JPH10277398A - 二種金属シアン化物触媒の製造方法 - Google Patents
二種金属シアン化物触媒の製造方法Info
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- JPH10277398A JPH10277398A JP10048056A JP4805698A JPH10277398A JP H10277398 A JPH10277398 A JP H10277398A JP 10048056 A JP10048056 A JP 10048056A JP 4805698 A JP4805698 A JP 4805698A JP H10277398 A JPH10277398 A JP H10277398A
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Abstract
施され、かつ高活性の触媒をもたらし得る、複数金属シ
アン化物錯体の触媒を製造する方法を開発し、提供する
こと。 【解決手段】 式M1 m (X)n で表される金属塩の水
溶液と、式HaM2 (CN)b (A)c で表されるシア
ノ金属酸の水溶液とを合併し、この水性懸濁液(水と混
合可能の有機配位子を含有していてもよい)を必要に応
じて水と混合可能の有機配位子と合併し、生成する二種
金属シアン化物錯体から分離することを特徴とする、二
種金属シアン化物錯体触媒の製造方法。
Description
分を含有するポリエーテルアルコールを製造するために
使用されることのできる二種金属シアン化物触媒を製造
するための方法に関する。
ンを製造するために大量に使用される。その製造は、通
常、H官能性開始剤物質に、低級アルキレンオキシド、
ことにエチレンオキシド、プロピレンオキシドを触媒的
に付加することにより行われる。使用される触媒は、一
般的に塩基性金属水酸化物または塩であるが、水酸化カ
リウムが実際上極めて重要である。
製造するために使用される長鎖ポリエーテルアルコール
の合成に当たっては、連鎖成長の進行に伴って2次反応
が生起し、これは連鎖構造における欠陥をもたらす。こ
の副生成物は不飽和組成分として知られており、製造さ
れるポリウレタンの特性に欠陥を及ぼす。従って、これ
までに、不飽和組成分含有量の少ないポリエーテルアル
コールを製造するための多くの試みがなされて来てい
る。この目的のために、ことにアルコキシル化触媒が途
中で変質される。欧州特許出願公開268922号公報
は、水酸化セシウムの使用を提案している。これは確か
に、不飽和組成分の含有量を低減させ得るが、この水酸
化セシウムは高コストを要し、しかもいわゆる産業廃棄
物の問題を提起する。
エーテルアルコールを製造するために、複数金属シアン
化物錯体(その大部分は亜鉛ヘキサシアノメタラートで
ある)を使用することも公知である。このような化合物
の製造方法を記載した文献は多く存在する。例えば東独
特願公開203735号、同203734号各公報は、
亜鉛ヘキサシアノコバルタートを使用する、ポリエーテ
ルオールの製造方法を記載している。
て、この触媒は、一般的に塩化亜鉛のような金属塩の溶
液をカリウムのようなヘキサシアノコバルタートのよう
な、アルカリ金属もしくはアルカリ土類金属シアノメタ
ラートの溶液と反応させることにより得られる。一般的
に、析出沈殿処理の直後に、水と混合可能の、ヘテロ原
子含有物質を、得られた沈殿物懸濁液に添加する。この
ヘテロ原子含有物質は、あらかじめいずれか一方のまた
は両方の出発材料溶液中に存在していてもよい。この水
と混合可能であり、ヘテロ原子を含有する物質は、エー
テル、ポリエーテル、アルコール、ケトンまたはこれら
の混合物であって、このような方法は、例えば、米国特
許3278457号、3278458号、327845
9号、3427256号、3427334号、3404
