JPS6114129B2 - - Google Patents

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JPS6114129B2
JPS6114129B2 JP58159035A JP15903583A JPS6114129B2 JP S6114129 B2 JPS6114129 B2 JP S6114129B2 JP 58159035 A JP58159035 A JP 58159035A JP 15903583 A JP15903583 A JP 15903583A JP S6114129 B2 JPS6114129 B2 JP S6114129B2
Authority
JP
Japan
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ruthenium
imidazole
reaction
compound
compounds
Prior art date
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Expired
Application number
JP58159035A
Other languages
Japanese (ja)
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JPS6054331A (en
Inventor
Yoshihisa Kiso
Masahide Tanaka
Kenji Saeki
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National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Original Assignee
Agency of Industrial Science and Technology
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Publication date
Application filed by Agency of Industrial Science and Technology filed Critical Agency of Industrial Science and Technology
Priority to JP58159035A priority Critical patent/JPS6054331A/en
Publication of JPS6054331A publication Critical patent/JPS6054331A/en
Publication of JPS6114129B2 publication Critical patent/JPS6114129B2/ja
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • 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

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

本発明は、エチレングリコール、メタノール等
の含酸素有機化合物の製造方法に関する。 従来、一酸化炭素と水素とを反応させることに
よりエチレングリコールを製造する方法としてル
テニウム系触媒を使用することが知られており例
えば特開昭55−115834号、米国特許第4170605
号、J.Am.Chem.Soc.、102、6855(1980)、
Erdol Kohle Ergas Petrochem.、32、313
(1979)、Int.High Pressure Conf.(USA)、
6th、〔1〕733〜738(1979)およびJ.Catl.61
359(1980)などに提案されている。これらのル
テニウム系触媒を使用する方法では、触媒の価格
がロジウム系触媒に比べ安価であり、経済的に優
れているが触媒活性が低く、とくに低い反応圧力
条件における活性が劣つている。 例えば前記特開昭55−115834号公報には、可溶
化されたルテニウムカルボニル錯体と共に、助触
媒としてアミン類、ピリジン類、プリン、ピリミ
ジン、ピペラジンなどの環状アミン類、ビス(ト
リフエニルホスフイン)イミニウムハライド、ア
ルカリ金属ハライド、アルカリ土類金属ハライ
ド、沃化コバルト、沃化鉄などが使用できること
を開示している。 また前記米国特許第4170605号ならびにInt.
High Pressure Conf.(USA)、6th〔1〕733〜
738(1979)には特定のルテニウム化合物とピリ
ジン類塩基配位子とから形成されたルテニウム錯
体触媒を使用する方法が提案されている。 さらに特開昭56−123925号公報には、ルテニウ
ム化合物と共にルテニウム以外の第族の金属の
化合物および助触媒成分からなる触媒を使用する
方法が提案されており、助触媒成分としてアルカ
リ金属ハライド化合物、アルカリ土類金属ハライ
ド化合物、第四アンモニウムハライド化合物、第
四イミニウムハライド化合物、ピリジン、または
置換ピリジン化合物を使用することを提案してい
る。 特開昭56−100728号には、ルテニウム化合物と
共に、ホスホニウムハライド、アンモニウムハラ
イドを併用する態様が示されている。 さらに特開昭55−9088号には、酢酸、トリフル
オロ酢酸、モノフルオロ酢酸などのカルボン酸共
存下で反応を行い、アルカノールエステルおよび
グリコールエステルを同時に製造する方法におい
て、触媒としてルテニウム化合物と共にホスホニ
ウムハライド、あるいはアンモニウムハライドを
併用する態様が示されている。 しかしながら、ルテニウム化合物と共に、これ
ら従来提案されている助触媒を併用しても触媒活
性が充分とはいえず、アルカンポリオール等の含
酸素有機化合物を高収率で製造することはできな
かつた。 これに対し、本発明者らはすでにルテニウム化
合物と共に助触媒としてイミダゾール化合物を併
用することにより、エチレングリコール等の含酸
素有機化合物の生成活性が飛躍的に向上すること
を見出しいるが、今回、この触媒併用系にさらに
ハフニウム、ランタンおよびニオブから選ばれる
金属の水素化物を少なくとも一種類以上併用する
ことにより含酸素有機化合物の生成活性がさらに
向上することを見出し、本発明に到達した。 すなわち本発明は、触媒の存在下、一酸化炭素
と水素を加熱加圧下に反応させて含酸素有機化合
物を製造する方法において、 ルテニウム化合物(a) イミダゾール(b) とハフニカム、ランタンおよびニオブから選ばれ
る金属の水素化物(c) からなる触媒を用いることを特徴とする含酸素有
機化合物の製造方法に関する。 本発明の方法において使用される触媒のうちル
テニウム化合物(a)として具体的には、ルテニウム
のハロゲン化物、カルボン酸塩、無機酸塩、酸化
物、種々の有機配位子と錯結合した化合物、種々
の無機配位子と錯結合した化合物などを例示する
ことができる。さらに具体的には、塩化ルテニウ
ム、臭化ルテニウム、ヨウ化ルテニウム、ギ酸ル
テニウム、酢酸ルテニウム、硝酸ルテニウム、二
酸化ルテニウム、四酸化ルテニウム、Ru
(acac)3、(C5H5)(CH3)Ru(CO)2
(C2H52Ru、Ru3(CO)12、Ru(CO)2− 、Ru6
(CO)2− 18、H2Ru4(CO)13、H6Ru4(CO)12、〔Ru
(CO)3Cl22などを例示することができる。ま
た、微粉末のルテニウム金属の形でも反応系に供
給し、そこで可溶性のカルボニル錯体を形成させ
て使用することもできる。 ルテニウム化合物(a)の使用割合は、とくに限定
されるものではないが、通常は反応系内のルテニ
ウム原子の濃度として1ないし10-6グラム原子/
、とくに好ましくは2×10-1〜10-4グラム原
子/の範囲である。 一方、イミダゾール類(b)は、イミダゾールおよ
び任意の置換基を有するイミダゾール誘導体を包
含する。 イミダゾール類(b)として、好ましい化合物は、
下記の一般式で示される。
The present invention relates to a method for producing oxygen-containing organic compounds such as ethylene glycol and methanol. Conventionally, it has been known to use a ruthenium-based catalyst as a method for producing ethylene glycol by reacting carbon monoxide and hydrogen;
No., J.Am.Chem.Soc., 102, 6855 (1980),
Erdol Kohle Ergas Petrochem., 32 , 313
(1979), Int.High Pressure Conf. (USA),
6th, [1] 733-738 (1979) and J.Catl. 61 ,
