JP5856841B2 - Method for producing Gerve alcohol - Google Patents

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Description

本発明は、ゲルベアルコールの製造方法に関する。   The present invention relates to a method for producing Gerve alcohol.

塩基触媒存在下においてアルコールを脱水縮合させると、2分子の原料アルコールから1分子のβ−分岐アルコールが得られる。この反応はゲルベ反応と呼ばれており、ゲルベ反応により得られたβ−分岐アルコールはゲルベアルコールと称される。
原料アルコールとして第一級アルコールを用いた場合を例にとると、ゲルベ反応の反応機構は、以下の(1)〜(4)の素反応からなると推測されている。
(1)アルコールの脱水素化によるアルデヒドの生成
(2)アルデヒドのアルドール縮合によるα,β−不飽和アルデヒドの生成
(3)α,β−不飽和アルデヒドの還元によるアリルアルコールの生成
(4)アリルアルコールの還元によるゲルベアルコールの生成
従来のゲルベアルコールの製造方法においては、塩基触媒存在下、高温で反応を行うために、上記(1)のアルコールの脱水素化によって生成したアルデヒドが塩基触媒と反応するという副反応が起こり、これにより脂肪酸塩(以下、脂肪酸塩を「石鹸」と称する場合がある。)が副生する。該副反応が起こると、触媒が消費されることによりゲルベ反応の速度が低下し、更に石鹸の副生により、濾過等の精製プロセスにおける負荷が増大する等の問題となる。
When alcohol is dehydrated and condensed in the presence of a base catalyst, one molecule of β-branched alcohol is obtained from two molecules of raw alcohol. This reaction is called a Gerber reaction, and β-branched alcohol obtained by the Gerber reaction is called Gerber alcohol.
Taking the case of using a primary alcohol as the raw material alcohol as an example, it is estimated that the reaction mechanism of the Gerbe reaction consists of the following elementary reactions (1) to (4).
(1) Formation of aldehyde by dehydrogenation of alcohol (2) Formation of α, β-unsaturated aldehyde by aldol condensation of aldehyde (3) Generation of allyl alcohol by reduction of α, β-unsaturated aldehyde (4) Allyl Formation of Gerve Alcohol by Reduction of Alcohol In the conventional method for producing Gerve alcohol, in order to perform the reaction at a high temperature in the presence of a base catalyst, the aldehyde generated by the dehydrogenation of the alcohol of (1) above reacts with the base catalyst As a result, a fatty acid salt (hereinafter, the fatty acid salt may be referred to as “soap”) is produced as a by-product. When the side reaction occurs, the rate of the Gelbe reaction decreases due to consumption of the catalyst, and further, the load in the purification process such as filtration increases due to the by-product of soap.

ゲルベ反応における反応速度の向上、石鹸副生の抑制を目的として、触媒として塩基触媒及び亜鉛化合物を用いた例が数多く報告されている。例えば、特許文献1には、塩基触媒として水酸化カリウム、亜鉛化合物として亜鉛のカルボン酸塩やβ−ジケトンの亜鉛錯体等の有機亜鉛化合物を用いたアルコールの製造方法が開示されている。また、特許文献2には、塩基触媒として水酸化カリウム、亜鉛化合物として酸化亜鉛を用いたゲルベアルコールの製造方法が開示されている。
しかしながら、特許文献1及び2に記載の方法では、いずれも反応速度は向上するものの、石鹸の副生を十分に抑制することができない。また、特許文献1に記載の方法では、亜鉛のカルボン酸塩やβ−ジケトンの亜鉛錯体をゲルベアルコールから分離することが困難である。
更に、特許文献3には、アルカリ性物質、脱水素化触媒、及びSiO2を主成分とする酸化物を添加して反応させるゲルベアルコールの製造方法が開示されている。この製造方法によれば石鹸の副生は抑制されるが、比較的高価な触媒を必須とするため、より安価な方法の開発が望まれる。
Many examples using a base catalyst and a zinc compound as a catalyst have been reported for the purpose of improving the reaction rate in the Guerbe reaction and suppressing the by-product of soap. For example, Patent Document 1 discloses a method for producing an alcohol using an organic zinc compound such as potassium hydroxide as a base catalyst and zinc carboxylate or a zinc complex of β-diketone as a zinc compound. Patent Document 2 discloses a method for producing Gerve alcohol using potassium hydroxide as a base catalyst and zinc oxide as a zinc compound.
However, in the methods described in Patent Documents 1 and 2, the reaction rate is improved, but soap by-products cannot be sufficiently suppressed. In the method described in Patent Document 1, it is difficult to separate a zinc carboxylate or a β-diketone zinc complex from Gerve alcohol.
Furthermore, Patent Document 3 discloses a method for producing gerbe alcohol in which an alkaline substance, a dehydrogenation catalyst, and an oxide mainly composed of SiO 2 are added and reacted. According to this production method, by-product of soap is suppressed, but since a relatively expensive catalyst is essential, development of a cheaper method is desired.

特開昭49−10008号公報Japanese Patent Laid-Open No. 49-10008 米国特許第5,777,183号US Pat. No. 5,777,183 特開平9−227424号公報JP-A-9-227424

本発明は、石鹸の副生が少なく、脂肪族アルコールからゲルベアルコールを高収率で製造できる、より安価な製造方法を提供することを課題とする。   An object of the present invention is to provide a cheaper production method that can produce gelve alcohol in high yield from an aliphatic alcohol with little soap by-product.

本発明者らは、脂肪族アルコールを、塩基触媒及び特定の共触媒の存在下で反応させることにより、上記課題が解決されることを見出した。
すなわち本発明は、第一級及び/又は第二級の脂肪族アルコールを、アルカリ金属又はアルカリ土類金属を含有する塩基触媒(A)、及び亜鉛元素を含有する共触媒(B)の存在下で反応させるゲルベアルコールの製造方法であって、該共触媒(B)が、下記(b−1)及び/又は(b−2)である、ゲルベアルコールの製造方法を提供するものである。
(b−1)亜鉛化合物、ならびにアルミニウム及び周期表(長周期型)第4、8、10族に属する金属元素から選ばれる1種の金属元素を含有する固体金属酸化物
(b−2)亜鉛元素と、アルミニウム及び周期表(長周期型)第4、8、10族に属する金属元素から選ばれる1種以上の金属元素とを含有する固体複合金属酸化物
The present inventors have found that the above problem can be solved by reacting an aliphatic alcohol in the presence of a base catalyst and a specific cocatalyst.
That is, the present invention provides a primary and / or secondary aliphatic alcohol in the presence of a base catalyst (A) containing an alkali metal or an alkaline earth metal and a cocatalyst (B) containing a zinc element. A method for producing Gerve alcohol, wherein the cocatalyst (B) is the following (b-1) and / or (b-2).
(B-1) Zinc compound, and solid metal oxide containing one kind of metal element selected from aluminum and metal elements belonging to Group 4, 8, and 10 of the periodic table (long period type) (b-2) Zinc Solid composite metal oxide containing an element, and one or more metal elements selected from aluminum and metal elements belonging to Groups 4, 8, and 10 of the periodic table (long-period type)

本発明によれば、塩基触媒、及び亜鉛を含有する特定の共触媒を用いることにより、ゲルベ反応における石鹸の副生を抑制し、安価にかつ高収率でゲルベアルコールを製造することができる。   According to the present invention, by using a base catalyst and a specific cocatalyst containing zinc, it is possible to suppress the by-product of soap in the Gerbe reaction, and to produce Gerve alcohol at a low cost and in a high yield.

比較例3における、アルコール転化率と石鹸副生率の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship of the alcohol conversion rate and soap byproduct rate in the comparative example 3.