109号、3829505号、3941849号各明細
書、欧州特許283148号、385619号、654
302号、659798号、665254号、7430
93号各公報、米国特許4843054号、48779
06号、5158922号、5426081号、547
0813号、5482908号、5498583号、5
523386号、5525565号、5545601号
各明細書、日本国特許7308583号、624806
8号、4351632号、米国特許5545601号明
細書に記載されている。
亜鉛ヘキサシアノイリダートの製造方法およびポリエー
テルアルコール製造用触媒としてのその用途を開示して
いる。ここで使用される出発材料の一方は、ヘキサシア
ノイリジン酸である。この酸は、固体として単離され、
この形態で使用される。
使用することの欠点は、その色である。この触媒を使用
して製造されたポリエーテルアルコールも淡黄色を呈
し、これは多くの用途において重要な欠点を成す。
化物錯体、ことに、比較的廉価なシアノコバルタートを
製造するために使用され得ない。シアノコバルト酸は比
較的不安定で、固体として取扱うのが不可能であるから
である。
点は、この塩が所望の複数金属シアン化物錯体触媒を形
成するのみでなく、不可避的な量の塩、例えば塩化亜鉛
とヘキサシアノコバラートを使用する場合、塩化カリウ
ムをも形成し、これは高い触媒活性をもたらすためには
触媒から除去されねばならない。沈殿懸濁液に有機物質
を添加することにより、除去されるべき塩の溶解性を著
しく低減させるので、一般に極めて微細な粒子状触媒
は、この有機物質で何回も洗浄しなければならない。複
数金属シアン化物錯体から成る触媒を製造するために
は、これは厖大な時間を必要とし、このような触媒を工
業的規模で実施することは実際上不可能である。
の技術分野の課題は、大量の固体分をもたらさず、従っ
て簡単に実施され、かつ高活性の触媒をもたらし得る、
複数金属シアン化物錯体の触媒を製造する方法を開発
し、提供することである。
金属カルボキシラートを、シアノ金属酸と反応させるこ
とにより複数金属シアン化物錯塩を製造する方法、この
方法により製造される塩、および低級アルキレンオキシ
ドを重合させることによりポリエーテル、ことにポリエ
ーテルオールを製造するためのその触媒としての用途を
提供することにより上記目的、課題を達成ないし解決し
得ることが、本発明者らにより見出された。
る。すなわち、(a)式M1 m(X)nで表され、M1
がZn2+、Fe2+、Co3+、Ni2+、Mn2+、Co2+、
Sn2+、Pb2+、Fe3+、Mo4+、Mo6+、Al3+、V
5+、Sr2+、W4+、W6+、Cu2+、Cr2+、Cr3+のい
ずれかの金属イオンを、Xがハロゲン化物、水酸化物、
硫酸塩、炭酸塩、シアン化物、チオシアン酸塩、イソシ
アナート、カルボキシラート、オキサラート、硝酸塩の
いずれかの陰イオン、m、nがM1 およびXの原子価に
対応する整数を意味する場合の水溶性金属塩水溶液を、
式HaM2 (CN)b (A)c で表され、M2 がF
e2+、Fe3+、Co3+、Cr3+、Mn2+、Mn3+、Rh
3+、Ru2+、V4+、V5+、Co2+、Cr2+のいずれかの
金属イオン(このM2 は上述M1 と同じでも異なっても
よい)を、Hが水素を、Aがハロゲン化物、水酸化物、
硫酸塩、炭酸塩、シアン酸塩、チオシアナート、イソシ
アナート、カルボキシラート、硝酸塩のいずれかの陰イ
オン(このAは上述Xと同じでも異なってもよい)を、
a、b、cがシアン化物を電気的に中性ならしめるよう
に選定される整数を意味する場合のシアノメタラート化
合物の水溶液に、添加する工程(上記の一方のまたは両
方の溶液は、アルコール、アルデヒド、ケトン、エーテ
ル、ポリエーテル、エステル、尿素、アミド、ニトリ
ル、スルフィドのうちから選ばれる、少なくとも1種類
の、水と混合可能であり、ヘテロ原子を含有する配位子
