JPS5980630A - シユウ酸ジエステルの製法 - Google Patents

シユウ酸ジエステルの製法

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JPS5980630A
JPS5980630A JP57190885A JP19088582A JPS5980630A JP S5980630 A JPS5980630 A JP S5980630A JP 57190885 A JP57190885 A JP 57190885A JP 19088582 A JP19088582 A JP 19088582A JP S5980630 A JPS5980630 A JP S5980630A
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    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C69/00Esters of carboxylic acids; Esters of carbonic or haloformic acids
    • C07C69/34Esters of acyclic saturated polycarboxylic acids having an esterified carboxyl group bound to an acyclic carbon atom
    • C07C69/36Oxalic acid esters
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C69/00Esters of carboxylic acids; Esters of carbonic or haloformic acids
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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】 この発明は、ンユウ酸ジエステルの新規な製造方法に関
する。さらに詳しくはこの発明は、−・酸化炭素と亜硝
酸エステルとを、白金族金属まだはその塩類と鉄まだは
その化合物とを、白金族金属と鉄との原子比が特定範囲
内になるように相体に担持した固体触媒の存在下に、気
相接触さぜることからなるシーウ酸ジエステルの製法に
関するものである。
シュウ酸ジエステルは、ンユウ酸、オキザミド。
グリコール類、染料中間体、および医薬などの合成原料
として重要な用途を有している。
特公昭57−30094号公報には、−酸化炭素と亜硝
酸エステルとを、ノぐラジウムまだはその塩類を担体に
担持した固体触媒に気相で接触させ。
ノユウ酸ジエステルを製造する方法が提案されている。
しかし該提案の如く、単にノZラジウノ、まだはその塩
類を触媒として使用した場合には、長時間の反応の継続
によつソ、その触媒のンーウ酸ジエステル合成活性が徐
々に低下し、充填された触媒層によって製造されるシュ
ウ酸ジエステルの空時収量が経時的に減少してくるとい
う欠点を有している。
壕だ特開昭55−22666号公報には、上記と同様な
気相反応によるノユウ酸ジエステルの製法に関する発明
につき開示されている。該公報に記載の発明においては
、主触媒要素として・ζラジウム、ロジウム、イリジウ
ム、白金、金およびこれらの金属の化合物の使用が提案
され、さらに助触媒として鉄まだはその化合物の使用に
ついても提案がなされている。しかし該公報に記載の発
明においては、鉄またはその化合物は主触媒要素に対し
て極めて多量使用されているので、鉄寸たはその化合物
は、助触媒というよりもキャリアーとして認識されてい
たと考えられる。
すなもち該公報には、鉄またはその化合物の使用量につ
いて、主触媒要素:鉄まだはその化合物の金属換算重量
比が1:100〜20:80.好捷しくは1:100〜
s:1oo(主触媒要素がパラジウムの場合について重
量比を原子比に換算するとPd : Feば1:約20
