(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水素化触媒上で、液相中で、一般式（Ｉ）
【化１】
0004800925.tif 000004
［式中、
Ｒ１およびＲ２は互いに独立に他のメチロール基または１〜２２個の炭素原子を有するアルキル基、または６〜３３個の炭素原子を有するアリール基またはアラルキル基を表す］のメチロールアルカナールを接触水素化する方法において、少なくとも１個の第三級アミンを添加することにより、ホルムアルデヒド５質量％未満を含有する水素化供給物のｐＨ値を６.３〜７.８に調節することを特徴とするメチロールアルカナールを接触水素化する方法。
【請求項２】
トリ−ｎ−アルキルアミンを使用する請求項１記載の方法。
【請求項３】
トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリ−ｎ−プロピルアミンおよび／またはトリ−ｎ−ブチルアミンを添加する請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
水素化触媒が元素周期表の第８〜１２族の遷移金属の少なくとも１種の金属を含有する請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
【請求項５】
水素化触媒が担体触媒である請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
【請求項６】
担体材料としてチタン、ジルコニウム、ハフニウム、珪素および／またはアルミニウムの酸化物を使用する請求項５記載の方法。
【請求項７】
水素化触媒がマグネシウム、バリウム、亜鉛またはクロムの１種以上の元素の存在または不在で酸化アルミニウムまたは二酸化チタンを含有する担体材料上の銅を有する請求項４から６までのいずれか１項記載の方法。
【請求項８】
ヒドロキシピバルアルデヒド、ペンタエリスロースまたはジメチロールブタナールを使用する請求項１から７までのいずれか１項記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は第三級アミンの添加により６.３〜７.８に調節された水素化供給物のｐＨ値で、水素化触媒上で、液相中で、メチロールアルカナールを接触水素化する方法に関する。
【０００２】
単純アルコールおよび官能性アルコールを製造するためのアルデヒドのようなカルボニル化合物の接触水素化は基本的な化学工業の製造の流れで重要な位置を占める。これは特にオキソ合成またはアルドール反応により得られるアルデヒドの水素化に当てはまる。
【０００３】
化学量の塩基の存在で過剰のホルムアルデヒドとアルカナールのアルドール反応によりメチロールアルカナールが得られる。ＷＯ０１／５１４３８号から水酸化ナトリウムまたは水酸化カルシウムのような無機水酸化物を塩基として使用することが公知である。ＷＯ９８／２８２５３号はアルドール反応での塩基性触媒としてアミンを記載し、ＷＯ９８／２９３７４号はこの目的のための塩基性イオン交換体を記載する。これらの方法において、２０〜７０質量％水溶液として、メチロールアルカナールが得られる。アルドール反応に使用される塩基性触媒がホルムアルデヒドのカニッツァロ反応に触媒作用して蟻酸を形成し、蟻酸が少なくとも部分的に塩基を中和するので、この水溶液のｐＨ値は３.５〜６.０にすぎない。
【０００４】
水性メチロールアルカナール溶液からペンタエリスリトール、ネオペンチルグリコール、またはトリメチロールプロパンのような多価アルコールを製造する場合は、これらの溶液を水素化しなければならない。
【０００５】
この水素化は一般に８０℃より高い温度で行う。水素化反応器中でメチロール基の遊離アルデヒドへの再解離およびエーテル、エステルおよびアセタール形成が認められる。これらの二次反応は低い水素化選択率および多価アルコールの低い収率を生じる。
【０００６】
更にこれらの条件下で多くの水素化触媒が安定でない。特に欧州特許第４４４４４号およびＷＯ９５／３２１７１号から知られているアルミニウムおよび珪素の酸化物をベースとする触媒は水素化条件下で二酸化珪素の浸出によりこれらのメチロールアルカナール水溶液の存在で硬度の少なくとも一部が失われ、最悪の場合は使用できなくなる。
