JPH0429655B2 - - Google Patents
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Description
発明の背景
技術分野
本発明は、アルキレンオキシドの接触水和によ
つてアルキレングリコール類を製造する方法に関
する。さらに具体的には、本発明は、使用する触
媒に主要な特徴を有するアルキレンオキシドの接
触水和法に関する。
エチレングリコール(EG)およびジエチレン
グリコール(DEG)等のエチレングリコール類
は、工業原料として重要なものの一つである。エ
チレングリコール類の製造法としては、エチレン
オキシド(EO)の水和によるものが好ましいも
のと考えられる。
先行技術
EOの水和法として先ず考えられる方法は、直
接水和法であろう。しかし、従来提案されている
直接水和法では、二量体、三量体等の副生を防ぐ
べく大過剰の水を使用する必要があり、その結
果、生成EGが希釈された状態で得られることに
なつて、濃縮のために大きな動力および装置が必
要となる。また、反応温度も180〜200℃と高温で
ある。直接水和法のさらに他の問題点は、あるア
ルキレングリコール(たとえばモノアルキレング
リコール又はジアルキレングリコール)を選択的
に得ることが不可能であるということである。
直接水和法のこのような難点を解決するものと
して、この水和反応を二酸化炭素加圧下に接触的
に行なう方法が提案されている(特公昭49−
24448号、特開昭51−127010号、同54−19905号等
各公報参照)。この方法は、第四ホスホニウム塩
などの触媒の存在下アルキレンオキシドに対して
ほぼ化学量論量の水を用いて、しかも多量のジグ
リコール、トリグルコール等の副生物を生じるこ
となく、高収率でモノアルキレングリコールが得
られるという点で、前期の直接水和法の欠点を大
幅に改良したものということができる。
このような提案の他にも各種の接触水和法が提
案されているが、なかでもアルキレンカーボネー
トの共存下に第四ホスホニウム塩/アルカリ金属
ハロゲン化物/アンモニウム塩を触媒とする方法
(特開昭55−145623号、同56−8335号および同56
−8336号公報)が興味のあるところである。この
方法によれば、二酸化炭素を供給しなくても、反
応に必要な水の量をほぼ化学量論量近くまで減少
させることができ、しかもジアルキレングリコー
ル、トリアルキレングリコール等の副生も非常に
少なくてモノアルキレングリコールを高収率で得
ることができるからである。しかしながらこの方
法も、本発明者らの知るところによれば未だ完全
に満足すべきものとはいい難い。すなわち、モノ
アルキレングリコールは選択的に得られるもの
の、ジアルキレングリコールを選択的に得ること
はできないからである。ジアルキレングリコール
もそれ自身としてあるいはエーテル化したものは
「カービトール」溶剤などとして有用なものであ
るところから、ジアルキレングリコールをも選択
的に得ることができないということは、この先行
技術の問題点として指摘せざるを得ないであろ
う。発明の概要
要 旨
本発明は上記の点に解決を与えることを目的と
し、特定の触媒の採用によつてこの目的を達成し
ようとするものである。
従つて、本発明によるアルキレングリコール類
の製造法は、アルキレンオキシドを接触水和させ
てアルキレングリコール類を製造する方法におい
て、使用する触媒が有機アンチモン化合物である
ことを特徴とするものである。
効 果
本発明によれば、先ず、アルキレンカーボネー
トの存在下又は炭酸ガスの圧入下多量の水を必須
とせずにアルキレングリコール類が得られ、また
原料アルキレンオキシドに対する水の量を変える
ことによつてモノアルキレングリコールおよびジ
アルキレングリコールをそれぞれ選択的にしかも
高転化率で得ることができる。かつ両グリコール
の併産も勿論可能である。なお、本発明の方法に
用いる有機アンチモン化合物触媒の種類によつて
は、アルキレンカーボネートの添加または炭酸ガ
スの加圧によつてより合理的に目的を達成する場
合が多いが、これらの添加剤および用いる触媒
は、この反応に際して破壊されないから、反応後
は必要に応じて回収して再使用することができ
る。
発明の具体的説明
原料アルキレンオキシド
本発明に従つて接触水和すべきアルキレンオキ
シドは、CoH2o(n=2〜12程度)のオキシド、
特にエチレンおよびプロピレンのオキシド、が代
表的であるが、このようなアルキレンの置換体た
とえばスチレン、クロロプロピレンその他のオキ
シドも本発明の対象とすることができる。
触 媒
本発明で使用する触媒は、有機アンチモン化合
物である。有機アンチモン化合物であるから、こ
の化合物は少なくとも1個の炭素−アンチモン結
合を持つべきである。このアンチモン化合物は、
アンチモン原子価が3価および5価のいずれであ
つてもよい。本発明触媒は、有機アンチモン化合
物の混合物であつてもよい。
本発明で使用するのに適当な有機アンチモン化
合物の一群は、下式()で表わされるものであ
る。
RnSbXo……()
(ここで、Rは炭化水素残基またはハロ炭化水素
基、Xはハロゲン原子、mは1〜5の整数、nは
0またはm+nが3または5となるような整数で
ある)
化合物()においてRは炭素数1〜8程度の
脂肪族(シクロアルキルを含む)炭化水素、炭素
数6〜9程度の芳香族(アルカリールおよびアラ
ルキルを含む)炭化水素、およびこれらのハロ置
換体(ハロゲンは、フツ素、塩素、臭素またはヨ
ウ素)、が好適である。これらのうちでも、化合
物の調製ないし入手の容易さから考えてメチル、
エチル、ブチル等の低級アルキル基やフエニル−
トリル等の単純なアリール基が特に好ましい。
化合物()のXは、フツ素、塩素、臭素また
はヨウ素、特に後三者、である。
このような有機アンチモン化合物の具体例を挙
げれば、Ph4SbBr、Ph4SbCl、(p−
CH3C6H4)3SbBr2、Ph3SbBr2、(p−
ClC6H4)3SbBr2、(CH3)3SbI2、(CH3)3SbBr2、
(CH3)3SbCl2、Ph5Sb、Ph3Sb、その他がある
(Pn=フエニル)。これらは、有機金属化合物、
特に有機アンチモン化合物、の合成に利用可能な
任意の方法によつて合成することができる。
アルキレンカーボネート
炭素数2〜12程度のアルキレン基を有する環状
カーボネートが本発明において必要に応じて添加
剤として用いられる。
原料アルキレンオキシドのアルキレン部分と使
用するアルキレンカーボネートのアルキレン部分
とは同一であつてもなくてもよい。
接触水和反応
使用する触媒が上記の通りのものであることな
らびに必要に応じて目的とするアルキレングリコ
ール類の種類によつて反応系にアルキレンカーボ
ネートの添加もしくは二酸化炭素ガスの加圧下で
反応を行うという点を除けば、本発明の接触水和
反応は従来のアルキレンオキシドの接触水和法と
本質的には異ならない態様で実施することができ
る。
先ず、必須反応体である水は、原料アルキレン
オキシドに対して本発明によれば0.5〜2倍モル
程度で十分であるという大きな特徴がある。しか
も、この程度の範囲において水の量を調節するこ
とによつて、目的物の選択性を任意に変え得るこ
とが可能であるところに本発明の方法の大きな特
徴がある。
触媒の使用量は、原料アルキレンオキシドに対
して少なくとも0.05モル%である。使用量の上限
は10モル%程度である。好ましい使用量は、0.1
〜3モル%程度である。
反応温度および反応圧力は、所与の上記諸条件
