JPH11285625A - Catalytic separation membrane, catalytic reaction method ahd production of compound - Google Patents

Catalytic separation membrane, catalytic reaction method ahd production of compound

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JPH11285625A
JPH11285625A JP11030937A JP3093799A JPH11285625A JP H11285625 A JPH11285625 A JP H11285625A JP 11030937 A JP11030937 A JP 11030937A JP 3093799 A JP3093799 A JP 3093799A JP H11285625 A JPH11285625 A JP H11285625A
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JP
Japan
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catalyst
membrane
reaction
inorganic
separation membrane
Prior art date
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Application number
JP11030937A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masato Yoshikawa
正人 吉川
Yuji Ozeki
雄治 尾関
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Toray Industries Inc
Original Assignee
Toray Industries Inc
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH11285625A publication Critical patent/JPH11285625A/en
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  • Catalysts (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To recover a homogeneous catalyst having high performance but difficult to be recovered by forming a membrane from an inorg. membrane through which the catalyst, part or all of which is dissolved in a liq., is not passed. SOLUTION: An inorg. membrane used for this catalytic separation membrane may be any inorg. membrane if a catalyst, part or all of which is dissolved in a liq., is not passed through the membrane. An org. membrane cannot be used because it has inferior resistance to org. compd. performance, is swollen with an org. solvent and also has inferior separation performance. Since the purpose is to separate the catalyst used for an org. reaction, the inorg. membrane excellent in org. chemical resistance and without being swollen with an org. solvent must be used. The catalyst separation mechanism may be based on either of a size, an affinity or an other method. Though the mechanism is not clear at this point of time, the separation is preferably carried out by the size. The material of the inorg. membrane is not particularly limited if the catalyst can be separated but a molecular sieve membrane is preferably used.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、液中に溶解するた
め生成物との分離が難しい均一系触媒を用いた化学反応
を効率よく行わせる技術に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a technique for efficiently performing a chemical reaction using a homogeneous catalyst which is difficult to separate from a product because it is dissolved in a liquid.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の工業的触媒反応方法は、触媒と反
応基質、反応生成物との分離が容易なことから固体触媒
が好んで用いられてきた。近年金属錯体触媒やヘテロポ
リ酸触媒等、活性、選択性などが非常に高い均一系触媒
が知られるようになってきた。しかし、これらの均一系
触媒は反応液中に溶解しているため、触媒と反応基質、
反応生成物との分離が困難であるという欠点がある。ま
たこれらの均一系触媒は、一般に非常に高価であり、触
媒の回収時に触媒を損失すると製造コストが著しく高く
なる。このような観点から、これらの均一系触媒を固定
化しようとする試みが多くなされてきた。
2. Description of the Related Art In conventional industrial catalytic reaction methods, solid catalysts have been favorably used because the catalyst can be easily separated from a reaction substrate and a reaction product. In recent years, homogeneous catalysts having extremely high activity, selectivity, and the like, such as metal complex catalysts and heteropolyacid catalysts, have come to be known. However, since these homogeneous catalysts are dissolved in the reaction solution, the catalyst and the reaction substrate,
There is a disadvantage that separation from the reaction product is difficult. Also, these homogeneous catalysts are generally very expensive, and losing the catalyst during recovery of the catalyst significantly increases production costs. From such a viewpoint, many attempts have been made to immobilize these homogeneous catalysts.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、一般に
均一系触媒を固定化すると、触媒の自由度が無くなるた
め、活性が低下したり、本来の触媒性能を発揮できない
ことがある。またたとえ固定化しても完全に固定化でき
ず反応中に触媒成分が溶出する等の問題点がある。 本
発明の目的は、このような高性能ではあるが回収の困難
な均一系触媒を回収することが可能な触媒分離膜とこれ
を用いた触媒反応方法及び化合物の製造方法を提供する
ことにある。
However, in general, when a homogeneous catalyst is immobilized, the degree of freedom of the catalyst is lost, so that the activity may be reduced or the original catalyst performance may not be exhibited. Further, even if immobilized, there is a problem that the catalyst component cannot be completely immobilized and the catalyst component elutes during the reaction. An object of the present invention is to provide a catalyst separation membrane capable of recovering such a high-performance but difficult-to-recover homogeneous catalyst, a catalyst reaction method using the same, and a method for producing a compound. .

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決すべく鋭意検討を行った結果、耐有機薬品性のあ
る無機質でできた膜で、触媒分子を通さずに生成物の一
部を通すことのできる膜を作ることに成功し本発明に至
った。
Means for Solving the Problems The inventors of the present invention have conducted intensive studies to solve the above-mentioned problems, and as a result, have found that a film made of an inorganic material having resistance to organic chemicals can be used to prevent the product from passing through catalyst molecules. Succeeding in making a membrane that allows a part to pass through, led to the present invention.

【0005】すなわち、本発明は一部または全部が液中
に溶解している触媒を通過させない無機膜からなる触媒
分離膜、及び少なくとも次の2つの工程 (1)一部又は全部が溶解している触媒分子と反応基質
が接触する液相反応工程。 (2)触媒分子を通さず、少なくとも反応生成物の一部
を通過させる無機膜を含む触媒分離工程、 を含む触媒反応方法、及び触媒分子を通さずに少なくと
も反応生成物の一部を通過させる無機膜からなる触媒分
離膜と、少なくとも一部の触媒を含む反応液を、反応後
又は反応中に接触させることを特徴とする化合物の製造
方法である。
That is, the present invention provides a catalyst separation membrane composed of an inorganic membrane that does not allow a part of or the whole of a catalyst dissolved in a liquid to pass through, and at least the following two steps (1): Liquid phase reaction step in which the catalyst molecules and the reaction substrate come into contact. (2) a catalyst separation step including an inorganic membrane that allows at least a part of the reaction product to pass without passing through the catalyst molecule; and a catalyst reaction method including: passing at least a part of the reaction product without passing through the catalyst molecule. This is a method for producing a compound, comprising contacting a catalyst separation membrane composed of an inorganic membrane with a reaction solution containing at least a part of a catalyst after or during the reaction.

【0006】[0006]

【発明の実施の形態】本発明の無機膜は、一部又は全部
が溶解している触媒を通さないものであれば何でも良
い。しかし無機膜であることは必須である。有機膜は、
耐有機化合物性能が悪く、有機溶剤によって膨潤し、分
離性能も悪く、使用できない。本発明の目的は、有機反
応に用いた触媒の分離であり、耐有機薬品性能に優れて
いて、かつ有機溶剤によって膨潤しない無機膜であるこ
とが必須である。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The inorganic film of the present invention may be of any type as long as it does not allow a partially or wholly dissolved catalyst to pass through. However, it is essential to be an inorganic film. The organic film is
It has poor organic compound resistance, swells with organic solvents, has poor separation performance, and cannot be used. An object of the present invention is to separate a catalyst used for an organic reaction, and it is essential that the inorganic film has excellent organic chemical resistance and does not swell with an organic solvent.

