KR20070063429A - Process for preparing ethylcyclohexane by selectively hydrogenating 4-vinylcyclohexene - Google Patents

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KR20070063429A KR1020060126191A KR20060126191A KR20070063429A KR 20070063429 A KR20070063429 A KR 20070063429A KR 1020060126191 A KR1020060126191 A KR 1020060126191A KR 20060126191 A KR20060126191 A KR 20060126191A KR 20070063429 A KR20070063429 A KR 20070063429A
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요하네스 루베
한스-귄터 그로쓰
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데구사 게엠베하
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Abstract

Provided is a method for preparing ethylcyclohexane by selectively hydrogenating 4-vinylcyclohexene, whereby an easily reproducible and inexpensive catalyst is used, a spatial and temporal yield and selectivity are high, and the reaction condition is mild. The method for preparing ethylcyclohexane by selectively hydrogenating 4-vinylcyclohexene consists of using a metallic ruthenium as a catalyst, wherein solvent is not used. The hydrogenation is carried out at 0-200 deg.C under a hydrogen pressure of 1-300bar using 0.001-10mol%, based on 4-vinylcyclohexene to be used, of a metallic ruthenium. The catalyst is a metallic ruthenium on a supporter selected from activated carbon, alumina, silica, titania, carbon black, and graphite.

Description

4-비닐사이클로헥센의 선택적 수소화에 의한 에틸사이클로헥산의 제조방법 {Process for preparing ethylcyclohexane by selectively hydrogenating 4-vinylcyclohexene}Process for preparing ethylcyclohexane by selective hydrogenation of 4-vinylcyclohexene {Process for preparing ethylcyclohexane by selectively hydrogenating 4-vinylcyclohexene}

본 발명은 4-비닐사이클로헥센을 수소화시켜 에틸사이클로헥산을 선택적으로 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a process for selectively preparing ethylcyclohexane by hydrogenating 4-vinylcyclohexene.

에틸사이클로헥산은, 촉매를 사용하여 4-비닐사이클로헥센을 수소화시킴으로써 제조된다.Ethylcyclohexane is prepared by hydrogenating 4-vinylcyclohexene using a catalyst.

Figure 112006091893112-PAT00001
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촉매는 통상적으로 상기 반응을 위해 사용되며, 이는 일반적으로 금속 염 및 리간드로부터 제조되고, 필요한 경우, 후속적으로 추가 변형되기 때문에, 제조가 복잡하다[참조: Tetrahedron Lett. 1987, 28, 2507; Chemistry Letters 1985, 6, 793]. 문헌[참조: Dupont et al., J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 4228-4229]에는 상기 수소화를 위한, 이온성 액체 중에 이리듐 나노입자를 함유하는 촉매가 기재되 어 있으며, 당해 촉매는 1-n-부틸-3-메틸이미다졸륨 헥사플루오로포스페이트 중에서 [IrCl(1,5-사이클로옥타디엔)]2을 수소화시켜 제조한다.Catalysts are commonly used for such reactions, which are complicated to manufacture because they are generally prepared from metal salts and ligands, and are subsequently further modified if necessary. See Tetrahedron Lett. 1987, 28, 2507; Chemistry Letters 1985, 6, 793. See Dupont et al., J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 4228-4229, describes catalysts containing iridium nanoparticles in ionic liquids for the hydrogenation, which catalysts are 1-n-butyl-3-methylimidazolium hexafluorophosphate. It is prepared by hydrogenation of [IrCl (1,5-cyclooctadiene)] 2 in water.

당해 공정의 단점은, 비닐사이클로헥산과 비혼화성인 고가의 용매를 촉매의 재생에 부분적으로 사용해야 하거나, 비혼화성 용매를 매우 많은 양으로 사용하므로 시공간 수율이 저하된다는 점이다.Disadvantages of this process are that the expensive solvents immiscible with vinylcyclohexane must be used in part for the regeneration of the catalyst, or the immiscible solvents are used in very large amounts, resulting in reduced space-time yields.

또한, 에틸사이클로헥산은, 4-비닐사이클로헥센의 환내(endocyclic)[참조: 유럽 특허공보 제0 599 728호] 또는 환외(exocyclic)[참조: 미국 특허공보 제4,716,256호] 이중 결합의 선택적 수소화의 원치 않는 부산물로서 수득된다.In addition, ethylcyclohexane is used for the selective hydrogenation of 4-vinylcyclohexene endocyclic (see EP 0 599 728) or exocyclic (US Pat. No. 4,716,256). Obtained as an unwanted byproduct.

그러나, 유럽 특허공보 제0 599 728호에서는 하나 이상의 VIII족 전이 금속과 IV족 금속을 함유하는 촉매를 사용한다. 또한, 유럽 특허공보 제0 599 728호에서는 수소화에서 유기 용매, 예를 들면, n-헵탄을 사용한다.However, EP 0 599 728 uses a catalyst containing at least one Group VIII transition metal and Group IV metal. EP 0 599 728 also uses an organic solvent, such as n-heptane, in the hydrogenation.

