JPH07157445A - 高純度1,3−シクロヘキサジエンの製造法 - Google Patents
高純度1,3−シクロヘキサジエンの製造法Info
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Abstract
キサジエンを高純度で製造する事を目的とする。 【構成】 高純度1,3−シクロヘキサジエンの製造方
法に於いて、次の1)〜3)の特徴を有する。 1)出発原料がシクロヘキセン、2ーシクロヘキセンー
1ーオール、シクロヘキセンオキシド、2ーシクロヘキ
センー1ーオンを含む混合物である。 2)上記混合物からシクロヘキセンを分離除去する。 3)2)の混合物を気相に於いて脱水反応に供する。 【効果】 簡便な方法で高純度1,3−シクロヘキサジ
エンが得られる。
Description
ヘキサジエンの製造法に関するものである。更に詳しく
は、シクロヘキセン、2ーシクロヘキセンー1ーオー
ル、シクロヘキセンオキシド、2ーシクロヘキセンー1
ーオンを含む混合物からの高純度1,3−シクロヘキサ
ジエンの製造法に関するものである。
及び高剛性ポリマーの原料や各種有機中間体として有用
な化合物である。
しては、古くから3−ハロゲノシクロヘキセン及び1,
2−ジハロゲノシクロヘキサンの脱ハロゲン化水素、3
−アセトキシシクロヘキセンの脱酢酸、1,4−シクロ
ヘキサンジオールの脱水による方法が知られている。し
かしながら、これらの方法は選択率が極めて低く工業的
製法にはなり得なかった。
ン環を有する含酸素化合物からの1,3−シクロヘキサ
ジエンの合成法としては、2−シクロヘキセン−1−オ
ールをアルミナ触媒を用いて気相に於いて脱水反応させ
る方法(Vestsi Akad.Navuk Bel
orussk.SSR,Ser.Khim.Navu
k,(2)20−4(1965))及びアルミナーボリ
ア系触媒を用いる同じく脱水反応させる方法(Dok
l.Akad.Nauk.Belorussk.SSR
14(8),734−7(1970))等が報告されて
いる。これらの方法では、99%以上の極めて高い選択
率で1,3−シクロヘキサジエンが得られている。
又、シクロヘキセンオキシドを150℃の気相パルス反
応方式でアルミナ、チタニア、ジルコニア等の金属酸化
物触媒と接触させる方法(Bull.Chem.So
c.Jpn.,49(2),563−564(197
6))が報告されている。この方法では1,3−シクロ
ヘキサジエンの選択率が56%と低く、しかも高沸物を
除去した後の1,3−シクロヘキサジエンの純度の記載
がない。
る方法としては、液相に於いてシリカ/チタニア叉はシ
リカ/チタニア/マグネシア触媒を用いて脱水反応させ
る方法(特開昭57ー26628号公報)が報告されて
いる。この方法では50%前後の低い選択率でしか1,
3−シクロヘキサジエンは得られていない。更に、US
SR SU1,133,253(1985)には、シク
ロヘキセンを有機過酸化物を用いて酸化して得られるシ
クロヘキセン、2ーシクロヘキセンー1ーオール、シク
ロヘキセンオキシド、2ーシクロヘキセンー1ーオン、
シクロヘキセニルハイドロパーオキシドの混合物をその
まま気相において天然ゼオライトである斜プチロル沸石
上に270から300℃で通して1,3−シクロヘキサ
ジエンを含む混合物とする方法が記載されている。しか
しながら、この方法で得られるシクロヘキサジエンの純
度は30%前後と極めて低く、純度を上げるために、得
られた生成物から1,3−シクロヘキサジエンを2量化
して他の生成物と分離した後、2量化物を分解して1,
3−シクロヘキサジエンに戻すと言う複雑な精製法がと
られている。
ンー1ーオールからの気相脱水反応による方法は、高純
度1,3−シクロヘキサジエンが得られる点で優れた方
法である。原料の2ーシクロヘキセンー1ーオールの工
業的製法としては、前述のごとくシクロヘキセンを有機
過酸化物で酸化して各種含酸素化合物の混合物として得
る方法、シクロヘキセンを空気酸化してシクロヘキセニ
