものである。   As a result of intensive studies to solve the above-mentioned problems, the present inventors have reacted 1,4-anhydroerythritol derivable from erythritol with hydrogen in the presence of a specific catalyst. As hydrogenated hydrolysates of erythritol, it has been found that specific isomers (particularly 1,2,3-butanetriol and 1,3-butanediol) can be selectively produced among butanetriol and butanediol. It was. The present invention has been completed based on these findings.

すなわち、本発明は、担体と、該担体に担持されたイリジウム、白金、ロジウム、コバルト、パラジウム、及びニッケルからなる群より選択される少なくとも一種の金属とを含む触媒の存在下、1,4−アンヒドロエリスリトールと水素との反応により1,4−アンヒドロエリスリトールの水素化分解物を生成させる工程Aを含むことを特徴とする1,4−アンヒドロエリスリトールの水素化分解物の製造方法を提供する。   That is, the present invention provides 1,4- in the presence of a catalyst comprising a support and at least one metal selected from the group consisting of iridium, platinum, rhodium, cobalt, palladium, and nickel supported on the support. Provided is a method for producing a hydrocracked product of 1,4-anhydroerythritol, which comprises a step A in which a hydrocracked product of 1,4-anhydroerythritol is produced by the reaction of anhydroerythritol and hydrogen. To do.

さらに、前記触媒が、レニウム、モリブデン、タングステン、及びマンガンからなる群より選択される少なくとも一種の金属をさらに含む前記の1,4−アンヒドロエリスリトールの水素化分解物の製造方法を提供する。   Furthermore, the present invention provides the method for producing a hydrocracked product of 1,4-anhydroerythritol, wherein the catalyst further contains at least one metal selected from the group consisting of rhenium, molybdenum, tungsten, and manganese.

さらに、前記レニウム、モリブデン、タングステン、及びマンガンからなる群より選択される少なくとも一種の金属が担体に担持されている前記の1,4−アンヒドロエリスリトールの水素化分解物の製造方法を提供する。   Furthermore, the present invention provides a method for producing a hydrocracked product of the above 1,4-anhydroerythritol in which at least one metal selected from the group consisting of rhenium, molybdenum, tungsten, and manganese is supported on a support.

さらに、前記触媒が、担体に担持されたイリジウムを少なくとも含む前記の1,4−アンヒドロエリスリトールの水素化分解物の製造方法を提供する。   Furthermore, the present invention provides a method for producing a hydrocracked product of the above 1,4-anhydroerythritol, wherein the catalyst contains at least iridium supported on a carrier.

さらに、前記触媒が、イリジウムとレニウムを50/1〜1/6[イリジウム/レニウム(モル比)]の割合で含有する前記の1,4−アンヒドロエリスリトールの水素化分解物の製造方法を提供する。   Further, the present invention provides a method for producing a hydrocracked product of 1,4-anhydroerythritol, wherein the catalyst contains iridium and rhenium in a ratio of 50/1 to 1/6 [iridium / rhenium (molar ratio)]. To do.

さらに、イリジウム、白金、ロジウム、コバルト、パラジウム、及びニッケルからなる群より選択される少なくとも一種の金属を担持する担体が無機酸化物である前記の1,4−アンヒドロエリスリトールの水素化分解物の製造方法を提供する。   Further, the hydrocracked product of 1,4-anhydroerythritol of the above-mentioned 1,4-anhydroerythritol, wherein the carrier supporting at least one metal selected from the group consisting of iridium, platinum, rhodium, cobalt, palladium, and nickel is an inorganic oxide. A manufacturing method is provided.

さらに、レニウム、モリブデン、タングステン、及びマンガンからなる群より選択される少なくとも一種の金属を担持する担体が無機酸化物である前記の1,4−アンヒドロエリスリトールの水素化分解物の製造方法を提供する。   Furthermore, the present invention provides a method for producing the hydrocracked product of 1,4-anhydroerythritol, wherein the carrier supporting at least one metal selected from the group consisting of rhenium, molybdenum, tungsten, and manganese is an inorganic oxide. To do.

さらに、無機酸化物が、シリカ、チタニア、ジルコニア、アルミナ、マグネシア、及びゼオライトからなる群より選択される少なくとも一種の化合物である前記の1,4−アンヒドロエリスリトールの水素化分解物の製造方法を提供する。   Furthermore, the method for producing a hydrocracked product of 1,4-anhydroerythritol as described above, wherein the inorganic oxide is at least one compound selected from the group consisting of silica, titania, zirconia, alumina, magnesia, and zeolite. provide.

さらに、前記工程Aにおける1,4−アンヒドロエリスリトールと水素との反応を、酸の共存下で進行させる前記の1,4−アンヒドロエリスリトールの水素化分解物の製造方法を提供する。   Furthermore, the present invention provides a method for producing a hydrocracked product of 1,4-anhydroerythritol, wherein the reaction between 1,4-anhydroerythritol and hydrogen in the step A proceeds in the presence of an acid.

さらに、前記工程Aの前に、エリスリトールの分子内脱水反応により1,4−アンヒドロエリスリトールを生成させる工程Bをさらに含む前記の1,4−アンヒドロエリスリトールの水素化分解物の製造方法を提供する。   Further, the process for producing a hydrocracked product of 1,4-anhydroerythritol described above further includes a step B of generating 1,4-anhydroerythritol by intramolecular dehydration reaction of erythritol before the step A. To do.

本発明の1,4−アンヒドロエリスリトールの水素化分解物の製造方法は上記構成を有するため、炭素数4のアルコール類(ブタントリオール、ブタンジオール、及びブタノールから選択される少なくとも一種の化合物)を効率よく製造することができ、生産性に優れる。特に、炭素数4のアルコール類(特に、ブタントリオール、ブタンジオール)の中でも、特定の異性体(特に、1,2,3−ブタントリオール、1,3−ブタンジオール)を選択的に生成させることができる点で非常に有用である。また、上記1,4−アンヒドロエリスリトールは、植物由来の資源であるエリスリトールから容易に誘導可能であるため、二酸化炭素排出量の削減の点でも有用である。さらに、本発明の1,4−アンヒドロエリスリトールの水素化分解物の製造方法は、触媒として固体触媒を使用する方法であるため、反応系からの触媒の分離が容易であり、且つ触媒の再生が容易であるため、コスト面で有利である。   Since the method for producing a hydrocracked product of 1,4-anhydroerythritol of the present invention has the above-described configuration, an alcohol having 4 carbon atoms (at least one compound selected from butanetriol, butanediol, and butanol) is obtained. It can be manufactured efficiently and has excellent productivity. In particular, a specific isomer (especially 1,2,3-butanetriol, 1,3-butanediol) is selectively produced among alcohols having 4 carbon atoms (especially butanetriol, butanediol). It is very useful in that it can. Moreover, since the said 1, 4- anhydroerythritol can be easily induced | guided | derived from the erythritol which is a plant-derived resource, it is useful also at the point of reduction of a carbon dioxide discharge. Furthermore, since the method for producing a hydrocracked product of 1,4-anhydroerythritol according to the present invention uses a solid catalyst as a catalyst, it is easy to separate the catalyst from the reaction system, and the catalyst is regenerated. Is advantageous in terms of cost.

図1は、トリクルベッド反応器を使用した場合の、本発明の1,4−アンヒドロエリスリトールの水素化分解物の製造方法における工程Aの一例を示すフロー図である。FIG. 1 is a flowchart showing an example of step A in the method for producing a hydrocracked product of 1,4-anhydroerythritol of the present invention when a trickle bed reactor is used.

本発明の1,4−アンヒドロエリスリトールの水素化分解物の製造方法は、担体と、該担体に担持されたイリジウム、白金、ロジウム、コバルト、パラジウム、及びニッケルからなる群より選択される少なくとも一種の金属を含む触媒の存在下、1,4−アンヒドロエリスリトールと水素との反応により1,4−アンヒドロエリスリトールの水素化分解物(特に、炭素数4のアルコール類)を生成させる工程(「工程A」と称する)を含むことを特徴とする。   The method for producing a hydrocracked product of 1,4-anhydroerythritol of the present invention is at least one selected from the group consisting of a support and iridium, platinum, rhodium, cobalt, palladium, and nickel supported on the support. In the presence of a metal-containing catalyst, a reaction of 1,4-anhydroerythritol with hydrogen to produce a hydrocracked product of 1,4-anhydroerythritol (particularly an alcohol having 4 carbon atoms) (" Step A ”)).

[1,4−アンヒドロエリスリトール]
上記工程Aにおいて原料(出発原料)として使用される1,4−アンヒドロエリスリトール(3,4−ジヒドロキシオキソラン)は、エリスリトールの1位と4位の水酸基が脱水縮合して形成される構造を有する化合物であり、下記式(1)で表される。

Figure 0005797587
[1,4-Anhydroerythritol]
1,4-Anhydroerythritol (3,4-dihydroxyoxolane) used as a raw material (starting raw material) in the above step A has a structure formed by dehydration condensation of the 1-position and 4-position hydroxyl groups of erythritol. And is represented by the following formula (1).
Figure 0005797587

上記1,4−アンヒドロエリスリトールは、特に限定されず、例えば、化学合成により製造された1,4−アンヒドロエリスリトールであってもよいし、グルコース等の糖類から発酵技術で誘導される1,4−アンヒドロエリスリトールであってもよい。上記発酵技術で誘導される1,4−アンヒドロエリスリトールとしては、例えば、グルコース等の糖類から発酵技術で誘導されたエリスリトールを原料として使用し、該エリスリトールの分子内脱水反応により生成される1,4−アンヒドロエリスリトールなどが挙げられる。上記分子内脱水反応は、公知乃至慣用の方法により実施することができ、特に限定されないが、例えば、後述の工程Bの方法に従って実施できる。また、上記1,4−アンヒドロエリスリトールとしては、上記工程Aにより得られた反応混合物から回収した1,4−アンヒドロエリスリトール(未反応の1,4−アンヒドロエリスリトール)を再利用することもできる。   The 1,4-anhydroerythritol is not particularly limited, and may be, for example, 1,4-anhydroerythritol produced by chemical synthesis, or may be derived from a sugar such as glucose by fermentation technology. 4-Anhydroerythritol may be sufficient. As 1,4-anhydroerythritol induced by the fermentation technique, for example, erythritol derived from a sugar such as glucose by a fermentation technique is used as a raw material, and 1,4-anhydroerythritol is produced by an intramolecular dehydration reaction of the erythritol. 4-anhydroerythritol etc. are mentioned. The intramolecular dehydration reaction can be carried out by a known or commonly used method, and is not particularly limited. In addition, as the 1,4-anhydroerythritol, 1,4-anhydroerythritol (unreacted 1,4-anhydroerythritol) recovered from the reaction mixture obtained in the step A may be reused. it can.

