JPH06107654A - ラクトン類の製造法 - Google Patents

ラクトン類の製造法

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JPH06107654A
JPH06107654A JP4282203A JP28220392A JPH06107654A JP H06107654 A JPH06107654 A JP H06107654A JP 4282203 A JP4282203 A JP 4282203A JP 28220392 A JP28220392 A JP 28220392A JP H06107654 A JPH06107654 A JP H06107654A
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JP
Japan
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reaction
ruthenium
silica
butyrolactone
raw material
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Application number
JP4282203A
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English (en)
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Takamasa Fuchigami
高正 渕上
Tokuka Ga
徳華 賀
Noriko Wakasa
のり子 若狭
Kazuya Koga
一也 古賀
Takanori Miyake
孝典 三宅
Yoshiaki Kano
芳明 加納
Toshihiro Saito
寿広 斎藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sagami Chemical Research Institute
Tosoh Corp
Original Assignee
Sagami Chemical Research Institute
Tosoh Corp
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Publication date
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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
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    • Y02P20/52Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts

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  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】原料として飽和及び/又は不飽和ジカルボン酸
無水物を水素化するにあたり、比較的温和な条件下、高
収率でラクトン類、特にγ−ブチロラクトンを製造する
方法を提供する。 【構成】ルテニウムホスフィン錯体化合物の存在下、飽
和及び/又は不飽和ジカルボン酸の無水物を水素化する
にあたり、シリカ共存下で水素化反応を行うことを特徴
とするラクトン類の製造法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はラクトン類の製造法に関
するものであり、特にγ−ブチロラクトンの製造法に関
する。γ−ブチロラクトンは溶媒やピロリドン類等の合
成原料として有用な化合物である。
【0002】
【従来の技術】従来、飽和及び/又は不飽和ジカルボン
酸の無水物を液相で水素化してラクトン類を製造するた
めの方法に関しては、多くの提案がなされている。
【0003】例えば、触媒として、活性炭に担持したパ
ラジウム触媒を用いる方法(米国特許3,113,13
8号)、ニッケル系触媒を用いる方法(例えば特公昭4
3−6947号公報)、コバルト−パラジウム系触媒を
用いる方法(例えば特公昭58−29142号公報)が
知られている。また、均一系触媒を用いて上記触媒反応
を行う例も知られており、例えば米国特許3,957,
827号ではRuCl(PPhを用いた水素化
反応の例があり、また米国特許4,485,246号に
は、同様の触媒に有機アミンを共存させることが記載さ
れている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、米国特
