JPH07173099A - グリオキシル酸の製造方法 - Google Patents

グリオキシル酸の製造方法

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JPH07173099A JP5317812A JP31781293A JPH07173099A JP H07173099 A JPH07173099 A JP H07173099A JP 5317812 A JP5317812 A JP 5317812A JP 31781293 A JP31781293 A JP 31781293A JP H07173099 A JPH07173099 A JP H07173099A
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Abstract

(57)【要約】 【構成】パラジウム、鉛、錫、ビスマスのうちの一種以
上の元素またはその化合物を白金に添加したものを触媒
として用いて、グリオキサール水溶液を酸素による液相
酸化することにより、グリオキシル酸を製造する。 【効果】副生物の生成を抑制して、高収率でグリオキシ
ル酸を工業的に製造することが出来る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はグリオキシル酸の新規な
製造方法に関する。さらにくわしくは触媒量の白金とパ
ラジウム、鉛、錫、ビスマスからなる群から選んだ一種
以上の元素、またはその元素の化合物の存在下、グリオ
キサール水溶液を酸素により触媒酸化してグリオキシル
酸を製造する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】グリオキシル酸はアモキシリンやバニリ
ンなどを合成する中間体として非常に有用な化合物であ
る。グリオキシル酸を製造する方法については種々の提
案がある。例えば、グリオキサールの硝酸酸化にる方法
が現在行われている。この酸化を塩素、過酸化水素によ
って行うこともできる。また、グリオキサールの酸化は
電解の陽極部における電気化学的手段によっても行うこ
とができる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、これらの方法
はグリオキサール、蓚酸の分離精製を必要とし、連続作
業に適しないという問題があった。又、マレイン酸のオ
ゾン酸化や蓚酸の電解還元による製造方法も公知である
が、高価な試薬や装置を使用したり選択性が良好でない
などの欠点があった。
【0004】一方、貴金属を触媒としてアルコールを酸
化してカルボン酸を得ることは公知である。例えば、パ
ラジウム系多元触媒によるアルコールの接触酸化につい
て、「触媒」誌 vol.33 No.2 p111(1991) にはパラジウ
ム−カーボン触媒(収率86%)だけよりも鉛、錫、ビ
スマス、テルル、セリウム、ランタンと複合化すること
によりカルボン酸収率(96%)が上がることが記載さ
れていたり、特開昭54−138886では白金または
パラジウム系多元触媒(助触媒パラジウム、錫、インジ
ウム、テルル)による1−プロパノールからプロピオン
酸ソーダ、グルコースからグルコン酸ソーダ、ジエチレ
ングリコールからジソジウムオキシジアセテートの製造
方法が記載されている。
【0005】貴金属触媒を用いてジオールの一方だけの
OH基を酸化し、α−ヒドロキシカルボン酸を得ること
は特公昭60−10016(白金−カーボン触媒、収率
〜84%)、特公昭60−39063(白金触媒、パラ
ジウム、ロジウム、ルテニウム、オスニウム助触媒、収
率87%)に開示されている。又、α−ヒドロキシカル
ボン酸あるいはα−ヒドロキシカルボン酸エステルのO
H基を酸化してα−ケトカルボン酸あるいはα−ケトカ
ルボン酸エステルを得ることは特公昭61−16263
において白金叉は/及びパラジウムとビスマスを触媒と
して乳酸を液相酸化してピルビン酸を製造する方法(転
化率90%以上)、特公平1−11011においてタン
グステンオキシドを触媒として乳酸エステルを液相酸化
してピルビン酸エステルを製造する方法(収率30
%)、および特開平5−255189においてγ−二酸
化マンガンを触媒として液相酸化により乳酸メチルから
ピルビン酸(収率52.1%)、グリコール酸エチルか
らグリオキシル酸エチル(収率45.4%)の製造方法
などが開示されている。
【0006】しかし、驚いたことにはジアルデヒドにお
いて一方だけのアルデヒド基を酸化してα−ケトカルボ
ン酸を得る例は唯一 Jornal of Catarlysis,133,479-48
