JPH07313879A - 炭酸ジエステル合成用触媒及びこれを用いた炭酸ジエステルの製造方法 - Google Patents

炭酸ジエステル合成用触媒及びこれを用いた炭酸ジエステルの製造方法

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JPH07313879A
JPH07313879A JP6113098A JP11309894A JPH07313879A JP H07313879 A JPH07313879 A JP H07313879A JP 6113098 A JP6113098 A JP 6113098A JP 11309894 A JP11309894 A JP 11309894A JP H07313879 A JPH07313879 A JP H07313879A
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JP
Japan
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catalyst
carbonic diester
copper
carbonic acid
carrier
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Application number
JP6113098A
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English (en)
Inventor
Hiroto Tanigawa
博人 谷川
Yoko Oda
陽子 尾田
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Daicel Corp
Original Assignee
Daicel Chemical Industries Ltd
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Publication date
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    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
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    • Y02P20/52Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts

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  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 装置の腐食を低減し、銅の求核性が高めら
れる炭酸ジエステル合成用触媒、ならびにその触媒を用
いて、炭酸ジエステルを高い収率及び選択率で長期間安
定して製造する方法を提供することにある。 【構成】 第一成分として酸化銅、第二成分として周
期律表第13〜16族に属する元素の酸化物を担体に担
持した触媒を用いて、アルコールと一酸化炭素と酸素と
を反応させて炭酸ジエステルを製造する。 【効果】 腐食性がなく、高活性な触媒を使用するた
め、高級材質の装置を用いることなしに、また高い収率
で炭酸ジエステルを製造することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、炭酸ジエステル合成用
触媒、及びアルコールと一酸化炭素と酸素とを、触媒の
存在下で反応させる炭酸ジエステルの製造方法に関する
ものである。
【0002】
【従来技術および発明が解決しようとする課題】炭酸ジ
エステルは、ガソリンの添加剤として、また、各種のカ
ーボネート類、カーバメート類、ウレタン類、医薬・農
薬などの精密化学品の原料として有用であり、とくに、
有毒なホスゲンの代替原料として使用できることから、
有効な製造方法の探求がなされている。
【0003】炭酸ジエステルの製造法としては、アルコ
ール類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
使用することや、アルコール類とホスゲンとの反応によ
り腐食性の強い塩酸が副生することなどの欠点がある。
【0004】また、炭酸ジエステルは、アルコール類を
パラジウム/銅触媒などの触媒存在下で一酸化炭素、酸
素と反応させて得られ、このようなジアルキルカーボネ
ートの製造法としては、銅化合物と白金族化合物および
アルカリ金属塩等との共存下でアルコール類と一酸化炭
素および酸素とを反応させる方法が提案されている(特
公昭61−8816号公報等)。
【0005】あるいは、炭酸ジエステルは、銅触媒など
