JPH0751567A - グリオキサールを触媒的に酸化してグリオキシル酸にするための触媒、その製法及びグリオキシル酸の製法 - Google Patents

グリオキサールを触媒的に酸化してグリオキシル酸にするための触媒、その製法及びグリオキシル酸の製法

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JPH0751567A
JPH0751567A JP6165403A JP16540394A JPH0751567A JP H0751567 A JPH0751567 A JP H0751567A JP 6165403 A JP6165403 A JP 6165403A JP 16540394 A JP16540394 A JP 16540394A JP H0751567 A JPH0751567 A JP H0751567A
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Klaus Deller
デラー クラウス
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Christine Hatte
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 グリオキサールを触媒的に酸化してグリオキ
シル酸にするための触媒。 【構成】 担体としての炭化水素上の白金を有し、モリ
ブデン又はセリウムを用いて変性されている触媒。 【効果】 モリブデン又はセリウムでの変性により触媒
の活性度及び選択率が改善される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、グリオキサールを触媒
的に酸化して良好な活性度、選択度及び収率でグリオキ
シル酸にするための、担体としての炭素上の白金を含有
する触媒に関する。
【0002】
【従来の技術】グリオキシル酸は、大工業的にグリオキ
サールを強酸、例えば硝酸を用いて酸化することにより
得られる。電気化学的方法は、文献中にも記載されてい
る。
【0003】ヨーロッパ特許公開(EP)第04389
48A1号明細書は、グリオキサールを不均一系担体触
媒を用いて、直接触媒的に酸化してグリオキシル酸にす
ることを記載している。その実施例1では、まず、担体
活性炭を、HCl洗浄後に、500℃で、空気流中で部
分的に燃焼させ、これにより、その担体比表面積を高
め、かつ次いで、このように処理された担体をヘキサク
ロロ白金酸の水溶液で含浸させ、ホルムアルデヒドで処
理し、水酸化カリウムと反応させ、引続き洗浄し、かつ
乾燥させることにより、最適化された触媒を製造してい
る。このようにして得られた触媒は、1.5〜2nmの
範囲の白金粒子の均等な分布を有する。
【0004】ヨーロッパ特許(EP)第0438948
号明細書の記載により製造された、白金4.2%を含有
する触媒を、グリオキサールの触媒的酸化の際に使用す
ると、73%の収率と79.3%の選択率で、グリオキ
シル酸を生じる。その際、使用グリオキサールに対する
使用触媒の割合は、約43重量%で示されている。実施
例1に記載の110分間の反応時間に対して、グリオキ
シル酸1.24ミリモル/白金ミリモル/分の触媒活性
度を算出することができる。
【0005】担体活性炭の部分的燃焼と、触媒製造のた
めの更なる工程は、ヨーロッパ特許(EP)第0438
948号明細書の白金含有触媒活性相の調整のために、
重要であると思われる。
【0006】だが、触媒の製造処方で重大な工程は、残
念ながら追試不可能である。部分的活性炭燃焼が、この
触媒製造のための重大な1工程であるにもかかわらず、
それによる、使用量並びに、生じる(部分的燃焼の後
の)活性炭量の記載が欠けている。更に、この触媒製造
のための多くの工程は、非常に経費がかかる。例えば、
活性炭と塩酸との24時間に渉る反応が挙げ得る。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、従来
の技術による触媒に比べて、僅かな貴金属必要量と、そ
れにより、生じる改善された経済性で優れている、グリ
オキサールを酸化してグリオキシル酸にするための触媒
を提供することである。本発明のもう1つの課題は、こ
の触媒の製法である。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の第1の課題は、
