JP2022161913A - アミド化合物の水素化に用いる水素添加反応用触媒およびこれを用いたアミン化合物の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の触媒を構成する白金は、特に限定されないが、例えば、白金粒子が好ましい。ここで白金粒子とは、金属白金または酸化白金の少なくとも1種から選ばれる白金の粒子であり、好ましくは金属白金の粒子である。
本発明の触媒を構成するバナジウムは、特に限定されないが、例えば、バナジウム酸化物が好ましい。バナジウム酸化物としては、例えば、バナジン酸イオン(VO4 3-、VO3 3-)、五酸化バナジウム、酸化バナジウム(II)または酸化バナジウム(IV)等のうち少なくとも1種から選ばれるものであり、好ましくはV2O5である。
本発明の触媒における、白金とバナジウムの組成比は、金属としての白金(Pt):金属としてのバナジウム(V)のモル数のモル数換算で、モル比[Pt:V]=1:0.1~10、好ましくは1:0.5~5、更に好ましくは1:0.8~1.2である。
本発明の触媒には、更にルテニウムを含有させることができる。このルテニウムは、特に限定されないが、例えば、酸化ルテニウム、金属ルテニウム等である。また、金属ルテニウムは白金と合金化していてもよく、酸化ルテニウムが酸化バナジウムと複合酸化物を形成していてもよい。なお、前記合金化や複合酸化物の形成は常法に従ってすることができる。
本発明の触媒における、白金とルテニウムとバナジウムの組成比は、白金とバナジウムの組成比に関しては前述の通りであり、金属としての白金(Pt):金属としてのルテニウム(Ru)のモル数のモル数換算で、モル比[Pt:Ru]=1:0.1~10、好ましくは1:0.5~5、更に好ましくは1:0.8~1.2である。
本発明の触媒の担体(母材)は、特に限定されるものではない。担体の吸着能等の諸物性も、特に限定されるものではないが、例えば、その吸着能は、いわゆるBET値として0.1~300m2/gであってもよく、平均粒径としては0.02~100μmであってもよい。本発明においては、担体の吸着能は、0.5~180m2/gであることが好ましい。
本発明の触媒は、上記した白金とバナジウム(必要によりルテニウム)が担体に担持されていればよく、効果を損なわない範囲で、遷移金属やアルカリ金属やアルカリ土類金属などを触媒成分や担体成分として常法に従って含有させてもよい。
本発明の触媒のうち、白金とバナジウムが担体に担持されたことを特徴とするアミド化合物の水素添加反応用触媒は、溶媒中で、白金とバナジウムを担体に担持させた後、これを乾燥することにより製造できる(以下、「本発明方法A」という)。
本発明の触媒は、アミド化合物の水素添加反応用である。そのため、本発明の触媒は、アミド化合物に接触させれば、水素添加(還元)してアミン化合物を製造することができる。
本発明の触媒は活性成分である白金が担体に担持されているため、反応中においても担持された白金が大きな粒子になりにくい。また、本発明の触媒は、例えば、水素添加後に反応液から濾過、遠心分離等の物理的な分離手法により容易に回収することができる。回収された本発明の触媒はそのまま、あるいは、必要により、洗浄、乾燥、焼成等を施した後、再利用することができる。洗浄、乾燥、焼成等は本発明の触媒の製造の際と同様に行えばよい。
Pt-V/HAPの調製:
アセトン90mLにエヌ・イー ケムキャット社製Pt(acac)2 0.4mmolとシグマアルドリッチ社のVO(acac)2を0.4mmol加え室温で30分撹拌した。更に和光純薬社のHAP(商品名「リン酸三カルシウム」)1.0gを加えて室温で4時間撹拌した。得られた混合物から溶媒をロータリーエバポレータで除去し、淡緑色の粉末を得た。得られた粉末を110℃で終夜乾燥した。更に、乾燥した粉末をメノウ鉢で粉砕し、大気中で、2時間、300℃で焼成し、濃灰色の粉末(Pt-V/HAP)が得られた。
