JPS58121229A - 環状アルコ−ル類の製造方法 - Google Patents

環状アルコ−ル類の製造方法

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JPS58121229A
JPS58121229A JP57004304A JP430482A JPS58121229A JP S58121229 A JPS58121229 A JP S58121229A JP 57004304 A JP57004304 A JP 57004304A JP 430482 A JP430482 A JP 430482A JP S58121229 A JPS58121229 A JP S58121229A
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acid
catalyst
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reaction
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Osamu Mitsui
三井 修
Yohei Fukuoka
福岡 陽平
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Asahi Kasei Corp
Asahi Chemical Industry Co Ltd
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Asahi Chemical Industry Co Ltd
Asahi Kasei Kogyo KK
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  • Catalysts (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は環状アルコール類の製造方法に関するものであ
シ、さらに詳しくいえば、環状オレフイ′ン又は環状オ
レフィン含有炭化水素混合物を接触的に水和して環状ア
ルコールを製造するに際し、触媒としてヘテロポリ酸と
芳香族スルホン酸とから成る混合物を用いることによっ
て、高収率で環状アルコール類を、得る方法に関するも
のである。
従来、環状オレフィン、殊にシクロヘキセンヲ水和して
シクロヘキサノールを製造する方法に関し、各種の触媒
を用いる方法、例えば高濃度の硫酸を用いて、いったん
エステルにしたのち加水分解する方法、リン酸などを担
体に担持させた固体触媒を用いて水和する方法、固体触
媒として陽イオン交換樹脂を用いる方法(特公昭38−
15619号公報、特公昭44−26656号公報)、
あるいは芳香族スルホン酸触媒を用いる方法(特公昭4
3−8104号公報、特公昭43−16125号公報)
などが知られている。
しかしながら、高濃度硫酸を用いて、いったんエステル
にしたのち加水分解する方法は、高濃度硫酸の回収に多
大の費用を要し、また装置材質の腐食問題などがあって
経済的でなく、さらにシフ呂ヘキセンにベンゼンが含ま
れていると、ベンゼンと硫酸との反応によって副生物が
大量に生成するために、ベンゼンとの混合系にはこの方
法を用いることができないという欠点を有している。
また、リン酸などを担体に担持させた固体触媒を用いる
方法は収率が低く、その上担持した酸が溶出することに
よる触媒の寿命の点などに問題があり、他方固体触媒と
して陽イオン交換樹脂を用いる方法は、触媒の耐熱性が
低く、樹脂の分解や崩壊を避けるために反応温度をあま
り高くすることができず、反応速度が極めて遅いという
欠点を有している。
さらに、芳香族スルホン酸触媒を用いる方法は、実施例
にみられるようにワンバスの転化率が最も良いもので3
0%、その他は20%以下であって、触媒としての活性
が低いという欠点がある。
ところで、一般にオレフィンの水和において、ケイタン
グステン酸、リンモリブデン酸、リンタングステン酸な
どのヘゲ9ポリ酸の水溶液を用いる方法が知られている
( Brennstoff Chem、 。
・38,321,375(,1957)など)0しかし
ながら、この方法に関し、これまですべての面で十分満
足しうる結果を与えている報告は見出されていない。例
えば特公昭49−36203号公報、特公昭50’−3
5052号公報、特公昭50−35053号公報などに
おいては、装置材質の腐食や副反応を抑制するため、ヘ
テロポリ酸濃度を比較的低くし、またアルカリなどを添
加して−pHを2.5〜4.5に調整して行うことが記
載されているが、こ′の場合ワンパスの転化率が数%と
いった極めて低い欠点がある。
さらに、特開昭51−13711号公報においては、1
0〜70重量%というヘテロポリ酸の高濃度水溶液を用
