JPS6281331A - 単環芳香族炭化水素の部分水素化法 - Google Patents

単環芳香族炭化水素の部分水素化法

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JPS6281331A
JPS6281331A JP60217987A JP21798785A JPS6281331A JP S6281331 A JPS6281331 A JP S6281331A JP 60217987 A JP60217987 A JP 60217987A JP 21798785 A JP21798785 A JP 21798785A JP S6281331 A JPS6281331 A JP S6281331A
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ruthenium
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aromatic hydrocarbon
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Hajime Nagahara
肇 永原
Mitsuo Konishi
満月男 小西
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  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

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】 (産業上の利用分野) 本発明は、単環芳香族炭化水素を部分水素化し、対応す
るシクロオレフィン類、特にシクロヘキセン類を製造す
る方法に関するものである。
シクロヘキセン類は有機化学工業製品の中間原料として
その価直が高く、特にポリアミド原料、リジン原料など
として重要である。
(従来の技術) かかるシクロヘキセン類の製造方法としては、数多くの
提案がなされてき比。例えば、(1)水シよびアルカリ
剤と周期表第■族元素を含有する触媒組成物を用いる方
法(%公昭56−22850号公報) 、 +2)銅1
g&、フパルトま友はカリウムを含有するルテニウム触
媒と水およびリン酸塩化合物を使用する方法(特公昭5
6−4556号公報)。
(3)ルテニウム触媒ならびに周期表のIA族金属、I
A族金属、マンガン、亜鉛およびアンモニアより選はれ
几少なくとも一種の陽イオンの塩を含む中性ま几は酸性
水溶液の存在下に反応する方法(%開昭5G−1425
36号公報)などである。
(発明が解決しようとする問題点) しかし、これら従来公知の方法においては、目的とする
シクロヘキセン偵の選択率や収率が低かつ7’Cv、反
応速度が極めて小さいなどの問題があり、実用の域に達
しておらず、また、−万1反応器の材質の選定、すなわ
ち、反広器などの材質が反応に及ぼす影響についての検
討はほとんどなく、工業的にどのような材質全使用する
ことが好ましいかについては、その検討はほとんどなさ
れていないのが現状である。あえて例示すれば、例えば
、!公昭s 6−22850号公報においては、単項芳
香族炭化水素を部分水素fヒするにあたり、フッ素系樹
脂を接液部にコーティングした反応器を用いて、材質の
影#を無視できる環境下で反応を行なっているが、一般
にフッ素系樹脂によるコーティングにおいては、その使
用雰囲気、例えば、@度、圧力などにおのずと制限が生
じ、また、その制限内においても、長期間の耐久性、特
に耐剥離性については、きわめて疑問の余地が多く、当
該反応を工業的に行なわせるに当っては、適当な材質と
は言い難いのが現実である。
一万、本発明者らの検討により、主に金属ルテニウムか
らなる粒子1例えば、金属ルテニウムの平均結晶子径が
200X以下であるようなもの、もしくは、あらかじめ
亜鉛1ヒ合物ま友は鉄化合物を含有させたルテニウムの
還元物などを水素化触媒として用い、水の共存下で反応
させると、従来例ない極めて高い選択率、収率でシクロ
オレフィン類が得られるという発明がなされたが、当該
反応を行なわせるに当って、当該反応もしくはこれと類
似する水素化反応に一般的に使用されるオーステナイト
系ステンレス鋼(例えば、5US−504,5US−5
16など)からなる反応器を用いた場合には、触媒が有
する性能、すなわち、シクロオレフィン類の選択率、収
率が相当に低下させられることが明白となり、かかる反
応器、特に接液部の材質を選定することが極めて重要で
あることが判つ友。
