JPH0778055B2 - Method for producing lactone - Google Patents

Method for producing lactone

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JPH0778055B2
JPH0778055B2 JP63046701A JP4670188A JPH0778055B2 JP H0778055 B2 JPH0778055 B2 JP H0778055B2 JP 63046701 A JP63046701 A JP 63046701A JP 4670188 A JP4670188 A JP 4670188A JP H0778055 B2 JPH0778055 B2 JP H0778055B2
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ruthenium
dicarboxylic acid
catalyst
zirconium
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啓輔 和田
善則 原
洋二郎 湯沢
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Mitsubishi Chemical Corp
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    • Y02P20/52Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ジカルボン酸、ジカルボン酸無水物及び/又
はジカルボン酸エステルの水素化によりラクトンを製造
する方法に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for producing a lactone by hydrogenating a dicarboxylic acid, a dicarboxylic acid anhydride and / or a dicarboxylic acid ester.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

ジカルボン酸、ジカルボン酸無水物及び/又はジカルボ
ン酸エステル水素化してラクトン類を製造する方法は古
くから検討されており、これまでに種々の触媒が見い出
されている。
A method for hydrogenating a dicarboxylic acid, a dicarboxylic acid anhydride and / or a dicarboxylic acid ester to produce a lactone has been studied for a long time, and various catalysts have been found so far.

例えば、ニッケル系触媒(例えば特公昭43−6947号公
報)、コバルト系触媒(例えば特開昭51−95057号公
報)、銅−クロム系触媒(例えば特公昭38−20119号公
報)、及び銅−亜鉛系触媒(例えば特公昭42−14463号
公報)を使用して、固定床あるいは液相懸濁相等の水素
化反応方式によりラクトン類を製造する方法については
多数の提案がなされている。一方、均一系のルテニウム
触媒を使用して上記の水素化反応を行うラクトン類の製
造法も知られており、例えば米国特許第3,957,827号明
細書については、〔RuXn(PR1R2R3)xLy〕型の触媒を使
用して40〜400psiの条件で水素化反応を行うことが記載
され、また、米国特許第4,485,246号明細書には、同様
の触媒による水素化反応を有機アミンの存在下に行うこ
とが記載されている。
For example, a nickel catalyst (for example, Japanese Patent Publication No. 43-6947), a cobalt catalyst (for example, Japanese Patent Publication No. 51-95057), a copper-chromium catalyst (for example, Japanese Patent Publication No. 38-20119), and a copper- Many proposals have been made for a method for producing lactones by using a zinc-based catalyst (for example, Japanese Patent Publication No. 42-14463) by a hydrogenation reaction system such as a fixed bed or a liquid suspension phase. On the other hand, a method for producing lactones in which the above hydrogenation reaction is carried out using a homogeneous ruthenium catalyst is also known. For example, for U.S. Pat.No. 3,957,827, [RuXn (PR 1 R 2 R 3 ) xLy] type catalyst is used to carry out the hydrogenation reaction under the conditions of 40 to 400 psi, and U.S. Pat.No. 4,485,246 describes the hydrogenation reaction using the same catalyst in the presence of an organic amine. It is described to do.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

しかしながら、上記のようなニッケル系触媒、コバルト
系触媒、銅−クロム系触媒及び銅−亜鉛系触媒等を使用
する従来の方法には、全てが数十気圧以上の苛酷な条件
の採用は避けられない、という問題点があった。一方、
上記の均一系のルテニウム触媒を使用する従来の方法に
は、比較的温和な条件下で水素化反応が進行するという
特徴のある半面、触媒活性はやや低水準にあるばかり
か、触媒寿命は著しく短かいという問題点があった。
However, in the conventional methods using the above nickel-based catalysts, cobalt-based catalysts, copper-chromium-based catalysts, copper-zinc-based catalysts, etc., it is inevitable to adopt harsh conditions of several tens of atmospheres or more. There was a problem that it did not exist. on the other hand,
The conventional method using the above-mentioned homogeneous ruthenium catalyst is characterized in that the hydrogenation reaction proceeds under relatively mild conditions, but on the other hand, the catalytic activity is rather low and the catalyst life is significantly long. There was a problem that it was short.

本発明は、上記の従来の問題点をすべて解決して、ジカ
ルボン酸、ジカルボン酸無水物、及び/又はジカルボン
酸エステルを従来になく工業的有利に水素化しうるラク
トンの製造法の提供を目的とする。
An object of the present invention is to solve all the above-mentioned conventional problems, and to provide a method for producing a lactone capable of hydrogenating a dicarboxylic acid, a dicarboxylic acid anhydride, and / or a dicarboxylic acid ester in an industrially advantageous manner. To do.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本発明者等は、かかる目的を達成すべく鋭意検討した結
果、ジカルボン酸、ジカルボン酸無水物及び/またはジ
カルボン酸エステルを水素化してラクトンを製造する方
法において、ルテニウム、有機ホスフィン及び周
期律表第IVA、VA及びIIIB族からなる群から選ばれる金
属の化合物pkaが2より小さい酸の共役塩基を触媒と
して使用すると、水素化触媒活性が増加するばかりでな
く、触媒の活性安定性向上に効果があることを見出し、
本発明に到達したものである。
The present inventors have conducted extensive studies to achieve such an object, and as a result, in a method for producing a lactone by hydrogenating a dicarboxylic acid, a dicarboxylic acid anhydride and / or a dicarboxylic acid ester, ruthenium, an organic phosphine and a periodic table When a conjugated base of an acid having a metal compound pka selected from the group consisting of IV A , V A and III B groups smaller than 2 is used as a catalyst, not only the hydrogenation catalytic activity is increased but also the activity stability of the catalyst is improved. Found to be effective for
The present invention has been reached.

