JPH08217768A - 3−メチルテトラヒドロフランの製造方法 - Google Patents
3−メチルテトラヒドロフランの製造方法Info
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Abstract
高収率で3−メチルテトラヒドロフランを製造する方法
を提供する。 【構成】 青酸とメタクリル酸メチルから3−シアノイ
ソ酪酸メチルを製造する第一工程,前記第一工程で得ら
れた3−シアノイソ酪酸メチルを水及び硫酸と反応さ
せ,ついで同反応生成物をアルコールと反応させメチル
コハク酸エステルを製造する第二工程,および前記第二
工程で得られたメチルコハク酸エステルを接触水素化し
て3−メチルテトラヒドロフランを製造する第三工程よ
りなる3−メチルテトラヒドロフランの製造法。
Description
フランの新規製造方法に関する。3−メチルテトラヒド
ロフランはスパンデックスファイバーの原料であるポリ
エーテルグリコールのコモノマーとして利用される。
方法により製造可能である。特開昭63−218669
号によれば,3−メチルテトラヒドロフランはクエン酸
の水素添加により3−及び4−メチルブチロラクトンと
共に生成するがその選択率は約70%である。米国特許第
3956318 号によれば,液相,プロトン酸の存在下エポキ
サイドを接触水素化すると生成するがその原料エポキサ
イドは高価である。特開平2-62835 号によれば,アルデ
ヒドの存在下4−ヒドロキシブチルアルデヒドまたは2
−ヒドロキシテトラヒドロフランの接触水素化で得られ
るジオールを環化すると生成するがその原料も高価であ
り,テトラヒドロフランの副生を伴う。また、メチルマ
レイン酸またはメチルコハク酸の水素化による方法(特
開昭49−9463号)も開示されているが、出発原料
の入手が困難であるばかりでなく水素化条件も過酷であ
り工業的実施が困難なことは明白である。
ジオールをヒドロホルミル化し,触媒分離後そのヒドロ
ホルミル化された生成物(2−ホルミル−1,4−ブテ
ンジオールと推定される) の水溶液を接触水素化し得ら
れた2−メチル−1,4−ブテンジオールを環化し3−
メチルテトラヒドロフランを得ている。また特開平5-11
7258号及び特公平4-55179 号によれば,アルデヒドの存
在下1,4−ブチンジオールまたは1,4−ブテンジオ
ールを接触水素化し,得られたジオールを環化し3−メ
チルテトラヒドロフランを得ている。しかしこれらの方
法で原料として用いている1,4−ブテンジオールおよ
び1,4−ブチンジオールは,アセチレンから得られる
ものであるため高価であり,またテトラヒドロフランの
副生を伴う。特開平6−219981号によれば,イタ
コン酸,3−ホルミル−2−メチルプロピオン酸または
これらのエステルを接触水素化すると2−メチル−1,
4−ブタンジオールと共に生成するが,その原料イタコ
ン酸および3−ホルミル−2−メチルプロピオン酸は高
価である。以上既往の3−メチルテトラヒドロフランの
製造方法は原料が高価であるとか3−メチルテトラヒド
ロフランへの選択性が低いため等, 工業的に満足すべき
ものではない。
欠点を有しない,安価な原料を用いる選択性の高い3−
メチルテトラヒドロフランの製造方法を提供することで
ある。
成するため鋭意検討を行った結果(1)青酸とメタクリ
ル酸メチルから3−シアノイソ酪酸メチルを製造する第
一工程,(2)前記第一工程で得られた3−シアノイソ
酪酸メチルを水及び硫酸と反応させ,ついで同反応生成
物をアルコールと反応させメチルコハク酸エステルを製
造する第二工程および(3)前記第二工程で得られたメ
チルコハク酸エステルを接触水素化して3−メチルテト
ラヒドロフランを製造する第三工程よりなる3−メチル
テトラヒドロフランの製造法を見いだした。本製造法に
於いてはメタクリル酸樹脂原料として大量, 安価に製造
されているメタクリル酸メチルを原料として使用する。
また上記の第一,第二,第三の各工程はいずれも高選択
的に進行するため3−メチルテトラヒドロフランへの選
択性は高い。化1に本発明の製造方法の全工程を概略的
に示す。
る。本発明に於ける青酸とメタクリル酸メチルから3−
シアノイソ酪酸メチルを製造する第一工程は公知の方法
で実施されるもので低級アルキル置換ピロリドン或いは
ジメチルスルホキシド溶媒のもとアルカリ金属シアン化
合物を触媒として40-130℃前後で行われれる。
を水及び硫酸と反応させ,ついで同反応生成物をアルコ
ールと反応させメチルコハク酸エステルを製造する第二
工程は,前記第一工程で得られた3−シアノイソ酪酸メ