359 (1980), etc. These methods using ruthenium-based catalysts are cheaper than rhodium-based catalysts and are economically superior, but their catalytic activity is low, especially under low reaction pressure conditions. For example, JP-A-55-115834 discloses that cyclic amines such as amines, pyridines, purines, pyrimidine, piperazine, etc., bis(triphenylphosphine) and solubilized ruthenium carbonyl complexes are used as cocatalysts. It is disclosed that minium halides, alkali metal halides, alkaline earth metal halides, cobalt iodide, iron iodide, etc. can be used. Also, the aforementioned U.S. Pat. No. 4,170,605 and Int.
High Pressure Conf. (USA), 6th [1] 733~
738 (1979) proposes a method using a ruthenium complex catalyst formed from a specific ruthenium compound and a pyridine base ligand. Furthermore, JP-A-56-123925 proposes a method of using a catalyst consisting of a ruthenium compound, a compound of a group metal other than ruthenium, and a co-catalyst component, and the co-catalyst component is an alkali metal halide compound, It is proposed to use alkaline earth metal halide compounds, quaternary ammonium halide compounds, quaternary iminium halide compounds, pyridine or substituted pyridine compounds. JP-A-56-100728 discloses an embodiment in which phosphonium halide and ammonium halide are used together with a ruthenium compound. Furthermore, JP-A No. 55-9088 describes a method for simultaneously producing alkanol esters and glycol esters by carrying out a reaction in the presence of a carboxylic acid such as acetic acid, trifluoroacetic acid, or monofluoroacetic acid, in which a phosphonium halide is used together with a ruthenium compound as a catalyst. , or an embodiment in which ammonium halide is used in combination. However, even when these conventionally proposed cocatalysts are used in combination with a ruthenium compound, the catalytic activity is not sufficient, and oxygen-containing organic compounds such as alkane polyols cannot be produced in high yield. In contrast, the present inventors have already found that the production activity of oxygen-containing organic compounds such as ethylene glycol is dramatically improved by using an imidazole compound as a cocatalyst together with a ruthenium compound. The inventors have discovered that the production activity of oxygen-containing organic compounds can be further improved by further using at least one metal hydride selected from hafnium, lanthanum, and niobium in the combined catalyst system, and have arrived at the present invention. That is, the present invention provides a method for producing an oxygen-containing organic compound by reacting carbon monoxide and hydrogen under heat and pressure in the presence of a catalyst. The present invention relates to a method for producing an oxygen-containing organic compound, which uses a catalyst comprising a metal hydride (c). Among the catalysts used in the method of the present invention, specific examples of the ruthenium compound (a) include ruthenium halides, carboxylates, inorganic acid salts, oxides, compounds complexed with various organic ligands, Examples include compounds that have complex bonds with various inorganic ligands. More specifically, ruthenium chloride, ruthenium bromide, ruthenium iodide, ruthenium formate, ruthenium acetate, ruthenium nitrate, ruthenium dioxide, ruthenium tetroxide, Ru
(acac) 3 , ( C5H5 )( CH3 )Ru(CO) 2 ,
( C2H5 ) 2Ru , Ru3 (CO) 12 , Ru( CO ) 2-4 , Ru6
(CO) 2-18 , H 2 Ru 4 (CO) 13 , H 6 Ru 4 (CO) 12 , [ Ru
(CO) 3 Cl 2 ] 2 etc. can be exemplified. It is also possible to supply ruthenium metal in the form of fine powder to the reaction system and form a soluble carbonyl complex there. The proportion of ruthenium compound (a) used is not particularly limited, but the concentration of ruthenium atoms in the reaction system is usually 1 to 10 -6 gram atoms/
, particularly preferably in the range of 2×10 −1 to 10 −4 gram atoms/atom. On the other hand, imidazoles (b) include imidazole and imidazole derivatives having arbitrary substituents. Preferred compounds as imidazoles (b) are:
It is represented by the general formula below.