以下、本発明を詳細に説明する。Hereinafter, the present invention will be described in detail.

本発明で原料とするジカルボン酸、ジカルボン酸無水物
及び/またはジカルボン酸エステルとしては、ジカルボ
ン酸骨格の炭素数が3〜7の飽和または不飽和のジカル
ボン酸及び/またはその誘導体が用いられる。ジカルボ
ン酸の具体例としては、コハク酸、フマル酸、マレイン
酸、グルタル酸(glutaric acid)、メチルコハク酸
等、ジカルボン酸無水物としては、無水コハク酸、無水
マレイン酸、無水グルタル酸、無水メチルコハク酸等が
挙げられる。また、ジカルボン酸エステルとしては、ア
ルキルエステルが好ましく、特にジカルボン酸骨格の炭
素数が4のジカルボン酸誘導体が好ましい。例えばマレ
イン酸ジメチル、フマル酸ジエチル、コハク酸−ジ−n
−ブチル等が挙げられる。
As the dicarboxylic acid, dicarboxylic acid anhydride and / or dicarboxylic acid ester used as a raw material in the present invention, a saturated or unsaturated dicarboxylic acid having 3 to 7 carbon atoms in the dicarboxylic acid skeleton and / or a derivative thereof is used. Specific examples of the dicarboxylic acid, succinic acid, fumaric acid, maleic acid, glutaric acid (glutaric acid), methylsuccinic acid, etc., as the dicarboxylic acid anhydride, succinic anhydride, maleic anhydride, glutaric anhydride, methylsuccinic anhydride Etc. The dicarboxylic acid ester is preferably an alkyl ester, and particularly preferably a dicarboxylic acid derivative having a dicarboxylic acid skeleton with 4 carbon atoms. For example, dimethyl maleate, diethyl fumarate, succinic acid-di-n
-Butyl and the like.

γ−ブチロラクトンを製造する原料としては、マレイン
酸、無水マレイン酸、マレイン酸エステル等のマレイン
酸類、コハク酸、無水コハク酸、メチルコハク酸等のコ
ハク酸類が好ましい。
As a raw material for producing γ-butyrolactone, maleic acids such as maleic acid, maleic anhydride and maleic acid ester, and succinic acids such as succinic acid, succinic anhydride and methylsuccinic acid are preferable.

本発明の方法に使用する触媒は、ルテニウム、有機ホス
フィン、周期律表第IVA、VA、IIIB族からなる群から選
ばれる金属の化合物、及びpkaが2より小さい酸の共役
塩基を含有するものである。
The catalyst used in the method of the present invention contains ruthenium, an organic phosphine, a compound of a metal selected from the group consisting of groups IV A , V A and III B of the periodic table, and a conjugate base of an acid having a pka of less than 2. To do.

ルテニウム触媒としては、金属ルテニウム及びルテニウ
ム化合物のいずれもが使用可能である。この場合のルテ
ニウム化合物としては、ルテニウムの酸化物、水酸化
物、無機酸塩、有機酸塩あるいは錯化合物等が使用さ
れ、具体的には例えば、二酸化ルテニウム、四酸化ルテ
ニウム、二水酸化ルテニウム、塩化ルテニウム、臭化ル
テニウム、ヨウ化ルテニウム、硝酸ルテニウム、酢酸ル
テニウム、トリス(アセチルアセトン)ルテニウム、ヘ
キサクロロルテニウム酸ナトリウム、テトラカルボニル
ルテニウム酸ジカリウム、ペンタカルボニルルテニウ
ム、シクロペンタジエニルジカルボニルルテニウム、ジ
ブロモトリカルボニルルテニウム、クロロトリス(トリ
フェニルホスフィン)ヒドリドルテニウム、ビス(トリ
−n−ブチルホスフィン)トリカルボニルルテニウム、
ドデカカルボニルトリルテニウム、テトラヒドリドデカ
カルボニルテトラルテニウム、オクタデカカルボニルヘ
キサルテニウム酸ジセシウム、ウンデカカルボニルヒド
リドトリルテニウム酸テトラフェニルホスホニウム等が
挙げられる。
As the ruthenium catalyst, both metallic ruthenium and ruthenium compounds can be used. As the ruthenium compound in this case, an oxide of ruthenium, a hydroxide, an inorganic acid salt, an organic acid salt or a complex compound is used, and specifically, for example, ruthenium dioxide, ruthenium tetroxide, ruthenium dihydroxide, Ruthenium chloride, ruthenium bromide, ruthenium iodide, ruthenium nitrate, ruthenium acetate, tris (acetylacetone) ruthenium, sodium hexachlororuthenate, dipotassium tetracarbonyl ruthenate, pentacarbonyl ruthenium, cyclopentadienyl dicarbonyl ruthenium, dibromotricarbonyl ruthenium Chlorotris (triphenylphosphine) hydridoruthenium, bis (tri-n-butylphosphine) tricarbonylruthenium,
Examples thereof include dodecacarbonyltriruthenium, tetrahydridodecacarbonyltetraruthenium, octadecacarbonylhexaruthenate dicesium, and undecacarbonylhydridotriruthenate tetraphenylphosphonium.

