JPS61215339A - Production of ethylene glycol - Google Patents

Production of ethylene glycol

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JPS61215339A
JPS61215339A JP60056072A JP5607285A JPS61215339A JP S61215339 A JPS61215339 A JP S61215339A JP 60056072 A JP60056072 A JP 60056072A JP 5607285 A JP5607285 A JP 5607285A JP S61215339 A JPS61215339 A JP S61215339A
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JP
Japan
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rhodium
organic phosphorus
ethylene glycol
reaction
phosphorus compound
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JP60056072A
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Shinichi Yoshida
慎一 吉田
Yuuji Ookago
大籠 祐二
Yoshihiro Saito
斎藤 義博
Hisao Kinoshita
久夫 木下
Masato Nakajima
正人 中島
Yoshihisa Watanabe
渡辺 芳久
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National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
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Agency of Industrial Science and Technology
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    • 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

Abstract

PURPOSE:To produce the titled compound in high rate of production, selectivity and yield under relatively moderate condition, by reacting CO with H2 under high temperature and pressure condition in the presence of a Rh-containing catalyst using a specific organic phosphorus compound as a reaction accelerator. CONSTITUTION:The objective compound can be produced by reacting CO with H2 at a molar ratio (CO/H2) of 0.05-20 in the presence of a Rh-containing catalyst such as tetrarhodium dodecacarbonium at 50-350 deg.C under 1-2,000kg/ cm2G pressure for 0.1-20hr preferably in a solvent adding an organic phosphorus compound of formula (R<1> and R<2> are 3-12C alkylene wherein the C atom bonded to P is secondary or tertiary; R<3> is 1-4C alkyl; n is 0 or 1) such as di-tert-butyl(trimethylsilylmethyl)phosphinone, etc., as a reaction accelerator to the reaction system. The molar ratio of the organic phosphorus compound to the Rh atom is 0.1-500.

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 エチレングリコールを生成速度早くかつ高い選択率で収
率よく製造することができる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Technical Field Ethylene glycol can be produced rapidly and with high selectivity and high yield.

公知技術 エチレングリコールは従来よりエチレンの酸化反応によ
って製造されてきた。近年、エチレン価格の高騰などの
要因によって、より安価な原料である合成ガスからの製
造技術が開発されつつある。
BACKGROUND OF THE INVENTION Ethylene glycol has traditionally been produced by an oxidation reaction of ethylene. In recent years, due to factors such as the soaring price of ethylene, production technology from synthetic gas, which is a cheaper raw material, is being developed.

例えば特公昭53−31122、同55−43821、
同53−15047、特開昭50−32118、特公昭
56−40131、同55−5497、同55−336
94、同55−33697、特開昭51°−12520
3、′特公昭56−108094、同54−48703
、同54−92903、同54−16415、同54−
122211、同90598号、同第4211719号
および同第4302547号各明細書に開示されている
ように、ロジウム触媒を使用し、高温、高圧力下に合成
ガスを反応させる方法が知られている。
For example, Special Publications No. 53-31122, No. 55-43821,
53-15047, JP 50-32118, JP 56-40131, JP 55-5497, JP 55-336
94, 55-33697, JP 51°-12520
3, 'Special Publication No. 56-108094, No. 54-48703
, 54-92903, 54-16415, 54-
As disclosed in the specifications of No. 122211, No. 90598, No. 4211719, and No. 4302547, a method is known in which a rhodium catalyst is used and synthesis gas is reacted at high temperature and high pressure.

これら公知技術においてロジウム触媒は、単位触媒徽当
りのエチレングリコールの生成速度という点で未だ活性
が低く、高価なロジウム触媒を使用して、工業的規模の
エチレングリコールを製造する実用的制置は未だ充分と
はいえない。
In these known technologies, rhodium catalysts still have low activity in terms of the production rate of ethylene glycol per unit catalyst, and there is still no practical way to produce ethylene glycol on an industrial scale using expensive rhodium catalysts. Not enough.