本発明のゲルベアルコールの製造方法は、第一級及び/又は第二級の脂肪族アルコールを、アルカリ金属又はアルカリ土類金属を含有する塩基触媒(A)、及び亜鉛元素を含有する共触媒(B)の存在下で反応させるゲルベアルコールの製造方法であって、該共触媒(B)が、下記(b−1)及び/又は(b−2)であることを特徴とする。
(b−1)亜鉛化合物、ならびにアルミニウム及び周期表(長周期型)第4、8、10族に属する金属元素から選ばれる1種の金属元素を含有する固体金属酸化物
(b−2)亜鉛元素と、アルミニウム及び周期表(長周期型)第4、8、10族に属する金属元素から選ばれる1種以上の金属元素とを含有する固体複合金属酸化物
The method for producing Gerve alcohol according to the present invention comprises a primary and / or secondary aliphatic alcohol, a base catalyst (A) containing an alkali metal or an alkaline earth metal, and a cocatalyst containing zinc element ( A method for producing Gerve alcohol to be reacted in the presence of B), wherein the cocatalyst (B) is the following (b-1) and / or (b-2).
(B-1) Zinc compound, and solid metal oxide containing one kind of metal element selected from aluminum and metal elements belonging to Group 4, 8, and 10 of the periodic table (long period type) (b-2) Zinc Solid composite metal oxide containing an element, and one or more metal elements selected from aluminum and metal elements belonging to Groups 4, 8, and 10 of the periodic table (long-period type)

[第一級及び/又は第二級の脂肪族アルコール]
本発明において原料として用いられる脂肪族アルコールとしては、第一級及び/又は第二級の脂肪族アルコール(以下、単に「原料アルコール」ともいう。)が挙げられるが、反応性の観点から、第一級脂肪族アルコールであることが好ましい。これらの中でも、炭素数4〜22、更には炭素数8〜18の第一級脂肪族アルコールを用いた場合には、該アルコールから副生する石鹸成分による精製負荷が増大するため、本発明の課題の一つである石鹸副生の抑制効果が顕著に発揮される。
第一級脂肪族アルコールの具体例としては、1−ブタノール、1−ペンタノール、1−ヘキサノール、1−ヘプタノール、1−オクタノール、1−ノナノール、1−デカノール、1−ウンデカノール、1−ドデカノール、1−テトラデカノール、1−ヘキサデカノール、1−オクタデカノール、1−エイコサノール、1−ドコサノール等の飽和直鎖アルコール;シクロヘキサンメタノール、シクロヘキシルエチルアルコール等の飽和脂環式アルコール;オレイルアルコール、シトロネロール等の不飽和アルコール等が挙げられる。
第二級脂肪族アルコールの具体例としては、2−ブタノール、2−ペンタノール、2−ヘキサノール、2−ヘプタノール、2−オクタノール、2−ノナノール、2−デカノール、2−ウンデカノール、2−ドデカノール、2−トリデカノール、2−テトラデカノール、2−ペンタデカノール、2−ヘキサデカノール、2−ヘプタデカノール、2−オクタデカノール、2−ノナデカノール、2−エイコサノール、2−ドコサノール等の飽和直鎖アルコール等が挙げられる。
これらの原料アルコールは、1種単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
[Primary and / or secondary aliphatic alcohol]
Examples of the aliphatic alcohol used as a raw material in the present invention include primary and / or secondary aliphatic alcohols (hereinafter, also simply referred to as “raw alcohol”). A primary aliphatic alcohol is preferred. Among these, when a primary aliphatic alcohol having 4 to 22 carbon atoms, and further 8 to 18 carbon atoms is used, a purification load due to a soap component by-produced from the alcohol is increased. The effect of suppressing soap by-product, which is one of the problems, is remarkably exhibited.
Specific examples of the primary aliphatic alcohol include 1-butanol, 1-pentanol, 1-hexanol, 1-heptanol, 1-octanol, 1-nonanol, 1-decanol, 1-undecanol, 1-dodecanol, 1 -Saturated linear alcohols such as tetradecanol, 1-hexadecanol, 1-octadecanol, 1-eicosanol, 1-docosanol; saturated alicyclic alcohols such as cyclohexanemethanol, cyclohexylethyl alcohol; oleyl alcohol, citronellol, etc. Of unsaturated alcohol.
Specific examples of the secondary aliphatic alcohol include 2-butanol, 2-pentanol, 2-hexanol, 2-heptanol, 2-octanol, 2-nonanol, 2-decanol, 2-undecanol, 2-dodecanol, 2 -Saturated linear alcohols such as tridecanol, 2-tetradecanol, 2-pentadecanol, 2-hexadecanol, 2-heptadecanol, 2-octadecanol, 2-nonadecanol, 2-eicosanol, 2-docosanol Etc.
These raw material alcohols can be used singly or in combination of two or more.

[アルカリ金属又はアルカリ土類金属を含有する塩基触媒(A)]
本発明に用いられるアルカリ金属又はアルカリ土類金属を含有する塩基触媒(A)(以下、単に「塩基触媒」ともいう。)としては、アルカリ金属又はアルカリ土類金属ならびにそれらの水素化物、水酸化物、炭酸塩、炭酸水素塩及びアルコキシドなどが挙げられる。
アルカリ金属又はアルカリ土類金属の水素化物、水酸化物、炭酸塩、炭酸水素塩の具体例としては、LiOH、NaOH、KOH、RbOH、CsOH等のアルカリ金属水酸化物、Li2CO3、Na2CO3、K2CO3、Rb2CO3、Cs2CO3等のアルカリ金属炭酸塩、LiHCO3、NaHCO3、KHCO3、RbHCO3、CsHCO3等のアルカリ金属炭酸水素塩、Mg(OH)2、Ca(OH)2等のアルカリ土類金属水酸化物等が挙げられる。以上の塩基触媒は、ペレット等の固体のまま用いてもよく、水溶液として用いてもよい。
アルカリ金属又はアルカリ土類金属のアルコキシドの具体例としては、ナトリウムメトキシド、ナトリウムエトキシド、ナトリウムt−ブトキシド、カリウムメトキシド、カリウムエトキシド、カリウムt−ブトキシド等が挙げられる。
上記の塩基触媒のうち、反応速度の観点から、強塩基であるLiOH、NaOH、KOH、RbOH、CsOH等のアルカリ金属水酸化物が好ましく、KOH、RbOH、CsOHがより好ましい。
塩基触媒(A)は、1種単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
塩基触媒(A)の使用量は、主反応であるゲルベ反応を加速し、かつ副反応である石鹸の副生反応(アルコールの脱水素化によって生成したアルデヒドと塩基触媒との反応)を抑制するという観点から、原料アルコールに対して0.01〜15モル%が好ましく、0.3〜10モル%がより好ましく、0.5〜5モル%が更に好ましく、1〜5モル%がより更に好ましい。
[Base catalyst containing alkali metal or alkaline earth metal (A)]
Examples of the base catalyst (A) containing alkali metal or alkaline earth metal used in the present invention (hereinafter also simply referred to as “base catalyst”) include alkali metals or alkaline earth metals, hydrides thereof, and hydroxides. Products, carbonates, bicarbonates and alkoxides.
Specific examples of alkali metal or alkaline earth metal hydrides, hydroxides, carbonates, bicarbonates include alkali metal hydroxides such as LiOH, NaOH, KOH, RbOH, CsOH, Li 2 CO 3 , Na Alkali metal carbonates such as 2 CO 3 , K 2 CO 3 , Rb 2 CO 3 , and Cs 2 CO 3 , Alkali metal bicarbonates such as LiHCO 3 , NaHCO 3 , KHCO 3 , RbHCO 3 , and CsHCO 3 , Mg (OH ) 2 and alkaline earth metal hydroxides such as Ca (OH) 2 . The above base catalyst may be used as a solid such as pellets or as an aqueous solution.
Specific examples of the alkali metal or alkaline earth metal alkoxide include sodium methoxide, sodium ethoxide, sodium t-butoxide, potassium methoxide, potassium ethoxide, potassium t-butoxide and the like.
Among the above basic catalysts, from the viewpoint of reaction rate, alkali metal hydroxides such as LiOH, NaOH, KOH, RbOH and CsOH, which are strong bases, are preferred, and KOH, RbOH and CsOH are more preferred.
A base catalyst (A) can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.
The amount of the base catalyst (A) used accelerates the Gerve reaction, which is the main reaction, and suppresses the side reaction of soap, which is a side reaction (reaction between the aldehyde generated by the dehydrogenation of alcohol and the base catalyst). From the viewpoint, 0.01 to 15 mol% is preferable with respect to the raw material alcohol, 0.3 to 10 mol% is more preferable, 0.5 to 5 mol% is further preferable, and 1 to 5 mol% is still more preferable. .

