JPH07196552A - チタニアまたはジルコニアを用いるtert−ブチルヒドロペルオキシドからtert−ブチルアルコールの製造方法 - Google Patents

チタニアまたはジルコニアを用いるtert−ブチルヒドロペルオキシドからtert−ブチルアルコールの製造方法

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JPH07196552A
JPH07196552A JP6278708A JP27870894A JPH07196552A JP H07196552 A JPH07196552 A JP H07196552A JP 6278708 A JP6278708 A JP 6278708A JP 27870894 A JP27870894 A JP 27870894A JP H07196552 A JPH07196552 A JP H07196552A
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tert
hydroperoxide
butyl
butyl hydroperoxide
butyl alcohol
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JP6278708A
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English (en)
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John Ronald Sanderson
ジョン・ロナルド・サンダーソン
John F Knifton
ジョン・フレデリック・ナイフトン
Edward Thomas Marquis
エドワード・トーマス・マーキス
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C29/00Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring
    • C07C29/132Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring by reduction of an oxygen containing functional group
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C29/00Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring
    • C07C29/74Separation; Purification; Use of additives, e.g. for stabilisation
    • C07C29/88Separation; Purification; Use of additives, e.g. for stabilisation by treatment giving rise to a chemical modification of at least one compound

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  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【構成】 tert−ブチルヒドロペルオキシドの溶媒溶液
である供給原料をヒドロペルオキシド分解触媒と接触さ
せて、tert−ブチルヒドロペルオキシドを分解するtert
−ブチルアルコールの製造方法であって、前記のヒドロ
ペルオキシド分解触媒が、チタニアもしくはジルコニア
またはそれらの混合物であることを特徴とする製造方
法。 【効果】 tert−ブチルヒドロペルオキシドから、高い
転換率と選択率で、tert−ブチルアルコールを合成でき
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、tert−ブチルヒドロペ
ルオキシド(TBHP)の接触分解に関する。より詳し
くは、本発明は、tert−ブチルヒドロペルオキシドの接
触分解により、tert−ブチルアルコール(TBA)を合
成する方法に関する。さらに詳細には、本発明は、チタ
ニアまたはジルコニアを、tert−ブチルヒドロペルオキ
シドのtert−ブチルアルコールへの実質的に選択的な分
解に触媒作用するために使用する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】イソブタンを酸素と、熱的にまたは接触
的に反応させ、生成する主な過酸化物がtert−ブチルヒ
ドロぺルオキシドであるような過酸化反応生成物を形成
させることは知られている。このtert−ブチルヒドロペ
ルオキシドを、熱的または接触的に分解して、tert−ブ
チルアルコールを形成させることも、また公知である。
【0003】Sanderson らは、tert−ブチルヒドロペル
オキシドの分解に対する様々な触媒の利用を、一連の米
国特許において開示しており、そのなかには、担体を用
いないニッケル、銅、クロミアおよび鉄よりなる触媒
(米国特許第4,704,482号明細書);鉄、銅、
クロミアおよびコバルトよりなる触媒(米国特許第4,
705,903号明細書);周期率表のVIA族またはVI
II族から選ばれた、塩基処理された水素化触媒よりなる
触媒(米国特許第4,742,179号明細書);本質
的にニッケル、銅、クロムおよびバリウムよりなる触媒
(米国特許第4,873,380号明細書);レニウム
化合物によって促進される金属フタロシアニンよりなる
触媒(米国特許第4,910,349号明細書);塩基