미국 특허공보 제4,716,256호에서 사용되는 촉매는, 예를 들면, 질소 화합물의 존재하의 무기 지지체 물질 상의 니켈 원소이며, 이는 4-비닐사이클로헥센을 4-에틸사이클로헥산으로 수소화시키기 위한 것이다. 또한, 당해 수소화에서는 유기 용매, 예를 들면, 사이클로헥산이 사용된다. 마찬가지로 용매와 촉매로서의 라니 니켈을 사용하는 유사한 공정이 미국 특허공보 제2,576,743호에 기술되어 있다.The catalyst used in US Pat. No. 4,716,256 is, for example, elemental nickel on an inorganic support material in the presence of a nitrogen compound, for the hydrogenation of 4-vinylcyclohexene to 4-ethylcyclohexane. In this hydrogenation, an organic solvent such as cyclohexane is used. Similar processes using Raney nickel as solvent and catalyst are described in US Pat. No. 2,576,743.

또한, 4-비닐사이클로헥센이 특히 승온하에서 각종 귀금속과 접촉하여 다음의 반응식과 같이 불균등화 반응(disproportionation)하는 것으로 알려져 있다[참조: Compt. Rend. Acad. Sci. URSS, 1940, 26, 73]. It is also known that 4-vinylcyclohexene is in contact with various noble metals, especially at elevated temperatures, for disproportionation as shown in the following scheme [Compt. Rend. Acad. Sci. URSS, 1940, 26, 73].

Figure 112006091893112-PAT00002
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생성된 에틸벤젠의 방향족 환 수소화에 의해서도 목적하는 에틸사이클로헥산이 생성될 수 있지만, 더욱 격렬한 조건이 부과된다.The aromatic ring hydrogenation of the resulting ethylbenzene can also produce the desired ethylcyclohexane, but more intense conditions are imposed.

바람직하게는, 에틸사이클로헥산은 광범위한 온도 범위에서 액체 형태로 존재하며 특별한 용매 성질을 갖는 특수 용매로서 사용된다.Preferably, ethylcyclohexane is in liquid form over a wide temperature range and is used as a special solvent with special solvent properties.

따라서, 본 발명의 목적은, 시공간 수율이 증가하고, 선택도가 높고, 비싸지 않은 시판중인 촉매를 사용하는 것을 특징으로 하는, 에틸사이클로헥산의 제조방법을 제공하는 것이다. 또한, 사용되는 촉매는 용이하게 재생되어, 공정에서의 복잡한 후처리 없이 반복적으로 사용되어야 한다. 특히, 본 발명은 온화한 반응 조건을 특징으로 해야 한다.It is therefore an object of the present invention to provide a process for the preparation of ethylcyclohexane, characterized by the use of commercially available catalysts which increase in space-time yield, have high selectivity and are not expensive. In addition, the catalyst used must be readily regenerated and used repeatedly without complex aftertreatment in the process. In particular, the present invention should be characterized by mild reaction conditions.

놀랍게도, 금속성 루테늄을 기본으로 하는 촉매에서, 온화한 반응 조건하에, 4-비닐사이클로헥센이 액체로서의(즉, 용매를 사용하지 않고) 에틸사이클로헥산으로 선택적 수소화될 수 있는 것으로 밝혀졌다.Surprisingly, in catalysts based on metallic ruthenium, it has been found that under mild reaction conditions, 4-vinylcyclohexene can be selectively hydrogenated to ethylcyclohexane as a liquid (ie, without the use of a solvent).

본 발명에 따르는 방법은 선택도가 일반적으로 99.9%로 높기 때문에, 에틸사이클로헥산은 에틸벤젠 부산물이 형성되지 않으면서 제조되거나, 에틸벤젠이 중간체로서 형성되지 않는다. Since the process according to the invention has a high selectivity of generally 99.9%, ethylcyclohexane is prepared without the formation of ethylbenzene by-products or no ethylbenzene is formed as an intermediate.

당해 기술분야의 선행 기술에서는 일반적으로 용매를 사용하기 때문에, 용매를 사용하지 않는 본 발명에 따르는 방법에서는 시공간 수율이 선행 기술에 비해 증가하게 된다.Since prior art in the art generally uses solvents, the space-time yield in the process according to the invention without solvents is increased compared to the prior art.

금속성 루테늄을 기본으로 하며 본 발명에 따르는 방법에서 사용되는 촉매는, 본 발명에 따르는 추가의 방법에서 선택도 및 반응 전환율이 저하되는 후처리 없이 사용할 수 있음을 특징으로 한다.The catalysts based on metallic ruthenium and used in the process according to the invention are characterized in that they can be used in a further process according to the invention without post-treatment, in which the selectivity and reaction conversion are lowered.

또한, 본 발명에 따르는 방법은 온화한 온도 및 수소압에서 수행할 수 있음을 특징으로 한다.In addition, the process according to the invention is characterized in that it can be carried out at mild temperatures and hydrogen pressure.

본 발명은 금속성 루테늄을 촉매로서 사용함을 특징으로 하는, 4-비닐사이클로헥센의 수소화에 의해 에틸사이클로헥산을 제조하는 방법을 제공한다.The present invention provides a process for producing ethylcyclohexane by hydrogenation of 4-vinylcyclohexene, characterized by the use of metallic ruthenium as a catalyst.

4-비닐사이클로헥센의 수소화에 의해 에틸사이클로헥산을 제조하는 본 발명에 따르는 방법은 금속성 루테늄을 촉매로서 사용함을 특징으로 한다.The process according to the invention for producing ethylcyclohexane by hydrogenation of 4-vinylcyclohexene is characterized by the use of metallic ruthenium as catalyst.