を含有していてもよい)と、(b)工程(a)で形成さ
れる水性懸濁液を、上述した中から選ばれる、水と混合
可能で、ヘテロ原子を含有する配位子(工程aの配位子
と同じでも異なってもよい)と合併する工程と、(c)
複数金属シアン化物を懸濁液から分離する工程である。
いずれかであるのが好ましく、ことにZn2+であるのが
好ましい。
ラート、ニトラートのいずれかであるのが好ましく、こ
とにカルボキシラートであるのが好ましい。
e3+、Cr3+、Rh3+またはNi2+のいずれかであるの
が好ましく、ことにCo3+であるのが好ましい。
属酸は、水溶液中において安定であり、容易に使用され
得る。これは、例えば、N.Anorg.Allg.C
hem.308(1961)、179における、W.ク
レム、W.ブラント、R.ホッペの報文に記載されてい
るように、アルカリ金属シアノメタラートから出発し、
銀シアノメタラートを経てシアノ金属酸とすることによ
り得られる。さらに他の製造方法としては、アルカリ金
属もしくはアルカリ土類金属シアノメタラートを、例え
ば上述のZ.Anorg.Allg.Chem.270
(1952)、45における、F.ハイン、H.リリー
の報文、またはHelv.Chim.Acta50(1
967)、2035におけるA.ルディ、H.U.ギュ
ーデル、V.ドヴォラクの報文に記載されているように
酸イオン交換体によりシアノ金属酸に転化する方法があ
る。さらに他の方法として、例えば1981年、シュツ
ットガルト在、フェルディナンド、エンケ、フェルラー
ク刊、G.ハウエル編、「ハントブーフ、デル、プレパ
ラティーフェン、アンオルガニシェン、ヘミー」に記載
されているようなシアノ金属酸の合成法もある。本発明
方法と同様に、これら化合物を工業的規模で製造するた
めには、イオン交換体による合成が最も有利な方法であ
る。シアノ金属酸溶液は、合成後直ちに次の処理に使用
され得るが、これは比較的長期間にわたって貯蔵するこ
ともできる。しかしながら、酸の分解を回避するために
は、光の遮断下に貯蔵されねばならない。
錯体全体量に対して、80重量%以上、好ましくは90
%、ことに95%以上にすべきである。
混合可能の有機物質である。本発明の目的からして、ヘ
テロ原子は、炭素原子でなく、ことに炭素鎖中に組み込
まれる酸素、硫黄、窒素原子である。有利に使用され得
る配位子は、アルコール、アルデヒド、ケトン、エーテ
ル、ポリエーテル、エステル、ポリエステル、尿素、ア
ミド、ニトリル、スルフィド、ことにアルコール、ケト
ン、エーテル、ポリエーテル、これらの混合物、なかん
ずく、アルコール、エーテル、ポリエーテル、これらの
混合物である。
水溶液は、式M1 m (X)n で表される金属塩(式中の
符号は上述の意味を有する)の水溶液と合併される。金
属イオンのシアノメタラートに対するモル割合は、1.
6から7.0、ことに1.6から5.0、なかんずく
1.7から3.0とするのが好ましい。シアノ金属酸水
溶液をまず反応器中に装填し、次いで金属塩溶液をこれ
に転化するのが好ましいが、これを逆にすることも可能
である。両溶液の良好な混合のためには、両出発材料溶
液の合併の間およびその後における攪拌が必要である。
0.1から30重量%、好ましくは1から20、ことに
2から10重量%であり、金属塩のそれは1から50重
量%、好ましくは2から40、ことに5から30重量%
である。
出発材料水溶液のいずれか一方または両方に添加するこ
ともできる。この場合には、塩の溶解性の変化にかんが
みて、配位子はシアノ金属酸溶液の方に添加するのが好
ましい。
%、好ましくは5から40、ことに10から30重量%
である。
物錯体は、水性相から分離されるが、これは慣用、周知
の方法、例えば濾過、遠心分離で行われ得る。
しくは15から60℃、ことに20から70℃で行われ
る。
れる。この乾燥は室温、大気圧下においても行われ得る