(問題点を解決する友めの手段) 本発明者らは、かかる問題点を解決するため、触媒の性
能をいかんなく発揮できて、しかも、工業的、経済的に
も好ましい反応器材質について鋭意検討を重ね1本発明
に到達したのである。
すなわち、単環芳香族炭化水素?主に金属ルテニウムよ
りなる粒子を水素化触媒として、水の共存下、水素によ
り部分水素化するに際して、反応器の接液部にチタンも
しくはジルコニウムを用Aることにより、触媒性能をい
かんなく発揮させ、生成子るシクロオレフィン類を制選
択率、高収率で得られることを見い出し1本発明を完成
したのである。
以下、本発明の具体的実施態様を説明する。
本発明における反応器の接液部とは、実際に反応が進行
する反応器内において、反応液、すなわち、生に水素化
触媒と水からなるスラリー相と接触する壁部分、および
スラリー相と原料、生成物からなる油相との混合液が接
触する壁部分を指し。
少なくとも反応器の内壁を意味する。攪拌混合慴型の反
応器を使用する場合においては、その他に%攪拌羽根な
どの付属物が反応器に存在するが、それらも上記壁材料
と同じ材料を用いてもよい。しかし、工業的見地にたっ
た場合、比較的父換が容易である部位においては、耐久
性の劣る材質、例えば、フッ素樹脂コーティングを施し
た部品を使用してもよく、これらは、本発明の主旨を損
なうものではない。
反応器の接液部の材質は、必ずしもすべてがチ1’7モ
シ<はジルコニウムである必侠はなく、反応器の接液表
面部分がチタンもしくはジルコニウムであればよい。
これら接液部に用いられる材質は、チタンもしくはジル
コニウムであるが、特にチタンはf曲格も安く、加工性
も良すので好適である。JIS規格規格クチタフ1種種
もしくは3種は、入手が容易である点で好ましく用いら
rLるが、パラジウム%/くナジウム、マンガンなどを
微量混入せしめた、いわゆるチタン合金を用いてもよい
本発明における反応の原料となる単項芳香族炭化水素と
は、ベンゼン、トルエン、キシレン力”1、炭素a4以
下のアルキル基金有する低級アルキルベンゼン類をいう
本発明方法において水素化触媒として使用する、王に金
属ルテニウムよりなる粒子とは、拙々のルテニウム化合
物から通常の還元法によって得らrLるもの、ま友はそ
の調整段階もしくは調整後において、他の金属、例えば
、亜鉛、もしくは七fL自体公%Iのクロム、モリブデ
ン、タングステン、マンカン、コバルト、ニッケル、鉄
、銅などを加えたルテニウムを主成分とするものである
。種々のルテニウム1ヒ合物としては特に制限はないが
1例えば、塩化物、臭1ヒ物、ヨウ化物、硝酸塩、硫酸
塩、水酸化物、酸化物、ルテニウムレッド、あるバは各
棟のルテニウムを含む錯体などを用いることがでさ、還
元法としては、水素ガスによる還元、あるいはホルマリ
ン、水素fヒホウ素ナトリウム、ヒドラジン等による化
学還元法によって行う、ことができる。
また1本発明方法においては、あらかじめ亜鉛を含有せ
しめ几ルテニウムの還元物を使用すると、シクロオレフ
ィンの収率全さらに高めることができ、有効に使用され
る。かかる触媒は、あらかじめ有価のルテニウム1ヒ合
物に亜鉛化合′aIを含有せしめた後、還元して得られ
る還元物であり、ルテニウムは金属状態まで還元された
ものである。使用できる有価のルテニウム化合物は2例
えば、塩【ヒ物、硝酸塩、硫酸塩などの塩、アンミン錯
塩などの錯体、水酸化vlJhl比物などであるが、待
に5価もしくは4価のルテニウムの11合物が入手もし
やすく、ま友、取扱い上も容易であるので好ましい。ま
几、使用できる亜鉛化合物は、塩化物。
硝酸塩、硫酸塩などの塩、アンミン錯塩などの錯体、水
酸化物、酸化物など巾広いものが使用可能である。
このような触媒がシクロオレフィンの製造のための触媒
として何故有効であるかは、必ずしも定かではないが、
有価のルテニウム化合物が金属状態に還元される過程に
おいて、共存す〜る亜鉛化合物がシクロオレフィンの生
成に有利な活性点を現出あるいは増加させていると考え
ることができる。
かかる触媒中の亜鉛含有量は、ルテニウムに対し0.1
〜50重量%、好ましくは2〜20i量チに調整される
。し友がって、触媒の主構成要素は、あくまでルテニウ
ムであり、亜鉛は担体ではない。
このような亜鉛を含有する有価のルテニウム化合物は、
亜鉛およびルテニウムの化合物の混合td液を用いて、
一般的な共沈法などによって固体として得てもよIn 
L 、あるいは均一溶液の状態で得てもよい。
本発明における触媒は、かかる亜鉛を含有する有価のル
テニウム化合物をルテニウムが金属状態になる筐で還元
することにより調整されるが、還元方法としては、一般
的なルテニウムの還元方法’cG用することができる。
