JPH0892156A - Production of tartronic acid - Google Patents

Production of tartronic acid

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JPH0892156A
JPH0892156A JP25306294A JP25306294A JPH0892156A JP H0892156 A JPH0892156 A JP H0892156A JP 25306294 A JP25306294 A JP 25306294A JP 25306294 A JP25306294 A JP 25306294A JP H0892156 A JPH0892156 A JP H0892156A
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JP
Japan
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catalyst
component
composition
catalyst composition
components
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JP25306294A
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Japanese (ja)
Inventor
Hiroshi Kimura
洋 木村
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Kao Corp
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Kao Corp
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Publication date
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Publication of JPH0892156A publication Critical patent/JPH0892156A/en
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Abstract

PURPOSE: To readily, industrially and advantageously obtain tartronic acid useful as a builder for detergents, a neutralizing agent, etc., by catalytically oxidizing glycerol or glyceric acid in the presence of a supported catalyst composition with an oxidizing agent. CONSTITUTION: This method for producing tartronic acid is to catalytically oxidize glycerol (glyceric acid) in the presence of a supported catalyst composition, comprising (A) platinum, (B) one or more elements selected from tin, lead, antimony, bismuth, selenium and tellurium and (C) one or more elements selected from rare earths as respective components and prepared by supporting (i) the components (A) and (B), (ii) the components (A) and (C), (iii) the components (A), (B) and (C) and (iv) the component (A) alone on a carrier (e.g. active carbon or silica) with an oxidizing agent at pH<=6.9. Furthermore, the compositional ratio of the catalyst composition (i) is preferably 0.01-2 molar ratio of the components (B)/(A) and that of the catalyst composition (ii) is preferably 0.01-5 molar ratio of the components (C)/(A). The compositional ratio of the catalyst composition (iii) preferably satisfies the molar ratios simultaneously.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は洗剤用ビルダー、中和
剤、あるいはポリマー原料として重要なタルトロン酸
を、グリセリン又はグリセリン酸から製造するタルトロ
ン酸の製造方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for producing tartronic acid, which comprises producing glycerin or glyceric acid, which is important as a detergent builder, a neutralizing agent, or a polymer raw material.

【0002】[0002]

【従来の技術および発明が解決しようとする課題】タル
トロン酸の化学合成法に関する報告は数少なく、例えば
“Acta. Chem. Scand., 15, 260-270(1961) にマロン酸
ジエチルとtert- ブチル酢酸よりジエチルエステルとし
て合成する方法が記載されているが、収率が27%と低
く、有機溶剤中で反応することからも工業的に満足のい
くものではない。
2. Description of the Related Art There are few reports on the chemical synthesis method of tartronic acid, for example, "Acta. Chem. Scand., 15 , 260-270 (1961)" describes diethyl malonate and tert-butylacetic acid. Although a method of synthesizing it as a diethyl ester is described, the yield is as low as 27%, and it is not industrially satisfactory because it reacts in an organic solvent.

【0003】一方、構造的に最も有利な方法として、グ
リセリンを接触酸化してタルトロン酸塩(オキシマロン
酸塩)を製造する方法が、特開昭52−116415号公報に記
載されている。しかし、該公報は市販の5%Pd/C
(パラジウム担持活性炭触媒)を触媒として使用してお
り、タルトロン酸塩の収率は高々20%であった。これ
は、中間酸化物であるグリセリン酸塩をさらに酸化する
活性が低いのみならず、生成したタルトロン酸塩の大部
分が脱炭酸し、グリコール酸塩に分解するからである。
またタルトロン酸塩からタルトロン酸を製造するために
は、酸による酸分解、イオン交換法等が適用されるが、
前者は電気透析等による脱塩、後者はイオン交換樹脂の
再生が必要である。従って、タルトロン酸をその塩とし
て製造した場合、上記付帯工程が必要となるため、直接
タルトロン酸そのものを製造する方法が望まれるが、上
記公報の方法は工業的に満足のいくものではなかった。
On the other hand, as a structurally most advantageous method, a method for producing tartaronic acid salt (oxymalonate) by catalytically oxidizing glycerin is described in JP-A-52-116415. However, the publication discloses that commercially available 5% Pd / C
(Palladium-supported activated carbon catalyst) was used as a catalyst, and the yield of tartronate was at most 20%. This is because not only is the activity of further oxidizing the glycerate salt, which is an intermediate oxide, low, but most of the generated tartronate salt is decarboxylated and decomposed into glycolate salt.
In order to produce tartronic acid from tartronic acid salt, acid decomposition with acid, ion exchange method, etc. are applied.
The former requires desalting by electrodialysis and the latter requires regeneration of the ion exchange resin. Therefore, when tartronic acid is produced as its salt, the above-mentioned additional steps are required. Therefore, a method of directly producing tartronic acid itself is desired, but the method of the above publication is not industrially satisfactory.

