JPS584701B2 - ニトリルを対応するエステルに転換する方法 - Google Patents

ニトリルを対応するエステルに転換する方法

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JPS584701B2
JPS584701B2 JP53139386A JP13938678A JPS584701B2 JP S584701 B2 JPS584701 B2 JP S584701B2 JP 53139386 A JP53139386 A JP 53139386A JP 13938678 A JP13938678 A JP 13938678A JP S584701 B2 JPS584701 B2 JP S584701B2
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JP
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catalyst
water
nitrile
alcohol
composition
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亀谷雅哉
中村富雄
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Nitto Chemical Industry Co Ltd
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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
    • Y02P20/52Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts

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

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、二トリル類を対応するエステル類に転換する
方法に関する。
更に詳しくはニトリルを水およびアルコールと反応せし
め、直接対応するエステルに転換する方法に関する。
エステル類とくにアクリル酸エステル、メタクリル酸メ
チルエステル等は工業的に極めて有用な物質であり、た
とえばアクリル酸エステルは繊維、塗料、接着剤等に、
メタクリル酸エステルは合成樹脂原料として広く使用さ
れている。
これらカルボン酸エステルを製造する方法としては、ニ
トリルから製造する方法があり、たとえばアクリロニト
リルよりアクリル酸エステルを製造する場合、アクリロ
ニトリル、アルコールおよび硫酸を反応させる液相法が
一般的に行われている。
この方法は、先ずアクリロニトリルと硫酸および水より
アクリルアミド硫酸塩を生成させ、次いでこれにアルコ
ールを加えてアルコーリシスを行いアクリル酸エステル
にする方法であるが、反応が二段階に分かれ製造工程が
複雑である。
また、この方法においては、使用される硫酸はアクリロ
ニトリルに対して等モル以上用いられ、且つ高濃度の硫
酸を高温にて適用するので、反応に使用する装置の材質
には特別なる配慮が必要である。
更にこの反応では、重合等の副反応による収率の低下、
経済的に価値の低い硫安の多量副生等の問題がある。
最近、このような問題を解決するべく方法として、三酸
化硼素を含有する触媒を用いてアクリロニトリルからア
クリル酸エステルを気相で一段階で合成する特開昭47
−25120号公報記載の方法が提案された。
この方法は硫酸を用いずアクリロニトリル、水およびア
ルコールを気相で接触的に反応せしめ、ブ段でアクリル
酸エステルを合成せんとするものであるから、硫安副生
の問題はなく、重合による収率低下も殆んどないという
点では好ましいが、アクリル酸エステルへの転化率が低
く触媒活性の点で満足できるものではない。
かかる実情に鑑み、本発明者らはニトリルを直接対応す
るエステルに転換する方法において使用する触媒につい
て種々検討した結果、銅とケイ素および/またはアルミ
ニウムと酸素とを必須成分として含んでいる触媒がニト
リルからエステルへの転化に対し優れた活性を示すこと
を見出し、本発明に到達した。
