JPS6121605B2

JPS6121605B2 -

Info

Publication number: JPS6121605B2
Application number: JP58042310A
Authority: JP
Inventors: Yoshihisa Kiso; Kenji Saeki
Original assignee: Agency of Industrial Science and Technology
Current assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority date: 1983-03-16
Filing date: 1983-03-16
Publication date: 1986-05-28
Also published as: JPS59170022A

Description

【発明の詳細な説明】

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を、一酸化炭素と水素から直
接製造する方法に関する。一酸化炭素と水素から直接エチレングリコー
ル、メタノール等の含酸素有機化合物を製造する
方法としてロジウム系触媒を用いることが知られ
ている。ロジウム触媒は、通常ロジウムカルボニ
ル錯体の均一触媒系で用いられており、触媒活性
がかなり高く、有用な触媒系であるが、さらにそ
の高活性化を目ざした研究が進められている。例えば特開昭52−42809号、特開昭52−42810号
にはロジウムカルボニウム錯体と共に、窒素ルイ
ス塩基促進剤を用いて、アルカンポリオール等の
含酸素有機化合物の収量を高めることが提案され
ている。該公報には促進剤として種々のアミン化
合物、例えばピペリジン、ピペラジンなどが挙げ
られている。なるほどピペリジンなどのアミン化合物は、促
進剤の効果は認められるものの、これら従来のア
ミン化合物を併用してもロジウムカルボニル錯体
の触媒活性は十分とは言えず、さらに高活性化が
要望されている。また従来のアミン化合物の促進
剤を用いる場合は、スルホラン、テトラグライム
などの限られた反応溶媒を用いる場合に、促進剤
の効果が不十分ながら発揮される程度であり、さ
らに改良が要望されていた。本発明は、ロジウムカルボニル錯体をはじめと
するロジウム化合物を触媒に用い、一酸化炭素と
水素を原料としてエチレングリコールなどの含酸
素有機化合物を直接合成する方法に関し、ロジウ
ム化合物と共に、従来この用途に用いられたこと
のないイミダゾール化合物を併用して、含酸素有
機化合物を高活性で製造する方法に関する。すなわち本発明は、触媒の存在下、ならびに加
熱加圧条件下に、一酸化炭素および水素を反応さ
せることにより含酸素有機化合物を製造する方法
において、ロジウム化合物(a)及びイミダゾール類
(b)の存在下に反応溶媒を用いて該反応を行うこと
を特徴とする含酸素有機化合物の製造方法に関す
る。本発明に使用されるロジウム化合物(a)には、ロ
ジウムカルボニル錯体、ロジウムと有機配位子が
錯結合している化合物、さらに一酸化炭素と共に
水素、有機配位子から選ばれる少なくとも１種以
上と錯結合しているロジウム化合物が例示され
る。ロジウム化合物としてさらに具体的には、例え
ば、Rh₄（CO）₁₂、Rh₂（CO）₈、Rh₆（CO）₁₆、
〔Rh₁₂（CO）₃₀〕^2-、Rh（CO）₂（acac）、Rh
（acac）₃、〔Rh（CO）₂Cl〕₂、RhCl₃・3H₂O、Rh
（NO₃）₂・2H₂O、Rh₂O₃、〔Rhcl（NO）₂〕_o、
（C₅H₅）Rh（CO）₂等がある。以上のようにロジウム化合物(b)は、有機配位子
の付加した形態、または付加しない形態のいずれ
でもよいが、通常のロジウムの錯化合物には１種
類ないし３種類の有機配位子が配位することがあ
る。またロジウム化合物(a)として、後記するイミ
ダゾール類(b)と錯結合したものを用いることもで
きる。これらの有機配位子の錯結合は種々の度合のも
のがあり、必ずしも完全な配位化合物を形成して
いる場合に限られるものではない。本発明で使用されるイミダゾール類(b)は下記の
一般式で示される化合物である。（式中、R¹、R²、R³およびR⁴は、水素、又は炭化
水素基である。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
の炭化水素基を形成していてもよい。）炭化水素基として具体的にはメチル、エチル、
ｎ−プロピル、iso−プロピル、ｎ−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、ベンジル等を例示で
きる。また２価の炭化水素基として具体的にはト
リメチレン基、テトラメチレン基、１・３−ブタ
ジエニレン基（−CH＝CH−CH＝CH−）等を例
示できる。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)はＮ−位が炭化水素基で
置換されたイミダゾールであり、具体的には、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−
ヘキシルイミダゾール、Ｎ−ドデシルイミダゾー
ル、２−メチルイミダゾール、１−メチル−４−
ドデシルイミダゾール、１−メチル−２−ドデシ
ルイミダゾール、１−メチル−２−メチルイミダ
ゾール、１−メチル−４−エチルイミダゾール、
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、ベンズイミダゾール、
