JPS58246A - アルコ−ルのカルボニル化用触媒 - Google Patents

アルコ−ルのカルボニル化用触媒

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JPS58246A
JPS58246A JP9828681A JP9828681A JPS58246A JP S58246 A JPS58246 A JP S58246A JP 9828681 A JP9828681 A JP 9828681A JP 9828681 A JP9828681 A JP 9828681A JP S58246 A JPS58246 A JP S58246A
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薫 藤元
Tsutomu Shikada
鹿田 勉
Hiroo Tominaga
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    • C07ORGANIC CHEMISTRY
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    • C07C51/10Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides by reaction with carbon monoxide
    • C07C51/12Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides by reaction with carbon monoxide on an oxygen-containing group in organic compounds, e.g. alcohols
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
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    • B01J21/00Catalysts comprising the elements, oxides, or hydroxides of magnesium, boron, aluminium, carbon, silicon, titanium, zirconium, or hafnium
    • B01J21/18Carbon
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
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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】 本発明はアルコールのカルボニル化用触媒に関し、詳し
くはアルコールを一酸化炭素と反応させてモノカルボン
酸あるいはモノカルボン酸エステルを得る際に用いる極
めて価値の高い固体触媒に関する。
従来、アルコールを一酸化炭素と反応させてカルlニル
化シ、モノカルボン酸あるいはモノカルボン酸エステル
を製造する方法としては、酢酸コバルト等のコバルト化
合物を触媒とし、画つ化カリウムあるいは曹つ化メチル
等の曹つ素化合物を助触媒として用いて液相にて反応さ
せる方法が広く行われており、実用化されている。
しかし、上記方法は反応条件下において触媒が金属カル
ボニルの形態で存在することが必要であると考えられる
ため、安定で十分な活性を維持するには、温度210〜
250℃、圧力490〜700気圧の厳しい反応条件と
することが不可欠であった。
またこの方法では反応の選択性が低く、アルデヒド、二
酸化炭素あるいは水素等が副生じ、実用プラントでの酢
酸の究極収率は一酸化炭素基準で59%、メタノール基
準で87%程度にすぎない。
しかも、反応系である液相中に酢酸や曹つ化物などの腐
蝕性物質が存在するため、高価な耐蝕性材料よりなる反
応容器を用いなければならないという欠点がある。
一方、近年に至って、ロジウム錯体触媒を用い、ヨウ化
メチルあるいは冒つ化水素を助触媒とじてメタノールを
カルlニル化する方法が開発されている(特公昭47−
5554号公報)。この方法は、温度175〜245℃
、圧力10〜50気圧と著しく温和な条件で反応が進行
し、酢醗の収率も一酸化炭素基準で90襲、メタノール
基準で99%と非常に高い。
しかしながら上記方法では極めて高価かつ資源的にも入
手の難しいロジウムを触媒として用いなければならない
という重大な欠点があると同時に、ロウ化物な液相で使
用しているため装置の腐蝕の問題を避けることができな
い。
さらに、ニッケル触媒を液相で用いて、メタノールをカ
ルボニル化する方法も提案されている。
例えばニッケル触媒と共に有機スズ化合物(特開昭55
−59615号公報)、有機窒素化合物(特開ff15
4−59211号公報)あるいは三価の有機リン化合物