の酸化的カルボニル化触媒の存在下でアルコールと一酸
化炭素および酸素とを反応させても得られ、このような
炭酸ジエステルの製造法としては、ハロゲン化第一銅お
よびアルカリ金属のハロゲン化物またはアルカリ土類金
属のハロゲン化物からなる触媒の存在下に、アルコール
と一酸化炭素と酸素とを反応させる方法が提案されてい
る(特公昭56−8020号公報等)。
【0006】しかし、上記2法はいずれも高腐食性の液
相部を有するため、ガラスライニング、ホーローライニ
ング等の耐食保護膜を施した耐圧容器を使用する必要が
ある。加圧用の耐食ライニングを施した容器の大きさに
は作成上の限界があるため、炭酸ジエステルを多量に生
産することが困難である。
【0007】一方、このような液相反応に付随する腐食
問題を回避するため、反応を固体触媒を用いて気相で行
う方法が提案されている。例えば、特開昭63−503
460号公報には、塩化第二銅を含浸法により担体に担
持した触媒を用い、気相で反応させる方法が開示されて
いる。
【0008】しかし、この方法では、反応中に塩素が触
媒から離脱するため、触媒が劣化しやすいという問題が
生じる。すなわち、アルコールと一酸化炭素と酸素から
炭酸ジエステルが生成する反応はレドックス反応である
ため、銅の原子価が1価、2価間を移動する。そして、
触媒として塩化第二銅を使用するとカチオンとアニオン
のバランスから塩素が系外に排出されやすくなる。ま
た、副生する水と塩化銅が反応してアタカマイト〔Cu
(OH)Cl〕が生成し、過剰の塩素が系外へ出る
とともに触媒が劣化するという欠点を有する。
【0009】一般に、カルボニル化反応に対する銅触媒
の活性は、アミンなどの電子供与性配位子を用いて銅の
求核性を高めることにより、向上することが知られてい
る(J.Chem.Soc.DALTON TRAN
S.,911(1986))。
【0010】従って、本発明の目的は、装置の腐食を低
減し、銅の求核性が高められる炭酸ジエステル合成用触
媒、ならびにその触媒を用いて、炭酸ジエステルを高い
収率及び選択率で長期間安定して製造する方法を提供す
ることにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明者らは前記目的を
達成するため鋭意検討した結果、第一成分として酸化
銅、第二成分として周期律表第13〜16族に属する元
素の酸化物を担体に担持することにより、銅の還元度
(1価の銅が銅全体に占める割合)が高められ、その求
核性が高められる結果、その触媒を用いて、アルコール
と一酸化炭素と酸素とを反応させると、装置の腐食や触
媒の劣化が起こりにくく、高い収率及び選択率で長期間
安定に炭酸ジエステルを製造できることを見出だし、本
発明に至った。
【0012】すなわち、本発明は、第一成分として酸化
銅、第二成分として周期律表第13〜16族に属する元
素の酸化物を担体に担持した炭酸ジエステル合成用触媒
を提供する。
【0013】本発明は、また、アルコールと一酸化炭素
と酸素とを、前記炭酸ジエステル合成用触媒の存在下で
反応させる炭酸ジエステルの製造方法を提供する。前記
反応は、液相、気相、どちらで行ってもよい。
【0014】前記触媒は、種々の慣用の方法により調製
することができるが、調製の容易さから、酸化物の前駆
体となり得る化合物を担体に担持した後、焼成などの熱
処理で担体上に酸化物を生成させる方法が好ましい。
【0015】例えば、第一成分の前駆体として炭酸銅、
水酸化銅、酢酸銅、硝酸銅などの銅化合物あるいは金属
銅、及び第二成分の前駆体として周期律表第13〜16
族に属する元素の炭酸塩、水酸化物、酢酸塩、硝酸塩、
酸素酸などの化合物あるいは単体金属を、水やアンモニ
ア水、希硝酸などの適当な溶媒に溶解させ単体に吸着担
持したものを焼成処理することにより、担体上に第一成
分と第二成分とを担持させることができる。ここで担持
された触媒成分は2種以上の元素と酸素が化学的に結合
したいわゆる「複合酸化物」であっても、2種以上の組
成の異なる酸化物が担体上に共存するものであってもよ
い。担持は一段あるいは多段に行ってもよいし、複数の
触媒成分を同時にあるいは順次担持してもよい。
【0016】第一成分としては酸化第一銅、酸化第二
銅、あるいはこれらの混合物のいずれを用いてもよい。
【0017】第二成分としては、ホウ素、アルミニウ
ム、ガリウム、インジウム、タリウムなどの周期律表第
13族に属する元素、鉛、ゲルマニウムなどの周期律表
第14族に属する元素、砒素などの周期律表第15族に
属する元素あるいはセレンなどの周期律表第16族に属
する元素(IUPAC;長周期律型)の酸化物のうち、
一種または二種以上のものを用いることができる。中で
も、ホウ酸、アルミニウム、ガリウム、インジウム、タ
リウム、鉛、ゲルマニウム等の酸化物が好ましい。
【0018】また、第三成分として、第一成分、第二成
分以外の化合物を含んでいても差し支えない。