[触媒]
本発明の1,4−アンヒドロエリスリトールの水素化分解物の製造方法の工程Aにおいて使用される触媒は、担体と、該担体に担持されたイリジウム(Ir)、白金(Pt)、ロジウム(Rh)、コバルト(Co)、パラジウム(Pd)、及びニッケル(Ni)からなる群より選択される少なくとも一種の金属(金属成分;以下、「イリジウム等」と称する場合がある)とを含む触媒である。上記イリジウム等は、担体に担持されていればよく、その形態(状態)は特に限定されない。上記イリジウム等の形態としては、例えば、金属単体、金属塩、金属酸化物、金属水酸化物、金属錯体などの形態が挙げられる。中でも、上記触媒は、水素化分解反応の反応性の観点で、担体に担持されたイリジウムを少なくとも含むことが好ましい。
[catalyst]
The catalyst used in Step A of the method for producing a hydrocracked product of 1,4-anhydroerythritol of the present invention includes a carrier, iridium (Ir), platinum (Pt), rhodium (Rh) supported on the carrier. ), Cobalt (Co), palladium (Pd), and nickel (Ni), and at least one metal selected from the group consisting of metals (metal components; hereinafter sometimes referred to as “iridium etc.”). . The iridium or the like is not particularly limited as long as it is supported on the carrier. Examples of the form of iridium include a form of a simple metal, a metal salt, a metal oxide, a metal hydroxide, a metal complex, and the like. Among these, the catalyst preferably contains at least iridium supported on a carrier from the viewpoint of the hydrocracking reaction reactivity.

上記担体としては、触媒の担体として使用される公知乃至慣用の担体を使用することができ、特に限定されないが、例えば、無機酸化物や活性炭等の無機物担体、イオン交換樹脂等の有機物担体などが挙げられる。上記担体としては、中でも、反応活性に優れる点で、無機酸化物が好ましい。上記無機酸化物としては、例えば、シリカ(SiO2)、チタニア(TiO2)、ジルコニア(ZrO2)、アルミナ(Al23)、マグネシア(MgO)、これらの無機酸化物の二種以上の複合体(例えば、ゼオライト等)などが挙げられる。上記無機酸化物の中でも、特に、反応活性に優れる点で、シリカ(SiO2)、ゼオライトが好ましい。なお、上記触媒において上記担体は、一種を単独で使用することもできるし、二種以上を組み合わせて使用することもできる。 The carrier can be a known or conventional carrier used as a catalyst carrier, and is not particularly limited. Examples thereof include inorganic carriers such as inorganic oxides and activated carbon, and organic carriers such as ion exchange resins. Can be mentioned. As the carrier, an inorganic oxide is preferable because it has excellent reaction activity. Examples of the inorganic oxide include silica (SiO 2 ), titania (TiO 2 ), zirconia (ZrO 2 ), alumina (Al 2 O 3 ), magnesia (MgO), and two or more kinds of these inorganic oxides. A composite (for example, zeolite etc.) etc. are mentioned. Among the inorganic oxides, silica (SiO 2 ) and zeolite are particularly preferable in terms of excellent reaction activity. In the catalyst, the carrier can be used alone or in combination of two or more.

上記担体の比表面積は、特に限定されないが、イリジウムなどの金属を高分散に配置でき、上記金属の凝集を抑制することができ、単位重量当たりの触媒活性を向上することができる点で、50m2/g以上(例えば、50〜1500m2/g、好ましくは100〜1000m2/g)が好ましい。上記担体の比表面積が上記範囲を下回ると、単位重量当たりの触媒活性が低下する傾向がある。 The specific surface area of the carrier is not particularly limited, but 50 m in that metal such as iridium can be arranged in a highly dispersed state, aggregation of the metal can be suppressed, and catalytic activity per unit weight can be improved. 2 / g or more (for example, 50 to 1500 m 2 / g, preferably 100 to 1000 m 2 / g) is preferable. When the specific surface area of the carrier is less than the above range, the catalytic activity per unit weight tends to decrease.

上記担体の平均粒径は、特に限定されないが、反応性の点や、連続流通形式で反応を実施する場合の過剰な圧力損失を伴わない点で、100〜10000μmが好ましく、より好ましくは1000〜10000μmである。また、上記担体の形状は、粉末状、粒状、成型(成型体状)などのいずれであってもよく、特に限定されない。   The average particle size of the carrier is not particularly limited, but is preferably 100 to 10,000 μm, more preferably 1000 to 1000 μm in terms of reactivity and no excessive pressure loss when the reaction is carried out in a continuous flow mode. 10,000 μm. The shape of the carrier may be any of powder, granule, molding (molded body) and the like, and is not particularly limited.

上記イリジウム等の担体への担持量(二種以上の金属を含む場合にはこれらの総量)としては、特に限定されないが、イリジウム等と担体の総量(100重量%)に対して、0.01〜50重量%程度が好ましく、より好ましくは0.01〜20重量%程度、さらに好ましくは0.5〜15重量%程度、特に好ましくは1.0〜10重量%程度である。イリジウム等の担持量が0.01重量%未満であると、1,4−アンヒドロエリスリトールの転化率が低下する傾向がある。一方、イリジウム等の担持量が50重量%を超えると、不経済となる場合がある。   The amount of iridium or the like supported on the carrier (the total amount when two or more metals are included) is not particularly limited, but is 0.01% with respect to the total amount of iridium and the carrier (100% by weight). About 50% by weight is preferable, more preferably about 0.01-20% by weight, still more preferably about 0.5-15% by weight, and particularly preferably about 1.0-10% by weight. If the supported amount of iridium or the like is less than 0.01% by weight, the conversion rate of 1,4-anhydroerythritol tends to decrease. On the other hand, if the amount of iridium or the like exceeds 50% by weight, it may be uneconomical.

上記イリジウム等(特に、イリジウム)の担体への担持方法としては、特に限定されず、公知乃至慣用の担持方法により行うことができる。具体的には、例えば、イリジウム等を含有する溶液(例えば、イリジウムの場合には塩化イリジウム酸の水溶液等)を担体に含浸させた後、乾燥させ、次いで焼成する方法により担持させることができる。なお、イリジウム等を含有する溶液の濃度や、担体への含浸、及び乾燥処理の施用回数を調整することにより、イリジウム等の担持量を制御することができる。また、イリジウム等を含有する溶液を含浸させる際の温度、該溶液を含浸させた担体を乾燥させる際の温度は、特に限定されない。   The method for supporting the above iridium or the like (particularly iridium) on the carrier is not particularly limited, and can be carried out by a known or conventional supporting method. Specifically, for example, it can be supported by a method of impregnating a carrier with a solution containing iridium or the like (for example, an aqueous solution of chloroiridic acid in the case of iridium), then drying and then firing. Note that the amount of iridium or the like supported can be controlled by adjusting the concentration of the solution containing iridium or the like, the number of times the carrier is impregnated, and dried. The temperature at which the solution containing iridium or the like is impregnated and the temperature at which the carrier impregnated with the solution is dried are not particularly limited.

イリジウム等を含有する溶液を含浸させ、乾燥させた後の担体を焼成する際の温度(焼成温度)は、特に限定されないが、例えば、大気中において400〜700℃が好ましく、より好ましくは450〜550℃である。また、焼成する際の雰囲気は、上述のように大気中に限定されず、例えば、窒素、アルゴン等の不活性ガス雰囲気、水素等の還元性ガス雰囲気等で焼成することもできる。   The temperature (calcination temperature) at which the carrier after impregnating and drying the solution containing iridium and the like is calcined is not particularly limited, but is preferably 400 to 700 ° C. in the atmosphere, and more preferably 450 to 700 ° C. 550 ° C. Moreover, the atmosphere at the time of baking is not limited to air | atmosphere as mentioned above, For example, it can also bake in inert gas atmosphere, such as nitrogen and argon, reducing gas atmosphere, such as hydrogen.

