JPS59164740A - 含酸素化合物の製造法 - Google Patents

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】 本発明は合成ガスすなわち一酸化炭素と水素との混合物
からメタノール、エタノール、エチレングリコール等の
含酸素化合物を製造する方法に関する。

メタノールはホルムアルデヒド、酢酸および灰化氷菓等
の製造原料として、境任および将来の化学工業にとって
最もＮ景な基礎化学品の一つである。またエタノールは
炭化水素系燃料および化学品原料として、近年、ますま
す重要性が増している。さらに工、テレングリコールは
ポリエステル繊維および不凍液のための原料として有用
な合成中間原料である。

一酸化炭素と氷菓とを反応させてメタノール、エタノー
ルおよびエチレングリコール等の含酸素化合物を製造す
る方法として、ロジウム触媒を使用する例が数多く提案
されている。しかしながら、特公昭ｋＪ−３１１２２号
公報等で例示されるこれらの方法は、尚価なロジウムを
使用するのに見合うだけの触媒活性が達成されないため
、これを工業的規模で実用化する方法として採用し難い
等の欠点を有している。

これらロジウム触媒のもつ欠点を回避するための一つの
方策として、ロジウムに比して、より安価なルテニウム
系触媒を使用する方法が提案されている。たとえばアメ
リカ特許４，１７０，６０５号明細書には、ルテニウム
とピリジン類配位子よりなる触媒を使用し七、エチレン
グリコールを製造する方法が記されている。

この場合、ピリジン配位子はルテニウム錯体１モルに対
して１０モル以下を使用し、かつ反応圧力として１０，
０００ｐｓｉｇ（７０５．２ｋｇ／ｃｍ２）以上５０，
０００ｐｓｉｇ（３５２６．１ｋｇ／ｃｍ２）以下にて
反応を行うことが記載されている。実施例Ｉ〜ＩＩＩで
は、ピリジン配位子として２−ヒドロキシピリジンをル
テニウム１ｇ原子あたり５．７４モル使用し、反応圧力
として１５．０００ｐｓｉｇ（１０５７．８ｋｇ／ｃｍ
２）で行なった例が示されている。さらにピリジン配位
子として、２−アミノピリジン、２−（ジメチルアミノ
）ピリジンについても記載されているが、実際に使用さ
れた例もなく、またどのような効果が得られるかについ
ての記載も示唆もない。

また、特開昭５５−１１５，８３４号公報には、ルニウ
ムと共に不特定の助触媒としてのルイス塩基を使用する
方法が提案されている。この場合のルイス塩基の例とし
て、環状アミン類、イミニウム塩、アルカリ金属ハロゲ
ン化物、アルカリ土類金属ハロゲン化物等が明示されて
いる。

環状アミン類については、各種ヒドロキシ置換ピリジン
ついて記載されているが、アミノ置換ピリジンについて
の記載も例もない。さらに特開昭５６−１５４，４２２
号公報にはルテニウムと共に不特定の助触媒としてのル
イス酸を使用する方法が提案されている。この場合のル
イス酸の例としてアルカリ金属陽イオンを含有する塩、
アルカリ土類金属陽イオンを含有する塩、亜鉛、カドミ
ウム、ホウ素、アルミニウム、カリウム化合物、オキソ
酸、フッ化水素、塩化水素などの二成分酸等が明示され
ている。しかしながら実施例に例示されているルイス酸
はトリエトキシアルミニウム、ホウ酸、塩化セシウムの
三者にすぎず、その反応活性も低い。

以上の先行技術中に示されたルテニウム触媒の活性は、
いずれの場合も、高い水準のものであるとは言い難く、
目的の含酸素化会物を効率よく製造することはできない
。

本発明者等は、以上の事実を考慮し、ルテニウム触媒の
活性を高めるために鋭意検討した結果、本発明圧到達し
た。

すなわち本発明はルテニウムを含有する触媒の存在下に
、一酸化炭素および水素な液相で反応させて含酸素化合
物を製造する方法において、４位にアミノ基または置換
アミノ基を有するピリジン類の存在下反応を行うことを
特徴とする含酸素化合物の製造法に関するものである。