【0007】本発明において、触媒を分離するメカニズ
ムは、サイズで分離する方法であっても、親和性で分離
する方法であっても、その他の方法であっても構わな
い。そのメカニズムは現時点では明らかにはなっていな
い。好ましくはサイズによって分離する。無機膜は、触
媒を分離できればその素材に特に限定は無いが、モレキ
ュラーシーブ膜であることが好ましい。モレキュラーシ
ーブとは分子サイズの均一な細孔径を有したものであ
る。分子サイズとは、世の中に存在する単分子のサイズ
の範囲であり、一般的には、3から20オングストロー
ム程度の範囲を意味する。モレキュラーシーブとして
は、結晶性シリケート、結晶性アルミノシリケート、結
晶性メタロシリケート、結晶性アルミノフォスフェー
ト、結晶性メタロアルミノフォスフェート等で構成され
たゼオライト又はゼオライト類似物、MCMー41、F
SMー16などのメソポーラスマテリアル等が挙げられ
る。結晶性シリケート、結晶性アルミノシリケート、結
晶性メタロシリケート、結晶性アルミノフォスフェー
ト、結晶性メタロアルミノフォスフェート等のゼオライ
ト又はゼオライト類似物の種類は特に制限が無く、例え
ば、アトラス オブ ゼオライツ ストラクチャー タ
イプス(ダブリュ.エム.マイヤー,デイー.エイチ.オルソ
ン,シーエイチ.ベロチャー,ゼオライツ, 17(1/2), 199
6)(Atlas of Zeolite Structure types(W. M. Meier,
D. H. Olson, Ch. Baerlocher, Zeolites, 17(1/2), 19
96))に掲載されている構造を持つ結晶性無機多孔性物
質が挙げられる。勿論、ここに掲載されていないゼオラ
イト、及びゼオライト類似物質も含まれる。これらの物
質は、分子サイズの細孔を持っているだけでなく、親水
性、疎水性などの性質がコントロールしやすく、触媒を
サイズの差で分けるだけでなく、膜との親和性の差によ
って分けることも可能である。本発明無機膜は、上記の
ようなゼオライト又はゼオライト類似物を主成分とした
膜に限られる物では無く、例えば、その細孔径が分子サ
イズに制御できれば、セラミックスの超微粒子の粒子間
の間隙を利用した膜であっても良い。しかし、粒子間隙
を利用して、分子サイズの均一な細孔を再現性良く得る
ことは難しく、ゼオライト又はゼオライト類似物の膜が
好んで用いられる。
In the present invention, the mechanism for separating the catalyst may be a method of separating by size, a method of separating by affinity, or another method. The mechanism is unknown at this time. Preferably they are separated by size. The material of the inorganic membrane is not particularly limited as long as it can separate the catalyst, but is preferably a molecular sieve membrane. Molecular sieves have a uniform pore size with a molecular size. The molecular size is a range of the size of a single molecule existing in the world, and generally means a range of about 3 to 20 angstroms. Examples of the molecular sieve include crystalline silicates, crystalline aluminosilicates, crystalline metallosilicates, crystalline aluminophosphates, crystalline metalloaluminophosphates, and other zeolites or zeolite analogs, MCM-41, F
A mesoporous material such as SM-16 can be used. There are no particular restrictions on the type of zeolite or zeolite analog such as crystalline silicate, crystalline aluminosilicate, crystalline metallosilicate, crystalline aluminophosphate, crystalline metalloaluminophosphate, and, for example, atlas of zeolite structure types (W M. Meyer, D. H. Olson, C. H. Veloture, Zeolites, 17 (1/2), 199
6) (Atlas of Zeolite Structure types (WM Meier,
DH Olson, Ch. Baerlocher, Zeolites, 17 (1/2), 19
96)). Of course, zeolites not listed here and zeolite-like substances are also included. These substances not only have pores of molecular size, but also easy to control properties such as hydrophilicity and hydrophobicity, and not only separate catalysts by size difference, but also by the difference in affinity with membrane. It is also possible to divide. The inorganic film of the present invention is not limited to a film containing zeolite or a zeolite analog as a main component as described above.For example, if the pore size can be controlled to the molecular size, the gap between the particles of the ceramic ultrafine particles can be increased. The used film may be used. However, it is difficult to obtain pores having a uniform molecular size with good reproducibility by utilizing the particle gap, and a zeolite or zeolite-like membrane is preferably used.

【0008】無機膜の形態としては特に限定されない
が、一般には、触媒を分離する膜は、それよりも細孔径
の大きい多孔質支持体にコーティングする。勿論、コー
ティングせずに単独の膜であっても構わないが、強度の
点では、支持体にコーティングした方が好ましい。支持
体にコーティングされた膜は、薄ければ薄いほど必要と
する物の透過量が多くなり、好ましい。多孔性の支持体
の材質は、特に限定されないが、金属又は金属酸化物で
ある。耐熱性、耐薬品性の観点から、金属酸化物が好ま
しく用いられる。金属酸化物としては、特に限定されな
いが、アルミナ、ジルコニア、シリカ、ムライト等が好
ましく用いられる。支持体の形状も特に限定されること
無く、球状、平板状、チューブ状、モノリス状、ハニカ
ム状等通常市販で得られるものが利用できる。中でもチ
ューブ状、モノリス状の支持体が、表面積、強度の両面
から判断して好ましい。支持体に直接触媒分離膜をコー
ティングしても良いが、そのコーティング性能を高める
ために、支持体上に、中間層を一層以上設け、その上に
触媒分離膜をコーティングしても良い。中間層は例え
ば、比較的粒径の小さい粒子を、支持体にコーティング
し、必要に応じて、乾燥や、焼成を加えて形成する。中
間層には、支持体表面を滑らかにしたり、支持体の細孔
径を小さくしたり、触媒分離膜相との親和性を良好にす
るなどの効果がある。中間層の材質も特に限定されず、
無機質であればよい。中間層や触媒分離膜は支持体のど
ちらの面にコーティングされても良く、両方にコーティ
ングされても良い。支持体がチューブ状、モノリス状、
ハニカム状であるときは、内側にコーティングされるこ
とが好ましい。球状の支持体にコーティングする場合
は、外表面全体を、触媒分離膜でコーティングし、その
内部に触媒分子を構築したマイクロカプセルとして使用
でき、これも本発明の範囲内である。多孔質支持体の細
孔径は、特に限定されないが、5μm以下が好ましい。
これより大きいと、触媒分離膜層形成が難しくなる。支
持体の細孔径は、小さい方が好ましいが小さすぎると物
質の透過量が少なくなりすぎるので不適当である。その
好ましい細孔範囲は、0.01〜3μm特に好ましくは
0.05〜1.0μmである。
The form of the inorganic membrane is not particularly limited, but generally, the membrane for separating the catalyst is coated on a porous support having a larger pore diameter. Of course, a single film without coating may be used, but from the viewpoint of strength, it is preferable to coat the support. The thinner the film coated on the support, the larger the required amount of permeation of the required substance is, and thus, the preferable film is. The material of the porous support is not particularly limited, but is a metal or a metal oxide. From the viewpoint of heat resistance and chemical resistance, metal oxides are preferably used. The metal oxide is not particularly limited, but alumina, zirconia, silica, mullite and the like are preferably used. There is no particular limitation on the shape of the support, and those generally available on the market, such as a sphere, a plate, a tube, a monolith, and a honeycomb, can be used. Among them, a tube-shaped or monolith-shaped support is preferable in terms of both surface area and strength. The support may be directly coated with the catalyst separation membrane. However, in order to improve the coating performance, an intermediate layer may be provided on the support, and the catalyst separation membrane may be coated thereon. The intermediate layer is formed by, for example, coating particles having a relatively small particle diameter on a support and, if necessary, drying or firing. The intermediate layer has effects such as smoothing the surface of the support, reducing the pore diameter of the support, and improving the affinity with the catalyst separation membrane phase. The material of the intermediate layer is not particularly limited, either.
Any material may be used as long as it is inorganic. The intermediate layer and the catalyst separation membrane may be coated on either side of the support, or may be coated on both sides. The support is tubular, monolithic,
When it is in a honeycomb shape, it is preferable to be coated on the inside. In the case of coating on a spherical support, the entire outer surface can be coated with a catalyst separation membrane and used as microcapsules in which catalyst molecules are built, which is also within the scope of the present invention. The pore diameter of the porous support is not particularly limited, but is preferably 5 μm or less.
If it is larger than this, it becomes difficult to form a catalyst separation membrane layer. The pore size of the support is preferably small, but if too small, the permeation amount of the substance becomes too small, which is inappropriate. The preferred pore range is 0.01 to 3 μm, particularly preferably 0.05 to 1.0 μm.