0−1:約81好1しくは1:約200〜1:約40に
なる)であると記載されており、有効な触媒としてはF
 e C12に5係のPdをt」着させたもの、および
金属鉄に5係のPdを付着させたものが例示されている
。さらに、白金族金属−鉄系の触媒についての実施例に
おいて2通常使用されるンリカ、アルミナのようなキャ
リアーは使用されていない。また、後述する比較例の結
果から明らかなように、白金族金属に対してこの発明の
範囲外となるような多量の鉄化合物を使用すると、ンユ
ウ酸ジエステルの空時収量および選択率が極めて低下す
る。という欠点を示す。
この発明者らは、−酸化炭素と亜硝酸エステルとの気相
接触によ4って、/−ウ酸ジエステルを製造する際に使
用される触媒の改良について研究した。
その結果、鉄まだはその化合物は、白金族金属寸だばそ
の塩類に、前記特開昭55−22666号公報に開示の
発明の如く多量配合した場合には。
該反応の助触媒作用を呈すどころか該反応を阻害し、そ
れらを配合しない場合に比較しても目的物の収率を著し
く低下させる性質を有しているのが。
鉄またはその化合物をこの発明のように特定量配合した
場合には、驚くべきことに、該反応における触媒寿命が
著しく延長し、7ユウ酸ジエステルが長時間にわたって
高収率、高選択率で製造されるという効果を奏すること
を見い出し、この発明に到った。
すなわちこの発叩け、−酸化炭素と亜硝酸エステルとを
、(a)白金族金属またはその塩類と、(b)鉄または
その化合物とを、白金族金属に対する鉄の原子比(白金
族金属:鉄)か10,000 : 1〜1:4の範囲内
になるように担体に担持した固体触媒の存在下に、気相
接触させることを特徴とするンユウ酸ジエステルの工業
的に極めて優れた製法。
を提供するものである。
この発明では、−酸化炭素と亜硝酸ニスデルとの気相接
触反応において、白金族金属捷だはその塩類単独の固体
触媒使用の場合に比べ2反応初期ニオケるンーウ酸ジエ
ステルの空時収量およヒ選択率の低下がなく、長時間の
反応においても空時収量訃よひ選択率の低下が極めて少
なく、すなわち触媒寿命が著しく長くなり、長期間安定
してノユウ酸ジエステルを収率よく製造することができ
る。
この発明において触媒成分として使用される白金族金属
としては、パラジウムが最も有効であるが、白金、ロジ
ウム、ルテニウム、イリジウムなども有用であり、これ
ら金属塩類としては、硝酸塩、硫酸塩、リン酸塩、ノ・
ロゲン化物などの無機塩類、あるいは酢酸塩、ンユウ酸
塩、安息香酸塩などの有機酸の塩類を挙げることができ
る。また。
鉄まだはその鉄化合物としては、金属鉄、鉄(旧化合物
捷たは鉄(III)化合物が用いられる。鉄化合物の具
体例としては1例えば硫酸第1鉄、硫酸第2鉄、硝酸第
1鉄、硝酸第2鉄、塩化第1鉄、塩化第2鉄、硫酸第1
鉄アンモニウム、硫酸第2鉄アンモニウム、クエン酸第
2鉄、乳酸第1鉄、乳酸第2鉄、酸化第1鉄、酸化第2
鉄、四三酸化鉄。
水酸化第1鉄、水酸化第2鉄などを挙げることができる
鉄寸たはその化合物の使用量は、白金族金属またはその
塩類中の白金族金属に対する金属原子比(白金族金属:
Fe)が、  10,000 : 1−1 :41特に
5,000:1〜1:3の範囲内になるように用いる。
鉄寸だはその化合物の使用−が前記範囲より少ないと、
触媒寿命の延長効果が余り期待されない。一方、その使
用量が前記範囲より多過ぎる場合には1反応が著しく阻
害され、ンユウ酸ジエステルの空時収量および選択率が
極度に低下する。このことは例えば、後記各実施例では
著しく高い空時収量でシュウ酸ジエステルが得られてい
るが1例えば後記比較例2の如きFe/Pd(原子比)
−5の場合には5?/1−hr、比較例ろの如きFe/
′Pd (原子比)−10の場合にi71.88f/A
−hr、まだ前記特開昭55−22666号公報に記載
された実施例6の如きFe/pa (原子比)−乙8の
場合には76.7 ”i/ 7Kg−hr 、同実施例
7の如きFe/Pd (原子比)−17の場合には6.