以下、本発明をさらに詳細に説明する。

本発明で使用する原料ガスすなわち一酸化炭素および水
素源についてはとくに限定されず、若干量の窒素ガス、
二酸化炭素等の不活性ガスを含有するものであってもよ
い。水素と一酸化炭素との体積比は通常１／１０〜１０
／１の範囲であり、殊に１／５〜５／１の範囲の組成の
ものが好ましい。

本発明においては一酸化炭素と水素との反応におけるル
テニウムを含有する触媒として、ルテニウムまたはルテ
ニウム含有化合物および特定のピリジン類を使用するこ
とを必須としている。

ルテニウム含有化合物としては、特に限定されないが、
例えば酸化物、水酸化物、無機酸塩、有機酸塩あるいは
錯化合物等が挙げられる。

具体的には、例えば、酸化ルテニウム類、ジヒドロキシ
テトラキス（トリフルオロアセテート）ジルテニウム、
臭化ルテニウム、トリス（アセチルアセトン）ルテニウ
ム、ヘキサクロロテニウム酸ナトリウム、テトラカルボ
ニルルニウム酸ジカリウム、ペンタカルボニルルテニウ
ム、テトライオドヘキサカルボニルジルテニウム、ジブ
ロモトリカルボニルルテニウム、クアロトリス（トリフ
エニルホスフイン）ヒドリドルテニウム、クロロトリス
（トリフエニルホスフイン）ヒドリドカルボニルルテニ
ウム、ビス（トリ−ｎ−ブチルホスフイン）トリカルボ
ニルルテニウム、ジクロロトリフエニルホスファイトル
テニウム、ドデカカルボニルトリルテニウム、テトラヒ
ドリドドデカカルボニルテトラルテニウム、テトラクロ
ロジカルボニルルテニウム酸ビストリフエニルホスフイ
ンイミニウム、オクタデカカルボニルヘキサルテニウム
酸ジセシウム、ウンデカカルボニルヒドリドトリルテニ
ウム酸テトラフエニルホスホニウム等である。

これらのルテニウム化合物の中で、カルボニル化合物以
外のものを使用した場合においても、反応系内ではカル
ボニル化合物に変化しているものと考えられる。しかし
反応初期からカルボニル化合物として加えるのが好まし
い。

ルテニウムまたはルテニウム含有化合物の使用量は、反
応液中の濃度として、反応溶液１リットルあたり、ルテ
ニウム原子として０．０００１１００グラム原子、好ま
しくは０．００１〜１０グラム原子である。

本発明においては、上述したルテニウムまたはルテニウ
ム含有化合物とともに、反応促進剤として特定のピリジ
ン類を使用する必要があるこのピリジン類は４位にアミ
ノ基または置換アミン基を有しており、一般式で示せば
以下の通りである。

上記一般式（Ｉ）中、Ｒ１およびＲ２は同一でもよく、
水素、アルキル基またはアリール基等を示す。アルキル
基としては低級アルキル基あるいは環状アルキル基が好
適である。アリール基としてはフエニル基、ピリジル基
等が挙げられる。またＲ１およびＲ２は互いに結合し、
飽和または不飽和の環を形成してもよく、またヘテロ原
子を介して結合していてもよい。環としては３〜７、好
ましくは５〜６員環であり、ヘテロ原子としては酸素、
チッ素、イオウ等が挙げられる．またＲｌ，Ｒ２および
ピリジン環はさらに置換基を有していてもよい。置換基
としてはアルキル基、アリール基、アラルキル基、ハロ
ゲン，アルコキシ基、ヒドロキシル基、アミン基、置換
アミノ基等が挙げられる。本発明で用いる上記ピリジン
類のなかでも第３級アミノピリジン類が好ましい。