【０００７】
本発明の課題は、形成されるメチロールアルカナールの再解離が大部分抑制され、エーテル、エステルおよびアセタールの形成が大部分回避され、触媒の機械的安定性に有利な作用が発揮される、メチロールアルカナールを接触水素化する方法を提供することである。更に前記方法は良好な水素化選択率および良好な収率で多価アルコールを得ることを可能にすべきである。
【０００８】
前記課題は、水素化触媒上で、液相中で、一般式（Ｉ）
【０００９】
【化２】
0004800925.tif 000002
［式中、
Ｒ１およびＲ２は互いに独立に他のメチロール基または１〜２２個の炭素原子を有するアルキル基、または６〜３３個の炭素原子を有するアリール基またはアラルキル基を表す］のメチロールアルカナールを接触水素化する方法により解決され、前記方法は少なくとも１個の第三級アミンを添加することにより水素化供給物のｐＨ値を６.３〜７.８に調節することを特徴とする。
【００１０】
本発明に記載される水素化供給物は一般式Ｉのメチロールアルカナールを含有する水溶液、特にメチロールアルカナール２０〜８０質量％を含有する水溶液である。この水素化供給物は有利にＷＯ９８／２８２５３号に記載されるようにアルデヒドとホルムアルデヒドの縮合により製造する。
【００１１】
この反応において、アルデヒドを第三級アミンの存在で２〜８倍の量のホルムアルデヒドと反応させ（アルドール形成）、得られた反応混合物を２つの溶液に分離し、その際一方の溶液は前記のメチロールアルカナールを含有し、他方の溶液は未反応出発物質を含有する。後者の溶液を反応に返送する。蒸留によりまたは有機相から水相の簡単な分離により分離する。メチロールアルカナールを含有する水溶液を本発明の方法に水素化供給物として使用することができる。
【００１２】
しかし技術水準の他の方法により、例えばＷＯ０１／５１４３８号、ＷＯ９７／１７３１３号およびＷＯ９８／２９３７４号から知られた方法により、水素化供給物としてメチロールアルカナール水溶液を製造することも可能である。
【００１３】
本発明の方法の１つの有利な変形において、特にホルムアルデヒドが少ないかまたはホルムアルデヒドを含まないメチロールアルカナール水溶液を水素化供給物として使用する。ホルムアルデヒドが少ないメチロールアルカナール溶液中で、ホルムアルデヒド含量は５質量％未満である。例えばＷＯ９８／２８２５３号によち得られたアルドール形成反応からの排出物からホルムアルデヒドを、例えば技術水準から公知の方法により、例えば蒸留により分離することができる。
【００１４】
一般式Ｉのメチロールアルカナールは有利にジメチロールアルカナール、ペンタエリスロース、またはヒドロキシピバルアルデヒドである。
【００１５】
水素化供給物を、第三級アミンと、水素化反応器の入口の前方で、水素化供給物が６.３〜７.８のｐＨ値を有するまで混合する。水素化供給物および第三級アミンを別々に反応器に供給し、そこで混合することも可能である。
【００１６】
適当な第三級アミンは例えばドイツ特許第２５０７４６１号に記載されているアミンである。有利な第三級アミンはトリ−ｎ−Ｃ１〜Ｃ４−アルキルアミン、特に有利にトリメチルアミン、トリエチルアミン、トリ−ｎ−プロピルアミンおよびトリ−ｎ−ブチルアミンである。
【００１７】
アミンは蟻酸と熱分解可能な塩を形成し、この塩が水素化後に再び解離することができるので、ｐＨ値を調節するために特に有利である。こうして同時生成物としての塩を回避することができ、第三級アミンを工程に返送することができる。
【００１８】
メチロールアルカナールを製造するアルドール形成工程、すなわち高級アルデヒドとホルムアルデヒドの縮合と水素化に同じ第三級アミンを使用することが特に有利である。ｐＨ値は公知方法により、有利にガラス電極によりおよびｐＨ計により測定する。
【００１９】
