JPH01299239A - ネオペンチルグリコールの製造方法 - Google Patents

ネオペンチルグリコールの製造方法

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JPH01299239A
JPH01299239A JP63125668A JP12566888A JPH01299239A JP H01299239 A JPH01299239 A JP H01299239A JP 63125668 A JP63125668 A JP 63125668A JP 12566888 A JP12566888 A JP 12566888A JP H01299239 A JPH01299239 A JP H01299239A
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二宮 暎之
Tomiyoshi Furuta
古田 富好
Seiji Kita
誠二 北
Yoshimi Fujii
好美 藤井
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    • C07C45/72Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds by reactions not involving the formation of >C = O groups by isomerisation; by change of size of the carbon skeleton by increase in the number of carbon atoms by reaction of compounds containing >C = O groups with the same or other compounds containing >C = O groups
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、ネオペンチルグリコール製造方法に係り、更
に詳しくは、イソブチルアルデヒドとホルムアルデヒド
を縮合させて得られるヒドロキシピバルアルデヒドを、
白金−ルテニウム−タングステン(以下Pt−Ru−W
と称する)なる三元系触媒の存在下に水素化することを
特徴とするネオペンチルグリコールの製造方法に関する
ネオペンチルグリコールは、アクリル樹脂、ポリエステ
ル樹脂、ポリウレタン樹脂、アルキッド樹脂、ポリカー
ボネート樹脂、その地回塑剤、合成潤滑油、合成乾性油
、繊維加工剤、界面活性剤などの産業上広範な用途を持
つものであり、工業的に極めて重要な中間原料である。
(従来の技術とその問題点) ネオペンチルグリコールの製造法としては、次に記載す
る二通りの方法がある。
一つは、イソブチルアルデヒドとホルムアルデヒドを、
強アルカリ性触媒、例えば苛性ソーダ、苛性カリ、水酸
化カルシウム等の存在下に、アルドール縮合反応と交差
力ニラアロ反応を二段に行いない目的物のネオペンチル
グリコールを得る方法である。
この方法では、目的物と等モル量の蟻酸ソーダが副生ず
る為、この蟻酸ソーダを有効に利用しない限り、工業的
なネオペンチルグリコール製造法としては成立たないと
言う欠点を有している。
もう一つの方法は、イソブチルアルデヒドとホルムアル
デヒドの反応により得られるヒドロキシピバルアルデヒ
ドを、触媒の存在下に水素化して目的物のネオペンチル
グリコールを得るものであり、蟻酸ソーダ副生の伴わな
い方法である。
この方法に関しては、特公昭49−33169、特公昭
53−17568、米国特許1. 048゜530、米
国特許1,219.162号、米国特許3,920,7
60.米国特許4. 021. 496、西独特許1,
014.089、及びヨーロッパ特許44,421、ヨ
ーロッパ特許44,444等が知られており、水素化反
応に使用する触媒としては、ラネーNi系、N i −
Cr系、Cu−Zn系、Cu−Al系、Cu−Cr系、
Cu−Cr−Ba系等が開示されている。
しかしながらこれらの公知触媒では、触媒活性が充分で
なく高圧条件下での反応を実施せねばならないこと、更
に又原料ヒドロキシピバルアルデヒド中に含まれる微量
不純物の影響を受けて触媒の活性低下をきたし、長期間
充分なる触媒活性を維持し得ないこと等の問題がある。
