JP2002361086A - カルボン酸エステル合成用触媒及びカルボン酸エステルの製造方法 - Google Patents
カルボン酸エステル合成用触媒及びカルボン酸エステルの製造方法Info
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Abstract
用触媒を提供する。 【解決手段】酸素の存在下に、アルデヒドとアルコール
を反応させることによりカルボン酸エステルを合成する
反応に用いる触媒であって、平均粒子径6nm以下の金
超微粒子が無機酸化物担体上に担持されていることを特
徴とするカルボン酸エステル合成用触媒に係る。
Description
ル合成用触媒及びカルボン酸エステルの製造方法に関す
る。
ル等のカルボン酸エステルは、各種の合成樹脂の原料と
なる重合用モノマーとして工業的に重要な化合物であ
る。
する方法としては、特に酸素の存在下にアルデヒド(ア
クロレイン、メタクロレイン等)とアルコール(メタノ
ール等)とを反応させる方法が知られている。そして、
この反応においては、触媒活性成分として特定の金属を
用い、これを担体上に担持させた触媒を用いることが知
られている。
コールを反応させてカルボン酸エステルを製造するにあ
たり、パラジウムと、鉛及び鉛化合物の少なくとも1種
とからなる触媒を用いることを特徴とするカルボン酸エ
ステルの製造方法が知られている(特公昭57−358
59号) また、アルデヒドとアルコールを含酸素ガス存在下に反
応させてカルボン酸エステルを製造するに際し、金を担
体上に担持した触媒の存在下に反応させることを特徴と
するカルボン酸エステルの製造方法が提案されている
(特開2000−154164)。
術で挙げられている触媒はいずれも触媒活性がなお低
く、より効率的にカルボン酸エステルを合成するために
はさらなる改良が必要とされている。
性に優れたカルボン酸エステル合成用触媒を提供するこ
とにある。
技術の問題点を解決するために鋭意研究を重ねた結果、
金超微粒子と無機酸化物担体との組合せからなる材料が
上記目的を達成できることを見出し、本発明を完成する
に至った。
ステル合成用触媒及びカルボン酸エステルの製造方法に
係るものである。
ールを反応させることによりカルボン酸エステルを合成
する反応に用いる触媒であって、平均粒子径6nm以下
の金超微粒子が無機酸化物担体上に担持されていること
を特徴とするカルボン酸エステル合成用触媒。
r、Ba、Al、Si、Ti、V、Cr、Mn、Fe、
Co、Ni、Cu、Zn、Zr、Nb、Sn、Pb、L
a及びCeの少なくとも1種の元素を含む酸化物からな
る前記項1記載のカルボン酸エステル合成用触媒。
r、Ba、Al、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、
Ni、Cu、Zn、Zr、Nb、Sn、Pb、La及び
Ceの少なくとも1種とSiとを含む酸化物からなる前
記項1記載のカルボン酸エステル合成用触媒。
i、Zn、Zr、Nb、Sn、Pb、La及びCeの少
なくとも1種を含む水溶性化合物の水溶液をシリカに含
浸させた後、得られた含浸体を焼成することによって得
られる酸化物からなる前記項1記載のカルボン酸エステ
ル合成用触媒。
酸化物担体とを混合した後、回収された固形分を焼成す
ることによって得られる前記項1〜4のいずれかに記載
のカルボン酸エステル合成用触媒。
ボン酸エステル合成用触媒と酸素の存在下に、アルデヒ
ドとアルコールを反応させることを特徴とするカルボン
酸エステルの製造方法。
ロレインの少なくとも1種である前記項1記載のカルボ
ン酸エステル合成用触媒。
ルの少なくとも1種である前記項1記載のカルボン酸エ
ステル合成用触媒。
ロレインの少なくとも1種である前記項6記載の製造方
法。
ールの少なくとも1種である前記項6記載の製造方法。
r、Ba、Al、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、
Ni、Cu、Zn、Zr、Nb、Sn、Pb、La及び
Ceの少なくとも1種を含む水溶性化合物の水溶液をシ
リカに含浸させた後、得られた含浸体を焼成することに
よって得られる酸化物からなる前記項1記載のカルボン
酸エステル合成用触媒。
媒 本発明のカルボン酸エステル合成用触媒は、酸素の存在
下に、アルデヒドとアルコールを反応させることにより
カルボン酸エステルを合成する反応に用いる触媒であっ
て、平均粒子径6nm以下の金超微粒子が無機酸化物担
体上に担持されていることを特徴とする。
ましくは5nm以下)の金超微粒子として存在する。平
均粒子径を6nm以下に規定することによって、無機酸
化物担体との相乗的な効果により高い触媒活性を達成す
ることができる。平均粒子径の下限値は特に制限されな
いが、物理的安定性の見地より約1nm程度とすれば良
い。なお、本発明における金属粒子(金超微粒子)の平
均粒子径は、担体上の金属粒子を透過型電子顕微鏡(T
EM)による観察により任意に選んだ100個の粒子径
の算術平均値を示す。
酸エステル合成に用いられる触媒担体として用いられる