すなわち、本発明はニトリルを水およびアルコールと反
応させ、直接対応するエステルに転換せしめるに当り、
ニトリルの転化率が高い上に、エステルへの選択性が優
れているニトリルを対応するエステルに転換する方法を
提供することを目的とするもので、銅とケイ素および/
またはアルミニウムと酸素とを必須成分として含有して
いる触媒を使用することによって、この目的を達成しよ
うとするものである。
本発明によるニトリルを対応するエステルに転換する方
法は、二トリルと水およびアルコールの混合物を、銅と
ケイ素および/またはアルミニウムと酸素、またはこれ
らと亜鉛、チタン、ジルコニウム、錫、鉛,バナジウム
、アンチモン、ビスマス、クロム、モリブデンおよびタ
ングステンからなる群から選ばれた少なくとも一種の元
素を触媒成分とする触媒と、100℃以上の温度におい
て接触せしめることを特徴とするものである。
本発明において使用される触媒は上記の組成のものが有
効に使用されるが、好ましくは次の実験式で表わされる
範囲に入るものがよい。
CuaXbYcOd (ここで、XはSiおよび/またはAIを示し、YはZ
n,Ti,Zr,Sn,Pb,V,Sb,Bi、Cr,
MoおよびWからなる群から選ばれた少《とも一種の元
素を示す。
添字a,b,cおよびdは原子比を示し、a=1のとき
b=0.1 〜100(好ましくは0.1〜70)、C
=O〜■00(好ましくは0〜70)、d一上記各成分
が結合して生成する酸化物に対応する数を示す。
)上記の組成を有する触媒は、この種の技術分野で知ら
れている任意の方法により製造することができる。
たとえば、硝酸銅とアルミナ粉末の混合物に水を加え混
和したのち、成型、焼成する方法、硝酸銅、硫酸銅なと
の銅塩の水溶液にアルカリを加えることにより生成した
Cu(OH)2またはCuOとシリカ・アルミナ粉末お
よび上記Y成分の原料の混合物に水を加え混和したのち
、成型、焼成する方法あるいは各成分を含む水溶液にシ
リカ・アルミナ粉末を浸漬したのち、乾燥、成型、焼成
する方法などにより製造することができる。
いずれの方法にしても、触媒を構成する各成分が緊密に
混和されて一体となっていることが望ましい。
またこの系統の触媒は焼成することによって触媒活性が
向上される。
所望の組成に調製し緊密に混合した触媒原料組成物は最
終的に300℃ないし750℃の温度で0.5時間ない
し48時間焼成するのが望ましい。
触媒は球状、ペレットなど如何なる形状に成型してもよ
い。
触媒を構成している各成分の出発原料としては、それぞ
れの成分の酸化物、水酸化物、塩化物、硝酸塩、有機酸
塩などの多くの種類のものの中から選ぶことができる。
また化学処理、焼成処理などを施すことにより酸化物と
なり得るようなものも使用できる。
本発明における反応物質はニトリルと水およびアルコー
ルである。
ニトリルとしてはアセトニトリル、プロピオニトリル、
アクリロニトリル、メタクリ口ニトリル、サクシノニト
リル、ペンゾニトリル、グリコロニトリル、ラクトニト
リルなど種々のニトリルが挙げられる。
また、アルコールとしてははメチルアルコール、エチル
アルコール、n−プロビルアルコールACソプロビルア
ルコール、イソブチルアルコールなど種々のアルコール
が挙げられ、要望されるエステルに応じてこれらのアル
コール類から選択される。
本発明における反応は気相法、液相法いずれの方法でも
実施することができるが、気相法が好ましい。
その方式としては固定床方式、流動床方式等任意の方式
で実施することができる。
反応に供するニトリル、水およびアルコールの量は広い
範囲で変化させることができるが、二トリル1モルに対
し水は1〜10モレ望ましくは1.5〜5モル、アルコ
ールは1〜10モル望ましくは1〜5モルとするのがよ
い。
反応温度は100℃以上望ましくは150〜400℃程
度の範囲が有効に用いられる。
反応温度が100℃未満では実質的に反応がほとんど起
らない。
反応ガスの空間速度は10〜10000hr一2望まし
くは10〜5000hr−1で触媒に接触させるがよい
反応は一般に大気圧下での実施で十分であるが、必要な
らば加圧下でも減圧下でも実施することができる。
また、反応に際しては上記の如き条件下で反応ガスを触
媒と接触せしめればよいが、望ましくは反応を害しない
ガスたとえば窒素などの不活性ガスで希釈し実施するの
が副反応の抑制、生成物の重合抑制、転化率や選択率の
