JP4852266B2 - モノヒドロキシアセトンの製造法 - Google Patents
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Description
本発明は、医農薬中間体原料として有用なモノヒドロキシアセトンの製造法に関する。
触媒の存在下で、グリセリンを気相接触反応せしめてモノヒドロキシアセトンを製造する方法は公知であり、有毒なクロムを構成元素とする銅クロマイトを触媒として使用する方法が報告されており（例えば、特許文献１参照）、モノヒドロキシアセトンが収率５０％〜８０％程度で得られている。
ＤＥ４１２８６９２
本発明は、グリセリンを気相で反応させてモノヒドロキシアセトンを製造するにあたり、有毒なクロムを用いなくても、従来製法と同等の収率でモノヒドロキシアセトンを製造する方法を提供することを課題とする。
本発明は、触媒の存在下で、グリセリンを気相接触反応せしめてモノヒドロキシアセトンを製造する方法において、触媒としてシリカに担持した銅及び／又は酸化銅を用いることを特徴とするモノヒドロキシアセトンの製造法に関する。
本発明によれば、有毒なクロムを用いなくても、触媒としてシリカに担持した銅及び／又は酸化銅を用いることで、従来技術と同等の収率でモノヒドロキシアセトンを製造することができることから、本発明の製造方法は工業的利用価値大なるものである。
以下に本発明を詳細に説明する。
本発明に使用する触媒は活性成分を銅及び／又は酸化銅とし、その担体をシリカとするものである。本触媒は、銅の硝酸塩、硫酸塩、炭酸塩、酢酸塩、塩化物、酸化物及び／又は水酸化物を、銅及び／又は酸化銅の原料化合物として用いることができ、従来法の調製方法、例えば、共沈法、含浸法、混練法によって調製される。含浸法により調製された銅及び／又は酸化銅をシリカに担持させた触媒が好ましい。銅及び／又は酸化銅がシリカに担持された触媒において、銅及び／又は酸化銅の担持量は特に制限はないが、シリカに対して通常０．１〜２５重量％ 、好ましくは３〜７重量％ である。また、助触媒として、アルカリ金属、アルカリ金属を含有してもよく、シリカに対して、通常０．００１〜１重量％ 、好ましくは０．０１〜０．５％の使用量である。また、触媒の形状は粉末状、円柱状、球状、粒状など、所望の形状に成形して反応に使用される。触媒の成形方法としては、あらかじめシリカを上記所望の形状に成形し、当該成形されたシリカを用いて含浸法により触媒を調製して成形触媒を得る方法が挙げられる。
本発明に使用する触媒は活性成分を銅及び／又は酸化銅とし、その担体をシリカとするものである。本触媒は、銅の硝酸塩、硫酸塩、炭酸塩、酢酸塩、塩化物、酸化物及び／又は水酸化物を、銅及び／又は酸化銅の原料化合物として用いることができ、従来法の調製方法、例えば、共沈法、含浸法、混練法によって調製される。含浸法により調製された銅及び／又は酸化銅をシリカに担持させた触媒が好ましい。銅及び／又は酸化銅がシリカに担持された触媒において、銅及び／又は酸化銅の担持量は特に制限はないが、シリカに対して通常０．１〜２５重量％ 、好ましくは３〜７重量％ である。また、助触媒として、アルカリ金属、アルカリ金属を含有してもよく、シリカに対して、通常０．００１〜１重量％ 、好ましくは０．０１〜０．５％の使用量である。また、触媒の形状は粉末状、円柱状、球状、粒状など、所望の形状に成形して反応に使用される。触媒の成形方法としては、あらかじめシリカを上記所望の形状に成形し、当該成形されたシリカを用いて含浸法により触媒を調製して成形触媒を得る方法が挙げられる。
本発明の製造法は、固定床触媒反応器、流動床触媒反応器又は移動床触媒反応器で行うことができる。以下、固定床触媒反応器を用いて行う場合を例として本発明を説明する。本発明の触媒を反応管に充填し、当該反応管にグリセリンを導入して気相接触反応させる。グリセリンは、窒素等の不活性ガス及び／又は水素と共に供給しても、特に支障なく反応を行うことができ、特に水素と共に供給することが好ましい。窒素の使用量としては、グリセリン１モルに対して、通常０．５〜１０モル、好ましくは０．８〜５モルである。水素の使用量としては、グリセリン１モルに対して、通常０．５〜１０モル、好ましくは０．８〜５モルである。