例えば、気相において水素で還元する方法、液相におい
て水素もしくは適当なfヒ学還元剤、例えば%Na B
H4やホルマリンなどを用いて還元する方法が好ましく
応用され。
水素により気相もしくは液相で還元する方法は特に好ま
しい。
気相において水素で還元する場合は、結晶子径の増加を
避ける意味で、極度の高@を避は几り、あるいは水素を
他の不活性気体で希釈するなどの工夫をするとよい。ま
た、液相で還元する場合には、水やアルコール類に、亜
鉛を含有する有価のルテニウム化合物の固体を分散させ
て行なってもよいし、もしくは均一溶液の状態で行なっ
てもより0この際、還元をよりよく進行させるためK。
攪拌、加熱などを適当に行なうとよい。ま7′c1水の
かわりにアルカリ水溶液や適当な金属塩水溶液。
例えば、アルカリ金属塩水溶液などを用いてもよい。
ま友、水素化触媒として、亜鉛のがわりにあらかじめ鉄
を含有せしめ友ルテニウムの還元物を用いても同様の効
果が得られる。かがる触媒は、あらかじめ亜鉛を含有せ
しめたルテニウムの還元物と同様の手法により得ること
ができる。使用できる鉄fヒ合物は、塩化物、硝酸塩、
硫酸塩などの塩、水酸化物、酸化物など巾広めものが使
用可能である。この触媒中の鉄台fH、ルテニウムに対
し0.01〜50重量%、好ましくは0.1〜20重址
慢に調螢される。したがって、やはり、これも触媒の主
構成要素はルテニウムである。この触媒のX線回折にお
ける回折角は、ルテニウムメタルと比較して高角側にず
れる特徴がある。
以上の如き水素化触媒粒子は、主にルテニウムよりなる
結晶子および/またはその凝集した粒子として反応系に
存在するが、シクロオレフィン類の選択率や収率を高め
るためには、該結晶子の平均結晶子径は、200λ以下
であることが好ましく、100″A以下であることがさ
らに好ましい。
そこで、平均結晶子径は一般的方法、すなわち。
X線回折法によって得られる回折線巾の拡がシから、 
5cherrerの式により算出されるものである。
具体的には、CuKa線をX線源として用いた場合は1
回折角(2θ)で44″付近に極大をもつ回折線の拡が
りから算出されるものである。
本発明においては、水の存在が必要である。水の量とし
ては1反応形式によって異なるが、一般的に用いる単環
芳香族炭化水素に対して0.01〜100重量倍共存さ
せることができるが、反応条件下において、原料および
生成物を主成分とする有機液相と、水を含む液相とが2
相を形成することが必要であり、反応条件下において均
一相となるような極く微量の水の共存、もしくは極多量
の水の共存は効果を減少ざぜ、1友、水の量が多すぎる
と反応器を大きくする必要性も生ずるので、実用的には
0.5〜20恵量倍共存させることが望ましい。
また1本発明においては、すでに提案されている公知の
方法のように1周期表IA族元素、II A族元素、M
n、Fe、Zn、Co等の各種金属の塩類等を添加して
もよい。特に亜鉛の塩類の存在がよい結果を与える。こ
こで、各種金属の塩としては、例えば、炭酸塩、酢酸塩
などの弱酸塩、塩酸塩、硝酸塩、硫酸塩などの強酸塩が
便用される。使用される量は、反応中に共存する水に対
しI X 10−’重量倍から室温での飽和溶解量であ
る。
FL本発明においては、共存する水相を酸性の条件下で
反応させることが好ましい結果を与える。水相を中性も
しくはアルカリ性とすると1反応器度は著しく低下し、
現実的な製造方法とはなり難い。また、酸性にするため
に、通常の酸、例えば、塩酸、硝酸、硫酸、酢酸、リン
酸などを加えてさしつかえない。特に硫酸は、反応速度
を高めるのに極めて効果的である。このようにして反応
系へ導入6れる水相のpHは0.5〜7未満、好ましく
は2〜6.5である。
本発明方法における部分還元反応は%通常、i相懸濁法
にて連続的または回分的に行なわれるが、固定相式でも
行なうことができる。反応条件は、使用する触媒や添加
物の種類や量によって適宜選択されるが、通常、水素圧
は1〜200に9/c!/lG。
好ましくは10〜1o o k41 / a/IGの範
囲であり。
反応温度は室@〜250C%好ましくは100〜200
Cの範囲である。ま友、反応時間は、目的とするシクロ
ヘキセン類の選択率や収率の実質的な目標値を定め、適
宜選択すればよく、特に制限はないが、通常数秒ないし
数時間である。
(発明の効果) 本発明方法の如く1反応器との接液部にチタンもしくは
ジルコニウムを使用すれば、前述の反応条件下において
、水素化触媒の性l1I1.t−光分に発揮せしめ、シ
クロオレフィン類を腐選択ぶ、高収率で得ることができ
、工業的に極めて価値の高いものである。