ルハイドロパーオキシドとして、これとシクロヘキセン
を反応させて2ーシクロヘキセンー1ーオール、シクロ
ヘキセンオキシドの混合物を得る方法(特公昭45ー4
0045号明細書参照)、シクロヘキセニルパーオキシ
ドをアルカリ水溶液で分解して2ーシクロヘキセンー1
ーオールを得る方法([有機化合物の酸化と還元]南江
堂(株)昭和38年発刊51頁)等が知られている。こ
の中でシクロヘキセニルパーオキシドを経由する方法で
は、本発明者らの検討によれば副生物として2ーシクロ
ヘキセンー1ーオンが生成する。この様に2ーシクロヘ
キセンー1ーオールの合成法はすべて各種含酸素化合物
の混合物として得られ、又、酸化反応の選択率を高くす
るために比較的転化率を抑える必要があり生成物には、
通常、未反応シクロヘキセンも含まれる。よって、上記
気相脱水反応を用いる場合には、これらの混合物から2
ーシクロヘキセンー1ーオールを分離する必要が生じる
が、通常工業的に用いられる分離法である蒸留法を用い
る場合、各種含酸素化合物の沸点が比較的近いため、分
離する事は困難である。従って、工業的には上記混合物
からの簡便な製造法が望まれるところである。
化した生成物を直接気相脱水反応に供する方法は、製法
としては簡便であるが、得られる1,3−シクロヘキサ
ジエンがベンゼン、シクロヘキセン、メチルシクロペン
テンの混合物として得られるため分離が必要になる。と
ころがこれらの化合物の沸点は極めて近く、蒸留分離を
する事は実質的に不可能である。よって、前述のごとく
複雑な分離法を必要とすると言う問題があった。
る酸化生成物からの高純度1,3−シクロヘキサジエン
の簡便な製造法は知られていなかった。
を解決すべく鋭意、検討を重ねた結果、シクロヘキセン
から導かれるシクロヘキセン、2ーシクロヘキセンー1
ーオール、シクロヘキセンオキシド、2ーシクロヘキセ
ンー1ーオンを含む混合物からシクロヘキセンを分離除
去して得られる、2ーシクロヘキセンー1ーオール、シ
クロヘキセンオキシド、2ーシクロヘキセンー1ーオン
を含む混合物を気相に於いて、脱水反応に供すると言う
簡便な方法で高純度1,3−シクロヘキサジエンが得ら
れる事を見い出し、本発明を完成するに至った。
シクロヘキセンー1ーオール、シクロヘキセンオキシ
ド、2ーシクロヘキセンー1ーオンを含む混合物から
1,3−シクロヘキサジエンを製造するに際し、上記混
合物からシクロヘキセンを分離除去して、2ーシクロヘ
キセンー1ーオール、シクロヘキセンオキシド、2ーシ
クロヘキセンー1ーオンを含む混合物を得て、これを気
相に於いて脱水反応に供する事を特徴とする高純度1,
3−シクロヘキサジエンの製造法である。
を蒸留分離した後の1,3−シクロヘキサジエンの純度
は90%以上であり、好適には、95%以上という極め
て高い純度のものも得る事が可能であり、複雑な分離を
何等必要としない。原料混合物からシクロヘキセンを分
離除去するだけで高純度1,3−シクロヘキサジエンが
得られる理由としては、生成物中に未反応シクロヘキセ
ンやメチルシクロペンテン類などが含まれると、1,3
−シクロヘキサジエンと沸点が極めて近いこれらの化合
物は、蒸留の際、1,3−シクロヘキサジエンと混合し
て純度を低下させるが、シクロヘキセンの除去によっ
て、生成物中のシクロヘキセンの減少と共にベンゼンや
メチルシクロペンテンまで減少することによると考えら
れる。
の原料混合物はシクロヘキセン、2ーシクロヘキセンー
1ーオール、シクロヘキセンオキシド、2ーシクロヘキ
センー1ーオンを含む混合物である。これらの原料混合
物の中で、2ーシクロヘキセンー1ーオール及びシクロ
ヘキセンオキシドからは、1,3−シクロヘキサジエン
が生成するが、2ーシクロヘキセンー1ーオンは我々の
詳細な検討によれば、反応条件下では高沸化して1,3
−シクロヘキサジエンを与えないと考えられる。又、2
ーシクロヘキセンー1ーオンがあまり多いと触媒の劣化
等の悪影響を及ぼすため、原料混合物中の2ーシクロヘ
キセンー1ーオンの量は0.1から10重量%の範囲、
好ましくは0.1から5重量%、さらに好ましくは0.