[亜鉛元素を含有する共触媒(B)]
本発明のゲルベアルコールの製造方法では、塩基触媒(A)の他に、特定の亜鉛元素を含有する共触媒(B)(以下、単に「共触媒」ともいう。)を用いる。該共触媒(B)を用いることで、石鹸の副生を抑制し、かつゲルベアルコールを高収率で得ることができる。
[Cocatalyst containing elemental zinc (B)]
In the method for producing Gerve alcohol of the present invention, in addition to the base catalyst (A), a cocatalyst (B) containing a specific zinc element (hereinafter also simply referred to as “cocatalyst”) is used. By using the cocatalyst (B), it is possible to suppress the by-product of soap and to obtain Gerve alcohol in a high yield.

本発明に用いられる共触媒(B)は、下記(b−1)及び/又は(b−2)であることを特徴とする。
(b−1)亜鉛化合物、ならびにアルミニウム及び周期表(長周期型)第4、8、10族に属する金属元素から選ばれる1種の金属元素を含有する固体金属酸化物
(b−2)亜鉛元素と、アルミニウム及び周期表(長周期型)第4、8、10族に属する金属元素から選ばれる1種以上の金属元素とを含有する固体複合金属酸化物
以下、(b−1)、(b−2)各々について説明する。なお、以下の記載において、「周期表(長周期型)第4、8、10族に属する金属元素」を単に「第4、8、10族に属する金属元素」ともいう。
The cocatalyst (B) used in the present invention is the following (b-1) and / or (b-2).
(B-1) Zinc compound, and solid metal oxide containing one kind of metal element selected from aluminum and metal elements belonging to Group 4, 8, and 10 of the periodic table (long period type) (b-2) Zinc A solid composite metal oxide containing an element and one or more metal elements selected from aluminum and a metal element belonging to Group 4, 8, and 10 of the periodic table (long-period type), (b-1), ( b-2) Each will be described. In the following description, “a metal element belonging to Group 4, 8, 10” of the periodic table (long period type) is also simply referred to as “metal element belonging to Groups 4, 8, 10”.

<(b−1)亜鉛化合物、ならびにアルミニウム及び周期表(長周期型)第4、8、10族に属する金属元素から選ばれる1種の金属元素を含有する固体金属酸化物>
本発明において用いられる(b−1)成分は、亜鉛化合物、ならびにアルミニウム及び第4、8、10族に属する金属元素から選ばれる1種の金属元素を含有する固体金属酸化物(以下、単に「固体金属酸化物」ともいう。)を組み合わせた共触媒である。なお、ここでいう「固体」とは、後述するゲルベ反応の反応系に不溶であるか、又は溶解度が低く、完全に均一に溶解することのないものをいう。
<(B-1) Zinc Compound, and Solid Metal Oxide Containing One Type of Metal Element Selected from Aluminum and Periodic Table (Long Period Type) Metal Elements belonging to Groups 4, 8, and 10>
The component (b-1) used in the present invention is a solid metal oxide containing a zinc compound and one metal element selected from aluminum and a metal element belonging to Groups 4, 8, and 10 (hereinafter simply referred to as “ Co-catalyst combined with “solid metal oxide”. The term “solid” as used herein refers to a substance that is insoluble in the reaction system of the Gerbe reaction described later or that has low solubility and does not dissolve completely uniformly.

(亜鉛化合物)
本発明において(b−1)成分に用いられる亜鉛化合物としては、酸化亜鉛、塩化亜鉛、酢酸亜鉛、亜鉛アセチルアセトナート等が挙げられ、反応速度の向上と石鹸副生の抑制の観点から、酸化亜鉛を用いることが好ましい。亜鉛化合物は市販品をそのまま用いてもよいし、洗浄・乾燥等の通常の精製を行ってから用いてもよい。また、該亜鉛化合物は固体状態のまま用いてもよいし、原料アルコール、あるいは少量の水や溶媒に溶解又は分散させたものを用いてもよい。
上記亜鉛化合物は、1種単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
(Zinc compound)
Examples of the zinc compound used in the component (b-1) in the present invention include zinc oxide, zinc chloride, zinc acetate, zinc acetylacetonate and the like. From the viewpoint of improving the reaction rate and suppressing soap by-product, oxidation It is preferable to use zinc. As the zinc compound, a commercially available product may be used as it is, or it may be used after usual purification such as washing and drying. Further, the zinc compound may be used in a solid state, or may be a raw material alcohol, or one dissolved or dispersed in a small amount of water or a solvent.
The said zinc compound can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.

(アルミニウム及び第4、8、10族に属する金属元素から選ばれる1種の金属元素を含有する固体金属酸化物)
本発明において(b−1)成分に用いられる固体金属酸化物は、アルミニウム及び第4、8、10族に属する金属元素から選ばれる1種の金属元素を含有するものである。石鹸副生を抑制する観点から、上記金属元素は、アルミニウム、チタン、鉄及びニッケルから選ばれることが好ましく、アルミニウムであることがより好ましい。
なお、ここでいう「固体金属酸化物」には、後述の(b−2)成分として規定する固体複合金属酸化物を含まないものとする。
アルミニウムを含有する固体金属酸化物としては、α−アルミナ、γ−アルミナ等のアルミナが挙げられ、反応速度の向上及び石鹸副生の抑制に優れることから、α−アルミナ及びγ−アルミナが好ましく、γ−アルミナがより好ましい。
固体金属酸化物は市販品をそのまま用いてもよいし、洗浄・乾燥等の通常の精製を行ってから用いてもよい。また、該固体金属酸化物は固体状態のまま用いてもよいし、原料アルコール、あるいは少量の水や溶媒に溶解又は分散させたものを用いてもよい。
上記固体金属酸化物は、1種単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
(Solid metal oxide containing one metal element selected from aluminum and metal elements belonging to Groups 4, 8, and 10)
In the present invention, the solid metal oxide used as the component (b-1) contains one metal element selected from aluminum and metal elements belonging to Groups 4, 8, and 10. From the viewpoint of suppressing soap by-product, the metal element is preferably selected from aluminum, titanium, iron and nickel, and more preferably aluminum.
The “solid metal oxide” here does not include a solid composite metal oxide defined as the component (b-2) described later.
Examples of the solid metal oxide containing aluminum include alumina such as α-alumina and γ-alumina, and α-alumina and γ-alumina are preferable because of excellent reaction rate improvement and suppression of soap by-product, γ-alumina is more preferred.
As the solid metal oxide, a commercially available product may be used as it is, or it may be used after usual purification such as washing and drying. Further, the solid metal oxide may be used in a solid state, or may be a raw material alcohol, or one dissolved or dispersed in a small amount of water or a solvent.
The said solid metal oxide can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.

亜鉛化合物と固体金属酸化物とのモル比(亜鉛化合物/固体金属酸化物)は、石鹸副生の抑制の観点から、10/90〜90/10であることが好ましく、50/50〜85/15であることがより好ましく、60/40〜80/20であることが更に好ましい。
また、後述するゲルベ反応において、亜鉛化合物と固体金属酸化物を添加する順序には特に制限はなく、混合して同時に添加してもよいし、個別に添加してもよい。
The molar ratio of zinc compound to solid metal oxide (zinc compound / solid metal oxide) is preferably 10/90 to 90/10 from the viewpoint of suppression of soap by-products, and is preferably 50/50 to 85 / 15 is more preferable, and 60/40 to 80/20 is still more preferable.
Moreover, in the Gerbe reaction mentioned later, there is no restriction | limiting in particular in the order which adds a zinc compound and a solid metal oxide, You may mix and add simultaneously, and may add individually.