5(1992) (特公平4−352743)だけであるが、原
料のグリオキサール濃度(0.573wt%)が低いこと
と、グリオキサール転化率(92.5%)、グリオキシ
ル酸選択率(79.3%)ともに低いことが満足できな
い。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、α−ヒド
ロキシカルボン酸あるいはα−ヒドロキシカルボン酸エ
ステルを酸化してα−ケトカルボン酸あるいはα−ケト
カルボン酸エステルを製造する方法を鋭意検討を重ねた
結果、グリオキサールのグリオキシル酸への分子酸素に
よる直接触媒酸化の製造方法において、白金の活性を更
に向上できる本発明を完成したものである。
【0008】即ち本発明のグリオキシル酸の製造方法
は、触媒量の白金と、パラジウム、鉛、錫、ビスマスか
らなる群から選んだ一種以上の元素叉はその元素の化合
物の存在下、グリオキサール水溶液を酸素により触媒酸
化する方法である。
【0009】本発明は白金のみを担持した触媒を使用す
る場合よりも白金の活性を大巾に向上させ、単位時間、
単位触媒あたりの反応処理量を増加する事できる触媒組
成物である。すなわち、白金を主触媒としてパラジウ
ム、鉛、錫、ビスマスからなる群から選んだ一種以上の
元素叉はその元素の化合物のを助触媒として添加した触
媒組成物である。
【0010】従来、これらの助触媒成分はいずれも白金
に対して触媒毒となる事が広く知られている。ところ
が、グリオキサール水溶液を酸素により酸化してグリオ
キシル酸にする反応においては意外にも反応が効率良く
進行し、選択率のみか転化率も大巾に上昇する事を見い
出した。本発明の触媒は白金を主触媒としてパラジウ
ム、鉛、錫、ビスマスからなる群から選んだ一種以上の
元素叉はその元素の化合物を助触媒として用いる。
【0011】本発明の方法の触媒は前述の元素叉は化合
物を組み合わせたものを担体に担持して用いるのが有利
である。担体としては、反応に対して不活性な固体、ア
ルミナ、シリカ、マグネシア、炭酸カルシウムなどやグ
ラファイト、カーボンブラック及び活性炭などが用いら
れる。触媒を高分散付着させるために担体の表面積は大
きいことが好ましく、100m2/g以上、好ましくは50
0m2/g以上、更に好ましくは1000m2/g以上の担体が
用いられる。担体への白金の担持量は元素に換算して
0.1〜20wt%、好ましくは0.5〜10wt%、更に
好ましくは1.0〜6wt%である。又、パラジウム、
鉛、錫、ビスマスからなる群から選んだ一種以上の元素
叉はその元素の化合物の担持量は元素に換算して0.1
〜10wt%、好ましくは0.5〜8wt%、更に好ましく
は1.0〜5.0wt%である。
【0012】本発明の方法の触媒は、常法、例えば触媒
担体を塩化白金酸水溶液あるいは塩化テトラアンミン白
金酸水溶液に懸濁し、ホルマリン、ヒドラジン叉は水素
で還元処理を行った後、パラジウム、鉛、錫、ビスマス
からなる群から選んだ一種以上の元素の化合物水溶液を
含浸する方法で調製できる。また、白金化合物溶液とパ
ラジウム、鉛、錫、ビスマスからなる群から選んだ一種
以上の元素の化合物水溶液に担体を浸漬し、そのまま乾
燥し焼成、還元処理を行ったり、あるいは浸漬後、中和
加水分解し担体に沈着させて調製することができる。あ
るいは白金担持触媒をグリオキサール水溶液に懸濁し、
助触媒成分の水溶性化合物を水に溶解させた水溶液を添
加しても調製できる。
【0013】本発明のグリオキサール水溶液の酸素酸化
反応は中性付近、好ましくはpH5.0〜9.0、更に
好ましくはpH6.0〜8.0で行う。pHが低いとグ
リオキサールの酸化反応が進行しにくく、またpHが高
いとグリコール酸の生成などの副反応が起こり好ましく
ない。反応が進行してグリオキシル酸が生成するとpH
は低下するので、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、
アンモニア水などのアルカリを添加してpHを中性付近
に制御することが望ましい。
【0014】本発明のグリオキサール水溶液の酸素酸化
反応は温度が10〜80℃、好ましくは20〜70℃更
に好ましくは30〜60℃で行う。反応温度が低いと反
応の転化率を上げるのに長時間を要し、又反応温度が高
いと蓚酸の生成が多くなったり、触媒に高沸点有機物が
付着して触媒ライフが短くなるので好ましくない。
【0015】
【実施例】以下に本発明を実施例によって具体的に例示
するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものでは
