JPH1067764A - Production of 3-methyltetrahydrofuran - Google Patents

Production of 3-methyltetrahydrofuran

Info

Publication number
JPH1067764A
JPH1067764A JP22388596A JP22388596A JPH1067764A JP H1067764 A JPH1067764 A JP H1067764A JP 22388596 A JP22388596 A JP 22388596A JP 22388596 A JP22388596 A JP 22388596A JP H1067764 A JPH1067764 A JP H1067764A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
methyl
reaction
formamide
catalyst
carbamoylisobutyrate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP22388596A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takafumi Abe
崇文 阿部
Masanori Takemoto
眞規 竹本
Fumio Tanaka
文生 田中
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Gas Chemical Co Inc
Original Assignee
Mitsubishi Gas Chemical Co Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Gas Chemical Co Inc filed Critical Mitsubishi Gas Chemical Co Inc
Priority to JP22388596A priority Critical patent/JPH1067764A/en
Publication of JPH1067764A publication Critical patent/JPH1067764A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for producing 3-methyltctrahydrofuran from an inexpensive raw material in a high yield and also without an unnecessary byproduct. SOLUTION: This method for producing 3-methyltetrahydrofuran is to produce methyl 3-cyanoisobutyrate from hydrocyanic acid with methylmethacrylate, methyl 3-carbamoylisobutyrate by hydrating the obtained methyl 3- cyanoisobutyrate, methyl succinate and formamide from the obtained methyl 3-carbamoylisobutyrate with an aliphatic alcohol and carbon monoxide, and 3-methyltetrahydrofuran by catalytic hydrogenation of the obtained methylsuccinate and also hydrocyanic acid by dehydrating the obtained formamide for using by a recirculation, or ammonia and carbon monoxide by a decomposing the formamide for a utilization.

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3−メチルテトラヒドロ
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。
The present invention relates to a novel process for producing 3-methyltetrahydrofuran. 3-Methyltetrahydrofuran is used as a comonomer of polyether glycol, which is a raw material of spandex fiber.

【0002】[0002]

【従来の技術】3−メチルテトラヒドロフランは種々の
方法により製造可能である。特開昭63−218669
号によれば,クエン酸の水素添加により3−メチルテト
ラヒドロフランは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は高価であ
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。
2. Description of the Related Art 3-Methyltetrahydrofuran can be produced by various methods. JP-A-63-218669
According to No. 3, hydrogenation of citric acid produces 3-methyltetrahydrofuran with 3- and 4-methylbutyrolactone, with a selectivity of about 70%. U.S. Patent No.
According to 3956318, epoxides are produced by catalytic hydrogenation in the liquid phase in the presence of a protonic acid, but the raw epoxides are expensive. According to JP-A-2-62835, 4-hydroxybutyraldehyde or 2-hydroxybutyraldehyde is used in the presence of an aldehyde.
Cyclization of the diol obtained by catalytic hydrogenation of hydroxytetrahydrofuran is produced, but its raw material is expensive and involves by-product tetrahydrofuran. A method of hydrogenating methyl maleic acid or methyl succinic acid (Japanese Patent Application Laid-Open No. 49-9463) is also disclosed, but not only is it difficult to obtain starting materials, but also the conditions for hydrogenation are severe and industrial practice has been difficult. The difficulty is obvious.

【0003】特開昭48-22405号によれば1,4−ブテン
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,3−ホルミル−2−メチルプロピオン酸酸は高価で
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物
ではない。
According to JP-A-48-22405, 1,4-butenediol is hydroformylated, and after the catalyst is separated, the hydroformylated product (estimated as 2-formyl-1,4-butenediol) is produced. The 2-methyl-1,4-butenediol obtained by catalytic hydrogenation of the aqueous solution is cyclized to give 3-
Methyl tetrahydrofuran is obtained. In addition, JP-A-5-11
According to JP 7258 and JP-B 4-55179, 1,4-butynediol or 1,4-butenediol is catalytically hydrogenated in the presence of an aldehyde to cyclize the resulting diol to give 3-methyltetrahydrofuran. However, 1,4-butenediol and 1,4-butynediol used as raw materials in these methods are expensive because they are obtained from acetylene, and are accompanied by by-products of tetrahydrofuran. According to Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-219881, catalytic hydrogenation of itaconic acid, 3-formyl-2-methylpropionic acid or esters thereof gives 2-methyl-1,4.
It is formed with butanediol, but its raw material, itaconic acid, 3-formyl-2-methylpropionic acid is expensive. As mentioned above, the existing methods for producing 3-methyltetrahydrofuran are not industrially satisfactory, because the raw materials are expensive and the selectivity to 3-methyltetrahydrofuran is low.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は前記の
欠点を有しない安価な原料を用い, 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。本目的のために(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工程,(2)前
記工程で得られた3−シアノイソ酪酸メチルを水及び硫
酸と反応, 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工程および(3)前
記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工程より
なる3−メチルテトラヒドロフランの製造方法について
も検討を行ってきた。しかしながらこの方法では大量の
アンモニウム塩の副生を伴い, この処理が3−メチル−
テトラヒドロフランの製造コストを圧迫するという欠点
がある。
An object of the present invention is to provide a process for producing highly selective 3-methyltetrahydrofuran using inexpensive raw materials which do not have the above-mentioned disadvantages. For this purpose, (1) a step of producing methyl 3-cyanoisobutyrate from hydrocyanic acid and methyl methacrylate, (2) a reaction of the methyl 3-cyanoisobutyrate obtained in the above step with water and sulfuric acid, and then the reaction product Is also reacted with an alcohol to produce methyl succinate, and (3) a process for producing 3-methyltetrahydrofuran comprising the step of catalytically hydrogenating the methyl succinate obtained in the above step to produce 3-methyltetrahydrofuran. I went. However, in this method, a large amount of ammonium salt is produced as a by-product.
There is a disadvantage that the production cost of tetrahydrofuran is reduced.