【式】 (式中、R1、R2、R3およびR4は、水素、任意の置
換基である。このうちR1およびR2、R3および
R4、R1およびR4の各組は、互いに連結して2価
の炭化水素基または極性基置換炭化水素基を形成
していてもよい。) ここで極性基その他の置換基として具体的には
以下のものが例示される。塩素、臭素、ヨウ素等
のハロゲン、ヒドロキシル基、カルボキシル基、
ホルミル基、アセチル、ブチロイル、ベンゾイ
ル、トルオイル等のアシル基、アミノ基、ジメチ
ルアミノ、ジエチルアミノ等の置換アミノ基、メ
トキシ、エトキシ等のアルコキシ基、シアノ基、
イソシアノ基、ニトロ基、シリル基、トリメチル
シリル等のアルキル置換シリル基、さらにメチ
ル、エチル、n−プロピル、iso−プロピル、n
−ブチル、iso−ブチル、tert−ブチル、オクチ
ル、ドデシル、ヘキサデシル、シクロヘキシル、
フエニル、ベンジル等の炭化水素基、上記極性基
で置換された炭化水素基がある。 これらのイミダゾール類(b)のうち、好適に用い
られるイミダゾール類(b)にはイミダゾール、炭化
水素基置換イミダゾール、ヒドロキシアルキル基
置換イミダゾール、カルボキシアルキル基置換イ
ミダゾール、アミノアルキル基置換イミダゾー
ル、ポリビニルイミダゾールなどの極性基置換炭
化水素基で置換されたイミダゾールなどであり、
具体的には、イミダゾール、N−メチルイミダゾ
ール、N−エチルイミダゾール、N−プロピルイ
ミダゾール、N−イソプロピルイミダゾール、N
−ブチルイミダゾール、n−メチルイミダゾー
ル、2−エチルイミダゾール、2−プロピルイミ
ダゾール、2−イソプロピルイミダゾール、4−
メチルイミダゾール、4−エチルイミダゾール、
4−プロピルイミダゾール、4−イソプロピルイ
ミダゾール、4−ブチルイミダゾール、4・5−
ジメチルイミダゾール、4・5−ジエチルイミダ
ゾール、N−メチル−2−エチルイミダゾール、
N−メチル−4−エチルイミダゾール、1−フエ
ニルイミダゾール、4−フエニルイミダゾールベ
ンゾイミダゾール、1・2−トリメチレンイミダ
ゾール、1・5−トリメチレンイミダゾール、
4・5−トリメチレンイミダゾール、4・5・
6・7−テトラヒドロベンズイミダゾールなどの
炭化水素基置換イミダゾール、1−ヒドロキシメ
チルイミダゾール、2−ヒドロキシメチルイミダ
ゾール、4−ヒドロキシメチルイミダゾール、1
−(2−ヒドロキシエチル)イミダゾール、2−
(2−ヒドロキシエチル)イミダゾール、 4−(2−ヒドロキシエチル)イミダゾール、
1−カルボキシメチルイミダゾール、2−カルボ
キシメチルイミダゾール、4−カルボキシメチル
イミダゾール、1−(2−カルボキシエチル)イ
ミダゾール、4−(2−カルボキシエチル)イミ
ダゾール、4−(2−カルボキシ−2−ヒドロキ
シエチル)イミダゾール、1−アミノメチルイミ
ダゾール、4−アミノメチルイミダゾール、 1−(2−アミノエチル)イミダゾール、 4−(2−アミノエチル)イミダゾール、 1−(3−アミノプロピル)イミダゾール、4
−(3−アミノプロピル)イミダゾール、2−(2
−イミダゾリル)イミダゾール、4−(2−ピリ
ジン)イミダゾール、2−ベイゾイルイミダゾー
ルなどの極性基置換炭化水素基で置換されたイミ
ダゾールをあげることができる。 本発明において最も好適なイミダゾール類(b)
は、下記の一般式で示されるベンズイミダゾール
系化合物である。
[Formula] (In the formula, R 1 , R 2 , R 3 and R 4 are hydrogen and arbitrary substituents. Among these, R 1 and R 2 , R 3 and
Each set of R 4 , R 1 and R 4 may be linked to each other to form a divalent hydrocarbon group or a polar group-substituted hydrocarbon group. ) Here, the following are specifically exemplified as the polar group and other substituents. Halogens such as chlorine, bromine, and iodine, hydroxyl groups, carboxyl groups,
formyl group, acyl group such as acetyl, butyroyl, benzoyl, toluoyl, amino group, substituted amino group such as dimethylamino, diethylamino, alkoxy group such as methoxy, ethoxy, cyano group,
Alkyl-substituted silyl groups such as isocyano group, nitro group, silyl group, trimethylsilyl, as well as methyl, ethyl, n-propyl, iso-propyl, n
-butyl, iso-butyl, tert-butyl, octyl, dodecyl, hexadecyl, cyclohexyl,
There are hydrocarbon groups such as phenyl and benzyl, and hydrocarbon groups substituted with the above polar groups. Among these imidazoles (b), preferably used imidazoles (b) include imidazole, hydrocarbon group-substituted imidazole, hydroxyalkyl group-substituted imidazole, carboxyalkyl group-substituted imidazole, aminoalkyl group-substituted imidazole, polyvinylimidazole, etc. imidazole substituted with a polar group-substituted hydrocarbon group,
Specifically, imidazole, N-methylimidazole, N-ethylimidazole, N-propylimidazole, N-isopropylimidazole, N
-Butylimidazole, n-methylimidazole, 2-ethylimidazole, 2-propylimidazole, 2-isopropylimidazole, 4-
Methylimidazole, 4-ethylimidazole,
4-propylimidazole, 4-isopropylimidazole, 4-butylimidazole, 4,5-
Dimethylimidazole, 4,5-diethylimidazole, N-methyl-2-ethylimidazole,
N-methyl-4-ethylimidazole, 1-phenylimidazole, 4-phenylimidazole benzimidazole, 1,2-trimethyleneimidazole, 1,5-trimethyleneimidazole,
4,5-trimethyleneimidazole, 4,5.