が、20から60℃、0.01から1バールの圧力下に
行うのが好ましい。ことに20から50℃、0.05か
ら0.7バールで乾燥するのが好ましい。
れた配位子の水溶液を再び供与し得る。
ン化物錯体の触媒は、従来方法により金属塩をシアノメ
タラート塩と反応させて得られる多種金属シアン化物錯
体触媒に比べて、秀れた利点を有する。すなわち、シア
ノメタラート塩のカチオンおよび金属塩のアニオンから
形成され、触媒から除去されねばならない付加塩はもた
らされない。従って、生成分の洗浄回数は著しく減少せ
しめられ、予備処理も効率的に定形化され得る。触媒的
に不活性な汚染物質も低減されるために、本発明方法で
製造される触媒は、従来技術による触媒に比べてはるか
に高い活性を示す。高活性の故に、触媒使用量も、製造
されるポリエーテルアルコール重量に対して0.5重量
%以下、ことに500ppm以下、なかんずく250p
pm以下になされ得る。
術、ことに欧州特願公開654302号および7430
93号公報による触媒と比べて、結晶領域の割合が高
い。それにもかかわらず、本発明による触媒は、高活性
であり、極めて短い晶出誘導期間を示す。シアノ金属酸
の使用のために、構造的相違が触媒製造の間における反
応混合物のpH値の差異と関連せしめられるのではない
かと考えられる。
体的に説明し、以下の対比例との対照により本発明の利
点をさらに明確に実証する。
社)を、37%濃度塩酸80gの使用によって再生し、
洗浄排液が中性となるまで水で洗浄した。100mlの
水に溶解させた17.8gのヘキサシアノコバルタート
溶液を交換体カラムに施した。次いで溶出液が再び中性
となるまでカラムを溶出させた。このようにして得られ
た溶出液368gを40℃に加熱し、攪拌しながら、1
00mlの水に溶解させた20.0gの酢酸亜鉛溶液を
添加した。この懸濁液を40℃においてさらに30分間
攪拌し、固体分を吸引濾別し、フィルタ上で300ml
のエチレングリコールジメチルエーテルで洗浄した。こ
のようにして処理された固体分を室温で乾燥し、カリウ
ム分を原子吸収スペクトルで測定したが、カリウム分は
全く検知し得なかった(検知限度10ppm)。
体分のX線回析パターンを示すものであって、これをシ
ーメンス社のD50000回析計(Cu−Kα照射)に
より記録した。この回析パターンから、試料の良好な結
晶化度が認められる。
1に記載したように37%濃度塩酸をそれぞれ80g使
用して2回再生処理した。次いで、100mlの水に溶
解させた16.8gのヘキサシアノコバルタート溶液を
交換体カラムに施し、溶出液が中性となるまで溶出させ
た。これにより得られた352gの溶出液を40℃に加
熱し、42gのエチレングリコールジメチルエーテルと
混合し、攪拌しながら、70mlの水に溶解させた20
gの酢酸亜鉛の溶液をこれに添加した。生成懸濁液を4
0℃でさらに30分攪拌した。生成固体分を吸引濾別
し、フィルタ上において300mlのエチレングリコー
ルジメチルエーテルで洗浄した。このように処理した固
体分を室温乾燥し、そのカリウム含有分を、原子吸収ス
ペクトルで測定したが、カリウム分は全く検知されなか
った(検知限度10ppm)。
に溶解させて、40℃に加熱した。13.3gの塩化亜
鉛を15gの水に溶解させた溶液を攪拌しながら添加し
た。生成懸濁液を40℃で15分間攪拌し、次いでこれ
に42.0gのエチレングリコールジメチルエーテルを
添加し、この懸濁液を40℃でさらに30分間攪拌し
た。生成固体分を吸引濾別し、フィルタ上において15
0mlのエチレングリコールジメチルエーテルで洗浄
し、室温で乾燥した。このようにして得られた固体分に
つき、カリウムおよび塩化物の含有量を分析、測定し
て、カリウム分0.62重量%、塩化物分6.4重量%
を検出した。
水と21.0gのエチレングリコールジメチルエーテル
との混合溶媒に溶解させ、これに、15gの水と13.