【0009】触媒分離膜の製造方法は、特に限定されな
いが、触媒分離膜がモレキュラーシーブ膜である場合、
モレキュラーシーブ膜の製造法は、一般に知られている
方法が適用できる。例えば支持体上に、モレキュラーシ
ーブ膜をコーティングする場合、モレキュラーシーブを
合成するための前駆体ゲル中に、支持体をつけて、水熱
処理する方法(例:特開昭63−291809号公
報)、支持体に予めモレキュラーシーブの種結晶を、コ
ートしてから前駆体ゲルにつけ水熱処理する方法(例:
特開平7−109116号公報)、前駆体ゲルを支持体
表面にコーティングしたあと乾燥し、その後水蒸気で処
理する方法(例:特開平7−89714号公報)、ある
いはモレキュラーシーブ微粒子をそのままコーティング
するなどの方法(特公平5−50331号公報)が適用
できる。
The method for producing the catalyst separation membrane is not particularly limited. When the catalyst separation membrane is a molecular sieve membrane,
As a method for producing a molecular sieve film, a generally known method can be applied. For example, in the case of coating a molecular sieve film on a support, a method in which a support is put in a precursor gel for synthesizing a molecular sieve and subjected to hydrothermal treatment (eg, JP-A-63-291809), A method in which a support is coated in advance with molecular sieve seed crystals, and then the precursor gel is subjected to hydrothermal treatment (for example:
JP-A-7-109116), a method in which a precursor gel is coated on the surface of a support, dried, and then treated with steam (eg, JP-A-7-89714), or molecular sieve fine particles are directly coated. (Japanese Patent Publication No. 5-50331) can be applied.

【0010】モレキュラーシーブの種結晶、モレキュラ
ーシーブの前駆体ゲル、モレキュラーシーブ微粒子を支
持体にコーティングする方法は、特に限定されず、公知
のいかなる方法も適用できる。例えば、支持体をスラリ
ー中に、浸した後、そのまま引き上げる方法、塗布する
方法、支持体の片側をスラリーに接触させ、もう一方か
ら減圧する方法、支持体の片側からスラリーを圧力を加
えて押し込む方法が考えられる。モレキュラーシーブ膜
のコーティングは2回以上行っても良い。モレキュラー
シーブ膜は、生成した後、水洗、乾燥、焼成等の処理を
加えても良い。モレキュラーシーブ膜が形成したかどう
かは、薄膜用のX線回折装置を用いて確認できる。この
測定結果により、モレキュラーシーブの構造が同定でき
る。構造が分かれば、参考文献(Atlas of Zeolite Str
ucture types(W. M. Meier, D. H. Olson, Ch. Baerloc
her, Zeolites, 17(1/2), 1996))などから、細孔径を
容易に知ることができる。本明細書におけるゼオライト
の細孔径は、開口部の最も大きな径を言い、上記参考文
献から、MFIゼオライトは5.6オングストローム、M
OR型ゼオライトは7.0オングストローム、LTAゼオ
ライトは4.1オングストロームである。勿論、この膜
は、ゼオライト又はゼオライト類似物の多結晶体であ
り、粒子の間隙の細孔を含むことが多く、厳密には上記
したゼオライト又はゼオライト類似物の結晶に含まれる
細孔だけではない。結晶の間隙に生じる細孔は、結晶内
の細孔より、大きいとき特に実用上問題を生じるが、そ
のような細孔は、後処理によって減じることが可能で、
ゼオライト又はゼオライト類似膜を生成した後後処理を
加え、このような結晶間隙の不必要な細孔を埋めること
は、何らさしつかえないし、好ましく行われる。その後
処理方法の例としては、ゼオライト又はゼオライト類似
物の細孔には入らないが、ゼオライト又はゼオライト類
似物の結晶間隙には入りうる大きさの有機化合物、例え
ば1,3,5−トリイソプロピルベンゼン等でゼオライ
ト又はゼオライト類似物の結晶間隙を充填し、その後窒
素気流下で焼成し炭化させて結晶間隙の穴を埋めるなど
の方法が挙げられる。あるいは、シリコーンゴムなどで
結晶間隙を埋めても構わない。
The method for coating the support with the molecular sieve seed crystal, the molecular sieve precursor gel, and the molecular sieve fine particles is not particularly limited, and any known method can be applied. For example, after the support is immersed in the slurry, it is pulled up as it is, a coating method, a method in which one side of the support is brought into contact with the slurry and the pressure is reduced from the other side, and the slurry is pressed from one side of the support by applying pressure. A method is conceivable. The coating of the molecular sieve film may be performed twice or more. After the molecular sieve film is formed, a treatment such as washing with water, drying and baking may be added. Whether or not the molecular sieve film has been formed can be confirmed by using an X-ray diffractometer for a thin film. From the measurement result, the structure of the molecular sieve can be identified. Once the structure is known, the reference (Atlas of Zeolite Str
ucture types (WM Meier, DH Olson, Ch. Baerloc
her, Zeolites, 17 (1/2), 1996)) and the like, the pore size can be easily known. As used herein, the pore size of zeolite refers to the largest diameter of the opening, and from the above references, MFI zeolite has 5.6 Å, M
The OR zeolite has a thickness of 7.0 angstroms, and the LTA zeolite has a thickness of 4.1 angstroms. Of course, this membrane is a polycrystal of zeolite or zeolite analog and often contains pores in the interstices of the particles, not strictly only the pores contained in the crystals of zeolite or zeolite analog described above. . The pores that form in the interstices of the crystal are particularly problematic when practically larger than the pores in the crystal, but such pores can be reduced by post-treatment,
After the formation of the zeolite or zeolite-like membrane, post-treatment is applied to fill such unnecessary pores in the crystal gap, and it is preferably performed. An example of a subsequent treatment method is an organic compound having a size that does not enter the pores of the zeolite or the zeolite analog, but can enter the crystal gap of the zeolite or the zeolite analog, such as 1,3,5-triisopropylbenzene. Or the like, and then filling the crystal gap of zeolite or zeolite analog, and then calcining and carbonizing under a nitrogen stream to fill the holes in the crystal gap. Alternatively, the crystal gap may be filled with silicone rubber or the like.

