JP6859657B2 - Method for producing diol compound - Google Patents

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本発明は、不飽和環状エーテル化合物の水素化水和によりジオール化合物を製造する方法に関するものである。 The present invention relates to a method for producing a diol compound by hydrogenation hydration of an unsaturated cyclic ether compound.

ジオール化合物は重縮合ポリマーの製造原料に用いることができる有用な化学品であり、その製造方法は多岐にわたる。化学的な製造方法として、ジカルボン酸、ジエステルやヒドロキシカルボン酸の水素化や、酸化的エステル化によって得られたジエステルの加水分解が知られているが、いずれも水素を多量に消費するのに加え、熱力学的な平衡が存在する場合が多く、エネルギー多消費なプロセスとなっている。また、ジオール化合物は一般的に沸点が高いのに加え、特に水溶液として得られた場合には、ジオール化合物を分離回収するために水を蒸留する必要があり、エネルギーをさらに消費する原因となっている。 Diol compounds are useful chemicals that can be used as raw materials for producing polycondensation polymers, and their production methods are diverse. Known chemical production methods include hydrogenation of dicarboxylic acids, diesters and hydroxycarboxylic acids, and hydrolysis of diesters obtained by oxidative esterification, all of which consume large amounts of hydrogen and are also known. , Thermodynamic equilibrium often exists, making it an energy-intensive process. Further, in addition to the fact that the diol compound generally has a high boiling point, when it is obtained as an aqueous solution, it is necessary to distill water in order to separate and recover the diol compound, which causes further energy consumption. There is.

一方で、飽和の環状エーテルや環状カーボネート化合物を加水分解あるいは水和開環してジオール化合物を製造する方法も知られている。水和による開環は、末端に水酸基を有するジオール化合物を製造しやすいという特徴がある。しかしながら、この方法の場合、不安定なエボキシドやオキセタン環化合物であれば、開環が起こりやすいが、5員環や6員環の飽和の環状エーテル化合物は安定性が非常に高く、熱力学的にも平衡は閉環側に偏っており、水和による開環は事実上困難である。 On the other hand, a method for producing a diol compound by hydrolyzing or hydrating a saturated cyclic ether or cyclic carbonate compound is also known. Ring-opening by hydration is characterized in that it is easy to produce a diol compound having a hydroxyl group at the terminal. However, in the case of this method, an unstable evoxide or oxetane ring compound is likely to open the ring, but a saturated cyclic ether compound having a 5-membered ring or a 6-membered ring is very stable and thermodynamically. However, the equilibrium is biased toward the closed ring side, and it is practically difficult to open the ring by hydration.

これに対して、5員環の不飽和環状エーテル化合物を一段で水和しながら水素化する方法がある。この方法では、原料の不飽和環状エーテル化合物としてフランを用い、中間体であるビニルエーテルの高い反応性を利用して、水によってヘミアセタール化と加水分解を促進し、さらに水素化することによって、ジオール化合物が得られるものと推測される。しかしながら、この方法では、ビニルエーテルの2重結合の水素化も同時に進行する。つまり、飽和の環状エーテル化合物への水素化と、ジオール化合物への水和(引き続く水素化)とが競合反応となる。結果として、飽和環状エーテル化合物とジオール化合物とが同時に生成することとなり、ジオール化合物を選択的に得ることは容易ではない。 On the other hand, there is a method of hydrogenating a 5-membered unsaturated cyclic ether compound while hydrating it in one step. In this method, furan is used as the raw material unsaturated cyclic ether compound, and by utilizing the high reactivity of the intermediate vinyl ether, hemiacetalization and hydrolysis are promoted by water, and further hydrogenation is performed to obtain a diol. It is presumed that a compound will be obtained. However, in this method, hydrogenation of the double bond of the vinyl ether also proceeds at the same time. That is, hydrogenation to a saturated cyclic ether compound and hydration to a diol compound (subsequent hydrogenation) become competitive reactions. As a result, the saturated cyclic ether compound and the diol compound are produced at the same time, and it is not easy to selectively obtain the diol compound.

そこで、特許文献1−3では、RuやNiからなる担持型、あるいは非担持型の固体触媒を用い、反応系に水溶性の反応助剤としてカルボン酸等を添加し、中間体の水和を促進してジオール化合物の生成量を増やす方法が提案されている。しかしながら、水に溶解する酸を併用すると、不飽和環状エーテル化合物の水素化水和反応において、反応器の腐食や水素化の活性成分となる金属の溶解などの問題が生じる。また、酸の作用が強い状況では、ビニルエーテルのヘミアセタール化、加水分解で生成する中間体(不飽和ジオール)は、さらなる水素化を受ける前に互変異性化によってアルデヒド体になって縮合・重合し、これがジオール化合物の選択性を落とす原因になる。
さらには、水溶性の酸などの反応助剤を共存させて反応を行った場合、目的のジオール化合物と水を含む混合物にこれらが残存すると、ジオール化合物と水との分離等の後工程において、ジオール化合物が酸により脱水環化してしまう問題もある。この問題の回避のためには、反応後、これら水溶性の酸などの反応助剤を中和するか、或いは分離除去する工程が必要となり、製造工程が複雑、煩雑化するデメリットもある。
Therefore, in Patent Documents 1-3, a supported or non-supported solid catalyst made of Ru or Ni is used, and a carboxylic acid or the like is added to the reaction system as a water-soluble reaction aid to hydrate the intermediate. A method of promoting and increasing the amount of diol compound produced has been proposed. However, when an acid that dissolves in water is used in combination, problems such as corrosion of the reactor and dissolution of a metal that is an active component of hydrogenation occur in the hydrogenation hydration reaction of the unsaturated cyclic ether compound. In a situation where the action of acid is strong, the intermediate (unsaturated diol) produced by hemiacetalization and hydrolysis of vinyl ether becomes an aldehyde compound by remutability before further hydrogenation, and is condensed and polymerized. However, this causes a decrease in the selectivity of the diol compound.
Furthermore, when the reaction is carried out in the coexistence of a reaction aid such as a water-soluble acid, if these remain in the mixture containing the target diol compound and water, in a subsequent step such as separation of the diol compound and water, There is also a problem that the diol compound is dehydrated and cyclized by the acid. In order to avoid this problem, after the reaction, a step of neutralizing or separating and removing these reaction aids such as water-soluble acids is required, which has a demerit that the manufacturing process becomes complicated and complicated.

このような反応助剤(水溶性の酸)添加の問題を回避すべく、固体触媒の改良でジオール化合物の収率を向上させる試みも行われており、特許文献4には、Ru、Re、Niからなる活性炭担持触媒を中心とした金属元素の組み合わせが提案されている。しかし、本発明者が、特許文献4に例示された触媒を製造して同様な反応を行ったところ、例示された触媒は水和反応の触媒活性に乏しく、飽和環状エーテル化合物が生成するのに加え、モノアルコールへの水素化分解が併発して望まないブタノールが生成し、効率的にジオール化合物を得ることはできなかった。
なお、この特許文献4には、担体としてゼオライト(ZSM−5,ZSM−10)の例示があるが、担体として固体酸(酸性ゼオライト)を使うことの重要性には言及が無く、固体酸を担体に用いた例も無い。通常、水中では固体酸の酸触媒的作用は弱く、熱水中ではその構造的安定性にも乏しい。特許文献4には、有利な担体材料は、酸化アルミニウム、酸化チタン、二酸化珪素、二酸化ジルコニウム及び活性炭であると記載され、触媒の例示における担体は活性炭と二酸化珪素、酸化アルミニウムのみである。また、特許文献4の実施例で具体的に使用されている触媒は、Re/Ru/活性炭、Ru/活性炭、Co/Re/活性炭、Ru/Cu/活性炭、Re/Ni/活性炭、Rh/Re/活性炭、Ni/Cu/活性炭、Ru/Ni/活性炭、Ru/Cu/Re/活性炭のみである。加えて、この特許文献4では、フラン/水モル比=1:1〜10(水/フランモル比=1〜10)が好ましいと記載されているが、実施例では、水/フランモル比は12〜15と水使用量が多い。さらにはこの特許文献4には飽和環状エーテルとジオール化合物の生成割合の制御や優先的に水素化水和反応を進行させてジオール化合物を得る触媒、特に触媒担体についての言及に乏しい。
Attempts have also been made to improve the yield of the diol compound by improving the solid catalyst in order to avoid such a problem of adding a reaction aid (water-soluble acid). A combination of metal elements centered on an activated carbon-supported catalyst composed of Ni has been proposed. However, when the present inventor produced the catalyst exemplified in Patent Document 4 and carried out the same reaction, the exemplified catalyst had poor catalytic activity in the hydration reaction, and a saturated cyclic ether compound was produced. In addition, hydrogenation decomposition to monoalcohol occurred at the same time to produce unwanted butanol, and the diol compound could not be obtained efficiently.
Although this Patent Document 4 exemplifies zeolite (ZSM-5, ZSM-10) as a carrier, there is no mention of the importance of using a solid acid (acidic zeolite) as a carrier, and solid acid is used. There is no example of using it as a carrier. Normally, the acid catalytic action of a solid acid is weak in water, and its structural stability is also poor in hot water. Patent Document 4 describes that advantageous carrier materials are aluminum oxide, titanium oxide, silicon dioxide, zirconium dioxide and activated carbon, and the carriers in the example of the catalyst are only activated carbon, silicon dioxide and aluminum oxide. The catalysts specifically used in the examples of Patent Document 4 are Re / Ru / activated carbon, Ru / activated carbon, Co / Re / activated carbon, Ru / Cu / activated carbon, Re / Ni / activated carbon, and Rh / Re. / Activated carbon, Ni / Cu / activated carbon, Ru / Ni / activated carbon, Ru / Cu / Re / activated carbon only. In addition, in Patent Document 4, it is described that the furan / water molar ratio = 1: 1 to 10 (water / furan mol ratio = 1 to 10) is preferable, but in the examples, the water / furan mol ratio is 12 to 10. 15 and a large amount of water is used. Further, Patent Document 4 lacks reference to a catalyst for obtaining a diol compound by controlling the production ratio of the saturated cyclic ether and the diol compound and preferentially advancing the hydrogenation hydration reaction, particularly a catalyst carrier.

非特許文献1、2には、フランやフラン環を有する化合物の水素化触媒、水素化分解触媒として、Ni、Ru、Rh、Pt、Pd触媒が挙げられているが、水素化水和反応の触媒作用についての記載はない。 Non-Patent Documents 1 and 2 mention Ni, Ru, Rh, Pt, and Pd catalysts as hydrogenation catalysts and hydrocracking catalysts for compounds having furan or furan rings. There is no description about catalytic action.

USP4,475,004USP4,475,004 USP4,476,332USP4,476,332 USP4,146,741USP4,146,741 特表平11−502811Special table 11-502811

「接触水素化反応:有機合成への応用」西村 重雄,高木 弦著(東京化学同人,1987年)第284頁〜第290頁"Contact Hydrogenation Reaction: Application to Organic Synthesis" by Shigeo Nishimura and Gen Takagi (Tokyo Kagaku Dojin, 1987), pp. 284-290 “Handbook of heterogeneous Catalytic Hydrogenation for Organic Synthesis”Shigeo Nishimura(John Wiley&Sons,Inc.2001)第547頁〜第555頁“Handbook of heterogeneous Catalytic Hydrogenation for Organic Synthesis” Shigeo Nishimura (John Wiley & Sons, Inc. 2001) pp. 547-555

触媒の存在下で、5員環や6員環の不飽和環状エーテル化合物から水素化水和同時反応によって一段でジオール化合物を製造する従来法の問題点は、殆どの触媒において、望ましくない水素化分解が併発してモノオール(モノアルコール)が副生するのに加え、触媒の水和反応の促進効果が小さいとジオール化合物ではなく飽和環状エーテル化合物が選択的に生成してしまうことにある。特に、水和のために反応系に導入する水の量が十分でない条件では、ジオール化合物よりも飽和環状エーテル化合物の生成比率が高まる。熱力学的な制約により、飽和環状エーテル化合物をジオール化合物に水和開環することは困難であるため、水素化水和反応によるジオール化合物の製造を目的とする場合には、飽和環状エーテル化合物の生成比率を下げるために水を多量に用いる必要がある。しかし、水を多量に用いると、生成したジオール化合物と水との分離に多大なエネルギーが必要となる問題がある。このため、反応系に導入する水の量を減らした条件で、5員環や6員環の不飽和環状エーテル化合物からジオール化合物を高い選択率で製造する方法の開発が望まれる。 The problem with the conventional method of producing a diol compound in one step from a 5-membered or 6-membered unsaturated cyclic ether compound by hydrogenation hydration simultaneous reaction in the presence of a catalyst is that in most catalysts, undesired hydrogenation. In addition to the simultaneous decomposition and the by-production of monool (monoalcohol), if the effect of promoting the hydration reaction of the catalyst is small, a saturated cyclic ether compound is selectively produced instead of a diol compound. In particular, under the condition that the amount of water introduced into the reaction system for hydration is not sufficient, the production ratio of the saturated cyclic ether compound is higher than that of the diol compound. Due to thermodynamic restrictions, it is difficult to hydrate and open a saturated cyclic ether compound into a diol compound. Therefore, when the purpose is to produce a diol compound by a hydrogenation hydration reaction, the saturated cyclic ether compound is used. It is necessary to use a large amount of water to reduce the production ratio. However, when a large amount of water is used, there is a problem that a large amount of energy is required to separate the produced diol compound and water. Therefore, it is desired to develop a method for producing a diol compound from a 5-membered ring or a 6-membered ring unsaturated cyclic ether compound with a high selectivity under the condition that the amount of water introduced into the reaction system is reduced.

また、前述の通り、水溶性の酸などの反応助剤を共存させて水和を促進する方法では、反応器の腐食、活性金属成分の溶出、更には、反応助剤の中和ないし除去といった問題があるため、これらの反応助剤を用いることなく、ジオール化合物を高収率で製造する方法が望まれる。 Further, as described above, the method of promoting hydration by coexisting a reaction aid such as a water-soluble acid involves corrosion of the reactor, elution of the active metal component, and neutralization or removal of the reaction aid. Due to problems, a method for producing a diol compound in a high yield without using these reaction aids is desired.

よって、本発明は、不飽和環状エーテル化合物の水素化水和反応により一段でジオール化合物を製造するにあたり、高い選択性でジオール化合物を生成させ、かつ生成物の分離や触媒の再使用を容易にするとともに、安定的に不飽和環状エーテル化合物を転化せしめて、高効率にジオール化合物を製造する方法を提供することを課題とする。 Therefore, according to the present invention, when a diol compound is produced in one step by a hydrogenation hydration reaction of an unsaturated cyclic ether compound, the diol compound can be produced with high selectivity, and the product can be separated and the catalyst can be easily reused. At the same time, it is an object of the present invention to provide a method for stably converting an unsaturated cyclic ether compound to produce a diol compound with high efficiency.

本発明者は、上記課題を解決すべく、不飽和環状エーテル化合物の水素化水和反応を進行させ、一段でジオール化合物を製造するための触媒について鋭意検討を重ねた結果、驚くべきことに、5員環、6員環構造の不飽和環状エーテルの水素化水和反応においては、特定の固体酸にNi、Coから選ばれる少なくとも1種の金属元素を固定化した触媒を用いることによってジオール化合物の選択率が増し、高効率かつ安定的にジオール化合物を得ることができることを見出した。特に、水素化を担う金属種や水和を担う固体酸の種類の選択が重要であり、水素化活性点と酸点を固体触媒表面上に適切に配置することにより水和と水素化のバランスが図られ、選択的にジオール化合物を得ることができることを見出した。また、表面上に水素化活性点と酸点を有する触媒は、反応後は濾過等で容易に分離することが可能で、得られたジオール化合物を水と分離する工程等において、ジオール化合物が環化してしまうことを回避できる。
本発明はこのような知見に基づいて達成されたものであり、以下を要旨とする。
As a result of diligent studies on a catalyst for producing a diol compound in one step by advancing a hydrogenation hydration reaction of an unsaturated cyclic ether compound in order to solve the above problems, the present inventor is surprisingly surprised. In the hydrogenation hydration reaction of unsaturated cyclic ether having a 5-membered ring or 6-membered ring structure, a diol compound is used by using a catalyst in which at least one metal element selected from Ni and Co is immobilized on a specific solid acid. It was found that the selectivity of the diol compound was increased and the diol compound could be obtained with high efficiency and stability. In particular, it is important to select the type of metal responsible for hydrogenation and the type of solid acid responsible for hydration, and the balance between hydration and hydrogenation is achieved by appropriately arranging the hydrogenation active points and acid points on the surface of the solid catalyst. It was found that the diol compound can be selectively obtained. Further, the catalyst having a hydrogenation active site and an acid point on the surface can be easily separated by filtration or the like after the reaction, and the diol compound is ringed in a step of separating the obtained diol compound from water or the like. It is possible to avoid becoming a compound.
The present invention has been achieved based on such findings, and the gist of the present invention is as follows.

[1] 不飽和環状エーテル化合物原料を、触媒と、水素及び水の存在下に水素化水和反応させてジオール化合物を製造する方法において、該触媒として、Ni及びCoから選ばれる少なくとも1種の金属元素を固体酸に固定化した触媒を用いる、ジオール化合物の製造方法。 [1] In a method for producing a diol compound by hydrogenating and hydrating an unsaturated cyclic ether compound raw material with a catalyst in the presence of hydrogen and water, at least one selected from Ni and Co as the catalyst. A method for producing a diol compound, which uses a catalyst in which a metal element is immobilized on a solid acid.

[2] 前記固体酸が、3次元の孔構造を有し、8員環の孔径を有さず10員環以上の孔径を有する酸性のハイシリカゼオライトであって、該ゼオライトのSi/Al比が10以上1000以下であることを特徴とする[1]に記載のジオール化合物の製造方法。 [2] The solid acid is an acidic high-silica zeolite having a three-dimensional pore structure, not having an 8-membered ring pore size, and having a pore size of 10-membered ring or more, and the Si / Al ratio of the zeolite. The method for producing a diol compound according to [1], wherein the ratio is 10 or more and 1000 or less.

[3] 前記固体酸が、ニオブを含む酸化物、ニオブを含む含水酸化物、リン酸塩、及びSiOを含む複合酸化物から選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする[1]に記載のジオール化合物の製造方法。 [3] The solid acid is at least one selected from an oxide containing niobium, a hydrous oxide containing niobium, a phosphate, and a composite oxide containing SiO 2 [1]. The method for producing a diol compound according to the above.

[4] 前記触媒が前記固体酸に少なくともNiを担持したNi担持触媒であり、Niの担持量が触媒全体の質量に対して0.5質量%以上10質量%以下であることを特徴とする[1]ないし[3]のいずれかに記載のジオール化合物の製造方法。 [4] The catalyst is a Ni-supporting catalyst in which at least Ni is supported on the solid acid, and the amount of Ni supported is 0.5% by mass or more and 10% by mass or less with respect to the total mass of the catalyst. The method for producing a diol compound according to any one of [1] to [3].

[5] 前記触媒が前記固体酸にNi及び/又はCoと、修飾助剤としてMn、Re及びWの1種又は2種以上を担持した担持触媒であり、該修飾助剤の担持量がNi及び/又はCoの質量に対して100質量%以下であることを特徴とする[1]ないし[4]のいずれかに記載のジオール化合物の製造方法。 [5] The catalyst is a carrier catalyst in which Ni and / or Co is supported on the solid acid and one or more of Mn, Re and W are supported as modification aids, and the amount of the modification aids supported is Ni. The method for producing a diol compound according to any one of [1] to [4], which is 100% by mass or less with respect to the mass of Co and / or Co.

[6] 反応に供される水と不飽和環状エーテル化合物のモル比(水/不飽和環状エーテル化合物)が0.5以上8以下であることを特徴とする[1]ないし[5]のいずれかに記載のジオール化合物の製造方法。 [6] Any of [1] to [5], wherein the molar ratio (water / unsaturated cyclic ether compound) of water to the unsaturated cyclic ether compound subjected to the reaction is 0.5 or more and 8 or less. A method for producing a diol compound according to the above.

[7] 前記水素化水和反応における水素圧力が1MPa以上5MPa以下であることを特徴とする[1]ないし[6]のいずれかに記載のジオール化合物の製造方法。 [7] The method for producing a diol compound according to any one of [1] to [6], wherein the hydrogen pressure in the hydrogenation hydration reaction is 1 MPa or more and 5 MPa or less.

[8] 前記水素化水和反応で生成するジオール化合物の、副生する飽和環状エーテル化合物に対するモル比が0.4以上であることを特徴とする[1]ないし[7]のいずれかに記載のジオール化合物の製造方法。 [8] Described in any one of [1] to [7], wherein the diol compound produced by the hydrogenation hydration reaction has a molar ratio of 0.4 or more to the saturated cyclic ether compound produced as a by-product. Method for producing a diol compound.