もの又は市販品を使用することができ、特に限定されな
い。また、公知の製法によって得られるものも使用でき
る。例えば、酸化物、金属酸化物(シリカ、アルミナ、
チタニア、ジルコニア、マグネシア等)、複合金属酸化
物(シリカ・アルミナ、チタニア・シリカ、シリカ・マ
グネシア等)、ゼオライト(ZSM−5等)、メソポー
ラスシリケート(MCM−41等)、天然鉱物(粘土、
珪藻土、軽石等)の各種担体を挙げることができる。
l、Si、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、
Cu、Zn、Zr、Nb、Sn、Pb、La及びCeの
少なくとも1種の元素を含む酸化物からなる無機酸化物
担体を好ましく用いることができる。上記酸化物は、単
体元素の酸化物が2以上混合された混合酸化物であって
も良いし、あるいは複酸化物(又は複合酸化物)であっ
ても良い。
g、Ca、Sr、Ba、Al、Ti、V、Cr、Mn、
Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Zr、Nb、Sn、P
b、La及びCeの少なくとも1種とSiとを含む酸化
物を好適に用いることができる。
公知の製法を用いることができる。例えば、含浸法、共
沈法、イオン交換法、気相蒸着法、混練法、水熱合成法
等が挙げられる。
g、Ca、Sr、Ba、Al、Ti、V、Cr、Mn、
Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Zr、Nb、Sn、P
b、La及びCeの少なくとも1種を含む水溶性化合物
の水溶液をシリカに含浸させた後、得られた含浸体を焼
成することによって得られる。かかる無機酸化物担体
は、触媒活性成分である金超微粒子をより確実に担持で
きるとともに、金超微粒子との相乗的な作用によってい
っそう高い触媒活性を得ることができる。
ない。例えば、硝酸塩、硫酸塩、水酸化物等の無機化合
物、カルボン酸塩、アルコキサイド、アセチルアセトナ
ート等の有機化合物が挙げられる。
定的でない。例えば、硝酸亜鉛、硝酸ランタン、硝酸
鉄、硝酸ニッケル、硝酸アルミニウム等の等の無機酸
塩、酢酸鉛、酢酸マグネシウム等の有機酸塩を挙げるこ
とができる。これらの塩は無水物又は水和物のいずれで
あっても良い。また、上記水溶液の濃度は、用いる水溶
性化合物の種類等に応じて適宜設定できる。
的ではないが、通常はシリカ100重量部に対して1〜
20重量部程度となるようにすれば良い。
ることが好ましく、特にその比表面積(BET法)が通
常50m2/g以上、特に100m2/g以上であること
がより好ましい。担体の形状・大きさは限定的でなく、
最終製品の用途等に応じて適宜決定すれば良い。
は、最終製品の用途、担体の種類等に応じて適宜決定す
れば良いが、通常は無機酸化物担体100重量部に対し
て0.01〜20重量部程度、特に0.1〜10重量部
とすることが好ましい。
子を担持できれば限定されない。担持方法自体は、例え
ば共沈法、析出沈殿法、含浸法、気相蒸着法等の公知の
方法を利用できる。本発明では、担持方法として共沈
法、析出沈殿法等を好適に使用でき、特に析出沈殿法が
より好ましい。析出沈殿法を用いて本発明触媒を製造す
る場合、例えば金を含む水溶性化合物の水溶液と無機酸
化物担体とを混合した後、回収された固形分を焼成する
ことによって本発明触媒を得ることができる。
れば限定されない。例えば、テトラクロロ金(III)酸
「H〔AuCl4〕」、テトラクロロ金(III)酸ナトリ
ウム「Na〔AuCl4〕」、ジシアノ金(I)酸カリウ
ム「K〔Au(CN)2〕」、ジエチルアミン金(III)
三塩化物「(C2H5)2NH〔AuCl3〕」等の錯体;
シアン化金(I)等の金化合物が挙げられる。これらの
化合物は少なくとも1種を用いることができる。
類等によって異なるが、通常は0.1〜100mmol
/L程度とすれば良い。また、上記水溶液のpHは、通
常5〜10程度、好ましくは6〜9の範囲内に設定すれ
ば良い。上記pHは、例えば水酸化ナトリウム、水酸化
カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、アンモニア
等のアルカリにより調節することができる。また、必要
により、塩酸等の酸を使用することもできる。これらの
アルカリ又は酸は、必要に応じて水溶液の形態で使用し
ても良い。
加することもできる。界面活性剤は、上記水溶液に応じ
て公知のもの又は市販品の中から適宜選択すれば良い。
例えば、長鎖アルキルスルホン酸及びその塩、長鎖アル
キルベンゼンスルホン酸及びその塩、長鎖アルキルカル
ボン酸及びその塩、アリールカルボン酸及びその塩等の
アニオン性界面活性剤;長鎖アルキル4級アンモニウム
塩等のカチオン性界面活性剤;ポリアルキレングリコー
ル、ポリオキシエチレンノニルフェノール等のノニオン
性界面活性剤;等が挙げられる。これら界面活性剤は少
なくとも1種を用いることができる。本発明では、アニ
オン性界面活性剤及びノニオン性界面活性剤が好まし
く、特にアニオン性界面活性剤が好ましい。アニオン性