によって促進される金属フタロシアニンよりなる触媒
(米国特許第4,912,269号明細書);二座配位
子によって促進される可溶性ルテニウム化合物よりなる
触媒(米国特許第4,912,033号明細書);アル
キルチオールまたはアミンによって促進される鉄(III)
またはマンガン(III)のような金属ポルフィンよりなる
触媒、イミダゾールによって促進される金属フタロシア
ニン化合物よりなる触媒(米国特許第4,912,26
6号明細書)、(米国特許第4,922,034号明細
書);チオールによって促進される金属フタロシアニン
およびフリーラジカル抑制剤よりなる触媒(米国特許第
4,922,035号明細書);ホウ酸塩によって促進
される金属フタロシアニンよりなる触媒(米国特許第
4,922,036号明細書);または、酢酸塩、ホウ
酸塩、シュウ化物、塩化物、1,3−プロパンジオネー
ト、2−エチルヘキサノエート、ヨウ化物、硝酸塩、
2,4−ペンタンジオネート、過塩素酸塩もしくは硫酸
塩のような可溶性ルテニウム化合物および鉄化合物より
なる触媒(米国特許第5,025,113号明細書)が
包含される。
【0004】述べられているように、イソブタンが分子
状の酸素と反応すると、主要な反応生成物はtert−ブチ
ルアルコールとtert−ブチルヒドロペルオキシドであ
る。しかしながら、少量の他の汚染物もまた形成され
る。少量の水が形成され、それは通常、反応器からの流
出液の0.5〜1重量%の量である。生じる副生成物と
しての水の量は、使用される反応条件の苛酷さの関数で
あり、そして、その反応条件の苛酷さが増加すればする
ほど、増加する傾向がある。
【0005】示されたように、tert−ブチルヒドロペル
オキシドは、tert−ブチルアルコールを製造するための
原料物質として有用である。tert−ブチルアルコール
は、tert−ブチルヒドロペルオキシドの接触分解により
形成することができる。米国特許第3,472,876
号明細書は、酸素を含有するガスが、イソブタンおよび
酸化触媒を含有する反応容器に供給され、tert−ブチル
アルコール、tert−ブチルヒドロペルオキシド、アセト
ンおよびtert−ブチルエーテルよりなる反応混合物を生
じることを開示している。この特許において報告された
結果は、比較的低い転換率ならびにtert−ブチルアルコ
ールへの比較的低い反応選択性を示している。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】tert−ブチルヒドロペ
ルオキシドから、先行技術よりも高い転換率と増大した
選択率で、tert−ブチルアルコールに接触分解する方法
が求められている。本発明の目的は、このような方法を
提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】二酸化チタン(チタニ
ア)および二酸化ジルコニウム(ジルコニア)は、強健
で安定な化合物であり、触媒活性を有する金属用担体と
して有用である。驚くべきことに、チタニアおよびジル
コニアが、tert−ブチルヒドロペルオキシドのtert−ブ
チルアルコールへの分解に効果的、かつ実質的に選択的
に触媒作用することが、本発明によって見出された。
【0008】すなわち、本発明によれば、tert−ブチル
ヒドロペルオキシドの溶媒溶液である供給原料を、触媒
として有効な量のチタニアまたはジルコニアと、ヒドロ
ペルオキシド分解反応帯域で、液相で好ましくは撹拌し
ながら接触させることにより、前記のtert−ブチルヒド
ロペルオキシドが分解生成物、主としてtert−ブチルア
ルコールに転換される。該ヒドロペルオキシド分解触媒
は、チタニアまたはジルコニアから本質的になる。tert
−ブチルアルコールは、ヒドロペルオキシド分解反応の
生成物から回収される。
【0009】tert−ブチルアルコールは、形成される唯
一の分解生成物ではない。前記のような、少量の他の酸
素含有物質もまた形成される。分解反応混合物から回収
されるtert−ブチルアルコールは、酸素化された不純物
で汚染されているであろう。
【0010】本発明の方法で使用される出発物質は、te
rt−ブチルヒドロペルオキシド供給原料と、チタニアま
たはジルコニアである。
【0011】tert−ブチルヒドロペルオキシド供給原料 tert−ブチルヒドロペルオキシドである供給原料は、イ
ソブタンの酸化生成物を含み、ここで、該tert−ブチル
ヒドロペルオキシドは、イソブタンとtert−ブチルアル
コールの混合物中に溶解されたものでも、またはtert−
ブチルアルコールの添加により希釈されたイソブタンの
酸化生成物を含んでもよく、tert−ブチルアルコールと
イソブタンの混合物中のtert−ブチルアルコールの溶液
が、5〜30重量%のtert−ブチルヒドロペルオキシド
を含有したものであればよい。tert−ブチルアルコール
の収率における驚くべき、かつ、予期せぬ増加が、イソ
ブタンとtert−ブチルアルコールの混合物を含む供給原
料によって得られる。
【0012】別法として、イソブタンの反応生成物を蒸
留帯域に供給して、そこで未反応のイソブタンを蒸留画
分として再循環のために除去してもよく、それによっ
て、5〜30重量%のtert−ブチルヒドロペルオキシド
を含有する、tert−ブチルヒドロペルオキシドのtert−
ブチルアルコール溶液が得られる。
【0013】触媒系 本発明によって使用されるヒドロペルオキシド分解触媒
は、チタニア、ジルコニアまたはそれらの混合物から本
質的になる。ペレット状の触媒が好ましい。
【0014】 tert−ブチルヒドロペルオキシドの接触分解 本発明の方法は、反応槽の中でバッチ法で実施されて
も、反応物が管状反応器を連続的に通過することにより
実施されてもよい。
【0015】tert−ブチルヒドロペルオキシドの接触分
解は、20〜250℃、好ましくは20〜160℃、よ