に応じて合目的的な任意のものでありうる。具体
的にいえば、反応温度は40〜180℃程度、好まし
くは100〜150℃程度、反応圧力は所与の温度にお
いて反応系が液相に保たれる圧力、特に自然発生
圧力、が適当である。
アルキレンカーボネートの量は、原料アルキレ
ンオキシド1モルに対して少なくとも0.05モル、
好ましくは0.2モル、程度である。使用量の上限
は特に問題にならないが、好ましくは1モル程度
である。
二酸化炭素ガスの圧入は、特にジアルキレング
リコールを選択的に得ようとする目的の場合に適
用され、しかも用いる触媒が一般式()におい
て、X=Clを採用する際、に特に好ましい効果を
与える。この場合の圧力としては0.5〜10気圧程
度であれば充分であり、通常2〜5気圧程度の低
い圧力が好ましい。
用いる触媒が一般式()においてX=Brで
ある場合は、二酸化炭素ガスを圧入せずにアルキ
レンカーボネートを添加するだけで極めて高い収
量でモノアルキレングリコールを製造でき、また
水と原料アルキレンオキシドの比率を変えること
によつてジアルキレングリコールのみを製造する
こともできる。
実験例
実施例 1〜3
内容積50mlのオートクレーブをドライアイスア
セトンバスで冷却し、これにエチレンオキシド
(EO)50mmol、エチレンカーボネート10mmol、
Ph4SbBr0.5mmolおよび水を表1に示すような
割合で加え、次いで電気炉で加熱して120℃で2
時間磁気誘導撹拌下に反応させた。その後、オー
トクレーブを氷水で冷却し、内容物をガスクロマ
トクラフにより分析定量した。結果は表1に示す
通りであつた。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for producing alkylene glycols by catalytic hydration of alkylene oxides. More specifically, the present invention relates to a process for the catalytic hydration of alkylene oxides, the main characteristics of which are the catalysts used. Ethylene glycols such as ethylene glycol (EG) and diethylene glycol (DEG) are important industrial raw materials. As a method for producing ethylene glycols, hydration of ethylene oxide (EO) is considered to be a preferable method. Prior Art The first method that can be considered as a hydration method for EO is the direct hydration method. However, in the conventionally proposed direct hydration method, it is necessary to use a large excess of water to prevent by-products such as dimers and trimers, and as a result, the produced EG is obtained in a diluted state. As a result, large amounts of power and equipment are required for concentration. Moreover, the reaction temperature is also high, at 180 to 200°C. Yet another problem with the direct hydration process is that it is not possible to selectively obtain certain alkylene glycols (eg mono- or dialkylene glycols). To solve these difficulties of the direct hydration method, a method has been proposed in which the hydration reaction is carried out catalytically under pressurized carbon dioxide (Japanese Patent Publication No. 1973-
24448, Japanese Patent Application Laid-open No. 51-127010, Japanese Patent Application Publication No. 54-19905, etc.). This method uses a nearly stoichiometric amount of water to the alkylene oxide in the presence of a catalyst such as a quaternary phosphonium salt, and can achieve high yields without producing large amounts of by-products such as diglycols and triglycols. In that monoalkylene glycol can be obtained, this method can be said to be a significant improvement over the drawbacks of the previous direct hydration method. In addition to these proposals, various catalytic hydration methods have been proposed, including a method using quaternary phosphonium salts/alkali metal halides/ammonium salts as catalysts in the coexistence of alkylene carbonate (Japanese Patent Laid-Open No. No. 55-145623, No. 56-8335 and No. 56
