JPH0780799B2 - アルデヒド類またはアルコ−ル類の製造法 - Google Patents

アルデヒド類またはアルコ−ル類の製造法

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JPH0780799B2 JP60246246A JP24624685A JPH0780799B2 JP H0780799 B2 JPH0780799 B2 JP H0780799B2 JP 60246246 A JP60246246 A JP 60246246A JP 24624685 A JP24624685 A JP 24624685A JP H0780799 B2 JPH0780799 B2 JP H0780799B2
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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 本発明は有機合成中間体として有用なアルデヒド類およ
び/またはアルコール類の製造方法に関する。
従来の技術 アルデヒド類、特に脂肪族、脂環族アルデヒドを製造す
るには従来さまざまな方法が報告されているが、カルボ
ン酸またはその誘導体を原料とする方法について多くの
手段が報告されているわけではない。
最も普通に行なわれる方法はいわゆるローゼンムント
(Rosenmund)還元であり、酸塩化物を経由する方法で
あるが、コスト高になることは避けられなかった。
カルボン酸を直接分子状水素により還元できればそれが
アルデヒド類の製造方法として最も好ましいが、従来か
ら極めて困難であった。
最近、米国特許第4,328,373号明細書に、イソ酪酸メチ
ル、およびピバリン酸メチルを、酸化イットリウム系触
媒の存在下に気相水素化して対応するアルデヒドを得る
方法が報告されているが、原料は遊離カルボン酸ではな
く、そのメチルエステルを用いる方法であり、しかも、
反応温度が全般に高く、副反応のためにアルデヒドの収
率が低いのが問題であった。
さらに、カルボン酸を直接水素化してアルコールを得る
方法も従来からいくつかの報告があるが、いずれも高
温、高圧を必要とし、収率が低く、実用的な方法ではな
かった。
発明が解決しようとする問題点 本発明者らは、先に芳香族カルボン酸の水素化反応によ
り、芳香族アルデヒドを良好な収率で生成する触媒の開
発に成功した。本発明は更に、芳香族カルボン酸以外の
カルボン酸、特に脂肪族、脂環族カルボン酸類より、対
応するアルデヒド類および/またはアルコール類を高収
率で得る方法を提供しようとするものである。
問題点を解決するための手段 上記目的を達成するための本発明の構成は、脂肪族カル
ボン酸、脂環族カルボン酸またはこれ等の誘導体を分子
状水素により水素化して対応するアルデヒド類および/
またはアルコール類を製造する方法において、触媒とし
て下記一般式で表わされる酸化ジルコニウム系触媒を用
い、かつ、気相で反応を行なうアルデヒド類/およびま
たはアルコール類の製造方法である。
本発明で水素化触媒として用いる上記酸化ジルコニウム
は、その製造方法によりさまざまな物性のものが得られ
るが、中性でしかも比表面積の大きいものが好ましい。
このような酸化ジルコニウムを製造するには例えば高純
度の水酸化ジルコニル、炭酸ジルコニル等を300℃ない
し950℃程度に焼成すればよい。酸化ジルコニウムに特
定の元素を添加すると触媒の活性、安定性を増すことが
出来る。添加できる特定の元素として、例えばクロム、
コバルト、亜鉛、鉛、レニウム、インジウム、セシウム
が挙げられる。これらの特定の元素を添加するには、共
沈法、含浸法、吸着法、イオン交換法、混練法等の公知
の方法によればよい。特定の元素は酸化ジルコニウム製
造用の原料の段階で添加してもよい。特定の元素の添加