い、かつ100〜170℃の温度で反応させれば材質の
腐食やオレフィン重合物の生成などの副反応を抑制し、
触媒の寿命や水利活性などに満足しうる旨の記載がなさ
れている。しかしながら、実際に実施例をみると、水和
反応に供する原料としてはエチレン、プロピレンなどの
α−オレフィンのみであって、2−ブテンやシクロヘキ
センなどの内部に二重結合を有するオレフィンは用いら
れていない。また、ヘテロポリ酸の濃度を上げることに
よって、ヘテロポリ酸中の生成アルコールの濃度を上げ
ることができた例として水利に供する原料が水利活性の
比較的低い長鎖のα−オレフィンであるオクテン−1を
用いた例が示されているが、この場合へテロポリ酸中の
水和生成物であるオクタツールの濃度は極めて低くなっ
ている。
したがって、α−オレフィンに比べてさらに水利活性の
著しく低い内部に不飽和結合を有するオレフィン、例え
ば2−ブテン、2−オクテン、シクロヘキセンなどに対
する水和活性が極めて低いことが予想される。
さらに、本発明者らの追試によると、反応中にヘテロポ
リ酸は還元されて金属酸化物の沈殿が生じ、反応系は懸
濁液となる。このような懸濁系においては装置の目詰シ
などのトラブルが起るばかシでなく、触媒活性の低下も
著しく、工業的には問題点が多い。
本発明者らは、このような事情に鑑み、環状オ、レフイ
ンの水利による環状アルコールの製造の際に使用する触
媒について鋭意研究を重ねた結果へテロポリ酸と芳香族
スルホン酸から成る触媒系は、高転化率かつ高選択率で
環状アルコールを生成し、その上長期間使用による触媒
活性の低下もほとんど認められないことを見出し、この
知見に基づいて本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、環状オレフィン又は該環状オレフ
ィンを含有する炭化水素混合物を接触水和して環状アル
コールを製造するに当シ、ヘテロポリ酸と芳香族スルホ
ン酸とから成る混合触媒を用いることを特徴とする環状
アルコール類の製造方法を提供するものである。
本発明方法において原料として用いられる環状オレフィ
ンについて−は、特に制限はないが、次の一般式(1) %式%(1) (式中のRは水素原子、炭素数1〜4のアルキル基、フ
ェニル基又はシクロヘキシル基で6.D、nは5〜12
、mは1〜4の整数である)で示される構造を有する化
合物が特に好適である。
このような環状オレフィンとしては、例えばシクロペン
テン、シクロヘキセン、シクロオクテン、シクロノネン
、シクロデセン、シクロウンデセン、シクロドデセン、
メチルシクロヘキセン、ジメチルシクロヘキセン、トリ
メチルシクロヘキセン、テトラメチルシクロヘキセン、
フェニルシクロヘキセンなどが挙げられる。
本発明方法においては、これらの環状オレフィンは単独
又は混合物として用いてもよいし、さらに他の炭化水素
との混合物として用いてもよい。
環状オレフィンを含有する炭化水素混合物として、芳香
族炭化水素及び環状パラフィンの中から選ばれた少なく
とも1種を含有する混合物が好ましく用いられる。この
芳香族炭化水素としては、例エバベンゼン、トルエン、
キシレン、ジフェニルなどが挙げられ、環状パラフィン
としては、例えばシクロヘキサン、シクロオクタンなど
が挙げられる。
ところで、本発明の原料として用いうる環状オレフィン
でアルシクロヘキセンハ、通常ハロケン化シクロヘキサ
ンの脱ハロゲン化水素反応、又はシクロヘキサンの脱水
素反応によって製造される。
しかしながら前者の方法においては不均化反応によるベ
ンゼン、シクロヘキサンなどの副生物を十分抑制するこ
とが困難であり、また後者においては転化率やシクロヘ
キセンの選択率を100%とすることは難しく、シたが
ってシクロヘキセンはシクロヘキサンやベンゼンとの混
合物として得られることが多い。
また、トルエンの部分水添によるメチルシクロヘキセン
の製造においても、トルエンとメチルシクロヘキサンと
の混合物で得られ、さらにはシクロオクタジエンの部分
水添反応によるシクロオクテンの製造においてもシクロ
オクタンとの混合物として得られることが多い。
したがって、本発明方法は、これらの芳香族炭化水素や
環状パラフィンを含有した環状オレフィンに対して効果
的な方法といえる。
本発明方法において触媒の一成分として用いるヘテロポ
リ酸はモリブデン、タングステン、バナジウムの中から
選ばれた少なくとも1種の金属原子を含有するものであ
り、さらに他の元素を縮合配位元素として含んでいても
よい。このヘテロポリ酸の中心元素は、例えば9% A
s、Si%Ge、Tl、CelTh1Mn5 N1% 
Tθ%  工、co、  Or。
Fe、 Ga、 B、 V%Pt%Be及びZnの群の
中から選ばれた1種であり、またへテロポリ酸中の縮合
配位元素と中心元素との原子比は2.5〜12であ  
する。さらにヘテロポリ酸は単重体のみならず二量体や
三量体などの重合体も使用しうる。