許3,113,138号に開示された活性炭担持パラジ
ウム触媒を用いる方法は、原料として無水コハク酸を使
用するとγ−ブチロラクトンが比較的高収率で得られる
ものの、原料に無水マレイン酸を用いると2段反応を必
要とし、触媒を反応中に追加しなければならないといっ
た煩雑な操作上の問題がある。
【0005】ニッケル系触媒、コバルト−パラジウム系
触媒を使用する方法は、触媒費が比較的安価という利点
はあるものの、反応条件が250℃、100kg/cm
Gと極めて苛酷である。そのため環状エーテルの生成
や脱炭酸等の副反応が進行し、ラクトン類の選択性は必
ずしも満足のいくものではない。
【0006】一方、均一系のルテニウム触媒を用いる場
合は、比較的温和な条件下で反応が進行するが、触媒活
性が低く、反応に長時間を要してしまう。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、原料
として飽和及び/又は不飽和ジカルボン酸無水物を水素
化するにあたり、比較的温和な条件下、高収率でラクト
ン類、特にγ−ブチロラクトンを製造する方法を提供す
ることにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記問題
点を解決すべく鋭意研究を行った結果、ルテニウム触媒
にシリカを共存させることによって水素化触媒活性が向
上することを見いだし、本発明を完成するに至った。
【0009】即ち、本発明はルテニウムホスフィン錯体
化合物の存在下、飽和及び/又は不飽和ジカルボン酸の
無水物を水素化するにあたり、シリカ共存下で水素化反
応を行うことを特徴とするラクトン類の製造法に関する
ものである。
【0010】以下本発明について詳細に説明する。
【0011】本発明で用いられる原料は、飽和及び/又
は不飽和ジカルボン酸の無水物である。具体的には、無
水マレイン酸、無水コハク酸、無水イタコン酸、無水シ
トラコン酸、無水メチルコハク酸、無水グルタル酸等が
挙げられる。これらのうち、無水マレイン酸、無水コハ
ク酸がより好ましく、この場合にγ−ブチロラクトンを
高収率で得ることができる。
【0012】また、これら原料である飽和または不飽和
のジカルボン酸無水物は、水素化生成物が同じであるな
らばどの様な比率で混合されていても良い。
【0013】本発明で用いられる触媒は、ルテニウムホ
スフィン錯体化合物である。このルテニウムホスフィン
錯体化合物としては、例えば、ジクロロトリス(トリフ
ェニルホスフィン)ルテニウム、クロロトリス(トリフ
ェニルホスフィン)ヒドリドルテニウム、ジクロロテト
ラキス(トリフェニルホスフィン)ルテニウム、ジクロ
ロジカルボニルビス(トリフェニルホスフィン)ルテニ
ウム、トリカルボニルビス(トリフェニルホスフィン)
ルテニウム、クロロヒドリドカルボニルトリス(トリフ
ェニルホスフィン)ルテニウム、ビス(トリ−n−ブチ
ルホスフィン)トリカルボニルルテニウム等が挙げら
れ、より好ましくはジクロロトリス(トリフェニルホス
フィン)ルテニウムである。
【0014】これらのルテニウムホスフィン錯体化合物
は、公知の方法によりルテニウムの無機酸塩、有機酸塩
またはルテニウム錯体と有機ホスフィン化合物を直接反
応させて合成できる。
【0015】ルテニウムの無機酸塩としては、例えば、
塩化ルテニウム、臭化ルテニウム、ヨウ化ルテニウム、
硝酸ルテニウム等が挙げられ、有機酸塩としては、例え
ば、酢酸ルテニウム等が挙げられ、ルテニウム錯体とし
ては、例えば、トリス(アセチルアセトン)ルテニウ
ム、テトラカルボニルルテニウム酸二カリウム、ペンタ
カルボニルルテニウム、シクロペンタジエニルルテニウ
ム、ジブロモトリカルボニルルテニウム、ドテカカルボ
ニルトリルテニウム、テトラヒドリドデカカルボニルル
テニウム、テトラカルボニルジヒドリドルテニウム、オ
クタデカカルボニルヘキサルテニウム酸ジセシウム、ウ
ンデカカルボニルヒドリドトリルテニウム酸テトラフェ
ニルホスホニウム等が挙げられる。
【0016】本発明においてルテニウムホスフィン錯体
化合物は、直接有機ホスフィン化合物を加えて反応液中
で合成してもよいし、あらかじめ別に合成したものを用
いてもさしつかえない。
【0017】本発明の製造方法においてルテニウムホス
フィン錯体化合物を合成する際に用いられる有機ホスフ
ィン化合物としては、トリ−n−ブチルホスフィン、ト
リ−t−ブチルホスフィン、トリ−n−オクチルホスフ
ィン、トリシクロヘキシルホスフィン等のトリアルキル
ホスフィン類、トリフェニルホスフィン等のトリアリー
ルホスフィン類、ジメチルフェニルホスフィン、ジエチ
ルフェニルホスフィン、エチルジフェニルホスフィン等
のアルキルアリールホスフィン類、1,1−ビス(ジフ
ェニルホスフィノ)メタン、1,2−ビス(ジフェニル