上記触媒は、担体と、該担体に担持されたイリジウム等と、さらに、レニウム(Re)、モリブデン(Mo)、タングステン(W)、及びマンガン(Mn)からなる群より選択される少なくとも一種の金属(金属成分;「レニウム等」と称する場合がある)とを含むことが好ましい。上記触媒における金属成分として上記レニウム等を併用することにより、1,4−アンヒドロエリスリトールの転化率を高めることができ、特に、1,2,3−ブタントリオール、1,3−ブタンジオールの選択率を高めることができる。中でも、上記触媒は上記レニウム等として、水素化分解反応の反応性の観点で、レニウムを少なくとも含むことが好ましい。   The catalyst is at least one metal selected from the group consisting of a support, iridium supported on the support, rhenium (Re), molybdenum (Mo), tungsten (W), and manganese (Mn). (Metal component; sometimes referred to as “rhenium etc.”). By using rhenium or the like together as the metal component in the catalyst, the conversion of 1,4-anhydroerythritol can be increased. In particular, selection of 1,2,3-butanetriol and 1,3-butanediol is possible. The rate can be increased. Especially, it is preferable that the said catalyst contains rhenium at least from the reactive viewpoint of hydrocracking reaction as said rhenium.

上記触媒に含まれるレニウム等の態様としては、特に限定されないが、例えば、金属単体、金属塩、金属酸化物、金属水酸化物又は金属錯体の形態(状態)で含まれる態様や、金属単体、金属塩、金属酸化物、金属水酸化物又は金属錯体として担体に担持された状態で含まれる態様などが挙げられる。   The aspect of rhenium and the like contained in the catalyst is not particularly limited. For example, an aspect contained in the form (state) of a simple metal, a metal salt, a metal oxide, a metal hydroxide, or a metal complex, a simple metal, Examples include a mode in which a metal salt, metal oxide, metal hydroxide, or metal complex is contained in a state of being supported on a carrier.

レニウム等を担持する担体としては、上記イリジウム等を担持する担体と同様のものが例示される。中でも、上記レニウム等を担持する担体としては、反応活性に優れる点で、無機酸化物が好ましく、特に好ましくは、シリカ(SiO2)、チタニア(TiO2)、ジルコニア(ZrO2)、アルミナ(Al23)、マグネシア(MgO)、及びこれらの無機酸化物の二種以上の複合体(例えば、ゼオライト等)から選択される少なくとも一種の化合物であり、最も好ましくはシリカ(SiO2)、ゼオライトである。また、レニウム等を担持する担体はイリジウム等を担持する担体と同一であってもよいし、異なっていてもよい。中でも、上記触媒においては、より優れた触媒作用を発揮できる点で、レニウム等を担持する担体とイリジウム等を担持する担体が同一であることが好ましい。 Examples of the carrier for supporting rhenium and the like are the same as those for supporting iridium and the like. Among them, the carrier supporting the rhenium or the like is preferably an inorganic oxide in terms of excellent reaction activity, and particularly preferably silica (SiO 2 ), titania (TiO 2 ), zirconia (ZrO 2 ), alumina (Al 2 O 3 ), magnesia (MgO), and at least one compound selected from a composite of two or more of these inorganic oxides (for example, zeolite, etc.), most preferably silica (SiO 2 ), zeolite It is. The carrier supporting rhenium or the like may be the same as or different from the carrier supporting iridium or the like. Among them, in the above catalyst, it is preferable that the carrier supporting rhenium or the like and the carrier supporting iridium or the like are the same in that a superior catalytic action can be exhibited.

レニウム等を担体に担持させる場合、その方法は特に限定されず、公知乃至慣用の担持方法を利用することができる。具体的には、例えば、レニウム等を含有する溶液を担体に含浸し、乾燥させた後、焼成する方法等を挙げることができる。また、レニウム等を、上記イリジウム等と同じ担体に担持させる場合は、例えば、イリジウム等を含有する溶液を含浸させ、乾燥させた後の担体に対して、さらにレニウム等を含有する溶液を含浸させ、乾燥させた後、焼成する方法等が挙げられる。なお、上記レニウム等を含有する溶液を含浸させる際の温度、該溶液を含浸させた担体を乾燥させる際の温度、及び上記担体を焼成する際の温度は特に限定されない。   When rhenium or the like is supported on a carrier, the method is not particularly limited, and a known or conventional supporting method can be used. Specifically, for example, a method of impregnating a carrier with a solution containing rhenium or the like, drying it, and baking it can be given. When rhenium or the like is supported on the same carrier as the above iridium or the like, for example, a solution containing iridium or the like is impregnated and the carrier after drying is further impregnated with a solution containing rhenium or the like. And a method of firing after drying. The temperature at which the solution containing rhenium or the like is impregnated, the temperature at which the carrier impregnated with the solution is dried, and the temperature at which the carrier is fired are not particularly limited.

上記触媒としては、中でも、担体と、該担体に担持されたイリジウムとを含み、さらに、担体に担持されたレニウム等(特にレニウム)とを含む触媒が好ましい。特に、担体と、該担体に担持されたイリジウムと、上記担体に担持されたレニウムとを含む触媒(即ち、同一の担体にイリジウム及びレニウムが担持された触媒)であることが、より優れた触媒作用を発揮することができる点、及び反応後の触媒を容易に回収することができる点で好ましい。   Among them, a catalyst containing a carrier and iridium supported on the carrier, and further containing rhenium or the like (particularly rhenium) supported on the carrier is preferable. In particular, the catalyst is more excellent in that it is a catalyst containing a carrier, iridium supported on the carrier, and rhenium supported on the carrier (that is, a catalyst in which iridium and rhenium are supported on the same carrier). This is preferable in that it can exert its action and the catalyst after the reaction can be easily recovered.

上記触媒がレニウム等を含有する場合、レニウム等の含有量が増加するに従って、1,4−アンヒドロエリスリトールの転化率を向上させることができる。また、レニウム等の含有量が増加するに従って、トリオールの選択率が減少し、ジオール、及びモノオールの選択率が高くなる傾向がある。イリジウム等(二種以上を含有する場合にはこれらの総量)とレニウム等(二種以上を含有する場合にはこれらの総量)との割合(モル比、金属換算)[前者/後者]は、特に限定されないが、例えば、50/1〜1/6が好ましく、より好ましくは4/1〜1/4、さらに好ましくは3/1〜1/3である。レニウム等の使用量は、反応温度、反応時間、及び目的とする生成物によって、前記範囲内で適宜調整することができる。   When the catalyst contains rhenium or the like, the conversion of 1,4-anhydroerythritol can be improved as the content of rhenium or the like increases. Further, as the content of rhenium and the like increases, the selectivity for triol decreases and the selectivity for diol and monool tends to increase. The ratio (molar ratio, metal conversion) of iridium or the like (total amount when containing two or more) and rhenium or the like (total amount when containing two or more) [the former / the latter] Although not particularly limited, for example, 50/1 to 1/6 is preferable, 4/1 to 1/4 is more preferable, and 3/1 to 1/3 is more preferable. The amount of rhenium or the like used can be appropriately adjusted within the above range depending on the reaction temperature, reaction time, and target product.

特に、上記触媒が担体に担持されたイリジウムと、レニウムとを少なくとも含有する場合、イリジウムとレニウムの割合(モル比、金属換算)[イリジウム/レニウム]は、特に限定されないが、水素化分解反応における転化率の観点で、50/1〜1/6が好ましく、より好ましくは4/1〜1/4、さらに好ましくは3/1〜1/3である。   In particular, when the catalyst contains at least iridium supported on a carrier and rhenium, the ratio of iridium and rhenium (molar ratio, metal conversion) [iridium / rhenium] is not particularly limited, but in the hydrocracking reaction From the viewpoint of conversion, 50/1 to 1/6 is preferable, more preferably 4/1 to 1/4, and still more preferably 3/1 to 1/3.

上記触媒の平均粒径は、特に限定されないが、反応性の点や、連続流通形式で反応を実施する場合の過剰な圧力損失を伴わない点で、100〜10000μmが好ましく、より好ましくは1000〜10000μmである。また、上記触媒の形状は、特に限定されないが、例えば、粉末状、粒状、成型(成型体状)などが挙げられる。   The average particle diameter of the catalyst is not particularly limited, but is preferably from 100 to 10,000 μm, more preferably from 1,000 to 10,000, in terms of reactivity and not accompanied by excessive pressure loss when the reaction is carried out in a continuous flow mode. 10,000 μm. The shape of the catalyst is not particularly limited, and examples thereof include powder, granule, and molding (molded body).

[水素]
上記工程Aにおいて使用される水素(水素ガス)は、実質的に水素のみの状態で使用することもできるし、窒素、アルゴン、ヘリウム等の不活性ガス等により希釈した状態で使用することもできる。また、上記工程Aを経た結果得られる反応混合物から回収した水素(未反応の水素)を再利用することもできる。
[hydrogen]
Hydrogen (hydrogen gas) used in the above step A can be used in a substantially hydrogen-only state, or can be used in a state diluted with an inert gas such as nitrogen, argon or helium. . Moreover, the hydrogen (unreacted hydrogen) recovered from the reaction mixture obtained as a result of the step A can be reused.

[工程A]
本発明の1,4−アンヒドロエリスリトールの水素化分解物の製造方法における工程Aは、上記触媒の存在下、1,4−アンヒドロエリスリトールと水素との反応により1,4−アンヒドロエリスリトールの水素化分解物としての炭素数4のアルコール類(ブタントリオール、ブタンジオール、ブタノール)等を生成させる工程である。上記1,4−アンヒドロエリスリトールと水素との反応は、固体の触媒の存在下、気体状の(気化させた)1,4−アンヒドロエリスリトールと水素とを反応させる気固二相系の反応であってもよいし、固体の触媒の存在下、液状の1,4−アンヒドロエリスリトールと水素とを反応させる気液固三相系の反応であってもよい。特に、炭素−炭素結合の開裂による炭素数が3以下の化合物の生成を抑制する観点からは、上記反応を気液固三相系で進行させることが好ましい。
[Step A]
In the process for producing a hydrocracked product of 1,4-anhydroerythritol of the present invention, step A is carried out by reacting 1,4-anhydroerythritol with hydrogen in the presence of the above catalyst. This is a step of producing alcohols having 4 carbon atoms (butanetriol, butanediol, butanol) or the like as hydrocracked products. The reaction between 1,4-anhydroerythritol and hydrogen is a gas-solid two-phase reaction in which gaseous (vaporized) 1,4-anhydroerythritol and hydrogen are reacted in the presence of a solid catalyst. It may be a gas-liquid solid three-phase reaction in which liquid 1,4-anhydroerythritol and hydrogen are reacted in the presence of a solid catalyst. In particular, from the viewpoint of suppressing the formation of a compound having 3 or less carbon atoms due to the cleavage of the carbon-carbon bond, the above reaction is preferably allowed to proceed in a gas-liquid solid three-phase system.