【0019】上記触媒成分が担持される担体としては、
活性炭、アルミナ、シリカゲル、マグネシア、チタニ
ア、バナジア、ジルコニア等の適当な担体が用いられ
る。前記担体の比表面積は特に制限はないが、通常10
/g以上、好ましくは100〜3000m/g程
度である。
【0020】前記担体としては、特に活性炭などが好ま
しい。活性炭の比表面積は、例えば、500m/g以
上、好ましくは700〜3000m/g、さらに好ま
しくは900〜3000m/g程度である。また、活
性炭の平均細孔径は、特に制限されないが、好ましくは
10〜100オングストローム、さらに好ましくは10
〜50オングストローム程度である。
【0021】担体に担持する第一成分の担持量は、担体
に対して、通常0.5〜50重量%、好ましくは1〜3
0重量%程度である。
【0022】第二成分の第一成分に対するモル比は特に
制限はないが、通常0.01〜10、好ましくは0.0
5〜2程度、さらに好ましくは0.1〜1程度である。
【0023】担体に担持する全触媒成分の担持量は、担
体の飽和吸着量程度が好ましい。
【0024】本発明の炭酸ジエステルの製造方法では上
記触媒の存在下で、アルコールと一酸化炭素と酸素とを
反応させる。
【0025】前記アルコールには分子中に1個以上のヒ
ドロキシル基を有する化合物、例えば、メタノール、エ
タノール、1−プロパノール、2−プロパノール、1ー
ブ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;シクロヘキサノール等
の脂環式アルコール;ベンジルアルコール、フェノール
等の芳香族アルコール;エチレングリコール、ポリエチ
レングリコール等の多価アルコール等が含まれる。な
お、芳香族アルコールとはフェノール性ヒドロキシル基
を有するフェノール類も含む意味に用いる。
【0026】好ましいアルコールは1価の飽和または不
飽和アルコール、例えば、炭素数1〜6程度のアルコー
ルである。特に好ましいアルコールにはメタノール、エ
タノール等が含まれ、中でもメタノールが繁用される。
【0027】反応成分である、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、ヘリ
ウム、二酸化炭素など本反応に対して不活性なガスで希
釈されたものを用いても良い。その場合、酸素源として
空気を使用できる。また反応で副生した二酸化炭素を反
応系にリサイクルできる。
【0028】反応条件としては、反応温度は、通常50
〜200℃程度、好ましくは10〜160℃程度、反応
圧力は常圧〜50気圧程度、好ましくは常圧〜10気圧
程度、また原料ガスの空間速度は、例えば1〜1000
00h−1程度である。また、一酸化炭素の使用量は、
原料として用いるアルコール1モルに対して、通常0.
1〜1000モル、好ましくは0.2〜100モル程
度、酸素の使用量は、アルコール1モルに対して、通常
0.001〜2モル、好ましくは0.01〜1.5モル
程度である。
【0029】本発明の方法は、回分式、半回分式、連続
式のいずれの方法によっても行うことができる。反応生
成物を常法に従って処理することにより、原料アルコー
ルに対応する炭酸ジエステルを得ることができる。
【0030】担体に担持されている銅の還元度は、X線
回折パターンによる酸化第一銅のピーク強度と酸化第二
銅のピーク強度の比を求めることによって表される。す
なわち、酸化第一銅の酸化第二銅に対するピーク強度の
比が小さい方が還元度が高く、求核性が高められている
ことが分かる。
【0031】
【発明の効果】本発明は、腐食性がなく、高活性な触媒
を使用するため、高級材質の装置を用いることなしに、
また高い収率で炭酸ジエステルを製造することができ
る。
【0032】
【実施例】以下に、実施例に基づいて本発明をより詳細
に説明するが、本発明はこれらの実施例により限定され
るものではない。
【0033】なお、X線回折の測定は、管球;Cu,管
電圧;40KV,管電流;250mAの条件下で行っ
た。
【0034】
【実施例1】150℃、10Torrで1時間脱気処理
を施した、関西熱化学(株)製活性炭「マックスソー
ブ」20gに硝酸銅三水和物3.0g、ホウ酸0.19
g、水60gから成る水溶液(以下、溶液Aという)を
加え、30℃で1時間撹拌しながら含浸担持した。含浸
担持後の活性炭から液相部分を濾別した後、窒素雰囲気
下、350℃で3時間、焼成処理を行ったものを触媒と
した。内容積40ccの籠型反応器に前記触媒5.0g
を入れ、内容積350ccのオートクレーブに取り付け
た後、オートクレーブにメタノール1.5cc、窒素1
4Kgf/cm、一酸化炭素6Kgf/cm、酸素
1Kgf/cmを加えた。140℃で30分反応させ
た後、気相部及び液相部をガスクロマトグラフにより分
析した。その結果、仕込みのメタノールのうち6.3重
量%が炭酸ジメチルに転化していた。X線回折パターン