<(b−2)亜鉛元素と、アルミニウム及び第4、8、10族に属する金属元素から選ばれる1種以上の金属元素とを含有する固体複合金属酸化物>
本発明において(b−2)成分に用いられる固体複合金属酸化物(以下、単に「(b−2)成分」又は「固体複合金属酸化物」ともいう。)は、亜鉛元素と、アルミニウム及び第4、8、10族に属する金属元素から選ばれる1種以上の金属元素とを必須成分として含有する複合金属酸化物である。
アルミニウム及び第4、8、10族に属する金属元素から選ばれる1種以上の金属元素は、石鹸副生を抑制する観点から、前記(b−1)と同様にアルミニウム、チタン、鉄及びニッケルから選ばれる少なくとも1種であることが好ましく、アルミニウムであることがより好ましい。
(b−2)成分の具体例としては、Zn−Al−O、Zn−Ti−O、Zn−Fe−O、Zn−Ni−O等が挙げられる。上記固体複合金属酸化物は、1種単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
(b−2)成分において、亜鉛元素と、アルミニウム及び第4、8、10族に属する金属元素から選ばれる1種以上の金属元素とのモル比(亜鉛元素/金属元素)は、反応速度の向上及び石鹸副生の抑制の観点から、40/60〜95/5であることが好ましく、50/50〜90/10であることがより好ましく、60/40〜80/20であることが更に好ましい。
<(B-2) Solid composite metal oxide containing zinc element and one or more metal elements selected from aluminum and metal elements belonging to Group 4, 8, 10>
In the present invention, the solid composite metal oxide used for the component (b-2) (hereinafter also simply referred to as “(b-2) component” or “solid composite metal oxide”) is composed of zinc element, aluminum and It is a composite metal oxide containing one or more metal elements selected from metal elements belonging to Groups 4, 8, and 10 as essential components.
One or more metal elements selected from aluminum and metal elements belonging to Groups 4, 8, and 10 are made of aluminum, titanium, iron, and nickel in the same manner as (b-1) from the viewpoint of suppressing soap by-product. At least one selected from the above is preferable, and aluminum is more preferable.
Specific examples of the component (b-2) include Zn—Al—O, Zn—Ti—O, Zn—Fe—O, and Zn—Ni—O. The said solid complex metal oxide can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.
In the component (b-2), the molar ratio (zinc element / metal element) between the zinc element and one or more metal elements selected from aluminum and metal elements belonging to Groups 4, 8, and 10 is the reaction rate. From the viewpoint of improvement and suppression of soap by-products, it is preferably 40/60 to 95/5, more preferably 50/50 to 90/10, and further preferably 60/40 to 80/20. preferable.

本発明に用いられる(b−2)成分である固体複合金属酸化物は、沈殿法、含浸法等の周知の方法によって調製することができる。
沈殿法においては、亜鉛又はアルミニウム及び第4、8、10族の金属のうちいずれか一方の金属の酸化物の存在下で、もう一方の金属の可溶性前駆体を加水分解して沈殿させる方法や、亜鉛及びアルミニウム及び第4、8、10族の金属の可溶性前駆体を加水分解して沈殿させる方法が用いられる。含浸法においては、亜鉛又はアルミニウム及び第4、8、10族の金属のうちいずれか一方の金属の酸化物の粉体に、もう一方の金属の可溶性前駆体の溶液を含浸させ、その後に溶媒を留去することで、目的とする固体複合金属酸化物粒子が得られる。
上記でいう「金属の可溶性前駆体」とは、メタノール等の有機溶剤や水等の溶媒に溶解可能な、亜鉛、アルミニウム、第4、8、10族に属する金属元素を含有する化合物をいい、該化合物としては、例えば、該金属の硝酸塩等の無機金属塩や、金属又は金属酸化物の有機錯体等が挙げられる。
The solid composite metal oxide which is the component (b-2) used in the present invention can be prepared by a known method such as a precipitation method or an impregnation method.
In the precipitation method, a soluble precursor of the other metal is hydrolyzed and precipitated in the presence of zinc or aluminum and an oxide of one of the metals of Group 4, 8, and 10. , Zinc and aluminum, and soluble precursors of Group 4, 8, 10 metals are hydrolyzed and precipitated. In the impregnation method, an oxide powder of one of zinc or aluminum and a metal of Group 4, 8, or 10 is impregnated with a solution of a soluble precursor of the other metal, and then a solvent. The desired solid composite metal oxide particles can be obtained by distilling off.
The above-mentioned “soluble precursor of metal” refers to a compound containing zinc, aluminum, a metal element belonging to Groups 4, 8, and 10, which is soluble in an organic solvent such as methanol or a solvent such as water, Examples of the compound include inorganic metal salts such as nitrates of the metal, organic complexes of metals or metal oxides, and the like.

本発明における共触媒(B)としては、上記(b−1)、(b−2)のいずれか一方を用いてもよく、(b−1)及び(b−2)を組み合わせて用いてもよい。反応速度向上及び石鹸副生の抑制の観点からは(b−1)を用いることが好ましく、取り扱い性の観点からは(b−2)を用いることが好ましい。
共触媒(B)の使用量は、反応速度の向上及び石鹸副生の抑制の観点から、原料アルコールに対して0.001〜1質量%であることが好ましく、0.005〜0.5質量%であることが好ましく、0.01〜0.2質量%であることが更に好ましい。
なお、共触媒(B)は、担体は特に必要としないが、必要に応じ担体として活性炭、シリカ、粘土鉱物等を用いてもよい。
As the cocatalyst (B) in the present invention, either one of the above (b-1) and (b-2) may be used, or (b-1) and (b-2) may be used in combination. Good. It is preferable to use (b-1) from the viewpoint of improving the reaction rate and suppressing soap by-product, and it is preferable to use (b-2) from the viewpoint of handleability.
The amount of the cocatalyst (B) used is preferably 0.001 to 1% by mass, and 0.005 to 0.5% by mass with respect to the raw material alcohol, from the viewpoint of improving the reaction rate and suppressing soap by-product. %, Preferably 0.01 to 0.2% by mass.
The cocatalyst (B) does not require a carrier, but activated carbon, silica, clay mineral, etc. may be used as a carrier as necessary.

塩基触媒(A)に対する共触媒(B)の質量比[(B)/(A)]は、反応速度の向上及び石鹸副生の抑制の観点から、0.005〜10であることが好ましく、0.01〜5であることがより好ましく、0.01〜1であることが更に好ましい。   The mass ratio [(B) / (A)] of the cocatalyst (B) to the base catalyst (A) is preferably 0.005 to 10 from the viewpoint of improving the reaction rate and suppressing soap by-product, More preferably, it is 0.01-5, and it is still more preferable that it is 0.01-1.

[ゲルベ反応]
本発明のゲルベアルコールの製造方法では、第一級及び/又は第二級の脂肪族アルコールを、塩基触媒(A)及び共触媒(B)の存在下で脱水縮合させる(ゲルベ反応)。
ゲルベ反応における反応温度は、アルコールの脱水素反応を良好に進める観点から、150℃以上が好ましく、180℃以上がより好ましい。一方、石鹸の副生を抑制する観点から、該反応温度は280℃以下が好ましく、250℃以下がより好ましい。
反応時の圧力は、減圧、常圧、加圧のいずれの状態でもよい。脱水縮合反応により副生した水を効率的に除去して脱水縮合を効率よく進めるためには、反応時の圧力は100kPa以下であることが好ましく、30kPa以下であることがより好ましく、10kPa以下であることが更に好ましい。一方、原料アルコールとして低沸点のアルコールを用いる場合には、ゲルベ反応に好適な反応温度において液相状態であることを維持する観点から、加圧状態で反応することが好ましい。操作の簡便性の観点からは、常圧が好ましい。
反応時の圧力の下限値には特に制限はないが、反応時の温度において原料アルコールが沸騰する圧力以上であることが好ましい。なお、反応の初期から後期まで一定の圧力を維持しなくてもよい。
[Guerbe reaction]
In the method for producing Gerve alcohol of the present invention, primary and / or secondary aliphatic alcohols are subjected to dehydration condensation in the presence of a base catalyst (A) and a cocatalyst (B) (Gerbe reaction).
The reaction temperature in the Guerbe reaction is preferably 150 ° C. or higher, and more preferably 180 ° C. or higher, from the viewpoint of favoring the alcohol dehydrogenation reaction. On the other hand, the reaction temperature is preferably 280 ° C. or lower, more preferably 250 ° C. or lower, from the viewpoint of suppressing soap by-product.
The pressure during the reaction may be any of reduced pressure, normal pressure and increased pressure. In order to efficiently remove the water produced as a by-product by the dehydration condensation reaction and advance the dehydration condensation efficiently, the pressure during the reaction is preferably 100 kPa or less, more preferably 30 kPa or less, and more preferably 10 kPa or less. More preferably it is. On the other hand, when a low-boiling point alcohol is used as the raw material alcohol, the reaction is preferably carried out in a pressurized state from the viewpoint of maintaining a liquid phase state at a reaction temperature suitable for the Gerve reaction. From the viewpoint of ease of operation, normal pressure is preferred.
Although there is no restriction | limiting in particular in the lower limit of the pressure at the time of reaction, It is preferable that it is more than the pressure at which raw material alcohol boils at the temperature at the time of reaction. In addition, it is not necessary to maintain a constant pressure from the initial stage to the late stage of the reaction.