[9] 前記触媒を前記水素化水和反応に供するに先立ち、320℃以上の温度で還元性ガスと接触させる還元処理を行うことを特徴とする[1]ないし[8]のいずれかに記載のジオール化合物の製造方法。 [9] Described in any one of [1] to [8], which comprises performing a reduction treatment in which the catalyst is brought into contact with a reducing gas at a temperature of 320 ° C. or higher prior to being subjected to the hydrogenation hydration reaction. Method for producing a diol compound.

[10] 前記不飽和環状エーテル化合物が、ジヒドロフラン環化合物又はジヒドロピラン環化合物であることを特徴とする[1]ないし[9]のいずれかに記載のジオール化合物の製造方法。 [10] The method for producing a diol compound according to any one of [1] to [9], wherein the unsaturated cyclic ether compound is a dihydrofuran ring compound or a dihydropyran ring compound.

本発明では、固体酸にNi、Coから選ばれる少なくとも1種の金属元素を固定化した触媒を使用して不飽和環状エーテル化合物の水素化水和反応を行うことにより、高い選択率でジオール化合物を得ることができるため、水の使用量を減じた条件下においても高効率にジオール化合物を製造することが可能となる。また、水溶性の酸などの反応助剤を使用することなく、十分な選択性が得られるので、生成物や触媒の分離が容易となり、触媒の入れ替えや再生も行いやすい。 In the present invention, the diol compound has a high selectivity by carrying out a hydrogenation hydration reaction of an unsaturated cyclic ether compound using a catalyst in which at least one metal element selected from Ni and Co is immobilized on a solid acid. Therefore, it is possible to produce the diol compound with high efficiency even under the condition that the amount of water used is reduced. Further, since sufficient selectivity can be obtained without using a reaction aid such as a water-soluble acid, the product and the catalyst can be easily separated, and the catalyst can be easily replaced or regenerated.

以下、本発明のジオール化合物の製造方法の実施の形態を詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the method for producing a diol compound of the present invention will be described in detail.

本発明のジオール化合物の製造方法は、不飽和環状エーテル化合物原料の水素化水和反応によりジオール化合物を製造する際に、特定の水素化水和反応触媒の存在下で水素化水和反応を行うものである。 In the method for producing a diol compound of the present invention, when a diol compound is produced by a hydrogenation hydration reaction of an unsaturated cyclic ether compound raw material, a hydrogenation hydration reaction is carried out in the presence of a specific hydrogenation hydration reaction catalyst. It is a thing.

[原料・目的物]
まず、原料となる不飽和環状エーテル化合物と目的物であるジオール化合物について説明する。
[Raw materials / objects]
First, an unsaturated cyclic ether compound as a raw material and a diol compound as a target product will be described.

<不飽和環状エーテル化合物>
本発明のジオール化合物の製造方法で使用される原料の不飽和環状エーテル化合物としては、特に制限されず、公知の不飽和環状エーテル化合物を使用することができる。不飽和環状エーテル化合物としては、例えば下記一般式(1)、(2)、(3)、(4)、又は(5)で表される5員環又は6員環の不飽和環状エーテル化合物が挙げられる。
<Unsaturated cyclic ether compound>
The unsaturated cyclic ether compound as a raw material used in the method for producing a diol compound of the present invention is not particularly limited, and a known unsaturated cyclic ether compound can be used. Examples of the unsaturated cyclic ether compound include 5-membered or 6-membered unsaturated cyclic ether compounds represented by the following general formulas (1), (2), (3), (4), or (5). Can be mentioned.

Figure 0006859657
Figure 0006859657

上記一般式(1)〜(5)において、R、R、R、R、Rは、それぞれ同一であっても異なっていてもよく、例えば、水素原子、官能基を有していてもよい脂肪族炭化水素基、官能基を有していてもよい芳香族炭化水素基、アルデヒド基等の種々の官能基が挙げられ、具体的には、−H、−OH、−CHOH、−CH、−CHO等が挙げられる。 In the above general formulas (1) to (5), R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , and R 5 may be the same or different, and have, for example, a hydrogen atom and a functional group. Examples thereof include various functional groups such as an aliphatic hydrocarbon group which may be present, an aromatic hydrocarbon group which may have a functional group, and an aldehyde group, and specific examples thereof are -H, -OH, and -CH. 2 OH, -CH 3 , -CHO and the like can be mentioned.

一般式(1)で表される不飽和環状エーテル化合物の具体例としては、フルフリルアルコール、2−メチルフラン、3−メチルフラン、フルアルデヒド、フランが好ましい例として挙げられ、中でも特にフランが好適である。
一般式(2)で表される不飽和環状エーテル化合物の具体例としては、2−ヒドロキシメチル−2,3−ジヒドロフラン、2−メチル−2,3−ジヒドロフラン、3−メチル−2,3−ジヒドロフラン、2,3−ジヒドロフランが好ましい例として挙げられ、中でも特に2,3−ジヒドロフランが好適である。
一般式(3)で表される不飽和環状エーテル化合物の具体例としては、2−ヒドロキシメチル−2,5−ジヒドロフラン、2−メチル−2,5−ジヒドロフラン、3−メチル−2,5−ジヒドロフラン、2,5−ジヒドロフランが好ましい例として挙げられ、中でも特に2,5−ジヒドロフランが好適である。
一般式(4)で表される不飽和環状エーテル化合物の具体例としては、2−ヒドロキシメチル−3,4−2H−ジヒドロピラン、2−メチル−3,4−2H−ジヒドロピラン、3−メチル−3,4−2H−ジヒドロピラン、4−メチル−3,4−2H−ジヒドロピラン、3,4−2H−ジヒドロピランが好ましい例として挙げられ、中でも特に3,4−2H−ジヒドロピランが好適である。
一般式(5)で表される不飽和環状エーテル化合物の具体例としては、2−ヒドロキシメチル−3,6−2H−ジヒドロピラン、2−メチル−3,6−2H−ジヒドロピラン、3−メチル−3,6−2H−ジヒドロピラン、4−メチル−3,6−2H−ジヒドロピラン、3,6−2H−ジヒドロピランが好ましい例として挙げられ、中でも特に3,6−2H−ジヒドロピランが好適である。
Specific examples of the unsaturated cyclic ether compound represented by the general formula (1) include furfuryl alcohol, 2-methylfuran, 3-methylfuran, flualdehyde, and furan, with furan being particularly preferable. Is.
Specific examples of the unsaturated cyclic ether compound represented by the general formula (2) are 2-hydroxymethyl-2,3-dihydrofuran, 2-methyl-2,3-dihydrofuran, 3-methyl-2,3. −Dihydrofuran and 2,3-dihydrofuran are preferred examples, with 2,3-dihydrofuran being particularly preferred.
Specific examples of the unsaturated cyclic ether compound represented by the general formula (3) are 2-hydroxymethyl-2,5-dihydrofuran, 2-methyl-2,5-dihydrofuran, 3-methyl-2,5. -Dihydrofuran and 2,5-dihydrofuran are preferred examples, with 2,5-dihydrofuran being particularly preferred.
Specific examples of the unsaturated cyclic ether compound represented by the general formula (4) include 2-hydroxymethyl-3,4-2H-dihydropyran, 2-methyl-3,4-2H-dihydropyran, and 3-methyl. -3,4-2H-dihydropyran, 4-methyl-3,4-2H-dihydropyran and 3,4-2H-dihydropyran are preferred examples, with 3,4-2H-dihydropyran being particularly preferred. Is.
Specific examples of the unsaturated cyclic ether compound represented by the general formula (5) include 2-hydroxymethyl-3,6-2H-dihydropyran, 2-methyl-3,6--2H-dihydropyran and 3-methyl. -3,6-2H-dihydropyran, 4-methyl-3,6-2H-dihydropyran and 3,6--2H-dihydropyran are preferred examples, with 3,6-2H-dihydropyran being particularly preferred. Is.

これらの不飽和環状エーテル化合物は2種以上を用いることも可能であるが、通常は1種のみが用いられる。 Although it is possible to use two or more kinds of these unsaturated cyclic ether compounds, usually only one kind is used.

<ジオール化合物>
本発明のジオール化合物の製造方法で得られるジオール化合物は、特に制限されず、前述の不飽和環状エーテル化合物の水素化水和反応で得られるジオール化合物であり、例えば、下記一般式(6)又は(7)で表されるジオール化合物が挙げられる。
<Diol compound>
The diol compound obtained by the method for producing a diol compound of the present invention is not particularly limited, and is a diol compound obtained by the hydrohydration reaction of the unsaturated cyclic ether compound described above. For example, the following general formula (6) or Examples thereof include the diol compound represented by (7).

Figure 0006859657
Figure 0006859657

上記一般式(6),(7)において、R、R、R、R、Rは、前記一般式(1)〜(5)におけると同義である。 In the general formulas (6) and (7), R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , and R 5 are synonymous with those in the general formulas (1) to (5).

一般式(6)で表されるジオール化合物は、前記一般式(1)〜(3)で表される不飽和環状エーテル化合物の水素化水和で得られるジオール化合物であり、その具体例としては、2−メチル1,4−ブタンジオール、3−メチル−1,4−ブタンジオール、1,2,5−ペンタントリオール、1,4−ブタンジオールが挙げられ、特に1,4−ブタンジオールが好適である。
一般式(7)で表されるジオール化合物は、前記一般式(4),(5)で表される不飽和環状エーテル化合物の水素化水和で得られるジオール化合物であり、その具体例としては、2−メチル−1,5−ペンタンジオール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、1,2,6−ヘキサントリオール、1,5−ペンタンジオールが挙げられ、特に1,5−ペンタンジオールが好適である
The diol compound represented by the general formula (6) is a diol compound obtained by hydrogenation hydration of the unsaturated cyclic ether compounds represented by the general formulas (1) to (3), and specific examples thereof include. , 2-Methyl 1,4-butanediol, 3-methyl-1,4-butanediol, 1,2,5-pentanetriol, 1,4-butanediol, and 1,4-butanediol is particularly preferable. Is.
The diol compound represented by the general formula (7) is a diol compound obtained by hydrogenation hydration of the unsaturated cyclic ether compound represented by the general formulas (4) and (5), and specific examples thereof include. , 2-Methyl-1,5-pentanediol, 3-methyl-1,5-pentanediol, 1,2,6-hexanetriol, 1,5-pentanediol, especially 1,5-pentanediol. Suitable

<不飽和環状エーテル化合物原料>
本発明では、不飽和環状エーテル化合物原料を、特定の触媒の存在下で水素化水和反応させる。ここで、不飽和環状エーテル化合物原料とは、原料全体を基準(100質量%)として、不飽和環状エーテル化合物が、好ましくは90質量%以上、より好ましくは95質量%以上、さらに好ましくは98質量%以上、特に好ましくは99質量%以上含まれているものをいう。
<Saturated cyclic ether compound raw material>
In the present invention, the unsaturated cyclic ether compound raw material is hydrogenated and hydrated in the presence of a specific catalyst. Here, the unsaturated cyclic ether compound raw material is preferably 90% by mass or more, more preferably 95% by mass or more, still more preferably 98% by mass, based on the whole raw material (100% by mass). % Or more, particularly preferably 99% by mass or more.

本発明で用いる不飽和環状エーテル化合物原料の製造法は特に限定されないが、植物由来原料の水熱処理や酸による加水分解、フルフラール化合物の脱カルボニル化反応、ブタンジエンやエポキシブテンの部分酸化、テトラヒドロフルフリルアルコールの脱水転位(異性化)反応等の他、α,β−不飽和アルデヒドのディールス・アルダー反応等による方法が挙げられる。 The method for producing the unsaturated cyclic ether compound raw material used in the present invention is not particularly limited, but is that the plant-derived raw material is hydrolyzed or hydrolyzed by an acid, the furfural compound is decarbonylated, the butanediene or epoxybutene is partially oxidized, and tetrahydrofurfuryl is used. In addition to the dehydration rearrangement (isomerization) reaction of alcohol, a method using a deal alder reaction of α, β-unsaturated aldehyde can be mentioned.

不飽和環状エーテル化合物原料中の不飽和環状エーテル化合物の純度(含有量)は、上述の通りであるが、不飽和環状エーテル化合物原料に含まれる不純物を除去することによって、本発明で用いる水素化水和反応触媒の経時的な活性低下をさらに抑制し、より安定かつ高効率にジオール化合物を製造することができるようになる。特に、不飽和環状エーテル化合物原料に含まれる不純物のうち、硫黄もしくは硫黄化合物、窒素化合物、および各種の酸を低減すると高い効果が得られる。 The purity (content) of the unsaturated cyclic ether compound in the unsaturated cyclic ether compound raw material is as described above, but hydrogenation used in the present invention is performed by removing impurities contained in the unsaturated cyclic ether compound raw material. The decrease in activity of the hydration reaction catalyst over time can be further suppressed, and the diol compound can be produced more stably and with high efficiency. In particular, among impurities contained in the unsaturated cyclic ether compound raw material, a high effect can be obtained by reducing sulfur or sulfur compounds, nitrogen compounds, and various acids.

不飽和環状エーテル化合物原料に含まれる硫黄もしくは硫黄化合物の形態は特に限定されないが、価数としてはS、S2−あるいはS6+(SO)の硫黄成分が挙げられる。より具体的には、チオール基、スルフヒドリル基、スルフィド基、ジスルフィド基を有する化合物、Sを骨格に持つ芳香族化合物、硫酸、スルホン酸およびそれらの塩、亜硫酸および亜硫酸塩、あるいは錯塩が挙げられる。不飽和環状エーテル化合物原料に含まれるこれらの硫黄成分の量は、硫黄元素換算の濃度として、通常50ppm以下、好ましくは30ppm以下、さらに好ましくは20ppm以下、より好ましくは10ppm以下、特に好ましくは6.0ppm以下である。硫黄成分の含有量が硫黄元素換算の濃度として50ppm以下に制御された不飽和環状エーテル化合物原料を水素化水和反応工程に供することによって、本発明で用いる水素化水和反応触媒の触媒効果がより一層有効に発揮される。不飽和環状エーテル化合物原料中に含まれる硫黄成分量の分析法は、特に限定されないが、例えば、燃焼−吸収−イオンクロマト法により硫黄元素濃度として定量できる。 The form of the sulfur or the sulfur compound contained in the unsaturated cyclic ether compound raw material is not particularly limited, and examples of the valence include a sulfur component of S 0 , S 2- or S 6+ (SO x). More specifically, a thiol group, a sulfhydryl group, a sulfide group, a compound having a disulfide group, an aromatic compound having S as a skeleton, sulfuric acid, a sulfonic acid and salts thereof, sulfite and sulfite, or a complex salt can be mentioned. The amount of these sulfur components contained in the unsaturated cyclic ether compound raw material is usually 50 ppm or less, preferably 30 ppm or less, more preferably 20 ppm or less, more preferably 10 ppm or less, and particularly preferably 6. It is 0 ppm or less. By subjecting an unsaturated cyclic ether compound raw material in which the content of the sulfur component is controlled to 50 ppm or less as the concentration in terms of sulfur element to the hydrogenation hydration reaction step, the catalytic effect of the hydrogenation hydration reaction catalyst used in the present invention can be obtained. It is even more effective. The method for analyzing the amount of sulfur component contained in the unsaturated cyclic ether compound raw material is not particularly limited, but can be quantified as the sulfur element concentration by, for example, a combustion-absorption-ion chromatography method.

不飽和環状エーテル化合物原料に含まれる窒素化合物の形態は特に限定されないが、価数としては、N3−あるいはN5+、N3+の窒素成分が挙げられる。より具体的にはアンモニア、アミン類およびその塩類、Nを骨格に持つ芳香族化合物、硝酸および硝酸塩、亜硝酸および亜硝酸塩、あるいは錯塩である。不飽和環状エーテル化合物原料に含まれる窒素成分の量は、窒素元素換算の濃度として、通常50ppm以下、好ましくは30ppm以下、より好ましくは20ppm以下、さらに好ましくは10ppm以下、特に好ましくは4.0ppm以下である。窒素成分の含有量が窒素元素換算の濃度として50ppm以下に制御された不飽和環状エーテル化合物原料を水素化水和反応工程に供することによって、本発明で用いる水素化水和反応触媒の触媒効果がより一層有効に発揮される。不飽和環状エーテル化合物原料中に含まれる窒素成分量の分析法は、特に限定されないが、例えば、燃焼分解−化学発光法によって窒素元素濃度として定量できる。 The form of the nitrogen compound contained in the unsaturated cyclic ether compound raw material is not particularly limited, and examples of the valence include nitrogen components of N 3-, N 5+ , and N 3+. More specifically, it is ammonia, amines and salts thereof, aromatic compounds having N as a skeleton, nitric acid and nitrate, nitrite and nitrite, or complex salts. The amount of the nitrogen component contained in the unsaturated cyclic ether compound raw material is usually 50 ppm or less, preferably 30 ppm or less, more preferably 20 ppm or less, still more preferably 10 ppm or less, and particularly preferably 4.0 ppm or less in terms of nitrogen element equivalent concentration. Is. By subjecting the unsaturated cyclic ether compound raw material in which the content of the nitrogen component is controlled to 50 ppm or less as the concentration in terms of nitrogen element to the hydrogenation hydration reaction step, the catalytic effect of the hydrogenation hydration reaction catalyst used in the present invention can be obtained. It is even more effective. The method for analyzing the amount of nitrogen component contained in the unsaturated cyclic ether compound raw material is not particularly limited, but can be quantified as the nitrogen element concentration by, for example, the combustion decomposition-chemiluminescence method.

不飽和環状エーテル化合物原料に含まれる酸成分の形態は特に限定されないが、硫酸、スルホン酸、硝酸等の無機酸、および、スルホン基、カルボキシル基を有する有機酸、例えば、フランスルホン酸、フランカルボン酸やギ酸、酢酸が挙げられる。不飽和環状エーテル化合物原料に含まれる酸成分の量は酸価として、通常2mgKOH/g以下、好ましくは1mgKOH/g以下、より好ましくは0.50mgKOH/g以下、さらに好ましくは0.25mgKOH/g以下、特に好ましくは0.10mgKOH/g以下である。これらの酸成分量が酸価として2mgKOH/g以下に制御された不飽和環状エーテル化合物原料を水素化水和反応工程に供することによって、本発明で用いる水素化水和反応触媒の経時的な活性低下をさらに小さくすることができる。酸価の測定法は、特に限定されないが、中和滴定法を用いることができる。具体的には、不飽和環状エーテル化合物原料をエタノールで希釈した後に0.01Nの水酸化カリウム水溶液を用いて滴定することによって、酸価を測定することができる。 The form of the acid component contained in the unsaturated cyclic ether compound raw material is not particularly limited, but is limited to inorganic acids such as sulfuric acid, sulfonic acid and nitric acid, and organic acids having a sulfon group and a carboxyl group, for example, furansulfonic acid and furancarboxylic. Examples include acid, formic acid and acetic acid. The amount of the acid component contained in the unsaturated cyclic ether compound raw material is usually 2 mgKOH / g or less, preferably 1 mgKOH / g or less, more preferably 0.50 mgKOH / g or less, still more preferably 0.25 mgKOH / g or less as an acid value. , Particularly preferably 0.10 mgKOH / g or less. By subjecting an unsaturated cyclic ether compound raw material in which the amount of these acid components is controlled to 2 mgKOH / g or less as an acid value to a hydrogenation hydration reaction step, the activity of the hydrogenation hydration reaction catalyst used in the present invention over time The drop can be further reduced. The method for measuring the acid value is not particularly limited, but a neutralization titration method can be used. Specifically, the acid value can be measured by diluting the unsaturated cyclic ether compound raw material with ethanol and then titrating with a 0.01 N potassium hydroxide aqueous solution.

本発明で用いる不飽和環状エーテル化合物は通常無色透明である。したがって、不飽和環状エーテル化合物原料の色調は、APHI(American Public Healty Association)標準色溶液のYI(Yellowness Index:黄色度)値を基準とした番号で算出した値で、通常500以下、好ましくは300以下、さらに好ましくは100以下、特に好ましくは50以下である。不飽和環状エーテル化合物原料の色調は色差計を用いた透過測定等によって分析、算出することができる。 The unsaturated cyclic ether compound used in the present invention is usually colorless and transparent. Therefore, the color tone of the unsaturated cyclic ether compound raw material is a value calculated based on the YI (Yellowness Index: yellowness) value of the APHI (American Public Health Association) standard color solution, and is usually 500 or less, preferably 300. Below, it is more preferably 100 or less, and particularly preferably 50 or less. The color tone of the unsaturated cyclic ether compound raw material can be analyzed and calculated by transmission measurement using a color difference meter or the like.

不飽和環状エーテル化合物原料から不純物を取り除く方法には特に制限はないが、蒸留精製や不純物の吸着除去等による方法が挙げられる。 The method for removing impurities from the unsaturated cyclic ether compound raw material is not particularly limited, and examples thereof include methods such as distillation purification and adsorption removal of impurities.