-8336 Publication) is of interest. According to this method, the amount of water required for the reaction can be reduced to almost the stoichiometric amount without supplying carbon dioxide, and furthermore, by-products such as dialkylene glycol and trialkylene glycol are also significantly reduced. This is because monoalkylene glycol can be obtained in high yield with a small amount of monoalkylene glycol. However, according to the knowledge of the present inventors, this method is still not completely satisfactory. That is, although monoalkylene glycol can be selectively obtained, dialkylene glycol cannot be selectively obtained. Since dialkylene glycol itself or in its etherified form is useful as a "carbitol" solvent, the problem with this prior art is that dialkylene glycol cannot also be selectively obtained. I have no choice but to point this out. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention aims to provide a solution to the above points, and attempts to achieve this aim by employing a specific catalyst. Therefore, the method for producing alkylene glycols according to the present invention is characterized in that the catalyst used in the method for producing alkylene glycols by catalytically hydrating alkylene oxide is an organic antimony compound. Effects According to the present invention, first, alkylene glycols can be obtained in the presence of alkylene carbonate or without requiring a large amount of water under pressure injection of carbon dioxide gas, and by changing the amount of water relative to the raw material alkylene oxide. Monoalkylene glycols and dialkylene glycols can be obtained selectively and at high conversion rates. Of course, it is also possible to co-produce both glycols. Depending on the type of organic antimony compound catalyst used in the method of the present invention, the purpose is often achieved more rationally by adding alkylene carbonate or pressurizing carbon dioxide gas, but these additives and Since the catalyst used is not destroyed during this reaction, it can be recovered and reused as necessary after the reaction. Detailed Description of the Invention Raw Material Alkylene Oxide The alkylene oxide to be catalytically hydrated according to the present invention is an oxide of C o H 2o (n = about 2 to 12),
In particular, oxides of ethylene and propylene are typical, but substituted alkylenes such as styrene, chloropropylene and other oxides may also be covered by the present invention. Catalyst The catalyst used in the present invention is an organic antimony compound. Being an organic antimony compound, the compound should have at least one carbon-antimony bond. This antimony compound is
The antimony valence may be either trivalent or pentavalent. The catalyst of the present invention may be a mixture of organic antimony compounds. One group of organic antimony compounds suitable for use in the present invention are those represented by the following formula (). R n SbX o ... () (Here, R is a hydrocarbon residue or halohydrocarbon group, X is a halogen atom, m is an integer from 1 to 5, n is 0 or such that m+n is 3 or 5) In the compound (), R is an aliphatic (including cycloalkyl) hydrocarbon having about 1 to 8 carbon atoms, an aromatic (including alkaryl and aralkyl) hydrocarbon having about 6 to 9 carbon atoms, and Preferred are halo-substituted products (halogen is fluorine, chlorine, bromine or iodine). Among these, methyl,
Lower alkyl groups such as ethyl and butyl, and phenyl
Simple aryl groups such as tolyl are particularly preferred. X in compound () is fluorine, chlorine, bromine or iodine, especially the latter three. Specific examples of such organic antimony compounds include Ph 4 SbBr, Ph 4 SbCl, (p-
