JPH05286958A - γ−ブチロラクトンの製造法 - Google Patents

γ−ブチロラクトンの製造法

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JPH05286958A
JPH05286958A JP4113156A JP11315692A JPH05286958A JP H05286958 A JPH05286958 A JP H05286958A JP 4113156 A JP4113156 A JP 4113156A JP 11315692 A JP11315692 A JP 11315692A JP H05286958 A JPH05286958 A JP H05286958A
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JP
Japan
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catalyst
butyrolactone
reaction
platinum
butanediol
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JP4113156A
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English (en)
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Haruyuki Horie
治之 堀江
Hideyuki Mimura
英之 三村
Satoshi Teshigahara
聡志 勅使川原
Masato Watanabe
真人 渡辺
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Tosoh Corp
Original Assignee
Tosoh Corp
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/52Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts

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Abstract

(57)【要約】 【目的】1,4−ブタンジオールを温和な条件下で酸化
脱水素して高収率、高選択率でγ−ブチロラクトンを得
る方法を提供する。 【構成】分子状酸素の存在下、1,4−ブタンジオール
からγ−ブチロラクトンを製造する際に、白金及び/又
はパラジウム担持触媒と鉛化合物担持触媒を混合して用
いる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は1,4−ブタンジオール
を温和な条件下で酸化脱水素してγ−ブチロラクトンを
製造する方法に関する。さらに詳しくは、1,4−ブタ
ンジオールを分子状酸素の存在下、特定の触媒に接触さ
せ、極めて高い収率でγ−ブチロラクトンを製造する方
法に関する。
【0002】γ−ブチロラクトンは、溶剤としてあるい
は合成中間原料として有用な化合物であり、無水マレイ
ン酸の接触水素化還元、あるいは1,4−ブタンジオー
ルの酸化脱水素により工業的に製造されている。近年、
ブタジエンから1,4−ブタンジオールを製造する方法
が確立されたことにより、後者の製造法が脚光を浴びる
に至った。しかし、依然1,4−ブタンジオールのコス
トの低減化には限界があり、1,4−ブタンジオールか
らγ−ブチロラクトンを製造するにあたっては、特に高
い収率,選択率で目的生成物を与える触媒系の開発が重
要となる。
【0003】
【従来の技術】従来、白金又はパラジウム担持触媒を有
機溶媒中に懸濁させ、分子状酸素の存在下に1,4−ブ
タンジオールを液相酸化しγ−ブチロラクトンを製造す
ることは知られている(特公昭61−48509号公報
など)。さらに、特公平2−27351号公報には、触
媒第二成分として鉛化合物を白金又はパラジウム担持触
媒に担持した触媒を用いることにより、目的生成物の収
率及び選択性が向上することが見出されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の提案による触媒を用いても、γ−ブチロラクトン収率
は工業的には未だに十分であるとは言い難い。また、こ
れらの触媒は反応中に著しい活性低下を被るため触媒寿
命は極めて限られたものとなる。従って、高価な貴金属
触媒を用いるこれらの方法を工業的に実施した場合、経
済性という点で非常に不利となる。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、これらの
欠点を克服すべく新規触媒の開発を鋭意進めた結果、白
金及び/又はパラジウム担持触媒と別途調製した鉛化合
物担持触媒を混合して用いることにより、極めて高収