吸着によって不純物を分離除去する際に用いる吸着剤としては、特に限定されないが、活性炭やイオン交換樹脂、イオン交換ゼオライトやシリカ等の多孔性物質、あるいは金属、貴金属、または該金属、貴金属をシリカ、アルミナ、ゼオライトあるいは活性炭といった担体に担持したものが好適に用いられる。吸着剤は、複数を同時に用いてもよい。吸着除去の方法としては、不飽和環状エーテル化合物原料に吸着剤を投入して、一定の処理時間の後に濾過等で吸着剤を分離する方法でもよいし、吸着剤を充填したカラム等に不飽和環状エーテル化合物原料を流通させる方法でもよい。 The adsorbent used for separating and removing impurities by adsorption is not particularly limited, but is a porous substance such as activated carbon or ion exchange resin, ion exchange zeolite or silica, or a metal or noble metal, or the metal or noble metal is silica. Those supported on a carrier such as alumina, zeolite or activated carbon are preferably used. A plurality of adsorbents may be used at the same time. As a method of adsorbing and removing, a method of adding an adsorbent to an unsaturated cyclic ether compound raw material and separating the adsorbent by filtration or the like after a certain treatment time may be used, or an unsaturated cyclic ether compound-filled column or the like may be unsaturated. A method of distributing the cyclic ether compound raw material may also be used.

また、蒸留精製の際に原料と吸着剤とを蒸留釜に装填し、不純物を吸着除去しつつ蒸留によって精製する方法も好ましい方法として挙げられる。その際の吸着剤としては、上記に挙げた物質のほか、酸成分の除去に効果的なNaOH等のアルカリ水酸化物、NaCO等のアルカリ炭酸塩等も好適に用いられる。 Further, a method of loading a raw material and an adsorbent into a distillation pot at the time of distillation purification and purifying by distillation while adsorbing and removing impurities is also mentioned as a preferable method. As the adsorbent at that time, in addition to the substances listed above, alkaline hydroxides such as NaOH and alkaline carbonates such as Na 2 CO 3 which are effective in removing the acid component are also preferably used.

さらには、吸着剤を用いて不純物を除去した後にさらに蒸留精製を行って、吸着によって取り除けなかった不純物や、吸着剤由来の不純物を除去することも好適に行われる。また、蒸留精製の後に、吸着除去を行ってもよい。 Further, it is also preferable to remove impurities by using an adsorbent and then further perform distillation purification to remove impurities that could not be removed by adsorption and impurities derived from the adsorbent. Further, adsorption removal may be performed after distillation purification.

精製等によって不純物量が低減された不飽和環状エーテル化合物原料を保存する場合の条件は、特に限定されないが、酸素や光を遮断した30℃以下の雰囲気で保存するのが好ましい。保存雰囲気中の酸素の濃度は、通常20%以下、好ましくは10%以下、さらに好ましくは5%以下、特に好ましくは1%以下である。
場合によっては安定剤を加えて保存することも好適である。安定剤としては、ジブチルヒドロキシトルエン(BHT)やt−ブチルカテコール(TBC)などの酸化防止剤、重合禁止剤が好適に用いられる。
The conditions for storing the unsaturated cyclic ether compound raw material in which the amount of impurities has been reduced by purification or the like are not particularly limited, but it is preferable to store it in an atmosphere of 30 ° C. or lower in which oxygen and light are blocked. The concentration of oxygen in the storage atmosphere is usually 20% or less, preferably 10% or less, more preferably 5% or less, and particularly preferably 1% or less.
In some cases, it is also preferable to add a stabilizer for storage. As the stabilizer, antioxidants such as dibutylhydroxytoluene (BHT) and t-butylcatechol (TBC), and polymerization inhibitors are preferably used.

[水素化水和反応触媒]
次に、本発明で用いる水素化水和反応触媒(以下、「本発明の触媒」と称す場合がある。)について説明する。
[Hydrogenation hydration reaction catalyst]
Next, the hydrogenation hydration reaction catalyst used in the present invention (hereinafter, may be referred to as “catalyst of the present invention”) will be described.

本発明においては、水素化水和反応触媒として、固体酸にNi、Coから選ばれる少なくとも1種の金属元素(以下、「Ni、Co」と記載する場合がある。)を固定化した触媒を用いる。 In the present invention, as the hydrogenation hydration reaction catalyst, a catalyst in which at least one metal element selected from Ni and Co (hereinafter, may be referred to as “Ni and Co”) is immobilized on a solid acid is used. Use.

本発明においては、不飽和環状エーテル化合物原料の水素化水和によりジオール化合物を製造する際に、このような特定の水素化水和反応触媒を用いることによって、水の少ない条件下においても、安定かつ高効率にジオール化合物を製造することが可能となる。 In the present invention, when a diol compound is produced by hydrogenation hydration of an unsaturated cyclic ether compound raw material, by using such a specific hydrogenation hydration reaction catalyst, it is stable even under low water conditions. Moreover, it becomes possible to produce a diol compound with high efficiency.

即ち、Ni、Coを含む物質は、カルボニル基の水素化能力を有するため、不飽和環状エーテル化合物の水和と互変異性化によって生じるアルデヒド基を有する中間体も速やかに水素化することができる。したがって、アルデヒド基を有する中間体が関与した縮合などの望ましくない副反応の進行が回避される。
また、同様の理由により、これらの化合物が重合する等の望ましくない反応の進行も回避することができるため、触媒表面に重合物が蓄積する事態を防ぐことができる。結果として、不飽和環状エーテル化合物の水素化水和反応に対して有効な触媒活性点が長時間にわたって作用し続ける。
Ni、Coを触媒活性金属元素として用いることによって、高い選択性で不飽和環状エーテル化合物をジオール化合物に転化することが可能となり、効率的にジオール化合物を製造することができるようになる。
例えば、Ni、Coを含む触媒を用いた場合、不飽和環状エーテル化合物の水素化水和反応で生成するジオール化合物とそれが脱水環化して生成する飽和環状エーテル化合物の合量の選択性は通常90%以上であり、ジオール化合物の収率は最大限に高められる。
That is, since the substance containing Ni and Co has a hydrogenation ability of a carbonyl group, an intermediate having an aldehyde group generated by hydration and tautomerization of an unsaturated cyclic ether compound can also be rapidly hydrogenated. .. Therefore, the progress of undesired side reactions such as condensation involving an intermediate having an aldehyde group is avoided.
Further, for the same reason, it is possible to avoid the progress of an undesired reaction such as polymerization of these compounds, so that it is possible to prevent the situation where the polymer is accumulated on the surface of the catalyst. As a result, effective catalytic active sites for the hydrogenation hydration reaction of unsaturated cyclic ether compounds continue to act for a long time.
By using Ni and Co as the catalytically active metal element, the unsaturated cyclic ether compound can be converted into a diol compound with high selectivity, and the diol compound can be efficiently produced.
For example, when a catalyst containing Ni and Co is used, the selectivity of the total amount of the diol compound produced by the hydrogenation hydration reaction of the unsaturated cyclic ether compound and the saturated cyclic ether compound produced by dehydration cyclization thereof is usually high. It is 90% or more, and the yield of the diol compound is maximized.

Ni、Coは、好ましくは、特定の酸化物からなる固体酸が少なくとも一部を構成する担体に添加あるいは担持されて固定化される。好ましくは、Ni、Coは、固体酸を含む担体に担持されることによって担持金属触媒として用いられる。 Ni and Co are preferably immobilized by adding or supporting a solid acid composed of a specific oxide to a carrier constituting at least a part thereof. Preferably, Ni and Co are used as a supported metal catalyst by being supported on a carrier containing a solid acid.

<担体>
Ni、Coの担体として用いる固体酸は、特に限定されないが、リン酸塩、硫酸塩や水酸化物、含水酸化物、酸化物、複合酸化物が好適である。リン酸塩、硫酸塩としては、Aly、Zr(PO、ZrP、Zr(SO・4HO、リン酸ニオブ等が挙げられる。水酸化物、含水酸化物、酸化物としては、ZrO(OH)、ZrO、SiO、Nb・nHO(nは通常3.5〜4.5)が挙げられる。その他、ZrSiO、ZrO−SiO、ZrO−TiO、ZrO−Al、SiO−Al、MgO−SiO、MgO−Al等の複合酸化物が挙げられる。このうち、好ましくは、Aly、リン酸ニオブ等のリン酸塩、ZrSiO等の複酸化物、ZrO−SiO、ZrO−TiO、ZrO−Al、SiO−Al、MgO−SiO、MgO−Al等のアモルファスの複合酸化物およびNb・nHOが挙げられる。より好ましくは、ニオブを含む酸化物や含水酸化物、Aly等のアモルファスのリン酸塩、SiOを含むアモルファスの複合酸化物が好ましく、特に好ましくは、アモルファスのSiO−Al、Nb・nHOが挙げられる。
さらには、アモルファスのSiO−Alにおいては、Si/Al比は通常1以上50以下、好ましくは2以上25以下、より好ましくは3以上12以下、特に好ましくは4以上8以下の組成のものが好ましい。
<Carrier>
The solid acid used as a carrier for Ni and Co is not particularly limited, but phosphates, sulfates and hydroxides, hydroxide-containing oxides, oxides and composite oxides are preferable. Phosphate, the sulphate, Al x P y O n, Zr 3 (PO 4) 4, ZrP 2 O 7, Zr (SO 4) 2 · 4H 2 O, niobium phosphate and the like. Examples of hydroxides, hydrous oxides and oxides include ZrO (OH) 2 , ZrO 2 , SiO 2 , Nb 2 O 5 · nH 2 O (n is usually 3.5 to 4.5). Other, ZrSiO 4, ZrO 2 -SiO 2 , ZrO 2 -TiO 2, ZrO 2 -Al 2 O 3, SiO 2 -Al 2 O 3, complex oxides such as MgO-SiO 2, MgO-Al 2 O 3 is Can be mentioned. Among them, preferably, Al x P y O n, phosphate niobium phosphate, etc., double oxide such as ZrSiO 4, ZrO 2 -SiO 2, ZrO 2 -TiO 2, ZrO 2 -Al 2 O 3, Examples thereof include amorphous composite oxides such as SiO 2- Al 2 O 3 , MgO-SiO 2 , MgO-Al 2 O 3 , and Nb 2 O 5 · nH 2 O. More preferably, the oxide or hydrous oxide containing niobium, Al x P y O n phosphate amorphous, such as, preferably a composite oxide of amorphous containing SiO 2, particularly preferably amorphous SiO 2 -Al 2 O 3 , Nb 2 O 5 · nH 2 O can be mentioned.
Further, in the amorphous SiO 2- Al 2 O 3 , the Si / Al ratio is usually 1 or more and 50 or less, preferably 2 or more and 25 or less, more preferably 3 or more and 12 or less, and particularly preferably 4 or more and 8 or less. Is preferable.

Ni、Coの担体としては、上記のリン酸塩、硫酸塩や水酸化物、含水酸化物、酸化物、複合酸化物のほか、酸性粘土鉱物、酸性ゼオライト等の多孔性酸化物、メソ細孔を有する酸化物を用いることもできる。このうち、好ましくは、酸性ゼオライト等の多孔性酸化物である。 The carriers of Ni and Co include the above-mentioned phosphates, sulfates and hydroxides, hydrous oxides, oxides and composite oxides, as well as porous oxides such as acidic clay minerals and acidic zeolites, and mesopores. Oxides having the above can also be used. Of these, a porous oxide such as acidic zeolite is preferable.

酸性ゼオライトの種類としては、3次元の孔構造を有するものが好ましく、8員環の孔径を有さずに10員環以上の孔径を有する構造を有するものがさらに好ましい。酸性ゼオライトが8員環の孔径を有すると、それに金属を担持した触媒の活性やジオール選択性が低下するためである。3次元の孔構造を有し、8員環の孔径を有さず、10員環以上、特に12員環以上の孔径を有するものであれば、それに金属を担持した触媒において細孔内の拡散が水素化水和に適した状態になり、触媒の活性やジオール選択性が増大する。酸性ゼオライトとしては、具体的には、2次元の孔構造で8員環の孔径を有するMOR型や3次元の孔構造で8員環の孔径を有するA型より、3次元の孔構造で8員環の孔径を有さず、10員環以上の孔径を有するZSM5等のMFI型、BEA型、MWW型、USY等のFAU型が好ましく、特に好ましくはZSM5等のMFI型、USY等のFAU型である。 The type of acidic zeolite is preferably one having a three-dimensional pore structure, and more preferably one having a pore diameter of 10-membered ring or more without having a pore diameter of 8-membered ring. This is because when the acidic zeolite has an 8-membered ring pore size, the activity and diol selectivity of the catalyst supporting the metal on the acidic zeolite are lowered. If it has a three-dimensional pore structure, does not have a pore diameter of an 8-membered ring, and has a pore diameter of 10-membered ring or more, particularly 12-membered ring or more, diffusion in the pores in a catalyst supporting a metal thereof. Is in a state suitable for hydrogenation and hydration, and the activity of the catalyst and the diol selectivity are increased. Specifically, the acidic zeolite has a three-dimensional pore structure of 8 from the MOR type having a two-dimensional pore structure and an 8-membered ring pore size and the A type having a three-dimensional pore structure having an 8-membered ring pore size. MFI type such as ZSM5, BEA type, MWW type, FAU type such as USY, which does not have a pore diameter of a member ring and has a pore diameter of 10 member rings or more are preferable, and MFI type such as ZSM5 and FAU such as USY are particularly preferable. It is a type.

酸性ゼオライトとしてはプロトン型ゼオライトか2価以上のカチオンでイオン交換したゼオライトが好ましいが、プロトン型ゼオライトがより好ましい。この場合、例えばNiなどの還元可能な金属のイオンで予めイオン交換しておいて、金属イオンの還元によりプロトン型とすることも好適に行われる。また、アンモニウム型ゼオライトを焼成等の処理によってプロトン型にすることも通常行われる。 As the acidic zeolite, a proton-type zeolite or a zeolite ion-exchanged with a divalent or higher cation is preferable, but a proton-type zeolite is more preferable. In this case, it is also preferable to exchange ions in advance with ions of a reducible metal such as Ni, and then reduce the metal ions to form a proton type. In addition, ammonium-type zeolite is usually converted into a proton-type by a treatment such as calcination.

一般に、酸性ゼオライトのSi/Al比は、低いと酸性が弱くなり高いと酸点の数が少なくなるが、本発明の触媒においてNi、Coの担体として用いる酸性ゼオライトは、Si/Al比の高いハイシリカタイプが好ましい。Si/Al比が低すぎると、不飽和環状エーテルの水素化水和反応条件下において、ゼオライト構造の崩壊や、固定化したNi、Coのイオン化によるゼオライトからの脱離が起こりやすくなるためである。 Generally, when the Si / Al ratio of an acidic zeolite is low, the acidity becomes weak, and when it is high, the number of acid points decreases. However, the acidic zeolite used as a carrier of Ni and Co in the catalyst of the present invention has a high Si / Al ratio. High silica type is preferable. This is because if the Si / Al ratio is too low, the zeolite structure is likely to collapse and desorption from the zeolite due to the ionization of immobilized Ni and Co is likely to occur under the conditions of the hydrogenation hydration reaction of the unsaturated cyclic ether. ..

ハイシリカの酸性ゼオライトのSi/Al比に依存する酸点の性質や数は水素化水和反応の水素化と水和のバランスに影響を及ぼす。酸性質が不足すると水和より水素化が優先して進行するために飽和環状エーテル化合物が生成しやすくなり、目的のジオール化合物を得にくくなる。ハイシリカの酸性ゼオライトのSi/Al比は通常5以上10000以下、好ましくは10以上2000以下、より好ましくは15以上1500以下、特に好ましくは20以上1000以下である。Si/Al比が水素化と水和とのバランスに与える影響を利用し、Ni、Coの担持量とハイシリカの酸性ゼオライトのSi/Al比を制御することによって、水素化水和反応における目的物であるジオール化合物と副生物である飽和環状エーテル化合物の生成比をコントロールすることが可能である。 The nature and number of acid points that depend on the Si / Al ratio of the acidic zeolite of high silica affect the balance between hydrogenation and hydration in the hydrogenation hydration reaction. When the acid property is insufficient, hydrogenation proceeds with priority over hydration, so that a saturated cyclic ether compound is likely to be produced, and it becomes difficult to obtain a target diol compound. The Si / Al ratio of the acidic zeolite of high silica is usually 5 or more and 10000 or less, preferably 10 or more and 2000 or less, more preferably 15 or more and 1500 or less, and particularly preferably 20 or more and 1000 or less. By utilizing the effect of the Si / Al ratio on the balance between hydrogenation and hydration and controlling the amount of Ni and Co carried and the Si / Al ratio of the acidic zeolite of high silica, the target compound in the hydrogenation hydration reaction. It is possible to control the production ratio of the diol compound, which is a hydrogenated product, and the saturated cyclic ether compound, which is a by-product.

本発明の触媒においては、担体として用いるハイシリカの酸性ゼオライトに残存するNa等のアルカリの量も水素化水和反応に影響する。残存するアルカリ(M)の量は、その酸化物(MO)換算の質量割合(質量%)として通常0.2質量%以下、好ましくは0.1質量%以下、さらに好ましくは0.05質量%以下である。また、担体として用いるハイシリカの酸性ゼオライトの酸点の数は、通常0.001mmol/g以上2.0mmol/g以下、好ましくは0.002/g以上1.0mmol/g以下、さらに好ましくは0.004mmol/g以上0.5mmol/g以下、特に好ましくは0.005mmol/g以上0.1mmol/g以下である。これらの酸点の数は、吸着NHのTPD(プログラム昇温脱離)分析における脱離NH量等によって定量することができる。 In the catalyst of the present invention, the amount of alkali such as Na remaining in the acidic zeolite of high silica used as a carrier also affects the hydrogenation hydration reaction. The amount of alkali (M) remaining, the oxide (M 2 O) weight ratio (wt%) Conversion usually 0.2 wt% or less, preferably 0.1 wt% or less, more preferably 0.05 It is mass% or less. The number of acid points of the acidic zeolite of high silica used as a carrier is usually 0.001 mmol / g or more and 2.0 mmol / g or less, preferably 0.002 / g or more and 1.0 mmol / g or less, and more preferably 0. It is 004 mmol / g or more and 0.5 mmol / g or less, and particularly preferably 0.005 mmol / g or more and 0.1 mmol / g or less. The number of these acid sites can be quantified by elimination NH 3 amount and the like in TPD (program thermal desorption) analysis of the adsorption NH 3.

担体の比表面積は、特に限定されないが、通常1m/g以上1000m/g以下、好ましくは5m/g以上600m/g以下、さらに好ましくは10m/g以上500m/g以下である。担体の細孔容積は、特に限定されないが、通常0.1ml/g以上1ml/g以下、好ましくは0.2ml/g以上0.5ml/g以下である。担体の比表面積や細孔容積が小さいと不飽和環状エーテル化合物が十分に転化せず、未反応の不飽和環状エーテル化合物の回収等が必要になるため効率的でないが、比表面積や細孔容積が大き過ぎると望ましくない重合体が生成しやすくなる傾向がある。ここで、担体の比表面積は窒素などのガス吸着法により求められる。また、担体の細孔容積は窒素などのガス吸着法あるいは水銀圧入法により求められる。 The specific surface area of the carrier is not particularly limited, but is usually 1 m 2 / g or more and 1000 m 2 / g or less, preferably 5 m 2 / g or more and 600 m 2 / g or less, and more preferably 10 m 2 / g or more and 500 m 2 / g or less. is there. The pore volume of the carrier is not particularly limited, but is usually 0.1 ml / g or more and 1 ml / g or less, preferably 0.2 ml / g or more and 0.5 ml / g or less. If the specific surface area and pore volume of the carrier are small, the unsaturated cyclic ether compound is not sufficiently converted and the unreacted unsaturated cyclic ether compound needs to be recovered, which is not efficient. If it is too large, it tends to produce an undesired polymer. Here, the specific surface area of the carrier is determined by a gas adsorption method such as nitrogen. The pore volume of the carrier is determined by a gas adsorption method such as nitrogen or a mercury intrusion method.

これらの固体酸は1種のみを用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。 Only one of these solid acids may be used, or two or more of these solid acids may be mixed and used.

<担持金属元素>
本発明においては、Ni、Coから選ばれる少なくとも1種の金属元素として、Niのみを用いてもよく、Coのみを用いてもよく、NiとCoを用いてもよいが、好ましくはNiが用いられる。その理由は、Niが目的生成物であるジオール化合物の分解反応に対して不活性であるのみならず、原料や中間体の不飽和環状エーテル化合物からブタノール等のモノオール化合物への水素化分解などの副反応が起こしにくいためである。
<Supported metal element>
In the present invention, as at least one metal element selected from Ni and Co, only Ni may be used, only Co may be used, or Ni and Co may be used, but Ni is preferably used. Be done. The reason is that Ni is not only inactive in the decomposition reaction of the diol compound, which is the target product, but also hydrogenalytic decomposition of unsaturated cyclic ether compounds of raw materials and intermediates into monool compounds such as butanol. This is because the side reaction of is unlikely to occur.