(特開昭54−66614号公報)などを存在させるこ
とにより、50気圧以下の一酸化炭素圧においてメタノ
ールのカルボニル化反応を進行させることが報告されて
いる。
しかし、上記のニッケル触媒を液相で使用する方法は、
助触媒である高価な曹つ素化合物を多量(メタノールに
対して20%ル≦以上)に必要とするため、経済的に不
利であると共に、反応器の腐蝕の問題があり、しかも揮
発性で猛毒なニッケルカルボニルが生成するため作業安
全上も問題が多い。
そこで本発明者らは上記従来技術の欠点を解消し、モノ
カルボン酸の収率が高く、また反応装置の腐蝕の問題や
作業安全上の問題がなく、シかも操作の容易な方法を行
いうる有効な触媒を開発すべく鋭意研究を重ねた。その
結果担体として活性炭やカーボンブラック等の炭素質の
ものを用い、これにニッケル等の活性成分を担持したも
のが目的に適った触媒であり、この触媒を用いれば、気
相にてアルコールのカルブエル化が効率よく進行し、反
応装置の腐蝕や作業上の問題も解決できることを見出し
た。本発明はかかる知見に基いて完成したものである。
すなわち本発明は、炭素質担体に、ニッケル、コバルト
あるいはそれらの化合物を相持してなるアルコールのカ
ルボニル化用触媒を提供するものである。
本発明の触媒の相体は炭素質のものであることが必要で
あり、具体的には活性炭、カーボンブラック、コークス
などであるが、そのほかに炭素を沈着させたシリカ、ア
ルミナ、シリカ−アルミナ。
ゼオライト等の無機質担体、さらにはこれらの無機質担
体に活性成分を担持した後、炭素を沈着させたものでも
よい。ここで触媒担体として炭素質以外のものを用いた
場合には、酢醜の究極収率が着しく低下し、本発明の目
的を!I成することができない。
次に上記触媒担体に担持する活性成分としては、ニッケ
ルあるいはコバルトまたはこれらの化合物が用いられる
。そのうち特にニッケルが好ましい。
なおこれらの活性成分は反応に際して金属の部分カルビ
ニル化合物になるものと推定され、従って出発物質は金
属でもよく、また金属化合物でもよい。この触媒におけ
る活性成分の担持率は特に制限はなく、適宜定めればよ
いが、通常は11〜50Wts1好ましくはa5〜20
Iとすべきである。
本発明の触媒は上述の如き担体および活性成分よりなる
ものであるが、この触媒を用いてアルコールのカルボニ
ル化を行うには、通常は次の如き条件に従う。すなわち
、まず反応系には上記触媒と共に、助触媒として揮発性
の胃つ素化合物または臭素化合物などのハロゲン化物を
添加する。具体的にはヨウ化メチルなどの曹つ化アルキ
ルあるいは臭化メチルなどの臭化アルキルが好ましい。
この助触媒の添加量は特にlll1llNはないが、通
常はアルコール100モルに対してa1〜50モル、好
ましくは、1〜20%ルの範囲で選定する。また反応系
にはざらに度応逮度を速めるために促進剤を加えること
ができる。ここで好適な促進剤としてはアルカリ金属、
鉄、銅、銀、モリブデン。
クロム、タングステン、スズ、マンガン等の金属あるい
はそれらの化合物をあげることができる。
続いて、反応に際しての原料であるアルコールと一酸化
炭素の供給割合は、基本的には化学量論量とすればよい
が、必ずしもこれに限定されることなくいずれか一方が
過剰となるように定めてもよい。一般にはアルコール/
−酸化炭素−100/1〜17100 (モル比)、好
ましくは1o/1〜1/1゜(モル比)とする。なおこ
こで−酸化炭素は純粋なものである必要はなく、多少の
不純物を含有するものであってもよい。不純物として水
が存在しても反応上何ら問題はなく、また水素が存在し
ても触媒の活性には影響ない。しがし水素が多量に存在
すると副反応としてのメタンの生成が増し好ましくない
。一方、反応原料としてのアルコールは、種々のものが
考えられ、例えばメタノール。
エタノール、プルパノール、ブタノール、ベンジルアル
コール等があるが、特にメタノールあるいはベンジルア
ルコールが好ましい。これはメタノールやベンジルアル
コールの場合には、カルlエル化反応に際して脱水反応
が生じず、モノカルボン酸あるいはそのエステルの収率
が特に高いからである。
本発明の触媒を用いて行う反応は、反応原料および生成
物のいずれもが気体伏態となるような条件で行うことが
好ましいが、アルコール、そノカルボン酸等の高沸点物
質が液状で存在していても反応は支障なく進行する。具
体的な反応温度は100〜400℃、好ましくは150
 N!$50℃とすべをであり、また反応圧力はa1〜
son気圧、好ましくは1〜100気圧の範題で定める
べきである。
叙上の如き本発明の触媒は、(1)操作上ならびに物理
的、化学的にも取扱いの容易な固体触媒であること、(
2)活性成分が高価なロジウムやその他の貴金属でなく
、安価な卑金属であること、(3)温度制御や除熱の容
易な流動床反応器においても使用可能な触媒であること
など様々な利点を有するものであると同時に、この触媒
を用いてカルぎニル化反応を行えば、比較的低温、低圧