ユ豆ユ炙i 本発明者らは、ロジウム含有化合物触媒を使用するエチ
レングリコール構造する方法において、単位ロジウム原
子当りのエチレングリコールの生成速度および選択率を
高めるべく鋭意検討した結果、特定の構造を有する有機
リン化合物を反応系に存在させると、意外にもエチレン
グリコールをπ゛応、させてエチレングリコールを製造
する方法にお(但し、R1及びR2は同−又は異る03
〜12でかつリン原子に・結合する炭素が第2級又は第
3級であるアルキル基を、R3はC1〜4のアルキル基
を、nは0又は1をそれぞれ示す)で表わされる有機リ
ン化合物t−添加して反応させることを特徴とするエチ
レングリコールを製造する方法を提供するものである。
The present inventors have conducted intensive studies to increase the production rate and selectivity of ethylene glycol per unit rhodium atom in a method of forming an ethylene glycol structure using a rhodium-containing compound catalyst. When an organic phosphorus compound containing 03
-12 and the carbon bonded to the phosphorus atom is a secondary or tertiary alkyl group, R3 is a C1-4 alkyl group, and n is 0 or 1). The present invention provides a method for producing ethylene glycol, characterized in that the reaction is carried out by adding t-addition.

発明の詳細な説明 本発明の方法に使用されるロジウム含有化合物は特に限
定されるものではないが、例えば金属ロジウム、ロジウ
ムの酸化物、水酸化物、無機酸塩、有機酸壇あるいは錯
化合物などを例示することができる。更に具体的には、
三酸化二ロジウム、二酸化ロジウム、水酸化ロジウム、
ンユウ酸ロジウム、硝酸ロジウム、硫酸ロジウム、ロジ
ウムトリスアセチルアセトナート、酢酸ロジウム、プロ
ピ”’T’U)チルアンモニウム)ドデカロジウムトリ
デカカル(η−ンクロペンタジエニル)ロジウム、(η
−シクロベンタジエニル)(η−シクロオクタジエン)
ロジウム、ロドセンなどを例示することができる。
Detailed Description of the Invention The rhodium-containing compound used in the method of the present invention is not particularly limited, but includes, for example, metallic rhodium, rhodium oxides, hydroxides, inorganic acid salts, organic acid salts, or complex compounds. can be exemplified. More specifically,
Dirhodium trioxide, rhodium dioxide, rhodium hydroxide,
rhodium oxalate, rhodium nitrate, rhodium sulfate, rhodium trisacetylacetonate, rhodium acetate, propylammonium) dodecalhodium tridecacal(η-nclopentadienyl) rhodium, (η
-cyclobentadienyl) (η-cyclooctadiene)
Examples include rhodium and rhodocene.

ロジウム化合物の使用量は、反応液中のロジウム原子の
濃度として反応溶液1リットル当りlXl0−6〜10
0グラム原子、好ましくはlXl0−5〜10グラム原
子である。
The amount of rhodium compound used is 1Xl0-6 to 10 per liter of reaction solution as the concentration of rhodium atoms in the reaction solution.
0 gram atom, preferably lXl0-5 to 10 gram atom.

本発明の方法に使用される有機リン化合物は下記一般式
(I)に示される構造を有する化合物である。
The organic phosphorus compound used in the method of the present invention is a compound having a structure represented by the following general formula (I).

(但し R1及びR2は同−又は異るC3〜12でかつ
リン原子に結合する炭素が第2級又は第3級であるアル
キル基を、R3はC1〜4のアルキル基を、nは0又は
1をそれぞれ示す)。
(However, R1 and R2 are the same or different C3-12 alkyl groups in which the carbon bonded to the phosphorus atom is secondary or tertiary, R3 is a C1-4 alkyl group, and n is 0 or 1 respectively).

ル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シル基、
第2ブチル基、第3ブチル基、イソブチル基などである
ru group, cyclopentyl group, cyclohexyl group, sil group,
These include sec-butyl group, tertiary-butyl group, isobutyl group, and the like.