これらのへテロポ刀酸の具体例としては、リンモリブデ
ン酸、リンタングステン酸、リンモリブドタングステン
酸、リンモリブドバナジン酸、リンモリブドタングスト
バナジン酸、リンタングストバナジン酸、リンモリブド
ニオブ酸、リンマンガンタングステン酸、ケイモリブデ
ン酸、ケイタングステン酸、ケイモリブドタングステン
酸、ケイモリブドタングストバナジン酸、ホウモリブデ
ン酸、ホウタングステン酸、ホウモリブドタングステン
酸、ホウモリブドバナジン酸、ホウモリブドタングスト
バナジン酸、コバルトモリブデン酸、コバルトタングス
テン酸などが挙げられる。これらの中でリンモリブデン
酸、リンタングステン酸、ケイタングステン酸、ホウタ
ングステン酸などが好適である。
また、他の触媒の一成分として用いる芳香族スルホン酸
としては、例えばp−トルエンスルホン′酸、ベンゼン
スルホン酸、ナフタレンスルホン酸、アンスラキノンス
ルホン酸などの芳香族モノスルホン酸+ポリスルホン酸
を挙げることができる。
本発明方法において触媒として用いるヘテロポリ酸と芳
香族スルホン酸との混合割合については、ヘテロポリ酸
や芳香族スルホン酸の種類によって異なるが、通常触媒
全量に対する芳香族スルホン酸の含有量は5〜95重量
%、好ましくは10〜90重量%、さらに好ましくは1
0〜60重量%の範囲である。
本発明方法における触媒濃度については特に制限はない
が、水溶液中の触媒濃度が高いほど反応が速やかに進行
するので好ましく、通常へテロポリ酸及び芳香族スルホ
ン酸の使用温度における飽和溶解度までの範囲の濃度が
用いられる。反応が回分式の場合には、触媒が飽和溶解
度以上に存在してもよいが、連続式の場合には輸送の問
題などが生じて好ましくない。まだ触媒濃度が低過ぎる
と反応速度が遅くて実用的でなく、好ましくは触媒濃度
が10重量%以上飽和溶解度までの範囲で反応が行われ
る。
本発明のへテロポリ酸と芳香族スルホン酸との混合触媒
においては、ヘテロポリ酸の溶解度は芳香族スルホン酸
の混合によって上昇し、いわゆる高濃度の触媒水溶液を
調製することが可能であり、また反応中や反応後の沈殿
が著るしく減少するととによって、この高濃度触媒を長
期間にわたって安定的に使用することが可能である。
本発明方法においては、触媒の使用量が多いほど環状芽
レフインの転化率は大きくなる。この際原料の環状オレ
フィン中に芳香族炭化水素や環状パラフィンが含まれる
と珈状オレフィンの転化率は低下するが、触媒量をさら
に増すことによって転化率の低下を補うことができる。
本発明における好ましい触媒の使用量については、反応
形式が回分式か又は連続式によっても大きく異なシ、−
概に決めることはできないが、通常原料の環状オレフィ
ン又は環状オレフィンを含有する炭化水素混合物1重量
部に対して0.1〜200重量部の触媒が好ましく用い
られる。触媒量、が0.1重量部未満では反応速度が小
さく、また200重量部を越えると経済的に不利となる
本発明方法における反応温度は化学平衡論的には低温は
どよく、この点本発明方法は触媒活性が高いことによっ
て比較的低い温度で行いうるため、工業的に有利である
。反応温度は通常50〜180℃、好ましくは70〜1
50℃の範囲で行われる。反応温度が50℃以下では反
応速度が極端に遅くなるので実用的ではない。
また、反応圧力は、反応条件下で液相に保つに必要な圧
力以上とすることが好ましく、この際窒素ガスなどの不
活性ガスを導入して圧力を調節することもできる0 さらに本発明方法においては、所望により触媒に対して
1重量%以下のリン酸を共存させてもよい。リン酸を共
存させることによってヘテロポリ酸の安定性がさらに向
上し、触媒寿命が一層長くなる。
本発明の実施形態としては回分式、連続式1半回分式の
いずれの方式でもよいが、効率的に行うには連続式が好
ましい。
本発明方法は、環状オレフィン又壌状オレフィンを含有
する炭化水素混合物を原料とい触媒としてヘテロポリ酸
と芳香族スルホン酸から成る混合物を用いて水和反応を
行うことによって、高転化率かつ高選択率で環状アルコ
ールを生成し、その上本発明の触媒は長期間使用による
活性低下がほとんど認められないなど、工業的に優れた
方法である。。
次に実施例によって本発明をさらに詳細に説明する。
実施例1 .5〇−容ガラス製アンプル管に、リンモリブデン酸(
p:Mo=1:12原子比)とp−トルエンスルホン酸
とを合計122となるように種々の割合で入れ、さらに
水を触媒の結晶水も含めて全水量が121となるように
入れる0次にシクロヘキセン1−を加えたのち、アンプ
ル管を封じて100℃に調整されたオイル振とり器にセ
ットし、1時間振とうを行う。次いでアンプルを開封し
て反応液を取シ出し、これに水を加え溶剤抽出を繰り返
し行ったのち、ガスクロマトグラフィーによって未反応
シクロヘキセン、反応生成物であるシクロヘキサノール
