JPH11240852A - ヘテロポリ酸触媒の分離回収方法 - Google Patents

ヘテロポリ酸触媒の分離回収方法

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JPH11240852A
JPH11240852A JP10041514A JP4151498A JPH11240852A JP H11240852 A JPH11240852 A JP H11240852A JP 10041514 A JP10041514 A JP 10041514A JP 4151498 A JP4151498 A JP 4151498A JP H11240852 A JPH11240852 A JP H11240852A
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JP
Japan
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heteropolyacid catalyst
heteropolyacid
catalyst
reaction
recovering
Prior art date
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JP10041514A
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English (en)
Inventor
Tsunemi Sugimoto
常実 杉本
Yasunori Fukuda
康法 福田
Tokuo Matsuzaki
徳雄 松崎
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Ube Corp
Original Assignee
Ube Industries Ltd
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Publication date
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/584Recycling of catalysts

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  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、カルボン酸シクロアルキルを製造
する際に使用したヘテロポリ酸触媒を容易に、しかも高
い回収率で分離回収する方法、更には回収したヘテロポ
リ酸触媒を再使用して、繰り返し反応を行っても目的物
の収率の低下を引き起こさないようなヘテロポリ酸触媒
の分離回収方法を提供することを課題とする。 【解決手段】 本発明の目的は、ヘテロポリ酸触媒の存
在下、カルボン酸をシクロオレフィンに付加させてカル
ボン酸シクロアルキルを製造する方法において、使用し
たヘテロポリ酸触媒を分離回収する際に、得られた反応
後の反応混合物液に20〜25℃における比誘電率が1.0〜
4.5の溶媒を加えて触媒を分離することを特徴とするヘ
テロポリ酸触媒の分離回収方法、更には前記方法で回収
したヘテロポリ酸触媒を繰り返し反応に用いてカルボン
酸をシクロオレフィンに付加させることを特徴とするカ
ルボン酸シクロアルキルの製造方法によって解決され
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はカルボン酸シクロア
ルキルを製造する際に使用したヘテロポリ酸触媒を容易
に分離回収する方法、更には回収したヘテロポリ酸触媒
を再使用して、繰り返し反応を行っても目的物の収率の
低下を引き起こさないようなヘテロポリ酸触媒の分離回
収方法に関するものである。カルボン酸シクロアルキル
は、化学製品の出発原料又は中間体として有用なエステ
ルであり、例えば、加水分解することによって、ナイロ
ン等の原料となるシクロアルカノールへの誘導が可能で
あるなど、工業的用途を種々有している。
【0002】
【従来の技術】ヘテロポリ酸触媒を用いるカルボン酸の
オレフィンへの付加反応によって、カルボン酸エステル
を得る方法は既に知られている。例えば、特公昭56-303
34号公報には、特定量の水の存在下でリンタングステン
酸やリンモリブデン酸或いはその酸性金属塩等のヘテロ
ポリ酸を触媒として用いる方法が、また、特開平4-2269
40号公報には、ヘテロポリ酸の結晶水を3分子以下に調
整した触媒の使用が開示されている。しかしながら、こ
れらの方法においては、一般的に均一系の反応であるた
め、触媒と反応混合物の分離、触媒の回収が煩雑とな
り、そのための特別な設備が必要となるため製造コスト
が高くなるという問題があった。また、ヘテロポリ酸触
媒の回収法としては、反応混合物液中から目的物を除い
た残液に有機溶媒及び水を加えて二相分離し、水中のヘ
テロポリ酸を精製して再使用する方法(特開昭56-51243
号公報)が開示されているが、ヘテロポリ酸の精製、排
水処理等の煩雑な工程を必要とするという問題があっ
た。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、即
ち、カルボン酸シクロアルキルを製造する際に使用した