このような化合物の具体例としては、４−アミノピリジ
ン、４−メチルアミノピリジン、４−エテルアミノピリ
ジン、４−ｎ−ブチルアミノビリジン、４−シクロヘキ
シルアミノピリジン、４−ベンジルアミノピリジン、４
−ジメチルアミノピリジン、４−ジエテルアミノピリジ
ン、４−ジ−ｎ−ブチルアミノピリジン、４−（４−ピ
リジン）アミノピリジン、４−フエニルアミノピリジン
、４−１−メチルフエニル）アミノピリジン、４−（１
−ピロリジニル）ピリジン、４−（１−ピペリジニル）
ピリジン、４−モルモリノピリジン、等が挙げられる。

上述した種々のビリジン類は単独でも、混合して用いて
もよい。

ピリジン類の使用量は、ルテニウム１グラム原子に対し
、ピリジン類のモル数として２０〜５００００、好まし
くは５０〜５０００である。

反応溶媒としては、以下のようなものを使用することか
できる。例えば、ジエテルエーテル、アニソール、テト
ラヒドロフラン、エチレングリコールジメチルエーテル
、ジオキサン等のエーテル類、アセトン、メチルエチル
ケトン、アセトフエノン等のケトン類、メタノール、エ
タール、ｎ−ブタノール、ベンジルアルコール、エチレ
ングリコール、ジエチレングリコール等のアルコール類
、フェノール、置換フェノール等のフェノール類、ギ酸
，酢酸、プロピオン酸、トルイル酸等のカルボン酸類、
酢酸メチル、酢酸ｎ−ブチル、安息香酸ベンジル等のエ
ステル類、ベンゼン、トルエン、エチルベンゼン、テト
ラリン等の芳香族炭化水素、ｎ−ヘキサン、ｎ−オクタ
ン、シクロヘキサン等の脂肪族あるいは脂環族炭化水素
、ジクロロメタン、トリクロロエタン、クロロベンゼン
等のハロゲン化炭化水素、ニトロメタン、ニトロベンゼ
ン等のニトロ化合物、トリエチルアミン、トリ−ｎ−ブ
チルアミン、ベンジルジメチルアミン、ピリジン、α−
ピコリン，２−ヒドロキシピリジン、１−メチルイミダ
ゾール等の等３級アミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミ
ド、Ｎ，Ｎ−ジメテルアセトアミド、ヘキサメチル燐酸
トリアミド、■−メチルピロリドン、Ｎ，Ｎ′−ジメチ
ルイミダゾリドン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチル
尿素等のアド類、ジメチルスルホン、テトラメテレンス
ルホン等のスルホン類、ジメテルスルホキシド、ジフエ
ニルスルホキシド等のスルホキシド類、γ−ブチロラク
トン、ε−カプロラクトン等のラクトン類、テトラグラ
イム、１８−クラウン−６等のポリエーテル類、アセト
ントリル、ベンゾニトリル等のニトリル類、ジメチルカ
ーボネート、エチレンカーボネート等の炭酸エステル類
である。又、本発明において反応促進剤として用いるピ
リジン類を溶媒に用いることもできる。以上の溶媒の中
でも、非プロトン性極性溶媒、すなわち第三級アミン類
、アミド類、スルホン類、スルホキシド類、ラクトン類
、ポリエーテル類、ニトリル類および炭酸エステル類の
使用がとくに望ましい。

以上のような溶媒を使用して、反応は均一系あるいは不
均一懸濁系のいずれでも実施可能である。

反応温度としては１００〜３００℃の条件が採用される
が、より好ましい温度範囲は１００〜２５０℃程度であ
る。反応圧力としては５０ｋｇ／ｃｍ２が採用されるか
、通常１５０〜６００ｋｇ／ｃｍ２程度で実施するのが
より一般的である本法は、バッチ式、半連続式又は連続
式で実施ることかできる。

