JPH1043596A - 白金族金属含有触媒系の再活性化方法 - Google Patents

白金族金属含有触媒系の再活性化方法

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JPH1043596A
JPH1043596A JP9130535A JP13053597A JPH1043596A JP H1043596 A JPH1043596 A JP H1043596A JP 9130535 A JP9130535 A JP 9130535A JP 13053597 A JP13053597 A JP 13053597A JP H1043596 A JPH1043596 A JP H1043596A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 白金族金属含有触媒系の再活性化方法。 【解決手段】 失活した触媒系を液相中で酸化剤で処理
し、過剰量の酸化剤を除去し、そしてその再活性化を受
けた触媒系をカルボキシレートまたはジケトネートと反
応させることにより、芳香族ヒドロキシ化合物と一酸化
炭素の酸化的反応でジアリルカーボネート類を製造する
時に用いられる少なくとも1種の白金族金属と共触媒と
他の塩を含有する白金族金属含有触媒系の再活性化を行
うことができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】本発明は、芳香族ヒドロキシ化合物と一酸
化炭素の酸化的反応でジアリールカーボネート類を製造
する時に用いられる少なくとも1種の白金族金属と共触
媒と他の塩を含有する白金族金属含有触媒系の再活性化
を行う方法に関し、この方法は、失活した触媒系を酸化
剤で処理し、過剰量の酸化剤を除去し、そしてその再活
性化を受けさせた触媒系をジケトネートで処理すること
を特徴とする。
【0002】芳香族ヒドロキシ化合物と一酸化炭素を貴
金属触媒の存在下で酸化的に反応させるとジアリールカ
ーボネート類が生じ得ることは公知である(ドイツ特許
出願公開第OS 28 15 512号)。その貴金属
として好適にはパラジウムが用いられる。加うるに、共
触媒(例えばマンガンまたはコバルトの塩)、塩基、第
四級塩、種々のキノン類またはヒドロキノン類および乾
燥剤も使用可能である。この反応は溶媒、好適には塩化
メチレン中で実施可能である。
【0003】この種類の過程を連続方法として実施する
場合、その均一触媒系が失活することで空間−時間収率
(space-time yield)が低下することが観察される。その
結果として、失活した触媒成分がその反応系から粉末と
して沈澱して来る。このような粉末が示す触媒活性は若
干のみであるか、或はもはや全く如何なる触媒活性も示
さなくなることさえあり得る。このような触媒系の再活
性化に関する情報は全く文献に含まれていない。高い空
間−時間収率を維持するには、失活した触媒成分をその
工程から除去して新鮮な触媒に取り替える必要がある。
貴金属触媒は有意なコスト要因を構成しておりかつ貴金
属触媒が失われると相当して費用がかかる様式でそれを
取り替える必要があることから、均一触媒系が利用され
ているジアリールカーボネート製造過程の経済的実行可
能性は白金族金属/共触媒の消費量に大きく依存する。
失活した触媒系の再活性化を行うことができれば、その
ような方法で新鮮な触媒を用いる必要量が劇的に低下す
るであろう。従って、本目的は、失活した触媒系の再活
性化をもたらし得る簡単な方法を見い出すことであっ
た。
【0004】芳香族ヒドロキシ化合物と一酸化炭素の酸
化的反応でジアリールカーボネート類を製造する時に用
いられる少なくとも1種の白金族金属と共触媒と他の塩
を含有する失活した白金族金属含有触媒系の再活性化を
酸化剤を用いた処理に続くジケトネートの添加で行うこ
とができることをここに見い出した。消費されなかった
過剰量の酸化剤は回収可能で再使用可能である。
【0005】従って、本発明は、芳香族ヒドロキシ化合
物の酸化的カルボニル化で用いられる白金族金属と共触
