JPH075507B2 - 蟻酸の生成方法 - Google Patents

蟻酸の生成方法

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JPH075507B2
JPH075507B2 JP60504293A JP50429385A JPH075507B2 JP H075507 B2 JPH075507 B2 JP H075507B2 JP 60504293 A JP60504293 A JP 60504293A JP 50429385 A JP50429385 A JP 50429385A JP H075507 B2 JPH075507 B2 JP H075507B2
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は二酸化炭素と水素とにより蟻酸を生成する方法
を提供する。
本出願人の欧州特許出願第0095321及び84301772.4号は
夫々第3アミン、二酸化炭素及び水素からトリアルキル
アンモニウムホルメートを製造する方法及び蟻酸に熱分
解できる他の蟻酸塩にトリアルキルアンモニウムホルメ
ートを変換する方法について記述している。
蟻酸を二酸化炭素と水素の供給原料のみから生成せしめ
る製造工程が発明されている。
従って、本発明は二酸化炭素と水素とより蟻酸を生成す
る方法であって、以下の工程: (1)C1〜C10トリアルキルアミン、二酸化炭素及び水素
を、第VIII族遷移金属触媒、及びジエチレングリコー
ル、テトラエチレングリコール、ポリエチレングリコー
ル、1-フェニル-1-プロパノール、3-フェニル-1-プロパ
ノール及びスルフォランより選択される高沸点溶剤の存
在下で反応して、前記C1〜C10トリアルキルアミンの蟻
酸塩を生成する工程; (2)前記触媒を、前記高沸点溶剤の溶液として、前記C1
〜C10トリアルキルアミンの蟻酸塩及び低沸点物質から
除去し、かつ該溶液を上記(1)工程に再循環する工程; (3)前記C1〜C10トリアルキルアミンの蟻酸塩を前記低沸
点物質から回収する工程; (4)前記C1〜C10トリアルキルアミンの蟻酸塩を、上記
(1)工程で使用するC1〜C10トリアルキルアミンよりも高
い沸点を有する塩基と反応して、前記C1〜C10トリアル
キルアミンと、前記高沸点を有する塩基の蟻酸塩とを生
成する工程; (5)前記高沸点を有する塩基の蟻酸塩を前記高沸点を有
する塩基と蟻酸とに分解する工程; を有することを特徴とする方法を提供する。適当なC1
C10トリアルキルアミンの例はトリメチルアミン、トリ
エチルアミン、トリプロピルアミン、トリブチルアミン
である。使用することができる他の含窒素塩基は1,8−
ジアザビサイクロ〔5,4,0〕undec−7−エン(1,8−dia
zabicyclo〔5,4,0〕undec−7−ene)(DBU)及び1,4−
ジアザビシクロ〔2,2,2〕オクタン〕DABCO)、ピリジ
ン、ピコリンである。C1〜C10トリアルキルアミンの混
合物もまた使用される。
工程の第1段階で生成される蟻酸塩はこの段階において
使用するC1〜C10トリアルキルアミンに対応する。従っ
てトリエチルアミンを使用すると生成物はトリエチルア
ンモニウムホルメートである。
高沸点を有する塩基については又含窒素塩基が適当であ
り、 (1)第1工程において使用されるC1〜C10トリアルキルア
ミンより塩基性が弱く、 (2)その蟻酸塩は第1工程で使用されるC1〜C10トリアル
キルアミンの沸点より高い温度で熱分解できる、また (3)第1工程に使用されるC1〜C10トリアルキルアミンよ
り揮発性でないように選ばれる。
このような塩基の正確な基準は第1工程において使用さ
れるC1〜C10トリアルキルアミンによることがこれらの
基準よりわかる。
好ましくは該塩基は4.0〜9.0のpKaを有し、次の一般式
を有するイミダゾールである: こゝにおいて、R1は1〜12個の炭素原子を有する1価の
炭化水素基、R2は水素原子又はR1基であり、炭素原子の
全数及びR1及びR2は便宜上20より少ない、好ましくは4
〜12である。
イミダゾール誘導体(I)における適当な炭化水素基は
一般に1〜8個の炭素原子のアルキル基、シクロペンチ
ル、シクロヘキシル、フェニル、メチルフェニル基であ
る。就中、R1が4〜10個の炭素原子のn−1−アルキル
であり、R2が水素又はメチルであるイミダゾール誘導体
が特に好適である。これらの化合物の例は1−(n−1