率、高選択率で目的化合物が生成し、特に触媒の活性低
下が抑制されることを発見し本発明を完成した。
【0006】すなわち本発明は、分子状酸素の存在下、
1,4−ブタンジオールからγ−ブチロラクトンを製造
するにあたり、白金及び/またはパラジウム担持触媒と
鉛化合物担持触媒を混合して用いることを特徴とするγ
−ブチロラクトンの製造方法に関する。
【0007】以下、本発明をさらに詳細に説明する。
【0008】本発明に用いる触媒の担体としては、活性
炭、アルミナ、シリカ、チタニア、ジルコニアなどから
選ぶことができる。白金及び/又はパラジウム担持触
媒、並びに鉛担持触媒は一般的に知られている方法によ
り調製できる。すなわち、前記金属化合物の水溶液を担
体に加え、含浸、蒸発乾固などの方法により担持するこ
とができる。白金及び/又はパラジウム金属を担持する
場合は、しかる後にホルマリン、ヒドラジン、水素ガス
などの還元剤により還元処理を行う。また、白金担持触
媒又はパラジウム担持触媒は市販の物を使用しても一向
に差支えない。
【0009】この際、白金化合物としては、塩化白金、
硫酸白金、塩化白金酸、塩化白金酸カリウム、塩化白金
酸ナトリウム、酸化白金等があげられ、パラジウム化合
物としては、塩化パラジウム、硝酸パラジウム、硫酸パ
ラジウム、酢酸パラジウム、パラジウムアセチルアセト
ナート、塩化アンモニウムパラジウム、塩化パラジウム
カリウム、塩化パラジウムナトリウム、酸化パラジウム
等を用いることができる。
【0010】白金及び/又はパラジウムの担持量は触媒
総重量に対して0.2〜30重量%、好ましくは0.5
〜20重量%の範囲にあるのが望ましい。また、本発明
の製造法に於いて、白金及び/又はパラジウム担持触媒
の使用量は、1,4−ブタンジオールに対し重量比で
0.01〜1倍であり、好ましくは0.1〜0.5倍で
ある。
【0011】一方、鉛化合物担持触媒は、鉛化合物を担
体に担持することにより調製する。この際、原料として
用いられる鉛の価数は、2価及び/又は4価であり、具
体的な鉛化合物としては、酢酸鉛、2−エチルヘキサン
酸鉛などの有機酸塩、硝酸鉛、炭酸鉛、塩化鉛などの鉱
酸塩、一酸化鉛などの酸化物、四エチル鉛などの有機鉛
などをあげることができる。本製造方法に於ける担体へ
の鉛化合物担持量は、触媒総重量に対して0.1〜30
重量%、好ましくは1〜20重量%の範囲にあるのが望
ましい。鉛化合物担持触媒の使用量は、白金及び/又は
パラジウム担持触媒に対し重量比で0.1〜10倍程度
が好適であり、鉛としての添加量が白金及び/又はパラ
ジウムに対し原子比で0.01〜50倍、好ましくは
0.2〜10倍の範囲にあるのが望ましい。
【0012】本発明は、1,4−ブタンジオールに触媒
を懸濁させることによっても実施できるが、反応に不活
性な溶剤を用いても何らさしつかえない。該溶剤の具体
例として、例えばジエチルエーテル、テトラヒドロフラ
ン、ジオキサン、パラアルデヒド、アニソールなどのエ
ーテル類、アセトニトリル、プロピオンニトリル、ベン
ゾニトリルなどのニトリル類、アセトン、メチルエチル
ケトンなどのケトン類、N−メチルピロリドンなどのア
ミド類、酢酸エチルなどのエステル類、γ−ブチロラク
トンなどのラクトン類、炭素数5〜10程度の炭化水素
化合物、水などを好適にあげることができる。これらの
溶剤の使用量は、1,4−ブタンジオールに対し重量比
で1〜100倍程度である。
【0013】本発明の反応は、使用する溶剤によっては
100℃以上で実施することもできるが、40〜90℃
の温度範囲で十分に高い反応速度が得られ、γ−ブチロ
ラクトンを選択率よく得ることができる。
【0014】反応時間は触媒量、反応温度によっても異
なるが、通常2〜6時間程度である。
【0015】本発明で用いられる分子状酸素は、窒素、
アルゴンなどの不活性ガスで希釈された酸素でもよく、
例えば空気も使用できる。反応は、大気圧下、加圧下の
いずれでも実施できるが、大気圧下では、酸素あるいは
不活性ガスで希釈された酸素を、10〜300ml/分
の範囲の流量で反応液に吹き込むという極めて簡単な方
法で目的とするラクトン生成物を高収率で得ることがで
きる。加圧下の場合は、酸素または不活性ガスで希釈さ
れた酸素の1〜30kg/cmの範囲の圧力下で好ま
しく実施することができる。
【0016】反応終了後は、触媒を濾別した後、内部標
準として例えばn−ヘキシルアルコールなどを用いてガ
スクロマトグラフィーにより生成物の分析を行うことが
できる。
【0017】また、本発明の方法は、回分式、連続式の
いずれでも実施でき、触媒は懸濁床、固定床のいずれで
も使用できる。
【0018】
【実施例】以下に本発明の方法を実施例ならびに比較例
によって詳細に説明するが、本発明はこれらに限定され
ない。なお、例中の「%」は、特にことわりのない限り
「モル%」を示す。
【0019】実施例1 活性炭2.5gを、酢酸鉛三水和物0.45gを蒸留水