媒として働く金属を含有する失活触媒を再活性化する方
法に関し、この方法は、該失活触媒を10−400℃の
液相中で該触媒系の金属成分1当量当たり1−10,0
00当量の酸化剤で処理した後に過剰量の酸化剤を除去
しそして残存する酸化残渣をこの酸化残渣1重量部を基
準にして0.1−100重量部のC1−C12カルボキシ
レートまたはC4−C12ジケトネートと反応させること
を特徴とする。
【0006】この操作の過程中にフェノールに可溶なカ
ルボキシレート類またはジケトネート類が生じることが
想定される。
【0007】触媒として働く金属およびそれの化合物
は、白金族金属群のもの、例えばRu、Rh、Pd、I
rまたはPt、好適にはPdである。
【0008】共触媒として働く金属およびそれの化合物
は、IIIB、IVB、VB、VIB、VIIB、VI
IIB、IB、IIB族(CAS命名法)のものまたは
それら複数の混合物、例えばマンガン、銅、コバルトま
たはバナジウム、好適にはMnである。
【0009】その失活した触媒成分を酸化剤で処理する
本発明に従う処理を、10から350℃、好適には20
から250℃、最も好適には30から200℃で実施す
る。
【0010】本発明に従う方法で使用可能な酸化剤は、
その失活した触媒成分から電子を反応条件下で受け取る
化合物または要素であり、従って酸を用いる場合、例え
【0011】
【化1】
【0012】に従ってプロトンH+が電子を受け取る。
【0013】そのような酸化剤の例は、強鉱酸、元素状
ハロゲン(elemental halogens)、O2、O3、パーオキシ
−およびヒドロパーオキシ化合物、硝酸塩、過マンガン
酸塩、ハロゲン酸塩(halogenates)および
過ハロゲン酸塩を含む群の酸化剤である。
【0014】本発明に従う方法で液状酸化剤を用いる場
合、酸化剤と触媒残渣の比率を10,000:1、好適
には1000:1、最も好適には500:1にする。気
体状酸化剤を用いる場合、これを触媒残渣1グラム当た
り0.01から5000、好適には0.1から500、
最も好適には1から100ノルマルリットル(norm
al litres)/時の割合で加える。
【0015】本発明に従う方法の上記段階に要する時間
は0.5から20時間、好適には0.5から10時間、
最も好適には1から8時間である。
【0016】固体状酸化剤(例えばヨウ素、KMn
4、KClO4など)を用いる場合、これを以下に示す
溶媒の1つに溶解させる。
【0017】液状酸化剤(例えば臭素、H2SO4など)
を用いる場合、これらは純粋な状態でか或は極性溶媒
(以下を参照)で希釈して使用可能である。
【0018】気体状酸化剤(例えばCl2、O2、O3
ハロゲン化水素など)は、これを以下に示す溶媒の1つ
に入れた溶液として使用可能であるか、或は該失活触媒
を以下に示す溶媒の1つに入れた懸濁液の中にそれをバ
ブリングする。
【0019】本発明に従う方法の可能な1つの態様で
は、気体状酸化剤(例えば空気または塩素)を用いた処
理に関して以下に記述する溶媒の1つに触媒残渣を入れ
てスラリー状にし、その溶液の中に気体状酸化剤を通
す。これは0.8から100バール、好適には0.9か
ら50バール、最も好適には0.9から10バールの圧
力で実施可能である。この反応後、公知様式、好適には
蒸留で溶媒を除去するが、その温度および圧力は、該触
媒に損傷を与えない限り幅広い範囲で多様であり得る。
【0020】液状酸化剤を用いる場合の酸化剤による触
媒残渣の処理は、圧力をかけないでか或は加圧下、不活
性ガス雰囲気(窒素、アルゴンなど)中か、空気中か、
或は有機ヒドロキシ化合物の酸化的カルボニル化に通常
の雰囲気(一酸化炭素/空気、一酸化炭素/酸素)下で
実施可能である。過剰量の酸化剤は、減圧下で行っても
よい蒸留でか或は還元剤による分解などで除去可能であ
る。
【0021】好適な酸化剤は、強鉱酸から成る群、より
好適にはH2SO4、HNO3およびハロゲン化水素から
成る群、最も好適にはハロゲン化水素から成る群の酸化
剤である。特に、ハロゲン化水素を、酸全体量を基準に
