JPS5820939B2 - 2−メチル−1−ブテン−4−ア−ルの製造方法 - Google Patents

2−メチル−1−ブテン−4−ア−ルの製造方法

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JPS5820939B2
JPS5820939B2 JP49044403A JP4440374A JPS5820939B2 JP S5820939 B2 JPS5820939 B2 JP S5820939B2 JP 49044403 A JP49044403 A JP 49044403A JP 4440374 A JP4440374 A JP 4440374A JP S5820939 B2 JPS5820939 B2 JP S5820939B2
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methyl
buten
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copper
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市川弥太郎
小林治
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相馬和彦
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  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は2−メチル−1−ブテン−4−オールを脱水素
して2−メチル−1−ブテン−4−アールを製造する方
法に関するものである。
従来飽和アルコールの脱水素により、高選択率で対応す
る飽和アルデヒドを製造する方法は知られている。
しかし、α・β−不飽和アルコールの脱水素の場合には
、飽和アルデヒドが副生しα・β−不飽和アルデヒドの
選択率は低い。
また、β・γ−不飽和アルコールの脱水素の場合には、
飽和アルデヒドが副生ずるばかりでなく、α・β−不飽
和アルデヒドの生成が顕著に起り、β・γ−不飽和アル
デヒドを得ることは極めて困難とされていた。
β・γ−不飽和アルコールの脱水素の例として、米国特
許第2042220号明細書の殊にその実施例2にβ・
γ−不飽和アルコールである2−メチル−1−ブテン−
4−オールを銅触媒と空気と共に接触させ、β・γ−不
飽和アルデヒドである2−メチル−1−ブテン−4−ア
ールを得たと記載されている。
しかしこの実験による反応生成物は誤認があり、主生成
物はα・β−不飽和アルデヒドの2−メチル−2−ブテ
ン−4−アールであることが、その後に発表されたCh
emicalCommunication 1395
(1970)に指摘されている。
一方特開昭46−5617号明細書には、触媒として酸
化亜鉛並びに金属Cu、Ag及び(又は)Zn及び亜族
元素の金属酸化物との混合触媒を用い、これとβ・γ−
不飽和アルコールを接触させてα・β−不飽和アルデヒ
ドを高収率で得る方法が記載されているが、β・γ−不
飽和アルデヒドの生成については何等示されてはいない
そこで本発明の第1の目的は、イソブチンとホルムアル
デヒドから容易に製造し得る2−メチル−1−ブテン−
4−オールから2−メチル−1−ブテン−4−アールを
収率よく製造する方法を提供することにある。
第2の目的は、2−メチル−1−ブテン−4−オールを
脱水素し飽和アルデヒドの副生が少い方法を提供するこ
とにある。
第3の目的は、2−、Ifル−1−フ゛テンー4−オー
ルヲ脱水素し2−メチル−2−ブテン−4−アールの副
生が少い方法で提供することにある。
他の目的は以下の説明から明らかとなるであろう。
本発明者らの研究によれば、か〜る目的は2−メチル−
1−ブテン−4−オールを、水蒸気の存在下気相で銅触
媒と接触せしめることにより達成されることがわかった
本発明における反応は、銅触媒に2−メチル−1−ブテ
