(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
１, ２, ４−ブタントリカルボン酸および１, ２, ４−ブタントリカルボン酸トリアルキルから選ばれた化合物を、Ｒｕ、Ｐｔ及びＳｎを担体に担持してなる担持触媒を用い液相中で水素化反応して３−ヒドロキシメチル−１, ６−ヘキサンジオールを製造する方法。
【請求項２】
担体として、硝酸処理した活性炭を用いることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
反応溶媒として水を用いることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
アルカリ金属の水酸化物、アルカリ土類金属の水酸化物、アルカリ金属の酸化物、アルカリ土類金属の酸化物、アルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、窒素含有塩基および窒素含有塩基の塩より選ばれた助触媒の存在下に水素化反応することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
水素化反応が反応温度１００〜２５０℃、反応圧力１〜３５ＭＰａの範囲で行われることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、１，２，４−ブタントリカルボン酸（以下ＢＴＣと略すこともある）及び／又は１, ２, ４−ブタントリカルボン酸トリアルキルを液相中で水素化して３−ヒドロキシメチル−１, ６−ヘキサンジオール（以下ＨＭＨＤと略す）を製造する方法に関するものである。
ＨＭＨＤは、１分子中に３個のヒドロキシ基を有する化合物であり、エポキシ樹脂、ポリエステル、ポリアミド及びポリウレタン等の合成用出発原料として有用な化合物である。
【０００２】
【従来の技術】
ＨＭＨＤの製造方法としては、Ｒ．Ｐａｕｌ等が文献Ｂｕｌｌ．Ｓｏｃ．Ｃｈｉｍ．Ｆｒ．，６７２，１９５４）において、２，３−ジヒドロフランにアクロレインを環化付加させ、得られた不飽和エーテルを加水分解した後、ラネーニッケルを触媒として水素化反応して得ることを提案しているが、収率も低く実用的ではない。また、Ｋ．Ｆｒｅｕｄｅｎｂｅｒｇ等は、１，２, ４−ブタントリカルボン酸トリエチルをＬｉＡｌＨ4 で水素化し、ＨＭＨＤを収率５５％で得ている〔Ａｎｎ．，５８４，５４（１９５３）〕。しかし、ＬｉＡｌＨ4 を用いた還元は等量反応であり、還元後の後処理工程が複雑であるという問題点もあった。
【０００３】
カルボン酸エステルの液相中での水素化反応では、一般に銅系の触媒が用いられている。たとえば、高級アルコールの製造にはＣｕ−Ｚｎ−Ａｌ系の酸化物（米国特許５，３４５，００５号）やＣｕ−Ｚｎ−Ｔｉ系の酸化物（特公平７−６８１５３号）、１，６−ヘキサンジオールの製造にはＣｕ−Ｃｒ系の酸化物（特開平６−３２９５６７号）やＣｕ−Ｚｎ系の酸化物（特開平７−２３３１０８号）を触媒として用いていることが報告されている。しかし、このような銅触媒でも、モノアルコールまたはジアルコールの製造に使用されているのみであって、トリアルコールの製造に適用した例は知られていない。しかも銅系の触媒ではその耐酸性の低さからエステルの形態にしなければ液相反応での反応原料として使用できないという問題点とともに、銅系触媒ではその低い触媒活性のために高温、高圧条件下で操作する必要があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は１, ２, ４−ブタントリカルボン酸及び／又は１, ２, ４−ブタントリカルボン酸トリアルキルを比較的穏和な条件下で高活性、高選択的に水素化反応して３−ヒドロキシメチル−１，６−ヘキサンジオールを製造する方法を提供する。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、１, ２, ４−ブタントリカルボン酸及び１, ２, ４−ブタントリカルボン酸トリアルキルを、Ｒｕ、Ｐｔ及びＳｎを担体に担持してなる担持触媒を用いて液相中で水素化反応して３−ヒドロキシメチル−１，６−ヘキサンジオールを製造する方法を提供するものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下に本発明を詳細に説明する。
１，２，４−ブタントリカルボン酸およびその誘導体（反応原料）：