79/に9・hrの各空時収量でしか目的物が得られて
いないことからも明らかである。
この発明において、白金族金属捷たばその1藷類と鉄ま
だはその化合物とは1例えばα−アルミナ。
γ−アルミナ、ノリカ、炭化ケイ素、ケイソウ士。
活性炭、軽石、ゼオライト、モレキュラーソープ。
チタニアなど反応に不活性な担体に担持されて使用に供
されるが、これらの担体の中でもα−アルミナ、γ−ア
ルミナ、シリカ、炭化ケイ素が特に有効である。壕だ白
金族金属まだはその塩類の担持Mは、白金族金属換算で
担体に対し0,01〜10重量係、特には0.1〜2重
量係が好ましい。
この発明における固体触媒の調製法には、特別に制限は
ないが9次の方法により調製すれば、特に優れた固体触
媒が得られる。
寸ず、白金族金属の塩類および鉄の塩類の水溶液を、担
体に含浸させる。含浸は、白金族金属の塩類および鉄の
塩類の水溶液に担体を通常O〜90℃の温度で0.1〜
10時間浸漬することによって行われるが、場合によっ
ては担体に、白金族金属の塩類および鉄の塩類の水溶液
を撒布することによっても行うことができる。なお、白
金族金属の塩類および鉄の塩類の水溶液としては、これ
らの塩類を0.01〜10w−t%酸性水溶液2例えば
塩酸水溶液に溶かしたものを使用するのが好ましい。
すなわち酸性水溶液を用いれば、白金族金属の塩類およ
び鉄の塩類が溶けやすくなり、しかも加水分解による白
金族金属および鉄の水酸化物、酸化物の生成およびその
沈殿化を防止することができる。
次に、白金族金属の塩類および鉄の塩類の水溶液を含浸
した担体を分取し、場合により水洗、さらには風乾、減
圧乾燥、加熱乾燥などにより乾燥した後、アルカリ処理
に供する。
アルカリ処理は、白金族金属の塩類および鉄の塩類の水
溶液を含浸した担体を、アルカリ性化合物を0.05〜
10wt%含むアルカリ性水溶液中に加え、10〜90
℃の温度で肌5〜10時間攪拌することによって行われ
る。使用に供されるアルカリ水溶液としては、水酸化す
l−リウム、水酸化カリウム、水酸化力ルンウム、水酸
化バリウム。
炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸カリウムな
どのアルカリ金属またはアルカリ土類金属の水酸化物や
塩類の水溶液が有用で、これらは併用することもできる
。これらアルカリ性化合物の使用量には特に制限はない
が、白金族金属の塩類1モルに対し、アルカリ性化合物
を2〜40モル用いるのが好ましい1 アルカリ処理後、白金族金属の塩類および鉄の塩類を担
持した担体を、必要に応じて洗浄、乾燥後、還元処理し
さらに洗浄、乾燥する。この還元処□理は1例えば、1
〜10wt%のヒドラジン、ギ酸ソーダあるいはホルム
アルデヒドなどの水溶液中に白金族金属の塩類および鉄
の塩類を担持しだ4J3.体を加え、10〜50℃の温
度で0.5〜10時間攪拌する。いわゆる液相還元で行
ってもよい。
また、白金族金属、塩類を相持した担体に、水素。
−酸化炭素、アンモニアなどのガスを50〜800℃の
温度で1〜10時間接触させる。いわゆる気相還元で行
うこともできる。
なお、この発明で適用するンーウ酸ジエステル合成反応
の原料ガスは、−酸化炭素および亜硝°酸エステルであ
り、場合によってはこの原料ガス中に後述するようにア
ルコール、窒素酸化物なども含まれているが、いずれに
しても原料ガス中には前記気相還元処理に有効な一酸化
炭素を含んでいる。従って、前記アルカリ処理物の気相
還元処理の一手段として、前記アルカリ処理物をシュウ
酸ジエステル合成反応装置に装入し、/ユウ酸ジエステ
ル合成反応に先だち原料ガス、すなわち−酸化炭素と亜
硝酸エステルとの混合ガス、さらにはこの混合ガスにア
ルコール、窒素酸化物などが含まれているガスを用いて
、気相還元処理する方法を採ることもできる。
この発明の方法に使用する亜硝酸エステルは。
炭素原子1〜8個を有する飽和の1価脂肪族−γルーコ
ールまたは脂環族アルコールと亜硝酸とのエステルであ
って、アルコール成分としては例えばメタノール、エタ