【0011】本発明における触媒は、一部又は全部が液
中に溶解するものである。一般に均一系触媒と称される
物がここで言う触媒であるが、固体触媒と言われていて
もその一部が液中に溶解する物は本発明の触媒の定義に
含まれる。本発明において、無機膜は溶解している触媒
を通過させてはならない。通過するかしないかは、次の
ように確認することができる。エタノールなどの比較的
分子サイズの小さい溶媒に1〜10%触媒分子を溶か
し、形成した膜に常温で接触させ、反対側からロータリ
ーポンプなどで減圧にし、透過してきた蒸気又は液を液
体窒素温度でトラップし、集められた液を分析して触媒
分子の存在を確認する。触媒分子の存在の確認方法とし
ては、原子吸光法やICP法(Inductively coupled pl
asma analysis)で触媒に含まれる金属の存在を確認する
ことによって行う。透過実験の時間は1平方センチメー
トルの膜で20時間であり、膜面積が2倍になれば透過
時間は半分でよい。触媒の入っている液と、入っていな
い液の透過実験を行い、透過してきた液の全量の金属分
析を行い、触媒に含まれる金属の内少なくとも1種類の
金属の含有量の差が全透過液中の0.01%以内であれ
ば、通過していないと定義できる。透過実験の装置の材
質は、慎重に選ぶ必要がある。触媒に含まれる、金属を
含む材質はなるべく選ばないようにする。このように実
験で確認する以外に、モレキュラーシーブを用いた膜の
場合は、分子サイズで触媒を定義することも可能であ
る。ここで言う分子サイズとは、分子模型を組み立て、
分子模型が入りうる円筒の中で円の直径が最小になる物
の円の直径である。分子模型は、市販の分子モデルで組
み立てる。特殊な元素を使い市販のモデルが無い場合
は、コンピューター上で分子模型を組み立てても良い。
コンピューター上で組み立てる場合例えば次のようにし
て求めることができる。結晶構造解析データかもしく
は、結晶構造解析データが無い場合には、分子設計ソフ
トCerius2(MSI社製)により作成した分子構
造をもとに決定する。結晶構造解析データがない場合の
分子構造は、同ソフトのモジュールであるMM(モレキ
ュラー・メカニクス)ツール及びMD(モレキュラーダ
イナミックス)ツールにより作成する。原子数が50以
下で、分子構造を作成するのにそれ程CPUに負荷をか
けないような系の場合には、MM及びMDツールで作成
した分子構造をさらに分子軌道計算法(MOPAC6
(QCPE#455登録)やGaussian94(G
aussian inc.社製)で構造最適化する。M
M,MDツールで使用する力場パラメーターとしてはC
erius2に搭載されているUniversal F
orce Fieldパラメーターを用いて計算する。
電荷パラメーターは、Cerius2のQeq法を用い
る。MM及びMDツールを使用する場合は、まず力場パ
ラメーターをUniversal Force Fie
ldパラメータに設定した後、MDツールでQep法を
50ステップ毎に計算させるように設定すること以外は
すべてデフォルト状態で使用し、MDツールADIAB
ATICメソッドを5回計算し、その後canonic
alメソッドを5回計算した後、MMツールでデフォル
ト状態で2回計算すればよい。Cerius2を用いて
分子構造を作成する際に用いる初期構造としては類似構
造を有する結晶データ等、利用して作成するのが好まし
い。MOPACを用いる計算では、MNDO法により全
構造最適化を行う。Gaussian94を用いる計算
では、基底関数として6ー31G*を用い、全構造最適
化を行う。このようにして求めた触媒の分子サイズが、
モレキュラーシーブの細孔径より大きいかどうかで、透
過するかどうかを予想することも可能である。
The catalyst according to the present invention is one in which a part or the whole is dissolved in a liquid. What is generally referred to as a homogeneous catalyst is the catalyst referred to herein, but even if it is referred to as a solid catalyst, a substance which is partially dissolved in a liquid is included in the definition of the catalyst of the present invention. In the present invention, the inorganic membrane must not allow the dissolved catalyst to pass through. Whether or not to pass can be confirmed as follows. Dissolve 1 to 10% of the catalyst molecules in a solvent having a relatively small molecular size such as ethanol, contact the formed membrane at room temperature, reduce the pressure from the opposite side with a rotary pump, etc., and convert the permeated vapor or liquid at the temperature of liquid nitrogen. The trapped and collected liquid is analyzed to confirm the presence of catalyst molecules. As a method for confirming the presence of the catalyst molecule, an atomic absorption method or an ICP method (Inductively coupled pl
This is performed by confirming the presence of the metal contained in the catalyst by asma analysis). The permeation time is 20 hours for a 1 cm 2 membrane, and if the membrane area is doubled, the permeation time can be halved. Conducts a permeation experiment between the liquid containing the catalyst and the liquid without the catalyst, analyzes the total amount of metal in the permeated liquid, and detects the difference in the content of at least one metal among the metals contained in the catalyst. If it is within 0.01% of the liquid, it can be defined as not passing. Materials for the permeation experiments must be carefully selected. The material containing the metal contained in the catalyst is selected as little as possible. In addition to the confirmation by experiments, in the case of a membrane using a molecular sieve, the catalyst can be defined by the molecular size. The molecular size mentioned here is a molecular model assembled,
This is the diameter of the circle in which the diameter of the circle is the smallest among the cylinders that can contain the molecular model. The molecular model is assembled using a commercially available molecular model. If there is no commercially available model using a special element, a molecular model may be assembled on a computer.
When assembling on a computer, for example, it can be obtained as follows. If there is no crystal structure analysis data or no crystal structure analysis data, the determination is made based on the molecular structure created by the molecular design software Cerias2 (manufactured by MSI). The molecular structure when there is no crystal structure analysis data is created by using the MM (Molecular Mechanics) tool and MD (Molecular Dynamics) tool which are modules of the software. In the case where the number of atoms is 50 or less and the system does not impose much load on the CPU to create the molecular structure, the molecular structure created by the MM and MD tools is further converted to a molecular orbital calculation method (MOPAC6).
(QCPE # 455 registration) and Gaussian94 (G
aussian inc. Optimize the structure. M
The force field parameters used in M and MD tools are C
Universal F mounted on erius2
Calculate using the orce Field parameter.
As the charge parameter, the Qeq method of Cerius2 is used. When using the MM and MD tools, the force field parameters must first be set to the Universal Force Fie.
After setting the ld parameter, use the MD tool ADIAB in the default state except that the MD tool is set to calculate the Qep method every 50 steps.
Calculate ATIC method 5 times, then canonic
After calculating the al method five times, the MM tool may calculate it twice in the default state. As an initial structure used when creating a molecular structure using Cerus2, it is preferable to create an initial structure by using crystal data having a similar structure or the like. In the calculation using MOPAC, the entire structure is optimized by the MNDO method. In the calculation using Gaussian 94, the entire structure is optimized using 6-31G * as a basis function. The molecular size of the catalyst determined in this way is
It is also possible to predict whether or not permeation is possible depending on whether or not it is larger than the pore size of the molecular sieve.

【0012】触媒の分離のメカニズムは明らかでない
が、無機膜と触媒との親和性の度合いで分ける方法か、
触媒の分子サイズと無機膜の細孔径のサイズの差で分け
る方法いずれでも良い。完全に触媒を分離する場合は、
触媒の分子サイズはモレキュラーシーブ膜の細孔径の1.
1倍以上であることが望ましい。触媒分子のサイズが、
モレキュラーシーブ膜の細孔の大きさと同程度あるいは
若干小さくても、触媒を通過させないことは場合によっ
ては可能であるが、モレキュラーシーブ膜の細孔を触媒
分子を塞いでしまう可能性があり、その場合反応生成物
の透過を阻害することが考えられるので、触媒分子のサ
イズはモレキュラーシーブ膜の細孔径の1.1倍以上であ
ることが望ましい。モレキュラーシーブ膜の細孔径と
は、その膜を形成しているモレキュラーシーブの細孔の
大きさである。触媒の分子サイズの定義は、上記したと
おりである。又、膜を通過させたい反応生成物の分子量
は触媒の分子量より小さいことが好ましい。この分子量
の差は大きければ大きいほど好ましく、その差が100
以上であれば、特に好ましい。
Although the mechanism of catalyst separation is not clear, a method of separating the catalyst according to the degree of affinity between the inorganic membrane and the catalyst,
Either method may be used in which the difference is determined by the difference between the molecular size of the catalyst and the size of the pore size of the inorganic membrane. To completely separate the catalyst,
The molecular size of the catalyst is 1. the pore size of the molecular sieve membrane.
It is desirable that it be at least one time. If the size of the catalyst molecule is
Even if the size of the pores of the molecular sieve membrane is about the same as or slightly smaller, it is possible in some cases not to allow the catalyst to pass through, but there is a possibility that the pores of the molecular sieve membrane may be blocked with catalyst molecules. In this case, it is conceivable that the permeation of the reaction product is hindered, so that the size of the catalyst molecule is desirably 1.1 times or more the pore diameter of the molecular sieve membrane. The pore size of the molecular sieve membrane is the size of the pores of the molecular sieve forming the membrane. The definition of the molecular size of the catalyst is as described above. Further, the molecular weight of the reaction product to be passed through the membrane is preferably smaller than the molecular weight of the catalyst. The larger the difference in molecular weight is, the more preferable it is.
Above is particularly preferable.

【0013】触媒の例としては、ヘテロポリ酸、金属錯
体が挙げられる。ヘテロポリ酸の例としては、リンモリ
ブデン酸、リンタングステン酸、ケイモリブデン酸、ケ
イタングステン酸、リンバナドモリブデン酸、リンバナ
ドタングステン酸、リンタングストモリブデン酸、ケイ
タングストモリブデン酸が挙げられるが、勿論それらの
塩であっても構わない。金属錯体の例としては、シャー
プレス酸化触媒(化1)
Examples of the catalyst include a heteropoly acid and a metal complex. Examples of heteropolyacids include phosphomolybdic acid, phosphotungstic acid, silicomolybdic acid, silicotungstic acid, lyvanadomolybdic acid, lynnvanadotungstic acid, lintangstomolybdic acid, and categonstomolybdic acid, of course. It may be salt. Examples of metal complexes include Sharpless oxidation catalyst (Chemical Formula 1)

【化1】 ジェーコブソン酸化触媒(化2)Embedded image Jacobson oxidation catalyst

【化2】 不斉ルイス酸触媒(化3)Embedded image Asymmetric Lewis acid catalyst (Chemical formula 3)

【化3】 等が挙げられる。Embedded image And the like.

