JPH06269666A - シアンヒドリン水和用触媒の製造法 - Google Patents

シアンヒドリン水和用触媒の製造法

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JPH06269666A JP8395993A JP8395993A JPH06269666A JP H06269666 A JPH06269666 A JP H06269666A JP 8395993 A JP8395993 A JP 8395993A JP 8395993 A JP8395993 A JP 8395993A JP H06269666 A JPH06269666 A JP H06269666A
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】 活性が大きくかつ目的生成物を高い選択率で
得ることできるシアンヒドリンの水和用二酸化マンガン
触媒の製造法を提供すること。 【構成】 過マンガン酸塩を、ヒドラジン類、ヒドロキ
シカルボン酸類およびそれらの塩の一種または二種以上
を用いて還元する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はシアンヒドリン水和用触
媒の二酸化マンガンの製造法に関する。更に詳しくはシ
アンヒドリンの液相水和反応において高活性な触媒作用
を有する二酸化マンガンを製造する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】アセトンシアンヒドリンやラクトニトリ
ルなどのシアンヒドリン類の水和反応によりヒドロキシ
カルボン酸アミドを合成することができる。この反応は
シアンヒドリン類からヒドロキシカルボン酸アミドを経
由してヒドロキシカルボン酸エステル又は不飽和カルボ
ン酸エステルを製造するのに適用できる重要な反応であ
り、アミド合成反応における優れた触媒の開発は従来の
硫酸法によるプロセスに比べて廃酸処理設備を必要とし
ないプロセスが可能となり、工業的に大きな意義があ
る。
【0003】シアンヒドリンの水和用触媒として二酸化
マンガンが用いられることは、例えば特開昭47−40
68号公報に開示されており公知である。しかし、二酸
化マンガンの触媒作用はその製造法によって異なり、ま
た同じ製法による触媒でも再現性を得ることは困難であ
ることが特開昭52−222号公報に記載されている。
【0004】二酸化マンガン触媒は種々の方法で調製さ
れている。例えば上記の特開昭52−222号公報には
ツアイトシュリフト・フュア・アノルガニッシェ・ウン
ト・アルゲマイネ・ケミ−(Zeitschrift fur anorgani
sche und allgemeine Chemie) 309巻 1〜36及び121 〜
150(1961) 記載のδ−二酸化マンガンは、主として中性
〜アルカリ性領域で20〜100℃で7価のマンガン化
合物を還元する際に得られることを記載している。米国
特許明細書第3,366,639 号には等量の硫酸マンガンと過
マンガン酸カリウムとを小過剰の水酸化ナトリウムの存
在下、80℃に加熱する方法、特開昭55−87749
号公報には硝酸マンガンの熱分解法、特開昭55−98
146号公報には炭酸マンガンの熱分解法、特開昭63
−57535号公報には7価のマンガン塩をハロゲン化
水素酸で還元する方法、特開平3−68447号公報に
は過マンガン酸塩と2価のマンガン化合物を酸性水溶液
中、60〜150 ℃で反応させる方法、等が開示されてい
る。
【0005】また、特開昭63−57534号公報には
過マンガン酸カリウムと苛性ソーダと硫酸マンガンとを
反応させて得た二酸化マンガンに亜鉛等を加える方法、
特開平2−193952号公報には過マンガン酸カリウ
ムと硫酸とを含む溶液中にメタノールを少量ずつ添加し
還元した二酸化マンガンにアルカリ金属塩またはアルカ
リ土類金属塩を添加する方法、特開平3−93761号
公報には過マンガン酸塩に、硫酸に溶解させた硫酸マン
ガンと硫酸ジルコニウム、硫酸バナジル及び/又は硫酸
スズを混合し二酸化マンガンを調製する方法、等も開示
されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
触媒調製法は良好な活性、選択性を有する触媒を製造す
るのに、必ずしも満足すべきものではなかった。例えば
シアンヒドリンの転化率を上げるためには長い滞留時間
を必要とし、生産性を確保するためには多量の触媒を必
要とした。また、目的とするα−ヒドロキシカルボン酸
アミドの選択率も低く、低価値な副生物が多く生成した
りする。本発明はこれら従来技術における問題点を解決
したものであり、その目的は活性が大きくかつ高い目的
生成物選択率を有するシアンヒドリンの水和用触媒の製