【0004】本発明の目的は、かかる課題を解決すべ
く、簡易な方法で工業的に有利なタルトロン酸の製造方
法を提供することにある。
An object of the present invention is to provide an industrially advantageous method for producing tartronic acid by a simple method in order to solve such a problem.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、グリセリ
ンの2つの1級水酸基を効率よく接触酸化して高収率で
タルトロン酸に変換すべく、触媒の開発を行い、その結
果、次の知見に基づき本発明を完成するに至った。即
ち、グリセリンを市販の5%Pd/C触媒で接触酸化し
た場合、パラジウムが主触媒元素であるため、1級水酸
基のカルボン酸への酸化は、塩基性雰囲気(pH8以
上)でなければ効率よく進行せず、通常カルボキシル基
生成によるpHの低下に由来する酸化速度の低下を防止
するため、水酸化ナトリウム等のアルカリ剤を添加して
反応を行う必要がある。この場合、生成タルトロン酸は
必然的にその塩となり、フリーのカルボン酸としてのタ
ルトロン酸を製造するためには既述の酸分解、イオン交
換等が必要であり、これを回避するためには酸性雰囲気
で酸化反応を進行せしめる必要があった。そして、その
為には触媒主元素を白金にする必要があることを見出し
た。
The present inventors have developed a catalyst to efficiently catalytically oxidize two primary hydroxyl groups of glycerin to convert it into tartronic acid in a high yield. The present invention has been completed based on the above findings. That is, when glycerin is catalytically oxidized with a commercially available 5% Pd / C catalyst, palladium is the main catalyst element, so oxidation of primary hydroxyl groups to carboxylic acids is efficient unless basic atmosphere (pH 8 or higher). It is necessary to carry out the reaction by adding an alkaline agent such as sodium hydroxide in order to prevent the reduction of the oxidation rate that does not proceed and is usually caused by the reduction of pH due to the formation of a carboxyl group. In this case, the produced tartronic acid is inevitably a salt thereof, and in order to produce tartronic acid as a free carboxylic acid, the above-mentioned acid decomposition, ion exchange, etc. are necessary, and in order to avoid this, acidic It was necessary to allow the oxidation reaction to proceed in the atmosphere. Then, they have found that the main catalyst element must be platinum for that purpose.

【0006】即ち、本発明の要旨は、 (1) グリセリン又はグリセリン酸を下記の触媒組成
物の存在下にpH6.9以下で酸化剤により接触酸化す
ることを特徴とするタルトロン酸の製造方法、 触媒組成物:白金を触媒第1成分とし、スズ、鉛、アン
チモン、ビスマス、セレン及びテルルからなる群より選
ばれる一種以上の元素を触媒第2成分とし、希土類元素
からなる群より選ばれる一種以上の元素を触媒第3成分
とし、 (イ)触媒第1成分及び触媒第2成分 (ロ)触媒第1成分及び触媒第3成分 (ハ)触媒第1成分、触媒第2成分及び触媒第3成分、
又は (ニ)触媒第1成分単独 のいずれかを担体に担持してなる担持触媒。 (2) 触媒組成物が、(イ)触媒組成物(イ)におけ
る触媒第1成分と触媒第2成分の組成比R1(第2成分
/第1成分)がモル比で0.01〜2であるもの、
(ロ)触媒組成物(ロ)における触媒第1成分と触媒第
3成分の組成比R2(第3成分/第1成分)がモル比で
0.01〜5であるもの、(ハ)触媒組成物(ハ)にお
ける触媒第1成分と触媒第2成分の組成比が(イ)のR
1、触媒第1成分と触媒第3成分の組成比が(ロ)のR
2であるもののいずれかである前記(1)記載の製造方
法、 (3) 触媒第1成分の触媒担持量が、触媒組成物中、
1〜10重量%である前記(1)又は(2)記載の製造
方法、 (4) 酸化剤が空気、酸素、又は酸素と窒素との混合
ガスであることを特徴とする前記(1)〜(3)いずれ
か記載の製造方法、並びに (5) 担体が活性炭、カーボンブラック、アルミナ又
はシリカであることを特徴とする前記(1)〜(4)い
ずれか記載の製造方法、に関する。
That is, the gist of the present invention is (1) a method for producing tartronic acid, which comprises catalytically oxidizing glycerin or glyceric acid with an oxidizing agent at a pH of 6.9 or less in the presence of the following catalyst composition, Catalyst composition: platinum as the catalyst first component, one or more elements selected from the group consisting of tin, lead, antimony, bismuth, selenium and tellurium as the catalyst second component, and one or more selected from the group consisting of rare earth elements As the catalyst third component, (a) catalyst first component and catalyst second component, (b) catalyst first component and catalyst third component, and (c) catalyst first component, catalyst second component and catalyst third component ,
Alternatively, (d) a supported catalyst in which any one of the catalyst first component is supported on a carrier. (2) In the catalyst composition, the composition ratio R1 (second component / first component) of the catalyst first component and the catalyst second component in (a) catalyst composition (a) is 0.01 to 2 in molar ratio. some stuff,
(B) A catalyst composition having a composition ratio R2 (third component / first component) of the catalyst first component and the catalyst third component of 0.01 to 5 in the catalyst composition (b), and (c) a catalyst composition. R of the composition ratio of the catalyst first component and the catalyst second component in the product (C) is (A)
1, R of the composition ratio of the catalyst first component and the catalyst third component is (b)
2. The production method according to (1) above, which is any one of the following items: (3) The catalyst loading amount of the catalyst first component in the catalyst composition is:
The manufacturing method according to (1) or (2), which is 1 to 10% by weight, (4) The oxidant is air, oxygen, or a mixed gas of oxygen and nitrogen, (1) to (3) The production method according to any one of (1) to (4) above, wherein the carrier is activated carbon, carbon black, alumina or silica.