1から2重量%の範囲に抑えることが望ましい。
化すると言うことは、1,3−シクロヘキサジエンの収
率の低下を意味するが、プロセス的には有利なことであ
る。なぜならば、原料中の2ーシクロヘキセンー1ーオ
ールと2ーシクロヘキセンー1ーオンは沸点が極めて近
く、蒸留分離が困難であるが、反応に供する事によって
2ーシクロヘキセンー1ーオールは1,3−シクロヘキ
サジエンに、2ーシクロヘキセンー1ーオンは高沸物と
なり、蒸留分離が可能になるからである。
とシクロヘキセンオキシドの量は前段の合成法によるた
め特に制限はない。又、2ーシクロヘキセンー1ーオー
ル/シクロヘキセンオキシドの重量比は、副生物の生成
量の点から、0.05から50の範囲、好ましくは0.
1から10の範囲、さらに好ましくは0.5から1.5
の範囲である事が望ましい。
ヘキセンを分離除去する必要がある。ここで言う除去と
は、原料混合物中に含まれるシクロヘキセンの90%以
上、好ましくは95%以上、さらに好ましくは99%以
上を除去する事を言う。分離除去する方法としては、一
般的に用いられる蒸留法や吸着分離法が有効である。
た後の2ーシクロヘキセンー1ーオール、シクロヘキセ
ンオキシド、2ーシクロヘキセンー1ーオンを含む混合
物を気相に於いて脱水反応に供する。この場合、シクロ
ヘキセンを分離した後の混合物をそのまま気相に於いて
脱水反応にかけても良いし、又、混合物中のシクロヘキ
センオキシドの一部及び叉は、上記3成分よりも高沸成
分を分離除去した混合物を脱水反応にかけても良い。
する場合は、1,3−シクロヘキサジエンとシクロヘキ
センオキシドの需要に応じて除去率は任意に選ぶ事がで
きる。但し、この場合も気相脱水反応にかける混合物中
には必ず、シクロヘキセンオキシドは含まれており、そ
の量は0.1から50重量%の範囲、好ましくは0.5
から40重量%の範囲、さらに好ましくは1から30重
量%の範囲である。
場合、シクロヘキセンとシクロヘキセンオキシドの一部
を同時に分離する事も可能である。本発明に於いては、
この様にして得られた2ーシクロヘキセンー1ーオー
ル、シクロヘキセンオキシド、2ーシクロヘキセンー1
ーオンを含む混合物を気相に於いて脱水反応に供する。
この脱水反応を行う際には、触媒が用いられる。
金属酸化物や金属硫酸塩等の一般的に酸・塩基触媒と呼
ばれるものが挙げられる。中でも、熱安定性に優れた金
属酸化物触媒が好ましく、さらに金属リン酸塩、ゼオラ
イト、γーアルミナが好ましい。特に好ましいのは、金
属リン酸塩である。気相脱水反応を行う際の反応温度
は、200から400℃の範囲、好ましくは250から
400℃の範囲、さらに好ましくは300から380℃
の範囲である。 反応圧力は反応条件を気相に保てれば
特に制限はなく、常圧、加圧、減圧いずれでも良い。
通式が用いる事ができるが、流通式が好ましい。流通式
を用いた場合の原料混合物の供給速度は、LHSV(液
体原料の1時間当たりの供給容積を触媒層の容積で割っ
た値)表示で0.05から20hr-1、好ましくは0.