Hydrocarbon group-substituted imidazole such as 6,7-tetrahydrobenzimidazole, 1-hydroxymethylimidazole, 2-hydroxymethylimidazole, 4-hydroxymethylimidazole, 1
-(2-hydroxyethyl)imidazole, 2-
(2-hydroxyethyl)imidazole, 4-(2-hydroxyethyl)imidazole,
1-carboxymethylimidazole, 2-carboxymethylimidazole, 4-carboxymethylimidazole, 1-(2-carboxyethyl)imidazole, 4-(2-carboxyethyl)imidazole, 4-(2-carboxy-2-hydroxyethyl) Imidazole, 1-aminomethylimidazole, 4-aminomethylimidazole, 1-(2-aminoethyl)imidazole, 4-(2-aminoethyl)imidazole, 1-(3-aminopropyl)imidazole, 4
-(3-aminopropyl)imidazole, 2-(2
Imidazole substituted with a polar group-substituted hydrocarbon group such as -imidazolyl)imidazole, 4-(2-pyridine)imidazole, and 2-beizoylimidazole can be mentioned. Most preferred imidazoles (b) in the present invention
is a benzimidazole compound represented by the general formula below.

【式】 (式中R1ないしR6は、水素又は任意の置換基から
選ばれる基である。このうち、R1およびR2、R2
およびR3、R3およびR4、R4およびR5の各組は、
互いに連結され、2価の炭化水素基または極性基
置換の炭化水素基を形成していてもよい。)この
ようなベンズイミダゾール系化合物には下記のも
のが例示される。 ベンズイミダゾール、N−メチルベンズイミダ
ゾール、N−エチルベンズイミダゾール、N−n
−プロピルベンズイミダゾール、N−iso−プロ
ピルベンズイミダゾール、N−tert−ブチルベン
ズイミダゾール、N−n−ブチルベンズイミダゾ
ール、N−フエニルベンズイミダゾール、N−ベ
ンジルベンズイミダゾール、N−シクロヘキシル
ベンズイミダゾール、N−オクチルベンズイミダ
ゾール、N−ドデシルベンズイミダゾール、N−
ヘキサドデシルベンズイミダゾール、4−メチル
ベンズイミダゾール、1・2−ジメチルベンズイ
ミダゾール、5・6−ジメチルベンズイミダゾー
ル、4・5・6−トリメチルベンズイミダゾー
ル、 N−メチル−5・6−ジメチルベンズイミダゾ
ール、N−エチル−5・6−ジメチルベンズイミ
ダゾール、N−iso−プロピル−5・6−ジメチ
ルベンズイミダゾール、5・6−ジメトキシベン
ズイミダゾール、4・5−トリメチレンベンズイ
ミダゾール、ナフト〔1・2−d〕イミダゾー
ル、ナフト〔2・3−d〕イミダゾール、1−メ
チル−4−メトキシベンゾイミダゾール、1−メ
チル−5−メトキシベンズイミダゾール、1−メ
チル−4・5−ジメトキシベンズイミダゾール、
1−メチル−4−ジメチルアミノベンズイミダゾ
ール、1−メチル−4−アミノベンズイミダゾー
ル、1−メチル−4−トリメチルシリルベンズイ
ミダゾールなどがある。 その他のものとして、4−アザベンズイミダゾ
ール、1−メチル−4−アザベンズイミダゾール
なども例示できる。 イミダゾール類(b)の濃度はとくに限定はされな
いが、ルテニウム化合物(a)に比べ多量に使用する
態様が好適である。 例えばイミダゾール類(b)は、反応系内のルテニ
ウム1グラム原子に対してとくに10モルを越え、
107モル以下の範囲で使用することが望ましい。
また反応液1に対して、イミダゾール類(b)は
10-3モルないし10モルの濃度範囲で使用すること
が望ましい。 本発明で使用される触媒のうち、ハフニウム、
ランタンおよびニオブから選ばれる金属の水素化
物(c)として具体的にはHfH2、LaH3、NbHなどを
例示でき、本発明ではこれらの水素化物を少なく
とも1種類以上使用することができる。 金属の水素化物(c)の使用割合は、とくに限定さ
れるものではないが、通常は反応系内のルテニウ
ム化合物(a)のルテニウム原子の濃度に対する金属
の水素化物(c)の金属の原子濃度の比として約10-2
ないし約103とくに約10-1ないし約102とすること
が好ましい。 本発明においてさらに併用することができる他
の触媒成分としてハロゲン化合物がある。 ハロゲン化合物としては、ヨウ素、臭素、塩素
などのハロゲン単体、ヨウ化水素、臭化水素、塩
化水素、フツ化水素などのハロゲン化水素、アル
カリ金属、アルカリ土類金属、アルミニウム、リ
ン等のハロゲン化物、第4級アンモニウムハライ
ド、第4級ホスホニウムハライド、イミニウムハ
ライド、アルキルハライド、アリールハライドな
どが例示される。 以上に例示したハロゲン化合物は、ルテニウム
化合物(a)イミダゾール類(b)と、ハフニウム、ラン
タンおよびニオブから選ばれる金属の水素化物(c)
と共に、さらに併用して用いられることがある助
触媒であり、必要に応じて1種類または2種類以