【0007】本発明における触媒組成物は、次の(イ)
〜(ニ)の4つの態様を挙げることができる。即ち、白
金を触媒第1成分とし、スズ、鉛、アンチモン、ビスマ
ス、セレン及びテルルからなる群より選ばれる一種以上
の元素を触媒第2成分とし、希土類元素からなる群より
選ばれる一種以上の元素を触媒第3成分とするものであ
って、(イ)触媒第1成分及び触媒第2成分を組み合わ
せた触媒組成物、(ロ)触媒第1成分及び触媒第3成分
を組み合わせた触媒組成物、(ハ)触媒第1成分、触媒
第2成分及び触媒第3成分を組み合わせた触媒組成物、
又は(ニ)触媒第1成分単独を担体に担持してなる触媒
組成物である。以下、順に説明する。
The catalyst composition in the present invention has the following (a)
4 modes of (d) can be mentioned. That is, platinum is used as the catalyst first component, one or more elements selected from the group consisting of tin, lead, antimony, bismuth, selenium and tellurium are used as the catalyst second component, and one or more elements selected from the group consisting of rare earth elements. As a catalyst third component, (a) a catalyst composition in which a catalyst first component and a catalyst second component are combined, (b) a catalyst composition in which a catalyst first component and a catalyst third component are combined, (C) A catalyst composition in which a catalyst first component, a catalyst second component and a catalyst third component are combined,
Alternatively, (d) a catalyst composition in which the catalyst first component alone is supported on a carrier. Hereinafter, they will be described in order.

【0008】触媒第1成分及び触媒第2成分を組み合わ
せた触媒組成物(イ)は、触媒第1成分としての白金単
独使用の場合、酸素による自己被毒が観測されるため、
この酸素被毒による触媒活性の低下を抑制するという点
において好ましい触媒組成物である。触媒第2成分とし
ては、スズ、鉛、アンチモン、ビスマス、セレン及びテ
ルルが挙げられ、特に限定されるものではないが、アン
チモン、テルルおよび鉛が特に有効である。例えば、白
金とテルルとの複合化により酸素被毒を回避して酸化反
応速度を大きく向上させることが出来る。触媒第1成分
である白金に対する触媒第2成分の組成比R1(第2成
分/白金)は、モル比で0.01〜2、好ましくは0.
05〜1である。モル比が0.01より小さいと触媒第
2成分の複合効果が低く、2より大きいと触媒第2成分
が触媒毒として作用する場合がある。このように、触媒
第2成分(Bi,Te,Se等)には最適担持量が存在
し、過度の担持は触媒毒となって酸化反応を効率よく実
施することが出来ない。
In the catalyst composition (a) in which the catalyst first component and the catalyst second component are combined, when platinum alone is used as the catalyst first component, self-poisoning by oxygen is observed.
It is a preferable catalyst composition from the viewpoint of suppressing the decrease in catalytic activity due to this oxygen poisoning. The second component of the catalyst includes tin, lead, antimony, bismuth, selenium and tellurium, and is not particularly limited, but antimony, tellurium and lead are particularly effective. For example, by complexing platinum and tellurium, oxygen poisoning can be avoided and the oxidation reaction rate can be greatly improved. The composition ratio R1 (second component / platinum) of the catalyst second component to platinum, which is the catalyst first component, is 0.01 to 2, preferably 0.
It is 05 to 1. When the molar ratio is less than 0.01, the composite effect of the catalyst second component is low, and when it is more than 2, the catalyst second component may act as a catalyst poison. As described above, the catalyst second component (Bi, Te, Se, etc.) has an optimum supported amount, and excessive support becomes a catalyst poison and the oxidation reaction cannot be efficiently carried out.

【0009】また、酸素被毒による触媒活性の低下をよ
り完全に抑制するには、触媒第2成分の複合化を行うの
が好ましい。触媒第2成分を複数使用する場合、触媒第
1成分である白金対する個々の触媒第2成分の組成比
(個々の第2成分/白金)は、各々モル比で0.01〜
2、好ましくは0.05〜1である。
In order to more completely suppress the decrease in catalytic activity due to oxygen poisoning, it is preferable to combine the second component of the catalyst. When a plurality of catalyst second components are used, the composition ratio of each catalyst second component to platinum, which is the catalyst first component (each second component / platinum), is 0.01-molar.
2, preferably 0.05 to 1.

【0010】触媒第1成分及び触媒第3成分を組み合わ
せた触媒組成物(ロ)は、高速反応性を達成させるとい
う点から触媒第3成分を組み合わせたものである。希土
類元素としては、ランタン、セリウム、プラセオジウ
ム、ネオビジウム等が有効である。これは、触媒表面上
に塩基性が与えられ、その結果高速反応性が達成される
からである。触媒調製時に希土類元素を担持する際、通
常希土類元素の水溶性の塩、例えば塩化物、硝酸塩、硫
酸塩等が使用されるが、これらは触媒還元する前に通常
のアルカリ剤(水酸化ナトリウム、水酸化カリウム)を
使用して水酸化物に変換すると、塩基性が付与され触媒
活性が向上する。さらに窒素気流中で焼成して水酸化物
を酸化物に変換することにより、触媒表面上により高い
塩基性を付与でき、触媒活性をさらに向上させることが
できる。触媒第1成分である白金に対する触媒第3成分
の組成比R2(第3成分/白金)は、モル比で0.01
〜5、好ましくは0.05〜3である。モル比が0.0
1より小さいと複合効果が低く、5より大きいと触媒活
性が低下する場合があるからである。
The catalyst composition (b) in which the catalyst first component and the catalyst third component are combined is a combination of the catalyst third component from the viewpoint of achieving high-speed reactivity. Lanthanum, cerium, praseodymium, neobidium and the like are effective as the rare earth element. This is because basicity is imparted on the catalyst surface, resulting in fast reactivity. When supporting a rare earth element at the time of catalyst preparation, a water-soluble salt of a rare earth element, such as chloride, nitrate, sulfate, etc., is usually used, but these are usually alkaline agents (sodium hydroxide, When converted to hydroxide using potassium hydroxide), basicity is imparted and catalytic activity is improved. Furthermore, by baking in a nitrogen stream to convert the hydroxide into an oxide, higher basicity can be imparted to the surface of the catalyst, and the catalytic activity can be further improved. The composition ratio R2 (third component / platinum) of the catalyst third component to platinum as the catalyst first component is 0.01 in terms of molar ratio.
-5, preferably 0.05-3. Molar ratio 0.0
If it is less than 1, the compounding effect is low, and if it is more than 5, the catalytic activity may decrease.