反応時の温度と圧力との組み合わせは、水分の除去及び石鹸副生の抑制の観点から、原料アルコール又は必要に応じて用いられる溶媒等が水と共沸し、反応系から容易に除去されるような温度と圧力の組み合わせを選ぶことが好ましい。水と共沸した原料アルコール及び溶媒は、分層させた後、反応系に戻すことができる。
生成したゲルベアルコールの酸化等による劣化を防止する観点から、反応は不活性ガス雰囲気下で行うことが好ましく、副生する水を除去する観点から、該不活性ガスをキャリアとして流通させることが好ましい。
上記不活性ガスとしては窒素、アルゴン、炭酸ガス等が好適に用いられる。
上記不活性ガスの流通は、反応液の上方を流通させる方法、あるいは、反応液中にバブリングさせる方法等により行うことができる。不活性ガスの流量には特に制限はないが、副生する水を効率的に除去でき、かつ、飛沫同伴によるロスが防げる程度に適宜調整することが望ましい。上記観点から、不活性ガスの流量は、反応器の容積Vに対して、0.1〜5V/minが好ましく、0.5〜2V/minがより好ましい。
The combination of temperature and pressure during the reaction can be easily removed from the reaction system by azeotropic boiling with the raw alcohol or solvent used as necessary from the viewpoint of water removal and suppression of soap by-products. It is preferable to select such a combination of temperature and pressure. The raw alcohol and solvent azeotroped with water can be returned to the reaction system after being separated.
The reaction is preferably carried out in an inert gas atmosphere from the viewpoint of preventing degradation due to oxidation or the like of the generated Gerve alcohol, and from the viewpoint of removing by-product water, the inert gas is preferably distributed as a carrier. .
As the inert gas, nitrogen, argon, carbon dioxide gas or the like is preferably used.
The inert gas can be circulated by a method of circulating the reaction solution above or a method of bubbling in the reaction solution. There is no particular limitation on the flow rate of the inert gas, but it is desirable to adjust the flow rate appropriately so that by-product water can be efficiently removed and loss due to entrainment is prevented. From the above viewpoint, the flow rate of the inert gas is preferably 0.1 to 5 V / min, more preferably 0.5 to 2 V / min with respect to the volume V of the reactor.

原料アルコール、塩基触媒(A)、共触媒(B)の仕込み順には特に制限はないが、原料アルコールとして2種以上のアルコールを用いて交差反応を行う場合は、単独でのゲルベ反応が起こりにくいアルコールを先に仕込み、単独でのゲルベ反応が起こりやすいアルコールを滴下しながら反応させることが好ましい。
反応時間は特に限定されないが、短い方が好ましく、1〜20時間が好ましく、1〜10時間がより好ましい。
Although there is no restriction | limiting in particular in the preparation order of raw material alcohol, a base catalyst (A), and a cocatalyst (B), When performing cross-reaction using 2 or more types of alcohol as raw material alcohol, it is hard to produce a gel reaction independently. It is preferable that the alcohol is charged first and the reaction is carried out while dripping the alcohol that tends to cause a Gelbe reaction alone.
Although reaction time is not specifically limited, The shorter one is preferable, 1 to 20 hours are preferable and 1 to 10 hours are more preferable.

本発明のゲルベアルコールの製造方法においては、反応液の粘度を制御したり、水分除去を容易にしたりするために、必要に応じて反応溶媒を用いてもよい。反応溶媒を用いる場合には、その使用量には特に制限はないが、原料アルコールに対して10〜500質量%が好ましく、20〜200質量%がより好ましい。   In the method for producing Gerve alcohol of the present invention, a reaction solvent may be used as necessary in order to control the viscosity of the reaction solution or to facilitate water removal. When the reaction solvent is used, the amount used is not particularly limited, but is preferably 10 to 500% by mass, more preferably 20 to 200% by mass with respect to the raw material alcohol.

上記反応後、更に中間生成物のアルデヒド基や不飽和結合を還元することで、ゲルベアルコールの収率を向上させることができる。
反応後、濾過、水洗、蒸留、再結晶等の通常の精製工程を経て、精製されたゲルベアルコールが得られる。本発明の方法によれば、石鹸の副生が少ないので、カートリッジ式の小型濾過フィルターを通過させる等の簡易な精製操作のみで、高純度のゲルベアルコールを得ることができる。
After the reaction, the yield of Gerve alcohol can be improved by further reducing the aldehyde group and unsaturated bond of the intermediate product.
After the reaction, purified Gerve alcohol is obtained through normal purification steps such as filtration, washing with water, distillation and recrystallization. According to the method of the present invention, since there is little by-product of soap, high-purity Gerve alcohol can be obtained only by a simple refining operation such as passing through a cartridge type small filtration filter.

[調製例1〜6;亜鉛化合物及び固体複合金属酸化物の調製]
下記調製例1〜6に記載の方法で、共触媒に用いられる亜鉛化合物及び固体複合金属酸化物を調製した。なお、調製例2〜6における、亜鉛元素を含有する固体複合金属酸化物Zn−M−O(M;金属元素)の亜鉛元素/金属元素のモル比(以下、「Zn/M比」ともいう。)はICP発光分光分析法により求めた。
[Preparation Examples 1 to 6: Preparation of zinc compound and solid composite metal oxide]
A zinc compound and a solid composite metal oxide used for the cocatalyst were prepared by the methods described in Preparation Examples 1 to 6 below. In addition, the zinc element / metal element molar ratio (hereinafter referred to as “Zn / M ratio”) of the solid composite metal oxide Zn—MO (M: metal element) containing zinc element in Preparation Examples 2 to 6 .) Was determined by ICP emission spectroscopy.

(調製例1)沈殿法によるZnO粒子の調製
500mLのビーカーに硝酸亜鉛六水和物(関東化学株式会社製)89gを入れ、イオン交換水368gを加えて溶解させ、0.75モル/Lの硝酸亜鉛水溶液を調製した。次に、2Lのビーカーに炭酸ナトリウム(和光純薬工業株式会社製)64gを入れ、イオン交換水600mLを加えて溶解させ、1.0モル/Lの炭酸ナトリウム水溶液を調製した。
上記硝酸亜鉛水溶液を、室温で、上記炭酸ナトリウム水溶液に30分かけて滴下した。滴下終了後、析出した白色沈殿を減圧ろ過し、得られたケークを300mLのイオン交換水で洗浄した。該ケークをリスラリー、ろ過、水洗する操作を2回行った後、120℃で終日乾燥させ、更に400℃で3時間焼成して、ZnO粒子を得た。
(Preparation Example 1) Preparation of ZnO particles by precipitation method 89 g of zinc nitrate hexahydrate (manufactured by Kanto Chemical Co., Inc.) is put in a 500 mL beaker, and 368 g of ion-exchanged water is added and dissolved to obtain 0.75 mol / L. An aqueous zinc nitrate solution was prepared. Next, 64 g of sodium carbonate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was put in a 2 L beaker, and 600 mL of ion exchange water was added and dissolved to prepare a 1.0 mol / L sodium carbonate aqueous solution.
The zinc nitrate aqueous solution was added dropwise to the sodium carbonate aqueous solution at room temperature over 30 minutes. After completion of dropping, the precipitated white precipitate was filtered under reduced pressure, and the resulting cake was washed with 300 mL of ion-exchanged water. The cake was reslurried, filtered and washed twice with water, then dried at 120 ° C. for one day, and further calcined at 400 ° C. for 3 hours to obtain ZnO particles.