界面活性剤の中でも、とりわけ、炭素数8以上の長鎖ア
ルキルスルホン酸及びその塩、炭素数8以上の長鎖アル
キルベンゼンスルホン酸及びその塩、炭素数8以上の長
鎖アルキルカルボン酸及びその塩、アリールカルボン酸
及びその塩等がより好ましい。
いる界面活性剤の種類等により適宜決定することができ
るが、通常は界面活性剤の濃度が0.1〜10mmol
/L程度とすれば良い。
顆粒状、造粒体等のいずれの形態で使用しても良い。上
記担体の使用量は、上記水溶液の濃度、用いる担体の種
類等に応じて適宜設定すれば良い。上記水溶液と無機酸
化物担体とを混合する際には、必要に応じて上記水溶液
を加温しても良い。この場合の温度は、通常10〜10
0℃程度とすれば良い。
溶性化合物の水溶液とを混合した後、固形分を回収す
る。固形分の回収方法は限定的でなく、例えば上澄液の
回収により行ったり、あるいは公知の固液分離法に従っ
て実施することができる。回収された固形分は、残留イ
オンが実質的になくなるまでイオン交換水等で洗浄する
ことが好ましい。
を行う。必要に応じて、焼成に先立って予め所定温度に
加熱して乾燥しても良い。乾燥温度は、通常150℃未
満とすれば良い。焼成温度は、通常150〜800℃程
度、好ましくは200〜700℃、最も好ましくは25
0〜600℃とすれば良い。この温度範囲内で所定の金
超微粒子が得られるように適宜設定すれば良い。焼成雰
囲気は空気(大気)中又は酸化性雰囲気中でも良く、ま
たアルゴンガス、ヘリウム等の不活性ガス雰囲気中、水
素ガス等の還元性雰囲気中のいずれであっても良い。ま
た、焼成時間は、焼成温度、固形分の大きさ等に応じて
適宜決定すれば良い。かかる焼成によって、本発明の触
媒を得ることができる。
ヒドとアルコールを反応させることによりカルボン酸エ
ステルを合成する反応に用いることができる。例えば、
メタクロレインとメタノールとの反応によりメチルメタ
クリレートを合成する場合、グリオキザールとメタノー
ルとの反応によりグリオキシル酸メチルを合成する場合
等に好適に使用できる。
金超微粒子を担持した触媒にあっては、触媒表面を有機
シリル化処理しても良い。かかる処理によって触媒性能
の向上、寿命安定性の改善等を図ることが可能である。
有機シリル化処理自体は公知の方法を適用でき、例えば
メトキシトリメチルシラン、トリメチルシリルクロライ
ド、ヘキサメチルジシラザン等のシリル化剤を用いて気
相法又ろは液相法によって実施すれば良い。 2.カルボン酸エステルの製造方法 本発明のカルボン酸エステルの製造方法は、本発明組触
媒と酸素の存在下に、アルデヒドとアルコールを反応さ
せることを特徴とする。
ルデヒド、アセトアルデヒド、プロピオンアルデヒド、
イソブチルアルデヒド、グリオキザール、ピルバルデヒ
ド等の炭素数1〜10の脂肪族アルデヒド;アクロレイ
ン、メタクロレイン、クロトンアルデヒド等の炭素数3
〜10のα、β−不飽和アルデヒド;ベンズアルデヒ
ド、グリオキザール、p−メトキシベンズアルデヒド、
トルアルデヒド、フタルアルデヒド等の炭素数6〜20
の芳香族アルデヒド等のほか、これらアルデヒドの誘導
体が挙げられる。好ましくは、脂肪族アルデヒド、α、
β−不飽和アルデヒド等が使用できる。これらアルデヒ
ドは、1種又は2種以上で用いることができる。
タノール、イソプロパノール、オクタノール等の炭素数
1〜10の脂肪族アルコール;エチレングリコール、ブ
タンジオール等の炭素数2〜10のジオール;アリルア
ルコール、メタリルアルコール等の炭素数3〜10の脂
肪族不飽和アルコール;ベンジルアルコール等の芳香族
アルコール等が挙げられる。好ましくは、炭素数1〜1
0の脂肪族アルコール等が使用できる。これらアルコー
ルは、1種又は2種以上で用いることができる。
ン酸エステルの種類等によって上記アルデヒド及びアル
コールを適宜選択すれば良い。例えば、メチルメタクリ
レートを合成する場合には、アルデヒドとしてメタクロ
レイン、アルコールとしてメタノールを用いれば良い。
に限定されないが、アルデヒド/アルコールのモル比で
10〜1/200程度が好ましく、特に1/2〜1/5
0の範囲がより好ましい。上記範囲内であれば、より効
率的にカルボン酸エステルを合成することが可能にな
る。
反応を本発明組成物からなる触媒と酸素(分子状酸素)
の存在下に行う。
れであっても良い。酸素(酸素ガス)は、窒素ガス、ア
ルゴンガス、ヘリウムガス、二酸化炭素ガス等の不活性
ガスで希釈されていても良い。また、酸素は、空気を用
いることもできる。酸素の反応系への供給方法は特に限
定されず、公知の方法を適用できる。
式、半回分式等のいずれであっても良く、特に限定され
るものではない。触媒は、反応形態として回分式を採用
する場合には、反応装置に原料とともに一括して仕込め
ば良い。また、反応形態として連続式を採用する場合に
は、反応装置に予め上記触媒を充填しておくか、あるい
は反応装置に原料とともに触媒を連続的に仕込めば良
い。触媒は、固定床、流動床、懸濁床等のいずれの形態
であっても良い。
ールとの組合せ、触媒の種類(組成等)、反応条件等に