下で十分高い生産性が得られ、しかもモノカルボン酸あ
るいはモノカルボン酸エステル(これはそれ自身で有用
であるのみならず容易にモノカルボン酸とアルコールに
変換しうる。)を高い選択率で得ることができる。さら
に、本発明の触媒を用いる反応は気相にて進行するため
反応装置の腐蝕の問題はほとんど生じず、また気相反応
のために副生物が生成しても、目的生成物との分離が容
易であり、かつその処理が容易である。
それ故、本発明の触媒は、アルコールからモノカルメン
酸を製造する際の極めて有効な触媒として、化学工業の
分野において広く利用しうるちのである。
次に、本発明を実施例によりさらに詳しく説明する。
実施例1 市歌の活性炭(武田薬品工業■製、商品名:白!#C)
を粉砕後20〜40メツシユに分級し、その活性炭10
01を硝酸ニッケル水溶液(金属ニッケルを15)含む
)に加え蒸発転向後、120℃。
の還元処理を行って触媒を得た。この触媒上に下゛ 記
の組成のメタノール、Mつ化メチル、−酸化炭素を供給
しメタノールのカルlニル化による酢酸の製造を行った
。結果を第1表に示す。
なお、反応装置としては加圧固定床流通式反応装置を用
いた。また反応条件は第1表に示す如き反応温度、供給
原料組成メタノール:Wつ化メチルニー酸化炭素−20
:19:1  (モル比)、全圧1 o J/ex” 
a、接触時間v/ y−10)−oat −に/mlと
した。
実施例2 実施例1と同一の活性炭を用い、これを酢酸ニッケル、
塩化ニッケル、ニッケルア七チルアセテート又は冒つ化
ニッケル水溶液に含浸し蒸発乾固後、120℃、24時
間の乾燥を行って触媒を得た。
この触媒を用い、他は実施例1と同一の反応条件下でメ
タノールのカルlエル化反応を行った。結果を第1表に
示す。
実施例S カーポンプフッタ、コータス又は炭素を沈着させた無機
質を担体として用いたこと以外は実施例1と同一の操作
により触媒を得た。この触媒を用い、他は実施例1と同
一の条件でメタ/−ルのカルメニル化反応を行った。結
果を第1表に示す。
実施例4 実施例1で調製した触媒を用い、反応温度202〜54
5℃、Bつ化メチル/メタノール廊1101〜(L1暖
(モル比)、−酸化炭素/(メタノール+1つ化メチル
)−1/1(モル比)、全圧0〜14 kIF/cxl
 (1,W/ν異25〜20)−a社・h/motの各
反応条件でメタノールのカルボニル化反応を行った。結
果を第2表に示す。
実施例5 実施例1で調製した触媒を用い、ヨウ化メチルを用いる
かわりに臭化メチルを用いたこと以外は実施例1と同一
の反応条件でメタノールのカルボニル化反応を行った。
結果を第1表に示す。
実施例6 実施例1と同一の活性炭を用い、これを硝酸コバルト水
溶液又は硝酸第二鉄水溶液(担体100重量部に対して
2−5重量部の金属に相当する塩を含む)に含浸し、実
施例1と同一の処理を行って得た触媒について実施例1
と同一の条件でメタノールのカルボニル化反応を行った
。結果を第1表に示す。
実施例7 実施例6で調製した触媒を用い、ロウ化メチルを用いる
かわりに臭化メチルを用いたこと以外は実施例1の条件
でメタノールのカルボニル化反応を行った。結果を第1
表に示す。
実施例8 実施例1で調製した触媒を用い、メタノールを用いる代
わりにエタノールを用いたこと以外は実施例1と同一の
反応条件で、249℃の反応温度にてエタノールのカル
ボニル化反応を行った。その結果、原料エタノールの2
28襲がプルピオン拳エチルに、また18%がプ田ピオ
ン徽になった。
比較例1 市販のr−アル虎す(東海高熱製txg 99651 
)を担体に用いたこと以外は実施例1と同一の方法によ
って調製した触媒について、実施例1と同一の条件でメ
タノールのカルボニル化反応を行なった。結果を第1表
に示す。
比較例2 市販のシリカゲル(富士デヴイソン化学製工pゲル)を
担体に用いたこと以外は実施例1と同一の方法によって
調製した触媒について、実施例1と同一の条件でメタノ
ールのカルボニル化反応を行なった。結果を第1表に示
す@ 第1頁の続き ■出 願、人 鹿田勉 東京都足立区東綾瀬3−5−4 305 ■出 願 人 冨永博夫 松戸市小金444−53

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)  炭素質担体に、ニッケル、コバルトあるいは
    それらの化合物を担持してなるアルコールのカルボニル
    化用触媒。
  2. (2)  炭素質担体が活性炭、カーボンブラック。 コークスあるいは炭素を沈着させた無機物質である特許
    請求の範囲第1項記載の触媒。
  3. (3)  アルコールがメタノールである特許請求の範
    囲第1項記載の触媒。
JP9828681A 1981-06-26 1981-06-26 アルコ−ルのカルボニル化用触媒 Expired JPS6043767B2 (ja)

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