JPH11140009A - アセタール又はケタールの製法 - Google Patents

アセタール又はケタールの製法

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JPH11140009A
JPH11140009A JP9301617A JP30161797A JPH11140009A JP H11140009 A JPH11140009 A JP H11140009A JP 9301617 A JP9301617 A JP 9301617A JP 30161797 A JP30161797 A JP 30161797A JP H11140009 A JPH11140009 A JP H11140009A
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Tokuo Matsuzaki
徳雄 松崎
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、白金族金属又はその化合物が担体
に担持された触媒の存在下、オレフィン類、亜硝酸エス
テル、アルコール気相で接触させる方法において、工業
的に適用することの出来るアセタール又はケタールの製
法を提供することを課題とする。 【解決手段】 本発明は、白金族金属又はその化合物が
担体に担持された触媒の存在下、オレフィン類、亜硝酸
エステル、アルコール、水分を気相で接触させることを
特徴とするアセタール又はケタールの製法によって達成
される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本反応はアセタール又はケタ
ールの新規製造法に関するものである。アセタール又は
ケタールは、有機溶媒、香料や農薬の合成原料として有
用なだけでなく、あるいは脱アルコールによって水溶性
ポリマー原料であるビニルエーテルへの誘導、加水分解
によってアルデヒド又はケトンへの誘導が可能であり、
工業的用途を種々有している。
【0002】
【従来の技術】従来、アセタール又はケタールは工業的
にはアルデヒド又はケトンとアルコールとの反応、或い
はアルコールを二酸化マンガン及び硫酸で酸化する方法
によって製造されている。また、オレフィン類、アルコ
ール及び酸素を、白金族金属系触媒の存在下に反応させ
るアセタール又はケタールの製法も種々知られている
(有機合成協会誌、第53巻、11号、p.1009)。しかし、
この反応によるアセタール又はケタールの製法は、いず
れも反応速度が遅い、目的物の収率及び選択率が悪い、
或いは触媒系が複雑であることから、その分離、回収、
再生などの操作が煩雑であるなど、工業的に問題を有し
ており、バルクケミカルズ合成に関しては実用化に至っ
ていない。これに対して、白金族金属またはその化合物
が担体に担持された触媒の存在下、オレフィン、亜硝酸
エステル、アルコールを液相で接触させアセタールを製
造する方法が開示されている(特公昭61-45975号公
報)。この液相反応では、高い収率でアセタールが合成
されている。しかしながら、依然として、反応後の触媒
の回収に関しては煩雑な操作が伴う。さらに、通常の液
相触媒の場合と同様に、触媒の回収に関してはロスが生
じることが推察される。貴金属触媒の回収ロスは、工業
的にはコストアップになり好ましいことではない。ま
た、この液相アセタール合成反応では反応条件下でオレ
フィン類が液相であることが要求されるため、反応基質
が比較的低沸点であったり、蒸気圧の高いオレフィンの
場合、条件設定が難しくなるケースもある。前記液相ア
セタール合成反応における、このようなデメリットに対
して、気相法によるオレフィン、亜硝酸エステル、アル
コールからアセタールを製造する方法が開示されている
(特公昭61-40213号公報)。この方法では、白金族金属
またはその塩類と鉄化合物を担体に担持した触媒を用い
た固定床気相流通法により、アセタールが合成されてい
る。しかしながら、生成したアセタールの空時収量は、
満足いくものではなかった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、即ち、白金