(調製例2)含浸法によるZn−Al−O複合酸化物粒子の調製
500mLのナスフラスコに硝酸アルミニウム九水和物(和光純薬工業株式会社製)3.5gを入れ、イオン交換水100gを加えて完全に溶解させた。ここへ調製例1のZnO粒子3.0gを加え、ロータリーエバポレーターを用いて液がなくなるまで濃縮した。120℃で終日乾燥させ、更に400℃で3時間焼成して、固体複合金属酸化物であるZn−Al−O粒子を得た。得られたZn−Al−O粒子のZn/Al比(モル比)は80/20であった。
(Preparation Example 2) Preparation of Zn—Al—O composite oxide particles by impregnation method 3.5 g of aluminum nitrate nonahydrate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was placed in a 500 mL eggplant flask, and 100 g of ion-exchanged water was added. In addition, it was completely dissolved. To this, 3.0 g of the ZnO particles of Preparation Example 1 was added, and concentrated using a rotary evaporator until no liquid was left. It was dried at 120 ° C. for one day and further calcined at 400 ° C. for 3 hours to obtain Zn—Al—O particles as a solid composite metal oxide. The obtained Zn—Al—O particles had a Zn / Al ratio (molar ratio) of 80/20.

(調製例3)含浸法によるZn−Ti−O複合酸化物粒子の調製
500mLのナスフラスコにオルトチタン酸テトライソプロピル1.8gを入れ、脱水メタノール100gを加えて完全に溶解させた。ここへ調製例1のZnO粒子2.0gを加え、その後ロータリーエバポレーターを用いて液がなくなるまで濃縮した。120℃で終日乾燥させ、更に400℃で3時間焼成して、固体複合金属酸化物であるZn−Ti−O粒子を得た。得られたZn−Ti−OのZn/Ti比(モル比)は80/20であった。
Preparation Example 3 Preparation of Zn—Ti—O Composite Oxide Particles by Impregnation Method Into a 500 mL eggplant flask, 1.8 g of tetraisopropyl orthotitanate was added, and 100 g of dehydrated methanol was added and completely dissolved. To this, 2.0 g of the ZnO particles of Preparation Example 1 was added, and then concentrated using a rotary evaporator until there was no liquid. It was dried at 120 ° C. for one day and further calcined at 400 ° C. for 3 hours to obtain Zn—Ti—O particles as a solid composite metal oxide. The obtained Zn—Ti—O had a Zn / Ti ratio (molar ratio) of 80/20.

(調製例4)含浸法によるZn−Fe−O複合酸化物粒子の調製
500mLのナスフラスコに硝酸鉄九水和物(和光純薬工業株式会社製)3.7gを入れ、イオン交換水100gを加えて完全に溶解させた。ここへ調製例1のZnO粒子3.0gを加え、その後ロータリーエバポレーターを用いて液がなくなるまで濃縮した。120℃で終日乾燥させ、更に400℃で3時間焼成して、固体複合金属酸化物であるZn−Fe−Oを得た。得られたZn−Fe−OのZn/Fe比(モル比)は80/20であった。
(Preparation Example 4) Preparation of Zn—Fe—O composite oxide particles by impregnation method 3.7 g of iron nitrate nonahydrate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was placed in a 500 mL eggplant flask, and 100 g of ion-exchanged water was added. In addition, it was completely dissolved. To this, 3.0 g of the ZnO particles of Preparation Example 1 was added, and then concentrated using a rotary evaporator until the liquid disappeared. It was dried at 120 ° C. for one day and further calcined at 400 ° C. for 3 hours to obtain a solid composite metal oxide Zn—Fe—O. The obtained Zn—Fe—O had a Zn / Fe ratio (molar ratio) of 80/20.

(調製例5)含浸法によるZn−Ni−O複合酸化物粒子の調製
500mLのナスフラスコに硝酸ニッケル六水和物(和光純薬工業株式会社製)2.68gを入れ、イオン交換水100gを加えて完全に溶解させた。ここへ調製例1のZnO粒子3.00gを加え、その後ロータリーエバポレーターを用いて液がなくなるまで濃縮した。120℃で終日乾燥させ、400℃で3時間焼成して、固体複合金属酸化物であるZn−Ni−Oを得た。得られたZn−Ni−OのZn/Ni比(モル比)は80/20であった。
(Preparation Example 5) Preparation of Zn—Ni—O composite oxide particles by impregnation method 2.68 g of nickel nitrate hexahydrate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was placed in a 500 mL eggplant flask, and 100 g of ion-exchanged water was added. In addition, it was completely dissolved. To this, 3.00 g of the ZnO particles of Preparation Example 1 was added, and then concentrated using a rotary evaporator until there was no liquid. It was dried at 120 ° C. for one day and calcined at 400 ° C. for 3 hours to obtain Zn—Ni—O which is a solid composite metal oxide. The obtained Zn—Ni—O had a Zn / Ni ratio (molar ratio) of 80/20.

(調製例6)含浸法によるZn−Al−O複合酸化物粒子の調製
硝酸アルミニウム九水和物(和光純薬工業株式会社製)を9.22g、調製例1のZnO粒子を3.00g用いたこと以外は、調整例2と同様の方法で固体複合金属酸化物であるZn−Al−O粒子を得た。得られたZn−Al−O粒子のZn/Al比(モル比)は60/40であった。
Preparation Example 6 Preparation of Zn—Al—O Composite Oxide Particles by Impregnation Method 9.22 g of aluminum nitrate nonahydrate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) and 3.00 g of ZnO particles of Preparation Example 1 Except for this, Zn—Al—O particles, which are solid composite metal oxides, were obtained in the same manner as in Preparation Example 2. The obtained Zn—Al—O particles had a Zn / Al ratio (molar ratio) of 60/40.

[実施例1〜6及び比較例1〜3]
下記実施例及び比較例において、アルコール転化率、ゲルベアルコール収率、石鹸副生率及び石鹸副生率差は下記の方法により求めた。
[Examples 1-6 and Comparative Examples 1-3]
In the following Examples and Comparative Examples, the alcohol conversion rate, Gerve alcohol yield, soap byproduct rate, and soap byproduct rate difference were determined by the following methods.

<アルコール転化率及びゲルベアルコール収率の測定>
実施例及び比較例において、反応終了後の溶液をヘキサンにより希釈した後、ガスクロマトグラフィー[カラム:Ultra−alloy−1(HT)キャピラリーカラム30.0m×250μm(Fronteer LAB社製)、検出器:FID、インジェクション温度:300℃、ディテクター温度:350℃、He流量:19.0mL/min.]にて分析し、生成物を定量した。
アルコール転化率及びゲルベアルコール収率は、それぞれ以下の式により算出した。
アルコール転化率(%)=([原料アルコールの仕込み量(モル)]−[残存アルコールの量(モル)])/[原料アルコールの仕込み量(モル)]×100
ゲルベアルコール収率(%)=[生成したゲルベアルコールの量(モル)]×2/[原料アルコールの仕込み量(モル)]×100
<Measurement of alcohol conversion rate and Gerve alcohol yield>
In the examples and comparative examples, the solutions after completion of the reaction were diluted with hexane, followed by gas chromatography [column: Ultra-alloy-1 (HT) capillary column 30.0 m × 250 μm (manufactured by Fronter LAB), detector: FID. Injection temperature: 300 ° C., detector temperature: 350 ° C., He flow rate: 19.0 mL / min. The product was quantified.
The alcohol conversion rate and Gerve alcohol yield were calculated by the following formulas, respectively.
Alcohol conversion rate (%) = ([feed amount of raw material alcohol (mol)] − [amount of residual alcohol (mol)]) / [feed amount of raw material alcohol (mol)] × 100
Gerve alcohol yield (%) = [Amount of generated Gerve alcohol (mol)] × 2 / [Feed amount of raw material alcohol (mol)] × 100