したハロゲン化水素濃度が5から70重量%、好適には
10から60重量%、最も好適には15から50重量%
であるハロゲン化水素酸水溶液として用い、好適には臭
化水素酸水溶液として用いる。
【0022】極性溶媒を用いて上記液相を形成させる。
【0023】適切な極性溶媒は予定酸化剤と反応しない
溶媒である。そのような溶媒の例には、水、C1−C4
ルボン酸、C1−C4エステル基を含むC1−C4カルボン
酸エステル、−NH2−、−NH(C1−C4アルキル)
または−N(C1−C4アルキル)2基を含むC1−C4
ルボン酸アミド、脂肪族のC1−C6モノ−、ジ−もしく
はポリオール類、(環状)脂肪族のC1−C6モノ−もし
くはジケトン類、および(環状)脂肪族または芳香族の
2−C7ニトリル類から成る群の溶媒が含まれ、これ
を、その使用済み失活触媒粉末1重量部を基準にして1
から1000重量部、好適には2から500重量部、最
も好適には5から250重量部の量で用いる。この極性
溶媒として用いる物質は、好適には水を混合物全重量の
10−99%から成るH2O含有量で含有しそして例え
ば酢酸またはプロピオン酸を含有する混合物、または
水、好適には水である。
【0024】本発明に従う方法の最終段階において、過
剰量の酸化剤と極性溶媒を分離した後に残存する酸化残
渣をC1−C12カルボン酸のカルボキシレートまたはC4
−C12ジケトネート、好適にはアセテートまたはアセチ
ルアセトネートと反応させる。適切なカルボキシレート
の例には、Li、Na、K、Mg、Ca、Mn、Fe、
Co、Ceおよびその再活性化を受けさせるべき触媒に
入っている白金族金属から成る群のカチオンを含有する
蟻酸塩、酢酸塩、プロピオン酸塩、酪酸塩、ペンタン酸
塩、ヘキサン酸塩又はカプロン酸塩、例えば蟻酸ナトリ
ウム、NaOAc(ここで、OAc=アセテート)、K
OAc、プロピオン酸ナトリウム、酪酸ナトリウム、ペ
ンタン酸ナトリウム、ヘキサン酸ナトリウムまたはカプ
ロン酸ナトリウムなど、アルカリ土類金属のカルボン酸
塩、例えばMg(OAc)2またはCa(OAc)2など、或
は遷移金属のカルボン酸塩、例えばMn(OAc)3、M
n(OAc)2、Fe(OAc)2、Co(OAc)2、Ce(O
Ac)3またはPd(OAc)2などが含まれる。適切なジ
ケトネート類は上記カチオンを含有するジケトネート類
であり、その例には、アルカリ金属のアセチルアセトン
塩、例えばLi(acac)[ここで、acac=アセ
チルアセトネート]、Na(acac)、K(aca
c)、Rb(acac)およびCs(acac)など、
アルカリ土類金属のアセチルアセトン塩、例えばMg
(acac)2またはCa(acac)2など、或は遷移
金属のアセチルアセトン塩、例えばCr(acac)3
Mn(acac)2、Mn(acac)3、Fe(aca
c)2、Fe(acac)3、Co(acac)2、Co(ac
ac)3、Ce(acac)3またはPd(acac)2などが
含まれる。
【0025】本発明に従う方法で添加するカルボキシレ
ートまたはジケトネートの量は、酸化剤を分離した後の
酸化触媒残渣1重量部当たり0.1から100、好適に
は0.2から50、最も好適には0.5から25重量部
である。
【0026】本発明に従う方法で再活性化を受けさせた
触媒が示す活性は、新鮮な触媒が示す活性の95%以上
である。
【0027】以下に示す実施例を用いて本発明に従う方
法を説明するが、本方法をそれに制限するものでない。
【0028】
【実施例】実施例1: 再活性化: ジフェニルカーボネートの製造で先に行った
半バッチ式ロット(DPC:10バールの反応圧力、6
5ppmのPd、約500ppmのMn)に由来する失
活触媒粉末(吸光分光測定法で測定した含有量は、3
3.9%がパラジウムで14.5%がマンガンであり、
100%に対する残りはNa+とBr-イオンであった)
2gを50mlの48重量%臭化水素水溶液で処理して
100℃に加熱した。1時間後に均一な溶液を得た。次
に、ロータリーエバポレーターを用い、30ミリバール
の圧力下80℃の温度でHBr溶液を留去させた。HB
