JPH06305997A - 1,4−ブタンジオールの製造方法 - Google Patents

1,4−ブタンジオールの製造方法

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JPH06305997A
JPH06305997A JP5097934A JP9793493A JPH06305997A JP H06305997 A JPH06305997 A JP H06305997A JP 5097934 A JP5097934 A JP 5097934A JP 9793493 A JP9793493 A JP 9793493A JP H06305997 A JPH06305997 A JP H06305997A
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JP
Japan
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reaction
butanediol
catalyst
hydrolysis
methyl
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JP5097934A
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Inventor
Yuji Okago
祐二 大篭
Hideto Hayashi
英人 林
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Mitsubishi Petrochemical Co Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Petrochemical Co Ltd
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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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  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【構成】 還元触媒としてルテニウム化合物、加水分
解触媒として5ミリモル/リットル水溶液のpHが7以
下を示す金属ハロゲン化物を共存させて、1,4ブタン
ジアールのモノアセタールを、水素および水と同時に反
応させて1,4−ブタンジオールを製造する。 【効果】 1段の工程で加水分解と還元反応を同時に効
率よく実施でき、かつ腐食性の高い化合物を多量に使用
しないため、経済的に有利に1,4−ブタンジオールを
製造することができる。

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
の製造法に関するものである。1,4−ブタンジオール
は、ポリエステルやポリウレタン等の樹脂の原料として
有用な化合物である。
【0002】
【従来の技術】1,4ブタンジオールの製造方法とし
て、下記反応式(I):
【0003】
【化1】
【0004】に示すように、2−プロペナールのアセタ
ールから、ヒドロホルミル化反応により1,4−ブタン
ジオールを製造する方法は公知である(例えば特開昭5
1−39613号公報参照)。これら公知の方法におい
ては、上記反応式の第3段目の加水分解、還元反応はパ
ラジウム触媒の存在下、約10重量%の酢酸水溶液が使
用されている(例えば特開昭51−36406号公
報)。これ以外にも約200℃という苛酷な反応条件の
下では、酸を使用せずラネーニッケルのみの存在下で目
的の反応を実施できることが明らかとされている(例え
ば米国特許4,003,918号公報参照)。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記の加水分解および
還元反応の触媒には、それぞれ以下のような問題点があ
った。すなわち、前者の触媒系において使用される酢酸
水溶液は、金属に対する腐食性が高いため、使用する反
応器の材質が特殊なものとなり高価となること、後者の
触媒であるラネーニッケルは取扱いが煩雑、かつ空気等
に不安定で、触媒寿命が比較的短いと推定される。また
反応温度も高く、必ずしも有利な方法ではない。反応式
(I)をさらに詳細に説明するならば、この工程は反応式
(II)に示すようにa〜eの反応の組み合わせで成り立っ
ている。
【0006】
【化2】
【0007】反応式(II)の中間体のうち、(5)は極めて
不安定な化合物であることが知られており、系内に(5)
が蓄積すると、重合等によって目的生成物収率の低下を
招くと考えられる。従って、経路dの反応速度より経路
aの反応速度を十分早くできる触媒系を構築することが
重要である。我々は、酢酸水溶液や、腐食性の高い酸性
化合物を多量に使用せず、かつ効果的に反応を行うこと
のできる加水分解触媒と還元触媒の組み合わせを広く検
討した結果、加水分解触媒として5ミリモル/リットル
水溶液のpHが7以下を示す金属ハロゲン化物と、還元
触媒としてルテニウム化合物の組み合わせを用いること
により、初期の目的が達成できることを見いだし、本発
明を完成した。
【0008】
【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、1,
4ブタンジアールのモノアセタールを、還元触媒および
加水分解触媒の存在下、水素および水と同時に反応させ
て1,4−ブタンジオールを製造する方法において、還
元触媒としてルテニウム化合物、加水分解触媒として5
ミリモル/リットル水溶液のpHが7以下を示す金属ハ
ロゲン化物を共存させて反応を行うことを特徴とする
1,4−ブタンジオールの製造方法を提供するものであ
る。以下に本発明をさらに詳細に説明する。
【0009】(原料)本発明は1,4ブタンジアールの
モノアセタールを出発原料とするものであるが、これは
2−プロペナールのアセタールのビドロホルミル化反応
によって得られる生成物を使用するのが好適である。勿