<担持量(触媒中の含有量)>
触媒中のNi、Coの含有量(担体への担持量)は、金属種や担体となる固体酸の種類にもよるので一概にはいえないが、触媒全体の質量を基準(100質量%)として、通常0.05質量%以上30質量%以下、好ましくは0.1質量%以上20質量%以下、さらに好ましくは0.2質量%以上10質量%以下、特に好ましくは0.5質量%以上5質量%以下である。Ni、Coの含有量が少ないと、不飽和環状エーテル化合物が十分に転化せず、未反応の不飽和環状エーテル化合物の回収等が必要になるため効率的でないのみならず、使用済の触媒から金属元素を回収する際の回収効率が低下する。一方、Ni、Coの含有量が多すぎると、不飽和環状エーテル化合物の反応において水和より水素化の速度が増すとともに水素化分解等の望ましくない反応が起こり易くなる。結果として、飽和環状エーテル化合物等の副生物の生成割合が増加し、ジオール化合物を効率的に製造できなくなるため好ましくない。
<Supported amount (content in catalyst)>
The content of Ni and Co in the catalyst (the amount supported on the carrier) depends on the type of metal and the type of solid acid used as the carrier, so it cannot be said unconditionally, but it is based on the total mass of the catalyst (100% by mass). Usually 0.05% by mass or more and 30% by mass or less, preferably 0.1% by mass or more and 20% by mass or less, more preferably 0.2% by mass or more and 10% by mass or less, and particularly preferably 0.5% by mass or more. It is 5% by mass or less. If the Ni and Co contents are low, the unsaturated cyclic ether compound will not be sufficiently converted, and recovery of the unreacted unsaturated cyclic ether compound will be required, which is not only inefficient, but also from the used catalyst. The recovery efficiency when recovering a metal element is reduced. On the other hand, if the contents of Ni and Co are too large, the rate of hydrogenation is higher than that of hydration in the reaction of the unsaturated cyclic ether compound, and an undesired reaction such as hydrocracking is likely to occur. As a result, the production ratio of by-products such as the saturated cyclic ether compound increases, and the diol compound cannot be efficiently produced, which is not preferable.

特に、本発明の触媒としてNi担持触媒を用いる場合、Niの担持量は、触媒全体の質量を基準(100質量%)として0.5質量%以上20質量%以下とすることが好ましく、1.0質量%以上10質量%以下とすることがより好ましい。 In particular, when a Ni-supported catalyst is used as the catalyst of the present invention, the amount of Ni supported is preferably 0.5% by mass or more and 20% by mass or less based on the total mass of the catalyst (100% by mass). It is more preferably 0% by mass or more and 10% by mass or less.

<修飾助剤>
Ni、Coを固体酸に固定化した本発明の触媒は、触媒の性能や安定性を向上させるために、修飾助剤を含有することができる。修飾助剤としては、周期表第6−11族金属やそれらのイオンが挙げられる。好ましくはMn、Re、Wおよびそれらのイオン、さらに好ましくはMn、Reおよびそれらのイオン、特に好ましくはReおよびそのイオンである。これらの金属やイオンは、複数を組み合わせて用いてもかまわない。これらの修飾助剤を触媒に含有させることによってジオール化合物の選択性がさらに向上し、また、経時による触媒の活性低下が抑制され、より効率的にジオール化合物を製造することが可能になる場合がある。
<Modifying aid>
The catalyst of the present invention in which Ni and Co are immobilized on a solid acid can contain a modification aid in order to improve the performance and stability of the catalyst. Examples of the modifying aid include metals of Group 6-11 of the Periodic Table and their ions. Mn, Re, W and their ions are preferred, Mn, Re and their ions are more preferred, and Re and its ions are particularly preferred. A plurality of these metals and ions may be used in combination. By including these modifying aids in the catalyst, the selectivity of the diol compound may be further improved, and the decrease in the activity of the catalyst over time may be suppressed, so that the diol compound can be produced more efficiently. is there.

これらの修飾助剤の本発明の触媒中の形態は、特に限定されないが、金属メタル、塩化物、カルボン酸塩、炭酸塩、リン酸塩、硝酸塩、硫酸塩、アンモニウム塩、水酸化物、酸化物、複合酸化物、およびそれらの混合物が挙げられ、好ましくは金属メタル、塩化物、カルボン酸塩、炭酸塩、アンモニウム塩、水酸化物、酸化物、複合酸化物、およびそれらの混合物が挙げられる。これらの修飾助剤は、あらかじめ前述の固体酸担体に加えて複合化してもよく、Ni、Coを固体酸担体に担持した後に加えてもよい。また、Ni、Coと複合化、あるいは合金化するなどして用いても良い。好ましくは、前述の固体酸担体にNi、Coを固定化する際に、同時にこれらの修飾助剤を添加して複合化する。 The forms of these modifying aids in the catalyst of the present invention are not particularly limited, but are metal metals, chlorides, carboxylates, carbonates, phosphates, nitrates, sulfates, ammonium salts, hydroxides, and oxidations. Products, composite oxides, and mixtures thereof include, preferably metal metals, chlorides, carboxylates, carbonates, ammonium salts, hydroxides, oxides, composite oxides, and mixtures thereof. .. These modification aids may be compounded in advance by adding to the above-mentioned solid acid carrier, or may be added after supporting Ni and Co on the solid acid carrier. Further, it may be used by compounding or alloying with Ni and Co. Preferably, when Ni and Co are immobilized on the above-mentioned solid acid carrier, these modifying aids are added at the same time to form a complex.

本発明の触媒がこれらの修飾助剤を含有する場合、その含有量は、Ni、Coの金属元素や担体の種類にもよるので一概にはいえないが、触媒全体の質量を基準(100質量%)として、通常0.01質量%以上20質量%以下、好ましくは0.05質量%以上10質量%以下、さらに好ましくは0.1質量%以上10質量%以下、特に好ましくは0.2質量%以上2質量%以下である。
また、これらの修飾助剤のNi、Coに対する含有量比は、金属元素や担体の種類にもよるので一概にはいえないが、Ni、Coの含有量より少ないほうが好ましく、Ni、Coの質量を基準(100質量%)として、通常0質量%以上100質量%以下、好ましくは1質量%以上80質量%以下、さらに好ましくは2質量%以上70質量%以下、特に好ましくは5質量%以上50質量%以下である。
When the catalyst of the present invention contains these modification aids, the content thereof depends on the metal elements of Ni and Co and the type of carrier, and therefore cannot be unequivocally determined, but is based on the total mass of the catalyst (100 mass). %), Usually 0.01% by mass or more and 20% by mass or less, preferably 0.05% by mass or more and 10% by mass or less, more preferably 0.1% by mass or more and 10% by mass or less, and particularly preferably 0.2% by mass. % Or more and 2% by mass or less.
Further, the content ratio of these modification aids to Ni and Co cannot be unequivocally determined because it depends on the type of metal element and carrier, but it is preferably smaller than the content of Ni and Co, and the mass of Ni and Co is preferable. Is usually 0% by mass or more and 100% by mass or less, preferably 1% by mass or more and 80% by mass or less, more preferably 2% by mass or more and 70% by mass or less, and particularly preferably 5% by mass or more and 50% by mass. It is mass% or less.

本発明の触媒中の修飾助剤の含有量が少なすぎると、修飾助剤を用いたことによるジオール化合物の選択性の向上効果、触媒の経時的な活性低下の抑制効果を十分に得ることができない。一方、修飾助剤の含有量が多すぎると触媒の活性が低下するとともに不飽和環状エーテル化合物の副反応が併発し、ジオール化合物の選択率が低下するので効率的でない。 If the content of the modifying aid in the catalyst of the present invention is too small, the effect of improving the selectivity of the diol compound and the effect of suppressing the decrease in activity of the catalyst over time can be sufficiently obtained by using the modifying aid. Can not. On the other hand, if the content of the modification aid is too large, the activity of the catalyst is lowered and the side reaction of the unsaturated cyclic ether compound is accompanied, and the selectivity of the diol compound is lowered, which is not efficient.

<固定化方法>
Ni、Coを固体酸に固定化する方法としては、Ni、Coの化合物が溶解した液を上記の固体酸に添加する方法が好適に用いられる。また、上記の固体酸が担持された物質に、Ni、Coが含まれる物質を添加あるいは担持する方法を採用することもでき、物理混合等の手段により目的とする触媒を得てもよい。
<Fixing method>
As a method for immobilizing Ni and Co in a solid acid, a method in which a liquid in which a compound of Ni and Co is dissolved is added to the above-mentioned solid acid is preferably used. Further, a method of adding or supporting a substance containing Ni and Co to the above-mentioned substance on which a solid acid is supported can also be adopted, and a target catalyst may be obtained by means such as physical mixing.

Ni、Coの固定化に用いるNi、Coの化合物としては、Ni、Coの硝酸塩、塩化物、アンミン錯体、ニトロアンミン化合物などの錯化合物が挙げられ、好ましくはアンミン錯体、ニトロアンミン化合物、硝酸塩などの硫黄やハロゲン元素を含まない水溶性原料が挙げられ、特に好ましくは硝酸塩が挙げられる。固体酸担体にNi、Coの化合物を添加した後は、それに引き続き、水分や液成分の除去、乾燥や酸素を含むガス中での焼成を行ってもよい。
Ni、Coと修飾助剤を含む触媒を製造する場合には、Ni、Coの化合物と共に、修飾助剤の化合物が溶解した液を用いて、上記と同様に行えばよい。
Examples of the Ni and Co compounds used for immobilizing Ni and Co include complex compounds such as Ni and Co nitrates, chlorides, ammine complexes and nitroammin compounds, and preferably ammine complexes, nitroammin compounds and nitrates. Examples thereof include water-soluble raw materials that do not contain sulfur and halogen elements, and particularly preferably nitrates. After adding the Ni and Co compounds to the solid acid carrier, subsequent removal of water and liquid components, drying and firing in a gas containing oxygen may be carried out.
When producing a catalyst containing Ni and Co and a modification aid, the same procedure as described above may be carried out using a solution in which the compound of the modification aid is dissolved together with the compound of Ni and Co.

以下、Ni、Co、必要に応じて用いられる修飾助剤の担持方法について説明する。
Ni、Coを固体酸担体に担持する方法は特に限定されないが、イオン交換法や含浸担持法、ポアフィリング法、incipient−wetness法、スプレー担持法等が挙げられる。ここで、担持に用いるNi、Co化合物や修飾助剤として用いる化合物の水溶液の濃度やpHを調整することにより、担持量を制御することができる。
Hereinafter, a method for supporting Ni, Co, and a modification aid used as needed will be described.
The method of supporting Ni and Co on a solid acid carrier is not particularly limited, and examples thereof include an ion exchange method, an impregnation supporting method, a pore filling method, an incident-wetness method, and a spray supporting method. Here, the amount of supported can be controlled by adjusting the concentration and pH of the aqueous solution of the Ni and Co compounds used for supporting and the compound used as a modification aid.

Ni、Coを担持する固体酸担体はあらかじめ酸素を含むガス雰囲気下で焼成してもよい。この場合の焼成温度は、通常200℃以上800℃以下、好ましくは300℃以上600℃以下、さらに好ましくは350℃以上550℃以下、特に好ましくは400℃以上500℃以下である。 The solid acid carrier supporting Ni and Co may be calcined in advance in a gas atmosphere containing oxygen. In this case, the firing temperature is usually 200 ° C. or higher and 800 ° C. or lower, preferably 300 ° C. or higher and 600 ° C. or lower, more preferably 350 ° C. or higher and 550 ° C. or lower, and particularly preferably 400 ° C. or higher and 500 ° C. or lower.

イオン交換法や含浸担持法によってNi、Co、必要に応じて用いられる修飾助剤を固体酸担体に担持した後、濾過や遠心脱液、乾燥により水分や液分を除去する。その後、空気中等で焼成することも好適に行われる。この際の焼成温度は、通常200℃以上800℃以下、好ましくは300℃以上600℃以下、さらに好ましくは350℃以上550℃以下、特に好ましくは400℃以上500℃以下である。担持後の固体酸担体を管に装填して酸素を含むガスを流通させながら焼成することも好適に行われる。 After supporting Ni, Co and, if necessary, a modification aid used by an ion exchange method or an impregnation carrying method on a solid acid carrier, water and liquid components are removed by filtration, centrifugal deflation, and drying. After that, firing in air or the like is also preferably performed. The firing temperature at this time is usually 200 ° C. or higher and 800 ° C. or lower, preferably 300 ° C. or higher and 600 ° C. or lower, more preferably 350 ° C. or higher and 550 ° C. or lower, and particularly preferably 400 ° C. or higher and 500 ° C. or lower. It is also preferable to load the solid acid carrier after the support into a tube and bake while flowing a gas containing oxygen.

さらに、触媒を液相中で還元剤と反応させる、あるいは触媒を管に装填して水素やアルコールを含むガスを流通させ還元性ガス気流下で処理することにより、Ni、Coを還元し、触媒を活性化することができる。液相での還元に用いる還元剤としては、ホルマリン、ヒドラジン、ヒドロキシルアミン、ヒドロキシアセトン、エタノール、ギ酸、シュウ酸、水素が挙げられ、好ましくはホルマリン、ヒドラジンが挙げられる。還元性ガスとしては、水素、アンモニア、一酸化炭素、一酸化窒素が挙げられ、好ましくは水素が挙げられる。還元性ガスで処理する際の温度は、通常200℃以上900℃以下、好ましくは300℃以上600℃以下、特に好ましくは320℃以上550℃以下である。このような還元処理は、不飽和環状エーテル化合物原料の水素化水和反応に供する直前に行ってもかまわない。また、不飽和環状エーテル化合物原料の水素化水和反応を行う反応器と同一の反応器で行ってもかまわない。 Furthermore, Ni and Co are reduced by reacting the catalyst with a reducing agent in the liquid phase, or by loading the catalyst into a tube and allowing a gas containing hydrogen or alcohol to flow and treating the catalyst under a reducing gas stream. Can be activated. Examples of the reducing agent used for reduction in the liquid phase include formalin, hydrazine, hydroxylamine, hydroxyacetone, ethanol, formic acid, oxalic acid, and hydrogen, and preferably formalin and hydrazine. Examples of the reducing gas include hydrogen, ammonia, carbon monoxide, nitric oxide, and hydrogen is preferable. The temperature when treated with a reducing gas is usually 200 ° C. or higher and 900 ° C. or lower, preferably 300 ° C. or higher and 600 ° C. or lower, and particularly preferably 320 ° C. or higher and 550 ° C. or lower. Such a reduction treatment may be carried out immediately before the unsaturated cyclic ether compound raw material is subjected to a hydrogenation hydration reaction. Further, it may be carried out in the same reactor as the reactor in which the hydrogenation hydration reaction of the unsaturated cyclic ether compound raw material is carried out.

[水素化水和反応]
本発明における水素化水和反応の反応方式は、特に限定されるものではなく、回分反応、連続流通反応のいずれでも実施することができるが、工業的には連続流通反応方式を用いるのが好ましい。また、水素化水和反応の反応形式は液相反応、気相反応のいずれにおいても実施できるが、効率の高い液相反応により不飽和環状エーテル化合物原料と本発明の触媒等とを接触させて反応を実施するのが好ましい。
[Hydrogenation hydration reaction]
The reaction method of the hydrogenation hydration reaction in the present invention is not particularly limited, and either a batch reaction or a continuous flow reaction can be carried out, but it is industrially preferable to use a continuous flow reaction method. .. The reaction form of the hydrogenation hydration reaction can be carried out in either a liquid phase reaction or a gas phase reaction, but the unsaturated cyclic ether compound raw material and the catalyst of the present invention are brought into contact with each other by a highly efficient liquid phase reaction. It is preferable to carry out the reaction.

連続流通反応方式の場合、通常、触媒を装填した管型反応器、あるいは触媒が懸濁した反応器に不飽和環状エーテル化合物原料を含む混合原料を連続的に供給し、反応器内の触媒に接触させることによって反応を進行させてジオール化合物を得る。 In the case of the continuous flow reaction method, usually, a mixed raw material containing an unsaturated cyclic ether compound raw material is continuously supplied to a tubular reactor loaded with a catalyst or a reactor in which the catalyst is suspended, and used as a catalyst in the reactor. The reaction proceeds by contact to obtain a diol compound.

本発明の触媒を用いた不飽和環状エーテル化合物の水素化水和反応においては、水素化のための水素を供給する。供給する水素の量は特にこだわらないが、不飽和環状エーテル化合物原料中の不飽和環状エーテル化合物に対するモル比(水素/不飽和環状エーテル化合物)として、通常0.1以上50以下、好ましくは0.2以上25以下、さらに好ましくは0.5以上10以下、特に好ましくは1以上5以下である。水素の量が少ないと不飽和環状エーテル化合物が十分に転化せず、未反応の不飽和環状エーテル化合物の回収等が必要になるため効率的でない。水素の量が多すぎると不飽和環状エーテル化合物の水素化分解生成物量が増大し、ジオール化合物の収率が低下するため好ましくない。なお、用いる水素ガスの純度は、通常99%以上、好ましくは99.9%以上、さらに好ましくは99.99%以上、特に好ましくは99.999%以上である。 In the hydrogenation hydration reaction of the unsaturated cyclic ether compound using the catalyst of the present invention, hydrogen for hydrogenation is supplied. The amount of hydrogen to be supplied is not particularly limited, but the molar ratio (hydrogen / unsaturated cyclic ether compound) to the unsaturated cyclic ether compound in the unsaturated cyclic ether compound raw material is usually 0.1 or more and 50 or less, preferably 0. It is 2 or more and 25 or less, more preferably 0.5 or more and 10 or less, and particularly preferably 1 or more and 5 or less. If the amount of hydrogen is small, the unsaturated cyclic ether compound is not sufficiently converted, and it is necessary to recover the unreacted unsaturated cyclic ether compound, which is not efficient. If the amount of hydrogen is too large, the amount of hydrocracking products of the unsaturated cyclic ether compound increases, and the yield of the diol compound decreases, which is not preferable. The purity of the hydrogen gas used is usually 99% or more, preferably 99.9% or more, more preferably 99.99% or more, and particularly preferably 99.999% or more.

また、水素化水和反応を進行させるためには水を供給する必要がある。供給する水の量は特にこだわらないが、不飽和環状エーテル化合物原料中の不飽和環状エーテル化合物に対するモル比(水/不飽和環状エーテル化合物)として、通常0.5以上100以下、好ましくは1以上50以下、さらに好ましくは2以上20以下、特に好ましくは3以上10以下、最も好ましくは4以上8以下である。水の量が少ないと水和反応が進行しにくくなり、環状エーテル化合物が主生成物となりジオール化合物の収率が低下する。水の量が多すぎると、生成したジオール化合物と水との分離において多大なエネルギーが必要となるため好ましくない。
また、供給する水と不飽和環状エーテル化合物原料の量(水/不飽和環状エーテル化合物モル比)を制御することにより、水素化水和反応における目的物であるジオール化合物と副生物である飽和環状エーテル化合物の生成比をコントロールすることが可能である。
In addition, it is necessary to supply water in order to proceed with the hydrogenation hydration reaction. The amount of water to be supplied is not particularly limited, but the molar ratio (water / unsaturated cyclic ether compound) to the unsaturated cyclic ether compound in the unsaturated cyclic ether compound raw material is usually 0.5 or more and 100 or less, preferably 1 or more. It is 50 or less, more preferably 2 or more and 20 or less, particularly preferably 3 or more and 10 or less, and most preferably 4 or more and 8 or less. If the amount of water is small, the hydration reaction will not proceed easily, and the cyclic ether compound will be the main product and the yield of the diol compound will decrease. If the amount of water is too large, a large amount of energy is required to separate the produced diol compound from water, which is not preferable.
Further, by controlling the amount of water to be supplied and the raw material of the unsaturated cyclic ether compound (water / unsaturated cyclic ether compound molar ratio), the diol compound which is the target product in the hydrogenation hydration reaction and the saturated cyclic ring which is a by-product. It is possible to control the production ratio of ether compounds.