Pt-V/Cの調製:
製造例1のHAPをシグマアルドリッチ社の多孔質カーボン(商品名:炭素、メソポーラス)に替えた以外は同様にしてPt-V/Cが得られた。金属としての白金(Pt):金属としてのバナジウム(V)のモル数のモル数換算で、モル比[Pt:V]=6:7、また金属としての白金量は5.8wt%であることが分かった。
Pt-V/TiO2の調製:
製造例1のHAPを触媒学会の参照触媒であるチタニア(JRC TIO-4)に替えた以外は同様にしてPt-V/TiO2が得られた。金属としての白金(Pt):金属としてのバナジウム(V)のモル数のモル数換算で、モル比[Pt:V]=6:7、また金属としての白金量は5.8wt%であることが分かった。
Pt-V/Al2O3の調製:
製造例1のHAPを住友化学社のアルミナ(AKP-G015)に替えた以外は同様にしてPt-V/Al2O3が得られた。金属としての白金(Pt):金属としてのバナジウム(V)のモル数のモル数換算で、モル比[Pt:V]=6:7、また金属としての白金量は5.8wt%であることが分かった。
Pt-V/SiO2の調製:
製造例1のHAPを富士シリシア化学社のシリカ(Q-3)に替えた以外は同様にしてPt-V/SiO2が得られた。金属としての白金(Pt):金属としてのバナジウム(V)のモル数のモル数換算で、モル比[Pt:V]=6:7、また金属としての白金量は5.8wt%であることが分かった。
Pt-Ru-V/TiO2の調製:
水90mLにエヌ・イー ケムキャット社製40mM RuCl3水溶液5.0mL(Ru:0.2mmol)とTiO2 0.5g、K2(PtCl4)を0.085g(Pt:0.2mmol)加え、更に40mM VCl3水溶液 5.0mL(V:0.2mmol)加え室温で6時間撹拌した。得られた混合物に28wt%アンモニア水1.0mLを加え、90℃で6時間加熱撹拌した。溶液を脱イオン水で濾過洗浄し、得られた粉末を110℃で終夜乾燥した。乾燥した粉末をメノウ鉢で粉砕し、灰色の粉末(Pt―Ru-V/HAP)が得られた。得られた粉末中の金属比は金属としての白金(Pt):金属としてのルテニウム(Ru):金属としてのバナジウム(V)のモル数のモル数換算で、モル比[Pt:Ru:V]=1:1:1、また金属としての白金量は7.8wt%であった。
Pt-Re/HAPの調製:
製造例1のVO(acac)2をStrem Chemicals社のRe2(CO)10に替えた以外は同様にしてPt-Re/HAPが得られた。金属としての白金(Pt):金属としてのレニウム(Re)のモル数のモル数換算で、モル比[Pt:Re]=6:7、また金属としての白金量は5.8wt%であることが分かった。
Pt-Mo/HAPの調製:
製造例1のVO(acac)2をナカライテスク社の(NH4)6Mo7O24・4H2Oに替えた以外は同様にしてPt-Mo/HAPが得られた。金属としての白金(Pt):金属としてのモリブデン(Mo)のモル数のモル数換算で、モル比[Pt:Mo]=6:7、また金属としての白金量は5.8wt%であることが分かった。
Pt-W/HAPの調製:
製造例1のVO(acac)2をシグマアルドリッチ社の(NH4)10H2(W2O7)6・xH2Oに替えた以外は同様にしてPt-W/HAPが得られた。金属としての白金(Pt):金属としてのタングステン(W)のモル数のモル数換算で、モル比[Pt:W]=6:7、また金属としての白金量は5.8wt%であることが分かった。
Pd-V/HAPの調製:
製造例1のエヌ・イー ケムキャット社製Pt(acac)2をシグマアルドリッチ社のPd(acac)2に替えた以外は同様にしてPd-V/HAPが得られた。金属としてのパラジウム(Pd):金属としてのバナジウム(V)のモル数のモル数換算で、モル比[Pd:V]=6:7、また金属としてのパラジウム量は3.2wt%であることが分かった。
Ru-V/HAPの調製:
製造例1のエヌ・イー ケムキャット社製Pt(acac)2をエヌ・イー ケムキャット社製のRu(acac)3に替えた以外は同様にしてRu-V/HAPが得られた。金属としてのルテニウム(Ru):金属としてのバナジウム(V)のモル数のモル数換算で、モル比[Ru:V]=6:7、また金属としてのルテニウム量は3.0wt%であることが分かった。
Rh-V/HAPの調製:
製造例1のエヌ・イー ケムキャット社製Pt(acac)2を三津和化学薬品社のRh(acac)3に替えた以外は同様にしてRh-V/HAPが得られた。金属としてのロジウム(Rh):金属としてのバナジウム(V)のモル数のモル数換算で、モル比[Rh:V]=6:7、また金属としてのロジウム量は3.1wt%であることが分かった。
Pt/HAPの調製:
製造例1のVO(acac)2を除いた以外は同様にしてPt/HAPが得られた。金属としての白金量は5.8wt%であることが分かった。
V/HAPの調製:
製造例1のエヌ・イー ケムキャット社製Pt(acac)2を除いた以外は同様にしてV/HAPが得られた。金属としてのバナジウム量は1.8wt%であることが分かった。
製造例1~14で得られた触媒を、それぞれ表1の触媒量と、溶媒である1,2-ジメトキシエタン(DME)5mL、そして基質であるN-アセチルモルホリン0.5mmolを50mLのステンレス製オートクレーブに加えて表1の条件で水素化反応を行った。反応後、ガスクロマトグラフを用いて2の収率を測定した。結果を表1に記した。
製造例1で得られたPt-V/HAPを、それぞれ表2の触媒量と基質0.5mmol、和光純薬社のモレキュラーシーブス4Å:0.1gを50mLのステンレス製オートクレーブに加え、溶媒である1,2-ジメトキシエタン(DME)5mLを加えて、反応温度70℃、水素圧3MPaの下で水素化反応を行った。反応後、ガスクロマトグラフを用いて4の収率を測定した。結果を表2に記した。
触媒の再利用:
実施例1の反応後、使用したPt-V/HAPを遠心分離により分離し、溶媒である1,2-ジメトキシエタン(DME)で洗浄して反応系から回収した。この回収したPt-V/HAPを、再度同じ反応に使用した。結果を表3に示した。
製造例1で得られたPt-V/HAPを、それぞれ触媒0.1gと基質0.5mmol、和光純薬社のモレキュラーシーブス4Å:0.1gを50mLのステンレス製オートクレーブに加え、溶媒である1,2-ジメトキシエタン(DME)5mLを加えて、表4に記載の反応温度および水素圧の下で水素化反応を行った。反応後、ガスクロマトグラフを用いて4の収率を測定した。結果を表4に記した。
以 上
Claims (5)
- アミド化合物を、白金とバナジウムがハイドロキシアパタイトに担持された水素添加反応用触媒に接触させて水素添加し、反応温度10℃~100℃でアミド化合物を水素化する、アミン化合物の製造方法。
- 水素添加反応用触媒が、更にルテニウムが担持されたものである請求項1に記載のアミン化合物の製造方法。
- 水素添加を、5MPa以下で行うものである請求項1または2に記載のアミン化合物の製造方法。
- アミド化合物が、2級以上のアミド化合物または芳香族置換基を含むアミド化合物である請求項1~3の何れかに記載のアミン化合物の製造方法。
- 水素添加反応用触媒における白金:バナジウムのモル比が1:0.8~5である請求項1~4の何れかに記載のアミン化合物の製造方法。
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