本発明で使用される１, ２, ４−ブタントリカルボン酸はα−メチレングルタロニトリルにシアン化水素を付加して得られた１, ２, ４−トリシアノブタンを加水分解して得られる。また、これをアルコールでエステル化することで１, ２, ４−ブタントリカルボン酸トリエステルが容易に合成できる。このとき使用されるアルコールとしてはメタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール等の１級アルコール、２−プロパノール、２ーブタノール等の２級アルコール、２，２−ジメチルエタノール等の３級アルコールを使用できる。好ましくはメタノールが使用される。
【０００７】
触媒：
上述１, ２, ４−ブタントリカルボン酸及び／又は１, ２, ４−ブタントリカルボン酸トリアルキルを、担持触媒を用いて水素化反応することによりＨＭＨＤが得られる。ここで用いる触媒としては、Ｒｕ、Ｐｔ及びＳｎ成分を担体に担持してなる担持触媒でる。Ｒｕ、Ｐｔ及びＳｎを担持させる担体としては活性炭、けいそう土、シリカ、チタニア、ジルコニア等を単独あるいは２種以上を組み合わせて用いることができる。この中で、坦持された金属の安定性からジルコニア、活性炭が好ましい。Ｒｕ、ＰｔおよびＳｎ化合物をこれら担体と接触させる方法に特に制限はないが、通常の場合浸漬法が採用される。例えば上記触媒成分の金属化合物を溶解可能な溶媒、例えば水に溶解して溶液とし、この溶液中に担体を浸漬して含浸担持させる。その後必要に応じて焼成、還元を行う。焼成は、通常１００〜６００℃で行われる。また、還元処理としては気相還元法、或いは液相還元法のいずれの方法で行うことができる。例えば水素ガスを用いて還元する場合、１００〜６００℃、好ましくは１５０〜５００℃の温度で行われる。ここで用いられる還元剤としては、水素以外に一酸化炭素、アンモニア、ヒドラジン、ホルムアルデヒド、又はメタノール等が挙げられる。また窒素、アルゴン等の不活性ガスで希釈した状態で用いても良い。反応に使用する触媒量は、反応原料１００重量部に対して、０．１〜１００重量部、好ましくは５〜５０重量部であることが望ましいが、反応温度、または反応圧力等の諸条件に応じ、実用的な反応速度が得られる範囲内において任意に選択できる。高活性な本担持触媒を使用することにより、穏和な反応条件で反応が可能である。
【０００８】
上記担持触媒は、それを単独で用いても前記の反応原料の水素化活性を充分有するものであるが、目的物のＨＭＨＤを高収率で得るためには、アルカリ金属の水酸化物、アルカリ土類金属の水酸化物、アルカリ金属の酸化物、アルカリ土類金属の酸化物、アルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、窒素含有塩基、窒素含有塩基の塩を助触媒として反応系に存在させることが望ましい。アルカリ金属の水酸化物、アルカリ土類金属の水酸化物とは、ＬｉＯＨ、ＮａＯＨ、Ｍｇ（ＯＨ）2 、Ｃａ（ＯＨ）2 等のアルカリ金属、アルカリ土類金属の水酸化物であり、アルカリ金属の酸化物、アルカリ土類金属の酸化物とは、Ｎａ2 Ｏ、Ｋ2 Ｏ、ＣａＯ、ＳｒＯ等のアルカリ金属、アルカリ土類金属の酸化物である。アルカリ金属塩、アルカリ金属金属塩とは、アルカリ金属またはアルカリ土類金属の硝酸、塩酸、硫酸との鉱酸塩、酢酸、シュウ酸等の有機酸塩、アセチルアセトンの塩でありＬｉＮＯ3 、ＬｉＣｌ、ＬｉＯＡｃ、Ｍｇ（ＮＯ3 ）2 、ＭｇＣｌ2 、ＭｇＳＯ4 、ＮａＯＡｃ、ＣｓＯＡｃ、Ｍｇ（Ｏａｃ）2 、Ｃａ（Ｏａｃ）2 、  Ｓｒ（ＯＡｃ）2 、Ｂａ（ＯＡｃ）2 、シュウ酸マグネシウム、マグネシウムアセチルアセトネート等が挙げられる（Ａｃはアセチル基である）。
【０００９】
また、窒素塩基、窒素含有塩基の塩とは、アンモニア、有機アミン、及びそれらの塩、あるいはピロール、ピロリジン、ピリジン、インドール、キノリン等の窒素含有複素環化合物及びその塩であり、例えば酢酸アンモニウム、トリエチルアミン、ピリジン、ピロリン、Ｎーメチルピロリジン等が挙げられる。
アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属化合物または窒素塩基化合物を反応系に存在させる方法としては、反応系にこれらの化合物を直接添加すればよい。添加量は担持触媒１００重量部に対して、通常０．１〜１００重量部好ましくは１〜５０重量部である。
【００１０】
またアルカリ金属化合物、アルカリ土類金属化合物については、上記の反応系に直接添加する方法の他、これらを金属成分として触媒成分とともに担体に担持する方法も可能である。担体に担持させる方法は、前述の触媒成分の担持方法と同じように、アルカリ金属化合物等の水溶液を担体に含浸させる方法が採用される。担持後は乾燥し、必要に応じて、焼成、還元を行う。アルカリ金属またはアルカリ土類金属の担持量は、触媒１００重量部に対して、０．１〜１００重量部、好ましくは１から５０重量部である。