ホスフィノ)エタン、1,3−ビス(ジフェニルホスフ
ィノ)プロパン、1,4−ビス(ジフェニルホスフィ
ノ)ブタン等の2座ホスフィン類などが挙げられ、これ
らは1種または2種以上を組み合わせて使用することも
できる。
【0018】有機ホスフィン化合物の使用量は、ルテニ
ウムの無機酸塩、有機酸塩又はルテニウム錯体に対し
て、0.1から1000モル、好ましくは0.5から1
00モルの範囲で使用される。又、あらかじめ別に合成
したルテニウムホスフィン錯体化合物を用いる場合に
は、必要に応じて有機ホスフィン化合物を添加してもし
なくてもよい。有機ホスフィン化合物を添加する場合に
は1000モル以下、好ましくは100モル以下の範囲
で使用される。
【0019】本発明において上述したルテニウムホスフ
ィン錯体化合物の使用量は、反応液中の濃度が反応溶液
1リットル中のルテニウムとして0.00001から1
00モル、好ましくは0.001から10モルの範囲が
よい。
【0020】本発明で用いられるシリカの形状について
は特に制限はないが、粉末あるいは顆粒状のものが使用
でき、表面積は1から700m/g、好ましくは50
から400m/gの範囲である。シリカの純度につい
ては必ずしも高純度のものを用いる必要はなく、アルミ
ナ等の不純物が含まれても何等差し支えなく、純度95
%以上、好ましくは97%以上のものが使用される。
【0021】使用するシリカの量は特に限定されない
が、原料に対し0.1〜200重量%、好ましくは1〜
100重量%が良い。
【0022】本発明の方法においては、飽和及び/又は
不飽和ジカルボン酸の無水物は、好ましくは溶媒に溶解
させた後、反応に供する。溶媒としては、水素化反応に
不活性で、且つ原料と反応せず、また、生成物であるラ
クトン類と反応しないものであれば特に制限はなく、例
えば、ジエチルエーテル、ジメトキシエタン、ジグライ
ム、トリグライム、テトラグライム、テトラヒドロフラ
ン、ジオキサン等のエーテル類、メタノール、エタノー
ル、n−ブタノール、iso−ブタノール、tert−
ブタノール、1,4−ブタンジオール等のアルコール
類、n−ヘキサン、シクロヘキサン等の脂肪族炭化水
素、ベンゼン、トルエン、エチルベンゼン、クメン、ジ
イソプロピルベンゼン等の芳香族炭化水素、酢酸等の酸
性溶媒、γ−ブチロラクトン等のラクトン類、2−ピロ
リドン、N−メチルピロリドン等のアミド類、N,N,
N,N−テトラメチル尿素、N,N’−ジメチルイミダ
ゾリジオン等の尿素類等が挙げられる。
【0023】溶媒の使用量は、反応温度において原料が
溶解する程度であれば、全く限定されない。
【0024】本発明の方法による反応は、加温、水素加
圧下で実施される。反応方法に特に制限はなく、シリカ
を共存させた回分式または半回分式の液相不均一系の反
応方法であっても、あるいは、シリカを充填した固定床
加圧流通式の反応方法であっても構わない。
【0025】反応温度は、通常50〜300℃、好まし
くは120〜250℃が選ばれる。これ以上高くしても
副反応生成物が増加し好ましくない。逆に温度をこれよ
り低くすると反応速度の点で不利になる。また、水素の
圧力は、通常10〜150kg/cmG、好ましくは
15〜120kg/cmGが選ばれる。これ以上の高
圧では装置上、経済上で不必要であり、これ以下では反
応速度が遅くなり不利になる。
【0026】反応時間は、温度、圧力、触媒量等の設定
の仕方あるいは反応方法によって変わるため一概にその
範囲を決めることは困難であるが、回分式、半回分式に
おいては通常1時間以上が必要で、好ましくは1〜16
時間が良い。これ以上長くても構わないが、この範囲内
で反応は終了する。これ以下だと高い転化率が得られな
いことがある。また、連続式反応においては、滞留時間
は0.1〜10時間で良い。
【0027】
【実施例】以下、本反応を実施例によりさらに詳しく説
明するが、本反応はこれら実施例限定されるものではな
い。
【0028】実施例1 10mlのステンレス製オートクレーブに、無水マレイ
ン酸98mg(1mmol)、ジクロロトリス(トリフ
ェニルホスフィン)ルテニウム9.6mg(0.01m
mol)、シリカ(富士デビソン(株)製;キャリアク
ト−10)36mg及びトルエン1mlを仕込み、系内
を水素で十分置換した後、50kg/cmGになるよ
うに水素を圧入した。加熱撹拌しながら180℃に昇温
し、4時間水素化反応を行った。
【0029】反応終了後、オートクレーブを室温まで冷
却し、続いて水素をパージし反応液を取り出した。シリ
カをろ別し、ろ液をガスクロマトグラフィーにより分析
した結果、γ−ブチロラクトンの収率は原料の無水マレ
イン酸に対して、75.5mol%であった。
【0030】比較例1 実施例1においてシリカを用いなかったこと以外は実施
例1と同様に反応及び分析を行なった。その結果γ−ブ