造法を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、シアンヒ
ドリンの水和反応によるヒドロキシカルボン酸アミドの
製造に使用する二酸化マンガン触媒の調製法について鋭
意検討した結果、過マンガン酸塩を特定の還元剤で還元
することにより優れた性能を有する二酸化マンガン触媒
が得られることを見いだし本発明に至った。すなわち、
本発明は、過マンガン酸塩を、ヒドラジン類、ヒドロキ
シカルボン酸類およびそれらの塩の一種または二種以上
を用いて還元することを特徴とするシアンヒドリン類の
水和用二酸化マンガン触媒の製造法に関する。
【0008】以下に本発明の方法を詳しく説明する。本
発明は、通常、液相系で実施される。すなわち、過マン
ガン酸塩の水溶液中に還元剤を加え処理することにより
二酸化マンガンを調製するものである。過マンガン酸塩
としては、過マンガン酸カリウム、過マンガン酸ナトリ
ウム、過マンガン酸リチウム等が用いられる。また、還
元剤としては、ヒドラジン、メチルヒドラジン、ジメチ
ルヒドラジンなどのヒドラジン類およびその硫酸塩、塩
酸塩等、あるいはクエン酸、グリコ−ル酸、酒石酸など
のヒドロキシカルボン酸類およびそのアンモニウム塩、
カリウム塩、ナトリウム塩等を、一種または二種以上用
いることができる。
【0009】使用する還元剤がヒドラジン類およびその
塩である場合、その使用量は過マンガン酸塩に対して
0.4〜2 倍モル、好ましくは0.5〜1.5倍モルの
範囲で適宜選択できる。二酸化マンガンは、塩基性〜酸
性の領域で得られるが、中性〜酸性の領域で調製するこ
とが好ましい。塩基性領域では得られた二酸化マンガン
の触媒としての活性、選択性が低くなる。還元時の液温
は10〜200℃、好ましくは30〜120℃の範囲で
ある。これより低い温度では反応性が低くなるため、二
酸化マンガン収量が少なく、これより高い温度では二酸
化マンガンの表面積が減少し好ましくない。
【0010】使用する還元剤がヒドロキシカルボン酸類
およびその塩である場合、その使用量は過マンガン酸塩
に対して0.04〜2 倍モル、好ましくは0.05〜
1.2倍モルの範囲で適宜選択できる。二酸化マンガン
は、塩基性〜酸性の広い領域で調製することができる。
還元時の液温は10〜200℃、好ましくは30〜12
0℃の範囲である。これより低い温度では反応性が低く
なるため、二酸化マンガン収量が少なく、これより高い
温度では二酸化マンガンの表面積が減少し好ましくな
い。
【0011】また、これらの還元剤と共に硫酸マンガ
ン、硝酸マンガン、塩化マンガン等の2価のマンガン塩
を使用することができる。2価のマンガン塩の併用はヒ
ドラジン類、ヒドロキシカルボン酸類の使用量を減少す
ることができる。2価のマンガン塩の使用量は、過マン
ガン酸塩に対して0.8倍モル以下が好ましい。以上の
如くして調製した二酸化マンガンは、反応液から分離
後、水洗、乾燥する。乾燥方法としては、水洗後のケー
キを恒温槽等を使用して蒸発乾固させても、スプレード
ライ等を使用した噴霧乾燥法によって行ってもよい。二
酸化マンガンのシアンヒドリンの水和反応への使用に際
しては、二酸化マンガンを粉体のまま回分式反応用触媒
として使用してもよく、また成型して固定床流通式反応
用触媒として使用しても良い。
【0012】シアンヒドリンの水和反応は、シアンヒド
リンに対し水が過剰の系で実施される。すなわち、反応
液中のシアンヒドリンと水との割合はモル比で水/シア
ンヒドリン=1.5〜40、好ましくは3〜20であ
る。また、シアンヒドリンに対応するオキソ化合物、例
えばアセトンシアンヒドリンに対するアセトンなどを反
応液中に5〜30重量%添加すると、シアンヒドリンの
分解が抑制され、その結果α−ヒドロキシカルボン酸ア
ミド収率が増大するという効果がある。反応温度は、2
0〜100℃、好ましくは40〜80℃の範囲である。
これより低い温度では反応速度が小さくなり、又これよ
り高い温度ではシアンヒドリンの分解による副生成物が
多くなり好ましくない。
【0013】
【実施例】以下、実施例および比較例を用いて本発明の
方法を具体的に説明する。
【0014】実施例1 1)触媒調製: 過マンガン酸カリウム39.5g(0.2
5モル)を水450gに溶解した液に濃硫酸24gを少
しづつ加えた後、50℃に温度を調節した。次いでこの
溶液に硫酸ヒドラジン32.5g(0.25モル)を1
000mlの水に少しづつ溶解させた液を添加した後、
90℃で3時間加熱撹拌した。得られたスラリー液を吸
引濾過した後、3000mlの水で3回洗浄し、110
℃で一晩乾燥して黒色の塊状二酸化マンガンを21.9
g得た。 2)水和反応: 上記で得た二酸化マンガンを破砕し、粒径
を63〜177μm(80〜250メッシュ)にそろえ
たもの0.6gを撹拌機を備えた内容積15mlの容器
に入れ、−10℃で保存しておいたアセトンシアンヒド
リン(ACH)水溶液12g(組成、モル比;水/アセ
