JPH08188544A - ジオールの製造法 - Google Patents

ジオールの製造法

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JPH08188544A
JPH08188544A JP7017524A JP1752495A JPH08188544A JP H08188544 A JPH08188544 A JP H08188544A JP 7017524 A JP7017524 A JP 7017524A JP 1752495 A JP1752495 A JP 1752495A JP H08188544 A JPH08188544 A JP H08188544A
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JP
Japan
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lactone
diol
catalyst
basic
producing
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Application number
JP7017524A
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English (en)
Inventor
Yasutaka Tanaka
康隆 田中
Haruichi Fukuda
晴一 福田
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Daicel Corp
Original Assignee
Daicel Chemical Industries Ltd
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Publication date
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    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
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    • Y02P20/52Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts

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  • Catalysts (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ラクトンを触媒の存在下に水素化してジオー
ルを得る際に、ラクトンの開環や重合等の副反応を起こ
さず、触媒の溶出やこれによる逆反応などの悪影響を与
えないよう、予め行う前処理を伴うジオールの製造法を
提供する。 【構成】 ラクトンを触媒、例えば銅−クロムを基本成
分とする触媒または銅−鉄−アルミニウムを基本成分と
する触媒の存在下で水素化し相当するジオールを得るに
際し、予めラクトンをラクトンに不溶な塩基性固体、例
えばアルカリ土類金属の酸化物、水酸化物、弱塩基性イ
オン交換樹脂などで処理することを特徴とするジオール
の製造法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】
【0002】本発明はポリウレタンやポリエステル等の
合成樹脂の単量体として、あるいは合成樹脂用可塑剤等
の原料として有用な化合物であるジオールの製造法に関
し、より詳細には、予めラクトンに不溶な塩基性固体で
処理したラクトンを触媒の存在下で水素化するジオール
の製造法に関する。
【従来の技術】ジオールの製造法としては、例えば特開
平3−115237号公報にアジピン酸等のジカルボン
酸のエステルを水素化するものが記載され、特開昭62
−155231号公報にはラクトンを水素化するものが
記載されている。工業的見地からは前者がジカルボン酸
のエステル化の工程を必要とするのに対し、後者の方法
は一段階でジオール製造が可能であるという点で有利で
ある。なお、ラクトンは対応するケトン類の過酸による
バイヤービリガー酸化により工業生産が可能である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしバイヤービリガ
ー酸化によりラクトンを得た場合には、酸化工程におい
て微量の副生カルボン酸が生成され、これらの中には蒸
留操作によってもラクトンとの完全な分離が困難なもの
も存在する。このため水素化反応に供するラクトンは、
微量含有するこれら副生カルボン酸により1〜10程度
の酸価を有することとなる。また、水素化に好ましく使
用される銅を主成分とする触媒は、酸成分の存在下では
銅を溶出する性質を持つ。銅の溶出は触媒を劣化させる
ことにより反応収率を低下させ、触媒の再使用を困難と
する。この溶解した銅は反応後の濾過等の分離操作では
反応液から除去できないため、水素化に引続く精製工程
における反応液加熱時には、生成物たるジオールからラ
クトンへの逆反応の触媒として作用し、ジオールの製品
化に重大な障害となる。
【0004】このような問題点を解決するために、水素
化の原料たるラクトンを含有する溶液(以下、「水素化