による、酸化第一銅の酸化第二銅に対するピーク強度の
比は0.7であった。
【0035】
【実施例2】溶液Aの成分のうち、ホウ酸0.19gの
代わりに硝酸アルミニウム九水和物1.2gを用いた以
外は実施例1と同様に行った。その結果、仕込みのメタ
ノールのうち6.7重量%が炭酸ジメチルに転化してい
た。
【0036】
【実施例3】溶液Aの成分のうち、ホウ酸0.19gの
代わりに硝酸ガリウム0.81gを用いた以外は実施例
1と同様に行った。その結果、仕込みのメタノールのう
ち6.7重量%が炭酸ジメチルに転化していた。X線回
折パターンによる、酸化第一銅の酸化第二銅に対するピ
ーク強度の比は0.6であった。
【0037】
【実施例4】溶液Aの成分のうち、ホウ酸0.19gの
代わりに硝酸インジウム三水和物1.1gを用いた以外
は実施例1と同様に行った。その結果、仕込みのメタノ
ールのうち7.4重量%が炭酸ジメチルに転化してい
た。X線回折パターンによる、酸化第一銅の酸化第二銅
に対するピーク強度の比は0.9であった。
【0038】
【実施例5】溶液Aの成分のうち、ホウ酸0.19gの
代わりに硝酸タリウム0.84gを用いた以外は実施例
1と同様に行った。その結果、仕込みのメタノールのう
ち6.2重量%が炭酸ジメチルに転化していた。X線回
折パターンによる、酸化第一銅の酸化第二銅に対するピ
ーク強度の比は1.4であった。
【0039】
【実施例6】溶液Aの成分のうち、ホウ酸0.19gの
代わりに硝酸鉛1.0gを用いた以外は実施例1と同様
に行った。その結果、仕込みのメタノールのうち8.2
重量%が炭酸ジメチルに転化していた。X線回折パター
ンによる、酸化第一銅の酸化第二銅に対するピーク強度
の比は0.4であった。
【0040】
【実施例7】150℃、10Torrで1時間脱気処理
を施した、関西熱化学(株)製活性炭「マックスソー
ブ」20gに、硝酸銅三水和物3.0g、酸化ゲルマニ
ウム0.33g、1規定硝酸60gから成る水溶液を加
え、30℃で1時間撹拌しながら含浸担持した。含浸担
持後の活性炭から液相部分を炉別した後、窒素雰囲気
下、350℃で3時間焼成処理を行ったものを触媒とし
た。前記触媒を使用した以外は、実施例1と同様に行っ
た。その結果、仕込みのメタノールのうち4.0重量%
が炭酸ジメチルに転化していた。
【0041】
【比較例1】150℃、10Torrで1時間脱気処理
を施した、関西熱化学(株)製活性炭「マックスソー
ブ」20gに、硝酸銅三水和物3.0g、水60gから
成る水溶液を加え、30℃で1時間撹拌しながら含浸担
持した。含浸担持後の活性炭から液相部分を炉別した
後、窒素雰囲気下、350℃で3時間焼成処理を行った
ものを触媒とした。前記触媒を使用した以外は、実施例
1と同様に行った。その結果、仕込みのメタノールのう
ち2.9重量%が炭酸ジメチルに転化していた。X線回
折パターンによる、酸化第一銅の酸化第二銅に対するピ
ーク強度の比は4.3であった。
───────────────────────────────────────────────────── 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 68/00 B 9546−4H 69/96 Z 9546−4H // C07B 61/00 300

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第一成分として酸化銅、第二成分として
    周期律表第13〜16族に属する元素の酸化物を担体に
    担持した炭酸ジエステル合成用触媒。
  2. 【請求項2】 担体が活性炭である請求項1記載の炭酸
    ジエステル合成用触媒。
  3. 【請求項3】 アルコールと一酸化炭素と酸素とを、請
    求項1又は2記載の炭酸ジエステル合成用触媒の存在下
    で反応させる炭酸ジエステルの製造方法。
JP6113098A 1994-05-26 1994-05-26 炭酸ジエステル合成用触媒及びこれを用いた炭酸ジエステルの製造方法 Pending JPH07313879A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102072785B1 (ko) * 2018-08-03 2020-02-03 한국생산기술연구원 셀레나이트 촉매를 이용한 디알킬카르보네이트를 제조하는 방법 및 이로부터 제조된 디알킬카르보네이트를 포함하는 조성물
WO2022025138A1 (ja) * 2020-07-29 2022-02-03 積水化学工業株式会社 有機カーボネート合成用触媒及びその製造方法、有機カーボネート合成用電極、有機カーボネート合成用セル、有機カーボネートの製造方法、及び合成システム

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