応じて適宜決定すれば良い。反応時間は特に限定される
ものではなく、設定した条件により異なるが、通常は反
応時間又は滞留時間(反応器内滞留液量/液供給量)と
して0.5〜20時間程度とすれば良い。
ヒドとアルコールとの組合せ、触媒の種類等に応じて適
宜決定すれば良い。反応温度は、通常0〜180℃程
度、好ましくは20〜150℃とすれば良い。この範囲
内の温度に設定することにより、いっそう効率的に反応
を進行させることができる。反応圧力は、減圧、常圧又
は加圧のいずれであっても良いが、通常は0.5〜20
kg/cm2(ゲージ圧)の範囲内が好適である。ま
た、反応系のpHは、副生成物抑制等の見地よりpH6
〜9程度とすることが望ましい。pH調節のために、例
えばアルカリ金属化合物、アルカリ土類金属化合物(カ
ルボン酸塩)を反応系への添加剤として使用することも
できる。
た後、生成したカルボン酸エステルを公知の分離精製手
段等を用いて回収すれば良い。触媒の分離方法は公知の
方法に従えば良い。例えば、反応系が触媒(固形分)と
反応生成物(液状成分)からなる場合は、ろ過、遠心分
離等の公知の固液分離方法を用いて触媒と反応生成物を
分離することができる。
ステルは、従来技術で得られるカルボン酸エステルと同
様の用途に使用することができる。例えば、アクリル酸
エステル、メタクリル酸エステル等のカルボン酸エステ
ルは、各種アクリル樹脂の原料となる重合用モノマーと
して有用である。
酸化物担体上に担持されていることから、特定方法でカ
ルボン酸エステルを合成するための触媒として従来より
優れた触媒活性を発揮することができる。しかも、繰り
返し使用しても、従来技術のように容易に性能劣化せ
ず、比較的高い活性を維持することができる。
a、Sr、Ba、Al、Si、Ti、V、Cr、Mn、
Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Zr、Nb、Sn、P
b、La及びCeの少なくとも1種の元素を含む酸化物
からなるカルボン酸エステル合成用触媒が好ましい。例
えば、Mg、Ca、Sr、Ba、Al、Ti、V、C
r、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Zr、N
b、Sn、La及びCeの少なくとも1種を含む水溶性
化合物の水溶液をシリカに含浸させた後、得られた含浸
体を焼成することによって得られる無機酸化物担体を用
いる場合には、金超微粒子をより確実に担持できるとと
もに、金超微粒子とその無機酸化物担体との相乗的な作
用により、いっそう優れた触媒活性を発揮することがで
きる。
徴を一層明確にする。但し、本発明の範囲は、実施例の
範囲に限定されるものではない。
選択率及び収率は、次の各式に基づいて算出した。
ル数、B:残存アルデヒドのモル数、C:生成したカル
ボン酸エステルのモル数をそれぞれ示す。) 実施例1 (1)触媒の調製 濃度10mmol/Lの塩化金酸水溶液500mlを6
5〜70℃に保持しながら、0.5N水酸化ナトリウム
水溶液を用いてpH7に調節した。この水溶液に市販γ
−アルミナ(製品名「AC−12R」住友化学製)40
gを撹拌下に投入し、65〜70℃に保持しながら1時
間撹拌を続けた。その後、静置して上澄液を除去し、残
った金固定化物にイオン交換水0.8Lを加えて室温で
5分間撹拌した後、上澄液を除去するという洗浄工程を
3回繰り返した。ろ過によって得られた金固定化物を1
00℃で10時間乾燥し、さらに空気中300℃で3時
間焼成することにより、アルミナ担体上に金が担持され
た金担持物(Au/γ−アルミナ)を得た。
分析により測定した結果、担体に対して4.6重量%で
あった。また、この担持物の金粒子の状態分析を透過型
電子顕微鏡(TEM)(装置名「HF−2000」日立
製作所、加速電圧200kV)(以下同じ。)で調べ
た。その結果、金がほとんどすべて5nm以下の粒子径
で高分散しており、粒子径2〜3nm付近に極大をもつ
狭い粒子径分布を示し、平均粒子径が5nm以下である
ことが確認できた。 (2)カルボン酸エステルの合成 前記(1)で得られた金担持物(Au/γ−アルミナ)
を用いてカルボン酸エステルの合成を行った。
メタクロレイン1.5ml、メタノール15ml及び上
記金担持物0.5gを入れて密封した。次いで、系内を
酸素にて2kg/cm2に加圧した後、撹拌下80℃に
加温し、この温度を2時間保持した。その後、冷却し、
開封し、触媒と反応液とをろ過により分離し、反応液を
ガスクロマトグラフィーで分析した。その結果、メタク
ロレインの転化率88%、メチルメタクリレートの選択
率及び収率はそれぞれ85%及び75%、単位触媒重量
当たりのメチルメタクリレート生成活性は13.6mo
l/h/kg−触媒であった。
したほかは同様にして金担持物(Au/γ−アルミナ)
を製造した。
分析により測定した結果、担体に対して4.6重量%で
あった。また、この担持物の金粒子の状態分析を透過型
電子顕微鏡(TEM)で調べた。その結果、金がほとん
どすべて5nm以下の粒子径で高分散しており、粒子径
2〜3nm付近に極大をもつ狭い粒子径分布を示し、平