ン−4−オールと水蒸気とを同時に気相で接触させるこ
とにより実施されるが、この場合、水蒸気の存在により
、銅触媒の活性が長時間に亘って持続され、しかも触媒
の活性が安定に保たれ、その上飽和アルデヒドの副生が
抑制される。
水蒸気の使用割合は、2−メチ/L/−1−ブテンー4
−オール1モルに対し、2〜50モルの範囲、望ましく
は5〜20モルの範囲が好ましい。
か又る範囲より水蒸気の使用量が少ないと、水蒸気を使
用することによる効果が少な(、また前記範囲を越える
と触媒単位重量当り、単位時間当りの2−メチル−1−
ブテン−4−アールの収量が低下するので好ましくない
本発明方法では、触媒として銅が使用される。
銅触媒としては種々の形態、性状のものが使用されるが
、特に、0.01〜1.5 ml ’flO比表面積を
有する金属銅が好ましい。
使用する銅触媒の比表面積が0.01 ml ftより
少なくなると、触媒としての活性が小さく、多量の触媒
を必要とし、一方比表面積が1.5 rn:/ ?を越
えるとα・β杯飽和アルデヒドの副成が顕著になるので
好ましくない。
本発明方法で使用される銅触媒は、種々の方法で調製さ
れる。
例えば粉状、線状又は、網状の金属鋼を高温で空気酸化
して銅酸化物とし、場合により成型し次いで還元するこ
とにより調製する方法;水酸化銅、塩基性炭酸銅、硝酸
銅等の如き熱分解して銅酸化物となる得る銅化合物を適
当な条件で焼成し、場合により成型し次いで還元する方
法;シリコンカーバイド、ケイソー土の如き不活性担体
に担持させた銅又は銅化合物を上記方法と同様にして調
製する方法等がある。
また銅触媒中には少量の他の金属又は金属化合物を含有
していても差支っかえない。
粉状、線状又は網状の金属銅を空気酸化して調製する場
合は、金属銅の内部まで酸化して、銅酸化物とすること
が、高活性及び活性寿命の長い触媒が得られ、空気酸化
の条件は、径の大きい粉状、線状又は網状の金属銅を用
いる程、高温、長時間を要する。
本発明方法により長時間にわたり反応を実施した場合、
銅触媒の活性が低下するが、この場合、常法により、例
えば銅触媒を分子状酸素で酸化し、次いで水素等の還元
剤で還元することにより容易に賦活できる。
本発明における脱水素反応は、150〜350℃好まし
くは200〜300°C1特に好ましくは220〜28
0℃の温度で行なうのが適当である。
150℃より低い温度では触媒単位当りの2−メチル−
1−ブテン−4−アールの収量が小さくなるので好まし
くない。
また350°Cを越える温度では、触媒の活性寿命が短
かくなると共に副反応が顕著に起ることがあるので好ま
しくない。
WH8V(触媒単位重量当り、1時間当り供給する原料
の2−メチル−1−ブテン−4−オールの重量)は、原
料の2−メチル−1−ブテン−4−オールの構造及び分
子量、触媒の比表面積形状、銅の純度に基づく活性、2
−メチル−1−ブテン−4−オールの濃度(分圧)反応
圧力等により異なるが、通常0.01〜1.Of/P
−hrの範囲が好ましい。
本発明方法を実施するためには、前記反応温度に維持さ
れた銅触媒に気相で、2−メチル−1−ブテン−4−オ
ールと水蒸気とを接触させればよい。
この場合2−メチル−1−ブテン−4−オールの分圧(
ζ 0.01〜0.2気圧、特に0.02〜0.15気
圧の範囲が好ましく、2−メチル−1−ブテン−4−オ
ールの分圧が0.2気圧を越えると飽和アルデヒド等の
副生が顕著になり、又分圧が0.01気圧より低くなる
と、高度の減圧を要したり、又は水及び/又はキャリヤ
ーガスを必要とするので好ましくない。
本発明方法を実施するに当り、反応圧力は、原料の2−
メチル−1−ブテン−4−オールの分圧を水及び/又は
キャリヤーガスを用いることにより上記適当な範囲にす
ることにより減圧、常圧又は加圧のいずれかでも実施で
きる。
キャリヤーガスは、2−メチル−1−ブテン−4−オー
ル水蒸気及び触媒に対して悪影響を与えないものであれ
ばよく、例えばヘリウム、アルゴン等の希ガス、窒素、
炭酸ガス、メタノール等のアルコール類、アセトン等の