より具体的には、工程Aにおける1,4−アンヒドロエリスリトールと水素との反応は、例えば、1,4−アンヒドロエリスリトールを必須成分として含む原料液と水素とを反応器中に封入して、上記触媒の存在下で加熱することによって進行させることができる。   More specifically, the reaction of 1,4-anhydroerythritol and hydrogen in step A is performed by, for example, sealing a raw material solution containing 1,4-anhydroerythritol as essential components and hydrogen in a reactor. , And can proceed by heating in the presence of the catalyst.

上記原料液は、1,4−アンヒドロエリスリトールの他に、例えば、水や有機溶媒等の溶媒を含有していてもよいし、溶媒を実質的に含有していなくてもよい。上記有機溶媒としては、特に限定されず、例えば、メタノール、エタノール、イソプロパノール、n−ブタノール、2-ブタノール等のアルコール、ジメチルスルホキシド(DMSO)、ジメチルホルムアミド(DMF)、ジメチルアセトアミド(DMAc)などの高極性の有機溶媒などが挙げられる。上記原料液としては、中でも、反応性に優れる点、及び取り扱いや廃棄が容易である点で、溶媒として水を少なくとも含有することが好ましい。また、上記原料液としては、工程Bにおけるエリスリトールの分子内脱水反応により得られた反応混合物や、該反応混合物から必要に応じて酸触媒等を除去した液等を使用することができる。   In addition to 1,4-anhydroerythritol, the raw material liquid may contain, for example, a solvent such as water or an organic solvent, or may contain substantially no solvent. The organic solvent is not particularly limited, and examples thereof include alcohols such as methanol, ethanol, isopropanol, n-butanol and 2-butanol, dimethyl sulfoxide (DMSO), dimethylformamide (DMF), dimethylacetamide (DMAc) and the like. Examples include polar organic solvents. The raw material liquid preferably contains at least water as a solvent in terms of excellent reactivity and easy handling and disposal. Moreover, as said raw material liquid, the reaction mixture obtained by the intramolecular dehydration reaction of erythritol in the process B, the liquid which removed the acid catalyst etc. as needed from this reaction mixture, etc. can be used.

上記原料液における1,4−アンヒドロエリスリトールの濃度(原料液100重量%に対する1,4−アンヒドロエリスリトールの含有量)は、特に限定されないが、5〜98重量%が好ましく、より好ましくは8〜90重量%、さらに好ましくは10〜90重量%、特に好ましくは15〜80重量%である。1,4−アンヒドロエリスリトールの濃度が5重量%を下回ると、1,4−アンヒドロエリスリトールの反応率(転化率)が低下する場合がある。一方、1,4−アンヒドロエリスリトールの濃度が98重量%を上回ると、粘度が高くなり、操作が煩雑になる場合がある。   The concentration of 1,4-anhydroerythritol in the raw material liquid (content of 1,4-anhydroerythritol with respect to 100% by weight of the raw material liquid) is not particularly limited, but is preferably 5 to 98% by weight, more preferably 8 It is -90 weight%, More preferably, it is 10-90 weight%, Most preferably, it is 15-80 weight%. When the concentration of 1,4-anhydroerythritol is less than 5% by weight, the reaction rate (conversion rate) of 1,4-anhydroerythritol may decrease. On the other hand, when the concentration of 1,4-anhydroerythritol exceeds 98% by weight, the viscosity may increase and the operation may become complicated.

上記1,4−アンヒドロエリスリトールと水素との反応は、酸の共存下で進行させてもよい。即ち、上記原料液は、上述の1,4−アンヒドロエリスリトール、溶媒のほか、酸を含有していてもよい。上記酸としては、特に限定されず、公知乃至慣用の酸、例えば、硫酸、リン酸、トリフルオロメタンスルホン酸等が挙げられる。酸の共存下で反応を進行させることにより、1,4−アンヒドロエリスリトールの水素化分解反応を促進させることができる。   The reaction of 1,4-anhydroerythritol and hydrogen may be allowed to proceed in the presence of an acid. That is, the raw material liquid may contain an acid in addition to the above 1,4-anhydroerythritol and the solvent. The acid is not particularly limited, and examples thereof include known or commonly used acids such as sulfuric acid, phosphoric acid, trifluoromethanesulfonic acid and the like. By proceeding the reaction in the presence of an acid, the hydrogenolysis reaction of 1,4-anhydroerythritol can be promoted.

上記酸の使用量(含有量)は、特に限定されないが、触媒に含まれるイリジウム等(金属換算、二種以上が含まれる場合にはこれらの総量)に対して、0.1〜10モル倍が好ましく、より好ましくは0.5〜3モル倍である。酸を共存させた場合には、反応終了後、当該酸を中和する工程を設けることが好ましい。   Although the usage-amount (content) of the said acid is not specifically limited, It is 0.1-10 mol times with respect to iridium etc. which are contained in a catalyst (in metal conversion, when these 2 types are included, these total amounts). Is more preferable, and 0.5 to 3 mole times is more preferable. When an acid is allowed to coexist, it is preferable to provide a step of neutralizing the acid after completion of the reaction.

上記反応においては、本発明の効果を阻害しない範囲でその他の成分を共存させてもよい。即ち、上記原料液は、本発明の効果を阻害しない範囲でその他の成分(例えば、アルコール類等)を含有していてもよい。また、上記原料液には、例えば、1,4−アンヒドロエリスリトールの原料(エリスリトールや該エリスリトールの原料など)に由来する不純物(例えば、長鎖脂肪酸、金属塩、チオールやチオエーテル等の含硫黄化合物、アミン等の含窒素化合物等)が含まれる場合があるが、このような不純物は触媒を劣化させる恐れがあるため、公知乃至慣用の方法(例えば、蒸留、吸着、イオン交換、晶析、抽出等)により、原料液から除去することが好ましい。   In the above reaction, other components may be allowed to coexist as long as the effects of the present invention are not impaired. That is, the raw material liquid may contain other components (for example, alcohols and the like) as long as the effects of the present invention are not impaired. In addition, the above-mentioned raw material liquid includes, for example, sulfur-containing compounds such as long-chain fatty acids, metal salts, thiols and thioethers derived from 1,4-anhydroerythritol raw materials (erythritol, raw materials of the erythritol, etc.) , Nitrogen-containing compounds such as amines) may be contained, but since such impurities may deteriorate the catalyst, known or conventional methods (for example, distillation, adsorption, ion exchange, crystallization, extraction) Etc.) is preferably removed from the raw material liquid.

上記原料液は、特に限定されないが、1,4−アンヒドロエリスリトールと、必要に応じて溶媒や酸、その他の成分を均一に混合することにより得られる。混合には、公知乃至慣用の撹拌機等を使用することができる。   The raw material liquid is not particularly limited, and can be obtained by uniformly mixing 1,4-anhydroerythritol and, if necessary, a solvent, an acid, and other components. A known or conventional stirrer can be used for mixing.

反応(水素化分解反応)に付す水素と1,4−アンヒドロエリスリトールのモル比[水素(mol)/1,4−アンヒドロエリスリトール(mol)]は、特に限定されないが、1〜100が好ましく、より好ましくは1.5〜50、さらに好ましくは2〜30である。上記モル比が1未満であると、1,4−アンヒドロエリスリトールの反応率(転化率)が低下する場合がある。一方、上記モル比が100を超えると、未反応の水素を回収するための用役コストが増加する傾向がある。   The molar ratio of hydrogen to 1,4-anhydroerythritol [hydrogen (mol) / 1,4-anhydroerythritol (mol)] to be subjected to the reaction (hydrocracking reaction) is not particularly limited, but is preferably 1 to 100. More preferably, it is 1.5-50, More preferably, it is 2-30. When the molar ratio is less than 1, the reaction rate (conversion rate) of 1,4-anhydroerythritol may decrease. On the other hand, when the molar ratio exceeds 100, the utility cost for recovering unreacted hydrogen tends to increase.

上記反応(水素化分解反応)における1,4−アンヒドロエリスリトールと水素の反応温度は、特に限定されないが、50〜200℃が好ましく、より好ましくは60〜150℃、さらに好ましくは70〜130℃である。反応温度が50℃未満であると、1,4−アンヒドロエリスリトールの反応率(転化率)が低下する場合がある。一方、反応温度が200℃を超えると、1,4−アンヒドロエリスリトールの分解(例えば、炭素−炭素結合の開裂等)が生じやすく、目的化合物(例えば、炭素数4のアルコール類、特に、1,2,3−ブタントリオール、1,3−ブタンジオール)の選択率が低下する場合がある。なお、反応温度は、上記反応において一定(実質的に一定)となるように制御されていてもよいし、段階的又は逐次的に変化するように制御されていてもよい。   The reaction temperature of 1,4-anhydroerythritol and hydrogen in the above reaction (hydrogenolysis reaction) is not particularly limited, but is preferably 50 to 200 ° C, more preferably 60 to 150 ° C, and still more preferably 70 to 130 ° C. It is. When the reaction temperature is less than 50 ° C., the reaction rate (conversion rate) of 1,4-anhydroerythritol may decrease. On the other hand, when the reaction temperature exceeds 200 ° C., 1,4-anhydroerythritol is likely to be decomposed (for example, cleavage of carbon-carbon bond), and the target compound (for example, alcohol having 4 carbon atoms, particularly 1 , 2,3-butanetriol, 1,3-butanediol) may be reduced. The reaction temperature may be controlled to be constant (substantially constant) in the above reaction, or may be controlled to change stepwise or sequentially.

