JPH069504A - 炭酸エステルの製造法 - Google Patents

炭酸エステルの製造法

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JPH069504A
JPH069504A JP3256913A JP25691391A JPH069504A JP H069504 A JPH069504 A JP H069504A JP 3256913 A JP3256913 A JP 3256913A JP 25691391 A JP25691391 A JP 25691391A JP H069504 A JPH069504 A JP H069504A
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JP
Japan
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catalyst
acid ester
carbonic acid
reaction
alcohol
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JP3256913A
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English (en)
Inventor
Hiroto Tanigawa
博人 谷川
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Daicel Corp
Original Assignee
Daicel Chemical Industries Ltd
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Publication date
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C68/00Preparation of esters of carbonic or haloformic acids
    • C07C68/01Preparation of esters of carbonic or haloformic acids from carbon monoxide and oxygen
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • 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
    • Y02P20/584Recycling of catalysts

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 アルコールと一酸化炭素及び酸素とを反応さ
せて炭酸エステルを製造する際に使用する2価の銅化合
物を含む触媒の再生方法を提供する。 【構成】 反応液を濃縮し、水置換した後、熱処理と弱
酸処理を行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、炭酸エステルの製造法
に関し、詳しくは工業的な触媒の連続使用を可能にした
炭酸エステルの製造法に関するものであり、本発明の対
象とする炭酸エステルは、ポリマーや医農薬製造中間体
及び溶剤として工業的に重要な化合物である。
【0002】
【従来技術および発明が解決しようとする課題】炭酸エ
ステルの製造方法としては、従来アルコールにホスゲン
を反応させる方法が工業的に行われている。しかしなが
ら、この方法は毒性の高いホスゲンを使用すること、或
るいはアルコールとホスゲンの反応により腐食性の高い
塩酸が大量に副生することなどの欠点がある。
【0003】従って、従来よりホスゲンを使用しない炭
酸エステルの製造法が数多く提案されている。その中で
も一般的な方法として、エステル化しようとするアルコ
ールを触媒の存在下で一酸化炭素及び酸素と反応させる
方法が挙げられる。使用される触媒として代表的なもの
としては、銅化合物を用いた系(特公昭45−1112
9)及びパラジウム化合物と銅化合物および塩基を組み
合せた系があり(特公昭61−8816)、さらにそれ
を改良した系として、パラジウム化合物と銅の弱酸塩ま
たは/及びハロゲン化物とアルカリ金属またはアルカリ
土類金属の弱酸塩または/およびハロゲン化物とを組み
合せた系(特開平1−287062)が知られている。
【0004】しかしながら、上記の触媒系は、工業的な
炭酸エステルの製造に利用するためには、解決しなけれ
ばならない問題点を残している。即ち、一般に銅化合物
を触媒として用いる場合には、触媒活性が低いので有効
な反応速度を得るために、溶解度の小さな銅化合物を大
量に使用し、条件によっては触媒である銅化合物がヒド
ロキシ塩化銅等に変化し、触媒活性が低下することがあ
る。
【0005】また、パラジウム化合物と銅化合物及び塩
基を組み合せた系の場合には、本反応の副生物である水
及び蓚酸が反応の進行に伴い増加するため、触媒成分の
一部がそれらとの反応により、水酸化物、蓚酸塩ないし
は金属として不溶化析出し、触媒活性の低下をもたらす
ため、工業的な触媒の連続使用が困難である。
【0006】したがって、銅化合物を触媒として用いる
場合、あるいは、パラジウム化合物と銅化合物を組み合
せた系を用いる場合、いずれの場合にも触媒回収方法や
触媒再生方法の確立が工業的上重要な課題となる。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の問