管型反応器の場合、触媒層の滞留時間は通常0.001秒以上10秒以下、好ましくは0.01秒以上5秒以下、さらに好ましくは0.05秒以上2秒以下、特に好ましくは0.1秒以上1秒以下である。回分式反応器の場合、反応時間は通常20分以上10時間以下、好ましくは40分以上8時間以下、さらに好ましくは1時間以上6時間以下、特に好ましくは2時間以上4時間以下である。不飽和環状エーテル化合物原料の供給量に対する触媒金属量(Ni、Co)や触媒量が少なすぎる場合や、滞留時間あるいは反応時間が短すぎる場合には不飽和環状エーテル化合物が十分に転化せず、未反応の不飽和環状エーテル化合物の回収等が必要になるため効率的でない。また、不飽和環状エーテル化合物原料の供給量に対する触媒金属量(Ni、Co)や触媒量が多すぎる場合や滞留時間あるいは反応時間が長すぎる場合には、生成したジオール化合物が逐次的な反応を引き起こし、結果としてジオール化合物の収率が低下することがある。ただし、長時間に及ぶ連続反応を行う場合、触媒の活性低下を予測してあらかじめ過剰量の触媒を装填することが行われることもある。 In the case of a tubular reactor, the residence time of the catalyst layer is usually 0.001 seconds or more and 10 seconds or less, preferably 0.01 seconds or more and 5 seconds or less, more preferably 0.05 seconds or more and 2 seconds or less, and particularly preferably 0. . 1 second or more and 1 second or less. In the case of a batch reactor, the reaction time is usually 20 minutes or more and 10 hours or less, preferably 40 minutes or more and 8 hours or less, more preferably 1 hour or more and 6 hours or less, and particularly preferably 2 hours or more and 4 hours or less. If the amount of catalytic metal (Ni, Co) or the amount of catalyst is too small with respect to the supply amount of the unsaturated cyclic ether compound raw material, or if the residence time or reaction time is too short, the unsaturated cyclic ether compound will not be sufficiently converted. It is not efficient because it requires recovery of unreacted unsaturated cyclic ether compound. Further, when the amount of catalytic metal (Ni, Co) or the amount of catalyst relative to the supply amount of the unsaturated cyclic ether compound raw material is too large, or when the residence time or reaction time is too long, the produced diol compound undergoes a sequential reaction. It may cause a decrease in the yield of the diol compound as a result. However, when a continuous reaction is carried out for a long period of time, an excess amount of catalyst may be loaded in advance in anticipation of a decrease in catalyst activity.

本発明の水素化水和反応の反応温度は、通常100℃以上240℃以下、好ましくは120℃以上220℃以下、さらに好ましくは130℃以上200℃以下、特に好ましくは140℃以上180℃以下である。反応温度が低いと不飽和環状エーテル化合物が十分に転化せず、未反応の不飽和環状エーテル化合物の回収等が必要になるため効率的でない。また、反応温度が低すぎると水和反応が進まないため、結果として飽和環状エーテル化合物が選択的に生成し、目的とするジオール化合物の生成割合が減るために効率的でない。一方で、反応温度が高すぎると、望まない水素化分解が進行してモノオール化合物が副生し、結果としてジオール化合物の収率が低下するため好ましくない。 The reaction temperature of the hydrogenation hydration reaction of the present invention is usually 100 ° C. or higher and 240 ° C. or lower, preferably 120 ° C. or higher and 220 ° C. or lower, more preferably 130 ° C. or higher and 200 ° C. or lower, and particularly preferably 140 ° C. or higher and 180 ° C. or lower. is there. If the reaction temperature is low, the unsaturated cyclic ether compound is not sufficiently converted, and it is necessary to recover the unreacted unsaturated cyclic ether compound, which is not efficient. Further, if the reaction temperature is too low, the hydration reaction does not proceed, and as a result, a saturated cyclic ether compound is selectively produced, and the production ratio of the target diol compound is reduced, which is not efficient. On the other hand, if the reaction temperature is too high, undesired hydrocracking proceeds and monool compounds are by-produced, resulting in a decrease in the yield of the diol compound, which is not preferable.

反応系の水素圧力(分圧)は、絶対圧表記で、通常0.5MPa以上6MPa以下、好ましくは1MPa以上5MPa以下、さらに好ましくは2MPa以上4MPa以下である。水素分圧が高すぎると水素化が進行しやすくなり、水素化水和反応における水素化と水和のバランスが水素化に傾き、飽和環状エーテル化合物が主生成物になりやすい。また水素圧力が高すぎると水素化分解が進行しやすくなり、ジオール化合物の収率が低下する。一方、水素圧力が低すぎると、水和反応で生成する中間体(互変異性によってアルデヒドになることもある)の水素化が進まなくなる恐れがあり、その場合にはそれらの縮合や重合などの副反応が顕著になってジオール化合物の選択率が低下する。 The hydrogen pressure (partial pressure) of the reaction system is usually 0.5 MPa or more and 6 MPa or less, preferably 1 MPa or more and 5 MPa or less, and more preferably 2 MPa or more and 4 MPa or less in absolute pressure notation. If the hydrogen partial pressure is too high, hydrogenation tends to proceed, the balance between hydrogenation and hydration in the hydrogenation hydration reaction tends to be inclined to hydrogenation, and the saturated cyclic ether compound tends to be the main product. Further, if the hydrogen pressure is too high, hydrocracking tends to proceed, and the yield of the diol compound decreases. On the other hand, if the hydrogen pressure is too low, the hydrogenation of intermediates produced by the hydration reaction (which may become aldehydes due to remutability) may not proceed, in which case condensation or polymerization of them may occur. Side reactions become prominent and the selectivity of the diol compound decreases.

液相反応の場合には溶媒を使用することができる。用いる溶媒は特にこだわらないが、生成物との分離等を考慮すると、生成物となるジオール化合物や主要な副生物である飽和環状エーテル化合物あるいは水素化条件下で安定なシクロヘキサンなどの有機化合物を用いるのが好ましい。具体的には、原料である不飽和環状エーテル化合物がフランやジヒドロフランの場合は、溶媒として生成物である1,4−ブタンジオールやTHF(テトラヒドロフラン)を用いることができる。また、原料である不飽和環状エーテル化合物がジヒドロピランの場合は、溶媒として生成物である1,5−ペンタンジオールやTHP(テトラヒドロピラン)を用いることができる。生成物の一部を循環させて溶媒として用いることも好適に行われる。 In the case of a liquid phase reaction, a solvent can be used. The solvent used is not particularly particular, but in consideration of separation from the product, an organic compound such as a diol compound as a product, a saturated cyclic ether compound which is a major by-product, or cyclohexane which is stable under hydrogenation conditions is used. Is preferable. Specifically, when the unsaturated cyclic ether compound as a raw material is furan or dihydrofuran, the product 1,4-butanediol or THF (tetrahydrofuran) can be used as the solvent. When the unsaturated cyclic ether compound as a raw material is dihydropyran, the product 1,5-pentanediol or THP (tetrahydropyran) can be used as the solvent. It is also preferable to circulate a part of the product and use it as a solvent.

水素化水和反応中には、必要に応じて副生成物のパージ除去や、触媒の添加や入れ替えを行うことができる。また、連続的に不飽和環状エーテル化合物原料を供給することも好適に用いられる。過剰の水素を用いる場合は反応器から抜け出た水素を循環して使用することができる。 During the hydrogenation hydration reaction, by-products can be purged and removed, and catalysts can be added or replaced, if necessary. It is also preferably used to continuously supply the unsaturated cyclic ether compound raw material. When excess hydrogen is used, the hydrogen escaped from the reactor can be circulated and used.

不飽和環状エーテル化合物原料を連続的に水素化水和反応工程に供給する場合、水素化水和反応工程の前に不飽和環状エーテル化合物を製造する工程を連結させることができる。不飽和環状エーテル化合物の製造方法の例としては、前述の通り、フルフラール化合物の脱カルボニル化、ブタジエンやエポキシブテンの部分酸化によるフランあるいはジヒドロフランの製造や、テトラヒドロフルフリルアルコールの脱水異性化によるジヒドロピランの製造が挙げられる。 When the unsaturated cyclic ether compound raw material is continuously supplied to the hydrogenation hydration reaction step, the step of producing the unsaturated cyclic ether compound can be linked before the hydrogenation hydration reaction step. Examples of methods for producing unsaturated cyclic ether compounds include, as described above, decarbonylation of furfural compounds, production of furan or dihydrofuran by partial oxidation of butadiene and epoxybutene, and dihydro by dehydration isomerization of tetrahydrofurfuryl alcohol. The production of pyran is mentioned.

このような前段の製造工程において得られた不飽和環状エーテル化合物原料に、蒸留あるいは不純物の吸着除去による精製を施した後、連続的に水素化水和反応工程に供給することが好適に行われる。蒸留精製の場合には、高沸点の不純物を排除するだけではなく、低沸点の不純物も除去して水素化水和反応工程に供給することが効果的である。 It is preferable that the unsaturated cyclic ether compound raw material obtained in the first-stage production step is purified by distillation or adsorption / removal of impurities, and then continuously supplied to the hydrogenation hydration reaction step. .. In the case of distillation purification, it is effective not only to eliminate impurities having a high boiling point but also to remove impurities having a low boiling point and supply them to the hydrogenation hydration reaction step.

前段工程や精製工程と水素化水和反応工程との連結の仕方や、水素化水和反応工程における生成物や使用する溶媒のリサイクルの条件によっては、原料となる不飽和環状エーテル化合物に、目的とするジオール化合物や副生する飽和環状エーテル化合物が含まれたり同伴したりすることがある。しかしながら、反応速度の低下などの問題がない限り、このような化合物を含んだ原料を用いてもかまわない。 Depending on how the pre-stage step or purification step is connected to the hydrogenation hydration reaction step, and the conditions for recycling the product or solvent used in the hydrogenation hydration reaction step, the purpose of the unsaturated cyclic ether compound as a raw material is The diol compound and the saturated cyclic ether compound produced as a by-product may be contained or accompanied. However, as long as there is no problem such as a decrease in the reaction rate, a raw material containing such a compound may be used.

本発明によるジオール化合物の製造方法においては、水和(ジオール化合物の生成)を促進するために、酸性質を補強する目的で反応助剤を用いることができる。反応助剤としては、硫酸やパラトルエンスルホン酸などの酸のほか、硫酸アルミニウムや硫酸亜鉛などの酸性硫酸塩が水に溶かした状態で用いられる。ただし、これらの反応助剤が残存したままの状態で生成したジオール化合物を水と分離において熱したりすれば、せっかく生成したジオール化合物が酸により脱水環化して環状飽和エーテル化合物になってしまうなどの不都合が生じる。したがって、この場合には、反応終了後にこれらの反応助剤を中和するなりして除去する必要がある。一方で、本発明の触媒によれば、十分な転化率、選択率及び収率で水素化水和反応を行えるため、本発明のジオール化合物の製造方法では、これらの反応助剤を用いないことで、このような後処理工程を省略することができ、好ましい。 In the method for producing a diol compound according to the present invention, a reaction aid can be used for the purpose of reinforcing the acid property in order to promote hydration (production of the diol compound). As the reaction aid, in addition to acids such as sulfuric acid and p-toluenesulfonic acid, acidic sulfates such as aluminum sulfate and zinc sulfate are used in a state of being dissolved in water. However, if the diol compound produced with these reaction aids remaining is heated in separation from water, the diol compound produced will be dehydrated and cyclized by the acid to become a cyclic saturated ether compound. Inconvenience occurs. Therefore, in this case, it is necessary to neutralize and remove these reaction aids after the reaction is completed. On the other hand, according to the catalyst of the present invention, the hydrogenation hydration reaction can be carried out with a sufficient conversion rate, selectivity and yield. Therefore, these reaction aids should not be used in the method for producing a diol compound of the present invention. Therefore, such a post-treatment step can be omitted, which is preferable.

本発明の方法によれば、水素化水和反応を効率的に進行させることができるのみならず、水素化分解を抑制することができる。例えば、不飽和環状エーテル化合物としてフランを例に挙げれば、水素化分解によって副生するブタノールの選択率は5%以下である。また、NiやCoはカルボニルの水素化も十分に進行させることができるため、中間体の水和と互変異性によって生じるアルデヒド体の水素化が円滑に進行し、アルデヒドの縮合や重合による副生物も少ないという特徴がある。また、水と水素の共存下の反応であるため、ヘミアセタールの生成も少ない。 According to the method of the present invention, not only can the hydrohydration reaction proceed efficiently, but also hydrocracking can be suppressed. For example, taking furan as an unsaturated cyclic ether compound, the selectivity of butanol produced as a by-product by hydrocracking is 5% or less. In addition, since Ni and Co can sufficiently promote hydrogenation of carbonyls, hydrogenation of aldehydes generated by hydration and tautomerism of intermediates proceed smoothly, and by-products due to condensation and polymerization of aldehydes. There is also a feature that there are few. Moreover, since the reaction is in the coexistence of water and hydrogen, the formation of hemiacetal is small.

得られたジオール化合物は、溶媒や水、および飽和環状エーテル化合物、その他の副生物と分離されて製品となる。ジオール化合物の分離方法は特にこだわらないが、通常、蒸留精製が好ましく用いられる。場合によってはさらに精製工程を設けることにより、高純度のジオール化合物が得られる。製品となるジオール化合物の純度は、通常95%以上、好ましくは98%以上、より好ましくは99%である。 The obtained diol compound is separated from a solvent, water, a saturated cyclic ether compound, and other by-products to obtain a product. The method for separating the diol compound is not particularly particular, but usually distillation purification is preferably used. In some cases, a further purification step is provided to obtain a high-purity diol compound. The purity of the diol compound to be produced is usually 95% or more, preferably 98% or more, and more preferably 99%.

本発明の触媒を用いることにより極めて効率よく不純物の含有量が少ないジオール化合物を得ることができる。得られるジオール化合物の純度は通常95%以上である。本発明の触媒では、触媒表面における重合反応等が回避されるため、得られるジオール化合物に含まれる重合反応等による副生成物の割合も極めて低くなる。 By using the catalyst of the present invention, a diol compound having a low impurity content can be obtained extremely efficiently. The purity of the obtained diol compound is usually 95% or more. In the catalyst of the present invention, since the polymerization reaction and the like on the surface of the catalyst are avoided, the proportion of by-products due to the polymerization reaction and the like contained in the obtained diol compound is extremely low.

本発明により得られるジオール化合物は無色透明であり、APHI(American Public Healty Association)標準色溶液のYI(Yellowness Index:黄色度)値を基準とした番号で算出すれば50以下である。 The diol compound obtained by the present invention is colorless and transparent, and is 50 or less when calculated by a number based on the YI (Yellowness Index: yellowness) value of an APHI (American Public Health Association) standard color solution.

本発明によって得られるジオール化合物は極めて不純物含有量が少ないため、各種のポリマー原料や溶剤として有用である。また、同様な理由により誘導品合成の中間体として有用であり、ジオール化合物を原料とする合成反応を効率よく実施することができる。 Since the diol compound obtained by the present invention has an extremely low impurity content, it is useful as a raw material for various polymers and a solvent. Further, for the same reason, it is useful as an intermediate for the synthesis of derivative products, and a synthetic reaction using a diol compound as a raw material can be efficiently carried out.

また、本発明の方法により、ジオール化合物と共に飽和環状エーテル化合物を併産することが可能である。特に、原料の不飽和環状エーテル化合物と導入する水との量比をコントロールすること、あるいは、反応温度や水素圧力を調整することによって、ジオール化合物と飽和環状エーテル化合物の生成比をコントロールしながら両者を製造することができる。 Further, according to the method of the present invention, it is possible to co-produce a saturated cyclic ether compound together with a diol compound. In particular, by controlling the amount ratio of the unsaturated cyclic ether compound as the raw material to the water to be introduced, or by adjusting the reaction temperature and hydrogen pressure, both are controlled while controlling the production ratio of the diol compound and the saturated cyclic ether compound. Can be manufactured.

本発明の方法によりジオール化合物を目的物として製造する場合、水素化水和反応で生成するジオール化合物の、副生する飽和環状エーテル化合物に対するモル比(ジオール化合物/飽和環状エーテル化合物モル比)は0.4以上であることが好ましく、0.6以上であることがより好ましく、0.8以上であることが特に好ましい。 When a diol compound is produced as a target product by the method of the present invention, the molar ratio (diol compound / saturated cyclic ether compound molar ratio) of the diol compound produced by the hydrogenation hydration reaction to the by-produced saturated cyclic ether compound is 0. It is preferably 0.4 or more, more preferably 0.6 or more, and particularly preferably 0.8 or more.

本発明の触媒を用いることによって、不飽和環状エーテル化合物からジオール化合物を製造するにあたり、副生物の生成量を低減し、また、水素化水和反応中に触媒に付着する成分を低減させて、長期間連続して触媒を使用することが可能となるため、触媒の入れ替えや再生の頻度を低減することができる。 By using the catalyst of the present invention, in producing a diol compound from an unsaturated cyclic ether compound, the amount of by-products produced can be reduced, and the components adhering to the catalyst during the hydrogenation hydration reaction can be reduced. Since the catalyst can be used continuously for a long period of time, the frequency of catalyst replacement and regeneration can be reduced.

触媒が失活した場合の触媒の再生法や再生処理は特に限定されない。例えば、触媒を反応器から抜き出し、乾燥させた後、別の反応器で窒素や水素を含むガスによる高温での処理を施し、触媒表面に付着した成分を除去する方法、あるいは、酸素を含むガスによる高温での処理を施し、触媒表面に付着した成分を焼き飛ばす方法により触媒性能を回復させることが可能である。
また、アルコール等の有機溶媒による洗浄で触媒表面に付着した不純物やコークを除去、乾燥することにより触媒性能を回復させることもできる。
When the catalyst is deactivated, the catalyst regeneration method and regeneration treatment are not particularly limited. For example, a method in which the catalyst is removed from the reactor, dried, and then treated with a gas containing nitrogen or hydrogen at a high temperature to remove components adhering to the surface of the catalyst, or a gas containing oxygen. It is possible to restore the catalyst performance by a method of performing treatment at a high temperature with the above method and burning off the components adhering to the surface of the catalyst.
In addition, the catalyst performance can be restored by removing impurities and cork adhering to the catalyst surface by washing with an organic solvent such as alcohol and drying.

付着成分を除去した後、再び不飽和環状エーテル化合物の水素化水和反応に供される前に、触媒調製時と同様な還元処理を施すことも行われる。すなわち液相中で還元剤と反応させたり、管に装填して水素やアルコールを含むガスを流通させ還元性ガス気流中下で処理したりすることにより、触媒活性を担う金属を還元することが好適に行われる。 After removing the adhering components, the same reduction treatment as in the preparation of the catalyst is also carried out before being subjected to the hydrogenation hydration reaction of the unsaturated cyclic ether compound again. That is, the metal responsible for the catalytic activity can be reduced by reacting with a reducing agent in the liquid phase or by loading the tube into a tube to circulate a gas containing hydrogen or alcohol and treating the metal in a reducing gas stream. It is preferably performed.

これらの一連の再生処理は、水素化水和反応を行う反応器に触媒を装填したまま行ってもかまわない。この場合、あらかじめ水素化水和反応を行う反応器を複数設けることが好ましい。このようにすることで、一つの反応器に装填された触媒を再生する間は別の反応器に装填された触媒で不飽和環状エーテル化合物の水素化水和反応を行うことによって、連続的にジオール化合物を製造することが可能となる。 These series of regeneration treatments may be carried out with the catalyst loaded in the reactor that carries out the hydrogenation hydration reaction. In this case, it is preferable to provide a plurality of reactors for performing a hydrogenation hydration reaction in advance. By doing so, while the catalyst loaded in one reactor is regenerated, the hydrogenation and hydration reaction of the unsaturated cyclic ether compound is continuously carried out by the catalyst loaded in another reactor. It becomes possible to produce a diol compound.

以下に本発明を実施例によりさらに具体的に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、これらの実施例によって限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but the present invention is not limited to these Examples as long as the gist of the present invention is not exceeded.

なお、不飽和環状エーテル化合物原料の不飽和環状エーテル化合物の純度はガスクロマトグラフィーのピーク面積割合から見積もり、不純物の硫黄元素換算濃度、窒素元素換算濃度の測定は、それぞれ、燃焼−吸収−イオンクロマト法(燃焼装置:三菱化学(株)製 試料燃焼装置 QF−02、分析装置:日本ダイオネクス(株)製 イオンクロマトDX−500)、燃焼分解−化学発光法で行った(三菱化学(株)製 微量窒素分析装置 TN−10)。
また、以下において、触媒の表記における「%」は「質量%」を示す。
The purity of the unsaturated cyclic ether compound, which is the raw material of the unsaturated cyclic ether compound, is estimated from the peak area ratio of gas chromatography, and the sulfur element equivalent concentration and nitrogen element equivalent concentration of impurities are measured by combustion-absorption-ion chromatograph, respectively. Method (combustion device: sample combustion device QF-02 manufactured by Mitsubishi Chemical Co., Ltd., analyzer: ion chromatograph DX-500 manufactured by Nippon Dionex Co., Ltd.), combustion decomposition-chemical emission method (manufactured by Mitsubishi Chemical Co., Ltd.) Trace nitrogen analyzer TN-10).
Further, in the following, "%" in the notation of the catalyst indicates "mass%".