ない。
【0016】比較例1 テトラクロロ白金酸カリウム水溶液に比表面積580m2
/gのシリカを浸漬し、ホルマリンで還元し、5.0wt%
の白金担持シリカ触媒を調製した。1wt%グリオキサー
ル水溶液200mlに5.0wt%の白金担持シリカ触媒3
grを懸濁させ、20wt%水酸化ナトリウム水溶液でpH
7.5に調整した。500rpm で撹拌し、温度40℃、
空気100ml/min を供給し、20wt%水酸化ナトリウ
ム水溶液でpH7.5に制御し、反応を2時間行った。
反応の結果は、グリオキサール転化率90%、グリオキ
シル酸選択率71%、蓚酸選択率18%、グリコール酸
選択率3%、蟻酸選択率3%であった。
【0017】実施例1 テトラクロロ白金酸カリウム水溶液に比表面積580m2
/gのシリカを浸漬し、ホルマリンで還元し、5wt%の白
金担持シリカ触媒を調製した。ろ過、水洗後、この担持
触媒を鉛に換算して1wt%になるように硝酸鉛を水に溶
解した水溶液に懸濁し、水酸化ナトリウム溶液で中和
し、白金−鉛担持シリカ触媒を調製した。1wt%グリオ
キサール水溶液200mlにこの白金(5wt%)−鉛(1
wt%)の担持シリカ触媒3grを懸濁させ、20wt%水酸
化ナトリウム水溶液でpH7.5にに調整した。400
rpm で撹拌し、温度40℃、空気100ml/min を供給
し、20wt%水酸化ナトリウム水溶液でpH7.5に制
御し、反応を2時間行った。反応の結果はグリオキサー
ル転化率97%、グリオキシル酸選択率82%、蓚酸選
択率13%、グリコール酸選択率1%以下、蟻酸選択率
1%以下であった。
【0018】比較例2 テトラクロロ白金酸カリウム水溶液に比表面積1200
m2/gの活性炭を浸漬し、ホルマリンで還元し、5wt%の
白金担持活性炭触媒を調製した。5wt%グリオキサール
水溶液200mlに5wt%白金・カーボン粉末10grを懸
濁させ、20wt%水酸化ナトリウム水溶液でpH8.5
にした。500rpm で撹拌し、温度35℃、空気0.3
リットル/min を供給し、20wt%水酸化ナトリウム水
溶液でpH8.5に制御し、反応を2時間行った。反応
の結果は、グリオキサール転化率85%、グリオキシル
酸選択率68%、蓚酸選択率14%、グリコール酸選択
率1%、蟻酸選択率1以下%であった。
【0019】実施例2 テトラクロロ白金酸カリウム水溶液に比表面積1200
m2/gの活性炭を浸漬し、ホルマリンで還元し、4wt%の
白金担持活性炭触媒を調製した。ろ過、水洗後この担持
触媒を鉛に換算して2wt%になるように硝酸鉛を水に溶
解した水溶液に懸濁し、水酸化ナトリウム溶液で中和
し、白金−鉛担持活性炭触媒を調製した。5wt%グリオ
キサール水溶液200mlに4wt%白金−2wt%鉛カーボ
ン粉末10grを懸濁させ、20wt%水酸化ナトリウム水
溶液でpH8.5にした。500rpm で撹拌し、温度3
5℃、空気0.3リットル/min を供給し、20wt%水
酸化ナトリウム水溶液でpH8.5に制御し、反応を2
時間行った。反応の結果は、グリオキサール転化率94
%、グリオキシル酸選択率81%、蓚酸選択率14%、
グリコール酸選択率1%以下、蟻酸選択率1以下%であ
った。
【0020】実施例3 テトラクロロ白金酸カリウム水溶液に比表面積1500
m2/gの活性炭を浸漬し、ホルマリンで還元し、5wt%の
白金担持活性炭触媒を調製した。この担持触媒をビスマ
スに換算して2wt%になるように硝酸ビスマスを水に溶
解した水溶液に懸濁し、水酸化ナトリウム溶液で中和
し、白金−ビスマス担持活性炭触媒を調製した。5wt%
グリオキサール水溶液200mlに5wt%白金−2wt%ビ
スマス・カーボン粉末10grを懸濁させ、20wt%水酸
化ナトリウム水溶液でpH8.0にした。500rpm で
撹拌し、温度55℃、空気0.3リットル/min.を供給
し、20wt%水酸化ナトリウム水溶液でpH8.0に制
御し、反応を1時間行った。反応の結果は、グリオキサ
ール転化率93%、グリオキシル酸選択率81%、蓚酸
選択率15%、グリコール酸選択率2%、蟻酸選択率1
以下%であった。
【0021】実施例4 テトラクロロ白金酸カリウム水溶液に比表面積1500
m2/gの活性炭を浸漬し、ホルマリンで還元し、4wt%の
白金担持活性炭触媒を調製した。この担持触媒を錫に換
算して3wt%になるように塩化第2錫を水に溶解した水
溶液に懸濁し、水酸化ナトリウム溶液で中和し、白金−
錫担持活性炭触媒を調製した。5wt%グリオキサール水
溶液200mlにこの白金(4wt%)−錫(3wt%)の担
