JPH0735346B2 - ヒドロホルミル化反応用触媒 - Google Patents

ヒドロホルミル化反応用触媒

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JPH0735346B2
JPH0735346B2 JP2231283A JP23128390A JPH0735346B2 JP H0735346 B2 JPH0735346 B2 JP H0735346B2 JP 2231283 A JP2231283 A JP 2231283A JP 23128390 A JP23128390 A JP 23128390A JP H0735346 B2 JPH0735346 B2 JP H0735346B2
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和彦 竹内
武彦 松崎
隆昌 花岡
義弘 杉
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の技術分野] 本発明は、ジコバルトオクタカルボニルを無機酸化物上
に担持して調整した不均一コバルト触媒に更にアルカリ
土類元素を添加した触媒を用いることを特徴とする
(1)式で表わされるオレフィンのヒドロホルミル化反
応によるアルデヒド、カルボン酸あるいはアルコール類
を合成する方法に関するものである。
[従来技術及びその問題点] 種々のオレフィン類に一酸化炭素と水素を作用させるヒ
ドロホルミル化反応は、アルデヒドあるいはアルコール
類を合成する方法として、現在の化学工業界で極めて重
要な反応の1つとなっている。しかしながら、この反応
はすべてロジウム錯体あるいはコバルト錯体を触媒とす
る液相均一反応によって行なわれており、触媒と反応生
成物あるいは溶媒との分離が困難であり、また各種の溶
媒を用いることによる生産コストの上昇、触媒の回収、
再生、寿命などの点において大きな問題を抱えている。
これらの問題点を解決する1つの有効な方法として、不
均一触媒を用いる反応系について種々検討がなされてき
た。例えばこれまでにロジウムを主金属とし、これを種
々の無機酸化物上に担持した触媒を用いてのエチレンや
プロピレン等のヒドロホルミル化反応についての報告が
幾つかなされている。例えば、ゼオライト担持ロジウム
触媒によるエチレン、プロピレンのヒドロホルミル化
(J.Catal,75,188(1982))や酸化ジルコニウム担持セ
レン修飾ロジウム触媒によるエチレンのヒドロホルミル
化反応(J.Chem.Soc.,Chem.Commun.,1327(1988).)
が報告されている。また金属クラスターを前駆体とする
シリカ担持ロジウム触媒によるエチレンのヒドロホルミ
ル化反応(Chem.Lett.,1917(1988).)も報告されて
いる。
しかしながらロジウムは希少資源であり、またその価格
も極めて高いことから、これまで幾度か他の豊富で安価
な金属を主成分とする触媒の開発が試みられてきた。例
えば、各種酸化物に担持したニッケル触媒によるエチレ
ンヒドロホルミル化反応の試み(Proceedings of 9th I
nternational Congress on Catalysis 513,(1988))
が報告されている。しかしながら、これまでの所、ロジ
ウム以外の金属を主成分とする触媒ではオレフィンの水
素化能がヒドロホルミル化能よりも著しく高く、実際上
これらの触媒ではヒドロホルミル化反応生成物を得るこ
とはできなかった。
[発明の課題] 本発明は、安価でしかもオレフィンのヒドロホルミル化
能にすぐれた不均一触媒及びそれを用いたオレフィンの
ヒドロホルミル化反応方法を提供することをその課題と
する。
[課題を解決するための手段] 本発明者らは、これまでに一酸化炭素を用いた反応につ
いて長年の経験、成果の蓄積を生かし、このヒドロホル
ミル化反応用不均一触媒の開発に鋭意努力してきた。そ
の結果、これまでにジコバルトオクタカルボニル(CO
2(CO)8)を無機酸化物上に担持した触媒が、ロジウムを
主成分としない触媒系として初めて高いヒドロホルミル
化反応活性及び選択性を有することを見出した。今回更
にこの触媒性能の向上に鋭意努力した結果、前記触媒に
更にアルカリ土類元素を添加することによりヒドロホル
ミル化反応選択率が著しく向上することを見出し、本発
明を完成するに至ったものである。
