JPH066550B2 - アセチル化合物の製法 - Google Patents

アセチル化合物の製法

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JPH066550B2
JPH066550B2 JP59056542A JP5654284A JPH066550B2 JP H066550 B2 JPH066550 B2 JP H066550B2 JP 59056542 A JP59056542 A JP 59056542A JP 5654284 A JP5654284 A JP 5654284A JP H066550 B2 JPH066550 B2 JP H066550B2
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aluminum
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    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C51/00Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides
    • C07C51/54Preparation of carboxylic acid anhydrides
    • C07C51/56Preparation of carboxylic acid anhydrides from organic acids, their salts, their esters or their halides, e.g. by carboxylation

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Description

【発明の詳細な説明】 この発明は,例えば酢酸メチルを原料とし,ロジウムを
主触媒とする触媒反応により一酸化炭素と反応させて,
無水酢酸を得る方法に関するものである。
無水酢酸は,酢酸セルロース製造用原料に用いられる他
に,医薬品,香料,染料等の原料として有用である。
無水酢酸は、従来酢酸の熱分解によって得られるケテン
を酢酸と反応させる方法によって工業的に製造されてい
る。
一方,いわゆるC1化学の一環として一酸化炭素と酢酸
メチルまたはジメチルエーテルの反応によって,無水酢
酸を製造しようとする研究が積極的になされている。特
にロジウムを主触媒とする方法は,他の遷移金属触媒に
比べ穏和な条件下で反応が進行するが、工業的に用いら
れるには,反応速度の面で,なお不充分であるためロジ
ウム触媒系に種々の反応促進剤を用いる改良がなされて
いる。
ロジウム−ヨウ素化合物(代表的にはヨウ化メチル)触
媒系への添加物として代表的なものは有機リン化合物ま
たは有機窒素化合物等の非金属化合物もあるが,これら
と共に,またはこれらと別に金属促進剤も用いられる。
金属促進剤の代表的なものとしてクロムヘキサカルボニ
ル(特開昭51−115403)があり、その他特開昭
50−47922,同50−52017などでもクロム
が有効であることが知られている.また塩化アルミニウ
ム,アルミニウムイソプロポキシドなどアルミニウム促
進剤も知られている(特開昭50−47922,同56
−142234)。更にジルコニウム(特開昭56−5
7733),チタン(特開昭56−142234)も金
属促進剤として用いられる。
これらアルミニウムやクロムのごとき金属促進剤を用い
て無水酢酸を製造する場合,これらの金属のカルボン酸
塩が無水酢酸に不溶性の沈澱を形成する場合があること
が見出された。これは反応系内における金属促進剤濃度
の実質的な低下をもたらし,カルボニル化反応の成績に
悪影響を及ぼす。また,工業的実施のために欠かせない
触媒液の繰り返し使用にとっても,沈澱生成による組成
の変化は不都合である。
溶媒の選定,例えば酢酸溶媒を用いることによりアルミ
ニウム化合物の溶解性を増大させることができるが、反
応系内での濃度低下は防げても,触媒再使用のために,
揮発性成分とロジウム触媒液とをフラッシュ蒸溜分離す
ると,やはりアルミニウム化合物が析出してしまう。特
開昭55−28980,同56−57733などはクロ