上が併用される。 ハロゲン化合物を併用する場合は、ルテニウム
化合物(a)使用量中のルテニウムのグラム原子に対
するハロゲン化合物のモル数の比として約10-2
いし103、とくに約10-1ないし102とすることが望
ましい。 本発明の方法において使用される触媒の調製法
としては、ルテニウム化合物(a)イミダゾール類
(b)、金属の水素化物(c)さらには必要に応じ他の助
触媒をそれぞれ別々に反応系内に添加し、系内に
おいて触媒活性種を形成させる方法を採用するこ
ともできるし、ルテニウム化合物(a)イミダゾール
類(b)金属の水素化物(c)さらは必要に応じて他の助
触媒から形成された錯体あるいは混合物を反応系
内に添加することもできる。 ルテニウム化合物(a)は、使用に際し、有機希釈
剤と予備混合しておいてもよい。またイミダゾー
ル類(b)を他の触媒成分の有機希釈剤として使用し
てもよい。 さらにイミダゾール類(b)は必ずしもそのものを
反応系に供給する必要はなく、反応系内で形成さ
せてもよく、例えばAdvances in Heterocyclic
Chemistry 12、P.103〜183(1970)に開示され
た方法を採用することもある。 本発明の反応は、通常溶媒の存在下に実施され
る。溶媒としては、反応に不活性な有機溶媒であ
ればいずれも使用でき、上記の有機希釈剤もその
まま使用することができる。溶媒として具体的に
は、テトラヒドロフラン、ジエチレングリコール
のジメチルエーテル、テトラエチレングリコール
のジメチルエーテル(テトラグライム)、ジエチ
ルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ジオキサ
ン、1・2−ジメトキシベンゼン、1・2・3−
トリメトキシベンゼン、18−クラウン−6などの
エーテル類;酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチ
ル、エチレングリコールジアセテート、ジエチレ
ングリコールジアセテート、γ−ブチロラクト
ン、ジメチル−γ−ブチロラクトン、δ−バレロ
ラクトンなどのエステル類;スルホラン、ジメチ
ルスルホランなどのスルホン類;ジメチルスルホ
キシド、ジエチルスルホキシドなどのスルホキシ
ド類;N・N−ジメチルホルムアミド、N・N−
ジエチルホルムアミド、N・N−ジメチルアセト
アミド、N−メチルピロリドン、N−エチルピロ
リドン、N−イソプロピルピロリドン、N−プロ
ピルピロリドン、N−ブチルピロリドン、N−オ
クチルピロリドン、N−シクロヘキシルピロリド
ン、N−ベンジルピロリドン、ポリビニルピロリ
ドン、N−メチル−2−ピロリドンなどのアミド
類;ヘキサメチルリン酸トリアミド、ヘキサエチ
ルリン酸トリアミドなどのリン酸トリアミド類;
N・N・N′・N′−テトラメチル尿素、1・3−
ジメチル−2−イミダゾリドンンなどの置換尿素
類;メタノール、エタノール、ブタノール、t−
ブタノール、ドデシルアルコール、テトラデシル
アルコール、ヘキサデシルアルコール、2−メト
キシエタノール、エチレングリコール、ジエチレ
ングリコール、トリエチレングリコールなどのア
ルコール類;酢酸、プロピオン酸、安息香酸等の
カルボン酸類;フエノール、ソレゾルシン等のフ
エノール類;トリメチルアミン、トリエチルアミ
ン、N−メチルモルホリン、アニリン、N・N−
ジメチルアニリン、N・N−ジメチル−o−トル
イジン、N・N−ジメチル−m−トルイジン、
N・N−ジメチル−p−トルイジン、ナフチルア
ミン、N・N−ジメチルナフチルアミン、4−ク
ロロ−1−ナフチルアミン、4−クロロ−2−ナ
フチルアミン、3−クロロ−1−ナフチルアミン
等のアミン類;ピリジン、2−ヒドロキシピリジ
ン、ピロール、N−メチルピロール、インドー
ル、ピラゾール、3・5−ジメチルピラゾール、
イミダゾール、トリアゾール、オキサゾール、イ
ソオキサゾール、ベンズオキサゾール、ベンズイ
ソオキサゾール、ベンズトリアジン等の含窒素複
素環化合物;アセトニトリル、ベンゾニトリル等
のニトリル類;アセトン、ジフエニルケトン等の
ケトン類;ヘキサン、ヘプタン、ヘキセン、シク
ロヘキサン、ナフサ、灯油などの炭化水素;ベン
ゼン、トルエン、キシレン、ナフタレン、ドデシ
ルベンゼン、テトラデシルベンゼン、ヘキサデシ
ルベンゼンなどの芳香族系炭化水素;シリコンオ
イル等のケイ素化合物;クロルベンゼン、フルオ
ロベンゼン、トリフルオロメチルベンジン、クロ
ロホルム等のハロゲン化合物類、;エチレンカー
ボネート、プロピレンカーボネート等のカーボネ
ート類などを例示することができる。これらのう
ちでは、エーテル類、炭化水素類、アルコール
類、芳香族アミン類から選ばれる溶媒を使用する
と、反応速度が向上するので好ましい。さらに中
でもポリエーテル類を使用するとエチレングリコ
ール生成の選択率が向上するので好ましい。溶媒
として本発明の反応生成物、例えばエチレングリ
コールの沸点よりも高い沸点を有するものが生成
物を蒸留で分離する上で好ましい。例えばエチレ
ングリコールの生成を目的とする場合は、760mm
Hgで200℃以上の沸点を有するものが好ましい。 本発明の方法において、反応系に供給される一
酸化炭素および水素ガスの供給割合は、水素ガス
に対する一酸化炭素のモル比として通常20ないし
0.05、好ましくは5ないし0.2の範囲である。 本発明の方法において、反応は加熱加圧条件下
に実施される。反応の際の圧力は通常2000ないし
1Kg/cm2-G、好ましくは1000ないし50Kg/cm2-G
の範囲である。一般に反応の際の圧力が高くなる
ほど反応速度は向上するので好ましいが、本発明