【0005】本発明者は前記目的を達成するため鋭意検
討した結果, 3−シアノイソ酪酸メチルを水和して3−
カルバモイルイソ酪酸メチルとし, ついで炭素数2以上
の脂肪族アルコールと一酸化炭素とを作用させてメチル
コハク酸エステルとし, これを接触水素化すると極めて
効率的に3−メチル−テトラヒドロフランが得られるこ
とを見いだした。化1及び化2に本発明の製造方法の全
工程を概略的に示す。
The present inventors have conducted intensive studies in order to achieve the above object, and as a result, hydrated methyl 3-cyanoisobutyrate to form 3-
Methyl carbamoylisobutyrate, and then reacting with an aliphatic alcohol having 2 or more carbon atoms and carbon monoxide to form a methyl succinate ester, and it is found that 3-methyl-tetrahydrofuran can be obtained very efficiently by catalytic hydrogenation. Was. Chemical formulas 1 and 2 schematically show all the steps of the production method of the present invention.

【0006】[0006]

【化1】 Embedded image

【化2】 Embedded image

【0007】以下に本発明の方法について詳細に説明す
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。
Hereinafter, the method of the present invention will be described in detail. From the hydrocyanic acid and methyl methacrylate in the present invention, 3-
The first step of producing methyl cyanoisobutyrate is carried out by a known method, and is carried out at about 40 to 130 ° C. in the presence of a lower alkyl-substituted pyrrolidone or dimethyl sulfoxide solvent and an alkali metal cyanide as a catalyst.

【0008】本発明に於ける3−カルバモイルイソ酪酸
メチルの製造(第二工程)は,3−シアノイソ酪酸メチ
ルと水の混合物を触媒存在下において反応させることに
より実施される。触媒としてはニトリル類の水和反応に
有効な触媒が適用可能であり,硫酸等の強酸も使用され
るが, 処理も含めた経済的観点から金属触媒あるいは金
属酸化物触媒などが望ましい。具体的にはマンガン,
銅, ニッケル或いはそれらの酸化物が有効であり, 特に
マンガン酸化物が好ましい。
[0008] The production of methyl 3-carbamoylisobutyrate (second step) in the present invention is carried out by reacting a mixture of methyl 3-cyanoisobutyrate and water in the presence of a catalyst. As the catalyst, a catalyst effective for the hydration reaction of nitriles can be used, and a strong acid such as sulfuric acid is also used, but a metal catalyst or a metal oxide catalyst is preferable from the economic viewpoint including the treatment. Specifically, manganese,
Copper, nickel or their oxides are effective, and manganese oxide is particularly preferred.

【0009】水に対する3−シアノイソ酪酸メチルの仕
込重量比は,2:98-98:2 が適切な範囲である。又この系
には3−シアノイソ酪酸メチルの原料であるメタクリル
酸メチルやアルコール ,アセトン等のケトン類などを溶
媒として共存させることも可能である。酸化マンガンを
触媒とする時には反応温度20-150℃が好ましい範囲であ
り,30-100 ℃が特に好ましい。反応時間は0.3−6 時間
が好ましく特に0.5-4時間が好適である。反応は回分式
あるいは連続式何れの方式にても実施できる。
The proper weight ratio of methyl 3-cyanoisobutyrate to water is 2: 98-98: 2. In this system, methyl methacrylate, which is a raw material of methyl 3-cyanoisobutyrate, and ketones such as alcohol and acetone can coexist as a solvent. When using manganese oxide as a catalyst, the reaction temperature is preferably in the range of 20 to 150 ° C, and particularly preferably 30 to 100 ° C. The reaction time is preferably 0.3 to 6 hours, particularly preferably 0.5 to 4 hours. The reaction can be carried out in either a batch system or a continuous system.