1から10hr-1、さらに好ましくは0.2から5hr
-1の範囲である。原料混合物は窒素、ヘリウム、アルゴ
ン等の不活性ガスと任意の割合で混合して触媒層に供給
しても良い。
1,3−シクロヘキサジエンが主生成物であり、その選
択率は60%以上、好適には80%以上に達する。反応
生成物中には、未反応のシクロヘキセンオキシド、副生
物であるホルミルシクロペンタン、シクロヘキサノンが
含まれるが、2ーシクロヘキセンー1ーオールや2ーシ
クロヘキセンー1ーオンは殆ど含まれていない。
の回収は、通常の蒸留操作で容易に行う事ができる。そ
の場合、含酸素化合物を除去し、更に水を共沸蒸留によ
って除去した後の1,3−シクロヘキサジエンの純度は
90%以上、好適には95%以上に達する。又、分離し
た含酸素化合物から必要に応じてシクロヘキセンオキシ
ドを回収して再使用する事も可能である。
説明する。
オキシドを含んだシクロヘキセン1000gをチタン製
オートクレーブに仕込み、6%酸素を含む窒素で50気
圧に加圧した後、70℃で1時間撹拌下に保持した。そ
の後、気相部を常圧までパージした後再び6%酸素を含
む窒素で50気圧に加圧して1時間撹拌した。同様の操
作を計5回(反応時間5時間)繰り返した後、室温まで
冷却して内容物を分析した。分析はガスクロマトグラフ
ィーとヨウ素滴定によって行った。
た。 シクロヘキセン :80.4重量% シクロヘキセニルハイドロパーオキシド:18.6 〃 2ーシクロヘキセンー1ーオール : 0.5 〃 2ーシクロヘキセンー1ーオン : 0.5 〃 上記混合物1000gにモリブデンジオキシアセチルア
セトナート1gを加えて、70℃で3時間撹拌条件下に
エポキシ化反応を行った。得られた混合物(以下、混合
物Iと呼ぶ)をガスクロマトグラフィーで分析した結
果、以下の組成である事が判った。
て、モリブデン触媒とエポキシシクロヘキサノールを除
去して、以下の組成の混合物(以下、混合物IIと呼
ぶ)を得た。
ロヘキセンを分離除去し、以下の組成の混合物(以下、
混合物IIIと呼ぶ)を得た。
の条件で行った。 触媒:β型リン酸カルシウム(Ca3(PO4)2)9〜
20メッシュ粒径 反応温度:350℃ 反応圧力:常圧 LHSV:1hr-1 希釈剤 :窒素で5倍に希釈して触媒層に供給した。
表1に示す。尚、生成液組成とは水を除いた有機物の組
成であり、1,3−シクロヘキサジエン純度とは水を共
沸蒸留で除いた後の純度を言う。
クロヘキサジエンの純度は98%以上であり、極めて高
純度のものが得られた。
gの圧力で減圧蒸留にかけて、シクロヘキセンオキシド
の一部を分離した。得られた混合物の組成は以下の通り
である。 2ーシクロヘキセンー1ーオール:81.7
重量% シクロヘキセンオキシド :14.4 〃 2ーシクロヘキセンー1ーオン : 3.8 〃 この混合物を原料に用いて、以下の条件で気相脱水反応
を行った。
た。
あった。 生成液組成 1,3−シクロヘキサジエン:87.6重量% 1,4−シクロヘキサジエン: 0.1 〃 ベンゼン : 0.4 〃 シクロヘキセン : 0.5 〃 ホルミルシクロペンタン : 3.9 〃 シクロヘキサノン : 7.8 〃 その他高沸 : 8.0 〃 転化率は、2ーシクロヘキセンー1ーオール、シクロヘ
キセンオキシド供に100%であった。又、1,3−シ
クロヘキサジエンの選択率は、92.1%、含酸素化合
物を蒸留回収で除いた後の1,3−シクロヘキサジエン
の純度は、98.9重量%であった。
実施例1と全く同じ条件で気相脱水反応を行った。反応
開始後、5時間の反応成績は以下の通りであった。 生成液組成 1,3−シクロヘキサジエン:79.0重量% 1,4−シクロヘキサジエン: 0.4 〃 ベンゼン : 1.5 〃 シクロヘキセン : 1.4 〃 メチルシクロペンテン類 : 0.1 〃 ホルミルシクロペンタン : 7.9 〃 シクロヘキサノン : 6.9 〃 その他高沸 : 2.8 〃 転化率は2ーシクロヘキセンー1ーオール、シクロヘキ