チルを該3−シアノイソ酪酸メチルに対し0.8-1.1 倍モ
ル好ましくは0.9-1.05倍モルの水及び硫酸を加え, 温度
50-100℃好ましくは60-80 ℃で水和反応を行わせる。次
に前記3−シアノイソ酪酸メチルの水和反応終了後の生
成物に3−シアノイソ酪酸メチルに対し過剰量の, 好ま
しくは2-20倍モルのアルコールを添加し, 温度70-160℃
好ましくは100-140 ℃でエステル化反応を行う。なおエ
ステル化反応の結果,エステルと供に酸性硫安が生成す
る。
メチルに対し2-6 倍モルのアルコールを使用して, 該ア
ルコールの還流下反応温度80-130℃を保つように,連続
的あるいは断続的にアルコールを供給しながら反応を行
うと,さらに好ましい結果が得られる。温度が130 ℃以
上になるとアルコールの脱水によるエーテルの副生が増
加するし, 温度が80℃以下の時は反応速度が遅く好まし
くない。本エステル化反応に用いるアルコールとしては
炭素数1-8 の脂肪族アルコールで, 好ましくは1級アル
コールであり, 特に精製, 分離等のプロセスを考えると
メタノールが好ましい。
形式によっても行い得るが,さらに好ましくは固定床触
媒を用いた潅液形式の反応を行うのが良く,その際のエ
ステルの単位時間当り供給量は,重量で使用触媒量の0.
05-1.0倍程度である。本接触水素化反応の条件は原料エ
ステル及び触媒の種類によっても変わるが一般的に100-
300 ℃の温度で20kg/cm2(ゲージ圧)以上の圧力下で実
施される。本反応に用いる水素ガスは必ずしも高純度で
ある必要はなく,接触水素化反応に悪影響を与えない窒
素,メタン等のイナート分を含む物でも良い。
いる触媒は,主成分として銅,または周期律表第7aお
よび8族に属する元素を含有する。更に詳しくは,銅,
コバルト,ニッケル,鉄,レニウム,パラジウム,ルテ
ニウム,白金,ロジウムが本反応の触媒の主成分として
有効である。また,助触媒をなす成分として,クロム,
モリブデン,マンガン,バリウム,マグネシウム,およ
び珪素,アルミニウムを含有する固体酸成分等が有効で
ある。本反応の触媒として,特に好適なのは銅を主成分
とした,一般に銅−クロマイトと称するものであり,マ
ンガン,バリウム等を助触媒成分として含有したものな
どがある。本反応の触媒として,特に好適な銅−クロマ
イトの場合では,反応温度は150〜280℃,また反
応圧は50〜200kg/cm2(ゲージ圧)の範囲が好適で
ある。
−クロム−バリウム(またはマンガン)触媒が好まし
く, 例えば次のような方法で調製される。 (1)固体状の酸化第二銅(CuO) ,酸化第二クロム(Cr2
O3) 及び二酸化マンガン(MnO2)(または酸化バリウム(B
aO) )を混ぜ,更に滑材としてグラファイト等を添加し
て良く混合した後,一般的な方法で成形し,高温焼成後
成形物を破砕して適当な大きさにして使用する。 (2)重クロム酸アンモニウムを溶かした水溶液にアン
モニア水を加え,この水溶液に別途調製した硝酸第二銅
(または硫酸第二銅等)と,硝酸マンガン(または硫酸
マンガン等)或は硝酸バリウムとを溶かした水溶液を撹
伴しながら滴下する。生成する沈澱を水洗,乾燥後,例
えば空気中で350 ℃付近の温度で焼成する。この様にし
て得た粉末状の焼成物をそのまま反応に用いることもで
きるが,この焼成物に適当な粘結剤や滑剤を加えて充分
に混合した後成形して使用することもできる。
た銅−クロム−バリウム(またはマンガン)触媒に含ま
れる各成分の重量比はCuO:Cr2O3:MnO2(またはBaO )の
比率に換算してそれぞれ20-85:15-75:1-15の範囲内にあ
ることが好ましい。触媒の形態としては粉末状またはタ
ブレット状等何れのものでも良く,その使用形態に最適
なものが使用される。これらの触媒は使用する前に例え
ば水素雰囲気で200 ℃付近で処理される等の適当な活性
化処理をした後で反応に供せられる。使用する水素量は
エステル1モル当たり4モル以上,好ましくは6-60モル
が適当である。
るが,好ましくは溶媒を使用する。本反応に悪影響を与
えないものはいずれも溶媒として使用できる。アルコー
ル類,炭化水素類等が例示される。接触水素化反応液は
通常蒸留にかけられ,製品の3−メチルテトラヒドロフ
ラン及びアルコールを分離する。分離されたアルコール
は第二工程のエステル化反応の原料として循環使用され
る。
明するが本発明はこれらの実施例によりその範囲を限定
されるものではない。 実施例1 (1) 第一工程(青酸とメタクリル酸メチルからの3−シ
アノイソ酪酸メチルの合成) 撹拌機,温度計,滴下ロート2本を備えた内容積500ml