〔フランの水素化水和反応〕
[実施例1:ZSM5(Si/Al=75)担持2%Ni−0.5%Re触媒による水素化水和反応]
担体として市販のプロトン型MFIゼオライト(ZSM5、Si/Al=75、比表面積=410m/g、NaO含有量0.05質量%)紛体を約100ml/minの空気気流下、500℃で4時間焼成した。この焼成したゼオライト5.0gに、硝酸NiとReを溶解した混合水溶液を用いて、incipient−wetness法によりNiとReを含浸させた。湯浴で水分を除去した後、約100ml/minの空気気流下120℃で12時間乾燥し、その後500℃で4時間焼成した。さらに、75ml/minの水素気流下で450℃、2時間還元し、ZSM5(Si/Al=75)担持2%Ni−0.5%Re触媒(2質量%Ni、0.5質量%Re、残部ZSM5(Si/Al=75))を得た。
[Hydrogenation and hydration reaction of furan]
[Example 1: Hydrogenation hydration reaction with ZSM5 (Si / Al = 75) supported 2% Ni-0.5% Re catalyst]
As a carrier, a commercially available proton-type MFI zeolite (ZSM5, Si / Al = 75, specific surface area = 410 m 2 / g, Na 2 O content 0.05% by mass) powder is used at 500 ° C. under an air stream of about 100 ml / min. It was fired for 4 hours. 5.0 g of this calcined zeolite was impregnated with Ni and Re by the incident-wetness method using a mixed aqueous solution in which Ni nitrate and Re 2 O 7 were dissolved. After removing the water in a hot water bath, it was dried at 120 ° C. for 12 hours under an air flow of about 100 ml / min, and then calcined at 500 ° C. for 4 hours. Further, it was reduced at 450 ° C. for 2 hours under a hydrogen stream of 75 ml / min, and a ZSM5 (Si / Al = 75) -supported 2% Ni-0.5% Re catalyst (2% by mass Ni, 0.5% by mass Re, The balance ZSM5 (Si / Al = 75)) was obtained.

水素化水和反応の不飽和環状エーテル化合物原料として、市販試薬のフランを特に精製せずに使用した。このフランの純度は99質量%以上であり、不純物含有量は、硫黄元素換算濃度2ppm以下、窒素元素換算濃度5ppm以下であった。 Furan, a commercially available reagent, was used as a raw material for an unsaturated cyclic ether compound in a hydrogenation hydration reaction without any particular purification. The purity of this furan was 99% by mass or more, and the impurity content was 2 ppm or less in terms of sulfur element and 5 ppm or less in terms of nitrogen element.

氷水をはったバットに200mLの誘導撹拌機構を備えたオートクレーブを浸して冷却し、水を48g投入し、続いて上述の方法で得たZSM5担持2%Ni−0.5%Re触媒を2g投入。さらに上述のフランを34g仕込んだ。このとき、水とフランのモル比は5.33であった。オートクレーブを閉じ、氷水で冷やしながら、内部ガスを水素(一般工業用水素ガス 純度99.99vol%以上)に置換した。オートクレーブに漏れがないかをチェックした後、誘導撹拌方式で撹拌(300rpm)しながらオートクレーブを昇温し、内温が150℃に到達する直前で、撹拌速度を1000rpmに上げるとともに水素圧力を反応器圧力が4MPaになるように調節し、内温150℃で水素化水和反応を開始した。 An autoclave equipped with a 200 mL induction stirring mechanism was immersed in a vat filled with ice water to cool it, 48 g of water was added, and then 2 g of a ZSM5-supported 2% Ni-0.5% Re catalyst obtained by the above method was added. Input. Further, 34 g of the above-mentioned franc was charged. At this time, the molar ratio of water to furan was 5.33. The autoclave was closed and the internal gas was replaced with hydrogen (general industrial hydrogen gas purity 99.99 vol% or more) while cooling with ice water. After checking if there is any leakage in the autoclave, the temperature of the autoclave is raised while stirring (300 rpm) by the induction stirring method, and just before the internal temperature reaches 150 ° C., the stirring speed is increased to 1000 rpm and the hydrogen pressure is increased to the reactor. The pressure was adjusted to 4 MPa, and the hydrogenation hydration reaction was started at an internal temperature of 150 ° C.

所定時間経過後、反応器を空冷し、内温が50℃以下になったら、氷水を張ったバットにつけてさらに冷却した。内温が6℃になったら、パージバルブを開けて常圧に戻し、
その後オートクレーブの蓋を開けて、内容物をすばやく採取した。内容物をエタノールで希釈し、内部標準としてジエチレングリコールジメチルエーテルを加えて、FID−GCで定量的に分析した。以下の式より不飽和環状エーテル転化率とジオールの選択率を求めた。
After a lapse of a predetermined time, the reactor was air-cooled, and when the internal temperature became 50 ° C. or lower, the reactor was further cooled by placing it in a vat filled with ice water. When the internal temperature reaches 6 ° C, open the purge valve and return to normal pressure.
The autoclave lid was then opened and the contents were quickly sampled. The contents were diluted with ethanol, diethylene glycol dimethyl ether was added as an internal standard, and the contents were analyzed quantitatively by FID-GC. The unsaturated cyclic ether conversion rate and the diol selectivity were determined from the following formulas.

フラン転化率(%)=
[1−{反応後不飽和環状エーテル残量(mol)
/不飽和環状エーテル供給量(mol)}]×100
Franc conversion rate (%) =
[1- {Remaining amount of unsaturated cyclic ether after reaction (mol)
/ Unsaturated cyclic ether supply amount (mol)}] × 100

ジオール選択率(%)=
{ジオール収率(%)/不飽和環状エーテル転化率(%)}×100
=[{ジオール生成量(mol)/不飽和環状エーテル仕込み量(mol)}
×100(%)/不飽和環状エーテル転化率(%)]×100
同様に飽和環状エーテルなどの副生物の選択率も求め、ジオールと飽和環状エーテルの合計の選択率、モノオールの選択率、飽和環状エーテルに対するジオールの生成比を算出した。
これらの結果を表1に示す。
Diol selectivity (%) =
{Diol yield (%) / unsaturated cyclic ether conversion rate (%)} x 100
= [{Diol production amount (mol) / unsaturated cyclic ether charge amount (mol)}
× 100 (%) / unsaturated cyclic ether conversion rate (%)] × 100
Similarly, the selectivity of by-products such as saturated cyclic ether was also determined, and the total selectivity of diol and saturated cyclic ether, the selectivity of monool, and the production ratio of diol to saturated cyclic ether were calculated.
These results are shown in Table 1.

表1に示されるように、ZSM5(Si/Al=75)担持2%Ni−0.5%Re触媒を用いた場合は、300分の水素化水和反応における不飽和環状エーテル(フラン)転化率は98%であり、ジオール(1,4−ブタンジオール)選択率は43%であった。同様に飽和環状エーテル(THF)選択率は54%であり、ジオール/飽和環状エーテルのモル比は0.80であった。また、水素化分解で生成するモノオール(ブタノール)の選択率は2%であった。 As shown in Table 1, when a ZSM5 (Si / Al = 75) -supported 2% Ni-0.5% Re catalyst was used, unsaturated cyclic ether (furan) conversion in a hydrogenation hydration reaction for 300 minutes. The rate was 98% and the diol (1,4-butanediol) selectivity was 43%. Similarly, the saturated cyclic ether (THF) selectivity was 54% and the molar ratio of diol / saturated cyclic ether was 0.80. The selectivity of monool (butanol) produced by hydrocracking was 2%.

[実施例2:ZSM5(Si/Al=800)担持2%Ni−0.5%Re触媒による水素化水和反応]
担体として市販のプロトン型MFIゼオライト(ZSM5、Si/Al=800、比表面積=360m/g、NaO含有量0.05質量%以下)紛体を用いて、実施例1と同様にして、ZSM5(Si/Al=800)担持2%Ni−0.5%Re触媒を調製し、同様にフランの水素化水和反応を行い、同様に反応生成物の分析を行って、結果を表1に示した。
表1に示されるように、120分の水素化水和反応における不飽和環状エーテル(フラン)転化率は99%であり、ジオール(1,4−ブタンジオール)選択率は30%であった。同様に飽和環状エーテル(THF)選択率は68%であり、ジオール/飽和環状エーテルのモル比は0.44であった。また、水素化分解で生成するモノオール(ブタノール)の選択率は2%であった。
[Example 2: Hydrogenation hydration reaction with ZSM5 (Si / Al = 800) supported 2% Ni-0.5% Re catalyst]
Using a commercially available proton-type MFI zeolite (ZSM5, Si / Al = 800, specific surface area = 360 m 2 / g, Na 2 O content 0.05% by mass or less) powder as a carrier, in the same manner as in Example 1, A ZSM5 (Si / Al = 800) -supported 2% Ni-0.5% Re catalyst was prepared, the hydrogenation and hydration reaction of furan was carried out in the same manner, and the reaction product was analyzed in the same manner. It was shown to.
As shown in Table 1, the unsaturated cyclic ether (furan) conversion rate in the hydrogenation hydration reaction for 120 minutes was 99%, and the diol (1,4-butanediol) selectivity was 30%. Similarly, the saturated cyclic ether (THF) selectivity was 68% and the molar ratio of diol / saturated cyclic ether was 0.44. The selectivity of monool (butanol) produced by hydrocracking was 2%.

[実施例3:USY(Si/Al=23)担持2%Ni−0.5%Re触媒による水素化水和反応]
担体として市販のプロトン型FAUゼオライト(USY、Si/Al=23、比表面積=720m/g、NaO含有量0.03質量%)紛体を用いて、実施例1と同様にして、USY(Si/Al=23)担持2%Ni−0.5%Re触媒を調製し、同様にフランの水素化水和反応を行い、同様に反応生成物の分析を行って、結果を表1に示した。
表1に示されるように、240分の水素化水和反応における不飽和環状エーテル(フラン)転化率は94%であり、ジオール(1,4−ブタンジオール)選択率は50%であった。同様に飽和環状エーテル(THF)選択率は42%であり、ジオール/飽和環状エーテルのモル比は1.19であった。また、水素化分解で生成するモノオール(ブタノール)の選択率は1%であった。
[Example 3: Hydrogenation hydration reaction with USY (Si / Al = 23) supported 2% Ni-0.5% Re catalyst]
Using a commercially available proton-type FAU zeolite (USY, Si / Al = 23, specific surface area = 720 m 2 / g, Na 2 O content 0.03 mass%) powder as a carrier, USY in the same manner as in Example 1. A (Si / Al = 23) supported 2% Ni-0.5% Re catalyst was prepared, the hydrogenation and hydration reaction of furan was carried out in the same manner, and the reaction product was analyzed in the same manner. Indicated.
As shown in Table 1, the unsaturated cyclic ether (furan) conversion rate in the 240-minute hydrogenation hydration reaction was 94%, and the diol (1,4-butanediol) selectivity was 50%. Similarly, the saturated cyclic ether (THF) selectivity was 42% and the molar ratio of diol / saturated cyclic ether was 1.19. The selectivity of monool (butanol) produced by hydrocracking was 1%.

[実施例4:BEA(Si/Al=75)担持2%Ni−0.5%Re触媒による水素化水和反応]
担体として市販のプロトン型BEAゼオライト(Si/Al=75、比表面積=500m/g、NaO含有量0.03質量%以下)紛体を用いて、実施例1と同様にして、BEA(Si/Al=75)担持2%Ni−0.5%Re触媒を調製し、同様にフランの水素化水和反応を行い、同様に反応生成物の分析を行って、結果を表1に示した。
表1に示されるように、210分の水素化水和反応における不飽和環状エーテル(フラン)転化率は100%であり、ジオール(1,4−ブタンジオール)選択率は48%であった。同様に飽和環状エーテル(THF)選択率は50%であり、ジオール/飽和環状エーテルのモル比は0.96であった。また、水素化分解で生成するモノオール(ブタノール)の選択率は1%であった。
[Example 4: Hydrogenation hydration reaction using BEA (Si / Al = 75) -supported 2% Ni-0.5% Re catalyst]
Using a commercially available proton-type BEA zeolite (Si / Al = 75, specific surface area = 500 m 2 / g, Na 2 O content 0.03% by mass or less) powder as a carrier, BEA (Si / Al = 75, Na 2 O content 0.03 mass% or less) was used in the same manner as in Example 1. Si / Al = 75) A supported 2% Ni-0.5% Re catalyst was prepared, the hydrogenation and hydration reaction of furan was carried out in the same manner, and the reaction product was analyzed in the same manner. The results are shown in Table 1. It was.
As shown in Table 1, the unsaturated cyclic ether (furan) conversion rate in the hydrogenation hydration reaction at 210 minutes was 100%, and the diol (1,4-butanediol) selectivity was 48%. Similarly, the saturated cyclic ether (THF) selectivity was 50% and the molar ratio of diol / saturated cyclic ether was 0.96. The selectivity of monool (butanol) produced by hydrocracking was 1%.

[実施例5:BEA(Si/Al=75)担持2%Ni−2%Re触媒による水素化水和反応]
担体として市販のプロトン型BEAゼオライト(Si/Al=75、比表面積=500m/g、NaO含有量0.03質量%以下)紛体を用いて、実施例1と同様にして、BEA(Si/Al=75)担持2%Ni−2%Re触媒を調製し、同様にフランの水素化水和反応を行い、同様に反応生成物の分析を行って、結果を表1に示した。
表1に示されるように、120分の水素化水和反応における不飽和環状エーテル(フラン)転化率は99%であり、ジオール(1,4−ブタンジオール)選択率は45%であった。同様に飽和環状エーテル(THF)選択率は44%であり、ジオール/飽和環状エーテルのモル比は1.02であった。また、水素化分解で生成するモノオール(ブタノール)の選択率は2%であった。
[Example 5: Hydrogenation hydration reaction using BEA (Si / Al = 75) -supported 2% Ni-2% Re catalyst]
Using a commercially available proton-type BEA zeolite (Si / Al = 75, specific surface area = 500 m 2 / g, Na 2 O content 0.03% by mass or less) powder as a carrier, BEA (Si / Al = 75, Na 2 O content 0.03% by mass or less) was used in the same manner as in Example 1. A 2% Ni-2% Re catalyst supported by Si / Al = 75) was prepared, the hydrogenation and hydration reaction of furan was carried out in the same manner, and the reaction products were analyzed in the same manner. The results are shown in Table 1.
As shown in Table 1, the unsaturated cyclic ether (furan) conversion rate in the hydrogenation hydration reaction for 120 minutes was 99%, and the diol (1,4-butanediol) selectivity was 45%. Similarly, the saturated cyclic ether (THF) selectivity was 44% and the molar ratio of diol / saturated cyclic ether was 1.02. The selectivity of monool (butanol) produced by hydrocracking was 2%.

[実施例6:ZSM5(Si/Al=75)担持1%Ni−0.5%Re触媒による水素化水和反応]
担体として市販のプロトン型MFIゼオライト(ZSM5、Si/Al=75、比表面積=410m/g、NaO含有量0.05質量%)紛体を用いて、実施例1と同様にして、ZSM5(Si/Al=75)担持1%Ni−0.5%Re触媒を調製した。この触媒を4g用い、反応温度を165℃とした以外は実施例1と同様にしてフランの水素化水和反応を行い、同様に反応生成物の分析を行って、結果を表1に示した。
表1に示されるように、270分の水素化水和反応における不飽和環状エーテル(フラン)転化率は99%であり、ジオール(1,4−ブタンジオール)選択率は60%であった。同様に飽和環状エーテル(THF)選択率は35%であり、ジオール/飽和環状エーテルのモル比は1.71であった。また、水素化分解で生成するモノオール(ブタノール)の選択率は3%であった。
[Example 6: ZSM5 (Si / Al = 75) supported 1% Ni-0.5% Re-catalyzed hydrogenation hydration reaction]
Using a commercially available proton-type MFI zeolite (ZSM5, Si / Al = 75, specific surface area = 410 m 2 / g, Na 2 O content 0.05% by mass) powder as a carrier, ZSM5 in the same manner as in Example 1. A (Si / Al = 75) supported 1% Ni-0.5% Re catalyst was prepared. Using 4 g of this catalyst, the hydrogenation and hydration reaction of furan was carried out in the same manner as in Example 1 except that the reaction temperature was set to 165 ° C., and the reaction products were analyzed in the same manner, and the results are shown in Table 1. ..
As shown in Table 1, the unsaturated cyclic ether (furan) conversion rate in the hydrogenation hydration reaction at 270 minutes was 99%, and the diol (1,4-butanediol) selectivity was 60%. Similarly, the saturated cyclic ether (THF) selectivity was 35% and the molar ratio of diol / saturated cyclic ether was 1.71. The selectivity of monool (butanol) produced by hydrocracking was 3%.

[実施例7:ZSM5(Si/Al=75)担持2%Ni触媒による水素化水和反応]
担体として市販のプロトン型MFIゼオライト(ZSM5、Si/Al=75、比表面積=410m/g、NaO含有量0.05質量%)紛体と硝酸Ni水溶液を用いて、実施例1と同様にして、ZSM5(Si/Al=75)担持2%Ni触媒を調製し、反応器水素圧力を5MPaに調節した以外は実施例1と同様にしてフランの水素化水和反応を行い、同様に反応生成物の分析を行って、結果を表1に示した。
表1に示されるように、180分の水素化水和反応における不飽和環状エーテル(フラン)転化率は88%であり、ジオール(1,4−ブタンジオール)選択率は34%であった。同様に飽和環状エーテル(THF)選択率は65%であり、ジオール/飽和環状エーテルのモル比は0.52であった。また、水素化分解で生成するモノオール(ブタノール)の選択率は1%であった。
[Example 7: Hydrogenation hydration reaction using ZSM5 (Si / Al = 75) -supported 2% Ni catalyst]
As a carrier, a commercially available proton-type MFI zeolite (ZSM5, Si / Al = 75, specific surface area = 410 m 2 / g, Na 2 O content 0.05% by mass) powder and an aqueous solution of Ni nitrate are used in the same manner as in Example 1. Then, a ZSM5 (Si / Al = 75) -supported 2% Ni catalyst was prepared, and the hydrogenation and hydration reaction of furan was carried out in the same manner as in Example 1 except that the hydrogen pressure of the reactor was adjusted to 5 MPa. The reaction products were analyzed and the results are shown in Table 1.
As shown in Table 1, the unsaturated cyclic ether (furan) conversion rate in the 180-minute hydrogenation hydration reaction was 88%, and the diol (1,4-butanediol) selectivity was 34%. Similarly, the saturated cyclic ether (THF) selectivity was 65% and the molar ratio of diol / saturated cyclic ether was 0.52. The selectivity of monool (butanol) produced by hydrocracking was 1%.

[実施例8:USY(Si/Al=100)担持2%Ni−0.5%Re触媒による水素化水和反応]
担体として市販のプロトン型FAUゼオライト(USY、Si/Al=100、比表面積=630m/g、NaO含有量0.05質量%)紛体を用いて、実施例1と同様にして、USY(Si/Al=100)担持2%Ni−0.5%Re触媒を調製し、同様にフランの水素化水和反応を行い、同様に反応生成物の分析を行って、結果を表1に示した。
表1に示されるように、150分の水素化水和反応における不飽和環状エーテル(フラン)転化率は94%であり、ジオール(1,4−ブタンジオール)選択率は29%であった。同様に飽和環状エーテル(THF)選択率は68%であり、ジオール/飽和環状エーテルのモル比は0.43であった。また、水素化分解で生成するモノオール(ブタノール)の選択率は2%であった。
[Example 8: Hydrogenation hydration reaction with USY (Si / Al = 100) supported 2% Ni-0.5% Re catalyst]
Using a commercially available proton-type FAU zeolite (USY, Si / Al = 100, specific surface area = 630 m 2 / g, Na 2 O content 0.05% by mass) powder as a carrier, USY in the same manner as in Example 1. A (Si / Al = 100) supported 2% Ni-0.5% Re catalyst was prepared, the hydrogenation and hydration reaction of furan was carried out in the same manner, and the reaction product was analyzed in the same manner. Indicated.
As shown in Table 1, the unsaturated cyclic ether (furan) conversion rate in the hydrogenation hydration reaction for 150 minutes was 94%, and the diol (1,4-butanediol) selectivity was 29%. Similarly, the saturated cyclic ether (THF) selectivity was 68% and the molar ratio of diol / saturated cyclic ether was 0.43. The selectivity of monool (butanol) produced by hydrocracking was 2%.

[実施例9:BEA(Si/Al=20)担持4%Ni−1%Re触媒による水素化水和反応]
担体として市販のプロトン型BEAゼオライト(Si/Al=20、比表面積=500m/g、NaO含有量0.05質量%)紛体を用いて、実施例1と同様にして、BEA(Si/Al=20)担持4%Ni−1%Re触媒を調製し、同様にフランの水素化水和反応を行い、同様に反応生成物の分析を行って、結果を表1に示した。
表1に示されるように、120分の水素化水和反応における不飽和環状エーテル(フラン)転化率は100%であり、ジオール(1,4−ブタンジオール)選択率は51%であった。同様に飽和環状エーテル(THF)選択率は43%であり、ジオール/飽和環状エーテルのモル比は1.19であった。また、水素化分解で生成するモノオール(ブタノール)の選択率は2%であった。
[Example 9: Hydrogenation hydration reaction using BEA (Si / Al = 20) -supported 4% Ni-1% Re catalyst]
A commercially available proton-type BEA zeolite (Si / Al = 20, specific surface area = 500 m 2 / g, Na 2 O content 0.05% by mass) powder was used as a carrier, and BEA (Si) was used in the same manner as in Example 1. / Al = 20) A supported 4% Ni-1% Re catalyst was prepared, the hydrogenation and hydration reaction of furan was carried out in the same manner, and the reaction product was analyzed in the same manner, and the results are shown in Table 1.
As shown in Table 1, the unsaturated cyclic ether (furan) conversion rate in the hydrogenation hydration reaction for 120 minutes was 100%, and the diol (1,4-butanediol) selectivity was 51%. Similarly, the saturated cyclic ether (THF) selectivity was 43% and the molar ratio of diol / saturated cyclic ether was 1.19. The selectivity of monool (butanol) produced by hydrocracking was 2%.