3gの塩化亜鉛とから成る水溶液を攪拌しながら添加し
た。この懸濁液を40℃で15分間攪拌した、次いで2
1.0gのエチレングリコールジメチルエーテルを添加
し、40℃でさらに30分間攪拌した。生成固体分を吸
引濾別し、フィルタ上で150mlのエチレングリコー
ルジメチルエーテルで洗浄し、室温で乾燥した。これに
より得られた固体分のカリウムおよび塩化物含有分を分
析、測定して、2.1重量%のカリウム分および9.3
重量%の塩化物分を検出した。
ロピレンオキシドとの105℃におけるアルカリ触媒反
応により得られたオリゴプロピレングリコールを開始剤
として使用した。このオリゴプロピレングリコールを、
珪酸マグネシウムにより触媒から遊離させた。これは2
80mgKOH/gのヒドロキシル価、0.003me
q/gの不飽和分、1ppm以下のナトリウム、カリウ
ム分を示した。
により、不飽和分はASTM 4671により、金属分
は原子吸収スペクトルにより、それぞれ測定した。
囲気下、攪拌オートクレーブ中において、実施例1で得
られた触媒1.25g(最後目的生成物に対して500
ppmに相当する)と混合した。反応器を開放し、10
5℃において150gのプロピレンオキシドを計量給送
した。ほとんど即時の反応開始が、2.5バールまでの
圧力上昇、これに直ちに続く圧力低下により認められ
た。10分経過後、反応器中に遊離プロピレンオキシド
は全く存在しなかった。2.6バール(絶対圧力)を超
えないように1824gのプロピレンオキシドを同じ温
度で給送した。わずか30分後に計量給送を完了し、さ
らに4分後には後反応を完了したことが、圧力信号によ
り確認された。
を、ディープベッドフィルタを使用して濾別した。この
ポリオールは、56.6mgKOH/gのヒドロキシル
価、0.0074meq/gの不飽和分、30ppmの
亜鉛分、14ppmのコバルト分を示した。
gの上記オリゴプロピレングリコールを、実施例1で得
られた触媒0.25gと混合した。反応器を開放し、1
50gのプロピレンオキシドを105℃で計量給送し
た。当初2.7バールであった圧力が、アルキレンオキ
シドの計量給送後約30分で降下し始めたことにより反
応の開始が確認された。プロピレンオキシドが完全に反
応し終ってから、同じ温度で1844gのプロピレンオ
キシドを、2.8バールの圧力を超えないように計量給
送した。わずかに35分で計量給送を終了し、さらに1
0分後には後反応が完了したことを圧力変化により確認
した。
ルを濾別した。これは57.3mgKOH/gのヒドロ
キシル価、0.0103meq/gの不飽和分、5pp
m以下の亜鉛分、5ppm以下のコバルト分を示した。
下、攪拌オートクレーブ中において、実施例2で得られ
た触媒0.50g(最終目的生成物に対して200pp
mに相当)と混合した。反応器を開放し、150gのプ
ロピレンオキシドを105℃で計量給送した。当初2.
7バール(絶対圧力)であった圧力が、アルキレンオキ
シドの計量給送から20分後に降下し始めたことによ
り、反応開始が確認された。プロピレンオキシドが完全
に反応し終ってから、5.3バールの圧力を超えないよ
うにして、1990gのプロピレンオキシドを計量給送
した。60分後に計量給送を終了した。
下、攪拌オートクレーブ中において、対比例1で得られ
た触媒0.50g(最終目的生成物に対して200pp
mに相当)と混合した。反応器を開放して、150gの
プロピレンオキシドを105℃において計量給送した。
当初2.9バールの圧力が40分後に降下し始めたこと
により反応開始を確認した。ただし、圧力は徐々に降下
した。プロピレンオキシドが完全に反応し終ってから、
同じ温度で1851gのプロピレンオキシドを計量給送
した。プロピレンオキシドの計量給送の間に、圧力は当
初圧力4.1バール(絶対圧力)まで上昇するのが認め
られた。後に圧力はさらに4.5バールまで上昇し、計
量給送終了後も再び降下することはなかった。反応完了
前の反応停止により、未反応プロピレンオキシドを反応
混合物から除去せねばならなかった。
これは68.6mgKOH/gのヒドロキシル価、0.