グリオキサールを触媒的に酸化してグリオキシル酸にす
るための、担体としての炭化水素上の白金を含有する触
媒により、解決される。
【0009】この触媒は、さらに変性剤としてのモリブ
デン及び/又はセリウムを含有し、かつ、白金は担体に
対して、0.1〜5.0、有利には0.5〜3.5重量
%の量で存在し、かつ、白金と同時に存在するモリブデ
ン及び/又はセリウムとの重量比は1:1〜1:20、
有利には1:1〜1:5であり、かつ、白金及びモリブ
デン及び/又はセリウムは、担体上に微細に分配されて
いる。
【0010】この触媒は、活性炭の平均粒径が、15〜
30μmであり、その比表面積が、500m2/gより
大きく、かつ、その全間隙率が0.5ml/gより大き
い場合に、殊に好適な特性を有する。
【0011】本発明の第2の課題は、活性炭から成る担
体への、白金及びモリブデン及び/又はセリウム化合物
の同時の沈殿、還元、濾過及び生成物の洗浄による、触
媒の製法により、解決される。
【0012】この方法は、活性炭5〜30重量%を有す
る水性懸濁液を製造し、白金及び付加的なモリブデン及
び/又はセリウムを、その水溶性化合物の溶液の形で、
懸濁液に添加し、この際、この溶液の白金及びモリブデ
ン及び/又はセリウムの含分を使用活性炭の量の所望の
付加率に応じて、調節し、懸濁液と溶液から成るこの混
合物を、撹拌下に、70〜100℃まで加熱し、白金及
びモリブデン及び/又はセリウムを難溶性化合物の形
で、同時に塩基の添加により、活性炭上に沈殿させ、か
つ、引続き、変わらない温度で、還元剤の添加により、
還元することより成る。
【0013】触媒の製造のために、好適な水溶性化合物
は、ヘキサクロロ白金酸、燐モリブデン酸及び塩化セリ
ウムである。金属化合物の沈殿のための塩基として、炭
酸ナトリウム、水酸化ナトリウム又は水酸化カリウムを
使用することができる。沈殿した金属化合物の還元のた
めに、ヒドラジン、蟻酸ナトリウム、ナトリウムボラナ
ート又はホルムアルデヒドが好適であり、その際、ホル
ムアルデヒドを使用するのが有利である。
【0014】金属化合物での活性炭の含浸は、前記のよ
うに、溶液からの双方の金属成分の同時の沈殿によって
も、順次にも実施することもできる。別々の沈殿の際に
は、活性炭にまず白金で、かつ第2工程でモリブデン及
び/又はセリウム塩で含浸させるのが有利である。
【0015】次の例1〜6及び比較例1〜4で、グリオ
キサールを触媒的に酸化してグリオキシル酸にする際
の、いくつかの本発明による触媒と、従来の技術による
比較触媒との能力データを測定した。測定された触媒の
能力データは、変換率、選択率、収率及び活性度に関す
る。
【0016】グリオキサールの触媒的酸化の際に、所望
の生成物(グリオキシル酸)と共に、過酸化物として、
シュウ酸、グリコール酸及び他の副生成物が生じる。反
応溶液中のグリオキシル酸の濃度は、反応時間の増加に
伴ない、まず上昇し、かつ、最大値の通過の後に、既に
生成したグリオキシル酸が、シュウ酸まで過酸化するの
で、再び低下する。不所望の副生成物、殊にシュウ酸の
濃度は、反応時間の増加と共に上昇する。
【0017】従って、変換率、選択率、収率及び活性度
をそれぞれ、グリオキシル酸の最大濃度の時点で、次の
定義式によって確認した:
【0018】
【外1】
【0019】ここで、Tmaxは、グリオキシル酸の最
大濃度に達成するまでの反応時間を示す。
【0020】触媒製造 実施例及び比較例の触媒を得るために、触媒担体とし
て、同じ活性炭を使用した。これは、次の特性を有し
た: 比表面積:1500m2/g (ASTM−D−366
3による) 全間隙率:1.5ml/g (ASTM−D−428
4による) 平均粒度: 22μm 残留灰分 <2% 触媒の製造のために、まず水性活性炭懸濁液を製造し
た。使用されるべき触媒成分の重量を低くするために、
その都度、活性炭100g(乾燥重量)を蒸留水中に撹
拌導入した。白金−付加率5重量%を有するPt/C−
触媒を得るために、活性炭95gを使用した。
【0021】触媒的活性成分を有する含浸溶液の濃度と
量を、その触媒成分の含分が、ちょうど使用量の活性炭
の必要付加率に相応するように、調節した。Pt5重量
%/C−触媒の製造のために、白金5gを含有する含浸
溶液をも使用した。
【0022】モリブデン又はセリウムで変性された触媒