又、ラネーNi触媒の場合には、触媒調製や取扱いが容
易ではないこき、触媒活性及び持続性に大きな欠点があ
ること、更にスラリー状にて使用する為、工程の複雑化
を伴いプロセス上好ましくないこと等の種々の問題点を
有する。
(問題点を解決するための手段) 本発明者らは、ヒドロキシピバルアルデヒドを水素化し
てネオペンチルグリコールを製造する方法において、上
述の如き欠点を克服すべく鋭意研究の結果、Pt−Ru
−Wなる三元系触媒が極めて優れた触媒性能を有するこ
とを見出し、本発明を完成した。
即ち本発明は、イソブチルアルデヒドとホルムアルデヒ
ドとを縮合させて得られるヒドロキシピバルアルデヒド
を、水溶媒下、Pt−Ru−W系触媒の存在下において
水素化することを特徴とするネオペンチルグリコールの
製造方法である。
本発明を更に詳細に説明すると、本発明方法に使用され
るヒドロキシピバルアルデヒドは、塩基性触媒の存在下
にイソブチルアルデヒドとホルムアルデヒドのアルドー
ル縮合反応により、通常行われている方法で容易に得る
ことができる。
例えば、ホルムアルデヒドに対するイソブチルアルデヒ
ドの仕込モル比を0.8〜1.3倍モル、好ましくは1
.1〜1.2倍モルとして、トリメチルアミンやトリエ
チルアミン等の第3級アミン類触媒の存在禾において、
50〜95℃で縮合反応を行うか、あるいは又苛性ソー
ダ等の強アルカリ性触媒の存在下にふいて、15〜40
℃で縮合反応を行う方法が採られる。
次に、本発明の方法に使用される原料ヒドロキシピバル
アルデヒドとしては、上記アルドール縮合反応生成液か
ら未反応のイソブチルアルデヒド及びホルムアルデヒド
を除去したもの、又は反応生成液そのままの状態のもの
が適用される。 或いは又、前者の処理の後、−旦水中
でヒドロキシピバルアルデヒドの二量体として晶析させ
たものを原料とすることもできる。
口H この二量体は、水素化反応においてヒドロキシピバルア
ルデヒド単量体として反応に与かる為、全く支障はなく
本発明の方法に適用することができる。
本発明の方法を実施するに際しては、上述のヒドロキシ
ピバルアルデヒドに対して適量の水を溶媒とした状態の
仕込原料液において、Pt−Ru−Wなる三元系触媒の
存在下に水素化反応を行なわせしめるものである。 又
この仕込原料液中には、不純物として未反応イソブチル
アルデヒド、ホルムアルデヒド、第3級アミン及びそれ
から派生したアミン化合物、ギ酸ソーダ、更には原料ホ
ルマリンに起因するメタノール等が含まれていても、5
.Owt%以下迄は許容される。
本発明の方法には、Pt系及びRu系の単独又は組合せ
系なる触媒も適用できるが、触媒活性及び寿命の点で問
題があり、本発明のPt−Ru−W系触媒を使用するこ
とにより、これらの不都合が全て解消される。
本発明の触媒は、Pt−Ru−Wなる三元素組合せにお
いて顕著な効果を発現するものであり、三者が互いに微
量でも存在すれば効力を発揮するが、推奨される触媒組
成としては、ptに対する重量比で示すと、Ruは0.
1〜10、好ましくは0.2〜5の範囲、Wは0.1〜
5、好ましくは0.2〜2の範囲である。
本発明における触媒原料としては、各当該元素について
の塩化物、硝酸塩、硫酸塩、炭酸塩等の無機酸塩、酸化
物や水酸化物各種有機酸塩、オキシ酸塩、及びカルボニ
ル化物や各種錯体等が使用される。
本発明における触媒調製法としては、最終的な使用形態
において本発明の元素の組合せと原子比を満足させ、且
つ使用に耐えうる形態のものであれば、如何なる方法を
も採用することができるものであり、触媒担体を使用し
てもよいし、使用しなくてもよい。
次に、簡便な担持型触媒調製法の例を挙げる。
触媒担体に、予め塩化白金酸、三塩化ルテニウム、及び
タングステン酸アンモニウムを所定比率で溶解した混合
水溶液を加えて加熱し、撹拌しながら水分を蒸発させ、
次に120℃程度の温度で乾燥の後、使用塩類の分解温
度にて個焼する方法で調製することができる。
本発明の触媒に使用される担体は、シリカ、アルミナ、
シリカ−アルミナ、ゼオライト、酸化マグネシウム、酸
化チタン、酸化ジルコニウム、珪藻土、炭素、炭化ケイ
素、及びそれに類するもである。
触媒担体を使用する場合の本発明触媒成分Pt−Ru−
Wの担持量は、担体の種類にもよるが、それぞれ金属と
して各々0.01〜20wt%の範囲であり、特に0.
