JPH05286959A - 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Info
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- JPH05286959A JPH05286959A JP4113157A JP11315792A JPH05286959A JP H05286959 A JPH05286959 A JP H05286959A JP 4113157 A JP4113157 A JP 4113157A JP 11315792 A JP11315792 A JP 11315792A JP H05286959 A JPH05286959 A JP H05286959A
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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−ブチロラクトンを製
造する方法を提供する。 【構成】分子状酸素の存在下、１，４−ブタンジオール
の酸化脱水素によりγ−ブチロラクトンを製造する際
に、白金及びビスマス化合物を含む触媒を用いる。
脱水素して高収率、高選択率でγ−ブチロラクトンを製
造する方法を提供する。 【構成】分子状酸素の存在下、１，４−ブタンジオール
の酸化脱水素によりγ−ブチロラクトンを製造する際
に、白金及びビスマス化合物を含む触媒を用いる。
Description
【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。
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
となっている。
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
となっている。
【０００３】
【従来の技術】従来、白金また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号公報などに
は、触媒第二成分として鉛化合物を白金またはパラジウ
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。
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号公報などに
は、触媒第二成分として鉛化合物を白金またはパラジウ
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
れらの方法では、１，４−ブタンジオールに対し比較的
多量の触媒を用いる必要がある。すなわち、この触媒を
用いて十分な反応速度を得るためには通常１，４−ブタ
ンジオール５ｇに対し２．５ｇ程度の触媒が用いられる
が、これらは高価な貴金属触媒を用いる反応であり、触
媒寿命に限界があるため、このように触媒あたりの１，
４−ブタンジオールの処理量が小さいことは生成物のコ
ストに占める触媒コストが大きくなり工業的に極めて不
利となる。
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
れらの方法では、１，４−ブタンジオールに対し比較的
多量の触媒を用いる必要がある。すなわち、この触媒を
用いて十分な反応速度を得るためには通常１，４−ブタ
ンジオール５ｇに対し２．５ｇ程度の触媒が用いられる
が、これらは高価な貴金属触媒を用いる反応であり、触
媒寿命に限界があるため、このように触媒あたりの１，
４−ブタンジオールの処理量が小さいことは生成物のコ
ストに占める触媒コストが大きくなり工業的に極めて不
利となる。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上述の触
媒の欠点を克服するために新規触媒の開発を鋭意進めた
結果、白金とビスマス化合物を含む触媒を用いることに
より、触媒量を低減化することができ、しかも高い反応
速度にて高収率、高選択率で目的生成物が生成すること
を見出し本発明を完成するに至った。
媒の欠点を克服するために新規触媒の開発を鋭意進めた
結果、白金とビスマス化合物を含む触媒を用いることに
より、触媒量を低減化することができ、しかも高い反応
速度にて高収率、高選択率で目的生成物が生成すること
を見出し本発明を完成するに至った。
【０００６】すなわち本発明は、分子状酸素の存在下、
１，４−ブタンジオールの酸化脱水素によりγ−ブチロ
ラクトンを製造するにあたり、白金及びビスマス化合物
を含む触媒を用いる方法に関する。
１，４−ブタンジオールの酸化脱水素によりγ−ブチロ
ラクトンを製造するにあたり、白金及びビスマス化合物
を含む触媒を用いる方法に関する。
【０００７】以下、本発明をさらに詳細に説明する。
【０００８】本発明において用いられる触媒は担体の有
無にかかわらず使用することができるが、反応速度、経
済性などを考慮すると担体に担持して使用することが好
ましい。この際、ビスマス化合物を、白金担持触媒と一
緒に担持しても、白金担持触媒と別々の担体に担持して
も、また反応系に直接添加しても本発明を好適に実施す
ることができる。
無にかかわらず使用することができるが、反応速度、経
済性などを考慮すると担体に担持して使用することが好
ましい。この際、ビスマス化合物を、白金担持触媒と一
緒に担持しても、白金担持触媒と別々の担体に担持して
も、また反応系に直接添加しても本発明を好適に実施す
ることができる。
【０００９】本触媒を担体に担持して用いる場合、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。白金担持触媒及びビ
スマス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、白金担持触媒は市販の物を用いても一向に差
支えない。
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。白金担持触媒及びビ
スマス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、白金担持触媒は市販の物を用いても一向に差
支えない。
【００１０】ビスマス化合物を白金担持触媒に担持する
場合、還元処理後にビスマス化合物を担持してもよい
し、白金化合物とビスマス化合物を担体へ担持した後還
元処理を行ってもよい。また、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、酸化白金等を用いることができ
る。
場合、還元処理後にビスマス化合物を担持してもよい
し、白金化合物とビスマス化合物を担体へ担持した後還
元処理を行ってもよい。また、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、酸化白金等を用いることができ
る。
【００１１】白金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、本発明の製造法において、白
金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。
〜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、本発明の製造法において、白
金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。
【００１２】本発明において用いられるビスマス化合物
としては、酢酸ビスマス、ステアリン酸ビスマスなどの
有機酸塩、硝酸ビスマス、炭酸ビスマス、塩化ビスマス
などの鉱酸塩、酸化ビスマスなどの酸化物などをあげる
ことができる。ビスマス化合物の添加量は白金に対し原
子比で０．０１〜５０倍、好ましくは０．１〜１０倍の
範囲にあるのが望ましい。
としては、酢酸ビスマス、ステアリン酸ビスマスなどの
有機酸塩、硝酸ビスマス、炭酸ビスマス、塩化ビスマス
などの鉱酸塩、酸化ビスマスなどの酸化物などをあげる
ことができる。ビスマス化合物の添加量は白金に対し原
子比で０．０１〜５０倍、好ましくは０．１〜１０倍の
範囲にあるのが望ましい。
【００１３】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。
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。
【００１４】本発明の方法は、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。
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。
【００１５】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。