題点を克服し、前記の触媒系を使用する炭酸エステル製
造法を工業的に利用可能なものとするために、鋭意検討
した結果、不溶化失活した触媒成分を含む反応液を水置
換処理後、熱処理、及び弱酸処理、特に触媒として弱酸
塩を用いている場合には、その触媒成分の一部である弱
酸塩を構成する弱酸による処理に付する事により、触媒
の再生が可能なことを見出し本発明に至った。
【0008】即ち、本発明は、アルコールと一酸化炭素
及び酸素とを二価の銅化合物を含む触媒の存在下で反応
させ炭酸エステルを製造するにあたり、活性の低下した
触媒を反応液又はその濃縮液を水置換処理後、熱処理と
弱酸処理により再生することを特徴とする炭酸エステル
の製造法を提供するものである。以下、項目別にさらに
詳細に説明する。
【0009】(触媒)本発明の対象とする炭酸エステル
製造に用いる触媒のうち、二価の銅化合物としては、例
えば、酢酸、ピバリン酸、安息香酸等のカルボン酸の弱
酸塩、臭化水素酸塩、炭酸塩、フェノール、クレゾー
ル、p−クロロフェノール等のフェノール類の塩等の弱
酸塩、及び塩化第二銅、臭化第二銅等のハロゲン化物が
挙げられる。これらの二価の銅塩の使用量は、アルコー
ル1l当たり1〜3000mmolであり、好ましくは
10〜1000mmolである。
【0010】上記二価の銅塩と同時に使用することので
きるアルカリ金属ないしアルカリ土類金属化合物として
は、例えば、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジ
ウム、セシウム、ベリリウム、マグネシウム、カルシウ
ム、バリウムの塩化物、臭化物、よう化物、酢酸塩等が
挙げられる。これらのアルカリ金属及びアルカリ土類金
属化合物の使用量は、二価の銅塩に対して1/10モル
倍〜10モル倍が好ましく、触媒系においてハロゲンの
銅に対する原子比(ハロゲン/銅)を1/2より大きく
4より小さい範囲で使用することが特に好ましい。
【0011】また、触媒成分に白金族化合物を用いる場
合、例えば、ルテニウム、ロジウム、パラジウム等のハ
ロゲン化物、酢酸塩、硝酸塩等が挙げられ、このうち特
にパラジウム塩が好ましい。このような白金族化合物の
使用量には特に制限はないが、経済的な観点からは上記
二価の銅塩に対して1/10モル倍以下であることが好
ましい。
【0012】(原料)本発明の対象とする炭酸エステル
のアルコール成分としては、例えば、メタノール、エタ
ノール等の飽和脂肪族アルコール、アリルアルコール等
の不飽和脂肪族アルコール、フェノール等の芳香族アル
コール、ジオール、ポリオール等が挙げられるが、好ま
しくは炭素数が1〜20のアルコールが用いられる。ま
た、反応ガスである一酸化炭素及び酸素は、それらの高
純度ガスのみならず、窒素、アルゴン、二酸化炭素など
の反応に不活性なガスで希釈したものを用いてもよい。
従って、酸素源として空気も使用できる。
【0013】(反応条件)本発明の対象とする炭酸エス
テル製造反応は、上記のような触媒の存在下、常圧また
は加圧下で行われ、好ましくは1〜100気圧である。
反応に不活性なガスで希釈する場合は、反応系内の一酸
化炭素分圧は0.1〜30気圧、酸素分圧は0.05〜
10気圧の範囲に調節される。また、反応温度は20〜
250℃の範囲である。
【0014】(触媒再生処理方法)本発明における触媒
再生処理法は、金属蓚酸塩、金属酸化物、金属水酸化
物、金属炭酸塩および単体金属等の形で不溶化析出した
失活触媒を含む反応液又はその濃縮液を水置換処理後、
熱処理する工程と弱酸好ましくは触媒の一成分である弱
酸塩を構成する弱酸によって処理する工程とよりなる。
以下にその方法について説明する。
【0015】析出した失活触媒を含む反応終了液は次に
記す理由からまず水置換処理される。1.熱処理は通
常、酸素あるいは空気の存在下酸化性雰囲気で行う事が
好ましいので、還元性物質及び可燃物を除去する必要が
ある。2.熱処理により原料のアルコール及び生成物の
炭酸エステルが分解され損失となる。
【0016】この水置換処理は、メタノール、炭酸エス
テル等の反応液中の有機成分濃度が5%以下好ましくは
2%以下になるまで行われる。この処理は反応終了液そ
のものについても行えるが、使用水量及び装置上の有利
さから通常は蒸発濃縮液につき行われる。次に熱処理が
行われる。処理温度は100℃以上を要するが、処理速
度と装置上の有利さから、通常150℃〜1000℃の
間から選ばれる。なお、熱処理が無酸素雰囲気下で行わ
れると、触媒中の金属成分、特に銅が一価ないしメタル
状態に還元され易く、しかも、還元性雰囲気下では金属
蓚酸塩は非常に分解されにくい。そのため熱処理は通
常、酸素ないし空気の存在下で行う方が好ましい。
【0017】熱処理を終えた触媒は弱酸によって好まし
くは、触媒の一成分である弱酸塩を構成する弱酸によっ
て処理される。このような弱酸としては、その銅塩が原
料のアルコールあるいは反応液に対して触媒量溶解する
ものが使用される。例えばアルコールがメタノール等の
場合には低級脂肪族カルボン酸が好適に使用される。
【0018】弱酸の使用量は処理時の弱酸量が通常銅の
1.5モル倍以上好ましくは2モル倍〜5モル倍の間に
なるように決められる。この処理は熱処理後の液そのも
のでも行えるが、処理効率は液中の弱酸濃度が高いほど
良い。例えば、弱酸として酢酸を銅の2モル倍用いた場
合、液中の酢酸濃度が3%の時には銅の回収率(全量の
うち処理後の可溶分の占める割合)は46%、酢酸濃度
が32%の時には銅の回収率は53%、酢酸濃度が45