の方法ではとくに比較的低圧領域においてもアル
カンポリオールをはじめとする含酸素有機化合物
が生成するという特徴がある。また、反応の際の
温度は通常50ないし350℃、好ましくは150ないし
300℃の範囲である。反応に要する時間は通常0.1
ないし20時間、好ましくは0.5ないし10時間の範
囲である。通常、反応は撹拌条件下に実施され
る。 本発明によればエチレングリコール、メタノー
ル等の含酸素有機化合物が効率よく生成すると共
に、二酸化炭素の副生を抑制するという優れた効
果が得られる。 本発明の方法において、反応終了後の反応混合
物を蒸留、抽出などの常法によつて処理すること
によりメタノール、エタノール、エチレングリコ
ール、1・2−プロパンジオール、グリセリン、
酢酸、酢酸メチル、ギ酸メチル、グリセリン等の
含酸素有機化合物を単離することができる。 次に本発明の方法を実施例によつて具体的に説
明する。 実施例 1 内容量60mlのハステロイC製オートクレーブの
内部をアルゴンで置換した後、このオートクレー
ブにRu3(CO)120.1ミリグラム原子、N−メチル
ベンズイミダゾール10ミリモル、ニオブハイドラ
イド0.3ミリモルおよびテトラグライム10mlを入
れてオートクレーブを閉じた。次にこのオートク
レーブにガス導入管から一酸化炭素/水素のモル
比が1/1の混合ガスを反応系内に導入して、圧
力500〜550Kg/cm2、温度260℃で2時間反応させ
た。 反応終了後、混合物を室温まで冷却し、過剰の
ガスを排出した後、反応混合物を取り出した。 これをガスクロマトグラフイーにより定量した
結果を第1表に示す。 実施例 2〜5 実施例1において第1表に示す条件とする以外
は同様に行つた。結果を第1表に示す。 比較例 1、2 実施例1においてニオブハイドライドを添加せ
ず、さらに第1表に示す条件とする以外は同様に
行つた。結果を第1表に示す。
[Formula] (In the formula, R 1 to R 6 are hydrogen or a group selected from arbitrary substituents. Among these, R 1 and R 2 , R 2
and each set of R 3 , R 3 and R 4 , R 4 and R 5 is
They may be connected to each other to form a divalent hydrocarbon group or a polar group-substituted hydrocarbon group. ) Examples of such benzimidazole compounds include the following. Benzimidazole, N-methylbenzimidazole, N-ethylbenzimidazole, N-n
-Propylbenzimidazole, N-iso-propylbenzimidazole, N-tert-butylbenzimidazole, N-n-butylbenzimidazole, N-phenylbenzimidazole, N-benzylbenzimidazole, N-cyclohexylbenzimidazole, N- Octylbenzimidazole, N-dodecylbenzimidazole, N-
Hexadodecylbenzimidazole, 4-methylbenzimidazole, 1,2-dimethylbenzimidazole, 5,6-dimethylbenzimidazole, 4,5,6-trimethylbenzimidazole, N-methyl-5,6-dimethylbenzimidazole, N -ethyl-5,6-dimethylbenzimidazole, N-iso-propyl-5,6-dimethylbenzimidazole, 5,6-dimethoxybenzimidazole, 4,5-trimethylenebenzimidazole, naphtho [1,2-d] Imidazole, naphtho[2,3-d]imidazole, 1-methyl-4-methoxybenzimidazole, 1-methyl-5-methoxybenzimidazole, 1-methyl-4,5-dimethoxybenzimidazole,
Examples include 1-methyl-4-dimethylaminobenzimidazole, 1-methyl-4-aminobenzimidazole, and 1-methyl-4-trimethylsilylbenzimidazole. Other examples include 4-azabenzimidazole and 1-methyl-4-azabenzimidazole. Although the concentration of the imidazole (b) is not particularly limited, it is preferable to use it in a larger amount than the ruthenium compound (a). For example, imidazoles (b) are used in an amount exceeding 10 mol per gram atom of ruthenium in the reaction system,
It is desirable to use it within a range of 107 mol or less.