−ブチル)−イミダゾール(pKa5.9)、1−(n−1−
ペンチル)−イミダゾール(pKa5.9)、1−(n−1−
デシル)、イミダゾール(pKa6.85)である。
イミダゾールの他に、キノリン及び他の複素環式含窒素
塩基が使用される。
塩基強度の目安であるpKa値の定義としては、例えばLan
doldt−Bornstein、6th edition、7th part volumeII、
p900などを参考とせられたい。
触媒としては、Fe、Ni、Ru、Rh、Pa、Ir、Ptのいずれか
である第VIII族遷移金属の化合物が使用される。適当な
金属はRuまたはRhであり、Ruが好ましい。異なる遷移金
属の化合物の混合物が望まれるならばまた使用される。
金属は反応混合物に溶ける便宜な形で添加される。従っ
て、金属は単一の塩例えば塩化物、の形又は錯体例えば
水素化物錯体の形で添加される。触媒として使用される
適当なルテニウム化合物の例は RuCl2(PPh3)3、RuH2(PPh3)4、RuHCl(PPh3)4、RuCl3・3H
2O、〔Ru(CO)2Cl2n、〔Ru(CO)2I22、〔(p-シメン)R
uCl22、〔(ヘキサメチルベンゼン)RuCl22及び
(ヘキサメチルベンゼン)Ru2(OH)3Clである。適当な触
媒濃度は50〜5000、好ましくは250〜1000重量ppm(錯体
における金属として)の範囲である。
工程の作業を図面について述べる、図面は本法を使用す
る装置の図式例を示す。
C1〜C10トリアルキルアミンと水とを含有する再循環流
は、(a)水素流(管路8経由)、(b)二酸化炭素流(管路
10経由)、及び(c)触媒流(管路12経由)の3つの他の
流れとともに管路4を経て第1段階、反応器6に供給さ
れる。触媒流は高沸点溶剤における触媒の溶液より成る
のが好ましい。
高沸点溶剤はジエチレングリコール、テトラエチレング
リコール、ポリエチレングリコール、1-フェニル-1-プ
ロパノール、3-フェニル-1-プロパノール及びスルフォ
ランより選択される。テトラエチレングリコール又はポ
リエチレングリコール(平均分子量400)のいずれかを
溶剤として使用するのが好ましい。反応装置6では、必
須ではないが、反応速度を増加するので幾らかの水を存
在せしめるのが好ましい。
反応装置6は20〜200℃、好ましくは60〜130℃の範囲の
温度で作業するのが好適である。
二酸化炭素は工業的規模で広く入手可能な二酸化炭素自
体又は炭酸塩或は重炭酸塩源より得られる二酸化炭素の
いずれでもよい。また炭酸塩又は重炭酸塩を直接使用す
ることもできる。二酸化炭素は気体、液体、固体として
使用される。二酸化炭素の供給源として炭酸ガスを使用
するには、実際的で経済的である程度の高さである二酸
化炭素と水素との分圧を使用することが好ましい。水素
の高分圧の使用は、蟻酸塩の反応速度及び収量は分圧が
増加するにつれて増加するために望ましい。二酸化炭素
分圧は臨界的ではないが、適当な二酸化炭素分圧は60バ
ールまでであり、水素分圧は250バールまでである。
通常、二酸化炭素の分圧は10〜50バール、水素分圧は10
〜150バールであり、反応装置6における二酸化炭素に
対する水素の分圧の比は少くとも1:1、さらに好ましく
は少くとも1.5:1が好ましい。
第1段階反応装置よりの生成物は未反応材料、C1〜C10
トリアルキルアミン蟻酸塩及び水−高沸点溶剤混合物に
おける触媒より成り、この第1段階反応装置6よりの生
成物は管路14を経て第2段階16に供給され、そこで触媒
と高沸点溶剤とは除かれる。
第2段階16は (a)(i)触媒及び高沸点溶剤が分離され、管路12を経
て第1段階反応装置6に再循環され、かつ(ii)ガス状
成分が分離され管路18を経て再循環される蒸発器、次い
で (b)未反応含窒素塩基及び水(また管路18を経て再循環
する)をC1〜C10トリアルキルアミンの蟻酸塩より分離
する単位(unit)より成るのが適当であり、これはデカ
ンター(水性及び有機相を分離するため)又は(ii)蒸
留塔の形が採用される。C1〜C10トリアルキルアミンの
蟻酸塩は管路22を経て第2段階より分離される。
また、第2段階16はガス成分即ち二酸化炭素、水素及び
低沸騰物質、即ちC1〜C10トリアルキルアミン及び幾ら
かの水が頂部から除かれ、また中間沸騰物質、即ちC1
C10トリアルキルアミンの蟻酸塩及び幾らかの水が塔の
中間点で管路22から除かれる蒸留塔とすることができ
る。ガス状生成物及び低沸騰物質は管路18を経て再循環
され、一方非揮発性触媒−高沸点溶剤は管路12を経て第