更にこれら有機リン化合物の具体例としては、=]ンプ
ロビル(トリメチルシリル)ホスフィン、メチル)ホス
フィン、ジーtert−ブチル(トリメチルシリルメチ
ル)ホスフィン、ジシクロペンチル(1−’J−n−7
’チルシリルメチル)ホスフィン、ジシクロオクチル(
トリエチルシリルメチル)ホスフィン等が例示できる。
Furthermore, specific examples of these organic phosphorus compounds include =]nprovir(trimethylsilyl)phosphine, methyl)phosphine, di-tert-butyl(trimethylsilylmethyl)phosphine, dicyclopentyl(1-'J-n-7
'Tylsilylmethyl)phosphine, dicyclooctyl(
Examples include triethylsilylmethyl)phosphine.

これらの有機リン化合物は、単独でも或いは2種以上を
混合して用いることができる。
These organic phosphorus compounds can be used alone or in combination of two or more.

これらの有機リン化合物の使用量は、種類によって異な
るが一般には、使用するロジウム原子にボン酸類などの
酸性物質を反応系に添加することができる。これらの化
合物を添加することにより前記有機リン化合物添加によ
る効果即ち、エチレルアミン、トリブチルアミン、トリ
シクロヘキシの芳香族アミン、ピリジン、4−ジメチル
アミノピリジン、2−ヒドロキシピリジンなどのピリジ
ン類、1.1.4.4−テトラメチルエチレンジアミン
、1.1,8.8−テトラメチルへキサメチレンジアミ
ン、1.8−ジアザビシクロ(5,4,0)〜ウンデセ
ン−7などの脂肪族ポリアミン、1−メチルイミダゾー
ル、1−メチルベンズイミダゾールなどのイミダゾール
類などを挙げることができる。またカルボン酸類として
は、ギ酸、酢酸、トリクロル酢酸などの脂肪族カルボン
酸類、安息香酸、3−フルオロ安息香酸などの芳香族カ
ルボン酸類などが例示できる。
The amount of these organic phosphorus compounds used varies depending on the type, but generally, an acidic substance such as a boronic acid can be added to the rhodium atom used in the reaction system. By adding these compounds, the effect of adding the organic phosphorus compound, that is, aromatic amines such as ethylamine, tributylamine, and tricyclohexy; pyridines such as pyridine, 4-dimethylaminopyridine, and 2-hydroxypyridine; 1.1 .4.4-Tetramethylethylenediamine, 1.1,8.8-tetramethylhexamethylenediamine, aliphatic polyamines such as 1.8-diazabicyclo(5,4,0) to undecene-7, 1-methylimidazole , imidazoles such as 1-methylbenzimidazole, and the like. Examples of carboxylic acids include aliphatic carboxylic acids such as formic acid, acetic acid, and trichloroacetic acid, and aromatic carboxylic acids such as benzoic acid and 3-fluorobenzoic acid.