Also, for reaction solution 1, imidazole (b)
It is preferable to use it in a concentration range of 10 -3 mol to 10 mol. Among the catalysts used in the present invention, hafnium,
Specific examples of the metal hydride (c) selected from lanthanum and niobium include H f H 2 , LaH 3 and NbH, and at least one of these hydrides can be used in the present invention. The ratio of the metal hydride (c) used is not particularly limited, but it is usually the concentration of metal atoms in the metal hydride (c) relative to the concentration of ruthenium atoms in the ruthenium compound (a) in the reaction system. as a ratio of about 10 -2
It is preferably from about 10 3 to about 10 3 , particularly from about 10 -1 to about 10 2 . Another catalyst component that can be used in combination in the present invention is a halogen compound. Examples of halogen compounds include simple halogens such as iodine, bromine, and chlorine, hydrogen halides such as hydrogen iodide, hydrogen bromide, hydrogen chloride, and hydrogen fluoride, and halides such as alkali metals, alkaline earth metals, aluminum, and phosphorus. , quaternary ammonium halide, quaternary phosphonium halide, iminium halide, alkyl halide, aryl halide and the like. The halogen compounds exemplified above are ruthenium compounds (a), imidazoles (b), and metal hydrides selected from hafnium, lanthanum, and niobium (c).
In addition, it is a co-catalyst that may be used in combination, and one type or two or more types may be used in combination as necessary. When a halogen compound is used in combination, the ratio of the number of moles of the halogen compound to the gram atoms of ruthenium in the amount of ruthenium compound (a) used is about 10 -2 to 10 3 , particularly about 10 -1 to 10 2 . desirable. The method for preparing the catalyst used in the method of the present invention includes ruthenium compounds (a) imidazoles;
(b), metal hydride (c), and other co-catalysts as necessary may be added separately to the reaction system to form catalytically active species within the reaction system, or ruthenium A complex or mixture formed from the compound (a) imidazoles (b) metal hydride (c) and other co-catalysts if necessary can also be added to the reaction system. The ruthenium compound (a) may be premixed with an organic diluent before use. The imidazoles (b) may also be used as organic diluents for other catalyst components. Furthermore, the imidazoles (b) do not necessarily need to be supplied as such to the reaction system, and may be formed within the reaction system. For example, in Advances in Heterocyclic
The method disclosed in Chemistry 12, P. 103-183 (1970) may be employed. The reaction of the present invention is usually carried out in the presence of a solvent. As the solvent, any organic solvent that is inert to the reaction can be used, and the above-mentioned organic diluents can also be used as they are. Specific examples of the solvent include tetrahydrofuran, dimethyl ether of diethylene glycol, dimethyl ether of tetraethylene glycol (tetraglyme), diethyl ether, diisopropyl ether, dioxane, 1,2-dimethoxybenzene, 1,2,3-
Ethers such as trimethoxybenzene and 18-crown-6; esters such as methyl acetate, ethyl acetate, butyl acetate, ethylene glycol diacetate, diethylene glycol diacetate, γ-butyrolactone, dimethyl-γ-butyrolactone, and δ-valerolactone. ; Sulfones such as sulfolane and dimethylsulfolane; Sulfoxides such as dimethyl sulfoxide and diethyl sulfoxide; N/N-dimethylformamide, N/N-
Diethylformamide, N/N-dimethylacetamide, N-methylpyrrolidone, N-ethylpyrrolidone, N-isopropylpyrrolidone, N-propylpyrrolidone, N-butylpyrrolidone, N-octylpyrrolidone, N-cyclohexylpyrrolidone, N-benzylpyrrolidone, Amides such as polyvinylpyrrolidone and N-methyl-2-pyrrolidone; phosphoric triamides such as hexamethyl phosphoric triamide and hexaethyl phosphoric triamide;
N・N・N′・N′-tetramethylurea, 1.3-
Substituted ureas such as dimethyl-2-imidazolidonne; methanol, ethanol, butanol, t-
Alcohols such as butanol, dodecyl alcohol, tetradecyl alcohol, hexadecyl alcohol, 2-methoxyethanol, ethylene glycol, diethylene glycol, and triethylene glycol; Carboxylic acids such as acetic acid, propionic acid, and benzoic acid; Phenols such as phenol and soresorcin ; Trimethylamine, triethylamine, N-methylmorpholine, aniline, N・N-
Dimethylaniline, N·N-dimethyl-o-toluidine, N·N-dimethyl-m-toluidine,
Amines such as N/N-dimethyl-p-toluidine, naphthylamine, N/N-dimethylnaphthylamine, 4-chloro-1-naphthylamine, 4-chloro-2-naphthylamine, 3-chloro-1-naphthylamine; pyridine, 2 -Hydroxypyridine, pyrrole, N-methylpyrrole, indole, pyrazole, 3,5-dimethylpyrazole,