論、同一化合物であれば、別法で製造されたものも使用
できる。前記のヒドロホルミル化反応による生成物の場
合、原料は単一物でなく、2種の化合物の混合物となる
可能性がある。その一方は、1,4−ブタンジアールの
モノアセタールであり、他方は2−メチル−1,3−プ
ロパンジアールのモノアセタールである。目的物質1,
4−ブタンジオールは前者のみから得られるので、蒸留
等の公知の方法で前者のみを分離して原料としてもよい
が、一般には混合物のままで使用し、得られた1,4−
ブタンジオールと2−メチル−1,3−プロパンジオー
ル混合物から目的物を分離する方が実際的であり、効率
がよい。アセタール骨格の構造は2−プロペナールのア
セタールを製造する際のアルコールの種類によって決定
される。これらアルコールの例としては、メタノール、
エタノール、プロパノール、ブタノール、ペンタノー
ル、ヘキサノール、オクタノール等の脂肪族アルコール
類;シクロペンタノール、シクロヘキサノール等の脂環
式アルコール類;エタンジオール、1,3−プロパンジ
オール、1,2−プロピレングリコール、2−メチル−
1,3−プロパンジオール、1,3−ブタンジオール、
1,4−ブタンジオール等の脂肪族ジオール類等が挙げ
られる。ジオールを使用した場合は環状アセタールとな
る。
【0010】(触媒) (加水分解触媒)周期律表で第6〜8族および10〜1
4族金属元素の塩化物、臭化物、ヨウ化物等の中で、5
ミリモル/リットル水溶液のpHが7以下を示す金属ハ
ロゲン化物が使用される。具体的にはCr、Mn、F
e、Ni、Cu、Zn、Al、Sn等のハロゲン化物が
例示できるが、中でも塩化物がより好ましい。さらに好
ましくは、SnCl2、FeCl3、AlCl3、MnC
2である。これらの塩化物は無水物でも水和物でもよ
い。使用量は還元触媒の量、反応条件等によって最適値
が変化するが、一般には使用する水中の濃度で、0.1
〜100ミリモル/リットル、好ましくは0.5〜50
ミリモル/リットル、より好ましくは1〜20ミリモル
/リットルの範囲である。これらの触媒は生成物を蒸留
等で分離する際に残査として回収され再使用できる。
【0011】(還元触媒)ルテニウム元素をそのまま
で、または担体に担持されたものとして使用することが
できる。一般的に担持ルテニウム触媒が使用され、担体
の具体的な例としては、炭素、アルミナ、シリカ、シリ
カアルミナ、ジルコニア、マグネシア、チタニア、カル
シア等が挙げられる。これらの担持触媒におけるルテニ
ウムの担持率は重量%で0.01〜20、好ましくは0.
1〜10、より好ましくは0.5〜10の範囲である。
触媒の使用量は原料、加水分解触媒の水中濃度、反応条
件によって最適値が変化するが、一般には原料アセター
ルに対する重量比で0.001〜1、好ましくは0.00
5〜0.5、より好ましくは0.01〜0.1の範囲であ
る。触媒は濾過等で分離再使用できるほか、流通式反応
器を使用する方法等でも実施できる。
【0012】(溶媒)溶媒は通常必要ではないが、アル
コール、ジオール、エーテル類を必要に応じて任意の量
を使用することができる。アルコールの例としては、メ
タノール、エタノール、プロパノール等の脂肪族アルコ
ール類;ジオールの例としてはエタンジオール、1,3
−プロパンジオール、1,2−プロピレングリコール、
2−メチル−1,3−プロパンジオール、1,3−ブタン
ジオール、1,4−ブタンジオール等の脂肪族ジオール
類;エーテルの例としては、テトラヒドロフラン、シオ
キサン等が挙げられる。また加水分解に使用する水を溶
媒とすることもできる。
【0013】(反応条件) (水の量)加水分解に必要な水の量は上記両触媒の種
類、使用量によって最適値が変化するが、一般には反応
に関与する量以上が使用される。しかし、反応が効率よ
く進行する限り小過剰とすることが、生成物分離におけ
る経済的な面で好ましい。一般的には原料アセタールに
対するモル比で1.1〜100、好ましくは1.5〜5
0、より好ましくは2〜20の範囲である。
【0014】(反応圧力)反応は大気圧の水素中でも進
行するが、反応速度を高めるために、通常、加圧下で実
施される。最適な圧力は触媒等の他の条件によって異な
るが、一般的には、1〜200バール、好ましくは2〜
150バール、より好ましくは5〜100バールの範囲
である。使用する水素ガス中には、反応を妨害しない限
り、窒素、アルゴン、メタン等の不活性なガスが混合さ
れていてもよい。
【0015】(反応温度)反応は還元反応速度を向上さ
せるために、通常高められた温度で実施される。一般的
には50〜190℃、好ましくは60〜180℃、より
好ましくは70〜170℃の範囲である。
【0016】(反応時間)反応時間は反応の進行見合い
で決定されるが、一般的には0.01〜10時間、好ま
しくは0.1〜8時間、より好ましくは0.5〜5時間の
範囲である。反応は回分式、連続式のいずれでも実施で
きる。
【0017】(反応生成物)反応生成物は1,4−ブタ
ンジオールとアセタール化に使用したアルコールまたは
ジオールである。このアルコールまたはジオールは再び
2−プロペナールのアセタール化反応に使用できる。2
−メチル−1,3プロパンジアールのモノアセタールが
原料に共存している場合には対応するジオール類が生成
する。アセタール化に使用したアルコールが2−メチル
−1,3−プロパンジオールである場合には、1,4−ブ
タンジオールと2−メチル−1,3プロパンジオールの
みが生成物となる。場合によって、反応中間体である反
応式(II)の(2)、(3)に対応する化合物が少量得られる
ことがある。
【0018】以下に本発明を実施例により説明する。
【実施例】参考例 4−メチル−2−(3−オキソプロピル)−1,3−ジ
オキサンと4−メチル−2−(1−オキソ−2−プロピ
ル)−1,3−ジオキサンの混合物の製造 ハステロイC製オートクレーブ(内容積200ml)に
4−メチル−2−ビニル−1,3−ジオキサン44.89
g(353mmol)、アセチルアセトナートジカルボ
ニルロジウム9mg(0.035mmol)、および2
−エトキシ−2−ホスファ−1,3−ジオキサン315.