チロラクトンの収率は原料の無水マレイン酸に対して、
50.7mol%であった。
【0031】実施例2 実施例1において原料として無水コハク酸100mg
(1mmol)を用いたこと以外は実施例1と同様にし
て反応及び分析を行った。その結果γ−ブチロラクトン
の収率は原料の無水コハク酸に対して、86.7mol
%であった。
【0032】比較例2 実施例2においてシリカを用いなかったこと以外は実施
例2と同様に反応及び分析を行なった。その結果γ−ブ
チロラクトンの収率は原料の無水コハク酸に対して、7
5.6mol%であった。
【0033】実施例3 実施例2においてシリカの添加量を18mgとしたこと
以外は、実施例2と同様にして反応及び分析を行った。
その結果、γ−ブチロラクトンの収率は原料の無水コハ
ク酸に対して、86.1mol%であった。
【0034】実施例4 実施例2においてシリカの添加量を72mgとしたこと
以外は、実施例2と同様にして反応及び分析を行った。
その結果、γ−ブチロラクトンの収率は原料の無水コハ
ク酸に対して、82.4mol%であった。
【0035】実施例5 実施例2において実施例1で使用したシリカ36mgを
再使用したこと以外は、実施例2と同様にして反応及び
分析を行った。その結果、γ−ブチロラクトンの収率は
原料の無水コハク酸に対して、86.8mol%であっ
た。
【0036】実施例6 実施例2において反応時間を16時間としたこと以外は
実施例2と同様に反応及び分析を行なった。その結果γ
−ブチロラクトンの収率は原料の無水コハク酸に対し
て、92.0mol%であった。
【0037】
【発明の効果】本発明によれば、原料として飽和及びま
たは不飽和ジカルボン酸無水物を水素化するにあたり、
ルテニウムホスフィン化合物の存在下、シリカ共存下で
水素化反応を行うことにより、高収率でラクトン類を製
造することができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 古賀 一也 三重県四日市市別名6−7−5 (72)発明者 三宅 孝典 三重県四日市市別名3−5−1 (72)発明者 加納 芳明 三重県四日市市みゆきヶ丘2丁目1504−67 (72)発明者 斎藤 寿広 三重県四日市市別名4−14−22

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ルテニウムホスフィン錯体化合物の存在
    下、飽和及び/又は不飽和ジカルボン酸の無水物を水素
    化するにあたり、シリカ共存下で水素化反応を行うこと
    を特徴とするラクトン類の製造法。
  2. 【請求項2】飽和及び/又は不飽和ジカルボン酸の無水
    物がコハク酸及び/又はマレイン酸の無水物であり、ラ
    クトン類がγ−ブチロラクトンである特許請求の範囲第
    1項記載の方法。
JP4282203A 1992-09-29 1992-09-29 ラクトン類の製造法 Pending JPH06107654A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7427684B2 (en) 2003-10-30 2008-09-23 Davy Process Technology Limited Process for the production of lactams
US7498450B2 (en) 2003-10-31 2009-03-03 Davy Process Technology Limited Homogeneous process for the hydrogenation of dicarboxylic acids and/or anhydrides thereof
US7709689B2 (en) 2002-05-02 2010-05-04 Davy Process Technololgy Limited Homogenous process for the hydrogenation of carboxylic acids and derivatives thereof

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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US9636671B2 (en) 2002-05-02 2017-05-02 Davy Process Technology Limited Homogeneous process for the hydrogenation of carboxylic acids and derivatives thereof
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