り好ましくは60〜120℃、最も好ましくは80〜1
00℃の範囲内の温度において実施される。この反応
は、好ましくは生成物および反応物を液相に保持するた
めに十分な圧力で実施される。所望により0.1〜7.
0MPa (0〜1,000psig)のような、生成物および
反応物を液相に保持するために十分な圧力で実施される
ことが好ましい。
【0016】供給溶液の反応帯域への流速は、反応容器
内で適切な接触時間が得られるように調節すべきであ
る。バッチ法においては、保持時間は適切には0.5〜
10時間、そしてより好ましくは1〜3時間である。
【0017】本発明の最も好ましい実施態様によれば、
イソブタンは、135〜155℃の温度、2.1〜5.
6MPa (300〜800psig)の圧力、および2〜6時
間の保持時間を包含する酸化反応条件のもとで、酸化帯
域において酸素と反応し、未反応イソブタン、tert−ブ
チルヒドロペルオキシド、tert−ブチルアルコールおよ
び酸素含有副生成物を含む最初の酸化反応生成物が得ら
れる。この最初の酸化反応生成物は、次に、本発明のte
rt−ブチルヒドロペルオキシド供給原料として使用され
る。tert−ブチルヒドロペルオキシド供給原料中のtert
−ブチルヒドロペルオキシドの濃度が、最初の酸化反応
生成物の30重量%を越える場合には、この最初の酸化
反応生成物を、tert−ブチルヒドロペルオキシドの濃度
を所望のパーセンテージ、たとえば15〜25重量%の
tert−ブチルヒドロペルオキシドを含有するtert−ブチ
ルヒドロペルオキシド供給原料を得るまで低下させるの
に十分な量の、tert−ブチルアルコールで希釈してもよ
い。
【0018】別法では、最初の酸化反応生成物を、何ら
かの適切な手法で(たとえば蒸留帯域における蒸留によ
って)分別し、そこから再循環のためにイソブタンを除
去して、tert−ブチルヒドロペルオキシドおよびtert−
ブチルアルコールの、通常5〜30重量%のtert−ブチ
ルヒドロペルオキシドを含有する溶液を得ることもでき
る。
【0019】連続法においては、tert−ブチルヒドロペ
ルオキシドのtert−ブチルアルコール溶液は、ヒドロペ
ルオキシド接触分解帯域に供給され、そこでペレット状
のチタニアまたはジルコニアと接触し、高い収率と選択
率で、tert−ブチルアルコールに、実質的に選択的に転
換される。
【0020】本発明の方法を、tert−ブチルヒドロペル
オキシド供給原料をペレット状のヒドロペルオキシド分
解触媒の固定層を含有する反応器に連続的に供給し、連
続法で実施するときは、空間速度は、触媒1容量に対し
てtert−ブチルヒドロペルオキシド供給原料を毎時0.
5〜3容量の範囲が適切である。この空間速度は、好ま
しくは触媒1容量に対してtert−ブチルヒドロペルオキ
シド供給原料を毎時1〜2容量の範囲である。
【0021】tert−ブチルヒドロペルオキシド分解工程
から得られた反応生成物は、次に、蒸留のような何らか
の適切な方法で分別され、tert−ブチルアルコールが回
収される。
【0022】
【発明の効果】本発明によって、チタニアまたはジルコ
ニアを用いて、tert−ブチルヒドロペルオキシドから、
高い転換率と選択率で、tert−ブチルアルコールを合成
することが可能である。
【0023】
【実施例】本発明は、以下の限定的でない実施例によっ
て、より詳細に説明されるであろう。
【0024】反応器は、電気的に加熱されるステンレス
鋼製の管(12.3mm×360mm)であった。液体供給
物は、反応器の底部に、ポンプによって供給された。圧
力調整にはSkinner Uni Flow(登録商標)バルブおよび
Foxboro(登録商標)制御器を使用した。液体の供給は、
Ruska(登録商標)二重駆動ポンプを使用して行った。
【0025】20%のTBHPを、商業的に得られたT
BAで希釈することにより、55%のイソブタン過酸化
反応器の流出液から調製した。
【0026】反応流出液の分析は、ガスクロマトグラフ
ィーによって行った。詳細は以下の表に示す。
【0027】実施例1 この実施例では、触媒は、ペレット状のチタニアから本
質的になるものであった。用いた触媒組成、反応条件お
よびその結果を表1〜3に示す。
【0028】
【表1】
【0029】
【表2】
【0030】
【表3】
【0031】実施例2 実施例2では、用いた触媒は、ペレット状のジルコニア
であった。用いた触媒組成、反応条件およびその結果を
表4〜6に示す。
【0032】
【表4】
【0033】
【表5】
【0034】
【表6】
【0035】実施例3 均一なジルコニウムまたはチタン触媒上で分解されたT
BHPの19.1%TBA溶液は、TBAの良好な収率
を与えた。たとえば、内容積50mlの上昇流反応器を使
用して、100℃および空間速度0.5において、商業
的に入手された酸化チタン触媒は、72.0%のTBH
P転換率および79.3%のTBA選択率を与えた。ア
セトンへの選択率は16.4%、メタノールへの選択率
は3.3%、およびDTBPへの選択率は4.3%であ
った。同一の条件のもとで、商業的に入手された酸化ジ
ルコニウム触媒は、77.5%のTBHP転換率および
79.2%のTBA選択率を与えた。アセトンへの選択
率は15.8%、メタノールへの選択率は3.8%、ま
たDTBPへの選択率は5.0%であった。カルボン酸
を含む少量の生成物も形成された。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジョン・フレデリック・ナイフトン アメリカ合衆国、テキサス 78726、オー スチン、キャッツキル・トレイル 10900 (72)発明者 エドワード・トーマス・マーキス アメリカ合衆国、テキサス 78758、オー スチン、コリンフィールド・ドライブ 9004