なるが、通常２〜６時間程度である。
【００１６】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／ｃｍ２の範囲の圧力下で好ま
しく実施することができる。
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／ｃｍ２の範囲の圧力下で好ま
しく実施することができる。
【００１７】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。
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。
【００１８】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。
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。
【００１９】
【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。
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。
【００２０】実施例１ ５重量％白金−アルミナ０．５ｇと硝酸ビスマス五水和
物０．０３５ｇ（０．０７３ミリモル）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５０ｍｌ、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％以上であった。
物０．０３５ｇ（０．０７３ミリモル）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５０ｍｌ、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％以上であった。
【００２１】比較例１ 硝酸ビスマス五水和物を添加しなかった他は実施例１の
方法を繰り返した。反応開始後４時間後の分析結果は、
１，４−ブタンジオール転化率１２％、γ−ブチロラク
トン収率１．０％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。
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１２％、γ−ブチロラク
トン収率１．０％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】比較例２ ５重量％白金−アルミナ量を２．５ｇとし、硝酸ビスマ
ス五水和物を酢酸鉛三水和物０．１４ｇ（０．３７ミリ
モル）に変えた他は実施例１の方法を繰り返した。反応
開始後時間後の分析結果は、１，４−ブタンジオール添
加率１００％、γ−ブチロラクトン収率９９％以上であ
った。
ス五水和物を酢酸鉛三水和物０．１４ｇ（０．３７ミリ
モル）に変えた他は実施例１の方法を繰り返した。反応
開始後時間後の分析結果は、１，４−ブタンジオール添
加率１００％、γ−ブチロラクトン収率９９％以上であ
った。
【００２３】比較例３ 硝酸ビスマス五水和物を酢酸鉛三水和物０．０２８ｇ
（０．０７３ミリモル）に変えた他は実施例１の方法を
繰り返した。反応開始後４時間後の分析結果は、１，４
−ブタンジオール転化率９８％、γ−ブチロラクトン収
率９２％であった。
（０．０７３ミリモル）に変えた他は実施例１の方法を
繰り返した。反応開始後４時間後の分析結果は、１，４
−ブタンジオール転化率９８％、γ−ブチロラクトン収
率９２％であった。
【００２４】実施例２ ５重量％白金−アルミナ０．５ｇを、硝酸ビスマス五水
和物０．０３５ｇ（０．０７３ミリモル）を蒸留水５ｍ
ｌと酢酸５ｍｌの混合液に溶かした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−３
重量％ビスマス−アルミナ触媒を得た。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。
和物０．０３５ｇ（０．０７３ミリモル）を蒸留水５ｍ
ｌと酢酸５ｍｌの混合液に溶かした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−３
重量％ビスマス−アルミナ触媒を得た。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。
【００２５】比較例４ 硝酸ビスマス五水和物を酢酸鉛三水和物０．０２８ｇ
（０．０７３ミリモル）に変えた他は実施例２と同様の
方法により５重量％白金−３重量％鉛−アルミナ触媒を
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９７％、γ−ブチロラクトン収率８９％
であった。
（０．０７３ミリモル）に変えた他は実施例２と同様の
方法により５重量％白金−３重量％鉛−アルミナ触媒を
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９７％、γ−ブチロラクトン収率８９％
であった。
【００２６】実施例３ 触媒を５重量％白金−活性炭１．５ｇ、硝酸ビスマス五
水和物量を０．７０ｇ（０．１４ミリモル）とした他は
実施例１の方法を繰り返した。反応開始後４時間後の分
析結果は１，４−ブタンジオール添加率９０％、γ−ブ
チロラクトン収率６６％であった。副生成物として４−
ヒドロキシブタナールが検出された。
水和物量を０．７０ｇ（０．１４ミリモル）とした他は
実施例１の方法を繰り返した。反応開始後４時間後の分
析結果は１，４−ブタンジオール添加率９０％、γ−ブ
チロラクトン収率６６％であった。副生成物として４−
ヒドロキシブタナールが検出された。
【００２７】実施例４〜８ 白金担持触媒、ビスマス化合物、反応条件を表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。
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、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、白金及びビス
マス化合物を含む触媒を用いることにより、従来系より
も触媒量を低減化することができ、しかも極めて高収
率、高選択率で目的生成物を得ることができる。
ルからγ−ブチロラクトンを製造する際、白金及びビス
マス化合物を含む触媒を用いることにより、従来系より
も触媒量を低減化することができ、しかも極めて高収
率、高選択率で目的生成物を得ることができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ０１Ｊ 27/232 27/25 7038−4Ｇ 31/04 // Ｃ０７Ｂ 61/00 ３００
Claims (1)
- 【請求項１】分子状酸素の存在下、１，４−ブタンジオ
ールの酸化脱水素によりγ−ブチロラクトンを製造する
方法において、白金及びビスマス化合物を含む触媒を用
いることを特徴とするγ−ブチロラクトンの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04113157A JP3132141B2 (ja) | 1992-04-07 | 1992-04-07 | γ−ブチロラクトンの製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04113157A JP3132141B2 (ja) | 1992-04-07 | 1992-04-07 | γ−ブチロラクトンの製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05286959A true JPH05286959A (ja) | 1993-11-02 |
| JP3132141B2 JP3132141B2 (ja) | 2001-02-05 |
Family
ID=14605010
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04113157A Expired - Fee Related JP3132141B2 (ja) | 1992-04-07 | 1992-04-07 | γ−ブチロラクトンの製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3132141B2 (ja) |
-
1992
- 1992-04-07 JP JP04113157A patent/JP3132141B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3132141B2 (ja) | 2001-02-05 |
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