上記反応(水素化分解反応)における1,4−アンヒドロエリスリトールと水素の反応時間は、特に限定されないが、0.1〜100時間が好ましく、より好ましくは0.2〜5時間、さらに好ましくは0.5〜4時間である。反応時間が0.1時間未満であると、1,4−アンヒドロエリスリトールの反応率(転化率)が十分に上がらない場合がある。一方、反応時間が100時間を超えると、1,4−アンヒドロエリスリトールが完全に水素化分解されたブタンの生成が急激に増え、例えば、炭素数4のアルコール類(特に、1,2,3−ブタントリオール、1,3−ブタンジオール)の選択率が低下する場合がある。   The reaction time of 1,4-anhydroerythritol and hydrogen in the above reaction (hydrogenolysis reaction) is not particularly limited, but is preferably 0.1 to 100 hours, more preferably 0.2 to 5 hours, still more preferably. 0.5 to 4 hours. If the reaction time is less than 0.1 hour, the reaction rate (conversion rate) of 1,4-anhydroerythritol may not be sufficiently increased. On the other hand, when the reaction time exceeds 100 hours, the production of butane in which 1,4-anhydroerythritol is completely hydrocracked increases rapidly. For example, alcohols having 4 carbon atoms (especially 1,2,3 -Butanetriol, 1,3-butanediol) may be reduced.

上記反応(水素化分解反応)における1,4−アンヒドロエリスリトールと水素の反応圧力(1,4−アンヒドロエリスリトールと水素の反応における水素圧)は、特に限定されないが、1〜50MPaが好ましく、より好ましくは3〜30MPa、さらに好ましくは5〜15MPaである。反応圧力が1MPa未満であると、1,4−アンヒドロエリスリトールの反応率(転化率)が低下する場合がある。一方、反応圧力が50MPaを超えると、反応器が高度な耐圧性を備える必要があるため、製造コストが高くなる傾向がある。   The reaction pressure of 1,4-anhydroerythritol and hydrogen in the above reaction (hydrogenolysis reaction) (hydrogen pressure in the reaction of 1,4-anhydroerythritol and hydrogen) is not particularly limited, but is preferably 1 to 50 MPa, More preferably, it is 3-30 MPa, More preferably, it is 5-15 MPa. If the reaction pressure is less than 1 MPa, the reaction rate (conversion rate) of 1,4-anhydroerythritol may decrease. On the other hand, when the reaction pressure exceeds 50 MPa, the reactor needs to have a high pressure resistance, and thus the production cost tends to increase.

上記反応(水素化分解反応)は、回分形式、半回分形式、連続流通形式等の任意の形式により実施することができる。また、所定量の1,4−アンヒドロエリスリトールから得られる1,4−アンヒドロエリスリトールの水素化分解物の量を増加させたい場合には、水素化分解実施後の未反応の1,4−アンヒドロエリスリトールを分離回収してリサイクルするプロセスを採用してもよい。このリサイクルプロセスを採用すれば、1,4−アンヒドロエリスリトールを所定量使用したときの1,4−アンヒドロエリスリトールの水素化分解物の生成量を高めることができる。   The above reaction (hydrocracking reaction) can be carried out in any format such as a batch format, a semi-batch format, and a continuous flow format. Further, when it is desired to increase the amount of 1,4-anhydroerythritol hydrocracked product obtained from a predetermined amount of 1,4-anhydroerythritol, unreacted 1,4-anhydrocracked product after the hydrocracking is performed. A process of separating and collecting anhydroerythritol and recycling it may be adopted. If this recycling process is adopted, the amount of 1,4-anhydroerythritol hydrocracked product generated when a predetermined amount of 1,4-anhydroerythritol is used can be increased.

上記工程Aにおいては、反応器として公知乃至慣用の反応器を使用することができ、例えば、回分式反応器、流動床反応器、固定床反応器などが使用できる。上記固定床反応器としては、例えば、トリクルベッド反応器を使用できる。トリクルベッド反応器とは、固体触媒が充填された触媒充填層を内部に有し、該触媒充填層に対して液体(工程Aでは、上記原料液)と気体(工程Aでは、水素)とを共に、反応器の上方から下向流(気液下向並流)で流通する形式の反応器(固定床連続反応装置)である。   In the step A, a known or conventional reactor can be used as the reactor, and for example, a batch reactor, a fluidized bed reactor, a fixed bed reactor, or the like can be used. As the fixed bed reactor, for example, a trickle bed reactor can be used. A trickle bed reactor has a catalyst packed bed filled with a solid catalyst inside, and liquid (in the process A, the raw material liquid) and gas (hydrogen in the process A) are supplied to the catalyst packed bed. Both are reactors (fixed-bed continuous reaction devices) of a type that flows from above the reactor in a downward flow (gas-liquid downward parallel flow).

図1は、トリクルベッド反応器を使用した場合の1,4−アンヒドロエリスリトールの水素化分解物の製造方法における工程Aの一例を示すフロー図である。図1において、1は反応器(トリクルベッド反応器)、2は原料液の供給ライン、3は水素の供給ラインを示す。また、4は反応混合物取り出しライン、5は高圧気液分離器、6は水素リサイクルラインを示す。以下、図1を参照しながら、トリクルベッド反応器を使用した1,4−アンヒドロエリスリトールの水素化分解物の製造方法を簡単に説明する。   FIG. 1 is a flowchart showing an example of step A in the method for producing a hydrocracked product of 1,4-anhydroerythritol when a trickle bed reactor is used. In FIG. 1, 1 is a reactor (a trickle bed reactor), 2 is a feed line for raw material liquid, and 3 is a supply line for hydrogen. 4 is a reaction mixture take-out line, 5 is a high-pressure gas-liquid separator, and 6 is a hydrogen recycle line. Hereinafter, a method for producing a hydrocracked product of 1,4-anhydroerythritol using a trickle bed reactor will be briefly described with reference to FIG.

まず、トリクルベッド反応器1の上方から原料液と水素とを連続的に供給し、その後、反応器の内部で原料液中の1,4−アンヒドロエリスリトールと水素とを、触媒充填層における触媒の存在下で反応させ、1,4−アンヒドロエリスリトールの水素化分解物(反応生成物)を生成させる。そして、当該1,4−アンヒドロエリスリトールの水素化分解物を含む反応混合物をトリクルベッド反応器1の下方の反応混合物取り出しライン4から連続的に取り出し、その後、必要に応じて、高圧気液分離器5により該反応混合物から水素を分離した後、精製工程にて1,4−アンヒドロエリスリトールの水素化分解物を精製・単離する。また、高圧気液分離器5により分離した水素は、水素リサイクルライン6を通じて、再度トリクルベッド反応器1に供給して反応に再利用することもできる。   First, the raw material liquid and hydrogen are continuously supplied from above the trickle bed reactor 1, and then 1,4-anhydroerythritol and hydrogen in the raw material liquid are converted into the catalyst in the catalyst packed bed inside the reactor. To produce a hydrogenolysis product (reaction product) of 1,4-anhydroerythritol. Then, the reaction mixture containing the hydrocracked product of 1,4-anhydroerythritol is continuously taken out from the reaction mixture take-out line 4 below the trickle bed reactor 1, and then, if necessary, high-pressure gas-liquid separation. After separating hydrogen from the reaction mixture by the vessel 5, the hydrocracked product of 1,4-anhydroerythritol is purified and isolated in a purification step. The hydrogen separated by the high-pressure gas-liquid separator 5 can be supplied again to the trickle bed reactor 1 through the hydrogen recycling line 6 and reused for the reaction.

反応器としてトリクルベッド反応器を採用すると、原料である1,4−アンヒドロエリスリトールを気化することなく、気液固三相系で反応を進行させることができるため、コスト面で有利である。また、トリクルベッド反応器中では、1,4−アンヒドロエリスリトールを含む原料液が触媒表面に薄膜を形成しながら下方に流通するため、原料液と水素の界面(気液界面)から触媒表面までの距離が短く、原料液に溶解した水素の触媒表面への拡散が容易となり、1,4−アンヒドロエリスリトールの水素化分解物を効率的に生成することができる。また、1,4−アンヒドロエリスリトールと水素の反応生成物からの触媒の分離プロセスも不要で、触媒の再生処置も容易であるため、製造プロセスが簡便でありコスト面で優れる。   Adopting a trickle bed reactor as a reactor is advantageous in terms of cost because the reaction can proceed in a gas-liquid solid three-phase system without vaporizing 1,4-anhydroerythritol as a raw material. Further, in the trickle bed reactor, the raw material liquid containing 1,4-anhydroerythritol flows downward while forming a thin film on the catalyst surface, so that from the interface between the raw material liquid and hydrogen (gas-liquid interface) to the catalyst surface. , The hydrogen dissolved in the raw material liquid can be easily diffused to the catalyst surface, and the hydrocracked product of 1,4-anhydroerythritol can be efficiently generated. In addition, a process for separating the catalyst from the reaction product of 1,4-anhydroerythritol and hydrogen is not required, and the catalyst regeneration process is easy. Therefore, the manufacturing process is simple and excellent in terms of cost.