ノール、n−(およ−びiso  )フ。
ロバノール+  n  (l S OHB e C+ 
 ter t)ブタノール、n−(および1so−)ア
ミルアルコ−ル 族アルコール、および/クロヘキサノール、メチルノク
ロヘキサノールのような脂環族アルコールなどを挙げる
ことができ,これらのアルコールは,例えばアルコキシ
基のような反応を阻害しない置換基を含んでいてもよい
この反応は,反応域に液相が形成されない条件で実施す
ることが必要である。反応域に液相が形成されない条件
は,反応温度,反応圧力および亜硝酸エステルの種類,
使用濃度などの条件の関連で変わるので,それぞれを−
律に定めることはできない。
しかし反応温度については,反応は低温でも充分速やか
に進行し,また反応温度が低いほど副反応が少いだめ,
所望の空時収量が維持される限り比較的低温,すなわち
通常50〜200℃,好寸しくは80〜150℃の温度
で実施される。まだ反応圧力については,通常,常圧な
いし1 0Kq/ctA(ゲージ圧)、好ましくは常圧
ないし5 Kg / c1/1(ゲージ圧)の圧力で実
施され,場合によっては常圧よりやや低い圧力であって
もよい。
亜硝酸エステルの使用濃度は,広範囲に変えることがで
きるが,満足すべき反応速度を祠るためには,反応器に
導入される原料ガス中の亜硝酸エステル濃度を1容量係
以上となるように存在させることが必要であり,通常5
〜ろ0容量係である。
この発明の方法に使用する一酸化炭素は純粋なものでも
また,例えば窒素のような不活性ガスで希釈されていて
もよい。また、反応帯における一酸化炭素の濃度は,広
範囲に変わってよく,通常10〜90容量係の範囲が選
ばれる。
この発明の方法は,例えば固定床−または流動床の反応
器を用いて実施され,原料ガスの触媒3!:の標準条件
下での接触時間は,20秒以下,特に0、2〜10秒の
範囲が好ましい。
なお、亜硝酸エステルは,通常・アルコールと窒素酸化
物とを必要に応じて分子状酸素の存在下に反応させて調
製され,そのガス中には亜硝酸:乙ステルの他に,未反
応のアルコール、窒素酸化物(特に−酸化窒素)、場合
によっては微量の水や酸素が含捷れている。この発明で
は,このような亜硝酸エステル含有ガスを,亜硝酸エス
テル源として使用する場合にも好結果が得られる。
次に,固体触媒の調製例,実施例および比較例を挙げる
固体触媒の調製例 塩化パラジウム13、ろ3y−を、3swt%塩酸水溶
液1 5.6 7 ?に加え,さらに水を約5 0cc
加えた後,少し加熱し塩化パラジウムを完全に溶解させ
た。次いで冷却し,水を加えて全量を2001にした。
この塩化パラジウム溶液10.14′?と・塩化第2鉄
の6水利物L3 0 ?を水1 0ccに溶かした溶液
とを混合し,水を加えて全量を30ccにした・ 次いで,この混合溶液30ccに,5mF6の球状α−
アルミナろ02を浸漬させ,時々かき混ぜながら2時間
放置した後,全量を目皿の上に移して母液を完全に分離
した。分離取得した塩化パラジウムおよび塩化第2鉄含
浸アルミナを,INの水酸化すトリウム水溶液63cc
に浸漬し,約60℃で約4時間攪拌しアルカリ処理した
このアルカリ処理物を沖集し,イオン交換水で洗液中に
硝酸銀でクロルイオンが検出されなくなるまで洗浄し,
乾燥器中で約95℃で乾燥(〜た。
次いで,電気炉にセットされた内径20關グのパイレッ
クスガラス管に移し,水素気流中500℃でろ時間還元
処理した。
かくしてα−アルミナ上に金属換算で0.5wt%のパ
ラージウムと0.2 6 2 wt%の鉄とが担持され
だ球状固体触媒〔Fθ/pa (原子比)−1〕を得だ
実施例1 内径17H11+長さ55cmのガラス製反応管に。
前記固体触媒の調製例に従って調製した・ζラジウムc
)、 5 wt% 、鉄0.262 vyt% (金属
像′!A−)を5’mmφの球状α−アルミナに担持し
た触媒2m6(1,87)を充填し、さらにその上部に
ガラスピーズを24cm高さ充填した。
この反応管を垂直に固定し9反応管に設けたジャケット
部に加熱されたソリコンオイルを流し。