【0011】触媒第3成分も前記の触媒組成物(イ)に
おける触媒第2成分の場合と同様に、複数の触媒第3成
分を用いて複合化することができる。この場合、触媒第
1成分である白金に対する触媒第3成分の組成比(第3
成分の総量/白金)は、各々モル比で0.01〜5、好
ましくは0.05〜3である。
The catalyst third component can also be compounded by using a plurality of catalyst third components as in the case of the catalyst second component in the catalyst composition (a). In this case, the composition ratio of the catalyst third component to platinum which is the catalyst first component (the third component
The total amount of components / platinum) is 0.01 to 5, preferably 0.05 to 3, in molar ratio.

【0012】触媒第1成分、触媒第2成分及び触媒第3
成分を組み合わせた触媒組成物(ハ)は、前記の(イ)
と(ロ)の触媒組成物の性質を共に備えた組成物であ
り、酸素被毒による触媒活性の低下の抑制と高速反応性
の達成効果が得られる。このような触媒組成物として
は、特に限定されるものではないが、例えばPt・Te
・Ceが例示される。この場合、触媒第1成分である白
金に対する触媒第2成分、触媒第3成分の組成比は、そ
れぞれ前記のR1とR2と同様である。また、各触媒成
分の複合化に関しても、前記(イ)と(ロ)と同様であ
る。
First catalyst component, second catalyst component and third catalyst component
The catalyst composition (C) in which the components are combined is the above (A).
It is a composition having both the properties of the catalyst composition of (2) and (2), and it is possible to obtain the effect of suppressing the decrease in catalyst activity due to oxygen poisoning and achieving high-speed reactivity. Such a catalyst composition is not particularly limited, but for example, Pt.Te
-Ce is illustrated. In this case, the composition ratio of the catalyst second component and the catalyst third component to platinum, which is the catalyst first component, is the same as that of R1 and R2, respectively. Further, the composite of the respective catalyst components is also the same as the above (a) and (b).

【0013】触媒第1成分単独からなる触媒組成物
(ニ)の白金担持量は特に限定されないが、触媒組成物
中、1〜10重量%が好ましく、更に好ましくは2〜7
重量%である。担持量が1重量%未満では効率よく反応
を進行させることが出来ず、10重量%を越すとコスト
的に問題となる。
The amount of platinum supported on the catalyst composition (d) consisting of the catalyst first component alone is not particularly limited, but is preferably 1 to 10% by weight, more preferably 2 to 7% by weight in the catalyst composition.
% By weight. If the supported amount is less than 1% by weight, the reaction cannot proceed efficiently, and if it exceeds 10% by weight, there is a cost problem.

【0014】本発明における触媒組成物は、触媒組成物
(ニ)に示されるように、白金を単独で使用しても良い
が、好ましくは触媒第2成分との複合化(触媒組成物
(イ))、触媒第3成分との複合化(触媒組成物
(ロ))、さらに触媒第2成分および触媒第3成分との
複合化(触媒組成物(ハ))により、触媒活性と選択性
を向上させることが出来る。触媒第1成分である白金の
担持量は、前記のような単独で用いる場合と同様に、触
媒第2成分、触媒第3成分と併用して複合化させる場合
も1〜10重量%が好ましく、2〜7重量%が更に好ま
しい。1重量%未満では反応速度が遅く、10重量%超
えると副生物が増大し好ましくない。従って、5%Pt
/C触媒の場合でも、触媒成分の複合化により、触媒の
活性と選択性を向上させることができる。
In the catalyst composition of the present invention, platinum may be used alone, as shown in the catalyst composition (d), but it is preferable to use platinum in combination with the catalyst second component. )), By combining with the catalyst third component (catalyst composition (b)), and further by combining with the catalyst second component and the catalyst third component (catalyst composition (c)), the catalyst activity and selectivity can be improved. Can be improved. The amount of platinum supported as the catalyst first component is preferably 1 to 10% by weight when used in combination with the catalyst second component and the catalyst third component in the same manner as in the case of using them alone as described above. 2 to 7% by weight is more preferable. If it is less than 1% by weight, the reaction rate is slow, and if it exceeds 10% by weight, byproducts increase, which is not preferable. Therefore, 5% Pt
Even in the case of the / C catalyst, the activity and selectivity of the catalyst can be improved by combining the catalyst components.

【0015】本発明における触媒組成物は、通常の含浸
法、共含浸法、浸漬法、共沈法により、触媒成分を水中
で触媒担体に担持させ、ホルマリン、ヒドラジン、水素
化ホウ素ナトリウム、水素、低級アルコール(メタノー
ル、エタノール、グリセリン、エチレングリコール等)
等による還元処理を行うことによって容易に調製するこ
とが出来る。このとき、全触媒成分の触媒担持量は、触
媒組成物中、1〜30重量%であることが好ましく、よ
り好ましくは2〜15重量%である。
The catalyst composition according to the present invention is obtained by loading the catalyst component on the catalyst carrier in water by a conventional impregnation method, co-impregnation method, dipping method or co-precipitation method to form formalin, hydrazine, sodium borohydride, hydrogen, Lower alcohol (methanol, ethanol, glycerin, ethylene glycol, etc.)
It can be easily prepared by carrying out a reduction treatment such as. At this time, the amount of the catalyst supported on all the catalyst components is preferably 1 to 30% by weight, and more preferably 2 to 15% by weight in the catalyst composition.