均粒子径が5nm以下であることが確認できた。
いて実施例1と同様にしてカルボン酸エステルの合成を
行った。生成した反応液を実施例1と同様にしてガスク
ロマトグラフィーで分析した。その結果、メタクロレイ
ンの転化率85%、メチルメタクリレートの選択率及び
収率はそれぞれ84%及び71%、単位触媒重量当たり
のメチルメタクリレート生成活性は13.0mol/h
/kg−触媒であった。
したほかは同様にして金担持物(Au/γ−アルミナ)
を製造した。
分析により測定した結果、担体に対して4.6重量%で
あった。また、この担持物の金粒子の状態分析を透過型
電子顕微鏡(TEM)で調べた。その結果、金の多くが
3〜6nmの粒子径で高分散しており、平均粒子径が6
nm以下であることが確認できた。
いて実施例1と同様にしてカルボン酸エステルの合成を
行った。生成した反応液を実施例1と同様にしてガスク
ロマトグラフィーで分析した。その結果、メタクロレイ
ンの転化率51%、メチルメタクリレートの選択率及び
収率はそれぞれ72%及び37%、単位触媒重量当たり
のメチルメタクリレート生成活性は6.7mol/h/
kg−触媒であった。
したほかは同様にして金担持物(Au/γ−アルミナ)
を製造した。
分析により測定した結果、担体に対して4.6重量%で
あった。また、この担持物の金粒子の状態分析を透過型
電子顕微鏡(TEM)で調べた。その結果、金の多くが
6nmを超える粒子径をもち、平均粒子径が6nmを超
えることが確認できた。
いて実施例1と同様にしてカルボン酸エステルの合成を
行った。生成した反応液を実施例1と同様にしてガスク
ロマトグラフィーで分析した。その結果、メタクロレイ
ンの転化率27%、メチルメタクリレートの選択率及び
収率はそれぞれ52%及び14%、単位触媒重量当たり
のメチルメタクリレート生成活性は2.5mol/h/
kg−触媒であった。この結果より、平均粒径6nmを
超える場合には、実施例1〜3と比べて触媒活性が劣る
ことが確認された。
したほかは同様にして金担持物(Au/γ−アルミナ)
を製造した。
分析により測定した結果、担体に対して4.6重量%で
あった。また、この担持物の金粒子の状態分析を透過型
電子顕微鏡(TEM)で調べた。その結果、金がほとん
どすべて6nmを超える粒子径をもち、平均粒子径が6
nmを超えることが確認できた。
いて実施例1と同様にしてカルボン酸エステルの合成を
行った。生成した反応液を実施例1と同様にしてガスク
ロマトグラフィーで分析した。その結果、メタクロレイ
ンの転化率18%、メチルメタクリレートの選択率及び
収率はそれぞれ42%及び8%、単位触媒重量当たりの
メチルメタクリレート生成活性は1.4mol/h/k
g−触媒であった。
mlに対し、市販のシリカ担体(製品名「キャリアクト
Q−10」富士シリシア化学製)10gを入れ、上記水
溶液をシリカ担体に含浸した。次いで、上記溶液が含浸
したシリカ担体を120℃で12時間乾燥した後、空気
中600℃で4時間焼成した。これによって、シリカに
アルミニウムが含まれるAl−シリカ担体を得た。
65〜70℃に保持しながら、0.5N水酸化ナトリウ
ム水溶液を用いてpH7に調節した。この水溶液に上記
Al−シリカ担体10gを撹拌下に投入し、65〜70
℃に保持しながら1時間撹拌を続けた。その後、静置し
て上澄液を除去し、残った金固定化物にイオン交換水
0.8Lを加えて室温で5分間撹拌した後、上澄液を除
去するという洗浄工程を3回繰り返した。ろ過によって
得られた金固定化物を100℃で10時間乾燥し、さら
に空気中400℃で3時間焼成することにより、Al−
シリカ担体上に金が担持された金担持物(Au/Al/
シリカ)を得た。
分析により測定した結果、担体に対して4.5重量%で
あった。また、Al含有量は、担体中4.5重量%であ
った。また、この担持物の金属種の状態分析を透過型電
子顕微鏡(TEM)で調べた。その結果、金がほとんど
すべて5nm以下の粒子径で高分散しており、粒子径2
〜3nm付近に極大をもつ狭い粒子径分布を示し、平均
粒子径が5nm以下であることが確認できた。 (2)カルボン酸エステルの合成 前記(1)で得られた金担持物(Au/Al/シリカ)
を用いてカルボン酸エステルの合成を行った。
メタクロレイン1.5ml、メタノール15ml及び上
記金担持物(Au/Al/シリカ)0.5gを入れて密
封した。次いで、系内を酸素にて2kg/cm2に加圧
した後、撹拌下80℃に加温し、この温度を2時間保持
した。その後、冷却し、開封し、触媒と反応液とをろ過
により分離し、反応液をガスクロマトグラフィーで分析
した。その結果、メタクロレインの転化率75%、メチ
ルメタクリレートの選択率及び収率はそれぞれ88%及
び66%、単位触媒重量当たりのメチルメタクリレート
生成活性は12.0mol/h/kg−触媒であった。
わりにチタンテトラn−ブトキサイド3.55gを含む
メタノール溶液を用いたほかは、実施例4と同様にして
Ti−シリカ担体に金が担持された金担持物(Au/T
i/シリカ)を得た。
分析により測定した結果、担体に対して4.8重量%で