[実施例10:ZSM5(Si/Al=75)担持2%Ni−0.5%Re触媒による水素化水和反応]
担体として市販のプロトン型MFIゼオライト(ZSM5、Si/Al=75、比表面積=410m/g、NaO含有量0.05質量%)紛体を用いて、実施例1と同様にして、ZSM5(Si/Al=75)担持2%Ni−0.5%Re触媒を調製した。この触媒を0.5g用い、反応器水素圧力を3MPaに調節した以外は実施例1と同様にしてフランの水素化水和反応を行い、同様に反応生成物の分析を行って、結果を表1に示した。
表1に示されるように、330分の水素化水和反応における不飽和環状エーテル(フラン)転化率は59%であり、ジオール(1,4−ブタンジオール)選択率は50%であった。同様に飽和環状エーテル(THF)選択率は41%であり、ジオール/飽和環状エーテルのモル比は1.22であった。また、水素化分解で生成するモノオール(ブタノール)の選択率は2%であった。
[Example 10: Hydrogenation hydration reaction with ZSM5 (Si / Al = 75) supported 2% Ni-0.5% Re catalyst]
Using a commercially available proton-type MFI zeolite (ZSM5, Si / Al = 75, specific surface area = 410 m 2 / g, Na 2 O content 0.05% by mass) powder as a carrier, ZSM5 in the same manner as in Example 1. A (Si / Al = 75) supported 2% Ni-0.5% Re catalyst was prepared. Using 0.5 g of this catalyst, the hydrogenation and hydration reaction of furan was carried out in the same manner as in Example 1 except that the hydrogen pressure in the reactor was adjusted to 3 MPa, and the reaction product was analyzed in the same manner. Shown in 1.
As shown in Table 1, the unsaturated cyclic ether (furan) conversion rate in the hydrogenation hydration reaction at 330 minutes was 59%, and the diol (1,4-butanediol) selectivity was 50%. Similarly, the saturated cyclic ether (THF) selectivity was 41% and the molar ratio of diol / saturated cyclic ether was 1.22. The selectivity of monool (butanol) produced by hydrocracking was 2%.

[比較例1:MOR(Si/Al=112)担持2%Ni−0.5%Re触媒による水素化水和反応]
担体として市販のプロトン型MOR(モルデナイト)ゼオライト(Si/Al=112、比表面積=450m/g、NaO含有量0.05質量%以下)紛体を用いて、実施例1と同様にして、MOR(Si/Al=112)担持2%Ni−0.5%Re触媒を調製し、同様にフランの水素化水和反応を行い、同様に反応生成物の分析を行って、結果を表1に示した。
表1に示されるように、240分の水素化水和反応における不飽和環状エーテル(フラン)転化率は45%であり、ジオール(1,4−ブタンジオール)選択率は8%であった。同様に飽和環状エーテル(THF)選択率は52%であり、ジオール/飽和環状エーテルのモル比は0.15であった。また、水素化分解で生成するモノオール(ブタノール)の選択率は2%であった。
[Comparative Example 1: Hydrogenation hydration reaction with 2% Ni-0.5% Re catalyst supported by MOR (Si / Al = 112)]
As a carrier, a commercially available proton-type MOR (mordenite) zeolite (Si / Al = 112, specific surface area = 450 m 2 / g, Na 2 O content 0.05% by mass or less) powder was used in the same manner as in Example 1. , MOR (Si / Al = 112) -supported 2% Ni-0.5% Re catalyst was prepared, the hydrogenation and hydration reaction of furan was carried out in the same manner, and the reaction product was analyzed in the same manner. Shown in 1.
As shown in Table 1, the unsaturated cyclic ether (furan) conversion rate in the 240-minute hydrogenation hydration reaction was 45%, and the diol (1,4-butanediol) selectivity was 8%. Similarly, the saturated cyclic ether (THF) selectivity was 52% and the molar ratio of diol / saturated cyclic ether was 0.15. The selectivity of monool (butanol) produced by hydrocracking was 2%.

[比較例2:BEA(Si/Al=75)担持2%Ni−4%Re触媒による水素化水和反応]
担体として市販のプロトン型BEAゼオライト(Si/Al=75、比表面積=500m/g、NaO含有量0.03質量%以下)紛体を用いて、実施例1と同様にして、BEA(Si/Al=75)担持2%Ni−4%Re触媒を調製し、同様にフランの水素化水和反応を行い、同様に反応生成物の分析を行って、結果を表1に示した。
表1に示されるように、240分の水素化水和反応における不飽和環状エーテル(フラン)転化率は43%であり、ジオール(1,4−ブタンジオール)選択率は22%であった。同様に飽和環状エーテル(THF)選択率は33%であり、ジオール/飽和環状エーテルのモル比は0.67であった。また、水素化分解で生成するモノオール(ブタノール)の選択率は1%であった。
[Comparative Example 2: Hydrogenation hydration reaction using BEA (Si / Al = 75) -supported 2% Ni-4% Re catalyst]
Using a commercially available proton-type BEA zeolite (Si / Al = 75, specific surface area = 500 m 2 / g, Na 2 O content 0.03% by mass or less) powder as a carrier, BEA (Si / Al = 75, Na 2 O content 0.03% by mass or less) was used in the same manner as in Example 1. A 2% Ni-4% Re catalyst supported by Si / Al = 75) was prepared, the hydrogenation and hydration reaction of furan was carried out in the same manner, and the reaction products were analyzed in the same manner. The results are shown in Table 1.
As shown in Table 1, the unsaturated cyclic ether (furan) conversion rate in the 240-minute hydrogenation hydration reaction was 43%, and the diol (1,4-butanediol) selectivity was 22%. Similarly, the saturated cyclic ether (THF) selectivity was 33% and the molar ratio of diol / saturated cyclic ether was 0.67. The selectivity of monool (butanol) produced by hydrocracking was 1%.

[比較例3:BEA(Si/Al=75)担持2%Re触媒による水素化水和反応>
担体として市販のプロトン型BEAゼオライト(Si/Al=75、比表面積=500m/g、NaO含有量0.03質量%以下)紛体とRe水溶液を用いて、実施例1と同様にして、BEA(Si/Al=75)担持2%Re触媒を調製し、同様にフランの水素化水和反応を行い、同様に反応生成物の分析を行って、結果を表1に示した。
表1に示されるように、240分の水素化水和反応における不飽和環状エーテル(フラン)転化率は8%であり、ジオール(1,4−ブタンジオール)選択率は20%であった。同様に飽和環状エーテル(THF)選択率は28%であり、ジオール/飽和環状エーテルのモル比は0.71であった。また、水素化分解で生成するモノオール(ブタノール)の選択率は2%であった。
[Comparative Example 3: Hydrogenation and hydration reaction using BEA (Si / Al = 75) -supported 2% Re catalyst>
As a carrier, a commercially available proton-type BEA zeolite (Si / Al = 75, specific surface area = 500 m 2 / g, Na 2 O content 0.03% by mass or less) powder and a Re 2 O 7 aqueous solution were used as the carrier, and the same as in Example 1. Similarly, a BEA (Si / Al = 75) -supported 2% Re catalyst was prepared, the hydrogenation and hydration reaction of furan was carried out in the same manner, and the reaction product was analyzed in the same manner. The results are shown in Table 1. It was.
As shown in Table 1, the unsaturated cyclic ether (furan) conversion rate in the 240-minute hydrogenation hydration reaction was 8%, and the diol (1,4-butanediol) selectivity was 20%. Similarly, the saturated cyclic ether (THF) selectivity was 28% and the molar ratio of diol / saturated cyclic ether was 0.71. The selectivity of monool (butanol) produced by hydrocracking was 2%.

[比較例4:ZSM5(Si/Al=800)担持20%Ni触媒による水素化水和反応]
担体として市販のプロトン型MFIゼオライト(ZSM5、Si/Al=800、比表面積=360m/g、NaO含有量0.05質量%以下)紛体と硝酸Ni水溶液を用いて、実施例1と同様にして、ZSM5(Si/Al=800)担持20%Ni触媒を調製し、同様にフランの水素化水和反応を行い、同様に反応生成物の分析を行って、結果を表1に示した。
表1に示されるように、60分の水素化水和反応における不飽和環状エーテル(フラン)転化率は99%であり、ジオール(1,4−ブタンジオール)選択率は12%であった。同様に飽和環状エーテル(THF)選択率は85%であり、ジオール/飽和環状エーテルのモル比は0.14であった。また、水素化分解で生成するモノオール(ブタノール)の選択率は2%であった。
[Comparative Example 4: Hydrogenation and hydration reaction using a 20% Ni catalyst supported by ZSM5 (Si / Al = 800)]
As a carrier, a commercially available proton-type MFI zeolite (ZSM5, Si / Al = 800, specific surface area = 360 m 2 / g, Na 2 O content 0.05% by mass or less) powder and an aqueous solution of Ni nitrate were used as the carrier, and the same as in Example 1. Similarly, a ZSM5 (Si / Al = 800) -supported 20% Ni catalyst was prepared, the hydrogenation and hydration reaction of furan was carried out in the same manner, and the reaction product was analyzed in the same manner. The results are shown in Table 1. It was.
As shown in Table 1, the unsaturated cyclic ether (furan) conversion rate in the hydrogenation hydration reaction for 60 minutes was 99%, and the diol (1,4-butanediol) selectivity was 12%. Similarly, the saturated cyclic ether (THF) selectivity was 85% and the molar ratio of diol / saturated cyclic ether was 0.14. The selectivity of monool (butanol) produced by hydrocracking was 2%.

Figure 0006859657
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実施例1−6と比較例1から、ZSM5(MFI)、USY(FAU)、BEAといった10員環以上の孔径と3次元の孔構造を有するプロトン型(酸性)ハイシリカゼオライトに固定化したNi触媒が、不飽和環状エーテルの水素化水和反応において高い選択率でジオール化合物を与えることがわかる。実施例4,5と比較例2,3から、活性な触媒金属であるNiと修飾助剤であるReの量比に関して、NiよりもReの量が少ないほうが、不飽和環状エーテルの水素化水和反応において、活性、選択性ともに優れていることがわかる。さらに、実施例1,6,7と比較例4から、活性な触媒金属であるNiの触媒全体に対する量が20%より少ないほうが、不飽和環状エーテルの水素化水和反応において高い選択率でジオール化合物を与えることがわかる。 From Example 1-6 and Comparative Example 1, Ni immobilized on a proton-type (acidic) high silica zeolite having a pore diameter of 10-membered ring or more and a three-dimensional pore structure such as ZSM5 (MFI), USY (FAU), and BEA. It can be seen that the catalyst gives the diol compound with high selectivity in the hydrogenation hydration reaction of unsaturated cyclic ethers. From Examples 4 and 5 and Comparative Examples 2 and 3, the amount of Re is smaller than that of Ni in terms of the ratio of the amount of Ni, which is an active catalyst metal, to Re, which is a modification aid. It can be seen that both activity and selectivity are excellent in the sum reaction. Further, from Examples 1, 6 and 7 and Comparative Example 4, when the amount of Ni, which is an active catalyst metal, based on the whole catalyst is less than 20%, the diol has a higher selectivity in the hydrogenation hydration reaction of the unsaturated cyclic ether. It can be seen that it gives a compound.

[実施例11:アモルファスSiO−Al担持2%Ni−0.5%Re触媒による水素化水和反応]
担体として市販のアモルファスSiO−Al(比表面積=560m/g、細孔容積=0.73ml/g、Si/Al=4.5)紛体を用いて、実施例1と同様にSiO−Al担持2%Ni−0.5%Re触媒を調製した。得られた触媒を用いて、反応器水素圧力を3MPaとした以外は実施例1と同様にしてフランの水素化水和反応を行い、同様に反応生成物の分析を行って、結果を表2に示した。
表2に示されるように、360分の水素化水和反応における不飽和環状エーテル(フラン)転化率は74%であり、ジオール(1,4−ブタンジオール)選択率は57%であった。同様に飽和環状エーテル(THF)選択率は37%であり、ジオール/飽和環状エーテルのモル比は1.54であった。また、水素化分解で生成するモノオール(ブタノール)の選択率は2%であった。
[Example 11: Hydrogenation hydration reaction with amorphous SiO 2- Al 2 O 3 supported 2% Ni-0.5% Re catalyst]
As a carrier, a commercially available amorphous SiO 2- Al 2 O 3 (specific surface area = 560 m 2 / g, pore volume = 0.73 ml / g, Si / Al = 4.5) powder is used in the same manner as in Example 1. A 2% Ni-0.5% Re catalyst supported on SiO 2- Al 2 O 3 was prepared. Using the obtained catalyst, a hydrogenation and hydration reaction of furan was carried out in the same manner as in Example 1 except that the reactor hydrogen pressure was set to 3 MPa, and the reaction product was analyzed in the same manner, and the results are shown in Table 2. It was shown to.
As shown in Table 2, the unsaturated cyclic ether (furan) conversion rate in the hydrogenation hydration reaction for 360 minutes was 74%, and the diol (1,4-butanediol) selectivity was 57%. Similarly, the saturated cyclic ether (THF) selectivity was 37% and the molar ratio of diol / saturated cyclic ether was 1.54. The selectivity of monool (butanol) produced by hydrocracking was 2%.

[実施例12:アモルファスAl1.5PO担持2%Ni−0.5%Re触媒による水素化水和反応]
硝酸アルミニウムとリン酸の混合水溶液に28%NH水をゆっくり滴下して沈殿を生じさせ、一晩熟成した後に濾過、水洗した。得られたケーキを120℃のオーブンで12時間乾燥し、さらに400℃で4時間焼成した後に乳鉢で粉砕してアモルファスAl1.5PO紛体を得た。
得られたAl1.5PO紛体を担体として用いて、実施例1と同様にAl1.5PO担持2%Ni−0.5%Re触媒を調製した。この触媒を用いて、反応器水素圧力を5MPaとした以外は実施例1と同様にして、フランの水素化水和反応を行い、同様に反応生成物の分析を行って、結果を表2に示した。
表2に示されるように、180分の水素化水和反応における不飽和環状エーテル(フラン)転化率は71%であり、ジオール(1,4−ブタンジオール)選択率は42%であった。同様に飽和環状エーテル(THF)選択率は55%であり、ジオール/飽和環状エーテルのモル比は0.76であった。また、水素化分解で生成するモノオール(ブタノール)の選択率は2%であった。
Example 12: Amorphous Al 1.5 PO n hydrogen Kamizu hydration reaction by carrying 2% Ni-0.5% Re catalyst]
Generate precipitates dropwise aluminum nitrate and slowly 28% NH 3 water mixed aqueous solution of phosphoric acid, filtered after aging overnight, and washed with water. The resulting cake was dried 12 hours at 120 ° C. in an oven, to obtain an amorphous Al 1.5 PO n powder was ground in a mortar after firing 4 hours at 400 ° C..
The resulting Al 1.5 PO n powder is used as a carrier was prepared in the same manner as Al 1.5 PO n carrying 2% Ni-0.5% Re catalyst Example 1. Using this catalyst, the hydrogenation and hydration reaction of furan was carried out in the same manner as in Example 1 except that the hydrogen pressure of the reactor was set to 5 MPa, and the reaction products were analyzed in the same manner. Indicated.
As shown in Table 2, the unsaturated cyclic ether (furan) conversion rate in the 180-minute hydrogenation hydration reaction was 71%, and the diol (1,4-butanediol) selectivity was 42%. Similarly, the saturated cyclic ether (THF) selectivity was 55% and the molar ratio of diol / saturated cyclic ether was 0.76. The selectivity of monool (butanol) produced by hydrocracking was 2%.

[実施例13:ニオブ酸担持4%Ni触媒による水素化水和反応]
CBMM社の含水酸化ニオブ紛体(HY340、比表面積150m/g)を300℃で2時間焼成して脱水した。硝酸Ni水溶液を用いて、得られたニオブ酸(含水酸化ニオブ)にincipient−wetness法によりNiを含浸させた。湯浴で水分を飛ばした後、120℃で6時間乾燥し、さらに300℃で3時間、空気中で焼成した後に、水素気流下、320℃で2時間還元して、ニオブ酸担持4%Ni触媒を得た。得られた触媒を用い、反応器水素圧力を5MPaとした以外は実施例1と同様にして、フランの水素化水和反応を行い、同様に反応生成物の分析を行って、結果を表2に示した。
表2に示されるように、300分の水素化水和反応における不飽和環状エーテル(フラン)転化率は70%であり、ジオール(1,4−ブタンジオール)選択率は43%であった。同様に飽和環状エーテル(THF)選択率は50%であり、ジオール/飽和環状エーテルのモル比は0.86であった。また、水素化分解で生成するモノオール(ブタノール)の選択率は1%であった。
[Example 13: Hydrogenation hydration reaction using a niobate-supported 4% Ni catalyst]
A hydrous niobium powder (HY340, specific surface area of 150 m 2 / g) manufactured by CBMM was calcined at 300 ° C. for 2 hours to dehydrate it. Using an aqueous solution of Ni nitrate, the obtained niobium (hydrous-containing niobium) was impregnated with Ni by the incipient-wetness method. After removing water in a hot water bath, it is dried at 120 ° C. for 6 hours, fired at 300 ° C. for 3 hours in air, and then reduced at 320 ° C. for 2 hours under a hydrogen stream to carry 4% niobate. Obtained a catalyst. Using the obtained catalyst, a hydrogenation hydration reaction of furan was carried out in the same manner as in Example 1 except that the reactor hydrogen pressure was set to 5 MPa, and the reaction product was analyzed in the same manner. The results are shown in Table 2. It was shown to.
As shown in Table 2, the unsaturated cyclic ether (furan) conversion rate in the hydrogenation hydration reaction for 300 minutes was 70%, and the diol (1,4-butanediol) selectivity was 43%. Similarly, the saturated cyclic ether (THF) selectivity was 50% and the molar ratio of diol / saturated cyclic ether was 0.86. The selectivity of monool (butanol) produced by hydrocracking was 1%.

[実施例14:ニオブ酸担持8%Ni触媒による水素化水和反応]
実施例13と同様にしてニオブ酸担持8%Ni触媒を得た。得られた触媒を用いて実施例13と同様にしてフランの水素化水和反応を行い、同様に反応生成物の分析を行って、結果を表2に示した。
表2に示されるように、105分の水素化水和反応における不飽和環状エーテル(フラン)転化率は77%であり、ジオール(1,4−ブタンジオール)選択率は28%であった。同様に飽和環状エーテル(THF)選択率は69%であり、ジオール/飽和環状エーテルのモル比は0.41であった。また、水素化分解で生成するモノオール(ブタノール)の選択率は1%であった。
[Example 14: Hydrogenation hydration reaction using a niobate-supported 8% Ni catalyst]
A niobate-supported 8% Ni catalyst was obtained in the same manner as in Example 13. Using the obtained catalyst, a hydrogenation and hydration reaction of furan was carried out in the same manner as in Example 13, and the reaction products were analyzed in the same manner, and the results are shown in Table 2.
As shown in Table 2, the unsaturated cyclic ether (furan) conversion rate in the hydrogenation hydration reaction at 105 minutes was 77%, and the diol (1,4-butanediol) selectivity was 28%. Similarly, the saturated cyclic ether (THF) selectivity was 69% and the molar ratio of diol / saturated cyclic ether was 0.41. The selectivity of monool (butanol) produced by hydrocracking was 1%.

[比較例5:ニオブ酸担持20%Ni触媒による水素化水和反応]
実施例13と同様にしてニオブ酸担持20%Ni触媒を得た。得られた触媒を用いて実施例13と同様にしてフランの水素化水和反応を行い、同様に反応生成物の分析を行って、結果を表2に示した。
表2に示されるように、45分の水素化水和反応における不飽和環状エーテル(フラン)転化率は77%であり、ジオール(1,4−ブタンジオール)選択率は17%であった。同様に飽和環状エーテル(THF)選択率は79%であり、ジオール/飽和環状エーテルのモル比は0.22であった。また、水素化分解で生成するモノオール(ブタノール)の選択率は2%であった。
[Comparative Example 5: Hydrogenation and hydration reaction using 20% Ni-catalyzed niobate]
A 20% Niobate-supported Ni catalyst was obtained in the same manner as in Example 13. Using the obtained catalyst, a hydrogenation and hydration reaction of furan was carried out in the same manner as in Example 13, and the reaction products were analyzed in the same manner, and the results are shown in Table 2.
As shown in Table 2, the unsaturated cyclic ether (furan) conversion rate in the hydrogenation hydration reaction for 45 minutes was 77%, and the diol (1,4-butanediol) selectivity was 17%. Similarly, the saturated cyclic ether (THF) selectivity was 79% and the molar ratio of diol / saturated cyclic ether was 0.22. The selectivity of monool (butanol) produced by hydrocracking was 2%.