CH 3 C 6 H 4 ) 3 SbBr 2 , Ph 3 SbBr 2 , (p-
ClC6H4 ) 3SbBr2 , ( CH3 ) 3SbI2 , ( CH3 ) 3SbBr2 ,
(CH 3 ) 3 SbCl 2 , Ph 5 Sb, Ph 3 Sb, and others (Pn=phenyl). These are organometallic compounds,
In particular, it can be synthesized by any method available for the synthesis of organic antimony compounds. Alkylene Carbonate A cyclic carbonate having an alkylene group having about 2 to 12 carbon atoms is used as an additive in the present invention, if necessary. The alkylene moiety of the raw material alkylene oxide and the alkylene moiety of the alkylene carbonate used may or may not be the same. Catalytic hydration reaction: Depending on the catalyst used as described above and, if necessary, the type of target alkylene glycol, the reaction is carried out by adding alkylene carbonate to the reaction system or under pressure of carbon dioxide gas. Other than this point, the catalytic hydration reaction of the present invention can be carried out in a manner not essentially different from conventional catalytic hydration methods for alkylene oxides. First, water, which is an essential reactant, has a major feature in that according to the present invention, it is sufficient in a molar amount of about 0.5 to 2 times the amount of the raw material alkylene oxide. Furthermore, a major feature of the method of the present invention is that by adjusting the amount of water within this range, the selectivity of the target product can be changed arbitrarily. The amount of catalyst used is at least 0.05 mol % based on the raw alkylene oxide. The upper limit of the amount used is about 10 mol%. The preferred usage amount is 0.1
It is about 3 mol%. The reaction temperature and reaction pressure can be any suitable depending on the given above conditions. Specifically, the reaction temperature is about 40 to 180°C, preferably about 100 to 150°C, and the reaction pressure is preferably a pressure that maintains the reaction system in a liquid phase at a given temperature, especially a naturally occurring pressure. be. The amount of alkylene carbonate is at least 0.05 mol per 1 mol of raw material alkylene oxide,
Preferably it is about 0.2 mol. The upper limit of the amount used is not a particular problem, but is preferably about 1 mol. Pressure injection of carbon dioxide gas is applied particularly when the purpose is to selectively obtain dialkylene glycol, and it has a particularly favorable effect when the catalyst used is X=Cl in the general formula (). . In this case, a pressure of about 0.5 to 10 atm is sufficient, and a low pressure of about 2 to 5 atm is usually preferable. When the catalyst used is X=Br in the general formula (), monoalkylene glycol can be produced in extremely high yield simply by adding alkylene carbonate without pressurizing carbon dioxide gas, and the ratio of water to raw material alkylene oxide can be reduced. It is also possible to produce dialkylene glycol alone by changing the . Experimental Examples Examples 1 to 3 Cool an autoclave with an internal volume of 50 ml in a dry ice acetone bath, and add 50 mmol of ethylene oxide (EO), 10 mmol of ethylene carbonate,
Add 0.5 mmol of Ph 4 SbBr and water in the proportions shown in Table 1, then heat in an electric furnace at 120°C for 2 hours.