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 tert−ブチルヒドロペルオキシドの溶媒
    溶液である供給原料をヒドロペルオキシド分解触媒と接
    触させて、tert−ブチルヒドロペルオキシドを分解する
    tert−ブチルアルコールの製造方法であって、前記のヒ
    ドロペルオキシド分解触媒が、チタニアもしくはジルコ
    ニアまたはそれらの混合物であることを特徴とする製造
    方法。
  2. 【請求項2】 前記の溶媒がtert−ブチルアルコール、
    またはそれとイソブタンとの混合物である請求項1に記
    載の製造方法。
  3. 【請求項3】 tert−ブチルヒドロペルオキシドを5〜
    30重量%含有するtert−ブチルヒドロペルオキシド供
    給原料溶液を、触媒として有効な量のヒドロペルオキシ
    ド分解触媒に、ヒドロペルオキシド分解反応帯域で、液
    相で20〜250℃の範囲内の温度および0.1〜7MP
    a (0〜1,000psig)の圧力のヒドロペルオキシド
    分解条件のもとで接触させ、前記のtert−ブチルヒドロ
    ペルオキシドを、主としてtert−ブチルアルコールであ
    る分解生成物に転換する請求項1または2に記載の製造
    方法。
JP6278708A 1993-11-12 1994-11-14 チタニアまたはジルコニアを用いるtert−ブチルヒドロペルオキシドからtert−ブチルアルコールの製造方法 Pending JPH07196552A (ja)

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US08/150918 1993-11-12
US08/150,918 US5414163A (en) 1993-11-12 1993-11-12 Use of titania or zirconia in the preparation of tertiary butyl alcohol from tertiary butyl hydroperoxide

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ID22219A (id) 1997-02-11 1999-09-16 Du Pont Proses dekomposisi hidroperoksida

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Publication number Publication date
DE69404951D1 (de) 1997-09-18
US5414163A (en) 1995-05-09
EP0653403A1 (en) 1995-05-17
CA2133895A1 (en) 1995-05-13
DE69404951T2 (de) 1998-01-22
EP0653403B1 (en) 1997-08-13

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