あった。また、Ti含有量は、担体中4.9重量%であ
った。また、この担持物の金属種の状態分析を透過型電
子顕微鏡(TEM)で調べた。その結果、金がほとんど
すべて5nm以下の粒子径で高分散しており、平均粒子
径が5nm以下であることが確認できた。
いて実施例4と同様にしてカルボン酸エステルの合成を
行った。その結果、メタクロレインの転化率71%、メ
チルメタクリレートの選択率及び収率はそれぞれ87%
及び62%、単位触媒重量当たりのメチルメタクリレー
ト生成活性は11.2mol/h/kg−触媒であっ
た。
鉛6水和物2.28gを用いたほかは、実施例4と同様
にしてZn−シリカ担体に金が担持された金担持物(A
u/Zn/シリカ)を得た。
分析により測定した結果、担体に対して4.5重量%で
あった。また、Zn含有量は、担体中5.0重量%であ
った。また、この担持物の金属種の状態分析を透過型電
子顕微鏡(TEM)で調べた。その結果、金がほとんど
すべて5nm以下の粒子径で高分散しており、平均粒子
径が5nm以下であることが確認できた。
いて実施例4と同様にしてカルボン酸エステルの合成を
行った。その結果、メタクロレインの転化率97%、メ
チルメタクリレートの選択率及び収率はそれぞれ91%
及び88%、単位触媒重量当たりのメチルメタクリレー
ト生成活性は16.0mol/h/kg−触媒であっ
た。
水和物1.56gを用いたほかは、実施例4と同様にし
てLa−シリカ担体に金が担持された金担持物(Au/
La/シリカ)を得た。
分析により測定した結果、担体に対して4.8重量%で
あった。また、La含有量は、担体中5.0重量%であ
った。また、この担持物の金属種の状態分析を透過型電
子顕微鏡(TEM)調べた。その結果、金がほとんどす
べて5nm以下の粒子径で高分散しており、平均粒子径
が5nm以下であることが確認できた。
いて実施例4と同様にしてカルボン酸エステルの合成を
行った。その結果、メタクロレインの転化率99%、メ
チルメタクリレートの選択率及び収率はそれぞれ92%
及び91%、単位触媒重量当たりのメチルメタクリレー
ト生成活性は16.5mol/h/kg−触媒であっ
た。
リウム5水和物1.49gを用いたほかは、実施例1と
同様にしてCe−シリカ担体に金が担持された金担持物
(Au/Ce/シリカ)を得た。
分析により測定した結果、担体に対して4.8重量%で
あった。また、Ce含有量は、担体中4.9重量%であ
った。また、この担持物の金属種の状態分析を透過型電
子顕微鏡(TEM)で調べた。その結果、金がほとんど
すべて5nm以下の粒子径で高分散しており、平均粒子
径が5nm以下であることが確認できた。
いて実施例4と同様にしてカルボン酸エステルの合成を
行った。その結果、メタクロレインの転化率64%、メ
チルメタクリレートの選択率及び収率はそれぞれ87%
及び56%、単位触媒重量当たりのメチルメタクリレー
ト生成活性は10.1mol/h/kg−触媒であっ
た。
3水和物0.92g及び酢酸マグネシウム4水和物1.
76gを用いたほかは、実施例4と同様にしてPb−M
g/シリカ担体に金が担持された金担持物(Au/Pb
−Mg/シリカ)を得た。
分析により測定した結果、担体に対して4.8重量%で
あった。また、Pb及びMg含有量は、担体中それぞれ
5.0重量%及び2.0重量%であった。また、この担
持物の金属種の状態分析を透過型電子顕微鏡(TEM)
で調べた。その結果、金がほとんどすべて5nm以下の
粒子径で高分散しており、平均粒子径が5nm以下であ
ることが確認できた。
カ)を用いて実施例4と同様にしてカルボン酸エステル
の合成を行った。その結果、メタクロレインの転化率8
3%、メチルメタクリレートの選択率及び収率はそれぞ
れ92%及び81%、単位触媒重量当たりのメチルメタ
クリレート生成活性は13.9mol/h/kg−触媒
であった。
ら3.12gに変更するとともに、La−シリカの使用
量10gを5gに変更したほかは、実施例7と同様にし
てLa−シリカ担体に金が担持された金担持物(Au/
La/シリカ)を得た。
分析により測定した結果、担体に対して8.4重量%で
あった。また、La含有量は、担体中10.1重量%で
あった。また、この担持物の金属種の状態分析を透過型
電子顕微鏡(TEM)で調べた。その結果、金がほとん
どすべて5nm以下の粒子径で高分散しており、平均粒
子径が5nm以下であることが確認できた。
い、系内酸素圧3kg/cm2・反応時間1時間とした
ほかは実施例4と同様にしてカルボン酸エステルの合成
を行った。その結果、メタクロレインの転化率98%、
メチルメタクリレートの選択率及び収率はそれぞれ93
%及び91%、単位触媒重量当たりのメチルメタクリレ
ート生成活性は33.0mol/h/kg−触媒であっ
た。
0ml及びメタノール12mlとしたほかは、実施例1
0と同様にしてカルボン酸エステルの合成を実施した。
その結果、メタクロレインの転化率78%、メチルメタ
クリレートの選択率及び収率はそれぞれ89%及び69
%、単位触媒重量当たりのメチルメタクリレート生成活
性は50.4mol/h/kg−触媒であった。