【0010】本発明に於ける3−カルバモイルイソ酪酸
メチルと、炭素数2以上の脂肪族アルコール及び一酸化
炭素との反応によるメチルコハク酸エステルとホルムア
ミドの製造(第三工程)は,3−カルバモイルイソ酪酸
メチルと脂肪族アルコール及び一酸化炭素とを無触媒
下, 加熱する方法でも可能ではあるが, 溶媒及び触媒の
存在下にて実施するのが効果的である。脂肪族アルコー
ルとしては炭素数2以上の脂肪族アルコール、好ましく
は炭素数2−8の脂肪族アルコールが用いられる。この
反応は平衡反応であり, メチルコハク酸エステルの収率
は3−カルバモイルイソ酪酸メチルに対する脂肪族アル
コールの仕込モル比に左右され, 仕込の脂肪族アルコー
ル/3−カルバモイルイソ酪酸メチル(モル比)は1-10
が好ましく, 特に2-6 が好適である。
In the present invention, the production of methyl succinate and formamide by reacting methyl 3-carbamoylisobutyrate with an aliphatic alcohol having 2 or more carbon atoms and carbon monoxide (third step) comprises the steps of: Heating methyl butyrate with aliphatic alcohols and carbon monoxide in the absence of a catalyst is possible, but it is effective to carry out the reaction in the presence of a solvent and a catalyst. As the aliphatic alcohol, an aliphatic alcohol having 2 or more carbon atoms, preferably an aliphatic alcohol having 2 to 8 carbon atoms is used. This reaction is an equilibrium reaction, and the yield of methyl succinate is determined by the molar ratio of the aliphatic alcohol to the methyl 3-carbamoylisobutyrate, and the charged aliphatic alcohol / 3-methyl carbamoylisobutyrate (molar ratio) 1-10
Is preferable, and 2-6 is particularly preferable.

【0011】溶媒としては本反応の基質であるアルコー
ルをそのまま使用することが好ましく, 3−カルバモイ
ルイソ酪酸メチルに対するアルコールの仕込モル比は1-
10が好ましく, 特に2-6 が好適である。
As the solvent, it is preferable to use the alcohol which is the substrate of this reaction as it is, and the molar ratio of the alcohol to methyl 3-carbamoylisobutyrate is 1-.
10 is preferred, and 2-6 is particularly preferred.

【0012】本反応に対する触媒としてはアルカリ金属
アルコラート, アルカリ土類金属の酸化物及び強塩基性
イオン交換樹脂が極めて優れている。アルカリ金属アル
コラートはリチウム,ナトリウム及びカリウム金属と低
級アルコールより合成され,具体的にはナトリウム及び
カリウムメチラート,エチラート或いはブチラート等が
挙げられる。またアルカリ土類金属の酸化物としては酸
化マグネシウム,酸化カルシウム及び酸化バリウム等が
挙げられる。アルカリ金属アルコラート,アルカリ土類
金属の酸化物または強塩基性イオン交換樹脂を触媒とす
る時は,反応温度20-80 ℃, 反応時間0.5-6 時間におい
て3−カルバモイルイソ酪酸メチル1モルに対する触媒
使用量は0.001-0.30モルが適当である。本工程における
反応生成物は蒸留等の操作により分離回収し, 未反応物
は原料系に戻される。
As catalysts for this reaction, alkali metal alcoholates, oxides of alkaline earth metals and strongly basic ion exchange resins are extremely excellent. Alkali metal alcoholates are synthesized from lithium, sodium and potassium metals and lower alcohols, and specific examples include sodium and potassium methylates, ethylates or butyrates. Examples of the alkaline earth metal oxide include magnesium oxide, calcium oxide, and barium oxide. When using an alkali metal alcoholate, an alkaline earth metal oxide or a strongly basic ion exchange resin as a catalyst, use a catalyst for 1 mol of methyl 3-carbamoylisobutyrate at a reaction temperature of 20-80 ° C and a reaction time of 0.5-6 hours. The amount is suitably 0.001-0.30 mol. The reaction products in this step are separated and recovered by operations such as distillation, and unreacted products are returned to the raw material system.

【0013】メチルコハク酸エステルと同時に生成する
ホルムアミドについては触媒存在下での熱分解による脱
水反応を適用して青酸を製造しこれを回収して3−シア
ノイソ酪酸メチル製造工程へ送り循環使用するか又は該
ホルムアミドをアンモニアと一酸化炭素に分解する(第
五工程)。このアンモニアは工業的に公知の方法で再び
青酸となし,本反応の第1工程へ循環使用される。アン
モニアから青酸を得る方法としてメタンを利用する場合
にはアンモ酸化法のAndrussow 法,又は酸素の存在しな
いDegussa 法等がある。又高級アルカンを原料として利
用する場合にはShawinnigen 法がある。又回収アンモニ
アをSohio 法のプロピレンのアンモ酸化によるアクリロ
ニトリル製造プラントに供給し副生青酸を得ることも出
来る。
With regard to formamide produced simultaneously with the methyl succinate, a hydrocyanic acid is produced by applying a dehydration reaction by thermal decomposition in the presence of a catalyst, and this is recovered and sent to a methyl 3-cyanoisobutyrate production step to be recycled or used. The formamide is decomposed into ammonia and carbon monoxide (fifth step). This ammonia is converted to cyanuric acid again by a method known in the industry, and is recycled to the first step of the reaction. When methane is used as a method for obtaining hydrocyanic acid from ammonia, there are an ammoxidation method such as the Andrussow method and an oxygen-free Degussa method. In the case where a higher alkane is used as a raw material, there is the Shawinnigen method. Further, the recovered ammonia can be supplied to an acrylonitrile manufacturing plant by ammoxidation of propylene by the Sohio method to obtain by-product hydrocyanic acid.