族金属又はその化合物が担体に担持された触媒の存在
下、オレフィン類、亜硝酸エステル、アルコールを気相
で接触させる方法において、操作が煩雑である、空時収
量が低い等の上記問題点を改善でき、工業的に適用する
ことの出来るアセタール又はケタールの製法を提供する
ものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明の目的は、白金族
金属又はその化合物が担体に担持された触媒の存在下、
オレフィン類、亜硝酸エステル、アルコール、水分を気
相で接触させることを特徴とするアセタール又はケター
ルの製法によって達成される。
【0005】
【発明の実施の形態】本発明では、触媒活性成分である
白金族金属又はその化合物が担体に担持された触媒の存
在下、オレフィン類、亜硝酸エステル、アルコール、水
分からなる原料成分を気相で接触させるが、その割合は
広範囲に変えられる。気相中の原料成分の割合として
は、オレフィン類が1〜40vol%、亜硝酸エステルが1〜30
vol%、アルコールが5〜60vol%、水分が1〜30vol%である
ことが好ましいが、更に、オレフィン類が2〜15vol%、
亜硝酸エステルが7〜20vol%、アルコールが20〜50vol
%、水分が5〜20vol%であることが好ましい。
【0006】前記の原料成分はそのまま反応系に導入し
てもよいが、窒素ガス、炭酸ガスなど本反応に不活性な
ガスに希釈して、原料ガス(原料成分+不活性ガス)と
して反応系に導入してもよい。
【0007】なお、亜硝酸エステルを直接原料ガスの一
成分として導入してもよいが、反応系内に窒素酸化物(N
Ox)を酸素ガスとともに導入し、系内でアルコールと反
応させて、亜硝酸エステルを形成させてもよい。水分は
アセタール及びアルデヒド類あるいはケタール及びケト
ン類の生成促進に寄与する。
【0008】本発明での反応温度は、50〜200℃である
ことが好ましいが、更に好ましくは、90〜140℃であ
る。また、反応圧は常圧から20kg/cm2・G、特に、常圧
から10kg/cm2・Gの加圧が好ましい。原料ガスの空間速
度(GHSV)は、500〜20000hr-1、特に2000〜10000hr-1
であることが好ましい。
【0009】本発明におけるオレフィン類の具体例とし
ては、エチレン、プロピレン、ブテン等の炭素数2〜1
2、好ましくは炭素数2〜4の脂肪族オレフィン類;アク
ロレイン、クロトンアルデヒド等のホルミル基を有する
脂肪族オレフィン類;アクリロニトリル、メタクリロニ
トリル、クロトンニトリル等のニトリル基を有する脂肪
族オレフィン類;アクリル酸、メタクリル酸、クロトン
酸、ケイ皮酸等のカルボキシル基を有する脂肪族オレフ
ィン類及びそのエステル;アクリルアミド、メタクリル
アミド等のアミド基を有する脂肪族オレフィン類;シク
ロペンテン、シクロヘキセン、シクロドデセン等脂環族
のオレフィン類等が挙げられる。また、これらオレフィ
ン類は、例えば、ハロゲン原子、フェニル基などの反応
を阻害しない置換基を有することも出来る。
【0010】亜硝酸エステルは、アルコールと亜硝酸と
のエステルであり、例えば、亜硝酸メチル、亜硝酸エチ
ル、亜硝酸プロピル、亜硝酸ブチル、亜硝酸アミル、亜
硝酸へキシル、亜硝酸シクロヘキシル等の炭素数1〜12
の脂肪族アルコールと亜硝酸とのエステルが挙げられ
る。
【0011】また、アルコールとしては、メタノール、
エタノール、n-(又はi-)プロパノール、n-(又はi-、sec
-)ブタノール、n-(又はi-)ペンタノール、n-(又はi-)ヘ
キサノール、n-(又はi-)ヘプタノール、シクロヘキサノ
ール等、炭素数1〜12を有する脂肪族又は脂環族のアル
コールが用いられる。これらアルコールは、例えば、ア
ルコキシ基、ハロゲン原子、フェニル基等の反応を阻害
しない置換基を有することもできる。
【0012】本発明では、触媒活性を保持するために原
料ガス中に塩素化合物を10〜1000容量ppm添加して反応
を行うことが好ましい。塩素化合物としては、塩化水
素、塩酸、塩素、クロロ蟻酸エステル等が単独又は複数