3mg(2.10mmol)を仕込み、密封した後、一
酸化炭素と水素の混合ガス(1:1モル比)で系内気相
を置換した後、10バールまでこのガスを圧入した。撹
拌しつつ、100℃で4時間の反応を行った。反応器を
室温に冷却し開封して均一な溶液を得た。ガスクロマト
グラフィーによって生成物の定性および定量分析を行っ
た結果、4−メチル−2−ビニル−1,3−ジオキサン
の転化率は79%であり、93%のヒドロホルミル化物
が得られた。この溶液を減圧蒸留し、沸点75℃(1m
mHg)の生成物41.45gを得た。分析の結果、こ
の生成物は4−メチル−2−(3−オキソプロピル)−
1,3−ジオキサンと4−メチル−2−(1−オキソ−
2−プロピル)−1,3−ジオキサンの混合物で、その
組成は85:15(モル比)であった。原料4−メチル
−2−ビニル−1,3−ジオキサンに対する収率は69
%であった。
【0019】実施例 1〜8および比較例 反応器は、内容積40mlのハステロイC製、磁気誘導
撹拌式オートクレーブを使用した。反応器に磁気回転撹
拌子、原料として参考例により調製した4−メチル−2
−(3−オキソプロピル)−1,3−ジオキサンと4−
メチル−2−(1−オキソ−2−プロピル)−1,3−
ジオキサンの混合物(85:15モル比)を表1に記載
した量、炭素粉末に5%の担持率でルテニウムを担持さ
せた触媒を0.2g(ルテニウムとして0.1mg原
子)、および表1に示す金属塩化物の5ミリモル/リッ
トル水溶液を2ml(金属塩化物としてルテニウムに対
し0.1モル比)を仕込み、反応器を封じた。水素ガス
で反応器系内の気相を置換し、室温で水素を70バール
まで圧入した。反応器を撹拌しつつ、100℃、2時間
の反応を行なった。この間、水素の吸収が認められ、反
応圧力は75から40バールまで低下した。反応器を室
温まで冷却、開封して反応液を濾過した後、濾液をガス
クロマトグラフィーで分析した。結果を表1に示した。
また表1に記載した生成物以外にも4−メチル−2−
(1−オキソ−2−プロピル)−1,3−ジオキサンか
ら導かれるジオール類が生成していた。
【0020】
【表1】
【0021】
【発明の効果】本発明の方法によれば、2−プロペナー
ルのアセタールのヒドロホルミル化生成物から、1段の
工程で加水分解と還元反応を同時に効率よく実施でき、
かつ腐食性の高い化合物を多量に使用しないため、経済
的に有利に1,4−ブタンジオールを製造することがで
きる。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 1,4ブタンジアールのモノアセタール
    を、還元触媒および加水分解触媒の存在下、水素および
    水と同時に反応させて1,4−ブタンジオールを製造す
    る方法において、還元触媒としてルテニウム化合物、加
    水分解触媒として5ミリモル/リットル水溶液のpHが
    7以下を示す金属ハロゲン化物を共存させて反応を行う
    ことを特徴とする1,4−ブタンジオールの製造方法。
JP5097934A 1993-04-23 1993-04-23 1,4−ブタンジオールの製造方法 Pending JPH06305997A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002049999A1 (fr) * 2000-12-18 2002-06-27 Mitsubishi Chemical Corporation Preparation d'alcools polyols

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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