【0014】本発明に於けるエステルの水素化(第四工
程)は,バッチ形式によっても行い得るが,好ましくは
固定床触媒を用いた潅液形式の反応を行う方が良く,そ
の際のエステルの単位時間当りの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
は原料エステルおよ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。
The hydrogenation of the ester (fourth step) in the present invention can be carried out in a batch mode, but it is preferable to carry out a reaction in a perfusion mode using a fixed-bed catalyst. Is about 0.05-1.0 times the amount of catalyst used by weight. The conditions for this catalytic hydrogenation reaction vary depending on the type of the starting ester and the catalyst, but are generally carried out at a temperature of 100 to 300 ° C. under a pressure of 20 kg / cm 2 (gauge pressure) or more. The hydrogen gas used in this reaction does not necessarily need to be high purity, and may contain an inert component such as nitrogen or methane which does not adversely affect the catalytic hydrogenation reaction.

【0015】本発明における第四工程の水素化反応に用
いる触媒は,主成分として銅,銅化合物,周期律表第7
〜10族のいずれかに属する金属及び該金属化合物より
なる群から選ばれた少なくとも一種を含有する。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150〜28
0℃,また反応圧は50〜200kg/cm2(ゲージ圧)の
範囲が好適である。
The catalyst used in the hydrogenation reaction of the fourth step in the present invention comprises copper, a copper compound, and the seventh main component of the periodic table.
It contains at least one selected from the group consisting of metals belonging to any of Groups 10 to 10 and the metal compounds. More specifically, copper, cobalt, nickel, iron, rhenium, palladium, ruthenium, platinum, and rhodium are effective as the main components of the catalyst for this reaction. Further, as a component constituting the co-catalyst, a solid acid component containing chromium, molybdenum, manganese, barium, magnesium, and silicon and aluminum is effective. Particularly suitable as a catalyst for this reaction is one containing copper as a main component and generally called copper-chromite, and one containing manganese, barium or the like as a promoter component. In the case of copper-chromite, which is particularly suitable as a catalyst for this reaction, the reaction temperature is 150-28.
0 ° C. and the reaction pressure are preferably in the range of 50 to 200 kg / cm 2 (gauge pressure).

【0016】本接触水素化反応に用いる触媒としては銅
−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 (Cr
2O3)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。
The catalyst used in the present catalytic hydrogenation reaction is preferably a copper-chromium-barium (or manganese) catalyst, and is prepared, for example, by the following method. (1) Solid cupric oxide (CuO), chromic oxide (Cr)
2 O 3 ) and manganese dioxide (MnO 2 ) (or barium oxide (B
aO)), add graphite and the like as a lubricant, mix well, form by a general method, and after sintering at high temperature, crush the formed product to an appropriate size before use. (2) Aqueous ammonia is added to an aqueous solution in which ammonium bichromate is dissolved, and cupric nitrate (or cupric sulfate or the like) separately prepared, and manganese nitrate (or manganese sulfate or the like) or barium nitrate are added to the aqueous solution. Is added dropwise while stirring. The resulting precipitate is washed with water, dried and calcined, for example, in air at a temperature of around 350 ° C. The powdered fired product thus obtained can be used for the reaction as it is, but it can also be used after adding an appropriate binder or lubricant to the fired product, thoroughly mixing the resulting product, and then molding.

【0017】上記(1),(2)等の方法により得られ
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,その使用形態に一番あ
ったものが使用される。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。
The weight ratio of each component contained in the copper-chromium-barium (or manganese) catalyst obtained by the above methods (1) and (2) is CuO: Cr 2 O 3 : MnO 2 (or BaO). Are preferably in the range of 20-85: 15-75: 1-15. The form of the catalyst may be any of a powder form and a tablet form, and the form that best suits the form of use is used. These catalysts are subjected to a suitable activation treatment such as treatment at around 200 ° C. in a hydrogen atmosphere before use, and then used in the reaction.

【0018】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。また本反
応は溶媒を用いなくとも実施できるが,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,炭化水素類が例
示される。本発明によ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を分離
する。
The amount of hydrogen used is 4 per mole of ester.
More than 1 mole, preferably 6-60 moles is suitable. This reaction can be carried out without using a solvent, but preferably a solvent is used. Any one that does not adversely affect the reaction can be used as a solvent. Alcohols and hydrocarbons are exemplified. The catalytic hydrogenation reaction according to the invention is usually subjected to distillation to separate the product 3-methyltetrahydrofuran.