【0016】触媒担体としては、活性炭、カーボンブラ
ック、シリカ、アルミナ、モレキュラーシーブ、石綿等
が挙げられるが、高表面積を有する活性炭、カーボンブ
ラック、アルミナおよびシリカがより好ましい。これら
の中でも、特に活性炭が有効である。担体として活性
炭、カーボンブラックを使用する場合に好ましい物性
は、以下の通りである。 (a)活性炭、カーボンブラックの比表面積が200m
2 /g以上 (b)活性炭、カーボンブラックの嵩密度が100〜8
00g/リットル以下 (c)活性炭、カーボンブラックの細孔容積が0.1m
l/g以上
Examples of the catalyst carrier include activated carbon, carbon black, silica, alumina, molecular sieve, asbestos, etc., but activated carbon, carbon black, alumina and silica having a high surface area are more preferable. Of these, activated carbon is particularly effective. The preferred physical properties when using activated carbon or carbon black as the carrier are as follows. (A) The specific surface area of activated carbon and carbon black is 200 m
2 / g or more (b) Activated carbon and carbon black have a bulk density of 100 to 8
00g / liter or less (c) Pore volume of activated carbon and carbon black is 0.1m
l / g or more

【0017】即ち、担体の比表面積は触媒成分の高分散
性に大きな影響を与えるため、200m2 /g以上が好
ましく、これ未満では本発明における反応を効率よく進
めることができない。更に好ましくは500m2 /g以
上、特に好ましくは1000m2 /g以上である。担体
の嵩密度は重要な項目で100〜800g/リットルが
好ましく、この範囲外では触媒成分単位重量当たりの反
応効率が低下する。更に好ましくは150〜600g/
リットルである。
That is, since the specific surface area of the carrier has a great influence on the high dispersibility of the catalyst component, it is preferably 200 m 2 / g or more, and if it is less than 200 m 2 / g, the reaction in the present invention cannot proceed efficiently. It is more preferably 500 m 2 / g or more, and particularly preferably 1000 m 2 / g or more. The bulk density of the carrier is an important item, and is preferably 100 to 800 g / liter. Outside this range, the reaction efficiency per unit weight of the catalyst component decreases. More preferably 150 to 600 g /
It is a liter.

【0018】なお、本発明において活性炭、カーボンブ
ラックを使用する場合、その性状は、前記の(a)〜
(c)から選ばれる少なくとも一つの物性を有している
ことが好ましく、必ずしも全ての物性の要件を満足する
必要はない。しかし、好ましくは、これらの物性の要件
をできるだけ多く満足するものを使用するのがより効果
的である。
When activated carbon or carbon black is used in the present invention, its properties are (a) to (a) above.
It is preferable to have at least one physical property selected from (c), and it is not necessary to satisfy all the physical property requirements. However, it is more effective to use those satisfying the requirements of these physical properties as much as possible.

【0019】本発明で使用する触媒担体としての活性炭
は、ヤシ殻、木質系、石炭系、ビート炭系もしくは石油
ピッチ系等のいずれの原料に由来するものでもよいが、
特に強熱残分もしくは灰分含量の低いヤシ殻系、木質系
や石油ピッチ系が有効である。また、活性炭は水蒸気賦
活もしくは薬品賦活のいずれの方法で賦活したものでも
よいが、水蒸気賦活品の方が担体として有効な場合があ
る。本発明で使用する触媒担体としての活性炭は市販の
ものをそのまま使用することも出来るが、適当な前処
理、例えば酸処理等により細孔分布を調整したり灰分を
低減した後に使用してもよい。本発明で使用する市販の
粒状及び粉末活性炭としては一般の水処理用及び水溶性
の食品精製用のものが使用され、例えば、武田薬品製の
粒状白鷺シリーズ(WH、Sx、KL) 及びカルボラフィンを
代表とする粉末活性炭、ノリット社製の粒状活性炭(RO
X、RAX 、DARCO 、C 、ELORIT等) 及び粉末品の(AZO
、PN、ZN等) 、呉羽化学製ビーズ状成形活性炭(BAC)
が挙げられる。
The activated carbon as the catalyst carrier used in the present invention may be derived from any raw material such as coconut shell, wood-based, coal-based, beet carbon-based or petroleum pitch-based materials.
In particular, coconut shells, woods and petroleum pitches having a low ignition residue or low ash content are effective. The activated carbon may be activated by either steam activation or chemical activation, but the steam activated product may be more effective as a carrier. The activated carbon as the catalyst carrier used in the present invention may be a commercially available product as it is, but may be used after a suitable pretreatment such as acid treatment to adjust the pore distribution or reduce the ash content. . As the commercially available granular and powdered activated carbon used in the present invention, those for general water treatment and water-soluble food refining are used, for example, granular Shirasagi series (WH, Sx, KL) and carborafine manufactured by Takeda Pharmaceutical Co., Ltd. Powdered activated carbon represented by Norit and granular activated carbon (RO
X, RAX, DARCO, C, ELORIT, etc.) and powder products (AZO
, PN, ZN, etc.), beaded activated carbon (BAC) manufactured by Kureha Chemical Co., Ltd.
Is mentioned.

【0020】又、活性炭はJIS K 1474−19
91の条件でpHが7を越す塩基性のものがよく、例え
ば武田薬品製の白鷺C等が挙げられる。この塩基性担体
の使用によりグリセリン酸からタルトロン酸への酸化が
促進される。
The activated carbon is JIS K 1474-19.
A basic one having a pH of more than 7 under the condition of 91 is preferable, and examples thereof include Shirasagi C manufactured by Takeda Pharmaceutical. The use of this basic carrier promotes the oxidation of glyceric acid to tartronic acid.