センオキシド供に100%であった。又、1,3−シク
ロヘキサジエンの選択率は、83.5%、含酸素化合物
を蒸留で除いた後の1,3−シクロヘキサジエンの純度
は、95.9重量%であった。
例1と全く同じ条件で気相脱水反応を行った。反応開始
後5時間の反応成績は以下の通りであった。 生成液組成 1,3−シクロヘキサジエン:68.9重量% ベンゼン : 0.1 〃 シクロヘキセン : 0.1 〃 ホルミルシクロペンタン : 2.8 〃 シクロヘキサノン : 2.8 〃 その他高沸 : 2.8 〃 シクロヘキセンオキシド :22.5 〃 2ーシクロヘキセンー1ーオールの転化率は100%、
シクロヘキセンオキシドの転化率は60%であった。
又、1,3−シクロヘキサジエンの選択率は93.5
%、含酸素化合物を蒸留によって除いた後の1,3−シ
クロヘキサジエンの純度は99.6%であった。
留してシクロヘキセンを除去してモリブデン触媒を含む
以下の組成の混合物を得た。 2ーシクロヘキセンー1ーオール:50.2重量% シクロヘキセンオキシド :46.2 〃 エポキシシクロヘキサノール : 3.4 〃 2ーシクロヘキセンー1ーオン : 9.6 〃 この混合物を200℃に加熱した石英砂の層に気相で通
してモリブデン触媒を除去した後、以下の条件で気相脱
水反応を行った。
媒 反応温度:330℃ 反応圧力:常圧 LHSV:0.8hr-1 希釈剤 :窒素で5倍希釈して触媒層に供給した。
であった。 生成液組成 1,3−シクロヘキサジエン:78.4重量% 1,4−シクロヘキサジエン: 0.3 〃 ベンゼン : 1.4 〃 シクロヘキセン : 1.4 〃 メチルシクロペンテン類 : 0.2 〃 ホルミルシクロペンタン : 9.2 〃 シクロヘキサノン : 5.8 〃 その他高沸 : 9.6 〃 転化率は2ーシクロヘキセンー1ーオール、シクロヘキ
センオキシド供に100%であった。又、1,3−シク
ロヘキサジエンの選択率は83.5%、含酸素化合物を
蒸留によって除いた後の1,3−シクロヘキサジエンの
純度は96.0%であった。
ドを含むシクロヘキセン1000gをチタン製オートク
レーブに仕込み、6%酸素を含む窒素を1.3リットル
/分で6気圧の圧力下、90℃で撹拌しながら供給し
た。7時間後に常温まで冷却した後、ガスクロマトグラ
フィーとヨウ素滴定によって分析を行い、以下の組成の
混合物を得た。
を行いシクロヘキセンを除去して、以下の組成の混合物
を得た。
行った。
りであった。 生成液組成 1,3−シクロヘキサジエン:60.4重量% 1,4−シクロヘキサジエン: 0.5 〃 ベンゼン : 4.9 〃 シクロヘキセン : 1.1 〃 メチルシクロペンテン類 : 0.1 〃 ホルミルシクロペンタン :10.9 〃 シクロヘキサノン :10.9 〃 その他高沸 :11.2 〃 転化率は2ーシクロヘキセンー1ーオール、シクロヘキ
センオキシド、シクロヘキセニルパーオキシド供に10
0%であった。又、1,3−シクロヘキサジエンの選択
率は、67.5%、含酸素化合物を蒸留によって除いた
後の1,3−シクロヘキサジエンの純度は90.1重量
%であった。
オキシドを含むシクロヘキセン1000gをチタン製オ
ートクレーブに仕込み、6%酸素を含む窒素で50気圧
に加圧して90℃で撹拌しながら1時間毎に気相部のパ
ージ、再充填を5回(反応時間5時間)繰り返した。
ラフィーとヨウ素滴定分析を行い、以下の組成の混合物
を得た。 シクロヘキセン :63.4重量% シクロヘキセニルハイドロパーオキシド:30.2 〃 2ーシクロヘキセンー1ーオール : 2.3 〃 2ーシクロヘキセンー1ーオン : 4.1 〃 この混合物1000gにモリブデンジオキシアセチルア
セトナート0.6gを加えて80℃、3時間エポキシ化