グリセリンは単独、水溶液又は有機溶剤との溶液で用いることができる。水又は有機溶剤の使用量は特に制限はないが、グリセリンに対して通常１０〜９０重量％である。
グリセリンと所望により窒素等の不活性ガス及び／又は水素との混合ガスを、空間速度（ＳＶ）１００〜１００００ｈｒ−１、好ましくは３００〜３０００ｈｒ−１で触媒上に通じる。反応温度は通常１５０〜７００℃、好ましくは２００〜５００℃である。反応の圧力は、大気圧以下から数気圧まで用いることができるが、通常大気圧から２気圧付近が至便である。
上記のようにして反応を行った後、反応管から流出するモノヒドロキシアセトンを主成分とする反応ガスを、そのまま冷却及び／又は適当な溶媒に通じて、モノヒドロキシアセトンを含む凝縮物及び／又は溶液を得る。得られた凝縮物又は捕集液から、濃縮、抽出、蒸留等の単位操作を組み合わせてモノヒドロキシアセトンが単離できる。
本発明を更に詳細に説明するために、以下に具体的な実施例を上げるが、本発明はこれらに限定されるものではない。尚、モノヒドロキシアセトンの収率はガスクロマトグラフィーで算出した。
参考例（触媒の調整）
シリカ粉末を押し出し成形（円柱形、径１．７ｍｍ、長さ５〜２０ｍｍ）したシリカ担体に対して、炭酸銅１．９ｇと２８％アンモニア水４４．０ｇとの溶液を上記シリカ担体１８．７ｇに含浸させた後、１２０℃で３時間乾燥し、次に空気気流中、６００℃で３時間焼成した。このようにして酸化銅をシリカに担持した触媒（触媒中の酸化銅の含有量：６重量％）を得た。
シリカ粉末を押し出し成形（円柱形、径１．７ｍｍ、長さ５〜２０ｍｍ）したシリカ担体に対して、炭酸銅１．９ｇと２８％アンモニア水４４．０ｇとの溶液を上記シリカ担体１８．７ｇに含浸させた後、１２０℃で３時間乾燥し、次に空気気流中、６００℃で３時間焼成した。このようにして酸化銅をシリカに担持した触媒（触媒中の酸化銅の含有量：６重量％）を得た。
実施例１
参考例で得られた触媒１０ｍｌを内径１５ｍｍの反応管に充填し、反応管の触媒充填部を２８５℃に昇温した。この触媒充填部に５０重量％グリセリン水溶液を０．１６６７ｇ／分で、及び水素を４０ｍｌ／分（グリセリン１モルに対して２モル）、窒素を４０ｍｌ／分（グリセリン１モルに対して２モル）で２０分間供給した。反応管から流出する反応生成ガスを水１００ｍｌ中に通じて、モノヒドロキシアセトンを含む捕集液を得た。捕集液中のモノヒドロキシアセトンの収率は８２％であった。
参考例で得られた触媒１０ｍｌを内径１５ｍｍの反応管に充填し、反応管の触媒充填部を２８５℃に昇温した。この触媒充填部に５０重量％グリセリン水溶液を０．１６６７ｇ／分で、及び水素を４０ｍｌ／分（グリセリン１モルに対して２モル）、窒素を４０ｍｌ／分（グリセリン１モルに対して２モル）で２０分間供給した。反応管から流出する反応生成ガスを水１００ｍｌ中に通じて、モノヒドロキシアセトンを含む捕集液を得た。捕集液中のモノヒドロキシアセトンの収率は８２％であった。
実施例２、比較例１〜２
実施例１の触媒、触媒充填部の温度、窒素及び水素の供給量を表１の通りに代えた以外は実施例１と同様にして行った。その結果を表１に示す。
実施例１の触媒、触媒充填部の温度、窒素及び水素の供給量を表１の通りに代えた以外は実施例１と同様にして行った。その結果を表１に示す。
Claims (1)
- 触媒の存在下で、グリセリンを気相接触反応せしめてモノヒドロキシアセトンを製造する方法において、触媒としてシリカに担持した銅及び／又は酸化銅を用いることを特徴とするモノヒドロキシアセトンの製造法。
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