で用いられる。その中でも、特に塩化水素、塩酸が好ま
しい。
【0013】本発明における触媒活性成分としては、パ
ラジウム、白金、ロジウム、ルテニウム等の白金族金属
またはこれら金属のハロゲン化物、硫酸塩、硝酸塩、リ
ン酸塩、酢酸塩等が用いられる。これらの中でも、特
に、塩酸塩、例えば、塩化パラジウムが好適に用いられ
る。これら触媒活性成分である白金族金属又はその化合
物類以外に、さらに、銅、鉄、コバルト、ニッケル等の
金属またはその塩類(例えば、ハロゲン化物、硫酸塩、
硝酸塩、リン酸塩、酢酸塩等)を助触媒成分として担体
に担持して使用することも出来る。その中でも、特に銅
塩が好ましく、更には銅のハロゲン化物が好ましい。
【0014】触媒活性成分を担持する担体としては、例
えば、シリカ、α-、β-又はγ-アルミナ、シリカアル
ミナ、活性炭、モレキュラーシーブ、炭化珪素、スピネ
ル(LiAl5O8、Li0.8All5O7.9等のリチウムアルミネート
スピネルなど)の多孔質の成形体が使用されるが、特に
シリカ、スピネルが好ましい。担体の細孔特性として
は、細孔容積が0.1ml/g以上のものが好ましい。担体の
形状は特に限定されるものではない。通常、球型、円柱
型や円筒型のもの、或いはリング状、ハニカム状のもの
が使用されるが、破砕品でも使用される。また、サイズ
についても特に限定されるものではなく、通常、0.5〜1
0mm程度のものが使用される。なお、これら担体は化学
組成的に必ずしも純粋なものである必要はない。
【0015】前記触媒活性成分である白金族金属又はそ
の化合物のこれら担体への担持量は、担体に対して白金
族金属として0.01wt%以上、好ましくは0.1〜10wt%の範
囲になるようにするのがよい。また、助触媒成分の担持
量は、担体に対して前記金属又はその塩類が金属として
0.01wt%以上であり、好ましくは0.1〜10wt%である。触
媒調製における担持法は、通常行われている蒸発乾固法
や含浸法を採ることが出来る。
【0016】蒸発乾固法では、触媒活性成分である白金
族金属又はその化合物、及び場合によっては助触媒成分
を溶解した溶液に担体を入れ、加熱操作により溶媒を蒸
発させながら触媒活性成分及び助触媒成分も担体上に担
持させる。溶液の蒸発は空気又は不活性ガスの雰囲気で
常圧又は減圧下で、50〜200℃の温度で行われる。
【0017】また、含浸法では、触媒活性成分である白
金族金属又はそれら金属の化合物、及び場合によっては
助触媒成分が溶解した溶液を担体内の細孔内に含ませ、
その後乾燥処理することによって触媒活性成分及び助触
媒成分も担体上に担持させる。乾燥は空気又は不活性ガ
スの雰囲気で常圧又は減圧下で、50〜200℃の温度で行
われる。
【0018】本発明では、アセタールの他にもアルデヒ
ドが、ケタールの他にもケトンが少量生成する場合があ
るが、これらは反応によって生じたアセタールやケター
ルが反応系に存在する水分によって加水分解を受けて生
成するものである。生成したアルデヒド又はケトンはア
ルコールとの反応によって、アセタール又はケタールに
変換されうる。
【0019】
【実施例】以下に実施例を用いて、本発明を具体的に説
明する。
【0020】実施例1 (触媒調製)蒸発乾固法によって、市販のシリカ担体
(細孔容積0.96ml/g)にPdCl2がPd金属換算で2wt%及びCuC
l2がCu金属換算で2.4wt%担持された触媒を調製した。す
なわち、所定量のPdCl2及びCuCl2・2H2Oを1N塩酸に溶解
させ、3mmφの球状シリカを加え、ロータリーエバポレ
ーターで70℃の温度で水分を除去し、さらに空気中110
℃で16時間乾燥後、200℃で2時間焼成して触媒(以下、
触媒Aと記す)を調製した。 (反応)内径16.1mm、長さ400mmのSUS製の加熱用ジャケ
ット付き反応管に触媒Aを6.6ml充填し、垂直に固定し
た後、加熱用ジャケットに触媒層が115℃になるように
加熱されたオイルを導入した。さらに、反応管の上部よ
り、エチレン3.2vol%、亜硝酸メチル6.4vol%、メタノー
ル47.9vol%、水分9.4vol%、塩化水素100容量ppm、窒素3