rの回収率は98%であった。その残渣を空気中で乾燥
させて重量測定を行った結果、3.22gであった(B
rを吸収したことで重量が上昇していた)。このロータ
リーエバポレーターで回収したHBrは直接再使用可能
であった。
【0029】触媒反応における再使用:スパージング
(sparging)撹拌機とコンデンサを取り付けて
下流に冷トラップを位置させたオートクレーブ(1リッ
トル)に入れた450gのフェノールに、80℃で、こ
の上で再活性化を受けさせた触媒を0.65g(=13
6mgのパラジウムおよび58mgのマンガン)および
臭化テトラブチルアンモニウムを8.31g溶解させ
た。次に、0.51gのアセチルアセトンマンガン(I
I)と2.21gのナトリウムフェノラートを50gの
フェノールに溶解させて添加した後、一酸化炭素と酸素
を96.5:3.5体積%で含有させた気体混合物を流
し込みながら圧力を10バールに設定した。この反応溶
液のマンガン含有量は330ppmであった。上記気体
混合物の量を260Nl/時に調整した。上記気体混合
物からサンプルを1時間毎に取り出してガスクロで分析
した。
【0030】この分析により、反応混合物のジフェニル
カーボネート含有量は1時間後7.4%で、2時間後の
ジフェニルカーボネート含有量は12.2%で、3時間
後のジフェニルカーボネート含有量は17.4%である
ことが示され、これは、平均で、最初に用いた新鮮な触
媒が示す活性の98.0%であることに相当していた。
【0031】新鮮な触媒を用いた比較試験:スパージン
グ撹拌機とコンデンサを取り付けて下流に冷トラップを
位置させたオートクレーブ(1リットル)に入れた45
0gのフェノールに、80℃で、臭化パラジウムを0.
34g(=136mgのパラジウム)および臭化テトラ
ブチルアンモニウムを8.31g溶解させた。この溶液
に一酸化炭素(3リットル/時)を1時間通すことで触
媒の活性化を行った。次に、0.77gのアセチルアセ
トンマンガン(II)と2.21gのナトリウムフェノ
ラートを50gのフェノールに溶解させて添加した後、
一酸化炭素と酸素を96.5:3.5体積%で含有させ
た気体混合物を流し込みながら圧力を10バールに設定
した。この反応溶液のマンガン含有量は330ppmで
あった。上記気体混合物の量を260Nl/時に調整し
た。上記気体混合物からサンプルを1時間毎に取り出し
てガスクロで分析した。
【0032】この分析により、反応混合物のジフェニル
カーボネート含有量は1時間後7.6%で、2時間後の
ジフェニルカーボネート含有量は12.4%で、3時間
後のジフェニルカーボネート含有量は17.7%である
ことが示された。
【0033】実施例2:上記失活触媒粉末を48重量%
臭化水素水溶液で処理しないでその代わりに98%硫酸
で処理する以外は実施例1と同様な手順にした。100
℃で1時間後に均一な溶液を得た。真空下の蒸留で硫酸
を95%回収した。その結果として得た再活性化触媒を
芳香族ヒドロキシ化合物の酸化的カルボニル化方法で再
使用した時にそれが示した活性は新鮮な触媒が示す活性
の96%であった。
【0034】実施例3:上記失活触媒粉末を48重量%
臭化水素水溶液で処理しないでその代わりに96%硝酸
で処理する以外は実施例1と同様な手順にした。80℃
で1時間後に均一な溶液を得た。真空下の蒸留で硝酸を
99%回収した。その結果として得た再活性化触媒を芳
香族ヒドロキシ化合物の酸化的カルボニル化方法で再使
用した時にそれが示した活性は新鮮な触媒が示す活性の
98%であった。
【0035】実施例4:上記失活触媒粉末を48重量%
臭化水素水溶液で処理しないでその代わりに24%臭化
水素水溶液で処理する以外は実施例1と同様な手順にし
た。100℃で1時間後に均一な溶液を得た。真空下の
蒸留で臭化水素酸を98%回収した。その結果として得
た再活性化触媒を芳香族ヒドロキシ化合物の酸化的カル
ボニル化方法で再使用した時にそれが示した平均活性は
新鮮な触媒が示す活性の98%であった。
【0036】実施例5:上記臭化水素酸を回収した後、