【0014】ここで、使用する触媒と反応生成物に応じ
て無機膜を選択する必要がある。無機膜の選択の基準と
して、触媒の分子サイズ>触媒分離膜の細孔径>生成物
の一部になるような細孔径を持つ無機膜を用いることが
最も好ましいが、これに限られるものではない。
Here, it is necessary to select an inorganic film according to the catalyst and reaction product used. As a criterion for selection of the inorganic membrane, it is most preferable to use an inorganic membrane having a pore size such that the molecular size of the catalyst> the pore size of the catalyst separation membrane> a part of the product, but is not limited thereto. .

【0015】本発明は、少なくとも次の2つの工程を含
む触媒反応方法をも提供する。 (1)一部又は全部が溶解している触媒分子と反応基質
が接触する液相反応工程。 (2)触媒分子を通さず、少なくとも反応生成物の一部
を通過させる無機膜を用いる触媒分離工程。
The present invention also provides a catalytic reaction method including at least the following two steps. (1) A liquid phase reaction step in which a partially or wholly dissolved catalyst molecule is brought into contact with a reaction substrate. (2) A catalyst separation step using an inorganic membrane that allows at least a part of the reaction product to pass without passing through catalyst molecules.

【0016】本発明の触媒反応方法においては、触媒の
サイズに特に制限はないが、触媒分子を通さず、少なく
とも反応生成物の一部を通過させる無機膜を用いた触媒
分離工程が必須である。
In the catalyst reaction method of the present invention, the size of the catalyst is not particularly limited, but a catalyst separation step using an inorganic membrane that does not pass through catalyst molecules but allows at least a part of the reaction product to pass through is essential. .

【0017】ここで、使用する触媒と反応生成物に応じ
て無機膜を選択する必要がある。無機膜の選択の基準と
して、触媒の分子サイズ>触媒分離膜の細孔径>生成物
の一部の分子サイズになるような細孔径を持つ無機膜が
考えられるが、これに限られる物ではない。実際に、上
記した方法で触媒が通過しないことを確認し、反応生成
物の一部が通過することを確認する。反応生成物が通過
したかどうかも触媒の場合と同様の方法で確認できる。
反応生成物を含む液を、形成した膜に常温又は加温で接
触させ、反対側からロータリーポンプなどで減圧にし、
透過してきた蒸気又は液を液体窒素温度でトラップし、
集められた液をガスクロ、液クロ等の一般的な有機化合
物の同定方法で分析して生成物分子の分子の存在を確認
する。反応生成物の濃度は高いほど良い。透過実験の時
間は1平方センチメートルの膜で20時間であり、膜面
積が2倍になれば透過時間は半分でよい。
Here, it is necessary to select an inorganic film according to the catalyst and the reaction product used. As a criterion for selection of the inorganic membrane, an inorganic membrane having a pore diameter such that the molecular size of the catalyst> the pore size of the catalyst separation membrane> the molecular size of a part of the product can be considered, but is not limited thereto. . Actually, it is confirmed that the catalyst does not pass by the above-mentioned method, and that a part of the reaction product passes. Whether or not the reaction product has passed can be confirmed in the same manner as in the case of the catalyst.
The solution containing the reaction product is brought into contact with the formed film at room temperature or with heating, and the pressure is reduced by a rotary pump or the like from the opposite side,
Trap the vapor or liquid that has permeated at liquid nitrogen temperature,
The collected liquid is analyzed by a general organic compound identification method such as gas chromatography or liquid chromatography to confirm the presence of product molecules. The higher the concentration of the reaction product, the better. The permeation time is 20 hours for a 1 cm 2 membrane, and if the membrane area is doubled, the permeation time can be halved.

【0018】無機膜を通して触媒を分離する方法に、特
に制限は無いが、一般には生成物の少なくとも一部を、
膜透過するのに駆動力が必要である。駆動力のかけ方と
しては、触媒を含む反応液を、圧力をかけて流す方法、
触媒を含む反応液と接触している膜の反対側を減圧にす
る方法が、考えられる。また透過させる温度も特に制限
なく、温度が高いほど透過しやすくなるので好ましい。
しかし、透過速度に問題なければ、反応温度と同じ温度
で透過するのがエネルギーの無駄がなく好ましい。
The method for separating the catalyst through the inorganic membrane is not particularly limited, but generally at least a part of the product is
Driving force is required to permeate the membrane. As a method of applying the driving force, a method in which a reaction solution containing a catalyst is flowed while applying pressure,
A method of reducing the pressure on the opposite side of the membrane in contact with the reaction solution containing the catalyst is conceivable. The temperature at which the light is transmitted is not particularly limited, and the higher the temperature, the easier the light is transmitted.
However, if there is no problem with the permeation rate, it is preferable that the permeation is performed at the same temperature as the reaction temperature without wasting energy.

【0019】本発明方法は、一部又は全部が溶解してい
る触媒分子と反応基質が接触する液相反応工程を含むこ
とが必須である。ここで言う触媒分子と反応基質が接触
する液相反応は特に限定されないが、例えば、ヘテロポ
リ酸系触媒による水和反応、脱水反応、エーテルの開裂
反応、縮合反応、エステル化反応、エステルの分解反
応、アルキル化、脱アルキル化反応、アセタール化、ア
シル化、異性化、不均化、2量化、3量化、環化、酸化
反応が、ここで言う、一部又は全部が溶解している触媒
分子と反応基質が接触する液相反応である。その他に、
金属錯体触媒による不斉合成なども、本発明の液相反応
の中で産業上有用な物の一つである。この金属錯体触媒
と反応の例としては、シャープレス酸化触媒として名高
いテトライソプロポキシチタンと酒石酸ジエチルを不斉
触媒として、アリルアルコールのエポキシ化反応がある
(ジャーナル オブ アメリカン ケミカル ソサイア
テイー(J.Am.Chem.Soc.),102,5974(1980))。また不斉
ルイス酸触媒(モノアシロキシ酒石酸とボラン)を使用
して、メタクロレインと2、3−ジメチルー1、3ーブ
タジエンを反応させて、(1R)ー1、3、4ートリメ
チルー3ーシクロヘキセンー1ーカルボアルデヒドを合
成する不斉ディールスアルダー反応がある(オーガニッ
ク シンセシス(Org.Synthesis).72,86-94(199
5))。また、下記に示すようなジェーコブセン触媒を使
った種々の光学活性なエポキサイドを作る反応も本発明
の反応の一例である。
It is essential that the method of the present invention includes a liquid phase reaction step in which the reaction substrate is brought into contact with a partially or completely dissolved catalyst molecule. The liquid phase reaction in which the catalyst molecule and the reaction substrate come into contact with each other is not particularly limited, and examples thereof include a hydration reaction, a dehydration reaction, an ether cleavage reaction, a condensation reaction, an esterification reaction, and an ester decomposition reaction with a heteropolyacid catalyst. The alkylation, dealkylation reaction, acetalization, acylation, isomerization, disproportionation, dimerization, trimerization, cyclization, and oxidation reactions are referred to herein as partially or wholly dissolved catalyst molecules. This is a liquid phase reaction in which the reaction substrate comes into contact with the reaction substrate. Other,
Asymmetric synthesis using a metal complex catalyst is one of industrially useful compounds in the liquid phase reaction of the present invention. As an example of the reaction with the metal complex catalyst, there is an epoxidation reaction of allyl alcohol using tetraisopropoxy titanium and diethyl tartrate, which are well-known as Sharpless oxidation catalysts, as an asymmetric catalyst (Journal of American Chemical Society (J. Am. Chem. .Soc.), 102,5974 (1980)). Further, methacrolein is reacted with 2,3-dimethyl-1,3-butadiene using an asymmetric Lewis acid catalyst (monoacyloxytartaric acid and borane) to give (1R) -1,3,4-trimethyl-3-cyclohexene-1- There is an asymmetric Diels-Alder reaction that synthesizes carbaldehyde (Org. Synthesis. 72,86-94 (199
Five)). Further, a reaction for producing various optically active epoxides using a Jacobsen catalyst as shown below is also an example of the reaction of the present invention.