トン/ACH=11.0/0.98/1)を加え、容器
を60℃の水浴に入れた後4時間加熱撹拌して反応させ
た。生成液を氷冷したのち、フィルターを用いて生成液
のみを採取し反応液組成を高速液体クロマトグラフィー
で分析した結果、ACHの反応率は73.5%、α−ヒ
ドロキシイソ酪酸アミドの収率は72.1%、同選択率
は98.1%だった。
【0015】実施例2 1)触媒調製: 過マンガン酸カリウム46.7g(0.3
0モル)を水200gに溶解し、温度を70℃に調節し
た。次いでこの溶液に濃硫酸16.7gと硫酸マンガン
水和物23.8g(0.10モル)と硫酸ヒドラジン1
3.0g(0.10モル)を50gの水に溶解させた液
を添加した後、90℃で3時間加熱撹拌した。得られた
スラリー液を吸引濾過し、3000mlの水で3回洗浄
した後、110℃で一晩乾燥して黒色の塊状二酸化マン
ガンを36.9g得た。 2)水和反応: 上記で得た二酸化マンガンを実施例1と同
様の条件で反応させた。その結果、ACHの反応率は7
1.4%、α−ヒドロキシイソ酪酸アミドの収率は6
9.9%、同選択率は97.9%だった。
【0016】比較例1 1)触媒調製: 過マンガン酸カリウム46.7g(0.3
0モル)を水200gに溶解し、温度を70℃に調節し
た。次いでこの溶液に濃硫酸16.7gと硫酸マンガン
水和物47.5g(0.20モル)を50gの水に溶解
させた液を添加した後、90℃で3時間加熱撹拌した。
得られたスラリー液を吸引濾過し、3000mlの水で
3回洗浄した後、110℃で一晩乾燥して黒色の塊状二
酸化マンガンを47.6g得た。 2)水和反応: 上記で得た二酸化マンガンを実施例1と同
様の条件で反応させた。その結果、ACHの反応率は5
5.9%、α−ヒドロキシイソ酪酸アミドの収率は5
2.3%、同選択率は93.6%だった。
【0017】比較例2、3 実施例1における硫酸ヒドラジンの代りに、過硫酸アン
モニウムまたは亜硫酸アンモニウムを用いた以外は、実
施例1と同様にして触媒の調製及びアセトンシアンヒド
リンの水和反応を実施した。その結果を上記の実験結果
と一緒に表1に示す。
【0018】実施例3 1)触媒調製:過マンガン酸カリウム39.6g(0.2
5モル)を水360gに溶解したのち50℃に温度を調
節した。次にクエン酸一水和物17.9g(0.085
モル)を50gの水に溶解させた液を添加した後、90
℃で10分間加熱撹拌した。得られたスラリー液を吸引濾
過した後、1000mlの水で3回洗浄し、110℃で
一晩乾燥した。乾燥後6N硝酸120mlで洗浄してか
ら2000mlの水で2回洗浄し、110℃で一晩乾燥
して黒色の塊状二酸化マンガンを22.6g得た。 2)水和反応:上記で得た二酸化マンガンを破砕し、粒径
を63〜177μm(80〜250メッシュ)にそろえ
たもの1.2gを撹拌機を備えた内容積15mlの容器
に入れ、−10℃で保存しておいたアセトンシアンヒド
リン水溶液12g(組成、モル比;水/アセトン/AC
H=11.0/0.98/1)を加え、容器を60℃の水
浴に入れた後4hr加熱撹拌して反応させた。生成液を
氷冷したのち、フィルターを用いて生成液のみを採取し
反応液組成を高速液体クロマトグラフィーで分析した結
果、ACHの反応率は98.1%、α−ヒドロキシイソ
酪酸アミドの収率は91.7%だった。
【0019】実施例4 1)触媒調製:過マンガン酸カリウム39.6g(0.2
5モル)を水360gに溶解したのち50℃に温度を調節し
た。次にクエン酸三アンモニウム12.3g(0.05
モル)を50gの水に溶解させた液を添加した後、90
℃で10分間加熱撹拌した。得られたスラリ−液を吸引濾
過した後、1000mlの水で3回洗浄し、110℃で
一晩乾燥した。乾燥後6N硝酸120mlで洗浄してか
ら2000mlの水で2回洗浄し、110℃で一晩乾燥
して黒色の塊状二酸化マンガンを24.5g得た。 2)水和反応:上記で得た二酸化マンガンを実施例3と同
様の条件で反応させた。その結果、ACHの反応率は9
7.9%、α−ヒドロキシイソ酪酸アミドの収率は9
0.1%だった。
【0020】実施例5 1)触媒調製:過マンガン酸カリウム39.6g(0.2
5モル)を水360gに溶解した液に28%アンモニア
水10gを少しづつ加え、50℃に温度を調節した。次
にクエン酸三アンモニウム12.3g(0.05モル)
を50gの水に溶解させた液を添加した後、90℃で10
分間加熱撹拌した。得られたスラリー液を吸引濾過した
後、1000mlの水で3回洗浄し、110℃で一晩乾
燥した。乾燥後6N硝酸120mlで洗浄してから20
00mlの水で2回洗浄し、110℃で一晩乾燥して黒
色の塊状二酸化マンガンを23.2g得た。 2)水和反応:上記で得た二酸化マンガンを実施例3と同
様の条件で反応させた。その結果、ACHの反応率は9
8.2%、α−ヒドロキシイソ酪酸アミドの収率92.