すなわち、本発明において用いられる触媒はジコバルト
オクタカルボニルを無機酸化物に担持し、更にアルカリ
土類元素を添加した触媒である。無機酸化物としては通
常の担持触媒の担体として用いられるシリカ、アルミナ
の他に、不定形シリカ−アルミナ、ゼオライト、シリカ
ライト、ジルコニア、チタニア、マグネシア、カルシ
ア、酸化ストロンチウム、酸化バリウム、酸化ニオブ、
酸化ネオジウム等が用いられる。アルカリ土類元素とし
ては、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バ
リウム等があげられ、通常、これらの元素は酢酸塩、ギ
酸塩、プロピオン酸塩、安息香酸塩、塩化物、臭化物、
ヨウ化物、炭酸塩、硝酸塩、水酸化物、硫酸塩、メトキ
シド、エトキシド、プロポキシド等を原料として、これ
らの化合物を水あるいは、各種有機溶媒等に溶解し、前
記担体用無機酸化物と混合し、溶媒を蒸発させて担体上
に担持される。アルカリ土類元素の担持量は、担体重量
に対して0.1〜50重量%、好ましくは、1〜30重量%で
あり、反応基質及びアルカリ土類元素の種類等によって
最適な担持量が選ばれる。
ジコバルトオクタカルボニルの担持方法としては、通常
の含浸法、すなわちヘキサン、ペンタン、ベンゼン等の
通常の有機溶媒に所定量のジコバルトオクタカルボニル
を溶解し、これを担体となる各種無機化合物に含浸後、
減圧、加熱することにより溶媒を除去する方法、あるい
は溶媒を用いずにジコバルトオクタカルボニルと無機酸
化物を混合し、減圧下でジコバルトオクタカルボニルを
昇華させ、直接に無機酸化物上に担持させるドライミキ
シング法等を用いることができる。コバルトの担持量
は、担体に対して0.1〜30重量%、好ましくは1〜10重
量%である。
アルカリ土類元素とジコバルトオクタカルボニルは同時
に無機酸化物上に担持してもよいし、また、別々に逐次
担持を行なうことも可能である。
反応原料のオレフィンとしては、炭素数2〜20のオレフ
ィン類、すなわちエチレン、プロピレン、ブテン、ブタ
ジエン、ペンテン、ヘキセン等の脂肪族オレフィン類、
シクロブテン、シクロペンテン、シクロヘキセン、シク
ロペンタジエン、シクロオクタジエン等の脂環式オレフ
ィン類、スチレン、インデン、スチルベン、メチルスチ
レン等の芳香族オレフィン類等があげられるが、これら
に限るものではない。
反応方法としては、固定床あるいは流動床式の気相流通
反応装置を用い、オレフィン、一酸化炭素、水素の混合
ガスを触媒に接触させるか、または、バッチ式あるいは
液相流通反応装置を用いる方法があり、反応基質及び生
成物によって最適な方法が用いられる。なお、液相反応
装置を用いる場合には、適当な溶媒を用いることにより
反応を制御することもできる。
反応温度は、100〜250℃、好ましくは130〜210℃の範囲
が適当であり、反応方法、反応基質等により適宜選択さ
れる。反応圧力は、5〜100kg/cm2、好ましくは8〜50k
g/cm2であり、反応基質、反応様式によって触媒活性、
選択率等を勘案して選択される。
以上に述べた反応条件等は、必ずしもこれに限られるも
のではなく、反応基質、反応様式の他に、経済性、技術
的容易さ等を考慮の上、適宜選択されるものである。
[実施例] 次に本発明を実施例により、更に詳細に説明する。
実施例1 粒状シリカゲル(富士ダビソン社製、No.57)1gをフラ
スコ中、200℃で2時間真空加熱した。冷却後、これに
酢酸マグネシウム(半井化学製、Mg(OCOCH3)2・4H2O)2
72.9mgを含む水溶液1.2mlを減圧下で加え、約一昼夜静
置した。その後、減圧下、100℃で3時間乾燥した。次
いで、これを水素気流中、300℃で3時間加熱処理をし
た。更にこれにジコバルトオクタカルボニル(アルドリ
ッチ社製、CO2(CO)8)を145.1mgを脱水脱気処理したn
−ヘキサン3mlに溶解した溶液を窒素気流下で加え、3
時間静置した。その後、減圧下、n−ヘキサンを蒸発除
去し、ジコバルトオクタカルボニルをシリカ上に担持し
た。次いで、この触媒を窒素雰囲気中でSUS-316ステン
レス製固定床流通型反応管に移し、450℃で3時間水素
処理を行なった。その後、アルゴン(内部標準ガス、10
%):一酸化炭素(30%):水素(30%):エチレン
(30%)の混合ガスをゲージ圧力10気圧、流量30ml/min
