JPH11147851A - 不飽和カルボン酸エステルを製造する際の重合防止方法 - Google Patents

不飽和カルボン酸エステルを製造する際の重合防止方法

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JPH11147851A
JPH11147851A JP9313034A JP31303497A JPH11147851A JP H11147851 A JPH11147851 A JP H11147851A JP 9313034 A JP9313034 A JP 9313034A JP 31303497 A JP31303497 A JP 31303497A JP H11147851 A JPH11147851 A JP H11147851A
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裕司 三上
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 少なくともパラジウムを含む触媒を用いて不
飽和アルデヒドとアルコールとを液相で反応させてカル
ボン酸エステルを製造する際に、反応を抑制することの
ない重合防止方法を提供する。 【解決手段】 分子状酸素の存在下で、少なくともパラ
ジウムを含む触媒を用いて不飽和アルデヒドとアルコー
ルとを液相で反応させて不飽和カルボン酸エステルを製
造する際に、非共役性のフェノール性水酸基を1つ以上
有する化合物、分子内にN−オキシル基を有する化合物
および分子内にN−ニトロシル基を有する化合物よりな
る群の中から選ばれた少なくとも1種の化合物を重合防
止剤として使用する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、不飽和アルデヒド
とアルコールから不飽和カルボン酸エステルを一段で製
造する際の重合防止方法、その中でも特に、メタクロレ
インあるいはアクロレインから工業的価値の高いメタク
リル酸エステルあるいはアクリル酸エステルを製造する
際の重合防止方法に関する。
【0002】
【従来の技術】現在、メタクロレインやアクロレインか
らメタクリル酸エステルやアクリル酸エステルを製造す
る方法として、まずメタクロレインやアクロレインを触
媒を用いて気相接触酸化によりメタクリル酸やアクリル
酸を製造し、続いてアルコールによりエステル化してメ
タクリル酸エステルやアクリル酸エステルを製造する方
法が工業化されている。しかしながら、メタクロレイン
の酸化に用いられているリンおよびモリブデンを主成分
とするヘテロポリ酸塩系触媒は、触媒の寿命や収率が十
分でなく、この点について改良研究が続けられているの
が現状である。また工業化されている前記の製法は、酸
化工程とエステル化工程の二段の工程が必要なことから
多大な設備を必要とする欠点もある。
【0003】そこで、アルデヒドとアルコ−ルから一段
でカルボン酸エステルを高収率で製造する方法がいくつ
か検討されている。例えば、気相反応としては、特公昭
53−15492号公報にパラジウム−リン−アンチモ
ン系触媒を用いて一段で製造する方法が提案されてい
る。一方、液相反応としては、特公昭57−35856
号、特公平4−72578号、特開昭57−50545
号公報等にパラジウム−鉛系触媒が、特開昭61−24
3044号公報にパラジウム−テルル系触媒が、特公昭
57−35860号公報にパラジウム−タリウム−水銀
系触媒が、特公昭57−19090号公報にパラジウム
−アルカリ土類金属−亜鉛−カドミウム系触媒が、特公
昭61−60820号、特公昭62−7902号、特開
平5−148184号公報等にパラジウム−ビスマス系
触媒を用いる製造方法が提案されている。
【0004】このような方法において、原料アルデヒド
として不飽和アルデヒドを用いて反応を行うと、原料で
ある不飽和アルデヒドや生成物である不飽和カルボン酸
エステルの重合トラブルが懸念される。しかしながら、
一般的な重合防止剤であるハイドロキノン、パラキノン
等の芳香族共役系の化合物、フェノチアジン等のアミン
類、ジメチルジチオカルバミン酸等の金属塩類には、パ
ラジウム系触媒を使用した不飽和アルデヒドとアルコー
ルから一段で不飽和カルボン酸エステルを製造する反応
を著しく抑制するという問題がある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、少なくとも
パラジウムを含む触媒を用いて不飽和アルデヒドとアル
コールとを液相で反応させてカルボン酸エステルを製造
する際に、反応を抑制することのない重合防止方法を提
供することを目的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、分子
状酸素の存在下で、少なくともパラジウムを含む触媒を
用いて不飽和アルデヒドとアルコールとを液相で反応さ
せて不飽和カルボン酸エステルを製造する際に、非共役
性のフェノール性水酸基を1つ以上有する化合物、分子