の場合には、これらが一緒に活性炭担体上に沈着するよ
うに、白金前駆体も、変性剤の前駆体も含有する含浸溶
液を使用した。
【0023】次の前駆体を使用した。
【0024】 白金用 : ヘキサクロロ白金酸 H2PtC
6 モリブデン用: 燐モリブデン酸 H3P(M
3104 セリウム用 : 塩化セリウム CeCl3 鉛用 : 酢酸鉛 Pb(CH
3CO22 比較例4で鉛を変性剤として使用した。
【0025】触媒成分を活性炭担体上に沈殿させるため
に、含浸溶液を予め製造された水性活性炭−懸濁液中に
撹拌導入した。
【0026】次いで、懸濁液を80℃まで加熱し、か
つ、触媒成分の沈殿のために、10%水酸化ナトリウム
を撹拌導入した(白金5重量%を有する触媒100gに
対して、水酸化ナトリウム約75ml)。触媒成分を引
続き、80℃の温度の保持下で、37%ホルムアルデヒ
ド溶液の添加(白金5重量%を有する触媒100gに対
して、2.5ml)により、還元した。還元の後に、で
き上がった触媒を減圧濾過器上で濾別し、かつ蒸留水で
洗浄した。
【0027】能力データの測定のために、触媒を湿った
状態で使用した。
【0028】触媒−試験 グリオキサールのグリオキシル酸への酸化を、ガス導入
撹拌機、温度計、アルカリ配量装置、pH−電極測定及
び酸素導入管を有する250ml撹拌反応器中で実施し
た。
【0029】そのために、グリオキサール0.523g
を有する水性グリオキサール溶液90ml(グリオキサ
ール0.1モル/l並びにグリオキサール9ミリモルに
相当)を、試験されるべき触媒0.225gと共に、そ
れぞれ反応器中に注ぎ入れた(触媒とグリオキサールの
選択した使用量は、ヨーロッパ特許(EP)第0438
948A1号明細書の例2と同様の重量比を示す)。
【0030】酸化のための酸素を、ガス導入撹拌機によ
り溶液中に分配させた。ガス圧は常圧より10ミリバー
ル高く、反応温度は30℃だった。
【0031】生じた反応生成物であるグリオキシル酸
を、絶えず10重量%水酸化ナトリウムの滴加により、
中和した。反応溶液のpH値はそれにより7.7の値に
一定に保持することができた。
【0032】時間的な反応過程を、規則的な試料採取に
より追跡した。試料を、イオン交換クロマトグラフィー
及びHPLCにより、分析した。
【0033】一連の測定結果を、第1表に示す。第1欄
に、試験された触媒の組成を示した。その際、例えば、
5%Pt−5%MO/Cという書き方は、白金5重量%
及びモリブデン5重量%を有する、活性炭上のモリブデ
ン変性された白金−触媒を示す。略語「VB」は、従来
の技術による比較例を表し、一方、略語「B」は、本発
明による例を表す。
【0034】例B6を徐いて、常に0.225gの触媒
のみを使用した。例B6では、触媒量を5倍に、即ち
1.125gに増加した。
【0035】第2欄に、グリオキシル酸−最大濃度の達
成までの時間を示した。変換率、選択率、収率及び活性
度に対する記載は、この時点で測定した。
【0036】第1表は、例B1及びB2の、本発明によ
る、モリブデンを用いて変性された触媒が、比較例VB
1及びVB2の比較触媒に比べて、明らかに良好な選択
率、収率及び活性度を有することを示している。
【0037】比較例VB4は、鉛は別の場合にはPt/
C−触媒の変性のために使用されるにもかかわらず、当
該反応のためには、変性剤としての鉛は完全に不適当で
あることを明らかにしている。HPLC−分析は、この
場合に、この劣った活性度は、グリオキサールがこの触
媒に接して更に酸化されて、優勢にシュウ酸までになる
ことに帰因することを示している。
【0038】例B4、B5及びB6は、セリウムで変性
された触媒が、グリオキサールを酸化して、グリオキシ
ル酸にする際に、実際に改善された選択率を有すること
を示している。
【0039】
【実施例】
【0040】
【表1】
───────────────────────────────────────────────────── 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 59/153 9356−4H // C07B 61/00 300 (72)発明者 ベルトラン デスペイル フランス国 フルキュ リュ ドゥ ラ ラフィエール 7 (72)発明者 クリスティーネ アテ フランス国 カマン リュ ライマン ル フェーヴル 37