ムなど不溶性の金属促進剤の使用を回避する発明である
と理解される。
本発明者は,有用な金属促進剤の使用を回避せず,しか
も上記のような沈澱生成トラブルを解消する技術につき
検討した結果,少量の化合物を添加することにより,カ
ルボニル化反応を阻害することなく,金属促進剤を可溶
化することに成功した。
すなわち,本発明はロジウム触媒と、ヨウ素化合物と、
アルミニウム及び/又はクロム金属促進剤との存在下、
酢酸メチル及び/又はジメチルエーテルを一酸化炭素で
カルボニル化して無水酢酸を製造する方法において、ホ
ウ素化合物又はビスマス化合物を反応系内に共存させて
カルボニル化反応を行なうことを特徴とする無水酢酸の
製造法である。
促進剤の金属種としては反応系内またはフラッシュ液中
に沈澱を形成しやすいもの,例えば,アルミニウム,ク
ロムが挙げられる。
本発明の方法による酢酸メチル及び/又はジメチルエー
テルのカルボニル化は,反応系内に存在するヨウ化メチ
ルなどのヨウ素化合物のカルボニル化を通じて行なわれ
ると考えられる。即ち本発明は,ヨウ化メチルのカルボ
ニル化反応と,実質的に無水の条件下におけるヨウ化ア
セチルと酢酸メチル及び/又はジメチルエーテルとから
目的とする無水酢酸への転換を含めた反応プロセス,例
えば酢酸メチルからの無水酢酸の製造,酢酸メチルとメ
タノールとの混合物からの無水酢酸と酢酸の製造に適用
して反応液やフラッシュ蒸溜濃度液中の金属化合物を可
溶化し,反応速度や酢酸メチル及び又は/ジメチルエー
テルの転化率の面でも改善をもたらす。また沈澱による
触媒液の組成変化を防いで,触媒の繰返し使用を有利に
行なうことができる。
本発明で用いられるホウ素化合物又はビスマス化合物
は,反応液中,または濃縮液中で促進剤金属化合物に化
学的な相互作用を及ぼすことにより可溶化しているもの
と思われる。その使用量は,溶媒として用いられるよう
な大量ではなく,促進剤に対し当モルまたはそれ以下で
も可溶化できる。
ホウ素化合物の添加によるカルボニル化の阻害は認めら
れず,かえって,ホウ素化合物の添加により無添加時に
比,より大きな反応速度を得ることができる。ビスマス
化合物も適正量ならカルボニル化反応を阻害しない。
以下に本発明の詳細について説明する。
本発明において主触媒として用いられるロジウムは,次
に例示するごとき化合物として反応系に仕込むことがで
きる。塩化ロジウム,臭化ロジウム,ヨウ化ロジウム,
硝酸ロジウム等の無機ロジウム塩,酢酸ロジウム等のカ
ルボン酸塩,ロジウムアセチルアセトナート,ロジウム
アミン錯塩,およびトリクロロトリスピリジンロジウ
ム,ヒドリドカルボニルトリス(トリフェニルホスフィ
ン)ロジウム,クロロトリス(トリフェニルホスフィ
ン)ロジウム,クロロカルボニルビス(トリフェニルホ
スフィン)ロジウム等の有機ロジウム錯体,ドデカカル
ボニル−テトラロジウムなどのクラスター錯体。
ロジウムの使用量は,必ずしも厳密な制限はないが反応
液中の濃度として0.1〜50mmol/lであり,好まし
くは10〜30mmol/lの範囲で用いられる。
本発明においてはこの分野で慣用のハロゲン化合物特に
ヨウ素化合物が用いられ,代表的なものとしてヨウ化メ
チルが最も普通に用いられる。その使用量は,必ずしも
厳密な制限はないが反応液中の濃度として通常0.5〜
10モル/lであり,好ましくは1〜5モル/lの範囲
で用いられる。
本発明の適用される代表的な促進剤であるアルミニウム
として,ギ酸,酢酸,プロピオン酸,ラウリン酸,ステ
アリン酸等カルボン酸のアルミニウム塩,メトキシ,エ
トキシ,イソプロポキシ等の原子団をもつアルミニウム
アルコキシド,塩素,臭素,ヨウ素などの原子をもつハ
ロゲン化アルミニウム,アルミニウムアセチルアセトネ
ート,硝酸アルミニウム,金属アルミニウム粉末などが
挙げられる。また,同じく代表的な金属促進剤であるク
ロムとしては,金属クロム,クロムヘキサカルボニル,
酢酸クロムなどカルボン酸クロム塩,ヨウ化クロムなど
のハロゲン化クロム等がある。
金属促進剤の使用量は,ロジウムに対する原子比で0.
1〜100倍,好ましくは5〜50倍程度である。十分
な効果を発揮するためには反応液中の金属促進剤濃度は
0.1モル/l以上,特に0.1〜0.5モル/lを用
いるのが好ましい。