その結果として得た失活触媒にアセチルアセトンナトリ
ウムを1.9g(=15.5ミリモル)添加する以外
は、実施例1と同様な手順にした。
【0037】触媒反応における再使用:スパージング撹
拌機とコンデンサを取り付けて下流に冷トラップを位置
させたオートクレーブ(1リットル)に入れた450g
のフェノールに、80℃で、この上で再活性化を受けさ
せた触媒を1.03g(=136mgのパラジウムおよ
び58mgのマンガン)および臭化テトラブチルアンモ
ニウムを8.31g溶解させた。次に、0.51gのア
セチルアセトンマンガン(II)と2.21gのナトリ
ウムフェノラートを50gのフェノールに溶解させて添
加した後、一酸化炭素と酸素を96.5:3.5体積%
で含有させた気体混合物を流し込みながら圧力を10バ
ールに設定した。この反応溶液のマンガン含有量は33
0ppmであった。上記気体混合物の量を260Nl/
時に調整した。上記気体混合物からサンプルを1時間毎
に取り出してガスクロで分析した。
【0038】この分析により、反応混合物のジフェニル
カーボネート含有量は1時間後7.5%で、2時間後の
ジフェニルカーボネート含有量は12.3%で、3時間
後のジフェニルカーボネート含有量は17.5%である
ことが示され、これは、平均で、最初に用いた新鮮な触
媒が示す活性の98.9%であることに相当していた。
【0039】本発明の特徴および態様は以下のとうりで
ある。
【0040】1. 芳香族ヒドロキシ化合物の酸化的カ
ルボニル化用の白金族金属と共触媒として働く金属を含
有する失活触媒を再活性化する方法であって、この失活
触媒を、10−400℃の液相中で、該触媒系の金属成
分1当量当たり1−10,000当量の酸化剤で処理
し、過剰量の酸化剤を除去し、そしてそれによって残存
する酸化残渣を、この酸化残渣1重量部を基準にして
0.1−100重量部のC1−C12カルボキシレートま
たはC4−C12ジケトネートで処理することを特徴とす
る方法。
【0041】2. 該白金族金属がパラジウムであるこ
とを特徴とする第1項記載の方法。
【0042】3. IIIB、IVB、VB、VIB、
VIIB、VIIIB、IB、IIBまたはそれらの複
数を含む群の、共触媒として働く金属、好適にはMn
を、結合形態で存在させることを特徴とする第1項記載
の方法。
【0043】4. 強鉱酸、元素状ハロゲン、O2
3、パーオキシおよびヒドロパーオキシ化合物、硝酸
塩、過マンガン酸塩、ハロゲン酸塩、過ハロゲン酸塩か
ら成る群、好適には強鉱酸から成る群、より好適にはH
2SO4、HNO3およびハロゲン化水素から成る群、最
も好適にはハロゲン化水素から成る群の酸化剤を、この
酸化剤の量が該再活性化を受けさせるべき触媒の金属成
分1当量当たり1−10,000当量になるような量で
用いることを特徴とする第1項記載の方法。
【0044】5. 該ハロゲン化水素を、酸全体量を基
準にしたハロゲン化水素濃度が5−70重量%、好適に
は10−60重量%、最も好適には15−50重量%で
あるハロゲン化水素酸水溶液として用い、好適には臭化
水素酸水溶液として用いることを特徴とする第4項記載
の方法。
【0045】6. 極性溶媒として水、C1−C4カルボ
ン酸、C1−C4エステル基を含むC1−C4カルボン酸エ
ステル、−NH2−、−NH(C1−C4アルキル)また
は−N(C1−C4アルキル)2基を含むC1−C4カルボ
ン酸アミド、脂肪族のC1−C6モノ−、ジ−もしくはポ
リオール類、(環状)脂肪族のC1−C6モノ−もしくは
ジケトン類、および(環状)脂肪族または芳香族のC2
−C7ニトリル類から成る群の1つ以上を、その使用済
み失活触媒粉末1重量部を基準にして1から1000重
量部、好適には2から500重量部、最も好適には5か
ら250重量部の量で用いることを特徴とする第1項記
載の方法。
【0046】7. 該極性溶媒として、水を混合物の全
重量を基準にして10−99%のH2O含有量で含有す
る混合物または水、好適には水を用いることを特徴とす
る第6項記載の方法。
【0047】8. アルカリ金属、アルカリ土類金属、