なお、上記トリクルベッド反応器の材質や形状、サイズ(例えば、塔径や塔長等)等は、特に限定されず、公知乃至慣用のトリクルベッド反応器の中から、反応の規模等に応じて適宜選択することができる。また、上記トリクルベッド反応器は、単一の反応管により構成されるものであってもよいし、複数の反応管により構成された多段反応器であってもよい。上記トリクルベッド反応器が多段反応器である場合の反応管の数は、適宜選択でき、特に限定されない。また、上記トリクルベッド反応器が多段反応器である場合には、当該反応器は、複数の反応管が直列に設置されたものであってもよいし、複数の反応管が並列に配置されたものであってもよい。   The material, shape, size, etc. (for example, tower diameter, tower length, etc.) of the trickle bed reactor are not particularly limited, and are selected from known or conventional trickle bed reactors depending on the scale of the reaction, etc. It can be selected appropriately. Further, the trickle bed reactor may be constituted by a single reaction tube or a multi-stage reactor constituted by a plurality of reaction tubes. When the trickle bed reactor is a multistage reactor, the number of reaction tubes can be selected as appropriate and is not particularly limited. Further, when the trickle bed reactor is a multistage reactor, the reactor may be one in which a plurality of reaction tubes are installed in series, or a plurality of reaction tubes are arranged in parallel. It may be a thing.

更に、トリクルベッド反応器の内部における触媒充填層は、必要に応じて、例えば、反応熱による過熱を抑制するために2以上の位置に分割(分離)して配置してもよい。   Furthermore, the catalyst packed bed inside the trickle bed reactor may be divided (separated) into two or more positions, for example, in order to suppress overheating due to reaction heat.

原料液の液基準空間速度(LHSV)は、特に限定されないが、0.05〜100hr-1が好ましく、より好ましくは0.1〜50hr-1、さらに好ましくは0.5〜20hr-1である。原料液の液基準空間速度が0.05h-1未満であると、1,4−アンヒドロエリスリトールの水素化分解物の生産性が低下する場合がある。一方、原料液の液基準空間速度が100hr-1を超えると、1,4−アンヒドロエリスリトールの反応率(転化率)が低下する場合がある。なお、上記液基準空間速度は、反応器への原料液の供給速度(体積流量)の触媒充填体積に対する比[原料液の供給速度(L・hr-1)/触媒充填体積(L)]で表される。 Liquid hourly space velocity of the raw material liquid (LHSV) is not particularly limited, but is preferably 0.05~100Hr -1, more preferably 0.1~50Hr -1, even more preferably at 0.5~20Hr -1 . When the liquid standard space velocity of the raw material liquid is less than 0.05 h −1 , the productivity of 1,4-anhydroerythritol hydrocracked product may be reduced. On the other hand, when the liquid standard space velocity of the raw material liquid exceeds 100 hr −1 , the reaction rate (conversion rate) of 1,4-anhydroerythritol may decrease. The liquid reference space velocity is a ratio of the feed rate (volume flow rate) of the raw material liquid to the reactor to the catalyst filling volume [feed rate of raw material liquid (L · hr −1 ) / catalyst filling volume (L)]. expressed.

本発明の1,4−アンヒドロエリスリトールの水素化分解物の製造方法は、上記工程A以外にも、必要に応じて他の工程を含んでいてもよい。他の工程としては、例えば、原料液と水素を反応器に供給する前に、原料液を調製・精製する工程、反応器から排出(流出)された反応混合物(例えば、1,4−アンヒドロエリスリトール、水素、及び1,4−アンヒドロエリスリトールの水素化分解物等の混合物)を分離・精製する工程等が挙げられる。なお、これらの工程は、上記工程Aとは別ラインで実施してもよく、上記工程Aと一連の工程として(インラインで)実施してもよい。   The method for producing a hydrocracked product of 1,4-anhydroerythritol according to the present invention may include other steps as needed in addition to the above step A. Other steps include, for example, a step of preparing and purifying the raw material liquid before supplying the raw material liquid and hydrogen to the reactor, and a reaction mixture discharged (outflowed) from the reactor (for example, 1,4-anhydro). And a step of separating and purifying a mixture of erythritol, hydrogen, and a hydrocracked product of 1,4-anhydroerythritol). Note that these steps may be performed in a separate line from the step A, or may be performed as a series of steps with the step A (in-line).

[工程B]
本発明の1,4−アンヒドロエリスリトールの水素化分解物の製造方法は、上記工程Aの前に、1,4−アンヒドロエリスリトールを生成させる工程、特に、エリスリトールの分子内脱水反応により1,4−アンヒドロエリスリトールを生成させる工程(「工程B」と称する)をさらに含んでいてもよい。上記エリスリトールの分子内脱水反応は、周知の方法により実施することができ、特に限定されないが、例えば、酸触媒の存在下でエリスリトールを加熱することにより進行させることができる。なお、工程Bは、上記工程Aとは別ラインで実施してもよく、上記工程Aと一連の工程として実施してもよい。
[Step B]
The method for producing a hydrocracked product of 1,4-anhydroerythritol according to the present invention comprises a step of producing 1,4-anhydroerythritol, particularly by an intramolecular dehydration reaction of erythritol, before the above step A. A step of generating 4-anhydroerythritol (referred to as “step B”) may further be included. The intramolecular dehydration reaction of erythritol can be carried out by a well-known method, and is not particularly limited. For example, the erythritol can proceed by heating erythritol in the presence of an acid catalyst. In addition, the process B may be implemented on a separate line from the process A, or may be performed as a series of processes with the process A.

上記工程Bにおいて原料(出発原料)として使用されるエリスリトールは、特に限定されず、化学合成により製造されたエリスリトールであってもよいし、グルコース等の糖類から発酵技術で誘導されるエリスリトールであってもよい。中でも、環境への負荷を低減する観点からは、グルコース等の糖類から発酵技術で誘導されるエリスリトールを使用することが好ましい。また、当該工程Bにより得られた反応混合物から回収したエリスリトール(未反応のエリスリトール)を再利用することもできる。   The erythritol used as a raw material (starting raw material) in the said process B is not specifically limited, The erythritol manufactured by chemical synthesis may be sufficient, and it is an erythritol induced | guided | derived by saccharides, such as glucose, with fermentation technology, Also good. Among these, from the viewpoint of reducing the burden on the environment, it is preferable to use erythritol derived from a saccharide such as glucose by a fermentation technique. Moreover, the erythritol (unreacted erythritol) collect | recovered from the reaction mixture obtained by the said process B can also be reused.

上記工程Bにおいて使用される酸触媒としては、公知乃至慣用の酸を使用することができ、特に限定されないが、例えば、塩酸、硫酸、硝酸、リン酸、ポリリン酸、メタリン酸、縮合リン酸、臭化水素酸、過塩素酸、次亜塩素酸、亜塩素酸などの無機酸;p−トルエンスルホン酸、トリクロロ酢酸、トリフルオロ酢酸、トリフルオロメタンスルホン酸などの有機酸;陽イオン交換樹脂、ゼオライト、シリカアルミナ、ヘテロポリ酸(例えば、リンモリブデン酸など)などの固体酸などが挙げられる。中でも、生成物等からの分離及び再生処理が容易である点で、固体酸が好ましい。なお、上記酸触媒としては市販品を使用することもでき、例えば、固体酸の市販品として商品名「Amberlyst」(ダウ・ケミカル社製)、商品名「ナフィオン」(デュポン(株)製)などが例示される。なお、酸(酸触媒)は一種を単独で使用することもできるし、二種以上を組み合わせて使用することもできる。   As the acid catalyst used in the step B, known or conventional acids can be used, and are not particularly limited. For example, hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid, phosphoric acid, polyphosphoric acid, metaphosphoric acid, condensed phosphoric acid, Inorganic acids such as hydrobromic acid, perchloric acid, hypochlorous acid and chlorous acid; organic acids such as p-toluenesulfonic acid, trichloroacetic acid, trifluoroacetic acid and trifluoromethanesulfonic acid; cation exchange resin and zeolite And solid acids such as silica alumina and heteropolyacids (for example, phosphomolybdic acid). Among these, a solid acid is preferable because it can be easily separated from a product and regenerated. In addition, a commercial item can also be used as said acid catalyst, for example, a brand name "Amberlyst" (made by Dow Chemical), a brand name "Nafion" (made by DuPont Co., Ltd.), etc. as a commercial item of a solid acid. Is exemplified. In addition, an acid (acid catalyst) can also be used individually by 1 type, and can also be used in combination of 2 or more type.

上記反応(分子内脱水反応)は、溶媒の非存在下で進行させることもできるし、溶媒の存在下で進行させることもできる。上記溶媒としては、例えば、水;メタノール、エタノール、イソプロパノール、n−ブタノール等のアルコール;ジメチルスルホキシド(DMSO)、ジメチルホルムアミド(DMF)、ジメチルアセトアミド(DMAc)などの高極性の有機溶媒などが挙げられる。中でも、反応性に優れる点、及び取り扱いや廃棄が容易である点で、溶媒として水を少なくとも含有することが好ましい。なお、溶媒は一種を単独で使用することもできるし、二種以上を組み合わせて使用することもできる。   The above reaction (intramolecular dehydration reaction) can be allowed to proceed in the absence of a solvent, or can be allowed to proceed in the presence of a solvent. Examples of the solvent include water; alcohols such as methanol, ethanol, isopropanol, and n-butanol; and highly polar organic solvents such as dimethyl sulfoxide (DMSO), dimethylformamide (DMF), and dimethylacetamide (DMAc). . Among these, it is preferable to contain at least water as a solvent in terms of excellent reactivity and easy handling and disposal. In addition, a solvent can also be used individually by 1 type and can also be used in combination of 2 or more type.