触媒層内温度が110℃になるように加熱fltll 
Mlυしだ0 この反応管上部から、−酸化炭素20Vot%。
亜硝酸メチル15Votチ、メタノール15■Ot%。
−酸化窒素B Vol係および窒素47Vot%か「〕
なるガス混合物を、  201/hr (S、T、P、
 )の速度で供給した。
反応管を通過した反応生成物は、捷ずメタノール中に通
してシーウ酸ジメチルを抽集い メタノールで捕集され
ない低沸物を次いでドライアイス−メタノールで凝縮さ
せて捕集した。
反応開始後および後記第1表に記載の反応璧過時間にお
けるそれぞれの補集液に゛ついて、ガスクロマトグラフ
ィーによって分析を行ない、ンユウ酸ジメチルの各空時
収@ (!i’ / t+ hr)を測定した。結果を
第1表に示す。
実施例2 触媒として、前記固体触媒の調製例に従って調製したパ
ラジ−ラム0.5wt係、鉄0.0262wt%(金属
換算)をs mmψの球状α−アルミーすに相持したも
のを2ml用いた他は、実施例1と同様の操作で実験を
行った。結果を第1表に示す。
実施例ろ 触媒として、前記固体触媒の調製例に従って調製したパ
ラジウムQ、 5 wt%l鉄0.00262wtチ(
金属換算)を5胡戸の球状α−アルミナに担持したもの
を2ml用いた他は、実施例1と同様の操作で実験を行
った。結果を第1表に示す。
実施例4 触媒として、前記固体触媒の調製例に従って調製したパ
ラジウム0.5wtチ、鉄0.[] 00262wt幅
(金属換算)を5關戸の球状α−アルミナに担持したも
のを2m13用いた他は、実施例1と同様の操作で実験
を行った。結果を第1表に示す。
実施例5 触媒として、前記固体触媒の調製例に従って調製したパ
ラジウム0.5wt係、鉄0.786wt幅(金属換算
)をs mmグの球状α−アルミナに担持したものを2
ml用いた他は、実施例1と同様の操作で実験を行った
。結果を第1表に示す。
比較例1 塩化第2鉄を添加しなかった他は、前記固体触媒の調製
例に従って、パラジウムQ、5wt%を5rnm戸の球
状α−アルミナに担持した触媒を調製した。
該触媒2rnlを用いた他は、実施例1と同様の操作で
実験を行なった。結果を第1表に示す。
比較例2 触媒として、前記固体触媒の調製例に従って調製したパ
ラジウム0.5 wtチ、鉄1.31wt%(金属換算
)をs、、m、mの球状α−アルミナに担持しだものを
2ml用いた他は、実施例1と同様の操作で実験を行っ
た。結果を第1表に示す。
比較例6 触媒として、前記固体触媒の調製例に従って調製したパ
ラジウム0.5wt%、鉄2.62wt係(金属換算)
を5mm93の球状α−′アルミナに担持し、だものを
2ml用いた他は、実施例1と同様の操作で実験を行っ
た。結果を第1表に示す。
なお、第1表における/−ウ酸ジメチルの空時収量比は
1反応開始後8時間目における空時収量を100グ//
、brとしたときの比を表わし1次式に従って算出した
ものである。
比較例4 100mgのナス形フラスコに、塩化第1鉄9.57を
入れ1次いで塩化パラジウムを2.1 wt% 、塩酸
を0.84wt;%含む水溶液40m1を加え、ロータ
リーエバポレーターを用いて約50℃の温度で。
減圧下に濃縮乾固し、固形物を得た。得られた固形物を
、管状電気炉にセントされた内径20rrrmlのパイ
レックスガラス管に移し、水素気流中。
200℃の温度で2時間還元処理した。かくして。
塩化第1鉄上に金属換算でs wt%のPdが相持され
た固体触媒を得だ。
該触媒2 mliを用いて、実施例1法同様の操作で実
験を行なった。8時間にわたって反応を続けたが、シュ
ウ酸ジメチルの空時収量は69 / 1. hrであっ
た。
実施例6 前記触媒の調製例において、塩化第2鉄の6水和物の使
用量を0.130 iに変え、また5mmpの球状α−
アルミナの代りに3 mm lの球状α−アルミナを用
いた他は、前記固体触媒の調製例に従って、パラジウム
0.5 wt%、鉄0.0262wt茅を5mm1の球
状α−アルミナに担持した触媒を調製した。該触媒2r
nl!を用いて、実施例1と同様の操作で実験を行なっ