これらの金属ルテニウム及びルテニウム化合物の使用量
は、反応液中の濃度が反応溶液1リットル中のルテニウ
ムとして0.0001〜100モル、好ましくは0.001〜10モルと
なる量である。
The amount of these metal ruthenium and ruthenium compounds used is such that the concentration in the reaction solution is 0.0001 to 100 mol, preferably 0.001 to 10 mol as ruthenium in 1 liter of the reaction solution.

本発明の方法においては、ルテニウム触媒とともに有機
ホスフィンの使用が、必須要件であって、このものは主
触媒であるルテニウムの電子状態を制御したり、ルテニ
ウムの活性状態を安定化するのに寄与するものと考えら
れる。かかる有機ホスフィンの具体例としては、トリ−
n−ブチルホスフィン、ジメチル−n−オクチルホスフ
ィン等のトリアルキルホスフィン類、トリシクロヘキシ
ルホスフィン等のトリシクロアルキルホスフィン類、ト
リフェニルホスフィン等のトリアリールホスフィン類、
ジメチルフェニルホスフィン等のアルキルアリールホス
フィン類、1,2−ビス(ジフェニルホスフィノ)エタン
等の多官能性ホスフィン類等が挙げられる。
In the method of the present invention, the use of an organic phosphine together with a ruthenium catalyst is an essential requirement, which contributes to controlling the electronic state of ruthenium which is the main catalyst and stabilizing the active state of ruthenium. It is considered to be a thing. Specific examples of such an organic phosphine include tri-
trialkylphosphines such as n-butylphosphine and dimethyl-n-octylphosphine, tricycloalkylphosphines such as tricyclohexylphosphine, triarylphosphines such as triphenylphosphine,
Examples thereof include alkylarylphosphines such as dimethylphenylphosphine and polyfunctional phosphines such as 1,2-bis (diphenylphosphino) ethane.

これらの有機ホスフィンの使用量は、主触媒のルテニウ
ム1モルに対して0.1〜1000モル、好ましくは1〜100モ
ルの範囲である。また、これらの有機ホスフィンは、そ
れ自体単独で又はルテニウム触媒との複合体の形で、反
応系に供給することが可能である。
The amount of these organic phosphines used is in the range of 0.1 to 1000 mol, preferably 1 to 100 mol, per 1 mol of ruthenium as the main catalyst. Also, these organic phosphines can be supplied to the reaction system by themselves or in the form of a complex with a ruthenium catalyst.

また、本発明においては、水素化反応主触媒のルテニウ
ム触媒に対する付加的促進剤として、周期律表第IVA、V
A、IIIB族からなる群から選ばれる金属化合物を用いる
が、それによって、該主触媒の長所を生かして比較的温
和な条件下で水素化反応を進行させることができるうえ
に、特に、水素化触媒活性の向上、活性安定性および日
的生成物の選択性の向上が図られる。
In the present invention, as an additional promoter for ruthenium catalysts for the hydrogenation reaction main catalyst, periodic table IV A, V
A, but using a metal compound selected from the group consisting of III B Group, whereby, in terms of can proceed hydrogenation reaction under relatively mild conditions by utilizing the advantage of the main catalyst, in particular, hydrogen It is possible to improve the oxidization catalyst activity, the activity stability, and the daily product selectivity.

周期律表第IVA、VA、IIIB族からなる群から選ばれる金
属としては、 第IVA族:チタン、ジルコニウム、ハフニウム 第VA族:バナジウム、ニオブ、タンタル 第IIIB娘:ホウ素、アルミニウム、ガリウム、インジウ
ム、タリウム が挙げられる。これらのうち、チタン、ジルコニウム、
バナジウムが好ましく特にジルコニウム、バナジウムが
好ましい。これらの金属化合物としては、カルボン酸
塩、硝酸塩、ハロゲン化物、オキソハロゲン化物、硫酸
塩、水酸化物、炭酸塩、シユウ酸塩、リン酸塩、クロム
酸塩、ケイ酸塩、シアン化合物、酸化物、金属アルコキ
シド、アセチルアセトン塩あるは有機金属化合物等が挙
げられるが、なかでも、溶解性、熱安定性を考慮して、
金属ハロゲン化物、金属アルコキシド、アセチルアセト
ン塩、カルボン酸塩、水酸化物または酸化物の形で添加
することが好ましい。
The metals selected from the group consisting of groups IV A , V A , and III B of the periodic table include Group IV A : titanium, zirconium, and hafnium Group VA : vanadium, niobium, tantalum Group III B daughter: boron, Examples include aluminum, gallium, indium, and thallium. Of these, titanium, zirconium,
Vanadium is preferable, and zirconium and vanadium are particularly preferable. Examples of these metal compounds include carboxylates, nitrates, halides, oxohalides, sulfates, hydroxides, carbonates, oxalates, phosphates, chromates, silicates, cyanides, and oxides. Compounds, metal alkoxides, acetylacetone salts, organometallic compounds, and the like. Among them, in consideration of solubility and thermal stability,
It is preferably added in the form of metal halides, metal alkoxides, acetylacetone salts, carboxylates, hydroxides or oxides.