 1〜5wt%の範囲が効果的である。 又、本発明の
各成分の担持法としては、使用担体に対して各成分を同
時に担持する方法、或いは各成分を逐次に担持する方法
等、何れの方法でも実施できる。
又、触媒担体の有無に係わらず、使用する化合物の種類
によっては、その混合水溶液を適当な酸又は塩基で中和
して混合金属塩を沈澱させ、この沈殿を口過、洗浄、乾
燥し、然る後に個焼する方法、或いは又不溶性化合物を
使用する場合には、本発明の三成分を均一なスラリー状
となした後、乾燥、個焼する方法等を採用することがで
きる。
本触媒の使用形態としては、粉体状でも、圧縮成形した
タブレット状でも使用することができ、又固定床又は流
動床等の何れの反応方式おも採用できるが、常法にて水
素還元し活性化した後に、触媒として本発明の水素化反
応に適用される。
本発明の方法を、以下に更に詳しく説明する。
反応溶媒としての水の使用量は、原料ヒドロキシピバル
アルデヒド濃度として10〜80重量%であり、好まし
くは15〜60重量%の範囲である。 これより希薄の
場合には、生成ネオペンチルグリコールと水との分離に
困難さを伴い、且つ蒸発脱水の為のエネルギー負荷が大
きいこと、又これより高濃度の場合には、HPA同志の
ティッシェンコ反応が起こりヒドロキシピパリン酸ネオ
ペンチルグリコールエステルが副生ずる等、工業的に得
策ではない。
本発明の方法を実施する場合には、水素共存下にふいて
、水溶媒下でのヒドロキシピバルアルデヒド原料液中に
Pt−Ru−W触媒を分散又は懸濁させるか、或いは又
該触媒を充填したカラムに原料液を供給するかの方法に
より、目的とするネオペンチルグリコニルを得る為のヒ
ドロキシピバルアルデヒドの水素化反応を行なう。
水素化反応は、連続式または回分式の何れの方法によっ
ても行うことができる。
反応温度は、60〜150℃、好ましくは80〜130
℃の範囲である。
反応圧力は、1〜50 kg/cm” 、好ましくは5
〜40kg/cm2の範囲であり、水素を導入して圧力
を維持する。
上記反応条件範囲外においても反応は進行するが、上記
反応条件範囲において本発明の方法は充分に達成するこ
とができる。
反応終了後、反応生成液からの目的物ネオペンチルグリ
コールの分離回収は、蒸留法や溶媒抽出法等を適用する
ことによって行なわれる。
(発明の効果) 本発明方法によれば、ヒドロキシピバルアルデヒドを水
素化してネオペンチルグリコールを製造する方法におい
て、充分なる触媒活性と選択性とを発現させ、且つ安定
した長寿命触媒を実現し得る点で、その工業的な意義は
極めて大きい。
〔実施例〕
以下に、実施例を挙げて本発明方法を更に詳しく説明す
るが、本発明はこれらの実施例によってその範囲を限定
されるものではない。
実施例に記載した(%)及び(部)は、それぞれ(重量
%)及び(重量部)を示す。
又、ヒドロキシピバルアルデヒド、ネオペンチルグリコ
ール、イソブチルアルデヒド、トリエチルアミン及びヒ
ドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールエステルに
ついては、それぞれHPA、NPG、IBA、TEA、
及びHPNEと略記して示す。
実施例1 内容積100m1のステンレス製オートクレーブに、純
度99.8%の粉末状HPA1.5部と水10部、及び
活性炭に担持させた0、  5%Pt−〇、5%Ru−
0,5%W触媒の0.5部を仕込み密閉し、次に系内を
充分に水素パージした後に水素分圧9.8Kg/cm”
となるように水素を圧入した。
このオートクレーブを振盪機に設置し作動させ、外部ヒ
ーター加熱により15分間で常温から120℃迄昇濾し
、以後120℃に保ち15分間反応を行った。
反応終了後、オートクレーブを常温まで冷却したところ
圧力は5.2Kg/cm”であった。
触媒分離後の反応生成液11.5部についてガスクロマ
トグラフ分析を行ったところ、次の如き組成であった。
HPA      O% NPC13,26% HPNE    O% H,o   86.74% この結果から、HPAの反応率は100%であり、NP
Cへの選択率は100%となり、定量的に目的物が得ら
れた。
実施例2〜11 実施例1での回収触媒を繰り返し使用した他かは、実施
例1と同様の手法により、第1表に示す反応条件におい
て、HPAの水素化反応を行った。
その結果、第1表に示す如く定量的にNPCが得られた
実施例12 還流冷却器、滴下ロート、窒素挿入ノズル、及び撹拌装
置付きの内容積2Lのガラス製アルドール反応器に、I
BA595部と37%ホルマリン(ホルムアルデヒド3
7%、水55%、メタノール8%、ギ酸15ppm)6
57部を仕込み、30℃において窒素気流中で撹拌しな
がら滴下ロートよりTEAの33部を10分間掛けて加
えた。
反応混合液の温度は、7〜8分間に60〜65℃に上昇
し、65〜73℃の範囲でIBAが約10分間激しく還
流した。
その後還流状態が納まりつつある時点において外部ヒー
ター加熱を開始し、反応液の温度が90℃に達したとこ
ろで反応を終了させた。 その間20分間を要し、1.