上記第三級アミン類およびカルボン酸類の好ましい添加
量範囲は、添加する化合物によるが、一般的には使用す
るロジウム化合物に対してそれぞれo、i〜SOO倍モ
ル、より好ましくは0.5〜季加剤等を溶解するもので
あれば良く、以下に記載犬るようなものを使用すること
ができる。列えル、テトラエチレンクリコールジメチル
エーテル等のエーテル類、アセトン、ジエチルケトン、
アセトフェノン等のケトン類、フェノール、メトキシフ
ェノール等のフェノール類、酢酸メチル、酢酸エチル、
エチレングリコールジアセテート、γ−ブチロラクトン
等のエステル類、スルホラン、ジメチルスルホン等のス
ルホン類、ジメチルスルホキシド、ジエチルスルホキシ
ド等のスルホキシド類、N、N−ジメチルホルムアミド
、N、N−ジメチルアセトアミド、N−メチルピロリジ
ノン、N−イソプロピルピロリジノン、N−メチル−2
−尿素、N、N−ジメチルイミダゾリジノンなどの置換
尿素類、ヘキサメチルリン酸トリアミド、トリピペリジ
ノホスフィンオキシド等のリン酸トリアミド類、ベンゼ
ン、トルエン、キシレン、テトランジニトリル等のニト
リル類、ジメチルカーボネー忙、エチレンカーボネート
等の炭酸エステル類゛などである。
The preferable addition amount range of the above-mentioned tertiary amines and carboxylic acids depends on the compound to be added, but in general, it is o and i to SOO times the rhodium compound used, and more preferably 0.5 to Any material may be used as long as it dissolves additives, etc., and those described below can be used. Ethers such as ester, tetraethylene glycol dimethyl ether, acetone, diethyl ketone,
Ketones such as acetophenone, phenols such as phenol and methoxyphenol, methyl acetate, ethyl acetate,
Esters such as ethylene glycol diacetate and γ-butyrolactone, sulfones such as sulfolane and dimethylsulfone, sulfoxides such as dimethylsulfoxide and diethylsulfoxide, N,N-dimethylformamide, N,N-dimethylacetamide, N-methylpyrrolidinone , N-isopropylpyrrolidinone, N-methyl-2
- Substituted ureas such as urea, N,N-dimethylimidazolidinone, phosphoric acid triamides such as hexamethylphosphoric acid triamide and tripiperidinophosphine oxide, nitriles such as benzene, toluene, xylene, and tetrandinitrile; These include dimethyl carbonate, ethylene carbonate, and other carbonate esters.

1 :。1:.

巳本発明の方法において反応は加熱加圧条件下で実施さ
れる。反応圧力としては、通常1〜2,000#/ad
 G、好ましくは30〜1,000 A11 / cj
G。
In the method of the present invention, the reaction is carried out under heated and pressurized conditions. The reaction pressure is usually 1 to 2,000#/ad
G, preferably 30-1,000 A11/cj
G.

より好ましくは50〜soo#/iGの範囲である。こ
の際エチレングリコール製造のための原料ガスとして反
応系に供給される一酸化炭素と水素の割合は、通常水素
ガスに対する一酸化炭素のモル比として0.05〜20
、好ましくは0.1〜1゜の範囲である。また反応温度
としては通常50〜350℃、好ましくは100〜30
0℃の範囲である。更に反応時間としては通常0.1〜
20時間、好ましくは0.3〜10時間の範囲が使用さ
れる。
More preferably, it is in the range of 50 to soo#/iG. At this time, the ratio of carbon monoxide and hydrogen supplied to the reaction system as raw material gas for ethylene glycol production is usually 0.05 to 20 as a molar ratio of carbon monoxide to hydrogen gas.
, preferably in the range of 0.1 to 1°. The reaction temperature is usually 50 to 350°C, preferably 100 to 30°C.
It is in the range of 0°C. Furthermore, the reaction time is usually 0.1~
A time period of 20 hours is used, preferably a range of 0.3 to 10 hours.

末法はバッチ式、半連続式又は連続式で実施することが
できる。
The process can be carried out batchwise, semi-continuously or continuously.

」■11 実施例1〜2 反応器はs o o # / cj G (ゲージ圧)
まで耐えつ本原子として0.4 ミIJグラム原子)、
表1に示゛ij 、“す有機リン化合物をそれぞれ0.8 ミリモル、お
よび溶媒としてN、N−ジメチルイミダゾリジノン=7
.5 dをそれぞれ仕込み、反応器を封じた後に一酸化
炭素および水素の等モ、ル混合ガスで反応系内ガスを数
回置換し、室温で37 o tcg/dG (ゲージ圧
)となるまで反応器に該混合ガスを封入した。
”■11 Examples 1-2 The reactor is s o o # / cj G (gauge pressure)
As a real atom, it can withstand up to 0.4 mIJ g atom),
0.8 mmol each of the organic phosphorus compounds shown in Table 1, and N,N-dimethylimidazolidinone = 7 as a solvent.
.. After charging 5 d and sealing the reactor, the gas in the reaction system was replaced several times with an equimolar mixed gas of carbon monoxide and hydrogen, and the reaction was continued at room temperature until the pressure reached 37 tcg/dG (gauge pressure). The mixed gas was sealed in the vessel.