かかる周期律表第IVA、VA、IIIB族金属化合物の具体例
としては、四塩化チタン、チタンテトラエトキシド、チ
タンテトライソプロキシド、チタンテトラブトキシド、
シュウ酸チタンアンモニウム、チタニルアセチルアセト
ナート、水酸化チタン等のチタン化合物;ジルコニルジ
クロライド、四塩化ジルコニウム、ジルコニウムアセチ
ルアセトナート、炭酸ジルコニウム、ナフテン酸ジルコ
ニウム、ジルコニウムオクテート、ジシクロペンタジエ
ンジルコニウムジメトキシド、ジシクロペンタジエンジ
ルコニウムジエトキシド、ジルコノセン、テトラブトキ
シジルコニウム、テトラエトキシジルコニウム、オキシ
酢酸ジルコニウム、オキシステアリン酸ジルコニウム、
リン酸ジルコニウム、オキシ硝酸ジルコニウム、硫酸ジ
ルコニウム、ジシクロペンタジエンジルコニウムジカル
ボニル等のジルコニウム化合物;塩化ハフニウム、テト
ラメトキシハフニウム、テトラエトキシハフニウム、ジ
シクロペンタジエンハフニウムジカルボニル、テトラベ
ンジルハフニウム、テトラシクロペンタジエンハフニウ
ム等のハウニウム化合物;塩化バナジル、バナジウムア
セチルアセトナート、硝酸バナジル、硫酸バナジル、バ
ナジルアセチルアセトナート、シュウ酸バナジル、メタ
バナジン酸アンモニウム、バナジウムヘキサカルボニル
等のバナジウム化合物;塩化ニオブ、酸化ニオブ、ジシ
クロペンタジエントリヒドリドニオブ、ニオビウムオキ
シドエトキシド、ニオビウムペンタメトキシド、ニオビ
ウムペンタイソプロキシド等のニオブ化合物;塩化タン
タル、酸化タンタル、タンタルペンタメトキシド、タン
タルペンタイソプロキシド、シクロペンタジエニルテト
ラカルボニルタンタル、ビスシクロペンタジエニルトリ
メチルタンタル、ペンタベンジルタンタル等のタンタル
化合物;三塩化ホウ素、トリメトキシホウ素、トリフェ
ノキシホウ素、ホウ酸、酸化ホウ素、オルトホウ酸、ピ
ロホウ酸、メタホウ酸、メチルボロン酸、フェニルボロ
ン酸、ジフェニルボリン酸、トリフェニルボラン、トリ
シクロヘキシルボラン、テトラエチルジボラン、ジメチ
ル(ジメチルアミノ)ボラン、ボラジン、トリエチルボ
ロキシン、トリシクロヘキシルボロキシン、トリフェニ
ルボロキシン、テトラフェニルホウ酸ナトリウム、テト
ラフェニルホウ酸アンモニウム、アンモニウムテトラオ
キソホウ酸等のホウ素化合物;塩化アルミニウム、トリ
エトキシアルミニウム、トリブトキシアルミニウム、ト
リエチルアルミニウム、酢酸アルミニウム、アルミニウ
ムアセチルアセトナート、安息香酸アルミニウム、ステ
アリン酸アルミニウム等のアルミニウム化合物;塩化ガ
リウム、ガリウムオキシド、ガリウムトリイソプロキシ
ド、ガリウムイソプロキシアセチルアセトナート、ヒド
ロキシジメチルガリウム、トリメチルガリウム、メトキ
シジメチルガリウム、ジメチルガリウムアセテート等の
ガリウム化合物;塩化インジウム、インジウムトリメト
キシド、インジウムトリイソプロキシド、トリイソプロ
ピルインジウム、トリメチルインジウム、フェニルイン
ジウムジアセテート等のインジウム化合物;塩化タリウ
ム、メチルオキソタリウム、ヒドロキシジメチルタリウ
ム、メタンスルホネートジメチルタリウム、トリメチル
タリウム、水酸化タリウム、炭酸タリウム、酢酸タリウ
ム、メチルタリウムジアセテート、トリエトキシタリウ
ム、ブトキシジメチルタリウム、ジエチルアミノジメチ
ルタリウム、ジメチルタリウムアセチルアセトナート等
のタリウム化合物が挙げられる。これらの金属化合物の
使用量は、主触媒中のルテニウム1モル当り0.01〜1000
モル、好ましくは0.1〜100モル、さらに好ましくは0.5
〜20モルである。
Such periodic table IV A, V A, as a specific example of a III B metal compound is titanium tetrachloride, titanium tetraethoxide, titanium tetra-isopropoxide, titanium tetrabutoxide,
Titanium compounds such as titanium ammonium oxalate, titanyl acetylacetonate, titanium hydroxide; zirconyl dichloride, zirconium tetrachloride, zirconium acetylacetonate, zirconium carbonate, zirconium naphthenate, zirconium octate, dicyclopentadiene zirconium dimethoxide, dicyclo. Pentadiene zirconium diethoxide, zirconocene, tetrabutoxy zirconium, tetraethoxy zirconium, zirconium oxyacetate, zirconium oxystearate,
Zirconium compounds such as zirconium phosphate, zirconium oxynitrate, zirconium sulfate, dicyclopentadiene zirconium dicarbonyl; hafnium chloride, tetramethoxyhafnium, tetraethoxyhafnium, dicyclopentadienehafnium dicarbonyl, tetrabenzylhafnium, tetracyclopentadienehafnium, etc. Haunium compounds; vanadium chloride, vanadium acetylacetonate, vanadyl nitrate, vanadyl sulfate, vanadyl acetylacetonate, vanadyl oxalate, vanadium oxalate, ammonium metavanadate, vanadium hexacarbonyl, etc .; , Niobium oxide ethoxide, niobium pentamethoxide, niobium pentaisop Niobium compounds such as xide; tantalum chloride, tantalum oxide, tantalum pentamethoxide, tantalum pentaisoproxide, cyclopentadienyl tetracarbonyl tantalum, biscyclopentadienyl trimethyl tantalum, pentabenzyl tantalum; boron trichloride, Trimethoxyboron, triphenoxyboron, boric acid, boron oxide, orthoboric acid, pyroboric acid, metaboric acid, methylboronic acid, phenylboronic acid, diphenylborinic acid, triphenylborane, tricyclohexylborane, tetraethyldiborane, dimethyl (dimethylamino) Borane, borazine, triethylboroxine, tricyclohexylboroxine, triphenylboroxine, sodium tetraphenylborate, ammonium tetraphenylborate, a Boron compounds such as monium tetraoxoboric acid; aluminum compounds such as aluminum chloride, triethoxy aluminum, tributoxy aluminum, triethyl aluminum, aluminum acetate, aluminum acetylacetonate, aluminum benzoate and aluminum stearate; gallium chloride, gallium oxide, Gallium compounds such as gallium triisoproxide, gallium isoproxy acetylacetonate, hydroxydimethylgallium, trimethylgallium, methoxydimethylgallium, dimethylgallium acetate; indium chloride, indium trimethoxide, indium triisoproxide, triisopropylindium, trimethylindium. , Indium compounds such as phenylindium diacetate; tariu chloride , Methyl oxo thallium, hydroxy dimethyl thallium, methane sulfonate dimethyl thallium, trimethyl thallium, thallium hydroxide, thallium carbonate, thallium acetate, methyl thallium diacetate, triethoxy thallium, butoxydimethyl thallium, diethylaminodimethyl thallium, dimethyl thallium acetylacetonate And thallium compounds. The amount of these metal compounds used is 0.01 to 1000 per 1 mol of ruthenium in the main catalyst.
Mol, preferably 0.1 to 100 mol, more preferably 0.5.
~ 20 moles.