ヘテロポリ酸触媒を容易に、しかも高い回収率で分離回
収する方法、更には回収したヘテロポリ酸触媒を再使用
して、繰り返し反応を行っても目的物の収率の低下を引
き起こさないようなヘテロポリ酸触媒の分離回収方法を
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、ヘテロ
ポリ酸触媒の存在下、カルボン酸をシクロオレフィンに
付加させてカルボン酸シクロアルキルを製造する方法に
おいて、使用したヘテロポリ酸触媒を分離回収する際
に、得られた反応後の反応混合物液に20〜25℃における
比誘電率が1.0〜4.5の溶媒を加えて触媒を分離すること
を特徴とするヘテロポリ酸触媒の分離回収方法、更には
前記方法で回収したヘテロポリ酸触媒を繰り返し反応に
用いてカルボン酸をシクロオレフィンに付加させること
を特徴とするカルボン酸シクロアルキルの製造方法によ
って解決される。
【0005】
【発明の実施の形態】本発明において、ヘテロポリ酸触
媒の存在下、カルボン酸をシクロオレフィンに付加させ
る反応は、原料のシクロオレフィン及びカルボン酸を含
む反応物液相(上部相)とヘテロポリ酸を含む触媒液相
(下部相)とからなる二液不均一系で行われる。そし
て、生成するカルボン酸シクロアルキルは反応物液相に
蓄積される。
【0006】本発明において、反応中に触媒を液相(液
状)とするためには、触媒であるヘテロポリ酸を予め加
熱処理しておかなければならない。この加熱処理は、空
気中又は不活性ガスの雰囲気下、200〜380℃の温度範囲
で0.5〜5時間行われるのが好ましい。触媒の加熱処理を
行わなかったり、この温度範囲以外で触媒を加熱処理し
た場合には、反応の際、触媒は固体状態のまま反応系に
存在してしまい、二液不均一系とはならず収率は低くな
る。
【0007】反応後、ヘテロポリ酸触媒の一部は反応物
液相に溶解しているが、20〜25℃における比誘電率が、
好ましくは1.0〜4.5、更に好ましくは1.0〜 2.0の溶媒
を加えることによって、反応物液相に溶解しているヘテ
ロポリ酸を触媒液相に相移動させることが出来る。その
後、ヘテロポリ酸触媒は、反応物液相と触媒液相を分液
等により容易に、しかも高い回収率で分離回収される。
更に、分離されたヘテロポリ酸触媒(触媒液相)はその
まま再度反応に使用することが出来る。
【0008】本発明において使用される20〜25℃におけ
る比誘電率が1.0〜4.5の溶媒としては、例えば、ペンタ
ン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン等の飽和炭化水素
類;ベンゼン、トルエン、スチレン、o-、m-又はp-キシ
レン等の芳香族炭化水素類;ジエチルエーテル、ジプロ
ピルエーテル、ジビニルエーテル、1,4-ジオキサン、ア
ニソール等のエーテル類;四塩化炭素、トリクロロエチ
レン、テトラクロロエチレン等のハロゲン化炭化水素類
等が挙げられるが、特に飽和炭化水素類が好適に用いら
れる。
【0009】本発明において、原料として用いられるオ
レフィンについては、6員環以上のシクロオレフィンで
あれば特に制限はなく、シクロオレフィンにアルキル基
等の置換基がついていても差し支えない。このようなシ
クロオレフィンとしては、例えば、シクロヘキセン、シ
クロオクテン、シクロドデセン及びこれらの環上にアル
キル基等の置換基を有する6〜12員環のシクロオレフィ
ンを挙げることが出来る。その中でも、シクロオクテ
ン、シクロドデセンが好適に用いられる。
【0010】本発明で用いられるカルボン酸については
特に制限はなく、例えば、蟻酸、酢酸、トリフルオロ酢
酸、プロピオン酸、酪酸、乳酸、アクリル酸、メタクリ
ル酸等の脂肪族一塩基カルボン酸、安息香酸等の芳香族
一塩基カルボン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸
等の脂肪族二塩基カルボン酸、o-フタル酸、m-フタル
酸、p-フタル酸等の芳香族二塩基カルボン酸等が挙げら
れる。
【0011】本発明において使用するカルボン酸の量
は、シクロオレフィン1モルに対して、好ましくは5〜10
0倍モル、更に好ましくは5〜20倍モルである。モル比が
5倍よりも小さくなるとエステル収率が著しく減少し、
また、100倍モルよりも大きくなると生産性が低くなる
ので好ましくない。
【0012】本発明における反応温度は、好ましくは30
〜200℃、更に好ましくは60〜150℃である。反応圧力
は、特に制限はないが、好ましくは1〜100kg/cm2、更に
好ましくは1〜20kg/cm2である。
【0013】本発明は、回分式、連続方式等、一般的に
用いられている方法で行われる。
【0014】
【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。
【0015】実施例1 空気中において350℃で2時間加熱処理したヘテロポリ酸
H3PW12O40 8.3g、シクロドデセン16.6g(0.1mol)、酢
酸60.0g(1mol)を内容積300mlのガラス製フラスコに入れ
た後、常圧下、80℃で4時間加熱攪拌した。反応後、未
反応原料及び生成物が含まれる反応物液相とヘテロポリ
酸触媒が含まれる触媒液相(粘性液体)の二相に分離して
いた。これに20〜25℃における比誘電率が1.9のヘキサ