【0020】[0020]

【化4】 Embedded image

【0021】[0021]

【化5】 Embedded image

【0022】本発明は、少なくとも(1)一部又は全部
が溶解している触媒分子と反応基質が接触する液相反応
工程。(2)触媒分子を通さず、少なくとも反応生成物
の一部を通過させる無機膜を含む触媒分離工程の2つの
工程を含む触媒反応方法であるが、これらの工程は2つ
別々にあっても、一緒にあっても構わない。すなわち触
媒反応をさせながら、生成物の少なくとも一部を分離す
る方法であっても構わない。ゼオライト膜の内部に触媒
分子がマイクロカプセル化したものも、本発明の範囲内
である。
The present invention provides (1) a liquid phase reaction step in which a catalyst substrate in which at least a part or the whole is dissolved is brought into contact with a reaction substrate. (2) A catalytic reaction method including two steps of a catalyst separation step including an inorganic membrane that allows at least a part of a reaction product to pass without passing through catalyst molecules. , You can be together. That is, a method of separating at least a part of a product while performing a catalytic reaction may be used. One in which the catalyst molecule is microencapsulated inside the zeolite membrane is also within the scope of the present invention.

【0023】膜を透過してくる物は触媒以外であれば何
でも良いが、生成物の一部が透過してくることは必須で
ある。必要とする生成物のみが通過してくる場合は、そ
のままでよいが、2種以上の化合物が通過してくる場合
は、必要とする化合物を回収する工程を設ける必要があ
る。回収する方法は、蒸留、吸着分離、深冷分離等公知
の方法が使える。回収工程に反応基質、及び・又は溶媒
が導入され、回収工程でこれらが分離された場合、一部
又は全部が溶解している触媒分子と反応基質が接触する
液相反応工程へ戻してもよい。
The substance permeating the membrane may be anything other than the catalyst, but it is essential that a part of the product permeates. When only necessary products pass through, it may be left as it is, but when two or more compounds pass through, it is necessary to provide a step of recovering the necessary compounds. A known method such as distillation, adsorption separation, or cryogenic separation can be used for the recovery. When a reaction substrate and / or a solvent are introduced in the recovery step and these are separated in the recovery step, the reaction may be returned to the liquid phase reaction step in which the reaction substrate comes in contact with a part or all of the dissolved catalyst molecules. .

【0024】膜を透過しなかった触媒分子も、一部又は
全部が溶解している触媒分子と反応基質が接触する液相
反応工程へ戻してもよい。膜を透過しなかった触媒分子
を回収するために、反応とは関係ない化合物を使っても
構わないし、新たにその添加した化合物を除去する工程
を加えても良い。
The catalyst molecules that have not permeated the membrane may be returned to the liquid phase reaction step in which the partially or completely dissolved catalyst molecules come into contact with the reaction substrate. In order to recover the catalyst molecules that have not permeated the membrane, a compound unrelated to the reaction may be used, or a step of newly removing the added compound may be added.

【0025】以上のような方法を、図式化すると図1の
ようになる。図中1は反応工程、2は触媒分離工程、3
は回収工程である。
FIG. 1 is a schematic diagram of the above method. In the figure, 1 is a reaction step, 2 is a catalyst separation step, 3
Is a recovery step.

【0026】本発明は、触媒分子を通さず、少なくとも
反応生成物の一部を通過させる無機膜からなる触媒分離
膜と、少なくとも一部の反応液を、反応後又は反応中に
接触させることを特徴とする化合物の製造方法も提供す
る。
The present invention relates to contacting a catalyst separation membrane composed of an inorganic membrane that allows at least a part of a reaction product to pass through without passing through catalyst molecules, and at least a part of a reaction solution after or during the reaction. Also provided are methods of making the characterized compounds.

【0027】本発明においては、触媒分子を通さず、少
なくとも反応生成物の一部を通過させる無機膜からなる
触媒分離膜が必須である。
In the present invention, a catalyst separation membrane composed of an inorganic membrane that allows at least a part of a reaction product to pass through without passing through catalyst molecules is essential.

【0028】触媒分離膜と触媒を含む少なくとも一部の
反応液を接触させる方法としては、特に制限は無いが、
触媒を含む反応液を、圧力をかけて流す方法、触媒を含
む反応液と接触している膜の反対側を減圧にする方法が
考えられる。
The method of contacting the catalyst separation membrane with at least a part of the reaction solution containing the catalyst is not particularly limited.
A method of applying a pressure to the reaction solution containing the catalyst and a method of reducing the pressure on the opposite side of the film in contact with the reaction solution containing the catalyst can be considered.

【0029】反応の種類は特に限定されず、前記の触媒
反応方法に応用できる反応が利用できる。
The type of the reaction is not particularly limited, and a reaction applicable to the above-mentioned catalytic reaction method can be used.

【0030】モレキュラーシーブ膜によって囲まれた空
間に触媒分子が入っているマイクロカプセルの中で、反
応液と触媒分離膜が接触するものも本発明の範囲内であ
る。
Among the microcapsules containing the catalyst molecules in the space surrounded by the molecular sieve membrane, those in which the reaction solution comes into contact with the catalyst separation membrane are also within the scope of the present invention.

【0031】膜を透過してくる物は触媒以外であれば何
でも良いが、生成物の一部が透過してくることは必須で
ある。必要とする生成物のみが通過してくる場合は、そ
のままでよいが、2種以上の化合物が通過してくる場合
は、必要とする化合物を回収する工程を設ける必要があ
る。回収する方法は、蒸留、吸着分離、深冷分離等公知
の方法が使える。回収工程に反応基質、及び・又は溶媒
が導入され、回収工程で分離された場合、一部又は全部
が溶解している触媒分子と反応基質が接触する液相反応
工程へ戻してもよい。
The material permeating the membrane may be anything other than the catalyst, but it is essential that a part of the product permeates. When only necessary products pass through, it may be left as it is, but when two or more compounds pass through, it is necessary to provide a step of recovering the necessary compounds. A known method such as distillation, adsorption separation, or cryogenic separation can be used for the recovery. When a reaction substrate and / or a solvent is introduced into the recovery step and separated in the recovery step, the reaction may be returned to the liquid phase reaction step in which the partially or wholly dissolved catalyst molecules come into contact with the reaction substrate.

【0032】膜を透過しなかった触媒分子も、一部又は
全部が溶解している触媒分子と反応基質が接触する液相
反応工程へ戻してもよい。膜を透過しなかった触媒分子
を回収するために、反応とは関係ない化合物を使っても
構わないし、新たにその添加した化合物を除去する工程
を加えても良い。
The catalyst molecules that have not permeated the membrane may be returned to the liquid phase reaction step in which the partially or wholly dissolved catalyst molecules come into contact with the reaction substrate. In order to recover the catalyst molecules that have not permeated the membrane, a compound unrelated to the reaction may be used, or a step of newly removing the added compound may be added.

【0033】光学活性体の製造方法として、本発明方法
を用いるのが最も好ましい使用形態であるが、これに限
られる物ではない。
As a method for producing an optically active substance, the method of the present invention is most preferably used, but is not limited thereto.