原料液」と称す。)に塩基性成分を添加し、含まれる酸
成分を中和することは一般的に考えられる手段である。
しかし、上記用途に通常使用される水酸化ナトリウムや
水酸化カリウム等の苛性アルカリを水素化原料液に添加
した場合には、水素化原料液に含有する酸成分の中和に
必要な最低限量の添加量に抑えても、ラクトンの開環や
重合等の副反応を引起こし水素化反応に悪影響をもたら
す。また、苛性アルカリを水溶液の形で水素化原料液と
接触させた後、層分離により酸成分を水層に抽出し、ア
ルカリとの接触時間を短縮することも考えられるが、一
般にラクトンの水溶性は高いため、原料の水層へのロス
が大きく実用的とはいえない。
【0005】
【課題を解決するための手段】当発明者は上記の状況に
鑑み検討を重ねた結果、水素化原料液をラクトンに不溶
なアルカリ土類金属酸化物等の塩基性固体と接触させる
ことにより、水素化反応に影響を与えず水素化原料液の
酸価を下げ、触媒の溶出を防止できることを見い出だ
し、本発明を完成するに至った。
【0006】すなわち本発明はラクトンを触媒の存在下
で水素化し、相当するジオールを得るに際し、予めラク
トンをラクトンに不溶な塩基性固体で処理することを特
徴とするジオールの製造法を提供するものである。また
触媒が銅−クロムを基本成分とする触媒または銅−鉄−
アルミニウムを基本成分とする触媒である前記ジオール
の製造法を提供するものである。また塩基性固体がアル
カリ土類金属の酸化物または水酸化物またはそれらの混
合物である前記ジオールの製造法を提供するものであ
る。また塩基性固体がカチオン成分としてアルカリ土類
金属イオンまたは/およびアルミニウムイオンまたは/
およびケイ素イオンを含み、アニオン成分として酸化物
イオンまたは/および水酸化物イオンを含む複合化合物
である前記ジオールの製造法を提供するものである。加
えて塩基性固体が弱塩基性陰イオン交換樹脂である前記
ジオールの製造法を提供するものである。さらに、ラク
トンが下記構造式(1)または(2)、または(1)お
よび(2)の混合物であり、ジオールが下記構造式
(3)または(4)、または(3)および(4)の混合
物である前記ジオールの製造法を提供するものである。
以下に、本発明を詳細に説明する。
【0007】
【化3】
【0008】
【化4】
【0009】本発明で使用される原料であるラクトン
は、下式(5)で表される環状のエステル化合物である
が、好ましくは前記構造式(1)または(2)、あるい
は(1)と(2)のものの混合物である。
【0010】
【化5】
【0011】本発明における原料となるラクトンは、特
公昭34−563号公報、特公昭52−18197号公
報等に記載されているように、対応する任意のケトンか
ら過酢酸等の過酸を使用しバイヤービリガー酸化するこ
とにより工業的に合成することが出来る。
【0012】本発明におけるラクトンを触媒の存在下で
行う水素化は、特定の反応形態に限定されず公知の種々
の反応形態での実施が可能である。例えば、微粉末状の
触媒を水素化原料液に懸濁させ水素ガスを分散させた、
気泡塔ないし完全混合槽方式、ペレット状の成型触媒の
充填層を水素化原料液と水素ガスを通過させるトリクル
ベッド方式、成型触媒の充填層を気化させたラクトンと
水素の混合ガスを通過させる固定床気相反応方式等を行
うことができる。
【0013】ラクトンと水素との仕込みモル比は、ラク
トン1に対して水素が2〜2,000の範囲が好まし
く、より好ましくは3〜1,000の範囲である。モル
比が2,000以上であると過大な容量の反応器および
水素循環装置が必要となり実用的でなく、2以下である
と反応速度が極端に低下し平衡的にも原料側に傾くため
好ましくない。
【0014】反応時の圧力は一般的には2〜500Kg
/cm2、好ましくは10〜300Kg/cm2である。
圧力が500Kg/cm2より大であると反応装置に高
度の耐圧性が要求されることになり実用的でなく、2K
g/cm2より小であると反応速度が低下し平衡的にも
不利になるので、いずれも好ましくない。
【0015】反応温度は通常は50〜400℃の範囲、
より好ましくは100〜300℃の範囲である。反応温
度が400℃以上では炭化水素等の副生が増加し、平衡
的にも原料側に傾くため収率が低下し、50℃以下では
反応速度が極端に低下するので工業的に有意な生産が得
られず、いずれも好ましくない。
【0016】本発明で使用する触媒は、エステル類の水
素化分解用として公知のものを使用することができる。
具体的には種々の形態で市販されている銅−クロム酸化
物を基本成分(主触媒)とし、マンガンやバリウム等を
助触媒成分として添加した銅クロム触媒が好ましく使用
できる。なお近年になり、環境面への配慮から、有毒な
クロムを含有成分とせず、銅−クロム系と同等の活性を
有する触媒の開発が活発になされており、例えば、特開
昭53−92395号公報、特開昭58−50775号
公報に記載されている銅−鉄−アルミニウムを成分とす
る触媒を銅クロム触媒と同様に使用することもできる。
【0017】本発明における塩基性固体として、以下の
化合物を使用することができる。 アルカリ土類金属の酸化物または水酸化物、またはそ
れらの混合物。カチオン成分としてアルカリ土類金属
イオンまたは/およびアルミニウムイオンまたは/およ
びケイ素イオンを含み、アニオン成分として酸化物イオ
ンまたは/および水酸化物イオンを含む複合化合物。
弱塩基性陰イオン交換樹脂。より具体的には、として
マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム
の各酸化物または各水酸化物、またはこれらの混合物が
例示できる。の具体例としては天然ないし合成のハイ
ドロタルサイトが例示できる。この中で特に好適なもの
は合成ハイドロタルサイトの一種であるキョウワード1
000、キョウワード500(いずれも協和化学工業株
式会社製)である。また、の具体例としてはアンバー
リストA−21(オルガノ株式会社製)やダイヤイオン
WA20(三菱化成工業株式会社製)等である。
【0018】本発明における「塩基性固体で処理する」
とは、その使用形態として粉末状の固体を水素化原料液
に添加し攪拌懸濁させる方法、あるいは粒状の固体を充
填した塔中に水素化原料液を通過させる方法等で使用す
ることができる。塩基性固体の使用量は、水素化原料液
中の酸物質に対して使用する固体の酸吸着当量以上とす
る必要がある。酸物質の水素化工程以降の悪影響の除去
のためには、塩基性固体で処理した後の水素化原料液の
酸価は少なくとも1以下である必要があり、酸価は低い
程より好ましい結果を与える。通常の処理条件では使用
する塩基性物質の化学量論上の酸吸着当量分のみの添加
では必要な酸価低減効果を得るのは困難であるため、あ
る程度過剰に使用する必要がある。大過剰の使用は処理
後の酸価が低減し処理速度も向上する。しかし懸濁法を
用いた場合は処理後の固体濾過の負荷が増大し、充填塔
法を用いた場合は大容量の充填塔が必要となる場合もあ
る。このためどの程度過剰に使用するかは、製造者の保
有設備と必要処理量との兼合いにより選定され、一般的
には水素化原料液に含有される酸性物質に対する使用さ
れる塩基性固体の化学量論上の当量の2〜10倍程度が
適当である。処理温度は室温でも充分な処理速度が得ら
れるが、処理速度を上げたり液粘度を下げたりする目的
で加熱する場合には、ラクトンの開環や重合等によるロ
スを避けるために100℃以下にとどめることが望まし
い。
【0019】
【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に説明す
るが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【0020】(合成例1および前処理例1)3,3,5
−トリメチルシクロヘキサノンおよび過酢酸を原料とし
てバイヤービリガー反応により下記構造式(1)および
(2)の混合物(以下、「トリメチルカプロラクトン」
と称する)を合成した。20段オルダーショウ型蒸留塔
により反応粗液を蒸留し、純度99.1%のトリメチル
カプロラクトンを得た。このものの酸価を測定したとこ
ろ5.4であった。この液500gに酸化マグネシウム
(和光純薬製)25gを添加し室温で約1時間攪拌した
後、減圧濾過により酸化マグネシウムを分離した(前処
理例1)。この濾液の酸価を測定したところ、0.42
を示した。
【0021】
【化6】
【0022】(実施例1)内容積1,000mlのSU
S316製オートクレ−ブに、合成例1および前処理例
1で得られたトリメチルカプロラクトン500g、およ
び銅−クロム−マンガン系触媒(日揮化学社製N203
S)25gを仕込み、水素加圧100Kg/cm2(ゲ
−ジ圧)下で、液温を200℃に保持し6時間反応させ
た。冷却後、放圧し内容液を取出しガスクロマトグラフ
により分析した。この結果、下記構造式(3)および
(4)の混合物(以下、トリメチルヘキサンジオールと
称する)486gが生成していた。この反応収率は9
4.8%であった。
【0023】
【化7】
【0024】(実施例2)実施例1で得られた反応粗液
から減圧濾過により触媒を濾別して得たトリメチルヘキ
サンジオール379gを含有する濾液400gを、ガラ
ス製単蒸留装置を使用して圧2mmHg、缶温130〜
160℃で減圧単蒸留し、溶存する残留触媒を除去し
た。留出液として回収されたトリメチルヘキサンジオー
ルは356gであった(蒸留収率93%)。
【0025】(比較例1)合成例1で得られたトリメチ
ルカプロラクトンを、酸化マグネシウムによる処理を実
施することなく、酸価5.4のまま実施例1に準じて水
素化反応の原料として使用した。トリメチルヘキサンジ
オールの収率は92.6%であった。
【0026】(比較例2)比較例1で得られたトリメチ
ルヘキサンジオール370gを含有する反応粗液400
gを、実施例2に準じて減圧単蒸留した。留出液として
回収されたトリメチルヘキサンジオールは294gであ
った(蒸留収率79.5%)。
【0027】(比較例3)合成例1で得られたトリメチ
ルカプロラクトンを、酸化マグネシウムによる処理を実
施することなく、原料液500gに対し水酸化カリウム
を2.5g添加した。原料液の酸価は0.63に低下し
たが、トリメチルカプロラクトンの開環重合により原料
液がゲル状に固化した。
【0028】(前処理例2)合成例1で得られたトリメ
チルカプロラクトンを、酸化マグネシウムの代わりに水
酸化カルシウムを用いて処理した。原料液500gに対
し水酸化カルシウム(和光純薬製)60gを添加し、室
温で1時間攪拌した後、減圧濾過した。濾液の酸価を測
定したところ0.36を示した。
【0029】(実施例3)前処理例2で得たトリメチル
カプロラクトンの水素化反応を実施例1に準じて行った
結果、トリメチルヘキサンジオールの反応収率は95.