3.1vol%から成る原料ガスを46.2L/hr(空間速度:7000hr
-1)で供給した。反応圧は3kg/cm2・Gとした。反応器出
口ガスの直接ガスクロマトグラフィー分析では、定性的
にジメトキシエタン、アセトアルデヒドが生成している
のが確認されたので、出口ガスを冷却メタノールに通し
て生成物を捕集した後、アセトアルデヒドもジメトキシ
エタンに変換してジメトキシエタンとして定量した。反
応開始2時間後の捕集液をガスクロマトグラフィーで分
析した結果、ジメトキシエタンが空時収量601g/l-cat・
hrで生成していた。
【0021】比較例1 (反応)実施例1の反応において原料ガス中に水分を供
給しなかった以外は、実施例1と同様にして反応を行っ
た。反応開始2時間後の捕集液をガスクロマトグラフィ
ーで分析した結果、ジメトキシエタンが空時収量10g/l-
cat・hrで生成していた。
【0022】実施例2 (触媒調製)実施例1に準じて、リチウムアルミネート
(Li0.8Al5O7.9)スピネル担体(細孔容積0.96ml/g)にPdCl
2がPd金属換算で2wt%及びCuCl2がCu金属換算で2.4wt%担
持された触媒(以下、触媒Bと記す)を調製した。 (反応)実施例1の反応において、触媒として触媒B6.6
mlを用い、さらに原料ガス中の水分を3vol%とした以外
は、実施例1と同様にして反応を行った。反応開始2時間
後の捕集液をガスクロマトグラフィーで分析した結果、
ジメトキシエタンが空時収量406g/l-cat・hrで生成して
いた。
【0023】実施例3 (反応)実施例1の反応において、触媒として触媒B6.6
mlを用いさらに原料ガス中の水分を15vol%とした以外は
実施例1と同様にして反応を行った。反応開始2時間後の
捕集液をガスクロマトグラフィーで分析した結果、ジメ
トキシエタンが空時収量358g/l-cat・hrで生成してい
た。
【0024】実施例1〜3及び比較例1の結果を表1に示
す。
【表1】
【0025】
【発明の効果】本発明により、触媒活性成分である白金
族金属またはその化合物が担体に担持された触媒の存在
下、オレフィン類、亜硝酸エステル、アルコール、水分
を気相で接触させることで、煩雑な操作を伴うことな
く、高い空時収量でアセタール又はケタールを得る極め
て工業的に有利な製法を提供することが出来る。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】白金族金属又はその化合物が担体に担持さ
    れた触媒の存在下、オレフィン類、亜硝酸エステル、ア
    ルコール、水分を気相で接触させることを特徴とするア
    セタール又はケタールの製法。
  2. 【請求項2】原料成分を接触させる際に、塩素化合物を
    気相中に共存させることを特徴とする請求項1記載のア
    セタール又はケタールの製法。
  3. 【請求項3】水分を気相中の原料成分に対する割合とし
    て、1〜30vol%含ませることを特徴とする請求項1記載の
    アセタール又はケタールの製法。
  4. 【請求項4】銅、鉄、コバルト、ニッケルから選ばれる
    少なくとも一種の金属またはその塩類を助触媒成分とし
    て存在させることを特徴とする請求項1記載のアセター
    ル又はケタールの製法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002049999A1 (fr) * 2000-12-18 2002-06-27 Mitsubishi Chemical Corporation Preparation d'alcools polyols

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WO2002049999A1 (fr) * 2000-12-18 2002-06-27 Mitsubishi Chemical Corporation Preparation d'alcools polyols

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