본 발명에 따르는 방법에서 수소화를 위해 사용되는 촉매는 바람직하게는 금속성 루테늄(이하, '루테늄 촉매'로 지칭함)이다. 본 발명에 따르는 방법에서, 금속성 루테늄이 활성탄, 알루미나, 실리카, 티타니아, 카본 블랙 및 흑연으로부터 선택된 지지체 물질에 제공되는 루테늄 촉매를 사용하는 것이 바람직하다. 그러나, 본 발명에 따르는 방법에서 지지체 물질이 없는 금속성 루테늄을 촉매로서 사용할 수도 있다. 지지체 물질을 갖는 루테늄 촉매는 지지체 물질이 없는 루테늄 촉매에 비해 활성화 표면적이 확장되어 있음을 특징으로 한다. 본 발명에 따르는 방법의 수소화에서, 금속성 루테늄의 농도는, 사용되는 4-비닐사이클로헥센을 기준 으로 하여, 바람직하게는 0.001 내지 10mol%, 더욱 바람직하게는 0.01 내지 5mol%, 매우 바람직하게는 0.02 내지 0.1mol%이다. 본 발명에 따르는 방법에서 사용되는 루테늄 촉매는 루테늄 함량이 바람직하게는 0.1 내지 10중량%, 더욱 바람직하게는 0.5 내지 5중량%이다. 루테늄 촉매는 루테늄을, 루테늄 촉매의 활성화 금속을 기준으로 하여, 바람직하게는 50 내지 100중량%, 더욱 바람직하게는 90 내지 100중량%, 매우 바람직하게는 98 내지 100중량% 갖는다. 활성화 금속으로서의 금속성 루테늄 이외에도, 당해 루테늄 촉매는 추가의 금속, 예를 들면, 철, 바나듐, 망간, 레늄, 크롬 및/또는 세륨을 함유할 수 있다. 이들 추가의 활성화 금속은 바람직하게는 산화수가 0이다.The catalyst used for hydrogenation in the process according to the invention is preferably metallic ruthenium (hereinafter referred to as 'ruthenium catalyst'). In the process according to the invention, preference is given to using a ruthenium catalyst wherein the metallic ruthenium is provided on a support material selected from activated carbon, alumina, silica, titania, carbon black and graphite. However, it is also possible to use metallic ruthenium without a support material as catalyst in the process according to the invention. Ruthenium catalysts with a support material are characterized by an increased activation surface area compared to ruthenium catalysts without a support material. In the hydrogenation of the process according to the invention, the concentration of metallic ruthenium is preferably from 0.001 to 10 mol%, more preferably from 0.01 to 5 mol%, very preferably from 0.02 to based on the 4-vinylcyclohexene used. 0.1 mol%. The ruthenium catalyst used in the process according to the invention preferably has a ruthenium content of 0.1 to 10% by weight, more preferably 0.5 to 5% by weight. The ruthenium catalyst has ruthenium, preferably 50 to 100% by weight, more preferably 90 to 100% by weight, very preferably 98 to 100% by weight, based on the active metal of the ruthenium catalyst. In addition to metallic ruthenium as the activating metal, the ruthenium catalyst may contain further metals such as iron, vanadium, manganese, rhenium, chromium and / or cerium. These additional activated metals preferably have zero oxidation number.

특정한 양태에서, 루테늄 촉매는 루테늄을 산화물, 예를 들면, RuO2로서 함유할 수 있으며, 당해 산화물은 본 발명에 따르는 방법의 조건하에 촉매에 의한 활성화 상태[Ru(O)]로 환원된다.In certain embodiments, the ruthenium catalyst may contain ruthenium as an oxide, for example RuO 2 , which oxide is reduced to the activated state by the catalyst [Ru (O)] under the conditions of the process according to the invention.

바람직하게는, 지지체 물질을 갖는 루테늄 촉매는, 루테늄 염 용액을 지지체 물질에 가하고, 루테늄 촉매의 전구체를 후속적으로 열 또는 수소에 의해 처리하는 방법으로 제조한다. 그러나, 지지체 물질을 기본으로 하는 루테늄 촉매는 임의의 선행 기술로도 제조할 수 있다.Preferably, the ruthenium catalyst with the support material is prepared by adding a ruthenium salt solution to the support material and subsequently treating the precursor of the ruthenium catalyst with heat or hydrogen. However, ruthenium catalysts based on support materials may be prepared by any of the prior art.

본 발명에 따르는 방법에서, 우선 4-비닐사이클로헥센을 바람직하게는 루테늄 촉매와 함께 수소화 장비에 우선 충전한다. 본 발명에 따르는 방법에서 사용되는 용매는 알칸, 특히 n-헥산 또는 헵탄, 사이클로알칸, 특히 사이클로헥산, 및 알콜일 수 있다. 그러나, 본 발명에 따르는 방법에서 용매를 사용하지 않는 것이 바 람직하다.In the process according to the invention, 4-vinylcyclohexene is first charged to the hydrogenation equipment, preferably together with the ruthenium catalyst. Solvents used in the process according to the invention may be alkanes, in particular n-hexane or heptane, cycloalkanes, in particular cyclohexane, and alcohols. However, it is preferred that no solvent be used in the process according to the invention.

