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Info
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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
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
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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
ば
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。
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。
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。
O4、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。
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。
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。
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。
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。
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。
溶媒である。そのような溶媒の例には、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。
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。
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。
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。
法を説明するが、本方法をそれに制限するものでない。
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。
(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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
ある。
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。
とを特徴とする第1項記載の方法。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
Claims (4)
- 【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−
C12ジケトネートで処理することを特徴とする方法。 - 【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H2S
O4、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。 - 【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−
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請求項1記
載の方法。 - 【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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