<石鹸副生率の測定>
実施例及び比較例において、反応終了時の石鹸生成率(%)は反応前後の酸価を中和滴定法によって求め、下記式に従って算出した。
石鹸副生率(%)=([反応開始時の酸価(mg-KOH/g)]−[反応終了時の酸価(mg-KOH/g)])/[反応開始時の酸価(mg-KOH/g)] × 100
上記石鹸副生率は、添加した塩基と等量の石鹸が生成する場合を理論量として、それに対する実際に生成した石鹸量をパーセンテージで表したものである。
<Measurement of soap byproduct rate>
In Examples and Comparative Examples, the soap production rate (%) at the end of the reaction was calculated according to the following formula by obtaining the acid value before and after the reaction by the neutralization titration method.
Soap byproduct rate (%) = ([acid value at the start of reaction (mg-KOH / g)] − [acid value at the end of reaction (mg-KOH / g)]) / [acid value at the start of reaction ( mg-KOH / g)] × 100
The above-mentioned soap by-product rate represents the amount of soap actually generated as a percentage with respect to the theoretical amount when soap of the same amount as the added base is generated.

<石鹸副生率差の計算方法>
塩基触媒及び共触媒を用いた場合の石鹸副生率と、塩基触媒のみを用いた場合の石鹸副生率との差を「石鹸副生率差」として求めた。
石鹸副生率は反応の進行とともに増大するため、同じアルコール転化率において比較する必要がある。
そこで、共触媒を使用せず、塩基触媒のみを用いたこと以外は後述する実施例1と同様にして反応を行い(比較例3)、この場合の石鹸副生率を基準として、同じアルコール転化率において実施例2〜6の石鹸副生率と比較し、この差分を「石鹸副生率差」として求めた。具体的な計算方法は下記(i)〜(iv)のとおりである。
(i)塩基触媒のみを用いたこと以外は後述する実施例1と同様にして反応を行い(比較例3)、適宜サンプリングして、複数のアルコール転化率における石鹸副生率を求めた。
(ii)(i)で求めたアルコール転化率及び石鹸副生率の値を最小二乗法によって2次近似し、下記式(1)を得た。なお、式(1)で表される近似曲線は図1に示したとおりである。
[石鹸副生率(%)]=0.008×[転化率(%)]2 +0.0744×[転化率(%)]+19.497・・・(1)
(iii)各実施例で得られたアルコール転化率の値を上記式(1)に代入し、ここから該アルコール転化率に対応する、比較例3における石鹸副生率[A0(%)]を求めた。
(iv)各実施例で得られた石鹸副生率[A1(%)]と、上記(iii)で得られた石鹸副生率との差[A1−A0]を求め、これを石鹸副生率差(%)とした。
<Calculation method of difference in soap byproduct rate>
The difference between the soap byproduct rate when using the base catalyst and the cocatalyst and the soap byproduct rate when using only the base catalyst was determined as “soap byproduct rate difference”.
Since the soap by-product rate increases with the progress of the reaction, it is necessary to compare at the same alcohol conversion rate.
Therefore, the reaction was carried out in the same manner as in Example 1 described later except that only the base catalyst was used without using the cocatalyst (Comparative Example 3), and the same alcohol conversion was performed based on the soap byproduct rate in this case. The rate was compared with the soap byproduct rate of Examples 2 to 6, and this difference was determined as “soap byproduct rate difference”. Specific calculation methods are as follows (i) to (iv).
(I) Except that only the base catalyst was used, the reaction was carried out in the same manner as in Example 1 described later (Comparative Example 3), and sampling was performed as appropriate to determine the soap byproduct rate at a plurality of alcohol conversion rates.
(Ii) The values of alcohol conversion and soap by-product obtained in (i) were second-order approximated by the least square method to obtain the following formula (1). In addition, the approximate curve represented by Formula (1) is as having shown in FIG.
[Soap byproduct rate (%)] = 0.008 × [conversion rate (%)] 2 + 0.0744 × [conversion rate (%)] + 19.497 (1)
(Iii) The value of the alcohol conversion obtained in each example was substituted into the above formula (1), and the soap byproduct rate [A 0 (%)] in Comparative Example 3 corresponding to the alcohol conversion from here. Asked.
(Iv) The difference [A 1 −A 0 ] between the soap by-product rate [A 1 (%)] obtained in each example and the soap by-product rate obtained in the above (iii) was determined, and this was calculated. The difference in soap byproduct rate (%) was used.

実施例1(共触媒として(b−1)亜鉛化合物及び固体金属酸化物を使用)
攪拌装置付き100mLフラスコに、原料アルコールである1−ドデカノール(花王株式会社製、商品名:カルコール2098)56g(0.30モル)、塩基触媒である水酸化カリウム(キシダ化学株式会社製、ペレット状)0.50g(原料アルコールに対して3.0モル%)、共触媒である調製例1のZnO粒子とAl23(STREM社製、γ−アルミナ)との混合物0.024g(原料アルコールに対して0.043質量%、ZnO/Al23=80/20(モル比))を仕込み、攪拌下、240℃にて窒素を系内にバブリングさせながら(窒素流量:50mL/min.)、常圧で5時間反応を行った。
アルコール転化率は94%、ゲルベアルコール収率は87%、石鹸副生率は54%であった。製造条件及び結果を表1に示す。
Example 1 ((b-1) a zinc compound and a solid metal oxide are used as a cocatalyst)
In a 100 mL flask with a stirrer, 56 g (0.30 mol) of 1-dodecanol (product of Kao Corporation, product name: Calcoal 2098) which is a raw material alcohol, potassium hydroxide (manufactured by Kishida Chemical Co., Ltd., pellet form) ) 0.50 g (3.0 mol% with respect to the raw material alcohol), 0.024 g (raw material alcohol) of a mixture of the ZnO particles of Preparation Example 1 which is a cocatalyst and Al 2 O 3 (manufactured by STREM, γ-alumina) 0.043% by mass, ZnO / Al 2 O 3 = 80/20 (molar ratio)) was added to the system while bubbling nitrogen into the system at 240 ° C. with stirring (nitrogen flow rate: 50 mL / min.). ), And the reaction was performed at normal pressure for 5 hours.
The alcohol conversion was 94%, the Gerve alcohol yield was 87%, and the soap byproduct rate was 54%. Production conditions and results are shown in Table 1.

比較例1〜3
表1に示す製造条件で、実施例1と同様にして反応を行った。なお、用いた原料アルコールはいずれも1−ドデカノール(0.30モル)であり、塩基触媒として水酸化カリウム(キシダ化学株式会社製、ペレット状)0.50g(原料アルコールに対して3.0モル%)、共触媒(亜鉛化合物と固体金属酸化物の合計量)0.024g(原料アルコールに対して0.043質量%)を用いた。製造条件及び結果を表1に示す。
Comparative Examples 1-3
The reaction was performed in the same manner as in Example 1 under the production conditions shown in Table 1. In addition, all the raw material alcohol used was 1-dodecanol (0.30 mol), and potassium hydroxide (Kishida Chemical Co., Ltd., pellet form) 0.50g (3.0 mol with respect to raw material alcohol) as a base catalyst. %) And a cocatalyst (total amount of zinc compound and solid metal oxide) 0.024 g (0.043% by mass relative to the raw material alcohol) were used. Production conditions and results are shown in Table 1.