본 발명에 따르는 방법에서, 수소화는 적합한 수소화 장비, 예를 들면, 부양 교반기 오토클레이브(lift-stirrer autoclave), 회전 교반기 오토클레이브(rotary-stirrer autoclave), 루프 반응기(loop reactor) 또는 가스 뷰렛을 갖는 통상의 실험실용 유리 장비에서 수행할 수 있다.In the process according to the invention, the hydrogenation is carried out with a suitable hydrogenation equipment, for example a lift-stirrer autoclave, a rotary-stirrer autoclave, a loop reactor or a gas burette. It can be carried out in conventional laboratory glass equipment.

본 발명에 따르는 방법에서, 불활성 기체 대기가 수소화 장비에 존재하면, 수소화 장비는 수소로 충전되며, 수소압은 바람직하게는 1 내지 300bar, 더욱 바람직하게는 5 내지 100bar, 매우 바람직하게는 5 내지 50bar이다.In the process according to the invention, if an inert gas atmosphere is present in the hydrogenation equipment, the hydrogenation equipment is charged with hydrogen and the hydrogen pressure is preferably 1 to 300 bar, more preferably 5 to 100 bar, very preferably 5 to 50 bar. to be.

본 발명에 따르는 방법에서, 수소화는 0 내지 200℃, 바람직하게는 20 내지 150℃, 매우 바람직하게는 50 내지 100℃의 온도에서 수행된다. 본 발명에 따르는 방법에서, 수소화는 바람직하게는 1 내지 300bar, 더욱 바람직하게는 5 내지 100bar, 매우 바람직하게는 5 내지 50bar의 압력에서 수행된다. In the process according to the invention, the hydrogenation is carried out at temperatures of 0 to 200 ° C, preferably 20 to 150 ° C, very preferably 50 to 100 ° C. In the process according to the invention, the hydrogenation is preferably carried out at a pressure of 1 to 300 bar, more preferably 5 to 100 bar and very preferably 5 to 50 bar.

수소화는 발열 반응이기 때문에, 온도와 수소압은 단계별로 증가할 수 있고, 연속적으로 증가할 수도 있다. 온도와 수소압이 단계별로 증가하는 것이 바람직하다. 특히, 수소화는 제1 스테이지에서 수소압 10 내지 25bar 및 온도 60 내지 80℃에서 수행되고, 추가의 스테이지에서 수소압 10 내지 25bar 및 온도 70 내지 85℃에서 수행되고, 최종 스테이지에서 수소압 30 내지 50bar 및 온도 85 내지 110℃에서 수행된다.Since hydrogenation is an exothermic reaction, temperature and hydrogen pressure may increase in stages and may increase continuously. It is desirable to increase the temperature and hydrogen pressure step by step. In particular, the hydrogenation is carried out at a hydrogen pressure of 10 to 25 bar and at a temperature of 60 to 80 ° C. in a first stage, at a further stage of hydrogen pressure of 10 to 25 bar and at a temperature of 70 to 85 ° C., and at a final stage of hydrogen pressure of 30 to 50 bar. And at a temperature of 85 to 110 ° C.

본 발명에 따르는 방법은 배치식 또는 연속식으로 수행될 수 있다.The process according to the invention can be carried out batchwise or continuously.

배치식(batchwise) 방법에서, 반응 시간은 바람직하게는 10분 내지 8시간, 더욱 바람직하게는 20분 내지 5시간, 매우 바람직하게는 30분 내지 3시간이다. 수소화 동안 및 수소화 이전에, 적합한 교반 기술을 사용하여 루테늄 촉매를 4-비닐사이클로헥센에 현탁시킬 수 있으며, 이는 본 발명에 따르는 방법의 배치식 방법에 특히 유리하다.In a batchwise process, the reaction time is preferably 10 minutes to 8 hours, more preferably 20 minutes to 5 hours, very preferably 30 minutes to 3 hours. During the hydrogenation and prior to the hydrogenation, the ruthenium catalyst can be suspended in 4-vinylcyclohexene using suitable stirring techniques, which is particularly advantageous for the batch process of the process according to the invention.

본 발명에 따르는 방법의 특정한 양태에서, 수소화는 연속적으로 수행되는데, 이러한 경우, 루테늄 촉매는 고착된 촉매 층 형태로 존재한다. 본 발명에 따르는 방법의 연속식 방법에서, 4-비닐사이클로헥센의 체류 시간은 바람직하게는 3분 내지 20시간, 더욱 바람직하게는 15분 내지 3시간이거나, LHSV(Liquid Hourly Space Velocity: 시간당 액체 공간 속력)가 바람직하게는 0.05 내지 20/h이다.In a particular embodiment of the process according to the invention, the hydrogenation is carried out continuously, in which case the ruthenium catalyst is in the form of a fixed catalyst bed. In the continuous process of the process according to the invention, the residence time of the 4-vinylcyclohexene is preferably 3 minutes to 20 hours, more preferably 15 minutes to 3 hours, or Liquid Hourly Space Velocity (LHSV). Speed) is preferably 0.05 to 20 / h.