及び副生成物の定量を行った。その結果を第1表に示す
第1表より明らかに、リンモリブデン酸及びp−トルエ
ンスルホン酸それぞれ単独で行うよりも、混合系触媒を
用いた方がシクロヘキセンの転化率が高いことが分る。
第    1    表 * 比較例 実施例2 500m1容オートクレーブに水100−、リンタング
ステン酸150F、ベンゼンスルホン酸20f及びベン
ゼンとシクロヘキサンをそれぞれ40重量係、10重量
係を含有するシクロヘキセン25ゴを入れ、かきまぜな
がら昇温しで90℃で1時間保ったのち水冷した。冷却
後反応液を取り出し、水200−を加えて溶剤抽出を繰
返したのち、溶剤中の未反応シクロヘキセン、シクロヘ
キサノール及び副生物などをガスクロマトグラフィーに
よって定量した。その結果、シクロヘキサンの転化率は
80%であυ、シクロヘキサノール以外のものは検出さ
れなかった。
実施例3〜14 実施例1と同様に、触媒、温度、時間などの反応条件を
変化させて反応を行った。その結果を第2表に示す。
実施例15 1tオートクレーブ(SUB 32製)を使用し、かき
まぜながらシクロヘキセンを401/Hrで供給する。
同時に触媒に対してリン酸を0.5重量係の割合で含み
、かつリンモリブデン酸とp−トルエンスルホン酸とが
9:1重量比で混合された触媒を含有する触媒濃度60
重量係の水溶液をSOO?/Hrで供給する。130℃
、3気圧、平均反応時間1時間の条件で連続的に反応を
行い、オートクレーブからの流出液を減圧蒸留塔に導い
て減圧蒸留を行った。塔頂よジシクロヘキセン11.6
f/Hr・シクロヘキサノール34.6t/Hrが得ら
れ、シクロヘキセンの転化率は71チであった。一方塔
底より得られる触媒水溶液に水を加えて供給触媒水溶液
と同一比重(1,71P/CC)となるように調整した
のち、再循環使用した。5日間の連続運転の結果、はと
んど安定して前記の結果を得た。
また、同−装置及び触媒水溶液として60重量係のリン
モリブデン酸水溶液を用い、同一条件で(触媒3サイク
ル目)にポンプが詰シ運転不可能となった。逆止弁に黒
縁色の沈殿物が付着していた。なお−、この時の塔頂液
はシクロヘキセン26.3t / Hr %シクロヘキ
サノール14.6f/Hrであり、シクロヘキセンの転
化率[34,34であった。
実施例16 50−容ガラス製アンプル管に、リンモリブデン酸5 
f トp −)ルエンスルホン酸5v及ヒ水1゜Vを入
れる。さらにシクロオクテン1−を加えたのち、アンプ
ル管を封じ、120℃で振とうしながら3時間保った。
、次いで実施例1と同様にして分析したところ、シクロ
オクテンの転化率は38憾であシ、シクロオクタツール
以外の副生成物は認められなかった。
実施例17〜22 実施例16と同様にガラスアンプル管にて、環状オレフ
ィンの種類、触媒、温度、時間などの条件を変えて反応
を実施し、それぞれ対応する環状アルコールを得た。そ
の結果を第3表に示す。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 ■ 環状オレフィン又は該環状オレフィンを含有する炭
    化水素混合物を接触水和して環状アルコールを製造する
    に当シ、ヘテロポリ酸と芳香族スルホン酸とから成る触
    媒系を用いることを特徴とする環状アルコール類の製造
    方法。 2 環状オレフィンが一般式 %式% (式中のRは水素原子、炭素数1〜4のアルキル基、フ
    ェニル基又はシクロヘキシル基f、l、nは5〜12、
    mは1〜4の整数である)で示される化合物である特許
    請求の範囲第1項記載の方法。 3 環状オレフィンを含有する炭化水素混合物が、芳香
    族炭化水素及び環状パラフィンの中から選ばれた少なく
    とも1種を含有する混合物である特許請求の範囲第1項
    記載の方法。
JP57004304A 1982-01-14 1982-01-14 環状アルコ−ル類の製造方法 Granted JPS58121229A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4562299A (en) * 1983-12-16 1985-12-31 Montedison S.P.A. Process for the preparation of vicinal diols soluble in water

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4562299A (en) * 1983-12-16 1985-12-31 Montedison S.P.A. Process for the preparation of vicinal diols soluble in water

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