Ｎ−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、１・５・６−トリメチル
ベンズイミダゾールなどが例示される。本発明では、イミダゾール類(b)から選ばれる１
種類以上の化合物が反応系内で、ロジウム化合物
(a)と併用される。ロジウム化合物(a)の使用割合は、とくに限定さ
れるものではないが、通常は反応系内のロジウム
原子の濃度として約１ないし約１×10^-6グラム原
子／、とくに好ましくは約２×10^-1ないし約
10^-4グラム原子／の範囲である。イミダゾール類(b)の使用割合は、とくに限定さ
れるものではないが、ロジウム化合物(a)に比べ多
量に使用する態様が好適である。イミダゾール類(b)は、反応系内のロジウム１グ
ラム原子に対してとくに約10モルを越え、約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(a)は約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。本発明の方法において使用される触媒の調製法
としては、ロジウム化合物(a)およびイミダゾール
類(b)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、ロジウム化合物およびイミダゾー
ル類(b)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。ロジウム化合物(a)は、使用に際し、有機反応溶
媒と予備混合しておいてもよい。さらにはイミダゾール類(b)を、反応系内で形成
させる態様も例示され、例えばAdvances in
Heterocyclic Chemistry12、p103〜183（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、反応溶媒の存在下に実施され
る。反応溶媒としては、反応に不活性な有機溶媒
であればいずれも使用でき、上記の有機反応溶媒
あるいはイミダゾール類(b)をそのまま多量に使用
することができる。反応溶媒として具体的には、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−イミダゾリドンな
どの置換尿素類；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、レゾルシン等の
フエノール類；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
のケトン類などが例示される。本発明では前記した反応溶媒の他にも更に好適
に使用される反応溶媒は、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、キシレンなどの
芳香族系炭化水素；メタノール、エタノール、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、
ｎ−プロパノール、ｎ−ブタノール、iso−プロ
パノール、tert−ブタノール、ヘキサノール、ド
デカノールなどのアルコール類；テトラヒドロピ
ラン、トリオキサン、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、18−クラウン−６などのエーテル類から選ば
れる１種類以上の溶媒であり、反応速度の向上に
寄与する。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0.1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、酢酸、酢酸メ
チル、ギ酸メチル、エチレングリコールモノアセ
テート、エチレングリコールモノホルメート、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。以下に実施例を示す。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Rh（CO）₂acac（acac：
CH₃COCHCOCH₃）0.1ミリグラム原子、ベン
ズイミダゾール10ミリモル、及びテトラグライム
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240℃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２〜27 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。

【表】

【表】比較例１実施例１において、ベンズイミダゾールを使用
しない以外は同様に行つた。生成物はメタノール
1.38ミリモルおよびエチレングリコール0.09ミリ
モルであつた。

【表】

Claims

【特許請求の範囲】１触媒の存在下ならびに加熱加圧条件下に、一
酸化炭素および水素を反応させることにより含酸
素有機化合物を製造する方法においてロジウム化
合物(a)および一般式（式中、R¹、R²、R³およびR⁴は水素又は炭化水素
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
化水素基を形成してもよい。）で示されるイミダ
ゾール類(b)の存在下に反応溶媒を用いて該反応を
行なうことを特徴とする含酸素有機化合物の製造
方法。２イミダゾール類(b)が、Ｎ−炭化水素基置換イ
ミダゾールであることを特徴とする特許請求の範
囲第１項に記載の方法。３反応溶媒が、炭化水素、アルコール類及びエ
ーテル類から選ばれる溶媒であることを特徴とす
る特許請求の範囲第１項に記載の方法。