カルボニル化合物、メタン、エタン、フロパン、メタン
、シクロヘキサン等の飽和炭化水素、エチレン、アセチ
レン、プロピレン、ベンゼン等の不飽和炭化水素等が使
用される。
本発明方法により、高収率で2−メチル−1−ブテン−
4−アールを得るためには、転化率を適当な範囲になる
ように、触媒及び反応条件を選択することが望ましい。
転化率が高い場合、イソバレロアルデヒドの副生が多(
、又2−メチル−2−ブテン−4−アールの生成が多(
なる場合があり、転化率が低い程2−メチルー1−ブテ
ンー4−アールの選択率番塙いが、転化率は15〜60
%の範囲とするのが、本発明方法を実施する上で、適当
である。
以上本発明方法によれば、2−メチル−1−ブテン−4
−オールから対応する2−メチル−1−ブテン−4−ア
ールを効果的に製造することが可能になった。
これに対して、米国特許第2042220号明細書記載
の方法は水蒸気の非存在下、酸素と共に、不飽和アルコ
ールを銅に接触させて不飽和アルコールの酸化により、
不飽和アルデヒドを得ようとするものである。
米国特許第2042220号の実施例2にはβ・γ−不
飽和アルコールの2−メチル−1−ブテン−4−オール
の反応の例力猪鐵され、この反応条件で反応を実施した
結果を以下の参考例2−1及び参考例2−2に示した。
その結果、触媒の活性低下が著しく速く、反応時間6〜
12時間では転化率が参考例2−1で2%、参考例2−
2で5%とほとんど触媒としての活性が認められなかっ
た。
これに対して、同じ反応温度300°Cで本発明方法を
実施した実施例3〜3では、反応時間48〜72時間で
、転化率43%、反応時間72〜96時間で転化率18
%であり、本発明方法が極めて触媒の活性維持に効果的
であるかを示すものである。
又、参考例1−3に示したように、本発明方法の水蒸気
の代りに窒素ガスを用いた場合、反応時間6〜12時間
で転化率が4%と本発明方法と比して、極めて触媒の活
性が速い。
又、同様に反応温度260°Cに於ける実施例3−2と
参考例1−2とを比較することによっても本発明方法が
、極めて有効であるが明らかである。
このように米国特許第2042220号の方法と比べて
本発明方法は明らかに2−メチル−1−ブテン−4−ア
ールを取得する上で有利であり、有機合成化学工業上価
値ある中間原料である2−メチル−1〜ゾテンー4−ア
ールを製造することが可能になった。
以下実施例掲げて本発明を具体的に説明する。
実施例 1−1及び1−2 本実施例は、2−メチル−1−ブテン−4−オールを出
発原料として用い、本発明方法を実施した例を示すもの
である。
実施例1−1で用いた触媒は、80メツシユの銅製の網
を空気中で800℃で3時間焼成に得た網状の銅酸化物
を2〜8mmの大きさに切断したものである。
この触媒を250℃で水素還元に金属鋼とし、これをパ
ーキン、ニルマー製、パーキン、エルマー、シェル、モ
デル212Dソフトメーターを使用して比表面積を測定
した結果、0.14m2/1であった。
実施例1−2で用いた触媒は、棒状の金属銅を空気中で
灼熱して得た直径0.8 mvt、長さ5〜10mmの
棒状の銅酸化物である。
実施例1−1で用いた触媒と同様に、250℃で水素還
元後の比表面積の測定の結果、0.10rrl/yであ
った。
実施例1−1の反応は、次のように実施した。
上記、網状の銅酸化物触媒200?C141cc)を、
内径28mmのガラス製反応管に詰め、触媒層の上層に
ガラス玉を詰めて、蒸発及び予熱層とし、反応管全体を
外部から電気炉で加熱し、触媒層の温度を250℃に保
持し、水素ガスと窒素ガスの混合ガスを供給し、触媒の
銅酸化物金属銅に還元した。
次いで反応管を250℃に保持し反応管の上端より2−
メチル−1−ブテン−4−オールを2゜f?/hr、水
38f/hr−の供給速度で送り、反応管の下端より留
出する反応生成物を補集し、反応を開始してから24時
間で得られた1368Pの反応生成物を油層と水層に分
液し、各々についてガスクロマトグラフィーで定是分析
した結果未反応2−メチル−1−ブチ 146.