3%だった。
【0021】実施例6 1)触媒調製:過マンガン酸カリウム39.6g(0.2
5モル)を水360gに溶解した液に濃硫酸20gを少
しづつ加え、50℃に温度を調節した。次にクエン酸一
水和物13.7g(0.065モル)を50gの水に溶
解させた液を添加した後、90℃で10分間加熱撹拌し
た。得られたスラリー液を吸引濾過した後、2000m
lの水で3回洗浄し、110℃で一晩乾燥して黒色の塊
状二酸化マンガンを20.0g得た。 2)水和反応:上記で得た二酸化マンガンを実施例3と同
様の条件で反応させた。その結果、ACHの反応率は9
8.8%、α−ヒドロキシイソ酪酸アミドの収率は8
9.7%だった。
【0022】実施例7〜9 実施例6におけるクエン酸の代りに、いろいろなヒドロ
キシカルボン酸を用いた以外は、実施例6と同様にして
触媒の調製及びACHの水和反応を実施した。その結果
を表2に示す。
【0023】実施例10 1)触媒調製:過マンガン酸カリウム46.7g(0.3
0モル)を水200gに溶解し、温度を70℃に調節し
た。次に濃硫酸16.7gと硫酸マンガン水和物23.
8g(0.10モル)とクエン酸一水和物5.5g
(0.026モル)を50gの水に溶解させた液を添加
した後、90℃で3時間加熱撹拌した。得られたスラリ
ー液を吸引濾過し、3000mlの水で3回洗浄した
後、110℃で一晩乾燥して黒色の塊状二酸化マンガン
を37.5g得た。 2)水和反応:上記で得た二酸化マンガンを実施例3と同
様の条件で反応させた。その結果、ACHの反応率は9
0.5%、α−ヒドロキシイソ酪酸アミドの収率は8
6.3%だった。
【0024】比較例4 1)触媒調製:過マンガン酸カリウム46.7(0.30
モル)を水200gに溶解し、温度を70℃に調節し
た。次に濃硫酸16.7gと硫酸マンガン水和物47.
5g(0.20モル)を50gの水に溶解させた液を添
加した後、90℃で3時間加熱撹拌した。得られたスラ
リー液を吸引濾過し、3000mlの水で3回洗浄した
後、110℃で一晩乾燥して黒色の塊状二酸化マンガン
を47.6g得た。 2)水和反応:上記で得た二酸化マンガンを実施例3と同
様の条件で反応させた。その結果、ACHの反応率は8
6.3%、α−ヒドロキシイソ酪酸アミドの収率は8
1.3%だった。
【0025】比較例5〜7 実施例6おけるクエン酸の代わりにメタノ−ル、シュウ
酸またはモノエタノ−ルアミン他の有機物を用いた以外
は、実施例6と同様にして触媒の調製及びアセトンシア
ンヒドリンの水和反応を実施した。その結果を上記実験
結果と共に表2に示す。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】過マンガン酸塩を、ヒドラジン類、ヒドロ
    キシカルボン酸類およびそれらの塩の一種または二種以
    上を用いて還元することを特徴とするシアンヒドリン類
    の水和用二酸化マンガン触媒の製造法。
  2. 【請求項2】前記還元に、さらに2価のマンガン塩を用
    いる請求項1記載の製造法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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