【0019】[0019]

【実施例】以下に実施例を挙げて本発明を更に詳しく説
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1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89.0% ,
反応したメタクリル酸メチルに対して98.5% 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 167g 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。
The present invention will be described in more detail with reference to the following examples, but the scope of the present invention is not limited by these examples. Example 1 (1) First Step (3-Pyrocyanic Acid and Methyl Methacrylate
Synthesis of methyl cyanoisobutyrate) 500ml inner volume equipped with stirrer, thermometer, 2 dropping funnels
Into the flask, 203 g of N-methylpyrrolidone and 1.35 g of potassium cyanide are charged, and while maintaining the temperature in the flask at 120 ° C., 40 g of hydrocyanic acid and 163 g of methyl methacrylate are added dropwise over 4 hours. After completion of the dropwise addition, the mixture was kept at 120 ° C for 2 hours to complete the reaction. As a result, the conversion of methyl methacrylate was 89.0%,
3 with 98.5% selectivity to reacted methyl methacrylate
-Methyl cyanoisobutyrate was formed. After connecting the flask to a vacuum system and collecting unreacted methyl methacrylate,
167 g of methyl 3-cyanoisobutyrate were obtained. The recovery of methyl 3-cyanoisobutyrate including the middle distillate was quantitative.

【0020】(2)第2工程(3−シアノイソ酪酸メチ
ルの水和による3−カルバモイルイソ酪酸メチルの合
成)触媒調製 ;撹拌機, 還流冷却器, 温度計を備えた内容積1
l のフラスコに過マンガン酸カリウム63.2g と水500g
を仕込み,70℃に加熱撹拌する。これに硫酸マンガン9
6.2gを溶解した水溶液240gと15% 硫酸40g を添加し,70
℃で3時間反応させた。内容物を冷却した後, 沈澱をろ
過し2.4 l の水で洗浄した。沈澱ケーキを60℃で一昼夜
乾燥し,75g の活性二酸化マンガンを取得し, 下記の反
応の触媒とした。水和反応 ;撹拌機, 温度計, 滴下ロートを備えた内容積5
00ml のフラスコに工程1で得られた3−シアノイソ酪
酸メチル 80g, 水250g, アセトン58g ,触媒50g を仕込
み,フラスコ内の温度を80℃に保ちながら3.5 時間水和
反応を行う。反応混合物を冷却後, ろ過により触媒を除
去した濾液を分析した結果, 3−シアノイソ酪酸メチル
の転化率は91.1% となり, 反応した3−シアノイソ酪酸
メチルに対して98.0%選択率で3−カルバモイルイソ酪
酸メチルが得られた。この濾液を減圧化に濃縮し, アセ
トンで再結晶することにより純度99.5% 以上の3−カル
バモイルイソ酪酸メチル 73gを得た。
(2) Second step (Synthesis of methyl 3-carbamoylisobutyrate by hydration of methyl 3-cyanoisobutyrate) Preparation of catalyst ; inner volume 1 equipped with stirrer, reflux condenser, thermometer
63.2 g of potassium permanganate and 500 g of water in l flask
And heat to 70 ° C with stirring. Manganese sulfate 9
Add 240 g of an aqueous solution in which 6.2 g is dissolved and 40 g of 15% sulfuric acid.
The reaction was carried out at 3 ° C. for 3 hours. After cooling the contents, the precipitate was filtered and washed with 2.4 l of water. The precipitated cake was dried at 60 ° C for 24 hours to obtain 75 g of active manganese dioxide, which was used as a catalyst for the following reaction. Hydration reaction ; internal volume 5 with stirrer, thermometer, dropping funnel
A 00 ml flask is charged with 80 g of methyl 3-cyanoisobutyrate obtained in Step 1, 250 g of water, 58 g of acetone and 50 g of a catalyst, and a hydration reaction is carried out for 3.5 hours while maintaining the temperature in the flask at 80 ° C. After the reaction mixture was cooled, the filtrate from which the catalyst was removed by filtration was analyzed, and as a result, the conversion of methyl 3-cyanoisobutyrate was 91.1%, and the 3-carbamoylisobutyrate was 98.0% selective for the reacted methyl 3-cyanoisobutyrate. Methyl butyrate was obtained. The filtrate was concentrated under reduced pressure and recrystallized from acetone to obtain 73 g of methyl 3-carbamoylisobutyrate having a purity of 99.5% or more.

