JP2000327606A - ジアルコール類の製造方法 - Google Patents

ジアルコール類の製造方法

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JP2000327606A
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Atsushi Kayou
篤志 加養
Hirofumi Nakamura
宏文 中村
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  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ジカルボン酸又はその無水物の液相中での水
素化反応において、従来公知の方法より水素化触媒の活
性の低下を抑制することによって、工業的に有利にジア
ルコール類を製造する方法の提供。 【解決手段】 触媒の存在下、ジカルボン酸又はその無
水物を、液相中で水素化してジアルコ−ル類を製造する
方法において、反応液中の酸価が10mgKOH/g反
応液以下、且つ、エステル価が50mgKOH/g反応
液以下で連続反応させることを特徴とする、ジアルコー
ル類の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明が属する技術分野】本発明は、ジアルコール類の
製造方法に関し、更に詳しくは、触媒の存在下、液相中
で、ジカルボン酸を、反応液中の酸価及びエステル価を
特定の値に維持しつつ水素化してジアルコール類を製造
する方法に関する。本発明の方法で製造されるジアルコ
ール類は、ポリウレタン、ポリエステル系可塑剤、不飽
和ポリエステル等の合成原料として有用な化合物であ
る。
【0002】
【従来の技術】従来、カルボン酸化合物を水素化してジ
アルコールを製造する方法としては、例えば、特公昭5
3−33567号公報、特公平6−99345号公報に
記載のように、シクロヘキサンを酸化して得られるカル
ボン酸化合物を、アルコールでエステル化し、その反応
物を分離、精製し、得られたエステル化合物を、さら
に、水添触媒の存在下に水素化する方法が知られてい
る。しかし、この製造方法においては、エステル化工程
および水素化工程と、工程が煩雑であり、工業的に不利
であった。
【0003】そこで、カルボン酸化合物を、エステル化
工程を経由しないで直接水素化し、アルコール類を製造
する方法が種々提案されている。例えば、特開昭47−
4767号公報、特開昭49−132003号公報には
Co触媒を用いる方法、特公昭49−33171号公報
にはRe触媒を用いる方法、また特開平9−59188
号公報にはラネーRu触媒を用いる方法が提案されてい
る。しかしながらこれらの方法は、高温、高圧の過酷な
反応条件を採用しなければならなかったり、触媒の活性
の低下による、転換率の低下など、工業的な製造方法と
して、必ずしも十分満足するものではなかった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来法の上
記問題点を解決し、ジカルボン酸の水素化反応におい
て、水素化触媒の活性低下を抑制して、ジアルコール類
を工業的に有利に製造する方法の提供を目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を達成すべく鋭意検討を重ねた結果、反応液中の酸価及
びエステル価を特定の値に維持して反応を行えば、触媒
の活性低下を抑制できることを見出し、本発明を完成す
るに至った。即ち、本発明は、触媒の存在下、ジカルボ
ン酸またはその無水物を液相中で水素化してジアルコー
ル類を製造する方法において、反応液中の酸価が10m
gKOH/g反応液以下、且つ、エステル価が50mg
KOH/g反応液以下で連続反応させることを特徴とす
るジアルコール類の製造方法である。
【0006】
【発明の実施の形態】以下、本発明を更に詳細に説明す
る。本発明の製造方法の原料に用いられるジカルボン酸
またはその無水物としては、コハク酸、グルタル酸、ア
ジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セ
バシン酸などの炭素数4〜10の脂肪族飽和ジカルボン
酸;マレイン酸、フマル酸などの炭素数4〜10の脂肪
族不飽和ジカルボン酸;無水コハク酸、無水マレイン酸
などの上記脂肪族ジカルボン酸の無水物;シクロヘキサ
ンジカルボン酸、1,2−シクロヘキサンジカルボン酸
無水物などの炭素数4〜10の脂環式ジカルボン酸また
はその無水物;フタル酸、無水フタル酸、イソフタル
酸、テレフタル酸などの炭素数4〜10の芳香族ジカル
ボン酸またはその無水物が挙げられる。これらの化合物
は単独で、または2種類以上の混合物で用いてもよい。
また、シクロヘキサンを酸化して得られるアジピン酸等
よりなる炭素数6のジカルボン酸含有反応混合物を原料
として用いることもできる。これらの中で炭素数4〜1
0の脂肪族もしくは芳香族ジカルボン酸を原料として用
いるのが好ましい。
【0007】本発明において用いられる触媒としては原
料ジカルボン酸またはその無水物の、水素化反応の触媒
活性を有し、対応するジアルコール類を製造し得る能力
を有するものであれば特に制限されない。具体的には周
期律表第8族金属、例えば、Ru、Pt、Pd、Rh、
Ni等から選ばれる少なくとも1つの金属成分を活性成
分として含む固体触媒が用いられる。特に、少なくとも
Ru及びSnを含む触媒が好適に用いられる。触媒は非
担持型の触媒を用いることも出来るが、活性成分を多孔
質担体上に担持させた、担持型の触媒として用いるのが
好ましい。
【0008】なお、非担持型の触媒の調製法としては、
例えば、Journal of Catalysis 121(1) 165 ('90)に記
載されている様に、還元剤の使用による方法や、共沈法
による方法等が挙げられる。多孔質の担体としては、活
性炭、珪藻土、アルミナ、シリカ、チタニア、ジルコニ
ア等の多くの多孔質担体を、単独又は2種類以上組み合
わせて用いることができる。これらの中でも、特に活性
炭が好ましい。
【0009】担体に前記金属成分を担持する方法に特に
制限はなく、浸漬法、イオン交換法、ゾル−ゲル法など
通常担持型触媒の調製法で採用されているいずれの方法
も適用可能である。その中でも特に簡便な方法として
は、浸漬法が採用される。浸漬法によるときは、例え
ば、担持する金属の原料化合物を、該化合物が溶解可能
な溶媒、例えば、水に溶解して金属化合物の水溶液と
し、この溶液を別途調製した多孔質担体に浸漬して担体
に触媒成分を担持させる。
【0010】担体に各金属成分を担持する順序について
は特に制限がなく、全ての金属成分を1度に同時に担持
しても、各成分を個別に1つずつ担持しても、または成
分のいくつかの組み合わせて複数回にわたって担持して
もよい。金属成分の溶液を浸漬、担持した後には(複数
回に亘って浸漬担持する場合はその都度)、乾燥を行
う。乾燥は200℃以下の温度で、減圧下、もしくは空
気や不活性ガス等の乾燥ガスを通気しながら行う。その
後、必要に応じて焼成、還元処理を行う。焼成処理を行
う場合には、通常100〜600℃の温度範囲で、空気
や窒素等の不活性ガスを通気しながら行う。また、還元
処理を行う場合には、公知の液相還元法、気相還元法が
採用され、気相還元法の場合、通常100〜600℃の
温度範囲、好ましくは200〜500℃の温度範囲が選
択される。
【0011】還元ガスとしては水素、不活性ガスに希釈
した水素、あるいはメタノール等が適宜選択される。上
記金属の担持量は、その金属ベースで担体に対して、そ
れぞれ0.5〜50重量%、好ましくは1〜20重量%
の範囲である。上記金属化合物としては、それらの金属
の硝酸、硫酸、塩酸等の鉱酸塩が一般的に使用される
が、酢酸等の有機酸塩、水酸化物、酸化物、または、一
般的に知られている有機金属化合物や錯塩も使用するこ
とができる。
【0012】本発明の方法における反応方式は、水素ガ
ス雰囲気下の連続反応であれば液相懸濁反応又は固定床
反応のいずれでもよく、また、必要とあれば反応工程を
複数の反応器で構成した多段階に分割しておこなっても
よい。また、反応は、無溶媒で行ってもよいし、必要に
応じて、反応に悪影響を与えない種類の溶媒を使用して