반응 혼합물을 냉각시키고 수소화 장비를 대기압으로 감압시킨 후에, 촉매를 여과에 의해 에틸사이클로헥산으로부터 제거하고, 당해 기술분야의 숙련가들에게 공지된 방법으로 침강 또는 추가로 분리시킨다. 당해 촉매는, 본 발명에 따르는 방법에서 추가의 수소화를 위해, 추가의 후처리 없이 본 발명에 따르는 방법에서 사용할 수 있다. After cooling the reaction mixture and reducing the hydrogenation equipment to atmospheric pressure, the catalyst is removed from the ethylcyclohexane by filtration and sedimented or further separated by methods known to those skilled in the art. The catalyst can be used in the process according to the invention without further workup for further hydrogenation in the process according to the invention.

아래의 실시예는 본 발명을 이와 같은 양태로 한정시키지 않으면서 본 발명에 따르는 방법을 상세하게 예시할 것이다.The following examples will illustrate in detail the method according to the invention without limiting the invention to this aspect.

실시예Example 1 (본 발명의  1 (of the present invention 실시예Example ):):

4-비닐사이클로헥센 50g(0.46mol)과 탄소상의 금속성 루테늄[데구사(Degussa)에서 제조한 H 105 R/ AW 5% Ru: 루테늄 5중량%, 지지체 물질: 활성탄, 함수량 55.8중량%의 수분 함유 촉매, 루테늄 0.22mmol] 1.0g을 오토클레이브 속에 넣는다. 오토클레이브를 질소로 3회 퍼징하고, 반응 혼합물을 1시간 이내에 15bar의 수소와 접촉시키고 70℃로 가열한다. 후속적으로, 1시간 이내에 압력을 25bar로 상승시키고 온도를 80℃로 상승시킨다. 반응 혼합물을 40bar, 90℃에서 추가의 1시간 동안 교반한다.50 g (0.46 mol) of 4-vinylcyclohexene and metallic ruthenium on carbon [ H 105 R / AW 5% Ru from Degussa: Ruthenium 5% by weight, Support material: activated carbon, water content of 55.8% by weight 1.0 g of a catalyst, 0.22 mmol of ruthenium] is placed in an autoclave. The autoclave is purged three times with nitrogen and the reaction mixture is contacted with 15 bar of hydrogen within 1 hour and heated to 70 ° C. Subsequently, the pressure is raised to 25 bar and the temperature is raised to 80 ° C. within 1 hour. The reaction mixture is stirred at 40 bar, 90 ° C. for an additional 1 hour.

실온으로 냉각시킨 후에, 대기압으로 감압시키고, 여과하여 촉매를 제거하여, 에틸사이클로헥산을 GC 면적 99.5%를 초과하는 정량 수율로 수득한다. 에틸벤젠은 기체 크로마토그래피에 의해 부산물로서 검출될 수 없다. 사용된 4-비닐사이클로헥센을 기준으로 한 수율은 99.93%이고, 선택도는 99.94%이다.After cooling to room temperature, the mixture is reduced to atmospheric pressure, filtered to remove the catalyst, and ethylcyclohexane is obtained in quantitative yield exceeding 99.5% of GC area. Ethylbenzene cannot be detected as a by-product by gas chromatography. The yield based on 4-vinylcyclohexene used is 99.93% and the selectivity is 99.94%.

실시예Example 2 (본 발명의  2 (of the present invention 실시예Example ):):

4-비닐사이클로헥센 1000g(9.24mol)과 알루미나상의 금속성 루테늄[데구사에서 제조한 H 214 B/D 5% Ru: 루테늄 5중량%, 지지체 물질: 알루미나, 루테늄 4.95mmol] 10g을 오토클레이브 속에 넣는다. 오토클레이브를 질소로 3회 퍼징하고, 반응 혼합물을 1 내지 20분 이내에 25bar의 수소와 접촉시키고 65℃로 조심스럽게 가열하여, 그 결과 급속한 발열 반응이 발생한다. 온도를 약 75℃로 유지시키며, 이를 위해 오토클레이브를 냉각시킬 필요가 있다. 약 1.5시간 후에 당해 발열 반응이 완화된 다음에, 압력을 40bar로 상승시키고, 혼합물을 100℃에서 약 1시간 동안 교반한다.1000 g (9.24 mol) of 4-vinylcyclohexene and 10 g of metallic ruthenium on alumina ( H 214 B / D 5% Ru made by Degussa: 5 wt% ruthenium, support material: alumina, 4.95 mmol) of ruthenium are placed in an autoclave. . The autoclave is purged three times with nitrogen and the reaction mixture is contacted with 25 bar of hydrogen within 1 to 20 minutes and carefully heated to 65 ° C., resulting in a rapid exothermic reaction. The temperature is maintained at about 75 ° C., for which it is necessary to cool the autoclave. After about 1.5 hours the exothermic reaction has eased, then the pressure is raised to 40 bar and the mixture is stirred at 100 ° C. for about 1 hour.

실온으로 냉각시킨 후에, 대기압으로 감압시키고, 여과하여 촉매를 제거하여, 에틸사이클로헥산을 GC 면적 99.5%를 초과하는 정량 수율로 수득한다. 에틸벤젠은 기체 크로마토그래피에 의해 부산물로서 검출될 수 없다. 사용된 4-비닐사이 클로헥센을 기준으로 한 전환율은 99.98%이고, 선택도는 99.99%이다.After cooling to room temperature, the mixture is reduced to atmospheric pressure, filtered to remove the catalyst, and ethylcyclohexane is obtained in quantitative yield exceeding 99.5% of GC area. Ethylbenzene cannot be detected as a by-product by gas chromatography. The conversion based on 4-vinylcyclohexene used is 99.98% and the selectivity is 99.99%.