向上などに幼来があるのでよい。
以下、実施例をあげて本発明をさらに詳細に説明するが
、本発明はこれらの実施例にのみ限定されるものではな
い。
なお、試験方法は次の通りである。
触媒50mlを内径17mmφの反応管に充填し、これ
を所定の温度に加熱する。
この反応器中へ次の組成のガスを所定の空間速度となる
ように送入する。
反応圧力は常圧である。反応ガスは、ガスクロマトグラ
フにより分析定量する。
H20/ニトリル−3(モル比) アルコール/ニトリル−3(モル比) N2/ニトリルエ5(モル比) 触媒の調製 次に示す触媒は1から16までが本発明の触媒であり、
17から22は本発明の意義を明らかにするための比較
触媒である。
各触媒は次のようにして調製した。
触媒1 シリカゾル(Si0220重量%)250mlに硝酸銅
Cu(N03)2・3H2091.21を加えた。
これをよく攪拌しながら加熱し、乾固した。
乾固物を破砕し、110℃で8時間乾燥したのち、50
0℃で2時間焼成した。
次いで、これに水を加Gて混和し、5mmX5mmφの
ペレットに成型し、乾燥した。
この触媒の組成を実験式で示すとCu,Si2.205
.4となる。
触媒2 硝酸銅Cu(NO3)2・3H2o6o.8yを水30
0mlに溶解し、これにγ−アルミナ粉末5o2を加え
よく混和した。
これをiio℃で8時間乾燥したのち500℃で2時間
焼成した。
次いで、これに水を加えて混和し、5mmX5mmφの
ペレットに成型し、乾燥した。
この触媒の組成を実験式で示すとCT1A13.g06
,gとなる。
触媒3 硝酸銅Cu(NO3)2・3H20242gを水100
0mlに溶解し、溶液の温度を80℃にした。
これに水酸化ナトリウム90gを溶解した水溶液500
mlを加えた。
生成した沈澱物を分離取得し、これを純水で十分に洗浄
したのち110℃で8時間乾燥した。
次いで、乾燥物16gをシリカ・アルミナ粉末(AI2
03含有量26重量%)1002と混合し、これに水を
加えて混和し、5mmX5mmφのペレソトに成型した
これを乾燥後400℃で4時間焼成した。
この触媒の組成を実験式で示すとCu,Si6.OAI
2.5016.8となる。
触媒4 シリカゾル(Si0220重量%)250mlに硝酸銅
Cu(N03)2/3H2030.4Pおよびモリブデ
ン酸アンモニウム(NH4)aMO7024/4H20
1.2Nを加えた。
これをよく攪拌しながら加熱し、乾固した。
乾固物を破砕し、100℃で8時間乾燥したのち,50
0℃で1時間焼成した。
次いで、これに水を加えて混和し、5mmX5mmφの
ペレソトに成型、乾燥後、600℃で2時間焼成した。
この触媒の組成を実験式で示すと CuISi6.6Mo0.o5014.4となる。
触媒5 γ−アルミナ粉末501を水1lに加えてスラリーを調
製し、これに四塩化チタン119gを徐徐に加えた。
次いで、これにアンモニア水を加えて中和したのち、沈
澱物を分離取得し、それを純水で十分に洗浄した。
(I)硝酸銅Cu(NO3)2・3H2030.4Pを
水300mlに溶解し、溶液の温度を80℃にした。
これに水酸化ナトリウム152を溶解した水溶液100
mlを加えた。
生成した沈澱物を分離取得し、これを純水で十分に洗浄
した。
(n)(I)と(I)とを混ぜ、加温しながらよ《混和
したのち、5mmX5mmφのペレットに成型し、乾燥
後700℃で1時間焼成した。
この触媒の組成を実験式で示すとCu1Al7,gT1
5,0022.7となる。
触媒6 伽酸銅Cu(NO3)2’3H2024.2?およびモ
潟teン酸アンモニウム (NH4)6Mo7024.4H2017.7gを水4
00mlに溶解した。
これにシリヵ・アルミナ粉末(Al203含有量26重
量%)iooyを加え、加温しながらよく混和したのち
、5mm×5mmφCペレットに成型し、乾燥後6oo
℃で2時間焼戯した。
この触媒の組成を実験式で示すとCulSi12.3A
I5.0Mol.0036.1となる。
触媒7 硝酸銅Cu(NO3)2E3H2024.2?を水20
0mlに溶解し、溶液の温度を80℃にした。
これに水酸化ナトリウム12gを溶解した水溶液100
mlを加えた。
生成した沈澱物を分離取得しこれを純水で十分に洗浄し
た。
(I)タングステン酸アンモニウム 5(NH4)2・12WO3・5H2026.1gを水