[比較例6:ジルコニア担持1%Ni触媒による水素化水和反応]
新日本金属社の水酸化ジルコニウム粉末(Z999)を500℃で3時間焼成して脱水した。得られたジルコニア粉末(比表面積90m/g)にincipient−wetness法によりNiを含浸させた。湯浴で水分を飛ばした後、120℃で6時間乾燥し、さらに500℃で3時間空気中で焼成した後に、水素気流下、300℃で2時間還元して、ジルコニア担持1%Ni触媒を得た。得られた触媒を用い、反応器水素圧力を5MPaとした以外は実施例1と同様にしてフランの水素化水和反応を行い、同様に反応生成物の分析を行って、結果を表2に示した。
表2に示されるように、180分の水素化水和反応における不飽和環状エーテル(フラン)転化率は74%であり、ジオール(1,4−ブタンジオール)選択率は14%であった。同様に飽和環状エーテル(THF)選択率は83%であり、ジオール/飽和環状エーテルのモル比は0.17であった。また、水素化分解で生成するモノオール(ブタノール)の選択率は3%であった。
[Comparative Example 6: Hydrohydration reaction with 1% Ni catalyst supported by zirconia]
Zirconium hydride powder (Z999) manufactured by Nippon Kinzoku Co., Ltd. was calcined at 500 ° C. for 3 hours to dehydrate it. The obtained zirconia powder (specific surface area 90 m 2 / g) was impregnated with Ni by the incipient-wetness method. After removing water in a hot water bath, it is dried at 120 ° C. for 6 hours, further calcined in air at 500 ° C. for 3 hours, and then reduced at 300 ° C. for 2 hours under a hydrogen stream to obtain a zirconia-supported 1% Ni catalyst. Obtained. Using the obtained catalyst, the hydrogenation and hydration reaction of furan was carried out in the same manner as in Example 1 except that the reactor hydrogen pressure was set to 5 MPa, and the reaction products were analyzed in the same manner. Indicated.
As shown in Table 2, the unsaturated cyclic ether (furan) conversion rate in the hydrogenation hydration reaction for 180 minutes was 74%, and the diol (1,4-butanediol) selectivity was 14%. Similarly, the saturated cyclic ether (THF) selectivity was 83% and the molar ratio of diol / saturated cyclic ether was 0.17. The selectivity of monool (butanol) produced by hydrocracking was 3%.

[比較例7:チタニア担持2%Ni触媒による水素化水和反応]
担体として塩化チタン原料から製造した、主としてアナタース型の結晶構造を有するチタニア(比表面積50m/g)を粉砕した粉末を用いて、比較例6と同様にしてチタニア担持2%Ni触媒を得た。得られた触媒を用い、反応器水素圧力を5MPaとした以外は実施例1と同様にしてフランの水素化水和反応を行い、同様に反応生成物の分析を行って、結果を表2に示した。
表2に示されるように、60分の水素化水和反応における不飽和環状エーテル(フラン)転化率は73%であり、ジオール(1,4−ブタンジオール)選択率は1%以下であった。同様に飽和環状エーテル(THF)選択率は96%であり、ジオール/飽和環状エーテルのモル比は0.01以下であった。また、水素化分解で生成するモノオール(ブタノール)の選択率は4%であった。
[Comparative Example 7: Hydrogenation and hydration reaction using a titania-supported 2% Ni catalyst]
A titania-supported 2% Ni catalyst was obtained in the same manner as in Comparative Example 6 using a powder obtained by crushing titania (specific surface area 50 m 2 / g) having a crystal structure of anatas type, which was produced from a titanium chloride raw material as a carrier. .. Using the obtained catalyst, the hydrogenation and hydration reaction of furan was carried out in the same manner as in Example 1 except that the reactor hydrogen pressure was set to 5 MPa, and the reaction products were analyzed in the same manner. Indicated.
As shown in Table 2, the unsaturated cyclic ether (furan) conversion rate in the hydrogenation hydration reaction for 60 minutes was 73%, and the diol (1,4-butanediol) selectivity was 1% or less. .. Similarly, the saturated cyclic ether (THF) selectivity was 96% and the molar ratio of diol / saturated cyclic ether was 0.01 or less. The selectivity of monool (butanol) produced by hydrocracking was 4%.

[比較例8:アルミナ担持1%Ni−0.5%Re触媒による水素化水和反応]
担体として市販のγ−Al(比表面積166m/g、細孔容積0.37ml/g)を粉砕した紛体を用いて、実施例6と同様にしてアルミナ担持1%Ni−0.5%Re触媒を得た。この触媒を4g用い、反応器水素圧力を3MPaとした以外は、実施例1と同様にしてフランの水素化水和反応を行い、同様に反応生成物の分析を行って、結果を表2に示した。
表2に示されるように、60分の水素化水和反応における不飽和環状エーテル(フラン)転化率は62%であり、ジオール(1,4−ブタンジオール)選択率は1%以下であった。同様に飽和環状エーテル(THF)選択率は93%であり、ジオール/飽和環状エーテルのモル比は0.01以下であった。また、水素化分解で生成するモノオール(ブタノール)の選択率は6%であった。
[Comparative Example 8: Hydrogenation and hydration reaction with alumina-supported 1% Ni-0.5% Re catalyst]
Using a powder obtained by crushing commercially available γ-Al 2 O 3 (specific surface area 166 m 2 / g, pore volume 0.37 ml / g) as a carrier, alumina-supported 1% Ni-0. A 5% Re catalyst was obtained. Except for using 4 g of this catalyst and setting the reactor hydrogen pressure to 3 MPa, the hydrogenation and hydration reaction of furan was carried out in the same manner as in Example 1, and the reaction products were analyzed in the same manner. Indicated.
As shown in Table 2, the unsaturated cyclic ether (furan) conversion rate in the hydrogenation hydration reaction for 60 minutes was 62%, and the diol (1,4-butanediol) selectivity was 1% or less. .. Similarly, the saturated cyclic ether (THF) selectivity was 93%, and the molar ratio of diol / saturated cyclic ether was 0.01 or less. The selectivity of monool (butanol) produced by hydrocracking was 6%.

Figure 0006859657
Figure 0006859657

実施例11−14と比較例6−8から、アモルファスSiO−Al、アモルファスAl1.5PO、ニオブ酸(含水酸化ニオブ)に固定化したNi触媒が、不飽和環状エーテルの水素化水和反応において高い選択率でジオール化合物を与えることがわかる。実施例13,14と比較例5から、活性な触媒金属であるNiの触媒全体に対する量が20%より少ないほうが、不飽和環状エーテルの水素化水和反応において高い選択率でジオール化合物を与えることがわかる。 Comparative Example 6-8 to Example 11-14, amorphous SiO 2 -Al 2 O 3, amorphous Al 1.5 PO n, Ni catalyst immobilized on niobate (hydrous niobium oxide) is an unsaturated cyclic ether It can be seen that the diol compound is given with a high selectivity in the hydrogenation hydration reaction. From Examples 13 and 14 and Comparative Example 5, when the amount of Ni, which is an active catalyst metal, based on the whole catalyst is less than 20%, the diol compound is given with a high selectivity in the hydrogenation hydration reaction of the unsaturated cyclic ether. I understand.

〔その他の不飽和環状エーテルの水素化水和反応〕
[実施例16:ZSM5(Si/Al=75)担持2%Ni−0.5%Re触媒による2,3−DHFの水素化水和反応]
水素化水和反応の原料として、市販試薬の2,3−DHF(ジヒドロフラン)を特に精製せずに使用した。この2,3−DHFの純度は98%以上であった。
実施例1で調製したZSM5担持2%Ni−0.5%Re触媒を用い、2,3−DHFの仕込み量を35gとし、反応器水素圧力を3MPaに調節した以外は実施例1と同様にして、2,3−DHFの水素化水和反応を行い、同様に反応生成物の分析を行って、結果を表3に示した。
表3に示されるように、150分の水素化水和反応における不飽和環状エーテル(2,3−DHF)転化率は100%であり、ジオール(1,4−ブタンジオール)選択率は91%であった。同様に飽和環状エーテル(THF)選択率は7%であり、ジオール/飽和環状エーテルのモル比は13.00であった。また、水素化分解で生成するモノオール(ブタノール)の選択率は1%であった。
[Hydrogenation and hydration reactions of other unsaturated cyclic ethers]
[Example 16: Hydrogenation hydration reaction of 2,3-DHF with ZSM5 (Si / Al = 75) supported 2% Ni-0.5% Re catalyst]
As a raw material for the hydrogenation hydration reaction, a commercially available reagent 2,3-DHF (dihydrofuran) was used without any particular purification. The purity of this 2,3-DHF was 98% or more.
Using the ZSM5-supported 2% Ni-0.5% Re catalyst prepared in Example 1, the amount of 2,3-DHF charged was 35 g, and the reactor hydrogen pressure was adjusted to 3 MPa in the same manner as in Example 1. Then, a hydrogenation hydration reaction of 2,3-DHF was carried out, and the reaction products were analyzed in the same manner, and the results are shown in Table 3.
As shown in Table 3, the unsaturated cyclic ether (2,3-DHF) conversion rate in the hydrogenation hydration reaction for 150 minutes is 100%, and the diol (1,4-butanediol) selectivity is 91%. Met. Similarly, the saturated cyclic ether (THF) selectivity was 7% and the molar ratio of diol / saturated cyclic ether was 13.00. The selectivity of monool (butanol) produced by hydrocracking was 1%.

[実施例17:ZSM5(Si/Al=75)担持2%Co−0.5%Re触媒による2,3−DHFの水素化水和反応]
硝酸Niの代りに硝酸Coを用いて、実施例1と同様にしてZSM5(Si/Al=75)担持2%Co−0.5%Re触媒を得た。得られた触媒を用い、実施例16と同様にして2,3−DHFの水素化水和反応を行い、同様に反応生成物の分析を行って、結果を表3に示した。
表3に示されるように、240分の水素化水和反応における不飽和環状エーテル(2,3−DHF)転化率は37%であり、ジオール(1,4−ブタンジオール)選択率は49%であった。同様に飽和環状エーテル(THF)選択率は44%であり、ジオール/飽和環状エーテルのモル比は1.11であった。また、水素化分解で生成するモノオール(ブタノール)の選択率は6%であった。
[Example 17: Hydrogenation and hydration reaction of 2,3-DHF with ZSM5 (Si / Al = 75) -supported 2% Co-0.5% Re catalyst]
Using Co nitrate instead of Ni nitrate, a ZSM5 (Si / Al = 75) -supported 2% Co-0.5% Re catalyst was obtained in the same manner as in Example 1. Using the obtained catalyst, a hydrogenation hydration reaction of 2,3-DHF was carried out in the same manner as in Example 16, and the reaction products were analyzed in the same manner, and the results are shown in Table 3.
As shown in Table 3, the unsaturated cyclic ether (2,3-DHF) conversion rate in the 240-minute hydrogenation hydration reaction was 37%, and the diol (1,4-butanediol) selectivity was 49%. Met. Similarly, the saturated cyclic ether (THF) selectivity was 44% and the molar ratio of diol / saturated cyclic ether was 1.11. The selectivity of monool (butanol) produced by hydrocracking was 6%.

[実施例18:ZSM5(Si/Al=75)担持2%Ni−0.5%Re触媒による2,5−DHFの水素化水和反応]
水素化水和反応の原料として、市販試薬の2,5−DHF(ジヒドロフラン)を特に精製せずに使用した。この2,5−DHFの純度は98%以上であった。
実施例1で調製したZSM5(Si/Al=75)担持2%Ni−0.5%Re触媒を用いて、実施例16と同様にして、2,5−DHFの水素化水和反応を行い、同様に反応生成物の分析を行って、結果を表3に示した。
表3に示されるように、150分の水素化水和反応における不飽和環状エーテル(2,3−DHF)転化率は100%であり、ジオール(1,4−ブタンジオール)選択率は66%であった。同様に飽和環状エーテル(THF)選択率は32%であり、ジオール/飽和環状エーテルのモル比は2.06であった。また、水素化分解で生成するモノオール(ブタノール)の選択率は1%であった。
[Example 18: Hydrogenation hydration reaction of 2,5-DHF with ZSM5 (Si / Al = 75) -supported 2% Ni-0.5% Re catalyst]
As a raw material for the hydrogenation hydration reaction, a commercially available reagent 2,5-DHF (dihydrofuran) was used without any particular purification. The purity of this 2,5-DHF was 98% or more.
Using the ZSM5 (Si / Al = 75) -supported 2% Ni-0.5% Re catalyst prepared in Example 1, a hydrogenation hydration reaction of 2,5-DHF was carried out in the same manner as in Example 16. The reaction products were analyzed in the same manner, and the results are shown in Table 3.
As shown in Table 3, the unsaturated cyclic ether (2,3-DHF) conversion rate in the hydrogenation hydration reaction for 150 minutes is 100%, and the diol (1,4-butanediol) selectivity is 66%. Met. Similarly, the saturated cyclic ether (THF) selectivity was 32% and the molar ratio of diol / saturated cyclic ether was 2.06. The selectivity of monool (butanol) produced by hydrocracking was 1%.

[実施例19:ZSM5(Si/Al=800)担持2%Ni−0.5%Re触媒による3,4−2H−DHPの水素化水和反応]
水素化水和反応の原料として、市販試薬の3,4−2H−DHP(ジヒドロピラン)を特に精製せずに使用した。この3,4−2H−DHPの純度は96%以上であった。
実施例2で調製したZSM5(Si/Al=800)担持2%Ni−0.5%Re触媒を用いて、3,4−2H−DHPの仕込み量を42gとした以外は実施例16と同様にして、3,4−2H−DHPの水素化水和反応を行い、同様に反応生成物の分析を行って、結果を表3に示した。
表3に示されるように、150分の水素化水和反応における不飽和環状エーテル(3,4−2H−DHP)転化率は100%であり、ジオール(1,5−ペンタンジオール)選択率は97%であった。同様に飽和環状エーテル(THP:テトラヒドロピラン)選択率は2%であり、ジオール/飽和環状エーテルのモル比は48.50であった。また、水素化分解で生成するモノオール(ペンタノール)の選択率は1%以下であった。
[Example 19: Hydrogenation hydration reaction of 3,4-2H-DHP with ZSM5 (Si / Al = 800) supported 2% Ni-0.5% Re catalyst]
As a raw material for the hydrogenation hydration reaction, a commercially available reagent 3,4-2H-DHP (dihydropyran) was used without any particular purification. The purity of this 3,4-2H-DHP was 96% or more.
Same as Example 16 except that the amount of 3,4-2H-DHP charged was 42 g using the ZSM5 (Si / Al = 800) -supported 2% Ni-0.5% Re catalyst prepared in Example 2. Then, the hydrogenation and hydration reaction of 3,4-2H-DHP was carried out, and the reaction products were analyzed in the same manner, and the results are shown in Table 3.
As shown in Table 3, the unsaturated cyclic ether (3,4-2H-DHP) conversion rate in the hydrogenation hydration reaction for 150 minutes is 100%, and the diol (1,5-pentanediol) selectivity is It was 97%. Similarly, the saturated cyclic ether (THP: tetrahydropyran) selectivity was 2% and the molar ratio of diol / saturated cyclic ether was 48.50. The selectivity of monool (pentanol) produced by hydrocracking was 1% or less.

Figure 0006859657
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実施例16−19から、Ni、Coを固体酸に固定化した触媒が、各種の不飽和環状エーテルの水素化水和反応において高い選択率でジオール化合物を与えることがわかる。 From Examples 16-19, it can be seen that the catalyst in which Ni and Co are immobilized on a solid acid gives a diol compound with a high selectivity in the hydrogenation hydration reaction of various unsaturated cyclic ethers.

Claims (9)

不飽和環状エーテル化合物原料を、触媒と、水素及び水の存在下に水素化水和反応させてジオール化合物を製造する方法において、
該触媒として、Ni及びCoから選ばれる少なくとも1種の金属元素を固体酸に固定化した担持触媒であって、該金属元素の担持量が触媒全体の質量に対して0.5質量%以上10質量%以下である触媒を用いるジオール化合物の製造方法であって、
前記固体酸が、下記(1)又は(2)である、ジオール化合物の製造方法。
(1)3次元の孔構造を有し、8員環の孔径を有さず10員環以上の孔径を有する酸性のハイシリカゼオライトであって、該ゼオライトのSi/Al比が10以上1000以下である固体酸
(2)ニオブを含む酸化物、ニオブを含む含水酸化物、リン酸塩、及びSiO を含む複合酸化物から選ばれる少なくとも1種である固体酸
In a method for producing a diol compound by hydrogenating and hydrating an unsaturated cyclic ether compound raw material with a catalyst in the presence of hydrogen and water.
The catalyst is a supported catalyst in which at least one metal element selected from Ni and Co is immobilized on a solid acid , and the amount of the metal element supported is 0.5% by mass or more based on the total mass of the catalyst. A method for producing a diol compound using a catalyst having a mass% or less.
A method for producing a diol compound , wherein the solid acid is the following (1) or (2).
(1) An acidic high-silica zeolite having a three-dimensional pore structure, not having an 8-membered ring pore size, and having a pore diameter of 10-membered ring or more, and the Si / Al ratio of the zeolite is 10 or more and 1000 or less. Solid acid
(2) A solid acid which is at least one selected from an oxide containing niobium, a hydrous oxide containing niobium, a phosphate, and a composite oxide containing SiO 2.
反応助剤として水溶性の酸を使用しないことを特徴とする請求項1に記載のジオール化合物の製造方法。The method for producing a diol compound according to claim 1, wherein a water-soluble acid is not used as a reaction aid. 前記固体酸が、ニオブを含む酸化物、又は、ニオブを含む含水酸化物であることを特徴とする請求項1又は2に記載のジオール化合物の製造方法。The method for producing a diol compound according to claim 1 or 2, wherein the solid acid is an oxide containing niobium or a hydrous oxide containing niobium. 前記触媒が前記固体酸にNi及び/又はCoと、修飾助剤としてMn、Re及びWの1種又は2種以上を担持した担持触媒であり、該修飾助剤の担持量がNi及び/又はCoの質量に対して100質量%以下であることを特徴とする請求項1ないしのいずれか1項に記載のジオール化合物の製造方法。 The catalyst is a supported catalyst in which Ni and / or Co is supported on the solid acid and one or more of Mn, Re and W are supported as modification aids, and the amount of the modification aids supported is Ni and / or. The method for producing a diol compound according to any one of claims 1 to 3 , wherein the content is 100% by mass or less with respect to the mass of Co. 反応に供される水と不飽和環状エーテル化合物のモル比(水/不飽和環状エーテル化合物)が0.5以上8以下であることを特徴とする請求項1ないしのいずれか1項に記載のジオール化合物の製造方法。 The invention according to any one of claims 1 to 4 , wherein the molar ratio of water to the unsaturated cyclic ether compound (water / unsaturated cyclic ether compound) to be subjected to the reaction is 0.5 or more and 8 or less. Method for producing a diol compound. 前記水素化水和反応における水素圧力が1MPa以上5MPa以下であることを特徴とする請求項1ないしのいずれか1項に記載のジオール化合物の製造方法。 The method for producing a diol compound according to any one of claims 1 to 5 , wherein the hydrogen pressure in the hydrogenation hydration reaction is 1 MPa or more and 5 MPa or less. 前記水素化水和反応で生成するジオール化合物の、副生する飽和環状エーテル化合物に対するモル比が0.4以上であることを特徴とする請求項1ないしのいずれか1項に記載のジオール化合物の製造方法。 The diol compound according to any one of claims 1 to 6 , wherein the diol compound produced by the hydrogenation hydration reaction has a molar ratio of 0.4 or more to the saturated cyclic ether compound produced as a by-product. Manufacturing method. 前記触媒を前記水素化水和反応に供するに先立ち、320℃以上の温度で還元性ガスと接触させる還元処理を行うことを特徴とする請求項1ないしのいずれか1項に記載のジオール化合物の製造方法。 The diol compound according to any one of claims 1 to 7 , wherein a reduction treatment is carried out in which the catalyst is brought into contact with a reducing gas at a temperature of 320 ° C. or higher prior to being subjected to the hydrogenation hydration reaction. Manufacturing method. 前記不飽和環状エーテル化合物が、ジヒドロフラン環化合物又はジヒドロピラン環化合物であることを特徴とする請求項1ないしのいずれか1項に記載のジオール化合物の製造方法。 The method for producing a diol compound according to any one of claims 1 to 8 , wherein the unsaturated cyclic ether compound is a dihydrofuran ring compound or a dihydropyran ring compound.
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