Figure 0005856841
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表1より、塩基触媒、及び共触媒として酸化亜鉛及びγ−アルミナの混合物を用いた実施例1は、共触媒として酸化亜鉛又はγ−アルミナのいずれか一方のみを用いた比較例1及び2よりもアルコール転化率及びゲルベアルコールの収率が向上し、また共触媒として酸化亜鉛のみを用いた比較例1よりも石鹸副生率が大幅に低下していることがわかる。また、実施例1は、塩基触媒のみを用いた比較例3に比べてアルコール転化率及びゲルベアルコールの収率が大きく向上し、石鹸副生率も15%低下した。   From Table 1, Example 1 using a mixture of zinc oxide and γ-alumina as a base catalyst and a cocatalyst is more than Comparative Examples 1 and 2 using only either zinc oxide or γ-alumina as a cocatalyst. It can also be seen that the alcohol conversion rate and the yield of Gerve alcohol are improved, and that the soap by-product rate is significantly lower than that of Comparative Example 1 using only zinc oxide as a cocatalyst. Moreover, in Example 1, compared with the comparative example 3 which used only a base catalyst, the alcohol conversion rate and the yield of Gerve alcohol improved greatly, and the soap byproduct rate also fell 15%.

実施例2〜6(共触媒として(b−2)固体複合金属酸化物を使用)
表2に示す製造条件で、実施例1と同様にして反応を行った。なお、用いた原料アルコールはいずれも1−ドデカノール(0.30モル)であり、塩基触媒として水酸化カリウム(キシダ化学株式会社製、ペレット状)0.50g(原料アルコールに対して3.0モル%)、共触媒として調製例2〜6で得られた固体複合金属酸化物0.024g(原料アルコールに対して0.043質量%)を用いた。製造条件及び結果を表2に示す。
Examples 2 to 6 ((b-2) using a solid composite metal oxide as a cocatalyst)
The reaction was performed in the same manner as in Example 1 under the production conditions shown in Table 2. In addition, all the raw material alcohol used was 1-dodecanol (0.30 mol), and potassium hydroxide (Kishida Chemical Co., Ltd., pellet form) 0.50g (3.0 mol with respect to raw material alcohol) as a base catalyst. %), 0.024 g (0.043 mass% based on the raw material alcohol) of the solid composite metal oxide obtained in Preparation Examples 2 to 6 was used as a cocatalyst. Production conditions and results are shown in Table 2.

Figure 0005856841
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表2より、共触媒(B)として固体複合金属酸化物を用いた場合、塩基触媒(A)のみを用いた場合(表1の比較例3)と比べて、いずれも石鹸副生率差がマイナスの値となることが分かった。
また、実施例2と実施例6との比較から、(b−2)固体複合金属酸化物中のアルミニウムの含量が増加すると、石鹸副生率が低下することが分かった。
From Table 2, when the solid composite metal oxide is used as the cocatalyst (B), compared with the case where only the base catalyst (A) is used (Comparative Example 3 in Table 1), there is a difference in the rate of soap by-products. It turns out that it becomes a negative value.
Moreover, it was found from a comparison between Example 2 and Example 6 that the soap by-product rate decreased as the aluminum content in (b-2) the solid composite metal oxide increased.

本発明によれば、ゲルベ反応における石鹸の副生を抑制し、安価にかつ高収率でゲルベアルコールを製造することができる。また、本発明の製造方法で得られるゲルベアルコールは、エモリエント剤等の化粧料、可塑剤等の樹脂添加剤、油剤等の各種工程薬剤として用いられる他、特に低温での溶解性や洗浄性に優れる界面活性剤として有用である。また、安価であること、石鹸等の不純物が少なく、臭気等も少ない等の長所を有する。   According to the present invention, it is possible to produce soap alcohol at a low cost and in a high yield by suppressing the by-product of soap in the Gerber reaction. Gerve alcohol obtained by the production method of the present invention is used as cosmetics such as emollients, resin additives such as plasticizers, various process agents such as oils, etc. It is useful as an excellent surfactant. In addition, it has advantages such as low cost, few impurities such as soap, and less odor.

Claims (9)

炭素数8〜18の第一級の脂肪族アルコールを、アルカリ金属又はアルカリ土類金属を含有する塩基触媒(A)、及び亜鉛元素を含有する共触媒(B)の存在下で反応させるゲルベアルコールの製造方法であって、該共触媒(B)が、下記(b−1)及び/又は(b−2)であり、アルミニウム及び周期表(長周期型)第4、8、10族に属する金属元素から選ばれる金属元素が、アルミニウム、チタン、鉄、及びニッケルから選ばれる、ゲルベアルコールの製造方法。
(b−1)亜鉛化合物、ならびにアルミニウム及び周期表(長周期型)第4、8、10族に属する金属元素から選ばれる1種の金属元素を含有する固体金属酸化物
(b−2)亜鉛元素と、アルミニウム及び周期表(長周期型)第4、8、10族に属する金属元素から選ばれる1種以上の金属元素とを含有する固体複合金属酸化物
The primary aliphatic alcohols of 8 to 18 carbon atoms, Guerbet alcohols are reacted in the presence of a co-catalyst containing a basic catalyst (A), and zinc element containing an alkali metal or alkaline earth metal (B) a method of manufacturing, co catalyst (B) is (b-1) below and / or (b-2) shown der is, aluminum and the periodic table (long-period type) to the group 4, 8, 10 metal element selected from belongs metal elements, aluminum, titanium, Ru chosen iron, and nickel, a manufacturing method of Guerbet alcohols.
(B-1) Zinc compound, and solid metal oxide containing one kind of metal element selected from aluminum and metal elements belonging to Group 4, 8, and 10 of the periodic table (long period type) (b-2) Zinc Solid composite metal oxide containing an element, and one or more metal elements selected from aluminum and metal elements belonging to Groups 4, 8, and 10 of the periodic table (long-period type)
塩基触媒(A)の量が、第一級の脂肪族アルコールの合計量に対して0.01〜15モル%である、請求項1に記載のゲルベアルコールの製造方法。 The amount of base catalyst (A) is 0.01 to 15 mol% based on the total amount of primary aliphatic alcohols, the production method of Guerbet alcohols according to claim 1. 共触媒(B)の量が、第一級の脂肪族アルコールの合計量に対して0.001〜1質量%である、請求項1又は2に記載のゲルベアルコールの製造方法。 The amount of cocatalyst (B) is from 0.001 to 1 mass% based on the total amount of primary aliphatic alcohols, the production method of Guerbet alcohols according to claim 1 or 2. 塩基触媒(A)に対する共触媒(B)の質量比[(B)/(A)]が、0.005〜10である、請求項1〜のいずれかに記載のゲルベアルコールの製造方法。 The method for producing Gerve alcohol according to any one of claims 1 to 3 , wherein a mass ratio [(B) / (A)] of the cocatalyst (B) to the base catalyst (A) is 0.005 to 10. (b−1)において、亜鉛化合物と固体金属酸化物とのモル比(亜鉛化合物/固体金属酸化物)が10/90〜90/10である、請求項1〜のいずれかに記載のゲルベアルコールの製造方法。 In (b-1), the gel ratio in any one of Claims 1-4 whose molar ratio (zinc compound / solid metal oxide) of a zinc compound and a solid metal oxide is 10 / 90-90 / 10. A method for producing alcohol. (b−1)において、亜鉛化合物が酸化亜鉛である、請求項1〜のいずれかに記載のゲルベアルコールの製造方法。 In (b-1), the manufacturing method of Gerve alcohol in any one of Claims 1-5 whose zinc compound is a zinc oxide. (b−1)において、固体金属酸化物がアルミナである、請求項1〜のいずれかに記載のゲルベアルコールの製造方法。 In (b-1), the manufacturing method of the Gerve alcohol in any one of Claims 1-6 whose solid metal oxide is an alumina. (b−2)において、亜鉛元素と、アルミニウム及び周期表(長周期型)第4、8、10族に属する金属元素から選ばれる1種以上の金属元素とのモル比(亜鉛元素/金属元素)が40/60〜95/5である、請求項1〜のいずれかに記載のゲルベアルコールの製造方法。 In (b-2), the molar ratio of zinc element to one or more metal elements selected from aluminum and metal elements belonging to Groups 4, 8, and 10 of the periodic table (long-period type) (zinc element / metal element) ) Is 40/60 to 95/5, the method for producing Gerve alcohol according to any one of claims 1 to 4 . 反応温度が180〜250℃である、請求項1〜のいずれかに記載のゲルベアルコールの製造方法。 The method for producing Gerve alcohol according to any one of claims 1 to 8 , wherein the reaction temperature is 180 to 250 ° C.
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