500ulに溶解し、これにシリカ.アルミナ粉末*(
Al203含有量26重量%)100gを加えた。
(I)(I)と(n)とを混ぜ、加温しながらよく混和
したのち、5mm×5mmφのペレソトに成型し、乾燥
後600℃で2時間焼成した。
この触媒の組成を実験式で示すと CuISt12−3AI5.0W1.0B036.1と
なる。
触媒8〜16 触媒7と同様の方法により触媒8〜16を調製した。
これらの触媒の組成と触媒焼成条件は第1表の通りであ
る。
なお、原料として、Znは硝酸亜鉛、Tiは酸化チタン
、Z『は硝酸ジルコニウへ Snは酸化スズ、pbは硝
酸鉛、■は酸化バナジウム、sbは三酸化アンチモン、
Biは硝酸ビスマス、Crは硝酸クロムを使用した。
触媒17 硝酸銅Cu(N03)2・3H20242gを水100
0mlに溶解し、溶液の温度を80℃にした。
これに水酸化ナトリウム90gを溶解した水溶液500
mlを加えた。
生成した沈澱物を分離取得し、これを純水で十分に洗浄
したのち、5mmX5imφのペレットに成型した。
これを乾燥後400℃で4時間焼成した。
この触媒の組成を実験式で示すとCuOとなる。
触媒18 シリカ・アルミナ粉末(Al203含有量26重量%)
に水を加え、よ《混和したのち、5mmX5mmφのペ
レットに成型した。
これを乾燥後600℃で2時間焼成した。
この触媒の組成を実験式で示すとSi2・4Al1・0
06・3となる0触媒19 タングステン酸アンモニウム 5(NH4)20−12W03−5H2052.2PK
シリカ・アルミナ粉末(アルミナ含有量26重量%)1
00gを混ぜ、これに水を加えてよく混和したのち5m
mX5mmφのペレットに成型、乾燥後500℃で2時
間焼成した。
この触媒の組成を実験式で示すとW2.0Sl12.3
A15,003B.1となる。
触媒20 触媒19と同様の方法により実験式 ■20Si12−3AI5.0037.1で示される触
媒を調製した。
なお、原料としてVは五酸化バナジウムを使用した。
触媒21 硝酸クロムCr(N03)3・9H2080gを水20
0gに溶解し、これにγ−アルミナ粉末100gを加え
よく混和した。
これを110Cで8時間乾燥したのち、500℃で2時
間焼成した。
次いで、これに水を加えてよ《混和し、5mmX5mm
φのペレットに成型し乾燥した。
この触媒の組成を実験式で示すとCr2.0AI200
33となる。
触媒22 硝酸銅Cu(N03)2・3H20242Pを水100
0mlに溶解し、溶液の温度を80℃にした。
これに水酸化ナトリウム90gを溶解した溶液500m
lを加えた。
生成した沈澱物を分離取得し、これに硝酸亜鉛Zn(N
O3)2E6H2059.5gを加え、少量の水と共に
よ《混和したのち5mmX5mmφのペレソトに成型し
た。
これを乾燥後、500℃で2時間焼成した。
この触媒の組成を実験式で示すとCu1Zn0.2O1
.2となる。
一記触媒1〜22について前述の試験方法により活性試
験した結果は第2表に示した通りであった。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 ニトリルと水およびアルコールの混合物茶、銅とケ
    イ素および/またはアルミニウムと酸素、またはこれら
    と亜鉛、チタン、ジルコニウム、錫、鉛、バナジウム、
    アンチモン、ビスマス、クロム、モリブデンおよびタン
    グステンからなる群から選ばれた少なくとも一種の元素
    を触媒成分とする触媒と、100℃以上の温度において
    接触せしめることを特徴とするニトリルを対応するエス
    テルに転換する方法。 2 触媒の組成が、実験式 CuaXbYcOd (ここで、XはSiおよび/またはAlを示し、YはZ
    n,Ti,Zr,Sn,Pb,V,Sb,Bi,Cr,
    MoおよびWからなる群から選ばれた少なくとも一種の
    元素を示す。 添字a,b,cおよびdは原子比を示し、a=1のとき
    b=0.1〜100、c−0〜l00、d一上記各成分
    が結合して生成する酸化物に対応する数を示す。 )で表わされる範囲にある特許請求の範囲第1項記載の
    ニトリルを対応するエステルに転換する方法。
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