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 グリオキサールを触媒的に酸化してグリ
    オキシル酸にするための、担体としての炭素上の白金を
    含有する触媒において、この触媒は、なお、変性剤とし
    てのモリブデン及び/又はセリウムを含有し、かつ、白
    金は担体に対して、0.1〜5.0重量%の量で存在
    し、白金と同時に存在するモリブデン及び/又はセリウ
    ムとの重量比は、1:1〜1:20であり、かつ、担体
    上の白金及びモリブデン及び/又はセリウムは微細に粉
    砕されていることを特徴とする、グリオキサールを触媒
    的に酸化してグリオキシル酸にするための、担体として
    の炭素上の白金を含有する触媒。
  2. 【請求項2】 活性炭の平均粒径は15〜30μmであ
    り、その比表面積は、500m2/gより大きく、かつ
    その全間隙率は0.5ml/gより大きい、請求項1に
    記載の触媒。
  3. 【請求項3】 活性炭から成る担体への白金化合物の沈
    殿、還元、濾過及び生成物の洗浄による、請求項2に記
    載の触媒の製法において、活性炭5〜30重量%を有す
    る水性懸濁液を製造し、白金及び付加的なモリブデン及
    び/又はセリウムを、その水溶性化合物の溶液の形で、
    懸濁液に添加し、その際、この溶液の白金及びモリブデ
    ン及び/又はセリウムの含分を、使用活性炭の量の所望
    の付加率に応じて、調節し、懸濁液と溶液から成るこの
    混合物を撹拌下に70〜100℃まで加熱し、白金及び
    モリブデン及び/又はセリウムをその難溶性化合物の形
    で、塩基の添加により同時に、活性炭上に沈殿させ、か
    つ引続き、変わらない温度で、還元剤の添加により、還
    元させることを特徴とする、請求項2に記載の触媒の製
    法。
  4. 【請求項4】 水性媒体中、酸素の供給下に、請求項1
    に記載の触媒使用下で、グリオキサールを酸化すること
    による、グリオキシル酸の製法。
JP6165403A 1993-07-21 1994-07-18 グリオキサールを触媒的に酸化してグリオキシル酸にするための触媒、その製法及びグリオキシル酸の製法 Pending JPH0751567A (ja)

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DE4324442.4 1993-07-21
DE4324442A DE4324442C1 (de) 1993-07-21 1993-07-21 Katalysator zur Herstellung von Glyoxylsäure durch Oxidation von Glyoxal

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JP6165403A Pending JPH0751567A (ja) 1993-07-21 1994-07-18 グリオキサールを触媒的に酸化してグリオキシル酸にするための触媒、その製法及びグリオキシル酸の製法

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US (1) US5395965A (ja)
EP (1) EP0635472B1 (ja)
JP (1) JPH0751567A (ja)
DE (2) DE4324442C1 (ja)

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