本発明において,金属促進剤を可溶化させる働きを持つ
添加剤のうち,ホウ素化合物は,金属促進剤中の金属に
対する原子比で通常0.1〜15倍,好ましくは,0.
4〜2倍の範囲で用いることができる。同様にビスマス
化合物は0.05〜2倍,好ましくは0.1〜1倍量が
用いられる。
ホウ素化合物としては,メタホウ酸,水素化ホウ素BH
,水素化ホウ素ナトリウム,酸化ホウ素,ホウ酸,ホ
ウ酸エステル,酢酸ホウ素等を用いることができる。メ
タホウ酸を用いた場合,初回の反応においては,無水酢
酸と反応して酢酸及び酢酸ホウ素(アセチルホウ酸類)
を生ずるが,後者は更に無水酢酸と反応したり,カルボ
ニル化反応を阻害したりしない,触媒液をリサイクルし
て,連続反応を行なう場合,リサイクル分については全
く問題ない,反応系中で形成されたホウ素化合物を用い
ることも当然可能である。
ビスマス化合物としては硝酸ビスマス,酢酸ビスマス等
が用いられる代表的な化合物として例示されるが,他の
ビスマス化合物や,反応系中で形成されたビスマス化合
物を用いてもよい。
本発明におけるカルボニル化反応は水素の存在下で行な
うことができ,しばしば望ましい結果を与える。水素の
使用量は,一酸化炭素との混合状態で1〜30%の濃度
範囲で加えるのが好ましい。30%以上の高濃度でも使
用し得るが,エチリデンジアセテートやメタンの副生量
が増す。特に,水素濃度範囲5〜20%が,カルボニル
化反応速度および副生物の観点から望ましい。
本発明では反応をカルボン酸の存在下に行なうことがで
きる。最も普通のものは酢酸であるが,場合によっては
プロピオン酸.酪酸など炭素数1〜10個をもつ脂肪
族,脂環族,芳香族等のカルボン酸が用いられる。
本発明の方法を用いると,金属促進剤は溶解を助けるカ
ルボン酸溶媒が存在しなくても,反応液中ないし触媒液
中で可溶化されるので,酢酸等の溶媒を用いなくても実
施することができる。
酢酸などのカルボン酸はその形で反応液中に添加するの
が普通であるが、反応系内で変化してカルボン酸が生成
するものが加えられていれば,それでもよい。代表的な
例として,酢酸メチルとメタノールとの混合物を原料と
してカルボニル化を行ない,無水酢酸と酢酸とを併産す
る場合には,特にカルボン酸の形で添加しておく必要は
ない.反応液中に存在させるべきカルボン酸の量は,通
常0.2モル/l以上,好ましくは1モル/l以上,特
に好ましくは2モル/l以上である。カルボン酸量が反
応液の半ばを超えてもよいが,不必要に多くすると原料
濃度が低くなる等の不都合もあるので,通常,反応液中
の80%以内とする。
本発明でカルボニル化されるべき出発物は,上記の反応
系中でヨウ化メチルを生ずるような酢酸メチル及び/又
はジメチルエーテルであり,生成物は対応する無水酢酸
である。代表的には酢酸メチルのカルボニル化による無
水酢酸の製造が挙げられる。ジメチルエーテルもカルボ
ニル化により無水酢酸とすることができる。
メタノールのカルボニル化による酢酸の製造にも適用で
きるが,酢酸のみを目的とする場合は,反応系内に水が
存在する状態で行なえば,本発明によらないでも十分大
きな反応速度で進行する。しかし,酢酸メチルとメタノ
ールとの混合物を原料として,カルボニル化を行ない無
水酢酸と酢酸とを併産する場合のように,事実上無水の
状態でカルボニル化生成物を得る場合には,メタノール
のカルボニル化にとっても本発明が有用である。
本発明を実施する場合の反応温度,圧力については,従
来技術を参考にして適宜定めることができる。反応温度
は通常130〜250℃,好ましくは150〜200℃
が用いられ,一酸化炭素の圧力は,反応時で1〜100
kg/cm2G,好ましくは5〜100kg/cm2G,特に20〜
80kg/cm2Gが用いられる。
本発明を説明するために以下に示す具体例はオートクレ
ーブで行なつたバツチ反応であり,圧力は張込み圧力で
表示してある。しかし,この分野における公知技術を利
用して本発明を連続反応で実施できることはいうまでも
ない。
なお,反応後液中の酢酸メチルの残存量および無水酢酸
の生成量はガスクロ分析により求めた。また酢酸メチル
の転化率,無水酢酸収率は次の式により算出した。反応
速度は反応初期の圧力減少にもとづいて計算した。
例1 内容量300ccのハステロイB製オートクレーブに塩