【0021】また、市販のカーボンブラックも本発明に
おける反応を実施する際の触媒担体として有効であり、
例えば、キャブラック社製のカーボンブラックが挙げら
れる。しかし、本発明に用いられる活性炭及びカーボン
ブラックは特にこれらの活性炭及びカーボンブラックに
限定されるものではない。また、シリカも触媒担体とし
て有効であり比表面積は100〜800m2 /gが好ま
しく500〜800m2 /gが更に好ましい。また、ア
ルミナも触媒担体として有効であり、具体的には、γ−
アルミナで比表面積が50〜300m2 /gのものがよ
い。
Further, commercially available carbon black is also effective as a catalyst carrier when carrying out the reaction in the present invention,
For example, carbon black manufactured by Cavrac Co., Ltd. may be mentioned. However, the activated carbon and carbon black used in the present invention are not particularly limited to these activated carbon and carbon black. Further, the silica is also effective as a catalyst support specific surface area 100~800m 2 / g is more preferable preferably 500~800m 2 / g. Alumina is also effective as a catalyst carrier, and specifically, γ-
Alumina having a specific surface area of 50 to 300 m 2 / g is preferable.

【0022】本発明における反応は、グリセリン、グリ
セリン酸の水溶液に触媒組成物を好ましくは1〜20重
量%、更に好ましくは5〜15重量%添加し、通常20
〜90℃の反応温度で、撹拌下、pH6.9以下で空気
もしくは酸素含有ガス等の酸化剤の供給下に酸化反応を
行う。反応の進行と共に反応混合物のpHはタルトロン
酸の生成によりpHは3.0以下となる。反応の進行は
高速液体クロマトグラフィー(HPLC)でモニターす
ることが出来る。なお、本発明における反応を示すと、
次のようになる。
In the reaction of the present invention, the catalyst composition is preferably added to the aqueous solution of glycerin and glyceric acid in an amount of preferably 1 to 20% by weight, more preferably 5 to 15% by weight, and usually 20% by weight.
The oxidation reaction is carried out at a reaction temperature of ˜90 ° C. under stirring and at a pH of 6.9 or less while supplying an oxidizing agent such as air or oxygen-containing gas. As the reaction progresses, the pH of the reaction mixture becomes 3.0 or less due to the formation of tartronic acid. The progress of the reaction can be monitored by high performance liquid chromatography (HPLC). The reaction in the present invention is as follows:
It looks like this:

【0023】[0023]

【化1】 [Chemical 1]

【0024】原料となるグリセリン、グリセリン酸は、
通常水溶液として使用するが、その濃度は5〜80重量
%、好ましくは10〜50重量%がよい。物質移動の効
果が大であるため、50重量%を越える高濃度のグリセ
リン、グリセリン酸水溶液を使用する場合は、充分な撹
拌を行う必要がある。
The raw materials glycerin and glyceric acid are
Usually, it is used as an aqueous solution, and its concentration is 5 to 80% by weight, preferably 10 to 50% by weight. Since the effect of mass transfer is great, it is necessary to perform sufficient stirring when using a high-concentration aqueous solution of glycerin or glyceric acid exceeding 50% by weight.

【0025】反応温度は酸素溶解度と反応速度および副
反応速度との兼ね合いから、前記のように通常20〜9
0℃、好ましくは30〜60℃がよい。20℃より低温
では反応速度が遅く、90℃より高いと副反応が増大す
る。反応時間は、反応温度によっても異なるが、通常2
〜40時間である。
The reaction temperature is usually 20 to 9 as described above in consideration of the oxygen solubility and the reaction rate and side reaction rate.
The temperature is 0 ° C, preferably 30 to 60 ° C. If the temperature is lower than 20 ° C, the reaction rate is slow, and if it is higher than 90 ° C, side reactions increase. The reaction time varies depending on the reaction temperature, but is usually 2
~ 40 hours.

【0026】本発明における酸化反応中のpHは、前記
のように6.9以下であり、6.9を越えると塩が増加
する。また、酸化反応時の酸化剤としては、空気、酸
素、又は酸素と窒素ガスとの混合ガスを用いうるが、経
済的な面から空気を使用することが好ましい。酸化剤の
供給量は、酸化剤の供給律速で酸化反応が進行するよう
に供給するのが酸化被毒を抑制する点から好ましい。反
応圧力は、通常、常圧から10気圧であり、好ましくは
常圧が良い。減圧下では反応速度が低く、10気圧より
高いと、酸素による触媒被毒が大となり反応速度が低下
する。
The pH during the oxidation reaction in the present invention is 6.9 or less as described above, and if it exceeds 6.9, the amount of salt increases. Further, as the oxidizer during the oxidation reaction, air, oxygen, or a mixed gas of oxygen and nitrogen gas can be used, but it is preferable to use air from the economical viewpoint. From the viewpoint of suppressing oxidative poisoning, it is preferable to supply the oxidizing agent so that the oxidation reaction proceeds at a rate-determining rate. The reaction pressure is usually from atmospheric pressure to 10 atm, preferably atmospheric pressure. If the reaction rate is low under reduced pressure and is higher than 10 atm, the catalyst poisoning by oxygen becomes large and the reaction rate decreases.