上記反応(分子内脱水反応)の反応温度(加熱温度)は、特に限定されないが、40〜240℃が好ましく、より好ましくは80〜200℃、さらに好ましくは120〜180℃である。反応温度を上記範囲に制御することによって、エリスリトールの分子内脱水反応をより効率的に進行させることができる。なお、反応温度は、反応において一定(実質的に一定)となるように制御されていてもよいし、段階的又は逐次的に変化するように制御されていてもよい。   The reaction temperature (heating temperature) of the above reaction (intramolecular dehydration reaction) is not particularly limited, but is preferably 40 to 240 ° C, more preferably 80 to 200 ° C, and still more preferably 120 to 180 ° C. By controlling the reaction temperature within the above range, the intramolecular dehydration reaction of erythritol can proceed more efficiently. The reaction temperature may be controlled to be constant (substantially constant) in the reaction, or may be controlled to change stepwise or sequentially.

上記反応(分子内脱水反応)の時間(反応時間)は、特に限定されないが、1〜100時間が好ましく、より好ましくは2〜50時間、さらに好ましくは3〜30時間である。反応時間が1時間未満であると、エリスリトールの反応率(転化率)が十分に上がらない場合がある。一方、反応時間が100時間を超えると、コスト面で不利となる場合がある。   Although the time (reaction time) for the above reaction (intramolecular dehydration reaction) is not particularly limited, it is preferably 1 to 100 hours, more preferably 2 to 50 hours, still more preferably 3 to 30 hours. If the reaction time is less than 1 hour, the reaction rate (conversion rate) of erythritol may not be sufficiently increased. On the other hand, if the reaction time exceeds 100 hours, it may be disadvantageous in terms of cost.

上記反応(分子内脱水反応)は、空気雰囲気下、窒素、アルゴン等の不活性ガス雰囲気下などのいずれの雰囲気下においても実施することができる。特に、1,4−アンヒドロエリスリトールの選択率向上の観点からは、不活性ガス雰囲気下で実施することが好ましい。また、上記反応(分子内脱水反応)は、常圧下、加圧下、減圧下のいずれにおいても実施することができる。特に、エリスリトールの転化率向上の観点からは、加圧下で実施することが好ましい。例えば、水を溶媒として使用する場合には、加圧下で反応を実施することにより反応温度を100℃以上に高くできるため、エリスリトールの転化率を効率的に高めることができる。   The above reaction (intramolecular dehydration reaction) can be carried out in any atmosphere such as an air atmosphere or an inert gas atmosphere such as nitrogen or argon. In particular, from the viewpoint of improving the selectivity of 1,4-anhydroerythritol, it is preferably carried out in an inert gas atmosphere. The above reaction (intramolecular dehydration reaction) can be carried out under normal pressure, under pressure, or under reduced pressure. In particular, from the viewpoint of improving the conversion rate of erythritol, it is preferably carried out under pressure. For example, when water is used as a solvent, the reaction temperature can be raised to 100 ° C. or higher by carrying out the reaction under pressure, so that the conversion rate of erythritol can be increased efficiently.

上記反応(分子内脱水反応)は、回分形式、半回分形式、連続流通形式等の任意の形式により実施することができる。   The above reaction (intramolecular dehydration reaction) can be carried out in any format such as a batch format, a semi-batch format, and a continuous flow format.

上記工程Bにより、1,4−アンヒドロエリスリトールが生成する。このようにして得られた1,4−アンヒドロエリスリトールは、その後、上記工程Aにおける出発物質として使用されるが、工程Bにより得られた反応混合物から公知乃至慣用の方法(例えば、蒸留、吸着、イオン交換、晶析、抽出等)により単離した上で使用することもできるし、上記反応混合物から単離することなく(必要に応じて酸触媒などを取り除いた上で)使用することもできる。   By the above step B, 1,4-anhydroerythritol is produced. The 1,4-anhydroerythritol thus obtained is then used as a starting material in the above step A, but is known or commonly used from the reaction mixture obtained in the step B (for example, distillation, adsorption, etc.). , Ion exchange, crystallization, extraction, etc.) can be used after being isolated, or can be used without being isolated from the above reaction mixture (after removing the acid catalyst, if necessary). it can.

以下、実施例により本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention more concretely, this invention is not limited by these Examples.

実施例1
[触媒の調製]
二酸化ケイ素(SiO2)(商品名「G−6」、富士シリシア化学(株)製、比表面積:535m2/g)を触媒の担体として使用した。上記担体に、イリジウム(Ir)濃度が4.47重量%となるように調製した塩化イリジウム酸(H2IrCl6)水溶液を滴下して、上記担体全体を湿潤させた後、該担体を110℃で3時間乾燥させた。そして、このような塩化イリジウム酸水溶液の滴下と乾燥を繰り返して、イリジウムがSiO2に対して4重量%となるように担持させた。
次に、上記担体(イリジウムを担持させた担体)に、レニウム(Re)濃度が3重量%となるように調製した過レニウム酸アンモニウム(NH4ReO4)水溶液の滴下と乾燥を、先の塩化イリジウム酸水溶液の滴下と乾燥と同様に繰り返して、イリジウムとレニウムのモル比が1/1となるようにレニウムを担持させた。その後、乾燥後の担体を、空気雰囲気下(大気中)、500℃、3時間の条件で焼成して、触媒を調製した。
Example 1
[Preparation of catalyst]
Silicon dioxide (SiO 2 ) (trade name “G-6”, manufactured by Fuji Silysia Chemical Ltd., specific surface area: 535 m 2 / g) was used as a catalyst support. To the carrier, an aqueous solution of chloroiridate (H 2 IrCl 6 ) prepared so that the iridium (Ir) concentration is 4.47% by weight is added dropwise to wet the entire carrier, and then the carrier is cooled to 110 ° C. And dried for 3 hours. Then, the dropping and drying of the chloroiridium acid aqueous solution were repeated and the iridium was supported so as to be 4% by weight with respect to SiO 2 .
Next, an aqueous solution of ammonium perrhenate (NH 4 ReO 4 ) prepared so as to have a rhenium (Re) concentration of 3% by weight on the above carrier (a carrier on which iridium is supported) is dropped and dried. Rhenium was supported so that the molar ratio of iridium and rhenium was 1/1 by repeating the dropping and drying of the iridium acid aqueous solution. Thereafter, the dried support was calcined under an air atmosphere (in the air) at 500 ° C. for 3 hours to prepare a catalyst.

[エリスリトールの1,4−アンヒドロエリスリトールへの変換:工程B]
オートクレーブ中にエリスリトール1g、水4g、及び触媒として商品名「Amberlyst70」0.15gを加え、アルゴン圧5MPa、160℃、24時間の条件で反応させたところ、1,4−アンヒドロエリスリトール(3,4−ジヒドロキシオキソラン)を得た。エリスリトールの転化率は98.6%であり、1,4−アンヒドロエリスリトールの選択率は97.2%であった。
[Conversion of erythritol to 1,4-anhydroerythritol: Step B]
In an autoclave, 1 g of erythritol, 4 g of water, and 0.15 g of a trade name “Amberlyst 70” as a catalyst were added and reacted under the conditions of an argon pressure of 5 MPa and 160 ° C. for 24 hours. 1,4-anhydroerythritol (3, 4-dihydroxyoxolane) was obtained. The conversion of erythritol was 98.6%, and the selectivity for 1,4-anhydroerythritol was 97.2%.

[1,4−アンヒドロエリスリトールの水素化分解反応:工程A]
ガラス製内缶を備えたSUS316製190mLオートクレーブと、テフロン(登録商標)でコーティングされたマグネチックスターラーチップとで構成された反応器、及び、マグネチックスターラーと電気炉からなる加熱・攪拌装置を用いた。
上記反応器に上記で調製した触媒300mg及び水4gを入れ、1MPaの水素を張り込んだ後に常圧まで排気する水素置換作業を三回繰り返した後、加熱して缶内が200℃となった時に、全圧が8MPaとなるように水素を張り込み、200℃で1時間加熱して触媒を還元した。
還元後、オートクレーブを冷却、開圧し、上記で得た1,4−アンヒドロエリスリトール1g、及び1%硫酸300mgを加え、再度1MPaの水素による置換作業を三回繰り返した。その後、加熱して缶内が100℃となった時点で、全圧が8MPaとなるように水素を張り込み、100℃で4時間加熱して反応を行った(反応圧力:8MPa、攪拌回転数:250rpm)。
反応終了後、オートクレーブを室温まで冷却後、開圧し、排気ガス及び反応液をガスクロマトグラフィーにて分析した。その結果、1,4−アンヒドロエリスリトールの転化率は31.2%;1,2,3−ブタントリオールの選択率は39.2%;1,3−ブタンジオールの選択率は31.1%、2,3−ブタンジオールの選択率は0.7%;1−ブタノールの選択率は7.4%、2−ブタノールの選択率は17.9%であった。なお、1,4−ブタンジオール、1,2−ブタンジオール、及び1,2,4−ブタントリオールの生成は認められなかった。このように、実施例1では、ブタンジオールとして1,3−ブタンジオールが選択的に生成し、ブタントリオールとして1,2,3−ブタントリオールが選択的に生成した。
[1,4-Anhydroerythritol hydrocracking reaction: Step A]
A reactor composed of a 190 mL autoclave made of SUS316 equipped with a glass inner can and a magnetic stirrer chip coated with Teflon (registered trademark), and a heating / stirring device comprising a magnetic stirrer and an electric furnace are used. It was.
The reactor was charged with 300 mg of the catalyst prepared above and 4 g of water, and after hydrogen replacement work of evacuating to normal pressure after filling with 1 MPa of hydrogen was repeated three times, the inside of the can was heated to 200 ° C. Occasionally, hydrogen was added so that the total pressure was 8 MPa, and the catalyst was reduced by heating at 200 ° C. for 1 hour.
After the reduction, the autoclave was cooled and opened, 1 g of 1,4-anhydroerythritol obtained above and 300 mg of 1% sulfuric acid were added, and the replacement operation with 1 MPa of hydrogen was repeated three times. Then, when heated and the inside of the can reached 100 ° C., hydrogen was charged so that the total pressure became 8 MPa, and the reaction was performed by heating at 100 ° C. for 4 hours (reaction pressure: 8 MPa, stirring rotation speed: 250 rpm).
After completion of the reaction, the autoclave was cooled to room temperature and then opened, and the exhaust gas and the reaction solution were analyzed by gas chromatography. As a result, the conversion of 1,4-anhydroerythritol was 31.2%; the selectivity of 1,2,3-butanetriol was 39.2%; the selectivity of 1,3-butanediol was 31.1%. The selectivity for 2,3-butanediol was 0.7%; the selectivity for 1-butanol was 7.4% and the selectivity for 2-butanol was 17.9%. The production of 1,4-butanediol, 1,2-butanediol, and 1,2,4-butanetriol was not observed. Thus, in Example 1, 1,3-butanediol was selectively produced as butanediol and 1,2,3-butanetriol was selectively produced as butanetriol.