のフラスコにN−メチルピロリドン203g,シアン化カリ
ウム1.35g を仕込み, フラスコ内の温度を120℃に保ち
ながら青酸40g とメタクリル酸メチル163gを4時間かけ
て滴下する。滴下終了後さらに120 ℃に2時間保ち反応
を完結させた結果, メタクリル酸メチルの転化率は88.3
%,反応したメタクリル酸メチルに対して98.1%の選択
率で3−シアノイソ酪酸メチルが生成していた。フラス
コを減圧系につなぎ,未反応のメタクリル酸メチルを回
収後,3−シアノイソ酪酸メチル165gを得た。中間留分
を含めて3−シアノイソ酪酸メチルの回収率は定量的で
あった。
の水和及びエステル化) 撹拌機,温度計,滴下ロートを備えた内容積200ml のフ
ラスコに97%硫酸5.05g ,水0.81g を仕込み,フラスコ
内の温度を70℃に保ちながら3−シアノイソ酪酸メチル
6.35g を約20分かけて滴下し,その後70℃で2 時間熟成
して加水分解反応を行う。上記反応液を100ml の振とう
式オートクレーブに3−シアノイソ酪酸メチルに対して
4倍重量のメタノールを用いて移し,120 ℃で6時間エ
ステル化反応を行った。この時のオートクレーブの圧力
は約 7.5kg/cm2(ゲージ圧)であった。仕込み3−シア
ノイソ酪酸メチルに対して94.2モル%収率でメチルコハ
ク酸ジメチルが得られ, 生成メチルコハク酸ジメチルに
対して5モル%のジメチルエーテルの副生が認められ
た。
水素化) 市販の触媒である日産ガードラー社製G99C(重量組成:
CuO 36%, Cr2O3 32%,MnO2 2.4%, BaO 2.2% 形状: 1
/4インチ×1/4インチ ペレット)を1/8の大きさ
に分割し,内径15mm,長さ300mm の反応管に20.0g充填
し(触媒層高 97mm ),通常の水素還元による活性化処
理(1-10%水素含有の窒素気流中,200℃以下で還元す
る)を行った後反応に供した。反応温度 230℃, 反応圧
力 160kg/cm2(ゲージ圧),水素の供給量は反応管出口
で10 l/hr とし,原料の30wt%メチルコハク酸ジメチル
のプソイドクメン溶液を5g/hr の速度(原料供給重量速
度を触媒重量で割ったWHSVは 0.075hr-1)で反応管の上
部から水素と共に供給した。得られた反応液を分析した
結果, 未反応メチルコハク酸ジメチルは認められず3−
メチルテトラヒドロフランの収率は供給したメチルコハ
ク酸ジメチルに対して95.5%であった。
イソ酪酸メチルに対して2.6 倍モルのメタノールをメタ
ノール還流下100 ℃,5時間かけて断続的に滴下後,エ
ーテルの副生により生成した水の90%以上をメタノール
と共に系外に除去し,3−シアノイソ酪酸メチルに対し
て2.6 倍モルのメタノールを新たにメタノール還流下10
0 ℃,5時間かけて断続的に滴下した以外は同様にして
行った。仕込み3−シアノイソ酪酸メチルに対して97.6
モル%の収率でメチルコハク酸ジメチルが得られた。副
生ジメチルエーテルは生成したメチルコハク酸ジメチル
に対して1モル%以下であった。
択率で進行し, 大量, 安価に製造されているメタクリル
酸メチルを原料として使用するため, 工業的に極めて高
い価値を持つ。
Claims (3)
- 【請求項1】 (1)青酸とメタクリル酸メチルから3
−シアノイソ酪酸メチルを製造する第一工程,(2)前
記第一工程で得られた3−シアノイソ酪酸メチルを水及
び硫酸と反応させ,ついで同反応生成物をアルコールと
反応させメチルコハク酸エステルを製造する第二工程お
よび(3)前記第二工程で得られたメチルコハク酸エス
テルを接触水素化して3−メチルテトラヒドロフランを
製造する第三工程よりなる3−メチルテトラヒドロフラ
ンの製造法。 - 【請求項2】 第二工程に於いて3−シアノイソ酪酸メ
チルに対して2−6倍モルのアルコールを断続的または
連続的に供給し,エステル化反応を行うことを特徴とす
る請求項1記載の方法。 - 【請求項3】 第二工程で用いるアルコールがメタノー
ルである請求項2記載の方法。
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP02280695A JP3741155B2 (ja) | 1995-02-10 | 1995-02-10 | 3−メチルテトラヒドロフランの製造方法 |
US08/595,271 US5618953A (en) | 1995-02-10 | 1996-02-01 | Process for producing 3-methyltetrahydrofuran |
TW085101392A TW322474B (ja) | 1995-02-10 | 1996-02-05 | |