ルテニウム触媒の付加的な促進剤として、更にpkaが2
より小さい酸の共役塩基を用いることによって、水素化
触媒活性の向上、活性安定性及び目的生成物の選択性の
向上をはかることができる。
An additional pka of 2 as an additional promoter for ruthenium catalysts
By using a conjugate base of a smaller acid, the hydrogenation catalyst activity can be improved, the activity stability and the selectivity of the target product can be improved.

pkaが2よりも小さい酸の共役塩基としては触媒調製中
又は反応系中においてかかる共役塩基を生成するもので
あればよく、その供給形態としてはpkaが2より小さい
ブレンステット酸あるいはかかる酸の各種の塩等が用い
られる。具体的には硝酸、過塩素酸、ホウフッ化水素
酸、ヘキサフルオロ燐酸、フルオロスルホン酸等の無機
酸類、トリクロロ酢酸、ジクロロ酢酸、トリフルオロ酢
酸等のハロゲンカルボン酸、メタンスルホン酸、ドデシ
ルスルホン酸、オクタデシルスルホン酸、トリフルオロ
メタンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、p−トルエン
スルホン酸等の有機スルホン酸、スルホン化スチレン−
ジビニルベンゼン共重合体等の有機酸類等のブレンステ
ッド酸もしくはこれらの酸のアルカリ金属塩、アルカリ
土類金属塩、アンモニウム塩、銀塩等が挙げられ、特に
有機スルホン酸が好ましい。
The conjugate base of an acid having a pka of less than 2 may be any as long as it produces such a conjugate base during catalyst preparation or in the reaction system, and the supply form thereof is Bronstedt acid having a pka of less than 2 or various such acids. Salt or the like is used. Specifically, nitric acid, perchloric acid, fluoroboric acid, hexafluorophosphoric acid, inorganic acids such as fluorosulfonic acid, tricarboxylic acetic acid, dichloroacetic acid, halogen carboxylic acid such as trifluoroacetic acid, methanesulfonic acid, dodecylsulfonic acid, Organic sulfonic acids such as octadecyl sulfonic acid, trifluoromethane sulfonic acid, benzene sulfonic acid, p-toluene sulfonic acid, sulfonated styrene-
Examples thereof include Bronsted acids such as organic acids such as divinylbenzene copolymers, alkali metal salts, alkaline earth metal salts, ammonium salts and silver salts of these acids, and organic sulfonic acids are particularly preferable.