1%であった。
【0030】(実施例4)実施例3で得た反応粗液の単
蒸留を実施例2に準じて行った結果、トリメチルヘキサ
ンジオールの蒸留収率は95.2%であった。
【0031】(前処理例3)合成例1で得られたトリメ
チルカプロラクトンを、酸化マグネシウムの代わりにキ
ョウワード1000(協和化学工業株式会社製)を用い
て処理した。原料液500gに対しキョウワード100
0を60g添加し、室温で1時間攪拌した後、減圧濾過
した。濾液の酸価を測定したところ、0.39を示し
た。
【0032】(実施例5)前処理例3で得たトリメチル
カプロラクトンの水素化反応を実施例1に準じて行った
結果、トリメチルヘキサンジオールの反応収率は95.
8%であった。
【0033】(実施例6)実施例5で得た反応粗液の単
蒸留を実施例2に準じて行った結果、トリメチルヘキサ
ンジオールの蒸留収率は95.5%であった。
【0034】(前処理例4)合成例1で得られたトリメ
チルカプロラクトンを、酸化マグネシウムの代わりにア
ンバーリストA−21(オルガノ株式会社製)を用いて
処理した。原料液500gに対し、アンバーリストA−
21を100g添加し、室温で1時間攪拌した後、減圧
濾過した。濾液の酸価を測定したところ、0.46を示
した。
【0035】(実施例7)前処理例4で得たトリメチル
カプロラクトンの水素化反応を実施例1に準じて行った
結果、トリメチルヘキサンジオールの反応収率は95.
2%であった。
【0036】(実施例8)実施例7で得た反応粗液の単
蒸留を実施例2に準じて行った結果、トリメチルヘキサ
ンジオールの蒸留収率は94.6%であった。
【0037】
【発明の効果】本発明によるジオールの製造法によれ
ば、ラクトン原料液の酸価を下げるための前処理によっ
てラクトンの開環や重合等の副反応を起こさず、またそ
の後の水素化反応において触媒の溶出やこれによる逆反
応などの悪影響を与えない。
───────────────────────────────────────────────────── 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

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ラクトンを触媒の存在下で水素化し相当
    するジオールを得るに際し、予めラクトンをラクトンに
    不溶な塩基性固体で処理することを特徴とするジオール
    の製造法。
  2. 【請求項2】 触媒が銅−クロムを基本成分とする触媒
    または銅−鉄−アルミニウムを基本成分とする触媒であ
    る特許請求の範囲第1項記載のジオールの製造法。
  3. 【請求項3】 塩基性固体がアルカリ土類金属の酸化物
    または水酸化物またはそれらの混合物である特許請求の
    範囲第1項記載のジオールの製造法。
  4. 【請求項4】 塩基性固体がカチオン成分としてアルカ
    リ土類金属イオンまたは/およびアルミニウムイオンま
    たは/およびケイ素イオンを含み、アニオン成分として
    酸化物イオンまたは/および水酸化物イオンを含む複合
    化合物である特許請求の範囲第1項記載のジオールの製
    造法。
  5. 【請求項5】 塩基性固体が弱塩基性陰イオン交換樹脂
    である特許請求の範囲第1項記載のジオールの製造法。
  6. 【請求項6】 ラクトンが下記構造式(1)または
    (2)、または(1)および(2)の混合物であり、ジ
    オールが下記構造式(3)または(4)、または(3)
    および(4)の混合物である特許請求の範囲第1項記載
    のジオールの製造法。 【化1】 【化2】
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