反応を行った。
た。 2ーシクロヘキセンー1ーオール:26.5重量% シクロヘキセンオキシド :22.1 〃 エポキシシクロヘキサノール : 2.1 〃 2ーシクロヘキセンー1ーオン : 6.1 〃 シクロヘキセン :43.2 〃 この混合物を100mmHgの圧力下、減圧蒸留してモ
リブデン触媒及びエポキシシクロヘキサノールを除去し
て以下の組成の混合物を得た。
センを除いて以下の組成の混合物を得た。
じ条件で行った。反応開始後5時間と100時間の反応
成績を表2に示す。
ロヘキセンを分離せずに気相脱水反応を以下の条件で行
った。触媒、反応温度、反応圧力は実施例1と同じとし
て、希釈剤の窒素の量を、実施例1と接触時間が同じに
なる様に調節して行った。
す。 生成液組成 1,3−シクロヘキサジエン:19.9重量% ベンゼン : 2.9 〃 シクロヘキセン :65.0 〃 メチルシクロペンテン類 : 6.8 〃 ホルミルシクロペンタン : 2.3 〃 シクロヘキサノン : 2.3 〃 その他高沸 : 0.8 〃 転化率は2ーシクロヘキセンー1ーオール、シクロヘキ
センオキシド供に100%であった。又、1,3−シク
ロヘキサジエンの選択率は73.1%、含酸素化合物を
蒸留によって除いた後の1,3−シクロヘキサジエンの
純度は21.0%であった。
3−シクロヘキサジエン+ベンゼン)の割合は、本例で
は0.87であるのに対して、実施例1では0.99で
あり、シクロヘキセンが共存するとベンゼンの副生が多
い事が判る。
0%以上、好適には95%以上の高純度の1,3−シク
ロヘキサジエンを得る事ができる。これは、工業的に実
施する上で極めて有利となる。
Claims (5)
- 【請求項1】 シクロヘキセン、2ーシクロヘキセンー
1ーオール、シクロヘキセンオキシド、2ーシクロヘキ
センー1ーオンを含む混合物から1,3−シクロヘキサ
ジエンを製造するに際し、上記混合物からシクロヘキセ
ンを分離除去して、2ーシクロヘキセンー1ーオール、
シクロヘキセンオキシド、2ーシクロヘキセンー1ーオ
ンを含む混合物を得て、これを気相に於いて脱水反応に
供する事を特徴とする高純度1,3−シクロヘキサジエ
ンの製造法。 - 【請求項2】 上記原料混合物中の2ーシクロヘキセン
ー1ーオンの量が0.1から10重量%の範囲である事
を特徴とする請求項1記載の方法。 - 【請求項3】 上記原料混合物中の2ーシクロヘキセン
ー1ーオール/シクロヘキセンオキシドの重量比が、
0.5から1.5の範囲である事を特徴とする請求項1
記載の方法。 - 【請求項4】 気相に於いて脱水反応に供する際に触媒
としてリン酸塩を用いる事を特徴とする請求項1記載の
方法。 - 【請求項5】 気相に於いて脱水反応に供する際の反応
温度が200〜400℃の範囲である事を特徴とする請
求項1記載の方法。
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Country | Link |
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JP (1) | JP3439510B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPH11322645A (ja) * | 1998-05-15 | 1999-11-24 | Asahi Chem Ind Co Ltd | シクロアルケンの塩素化方法 |
WO2003078363A1 (en) * | 2002-03-15 | 2003-09-25 | Milliken & Company | Simplified methods of making 1,3-cyclohexadiene |
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