【0027】本発明の製造方法は回分式、連続式のいず
れにも適用することが出来る。また反応器の形式は撹拌
槽式、インジェクター式、流動床式、固定床式等を用い
ることが出来る。触媒組成物の形状は特に制限されず、
粉末状、粒状、成形品等を反応器の形式に応じて使用す
ればよい。本発明における触媒組成物を使用して固定床
反応装置に適用した場合、高濃度系の反応が可能とな
り、グリセリン、グリセリン酸の濃度を50重量%にま
でも高めることが出来、大量生産の場合には生産性のよ
い手法となる。また、固定床反応装置に適用した場合、
触媒分離工程が省略出来るため、この点でも生産性が大
となる。
The manufacturing method of the present invention can be applied to both a batch system and a continuous system. The reactor may be of a stirred tank type, an injector type, a fluidized bed type, a fixed bed type or the like. The shape of the catalyst composition is not particularly limited,
Powder, granules, molded products, etc. may be used depending on the type of reactor. When the catalyst composition of the present invention is applied to a fixed bed reactor, a high-concentration reaction becomes possible, and the concentration of glycerin and glyceric acid can be increased up to 50% by weight for mass production. Is a highly productive method. When applied to a fixed bed reactor,
Since the catalyst separation step can be omitted, the productivity is high in this respect as well.

【0028】反応終了後、タルトロン酸含有酸化反応物
は蒸留等により脱水し、さらに再結晶等により精製する
ことが出来る。
After completion of the reaction, the tartronic acid-containing oxidation reaction product can be dehydrated by distillation or the like and further purified by recrystallization or the like.

【0029】[0029]

【実施例】以下、実施例により本発明をさらに詳しく説
明するが、本発明はこれらの実施例によりなんら限定さ
れるものではない。なお、以下の実施例において表示す
る%は重量%を示す。また、原料転化率とは、仕込み原
料に対して酸化反応で消費された原料の重量の割合を表
す。
The present invention will be described in more detail with reference to the following examples, but the present invention is not limited to these examples. In the following examples,% means% by weight. The raw material conversion rate represents the ratio of the weight of the raw material consumed in the oxidation reaction to the charged raw material.

【0030】またHPLCの測定条件は以下の通りであ
る。 高速液体クロマトグラフィー:D−2500/L−60
00型 日立製作所(株)製 ディテクター:L−3300型(RIモニター) カラム:C−61OS 溶離液:0.5%リン酸水溶液,0.5ml/min 圧力:10Kg/cm2 温度:50℃ 試料濃度:0.1%水溶液
The HPLC measurement conditions are as follows. High performance liquid chromatography: D-2500 / L-60
00 type Hitachi Ltd. detector: L-3300 type (RI monitor) Column: C-61OS Eluent: 0.5% phosphoric acid aqueous solution, 0.5 ml / min Pressure: 10 Kg / cm 2 Temperature: 50 ° C. Sample Concentration: 0.1% aqueous solution

【0031】実施例1 100mlのイオン交換水に分散させたカルボラフィン
(武田薬品工業製の活性炭)中に、20mlのイオン交
換水に溶解させた塩化白金酸1g(白金含量37.5重
量%)を滴下し、常温にて5時間担持処理を行った。そ
の後、水酸化ナトリウム水溶液でpHを13以上にし、
モントン社製の12%ソジウムボロハイドライドの40
%水酸化ナトリウム水溶液を0.6g添加して常温にて
30分攪拌下に還元処理を行った。その後水洗、濾過す
ることにより含水率50%の5%Pt/C触媒を15g
得た。この触媒は乾燥することなく反応に使用した。攪
拌器、温度計、ガス導入ラインおよび廃ガスラインの付
いた0.5リットルの反応器に10%グリセリン水溶液
300gと上記触媒を乾燥品換算で30g仕込み、反応
温度40℃にて空気を毎時5リットルで18時間導入し
酸化反応を行った。結果を表に示した。
Example 1 1 g of chloroplatinic acid (platinum content 37.5% by weight) dissolved in 20 ml of ion-exchanged water in carborafine (activated carbon manufactured by Takeda Pharmaceutical Co., Ltd.) dispersed in 100 ml of ion-exchanged water. Was added dropwise, and the supporting treatment was carried out at room temperature for 5 hours. After that, adjust the pH to 13 or higher with an aqueous solution of sodium hydroxide,
40% 12% sodium borohydride manufactured by Monton
% Aqueous sodium hydroxide solution (0.6 g) was added and reduction treatment was performed at room temperature for 30 minutes with stirring. After that, 15 g of 5% Pt / C catalyst having a water content of 50% is obtained by washing with water and filtering.
Obtained. This catalyst was used in the reaction without drying. A 0.5 liter reactor equipped with a stirrer, a thermometer, a gas introduction line and a waste gas line was charged with 300 g of a 10% glycerin aqueous solution and 30 g of the above catalyst in terms of dry product, and the reaction temperature was 40 ° C. and the air was 5 per hour. It was introduced in liter for 18 hours to carry out the oxidation reaction. The results are shown in the table.

【0032】実施例2 武田薬品工業製の塩基性活性炭(pH12)である白鷺
を使用する以外は実施例1と同様に5%Pt/Cを調製
し、実施例1と同一触媒添加量、同一反応条件で酸化反
応を行った。結果を表に示した。
Example 2 5% Pt / C was prepared in the same manner as in Example 1 except that Shirasagi, a basic activated carbon (pH 12) manufactured by Takeda Pharmaceutical Co., Ltd., was used. The oxidation reaction was carried out under the reaction conditions. The results are shown in the table.

【0033】実施例3 塩化セリウム(CeCl3 ・7H2 O)1gを触媒第2
成分として添加する以外は実施例1と同一の条件下で触
媒を調製し、実施例1と同一触媒添加量、同一反応条件
にて酸化反応を行った(R1=1.0)。結果を表に示
した。
Example 3 1 g of cerium chloride (CeCl 3 .7H 2 O) was used as a catalyst second.
A catalyst was prepared under the same conditions as in Example 1 except that they were added as components, and the oxidation reaction was carried out under the same catalyst addition amount and the same reaction conditions as in Example 1 (R1 = 1.0). The results are shown in the table.