【0021】(3)第3工程(3−カルバモイルイソ酪
酸メチルと、エタノール及び一酸化炭素とからのメチル
コハク酸ジエステルとホルムアミドの合成) 撹拌機付きの内容積1 l のステンレス製オートクレブに
工程2で得られた3−カルバモイルイソ酪酸メチル 72.
5g,エタノール 250g ,ナトリウムメチラート1.1gを仕
込,さらに一酸化炭素を 40kg/cm2 (ゲージ圧)となる
よう圧入し加熱撹拌して反応させた。オートクレーブ内
の温度が60℃に達したなら反応圧力を40kg/cm2(ゲージ
圧)に維持するように一酸化炭素を供給し3 時間反応を
続けた。その後オートクレーブを冷却し, 内圧を徐々に
下げて常圧に戻し, 生成物を取り出し分析する。その結
果は3−カルバモイルイソ酪酸メチルの転化率は78.1%
となり, 反応した3−カルバモイルイソ酪酸メチルに対
してメチルコハク酸ジエチルが67.3% の選択率で,反応
した3−カルバモイルイソ酪酸メチルに対してメチルコ
ハク酸メチルエチルジエステルが28.8% の選択率で得ら
れ,更に反応した3−カルバモイルイソ酪酸メチルに対
して95.6% 選択率でホルムアミドが得られた。
(3) Third step (Synthesis of methyl succinate diester and formamide from methyl 3-carbamoylisobutyrate, ethanol and carbon monoxide) In step 2, a 1 l stainless steel autoclave with a stirrer was used. The obtained methyl 3-carbamoylisobutyrate72.
5 g, 250 g of ethanol and 1.1 g of sodium methylate were charged, and carbon monoxide was further injected thereinto at a pressure of 40 kg / cm 2 (gauge pressure), and the mixture was heated and stirred to react. When the temperature in the autoclave reached 60 ° C., carbon monoxide was supplied so as to maintain the reaction pressure at 40 kg / cm 2 (gauge pressure), and the reaction was continued for 3 hours. Then, the autoclave is cooled, the internal pressure is gradually reduced to normal pressure, and the product is taken out and analyzed. As a result, the conversion of methyl 3-carbamoylisobutyrate was 78.1%.
Thus, methyl methyl succinate has a selectivity of 67.3% with respect to the reacted methyl 3-carbamoylisobutyrate, and methyl ethyl succinate diester has a selectivity of 28.8% with respect to the reacted methyl 3-carbamoyl isobutyrate. Further, formamide was obtained at a selectivity of 95.6% with respect to methyl 3-carbamoylisobutyrate reacted.

【0022】(4)第4工程(メチルコハク酸ジエステ
ルの水素化) 市販の触媒である日産ガードラー社製G99C(重量組成 C
uO 36%, Cr2O3 32%, MnO 2 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 1
60kg/cm2(ゲージ圧),水素の供給量は反応管出口で10
l/hr とし,30wt% の第3工程で得られたメチルコハク
酸ジエステル混合物を含む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
ジエステルは認められず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エステルに対して9
6.2% であった。
(4) Fourth Step (Diester Methyl Succinate)
Hydrogenation of Nissan Gardler G99C (weight composition C)
uO 36%, CrTwoOThree32%, MnO Two2.4%, BaO 2.2% Shape 1/4 a
Divided into 1/8 inch pellets)
And fill a reaction tube with an inner diameter of 15 mm and a length of 300 mm with 20.0 g.
Medium layer height 97mm), activation treatment by ordinary hydrogen reduction (1-
(Reduced in a nitrogen stream containing 10% hydrogen at 200 ° C or less)
After performing, it was subjected to the reaction. Reaction temperature 230 ℃, reaction pressure 1
60kg / cmTwo(Gauge pressure), the supply amount of hydrogen is 10 at the outlet of the reaction tube.
 l / hr, 30 wt% of methyl succinate obtained in the third step
5 g / hr of pseudocumene solution containing acid diester mixture
WHSV (raw material feed rate divided by catalyst weight)
0.075hr-1) And hydrogen was supplied from the top of the reaction tube.
As a result of analyzing the obtained reaction solution, unreacted methyl succinic acid
No diester was found and 3-methyltetrahydrofuran
Is 9 based on the methyl succinate diester supplied.
6.2%.