0ml及びメタノール12mlとしたほかは、実施例1
0と同様にしてカルボン酸エステルの合成を実施した。
その結果、メタクロレインの転化率54%、メチルメタ
クリレートの選択率及び収率はそれぞれ86%及び46
%、単位触媒重量当たりのメチルメタクリレート生成活
性は45.0mol/h/kg−触媒であった。
の合成を行った。100ml回転撹拌付きオートクレー
ブにアクロレイン1.5ml、メタノール15ml及び
上記金担持物(Au/La/シリカ)0.5gを入れて
密封した。次いで、系内を酸素にて3kg/cm2に加
圧した後、撹拌下70℃に加温し、この温度を3時間保
持した。その後、冷却し、開封し、触媒と反応液とをろ
過により分離し、反応液をガスクロマトグラフィーで分
析した。その結果、アクロレインの転化率95%、メチ
ルアクリレートの選択率及び収率はそれぞれ84%及び
80%であった。
の合成を行った。100ml回転撹拌付きオートクレー
ブに40%グリオキザール水溶液2g、メタノール15
ml及び上記金担持物(Au/La/シリカ)0.5g
を入れて密封した。次いで、系内を酸素にて3kg/c
m2に加圧した後、撹拌下80℃に加温し、この温度を
1時間保持した。その後、冷却し、開封し、触媒と反応
液とをろ過により分離し、反応液を液体クロマトグラフ
ィー及びガスクロマトグラフィーで分析した。その結
果、グリオキザールの転化率53%、グリオキシル酸メ
チルの選択率及び収率はそれぞれ87%及び46%であ
った。
字管に充填し、触媒層温度を280℃に加熱した状態で
メトキシトリメチルシランを約8体積%含有するヘリウ
ムガスを流量6L/時で10分間流通させた。こうして
得られたシリル化触媒0.5gを用い、実施例14と同
様にして反応を行った。得られた反応液を実施例10と
同様にして液体クロマトグラフィー及びガスクロマトグ
ラフィーで分析した。その結果、グリオキザールの転化
率75%、グリオキシル酸メチルの選択率及び収率はそ
れぞれ82%及び62%であった。
の合成を行った。100ml回転撹拌付きオートクレー
ブにプロピオンアルデヒド2g、エタノール15ml及
び上記金担持物(Au/La/シリカ)0.5gを入れ
て密封した。次いで、系内を酸素にて3kg/cm2に
加圧した後、撹拌下80℃に加温し、この温度を2時間
保持した。その後、冷却し、開封し、触媒と反応液とを
ろ過により分離し、反応液をガスクロマトグラフィーで
分析した。その結果、プロピオンアルデヒドの転化率8
3%、プロピオン酸エチルの選択率及び収率はそれぞれ
90%及び75%であった。
の合成を行った。100ml回転撹拌付きオートクレー
ブにイソブチルアルデヒド2g、エタノール15ml及
び上記金担持物(Au/La/シリカ)0.5gを入れ
て密封した。次いで、系内を酸素にて3kg/cm2に
加圧した後、撹拌下65℃に加温し、この温度を2時間
保持した。その後、冷却し、開封し、触媒と反応液とを
ろ過により分離し、反応液をガスクロマトグラフィーで
分析した。その結果、イソブチルアルデヒドの転化率8
0%、イソ酪酸エチルの選択率及び収率はそれぞれ88
%及び70%であった。
の合成を行った。100ml回転撹拌付きオートクレー
ブにベンズアルデヒド2g、1−プロパノール15ml
及び上記金担持物(Au/La/シリカ)0.5gを入
れて密封した。次いで、系内を酸素にて3kg/cm2
に加圧した後、撹拌下70℃に加温し、この温度を4時
間保持した。その後、冷却し、開封し、触媒と反応液と
をろ過により分離し、反応液をガスクロマトグラフィー
で分析した。その結果、ベンズアルデヒドの転化率89
%、安息香酸プロピルの選択率及び収率はそれぞれ88
%及び70%であった。
5〜70℃に保持しながら、0.5N水酸化ナトリウム
水溶液を用いて上記水溶液をpH7に調節した。この水
溶液に市販チタニア(アナターゼ型、ノートン社製)1
0gを撹拌下に投入し、65〜70℃及びpH7〜8に
保持しながら1時間撹拌を続けた。その後、静置して上
澄液を除去し、残った金固定化物にイオン交換水0.8
Lを加えて室温で5分間撹拌した後、上澄液を除去する
という洗浄工程を3回繰り返した。ろ過によって得られ
た金固定化物を100℃で10時間乾燥し、さらに空気
中400℃で3時間焼成することにより、チタニア担体
上に金が担持された金担持物(Au/チタニア)を得
た。
分析により測定した結果、担体に対して4.7重量%で
あった。また、この担持物の金粒子の状態分析を透過型
電子顕微鏡(TEM)で調べた。その結果、金がほとん
どすべて5nm以下の粒子径で高分散しており、平均粒
子径が5nm以下であることが確認できた。 (2)カルボン酸エステルの合成 前記(1)で得られた金担持物(Au/チタニア)を用
いてカルボン酸エステルの合成を行った。
メタクロレイン1.5ml、メタノール15ml及び上
記金担持物0.5gを入れて密封した。次いで、系内を
酸素にて2kg/cm2に加圧した後、撹拌下80℃に
加温し、この温度を2時間保持した。その後、冷却し、
開封し、触媒と反応液とをろ過により分離し、反応液を