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EP96101708A EP0727422B1 (en) | 1995-02-10 | 1996-02-07 | Process for producing 3-methyltetrahydrofuran |
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JPH08217768A true JPH08217768A (ja) | 1996-08-27 |
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ID=12092941
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3741155B2 (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5990324A (en) * | 1997-04-02 | 1999-11-23 | Mitsubishi Gas Chemical Company, Inc. | Process for producing 3-methyltetrahydrofuran |
US6664402B2 (en) | 2001-07-10 | 2003-12-16 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Manufacture of 3-methyl-tetrahydrofuran from alpha-methylene-gamma-butyrolactone in a two step process |
US6673946B2 (en) | 2001-07-10 | 2004-01-06 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Manufacture of 3-methyl-tetrahydrofuran from 2-methyl-gamma-butyrolactone |
US6756501B2 (en) | 2001-07-10 | 2004-06-29 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Manufacture of 3-methyl-tetrahydrofuran from alpha-methylene-gamma-butyrolactone in a single step process |
-
1995
- 1995-02-10 JP JP02280695A patent/JP3741155B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5990324A (en) * | 1997-04-02 | 1999-11-23 | Mitsubishi Gas Chemical Company, Inc. | Process for producing 3-methyltetrahydrofuran |
US6664402B2 (en) | 2001-07-10 | 2003-12-16 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Manufacture of 3-methyl-tetrahydrofuran from alpha-methylene-gamma-butyrolactone in a two step process |
US6673946B2 (en) | 2001-07-10 | 2004-01-06 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Manufacture of 3-methyl-tetrahydrofuran from 2-methyl-gamma-butyrolactone |
US6756501B2 (en) | 2001-07-10 | 2004-06-29 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Manufacture of 3-methyl-tetrahydrofuran from alpha-methylene-gamma-butyrolactone in a single step process |
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