内にN−オキシル基を有する化合物および分子内にN−
ニトロシル基を有する化合物からなる群の中から選ばれ
た少なくとも1種の化合物を重合防止剤として使用する
ことを特徴とする重合防止方法である。
【0007】
【発明の実施の形態】本発明の方法において、原料とな
る不飽和アルデヒドとしては、例えば、アクロレイン、
メタクロレイン、クロトンアルデヒド等の不飽和脂肪族
アルデヒドが挙げられる。また、原料となるアルコール
としては、例えば、メタノール、エタノール、イソプロ
パノール、アリルアルコール、メタリルアルコール等が
挙げられる。
【0008】不飽和カルボン酸エステルを製造する反応
において、原料である不飽和アルデヒドとアルコールの
供給量の比率は、モル比として1:100〜1:1の範
囲が適当であり、特に1:80〜1:3の範囲が好まし
い。
【0009】本発明において使用する触媒は、少なくと
もパラジウムを含有していることが必須であるが、パラ
ジウム以外の触媒構成元素については特に限定はない。
このような触媒としては、従来技術の欄に挙げた多くの
パラジウム系触媒が知られているが、パラジウム、X及
びY(ここにXはテルル、水銀、タリウム、鉛及びビス
マスからなる群より選ばれた少なくとも1種の元素、Y
はマグネシウム、アルミニウム、カルシウム、チタン、
クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、亜
鉛、ゲルマニウム、ジルコニウム、銀、錫、アンチモ
ン、バリウム及びセリウムからなる群より選ばれた少な
くとも一種の元素を示す。)からなる触媒は、反応成績
が良好であり本発明の方法に使用する触媒として好まし
い。
【0010】通常、触媒はシリカ、アルミナ、シリカ−
アルミナ、シリカ−マグネシア、酸化亜鉛、炭酸カルシ
ウム、炭酸バリウム、活性炭、ケイソウ土、ゼオライト
等の公知の担体に触媒構成元素を担持したものが使用さ
れるが、必ずしも担持触媒である必要はなく、触媒構成
成分だけからなる触媒であってもよい。
【0011】担持触媒におけるパラジウム含有量は1〜
15重量%、好ましくは3〜13重量%である。その他
触媒構成元素については元素により様々であるが、上記
のパラジウム、X及びYからなる触媒の場合、Xは0.
1〜15重量%が好ましく、特に0.5〜12重量%が
好ましい。また、Yは0〜7重量%が好ましく、特に
0.1〜5重量%が好ましい。ここで担持触媒における
担持された金属の重量%とは、担持触媒100重量部を
基準とした担持されている金属または金属化合物中の金
属元素の重量部を意味する。
【0012】触媒構成元素の原料化合物としては、パラ
ジウムの原料として酢酸パラジウム、塩化パラジウム、
硝酸パラジウム、硫酸パラジウム、塩化パラジウムアン
モニウム、パラジウムアンミン錯塩等が、他の触媒構成
元素の原料としては酢酸塩、炭酸塩、硝酸塩、硫酸塩、
シュウ酸塩、塩化物、水酸化物等の一般的な金属化合物
が使用できる。
【0013】本発明において、不飽和カルボン酸エステ
ルを製造する反応は液相で実施され、触媒は懸濁または
固定した状態で用いる。反応形式は回分式、半回分式、
連続式のいずれでもよく、反応器形式は攪拌槽反応器、
気泡塔反応器、ドラフトチューブ型反応器など任意の形
式が利用できる。使用する触媒量は,採用する反応条件
により様々であり、希望する転化率などに応じて決めら
れる。
【0014】反応に必要な分子状酸素源には空気、酸素
富化した空気、酸素、反応に不活性なガスで希釈した空
気等が用いられる。分子状酸素源の供給方法に特に制限
はないが、通常バブリング等により反応液中に供給され
る。分子状酸素の1時間当たり供給量は、原料不飽和ア
ルデヒドに対して酸素原子として0.1〜2当量、好ま
しくは0.25〜1当量である。このとき酸化剤として
過酸化水素等を加えてもよい。
【0015】本発明の重合防止方法において使用する重
合防止剤としては、非共役性のフェノール性水酸基を1
つ以上有する化合物、分子内にN−オキシル基を有する
化合物および分子内にN−ニトロシル基を有する化合物
よりなる群の中から選ばれた少なくとも1種の化合物で
あれば特に限定されるものではない。
【0016】分子内に非共役性のフェノール性水酸基を
1つ以上有する化合物としては、例えばp−メトキシフ
ェノール、6−ブチル−2,4−ジメチルフェノール、
2,6−ジ−t−ブチル−p−クレゾール、ジフェノー
ルジフェニルメタン、1,1,1−トリス(パラヒドロ
キシフェニル)エタン等が挙げられる。
【0017】また、分子内にN−オキシル基を有する化
合物としては、例えば4−ヒドロキシ−2,2,6,6
−テトラメチルピペリジン−N−オキシル、4−アセチ
ルアミノ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−
N−オキシル、4−アセチルオキシ−2,2,6,6−
テトラメチルピペリジン−N−オキシル等が挙げられ
る。
【0018】さらに、分子内にN−ニトロシル基を有す
る化合物としては、例えばN−ニトロソフェニルアミ