化ロジウム三水和物(Rhcl3・3H2 0)1.29ミリモル,
酢酸アルミニウム22ミリモル,メタホウ酸22ミリモ
ル,ヨウ化メチル4.9ml,酢酸メチル32ml,酢酸3
2mlを装入し,内部の空気を一酸化炭素で置換したの
ち,一酸化炭素で40kg/cm2Gになるまで加圧し,更に
5kg/cm2の水素を加え,合計45kg/cm2Gとした。
次いで170℃に加熱しこの温度で1時間反応させた。
反応終了後冷却し,残圧を放圧したのち反応液を取出
し,ガスクロ分析した。反応成績は第1表に記した。
反応液は均一で固体の析出はなかった。
この反応液を蒸溜器に移し,100〜130℃で,反応
液が2分の1の体積になるまで蒸溜し,濃縮液中の固体
析出の有無を調べたが,全く均一であり,固体は析出し
ていなかつた。
以下の例は,特記事項以外は例1と同様であり,反応成
績と析出固体の有無は第1表に記した。但し,例6〜1
1については第2表。比とあるのは比較例である。
例2(比) メタホウ酸を添加せず。
濃縮液から析出した白色固体は,赤外吸収スペクトルに
より,アルミニウム酢酸塩の吸収が観測された。
例3 酢酸の代りに無水酢酸31.5mlを用い,メタホウ酸は
11ミリモルである。
例4(比) メタホウ酸を加えない他は例3と同じ。
反応終了後に析出した白色固体は,赤外吸収スペクトル
でアルミニウム酢酸塩の吸収を示した。
例5 酢酸の代りに無水酢酸20mlを加え、メタホウ酸を23
8ミリモルとした。無水酢酸とメタホウ酸との反応によ
る酢酸434.8ミリモルを生成。
例6〜例11(奇数番号=比) 酢酸と無水酢酸との比率を変えた例である。メタホウ酸
を用いない比較例は,いずれも濃縮液から白色固体が析
出した。条件と結果は第2表に示す。
例12 酢酸アルミニウム22ミリモルの代りに酢酸クロム11
ミリモルを用い,メタホウ酸は44ミリモルである。
例13(比) メタホウ酸無添加の他は例12と同じである。反応終了
後緑色の固体が析出した。赤外吸収スペクトルによると
酢酸クロムの吸収が認められた。
例14 メタホウ酸22ミリモルの代りに硝酸ビスマスを2ミリ
モル用いた。
例15 メタホウ酸22ミリモルの代りにホウ酸11ミリモルを
用い,酢酸の代りに無水酢酸32mlを加えた。
───────────────────────────────────────────────────── 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 31/04 X 7821−4G 31/14 X 7821−4G 31/28 X 7821−4G 31/34 X 7821−4G C07B 61/00 300

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ロジウム触媒と、ヨウ素化合物と、アルミ
    ニウム及び/又はクロム金属促進剤との存在下、酢酸メ
    チル及び/又はジメチルエーテルを一酸化炭素でカルボ
    ニル化して無水酢酸を製造する方法において、ホウ素化
    合物又はビスマス化合物を反応系内に共存させてカルボ
    ニル化反応を行なうことを特徴とする無水酢酸の製造
    法。
JP59056542A 1984-03-23 1984-03-23 アセチル化合物の製法 Expired - Lifetime JPH066550B2 (ja)

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US06/710,821 US4625058A (en) 1984-03-23 1985-03-12 Preparation of an oxy-acetyl compound
DE3510126A DE3510126C2 (de) 1984-03-23 1985-03-20 Verfahren zur Herstellung von Acetylverbindungen
GB08507710A GB2155930B (en) 1984-03-23 1985-03-25 Production of an acetyl compound

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