【0034】[0034]

【実施例】以下、本発明を実施例をもって説明する。 (無機膜の調製) 無機膜1 シリカライト膜を参考文献(ジャーナル オ
ブ メンブレン サイエンス(J.Membrane Sci.) 129
(1997), 77-82)の方法に従って作った。 無機膜2 モルデナイト膜を参考文献(マイクロポーラ
ス マテリアルズ(Microporous Materials), 7(199
6), 299-308)の方法に従って調製した。 無機膜3 20gのテトラプロピルアンモニウムハイド
ロオキサイド(TPAOH)の20%水溶液(東京化成20
〜25%水溶液)に0.28gのNaOH(片山化学試薬1
級)を添加して攪拌した。それに5gのヒュームドシリ
カ(Aldrich)を添加し80℃に加熱し透明な水溶液を得
た。これをテフロンラインのオートクレーブに入れ、1
25℃で8時間加熱したところ、シリカライトの微粒子
(約80nm)が得られた。
The present invention will be described below with reference to examples. (Preparation of Inorganic Membrane) Inorganic Membrane 1 Silicalite membrane is referred to (J. Membrane Sci.) 129
(1997), 77-82). Inorganic film 2 Mordenite film is referred to (Microporous Materials, 7 (199)
6), 299-308). Inorganic film 3 20 g of a 20% aqueous solution of tetrapropylammonium hydroxide (TPAOH) (Tokyo Kasei 20
0.28 g of NaOH (Katayama Chemical Reagent 1)
Grade) was added and stirred. 5 g of fumed silica (Aldrich) was added thereto and heated to 80 ° C. to obtain a transparent aqueous solution. Put this in a Teflon line autoclave,
After heating at 25 ° C. for 8 hours, fine particles of silicalite (about 80 nm) were obtained.

【0035】このシリカライトの微粒子(平均粒径80 n
m)の1%コロイド9gを一辺1.4cmの正方形で厚さ3mm
のα−アルミナの多孔性セラミックス板(平均粒径100
nm)の反対側から真空で吸い上げて多孔質セラミックス
板上に付着させ、乾燥し、550℃で3時間焼成した。
このシリカライトの微粒子をコーティングしたセラミッ
クスの平板にLudox HS-30 1g,10%TPAOH水溶液1gと水
2.48gの混合液0.1g滴下し、室温で一晩乾燥した後、5
0mlオートクレーブに0.5gの水を入れ、水蒸気加圧下で
150℃で5日間加熱した。これを室温で真空乾燥を2
4時間行った後、Ludox HS-30 1g,10%TPAOH水溶液1g
と水2.48gの混合液0.1g滴下し、室温で一晩乾燥した
後、50mlオートクレーブに0.5gの水を入れ、水蒸気加
圧下で150℃で5日間加熱した。シリカライトの薄膜
が、セラミックスの平板上に形成していることを、X線
回折と電子顕微鏡で確認した。
The silicalite fine particles (average particle size 80 n
m) 9% of 1% colloid is 1.4cm square and 3mm thick
Α-alumina porous ceramic plate (average particle size 100
(nm) was vacuum-absorbed from the opposite side to adhere to a porous ceramic plate, dried, and fired at 550 ° C. for 3 hours.
1 g of Ludox HS-30, 1 g of a 10% TPAOH aqueous solution and 1 g of water were placed on a ceramic plate coated with the silicalite fine particles.
After dropping 0.1 g of a mixture of 2.48 g and drying overnight at room temperature, 5
0.5 g of water was placed in a 0 ml autoclave and heated at 150 ° C. for 5 days under steam pressure. This is vacuum dried at room temperature for 2
After 4 hours, Ludox HS-30 1g, 10% TPAOH aqueous solution 1g
Then, 0.1 g of a mixed solution of water and 2.48 g of water was added dropwise, and the mixture was dried at room temperature overnight. Then, 0.5 g of water was put in a 50 ml autoclave and heated at 150 ° C. for 5 days under steam pressure. It was confirmed by X-ray diffraction and an electron microscope that the silicalite thin film was formed on a ceramic flat plate.

【0036】(膜の透過評価) 実施例1 200mlのフラスコに1モルのエタノールと1モルの
酢酸と0.01モルのリンモリブデン酸を加え、60℃で3
時間反応させた。反応液を無機膜1と接触させ接触して
いない側をロータリーポンプで減圧にし、液体窒素で膜
を透過してきた蒸気をトラップした。トラップされた液
を、分析したところ、リン及びモリブデンは検出されな
かった。透過した液中には、酢酸エチル、エタノール、
水、酢酸が存在することをガスクロマトグラフィーで確
認した。リンモリブデン酸のサイズは10オングストロ
ームである(アプライド キャタリシス エイ:ジェネ
ラル(Applied Catalysis A: General), 165 (1997),
219-226)。 実施例2 2Lのフラスコに、チタン(IV)イソプロポキシド(Ti(iP
r)4)38.1gとジクロロメタン1Lを仕込み、-70℃で攪拌
した。次いで、攪拌しながらL-酒石酸ジエチル33.1gとE
-2ーヘキセンー1ーオール25gを添加した。更に攪拌し
ながら無水ターシャリブチルハイドロパーオキサイドの
トルエン溶液 184.5ml(2.71M)を添加した。冷却を止
め、攪拌しながら0℃まで反応液を昇温させ、約2時間
攪拌を継続した。次いで、反応液を無機膜2(細孔径約
7オングストローム)に通液した。シリカライト膜を通
過した液を分析したところ、チタンは全く検出されず、
(2S、3S)ー3ープロピルオキシランメタノールが
検出された。(合成参考文献オーガニック シンセシス
(Org.Synthesis).63(1984),66-78) 実施例3 200mlのフラスコに1モルのエタノールと1モルの
酢酸と0.01モルのリンモリブデン酸を加え、60℃で3
時間反応させた。反応液を無機膜3と接触させ接触して
いない側をロータリーポンプで減圧にし、液体窒素で膜
を透過してきた蒸気をトラップした。更に、透過側から
膜をエタノールで洗浄し、トラップされた液と混合し、
分析したところ、リン及びモリブデンは検出されなかっ
た。透過した液中には、酢酸エチル、エタノール、水、
酢酸が存在することをガスクロマトグラフィーで確認し
た。透過した液を、蒸留し、エタノールと酢酸留分を回
収した。更に、膜の供給側をエタノールと酢酸の混合液
で洗浄し、蒸留で回収したエタノールと酢酸と混合し再
び反応させた。反応液をガスクロで分析したところ、酢
酸エチルが生成していた。 実施例4 プロピレンオキサイド1モルと0.55モルの水を、
0.2モル%の(Salen)Co(III)(O2CCH3)錯体(前記
のJacobsen's catalyst B)の存在下で25℃で12時間
反応させた。反応液を無機膜3と接触させ接触していな
い側をロータリーポンプで減圧にし、液体窒素で膜を透
過してきた蒸気をトラップした。更に、透過側から膜を
エタノールで洗浄し、トラップされた液と混合し、分析
したところ、Coは検出されなかった。透過した液を蒸留
した。34℃で低温成分が留出した。その成分はプロピ
レンオキサイドで収率は44%で光学収率は98%eeであ
った。残査は、1,2−プロパンジオールで収率は約5
0%で光学収率は98%eeであった。更に、膜の供給側を
1モルのプロピレンオキサイドと0.55モルの水の混
合液で洗浄し再び25℃で12時間反応させた。同様の
操作を行った結果、同様の結果が得られた。
(Evaluation of Permeation of Membrane) Example 1 1 mol of ethanol, 1 mol of acetic acid and 0.01 mol of phosphomolybdic acid were added to a 200 ml flask, and the mixture was heated at 60 ° C. for 3 hours.
Allowed to react for hours. The reaction solution was brought into contact with the inorganic membrane 1 and the side not in contact with the inorganic membrane 1 was depressurized with a rotary pump, and the vapor permeating the membrane was trapped with liquid nitrogen. When the trapped liquid was analyzed, phosphorus and molybdenum were not detected. Ethyl acetate, ethanol,
The presence of water and acetic acid was confirmed by gas chromatography. The size of phosphomolybdic acid is 10 Å (Applied Catalysis A: General, 165 (1997),
219-226). Example 2 A 2 L flask was charged with titanium (IV) isopropoxide (Ti (iP
r) 4) 38.1 g and 1 L of dichloromethane were charged and stirred at -70 ° C. Then, with stirring, 33.1 g of diethyl L-tartrate and E
25 g of -2-hexen-1-ol was added. With further stirring, 184.5 ml (2.71 M) of a toluene solution of anhydrous tertiary butyl hydroperoxide was added. The cooling was stopped, the temperature of the reaction solution was raised to 0 ° C. with stirring, and the stirring was continued for about 2 hours. Next, the reaction solution was passed through an inorganic membrane 2 (pore diameter: about 7 angstroms). When analyzing the liquid that passed through the silicalite membrane, no titanium was detected at all,
(2S, 3S) -3-propyloxirane methanol was detected. (Synthesis Reference Organic Synthesis (Org. Synthesis). 63 (1984), 66-78) Example 3 1 mol of ethanol, 1 mol of acetic acid and 0.01 mol of phosphomolybdic acid were added to a 200 ml flask, and the mixture was heated at 60 ° C. 3
Allowed to react for hours. The reaction solution was brought into contact with the inorganic membrane 3 and the side not in contact with the inorganic membrane 3 was depressurized with a rotary pump, and vapor that had permeated the membrane with liquid nitrogen was trapped. Further, the membrane is washed with ethanol from the permeation side, mixed with the trapped liquid,
Upon analysis, phosphorus and molybdenum were not detected. Ethyl acetate, ethanol, water,
The presence of acetic acid was confirmed by gas chromatography. The permeated liquid was distilled, and ethanol and acetic acid fractions were collected. Further, the supply side of the membrane was washed with a mixed solution of ethanol and acetic acid, mixed with ethanol and acetic acid recovered by distillation, and reacted again. When the reaction solution was analyzed by gas chromatography, ethyl acetate was generated. Example 4 1 mol of propylene oxide and 0.55 mol of water were
The reaction was carried out at 25 ° C. for 12 hours in the presence of 0.2 mol% of (Salen) Co (III) (O 2 CCH 3 ) complex (Jacobsen's catalyst B described above). The reaction solution was brought into contact with the inorganic membrane 3 and the side not in contact with the inorganic membrane 3 was depressurized with a rotary pump, and vapor that had permeated the membrane with liquid nitrogen was trapped. Further, the membrane was washed with ethanol from the permeation side, mixed with the trapped liquid, and analyzed, but no Co was detected. The permeated liquid was distilled. At 34 ° C., low temperature components distilled out. The component was propylene oxide, the yield was 44%, and the optical yield was 98% ee. The residue was 1,2-propanediol with a yield of about 5
At 0%, the optical yield was 98% ee. Further, the supply side of the membrane was washed with a mixed solution of 1 mol of propylene oxide and 0.55 mol of water, and reacted again at 25 ° C. for 12 hours. As a result of performing the same operation, the same result was obtained.