【0023】(5)第5工程(ホルムアミドの脱水によ
る青酸の合成)触媒調製 ;炭酸マンガン51.5g に水30g に溶解した炭酸
ナトリウム0.88g を加え,1時間混練した。その後110
℃で15時間乾燥し,10% 水素を含有する窒素気流中450
℃で5時間焼成してから, 粉砕し10-20 メッシュに揃え
たものを30g 得た。反応 ;上記の方法で得た酸化マンガン3.0gを温度計鞘管
を備えた内径10φで長さ300mmの石英製反応管に充填し,
触媒層下部の温度を400 ℃に維持するように加熱し
た。また触媒層の上部15cmには3×3mmの石英ラシヒリ
ングを充填し,100-400 ℃に加熱してホルムアミドの蒸
発部とした。反応管内を100mmHg の真空度に保ちながら
第三工程で得たホルムアミドを,10g/hr, 空気を240ml/
hrの割合で反応管上部から系内に導入した。反応開始後
5時間目から反応ガスを1時間サンプリングした。水及
びNaOH水溶液に吸収されることにより捕集した青酸は,
硝酸銀滴定で定量した。また水に溶解したアンモニアは
イオンクロマトグラフ,未反応ホルムアミドはガスクロ
マトグラフでそれぞれ定量した。その結果ホルムアミド
反応率99.6% ,青酸収率95.0% ,アンモニア収率4.4%で
あった。 (6)第5工程(ホルムアミドのアンモニア,一酸化炭
素への分解) 撹拌機及び還流冷却器つきの300mlの4首丸底フラ
スコに第三工程で得たホルムアミド180gと触媒とし
ての酸化カルシウム1gを仕込み,撹拌しながらマント
ルヒ−タ−で150℃に加熱した。発生するガスのミス
トをブライン還流冷却器にて落とし,アンモニアガスは
硫酸水溶液のトラップにて吸収させて中和滴定により測
定し,一酸化炭素はガスメーター,ガスクロ分析で測定
した。その結果アンモニア収率95.0%,一酸化炭素収率
90.0%を得た。
(5) Fifth step (synthesis of hydrocyanic acid by dehydration of formamide) Preparation of catalyst : 0.85 g of sodium carbonate dissolved in 30 g of water was added to 51.5 g of manganese carbonate and kneaded for 1 hour. Then 110
Dry at 150 ° C for 15 hours and place in a stream of nitrogen containing 10% hydrogen at 450
After calcining at 5 ° C for 5 hours, 30 g of crushed and sized 10-20 mesh was obtained. Reaction : 3.0 g of manganese oxide obtained by the above method was filled in a quartz reaction tube having a diameter of 10 mm and a length of 300 mm equipped with a thermometer sheath tube,
Heating was performed so that the temperature at the lower part of the catalyst layer was maintained at 400 ° C. The upper 15 cm of the catalyst layer was filled with a 3 x 3 mm quartz Raschig ring and heated to 100-400 ° C to form a formamide evaporator. While keeping the inside of the reaction tube at a vacuum of 100 mmHg, the formamide obtained in the third step was added at 10 g / hr and air was added at 240 ml / hr.
It was introduced into the system at the rate of hr from the top of the reaction tube. From 5 hours after the start of the reaction, the reaction gas was sampled for 1 hour. The hydrocyanic acid collected by absorption in water and NaOH aqueous solution is
It was determined by silver nitrate titration. Ammonia dissolved in water was quantified by ion chromatography, and unreacted formamide was quantified by gas chromatography. As a result, the formamide conversion was 99.6%, the yield of cyanuric acid was 95.0%, and the yield of ammonia was 4.4%. (6) Fifth Step (Decomposition of Formamide into Ammonia and Carbon Monoxide) 180 g of the formamide obtained in the third step and 1 g of calcium oxide as a catalyst are charged into a 300 ml four-necked round bottom flask equipped with a stirrer and a reflux condenser. The mixture was heated to 150 ° C. with a mantle heater while stirring. The generated gas mist was dropped by a brine reflux cooler, ammonia gas was absorbed by a sulfuric acid aqueous solution trap and measured by neutralization titration, and carbon monoxide was measured by gas meter and gas chromatography. As a result, ammonia yield 95.0%, carbon monoxide yield
90.0% was obtained.

【0024】実施例2 実施例1の工程3でエタノール 250g の代わりに,ペン
タノール 350g を仕込,さらに一酸化炭素を 40kg/cm2
(ゲージ圧)となるよう圧入し加熱撹拌して反応させ
た。オートクレーブ内の温度が60℃に達したなら反応圧
力を40kg/cm2(ゲージ圧)に維持するように一酸化炭素
を供給し3 時間反応を続けた。その後オートクレーブを
冷却し, 内圧を徐々に下げて常圧に戻し, 生成物を取り
出し分析する。その結果は3−カルバモイルイソ酪酸メ
チルの転化率は72.3% となり, 反応した3−カルバモイ
ルイソ酪酸メチルに対してメチルコハク酸ジペンチルが
77.0%の選択率で,反応した3−カルバモイルイソ酪酸
メチルに対してメチルコハク酸メチルペンチルジエステ
ルが19.3% の選択率で得られ,更に反応した3−カルバ
モイルイソ酪酸メチルに対して96.4% 選択率でホルムア
ミドが得られた。
Example 2 In step 3 of Example 1, 350 g of pentanol was charged instead of 250 g of ethanol, and carbon monoxide was further added to 40 kg / cm 2.
(Gauge pressure), and the mixture was heated and stirred to react. When the temperature in the autoclave reached 60 ° C., carbon monoxide was supplied so as to maintain the reaction pressure at 40 kg / cm 2 (gauge pressure), and the reaction was continued for 3 hours. Then, the autoclave is cooled, the internal pressure is gradually reduced to normal pressure, and the product is taken out and analyzed. As a result, the conversion of methyl 3-carbamoylisobutyrate was 72.3%, and dipentyl methyl succinate was added to the reacted methyl 3-carbamoylisobutyrate.
With a selectivity of 77.0%, methylpentyl methyl succinate diester was obtained with a selectivity of 19.3% with respect to the reacted methyl 3-carbamoylisobutyrate, and with a selectivity of 96.4% with respect to the reacted methyl 3-carbamoylisobutyrate. Formamide was obtained.