もよい。この際使用できる溶媒としては、特に制限はな
いが、例えば、水;テトラヒドロフラン、ジオキサン、
テトラエチレングリコールメチルエーテル等のエーテル
類;ヘキサン、シクロヘキサン、デカリン等の炭化水素
類等を挙げることができる。ジカルボン酸の水添反応に
おいては、原料に対応するジアルコール類と共に水が生
成してくることから、特にこれらの溶媒の中で水が好ま
しい。
【0013】本発明は、上記ジカルボン酸を、上記触媒
の存在下に、液相中で水素化してジアルコール類を製造
する際、反応液中の酸価が10mgKOH/g反応液以
下、且つ、エステル価が50mgKOH/g反応液以下
で連続反応させることに一つの特徴を有する方法であ
る。ここで、本発明において、酸価とは、反応液1g中
に含まれるカルボン酸を中和するのに必要とする水酸化
カリウムのmg数を意味し、水酸化カリウム水溶液によ
る反応液の中和滴定法により求める。また、エステル価
とは、反応液1g中に含まれるエステルを完全にけん化
するのに必要とする水酸化カリウムのmg数を意味し、
水酸化カリウム水溶液でけん化し残ったアルカリを塩酸
で中和滴定して測定すればよい。
【0014】反応液中の酸価は、0.1〜10mgKO
H/g反応液の範囲が好ましく、0.1〜5mgKOH
/g反応液の範囲が特に好ましい。また、反応液中のエ
ステル価は、0.1〜20mgKOH/g反応液の範囲
が好ましく、0.1〜10mgKOH/g反応液の範囲
が特に好ましい。反応液中の酸価が10mgKOH/g
反応液を越えると、未反応原料の残存量が増加し、転化
率及び選択率が低下するので好ましくない。また、反応
液中のエステル価が50mgKOH/g反応液を越える
と、高沸点エステル化合物、例えば原料のカルボン酸化
合物が反応過程で生じるオキシカルボン酸化合物と、生
成するアルコールとの反応によるエステル化合物等の生
成量が増加し、これらの高沸点エステル化合物が触媒表
面に付着して、触媒活性を低下させるので好ましくな
い。本発明においては、酸価及びエステル価を上記範囲
内に維持して反応を行うことにより、反応液中の未反応
原料および高沸点エステル化合物を著しく低減でき、触
媒活性の低下がなく、長時間にわたって高い転化率及び
選択率を維持して反応を行うことができる。
【0015】反応液中の酸価及びエステル価は、連続反
応における抜き出し液の酸価およびエステル価を監視し
ながら、水素化反応条件、特に原料濃度、反応温度、反
応圧力、反応時間(滞留時間)を組み合わせて調節する
ことにより、上記範囲内に維持することができる。反応
液中の原料濃度は、通常5〜50重量%、好ましくは5
〜40重量%、特に好ましくは5〜30重量%の範囲内
が適当である。反応温度は、通常100〜350℃、好
ましくは150〜300℃、特に好ましくは200〜2
50℃の範囲内が適当であり、反応圧力は通常5〜30
MPa、好ましくは8〜20MPa、特に好ましくは1
0〜15MPaの範囲内が適当である。また、反応時間
は(滞留時間)は、原料の液体空間速(LHSV)で、
通常0.1〜10Hr-1、好ましくは0.5〜3Hr-
1、特に好ましくは1〜2Hr-1の範囲内が適当であ
る。
【0016】かくして得られるジアルコール類は、蒸留
等のそれ自体既知の通常用いられ得る方法により分離精
製される。また分離精製後に残る未反応原料、反応生成
化合物等は、反応原料として再使用することもできる。
上記した本発明の方法は、炭素数6のジカルボン酸また
はその無水物、例えばアジピン酸を原料とする1,6−
ヘキサンジオールの製造に最も好適に用いることができ
る。
【0017】
【発明の効果】本発明によれば、触媒活性の低下を抑制
することができ、長時間にわたって高転換率及び高選択
率で工業的に有利にジアルコールを製造することができ
る。
【0018】
【実施例】以下に実施例を挙げて本発明を更に詳細に説
明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものでは
ない。 実施例1 200mlの誘導撹拌式オートクレーブに、特開平10
−306047号公報の触媒調製例に記載の方法に準じ