本発明により使用できる触媒は、水素化に適しており、有利に通常の担体材料、特に有利にチタン、ジルコニウム、ハフニウム、珪素および／またはアルミニウムの酸化物を含有する担体材料上の、有利に元素周期表の８〜１２族の遷移金属の少なくとも１種の金属、例えばＦｅ、Ｒｕ、Ｏｓ、Ｃｏ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｎ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｈｇ、有利にＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｒｕ、Ｐｄ、Ｐｔ、特に有利にＣｕを含有する触媒である。本発明により使用することができる触媒はこの担体触媒を製造するための技術水準から公知の方法により製造することができる。マグネシウム、バリウム、亜鉛またはクロムの１種以上の元素の存在または不在でＡｌ２Ｏ３またはＴｉＯ２含有担体材料上の銅を含有する担体触媒を使用することが有利である。これらの触媒およびその製造はＷＯ９９／４４９７４号から公知である。
【００２０】
例えばＷＯ９５／３２１７１号に記載される銅を含有する担体触媒および欧州特許第４４４４４号およびドイツ特許第１９５７５９１号に記載される触媒が本発明による水素化に適している。
【００２１】
水素化は不連続的にまたは連続的に、例えばドイツ特許第１９４１６３３号またはドイツ特許第２０４０５０１号に記載される、例えば触媒床が充填され、反応溶液が触媒床を、例えば順流または逆流で通過する管形反応器中で実施することができる。反応器排出物の側流を場合により冷却して再循環し、触媒の固定床を再び通過することが有利である。同様に連続して接続された複数の反応器、例えば２〜４個の反応器中で水素化を実施し、水素化反応を、最後の反応器の前方の個々の反応器中で、例えば５０〜９８％の部分的な変換までのみ実施し、最後の反応器ではじめて水素化が終了することが有利である。次の反応器に導入する前に、先行する反応器からの水素化排出物を、例えば冷却装置を使用してまたは冷たいガス、例えば水素または窒素を供給することにより、または冷たい反応溶液の側流を導入することにより冷却することが有利である。
【００２２】
水素化温度は一般に５０〜１８０℃、有利に９０〜１４０℃である。使用される水素化圧力は一般に１０〜２５０バール、有利に２０〜１２０バールである。
【００２３】
水素化は不活性溶剤を添加して実施することができる。使用できる溶剤はＴＨＦまたはジオキサンのような環状エーテルおよび非環状エーテル、同様にメタノール、エタノールまたは２−エチルヘキサノールのような低級アルコールである。
【００２４】
そのほか任意の水素化法を使用することができ、アルデヒドの水素化に一般に用いられ、標準的な文献に詳細に記載されている任意の水素化触媒を使用することが可能である。
【００２５】
例１
ヒドロキシピバルアルデヒドからネオペンチルグリコールへの水素化
水素化供給物
イソブチルアルデヒド１.１モルを４０％溶液の形のホルムアルデヒド１モルおよびイソブチルアルデヒドをベースとするトリエチルアミン４モル％と一緒に７５℃で１時間攪拌した。大気圧下でイソブチルアルデヒドのような低沸点物および水の一部を蒸留分離することにより反応溶液を濃縮した。得られた溜まり物はヒドロキシピバルアルデヒド７５質量％、水２０質量％および他の有機二次成分約５質量％を含有した。
【００２６】
使用される触媒
ＷＯ９５／３２１７１号に記載される触媒Ｇを使用した。
【００２７】
水素化
水素化供給物としての前記混合物を出発溶液として使用した。この混合物をトリメチルアミンの添加により表１にそれぞれ示されるｐＨ値にして、水素化反応器の触媒に液体を循環して（循環流：供給流＝１０：１）、１２５℃、４０バールで、触媒負荷量（質量時間空間速度）０.３ｋｇＨＰＡ／ｌｃａｔ×ｈで、逆流で供給した。４０バールおよび１２５℃で１回の通過で運転した後反応器中で反応を終了した。
【００２８】
水素化供給物のｐＨ値がそれぞれ本発明に記載される範囲の外部にある比較例１および２と本発明の方法との比較を表１に示す。
【００２９】
ｐＨ値はガラス電極Ｎ１０４１Ａ  Ｓｃｈｏｔｔ社を有するＫｎｉｃｋ  Ｍｏｄｅｌｌ  ７６６ｐＨ計を使用して測定した。
【００３０】
【表１】
0004800925.tif 000003
１  アミンを添加しない
２  ＨＰＡ＝ヒドロキシピバルアルデヒド
３  ＮＰＧ＝ネオペンチルグリコール
４  ｉ−ＢｕＯＨ＝イソブチルアルコール
５  ＨＰＮ＝ヒドロキシピバリン酸のネオペンチルグリコールエステル
６  Ａｃｅｔａｌ＝ヒドロキシピバルアルデヒドＮＰＧアセタール。