【0034】実施例4 実施例3の触媒を使用し10%グリセリン酸を使用する
こと以外は、実施例1と同一触媒添加量、同一反応条件
で酸化反応を行った。結果を表に示した。
Example 4 The oxidation reaction was carried out under the same catalyst addition amount and the same reaction conditions as in Example 1 except that the catalyst of Example 3 was used and 10% glyceric acid was used. The results are shown in the table.

【0035】実施例5 実施例1にてカルボラフィンの代わりにγ−アルミナを
使用すること以外は同一の条件で触媒を調製し、実施例
1と同一触媒添加量、同一反応条件にて酸化反応を行っ
た。結果を表に示した。
Example 5 A catalyst was prepared under the same conditions as in Example 1 except that γ-alumina was used instead of carborafine, and the oxidation reaction was carried out under the same catalyst addition amount and reaction conditions as in Example 1. I went. The results are shown in the table.

【0036】[0036]

【表1】 [Table 1]

【0037】[0037]

【発明の効果】本発明のタルトロン酸の製造方法によれ
ば、特定の担持金属触媒を使用することにより、簡易な
方法で工業的に有利にタルトロン酸を製造出来る。ま
た、固定床反応装置の適用により生産性が大きく向上す
る。
According to the method for producing tartronic acid of the present invention, tartronic acid can be industrially advantageously produced by a simple method by using a specific supported metal catalyst. Further, the productivity is greatly improved by applying the fixed bed reactor.

───────────────────────────────────────────────────── 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 B01J 23/644 27/057 X C07C 51/235 9450−4H 59/10 9450−4H ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI Technical display location B01J 23/644 27/057 X C07C 51/235 9450-4H 59/10 9450-4H

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 グリセリン又はグリセリン酸を下記の触
媒組成物の存在下にpH6.9以下で酸化剤により接触
酸化することを特徴とするタルトロン酸の製造方法。 触媒組成物:白金を触媒第1成分とし、スズ、鉛、アン
チモン、ビスマス、セレン及びテルルからなる群より選
ばれる一種以上の元素を触媒第2成分とし、希土類元素
からなる群より選ばれる一種以上の元素を触媒第3成分
とし、 (イ)触媒第1成分及び触媒第2成分 (ロ)触媒第1成分及び触媒第3成分 (ハ)触媒第1成分、触媒第2成分及び触媒第3成分、
又は (ニ)触媒第1成分単独 のいずれかを担体に担持してなる担持触媒。
1. A method for producing tartronic acid, which comprises catalytically oxidizing glycerin or glyceric acid with an oxidizing agent in the presence of the following catalyst composition at a pH of 6.9 or less. Catalyst composition: platinum as the catalyst first component, one or more elements selected from the group consisting of tin, lead, antimony, bismuth, selenium and tellurium as the catalyst second component, and one or more selected from the group consisting of rare earth elements As the catalyst third component, (a) catalyst first component and catalyst second component, (b) catalyst first component and catalyst third component, and (c) catalyst first component, catalyst second component and catalyst third component ,
Alternatively, (d) a supported catalyst in which any one of the catalyst first component is supported on a carrier.
【請求項2】 触媒組成物が、 (イ)触媒組成物(イ)における触媒第1成分と触媒第
2成分の組成比R1(第2成分/第1成分)がモル比で
0.01〜2であるもの、 (ロ)触媒組成物(ロ)における触媒第1成分と触媒第
3成分の組成比R2(第3成分/第1成分)がモル比で
0.01〜5であるもの、 (ハ)触媒組成物(ハ)における触媒第1成分と触媒第
2成分の組成比が(イ)のR1、触媒第1成分と触媒第
3成分の組成比が(ロ)のR2であるもの のいずれかである請求項1記載の製造方法。
2. The catalyst composition comprises: (a) a composition ratio R1 (second component / first component) of the catalyst first component and the catalyst second component in the catalyst composition (a) of 0.01 to molar ratio. 2), (b) a catalyst composition (b) in which the composition ratio R2 of the catalyst first component and the catalyst third component (third component / first component) is 0.01 to 5 in molar ratio, (C) In the catalyst composition (c), the composition ratio of the catalyst first component and the catalyst second component is R1 and the composition ratio of the catalyst first component and the catalyst third component is R2 (b). The manufacturing method according to claim 1, which is any one of the following:
【請求項3】 触媒第1成分の触媒担持量が、触媒組成
物中、1〜10重量%である請求項1又は2記載の製造
方法。
3. The production method according to claim 1, wherein the catalyst-supported amount of the catalyst first component is 1 to 10% by weight in the catalyst composition.
【請求項4】 酸化剤が空気、酸素、又は酸素と窒素と
の混合ガスであることを特徴とする請求項1〜3いずれ
か記載の製造方法。
4. The production method according to claim 1, wherein the oxidant is air, oxygen, or a mixed gas of oxygen and nitrogen.
【請求項5】 担体が活性炭、カーボンブラック、アル
ミナ又はシリカであることを特徴とする請求項1〜4い
ずれか記載の製造方法。
5. The method according to claim 1, wherein the carrier is activated carbon, carbon black, alumina or silica.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6465680B2 (en) * 2000-06-20 2002-10-15 Samsung Electronics Co., Ltd. Process for preparing malonate derivatives or β-keto esters from epoxide derivatives
JP2016060712A (en) * 2014-09-17 2016-04-25 旭化成株式会社 Method for producing compound having two or more carboxyl groups from primary alcohol, and catalyst used therefor

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