で導入し、反応温度190℃で触媒と接触させた。反応管
出口からの混合ガスを直接ガスクロマトグラフに導入
し、エチレンの転化率及び生成物選択率を求めた。その
結果を第1表に示す。
実施例2 実施例1と同様に、粒状シリカゲル1gに酢酸カルシウム
(半井化学製、Ca(OCOCH3)2・2H2O)247.2mgを含む水溶
液1.2mlを減圧下で加え、静置、乾燥、水素処理をし
た。更にこれに実施例1と同様にジコバルトオクタカル
ボニルを145.1mgを脱水脱気処理したn−ヘキサン3mlに
溶解した溶液を窒素気流下で加え、静置、減圧下乾燥
し、次いで、水素処理を行なった。この触媒を用いて実
施例1と同様の条件下でエチレンのヒドロホルミル化反
応を行なった。その結果を第1表に示す。
実施例3 実施例1と同様に、粒状シリカゲル1gに酢酸ストロンチ
ウム(和光純薬製、Sr(OCOCH3)2・1/2H2O)273.2mgを含
む水溶液1.2mlを減圧下で加え、静置、乾燥、水素処理
をした。更にこれに実施例1と同様にジコバルトオクタ
カルボニルを145.1mgをn−ヘキサン3mlに溶解した溶液
を窒素気流下で加え、静置、減圧下乾燥し、次いで、水
素処理を行なった。この触媒を用いて実施例1と同様の
条件下でエチレンのヒドロホルミル化反応を行なった。
その結果を第1表に示す。
実施例4 実施例1と同様に、粒状シリカゲル1gに酢酸バリウム
(和光純薬製、Ba(OCOCH3)2)325.1mgを含む水溶液1.2m
lを減圧下で加え、静置、乾燥、水素処理をした。更に
これに実施例1と同様にジコバルトオクタカルボニルを
145.1mgをn−ヘキサン3mlに溶解した溶液を窒素気流下
で加え、静置、減圧下乾燥し、次いで、水素処理を行な
った。この触媒を用いて実施例1と同様の条件下でエチ
レンのヒドロホルミル化反応を行なった。その結果を第
1表に示す。
実施例5 実施例1と同様に、粒状シリカゲル1gに酢酸バリウム
(半井化学製、Ba(OCOCH3)2)145.9mgを含む水溶液1.2m
lを減圧下で加え、静置、乾燥、水素処理をした。更に
これに実施例1と同様にジコバルトオクタカルボニルを
145.1mgをn−ヘキサン3mlに溶解した溶液を窒素気流下
で加え、静置、減圧下乾燥し、次いで、水素処理を行な
った。この触媒を用いて実施例1と同様の条件下でエチ
レンのヒドロホルミル化反応を行なった。(反応温度は
170℃。)その結果を第1表に示す。
比較例 実施例1と同様に、粒状シリカゲル1gをフラスコ中、20
0℃で2時間真空加熱した。冷却後、これにジコバルト
オクタカルボニルを145.1mgを脱水脱気処理したn−ヘ
キサン3mlに溶解した溶液を窒素気流下で加え、3時間
静置した。その後、減圧下、n−ヘキサンを蒸発除去、
乾燥し、コバルトをシリカ上に担持した。次いで、この
触媒を乾燥、450℃で3時間水素処理を行なった。その
後、この触媒を用いて実施例1と同様の条件下でエチレ
ンのヒドロホルミル化反応を行なった。その結果を第1
表に示す。
───────────────────────────────────────────────────── 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 45/50 47/02 47/21 51/14 53/122 // C07B 61/00 300

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】オレフィンに一酸化炭素と水素を反応させ
    てヒドロホルミル化反応によりアルデヒド、カルボン酸
    あるいはアルコール類を製造する方法において、触媒と
    してジコバルトオクタカルボニル(CO2(CO)8)を無機酸
    化物に担持して調整した不均一コバルト触媒に更にアル
    カリ土類元素を添加した触媒を用いることを特徴とする
    アルデヒド、カルボン酸あるいはアルコール類の製造方
    法。
  2. 【請求項2】請求項1の製造方法において、原料オレフ
    ィンとしてエチレンを用いプロピオンアルデヒド、プロ
    ピオン酸あるいはプロパノールを製造する方法。
  3. 【請求項3】触媒の担体用無機酸化物としてシリカゲル
    を用いる請求項1の製造方法。
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