量としてはジルコニウムに対する原子比で0.001ないし
0.5、より好ましくは0.01ないし0.1程度が適当である。
触媒を実際に用いるには公知の方法により成型したり、
あるいは不活性担体上に担持して用いるのが適当であ
る。
本発明で、原料として用いられるカルボン酸類は脂肪族
カルボン酸類、脂環族カルボン酸類あるいはそれ等の誘
導体である。誘導体としてはエステルまたは無水物が適
当である。
上記脂肪族カルボン酸類としてモノカルボン酸あるいは
ポリカルボン酸でもよく、例えば、ギ酸、酢酸、プロピ
オン酸、酪酸、イソ酪酸、吉草酸、イソ吉草酸、ピバル
酸、ヘキサン酸、ヘプタン酸、オクタン酸、2−エチル
ヘキサン酸、デカン酸、ドデカン酸、テトラデカン酸、
アクリル酸、メタクリル酸、10−ウンデセン酸、9−オ
クタデセン酸等の飽和または不飽和のカルボン酸、シュ
ウ酸、マロン酸、ジエチルマロン酸、こはく酸、グルタ
ル酸、アジピン酸、デカンニ酸、オクタデカンニ酸等の
ポリカルボン酸が挙げられる。
脂環族カルボン酸類もモノカルボン酸あるいはポリカル
ボン酸が用いられる。
例えば、シクロペンタンカルボン酸、シクロヘキサンカ
ルボン酸、1,4−シクロヘキサンジカルボン酸が挙げら
れる。
また、脂肪族カルボン酸あるいは脂環族カルボン酸は置
換基として反応に不活性な基を有していてもよく、その
ような置換基としては、例えばアリール基、ヒドロキシ
基、エーテル基等が挙げられる。具体例としてはフェニ
ル酢酸、桂皮酸、グリコール酸等である。
本発明で用いる原料はカルボン酸誘導体、例えばエステ
ル、無水物等でもよい。エステルとしては、脂肪族、脂
環族、芳香族エステル等の何れでもよく、例えばメチル
エステル、エチルエステル、n−ブチルエステル、オク
チルエステル、シクロヘキシルエステル、フェニルエス
テル等があり、無水物としては、ホモ無水物でもヘテロ
無水物でもよい。
また、原料とするカルボン酸類またはその誘導体の酸基
の炭素数は好ましくは1〜20程度がよい。
本発明の方法によって、アルデヒドまたはアルコールが
生成するが、一般にカルボン酸基の炭素数が少ない場合
はアルコール類の生成が多く、炭素数が多い場合はアル
デヒド類の生成が多い。
また、反応を加圧下で実施するとアルコールの生成割合
が増加する。
ポリカルボン酸またはその誘導体からは、ポリアルデヒ
ド、ヒドロキシアルデヒド、ポリオール、アルデヒドカ
ルボン酸、または、そのエステル、ヒドロキシカルボン
酸、または、そのエステル、ラクトン等が生成するが、
その割合は原料、反応条件等により変動する。
つぎに水素化の条件について説明すると、水素化は気相
で行なうと便利である。
反応温度は200℃ないし500℃、より好ましくは250℃な
いし400℃程度が適当である。
反応圧力は常圧でよいが、多少の加圧状態はさしつかえ
ない。
固定床触媒を用いる場合、原料のカルボン酸またはその
誘導体の空間速度はLHSVとして0.01ないし1hr-1程度、
より好ましくは0.03ないし0.3hr-1程度が適当である。
水素の空間速度はGHSVとして100ないし20,000hr-1
度、より好ましくは500ないし5000hr-1程度がよい。
水素には若干の不活性気体、例えば窒素、水蒸気等が含
まれていてもよい。
実施例 以下、実施例によって本発明を更に具体的に説明する
が、本発明はその要旨を越えない限り、これらの実施例
に限定されるものではない。
実施例1 硝酸クロム・9水和物3.47grを脱イオン水100mlに溶解
し、市販の水酸化ジルコニル25gr(ZrO2含有量85重量
%)を添加後、蒸発乾固、焼成(600℃、3時間)を行
ない、クロム−ジルコニウム(原子比5:100)からなる
酸化物を得た。
これを原料として打錠成形、整粒(10〜20メッシュ)
し、触媒とした。
この触媒6.5mlをパイレックスガラス製反応器に充填
し、シクロヘキサンカルボン酸の気相水素化反応を行っ
た。