0128meq/gの不飽和分、24ppmの亜鉛分、
11ppmのコバルト分を示した。
下、攪拌オートクレーブ中において、対比例2で得られ
た触媒0.5g(最終目的生成物の200ppmに相
当)と混合した。反応器を開放して、150gのプロピ
レンオキシドを105℃で計量給送した。約60分後に
始めて圧力が徐々に降下するのが認められた。プロピレ
ンが完全に反応し終ってから、同じ温度でプロピレンオ
キシドの計量給送を開始したが、この計量給送の間に、
顕著な圧力上昇が認められ、単量体給送停止後も圧力は
最早降下しなかった。反応完了後の圧力停止により、未
反応プロピレンオキシドを反応混合物から除去しなけれ
ばならなかった。
ス社のD50000回析計(Cu−Kα照射)により記
録)を示すものである。
Claims (11)
- 【請求項1】 式M1 m(X)nで表わされ、かつM1
がZn(II)、Fe(II)、Co(III)、Ni
(II)、Mn(II)、Co(II)、Sn(I
I)、Pb(II)、Fe(III)、Mo(IV)、
Mo(VI)、Al(III)、V(IV)、(V)、
Sr(II)、W(IV)、W(VI)、Cr(I
I)、Cr(III)のうちから選ばれる金属イオン
を、Xがハロゲン化物、水酸化物、硫酸塩、カルボナー
ト、シアナート、チオシアナート、イソシアナート、カ
ルボキシラート、オキサラート、ニトラートのうちから
選ばれる陰イオンを、m、nがM1 、Xの原子価に対応
する整数をそれぞれ意味する場合の金属塩の水溶液と、 式HaM2 (CN)b (A)c で表わされ、かつM2 が
Fe(II)、Fe(III)、Co(III)、Cr
(III)、Mn(II)、Mn(III)、Rh(I
II)、Ru(II)、V(IV)、V(V)、Co
(II)、Cr(II)のいずれかの金属イオン(この
M2 は上述のM1 と同じでも異なってもよい)を、Aが
ハロゲン化物、硫酸塩、カルボナート、シアニド、チオ
シアナート、イソシアナート、カルボキシラート、オキ
サラート、ニトラートのうちから選ばれる陰イオン(こ
のAは上述のXと同じでも異なってもよい)を、a、
b、cがシアン化物を電気的に中性ならしめるように選
択される整数をそれぞれ意味する場合のシアノ金属酸水
溶液と(両水溶液のいずれか一方または両方は、アルコ
ール、アルデヒド、ケトン、エーテル、ポリエーテル、
エステル、尿素、アミド、ニトリル、スルフィドのうち
から選ばれる少なくとも1種類の、水と混合可能の有機
配位子を含有していてもよい)を合併し、 これにより得られる水性懸濁液を、必要に応じて、上述
した一群のうちから選ばれる少なくとも1種類の、水と
混合可能の有機配位子(上述の、あらかじめ添加されて
いる配位子と同じでも異なってもよい)と合併し、生成
する二種金属シアン化物錯体を懸濁液から分離する各工
程を有することを特徴とする、二種金属シアン化物触媒
の製造方法。 - 【請求項2】 上記式中のM1 がZn(II)、Fe
(II)、Co(III)、Ni(II)のうちから選
ばれることを特徴とする、請求項(1)の方法。 - 【請求項3】 上記式中のXがカルボキシラート、ハロ
ゲン化物、オキサラート、ニトラートのうちから選ばれ
ることを特徴とする、請求項(1)の方法。 - 【請求項4】 上記式中のXがアセタート、オキサラー
ト、シトラート、ハロゲン化物のうちから選ばれること
を特徴とする、請求項(1)の方法。 - 【請求項5】 上記式中のM2 がCo(II)、Co
(III)、Fe(II)、Fe(III)、Ni(I
I)、Cr(III)のいずれかを意味することを特徴
とする、請求項(1)の方法。 - 【請求項6】 上記式中のM2 がCo(III)を意味
することを特徴とする、請求項(1)の方法。 - 【請求項7】 使用されるべき、水と混合可能の配位子
が、酸素含有化合物であることを特徴とする、請求項
(1)の方法。 - 【請求項8】 使用されるべき、水と混合可能の配位子
が、アルコール、エーテル、ポリエーテル、ケトン、こ
れらの混合物のうちから選ばれることを特徴とする、請
求項(1)の方法。 - 【請求項9】 懸濁液から分離された二種金属シアン化
物錯体に、再び配位子水溶液を添加することを特徴とす
る、請求項(1)の方法。 - 【請求項10】 懸濁液から分離された二種金属シアン
化物錯体に、配位子そのものを添加することを特徴とす
る、請求項(1)の方法。 - 【請求項11】 請求項(1)の方法により製造され得
る二種金属シアン化物錯体を触媒として使用することを
特徴とする、アルキレンオキシドの触媒的重合によるポ
リエーテルアルコールの製造方法。
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