遷移金属、および該再活性化を受けさせるべき触媒に入
っている白金族金属から成る群のカチオンを含有する
塩、好適にはLi、Na、K、Mg、Ca、Mn、F
e、Co、Ce、および該再活性化を受けさせるべき触
媒に入っている白金族金属から成る群のカチオンを含有
する塩を、カルボキシレート類およびジケトネート類と
して用いることを特徴とする第1項記載の方法。
【0048】9. 酸化剤をその再活性化を受けさせる
べき触媒の金属成分1当量当たり1から1000、好適
には1から500当量用いることを特徴とする第1項記
載の方法。
【0049】10. カルボキシレートまたはジケトネ
ートを該酸化残渣1重量部を基準にして0.2から5
0、好適には0.5から25重量部用いることを特徴と
する第1項記載の方法。
───────────────────────────────────────────────────── 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 69/96 B01J 23/64 104Z (72)発明者 ヨハン・レヒナー ドイツ47906ケンペン・フリードリヒ−ク ラマー−シユトラーセ2

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 芳香族ヒドロキシ化合物の酸化的カルボ
    ニル化用の白金族金属と共触媒として働く金属を含有す
    る失活触媒を再活性化する方法であって、この失活触媒
    を、10−400℃の液相中で、該触媒系の金属成分1
    当量当たり1−10,000当量の酸化剤で処理し、過
    剰量の酸化剤を除去し、そしてそれによって残存する酸
    化残渣を、この酸化残渣1重量部を基準にして0.1−
    100重量部のC1−C12カルボキシレートまたはC4
    12ジケトネートで処理することを特徴とする方法。
  2. 【請求項2】 強鉱酸、元素状ハロゲン、O2、O3、パ
    ーオキシおよびヒドロパーオキシ化合物、硝酸塩、過マ
    ンガン酸塩、ハロゲン酸塩、過ハロゲン酸塩から成る
    群、好適には強鉱酸から成る群、より好適にはH2
    4、HNO3およびハロゲン化水素から成る群、最も好
    適にはハロゲン化水素から成る群の酸化剤を、この酸化
    剤の量が該再活性化を受けさせるべき触媒の金属成分1
    当量当たり1−10,000当量になるような量で用い
    ることを特徴とする請求項1記載の方法。
  3. 【請求項3】 極性溶媒として、水、C1−C4カルボン
    酸、C1−C4エステル基を含むC1−C4カルボン酸エス
    テル、−NH2−、−NH(C1−C4アルキル)または
    −N(C1−C4アルキル)2基を含むC1−C4カルボン
    酸アミド、脂肪族のC1−C6モノ−、ジ−もしくはポリ
    オール類、(環状)脂肪族のC1−C6モノ−もしくはジ
    ケトン類、および(環状)脂肪族または芳香族のC2
    7ニトリル類から成る群の1つ以上を、その使用済み
    失活触媒粉末1重量部を基準にして1から1000重量
    部、好適には2から500重量部、最も好適には5から
    250重量部の量で用いることを特徴とする請求項1記
    載の方法。
  4. 【請求項4】 アルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移
    金属、および該再活性化を受けさせるべき触媒に入って
    いる白金族金属から成る群のカチオンを含有する塩、好
    適にはLi、Na、K、Mg、Ca、Mn、Fe、C
    o、Ce、および該再活性化を受けさせるべき触媒に入
    っている白金族金属から成る群のカチオンを含有する塩
    を、カルボキシレート類およびジケトネート類として用
    いることを特徴とする請求項1記載の方法。
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