て調製した6%Ru−2%Pt−5%Sn/活性炭触媒
8gをアルゴン雰囲気下に仕込み、これに10重量%の
アジピン酸水溶液を、プランジャーポンプで50g/時
の供給速度で供給した。一方、水素ガスを230℃で1
0MPaになるように圧入して、反応液中の酸価及びエ
ステル価を、表1の値になるように、反応温度230
℃、反応圧力10MPa、滞留時間2時間の条件で連続
反応を行い、反応内容物をフィルター付きの反応物抜出
管より、高圧分離器及び低圧分離器を経て抜き出した。
反応開始、70時間後と319時間後の試料を分析し、
エステル価、酸価、カルボキシル基転化率、1,6−ヘ
キサンジオール(16HD)収率を求めた。その結果を
表1に示す。なお、エステル価、酸価、カルボキシル基
転化率は中和滴定法により求めた。また、16HD収率
はガスクロマトグラフ法により求めた。表1の結果から
明らかなとおり、生成物である1,6−ヘキサンジオー
ル(16HD)の収率の低下はなく、触媒の活性の低下
も認められなかった。
【0019】比較例1 実施例1において、反応液中の酸価及びエステル価を表
1の値になるように、反応条件を表1の条件に変更した
こと以外は、すべて同様にして水素化反応を行った。そ
の結果を表1に示す。表1の結果から明らかなとおり、
70時間後と312時間後で1,6−ヘキサンジオール
(16HD)の収率の低下があり、触媒の活性にも低下
が認められた。
【0020】
【表1】 反応条件 実施例1 比較例1 原料 10wt%アシ゛ヒ゜ン酸水溶液 40wt%アシ゛ヒ゜ン酸水溶液 供給量(g/Hr) 50 50 触媒種類 Ru/Pt/Sn活性炭担持 Ru/Pt/Sn活性炭担持 触媒仕込量(g) 8.8 8.8 反応温度(℃) 230 230 反応圧力(MPa) 10 12 滞留時間(Hr) 2 2 反応時間(Hr) 70 319 70 312 エステル価(mgKOH/g) 1.5 1.5 58.5 92.3 酸価(mgKOH/g) 1.0 1.8 15.4 14.7 カルホ゛キシル基転化率(%) 97.5 95.3 90 90.4 16HD収率(%) 93.9 93.2 76.3 56.1 高沸点エステル化合物収率(%) 2 2 20 30
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4H006 AA02 AC41 BA11 BA21 BA23 BA24 BA25 BA26 BC14 BC30 BE20 FE11 FG29 4H039 CA60 CB40

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 触媒の存在下、ジカルボン酸またはその
    無水物を液相中で水素化してジアルコール類を製造する
    方法において、反応液中の酸価が10mgKOH/g反
    応液以下、且つ、エステル価が50mgKOH/g反応
    液以下で連続反応させることを特徴とするジアルコール
    類の製造方法。
  2. 【請求項2】 反応液中の酸価が、0.1〜10mgK
    OH/g反応液の範囲である請求項1に記載の方法。
  3. 【請求項3】 反応液中のエステル価が、0.1〜20
    mgKOH/g反応液の範囲である請求項1または2に
    記載の方法。
  4. 【請求項4】 触媒が、周期律表第8族金属から選ばれ
    る少なくとも1つの金属成分を含む触媒である請求項1
    〜3のいずれかに記載の方法。
  5. 【請求項5】 金属成分が、RuおよびSnである請求
    項4に記載の方法。
  6. 【請求項6】 ジカルボン酸が、炭素数4〜10の脂肪
    族もしくは芳香族ジカルボン酸である請求項1〜5のい
    ずれかに記載の方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015091937A (ja) * 2013-09-30 2015-05-14 三菱化学株式会社 ポリカーボネートジオールの製造方法

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