(実施例) 次に、実施例をもって本発明をさらに詳細に説明するが
、本発明は、これらの実施例に限定されるものではない
実施例1 Zn(OHルをあらかじめ含有せしめたRu (OH)
3を還元して得友亜鉛t−7.4重量%含有する水素化
触媒(平均結晶子径s s X ) 0,4 t、水5
20td、Zn804−7)I、014,4 tおよび
ベンゼン80mtf。
反応器壁面、攪拌羽根などの接液部がJIS規洛チタン
2種でできている内容積1tのオートクレーブに仕込み
、150C’iで昇温後、水素全圧入して全圧fts 
o kg / dGとし、高速攪拌下に反応場ぜた。こ
の反応液を経時的に抜き出し、ガスクロマトグラフィー
により油相の組成を分析した結果を以下に示す。
50   39.2  131.8   32.160
   59.5  78.9   46.9−生成物は
シクロヘキブンであった。
実施例2 オートクレーブの内側にジルコニウム製の容器を装入し
、攪拌羽根などの接液部にジルコニウムを加工したもの
を使用した他は、実施例1と同様に反応を行なった。そ
の結果を以下に示す。
50    40.2  81.1   52.660
    60.0  78,0   46.8比較例1 接液部が5US−316製である内容積1tのオートク
レーブを使用した他は、実施例1と同様にして反応させ
友。その結果を以下に示す。
40    57.5   69.1    25.9
80    61.0   48.5   29.6実
施例3 水氷化触媒として金属ルテニウム粒子(平均結晶子径5
9λ) 0.4 fを用いた他は、実施例1と同様に反
応させ7’C,その結果を以下に示す。
60   62.4   52,7   32.9比較
例2 接液部が5US−304製である内容積1tのオートク
レーブを使用した他は、実施例2と同様に反応させ次。
その結果を以下に示す。
40    38.0  58.1   22,180
    62.5  52.6   20.5以上のタ
ロく接液部にチタンを使用することの有利性が明白であ
る。
実施例4 実施例1と同様にして120分間反応せしめ友のち、反
応Me冷却し、油相のみを除去し・新たにベンゼン80
−を加え、同様だして120分間反応させた。この操作
を4回繰り返して行ない、5回目の反応を行なつ九結果
を以下に示す。
50    37.5  82.7   51,060
    54.5  79.9   45.4比較例3 接液部がSUS−516gである内容積1tのオートク
レーブを使用した池は、実施例4と同様の操作を行ない
、51!21目の反応を行なった結果を以下に示す。
60   52.1   68,5   22.012
0   51.4  49.0    25.2本発明
の有利性が歴然としている。
!、1..L、。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 単環芳香族炭化水素を主に金属ルテニウムよりなる粒子
    を水素化触媒として、水の共存下、水素により部分水素
    化するに際し、反応器の接液部にチタンもしくはジルコ
    ニウムを用いることを特徴とする単環芳香族炭化水素の
    部分水素化法。
JP60217987A 1985-10-02 1985-10-02 単環芳香族炭化水素の部分水素化法 Expired - Lifetime JPH0639399B2 (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5334790A (en) * 1992-02-26 1994-08-02 Catalytica Process and catalyst for partially hydrogenating aromatics to produce cycloolefins
US5414171A (en) * 1992-02-26 1995-05-09 Catalytica, Inc. Process and washed catalyst for partially hydrogenating aromatics to produce cycloolefins
CN1044704C (zh) * 1993-10-04 1999-08-18 三菱化学株式会社 环烯烃的制造方法

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CN1044704C (zh) * 1993-10-04 1999-08-18 三菱化学株式会社 环烯烃的制造方法

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