又、これらの酸の共役塩基が反応系で生成すると考えら
れる酸誘導体の形で添加してもさしつかえない。例えば
酸ハロゲン化物、酸無水物、エステル、酸アミド等の形
で反応系に添加しても同様の効果が期待される。
It is also possible to add the conjugate base of these acids in the form of an acid derivative which is considered to be produced in the reaction system. For example, similar effects can be expected even when added to the reaction system in the form of acid halide, acid anhydride, ester, acid amide, or the like.

これら酸あるいはその塩の使用量は、ルテニウム1モル
に対して0.01〜1000モル、好ましくは0.1〜100モル更に
好ましくは0.5〜20モルの範囲である。
The amount of these acids or salts thereof used is in the range of 0.01 to 1000 mol, preferably 0.1 to 100 mol, and more preferably 0.5 to 20 mol, per 1 mol of ruthenium.

本発明の方法は、溶媒の不存在下に、すなわち反応原料
あるいは反応生成物そのものを溶媒として実施すること
もできるが、それら以外の溶媒を使用することもでき
る。このような溶媒としては例えば、ジエチルエーテ
ル、アニソール、テトラヒドロフラン、エチレングリコ
ールジエチルエーテル、ジオキサン等のエーテル類、ア
セトン、メチルエチルケトン、アセトフェノン等のケト
ン類、メタノール、エタノール、n−ブタノール、ベン
ジルアルコール、フェノール、エチレングリコール、ジ
エチレングリコール等のアルコール、ギ酸、酢酸、プロ
ピオン酸、トルイル酸等のカルボン酸類、酢酸メチル、
酢酸n−ブチル、安息香酸ベンジル等のエステル類、ベ
ンゼン、トルエン、エチルベンゼン、テトラリン等の芳
香族炭化水素、n−ヘキサン、n−オクタン、シクロヘ
キサン等の脂肪族炭化水素、ジクロロメタン、トリクロ
ロエタン、クロロベンゼン等のハロゲン化炭化水素、ニ
トロメタン、ニトロベンゼン等のニトロ化合物、N,N−
ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、
N−メチルピロリドン等のカルボン酸アミド、ヘキサメ
チルリン酸トリアミド、N,N,N′,N′−テトラエチルス
ルファミド等のその他のアミド類、N,N′−ジメチルイ
ミダゾリドン、N,N,N,N−テトラメチル尿素等の尿素
類、ジメチルスルホン、テトラメチレンスルホン等のス
ルホン類、ジメチルスルホキシド、ジフェニルスルホキ
シド等のスルホキシド類、γ−ブチロラクトン、ε−カ
プロラクトン等のラクトン類、テトラグライム、18−ク
ラウン−6等のポリエーテル類、アセトニトリル、ベン
ゾニトリル等のニトリル類、ジメチルカーボネート、エ
チレンカーボネート等の炭酸エステル類等である。
The method of the present invention can be carried out in the absence of a solvent, that is, using the reaction raw material or the reaction product itself as a solvent, but a solvent other than these can also be used. Examples of such a solvent include ethers such as diethyl ether, anisole, tetrahydrofuran, ethylene glycol diethyl ether and dioxane, ketones such as acetone, methyl ethyl ketone and acetophenone, methanol, ethanol, n-butanol, benzyl alcohol, phenol and ethylene. Alcohols such as glycol and diethylene glycol, carboxylic acids such as formic acid, acetic acid, propionic acid and toluic acid, methyl acetate,
Esters such as n-butyl acetate and benzyl benzoate, aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene, ethylbenzene and tetralin, aliphatic hydrocarbons such as n-hexane, n-octane and cyclohexane, dichloromethane, trichloroethane, chlorobenzene and the like. Halogenated hydrocarbons, nitro compounds such as nitromethane and nitrobenzene, N, N-
Dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide,
Carboxylic acid amides such as N-methylpyrrolidone, hexamethylphosphoric triamide, other amides such as N, N, N ', N'-tetraethylsulfamide, N, N'-dimethylimidazolidone, N, N, Urea such as N, N-tetramethylurea, dimethyl sulfone, sulfone such as tetramethylene sulfone, dimethyl sulfoxide, sulfoxides such as diphenyl sulfoxide, γ-butyrolactone, lactones such as ε-caprolactone, tetraglyme, 18- Polyethers such as Crown-6, nitriles such as acetonitrile and benzonitrile, and carbonic acid esters such as dimethyl carbonate and ethylene carbonate.

本発明の方法により水素化反応を行うためには、反応容
器に反応原料と触媒成分並びに所望により溶媒を装入
し、これに水素を導入すればよい。水素は、窒素や二酸
化炭素等の反応に不活性なガスで希釈されたものであっ
てもよい。
In order to carry out the hydrogenation reaction by the method of the present invention, the reaction raw material, the catalyst component and, if desired, a solvent may be charged into a reaction vessel, and hydrogen may be introduced therein. Hydrogen may be diluted with a reaction-inert gas such as nitrogen or carbon dioxide.