【0025】[0025]

【発明の効果】本発明によれば各工程とも極めて高い選
択率で進行し, メタクリル酸メチルと脂肪族アルコール
及び一酸化炭素とを原料として高収率で,しかもアンモ
ニウム塩のような不都合な副生成物もなく3−メチルテ
トラヒドロフランが製造されるので, 本発明は工業的に
極めて高い価値を持つ。
According to the present invention, each step proceeds at an extremely high selectivity, and uses methyl methacrylate, an aliphatic alcohol and carbon monoxide as raw materials in high yields, and has disadvantageous secondary substances such as ammonium salts. The present invention is of industrially very high value since 3-methyltetrahydrofuran is produced without any product.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【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和
して3−カルバモイルイソ酪酸メチルを製造する第二工
程,(3)前記第二工程で得られた3−カルバモイルイ
ソ酪酸メチルと、炭素数2以上の脂肪族アルコール及び
一酸化炭素とからメチルコハク酸エステルとホルムアミ
ドを製造する第三工程,(4)前記第三工程で得られた
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四工程および(5)第三
工程で得られた生成物から分離したホルムアミドを脱水
して青酸を製造し循環使用するか又は該ホルムアミドを
アンモニアと一酸化炭素に分解する第五工程よりなる3
−メチルテトラヒドロフランの製造法。
(1) (1) a reaction between hydrocyanic acid and methyl methacrylate
-A first step of producing methyl cyanoisobutyrate, (2) a second step of hydrating the methyl 3-cyanoisobutyrate obtained in the first step to produce methyl 3-carbamoylisobutyrate, (3) A third step of producing methyl succinate and formamide from methyl 3-carbamoylisobutyrate obtained in the two steps, an aliphatic alcohol having 2 or more carbon atoms and carbon monoxide, and (4) a step of producing the methyl succinate and formamide in the third step. The methylamide succinate is subjected to catalytic hydrogenation to produce 3-methyltetrahydrofuran, and (5) the formamide separated from the product obtained in the third step is dehydrated to produce hydrocyanic acid, which is then used or recycled. A fifth step of decomposing formamide into ammonia and carbon monoxide 3
-A process for producing methyltetrahydrofuran.
【請求項2】 第三工程で用いる脂肪族アルコールが炭
素数2−8の脂肪族アルコールである請求項1記載の方
法。
2. The method according to claim 1, wherein the aliphatic alcohol used in the third step is an aliphatic alcohol having 2 to 8 carbon atoms.
JP22388596A 1996-08-26 1996-08-26 Production of 3-methyltetrahydrofuran Pending JPH1067764A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP22388596A JPH1067764A (en) 1996-08-26 1996-08-26 Production of 3-methyltetrahydrofuran

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP22388596A JPH1067764A (en) 1996-08-26 1996-08-26 Production of 3-methyltetrahydrofuran

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH1067764A true JPH1067764A (en) 1998-03-10

Family

ID=16805242

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP22388596A Pending JPH1067764A (en) 1996-08-26 1996-08-26 Production of 3-methyltetrahydrofuran

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH1067764A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4375566A (en) Process for producing ortho-alkylated phenols from anisoles
US4001282A (en) Process for producing gamma-butyrolactone
KR20110137824A (en) Method for producing 1,6-hexanediol by hydrogenation of oligo- and polyesters
EP2365952B1 (en) An improved process for hydrogenating alkyl ester(s) in the presence of carbon monoxide
JPS6254289B2 (en)
US8809594B2 (en) Dual catalyst system for the self-condensation of alcohols
KR20110058002A (en) Process for preparing of n-methyl pyrrolidone from 1,4-butanediol
EP0183225B1 (en) Catalyst for vapor-phase hydrogen transfer reaction
JPS62192374A (en) Manufacture of n-methylpiperazine
JPS63418B2 (en)
JP5478504B2 (en) Method for producing N-methylpyrrolidone
JP3400501B2 (en) Method for producing 2-methyl-1,4-butanediol and 3-methyltetrahydrofuran
JP2001064219A (en) Production of pentanediol from alkoxydihydropyran
US5618953A (en) Process for producing 3-methyltetrahydrofuran
JP2792986B2 (en) Production method of alkanol
JP3095293B2 (en) Method for producing gamma-butyrolactone
US5536854A (en) Preparation of 2-methyl-1,4-butanediol and 3-methyltetrahydrofuran
JP2639464B2 (en) Process for producing 1,4-butanediol and tetrahydrofuran
JP3741155B2 (en) Method for producing 3-methyltetrahydrofuran
JPH08291158A (en) Production of new 3-methyltetrahydrofuran
JPH1067764A (en) Production of 3-methyltetrahydrofuran
JPH08217769A (en) Production of 3-methyltetrahydrofuran
JPH08291157A (en) Production of new 3-methyltetrahydrofuran
US2892844A (en) The gamma-monolactone of 4, 8-dihydroxyoctanoic acid, its preparation and use
JPH08217771A (en) Production of 3-methyltetrahydrofuran