反応により生成した含酸素化合物のメタノール、エタノ
ール、エチレングリコール等は通常の分離方法、たとえ
ば蒸留により分離出来る。

さらにその蒸留残渣は，反応触媒液としてリサイクルす
ることが可能である。

以下、本発明を実施例によつて更に詳細に説明するが本
発明は必ずしも以下の実施例の内容に限定されるもので
はない。

実施例１ 内容積３５ｃｃのハステロイｃ製オートクレープにドデ
カカルボニルトリルテニウムＲｕ３（０．０３３ｍｍｏ
ｌ、４−ジメテルアミノピリジンの１０ｍｍｏｌおよび
Ｎ，Ｎ’−ジメテルイミダゾリドン１０ｍｌを仕込み、
さらに一酸化炭素と水素との等容混合ガスを３００ｋｇ
／ｃｍ２まで充填した。オートクレープの温度を２４０
℃まで上げたときの圧力の初期値は約４７０ｋｇ／ｃｍ
２であった。そのまま２ｈｒｓの反応を継続した後、オ
ートクレープを冷却し、内容物を取り出してガスクロマ
トグラフィーによって分析した結果、ターンオーバー数
として７９．５ｍｏｌ／ｇ−ａｔｏｍＲｕ・ｈｒのメタ
ノール、７．６５ｍｏｌ／ｇ−ａｔｏｍＲｕ・ｈｒのエ
テレングリコールが生成していることが判明した。

比較例１ ４−ジメチルアミノピリジンな使用しなかつたほかは、
実施例１と同様の反応物な仕込み、同様の操作を行った
結果はターンオーバー数して、９．４０ｍｏｌ／ｇ−ａ
ｔｏｍＲｕ・ｈｒのメタノールが生成し、エチレングリ
コールの生成は検知されなかった。

実施例２〜７ ４−ジメチルアミノピリジンを使用する代りに、種々の
アミノピリジン類を１０ｍｍｏｌ使用する他は実施例１
と同様に反応な行った。結果を表一１に示す。

実施例８〜１４ ４−ジメチルアミノピリジン（４−ＤＭＡＰ）およびル
テニウム含有化合物を表−２で示す量使用した他は実施
例１と同様に反応を行った。

結果を表−２に示す。

実施例１５〜２３ 実施例１においてＲｕ３（ＣＯ）２Ｏ．０３３ｍｍｏｌ
を使用する代りに、表−３に示す触媒を使用し、反応時
間を３ｈｒｓとする他は同様に反応を行なった結果を表
−３に示す。

実施例２４〜３３ 溶媒として表−４に示す化合物を１０ｍｌ使用する他は
実施例１と同様な方法で反応を行った。

結果を表一４に示す。

実施例３４〜４０ 温度および圧力をかえた他は実施例１と同様に反応を行
った。結果を表−５に示す。

比較例２〜８ 実施例１において４−ＤＭＡＰを１０ｍｍｏｌ使用する
代りに各種ピリジン類を表−６に示す量使用したが、比
較例３および８でメタノールがそれぞれ２．２および０
．４（ｍｏｌ／ｇ−ａｔｏｍＲｕ・ｈｒ）生成した以外
は生成物は得られなかった。

出願人工業技術院長石坂誠一 手　　続　　補　　正　　書 昭和５９年夕月ｌ／日 特許庁長官　若　杉　和　夫　　殿 ／　事件の表示　　昭和ｓｇ年特許願第３ｇ、３２１１
号コ　発明の名称　　含酸素化合物の製造法３　補正を
する者 事件との関係　　特許出願人 ′７ Ｓ　補正の内容 （１）明細書第１Ｓ頁の表−コの［Ｒｕ３（Ｃｏ　）ｔ
ｚｊの欄にｒ（ｍｍｏｌ）Ｊとあるのをｒ（ＲｕＷ−ａ
ｔｏｍ）　Ｊと訂正す゛る。

以上

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　ルテニウムを含有する触媒の存在下に、一酸
   化炭素および水素を液相で反応させて含酸素化合物を製
   造する方法において、４位にアミノ基または置換アミノ
   基を有するピリジン類の存在下に反応を行うことを特徴
   とする含酸素化合物の製造法