25mlに溶かした水溶液に加え、湯浴上でゆっくり蒸
発乾固した後、減圧乾燥して10重量%鉛−活性炭を得
た。この触媒全量と5重量%白金−活性炭2.5gを、
撹拌機、ガス吹き込み口、還流冷却器、および温度計を
取り付けた四つ口フラスコに入れ、続いてジオキサン5
0ml、1,4−ブタンジオール5.0gを入れた。ガ
ス吹き込み口より酸素150ml/分を吹き込み、フラ
スコ内温度を80℃として、撹拌機で激しく撹拌しなが
ら反応を行った。反応開始後4時間後に反応液を濾過
し、濾液をガスクロマトグラフィーにより分析したとこ
ろ、1,4−ブタンジオール転化率100%、γ−ブチ
ロラクトン収率99%であった。
【0020】次に、反応終了後、濾別回収した触媒を用
い、同様の操作を繰り返すことにより2回目、3回目の
反応を行った。反応開始後4時間後の分析結果を図1に
示す。
【0021】比較例1 5重量%白金−活性炭2.5gを、酢酸鉛三水和物0.
45gを蒸留水25mlに溶かした水溶液に加え、湯浴
上でゆっくり蒸発乾固した後減圧乾燥して5重量%白金
−10重量%鉛−活性炭を得た。この触媒全量を用いて
実施例1の方法を繰り返した。反応開始後4時間後の分
析結果は、1,4−ブタンジオール転化率100%、γ
−ブチロラクトン収率98%であった。副生成物として
反応中間体である4−ヒドロキシブタナールが検出され
た。
【0022】次に、実施例1同様、濾別回収した触媒を
用い、2回目、3回目の反応を行った。反応開始後4時
間後の分析結果を図1に示す。
【0023】実施例2 γ−アルミナ0.5gに実施例1と同様の方法により酢
酸鉛0.092gを担持し10重量%鉛−アルミナを調
製した。この触媒全量と5重量%白金−アルミナ0.5
gを用い、実施例1の方法を繰り返した。反応開始後4
時間後の分析結果は、1,4−ブタンジオール転化率9
2%、γ−ブチロラクトン収率86%であり、副生成物
として4−ヒドロキシブタナールが検出された。
【0024】次に、実施例1同様、濾別回収した触媒を
用い、2回目の反応を行った。反応開始後4時間後の分
析結果は、1,4−ブタンジオール転化率69%、γ−
ブチロラクトン収率39%であり、副生成物の大半は4
−ヒドロキシブタナールであった。
【0025】比較例2 5重量%白金−アルミナ0.5gに比較例1と同様の方
法で、酢酸鉛三水和物0.092gを担持し5重量%白
金−10重量%鉛−アルミナを調製した。この触媒全量
を用いて実施例1の方法を繰り返した。反応開始後4時
間後の分析結果は、1,4−ブタンジオール転化率93
%、γ−ブチロラクトン収率92%であり、副生成物は
4−ヒドロキシブタナールであった。
【0026】次に、実施例1同様、濾別回収した触媒を
用い、2回目の反応を行った。反応開始後4時間後の分
析結果は、1,4−ブタンジオール転化率58%、γ−
ブチロラクトン収率23%であった。
【0027】実施例3〜9 貴金属担持触媒、鉛化合物担持触媒を表1に示した触媒
及び値とした以外は実施例1の方法を繰り返した。反応
開始後4時間後の分析結果を表1に示す。
【0028】
【表1】
【0029】
【発明の効果】本発明によれば、白金及び/又はパラジ
ウム担持触媒と別途調製した鉛化合物担持触媒を混合し
て用いることにより、1,4−ブタンジオールから極め
て高収率、高選択率でγ−ブチロラクトンを得ることが
できる。さらに本発明の製造法に於いては、反応中にお
ける触媒の活性低下が抑制されるため、工業的に有利に
反応を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1、比較例1において用いた触媒の反応
回数とγ−ブチロラクトンの収率の関係を示す図であ
る。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】分子状酸素の存在下、1,4−ブタンジオ
    ールの酸化脱水素反応によりγ−ブチロラクトンを製造
    する方法に於て、白金及び/又はパラジウム担持触媒と
    鉛化合物担持触媒を混合して用いることを特徴とするγ
    −ブチロラクトンの製造方法。
JP4113156A 1992-04-07 1992-04-07 γ−ブチロラクトンの製造法 Pending JPH05286958A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103887530A (zh) * 2012-12-21 2014-06-25 中国科学院大连化学物理研究所 一种Pt/(C-Pb)催化剂及其制备

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103887530A (zh) * 2012-12-21 2014-06-25 中国科学院大连化学物理研究所 一种Pt/(C-Pb)催化剂及其制备

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