【００１１】
水素化反応：
本発明での接触水素化反応での反応温度は、低すぎると反応速度が低下し、高すぎると、ＨＭＨＤの分子内脱水反応が進行することから、通常１００〜２５０℃程度、好ましくは１３０〜２２０℃程度である。また、反応圧力は、通常１〜３５ＭＰａ、好ましくは３〜１５ＭＰａである。
【００１２】
反応方式としては液相懸濁反応あるいは固定相反応のいずれも採用できる。また、反応は無溶媒でも行えるが、ＨＭＨＤの選択性を上げるには溶媒を用いたほうが好ましい。かかる溶媒としては水素化反応時に水素化されない液状の溶媒が選ばれる。例えば、水；メタノール、エタノール、２−プロパノールのような飽和アルコール；グライム、ジグライム、テトラヒドロフラン、ジオキサンのようなエーテル類などが用いられる。このうち、特に水がポリエステル等の高沸生成物を抑制する点で好ましい。
【００１３】
本発明の方法に従って水素化反応を行った後、触媒をろ別し、その後蒸留により分留精製を行えば比較的容易にＨＭＨＤを得ることができる。
以下、実施例により本発明を更に詳細に説明する
【００１４】
【実施例】
実施例１
５０重量％硝酸２００ｇに、活性炭〔三菱化学製  ＣＸ−２（商品名）：粒径１０〜２０メッシュ篩パス〕を８０ｇ加え、９５℃で３時間加熱処理を実施した。次いで、濾過し、４００ｍｌの水で５回洗い、加熱減圧乾燥（約２ｍｍＨｇ、８０℃で５時間）を実施した。
【００１５】
ＲｕＣｌ3 ・３Ｈ2 ０、Ｈ2 ＰｔＣｌ6 ・６Ｈ2 Ｏ、ＳｎＣｌ2 ・２Ｈ2 Ｏのそれぞれ所定量を５Ｎの塩酸６．９６ｍｌに溶解し、上記硝酸処理した活性炭を８．５５ｇ加え良く振った。その後、エバポレートにより溶媒を除去し、アルゴン流通下１５０℃で２時間乾燥した。この乾燥物を水素ガス流通下４５０℃で２時間還元し、６重量％Ｒｕ−３．５重量％Ｐｔ−５重量％Ｓｎ／８５．５重量％活性炭の担持触媒を得た。
【００１６】
２００ｍｌ容量の誘導攪拌式オートクレーブ内に水２０ｇ、１，２，４−ブタントリカルボン酸５ｇ、上記担持（還元）触媒２ｇをそれぞれアルゴン下で仕込み、水素１ＭＰａ下で１８０℃まで昇温し、同温度で水素を１０ＭＰａ迄に昇圧し、１０ＭＰａ一定圧で３時間反応を行って３−ヒドロキシメチル−１，６−ヘキサンジオールを製造した。転換率、収率を表１に示す。
【００１７】
実施例２
反応温度を１７０℃にし、担持触媒の量を３ｇとした他は実施例１と同様に反応を行ってＨＭＨＤを製造した。結果を表１に示す。
実施例３
助触媒としてＬｉＯＡｃを２ミリモル加え、反応時間を４時間にした他は実施例１と同様に反応を行ってＨＭＨＤを製造した。結果を表１に示す。
【００１８】
比較例１
Ｈ2 ＰｔＣｌ6 ・Ｈ2 Ｏを加えない他は実施例１と同様に担持触媒を調製し、６重量％Ｒｕ−５重量％Ｓｎ／８９重量％活性炭を得た。この担持触媒を用い、実施例１と同様の方法で４時間反応を行った。結果を表１に示す。
実施例４
反応原料として、１，２，４−ブタントリカルボン酸トリメチル（以下ＭＢＴＣと略す）を５ｇ、溶媒としてテトラヒドロフラン３０ｇをそれぞれ用い、実施例１と同様の方法で４時間反応を行った。結果を表１に示す。
【００１９】
実施例５
助触媒としてＬｉＯＡｃを２ミリモル加えた他は実施例４と同様の方法で反応を行った。結果を表１に示す。
比較例２
比較例１の担持触媒を用い実施例４と同様の方法で反応を行った。結果を表１に示す。
【００２０】
比較例３
２００ｍｌの誘導攪拌式オートクレーブ内に、テトラヒドロフラン３２ｇ、ＭＢＴＣ１８．７ｇ、水素流通下３００℃で還元した  ＣｕＯ−ＺｎＯ−Ａｌ2 ０3 （東洋ＣＣＩ製触媒  Ｃ１８−１；商品名）９．５ｇをそれぞれアルゴン下で仕込み、水素１ＭＰ下で１８０℃まで昇温した。１８０℃で水素を２０ＭＰａに昇圧し、２０ＭＰａの一定圧で７時間反応を行った。結果を表１に示す。
【００２１】
【表１】
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【００２２】
【発明の効果】
本発明によれば１, ２, ４−ブタントリカルボン酸及び／又は１, ２, ４−ブタントリカルボン酸トリアルキルを、Ｒｕ、Ｐｔ及びＳｎを含む担持触媒を用いて、液相中比較的穏和な条件で水素化することにより３−ヒドロキシメチル−１，６−ヘキサンジオールを効率よく製造することができる。