ンを100ml加え、更に1時間攪拌した。その後、未反応原
料及び生成物が含まれる反応物液相だけを分離及び採取
し、これに水50mlを加えた後、エーテルで抽出し、エー
テル中の反応生成物をガスクロマトグラフィーで分析し
た。その結果、原料シクロドデセンと反応生成物である
酢酸シクロドデシル以外は検出されなかった。この時の
酢酸シクロドデシルの収率は28.4%であった。更に、抜
き取った反応物液相を濃縮すると、0.006gのヘテロポリ
酸の固形物が釜残として残った。これは、使用したヘテ
ロポリ酸の0.07%にしか相当せず、実質的に抜き取った
反応物液相中にはヘテロポリ酸は溶解していなかった。
【0016】比較例1 実施例1において、反応終了後にヘキサンを加えなかっ
たこと以外は、実施例1と同様な操作で抜き取った反応
物液相中に溶解しているヘテロポリ酸量を調べた。その
結果、1.08gのヘテロポリ酸の固形物が釜残として残っ
た。これは、使用したヘテロポリ酸の13%に相当した。
【0017】実施例2 実施例1において、反応終了後にヘキサンの代わりに20
〜25℃における比誘電率が2.1の1,4-ジオキサンを加え
たこと以外は、実施例1と同様な操作で抜き取った反応
物液相中に溶解しているヘテロポリ酸量を調べた。その
結果、0.09gのヘテロポリ酸の固形物が釜残として残っ
た。これは、使用したヘテロポリ酸の1.1%にしか相当し
なかった。
【0018】実施例3 実施例1において、反応終了後にヘキサンの代わりに20
〜25℃における比誘電率が4.3のジエチルエーテルを加
えたこと以外は、実施例1と同様な操作で抜き取った反
応物液相中に溶解しているヘテロポリ酸量を調べた。そ
の結果、0.10gのヘテロポリ酸の固形物が釜残として残
った。これは、使用したヘテロポリ酸の1.2%にしか相当
しなかった。
【0019】比較例2 実施例1において、反応終了後にヘキサンの代わりに20
〜25℃における比誘電率が5.7のクロロベンゼンを加え
たこと以外は、実施例1と同様な操作で抜き取った反応
物液相中に溶解しているヘテロポリ酸量を調べた。その
結果、0.74gのヘテロポリ酸の固形物が釜残として残っ
た。これは、使用したヘテロポリ酸の8.9%に相当した。
【0020】比較例3 実施例1において、反応終了後にヘキサンの代わりに20
〜25℃における比誘電率が7.4のテトラヒドロフランを
加えたこと以外は、実施例1と同様な操作で抜き取った
反応物液相中に溶解しているヘテロポリ酸量を調べた。
その結果、1.03gのヘテロポリ酸の固形物が釜残として
残った。これは、使用したヘテロポリ酸の12.4%に相当
した。
【0021】実施例4〜15 実施例1において分離回収されたヘテロポリ酸触媒(触
媒液相)を使用して、実施例1と同様に反応及び触媒の
分離回収操作を繰り返した。その結果を表1に示した。
【0022】
【表1】
【0023】
【発明の効果】本発明により、カルボン酸シクロアルキ
ルを製造する際に使用したヘテロポリ酸触媒を容易に、
しかも高い回収率で分離回収する方法、更には回収した
ヘテロポリ酸触媒を再使用して、繰り返し反応を行って
も目的物の収率の低下を引き起こさないようなヘテロポ
リ酸触媒の分離回収方法を提供することが出来る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI C07C 67/58 C07C 67/58 // B01J 23/28 B01J 23/28 X 23/92 23/92 X 27/19 27/19 X 27/28 27/28 X C07B 61/00 300 C07B 61/00 300

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ヘテロポリ酸触媒の存在下、カルボン酸を
    シクロオレフィンに付加させてカルボン酸シクロアルキ
    ルを製造する方法において、使用したヘテロポリ酸触媒
    を分離回収する際に、得られた反応後の液に20〜25℃に
    おける比誘電率が1.0〜4.5の溶媒を加えて触媒液相を分
    離することを特徴とするヘテロポリ酸触媒の分離回収方
    法。
  2. 【請求項2】使用するヘテロポリ酸触媒が、リンタング
    ステン酸、ケイタングステン酸、リンモリブデン酸又は
    ケイモリブデン酸であることを特徴とする請求項1記載
    のヘテロポリ酸触媒の分離回収方法。
  3. 【請求項3】使用するヘテロポリ酸触媒が、予め加熱処
    理を施したものであることを特徴とする請求項1記載の
    ヘテロポリ酸触媒の分離回収方法。
  4. 【請求項4】使用するヘテロポリ酸触媒の加熱処理を20
    0〜380℃で行うことを特徴とする請求項3記載のヘテロ
    ポリ酸触媒の分離回収方法。
  5. 【請求項5】使用するシクロオレフィンが、シクロドデ
    センであることを特徴とする請求項1記載のヘテロポリ
    酸触媒の分離回収方法。
  6. 【請求項6】請求項1記載の方法で分離したヘテロポリ
    酸を繰り返し反応に用いて、カルボン酸をシクロオレフ
    ィンに付加させることを特徴とするカルボン酸シクロア
    ルキルの製造方法。
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