제거된 촉매는 선택도와 활성의 손실 없이 추가의 수소화에 사용할 수 있으며, 촉매의 재생 횟수에 따르는 결과는 표 1에 기재되어 있다.The removed catalyst can be used for further hydrogenation without loss of selectivity and activity, the results depending on the number of regenerations of the catalyst are listed in Table 1.

촉매의 재생 횟수Number of regenerations of catalyst 전환율 [%]Conversion rate [%] 선택도 [%]Selectivity [%] 00 99.9899.98 99.9999.99 1One 99.9899.98 99.9999.99 22 99.9699.96 99.9999.99 33 99.9899.98 99.9999.99 44 99.9899.98 99.9999.99

실시예Example 3 (본 발명의  3 (of the present invention 실시예Example ):):

4-비닐사이클로헥센 1000g(9.24mol)과 이산화규소상의 금속성 루테늄[데구사에서 제조한 H 3317 B/D 5% Ru: 루테늄 5중량%, 지지체 물질: 이산화규소, 루테늄 4.95mmol] 10g을 오토클레이브 속에 넣는다. 오토클레이브를 질소로 3회 퍼징하고, 반응 혼합물을 10bar의 수소와 접촉시키고 70℃로 조심스럽게 가열하여, 그 결과 급속한 발열 반응이 발생한다. 온도를 약 75℃로 유지시키며, 이를 위해 오토클레이브를 냉각시킬 필요가 있다. 약 2시간 후에 당해 발열 반응이 완화된 다음에, 압력을 40bar로 상승시키고, 혼합물을 100℃에서 약 1시간 동안 교반한다.Autoclave 1000g (9.24mol) of 4-vinylcyclohexene and 10g of metallic ruthenium on silicon dioxide ( H 3317 B / D 5% Ru made by Degussa, 5% by weight ruthenium, support material: silicon dioxide, 4.95mmol of ruthenium) Put it inside. The autoclave is purged three times with nitrogen and the reaction mixture is contacted with 10 bar of hydrogen and carefully heated to 70 ° C., resulting in a rapid exothermic reaction. The temperature is maintained at about 75 ° C., for which it is necessary to cool the autoclave. After about 2 hours the exothermic reaction is alleviated, then the pressure is raised to 40 bar and the mixture is stirred at 100 ° C. for about 1 hour.

실온으로 냉각시킨 후에, 대기압으로 감압시키고, 여과하여 촉매를 제거하여, 에틸사이클로헥산을 GC 면적 99.5%를 초과하는 정량 수율로 수득한다. 에틸벤젠은 기체 크로마토그래피에 의해 부산물로서 검출될 수 없다. 사용된 4-비닐사이클로헥센을 기준으로 한 전환율은 99.97%이고, 선택도는 99.99%이다.After cooling to room temperature, the mixture is reduced to atmospheric pressure, filtered to remove the catalyst, and ethylcyclohexane is obtained in quantitative yield exceeding 99.5% of GC area. Ethylbenzene cannot be detected as a by-product by gas chromatography. The conversion based on 4-vinylcyclohexene used is 99.97% and the selectivity is 99.99%.

제거된 촉매는 선택도와 활성의 손실 없이 추가의 수소화에 사용할 수 있으며, 촉매의 재생 횟수에 따르는 결과는 표 2에 기재되어 있다.The removed catalyst can be used for further hydrogenation without loss of selectivity and activity, the results depending on the number of regenerations of the catalyst are shown in Table 2.

촉매의 재생 횟수Number of regenerations of catalyst 전환율 [%]Conversion rate [%] 선택도 [%]Selectivity [%] 00 99.9799.97 99.9999.99 1One 99.9799.97 99.9999.99

실시예Example 4 (비교  4 (compare 실시예Example ):):

4-비닐사이클로헥센 50g(0.46mol)과 탄소상의 금속성 팔라듐[데구사에서 제조한 E 101 NN /W 5% Pd: 팔라듐 5중량%, 지지체 물질: 활성탄, 함수량 54중량%의 수분 함유 촉매, 팔라듐 0.22mmol] 1.02g을 오토클레이브 속에 넣는다. 오토클레이브를 질소로 3회 퍼징하고, 반응 혼합물을 1시간 이내에 15bar의 수소와 접촉시키고 55℃로 가열한다. 후속적으로, 1시간 이내에 압력을 25bar로 상승시키고 온도를 80℃로 상승시킨다. 반응 혼합물을 40bar, 80℃에서 추가의 1시간 동안 교반한다.50 g (0.46 mol) of 4-vinylcyclohexene and metallic palladium on carbon [ E 101 NN / W manufactured by Degussa 5% Pd : palladium 5% by weight, support material: activated carbon, water-containing catalyst of 54% by weight of water, palladium 0.22 mmol] 1.02 g are placed in an autoclave. The autoclave is purged three times with nitrogen and the reaction mixture is contacted with 15 bar of hydrogen within 1 hour and heated to 55 ° C. Subsequently, the pressure is raised to 25 bar and the temperature is raised to 80 ° C. within 1 hour. The reaction mixture is stirred at 40 bar, 80 ° C. for an additional 1 hour.