The reaction was carried out under magnetically induced stirring for an hour. Thereafter, the autoclave was cooled with ice water, and the contents were analyzed and quantified using a gas chromatograph. The results were as shown in Table 1.
【表】
上記の結果から、H2O/EO比を変えることに
より、EGおよびDFGを任意の比率で得ることが
できることがわかる。また、EGおよびDEGを全
く選択的に得ることも可能である。
なお、エチレンカーボネートおよびPh4SbBrは
それぞれ添加した量がほぼ全量残存していること
が確かめられた。
実施例 4〜6
エチレンカーボネート(EG)を除き、CO2を
室温で5Kg/cm2Gとなるまで圧入した以外は実施
例1と同様に反応させた。ただし、水の添加比率
は表2の通りである。結果は、表2に示す通りで
あつた。[Table] The above results show that EG and DFG can be obtained at any ratio by changing the H 2 O/EO ratio. It is also possible to obtain EG and DEG quite selectively. It was confirmed that almost all of the added amounts of ethylene carbonate and Ph 4 SbBr remained. Examples 4 to 6 The reaction was carried out in the same manner as in Example 1, except that ethylene carbonate (EG) was removed and CO 2 was injected at room temperature to a concentration of 5 kg/cm 2 G. However, the addition ratio of water is as shown in Table 2. The results were as shown in Table 2.
【表】
以上の結果から、ECを使用しない場合は二酸
化炭素ガスを圧入することによりEGおよびDEG
を任意の比率で得ることができる。
実施例 7〜10
触媒としてPh4SbClを用いた他は実施例4〜6
と同様に反応を行なつた。但し、実施例10は反応
時間が5時間であつた。結果は表3に示す通りで
あつた。[Table] From the above results, if EC is not used, EG and DEG can be reduced by injecting carbon dioxide gas.
can be obtained in any ratio. Examples 7-10 Examples 4-6 except that Ph 4 SbCl was used as the catalyst
The reaction was carried out in the same manner. However, in Example 10, the reaction time was 5 hours. The results were as shown in Table 3.
【表】
実施例 11
触媒としてPh4SbClを用いてH2O/EO=1(モ
ル比)とした以外は実施例1と同様に反応を行な
い、EO転化率99%、EG選択率46%、DEG選択
率50、EG選択率3%の結果を得た。
実施例 12〜13
ECの添加も、炭酸ガスの圧入もせず、触媒と
してPh4SbBr(実施例12)およびPh4SbClを用い
た以外は実施例11と同様に反応を行なつた。結果
は表4の通りであつた。[Table] Example 11 The reaction was carried out in the same manner as in Example 1 except that Ph 4 SbCl was used as a catalyst and H 2 O/EO = 1 (molar ratio), and the EO conversion rate was 99% and the EG selectivity was 46%. , a DEG selectivity of 50 and an EG selectivity of 3% were obtained. Examples 12-13 The reaction was carried out in the same manner as in Example 11, except that neither EC was added nor carbon dioxide gas was pressurized, and Ph 4 SbBr (Example 12) and Ph 4 SbCl were used as catalysts. The results were as shown in Table 4.