【0037】[0037]

【発明の効果】本発明によれば、従来回収再使用が困難
であった均一系触媒を、均一系のまま反応に用いること
ができ、しかも容易に触媒を分離することが可能で、均
一系触媒を用いた連続反応プロセスも可能である。
According to the present invention, a homogeneous catalyst, which has been difficult to recover and reuse in the past, can be used for the reaction as a homogeneous system, and the catalyst can be easily separated. A continuous reaction process using a catalyst is also possible.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の反応方法の1例を示す概略図である。FIG. 1 is a schematic view showing one example of the reaction method of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 反応工程 2 触媒分離工程 3 回収工程 1 reaction step 2 catalyst separation step 3 recovery step

Claims (14)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】一部または全部が液中に溶解している触媒
を通過させない無機膜からなる触媒分離膜。
1. A catalyst separation membrane comprising an inorganic membrane that does not allow a part of or the whole of a catalyst dissolved in a liquid to pass through.
【請求項2】無機膜がモレキュラーシーブ膜であること
を特徴とする請求項1記載の触媒分離膜。
2. The catalyst separation membrane according to claim 1, wherein the inorganic membrane is a molecular sieve membrane.
【請求項3】触媒が、ヘテロポリ酸、金属錯体触媒から
選ばれる少なくとも1種以上であることを特徴とする請
求項1又は2記載の触媒分離膜。
3. The catalyst separation membrane according to claim 1, wherein the catalyst is at least one selected from heteropolyacids and metal complex catalysts.
【請求項4】少なくとも次の2つの工程を含む触媒反応
方法。 (1)一部又は全部が溶解している触媒分子と反応基質
が接触する液相反応工程。 (2)触媒分子を通さず、少なくとも反応生成物の一部
を通過させる無機膜を用いる触媒分離工程。
4. A catalytic reaction method comprising at least the following two steps. (1) A liquid phase reaction step in which a partially or wholly dissolved catalyst molecule is brought into contact with a reaction substrate. (2) A catalyst separation step using an inorganic membrane that allows at least a part of the reaction product to pass without passing through catalyst molecules.
【請求項5】無機膜がモレキュラーシーブ膜であること
を特徴とする請求項4記載の触媒反応方法。
5. The catalytic reaction method according to claim 4, wherein the inorganic film is a molecular sieve film.
【請求項6】触媒が、ヘテロポリ酸、金属錯体触媒から
選ばれる少なくとも1種以上であることを特徴とする請
求項4又は5記載の触媒反応方法。
6. The catalytic reaction method according to claim 4, wherein the catalyst is at least one selected from heteropolyacids and metal complex catalysts.
【請求項7】無機膜を通過した液から必要とする物質を
回収する工程を含むことを特徴とする請求項4〜6のい
ずれか1項記載の触媒反応方法。
7. The catalytic reaction method according to claim 4, further comprising a step of recovering a required substance from the liquid passed through the inorganic membrane.
【請求項8】無機膜を通過しなかった触媒分子を液相反
応工程に戻すことを特徴とする請求項4〜7いずれか1
項記載の触媒反応方法。
8. The method according to claim 4, wherein the catalyst molecules that have not passed through the inorganic membrane are returned to the liquid phase reaction step.
The catalytic reaction method described in the above item.
【請求項9】触媒分子を通さず、少なくとも反応生成物
の一部を通過させる無機膜からなる触媒分離膜と、少な
くとも一部の触媒を含む反応液を、反応後又は反応中に
接触させることを特徴とする化合物の製造方法。
9. Contacting a catalyst separation membrane comprising an inorganic membrane, which allows at least a part of a reaction product to pass through without passing through catalyst molecules, and a reaction solution containing at least a part of the catalyst after or during the reaction A method for producing a compound, characterized in that:
【請求項10】無機膜がモレキュラーシーブ膜であるこ
とを特徴とする請求項9記載の化合物の製造方法。
10. The method for producing a compound according to claim 9, wherein the inorganic film is a molecular sieve film.
【請求項11】触媒が、ヘテロポリ酸、金属錯体触媒か
ら選ばれる少なくとも1種以上であることを特徴とする
請求項9又は10記載の化合物の製造方法。
11. The method according to claim 9, wherein the catalyst is at least one selected from heteropolyacids and metal complex catalysts.
【請求項12】触媒分離膜を通過した液から必要とする
物質を回収することを特徴とする請求項9〜11のいず
れか1項記載の化合物の製造方法。
12. The method for producing a compound according to claim 9, wherein a required substance is recovered from the liquid having passed through the catalyst separation membrane.
【請求項13】触媒分離膜を通過しなかった触媒分子を
再利用することを特徴とする請求項9〜12いずれか1
項記載の化合物の製造方法。
13. The method according to claim 9, wherein the catalyst molecules that have not passed through the catalyst separation membrane are reused.
A method for producing the compound described in the above item.
【請求項14】化合物が光学活性体であることを特徴と
する請求項9〜13のいずれか1項記載の化合物の製造
方法。
14. The method for producing a compound according to any one of claims 9 to 13, wherein the compound is an optically active substance.
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