この反応条件とその結果を表1に示す。
実施例2 実施例1における原料の硝酸クロムのかわりに硝酸亜鉛
を用いる以外は実施例1と同じ方法で亜鉛−ジルコニウ
ム(原子比5:100)からなる酸化物を得た。
実施例1に示す方法でシクロヘキサンカルボン酸の気相
水素化反応を行った結果を表1に示す。
実施例3 同じく、実施例1の硝酸クロムのかわりに硝酸鉛を用い
る以外は実施例1と同様な方法で鉛−ジルコニウム(原
子比5:100)からなる酸化物を得た。
実施例1に示す方法でシクロヘキサンカルボン酸の気相
水素化反応を行った結果を表1に示す。
実施例4 実施例1における硝酸クロムのかわりに硝酸インジウム
を用いる以外は、実施例1と同様な方法でインジウム−
ジルコニウム(原子比5:100)からなる酸化物を得た。
ただし、焼成は500℃3時間とした。
実施例1に示す方法でシクロヘキサンカルボン酸の気相
水素化反応を行った結果を表1に示す。
実施例5 実施例1における硝酸クロムのかわりに酢酸コバルトを
用いる以外は実施例1と同様な方法で、コバルト−ジル
コニウム(原子比5:100)からなる酸化物を得た。但し
焼成は500℃3時間とした。
実施例1に示す方法でシクロヘキサンカルボン酸の気相
水素化反応を行った結果を表1に示す。
実施例6 同じく実施例1の硝酸クロムのかわりに酸化レニウム
(Re2O7)と炭酸セシウムを用いる以外は実施例1と同
様な方法でセシウム−レニウム−ジルコニウム(原子比
0.2:1:100)からなる酸化物を得た。ただし、焼成は500
℃3時間とした。
実施例1に示す方法でシクロヘキサンカルボン酸の気相
水素化反応を行った結果を表1に示す。
実施例7 実施例1と同様な方法で調製したクロム−ジルコニウム
(原子比5:100)からなる酸化物触媒を用いピバリン酸
の気相水素化反応を行った。水素GHSV=1250hr-1、ピバ
リン酸LHSV=0.08kg/l触媒・H、反応温度300℃の条件
で反応を行ったところ、ピバリン酸転化率96.6、ピバル
アルデヒド選択率100%を示し、ピバルアルデヒド空時
収率は0.75mol/kg触媒・hrであった。
実施例8 実施例1と同様な方法で調製したクロム−ジルコニウム
(原子比5:100)からなる酸化物触媒を用い、n−ヘプ
タン酸の気相水素化反応を行った。
水素GHSV=2000hr-1、n−ヘプタン酸LHSV=0.095kg/l
・触媒・hr、反応温度320℃の条件で反応を行ったとこ
ろ、n−ヘプタナールが収率62%で得られた。
実施例9 実施例1と同様な方法で調製したクロム−ジルコニウム
(原子比5:100)からなる酸化物触媒を用いn−ヘプタ
ン酸メチルの気相水素化反応を行った。
水素GHSV=670hr-1、n−ヘプタン酸メチルLHSV=0.11k
g/l・触媒・hr、反応温度300℃の条件で反応を行ったと
ころ、n−ヘプタン酸メチル転化率50.2%、n−ヘプタ
ナール選択率67.5%を示し、n−ヘプタナールの空時収
率は0.25mol/kg・触媒・hrであった。
実施例10 実施例1と同様な方法で調製したクロム−ジルコニウム
(原子比5:100)からなる酸化物触媒を用い、無水n−
オクチル酸の気相水素化反応を行った。
水素GHSV=670hr-1、無水n−オクチル酸LHSV=0.12kg/
l・触媒・hr、反応温度310℃の条件で反応を行ったとこ
ろ無水n−オクチル酸転化率74.6%、n−オクタナール
選択率=65.3%を示し、n−オクタナールの空時収率
は、0.46mol/kg・触媒・hrであった。
実施例11 実施例1と同様な方法で調製したクロム−ジルコニウム
(原子比5:100)からなる酸化物触媒を用い、10−ウン
デセン酸の気相水素化反応を行った。
水素GHSV=670hr-1、10−ウンデセン酸LHSV=0.11kg/l
触媒・hr、反応温度300℃の条件で反応を行ったとこ
ろ、10−ウンデセン酸転化率21.5%、10−ウンデセナー