【表】
実施例7〜11および13の結果から、触媒として
使用する有機アンチモン化合物(式(1))のX=Cl
である場合には、二酸化炭素ガスを圧入すると原
料EOに対して当モル以下、特に約0.5モル程度、
の水の存在下に極めて高収率でジエチレングリコ
ールが得られることがわかる。
実施例 14
添加剤としてエチレンカーボネートの代りにプ
ロピレンカーボネートを用いた以外は実施例1と
同様に反応を行ない、EO転化率90%、EG選択率
100%、その他trの結果を得た。
実施例 15〜17
触媒として表5に示す有機アンチモン化合物を
それぞれ使用した以外は実施例4と同様に反応を
行なつた。結果は表5の通りであつた。[Table] From the results of Examples 7 to 11 and 13, X=Cl of the organic antimony compound (formula (1)) used as a catalyst.
In this case, when carbon dioxide gas is injected, the amount is less than the equivalent mole, especially about 0.5 mole, relative to the raw material EO.
It can be seen that diethylene glycol can be obtained in extremely high yield in the presence of water. Example 14 The reaction was carried out in the same manner as in Example 1 except that propylene carbonate was used instead of ethylene carbonate as an additive, and the EO conversion rate was 90% and the EG selectivity was
Got 100% and other tr results. Examples 15 to 17 The reaction was carried out in the same manner as in Example 4, except that the organic antimony compounds shown in Table 5 were used as catalysts. The results were as shown in Table 5.
【表】
実施例 18〜22
プロピレンオキシドを原料に用いて反応条件を
表示した通りにした以外は実施例1と同様に反応
(プロピレンオキシドの水和)を行なつた。結果
は、表6に示す通りであつた。[Table] Examples 18-22 The reaction (hydration of propylene oxide) was carried out in the same manner as in Example 1, except that propylene oxide was used as a raw material and the reaction conditions were as indicated. The results were as shown in Table 6.
【表】
プロピレンオキシドの接触水和についても前記
と同様の結果が得られることがわかる。[Table] It can be seen that the same results as above can be obtained for catalytic hydration of propylene oxide.
Claims (1)
レングリコール類を製造する方法において、使用
する触媒が有機アンチモン化合物であることを特
徴とする、アルキレングリコール類の製造法。 2 有機アンチモン化合物が下式で表わされるも
のである、特許請求の範囲第1項に記載の方法。 RnSbXo (ここで、Rは炭化水素残基またはハロ炭化水素
残基、Xはハロゲン原子、mは1〜5の整数、n
は0またはm+nが3または5となるような整数
である) 3 接触水和反応をアルキレンカーボネートおよ
び(または)二酸化炭素の存在下に行なう、特許
請求の範囲第1〜2項のいずれかに記載の方法。[Scope of Claims] 1. A method for producing alkylene glycols by catalytically hydrating alkylene oxide, characterized in that the catalyst used is an organic antimony compound. 2. The method according to claim 1, wherein the organic antimony compound is represented by the following formula. R n SbX o (where R is a hydrocarbon residue or halohydrocarbon residue, X is a halogen atom, m is an integer from 1 to 5, n
is 0 or an integer such that m+n is 3 or 5) 3. The catalytic hydration reaction is carried out in the presence of alkylene carbonate and/or carbon dioxide, according to any one of claims 1 to 2. the method of.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58170452A JPS6061545A (en) | 1983-09-14 | 1983-09-14 | Preparation of alkylene glycol |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58170452A JPS6061545A (en) | 1983-09-14 | 1983-09-14 | Preparation of alkylene glycol |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6061545A JPS6061545A (en) | 1985-04-09 |
| JPH0429655B2 true JPH0429655B2 (en) | 1992-05-19 |
Family
ID=15905189
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58170452A Granted JPS6061545A (en) | 1983-09-14 | 1983-09-14 | Preparation of alkylene glycol |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6061545A (en) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0623394U (en) * | 1992-08-24 | 1994-03-25 | ヤマハ株式会社 | Speaker |
-
1983
- 1983-09-14 JP JP58170452A patent/JPS6061545A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6061545A (en) | 1985-04-09 |
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