持活性炭触媒10grを懸濁させ、20wt%水酸化ナトリ
ウム水溶液でpH8.0にした。400rpm.で撹拌し、
温度25℃、空気0.2リットル/min.を供給し、20
wt%水酸化ナトリウム水溶液でpH8.0に制御し、反
応を4時間行った。反応の結果は、グリオキサール転化
率95%、グリオキシル酸選択率81%、蓚酸選択率1
6%、グリコール酸選択率1%以下、蟻酸選択率1%以
下であった。
【0022】比較例3 テトラクロロパラジウム酸アンモニウム水溶液に比表面
積1500m2/gの活性炭を浸漬しホルマリンで還元し、
5.0wt%のパラジウム活性炭触媒を調製した。5wt%
グリオキサール水溶液200mlに5.0wt%のパラジウ
ム担持活性炭触媒10grを懸濁させ、20wt%水酸化ナ
トリウム水溶液でpH7.5にした。500rpm で撹拌
し、温度45℃、空気0.3リットル/min.を供給し、
20wt%水酸化ナトリウム水溶液でpH7.5に制御
し、反応を2時間行った。反応の結果は、グリオキサー
ル転化率66%、グリオキシル酸選択率30%、蓚酸選
択率18%、グリコール酸選択率3%、蟻酸選択率3%
であった。
【0023】実施例5 テトラクロロ白金酸アンモニウム水溶液に比表面積15
00m2/gの活性炭を浸漬し、ホルマリンで還元し、2wt
%の白金担持活性炭触媒を調製した。この担持触媒をパ
ラジウムに換算して4wt%になるようにテトラクロロパ
ラジウム酸アンモニウム水溶液を浸漬しホルマリンで還
元し、白金−パラジウム担持触媒を調製した。5wt%グ
リオキサール水溶液200mlにこの白金(2wt%)−バ
ラジウム(4wt%)の担持活性炭触媒10grを懸濁さ
せ、20wt%水酸化ナトリウム水溶液でpH6.5にし
た。400rpm で撹拌し、温度50℃、空気0.4リッ
トル/min を供給し、20wt%水酸化ナトリウム水溶液
でpH6.5に制御し、反応を1時間行った。反応の結
果は、グリオキサール転化率96%、グリオキシル酸選
択率82%、蓚酸選択率12%、グリコール酸選択率2
%、蟻酸選択率1%であった。
【0024】
【発明の効果】本発明の方法によれば、白金触媒にパラ
ジウム、鉛、錫、ビスマスからなる群から選んだ一種以
上の元素、またはその元素の化合物を助触媒として、グ
リオキサール水溶液を酸素により酸化してグリオキシル
酸を製造するに当たり、高収率でしかも副生成物の生成
を抑えることができて、産業に利するところ極めて大で
ある。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C07C 51/235 // C07B 61/00 300 (72)発明者 井上 初男 大阪府高石市高砂1丁目6番地 三井東圧 化学株式会社内 (72)発明者 岩根 伸久 大阪府高石市高砂1丁目6番地 三井東圧 化学株式会社内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】パラジウム、鉛、錫、ビスマスからなる群
    から選んだ一種以上の元素、またはその元素の化合物と
    白金とを触媒として、グリオキサール水溶液を酸素によ
    り酸化する事を特徴とするグリオキシル酸の製造方法。
  2. 【請求項2】白金または白金化合物を不活性担体に対
    し、元素として0.1〜20wt%、及びパラジウム、
    鉛、錫、ビスマスからなる群から選んだ一種以上の元素
    またはその化合物を不活性担体に対し、元素として0.
    1〜10wt%含有させたものを触媒として、グリオキサ
    ール水溶液を酸素により酸化する請求項1記載のグリオ
    キシル酸の製造方法。
  3. 【請求項3】グリオキサール水溶液を酸素と反応させる
    際の温度が、10〜80℃の範囲である請求項1記載の
    グリオキシル酸の製造方法。
  4. 【請求項4】グリオキサール水溶液を酸素と反応させる
    際のpHが、5.0〜9.0の範囲である請求項1記載
    のグリオキシル酸の製造方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN104607182A (zh) * 2015-01-15 2015-05-13 安徽华业香料股份有限公司 一种纳米钯催化剂的制备及其在香兰素类化合物合成中的应用
WO2016098801A1 (ja) * 2014-12-18 2016-06-23 花王株式会社 触媒の調製方法

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