1段階反応装置6に液体として再循環される。
第2段階後、C1〜C10トリアルキルアミンの蟻酸塩の
(水)溶液は管路22を経て例えば頂部に保持された蒸留
塔を有する反応釜より成る第3段階24に供給される。C1
〜C10トリアルキルアミンの蟻酸塩は管路20を経て供給
される高沸点を有する適当な塩基とともに塔に供給され
る。塔を高温度に維持することによって、塩基交換反応
はC1〜C10トリアルキルアミンが遊離され、高沸点を有
する塩基の蟻酸塩が形成される結果で進められる。C1
C10トリアルキルアミンは蒸留塔で頂部より除かれ、管
路26を経て再循環され、それにより塩基交換反応を完了
に進める。高沸点を有する塩基の蟻酸塩の溶液より成る
生成物は管路28を経て反応釜より除かれ、第4の最終段
階30に供給される。
第3段階における塩基交換反応の速度は高温度、例えば
C1〜C10トリアルキルアミンの沸点より高い温度及び減
圧を使用して増加せしめられる。それ故、望まない分解
生成物を生成することなしで、できるだけ高い温度を使
用することが好ましく、又経済的に実施可能な程度に低
い蒸留圧を使用することが好ましい。
第4段階30では管路28よりの供給物は高沸点を有する塩
基の蟻酸塩が蟻酸と高沸点を有する塩基とに分解する温
度に加熱される。副生物の生成を低下するように減圧を
使用するのが好ましい。蟻酸は管路32を経て頂部より除
かれ、さらに必要ならば精製され、一方高沸点塩基の残
留溶液は管路20を経て管路22に再循環される。
再循環成分は管路18及び管路26を経てガス洗浄装置2に
供給される。ガス洗浄装置は光学的特徴を有する。ガス
洗浄装置2の内部で、再循環成分は管路34を経て供給さ
れ、管路36を経て漏らすガス流の形での二酸化炭素と接
触される。二酸化炭素のガス流は、例えば (1)他の装置、例えば醗酵方法又はボイラー煙道よりの
低価値二酸化炭素、 (2)工程の他の部分よりの排ガスを含有する二酸化炭
素、 (3)二酸化炭素の製造用に特に設計された単位(unit)
より誘導される二酸化炭素、 (4)副産物としてCO2を生成する装置によって生成される
二酸化炭素、 (5)ガス分野よりの二酸化炭素 とすることができる。
ガス洗浄装置2では、ガス流に存在する二酸化炭素の一
部又は全部を除き、再循環成分に可溶化される。
ガスの可溶化の間に、二酸化炭素はC1〜C10トリアルキ
ルアミンの重炭酸塩を少くとも一部生成するために再循
環成分に存在するC1〜C10トリアルキルアミン及び水と
反応する。この重炭酸塩は二酸化炭素を管路4を経て、
応答する蟻酸塩にまた変換される第1段階反応装置6に
移送する有用な方法を提供する。
本発明を次の実施例によって説明する。
実施例1 トリエチルアンモニウム蟻酸塩の生成 21.9%(重量)のトリエチルアミン、76.4%(重量)テ
トラエチレングリコールとルテニウム触媒(Ruで500pp
m)を含有する1.7%(重量)の水との組成を有する液体
供給物を2000ml/hrの速度で1の攪拌ステンレス鋼反
応装置に導入し、液体二酸化炭素をまた232g/hrで導入
し水素を反応装置の圧力を100バールに保つように供給
し;液体生成物を反応装置から反応装置の内容をできる
だけ500g近くに保つために採取した。2.67時間の質量責
任考察(mass accountability study)が恒常的作業状
態を確立するように5.0時間の予備操業(prerun)に続
いて実施された。残りの期間中、5199gの供給物が導入
され、5774gの液体生成物が得られた。反応装置の生産
性は6.2モル/反応装置装入量kg/hrと認められ、反応装
置の生成物はトリエチルアンモニウム蟻酸塩(1:1付加
化合物として20.9重量%)を含有する。
実施例2 塩基交換反応 63.4wt%の1−n−ブチルイミダゾール、34.8wt%のト
リエチルアンモニウム蟻酸塩(〔NEt3〕〔HCO22)、
1.8wt%の水の組成の供給物を178℃の反応釜温度と大気
圧とで蒸留塔(全引取に対し設定)に導入した。恒常的
作業状態を達成するために予備操業に続く質量責任考察
の間に、1940.9gの供給物が導入され、858.2gと160.7g
の塩基と頂部生成物が得られた。供給物及び生成物の分
析は下記の夫々の重量%のトリエチルアミン(蟻酸塩と
して供給物に存在する)と1−n−ブチルイミダゾール
(蟻酸塩として生成物に存在する)を示した。供給物は
18.7と63.4、塩基生成物は2.9と76.2又頂部生成物は91.