この反応器を外部磁気誘導回転で攪拌しつつ、電気炉を
用いて反応液の温度が220℃となるまで加熱した。こ
の温度を1時間保って反応を行なったところ、時間の経
過とともにガスの吸収が認められた。220℃での最高
到達圧力および反応終了時の圧力を表1に最高圧−最低
圧として示した。
This reactor was stirred by external magnetic induction rotation and heated using an electric furnace until the temperature of the reaction solution reached 220°C. When the reaction was carried out while maintaining this temperature for 1 hour, absorption of gas was observed over time. The maximum pressure reached at 220°C and the pressure at the end of the reaction are shown in Table 1 as maximum pressure - minimum pressure.

反応終了後反応器を急冷し室温とした後、未反応ガスを
パージして均一な反応液を得た。これをガスクロマトグ
ラフィーによって定量分析した結些較例1 有機リン化合物を添加しないことの他は実施例J1.;
と同様に反応を行い、得られた反応液を分析し、た1結
果を表1に示した。
After the reaction was completed, the reactor was rapidly cooled to room temperature, and unreacted gas was purged to obtain a homogeneous reaction solution. This was quantitatively analyzed by gas chromatography. Comparative Example 1 Example J1 except that no organic phosphorus compound was added. ;
The reaction was carried out in the same manner as above, and the resulting reaction solution was analyzed, and the results are shown in Table 1.

(以下余白) 実施例3〜5 実施例1において、有機リン化合物として表2に示す化
合物をそれぞれ0.8 ミIJモル使用し、第二の添加
物として1,1.8.8−テトラメチルへキサメチレン
ジアミン二0.8ミリモルをそれぞれの反応系に加えた
他は、実施例1と同様にして反応を行なった。その結果
を表2に示した。
(Leaving space below) Examples 3 to 5 In Example 1, 0.8 μIJ mole of each of the compounds shown in Table 2 was used as the organic phosphorus compound, and 1,1.8.8-tetramethyl was used as the second additive. The reaction was carried out in the same manner as in Example 1, except that 0.8 mmol of hexamethylene diamine was added to each reaction system. The results are shown in Table 2.

(以下余白) 11匡だが【 上述の実験例から、本発明の方法によれば目的とするエ
チレングリコールを生成速度早くかつ高い選択率で収率
よく製造できることは明らかである′。
(The following is a blank space) 11 However, [From the above-mentioned experimental examples, it is clear that according to the method of the present invention, the desired ethylene glycol can be produced at a high production rate and in high yield with high selectivity.'

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)ロジウム含有化合物触媒の存在下、一酸化炭素及
び水素を加熱加圧条件下に反応させてエチレングリコー
ルを製造する方法において、反応系に一般式、 ▲数式、化学式、表等があります▼ (但し、R^1及びR^2は同一又は異るC_3_〜_
1_2でかつリン原子に結合する炭素が第2級又は第3
級であるアルキル基を、R^3はC_1_〜_4のアル
キル基を、nは0又は1をそれぞれ示す)で表わされる
有機リン化合物を添加して反応させることを特徴とする
エチレングリコールを製造する方法。
(1) In the method of producing ethylene glycol by reacting carbon monoxide and hydrogen under heat and pressure conditions in the presence of a rhodium-containing compound catalyst, the reaction system includes general formulas, ▲mathematical formulas, chemical formulas, tables, etc.▼ (However, R^1 and R^2 are the same or different C_3_~_
1_2 and the carbon bonded to the phosphorus atom is secondary or tertiary
ethylene glycol is produced by adding and reacting an organic phosphorus compound represented by R^3 is an alkyl group of C_1_ to_4, and n is 0 or 1, respectively. Method.
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