ン、N−ニトロソフェニルヒドロキシルアミン・アンモ
ニウム塩等が挙げられる。
【0019】重合防止剤であるこれらの化合物の使用量
は、原料の不飽和アルデヒドとアルコールの混合液10
0重量部に対して0.001〜5重量部添加することが
適当であり、特に0.005〜1重量部が好ましい。こ
れらの化合物は単独で使用してもよいが、反応液の組成
に応じて複数の化合物を組み合わせて使用することもで
きる。また、反応を大きく抑制しない範囲でこれ以外の
公知の重合防止剤を併用することもできる。
【0020】不飽和カルボン酸エステルを製造する際の
反応温度は、通常0〜100℃であり、好ましくは30
〜80℃である。反応圧力は常圧で行えるが、加圧下も
しくは減圧下で行ってもよい。反応液のpHは、通常の
範囲であれば特に調節する必要はないが、水酸化ナトリ
ウムの原料アルコール溶液(以下、NaOH/アルコー
ル溶液と記す)により調節しても差し支えない。反応に
は必ずしも溶媒を使用する必要はないが、使用する場合
には本反応に影響を与える官能基を有さない物質、例え
ばペンタン、ヘキサン等の炭化水素、ベンゼン、トルエ
ン等の芳香族炭化水素が用いられる。
【0021】
【実施例】以下に、実施例、比較例及び参考例を挙げて
本発明の方法を更に詳しく説明する。なお、反応生成物
の分析はガスクロマトグラフィーにより行った。不飽和
アルデヒドの転化率および不飽和カルボン酸エステルの
選択率は以下の定義に従って算出した。
【0022】 不飽和アルデヒドの転化率(%)=A/B×100 不飽和カルボン酸エステルの選択率(%)=C/A×1
00 ここで、Aは反応した不飽和アルデヒドのモル数、Bは
反応に供した不飽和アルデヒドのモル数、Cは生成した
不飽和カルボン酸エステルのモル数である。
【0023】[実施例1]200mlの還流器付きフラ
スコに、5重量%パラジウム−3重量%ビスマスを担持
した触媒2.0g、メタクロレイン3.5g、メタノー
ル80g及びp−メトキシフェノール0.1gを投入し
た。更に反応液のpHが10.5になるように30mo
l/m3のNaOH/メタノール溶液を加え、空気を毎
分100mlの速度で吹き込みながら浴温70℃で4時
間反応させた。反応生成物を捕集し分析した結果、メタ
クロレインの転化率82.3%、メタクリル酸メチルの
選択率89.8%であった。この方法において重合によ
るトラブルは発生しなかった。
【0024】[実施例2〜11]重合防止剤の種類及び
量を表1に示す通りに変更した以外は、実施例1と同様
の方法で反応を行った。いずれの場合も重合によるトラ
ブルは発生しなかった。
【0025】
【表1】
【0026】[比較例1]200mlの還流器付きフラ
スコに、5重量%パラジウム−3重量%ビスマスを担持
した触媒2.0g、メタクロレイン3.5g、メタノー
ル80g及びハイドロキノン0.1gを投入した。更に
反応液のpHが10.5になるように30mol/m3
のNaOH/メタノール溶液を加え、空気を毎分100
mlの速度で吹き込みながら浴温70℃で4時間反応さ
せた。反応生成物を捕集し分析した結果、メタクロレイ
ンの転化率11.8%、メタクリル酸メチルの選択率4
6.8%であった。重合によるトラブルは発生しなかっ
たが、ハイドロキノンの使用により反応が大きく阻害さ
れた。
【0027】[比較例2〜10]重合防止剤の種類及び
量を表2に示す通りに変更した以外は、比較例1と同様
の方法で反応を行った。いずれの場合も重合によるトラ
ブルは発生しなかったが、反応が大きく阻害された。
【0028】
【表2】
【0029】
【発明の効果】本発明によれば、少なくともパラジウム
を含む触媒を用いて不飽和アルデヒドとアルコールとを
液相で反応させてカルボン酸エステルを製造する際に、
反応を抑制することなく重合を防止することができる。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 分子状酸素の存在下で、少なくともパラ
    ジウムを含む触媒を用いて不飽和アルデヒドとアルコー
    ルとを液相で反応させて不飽和カルボン酸エステルを製
    造する際に、非共役性のフェノール性水酸基を1つ以上
    有する化合物、分子内にN−オキシル基を有する化合物
    および分子内にN−ニトロシル基を有する化合物よりな
    る群の中から選ばれた少なくとも1種の化合物を重合防
    止剤として使用することを特徴とする重合防止方法。
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WO2005118518A1 (ja) * 2004-06-02 2005-12-15 Mitsubishi Rayon Co., Ltd. α,β-不飽和カルボン酸の製造方法
JPWO2005118518A1 (ja) * 2004-06-02 2008-04-03 三菱レイヨン株式会社 α,β−不飽和カルボン酸の製造方法
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