反応原料を装入するに先立って、触媒成分と所望により
溶媒とを反応容器に装入し、水素またはアルゴン雰囲気
下で触媒の熱処理を行うと副生物の生成が少なく選択率
が向上するので好ましい。熱処理は、通常100〜300℃、
好ましくは150〜250℃で少なくとも0.5時間行われる。
Prior to charging the reaction raw materials, a catalyst component and optionally a solvent are charged into a reaction vessel, and heat treatment of the catalyst is carried out under an atmosphere of hydrogen or argon, since the production of by-products is small and the selectivity is improved, which is preferable. . Heat treatment is usually 100-300 ℃,
It is preferably carried out at 150 to 250 ° C for at least 0.5 hours.

反応温度は、通常50〜250℃、好ましくは100〜200℃で
ある。反応系内の水素分圧は、通常0.1〜100kg/cm2、好
ましくは1〜30kg/cm2である。もちろん、さらに低い圧
力又は高い圧力下で実施することも不可能ではないが、
工業的に有利ではない。
The reaction temperature is generally 50 to 250 ° C, preferably 100 to 200 ° C. The hydrogen partial pressure in the reaction system is usually 0.1 to 100 kg / cm 2 , preferably 1 to 30 kg / cm 2 . Of course, it is not impossible to carry out at lower or higher pressure,
Not industrially advantageous.

反応は、回分方式および連続方式のいずれでも実施する
こともできる。回分方式の場合の所要反応時間は通常1
〜20時間である。
The reaction can be carried out in either a batch system or a continuous system. The reaction time required for the batch method is usually 1
~ 20 hours.

反応生成液からは、蒸留、抽出等の通常の分離精製手段
により、目的物であるラクトン類を回収することができ
る。また。蒸留残渣は、触媒成分として反応系に循環す
ることができる。
The target lactone can be recovered from the reaction product solution by a usual separation and purification means such as distillation and extraction. Also. The distillation residue can be circulated to the reaction system as a catalyst component.

〔実施例〕〔Example〕

次に、本発明を実施例により更に詳細に説明するが、本
発明はその要旨を超えない限り以下の実施例に限定され
るものではない。
Next, the present invention will be described in more detail by way of examples, but the present invention is not limited to the following examples as long as the gist thereof is not exceeded.

実施例1 200mlの誘導撹拌機付sus製オートクレーブにルテニウム
アセチルアセトナート0.08gr(0.2mmol)、トリオクチ
ルホスフィン0.74gr(2.0mmol)、p−トルエンスルホ
ン酸0.33gr(1.76mmol)、オキシステアリン酸ジルコニ
ウム2.01gr(3.0mmol)及びテトラエチレングリコール
ジメチルエーテル40mlを仕込み、水素圧20Kg/cm2で200
℃、2時間熱処理をした。その後水素圧を30Kg/cm2に上
げテトラエチレングリコールジメチルエーテルに溶解さ
せた25wt%の無水マレイン酸を液ポンプを用いて24ml/H
rの注入速度でオートクレーブ内に注入し、反応温度200
℃で2時間反応させた。
Example 1 In a 200 ml sus autoclave with an induction stirrer, ruthenium acetylacetonate 0.08 gr (0.2 mmol), trioctylphosphine 0.74 gr (2.0 mmol), p-toluenesulfonic acid 0.33 gr (1.76 mmol), zirconium oxystearate. Charge 2.01 gr (3.0 mmol) and 40 ml of tetraethylene glycol dimethyl ether, 200 at a hydrogen pressure of 20 kg / cm 2 .
Heat treatment was performed at ℃ for 2 hours. After that, the hydrogen pressure was raised to 30 kg / cm 2 and 25 wt% of maleic anhydride dissolved in tetraethylene glycol dimethyl ether was used at 24 ml / H using a liquid pump.
It is injected into the autoclave at an injection rate of r
The reaction was carried out at 0 ° C for 2 hours.

その間オートクレーブ内に注入された無水マレイン酸量
は、12.9gr(132.4mmol)であった。
During that time, the amount of maleic anhydride injected into the autoclave was 12.9 gr (132.4 mmol).

反応後、反応液を取り出し分析を行ったところ、無水マ
レイン酸の転化率97.6%、無水コハク酸とγ−ブチロラ
クトンの合計選択率83.4%、プロピオン酸の選択率10.4
%であった。γ−ブチロラクトンの収率は33.9%であっ
た。
After the reaction, the reaction solution was taken out and analyzed, and the conversion of maleic anhydride was 97.6%, the total selectivity of succinic anhydride and γ-butyrolactone was 83.4%, and the selectivity of propionic acid was 10.4.
%Met. The yield of γ-butyrolactone was 33.9%.

比較例1 オキシステアリン酸ジルコニウムを添加しなかった以外
実施例1と同様の操作を行った。
Comparative Example 1 The same operation as in Example 1 was performed except that zirconium oxystearate was not added.

オートクレーブに装入した無水マレイン酸の量は120gr
(123.2mmol)であった。
The amount of maleic anhydride charged into the autoclave is 120 gr
(123.2 mmol).

反応後分析を行ったところ、無水マレイン酸の転化率9
6.6%、γ−ブチロラクトンと無水コハク酸の合計選択
率44.4%であった。50.8%の選択率でプロピオン酸が副
生していた。γ−ブチロラクトンの収率は5.2%であっ
た。
After the reaction, analysis revealed that the conversion of maleic anhydride was 9
The total selectivity for γ-butyrolactone and succinic anhydride was 44.4%. Propionic acid was a by-product with a selectivity of 50.8%. The yield of γ-butyrolactone was 5.2%.