ガスクロマトグラフィーで分析した。その結果、メタク
ロレインの転化率83%、メチルメタクリレートの選択
率及び収率はそれぞれ81%及び67%、単位触媒重量
当たりのメチルメタクリレート生成活性は12.2mo
l/h/kg−触媒であった。
販ジルコニア(ノートン社製)を用いたほかは、実施例
19と同様にしてジルコニア担体に金が担持された金担
持物(Au/ジルコニア)を得た。
分析により測定した結果、担体に対して4.4重量%で
あった。また、この担持物の金属種の状態分析を透過型
電子顕微鏡(TEM)で調べた。その結果、金がほとん
どすべて5nm以下の粒子径で高分散しており、平均粒
子径が5nm以下であることが確認できた。
て実施例19と同様にしてカルボン酸エステルの合成を
行った。得られた反応液を実施例19と同様にしてガス
クロマトグラフィーで分析した。その結果、メタクロレ
インの転化率69%、メチルメタクリレートの選択率及
び収率はそれぞれ83%及び53%、単位触媒重量当た
りのメチルメタクリレート生成活性は9.6mol/h
/kg−触媒であった。
8gを含有し、70℃に加温された水溶液500ml
を、炭酸ナトリウム19.6gを含有し、65〜70℃
に加温された水溶液500mlに攪拌下約1分間かけて
全量を注いだ。その後、65〜70℃に保持しながら攪
拌を続けた後、遠心分離により上澄液を取り除いた。1
Lのイオン交換水を用いた攪拌洗浄操作を各10分間3
回繰り返した後、得られた固形分を120℃で12時間
乾燥し、さらに空気中450℃で4時間焼成することに
より、酸化鉄上に金が担持された金担持物(Au/Fe
2O3)を得た。
分析により測定した結果、担体に対して4.8重量%で
あった。また、この担持物の金粒子の状態分析を透過型
電子顕微鏡(TEM)で調べた。その結果、金がほとん
どすべて5nm以下の粒子径で高分散しており、平均粒
子径が5nm以下であることが確認できた。 (2)カルボン酸エステルの合成 前記(1)で得られた金担持物(Au/Fe2O3)を用
いてカルボン酸エステルの合成を行った。
メタクロレイン1.5ml、メタノール15ml及び上
記金担持物0.5gを入れて密封した。次いで、系内を
酸素にて2kg/cm2に加圧した後、撹拌下80℃に
加温し、この温度を2時間保持した。その後、冷却し、
開封し、触媒と反応液とをろ過により分離し、反応液を
ガスクロマトグラフィーで分析した。その結果、メタク
ロレインの転化率66%、メチルメタクリレートの選択
率及び収率はそれぞれ87%及び57%、単位触媒重量
当たりのメチルメタクリレート生成活性は10.3mo
l/h/kg−触媒であった。
て硝酸亜鉛6水和物29.8gとし、塩化金酸4水和物
0.88gから0.51gに変更し、炭酸ナトリウム1
9.6gを13.2gとしたほかは、実施例21と同様
にして酸化亜鉛上に金が担持された金担持物(Au/Z
nO)を得た。
分析により測定した結果、担体に対して2.9重量%で
あった。また、この担持物の金属種の状態分析を透過型
電子顕微鏡(TEM)で調べた。その結果、金がほとん
どすべて5nm以下の粒子径で高分散しており、平均粒
子径が5nm以下であることが確認できた。
してカルボン酸エステルの合成を行った。得られた反応
液を実施例21と同様にしてガスクロマトグラフィーで
分析した。その結果、メタクロレインの転化率74%、
メチルメタクリレートの選択率及び収率はそれぞれ81
%及び60%、単位触媒重量当たりのメチルメタクリレ
ート生成活性は10.9mol/h/kg−触媒であっ
た。
Claims (5)
- 【請求項1】酸素の存在下に、アルデヒドとアルコール
を反応させることによりカルボン酸エステルを合成する
反応に用いる触媒であって、平均粒子径6nm以下の金
超微粒子が無機酸化物担体上に担持されていることを特
徴とするカルボン酸エステル合成用触媒。 - 【請求項2】無機酸化物担体が、Mg、Ca、Sr、B
a、Al、Si、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、
Ni、Cu、Zn、Zr、Nb、Sn、Pb、La及び
Ceの少なくとも1種の元素を含む酸化物からなる請求
項1記載のカルボン酸エステル合成用触媒。 - 【請求項3】無機酸化物担体が、Mg、Ca、Sr、B
a、Al、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、
Cu、Zn、Zr、Nb、Sn、Pb、La及びCeの
少なくとも1種とSiとを含む酸化物からなる請求項1
記載のカルボン酸エステル合成用触媒。 - 【請求項4】金を含む水溶性化合物の水溶液と無機酸化
物担体とを混合した後、回収された固形分を焼成するこ
とによって得られる請求項1〜3のいずれかに記載のカ
ルボン酸エステル合成用触媒。 - 【請求項5】請求項1〜4のいずれかに記載のカルボン
酸エステル合成用触媒と酸素の存在下に、アルデヒドと
アルコールを反応させることを特徴とするカルボン酸エ
ステルの製造方法。
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