6S’ンー4−オール (1,7Q5モル)
β−γ−不飽和アルデヒドの 95.6f2−
メチル−1−ブテン−4(1,138モル)−アール α−β−不飽和アルデヒドの 130.7f2−
メチル−2−ブテン−4(1,556モル)−アール 飽和アルデヒドのイソバレロ 78.3アルデ
ヒド (0,,910モル)飽和アル
コールのイソアラル 10.1’アルコール
(0,113モル)を得た。
24時間で供給した出発原料の2−メチル−1−ブテン
−4−オールは、4731(5,50モル)であり、β
・γ−不飽和アルデヒドの2−メチル−1−ブテン−4
−アールの選択率は30%、α・β−不飽和アルデヒド
の2−メチル−2−ブテン−4−アールの選択率は41
%、飽和アルデヒドのイソバレロアルデヒドの選択率は
24%、飽和アルコールのイソアシルアルコ−ニルの選
択率は3%であった。
WH8V(触媒単位重量当り、1時間当りの2−メチル
−1−ブテン−4−オールの供給量(重量))は、0.
10 1/hrであり、2−メチル−1−ブテン−4−
オールの供給する際の濃度は、9.9vo1%であり、
2−メチル−1−ブテン−4−オールの水に対するモル
比は、9.1であった。
引き続き反応を同条件で実施した結果を表−1に示した
実施例1−2を東上記棒状の銅酸化物触媒300P(9
9cc)を用い、実施例1−1と同様にして水素で還元
した後反応を実施した結果を表−1に示した。
実施例 2 実施例は、2−メチル−1−ブテン−4−オールに対す
る水蒸気のモル比を種々変えて本発明方法を実施した例
を示すものである。
実施例1−2で用いた触媒と同様の棒状の銅酸化物を各
々31’を用い、2−メチル−1−ブテン−4−オール
の供給量は、3.0グ、4「、WHS V 0.10
1 /hr反応温度260℃の条件下で、本発明方法を
実施した結果を表−2に示した。
実施例2−2は、水の他に窒素ガスを供給し、水と窒素
ガスが1対1(モル比)になるように条件を設定した。
表−2の反応結果で、β・γ−不飽和アルデヒドの2−
メチル−1−ブテン−4−アール及びα・β−不飽和ア
ルデヒドの2−メチル−2−ブテン−4−アール以外の
反応生成V大部分は飽和アルデヒドのイソバレロアルデ
ヒドであり、場合により、等に反応初期に少量のイノア
ミルアルコールが生成した。
実施例 3 実施例3−1は、実施例1−2で使用した触媒と同様の
触媒601、実施例3−2は実施例1−1で使用した触
媒を同様の触媒20′?、実施例3ニー3は実施例1−
2で使用した触媒と同様の触媒201を各々用いて、水
素で還元後、実施例2−1と同様にして本発明方法を実
施した結果を表−3に示した。
参考例 1 本参考例は、水蒸気の代りに窒素ガスを用い、本発明方
法と比較するために実施した例を示す。
参考例1−1及び1−2は、実施例1−1で用いた触媒
、参考例1−3は実施例1−2で用いた触媒と同様の触
媒各々20?を用い、水素還元後実施例2−1と同様に
して、水蒸気の代りに窒素ガスを用いて、実施した結果
を表−4に示した。
参考例 2 本参考例は、米国特許第2042220号明細書の実施
例2に記載された反応条件で実施した例を示すものであ
る。
実施例1−2で使用した触媒と同様の触媒を、参考例2
−1では91、参考例2−2では20グを用い、水素還
元後、参考例2−1では2−メチル−1−ブテン−4−
オールと空気、参考例2−2では2−メチル−1−ブテ
ン−4−オールと空気及び窒素ガスを実施例2−1と同
様の反応装置で触媒に通じた。
反応条件及び反応結果を表−5に示した。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 12−メチル−1−ブテン−オールを水蒸気の存在下、
    気相で銅触媒と接触せしめることを特徴とする2−メチ
    ル−1−ブテン−4−アールの製造法。
JP49044403A 1974-04-22 1974-04-22 2−メチル−1−ブテン−4−ア−ルの製造方法 Expired JPS5820939B2 (ja)

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GB16648/75A GB1504728A (en) 1974-04-22 1975-04-22 Preparation of unsaturated aldehydes
DE2517859A DE2517859C3 (de) 1974-04-22 1975-04-22 Verfahren zur Herstellung von 2-Methyl-1-buten-4-al
FR7512486A FR2268004B1 (ja) 1974-04-22 1975-04-22
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