285部の反応生成液を得た。 次に、この反応生成液
に同量の水を加えて希釈し、水素化反応用の原料液調整
を行、った。
その原料組成のガスクロマトグラ分析結果を第2表の左
欄に示した。
第2表        (単位二%) 水素化反応は、以下の手法で実施した。
還流冷却器、原料供給導管、水素供給導管、及び撹拌装
置付きの内容積0.3Lのステンレス製オートクレーブ
に、上記原料液200部、及び活性炭に担持した0、5
%Pt−0,5%Ru−0゜5%W触媒20部を仕込み
、系内に水素を一定分圧8.0kg/am”にて供給し
、撹拌下で40分間、回分式にて反応を行った。
次に、反応系内に上記原料液を80 g / h rに
て連続的に供給すると共に、水素分圧8.0kg/cm
2を一定に保った状態で水素も連続的に供給した。 又
同時に、オートクレーブの底部からは、系内の液面を一
定に保ちつつ反応生成液を連続的に系外に抜き出した。
 定常状態下、連続25時間の反応により、反応生成液
2.200部を得た。 この反応生成液のガスクロマト
グラフによる組成分析の結果を第2表に示した。 この
結果、HPA転化率は99.7mo1%となり、NPC
への選択率は95.6mo1%を示した。
実施例13 実施例12同様の操作で得た原料液を用い、内径30m
mΦ、塔長500mmの充填層型反応管にて水素化反応
を実施した。 反応管には、活性炭に担持した0、5%
Pt−0,5%Ru−0,5%触媒300m1を充填し
、原料液をLSVo、7hr−’の流量で連続的に供給
し、同時に系内分圧9.5kg/cm”に自動制御して
水素の供給を行った。 連続28日間の水素化反応を行
った結果を第3表に示す。
第3表 この間、触媒活性の低下は全くなく、定量的にNPCが
生成した。
次に得られた反応生成液142.6Kg全量を混合し、
その内の5Kgを用いて充填塔式蒸留塔(蒸留段10、
住友重機製ストザーバフク充填物)による減圧脱水を行
った後、引続き目的物取得の為の精製蒸留を行い、1.
44KgのNPCを得た。
脱水及び精製蒸留条件を第4表に、又得られたNPCの
品質を第5表に示した。
取得NPCは、高品質であることが判明した。
実施例14. 15. 16 活性炭に担持したPt−Ru−W触媒において、各成分
の担持量を変えた他は、実施例1と同様の方法による水
素化反応を行った。
その結果は第6表に示す通りであり、定量的にNPCが
生成した。
担持型Pt−Ru−W触媒において、担体としてアルミ
ナ、シリカ、シリカ−アルミナ、チタニア、及びグラフ
ァイト・カーボンを用いて調製した触媒を使用した他は
、実施例1と同様の方法による水素化反応を行った。
その結果を第7表に示した。
活性炭に、0.5%Ruを担持させたものを触媒として
用いた他は、実施例1と同様方法により水素化反応を行
った。
その結果を第8表に示した。
この結果、初回反応ではNPC選択率も満足されたが、
2回、3回と反応を繰り返すことによってNPC選択率
は低下した。
(注)%は、モル%をしめ市。
比較例4. 5. 6 活性炭に、0.5゛%Ptを担持させたものを触媒とし
て用いた他は、実施例1と同様方法により水素化反応を
行った。
その結果を第9表に示した。
この結果、初回反応からNPC選択率は悪く、2回、3
回と反応を繰り返すことによって、更にNPC選択率は
低下した。
比較例7. 8. 9 活性炭に、0. 5%Pt−0,5%Ruを担持させた
ものを触媒として用いた他は、実施例1と同様方法によ
り水素化反応を行った。
その結果を第10表に示した。
pt及びRuの組合せ担持触媒の性能は、それぞれ単独
担持の触媒よりは優れているが、本発明触媒の性能に比
べて劣るものである。
特許出願人 三菱瓦斯化学株式会社 代理人 弁理士 小 堀 貞 文 手続(甫正書(自発) 昭和63年 7月28日

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 白金−ルテニウム−タングステンの三元素の組合せより
    なる触媒の存在下に、ヒドロキシピバルアルデヒドを水
    素化することを特徴とするネオペンチルグリコールの製
    造方法。
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