ル選択率62.4%を示した。
実施例12 実施例1と同様な方法で調製したクロム−ジルコニウム
(原子比5:100)からなる酸化物触媒を用い、ジエチル
マロン酸ジエチル[(C2H5)2C(COOC2H5)2]の気相水素化
反応を行った。
水素GHSV=1250hr-1、ジエチルマロン酸ジエチルLHSV=
0.13kg/l・触媒・hr、反応温度280℃の条件で反応を行
い、2,2−ジエチル−3−オキソプロピオン酸エチル の生成を確認した。
実施例13 実施例1と同様な方法で調製したクロム−ジルコニウム
(原子比5:100)からなる酸化物触媒を用い、プロピオ
ン酸の気相水素化反応を行った 水素GHSV=1250hr-1、プロピオン酸LHSV=0.058kg/l・
触媒・hr、反応温度300℃の条件で反応を行ったところ
1−プロパノールが収率34.6%で得られるとともに痕跡
量のプロピオンアルデヒドが確認された。
実施例14 実施例1と同様な方法で調製したクロム−ジルコニウム
(原子比5:100)からなる酸化物触媒を用いn−酪酸の
気相水素化反応を行った。
水素GHSV=1250hr-1、n−酪酸LHSV=0.09kg/l・触媒・
hr、反応温度300℃の条件で反応を行ったところ、n−
ブチルアルデヒド収率15.8%、1−ブタノール収率30.0
%を示した。
実施例15 実施例1と同様な方法で調製したクロム−ジルコニウム
(原子比5:100)からなる酸化物触媒を用いn−吉草酸
の気相水素化反応を行った。
水素GHSV=1250hr-1、n−吉草酸LHSV=0.08kg/l・触媒
・hr、反応温度300℃の条件で反応を行ったところ、n
−吉草アルデヒドが収率37.1%で得られるとともに痕跡
量の1−ペンタノールが確認された。
実施例16 実施例1と同様な方法で調製したクロム−ジルコニウム
触媒(原子比5:100)を用いフェニル酢酸の気相水素化
反応を行った。反応温度300℃、水素GHSV=1250hr-1
フェニル酢酸のLHSV=0.08kg/l・触媒・hrの条件で反応
を行なったところフェニルアセトアルデヒドが10%の収
率で得られた。
効果 以上説明したように本発明によれば、脂肪族カルボン酸
脂環族カルボン酸もしくはその誘導体の分子状水素によ
る水素化を、酸化ジルコニウム系触媒を用いて行なうこ
とにより、対応するアルデヒド類またはアルコール類を
容易に高い収率で得ることができる。
───────────────────────────────────────────────────── 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 47/32 // B01J 21/06 X C07B 61/00 300 (72)発明者 瀬戸山 亨 神奈川県横浜市緑区鴨志田町1000番地 三 菱化成工業株式会社総合研究所内 (56)参考文献 特開 昭59−106431(JP,A)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】脂肪族カルボン酸、脂環族カルボン酸また
    はこれ等の酸の誘導体を分子状水素により水素化して、
    対応するアルデヒド類および/またはアルコール類を製
    造する方法において、触媒として下記一般式で表わされ
    る酸化ジルコニウム系触媒を用い、かつ気相で反応を行
    なうことを特徴とするアルデヒド類および/またはアル
    コール類の製造方法。 一般式 Zr−Xm−On ただし、上記一般式において、 Xはクロム、コバルト、亜鉛、鉛、レニウム、インジウ
    ム、 セシウムから選ばれた1種または2種以上の金属元素、
    mは0.001〜0.5、 nはXおよびmによって定まる数。
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