%の時には銅の回収率は69%、酢酸濃度が75%の時
には銅の回収率は95%であった。
【0019】また、処理温度は室温でもよいが、処理速
度を上げるために加熱する方が好ましい。弱酸を必要量
よりも多く加えた場合は、処理後蒸発濃縮することによ
り、過剰の弱酸を留去することもできる。処理後、この
ものに炭酸エステル合成の原料となるアルコールないし
は反応に使用する溶媒を加え、可溶物(溶液Aとする)
と不溶物とを分離する。不溶物は適当な方法で処理した
後、再使用することも可能である。
【0020】しかしながら、本方法では不溶物中には高
価なパラジウム等の白金族化合物は全く含まれないの
で、コストの面からは廃棄しても全く問題はなく、不溶
物として廃棄した触媒成分を新たに溶液Aに加えた液も
再生触媒を含んだ液として使用することができる。以
下、実施例によりさらに詳細に説明する。なお、実施例
は回分法によっているが、反応工程および触媒再生工程
のいずれも、連続法で行うことも可能であることは言う
までもない。
【0021】
【実施例1】グラスライニングを施した内容積5lの反
応器に、触媒として塩化パラジウムを0.34mmol
/l、酢酸銅を57mmol/l、塩化マグネシウムを
57mmol/lの濃度でそれぞれ溶解したメタノール
3lを入れ、CO、Oをそれぞれ200Nl/h、1
00Nl/hで供給しながら、全圧21.1気圧、反応
温度135℃で反応させた。3時間反応させた後冷却
し、内容液のガスクロマトグラフ分析によって炭酸ジメ
チル(以下DMCと略す)の生成を確認したところメタ
ノール基準で収率20.1%であった。また、この反応
終了液の原子吸光分析の結果、仕込まれたPdの99
%、Cuの24%、Mgの34%がそれぞれ不溶化沈降
していることがわかった。
【0022】反応終了液1000g(不溶化沈降物を含
む)をロータリーエバポレーターで濃縮し、さらに蒸発
缶を用いて50gの濃縮液にした。ここに水5gを追加
しさらに濃縮し、5gを留出させた。この操作を液成分
のガスクロマトグラフ分析で水濃度が98%以上になる
まで繰り返した。この水置換処理後の液をグラスライニ
ングを施した内容積5lのオートクレーブ中で、全圧2
0気圧下、エアーを200Nl/hで流しながら、19
0℃で2時間加熱処理した。冷却放圧後、内容物の液体
クロマトグラフ分析により、金属蓚酸塩の98%が分解
されたことを確認した。
【0023】続いて、内容物を蒸発缶でさらに25gの
濃縮液にした。この濃縮液に酢酸5.9gを加え60℃
で1時間撹拌した。反応液にメタノールを加え全量10
00gにして、20℃で1時間撹拌し,不溶物を吸引濾
過により分離した。この濾液と濾さいを原子吸光分析を
行ったところ、濾液には仕込まれたPdの100%、C
uの96%、Mgの97%が溶解しており、濾さいには
仕込まれたPdの0%、Cuの4%、Mgの3%が残っ
ていた。
【0024】この濾液に、酢酸銅0.5g及び酢酸マグ
ネシウム0.3gを加えた液(再生触媒を含む仕込み液
Bとする)に溶解するパラジウム、銅、マグネシウム、
塩素イオン、酢酸イオンを原子吸光法、滴定法、液体ク
ロマトグラフ法により定量したところ、いずれも反応に
使用する前の新触媒を含む仕込み液の組成と測定誤差内
で一致した。
【0025】再生触媒を含む仕込み液Bを用いて、前記
の初回反応に準じてDMC合成反応を行った結果、DM
Cが収率20.2%で得られ、再生された触媒は新触媒
と同等の活性を有することが確認された。
【0026】
【比較例1】 (再生処理を施さない場合)実施例と同様に新触媒にて
反応を行い、DMCを収率21.3%で得た。反応終了
液1000gをロータリーエバポレーターにより25g
に濃縮した後、メタノールを加えて1lとし、前記の初
回反応に準じてDMC合成反応を行った結果、DMCの
収率は0.86%であった。
【0027】
【発明の効果】活性の低下した二価の銅化合物を含む触
媒の再生が効率的にできるので、工業的に繰り返し使用
することが可能になった。
───────────────────────────────────────────────────── 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 // C07B 61/00 300

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】アルコールと一酸化炭素及び酸素とを、二
    価の銅化合物を含む触媒の存在下で反応させ炭酸エステ
    ルを製造するにあたり、反応液中の活性の低下した触媒
    を、反応液またはその濃縮液を、水置換処理後、熱処理
    及び弱酸処理によって再生することを特徴とする炭酸エ
    ステルの製造法。
JP3256913A 1991-07-01 1991-07-01 炭酸エステルの製造法 Pending JPH069504A (ja)

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US07/906,473 US5232884A (en) 1991-07-01 1992-06-30 Process for producing a carbonic acid ester
EP19920111136 EP0521480A3 (en) 1991-07-01 1992-07-01 Process for producing carbonic acid ester

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