比較例1
1,4−アンヒドロエリスリトールの代わりにエリスリトールを使用したこと以外は、上記「1,4−アンヒドロエリスリトールの水素化分解反応」と同様の手順で、エリスリトールの水素化分解反応を実施した。
反応終了後、生成物の分析を行った結果、エリスリトールの転化率は26.4%;1,2,4−ブタントリオールの選択率は36.8%、1,2,3−ブタントリオールの選択率は20.8%;1,4−ブタンジオールの選択率は20.1%、1,3−ブタンジオールの選択率は7.5%、1,2−ブタンジオールの選択率は3.2%、2,3−ブタンジオールの選択率は0.4%;1−ブタノールの選択率は6.7%、2−ブタノールの選択率は4.2%であった。このように、比較例1では、ジオールとして1,4−ブタンジオール、1,3−ブタンジオール、及び1,2−ブタンジオールがそれぞれ相当量生成し、トリオールとして1,2,4−ブタントリオール及び1,2,3−ブタントリオールがそれぞれ相当量生成した。
Comparative Example 1
The erythritol hydrocracking reaction was carried out in the same procedure as the above "1,4-anhydroerythritol hydrocracking reaction" except that erythritol was used instead of 1,4-anhydroerythritol.
As a result of analyzing the product after completion of the reaction, the conversion of erythritol was 26.4%; the selectivity of 1,2,4-butanetriol was 36.8%, and the selection of 1,2,3-butanetriol The selectivity is 20.8%; the selectivity for 1,4-butanediol is 20.1%, the selectivity for 1,3-butanediol is 7.5%, and the selectivity for 1,2-butanediol is 3.2. %, 2,3-butanediol selectivity was 0.4%; 1-butanol selectivity was 6.7% and 2-butanol selectivity was 4.2%. Thus, in Comparative Example 1, a considerable amount of 1,4-butanediol, 1,3-butanediol, and 1,2-butanediol were produced as diols, respectively, and 1,2,4-butanetriol and triol were A considerable amount of 1,2,3-butanetriol was produced.

なお、上述の1,4−アンヒドロエリスリトール(又はエリスリトール)の転化率(%)は、反応混合物(原料及び生成物を含む組成物)中の1,4−アンヒドロエリスリトール(又はエリスリトール)の量を測定し、1,4−アンヒドロエリスリトール(又はエリスリトール)の仕込み量からの減少量を算出し、上記仕込み量に対する上記減少量の割合[100×(減少量)/(仕込み量)]として求めた。
また、各生成物(1,2,3−ブタントリオール、1,2,4−ブタントリオール、1,4−ブタンジオール、1,3−ブタンジオール、1,2−ブタンジオール、2,3−ブタンジオール、1−ブタノール、及び2−ブタノール)の選択率(%)は、上記1,4−アンヒドロエリスリトールの減少量に対する各生成物の量(生成量)の割合[100×(各生成物の生成量)/(1,4−アンヒドロエリスリトールの減少量)](モル基準)として求めた。
なお、各成分(原料及び生成物)の量は、ガスクロマトグラフィー(ガスクロマトグラフ装置:商品名「GC−2010」、(株)島津製作所製)を使用し、下記条件で測定した。
測定条件
カラム:FFAP(QUADREX製)
検出器:FID
The conversion rate (%) of 1,4-anhydroerythritol (or erythritol) described above is the amount of 1,4-anhydroerythritol (or erythritol) in the reaction mixture (composition containing raw materials and products). The amount of decrease from the charged amount of 1,4-anhydroerythritol (or erythritol) is calculated and calculated as the ratio of the decreased amount to the charged amount [100 × (reduced amount) / (charged amount)]. It was.
In addition, each product (1,2,3-butanetriol, 1,2,4-butanetriol, 1,4-butanediol, 1,3-butanediol, 1,2-butanediol, 2,3-butane The selectivity (%) of diol, 1-butanol, and 2-butanol) is the ratio of the amount of each product (production amount) to the reduction amount of 1,4-anhydroerythritol [100 × (of each product Production amount) / (Reduction amount of 1,4-anhydroerythritol)] (molar basis).
The amount of each component (raw material and product) was measured under the following conditions using gas chromatography (gas chromatograph apparatus: trade name “GC-2010”, manufactured by Shimadzu Corporation).
Measurement conditions Column: FFAP (manufactured by QUADREX)
Detector: FID

1:トリクルベッド反応器
2:原料液供給ライン
3:水素供給ライン
4:反応混合物取り出しライン
5:高圧気液分離器
6:水素リサイクルライン
1: Trickle bed reactor 2: Raw material supply line 3: Hydrogen supply line 4: Reaction mixture take-out line 5: High-pressure gas-liquid separator 6: Hydrogen recycle line

Claims (8)

担体と、該担体に担持されたイリジウムと、レニウムとを含む触媒の存在下、1,4−アンヒドロエリスリトールと水素との反応により1,4−アンヒドロエリスリトールの水素化分解物を生成させる工程Aを含むことを特徴とする1,4−アンヒドロエリスリトールの水素化分解物の製造方法。 A step of producing a hydrocracked product of 1,4-anhydroerythritol by reaction of 1,4-anhydroerythritol and hydrogen in the presence of a support, a catalyst containing iridium supported on the support , and rhenium. A process for producing a hydrocracked product of 1,4-anhydroerythritol, comprising A. 前記レニウムが担体に担持されている請求項に記載の1,4−アンヒドロエリスリトールの水素化分解物の製造方法。 Method for producing 1,4-anhydroerythromycin erythritol hydrogenolysis product of claim 1, wherein the rhenium is supported on a carrier. 前記触媒が、イリジウムとレニウムを50/1〜1/6[イリジウム/レニウム(モル比)]の割合で含有する請求項1又は2に記載の1,4−アンヒドロエリスリトールの水素化分解物の製造方法。 The hydrocracked product of 1,4-anhydroerythritol according to claim 1 or 2 , wherein the catalyst contains iridium and rhenium in a ratio of 50/1 to 1/6 [iridium / rhenium (molar ratio)]. Production method. イリジウムを担持する担体が無機酸化物である請求項1〜のいずれか一項に記載の1,4−アンヒドロエリスリトールの水素化分解物の製造方法。 The process according to claim 1 1,4-anhydroerythromycin erythritol hydrogenolysis product according to any one of 3 carrier carrying the iridium beam is an inorganic oxide. レニウムを担持する担体が無機酸化物である請求項のいずれか一項に記載の1,4−アンヒドロエリスリトールの水素化分解物の製造方法。 The process according to claim 2 ~ 1,4-anhydroerythromycin erythritol hydrogenolysis product according to any one of 4 carriers carrying the rhenium is an inorganic oxide. 無機酸化物が、シリカ、チタニア、ジルコニア、アルミナ、マグネシア、及びゼオライトからなる群より選択される少なくとも一種の化合物である請求項又はに記載の1,4−アンヒドロエリスリトールの水素化分解物の製造方法。 The hydrocracked product of 1,4-anhydroerythritol according to claim 4 or 5 , wherein the inorganic oxide is at least one compound selected from the group consisting of silica, titania, zirconia, alumina, magnesia, and zeolite. Manufacturing method. 前記工程Aにおける1,4−アンヒドロエリスリトールと水素との反応を、酸の共存下で進行させる請求項1〜のいずれか一項に記載の1,4−アンヒドロエリスリトールの水素化分解物の製造方法。 The hydrocracked product of 1,4-anhydroerythritol according to any one of claims 1 to 6 , wherein the reaction between 1,4-anhydroerythritol and hydrogen in the step A proceeds in the presence of an acid. Manufacturing method. 前記工程Aの前に、エリスリトールの分子内脱水反応により1,4−アンヒドロエリスリトールを生成させる工程Bをさらに含む請求項1〜のいずれか一項に記載の1,4−アンヒドロエリスリトールの水素化分解物の製造方法。 The step of 1,4-anhydroerythritol according to any one of claims 1 to 7 , further comprising a step B of generating 1,4-anhydroerythritol by intramolecular dehydration reaction of erythritol before the step A. A method for producing a hydrocracked product.
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