た。結果を第2表に示す。
比較例5 前記固体触媒の調製例において、塩化第2鉄の6水和物
を添加せず1寸だ5PmCの球状α−アルミナの代りに
ろmmlの球状α−アルミナを用いた他は、前記固体触
媒の調製例に従い、パラジウム0.5 wt%を” +
nm 93の球状α−アルミナに相持した触媒を調製し
た。該触媒2mlを用いた他は、実施例1と同様の操作
で実験を行なった。結果を第2表に示す。
/ 実施例7 前記固体触媒の調製例に準じて調製した。パラジウムo
、 5wt%および鉄0.13wt%(金属換q)〔F
e/Pd(原子比)−o、s)を5mm1の球状α−ア
ルミナに担持した触媒2.7tを、内径43 mm疑、
高さ210cnLのステンレス製反応管に充填した。こ
の触媒層に亜硝酸メチル10Vot係、−酸化炭素20
Vot%、−酸化窒素5Vo1%、メタノール5Vot
%および窒素57VoL係からなる原料ガスを、ろ、0
001 /hr(S、T、P、 )の流量で流し。
反応圧力3に? 10?r o 、反応温度1oo℃で
連続反応を行なった。
その結果、ノーウ酸ジメチルの空時収量は1反応開始1
00時間後は490 fl / t−hr、反応開始2
000時間後はろ209/1−hrであった。
実施例8 反応器入口ガスの組成を、亜硝酸エチル5Vot%−酸
化炭素20 Vot%、 N275 Vot%とし、 
 sv(空間速度;s、T、p、)を5,000 hr
−’  とした他は、実施例1と同様の操作で実験を行
った結果。
反応初期におけるンユウ酸ジエチルの空時収量は479
 Y/l、 hrであり、空時収量の経時変化の割合は
実施例1とほぼ同程度であった。なお9反応初期におけ
るCO基準の選択率は1 ノーウ酸ジエチル98..O
%、炭酸ジエチル2.0係であり。
C02の副生量は僅かであった。
特許出願人  宇部興産株式会社 手続補正書(自発補11−) 昭和58年/月yJ’日 特許庁長官 殿 1 事件の表示 特願昭57−190885号 2、 発明の名称 7ユウ酸ジエステルの製法 3、補正をする者 事件との関係  特許出願人 郵便番号 755 山口県宇部市西本町1丁目12番32号電話 03(5
81)33j+ 4 補正命令の目付 補正命令はない(自発補正)。
5 補正により増加する発明の数   カしろ 補正の
対象 明細■の発明の詳細な説明の欄 7、 補正の内容 (1)明細書第10頁、第7行、[白金族金属塩類を担
持した担体に、]の記載を、[白金族金属の塩類および
鉄の塩類を担持した担体に、−1に補正する。
(2)明細書第14頁、第16〜17行、 「ノくイレ
ノクスガラス管」の記載を、1石英ガラス管」に補正す
る。
(3)明細書第19頁、第1表、実施例5の触媒の欄に
おけるFe(wt%)の数値[0,5244を。
10.78 b Jに補正する。
(4)明細書第24頁、第6行と第7行の間に。
次の事項を補正する。
[実施例9 水素気流中の還元温度を700’Cに変えた他は。
前記固体触媒の調製例に従って、α−アルミナ上に金属
換算で0.5wt%のパラジウムと0.262wt係の
鉄とが相持された球状固体触媒(Fe/Pd(原子比)
−1〕を調製した。該触媒2rttlを用いた他は、実
施例1と同様の操作で実験を行った。
その結果2反応初期における7−ウ酸ジメチルの空時収
量は1331 !/1. hrであり6反応1000時
間後においてもその空時収率の低−トはほとんどなかっ
た。」 以  上

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 一酸化炭素と亜硝酸エステルとを、(a)白金族金属ま
    だはその塩類と、(b)鉄またはその化合物とを。 白金族金属に対する鉄の原子比(白金族金属:鉄)が1
    0,000 : 1〜1:4の範囲内になるように担体
    に相持した固体触媒の存在下に、気相接触させることを
    特徴とするンユウ酸ジエステルの製法。
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