0と0.1であった。
実施例3 塩基蟻酸塩の分解 93.5wt%の1−n−ブチルイミダゾリウム蟻酸塩、4.7w
t%の1−n−ブチルイミダゾール及び1.8wt%の水の組
成の供給物を185℃、150mmHgで蒸留塔に導入した。0.5
の還流比が採用され、恒常的作業状態を達成するように
予備操業に続く1時間の質量責任考察の間に436.6gの供
給物が導入され、382.0g及び71.7gの塩基と頂部生成物
とが得られた。塩基及び頂部生成物は夫々17.5wt%の蟻
酸(1−n−ブチルイミダゾリウム蟻酸塩として存在す
る)と88.0wt%の蟻酸を含有した。
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 C07B 61/00 300 (72)発明者 ハムリン ジヨン エドワード 英国 ハル エイチユー5 3エルジー マールボロー アベニユー 175 (72)発明者 ケント アレクサンダー ジヨージ 英国 ノース ハンバーサイド エイチユ ー17 9エイチエス ビヴアリー ノーウ ツド グローヴ 6 (56)参考文献 特開 昭59−1440(JP,A) 特開 昭54−59216(JP,A) 特公 昭45−17290(JP,B1)

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】二酸化炭素と水素とより蟻酸を生成する方
    法であって、以下の工程: (1)C1〜C10トリアルキルアミン、二酸化炭素及び水
    素を、第VIII族遷移金属触媒、及びジエチレングリコー
    ル、テトラエチレングリコール、ポリエチレングリコー
    ル、1−フェニル−1−プロパノール、3−フェニル−
    1−プロパノール及びスルフォランより選択される高沸
    点溶剤の存在下で反応して、前記C1〜C10トリアルキル
    アミンの蟻酸塩を生成する工程; (2)前記触媒を、前記高沸点溶剤の溶液として、前記
    C1〜C10トリアルキルアミンの蟻酸塩及び低沸点物質か
    ら除去し、かつ該溶液を上記(1)工程に再循環する工
    程; (3)前記C1〜C10トリアルキルアミンの蟻酸塩を前記
    低沸点物質から回収する工程; (4)前記C1〜C10トリアルキルアミンの蟻酸塩を、上
    記(1)工程で使用するC1〜C10トリアルキルアミンよ
    りも高い沸点を有する塩基と反応して、前記C1〜C10
    リアルキルアミンと、前記高沸点を有する塩基の蟻酸塩
    とを生成する工程; (5)前記高沸点を有する塩基の蟻酸塩を前記高沸点を
    有する塩基と蟻酸とに分解する工程; を有することを特徴とする方法。
  2. 【請求項2】前記高沸点溶剤が、テトラエチレングリコ
    ール又は平均分子量400のポリエチレングリコールのい
    ずれかである、請求の範囲第1項記載の方法。
  3. 【請求項3】前記第VIII族遷移金属がルテニウムであ
    る、請求の範囲第1項又は第2項記載の方法。
  4. 【請求項4】前記C1〜C10トリアルキルアミンが、トリ
    メチルアミン、トリエチルアミン、トリプロピルアミン
    及びトリブチルアミンより選択される、請求の範囲第1
    項〜第3項のいずれか記載の方法。
  5. 【請求項5】前記高沸点を有する塩基がイミダゾール又
    はキノリンである、請求の範囲第1項〜第4項のいずれ
    か記載の方法。
  6. 【請求項6】前記工程(4)を、前記C1〜C10トリアル
    キルアミンの沸点以上の温度と減圧とにおいて行う、請
    求の範囲第1項〜第5項のいずれか記載の方法。
  7. 【請求項7】前記工程(5)を減圧で行う、請求の範囲
    第1項〜第6項のいずれか記載の方法。
  8. 【請求項8】前記工程(1)を水の存在下で行う、請求
    の範囲第1項〜第7項のいずれか記載の方法。
JP60504293A 1984-09-29 1985-09-26 蟻酸の生成方法 Expired - Lifetime JPH075507B2 (ja)

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