実施例2〜4 オキシステアリン酸ジルコニウム2.01gの代りに第1表
に示す金属の化合物を用いた以外は、実施例1と同様に
行った。その結果を第1表に示す。
Examples 2 to 4 The same procedure as in Example 1 was carried out except that 2.01 g of zirconium oxystearate was replaced with the compounds of the metals shown in Table 1. The results are shown in Table 1.

実施例5 200mlの誘導撹拌機付SUS製オートクレーブにルテニウム
アセチルアセトナート0.08gr(2.0mmol)、トリオクチ
ルホスフィン0.74gr(2.0mmol)、p−トルエンスルホ
ン酸0.33gr(1.76mmol)、オキシステアリン酸ジルコニ
ウム2.01gr(3.0mmol)及びテトラエチレングリコール
ジメチルエーテル64mlを仕込み、水素圧20Kg/cm2で200
℃2時間熱処理をした。
Example 5 In a 200 ml SUS autoclave equipped with an induction stirrer, ruthenium acetylacetonate 0.08 gr (2.0 mmol), trioctylphosphine 0.74 gr (2.0 mmol), p-toluenesulfonic acid 0.33 gr (1.76 mmol), zirconium oxystearate. Charge 2.01 gr (3.0 mmol) and 64 ml of tetraethylene glycol dimethyl ether, 200 at a hydrogen pressure of 20 kg / cm 2 .
Heat treatment was performed at ℃ for 2 hours.

オートクレーブを冷却してアルゴン雰囲下でオートクレ
ーブを開け、無水コハク酸16g(160mmol)を加えて水素
圧30Kg/cm2、200℃で2時間反応を行った。
The autoclave was cooled, the autoclave was opened under an argon atmosphere, 16 g (160 mmol) of succinic anhydride was added, and the reaction was carried out at 200 ° C. for 2 hours at a hydrogen pressure of 30 kg / cm 2 .

反応後、反応液を取り出し分析を行ったところ、無水コ
ハク酸の転化率74.0%、γ−ブチロラクトンの選択率9
4.5%であった。
After the reaction, the reaction solution was taken out and analyzed, and the conversion rate of succinic anhydride was 74.0% and the selectivity of γ-butyrolactone was 9%.
It was 4.5%.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

本発明によれば、ジカルボン酸、ジカルボン酸無水物及
び/又はジカルボン酸エステルを水素化してラケトン類
を製造するに際し、本発明のルテニウム、有機ホスフィ
ン、周期律表第IVA、VA、IIIB族からなる群から選ばれ
る金属の化合物及びpkaが2より小さい酸の共役塩基を
触媒として液相で反応を行なうことにり、従来法に比し
て温和な条件で収率良く、かつ高い選択率で目的とする
ラクトン類を得ることができる。
According to the present invention, when a dicarboxylic acid, a dicarboxylic acid anhydride and / or a dicarboxylic acid ester is hydrogenated to produce a raketone, the ruthenium of the present invention, an organic phosphine, the periodic table IV A , V A , III B By conducting the reaction in the liquid phase using a compound of a metal selected from the group consisting of the group and a conjugate base of an acid having a pka of less than 2, the yield is high and the selection is high under milder conditions than conventional methods. The desired lactone can be obtained at a specific rate.

───────────────────────────────────────────────────── 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 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI technical display location C07B 61/00 300

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】触媒の存在下にジカルボン酸、ジカルボン
酸無水物及び/またはジカルボン酸エステルを水素化し
てラクトンを製造する方法において、 ルテニウム 有機ホスフィン 周期律表第IVA、VA及びIIIB族からなる群から選ば
れる金属の化合物 pkaが2より小さい酸の共役塩基 を含有する触媒の存在下に、液相で水素化反応を行うこ
とを特徴とするラクトンの製造方法。
1. A method for producing a lactone by hydrogenating a dicarboxylic acid, a dicarboxylic acid anhydride and / or a dicarboxylic acid ester in the presence of a catalyst, comprising: ruthenium organic phosphine, Group IV A , V A and III B of the periodic table. A method for producing a lactone, which comprises performing a hydrogenation reaction in a liquid phase in the presence of a catalyst containing a conjugate base of an acid having a metal compound pka selected from the group consisting of:
【請求項2】触媒の存在下にジカルボン酸骨格の炭素数
が4のジカルボン酸、ジカルボン酸無水物及び/または
そのエステルを水素化してγ−ブチロラクトンを製造す
る方法において、 ルテニウム 有機ホスフィン チタン、ジルコニウム及びバナジウムから選ばれる
金属の化合物 pkaが2より小さい有機スルホン酸 を含有する触媒の存在下に、液相で水素化反応を行うこ
とを特徴とするγ−ブチロラクトンの製造方法。
2. A method for producing γ-butyrolactone by hydrogenating a dicarboxylic acid having a carbon number of 4 in the dicarboxylic acid skeleton in the presence of a catalyst, dicarboxylic acid anhydride and / or its ester, wherein ruthenium organophosphine titanium, zirconium And a method for producing γ-butyrolactone, which comprises performing a hydrogenation reaction in a liquid phase in the presence of a catalyst containing an organic sulfonic acid having a metal pka selected from vanadium smaller than 2.
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