실온으로 냉각시킨 후에, 대기압으로 감압시키고, 여과하여 촉매를 제거하여, 다음의 성분들을 함유한 혼합물을 수득한다.After cooling to room temperature, the pressure is reduced to atmospheric pressure and the catalyst is removed by filtration to obtain a mixture containing the following components.

에틸사이클로헥산 GC 면적 88.6%Ethylcyclohexane GC Area 88.6%

에틸벤젠 GC 면적 9.4%Ethylbenzene GC Area 9.4%

1-에틸사이클로헥센 GC 면적 1.2%1-ethylcyclohexene GC area 1.2%

포화 C8 알칸 및 사이클로알칸 GC 면적 0.8%Saturated C 8 Alkanes and Cycloalkanes GC Area 0.8%

실시예Example 5 (비교  5 (Compare 실시예Example ):):

4-비닐사이클로헥센 50g(0.46mol)과 알루미나상의 금속성 팔라듐[데구사에서 제조한 E 213 R/D 5% Pd: 팔라듐 5중량%, 지지체 물질: 알루미나, 팔라듐 0.23mmol] 1.02g을 오토클레이브 속에 넣는다. 오토클레이브를 질소로 3회 퍼징하고, 반응 혼합물을 1시간 이내에 15bar의 수소와 접촉시키고 45℃로 가열한다. 후속적으로, 1시간 이내에 압력을 25bar로 상승시키고 온도를 70℃로 상승시킨다. 반응 혼합물을 40bar, 80℃에서 추가의 1시간 동안 교반한다.50 g (0.46 mol) of 4-vinylcyclohexene and 1.02 g of metallic palladium on alumina ( E 213 R / D 5% Pd from Degussa, 5% by weight of palladium, support material: alumina, 0.23 mmol) of palladium in an autoclave Put it in. The autoclave is purged three times with nitrogen and the reaction mixture is contacted with 15 bar of hydrogen within 1 hour and heated to 45 ° C. Subsequently, the pressure is raised to 25 bar and the temperature is raised to 70 ° C. within 1 hour. The reaction mixture is stirred at 40 bar, 80 ° C. for an additional 1 hour.

실온으로 냉각시킨 후에, 대기압으로 감압시키고, 여과하여 촉매를 제거하여, 다음의 성분들을 함유한 혼합물을 수득한다.After cooling to room temperature, the pressure is reduced to atmospheric pressure and the catalyst is removed by filtration to obtain a mixture containing the following components.

에틸사이클로헥산 GC 면적 93.7%Ethylcyclohexane GC Area 93.7%

에틸벤젠 GC 면적 5.2%Ethylbenzene GC Area 5.2%

1-에틸사이클로헥센 GC 면적 0.3%1-ethylcyclohexene GC area 0.3%

포화 C8 알칸 및 사이클로알칸 GC 면적 0.8%Saturated C 8 Alkanes and Cycloalkanes GC Area 0.8%

실시예Example 6 (비교  6 (Compare 실시예Example ):):

4-비닐사이클로헥센 50g(0.46mol)과 라니 니켈[경사여과됨, 수분 함유, 사용된 촉매는 데구사에서 제조한 B 111 W이다] 0.4g을 오토클레이브 속에 넣는다. 오토클레이브를 질소로 3회 퍼징하고, 반응 혼합물을 1시간 이내에 15bar의 수소와 접촉시키고 45℃로 가열한다. 후속적으로, 1시간 이내에 압력을 25bar로 상승시키고 온도를 70℃로 상승시킨다. 반응 혼합물을 40bar, 80℃에서 추가의 1시간 동안 교반한다.50 g (0.46 mol) of 4-vinylcyclohexene and 0.4 g of Raney Nickel (inclined, water-containing, used catalyst is B 111 W manufactured by Degussa) are placed in an autoclave. The autoclave is purged three times with nitrogen and the reaction mixture is contacted with 15 bar of hydrogen within 1 hour and heated to 45 ° C. Subsequently, the pressure is raised to 25 bar and the temperature is raised to 70 ° C. within 1 hour. The reaction mixture is stirred at 40 bar, 80 ° C. for an additional 1 hour.

실온으로 냉각시킨 후에, 대기압으로 감압시키고, 여과하여 촉매를 제거하여, 다음의 성분들을 함유한 혼합물을 수득한다.After cooling to room temperature, the pressure is reduced to atmospheric pressure and the catalyst is removed by filtration to obtain a mixture containing the following components.

에틸사이클로헥산 GC 면적 30.0%Ethylcyclohexane GC Area 30.0%

에틸벤젠 GC 면적 1.4%Ethylbenzene GC Area 1.4%

1-에틸사이클로헥센 GC 면적 3.0%1-ethylcyclohexene GC area 3.0%

4-에틸사이클로헥센 GC 면적 64.7%4-ethylcyclohexene GC area 64.7%

포화 C8 알칸 및 사이클로알칸 GC 면적 0.8%Saturated C 8 Alkanes and Cycloalkanes GC Area 0.8%

실시예Example 7 (루테늄에 의한 4- 7 (4- by ruthenium 비닐사이클로헥센의Vinylcyclohexene 이성체화Isomerization )(비교 )(compare 실시예Example ):):

오토클레이브 속에서, 4-비닐사이클로헥센 50g(0.46mol)과 알루미나상의 금속성 루테늄[데구사에서 제조한 H 214 B/D 5% Ru: 루테늄 5중량%, 지지체 물질: 알루미나, 루테늄 0.25mmol] 0.50g의 혼합물을 질소하에 102℃에서 3시간 동안 교반한다.In an autoclave, 50 g (0.46 mol) of 4-vinylcyclohexene and metallic ruthenium on alumina [ H 214 B / D 5% Ru : Ruthenium 5 wt% manufactured by Degussa, Support material: Alumina, 0.25mmol of ruthenium] 0.50 The mixture of g is stirred at 102 ° C. for 3 hours under nitrogen.