Nitrogen-containing heterocyclic compounds such as imidazole, triazole, oxazole, isoxazole, benzoxazole, benzisoxazole, and benztriazine; Nitriles such as acetonitrile and benzonitrile; Ketones such as acetone and diphenyl ketone; Hexane, heptane, hexene, and cyclohexane Hydrocarbons such as , naphtha, and kerosene; Aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene, xylene, naphthalene, dodecylbenzene, tetradecylbenzene, and hexadecylbenzene; Silicon compounds such as silicone oil; Chlorobenzene, fluorobenzene, and trifluoro Examples include halogen compounds such as methylbenzine and chloroform; carbonates such as ethylene carbonate and propylene carbonate. Among these, it is preferable to use a solvent selected from ethers, hydrocarbons, alcohols, and aromatic amines because the reaction rate is improved. Among these, it is preferable to use polyethers because they improve the selectivity of ethylene glycol production. As a solvent, a solvent having a boiling point higher than that of the reaction product of the invention, for example ethylene glycol, is preferred for separating the product by distillation. For example, if the purpose is to produce ethylene glycol, 760mm
It is preferable that Hg has a boiling point of 200°C or higher. In the method of the present invention, the ratio of carbon monoxide and hydrogen gas supplied to the reaction system is usually 20 to 20 molar ratio of carbon monoxide to hydrogen gas.
0.05, preferably in the range 5 to 0.2. In the method of the invention, the reaction is carried out under heated and pressurized conditions. The pressure during the reaction is usually 2000 to 1Kg/cm 2 -G, preferably 1000 to 50Kg/cm 2 -G.
is within the range of Generally, the higher the pressure during the reaction, the better the reaction rate is, so the method of the present invention is characterized in that oxygen-containing organic compounds such as alkane polyols are produced even in a relatively low pressure region. Furthermore, the temperature during the reaction is usually 50 to 350°C, preferably 150 to 350°C.
It is in the range of 300℃. The time required for the reaction is usually 0.1
It ranges from 0.5 to 20 hours, preferably from 0.5 to 10 hours. The reaction is usually carried out under stirring conditions. According to the present invention, oxygen-containing organic compounds such as ethylene glycol and methanol are efficiently produced, and the excellent effect of suppressing the by-product of carbon dioxide can be obtained. In the method of the present invention, methanol, ethanol, ethylene glycol, 1,2-propanediol, glycerin,
Oxygenated organic compounds such as acetic acid, methyl acetate, methyl formate, glycerin, etc. can be isolated. Next, the method of the present invention will be specifically explained using examples. Example 1 After replacing the inside of a Hastelloy C autoclave with a capacity of 60 ml with argon, 0.1 milligram atoms of Ru 3 (CO) 12 , 10 mmol of N-methylbenzimidazole, 0.3 mmol of niobium hydride, and 10 ml of tetraglyme were added to the autoclave. and closed the autoclave. Next, a mixed gas with a carbon monoxide/hydrogen molar ratio of 1/1 was introduced into the autoclave from the gas introduction pipe into the reaction system, and the reaction was carried out at a pressure of 500 to 550 Kg/cm 2 and a temperature of 260°C for 2 hours. . After the reaction was completed, the mixture was cooled to room temperature, excess gas was discharged, and the reaction mixture was taken out. Table 1 shows the results of quantifying this by gas chromatography. Examples 2 to 5 The same procedures as in Example 1 were carried out except that the conditions shown in Table 1 were used. The results are shown in Table 1. Comparative Examples 1 and 2 The same procedure as in Example 1 was carried out except that niobium hydride was not added and the conditions shown in Table 1 were used. The results are shown in Table 1.

【表】【table】

【表】【table】

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 触媒の存在下、一酸化炭素と水素を加熱加圧
下に反応させて含酸素有機化合物を製造する方法
において、 ルテニウム化合物(a) イミダゾール類(b) と、ハフニウム、ランタンおよびニオブから選ば
れる金属の水素化物(c) からなる触媒を用いることを特徴とする含酸素有
機化合物の製造方法。
[Claims] 1. A method for producing an oxygen-containing organic compound by reacting carbon monoxide and hydrogen under heat and pressure in the presence of a catalyst, comprising a ruthenium compound (a), an imidazole (b), hafnium, and lanthanum. A method for producing an oxygen-containing organic compound, which comprises using a catalyst comprising (c) a hydride of a metal selected from
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