사용된 4-비닐사이클로헥센은 변화시키지 않고 재생한다.The 4-vinylcyclohexene used is regenerated without change.

실시예Example 8 (팔라듐에 의한 4- 8 (4- by palladium 비닐사이클로헥센의Vinylcyclohexene 이성체화Isomerization )(비교 )(compare 실시예Example ):):

오토클레이브 속에서, 4-비닐사이클로헥센 50g(0.46mol)과 알루미나상의 금속성 팔라듐[데구사에서 제조한 E 213 R/D 5% Pd: 팔라듐 5중량%, 지지체 물질: 알루미나, 팔라듐 0.23mmol] 0.50g의 혼합물을 질소하에 103℃에서 3시간 동안 교반한다.In an autoclave, 50 g (0.46 mol) of 4-vinylcyclohexene and metallic palladium on alumina [ E 213 R / D 5% Pd from Degussa 5% by weight palladium, support material: alumina, palladium 0.23 mmol] 0.50 The mixture of g is stirred at 103 ° C. for 3 hours under nitrogen.

다음의 성분들을 함유한 혼합물을 수득한다.A mixture containing the following ingredients is obtained.

에틸사이클로헥산 GC 면적 16.5%Ethylcyclohexane GC Area 16.5%

4-비닐사이클로헥센 GC 면적 3.2%4-vinylcyclohexene GC area 3.2%

에틸벤젠 GC 면적 19.2%Ethylbenzene GC Area 19.2%

이성체 C8H12 및 C8H14 유도체 GC 면적 약 59.0%Isomers C 8 H 12 and C 8 H 14 Derivatives GC Area 59.0%

본 발명은 금속성 루테늄을 촉매로서 사용함을 특징으로 하는, 4-비닐사이클로헥센의 수소화에 의한 에틸사이클로헥산의 제조방법에 관한 것으로, 본 발명에 의해, 용이하게 재생되며 비싸지 않은 시판용 촉매를 사용하며, 시공간 수율과 선택도가 높고 반응 조건이 온화한, 에틸사이클로헥산의 제조방법이 제공된다.The present invention relates to a method for producing ethylcyclohexane by hydrogenation of 4-vinylcyclohexene, characterized by using metallic ruthenium as a catalyst, and by the present invention, a commercially available catalyst which is easily regenerated and inexpensive is used. Provided is a process for preparing ethylcyclohexane, which has high space-time yield and selectivity and mild reaction conditions.

Claims (7)

금속성 루테늄을 촉매로서 사용함을 특징으로 하는, 4-비닐사이클로헥센의 수소화에 의한 에틸사이클로헥산의 제조방법.A process for producing ethylcyclohexane by hydrogenation of 4-vinylcyclohexene, characterized by using metallic ruthenium as a catalyst. 제1항에 있어서, 용매를 사용하지 않음을 특징으로 하는 방법.The method of claim 1 wherein no solvent is used. 제1항 또는 제2항에 있어서, 수소화가 0 내지 200℃의 온도에서 수행됨을 특징으로 하는 방법.The process according to claim 1 or 2, wherein the hydrogenation is carried out at a temperature of from 0 to 200 ° C. 제1항 내지 제3항 중의 어느 한 항에 있어서, 수소화가 1 내지 300bar의 수소압에서 수행됨을 특징으로 하는 방법.The process according to any one of claims 1 to 3, wherein the hydrogenation is carried out at hydrogen pressure of 1 to 300 bar. 제1항 내지 제4항 중의 어느 한 항에 있어서, 수소화가, 사용되는 4-비닐사이클로헥센을 기준으로 하여, 0.001 내지 10mol% 농도의 금속성 루테늄에서 수행됨을 특징으로 하는 방법.5. The process according to claim 1, wherein the hydrogenation is carried out in metallic ruthenium at a concentration of 0.001 to 10 mol%, based on the 4-vinylcyclohexene used. 6. 제1항 내지 제5항 중의 어느 한 항에 있어서, 사용되는 촉매가, 활성탄, 알루미나, 실리카, 티타니아, 카본 블랙 및 흑연으로부터 선택된 지지체 물질에 가해진 금속성 루테늄임을 특징으로 하는 방법.The process according to claim 1, wherein the catalyst used is a metallic ruthenium added to a support material selected from activated carbon, alumina, silica, titania, carbon black and graphite. 제1항 내지 제5항 중의 어느 한 항에 있어서, 사용되는 촉매가 지지체 물질이 없는 금속성 루테늄임을 특징으로 하는 방법.6. The process according to claim 1, wherein the catalyst used is metallic ruthenium free of support material. 7.
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